СПОСОБ РЕГУЛИРОВКИ ТЕПЛОВЫХ УСЛОВИЙ В БЕСПРОВОДНОЙ ЗАРЯДНОЙ СИСТЕМЕ
METHOD OF ADJUSTING THERMAL CONDITIONS IN WIRELESS CHARGING SYSTEM

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к беспроводным зарядным системам, а более конкретно, относится к снижению слишком высокой температуры в процессе беспроводной зарядки портативных устройств в транспортном средстве.
Уровень техники
В портативных электронных устройствах, работающих на аккумуляторах, например сотовых телефонах, используют аккумуляторные батареи, которые необходимо подзаряжать при расходе заряда аккумулятора. Обычно электрические или электронные устройства физически подключают к электрическому зарядному устройству с помощью провода. В последнее время для зарядки аккумулятора без физического проводного подключения электронного устройства к зарядному устройству используют беспроводные зарядные устройства, например, индуктивные зарядные устройства. Беспроводные зарядные устройства с помощью электромагнитных преобразователей генерируют электромагнитное поле для передачи электрической энергии от зарядного устройства к приемнику на аккумуляторе или устройству, управляющему зарядкой аккумулятора. Индуктивные зарядные устройства с помощью катушек индуктивности генерируют электромагнитное поле для передачи электрической энергии от зарядного устройства к приемнику на аккумуляторе или устройству, управляющему зарядкой аккумулятора. Индуктивные зарядные устройства были предложены для использования в различных местах в кабине транспортного средства для зарядки портативного аккумулятора или устройства, работающего от аккумулятора. Обычно зарядное устройство расположено рядом с водителем и пассажирами с тем, чтобы обеспечить удобство и свободный доступ к устройствам. Однако беспроводная зарядка устройства при температурах, выходящих за пределы рабочего диапазона зарядного устройства, может привести к повреждению устройства и/или аккумулятора заряжаемого устройства. По этой причине желательно создать такое беспроводное устройство и/или систему, которое позволит минимизировать зарядку при температуре, выходящей за пределы предусмотренного для устройства диапазона, таким образом уменьшая повреждение устройства и/или аккумулятора заряжаемого устройства.
Раскрытие изобретения
Согласно одному из аспектов настоящего изобретения представлен способ управления тепловым режимом в беспроводном зарядном устройстве. Способ предусматривает выполнение беспроводной зарядки заряжаемого устройства с использованием беспроводного зарядного устройства, а также определение данных о температуре, связанных с такой беспроводной зарядкой. Способ также предусматривает регулирование количества электроэнергии, подаваемой на заряжаемое устройство от зарядного устройства, выполняемое на основании полученных данных о температуре.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения представлена зарядная система для управления тепловым режимом в беспроводной зарядной системе. Зарядная система включает в себя зарядное устройство с питанием беспроводным способом. Зарядная система также включает в себя контроллер, который выполнен с возможностью получать информацию о температуре, относящуюся к зарядному устройству с питанием беспроводным способом, и на основании полученной информации о температуре регулировать количество электроэнергии, подаваемой на заряжаемое устройство от зарядного устройства.
Указанная беспроводная зарядная система для управления тепловым режимом может входить в состав бортовой автомобильной системы. В этом случае беспроводная зарядная система также включает в себя систему сопряжения, в которой хранятся температурные параметры, связанные с по крайней мере одним заряжаемым устройством, в базе данных.
Эти и другие аспекты, объекты и характеристики настоящего изобретения будут понятны и ясны специалистам в данной области техники после изучения следующего описания, формулы изобретения и прилагаемых чертежей.
Краткое описание чертежей
На Фиг.1 показан общий вид кабины транспортного средства, в которой используется беспроводное зарядное устройство в потенциальной зоне зарядки;
На Фиг.2 показан увеличенный вид сверху части кабины транспортного средства, дополнительно иллюстрирующий зону зарядки, расположенную на центральной консоли транспортного средства, с портативным заряжаемым устройством рядом с зарядным устройством;
На Фиг.3 приведена блок-схема примера беспроводной зарядной системы;
На Фиг.4 показан общий вид примера беспроводной зарядной системы;
На Фиг.5 показана принципиальная блок-схема беспроводной зарядной системы, выполненной с возможностью минимизировать зарядку устройства при температуре, выходящей за пределы рабочего диапазона устройства;
На Фиг.6 показана блок-схема, иллюстрирующая управление температурой в индуктивной зарядной системе;
На Фиг.7 показана блок-схема, иллюстрирующая процедуру обнаружения заряжаемого устройства;
На Фиг.8 показана блок-схема, иллюстрирующая обнаружение процедуры зарядки второго устройства;
На Фиг.9A и 9B показана блок-схема, иллюстрирующая контроль температуры зарядки и температуры в кабине.
Осуществление изобретения
В настоящем описании раскрыты подробные варианты настоящего изобретения, которые являются исключительно примерами выполнения, и которые могут иметь различные альтернативные варианты воплощения. Фигуры чертежей не обязательно содержат все детали конструкций; некоторые схемы могут быть изображены более крупно или более мелко для отображения общего функционального вида. Таким образом, конкретные структурные и функциональные детали, раскрытые в настоящем документе, следует рассматривать не как ограничивающие, а как пример использования настоящего изобретения.
На Фиг.1 и 2 в общем виде показан салон транспортного средства 10, имеющий пассажирский отсек 12, в котором используется беспроводная зарядная система 30 по изобретению. В транспортном средстве 10 обычно расположен блок сидений, включающий в себя переднее водительское сиденье 14 и переднее пассажирское сиденье 16, каждое из которых предназначено для размещения человека (водителя или пассажира) в пассажирском отсеке 12 транспортного средства 10. Транспортное средство 10 также имеет центральную консоль 18 с вещевым отсеком 22, расположенным между передними сидениями 14 и 16, а также подлокотники 21 боковых дверей. Центральная консоль 18, приборная панель 20 и подлокотники 21, а также другие узлы транспортного средства могут быть оснащены различными приспособлениями для размещения приборов, например, карманами и отделениями, в которые можно размещать одно или несколько устройств для беспроводной зарядки. В транспортном средстве 10, кроме того, могут быть установлены задние сидения, а также карманы и отделения для беспроводной зарядки, конструкция которых позволяет размещать беспроводную зарядку, в зоне задних сидений.
На Фиг.2 показан увеличенный вид части салона транспортного средства 10 с установленной беспроводной зарядной системой 30. В показанном варианте зона 24 зарядки может быть расположена на центральной консоли 18 транспортного средства 10, а портативное заряжаемое устройство 25 может быть размещено на поверхности зарядной системы 30. Транспортное средство 10 может быть оборудовано одной или несколькими беспроводными зарядными системами 30 для беспроводной зарядки одного или нескольких устройств, в том числе одного или нескольких аккумуляторов, посредством подачи электроэнергии в электронное устройство. В показанном и описанном варианте беспроводной зарядной системой является индуктивная зарядная система. Следует понимать, что в беспроводной зарядной системе в других вариантах могут быть использованы и иные формы беспроводной передачи, например, магнитный резонанс, резонанс слабосвязанных систем и электромагнитное излучение. В одном варианте одна или несколько беспроводных зарядных систем 30 могут быть установлены в одном или нескольких вещевых лотках или в специальных карманах, расположенных на центральной консоли 18 или в других зонах в кабине транспортного средства. Беспроводная зарядная система 30 включает в себя беспроводное зарядное устройство 26, например, индуктивное зарядное устройство. Индуктивные зарядные устройства обычно имеют одну или несколько катушек индуктивности для генерации электрических сигналов в форме электромагнитного поля (ЭМП), обычно на низких частотах (менее 500 кГц), в зоне 24 зарядки. В показанном варианте зона 24 зарядки может быть ограничена карманом или отсеком, имеющим нижнюю стенку и боковые стенки для размещения устройства, так что когда устройство находится в зоне 24 зарядки, оно может заряжаться от электромагнитного поля за счет индуктивной связи. По другому варианту беспроводная зарядная система 30 может использовать зону 24 зарядки, предусмотренную на одной или нескольких подставках или карманах, расположенных на приборной панели 20 транспортного средства. В еще одном варианте беспроводная зарядная система 30 может использовать зону 24 зарядки, снабженную беспроводным зарядным устройством 26, расположенным в кармане в подлокотнике 21, отходящем от дверцы транспортного средства. В каждом из этих вариантов беспроводная зарядная система 30 имеет зону 24 зарядки, конструкция которой позволяет размещать одно или несколько устройств, например, аккумуляторы или электрические или электронные устройства 25, в которых используются аккумуляторы, которые можно заряжать с помощью электрического сигнала, поступающего в зону зарядки, и к которым может иметь доступ водитель или другие пассажиры в кабине 12 транспортного средства 10. В качестве примеров электронных устройств 25, которые можно заряжать при помощи зарядной системы 30, можно указать мобильные телефоны, планшеты, фотоаппараты, гарнитуру Bluetooth, портативные радиоприемники, осветительные приборы, а также аудио- и видеоплееры.
На Фиг.3 проиллюстрирована беспроводная зарядная система 30, которая дополнительно снабжена схемой управления, показанной в одном варианте в форме контроллера 40, включающего микропроцессор 42 и память 44. Контроллер 40 может включать в себя иную или дополнительную аналоговую и/или цифровую схему. В памяти 44 может храниться программа 100 регулировки электропитания и регулируемые параметры 150 электропитания. Контроллер 40 может принимать в качестве входных сигналов 1) сигнал, указывающий на текущее состояние зарядного устройства (например, включено или выключено) и 2) информацию от системы сопряжения транспортного средства по шине 50 разводки сети, относящуюся к по крайней мере одному определению заряжаемого устройства 25, обнаруживаемого с помощью беспроводной технологии или через порт универсальной последовательной шины (USB) системы сопряжения транспортного средства. Информация от системы сопряжения транспортного средства может дополнительно включать в себя запрос на определение, является ли устройство 25 в беспроводной зарядной системе 30 заряжаемым, указание о состоянии потенциально дублирующей зарядки, вследствие чего может потребоваться приостановка работы зарядной системы 30, а также указание того, что измеренная температура окружающей среды и/или температура поверхности системы 30 превысила рабочую температуру устройства 25. Обнаружение потенциально дублирующего состояния зарядки и/или выход за пределы определенного температурного диапазона может означать, что устройство заряжается при тепловых условиях, которые потенциально могут привести к серьезному повреждению аккумулятора устройства, а также привести к сбою в работе устройства и/или зарядного устройства 30. Серьезное повреждение аккумулятора устройства может включать в себя утечку химических веществ, а при некоторых высоких значениях температуры, например, выше 140°F (60°C), аккумулятор может треснуть, загореться или взорваться. Сбой в эффективной работе устройства из-за работы при повышенной температуре может включать в себя приостановление зарядки, затемнение дисплея на устройстве 25, снижение уровня сигнала и отключение камеры и аппаратных компонентов на устройстве 25.
Температуру поверхности системы 30 можно измерить с помощью одного или нескольких датчиков (термисторов) 28 температуры, предусмотренных в беспроводном зарядном устройстве 26. Датчик температуры может измерять температуру зарядного устройства 26 и/или зарядной системы 30 для приблизительного определения температуры устройства 25 во время зарядки. Контроллер 40 принимает в качестве входных данных от термистора (термисторов) 28 данные о температуре системы и/или зарядного устройства. Затем контроллер 40 сравнивает температуру, определенную термистором (термисторами) 28 либо со значением допустимой температуры устройства 25, указанным производителем, либо со значением, установленным по умолчанию, общим для всего класса портативных устройств. Для получения и хранения/определения обоих значений температуры используют систему сопряжения транспортного средства (например, Ford Sync Cell Phone и MP3 Player Connectivity system). Контроллер 40 может приостановить или уменьшить интенсивность зарядки устройства 25, если будет установлено, что значение температуры, полученное от термистора (термисторов) 28, превышает допустимый предел температуры, указанный системой сопряжения транспортного средства.
На Фиг.4 показан возможный вариант реализации нескольких вариантов беспроводной зарядной системы 30. На Фиг.4 в зарядной системе 30 может быть размещена секция 110 передатчика. Секция 110 передатчика может содержать один или несколько питающих контуров (не показаны), которые могут быть подключены к коннектору, который вставлен (подключен) в стандартный внешний источник питания. Приемник 130 может быть размещен в заряжаемом электронном устройстве 25. Секция 110 передатчика может подавать электроэнергию в приемник 130 таким образом, чтобы приемник 130 подавал питание в аккумулятор, при этом секция 110 передатчика может получать дополнительные управляющие сигналы от приемника 130 для адаптации к определенной передаче мощности на основании управляющих сигналов.
Зарядная система 30 транспортного средства может включать в себя одно или несколько беспроводных зарядных устройств для выработки сигналов электрической зарядки в зоне 24 зарядного устройства для зарядки электронного устройства 25, содержащего перезаряжаемый аккумулятор. Беспроводное зарядное устройство может включать в себя зарядное устройство 26, генерирующее электромагнитное поле. Зарядное устройство может включать в себя одну или несколько катушек 27 индуктивности, расположенных ниже зоны 24 зарядного устройства или на ее нижней поверхности, например, на панели для генерирования электромагнитного поля в зоне 24 зарядного устройства. Электромагнитное поле проходит от катушек 27 индуктивности в зону 24 зарядного устройства и служит для обеспечения беспроводного соединения с одной или несколькими катушками 120 индуктивности приемника, установленными в портативном электронном устройстве 25 таким образом, чтобы передавать в него электрическую энергию в целях зарядки одного или нескольких аккумуляторов. В результате в зоне 24 зарядного устройства присутствует электромагнитное поле.
На Фиг.5 приведено схематическое изображение одного из вариантов адаптирующейся системы беспроводной связи, включающей в себя сетевое соединение между беспроводной зарядной системой 30 и встроенной системой транспортного средства, содержащей такие компоненты, как систему 52 обогрева, вентиляции, кондиционирования воздуха (HVAC) и модуль 54 сопряжения транспортного средства (например, Ford Sync Cell Phone и MP3 Player Connectivity system). Зарядная система 30 может подключаться к различным сетям через автомобильную шину 50, например, к сети с ограниченным доступом, например, WAN (глобальная вычислительная сеть)/LAN (локальная вычислительная сеть), общедоступным сетям, например, Интернету, внутриавтомобильным сетям, например, локальным сетям контроллеров (CAN) и линии передачи данных линии сборки (ALDL). Когда зарядная система 30 подсоединена к шине 50 данных в транспортном средстве, контроллер 40 в беспроводной системе 30 может принимать входящие сигналы из модуля 54 сопряжения транспортного средства, который подключен к автомобильной сети передачи данных и соединен с системой 52 HVAC. Такие входящие сигналы из модуля 54 сопряжения транспортного средства могут нести информацию, относящуюся к по меньшей мере одному определению заряжаемого устройства, информации о состоянии, например, об обнаружении состояния дублирующей зарядки, и температурным параметрам, определенным системой 52 HVAC и/или рассчитанным системой 30. Кроме того, при подключении к автомобильной сети передачи данных контроллер 40 может контролировать входящую информацию о режиме работы от модуля 54 сопряжения транспортного средства, других автомобильных электронных устройств и систем, подключенных к сети (не показаны), и температурные параметры системы 30. В зависимости от информации, полученной контроллером 40, контроллер 40 может выдавать команды изменить количество электроэнергии, используемой зарядным устройством 26 для зарядки аккумулятора или батареи портативного устройства 25 путем регулировки сигнала электрической зарядки, генерируемого зарядным устройством 26.
Как показано в одном варианте на Фиг.5, заряжаемое устройство 25 может включать в себя по крайней мере один термистор (термисторы) 29, который может быть расположен либо в аккумуляторе устройства, либо рядом с аккумулятором. Термистор (термисторы) 29 могут определять температуру аккумулятора и подтверждать, что температура аккумулятора находится в безопасном рабочем диапазоне, перед зарядкой аккумулятора. Безопасный диапазон рабочих температур составляет обычно от 0°C до 45°C, хотя диапазон будет варьироваться в зависимости от типа устройства и аккумуляторного блока. Хотя при высоком значении температуры термистора (термисторов) 29 устройство 25 может прекратить принимать заряд, если измеренная температура аккумулятора выйдет за пределы расчетного диапазона температур, приводя к уменьшению интенсивности зарядки в небезопасных тепловых условиях, микроконтроллер устройства 25, возможно, не сможет напрямую обмениваться с беспроводной системой 30 информацией об измеренных показателях температуры. Для приостановки или уменьшения интенсивности беспроводной зарядки устройства 25 от системы 30 при выявлении повышенной температуры в индуктивную зарядную систему 30 включен термистор (термисторы) 28. Определив температуру индуктивного зарядного устройства 26 и/или индуктивной зарядной системы 30, термистор (термисторы) 28 определяет приблизительное значение температуры поверхности беспроводной системы во время зарядки. Кроме того, контроллер 40 может получать определенные показатели температуры от термистора (термисторов) 28 и сравнивать их с температурой устройства, значение которой получено и определено системой сопряжения транспортного средства, в частности, для модели устройства 25, выполненной производителями. Затем контроллер 40 может приостановить или уменьшить интенсивность зарядки устройства 25, если будет установлено, что значение температуры, измеренное термистором (термисторами) 28, превышает значение температуры, определенное системой сопряжения транспортного средства, или, в ином случае, значение температуры по умолчанию, которое сохранено в зарядном блоке.
Система 52 HVAC транспортного средства 10 может содержать электронный климатический контроллер и электромеханическую систему климат-контроля. Система климат-контроля обычно включает в себя испаритель, конденсатор, компрессор и другие известные из уровня техники компоненты для нагревания и охлаждения кабины транспортного средства. Климатический контроллер обычно выполняют с возможностью управлять работой системы климат-контроля (например, нагреванием/охлаждением салона транспортного средства). Система климат-контроля функционально соединена с климатическим контроллером. Климатический контроллер может быть выполнен в виде регулятора климат-контроля, расположенного на приборной панели транспортного средства. Климатический контроллер может включать в себя различные входные переключатели для выбора пользователем вариантов климат-контроля. Такие варианты могут включать в себя установку необходимой температуры в заданной зоне (зонах) в транспортном средстве, выбор между режимами обогрева панелей, пола и лобового окна, обогрева заднего окна, выбор режима смешивания нагретого и охлажденного воздуха, рециркуляции воздуха салона и выбор скорости вентилятора для распределения воздуха по всему салону транспортного средства.
Система 52 HVAC может быть адаптирована для использования в системе ручного регулирования температуры или в системе электронного регулирования температуры (ETC). К системе 52 HVAC также может быть подключена задняя система климат-контроля (не показана). Как правило, задняя система климат-контроля обеспечивает подачу кондиционированного нагретого или охлажденного воздуха к пассажирам, сидящим в задней части транспортного средства. Задняя система климат-контроля может быть предусмотрена для микроавтобусов, спортивных легковых вездеходов или иных подобных транспортных средств, в которых обычно используют такую систему, или для пассажиров, располагающихся в задней части транспортного средства.
Сидения 14 и 16 с климат-контролем могут быть в некоторых случаях соединены с климатическим контроллером системы 52 HVAC. Такие сиденья 14 и 16 могут быть обогреваемыми и/или охлаждаемыми. В одном примере сиденья 14 и 16 с климат-контролем могут содержать модуль подогрева сидений или модуль климат-контроля, работу которых регулирует климатический контроллер системы 52. Один или несколько переключателей могут быть соединены с климатическим контроллером таким образом, чтобы водитель или пассажиры могли управлять функционированием сидений с подогревом и/или охлаждением. В таком случае климатический контроллер может передавать управляющие сигналы по шине данных в модуль климат-контроля сиденья и/или модуль подогрева сиденья для управления операциями обогрева сиденья и охлаждения сиденья. В другом примере переключатели могут быть напрямую соединены с модулем подогрева сидений и/или климат-контроля сидений таким образом, чтобы водитель или пассажиры могли управлять нагревом или охлаждением сидений, соответственно. Климатический контроллер также может быть соединен с контроллером подогрева рулевого колеса (не показан) для регулирования температуры рулевого колеса.
Система 52 HVAC может быть соединена с различными измерительными механизмами (не показаны) для отслеживания теплового режима как внутри, так и снаружи транспортного средства. Например, датчик, измеряющий температуру атмосферного воздуха, может быть соединен с климатическим контроллером для определения температуры атмосферы снаружи транспортного средства (или температуры окружающей среды), а также датчик температуры внутри транспортного средства может быть соединен с климатическим контроллером для определения температуры в салоне (или внутренней температуры) транспортного средства. Климатический контроллер отслеживает показатели системы электронного регулирования температуры, температуру окружающей среды и температуру в салоне, измеренную измерительными механизмами, для определения соответствующей скорости вентиляторов в системе климат-контроля. Например, датчик температуры внутри транспортного средства может подавать входной сигнал в климатический контроллер для автоматической регулировки уровня температуры воздуха в канале в салоне транспортного средства. Предпочтительно, чтобы датчик температуры внутри транспортного средства был функционально расположен внутри приборной панели таким образом, чтобы датчик мог измерять температуру воздуха в салоне транспортного средства. Датчик температуры внутри транспортного средства измеряет температуру воздуха кабины и направляет в систему 52 HVAC выходной сигнал с показанием температуры воздуха. Климатический контроллер в системе 52 обрабатывает информацию о температуре в салоне и другие входные данные (например, из системы электронного регулирования температуры, информацию о температуре окружающей среды) и выдает выходной сигнал в систему климат-контроля внутри системы 52 для функционального контроля температуры кондиционированного воздуха, распределения воздуха и расхода воздуха в салоне транспортного средства на необходимом для комфорта уровне.
Данные системы электронного регулирования температуры, температура окружающей среды, температура в салоне и скорость вентилятора могут варьироваться в зависимости от типа используемого транспортного средства и оборудования внутри такого транспортного средства. Значения показателей электронного регулирования температуры, температуры окружающей среды, температуры в салоне и скорости вентилятора могут варьироваться в зависимости от желаемых критериев конкретного воплощения. Для ввода желательной температуры или температурного диапазона можно использовать пользовательский интерфейс, который может включать в себя аналоговые, цифровые и/или управляемые голосом элементы управления. Желательным значением температуры, указанным водителем или пассажиром (пассажирами) транспортного средства, может быть конкретное значение, то есть «тепло», «жарко», «прохладно» и т.д. Диапазон температур может быть преобразован с помощью пользовательского интерфейса или системного контроллера в соответствующее значение, которое может варьироваться в зависимости от текущих рабочих условий. Например, температурный диапазон «прохладно» может инициировать кондиционирование воздуха, когда температура наружного воздуха превышает определенное пороговое значение, но инициировать обогрев с низкой скоростью вентилятора при температуре наружного воздуха ниже соответствующего порогового значения. Система 52 HVAC может содержать иные компоненты, например, датчики, клапаны и переключатели, традиционные и известные в данной области техники, предназначенный для функциональной подачи, кондиционирования и распределения потока воздуха.
Климатический контроллер системы 52 HVAC может периодически передавать показания температуры окружающей среды и показатели температуры в салоне в модуль 54 сопряжения транспортного средства через шину 50 при обнаружении активации двигателя транспортного средства и модуля 54 сопряжения транспортного средства. В другом варианте климатический контроллер системы 52 HVAC может начать периодически передавать показания температуры окружающей среды и показатели температуры в салоне через шину 50 в модуль 54 сопряжения транспортного средства при обнаружении заряжаемого устройства 25 при помощи модуля 54 сопряжения транспортного средства или беспроводной зарядной системы 30. В еще одном варианте после срабатывания модуля 54 сопряжения транспортного средства система 54 может периодически посылать сигнал через шину 50 в контроллер системы 52 HVAC с запросом данных о температуре окружающей среды и температуре в кабине. Затем контроллер 40 может реагировать путем вывода запрошенной информации о температуре в модуль 54 сопряжения транспортного средства через шину 50.
В еще одном варианте не требуется, чтобы системы внутри транспортного средства непосредственно взаимодействовали друг с другом для получения друг от друга информации посредством направления сообщений, генерируемых на основании событий. Вместо этого в автомобильных системах, где обновленная информация может периодически передаваться по автомобильной сети, например, сети CAN, и в любой подключенной к сети системе, которой необходима такая информация, она будет при необходимости считываться непосредственно из сети. Например, система 52 может периодически обновлять информацию о температуре (например, каждые 10 или 20 миллисекунд) в сети CAN через шину 50. Когда контроллеру 40 или модулю 54 сопряжения транспортного средства необходимо обрабатывать такую информацию, контроллер 40 или система 54 будут считывать последнюю обновленную информацию из сети CAN напрямую, без обращения к системе 52.
Модуль 54 сопряжения транспортного средства может поддерживать базу данных заряжаемых устройств, внося в нее температурные параметры для каждого устройства, включенного в базу данных. Такие температурные параметры могут включать в себя диапазоны допустимых температур хранения, эксплуатации и/или зарядки, для работы при которых предназначены устройство и/или аккумулятор устройства, на основании данных от производителя устройства или лимитов, выбранных производителем автомобильной техники, которые определяют функциональные требования для модуля 54 сопряжения транспортного средства. Среди заряжаемых устройств, включенных в базу данных, могут быть устройства, напрямую совместимые с модулем 54 сопряжения транспортного средства. Такая прямая совместимость между устройством 25 и системой 54 может подразумевать распознавание возможности зарядки устройства 25 от модуля 54 сопряжения транспортного средства с помощью проводного или беспроводного соединения и, после такого распознавания, сообщение/вывод на дисплей для водителя или пассажира транспортного средства информации об устройстве 25, хранящейся в базе данных системы 54. Такая сообщенная/отображаемая на дисплее информация для водителя или пассажиров в транспортном средстве может включать в себя номер модели устройства, указание о том, что устройство подключено, и/или уровень заряда аккумулятора устройства, измеренный с помощью модуля 54 сопряжения транспортного средства или иного модуля, подключенного к системе 54.
Модуль 54 сопряжения транспортного средства также может вносить в базу данных температурные параметры, относящиеся к устройствам, которые не распознаны как совместимые с системой 54 сопряжения, но для которых определено, что можно выполнить их беспроводную зарядку с помощью системы 30. Хотя зарядка и не выполняется с помощью системы 54 сопряжения, устройство 25 может быть заряжено при повышенной температуре с помощью зарядного устройства 26 беспроводной системы 30. Фиксирование температурных параметров для таких устройств позволяет избежать проблем при зарядке устройства 25 от зарядного устройства 26 при условиях повышенной температуры.
Модуль 54 сопряжения транспортного средства также может иметь дополнительные функции для приведения к заданным значениям зарядки устройства 25 в условиях небезопасной температуры, включая недопущение одновременной зарядки устройства 25 от системы 54 сопряжения и от беспроводной зарядной системы 30, и контроля температуры в салоне, измеренной системой 52 HVAC, и температуры поверхности индуктивной зарядной системы 30, приблизительно определенной термистором (термисторами) 28 в системе 30. Такие дополнительные функции будут подробно описаны ниже в отношении Фиг.6-9.
В еще одном варианте модуль 54 сопряжения и контроллер 40 могут следить за условиями повышенной температуры при более быстром рабочем цикле, когда определено, что двигатель транспортного средства работает, и при более медленном рабочем цикле, когда определено, что двигатель транспортного средства выключен. Такая конфигурация позволяет снизить энергопотребление аккумулятора транспортного средства, когда двигатель не включен, и будет более подробно описана ниже со ссылкой на Фиг.6. Модуль сопряжения транспортного средства также может иметь дополнительные функции в транспортном средстве, помимо контроля температуры, например, оказание аудиопомощи по громкой связи, направление МР3-плейеру команды на воспроизведение музыки, а также иные функции, связанные с мультимедийными и развлекательными устройствами. Примером модуля сопряжения транспортного средства является технология SYNC компании «Форд Моторс», которая может быть установлена на транспортного средствах «Форд Моторс».
На Фиг.6 показана блок-схема 600, иллюстрирующая управление температурой для уменьшения проблем, связанных с повышенной температурой. После инициализации 60 процесса 600 модуль управления доступом и пуском транспортного средства (не показан) в транспортном средстве 10 переходит к выполнению этапа 61, на котором определяется, работает ли двигатель транспортного средства. На этапе 61 модуль управления доступом и пуском транспортного средства может определить, работает ли двигатель, путем определения, подзаряжает ли генератор переменного тока транспортного средства основной аккумулятор транспортного средства. Если на этапе 61 модуль управления доступом и пуском транспортного средства определяет, что двигатель работает, модуль переходит к выполнению этапа 62, где задается продолжительность цикла процесса 600 для быстрого отслеживания. На этапе 62 после установки продолжительности цикла быстрого отслеживания контроллер 40, система 54 сопряжения и/или другие модули внутри транспортного средства могут повторять выполнение подпрограмм (этапы 66-68) в рамках процесса управления температурой с большой скоростью (например, каждые 100-200 миллисекунд). Если на этапе 61 модуль управления доступом и пуском транспортного средства определяет, что двигатель не работает (например, генератор переменного тока транспортного средства не подзаряжает основной аккумулятор транспортного средства), модуль переходит к выполнению этапа 63, на котором задается продолжительность цикла процесса 600 для медленного отслеживания. На этапе 63 после установки продолжительности цикла медленного отслеживания контроллер 40, система 54 сопряжения и/или другие модули внутри транспортного средства могут повторять выполнение подпрограмм (этапы 66-68) в рамках процесса управления температурой в более медленном рабочем цикле (например, каждые 10-60 секунд). Выполнение более медленного рабочего цикла для измерения чрезмерно повышенной температуры при выключенном двигателе уменьшает энергопотребление аккумулятора транспортного средства при выключенном двигателе, что продлевая состояние заряда аккумулятора транспортного средства, достаточного для повторного запуска транспортного средства.
После этапа 63 обработки модуль управления доступом и пуском транспортного средства переходит к этапу 64, на котором определяется, было ли установлено, что двигатель был выключен в течение заданного периода времени, T (например, 60 минут). Если не было установлено, что двигатель был выключен в течение заданного периода времени, процесс возвращается на этап 63 с сохранением продолжительности цикла для медленного отслеживания. Если на этапе 64 установлено, что двигатель был выключен в течение заданного периода времени, процесс переходит к выполнению этапа 65, на котором отслеживание приостанавливается и выполняется возврат на этап 61 для определения, работает ли двигатель. Тем не менее, после выбора продолжительности цикла для быстрого отслеживания или для медленного отслеживания процесс 60 управления температурой переходит последовательно из подпрограммы 66 в подпрограмму 68, которая контролирует температуру зарядки и температуру в кабине. После этапа 68 обработки процесс 600 возвращается обратно на этап 61 для определения, работает ли двигатель транспортного средства.
На Фиг.7 показана подпрограмма 66 для обнаружения заряжаемого устройства, которая инициируется на этапе 70 после определения продолжительности цикла для быстрого или медленного отслеживания на Фиг.6. Подпрограмма 66 выполняет задачу по созданию базы данных совместимых устройств, а также добавлению дополнительной информации о температуре к данным об устройствах, уже сохраненных в базе данных. После инициализации подпрограммы 66 система 54 сопряжения транспортного средства на этапе 71 определяет, сопряжено ли заряжаемое устройство 25 с системой 54 сопряжения транспортного средства через порт сопряжения. В качестве примеров портов сопряжения можно указать USB, SCSI, последовательный, параллельный и IEE 1394. На этапе 71 система 54 может периодически направлять сообщение в порт сопряжения до тех пор, пока не будет получен ответ с указанием того, что заряжаемое устройство 25 соединено с системой 54 сопряжения транспортного средства. Если обнаружено, что заряжаемое устройство 25 совместимо с портом сопряжения транспортного средства, система 54 сопряжения транспортного средства переходит к этапу 72. Как отмечалось выше, система 54 сопряжения транспортного средства может иметь предварительно составленную базу данных совместимых заряжаемых устройств с соответствующими показателями и правилами для каждого совместимого устройства в базе данных. На этапе 72 система 54 может записывать обновленную информацию, связанную с обнаружением устройства, найденного в предварительно сохраненной базе данных. Такая информация может включать в себя обновление модели устройства, наименования устройства, а также параметры температуры, для работы при которой предназначено устройство и/или аккумулятор устройства, такие как диапазоны допустимых температур хранения, эксплуатации и/или зарядки.
Если на этапе 71 в порте сопряжения транспортного средства не обнаружено заряжаемое устройство, система 54 переходит к этапу 74 для определения, можно ли идентифицировать заряжаемое устройство по протоколу беспроводной связи, используемому устройством для взаимодействия с системой 54 сопряжения транспортного средства. В качестве примеров протоколов беспроводной связи, которые могут быть использованы в заряжаемом устройстве и совместимы с системой 54 сопряжения транспортного средства, можно указать технологии Bluetooth, инфракрасный порт, 2-сторонние брелоки УВЧ и IEEE 802.11. Если система 54 обнаруживает какую-либо технологию беспроводной связи, система 54 может использовать беспроводную связь для записи обновленной информации, относящейся к обнаруженному устройству, найденному в предварительно сохраненной базе данных. Такая информация может включать в себя обновление модели устройства, наименования устройства, а также температурные параметры, для работы при которых предназначено устройство и/или аккумулятор устройства, такие как диапазоны допустимых температур хранения, эксплуатации и/или зарядки. После обновления на этапе 75 информации, относящейся к совместимому устройству, система 54 переходит к подпрограмме 2 (обнаружение дублирующей зарядки устройства) на этапе 73.
Если на этапе 74 системой 54 не обнаружено включенного устройства беспроводной связи, система 54 переходит к этапу 76 и направляет в контроллер 40 беспроводной зарядной системы 30 запрос на определение того, может ли система 30 выполнить индуктивную зарядку устройства 25, обнаруженного системой 30. Если на этапе 76 контроллер 40 определяет, что эти условия выполняются, он направляет ответ в систему 54 с указанием, что можно выполнить индукционную зарядку устройства 25, и контроллер 40 переходит к этапу 77. В ином случае контроллер 40 направляет в систему 54 сообщение о том, что в беспроводной зарядной системе не обнаружено совместимого устройства, и система 54 сопряжения транспортного средства возвращается на этап 71 для определения, обнаружено ли заряжаемое устройство в порте сопряжения транспортного средства.
На этапе 77 контроллер 40 посылает информацию об обнаруженном устройстве (например, показатели соединения, относящиеся к устройству 25) в систему 54, которая определяет, на основании информации об устройстве, можно ли идентифицировать модель устройства и/или наименование устройства. Идентификация на этапе 77 может быть выполнена путем сравнения находящихся в сохраненной базе данных показателей устройства, которое совместимо с системой 54, с информацией об устройстве, обнаруженном на этапе 76, и путем проверки по базе данных показателей устройств, для обнаружения совпадений такой информации с информацией об обнаруженном устройстве. При обнаружении совпадения система 54 переходит к этапу 79, на котором данные устройства, соответствующие модели, обнаруженной в базе данных транспортного средства, могут быть обновлены путем добавления температурных параметров устройства. При невозможности на этапе 77 определить заряжаемое устройство, на этапе 78 устройство регистрируется как неизвестное. Если определено, что заряжаемое устройство обнаружено блоком 30 индуктивной зарядки и идентифицировано системой 54, это может означать, что в устройство встроена приемная схема устройства 25, или что принимающий сигналы корпус устройства, предусмотренный протоколом индуктивной зарядки, уникален для конкретного устройства. Если на этапе 77 установлено, что обнаруженное заряжаемое устройство не может быть идентифицировано, это может означать, что приемная схема устройства 25 является частью универсального корпуса, предусмотренного протоколом индуктивной зарядки, или прилепляемого надеваемого устройства, так что невозможно идентифицировать конкретную модель устройства, связанного с универсальным корпусом или внешним надеваемым приемным устройством. После обновления информации об обнаруженном заряжаемом устройстве в базе данных (этап 79) или его регистрации как неизвестного (этап 78) система 54 переходит к подпрограмме 2 программы 66 (обнаружение дублирующей зарядки).
На Фиг.8 показана подпрограмма 67 обнаружения дублирующей зарядки устройства, которая запускается на этапе 80 после подпрограммы 1 обработки, обнаружение заряжаемого устройства. Подпрограмма 67 выполняет задачу предотвращения зарядки устройства 25 одновременно системой 54 сопряжения и беспроводной зарядной системой 30 для уменьшения риска серьезного повреждения аккумулятора устройства или самого устройства вследствие перегревания. Серьезное повреждение аккумулятора устройства может включать в себя утечку химических веществ, а при некоторых высоких значениях температуры, например, выше 140°F (60°C), аккумулятор может треснуть, загореться или взорваться. Сбой эффективной работы устройства из-за работы при чрезмерно высокой температуре может включать в себя приостановление зарядки, затемнение дисплея на устройстве 25, снижение уровня сигнала и отключение камеры и аппаратных компонентов.
После инициализации подпрограммы 67 система 54 сопряжения транспортного средства на этапе 81 определяет, сопряжено ли заряжаемое устройство 25 с системой 54 сопряжения транспортного средства через порт проводного подключения. Как отмечено выше, система 54 может периодически направлять сообщение в порт сопряжения до тех пор, пока не будет получен ответ с подтверждением, что заряжаемое устройство 25 соединено с системой 54 сопряжения транспортного средства.
Если обнаружено, что заряжаемое устройство 25 совместимо с портом сопряжения транспортного средства, система 54 сопряжения транспортного средства переходит к этапу 82. Если заряжаемое устройство не обнаружено в порте сопряжения транспортного средства, то на этапе 90 система 54 переходит к подпрограмме 3 (контроль температуры зарядки и температуры в салоне). На этапе 82 система 54 определяет на основании информации. об обнаруженном устройстве (например, показателей соединения, связанных с устройством 25), можно ли идентифицировать модель устройства и/или наименование устройства в базе данных системы. Идентификация на этапе 82 может быть выполнена путем сравнения сохраненной базы параметров устройства, совместимого с системой 54, с информацией об устройстве, обнаруженном на этапе 81, и путем сопоставления сохраненных параметров устройств с обнаруженной информацией об устройстве.
Если заряжаемое устройство 25 может быть идентифицировано, система 54 переходит к этапу 83 и подает в контроллер 40 беспроводной зарядной системы 30 запрос на определение того, обнаружила ли система 30 устройство, индуктивную зарядку которого может выполнить система 30. Если на этапе 83 контроллер 40 определяет, что эти условия выполняются, он направляет ответ в систему 54 с указанием, что можно выполнить индукционную зарядку устройства 25, и контроллер 40 переходит к этапу 85. Если такое устройство не обнаружено, то контроллер 40 направляет в систему 54 сообщение о том, что в беспроводной зарядной системе не обнаружено устройств. Если заряжаемое устройство не может быть идентифицировано системой 54, или заряжаемое устройство не обнаружено в системе 30, система 54 сопряжения транспортного средства переходит к этапу 84 и продолжает зарядку.
На этапе 85 контроллер 40 посылает информацию об обнаруженном устройстве (например, показатели соединения, относящиеся к устройству 25) в систему 54, которая определяет на основании информации об устройстве, можно ли идентифицировать модель устройства и/или наименование устройства в базе данных системы. Идентификация на этапе 85 может быть выполнена путем сравнения сохраненной базы параметров устройств, совместимых с системой 54, с информацией об устройстве, обнаруженном на этапе 76, и путем сопоставления сохраненных параметров устройств с обнаруженной информацией об устройстве. При нахождении соответствия система 54 переходит к этапу 87 и определяет, совпадает ли устройство, идентифицированное системой сопряжения транспортного средства, с устройством, идентифицированным беспроводной зарядной системой. Если на этапе 87 установлено совпадение двух устройств, то контроллер 40 на этапе 88 приостанавливает выполнение зарядки беспроводной зарядной системой 30, и на этапе 89 на дисплее отображается предупреждение для водителя или пассажиров о дублирующей зарядке. Это означает, что одно устройство заряжается одновременно как беспроводной зарядной системой, так и системой сопряжения, так что необходимо приостановить зарядку от беспроводной системы 30 для недопущения повреждения устройства и/или аккумулятора устройства. Примером такого предупреждения, которое может быть выведено для водителя или пассажира транспортного средства, может быть такой текст: «ВНИМАНИЕ: Подключение USB-кабеля к устройству при зарядке от беспроводного зарядного устройства может ПРИВЕСТИ К ПОВРЕЖДЕНИЮ УСТРОЙСТВА». Предупредительное указание о дублирующей зарядке может быть выведено в зоне 24 зарядки и/или в другом месте в зарядной системе 30 или транспортном средстве.
Однако если заряжаемое устройство на беспроводной зарядной системе может быть идентифицировано, контроллер 40 не приостанавливает зарядку с использованием системы 30 (этап 86), но направляет предупреждение водителю или пассажирам о возможном осуществлении дублирующей зарядки (этап 89). Оно может означать, что устройства, по всей вероятности, не являются одним и тем же заряжаемым устройством (например, устройство со стороны водителя и устройство со стороны пассажира), но такое предупреждение все же может быть необходимо, чтобы водитель или пассажир знали о возможности и опасности одновременной зарядки. Наконец, в системе 30 не требуется приостанавливать зарядку или выводить на дисплей предупреждение о дублирующей зарядке (этап 84), если в порте сопряжения транспортного средства заряжаемое устройство обнаружено на этапе 82, но не идентифицировано системой сопряжения, или если на этапе 83 устройство идентифицировано системой 54, но не обнаружено беспроводной системой 30. Это означает, что в двух системах не обнаружено выполнения зарядки более одного устройства, и, таким образом, не происходит одновременная зарядка устройства 25. Если два устройства, в отношении которых определено, что они заряжаются от системы 30 и системы 54 сопряжения, не являются одним и тем же устройством, или если на этапе 89 выведено предупреждение, система 54 переходит к подпрограмме 3, контролируя температуру зарядки и температуру в салоне (этап 90).
На Фиг.9А показана подпрограмма 68, относящаяся к контролю температуры в процессе зарядки и температуры в салоне, и которая запускается на этапе 90 после выполнения подпрограммы 2, обнаруживающей дублирующую зарядку. Подпрограмма 68 выполняет задачу контроля температуры в процессе зарядки и температуры в салоне во время беспроводной зарядки устройства 25, для уменьшения риска зарядки в небезопасных температурных условиях. После инициализации подпрограммы 3 (этап 90) система 54 переходит к этапу 91, на котором направляет в контроллер 40 беспроводной зарядной системы 30 запрос на определение того, обнаружила ли система 30 устройство, индуктивную зарядку которого может выполнить система 30. Если на этапе 91 контроллер 40 определяет, что эти условия выполняются, он направляет ответ в систему 54 с указанием, что индуктивную зарядку устройства 25 можно выполнять, и система 54 переходит к этапу 93. В ином случае контроллер 40 направляет сообщение в систему 54 о том, что не обнаружено беспроводного устройства, и система 54 приступает к определению, обнаружено ли заряжаемое устройство в порте системы сопряжения транспортного средства (этап 92) с помощью процедуры, описанной выше на этапах 71 и 81 на Фиг.7 и 8, соответственно.
Если заряжаемое устройство обнаружено либо в порте системы сопряжения транспортного средства, либо в беспроводной зарядной системе 30, система 54 переходит к этапу 93, на котором направляет сообщение в систему 52 HVAC, как объяснено выше в описании к Фиг.5. На этапе 93 система 54 получает информацию о температуре, определенную датчиками температуры HVAC в транспортном средстве, (т.е. о температуре в салоне), и сравнивает эту информацию с температурой, - T градусов по Цельсию. Значение - T градусов Цельсия может быть определено на основании температурных параметров, зафиксированных для конкретного обнаруженного устройства 25 на этапах 72 или 75 и/или на основании заданной допустимой минимальной температуры, при которой устройство может заряжаться в салоне транспортного средства. На этапе 94 система 54 переходит к определению того, не превышает ли температура в салоне значение в X градусов Цельсия, если на этапе 93 определено, что температура в кабине не ниже значения - T. Система 54 переходит к этапу 95 для определения того, превышает ли температура, рассчитанная на основании данных термистора 28 системы 30 при индуктивной зарядке устройства 25, температуру X, если на этапе 94 определено, что температура в салоне не превышает значения X градусов по Цельсию. Значение X градусов Цельсия может быть определено на основании температурных параметров, зафиксированных для конкретного обнаруженного устройства 25 на этапах 72 или 75 и/или на основании заданной допустимой максимальной температуры, при которой устройство может заряжаться в салоне транспортного средства. Если обнаружено, что температура в кабине ниже - T градусов по Цельсию (этап 93), или температура в салоне выше X градусов по Цельсию (этап 94), или температура поверхности, рассчитанная для зарядной системы 30, превышает X градусов по Цельсию (этап 95), то система 54 переходит к этапу 97, где приостанавливает беспроводную зарядку с использованием беспроводной зарядной системы 97 и выводит на дисплей предупреждение о возможном выполнении зарядки в условиях чрезмерной температуры, например: «Температура в кабине ниже или выше допустимой температуры зарядки для вашего устройства».
Если температура поверхности беспроводной зарядной системы 30 во время зарядки не превышает значение X градусов по Цельсию, контроллер 40 сообщает об этом состоянии системе 54, а затем переходит к этапу 98 для определения того, можно ли идентифицировать заряжаемое устройство в беспроводной зарядной системе. Пример процедуры идентификации описан выше в этапах 77 и 82 на Фиг.7 и 8, соответственно.
Система 54 сопряжения транспортного средства затем переходит к сопоставлению идентифицированного устройства с определенным температурным номиналом (например, диапазоном температур, при которых устройство должно работать), который хранится для этого устройства в базе данных устройств системы 54 сопряжения, если заряжаемое устройство идентифицировано на этапе 98. Следует отметить, что температурный номинал может быть записан на этапе 79 во время выполнения подпрограммы 2. Затем система 54 переходит к определению того, является ли температура в кабине, измеренная системой 52 HVAC, выше или ниже температурного номинала устройства. Если температура не выходит за рамки температурного номинала, система 54 переходит к этапу 103, направляя значение температурного номинала в контроллер 40, который определяет, превышает ли измеренная температура поверхности беспроводной зарядной системы 30 температурный номинал устройства. Если температурный номинал не превышен, то контроллер 40 переходит к этапу 104 для определения того, находится ли измеренная температура поверхности системы 30 в диапазоне потенциально опасной температуры (например, 20°C) максимума температурного номинала устройства. Если она находится в этом диапазоне, то контроллер 40 уменьшает мощность зарядки от системы 30 на определенный процент Z, например, 50%.
Если заряжаемое устройство не может быть идентифицировано, хотя и обнаружено на этапе 98, система 54 переходит к этапу 106 для определения того, находится ли измеренная температура в кабине в пределах заданного диапазона температур, например, от 0 до 30°C. Если определено, что температура в салоне находится в пределах заданного диапазона температур, система 54 возвращается на этап 91 подпрограммы 3 для определения того, было ли обнаружено устройство в беспроводной зарядной системе. Если температура в салоне не попадает в заданный диапазон, то на этапе 99 может быть выведено общее предупреждение для уведомления водителя или пассажира транспортного средства о том, что зарядка при экстремальных температурах может привести к повреждению. После этого система 54 запрашивает водителя или пассажира транспортного средства, следует ли приостановить зарядку или нет. Например, в качестве предупреждения может быть выведен следующий текст: «Заряжаемое в данный момент устройство, возможно, не рассчитано на использование при температуре ниже 0°C и выше 30°C». Затем на этапе 101 система 54 может перейти к определению того, принял ли водитель ли пассажир транспортного средства решение приостановить зарядку. Если на этапе 101 пользователь выбирает вариант «НЕТ», или на этапе 104 определено, что температура поверхности беспроводной зарядной системы не выходит за пределы потенциально приводящего к повреждению диапазона температур, при котором устройство должно работать, то система 54 возвращается к этапу 91 подпрограммы 3. Если на этапе 102 определено, что температура в салоне выше или ниже температурного номинала устройства, или на этапе 103 определено, что температура поверхности беспроводной зарядной системе превышает температурный номинал устройства, или водитель или пассажир транспортного средства на этапе 101 решил приостановить зарядку, когда температура в кабине выходит за пределы заданного диапазона температуры, то система 54 переходит к этапу 97 и направляет в контроллер 40 команду приостановить индуктивную зарядку устройства 25 и на этапе 96 выводит на дисплей предупреждение «Температура в кабине ниже или выше допустимой температуры зарядки для вашего устройства». Затем система 54 возвращается на этап 91 подпрограммы 3.
Соответственно, система 54 сопряжения транспортного средства в сочетании с системой 30 индуктивной зарядки эффективно снижает или запрещает зарядку устройств при чрезмерно высокой или низкой температуре внутри транспортного средства. Это эффективно предотвращает серьезное повреждение аккумулятора устройства или нарушение функционирования устройства вследствие зарядки при экстремальных температурах. Беспроводная зарядная система 30, в частности, хорошо подходит для использования в транспортном средстве, в котором установлено много электронных устройств, которые могут работать в полосе частот, аналогичной полосе частот беспроводной системы. Тем не менее, система может использоваться для других видов применения. Следует понимать, что, когда обнаруживается, что объект больше не заряжается при небезопасной температуре, интенсивность беспроводной зарядки может быть увеличена, или беспроводная зарядка может быть возобновлена.
Следует понимать, что в вышеуказанном алгоритме допускаются различные вариации и модификации без выхода за рамки сущности настоящего изобретения.