Dispositivo electrónico portátil con duración y refrigeración de batería mejoradas.

Un dispositivo electrónico (300) incluyendo un circuito electrónico (102, 104); un módulo termoeléctrico

(106); y un material de cambio de fase acoplado al módulo termoeléctrico, caracterizándose el dispositivo electrónico porque:

el material de cambio de fase se coloca junto al circuito electrónico para absorber y almacenar calor del circuito electrónico (102, 104), y el módulo termoeléctrico (106) tiene una superficie adyacente a un lado del material de cambio de fase de tal manera que la temperatura de una superficie sea aproximadamente la temperatura del lado del material de cambio de fase, y una superficie opuesta cerca de una superficie externa del dispositivo electrónico (300).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2001/026242.

Solicitante: Motorola Mobility LLC .

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 600 North US Highway 45 Libertyville, IL 60048 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: ESTES,KURT, PAL,DEBABRATA, MCDUNN,KEVIN, SHMAGIN,IRINA, GAMOTA,DANIEL.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS... > Detalles de dispositivos semiconductores o de otros... > H01L23/427 (Refrigeración por cambio de estado, p. ej. uso de tubos caloríficos)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > MAQUINAS ELECTRICAS NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR > H02N3/00 (Generadores en los que la energía térmica o cinética es convertida en energía eléctrica por ionización de un fluido y el cambio de su carga (tubos de descarga que funcionan en generadores termoiónicos H01J 45/00))
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS... > H01L35/00 (Dispositivos termoeléctricos que tienen una unión de materiales diferentes, es decir, que presentan el efecto Seebeck o el efecto Peltier, con o sin otros efectos termoeléctricos o termomagnéticos; Procesos o aparatos especialmente adaptados a la fabricación o al tratamiento de estos dispositivos de sus partes constitutivas; Detalles (dispositivos consistentes en una pluralidad de componentes de estado sólido formados en o sobre un sustrato común H01L 27/00))
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS... > Detalles de dispositivos semiconductores o de otros... > H01L23/38 (Dispositivos de refrigeración que utilizan el efecto Peltier)

PDF original: ES-2459746_T3.pdf

 

google+ twitter facebook

Fragmento de la descripción:

Dispositivo electrónico portátil con duración y refrigeración de batería mejoradas Campo de la invención La presente invención se refiere en general a dispositivos electrónicos portátiles y, en particular, a dispositivos electrónicos portátiles con baterías recargables.

Antecedentes de la invención Los dispositivos electrónicos portátiles son actualmente un elemento básico en la sociedad actual. Estos dispositivos electrónicos incluyen equipo de entretenimiento audio, ordenadores, asistentes digitales personales, teléfonos inalámbricos y otros muchos dispositivos. Debido a la naturaleza portátil de estos dispositivos, se emplean baterías para suministrar potencia a los componentes electrónicos. Naturalmente, dado que las baterías tienen un tiempo finito antes de la recarga, mejorar la duración de la batería asociada con un dispositivo electrónico portátil es sumamente importante. En particular, la duración de la batería es importante para dispositivos de comunicaciones complejos tales como teléfonos inalámbricos.

Se ha propuesto muchas soluciones para mejorar la duración de la batería de los dispositivos electrónicos portátiles. Tradicionalmente, estas soluciones pretenden reducir la cantidad de potencia consumida por el dispositivo electrónico. En algunos casos, el consumo de potencia se reduce según la función del dispositivo. Por ejemplo, parte de la circuitería de un dispositivo electrónico se apaga durante un modo de “espera”, mientras algunas funciones no son necesarias. En otros casos, los componentes electrónicos están diseñados con el objetivo de reducir el consumo de potencia, por ejemplo, usando tecnología CMOS y otras tecnologías de baja potencia. Por desgracia, estas técnicas por sí solas no eliminan la necesidad de soluciones de baja potencia adicionales para mejorar la duración de la batería. De hecho, los requisitos de funcionalidad aumentan tan rápidamente como se desarrollan técnicas de bajo consumo de potencia.

Los dispositivos electrónicos portátiles disipan calor. Cuando aumenta la funcionalidad y por lo tanto la circuitería electrónica de los dispositivos portátiles, la cantidad de calor disipado tiende a aumentar. La disipación de calor en un dispositivo electrónico portátil a menudo resulta incómoda para el usuario. Por ejemplo, algunos teléfonos inalámbricos disipan suficiente calor para producir molestias en el oído del usuario mientras usa el teléfono. Obviamente, esto no es deseable para el usuario. Además, la disipación de calor, en particular, en un dispositivo electrónico pequeño, puede hacer que se supere la temperatura operativa deseable del dispositivo.

Por lo tanto, se necesita un dispositivo electrónico portátil con duración mejorada de la batería y mejores requisitos de refrigeración.

La Patente de Estados Unidos número 5.419.780 describe una disposición para recuperar potencia disipada por un circuito semiconductor integrado incluyendo un generador termoeléctrico que convierte el calor generado por el circuito integrado a energía eléctrica. En una realización, el generador termoeléctrico es un refrigerador Peltier colocado entre el circuito integrado y un colector de calor. El refrigerador Peltier opera en el modo Seebeck para generar potencia en respuesta a la diferencia de temperatura entre el circuito integrado y el colector de calor. La potencia se usa para accionar un ventilador que está colocado cerca del colector de calor para producir un flujo de aire sobre el colector de calor reduciendo por ello la temperatura del colector de calor y reducir así la temperatura del circuito integrado.

La Solicitud de Patente del Reino Unido número 1304282 describe un dispositivo de control de temperatura para un componente semiconductor que contiene un material que absorbe calor mientras que experimenta un cambio de fase, por debajo de la temperatura operativa máxima del componente semiconductor. El componente semiconductor tiene un elemento Peltier que tiene un electrodo emisor de calor que está en comunicación de conducción térmica con el material y un electrodo de absorción de calor que está en comunicación de conducción térmica con una porción del componente semiconductor.

Resumen Según la presente invención, se facilita un dispositivo electrónico y un método para recargar una batería en un dispositivo electrónico como el expuesto en las reivindicaciones acompañantes.

Breve descripción de los dibujos La figura 1 es un diagrama esquemático que representa una vista en alzado lateral de un dispositivo electrónico con duración y refrigeración de batería mejoradas.

La figura 2 es un diagrama esquemático que representa una vista en alzado lateral de una disposición alternativa de

un dispositivo electrónico con duración y refrigeración de batería mejoradas.

La figura 3 es un diagrama esquemático que representa una vista en alzado lateral de una realización preferida de un dispositivo electrónico con duración y refrigeración de batería mejoradas según la presente invención.

Descripción detallada de las realizaciones preferidas En resumen, un dispositivo electrónico según la presente invención incluye un dispositivo refrigerador. El dispositivo refrigerador está acoplado a una fuente de calor existente dentro del dispositivo electrónico, tal como una placa de circuitos impresos con componentes electrónicos que disipan calor. El dispositivo refrigerador incluye un módulo termoeléctrico y un módulo de material de cambio de fase.

En una realización preferida, una superficie del módulo termoeléctrico está colocada cerca de una superficie externa del alojamiento del dispositivo y un lado opuesto del módulo termoeléctrico está colocado junto al módulo de material de cambio de fase. El módulo de material de cambio de fase está colocado cerca de la fuente de calor. El módulo termoeléctrico convierte calor a electricidad en función de la diferencia de temperatura entre las dos superficies del módulo termoeléctrico. El material de cambio de fase almacena calor para limitar la temperatura del dispositivo electrónico en un punto ligeramente superior a la temperatura de fusión del material de cambio de fase. Además, el material de cambio de fase mantiene una diferencia de temperatura a través del módulo termoeléctrico cuando la fuente de calor está generando calor y durante un período de tiempo después de enfriarse la fuente de calor.

En una disposición, una superficie del módulo termoeléctrico está colocada cerca de la fuente de calor y un lado opuesto del módulo termoeléctrico está colocado cerca del material de cambio de fase. El material de cambio de fase está colocado cerca de la superficie externa del dispositivo electrónico. Como se ha descrito anteriormente, el módulo termoeléctrico convierte calor a electricidad en función de una diferencia de temperatura entre las superficies del módulo termoeléctrico. El material de cambio de fase absorbe calor para limitar la temperatura de la superficie del dispositivo electrónico, por una parte, y mejora la diferencia de temperatura a través del módulo termoeléctrico, por la otra.

Preferiblemente, el módulo termoeléctrico está acoplado a una batería en el dispositivo electrónico de tal manera que se usa una corriente electrónica generada por el módulo termoeléctrico para cargar la batería. Un diodo está acoplado entre la batería y el módulo termoeléctrico para evitar la descarga de la batería cuando el módulo termoeléctrico no esté proporcionando una corriente de carga. Alternativamente, un rectificador está acoplado entre el módulo termoeléctrico y la batería para aprovechar una diferencia de temperatura positiva o negativa para cargar la batería tanto... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un dispositivo electrónico (300) incluyendo un circuito electrónico (102, 104) ; un módulo termoeléctrico (106) ; y un material de cambio de fase acoplado al módulo termoeléctrico, caracterizándose el dispositivo electrónico porque:

el material de cambio de fase se coloca junto al circuito electrónico para absorber y almacenar calor del circuito electrónico (102, 104) , y el módulo termoeléctrico (106) tiene una superficie adyacente a un lado del material de cambio de fase de tal manera que la temperatura de una superficie sea aproximadamente la temperatura del lado del material de cambio de fase, y una superficie opuesta cerca de una superficie externa del dispositivo electrónico (300) .

2. El dispositivo electrónico de la reivindicación 1, incluyendo además una batería (110) acoplada al módulo termoeléctrico (106) .

3. El dispositivo electrónico (200) de la reivindicación 1, incluyendo además: un rectificador (202) acoplado al módulo termoeléctrico (106) ; y una batería (110) acoplada al rectificador (202) .

4. El dispositivo electrónico (100) de la reivindicación 1, incluyendo además: un diodo (112) acoplado al módulo termoeléctrico (106) ; y una batería (110) acoplada al diodo (112) .

5. El dispositivo electrónico de la reivindicación 1, donde el circuito electrónico (102, 104) proporciona en la operación una fuente de calor para calentar un lado del material de cambio de fase más próximo al circuito electrónico durante la operación normal del dispositivo electrónico.

6. El dispositivo electrónico de la reivindicación 5, donde la fuente de calor incluye una placa de circuitos impresos

(102) y al menos un componente electrónico (104) .

7. El dispositivo electrónico de la reivindicación 1, donde el material de cambio de fase tiene un alojamiento formado de un material metálico flexible.

8. El dispositivo electrónico de la reivindicación 1, donde el material de cambio de fase tiene un punto de fusión que está por debajo de una temperatura operativa máxima del dispositivo electrónico (300) .

9. El dispositivo electrónico de la reivindicación 1, donde el módulo termoeléctrico incluye al menos un termopar Bi2Te3 en forma de un lingote alargado con una sección transversal de paralelogramo.

10. El dispositivo electrónico de la reivindicación 1, incluyendo además un alojamiento de dispositivo, para contener el circuito electrónico (102, 104) , el módulo termoeléctrico (106) , y el material de cambio de fase.

11. El dispositivo electrónico de alguna de las reivindicaciones precedentes, donde el material de cambio de fase está montado en el módulo termoeléctrico (106) .

12. El dispositivo electrónico (300) de alguna de las reivindicaciones precedentes, donde el material de cambio de fase está montado en el circuito electrónico (102, 104) .

13. Un método para recargar una batería (110) en un dispositivo electrónico (300) como el expuesto en alguna de las reivindicaciones precedentes, estando acoplada la batería al módulo termoeléctrico (106) , incluyendo el método: operar el dispositivo electrónico (300) para producir calor;

convertir, por el módulo termoeléctrico (106) , el calor procedente del dispositivo electrónico a electricidad; desplegar un material de cambio de fase dentro del dispositivo electrónico (300) para controlar una cantidad de calor que es convertida a electricidad; y

usar la electricidad para cargar la batería (110) .

14. El método de la reivindicación 13, incluyendo además convertir calor a electricidad incluso después de apagar el dispositivo electrónico (300) .