车辆用无线电力传输模块的制作方法

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车辆用无线电力传输模块的制作方法



背景技术:

1.技术领域

本发明涉及一种车辆用无线电力传输模块,更特别地,涉及能够磁感应方法和磁共振方法进行无线充电的车辆用无线电力传输模块。

2.相关技术的讨论

近来,对于无线充电电子设备已经有了需求,例如,诸如移动电话或智能电话的便携式终端、平板电脑、笔记本电脑、数字广播终端、个人数字助理(pda)、便携式多媒体播放器(pmp)等。特别地,与便携式终端的使用相关的周围环境正在扩展到诸如车辆的动态空间。

因此,已经提出了使用无线电力传输方法的非接触型充电系统,使得即使在车辆中也能够容易地对终端的电池进行充电。

非接触型充电系统通过无线传输方法将从车辆电源供应的电能提供给终端。充电系统包括嵌入车辆中的无线电力传输模块以及用来从无线电力传输模块接收电能的终端的无线电力接收模块。

根据检测接入无线电力传输模块的无线电力接收模块的方法,非接触型无线充电可以被分类为磁感应方法和磁共振方法,或电源事项联盟(pma)标准方法和qi标准方法。

上述的磁感应方法和磁共振方法在使用电磁场上是相同的技术,电磁场使用线圈产生且电力通过电磁场传输。然而,磁感应方法不同于使用线圈之间电磁谐振的磁共振方法,而磁共振方法使用线圈之间的电磁谐振。此外,这两种方法的工作频率彼此不同。

例如,磁感应方法具有100khz~350khz的工作频带,磁共振方法具有6.765mhz~6.795mhz的工作频带。

因此,存在磁感应方法和磁共振方法彼此不兼容的问题,因为它们的工作频率彼此不同。

同时,在磁共振方法在6.765mhz~6.795mhz的高工作频带工作的情况下,如果线圈之间的耦合系数过高,则由于分裂导致充电效率降低。在磁感应方法在100khz~350khz的低工作频带工作的情况下,则耦合系数越高,充电效率越高。

因此,在一起使用磁感应方法和磁共振方法的情况下,需要通过所有天线以磁感应方法以及磁共振方法工作来提高充电效率。



技术实现要素:

为了解决上述问题和缺陷,本发明的目的是提供一种车辆用无线电力传输模块,其能够通过将具有不同充电方案的两个无线电力传输天线设置在一起来使用磁感应方法和磁共振方法进行无线充电。

另外,本发明的另一个目的是提供一种车辆用无线电力传输模块,其能够通过一个模块使用qi标准方法、pma标准方法和磁共振方法中的全部来进行无线充电,通过配置使得以磁感应方法工作的天线包括以qi和pma标准方法工作的天线。

同时,本发明的另一个目的是提供一种车辆用无线电力传输模块,其能够通过将待充电的便携式装置的接触表面与无线电力传输天线之间的距离维持为结构合理来提高磁感应方法和磁共振方法的充电效率。

此外,本发明的另一个目的是提供车辆用无线电力传输模块,其可以通过在无线电力传输天线之外包括用于短程数据通信的近场通信(nfc)天线来进一步执行除无线充电之外通过一个模块的任何其他功能。

为了实现本发明的上述目的,提供了一种车辆用无线电力传输模块,其包括:壳体,所述壳体提供内部空间并且包括其上放置有待充电的便携式装置的上板;天线单元,包括以磁感应方法工作的第一无线电力传输天线和以磁共振方法工作的第二无线电力传输天线;以及屏蔽单元,其包括设置在与所述第一无线电力传输天线对应的区域中的第一屏蔽片和设置在与所述第二无线电力传输天线对应的区域中的第二屏蔽片,其中,所述天线单元被放置在所述壳体内,使得从第一无线电力传输天线到上板的外表面的第一距离比从第二无线电力传输天线到上板的外表面的第二距离更短。

第一距离可以被设置为使得包括在便携式装置中的接收线圈与第一无线电力传输天线之间的耦合系数k为0.7或更大。第二距离可以被设置为使得包括在便携式装置中的接收线圈与第二无线电力传输天线之间的耦合系数k小于0.2。例如,第一距离可以是2mm至5mm,并且第二距离可以是10mm至50mm。

另外,第一无线电力传输天线可以包括以qi标准方法工作的第一天线和以pma标准方法工作的第二天线。

其上设置有第一无线电力传输天线的屏蔽片的表面可以形成为相对于其上设置有第二无线电力传输天线的第二屏蔽片的表面具有高度差的阶梯表面。

另外,其上设置有第一无线电力传输天线的第一屏蔽片的表面可以比其上设置有第二无线电力传输天线的第二屏蔽片的表面高预定高度。

第一屏蔽片可以具有比第二屏蔽片相对更小的面积,并且可以堆叠在第二屏蔽片的一侧上。

此外,第一屏蔽片可以设置在第二屏蔽片的内部,并且第二屏蔽片可以形成有用于接收第一屏蔽片的整个厚度的一部分或全部的接收部。

第一无线电力传输天线和第二无线电力传输天线可以分别设置在相对于虚拟边界线位于相对侧的第一区域和第二区域上。

此外,所述壳体可以包括安装表面,所述第一屏蔽片和所述第二屏蔽片位于所述安装表面上,并且所述安装表面可以包括其上设置有第一屏蔽片的第一部分和其上设置有第二屏蔽片的第二部分。第二部分的表面可以形成相对于第一部分的表面的具有高度差的阶梯表面。

另外,第一屏蔽片可以设置在第一区域中,第二屏蔽片可以设置在第二区域中,并且第一屏蔽片可以具有比第二屏蔽片相对更厚的厚度。

上板可以包括设置在第一无线电力传输天线的上部区域中的第一上板和设置在第二无线电力传输天线的上部区域中的第二上板。第一上板的外表面可以形成相对于第二上板的外表面的具有高度差的阶梯表面。

另外,天线单元还可以包括用于短距离数据通信的nfc天线,并且nfc天线可以设置在与第二屏蔽片对应的区域中。

第一屏蔽片在100khz~350khz的工作频带中可以具有比第二屏蔽片相对更高的磁导率。当第一屏蔽片与第二屏蔽片具有相同的磁导率时,第一屏蔽片的磁导率损失率可以小于第二屏蔽片的磁导率损失率。

第二屏蔽片在6.765mhz~6.795mhz的工作频带中以及在13.56mhz的工作频率可以具有比第一屏蔽片相对更高的磁导率。当第二屏蔽片与第一屏蔽片具有相同的磁导率时,第二屏蔽片的磁导率损失率可以小于第一屏蔽片的磁导率损失率。

第一屏蔽片由在100khz~350khz的工作频带中具有300至3500的磁导率、0.05或更小的tanδ(=μ”/μ')和0.25t或更大的磁通密度的材料制成。第二屏蔽片由在6.765mhz~6.795mhz的工作频带中且在13.56mhz的频率具有30~350的磁导率、0.05或更小的tanδ(=μ”/μ')且在6.765mhz~6.795mhz的工作频带中具有0.25t或更大的磁通密度的材料制成。(这里,μ'是磁导率,μ”是磁导率损失率)

第一屏蔽片可以是在100khz~350khz的工作频带中具有2000至3500的磁导率和0.05或更小的tanδ(=μ”/μ')的mn-zn铁氧体,和在100khz~350khz的工作频带中具有300~1500的磁导率和0.05或更小的tanδ(=μ”/μ')的ni-zn铁氧体中的任何一种。第二屏蔽片可以是在6.765mhz~6.795mhz的工作频带中以及在13.56mhz的频率具有100~350的磁导率和0.05或更小的tanδ(=μ”/μ')的ni-zn铁氧体片,和在6.765mhz~6.795mhz的工作频带中具有30~70的磁导率和0.05或更小的tanδ(=μ”/μ')的金属聚合物中的任何一种。

第一屏蔽片和第二屏蔽片可以包括包含非晶合金和纳米晶合金中的至少一种的带状片、铁氧体片和金属聚合物片中的至少一种。

而且,第一屏蔽片和第二屏蔽片中的任何一个可以包括多个分开的细片。

根据本发明,通过一起提供以不同的充电方法工作的至少两个无线电力传输天线,可以使用磁感应方法和磁共振方法(具体地是qi标准方法、pma标准方法以及磁共振方法)进行无线充电,从而增强兼容性并提高可用性。

此外,根据本发明,具有不同充电方案的两个无线电力传输天线被分开设置在不同区域中,使得用户可以根据便携式装置的充电方法正确地定位在适当位置处,从而增强充电效率。

另外,由于天线单元包括用于短距离数据通信的nfc天线,因此可以通过一个模块发送和接收数据以及无线电力充电,从而实现多功能。

此外,通过设置待充电的便携式装置的接触表面与无线电力传输天线彼此之间的不同距离以及在结构上保持适当的距离,本发明可以提高磁感应方法和磁共振方法两者的充电效率。

附图简要说明

图1是示出了根据本发明的实施例的车辆用无线电力传输模块的示意图;

图2是图1所示的车辆用无线电力传输模块的仰视图;

图3是沿着图1中的线a-a的截面图;

图4a和4b示出了根据本发明的实施例的在车辆的无线电力传输模块中在第二片材上形成接收部的情况。具体而言,图4a示出了接收部形成为通孔的情况,图4b示出了接收部形成为接收槽的情况;

图5是示出了在根据本发明的实施例的车辆用无线电力传输模块中设置用于第一无线电力传输的三个天线的情况的示意图;

图6是根据本发明的另一实施例的车辆用无线电力传输模块的示意图;

图7是图6所示的屏蔽单元的仰视图;

图8是沿着图6中的线a-a的截面图;

图9a至图9c是示出根据本发明的另一实施例的车辆用无线电力传输模块的若干示例性结构的视图,以满足在车辆用无线电力传输模块中将nfc天线设置在第二区域中并且第一距离比第二距离更短的布置。图9a示出了壳体的底表面形成为阶梯结构的情况。图9b示出了第一片材堆叠在第二片材上的情况。图9c示出了壳体的上板形成为阶梯结构的情况;

图10a至10c是示出根据本发明的另一实施例的车辆用无线电力传输模块的其他结构的视图以满足nfc天线设置在第一区域中并且第二距离比第一距离更长的布置。图10a是示出多个天线中的布置的示意图。图10b是示出第一片材层叠在第二片材的上部上的情况的视图。图10c是示出壳体的底面形成为阶梯结构的情况的视图;

图11是示出了根据本发明的实施例第一无线电力传输的三个天线设置在车辆用无线电力传输模块中的情况的示意图;

图12是示出了根据本发明的实施例的车辆用无线电力传输模块的屏蔽片的视图,其中包括非晶合金或纳米晶合金中的至少一种的多个带状片被层叠。

具体实施方式

在下文中,将参照附图详细描述本发明的示例性实施例,对于本发明所属领域的技术人员来说,这将是显而易见的。本发明可以以许多不同的形式来体现,并不限于在此描述的实施例。在附图中,为了阐明本发明,省略了与说明无关的部分,并且在整个说明书中相同的附图标记表示相同或相似的部件。

在示例性实施例中,安装在车辆中的车辆用无线电力传输模块100或200用于将无线电力信号传输到将被充电的便携式装置。如图1和6所示,车辆用无线电力传输模块100或200可以包括壳体130、天线单元110和屏蔽单元120。

壳体130可以被设置为壳体图形,其提供用于包括天线单元110和屏蔽单元120的内部空间。壳体130可以包括上板132,待充电便携式装置被放置在该上板132上。其上设置有屏蔽单元120的安置表面134设置在内部空间中。

这里,安置表面134可以是内部空间的底表面,或者是设置在内部空间的中间部分中的单独的支撑构件的表面。另外,上板132的外表面可以是与便携式装置接触的接触表面。

因此,当便携式装置被放置在上板132的外表面上时,便携式装置的电池可以通过从设置在内部空间中的天线单元110发送的无线电力来充电。这里,无线电力接收模块可以嵌入在便携式装置中,用于接收从以磁感应方法或磁共振方法工作的天线单元110发送的无线电力。

在本发明中,这里未示出,壳体130的内部空间可以包括用于执行充电器功能的普通部件,诸如从车辆电源供应电力的电源电路单元,用于将通过电源电路单元供应的电力传输到天线单元110并将电力传输到将被充电的便携式装置的天线驱动电路单元,用于控制包括天线驱动电路单元的驱动控制和电力传输控制的所有工作的控制电路单元等。便携式装置可以是手机、pda、pmp,平板电脑、多媒体设备等。

天线单元110包括至少两个无线电力传输天线111和112,其在不同的工作频带中以不同的方法进行工作。因此,无线电力传输天线111和112可以以不同的方法传输便携式装置所需的电力。

在示例性实施例中,车辆用无线电力传输模块100或200可以是组合类型,其中nfc天线113被包括在天线单元110中,从而在无线充电之外还可以进行数据传输和接收。

在本发明中,无线电力传输天线111和112以及nfc天线113可以由扁平线圈形成,其中具有预定长度的导电构件沿顺时针方向或逆时针方向多次缠绕。这里,导电构件可以由诸如铜的导电金属制成,或者设置为使得具有预定直径的多根股线沿着纵向方向扭转。当无线电力传输天线111和112以及nfc天线113由扁平线圈形成时,用于与相应的天线111、112或113电连接的导线114a、114b、114c和114d可以设置在屏蔽单元120的底表面的位置上(参见图2和7)。

无线电力传输天线111和112以及nfc天线113可以是环形线圈图案,其可以通过在由合成树脂(如聚酰亚胺(pi)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)等)制成的电路板的至少一个表面上图案化诸如铜箔的导体而形成,或通过使用导电油墨形成。

另外,无线电力传输天线111和112以及nfc天线113可以由其中多次缠绕导电构件的扁平线圈和在电路板的一侧上形成的天线图案的组合形成。

无线电力传输天线111和112可以包括以磁感应方法工作的第一无线电力传输天线111和以磁共振方法工作的第二无线电力传输天线112。

例如,第一无线电力传输天线111可以是在100~350khz的工作频带中以磁感应方法工作的天线,而第二无线电力传输天线112可以是在6.765~6.795mhz的工作频带中以磁共振方法工作的无线电力联盟(a4wp)标准方法天线。

也就是说,在本发明中,因为天线单元110可以分别包括以磁感应方法工作的第一无线电力传输天线111和以磁共振方法工作的第二无线电力传输天线112,所以两种方法的无线充电可以通过一个模块来执行。

这里,以磁感应方法工作的第一无线电力传输天线111可以包括以qi标准方法和pma标准方法工作的天线。优选地,第一天线111a是以qi标准方法工作的天线,而第二天线111b是以pma标准方法工作的天线。另外,第一无线电力传输天线111的数量可以是三个,并且其中一个天线可以与另外两个天线部分地重叠(参见图5和11)。还应注意的是,第一无线电力传输天线111可以通过一个线圈集成qi标准方法和pma标准方法。

因此,安装在车辆中的车辆用无线电力传输模块100和200可以使用具有不同工作频率或不同工作方法的qi标准方法、pma标准方法和a4wp标准方法中的全部来进行无线充电。因此,即使使用磁感应方法和磁共振方法中的任何一种对诸如要充电的移动电话的便携式装置进行无线充电,也可以通过无线电力传输天线经由与便携式装置的无线充电方法兼容的方法来进行无线充电,使得可以在不更换安装在车辆中的无线电力传输模块的情况下进行各种无线充电。

在本发明的示例性实施例中,第一无线电力传输天线111可以设置在第二无线电力传输天线112的内部(参见图1和5)。

第一无线电力传输天线111和第二无线电力传输天线112可以设置在虚拟边界线l的两侧(参见图6和11)。也就是说,第一无线电力传输天线111可以设置于形成在虚拟边界线l一侧上的第一区域s1中。第二无线电力传输天线112可以设置于形成在虚拟边界线l的另一侧上的第二区域s2中。第一区域s1可以是图中虚拟边界线l的右侧,第二区域s2可以是图中虚拟边界线l的左侧。根据本发明的示例性实施例,在车辆用无线电力传输模块200和200'的情况下,以彼此不同的方式工作的第一无线电力传输天线111和第二无线电力传输天线112可设置在不同的区域。因此,用户可以根据要充电的便携式装置的充电方法将便携式装置放置在对应的位置上。

除了第一无线电力传输天线111和第二无线电力传输天线112之外,天线单元110可以包括用于短程通信的nfc天线113。

在示例性实施例中,天线单元110可以是在以磁感应方法和磁共振方法的无线充电之外还可以执行短程数据通信的复合天线。

这里,通过nfc天线113发送和接收的数据可以是关于车辆的状态信息的各种信息,诸如汽油量、车辆的各种消耗品的磨损状态、制动器工作状态等,并且数据交换可以由诸如上述移动电话的便携式装置执行。

当第一无线电力传输天线111设置在第二无线电力传输天线112内部时,nfc天线113可以设置在第一无线电力传输天线111和第二无线电力传输天线112之间(参见图1和5)。

当第一无线电力传输天线111和第二无线电力传输天线112设置在虚拟边界线l的两侧时,nfc天线可以设置在设置有第一无线电力传输天线111的第一区域s1上(参见图10a和10b),并且可以设置在设置有第二无线电力传输天线112的第二区域s2上(参见图8至9c)。

当nfc天线113设置在第一区域s1上时,nfc天线113优选地设置在第一无线电力天线111的外部以围绕第一无线电力传输天线111。当nfc天线113设置在第二区域s2上时,nfc天线113优选地设置在第二无线电力天线112的外部以围绕第二无线电力传输天线112。这是因为用于数据传输/接收的nfc天线113设置在用于电力传输的第一无线电力传输天线111和第二无线电力天线112之间,则可以防止第一无线电力传输天线111和第二无线电力传输天线112彼此靠得太近以减少由相互干扰引起的特性劣化。

屏蔽单元120可以设置在天线单元110的一个表面上,以屏蔽由天线单元110产生的磁场。

也就是说,屏蔽单元120可以屏蔽天线单元110在预定频带中发送和接收无线信号时产生的磁场,由此增加磁场在期望方向上的加强速度,并且改善在预定频带内工作的相应天线的性能。

为此,屏蔽片120可以由磁性材料制成,以屏蔽从天线单元110产生的磁场。这里,屏蔽片120可以包括具有预定区域的板状磁屏蔽片121和122以及附接到屏蔽片121和122的至少一个表面以保护屏蔽片121和122的保护膜125。

屏蔽片121和122可以包括带状片(其包括非晶合金和纳米晶合金中的至少一种)、铁氧体片和聚合物片中的至少一种。这里,铁氧体片可以是烧结铁氧体片,并且可以包括ni-zn铁氧体片或mn-zn铁氧体片。另外,非晶态合金或纳米晶体合金可以包括fe基或co基磁性合金。聚合物片可以是fe-si-al基金属聚合物片或fe-si-cr基金属聚合物片。

此时,屏蔽片121和122在100khz~350khz的工作频带中以及在6.765mhz~6.795mhz的工作频带中可以具有0.25特斯拉或更大的饱和磁通密度。

优选地,无线电力传输天线111和112可以在100khz~350khz的工作频带和在6.765mhz~6.795mhz的工作频带中以0.35特斯拉或更大的饱和磁通密度工作。这是因为,屏蔽片的饱和磁通密度越高,磁场的饱和越晚发生。因此,具有较高饱和磁通密度的屏蔽片可以具有比具有较低饱和磁通密度的屏蔽片相对较薄的厚度。

屏蔽片121和122可以由在各个天线111,112或113工作的100khz~350khz的工作频带中、6.765mhz~6.795mhz的工作频带中以及在13.56mhz的工作频率具有0.05或更小的tanδ(=μ”/μ')的材料制成(这里,μ'是磁导率,μ”是磁导率损失率)。

屏蔽片121和122可以通过堆叠多个磁性片111a、111b和111c来设置。屏蔽片110可以包括多个分开的细片,并且多个分开的细片可以全部或部分彼此绝缘。多个片可以具有1μm至3mm的尺寸,并且各个片可以具有不规则的形状。

例如,如图12所示,屏蔽片121和122可以通过堆叠多个带状片123a、123b和123c(其包括多个非晶合金和纳米晶合金中的至少一个)来设置。这里,每个带状片123a、123b或123c可以包括多个分开的细片,从而通过增加整体电阻来抑制涡电流的产生,并且相邻的细片可以全部或部分地彼此绝缘。

此时,多个带状片123a、123b和123c可以经由粘合构件123d层叠,并且粘合构件123d可以包括非导电组件。因此,粘合构件123d可以渗入一对带状片中,其中一部分或全部片材彼此层叠,并移动到细片的间隙,由此使相邻的细片材绝缘。这里,粘合构件123d可以是液体或凝胶形式的无机材料型粘合剂,或者可以是其中粘合剂被应用到膜型基板的一侧或两侧的基板型粘合剂。

屏蔽单元可以包括多个屏蔽片121和122(这里未示出),以分别增加使用不同频带的第一无线电力传输天线111和第二无线电力传输天线112的相应天线的性能。

例如,屏蔽片可以包括在预定频带中具有不同特性的第一屏蔽片121和第二屏蔽片122,以改善分别在不同的频带中以磁感应方法和磁共振方法工作的第一无线电力传输天线111和第二无线电力传输天线112的性能。

此时,即使nfc天线113可如上所述适当地设置在第一屏蔽片121或第二屏蔽片122的任一侧,nfc天线113也可与第二无线电力传输天线112一起设置在第二屏蔽片122的一侧。这是为了通过一个屏蔽片改善工作频率彼此接近的两个天线的性能。也就是说,工作频率为13.56mhz的nfc天线113可以与具有6.765mhz~6.795mhz的工作频率的第二无线电力传输天线112一起设置在第二屏蔽片122的一侧上。

更具体地,第一屏蔽片121可以设置在与第一无线电力传输天线111相对应的区域上,以提高在低工作频带中以磁感应方法工作的无线电力传输天线111的性能。第二屏蔽片122可以设置在与第二无线电力传输天线112和nfc天线113相对应的区域上,以提高在高频带中以磁共振方法工作的第二无线电力传输天线112以及nfc天线113的所有性能。

这里,第一屏蔽片121可以具有可以完全覆盖第一无线电力传输天线111的面积,并且第二屏蔽片122可以具有能够完全覆盖第二无线电力传输天线112和nfc天线113的面积。

例如,当第一无线电力传输天线111设置在第二无线电力传输天线112内时,第一屏蔽片121可以设置在第二屏蔽片122内部。

在这种情况下,第一屏蔽片121可以具有比第二屏蔽片122更窄的面积,并且可以堆叠在第二屏蔽片122的一侧上(参见图3)。

另外,屏蔽单元120可以通过在第二屏蔽片122内部具有接收部从而接收第一屏蔽片121的一部分厚度来形成(参见图4a和4b)。这里,接收部的形式可以是穿过第二屏蔽片122的通孔126a,并且第一屏蔽片121可以被插入到通孔126a中(参见图4a)。接收部可以被设置成接收槽126b的形式,该接收槽126b被形成为从第二屏蔽片122的表面凹入预定深度,使得第一屏蔽片121位于接收槽126b中(参见图4b)。

在本发明的另一个示例性实施例中,当第一无线电力传输天线111和第二无线电力传输天线112设置在虚拟边界线l的两侧时,第一屏蔽片121可以设置在与第一无线电力传输天线111对应的第一区域s1上而第二屏蔽片122可以分别设置在与第二无线电力传输天线112和nfc天线113相对应的区域上(参见图8、9a、9c和10c)。

此外,当第二屏蔽片122形成为具有可以完全覆盖第一区域s1和第二区域s2的大面积时,第一屏蔽片121可以层叠在第二屏蔽片122的一侧上以被设置在第一区域s1中(参见图9b和10b)。

nfc天线113可以与第一无线电力传输天线111一起设置在第一区域s1中。当第一屏蔽片121和第二屏蔽片122分别分离地设置在第一区域s1和第二区域s2上时,可以在第一区域s1上设置单独的第三屏蔽片126,以提高nfc天线113的性能(参见图10c)。

同时,在13.56mhz的工作频率,第三屏蔽片126可以具有比第一屏蔽片相对更高的磁导率。当第一屏蔽片121和第三屏蔽片126在13.56mhz的工作频率具有相同的磁导率时,第三屏蔽片126的磁导率损失率可以相对小于第一屏蔽片121的磁导率损失率。另外,第三屏蔽片126可以由在13.56mhz的工作频率具有100~250的磁导率和0.05或更小的tanδ(=μ”/μ')的材料制成。例如,第三屏蔽片126可以是在13.56mhz的工作频率具有100~250的磁导率和0.05或更小的tanδ(=μ”/μ')的ni-zn铁氧体片,以及在13.56mhz的工作频率具有30~70的磁导率和0.05或更小的tanδ(=μ”/μ')的金属聚合物片。

这里,如图10c所示,第三屏蔽片126可以设置为框架形状,以在与第一屏蔽片121外部的nfc天线113对应的位置处围绕第一屏蔽片121。然而,第三屏蔽片126和第一屏蔽片121的设置不限于此,且第三屏蔽片126可堆叠在第一屏蔽片121的下侧。当第一屏蔽片121堆叠在第三屏蔽片126的上侧时,第三片126可以被设置成适应第一屏蔽片121的一部分厚度。

应用于本发明的第一屏蔽片121和第二屏蔽片122可以被设置为在预定频带中具有不同的磁导率或饱和磁场。当第一屏蔽片121的磁导率与第二屏蔽片122的磁导率相同时,磁导率损失率可以彼此不同。

更具体地,第一屏蔽片121在100khz~350khz的低工作频带中可以具有比第二屏蔽片122相对更高的磁导率,并且在100khz~350khz的工作频带中具有比第二屏蔽片122相对更高的饱和磁场。当第一屏蔽片121在100khz~350khz的工作频带中具有与第二屏蔽片122相同的磁导率时,第一屏蔽片121的磁导率损失率可以相对低于第二屏蔽片122。

这里,第一屏蔽片121由在100khz~350khz的低工作频带中具有300~3500的磁导率、0.05或更小的tanδ(=μ”/μ')以及0.25t或更大的饱和磁通密度的材料制成。

例如,第一屏蔽片121可以是在100khz~350khz的工作频带中具有2000~3500的磁导率以及0.05或更小的tanδ(=μ”/μ')的mn-zn铁氧体片,或在100khz~350khz的工作频带中具有300~1500的磁导率和0.05或更小的tanδ(=μ”/μ')的ni-zn铁氧体片。

另外,在6.765mhz~6.795mhz的高工作频带和在13.56mhz的工作频率,第二屏蔽片122可以具有比第一屏蔽片相对更高的磁导率。当第一屏蔽片121和第二屏蔽片122在6.765mhz~6.795mhz的高工作频带和在13.56mhz的工作频率具有相同的磁导率时,第二屏蔽片122的磁导率损失率可以比第一屏蔽片121的磁导率损失率相对更低。

这里,第二屏蔽片122由在6.765mhz~6.795mhz的工作频带和在13.56mhz的工作频率具有30~350的磁导率以及0.05或更小的tanδ

(=μ”/μ')且在6.765mhz~6.795mhz的工作频带中具有0.25t或更大的的饱和磁通密度的材料制成。

例如,第二屏蔽片122可以是在6.765mhz~6.795mhz的工作频带和在13.56mhz的工作频率具有100~350的磁导率以及0.05或更小的tanδ(=μ”/μ')的ni-zn铁氧体片,或者在6.765mhz~6.795mhz的工作频带和在13.56mhz的工作频率具有30~70的磁导率以及0.05或更小的tanδ(=μ”/μ')的金属聚合物片。

因此,由于第一屏蔽片121在100~350khz的工作频带中具有比第二屏蔽片122相对更高的磁导率,所以在通过磁感应方法进行无线充电的过程中从第一无线电力传输天线111产生的时变磁场可被诱导到具有较高磁导率的第一屏蔽片121。这里,由于第一屏蔽片121设置在与第一无线电力传输天线111相对应的区域中,所以诱导至第一屏蔽片121的时变磁场可以被第一屏蔽片121屏蔽并且通过在期望的方向上加强被有效地传输到无线电力接收模块侧。

另外,由于第二屏蔽片122在6.765mhz~6.795mhz的工作频带中具有比第一片121相对较高的磁导率,所以在通过磁共振方法的无线充电的过程中从第一无线电力传输天线111产生的时变磁场可以被诱导到具有相对较高磁导率的第二屏蔽片122。这里,由于第二屏蔽片122设置在与第二无线电力传输天线112对应的区域中,所以诱导至第二片122的时变磁场可以被第二片122屏蔽并且通过在期望的方向上加强被有效地传输到无线电力接收模块侧。

此外,由于第二屏蔽片122在13.56mhz的工作频率具有比第一屏蔽片121相对较高的磁导率,所以在通过nfc天线113进行数据通信的过程中从第一无线电力传输天线111产生的磁场可以被诱导至具有相对较高磁导率的第二屏蔽片122。这里,由于第二屏蔽片121设置在与nfc天线113相对应的区域上,所以诱导至第二屏蔽片122的磁场可以被第二屏蔽片122屏蔽并且通过在期望的方向上加强有效地提高数据的发送/接收的性能。

另外,在100~350khz的工作频带中,当第一屏蔽片121的磁导率损失率低于第二屏蔽片122的磁导率损失率,即使第一屏蔽片121和第二屏蔽片122具有相同的磁导率时,当进行无线充电时,根据磁导率损失率的磁导率损失可能降低。

因此,由在100~350khz的工作频带中的电力传输所产生的时变磁场可以被诱导至具有相对较高磁导率的第一屏蔽片121。因此,被诱导至第一屏蔽片的时变磁场可通过设置在与第一屏蔽片121对应的区域上的第一无线电力传输天线111被有效地传输到无线电力接收模块侧。

同样地,在6.765mhz~6.795mhz的工作频带中以及在13.56mhz的工作频率,当第二屏蔽片122的磁导率损失率低于第一屏蔽片121的磁导率损失率,即使第一屏蔽片121和第二屏蔽片122具有相同的磁导率时,当进行无线充电或数据通信时,根据磁导率损失率的磁导率损失可能减小。

因此,在6.765mhz~6.795mhz的工作频带中以及在13.56mhz的工作频率由电力传输产生的时变磁场可以被诱导至具有相对较高磁导率的第二屏蔽片122。因此,诱导至第二屏蔽片122的时变磁场可以通过设置在与第二屏蔽片122对应的区域中的第二无线电力传输天线112或nfc天线113有效地传输电力或数据。

这里,使用mn-zn铁氧体片或ni-zn铁氧体片作为第一屏蔽片121,并且使用ni-zn铁氧体片或金属聚合物片作为第二屏蔽片122。然而,本发明不限于此。第一屏蔽片121和第二屏蔽片122的材料可以是多变的,只要磁导率、饱和磁场和磁导率损失率满足在相应频带中相对于彼此屏蔽片的相对条件即可。

在一个示例性实施例中,第一屏蔽片121和第二屏蔽片122可以由在100~300khz的工作频带中、在6.765mhz~6.795mhz的工作频带中和在13.56mhz的工作频率具有不同磁导率的相同材料制成。包括非晶合金和纳米晶合金中的至少一种的带状片可以用作第一屏蔽片121。即使它们由相同的材料制成,也可以通过各种条件如热处理温度、层数等制造成具有不同的特性(磁导率、饱和磁场、磁导率损失率等)。

另外,当第一屏蔽片121和第二屏蔽片122中的至少一个包括带状片(其包含非晶合金和纳米晶合金中的至少一种)时,第一屏蔽片121和第二屏蔽片122可以是单层带状片。然而,如图12所示,第一屏蔽片121和第二屏蔽片122可以具有层叠有多个带状片的多层结构。

车辆用无线电力传输模块100或200可以被设置为具有从第一无线电力传输天线111到上板132的外表面的第一距离d1和从第二无线电力传输天线112到上板132的外表面的第二距离d2。

也就是说,当待充电的便携式装置被放置在用于无线充电的上板132的外表面上时,使得从以磁感应方法工作的第一无线电力传输天线111至便携式装置的第一距离d1与从以磁共振方法工作的无线电力传输天线112到便携式装置的第二距离d2之间存在差距。

通常,当设置在无线电力传输模块中的发送线圈(tx线圈)与设置在无线电力接收模块中的接收线圈(rx线圈)之间的距离越短,发送线圈和接收线圈之间的耦合系数的值越大。当发送线圈和接收线圈之间的距离越长,发送线圈和接收线圈之间的耦合系数的值越小。当通过磁共振方法进行无线充电时,发送线圈和接收线圈之间的耦合系数k优选地可为小于0.2。当通过磁感应方式进行无线充电时,发送线圈与接收线圈之间的耦合系数k优选地可为0.7或更大。

在磁共振方法的情况下,如果线圈之间的耦合系数是0.2或更大,则效率通过分裂而降低,并且充电效率相当低。因此,接收线圈和发送线圈之间的耦合系数可以被设置为小于0.2。然而,在磁感应方法的情况下,与磁共振方法不同,耦合系数值越大,充电效率越高。因此,接收线圈和发送线圈之间的距离可以设置为尽可能短。

因此,在本发明中,根据无线充电方法,从以磁感应方法工作的第一无线电力传输天线111到便携式装置的第一距离d1可以被设置为具有与从以磁共振方法工作的第二无线电力传输的天线112到便携式装置的第二距离d2不同的距离。当进行无线充电时,包括在便携式装置中的接收线圈与第一无线电力传输天线111之间的耦合系数可以被设置为小于0.2,并且包括在便携式装置中的接收线圈与第二无线电力传输天线112之间的耦合系数可以被设置为0.7或更大,由此增加两种方法的充电效率。

根据本发明的天线单元110可以被放置在壳体130的内部,使得从第一无线电力传输天线111到壳体130的上板132的第一距离d1小于从第二无线电力传输天线112到壳体130的上板132的第二距离d2。

这里,壳体130可以嵌入在车辆的仪表板、齿轮箱等中,使得上板132的一个表面暴露于外部。上板132的暴露表面可以用作放置待充电便携式装置的接触表面或安装表面。

如图3和8所示,第一距离d1和第二距离d2可以指的是从无线电力传输天线111和112到放置便携式装置的上板的外表面的直线距离。第一距离d1可以是2mm至5mm,并且第二距离d2可以是10mm至50mm。

因此,如果用户试图对便携式装置的电池充电,则当便携式装置被放置在外壳的上板132上时,便携式装置与第一无线电力传输天线111之间的距离可以是相对较短的距离,例如2mm到5mm,而便携式装置和第二无线电力传输天线112之间的距离可以是相对较长的距离,例如10mm到50mm,从而提高了充电效率。

为此,图3-4b和图8-10c示出了几个示例性结构。

更具体地,其上设置有第一无线电力传输天线111的第一屏蔽片121的表面可以是相对于其上设置有第二无线电力传输天线121的第二屏蔽片122的表面具有高度差的阶梯表面。由第一片121的表面和第二片122的表面形成的阶梯表面可以通过第一屏蔽片121和第二屏蔽片122的不同厚度形成、通过在第二屏蔽片的一侧层叠第一屏蔽片来形成或通过其上安装有第一屏蔽片121和第二屏蔽片122的安装表面134形成的阶梯表面形成。

另外,其上放置有待充电的便携式装置的上板132的外表面可以形成为阶梯表面,使得便携式装置可以与用于无线充电的天线保持合适的距离。

从设置在第一屏蔽片121的上表面上的第一无线电力传输天线111到外壳130的上板132的外表面的第一距离d1可以设定为比从设置在第二屏蔽片122的上表面上的第二无线电力传输天线112到外壳130的上板132的外表面的第二距离d2更短的距离。

作为具体示例,第一屏蔽片121被设置为具有比第二屏蔽片122相对小的面积。通过在第二屏蔽片122的一侧堆叠第一屏蔽片,第一屏蔽片121和第二屏蔽片122的表面可形成阶梯表面(参见图3、4b、9b和10b)。

在另一个示例性实施例中,第一屏蔽片121可以形成为具有比第二屏蔽片122相对更厚的厚度,并且第一屏蔽片121和第二屏蔽片122的表面可以分别与安装表面134接触,使得第一屏蔽片121的上表面和第二屏蔽片122的上表面可以形成阶梯表面(参见图4a和图8)。

在另一个示例性实施例中,设置有第一和第二屏蔽片121和122的壳体130的安装表面134可以包括具有不同高度的第一部分134a和第二部分134b(参见图9a和10c)。第一屏蔽片121可以设置在具有相对较高高度的第一部分134a上,而第二屏蔽片122可以设置在具有相对较低高度的第二部分134b上。这里,安装表面134可以是壳体130的内底表面,或者具有与壳体130的底表面分离放置的具有预定高度的单独的支撑构件。

可选地,通过配置第一距离d1比第二距离d2更短,放置有便携式装置的上板132可以形成阶梯表面(参见图9c)。即,上板132可以包括设置在第一无线电力传输天线111的上部区域中的第一上板132a和设置在第二无线电力传输天线112的上部区域中的第二上板132b。第一上板132a的外表面可以形成相对于第二上板132b的外表面具有高度差的阶梯表面。

虽然在附图中未示出,但是第一屏蔽片121和第二屏蔽片122的厚度可以不同,上板132可以形成为具有阶梯表面,并且安装表面134可以形成为具有阶梯表面,应该注意的是,这三种结构可以适当地组合。

因此,当使用根据本发明的车辆用无线电力传输模块100和200在便携式装置中进行无线充电时,可以保持便携式装置与无线电力传输天线111和112之间适当的距离,用于通过将便携式装置放置在上板132上而不执行特定工作从而通过上述阶梯表面来增加充电效率。

也就是说,当通过磁感应方法对便携式装置进行充电时,通过将耦合系数保持为0.7或更大,可以将第一无线电力传输天线111与便携式装置之间的距离设置得尽可能短。当通过磁共振方法对便携式装置进行充电时,通过将耦合系数保持为小于0.2,可以将第二无线电力传输天线112与便携式装置之间的距离设置为适当的距离。因此,通过防止由于过多的线圈耦合引起的分裂并且在壳体130的上板132的表面上获得均匀的磁场分布来提高充电效率是有利的。

如上所述,已经针对特别优选的实施例描述了本发明。然而,本发明不限于上述实施例,并且本领域普通技术人员可以在不脱离本发明的精神的情况下进行各种修改和变化。

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