CN109450037A - 无线充电模组、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无线充电模组、装置及系统，其包括一体化层叠设置的：第一绝缘层、第一散热层、磁性材料层、第二散热层、第二绝缘层以及屏蔽层；所述第一散热层的一面复合于所述磁性材料层的一面上，所述第二散热层复合于所述磁性材料层的另一面上，所述磁性材料层与两侧的散热层进行热传导，所述第一绝缘层的一面复合于所述第一散热层的另一面上，所述第二绝缘层的一面复合于所述第二散热层的另一面上，所述屏蔽层复合于所述第二绝缘层的另一面上。本发明采用模块化设计，有利于实现无线充电产品的批量化、轻量化生产，同时还有利于减小无线充电产品的尺寸，降低产品的生产物料成本和运输成本，有利于产品的推广。

Description

无线充电模组、装置及系统

技术领域

本发明涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种专门应用于电动汽车中的无线充电模组、装置及系统。

背景技术

随着科学技术的发展，以及应对环境问题的现状，近年来新能源汽车得到了快速的发展。新能源汽车中的电动汽车采用高能密度电池组作为动力源，利用清洁能源实现电能转换。目前，电动汽车的电池组主要依靠充电桩，并通过有线的方式进行充电，然而有线充电的方式便利性以及通用性受到一定的限制。因此，现有的电动汽车可采用无线充电系统进行充电。

在电动汽车的无线充电系统中，两个重要的部件为磁性材料和线圈。然而，在实际生产中，磁性材料和线圈存在尺寸大、重量大、操作性不强，不利于批量化生产的问题，严重阻碍了电动汽车无线充电的推广。因此，针对上述问题，有必要提出进一步地解决方案。

发明内容

本发明旨在提供一种无线充电装置、装置及系统，以克服现有技术中存在的不足。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种无线充电模组，其专门应用于电动汽车中，所述无线充电模组包括一体化层叠设置的：第一绝缘层、第一散热层、磁性材料层、第二散热层、第二绝缘层以及屏蔽层；

所述第一散热层的一面复合于所述磁性材料层的一面上，所述第二散热层复合于所述磁性材料层的另一面上，所述磁性材料层与两侧的散热层进行热传导，所述第一绝缘层的一面复合于所述第一散热层的另一面上，所述第二绝缘层的一面复合于所述第二散热层的另一面上，所述屏蔽层复合于所述第二绝缘层的另一面上。

作为本发明的无线充电模组的改进，所述磁性材料层由铁氧体块铺设而成。

作为本发明的无线充电模组的改进，所述磁性材料层为纳米晶。

作为本发明的无线充电模组的改进，当采用纳米晶作为磁性材料层时，所述第一绝缘层的厚度为0.1～0.2mm，第一散热层的厚度为0.05～0.1mm，磁性材料层的厚度为1.2～5mm，第二散热层的厚度为0.05～0.1mm，第二绝缘层的厚度为0.1～0.2mm，屏蔽层的厚度为0.2～2mm。

作为本发明的无线充电模组的改进，所述第一散热层和第二散热层为石墨烯层或者石墨层。

作为本发明的无线充电模组的改进，所述屏蔽层为铝箔层。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种无线充电装置，其包括：线圈模组以及如上所述的无线充电模组；

所述线圈模组包括：顶盖板以及线圈，所述线圈直接或者间接地安装于所述顶盖板上，所述线圈直接安装于所述顶盖板上时，所述顶盖板上开设有收容所述线圈的绕线槽，所述线圈通过线圈固定板间接安装于所述顶盖板上时，所述顶盖板上开设有收容所述线圈的绕线槽；所述无线充电模组位于所述线圈模组的一侧。

作为本发明的无线充电装置的改进，所述无线充电装置还底盖板和边框，所述线圈模组、无线充电模组安装于具有屏蔽功能的所述底盖板上，且所述线圈模组、无线充电模组、底盖板的四周由所述边框进行固定。

作为本发明的无线充电装置的改进，所述边框为四条，四条边框分别固定所述线圈模组、无线充电模组的一边，且相邻边框之间通过卡扣或者螺钉方式进行组装固定。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种无线充电系统，其包括：安装于车载侧的第一无线充电装置以及安装于地侧的第二无线充电装置；

所述第一无线充电装置、第二无线充电装置的结构如上无线充电装置所述，所述第一无线充电装置自下而上依次为：第一线圈模组和第一无线充电模组，所述第二无线充电装置自上而下依次为：第二线圈模组和第二无线充电模组。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用模块化设计，有利于实现无线充电产品的批量化、轻量化生产，同时还有利于减小无线充电产品的尺寸，降低产品的生产物料成本和运输成本，进而有利于产品的推广和应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的无线充电装置的立体分解示意图；

图2为本发明的无线充电装置中线圈模组采用一体化设计的立体示意图，此时，为了图示的方便，线圈模组翻转了180°；

图3为本发明的无线充电装置中无线充电模组的立体分解示意图；

图4为无线充电模组生产加工时采用的生产设备的俯视图。

具体实施方式

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

如图1所示，本发明的无线充电装置专门应用于电动汽车中，作为车载侧或者地侧的无线充电装置使用。上述无线充电装置包括：线圈模组1、无线充电模组2、底盖板3以及边框4。

所述线圈模组1在本发明的无线充电装置作为地侧时，作为接收交流励磁电流的线圈使用；在本发明的无线充电装置作为车载侧时，作为能量接收线圈使用。

所述线圈模组1包括：顶盖板11、线圈固定板12、线圈13。所述线圈13嵌合于所述线圈固定板12一面的绕线槽中，所述绕线槽凹陷设置于所述线圈固定板12一面上，根据需要，可将所述绕线槽的形状设置为螺旋形等。优选地，所述线圈固定板12的材质为SMC材料(Sheet Molding Compound片状模塑料)。所述顶盖板11安装于所述线圈固定板12另一面上，所述顶盖板11与所述线圈固定板12可通过螺钉进行锁附固定。

如图2所示，在另一代替实施方式中，所述线圈模组1也可采用一体化设计，以实现降低线圈模组1的厚度尺寸，以及简化线圈模组1的生产工艺的目的。此时，所述线圈模组1包括：顶盖板11以及线圈13。所述顶盖板11一面上直接凹陷设置有绕线槽，所述线圈13直接嵌合于所述绕线槽中。

所述线圈13的两端形成接线端，两端的接线端以重叠的方式引出。为了进一步降低所述线圈模组1的厚度尺寸，上述两个实施方式中，形成所述线圈13的导线的截面优选采用矩形设计。如此设置，截面为矩形的导线相比现有的截面为圆形的导线重叠引出时，有利于降低线圈模组1的厚度尺寸。相应的，收容所述线圈13的绕线槽的形状为矩形槽。

如图3所示，所述无线充电模组2位于所述线圈模组1的一侧，其用于对线圈模组1产生的磁场进行导磁，所述无线充电模组2采用一体化设计，其包括：绝缘层21、散热层22、磁性材料层23、散热层24、绝缘层25以及屏蔽层26，上述各层结构依次层叠设置。如此，可预先将各层结构进行封装形成无线充电模组2，进而避免了现有无线充电装置生产过程中，需要各层结构逐层复合固定的缺陷。

如图4所示，所述无线充电模组2可按照如下工艺生产加工：

第一工位处，在转盘上通过机械手贴附绝缘层，贴附的绝缘层随转盘运动至第二工位。第二工位处，在绝缘层上通过机械手贴附散热层，并通过滚压的方式将绝缘层和散热层进行压合固定。优选地，所述散热层采用具有良好散热性能的石墨层或者石墨烯层。

贴附的绝缘层和散热层随转盘运动至第三工位，第三工位处，在散热层上通过机械手设置磁性材料层，并通过滚压的方式将铺设的磁性材料层压合固定。所述磁性材料层可以为铁氧体或者采用纳米晶。当采用铁氧体时，将铁氧体块逐层进行铺设，每一层中根据需要铺设多个铁氧体块，各铁氧体块以阵列方式进行排布。当需要铺设多层铁氧体块时，可对应设置多个第三工位。优选地，所述磁性材料层采用纳米晶。通过采用纳米晶，有利于使得无线充电模组2的结构大为简化，且尺寸厚度会减小，同时经试验验证，磁场辐射数值也较铁氧体的磁场辐射小，进而获得更好的导磁效果。此时，在散热层上通过机械手贴附纳米晶薄膜。

贴附的绝缘层、散热层、磁性材料层随转盘运动至第四工位，在第四工位处，在磁性材料层上通过机械手贴附散热层。优选地，所述散热层采用具有良好散热性能的石墨层或者石墨烯层。通过在磁性材料层的两侧贴附散热层，有利于将实现快速散热。

贴附的绝缘层、散热层、磁性材料层、散热层转盘运动至第五工位，在第五工位处，在散热层上通过机械手贴附绝缘层，并通过滚压的方式将第四工位贴附的散热层和第五工位贴附的绝缘层进行压合固定。

最后，贴附的绝缘层、散热层、磁性材料层、散热层、绝缘层随转盘运动至第六工位。在第六工位处，在第五工位贴附的绝缘层上通过机械手贴附屏蔽层，获得一体化的无线充电模组2。优选地，所述屏蔽层采用铝箔。

在一个实施方式中，当采用纳米晶作为磁性材料层时，上述各结构中，按照层叠设置的顺序，绝缘层的厚度为0.1～0.2mm，散热层的厚度为0.05～0.1mm，磁性材料层的厚度为1.2～5mm，散热层的厚度为0.05～0.1mm，绝缘层的厚度为0.1～0.2mm。屏蔽层的厚度为0.2～2mm。

所述线圈模组1、无线充电模组2安装于具有屏蔽功能的底盖板3上，且线圈模组1、无线充电模组2的四周由边框4进行固定。其中，所述边框4优选为四条，四条边框4分别固定线圈模组1、无线充电模组2的一边，且相邻边框4之间可通过卡扣或者螺钉等方式进行组装固定，如此方便了边框4的组装和拆卸。同时，底盖板3上还设置有接线口。

基于如上所述的无线充电装置，本发明还提供一种专门应用于电动汽车中的无线充电系统。具体地，所述无线充电系统包括：安装于车载侧的第一无线充电装置、安装于地侧的第二无线充电装置以及相应的充电电路。其中，关于充电电路可采用现有的充电电路，本发明对其不进行详细介绍。

所述第一无线充电装置、第二无线充电装置为如上所述的无线充电装置。此时，所述第一无线充电装置自下而上依次为：线圈模组、无线充电模组以及底盖板。所述第二无线充电装置自上而下依次为：线圈模组、无线充电模组以及底盖板。

从而，当具有第一无线充电装置的电动汽车停靠于充电区域时，所述第一无线充电装置和第二无线充电装置相对设置。地侧的第二无线充电装置接收经过转换的市电电流，市电电流进一步转换为交流励磁电流，交流励磁电流经过第二无线充电装置中线圈模组1，按照法拉第定律，能量通过交变磁场进行了转换，第一无线充电装置中线圈模组1接收能量，再通过整流电路给电动车电池进行充电。需要说明的是，市电电流的转换，交流励磁电流的产生以及整流电路等均借助现有的充电电路。

综上所述，本发明采用模块化设计，有利于实现无线充电产品的批量化、轻量化生产，同时还有利于减小无线充电产品的尺寸，降低产品的生产物料成本和运输成本，进而有利于产品的推广和应用。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种无线充电模组，其专门应用于电动汽车中，其特征在于，所述无线充电模组包括一体化层叠设置的：第一绝缘层、第一散热层、磁性材料层、第二散热层、第二绝缘层以及屏蔽层；

所述第一散热层的一面复合于所述磁性材料层的一面上，所述第二散热层复合于所述磁性材料层的另一面上，所述磁性材料层与两侧的散热层进行热传导，所述第一绝缘层的一面复合于所述第一散热层的另一面上，所述第二绝缘层的一面复合于所述第二散热层的另一面上，所述屏蔽层复合于所述第二绝缘层的另一面上。

2.根据权利要求1所述的无线充电模组，其特征在于，所述磁性材料层由铁氧体块铺设而成。

3.根据权利要求1所述的无线充电模组，其特征在于，所述磁性材料层为纳米晶。

4.根据权利要求3所述的无线充电模组，其特征在于，当采用纳米晶作为磁性材料层时，所述第一绝缘层的厚度为0.1～0.2mm，第一散热层的厚度为0.05～0.1mm，磁性材料层的厚度为1.2～5mm，第二散热层的厚度为0.05～0.1mm，第二绝缘层的厚度为0.1～0.2mm，屏蔽层的厚度为0.2～2mm。

5.根据权利要求1所述的无线充电模组，其特征在于，所述第一散热层和第二散热层为石墨烯层或者石墨层。

6.根据权利要求1所述的无线充电模组，其特征在于，所述屏蔽层为铝箔层。

7.一种无线充电装置，其特征在于，所述无线充电装置包括：线圈模组以及如权利要求1至6任一项所述的无线充电模组；

所述线圈模组包括：顶盖板以及线圈，所述线圈直接或者间接地安装于所述顶盖板上，所述线圈直接安装于所述顶盖板上时，所述顶盖板上开设有收容所述线圈的绕线槽，所述线圈通过线圈固定板间接安装于所述顶盖板上时，所述顶盖板上开设有收容所述线圈的绕线槽；所述无线充电模组位于所述线圈模组的一侧。

8.根据权利要求7所述的无线充电装置，其特征在于，所述无线充电装置还底盖板和边框，所述线圈模组、无线充电模组安装于具有屏蔽功能的所述底盖板上，且所述线圈模组、无线充电模组、底盖板的四周由所述边框进行固定。

9.根据权利要求8所述的无线充电装置，其特征在于，所述边框为四条，四条边框分别固定所述线圈模组、无线充电模组的一边，且相邻边框之间通过卡扣或者螺钉方式进行组装固定。

10.一种无线充电系统，其特征在于，所述无线充电系统包括：安装于车载侧的第一无线充电装置以及安装于地侧的第二无线充电装置；

所述第一无线充电装置、第二无线充电装置的结构如权利要求7至9任一项的无线充电装置所述，所述第一无线充电装置自下而上依次为：第一线圈模组和第一无线充电模组，所述第二无线充电装置自上而下依次为：第二线圈模组和第二无线充电模组。