CN114616121A - 无线充电装置及包括其的移动工具 - Google Patents

无线充电装置及包括其的移动工具 Download PDF

Info

Publication number
CN114616121A
CN114616121A CN202080076715.9A CN202080076715A CN114616121A CN 114616121 A CN114616121 A CN 114616121A CN 202080076715 A CN202080076715 A CN 202080076715A CN 114616121 A CN114616121 A CN 114616121A
Authority
CN
China
Prior art keywords
unit
magnetic
magnetic unit
wireless charging
charging device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202080076715.9A
Other languages
English (en)
Inventor
金泰庆
崔种鹤
金奈映
李承宦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SKC Co Ltd
Original Assignee
SKC Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020190135517A external-priority patent/KR102293768B1/ko
Priority claimed from KR1020200048503A external-priority patent/KR102455473B1/ko
Priority claimed from KR1020200057764A external-priority patent/KR102341787B1/ko
Application filed by SKC Co Ltd filed Critical SKC Co Ltd
Publication of CN114616121A publication Critical patent/CN114616121A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/12—Inductive energy transfer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/08—Cooling; Ventilating
    • H01F27/22—Cooling by heat conduction through solid or powdered fillings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/34—Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
    • H01F27/36—Electric or magnetic shields or screens
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/34—Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
    • H01F27/36—Electric or magnetic shields or screens
    • H01F27/361—Electric or magnetic shields or screens made of combinations of electrically conductive material and ferromagnetic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/14—Inductive couplings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/005—Mechanical details of housing or structure aiming to accommodate the power transfer means, e.g. mechanical integration of coils, antennas or transducers into emitting or receiving devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/70—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the reduction of electric, magnetic or electromagnetic leakage fields
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/10—Vehicle control parameters
    • B60L2240/36—Temperature of vehicle components or parts
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/40—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
    • H02J2310/42—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for ships or vessels
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/40—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
    • H02J2310/48—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Current-Collector Devices For Electrically Propelled Vehicles (AREA)
  • Regulation Of General Use Transformers (AREA)

Abstract

如一实施例所述的无线充电装置包括具有不同磁特性的两种磁性部件，其中，可以适当地布置两种磁性部件，以通过磁通量的分布来有效分散无线充电期间产生的热量，并提升耐久度以抵抗外部冲击和变形。因此，无线充电装置可以有效用于如电动车等需要在发射器和接收器之间大量传输电能的移动工具。

Description

无线充电装置及包括其的移动工具
技术领域
实施例涉及无线充电装置及包括其的移动工具。更具体地，实施例涉及通过散热结构来提升充电效率的无线充电装置及包括其的移动工具。
背景技术
近年来，信息和通信领域正在快速发展，全面结合了电力、电子、通信和半导体的各种技术也正在持续发展。此外，随着电子装置的移动性增强，通信领域中也正在积极开展对无线通信和无线电能传输技术的研究。特别是，正在积极开展对将电能无线传输至电子装置的方法的研究。
无线电能传输是指，在提供电能的发射器和接收电能的接收器之间无物理接触的情况下，使用电感耦合、电容耦合或诸如天线的电磁场谐振结构来在空间中无线传输电能。无线电能传输适用于需要大容量电池的便携式通信装置、电动车等等。由于触点不外露，故其短路风险很小，可以防止有线方式中的充电失败现象。
同时，由于近年来对电动车的关注快速增长，因此对充电基础设施建设的关注也正在增加。例如使用家用充电器、电池更换、快速充电装置和无线充电装置来为电动车充电的多种充电方式已经出现。一种新的充电商业模式也已经开始出现(参见韩国公开专利，公开号2011-0042403)。此外，测试中的电动车和充电站也开始在欧洲脱颖而出。在日本，由汽车制造商和电力公司牵头，电动车和充电站正在进行试点。
传统的电动车无线充电装置中，磁性材料设置在与线圈相邻的位置，以提升无线充电效率，并且用于屏蔽的金属板设置为与磁性材料相隔预设间隔。
在无线充电运行期间，无线充电装置因线圈电阻和磁性材料的磁损耗而发热。特别是，无线充电装置中，磁性材料靠近具有高电磁波能量密度的线圈的部分会发热。其产生的热量会改变磁性材料的磁特性，并会导致发射器和接收器之间阻抗失配，从而降低充电效率。结果，反而加剧了发热。然而，由于此类无线充电装置安装在电动车的下部，故其使用密封结构来防尘、防水和减震。因此，难以设置散热结构。
[现有技术文献]
(专利文献1)韩国公开专利，公开号2011-0042403
发明内容
技术问题
在传统的无线充电装置中，通常将作为磁性材料的烧结铁氧体片插在线圈和金属板之间，特别是，插在靠近线圈的一侧。然而，烧结铁氧体片具有高比重，当线圈和金属板之间的距离靠近(例如，10mm)时，会出现效率急剧下降的问题。
因此，需要如隔板等单独的结构来保持线圈和金属板之间的距离，并稳定固定烧结铁氧体片。结果，会出现组装工序成本增加的问题。此外，线圈和烧结铁氧体片在充电期间会发热。特别是，烧结铁氧体片产生的热量很难传递并散发到空气或具有低热导性的隔板中。结果，温度升高的烧结铁氧体磁性能劣化，使得线圈的电感值改变，从而降低充电效率并导致发热更加严重。
为了解决这个问题，如果采用足够多的磁性材料来填充线圈和金属板之间的空隙，则可以提高散热性，然而，磁性材料的高比重会增加总体重量，从而可能导致出现车辆重量减少和制造成本大幅增加的问题。此外，当前正在考虑使用散热材料来填充磁性材料和金属板之间的空隙的方法。在这种情况下，由于散热材料的导电性或绝缘性，会降低充电效率并增加制造成本。如果仅在磁性材料和金属板之间的部分空隙处填充散热材料，则散热性能会不够充分。
因此，从本发明人获得的研究成果中，已经发现在将混合型磁性材料引入无线充电装置中时，可以提高充电效率、散热性和耐久度，上述混合型磁性材料组合有两种或以上在用于电动车无线充电的频率下具有不同导磁率的磁性单元。
因此，本实施例解决的问题是，提供通过引入具有不同磁特性的两种或以上磁性材料以提高充电效率、散热性和耐久度的无线充电装置，以及包括该无线充电装置的移动工具。
解决问题的方案
如一实施例所述，提供一种无线充电装置，该无线充电装置包括线圈单元；设置在线圈单元之上的屏蔽单元；以及包括第一磁性单元和第二磁性单元且设置在线圈单元和屏蔽单元之间的磁性单元，其中，在85kHz处第二磁性单元的导磁率高于第一磁性单元的导磁率。
如另一实施所述，提供一种移动工具，该移动工具包括无线充电装置，其中，无线充电装置包括线圈单元；设置在线圈单元之上的屏蔽单元；以及包括第一磁性单元和第二磁性单元且设置在线圈单元和屏蔽单元之间的磁性单元，其中，在85kHz处第二磁性单元的导磁率高于第一磁性单元的导磁率。
发明的有益效果
由于如实施例所述的无线充电装置包括在用于电动车无线充电的频率下具有不同导磁率的两种或以上的磁性单元，因此可以提升充电效率、散热性和耐久度。
具体地，两种磁性单元具有不同的磁特性，例如导磁率。当有一个或以上磁性单元时，磁通量密度会随着导磁率大小的增加而增加。因此，通过对无线充电期间聚集的磁通量进行组合，可以将其分布至期望的方向上。此外，在无线充电期间，产生的热量与磁性单元上聚集的磁通量的数量及导磁率损失成正比。因此，当两种磁性单元适当间隔布置时，可以有效地将热量传递至屏蔽单元并发散至外部，并且可以抑制车辆行驶期间可能由外部冲击或变形而造成的损坏。
因此，无线充电装置可以有效用于例如电动车等需要在发射器和接收器之间进行大容量电能传输的移动工具中。
附图说明
图1a、2a和3a分别为如一实施例所述的无线充电装置的分解透视图、透视图和剖视图。
图1B、2b和3b分别为如另一实施例所述的无线充电装置的分解透视图、透视图和剖视图。
图3c和3d分别为如又一实施例所述的无线充电装置的剖视图。
图4为如又一实施例所述的无线充电装置的分解透视图。
图5a至5c分别为如又一实施例所述的无线充电装置的剖视图。
图6、7和8a分别为如又一实施例所述的无线充电装置的分解透视图、透视图和剖面图。
图8b至9b分别为如又一实施例所述的无线充电装置的剖视图。
图10例示了通过模具形成磁性单元的过程。
图11示出了以无线充电装置作为接收器的电动车。
<附图标记说明>
1：移动工具(电动车)
2：注塑机 3：模具
10：无线充电装置
21：接收器 22：发射器
100：支撑单元 200：线圈单元
300：第一磁性单元 301：原料组成成分
310：外部 320：中心部
400：屏蔽单元 500：第二磁性单元
600：外壳
700：散热单元 800：托盘
P1：第一磁性单元的下侧
P2：第二磁性单元的上侧
具体实施方式
以下对实施例的描述中，在提到元件形成于另一元件“之上”或“之下”的情况时，其不仅意味着一个元件直接地形成于另一元件“之上”或“之下”，还意味着一个元件间接地形成于另一元件之上或之下，其间插入有其他元件(单数或复数个其他元件)。
此外，有关每个元件的术语之上或之下可以参考附图。为便于说明，附图中个别元件的大小进行了扩大描绘，他们可能不同于实际大小。
本说明书自始至终，在提及部件“包括”元件时，其应当理解为可以包括其他元件而非排除包括其他元件的可能，除非另有明确说明。
此外，除非另有指示，本文中所使用的表示元件物理特性、尺寸等诸如此类的所有数字均应理解为由术语“约”进行修饰。
在本说明书中，除非另有说明，否则单数表达应理解为包括单数或复数表达，根据上下文进行解释。
无线充电装置
如实施例所述的无线充电装置包括线圈单元、设置在线圈单元上的屏蔽单元以及包括第一磁性单元和第二磁性单元且设置在线圈单元和屏蔽单元之间的磁性单元，其中,在85kHz处第二磁性单元的导磁率高于第一磁性单元的导磁率。
由于如实施例所述的无线充电装置包括在用于电动车无线充电的频率下具有不同导磁率的两种磁性单元，因此可以提升充电效率、散热特性和耐久度。
同时，若将两个或以上的磁性单元组合用作混合型磁性单元，但只简单地堆叠和放置这些磁性单元而不作专门考虑，则在无线充电期间磁通量会分布不当，从而无法有效地将产生的热量传递至外部，并且其在车辆行驶期间可能容易因受到外部冲击而损坏。
为了解决该问题，可以将无线充电期间磁性单元中产生的热量大于第一磁性单元的第二磁性单元设置得更靠近屏蔽单元。例如，当第二磁性单元设置在第一磁性单元之上且线圈单元从外部接收无线电能时，第二磁性单元中产生的热量可以多于第一磁性单元。
参见图1a和1b，如实施例所述的无线充电装置(100)包括线圈单元(200)；设置在线圈单元(200)之上的第一磁性单元(300)；设置在第一磁性单元(300)之上的第二磁性单元(500)；以及设置在第二磁性单元(500)之上的屏蔽单元(400)，其中，当线圈单元(200)从外部接收无线电能时，第二磁性单元(500)中产生的热量可以多于第一磁性单元(300)。
如上述实施例所述，使用在无线充电期间产生热量不同的两种或以上的磁性单元并考虑其特性进行排列，使得可以减少无线充电期间的发热并进一步提高充电效率。具体地，由于无线充电期间磁性单元中产生的热量多于第一磁性单元的第二磁性单元设置得更靠近屏蔽单元，因此可以有效地对磁通密度和散热进行分配以增加无线充电效率，并可以通过屏蔽单元将第二磁性单元产生的热量发散至外部以有效地提升散热特性。
此外，当无线充电装置所采用的磁性单元使用三维结构，并且适当地将散热单元与具有不同磁特性的额外磁性单元搭配使用时，可以提升充电效率和散热特性。例如，无线充电装置还包括设置在屏蔽单元和磁性单元之间的散热单元，其中，第一磁性单元可以包括与设置线圈单元的部分相对应的外部；以及外部所围绕的中心部，并且外部的厚度可以大于中心部的厚度。
参见图4，如实施例所述的无线充电装置(10)包括线圈单元(200)，线圈单元(200)包括导线；设置在线圈单元(200)之上的屏蔽单元(400)；设置在线圈单元(200)和屏蔽单元(400)之间且包括第一磁性单元(300)和第二磁性单元(500)的磁性单元；以及设置在屏蔽单元(400)和第二磁性单元(500)之间的散热单元(700)，其中，第一磁性单元(300)可以包括与设置线圈单元(200)的部分相对应的外部(310)和外部(310)所围绕的中心部(320)，外部(310)的厚度可以大于中心部(320)的厚度，并且在85kHz处第二磁性单元(500)的导磁率可以高于第一磁性单元(300)的导磁率。
如上述实施例所述，在无线充电装置所采用的磁性单元使用三维结构，并使用两种磁性单元的情况下，可以同时提升充电效率和散热特性。具体地，如上述实施例所述，随着无线充电期间电磁能量集中的线圈单元附近的磁性单元的厚度增加，以及电磁能量密度相对较低的中心磁性单元的厚度减小，可以提高无线充电的效率并减少磁性单元的发热。此外，由于采用了导磁率高于第一磁性单元的第二磁性单元，因此可以有效地对磁通密度和散热进行分配以增加无线充电效率，并可以通过屏蔽单元将第二磁性单元产生的热量发散至外部以提升散热特性。此外，散热单元可以防止磁性单元因受到外部冲击而损坏，同时可以使磁性单元的热量易于传递至屏蔽单元。
此外，随着根据第一磁性单元和第二磁性单元的特性来对与屏蔽单元之间的距离进行调整，可以通过分配磁通量来有效分散无线充电期间产生的热量，并可以提升耐用度以抵抗外部冲击或变形。具体地，第二磁性单元可以设置在第一磁性单元之上(例如，设置在第一磁性单元和屏蔽单元之间)，并且第二磁性单元可以与屏蔽层热连接。
参见图6、7和8a至9b，如实施例所述的无线充电装置(10)包括线圈单元(200)；设置在线圈单元(200)之上的第一磁性单元(300)；设置在第一磁性单元(300)之上且在85kHz处导磁率高于第一磁性单元(300)的第二磁性单元(500)；以及设置在线圈单元(400)之上的屏蔽单元(400)，其中第二磁性单元(500)可以与屏蔽层(400)热连接。
如上述实施例所述，在采用两种磁性单元的同时将具有较高导磁率的磁性单元设置为与屏蔽单元相邻，使得其可以通过分配磁通量来有效分散无线充电期间产生的热量。此外，通过对两种磁性单元的材料进行调整，可以提升耐用度以抵抗外部冲击或变形。具体地，两种磁性单元具有不同的磁特性，例如导磁率。当有一个或更多磁性单元时，磁通量密度随着导磁率的大小而增加。因此，通过对无线充电期间聚集的磁通量进行组合，可以将其分布至期望的方向上。此外，在无线充电期间，产生的热量与磁性单元上聚集的磁通量的数量及导磁率损失成正比。因此，当两种磁性单元以适当的间隔进行排列时，可以有效地将热量传递至屏蔽单元并发散至外部，并且可以防止由于车辆行驶期间可能受到的外部撞击或变形所造成的损坏。
下文将详细描述无线充电装置的每个构成元件。
线圈单元
线圈单元可以包括导线。
导线包括导电材料。例如，导线可以包括导电金属。具体地，导线可以包括选自铜、镍、金、银、锌和锡中的至少一种金属。
此外，导线可以具有绝缘护套。例如，绝缘护套可以包括绝缘聚合树脂。具体地，绝缘护套可以包括聚氯乙烯(PVC)树脂、聚乙烯(PE)树脂、特氟龙树脂、硅树脂、聚氨酯树脂等。
导线的直径可以为，例如1mm至10mm、1mm至5mm或1mm至3mm。
可以将导线缠绕为平面线圈的形式。具体地，平面线圈可以包括平面螺旋线圈。此外，线圈的平面形状可以为圆形、椭圆形、多边形或具有圆角的多边形状，但其并不特定局限于此。
平面线圈的外径可以为5cm至10cm、10cm至50cm、10cm至30cm、20cm至80cm或50cm至100cm。作为具体示例，平面线圈的外径可以为10cm至50cm。
此外，平面线圈的内径可以为0.5cm至30cm、1cm至20cm或2cm至15cm。
平面线圈的匝数可以为缠绕5至50次、10至30次、5至30次、15至50次或20至50次。作为具体示例，平面线圈可以通过将导线缠绕10至30次形成。
此外，平面线圈形状的导线之间的距离可以为0.1cm至1cm、0.1cm至0.5cm或0.5cm至1cm。
在上述平面线圈的优选尺寸和规格范围内，其可适用于例如电动车等需要大容量输电的领域。
线圈单元可以设置为以预设间隔与第一磁性单元相隔开。例如，线圈单元和第一磁性单元之间隔开的距离可以为0.2mm或以上、0.5mm或以上、0.2mm至0.3mm或0.5mm至1.2mm。
屏蔽单元
屏蔽单元设置在线圈和磁性单元之上。
屏蔽单元通过电磁屏蔽抑制可能由电磁波泄露至外部而产生的电磁干扰(EMI)。
屏蔽单元可以设置为以预设间隔与线圈单元相隔开。例如，屏蔽单元和线圈单元之间隔开的距离可以为10mm或以上或15mm或以上，具体地，10mm至30mm或10mm至20mm。
此外，屏蔽单元可以设置为以预设间隔与第一磁性单元相隔开。例如，屏蔽单元和第一磁性单元之间隔开的距离可以为3mm或以上、5mm或以上、3mm至10mm或4mm至7mm。
屏蔽单元的材料可以为，例如金属。因此，屏蔽单元可以为金属板，但其并不特定局限于此。作为具体示例，屏蔽单元的材料可以为铝。其他具有电磁波屏蔽能力的金属或合金材料也可以使用。
屏蔽单元的厚度可以为0.2mm至10mm、0.5mm至5mm或1mm至3mm。此外，屏蔽单元的面积可以为200cm2或以上、400cm2或以上或600cm2或以上。
磁性单元
如实施例所述的无线充电装置包括第一磁性单元和导磁率高于第一磁性单元的第二磁性单元。
由于使用具有强磁聚焦力的材料作为上述第二磁性单元，因此可以弥补第一磁性单元由于弱磁聚焦力而导致的充电效率下降的缺点。若单独使用第一磁性单元而不使用第二磁性单元，可能会产生抗冲击和减轻重量的效果，但是磁聚焦力弱，会因此降低充电效率。同时，虽然第二磁性单元具有强磁聚焦力，但其可能很难加工成大的平板，并且在将其制造和加工成汽车用的厚层形式时可能会受到限制。因此，在将具有强磁聚焦力的第二磁性单元与具有高抗冲击性和减重效果的第一磁性单元一同使用时，可以有效提升无线充电装置的性能。
例如，无线充电装置可以包括设置在线圈单元之上的第一磁性单元和设置在第一磁性单元之上且导磁率高于第一磁性单元的第二磁性单元。此外，第一磁性单元和第一磁性单元可以设置在线圈单元和屏蔽单元之间。
如具体示例所述，第一磁性单元可以包括粘合剂树脂和分散在粘合剂树脂中的磁性粉末，并且磁性单元可以包括铁氧体基磁性材料。
第一磁性单元和第二磁性单元在用于电动车无线充电的标准频率附近可以具有在一定范围内的磁特性。电动车无线充电的标准频率可以低于100kHz，例如，79kHz至90kHz，具体地，81kHz至90kHz，更具体地，约85kHz。其是不同于应用在例如手机等移动电子装置上的频率的频段。
特别是，第一磁性单元和第二磁性单元的构成部件决定了它们在诸如导磁率和导磁率损失一类的磁特性方面存在差异。因此，将两种磁性单元进行组合，使得其可以通过磁通量的分布来有效分散无线充电期间产生的热量。
例如，在85kHz处第二磁性单元的导磁率可以高于第一磁性单元的导磁率。此外，在85kHz处第二磁性单元的导磁率损失可以高于第一磁性单元的导磁率损失。
具体地，在85kHz处，第二磁性单元和第一磁性单元之间的导磁率差可以为100或以上、500或以上或1000或以上，具体地，100至5000、500至4000或1000至3000。此外，在85kHz处，第二磁性单元和第一磁性单元之间的导磁率损失差可以为10或以上、50或以上或100或以上，具体地，10至300、50至250或100至200。
具体地，第一磁性单元在85kHz频率处可以具有5至300的导磁率，第二磁性单元在85kHz频率处可以具有1000至5000的导磁率。更具体地，第一磁性单元在85kHz频率处可以具有5至300的导磁率和0至30的导磁率损失，第二磁性单元在85kHz频率处可以具有1000至5000的导磁率和0至300的导磁率损失。
虽然无线充电期间磁通密度随着靠近线圈单元而升高，但如果磁性单元围绕在线圈单元周围，则磁通量会聚集在磁性单元上。如果采用两个或以上磁性单元，则磁通密度会随磁性单元导磁率大小的增加而增加。因此，如果对导磁率高于第一磁性单元的第二磁性单元进行适当布置，就可以有效地对磁通量进行分配。
此外，由于无线充电期间产生的热量与聚集在磁性单元上的磁通量的数量及导磁率损失成正比，故两种磁性单元在无线充电期间产生的热量也存在差异。例如，在诸如输送或接收电能的无线充电期间，具体地，当线圈单元从外部接收无线电能时，第二磁性单元所产生的热量可能大于第一磁性单元所产生的热量。
由于上述两种磁性单元具有不同的磁特性和发热量，故可以通过使用磁通密度随导磁率的大小的增加而增加的趋势，来按照期望方向分配无线充电期间聚集的磁通量密度，其中，导磁率的大小取决于布置和结合磁性单元的方法。此外，利用与磁通量数量和导磁率损失大小成比例增加的发热量的趋势，可以有效地将热量发散至外部。
参见图1a和1b，将第一磁性单元(300)设置为比第二磁性单元(500)更靠近线圈单元(200)，并且将第二磁性单元(500)设置为比第一磁性单元(300)更靠近屏蔽单元(400)。在这种情况下，第二磁性单元可以与屏蔽单元热连接。因此，可以轻而易举地将第二磁性单元中产生的大量的热量通过屏蔽单元释放至外部。
此外，由于各自磁性单元的量(体积)是分别基于两种磁性单元的磁特性和物理特性进行调整的，因此可以在不损害充电效率的同时提升抗冲击性并降低制造成本。例如，第一磁性单元的体积可以大于第二磁性单元的体积。
下文将详细描述每个磁性单元的成分构成和特性。
第一磁性单元
第一磁性单元可以包括粘合剂树脂和分散在粘合剂树脂中的磁性粉末。
例如，第一磁性单元可以为聚合物型磁性材料或聚合物型磁块(polymer-typemagnetic block，PMB)。
当磁性粉末通过粘合剂树脂相互结合时，第一磁性单元在大面积上可以缺陷较少，并且冲击对其造成的损坏会较小。
磁性粉末可以为氧化物基磁性粉末、金属基磁性粉末及其混合粉末。例如，氧化物基磁性粉末可以为铁氧体基粉末，具体地，Ni-Zn基、Mg-Zn基或Mn-Zn基铁氧体粉末。此外，金属基磁性粉末可以为Fe-Si-Al合金磁性粉末或Ni-Fe合金磁性粉末，更具体地，铁硅铝粉粉末或坡莫合金粉末。
作为示例，磁性粉末的成分可以如下式1。
[式1]
Fe1-a-b-c Sia Xb Yc
在上式中，X为Al、Cr、Ni、Cu或其组合；Y为Mn、B、Co、Mo或其组合；0.01≤a≤0.2、0.01≤b≤0.1且0≤c≤0.05。
此外，磁性粉末可以为纳米晶体磁性粉末。例如，其可以为Fe基纳米晶体磁性粉末。具体地，其可以为Fe-Si-Al基纳米晶体磁性粉末、Fe-Si-Cr基纳米晶体磁性粉末或Fe-Si-B-Cu-Nb基纳米晶体磁性粉末。
磁性粉末的平均粒径的范围可以为约3nm至1mm、约1μm至300μm、约1μm至50μm或约1μm至10μm。
第一磁性单元可以包括的磁性粉末的量为其重量的10％或以上、其重量的50％或以上、其重量的70％或以上或其重量的85％或以上。
例如，第一磁性单元可以包括的磁性粉末的量为其重量的10％至其重量的99％、其重量的10％至其重量的95％、其重量的50％至其重量的95％、其重量的50％至其重量的92％、其重量的70％至其重量的95％、其重量的80％至其重量的95％或其重量的80％至其重量的90％。
粘合剂树脂的示例包括聚酰亚胺树脂、聚酰胺树脂、聚碳酸酯树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(acrylonitrile-butadiene-styrene，ABS)树脂、聚丙烯树脂、聚乙烯树脂、聚苯乙烯树脂、聚苯硫醚(polyphenylene sulfide，PPS)树脂、聚醚醚酮(polyether etherketone，PEEK)树脂、有机硅树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂、异氰酸酯树脂和环氧树脂，但其并不局限于此。
例如，粘合剂树脂可以为可固化树脂。具体地，粘合剂树脂可以为光固化树脂和/或热固性树脂。特别是，可以为能够在固化时表现出粘合性的树脂。更具体地，可以作为粘合剂树脂的树脂包括至少一个能够热固化的官能团或部分，例如缩水甘油基、异氰酸酯基、羟基、羧基或酰胺基；或至少一个能够被活性能量固化的官能团或部分，例如环氧基、环醚基、硫醚基、缩醛基或内酯基。此种官能团或部分可以为例如异氰酸酯基(-NCO)、羟基(-OH)或羧基(-COOH)。
第一磁性单元可以包括的树脂的量为其重量的5％至其重量的40％、其重量的5％至其重量的20％、其重量的5％至其重量的15％或其重量的7％至其重量的15％。
此外，基于其重量来说，第一磁性单元可以包括为其重量的6％至其重量的12％的聚氨酯类树脂、为其重量的0.5％至其重量的2％的异氰酸酯类固化剂和为其重量的0.3％至其重量的1.5％的环氧树脂，以作为粘合剂树脂。
第一磁性单元的特性
第一磁性单元在用于电动车无线充电的标准频率附近可以具有在一定范围内的磁特性。
第一磁性单元在85kHz频率处的导磁率可以根据材料而变化。根据具体材料，其范围可以是5至150000，并且具体可以是5至300、500至3500或10000至150000。此外，第一磁性单元在85kHz频率处的导磁率损失可以根据材料而变化。根据具体材料，其范围可以是0至50000，并且具体可以是0至1000、1至100、100至1000或5000至50000。
作为具体示例，当第一磁性单元为包括磁性粉末和粘合剂树脂的聚合物型磁性单元时，在85kHz频率处，其导磁率可以为5至500、5至130、15至80或10至50，并且其导磁率损失可以为0至50、0至20、0至15或0至5。
此外，第一磁性单元可以以一定比例进行伸长。例如，第一磁性单元的伸长率可以为0.5％或以上。未应用聚合物的陶瓷基磁性材料很难具备延长特性。即使大面积磁性单元因冲击而变形，其也可以减少损坏。具体地，第一磁性单元的伸长率可以为0.5％或以上、1％或以上或2.5％或以上。伸长率的上限不作特别限制。然而，如果以增加聚合物树脂的含量来提高伸长率，则磁性单元的电感等特性可能会变差。因此，伸长率优选为10％或以下。
第一磁性单元在冲击前后特性变化率小，且其特性变化率明显优于传统的铁氧体磁性片材的特性变化率。在本说明书中，冲击前后的某些特性的变化率(％)可以通过下式计算。
特性变化率(％)＝|冲击前特性值—冲击后特性值|/冲击前特性值×100
例如，当第一磁性单元从1m高度自由下落时，其冲击前后的电感的变化率可以低于5％或3％或更少。更具体地，电感的变化率可以为0％至3％、0.001％至2％或0.01％至1.5％。在上述范围内，由于冲击前后的电感的变化率相对较小，故可以进一步提升磁性单元的稳定性。
此外，当第一磁性单元从1m高度自由下落时，在冲击前后，其Q值(Ls/Rs)的变化率可以为0％至5％、0.001％至4％或0.01％至2.5％。在上述范围内，由于冲击前后的特性的变化率小，故可以进一步提升磁性单元的稳定性和抗冲击性。
此外，当第一磁性单元从1m高度自由下落时，在冲击前后，其电阻的变化率可以为0％至2.8％、0.001％至1.8％或0.1％至1.0％。在上述范围内，即使反复应用于真实冲击和震动的环境中，电阻值也能很好地保持在一定水平以下。
此外，当第一磁性单元从1m高度自由下落时，在冲击前后，其充电效率的变化率可以为0％至6.8％、0.001％至5.8％或0.01％至3.4％。在上述范围内，即使大面积磁性单元反复受到冲击和变形，其也能更稳定地保持其特性。
第一磁性单元的结构特性
由于第一磁性单元具有三维结构，因此可以进一步提升充电效率和散热特性。参见图3b和3d，第一磁性单元(300)可以包括对应于线圈单元(200)的设置位置的外部(310)；以及外部(310)所围绕的中心部(320)，其中外部(310)的厚度可以大于中心部(320)的厚度。也就是说，第一磁性单元的外部可以对应线圈单元具有高密度导线的部分进行放置。第一磁性单元的中心部可以对应线圈单元具有低密度导线的部分进行放置。在这种情况下，第一磁性单元的外部和中心部彼此可以一体成形。
如上所述，随着无线充电期间电磁能量集中的线圈附近的磁性单元厚度增大，并且随着由于不靠近线圈而具有相对较低电磁能量密度的中心磁性单元的厚度减小，其不仅可以有效聚集集中在线圈周围的电磁波，以提升充电效率，还可以稳固地保持线圈和屏蔽单元之间的距离而无需单独的隔板，以降低使用隔板等所带来的材料和工艺成本。
在第一磁性单元中，外部的厚度可以比中心部的厚度厚1.5倍或以上。在上述厚度比范围内，可以更有效地聚集集中在线圈周围的电磁波以提升充电效率，并且对于发热和减轻重量来说也有优势。具体地，在第一磁性单元中，外部和中心部的厚度比可以为2或以上、3或以上或5或以上。此外，厚度比可以为100或以下、50或以下、30或以下或10或以下。更具体地，厚度比可以为1.5至100、2至50、3至30或5至10。
第一磁性单元的外部的厚度可以为1mm或以上、3mm或以上或5mm或以上，以及30mm或以下、20mm或以下或11mm或以下。此外，第一磁性单元的中心部的厚度可以为10mm或以下、7mm或以下或5mm或以下，以及0mm、0.1mm或以上1mm或以上。具体地，第一磁性单元外部的厚度可以为5mm至11mm，且其中心部的厚度可以为0mm至5mm。
当第一磁性单元(300)的中心部(320)的厚度为0时，第一磁性单元(300)的中心部(320)可以为空(例如，圆环形)。在这种情况下，即使面积变小，第一磁性单元也可以有效提升充电效率。
或者，第一磁性单元可以具有平面结构而非三维结构。也就是说，参见图3a和3c，在第一磁性单元(300)中，外部(310)和中心部(320)可以具有相同的厚度。
第二磁性单元的构成和特性
第二磁性单元可以包括氧化物基磁性材料、金属基磁性材料或其复合材料。
例如，氧化物基磁性材料可以为铁氧体基磁性材料。其具体化学式可以表示为MOFe2O3(其中M为一个或以上二价金属元素，例如Mn、Zn、Cu和Ni)。考虑到如导磁率等的磁特性，铁氧体基磁性材料优选为烧结体。可以通过混合原料，然后进行煅烧、粉碎、与粘合剂树脂混合、成型和烧结来将铁氧体基磁性材料制备成片状或块状。
更具体地，铁氧体基磁性材料可以为Ni-Zn基、Mg-Zn基或Mn-Zn基铁氧体。特别是，在频率为85kHz、温度范围为室温至100℃或更高时，Mn-Zn基铁氧体可以表现出高导磁率、低导磁率损失和高饱和磁通密度。
Mn-Zn基铁氧体包括66％摩尔至70％摩尔的Fe2O3、10％摩尔至20％摩尔的ZnO、8％摩尔至24％摩尔的MnO、0.4％摩尔至2％摩尔的NiO作为主要成分，并且进一步包括SiO2、CaO、Nb2O5、ZrO2、SnO等诸如此类作为额外的次要成分。可以通过以预设摩尔比例混合主要成分、将其在800℃至1100摄氏度的温度下在空气中煅烧1小时至3小时、向其中添加次要成分并将其磨碎、将其与适量例如聚乙烯醇(polyvinyl alcohol，PVA)的粘合剂树脂混合、使用压力机加压成型并升温至1200℃至1300℃烧结2小时或更久来将Mn-Zn基铁氧体制备成片状或块状。其后，若有需要，则使用线锯或水射流进行加工并切割为所需的尺寸。
此外，金属基磁性材料可以为Fe-Si-Al合金磁性材料或Ni-Fe合金磁性材料，更具体地，铁硅铝粉粉末或坡莫合金粉末。此外，第二磁性单元可以包括纳米晶体磁性材料。例如，其可以为Fe基纳米晶体磁性材料。具体地，其可以包括Fe-Si-Al基纳米晶体磁性材料、Fe-Si-Cr基纳米晶体磁性材料或Fe-Si-B-Cu-Nb基纳米晶体磁性材料。若使用纳米晶体磁性材料作为第二磁性单元，则与线圈距离越远，即使线圈的电感(Ls)降低，电阻(Rs)也越低。因此，线圈的品质因素(Q值：Ls/Rs)增加，其可以提升充电效率并减少发热。
第二磁性单元可以由不同于第一磁性单元的磁性材料形成。作为具体示例，第一磁性单元可以包括Fe-Si-Al基合金磁性材料，且第二磁性单元可以包括选自Mn-Zn基铁氧体、Fe-Si-Al基纳米晶体磁性材料、Fe-Si-Cr基纳米晶体磁性材料和Fe-Si-B-Cu-Nb基纳米晶体磁性材料中的一种或多种。这些材料的组合有利于在85kHz频率处使第二磁性单元的导磁率高于第一磁性单元的导磁率。
第二磁性单元在用于电动车无线充电的标准频率附近可以具有在一定范围内的磁特性。
例如，第二磁性单元在85kHz频率处的导磁率可以根据材料而变化。根据具体材料，其范围可以是5至150000，并且具体可以是5至300、500至3500或10000至150000。此外，第二磁性单元在85kHz频率处的导磁率损失可以根据材料而变化。根据具体材料，其范围可以是0至50000，并且具体可以是0至1000、1至100、100至1000或5000至50000。
作为具体示例，若第二磁性单元为铁氧体基磁性材料，则在85kHz频率处，其导磁率可以为1000至20000、1000至5000或2000至4000，并且其导磁率损失可以为0至1000、0至100或0至50。
第一磁性单元和第二磁性单元的面积和厚度
第一磁性单元面积较大。具体地，其面积可以为200cm2或以上、400cm2或以上或600cm2或以上。此外，第一磁性单元的面积可以为10000cm2或以下。此外，可以通过组合多个单元磁性材料来配置大面积的第一磁性单元。在这种情况下，单个单元磁性材料的面积可以为60cm2或以上、90cm2或以上或95cm2至900cm2。
或者，第一磁性单元的中心可以为空。在这种情况下，第一磁性单元可以具有外部的面积，即，对应于线圈单元的面积。
第一磁性单元可以为通过如模具模制等方法制备的磁块。例如，第一磁性单元可以是一种通过模具模制成的三维结构。可以通过混合磁性粉末和粘合剂树脂并通过注射成型将其注射至模具中以模制成三维结构来获得此种磁块。
具体地，可以通过注射成型来将磁性单元的原材料注射至模具中以进行模制。更具体地，可以通过混合磁性粉末和聚合物树脂成分以获得原材料组成成分，然后通过如图10所示的注塑机(2)将原材料组成成分(301)注入模具(3)中来制备磁性单元。在这种情况下，可以将模具(3)的内部形状设计为三维结构，从而可以容易地使磁性单元的三维结构得以实现。在用传统铁氧体片作为磁性单元时，这种工艺可能很难实现。
或者，第一磁性单元可以为磁性片材层压体。例如，其可以为层压的20或以上或50或以上的磁性片材。
具体地，在磁性片材层压材料中，可以进一步地仅在第一磁性单元的外部层压一片或多片磁性片材。在这种情况下，每片磁性片材的厚度可以为80μm或以上或85μm至150μm。可以通过传统片材成型工艺制备此种磁性片材，例如通过混合磁性粉末和粘合剂树脂以形成浆料，然后将其模制成片状，并使其固化。
第二磁性单元可以为片状或块状。
第二磁性单元的厚度可以为0.5mm至5mm，具体地，0.5mm至3mm、0.5mm至2mm或1mm至2mm。第一磁性单元的外部的厚度可以大于第二磁性单元的厚度。例如，外部的厚度可以为5mm至11mm，且第二磁性单元的厚度可以为0.5mm至3mm。
同时，在85kHz频率处第二磁性单元可以具有小于第一磁性单元的厚度和高于第一磁性单元的导磁率。在为优化第一磁性单元和第二磁性单元的厚度比和导磁率而设计的无线充电装置中，可以最大化充电效率和减少发热的特性，特别是在高功率处。
第一磁性单元和第二磁性单元的总厚度可以为2.1mm至10mm、3.0mm至9mm或4.0mm至8mm。若第一磁性单元和第二磁性单元的总厚度过薄，则磁性单元的重量会下降，从而可能导致其工艺或使用受限。
第二磁性单元的面积可以与第一磁性单元的面积相同或不同。
例如，第二磁性单元可以具有与第一磁性单元相同的大面积。具体地，第二磁性单元的面积可以为200cm2或以上、400cm2或以上或600cm2或以上。此外，第二磁性单元的面积可以为10000cm2或以下。此外，可以通过组合多个单元磁性材料来配置大面积的第二磁性单元。在这种情况下，单个单元磁性材料的面积可以为60cm2或以上、90cm2或以上或95cm2至900cm2。
或者，第二磁性单元可以具有小于第一磁性单元的面积。例如，若第二磁性单元仅设置在第一磁性单元的外部之上，则第二磁性单元可以具有与外部的面积相对应的面积。此外，相应地，第二磁性单元可以设置在线圈单元的对应位置且具有与线圈单元面积相对应的面积。在这种情况下，即使面积较小，第二磁性单元也可以有效提升充电效率和散热特性。
第一磁性单元和第二磁性单元的发热量
磁性单元可以形成围绕线圈单元形成的磁场的磁路，且其设置在线圈单元和屏蔽单元之间。
参见图1a和1b，无线充电装置(10)可以包括组合了散热量不同的第一磁性单元(300)和第二磁性单元(500)的混合型磁性单元。
具体地，第二磁性单元(500)可以设置在第一磁性单元(300)之上。当线圈单元(200)从外部接收无线电能时，第二磁性单元(500)中产生的热量多于第一磁性单元(300)。
由于将无线充电期间发热量多于第一磁性单元(300)的第二磁性单元(500)设置得更靠近屏蔽单元(400)，因此可以有效地对磁通密度和散热进行分配以增加无线充电效率，并可以通过屏蔽单元(400)将第二磁性单元(500)产生的热量发散至外部以提升散热特性。
具体地，当线圈单元从外部接收无线电能时，磁性单元可以具有特定范围内温度，以增强减少发热量的效果。
参见图3a至3d，当线圈单元接收频率为85kHz且输出为6.6kW的无线电能达10分钟时，第一磁性单元(300)下侧(P1)(即，第一磁性单元面向线圈单元的一侧)的温度(T110)可以比第二磁性单元(500)上侧(P2)(即，第二磁性单元面向屏蔽单元的一侧)的温度(T210)低1℃或以上。若满足上述范围，则可以使充电效率和减少发热的特性最大化。
具体地，当线圈单元接收无线电能10达分钟时，第一磁性单元下侧的温度(T110)可以比第二磁性单元上侧的温度(T210)低1℃至5℃，例如，可以低1℃至4℃、1℃至3℃或2℃至3℃。
如果仅采用第一磁性单元和第二磁性单元中的一个，或者如果改动第一磁性单元和第二磁性单元的布置方式，则可能使T110等于或高于T210。在这种情况下，快速充电和大功率无线充电期间的发热量增加，这可能会导致诸如无线充电装置损坏的安全问题以及电源转换电路故障的可能性，从而使得使用受限或降低充电效率。
可以在美国汽车工程师协会(SAE)规定的SAE J2954 WPT2 Z2类标准测试充电效率测量条件下测量磁性单元的表面温度。上述标准基于多种内容，例如无线电能传输系统的容量性能、互操作性、用于生成额定输出的垂直和水平间距基准、收发器之间的通信方式、工作频率、电磁接口(electromagnetic interface，EMI)/电磁兼容性(electromagnetic compatibility，EMC)和稳定性。由于上述标准不仅提供了系统性能，还提供了每个容量频段的收发器规格，因此，大多数汽车制造商在制造收发器时都遵循上述标准中建议的收发器配置和尺寸。
具体地，如图3a至3d所示，当线圈单元接收频率为85kHz且输出为6.6kW的无线电能达10分钟或60分钟时，使用由Qualitrol(公司名称)制造的T/GUARD 405-系统来分别测量第一磁单元的下侧(P1)和第二磁单元的上侧(P2)。本文中，可以基于外部的中心点来测量表面温度，该中心点位置与线圈单元相对应。
T110可以为，例如，55℃至75℃、57℃至73℃、58℃至70℃或58℃至67℃。
此外，T210可以为，例如，56℃至76℃、58℃至74℃、59℃至71℃或60℃至70℃。
此外，当线圈单元接收频率为85kHz且输出为6.6kW的无线电能达60分钟时，第一磁性单元下侧的温度(T160)和第二磁性单元上侧的温度(T260)可以分别为100℃至180℃。
T160可以为，例如，100℃至180℃、120℃至180℃、130℃至180℃、130℃至160℃或136℃至150℃。
此外，T260可以为，例如，100℃至180℃、120℃至180℃、120℃至170℃、125℃至165℃或130℃至160℃。
由于第一磁性单元和第二磁性单元在上述条件下各自具有特定的温度范围，因此可以使充电效率和减少发热的特性最大化。
如果仅采用第一磁性单元和第二磁性单元中的一个，或者如果改动第一磁性单元和第二磁性单元的布置方式，则T160和T260可能会超出上述范围。结果是，温度不断升高且产生高温热量，其可能导致装置结构变形和损坏。
此外，当线圈单元接收频率为85kHz且输出为6.6kW的无线电能达60分钟时，第一磁性单元下侧的温度(T160)和第二磁性单元上侧的温度(T260)的差值可以为1℃至15℃。若T160和T260之间的差值过大，则无线充电期间的磁通量会分布不当，从而无法将产生的热量有效传递至外部，并且容易因车辆驾驶期间受到的外部冲击而发生损坏。
例如，T160和T260之间的差值(绝对值)可以为1℃至15℃、1℃至12℃、2℃至12℃、3℃至12℃或5℃至12℃。
此外，如图3b和3d所示，如果第一磁性单元为三维结构结构且第二磁性单元与屏蔽单元相接触，则T260可以低于T160。具体地，T260可以比T160低约1℃至10℃、1℃至9℃、1℃至8℃、2℃至8℃、3℃至7℃、4℃至7℃或5℃至7℃。如上所述，由于将无线充电期间发热量大于第一磁性单元的第二磁性单元设置为与屏蔽单元相接触，因此可以有效地对磁通密度和散热进行分配以增加无线充电效率，并可以通过屏蔽单元将第二磁性单元产生的热量发散至外部以提升散热特性。
此外，T160可以比T110高50℃至100℃，T260可以比T210高50℃至100℃。具体地，T160可以比T110高50℃至90℃、50℃至85℃或50℃至80℃，T260可以比T210高50℃至100℃、50℃至90℃、50℃至80℃或50℃至70℃。若T160和T110之间的差值或T260和T210之间的差值超过100℃，则快速充电和大功率无线充电的发热会增加，这可能会由于存在安全问题而导致使用受限。
此外，在无线充电装置中，如图3b和3d所示，如果第一磁性单元为三维结构且第二磁性单元与屏蔽单元相接触，则相较于如图3a和3c所示的第一磁性单元为平面结构且第二磁性单元不接触屏蔽单元的情况，其可以进一步提升散热效果和充电效率。具体地，如图3b和3d所示，如果第一磁性单元为三维结构且第二磁性单元与屏蔽单元相接触，则T160和T110之间的差值和/或T260和T210之间的差值可以分别为50℃至80℃。另一方面，如图3a和3c所示，如果第一磁性单元为平面结构或者如果第二磁性单元不接触屏蔽单元，则T160和T110之间的差值和/或T260和T210之间的差值可以分别大于80℃至100℃。
第二磁性单元的热导率可以比第一磁性单元高0.1W/m·K至6W/m·K。例如，第二磁性单元的热导率可以比第一磁性单元高0.1W/m·K至6W/m·K、0.5W/m·K至5W/m·K或1W/m·K至4W/m·K。在这种情况下，由于将热导率高于第一磁性单元的第二磁性单元设置为与屏蔽单元相邻，因此，可以通过磁通量的分布来有效分散无线充电期间产生的热量，并且可以提升耐用性以抵抗外部冲击或变形。
第二磁性单元的布置
由于无线充电期间第二磁性单元的发热量大于第一磁性单元，因此优选将其设置为靠近屏蔽单元。例如，如果使用铁氧体基磁性材料作为第二磁性单元，铁氧体基会产生大量的热，但是其可以很好地进行散热。因此，由于将具有此种发热量的第二磁性单元设置为靠近屏蔽单元，因此可以进一步提升减少发热的特性。如果将包括发热量小的聚合物型磁性材料的第一磁性单元设置为靠近屏蔽单元，则聚合物型磁性材料中所包括的聚合物成分会蓄热，使得温度随着时间不断升高，从而对减少发热的特性产生不利影响。
具体地，参见图3a至3d，第二磁性单元(500)可以设置在第一磁性单元(300)之上，即，在第一磁性单元(300)和屏蔽单元(400)之间。由于将发热量大于第一磁性单元的第二磁性单元设置为靠近屏蔽单元，因此可以有效地分散线圈单元周围的高磁通量密度，从而相较于单独采用第一磁性单元的情况来说，不仅可以提高充电效率，还可以有效分散集中在线圈单元附近的热量。
在这种情况下，如图3b和3d所示，至少部分的第二磁性单元(500)可以与屏蔽单元(400)相接触。结果是，第二磁性单元中产生的热量可以有效地通过屏蔽单元进行释放。例如，当第二磁性单元为片状时，其一侧可以整体与屏蔽单元相接触。具体地，第二磁性单元可以附接到屏蔽单元面向第一磁性单元的一侧。更具体地，第二磁性单元可以通过导热粘合剂贴附到屏蔽单元的一侧，以进一步提升散热效果。导热粘合剂可以包括如金属基、碳基或陶瓷基粘合剂的导热材料，例如，其中分散有导热颗粒的粘合剂树脂。
如图3a所示，第二磁性单元(500)可以同时设置在第一磁性单元的外部(310)和中心部(320)之上。或者，如图3b至3d所示，第二磁性单元(500)可以仅设置在第一磁性单元的外部(310)之上。由此，可以有效分散线圈单元周围的高磁通量密度，从而相较于单独采用第一磁性单元的情况，可以提高充电效率。或者，第二磁性单元可以设置为覆盖至少部分的第一磁性单元的外部和中心部。
第二磁性单元可以设置为与第一磁性单元相结合或分离。
作为示例，第二磁性单元可以与第一磁性单元相接触。参见图3b至3d，第二磁性单元(500)可以附接到第一磁性单元(300)的外部。
或者，第一磁性单元和第二磁性单元可以设置为彼此间隔开。具体地，第二磁性单元可以在屏蔽单元与第一磁性单元之间与第一磁性单元间隔设置。结果是，可以在第一磁性单元和第二磁性单元之间分配磁通量，并可以适当地调整由此而产生的热量。此外，可以使其具有一定的耐久度，以抵抗电动车行驶期间所受到的如冲击或变形的外力。
例如，第一磁性单元和第二磁性单元之间的间距可以为1mm或更多、2mm或更多、1mm至10mm、2mm至7mm、3mm至5mm或5mm至10mm。具体地，第一磁性单元和第二磁性单元之间的最短间距可以为1mm至20mm。更具体地，第一磁性单元和第二磁性单元之间的最短间距可以为3mm至10mm。在上述范围内，可以有助于对无线充电期间聚集的磁通量进行分配，并有助于控制由此产生的热量，并且可以使其具有一定的耐久度以抵抗车辆行驶期间受到的外力。
或者，参见图3d，可以在第一磁性单元(300)面向屏蔽单元(400)的表面上设置凹槽，并可以将第二磁性单元(500)插入凹槽中。
在这种情况下，由于第一磁性单元可以用作第二磁性单元的外壳，因此无需单独的粘合剂或结构即可固定第二磁性单元。特别是，由于第一磁性单元可以用使用磁性粉末和粘合剂树脂的聚合物型磁性材料来通过模具模制成三维结构，因此可以容易地形成用于插入第二磁性单元的凹槽。
在这种情况下，至少部分的第一磁性单元和第二磁性单元可以与屏蔽单元相接触。结果是，第一磁性单元和/或第二磁性单元中产生的热量可以通过屏蔽单元有效释放。
形成在第一磁性单元上的凹槽的深度可以与第二磁性单元的厚度(高度)相同或不同。如果凹槽的深度和第二磁性单元的厚度相同，则第一磁性单元和第二磁性单元可以同时接触屏蔽单元。或者，如果凹槽的深度小于第二磁性单元的厚度，则只有第二磁性单元可以接触屏蔽单元。另一方面，如果凹槽的深度大于第二磁性单元的厚度，则只有第一磁性单元可以接触屏蔽单元。
此外，参见图3a和3c，第二磁性单元(500)可以设置为以预设间隔与屏蔽单元(400)相隔开。此外，第二磁性单元(500)和屏蔽单元(400)之间可以进一步包括空的空间或隔板。隔板的材料和结构可以为用于无线充电装置的常规隔板的材料和结构。
散热单元的构成和特性
如实施例所述的无线充电装置可以进一步包括用于有效热传递的散热单元。无线充电期间，磁性单元中所产生的大量的热与聚集的磁通量的数量和导磁率损失成正比。散热单元可以有效地将磁性单元中产生的热量传递至外部。
散热单元可以为片状。即，散热单元可以为散热片。
散热单元可以包括粘合剂树脂和分散在粘合剂树脂中的散热填料。如上所述，由于散热单元包括聚合物成分，因此其可以在屏蔽单元和磁片之间提供粘附力。此外，其可以防止磁性单元因外部冲击而损坏。
粘合剂树脂的示例包括聚酰亚胺树脂、聚酰胺树脂、聚碳酸酯树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(acrylonitrile-butadiene-styrene，ABS)树脂、聚丙烯树脂、聚乙烯树脂、聚苯乙烯树脂、聚苯硫醚(polyphenylene sulfide，PPS)树脂、聚醚醚酮(polyether etherketone，PEEK)树脂、有机硅树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂、异氰酸酯树脂和环氧树脂，但其并不局限于此。
例如，粘合剂树脂可以为可固化树脂。具体地，粘合剂树脂可以为光固化树脂和/或热固性树脂。特别是，可以为能够在固化时表现出粘合性的树脂。更具体地，可以作为粘合剂树脂的树脂包括至少一个能够热固化的官能团或部分，例如缩水甘油基、异氰酸酯基、羟基、羧基或酰胺基；或至少一个能够被活性能量固化的官能团或部分，例如环氧基、环醚基、硫醚基、缩醛基或内酯基。此种官能团或部分可以为例如异氰酸酯基(-NCO)、羟基(-OH)或羧基(-COOH)。
作为具体示例，粘合剂树脂可以为硅基树脂和丙烯酸基树脂中的一种或多种。
此外，散热填料可以是陶瓷颗粒、碳颗粒和金属颗粒中的一种或多种。陶瓷颗粒可以包括金属的氧化物或氮化物。具体地，其可以包括二氧化硅、氧化铝、氮化硼、氮化铝、氧化镁等等。碳颗粒可以包括石磨、炭黑、碳纳米管等等。金属颗粒可以包括铜、银、铁、镍等等。
散热单元中散热填料的含量可以为其重量的70％至其重量的90％、其重量的70％至其重量的85％或其重量的75％至其重量的90％。
散热单元的导热率可以为0.5W/m·K至30W/m·K，具体地，2W/m·K至5W/m·K。
散热单元的厚度可以为0.1mm至5mm，具体地，0.1mm至3mm或0.2mm住1mm。
散热单元的面积可以与第一磁性单元或第二磁性单元相同或不同。例如，如果散热单元设置在第一磁性单元的外部，则散热单元的面积与外部的面积相对应。此外，如果散热单元设置在第二磁性单元和屏蔽单元之间，则散热单元的面积与第二磁性单元的面积相对应。结果是，即使是小面积的散热单元也可以具有优异的散热特性、粘附性和抗冲击性。
散热单元的布置
散热单元设置在磁性单元与屏蔽单元之间。散热单元可以同时接触磁性单元和屏蔽单元。具体地，散热单元可以粘附于磁性单元和屏蔽单元。更具体地，散热单元可以同时接触第二磁性单元和屏蔽单元。此外，其可以粘附于第二磁性单元和屏蔽单元。结果是，第二磁性单元中产生的热量可以容易地通过散热单元释放至外部。
如图5a所示，第二磁性单元(500)可以设置在第一磁性单元(300)之上，散热单元(700)可以同时接触第二磁性单元(500)和屏蔽单元(400)。由于将导磁率高于第一磁性单元的第二磁性单元设置为靠近屏蔽单元，因此可以有效地分散线圈单元周围的高磁通量密度，从而相较于单独采用第一磁性单元的情况来说，不仅可以提高充电效率，还可以有效分散集中在线圈单元附近的热量。此外，本文中，第二磁性单元中产生的热量可以通过散热单元有效地传递至屏蔽单元。
例如，当第二磁性单元为片状时，可以经由散热单元来将其一侧整体附接至屏蔽单元。具体地，第二磁性单元可以经由散热单元来附接至屏蔽单元面向第一磁性单元的一侧。
此外，第二磁性单元(500)和散热单元(700)可以设置在第一磁性单元的外部(310)之上。其结果是，能够分散集中在线圈单元附近的磁通量密度，并且可以有效地将线圈单元附近产生的热量释放至外部。
如图5b所示，第一磁性单元(300)在其面向屏蔽单元(400)的表面上具有凹槽，第二磁性单元(500)被插入凹槽中，并且散热单元(700)可以同时接触第一磁性单元(300)和第二磁性单元(500)和屏蔽单元(400)中的至少一个。
在这种情况下，由于第一磁性单元可以用作第二磁性单元的外壳，因此无需单独的粘合剂或结构即可固定第二磁性单元。特别是，由于第一磁性单元可以通过使用包括磁性粉末和粘合剂树脂的聚合物型磁性材料的模具来模制成三维结构，因此可以容易地形成用于插入第二磁性单元的凹槽。此外，在本文中，第一磁性单元和/或第二磁性单元中产生的热量可以有效地通过散热单元传递至屏蔽单元。
形成在第一磁性单元上的凹槽的深度可以与第二磁性单元的厚度(高度)相同或不同。如果凹槽的深度与第二磁性单元的厚度相同，则散热单元可以同时接触第一磁性单元、第二磁性单元和屏蔽单元。或者，如果凹槽的深度小于第二磁性单元的厚度，则散热单元仅可以接触第二磁性单元和屏蔽单元。另一方面，如果凹槽的深度大于第二磁性单元的厚度，则散热单元仅可以接触第一磁性单元和屏蔽单元。
如图5c所示，可以将第二磁性单元(500)设置为嵌入第一磁性单元(300)中，并且散热单元(700)可以同时接触第一磁性单元(500)和屏蔽单元(400)。
即使在这种情况下，由于第一磁性单元可以用作第二磁性单元的外壳，因此无需单独的粘合剂或结构即可固定第二磁性单元。特别是，由于第一磁性单元可以用使用磁性粉末和粘合剂树脂的聚合物型磁性材料的模具来模制成三维结构，因此可以容易地形成用于嵌入第二磁性单元的结构。此外，在本文中，第一磁性单元产生的热量可以有效地通过散热单元传递至屏蔽单元。
托盘
如图6至9b所示，无线充电装置(10)可以进一步包括设置在第一磁性单元(300)和屏蔽单元(400)之间的托盘(800)。具体地，如实施例所述的无线充电装置(10)可以进一步包括设置在第一磁性单元(300)和第二磁性单元(500)之间的托盘(800)。
托盘不仅可以用作固定第二磁性单元的外壳，还可以用作将第二磁性单元与第一磁性单元进行分隔的隔板。即，可以将第二磁性单元设置为通过托盘与第一磁性单元相隔开。
托盘可以包括用于容纳第二磁性单元的座槽。结果是，可以将第二磁性单元设置为放置在座槽内。在这种情况下，由于可以将托盘用作第二磁性单元的外壳，因此无需单独的粘合剂或结构即可固定第二磁性单元。例如，形成于托盘中的座槽的深度可以与第二磁性单元的厚度(高度)相同或不同。此外，如果第二磁性单元上进一步设置有散热单元，则形成于托盘中的座槽的深度可以与第二磁性单元和散热单元的厚度总和相同。
此外，托盘可以与屏蔽单元相接触。具体地，托盘可以固定在屏蔽单元的下部。此外，还可以将其设置为接触第一磁性单元(例如，第一磁性单元的外部)。
或者，可以将托盘设置为以预设间隔与屏蔽单元或第一磁性单元相隔开。例如，托盘与屏蔽单元之间的间距或托盘与第一磁性单元(例如，第一磁性单元的外部)之间的间距可以为0.5mm或以上或1mm或以上，具体地，0.5mm至5mm或1mm至3mm。
托盘可以由塑料材料构成。具体地，其可以由耐热塑料材料构成。具体地，塑料材料可以为热塑性聚酰亚胺。此外，塑料材料的玻璃化温度(Tg)可以为230℃至360℃，具体地，约250至310℃。
此外，托盘可以进一步包括散热填料。在这种情况下，散热填料的材料可以为选自陶瓷基材料、氧化物基材料和碳基材料中的至少一种。更具体地，其可以为选自Al2O3、AlN、SiO2和Si3N4中的至少一种。结果是，第一磁性单元或第二磁性单元中产生的热量还可以通过托盘传递至屏蔽单元。
支撑单元
如图1a和1b所示，无线充电装置(10)进一步包括用于支撑线圈单元(200)的支撑单元(100)。支撑单元的材料和结构可以为用于无线充电装置的常规支撑单元的材料和结构。支撑单元可以为平板结构或其上形成有符合线圈形状的凹槽以固定线圈单元的结构。
外壳
如图1a和1b所示，如实施例所述的无线充电装置(10)进一步包括用于容纳上述部件的外壳(600)。
外壳使得如线圈单元、屏蔽单元和磁性单元一类的部件能够适当地进行布置和安装。外壳的材料和结构可以为用于无线充电装置的常规外壳的材料和结构。可以根据其中采用的部件进行适当设计。
充电效率
同时，本发明的无线充电装置在3kW至22kW、4kW至20kW或5kW至18kW的大功率无线充电期间可以有效减少发热并提升充电效率。因此，其可以有利地用于大功率无线充电。
特别是，由于无线充电装置的磁性单元采用三维结构，因此可以进一步提升充电效率和减少发热的特性。
例如，如实施例所述的无线充电装置的充电效率可以为85％或以上、88％或以上、89％或以上、90％或以上或91％或以上。
因此，如实施例所述的无线充电装置可以有利地用于需要在发射器和接收器之间进行大容量电力传输的移动工具中，例如，电动车。
移动工具
图11示出了移动工具，具体地，设置有无线充电装置的移动工具。由于其下侧具有无线充电装置，因此可以在配备有电动车无线充电系统的停车场进行无线充电。
参见图11，如实施例所述的移动工具(1)包括如实施例所述的无线充电装置以作为接收器(21)。无线充电装置可以用作移动工具(1)的无线充电接收器，并可以从用于无线充电的发射器(22)接收电能。
如上所述，移动工具包括无线充电装置，并且无线充电装置的配置如上所述。
具体地，移动工具中设置的无线充电装置包括线圈单元；设置在线圈单元之上的屏蔽单元；以及包括第一磁性单元和第二磁性单元且设置在线圈单元和屏蔽单元之间的磁性单元，其中，在85kHz处第二磁性单元的导磁率大于第一磁性单元。
移动工具中采用的无线充电装置的每个部件的配置和特性如上所述。
移动工具进一步包括用于从无线充电装置接收电能的电池。无线充电装置可以无线接收电能并将其传输至电池，电池可以为电动车的驱动系统供电。可以通过由无线充电装置或其他额外的有线充电装置所传输的电能对电池进行充电。
此外，移动工具可以进一步包括用于将有关充电的信息传输至无线充电系统的发射器的信号发射器。这种有关充电的信息可以为充电效率，例如充电速度、充电状态等诸如此类。
实施本发明的实施例
在下文中，将对示例进行描述，但并不将实施范围限制于此。
示例1：无线充电装置的制造
步骤1：第一磁性单元的制备-三维结构
将42.8重量份磁性粉末、15.4重量份聚氨酯类树脂分散体(聚氨酯类树脂占其重量的25％且2-丁酮占其重量的75％)、1.0重量份异氰酸酯-基固化剂分散体(异氰酸酯基固化剂占其重量的62％、乙酸正丁酯占其重量的25％且2-丁酮占其重量的13％)、0.4重量份环氧基树脂分散体(环氧基树脂占其重量的70％、乙酸正丁酯占其重量的3％、2-丁酮占其重量的15％且甲苯占其重量的12％)和40.5重量份甲苯混合在行星混合机中，以约40-50转/分的速度搅拌约2小时，以制备磁性粉末浆料。
如图10所示，将磁性粉末浆料通过注塑机(2)注入模具(3)中，以使其具备三维结构(对应于线圈的外部：9mm，外部所围绕的中心部：1mm)。在约160℃的温度下对其进行干燥，以获得具有三维结构的第一磁性单元(聚合物型磁性材料)。
步骤2：混合型磁性材料的制备
将作为第二磁性单元的厚度为1mm的铁氧体基磁性材料(由TDK有限公司制造的PC-95铁氧体磁片)设置在步骤1中所制备的第一磁性单元的外部之上，该外部与线圈单元相对应，然后，对其进行热压接合，以获得混合型磁性材料。
步骤3：无线充电装置的制造
如图3b所示，将步骤2中所制备的混合型磁性材料与支撑单元、线圈单元、隔板、屏蔽单元和外壳相进行组合，以获得无线充电装置。本文中，混合型磁性材料两侧中的第二磁性单元(铁氧体基磁性材料)的一侧朝向屏蔽单元。
示例2：无线充电装置的制造
步骤1：第一磁性单元-平面结构的制备
通过缺角轮涂布机将示例1的步骤1中所制备的磁性粉末浆料涂抹到载体膜上，在约110℃的温度下进行干燥，以形成聚合物型磁性材料。在约170℃的温度和约9MPa的压力下通过热压工艺对其进行压缩硬化约60分钟，以获得聚合物型磁性材料片。片材中磁性粉末的含量约为90％，单片片材的厚度约为100μm。将至40至50片上述片材进行层压，以获得厚度约为4mm的第一磁性单元。
步骤2：混合型磁性材料的制备
将作为第二磁性单元的厚度为1mm的铁氧体基磁性材料(由TDK有限公司制造的PC-95铁氧体磁片)设置在步骤1中所制备的第一磁性单元之上，然后，对其进行热压接合，以获得混合型磁性材料(厚度为5mm)。
步骤3：无线充电装置的制造
如图3a所示，将步骤2中所制备的混合型磁性材料与支撑单元、线圈单元、隔板、屏蔽单元和外壳相进行组合，以获得无线充电装置。本文中，混合型磁性材料两侧中的第二磁性单元(铁氧体基磁性材料)的一侧朝向屏蔽单元。
对比示例1：无线充电装置的制造
以与示例2的步骤1相同的方式制备厚度为5mm的平面聚合物型磁性材料(第一磁性单元)，将其与支撑单元、线圈单元、隔板、屏蔽单元和外壳进行组合，以获得无线充电装置。
对比示例2：无线充电装置的制造
将厚度5mm的铁氧体基磁性材料(由TDK有限公司制造的PC-95铁氧体磁片)与支撑单元、线圈单元、隔板、屏蔽单元和外壳进行组合，以获得无线充电装置。
测试示例1：磁性单元表面温度的测量
当线圈单元接收频率为85kHz且输出为6.6kW的无线电能达10分钟或60分钟时，在SAE J2954 WPT2 Z2类标准测试充电效率测量条件下测量示例和对比示例中所制造的无线充电装置的第一磁性单元和第二磁性单元的表面温度。
使用由Qualitrol制造的T/GUARD 405-系统测量磁性单元的下侧和上侧的表面温度。具体地，对于示例1和2，如图3a和3b所示，分别测量混合型磁性材料上侧和下侧的温度，即第一磁性单元(300)下侧(P1)和第二磁性单元上侧(P2)的温度。此外，对于对比示例1，分别测量第一磁性单元下侧和上侧的温度。对于对比示例2，分别测量第二磁性单元下侧和上侧的温度。
磁性单元的表面温度的测量结果总结如下并在表1中示出。
-T110(℃)：当线圈单元接收无线电能达10分钟时第一磁性单元下侧(P1)的温度(或对比示例2的第二磁性单元下侧的温度)
-T210(℃)：当线圈单元接收无线电能达10分钟时第二磁性单元上侧(P2)的温度(或对比示例1的第一磁性单元上侧的温度)
-T160(℃)：当线圈单元接收无线电能达60分钟时第一磁性单元下侧(P1)的温度(或对比示例2的第二磁性单元下侧的温度)
-T260(℃)：当线圈单元接收无线电能达60分钟时第二磁性单元上侧(P2)的温度(或对比示例1的第一磁性单元上侧的温度)
此外，第一磁性单元下侧和上侧的具体测温位置设置在存在导线的线圈单元(200)的中心点区域(即，第一磁性单元的外部(310)的中心点)。
测试示例2：充电效率的测量
采用SAE J2954 WPT2 Z2类标准测量方法测量充电效率。具体地，使用线圈单元和框架在SAE J2954 WPT2 Z2类标准测试规范下的装置，并将磁性单元、隔板和铝板进行堆叠以制备发射器(75cm×60cm)。分别使用示例和对比示例中的无线充电装置作为接收器(35cm×35cm)。在频率为85kHz且输出为6.6kW的条件下测量充电效率。
结果如下表1所示。
[表1]
Figure BDA0003625280810000271
如表1所示，相较于单独采用第一磁性单元或和第二磁性单元的对比示例1和2中的无线充电装置，在采用混合型磁性材料的示例1和2的无线充电装置中，磁通量密度和散热能够有效分布，从而提升无线充电效率，其中，混合型磁性材料中组合有发热量不同的第一磁性单元和第二磁性单元并且将第二磁性单元设置为靠近屏蔽单元。
具体地，当线圈单元接收无线电能达10分钟时，在示例1和2的无线充电装置中磁性单元下侧的温度(T110)低于其上侧的温度(T210)约1℃至3℃，而在对比示例1和2的无线充电装置中则是磁性单元下侧的温度(T110)与其上侧的温度(T210)相同。
同时，在示例1和2的无线充电装置中，当线圈单元接收无线电能达60分钟时，磁性单元下侧的温度(T160)及其上侧的温度(T260)不超过180℃，并且二者之差(即，T160和T260之间的差)不超过15℃。此外，在示例1和2的无线充电装置中，当线圈单元接收无线电能达10分钟和60分钟时，温度变化(即，从T110至T160的变化和从T210至T260的变化)不超过100℃。
此外，相较于示例2的无线充电装置，在示例1的无线充电装置中，当线圈单元接收无线电能达60分钟时，温度显著降低。特别是，由于示例1的无线充电装置的第一磁性单元采用三维结构，故与屏蔽单元接触的第二磁性单元上侧的温度(T260)比第一磁性单元下侧的温度(T160)低约6℃，确认了最优的减少发热的效果。
相比之下，在对比示例1的无线充电装置中，测量到的磁性单元的所有温度(即，T110、T210、T160和T260))均显著高于示例1和2，确认了发热增加。此外，在对比示例2的无线充电装置中，由于仅使用铁氧体磁片，因此其抗冲击性可能变差，其可能存在重量增加和成本增加的问题，并且其需要单独的框架来附接和安装磁性单元，这是不利的。

Claims (15)

1.一种无线充电装置，包括线圈单元；设置在所述线圈单元上的屏蔽单元；以及包括第一磁性单元和第二磁性单元且设置在所述线圈单元和所述屏蔽单元之间的磁性单元，其中，在85kHz处所述第二磁性单元的导磁率高于所述第一磁性单元的导磁率。
2.如权利要求1所述的无线充电装置，其中，所述第二磁性单元设置在所述第一磁性单元之上，并且当所述线圈单元从外部接收无线电能时，所述第二磁性单元中产生的热量多于所述第一磁性单元。
3.如权利要求2所述的无线充电装置，其中，当所述线圈单元接收频率为85kHz且输出为6.6kW的无线电能达10分钟时，所述第一磁性单元下侧的温度(T110)比所述第二磁性单元上侧的温度(T210)低1℃或以上。
4.如权利要求3所述的无线充电装置，其中，当所述线圈单元接收频率为85kHz且输出为6.6kW的无线电能达60分钟时，所述第一磁性单元下侧的温度(T160)和所述第二磁性单元上侧的温度(T260)之间的差值为1℃至15℃。
5.如权利要求4所述的无线充电装置，其中，T160比T110高50℃至100℃，且T120比T210高50℃至100℃。
6.如权利要求2所述的无线充电装置，其中，所述第二磁性单元的导热系数比所述第一磁性单元的导热系数高0.1W/m·K至6W/m·K。
7.如权利要求1所述的无线充电装置，其中，所述无线充电装置还包括设置在所述屏蔽单元和所述磁性单元之间的散热单元，所述第一磁性单元包括包括与设置所述线圈单元的部分相对应的外部；以及所述外部所围绕的中心部，并且所述外部的厚度大于所述中心部的厚度。
8.如权利要求7所述的无线充电装置，其中，所述散热单元包括粘合剂树脂和分在所述粘合剂树脂中的散热填料，并且所述散热单元粘附至所述磁性单元和所述屏蔽单元。
9.如权利要求7所述的无线充电装置，其中，所述第一磁性单元在85kHz处的导磁率为5至300，并且所述第二磁性单元在85kHz处的导磁率为1000至5000。
10.如权利要求7所述的无线充电装置，其中，所述第二磁性单元和所述散热单元设置在所述第一磁性单元的所述外部之上。
11.如权利要求7所述的无线充电装置，其中，所述第二磁性单元设置在所述第一磁性单元之上，并且所述散热单元同时接触所述第二磁性单元和所述屏蔽单元。
12.如权利要求1所述的无线充电装置，其中，所述第二磁性单元设置在所述第一磁性单元之上，并且所述第二磁性单元与所述屏蔽单元热连接。
13.如权利要求12所述的无线充电装置，其中，所述第一磁性单元和所述第二磁性单元彼此相互间隔，并且所述第一磁性单元和所述第二磁性单元之间的最短距离为1mm至20mm。
14.如权利要求12所述的无线充电装置，其中，所述无线充电装置还包括设置在所述第一磁性单元和所述第二磁性单元之间的托盘，所述托盘包括用于容纳所述第二磁性单元的座槽，并且所述托盘固定在所述屏蔽单元的下部。
15.一种移动工具，包括无线充电装置，其中，所述无线充电装置包括线圈单元；设置在所述线圈单元上的屏蔽单元；以及包括第一磁性单元和第二磁性单元且设置在所述线圈单元和所述屏蔽单元之间的磁性单元，其中，在85kHz处所述第二磁性单元的导磁率高于所述第一磁性单元的导磁率。
CN202080076715.9A 2019-10-29 2020-10-29 无线充电装置及包括其的移动工具 Pending CN114616121A (zh)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190135517A KR102293768B1 (ko) 2019-10-29 2019-10-29 무선충전 패드, 무선충전 장치, 및 이를 포함하는 전기 자동차
KR10-2019-0135517 2019-10-29
KR1020200048503A KR102455473B1 (ko) 2020-04-22 2020-04-22 무선충전 장치 및 이를 포함하는 이동 수단
KR10-2020-0048503 2020-04-22
KR1020200057764A KR102341787B1 (ko) 2020-05-14 2020-05-14 무선 충전 장치 및 이를 포함하는 이동 수단
KR10-2020-0057764 2020-05-14
PCT/KR2020/014932 WO2021086066A1 (ko) 2019-10-29 2020-10-29 무선충전 장치 및 이를 포함하는 이동 수단

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114616121A true CN114616121A (zh) 2022-06-10

Family

ID=75716048

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080076715.9A Pending CN114616121A (zh) 2019-10-29 2020-10-29 无线充电装置及包括其的移动工具

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20220332197A1 (zh)
EP (1) EP4054054A4 (zh)
JP (1) JP7316454B2 (zh)
CN (1) CN114616121A (zh)
WO (1) WO2021086066A1 (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130249312A1 (en) * 2010-11-29 2013-09-26 Fujitsu Limited Portable apparatus and feed system
KR20170010868A (ko) * 2017-01-18 2017-02-01 주식회사 아모센스 무선전력 수신모듈
DE102017207266A1 (de) * 2017-04-28 2018-10-31 Mahle International Gmbh Induktionsladevorrichtung
KR101971091B1 (ko) * 2018-01-30 2019-04-22 엘지이노텍 주식회사 차폐층을 포함하는 안테나 모듈 및 무선 전력 수신 장치
CN109823204A (zh) * 2019-03-07 2019-05-31 江苏智绿充电科技有限公司 一种电动汽车无线充电智慧交互系统及其使用方法
CN110027418A (zh) * 2019-05-15 2019-07-19 张雁 一种具有最短磁路的无线充电装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004140026A (ja) * 2002-10-15 2004-05-13 Daido Steel Co Ltd 複合磁性シート
JP4605192B2 (ja) * 2007-07-20 2011-01-05 セイコーエプソン株式会社 コイルユニット及び電子機器
JP2009267077A (ja) * 2008-04-25 2009-11-12 Seiko Epson Corp コイルユニット及びそれを用いた電子機器
KR20110042403A (ko) 2009-10-19 2011-04-27 김현민 전기자동차용 무선충전 시스템 및 그충전방법
US20120146424A1 (en) * 2010-12-14 2012-06-14 Takashi Urano Wireless power feeder and wireless power transmission system
JP2013017254A (ja) * 2011-06-30 2013-01-24 Equos Research Co Ltd 電力伝送システム
JP2014220953A (ja) * 2013-05-10 2014-11-20 株式会社東海理化電機製作所 コイル装置と非接触充電装置
CN107852846A (zh) * 2015-07-20 2018-03-27 阿莫善斯有限公司 磁场屏蔽单元
EP3361487B1 (en) * 2015-10-05 2021-09-22 Amogreentech Co., Ltd. Magnetic sheet, module comprising same, and portable device comprising same
US10229782B2 (en) * 2015-12-21 2019-03-12 Mediatek Inc. Wireless power coil with multi-layer shield
KR20180000490A (ko) * 2016-06-23 2018-01-03 삼성전기주식회사 자성체 시트 및 전자기기
US10912226B2 (en) * 2016-12-21 2021-02-02 Hyundai Motor Company Wireless battery charging module
JP2019030089A (ja) * 2017-07-27 2019-02-21 Tdk株式会社 コイルユニット及びこれを用いた送電装置、受電装置並びにワイヤレス電力伝送システム

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130249312A1 (en) * 2010-11-29 2013-09-26 Fujitsu Limited Portable apparatus and feed system
KR20170010868A (ko) * 2017-01-18 2017-02-01 주식회사 아모센스 무선전력 수신모듈
DE102017207266A1 (de) * 2017-04-28 2018-10-31 Mahle International Gmbh Induktionsladevorrichtung
KR101971091B1 (ko) * 2018-01-30 2019-04-22 엘지이노텍 주식회사 차폐층을 포함하는 안테나 모듈 및 무선 전력 수신 장치
CN109823204A (zh) * 2019-03-07 2019-05-31 江苏智绿充电科技有限公司 一种电动汽车无线充电智慧交互系统及其使用方法
CN110027418A (zh) * 2019-05-15 2019-07-19 张雁 一种具有最短磁路的无线充电装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20220332197A1 (en) 2022-10-20
JP7316454B2 (ja) 2023-07-27
EP4054054A1 (en) 2022-09-07
EP4054054A4 (en) 2024-04-10
JP2022551276A (ja) 2022-12-08
WO2021086066A1 (ko) 2021-05-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2024041914A (ja) 無線充電装置およびそれを含む移動手段
KR102293768B1 (ko) 무선충전 패드, 무선충전 장치, 및 이를 포함하는 전기 자동차
US20220416575A1 (en) Wireless charging device and mobile means including same
KR102280727B1 (ko) 무선충전 장치 및 이를 포함하는 이동 수단
CN114616121A (zh) 无线充电装置及包括其的移动工具
JP2023543769A (ja) 無線充電装置およびそれを含む移動手段
KR102341787B1 (ko) 무선 충전 장치 및 이를 포함하는 이동 수단
KR102455473B1 (ko) 무선충전 장치 및 이를 포함하는 이동 수단
KR102427170B1 (ko) 무선충전 장치 및 이를 포함하는 이동 수단
KR102444678B1 (ko) 무선 충전 장치 및 이를 포함하는 이동 수단
KR102442546B1 (ko) 무선충전 장치 및 이를 포함하는 이동 수단
KR20210050920A (ko) 무선충전 패드, 무선충전 장치, 및 이를 포함하는 전기 자동차
CN114630762A (zh) 无线充电装置及包括其的移动工具
KR20210061720A (ko) 무선충전 패드, 무선충전 장치, 및 이를 포함하는 전기 자동차
US20230344274A1 (en) Wireless charging device and transportation means including same
US20220410730A1 (en) Wireless charging device, and transportation means comprising same
KR102293776B1 (ko) 무선충전 패드, 무선충전 장치, 및 이를 포함하는 전기 자동차
KR102280255B1 (ko) 무선충전 패드, 무선충전 장치, 및 이를 포함하는 전기 자동차
KR102475741B1 (ko) 무선충전 장치 및 이를 포함하는 이동 수단
KR20210050921A (ko) 무선충전 패드, 무선충전 장치, 및 이를 포함하는 전기 자동차

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination