WO2018164350A1 - 차량용 무선전력 송신장치 - Google Patents

차량용 무선전력 송신장치 Download PDF

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WO2018164350A1
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heat dissipation
power transmission
antenna
circuit board
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장길재
김범진
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주식회사 아모센스
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    • H02J2310/40—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle

Definitions

  • the present invention relates to a wireless power transmission technology, and more particularly to a wireless power transmission device for a vehicle that can be installed in a vehicle to charge the battery of the electronic device.
  • Such portable electronic devices frequently charge the battery of the electronic device through a charger while moving in a dynamic space such as a vehicle.
  • NFC near field communication
  • electronic devices include wireless charging and other functions such as data transmission through near field communication (NFC).
  • a user having an electronic device to which short-range wireless communication technology is applied can easily check various information of the vehicle by receiving information of the vehicle through the electronic device.
  • the user should move the electronic device to a location where wireless charging is performed smoothly or move the electronic device to a location where data transmission is smoothly performed. There is discomfort.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a wireless power transmission apparatus for a vehicle that can perform both data communication and wireless charging smoothly without changing the position of the electronic device.
  • Another object of the present invention is to provide a wireless power transmission device for a vehicle that can improve a heat problem generated during wireless charging.
  • the present invention provides at least one antenna for wireless power transmission for power transmission; An antenna for wireless communication formed in an antenna pattern on at least one surface of the circuit board; And a plate-shaped magnetic field shielding sheet disposed on one surface of the wireless power transmission antenna, wherein the circuit board on which the wireless communication antenna is formed is disposed to be positioned above the wireless power transmission antenna. do.
  • the wireless power transmission antenna may be formed of a flat coil having a hollow portion, and the wireless communication antenna may include a first pattern part disposed in an area corresponding to the wireless power transmission antenna, and the wireless power transmission antenna. It may include a second pattern portion disposed in an area that does not correspond to.
  • the first pattern portion is formed such that a portion located directly above the coil body of the flat coil has a relatively long length or a larger area than a portion located directly above the hollow portion, or It may be formed to have a relatively short length or a narrow area than the portion located at the top.
  • the present invention is a plate-shaped magnetic shielding sheet having a predetermined area; At least one antenna for wireless power transmission disposed on a first surface of the magnetic shielding sheet; And a wireless communication antenna formed on at least one surface of a circuit board in an antenna pattern, wherein the circuit board is provided on a second surface of the magnetic shielding sheet opposite to the first surface.
  • the circuit board may include a protruding region protruding outward from an edge of the magnetic shielding sheet, and the antenna for wireless communication may be patterned in the protruding region.
  • the wireless power transmitter may include a plate-shaped heat dissipation member for improving heat dissipation.
  • the wireless power transmitter may include a support plate to increase both easy alignment and heat dissipation when the wireless power transmission antenna is configured in plural.
  • the wireless power transmission apparatus at least one circuit board for the overall drive is built-in, the housing for dissipating heat generated from the heat source; And a heat dissipation coating layer coated on an outer surface of the housing to improve heat dissipation.
  • the present invention by optimizing the arrangement position of the antenna for short-range communication, even if the location of the electronic device in the same position without changing the electronic communication and wireless charging can be performed smoothly, it is possible to increase the ease of use.
  • the present invention can increase the assembly productivity by simply placing a plurality of flat coils in accordance with the certification standard through the support plate, as well as improving the heat dissipation performance through the heat dissipation member and assembly and fastening with other components You can increase the sex.
  • the present invention can lower the surface temperature of the cover during wireless charging by increasing the heat dissipation performance of the housing through the heat dissipation coating layer.
  • FIG. 1 is a view showing a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an arrangement relationship between an antenna for wireless communication and an antenna for wireless power transmission in FIG. 1;
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an arrangement relationship between another type of antenna for wireless communication and an antenna for wireless power transmission, which may be applied to FIG. 1;
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an arrangement relationship between another type of antenna for wireless communication and an antenna for wireless power transmission, which may be applied to FIG. 1;
  • FIG. 4 is a view showing a wireless power transmission apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a plan view illustrating an arrangement relationship between an antenna for wireless communication and an antenna for wireless power transmission in FIG. 4;
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of FIG.
  • FIG. 7 is a view showing a coupling relationship between a support plate and a wireless power transmission antenna when a support plate is applied to a wireless power transmission apparatus according to the present invention
  • FIG. 8 is an exploded view of FIG. 7;
  • FIG. 9 is a view showing a state viewed from the bottom of FIG. 8,
  • FIG. 10 is a view illustrating a state in which the support plate is cut in FIG. 7;
  • FIG. 11 is a conceptual diagram illustrating an arrangement relationship between wireless power transmission antennas when a plurality of wireless power transmission antennas are provided in FIG. 7;
  • FIG. 11 is a conceptual diagram illustrating an arrangement relationship between wireless power transmission antennas when a plurality of wireless power transmission antennas are provided in FIG. 7;
  • FIG. 12 is a conceptual diagram illustrating an overlapping area between a wireless power transmission antenna and a mounting groove in FIG. 11;
  • FIG. 13 is a view showing another type of wireless power transmitter to which a heat radiating member is applied to FIG. 1;
  • FIG. 14 is a view showing another type of wireless power transmission apparatus to which the heat radiation member is applied to FIG.
  • FIG. 15 is a view showing another type of wireless power transmission apparatus to which a heat dissipation member and a housing are applied to FIG. 1;
  • FIG. 16 is an exploded view of FIG. 15,
  • 17 is a cross-sectional view along the direction A-A in FIG. 15,
  • FIG. 18 is a view showing another type of wireless power transmitter to which a heat dissipation member and a housing are applied to FIG. 4;
  • FIG. 18 is a view showing another type of wireless power transmitter to which a heat dissipation member and a housing are applied to FIG. 4;
  • FIG. 19 is an exploded view of FIG. 18;
  • FIGS. 15 and 18 are schematic views showing a detailed configuration of a heat radiation member forming composition that can be implemented as a housing in the form of FIGS. 15 and 18,
  • Figure 21a and 21b is a schematic diagram showing the graphite composite applied to Figure 20
  • Figure 21a is a case consisting of graphite, nanometals and catecholamines
  • Figure 21b shows a case consisting of graphite, nanometals, catecholamines and polymers Drawings
  • FIG. 22 is a partial cutaway view illustrating a case in which the housings applied to FIGS. 15 and 18 are implemented in a state in which the heat dissipation member forming composition and the metal plate are integrated.
  • Wireless power transmitter 100,200 for a vehicle according to an embodiment of the present invention may be installed or installed in a vehicle, when a portable electronic device such as a smart phone is disposed on the upper side receiving wireless power embedded in the portable electronic device By transmitting the wireless power to the module side it is possible to charge the power of the battery included in the electronic device.
  • the wireless power transmitter 100,200 for a vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention may smoothly perform short-range wireless communication at the same position as a position where the battery is charged.
  • the electronic device may be a portable electronic device such as a mobile phone, PDA, PMP, tablet, multimedia device.
  • the vehicle wireless power transmission apparatus (100,200) includes the antenna unit and the magnetic shielding sheet 120 as shown in Figs.
  • the antenna unit is for performing various functions such as data communication or wireless power transmission using a predetermined frequency band.
  • the antenna unit may include a plurality of antennas, the plurality of antennas may perform different functions.
  • the antenna unit may include at least one wireless power transmission antenna (111, 112, 113) for transmitting wireless power to the wireless power receiving module side, and a wireless communication antenna (114,214) for data communication.
  • the antenna (111,112,113,114,214) may be composed of a circular, elliptical or square flat coil wound around the conductive member having a predetermined length in a clockwise or counterclockwise direction, one surface of the circuit board (115,215)
  • An antenna pattern may be formed by patterning a conductor such as a copper foil in a loop shape or using a conductive ink in a loop-shaped metal pattern.
  • the circuit boards 115 and 215 may be flexible circuit boards made of materials such as PI and PET, or rigid circuit boards made of material such as FR4.
  • the wireless power transmitting antennas 111, 112, and 113 may transmit power through an inductive coupling method or a magnetic resonance method based on electromagnetic induction, and the wireless communication antennas 114 and 214 may be NFC antennas.
  • the wireless power transmission antenna (111, 112, 113) may be a Qi standard or PMA standard antenna that operates in a magnetic induction method in the frequency band of 100 ⁇ 350kHz, A4WP standard antenna that operates in a magnetic resonance method at 6.78MHz
  • at least two or more of the Qi standard, the PMA standard, and the A4WP standard may be combined with each other.
  • the antennas 114 and 214 may transmit and receive data using 13.56 MHz.
  • the wireless power transmission antenna (111, 112, 113) may be provided in plurality, as shown in Figures 1 and 4, at least a portion may be stacked so as to overlap each other.
  • the wireless power transmission antenna (111, 112, 113) may be composed of three flat coils, one of the three flat coils of the flat coil 111 of the other two flat coils (112, 113) It is disposed on the upper side, and the remaining two flat coils 112 and 113 may be arranged to overlap with each other.
  • first coil 111 two flat coils disposed on the same surface
  • second coil 112 and third coil 113 two flat coils disposed on the same surface
  • first coil 111 two flat coils disposed on one surface
  • second coil 112 and third coil 113 two flat coils disposed on one surface
  • second coil 112 and third coil 113 on one surface of the second coil 112 and the third coil 113.
  • the stacked plate coils will be referred to as a first coil 111.
  • the number and arrangement relationship of the wireless power transmission antenna applied to the present invention is not limited thereto, and the top and bottom arrangement relations and flat plates of the first coil 111, the second coil 112, and the third coil 113 are not limited thereto.
  • the total number of mold coils may vary.
  • the wireless communication antennas 114 and 214 may transmit and receive data with the portable electronic device. Through this, various functions of the vehicle may be transmitted to the portable electronic device or a function such as starting / turning on / off of the vehicle or locking / unlocking of the door may be controlled through a signal transmitted from the portable electronic device.
  • the wireless antennas 114 and 214 may be antenna patterns in which conductors are patterned in a loop form on at least one surface of the circuit boards 115 and 215.
  • the wireless power transmitter 100 or 200 may smoothly perform both data communication and wireless power transmission at the same location without changing the location of the portable electronic device.
  • the wireless communication antennas 114, 214 are wireless power transmission antennas 111, 112, and 113 so that both data communication and wireless power transmission can be performed at the same location. It may be placed in a proper position relative to.
  • both wireless charging using the wireless power transmission antennas 111, 112 and 113 and data communication using the wireless communication antennas 114 and 214 are performed. It can be performed smoothly.
  • the circuit board 115 having the wireless communication antenna 114 patterned thereon may be formed using the first coil.
  • 111 may be positioned on the upper side.
  • the circuit board 115 may be stacked on the upper side of the first coil 111, and as shown in FIGS. 2 and 3, of the antenna patterns constituting the wireless communication antenna 114. At least a portion of the pattern may be disposed directly on an area corresponding to the wireless power transmission antennas 111, 112, and 113.
  • the circuit board 115 may be attached to one surface of the first coil 111 via an adhesive member, and at least one fastening hole 115a is formed through the corner to form a bolt member. It may be combined with other parts through the fastening member. In addition, the circuit board 115 may be in contact with the first coil 111, but may be spaced apart from the upper side of the first coil 111 at a predetermined interval.
  • the wireless communication antenna 114 is disposed in an area not corresponding to the first pattern portion 114a and the wireless power transmission antennas 111, 112, and 113 that are disposed in the areas corresponding to the wireless power transmission antennas 111, 112, and 113. It may include a second pattern portion 114b. In addition, a pair of terminal terminals 114c may be formed on one surface of the circuit board 115 to be electrically connected to other components.
  • an area corresponding to the wireless power transmission antennas 111, 112, and 113 may be defined as an area including a coil body and a hollow part constituting a flat coil, and does not correspond to the wireless power transmission antennas 111, 112, and 113.
  • the non-region may be defined as the remaining region except for the coil body and the hollow portion constituting the flat coil.
  • the second pattern portion 114b may be formed at an edge along the edge of the circuit board 115, and the first pattern portion 114a may be formed on the inner side of the circuit board 115. It may be formed to be located inside the second pattern portion 114b. Accordingly, in the wireless power transmitter 100 according to the present embodiment, when the circuit board 115 is disposed on the upper side of the first coil 111, the first pattern part 114a transmits the wireless power. It may be located above the area corresponding to the dragon antenna (111, 112, 113).
  • the wireless power transmission antennas 111, 112, and 113 are used at the same location even if the location of the portable electronic device is not changed. Both wireless charging and data communication using the wireless communication antenna 114 can be performed.
  • the first pattern part 114a formed at a position corresponding to the wireless power transmitting antennas 111, 112, and 113 may be patterned in various ways according to design conditions.
  • the first pattern part 114a is located directly above the flat coil body constituting the antennas 111, 112, and 113 for wireless power transmission. It may be patterned to have a relatively longer length or larger area than the portion located at the top.
  • the first pattern part 114a is located directly above the flat coil body constituting the antennas 111, 112, and 113 for wireless power transmission. It may be patterned to have a relatively shorter length or narrower area than the portion located at the top. That is, the first pattern portion 114a may be patterned so as to be concentrated on the hollow portion side of the flat coil.
  • the patterning method of the first pattern part 114a is not limited thereto, and may be changed into various shapes according to design conditions, and line widths of the antenna patterns constituting the antenna 114 for wireless communication, intervals between the patterns, and the like are all limited. Note that changes can be made as appropriate.
  • the wireless communication antenna 114 may be formed of only the first pattern portion 114a disposed in an area corresponding to the wireless power transmission antennas 111, 112, and 113.
  • the circuit board 215 on which the wireless communication antenna 214 is patterned is the magnetic shielding sheet. It may be arranged to be located on the lower side of the 120.
  • the wireless power transmission antennas 111, 112, and 113 may be disposed on the first surface of the magnetic shielding sheet 120, and the circuit board 215 on which the wireless communication antenna 214 is patterned may be disposed on the first surface. It may be disposed on the second surface of the magnetic shielding sheet 120 which is opposite to the surface.
  • the circuit board 215 may be provided to have a relatively larger area than the magnetic field shielding sheet 120, and the magnetic field shielding sheet 120 may be disposed inside the circuit board 215. Can be.
  • the circuit board 215 when the circuit board 215 is disposed on the second surface of the magnetic shielding sheet 120, the circuit board 215 is formed of the magnetic shielding sheet 120. It may include a protruding region 251a protruding outward from the edge, the protruding region 215a may be disposed to surround the edge of the magnetic shielding sheet 120.
  • the wireless communication antenna 214 may be patterned in the protruding region 215a.
  • the wireless communication antenna 214 may be disposed outside the wireless power transmission antennas 111, 112, and 113, and the pattern portion of the wireless communication antenna 214 is not covered by the magnetic shielding sheet 120. As a result, smooth operation can be achieved.
  • the wireless power transmission antennas 111, 112, and 113 are used at the same location even if the location of the portable electronic device is not changed. Both wireless charging and data communication using the wireless communication antenna 214 may be performed.
  • the magnetic shielding sheet 120 may be formed of a plate-shaped member having a predetermined area and may be disposed on one surface of the antennas 111, 112, and 113 for wireless power transmission.
  • the magnetic field shielding sheet 120 increases the performance of the antenna operating in a predetermined frequency band by shielding the magnetic field generated by the wireless power transmission antennas 111, 112, and 113 and increasing the speed of magnetic field collection in a required direction. Can be.
  • the magnetic shielding sheet 120 may be made of a material having magnetic properties.
  • the magnetic shielding sheet 120 may be an amorphous ribbon sheet, a ferrite sheet or a polymer sheet.
  • the amorphous ribbon sheet may be a ribbon sheet including at least one or more of amorphous alloys and nanocrystalline alloys, the amorphous alloy may be a Fe-based or Co-based magnetic alloy, the ferrite sheet is Mn-Zn Sintered ferrite sheet such as ferrite or Ni-Zn ferrite.
  • the magnetic shielding sheet 120 may be formed to be separated into a plurality of fine pieces by flake processing to increase the overall resistance to suppress the generation of eddy current or to increase the flexibility, the plurality of fine pieces may be formed into an atypical shape. .
  • the magnetic shielding sheet 120 may have a form in which a plurality of magnetic sheets are stacked in multiple layers through an adhesive layer, and the plurality of magnetic sheets may be formed by being flake-processed and separated into a plurality of fine pieces. Neighboring microflakes may be wholly or partially insulated.
  • the magnetic field shielding sheet 120 is a known configuration, a detailed description thereof will be omitted, and it will be apparent that all known materials used as the shielding sheet may be used.
  • the wireless power transmission antennas 111, 112, and 113 are formed of a plurality of flat coils, as shown in FIGS. 7 to 12.
  • the plate plate may further include a support plate 130 for fixing the positions of the plurality of plate coils 111, 112, and 113.
  • an area A1 overlapped between the flat coils through the support plate 130. , A2, A3, A4) may overlap with the desired position and area.
  • the support plate 130 may be formed of a plate-like member having a predetermined area by having a first surface 130a and a second surface 130b which are opposite surfaces as shown in FIG. 7.
  • the support plate 130 has a plurality of seating grooves 131 and 132 formed at a predetermined depth in at least one surface of the first surface 130a and the second surface 130b. Can be.
  • the plurality of seating grooves 131 and 132 are second coils 112 disposed on the same plane as the first seating groove 131 for accommodating the first coil 111 disposed above the plurality of coils. And two second seating grooves 132 for accommodating the third coil 113, respectively.
  • first seating groove 131 and the second seating groove 132 may be formed on opposite surfaces, respectively. That is, the first seating groove 131 may be formed on the first surface 130a of the support plate 130, and the second seating groove 132 is the second surface 130b of the support plate 130. Can be formed on. In addition, the first seating groove 131 and the second seating groove 132 and the first surface (130a) to form an overlapping region (S1, S2) at least partially overlapping each other, as shown in FIG. It may be formed on the second surface 130b, respectively.
  • the first coil 111 may overlap the second coil 112 and the third coil 113 at positions corresponding to the partial regions S11 and S12 of the overlapping regions S1 and S2, respectively.
  • a part of the overlapping areas S1 and S2 is formed to pass through the support plate 130 so that a part of the first coil 111 disposed in the first seating groove 131 is the second seating groove.
  • a part of the second coil 112 and the third coil 113 disposed in the 132 may be in direct contact with each other.
  • ridges 133 and 134 protruding from the seating grooves 131 and 132 at positions corresponding to the central spaces of the coils 111, 112 and 113 in the centers of the first seating grooves 131 and the second seating grooves 132. It may be provided.
  • the ridge may include a first ridge 133 protruding a predetermined height from a bottom surface of the first seating groove 131 at a center portion of the first seating groove 131, and the second seating groove 132.
  • the central portion may include a second raised portion 134 protruding a predetermined height from the bottom surface of the second seating groove 132.
  • the first ridge 133 and the second ridge 134 may be formed to have the same height as the depth of each of the seating grooves 131 and 132.
  • the ridges 133 and 134 may be in contact with the inside of the coils 111, 112 and 113 by being located in the central empty space of the coils 111, 112 and 113 when the respective coils are inserted.
  • the coils inserted into the respective mounting grooves 131 and 132 may be supported by the inner portions of the ridges 133 and 134, respectively, and may be supported by the inner walls of the mounting grooves 131 and 132.
  • the positions of the first coil 111, the second coil 112, and the third coil 113 are respectively seated.
  • the flow of the coils 111, 112, and 113 may be prevented.
  • the ridges 133 and 134 may be provided to have an area corresponding to the central space of the coils. Accordingly, some areas of the ridges 133 and 134 may be disposed in the overlapping areas S1 and S2 where the first seating groove 131 and the second seating groove 132 overlap each other, and the remaining area is the first area.
  • the seating groove 131 and the second seating groove 132 may be disposed in an area where they do not overlap each other.
  • a partial area of the first raised portion 133 formed in the first seating groove 123 disposed in the overlapping areas S1 and S2 is coils 112 and 113 disposed in the second seating groove 132. And a part of the coils 112 and 113 disposed in the second seating groove 132 by being in direct contact with a part of the second seating groove 132. Some areas disposed at S1 and S2 are in direct contact with a part of the coil 111 disposed in the first seating groove 131, and thus a part of the coil 111 disposed in the first seating groove 131. I can support it.
  • each side of each of the coils may be in contact with the support plate 130, except for the overlapping areas A1, A2, A3, and A4.
  • each of the coils can secure the maximum contact area with the support plate 130, so that the heat generated from the coil is quickly generated by the support plate 130. Can be distributed.
  • the heat radiation function of the support plate 130 will be described later.
  • the first seating groove 131 and the second seating groove 132 may be formed to have the same depth as the thickness of the coil (111, 112, 113), the thickness of the support plate 130 is two stacked
  • the thickness of the coils 111 and 112 and 111 and 113 may be the same as the sum of the thicknesses.
  • the maximum thickness of the support plate 130 may be the same thickness as the sum of the thickness of the first coil 111 and the thickness of the second coil 112.
  • the wireless power transmitter 100 or 200 can easily arrange the plurality of coils 111, 112, and 113 without increasing the thickness even when using the support plate 130 for aligning the positions of the coils. It becomes possible.
  • one surface of the support plate 130 including one surface of the coil forms a horizontal plane, thereby making contact area with the magnetic shielding sheet 120. You can widen it. Accordingly, even when the magnetic field shielding sheet 120 is manufactured in the form of a sheet having a flexible or brittle material, one surface of the magnetic field shielding sheet 120 is supported by the support plate 130, thereby causing Damage may be prevented as well as being placed in a horizontal state.
  • At least one surface of the support plate 130 may be formed with a guide groove 135 for accommodating each connection terminal withdrawn from each coil body.
  • the guide groove 135 is formed to communicate with at least one of the seating grooves of the first seating groove 131 and the second seating groove 132 so that the connection terminals of the coils accommodated in the seating grooves can be properly disposed.
  • the guide groove 135 may be formed on both of the second surface 130b of the support plate 130 as shown in FIG. 9.
  • the guide groove 135 is provided to have a height of approximately the same size as the wire diameter of the conductive member constituting the flat coil (111, 112, 113) when the magnetic shielding sheet 120 is disposed on one surface of the support plate 130 One surface of the first coil 111 and the second coil 112 may be completely interviewed on one surface of the magnetic shielding sheet 120.
  • the support plate 130 applied to the present invention is to facilitate the arrangement of the coils and to fix the position, as well as to quickly dissipate the heat generated by the coil to dissipate thermal problems to be added to the thermal problem Can be.
  • the support plate 130 may be a coating layer 136 having a heat dissipation on the outer surface, as shown in Figure 10, the support plate 130 may be made of a plastic material having a heat dissipation, A coating layer 136 having heat dissipation may be formed on an outer surface of the support plate 130 made of a plastic material having heat dissipation.
  • the coating layer 136 may include a thermally conductive filler such as a carbon-based filler, and graphene, carbon nanotubes, and bronze nitride may be used.
  • a thermally conductive filler such as a carbon-based filler, and graphene, carbon nanotubes, and bronze nitride may be used.
  • the plastic having heat dissipation a composite plastic or the like containing plate-like graphite may be used.
  • the material of the coating layer 136 and / or the heat-dissipating plastic for heat dissipation is not limited to this, it is to be noted that both known coating material and heat-dissipating plastic used for heat dissipation can be used.
  • the support plate 130 may be formed through at least one fastening hole 137 for coupling with other members.
  • the fastening hole 137 may be coupled or passed through a fastening member such as a bolt member.
  • a metal member (not shown) on the side of the support plate 130 so as to prevent the support plate 130 from being damaged when the support plate 130 is coupled with other components through the fastening member. May be partially embedded.
  • the fastening force and durability may be increased by forming the fastening hole 137 at the support plate 130 at a position corresponding to the metal member.
  • the metal member may be integrated with the support plate 130 through insert molding.
  • the wireless power transmitter 100,200 may further include a heat radiation member 140 to increase the heat radiation performance.
  • the heat dissipation member 140 is disposed on one surface of the magnetic field shielding sheet 120 or one surface of the circuit board 215 as shown in FIGS. 13 and 14 to disperse or transfer heat transferred from the heat source to the outside. May serve to release.
  • the heat dissipation member 140 may be made of a material having excellent thermal conductivity.
  • the heat dissipation member 140 may be made of any one of copper, aluminum, graphite, or may be formed in a mixture of two or more.
  • the heat dissipation member 140 is not limited to those listed above, but may be made of a material having a thermal conductivity of 200 W / m ⁇ K or more.
  • the heat radiating member 140 may be a plate-like member having a predetermined area so as to widen the contact area with the heat source to quickly dissipate the heat generated from the heat source.
  • the heat dissipation member 140 serves as a support for supporting the magnetic field shielding sheet 120 with a heat dissipation function for dispersing or dissipating heat generated from a heat source such as the wireless power transmission antennas 111, 112, and 113. It may be a plate-like metal sheet made of a metal material such as copper or aluminum material to be performed at the same time and having a predetermined thickness.
  • the magnetic field shielding sheet 120 is formed in a weak or flexible sheet form such as a ferrite sheet or a polymer sheet, the magnetic field shielding sheet 120 is supported by a heat radiating member 140 made of a metal material having a predetermined strength.
  • a heat radiating member 140 made of a metal material having a predetermined strength.
  • the heat dissipation member 140 may be attached to one surface of the magnetic field shielding sheet 120 or the circuit board 215 through an adhesive layer (not shown) including a thermally conductive component, and at least one through which the fastening member passes.
  • the assembly hole 147 may be formed through.
  • a separate assembly hole 126 may be formed through the magnetic field shielding sheet 120 at a position corresponding to the assembly hole 147.
  • the heat generated from the flat coils 111, 112, and 113 is transferred to the heat dissipation member 140 through the magnetic field shielding sheet 120 or the circuit board 215, and is then dispersed, thereby dispersing the upper portion of the flat coils 111, 112, and 113.
  • the temperature of the air present on the side can be lowered.
  • the circuit board 215 on which the wireless communication antenna 214 is formed is disposed on the second surface of the magnetic shielding sheet 120, and the heat dissipation member 140 is a circuit board ( 215 is disposed on the opposite surface of the magnetic shielding sheet 120, the heat radiating member 140 may be a thin metal sheet having a very thin thickness.
  • the metal sheet of the thin plate may be attached to one surface of the circuit board 215 via an adhesive layer, or may be integrally formed on one surface of the circuit board 215.
  • At least one through hole 124, 142, and 215b may be formed through the magnetic field shielding sheet 120, the heat dissipation member 140, and / or the circuit board 215 in a region corresponding to each other.
  • At least one first through hole 124 may be formed in the magnetic shielding sheet 120, and the second heat dissipation member 140 may have a second pass at a position corresponding to the first through hole 124.
  • the ball 142 may be penetrated.
  • the circuit board 215 when the circuit board 215 is disposed on the second surface of the magnetic shielding sheet 120, the circuit board 215 may correspond to the first through hole 124 and the second through hole 142.
  • the third through hole 215b may be penetrated at a position.
  • the through holes 124, 142, and 215 b serve as passages through which air around the flat coils 111, 112, and 113 moves toward the circuit board 191 when the circuit board 191 is disposed on the bottom surface of the heat dissipation member 140. Can be done.
  • a temperature sensor 194 such as a thermistor may be disposed in a region corresponding to the second through hole 142 in the circuit board 191, and the temperature sensor 194 may have a predetermined height from the circuit board.
  • the second through hole 142 may also serve as an arrangement hole for accommodating the temperature sensor.
  • the second through hole 142 may be provided to have a relatively larger area than the temperature sensor so that the temperature sensor does not come into contact with the heat radiating member 140.
  • the wireless power transmitter when the wireless power transmitter operates, the heat generated by the heat exchanged with the heat generated from the flat coils 111, 112, and 113 is introduced into the temperature sensor to detect the temperature of the heat generated from the flat coils 111, 112, and 113.
  • the overall operation may be stopped to prevent various problems such as damage of the electronic component due to overheating.
  • the first through hole 124 may be formed through the area corresponding to the hollow portion of the plate-shaped coil constituting the wireless power transmission antenna (111, 112, 113). This is to allow the air around the flat coil to smoothly flow into the first through hole 124 by preventing the first through hole 124 from overlapping the pattern portion of the flat coil.
  • the vehicle wireless power transmission apparatus 100, 200 may further include a housing 150, 250, and a cover 160 detachably coupled to the housing (150, 250).
  • the wireless power transmitter may have a form in which both the above-described support plate 130 and the heat dissipation member 140 are applied as shown in FIGS. 15 to 19, and one surface of the cover 160 is moved outward. It may be embedded in the vehicle so as to be exposed.
  • the housings 150 and 250 may be provided in an enclosure having an upper receiving space, and are electrically connected to the wireless power transmitting antennas 111, 112 and 113 and the wireless communication antennas 114 and 214 to control the overall driving.
  • At least one circuit board 191 and 192 may be accommodated in the accommodation space.
  • the housings 150 and 250 are connected to the wireless power transmission antennas 111, 112 and 113 and the wireless communication antennas 114 and 214 on the upper side of the housing 150 and 250 by the fastening member 158. It may be arranged to be located on the upper side of the).
  • the circuit boards 191 and 192 may be mounted with various circuit elements for controlling the overall driving of the wireless power transmitter, and a driving chip for driving the wireless communication antennas 114 and 214 and the wireless power transmission antennas 111, 112 and 113. This can be implemented.
  • the circuit device may be provided in plural or may be integrated into one.
  • a connector 193 for connecting to an external power source may be mounted on at least one of the circuit boards 191 and 192, and the connector 193 may be formed through an opening 152 formed at one side of the housing 150 and 250. May be exposed to the outside.
  • the housing 150 and 250 may be made of a conventional plastic material, but may be made of a material having excellent thermal conductivity so as to discharge heat generated from a heat source to the outside during driving.
  • the housings 150 and 250 may be made of a metal material such as copper or aluminum, and may be made of a plastic material using the heat dissipation member forming composition C including the graphite composites A and A 'illustrated in FIG. 20.
  • a metal plate (D) may be formed by insert-injecting a heat-dissipating member formation composition (C) including a plate-like metal plate (D) such as copper or aluminum and the graphite composites (A, A ′).
  • heat dissipation plastic may be integrated.
  • the heat dissipation member 140 may be disposed such that at least a part thereof directly contacts the housings 130 and 230 when the heat dissipation member 140 is coupled to the housings 150 and 250.
  • the heat dissipation member 140 may be disposed to have a relatively larger area than the upper edges of the housings 150 and 250, so that the edge side of the heat dissipation member 140 may contact the upper edges of the housings 150 and 250. have.
  • heat generated from the flat coils 111, 112, and 113 may be directly distributed to the housings 150 and 250 after being dispersed in the heat radiating member 140. Accordingly, heat transferred to the housings 150 and 250 may be discharged to the outside, thereby further reducing the amount of heat transferred to the cover 160 side.
  • a plate-shaped insulating member (not shown) is disposed on one surface of the heat radiating member 140 to electrically insulate the heat radiating member 140 and the circuit board 191.
  • the insulating member may be a fluororesin-based film such as PET.
  • a heat dissipation coating layer 170 may be formed on a surface of the housing 150 and 250 so as to implement more excellent heat dissipation.
  • heat generated from the heat source is discharged through the housings 150 and 250 to further lower the surface temperature of the cover 160 on which the electronic device to be charged is placed.
  • the heat dissipation coating layer 170 may be applied to the outer surfaces of the housings 150 and 250 to a predetermined thickness to further increase the overall heat dissipation, thereby further lowering the surface temperature of the cover 160.
  • the vehicle wireless power transmitter 100 or 200 according to an exemplary embodiment of the present invention may minimize the surface temperature of the cover 160 due to heat generated from the heat source during operation. Accordingly, the vehicular wireless power transmitter 100 or 200 according to an embodiment of the present invention may lower the surface temperature of the cover 160 so that the user may be brought into contact with the cover 160 by the high temperature. You can reduce your discomfort.
  • the heat dissipation coating layer 170 may be applied to all of the coating layer having a known heat dissipation, it may include a coating layer forming component, a carbon-based filler and a physical property enhancing component for improving heat dissipation and adhesion.
  • the carbon-based filler may be included from 8 to 72 parts by weight based on 100 parts by weight of the main resin.
  • the coating layer forming component may include a main resin, and when the main resin is a curable resin, may further include a curing agent, and may further include other curing accelerators and curing catalysts.
  • the main resin may be used without limitation in the case of components known in the art to form a coating layer, the main resin is glycidyl ether type epoxy resin, glycidylamine type epoxy resin, glycidyl ester type One or more epoxy resins selected from the group consisting of epoxy resins, linear aliphatic epoxy resins, rubber modified epoxy resins and derivatives thereof.
  • the glycidyl ether type epoxy resin may include glycidyl ethers of phenols and glycidyl ethers of alcohols.
  • the glycidyl ethers of the phenols may be bisphenol A type, bisphenol B type, or bisphenol AD type.
  • Bisphenol epoxy such as bisphenol S, bisphenol F and resorcinol, phenol novolac epoxy, phenolic novolac and o-cresol novolac such as aralkylphenol novolac, terpene phenol novolac ( Cresolnovolac) may be in a form containing at least one selected from cresol novolac-based epoxy resin, such as epoxy.
  • the main resin is a glycidyl ether type epoxy resin containing a bisphenol A type epoxy resin to improve the heat dissipation characteristics, durability and surface quality is very excellent compatibility with carbon-based fillers, especially carbon black Can be.
  • the bisphenol A epoxy resin may have an epoxy equivalent of 350 to 600 g / eq. This, when the epoxy equivalent is less than 350g / eq has a problem that the hardness of the heat-dissipating coating layer 170 is increased to easily crack, crack or be peeled off the curved coating surface, epoxy equivalent 600g / eq This is because if the excess of the chemical resistance, adhesion and durability due to the occurrence of the uncured portion may be reduced.
  • the bisphenol A epoxy resin may have a viscosity of 10 ⁇ 200cps. This is because when the viscosity of the bisphenol A-type epoxy resin is less than 10 cps, it may be difficult to generate the heat-dissipating coating layer 170, and even after the production, the adhesive force with the surfaces of the housings 150 and 250 may be reduced. On the other hand, when the viscosity of the bisphenol A epoxy resin exceeds 200cps, it is difficult to form the heat-dissipating coating layer 170 in a thin thickness, the coating process may not be easy, especially in the case of the spraying coating method It can be difficult. In addition, there is a problem that the dispersibility of the carbon black in the heat radiation coating layer 170 may be reduced.
  • the curing agent included in the coating layer forming component together with the epoxy resin of the above-described main resin may vary the kind according to the specific type of the selected epoxy resin, the specific kind may use a curing agent known in the art, Preferably, any one or more of an acid anhydride type, an amine type, an imidazole type, a polyamide type, and a polymercaptan type may be included.
  • the coating layer forming component may further include a polyamide-based component as a curing agent.
  • a polyamide-based component as a curing agent. This is very advantageous for improving compatibility with the carbon-based filler, which will be described later, and carbon black, among others, and advantageous in all physical properties such as adhesiveness, durability, and surface quality of the heat dissipation coating layer 170, and the heat dissipation coating layer 170 is applied. This is to prevent cracking or peeling of the heat-dissipating coating layer 170 formed on the curved or stepped portions when the outer surfaces of the housings 150 and 250 are not flat or curved.
  • the polyamide-based component may be 180 ⁇ 300 mgKOH / g amine value, more preferably 50,000 ⁇ 70,000cps at 40 °C to express more improved physical properties. If the amine value of the polyamide-based curing agent is less than 180 mgKOH / g, the curing quality is lowered, surface quality, durability, adhesiveness may all be reduced, and the heat dissipation performance may also be reduced at the same time. In addition, when the amine value exceeds 300 mgKOH / g, the curing proceeds rapidly may cause agglomeration in the coating. In addition, when the viscosity of the polyamide curing agent is less than 50,000 cps, there may be a problem of flowing down after coating. When the polyamide curing agent exceeds 70,000 cps, coating may not be uniform or spray clogged when spray coating. Because you can.
  • the polyamide curing agent may be included in an amount of 45 to 75 parts by weight based on 100 parts by weight of the bisphenol A epoxy resin.
  • the polyamide-based curing agent is provided in an amount of less than 45 parts by weight, there may be a problem of uncuring and lowering durability.
  • the polyamide-based curing agent exceeds 75 parts by weight, problems such as cracking due to excessive curing may occur. Because there may be.
  • the carbon filler may be used without limitation in the case of including carbon in the material thereof, and a carbon material known in the art may be used.
  • the shape and size of the carbon-based fillers are not limited, and may also be porous or non-porous in structure, and may be differently selected according to the purpose.
  • the carbon-based filler is in the group consisting of carbon nanotubes such as single-walled carbon nanotubes, double-walled carbon nanotubes, multi-walled carbon nanotubes, graphene, graphene oxide, graphite, carbon black and carbon-metal composites It may include one or more selected.
  • it may preferably include any one or more of graphite and carbon black in terms of facilitating the achievement of the desired physical properties, such as excellent heat dissipation performance, ease of forming the coating layer, the surface quality of the coating layer, and improves the surface quality of the coating layer Carbon black may be used.
  • the carbon black may be used without limitation by selecting one or more kinds of known carbon blacks such as furnace black, lamp black and channel black.
  • the carbon black preferably has an average particle diameter of 250 nm or less, more preferably 50 to 250 nm. If the average particle diameter of the carbon black is greater than 250 nm, there may be a problem of deterioration of the uniformity of the surface. If the average particle diameter is less than 50 nm, there is a fear of an increase in the unit cost of the product. This is because there is a problem that the heat dissipation performance may be lowered by increasing the amount of carbon black buried in the.
  • the carbon black may have a D90 of 260 nm or less in a volume accumulation particle size distribution for the surface quality of the heat dissipation coating layer 170. This is because the surface quality of the heat dissipation coating layer 170 may be particularly deteriorated when the carbon black has a volume accumulation particle size distribution of D90 exceeding 260 nm, such that the surface roughness of the heat dissipation coating layer 170 is increased.
  • D90 refers to the particle diameter of the carbon black particles when the cumulative degree is 120% in the volume accumulation particle size distribution. Specifically, in the graph (volume-based particle size distribution) from the side with the smallest particle diameter on the horizontal axis and the smallest particle diameter on the vertical axis, the volume% from the smallest particle size is obtained from the smallest particle size with respect to the volume accumulation value (100%) of all particles.
  • the particle size of the particle with a cumulative value of 90% corresponds to D90.
  • the volume cumulative particle size distribution of the carbon black can be measured using a laser diffraction scattering particle size distribution device.
  • a carbon-based filler whose surface is modified with a functional group such as a silane group, an amino group, an amine group, a hydroxy group, or a carboxyl group may be used, wherein the functional group may be directly bonded to the surface of the carbon-based filler. It may also be indirectly bonded to the carbon-based filler via a substituted or unsubstituted aliphatic hydrocarbon having 1 to 20 carbon atoms or a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon having 6 to 14 carbon atoms.
  • a functional group such as a silane group, an amino group, an amine group, a hydroxy group, or a carboxyl group
  • the carbon-based material may be a core or a shell
  • the heterogeneous material may be a core-shell type filler constituting the shell or the core.
  • the carbon-based filler may be included in an amount of 8 to 72 parts by weight based on 100 parts by weight of the above-described main resin, and may be included in an amount of 17 to 42 parts by weight for further improved physical properties.
  • the carbon-based filler when included in less than 8 parts by weight based on 100 parts by weight of the main resin, it may not express the desired level of heat dissipation performance.
  • the carbon-based filler exceeds 72 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the main resin, the adhesive force of the heat dissipation coating layer 170 is weakened, so that peeling occurs easily, and the hardness of the coating layer is increased, so that it may be easily broken or broken by physical impact.
  • the carbon-based filler protruding from the surface of the heat dissipation coating layer 170 increases, the surface roughness increases, so that the surface quality of the heat dissipation coating layer 170 may be degraded.
  • the carbon-based filler may be provided at 42 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the main resin.
  • the carbon-based filler is more than 42 parts by weight based on 100 parts by weight of the main resin, some coating methods in the process of applying the heat dissipation coating layer to the housings 150 and 250 to implement a thin heat dissipation coating layer 170.
  • the dispersibility of the dispersed carbon-based filler in the composition is reduced, even if the carbon-based filler is uniformly dispersed, the heat-dissipating coating layer 170 This is because the problem of not exhibiting a uniform heat dissipation performance as a whole may occur.
  • the physical property enhancing component has a function of improving durability by expressing more improved heat dissipation and at the same time excellent adhesiveness when the heat dissipation coating composition according to the present invention is coated on the housing (150,250).
  • the physical property enhancing component may be a silane-based compound, and can be used without limitation in the case of known silane-based compounds employed in the art, but with carbon black among the main resin and carbon-based filler of the above-described coating layer forming component.
  • the silane-based compound is 3- (N-anyl-N-glycidyl) aminopropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxy, so as to cause synergy of the desired physical properties and to express remarkable durability and heat dissipation.
  • the physical property enhancing component may preferably be included in 2 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the main resin.
  • the desired physical properties such as heat dissipation and adhesion through the physical property enhancing component may not be simultaneously achieved to the desired level. If the amount is provided in excess of 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight, the adhesion with the surfaces of the housing 150, 250 may be weakened.
  • the heat dissipation coating layer 170 may further include a dispersant and a solvent for improving the dispersibility of the carbon-based filler.
  • the dispersant may be a known component employed in the art as a dispersant of the carbon-based filler.
  • the heat dissipation coating layer 170 is a leveling agent, pH adjuster, ion trapping agent, viscosity adjuster, thixotropic imparting agent, antioxidant, heat stabilizer, light stabilizer, ultraviolet absorber, colorant, dehydrating agent, flame retardant, charging 1 type, or 2 or more types chosen from various additives, such as an inhibitor, a preservative, and a preservative, may be added.
  • various additives described above may use those known in the art and are not particularly limited in the present invention.
  • the heat dissipation coating layer 170 may have a viscosity of 50 ⁇ 250cps at 25 °C. When the viscosity of the heat dissipation coating layer 170 is less than 50 cps, it may be difficult to generate the heat dissipation coating layer 170 by flowing down from the surface to be coated in the process of coating, and the adhesion to the surface to be coated may be weakened even after the production.
  • the viscosity of the heat dissipation coating layer 170 exceeds 250cps, it is difficult to manufacture a thin coating layer, even if manufactured, the surface may not be uniform, the coating process may not be easy, especially in the case of spray coating Further, the coating process may be difficult, because dispersibility of the carbon black in the heat dissipation coating layer may be reduced.
  • the heat dissipation coating layer 170 may include a carbon-based filler 5 to 30% by weight based on the total weight of the heat dissipation coating layer. This is because, when the carbon-based filler is provided in less than 5% by weight in the heat dissipation coating layer 170, the heat dissipation performance of the desired level may not be expressed. In addition, when the carbon-based filler in the heat-dissipating coating layer 170 exceeds 30% by weight, the adhesive force of the heat-dissipating coating layer 170 is weakened, so that peeling occurs easily, and the hardness of the coating layer is increased so that it may be easily broken or broken by physical impact. This is because, as the number of carbon-based fillers protruding from the surface of the heat dissipation coating layer 170 increases, the surface roughness may increase, thereby degrading the surface quality of the heat dissipation coating layer.
  • the heat dissipation member formation composition (C) is a graphite composite (A, A) as shown in FIG. ') And the polymer resin (B), and may be implemented in the form of the housing (150,250) through curing after injection molding injection.
  • the housings 150 and 250 may include a heat dissipation member formation composition including graphite having good thermal conductivity, thereby greatly improving thermal conductivity, thereby realizing excellent heat dissipation performance.
  • the graphite composite (A, A ') may be formed as a composite in which the nano-metal particles (A2) is bonded to the surface of the plate-like graphite (A1), as shown in Figure 21a and 21b, the nanometal Particle A2 may be a conductive metal to exhibit an electromagnetic shielding effect.
  • the nanometal particles (A2) may include one or more selected from the group consisting of Ni, Si, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Cu, Sn, In, Pt, Au, and Mg. .
  • the nano-metal particles (A2) contained in the graphite composite (A, A ') should be present in a high density on the surface of the graphite graphite (A1) to be contained in 20 ⁇ 50wt% relative to the total weight of the graphite (A1). It can be bonded to the graphite (A1) surface in the form of a crystal having an average particle diameter of 10 ⁇ 200nm. In addition, it may have a surface area range of 30 to 70 area% with respect to the cross section of the graphite composite (A, A ').
  • the graphite composites (A, A ′) may form a dispersed phase in the polymer resin (B).
  • the polymer resin (B) may include at least one of a thermosetting resin and a thermoplastic resin.
  • the graphite composite (A, A ') may include a catecholamine layer (A3) on the nano-metal particles (A2) as shown in Figure 21a and 21b. It is coated with catecholamine (Catecholamine) such as polydopamine and the like to plate the graphite (A1) crystallized nano metal particles (A2) on the surface by modifying the surface of the catecholamine without deterioration of the inherent physical properties of the graphite itself This is because strong interfacial bonding with the polymer resin can be enhanced by using strong adhesive properties.
  • catecholamine such as polydopamine
  • the catecholamine layer (A3) is coated on the nanometal particles (A2), the dispersibility is improved in the organic solvent, and when the organic solvent is included in the heat dissipation member forming composition (C), the graphite composite (A, A ' ) Can be uniformly dispersed in the polymer resin (B).
  • the graphite composite (A, A ') containing graphite-nanometal particles-catecholamine preferentially it is possible to produce a composite material with remarkably improved dispersibility in a desired polymer resin.
  • catecholamine refers to a single molecule having a hydroxyl group (-OH) as the ortho-group of the benzene ring and having various alkylamines as the para-group.
  • Various derivatives of the structure include dopamine, dopamine-quinone, alpha-methyldopamine, norepinephrine, epinephrine, alpha-methyldopa, and droxidopa ), Indolamine, serotonin, or 5-hydroxydopamine, and the like are included in the catecholamines. Most preferably dopamine may be used.
  • the catecholamine layer is hard to be coated on the surface of the pure graphite graphite, but the graphite composite (A, A ') applied to the present invention has a high density of crystallized nanometal particles (A2) formed on the surface of the graphite composite.
  • the catecholamine layer (A3) can be stably formed by bonding a catecholamine compound such as polydopamine to the nanometal particles (A2).
  • the catecholamine layer When the catecholamine layer is composed of dopamine, the catecholamine layer may be formed by dipping graphite composites (A, A ′) in an aqueous dopamine solution.
  • the basic dopamine aqueous solution is used as the dopamine aqueous solution
  • dopamine spontaneously reacts under oxidizing conditions to polymerize on the nanometal particles (A2) of the graphite composite (A, A ') to form a polydopamine layer. Therefore, no separate firing process is required, and the addition of the oxidant is not particularly limited, but oxygen gas in the air may be used as the oxidant without the addition of the oxidant.
  • the catecholamine layer may be formed by the nanometal particles (A2).
  • the interfacial property between the polymer resin (B) and the graphite composite (A, A ') is improved through the catecholamine layer, thereby improving dispersibility of the graphite composite (A, A') and improving orientation.
  • the content of the graphite composite included in the heat dissipation member formation composition may be increased, so that even if a small amount of polymer resin is included in the heat dissipation member formation composition, the sheet may be manufactured in a sheet form.
  • the graphite composite (A ') may include a polymer (A4) bonded on the catecholamine layer (A3) (see Fig. 21b).
  • the polymer (A4) may be bonded onto the catecholamine layer by adding the graphite composite (A) coated with the nanometal particles (A2) with the catecholamine to the polymer resin solution.
  • the polymer (A4) may be formed to completely cover the catecholamine layer (A3), the polymer (A4) may be bonded to the catecholamine layer (A3) in the form of particles, the surface of the graphite composite (A) It may be formed to completely cover the.
  • the polymer (A4) is not particularly limited to the kind, but may be selected from the group consisting of a thermosetting resin, a thermoplastic resin and rubber.
  • the polymer (A4) is a polymer resin (B) constituting the heat dissipation member forming composition and the reactivity and compatibility between each other, there is no big limitation in the kind, but preferably the same as the type of the polymer resin (B) Similar kinds of polymers can be used.
  • the graphite composite (A ') including graphite (A1), nanometal particles (A2), catecholamine layer (A3) and polymer (A4) is prepared primarily and then in the target polymer resin (B).
  • the graphite composite (A ') may be very uniformly and evenly dispersed in the polymer resin (B).
  • the graphite composite (A ') contains the polymer (A4) on the surface, not only the low dispersibility and agglomeration phenomenon of the graphite itself but also the agglomeration phenomenon due to the high adhesion of the catecholamine layer itself are uniformly dispersed in the polymer resin. Can be. Accordingly, in constituting the heat dissipation member forming composition, it is possible to increase the overall content of the graphite composite (A ') to obtain excellent heat dissipation performance.
  • the heat dissipation member forming composition in addition to the organic solvent, in addition to the leveling agent, pH adjusting agent, ion trapping agent, viscosity adjusting agent, thixotropic imparting agent, antioxidant, heat stabilizer, light stabilizer, ultraviolet absorber, colorant Or one or two or more kinds of various additives such as a dehydrating agent, a flame retardant, an antistatic agent, an antiseptic agent, and an antiseptic agent may be added.
  • the various additives described above may use those known in the art and are not particularly limited in the present invention.
  • the catecholamine layer (A3) may further include a solvent, and can be selected according to the adhesive component selected according to the present invention is not particularly limited to this, the solvent as appropriate dissolution of each component Any solvent that makes it possible can be used.
  • the housings 150 and 250 applied to the present invention are implemented with the heat dissipation member formation composition in which the graphite composites (A, A ') and the polymer resin (B) are mixed, the housings 150 and 250 only with the heat dissipation member formation composition through injection molding.
  • the heat dissipation member forming composition may be implemented in an integrated form with the metal plate (D) by covering the metal plate (D) through insert injection.
  • the heat transfer member 180 may be disposed on the bottom surfaces of the housings 150 and 250.
  • the heat transfer member 180 is disposed to be in contact with the bottom surfaces of the housings 150 and 250 and one surface of the circuit board 192 disposed inside the housings 150 and 250, respectively, so that heat generated from the circuit board 192 may be reduced. It may be delivered to the housing (150, 250) side.
  • the heat transfer member 180 may be disposed in a region corresponding to a heat generating element such as an IC chip mounted on the circuit board 192 to transfer heat generated from the heat generating element to the housing 150 and 250.
  • a heat generating element such as an IC chip mounted on the circuit board 192 to transfer heat generated from the heat generating element to the housing 150 and 250.
  • the heat transfer member 180 may have a thermal conductivity of 0.8 W / m ⁇ K or more. This is because when the thermal conductivity of the heat transfer member 180 is less than 0.8 W / m ⁇ K, the heat dissipation effect is insignificant, which may involve a decrease in wireless charging efficiency.
  • the heat transfer member 180 may be in the form of a pad in which a heat dissipation composition including at least one of a thermally conductive filler and a phase change material is solidified, and a phase change is performed on bottom surfaces of the housings 150 and 250.
  • the heat dissipation composition comprising at least one of a compound and a thermally conductive filler may be directly applied to a predetermined thickness to solidify the same.
  • the thermally conductive filler may include at least one of a metal filler, a ceramic filler, and a carbon-based filler.
  • the metal filler is Al, Ag, Cu, NI, In-Bi-Sn alloy, Sn-In-Zn alloy, Sn-In-Ag alloy, Sn-Ag-Bi alloy, Sn-Bi-Cu-Ag alloy , Sn-Ag-Cu-Sb alloy, Sn-Ag-Cu alloy, Sn-Ag alloy and Sn-Ag-Cu-Zn alloy may include one or more of known metal fillers
  • the ceramic filler It may include one or more of known ceramic fillers, such as AlN, Al2O3, BN, SiC and BeO, wherein the carbon-based filler is graphite, carbon nanotube, carbon fiber, One or more known carbon fillers such as diamond and graphene may be included.
  • the heat transfer member 180 when the heat transfer member 180 is composed of the heat dissipation-forming composition including a thermally conductive filler, the heat transfer member 180 may further include conventional coating layer forming components and curable components.
  • the heat transfer member 180 when the heat-dissipating composition constituting the heat transfer member 180 includes a phase change compound, the heat transfer member 180 has a change in properties from a solid state to a semi-solid state or a liquid state due to the heat generated from the heating element. Can be used.
  • the heat that is absorbed or released when it changes from solid to liquid (or liquid to solid) and liquid to gas (or gas to liquid) is called latent heat.
  • the latent heat may be advantageous to achieve a significant heat dissipation effect when the latent heat is used because the latent heat is much larger than the heat absorbed (or released) according to the temperature change in a state where no phase change occurs.
  • the phase change compound may be a known phase change compound.
  • the phase change compound may include one or more selected from the group consisting of linear aliphatic hydrocarbons, hydrated inorganic salts, polyhydric alcohols, higher fatty acids, alcohol fatty acid esters, and polyethers.
  • the vehicle wireless power transmitter 100 or 200 forms the heat dissipation coating layer 170 on the outer surfaces of the housings 150 and 250, and the heat dissipation member 140 made of a metal material on one surface of the magnetic field shielding sheet 120. By arranging the surface temperature at the exposed surface of the cover 160 can be further lowered.
  • Table 1 shows the heat dissipation member 140 made of aluminum on one surface of the magnetic shielding sheet 120, according to the material of the housings 150 and 250 and whether the heat dissipation coating layer 170 is applied to the outer surfaces of the housings 150 and 250. It is the result of measuring the exothermic temperature in the exposed surface of the cover 160.
  • the heat dissipation member formation composition refers to a plastic material including graphite composites (A, A ') as described above, and the heat dissipation member formation composition + aluminum plate is a graphite composite (A, A') through the injection of the aluminum plate insert Means a form integrated with the heat radiation member forming composition (C) comprising a).
  • the wireless power transmission apparatus includes a housing 150, 250 and the cover 160 is shown that both the support plate 130 and the heat dissipation member 140, but is not limited thereto. Note that the support plate 130 and the heat dissipation member 140 may be selectively applied or not all of them.

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Abstract

차량용 무선전력 송신장치가 제공된다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량용 무선전력 송신장치는 소정의 면적을 갖는 판상의 자기장 차폐시트; 상기 자기장 차폐시트의 제1면에 배치되는 적어도 하나의 무선전력 전송용 안테나; 및 회로기판의 적어도 일면에 안테나 패턴으로 형성된 무선 통신용 안테나;를 포함하고, 상기 회로기판은 상기 제1면과 반대면인 상기 자기장 차폐시트의 제2면에 배치된다.

Description

차량용 무선전력 송신장치
본 발명은 무선전력 전송 기술에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 차량에 설치되어 전자기기의 배터리를 충전할 수 있는 차량용 무선전력 송신장치에 관한 것이다.
최근 들어 외부의 전력으로 배터리를 충전하여 사용하는 전기기기, 예컨대 휴대폰이나 스마트폰, 태블릿 PC, 노트북, 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assis, PMP(Portable Multimedia Player) 및 내비게이션 등과 같은 휴대용 전자기기의 사용이 증가하고 있다.
이와 같은 휴대용 전자기기는 차량과 같은 동적인 공간에서 이동 중에 충전기를 통해 전자기기의 배터리를 충전하는 경우가 빈번히 발생한다.
이를 위해, 차량 내에서 차량으로부터 공급되는 전원을 무선 방식으로 송출함으로써 간편하게 전자기기의 배터리를 충전할 수 있는 방안이 제시되고 있다.
한편, 근거리 무선통신(NFC)은 비접촉식 통신 방식으로 10cm 이내의 가까운 거리에서 단말기 간 데이터를 전송할 수 있는 기술이다. 최근 전자기기는 무선 충전과 더불어 근거리 무선통신(NFC)을 통한 데이터의 전송과 같은 기능을 포함하고 있다.
이에 따라, 근거리 무선통신 기술이 적용된 전자기기를 소지한 사용자는 상기 전자기기를 통해 차량의 정보를 전송받음으로써 차량의 다양한 정보를 간편하게 확인할 수 있다.
그러나 전자기기가 동일한 위치에서 무선 충전과 데이터 전송이 원활하게 수행되지 않는 경우 사용자는 무선 충전이 원활하게 수행되는 위치로 전자기기를 이동시키거나 데이터 전송이 원활하게 수행되는 위치로 전자기기를 이동시켜야 하는 불편함이 존재한다.
이로 인해, 차량 내에서 전자기기의 위치를 변경하지 않더라도 데이터 전송과 무선 충전이 모두 원활하게 수행될 수 있는 방안이 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 전자기기의 위치를 변경하지 않더라도 데이터 통신과 무선 충전이 모두 원활하게 수행될 수 있는 차량용 무선전력 송신장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 무선 충전시 발생되는 발열 문제를 개선할 수 있는 차량용 무선전력 송신장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 전력 전송을 위한 적어도 하나의 무선전력 전송용 안테나; 회로기판의 적어도 일면에 안테나 패턴으로 형성된 무선 통신용 안테나; 및 상기 무선전력 전송용 안테나의 일면에 배치되는 판상의 자기장 차폐시트;를 포함하고, 상기 무선 통신용 안테나가 형성된 회로기판은 상기 무선전력 전송용 안테나의 상부에 위치하도록 배치되는 무선전력 송신장치를 제공한다.
또한, 상기 무선전력 전송용 안테나는 중공부를 갖는 평판형 코일로 이루어질 수 있고, 상기 무선 통신용 안테나는 상기 무선전력 전송용 안테나와 대응되는 영역에 배치되는 제1패턴부와, 상기 무선전력 전송용 안테나와 대응되지 않는 영역에 배치되는 제2패턴부를 포함할 수 있다.
이와 같은 경우, 상기 제1패턴부는 상기 평판형 코일 중 코일 몸체의 직상부에 위치하는 부분이 상기 중공부의 직상부에 위치하는 부분보다 상대적으로 긴 길이 또는 넓은 면적을 갖도록 형성되거나, 상기 중공부의 직상부에 위치하는 부분보다 상대적으로 짧은 길이 또는 좁은 면적을 갖도록 형성될 수 있다.
한편, 본 발명은 소정의 면적을 갖는 판상의 자기장 차폐시트; 상기 자기장 차폐시트의 제1면에 배치되는 적어도 하나의 무선전력 전송용 안테나; 및 회로기판의 적어도 일면에 안테나 패턴으로 형성된 무선 통신용 안테나;를 포함하고, 상기 회로기판은 상기 제1면과 반대면인 상기 자기장 차폐시트의 제2면에 배치되는 무선전력 송신장치를 제공한다.
이와 같은 경우, 상기 회로기판은 상기 자기장 차폐시트의 테두리로부터 외측으로 돌출되는 돌출영역을 포함할 수 있고, 상기 무선 통신용 안테나는 상기 돌출영역에 패턴형성될 수 있다.
또한, 상기 무선전력 송신장치는, 방열성을 높이기 위한 판상의 방열부재;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 무선전력 송신장치는, 상기 무선전력 전송용 안테나가 복수 개로 구성되는 경우 간편한 정렬작업과 방열성을 모두 높일 수 있도록 지지플레이트;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 무선전력 송신장치는, 전반적인 구동을 위한 적어도 하나의 회로기판이 내장되며, 열원에서 발생되는 열을 방출하기 위한 하우징; 및 상기 하우징의 외부면에 도포되어 방열성을 향상시키기 위한 방열코팅층;을 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 근거리 통신용 안테나의 배치위치를 최적화함으로써 전자기기의 위치를 변경하지 않고 동일한 위치에 있더라도 데이터 통신과 무선충전이 모두 원활하게 수행될 수 있으므로 사용편의성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명은 지지플레이트를 통하여 복수 개의 평판형 코일을 인증 규격에 맞게 간편하게 배치할 수 있음으로써 조립생산성을 높일 수 있으며, 방열부재를 통하여 방열 성능의 개선은 물론 다른 부품과의 조립성 및 체결성을 높일 수 있다.
더욱이, 본 발명은 방열코팅층을 통하여 하우징의 방열성능을 높여 줌으로써 무선 충전시 커버의 표면온도를 낮출 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 송신장치를 나타낸 도면,
도 2는 도 1에서 무선 통신용 안테나와 무선전력 전송용 안테나와의 배치관계를 나타낸 도면,
도 3은 도 1에 적용될 수 있는 다른 형태의 무선 통신용 안테나와 무선전력 전송용 안테나와의 배치관계를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선전력 송신장치를 나타낸 도면,
도 5는 도 4에서 무선 통신용 안테나와 무선전력 전송용 안테나와의 배치관계를 나타낸 평면도,
도 6은 도 4의 단면도,
도 7은 본 발명에 따른 무선전력 송신장치에 지지플레이트가 적용된 경우 지지플레이트와 무선전력 송신용 안테나의 결합관계를 나타낸 도면,
도 8은 도 7의 분리도,
도 9는 도 8을 저면에서 바라본 상태를 나타낸 도면,
도 10은 도 7에서 지지플레이트를 절개한 상태를 나타낸 도면,
도 11은 도 7에서 무선전력 전송용 안테나가 복수 개로 구비되는 경우 무선전력 전송용 안테나들의 배치관계를 설명하기 위한 개념도,
도 12는 도 11에서 무선전력 전송용 안테나와 안착홈의 중첩영역을 설명하기 위한 개념도,
도 13은 도 1에 방열부재가 적용된 다른 형태의 무선전력 송신장치를 나타낸 도면,
도 14는 도 4에 방열부재가 적용된 다른 형태의 무선전력 송신장치를 나타낸 도면,
도 15는 도 1에 방열부재 및 하우징이 적용된 또 다른 형태의 무선전력 송신장치를 나타낸 도면,
도 16은 도 15의 분리도,
도 17은 도 15에서 A-A방향 단면도,
도 18은 도 4에 방열부재 및 하우징이 적용된 또 다른 형태의 무선전력 송신장치를 나타낸 도면,
도 19는 도 18의 분리도,
도 20은 도 15 및 도 18의 형태에서 하우징으로 구현될 수 있는 방열부재 형성 조성물의 세부구성을 나타낸 개략도,
도 21a 및 도 21b는 도 20에 적용되는 그라파이트 복합체를 나타낸 모식도로서, 도 21a는 그라파이트, 나노금속 및 카테콜아민으로 구성되는 경우이고, 도 21b는 그라파이트, 나노금속, 카테콜아민 및 고분자로 구성되는 경우를 나타낸 도면, 그리고,
도 22는 도 15 및 도 18에 적용되는 하우징이 방열부재 형성 조성물과 금속플레이트가 일체화된 상태로 구현되는 경우를 나타낸 부분절개도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 무선전력 송신장치(100,200)는 차량 내에 비치되거나 설치될 수 있으며, 스마트폰과 같은 휴대용 전자기기가 상부측에 배치되는 경우 상기 휴대용 전자기기에 내장된 무선전력 수신모듈 측으로 무선전력을 송출함으로써 상기 전자기기에 포함된 배터리의 전원을 충전할 수 있다. 더불어, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 무선전력 송신장치(100,200)는 배터리의 충전되는 위치와 동일한 위치에서 근거리 무선 통신이 원활하게 이루어질 수 있다.
본 발명에서, 상기 전자기기는 휴대폰, PDA, PMP, 테블릿, 멀티미디어 기기 등과 같은 휴대용 전자기기일 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 무선전력 송신장치(100,200)는 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 안테나유닛 및 자기장 차폐시트(120)를 포함한다.
상기 안테나유닛은 소정의 주파수 대역을 이용하여 데이터 통신이나 무선 전력 전송과 같은 다양한 기능을 수행하기 위한 것이다. 이를 위해, 상기 안테나유닛은 복수 개의 안테나를 포함할 수 있으며, 상기 복수 개의 안테나는 서로 다른 기능을 수행할 수 있다.
일례로, 상기 안테나유닛은 무선전력 수신모듈 측으로 무선전력을 송출하기 위한 적어도 하나의 무선전력 전송용 안테나(111,112,113)와, 데이터 통신을 위한 무선 통신용 안테나(114,214)를 포함할 수 있다.
본 발명에서, 상기 안테나(111,112,113,114,214)는 일정길이를 갖는 도전성부재가 시계방향 또는 반시계 방향으로 복수 회 권선되는 원형, 타원형 또는 사각형상의 평판형 코일로 구성될 수도 있고, 회로기판(115,215)의 일면에 동박 등과 같은 전도체를 루프 형태로 패터닝하거나 전도성 잉크를 사용하여 루프 형상의 금속 패턴으로 형성된 안테나패턴일 수도 있다. 여기서, 상기 회로기판(115,215)은 PI, PET 등과 같은 재질로 이루어진 연성회로기판일 수도 있고, FR4 등과 같은 재질로 이루어진 경성회로기판일 수도 있다.
또한, 상기 무선전력 전송용 안테나(111,112,113)는 전자기 유도 현상에 기초한 유도결합 방식 또는 자기공진 방식을 통하여 전력을 송출할 수 있으며, 상기 무선 통신용 안테나(114,214)는 NFC 형태의 안테나일 수 있다. 더불어, 상기 무선전력 전송용 안테나(111,112,113)는 100~350kHz의 주파수 대역에서 자기유도 방식으로 작동하는 Qi 규격 또는 PMA 규격의 안테나일 수도 있고, 6.78MHz에서 자기공진방식으로 작동하는 A4WP 규격의 안테나일 수도 있으며, Qi 규격, PMA 규격 및 A4WP 규격 중 적어도 2개 이상이 서로 조합된 형태일 수도 있다. 더하여, 상기 무선 통신용 안테나(114,214)는 13.56MHz를 이용하여 데이터의 송,수신이 이루어질 수 있다.
이때, 상기 무선전력 전송용 안테나(111,112,113)는 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이 복수 개로 구비될 수 있으며, 적어도 일부가 서로 중첩되도록 적층될 수 있다. 구체적으로, 상기 무선전력 전송용 안테나(111,112,113)는 3개의 평판형 코일로 구성될 수 있으며, 세 개의 평판형 코일 중 어느 하나의 평판형 코일(111)이 나머지 두 개의 평판형 코일(112,113)의 상부측에 배치되되, 나머지 두 개의 평판형 코일(112,113)과 각각 일부가 서로 중첩되도록 배치될 수 있다.
이하에서는 설명의 편의상 동일면 상에 배치되는 두 개의 평판형 코일을 제2코일(112) 및 제3코일(113)로 명명하고, 상기 제2코일(112) 및 제3코일(113)의 일면에 적층되는 평판형 코일을 제1코일(111)로 명명하기로 한다.
그러나 본 발명에 적용되는 무선전력 전송용 안테나의 개수 및 배치관계를 이에 한정하는 것은 아니며 제1코일(111), 제2코일(112) 및 제3코일(113)의 상,하 배치관계 및 평판형 코일의 전체개수는 다양하게 변경될 수 있다.
한편, 상기 무선 통신용 안테나(114,214)는 상기 휴대용 전자기기와 데이터를 송,수신할 수 있다. 이를 통해, 차량의 다양한 정보가 상기 휴대용 전자기기 측으로 전송하거나 상기 휴대용 전자기기로부터 송출되는 신호를 통해 차량의 시동 온/오프 또는 도어의 락/언락 등과 같은 기능이 제어될 수 있다.
이와 같은 무선 통신용 안테나(114,214)는 회로기판(115,215)의 적어도 일면에 전도체가 루프 형태로 패턴형성된 안테나 패턴일 수 있다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 송신장치(100,200)는 휴대용 전자기기의 위치를 변경하지 않고 동일한 위치에서 데이터 통신과 무선전력 전송이 모두 원활하게 이루어질 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 송신장치(100,200)는 동일한 위치에서 데이터 통신과 무선전력 전송이 모두 원활하게 이루어질 수 있도록 상기 무선 통신용 안테나(114,214)가 무선전력 송신용 안테나(111,112,113)에 대하여 적절한 위치에 배치될 수 있다.
일례로, 상기 휴대용 전자기기가 상기 무선전력 전송용 안테나(111,112,113)와 대응되는 위치에 배치되는 경우 무선전력 전송용 안테나(111,112,113)를 이용한 무선 충전과 무선 통신용 안테나(114,214)를 이용한 데이터 통신이 모두 원활하게 수행될 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 송신장치(100)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 상기 무선 통신용 안테나(114)가 패턴 형성된 회로기판(115)이 상기 제1코일(111)의 상부 측에 위치하도록 배치될 수 있다.
이와 같은 경우, 상기 회로기판(115)은 상기 제1코일(111)의 상부측에 적층될 수 있으며, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 상기 무선 통신용 안테나(114)를 구성하는 안테나 패턴 중 적어도 일부의 패턴이 상기 무선전력 전송용 안테나(111,112,113)와 대응되는 영역의 직상부에 배치될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 회로기판(115)은 접착부재를 매개로 상기 제1코일(111)의 일면에 부착될 수도 있고 모서리 측에 적어도 하나의 체결공(115a)이 관통형성됨으로써 볼트부재와 같은 체결부재를 통해 다른 부품과 결합될 수도 있다. 또한, 상기 회로기판(115)은 상기 제1코일(111)과 접촉될 수도 있지만 제1코일(111)의 상부측에 소정의 간격을 두고 이격배치될 수도 있다.
이때, 상기 무선 통신용 안테나(114)는 상기 무선전력 전송용 안테나(111,112,113)와 대응되는 영역에 배치되는 제1패턴부(114a)와 상기 무선전력 전송용 안테나(111,112,113)와 대응되지 않는 영역에 배치되는 제2패턴부(114b)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 회로기판(115)의 일면에는 한 쌍의 터미널단자(114c)가 형성됨으로써 다른 부품과 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명에서, 상기 무선전력 전송용 안테나(111,112,113)와 대응되는 영역은 평판형 코일을 구성하는 코일 몸체와 중공부를 포함하는 영역으로 규정될 수 있으며, 상기 무선전력 전송용 안테나(111,112,113)와 대응되지 않는 영역은 평판형 코일을 구성하는 코일 몸체와 중공부를 제외한 나머지 영역으로 규정될 수 있다.
이와 같은 경우, 상기 제2패턴부(114b)는 상기 회로기판(115)의 테두리를 따라 가장자리에 위치하도록 형성될 수 있으며, 상기 제1패턴부(114a)는 상기 회로기판(115)의 내측 및 상기 제2패턴부(114b)의 내측에 위치하도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 본 실시예에 따른 무선전력 송신장치(100)는 상기 회로기판(115)이 상기 제1코일(111)의 상부측에 배치되는 경우 상기 제1패턴부(114a)는 상기 무선전력 전송용 안테나(111,112,113)와 대응되는 영역의 상부에 위치될 수 있다.
이로 인해, 상기 휴대용 전자기기가 무선전력 전송용 안테나(111,112,113)와 대응되는 영역의 상부에 배치되는 경우, 상기 휴대용 전자기기의 위치를 변경하지 않더라도 동일한 위치에서 무선전력 전송용 안테나(111,112,113)를 이용한 무선 충전과 무선 통신용 안테나(114)를 이용한 데이터 통신이 모두 수행될 수 있다.
이때, 상기 무선전력 전송용 안테나(111,112,113)와 대응되는 위치에 형성되는 제1패턴부(114a)는 설계 조건에 따라 다양한 방식으로 패터닝될 수 있다. 일례로, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 제1패턴부(114a)는 무선전력 전송용 안테나(111,112,113)를 구성하는 평판형 코일 몸체의 직상부에 위치하는 부분이 상기 평판형 코일 중 중공부의 직상부에 위치하는 부분보다 상대적으로 긴 길이 또는 넓은 면적을 갖도록 패터닝될 수 있다.
이와는 다르게, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 제1패턴부(114a)는 무선전력 전송용 안테나(111,112,113)를 구성하는 평판형 코일 몸체의 직상부에 위치하는 부분이 상기 평판형 코일 중 중공부의 직상부에 위치하는 부분보다 상대적으로 짧은 길이 또는 좁은 면적을 갖도록 패터닝될 수 있다. 즉, 상기 제1패턴부(114a)는 상기 평판형 코일의 중공부 측에 집중적으로 배치되도록 패터닝될 수도 있다.
그러나 상기 제1패턴부(114a)의 패터닝 방식을 이에 한정하는 것은 아니며 설계조건에 따라 다양한 형상으로 변경될 수 있으며, 무선 통신용 안테나(114)를 구성하는 안테나 패턴의 선폭, 패턴 간의 간격 등은 모두 적절하게 변경될 수 있음을 밝혀둔다. 더불어, 상기 무선 통신용 안테나(114)는 상기 무선전력 전송용 안테나(111,112,113)와 대응되는 영역에 배치되는 제1패턴부(114a)만으로 형성될 수도 있음을 밝혀둔다.
다른 예로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 송신장치(200)는 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이 상기 무선 통신용 안테나(214)가 패턴 형성된 회로기판(215)이 상기 자기장 차폐시트(120)의 하부 측에 위치하도록 배치될 수 있다.
이와 같은 경우, 상기 무선 전력 전송용 안테나(111,112,113)는 상기 자기장 차폐시트(120)의 제1면에 배치될 수 있으며, 상기 무선 통신용 안테나(214)가 패턴 형성된 회로기판(215)은 상기 제1면과 반대면인 상기 자기장 차폐시트(120)의 제2면에 배치될 수 있다.
이때, 상기 회로기판(215)은 상기 자기장 차폐시트(120)보다 상대적으로 더 넓은 면적을 갖도록 구비될 수 있으며, 상기 자기장 차폐시트(120)가 상기 회로기판(215)의 내측에 위치하도록 배치될 수 있다.
이에 따라, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 상기 회로기판(215)이 상기 자기장 차폐시트(120)의 제2면에 배치되는 경우 상기 회로기판(215)은 상기 자기장 차폐시트(120)의 테두리로부터 외측으로 돌출되는 돌출영역(251a)을 포함할 수 있으며, 상기 돌출영역(215a)이 상기 자기장 차폐시트(120)의 테두리를 둘러싸도록 배치될 수 있다.
이때, 상기 무선 통신용 안테나(214)는 상기 돌출영역(215a)에 패턴형성될 수 있다.
이에 따라, 상기 무선 통신용 안테나(214)는 상기 무선전력 전송용 안테나(111,112,113)의 외측에 배치될 수 있으며, 상기 무선 통신용 안테나(214)의 패턴부가 상기 자기장 차폐시트(120)에 의해 덮이지 않음으로써 원활한 작동이 이루어질 수 있다.
이로 인해, 상기 휴대용 전자기기가 무선전력 전송용 안테나(111,112,113)와 대응되는 영역의 상부에 배치되는 경우, 상기 휴대용 전자기기의 위치를 변경하지 않더라도 동일한 위치에서 무선전력 전송용 안테나(111,112,113)를 이용한 무선 충전과 무선 통신용 안테나(214)를 이용한 데이터 통신이 모두 수행될 수 있다.
상기 자기장 차폐시트(120)는 소정 면적을 갖는 판상의 부재로 이루어질 수 있으며, 상기 무선전력 전송용 안테나(111,112,113)의 일면에 배치될 수 있다. 이와 같은 자기장 차폐시트(120)는 상기 무선전력 전송용 안테나(111,112,113)에서 발생되는 자기장을 차폐함과 아울러 소요의 방향으로 자기장의 집속도를 높여줌으로써 소정의 주파수 대역에서 작동하는 안테나의 성능을 높일 수 있다.
이를 위해, 상기 자기장 차폐시트(120)는 자성을 갖는 재질로 이루어질 수 있다.
일례로, 상기 자기장 차폐시트(120)는 비정질 리본시트, 페라이트 시트 또는 폴리머 시트 등이 사용될 수 있다. 여기서, 상기 비정질 리본시트는 비정질 합금 및 나노결정립 합금 중 적어도 1종 이상을 포함하는 리본시트일 수 있고, 상기 비정질 합금은 Fe계 또는 Co계 자성 합금이 사용될 수 있으며, 상기 페라이트 시트는 Mn-Zn 페라이트 또는 Ni-Zn 페라이트와 같은 소결 페라이트 시트로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 자기장 차폐시트(120)는 전체적인 저항을 높여 와전류의 발생을 억제하거나 유연성을 높일 수 있도록 플레이크 처리되어 복수 개의 미세조각으로 분리형성될 수 있으며, 상기 복수 개의 미세조각은 비정형으로 이루어질 수 있다.
더하여, 상기 자기장 차폐시트(120)는 복수 개의 자성시트가 접착층을 매개로 다층으로 적층된 형태일 수 있고, 상기 복수 개의 자성시트는 플레이크 처리되어 복수 개의 미세조각으로 분리된 형태일 수 있으며, 서로 이웃하는 미세 조각들은 전체적으로 절연되거나 부분적으로 절연될 수도 있다.
이와 같은 자기장 차폐시트(120)는 공지의 구성이므로 상세한 설명은 생략하며, 통상적으로 차폐시트로 사용되는 공지의 재료가 모두 사용될 수 있음을 밝혀둔다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 송신장치(100,200)는 도 7 내지 도 12에 도시된 바와 같이 상기 무선전력 전송용 안테나(111,112,113)가 복수 개의 평판형 코일로 구성되고, 적어도 하나의 평판형 코일이 다른 평판형 코일들의 일면에 적층되는 경우 상기 복수 개의 평판형 코일(111,112,113)들의 위치를 고정하기 위한 지지플레이트(130)를 더 포함할 수 있다.
즉, 본 실시예에 따른 무선전력 송신장치는 상기 복수 개의 평판형 코일(111,112,113)이 다층으로 적층되고 일부가 서로 겹쳐지도록 배치되는 경우 상기 지지플레이트(130)를 통해 평판형 코일 간에 겹쳐진 영역(A1,A2,A3,A4)이 목적하는 위치 및 면적으로 겹쳐질 수 있다.
이를 위해, 상기 지지플레이트(130)는 도 7에 도시된 바와 같이 서로 반대면인 제1면(130a)과 제2면(130b)을 갖추어 소정의 면적을 갖는 판상의 부재로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 지지플레이트(130)는 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 복수 개의 안착홈(131,132)이 상기 제1면(130a) 및 제2면(130b) 중 적어도 어느 일면에 일정깊이 인입형성될 수 있다.
여기서, 상기 복수 개의 안착홈(131,132)은 상기 복수 개의 코일들 중 상부에 배치되는 제1코일(111)을 수용하기 위한 제1안착홈(131)과 동일면 상에 배치되는 제2코일(112) 및 제3코일(113)을 각각 수용하기 위한 두 개의 제2안착홈(132)을 포함할 수 있다.
이때, 상기 제1안착홈(131) 및 제2안착홈(132)은 서로 반대면에 각각 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1안착홈(131)은 지지플레이트(130)의 제1면(130a)에 형성될 수 있고, 상기 제2안착홈(132)은 지지플레이트(130)의 제2면(130b)에 형성될 수 있다. 또한, 상기 제1안착홈(131) 및 제2안착홈(132)은 도 11에 도시된 바와 같이 적어도 일부 면적이 서로 중첩되는 중첩영역(S1,S2)을 형성하도록 제1면(130a)과 제2면(130b)에 각각 형성될 수 있다.
이에 따라, 작업자가 상기 제1안착홈(131)에 제1코일(111)을 삽입하고, 상기 제2안착홈(132)에 제2코일(112) 및 제3코일(113)을 각각 삽입하면, 상기 중첩영역(S1,S2) 중 일부영역(S11,S12)과 대응되는 위치에서 상기 제1코일(111)은 상기 제2코일(112) 및 제3코일(113)과 각각 겹쳐질 수 있다.
이때, 상기 중첩영역(S1,S2) 중 일부영역은 상기 지지플레이트(130)를 관통하도록 형성되어 상기 제1안착홈(131)에 배치되는 제1코일(111)의 일부가 상기 제2안착홈(132)에 배치되는 제2코일(112) 및 제3코일(113)의 일부와 서로 직접 접촉할 수 있다.
이로 인해, 상기 제1안착홈(131) 및 제2안착홈(132)을 형성하는 과정에서 서로 중첩되는 중첩영역을 요구되는 규정에 맞도록 위치와 면적을 형성하게 되면 별다른 정렬작업을 수행할 필요없이 간편하게 코일들 간의 정렬을 완료할 수 있다.
또한, 상기 제1안착홈(131) 및 제2안착홈(132)의 중앙부에는 코일(111,112,113)들의 중앙부 빈공간과 대응되는 위치에 각각의 안착홈(131,132)으로부터 돌출형성되는 융기부(133,134)가 구비될 수 있다.
일례로, 상기 융기부는 상기 제1안착홈(131)의 중앙부에 제1안착홈(131)의 바닥면으로부터 일정높이 돌출되는 제1융기부(133)와, 상기 제2안착홈(132)의 중앙부에 제2안착홈(132)의 바닥면으로부터 일정높이 돌출되는 제2융기부(134)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1융기부(133) 및 제2융기부(134)는 각각의 안착홈(131,132)의 깊이와 동일한 높이를 갖도록 형성될 수 있다.
이러한 융기부(133,134)는 각각의 코일들의 삽입시 코일(111,112,113)의 중앙부 빈공간에 위치하여 코일(111,112,113)의 내측과 접촉될 수 있다. 이를 통해, 각각의 안착홈(131,132)에 삽입된 코일들은 내측이 융기부(133,134)에 의해 각각 지지되고 외측이 안착홈(131,132)의 내벽에 의해 지지될 수 있다.
이로 인해, 무선전력 송신장치(100,200)의 흔들림, 일례로 차량의 주행 중 흔들림이 발생하더라도 상기 제1코일(111), 제2코일(112) 및 제3코일(113)의 위치가 각각의 안착홈(131,132)에 의해 각각 고정됨으로써 각각의 코일(111,112,113)들의 유동이 방지될 수 있다.
이때, 상기 융기부(133,134)는 코일들의 중앙부 빈공간과 대응되는 면적을 갖도록 구비될 수 있다. 이에 따라, 상기 융기부(133,134) 중 일부면적은 제1안착홈(131) 및 제2안착홈(132)이 서로 겹쳐지는 중첩영역(S1,S2)에 배치될 수 있으며, 나머지 면적은 제1안착홈(131) 및 제2안착홈(132)이 서로 겹쳐지지 않는 영역에 배치될 수 있다.
이로 인해, 상기 제1안착홈(123)에 형성된 제1융기부(133) 중 상기 중첩영역(S1,S2)에 배치되는 일부면적은 상기 제2안착홈(132)에 배치되는 코일(112,113)의 일부와 직접 접촉되어 상기 제2안착홈(132)에 배치되는 코일(112,113)의 일부를 지지할 수 있으며, 상기 제2안착홈(132)에 형성된 제2융기부(134) 중 상기 중첩영역(S1,S2)에 배치되는 일부면적은 상기 제1안착홈(131)에 배치되는 코일(111)의 일부와 직접 접촉되어 상기 제1안착홈(131)에 배치되는 코일(111)의 일부를 지지할 수 있다.
더불어, 각각의 코일들은 일면이 중첩영역(A1,A2,A3,A4)을 제외한 나머지 부분이 모두 지지플레이트(130) 측에 접할 수 있다. 이를 통해, 상기 지지플레이트(130)에 방열기능이 부가되는 경우 각각의 코일들은 지지플레이트(130)와의 접촉면적을 최대로 확보할 수 있게 되므로 코일에서 발생되는 열이 지지플레이트(130)에 의해 빠르게 분산될 수 있다. 여기서, 상기 지지플레이트(130)의 방열기능은 후술하기로 한다.
한편, 상기 제1안착홈(131) 및 제2안착홈(132)은 상기 코일(111,112,113)들의 두께와 동일한 깊이를 갖도록 형성될 수 있으며, 상기 지지플레이트(130)의 두께는 서로 적층된 두 개의 코일(111,112)(111,113)의 두께를 합한 두께와 동일한 두께를 가질 수 있다. 일례로, 상기 지지플레이트(130)의 최대두께는 상기 제1코일(111)의 두께와 제2코일(112)의 두께를 합한 두께와 동일한 두께일 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 송신장치(100,200)는 코일들의 위치를 정렬하기 위한 지지플레이트(130)를 사용하더라도 두께가 증가되지 않으면서도 복수 개의 코일(111,112,113)들을 간편하게 정렬할 수 있게 된다.
더불어, 상기 지지플레이트(130)에 형성된 안착홈(131,132)에 코일(111,112,113)들이 수용된 후 코일의 일면을 포함한 지지플레이트(130)의 일면이 수평면을 이루게 되므로 자기장 차폐시트(120)와의 접촉면적을 넓혀줄 수 있다. 이에 따라, 상기 자기장 차폐시트(120)가 유연성을 갖거나 취성이 강한 재질로 이루어진 시트형태로 제작된다 하더라도 상기 지지플레이트(130)에 의해 자기장 차폐시트(120)의 일면이 지지됨으로써 외부 충격에 의한 파손이 방지됨은 물론 수평한 상태로의 배치가 가능할 수 있다.
한편, 상기 지지플레이트(130)의 적어도 일면에는 각각의 코일몸체로부터 인출되는 각각의 연결단자를 수용하기 위한 가이드홈(135)이 형성될 수 있다. 이러한 가이드홈(135)은 상기 제1안착홈(131) 및 제2안착홈(132) 중 적어도 어느 하나의 안착홈과 연통되도록 형성됨으로써 해당 안착홈에 각각 수용된 코일의 연결단자들이 적절하게 배치될 수 있도록 한다. 일례로, 상기 가이드홈(135)은 도 9에 도시된 바와 같이 상기 지지플레이트(130)의 제2면(130b)에 모두 형성될 수 있다.
이러한 가이드홈(135)은 상기 평판형 코일(111,112,113)을 구성하는 도전성부재의 선경과 대략 동일한 크기의 높이를 갖도록 구비되어 지지플레이트(130)의 일면에 자기장 차폐시트(120)가 배치되는 경우 상기 제1코일(111) 및 제2코일(112)의 일면이 상기 자기장 차폐시트(120)의 일면에 완전히 면접될 수 있도록 한다.
한편, 본 발명에 적용되는 지지플레이트(130)는 상기 코일들의 배치를 용이하게 하고 위치를 고정하는 역할과 더불어 상기 코일에서 발생되는 열을 빠르게 분산시켜 열적 문제를 해소할 수 있도록 방열기능이 부가될 수 있다.
이를 위해, 상기 지지플레이트(130)는 도 10에 도시된 바와 같이 외부면에 방열성을 갖는 코팅층(136)이 형성될 수도 있고, 상기 지지플레이트(130)가 방열성을 갖는 플라스틱 재질로 이루어질 수도 있으며, 방열성을 갖는 플라스틱 재질로 이루어진 지지플레이트(130)의 외부면에 방열성을 갖는 코팅층(136)이 형성될 수도 있다.
일례로, 상기 코팅층(136)은 카본계 필러와 같은 열전도성 필러를 포함할 수 있으며, 그래핀이나 탄소나노튜브, 브론 나이트라이드 등이 사용될 수 있다.
더불어, 상기 방열성을 갖는 플라스틱으로는 판상의 흑연이 포함된 복합플라스틱 등이 사용될 수 있다. 그러나, 방열을 위한 코팅층(136) 및/또는 방열 플라스틱의 재질을 이에 한정하는 것은 아니며, 방열을 위해 사용되는 공지의 코팅재 및 방열 플라스틱이 모두 사용될 수 있음을 밝혀둔다.
한편, 상기 지지플레이트(130)는 다른 부재와의 결합을 위한 적어도 하나의 체결공(137)이 관통형성될 수 있다. 이러한 체결공(137)은 볼트부재와 같은 체결부재가 결합되거나 통과될 수 있다.
이때, 상기 지지플레이트(130)가 플라스틱 재질로 이루어진 경우 체결부재를 통한 다른 부품과의 결합시 지지플레이트(130)가 파손되는 것을 방지할 수 있도록 상기 지지플레이트(130) 측에는 금속부재(미도시)가 부분적으로 내장될 수도 있다.
이에 따라, 상기 지지플레이트(130)에는 상기 금속부재와 대응되는 위치에 체결공(137)이 형성됨으로써 체결력 및 내구성을 높일 수도 있다. 여기서, 상기 금속부재는 인서트 몰딩을 통하여 상기 지지플레이트(130)와 일체화될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 송신장치(100,200)는 방열성능을 높이기 위한 방열부재(140)를 더 포함할 수 있다.
즉, 상기 방열부재(140)는 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이 상기 자기장 차폐시트(120)의 일면 또는 회로기판(215)의 일면에 배치됨으로써 열원으로부터 전달된 열을 분산시키거나 외부로 방출하는 역할을 수행할 수 있다.
이를 위해, 상기 방열부재(140)는 열전도성이 우수한 재질로 이루어질 수 있다. 일례로, 상기 방열부재(140)는 구리나, 알루미늄, 그라파이트 중 어느 하나로 이루어질 수 있고, 둘 이상이 혼합된 형태로 이루어질 수도 있다. 더불어, 상기 방열부재(140)는 위에 열거한 것에 한정하지 않고 열전도도가 200W/m·K 이상인 재질로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 방열부재(140)는 열원과의 접촉면적을 넓혀 상기 열원에서 발생된 열을 빠르게 분산할 수 있도록 소정의 면적을 갖는 판상의 부재일 수 있다.
바람직하게는, 상기 방열부재(140)는 상기 무선전력 전송용 안테나(111,112,113)와 같은 열원에서 발생되는 열을 분산시키거나 방출하는 방열기능과 함께 자기장 차폐시트(120)를 지지하는 지지체로서의 역할을 동시에 수행할 수 있도록 구리나 알루미늄 재질과 같은 금속재질로 이루어지고 소정의 두께를 갖는 판상의 금속시트일 수 있다.
즉, 상기 자기장 차폐시트(120)가 페라이트 시트나 폴리머 시트와 같이 강도가 약하거나 플렉서블한 시트형태로 구성되더라도 소정의 강도를 갖는 금속재질로 이루어진 방열부재(140)를 통해 지지됨으로써 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 송신장치를 케이스나 하우징 등과 같은 다른 부품과의 조립시 조립성 및 체결성을 높일 수 있다.
이와 같은 방열부재(140)는 열전도성 성분을 포함하는 접착층(미도시)을 매개로 상기 자기장 차폐시트(120) 또는 회로기판(215)의 일면에 부착될 수 있으며, 체결부재가 통과하는 적어도 하나의 조립공(147)이 관통형성될 수 있다. 여기서, 상기 자기장 차폐시트(120) 측에도 상기 조립공(147)과 대응되는 위치에 별도의 조립공(126)이 관통형성될 수 있다.
이에 따라, 상기 평판형 코일(111,112,113)에서 발생된 열은 상기 자기장 차폐시트(120) 또는 회로기판(215)을 통해 방열부재(140) 측으로 전달된 후 분산됨으로써 상기 평판형 코일(111,112,113)의 상부측에 존재하는 공기의 온도가 낮아질 수 있다.
다른 예로써, 도 14에 도시된 바와 같이 상기 무선 통신용 안테나(214)가 형성된 회로기판(215)이 상기 자기장 차폐시트(120)의 제2면에 배치되고 상기 방열부재(140)가 회로기판(215)을 경계로 상기 자기장 차폐시트(120)의 반대면에 배치되는 경우, 상기 방열부재(140)는 매우 얇은 두께를 갖는 박판의 금속시트일 수 있다. 이와 같은 경우 상기 박판의 금속시트는 상기 회로기판(215)의 일면에 접착층을 매개로 부착될 수도 있고, 상기 회로기판(215)의 일면에 일체로 형성될 수도 있다.
한편, 상기 자기장 차폐시트(120), 방열부재(140) 및/또는 회로기판(215) 측에는 서로 대응되는 영역에 적어도 하나의 통과공(124,142,215b)이 각각 관통형성될 수 있다.
즉, 상기 자기장 차폐시트(120)에는 적어도 하나의 제1통과공(124)이 관통형성될 수 있으며, 상기 방열부재(140)에는 상기 제1통과공(124)과 대응되는 위치에 제2통과공(142)이 관통형성될 수 있다. 또한, 상기 회로기판(215)이 상기 자기장 차폐시트(120)의 제2면에 배치되는 경우 상기 회로기판(215)은 상기 제1통과공(124) 및 제2통과공(142)과 대응되는 위치에 제3통과공(215b)이 관통형성될 수 있다.
이러한 통과공들(124,142,215b)은 상기 방열부재(140)의 저면에 회로기판(191)이 배치되는 경우 상기 평판형 코일(111,112,113) 주위의 공기가 상기 회로기판(191) 측으로 이동하는 통로역할을 수행할 수 있다.
여기서, 상기 회로기판(191)에는 상기 제2통과공(142)과 대응되는 영역에 써미스터와 같은 온도센서(194)가 배치될 수 있으며, 상기 온도센서(194)가 회로기판으로부터 소정의 높이로 돌출되는 경우 상기 제2통과공(142)은 상기 온도센서를 수용하기 위한 배치공의 역할도 동시에 수행할 수 있다. 이와 같은 경우 상기 제2통과공(142)은 상기 온도센서보다 상대적으로 넓은 면적을 갖도록 구비됨으로써 상기 온도센서가 상기 방열부재(140)와 접촉되지 않도록 할 수 있다.
이를 통해, 무선전력 송신장치의 작동시 상기 평판형 코일(111,112,113)에서 발생되는 열과 열교환이 이루어진 공기가 상기 온도센서 측으로 유입되어 평판형 코일(111,112,113)에서 발생되는 열의 온도를 감지하도록 함으로써 상기 평판형 코일(111,112,113)에서 설정치 이상의 온도가 발생하는 경우 전체적인 동작을 중지시켜 과열에 의한 전자부품의 파손 등과 같은 제반문제가 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다.
이때, 상기 제1통과공(124)은 상기 무선전력 전송용 안테나(111,112,113)를 구성하는 평판형 코일의 중공부와 대응되는 영역에 관통형성될 수 있다. 이는, 상기 제1통과공(124)이 상기 평판형 코일의 패턴부와 중첩되지 않도록 함으로써 평판형 코일 주위의 공기가 제1통과공(124) 측으로 원활하게 유입될 수 있도록 하기 위함이다.
한편, 상술한 실시예에 따른 차량용 무선전력 송신장치(100,200)는 하우징(150,250)과, 상기 하우징(150,250)에 착탈가능하게 결합되는 커버(160)를 더 포함할 수 있다.
일례로써, 상기 무선전력 송신장치는 도 15 내지 도 19에 도시된 바와 같이 상술한 지지플레이트(130) 및 방열부재(140)가 모두 적용된 형태일 수 있으며, 상기 커버(160)의 일면이 외부로 노출되도록 차량 내에 매립설치될 수 있다.
구체적으로, 상기 하우징(150,250)은 상부가 개방된 수용공간을 갖는 함체형상으로 구비될 수 있으며, 상기 무선전력 전송용 안테나(111,112,113) 및 무선 통신용 안테나(114,214)와 전기적으로 연결되어 전체적인 구동을 제어하기 위한 적어도 하나의 회로기판(191,192)이 상기 수용공간에 수용될 수 있다.
또한, 상기 하우징(150,250)은 개방된 상부측에 상기 무선전력 전송용 안테나(111,112,113) 및 무선 통신용 안테나(114,214)가 체결부재(158)를 매개로 체결됨으로써 상기 수용공간에 내장된 회로기판(191,192)의 상부측에 위치하도록 배치될 수 있다.
여기서, 상기 회로기판(191,192)은 무선전력 송신장치의 전반적인 구동을 제어하기 위한 각종 회로소자가 실장될 수 있으며, 무선 통신용 안테나(114,214) 및 무선전력 전송용 안테나(111,112,113)를 구동하기 위한 구동칩이 실장될 수 있다. 더불어, 상기 회로소자는 복수 개로 구비될 수도 있고 하나로 통합된 형태일 수도 있다. 더하여, 상기 회로기판(191,192) 중 적어도 어느 하나에는 외부 전원과의 연결을 위한 커넥터(193)가 실장될 수 있으며, 상기 커넥터(193)는 하우징(150,250)의 일측에 형성된 개구부(152)를 통해 외부로 노출될 수 있다.
이와 같은 하우징(150,250)은 통상적인 플라스틱 재질로 이루어질 수도 있으나, 구동시 열원에서 발생되는 열을 외부로 방출할 수 있도록 열전도도가 우수한 재질로 이루어질 수 있다.
일례로, 상기 하우징(150,250)은 구리 또는 알루미늄과 같은 금속재질로 이루어질 수 있고, 도 20에 도시된 그라파이트 복합체(A,A')를 포함하는 방열부재 형성 조성물(C)을 이용한 플라스틱 재질로 이루어질 수도 있으며, 도 22에 도시된 바와 같이 구리 또는 알루미늄과 같은 판상의 금속플레이트(D)와 상기 그라파이트 복합체(A,A')를 포함하는 방열부재 형성 조성물(C)을 인서트 사출함으로써 금속플레이트(D)와 방열플라스틱이 일체화된 형태일 수도 있다.
여기서, 상기 방열부재(140)는 상기 하우징(150,250)과의 결합시 적어도 일부가 상기 하우징(130,230)과 직접 접하도록 배치될 수 있다. 일례로, 상기 방열부재(140)는 상기 하우징(150,250)의 상부테두리보다 상대적으로 넓은 면적을 갖도록 구비됨으로써 방열부재(140)의 테두리 측이 상기 하우징(150,250)의 상부테두리와 접하도록 배치될 수 있다. 이를 통해, 상기 평판형 코일(111,112,113)에서 발생된 열은 상기 방열부재(140)에서 분산된 후 하우징(150,250) 측으로 직접 전달될 수 있다. 이에 따라, 상기 하우징(150,250)으로 전달된 열은 외부로 방출될 수 있음으로써 상기 커버(160) 측으로 전달되는 열의 양을 더욱 줄일 수 있다.
더불어, 상기 방열부재(140)의 일면에는 판상의 절연부재(미도시)가 배치됨으로써 방열부재(140)와 회로기판(191)을 전기적으로 절연시킬 수도 있다. 일례로, 상기 절연부재는 PET와 같은 불소 수지계 필름일 수 있다.
한편, 본 발명에 적용되는 하우징(150,250)은 도 22에 도시된 바와 같이 더욱 우수한 방열성을 구현할 수 있도록 표면에 방열코팅층(170)이 형성될 수 있다.
이를 통해, 열원에서 발생되는 열이 상기 하우징(150,250)을 통해 방출됨으로써 충전대상인 전자기기가 놓여지는 커버(160)의 표면온도를 더욱 낮출 수 있다.
즉, 상기 방열코팅층(170)은 상기 하우징(150,250)의 외부면에 소정의 두께로 도포되어 전체적인 방열성을 더욱 높여줌으로써 상기 커버(160)의 표면온도를 더욱 낮출 수 있다. 이를 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 무선전력 송신장치(100,200)는 작동시 열원에서 발생된 열에 의해 커버(160)의 표면온도가 높아지는 것을 최소화할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 무선전력 송신장치(100,200)는 상기 커버(160)의 표면온도를 낮출 수 있음으로써 상기 커버(160)에 사용자의 신체가 접촉되더라도 사용자가 고온에 의한 불쾌감을 느끼는 것을 줄일 수 있다.
이를 위해, 상기 방열코팅층(170)은 공지의 방열성을 갖는 코팅층이 모두 적용될 수 있지만, 코팅층 형성성분, 카본계 필러 및 방열성과 부착성 향상을 위한 물성증진성분을 포함할 수 있다. 이때, 상기 카본계 필러는 상기 주제수지 100 중량부에 대하여 8 ~ 72 중량부로 포함될 수 있다.
상기 코팅층 형성성분은 주제수지를 포함할 수 있고, 상기 주제수지가 경화형 수지일 경우 경화제를 더 포함할 수 있으며, 기타 경화촉진제, 경화촉매를 더 포함할 수 있다.
상기 주제수지는 코팅층을 형성할 수 있는 것으로 당업계에 공지된 성분의 경우 제한 없이 사용될 수 있으나, 상기 주제수지는 글리시딜에테르형 에폭시 수지, 글리시딜아민형 에폭시수지, 글리시딜에스테르형 에폭시 수지, 선형 지방족형 에폭시 수지, 고무변성 에폭시 수지 및 이들의 유도체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 에폭시 수지를 포함할 수 있다.
이는, 상기 하우징(150,250)과의 접착성, 열에 의해 취화되지 않는 내열성, 기계적 강도 및 카본계 필러와의 상용성 개선에 따른 방열성능 향상을 동시에 달성할 수 있도록 하기 위함이다.
구체적으로 상기 글리시딜에테르형 에폭시 수지는 페놀류의 글리시딜에테르와 알코올류의 글리시딜에테르를 포함할 수 있으며, 상기 페놀류의 글리시딜에테르는 비스페놀 A형, 비스페놀 B형, 비스페놀AD형, 비스페놀 S형, 비스페놀 F형 및 레조르시놀 등과 같은 비스페놀계 에폭시, 페놀 노볼락(Phenol novolac) 에폭시, 아르알킬페놀 노볼락, 테르펜페놀 노볼락과 같은 페놀계 노볼락 및 o-크레졸 노볼락(Cresolnovolac) 에폭시와 같은 크레졸 노볼락계 에폭시 수지 중 선택된 1종 이상을 포함하는 형태일 수 있다.
이때, 상기 주제수지는 카본계 필러, 특히 그 중에서도 카본블랙과의 상용성이 매우 뛰어나 방열특성, 내구성 향상 및 표면품질을 향상시킬 수 있도록 비스페놀 A형 에폭시 수지를 포함하는 글리시딜에테르형 에폭시 수지일 수 있다.
여기서, 상기 비스페놀 A형 에폭시 수지는 에폭시 당량이 350 ~ 600g/eq일 수 있다. 이는, 에폭시 당량이 350g/eq 미만일 경우에는 방열코팅층(170)의 경도가 증가해 쉽게 깨지거나 크랙이 발생하거나 굴곡진 피코팅면에서 박리가 쉽게 일어날 수 있는 문제가 있으며, 에폭시 당량이 600g/eq을 초과하는 경우에는 미경화된 부분의 발생으로 인한 내화학성, 접착력 및 내구성이 저하될 수 있는 문제가 있기 때문이다.
또한, 상기 비스페놀 A형 에폭시 수지는 점도가 10 ~ 200cps일 수 있다. 이는, 비스페놀 A형 에폭시 수지의 점도가 10cps 미만일 경우 방열코팅층(170)의 생성이 어려울 수 있고, 생성 후에도 하우징(150,250) 표면과의 접착력이 저하될 수 있기 때문이다. 반면, 비스페놀 A형 에폭시 수지의 점도가 200cps를 초과할 경우에는 방열코팅층(170)을 얇은 두께로 형성하기 어렵고, 코팅공정이 용이하지 않을 수 있으며, 특히 스프레잉 방식의 코팅일 경우 더욱 코팅공정이 어려울 수 있다. 또한, 방열코팅층(170) 내 카본블랙의 분산성이 저하될 수 있는 문제가 있다.
한편, 상술한 주제수지인 에폭시 수지와 함께 코팅층 형성성분에 포함되는 경화제는 선택되는 에폭시 수지의 구체적인 종류에 따라 그 종류를 달리할 수 있으며, 구체적인 종류는 당업계에 공지된 경화제를 사용할 수 있고, 바람직하게는 산무수물계, 아민계, 이미다졸계, 폴리아미드계 및 폴리메르캅탄계 중 어느 하나 이상의 성분을 포함할 수 있다.
또한, 상기 주제수지가 비스페놀 A형 에폭시 수지를 포함할 경우 상기 코팅층 형성성분은 경화제로써 폴리아미드계 성분을 더 포함할 수 있다. 이는, 후술하는 카본계 필러, 그 중에서도 카본블랙과의 상용성 향상에 매우 유리하고, 방열코팅층(170)의 접착성, 내구성 및 표면품질 등 모든 물성에 있어서 유리하며, 방열코팅층(170)이 적용되는 하우징(150,250)의 외부면이 평평한 평면이 아닌 굴곡지거나 단차진 경우 굴곡지거나 단차진 부분에 형성된 방열코팅층(170)의 크랙이 발생하거나 박리되는 것을 방지하기 위함이다.
이때, 상기 폴리아미드계 성분은 더욱 향상된 물성을 발현하기 위하여 아민가가 180 ~ 300 mgKOH/g 일 수 있고, 더욱 바람직하게는 40℃에서 점도가 50,000 ~ 70,000cps일 수 있다. 이는, 폴리아미드계 경화제의 아민가가 180 mgKOH/g 미만일 경우에는 경화품질이 저하되어 표면품질, 내구성, 접착성이 모두 저하될 수 있으며, 방열성능도 동시에 저하될 수 있다. 또한, 아민가가 300 mgKOH/g을 초과하는 경우에는 경화가 급속히 진행되어 코팅 중 뭉치는 현상이 발생할 수 있다. 또한, 폴리아미드계 경화제의 점도가 50,000cps 미만일 경우에는 코팅 후 흘러내림의 문제가 있을 수 있으며, 70,000cps를 초과할 경우에는 스프레이 코팅시 도포가 균일하게 되지 않거나 노즐이 막히고 뭉치는 문제가 발생을 할 수 있기 때문이다.
또한, 상기 코팅층 형성성분에 포함되는 주제수지가 비스페놀 A형 에폭시 수지일 경우 상기 폴리아미드계 경화제는 비스페놀 A형 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 45 ~ 75 중량부로 포함될 수 있다. 이는, 폴리아미드계 경화제가 45 중량부 미만으로 구비되는 경우에는 미경화 문제, 내구성 저하의 문제점이 있을 수 있으며, 폴리아미드계 경화제가 75 중량부를 초과할 경우에는 지나친 경화로 깨짐 현상 등의 문제점이 있을 수 있기 때문이다.
상기 카본계 필러는 그 재질에 있어 카본을 포함하는 경우에는 제한 없이 사용할 수 있고, 당업계에 공지된 카본계 물질을 사용할 수 있다. 또한, 상기 카본계 필러의 형상, 크기는 제한이 없으며, 구조에 있어서도 다공질이거나 비다공질일 수 있고, 목적에 따라 달리 선택할 수 있는바 본 발명에서 이를 특별히 한정하지 않는다. 일예로, 상기 카본계 필러는 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브와 같은 탄소나노튜브, 그래핀, 그래핀 옥사이드, 그라파이트, 카본블랙 및 탄소-금속 복합체로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 다만, 바람직하게는 우수한 방열성능, 코팅층의 형성용이성, 코팅층의 표면품질 등 목적하는 물성의 달성을 용이하게 하는 측면에서 그라파이트 및 카본블랙 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있고, 코팅층의 표면품질 향상 측면에서 카본블랙이 사용될 수 있다.
상기 카본블랙은 퍼니스블랙, 램프블랙, 채널블랙 등 공지된 카본블랙의 종류 중 1종 이상을 선택하여 제한 없이 사용할 수 있다. 다만, 상기 카본블랙은 평균입경이 250㎚ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 50 ~ 250㎚일 수 있다. 이는, 상기 카본블랙의 평균입경이 250㎚를 초과하는 경우에는 표면의 균일성 저하의 문제점이 있을 수 있고, 평균입경이 50㎚미만일 경우에는 제품단가의 상승 우려가 있고, 코팅층으로 구현된 후 표면에 묻어 나오는 카본블랙의 양이 증가하여 방열성능이 저하될 수 있는 문제가 있기 때문이다.
더불어, 상기 방열코팅층(170)의 표면품질을 위하여 상기 카본블랙은 체적누적입도분포에서 D90이 260㎚ 이하일 수 있다. 이는, 상기 카본블랙이 체적누적입도분포에서 D90이 260㎚를 초과하는 경우 방열코팅층(170)의 표면거칠기가 증가하는 등 방열코팅층(170)의 표면품질이 특히 저하될 수 있기 때문이다.
여기서, 상기 D90은 체적누적입도 분포에서 누적도 120%일 때의 카본블랙 입자의 입경을 의미한다. 구체적으로 가로축에 입경, 세로축에 입경이 제일 작은 측으로부터의 체적 누적 빈도를 취한 그래프(체적 기준의 입경 분포)에 있어서, 전체 입자의 체적 누적값(100%)에 대하여, 제일 작은 입경으로부터 체적%의 누적값이 90%에 해당되는 입자의 입경이 D90에 해당한다. 상기 카본블랙의 체적누적입도분포는 레이저 회절 산란 입도 분포 장치를 사용하여 측정할 수 있다.
또한, 상기 카본계 필러의 경우 표면이 실란기, 아미노기, 아민기, 히드록시기, 카르복실기 등의 관능기로 개질시킨 카본계 필러를 사용할 수 있고, 이때, 상기 관능기는 직접 카본계 필러의 표면에 결합되어 있을 수도 있고, 탄소수 1 ~ 20개의 치환 또는 비치환의 지방족 탄화수소나 탄소수 6 ~ 14개의 치환 또는 비치환의 방향족 탄화수소를 매개로 카본계 필러에 간접적으로 결합되어 있을 수도 있다.
더불어, 상기 카본계 물질을 코어 또는 쉘로 하고, 이종의 물질이 쉘 또는 코어를 구성하는 코어쉘 타입의 필러일 수도 있다.
상기 카본계 필러는 상술한 주제수지 100 중량부에 대하여 8 ~ 72 중량부로 포함될 수 있으며, 더욱 향상된 물성의 발현을 위하여 바람직하게는 17 ~ 42 중량부로 포함될 수 있다.
이는, 카본계 필러가 주제수지 100 중량부에 대하여 8 중량부 미만으로 포함되는 경우 목적하는 수준의 방열성능을 발현하지 못할 수 있기 때문이다. 또한, 상기 카본계 필러가 주제수지 100 중량부에 대하여 72 중량부를 초과할 경우 방열코팅층(170)의 접착력이 약화되어 박리가 쉽게 발생하고, 코팅층의 경도가 커져 물리적 충격에 쉽게 깨지거나 부스러질 수 있으며, 방열코팅층(170)의 표면에 돌출된 카본계 필러가 많아짐에 따라서 표면거칠기가 증가하여 방열코팅층(170)의 표면품질이 저하될 수 있기 때문이다.
한편, 바람직하게는 상기 카본계 필러는 주제수지 100 중량부에 대하여 42 중량부 이하로 구비될 수 있다. 이는, 상기 카본계 필러가 주제수지 100 중량부에 대하여 42 중량부를 초과하는 경우에는 얇은 두께의 방열코팅층(170)을 구현하기 위하여 방열코팅층을 하우징(150,250)에 도포하는 과정에서 일부 코팅방법, 예를 들어 스프레잉 방식으로 코팅 시 조성물이 균일하게 도포되기 어렵고, 조성물 내 분산된 카본계 필러의 분산성이 저하되어 하우징(150,250)에 도포되더라도 카본계 필러가 비균일하게 분산됨으로써 방열코팅층(170)이 전체적으로 균일한 방열성능을 발현하지 못하는 문제가 발생할 수 있기 때문이다.
상기 물성증진성분은 본 발명에 따른 방열 코팅 조성물이 하우징(150,250)에 코팅되는 경우 더욱 향상된 방열성을 발현시키고 동시에 뛰어난 접착성을 발현시켜 내구성을 향상시키는 기능을 담당한다.
이를 위해, 상기 물성증진성분은 실란계 화합물일 수 있으며, 당업계에 채용하는 공지된 실란계 화합물의 경우 제한 없이 사용할 수 있으나, 상술한 코팅층 형성성분의 주제수지, 카본계 필러중에서도 카본블랙과 함께 사용될 경우 목적한 물성의 상승작용을 일으켜 현저한 내구성과 방열성을 발현할 수 있도록, 상기 실란계 화합물은 3-(N-아닐-N-글리시딜)아미노프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸에톡시실란, γ-글리시독시트리메틸디메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸메톡시실란 및 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 물성증진성분은 바람직하게는 주제수지 100 중량부에 대하여 2 ~ 5 중량부로 포함될 수 있다. 이는, 물성증진성분이 주제수지 100 중량부에 대하여 2 중량부 미만으로 구비되는 경우에는 물성증진성분을 통한 방열성 및 접착성 향상 등 목적하는 물성을 동시에 목적하는 수준까지 달성하지 못할 수 있고, 주제수지 100 중량부에 대하여 5 중량부를 초과하여 구비되는 경우에는 하우징(150,250) 표면과의 부착력이 약화될 수 있기 때문이다.
한편, 상기 방열코팅층(170)은 카본계 필러의 분산성을 향상시키기 위한 분산제, 용매를 더 포함할 수 있다. 상기 분산제는 카본계 필러의 분산제로 당업계에서 채용하는 공지된 성분을 사용할 수 있다.
또한, 상기 방열코팅층(170)은 레벨링제, pH 조절제, 이온포착제, 점도조정제, 요변성(搖變性) 부여제, 산화방지제, 열안정제, 광안정제, 자외선흡수제, 착색제, 탈수제, 난연제, 대전방지제, 방미제(防黴劑), 방부제 등의 각종 첨가제 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상이 첨가될 수도 있다. 상기 기재된 각종 첨가제는 당업계에 공지된 것을 사용할 수 있어 본 발명에서 특별히 한정하지 않는다.
상술한 방열코팅층(170)은 점도가 25℃에서 50 ~ 250cps일 수 있다. 이는, 방열코팅층(170)의 점도가 50 cps 미만일 경우에는 코팅하는 과정에서 피코팅면으로부터 흘러내려 방열코팅층(170)의 생성이 어려울 수 있고, 생성 후에도 피코팅면과의 접착력이 약화될 수 있고, 방열코팅층(170)의 점도가 250cps를 초과할 경우 얇은 두께의 코팅층으로 제조하기 어렵고, 제조되더라도 표면이 균일하지 않을 수 있으며, 코팅공정이 용이하지 않을 수 있고, 특히 스프레잉 방식의 코팅일 경우 더욱 코팅공정이 어려울 수 있으며, 방열코팅층 내 카본블랙의 분산성이 저하될 수 있기 때문이다.
또한, 상기 방열코팅층(170)은 방열코팅층 전체 중량에 대하여 카본계 필러를 5 ~ 30 중량%로 포함할 수 있다. 이는, 방열코팅층(170) 내에 카본계 필러가 5 중량% 미만으로 구비되는 경우에는 목적하는 수준의 방열성능을 발현하지 못할 수 있기 때문이다. 또한, 상기 방열코팅층(170) 내에 카본계 필러가 30 중량%를 초과할 경우에는 방열코팅층(170)의 접착력이 약화되어 박리가 쉽게 발생하고, 코팅층의 경도가 커져 물리적 충격에 쉽게 깨지거나 부스러질 수 있으며, 방열코팅층(170)의 표면에 돌출된 카본계 필러가 많아짐에 따라서 표면거칠기가 증가하여 방열코팅층의 표면품질이 저하될 수 있기 때문이다.
한편, 본 발명에 적용될 수 있는 하우징(150,250)이 방열부재 형성 조성물(C)을 이용한 플라스틱 재질로 이루어진 경우, 상기 방열부재 형성 조성물(C)은 도 20에 도시된 바와 같이 그라파이트 복합체(A,A') 및 고분자 수지(B)를 포함할 수 있으며, 인서트 사출성형 후 경화를 통해 상기 하우징(150,250)의 형태로 구현될 수 있다.
즉, 상기 하우징(150,250)은 열전도도가 좋은 그라파이트를 포함하는 방열부재 형성 조성물을 포함함으로써 열전도도가 크게 향상되어 우수한 방열성능을 구현할 수 있다.
이때, 상기 그라파이트 복합체(A,A')는 도 21a 및 도 21b에 도시된 바와 같이 판상의 그라파이트(A1)의 표면에 나노금속 입자(A2)가 결합된 복합체로 형성될 수 있으며, 상기 나노금속 입자(A2)는 전자파 차폐 효과를 나타낼 수 있도록 도전성 금속일 수 있다. 일례로, 상기 나노금속 입자(A2)는 Ni, Si, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Cu, Sn, In, Pt, Au, 및 Mg으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 그라파이트 복합체(A,A')에 포함된 나노금속 입자(A2)는 판상의 그라파이트(A1) 표면에서 고밀도로 존재해야 하므로 그라파이트(A1)의 전체중량에 대하여 20~50wt%로 함유될 수 있고, 평균 입자 입경이 10 ~ 200nm인 결정 형태로 그라파이트(A1) 표면에 결합될 수 있다. 또한, 상기 그라파이트 복합체(A,A')의 단면에 대하여 30 ~ 70면적%의 표면적 범위를 가질 수 있다.
이때, 상기 방열부재 형성 조성물은 도 20에 도시된 바와 같이 상기 그라파이트 복합체(A,A')가 고분자 수지(B)에 분산상을 형성할 수 있다. 여기서, 상기 고분자 수지(B)는 열경화성 수지 및 열가소성 수지 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이를 위해, 상기 그라파이트 복합체(A,A')는 도 21a 및 도 21b에 도시된 바와 같이 상기 나노금속 입자(A2)상에 카테콜아민(Catecholamine)층(A3)을 포함할 수 있다. 이는, 표면에 나노금속 입자(A2)가 결정화되어 있는 판상의 그라파이트(A1)를 폴리도파민 등과 같은 카테콜아민(Catecholamine)으로 코팅시켜 표면을 개질시킴으로써 판상의 그라파이트 자체의 고유한 물성 특성의 저하 없이 카테콜아민의 강한 점착 특성을 이용하여 고분자 수지와의 강한 계면 결합성을 높여 줄 수 있기 때문이다.
또한, 상기 나노금속 입자(A2)에 카테콜아민층(A3)이 코팅될 경우 유기용매 내에서 분산성이 향상됨으로써 상기 방열부재 형성 조성물(C)에 유기용매가 포함될 경우 상기 그라파이트 복합체(A,A')는 고분자 수지(B)에 균일하게 분산될 수 있게 된다.
이에 따라, 그라파이트 - 나노금속 입자 - 카테콜아민을 포함하는 그라파이트 복합체(A,A')를 우선적으로 제조함으로써 목적하는 고분자 수지 내에서의 분산성을 현저히 향상시킨 복합재료를 제조할 수 있게 된다.
여기서, 상기 "카테콜아민(Catecholamine)"이란 벤젠 고리의 오쏘(ortho)-그룹으로 하이드록시 그룹 (-OH)을 가지고 파라(para)-그룹으로 다양한 알킬아민을 가지는 단분자를 의미하는 용어로, 이러한 구조체의 다양한 파생물들로서 도파민(dopamine), 도파민퀴논 (dopamine-quinone), 알파-메틸도파민 (alphamethyldopamine), 노르에피네프린 (norepinephrine), 에피네프린(epinephrine), 알파-메틸도파 (alphamethyldopa), 드록시도파 (droxidopa), 인돌아민(indolamine), 세로토닌(serotonin) 또는 5-하이드록시도파민 (5-Hydroxydopamine) 등이 카테콜아민에 포함된다. 가장 바람직하게는 도파민 (dopamine)이 사용될 수 있다.
통상적으로, 순수한 판상의 그라파이트 표면에는 카테콜아민층이 코팅되기 어려우나, 본 발명에 적용되는 그라파이트 복합체(A,A')는 표면에 결정화된 나노금속 입자(A2)가 고밀도로 결합을 이루고 있어 상기 결정화된 나노금속 입자(A2)에 폴리도파민 등의 카테콜아민 화합물이 결합됨으로써 카테콜아민층(A3)이 안정적으로 형성될 수 있다.
이러한 카테콜아민층이 도파민으로 구성되는 경우 상기 카테콜아민층은 그라파이트 복합체(A,A')를 도파민 수용액에 디핑(dipping)하여 형성될 수 있다. 이때, 상기 도파민 수용액으로 염기성 도파민 수용액을 사용하게 되면 산화 조건하에서 도파민이 자발적으로 반응함으로써 상기 그라파이트 복합체(A,A')의 나노금속 입자(A2) 상에 고분자화되어 폴리도파민층이 형성된다. 따라서, 별도의 소성 과정이 필요하지 않으며, 산화제의 첨가를 특별히 제한하는 것은 아니나, 산화제의 첨가 없이 공기 중의 산소 기체를 산화제로 이용할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 적용되는 그라파이트 복합체(A,A')는 그라파이트의 표면에 나노금속 입자(A2)가 결합된 상태이므로 상기 나노금속 입자(A2)에 의해 카테콜아민층이 형성될 수 있다.
이에 따라, 상기 고분자 수지(B) 및 그라파이트 복합체(A,A') 간의 계면 특성이 상기 카테콜아민층을 통해 향상됨으로써 그라파이트 복합체(A,A')의 분산성을 향상시키고 배향성이 향상된다. 이로 인해, 방열부재 형성 조성물에 포함되는 그라파이트 복합체의 함량을 높일 수 있게 되므로 방열부재 형성 조성물에 소량의 고분자 수지가 포함되더라도 시트 형태로의 제조가 가능하게 된다.
한편, 상기 그라파이트 복합체(A')는 상기 카테콜아민층(A3) 상에 결합된 고분자(A4)를 포함할 수 있다(도 21b 참조). 일례로, 상기 카테콜아민으로 나노금속 입자(A2)가 코팅된 그라파이트 복합체(A)를 고분자 수지 용액에 첨가시켜 카테콜아민층 상에 고분자(A4)가 결합될 수 있다.
여기서, 상기 고분자(A4)는 상기 카테콜아민층(A3)을 완전히 덮도록 형성될 수도 있고, 상기 카테콜아민층(A3)에 고분자(A4)가 입자형태로 결합될 수도 있으며, 그라파이트 복합체(A)의 표면을 완전히 덮도록 형성될 수도 있다.
또한, 상기 고분자(A4)는 그 종류에 특별히 한정된 것은 아니나, 열경화성 수지, 열가소성 수지 및 고무로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 이때, 상기 고분자(A4)는 상기 방열부재 형성 조성물을 구성하는 고분자 수지(B)와 서로 간의 반응성 및 조화성이 있다면 그 종류에는 큰 제한이 없지만, 바람직하게는 상기 고분자 수지(B)의 종류와 동일 유사한 종류의 고분자가 사용될 수 있다.
이를 통해, 그라파이트(A1), 나노금속 입자(A2), 카테콜아민층(A3) 및 고분자(A4)를 포함하는 그라파이트 복합체(A')를 1차적으로 제조한 후 이를 목적하는 고분자 수지(B) 내에 분산시키면 상기 그라파이트 복합체(A')가 상기 고분자 수지(B) 내에 매우 균일하고 고르게 분산될 수 있다.
즉, 그라파이트 복합체(A')는 표면에 고분자(A4)를 포함하고 있기 때문에 그라파이트 자체의 저분산성 및 뭉침 현상뿐만 아니라 카테콜아민층 자체의 고점착성에 의한 뭉침현상도 일어나지 않으므로 고분자 수지 내에서 균일하게 분산될 수 있다. 이에 따라, 상기 방열부재 형성 조성물을 구성함에 있어 상기 그라파이트 복합체(A')의 전체적인 함량을 증가시킬 수 있음으로써 우수한 방열 성능을 얻을 수 있다.
한편, 상기 방열부재 형성 조성물은 유기용매와 더불어, 그 밖에도 레벨링제, pH 조절제, 이온포착제, 점도조정제, 요변성(搖變性) 부여제, 산화방지제, 열안정제, 광안정제, 자외선흡수제, 착색제, 탈수제, 난연제, 대전방지제, 방미제(防黴劑), 방부제, 등의 각종 첨가제의 1종 또는 2종 이상이 첨가될 수도 있다. 상기 기재된 각종 첨가제는 당업계에 공지된 것을 사용할 수 있어 본 발명에서 특별히 한정하지 않는다. 또한, 상기 카테콜아민층(A3)은 용제를 더 포함할 수 있으며, 선택되는 접착성분에 따라 이에 맞는 용제를 선택할 수 있어 본 발명에서는 이를 특별히 한정하는 것은 아니며, 상기 용매로는 각 성분의 적절한 용해를 가능케 하는 임의의 용매를 사용할 수 있다.
본 발명에 적용되는 하우징(150,250)이 상기 그라파이트 복합체(A,A') 및 고분자 수지(B)가 혼합된 방열부재 형성 조성물로 구현되는 경우, 사출성형을 통하여 상기 방열부재 형성 조성물만으로 하우징(150,250)을 구현할 수도 있고, 방열부재 형성 조성물이 인서트 사출을 통하여 상기 금속플레이트(D)를 덮어 상기 금속플레이트(D)와 일체화된 형태로 구현될 수도 있다. 이를 통해, 상기 하우징(150,250)을 금속재질만으로 구현되는 경우에 비하여 동일한 사이즈의 하우징(150,250)을 구현하더라도 방열성능이 향상될 수 있으며, 또한, 위와 같은 방열 성능의 향상으로 하우징의 두께 등을 얇게 하는 것이 가능하기 때문에 경량화를 도모할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 차량용 무선전력 송신장치(100,200)는 도 16, 도 19 및 도 22에 도시된 바와 같이 상기 하우징(150,250)의 바닥면에 열전달부재(180)가 배치될 수 있다.
이와 같은 열전달부재(180)는 상기 하우징(150,250)의 바닥면과 하우징(150,250)의 내부에 배치되는 회로기판(192)의 일면에 각각 접하도록 배치됨으로써 상기 회로기판(192)에서 발생되는 열을 하우징(150,250) 측으로 전달할 수 있다.
일례로, 상기 열전달부재(180)는 상기 회로기판(192) 상에 실장되는 IC칩등과 같은 발열소자와 대응되는 영역에 배치됨으로써 상기 발열소자에서 발생되는 열을 하우징(150,250) 측으로 전달할 수 있다.
이때, 상기 열전달부재(180)는 열전도도가 0.8 W/m·K 이상일 수 있다. 이는 상기 열전달부재(180)의 열전도도가 0.8 W/m·K 미만일 경우 방열효과가 미미하여 무선충전 효율의 저하를 수반할 수 있기 때문이다.
이와 같은 열전달부재(180)는 열전도성 필러 및 상변이 화합물(Phase change materials) 중 어느 하나 이상을 포함하는 방열형성조성물이 고화된 패드 형태일 수 있으며, 상기 하우징(150,250)의 바닥면에 상변이 화합물 및 열전도성 필러 중 어느 하나 이상을 포함하는 방열형성조성물을 소정의 두께로 직접 도포하여 고화되는 형태일 수도 있다.
이때, 상기 열전달부재(180)가 열전도성 필러를 포함하는 방열형성조성물로 구성되는 경우, 상기 열전도성 필러는 금속필러, 세라믹 필러 및 카본계 필러 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 금속필러는 Al, Ag, Cu, NI, In-Bi-Sn 합금, Sn-In-Zn 합금, Sn-In-Ag 합금, Sn-Ag-Bi 합금, Sn-Bi-Cu-Ag 합금, Sn-Ag-Cu-Sb 합금, Sn-Ag-Cu 합금, Sn-Ag 합금 및 Sn-Ag-Cu-Zn 합금 등의 공지된 금속필러 중 1 종 이상을 포함할 수 있고, 상기 세라믹필러는 AlN, Al2O3, BN, SiC 및 BeO 등의 공지된 세라믹필러 중 1종 이상을 포함할 수 있으며, 상기 카본계 필러는 그라파이트(graphite), 탄소나노튜브(carbon nanotube), 탄소섬유(carbon fiber), 다이아몬드 및 그래핀(graphene) 등의 공지된 카본계 필러를 1종 이상 포함할 수 있다.
또한, 상기 열전달부재(180)가 열전도성 필러를 포함하는 상기 방열형성조성물로 구성되는 경우 상기 열전달부재(180)는 일반적으로 사용되는 통상의 코팅층 형성성분 및 경화성 성분을 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 열전달부재(180)를 구성하는 방열형성조성물이 상변이 화합물을 포함하는 경우 상기 열전달부재(180)는 발열소자에서 발생된 열에 의해 성상이 고상에서 반고상 또는 액상으로 변화하는 성상의 변화를 이용할 수 있다.
즉, 어떤 물질이 상변화가 일어나는 경우, 일례로 고체에서 액체(또는 액체에서 고체), 액체에서 기체(또는 기체에서 액체)로 변화될 때 흡수하거나 방출하는 열을 잠열(latent heat)이라 하는데, 상기 잠열은 상변화가 일어나지 않은 상태에서 온도 변화에 따라 흡수(또는 방출)하는 열보다 매우 크기 때문에 상기 잠열을 이용할 경우 현저한 방열효과를 달성하기에 유리할 수 있다.
여기서, 상기 상변이 화합물은 공지된 상변이 화합물을 사용할 수 있다. 일례로, 상기 상변이 화합물은 선형 지방족 탄화수소, 수화무기염, 다가알코올, 고급지방산, 알코올지방산 에스테르, 폴리에테르로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 차량용 무선전력 송신장치(100,200)는 하우징(150,250)의 외부면에 방열코팅층(170)을 형성하고, 자기장 차폐시트(120)의 일면에 금속소재로 이루어진 방열부재(140)를 배치함으로써 커버(160)의 노출면에서의 표면온도를 더욱 낮출 수 있다.
이는, 하기의 표1에서 확인할 수 있다.
표 1은 자기장 차폐시트(120)의 일면에 알루미늄으로 이루어진 방열부재(140)를 배치한 상태에서, 하우징(150,250)의 재질 및 하우징(150,250)의 외부면에 방열코팅층(170) 도포 여부에 따른 커버(160)의 노출면에서의 발열온도를 측정한 결과이다.
하우징의 재질 중량(g) 방열코팅층 유무 커버 표면온도(℃)
알루미늄 75.2 x 41.0
0 40.1
방열부재 형성 조성물 50.8 x 40.5
0 40.3
방열부재 형성 조성물+알루미늄플레이트 66.0 x 40.5
0 40.1
위의 표 1에서 확인할 수 있듯이, 하우징의 재질에 상관없이 하우징(150,250)의 외부면에 방열코팅층(170)이 형성되는 경우 커버(160)의 표면온도는 모두 저감됨을 확인할 수 있으며, 상술한 방열부재 형성 조성물로 하우징(150,250)을 구현하는 경우 무게경감은 물론 알루미늄 단독으로 이루어진 하우징(150,250)에 비하여 커버(160)의 표면온도가 모두 저감됨을 확인할 수 있다.
여기서, 방열부재 형성 조성물은 상술한 바와 같이 그라파이트 복합체(A,A')를 포함하는 플라스틱 재질을 의미하며, 방열부재 형성 조성물 + 알루미늄플레이트는 알루미늄플레이트가 인서트 사출을 통하여 그라파이트 복합체(A,A')를 포함하는 방열부재 형성 조성물(C)과 일체화된 형태를 의미한다.
한편, 도면에는 본 발명에 따른 무선전력 송신장치가 하우징(150,250) 및 커버(160)를 포함하는 경우 지지플레이트(130) 및 방열부재(140)가 모두 적용되는 것으로 도시하였지만 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 지지플레이트(130) 및 방열부재(140)는 선택적으로 적용될 수도 있고 모두 적용되지 않을 수도 있음을 밝혀둔다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

Claims (15)

  1. 전력 전송을 위한 적어도 하나의 무선전력 전송용 안테나;
    회로기판의 적어도 일면에 안테나 패턴으로 형성된 무선 통신용 안테나; 및
    상기 무선전력 전송용 안테나의 일면에 배치되는 판상의 자기장 차폐시트;를 포함하고,
    상기 무선 통신용 안테나가 형성된 회로기판은 상기 무선전력 전송용 안테나의 상부에 위치하도록 배치되는 무선전력 송신장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 무선전력 전송용 안테나는 중공부를 갖는 평판형 코일로 이루어지고,
    상기 무선 통신용 안테나는 상기 무선전력 전송용 안테나와 대응되는 영역에 배치되는 제1패턴부와, 상기 무선전력 전송용 안테나와 대응되지 않는 영역에 배치되는 제2패턴부를 포함하는 무선전력 송신장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제2패턴부는 상기 회로기판의 테두리를 따라 가장자리 측에 형성되고, 상기 제1패턴부는 상기 제2패턴부의 내측에 위치하도록 상기 회로기판의 내측에 형성되는 무선전력 송신장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 제1패턴부는 상기 평판형 코일 중 코일 몸체의 직상부에 위치하는 부분이 상기 중공부의 직상부에 위치하는 부분보다 상대적으로 긴 길이 또는 넓은 면적을 갖도록 형성되는 무선전력 송신장치.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 제1패턴부는 상기 평판형 코일 중 코일 몸체의 직상부에 위치하는 부분이 상기 중공부의 직상부에 위치하는 부분보다 상대적으로 짧은 길이 또는 좁은 면적을 갖도록 형성되는 무선전력 송신장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 무선전력 송신장치는,
    판상의 방열부재;를 포함하는 무선전력 송신장치.
  7. 소정의 면적을 갖는 판상의 자기장 차폐시트;
    상기 자기장 차폐시트의 제1면에 배치되는 적어도 하나의 무선전력 전송용 안테나; 및
    회로기판의 적어도 일면에 안테나 패턴으로 형성된 무선 통신용 안테나;를 포함하고,
    상기 회로기판은 상기 제1면과 반대면인 상기 자기장 차폐시트의 제2면에 배치되는 무선전력 송신장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 회로기판은 상기 자기장 차폐시트의 테두리로부터 외측으로 돌출되는 돌출영역을 포함하고, 상기 무선 통신용 안테나는 상기 돌출영역에 패턴형성되는 무선전력 송신장치.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 무선전력 송신장치는, 상기 회로기판의 일면에 배치되는 판상의 방열부재;를 포함하고, 상기 방열부재는 박판의 금속시트인 무선전력 송신장치.
  10. 제 1항 또는 제 7항에 있어서,
    상기 무선전력 송신장치는,
    방열성을 갖는 플라스틱 재질로 이루어지고, 적어도 하나의 안착홈이 서로 반대면인 제1면과 제2면에 각각 형성된 지지플레이트;를 포함하고,
    상기 무선전력 전송용 안테나는 복수 개의 평판형 코일로 이루어져 상기 안착홈에 각각 삽입배치되는 무선전력 송신장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 복수 개의 평판형 코일 중 어느 하나는 상기 제1면에 형성되는 제1안착홈에 배치되고, 나머지 평판형 코일은 상기 제2면에 형성되는 제2안착홈에 배치되는 무선전력 송신장치.
  12. 제 1항 또는 제 7항에 있어서,
    상기 무선전력 송신장치는,
    전반적인 구동을 위한 적어도 하나의 회로기판이 내장되며, 열원에서 발생되는 열을 방출하기 위한 하우징; 및
    상기 하우징의 외부면에 도포되어 방열성을 향상시키기 위한 방열코팅층;을 포함하는 차량용 무선전력 송신장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 방열코팅층은,
    주제수지를 포함하는 코팅층 형성성분;
    상기 주제수지 100 중량부에 대하여 8~72중량부로 포함되는 카본계 필러; 및
    방열성 및 부착성 향상을 위한 물성증진성분;을 포함하는 차량용 무선전력 송신장치.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 주제수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지를 포함하는 글리시딜에테르형 에폭시 수지인 차량용 무선전력 송신장치.
  15. 제 12항에 있어서, 상기 하우징은,
    그라파이트의 표면에 결정화된 나노금속 입자가 결합된 그라파이트 복합체 및 상기 그라파이트 복합체가 분산상을 형성하는 고분자 수지를 포함하는 방열부재 형성 조성물로 이루어지는 차량용 무선전력 송신장치.
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