(57)【要約】【課題】データ通信のための近距離通信用アンテナと無線充電のための無線電力伝送用アンテナとが備えられても無線充電効率が低下するのを防止できる車両用無線電力送信装置を提供する。【解決手段】磁場を遮蔽するための磁場遮蔽シートと、磁場遮蔽シートの一面に取り付けられる無線電力伝送用アンテナと、磁場遮蔽シートの無線電力伝送用アンテナが取り付けられた面に取り付けられる無線通信用アンテナとを含み、無線電力伝送用アンテナと無線通信用アンテナとは、同一平面上に配置されることを特徴とする。【選択図】  図３
2020195275.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁場を遮蔽するための磁場遮蔽シートと、
前記磁場遮蔽シートの一面に取り付けられる無線電力伝送用アンテナと、
前記磁場遮蔽シートの前記無線電力伝送用アンテナが取り付けられた面に取り付けられる無線通信用アンテナとを含む、ことを特徴とする車両用無線電力送信装置。
【請求項２】
前記無線電力伝送用アンテナと前記無線通信用アンテナとは、同一平面上に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の車両用無線電力送信装置。
【請求項３】
前記無線電力伝送用アンテナは、中空部を形成するように巻かれた平板状コイルとして設けられ、
前記無線通信用アンテナは、前記平板状コイルによって形成された中空部側に配置されることを特徴とする、請求項２に記載の車両用無線電力送信装置。
【請求項４】
前記無線電力伝送用アンテナは、前記平板状コイルが複数個形成され、
前記無線通信用アンテナは、前記平板状コイルによって形成された中空部それぞれに配置され、それぞれ配置された前記無線通信用アンテナは、直列に連結されることを特徴とする、請求項３に記載の車両用無線電力送信装置。
【請求項５】
前記無線電力伝送用アンテナは、中空部を形成するように巻かれた平板状コイルとして設けられ、
前記無線通信用アンテナは、前記平板状コイルの外側縁を取り囲む形態で配置されることを特徴とする、請求項２に記載の車両用無線電力送信装置。
【請求項６】
前記無線電力伝送用アンテナは、前記平板状コイルが複数個形成され、
前記無線通信用アンテナは、前記平板状コイルそれぞれの外側縁を取り囲む形態で配置され、それぞれ配置された前記無線通信用アンテナは、直列に連結されることを特徴とする、請求項５に記載の車両用無線電力送信装置。
【請求項７】
前記無線電力伝送用アンテナは、中空部を形成するように巻かれた平板状コイルが区分されて複数個形成され、
前記無線通信用アンテナは、前記複数の平板状コイルの外側縁をともに取り囲む形態で配置されることを特徴とする、請求項２に記載の車両用無線電力送信装置。
【請求項８】
前記無線通信用アンテナは、平面上全体的に波紋状に配置されることを特徴とする、請求項７に記載の車両用無線電力送信装置。
【請求項９】
前記磁場遮蔽シートは、非晶質リボンシート、フェライトシート、およびポリマーシートのいずれか１つであることを特徴とする、請求項３乃至８のいずれか１項に記載の車両用無線電力送信装置。
【請求項１０】
前記磁場遮蔽シートは、Ｎｉ−Ｚｎフェライトシートであることを特徴とする、請求項９に記載の車両用無線電力送信装置。
【請求項１１】
前記磁場遮蔽シートの一面に配置される板状の放熱プレートをさらに含むことを特徴とする、請求項３乃至８のいずれか１項に記載の車両用無線電力送信装置。
【請求項１２】
前記放熱プレートは、銅プレート、アルミニウムプレート、およびグラファイトシートのいずれか１つであることを特徴とする、請求項１１に記載の車両用無線電力送信装置。
【請求項１３】
磁場を遮蔽するための磁場遮蔽シートと、
前記磁場遮蔽シートの一面上に配置される無線電力伝送用アンテナと、
前記磁場遮蔽シートの前記無線電力伝送用アンテナが配置された面上に配置される無線通信用アンテナとを含み、
前記無線電力伝送用アンテナと前記無線通信用アンテナとは、前記磁場遮蔽シートの平面に垂直な方向に対して重畳しないように配置されることを特徴とする、車両用無線電力送信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用無線電力送信装置に係り、より詳しくは、車両内でスマート機器などに無線で電力を送信できる装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、外部の電力でバッテリを充電して用いる電気機器、例えば、携帯電話やスマートフォン、タブレットＰＣ、ノート型パソコン、デジタル放送用端末、ＰＤＡ、ＰＭＰおよびナビゲーションなどの移動端末の使用が増加しており、車両のような動的な空間での移動中に充電器を介して電子機器のバッテリを充電する場合が頻繁である。
【０００３】
充電ケーブルによる充電から、今ではさらに、車両内で無線電力伝送方式を利用して簡便に電子機器のバッテリを充電する無接点方式の充電システムが提示されている。
【０００４】
一方、最近の電子機器は、無線充電とともに、近距離無線通信（ＮＦＣ）を介したデータの伝送機能も備えている。
【０００５】
ＮＦＣは、電子タグであるＲＦＩＤの一つで、１３．５６ＭＨｚの周波数帯域を用いる非接触式近距離無線通信モジュールであって、１０ｃｍの近い距離における端末間のデータ伝送技術である。
【０００６】
このような近距離無線通信技術により車両の多様な情報を電子機器側に伝送することにより、ユーザが携帯機器を介して車両の情報を簡便に確認し制御することができる。
【０００７】
このために、車両内の無線充電のみならず、ＮＦＣ機能のためのＮＦＣアンテナ一体型無線充電器は、車両のキーなしにスマートフォンだけをもって車両のドア開閉および始動をかけられるようにし、スマートフォンを無線充電パッドに据え置く時、ＮＦＣ通信によりスマートフォンを検知し、スマートフォン認証コントローラに受信したデータを伝送する。したがって、認証コントローラを介して運転者を認識し、ドアの開閉および始動をかけられるようにする。
【０００８】
図１は、従来のＮＦＣアンテナ一体型無線充電器の一例を示すものであって、図１のように、従来のＮＦＣアンテナ一体型無線充電器は、部品内蔵のためのハウジング１１、１２、１３を備え、回路基板１４と放熱基板１５とを備え、無線充電用コイルおよび磁気吸収材１６とＮＦＣ用ＰＣＢ１７とが積層されて構成される。
【０００９】
このように、ＮＦＣアンテナを別途に構成するためには、無線充電Ｔｘコイルと別途に印刷回路基板を構成して配置しなければならない問題がある。
【００１０】
この場合、無線充電Ｔｘコイルの上部に位置していた従来のＰＣＢ  ｔｙｐｅ  ＮＦＣアンテナの位置によって、無線充電Ｔｘコイルと端末部分のＲｘコイルとの距離が遠くなるにつれ、充電効率の低下が発生する。
【００１１】
だからといって、ＮＦＣアンテナ回路基板を無線充電Ｔｘコイルの下側に配置すると、無線充電Ｔｘコイルの作動のために設けられる遮蔽シートによってＮＦＣアンテナが正常動作しないことから、ＮＦＣアンテナの設置位置は限られる。
【００１２】
そして、従来は遮蔽部材をセンダストのような材質を用い、最近はＭｎ−Ｚｎ  ｆｅｒｒｉｔｅを用いたりしているが、センダストは、ＮＦＣ帯域の周波数では使用が不可能であり、Ｍｎ−Ｚｎ  ｆｅｒｒｉｔｅも、５００ｋＨｚまでの帯域では良い特性を示すが、ＮＦＣ使用区間帯域（１３．５６ＭＨｚ）では磁気特性が急激に低下するという素材の特性的な限界があり、ＮＦＣアンテナ用には適しない。
【００１３】
以上の背景技術に記載の事項は、発明の背景に対する理解のためのものであって、この技術の属する分野における通常の知識を有する者にすでに知られた従来技術でない事項を含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】韓国特許登録公報第１０−１５９４１５８号
【特許文献２】米国特許登録公報第９２４６３５２号
【特許文献３】韓国特許登録公報第１０−１５２４４９３号
【特許文献４】日本国特開第２００７−０６０３８２号公報
【特許文献５】米国特許公開公報第２０１３−０２６７１７０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、上記の問題点を解決すべくなされたものであって、データ通信のための近距離通信用アンテナ（ＮＦＣ）と無線充電のための無線電力伝送用アンテナ（ＷＰＣ）とがすべて備えられても無線充電効率が低下するのを防止できる車両用無線電力送信装置を提供することを目的とする。
【００１６】
また、１つの遮蔽シートを用いて、近距離通信用アンテナと無線充電のための無線電力伝送用アンテナとをすべて遮蔽できる車両用無線電力送信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の一態様に係る車両用無線電力送信装置は、磁場を遮蔽するための磁場遮蔽シートと、前記磁場遮蔽シートの一面に取り付けられる無線電力伝送用アンテナと、前記磁場遮蔽シートの前記無線電力伝送用アンテナが取り付けられた面に取り付けられる無線通信用アンテナとを含む。
【００１８】
さらに、前記無線電力伝送用アンテナと前記無線通信用アンテナとは、同一平面上に配置されることを特徴とする。
【００１９】
そして、前記無線電力伝送用アンテナは、中空部を形成するように巻かれた平板状コイルとして設けられ、前記無線通信用アンテナは、前記平板状コイルによって形成された中空部側に配置されることを特徴とする。
【００２０】
ここで、前記無線電力伝送用アンテナは、前記平板状コイルが複数個形成され、前記無線通信用アンテナは、前記平板状コイルによって形成された中空部それぞれに配置され、それぞれ配置された前記無線通信用アンテナは、直列に連結されることを特徴とする。
【００２１】
あるいは、前記無線電力伝送用アンテナは、中空部を形成するように巻かれた平板状コイルとして設けられ、前記無線通信用アンテナは、前記平板状コイルの外側縁を取り囲む形態で配置されることを特徴とする。
【００２２】
ここで、前記無線電力伝送用アンテナは、前記平板状コイルが複数個形成され、前記無線通信用アンテナは、前記平板状コイルそれぞれの外側縁を取り囲む形態で配置され、それぞれ配置された前記無線通信用アンテナは、直列に連結されることを特徴とする。
【００２３】
また、前記無線電力伝送用アンテナは、中空部を形成するように巻かれた平板状コイルが区分されて複数個形成され、前記無線通信用アンテナは、前記複数の平板状コイルの外側縁をともに取り囲む形態で配置されることを特徴とする。
【００２４】
そして、前記無線通信用アンテナは、平面上全体的に波紋状に配置されることを特徴とする。
【００２５】
一方、前記磁場遮蔽シートは、非晶質リボンシート、フェライトシート、およびポリマーシートのいずれか１つであることを特徴とする。
【００２６】
さらに、前記磁場遮蔽シートは、Ｎｉ−Ｚｎフェライトシートであることを特徴とする。
【００２７】
そして、前記磁場遮蔽シートの一面に配置される板状の放熱プレートをさらに含んでもよい。
【００２８】
さらに、前記放熱プレートは、銅プレート、アルミニウムプレート、およびグラファイトシートのいずれか１つであることを特徴とする。
【００２９】
次に、本発明の他の態様に係る車両用無線電力送信装置は、磁場を遮蔽するための磁場遮蔽シートと、前記磁場遮蔽シートの一面上に配置される無線電力伝送用アンテナと、前記磁場遮蔽シートの前記無線電力伝送用アンテナが配置された面上に配置される無線通信用アンテナとを含み、前記無線電力伝送用アンテナと前記無線通信用アンテナとは、前記磁場遮蔽シートの平面に垂直な方向に対して重畳しないように配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の車両用無線電力送信装置によれば、別途のＮＦＣアンテナＰＣＢを必要とせず、材料費および工程単価を節減することができる。
【００３１】
また、無線充電効率が従来の積層構造に比べて２．７％まで向上する。
【００３２】
そして、１つの遮蔽シートを用いてＮＦＣとＷＰＣアンテナの遮蔽を行うことができる。
【００３３】
また、ＮＦＣアンテナとＷＰＣアンテナとが互いに重畳しないように配置することにより、従来の無線充電Ｔｘモジュールの体積をそのまま維持しながらもＮＦＣ機能まで追加可能であり、各動作中の干渉を最大限に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】従来のＮＦＣアンテナ一体型無線充電器を示すものである。
【図２】本発明の一実施形態に係る車両用無線電力送信装置の分解図を示すものである。
【図３】図２の車両用無線電力送信装置の一構成を部分的に示すものである。
【図４】図２の車両用無線電力送信装置の一構成を部分的に示すものである。
【図５】本発明の他の実施形態に係る車両用無線電力送信装置を示すものである。
【図６】本発明のさらに他の実施形態に係る車両用無線電力送信装置を示すものである。
【図７】本発明のさらに他の実施形態に係る車両用無線電力送信装置を示すものである。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本発明と本発明の動作上の利点および本発明の実施によって達成される目的を十分に理解するためには、本発明の好ましい実施例を例示する添付図面および添付図面に記載の内容を参照しなければならない。
【００３６】
本発明の好ましい実施例を説明するにあたり、本発明の要旨を不必要にあいまいにしうる公知の技術や繰り返しの説明はその説明を縮小または省略する。
【００３７】
図２は、本発明の一実施形態に係る車両用無線電力送信装置の分解図を示すものであり、図３および図４は、図２の車両用無線電力送信装置の一構成を部分的に示すものである。
以下、図２〜図４を参照して、本発明の一実施形態に係る車両用無線電力送信装置を説明する。
【００３８】
本発明に係る車両用無線電力送信装置は、車両に備えられ、無線でスマート機器などの電子機器を充電できるＷＰＣ機能とともに、ＮＦＣ機能によって電子機器とデータ通信を可能にする無線電力送信装置である。
【００３９】
そのため、無線電力送信装置には、無線電力伝送によるスマート機器の充電のためのアンテナとＮＦＣ機能のための無線通信用アンテナとを含むアンテナユニットが内蔵されなければならない。
【００４０】
従来は、空間上の制約によって、無線電力伝送のためのアンテナと無線通信のためのアンテナとを積層した形態で構成されるしかなかったが、その場合、無線による充電効率が低下する問題があり、本発明の無線電力送信装置は、これを改善して２つの機能をすべて円滑に行えるようにしたものである。
【００４１】
図示のように、アンテナユニットなどの内蔵のためのハウジング１１０が備えられ、アンテナユニットおよび電源のための電気的連結のために回路基板１２１、１２２が構成される。
ただし、ＮＦＣ用ＰＣＢを別途に構成する必要が無くなる。
【００４２】
そして、無線電力伝送用アンテナと無線通信用アンテナ１６０とを含むアンテナユニットが、磁場遮蔽シート１４０上に取り付けられる。
【００４３】
磁場遮蔽シート１４０は、アンテナユニットによって発生する磁場を遮蔽するための構成であるが、従来は、無線電力伝送のためのアンテナと無線通信のためのアンテナがそれぞれ別途に構成されて積層配置されていたことから、これらそれぞれのための遮蔽シートが別途に備えられなければならなかったが、本発明の無線電力送信装置では、１つの磁場遮蔽シート上に無線電力伝送用アンテナと無線通信用アンテナがともに配置される。
【００４４】
その結果、無線充電効率の低下なしに、無線充電および無線通信の機能をすべて円滑に行うことができる。
これを可能にするのは、これら無線電力伝送用アンテナと無線通信用アンテナ１６０とが、磁場遮蔽シート１４０の形成する平面に垂直な方向に対して互いに重畳するのではなく、磁場遮蔽シート１４０の同じ一面の同一平面上に配置されるからである。
【００４５】
そして、磁場遮蔽シートは、非晶質リボンシート、フェライトシート、およびポリマーシートのいずれか１つであってもよいし、より好ましくは、無線充電とＮＦＣ性能をすべて満足するＮｉ−Ｚｎフェライトシートで構成することが可能で、ＮＦＣ使用区間帯域においてもより十分に機能できるようにする。
【００４６】
一実施形態において、磁場遮蔽シート１４０の一面に取り付けられる無線電力伝送用アンテナは、中空部を形成するように巻かれた平板状コイル１５１、１５２、１５３から構成される。
【００４７】
例示上、２つの平板状コイル１５１、１５２は、磁場遮蔽シート１４０に直接取り付けられ、もう１つの平板状コイル１５３は、これらと重畳して積層される。
【００４８】
すなわち、本実施形態において、無線通信用アンテナ１６０と同一平面上に配置され、平面の垂直な方向に対して重畳しないように配置される無線電力伝送用アンテナは、磁場遮蔽シート１４０に直接取り付けられる平板状コイル１５１、１５２になる。
【００４９】
このために、一実施形態における無線通信用アンテナ１６０は、磁場遮蔽シート１４０に直接取り付けられる平板状コイル１５１、１５２によって形成された中空部側に配置されることにより、ＷＰＣおよびＮＦＣ機能を効率の低下なく行えるようになる。
【００５０】
例示のように、一対の無線電力伝送用アンテナ１５１、１５２が磁場遮蔽シート１４０に取り付けられた場合、無線通信用アンテナ１６０も複数備えられ、複数の無線通信用アンテナ１６０が磁場遮蔽シート１４０に直接取り付けられた平板状コイル１５１、１５２それぞれによって形成された中空部側にそれぞれ配置される。
【００５１】
さらに、このようにそれぞれ配置される無線通信用アンテナ１６０は、直列に連結されることが好ましい。
【００５２】
そして、板状の放熱プレート１３０が磁場遮蔽シート１４０の一面に配置されて熱を効果的に放出できるようにし、放熱プレート１３０は、磁場遮蔽シート１４０のアンテナユニットが取り付けられた面の反対面に配置されることが好ましい。
【００５３】
以下、上述した本発明に係る車両用無線電力送信装置の無線充電効率を従来の技術と比較したものを、表１、表２を参照して説明する。
【００５４】
ここで、Ｃｏｉｌ  １、２、３は、それぞれ平板状コイル１５１、１５２、１５３を意味し、無線充電器に印加した電力は５Ｗ、１０Ｗ、１５Ｗであり、この時、スマートフォンに充電された電力を比較して充電効率を計算した。
【表１】
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表１に示すように、ＮＦＣ用ＰＣＢが積層された従来の技術に比べて、本発明では、５Ｗ、１０Ｗ、１５Ｗでいずれも充電効率が向上することを確認できる。それによって、スマートフォンバッテリの無線充電時間は短縮可能である。
【００５５】
また、本発明に係る試作品においてアンテナ性能を評価した。
下記の表にて、ＵＣＬ、ＴＯＰＡＺ、ＵＬＴＲＡ  ＬＩＧＨＴ、ＥＶ１は、それぞれＮＦＣ  ｔａｇの使用のためのチップのモデル（カードタイプ）を意味し、それぞれの性能スペック基準を有する。
仮に、ＵＣＬ製品は、読出モードにおいて最小１０ｍｍ以上で作動しなければならない、などである。
【００５６】
アプリケーションによって、車両用としてＵｌｔｒａｌｉｇｈｔ、ＥＶ１など多様に用いられるが、本試験では、４つの製品で試験を進行させ、Ｎｉ−Ｚｎフェライトを用いた場合、すべて満足する試験結果を示した。
カードモードにおいても最小規格についてすべて満足する結果を示した。
【表２】
2020195275.tif 000004
【００５７】
次に、図５は、本発明の他の実施形態に係る車両用無線電力送信装置を示すものであり、図６および図７は、それぞれ本発明のさらに他の実施形態に係る車両用無線電力送信装置を示すものである。
【００５８】
他の実施形態に係る車両用無線電力送信装置は、無線通信用アンテナの配置のみ前記実施形態と異なるものであって、他の構成についてはその説明を省略する。
【００５９】
そして、他の実施形態も、先に説明した実施形態と同様に、無線電力伝送用アンテナと同一の平面上に、磁場遮蔽シート１４０の平面に垂直な方向に対して重畳なく配置される。
【００６０】
図５の実施形態に係る無線通信用アンテナ２６０は、平板状コイルの外側縁を取り囲む形態で配置され、図示のように、複数個で磁場遮蔽シート１４０に取り付けられる平板状コイル１５１、１５２から構成された場合、それぞれの平板状コイル１５１、１５２の外側縁をそれぞれ取り囲む形態で配置される。
また、それぞれ配置された無線通信用アンテナ２６０は、直列連結されることが好ましい。
【００６１】
次に、図６の実施形態に係る無線通信用アンテナ３６０は、図示のように、複数個磁場遮蔽シート１４０に取り付けられる平板状コイル１５１、１５２の外側縁をともに取り囲む形態で配置される。
【００６２】
図７は、本発明のさらに他の実施形態に係る車両用無線電力送信装置を示し、図７の実施形態に係る無線通信用アンテナ４６０は、図示のように、前記無線通信用アンテナが平面上全体的に波紋状に配置される。
そのため、無線通信用アンテナの長さが図６の実施形態に比べて長くなることにより、限定された面積内でより多くのコイルを巻き線が可能で、ＮＦＣの検知性能をより向上させることができる。
【００６３】
図示は、便宜上一重で示しているが、このような無線通信用アンテナ４６０は、巻き数が複数重畳して構成される。
【００６４】
さらに、単位波の幅は１，０００μｍ〜１０ｃｍであり、波高に相当する高さは１００μｍ〜８，０００μｍであることが好ましい。
【００６５】
このように、本発明に係る車両用無線電力送信装置は、無線電力伝送用アンテナとともに無線通信用アンテナが同一平面上に重畳しないように配置されることにより、効率の低下なくＷＰＣおよびＮＦＣ機能を行えるようにし、それによって、１つの磁場遮蔽シートの使用を可能にする。
【００６６】
以上のように本発明を、例示した図面を参照して説明したが、記載した実施例に限定されるものではなく、本発明の思想および範囲を逸脱することなく多様に修正および変形可能であることは、この技術分野における通常の知識を有する者に自明である。したがって、そのような修正例または変形例は、本発明の特許請求の範囲に属するというべきであり、本発明の権利範囲は、添付した特許請求の範囲に基づいて解釈されなければならない。
【符号の説明】
【００６７】
１１、１２、１３、１１０  ハウジング
１４、１２１、１２２  回路基板
１５  放熱基板
１６  磁気吸収材
１７  ＮＦＣ用ＰＣＢ
１３０  放熱プレート
１４０  磁場遮蔽シート
１５１、１５２、１５３  無線電力伝送用アンテナ（平板状コイル）
１６０、２６０、３６０、４６０  無線通信用アンテナ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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