JP2015517293A - 自動位置調整無線充電器及びそれを用いた充電方法 - Google Patents

自動位置調整無線充電器及びそれを用いた充電方法 Download PDF

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Abstract

【課題】本発明は、自動位置調整無線充電器及びそれを用いた充電方法に関する。【解決手段】本発明に係る自動位置調整無線充電器は、電磁誘導現象により携帯端末の受電コイルに誘導電流を発生させる送電コイルを含み、複数が備えられる送電コイル部と、前記送電コイルに電流を印加する送電回路部と、前記送電コイル部の位置を移動させる駆動部と、前記駆動部から前記複数の送電コイル部に動力を伝達して前記複数の送電コイル部が偏心回転するようにする動力伝達部と、前記複数の送電コイル部のうちいずれかに含まれる送電コイルが受電コイルに整列されて前記送電コイルに印加される電圧が減少すると、前記駆動部を停止させ、前記送電コイルに電流を印加するように制御する制御部と、を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、無線充電器及びそれを用いた充電方法に関し、より詳しくは、充電の利便性をより向上させた自動位置調整無線充電器及びそれを用いた充電方法に関する。
一般に、充電装置とバッテリの外部にはそれぞれの接触端子が構成されており、二つの接触端子を互いに接続させることにより、充電装置とバッテリは電気的に接続される。しかしながら、このように接触端子が外部に突出すると、外観が良くなく、接触端子が外部の異物に汚染されて接触状態が不良になりやすくなるという問題がある。
また、ユーザの不注意でバッテリに短絡が発生したり、湿気にさらして充電エネルギーが消失しやすくなる恐れがある。
このような接触充電方式の問題点を解決するために、充電装置とバッテリを非接触方式で充電する無線充電技術が提案されている。
無線充電技術(ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｃｈａｒｇｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ)は、電源コードや充電用コネクタを使用せずに無線でバッテリの充電に必要な電力を伝送する技術である。
従来は、電動歯ブラシや家庭用コードレス電話、電動工具など用途が制限的であった。
しかしながら、近年、スマートフォン市場の爆発的な伸びと共に、無線充電技術の拡散速度が加速化されている。
スマートフォンは、ユーザが様々なコンテンツとマルチメディアをいつでも自由に楽しむことができる反面、バッテリ容量の制約で使用時間が短いという限界がある。スマートフォン市場において無線充電技術は、無線充電式のスマートフォンが登場したことをきっかけに状況が大きく変化した。最近は、携帯電話及びスマートフォンを無線で充電することを目的とする無線充電モジュールを搭載した製品が韓国内外で次々に発表されている。
非接触方式の標準規格の拡大採用を目標とするＷＰＣ(Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｓｏｒｉｔｕｒｍ)が５Ｗ以下の出力の機器を対象とした最初の標準仕様を発表して以来、この団体に加入する企業が増え続けている。スマートフォンの採用により市場が拡大している無線充電技術は、今後、デジタルカメラ、タブレットＰＣ、モニタ、デジタルＴＶなど出力の大きい機器への採用が拡大することが期待されている。
このような無線充電を可能にする様々な技術の中でも製品化及び実用化の面において電磁誘導方式が良い。
電磁誘導方式は、複数回巻いたコイル間に発生する電磁的なエネルギー結合を利用する。
これは、ＡＣ又は高周波電流が流れるコイルによって発生した磁界が隣接したコイルの出力端子に起電力を発生させるというファラデーの法則に基づいたものである。無線充電受信モジュールを搭載した一般的な携帯電話、スマートフォン、デジタルカメラ、タブレットＰＣ、モニタ、ノートパソコンなどの無線充電送信モジュールが構成された無線充電器の充電面(ｃｈａｒｇｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ)上に置かれると、充電を担当するアナログ回路と電力回路、制御回路、整流回路、充電回路などが作動して機器内に装着されたバッテリを充電するようになる。
このような構成では、無線充電器の充電面の直下に位置した送信コイルの位置に応じて充電効率が決定されるので、これが充電効率の決定に重要な要因となる。
しかしながら、従来の技術によれば、無線充電器の送信コイルと充電しようとする機器の受信コイル間の位置が正確に合わないと、充電ができないという問題点があった。
本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであって、充電しようとする携帯端末を自動位置調整無線充電器上に固定した後、自動位置調整無線充電器の送電コイル部を移動させて送電コイルと受電コイルが整列されるようにし、送電コイルと受電コイルが最適の電磁誘導が可能な地点を探せるように調整することにより、充電のために携帯端末を再移動させる必要がなく、ユーザがより容易に携帯端末を充電することができる。
なお、本発明は、モータ方式ではない、油圧シリンダ又はガスシリンダ方式を用いて送電コイル部を移動させて振動を最小化することにより、より精密に送電コイルと受電コイルが整列されるようにして充電効率を向上させることができる。
本発明は、自動位置調整無線充電器及びそれを用いた充電方法に関するものであり、本発明に係る自動位置調整無線充電器は、電磁誘導現象により携帯端末の受電コイルに誘導電流を発生させる送電コイルを含み、複数が備えられる送電コイル部と、前記送電コイルに電流を印加する送電回路部と、前記送電コイル部の位置を移動させる駆動部と、前記駆動部から前記複数の送電コイル部に動力を伝達して前記複数の送電コイル部が偏心回転するようにする動力伝達部と、前記複数の送電コイル部のうちいずれかに含まれる送電コイルが受電コイルに整列されて前記送電コイルに印加される電圧が減少すると、前記駆動部を停止させ、前記送電コイルに電流を印加するように制御する制御部と、を含む。
本発明の他の一実施例によれば、前記制御部は、前記駆動部を制御して前記送電コイル部を移動させることで、前記送電コイルを前記受電コイルに対応する位置に位置させることができる。
本発明の他の一実施例によれば、前記駆動部は駆動モータを含むことができる。
本発明の他の一実施例によれば、前記駆動部は、ポンプと、前記ポンプから圧力が印加されて前記動力伝達部を駆動させるシリンダとを含むことができる。
本発明の他の一実施例によれば、前記シリンダは、油圧シリンダ又はガスシリンダである。
本発明の他の一実施例によれば、前記複数の送電コイル部は、送電コイルを含む第１送電コイル部と、送電コイルを含む第２送電コイル部とで構成することができる。
本発明の他の一実施例によれば、前記第１送電コイル部と前記第２送電コイル部は、前記駆動部によって同時に位置を移動することができる。
本発明の他の一実施例によれば、前記動力伝達部は、前記送電コイル部を移動させるスクリューを含んで構成することができる。
本発明の他の一実施例によれば、前記送電コイルは、前記受電コイルと幾何学的に対称するように構成することができる。
本発明の他の一実施例によれば、前記携帯端末を固定する固定磁石を含む携帯端末安着部と、前記携帯端末の上部を覆うカバー部と、を含むことができる。
本発明の他の一実施例によれば、前記自動位置調整無線充電器は、車両の室内に埋め込まれた一体型に構成することができる。
本発明の他の一実施例によれば、前記自動位置調整無線充電器は、車両に着脱可能な携帯装置として構成することができる。
本発明に係る自動位置調整無線充電器を用いた充電方法は、送電回路部が複数の送電コイル部に含まれた送電コイルに電流を印加して携帯端末の受電コイルに誘導電流を発生させる第１ステップと、動力伝達部が駆動部から前記複数の送電コイル部に動力を伝達して前記複数の送電コイル部が偏心回転するようにする第２ステップと、制御部が前記複数の送電コイル部のうちいずれかに含まれる送電コイルが受電コイルに整列されて前記送電コイルに印加される電圧が減少すると、前記駆動部を停止させる第３ステップと、前記制御部が、前記送電回路部が前記送電コイルに電流を印加するように制御する第４ステップと、を含む。
本発明の他の一実施例によれば、前記第３ステップでは、前記制御部が、前記駆動部を制御して前記送電コイル部の位置を移動させることで、前記送電コイルを前記受電コイルに対応する位置に位置させることができる。
本発明によれば、充電しようとする携帯端末を自動位置調整無線充電器上に固定した後、自動位置調整無線充電器の送電コイル部を移動させて送電コイルと受電コイルが整列されるようにし、充電のために携帯端末を再移動させる必要がなく、ユーザがより容易に携帯端末を充電することができる。
なお、本発明によれば、送電コイルと受電コイルが最適の電磁誘導が可能な地点を探せるように調整することにより、充電効率をより向上させることができる。
なお、本発明によれば、モータ方式ではない、油圧シリンダ又はガスシリンダ方式を用いて送電コイル部を移動させて振動を最小化することにより、より精密に送電コイルと受電コイルが整列されるようにして充電効率を向上させることができる。
本発明の一実施例に係る自動位置調整無線充電器の構成図である。 本発明の一実施例に係る自動位置調整無線充電器を示す斜視図である。 本発明の一実施例に係る自動位置調整無線充電器を示す斜視図である。 本発明の一実施例に係る送電コイル部を示す図である。 本発明の一実施例に係る自動位置調整無線充電器の送電コイル部の位置を移動する方法を説明するための図である。 本発明の一実施例に係る自動位置調整無線充電器の送電コイル部の位置を移動する方法を説明するための図である。 本発明の又他の一実施例に係る自動位置調整無線充電器を示す斜視図である。 本発明の又他の一実施例に係る自動位置調整無線充電器を示す斜視図である。 本発明の一実施例に係る自動位置調整無線充電器の外観を示す斜視図である。 本発明の一実施例に係る自動位置調整無線充電器に携帯端末を装着した様子を示す図である。 本発明の一実施例に係る自動位置調整無線充電器を車両に装着する方法を示す図である。 本発明の一実施例に係る自動位置調整無線充電器を車両に装着する方法を示す図である。 本発明の又他の一実施例に係る自動位置調整無線充電器の外観を示す図である。
以下、添付した図面を参照して本発明の望ましい実施例について詳しく説明する。但し、本発明はこれらにより限定されるものではない。本明細書に亘って同じ構成要素に対しては同じ符号を付す。
図１は、本発明の一実施例に係る自動位置調整無線充電器の構成図であり、図２及び図３は、本発明の一実施例に係る自動位置調整無線充電器を示す斜視図であり、図４は、本発明の一実施例に係る送電コイル部を示す図である。
図１〜図４を参照して本発明の一実施例に係る自動位置調整無線充電器の構成を説明する。
図１に示すように、本発明の一実施例に係る自動位置調整無線充電器は、制御部１１０、駆動部１２０、送電コイル部１３０及び送電回路部１４０を含んで構成され、動力伝達部をさらに含んで構成することができる。
送電コイル部１３０は送電コイルを含んで構成される。
前記送電コイルは、電磁誘導現象により携帯端末の受電コイルに誘導電流を発生させる。
送電コイルは、送電コイル部１３０の内部に備えられ、その形は円形のコイル又は螺旋状のコイルで形成されるか、四角形状のコイル、ジグザグ状のコイルなどの様々な形で構成することができる。
また、前記送電コイルは、充電しようとする携帯端末の受電コイルと幾何学的に対称するように構成されることが望ましい。
図２に示すように、駆動部１２０は、送電コイル部１３０に接続されて前記送電コイル部１３０の位置を移動させる。
このとき、前記駆動部１２０は、駆動モータを含んで前記送電コイル部１３０の位置を移動させるように構成され、また、スクリューをさらに含んで送電コイル部１３０の位置を水平方向に移動させるように構成することができる。
なお、他の実施例では、前記駆動部１２０は、ポンプを含み、前記ポンプから圧力が印加されて送電コイル部１３０を移動させるように構成することができる。
制御部１１０は、前記送電コイル部１３０の送電コイルが充電しようとする携帯端末の受電コイルと整列されるように、前記駆動部１２０を制御して前記送電コイル部１３０の位置を移動させる。
より詳しく説明すると、制御部１１０は、前記送電コイルと前記受電コイルが整列されて前記送電コイルに印加される電圧が減少すると、前記駆動部１２０が停止するように制御する。
それにより、送電コイル部１３０の送電コイルと携帯端末の受電コイルが対応する最適の位置に位置する。
一方、前記送電コイル部１３０は、制御部１１０の制御により偏心回転又は直線運動して送電コイルが受電コイルと整列されるようにする。
送電回路部１４０は前記送電コイルに電流を印加する。このとき、送電回路部１４０は、前記送電コイルが前記受電コイルと整列されると、制御部１１０の制御により前記送電コイルに電流を印加するように構成することができる。
このように、送電コイルと受電コイルが整列されて送電コイルに印加される電圧が減少すると駆動部１２０が停止するように構成すると、充電が開始される時点で駆動部１２０が動作を停止して位置が固定されるので、充電しようとする携帯端末を自動位置調整無線充電器上に固定した後に、充電のためにユーザが再び携帯端末を移動させる必要がなく、送電コイルと受電コイルが最適の電磁誘導が可能な地点を探せるように自動的に調整が可能であるので、より高い充電効率を期待することができる。
図３に示すように、本発明の一実施例に係る自動位置調整無線充電器には、携帯端末安着部１５０が備えられ、前記携帯端末安着部１５０に安着した携帯端末の上部を覆うカバー部１６０をさらに含むように構成される。
前記携帯端末安着部１５０の下端は固定磁石を含むように構成され、携帯端末を携帯端末安着部１５０上に安定的に固定することができる。
図４に示すように、本発明の一実施例に係る送電コイル部１３０は、内部に送電コイル１３１を含んで構成される。
送電コイル１３１の形は、円形のコイル又は螺旋状のコイルで形成されたり、その他にも四角形状のコイル、ジグザグ状のコイルなどの様々な形で構成することができる。
前記送電コイル１３１は、充電しようとする携帯端末の受電コイルと幾何学的に対称するように構成されることが望ましい。
図５及び図６は、本発明の一実施例に係る自動位置調整無線充電器の送電コイル部の位置を移動する方法を説明するための図である。
図１及び図６を参照して本発明の一実施例に係る自動位置調整無線充電器を用いた携帯端末の充電方法を説明する。
先ず、送電回路部１４０が送電コイル部１３０に含まれた送電コイルに電流を印加して携帯端末の受電コイルに誘導電流を発生させる。
その後、制御部１１０は、前記送電コイル部１３０の位置を移動させる駆動部１２０を制御し、送電コイル部１３０の位置を移動させて送電コイルを受電コイルに対応する位置に位置させる。
より詳しく説明すると、制御部１１０は、送電コイルと受電コイルが整列されて送電コイルに印加される電圧が減少すると、駆動部１２０を停止させる。
このとき、送電コイル部１３０は、偏心回転はもちろん、水平移動が可能なように構成することができる。このために、図６に示すように、スクリュー１２５、１２６をさらに含んで構成され、前記送電コイル部１３０は、前記制御部の制御により前記スクリュー上で水平移動し、送電コイル部１３０の送電コイルと携帯端末の受電コイルが整列されるようにするので、携帯端末安着部１５０に固定された携帯端末を移動させる必要なく、最適の電磁誘導が可能な地点を探せるように調整が行われる。
なお、本発明の又他の実施例では、前記駆動部が油圧ポンプ又はエアシリンダで構成される。
図７及び図８は、本発明の又他の一実施例に係る自動位置調整無線充電器を示す斜視図である。
本発明の又他の一実施例によれば、自動位置調整無線充電器は、図７に示すように、駆動部１２０は、ポンプ及び前記ポンプから圧力が印加されて動力伝達部１２１を駆動させるシリンダを含んで構成され、動力伝達部１２１により前記送電コイル部１３０の位置を移動させるように構成することができる。
このとき、前記シリンダは、油圧シリンダ又はガスシリンダを用いることができる。
前記動力伝達部１２１は、駆動部１２０からの動力を送電コイル部１３０に伝達する機能をして送電コイル部１３０が偏心回転するようにする。
このように、動力伝達部１２１によって送電コイル部１３０が偏心回転すると、送電コイルが充電しようとする携帯端末の受電コイルに整列される地点をより容易に探すことができる。
図８は、本発明の又他の一実施例に係る自動位置調整無線充電器を示す斜視図であり、より詳しくは、複数の送電コイル部が備えられる自動位置調整無線充電器の実施例を示す図である。
図８に示すように、送電コイル部が第１送電コイル部１３１と第２送電コイル部１３２とで構成されると、駆動部１２０が動力伝達部１２１により第１送電コイル部１３１と第２送電コイル部１３２の位置を移動させる。
制御部は、前記第１送電コイル部１３１と第２送電コイル部１３２のうちいずれかに含まれる送電コイルが受電コイルに整列されて前記送電コイルに印加される電圧が減少すると、前記駆動部１２０を停止させる。
即ち、このように送電コイル部が第１送電コイル部１３１と第２送電コイル部１３２とで構成される場合には、第１送電コイル部１３１と第２送電コイル部１３２のうちいずれかの受電コイルが整列されると駆動部１２０が停止されるので、ユーザは、無線充電器のどの部位に位置させても、より容易に無線充電が可能であり、一つの送電コイル部が受電コイルと整列される場合よりも、より速く整列が可能であるため、充電の開始をより迅速に実行することができる。
一方、動力伝達部１２１は、駆動部１２０からの動力を第１送電コイル部１３１と第２送電コイル部１３２に伝達する機能をし、このとき、第１送電コイル部１３１と第２送電コイル部１３２が同時にそれぞれ偏心回転するように構成することができる。
このように第１送電コイル部１３１と第２送電コイル部１３２がそれぞれ偏心回転するように構成すると、送電コイルが充電しようとする携帯端末の受電コイルに整列される整列地点をより速く探すことができる効果がある。
また、上記では送電コイル部が第１送電コイル部１３１と第２送電コイル部１３２とで構成される実施例について説明したが、前記送電コイル部を二つ以上構成することもできる。
図９は、本発明の一実施例に係る自動位置調整無線充電器の外観を示す斜視図であり、図１０は、本発明の一実施例に係る自動位置調整無線充電器に携帯端末を装着した様子を示す図である。
図９に示すように、送電コイル部の上面には、送電コイル部の収納および保護のための保護カバー１３５が備えられる。
図１０に示すように、携帯端末安着部１５０に携帯端末１９０が安着され、携帯端末安着部１５０の内部に備えられている固定磁石によって携帯端末１９０が固定される。
また、上記のように携帯端末安着部１５０に安着されて固定された携帯端末１９０を覆って保護するカバー部１６０が備えられる。
図１１及び図１２は、本発明の一実施例に係る自動位置調整無線充電器を車両に装着する方法を示す図である。
本発明の一実施例に係る自動位置調整無線充電器は、車両に着脱可能な携帯装置として構成され、図１１及び図１２に示すように、車両のセンターフェイシア(ｃｅｎｔｅｒ ｆａｓｃｉａ)の上部に固定して使用できる。
なお、本発明の図１１及び図１２に示された一実施例に係る自動位置調整無線充電器は、着脱可能な携帯装置として構成されるので、屋内外などで自由に移動しながら使用が可能であり、車両で使用する場合には、必要に応じて、車両の室内に着脱が可能であるので、ユーザがより容易に携帯端末を充電することができる。
図１３は、本発明の又他の一実施例に係る自動位置調整無線充電器の外観を示す図であって、自動位置調整無線充電器が、車両の室内に埋め込まれて一体型に構成された実施例を示す図である。
図１３に示すように、自動位置調整無線充電器１００が車両の室内に埋め込まれた一体型に構成される場合には、携帯端末１９０が自動位置調整無線充電器１００の内部により安定的に安着されて固定されるので、ユーザは、屋内に埋め込まれた一体型の自動位置調整無線充電器１００に携帯端末１９０を入れて保管するだけでも簡単に充電が可能である。

Claims (14)

  1. 電磁誘導現象により携帯端末の受電コイルに誘導電流を発生させる送電コイルを含み、複数が備えられる送電コイル部と、前記送電コイルに電流を印加する送電回路部と、前記送電コイル部の位置を移動させる駆動部と、前記駆動部から前記複数の送電コイル部に動力を伝達して前記複数の送電コイル部が偏心回転するようにする動力伝達部と、前記複数の送電コイル部のうちいずれかに含まれる送電コイルが受電コイルに整列されて前記送電コイルに印加される電圧が減少すると、前記駆動部を停止させ、前記送電コイルに電流を印加するように制御する制御部と、を含む自動位置調整無線充電器。
  2. 前記制御部は、前記駆動部を制御して前記送電コイル部を移動させることで、前記送電コイルを前記受電コイルに対応する位置に位置させる請求項１に記載の自動位置調整無線充電器。
  3. 前記駆動部は駆動モータを含む請求項１に記載の自動位置調整無線充電器。
  4. 前記駆動部は、ポンプと、前記ポンプから圧力が印加されて前記動力伝達部を駆動させるシリンダと、を含む請求項１に記載の自動位置調整無線充電器。
  5. 前記シリンダは、油圧シリンダ又はガスシリンダである請求項４に記載の自動位置調整無線充電器。
  6. 前記複数の送電コイル部は、送電コイルを含む第１送電コイル部と、送電コイルを含む第２送電コイル部とで構成される請求項１に記載の自動位置調整無線充電器。
  7. 前記第１送電コイル部と前記第２送電コイル部は、前記駆動部によって同時に位置が移動する請求項６に記載の自動位置調整無線充電器。
  8. 前記動力伝達部は、前記送電コイル部を移動させるスクリューを含んで構成される請求項１に記載の自動位置調整無線充電器。
  9. 前記送電コイルは、前記受電コイルと幾何学的に対称するように構成される請求項１に記載の自動位置調整無線充電器。
  10. 前記携帯端末を固定する固定磁石を含む携帯端末安着部と、前記携帯端末の上部を覆うカバー部と、をさらに含む請求項１に記載の自動位置調整無線充電器。
  11. 前記自動位置調整無線充電器は、車両の室内に埋め込まれた一体型に構成される請求項１に記載の自動位置調整無線充電器。
  12. 前記自動位置調整無線充電器は、車両に着脱可能な携帯装置として構成される請求項１に記載の自動位置調整無線充電器。
  13. 送電回路部が複数の送電コイル部に含まれた送電コイルに電流を印加して携帯端末の受電コイルに誘導電流を発生させる第１ステップと、動力伝達部が駆動部から前記複数の送電コイル部に動力を伝達して前記複数の送電コイル部が偏心回転するようにする第２ステップと、制御部が、前記複数の送電コイル部のうちいずれかに含まれる送電コイルが受電コイルに整列されて前記送電コイルに印加される電圧が減少すると、前記駆動部を停止させる第３ステップと、前記制御部が、前記送電回路部が前記送電コイルに電流を印加するように制御する第４ステップと、を含む自動位置調整無線充電器を用いた充電方法。
  14. 前記第３ステップは、前記制御部が、前記駆動部を制御して前記送電コイル部の位置を移動させることで、前記送電コイルを前記受電コイルに対応する位置に位置させる請求項１３に記載の自動位置調整無線充電器を用いた充電方法。
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