JP5432283B2 - 無接点電力受信装置及び受信装置用コアを製作するためのジグ - Google Patents

Description

本発明は無接点電力受信装置及び受信装置用コアを製作するためのジグに関するものであり、より詳しくはポータブル端末機のバッテリーパック及びカバーケースに充電システムの電力受信コイルと電子決済システムのループアンテナを全部搭載するが、中心部に電力受信コイルを配置して、その外郭にループアンテナを配置した後、無線電力信号の受信モード及びデータの送受信モードを選択的に遂行するようにすることで、高調波成分による干渉影響を防止して、一つのポータブル端末機で無接点充電及び電子決済が皆可能になるようにした無接点電力受信装置と、このような受信装置に搭載されるコアを製作するためのジグに関するものである。

一般的にバッテリーパック（Ｂａｔｔｅｒｙ ｐａｃｋ）は外部の充電器から電力（電気エネルギー）の供給を受けて充電した状態でポータブル端末機（携帯電話、ＰＤＡなど）の作動のための電源を供給するためのことで、電気エネルギーを充電するバッテリーセルと前記のバッテリーセルの充電及び放電（ポータブル端末機に電気エネルギーを供給）のための回路などが構成されている。

このようなポータブル端末機に使われるバッテリーパックに電気エネルギーを充電させるための充電器とバッテリーパックの電気的連結方式には、常用電源の供給を受けてバッテリーパックに対応する電圧及び電流に変換して当該のバッテリーパックの端子を通じてバッテリーパックに電気エネルギーを供給する端子連結方式がある。

しかし、このような端子連結方式で電源を供給すれば、充電器とバッテリーパックを接触するとか分離する場合、両側の端子（バッテリーパックの端子及び充電器の端子）がお互いに異なる電位差を持っていて瞬間放電現象をもたらして、これによって両側の端子に異物が積もるようになれば火事などが発生する恐れがあった。

また、湿気などによってバッテリーパックに充電された電気エネルギーがバッテリーパックの端子を通じて外部に自然放電されるなどの問題点があることは勿論、これによってバッテリーパックの寿命及び性能の低下をもたらす短所があった。

最近には前記のような問題点を解決するために、無線電力送受信技術を利用した無接点方式の充電システムなどが提示されている。

一方、最近に普及されるポータブル端末機には近距離無線通信方式を利用した電子決済システムが搭載されているし、このような電子決済システムが搭載されたポータブル端末機を電子決済用器機などに近接して決済過程を処理することで、求める決済を遂行することができる。

前記のような決済システムのためにはポータブル端末機の内部に、ループアンテナと吸収体（Ａｂｓｏｒｂｅｒ）、インピーダンスマッチング回路などが構成されなければならない。

前記のような無線電力送受信技術を利用した無接点方式の充電システムと近距離無線通信方式を利用した決済システムを一つのポータブル端末機に全部搭載するためには、充電システムの電力受信コイルと電子決済システムのループアンテナ（Ｌｏｏｐ ａｎｔｅｎｎａ）をポータブル端末機内に全部具備して動作させなければならない。

しかし、電子決済システムの周波数帯域（例えば、１３．５６ＭＨｚ)及び充電システムの周波数帯域（例えば、数百ｋＨｚ）で発生する高調波成分（基本波のｎ倍成分）による相互干渉によって、信号の送信がなだらかではなくなって要求される機能を遂行することができない問題点がある。

前記のような問題点を解決するため、本発明はポータブル端末機のバッテリーパック及びカバーケースに充電システムの電力受信コイルと電子決済システムのループアンテナを全部搭載しながら、高調波成分による干渉影響を防止することによって、一つのポータブル端末機で無接点充電及び電子決済が可能になるようにする無接点電力受信装置を提供することに目的がある。

このために、本発明は中心部に電力受信コイルを配置して、その外郭にループアンテナを配置した後、無線電力信号の受信モード及びデータの送受信モードを選択的に遂行するようにする無接点電力受信装置を提供することに目的がある。

また、前記のような無接点電力受信装置に搭載される二重形象のコアを製作するためのジグを提供することに目的がある。

前記のような目的を果たすため、本発明による無接点電力受信装置は、無線電力信号の受信モード及びデータの送受信モードを選択的に遂行する共用送受信ブロックと、無線電力信号の受信モードで、前記の共用送受信ブロックに受信された電力信号を整流する整流ブロックと、前記の整流ブロックで整流された電力信号を制御する受信電力制御ブロックと、前記の受信電力制御ブロックで制御された電力信号の電気エネルギーを用いてバッテリーパックの充電を制御する充電制御ブロックと、データの送受信モードで、前記の共用送受信ブロックを通じて外部電子器機と電子決済のためのデータを送受信するデータ処理ブロックと、を備えることを特徴とする。

特に、前記の共用送受信ブロックは、無線電力信号を受信する電力受信コイルと、データの送受信のためのループアンテナ（Ｌｏｏｐ ａｎｔｅｎｎａ）と、前記の電力受信コイル及びループアンテナの中で何れか一つを選択して前記の整流ブロック及びデータ処理ブロックの中で何れか一つと電気的に連結するモードスイッチング部及び前記の電力受信コイルの受信電圧を感知して前記のモードスイッチング部のスイッチング動作を制御するモード制御部と、を備えて構成されることを特徴とする。

好ましくは前記のモード制御部が、前記の電力受信コイルの受信電圧を感知した後、前記の感知された受信電圧が基準電圧より高い場合、前記のモードスイッチング部が前記の電力受信コイルと整流ブロックを電気的に連結するスイッチング動作を遂行するように制御して、前記の感知された受信電圧が基準電圧より低い場合、前記のモードスイッチング部が前記のループアンテナとデータ処理ブロックを電気的に連結するスイッチング動作を遂行するように制御することを特徴とする。

特に前記のモード制御部は、前記の電力受信コイルの受信電圧を感知して、感知された受信電圧と基準電圧を比べてその結果を出力する電圧感知器（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）を備えることを特徴とする。

そして、無線通信が可能な端末機本体と、前記の端末機に電気エネルギーを供給して充放電が可能なバッテリーパック（Ｂａｔｔｅｒｙ ｐａｃｋ）、前記のバッテリーパックを保護するためのバッテリー用カバーケース（Ｃｏｖｅｒ ｃａｓｅ）と、前記の端末機本体とバッテリー及びカバーケースがそれぞれ電気的に繋がれるように構成された少なくとも一つの連結端子モジュールと、を備えるポータブル端末機の内部に、無線電力信号の受信モード及びデータの送受信モードを選択的に遂行する共用送受信ブロックと、無線電力信号の受信モードで、前記の共用送受信ブロックに受信された電力信号を整流する整流ブロックと、前記の整流ブロックで整流された電力信号を制御する受信電力制御ブロックと、前記の受信電力制御ブロックで制御された電力信号の電気エネルギーを利用してバッテリーパックの充電を制御する充電制御ブロック及びデータの送受信モードで、前記の共用送受信ブロックを通じて外部電子器機と電子決済のためのデータを送受信するデータ処理ブロックと、を備えるが、前記のバッテリーパックの第１連結端子モジュールが端末機本体の第２連結端子モジュールと繋がれて、前記の共用送受信ブロックがバッテリーパックの内部に配置されてバッテリーパックの第１連結端子モジュール及び端末機本体の第３連結端子モジュールと繋がれて、前記の端末機本体の内部に第３連結端子モジュールから第２連結端子モジュールにつながるように整流ブロック、受信電力制御ブロック、充電制御ブロックが順次に配置されて、前記の第３連結端子モジュールと受信電力制御ブロックの間にデータ処理ブロックが配置されることを特徴とする。

そして、無線通信が可能な端末機本体と、前記の端末機に電気エネルギーを供給して充放電が可能なバッテリーパック（Ｂａｔｔｅｒｙ ｐａｃｋ）、前記のバッテリーパックを保護するためのバッテリー用カバーケース（Ｃｏｖｅｒ ｃａｓｅ）と、前記の端末機本体とバッテリー及びカバーケースがそれぞれ電気的に繋がれるように構成された少なくとも一つの連結端子モジュールと、を備えるポータブル端末機の内部に、無線電力信号の受信モード及びデータの送受信モードを選択的に遂行する共用送受信ブロックと、無線電力信号の受信モードで、前記の共用送受信ブロックに受信された電力信号を整流する整流ブロックと、前記の整流ブロックで整流された電力信号を制御する受信電力制御ブロックと、前記の受信電力制御ブロックで制御された電力信号の電気エネルギーを利用してバッテリーパックの充電を制御する充電制御ブロック及びデータの送受信モードで、前記の共用送受信ブロックを通じて外部電子器機と電子決済のためのデータを送受信するデータ処理ブロックと、を備えるが、前記の共用送受信ブロックがカバーケースの内部に配置されてカバーケースの第４連結端子モジュールと繋がれて、前記の第４連結端子モジュールは端末機本体の第３連結端子モジュールに繋がれて、前記の端末機本体の内部に第３連結端子モジュールから第２連結端子モジュールにつながるように整流ブロック、受信電力制御ブロック、充電制御ブロックが順次に配置されて、前記の第３連結端子モジュールと受信電力制御ブロックの間にデータ処理ブロックが配置されて、前記の第２連結端子モジュールがバッテリーパックの第１連結端子モジュールと繋がれることを特徴とする。

特に、前記のカバーケースに配置された共用送受信ブロックと繋がれる第４連結端子モジュールの端子は、板スプリングの形態で構成されて、前記のカバーケースの覆いに形成された貫通孔を通ってバッテリーパックの第１連結端子モジュールの端子と電気的に繋がれることを特徴とする。

好ましくは、前記の共用送受信ブロックが、無線電力信号を受信する電力受信コイルと、データの送受信のためのループアンテナ（Ｌｏｏｐ ａｎｔｅｎｎａ）と、前記の電力受信コイル及びループアンテナの中で何れか一つを選択して前記の整流ブロック及びデータ処理ブロックの中で何れか一つと電気的に連結するモードスイッチング部と、前記の電力受信コイルの受信電圧を感知して前記のモードスイッチング部のスイッチング動作を制御するモード制御部を備えて構成されることを特徴とする。

特に、前記のモード制御部は、前記の電力受信コイルの受信電圧を感知した後、前記の感知された受信電圧が基準電圧より高い場合、前記のモードスイッチング部が前記の電力受信コイルと整流ブロックを電気的に連結するスイッチング動作を遂行するように制御して、前記の感知された受信電圧が基準電圧より低い場合、前記のモードスイッチング部が前記のループアンテナとデータ処理ブロックを電気的に連結するスイッチング動作を遂行するように制御することを特徴とする。

また、前記のモード制御部は、前記の電力受信コイルの受信電圧を感知して、感知された受信電圧と基準電圧を比べてその結果を出力する電圧感知器（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）を備えることを特徴とする。

そして、本発明による受信装置用コアを製作するためのジグは、上部面の中心部に巻芯突起が形成された板形の下部ディスクと、前記の下部ディスクの上部に積層されながら少なくとも一つのスライド孔が貫通形成された板形の上部ディスク及び前記のスライド孔に挟み込むように挿入されて上下方向に移動することができるように具備される少なくとも一つのガイド具を備えることを特徴とする。

特に、前記の下部ディスクは、前記の巻芯突起に接して挿入孔が貫通形成されることを特徴とする。

また、前記のガイド具は、四角形の角に対応する形象を持って、内側に曲面部が形成されることを特徴とする。

そして、前記のような受信装置用コアを製作するためのジグを利用して二重コアを製造する方法において、ａ）コイル用電線を下部ディスクの挿入孔の下部から挿入して上部に引き出す段階と、ｂ）巻芯突起を中心にして前記の引き出しされたコイル用電線を巻いて第１コイルを形成する段階と、ｃ）前記の第１コイルの形成が完了すれば、上部ディスクに具備された多数のガイド具をスライド移動して下降させる段階と、ｄ）前記のガイド具の外部面にコイル用電線を巻いて第２コイルを形成する段階と、ｅ）前記の形成された第１コイル及び第２コイルをコイル巻線用ジグで分離させる段階と、を備えて成り立つことを特徴とする。

特に、前記の段階ｂ）は、ｂ−１）前記の巻芯突起を中心にしてコイル用電線を巻いて第１コイルの直径を拡張させる過程と、ｂ−２）前記の第１コイルの直径が、ガイド具の曲面部によって形成される仮想の円形にマッチングされれば、前記の第１コイルの形成を完了する過程を備えて成り立つことを特徴とする。

そして、前記の段階ｄ）は、ｄ−１）前記のガイド具の外面部によって形成される仮想の四角形を中心にして、前記の第１コイルで延長されたコイル用電線を巻いて第２コイルを形成する過程と、ｄ−２）前記の第２コイルの大きさが下部ディスクまたは上部ディスクの大きさにマッチングされれば、前記の第２コイルの形成を完了する過程と、を備えて成り立つことを特徴とする。

前記のような解決手段によって、本発明はポータブル端末機のバッテリーパック及びカバーケースに充電システムの電力受信コイルと電子決済システムのループアンテナを全部搭載して、一つのポータブル端末機で無接点充電及び電子決済が皆可能にさせる効果がある。

特に、お互いに異なる周波数帯域を持つ無接点充電システムと電子決済システムを同時に運用しながらも、システム相互間の干渉をあらかじめ防止することで、製品に対する信頼性を進めることができるのである。

また、無線電力送受信技術を用いた無接点方式の充電システム及び近距離無線通信方式を用いた電子決済システムの制御モジュールに対する多様な配置構造を提供することによって、多様なバッテリーパックの構造に対して無接点充電及び電子決済が皆できるようになる。

そして、本発明によるジグを用いて受信装置用コアを製作することにおいて、当該のコアが円形と四角形の形象を同時に持つようにすることによって、円形コイルが持つ長所と四角形コイルが持つ長所を組み合わせて当該のコア（２次側）に対する移動性及び送信効率を同時に進めることができる長所がある。

したがって、多様なポータブル端末機に容易く適用するなど、製品適用の拡張性を大きく進めることができるのである。

特に、前記のようなコアを製作するのに容易いコイル巻線用ジグ及びこれによって当該のコアを容易く製作する方法をさらに提供することで、本発明による二重コアの製造に対する容易性向上、費用節減、生産量増加などの効果を得ることができるのである。

したがって、無接点電力受信装置と無接点電力送信装置を備える無接点方式の充電システムに対する信頼性を進めることができることは勿論、ポータブル端末機及びバッテリーパックなどの関連製品に対する競争力を進めることができるのである。

本発明による無接点電力受信装置の例を示した回路図である。 本発明による無接点電力受信装置の他の例を示したブロック図である。 図２の共用送受信ブロックに対する例を示した回路図である。 本発明による無接点電力受信装置の他の例を示した回路図である。 本発明による無接点電力受信装置の他の例を示した回路図である。 本発明による携帯端末機用バッテリーパックの例を示した分解斜視図である。 本発明による携帯端末機用バッテリーパック及びカバーケースの例を示した結合斜視図である。 本発明による受信装置用コアを製作するためのジグの例を示した部分切開斜視図である。 図８に示したジグの分解斜視図である。 図８に示したジグを用いて二重コアを製作する過程を斜視図で示した図面である。 図８に示したジグを用いて二重コアを製作する過程を斜視図で示した図面である。 図８に示したジグによって製作された二重コアを示した斜視図である。 図１０及び図１１の過程を断面で示した図面である。

本発明による無接点電力受信装置及び受信装置用コアを製作するためのジグに対する例は多様に適用することができるし、以下では添付された図面を参照して最も好ましい実施例に対して説明するようにする。

図１は本発明による無接点電力送信装置の例を示した構成図として、無線電力信号を送出する無接点電力送信装置１００と、前記の無線電力信号を受信してバッテリーセルを充電する無接点電力受信装置２００の詳細構成を示したのである。

前記の無接点電力送信装置１００は、１次側コア部１１０、ＩＤ確認部１２０、無線電力送信制御部１３０、スイッチング制御部１４０、駆動ドライバー１５０、直列共振型コンバータ１６０、フィードバック回路部１７０を備えて構成される。

前記の１次側コア部１１０は多数の電力送信コア１１１で構成されて、直列共振型コンバータ１６０に並列で繋がれて構成される。

前記のＩＤ確認部１２０は前記の１次側コア部１１０の負荷変化を感知して、当該の負荷変化が無接点電力受信装置２００によることなのかを判断することで、負荷変化感知機能と共に無接点電力受信装置２００から送信された信号の中でＡＣ信号のデータ信号コードを分析及び処理する機能を遂行する。

前記の無線電力送信制御部１３０は前記のＩＤ確認部１２０の判断結果の送信を受けて確認して、当該の負荷変化が無接点電力受信装置２００によることの場合、前記の１次側コア部１１０を通じて無線電力信号を送出するための電力制御信号を前記の駆動ドライバー１５０に送る。

そして、前記のＩＤ確認部１２０でフィルタリングされたデータ信号を分析処理して、これに対応して駆動ドライバー１５０を制御するようになる。また、データ信号（例えば、ＩＤ要請信号）を生成して１次側コア部１１０を通じて無接点電力受信装置２００に送る機能を遂行する。

前記のスイッチング制御部１４０は直列共振型コンバータ１６０と多数の電力送信コア１１１の間に備えられた多数のスイッチ（図示しない）のスイッチング動作を制御するのである。

前記の駆動ドライバー１５０は送出しようとする無線電力信号の強さに対応して直列共振型コンバータ１６０の動作を制御するのである。

前記の直列共振型コンバータ１６０は駆動ドライバー１５０の制御によって送出しようとする無線電力信号を発生するための送出電源を生成して前記の１次側コア部１１０に供給するのである。

言い換えれば、無線電力送信制御部１３０が要求される電力値を持つ無線電力信号の送出のための電力制御信号を駆動ドライバー１５０に送れば、前記の駆動ドライバー１５０は送信された電力制御信号に対応して直列共振型コンバータ１６０の動作を制御して、前記の直列共振型コンバータ１６０は駆動ドライバー１５０の制御によって要求される電力値に対応する送出電源を１次側コア部１１０に印加することによって、要求される強さの無線電力信号が送出されるようにするのである。

前記のフィードバック回路部１７０は、ＡＣ信号のコードデータが１次側コア部１１０に受信されれば、前記の１次側コア部１１０に印加されるＤＣ信号からＡＣ信号のコードデータを抽出することで、前記の１次側コア部１１０の各電力送信コア１１１の一側端と電気的に繋がれてＤＣ信号成分を除去（低周波成分の除去）するＲＣフィルター回路（図示しない）と、前記のＲＣフィルター回路と電気的に繋がれるＯＰ−ＡＭＰを備える増幅回路（図示しない）を備えて構成する。

言い換えれば、ＲＣフィルター回路でＤＣ信号成分の低周波信号が除去されて、抽出されたＡＣ信号成分が増幅回路で増幅されるのである。

したがって、振幅が少ない信号の送受信が可能になるのである。

そして、無線電力信号を受信して電力の供給を受ける無接点電力受信装置２００は、前記の送出された無線電力信号によって誘導電力を生成する２次側コア部２２０の電力受信コイル２１１と、誘導された電力を整流する整流部２３０及び整流された電力でバッテリーセルブロック２７０を充電するバッテリーセルモジュール（未符号）を備える。

ここで、前記のバッテリーセルモジュールには過電圧及び過電流防止回路、温度感知回路などの保護回路が備えられて構成されて、特に、バッテリーセルの充電状態などの情報を収集及び処理する充電管理モジュールが備えられる。

また、前記の無接点電力受信装置２００は、２次側コア部２２０の電力受信コイル２１１に誘導される電流を確認して、前記のバッテリーセルモジュールで収集及び処理されるバッテリーセルの充電情報に基礎して、無線電力信号の強さ制御を要請する無線電力受信側制御部と、ＡＣモジュレーション（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式に変換されたＡＣ信号のコードデータを、２次側コア部２２０を通じて送受信するＩＤ送信部がさらに備えられて構成される。

そして、無接点電力受信装置２００は、２次側コア部２２０の電力受信コイル２１１と並列に繋がれてＤＣ信号成分をとり除くキャパシター（Ｃａｐａｃｉｔｏｒ）とともに、ドレーン端子が前記のキャパシターと直列に繋がれたＭＯＳＦＥＴ（ＭＥＴＡＬ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌd−Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ)をさらに備える。

前記のＭＯＳＦＥＴはＩＤ送信部の制御によってオン・オフ動作を遂行することで、前記のＩＤ送信部は、前記の無線電力受信側制御部の無線電力信号に対する強さ制御の要請に対応して設定されたデューティー比（Ｄｕｔｙ ｒａｔｅ）に対応して、前記のＭＯＳＦＥＴの動作電圧を前記のＭＯＳＦＥＴのゲート端子に入力する。

言い換えれば、ＩＤ送信部が動作電圧にあたるオン信号及びオフ信号をゲート端子に入力すれば、ＭＯＳＦＥＴはゲート端子に入力された電圧に対応して、パルス幅変調（ＰＷＭ）された信号を生成して出力するようになって、このような信号は２次側コア部２２０の電力受信コイル２１１を通じて無接点電力送信装置１００に送信される。

また、本発明による無接点電力送信装置１００は常用電源の入力を受けるアダプター（Ａｄａｐｔｅｒ）やノート・パソコン（Ｎｏｔｅｂｏｏｋ）などのポータブル端末機ＰのＵＳＢポートの電源などから電源供給ポート１８１を通じて電源の供給を受ける。

そして、充電過程の中で無接点電力送信装置１００の内部電流を感知する電流検出部１９１と内部温度を検出する温度検出部１９２をさらに具備して、過熱や過電流及び過電圧発生の時に無接点電力送信装置１００の動作を止めらせるようにする。

そして、無接点電力受信装置２００のバッテリーセルモジュール２３０にはバッテリーセルを充電するための充電回路部２３１と、充電量を確認するケージ回路部２３２及び充電状態を監視するための充電監視回路部２３３などがさらに備えられる。

また、無接点電力送信装置１００の動作状態及び無接点電力受信装置２００の充電状態などを表示するための表示部１９３がさらに具備される。

前記のような本発明による無接点電力受信装置２００の、２次側コア部２２０の電力受信コイル２１１を製作することに対しては下記にまた説明することにする。

以下で、本発明による無接点電力受信装置２００の中で充電用コイルと通信用ループアンテナが同時に具備された場合をよく見る事にする。

図２は本発明による携帯端末機用無接点充電及びデータ通信制御モジュールの例を示したブロック図として、共用送受信ブロック２１０、交流の無線電力信号を整流して直流に変換する整流ブロック２２０、前記の整流ブロック２２０で直流に変換された信号を制御して充電可能な電圧及び電流（以後の各構成で用いることができる電圧及び電流）に変換する受信電力制御ブロック２３０、前記の受信電力制御ブロック２３０で出力された電気エネルギーを利用してバッテリーセルブロック２７０に供給する充電制御ブロック２４０、送受信されるデータを分析及び処理して電子決済過程を遂行するデータ処理ブロック２５０、バッテリーセルブロック２７０を備える。

ここで、バッテリーセルブロック２７０は２次電池のバッテリーセル２７３と温度感知モジュール２７２及び保護用充電監視ブロック２７１が構成される。

前記の共用送受信ブロック２１０は無接点充電システムを動作させる無線電力信号の受信モードと電子決済システムを動作させるためのデータの送受信モードを選択的に遂行するためのことで、電力受信コイル２１１、ループアンテナ２１２、モードスイッチング部２１３、モード制御部２１４を備えて構成される。

前記の電力受信コイル２１１は無接点充電システムによる無線電力信号を受信するためのことで、図３に示したようにコイルの一側端はループアンテナ２１２と共通接点で繋がれてブロック外部に出力されて、他の一側端はモードスイッチング部２１３と繋がれる。

前記のループアンテナ２１２は電子決済システムによる決済情報などのデータを送受信するためのことで、図３に示したようにアンテナの一側端は電力受信コイル２１１と共通接点で繋がれてブロック外部に出力されて、他の一側端はモードスイッチング部２１３と繋がれる。

前記のモードスイッチング部２１３は電力受信コイル２１１及びループアンテナ２１２の中の何れか一つを選択して、整流ブロック２３０及びデータ処理ブロック２５０の中の何れか一つと電気的に連結するようにスイッチング動作をすることで、ループアンテナ２１２とデータ処理ブロック２５０が繋がれる状態で、前記のモード制御部２１４の制御によって電力受信コイル２１１と整流ブロック２３０を連結するように動作される。

前記のモード制御部２１４は電力受信コイル２１１に受信される受信電力の電圧を感知して前記のモードスイッチング部２１３のスイッチング動作を制御することで、感知された受信電圧と基準電圧（無接点充電システムによって供給される電力信号を判断することができる最小電圧値）を比べてその結果をモードスイッチング部２１３に出力するようになる。

言い換えれば、前記の電力受信コイル２１１の受信電圧を感知した後、前記の感知された受信電圧が基準電圧より高い場合、前記のモードスイッチング部２１３が前記の電力受信コイル２１１と整流ブロック２２０を電気的に連結するスイッチング動作を遂行するように制御して、前記の感知された受信電圧が基準電圧より低い場合、前記のモードスイッチング部２１３が前記のループアンテナ２１２とデータ処理ブロック２５０を電気的に連結するスイッチング動作を遂行するように制御するのである。

この時、前記のモード制御部２１４は図３に示したように電力受信コイル２１１とループアンテナ２１２の共通接点に繋がれて電力受信コイル２１１に誘導される電圧を感知する電圧感知器（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）２１４を備えて構成されるのが好ましい。

前記のような本発明による携帯端末機用無接点充電及びデータ通信制御モジュールが適用された例を察すれば図４及び図５に示したところのようである。

図４は本発明による無接点電力受信装置の一例を示した回路図として、図６を参照して察すると、共用送受信モジュール２１０をバッテリーパックＡの内部に配置してバッテリーパックＡの第１連結端子モジュール２６１と電気的に繋がれるようにして、ポータブル端末機本体Ｂに整流ブロック２２０、受信電力制御ブロック２３０、充電制御ブロック２４０、データ処理ブロック２５０を配置する。

この時、端末機本体Ｂには充電制御ブロックと２４０と電気的に繋がれる第２連結端子モジュール２５２を構成してバッテリーパックＡの第１連結端子モジュール２６１と繋がれるようにして、前記の電力受信コイル２１１に受信された無線電力信号が整流ブロック２２０に供給されるように第３連結端子モジュール２６３を構成する。

そして、ループアンテナ２１２を通じて送受信されるデータは第３連結端子モジュール２６３を通じてデータ処理ブロック２５０に送受信されて、前記のデータ処理ブロック２５０は送受信されるデータを分析及び処理して決済などの過程を遂行する。

一方、前記のようなバッテリーパックＡの構造をよく見れば、図６に示したように、上部ケースＡａ及び下部ケースＡｂで成り立ったバッテリーパックＡの内部に、バッテリーセル２７３と温度感知モジュール２７２及び充電監視モジュール２７１を構成する。

そして、バッテリーセル２７３の一側に電力受信コイル２１１とループアンテナ２１２を設置するが、前記の電力受信コイル２１１とバッテリーセル２７３の間には遮蔽版（Ｓｈｉｅｌｄ）２１１ａが具備されて、前記のループアンテナ２１２とバッテリーセル２７３の間には吸収版（Ａｂｓｏｒｂｅｒ）２１２ａが具備される。

言い換えれば、お互いに異なる二種のシールド材に電力受信コイル２１１とループアンテナ２１２を構成して同一平面上に配置することによって、バッテリーパックＡの厚さを最小化することができるのである。

この時、電力受信コイル２１１は多数の巻線が巻かれて巻取される構造であり、ループアンテナ２１２は輪状の構造を持つようになるので、図６のように中央に電力受信コイル２１１を具備してその外郭にループアンテナ２１２を具備するのが好ましい。

したがって、図４及び図６のような配置構造によれば、無接点方式の無線電力信号を受信してバッテリーを充電するための電力受信コイル２１１と電子決済のためのデータ送受信用ループアンテナ２１２を同一平面上に配置して、前記の電力受信コイル２１１及びループアンテナ２１２を備える共用送受信ブロック２１２をバッテリーパックＡに内蔵することによって、バッテリーパックＡの厚さを最小化して製造原価を節減することができることは勿論、整流ブロック２２０、受信電力制御ブロック２３０、充電制御ブロック２４０、データ処理ブロック２５０はポータブル端末機本体Ｂに内蔵したモジュールをリサイクルすることができるようになる。

以上で説明した図６の内容の中で各構成間の具体的な電気的連結関係などは当業者によって多様な変形が可能なので、特定のことに限定しないことは勿論であり、以下で説明する図７に対しても等しい。

図５は本発明による無接点電力受信装置の他の例を示した回路図として、図７を参照してよく見れば、共用送受信モジュール２１０をカバーケースＣ内部に配置してカバーケースＣの第４連結端子モジュール２６４と電気的に繋がれるようにして、前記の第４連結端子モジュール２６４は端末機本体Ｂの第３連結端子モジュール２６３と繋がれて、前記の端末機本体Ｂの内部に第３連結端子モジュール２６３から第２連結端子モジュール２６２の間に整流ブロック２２０、受信電力制御ブロック２３０、充電制御ブロック２４０、データ処理ブロック２５０を配置する。

そして、前記の端末機本体Ｂの第２連結端子モジュール２６２がバッテリーパックＡの第１連結端子モジュール２６１と繋がれるようにする。

一方、前記のようなカバーケースＣの構造をよく見れば、図７に示したように、カバーケースＣの内側に共用送受信ブロック２１０を内蔵するための空間部（未符号）を形成して、前記の空間部の内部に電力受信コイル２１１とループアンテナ２１２を設置するが、前記の電力受信コイル２１１には遮蔽版２１１ａを具備して、前記のループアンテナ２１２には吸収版２１２ａを具備する。

この時、図７に示したように中央に電力受信コイル２１１を具備してその外郭にループアンテナ２１２を具備するのが好ましい。

したがって、図５及び図７のような配置構造によれば、無接点方式の無線電力信号を受信してバッテリーを充電するための電力受信コイル２１１と電子決済のためのデータ送受信用ループアンテナ２１２を同一平面上に配置して、前記の電力受信コイル２１１及びループアンテナ２１２を備える共用送受信ブロック２１２をカバーケースＣに内蔵することによって、カバーケースＣの厚さを最小化することができるのはもちろん、整流ブロック２２０、受信電力制御ブロック２３０、充電制御ブロック２４０、データ処理ブロック２５０はポータブル端末機本体Ｂに内蔵することによって、従来型バッテリーパックの再使用が可能なのである。

一方、前記のような各実施例に示した電力受信コア２１１を製作するにおいて、無接点電力送信装置及び無接点電力受信装置の大きさを最小化するために薄型に製作されることが好ましい。したがって複数の細い金属線で形成されたコイル用電線を巻芯直径方向に重なって巻線したコイルを利用するようになる。

そして、前記のような無接点充電には電気回路部品を電子誘導電磁波から保護するために通常的に２次コイルの一側に遮蔽シートを備えるようになる。

この時、２次コイルが円形の場合、四角形の遮蔽シートの四つの角の周辺にはコイルが存在しないから、渦電流が発生して温度が上昇される原因になる。

また、無接点電力送信方式の特性の上、１次側コアと２次側コアの位置が可変的だから、２次側コアに対する移動性及び送信効率が製品の信頼性の判断に重要な評価基準になる。

一般的なコイル形象は送信部及び受信部が円形巻線とか、送信部が円形巻線ながら受信部が四角形巻線の場合が大部分である。

この時、受信部のコイルが円形の場合には移動性が良い一方四角形に比べて面積が少なくて電力送信効率の落ちる問題があって、四角形コイルの場合には円形に比べて電力送信効率は良いが移動性の落ちる問題点がある。

本発明では無接点電力受信装置の２次側コアを製作するにおいて、円形と四角形の形象を同時に持つようにすることによって、円形コイルが持つ長所と四角形コイルが持つ長所を組み合わせて２次側コアに対する移動性及び送信効率を同時に進めるようにした受信装置用コアを製作するためのジグを提供する。

図８は本発明による受信装置用コアを製作するためのジグの例を示した部分切開斜視図として、コイル巻線用ジグ３１０に円形及び四角形象を持つ二重コア３２０が巻線された状態を示したのである。

前記のコイル巻線用ジグ３１０は、ベースになる下部ディスク３１１と上部ディスク３１２及び二重コア３２０を円形及び四角形に区分して巻くためのガイド具３１３を備えて構成される。

前記の下部ディスク３１１は図９に示したように板形に形成されて、その上部面の中心部には二重コア３２０を巻線する始作点になる巻芯突起３１１ａが形成されている。

ここで、前記の巻芯突起３１１ａの高さは二重コア３２０を形成するコイル用電線（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｗｉｒｅ）の高さ（直径）より高く形成されることが好ましい。

そして、前記の巻芯突起３１１ａの隣接部には図３のように挿入孔３１１ｂが形成されている。

前記の挿入孔３１１ｂは下部ディスク３１１を貫通して形成されて、好ましくは図１３に示したように傾くように形成される。前記のように挿入孔３１１ｂを傾くように形成するようになれば、二重コア３２０の巻線の時コイル用電線が下部ディスク３１１の上部に引かれて上がってくるのを防止することができるようになる。

前記の上部ディスク３１２は下部ディスク３１１の上部に一定距離ほど離隔されて積層されることで、図９に示したように下部ディスク３１１と同様の形態の板形に形成されることが好ましい。

ここで、前記の下部ディスク３１１と上部ディスク３１２を離隔して固定させる方法は、当業者の要求によって多様に適用されることができるので、特定のことに限定しない。

例えば、別途の固定装置が上部ディスク３１２の一側部（向かい合う角の部分など）を把持して固定することによって、下部ディスク３１１から離隔されるようにすることができるのである。

そして、前記の上部ディスク３１２には少なくとも一つ、好ましくは４個のスライド孔３１２ａが貫通形成される。

前記のガイド具３１３は上部ディスク３１２に形成されたスライド孔３１２ａに挟み込むように挿入されて、上下方向に移動することができるように構成されることで、図９に示したように外部面を延ばせば仮想の四角形になるようにして、内部面を延ばせば仮想の円形になるようにすることが好ましい。

言い換えれば、前記のガイド具３１３は四角形（好ましくは一定の厚さを持つ四角の板形）の角に対応する形象に形成されて、内側面には円形に対応する曲面部３１３ａを形成する。

以下で、図１０及び図１１を参照して前記のように構成された本発明によるコイル巻線用ジグ３１０を利用して、本発明による二重コア３２０を製造（製作）する方法に対して察することにする。

ここで、本発明による構成を制御するための別途の装置、例えば、上部ディスク３１２を離隔するための装置、コイル用電線を巻くための装置などは当業者の要求によって多様なものなどを適用することができるので、特定のことに限定しないことは当然である。

先に、本発明による二重コア３２０の基本構成になるコイル用電線（未符号）を下部ディスク３１１に形成された挿入孔３１１ｂの下部から挿入して上部へ引き出す。

ここで、当業者の要求によってコイル用電線を挿入孔３１１ｂの下部から挿入して上部へ引き出すこともできることは当然である。

そして、引き出しされたコイル用電線は、下部ディスク３１１の巻芯突起３１１ａを中心にして円形で巻いて第１コイル３２１を形成する。

ここで、前記の巻芯突起３１１ａがコイル用電線の厚さ（高さ）と等しい高さを持つようにして、上部ディスク３１２の底面部が前記の巻芯突起３１１ａの高さほど離隔されている場合、コイル用電線を巻くことがさらに容易であることは当然である。

前記のようにコイル用電線が巻かれることによって第１コイル３２１の直径は大きくなるところ、前記の第１コイル３２１の直径がガイド具３１３の内側に形成された曲面部３１３ａによる仮想の円形の直径と同様になれば、コイル用電線を巻くことを中断して第１コイル３２１の形成を完了する。

前記の第１コイル３２１の形成が完了すれば、上部ディスク３１２に具備された多数のガイド具３１３をスライド移動して下降させる。

この時、前記のガイド具３１３の曲面部３１３ａが第１コイル３２１の 外周面部に密着されるようにすることが好ましい。

前記のような過程によってガイド具３１３の下部面が下部ディスク３１２の上部面に密着されれば、前記のガイド具３１３の外部面にコイル用電線を巻いて第２コイル３２２を形成する。

この時、前記の第２コイル３２２を形成するコイル用電線は第１コイル３２１を形成したコイル用電線と別のことを用いることもできるが、第１コイル３２１を形成したコイル用電線を延長して用いることが好ましい。

そして、前記のコイル用電線によって形成される第２コイル３２２が、図１１に示したように下部ディスク３１１または上部ディスク３１２の面積（大きさ）に対応するようになれば、当該の第２コイル３２２の形成を完了するようになる。

前記のような過程によって図１１に示したように本発明による二重コア３２０の製造（製作）が完了すれば、第１コイル３２１及び第２コイル３２２で構成される二重コア３２０をコイル巻線用ジグ３１０で分離させるようになる。

したがって、無線で電力を送るコアを、前記のような過程によって製作されて、中心部には円形の第１コイル３２１が形成されて、その外部に四角形の第２コイル３２２が形成された二重コア３２０を利用することによって、円形コイル及び四角形コイルの長所を全部持つようになるコアの製作が可能になるのである。

以上で本発明による携帯端末機用無接点充電及びデータ通信制御モジュールとその配置構造に対して説明した。このような本発明の技術的構成は本発明が属する技術分野の当業者が本発明のその技術的思想や必須特徴を変更しなくても他の具体的な形態で実施されることができるということを理解することができるだろう。

それで、以上で記述した実施例はすべての面で例示的なことであり、限定的ではないこととして理解しなければならないし、本発明の範囲は前述の詳細な説明より後述する特許請求範囲によって現われて、特許請求範囲の意味及び範囲そしてその等価概念から導出されるすべての変更または変形された形態が本発明の範囲に含まれることに解釈しなければならない。

Claims (9)

1. 無線電力信号の受信モード及びデータの送受信モードを選択的に遂行する共用送受信ブロックと、
   無線電力信号の受信モードで、前記共用送受信ブロックに受信された電力信号を整流する整流ブロックと、
   前記整流ブロックで整流された電力信号を制御する受信電力制御ブロックと、
   前記受信電力制御ブロックで制御された電力信号の電気エネルギーを用いてバッテリーパックの充電を制御する充電制御ブロックと、
   データの送受信モードで、前記共用送受信ブロックを通じて外部電子器機と電子決済のためのデータを送受信するデータ処理ブロックと、
   を備え、
   前記共用送受信ブロックは、
   無線電力信号を受信する電力受信コイルと、
   データの送受信のためのループアンテナと、
   前記電力受信コイル及び前記ループアンテナの中で何れか一つを選択して前記整流ブロック及び前記データ処理ブロックの中で何れか一つと電気的に連結するモードスイッチング部と、
   前記電力受信コイルの受信電圧を感知して前記モードスイッチング部のスイッチング動作を制御するモード制御部と、を備える無接点電力受信装置。
2. 前記モード制御部は、前記電力受信コイルの受信電圧を感知した後、前記感知された受信電圧が基準電圧より高い場合、前記モードスイッチング部が前記電力受信コイルと前記整流ブロックを電気的に連結するスイッチング動作を遂行するように制御して、前記感知された受信電圧が基準電圧より低い場合、前記モードスイッチング部が前記ループアンテナと前記データ処理ブロックを電気的に連結するスイッチング動作を遂行するように制御することを特徴とする請求項１に記載の無接点電力受信装置。
3. 前記モード制御部は、前記電力受信コイルの受信電圧を感知して、感知された受信電圧と基準電圧を比べてその結果を出力する電圧感知器を備えることを特徴とする請求項２に記載の無接点電力受信装置。
4. 端末機本体と、前記端末機本体に電気エネルギーを供給して充放電が可能なバッテリーパックと、前記バッテリーパックを保護するためのバッテリー用カバーケースと、前記端末機本体と前記バッテリー及び前記カバーケースがそれぞれ電気的に繋がれるように構成された少なくとも一つの連結端子モジュールを備える無接点電力受信装置であって、
   前記バッテリーパックは、無線電力信号の受信モード及びデータの送受信モードを選択的に遂行する共用送受信ブロックを備え、
   前記端末機本体は、無線電力信号の受信モードで、前記共用送受信ブロックに受信された電力信号を整流する整流ブロックと、前記整流ブロックで整流された電力信号を制御する受信電力制御ブロックと、前記受信電力制御ブロックで制御された電力信号の電気エネルギーを利用してバッテリーパックの充電を制御する充電制御ブロックと、データの送受信モードで、前記共用送受信ブロックを通じて外部電子器機と電子決済のためのデータを送受信するデータ処理ブロックと、を備え、
   前記連結端子モジュールは、前記バッテリーパックに設けられる第１連結端子モジュールと、前記端末機本体に設けられる第２連結端子モジュール及び第３連結端子モジュールと、前記カバーケースに設けられる第４連結端子モジュールを備え、前記第１連結端子モジュールと前記第２連結端子モジュールは繋がれ、前記共用送受信ブロックが前記第１連結端子モジュール及び前記第３連結端子モジュールと繋がれ、前記第３連結端子モジュールから前記第２連結端子モジュールに繋がるように前記整流ブロック、前記受信電力制御ブロック、前記充電制御ブロックが順次に配置され、前記第３連結端子モジュールと前記受信電力制御ブロックの間に前記データ処理ブロックが配置され、
   前記共用送受信ブロックは、
   無線電力信号を受信する電力受信コイルと、
   データの送受信のためのループアンテナと、
   前記電力受信コイル及び前記ループアンテナの中で何れか一つを選択して前記整流ブロック及び前記データ処理ブロックの中で何れか一つと電気的に連結するモードスイッチング部と、
   前記電力受信コイルの受信電圧を感知して前記モードスイッチング部のスイッチング動作を制御するモード制御部と、を備える無接点電力受信装置。
5. 端末機本体と、前記端末機本体に電気エネルギーを供給して充放電が可能なバッテリーパックと、前記バッテリーパックを保護するためのバッテリー用カバーケースと、前記端末機本体と前記バッテリー及び前記カバーケースがそれぞれ電気的に繋がれるように構成された少なくとも一つの連結端子モジュールを備える無接点電力受信装置であって、
   前記カバーケースは、無線電力信号の受信モード及びデータの送受信モードを選択的に遂行する共用送受信ブロックを備え、
   前記端末機本体は、無線電力信号の受信モードで、前記共用送受信ブロックに受信された電力信号を整流する整流ブロックと、前記整流ブロックで整流された電力信号を制御する受信電力制御ブロックと、前記受信電力制御ブロックで制御された電力信号の電気エネルギーを利用してバッテリーパックの充電を制御する充電制御ブロックと、データの送受信モードで、前記共用送受信ブロックを通じて外部電子器機と電子決済のためのデータを送受信するデータ処理ブロックと、を備え、
   前記連結端子モジュールは、前記バッテリーパックに設けられる第１連結端子モジュールと、前記端末機本体に設けられる第２連結端子モジュール及び第３連結端子モジュールと、前記カバーケースに設けられる第４連結端子モジュールを備え、前記共用送受信ブロックが前記第４連結端子モジュールと繋がれ、前記第４連結端子モジュールは前記第３連結端子モジュールに繋がれ、前記第３連結端子モジュールから前記第２連結端子モジュールに繋がるように前記整流ブロック、前記受信電力制御ブロック、前記充電制御ブロックが順次に配置され、前記第３連結端子モジュールと前記受信電力制御ブロックの間に前記データ処理ブロックが配置され、前記第２連結端子モジュールが前記第１連結端子モジュールと繋がれ、
   前記共用送受信ブロックは、
   無線電力信号を受信する電力受信コイルと、
   データの送受信のためのループアンテナと、
   前記電力受信コイル及び前記ループアンテナの中で何れか一つを選択して前記整流ブロック及び前記データ処理ブロックの中で何れか一つと電気的に連結するモードスイッチング部と、
   前記電力受信コイルの受信電圧を感知して前記モードスイッチング部のスイッチング動作を制御するモード制御部と、を備える無接点電力受信装置。
6. 前記バッテリーパックには、前記電力受信コイル用の遮蔽板が設けられることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の無接点電力受信装置。
7. 前記バッテリーパックには、前記電力受信コイル用の吸収板が設けられることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の無接点電力受信装置。
8. 前記モード制御部は、前記電力受信コイルの受信電圧を感知した後、前記感知された受信電圧が基準電圧より高い場合、前記モードスイッチング部が前記電力受信コイルと整流ブロックを電気的に連結するスイッチング動作を遂行するように制御して、前記感知された受信電圧が基準電圧より低い場合、前記モードスイッチング部が前記ループアンテナとデータ処理ブロックを電気的に連結するスイッチング動作を遂行するように制御することを特徴とする請求項４または請求項５に記載の無接点電力受信装置。
9. 前記モード制御部は、前記電力受信コイルの受信電圧を感知して、感知された受信電圧と基準電圧を比べてその結果を出力する電圧感知器を備えることを特徴とする請求項８に記載の無接点電力受信装置。

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