KR101267943B1 - 무선 전력 전송 장치용 접촉 시트 및 이를 포함하는 무선 전력 전송 장치 - Google Patents

무선 전력 전송 장치용 접촉 시트 및 이를 포함하는 무선 전력 전송 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 폴리우레탄 50-80 중량%, 칼슘카보네이트 20-40 중량%를 포함하는 마찰 저항층, 및 베이스 필름 부재를 포함하고, 마이크로 셀 구조로 이루어져 마찰계수가 0.40 이상인, 무선 전력 전송 장치용 접촉 시트 및 이를 포함하는 무선 전력 전송 장치에 관한 것이다.

Description

무선 전력 전송 장치용 접촉 시트 및 이를 포함하는 무선 전력 전송 장치{CONTACT SHEET FOR WIRELESS POWER TRANSMISSION APPARATUS AND WIRELESS POWER TRANSMISSION APPARATUS HAVING THE SAME}
본 발명은, 비접촉 충전시, 충전 위치에 대한 신뢰성을 높이기 위한, 무선 전력 전송 장치용 접촉 시트 및 이를 포함하는 무선 전력 전송 장치에 관한 것이다.
일반적으로 배터리팩(battery pack)은 외부의 충전기로부터 전력(전기에너지)을 공급받아 충전한 상태에서 휴대용 단말기(핸드폰, PDA 등)의 작동을 위한 전원을 공급하기 위한 것으로, 전기에너지를 충전하는 배터리셀과 상기 배터리셀의 충전 및 방전(휴대용 단말기로 전기에너지를 공급)을 위한 회로 등이 구성되어 있다.
이러한 휴대용 단말기에 사용되는 배터리팩에 전기에너지를 충전시키기 위한 충전기와 배터리팩의 전기적 연결방식에는. 상용전원을 공급받아 배터리팩에 대응하는 전압 및 전류로 변환하여 해당 배터리팩의 단자를 통해 배터리팩으로 전기에너지를 공급하는 단자 공급 방식이 있다.
그러나, 이러한 단자 공급 방식으로 전원을 공급하면, 충전기와 배터리팩을 접촉하거나 분리할 경우, 양측의 단자(배터리팩의 단자 및 충전기의 단자)들이 서로 다른 전위차를 가지고 있어, 순간 방전 현상을 초래하는 문제점이 있었다.
특히, 이러한 순간 방전 현상 등으로 인하여 양측의 단자들에 이물질이 쌓이게 되면 화재 등이 발생할 우려가 있었다.
또한, 습기 등으로 인하여 배터리팩에 충전된 전기에너지가 배터리팩의 단자를 통해 외부로 자연 방전되는 등의 문제점이 있음은 물론, 이로 인하여 배터리팩의 수명 및 성능의 저하를 초래하는 단점이 있었다.
최근에는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 무선 전력 전송 방식을 이용한 무접점 방식의 충전 시스템과 제어 방법들이 제시되고 있다.
이러한 무선 전력 전송 시스템에 있어서 안정적인 전력 수신과 더불어 무선 전력 효율을 높이기 위한 노력들이 있어 왔다.
본 발명은, 비접촉식 무선 충전 시스템에 있어서, 무선 전력 수신 장치에 진동 기능이 있는 경우 이 진동으로 인하여, 또는 기타 외부적인 조건에 의하여 상기 무선 전력 수신 장치가 충전 위치에서 이탈하는 것을 방지하기 위한 접촉 시트를 부착한 무선 전력 전송 장치를 제공하기 위한 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일실시예인 무선 전력 전송 장치용 접촉 시트는,폴리우레탄 50-80 중량%, 칼슘카보네이트 20-40 중량%를 포함하는 마찰 저항층, 및 베이스 필름 부재를 포함하고, 마이크로 셀 구조로 이루어져 마찰계수가 0.40 이상일 수 있다.
본 발명의 일실시예의 일태양에 의하면, 상기 무선 전력 전송 장치용 접촉 시트는, 상기 접촉 시트의 주면에 음각 패턴으로 형성되는 시온 잉크층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예의 일태양에 의하면, 상기 무선 전력 전송 장치용 접촉 시트의 두께는 1.0mm 이하일 수 있다.
본 발명의 일실시예의 일태양에 의하면, 상기 폴리우레탄 55-65 중량%일 수 있다.
본 발명의 일실시예의 일태양에 의하면, 상기 칼슘카보네이트 20-30 중량%일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예인 무선 전력 전송 장치는, 리세스를 구비한 주면을 구비하는 하우징; 상기 하우징 내에 설치되는 1차측 코어; 및 상기 1차측 코어에 무선 전력 신호를 전송하기 위한 제어부; 및 상기 리세스에 설치되는 접촉 시트, 상기 접촉 시트는 폴리우레탄 50-80 중량%, 칼슘카보네이트 20-40 중량%를 포함하는 마찰 저항층, 및 베이스 필름 부재를 포함하여, 마이크로 셀 구조로 이루어짐으로써 마찰계수가 0.40 이상 인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예의 일태양에 의하면, 상기 리세스의 깊이는 1.0mm 이상이고, 상기 하우징의 주면의 두께는 1.5mm 이하일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예의 일태양에 의하면, 상기 접촉 시트는, 그 주면에 음각 패턴으로 형성되는 시온 잉크층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예의 일태양에 의하면, 상기 1차측 코어는 제 1 전송 코일 및 제 2 전송 코일을 포함하고, 상기 시온 잉크층은, 상기 제 1 전송 코일에 대응하는 위치에 배치되는 제 1 서브 시온 잉크층 및 상기 제 2 전송 코일에 대응하는 위치에 배치되는 제 2 서브 시온 잉크층을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예의 일태양에 의하면, 상기 시온 잉크 층은 30℃ 내지 40℃에서 색상이 변할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예의 일태양에 의하면, 상기 주면은 경사면일 수 있다.
상술한 구성을 가진 본 발명의 일실시예에 따르면, 무선 전력 수신 장치에 진동 모듈이 탑재되어서, 호신호 수신 또는 알람기능 실행시 발생되는 진동이 있더라도, 무선 전력 수신 장치가 충전 위치에서 이탈하는 것을 방지하여 무선 전력 전송 효율을 높일 수 있다.
또한, 무선 전력 전송시에 발생되는 열로 인해 시온 잉크층의 색상이 변하기 때문에, 이를 통해, 무선 전력 전송 여부를 시각적으로 확인할 수 있게 된다.
도 1은, 본 발명의 일실시예인 접촉 시트를 구비한 무선 전력 전송 장치의 사시도.
도 2는, 본 발명의 일실시예인 접촉 시트를 구비한 무선 전력 전송 장치의 단면도.
도 3은, 본 발명의 일실시예인 무선 전력 전송 장치용 접촉 시트의 단면도.
도 4는, 본 발명의 일실시예와 관련된 무선 전력 전송 장치를 포함하는 무선 전력 전송 시스템의 블록 구성도.
도 5는, 본 발명의 일실시예인 무선 전력 전송 장치의 사용 양태도.
이하, 본 발명과 관련된 무선 전력 전송 장치용 접촉 시트 및 이를 포함하는 무선 전력 전송 장치에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "부" 또는 "모듈"은 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별하게 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일실시예인 접촉 시트를 구비한 무선 전력 전송 장치의 사시도로서, 도 1a는 본 발명의 일실시예인 무선 전력 전송 장치의 충전 위치에 무선 전력 수신 장치가 위치한 도면이고, 도 1b는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 수신 장치의 사시도이고, 도 1c는 본 발명의 일실시예에 따른 거치식 무선 전력 수신 장치의 사시도이다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예인 무선 전력 전송 장치(100)는 2개의 무선 전력 수신 장치(200, 200': 예컨대, 핸드폰, 스마트폰, MP3 플레이어, 배터리 모듈 등)를 동시에 충전할 수 있는 충전 위치를 구비한다. 이 충전 위치에는 접촉 시트(150,150')가 각각 배치된다. 이 접촉 시트(150,150')의 구성에 대해서는, 도 2 및 도 3에서 보다 상세하게 설명하도록 한다. 이 접촉 시트는 고탄성의 폴리우레탄과, 칼슘카보네이트를 포함하고 있어, 충격에 대하여 탄성을 부여할 뿐 아니라 접촉 마찰 저항이 크기 때문에, 상기 무선 전력 수신 장치(200)에 내장되어 있는 진동 모듈이 동작되거나, 또는 외부의 상황 변화에 따라, 무선 충전 중에 상기 무선 전력 수신 장치(200)가 진동하게 되거나 소정 방향으로의 외력을 받게 되더라도, 이 무선 전력 수신 장치가 충전 위치에서 이탈되는 것을 방지할 수 있게 된다. 도 1a에서는 2개의 충전 위치에 각각 접촉 시트(150, 150')가 배치되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 하나의 충전 위치를 갖는 무선 전력 전송 장치(100)에 설치되는 하나의 접촉 시트에 적용될 수도 있고, 3개 이상의 충전 위치를 갖는 무선 전력 전송 장치에 각각 접촉 시트가 설치되도록 할 수도 있다. 하나의 접촉 시트가 형성된 예를 도 1c에서 설명하도록 한다.
한편, 무선 전력 전송 장치의 외관에 대하여, 도 1b를 통해 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예인 무선 전력 전송 장치(100)의 주면에는 제 1 전송 코일(111)과 제 2 전송 코일(112)가 이격되어 설치된다. 그리고, 각 전송 코일(111, 112)에 대응하는 위치에는 접촉 시트(150,150')가 설치된다. 이 접촉 시트(150,150')의 설치에 대해서는, 도 2 및 도 3에서 보다 상세하게 설명하도록 한다. 무선 전력 전송 장치(100)의 주면에 설치되는 접촉 시트에 무선 전력 수신 장치(200)가 놓여 질 수 있다. 그러면, 무선 전력 수신 장치(200)가 놓여진 위치에 따라, 제 1 전송 코일(111) 또는 제 2 전송 코일(112) 중 하나를 통해 무선 전력 신호가 발신되고, 이를 수신한 무선 전력 수신 장치(200)의 수신 제어부(240)는 배터리셀 모듈(230)을 충전하게 된다. 이 때, 상기 무선 전력 신호를 출력하는 코일에 대응하는 인디케이터(127)는 발광하게 된다.
그런데, 무선 충전중, 동전이나 클립과 같은 이물질이 무선 전력 전송 장치의 주면에 위치하게 되면, 돌출부(160)에 설치된 물체 감지센서(126)가 상기 이물질을 감지하게 되고, 그 다음, 이에 의한 전력 손실을 계산하게 된다. 이 전력 손실이 기준값보다 크게 되면 무선 전력 신호의 전송을 중지한다. 도시된 바와 같이, 상기 물체 감지센서(126)는 2개 설치될 수 있다. 하나는 제 1 전송 코일(111)측을 감지하도록 설치되고, 다른 하나는 제 2 전송 코일(112)측을 감지하도록 설치될 수 있다. 즉, 구비되는 전송 코일의 수에 대응되게 설치될 수 있음을 의미한다.
도 1c는 본 발명의 일실시예에 따른 거치식 무선 전력 수신 장치의 사시도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예인 거치식 무선 전력 수신 장치(100')는 경사면으로 이루어진 주면을 구비하고, 이 경사면에는 접촉 시트(150)가 설치되며, 그 위에 무선 전력 수신 장치(200)가 놓여져 충전이 될 수 있다. 이 경우, 상기 경사면은 지면에 대하여 대략 40°정도로 기울어져 있을 수 있다. 그리고 상기 경사각은 마찰계수를 더 크게 하여 경사각도를 더 높일 수 있으며, 당업자의 실시환경이나 설계시 선택에 따라 다양하게 할 수 있음은 당연하다. 이와 같이 경사진 상태로 충전이 되면, 사용자는 보다 편리하게 무선 전력 수신 장치(200)의 충전 여부를 확인할 수 있게 된다.
도 2는, 본 발명의 일실시예인 접촉 시트를 구비한 무선 전력 전송 장치의 단면도이다. 도시된 바와 같이, 무선 전력 전송 장치(100)의 하우징(101)의 내측에는 코일이 배치된다. 하우징(101)은, 1차측 코어(110: 1차측 코일 또는 전송 코일)을 포함하는 회로기판을 수용하며, 그 두께(d2)는 1.5mm 이하인 것이 바람직하다. 전송 코일(110)과 수신 코일(210: 2차측 코어)간의 수직거리가 2.5mm 이상이면, 본 실시예에서와 같은 자기유도방식에서는 무선 전력 수신 효율이 60% 이하로 급격하게 낮아지게 되기 때문에, 그 두께(d2)가 1.5mm 이상이어서는 실익이 없다. 이와 같이, 하우징(101)의 두께(d2)가 1.5mm이하로 정해지면, 하우징(101)의 주면에는 1.0mm 이하의 리세스(101')가 형성된다. 이 리세스(101') 내에 본 발명에 따른 일실시예인 접촉 시트(150)가 설치된다. 이 접촉 시트(150)의 두께(d1)는 1.0mm 이하로서, 상기 리세스(101')의 깊이와 동일하게 될 수도 있고, 설계 환경에 따라 또는 하우징의 두께에 따라 리세스 깊이보다 얕거나 높을 수도 있다. 보다 구체적으로, 접촉 시트(150)는, 폴리우레탄 50-80 중량%, 칼슘카보네이트 20-40 중량%를 포함하는 마찰 저항층(151: 도 3 참조), 및 베이스 필름 부재(153: 도 3 참조)를 포함하고, 그 표면층(즉 마찰 저항층)이 마이크로 셀 구조로 이루어져 마찰계수(tanθ)가 0.40 이상일 수 있다. 즉, 접촉 시트(150)는 셀벽과 빈공간으로 이루어지며, 각각의 셀은 약 100마이크로미터 이하의 크기로 균일한 분포를 가지므로 부드럽고 매끄러운 촉감을 가지면서도 미끄럼 방지에 탁월하며, 탄성을 갖고 있어 마치 작은 스프링과 같이 충격이나 진동 흡수체로 동작함과 더불어, 그 표면 위에 놓여진 물체에 대하여 수직항력을 높여 마찰계수를 높이는 역할을 한다. 따라서 무선 충전중에 소정 방향으로의 외력을 받거나 진동 모드가 작동될 때에 미끄럼 방지 및 충격이나 진동 흡수 효과가 현저해진다. 즉, 마이크로 셀 구조로 인하여 촉감은 부드러우면서도 마찰 계수가 높은 접촉시트의 구성이 가능해진다. 보다 구체적으로 설명드리면, 무선 전송 장치의 구조가 평판형이 아닌 일정 기울기면을 갖는 거치식 구조인 도 1c에서 보다 효과적으로 미끄럼이 방지될 수 있다. 이 경우, 마찰 계수(tan θ)는 5.5 이상이어서, 수평방향에 대하여 80°가량 기울여도 떨어지지 않는 구조가 될 수 있다. 이와 같은 접촉 시트(150)의 구성은 도 3을 통해 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 3은, 본 발명의 일실시예인 무선 전력 전송 장치용 접촉 시트(150)의 단면도이다. 도시된 바와 같이, 접촉 시트(150)는, 그 저면에 베이스 필름 부재인 PET(polyethylene terephthalate)(153)가 배치되며, 그 위에 폴리우레탄과 칼슘카보네이트로 구성되는 마찰 저항층(151)이 배치되고, 이 마찰 저항층(151)의 주면에는 음각 패턴으로 시온 잉크층(155)이 배치된다. 또한 이 마찰 저항층(151) 내에는 자성체(157)가 더 배치될 수 있다. 상기 접촉 시트(150)의 구성비를 보면, 마찰 저항층(151)은 폴리우레탄 50-80 중량%, 칼슘카보네이트 20-40 중량%를 포함하고, 마이크로 셀 구조로 이루어져 마찰계수가 0.40 이상이다. 여기서, 폴리우레탄은 폴리올 성분으로 이루어져 폴리에스테르계 폴리올, 폴리에테르계 폴리올 등을 이용하여 제조된다. 폴리우레탄은 알코올기와 아이소사이안산기의 우레탄 결합으로 만들어진 고분자 물질로서, 상기 마찰 저항층의 점도를 높이는 기능을 한다. 칼슘카보네이트는 폴리우레탄 제조시에 포함되는 충진제로 남게 되는 성분이다. 칼슘카보네이트는 폴리우레탄의 경도를 상승시켜 주고, 열적 안정성을 향상시켜주며, 탄성 모듈러스를 향상시켜주어 충격이나 진동 흡수 또는 미끄럼 방지에도 효과적이다. 상기 폴리올은 강도를 유지하기 위하여 평균 분자량이 200~8000인 것이 바람직하다.
폴리우레탄 55-65 중량% 및 칼슘카보네이트 20-30 중량%의 비율로 섞여야, 마찰계수가 0.40 이상을 갖게 되어, 핸드폰의 진동 모듈이 동작하더라도, 핸드폰이 충전 위치에서 벗어나지 않게 되며, 또한, 충분한 충격 흡수율을 갖게 되어 우수한 촉감을 갖게 된다. 또한, 무선 전송 장치의 구조가 평판형이 아닌 일정 경사면을 갖는 거치식 구조인 경우(도 1c 참조), 미끄러져 충전 위치에서 이탈되는 것을 방지하는 효과를 갖게 된다.
폴리우레탄이 50 중량% 미만, 칼슘카보네이트가 40중량 % 초과인 경우, 및 폴리우레탄이 80 중량% 이상, 칼슘카보네이트가 20 중량 % 미만인 경우에는 마찰계수가 0.40 이하로 급격히 낮아지게 되어, 본 발명이 얻고자 하는 효과를 가지기 힘들게 된다.
베이스 필름 부재인 PET(153)는 상기 접촉 시트(150)와 무선 전력 전송 장치(100)의 하우징(101)을 접촉시키기 위해 구성된다.
상기 접촉 시트(150)의 마찰 저항층(151)은, 상기 폴리우레탄 50-80 중량%, 상기 칼슘카보네이트 20-40 중량%를 포함할 수 있다.
상기 마찰 저항층(151)에는 색상을 나타내게 하기 위하여 이산화티타늄, 또는 카본블랙과 같은 유색 안료나 염료가 더 포함될 수 있다. 이러한 색상을 위한 염료 또는 안료는 3 중량 % 이하로 포함되어야, 본 발명이 요구하는 마찰계수 및 탄성력을 유지할 수 있게 된다.
한편, 상기 접촉 시트(150)의 주면에는 음각 패턴으로 형성되는 시온 잉크층(155)을 더 포함할 수 있다. 무선 전력 전송 장치의 충전 위치에 무선 전력 수신 장치가 놓여져 무선 전력 전송이 이루어지면, 전력 전송에 따라 누설되는 전기에너지는 대부분 열에너지로 변환되고, 이에 따라, 무선 전력 전송 장치의 주면의 온도가 상승하게 된다. 여기에 시온 잉크층(155)이 배치되면, 사용자는 무선 전력 전송이 이루어지는지를 시각적으로 확인할 수 있다. 무선 전력 수신 장치에 구비된 온도 보호 회로(미도시함)가 통상 45℃에서 보호 기능이 동작된다는 점과, 통상적으로 실내 온도가 23℃이상 오르지 않는다는 점과, 무선 전력 표준에서 무선 전력 전송 장치의 표면 온도가 외부 온도보다 10℃ 이상 차이 나는 것을 지양한다는 점을 고려하면, 상기 시온 잉크층(155)의 색상 변화 온도는, 30℃ 내지 40℃ 인 것이 바람직하다.
본 명세서에서는 상기 시온 잉크층(155)가 음각 패턴으로 형성되어 있으나, 이에 한정되지 않고, 마찰 저항층(151)의 주면 상에 형성되거나, 또는 마찰 저항층(151)이 투명한 경우, 마찰 저항층(151)의 저면에 형성될 수도 있다. 또한, 상기 시온 잉크층(155)의 두께, 깊이, 폭, 형상 등은 사용자가 온도 변화에 따른 색상 변화로 충전 상태를 확인할 수 있는 정도인 수치 범위내에서라면 실시 환경 및 설계 적용에 따라 다양하게 선택하여 적용할 수 있다.
또한, 상기 마찰 저항층(151) 내에는 자성체가 설치되어서, 무선 전력 수신 장치에 대응하는 부분에 설치된 자성체와 자기력에 의해 상호 인력이 형성될 수 있다. 이에 따라, 무선전력 수신 장치가 충전위치로부터 이탈되는 것을 더욱더 방지할 수 있게 된다. 또한, 실시환경이나 당업자의 설계시 선택에 따라 상기 자성체는 마찰저항층이 아닌 하우징내에 설치될 수도 있다.
도 4는, 본 발명의 일실시예와 관련된 무선 전력 전송 장치를 포함하는 무선 전력 전송 시스템의 블록 구성도이다.
발명의 일실시예인 무선 전력 전송 시스템의 블록 구성도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예인 무선 전력 전송 시스템은, 무선 전력 전송 장치(100)와 무선 전력 수신 장치(200)를 포함한다. 즉, 전자기 유도 방식에 의해, 무선 전력 전송 장치(100)가 무선 전력 신호를 무선 전력 수신 장치(200)로 전송하면, 이 전력 신호를 수신한 무선 전력 수신 장치(200)는 상기 무선 전력 신호의 전력으로 배터리를 충전하거나, 무선 전력 수신 장치(200)와 연결된 전자기기에 전원을 공급하게 된다.
이하에서는, 무선 전력 전송 장치(100)와 무선 전력 수신 장치(200)의 구성에 대하여 각각 설명하도록 한다.
본 발명의 일시시예인 무선 전력 전송 장치(100)는, 1차측 코어(110), 전송 제어부(120) 및 AC/DC 컨버터(130)를 포함한다. 여기서 1차측 코어(110)(1차측 코일)은 전력 신호를 전자기 유도 방식으로 전력 수신 장치(200)의 2차측 코어(210)에 전송하기 위한 장치로서, 본 실시예에서는 2개의 코일(즉, 제 1 전송 코일(111) 및 제 2 전송 코일(112))이 적용될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 상기 1차측 코어(110)을 제어하는 전송 제어부(120)는, 객체 감지부(121), 중앙 제어부(122), 스위칭 제어부(123), 구동 드라이버(124) 및 직렬 공진형 컨버터(125) 등을 포함할 수 있다.
상기 객체 감지부(121)는 상기 1차측 코일인 1차측 코어(110)의 위상 변화 또는 전류값 변화를 감지하고, 해당 변화가 무선 전력 수신 장치(200)에 의한 것인지를 판단할 뿐만 아니라(즉 아이디 확인부로서의 기능을 가짐), 무선 전력 수신 장치(200)로부터 전송된 충전 상태 신호를 필터링하여 처리하는 기능을 수행한다. 즉, 1차측 코어(110)을 통해 전송되는 아이디 호출 신호의 응답 신호인 아이디 신호가 수신되면, 이를 필터링하여 처리하고, 충전 중, 배터리셀이나 충전 전압에 관한 정보를 포함하는 충전 상태 신호가 수신되면. 이를 필터링하여 처리하는 기능을 한다.
상기 중앙 제어부(122)는 상기 객체 감지부(121)의 판단 결과를 전송받아 확인하고, 1차측 코어(110)에서 수신되는 아이디 신호를 분석하여, 상기 1차측 코어(110)를 통해 무선 전력 신호를 송출하기 위한 전력 신호를 상기 구동 드라이버(124)로 전송하는 역할을 한다. 또한, 후술하는 1차측 코어로부터 충전 상태 신호가 수신되면, 이에 기초하여 구동 드라이버(124)를 제어하여 무선 전력 신호를 변경하는 기능을 한다.
상기 스위칭 제어부(123)는 직렬 공진형 컨버터(125)와 제 1 전송 코일(111) 및 제 2 전송 코일(112)의 사이에 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 것이다. 본 발명에서는, 2개의 전송 코일이 이용되고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 하나의 코일 또는 3개 이상의 코일이 적용되는 경우도 포함한다. 하나의 코일이 적용되는 경우, 상기 스위칭 제어부(123)가 불필요하게 된다.
상기 구동 드라이버(124)는 중앙 제어부(122)의 제어를 통해 직렬 공진형 컨버터(125)의 동작을 제어하는 것이다.
상기 직렬 공진형 컨버터(125)는 구동 드라이버(124)의 제어에 의해 송출하고자 하는 전력 신호를 발생하기 위한 송출 전원을 생성하여 상기 1차측 코어(110)로 공급하는 것이다. 다시 말해, 중앙 제어부(122)가 요구되는 전력값을 갖는 전력 신호의 송출을 위한 전력 제어 신호를 구동 드라이버(124)로 전송하면, 상기 구동 드라이버(124)는 수신된 전력 제어 신호에 대응하여 직렬 공진형 컨버터(125)의 동작을 제어하고, 상기 직렬 공진형 컨버터(125)는 구동 드라이버(124)의 제어에 의하여 요구되는 전력값에 대응하는 송출 전원을 1차측 코어(110)에 인가함으로써, 요구되는 세기의 무선 전력 신호가 송출되도록 하는 것이다.
또한, 상기 직렬 공진형 컨버터(125)는 구동 드라이버(124)의 제어에 의해 제 1 전송 코일(111) 및 제 2 전송 코일(112)을 통해 각각 제 1 객체 감지 신호와 제 2 객체 감지 신호를 발생하기 위한 전원을 공급하는 역할을 한다.
물체 감지부(126)는 무선 전력 전송 장치의 돌출부(160: 도 1a 및 도 1b 참조)에 설치되어서, 무선 충전중 이물질이 무선 전력 전송 장치의 충전 위치 근처에 놓여지는지를 확인하는 구성요소이다. 이러한 물체 감지부(126)로는 적외선 감지센서가 될 수 있다. 적외선 감지센서는 적외선을 이용해 온도, 압력, 방사선의 세기 등의 물리량이나 화학량을 검지하여 신호처리가 가능한 전기량으로 변환하여 물체를 감지하는 장치이다. 스스로 적외선을 복사하여 빛이 차단됨으로써 변화를 검지하는 능동식과, 자체에는 발광기를 가지지 않고 외계로부터 받는 적외선의 변화만을 읽어내는 수동식이 있다. 적외선이란 전자기파 스펙트럼 중 가시광선의 적색광보다 길고 마이크로파보다 짧은 파장, 즉 파장 0.75μm∼1mm의 복사선을 가리킨다. 이것을 사용함으로써 종래의 온도 센서나 자외선 센서보다 감도나 정확도가 높다. 이 적외선 감지센서는 감지각이 120도 이상이고, 감지거리가 20cm 이상이면, 충분하다.
인디케이터(127)는 상기 돌출부(160)에 형성되어, 무선 전력 전송이 잘 되는지를 확인하기 위하여 구성된 것으로서, LED와 같은 발광장치로 이루어질 수 있다. 본 발명의 일실시예의 경우, 인디케이터가 2개 설치되어, 각각 제 1 전송 코일(111)과 제 2 전송 코일(112)에서 무선 전력 전송 신호가 정상적으로 발신되는지를 나타낸다.
한편, 무선 전력 전송 장치에는 온도 회로부(온도 측정부)(도면 미포함)를 더 포함할 수 있다. 이 온도 측정부는, 무선 전력 전송 장치의 과열을 방지하기 위한 것으로, 무선 전력 전송 장치에서 발열이 이루어지는 제 1 전송 코일(111) 또는 제 2 전송 코일(112)에 의해 발열되는 무선 전력 전송 장치(100)의 주면의 온도를 측정한다.
AC/DC 컨버터(130)는 220V 또는 110V 의 교류 전원을 소정 전압의 직류 전원으로 변경하는 장치로서, 전술한 바와 같이, 상기 중앙 제어부(122)의 제어에 의해, 출력 전압값이 변경된다.
그리고, 전력 신호를 수신하여 전력을 공급받는 무선 전력 수신 장치(200)는, 상기 송출된 전력 신호에 의해 유도 전력을 생성하는 2차측 코어(210), 유도된 전력을 정류하는 정류부(220), 정류된 전력으로 충전되는 배터리셀 모듈(230), 그리고, 상기 2차측 코어(210), 정류부(220), 상기 배터리셀 모듈(230)를 제어하는 수신 제어부(240)를 포함한다. 본 발명의 무선 전력 수신 장치(200)는 배터리셀 모듈을 포함하는 배터리팩일 수도 있고, 이 배터리팩을 포함하는 이동 통신 단말기일 수도 있다.
2차측 코어(210)는 무선 전력 전송 장치(100)의 1차측 코어로부터 전송되는 무선 전력 신호를 수신하기 위한 구성요소이다.
정류부(220)는 상기 2차측 코어로부터 수신되는 무선 전력을 직류 전압으로 정류하며, 충전 개시 전까지는 충전 전압으로 충전 상태를 유지하게 된다.
배터리셀 모듈(230)은 수신 제어부(240)의 제어를 받아 상기 정류부(220)로부터의 직류 전원을 통해 충전이 되는 충전 대상이 된다. 배터리셀 모듈(230) 대신에 PMP, MP3, 핸드폰 등의 전자기기가 될 수도 있다. 한편, 상기 배터리셀 모듈(230)에는 과전압 및 과전류 방지 회로, 온도 감지 회로 등의 보호 회로가 포함되어 구성되며, 또한, 배터리셀의 충전 상태 등의 정보를 수집 및 처리하는 충전 관리 모듈이 포함된다.
수신 제어부(240)는 정류부(220)에서 충전된 전원의 전류를 제어하여 배터리셀 모듈(230)로 적절한 전류가 흐르도록 하는 구성요소이다.
이하에서는, 시온 잉크층(155)을 구비한 무선 전력 전송 장치에서의 전력 충전 상태를 도 5를 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 일실시예인 무선 전력 전송 장치의 사용 양태도이다. 도시된 바와 같이, 무선 전력 수신 장치가 무선 전력 전송 장치의 충전 위치에 놓이게 되면 무선 전력 전송이 이루어진다. 소정 시간이 경과되면, 무선 전력 전송 중 발생되는 열에너지로 인해, 무선 전력 전송 장치의 하우징(101)의 리세스(101')에 설치된 접촉 시트(150)의 시온 잉크층(155)에 색상이 변하게 된다. 이에 따라, 사용자는 무선 전력 전송이 이루어지는 것을 시각적으로 확인할 수 있게 된다.
즉, 무선 전력 전송 장치(100)의 상기 1차측 코어(110)로서, 제 1 전송 코일(111) 및 제 2 전송 코일(112)을 포함하는 경우, 상기 시온 잉크층(155)은, 상기 제 1 전송 코일(111)에 대응하는 위치에 배치되는 제 1 서브 시온 잉크층(155') 및 상기 제 2 전송 코일(112)에 대응하는 위치에 배치되는 제 2 서브 시온 잉크층(155")을 포함할 수 있다. 이에 따라, 제 1 서브 시온 잉크층(155')이 도포된 부분에서 무선 전력 전송이 이루어지면, 제 1 서브 시온 잉크층(155')만 색상이 변하고, 제 2 서브 시온 잉크층(155")은 색상이 변하지 않게 되어, 사용자는 현재 무선 전력 전송 중인 부분에 대하여 시각적으로 확인할 수 있게 된다.
상술한 구성을 가진 본 발명의 일실시예에 따르면, 무선 전력 수신 장치에 진동 모듈이 탑재되어서, 호신호 수신 또는 알람기능 실행시 발생되는 진동이 있더라도, 무선 전력 수신 장치가 충전 위치에서 이탈하는 것을 방지하여 무선 전력 전송 효율을 높일 수 있다.
또한, 무선 전력 전송시에 발생되는 열로 인해 시온 잉크층의 색상이 변하기 때문에, 이를 통해, 무선 전력 전송 여부를 시각적으로 확인할 수 있게 된다.
상기와 같이 설명된 무선 전력 전송 장치용 접촉 시트 및 이를 포함하는 무선 전력 전송 장치는 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
100 : 무선 전력 전송 장치
110 : 1차측 코어
111 : 제 1 전송 코일
112 : 제 2 전송 코일
120 : 전송 제어부
121 : 객체 감지부
122 : 중앙 제어부
123 : 스위칭 제어부
124 : 구동 드라이버
125 : 직렬 공진형 컨버터
130 : 교류/직류 컨버터
150 : 접촉 시트
155 : 시온 잉크층
200 : 무선 전력 수신 장치
210 : 2차측 코어
220 : 정류부
230 : 배터리셀 모듈
240 : 수신 제어부

Claims (11)

  1. 폴리우레탄 50-80 중량%, 칼슘카보네이트 20-40 중량%를 포함하는 마찰 저항층, 및 베이스 필름 부재를 포함하고, 마이크로 셀 구조로 이루어져 마찰계수가 0.40 이상인, 무선 전력 전송 장치용 접촉 시트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 접촉 시트의 주면에 형성되는 시온 잉크층을 더 포함하는, 무선 전력 전송 장치용 접촉 시트.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 무선 전력 전송 장치용 접촉 시트의 두께는 1.0mm 이하인, 무선 전력 전송 장치용 접촉 시트.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리우레탄 55-65 중량%인, 무선 전력 전송 장치용 접촉 시트.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 칼슘카보네이트 20-30 중량%인, 무선 전력 전송용 접촉 시트
  6. 리세스를 구비한 주면을 구비하는 하우징;
    상기 하우징 내에 설치되는 1차측 코어; 및
    상기 1차측 코어에 무선 전력 신호를 전송하기 위한 제어부; 및
    상기 리세스에 설치되는 접촉 시트, 상기 접촉 시트는 폴리우레탄 50-80 중량%, 칼슘카보네이트 20-40 중량%를 포함하는 마찰 저항층, 및 베이스 필름 부재를 포함하여, 마이크로 셀 구조로 이루어짐으로써 마찰계수가 0.40 이상인 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 리세스의 깊이는 1.0mm 이상이고, 상기 하우징의 주면의 두께는 1.5mm 이하인, 무선 전력 전송 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 접촉 시트는, 그 주면에 음각 패턴으로 형성되는 시온 잉크층을 더 포함하는, 무선 전력 전송 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 1차측 코어는 제 1 전송 코일 및 제 2 전송 코일을 포함하고,
    상기 시온 잉크층은,
    상기 제 1 전송 코일에 대응하는 위치에 배치되는 제 1 서브 시온 잉크층 및 상기 제 2 전송 코일에 대응하는 위치에 배치되는 제 2 서브 시온 잉크층을 포함하는, 무선 전력 전송 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 시온 잉크 층은 30℃ 내지 40℃에서 색상이 변하는, 무선 전력 전송 장치.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 주면은 경사면인, 무선 전력 전송 장치.
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