KR101701054B1 - 차량용 무선 충전 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 안정적으로 거치 및 충전할 수 있는 차량용 무선 충전 장치에 관한 것이다. 이를 위한 본 발명의 차량용 무선 충전 장치는 회전 가능하도록 차량 내부에 결합되며 내부에 무선 충전 모듈을 포함하는 덮개부, 및 상기 덮개부의 일측에 배치되며 상기 무선 충전 모듈로부터 전송되는 전력을 수신하는 전력 수신 기기를 지지하는 적어도 하나의 지지부를 포함하며, 상기 지지부는 상기 전력 수신 기기의 크기에 대응하여 이동 가능하도록 상기 덮개부에 결합될 수 있다.

Description

차량용 무선 충전 장치{WIRELESS CHARGING DEVICE FOR VEHICLE}
본 발명은 휴대 단말기를 안정적으로 장착할 수 있는 차량용 무선 충전 장치 에 관한 것이다.
일반적으로 대다수의 무선 통신 기기들은 충전을 필요로 하며 이로 인해 최근 등장하는 휴대용 기기들은 각기 다른 형태의 유선 커넥터를 가진다.
휴대 단말기에 사용되는 배터리팩에 전기에너지를 충전시키기 위해서는 상용전원을 공급받아 배터리팩에 대응하는 전압 및 전류로 변환하여 해당 배터리팩의 단자를 통해 전기에너지를 공급하는 단자연결방식과, 단자연결방식으로 유선 충전하는 불편함을 극복하고자 개발된 무선 충전 방식이 있다.
무선 충전 기술은 자기 공명을 이용한 방식과 자기 유도형 방식이 주도적이며 이 중 자기 유도 방식을 적용하여 무접점 무선 충전 기술이 빠르게 보급되고 있다.
한편, 차량에 탑재되는 차량용 무선 충전 장치는 차량 주행시 충격이나 흔들림에 의해 휴대 단말기가 거치대로부터 이탈되는 문제가 발생되고 있다. 따라서, 보다 안정적으로 휴대 단말을 거치하여 무선 충전할 수 있는 장치가 요구되고 있다.
한국공개특허공보 제2010-0133557호
본 발명은 안정적으로 거치 및 충전할 수 있는 차량용 무선 충전 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 무선 충전 장치는, 회전 가능하도록 차량 내부에 결합되며 내부에 무선 충전 모듈을 포함하는 덮개부, 및 상기 덮개부의 일측에 배치되며 상기 무선 충전 모듈로부터 전송되는 전력을 수신하는 전력 수신 기기를 지지하는 적어도 하나의 지지부를 포함하며, 상기 지지부는 상기 전력 수신 기기의 크기에 대응하여 이동 가능하도록 상기 덮개부에 결합될 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 차량용 무선 충전 장치는, 수납 공간의 입구를 개폐하는 덮개부, 및 상기 덮개부 일측에 배치되는 전력 수신 기기를 파지하여 상기 전력 수신 기기의 움직임을 억제하는 지지부, 및 상기 덮개부 내에 배치되어 상기 전력 수신 기기에 무선으로 전력을 송신하는 무선 충전 모듈을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 수납부의 커버에 휴대 단말기를 수납하면서 휴대 단말기의 배터리를 무선 충전시킬 수 있으므로 차량 내 공간을 효율적으로 사용할 수 있으며, 휴대 단말기를 안전하게 고정 거치시킬 수 있어 충전 효율을 높일 수 있다. 또한 지지부에 의해 휴대 단말기가 항상 무선 충전 모듈의 중심에 위치하게 되므로, 충전 효율을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 무선 충전 장치를 개략적으로 나타내는 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 차량용 무선 충전 장치의 커버부가 닫힌 상태를 도시한 사시도.
도 3 및 도 4는 도 1에 도시된 도시된 차량용 무선 충전 장치의 커버부를 개략적으로 도시한 사시도.
도 5는 도 3에 도시된 차량용 무선 충전 장치의 평면도.
도 6은 도 3에 도시된 차량용 무선 충전 장치의 분해 사시도
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 모듈을 개략적으로 도시한 사시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 더하여 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
한편, 본 실시예에서 전력 수신 기기는 휴대 단말기를 포함하며, 스마트 폰, 모바일 폰, PDA(Personal Digital Assistants), MP3, 태블릿 PC, PMP(Portable Multimedia Player) 등 휴대 가능한 다양한 전자 기기를 통칭할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서는 차량용 무선 충전 장치가 차량의 센터페시아 하부에 위치하는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 컵 홀더 장치는 그 이외의 센터 콘솔, 암레스트 등의 다양한 위치에 형성될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 무선 충전 장치를 개략적으로 나타내는 도면으로, 커버부가 개방된 상태를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 차량용 무선 충전 장치의 커버부가 닫힌 상태를 도시한 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 차량용 무선 충전 장치(100)는 수납 유닛(10)의 일부로 구성될 수 있다.
수납 유닛(10)은 차량 내부 구조물에 장착된다. 여기서, 차량 내부 구조물은 차량의 센터페시아, 센터 콘솔, 암레스트 등이 다양한 구조물이 적용될 수 있다.
수납 유닛(10)은 물품을 수납할 수 있는 수납 공간(21)을 포함하며, 예를 들어 본 실시예에 따른 수납 유닛(10)은 컵이 수납되는 컵 홀더 유닛일 수 있다.
본 실시예에 따른 수납 유닛(10)은 수납부(20) 및 커버부(30)를 포함하며, 본 실시예에 따른 차량용 무선 충전 장치(100)는 수납 유닛(10)의 커버부(30)에 일체로 형성될 수 있다. 따라서 수납 유닛(10)의 커버부(30) 자체가 차량용 무선 충전 장치(100)로 이해될 수 있다.
수납 유닛(10)은 차량 내부 구조물에 장착된다. 여기서, 차량 내부 구조물은 차량의 센터페시아, 센터 콘솔, 암레스트 등이 다양한 구조물이 적용될 수 있다.
수납부(20)는 컵과 같은 물품을 수납할 수 있는 수납 공간(21)을 구비한다.
커버부(30)는 수납 공간(21)의 입구 부분에서 수납부(20)에 결합된다. 커버부(30)는 수납 공간(21)의 입구를 개폐할 수 있도록 수납부(20)에 결합된다. 예를 들어, 커버부(30)는 힌지 결합을 통해 회전가능하도록 수납부(20)에 결합될 수 있다. 이 경우, 커버부(30)는 힌지(도 3의 34)를 회전축(P)으로 하여 회전되며 이에 따라 수납 공간(21)의 입구가 개폐된다.
커버부(30)는 수동 조작을 통해 개폐 가능하도록 구성될 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않으며, 모터 등의 구동 유닛을 이용하여 자동으로 개폐되도록 구성하는 것도 가능하다.
도 3 및 도 4는 도 1에 도시된 도시된 차량용 무선 충전 장치의 커버부를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 5는 도 3에 도시된 차량용 무선 충전 장치의 평면도이며, 도 6은 도 3에 도시된 차량용 무선 충전 장치의 분해 사시도이다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 커버부(30)는 외측 커버(32)와 내측 커버(33)를 포함하는 덮개부(31), 그리고 지지부(35)를 포함할 수 있다.
덮개부(31)의 외측 커버(32)는 커버부(30)가 수납부(20)에 닫히는 경우, 일면이 외부로 노출된다. 따라서 상기 외측 커버(32)는 커버부(30)의 가장 외측에 배치되는 판일 수 있다.
외측 커버(32)는 내부에 무선 충전 모듈(도 7의 60)을 포함할 수 있다. 무선 충전 모듈(60)은 에너지를 무선으로 전송하여 휴대 단말기(1)의 배터리를 충전시킬 수 있다.
무선 충전 모듈(60)은 외측 커버(32)에 매립될 수 있다. 예를 들어 무선 충전 모듈(60)은 외부에서 육안으로 식별할 수 없도록 외측 커버(32)에 완전히 매립될 수 있다. 그러나 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 부분적으로 노출되도록 구성하는 것도 가능하다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 모듈을 개략적으로 도시한 사시도이다. 이를 함께 참조하면 무선 충전 모듈(60)은 적어도 하나의 코일(66)을 포함하는 코일부(65)와, 코일부(65)에 전류를 공급하는 회로부(62)로 형성될 수 있다.
코일부(65)는 회로부(62)의 제어에 따라 자기장을 형성하며 무선 전력을 대기 중으로 방사한다. 이를 위해 코일부(65)는 기판(67) 상에 하나 또는 다수의 코일(66)이 부착될 수 있다. 여기서 코일(66)은 와이어 형태의 코일이 이용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 도체 패턴 형태로 기판 상에 형성되거나, 평각선으로 형성된 코일을 이용하는 등 다양한 변형이 가능하다.
회로부(62)는 회로 기판(63) 상에 다수의 전자 소자(61)가 실장되어 형성될 수 있으며, 충전을 제어하는 회로를 포함한다. 따라서 코일부(65)는 회로부(62)의 제어에 따라 전력을 방사하며 휴대 단말기에 전력을 전송한다.
회로부(62)는 연결부(68)에 의해 코일부(65)와 전기적으로 연결된다. 이때, 연결부(68)는 와이어 형태의 도선으로 형성되거나, 연성 기판으로 형성될 수 있다.
본 실시예에 따른 무선 충전 모듈(60)은 회로부(62)와 코일부(65)가 각각 얇은 판 형태로 형성되고, 도 3에 도시된 바와 같이 상호 적층되어 포개진 상태로 외측 커버(32)에 매립된다. 이때, 무선 충전 모듈(60)은 코일부(65)의 코일(66)이 외측 커버(32)의 내부면 측 즉, 삽입 공간(40) 측에 배치되도록 외측 커버(32)에 매립된다.
따라서, 무선 충전 모듈(60)의 전체적인 면적은 회로부(62)나 코일부(65)의 면적에 대응하며, 두께는 회로부(62)와 코일부(65)의 전체 두께로 형성될 수 있다.
회로부(62)와 코일부(65)를 포개진 상태로 외측 커버(32)에 매립함에 따라, 종래의 컵 홀더 유닛 커버의 면적 확장 없이 무선 충전 모듈(60)을 외측 커버(32) 내에 배치할 수 있다.
한편, 무선 충전 모듈(60)의 두께로 인해, 외측 커버(32)의 두께도 증가될 수 있다. 그러나 이는 코일부(65)를 박막 코일로 형성하는 등 무선 충전 모듈(60)의 두께를 최소화함에 따라 감소될 수 있다.
내측 커버(33)는 외측 커버(32)의 내부면에 결합된다. 이때, 도 6에 도시된 바와 같이, 내측 커버(33)는 외측 커버(32)의 사이에는 지지부(35)의 일부가 삽입된다.
이를 위해 내측 커버(33)와 외측 커버(32) 사이에는 지지부(35)의 삽입부(39)가 배치될 수 있는 공간이 구비될 수 있으며, 이에 더하여 지지부들(35)을 연동시키기 위한 연동 부재(50)가 삽입 배치된다.
연동 부재(50)는 내부에 관통 구멍이 형성되고 외주면에 톱니가 형성된 기어(gear)로 형성되며, 외측 커버(32)의 내부면에 형성된 가이드실린더(32a)에 끼워져서 회전 가능하게 설치된다.
연동 부재(50)의 톱니에는 지지부(35)가 맞물리는 형태로 결합된다. 따라서 연동 부재(50)는 지지부(35)의 움직임에 따라 회전된다.
지지부(35)는 휴대 단말기를 충전할 때, 휴대 단말기를 안정적으로 파지하기 위해 구비된다.
이를 위해, 지지부(35)는 일부가 외측 커버(32)와 내측 커버(33) 사이에 삽입되며 덮개부(31)에 결합된다. 따라서 지지부(35)는 덮개부(31)의 일측에 배치되며 덮개부(31)가 닫히는 경우, 수납 공간(21) 내에 배치된다.
내측 커버(33)에는 지지부(35)가 결합되어 이동하는 공간인 결합 홈(33a)이 구비된다. 이에 따라 지지부(35)는 결합 홈(31a)의 크기에 대응하여 이동 거리가 규정된다.
본 실시예에 따른 지지부(35)는 제1 내지 제3 지지부(35a, 35b, 35c)를 포함할 수 있다.
제1, 제2 지지부(35a, 35b)는 서로 마주보는 형태로 최대한 이격되어 배치되며, 이동 가능하도록 덮개부(31)에 결합된다. 이때, 제1, 제2 지지부(35a, 35b)의 이동 방향은 서로 가까워지거나 서로 멀어지는 방향일 수 있다. 즉, 제1, 제2 지지부(35a, 35b)의 이동 방향은 덮개부(31)의 중심에 가까워지거나 멀어지는 방향으로 정의될 수 있다.
또한 제3 지지부(35c)는 제1, 제2 지지부(35a, 35b)의 사이에 배치되며, 제1, 제2 지지부(35a, 35b)의 이동 방향과 수직한 방향으로 이동 가능하도록 배치된다.
예를 들어, 제3 지지부(35c)는 커버부(30)의 회전축(P)에 인접한 위치에 배치되어 덮개부(31)의 중심에 가까워지거나 멀어지는 방향으로 이동 가능하도록 덮개부(31)에 결합된다.
제1 내지 제3 지지부(35a, 35b, 35c)는 각각 덮개부(31)의 내부에 삽입되는 삽입부(39), 삽입부(39)에서 덮개부(31)의 외부로 연장되는 연장부(38), 그리고 연장부(38)의 끝에서 덮개부(31)의 중심을 향해 연장되는 돌출부(37)를 포함할 수 있다.
이에 덮개부(31)와 제1 내지 제3 지지부(35a, 35b, 35c)의 돌출부(37) 사이에 형성되는 공간은 휴대 단말기(1)가 삽입 배치될 수 있는 공간으로 형성된다.
따라서 덮개부(31)와 돌출부(37) 사이의 거리는 연장부(38)의 길이에 의해 규정될 수 있으며, 덮개부(31)와 돌출부(37) 사이에 삽입되는 휴대 단말기(1)의 최대 두께를 고려하여 규정될 수 있다.
삽입부(39)는 연장부(38)에서 덮개부(31)의 면 방향을 따라 길게 연장되며 일측에는 연동 부재(50)의 톱니와 맞물리는 톱니가 형성된다. 이에 따라 연동 부재(50)와 삽입부(39)는 랙 앤 피니언(rack & pinion) 기어의 형태로 상호 결합된다.
제1 내지 제3 지지부(35a, 35b, 35c)의 각 삽입부(39)는 톱니가 모두 연동 부재(50)의 톱니와 맞물리도록 배치된다. 따라서 연동 부재(50)가 회전하게 되면, 제1 내지 제3 지지부(35a, 35b, 35c)는 동시에 이동하게 된다.
예를 들어, 도 6에서 연동 부재가 R 방향으로 회전하는 경우, 도 4에 도시된와 바와 같이, 제1 내지 제3 지지부(35a, 35b, 35c)는 서로 가까워지는 방향으로 이동하게 되며, 이에 휴대 단말기는 제1 내지 제3 지지부(35a, 35b, 35c)에 의해 파지된다.
반면에 도 6에서 연동 부재(50)가 L 방향으로 회전하는 경우, 도 3에 도시된와 바와 같이, 제1 내지 제3 지지부(35a, 35b, 35c)는 서로 멀어지는 방향으로 이동하게 되며, 이에 제1 내지 제3 지지부(35a, 35b, 35c)는 휴대 단말기에서 이격되므로, 사용자는 휴대 단말기를 무선 충전 장치(100)에서 용이하게 꺼낼 수 있다.
마찬가지로, 사용자가 어느 하나의 지지부(예컨대, 제1 지지부)를 이동시키는 경우 해당 지지부(35a)는 이동 과정에서 연동 부재(50)를 회전시키게 되며, 이에 연동 부재에 맞물려 있는 다른 지지부들(35b, 35c)도 함께 이동하게 된다.
따라서 하나의 지지부(35a)만 이동시키더라도 다른 모든 지지부들(35b, 35c)이 함께 이동되어 삽입 공간(40) 내에 휴대 단말기의 삽입 및 제거가 매우 용이하다.
또한, 제1 내지 제 3 지지부(35a, 35b, 35c)는 탄성 결합부(80)를 통해 덮개부(31)와 탄성 결합될 수 있다.
탄성 결합부(80)는 제1 내지 제 3 지지부(35a, 35b, 35c) 중 어느 하나의 삽입부(39)와 덮개부(31)를 탄성적으로 연결할 수 있다. 따라서 제1 내지 제 3 지지부(35a, 35b, 35c)에 외력이 가해져 지지부(35)가 덮개부(31)의 중심으로부터 멀어지면, 탄성 결합부(80)는 길이가 길어지며 탄성 변형된다. 이에 지지부(35)에는 덮개부(31)의 중심을 이동하려는 탄성력이 지속적으로 작용하게 되어 삽입 공간(40)에 삽입된 휴대 단말기를 견고하게 지지할 수 있다.
이러한 탄성 결합부(80)는 스프링이나 고무 부재와 같이 탄성력을 제공할 수 있는 부재라면 다양하게 이용될 수 있다. 예를 들어 탄성 결합부(80)는 삽입부(39)와 외측 커버(32)를 코일 스프링으로 연결하여 구성할 수 있다.
본 실시예에서는 도 6에 도시된 바와 같이 하나의 탄성 결합부(80)를 이용하여 제1 지지부(35a)와 외측 커버(32)를 연결하는 경우를 예로 들고 있다. 그러나 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니며, 모든 지지부들(35a, 35b, 35c)에 대해 탄성 결합부(80)를 배치하는 등 필요에 따라 다양한 변형이 가능하다.
이에 더하여, 본 실시예에 따른 무선 충전 장치(100)는 완충 부재(70)를 구비할 수 있다.
완충 부재(70)는 외측 커버(32)나, 외측 커버(32)와 마주보는 돌출부(37)의 내부면에 부착되어 휴대 단말기의 미끄러짐을 방지하고, 휴대 단말기에 흠집이 발생하는 것을 방지한다.
따라서 완충 부재(70)는 고무 재질이나 스폰지 재질의 패드나 블록, 띠 형태로 형성되어 부착될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
이상과 같이 구성되는 본 실시예에 따른 차량용 무선 충전 장치는, 대부분의 차량에 구비되어 있는 컵 홀더 커버에 휴대 단말기를 수납하면서 휴대 단말기의 배터리를 무선 충전시킬 수 있으므로 차량 내 공간을 효율적으로 사용할 수 있다. 또한 휴대 단말기가 흔들리지 않도록 안전하게 고정 거치시킬 수 있으므로, 충전 효율을 높일 수 있다.
또한 지지부에 의해 휴대 단말기가 항상 무선 충전 모듈의 중심에 위치하게 되므로, 충전 효율을 높일 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
100: 차량용 무선 충전 장치
10: 수납 유닛
20: 수납부
30: 커버부
32: 외측 커버
33: 내측 커버
35: 지지부
40: 삽입 공간
60: 무선 충전 모듈
62: 회로부
63: 회로 기판
65: 코일부
66: 코일
67: 기판
67: 연결부
70: 완충 부재

Claims (14)

  1. 차량의 수납 유닛의 입구에 회전 가능하도록 힌지 결합되며, 내부에 무선 충전 모듈이 매립된 덮개부;
    상기 덮개부 내부에 회전 가능하도록 배치되며 외주면에 톱니가 형성된 연동 부재; 및
    상기 덮개부의 일측에 배치되며, 상기 무선 충전 모듈로부터 전송되는 전력을 수신하는 전력 수신 기기를 지지하는 적어도 하나의 지지부;
    를 포함하며,
    상기 지지부는 상기 전력 수신 기기의 크기에 대응하여 이동 가능하도록 상기 덮개부에 결합되고, 서로 마주보는 형태로 이격 배치되는 제1, 제2 지지부와 상기 제1, 제2 지지부의 이동 방향과 직교하는 방향으로 이동 가능하도록 배치되는 제3 지지부를 포함하며,
    상기 제1, 제2, 및 제3 지지부는 각각 상기 연동 부재에 연결되어 상기 연동 부재의 회전에 따라 동시에 이동하는 차량용 무선 충전 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 덮개부는,
    외측 커버; 및
    상기 외측 커버의 일면에 결합되는 내측 커버;
    를 포함하며,
    상기 지지부는 상기 외측 커버와 상기 내측 커버 사이에 이동 가능하도록 삽입되는 차량용 무선 충전 장치.

  4. 제3항에 있어서, 상기 지지부는,
    상기 외측 커버와 상기 내측 커버 사이에 삽입 배치되는 삽입부;
    상기 삽입부에서 상기 덮개부의 외부로 연장되는 연장부; 및
    상기 연장부에서 상기 덮개부의 중심 측으로 돌출되는 돌출부;
    를 포함하는 차량용 무선 충전 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 연동 부재는,
    상기 외측 커버와 상기 내측 커버 사이에 회전 가능하도록 배치되는 차량용 무선 충전 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 삽입부는,
    상기 연동 부재의 톱니와 맞물리는 톱니를 구비하는 차량용 무선 충전 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 삽입부와 상기 연동 부재는,
    랙 앤 피니언(rack & pinion) 기어의 형태로 상호 결합하는 차량용 무선 충전 장치.
  8. 제4항에 있어서,
    일단이 상기 삽입부에 체결되고, 타단이 상기 외측 커버의 일면에 체결되어 상기 삽입부와 상기 외측 커버를 탄성적으로 연결하는 탄성 결합부를 더 포함하는 차량용 무선 충전 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 탄성 결합부는 코일 스프링으로 형성되는 차량용 무선 충전 장치.
  10. 제4항에 있어서, 상기 돌출부는,
    상기 덮개부와 마주보는 내부면에 완충 부재가 배치되는 차량용 무선 충전 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 무선 충전 모듈은,
    적어도 하나의 코일을 구비하는 코일부; 및
    상기 코일부와 전기적으로 연결되어 상기 코일부로 인가되는 전력을 제어하는 회로부;
    를 포함하는 차량용 무선 충전 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 코일부와 상기 회로부는,
    각각 얇은 판 형태로 형성되며, 서로 포개진 상태로 상기 덮개부 내에 매립되는 차량용 무선 충전 장치.
  13. 삭제
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