KR101703157B1 - 무선전력송신장치 및 이를 이용한 휴대 단말기 거치장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 무선전력송신장치 및 이를 이용한 휴대 단말기 거치장치는 무선전력송신장치에 있어서, 무선전력수신장치 측으로 무선전력을 송신하며, 무선전력송신 보드 및 상기 무선전력송신 보드에 부착된 무선전력송신 코일패턴을 구비한 무선전력송신 모듈과; 상기 무선전력송신 모듈에 인접하여 설치되며, NFC용 안테나와 구비한 NFC통신 모듈을 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 무선충전 기술 등에 적용되는 무선전력송신 및 수신 기술에 관한 것으로서, 특히, 차량 등에 설치되어 휴대 단말기를 거치하는 장치에 적용되기 적합한 무선전력송신장치 및 이를 이용한 휴대 단말기 거치장치에 관한 것이다.
무선전력송수신 기술은 자기유도방식, 자기공명방식, 전자기파방식이 사용되고 있는데, 이 가운데 자기유도방식이 가장 많이 사용되고 있다.
상기 자기유도방식은 무선전력송수신 장치에 구비된 인접한 2개의 코일이 유도전류를 발생시켜 무선전력을 송수신하는 방식이며, 전력송신 및 수신효율이 높다는 장점과 비용이 저렴하다는 장점이 있다.
이러한 무선전력송수신 기술은 휴대 단말기는 물론이고, 상기 휴대 단말기를 무선으로 충전하기 위한 무선전력송신 장치에도 적용되고 있다.
이러한 휴대 단말기는 일반적으로 무선충전을 위해 무선전력을 수신할 수 있는 회로와 코일 등을 내장하고 있으며, 무선전력송신 기능을 가진 장치와 무선충전이 가능하도록 하는 무선충전 기능의 적용이 확대되고 있다.
한편, 휴대 단말기에서 신용카드나 교통카드의 기능을 하는 결재서비스, 상점 등에서 물품정보나 방문객을 위한 여행정보의 송신서비스, 실시간 교통정보 제공서비스, 출입통제나 광고 서비스 등 다양한 서비스 제공 영역이 더욱 광범위해 지고 있으며, 이러한 서비스를 가능하게 하는 기술로서 NFC(Near Field Communication) 기술이 주목을 받고 있다. 상기 NFC 기술은 무선태그기술의 하나이며, 그 통신거리가 짧기 때문에 상대적으로 보안에 우수하고, 가격이 저렴한 통신기술이다.
이러한 NFC 기술은, NFC 안테나 및 특정 정보를 저장하는 데이터 저장용 칩을 구비한 NFC태그를 스티커 형태로 구성할 수 있다. 이러한 NFC 태그를 NFC통신을 필요로 하는 물체 물체에 부착하고, 상기 물체와 NFC통신을 필요로 하는 휴대 단말기에는 상기 물체에 부착된NFC 태그의 NFC 안테나와 통신하기 위한 NFC 안테나 등을 구비하여, 휴대 단말기에서 물체에 부착된NFC 태그를 태깅 수행하여, 데이터 저장용 칩의 정보를 수신하는 기술이다. 또한, 최근에는 사용자 편의성을 더욱 증대시키기 위하여, 상기와 같은 NFC 기능을 무선충전 기능이 적용된 휴대 단말기에 함께 부가하려는 시도들이 이루어지고 있다.
그런데, 휴대 단말기에는 무선충전을 위한 무선전력수신 장치와 NFC통신을 위한NFC 안테나가 구비되어 있었지만, 휴대 단말기 특성상 상기 무선충전과 NFC 통신을 동시에 수행해야만 하는 어떠한 여지가 없었다.
즉, 휴대 단말기의 무선충전을 위해서 상기 휴대 단말기를 무선전력송신 장치에 놓아두기 때문에 NFC통신을 사용할 경우가 없을 뿐 아니라, NFC 통신을 위하여 NFC 안테나 태깅을 수행할 시에는 무선충전을 수행하고 있지 않은 상태인 경우이다.
이러한 경우들로 인해, 더욱이 휴대 단말기에 무선충전을 위해 무선전력을 송신하는 무선전력송신 장치에는 NFC 통신을 위한 어떠한 부품들을 추가로 부가할 필요가 없었다. 그런데, 후술하는 바와 같이, 본 발명에서는 무선전력송신 장치에 NFC 통신을 위한 부품들을 부가하여 무선전력송신과 더불어 특정 정보를 NFC 통신 방식으로 휴대 단말기에 전달하는 방안이 요구되었으며, 본 발명에서는 이러한 요구를 만족시키기 위한 구성을 제안한다.
특히, 무선전력송신 장치의 무선전력송신 코일 위치와 휴대 단말기의 무선전력수신 코일을 인접하게 하여, 무선 전력이 전달되도록 하는데, 상기와 같은 무선충전 수행 중에 발생하는 유도 전력이 무선전력송신기와 휴대 단말기 내부에 구비된 NFC 태그칩과 NFC 안테나에 영향을 미치게 된다. 이로 인해, 무선충전 수행 중에 원활한 NFC 통신을 수행하기가 어려우나, 본 발명에서는 무선전력송신 장치와 휴대 단말기 간의 무선충전 수행 중에 원활한 NFC 통신이 수행되도록 하는 것이다.
이와 같이, 본 발명의 목적은 무선전력송신장치에서 무선전력 송신 기능을 수행함과 동시에 NFC 기능을 안정적으로 수행할 수 있도록 하기 위한 무선전력송신장치 및 이를 이용한 휴대 단말기 거치장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 특징에 따르면, 무선전력송신장치에 있어서, 무선전력수신장치 측으로 무선전력을 송신하며, 무선전력송신 보드 및 상기 무선전력송신 보드에 부착된 무선전력송신 코일패턴을 구비한 무선전력송신 모듈과; 상기 무선전력송신 모듈에 인접하여 설치되며, NFC용 안테나를 구비한 NFC통신 모듈을 포함함을 특징으로 한다.
상기 무선전력송신 코일패턴 외곽으로부터 미리 설정된 간격을 두고 이격되도록 형성한 NFC용 안테나를 포함할 수 있다.
상기 NFC용 안테나 하면에 부착하는 전파흡수체를 포함할 수 있다.
상기 무선전력송신 모듈은 상부 및 하부에 무선전력송신 모듈용 케이스를 구비하고, NFC통신 모듈은 상부 및 하부에 NFC통신 모듈용 케이스를 구비하는 것을 포함하며, 상기 무선전력송신 모듈용 케이스와 상기 NFC통신 모듈용 케이스를 결합하여, 일체형으로 구성할 수 있다.
상기 무선전력송신 보드의 외곽을 따라 형성된 확장영역을 포함하며, 상기 확장영역에 상기 NFC용 안테나를 형성할 수 있다.
상기 NFC용 안테나는 상기 NFC용 안테나의 상면이 노출하도록 상기 무선전력송신 보드의 상부에 위치하거나, 상기 NFC용 안테나의 하면이 노출하도록 상기 무선전력송신 보드의 하부에 위치하거나, 상기 무선전력송신 보드의 상부와 하부 사이에 위치할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 휴대 단말기 거치장치에 있어서, 단말기가 거치되었는지 확인하는 거치확인부와; 단말기에 무선충전을 위한 전력을 송신하는 무선전력송신부와 상기 단말기와; NFC태깅을 완료하는 NFC태깅부와; 무선전력송신부의 충전상태와 NFC태깅부의 NFC태깅 완료에 따라, NFC안테나 기능을 차단하거나 차단해지하는 NFC안테나 기능차단부를 포함할 수 있다.
상기 NFC안테나 기능차단부는 상기 NFC태깅부에서 NFC 태깅이 완료된 경우 NFC안테나 기능을 차단하고, 상기 단말기가 상기 거치장치에서 분리된 경우 NFC안테나 기능을 차단해지하여, NFC태그칩을 인식할 수 있다.
상기 무선전력송신부는 무선전력송신 보드 및 상기 무선전력송신 보드에 부착된 무선전력송신 코일패턴을 포함할 수 있다.
상기 NFC태깅부는 상기 모듈에 인접하여 설치되며, NFC용 안테나를 포함할 수 있다.
상기 무선전력송신 보드의 외곽을 따라 형성된 확장영역을 포함하며, 상기 확장영역에 상기 NFC용 안테나를 형성할 수 있다.
상기한 바와 같이, 무선전력송신장치와 휴대 단말기 간의 무선충전 기능을 수행함과 동시에 NFC 기능을 수행하는 것이 가능하도록 함으로써, 사용자의 편의성을 증대시키는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력송신장치 주요부의 분리 사시도
도 2는 도 1의 측면 구조도
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선전력송신장치의 전개도
도 4는 도 3의 측면 구조도
도 5는 도 4의 제1 변형구조도
도 6은 도 4의 제2변형 구조도
도 7은 도 1 또는 도 3의 NFC 안테나의 평면 구조도
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대 단말기 거치장치의 전면도
도 9는 도 8의 측면도
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대 단말기 거치장치의 전체 블록 구성도
도 11은 도 10 중 제어부의 개략적인 동작 흐름도
도 12a는 도 10 중 제어부의 동작 프로그램 흐름도
도 12b는 도 10 중 제어부의 동작 프로그램 흐름도
도 13은 도 10 중 주요부의 상세 회로도
도 2는 도 1의 측면 구조도
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선전력송신장치의 전개도
도 4는 도 3의 측면 구조도
도 5는 도 4의 제1 변형구조도
도 6은 도 4의 제2변형 구조도
도 7은 도 1 또는 도 3의 NFC 안테나의 평면 구조도
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대 단말기 거치장치의 전면도
도 9는 도 8의 측면도
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대 단말기 거치장치의 전체 블록 구성도
도 11은 도 10 중 제어부의 개략적인 동작 흐름도
도 12a는 도 10 중 제어부의 동작 프로그램 흐름도
도 12b는 도 10 중 제어부의 동작 프로그램 흐름도
도 13은 도 10 중 주요부의 상세 회로도
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력송신장치 주요부의 분리 사시도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력송신장치는 무선전력수신장치 측으로 무선전력을 송신하며, 무선전력송신 보드(7) 및 상기 무선전력송신 보드(7)에 부착된 무선전력송신 코일패턴(4)을 구비한 무선전력송신 모듈과 상기 무선전력송신 모듈에 인접하여 설치되며, NFC용 안테나(2)를 구비한 NFC통신 모듈을 포함할 수 있다. 이러한, 무선전력송신 코일패턴(22) 외곽으로부터 미리 설정된 간격(29)을 두고 이격되도록 NFC 용 안테나(27)를 형성할 수 있다. 또한, 상기 NFC 용 안테나 하면에 부착하는 전파흡수체(26)를 부착할 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 무선전력송신 코일패턴(4)은 무선전력송신을 효율적으로 하기 위하여 4~5회 이상으로 다수 회 감겨진 원형 형태로 구성하는 것이 일반적이다.
이러한 무선전력송신 코일패턴(4)은 구리나 은 등의 도전성 재료로 형성될 수 있는데, 에칭액을 이용한 부식공정이나 레이저를 이용한 레이저 식각공정 또는 전주도금공정 등에 의해 플레이트 형태로 구성할 수 있다. 상기 플레이트 형태로 구성한 무선전력송신 코일패턴(4)은 그 후면에 무선전력송신 중 발생되는 교류신호를 제거하기 위하여 페라이트 코어(5)를 결합할 수 있다. 이때 페라이트 코어(5)와 무선전력송신 코일패턴(4)의 결합면이 아닌 다른 면에는 접착물질(6)을 이용하여, 무선전력송신 보드(7)와 결합할 수 있다. 본 발명에서는 접착물질(6)을 양면테이프로 하였으나, 특별히 이에 한정하는 것은 아니다.
한편, NFC통신 모듈의 NFC용 안테나(2)는 상기 무선전력송신 코일패턴(4) 외곽으로부터 미리 설정된 간격(9)을 두고 이격되도록 형성할 수 있다. 구체적으로 상기 미리 설정된 간격(9)은 무선전력송신 코일패턴(4)의 최외곽 인접한 NFC용 안테나(2)의 최내곽 사이의 거리에 해당할 수 있다. 그리고 상기 미리 설정된 간격(9)은 NFC용 안테나(2)와 무선전력송신 코일패턴(4)이 서로 간섭을 일으키지 않을 정도의 간격(9)으로, 예를 들어 1mm 일 수 있으며, 그 이상일 수 있다.
상기 NFC용 안테나(2)는 본 발명의 일 실시예에서는 원형으로 형성하였으나, 본 발명과는 다르게 그 형상이 다양할 수 있으며, 무선전력송신 코일패턴(4)의 형상을 고려하여 용이하게 형성할 수 있다. 또한, 상기 NFC용 안테나(2)는 통신의 효율을 위하여 1~4회 이상의 다수 회 감겨진 형태로 구성하는 것이 바람직할 수 있다.
이러한 NFC용 안테나(2)는 구리나 은 등의 도전성 재료로 형성될 수 있는데, 에칭액을 이용한 부식공정이나 레이져를 이용한 레이져 식각공정 또는 전주도금공정 등에 의해 플레이트 형태로 0.1mm~10mm 두께로 구성할 수 있다.
이러한 NFC용 안테나(2)의 전면부 또는 후면부에 전자파의 흡수 및 차폐의 기능을 수행하도록 상기 NFC용 안테나(2)와 동일한 형태를 갖는 전파흡수체(3)를 결합할 수 있다. 여기서, 상기 전파흡수체(3)는 자성물질 또는 자성분말과 바인더가 배합된 원료를 압출시켜 시트형태로 만들 수 있다. 이때, 상기 자성물질로서 일반적으로 금속계 강자성분말과 산화물계 강자성분말 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으며, 상기 바인더로는 염화비닐, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 스티렌 등의 열가소성수지 또는 페노르 요소, 멜라민, 에폭시, 폴리우레탄 등의 열경화성수지를 사용할 수 있다.
도 2는 도 1의 측면 구조도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 무선전력송신 모듈은 상부 및 하부에 무선전력송신 모듈용 케이스(9,10)를 구비하고, NFC통신 모듈은 상부 및 하부에 NFC통신 모듈용 케이스(1,8)를 구비하는 것을 포함하며, 상기 무선전력송신 모듈용 케이스(9,10)와 상기 NFC통신 모듈용 케이스(1,8)를 결합하여 일체형으로 구성할 수 있다.
상기 케이스(1,8,9,10)는 열이나 수분 및 압력 등의 외부 요인으로부터 무선전력송신 모듈과 NFC통신 모듈을 보호하기 위하여 각각 구비될 수 있다. 또한, 무선전력송신 모듈용 케이스(9,10)를 구비하는 무선전력송신 모듈과 NFC통신 모듈용 케이스(1,8)를 구비하는 NFC통신 모듈은 무선전력송신기능과 NFC통신기능을 수행할 수 있도록 이중배치구조를 갖도록 결합할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 NFC통신 모듈을 무선전력송신 모듈 상부에 배치한 것으로 도시하였으나, 무선전력송신 모듈을 NFC통신 모듈 상부에 배치할 수도 있다. 상술한 이중배치구조에서 무선전력송신 모듈과 NFC통신 모듈의 배치관계는 후술할 휴대 단말기 거치장치의 전면부 및 후면부와 대응할 수 있도록 하였다.
이러한 케이스(1,8,9,10)는 상기 모듈을 보호하기 위하여 모듈의 크기보다 크게 형성하여 상기 모듈을 덮을 수 있도록 형성하였다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선전력송신장치의 전개도이다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선전력송신장치는 상기 도 1에 도시한 일 실시예와 마찬가지로 무선전력송신 보드(25) 및 상기 무선전력송신 보드(25)에 부착된 무선전력송신 코일패턴(22)을 구비한 무선전력송신 모듈과 상기 무선전력송신 모듈에 인접하여 설치되며, NFC용 안테나(27) 구비한NFC통신 모듈을 포함할 수 있다. 이러한, 무선전력송신 코일패턴(22) 외곽으로부터 미리 설정된 간격(29)을 두고 이격되도록 NFC 용 안테나(27)를 형성할 수 있다. 또한, 상기 NFC 용 안테나 하면에 부착하는 전파흡수체(26)를 부착할 수 있다.
도 3에 도시된 구성을 살펴보면, 본 발명의 특징에 따라 무선전력송신 보드(25)의 외곽을 따라 확장영역을 더 형성할 수 있는데 상기 확장영역에 NFC용 안테나(27)를 인쇄하여, 별도의 NFC용 안테나(27)가 인쇄된 보드를 구비할 필요가 없는 구성일 수 있다. 또한, 무선전력송신 보드(25) 상에 존재하는 상기 간격(29) 부분에 기구물 부착용 홀(hole)을 형성할 수 있기 때문에 기존에 케이스(1,8,9,10)를 형성하는 구성과 비교하여 상기 케이스(1,8,9,10) 부피만큼의 사이즈(size)를 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
한편, 도 4 내지 도 6은 NFC용 안테나(27)의 인쇄 위치에 따른 다양한 변형 구조도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, NFC용 안테나(27)는 상기 NFC용 안테나(27)의 상면이 노출하도록 상기 무선전력송신 보드(25)의 상부에 인쇄할 수 있는데, 이는 무선전력송신 코일패턴(22)과 동일 방향 면일 수 있다.
이러한 경우에는 NFC용 안테나(27)와 대응되는 크기의 전파흡수체(26)를 무선전력송신 보드(25) 하면부에 부착할 수 있다. 만약 본 발명의 실시예와 같이 무선전력송신 보드(25)의 외곽크기가 NFC용 안테나(27)의 외곽보다 클 경우에는 상기 전파흡수체(26)는 무선전력송신 보드(25) 하면부에 부착할 시 NFC용 안테나(27)와 대응하는 위치에 부착할 수 있을 것이다.
또한, 도 5에 도시한 바와 같이, NFC용 안테나(27)는 상기 무선전력송신 보드(25)의 상부와 하부 사이에 인쇄할 수 있는데, 이때, 상기 NFC용 안테나(27)는 외부에서 그 형상이 보이지 않도록 형성할 수 있다.
이러한 NFC용 안테나(27)에 부착하는 전파흡수체(26)는 도 4에 상술한 바와 같이, 무선전력송신 보드(25) 하면부에 부착할 수 있다. 만약 본 발명의 실시예와 같이 무선전력송신 보드(25)의 외곽크기가 NFC용 안테나(27)의 외곽보다 클 경우에는 상기 전파흡수체(26)는 무선전력송신 보드(25) 하면부에 부착할 시 NFC용 안테나(27)와 대응하는 위치에 부착할 수 있을 것이다.
그리고 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 NFC용 안테나(27)의 하면이 노출하도록 상기 무선전력송신 보드(25)의 하부에 인쇄할 수 있는데, 이는 상기 무선전력송신 코일패턴(22)과 반대 방향 면일 수 있다. 이러한 경우에는 NFC용 안테나(27)와 접하도록 전파흡수체(26)를 부착할 수 있을 것이다.
도 7은 도 1 또는 도 3의 NFC 안테나의 평면 구조도이다. 이러한 NFC 안테나 평면구조 중NFC 용 안테나(2,27)의 A부분을 확대한 것이다. A부분을 참조하면, 무선전력송신 보드(25)의 일측면에 NFC용 태그칩(41)과 NFC 매칭회로(41)를 부착하고, 상기 NFC용 태그칩(41)의 두 개의 단자에 상기 NFC용 매칭회로(41)의 양쪽 단자 각각을 연결할 수 있다. 상기 NFC용 태그칩(41)의 단자 중 NFC용 매칭회로(41)의 양쪽 단자가 연결된 두 개의 단자에NFC용 안테나(27)의 시작점과 끝점을 연결할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는NFC용 태그칩(41)에 여섯 개의 단자가 구비되어 있는 것을 사용하였으나, NFC용 안테나(27)의 시작점과 끝점을 연결할 수 있는 두 개 이상의 단자가 구비되어 있는 것이라면 모두 가능할 수 있다. 상기 NFC용 태그칩(41)은 통신정보를 NFC용 안테나(27)에 입력하거나 출력을 하기 위한 접속 단자의 역할을 할 수 있으며, 상기 작업을 수행하기 위하여, 적절한 통신규격을 갖도록 설계된 회로일 수 있다.
또한, 상기 NFC 매칭회로(40)는 NFC용 안테나(27)와 NFC 태그칩(41) 사이에 보다 원활한 통신이 이루어질 수 있도록 주파수를 조절하는 역할을 한다. 이때, 상기 NFC 매칭회로(40)는 NFC용 안테나(27) NFC 태그칩(41) 사이에 연결하는 것이 일반적이며, 직렬연결 또는 병렬연결로 연결할 수 있다. 이러한 NFC 매칭회로(40)는 하나 이상의 커패시터, 저항, 인덕터 등의 수동소자일 수 있으나, NFC 매칭회로(4)가 필수적으로 구비될 필요는 없다.
도 7을 참조하면, 상기 NFC용 안테나(27)의 패턴의 굵기(44)는 0.1mm~10mm가 적당할 수 있고, 상기 패턴과 패턴 사이의 거리(45)는 0.05mm~10mm 가 바람직할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대 단말기 거치장치의 전면도이다.
상기 휴대 단말기 거치장치(100)는 휴대 단말기를 거치하는 거치부(101)와 사용자가 휴대 단말기를 스스로 파지할 필요가 없도록 휴대 단말기의 옆면을 고정해 주는 고정부(103)와 휴대 단말기 하면을 받쳐주는 받침부(104)를 포함할 수 있다. 이와 같은 휴대 단말기 거치장치(100)를 고정물에 고정시킬 있도록 하는 부착부(107)와 사용자가 편한 자세와 각도에서 휴대 단말기를 활용할 수 있도록 조정할 수 있는 각도조절부(105)와 상기 거치부(101)와 상기 부착부(107) 사이를 연결해 주는 지지부(106)를 더 포함할 수 있다.
도 8에 도시한 바와 같이, 휴대 단말기의 후면이 상기 거치부(101)의 전면에 밀착되도록 배치시킨 후에 상기 고정부(103)에 의해 적절한 힘으로 휴대 단말기를 거치부(101)에 고정시킴으로써, 사용자가 휴대 단말기의 화면을 보기 위해 손으로 파지할 필요가 없도록 할 수 있다. 이와 같은 거치부(101)는 일정면적을 갖는 판형상으로 구비될 수 있으며, 상기 받침부(104)에 휴대 단말기를 안정적으로 거치할 수 있다. 여기서 상기 일정면적은 휴대 단말기 크기와 같거나 큰 면적을 의미하며, 본 발명에서는 일정면적을 갖는 거치부(101)를 원판형상으로 형성하였으나, 상기 거치부(101) 형상은 당업자가 필요에 따라 자유롭게 선택할 수 있다. 이러한 거치부(101)는 거치확인센서(110)를 구비할 수 있다. 상기 거치확인센서(110)는 휴대 단말기가 거치부(101)에 거치되었는지 확인하는 기능을 하는 것으로서, 센서와 같은 무선인식가능한 형태로 구비할 수 있으며, 또는 휴대 단말기가 직접 거치확인센서(110)와 직접접촉을 통해 인식가능한 형태로도 구비할 수 있다.
도 9는 도 8의 측면도이다. 도 9를 참조하면, 상기 각도조절부(105) 상기 거치부(101) 후면과 상기 부착부(107)에 형성하여, 예를 들어 차량용 유리에 부착하는 경우 상기 각도조절부(105) 두 개를 모두 조절하여, 사용자가 운전하는 상태에서 편한 자세로 휴대 단말기를 활용할 수 있도록 하였다. 또한, 상기 지지대(106)는 사용자의 손이 휴대 단말기의 화면에 닿아 휴대 단말기를 필요에 따라 제어할 수 있도록 하기 위하여, 거리를 조절해 주는 기능이 더 포함될 수 있다. 그리고 상기 부착부(107)는 접착수단을 매개로 고정물에 적합한 접착수단을 사용할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대 단말기 거치장치의 전체 블록구성도를 나타낸 것이다. 도 10을 참조하면, 전력송신장치 및 이를 이용한 휴대 단말기 거치장치(100)에 있어서, 휴대 단말기가 거치되었는지 확인하는 거치확인부와 상기 휴대 단말기에 무선충전을 위한 전력을 송신하는 무선전력송신부(122)와 상기 휴대 단말기와 NFC태깅 완료하는 NFC태깅부(124)와 무선전력송신부(122)의 충전상태와 NFC태깅부(124)의 NFC태깅 완료에 따라, NFC안테나 기능을 차단하거나 차단해지하는 NFC안테나 기능차단부(123)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 NFC 안테나 기능차단부(123)와 상기 NFC 태깅부(124)를 제어하는 제어부(121)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 무선전력송신부(122)는 도 1에 도시된 바와 같이 무선전력송신 보드(7) 및 상기 무선전력송신 보드(7)에 부착된 무선전력송신 코일패턴(4)을 구비하는 구조를 가질 수 있다.
또한, NFC 태깅부(124)는 NFC용 안테나(2)를 구비하는 구조를 가질 수 있다. 여기서, 무선전력송신 보드(7)의 가장자리 측면에 NFC용 안테나(2)를 인쇄할 수 있다. 따라서, 상기 무선전력송신 보드(7)의 중앙에는 무선전력송신 코일패턴(4)을 인쇄하고, 미리 설정된 간격(9)만큼 이격되도록 상기 무선전력송신 보드(7)의 가장자리에는 NFC용 안테나(2)를 인쇄하여 하나의 무선전력송신 보드(7)에 무선전력송신 코일패턴(4)과 NFC용 안테나(2)를 인쇄할 수 있다. 이로 인해, NFC용 안테나(2)를 따로 인쇄한 보드를 구비하지 않아도 되는 장점이 있다.
도 11은 도 10 중 제어부의 개략적인 동작 흐름도이다. 구체적으로 도 11을 참조하면, 휴대 단말기를 거치대에 거치한 것을 거치확인부(125)에서 확인하여, 거치확인부(123)는 상기 제어부(121)에 거치확인 내용을 송신한다. 이러한 제어부(121)는 NFC 태깅부(124)에서 NFC 태깅을 완료하도록 제어할 수 있다. NFC 태깅이 완료가 되면, 제어부(121)는 NFC 안테나 기능차단부(123)에서 NFC 안테나가 기능을 하지 못하도록 차단할 수 있다. 이로 인해, NFC 안테나 기능을 차단하여 휴대 단말기의 NFC 태그칩을 반복적으로 인식하는 것을 방지할 수 있다.
NFC 안테나 기능을 차단함과 동시에 제어부(121)는 무선전력송신부(122)가 휴대 단말기에 무선충전을 위한 전력을 송신하여, 무선충전을 수행하도록 할 수 있다. 따라서, 휴대 단말기와 거치장치(100) 사이에 NFC 태깅이 완료된 상태에서도 무선전력송신 기능을 수행할 수 있게 된다.
만약, NFC 태깅이 완료되었을 시, 휴대 단말기가 거치장치(100)에서 분리되어 거치확인부(125)에서 휴대 단말기의 거치확인이 되지 않을 경우에는 제어부(121)에서 NFC 안테나 기능 차단부(123)가 NFC 안테나 기능을 차단해지할 수 있도록 하여, NFC 안테나 기능을 할 수 있도록 한다.
만약, 무선전력송신부(122)에서 무선전력송신을 완료한 상태일 경우, 제어부(121)에서 NFC 안테나 기능차단부(123)가 NFC 안테나 기능을 차단해지할 수 있도록 하여, NFC 태그칩을 인식할 수 있도록 할 수 있다.
도 12a는 도 10 중 제어부의 동작 프로그램 흐름도이다. 휴대 단말기를 휴대 단말기 거치장치(100)에 거치하면, 130a단계에서, 마이컴을 초기화하고, NFC 안테나를 온(ON) 상태로 할 수 있고, NFC 통신 연결상태를 나타내는 플래그(Flag) (예를 들어 "NFC Flag")를 초기값으로서 0으로 저장할 수 있다. 상기 플래그를 0으로 저장하여, NFC 통신이 한번도 이루어 지지 않은 것으로 설정할 수 있다.
또한, 무선충전상태를 나타내는 플래그 (예를 들어, "Charge Flag")를 초기값으로서 0으로 저장할 수 있다. 상기 플래그를 0으로 저장하여, 무선충전이 한번도 이루어지지 않은 것으로 설정할 수 있다.
그리고 일정시간이 지난 후 (예를 들어, 1초 이하) 132a단계에서, NFC 통신연결 여부를 확인할 수 있다. 만약, NFC 통신연결이 이루어 지지 않았을 경우에는 134a단계로 진행할 수 있다. 만약, NFC 통신연결이 이루어진 경우에는 NFC 안테나를 오프(OFF) 상태로 하여, NFC 안테나를 사용불가능 하도록 하고, NFC 통신 연결 상태를 나타내는 플래그(예를 들어 "NFC Flag")를 1로 저장하여, 통신이 한번 이루어진 것으로 설정할 수 있다.
다음으로, 무선충전상태를 확인할 수 있는 134a단계로 진행할 수 있다. 만약, 무선충전을 하고 있는 상태인 경우에는 무선충전이 완료되었는지에 대한 플래그(예를 들어, "Charge Flag")를 1로 저장하여, 무선충전이 완료된 것으로 설정하고, 138a단계로 진행할 수 있다. 만약, 무선충전을 하고 있지 않은 상태인 경우에는, 136a단계로 진행하여, 무선충전상태를 나타내는 플래그 (예를 들어, "Charge Flag")를 확인한다. 무선충전이 완료되어 더 이상 무선충전을 하고 있지 않은 상태인 경우에는 단말기가 거치대에서 분리되었다고 판단하여, 마이컴 초기화 단계인 130a단계로 진행할 수 있고, 무선충전이 완료되지 않은 경우에는 NFC통신연결 상태를 확인하는 138a단계로 진행할 수 있다.
138a단계에서, NFC 통신 연결상태를 나타내는 플래그(Flag) (예를 들어 "NFC Flag")를 확인하여 NFC 태깅이 완료된 경우에는 NFC 안테나를 오프(OFF)하는 단계로 진행할 수 있다. 만약, NFC 태깅이 완료되지 않은 경우에는 상기 132a단계로 진행할 수 있다.
도 12b는 도 10 중 제어부의 다른 동작 프로그램 흐름도이다. 휴대 단말기를 휴대 단말기 거치장치(100)에 거치하면, 130b단계에서, 마이컴을 초기화하고, NFC 안테나를 온(ON)상태로 할 수 있고, NFC 통신 연결상태를 나타내는 플래그(Flag) (예를 들어 "NFC Flag")를 초기값으로서 0으로 저장할 수 있다. 상기 플래그를 0으로 저장하여, NFC 통신이 한번도 이루어 지지 않은 것으로 설정할 수 있다.
또한, 단말기 거치상태를 나타내는 플래그 (예를 들어, "Hold Flag")를 초기값으로서 0으로 저장할 수 있다. 상기 플래그를 0으로 저장하여, 단말기가 거치되지 않은 것으로 설정할 수 있다.
그리고 일정시간이 지난 후 (예를 들어, 1초 이하) 132b단계에서, NFC 태깅이 완료되었는지 확인 수 있다. 만약, NFC 태깅 완료가 이루어 지지 않았을 경우에는 134b단계로 진행할 수 있다. 만약, NFC 태깅 완료가 이루어진 경우에는 NFC 안테나를 오프(OFF) 상태로 하여, NFC 안테나를 사용불가능 하도록 하고, NFC 통신 연결 상태를 나타내는 플래그(예를 들어 "NFC Flag")를 1로 저장하여, 통신이 한번 이루어진 것으로 설정할 수 있다.
다음으로, 단말기 거치상태를 확인할 수 있는 134b단계로 진행할 수 있다. 만약, 단말기가 거치된 경우에는 단말기가 거치되었는지에 대한 플래그(예를 들어, "Hold Flag")를 1로 저장하여, 단말기가 거치된 것으로 설정하고, 138b단계로 진행할 수 있다. 만약, 단말기가 거치되어 있지 않은 경우에는, 136a단계로 진행하여, 단말기 거치상태를 나타내는 플래그 (예를 들어, "Hold Flag")를 확인한다. 단말기가 거치되어 있지 않은 경우에는 마이컴 초기화 단계인 130a단계로 진행할 수 있고, 단말기가 거치된 경우에는NFC통신연결 상태를 확인하는 138a단계로 진행할 수 있다.
138a단계에서, NFC 통신 연결상태를 나타내는 플래그(Flag) (예를 들어 "NFC Flag")를 확인하여 NFC 태깅이 완료된 경우에는 NFC 안테나를 오프(OFF)하는 단계로 진행할 수 있다. 만약, NFC 태깅이 완료되지 않은 경우에는 상기 132단계로 진행할 수 있다.
도 13은 도 10 중 주요부의 상세 회로도이다. 도 13을 참조하면, NFC 태깅부는 NFC 용 안테나(2)와 상기 NFC용 안테나(2)에 연결된 NFC 매칭회로(40) 및 NFC 태그칩(41)을 포함할 수 있다.
여기서, 도 13에 도시된 콘덴서(C1,C2,C3)는 NFC 매칭회로(40)일 수 있으며, 본 발명에서는 NFC용 안테나와 함께NFC 안테나 보드에 형성하였으나, NFC용 안테나와는 별도로 무선전력송신 보드에 형성할 수도 있다.
이러한 콘덴서들을 본 발명에서는 각각 동일하게 세 개로 분할 배치하여 동작을 수행할 수 있도록 하였으나, 전체 콘덴서 하나만을 사용하여 같은 동작을 수행할 수도 있고, 콘덴서를 세 개 이상으로 구성하여, 동작을 수행하는 것 또한 가능할 수 있다.
한편, NFC용 안테나 시작단과 끝단이 연결된NFC 태그칩은 본 발명에서는 무선전력송신 보드에 형성하여, NFC 안테나 보드와 케이블로 연결하였으나, 무선전력송신 보드에 형성하지 않고, NFC 안테나 보드에 형성할 수도 있다.
이러한 NFC 태그칩은 NFC 안테나 시작단과 연결되는 NFC 태그칩 단자와 NFC 안테나 끝단과 연결되는 NFC 태그칩 단자 사이에 스위치를 연결할 수 있다. 상기 스위치는 NFC 안테나 기능 차단부의 제어에 따라 온(ON), 오프(OFF) 제어할 수 있다.
예를 들어, 상기 NFC 안테나 기능 차단부의 제어에 따라 스위치 온(ON)제어할 경우에, NFC 안테나 시작단과 연결되는 NFC태그칩 단자를 그라운드(ground)로 연결하도록 하여, NFC 안테나 시작단과 연결된 NFC 안테나 태그칩 단자와 NFC 안테나 끝단과 연결된 NFC 안테나 태그칩 단자의 접점을 차단하여, NFC 안테나의 기능을 수행하지 못하도록 할 수 있다. 한편, NFC 태그칩의 FD(RF field detect connection) 단자 NFC 태그칩을 읽어 NFC 태깅 완료에 따른 NFC 태깅 완료신호를 제어부로 전송할 수 있다. 본 발명에서는 제어부를 마이컴으로 구성할 수 있도록 하였다. 상기 제어부에서는NFC 태깅완료신호를 전송받아, NFC 태깅이 완료되었음을 확인한 경우에 NFC 안테나 기능 차단부로 제어신호를 전송할 수 있다. 이러한 NFC 안테나 기능 차단부는 트랜지스터로 구성할 수 있다. 상기 NFC 안테나 기능 차단부에서 상기 제어신호를 NFC 태그칩 단자로 전송할 수 있다.
또한, 제어부는 무선충전상태 또는 거치확인상태에 대한 정보를 수신할 수 있다. 예를 들어, 거치확인이 되지 않은 경우에는 상기 제어부는NFC 안테나 기능 차단부를 제어하여, NFC 태깅 완료가 될 수 있도록 할 수 있다. 만약, 거치확인이 되어 무선충전중인 경우에는 상기 제어부는 NFC 안테나 기능 차단부를 제어하여, NFC 안테나 기능을 차단할 수 있다.
상기와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선전력송신장치 및 이를 이용한 휴대 단말기 거치장치의 구성과 동작이 이루어질 수 있으며, 한편 상기한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나 여러 가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 가장 바람직한 실시예로 무선충전용 코일패턴과 NFC용 안테나가 간섭하지 않도록 이격되어 형성하는 것에 관해 설명하였으나, 무선충전용 코일패턴은 원형으로 형성하고, NFC용 안테나의 형태는 다양하게 형성할 수 있기 때문에 이격되는 영역이 존재하지 않을 수도 있으며, 어떤 경우에는 겹치는 영역이 있을 수 있다. 또한, 무선충전용 코일패턴과 NFC용 안테나의 크기가 같을 수 있을 것이다.
한편, 무선충전전용 칩에서 상기 동작들을 총괄적으로 수행할 수 있으며, NFC 태깅이 완료되지 않은 경우에, 무선충전을 시작하지 않도록 동작할 수 있음은 물론이다. 다만, 본 발명에서는 무선충전 수행확인 과정과 단말기 거치확인 과정을 각각 다른 시스템에 포함하도록 구성하였으나, 무선충전 수행확인 과정과 단말기 거치확인 과정을 동시에 수행하도록 하나의 시스템으로 구성하는 것도 가능할 수 있다.
따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 청구범위와 청구범위의 균등한 것에 의하여 정하여져야 할 것이다.
Claims (11)
- 무선전력송신장치를 포함하는 휴대 단말기 거치 장치에 있어서,
NFC(Near Field Communication) 기능을 구비한 무선전력수신장치가 구현된 휴대 단말기를 거치하기 위한 거치부와;
상기 거치부에 상기 휴대 단말기의 거치 여부를 확인하는 거치확인센서와;
상기 휴대 단말기의 무선전력수신장치 측으로 무선전력을 송신하며, 무선전력송신 보드 및 상기 무선전력송신 보드에 부착된 무선전력송신 코일패턴을 구비한 무선전력송신 모듈과;
상기 무선전력송신 모듈에 인접하여 설치되며, NFC용 안테나와 상기 NFC용 안테나의 시작점과 끝점에 연결된 NFC용 태그칩을 구비하여, 상기 휴대 단말기의 상기 무선전력수신장치의 NFC 태깅시에 상기 NFC용 태그칩에 미리 저장된 무선전력 송수신 제어에 관련되지 않은 서비스 정보를 상기 휴대 단말기의 상기 무선전력수신장치로 제공하는 NFC통신 모듈과;
상기 NFC용 안테나의 기능을 차단하거나 차단 해지하는 NFC 안테나 기능 차단 모듈과;
상기 휴대 단말기 거치 장치의 동작을 제어하는 제어부를 포함하며;
상기 제어부는,
상기 거치확인센서를 통해 상기 거치부에 상기 휴대 단말기가 거치된 상태가 확인되고, 상기 NFC통신 모듈에서 상기 휴대 단말기의 상기 무선전력수신장치와 NFC 태깅 동작이 완료되면, 상기 무선전력송신 모듈에서 상기 무선전력수신장치로 무선 전력을 송신 도중에는 상기 NFC 안테나 기능 차단 모듈에서 상기 NFC용 안테나의 기능을 차단하도록 제어하며,
상기 거치확인센서를 통해 상기 거치부에 상기 휴대 단말기에 거치되지 않고 분리된 상태가 확인되면, 상기 NFC 안테나 기능 차단 모듈에서 상기 NFC용 안테나의 기능을 차단한 것을 해지하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기 거치 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 무선전력송신 코일패턴 외곽으로부터 미리 설정된 간격을 두고 이격되도록 NFC용 안테나를 형성하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기 거치 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 NFC용 안테나 하면에 부착하는 전파흡수체를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기 거치 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 무선전력송신 모듈은 상부 및 하부에 무선전력송신 모듈용 케이스를 구비하고, NFC통신 모듈은 상부 및 하부에 NFC통신 모듈용 케이스를 구비하는 것을 포함하며, 상기 무선전력송신 모듈용 케이스와 상기 NFC통신 모듈용 케이스를 결합하여, 일체형으로 구성하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기 거치 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 무선전력송신 보드의 외곽을 따라 형성된 확장영역을 포함하며, 상기 확장영역에 상기 NFC용 안테나를 형성하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기 거치 장치.
- 제5항에 있어서,
상기 NFC용 안테나는 상기 NFC용 안테나의 상면이 노출하도록 상기 무선전력송신 보드의 상부에 위치하거나, 상기 NFC용 안테나의 하면이 노출하도록 상기 무선전력송신 보드의 하부에 위치하거나, 상기 무선전력송신 보드의 상부와 하부 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기 거치 장치.
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Patent Citations (2)
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