KR101704934B1 - 최대수신전력 자동 위치정렬을 이용한 무선충전패드 및 이를 이용한 무선충전방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 최대수신전력 자동 위치정렬을 이용한 무선충전패드 및 이를 이용한 무선충전방법에 관한 것으로, 패드 하우징; 패드 하우징 내부에 설치되는 전력송신부; 상기 전력송신부 하부에 장착되어 상기 전력송신부를 평면 이동시키는 평면 이송부; 상기 패드 하우징 상부에 안착되는 모바일 기기의 위치에 따라 최대 전력수신 지점으로 상기 전력송신부의 위치가 이동되도록 상기 평면 이송부를 제어하는 제어부; 및 상기 전력송신부에 전력을 공급하는 전원부를 포함한다.
본 발명은 실시간으로 수신전력을 측정하고, 자기유도방식 또는 자기공진방식 무선전력전송에 대해 최대 수신전력을 갖는 지점으로 자동 정렬할 수 있는 무선충전패드를 제공

Description

최대수신전력 자동 위치정렬을 이용한 무선충전패드 및 이를 이용한 무선충전방법{WIRELESS CHARGING PAD AND METHOD USING AUTO ALIGNMENT FOR MAXIMUM POWER RECEIVING}

본 발명은 무선충전패드 및 이를 이용한 무선충전방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자기유도 및 자기공진방식 무선충전 시스템에 사용되는 송수신부 코일 또는 공진기를 자동으로 정렬하여 젼력송신 효율을 효과적으로 높일 수 있는 최대수신전력 자동 위치정렬을 이용한 무선충전패드 및 이를 이용한 무선충전방법에 관한 것이다.

무선충전에 사용되는 무선전력전송방식 중에서 휴대기기의 무선충전에 사용되는 것은 주로 자기유도방식과 자기공진방식이다. 자기유도방식은 수 mm 정도의 간격을 가진 두 코일 사이에 유도전류를 발생시켜 충전하는 방식으로 대부분의 휴대기기에 적용되며 전송효율이 비교적 높다는 장점이 있지만 전력 송수신 거리가 짧고 송수신부 코일 또는 공진기 상호간의 위치 및 정렬상태에 따른 전송효율의 감소폭이 큰 것이 단점이다.

자기공진방식은 자기유도방식에 비해 전송효율은 낮지만 전송거리 및 정렬자유도에 있어 유연성을 가지며 수 센티미터(cm)에서 수 미터(m) 정도의 거리에서 전력전송이 가능하다. 자기유도방식에 있어 코일 또는 공진기 상호간 위치정렬은 높은 효율을 위해 필수적이며, 자기유도방식에 비해 비교적 정렬자유도가 높은 자기공진방식에서도 전송거리가 짧을수록 코일 또는 공진기 상호간의 정렬이 효율에 큰 영향을 미친다.

휴대기기의 무선충전에 사용되는 일반적인 무선충전패드의 경우 사용자가 직접 송신부와 수신부의 코일 또는 공진기가 정확히 일치하도록 휴대기기를 올려 놓아야만 높은 효율을 얻을 수 있다. 그렇지 않은 경우에는 송수신부 코일 또는 공진기가 정확히 정렬되지 않아 전송효율이 감소하게 되는데, 이러한 전송효율의 손실을 막는 방법으로는 디스플레이어를 이용, 사용자에게 정렬상태를 알리고 사용자가 직접 정렬상태를 수정할 수 있도록 가이드 해주는 장치가 개발된 바 있으나 사용자가 직접 위치를 조절해야 하기 때문에 매번 최적의 효율을 확보하기 어렵다는 단점이 있다.

또한, 송신부에 다량의 코일 또는 공진기를 배열하여 수신부 코일 또는 공진기가 놓이는 위치에 따라 인접한 송신부 코일 또는 공진기를 중심으로 전력전송이 가능하도록 하는 방법이 있으나 이는 다량의 코일 또는 공진기를 동작시켜야 하기 때문에 지속적인 전력손실이 발생하여 효율개선에 한계가 있다는 단점이 있다.

도 1은 종래의 무선충전패드에 모바일 기기를 올려놓은 모습을 예시한 도면이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 모바일 기기(2)는 수신부 코일 또는 공진기를 포함하고 있으며, 무선충전패드(1)의 내부에는 송신부 코일 또는 공진기가 내장되어있다. 일반적인 무선충전패드(1)는 패드 내부에서 송신부 코일 또는 공진기가 고정되어 있어 움직일 수 없으며, 사용자가 충전하고자 하는 모바일 기기(2)를 무선충전패드(1) 위에 올려놓을 때 송신부와 수신부의 코일 또는 공진기가 정확히 일치하도록 놓아야만 좋은 효율을 얻을 수 있으며, 정렬상태가 틀어지면 수신전력 및 전송효율이 감소하게 되는 문제점이 있었다.

대한민국 공개특허공보 제10-2011-0034773호(공개일자: 2011년04월06일) 대한민국 등록특허공보 제10-1489743호(등록일자: 2015년01월29)

본 발명에 따른 최대수신전력 자동 위치정렬을 이용한 무선충전패드 및 이를 이용한 무선충전방법은 다음과 같은 해결과제를 가진다.

첫째, 본 발명은 실시간으로 수신전력을 측정하고, 무선전력전송에 대해 최대 수신전력을 갖는 지점으로 자동 정렬할 수 있는 무선충전패드를 제공하고자 함이다.

둘째, 본 발명은 송신부 코일 또는 공진기가 전송효율이 최대가 되는 지점으로 자동정렬이 가능하도록 하는 무선충전방법을 제공하고자 함이다.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 과제를 해결하고자 하는 본 발명의 제1 특징은 최대수신전력 자동 위치정렬을 이용한 무선충전패드에 관한 것으로, 패드 하우징; 패드 하우징 내부에 설치되는 전력송신부; 상기 전력송신부 하부에 장착되어 상기 전력송신부를 평면 이동시키는 평면 이송부; 상기 패드 하우징 상부에 안착되는 모바일 기기의 위치에 따라 최대 전력수신 지점으로 상기 전력송신부의 위치가 이동되도록 상기 평면 이송부를 제어하는 제어부; 및 상기 전력송신부에 전력을 공급하는 전원부를 포함한다.

여기서, 상기 전력송신부는, 자기공진방식을 이용하는 공진기 또는 자기유도방식을 이용하는 송신부코일인 것이 바람직하고, 상기 평면 이송부는, 상기 공진부를 X축 및 Y축 중 적어도 어느 하나의 방향으로 이동시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 평면 이송부는, 상기 전력송신부 하부에 설치되어 상기 전력송신부를 X축 방향으로 이송시키는 X축 이송부; 및 상기 X축 이송부 양 단부와 연결되고, 상기 패드 하우징 내부에 설치된 베이스판 양측면에 형성되어 상기 전력송신부를 Y축 방향으로 이송시키는 Y축 이송부를 포함하는 것이 바람직하다.

그리고, X축 이송부는, 상기 베이스판 상부 X축 방향으로 설치되는 가이드 막대; 및 상기 가이드 막대 측면 길이방향으로 설치되어 상기 전력 코일부 하부 내측면과 체결되는 X축 가이드레일을 포함하는 것이 바람직하다.

더하여, 바람직하게는 Y축 이송부는, X축 이송부의 양쪽 단부에서 수직 하부로 연장된 가이드 체결부; 및 상기 가이드 체결부의 내측과 체결되는 것으로 상기 베이스판 측면에 형성된 Y축 가이드 레일을 포함하는 것일 수 있고, 상기 제어부는, 외부전원으로부터 수신된 전력을 변환하는 전력변환부; 전력변환부에서 송신전력을 생성하여 상기 전력송신부로 인가하는 RF전력생성부; 무선통신장치를 구비하여 전력수신정보를 실시간으로 수신받는 무선통신부; 및 상기 무선통신부로부터 전력수신정보를 피드백 받아 최대전력 수신 위치를 산출하고, 산출된 위치로 이송되도록 이송부의 모터 구동을 제어하는 모터제어부를 포함하는 것일 수 있다.

그리고, 본 발명의 제2 특징은 최대수신전력 자동 위치정렬을 이용한 무선충전패드에 관한 것으로, 패드 하우징; 패드 하우징 내부에 설치되는 것으로, 공진기 또는 송신부 코일이 구비되는 전력송신부; 상기 전력송신부 하부에 장착되어 상기 전력송신부를 3차원 위치 이동시키는 3D 이송부; 상기 패드 하우징 상부에 안착되는 모바일 기기의 위치에 따라 최대 전력수신 지점으로 상기 전력송신부의 위치가 이동되도록 상기 3D 이송부를 제어하는 제어부; 및 상기 전력송신부에 전력을 공급하는 전원부를 포함한다.

여기서, 상기 3D 이송부는, 상기 패드 하우징 내부에 중심에 설치되어, 베이스판을 수직방향으로 이송시키는 Z축 이송부; 상기 베이스판 상부 및 전력송신부 하부에 설치되어 상기 전력송신부를 X축 방향으로 이송시키는 X축 이송부; 및 상기 X축 이송부 양 단부와 연결되고, 상기 베이스판 양측면에 설치되어 Y축 방향으로 이송시키는 Y축 이송부를 포함한다.

또한, X축 이송부는, 상기 베이스판 상부 X축 방향으로 설치되는 가이드 막대; 및 상기 가이드 막대 측면 길이방향으로 설치되어 상기 전력 코일부 하부 내측면과 체결되는 X축 가이드레일을 포함하는 것이 바람직하고, Y축 이송부는, X축 이송부의 양쪽 단부에서 수직 하부로 연장된 가이드 체결부; 및 상기 가이드 체결부의 내측과 체결되는 것으로 상기 베이스판 측면에 형성된 Y축 가이드 레일을 포함하는 것이 바람직하다.

더하여, 상기 제어부는, 외부전원으로부터 수신된 전력을 변환하는 전력변환부; 전력변환부에서 송신전력을 생성하여 상기 전력송신부로 인가하는 RF전력생성부; 무선통신장치를 구비하여 전력수신정보를 실시간으로 수신받는 무선통신부; 및 상기 무선통신부로부터 전력수신정보를 피드백 받아 최대전력 수신 위치를 산출하고, 산출된 위치로 이송되도록 이송부의 모터 구동을 제어하는 모터제어부를 포함하는 것이 바람직하고, 상기 전원부는 2차 전지인 것이 바람직하다.

그리고, 본 발명의 제3 특징은 상술한 무선충전패드를 이용하는 것으로, (a) 전력송신부가 전력을 모바일 기기로 무선 송신하는 단계; (b) 제어부가 모바일 기기로부터 실시간으로 수신전력정보를 수신받는 단계; (c) 제어부가 수신받은 수신전력정보를 통해 최대수신전력 위치점을 산출하는 단계; 및 (d) 제어부가 산출된 최대수신전력 위치점으로 상기 전력송신부가 위치하도록 이송부를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선충전방법을 그 특징으로 한다.

본 발명에 따른 최대수신전력 자동 위치정렬을 이용한 무선충전패드 및 이를 이용한 무선충전방법은 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, 본 발명은 송수신부 코일 또는 공진기의 정렬이 정확하게 되지 않는 경우 전송효율이 감소하는 자기유도방식 및 자기공진방식 무선전력전송의 단점을 보완할 수 있는 무선충전패드 및 무선충전방법을 제공한다.

둘째, 본 발명은 구성이 간단하고 사용자가 모바일 기기 등을 무선충전패드상 어떠한 위치에 내려놓아도 최대의 효율을 제공할 수 있는 무선충전패드 및 무선충전방법을 제공한다.

셋째, 본 발명은 전력송신부를 3차원 방향으로 이송시킬 수 있도록 함으로써, 보다 정밀하게 최대 전력 수신을 위한 지점으로 이동시키는데 있어 수직 전송거리까지 고려하여 최적 전력 수신 효율을 얻을 수 있는 자동정렬 무선충전패드 및 무선충전방법을 제공한다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 종래의 무선충전패드에 모바일 기기를 올려놓은 모습을 예시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 최대수신전력 자동 위치정렬을 이용한 무선충전패드의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 최대수신전력 자동 위치정렬을 이용한 무선충전패드에 적용되는 제어부의 블록 구성을 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예로서, 최대수신전력 자동 위치정렬을 이용한 무선충전패드의 구성을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예로서, 상술한 최대수신전력 자동 위치정렬을 이용한 무선충전패드를 이용한 무선충전방법의 흐름을 나타낸 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.

본 명세서에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지는 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.

본 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

본 명세서에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 최대수신전력 자동 위치정렬을 이용한 무선충전패드의 구성을 나타낸 사시도이다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 무선충전패드(100)는, 패드 하우징(110); 패드 하우징(110) 내부에 설치되는 전력송신부(120); 상기 전력송신부(120) 하부에 장착되어 상기 전력송신부(120)를 평면 이동시키는 평면 이송부; 상기 패드 하우징(110) 상부에 안착되는 모바일 기기의 위치에 따라 최대 전력수신 지점으로 상기 전력송신부(120)의 위치가 이동되도록 상기 평면 이송부를 제어하는 제어부(140); 및 상기 전력송신부(120)에 전력을 공급하는 전원부를 포함하여 구성된다.

이와 같이, 본 발명의 실시예는 무선충전패드(100)에 모터를 구비하는 이송장치를 사용하여 송신부 코일 또는 공진기로 구성된 전력송신부(120)의 이동이 가능한 모듈을 구성함으로써, 전력송신부(120)가 패드 내에서 자유로운 이동이 가능하도록 하고 실시간으로 수신전력을 측정하여 자기유도방식 또는 자기공진방식 무선전력전송에 대해 최대 수신전력을 갖는 지점으로 자동 정렬되도록 하여 전송효율을 높일 수 있는 무선충전패드(100) 및 이를 이용한 무선충전방법을 제안한다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 무선충전패드(100)의 내부는 제어부(140), 송신부 코일 또는 공진기를 포함하는 전력송신부(120), Y축 이송부(133) 및 X축 이송부(131)를 구비하는 평면 이송부로 구성되어있다. 제어부(140)는 외부로부터 전압을 받아 모터 구동에 필요한 전력 및 무선전력전송에 사용될 RF전력을 제공하며, 실시간 수신전력을 측정하여 수신전력이 최대가 되는 지점으로 송신부 코일 또는 공진기로 구성된 전력송신부(120)를 이동시킬 수 있도록 X 축 이송부(131)와 Y축 이송부(133)를 제어한다.

각각 이송부의 이송 모듈은 모터를 포함하고 있으며, 각각 X축 및 Y축 방향으로 이동이 가능하도록 구성되어 있다. 송신부 코일 혹은 공진기를 포함하여 구성된 전력송신부(120)는 X축 이송부(131)의 위치에 따라 같이 움직일 수 있도록 서로 결합되어 있다. 이로 인해 제어부(140)의 제어신호를 통한 평면의 조절이 가능하며, 송수신부 코일 또는 공진기 상호간의 상대적 위치 및 수직 전송거리까지 조절될 수 있다.

이하에서 본 발명의 실시예에 따른 최대수신전력 자동 위치정렬을 이용한 무선충전패드(100)의 구성요소를 보다 구체적으로 설명한다.

패드 하우징(110)은, 무선충전패드(100)의 외형 케이스로서 플레이트 형상을 가지도록 다양한 모양으로 형성할 수 있음은 물론이다. 사각형, 원형 또는 타원형 등의 모바일 기기를 안착시키기 편리하고, 디자인적으로 적합한 형상이면 모두 가능하다. 패드 하우징(110)의 재질은 금속 재질을 제외한 플라스틱 재질 등 다양한 재질로 사용할 수 있다. 금속 재질의 경우 전자기파를 반사하는 특성으로 전력송신의 장애를 가질 수 있기 때문이다. 도 2에서 예시한 패드 하우징(110)은 바닥부를 나타낸 것이고 상부에 커버를 덮는 구조로서, 커버 상면에 모바일 기기 등을 안착시키는 구조를 형성한다.

전력송신부(120)는 코일을 구비하는 RF 전력을 모바일 기기등으로 무선 전력 송신하는 장치로서 패드 하우징(110) 내부에 장착되어, 패드 하우징(110) 상부에 안착되는 모바일기기로 전력을 전송하게 된다.

전력송신부(120)의 구조와 관련한 전력 전송 방법으로 자기유도방식 또는 자기공진방식이 있다. 여기서, 자기유도방식 전력송신 기술은 충전패드와 모바일 기기 내부에 있는 두 개 코일이 유도전류를 일으키면서 배터리를 충전하는 방식이고, 자기공진방식은 1 ~ 2m 떨어진 송수신단에 동일한 주파수로 전력을 보내 충전을 하는 기술을 말한다. 본 발명의 실시예에서는 자기유도방식 또는 자기공진방식 모두 가능하며, 각 기술의 방법에 따라 전력송신부(120) 코일의 구조가 조금씩 다르게 형성한다.

특히, 최근 인체에 유해한 전자파 노출이 쉽다는 이유로 자기유도방식의 무선충전패드(100)를 많이 사용하고 있지만, 자기유도방식의 무선충전 방식은 전송거리가 짧다는 단점과 함께 무선충전패드(100)와 모바일 기기의 코일간 정렬이 전력전송 효율에 민감하다는 특징이 있다는 점에서, 본 발명의 실시예에 따른 최대수신전력 자동 위치정렬을 이용한 무선충전패드(100)의 적용에 유용하다.

그리고, 도 2에 나타낸 바와 같이, 평면 이송부는 전력송신부(120) 하부에 장착되어 상기 전력송신부(120)를 평면 이동시키는 이송장치 또는 모듈로서, X축 이송부(131)와 Y축 이송부(133)로 구성되어 평면상에 모든 무선충전패드(100)의 모든 지점으로 전력송신부(120)를 이동시킬 수 있게 된다.

즉, 평면 이송부는, 상기 전력송신부(120) 하부에 설치되어 상기 전력송신부(120)를 X축 방향으로 이송시키는 X축 이송부(131)와, 상기 X축 이송부(131) 양 단부와 연결되고, 상기 패드 하우징(110) 내부에 설치된 베이스판 양측면에 형성되어 상기 전력송신부(120)를 Y축 방향으로 이송시키는 Y축 이송부(133)를 포함하여 구성된다.

여기서, X축 이송부(131)는, 상기 베이스판 상부 X축 방향으로 설치되는 가이드 막대와, 상기 가이드 막대 측면 길이방향으로 설치되어 상기 전력 코일부 하부 내측면과 체결되는 X축 가이드레일을 포함하는 것이 바람직하다. 즉, 전력송신부(120) 하부면에 길이방향으로 형성된 홈을 상기 가이드 막대에 결착시키고, 홈부의 측면과 가이드 막대 측면에 형성된 가이드레일을 체결하여 슬라이딩 이동시키는 구조로서, 가이드 막대 또는 전력송신부(120) 내부에 모터를 설치하여 모터 제어를 통해 전력송신부(120)를 X축 방향으로 이동시킬 수 있게 된다.

그리고, Y축 이송부(133)는, X축 이송부(131)의 양쪽 단부에서 수직 하부로 연장된 가이드 체결부와, 상기 가이드 체결부의 내측과 체결되는 것으로 상기 베이스판 측면에 형성된 Y축 가이드 레일을 포함하는 것이 바람직하다. 즉, 가이드 막대 양쪽 단부에서 수직하방으로 연장된 가이드 체결부와 베이스판 측면에 Y축 방향으로 형성된 Y축 가이드 레일이 체결되어 슬라이딩 이송되는 구조를 제안한다. 이와 같은 Y축 이송부(133)의 경우에도 베이스판 내부 또는 가이드 체렬부에 모터가 설치되고 모터 제어를 통해 전력송신부(120)를 Y축 방향으로 이동시킬 수 있게 된다.

이와 같은 평면 이송부의 구동을 제어하는 제어부(140)는 상기 패드 하우징(110) 상부에 안착되는 모바일 기기의 위치에 따라 최대 전력수신 지점으로 상기 전력송신부(120)의 위치가 이동되도록 상기 평면 이송부를 제어하게 된다.

그리고, 전원부는 외부전원과 연결하는 플러그 또는 소켓을 구비하여 형성하는 것도 가능하고, 2차전지를 이용하여 배터리 전원으로 사용함으로써, 무선으로 사용하는 것도 가능하다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 최대수신전력 자동 위치정렬을 이용한 무선충전패드(100)에 적용되는 제어부(140)의 블록 구성을 예시한 도면이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 제어부(140)는, 외부전원으로부터 수신된 전력을 변환하는 전력변환부(141)와, 전력변환부에서 송신전력을 생성하여 상기 전력송신부(120)로 인가하는 RF전력생성부(143)와, 무선통신장치를 구비하여 전력수신정보를 실시간으로 수신받는 무선통신부(145)와, 상기 무선통신부로부터 전력수신정보를 피드백 받아 최대전력 수신 위치를 산출하고, 산출된 위치로 이송되도록 이송부의 모터 구동을 제어하는 모터 제어부(147)를 포함하여 구성된다.

보다 구체적으로, 도 3에 나타낸 바와 같이, 제어부(140)는 전력변환부(141), RF전력생성부(143), 모터 제어부(147), 무선통신부(145)로 구성되어 있다. 전력변환부(141)는 외부전원을 인가 받아 RF전력생성부(143)와 모터 제어부(147) 및 무선통신부(145)의 동작에 필요한 전원을 공급하고, RF전력생성부(143)는 송신부 코일 또는 공진기에 RF송신전력을 제공한다. 모터 제어부(147)는 X축 및 Y축 이송부(133) 각각의 모터들의 동작에 필요한 전력과 제어신호를 공급한다.

여기서, 무선통신부(145)는 전력을 수신받는 모바일 기기로부터 실시간 수신전력정보를 무선으로 수신받아 이를 모터 제어부에 전송한다. 모터 제어부(147)는 송수신 코일 또는 공진기 자동정렬을 위한 알고리즘을 포함하고 있으며, 무선통신부(145)로부터 제공받은 수신전력정보를 이용하여 X,Y축 모터에 전력송신부(120)의 자동정렬을 위한 제어신호를 제공한다. X,Y축 이송부(131,133) 내부의 모터들은 상호간에 신호 혹은 전력을 주고받을 수 있도록 각각 패드 내부에서 서로 연결되어 있다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 무선충전패드(100)에 적용되는 제어부(140)는 외부전원 또는 배터리 전원으로부터 들어온 전력을 전력변환부(141)에서 송신전력으로 변환하고, RF전력생성부(143)에서 변환된 송신전력을 RF전력으로 생성하여 전력송신부(120)로 전송하게된다. 그리고, 무선통신부(145)는 송신된 전력을 수신받는 모바일기기로부터 수신전력정보를 실시간으로 수신받고, 수신받은 수신전력정보를 모터 제어부(147)로 전송하게 되면, 모터 제어부에 최대전력 수신 위치를 산출하여 산출된 위치로 이송되도록 X축 및 Y축 이송부에 설치된 모터로 제어명령 신호를 보내어 구동시킴으로써, 전령송신부(120)가 최대 전력 수신을 위한 자동정렬을 수행하게 된다.

이처럼, 본 발명의 실시예는 단순히 모바일 기기의 위치로 전력송신부(120)를 이동시키는 것이 아니라, 전력송신부(120)로 전력을 송신하면서, 동시에 실시간으로 모바일 기기로부터 수신전력정보를 수신받아 모터 제어부로 피드백하여, 최대 전력 수신 위치를 산출하거나 생성하여 모터구동을 제어함으로써, 빠르고 정밀하며 효율적으로 최대 전력 송수신을 위한 자동정렬 무선충전패드(100)를 제공할 수 있게 된다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예로서, 최대수신전력 자동 위치정렬을 이용한 무선충전패드의 구성을 나타낸 도면이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 무선충전패드(200)는, 패드 하우징(210); 패드 하우징 내부에 설치되는 것으로, 공진기 또는 송신부 코일이 구비되는 전력송신부(220); 상기 전력송신부 하부에 장착되어 상기 전력송신부(220)를 3차원 위치 이동시키는 3D 이송부(230); 상기 패드 하우징 상부에 안착되는 모바일 기기의 위치에 따라 최대 전력수신 지점으로 상기 전력송신부(220)의 위치가 이동되도록 상기 3D 이송부(230)를 제어하는 제어부; 및 상기 전력송신부(220)에 전력을 공급하는 전원부를 포함하여 구성된다.

도 4의 실시예는 도 2의 실시예와는 달리, 무선충전패드(200)가 일정한 두께를 구비하여 수직 상하 방향 즉, Z축 방향으로 전력송신부(220)를 이동시킬 수 있는 3D 이송부(230)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 그러므로, 이외의 구성에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

3D 이송부는, 상기 패드 하우징 내부에 중심에 설치되어, 베이스판을 수직방향으로 이송시키는 Z축 이송부(235)와, 상기 베이스판 상부 및 전력송신부 하부에 설치되어 상기 전력송신부를 X축 방향으로 이송시키는 X축 이송부(231)와, 상기 X축 이송부(231) 양 단부와 연결되고, 상기 베이스판 양측면에 설치되어 Y축 방향으로 이송시키는 Y축 이송부(233)를 포함하여 구성된다.

즉, 본 발명의 실시예는 도 2의 실시예와 달리, Z축 이송부(235)를 구비하여, 베이스판을 수직상하(Z축) 방향으로 이송시키는 수단 또는 모듈을 구비하여 전력송신부(220)를 높이방향으로 이송시킬 수 있도록 함으로써, 보다 충전시킬 모바일 기기와의 거리를 가까이하고, 정밀하게 최대 전력 수신을 위한 지점으로 이동시킬 수 있게 된다.

본 발명의 실시예는 무선충전패드(200)와 가까이 접촉시켜 평면상 코일 정렬이 중요한 자기유도방식의 무선충전기술에는 큰 이점이 없지만, 1 ~ 2 m 거리 내에서 무선충전을 수행하는 자기공진방식의 무선충전기술에서는 높이 방향의 조절도 크게 영향을 미칠 수 있다는 점에서 착안하여 제안된 발명이다.

도 4에 나타낸 바와 같이, Z축 이송부(235)는 상하로 이동 공간이 구비된 패드 하우징 내부에 설치된 베이스판 하부에 설치되는 것으로, 베이스판을 받치고 지지하는 기둥 및 기둥을 상하부로 이동 시키는 모터 구동부를 구비하여 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같은 구조를 통해, 상술한 제어부에서 최대 전력 수신을 위한 지점을 산출하고 모터구동 제어신호 보내오면, 그 제어신호에 따라 Z축 이송 모터를 구동하여 베이스판을 상하로 이동심킴으로써, 전력송신부(220)를 이동시켜 최대 전력 수신을 위한 자동정렬을 수행하게 된다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예로서, 상술한 최대수신전력 자동 위치정렬을 이용한 무선충전패드를 이용한 무선충전방법의 흐름을 나타낸 도면이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 무선충전방법은, 상술한 무선충전패드를 이용하는 것으로, (a) 전력송신부가 전력을 모바일 기기로 무선 송신하는 단계; (b) 제어부가 모바일 기기로부터 실시간으로 수신전력정보를 수신받는 단계; (c) 제어부가 수신받은 수신전력정보를 통해 최대수신전력 위치점을 산출하는 단계; 및 (d) 제어부가 산출된 최대수신전력 위치점으로 상기 전력송신부가 위치하도록 이송부를 제어하는 단계를 포함하여 구성된다.

즉, 본 발명의 실시예는 상술한 무선충전패드를 이용하여, 외부전원 또는 배터리 전원으로부터 전력을 전력송신부를 통하여 무선충전패드 상부 또는 근거리에 위치한 모바일기기로 전송하고, 실시간으로 무선통신부를 통하여 모바일기기의 수신전력정보를 피드백 받아, 최대 전력 수신 위치를 산출하고 전력송신부의 위치를 이송부를 통해 이동시킴으로써, 전력전송의 효율을 빠르고 효과적으로 높일 수 있는 무선충전방법을 제안한다.

본 명세서에서 설명되는 실시예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100, 200: 무선충전패드 110, 210: 패드 하우징
120, 220: 전력송신부 130, 230: 이송부
140: 제어부

Claims (14)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 패드 하우징; 패드 하우징 내부에 설치되는 것으로, 공진기가 구비되는 전력송신부; 상기 전력송신부 하부에 장착되어 상기 전력송신부를 3차원 위치 이동시키는 3D 이송부; 상기 패드 하우징 상부에 안착되는 모바일 기기의 위치에 따라 최대 전력수신 지점으로 상기 전력송신부의 위치가 이동되도록 상기 3D 이송부를 제어하는 제어부; 및 상기 전력송신부에 전력을 공급하는 전원부를 포함하되,
   상기 3D 이송부는, 상기 패드 하우징 내부에 중심에 설치되어, 베이스판을 받치고 지지하는 기둥 및 기둥을 수직방향의 상하부로 이동시키는 모터 구동부를 구비하여 형성된 Z축 이송부; 상기 베이스판 상부 및 전력송신부 하부에 설치되어 상기 전력송신부를 X축 방향으로 이송시키는 X축 이송부; 및 상기 X축 이송부 양 단부와 연결되고, 상기 베이스판 양측면에 설치되어 Y축 방향으로 이송시키는 Y축 이송부를 포함하고,
   상기 제어부는, 외부전원으로부터 수신된 전력을 변환하는 전력변환부; 전력변환부에서 송신전력을 생성하여 상기 전력송신부로 인가하는 RF전력생성부; 무선통신장치를 구비하여 전력수신정보를 실시간으로 수신받는 무선통신부; 및 상기 무선통신부로부터 전력수신정보를 피드백 받아 3차원 최대전력 수신 위치를 산출하고, 산출된 위치로 이송되도록 이송부의 모터 구동을 제어하는 모터제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 최대수신전력 자동 위치정렬을 이용한 무선충전패드.
   
9. 삭제
10. 청구항 8에 있어서,
    X축 이송부는,
    상기 베이스판 상부 X축 방향으로 설치되는 가이드 막대; 및
    상기 가이드 막대 측면 길이방향으로 설치되어 상기 전력송신부 하부 내측면과 체결되는 X축 가이드레일을 포함하는 것을 특징으로 하는 최대수신전력 자동 위치정렬을 이용한 무선충전패드.
11. 청구항 8에 있어서,
    Y축 이송부는,
    X축 이송부의 양쪽 단부에서 수직 하부로 연장된 가이드 체결부; 및
    상기 가이드 체결부의 내측과 체결되는 것으로 상기 베이스판 측면에 형성된 Y축 가이드 레일을 포함하는 것을 특징으로 하는 최대수신전력 자동 위치정렬을 이용한 무선충전패드.
    
12. 삭제
13. 청구항 8에 있어서,
    상기 전원부는 2차 전지인 것을 특징으로 하는 최대수신전력 자동 위치정렬을 이용한 무선충전패드.
14. 청구항 8의 무선충전패드를 이용하는 것으로,
    (a) 전력송신부가 전력을 모바일 기기로 무선 송신하는 단계;
    (b) 제어부가 모바일 기기로부터 실시간으로 수신전력정보를 수신받는 단계;
    (c) 제어부가 수신받은 수신전력정보를 통해 최대수신전력 위치점을 산출하는 단계; 및
    (d) 제어부가 산출된 최대수신전력 위치점으로 상기 전력송신부가 위치하도록 이송부를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선충전방법.
    
    
    
    
    
    
    

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