KR102137037B1 - Apparatus for wireless charging using multi-coil and repeater - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 다중 코일과 리피터가 중첩 형성된 무선 충전 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless charging device in which multiple coils and repeaters are overlapped.
일반적으로 배터리는 외부의 충전기로부터 전력을 공급받아 저장하고, 저장된 전력을 전자 장치의 작동을 위한 전원으로 공급하는 장치이다. In general, a battery is a device that receives and stores power from an external charger and supplies the stored power as a power source for the operation of the electronic device.
이러한 배터리를 충전하는 방식 중 하나로는, 상용전원을 공급받아 배터리에 적합한 전압 및 전류로 변환하고, 충전 단자를 통해 해당 배터리에 전력을 공급하는 단자 공급 방식이 있다.As one of the methods for charging such a battery, there is a terminal supply method that receives commercial power, converts it into a voltage and current suitable for the battery, and supplies power to the battery through a charging terminal.
그러나, 이러한 단자 공급 방식은 배터리의 충전 단자와 상용전원의 전원 공급 단자의 전위차로 인해 순간 방전 현상, 스파크, 화재 등의 문제점이 발생할 수 있다. 이에 따라, 최근에는 무선 전력 전송을 이용한 무선 충전 방식이 제안되고 있다.However, such a terminal supply method may cause problems such as instantaneous discharge, spark, and fire due to a potential difference between a charging terminal of a battery and a power supply terminal of commercial power. Accordingly, a wireless charging method using wireless power transmission has recently been proposed.
무선 충전 방식은 무접점 전력 전송 장치와 무접점 전력 수신 장치에 의해 수행되며, 두 장치 간의 전자기 유도 현상을 통해 무접점 전력 전송 장치에서 무접전 전력 수신 장치로 전력이 이동하는 방식이다. The wireless charging method is performed by a contactless power transmission device and a contactless power reception device, and power is transferred from a contactless power transmission device to a contactless power reception device through electromagnetic induction between the two devices.
다만, 이러한 무선 충전 방식에 의하면 하나의 무접점 전력 전송 장치가 단일의 무접점 전력 수신 장치에만 전력을 공급할 수 있으며, 두 장치간의 자기 결합을 위해 무접점 전력 수신 장치가 무접점 전력 전송 장치 상의 특정 위치에 놓여져야 하므로 무접점 방식이긴 하나 충전 가능한 물리적 범위가 매우 좁다는 단점이 있다.However, according to the wireless charging method, one contactless power transmission device can supply power only to a single contactless power reception device, and the contactless power reception device is specified on the contactless power transmission device for magnetic coupling between the two devices. Since it has to be placed in a position, it is a contactless method, but has a disadvantage that the physical range that can be charged is very narrow.
후자의 문제점을 해결하기 위해, 선행기술(등록특허 10-0976163호)과 같이 충전 가능 범위를 확장시키기 위한 기술이 제안되고 있다.In order to solve the latter problem, a technique for extending a chargeable range, such as prior art (registration patent 10-0976163), has been proposed.
선행기술은 무접점 전력 수신 장치가 무접점 전력 전송 장치 상에서 일부 이동하더라도 전력을 안정적으로 공급하기 위해, 무접점 전력 전송 장치에 구비되는 1차측 코어를 두 개의 서로 다른 코어로 구성하고, 두 개의 코어를 서로 일부가 중첩되도록 복층 구조로 형성하는 것을 특징으로 한다. In the prior art, in order to stably supply power even when the contactless power receiving device partially moves on the contactless power transmission device, the primary core provided in the contactless power transmission device is composed of two different cores, and the two cores It is characterized in that it is formed in a multi-layer structure so that a part of each other overlap.
다만, 전술한 선행기술에 의하면 코어의 중첩으로 인한 자기장 간섭이 발생하여 전력 전송 효율이 낮아질 뿐만 아니라, 선행기술에 의하더라도 하나의 무접점 전력 전송 장치가 복수의 무접점 전력 수신 장치에 전력을 동시에 공급할 수 없는 한계가 있다.However, according to the above-described prior art, not only is the power transmission efficiency lowered due to magnetic field interference due to the overlap of the core, but even according to the prior art, one contactless power transmission device simultaneously applies power to a plurality of contactless power reception devices. There are limits that cannot be supplied.
본 발명은 평판코어 상에 중첩 형성된 복수의 코일을 이용하여 무선 충전 동작을 수행하는 무선 충전 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a wireless charging device that performs a wireless charging operation using a plurality of coils superimposed on a flat core.
또한, 본 발명은 중첩 배치된 복수의 코일 상에 리피터를 배치하여 무선 충전 동작을 수행하는 무선 충전 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a wireless charging device that performs a wireless charging operation by placing a repeater on a plurality of coils that are superimposed.
또한, 본 발명은 두 개의 분리된 평판코어 상에 복수의 코일을 중첩 배치하여 무선 충전 동작을 수행하는 무선 충전 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a wireless charging device that performs a wireless charging operation by placing a plurality of coils superimposed on two separate flat cores.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the objects mentioned above, and other objects and advantages of the present invention not mentioned can be understood by the following description, and will be more clearly understood by the embodiments of the present invention. In addition, it will be readily appreciated that the objects and advantages of the present invention can be realized by means of the appended claims and combinations thereof.
본 발명은 평판코어 상에 이격 배치되는 제1 및 제2 코일과, 이들과 중첩 영역을 형성하도록 제1 및 제2 코일 상에 배치되는 제3 코일을 포함함으로써, 평판코어 상에 중첩 형성된 복수의 코일을 이용하여 무선 충전 동작을 수행할 수 있다.The present invention includes first and second coils spaced apart on the flat plate core, and third coils disposed on the first and second coils to form overlapping regions therewith, thereby forming a plurality of overlapping layers on the flat plate core. A wireless charging operation may be performed using a coil.
또한, 본 발명은 그 쇄교면이 복수의 코일에 의해 형성된 중첩 영역과 중첩되도록 배치되는 리피터를 포함함으로써, 중첩 배치된 복수의 코일 상에 리피터를 배치하여 무선 충전 동작을 수행할 수 있다.In addition, according to the present invention, by including a repeater arranged such that the cross-linked surface overlaps with an overlapped region formed by a plurality of coils, it is possible to perform a wireless charging operation by arranging a repeater on the plurality of coils arranged in the overlap.
또한, 본 발명은 서로 이격 배치되는 제1 및 제2 평판코어와, 각 평판코어 상에 구비되는 제1 및 제2 코일, 및 제1 및 제2 코일 상에 구비되는 제3 코일을 포함함으로써, 두 개의 분리된 평판코어 상에 복수의 코일을 중첩 배치하여 무선 충전 동작을 수행할 수 있다.In addition, the present invention includes first and second flat cores spaced apart from each other, first and second coils provided on each flat core, and third coils provided on first and second coils, A wireless charging operation may be performed by arranging a plurality of coils on two separate flat cores.
본 발명은 평판코어 상에 중첩 형성된 복수의 코일을 이용하여 무선 충전 동작을 수행함으로써, 무선 충전 장치 상에 거치된 사용자 단말의 위치에 관계 없이 넓은 영역에서 전력 전송 동작을 수행할 수 있는 효과가 있다.The present invention has an effect of performing a power transmission operation in a wide area regardless of the location of a user terminal mounted on a wireless charging device by performing a wireless charging operation using a plurality of coils superimposed on a flat core. .
또한, 본 발명은 중첩 배치된 복수의 코일 상에 리피터를 배치하여 무선 충전 동작을 수행함으로써, 송신코일이 중첩됨으로써 발생할 수 있는 전력 전송의 효율성 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has an effect of preventing a decrease in efficiency of power transmission that may occur due to overlapping of transmission coils by arranging repeaters on a plurality of coils that are overlapped to perform a wireless charging operation.
또한, 본 발명은 두 개의 분리된 평판코어 상에 복수의 코일을 중첩 배치하여 무선 충전 동작을 수행함으로써, 어느 한 코어 상에서 발생한 자기장이 다른 코어에 간섭하는 것을 방지할 수 있고 이에 따라 복수의 사용자 단말을 동시에 충전할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, by performing a wireless charging operation by arranging a plurality of coils superposed on two separate flat cores, it is possible to prevent a magnetic field generated on one core from interfering with another core, and accordingly a plurality of user terminals It has the effect of charging at the same time.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.In addition to the above-described effects, the concrete effects of the present invention will be described together while describing the specific matters for carrying out the invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 장치를 도시한 도면.
도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 제1 내지 제3 코일이 단일 평판코어와 분리된 평판코어 상에 배치된 모습을 각각 도시한 도면.
도 4는 동일한 모양과 크기를 가진 제1 내지 제3 코일이 분리된 평판코어 상에 배치된 모습을 도시한 도면.
도 5 내지 도 9는 제3 코일 상에 배치되는 리피터의 각 예시를 도시한 도면.
도 10은 제1 내지 제3 코일의 형상을 영역별로 도시한 도면.
도 11 및 도 12는 리피터의 내부 모서리가 제1 내지 제3 코일 간의 중첩 영역을 포함하는 모습을 각각 도시한 도면.
도 13은 리피터의 내부 모서리로 둘러싸인 영역이 제1 내지 제3 코일 간의 중첩 영역과 일치된 모습을 도시한 도면.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 도시한 도면.
도 15는 도 14에 도시된 무선 충전 시스템의 제어 흐름을 도시한 도면.
도 16은 복수의 사용자 단말이 무선 충전 장치 상에 위치하였을 때 각 사용자 단말에 전력을 공급하는 방법을 설명하기 위한 도면.1 is a view showing a wireless charging device according to an embodiment of the present invention.
2 and 3 are views each showing a state in which the first to third coils shown in FIG. 1 are disposed on a single flat core and a separate flat core.
4 is a view showing a state in which the first to third coils having the same shape and size are disposed on a separated flat core.
5 to 9 are views showing each example of the repeater disposed on the third coil.
10 is a view showing the shapes of the first to third coils for each region.
11 and 12 are views each showing a state in which the inner edge of the repeater includes overlapping regions between the first and third coils.
13 is a view showing a state in which the area surrounded by the inner edge of the repeater coincides with the overlapping area between the first and third coils.
14 is a view showing a wireless charging system according to an embodiment of the present invention.
15 is a view showing a control flow of the wireless charging system shown in FIG. 14;
16 is a view for explaining a method of supplying power to each user terminal when a plurality of user terminals are located on a wireless charging device.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.The above-described objects, features, and advantages will be described in detail below with reference to the accompanying drawings, and accordingly, a person skilled in the art to which the present invention pertains can easily implement the technical spirit of the present invention. In the description of the present invention, when it is determined that detailed descriptions of known technologies related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, detailed descriptions will be omitted. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The same reference numerals in the drawings are used to indicate the same or similar components.
이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.In the following, the arrangement of any component in the "upper (or lower)" of the component or the "upper (or lower)" of the component means that any component is disposed in contact with the upper surface (or lower surface) of the component. In addition, it may mean that other components may be interposed between the component and any component disposed on (or under) the component.
또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.Also, when a component is described as being "connected", "coupled" or "connected" to another component, the components may be directly connected to or connected to each other, but other components may be "interposed" between each component. It should be understood that "or, each component may be "connected", "coupled" or "connected" through other components.
본 발명은 다중 코일과 리피터가 중첩 형성된 무선 충전 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless charging device in which multiple coils and repeaters are overlapped.
먼저, 도 1 내지 도 13을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 장치를 구체적으로 설명하도록 한다.First, referring to FIGS. 1 to 13, a wireless charging device according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 장치를 도시한 도면이다. 도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 제1 내지 제3 코일이 단일 평판코어와 분리된 평판코어 상에 배치된 모습을 각각 도시한 도면이다.1 is a view showing a wireless charging device according to an embodiment of the present invention. 2 and 3 are views each showing a state in which the first to third coils illustrated in FIG. 1 are disposed on a single flat core and a separate flat core.
도 4는 동일한 모양과 크기를 가진 제1 내지 제3 코일이 분리된 평판코어 상에 배치된 모습을 도시한 도면이다.4 is a view showing a state in which the first to third coils having the same shape and size are disposed on a separated flat core.
도 5 내지 도 9는 제3 코일 상에 배치되는 리피터의 각 예시를 도시한 도면이다.5 to 9 are views showing each example of the repeater disposed on the third coil.
도 10은 제1 내지 제3 코일의 형상을 영역별로 도시한 도면이다.10 is a view showing shapes of the first to third coils for each region.
도 11 및 도 12는 리피터의 내부 모서리가 제1 내지 제3 코일 간의 중첩 영역을 포함하는 모습을 각각 도시한 도면이다. 또한, 도 13은 리피터의 내부 모서리로 둘러싸인 영역이 제1 내지 제3 코일 간의 중첩 영역과 일치된 모습을 도시한 도면이다.11 and 12 are views each showing a state in which the inner edge of the repeater includes overlapping regions between the first and third coils. In addition, FIG. 13 is a view showing how the region surrounded by the inner edge of the repeater coincides with the overlapping region between the first and third coils.
도 1을 참조하면, 무선 충전 장치(100)는 외부 구조물로서 탑 케이스(10u)와 바텀 케이스(10d)를 포함할 수 있고, 탑 케이스(10u)와 바텀 케이스(10d)가 형성하는 내부 공간에는 기판(10s), 기판(10s) 상에 구비된 평판코어(110), 평판코어(110) 상에 배치된 제1 내지 제3 코일(120, 130, 140)이 구비될 수 있다.Referring to FIG. 1, the
기판(10s)에는 외부전원을 이용하여 복수의 코일에 전류를 인가하는 제어부(160)가 탑재될 수 있으며, 제어부(160)와 각 코일을 연결하는 도선이 구비될 수 있다. 이를 위해, 기판(10s)은 PCB(Printed Circuit Board), IC(Integrated Circuit) 등으로 구현될 수 있다.A
이하에서는 도 1 내지 도 4를 참조하여 평판코어(110)와, 평판코어(110) 상에 배치되는 제1 내지 제3 코일(120, 130, 140)을 설명하도록 한다. 한편, 후술되는 x축, y축, z축 방향은 도 1에 도시된 좌표축에 의해 정의되는 방향일 수 있다.Hereinafter, the
평판코어(110)는 높은 투자율을 가지며 쉽게 깨지지 않는 소재로 구현될 수 있다. 보다 구체적으로, 평판코어(110)는 코발트(Co), 철(Fe), 니켈(Ni), 붕소(B), 규소(Si) 등의 비 정질 금속 재료 및 이들의 조합으로 이루어질 수 있고, 시트 또는 박막 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 본 발명에서 평판코어(110)는 페라이트(ferrite) 코어일 수 있다.The
이에 따라, 평판코어(110)는 제1 내지 제3 코일(120, 130, 140)에서 생성되는 자기장의 자속밀도를 높이고 자기장의 자로를 효율적으로 형성할 수 있다.Accordingly, the
한편, 제1 내지 제3 코일(120, 130, 140)은 평판코어(110) 상부에 구비되는 평판형 코일로서 시계방향 또는 반시계방향으로 권선될 수 있다. 이러한 제1 내지 제3 코일(120, 130, 140)의 양 단부에는 전술한 제어부(160)와의 전기적인 연결을 위해 연결단자가 구비될 수 있다. 이에 따라, 제어부(160)는 연결단자를 통해 제1 내지 제3 코일(120, 130, 140)에 전류를 인가할 수 있고, 제1 내지 제3 코일(120, 130, 140)에서는 자기장이 발생할 수 있다. 한편, 제1 내지 제3 코일(120, 130, 140)은 설계상의 필요에 따라 다양한 형상을 가질 수 있다.Meanwhile, the first to
제1 및 제2 코일(120, 130)은 평판코어(110) 상에 이격 배치될 수 있고, 제3 코일(140)은 제1 및 제2 코일(120, 130)과 중첩 영역(RA)을 형성하도록 제1 및 제2 코일(120, 130) 상에 배치될 수 있다.The first and
일 예에서 도 2를 참조하면, 제1 및 제2 코일(120, 130)은 단일의 평판코어(110) 상에서 일정 간격 서로 이격 배치될 수 있다. 이 때, 제3 코일(140)은 제1 및 제2 코일(120, 130)과 각각 중첩되도록 제1 및 제2 코일(120, 130) 상에 배치될 수 있다. 다시 말해, 제3 코일(140)은 z축 방향에서 바라보았을 때 제1 코일(120)과 일부 중첩되면서 제2 코일(130)과도 일부 중첩되도록 배치될 수 있다.Referring to FIG. 2 in one example, the first and
다른 예에서 도 3을 참조하면, 평판코어(110)는 서로 이격 배치되는 제1 및 제2 평판코어(110a, 110b)를 포함할 수 있고, 제1 및 제2 코일(120, 130)은 제1 및 제2 평판코어(110a, 110b) 상에 각각 배치됨으로써 서로 이격될 수 있다. 이 때, 제3 코일(140)은 제1 및 제2 코일(120, 130)과 각각 중첩되도록 제1 및 제2 코일(120, 130) 상에 배치될 수 있다.Referring to FIG. 3 in another example, the
제1 및 제2 코일(120, 130)은 평판코어(110)가 형성하는 영역 내에 배치될 수 있다. 평판코어(110)가 형성하는 영역은, z축 방향에서 바라보았을 때 평판코어(110)의 각 모서리로 둘러싸인 영역일 수 있다.The first and
도 3에 도시된 바와 같이 평판코어(110)가 제1 및 제2 평판코어(110a, 110b)로 구성되는 경우, 제1 코일(120)은 제1 평판코어(110a)가 형성하는 영역 내에 배치될 수 있고, 제2 코일(130)은 제2 평판코어(110b)가 형성하는 영역 내에 배치될 수 있다.As shown in FIG. 3, when the
한편, 제3 코일(140)은 제1 및 제2 코일(120, 130) 상에서, 제1 코일(120) 및 제2 코일(130)과 각각 중첩되는 임의의 형태로 배치될 수 있다. 다만, 무선 충전 장치(100)의 탑 케이스(10u) 상에 사용자 단말(200)이 거치될 때, 사용자 단말(200)의 위치에 관계 없이 전력을 균일하게 전송하기 위해 제3 코일(140)은 제1 및 제2 코일(120, 130)의 중앙에서 배치될 수 있다.Meanwhile, the
이를 위해 도 3에 도시된 바와 같이, 제3 코일(140)은, 제3 코일(140)의 중심과 제1 코일(120)의 중심 사이의 거리가 제3 코일(140)의 중심과 제2 코일(130)의 중심 사이의 거리와 동일하도록 배치될 수 있다. 제1 내지 제3 코일(120, 130, 140)의 중심은 코일이 원형 또는 타원형일 때는 원 또는 타원의 중심으로 정의될 수 있고, 코일이 다각형일 때에는 다각형의 각 변에 대한 법선(normal) 거리가 모두 동일한 어느 한 점으로 정의될 수 있다.To this end, as shown in FIG. 3, the
보다 구체적으로, 제1 내지 제3 코일(120, 130, 140)은 도 1의 x축 방향으로 나란히 배열될 수 있다. 다시 말해, 제1 내지 제3 코일(120, 130, 140)의 중심은 x축과 평행한 임의의 직선상에 위치할 수 있다. 이 때, 제1 코일(120)과 제3 코일(140)의 중심간 x축 거리(d)는, 제2 코일(130)과 제3 코일(140)의 중심간 x축 거리(d)와 동일할 수 있다.More specifically, the first to
또한, 무선 충전 장치(100)의 균일한 전력 공급을 위해 제3 코일(140)은 제1 및 제2 코일(120, 130)과 동일한 크기 및 모양을 가질 수 있다.In addition, for uniform power supply of the
도 4를 참조하면, 제1 내지 제3 코일(120, 130, 140)은 모두 원형의 평판형 코일로 구현될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 제3 코일(140)은 제1 및 제2 코일(120, 130)에 각각 중첩되도록 배치되되, 제3 코일(140)은, 제1 코일(120)과 제3 코일(140)의 중심간 거리가 제2 코일(130)과 제3 코일(140)의 중심간 거리와 동일하도록 배치될 수 있다.4, all of the first to
상술한 바와 같이, 본 발명은 평판코어(110) 상에 중첩 형성된 복수의 코일을 이용하여 무선 충전 동작을 수행함으로써, 후술하는 무선 충전 동작이 수행될 때 무선 충전 장치(100) 상에 거치된 사용자 단말(200)의 위치에 관계 없이 넓은 영역에서 전력 전송 동작을 수행할 수 있다.As described above, the present invention performs a wireless charging operation using a plurality of coils superimposed on the
이하에서는, 제1 및 제2 코일(120, 130)과 제3 코일(140)이 중첩되는 영역을 중첩 영역(RA)으로 정의하여 설명하도록 한다. 다시 말해, 도 2 내지 도 4에 도시된 각 예시에서, 제1 및 제2 코일(120, 130)과 제3 코일(140)이 z축 방향으로 중첩되는 영역을 중첩 영역(RA)으로 정의하도록 하며, 구체적으로 제1 코일(120)과 제3 코일(140)이 중첩되는 영역을 제1 중첩 영역(RA1)으로, 제2 코일(130)과 제3 코일(140)이 중첩되는 영역을 제2 중첩 영역(RA2)으로 정의하도록 한다.Hereinafter, a region in which the first and
제1 내지 제3 코일(120, 130, 140)에서 발생하는 자기장은 후술하는 사용자 단말(200) 내부의 수신코일(Rc)에 전류를 유기하고, 수신코일(Rc)에 유기된 전류는 사용자 단말(200)의 내부 배터리(220)를 충전할 수 있다. 이러한 전자기 유도 방식을 이용한 충전 동작에서는 수신코일(Rc)이 제1 내지 제3 코일(120, 130, 140) 중 어느 하나의 코일과 자기 결합(magnetic coupling)되어야 하며, 충전 효율의 향상을 위해서는 수신코일(Rc)이 높은 결합계수(coupling factor)로 자기 결합되어야 한다.The magnetic fields generated by the first to
수신코일(Rc)의 중심이 제1 내지 제3 코일(120, 130, 140)의 중심과 일치할 때, 수신코일(Rc)과 제1 내지 제3 코일(120, 130, 140) 각각 간의 결합계수는 최대일 수 있다. 예컨대, z축 방향에서 바라보았을 때 수신코일(Rc)의 중심과 제1 코일(120)의 중심이 일치하는 경우, 수신코일(Rc)과 제1 코일(120)간의 결합계수는 최대일 수 있다.When the center of the receiving coil (Rc) coincides with the center of the first to third coils (120, 130, 140), the coupling between the receiving coil (Rc) and the first to third coils (120, 130, 140), respectively The coefficient can be maximal. For example, when viewed in the z-axis direction, when the center of the receiving coil Rc and the center of the
한편, 사용자 단말(200)은 도 1에 도시된 탑 케이스(10u) 상부 임의의 위치에서 거치될 수 있고, 수신코일(Rc)의 중심은 제1 내지 제3 코일(120, 130, 140) 간의 중첩 영역(RA)에 위치할 수 있다. 이 경우, 수신코일(Rc)의 중심은 제1 코일(120) 및 제3 코일(140), 또는 제3 코일(140) 및 제2 코일(130)의 중심과 멀어지므로 결합계수가 낮아질 수 있다.On the other hand, the
예를 들어, 수신코일(Rc)의 중심이 제1 중첩 영역(RA1)에 위치하는 경우, 수신코일(Rc)의 중심은 제1 코일(120) 및 제3 코일(140)의 중심과 각각 이격될 수 있다. 이에 따라, 수신코일(Rc)은 낮은 결합계수로 제1 코일(120) 또는 제3 코일(140)과 자기 결합되고, 결과적으로 충전 효율은 저하될 수 있다.For example, when the center of the receiving coil Rc is located in the first overlapping area RA1, the center of the receiving coil Rc is spaced apart from the center of the
본 발명의 무선 충전 장치(100)는, 수신코일(Rc)이 중첩영역 상에 위치할 때 발생할 수 있는 충전 효율의 저하를 방지하기 위해 리피터(repeater, 150)를 더 구비할 수 있다. The
리피터(150)는 그 쇄교면(interlinkage face)이 중첩 영역(RA)과 중첩되도록 제3 코일(140) 상에 배치될 수 있다. 이러한 리피터(150)는 PCB 패턴, 구리 도선, 리츠 와이어(litz wire) 등으로 구현될 수 있다. 한편, 본 발명에서 쇄교면은 제1 내지 제3 코일(120, 130, 140)에서 발생한 자속을 수신하는 면으로서, 리피터(150)의 형성면, 다시 말해 z축 방향에서 바라본 리피터(150)의 단면을 의미할 수 있다.The
아래에서는, 도 5 내지 도 13을 참조하여 제1 내지 제3 코일(120, 130, 140)의 구조에 따른 리피터(150)의 배치를 구체적으로 설명하도록 한다.Hereinafter, the arrangement of the
제1 예시에서, 도 5를 참조하면, 제3 코일(140) 상에는, 쇄교면이 중첩 영역(RA)의 일부와 중첩되는 단일의 리피터(150)가 배치될 수 있다. 이 때, 리피터(150)의 단면은 타원형으로 구현될 수도 있고, 꼭짓점 부분이 구부러진 사각형으로 구현될 수도 있다.In the first example, referring to FIG. 5, on the
제1 예시에서 리피터(150)는 제1 중첩 영역(RA1) 및 제2 중첩 영역(RA2)의 중앙에 배치될 수 있다. 다시 말해, 리피터(150)는, 리피터(150)의 중심과 제1 중첩 영역(RA1) 사이의 거리가 리피터(150)의 중심과 제2 중첩 영역(RA2) 사이의 거리와 동일하도록 배치될 수 있다. 앞서 설명한 것과 같이 리피터(150)의 중심은 리피터(150)가 원형 또는 타원형일 때는 원 또는 타원의 중심으로 정의될 수 있고, 리피터(150)가 다각형일 때에는 다각형의 각 변에 대한 법선 거리가 모두 동일한 어느 한 점으로 정의될 수 있다.In the first example, the
보다 구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이 제1 내지 제3 코일(120, 130, 140)과 리피터(150)는 x축 방향으로 나란히 배열될 수 있다. 이에 따라, 제1 및 제2 중첩 영역(RA1, RA2)과 리피터(150)는 또한 x축 방향으로 나란히 배열될 수 있다. 이 때, 리피터(150)의 중심과 제1 중첩 영역(RA1) 사이의 x축 거리는, 리피터(150)의 중심과 제2 중첩 영역(RA2) 사이의 x축 거리와 동일할 수 있다. 이러한 배치를 통해 리피터(150)의 중심은 제3 코일(140)의 중심과 동일할 수 있다.More specifically, as shown in FIG. 5, the first to
리피터(150)의 y축 방향의 길이는 제1 및 제2 중첩 영역(RA1, RA2)의 y축 방향의 길이보다 짧을 수 있다. 이에 따라, 리피터(150)가 형성하는 영역에는 제1 및 제2 중첩 영역(RA1, RA2)의 일부가 포함될 수 있다. The length of the
한편, 본 발명에서 리피터(150)의 쇄교면은 제1 내지 제3 코일(120, 130, 140)이 형성하는 영역 내에 포함될 수 있다. 제1 내지 제3 코일(120, 130, 140), 또는 리피터(150)가 형성하는 영역은, z축 방향에서 바라보았을 때 제1 내지 제3 코일(120, 130, 140), 또는 리피터(150)의 외부 모서리로 둘러싸인 영역으로 정의될 수 있다.Meanwhile, in the present invention, the crosslinked surface of the
일 예에서 도 5를 참조하면, 리피터(150)는 평판코어(110) 상에서 일정 영역을 형성하는데, 이 때 리피터(150)가 형성하는 영역은 제1 내지 제3 코일(120, 130, 140)의 모서리로 둘러싸인 영역에 포함될 수 있다.Referring to FIG. 5 in an example, the
다른 예에서 도 6을 참조하면, 제1 내지 제3 코일(120, 130, 140)의 상부 및 하부 모서리는 z축 방향에서 바라보았을 때 직선적으로 연결될 수 있다. 한편, 리피터(150)의 쇄교면은 내부 모서리와 외부 모서리로 둘러싸여 형성될 수 있고, 리피터(150)의 쇄교면은 제1 내지 제3 코일(120, 130, 140)이 형성하는 영역 내에 포함되므로, 리피터(150)가 최대 영역을 형성할 때 리피터(150)의 외부 모서리는 제1 내지 제3 코일(120, 130, 140)의 모서리와 동일할 수 있다.Referring to FIG. 6 in another example, the upper and lower edges of the first to
제2 예시에서, 도 7을 참조하면, 리피터(150)는, 쇄교면이 제1 중첩 영역(RA1)과 일부 중첩되도록 배치되는 제1 리피터(150a)와, 쇄교면이 제2 중첩 영역(RA2)과 일부 중첩되도록 배치되는 제2 리피터(150b)를 포함할 수 있다.In the second example, referring to FIG. 7, the
제1 내지 제3 코일(120, 130, 140)과, 제1 및 제2 리피터(150a, 150b)는 모두 x축 방향으로 나란히 배열될 수 있다. 이 때, 제1 리피터(150a)는 제1 코일(120)과 제3 코일(140)의 중앙에 배치될 수 있고, 제2 리피터(150b)는 제3 코일(140)과 제2 코일(130)의 중앙에 배치될 수 있으며, 제1 리피터(150a)와 제2 리피터(150b)는 x축 방향으로 일정 간격 이격될 수 있다.The first to
다시 말해, 제1 리피터(150a)는, 제1 리피터(150a)의 중심과 제1 코일(120)의 중심 사이의 거리가 제1 리피터(150a)의 중심과 제3 코일(140)의 중심 사이의 거리와 동일하도록 배치될 수 있다. 또한, 제2 리피터(150b)는, 제2 리피터(150b)의 중심과 제3 코일(140)의 중심 사이의 거리가 제2 리피터(150b)의 중심과 제2 코일(130)의 중심 사이의 거리와 동일하도록 배치될 수 있다.In other words, in the
제1 및 제2 리피터(150a, 150b)의 y축 방향의 길이는 제1 및 제2 중첩 영역(RA1, RA2)의 y축 방향의 길이보다 각각 짧을 수 있다. 이에 따라, 제1 리피터(150a)가 형성하는 영역에는 제1 중첩 영역(RA1)의 일부가 포함될 수 있고, 제2 리피터(150b)가 형성하는 영역에는 제2 중첩 영역(RA2)의 일부가 포함될 수 있다.The lengths of the first and
제3 예시에서, 도 8을 참조하면, 리피터(150)는 쇄교면이 중첩 영역(RA)의 전부와 중첩되도록 배치될 수 있다.In the third example, referring to FIG. 8, the
제1 내지 제3 코일(120, 130, 140)과, 리피터(150)는 모두 x축 방향으로 나란히 배열될 수 있다. 한편, 리피터(150)는 제1 코일(120)과 제2 코일(130)의 중앙에 위치됨으로써 제3 코일(140)과 동일한 중심을 가질 수 있다.The first to
이 때, 리피터(150)는 제1 내지 제3 코일(120, 130, 140)이 형성하는 중첩 영역(RA) 전부와 중첩되도록 배치될 수 있다. 다시 말해, z축 방향에서 바라보았을 때 리피터(150)의 쇄교면은 제1 내지 제3 코일(120, 130, 140)이 형성하는 중첩 영역(RA)을 모두 포함할 수 있다.At this time, the
제4 예시에서, 도 9를 참조하면, 리피터(150)는 외부 모서리로 둘러싸인 영역이 제1 중첩 영역(RA1)을 포함하도록 배치되는 제1 리피터(150a)와, 외부 모서리로 둘러싸인 영역이 제2 중첩 영역(RA2)을 포함하도록 배치되는 제2 리피터(150b)를 포함할 수 있다.In the fourth example, referring to FIG. 9, the
제1 내지 제3 코일(120, 130, 140)과, 제1 및 제2 리피터(150a, 150b)는 모두 x축 방향으로 나란히 배열될 수 있다. 이 때, 제1 리피터(150a)는 제1 코일(120)과 제3 코일(140)의 중앙에 배치될 수 있고, 제2 리피터(150b)는 제3 코일(140)과 제2 코일(130)의 중앙에 배치될 수 있다The first to
제1 및 제2 리피터(150a, 150b)의 y축 방향의 길이는 제1 및 제2 중첩 영역(RA1, RA2)의 y축 방향의 길이보다 각각 길 수 있다. 또한, 제1 및 제2 리피터(150a, 150b)의 x축 방향의 길이는 제1 및 제2 중첩 영역(RA1, RA2)의 x축 방향의 길이보다 각각 길 수 있다. 이에 따라, 제1 리피터(150a)의 외부 모서리로 둘러싸인 영역은 제1 중첩 영역(RA1)을 완전히 포함할 수 있고, 제2 리피터(150b)의 외부 모서리로 둘러싸인 영역은 제2 중첩 영역(RA2)을 완전히 포함할 수 있다.The lengths of the first and
제5 예시에서, 제1 내지 제3 코일(120, 130, 140)은 각각 수평 영역(HR), 수직 영역(VR) 및 꼭짓점 영역(AR)을 포함하는 중공 형상을 가질 수 있다. 이 때, 리피터(150)는, 제1 코일(120)과 제3 코일(140)의 수직 영역(VR)에서 형성되는 제1 중첩 영역(RA1) 및 제2 코일(130)과 제3 코일(140)의 수직 영역(VR)에서 형성되는 제2 중첩 영역(RA2)이 내부 모서리로 둘러싸인 영역에 모두 포함되도록 배치될 수 있다.In the fifth example, the first to
도 10을 참조하면, 제1 내지 제3 코일(120, 130, 140)은 중공 형상으로 그 꼭짓점 부분이 구부러진 직사각형 모양을 가질 수 있다. 이 때, 제1 내지 제3 코일(120, 130, 140)의 쇄교면은 상부 및 하부 수평 영역(HR1, HR2), 좌측 및 우측 수직 영역(VR1, VR2) 및 네 꼭짓점 영역(AR1, AR2, AR3, AR4)으로 구분될 수 있다.Referring to FIG. 10, the first to
도 11을 참조하면, 제1 내지 제3 코일(120, 130, 140)이 평판코어(110) 상에 배치되면, 제1 코일(120)의 우측 수직 영역(VR2)과 제3 코일(140)의 좌측 수직 영역(VR1)에서 제1 중첩 영역(VRA1)이 형성될 수 있고, 제3 코일(140)의 우측 수직 영역(VR2)과 제2 코일(130)의 좌측 수직 영역(VR1)에서 제2 중첩 영역(VRA2)이 형성될 수 있다. 이 때, 리피터(150)는 그 내부 모서리로 둘러싸인 영역이 각 수직 영역(VR)에 의해 형성된 제1 및 제2 중첩 영역(VRA1, VRA2)을 모두 포함하도록 배치될 수 있다.Referring to FIG. 11, when the first to
제6 예시에서, 도 12를 참조하면, 제1 내지 제3 코일(120, 130, 140)은 제5 예시에서 설명한 것과 동일한 형상을 가질 수 있다. 이 때, 리피터(150)는, 내부 모서리가 제1 코일(120)과 제3 코일(140)의 수직 영역(VR)에서 형성되는 제1 중첩 영역(VRA1)을 포함하도록 배치되는 제1 리피터(150a)와, 내부 모서리가 제2 코일(130)과 제3 코일(140)의 수직 영역(VR)에서 형성되는 제2 중첩 영역(VRA2)을 포함하도록 배치되는 제2 리피터(150b)를 포함할 수 있다.In the sixth example, referring to FIG. 12, the first to
제1 내지 제3 코일(120, 130, 140)과, 제1 및 제2 리피터(150a, 150b)는 모두 x축 방향으로 나란히 배열될 수 있고, 제1 리피터(150a)와 제2 리피터(150b)는 x축 방향으로 일정 간격 이격될 수 있다. 이 때, 제1 리피터(150a)는 제1 코일(120)과 제3 코일(140)의 중앙에 배치되면서 그 내부 모서리가 수직 영역(VR)에서 형성된 제1 중첩 영역(VRA1)을 포함하도록 배치될 수 있다. 또한, 제2 리피터(150b)는 제3 코일(140)과 제2 코일(130)의 중앙에 배치되면서 그 내부 모서리가 수직 영역(VR)에서 형성된 제2 중첩 영역(VRA2)을 포함하도록 배치될 수 있다.The first to
제7 예시에서, 도 13을 참조하면, 제1 내지 제3 코일(120, 130, 140)은 제5 예시에서 설명한 것과 동일한 형상을 가질 수 있고, 제3 코일(140)의 두 수직 영역(VR)은 제1 코일(120)의 일 수직 영역(VR)과 제2 코일(130)의 일 수직 영역(VR)에 완전히 중첩될 수 있다. 보다 구체적으로, 제3 코일(140)의 좌측 수직 영역(VR1)은 제1 코일(120)의 우측 수직 영역(VR2)과 완전히 중첩될 수 있고, 제3 코일(140)의 우측 수직 영역(VR2)은 제2 코일(130)의 좌측 수직 영역(VR1)과 완전히 중첩될 수 있다.In the seventh example, referring to FIG. 13, the first to
이 때, 리피터(150)는, 내부 모서리로 둘러싸인 영역이 제1 코일(120)과 제3 코일(140)의 수직 영역(VR)에서 형성되는 제1 중첩 영역(VRA1)과 일치하도록 배치되는 제1 리피터(150a)와, 내부 모서리로 둘러싸인 영역이 제2 코일(130)과 제3 코일(140)의 수직 영역(VR)에서 형성되는 제2 중첩 영역(VRA2)과 일치하도록 배치되는 제2 리피터(150b)를 포함할 수 있다.At this time, the
다시 말해, 제1 및 제2 리피터(150a, 150b)는, z축에서 바라보았을 때, 제1 및 제2 리피터(150a, 150b)의 중공 영역이 각 수직 영역(VR)에 의해 형성된 제1 및 제2 중첩 영역(VRA1, VRA2)과 동일하게 되도록 배치될 수 있다.In other words, the first and
도 5 내지 도 13에서 설명한 각 예시에 따른 리피터(150)는 쇄교면을 통해 제1 내지 제3 코일(120, 130, 140) 중 적어도 하나 이상의 코일에서 발생하는 자기장을 수신할 수 있다. 쇄교면에 수신된 자기장은 리피터(150)를 구성하는 도선에 전류를 유도할 수 있고, 리피터(150)에는 유도된 전류에 의한 자기장이 발생할 수 있다. 이에 따라, 사용자 단말(200) 내 수신코일(Rc)은 제1 내지 제3 코일(120, 130, 140)에서 발생하는 자기장와, 리피터(150)를 통해 발생하는 자기장을 통해 전력을 수신할 수 있다.The
한편, 전술한 리피터(150)의 공진 주파수는 제1 내지 제3 코일(120, 130, 140)의 공진 주파수보다 크게 설정될 수 있다.Meanwhile, the resonant frequency of the above-described
리피터(150)는 권선된 도선과, 해당 도선의 양단에 연결된 커패시터를 포함한 LC 공진 회로일 수 있다. 이에 따라, 리피터(150)는 고유의 공진 주파수를 갖고, 리피터(150)의 공진 주파수는 제1 내지 제3 코일(120, 130, 140)의 공진 주파수보다 크게 설정될 수 있다.The
전술한 무선 충전 동작에 있어서, 리피터(150)의 공진 주파수가 제1 내지 제3 코일(120, 130, 140)의 공진 주파수보다 크게 설정되는 경우, 리피터(150)와 각 코일의 공진 주파수를 일치시킨 경우보다 전력 전송 거리는 줄어드는 반면에 전압 게인이 증가할 수 있다. 전압 게인이 증가하면 제1 내지 제3 코일(120, 130, 140)에 인가되는 전압이 작아지더라도 수신코일(Rc)에 동일한 전력이 공급될 수 있다.In the above-described wireless charging operation, when the resonant frequency of the
앞서 설명한 바와 같이 사용자 단말(200)은 무선 충전 장치(100)의 탑 케이스(10u) 상에 거치되어 무선 충전되므로, 사용자 단말(200) 내 수신코일(Rc)과 제1 내지 제3 코일(120, 130, 140) 간의 거리는 매우 가까울 수 있다. 이에 따라, 리피터(150)의 공진 주파수는, 전력 전송 거리를 일부 줄이는 대신 전압 게인이 늘어나도록 미리 설정될 수 있고, 예컨대, 제1 내지 제3 코일(120, 130, 140)의 공진 주파수의 1.1배 내지 2배 사이에서 설정될 수 있다.As described above, the
상술한 바와 같이, 본 발명은 중첩 배치된 복수의 코일 상에 리피터(150)를 배치하여 무선 충전 동작을 수행함으로써, 송신코일(Tc)이 중첩됨으로써 발생할 수 있는 전력 전송의 효율성 저하를 방지할 수 있다.As described above, according to the present invention, by arranging the
이하에서는, 도 14 내지 도 16을 참조하여 무선 충전 시스템(1)을 구체적으로 설명하도록 한다.Hereinafter, the
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 도시한 도면이고, 도 15는 도 14에 도시된 무선 충전 시스템의 제어 흐름을 도시한 도면이다.14 is a diagram illustrating a wireless charging system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 15 is a diagram showing a control flow of the wireless charging system shown in FIG. 14.
도 16은 복수의 사용자 단말이 무선 충전 장치 상에 위치하였을 때 각 사용자 단말에 전력을 공급하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.16 is a diagram for explaining a method of supplying power to each user terminal when a plurality of user terminals are located on a wireless charging device.
도 14를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템(1)은 전술한 무선 충전 장치(100)와 사용자 단말(200)을 포함할 수 있다. 도 14에 도시된 무선 충전 시스템(1)은 일 실시예에 따른 것이고, 그 구성요소들이 도 14에 도시된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 일부 구성요소가 부가, 변경 또는 삭제될 수 있다.14, the
무선 충전 장치(100)는 앞서 도 1 내지 도 13을 참조하여 설명한 임의의 구조를 가질 수 있다. 다만, 이하에서는 무선 충전 장치(100) 내 평판코어(110)가 이격 배치된 제1 및 제2 평판코어(110a, 110b)로 구현되는 것으로 가정하여 설명하도록 하며, 전술한 제1 내지 제3 코일(120, 130, 140)을 필요에 따라 송신코일(Tc)로 통칭하도록 한다.The
무선 충전 장치(100)는 외부전원과 연결되어 구동전원을 공급받을 수 있다. 여기서 외부전원은 전압을 공급하는 임의의 전압으로서, 예컨대, 가정에서 이용되는 상용전원일 수 있다. 이러한 외부전원으로부터 전압을 공급받기 위해 무선 충전 장치(100)에는 별도의 케이블(미도시)이 더 구비될 수 있다.The
도 15를 참조하면, 사용자 단말(200)은 내부에 배터리(220)와 수신코일(Rc) 및 이들을 제어하는 MCU(Micro Control Unit, 210)를 포함하는 임의의 장치일 수 있고, 예컨대, 스마트폰, 태블릿 등의 모바일 장치일 수 있다.15, the
다시 도 14 및 도 15를 참조하여 전자기 유도 현상을 간략하게 설명하면, 사용자 단말(200)이 무선 충전 장치(100) 상에 거치되거나 무선 충전 장치(100)에 근접하게 되면 사용자 단말(200) 내 수신코일(Rc)과 무선 충전 장치(100) 내 송신코일(Tc)은 자기 결합될 수 있다.Referring back to FIGS. 14 and 15, the electromagnetic induction phenomenon will be briefly described. When the
이 때, 송신코일(Tc)에 전류가 흐르면 송신코일(Tc)에서는 자기장이 발생할 수 있고, 수신코일(Rc)에는 자기장에 의한 전류가 유도될 수 있으며, 유도된 전류는 배터리(220)를 충전할 수 있다. MCU(210)는 수신코일(Rc)에 유도된 전류가 배터리(220)로 공급될 때, 컨버터 등의 전력 변환 장치를 제어하여 유도된 전류를 배터리(220)가 요구하는 전압으로 변환할 수 있다.At this time, when a current flows through the transmission coil Tc, a magnetic field may be generated in the transmission coil Tc, and a current due to a magnetic field may be induced in the reception coil Rc, and the induced current charges the
이러한 무선 충전 동작에서, 수신코일(Rc)은 무선 충전 모듈 내 제1 내지 제3 코일(120, 130, 140) 중 어느 한 송신코일(Tc)로부터 전력을 공급받을 수 있다. 이하에서는, 무선 충전 모듈이 사용자 단말(200)에 전력을 공급할 어느 한 코일을 결정하고, 해당 코일을 통해 전력을 공급하는 과정을 구체적으로 설명하도록 한다.In this wireless charging operation, the receiving coil Rc may be supplied with power from any one of the transmitting coils Tc of the first to
무선 충전 장치(100)는 사용자 단말(200) 내 수신코일(Rc)과 가장 가까운 어느 한 송신코일(Tc)을, 사용자 단말(200)에 전력을 공급할 코일로 결정할 수 있다. 이를 위해, 제1 내지 제3 코일(120, 130, 140)은 제어부(160)의 제어에 따라 순차적으로 요청신호를 송신하고, 사용자 단말(200)로부터 요청신호에 대한 응답신호를 수신할 수 있다.The
보다 구체적으로, 제어부(160)는 제1 내지 제3 코일(120, 130, 140)에 순차적으로 전류를 인가함으로써 요청신호를 송신할 수 있다. 수신코일(Rc)을 통해 요청신호를 수신한 사용자 단말(200)은 수신코일(Rc)을 통해 응답신호를 송신할 수 있다. 이에 따라, 응답신호는 제1 내지 제3 코일(120, 130, 140)에 순차적으로 전류를 인가함에 따라 순차적으로 수신될 수 있다.More specifically, the
제어부(160)는 수신된 응답신호의 세기에 따라 제1 내지 제3 코일(120, 130, 140) 중 어느 한 코일을, 사용자 단말(200)에 전력을 공급할 코일로 결정하고, 해당 코일에 전압을 공급할 수 있다.The
보다 구체적으로, 제어부(160)는 응답신호가 수신될 때마다 응답신호의 세기를 감지할 수 있다. 다시 말해, 제어부(160)는 제1 내지 제3 코일(120, 130, 140)을 통해 요청신호를 각각 송신할 때마다 이에 대응하는 응답신호의 세기를 감지할 수 있다. 제어부(160)는 가장 큰 세기의 응답신호가 수신될 때 전류가 인가된 송신코일(Tc)을 식별할 수 있고, 식별된 송신코일(Tc)을 수신코일(Rc)과 가장 가까운 송신코일(Tc)로 판단할 수 있다.More specifically, the
도 16을 예로 들어 설명하면, 제어부(160)는 제1 내지 제3 코일(120, 130, 140)에 순차적으로 전류를 인가할 수 있다. 예컨대, 제1 사용자 단말(200a)이 제1 평판코어(110a) 상에 위치한 경우, 제1 코일(120)에 전류가 인가될 때 수신된 응답신호의 세기가 가장 셀 수 있다. 이에 기초하여 제어부(160)는 제1 사용자 단말(200a)이 제1 코일(120)과 가장 가깝다고 판단할 수 있다. 이에 따라, 제어부(160)는 제1 코일(120)을 사용자 단말(200)에 전력을 공급할 코일로 결정할 수 있고, 제1 코일(120)에 전압을 공급함으로써 사용자 단말(200)을 무선 충전할 수 있다.Referring to FIG. 16 as an example, the
또한, 예컨대 제2 사용자 단말(200b)이 제2 평판코어(110b) 상에 위치한 경우, 제2 코일(130)에 전류가 인가될 때 수신된 응답신호의 세기가 가장 셀 수 있다. 이에 기초하여 제어부(160)는 제2 코일(130)을 사용자 단말(200)에 전력을 공급할 코일로 결정할 수 있고, 제2 코일(130)에 전압을 공급함으로써 사용자 단말(200)을 무선 충전할 수 있다.In addition, when the
전술한 바와 달리, 무선 충전 장치(100) 상에 두 개의 사용자 단말(200)이 거치되었을 때, 무선 충전 장치(100)는 각 사용자 단말(200) 내 수신코일(Rc)과 가장 가까운 어느 두 송신코일(Tc)을 사용자 단말(200)에 전력을 공급할 코일로 결정할 수 있다.Unlike the above, when two
다시 도 16을 참조하면, 무선 충전 장치(100) 상에는 제1 및 제2 사용자 단말(200a, 200b)이 함께 거치될 수 있다. 이 때, 제어부(160)는 전술한 바와 마찬가지로 제1 내지 제3 코일(120, 130, 140)에 순차적으로 전류를 인가하여 요청신호를 송신하고, 요청신호에 대응하는 응답신호가 수신되면 해당 응답신호에 포함된 단말정보를 식별할 수 있다.Referring back to FIG. 16, the first and
여기서 단말정보는 사용자 단말(200)의 고유 정보로서, 각 사용자 단말(200)을 특정할 수 있는 임의의 정보일 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 제1 및 제2 사용자 단말(200a, 200b)의 단말정보를 각각 제1 및 제2 단말정보로 표현하도록 한다.Here, the terminal information is unique information of the
제어부(160)는 제1 및 제3 코일(120, 140)에 전류가 인가될 때 수신된 응답신호에 포함된 제1 단말정보를 식별하여, 제1 사용자 단말(200a)의 위치를 제1 및 제3 코일(120, 140) 상으로 식별할 수 있다. 또한, 제어부(160)는 제2 코일(130)에 전류가 인가될 때 수신된 응답신호에 포함된 제2 단말정보를 식별하여, 제2 사용자 단말(200b)의 위치를 제2 코일(130) 상으로 식별할 수 있다.When the current is applied to the first and
제어부(160)는 단말정보별로 감지된 응답신호의 세기에 따라 제1 내지 제3 코일(120, 130, 140) 중 어느 두 코일에 각각 전압을 공급할 수 있다.The
보다 구체적으로, 제어부(160)는 먼저 제1 및 제3 코일(120, 140)에 전류가 인가될 때 수신된 각 응답신호로서, 제1 단말정보를 포함하는 두 응답신호의 세기를 비교할 수 있다. 비교 결과, 제어부(160)는 더 큰 세기의 응답신호가 수신될 때에 전류가 인가된 송신코일(Tc)을 식별할 수 있고, 식별된 송신코일(Tc)을 사용자 단말(200)에 전력을 공급할 코일로 결정할 수 있다.More specifically, the
예컨대, 제1 코일(120)에 전류가 인가될 때 수신된 응답신호의 세기가 제3 코일(140)에 전류가 인가될 때 수신된 응답신호의 세기보다 큰 경우, 제어부(160)는 제1 코일(120)을 사용자 단말(200)에 전력을 공급할 코일로 결정할 수 있고, 제1 코일(120)에 전압을 공급함으로써 제1 사용자 단말(200a)을 무선 충전할 수 있다.For example, when the intensity of the response signal received when the current is applied to the
또한, 제어부(160)는 제2 코일(130)에 전류가 인가될 때 수신된 응답신호로서, 제2 단말정보를 포함하는 응답신호의 세기를 비교할 수 있다. 다만, 도 16의 예시에서는 제2 단말정보를 포함하는 응답신호가 제2 코일(130)에 전류가 인가되었을 때에만 수신되었으므로, 제어부(160)는 제2 코일(130)을 사용자 단말(200)에 전력을 공급할 코일로 결정할 수 있고, 제2 코일(130)에 전압을 공급함으로써 제2 사용자 단말(200b)을 무선 충전할 수 있다.In addition, the
이와 같이, 복수의 사용자 단말(200)에 대한 충전 동작을 수행할 때, 본 발명은 두 개의 분리된 평판코어(110) 상에 복수의 코일을 중첩 배치함으로써, 어느 한 코어 상에서 발생한 자기장이 다른 코어에 간섭하는 것을 방지할 수 있고 이에 따라 복수의 사용자 단말(200)을 동시에 충전할 수 있는 효과가 있다.As described above, when performing a charging operation for a plurality of
전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.The above-described embodiments of the present invention, as well as those skilled in the art to which the present invention pertains, are capable of various substitutions, modifications and changes without departing from the technical spirit of the present invention. It is not limited by.
Claims (14)
상기 제1 및 제2 코일과 중첩 영역을 형성하도록 상기 제1 및 제2 코일 상에 배치되는 제3 코일; 및
쇄교면(interlinkage face)이 상기 중첩 영역과 중첩되도록 상기 제3 코일 상에 배치되는 적어도 하나의 리피터를 포함하는
무선 충전 장치.
First and second coils spaced apart on the flat plate core;
A third coil disposed on the first and second coils to form an overlapping region with the first and second coils; And
And at least one repeater disposed on the third coil such that an interlinkage face overlaps the overlapping region.
Wireless charging device.
상기 평판코어는 서로 이격 배치되는 제1 및 제2 평판코어를 포함하고,
상기 제1 및 제2 코일은 상기 제1 및 제2 평판코어 상에 각각 배치되는
무선 충전 장치.
According to claim 1,
The flat core includes first and second flat cores spaced apart from each other,
The first and second coils are disposed on the first and second flat plate cores, respectively.
Wireless charging device.
상기 제1 및 제2 코일은 상기 제1 및 제2 평판코어가 형성하는 영역 내에 각각 배치되는
무선 충전 장치.
According to claim 1,
The first and second coils are respectively disposed in regions formed by the first and second flat plate cores.
Wireless charging device.
상기 제3 코일의 중심과 상기 제1 코일의 중심 사이의 거리는 상기 제3 코일의 중심과 상기 제2 코일의 중심 사이의 거리와 동일한
무선 충전 장치.
According to claim 1,
The distance between the center of the third coil and the center of the first coil is the same as the distance between the center of the third coil and the center of the second coil.
Wireless charging device.
상기 리피터는
상기 쇄교면이 상기 제1 코일과 상기 제3 코일 간의 제1 중첩 영역과 일부 중첩되도록 배치되는 제1 리피터와,
상기 쇄교면이 상기 제2 코일과 상기 제3 코일 간의 제2 중첩 영역과 일부 중첩되도록 배치되는 제2 리피터를 포함하는
무선 충전 장치.
According to claim 1,
The repeater
A first repeater arranged such that the crosslinked surface partially overlaps a first overlapping region between the first coil and the third coil;
And a second repeater arranged such that the crosslinked surface partially overlaps with a second overlapping region between the second coil and the third coil.
Wireless charging device.
상기 쇄교면은 상기 제1 내지 제3 코일이 형성하는 영역 내에 포함되는
무선 충전 장치.
According to claim 1,
The crosslinked surface is included in an area formed by the first to third coils.
Wireless charging device.
상기 리피터는 상기 쇄교면이 상기 중첩 영역의 전부와 중첩되도록 배치되는
무선 충전 장치.
According to claim 1,
The repeater is arranged such that the crosslinked surface overlaps all of the overlapping region.
Wireless charging device.
상기 리피터는
외부 모서리로 둘러싸인 영역이 상기 제1 코일과 상기 제3 코일 간의 제1 중첩 영역을 포함하도록 배치되는 제1 리피터와,
외부 모서리로 둘러싸인 영역이 상기 제2 코일과 상기 제3 코일 간의 제2 중첩 영역을 포함하도록 배치되는 제2 리피터를 포함하는
무선 충전 장치.
According to claim 1,
The repeater
A first repeater disposed such that an area surrounded by outer edges includes a first overlapping area between the first coil and the third coil,
An area surrounded by an outer edge including a second repeater disposed to include a second overlapping area between the second coil and the third coil
Wireless charging device.
상기 제1 내지 제3 코일은 각각 수평 영역, 수직 영역 및 꼭짓점 영역을 포함하는 중공 형상을 갖고,
상기 리피터는, 상기 제1 코일과 상기 제3 코일의 수직 영역에서 형성되는 제1 중첩 영역 및 상기 제2 코일과 상기 제3 코일의 수직 영역에서 형성되는 제2 중첩 영역이 내부 모서리로 둘러싸인 영역에 모두 포함되도록 배치되는
무선 충전 장치.
According to claim 1,
Each of the first to third coils has a hollow shape including a horizontal region, a vertical region, and a vertex region,
The repeater may include a first overlapping region formed in a vertical region of the first coil and the third coil, and a second overlapping region formed in a vertical region of the second coil and the third coil surrounded by an inner edge. All inclusive
Wireless charging device.
상기 제1 내지 제3 코일은 각각 수평 영역, 수직 영역 및 꼭짓점 영역을 포함하는 중공 형상을 갖고,
상기 리피터는
내부 모서리가 상기 제1 코일과 상기 제3 코일의 수직 영역에서 형성되는 제1 중첩 영역을 포함하도록 배치되는 제1 리피터와,
내부 모서리가 상기 제2 코일과 상기 제3 코일의 수직 영역에서 형성되는 제2 중첩 영역을 포함하도록 배치되는 제2 리피터를 포함하는
무선 충전 장치.
According to claim 1,
Each of the first to third coils has a hollow shape including a horizontal region, a vertical region, and a vertex region,
The repeater
A first repeater disposed such that an inner edge includes a first overlapping region formed in a vertical region of the first coil and the third coil,
An inner edge including a second repeater disposed to include a second overlapping region formed in a vertical region of the second coil and the third coil
Wireless charging device.
상기 제3 코일의 두 수직 영역은 상기 제1 코일의 일 수직 영역과 상기 제2 코일의 일 수직 영역에 각각 완전히 중첩되고,
상기 리피터는
내부 모서리로 둘러싸인 영역이 상기 제1 코일과 상기 제3 코일의 수직 영역에서 형성되는 제1 중첩 영역과 일치하도록 배치되는 제1 리피터와,
내부 모서리로 둘러싸인 영역이 상기 제2 코일과 상기 제3 코일의 수직 영역에서 형성되는 제2 중첩 영역과 일치하도록 배치되는 제2 리피터를 포함하는
무선 충전 장치.
The method of claim 10,
The two vertical regions of the third coil are completely overlapped with one vertical region of the first coil and one vertical region of the second coil, respectively.
The repeater
A first repeater disposed such that an area surrounded by an inner edge coincides with a first overlapping area formed in a vertical area of the first coil and the third coil,
And a second repeater arranged such that an area surrounded by an inner edge coincides with a second overlapping area formed in a vertical area of the second coil and the third coil.
Wireless charging device.
상기 리피터의 공진 주파수는 상기 제1 내지 제3 코일의 공진 주파수보다 크게 설정되는
무선 충전 장치.
According to claim 1,
The resonant frequency of the repeater is set larger than the resonant frequency of the first to third coils
Wireless charging device.
상기 제1 내지 제3 코일은 제어부의 제어에 따라 순차적으로 요청신호를 송신하고, 사용자 단말로부터 상기 요청신호에 대한 응답신호를 수신하고,
상기 제어부는 상기 응답신호의 세기에 따라 상기 제1 내지 제3 코일 중 어느 한 코일에 전압을 공급하는 무선 충전 장치.
According to claim 1,
The first to third coils sequentially transmit a request signal under the control of the control unit, and receive a response signal to the request signal from the user terminal,
The control unit is a wireless charging device that supplies a voltage to any one of the first to third coils according to the intensity of the response signal.
상기 제1 내지 제3 코일은 제어부의 제어에 따라 순차적으로 요청신호를 송신하고, 복수의 사용자 단말로부터 상기 요청신호에 대한 응답신호를 수신하고,
상기 제어부는 상기 응답신호에 포함된 단말정보를 식별하고, 단말정보별로 감지된 상기 응답신호의 세기에 따라 상기 제1 내지 제3 코일 중 어느 두 코일에 각각 전압을 공급하는 무선 충전 장치. According to claim 1,
The first to third coils sequentially transmit request signals under control of the control unit, and receive response signals to the request signals from a plurality of user terminals,
The control unit identifies the terminal information included in the response signal, and supplies wireless voltage to any two coils of the first to third coils according to the strength of the response signal detected for each terminal information.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020190085955A KR102137037B1 (en) | 2019-07-16 | 2019-07-16 | Apparatus for wireless charging using multi-coil and repeater |
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2019
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