KR102388065B1 - 일체형 안테나를 갖는 차량용 무선 충전 장치 - Google Patents

일체형 안테나를 갖는 차량용 무선 충전 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선통신안테나와 베이스가 간단하게 연결되도록 하여 조립 공정을 단순화 하도록 하는 일체형 안테나를 갖는 차량용 무선 충전 장치에 관한 것이다. 본 발명은 무선통신안테나가 베이스에 인서트 몰딩 기법을 통하여 일체형으로 형성되므로, 베이스에는 무선통신안테나를 회로기판에 연결시키기 위한 별도의 구성이 필요하지 않고, 접착제 등을 이용하여 무선통신안테나를 베이스에 부착시키지 않아도 되므로, 조립 공정이 간단해지고, 이로 인해 작업 시간이 짧아지는 효과가 있다.

Description

일체형 안테나를 갖는 차량용 무선 충전 장치{Wireless Charging Apparatus for Vehicles with Integral Antenna}
본 발명은 일체형 안테나를 갖는 차량용 무선 충전 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선통신안테나와 베이스가 간단한 구조로 상호 연결되도록 하여 조립 공정을 단순화 하도록 하는 일체형 안테나를 갖는 차량용 무선 충전 장치에 관한 것이다.
일반적으로 휴대폰, 스마트폰, 스마트워치 등의 휴대기기는 동작을 위한 전원을 공급받기 위해 반복적인 충전이 가능한 충전용 배터리를 이용한다. 이러한 충전용 배터리는 시간이 지남에 따라 점차 방전되므로, 별도의 충전장치를 이용하여 배터리를 충전하는데, 최근 무선충전시스템이 상용화되어, 배터리를 무선으로 편리하게 충전하고 있다.
무선충전시스템은 상용 교류전원을 RF 신호로 변환하는 송신기와 전자기유도 현상을 이용하여 무선으로 전력을 전달하는 송수신 코일, 그리고 입력되는 RF 신호를 직류로 변환하여 부하에 요구전력을 전달하는 수신기로 구성되어 있다. 특별히 송수신 코일 사이에 공명(Resonance)현상을 이용할 경우 자기공명 방식이라 하고 자기유도방식과 기술적인 구분을 하고 있다. 이러한 무선충전시스템은 통상적으로 책상이나 탁자 위 등에서 놓여서 사용될 수 있으며, 자동차용으로도 개발되어 적용되어 차량 내에서 운전자가 간편하게 배터리를 무선 충전할 수 있게 되었다.
도 1은 종래 무선충전시스템을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 종래 무선충전시스템은 메인기판(10), 차폐판(20), 코일(30a, 30b, 30c) 및 무선통신안테나(40)를 포함한다.
메인기판(10)은 판형으로 형성되며 내부에 회로를 형성하여 각종 부품을 전기적으로 연결시키는 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB) 등으로 구현될 수 있다. 코일(30a, 30b, 30c)은 메인기판(10)의 상부에 위치되며 메인기판(10)의 제어에 따라 자기장을 형성하며 무선 전력을 대기 중으로 방사한다. 차폐판(20)은 전자파를 차폐하기 위하여 메인기판(10)과 코일(30a, 30b, 30c) 사이에 배치되는 것으로, 페라이트 소재로 제작되며 얇은 두께를 갖는 판형으로 형성된다. 그리고 차폐판(20)의 상면에 코일(30a, 30b, 30c)이 배치된다. 무선통신안테나(40)는 근거리 무선 통신을 위한 것으로, 예를 들면 NFC(Near Field Communication) 통신일 수 있다.
한편, 무선통신안테나(40)는 별도의 보조베이스(미도시)에 인쇄되도록 형성되고, 보조베이스이 메인기판(10)에 장착될 수도 있다. 이때, 보조베이스에 인쇄된 무선통신안테나(14)가 메인기판(10)에 전기적으로 연결되기 위하여 메인기판(10)에는 별도의 연결핀(미도시)을 구비하고 연결핀이 보조베이스에 납땜 결합되도록 구성된다. 그러나 이러한 결합 구조는 납땜 공정을 별도로 진행해야 하므로, 조립 공정이 복잡해지는 문제점이 있다.
국내 공개특허공보 제10-2018-0103782호
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 무선통신안테나와 베이스가 간단한 구조로 상호 연결되도록 하여 조립 공정을 단순화 하도록 하는 일체형 안테나를 갖는 차량용 무선 충전 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 단말기의 배터리를 무선 충전시키는 차량용 무선 충전 장치에 있어서, 판형으로 형성되며 차량으로부터 전력을 전달받는 회로기판의 상부에 설치되는 베이스; 상기 베이스의 상부에 배치되되 상기 회로기판으로부터 전력을 전달받아 유도 기전력을 발생시키는 하나 이상의 코일; 및 상기 코일의 외주를 둘러싸도록 상기 베이스의 상부 가장자리에 위치되는 무선통신안테나를 포함하고, 상기 무선통신안테나는 상기 베이스의 가장자리를 따라 인서트 몰딩되는 것을 특징으로 하는 일체형 안테나를 갖는 차량용 무선 충전 장치를 제공한다.
또한, 상기 베이스와 상기 코일 사이에 배치되는 차폐판을 더 포함하되, 상기 차폐판의 상면은 상기 베이스의 상면보다 작도록 형성되고, 상기 베이스의 가장자리에 위치되는 상기 무선통신안테나는 상기 베이스의 상방으로 노출되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 일체형 안테나를 갖는 차량용 무선 충전 장치를 제공한다.
또한, 상기 무선통신안테나의 단부에 위치되는 단자부는 상기 베이스를 관통한 상태로 상기 회로기판에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 일체형 안테나를 갖는 차량용 무선 충전 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 단말기의 배터리를 무선 충전시키는 차량용 무선 충전 장치에 있어서, 판형으로 형성되며 차량으로부터 전력을 전달받는 회로기판의 상부에 설치되는 베이스; 상기 베이스의 상부에 배치되는 차폐판; 상기 차폐판의 상부에 배치되되 상기 회로기판으로부터 전력을 전달받아 유도 기전력을 발생시키는 하나 이상의 코일; 및 상기 코일의 외주를 둘러싸도록 상기 차폐판의 상부 가장자리에 위치되는 무선통신안테나를 포함하고, 상기 무선통신안테나는 상기 차폐판의 가장자리를 따라 인서트 몰딩되는 것을 특징으로 하는 일체형 안테나를 갖는 차량용 무선 충전 장치를 제공한다.
또한, 상기 무선통신안테나는 상기 베이스 및 상기 차폐판과 인서트 몰딩되도록 형성되어, 상기 무선통신안테나의 단부에 위치되는 단자부는 상기 차폐판과 상기 베이스를 차례로 관통한 상태로 상기 회로기판에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 일체형 안테나를 갖는 차량용 무선 충전 장치를 제공한다.
본 발명은 무선통신안테나가 베이스에 인서트 몰딩 기법을 통하여 일체형으로 형성되므로, 베이스에는 무선통신안테나를 회로기판에 연결시키기 위한 별도의 구성이 필요하지 않고, 접착제 등을 이용하여 무선통신안테나를 베이스에 부착시키지 않아도 되므로, 조립 공정이 간단해지고, 이로 인해 작업 시간이 짧아지는 효과가 있다.
또한, 무선통신안테나가 베이스 및 차폐판에 인서트 몰딩 기법을 통하여 일체형으로 형성되므로, 베이스 및 차폐판에는 무선통신안테나를 회로기판에 연결시키기 위한 별도의 구성이 필요하지 않고, 접착제 등을 이용하여 무선통신안테나를 차폐판에 부착시키지 않아도 되므로, 조립 공정이 간단해지고, 이로 인해 작업 시간이 짧아지는 효과가 있다.
도 1은 종래 무선충전시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 일체형 안테나를 갖는 차량용 무선 충전 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 일체형 안테나를 갖는 차량용 무선 충전 장치를 분해하여 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 일체형 안테나를 갖는 차량용 무선 충전 장치의 단자부를 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 일체형 안테나를 갖는 차량용 무선 충전 장치를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 일체형 안테나를 갖는 차량용 무선 충전 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 일체형 안테나를 갖는 차량용 무선 충전 장치를 더욱 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 일체형 안테나를 갖는 차량용 무선 충전 장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 일체형 안테나를 갖는 차량용 무선 충전 장치를 분해하여 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 일체형 안테나를 갖는 차량용 무선 충전 장치(100)는 예를 들면, 차량 실내의 운전석과 조수석 사이에 위치되는 컵홀더에 적용되는 것으로, 본체(미도시), 회로기판(미도시), 베이스(110), 코일(120), 차폐판(130) 및 무선통신안테나(140)를 포함한다.
본체는 내부에 회로기판, 베이스(110), 차폐판(130), 코일(120) 및 무선통신안테나(140)가 수용되도록 공간이 형성되고, 그 상면에 휴대용 단말기(미도시)가 안착되도록 구성된다. 휴대용 단말기는 예를 들면 휴대폰, 스마트폰, 스마트워치 등 휴대가 용이한 기기로 구성되며, 무선 충전 방식을 통해 충전이 가능한 배터리 및 무선 충전을 위한 수신용 코일 등을 포함한다. 무선 충전 방식은 송신용 코일과 수신용 코일 사이에서 전기가 유도되는 전자기 유도 방식 또는 송신용 코일에서 공진주파수로 진동하는 자기장을 생성하여 동일한 공진주파수로 설계된 수신용 코일에 에너지가 집중적으로 전달되도록 하는 자기 공진 방식 등을 포함할 수 있다.
회로기판은 PCB(Printed Circuit Board) 등으로 형성되며 차량으로부터 전력, 각종 정보 등을 전달받고, 이를 후술하는 코일(120), 무선통신안테나(140) 등으로 전달한다.
베이스(110)는 판형으로 형성되며 회로기판의 상부에 설치되고, 베이스(110)의 상부에 코일(120)이 안착된다. 그리고 베이스(110)의 상면 일측에는 관통홀(110a)이 형성되고, 관통홀(110a)에 접촉단자(112)가 설치된다. 이러한 베이스(110)는 인서트 몰딩이 가능한 플라스틱으로 구성될 수 있다.
코일(120)은 기 설정된 권선수로 원형 또는 나선형으로 권선되도록 형성되며, 한 개 또는 복수 개가 베이스(110)의 상면에 위치된다. 그리고 코일(120)의 단부에 구비되는 접촉부(122)는 접촉단자(112) 방향으로 연장되어 접촉부(122)가 접촉단자(112)에 접촉되어 전기적으로 연결된다. 접촉단자(112)는 회로기판과 연결되어, 코일(120)이 접촉단자(112)를 통하여 회로기판에 전기적으로 연결된다. 그리고 코일(120)에 의하여 생성되는 자기장이 휴대용 단말기로 유도 전류를 유기하고, 휴대용 단말기는 유도 기전력을 이용하여 무선으로 충전된다.
차폐판(130)은 판형으로 형성되며 베이스(110)와 코일(120) 사이에 배치된다. 이때, 차폐판(130)의 상면은 베이스(110)의 상면보다 작도록 형성된다. 이에 따라 베이스(110)의 상면에 안착되는 차폐판(130)이 베이스(110)의 가장자리를 가리지 않도록 구성된다. 이러한 차폐판(130)은 폐라이트 재질 등으로 구성되어 무선 충전시 코일(120)에 의하여 발생되는 자기장이 회로기판 방향으로 전달되지 않도록 하는 자기장 차폐 기능을 갖도록 구성된다.
무선통신안테나(140)는 예를 들면 NFC, 블루투스, 비콘 등의 근거리 무선 통신 기술을 이용하여 무선 데이터를 송, 수신하는 안테나 역할을 하는 것으로, 코일(120)의 외주를 둘러싸도록 베이스(110)의 상부 가장자리에 위치된다. 베이스(110)의 상부 가장자리는 차폐판(130)이 가리지 않도록 구성되므로 베이스(110)의 상부 가장자리에 위치되는 무선통신안테나(140)는 베이스(110)의 상방으로 노출되어, 휴대용 단말기 등과 용이하게 무선으로 데이터 통신이 가능하다. 이에 따라, 휴대용 단말기를 소지한 운전자는 무선통신안테나(140)를 통하여 차량의 다양한 정보를 간편하게 확인할 수 있다. 또한, 차량은 무선통신안테나(140)를 통하여 휴대용 단말기로부터 정보를 전달받아 원격 시동 서비스를 진행할 수도 있을 것이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 일체형 안테나를 갖는 차량용 무선 충전 장치의 단자부를 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 무선통신안테나(140)가 차량의 정보를 무선으로 외부로 전달받기 위해서는 회로기판과 전기적으로 연결되어 있어야 한다. 이를 위하여 무선통신안테나(140)는 베이스(110)의 가장자리를 따라 인서트 몰딩되도록 구성된다. 이때, 무선통신안테나(140)의 단부에 위치되는 단자부(142)는 베이스(110)의 접속안내홀(110b)을 관통한 상태로 회로기판에 전기적으로 연결된다.
여기서 본 발명은 기 형성된 베이스(110)의 접속안내홀(110b)에 단자부(142)가 삽입되는 것이 아니라, 인서트 몰딩 성형 과정에서, 미리 형성된 무선통신안테나(140)를 금형에 안착시킨 이후, 베이스(110)를 사출 성형하는 단계에서 단자부(142)가 접속안내홀(110b)에 삽입되도록 구성된다.
이처럼 무선통신안테나(140)가 베이스(110)에 인서트 몰딩 기법을 통하여 일체형으로 형성되므로, 베이스(110)에는 무선통신안테나(140)를 회로기판에 연결시키기 위한 별도의 구성이 필요하지 않고, 접착제 등을 이용하여 무선통신안테나(140)를 베이스(110)에 부착시키지 않아도 되므로, 조립 공정이 간단해지고, 이로 인해 작업 시간이 짧아지는 효과가 있다.
도 5는 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 일체형 안테나를 갖는 차량용 무선 충전 장치를 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 6은 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 일체형 안테나를 갖는 차량용 무선 충전 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 일체형 안테나를 갖는 차량용 무선 충전 장치(100)는 제 1 실시예에서 무선통신안테나(150)가 차폐판(130)에 위치되도록 구성되는 것을 제외하고는 제 1 실시예와 유사하도록 구성된다. 이에 따라 본체(미도시), 회로기판(미도시), 베이스(110) 및 코일(120)의 세부적인 설명은 생략하기로 한다.
무선통신안테나(150)는 코일(120)의 외주를 둘러싸도록 차폐판(130)의 상부 가장자리를 따라 위치된다. 이러한 무선통신안테나(150)는 회로기판과 전기적으로 연결되어 회로기판을 통하여 차량의 정보를 무선으로 외부로 전달하거나 외부로부터 각종 정보를 무선으로 전달받아 차량으로 전달한다. 이를 위하여 무선통신안테나(150)의 단부에 위치되는 단자부(152)는 차폐판(130)의 차폐안내홀(130a)과 베이스(110)의 접속안내홀(110b)을 차례로 관통한 상태로 회로기판에 전기적으로 연결된다.
여기서 본 발명은 기 형성된 차폐판(130)의 차폐안내홀(130a)과 베이스(110)의 접속안내홀(110b)에 단자부(152)가 삽입되는 것이 아니라, 인서트 몰딩 성형 과정에서, 미리 형성된 무선통신안테나(150)를 금형에 안착시킨 이후, 베이스(110)를 사출 성형하는 단계에서 단자부(152)가 접속안내홀(110b)에 삽입되도록 구성되고, 이어서 차폐판(130)을 사출 성형하는 단계에서 단자부(152)가 차폐안내홀(130a)에 삽입되도록 구성된다.
이처럼 무선통신안테나(150)가 베이스(110) 및 차폐판(130)에 인서트 몰딩 기법을 통하여 일체형으로 형성되므로, 베이스(110) 및 차폐판(130)에는 무선통신안테나(150)를 회로기판에 연결시키기 위한 별도의 구성이 필요하지 않고, 접착제 등을 이용하여 무선통신안테나(150)를 차폐판(130)에 부착시키지 않아도 되므로, 조립 공정이 간단해지고, 이로 인해 작업 시간이 짧아지는 효과가 있다.
본 발명은 상기 실시예에서 상세히 설명되었지만, 본 발명을 이로 한정하지 않음은 당연하고, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 보아야 한다.
100: 일체형 안테나를 갖는 차량용 무선 충전 장치
110: 베이스 110a: 관통홀
110b: 접속안내홀 112: 접촉단자
120: 코일 122: 접촉부
130: 차폐판 130a: 차폐안내홀
140: 무선통신안테나 142: 단자부
150: 무선통신안테나 152: 단자부

Claims (5)

  1. 단말기의 배터리를 무선 충전시키는 차량용 무선 충전 장치에 있어서,
    판형으로 형성되며 차량으로부터 전력을 전달받는 회로기판의 상부에 설치되는 베이스;
    상기 베이스의 상부에 배치되는 차폐판;
    상기 차폐판의 상부에 배치되되 상기 회로기판으로부터 전력을 전달받아 유도 기전력을 발생시키는 하나 이상의 코일; 및
    상기 코일의 외주를 둘러싸도록 상기 차폐판의 상부 가장자리에 위치되는 무선통신안테나를 포함하고,
    상기 무선통신안테나는 상기 차폐판의 가장자리를 따라 인서트 몰딩되고,
    상기 무선통신안테나는 상기 베이스 및 상기 차폐판과 인서트 몰딩되도록 형성되어,
    상기 무선통신안테나의 단부에 위치되는 단자부는 상기 차폐판과 상기 베이스를 차례로 관통한 상태로 상기 회로기판에 전기적으로 연결되고,
    상기 단자부는 상기 베이스의 접속안내홀 및 상기 차폐판의 차폐안내홀에 삽입되는 것을 특징으로 하는 일체형 안테나를 갖는 차량용 무선 충전 장치.
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  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
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