KR20120005886U

KR20120005886U - 탈부착이 가능한 무선 충전 장치

Info

Publication number: KR20120005886U
Application number: KR2020120003414U
Authority: KR
Inventors: 김철호; 조대연; 김문영; 김준호
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2012-04-26
Filing date: 2012-04-26
Publication date: 2012-08-21

Abstract

본 고안은 무선 충전 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 전자기 유도 현상을 이용하여 배터리를 충전하는 것으로서, 충전 중 인체에 유해한 자기장이 외부로 방출되지 않도록 하고, 한꺼번에 많은 수의 전기 기기를 충전하게 하며, 내부의 열원을 외부로 배출토록하여 안정성 및 효율성을 향상시킨 무선 충전 장치에 관한 것이다.

Description

탈부착이 가능한 무선 충전 장치{DETACHABLE WIRELESS CHARGING DEVICE}

본 고안은 탈부착이 가능한 무선 충전 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 전자기 유도 현상을 이용하여 배터리를 충전하는 것으로서, 식탁, 책상 등의 가구에 부착한 후 충전 대상인 전자 기기를 식탁, 책상 등에 두는 것만으로 충전이 가능하게 하는 무선 충전 장치에 관한 것이다.

휴대폰, PDA, 노트북과 같은 개인 휴대용 장치는 충전이 가능한 배터리를 통해 전원을 공급받는다. 개인 휴대용 장치의 사용자는 배터리의 전압이 소정 레벨 이하로 떨어지면, 충전기를 이용하여 배터리를 충전한 후 다시 사용한다.

일반적인 개인 휴대용 장치의 배터리는 충전기에 마련된 충전 단자에 전기적으로 연결될 수 있도록 외부로 노출된 접속 단자를 구비한다. 배터리의 충전시에는 충전기의 충전 단자와 배터리의 접속 단자가 서로 접속되어 전기적으로 연결된 상태가 유지된다.

그런데, 상기 충전 단자와 접속 단자는 상호 간의 접속을 위해 외부로 노출되어 있어 이물질에 의해 쉽게 오염이 되고, 충전 단자와 접속 단자가 접속되는 과정에서 양 단자의 마찰로 마모가 발생되고, 대기 중의 수분에 의해 충전 단자와 접속 단자가 부식됨으로써 충전 단자와 접속 단자의 접속이 불량해진다는 문제가 있다. 그리고 배터리의 사용 과정에서 접속 단자의 미세한 틈을 통해 배터리 내부로 수분이 침투되면, 내부 회로의 단락에 의해 배터리가 완전히 방전되는 치명적 문제가 야기된다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 최근에는 개인 휴대용 장치의 배터리가 전자기 유도 현상에 의해 무접점 방식으로 충전기와 결합된 상태에서 배터리를 충전할 수 있는 무선 충전 기술이 제안되고 있다.

다만, 종래의 무선 충전 기술은 정해진 충전 스테이션 상에 충전 대상인 기기를 놓아야 하는 불편함과 미관상의 문제가 있었다.

본 고안은 상기의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 일상 생활을 하는 중 일상 생활의 가구 등에 전자 기기를 두는 것 만으로도 충전이 자동적으로 이루어질 수 있도록 하는 무선 충전 장치를 제공하고자 한다.

본 고안은 상기의 문제를 해결하기 위해 다음과 같은 과제 해결 수단을 제공한다.

본 고안에 의한 전자기 유도 현상을 이용하여 배터리를 충전할 수 있는 2차측 코일(112)을 포함하는 전자 기기(200)를 충전하는 탈부착이 가능한 무선 충전 장치(100)의 일실시는, 고주파 교류전류의 인가에 의해 자기장을 발생시키는 1차측 코일(111)을 내장하는 판형의 충전 스테이션(110)과, 상기 충전 스테이션(110)의 상면에 제공되고, 상기 충전 스테이션(110)을 공간상의 판형의 구조물의 하측면에 고정시키는 고정부재(140)를 포함하고, 상기 전자 기기(200)가 상기 판형 구조물의 상측면에 위치한 경우, 상기 1차측 코일(111)이 발생시키는 자기장에 의해 충전되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 고안에 의한 전자기 유도 현상을 이용하여 배터리를 충전할 수 있는 2차측 코일(112)을 포함하는 전자 기기(200)를 충전하는 탈부착이 가능한 무선 충전 장치(100)는, 고주파 교류전류의 인가에 의해 자기장을 발생시키는 1차측 코일(111)이 감싸도록 제공되는 판형의 충전 스테이션(110)과, 상기 충전 스테이션(110)의 상면에 제공되고, 상기 충전 스테이션(110)을 공간상의 판형의 구조물의 하측면에 고정시키는 고정부재(140)를 포함하고, 상기 전자 기기(200)가 상기 판형 구조물의 상측면에 위치한 경우, 상기 1차측 코일(111)이 발생시키는 자기장에 의해 충전되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 고정부재(140)는 흡착 방식에 의해 상기 충전 스테이션(110)을 상기 구조물의 하측면에 고정시키는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 충전 스테이션(110)은 외부 전력을 무선으로 공급받는 것을 특징으로 한다.

상기의 탈부탁이 가능한 무선 충전 장치는 상기 1차측 코일(111)에 고주파 교류전류를 선택적으로 인가하거나 차단할 수 있는 스위치부를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 고안에 의한 전자기 유도 현상을 이용하여 배터리를 충전할 수 있는 2차측 코일(112)을 포함하는 전자 기기(200)를 충전하는 탈부착이 가능한 무선 충전 장치(100)의 다른 실시예는, 고주파 교류전류의 인가에 의해 자기장을 발생시키는 1차측 코일(111)을 내장하는 판형의 충전 스테이션(110)과, 상기 충전 스테이션(110)의 상면에 제공되고, 상기 충전 스테이션(110)을 공간상의 판형의 구조물의 하측면에 고정시키는 고정부재(140)와, 상기 판형의 구조물의 상측면에 제공되는 물체 감지 센서를 포함하고, 상기 전자 기기(200)가 상기 판형 구조물의 상측면에 위치한 경우, 상기 물체 감지 센서가 이를 인식하여 상기 1차측 코일(111)에 자기장을 발생시키는 신호를 전달하고, 자기장에 의해 상기 전자 기기(200)가 충전되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 고안에 의한 전자기 유도 현상을 이용하여 배터리를 충전할 수 있는 2차측 코일(112)을 포함하는 전자 기기(200)를 충전하는 탈부착이 가능한 무선 충전 장치(100)의 다른 실시예는, 고주파 교류전류의 인가에 의해 자기장을 발생시키는 1차측 코일(111)이 감싸도록 제공되는 판형의 충전 스테이션(110)과, 상기 충전 스테이션(110)의 상면에 제공되고, 상기 충전 스테이션(110)을 공간상의 판형의 구조물의 하측면에 고정시키는 고정부재(140)와, 상기 판형의 구조물의 상측면에 제공되는 물체 감지 센서를 포함하고, 상기 전자 기기(200)가 상기 판형 구조물의 상측면에 위치한 경우, 상기 물체 감지 센서가 이를 인식하여 상기 1차측 코일(111)에 자기장을 발생시키는 신호를 전달하고, 자기장에 의해 상기 전자 기기(200)가 충전되는 것을 특징으로 한다.

본 고안은 상기의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 일상 생활을 하는 중 일상 생활의 가구 등에 전자 기기를 두는 것 만으로도 충전이 자동적으로 이루어질 수 있도록 하는 무선 충전 장치를 제공하는 효과가 있다.

도 1은 무선 충전 장치 시스템의 구조도.
도 2는 본 고안에 의한 무선 충전 장치의 사시도.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 대해 구체적으로 살펴보기로 한다.

다만, 본 고안을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 용어가 동일하더라도 표시하는 부분이 상이하면 도면 부호가 일치하지 않음을 미리 말해두는 바이다.

그리고 후술되는 용어들은 본 고안에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 실험자 및 측정자와 같은 사용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 명세서에서 소개되는 도면들은 당업자에게 본 고안의 사상이 충분히 전달되도록 하기 위해 제시되는 예로서, 본 고안은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.

본 고안에서 사용되는 무선 충전 장치와 배터리의 구성을 개략적으로 설명하면 다음과 같다. 이는 도 1에 도시되어 있다.

무선 충전 장치(10)는 상용 교류 전원(20)으로부터 전원을 공급받아 고주파 교류 전류를 출력하는 고주파 전력 구동수단(30), 그리고 상기 고주파 전력 구동수단(30)으로부터 고주파 교류전류를 인가받아 자기장(M)을 형성하는 1차측 코일(111)을 구비한다.

그리고, 배터리(50)는 전기에너지가 충전되는 배터리 셀, 1차측 코일(111)에서 발생된 자기장(M)의 쇄교에 따라 고주파 교류전류가 유도되는 2차층 코일(70), 2차측 코일(112)에서 유도된 고주파 교류전류를 직류전류로 변환하는 정류부(80) 및 정류부(80)에서 정류된 직류전류를 배터리 셀에 인가하는 정전압/정전류 공급부(90)를 구비한다.

상기 정전압/정전류 공급부(90)는 배터리 충전 장치에 널리 사용되는 공지의 회로 소자이다. 상기 정전압/정전류 공급부(90)는 충전 초기에는 배터리 셀에 전류를 일정하게 공급하다가 배터리 셀의 충전 전압이 서서히 증가하여 특정 기준값을 넘어서면 전류의 공급을 줄여나가는 대신 배터리 셀이 만충 상태가 될 때까지 전압을 일정하게 유지시켜 주는 기능을 수행한다.

다만, 이러한 무선 충전 장치는 충전대상인 배터리를 충전 스테이션 위에 위치시켜야 하는 문제가 있었다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

도 2는 본 고안에 의한 무선 충전 장치의 사시도이다.

본 고안에 의한 전자기 유도 현상을 이용하여 배터리를 충전할 수 있는 2차측 코일(112)을 포함하는 전자 기기(200)를 충전하는 탈부착이 가능한 무선 충전 장치(100)의 일실시예는, 고주파 교류전류의 인가에 의해 자기장을 발생시키는 1차측 코일(111)을 내장하는 판형의 충전 스테이션(110)과, 상기 충전 스테이션(110)의 상면에 제공되고, 상기 충전 스테이션(110)을 공간상의 판형의 구조물의 하측면에 고정시키는 고정부재(140)를 포함하고, 상기 전자 기기(200)가 상기 판형 구조물의 상측면에 위치한 경우, 상기 1차측 코일(111)이 발생시키는 자기장에 의해 충전되는 것을 특징으로 한다.

충전 스테이션(110)은 가급적 얇은 판형으로 제공되는 것이 바람직하다. 충전 스테이션(110)은 외부의 구조물의 하측면에 부착이 되어야 하기 때문에, 가급적 외부 구조물과 접할 수 있는 면적이 크면 클수록 유리하기 때문이다.

충전 스테이션(110)에 제공되는 1차측 코일(111)은 충전 스테이션(110)의 둘레를 감싸는 형태로 제공될 수 있고, 또는 판형의 코일이 충전 스테이션(110)의 내부 또는 밑면에 제공되는 것도 가능하다.

상기 고정부재(140)는 흡착 방식에 의해 상기 충전 스테이션(110)을 상기 구조물의 하측면에 고정시키는 것이 바람직하나, 상기 구조물의 하측면에 홈을 형성하고, 상기 고정부재(140)는 홈에 대응하는 걸이부를 가진 것도 가능하다.

상기 충전 스테이션(110)은 외부 전력을 공급받는 전선이 제공되는 것도 가능하고, 이를 무선으로 공급받는 것도 가능하다.

충전 스테이션(110)이 부착되는 구조물은 자기장이 투과할 수 있는 재질인 것이 바람직하다. 구조물을 사이에 두고, 충전 스테이션(110)과 충전 대상인 전자 기기(200)가 분리되어 있기 때문이다.

충전대상인 전자 기기(200)가 놓여지지 않는 상황에서도 계속적으로 1차측 코일(111)에 고주파 교류전류를 가하는 경우에는 주변에 있는 사람들에게 해를 끼칠 우려가 있다.

따라서, 충전 상황에서만 1차측 코일(111)에 고주파 교류전류를 가하는 것이 바람직하며, 이를 위해 전자 기기(200)가 놓여지는 구조물의 상면에 물체 감지 센서를 두는 것이 바람직하다.

물체 감지 센서는 송신부와 수신부를 갖는 적외선 센서도 가능하다. 이 경우, 송신부와 수신부 사이에 전자 기기(200)가 위치하여 충전될 수 있도록 설계되어야 한다. 송신부와 수신부 사이에 전자 기기(200)가 위치하는 경우, 송신부로부터의 신호를 수신부가 받지 못하게 되면, 충전 개시 신호를 충전 스테이션(110)에 전송하는 원리이다.

물체 감지 센서에 대해 적외선 센서를 언급하였으나, 이에 본 고안의 권리범위가 한정되는 것은 아니다.

충전 스테이션(110) 내에는 이러한 충전 개시 신호를 받아 1차측 코일(111)에 고주파 교류전류를 인가하거나 차단시키는 제어부가 존재할 수 있다.

상기 고정부재(140)는 흡착 방식에 의해 상기 충전 스테이션(110)을 상기 구조물의 하측면에 고정시키는 것을 특징으로 한다.

상기 충전 스테이션(110)은 외부 전력을 무선으로 공급받는 것을 특징으로 한다.

본 고안은 상기와 같은 실시예에 의해 권리범위가 한정되는 것은 아니며, 본 고안의 기술적인 사상을 가지고 있다면 모두 본 고안의 권리범위에 해당된다고 볼 수 있으며, 본 고안은 특허청구범위에 의해 권리범위가 정해짐을 밝혀둔다.

100 : 무선 충전 장치, 110 : 충전 스테이션, 111 : 1차측 코일, 112 : 2차측 코일, 140 : 고정 부재

Claims

전자기 유도 현상을 이용하여 배터리를 충전할 수 있는 2차측 코일(112)을 포함하는 전자 기기(200)를 충전하는 탈부착이 가능한 무선 충전 장치(100)에 있어서,
고주파 교류전류의 인가에 의해 자기장을 발생시키는 1차측 코일(111)을 내장하는 판형의 충전 스테이션(110)과,
상기 충전 스테이션(110)의 상면에 제공되고, 상기 충전 스테이션(110)을 공간상의 판형의 구조물의 하측면에 고정시키는 고정부재(140)를 포함하고,
상기 전자 기기(200)가 상기 판형 구조물의 상측면에 위치한 경우, 상기 1차측 코일(111)이 발생시키는 자기장에 의해 충전되는 것을 특징으로 하는,
탈부착이 가능한 무선 충전 장치.
전자기 유도 현상을 이용하여 배터리를 충전할 수 있는 2차측 코일(112)을 포함하는 전자 기기(200)를 충전하는 탈부착이 가능한 무선 충전 장치(100)에 있어서,
고주파 교류전류의 인가에 의해 자기장을 발생시키는 1차측 코일(111)이 감싸도록 제공되는 판형의 충전 스테이션(110)과,
상기 충전 스테이션(110)의 상면에 제공되고, 상기 충전 스테이션(110)을 공간상의 판형의 구조물의 하측면에 고정시키는 고정부재(140)를 포함하고,
상기 전자 기기(200)가 상기 판형 구조물의 상측면에 위치한 경우, 상기 1차측 코일(111)이 발생시키는 자기장에 의해 충전되는 것을 특징으로 하는,
탈부착이 가능한 무선 충전 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 고정부재(140)는 흡착 방식에 의해 상기 충전 스테이션(110)을 상기 구조물의 하측면에 고정시키는,
탈부착이 가능한 무선 충전 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 충전 스테이션(110)은 외부 전력을 무선으로 공급받는,
탈부착이 가능한 무선 충전 장치.
전자기 유도 현상을 이용하여 배터리를 충전할 수 있는 2차측 코일(112)을 포함하는 전자 기기(200)를 충전하는 탈부착이 가능한 무선 충전 장치(100)에 있어서,
고주파 교류전류의 인가에 의해 자기장을 발생시키는 1차측 코일(111)을 내장하는 판형의 충전 스테이션(110)과,
상기 충전 스테이션(110)의 상면에 제공되고, 상기 충전 스테이션(110)을 공간상의 판형의 구조물의 하측면에 고정시키는 고정부재(140)와,
상기 판형의 구조물의 상측면에 제공되는 물체 감지 센서를 포함하고,
상기 전자 기기(200)가 상기 판형 구조물의 상측면에 위치한 경우, 상기 물체 감지 센서가 이를 인식하여 상기 1차측 코일(111)에 자기장을 발생시키는 신호를 전달하고, 자기장에 의해 상기 전자 기기(200)가 충전되는 것을 특징으로 하는,
탈부착이 가능한 무선 충전 장치.
전자기 유도 현상을 이용하여 배터리를 충전할 수 있는 2차측 코일(112)을 포함하는 전자 기기(200)를 충전하는 탈부착이 가능한 무선 충전 장치(100)에 있어서,
고주파 교류전류의 인가에 의해 자기장을 발생시키는 1차측 코일(111)이 감싸도록 제공되는 판형의 충전 스테이션(110)과,
상기 충전 스테이션(110)의 상면에 제공되고, 상기 충전 스테이션(110)을 공간상의 판형의 구조물의 하측면에 고정시키는 고정부재(140)와,
상기 판형의 구조물의 상측면에 제공되는 물체 감지 센서를 포함하고,
상기 전자 기기(200)가 상기 판형 구조물의 상측면에 위치한 경우, 상기 물체 감지 센서가 이를 인식하여 상기 1차측 코일(111)에 자기장을 발생시키는 신호를 전달하고, 자기장에 의해 상기 전자 기기(200)가 충전되는 것을 특징으로 하는,
탈부착이 가능한 무선 충전 장치.
청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
상기 고정부재(140)는 흡착 방식에 의해 상기 충전 스테이션(110)을 상기 구조물의 하측면에 고정시키는,
탈부착이 가능한 무선 충전 장치.
청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
상기 충전 스테이션(110)은 외부 전력을 무선으로 공급받는,
탈부착이 가능한 무선 충전 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 1차측 코일(111)에 고주파 교류전류를 선택적으로 인가하거나 차단할 수 있는 스위치부를 더 포함하는,
탈부착이 가능한 무선 충전 장치.