KR20140118166A - 무선전력 전송장치 및 그를 구비하는 차량 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 무선전력 수신장치에 대해 무선전력신호를 전송하도록 구성되는 전송유닛; 및 상기 전송유닛을 상승 구동하도록 구성되는 상승구동유닛을 포함하는, 무선전력 전송장치 및 그를 구비하는 차량을 제공한다.

Description

무선전력 전송장치 및 그를 구비하는 차량{WIRELESS POWER TRANSMITTING APPARATUS AND VEHICLE HAVING THE SAME}
본 발명은 무선전력 전송장치 및 그를 구비하는 차량에 관한 것이다.
일반적으로, 이동통신단말기, PDA(Personal Digital Assistants) 등과 같은 휴대용 전자기기에는 재충전 가능한 2차 전지(Secondary Battery)가 배터리로서 장착된다. 배터리를 충전하기 위해서는, 가정용 상용 전원을 이용하여 휴대용 전자기기의 배터리에 전기 에너지를 제공하는 별도의 충전장치가 필요하다.
통상적으로, 충전장치와 배터리에는 외부에 각각 별도의 접촉 단자가 구성되어 있어서, 두 접촉 단자를 서로 접속시키는 것에 의해 충전장치와 배터리를 전기적으로 연결한다. 그러나, 이와 같이 접촉 단자가 외부에 돌출되면, 미관상 좋지 않고 접촉 단자가 외부의 이물질에 오염되어 접촉 상태가 쉽게 불량해지기도 한다. 또한, 사용자의 부주의로 배터리에 단락이 발생하거나 습기에 노출되면, 충전에너지가 쉽게 소실될 수 있다.
이러한 접촉식 충전방식의 대안으로서, 충전장치와 배터리 각각의 접촉 단자들이 서로 접촉되지 않는 방식으로 배터리가 충전되도록 전력 전달이 무선으로 이루어지는 무선전력 충전시스템이 제안되고 있다.
이러한 무선전력 충전시스템은 통상적으로 책상이나 탁자 위 등에서 놓여서 사용될 수 있고, 차량 내에서 사용될 수도 있다. 그러나, 차량 내에서 무선전력 충전시스템을 사용하는 경우에, 차량의 주행에 따른 진동에 의해 무선전력 충전이 원활하지 못할 수 있다.
그러한 문제를 해소하기 위해, 무선전력 충전장치를 수납홈에 설치하고 무선전력 수신장치를 상기 수납홈에 수납하여 충전하는 방식이 고려될 수 있다. 그러나, 상기 수납홈의 사이즈가 한정적이므로, 무선전력 수신장치의 사이즈가 상기 수납홈보다 큰 경우에는 충전이 효율적으로 진행되기 어려운 점이 있다. 이는 무선전력 전송장치와 무선전력 수신장치의 간격이 상기 수납홈의 높이만큼 떨어져 있게 되기 때문이다.
본 발명의 일 목적은, 설치된 환경의 제약을 극복하고 다양한 사이즈의 무선전력 수신장치에 효율적으로 무선전력신호를 전송할 수 있는, 무선전력 전송장치 및 그를 구비하는 차량을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 일 목적은, 한정된 사이즈의 수납홈에 설치되더라도 그 수납홈에 수납되는 사이즈의 무선전력 수신장치뿐만 아니라 수납홈에 수납되지 못하는 무선전력 수신장치도에도 효율적으로 무선전력신호를 전송할 수 있는, 무선전력 전송장치 및 그를 구비하는 차량을 제공하는 것이다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 무선전력 전송장치는, 무선전력 수신장치에 대해 무선전력신호를 전송하도록 구성되는 전송유닛; 및 상기 전송유닛을 상승 구동하도록 구성되는 상승구동유닛을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 전송유닛은, 상기 무선전력 수신장치가 상기 무선전력신호에 의해 충전되기 위해 놓여지는 충전면을 포함하고, 상기 상승구동유닛은, 상기 전송유닛을 상승 구동하여 상기 충전면이 수평을 유지하게 하거나 기울어지게 하도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기 전송유닛은, 상기 충전면에 반대되는 지지면을 더 포함하고, 상기 상승구동유닛은, 일 단부가 상기 지지면을 지지하도록 배치되고, 상기 전송유닛이 상승되는 방향을 따라 신장되는 신장부재를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 신장부재는, 코일 스프링, 자바라, 실린더, 및 랙과 피니언 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 상승구동유닛은, 상기 신장부재에 연결되어, 상기 신장부재가 신장되도록 구동하는 구동부재를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 신장부재는, 상기 전송유닛을 탄성 지지하는 압축된 코일스프링을 포함하고, 상기 상승구동유닛은, 상기 전송유닛에 대한 걸림을 해제하여 상기 코일스프링이 신장되게 하는 해제 부재를 더 포함할 수 있다.
여기서, 입력신호에 근거하여, 상기 상승구동유닛이 작동하도록 제어하는 제어유닛이 더 구비될 수 있다.
여기서, 상기 제어유닛에 연결되며, 사용자의 조작에 의해 상기 입력신호를 발생시키도록 구성되는 사용자입력유닛이 더 구비될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 무선 충전 기능을 갖는 차량은, 리세스된 수납부를 구비하는 거치대; 상기 수납부의 바닥면 상측에 위치하며, 무선전력 수신장치에 대해 무선전력신호를 전송하는 전송유닛; 및 상기 전송유닛을 상기 거치대에 대해 지지하도록 형성되어, 상기 전송유닛을 상승 구동하는 상승구동유닛을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 거치대는, 상기 수납부의 입구와 대응되는 높이의 거치면을 포함하고, 상기 전송유닛은, 상기 무선전력 수신장치가 상기 무선전력신호에 의해 충전되기 위해 놓여지는 충전면을 포함하고, 상기 상승구동유닛은, 상기 충전면이 상기 거치면에 대응하는 높이까지 상기 전송유닛을 상승 구동하도록 구성될 수 있다.
여기서, 입력신호에 근거하여, 상기 상승구동유닛이 작동하도록 제어하는 제어유닛이 더 구비될 수 있다.
여기서, 상기 거치면에 설치되어, 상기 무선전력 수신장치가 상기 거치면에 놓여지는 것을 감지하여 감지신호를 생성하는 센싱유닛을 더 포함하고, 상기 제어유닛은, 상기 감지신호를 상기 입력신호로 수신할 수 있다.
여기서, 상기 전송유닛은, 상기 무선전력 수신장치로부터 상기 무선전력신호의 감도를 수신하여 감도신호를 생성하고, 상기 제어유닛은, 상기 감도신호를 상기 입력신호로 수신할 수 있다.
여기서, 상기 제어유닛은, 상기 감도신호가 기준 미만이면 상기 상승구동유닛을 작동시킨 후에, 상기 감도신호의 변화를 판단하여 상기 상승구동유닛을 추가로 작동시켜 상기 충전면이 상기 거치면에 대응하는 높이까지 상기 전송유닛을 상승 구동할 수 있다.
여기서, 상기 거치대는, 상기 수납부를 향해 가까워지거나 멀어지도록 상기 거치면에 설치되어, 상기 무선전력 수신장치를 고정하도록 구성되는 고정유닛을 더 포함할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 관련된 무선전력 전송장치 및 그를 구비하는 차량에 의하면, 무선전력 전송장치가 설치된 환경의 제약을 극복하고 다양한 사이즈의 무선전력 수신장치에 효율적으로 무선전력신호를 전송할 수 있게 된다.
구체적으로, 무선전력 전송장치는 리세스된 수납부 내에 설치되었을 때, 수납부 내에 수납되는 작은 사이즈의 무선전력 수신장치가 수납부 내에서 안정적으로 보호되면서 무선전력신호를 수신할 수 있게 한다.
나아가, 무선전력 수신장치가 수납부 내에 수납될 수 없는 큰 사이즈를 갖는 경우에는, 무선전력 전송장치 중 무선전력신호를 전송하기 위한 부분이 큰 사이즈의 무선전력 수신장치를 향해 상승되게 한다. 그에 의해, 큰 사이즈의 무선전력 수신장치가 효율적으로 무선전력신호를 수신할 수 있게 된다.
또한, 무선전력신호를 전송하기 위한 부분이 기울어지게 상승되는 경우라면, 사용자가 무선 충전중인 무선전력 수신장치의 디스플레이의 내용을 확인하고 조작하기가 용이해진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 기능을 갖는 차량(100)과 그에 적용된 무선전력 전송장치(200)를 보인 사시도이다.
도 2는 무선전력 전송장치(200)의 구조를 설명하기 위해 도 1의 라인(Ⅱ-Ⅱ)을 따라 취한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선전력 전송장치(400)를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 도 3의 무선전력 전송장치(400)의 제어 동작을 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 도 3의 무선전력 전송장치(400)와 무선전력 수신장치(300) 간의 무선전력 충전을 설명하기 위한 회로도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선전력 전송장치(500)를 설명하기 위한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선전력 전송장치(600)를 설명하기 위한 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리셉터클형 무선전력 전송장치에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 기능을 갖는 차량(100)과 그에 적용된 무선전력 전송장치(200)를 보인 사시도이다.
본 도면을 참조하면, 무선 충전 기능을 갖는 차량(100)은, 거치대(110)와, 무선전력 전송장치(200)를 포함할 수 있다.
거치대(110)는 무선전력 전송장치(200) 및 무선전력 수신장치(300)를 거치하기 위한 구조물이다. 구체적으로, 차량(100)의 실내에 있어서, 거치대(110)는 운전석과 조수석 사이에 위치한 콘솔이 될 수 있다. 상기 콘솔은 기어 핸들, 컵 홀더 등과 함께 리세스된(recessed) 수납부(130)를 구비한다.
무선전력 전송장치(200)는 수납부(130) 내에 위치하도록 설치된다. 무선전력 전송장치(200) 위에는 무선 충전이 필요한 무선전력 수신장치(300)가 놓여질 수 있다. 무선전력 전송장치(200)의 일 면인 충전면(211)[무선전력 수신장치(300)가 놓여지는 면]에는 무선전력 수신장치(300)의 미끄럼을 방지하기 위한 마찰패드(211a)가 형성될 수 있다. 마찰 패드(211a)에 의해, 차량의 운행에 따른 가속도에도 무선전력 수신장치(300)가 무선전력 전송장치(200)의 일 위치에 안정적으로 유지될 수 있다.
여기서, 무선전력 수신장치(300)는, 무선전력 전송장치(200)로부터 무선전력신호를 수신하여 배터리를 충전하는 기기이다. 예를 들어, 무선전력 수신장치(300)는, 이동통신 단말기, 휴대용 음악 재생기, 면도기, 태블릿 컴퓨터 등이 될 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 무선전력 수신장치(300)가 수납부(130) 내에 수용되는 사이즈를 갖는 경우에, 무선전력 수신장치(300)는 수납부(130) 내에서 무선전력 전송장치(200)에 의해 무선 충전될 수 있다.
그러나, 무선전력 수신장치(300)가 태블릿 컴퓨터 등과 같이 수납부(130) 내에 수용될 수 없는 경우가 있다. 이때는, 무선전력 전송장치(200)가 상승하여 무선전력 수신장치(300)에 접촉될 수 있다.
이러한 무선전력 전송장치(200)의 구체적 구성에 대해 도 2 등을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 2는 무선전력 전송장치(200)의 구조를 설명하기 위해 도 1의 라인(Ⅱ-Ⅱ)을 따라 취한 단면도이다.
본 도면을 참조하면, 거치대(110)는 수납부(130)의 입구에 대응되는 높이를 가지는 거치면(111)을 가진다. 수납부(130)의 바닥면(131) 측에는 무선전력 전송장치(200)가 설치된다.
무선전력 전송장치(200)는, 전송유닛(210)과, 상승구동유닛(230)을 포함할 수 있다.
전송유닛(210)은 대체로 무선전력 수신장치(300)로 무선전력신호를 전송하도록 구성된다. 전송유닛(210)의 외면은, 충전면(211)과 지지면(212)을 포함할 수 있다. 충전면(211)은 그 위에 무선전력 수신장치(300)가 무선 충전을 위해 놓여지는 면이다. 지지면(212)은 충전면(211)에 반대되는 면으로서, 수납부(130)의 바닥면(131)을 마주하는 면이다.
상승구동유닛(230)은 전송유닛(210)을 거치대(110)에 대해 지지하여, 전송유닛(210)을 상승 구동하도록 구성된다. 구체적으로, 상승구동유닛(230)은 전송유닛(210)의 지지면(212)이 바닥면(131)에 근접한 상태[도 2의 (a) 참조]에서 충전면(211)이 거치면(111)에 대응하는 높이[도 2의 (b) 참조]로 전송유닛(210)을 상승시키도록 구성된다. 이러한 상승구동유닛(230)의 상승 구동에 의해, 충전면(211)은 수평을 유지하여, 거치면(111)과 대략 동일한 평면 내에 위치할 수 있다.
구체적으로, 상승구동유닛(230)은 신장부재(231)와, 해제부재(235)를 포함할 수 있다.
신장부재(231)는 일 단부가 지지면(212)을 지지하도록 배치되며 타 단부는 거치대(110)의 바닥면(113)에 지지되는 구성이다. 신장부재(231)는 그러한 배치를 통해, 전송유닛(210)이 상승되는 방향(R)을 따라 신장될 수 있다.
본 실시예에서, 신장부재(231)는 전송유닛(210)을 탄성적으로 지지하는 압축된 코일 스프링을 포함할 수 있다. 압축된 코일스프링은 전송유닛(210)을 상승 방향(R)을 따라 밀어 올리려는 편향력을 발휘하게 된다.
해제부재(235)는 상기 편향력을 제한하는 상태에서 사용자의 조작에 의해 그 제한을 해제하는 구성이다. 본 실시예에서, 해제부재(235)는, 몸체(236)와, 걸림부(237)와, 손잡이부(238)와, 스프링(239)과, 지지부(240), 그리고 제한돌기(241)를 포함할 수 있다. 몸체(236)는 대체로 막대형으로서 거치대(110)를 관통하여 배치된다. 걸림부(237)는 몸체(236) 중 수납부(130) 측 단부에 설치되어, 전송유닛(210)의 상승을 제한한다. 손잡이부(238)는 몸체(236)의 거치대(110) 외측 단부에 설치되어, 사용자가 조작 방향(O)으로 이동 조작하기 위해 잡는 부분이다. 스프링(239)은 거치대(110) 내에 설치되고 지지부(240)를 거치대(110)에 대해 탄성적으로 지지한다. 이러한 스프링(239)과 지지부(240)에 의해, 걸림부(237)는 수납부(130) 내측으로 편향된 힘을 받게 된다. 제한돌기(241)는 수납부(130)를 기준으로 몸체(236)에 반대되게 거치대(110)에 설치된다. 제한돌기(241)의 단부의 상부 및 저부는 라운드 처리될 수 있다.
보다 구체적으로, 도 2의 (a)를 참조하면, 신장부재(231)인 코일스프링은 압축된 채로 지지면(212)과 거치대(110)의 내부 바닥면(113) 사이에 위치한다. 이는 해제부재(235)의 걸림부(237) 및 제한 돌기(241)가 전송유닛(210)이 신장부재(231)에 의해 상승하지 못하도록 전송유닛(210)의 상승을 제한하기 때문이다. 이러한 상태에서, 전송유닛(210)의 지지면(212)은 수납부(130)의 바닥면(131)과 거의 근접한 상태가 된다. 또한, 전송유닛(210)의 충전면(211) 상에는 작은 사이즈의 무선전력 수신장치(300a)가 놓여지고, 무선전력 수신장치(300a)는 전송유닛(210)이 전송하는 무선전력신호를 수신하여 충전될 수 있다.
도 2의 (b)를 함께 참조하면, 사용자가 손잡이부(238)를 잡고서 조작 방향(O)으로 당김에 따라, 걸림부(237)가 전송유닛(210)을 해제하여 상기 코일스프링의 힘을 받는 전송유닛(210)은 상승하려는 힘을 받게 된다. 그에 의해, 전송유닛(210)은 제한 돌기(241)를 비켜서 상승하게 된다. 그에 의해, 전송유닛(210)의 충전면(211)이 거치대(110)의 거치면(111)과 동일한 높이에 이르게 된다. 이 경우에, 전송유닛(210)의 충전면(211) 및 거치면(111)에 걸쳐서는, 큰 사이즈의 무선전력 수신장치(300b)가 놓여질 수 있다.
전송유닛(210)을 도 2의 (a)의 상태로 전환하고자 하는 경우라면, 사용자가 전송유닛(210)을 눌러서 코일스프링의 탄성력을 이기고서 전송유닛(210)을 하강시킬 수 있다. 이때, 걸림부(237)의 단부의 상부는 라운드 처리되어, 전송유닛(210)에 의해 눌려지면서 조작 방향(O)으로 후퇴하게 된다. 전송유닛(210)이 바닥면(131)에 접근하게 되면, 걸림부(237)의 단부의 하부는 전송유닛(210)의 충전면(211) 상에 위치하여 다시 전송유닛(210)의 상승을 제한하게 된다.
다음으로, 다른 형태의 무선전력 전송장치(400)에 대해 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선전력 전송장치(400)를 설명하기 위한 단면도이다.
본 도면을 참조하면, 무선전력 전송장치(400)는, 전송유닛(410)과, 상승구동유닛(430), 그리고 센싱유닛(490)을 포함할 수 있다. 전송유닛(410)은 충전면(411)과 지지면(412)을 갖음은 앞선 실시예와 동일하다.
여기서, 상승구동유닛(430)은, 신장부재(431)에 더하여, 구동부재(435)를 더 포함할 수 있다.
먼저, 신장부재(431)는 자바라로 구성될 수 있다. 신장부재(431)의 일 단부는 지지면(412)에 연결되고 타 단부는 거치대(110)의 내부 바닥면(113)에 지지될 수 있다.
구동부재(435)는 신장부재(431)에 연결되어 신장부재(431)가 신장되도록 구동하는 구성이다. 구체적으로, 구동부재(435)는 자바라의 타 단부에 출력축이 연결되는 실린더를 포함할 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 구동부재(435)로서의 실린더가 가동되면, 신장부재(431)로서 자바라의 타 단부는 슬라이딩 방향(S)을 따라 이동될 수 있다. 그에 의해, 자바라가 상승 방향(R)으로 펼쳐지면서, 전송유닛(410)이 역시 상승 방향(R)으로 상승하게 된다.
그에 의해, 도 3의 (a)와 같이 작은 사이즈의 무선전력 수신장치(300a)를 무선 충전하는 상태에서, 도 3의 (b)와 같이 큰 사이즈의 무선전력 수신장치(300b)를 충전하는 상태로의 전환이 가능하게 된다. 또한, 구동부재(435)를 앞서와 반대로 가동함에 의해서는, 자바라를 상승 방향(R)의 반대 방향으로 축소시켜, 도 3의 (a) 상태로 복귀할 수도 있다.
센싱유닛(490)은 거치면(111)에 놓이는 큰 사이즈의 무선전력 수신장치(300b)를 감지하게 된다. 이러한 센싱유닛(490) 등을 이용한 무선전력 전송장치(400)의 제어 방법에 대해서는 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4는 도 3의 무선전력 전송장치(400)의 제어 동작을 설명하기 위한 블록도이다.
본 도면을 참조하면, 무선전력 전송장치(400)는, 앞서 설명한 구동부재(435)에 더하여, 제어유닛(450)과, 사용자입력유닛(470), 및 앞서 간단히 언급한 센싱유닛(490)을 포함할 수 있다.
제어유닛(450)은 입력신호에 근거하여, 상승구동유닛(430, 도 3)이 작동하도록 제어한다. 구체적으로는, 제어유닛(450)은 구동부재(435)를 작동시켜, 상승구동유닛(430)이 작동하게 한다.
사용자입력유닛(470)과 센싱유닛(490)은 입력신호를 생성하여 제어유닛(450)에 전송하도록 구성된다.
사용자입력유닛(470)은, 예를 들어 거치대(110)에 설치되는 누름식 버튼, 터치패드, 근접 센서 등이 될 수 있다. 이들은 사용자의 조작, 주로 손가락에 의한 조작을 감지하여, 전송유닛(410, 도 3)을 상승시키고자 하는 사용자의 명령을 입력받아, 상기 입력신호를 생성한다.
센싱유닛(490)은, 사용자가 아닌, 큰 사이즈의 무선전력 수신장치(300b, 도 3)가 거치면(111)에 놓이는지를 감지한다. 그 경우에, 센싱유닛(490)은 감지신호를 생성하고, 이를 제어유닛(450)에 입력신호로서 전송하게 된다.
이러한 구성에 의하면, 사용자의 선택이나 무선전력 수신장치의 사이즈에 대한감지를 통해, 무선전력 전송장치(400)를 상승 구동할 수 있게 된다.
다음으로, 무선전력 전송장치(400)의 전송유닛(410)의 작동에 따른 무선전력 수신장치(300)의 충전 작동에 대해 도 5를 참조하여 설명한다.
도 5는 도 3의 무선전력 전송장치(400)와 무선전력 수신장치(300) 간의 무선전력 충전을 설명하기 위한 회로도이다. 이하에서는 무선전력 전송장치(400)를 기준으로 설명하나, 전송유닛에 의해 충전 작동 자체는 앞선 실시예의 무선전력 전송장치(200)에도 그대로 적용될 수 있음은 당연하다.
본 도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예와 관련된 무선전력 충전시스템은, 무선전력 전송장치(400, 도 3)와 무선전력 수신장치(300)를 포함한다. 전자기유도 방식에 의해, 무선전력 전송장치(400)가 무선전력신호를 무선전력 수신장치(300)로 전송하면, 이 전력 신호를 수신한 무선전력 수신장치(300)는 상기 무선전력신호의 전력으로 배터리를 충전하거나, 무선전력 수신장치(300)와 연결된 전자기기에 전원을 공급하게 된다.
이하에서는, 무선전력 전송장치(400), 구체적으로는 전송유닛(410)과, 무선전력 수신장치(300)의 연관된 구성에 대하여 각각 설명하도록 한다.
전송유닛(410)은, 전송코일(413), 전송 제어부(414), 및 AC/DC 컨버터(420)를 포함할 수 있다. 그러나, 무선전력 전송장치(400)가 차량의 배터리(DC 전류를 저장하는)를 이용하는 경우라면, AC/DC 컨버터(420)는 필요하지 않을 수 있다.
먼저, 전송코일(413)은 전력 신호를 전자기유도 방식으로 전력 수신장치(300)의 수신코일(310)에 전송하기 위한 장치로서, 본 실시예에서는 2개의 코일[즉, 제1 전송코일(413a) 및 제2 전송코일(413b)]이 적용될 수 있다.
다음으로, 전송 제어부(414)는, 객체 감지부(415), 중앙제어부(416), 스위칭제어부(417), 구동드라이버(418) 및 직렬 공진형 컨버터(419)를 포함할 수 있다.
객체 감지부(415)는 전송코일(413)의 부하변화를 감지하고, 해당 부하변화가 무선전력 수신장치(300)에 의한 것인지를 판단할 수 있다(즉 아이디 확인부로서의 기능을 가짐). 나아가, 전송코일(413)이 제1 전송코일(413a)과 제2 전송코일(413b)로 구성되는 경우에, 객체 감지부(415)는 제1 전송코일(413a) 및 제2 전송코일(413b) 중 어느 전송코일에 대응하여, 무선전력 수신장치(300)의 수신코일(310)이 위치하는지를 판단할 수 있다. 또한, 객체 감지부(415)는 무선전력 수신장치(300)로부터 전송된 충전 상태 신호를 필터링하여 처리하는 기능을 수행한다. 예를 들어, 전송코일(413)을 통해 전송되는 아이디 호출 신호의 응답신호인 아이디 신호가 수신되면, 이를 필터링 하여 처리하고, 충전 중, 배터리 셀이나 충전 전압에 관한 정보를 포함하는 충전 상태 신호(무선전력신호에 대한 감도를 알리는 감도신호를 포함)가 수신되면, 이를 필터링하여 처리하는 기능을 한다.
중앙제어부(416)는 객체 감지부(415)의 판단결과를 전송받아 확인하고, 전송코일(413)에서 수신되는 아이디 신호를 분석하여, 전송코일(413)을 통해 무선전력신호를 송출하기 위한 전력 신호를 구동드라이버(418)로 전송하는 역할을 한다. 전송코일(413)이 제1 전송코일(413a)과 제2 전송코일(413b)로 구성된 경우에, 중앙제어부(416)는 객체 감지부(415)의 판단 결과에 따라 두 개의 전송코일(413a 및 413b) 중 수신코일(310)에 가까운 하나의 전송코일만 작동하도록 제어할 수 있다. 또한, 중앙제어부(416)는 전송코일(413)로부터 충전 상태신호가 수신되면, 이에 기초하여 구동드라이버(418)를 제어하여 무선전력신호를 변경하는 기능을 한다.
스위칭제어부(417)는 직렬 공진형 컨버터(419)와 제1 전송코일(413a) 및 제2 전송코일(413b)의 사이에 스위치의 스위칭동작을 제어하는 것이다. 본 실시예에서는, 2개의 전송코일(413a 및 413b)이 예시되나, 전송코일(413)이 하나만 사용되는 경우에는 당연히 스위칭제어부(417)가 불필요하게 된다.
구동드라이버(418)는 중앙제어부(416)의 제어를 통해 직렬 공진형 컨버터(419)의 동작을 제어하는 것이다.
직렬 공진형 컨버터(419)는 구동드라이버(418)의 제어에 의해 송출하고자 하는 전력신호를 발생하기 위한 송출 전원을 생성하여 전송코일(413)로 공급하는 것이다. 다시 말해, 중앙제어부(416)가 요구되는 전력 값을 갖는 전력 신호의 송출을 위한 전력 제어 신호를 구동드라이버(418)로 전송하면, 구동드라이버(418)는 전송된 전력제어신호에 대응하여 직렬 공진형 컨버터(419)의 동작을 제어하고, 직렬 공진형 컨버터(419)는 구동드라이버(418)의 제어에 의하여 요구되는 전력 값에 대응하는 송출 전력을 전송코일(413)에 인가함으로써, 요구되는 세기의 무선전력신호가 송출되도록 하는 것이다. 직렬 공진형 컨버터(419)는 구동드라이버(418)의 제어에 의해 제1 전송코일(413a) 및 제2 전송코일(413b)을 통해 각각 제 1 객체 감지신호와 제 2 객체 감지신호를 발생하기 위한 전원을 공급하는 역할을 한다.
AC/DC 컨버터(420)는 220V 또는 110V 의 교류 전원을 소정 전압의 직류 전원으로 변경하는 장치로서, 중앙제어부(416)의 제어에 의해, 출력 전압 값이 변경된다. 그러나, AC/DC 컨버터(420)는, 전술한 바대로, 무선전력 전송장치(400)가 차량의 배터리(DC 전류를 저장하는)를 이용하는 경우라면 필요하지 않다.
전력신호를 수신하여 전력을 공급받는 무선전력 수신장치(300)는, 상기 송출된 전력 신호에 의해 유도전력을 생성하는 수신코일(310), 유도된 전력을 정류하는 정류부(320), 정류된 전력으로 충전되는 배터리셀 모듈(330), 그리고, 수신코일(310), 정류부(320) 및 상기 배터리 셀 모듈을 제어하는 수신 제어부(340)를 포함한다.
수신코일(310)은 전송유닛(410)의 전송코일(413)로부터 전송되는 무선전력신호를 수신하기 위한 구성요소이다.
정류부(320)는 수신코일(310)로부터 수신되는 무선전력을 직류 전압으로 정류하며, 충전 개시 전까지는 충전전압으로 충전 상태를 유지하게 된다.
배터리셀 모듈(330)은 수신 제어부(340)의 제어를 받아 정류부(320)에서의 직류 전원을 통해 충전이 되는 충전 대상이 된다. 한편, 배터리셀 모듈(330)에는 과전압 및 과전류방지회로, 온도감지회로 등의 보호회로가 포함되어 구성되며, 또한, 배터리셀의 충전상태 등의 정보를 수집 및 처리하는 충전관리모듈이 포함된다.
수신 제어부(340)는 정류부(320)에서 충전된 전원의 전류를 제어하여 배터리셀 모듈(330)로 적절한 전류가 흐르도록 하는 구성요소이다.
한편, 무선전력 수신장치(300)측으로부터 전송되는 무선전력 수신 신호의 검파를 위하여 3개의 센서가 설치될 수 있다. 3개의 센서는, 구동드라이버(418)의 직류 전류를 측정하기 위한 직류 전류 센서와, 전송코일(413)의 교류 전류 및 교류 전압을 측정하기 위한 교류 전류 센서 및 교류 전압 센서를 포함할 수 있다.
즉, 무선전력 수신장치(300)로부터 무선전력 수신 신호(즉, 아이디 신호 및 충전 상태 신호를 포함)가 전송코일(413)을 통해 수신되게 되면, 이에 따라, 코일(413)에서의 전류 및 전압과 구동드라이버(418)에서의 전류가 변동되게 되고, 이를 감지하여 무선전력 수신 신호를 수신하게 된다.
본 실시예에서는 3개의 센서를 이용하여 보다 정확한 무선전력 수신 신호의 수신이 가능하게 된다. 즉, 중앙제어부(416)는, 교류 전류 센서, 직류 전류 센서, 교류 전압 센서로부터의 신호가 모두 에러인 경우에만 에러신호를 발생시키며, 이 중 어느 하나라도 정상 신호인 경우에는, 정상 수신된 신호에 기초하여 동작을 제어하게 된다. 만약, 2 이상의 신호가 정상신호인 경우, 이들의 전력 레벨을 측정하고, 이중 최선의 신호(전력 레벨이 가장 높은 신호)를 선택하고, 그 최선의 신호를 신호처리하여 무선 수신 신호를 획득하고, 이에 따라 무선전력 전송을 제어하게 된다.
이상에서, 객체 감지부(415)는 감도신호를 중앙 제어부(416)를 통하여 제어유닛(450, 도 4)에 전송할 수 있다. 제어유닛(450)은 감도신호를 입력신호로 삼아, 구동부재(435)의 작동을 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어유닛(450)은 감도신호가 기준 미만이면 구동부재(435)를 조금 작동시킨다. 이후, 감도신호가 개선되면, 큰 사이즈의 무선전력 수신장치(300b)이기에 전송유닛(410)과의 거리가 멀어서 감도신호가 문제인 것으로 판단한다. 그에 의해, 제어유닛(450)은 추가로 구동부재(435)를 가동하여, 전송유닛(410)의 충전면(411)이 거치면(111)과 동일한 높이에 이르게 한다.
다음으로, 또 다른 형태의 무선전력 전송장치(500)에 대해 도 6을 참조하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선전력 전송장치(500)를 설명하기 위한 단면도이다.
본 도면을 참조하면, 무선전력 전송장치(500)는, 전송유닛(510)과, 상승구동유닛(530)을 포함할 수 있다.
전송유닛(510)은 충전면(511)과 지지면(512)을 갖는 등 앞선 실시예들의 전송유닛과 대체로 동일하다.
상승구동유닛(530)은 전송유닛(510)의 충전면(511)이 기울어지도록 상승시키도록 구성될 수 있다. 이를 위해서, 상승구동유닛(530)은 제1 신장부재(531)와, 제2 신장부재(535)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 제1 신장부재(531)와 제2 신장부재(535)는 각각 실린더로 구성될 수 있다. 이때, 제1 신장부재(531)는 회전 조인트(533)를 개재하여 지지면(512)에 연결된다. 그러나, 제2 신장부재(535)는 단지 지지면(512)을 지지할 뿐, 지지면(512)에 연결되지는 않는다.
이러한 구성에 의하면, 제1 신장부재(531)와 제2 신장부재(535)가 각각 최대로 수축된 상태에서는, 전송유닛(510)은 바닥면(131)에 거의 근접한 상태가 된다[도 6의 (a)].
여기서, 제1 신장부재(531)과 제2 신장부재(535)를 가동하면, 전송유닛(510)은 상승 방향(R)으로 상승하여 그의 충전면(511)이 거치면(111)에 대응하는 높이까지 상승되게 된다. 이때, 제2 신장부재(535)를 추가로 신장시키면, 전송유닛(510)의 일 부분만 상승되면서 충전면(511)이 기울어진 상태가 된다. 그에 의해, 충전면(511)에 놓인 무선전력 수신장치(300)도 기울어지게 되고, 이는 사용자가 무선전력 수신장치(300)를 보다 편한 각도에서 바라볼 수 있게 한다.
이때, 기울어진 무선전력 수신장치(300)를 제 위치에 유지하기 위해, 전송유닛(510)의 충전면(511)에는 앞서 설명한 마찰 패드(211a, 도 1)가 설치될 수 있다. 그와 달리, 또는 그와 병행적으로, 충전면(511)의 가장자리에는 기울어진 무선전력 수신장치(300)를 지지하기 위한 돌출부(515)가 구비될 수도 있다.
이상과 달리, 도 6의 (a)의 상태에서 바로 제2 신장부재(535)를 가동하여 전송유닛(510)을 기울이는 것도 가능하다.
마지막으로, 또 다른 형태의 무선전력 전송장치(600)에 대해 도 7을 참조하여 설명한다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선전력 전송장치(600)를 설명하기 위한 단면도이다.
본 도면을 참조하면, 무선전력 전송장치(600)는, 전송유닛(610)과, 상승구동유닛(630)을 포함할 수 있다.
전송유닛(610)은 구성은 앞선 실시예의 그것들과 대체로 동일하다.
상승구동유닛(630)은, 제1 신장부재(631)와 제2 신장부재(633)를 포함할 수 있다. 제1 신장부재(631)가 압축 코일스프링이라면, 제2 신장부재(633)는 실린더로 구성될 수 있다. 이때, 제1 신장부재(631)는 전송유닛(610)의 지지면(612)에 단순 결합되나, 제2 신장부재(633)는 회전 조인트(634)를 개재하여 지지면(612)에 상대 회전 가능하게 결합될 수 있다. 그에 의해, 앞선 실시예에서와 같이, 전송유닛(610)이 기울어지게 하는 것이 가능하다.
본 실시예에서, 상승구동유닛(630)에 의해 전송유닛(610)의 충전면(611)이 거치면(111)과 동일한 높이로 이른 상태에서, 거치대(110)의 고정유닛(150)이 큰 사이즈의 무선전력 수신장치(300b)를 고정해 줄 수 있다.
고정유닛(150)은 거치면(111)에 수납부(130)를 향해 가까워지거나 멀어지도록 설치된다. 구체적으로, 고정유닛(150)은 거치면(111)을 따라 슬라이드 이동될 수 있다. 구체적으로, 고정유닛(150)은, 몸체(151)와, 슬라이더(153)와, 가압부(155)를 포함할 수 있다. 몸체(151)는 큰 사이즈의 무선전력 수신장치(300b)의 높이에 대응하여, 그 이상의 높이를 가질 수 있다. 슬라이더(153)는 몸체(151)의 하부에 연결되어, 거치대(110)에 대해 슬라이딩 가능하게 설치된다. 가압부(155)는 몸체(151)의 상부에 연결되어, 큰 사이즈의 무선전력 수신장치(300b)를 가압하게 된다. 이때, 가압부(155)는 적어도 한 번 이상 휘어진 형태로서, 자유단 측이 탄성적으로 변형되면서 큰 사이즈의 무선전력 수신장치(300b)를 가압할 수 있게 된다.
이러한 구성에 의하면, 큰 사이즈의 무선전력 수신장치(300b)가 수납부(130) 및 거치면(111)에 걸쳐서 놓여질 때, 상승구동유닛(630)에 의해 전송유닛(610)이 상승됨과 아울러, 고정유닛(150)을 조작하여 큰 사이즈의 무선전력 수신장치(300b)를 아래, 그리고 좌우에서 지지하여 고정해 줄 수 있게 된다.
이는 수납부(130) 내에서 위치하게 되는 작은 사이즈의 무선전력 수신장치(300a, 도 2 등 참조)와 달리, 수납부(130)에 수용되지 못하는 큰 사이즈의 무선전력 수신장치(300b)가 충전 위치를 안정적으로 유지하게 할 수 있게 한다.
이러한 고정유닛(150)과 더불어, 설치면(111)에는 앞서 설명한 마찰 패드(211a, 도 1)가 설치되어, 큰 사이즈의 무선전력 수신장치(300b)가 정해진 위치에서 벗어나는 것을 제한할 수도 있다.
상기와 같은 무선전력 전송장치 및 그를 구비하는 차량은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.
또한, 앞서 상승구동유닛의 신장부재로서 코일스프링, 자바라, 및 실린더를 예시하였으나, 다양한 형태의 구성들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 랙과 피니언을 이용하는 경우라면, 거치대(110)의 외측으로 피니언이 노출되어 사용자가 조작할 수 있게 하고 전송유닛에는 피니언에 맞물리는 랙이 설치되게 할 수 있다. 이때, 랙은 전송유닛의 상승 방향을 따르도록 배치되면 될 것이다.
100: 차량 110: 거치대
130: 수납부 150: 고정유닛
200,400,500,600: 무선전력 전송장치
210,410,510,610: 전송유닛 230,430,530,630: 상승구동유닛
300: 무선전력 수신장치 300a: 큰 사이즈의 무선전력 수신장치
300b: 작은 사이즈의 무선전력 수신장치
450: 제어유닛 470: 사용자입력유닛
490: 센싱유닛

Claims (15)

  1. 무선전력 수신장치에 대해 무선전력신호를 전송하도록 구성되는 전송유닛; 및
    상기 전송유닛을 상승 구동하도록 구성되는 상승구동유닛을 포함하는, 무선전력 전송장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전송유닛은, 상기 무선전력 수신장치가 상기 무선전력신호에 의해 충전되기 위해 놓여지는 충전면을 포함하고,
    상기 상승구동유닛은, 상기 전송유닛을 상승 구동하여 상기 충전면이 수평을 유지하거나 기울어지게 하도록 구성되는, 무선전력 전송장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전송유닛은, 상기 충전면에 반대되는 지지면을 더 포함하고,
    상기 상승구동유닛은,
    일 단부가 상기 지지면을 지지하도록 배치되고, 상기 전송유닛이 상승되는 방향을 따라 신장되는 신장부재를 포함하는, 무선전력 전송장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 신장부재는,
    코일 스프링, 자바라, 실린더, 및 랙과 피니언 중 적어도 하나를 포함하는, 무선전력 전송장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 상승구동유닛은,
    상기 신장부재에 연결되어, 상기 신장부재가 신장되도록 구동하는 구동부재를 더 포함하는, 무선전력 전송장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 신장부재는, 상기 전송유닛을 탄성 지지하는 압축된 코일스프링을 포함하고,
    상기 상승구동유닛은, 상기 전송유닛에 대한 걸림을 해제하여 상기 코일스프링이 신장되게 하는 해제 부재를 더 포함하는, 무선전력 전송장치.
  7. 제2항에 있어서,
    입력신호에 근거하여, 상기 상승구동유닛이 작동하도록 제어하는 제어유닛을 더 포함하는, 무선전력 전송장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어유닛에 연결되며, 사용자의 조작에 의해 상기 입력신호를 발생시키도록 구성되는 사용자입력유닛을 더 포함하는, 무선전력 전송장치.
  9. 리세스된 수납부를 구비하는 거치대;
    상기 수납부의 바닥면 상측에 위치하며, 무선전력 수신장치에 대해 무선전력신호를 전송하는 전송유닛; 및
    상기 전송유닛을 상기 거치대에 대해 지지하도록 형성되어, 상기 전송유닛을 상승 구동하는 상승구동유닛을 포함하는, 무선 충전 기능을 갖는 차량.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 거치대는, 상기 수납부의 입구와 대응되는 높이의 거치면을 포함하고,
    상기 전송유닛은, 상기 무선전력 수신장치가 상기 무선전력신호에 의해 충전되기 위해 놓여지는 충전면을 포함하고,
    상기 상승구동유닛은, 상기 충전면이 상기 거치면에 대응하는 높이까지 상기 전송유닛을 상승 구동하도록 구성되는, 무선 충전 기능을 갖는 차량.
  11. 제10항에 있어서,
    입력신호에 근거하여, 상기 상승구동유닛이 작동하도록 제어하는 제어유닛을 더 포함하는, 무선 충전 기능을 갖는 차량.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 거치면에 설치되어, 상기 무선전력 수신장치가 상기 거치면에 놓여지는 것을 감지하여 감지신호를 생성하는 센싱유닛을 더 포함하고,
    상기 제어유닛은, 상기 감지신호를 상기 입력신호로 수신하는, 무선 충전 기능을 잦는 차량.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 전송유닛은, 상기 무선전력 수신장치로부터 상기 무선전력신호의 감도를 수신하여 감도신호를 생성하고,
    상기 제어유닛은, 상기 감도신호를 상기 입력신호로 수신하는, 무선 충전 기능을 갖는 차량.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제어유닛은, 상기 감도신호가 기준 미만이면 상기 상승구동유닛을 작동시킨 후에, 상기 감도신호의 변화를 판단하여 상기 상승구동유닛을 추가로 작동시켜 상기 충전면이 상기 거치면에 대응하는 높이까지 상기 전송유닛을 상승 구동하는, 무선 충전 기능을 갖는 차량.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 거치대는, 상기 수납부를 향해 가까워지거나 멀어지도록 상기 거치면에 설치되어, 상기 무선전력 수신장치를 고정하도록 구성되는 고정유닛을 더 포함하는, 무선 충전 기능을 갖는 차량.
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