KR20150110166A - 무선 충전 장치 - Google Patents

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KR20150110166A
KR20150110166A KR1020140034191A KR20140034191A KR20150110166A KR 20150110166 A KR20150110166 A KR 20150110166A KR 1020140034191 A KR1020140034191 A KR 1020140034191A KR 20140034191 A KR20140034191 A KR 20140034191A KR 20150110166 A KR20150110166 A KR 20150110166A
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wireless charging
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김기태
강동국
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 다면체의 외관으로 이루어지는 무선 충전 장치에 있어서, 상기 다면체의 일부의 면들로 이루어지고, 바닥에 접하여 상기 무선 충전 장치를 지지하는 지지면들과, 상기 다면체의 타면을 이루고, 상기 지지면들 모두와 예각을 이루도록 형성되는 단말기 안착면을 포함하며, 각 지지면이 바닥에 접하였을 때 상기 단말기 안착면이 상기 바닥과 이루는 각도가 상이하도록, 상기 각 지지면과 단말기 안착면은 서로 다른 예각을 이루도록 형성되는 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치를 제공한다.

Description

무선 충전 장치{WIRELESS CHARGING DEVICE}
본 발명은 이동 단말기용 무선충전장치에 관한 것이다.
최근 이동 단말기를 통해 방송이나 멀티캐스트(multicast) 신호를 수신하여 비디오나 텔레비전 프로그램을 시청할 수 있게 됨에 따라 보다 대용량의 배터리 사용이 요구되고 있다. 하지만 지속적인 연구에도 불구하고 아직까지 만족할 정도의 용량을 갖는 배터리가 개발되지 않고 있다. 그 결과 배터리 잔량을 근거로 충전시기 및 충전방법을 적절히 판단하여 충전동작을 수행하지 않는다면 이동 단말기를 통해 종종 비디오나 텔레비전 프로그램을 시청하지 못하는 경우가 발생될 수 있다.
따라서, 이동 단말기의 배터리를 간편하게 충전할 수 있는 다양한 충전장치 및 관련 방법들이 개발되고 있다. 일반적으로 배터리를 충전하기 위해서는 일반 전원과 연결되어 이동 단말기의 배터리에 전기 에너지를 공급하기 위한 충전유닛(또는 충전모체, 충전장치)이 필요하다. 상기 충전 유닛과 배터리의 외부에는 각각 별도의 접촉단자가 구성되어 있어, 상기 두 접촉단자를 서로 접속시킴에 의해 배터리를 충전할 수 있도록 되어 있다. 그러나, 상기 충전 유닛과 배터리에 접촉단자를 구비하면 미관상 좋지 않을 분만 아니라 습기에 노출되어 충전 에너지가 소실되거나 접촉불량에 의해 충전동작이 원활하게 이루어지지 않는 경우가 발생한다.
상기와 같은 문제점을 극복하기 위하여 충전유닛과 배터리에 각각 접촉단자를 구성하지 않고 무선(또는 비접점)으로 간편하게 충전할 수 있는 방법이 개발되었으며, 일부 응용분야에서 이용되고 있다.
하지만, 기존의 무선 충전 장치는 단말기를 다양한 각도로 거치하기 위해 힌지를 이용한 접이식 구조로 이루어지며, 이러한 구조는 장시간 사용시 마모 및 파손이 일어날 수 있다.
본 발명의 일 목적은 장치를 회전시키는 것만으로 이동 단말기를 다양한 각도로 거치하여 충전할 수 있는 무선 충전 장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따르는 무선 충전 장치는 다면체의 외관을 이루며, 상기 다면체의 일부의 면들로 이루어지고, 바닥에 접하여 상기 무선 충전 장치를 지지하는 지지면들과, 상기 다면체의 타면을 이루고 상기 지지면들 모두와 예각을 이루도록 형성되는 단말기 안착면을 포함하며, 각 지지면이 바닥에 접하였을 때 상기 단말기 안착면이 상기 바닥과 이루는 각도가 상이하도록, 상기 각 지지면과 단말기 안착면은 서로 다른 예각을 이루도록 형성된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 단말기 안착면과 중첩되도록 장착되는 무선 충전 모듈을 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 무선 충전 모듈은 상기 단말기 안착면과 오버랩 되도록 배치되는 무선 충전 코일과, 상기 무선 충전 코일의 하단부에 상기 무선 충전 코일과 오버랩 되도록 배치되는 쉴드캔 및 상기 쉴드캔의 하단부에 상기 쉴드캔과 오버랩 되도록 배치되는 인터페이스 모듈을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 무선 충전 장치는 다각형 형상으로 이루어지는 바닥면을 더 포함하고, 상기 지지면들은 상기 바닥면의 각 변에 연결되도록 형성된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 지지면들은 상기 바닥면과 각각 다른 각도를 가지며 상기 각 변에 연결된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 단말기 안착면은 타면들에 비해 마찰력이 높은 재질로 이루어지는 안착 플레이트를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 무선 충전 모듈은 구형을 이루도록 감긴 무선 충전 코일을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 무선 충전 모듈은 상기 무선 충전 코일을 고정시키는 고정부재를 포함하며, 상기 고정부재는 상기 무선 충전 코일의 하단부를 감싸는 제1 돌출부 및 상기 무선 충전 코일을 고정시킬 수 있도록 상기 구의 너비 방향으로 돌출되어 상기 무선 충전 코일의 하단에 걸리는 제2 돌출부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 무선 충전 코일은 서로 다른 방향으로 감기고 내부가 빈 구형을 이루도록 형성되는 제1 및 제2 무선 충전 코일을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 무선 충전 코일은 상기 제1 무선 충전 코일이 이루는 구의 내부에 배치된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 따르는 무선 충전 장치는 단말기 안착면과 서로 다른 각도를 이루도록 형성되는 다수의 지지면들을 구비하여, 충전 장치를 회전시키는 것만으로 이동 단말기 거치 각도를 조절할 수 있다. 이를 통해, 종래의 충전 장치에 비해 긴 수명과 높은 내구성을 가지는 충전 장치를 구현할 수 있으며, 단말기 충전 중 사용자가 다양한 형태로 이동 단말기를 사용하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 무선 충전 장치의 사시도.
도 2a 내지 도 2c는 이동 단말기가 거치된 상태의 무선 충전 장치를 서로 다른 방향에서 바라본 개념도.
도 3a 내지 도 3d는 무선 충전 장치를 회전시켜 단말기 거치 각도를 변경시키는 것을 나타낸 개념도.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따르는 무선 충전 장치의 정면도.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따르는 무선 충전 장치의 배면도.
도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따르는 무선 충전 장치의 측면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따르는 무선 충전 장치의 측단면도.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따르는 무선 충전 장치의 내부 구조를 나타낸 개념도.
도 7은 도 5에 도시된 무선 충전 장치의 분해 사시도.
도 8은 도 7에 도시된 무선 충전 모듈의 확대도.
도 9는 본 발명의 무선충전모듈의 동작을 설명하기 위한 개념도.
도 10 및 도 11은 무선 충전 장치의 서브 바디 조립 구조를 나타낸 개념도.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 충전 모듈을 나타내는 개념도.
도 13 및 도 14는 도 12의 무선 충전 모듈의 결합 구조를 나타내는 개념도.
도 15 및 도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 충전 장치의 내부 구조를 나타낸 개념도.
이하, 본 발명과 관련된 무선 충전 장치에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
본 명세서에서 설명되는 이동 단말기에는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션 등이 포함될 수 있다. 그러나 본 명세서에 기재된 실시예에 따른 구성은 이동 단말기(100)에만 적용 가능한 경우를 제외하면, 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터 등과 같은 고정 단말기에도 적용될 수도 있음을 본 기술분야의 통상의 기술자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 무선 충전 장치(200)의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 무선 충전 장치(200)의 몸체는 메인 바디(210)와 서브 바디(220)로 구성된다. 이러한 구분은 설명의 편의를 위한 것으로 메인 바디(210)와 서브 바디(220)가 분리되는 구조로 이루어질 필요는 없다. 메인 바디(210)는 단말기 안착면(211) 및 상기 안착면의 둘레에 형성되는 주변면들(212)을 포함한다. 서브 바디(220)는 바닥면(221) 및 상기 바닥면(221)의 둘레에 형성되는 지지면들(222)을 포함한다.
도 2a 내지 도 2c는 이동 단말기(100)가 거치된 상태의 무선 충전 장치(200)를 서로 다른 방향에서 바라본 개념도이다.
도시된 바에 따르면, 이동 단말기(100)는 무선 충전 장치(200)의 단말기 안착면(211)에 거치된다. 이 때, 지지면들(222) 중 하나의 면은 바닥에 접하여 장치를 지지한다. 바닥면(221)에는 인터페이스부가 형성될 수 있다. 상기 인터페이부에는 장치에 전력을 공급하는 전력 공급 케이블이나, USB 등이 결합될 수 있다.
도 3a 내지 도 3d는 무선 충전 장치(200)를 회전시켜 단말기 거치 각도를 변경시키는 것을 나타낸 개념도이다.
도 3a를 참조하면, 무선 충전 장치(200)는 이동 단말기(100)가 바닥과 θ1 각도를 이루도록 배치된다. 지지면들(222) 중 일부의 면(B)은 바닥에 접하고, 상기 면(B)과 단말기 안착면(211)은 일정 각도(θ1) 를 이루도록 형성된다. 따라서, 이동 단말기(100)는 바닥과 θ1 각도를 유지하며 안착될 수 있다.
주변면 중 위쪽을 향해 배치되는 면(A)에는 상기 각도(θ1)가 적혀 있을 수 있다. 사용자는 A면을 보고 단말기의 거치 각도를 확인하는 것이 가능하다.
도 3b에는 도 3a의 무선 충전 장치(200)를 바닥면(221)을 중심으로 회전시킨 상태가 도시되어 있다. 바닥면(221)과 지지면들(222)은 서로 다른 각도를 갖도록 연결되어 있다. 도 3b를 참조하면 바닥에 접하는 지지면과 단말기 안착면(211)은 θ2 각도를 갖도록 형성된다.
도 3c에는 도 3b의 무선 충전 장치(200)를 바닥면(221)을 중심으로 더 회전시킨 상태가 도시되어 있다. 바닥에 접하는 지지면과 단말기 안착면(211)은 θ3 각도를 갖도록 형성된다.
도 3d에는 도 3c의 무선 충전 장치(200)를 바닥면(221)을 중심으로 더 회전시킨 상태가 도시되어 있다. 바닥에 접하는 지지면과 단말기 안착면(211)은 θ4 각도를 갖도록 형성된다.
도 3a 내지 도 3d에 도시된 바와 같이 사용자는 무선 충전 장치(200)를 회전시켜 바닥과 이동 단말기(100)가 이루는 각도를 변경할 수 있다. 이를 통해, 사용자는 단말기를 충전시키는 중에도 다양한 모드로 이용하는 것이 가능하다.
예를 들어, 이동 단말기(100)를 통해 영상을 시청하고자 하는 경우 원거리에서도 단말기의 화면을 볼 수 있어야 한다. 이 경우에는 도 3d에 도시된 바와 같이 단말기가 바닥과 이루는 각도를 크게 하는 것이 바람직하다.
또한, 사용자는 충전 중인 단말기에 근접하여 단말기를 사용하여야 할 경우가 존재한다. 예를 들어, 단말기 화면을 터치하여 단말기에 신호를 입력하거나 단말기에 연결된 키보드를 이용하여 단말기에 신호를 입력하는 경우 사용자는 단말기에 근접하여 사용하게 된다. 이 때, 단말기와 바닥의 각도가 크면 사용자가 단말기의 화면을 잘 볼 수 없다. 따라서, 이 경우에는 도 3a에 도시된 바와 같이 단말기가 바닥과 이루는 각도를 작게 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 무선 충전 장치(200)에는 장치가 놓인 방향을 감지하거나 바닥에 접하는 지지면을 감지하는 센서 모듈과, 이동 단말기(100)에 신호를 전송하는 통신 모듈이 장착될 수 있다.
지지면중 제1 면이 바닥에 접할 경우에는 통신 모듈을 통해 이동 단말기(100)에 제1 모드가 실행되도록 신호를 전달하고, 지지면 중 제2 면이 바닥에 접할 경우 통신 모듈을 통해 이동 단말기(100)에 제2 모드가 실행되도록 신호를 전달할 수 있다.
예를 들어, 도 3a와 같이 바닥면(221)과 작은 각도를 갖도록 단말기가 단말기 안착면(211)에 안착되는 경우 이동 단말기(100)에는 문자 입력 모드가 실행되고, 도 3d과 같이 바닥면(221)과 큰 각도를 갖도록 단말기가 단말기 안착면(211)에 안착되는 경우 DMB 모드가 실행될 수 있다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따르는 무선 충전 장치(200)의 정면도이고, 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따르는 무선 충전 장치(200)의 배면도, 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따르는 무선 충전 장치(200)의 측면도이다.
도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 무선 충전 장치(200)의 몸체는 메인 바디(210)와 서브 바디(220)로 구성된다. 도시된 바에 따르면, 메인 바디(210)는 단말기 안착면(211) 및 상기 안착면의 둘레에 형성되는 주변면들(212)을 포함한다. 서브 바디(220)는 바닥면(221) 및 상기 바닥면(221)의 둘레에 형성되는 지지면들(222)을 포함한다.
단말기 안착면(211)에는 단말기의 접촉을 감지하는 감지부(213)가 형성될 수 있다. 상기 감지부(213)는 단말기 바디에 의하여 눌릴 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 감지부(213)가 눌리면 무선 충전 모듈(300)에 전력이 공급되어 이동 단말기(100)를 충전시킨다. 상기 감지부(213)는 상기와 같이 압력을 감지하는 방식으로 형성될 수도 있고, 전자기파를 이용하여 단말기의 근접을 감지하도록 형성될 수도 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따르는 무선 충전 장치(200)의 측단면도이고, 도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따르는 무선 충전 장치(200)의 내부 구조를 나타낸 개념도이다.
도 5 내지 도 6b를 참조하면, 무선 충전 장치(200)의 내부에는 무선 충전 모듈(300)이 장착된다. 무선 충전 모듈(300)은 단말기 안착면(211)과 중첩되도록 배치된다.
상기 도면들과 도 8을 참조하면, 무선 충전 모듈(300)은 무선 충전 코일(310)과, 쉴드캔(320)과, PCB(330)와, 부품실장부(340)와, 무게추(350) 및 인터페이스 모듈(360) 등을 포함한다.
무선 충전 코일(310)은 상기 단말기 안착면(211)의 하부에 상기 안착면과 오버랩되도록 배치되고, 유도 기전력을 발생시켜 상기 이동 단말기(100)를 충전시킨다. 무선 충전 코일(310)에 흐르는 전류는 이동 단말기(100)의 안착 여부에 따라 조정될 수 있다. 안착면은 무선 충전 장치(200)의 타면들에 비해 마찰력이 높은 재질로 이루어지는 안착 플레이트(211a)를 포함할 수 있다. 이동 단말기(100)는 안착 플레이트(211a)에 접촉하여 거치된다.
쉴드캔(320)은 상기 무선 충전 코일(310)의 하부에 배치된다. 쉴드캔(320)은 무선 충전 코일(310)에서 발생하는 자기장이 회로부품에 영향을 미치지 않도록 상기 자기장을 쉴딩한다.
PCB(330)에는 무선 충전 코일(310)이나 회로 부품들이 장착될 수 있다. 도시된 바에 따르르면, PCB(330)는 나사(331)에 의하여 안착 플레이트(211a)에 결합된다.
부품실장부(340)에는 무선 충전 모듈(300)이 동작하기 위한 회로부품들이 장착될 수 있다. 상기 회로부품들은 이동 단말기(100)와 통신하는 통신 모듈, 중력 감지 센서 등을 포함하며, 무선 충전 장치(200)를 전반적으로 제어하는 제어부도 포함될 수 있다.
무게추(350)는 무선 충전 장치(200)의 무게 중심을 낮추어 장치가 안정적으로 놓일 수 있게 한다. 또한, 장치는 크리스탈이나 메탈 느낌의 외관을 갖도록 제작될 수 있다. 이 때, 무게추(350)는 장치 전체의 무게를 늘려 장치가 실제로 이러한 재료로 이루어진 듯한 느낌을 줄 수 있다.
인터페이스 모듈(360)은 회로부품들과 와이어로 연결되어 전기적인 신호를 송수신한다. 인터페이스 모듈(360)은 장치의 외부로 노출되도록 형성되며 USB나 전력 공급 케이블이 연결될 수 있다.
도 7은 도 5에 도시된 무선 충전 장치(200)의 분해 사시도이다.
도 7을 참조하면, 무선 충전 장치(200) 몸체는 메인 바디(210)와 서브 바디(220)로 구성되고, 상기 몸체의 내부에는 무선 충전 모듈(300)이 장착된다.
메인 바디(210)의 안착면에는 안착 플레이트(211a)가 장착될 수 있다. 안착 플레이트(211a)는 마찰력이 높은 탄성 재질로 구성되어 이동 단말기(100) 안착시 단말기가 미끄러지지 않게 한다.
서브 바디(220)의 바닥면(221)에는 고정부재가 장착될 수 있다. 상기 고정부재에는 연결 단자가 삽입되는 단자홀이 형성된다.
외부 연결 케이블(500)은 커넥터(510)와, 상기 커넥터(510)에 연결되는 USB(520) 등을 포함할 수 있다. 커넥터(510)의 단자는 상기 단자홀에 삽입되어 인터페이스 모듈(360)에 전기적으로 연결된다.
도 9는 본 발명의 무선충전모듈의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
도 9a 및 도 9b는 본 명세서에 개시된 실시 예들에서 채용 가능한 전자기 유도 방식의 무선 충전 모듈(300) 및 단말기 충전회로(400)의 구성의 일부를 예시적으로 나타낸 블록도이다.
도 9a를 참조하면, 상기 무선 충전 모듈(300)의 상기 전력 변환부(311)는 전송 코일(Tx coil,3111b) 및 인버터(3112)를 포함하도록 구성될 수 있다.
상기 전송 코일(3111b)는, 전술된 바와 같이, 전류의 변화에 따라 무선 전력 신호에 해당하는 자기장을 형성한다. 어떤 실시 예들에서, 상기 전송 코일(3111b)은 평판 나선형태(Planar Spiral type)로 구현될 수 있다. 또한, 어떤 실시 예들에서는 상기 전송 코일(3111b)이 원통형 솔레노이드 형태(Cylindrical Solenoid type)로 구현될 수 있다.
상기 인버터(3112)는 상기 전원 공급부(390)로부터 얻은 직류 입력(DC input)을 교류 파형(AC waveform)으로 변형시킨다. 상기 인버터(3112)에 의해 변형된 교류 전류는 상기 전송 코일(3111b) 및 커패시터(capacitor)(미도시)를 포함하는 진동 회로(resonant circuit)를 구동시킴으로써 자기장이 상기 전송 코일(3111b)에서 형성된다.
그 밖에, 상기 전력 변환부(311)는 위치 결정부(Positioning Unit, 미도시)를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
상기 위치 결정부는 상기 유도 결합 방식에 의한 무선 전력 전달의 효율을 높이기 위하여 상기 전송 코일(3111b)을 이동 또는 회전시킬 수 있다. 이는, 전술된 바와 같이, 유도 결합 방식에 의한 전력 전달은 1차 및 2차 코일을 포함하는 상기 무선 충전 모듈(300) 및 상기 단말기 충전회로(400) 사이의 배열(alignment) 및 거리(distance)의 영향을 받기 때문이다. 특히, 상기 위치 결정부는 상기 단말기 충전회로(400)가 상기 무선 충전 모듈(300)의 활동 영역 내에 존재하지 않는 경우에 사용될 수 있다.
따라서, 상기 위치 결정부는 상기 무선 충전 모듈(300)의 상기 전송 코일(3111b)과 및 상기 단말기 충전회로(400)의 상기 수신 코일(4911a)의 중심간 거리(distance)가 일정 범위 이내가 되도록 상기 전송 코일(3111b)을 이동시키거나, 상기 전송 코일(3111b)과 상기 수신 코일(4911a)의 중심이 중첩되도록 상기 전송 코일(3111b)를 회전시키는 구동부(미도시)를 포함하도록 구성될 수 있다.
이를 위하여, 상기 무선 충전 모듈(300)는 상기 단말기 충전회로(400)의 위치를 감지하는 센서로 이루어진 위치 감지부(detection unit, 미도시)를 더 구비할 수 있고, 상기 전력 송신 제어부(312)는 상기 위치 감지 센서로부터 수신한 상기 단말기 충전회로(400)의 위치 정보를 기초로 상기 위치 결정부를 제어할 수 있다.
또한, 이를 위하여 상기 전력 송신 제어부(312)는 상기 변복조부(313)를 통하여 상기 단말기 충전회로(400)와의 배열 또는 거리에 대한 제어 정보를 수신하고, 상기 수신된 배열 또는 거리에 대한 제어 정보를 기초로 상기 위치 결정부를 제어할 수 있다.
만약, 상기 전력 변환부(311)가 복수의 전송 코일을 포함하도록 구성되었다면, 상기 위치 결정부는 상기 복수의 전송 코일 중에서 어느 것이 전력 전달을 위하여 사용될 것인지 결정할 수 있다.
한편, 상기 전력 변환부(311)는 전력 센싱부(3115)를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 무선 충전 모듈(300) 측의 전력 센싱부(3115)는 상기 전송 코일(3111b)에 흐르는 전류 또는 전압을 모니터링한다. 상기 전력 센싱부(3115)는 무선 충전 모듈(300)의 정상동작 여부를 확인하기 위한 것으로, 외부로부터 공급되는 전원의 전압 또는 전류를 검출하고, 상기 검출된 전압 또는 전류가 임계값을 초과하는지를 확인할 수 있다. 상기 전력 센싱부(3115)는, 도시되지 않았으나, 외부로부터 공급되는 전원의 전압 또는 전류를 검출하기 위한 저항과 상기 검출된 전원의 전압값 또는 전류값과 임계값을 비교하여 그 비교 결과를 출력하는 비교기를 포함할 수 있다. 상기 전력 센싱부(3115)의 상기 확인 결과를 기초로, 상기 전력 송신 제어부(312)는 스위칭부(미도시)를 제어하여 상기 전송 코일(3111b)로 인가되는 전원을 차단할 수 있다.
도 9b를 참조하면, 상기 단말기 충전회로(400)의 전원 공급부는 수신 코일(Rx 코일, 4911a) 및 정류 회로(4913)를 포함하도록 구성될 수 있다.
상기 전송 코일(3111b)로부터 형성된 자기장에 변화에 의하여 상기 수신 코일(4911a)에서 전류가 유도된다. 상기 수신 코일(4911a)의 구현 형태는, 상기 전송 코일(3111b)의 경우와 마찬가지로 실시 예들에 따라, 평판 나선 형태 또는 원통형 솔레노이드 형태일 수 있다.
또한, 무선 전력의 수신 효율을 높이거나 공진 감지(resonant detection)를 위해 직/병렬 커패시터들(series and parallel capacitors)이 상기 수신 코일(4911a)과 연결되도록 구성될 수 있다.
상기 수신 코일(4911a)은 단일 코일 또는 복수의 코일 형태일 수 있다.
상기 정류 회로(4913)는 교류를 직류로 변환시키기 위하여 전류에 대하여 전파 정류(full-wave rectification)를 수행한다. 상기 정류 회로(4913)는, 예컨대, 4개의 다이오드로 이루어진 브릿지(full bridge) 정류 회로, 또는 능동 소자(active components)를 이용한 회로로 구현될 수 있다.
그 밖에, 상기 정류 회로(4913)는 정류된 전류를 보다 평탄하고 안정적인 직류로 만들어 주는 평활 회로(regulator)를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 정류 회로(4913)의 출력 전원은 상기 전원 공급부의 각 구성 요소들에게 공급된다. 또한, 상기 정류 회로(4913)은 출력되는 직류 전원을 상기 전원 공급부의 각 구성 요소(예컨대, 충전부(298)와 같은 회로)에 필요한 전원에 맞추기 위하여 적정한 전압으로 변환하는 직류-직류 변환기(DC-DC converter)를 더 포함할 수 있다.
상기 변복조부(493)는 상기 전력 수신부(491)과 연결되고, 직류 전류에 대해서는 저항(resistance)이 변하는 저항성 소자로 구성될 수 있고, 교류 전류에 대해서는 리액턴스(reactance)가 변하는 용량성 소자로 구성될 수 있다. 상기 전력 수신 제어부(492)는 상기 변복조부(493)의 저항 또는 리액턴스를 변경시킴으로써 상기 전력 수신부(491)에 수신되는 무선 전력 신호를 변조할 수 있다.
한편, 상기 전원 공급부는 전력 센싱부(4914)를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 단말기 충전회로(400) 측의 전력 센싱부(4914)는 상기 정류 회로(4913)에 의하여 정류된 전원의 전압 및/또는 전류를 모니터링하고, 상기 모니터링 결과 상기 정류된 전원의 전압 및/또는 전류가 임계값을 초과하는 경우 상기 전력 수신 제어부(492)는 적절한 전력을 전달하도록 상기 무선 충전 모듈(300)에게 전력 제어 메시지를 송신한다.
도 10 및 도 11은 무선 충전 장치(200)의 서브 바디(220) 조립 구조를 나타낸 개념도이다.
도시된 바에 따르면, 무선 충전 장치(200)의 내부에는 무선 충전 모듈(300)이 장착되고, 서브 바디(220)는 메인 바디(210)에 결합되어 무선 충전 장치(200)의 외관을 이룬다. 서브 바디(220)는 바닥면(221) 및 지지면들(222)로 구성된다. 바닥면(221)에는 결합부재가 조립될 수 있으며, 상기 결합부재는 나사(224)에 의하여 서브 바디(220)에 결합된다.
서브 바디(220)에는 인터페이스 모듈(360)을 고정하는 고정부가 형성될 수 있다. 상기 고정부는 장치의 내부를 향해 돌출되는 돌출벽(225)을 포함하고, 상기 돌출벽(225)의 내면에는 인터페이스 모듈(360)을 고정시키는 고정돌기(226)가 형성된다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 충전 모듈(300)을 나타내는 개념도이다.
도 12를 참조하면, 무선 충전 장치(200)의 내부에는 무선 충전 모듈(300)이 장착된다.
무선 충전 모듈(300)은 무선 충전 코일(382)과 PCB(381) 등을 포함한다.
본 실시예에 따르면, 무선 충전 코일(382)은 구형을 이루도록 감긴다. 상기 코일은 단말기 안착면(211)에 수직인 축을 중심으로 나선을 그리며 감기는 것이 바람직하다. 상기와 같이 코일이 감긴 경우 단말기 안착면(211)에서 코일을 바라보았을 경우 원형을 이루며 감긴 것과 같은 효과를 얻을 수 있다.
PCB(330)는 상기 코일과 이격되어 배치될 수 있으며 PCB(330)와 코일은 와이어를 통해 연결되어 전기적 신호를 주고 받는다.
상기 코일로 이루어지는 구의 내부는 빈 공간일 수 있다. 상기 공간에는 인터페이스 모듈(360)이 배치될 수 있다. 인터페이스 모듈(360)은 회로부품들과 와이어로 연결되어 전기적인 신호를 송수신한다. 인터페이스 모듈(360)은 장치의 외부로 노출되도록 형성되며 USB나 전력 공급 케이블이 연결될 수 있다. 인터페이스 모듈(360)은 도 5에 도시된 실시예와 비슷한 구조로 구성되어 외부로 노출될 수 있다.
도 13 및 도 14는 도 12의 무선 충전 모듈(300)의 결합 구조를 나타내는 개념도이다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 무선 충전 모듈(300)은 무선 충전 코일(382)을 고정시키는 고정부재(231)를 포함한다.
고정부재(231)는 무선 충전 코일(310)의 하단부를 감싸는 제1 돌출부(232)와, 무선 충전 코일(310)의 하단에 걸리는 제2 돌출부(233)를 포함한다.
제1 돌출부(232)는 무선 충전 코일(382)의 하단부에 접하는 빗면을 구비하여 고정된 코일이 좌우로 흔들리는 것을 방지한다.
제2 돌출부(233)는 구의 너비 방향으로 돌출되어 무선 충전 코일(382)의 하단에 걸린다. 여기서 구의 너비 방향이라 함은 도 13에서 좌우 방향을 의미한다.
고정부재에는 PCB(330) 조립부가 형성된다. 상기 PCB(330) 조립부는 제1 돌출부(232)와 인접하여 배치된다.
도 15 및 도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 충전 장치(200)의 내부 구조를 나타낸 개념도이다.
도 15를 참조하면, 무선 충전 코일은 서로 다른 방향으로 감긴 두 개의 구형 코일로 이루어진다. 제1 무선 충전 코일(382)은 단말기 안착면(211)에 수직인 축 주위를 감는 형상으로 이루어지고, 제2 무선 충전 코일(383)은 타면에 수직인 축 주위를 감는 형상으로 이루어진다.
제2 무선 충전 코일(383)은 제1 무선 충전 코일(382)로 이루어지는 구의 내부에 배치된다. 제1 무선 충전 코일(382)과 제2 무선 충전 코일(383)은 서로 독립적으로 작동된다. 다시 말해, 단말기 안착면(211)에 단말기가 놓이는 경우 제1 무선 충전 코일(382)에 전류가 흐르고, 타면에 단말기가 놓이는 경우 제2 무선 충전 코일(383)에 전류가 흐른다. 즉, 본 실시예에서는 단말기는 무선 충전 장치(200)의 단말기 안착면(211)에 놓여서만 충전되는 것이 아니다. 상기 타면에도 안착 플레이트(211a)가 장착될 수 있다.
이동 단말기(100)는 단말기 안착면(211) 및 상기 타면에 동시에 안착될 수 있다. 다시 말해, 2개의 이동 단말기(100)가 무선 충전 장치(200)의 서로 다른 두 면에 동시에 놓여진 상태에서 충전될 수 있다. 이 때, 제1 무선 충전 코일(382)과 제2 무선 충전 코일(383)에는 번갈아 전류가 흘러 상호간 자기장 간섭을 배제할 수 있다.
도 16을 참조하면, 무선 충전 장치(200)는 3개의 구형 무선 충전 코일을 구비한다. 각각의 무선 충전 코일은 서로 다른 면에 수직인 축의 둘레를 감싸는 형상으로 이루어진다. 다시 말해, 제1 무선 충전 코일(384)의 정점은 무선 충전 장치(200)의 제1 면에 인접하고, 제2 무선 충전 코일(385)의 정점은 제2 면에 인접하며, 제3 무선 충전 코일(386)은 제3 면에 인접하도록 형성된다. 제1 내지 제3 무선 충전 코일의 저점은 내부바디에 접하도록 형성된다. 내부바디에는 전력 공급부가 형성되어 무선 충전 코일에 전력을 공급한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 면에 이동 단말기(100)가 놓이면 제1 무선 충전 코일(384)에 압력이 가해지고 무선 충전 코일은 내부바디에 형성된 전력공급부에 전기적으로 연결된다. 제1 무선 충전 코일(384)에 전력이 공급되어 제1 면에 놓인 이동 단말기(100)의 충전이 시작된다. 제2면 및 제3 면에 단말기가 놓이는 경우에도 마찬가지 매커니즘이 적용될 수 있다.
이상에서 설명한 무선 충전 장치(200)는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (10)

  1. 다면체의 외관으로 이루어지는 무선 충전 장치에 있어서,
    상기 다면체의 일부의 면들로 이루어지고, 바닥에 접하여 상기 무선 충전 장치를 지지하는 지지면들;
    상기 다면체의 타면을 이루고, 상기 지지면들 모두와 예각을 이루도록 형성되는 단말기 안착면을 포함하며,
    각 지지면이 바닥에 접하였을 때 상기 단말기 안착면이 상기 바닥과 이루는 각도가 상이하도록, 상기 각 지지면과 단말기 안착면은 서로 다른 예각을 이루도록 형성되는 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단말기 안착면과 중첩되도록 장착되는 무선 충전 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 무선 충전 모듈은,
    상기 단말기 안착면과 오버랩 되도록 배치되는 무선 충전 코일;
    상기 무선 충전 코일의 하단부에 상기 무선 충전 코일과 오버랩 되도록 배치되는 쉴드캔; 및
    상기 쉴드캔의 하단부에 상기 쉴드캔과 오버랩 되도록 배치되는 인터페이스 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    다각형 형상으로 이루어지는 바닥면을 더 포함하고,
    상기 지지면들은 상기 바닥면의 각 변에 연결되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 지지면들은,
    상기 바닥면과 각각 다른 각도를 가지며 상기 각 변에 연결되는 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 단말기 안착면은,
    타면들에 비해 마찰력이 높은 재질로 이루어지는 안착 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 무선 충전 모듈은,
    구형을 이루도록 감긴 무선 충전 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 무선 충전 모듈은,
    상기 무선 충전 코일을 고정시키는 고정부재를 포함하며,
    상기 고정부재는
    상기 무선 충전 코일의 하단부를 감싸는 제1 돌출부; 및
    상기 무선 충전 코일을 고정시킬 수 있도록 상기 구의 너비 방향으로 돌출되어 상기 무선 충전 코일의 하단에 걸리는 제2 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 무선 충전 코일은,
    서로 다른 방향으로 감기고 내부가 빈 구형을 이루도록 형성되는 제1 및 제2 무선 충전 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 무선 충전 코일은,
    상기 제1 무선 충전 코일이 이루는 구의 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
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