KR20160000997U - 차량의 무선충전장치 - Google Patents

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Abstract

본 고안은, 차량 내부에 고정되며, 이동 단말기가 안착되는 케이스 및 상기 케이스 내부에 배치되며, 상기 이동 단말기가 충전되게 무선충전신호를 출력하는 신호생성부가 구현된 인쇄회로기판을 포함하고, 상기 신호생성부는, 상기 인쇄회로기판의 제1 영역에 실장된 유도코일, 상기 제1 영역을 제외한 상기 인쇄회로기판의 제2 영역에 패터닝된 공진동박패턴 및 상기 이동 단말기로부터 전송된 무선충전방식에 따라 상기 유도코일 및 상기 공진동박패턴 중 어느 하나를 선택하여, 상기 이동 단말기가 충전되게 제어하는 제어부를 포함하는 차량의 무선충전장치를 제공한다.

Description

차량의 무선충전장치{Wireless power charging apparatus of vehicle}
본 고안은 차량의 무선충전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이동 단말기의 무선충전방식에 대응하는 무선충전신호를 출력하기 용이한 차량의 무선충전장치에 관한 것이다.
일반적으로, 사람들이 휴대하는 이동 단말기, 즉 휴대용 이동 단말기는 자체 결합된 전원부 또는 배터리와 같이 별도로 장착 가능한 전원부에 의한 전력을 사용하여 구동되는 전자기기이다.
이와 같은 휴대용 이동 단말기는 휴대가 가능하기 때문에 매우 편리하지만, 수시로 전원을 충전시켜 주어야 하는 문제점이 있고, 사용자는 가정용 전기를 끌어다 와이어 커넥터와 같은 유선 케이블을 이용하여 전기 공급을 실시함으로써 충전하여야 하는 바, 평상시 유선 케이블을 함께 휴대하여야 하는 문제점이 있다.
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 최근에는 스마트폰과 같은 휴대용 이동 단말기 제품이 광범위한 소비자층을 확보하면서 단말기의 사용도가 증가함에 따라 상기 휴대용 이동 단말기에 자기유도방식(WPC, PMA) 또는 자가공명방식(A4MP)에 의한 무선충전장치에 대한 연구중에 있다.
본 고안의 목적은, 이동 단말기의 무선충전방식에 대응하는 무선충전신호를 출력하기 용이한 차량의 무선충전장치를 제공함에 있다.
본 고안에 따른 차량의 무선충전장치는, 차량 내부에 고정되며, 이동 단말기가 안착되는 케이스 및 상기 케이스 내부에 배치되며, 상기 이동 단말기가 충전되게 무선충전신호를 출력하는 신호생성부가 구현된 인쇄회로기판을 포함하고, 상기 신호생성부는, 상기 인쇄회로기판의 제1 영역에 실장된 유도코일, 상기 제1 영역을 제외한 상기 인쇄회로기판의 제2 영역에 패터닝된 공진동박패턴 및 상기 이동 단말기로부터 전송된 무선충전방식에 따라 상기 유도코일 및 상기 공진동박패턴 중 어느 하나를 선택하여, 상기 이동 단말기가 충전되게 제어하는 제어부를 포함한다.
상기 유도코일은, 상기 공진동박패턴과 미 중첩된다.
상기 유도코일은, 상기 공진동박패턴과 소정거리 이격된다.
상기 제어부는, 상기 무선충전방식이 유도방식이면, 상기 유도코일로 전원이 공급되게 제어하여 상기 무선충전신호가 출력되게 제어한다.
상기 제어부는, 상기 무선충전방식이 공진방식이면, 상기 공진동박패턴으로 전원이 공급되게 제어하여 상기 무선충전신호가 출력되게 제어한다.
본 고안에 따른 차량의 무선충전장치는, 인쇄회로기판 상에 유도코일 및 공진동박패턴이 서로 미 중첩되도록 함으로써, 유도코일 및 공진동박패턴 사이에 간섭을 최소화함으로써, 무선충전신호의 신호레벨이 낮아지는 것을 방지할 수 있으며, 이동 단말기의 무선충전요율을 증가시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 고안에 따른 차량의 무선충전장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 고안에 따른 차량의 무선충전장치에 포함된 인쇄회로기판의 송신부를 나타낸 상면도이다.
도 3은 도 1에 나타낸 차량의 무선충전장치에 대한 제어구성을 나타낸 제어블록도이다.
본 고안의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 고안은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 고안의 개시가 완전하도록 하고, 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 고안은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하에서는 도면을 참조하여 실시예를 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 고안에 따른 차량의 무선충전장치를 나타낸 사시도이다.
도 1을 참조하면, 차량의 무선충전장치는, 차량 내부에 배치된 바디부(10), 바디부(10)에 구비되고, 차량 내부에 탑승한 탑승객(즉, 인체)의 움직임을 감지하여 소정의 신호를 출력하는 동작 감지부(20), 배터리로부터 배터리 전원을 공급받아 자기유도방식(WPC, PMA) 및 자가공진방식(A4WP) 중 어느 하나에 대응하는 무선전력신호를 송신하는 송신부(미도시) 및 바디부(10)에 배치되는 탑승객의 이동 단말기(100)에 포함된 수신기의 충전 방식에 따라 상기 송신부를 제어하는 제어부(미도시)를 포함할 수 있다.
바디부(10)는 차량 내에 설치되되, 차실의 어느 일부에 고정식으로 구비될 수 있음은 물론, 착탈식으로 구비될 수 있다.
한편, 바디부(10) 내부에는 상술한 바와 같이, 동작 감지부(20), 상기 송신부 및 상기 제어부가 구비되어, 이동 단말기(100)에 포함된 상기 수신의 충전 방식에 따라 상기 배터리 전원을 이용하여 상기 무선전력신호를 이동 단말기(100)의 수신부로 송신할 수 있다.
여기서, 상기 송신부는 이동 단말기(100)에 구비된 상기 수신부와 상호 작용할 수 있는 자기유도방식(WPC, PMA) 및 자가공명방식(A4WP) 각각에 대응하는 서로 다른 주파수의 무선전력신호를 생성하는 구성일 수 있으며, 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.
동작 감지부(20)는 바디부(10)에 인접되는 부위로 상기 차량 내에 탑승한 승객의 움직임을 감지하는 역할을 한다.
보다 상세하게는, 동작 감지부(20)는 상기 탑승객의 움직임을 감지하되, 바디부(10)로 접근하는 특정 움직임을 감지함으로써 상기 탑승객이 자신의 이동 단말기(100)의 배터리를 무선 충전하기 위하여 바디부(10)로 접근하고 있음을 1차적으로 판정하도록 돕는 기능을 수행한다.
동작 감지부(20)는 인체로부터 발산되는 소정의 열을 감지하는 IR 센서일 수 있다. 본래 IR 센서는 적외선을 감지하는 센서인 바, 차량 내부의 인체로부터 발산되는 적외선을 감지함으로써 탑승객이 바디부(10)로 접근하는지 여부를 1차적으로 감지하는 역할을 하는 것이다.
한편, 바디부(10)의 상부면에는 이동 단말기(100)가 안착되는 안착부(30)가 형성된다.
안착부(30)에는 WPC 방식에 의한 무선 충전이 용이하도록 이동 단말기(100)를 견고하게 고정시키는 미도시의 고정 수단이 구비될 수 있다.
실시 예에서, 바디부(10) 및 안착부(30)는 동작 감지부(20), 상기 송신부 및 상기 제어부가 실장된 인쇄회로기판(미도시)가 배치되는 케이스일 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
도 2는 본 고안에 따른 차량의 무선충전장치에 포함된 인쇄회로기판의 송신부를 나타낸 상면도이다.
도 2를 참조하면, 인쇄회로기판의 송신부는 자기유도방식(WPC, PMA)에 따라 무선충전신호를 출력하는 유도코일(이하, '제1 코일'이라 칭함, 216) 및 자가공진방식(A4WP)에 따라 무선충전신호를 출력하는 공진동박패턴(이하, '제2 코일'이라 칭함, 226)을 포함할 수 있다.
여기서, 제1, 2 코일(216, 226)은 상기 송신부에서 다른 제어 구성과 다르게 별도의 인쇄회로기판에 실장 및 패터닝될 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
제1 코일(216)은 제2 코일(226)과 소정 간격(d)을 두고 이격되며, 소정 간격(d)는 상기 무선충전신호의 신호 레벨에 따라 다른 코일에 저장된 전류에 의한 간섭에 영향이 미치지 않는 최소한의 간격일 수 있다.
여기서, 제2 코일(226)은 구리 등으로 이루어진 동박으로 형성될 수 있다.
이때, 제2 코일(226)은 전기전도성이 매우 높으며 저항이 매우 낮음으로써, 저항 손실이 발생되지 않는다.
또한, 제2 코일(226)은 제1 코일(216)과 다르게 인쇄회로기판에 패터닝됨으로써, 단일 코일부품 적용시 발생 가능한 파손이 방지될 수 있다.
제1, 2 코일(216, 226)은 인쇄회로기판의 상면 상에 배치됨과 동시에, 제1, 2 코일(216, 226) 사이에 발생되는 자계 또는 전계에 의한 간섭을 방지하는 차폐 시트 또는 차폐부품이 배치되지 않아도, 간섭을 방지할 수 있는 이점이 있다.
도 3은 도 1에 나타낸 차량의 무선충전장치에 대한 제어구성을 나타낸 제어블록도이다.
도 3을 참조하면, 차량의 무선충전 장치는 송신부(200) 및 제어부(300)를 포함할 수 있다.
실시 예에서, 제어부(300)는 이동 단말기(100)로부터 무선 충전을 시작하기 이전에 이동 단말기(100)에 설정된 무선충전정보를 수신하고, 상기 무선충전정보에 대응하는 무선충전 방식, 후술하는 자기유도방식(WPC, PMA) 및 자가공명방식(A4WP)에 따른 무선전력신호가 송신부(200)를 통해 송신되게 제어할 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
여기서, 송신부(200)는 자기유도방식(WPC, PMA)에 따른 제1 무선전력신호(sp1) 및 제2 무선전력신호(sp2) 중 적어도 하나를 송신하는 제1 송신부(210) 및 자가공명방식(A4WP)에 따른 제3 무선전력신호(sp3)를 송신하는 제2 송신부(220)를 포함할 수 있다.
실시 예에서, 제1 송신부(210)는 자기유도방식(WPC, PMA)을 포함하는 유도 결합 방식으로 주파수가 다른 제1, 2 무선전력신호(sp1, sp2) 중 어느 하나를 발생하며, 제2 송신부(220)는 자가공명방식(A4WP)을 포함하는 공진 결합 방식으로 특정 주파수에 해당되는 제3 무선전력신호(sp3)을 발생시킬 수 있다.
제1 송신부(210)는 상기 자기유도방식으로 제1 전력신호(s1)를 생성하는 WPC 모듈(212), 제2 전력신호(s2)를 생성하는 PMA 모듈(214)는 어느 하나로부터 전달되는 제1, 2 전력신호(s1, s2) 중 어느 하나와 공진하여 제1, 2 무선전력신호(sp1, sp2) 중 어느 하나를 송신하는 제1 코일(216) 및 제어부(300)의 제어에 따라 스위칭 동작하여, WPC 모듈(212) 및 PMA 모듈(214) 중 어느 하나와 제1 코일(216)을 연결하는 제1 스위치(218)를 포함할 수 있다.
WPC 모듈(212)은 제1 스위치(218)의 스위칭 동작에 의하여 제1 코일(216)과 전기적으로 연결되는 경우, 제1 코일(216)로 배터리 전원을 이용하여 생성된 제1 전력신호(s1), 즉 제1 주파수를 가지는 제1 전류를 공급한다.
즉, WPC 모듈(212)은 제1 코일(216)과 유도 결합을 함으로써, 제1 코일(216)에 전자기 유도 현상이 발생되도록 하여 이동 단말기(100)에 포함된 수신기로 제1 무선전력신호(sp1)를 송신하게 할 수 있다.
PMA 모듈(214)은 제1 스위치(218)의 스위칭 동작에 의하여 제1 코일(216)과 전기적으로 연결되는 경우, 제1 코일(216)로 배터리 전원을 이용하여 생성된 제2 전력신호(s2), 즉 제2 주파수를 가지는 제2 전류를 공급한다.
즉, PMA 모듈(214)은 제1 코일(216)과 유도 결합을 함으로써, 제1 코일(216)에 전자기 유도 현상이 발생되도록 하여 이동 단말기(100)에 포함된 수신기로 제1 무선전력신호(sp2)를 송신하게 할 수 있다.
제1 스위치(218)는 제어부(300)로부터 제1 제어신호(sc1) 입력시, 제1 코일(216)과 WPC 모듈(212)을 연결하거나, 또는 제어부(300)로부터 제2 제어신호(sc2) 입력시, 제1 코일(216)과 PMA 모듈(214)을 연결할 수 있다.
여기서, 제1 스위치(218)는 릴레이 또는 전계효과 트랜지스터일 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
제2 송신부(220)는 상기 자가공명방식으로 제3 전력신호(s3)를 생성하는 A4WP 모듈(222), A4WP 모듈(222)로부터 전달되는 제3 전력신호(s3)와 공진하여 제3 무선전력신호(sp3)를 송신하는 제2 코일(226) 및 제어부(300)의 제어에 따라 스위칭 동작하여, A4WP 모듈(222) 및 제2 코일(226)을 연결하는 제2 스위치(228)를 포함할 수 있다.
A4WP 모듈(212)은 제2 스위치(228)의 스위칭 동작에 따라 제2 코일(226)과 전기적으로 연결되는 경우, 제2 코일(226)로 배터리 전원을 이용하여 생성된 제3 전력신호(s3), 즉 특정주파수를 가지는 제3 전류를 공급한다.
즉, A4WP 모듈(222)은 제2 코일(226)과 공진 결합을 함으로써, 제2 코일(226)에 전자기 공진 현상이 발생되도록 하여 이동 단말기(100)에 포함된 수신기로 제3 무선전력신호(sp3)를 송신할 수 있다.
제2 스위치(228)은 제어부(300)로부터 제3 제어신호(sc2) 입력시, 제2 코일(226)과 A4WP 모듈(222)을 연결하여, A4WP 모듈(222)로부터 제3 전력신호(s3)가 제2 코일(226)로 공급되게 할 수 있다.
제어부(300)는 탑승객의 동작을 감지하는 동작 감지부(20)로부터 탑승객이 감지되고, 바디부(10)에 포함된 안착부(30)에 이동 단말기(100)가 안착되는 경우, 제1, 2 스위치(216, 226)로 제1 내지 제3 제어신호(sc1 ~ sc3)를 소정시간 간격으로 전송한다.
예를 들면, 제어부(300)는 제1 스위치(216)로 제1 제어신호(sc1)를 전송하여 제1 송신부(210)에서 제1 무선전력신호(sp1)가 전송되게 제어하며, 이동 단말기(100)에 포함된 수신기의 충전 방식에 대응하는 응답신호(미도시)가 상기 소정시간 동안 전송되었는지 확인한다.
이후, 제어부(300)는 제1 무선전력신호(sc1) 송신후 상기 응답신호가 전송되지 않으면, 제1 스위치(218)로 제2 제어신호(sc2)를 전송하여 제1 송신부(210)에서 제2 무선전력신호(sp2)가 전송되게 제어하며, 이동 단말기(100)에 포함된 수신기의 충전 방식에 대응하는 응답신호가 상기 소정시간 동안 전송되었는지 확인한다.
또한, 제어부(300)는 제2 무선전력신호(sc2) 송신후 상기 응답신호가 전송되지 않으면, 제2 스위치(228)로 제3 제어신호(sc3)를 전송하여 제2 송신부(220)에서 제3 무선전력신호(sp3)가 전송되게 제어하며, 이동 단말기(100)에 포함된 수신기의 충전 방식에 대응하는 응답신호가 상기 소정시간 동안 전송되었는지 확인한다.
상술한 바와 같이, 이동 단말기(100)에 포함된 수신기는 제1 내지 제3 무선전력신호(sp1 ~ sp3)를 순차적으로 수신하는 경우, 이에 대응하는 충전 방식, 예를 들면 자기유도방식(WPC, PMA) 및 자가공명방식(A4WP) 중 어느 하나의 충전 방식에 따른 주파수를 수신할 수 있는지 확인하여 제어부(300) 또는 제1, 2 송신부(210, 220)로 송신할 수 있다.
이와 같이, 제어부(300)는 이동 단말기(100)가 실제 충전을 하기 이전에, 이동 단말기(100)에 포함된 수신기의 충전 방식을 확인하기 위한 제1 내지 제3 무선전력신호(sp1 ~ sp3)를 순차적으로 송신하여, 제1 내지 제3 무선전력신호(sp1 ~ sp3) 중 어느 하나로 이동 단말기(100)를 충전할 수 있다.
상술한 바와 다르게, 제어부(300)는 제1 내지 제3 무선전력신호(sc1 ~sp3)를 순차적으로 전송되게 제1, 2 스위치(218, 228)의 스위칭 동작을 제어하며, 이동 단말기(100)에 포함된 수신기가 제1 내지 제3 무선전력신호(sp1 ~ sp3) 중 어느 하나에 의해 자기장 또는 전기장 변화를 확인하여, 제1 내지 제3 무선전력신호(sp1 ~ sp3) 중 어느 하나를 이동 단말기(100)로 전송하여, 이동 단말기(100)를 충전시킬 수 있도록 제어할 수 있다.
이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
이상에서는 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 고안은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (5)

  1. 차량 내부에 고정되며, 이동 단말기가 안착되는 케이스; 및
    상기 케이스 내부에 배치되며, 상기 이동 단말기가 충전되게 무선충전신호를 출력하는 송신부가 구현된 인쇄회로기판;을 포함하고,
    상기 송신부는,
    상기 인쇄회로기판의 제1 영역에 실장된 유도코일;
    상기 제1 영역을 제외한 상기 인쇄회로기판의 제2 영역에 패터닝된 공진동박패턴; 및
    상기 이동 단말기로부터 전송된 무선충전방식에 따라 상기 유도코일 및 상기 공진동박패턴 중 어느 하나를 선택하여, 상기 이동 단말기가 충전되게 제어하는 제어부;를 포함하는 차량의 무선충전장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유도코일은,
    상기 공진동박패턴과 미 중첩된 차량의 무선충전장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 유도코일은,
    상기 공진동박패턴과 소정거리 이격된 차량의 무선충전장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 무선충전방식이 유도방식이면, 상기 유도코일로 전원이 공급되게 제어하여 상기 무선충전신호가 출력되게 제어하는 차량의 무선충전장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 무선충전방식이 공진방식이면, 상기 공진동박패턴으로 전원이 공급되게 제어하여 상기 무선충전신호가 출력되게 제어하는 차량의 무선충전장치.
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