KR20160034578A - 무선 충전 장치 및 방법과 이를 구비한 차량 - Google Patents

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Abstract

무선 충전 장치 및 방법과 이를 구비한 차량이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 장치는, 차량 내에 장착되는 무선 충전 장치이고, 제1 휴대 기기를 수납하는 제1 수납부, 제2 휴대 기기를 수납하는 제2 수납부, 소정 주파수의 무선 전력을 송신하여 제2 휴대 기기를 무선 충전시키는 무선 충전 모듈, 및 제1 휴대 기기의 수납 여부를 감지하는 수납 감지부를 포함하고, 무선 충전 장치는, 제1 휴대 기기가 제1 수납부에 수납된 경우, 차량에서 제1 휴대 기기로 전송되는 신호의 발생을 제한한다.

Description

무선 충전 장치 및 방법과 이를 구비한 차량{APPARATUS AND METHOD FOR WIRELESS CHARGING AND VEHICLES WITH THEREOF}
본 발명의 실시예는 충전 기술에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 무선 충전 장치 및 방법과 이를 구비한 차량에 관한 것이다.
최근, 스마트 폰, 모바일 폰, PMP(Portable Multimedia Player), MP3 플레이어, 디지털 카메라, 노트북, 태블릿 PC 등과 같이 이동성 및 휴대성에 대한 사용자의 요구를 충족시키는 휴대 기기들이 다양하게 사용되고 있다. 일반적으로 휴대기기들은 배터리를 내장하고 있으며, 배터리가 방전된 경우 배터리를 재충전하여 사용하고 있다. 여기서, 배터리 충전의 편의성을 극대화하기 위해 배터리를 무선으로 충전하는 기술이 개발되고 있다. 그러나, 무선 충전 기술은 전자파(또는 전자기파)를 공기 중으로 전송하여 배터리를 충전하게 되는 바, 주위의 다른 통신 네트워크와 간섭이 발생할 수 있게 된다. 예를 들어, 자기 유도 방식의 무선 충전 시스템의 경우, 저주파수(예를 들어, 110 ~ 205kHz)의 무선 전력을 송신하여 무선 충전을 수행하는데, 차량의 스마트 키 시스템에서도 이와 대응되는 주파수 대역의 신호를 사용하는 바, 무선 충전 시스템과 스마트 키 시스템 간에 간섭이 발생하게 된다. 그로 인해, 스마트 키 시스템의 작동 오류가 발생하는 문제점이 있게 된다.
한국공개실용신안공보 제20-2012-0005886호(2012.08.21)
본 발명의 실시예는 다른 통신 시스템과의 간섭을 방지할 수 있는 무선 충전 장치 및 방법과 이를 구비한 차량을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 장치는, 차량 내에 장착되는 무선 충전 장치이고, 제1 휴대 기기를 수납하는 제1 수납부; 제2 휴대 기기를 수납하는 제2 수납부; 소정 주파수의 무선 전력을 송신하여 상기 제2 휴대 기기를 무선 충전시키는 무선 충전 모듈; 및 상기 제1 휴대 기기의 수납 여부를 감지하는 수납 감지부를 포함하고, 상기 무선 충전 장치는, 상기 제1 휴대 기기가 상기 제1 수납부에 수납된 경우, 상기 차량에서 상기 제1 휴대 기기로 전송되는 신호의 발생을 제한시킨다.
상기 제1 휴대 기기는, 스마트 키이고, 상기 무선 충전 장치는, 상기 스마트 키가 상기 제1 수납부에 수납된 경우, 상기 차량의 베이스 스테이션이 상기 스마트 키로 저주파 신호를 전송하지 않도록 할 수 있다.
상기 무선 충전 모듈은, 상기 차량의 베이스 스테이션이 상기 스마트 키로 저주파 신호를 전송하지 않는 동안 상기 제2 휴대 기기를 정상적으로 무선 충전시킬 수 있다.
상기 제1 휴대 기기는, 스마트 키이고, 상기 무선 충전 모듈은, 상기 스마트 키의 수납 여부에 따라 충전 정상 모드로 동작하거나 충전 제한 모드로 동작할 수 있다.
상기 무선 충전 장치는, 상기 스마트 키가 상기 제1 수납부에서 이탈된 경우, 상기 무선 전력의 출력을 감소시킬 수 있다.
상기 무선 충전 장치는, 상기 스마트 키가 상기 제1 수납부에서 이탈된 경우, 상기 무선 충전 모듈로의 전원 공급을 기 설정된 시간 동안 차단할 수 있다.
상기 무선 충전 장치는, 상기 스마트 키가 상기 제1 수납부에서 이탈된 경우, 상기 무선 전력의 주파수를 변이시킬 수 있다.
상기 무선 충전 장치는, 상기 무선 전력의 주파수를 상기 차량의 베이스 스테이션이 발생시키는 저주파 신호와 간섭 되지 않는 주파수 대역으로 주파수 변이시킬 수 있다.
상기 무선 충전 장치는, 상기 무선 충전 모듈이 착탈 가능하게 장착되고, 내부에 상기 무선 충전 모듈이 수납되는 수납 공간을 구비하는 무선 충전 모듈 데크를 더 포함하고, 상기 무선 충전 모듈은, 상기 제2 휴대 기기의 무선 충전 방식에 따라 상기 제2 휴대 기기의 무선 충전 방식과 대응되는 무선 충전 모듈이 상기 무선 충전 모듈 데크에 교환 장착될 수 있다.
상기 제1 휴대 기기는, 스마트 키이고, 상기 무선 충전 장치는, 상기 스마트 키가 상기 제1 수납부에서 이탈된 경우, 상기 무선 충전 모듈의 무선 충전 방식에 따라 상기 무선 전력의 주파수를 변이시킬 수 있다.
상기 무선 충전 장치는, 상기 차량의 시동이 오프된 경우, 상기 제1 휴대 기기의 수납 여부 및 상기 제2 휴대 기기의 수납 여부 중 적어도 하나를 알려주는 수납 상태 알림부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 충전 장치는, 스마트 키 및 베이스 스테이션을 포함하는 스마트 키 시스템이 적용되는 차량에 장착되는 무선 충전 장치이고, 상기 스마트 키를 수납하는 수납부; 소정 주파수의 무선 전력을 송신하여 휴대 기기를 무선 충전시키는 무선 충전 모듈; 상기 스마트 키의 수납 여부를 감지하는 수납 감지부; 및 상기 스마트 키의 수납 여부에 따라 상기 무선 충전 모듈을 충전 정상 모드 또는 충전 제한 모드로 동작시키는 충전 제어부를 포함한다.
상기 수납 감지부로부터 수납 감지 신호가 전송되는 경우, 상기 충전 제어부는, 상기 베이스 스테이션으로 저주파 제한 신호를 발생시키고, 상기 무선 충전 모듈을 충전 정상 모드로 동작시킬 수 있다.
상기 수납 감지부로부터 수납 이탈 신호가 전송되는 경우, 상기 충전 제어부는, 상기 베이스 스테이션으로 저주파 제한 해제 신호를 발생시키고, 상기 무선 충전 모듈을 충전 제한 모드로 동작시킬 수 있다.
상기 무선 충전 장치는, 상기 충전 제한 모드 시 상기 무선 전력의 출력을 감소시키거나 상기 무선 충전 모듈로의 전원 공급을 차단하는 전력 공급부를 더 포함할 수 있다.
상기 무선 충전 장치는, 상기 충전 제한 모드 시 상기 무선 전력의 주파수를 변이시키는 주파수 변이부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 방법은, 차량 내에 장착되는 무선 충전 장치의 무선 충전 방법으로서, 제1 휴대 기기의 수납 여부를 감지하는 단계; 및 상기 제1 휴대 기기가 수납된 경우, 상기 차량에서 상기 제1 휴대 기기로 전송되는 신호의 발생을 제한시키는 단계를 포함한다.
상기 제1 휴대 기기는, 스마트 키이고, 상기 제1 휴대 기기로 전송되는 신호의 발생을 제한시키는 단계는, 상기 무선 충전 장치가 상기 차량의 베이스 스테이션으로 저주파 제한 신호를 발생시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 저주파 제한 신호를 발생시키는 단계 이후에, 무선 충전 모듈을 통해 제2 휴대 기기를 정상적으로 무선 충전시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 저주파 제한 신호를 발생시키는 단계 이후에, 상기 제1 휴대 기기가 이탈된 경우, 상기 차량의 베이스 스테이션으로 저주파 제한 해제 신호를 발생시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 저주파 제한 해제 신호를 발생시키는 단계 이후에, 무선 충전 모듈의 제2 휴대 기기에 대한 무선 충전 동작을 제한시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 충전 방법은, 스마트 키 및 베이스 스테이션을 포함하는 스마트 키 시스템이 적용되는 차량에 장착되는 무선 충전 장치의 무선 충전 방법으로서, 상기 스마트 키의 수납 여부를 감지하는 단계; 및 상기 스마트 키의 수납 여부에 따라 무선 충전 모듈을 충전 정상 모드 또는 충전 제한 모드로 동작시키는 단계를 포함한다.
상기 무선 충전 모듈을 충전 정상 모드로 동작시키는 단계는, 상기 스마트 키가 수납된 경우, 상기 베이스 스테이션으로 저주파 제한 신호를 발생시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 무선 충전 모듈을 충전 제한 모드로 동작시키는 단계는, 상기 스마트 키가 이탈된 경우, 상기 베이스 스테이션으로 저주파 제한 해제 신호를 발생시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 제1 휴대 기기의 수납이 감지된 경우, 차량에서 제1 휴대 기기로의 신호 전송을 제한함으로써, 무선 충전 장치와 차량 내의 다른 통신 시스템과의 간섭을 방지할 수 있게 된다. 예를 들어, 스마트 키가 제1 수납부에 수납된 경우, 차량의 베이스 스테이션에서 스마트 키로 전송되는 저주파 신호를 제한함으로써, 무선 충전 장치와 차량의 스마트 키 시스템 간의 간섭을 원천적으로 방지할 수 있게 된다. 한편, 스마트 키가 제1 수납부에서 이탈된 경우에는, 무선 충전 장치의 무선 충전 동작을 제한(즉, 충전 제한 모드로 동작)함으로써, 무선 충전 장치와 차량의 스마트 키 시스템 간의 간섭을 줄일 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 장치가 차량에 장착된 상태를 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 장치의 구성을 나타낸 블럭도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 장치에서, 여러 개의 무선 충전 모듈 중 어느 하나가 무선 충전 장치에 장착되는 상태를 나타낸 도면
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 방법을 나타낸 순서도
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 무선 충전 장치 및 방법과 이를 구비한 차량의 구체적인 실시예를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시적 실시예에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하 실시예는 진보적인 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 장치가 차량에 장착된 상태를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 무선 충전 장치(100)는 하우징부(102), 제1 수납부(104), 및 제2 수납부(106)를 포함할 수 있다. 무선 충전 장치(100)는 차량 내부에 장착될 수 있다. 예를 들어, 무선 충전 장치(100)는 차량 내부의 센터페시아, 센터 콘솔, 암레스트, 글로브 박스, 대시 보드, 및 도어 등에 장착될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 무선 충전 장치(100)는 차량 내부 이외의 장소 또는 구조물에 장착될 수도 있다. 이하에서는, 무선 충전 장치(100)가 차량 내부에 장착되는 것을 일 실시예로 설명하기로 한다.
하우징부(102)는 차량 내부 구조물(예를 들어, 센터페시아, 센터 콘솔, 암레스트, 글로브 박스, 대시 보드, 및 도어 등)에 장착될 수 있다. 하우징부(102)는 무선 충전 장치(100)의 외형을 이루는 케이스의 역할을 한다. 하우징부(102)에는 무선 충전 장치(100)의 각 구성이 마련되어 무선 충전 장치(100)가 일체로 모듈화 될 수 있다. 이때, 모듈화된 무선 충전 장치(100)가 차량 내부 구조물에 장착될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 무선 충전 장치(100)의 구성들은 별도의 하우징부(102) 없이 차량 내부 구조물에 각각 마련될 수도 있다.
제1 수납부(104)는 제1 휴대 기기(13)를 수납할 수 있는 제1 수납 공간을 구비한다. 여기서, 제1 휴대 기기(13)는 차량의 스마트 키(또는 트랜스 폰더)일 수 있다. 사용자는 차량에 탑승한 후 스마트 키를 제1 수납부(104)에 수납하여 보관할 수 있다. 제1 수납부(104)는 상부가 개방된 형태로 마련될 수도 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 수납부(104)의 상부를 개폐할 수 있는 커버(미도시)가 마련될 수도 있다.
제2 수납부(106)는 제2 휴대 기기(50)를 수납할 수 있는 제2 수납 공간을 구비한다. 제2 휴대 기기(50)는 예를 들어, 스마트 폰, 모바일 폰, PDA(Personal Digital Assistants), MP3, 태블릿 PC, PMP(Portable Multimedia Player), 전동 칫솔 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 그 이외에 무선 충전될 수 있는 다양한 휴대 기기가 적용될 수 있다. 제2 수납부(106)에는 제2 휴대 기기(50)의 일부가 삽입될 수도 있고 전부가 삽입될 수도 있다. 여기서, 제1 휴대 기기(13) 및 제2 휴대 기기(50)가 수납된다는 것은 제1 휴대 기기(13) 및 제2 휴대 기기(50)가 폐쇄된 공간으로 삽입되어 수납되는 것뿐만 아니라, 개방된 공간에서 안착되거나 거치되는 것을 모두 포함한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 장치의 구성을 나타낸 블럭도이다. 이하에서는, 무선 충전 장치와 스마트 키 시스템과의 간섭을 방지하기 위한 경우를 일 실시예로 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니며 무선 충전 장치와 차량 내 다른 통신 시스템(예를 들어, 공기 청정 시스템, 오디오 시스템, 타이어 공기압 시스템 등)과 간섭을 방지하기 위한 경우에도 적용됨은 물론이다.
도 2를 참조하면, 무선 충전 장치(100)는 수납 감지부(152), 무선 충전 모듈(154), 무선 충전 방식 확인부(156), 수납 상태 알림부(158), 및 충전 제어부(160)를 포함할 수 있다.
수납 감지부(152)는 제1 휴대 기기(13)가 제1 수납부(104)에 수납되는지 여부를 감지한다. 수납 감지부(152)는 제1 휴대 기기(13)가 제1 수납부(104)에 수납되는 경우, 수납 감지 신호를 충전 제어부(160)로 발생시킬 수 있다. 그리고, 수납 감지부(152)는 제1 휴대 기기(13)가 제1 수납부(104)에서 이탈되는 경우, 수납 이탈 신호를 충전 제어부(160)로 발생시킬 수 있다. 수납 감지부(152)는 압력 센서, 무게 센서, 마이크로 스위치, 래치 스위치 등으로 이루어질 수 있다.
무선 충전 모듈(154)은 제2 수납부(106)에 수납된 제2 휴대 기기(50)를 무선 충전시키는 역할을 한다. 무선 충전 모듈(154)은 하우징부(102)에서 제2 수납부(106)의 일측에 마련될 수 있다. 무선 충전 모듈(154)은 소정 주파수의 무선 전력을 송신하는 전력 송신부(154-1)를 포함한다. 그리고, 제2 휴대 기기(50)에는 전력 송신부(154-1)가 송신하는 무선 전력을 수신하는 전력 수신부(50-1)가 구비된다. 무선 충전 모듈(154)은 자기 유도 방식, 자기 공명 방식, 및 전자기파 방식 중 어느 하나의 방식을 사용하여 제2 휴대 기기(50)를 무선 충전시킬 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 무선 충전 모듈(154)은 그 이외에 향후 개발될 무선 충전 방식을 사용하여 제2 휴대 기기(50)를 무선 충전시킬 수 있다.
여기서, 자기 유도 방식은 무선 충전 모듈(154)의 전력 송신부(154-1)에서 자기장을 발생시키면 제2 휴대 기기(50)의 전력 수신부(50-1)에서 전기가 유도되는 전자기 유도 원리를 이용한 방식이다. 자기 유도 방식은 WPC(Wireless Power Consortium) 방식과 PMA(Power Matters Alliance) 방식으로 구분될 수 있다. 자기 공명 방식은 무선 충전 모듈(154)의 전력 송신부(154-1)에서 공진 주파수로 자기장을 발생시키고, 제2 휴대 기기(50)의 전력 수신부(50-1)를 상기 공진 주파수와 동일한 공진 주파수로 설계하여 에너지가 집중적으로 전달되도록 하는 방식이다. 전자기파 방식은 무선 충전 모듈(154)의 전력 송신부(154-1)에서 전자기파를 발생시키면 제2 휴대 기기(50)의 전력 수신부(50-1)에서 안테나 및 정류기를 조합한 렉테나(Rectenna)를 이용하여 전자기파를 수신한 후 전력으로 변환하는 방식이다.
특히, WPC 방식은 100 ~ 205 KHz의 주파수를 사용하고, PMA 방식은 타입 1(TYPE 1)의 경우 277 ~ 357 KHz의 주파수를 사용하고, 타입 2(TYPE 2)의 경우118 ~ 153 KHz의 주파수를 사용하는 바, 이러한 자기 유도 방식을 사용하여 제2 휴대 기기(50)를 무선 충전시키는 경우, 차량의 스마트키 시스템(10)에서 사용되는 저주파 신호(125 KHz 또는 134 KHz 등)와 간섭이 발생하여 스마트키 시스템의 작동 오류를 일으키게 된다.
즉, 차량의 스마트키 시스템(10)은 베이스 스테이션(11) 및 제1 휴대 기기(13)(즉, 스마트 키 또는 트랜스 폰더)를 포함한다. 베이스 스테이션(11)은 기 설정된 이벤트(예를 들어, 차량 도어 핸들이 잡아당겨지거나 제1 휴대 기기(13)에서 도어 개폐 신호가 발생되는 등의 이벤트)가 발생하는 경우, 저주파 신호(Low Frequency)를 전송하여 제1 휴대 기기(13)를 탐색하게 된다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 베이스 스테이션(11)은 주기적으로 웨이크업 신호를 발생하여 제1 휴대 기기(13)를 탐색할 수도 있다. 이때, 베이스 스테이션(11)은 예를 들어, 125KHz 또는 134KHz의 저주파 신호를 발신하게 된다. 상기 저주파 신호에는 해당 차량의 고유 코드 정보(예를 들어, 차량 아이디 등)가 포함될 수 있다.
제1 휴대 기기(13)는 베이스 스테이션(11)으로부터 저주파 신호를 수신하는 경우, 저주파 신호에 포함된 차량의 고유 코드 정보를 통해 저주파 신호의 유효 여부를 확인할 수 있다. 저주파 신호가 유효한 경우, 제1 휴대 기기(13)는 인증을 위한 고유 식별 정보를 베이스 스테이션(11)으로 전송하여 상호 통신을 수행하게 된다. 이때, 제1 휴대 기기(13)는 고주파 신호(예를 들어, 315 MHz, 433 MHz, 868 MHz, 915 MHz 등)를 베이스 스테이션(11)으로 전송할 수 있다.
여기서, 베이스 스테이션(11)이 발신하는 저주파 신호가 전력 송신부(154-1)에서 송신하는 무선 전력과 간섭을 일으킬 수 있게 된다. 예를 들어, 무선 충전 모듈(154)의 무선 충전 방식이 자기 유도 방식 중 WPC 방식인 경우, 전력 송신부(154-1)는 100 ~ 205kHz의 무선 전력을 송신하고, 베이스 스테이션(11)은 125 KHz(또는 134 KHz)의 저주파 신호를 송신하므로, 전력 송신부(154-1)의 무선 전력과 베이스 스테이션(11)의 저주파 신호 간에 간섭을 일으킬 수 있게 된다. 이 경우, 베이스 스테이션(11)과 제1 휴대 기기(13) 간에 통신이 원활히 수행되지 않아 스마트 키 시스템(10)의 작동 오류가 발생하게 된다.
여기서는, 자기 유도 방식 중 WPC 방식이 베이스 스테이션(11)의 저주파 신호와 간섭을 일으키는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 차량의 스마트 키 시스템에서 사용되는 저주파 신호의 주파수 대역에 따라 자기 유도 방식 중 PMA 방식이 베이스 스테이션(11)의 저주파 신호와 간섭을 일으킬 수도 있다. 또한, 향후 무선 충전 방식에서 사용되는 주파수 대역에 따라 전력 송신부(154-1)에서 송신되는 무선 전력과 제1 휴대 기기(13)에서 송신하는 고주파 신호가 간섭을 일으킬 수도 있다.
이에 본 발명의 실시예에서는, 제1 수납부(104)에 제1 휴대 기기(13)가 수납된 경우, 수납 감지부(152)가 이를 감지하여 수납 감지 신호를 충전 제어부(160)로 발생시키면, 충전 제어부(160)가 저주파 제한 신호를 베이스 스테이션(11)으로 전송함으로써, 베이스 스테이션(11)에서 제1 휴대 기기(13)로 저주파 신호가 전송되지 않도록 한다. 즉, 제1 수납부(104)에 스마트 키가 수납된 경우에는 베이스 스테이션(11)에서 스마트 키로 저주파 신호를 전송하지 않도록 제한한다. 이 경우, 무선 충전 모듈(154)과 스마트 키 시스템(10) 간에 발생하는 간섭을 원천적으로 차단할 수 있게 된다. 이때, 무선 충전 모듈(154)은 제1 휴대 기기(13)가 제1 수납부(104)에 수납되는 동안(즉, 베이스 스테이션(11)에서 저주파 신호를 전송하지 않는 동안) 제2 휴대 기기(50)를 무선 충전 시킬 수 있다. 즉, 무선 충전 모듈(154)이 제 2 휴대 기기(50)를 정상적으로 무선 충전시키는 동작(즉, 충전 정상 모드)은 상기 기술한 조건 하에서 이루어지는 것으로 제한될 수 있다.
한편, 제1 수납부(104)에서 제1 휴대 기기(13)가 이탈된 경우, 수납 감지부(152)는 수납 이탈 신호를 충전 제어부(160)로 발생시킬 수 있다. 그러면, 충전 제어부(160)는 베이스 스테이션(11)으로 저주파 제한 해제 신호를 전송할 수 있다. 이 경우, 베이스 스테이션(11)에서 저주파 신호가 제1 휴대 기기(13)로 전송될 수 있으므로, 충전 제어부(160)는 무선 충전 모듈(154)의 무선 충전 동작을 제한하도록 한다. 여기서, 무선 충전 모듈(154)이 제2 휴대 기기(50)를 제한적으로 무선 충전시키는 동작(즉, 충전 제한 모드)은 예를 들어, 1) 무선 충전 모듈(154)의 무선 전력의 출력을 줄이거나, 2) 무선 충전 모듈(154)로 공급되는 전원을 기 설정된 시간 동안 차단하거나, 3) 무선 충전 모듈(154)의 무선 전력의 주파수를 변이하는 것 등이 포함될 수 있다. 이와 같이, 무선 충전 모듈(154)은 제1 휴대 기기(13)의 수납 여부에 따라 정상적으로 무선 충전 동작을 수행하거나 무선 충전 동작이 제한될 수 있다.
무선 충전 방식 확인부(156)는 무선 충전 장치(100)에 장착된 무선 충전 모듈(154)의 무선 충전 방식을 확인하여 충전 제어부(160)로 알려줄 수 있다. 즉, 무선 충전 장치(100)에서 무선 충전 모듈(154)은 제2 휴대 기기(50)의 무선 충전 방식에 따라 그와 대응되는 무선 충전 방식으로 교체 가능하게 장착될 수 있다. 이때, 무선 충전 방식에 따라 무선 충전 모듈(154)의 무선 전력의 주파수가 달라지므로, 무선 충전 방식 확인부(156)가 현재 무선 충전 장치(100)에 장착된 무선 충전 모듈(154)의 무선 충전 방식에 대한 정보를 충전 제어부(160)로 알려줄 필요가 있다. 충전 제어부(160)는 무선 충전 모듈(154)의 무선 충전 동작을 제한할 때, 상기 무선 충전 방식에 대한 정보를 이용하여 무선 전력의 주파수 변이를 수행할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.
수납 상태 알림부(158)는 차량의 시동이 꺼진 경우, 제1 휴대 기기(13)의 수납 유무 및 제2 휴대 기기(50)의 수납 유무 중 적어도 하나를 사용자에게 알려주는 역할을 한다. 예를 들어, 차량의 시동이 꺼진 상태에서 제1 휴대 기기(13) 및 제2 휴대 기기(50)가 각각 제1 수납부(104) 및 제2 수납부(106)에 수납되어 있는 경우, 수납 상태 알림부(158)는 제1 휴대 기기(13) 및 제2 휴대 기기(50)가 차량 내에 있음을 청각적인 방법 및 시각적인 방법 중 적어도 하나를 통해 사용자에게 알려줄 수 있다. 이 경우, 사용자가 제1 휴대 기기(13) 및 제2 휴대 기기(50)를 차량 내에 놓고 내리는 것을 미연에 방지할 수 있게 된다.
수납 상태 알림부(158)는 수납 감지부(152)를 통해 제1 휴대 기기(13)의 수납 유무를 알 수 있다. 그리고, 수납 상태 알림부(158)는 무선 충전 모듈(154)을 통해 제2 휴대 기기(50)의 수납 유무를 알 수 있다. 즉, 무선 충전 모듈(154)은 제2 휴대 기기(50)로 신호를 송신하고 제2 휴대 기기(50)로부터 피드백되는 응답 신호의 크기에 따라 무선 충전 가능 여부를 판단하게 된다. 이때, 수납 상태 알림부(158)는 무선 충전 모듈(154)이 수신하는 제2 휴대 기기(50)의 응답 신호를 통해 제2 휴대 기기(50)의 수납 유무를 알 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 수납 상태 알림부(158)는 별도의 센서를 통해 제2 휴대 기기(50)의 수납 유무를 알 수도 있다.
충전 제어부(160)는 무선 충전 장치(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 충전 제어부(160)는 무선 충전 모듈(154)의 무선 전력과 스마트 키 시스템(10) 간에 간섭이 일어나지 않도록 하거나 간섭을 줄이는 역할을 한다. 구체적으로, 제1 휴대 기기(13)가 제1 수납부(104)에 수납된 경우, 충전 제어부(160)는 베이스 스테이션(11)이 저주파 신호를 제1 휴대 기기(13)로 전송하지 않도록 제어할 수 있다. 그리고, 충전 제어부(160)는 무선 충전 모듈(154)이 제2 휴대 기기(50)를 정상적으로 무선 충전시키도록 제어할 수 있다. 제1 휴대 기기(13)가 제1 수납부(104)에서 이탈된 경우, 충전 제어부(160)는 무선 충전 모듈(154)의 무선 전력의 출력을 줄이거나, 무선 충전 모듈(154)로 공급되는 전원을 기 설정된 시간 동안 차단하거나, 무선 충전 모듈(154)의 무선 전력의 주파수를 변이하여 무선 충전 모듈(154)의 무선 충전 동작을 제한할 수 있다.
충전 제어부(160)는 신호 발생부(160-1), 전력 공급부(160-2), 및 주파수 변이부(160-3)를 포함할 수 있다. 신호 발생부(160-1)는 수납 감지부(152)로부터 수납 감지 신호가 전송되는 경우, 저주파 제한 신호를 발생하여 베이스 스테이션(11)으로 전송할 수 있다. 신호 발생부(160-1)는 수납 감지부(152)로부터 수납 이탈 신호가 전송되는 경우, 저주파 제한 해제 신호를 발생하여 베이스 스테이션(11)으로 전송할 수 있다.
전력 공급부(160-2)는 충전 제어부(160)의 제어에 따라 무선 충전 모듈(154)로 전력을 공급하는 역할을 한다. 전력 공급부(160-2)는 충전 제어부(160)의 제어에 따라 무선 충전 모듈(154)로 공급되는 전력을 차단할 수 있다. 예를 들어, 제1 휴대 기기(13)가 제1 수납부(104)에서 이탈된 경우, 전력 공급부(160-2)는 충전 제어부(160)의 제어에 따라 무선 충전 모듈(154)로 공급되는 전력을 차단함으로써, 무선 충전 모듈(154)의 무선 전력과 스마트 키 시스템(10) 간에 간섭 자체가 발생하지 않도록 할 수 있다. 전력 공급부(160-2)는 충전 제어부(160)의 제어에 따라 무선 충전 모듈(154)로 공급되는 전력을 기 설정된 범위로 줄일 수 있다. 예를 들어, 제1 휴대 기기(13)가 제1 수납부(104)에서 이탈된 경우, 전력 공급부(160-2)는 충전 제어부(160)의 제어에 따라 무선 충전 모듈(154)로 공급되는 전력을 정상적인 무선 충전 동작의 경우보다 줄임으로써, 무선 충전 모듈(154)의 무선 전력과 스마트 키 시스템(10) 간의 간섭을 줄일 수 있다.
주파수 변이부(160-3)는 충전 제어부(160)의 제어에 따라 무선 충전 모듈(154)의 무선 전력의 주파수를 변이시킬 수 있다. 즉, 주파수 변이부(160-3)는 무선 충전 모듈(154)이 스마트 키 시스템(10)과 간섭을 일으키지 않도록 무선 충전 모듈(154)의 무선 전력의 주파수를 변이시킬 수 있다. 이때, 주파수 변이부(160-3)는 무선 충전 모듈(154)의 무선 충전 방식에 따라 무선 전력의 주파수를 변이시킬 수 있다. 예를 들어, 무선 충전 모듈(154)의 무선 충전 방식이 자기 유도 방식 중 WPC 방식(즉, 100 ~ 205 KHz의 주파수를 사용)인 경우, 주파수 변이부(160-3)는 무선 충전 모듈(154)의 무선 전력의 주파수를 예를 들어, 150 ~ 205 KHz로 변이시킬 수 있다. 무선 충전 모듈(154)의 무선 충전 방식이 자기 유도 방식 중 PMA 타입 2 방식(즉, 118 ~ 153 KHz의 주파수를 사용)인 경우, 주파수 변이부(160-3)는 무선 충전 모듈(154)의 무선 전력의 주파수를 예를 들어, 140 ~ 153 KHz로 변이시킬 수 있다.
여기서, 전력 공급부(160-2)가 무선 충전 모듈(154)로 공급되는 전력을 줄이는 기술 및 주파수 변이부(160-3)가 무선 충전 모듈(154)의 무선 전력의 주파수를 기 설정된 주파수로 변이시키는 기술은 이미 공지된 다양한 기술 또는 회로들을 이용하여 구현할 수 있으므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 장치에서, 여러 개의 무선 충전 모듈 중 어느 하나가 무선 충전 장치에 장착되는 상태를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 무선 충전 장치(100)는 무선 충전 모듈 데크(108)를 포함할 수 있다. 무선 충전 모듈 데크(108)는 제2 수납부(106)의 일측에 마련될 수 있다. 무선 충전 모듈 데크(108)의 내부에는 무선 충전 모듈(154)이 수납되는 수납 공간(S)이 형성된다. 무선 충전 모듈 데크(108)는 제2 수납부(106)와 일체로 마련될 수도 있다.
도 3에서, 제1 무선 충전 모듈(154a)은 자기 유도 방식이고, 제2 무선 충전 모듈(154b)은 자기 공명 방식이고, 제3 무선 충전 모듈(154c)은 전자기파 방식이라고 가정한다. 제1 무선 충전 모듈(154a) 내지 제3 무선 충전 모듈(154c)은 무선 충전 모듈 데크(108)에 장착될 수 있는 일군의 무선 충전 모듈 세트가 된다. 앞에서 살펴본 바와 같이, 자기 유도 방식은 WPC(Wireless Power Consortium) 방식과 PMA(Power Matters Alliance) 방식으로 구분될 수 있다.
여기서, 제2 휴대 기기(50)의 무선 충전 방식에 따라 제1 무선 충전 모듈(154a), 제2 무선 충전 모듈(154b), 및 제3 무선 충전 모듈(154c) 중 어느 하나가 무선 충전 모듈 데크(108)로 삽입되어 장착되게 된다. 예를 들어, 무선 충전 모듈 데크(108) 내에 장착된 무선 충전 모듈(154a)의 무선 충전 방식이 자기 유도 방식 중 WPC(Wireless Power Consortium) 방식이고, 무선 충전시키고자 하는 제2 휴대 기기(50)의 무선 충전 방식이 자기 유도 방식 중 PMA(Power Matters Alliance) 방식인 경우, WPC 방식의 무선 충전 모듈(154a)을 무선 충전 모듈 데크(108)에서 탈착시킨 후, PMA 방식의 무선 충전 모듈(154a)을 무선 충전 모듈 데크(108)에 교환 장착할 수 있다. 그리고, 무선 충전 모듈 데크(108) 내에 장착된 무선 충전 모듈(154a)의 무선 충전 방식이 자기 유도 방식이고, 무선 충전시키고자 하는 제2 휴대 기기(50)의 무선 충전 방식이 자기 공명 방식인 경우, 자기 유도 방식의 무선 충전 모듈(154a)을 무선 충전 모듈 데크(108)에서 탈착시킨 후, 자기 공명 방식의 무선 충전 모듈(154b)을 무선 충전 모듈 데크(108)에 교환 장착할 수 있다.
제1 무선 충전 모듈(154a), 제2 무선 충전 모듈(154b), 및 제3 무선 충전 모듈(154c)은 각각 일단부에 커넥터(151)가 마련되어 무선 충전 모듈 데크(108) 내에서 무선 충전 장치(100)의 메인 보드와 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 무선 충전 모듈(154a), 제2 무선 충전 모듈(154b), 및 제3 무선 충전 모듈(154c) 중 어느 하나가 무선 충전 모듈 데크(108) 내에서 접속되는 경우, 무선 충전 방식 확인부(156)는 무선 충전 모듈 데크(108)에 장착된 무선 충전 모듈의 무선 충전 방식을 확인할 수 있다. 이때, 무선 충전 방식 확인부(156)는 무선 충전 모듈 데크(108)에 장착된 무선 충전 모듈로부터 무선 충전 방식에 대한 정보를 획득할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 무선 충전 모듈(154a), 제2 무선 충전 모듈(154b), 및 제3 무선 충전 모듈(154c)의 각 커넥터(151)는 동일한 위치에 형성됨으로써, 어느 무선 충전 모듈이 선택되더라도 무선 충전 모듈 데크(108)와 전기적으로 접속될 수 있도록 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4를 참조하면, 수납 감지부(152)가 제1 수납부(104)에 제1 휴대 기기(13)가 수납되는지 여부를 확인한다(S 101). 단계 S 101의 확인 결과, 제1 수납부(104)에 제1 휴대 기기(13)가 수납되는 경우, 수납 감지부(152)는 충전 제어부(160)로 수납 감지 신호를 발생시킨다(S 103).
다음으로, 충전 제어부(160)가 저주파 제한 신호를 발생하여 베이스 스테이션(11)으로 전송한다(S 105). 그러면, 베이스 스테이션(11)에서 제1 휴대 기기(13)로의 저주파 신호의 전송이 제한되게 된다. 다음으로, 충전 제어부(160)는 제2 휴대 기기(50)를 정상적으로 무선 충전시키도록 무선 충전 모듈(154)을 제어한다(S 107).
다음으로, 수납 감지부(152)는 제1 수납부(104)에서 제1 휴대 기기(13)가 이탈되는지 여부를 확인한다(S 109). 단계 S 109의 확인 결과, 제1 수납부(104)에서 제1 휴대 기기(13)가 이탈되는 경우, 수납 감지부(152)는 충전 제어부(160)로 수납 이탈 신호를 발생시킨다(S 111).
다음으로, 충전 제어부(160)는 저주파 제한 해제 신호를 발생하여 베이스 스테이션(11)으로 전송한다(S 113). 그러면, 기 설정된 이벤트가 발생하거나 저주파 신호의 전송 주기에 따라 베이스 스테이션(11)에서 제1 휴대 기기(13)로 저주파 신호가 전송되고, 제1 휴대 기기(13)는 그에 대한 응답으로 고주파 신호를 베이스 스테이션(11)으로 전송하게 된다.
다음으로, 충전 제어부(160)는 무선 충전 모듈(154)의 무선 충전 동작을 제한한다(S 115). 이때, 충전 제어부(160)는 1) 무선 충전 모듈(154)의 무선 전력의 출력을 줄이는 방법, 2) 무선 충전 모듈(154)로 공급되는 전원을 기 설정된 시간 동안 차단하는 방법, 3) 무선 충전 모듈(154)의 무선 전력의 주파수를 변이하는 방법 중에서 어느 하나를 선택하여 무선 충전 모듈(154)의 무선 충전 동작을 제한할 수 있다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10 : 스마트 키 시스템
11 : 베이스 스테이션
13 : 제1 휴대 기기
50 : 제2 휴대 기기
100 : 무선 충전 장치
102 : 하우징부
104 : 제1 수납부
106 : 제2 수납부
108 : 무선 충전 모듈 데크
152 : 수납 감지부
154 : 무선 충전 모듈
156 : 무선 충전 방식 확인부
158 : 수납 상태 알림부
160 : 충전 제어부
160-1 : 신호 발생부
160-2 : 전력 공급부
160-3 : 주파수 변이부

Claims (25)

  1. 차량 내에 장착되는 무선 충전 장치이고,
    제1 휴대 기기를 수납하는 제1 수납부;
    제2 휴대 기기를 수납하는 제2 수납부;
    소정 주파수의 무선 전력을 송신하여 상기 제2 휴대 기기를 무선 충전시키는 무선 충전 모듈; 및
    상기 제1 휴대 기기의 수납 여부를 감지하는 수납 감지부를 포함하고,
    상기 무선 충전 장치는, 상기 제1 휴대 기기가 상기 제1 수납부에 수납된 경우, 상기 차량에서 상기 제1 휴대 기기로 전송되는 신호의 발생을 제한시키는, 무선 충전 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 휴대 기기는, 스마트 키이고,
    상기 무선 충전 장치는, 상기 스마트 키가 상기 제1 수납부에 수납된 경우, 상기 차량의 베이스 스테이션이 상기 스마트 키로 저주파 신호를 전송하지 않도록 하는, 무선 충전 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 무선 충전 모듈은,
    상기 차량의 베이스 스테이션이 상기 스마트 키로 저주파 신호를 전송하지 않는 동안 상기 제2 휴대 기기를 정상적으로 무선 충전시키는, 무선 충전 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 휴대 기기는, 스마트 키이고,
    상기 무선 충전 모듈은, 상기 스마트 키의 수납 여부에 따라 충전 정상 모드로 동작하거나 충전 제한 모드로 동작하는, 무선 충전 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 무선 충전 장치는,
    상기 스마트 키가 상기 제1 수납부에서 이탈된 경우, 상기 무선 전력의 출력을 감소시키는, 무선 충전 장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 무선 충전 장치는,
    상기 스마트 키가 상기 제1 수납부에서 이탈된 경우, 상기 무선 충전 모듈로의 전원 공급을 기 설정된 시간 동안 차단하는, 무선 충전 장치.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 무선 충전 장치는,
    상기 스마트 키가 상기 제1 수납부에서 이탈된 경우, 상기 무선 전력의 주파수를 변이시키는, 무선 충전 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 무선 충전 장치는,
    상기 무선 전력의 주파수를 상기 차량의 베이스 스테이션이 발생시키는 저주파 신호와 간섭 되지 않는 주파수 대역으로 주파수 변이시키는, 무선 충전 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 무선 충전 장치는,
    상기 무선 충전 모듈이 착탈 가능하게 장착되고, 내부에 상기 무선 충전 모듈이 수납되는 수납 공간을 구비하는 무선 충전 모듈 데크를 더 포함하고,
    상기 무선 충전 모듈은, 상기 제2 휴대 기기의 무선 충전 방식에 따라 상기 제2 휴대 기기의 무선 충전 방식과 대응되는 무선 충전 모듈이 상기 무선 충전 모듈 데크에 교환 장착되는, 무선 충전 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1 휴대 기기는, 스마트 키이고,
    상기 무선 충전 장치는, 상기 스마트 키가 상기 제1 수납부에서 이탈된 경우, 상기 무선 충전 모듈의 무선 충전 방식에 따라 상기 무선 전력의 주파수를 변이시키는, 무선 충전 장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 무선 충전 장치는,
    상기 차량의 시동이 오프된 경우, 상기 제1 휴대 기기의 수납 여부 및 상기 제2 휴대 기기의 수납 여부 중 적어도 하나를 알려주는 수납 상태 알림부를 더 포함하는, 무선 충전 장치.
  12. 스마트 키 및 베이스 스테이션을 포함하는 스마트 키 시스템이 적용되는 차량에 장착되는 무선 충전 장치이고,
    상기 스마트 키를 수납하는 수납부;
    소정 주파수의 무선 전력을 송신하여 휴대 기기를 무선 충전시키는 무선 충전 모듈;
    상기 스마트 키의 수납 여부를 감지하는 수납 감지부; 및
    상기 스마트 키의 수납 여부에 따라 상기 무선 충전 모듈을 충전 정상 모드 또는 충전 제한 모드로 동작시키는 충전 제어부를 포함하는, 무선 충전 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 수납 감지부로부터 수납 감지 신호가 전송되는 경우,
    상기 충전 제어부는, 상기 베이스 스테이션으로 저주파 제한 신호를 발생시키고, 상기 무선 충전 모듈을 충전 정상 모드로 동작시키는, 무선 충전 장치.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 수납 감지부로부터 수납 이탈 신호가 전송되는 경우,
    상기 충전 제어부는, 상기 베이스 스테이션으로 저주파 제한 해제 신호를 발생시키고, 상기 무선 충전 모듈을 충전 제한 모드로 동작시키는, 무선 충전 장치.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 무선 충전 장치는,
    상기 충전 제한 모드 시 상기 무선 전력의 출력을 감소시키거나 상기 무선 충전 모듈로의 전원 공급을 차단하는 전력 공급부를 더 포함하는, 무선 충전 장치.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 무선 충전 장치는,
    상기 충전 제한 모드 시 상기 무선 전력의 주파수를 변이시키는 주파수 변이부를 더 포함하는, 무선 충전 장치.
  17. 차량 내에 장착되는 무선 충전 장치의 무선 충전 방법으로서,
    제1 휴대 기기의 수납 여부를 감지하는 단계; 및
    상기 제1 휴대 기기가 수납된 경우, 상기 차량에서 상기 제1 휴대 기기로 전송되는 신호의 발생을 제한시키는 단계를 포함하는, 무선 충전 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 제1 휴대 기기는, 스마트 키이고,
    상기 제1 휴대 기기로 전송되는 신호의 발생을 제한시키는 단계는,
    상기 무선 충전 장치가 상기 차량의 베이스 스테이션으로 저주파 제한 신호를 발생시키는 단계를 포함하는, 무선 충전 방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 저주파 제한 신호를 발생시키는 단계 이후에,
    무선 충전 모듈을 통해 제2 휴대 기기를 정상적으로 무선 충전시키는 단계를 더 포함하는, 무선 충전 방법.
  20. 청구항 18에 있어서,
    상기 저주파 제한 신호를 발생시키는 단계 이후에,
    상기 제1 휴대 기기가 이탈된 경우, 상기 차량의 베이스 스테이션으로 저주파 제한 해제 신호를 발생시키는 단계를 더 포함하는, 무선 충전 방법.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 저주파 제한 해제 신호를 발생시키는 단계 이후에,
    무선 충전 모듈의 제2 휴대 기기에 대한 무선 충전 동작을 제한시키는 단계를 더 포함하는, 무선 충전 방법.
  22. 스마트 키 및 베이스 스테이션을 포함하는 스마트 키 시스템이 적용되는 차량에 장착되는 무선 충전 장치의 무선 충전 방법으로서,
    상기 스마트 키의 수납 여부를 감지하는 단계; 및
    상기 스마트 키의 수납 여부에 따라 무선 충전 모듈을 충전 정상 모드 또는 충전 제한 모드로 동작시키는 단계를 포함하는, 무선 충전 방법.
  23. 청구항 22에 있어서,
    상기 무선 충전 모듈을 충전 정상 모드로 동작시키는 단계는,
    상기 스마트 키가 수납된 경우, 상기 베이스 스테이션으로 저주파 제한 신호를 발생시키는 단계를 포함하는, 무선 충전 방법.
  24. 청구항 22에 있어서,
    상기 무선 충전 모듈을 충전 제한 모드로 동작시키는 단계는,
    상기 스마트 키가 이탈된 경우, 상기 베이스 스테이션으로 저주파 제한 해제 신호를 발생시키는 단계를 포함하는, 무선 충전 방법.
  25. 청구항 1 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 기재된 무선 충전 장치가 장착되는 차량.





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