KR20170000893U - 휴대 단말기용 무선 충전 장치 - Google Patents

휴대 단말기용 무선 충전 장치 Download PDF

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Abstract

본 고안은 휴대 단말기용 무선 충전 장치에 관한 것으로, 휴대용 단말기용 보조 배터리와, 보조 배터리의 상단에 위치하여 휴대용 단말기를 충전하는 단말 충전부와, 보조 배터리의 하단에 위치하여 보조 배터리를 충전하는 배터리 충전부 및 보조 배터리, 단말 충전부 및 배터리 충전부의 동적을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기용 무선 충전 장치를 제공한다.

Description

휴대 단말기용 무선 충전 장치{WIRELESS CHARGING APPARATUS OF MOBIL DEVICE}
본 고안은 휴대 단말기용 무선 충전 장치에 관한 것으로, 휴대 단말기의 무선 충전과 보조 배터리의 충전을 동시에 수행할 수 있는 휴대 단말기용 무선 충전 장치에 관한 것이다.
최근 스마트 기기의 발달로 인하여, 스마트 기기의 기능과 사용이 확대됨에 따라 스마트 기기에 전원을 공급하는 배터리의 사용량도 급격히 증가하게 되었다.
이에, 장시간 통화, 또는 채팅 및 서비스 사용을 할 경우 스마트 기기에 장착된 배터리만으로 충분하지 않고, 보조적인 배터리를 추가 소지하여 이와 같은 배터리 문제를 해결하고 있다.
또한, 이와 같은 배터리 용량 부족 문제를 해결하기 위해 무선 충전 기술이 적용되고 있다. 즉, 무선 충전은 전원 코드나 충전용 커넥터를 사용하지 않고, 무선으로 배터리를 충전하는 기술로 스마트 기기의 폭발적인 증가와 더불어 그 기술의 이용 확대가 가속화되고 있다.
하지만, 스마트 기기의 무선 충전을 위해서는 고가의 별도 무선 충전 패드를 구비하여야 하는 제약이 있고, 이를 스마트 기기와 함께 가지고 다녀야 하는 단점이 있다.
(특허 문헌 1) 공개 특허 공보 제10-2010-0005698호 (특허 문헌 2) 공개 특허 공보 제10-2015-0012055호
본 고안은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 스마트 기기의 보조 배터리에 일체화된 무선 충전 안테나를 통해 보조 배터리를 통해 무선 충전은 물론, 필요시 유선으로 보조 배터리를 충전하여, 스마트 기기의 배터리 용량 부족 문제를 해결할 수 있는 휴대 단말기용 무선 충전 장치를 제공한다.
본 고안에 따른 다수의 배터리 셀로 구성된 휴대용 단말기용 보조 배터리(200)와, 보조 배터리(200)의 상측에 위치하여 휴대용 단말기를 무선 충전하는 무선 송신 코일 모듈(110)과 유선 접속을 통해 휴대용 단말기를 충전하는 단말 유선 충전 모듈(120)을 갖는 단말 충전부(100)와 , 상기 보조 배터리(200)를 충전하는 배터리 충전부(300)와, 상기 단말 충전부(100) 및 배터리 충전부(300)의 동작을 제어하는 제어부(400) 및 상기 단말 충전부(100), 보조 배터리(200) 및 배터리 충전부(300)를 수납하는 수납 하우징(1000)을 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기용 무선 충전 장치를 제공한다.
상기 수납 하우징(100)과 휴대용 단말기를 수납하여 결합하는 결합 케이스(2000)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 보조 배터리(200)의 상부면과 하부면에는 각기 전자파 차단 필름이 마련되는 것을 특징으로 한다.
상기 수납 하우징(1000)은 상측 판(1100)과 하측 판(1200) 그리고, 상측판(1100)과 하측판(1200)을 결합 고정하여 내부가 비어 있는 육면체 형상을 구성하는 사각 띠 형상의 측면판(1300)과, 상측판 상에 부착된 미끄럼 방지링(1400)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 미끄럼 방지링(1400)은 상측 영역이 상측판(1100)으로부터 0.1 내지 0.5mm 돌출되어 있고, 상기 미끄럼 방지링(1400)의 중앙은 상측판(1100)의 양 단변을 가로지르는 중심선을 10등분할 경우, 하측 단변 영역에서부터 5/10 내지 7/10 영역에 위치하는 것을 특징으로 한다.
상기 상측판(1100)의 내측면에는 단말 충전부(100)의 무선 충전을 수행하는 무선 송신 코일 모듈(110) 중 링 형태의 무선 코일이 위치하는 링 형상의 안테나 장착 홈(1110)이 마련되고, 상기 안테나 장착 홈(1110)의 중앙은 상측판(1100)의 양 단변을 가로지르는 중심선을 10등분할 경우, 하측 단변 영역에서부터 6/10 내지 8/10 영역에 위치하는 것을 특징으로 한다.
상기 상측판(1100)과 하측판(1200)의 장변의 길이는 90 내지 120mm이고, 상기 수납 하우징(1000)의 최대 두께는 13 내지 16mm인 것을 특징으로 한다.
상기 배터리 충전부(300)는 수납 하우징(1000)의 하측판(1200)의 배면에 배치되어 보조 배터리(200)를 무선 충전하는 무선 수신 코일 모듈(310)과, 외부 전원과 연결하여 보조 배터리(200)를 충전하는 배터리 유선 충전 모듈(320)을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 보조 배터리(200)의 셀 중 50 내지 70%가 무선 송신 코일 모듈(110)에 단독 접속이 가능하고, 나머지 30 내지 50%가 단말 유선 충전 모듈(120)에 단독 접속이 가능하고, 보조 배터리(200) 셀 중 50 내지 70%가 배터리 유선 충전 모듈(320)에 단독 접속되는 것이 가능하고, 나머지 30 내지 50%가 무선 수신 코일 모듈(310)에 단독 접속이 가능한 것을 특징으로 한다.
상기 제어부(400)는 배터리 충전부(300)를 제어하여 보조 배터리(200)의 충전을 제어하는 배터리 충전 제어부(410)와, 단말 충전부(100)를 통해 휴대용 단말기의 충전을 제어하는 단말 충전 제어부(420)와, 외부 전원 신호에 따라 배터리 충전 제어부(410) 및 단말 충전 제어부(420)의 동작을 제어하는 동작 제어부(430)와, 충전 동작을 체크하고, 과전류 발생을 제어하는 안전 회로(440)와, 기기의 동작 상태를 LED로 표시하는 표시 제어부(450)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 본 고안은 스마트 기기의 보조 배터리에 일체화된 무선 충전 안테나를 통해 충분한 배터리 용량을 확보할 수 있고, 별도의 무선 충전기를 추가 구입하지 않고도 무선 충전 기술을 사용할 수 있다.
도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 휴대 단말기용 무선 충전 장치의 사시 개념도.
도 2는 일 실시예에 따른 휴대 단말기용 무선 충전 장치의 분해 사시개념도.
도 3은 본 고안의 일 실시예에 따른 휴대 단말기용 무선 충전 장치의 상면, 측면 및 배면 사진.
도 4는 일 실시예에 따른 수납 하우징의 상측판 배면 사진.
도 5 및 도 6은 일 실시예에 따른 휴대 단말기용 무선 충전 장치를 이용한 무선 충전을 설명하기 위한 사진.
도 7는 일 실시예에 따른 휴대 단말기용 무선 충전 장치를 이용한 유선 충전을 설명하기 위한 사진.
도 8은 일 실시예에 따라 휴대용 단말기, 무선 충전 장치 및 결합 케이스의 결합을 설명하기 위한 사진.
도 9는 휴대용 단말기, 무선 충전 장치 및 결합 케이스가 결합된 상태의 사진.
도 10 및 도 11은 일 실시예에 따른 결합 케이스의 수직 및 수평 단면 개념도.
도 12은 일 실시예에 따른 제어부의 블록도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 고안은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 고안의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 고안의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주기능별로 구분한 것에 불과함을 명확히 하고자 한다. 즉, 이하에서 설명할 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 이하에서 설명할 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다. 따라서, 본 명세서를 통해 설명되는 각 구성부들의 존재 여부는 기능적으로 해석 되어야 할 것이다. 이러한 이유로 본 고안의 휴대 단말기용 무선 충전 장치는 본 고안의 목적을 달성할 수 있는 한도 내에서 상이해질 수 있음을 명확히 밝혀둔다.
도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 휴대 단말기용 무선 충전 장치의 사시 개념도이다. 도 2는 일 실시예에 따른 휴대 단말기용 무선 충전 장치의 분해 사시개념도이다.
도 3은 본 고안의 일 실시예에 따른 휴대 단말기용 무선 충전 장치의 상면, 측면 및 배면 사진이고, 도 4는 일 실시예에 따른 수납 하우징의 상측판 배면 사진이고, 도 5 및 도 6은 일 실시예에 따른 휴대 단말기용 무선 충전 장치를 이용한 무선 충전을 설명하기 위한 사진이고, 도 7는 일 실시예에 따른 휴대 단말기용 무선 충전 장치를 이용한 유선 충전을 설명하기 위한 사진이다.
도 8은 일 실시예에 따라 휴대용 단말기, 무선 충전 장치 및 결합 케이스의 결합을 설명하기 위한 사진이고, 도 9는 휴대용 단말기, 무선 충전 장치 및 결합 케이스가 결합된 상태의 사진이다.
도 10 및 도 11은 일 실시예에 따른 결합 케이스의 수직 및 수평 단면 개념도이다.
도 12은 일 실시예에 따른 제어부의 블록도이다.
도 1 내지 도 12에 도시된 바와 같이 휴대용 단말기용 보조 배터리(200)와, 보조 배터리(200)의 상단에 위치하여 휴대용 단말기를 충전하는 단말 충전부(100)와, 보조 배터리(200)의 하단에 위치하여 보조 배터리(200)를 충전하는 배터리 충전부(300)와, 보조 배터리(200), 단말 충전부(100) 및 배터리 충전부(300)의 동작을 제어하는 제어부(400)를 포함한다.
물론, 이에 한정되지 않고, 상기 보조 배터리(200), 단말 충전부(100) 및 배터리 충전부(300)를 수납하는 수납 하우징(1000)과, 보조 배터리(200)와 충전부(100, 300)가 수납된 수납 하우징(100)과 휴대용 단말기를 수납하여 결합하는 결합 케이스(2000)를 구비한다.
본 고안의 수납 하우징(1000)은 도 3에 도시된 바와 같이 상측 판(1100)과 하측 판(1200) 그리고, 상측판(1100)과 하측판(1200)을 결합 고정하여 내부가 비어 있는 육면체 형상을 구성하는 사각 띠 형상의 측면판(1300)과, 상측판 상에 부착된 미끄럼 방지링(1400)을 포함한다.
상측판(1100)과 하측판(1200)은 양 측면부가 길쭉한 사각 판 형태로 구성된다. 그리고, 상측판(1100)과 하측판(1200)의 양 측면부는 라운드진 형상을 갖는 것이 효과적이다. 이를 통해, 사용자가 본 고안의 보조 배터리 겸용 무선 충전기기를 잡았을때 클립감을 향상시킬 수 있다.
상측판(1100)은 그 일 단변 영역에 동작 여부 및 충전과 배터리 잔량을 확인할 수 있는 다수의 LED 표시 홈이 위치한다. 그리고, 상측판(1100)에는 미끄럼 방지링(1400)이 수납 고정되는 링 형태의 트랜치가 마련된다.
이에 상기 링 형태의 트랜치 내부로 미끄럼 방지링(1400)이 접착 결합되는 것이 효과적이다.
미끄럼 방지링(1400)은 고무 재질의 원형 링 형상으로 제작된다. 본 실시예에서는 미끄럼 방지링(1400)의 상측 영역이 상측판(1100)으로 부터 돌출되어 있는 것이 효과적이다. 이때, 돌출 높이는 0.1 내지 0.5mm 인 것이 효과적이다.
이와 같이 고무 재질의 미끄럼 방지링(1400)을 상측판(1100)으로 부터 돌출 시킴으로 인해 수납 하우징(1000) 상에 휴대용 단말기를 배치할 경우, 휴대용 단말기가 미끄러지는 현상을 방지할 수 있다.
또한, 돌출 높이를 상기 높이보다 높게 할 경우에는 수납 하우징(1000)과 휴대용 단말기를 결합 케이스(2000)를 통해 결합 할 경우, 돌출 영역에 의해 휴대용 단말기의 장착이 용이하지 않는 문제가 발생한다. 또한, 상기 높이보다 높게 할 경우에는 보조 배터리 겸용 무선 충전 기기의 안테나 즉, 코일 모듈이 눌리게 되는 단점이 있다. 이에, 미끄럼 방지링(1400)의 높이를 0.5mm 이내로 하는 것이 효과적이다. 또한, 돌출 높이를 0.1mm 보다 낮게할 경우에는 휴대용 단말기가 밀리는 문제가 발생하였다.
미끄럼 방지링(1400)의 중앙은 상측판(1100)의 양 단변을 가로지르는 중심선을 10등분할 경우, 하측 단변 영역 즉, LED 표시홈이 위치한 영역에서 부터 5/10 내지 7/10 영역에 위치하는 것이 효과적이다. 가장 효과적으로는 5.5/10 내지 6.5/10 영역에 위치하는 것이 바람직하다.
상측판(1100)의 내측면에는 도 4에 도시된 바와 같이 단말 충전부(100)의 무선 충전을 수행하는 무선 송신 코일 모듈(110) 중 링 형태의 무선 코일(즉, 무선 안테나)이 위치하는 링 형상의 안테나 장착 홈(1110)이 마련된다.
안테나 장착 홈(1110)의 중앙은 상측판(1100)의 양 단변을 가로지르는 중심선을 10등분할 경우, 하측 단변 영역 즉, LED 표시홈이 위치한 영역에서 부터 6/10 내지 8/10 영역에 위치하는 것이 효과적이다. 가장 효과적으로는 6.5/10 내지 7.5/10 영역에 위치하는 것이 바람직하다.
이를 통해 수납 하우징(1000)을 결합 케이스(2000)를 통해 휴대용 단말기와 결합할 경우, 단말 충전부(100)의 무선 송신 코일 모듈(110)과 휴대용 단말기의 무선 수신 코일 모듈을 오차 범위(ㅁ10%) 내에서 정확하게 매칭 시킬 수 있다. 만일 상기 범위를 벗어나는 경우에는 오차 범위를 벗어나기 때문에 충전 효율이 낮아지는 단점이 잇다.
측면판(1300)의 일 단측면에는 다수의 홈과 전원 스위치 버튼이 위치한다.
상기 상측판(1100)의 LED 표시홈 영역에 다수의 홈과 전원 스위치 버튼이 위치한다.
본 고안의 수납 하우징(1000)은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 전체 사이즈가 휴대용 단말기로 사용되는 스마트 폰 보다 작은 사이즈를 갖는 것이 효과적이다.
이에, 상측판(1100)과 하측판(1200)의 장변의 길이는 90 내지 120mm인 것이 효과적이다.
상기 사이즈(즉, 길이)보다 크게 되면 결합 케이스(2000)를 통해 스마트 폰과 결합될 경우, 스마트 폰의 메인 카메라의 화각을 가리게 되는 문제가 발생한다. 즉, 본 수납 하우징(1000)은 결합 케이스(2000)에 의해 스마트 폰의 뒷면에 고정된다. 이때, 수납 하우징의 전체 길이가 상기 범위보다 더 클 경우에는 스마트 폰의 뒷면에서 카메라 방향으로 돌출되어 카메라가 찍을 수 있는 영상 영역을 가리게 되는 문제가 발생한다. 본 고안에서 적용된 스마트 폰은 갤럭시 S6, S7 및 아이폰 6 계열의 제품이다. 따라서, 가장 효과적으로는 수납 하우징(1000)의 장변 길이의 최대치를 110mm 이하인 것이 효과적이다.
그리고, 상측판(1100)과 하측판(1200)의 장변의 길이를 상기 사이즈(길이)보다 작게할 경우에는 무선 송신 코일 모듈(110)의 높이를 낮게 가져 가야하고, 이로인해, 무선 충전 효율이 낮게 되는 단점이 발생한다. 즉, 앞서 언급한 바와 같이, 상측판의 6.5/10 내지 7.5/10 영역에 무선 송신 코일 모듈(110)을 배치한다. 따라서, 수납 하우징(1000)의 장변의 길이를 90mm 보다 낮게 할 경우에는 무선 송신 코일 모듈(110)이 너무 낮게 배치되어 스마트폰의 무선 수신 코일 모듈과 정합되지 못하여 충전 효율이 떨어지게 된다. 따라서, 상기 길이 이상으로 유지하는 것이 효과적이다.
본 고안의 수납 하우징(1000)의 최대 두께는 13 내지 16mm인 것이 효과적이다. 이를 통해 수납 하우징의 클립감을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 두께 보다 클 경우에는, 결합 케이스(2000)를 통해 스마트폰 즉, 휴대용 단말기와 결합될 경우 스마트 폰의 카메라의 화각을 가리게 되는 문제가 발생한다. 이와 같이, 본 고안의 수납 하우징(1000)은 그 높이와 두께를 조절하여 스마트 폰의 카메라 화각을 가리지 않으면서, 클립감이 우수한 제품을 제공할 수 있다. 또한, 두께를 14mm 보다 얇게할 경우에는 충분한 용량의 배터리를 수납하기 어려운 단점이 있고, 많은 용량의 배터리를 수납하기 위해서는 고가의 배터리를 사용하여야 하는 단점이 있게 된다.
상술한 구조의 수납 하우징(1000) 내측에는 단말 충전부(100), 보조 배터리부(200), 배터리 충전부(300) 및 제어부(400)가 위치하게 된다.
단말 충전부(100)는 상기 수납 하우징(1000)의 상측판(1100)의 바닥면 영역에 위치하여 휴대용 단말기 즉, 스마트 폰에 무선 전력을 전송하여 충전하는 무선 송신 코일 모듈(110)과, 휴대용 단말기에 유선 연결하여 충전하는 단말 유선 충전 모듈(120)을 포함한다.
또한, 단말 충전부(100)는 무선 충전 수신 기능이 없는 휴대용 단말기(즉, 스마트 폰)에 사용될 수신 패치를 더 포함한다. 이때 수신 패치는 수신 안테나 부와 스마트폰의 충전 단자에 접속되는 접속 단자를 포함할 수 있다.
무선 송신 코일 모듈(110)은 송신 안테나를 포함하고, 이 송신 안테나가 상측판(1100)의 안테나 장착홈(1110)에 장착되는 것이 효과적이다. 이때, 송신 안테나의 중심점은 수납 하우징(1000)의 장축 길이의 6/10 내지 8/10 영역에 위치한다. 이때 기준(즉, 영점)은 수납 하우징(1000)의 하측면 즉, LED 램프가 위치하는 영역을 기준으로 한다. 물론, 후술되는 무선 수신 코일 모듈(310)의 수신 안테나 또한 이와 같은 위치에 배치되는 것이 효과적이다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 본 고안에서는 무선 수신 코일 모듈(310)의 수신 안테나의 중심점은 수납 하우징(1000)의 중앙에 위치하는 것이 효과적이다. 이를 통해 외부 무선 충전 장치에 둘 경우 균형을 유지할 수 있다.
무선 송신 코일 모듈(110)은 전원 스위치가 온 되어 있는 경우에 동작하여 외부로 부터 안테나(즉, 휴대용 단말)와 통신을 실시하게 되면 그 통신 상황을 제어부(400)에 알려주게 되고, 제어부(400)는 이 신호에 따라 무선 충전이 수행되도록 제어 한다.
단말 유선 충전 모듈(120)은 배터리의 출력단자와 접속되고, 외부 유선 접속부가 측면판(1300) 하측의 홈부에 위치한다. 그리고, 단말 유선 충전 모듈(120)에 외부 유선 단자가 접속하는 경우, 그 접속 여부를 제어부(400)에 제공하고, 제어부(400)는 이에 따라 휴대용 단말기에 대한 유선 충전이 수행되도록 한다.
보조 배터리(200)는 다양한 형태의 배터리 셀이 사용될 수 있다. 이때, 보조 배터리는 탈착이 가능한 것이 효과적이다. 물론 탈착되지 않는 구조도 가능하다.
보조 배터리(200)로는 니켈 카드뮴, 리튬 폴리머, 리튬 이온이 가능하다. 본 고안에서는 리튬 폴리머를 사용하는 것이 효과적이다.
앞서 설명한 바와 같이 본 고안의 휴대 단말기용 무선 충전 장치는 보조 배터리(200)와 단말 충전부(100)를 통해 휴대용 단말기 즉, 스마트 폰을 기존의 유선 충전 방식뿐만 아니라, 무선 충전 방식으로도 충전할 수 있는 장점이 있다.
또한, 무선 송신 코일 모듈(110)과 단말 유선 충전 모듈(120)을 분리 제작함으로 인해 무선 충전과 유선 충전을 동시에 진행하는 것이 가능하게 되고, 이를 통해 최소 2개의 휴대용 단말기를 동시에 충전하는 것이 가능하게 된다.
물론, 이를 위해 본 고안에서는 보조 배터리(200) 내의 배터리 셀을 복수의 셀로 제작하고, 이 셀들을 전원 스위치의 동작 명령에 따라 분리 출력되게 하는 것이 가능하다. 즉, 전원 스위치의 동작 명령에 따라 제어부(400)가 동작하고, 제어부(400)의 제어 신호에 따라 보조 배터리(200)의 모든 셀이 무선 송신 코일 모듈(110)에 전기적으로 연결되거나, 보조 배터리(200)의 모든 셀이 단말 유선 충전 모듈(120)에 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 제어 신호에 따라 보조 배터리의 셀 중 10 내지 90%가 무선 송신 코일 모듈(110)에 전기적으로 연결되고, 나머지 10 내지 90%가 단말 유선 충전 모듈(120)에 접속되는 것이 가능하다. 물론, 이의 반대의 경우도 가능하다. 본 고안에서는 보조 배터리(200)의 셀 중 50 내지 70%가 무선 송신 코일 모듈(110)에 접속되고, 나머지 30 내지 50%가 단말 유선 충전 모듈(120)에 접속되는 것이 가능하다. 이는 무선 충전의 경우가 전력 손실이 더 크기 때문에 다수의 휴대용 단말기를 충전하기 용이한 비율이 된다.
이와 같이 보조 배터리(200)를 분리 접속시키기 위해 트랜지스터를 이용한 분리 회로가 보조 배터리 부내에 장작되는 것이 효과적이다.
본 고안에서는 보조 배터리(200) 만을 별도로 충전하기 위한 배터리 충전부(300)가 수납 하우징(1000) 내측에 마련되는 것이 효과적이다.
배터리 충전부(300)는 수납 하우징(1000)의 하측판(1200)의 배면에 배치되어 보조 배터리(200)를 무선 충전하는 무선 수신 코일 모듈(310)과, 외부 전원과 연결하여 보조 배터리(200)를 충전하는 배터리 유선 충전 모듈(320)을 구비한다. 이를 통해 보조 배터리(200)를 무선 충전과 유선 충전을 통해 충전할 수 있다.
본 실시예에서는 단말 충전부(100)와 배터리 충전부(300)를 분리 제작함으로 인해 보조 배터리(200)를 충전하면서, 동시에 휴대용 단말기를 충전할 수 있다. 즉, 보조 배터리(200)를 무선 수신 코일 모듈(310)을 통해 무선 충전하면서, 무선 송신 코일 모듈(110)을 통해 휴대용 단말기를 무선충전할 수 있다. 또한, 배터리 유선 충전 모듈을 통해 보조 배터리(200)를 유선 충전하면서, 무선 송신 코일 모듈(110)을 통해 휴대용 단말기 즉, 스마트 폰을 무선 충전할 수 있다.
이와 같은 동작을 위해 본 고안의 보조 배터리(200)의 상부면과 하부면에는 각기 전자파 차단 필름이 마련되는 것이 효과적이다. 이를 통해 보조 배터리(200) 상부면에 위치한 무선 송신 코일 모듈(110)과 하부면에 위치한 무선 추신 코일 모듈(120) 간의 간섭을 최소화할 수 있다. 이때, 전자파 차단 필름의 사이즈는 상측판과 하측판의 사이즈와 오차 범위(ㅁ10%) 내에서 동일한 것이 효과적이다.
제어부(400)는 도 12에 도시된 바와 같이 배터리 충전부(300)를 제어하여 보조 배터리(200)의 충전을 제어하는 배터리 충전 제어부(410)와, 단말 충전부(100)를 통해 휴대용 단말기의 충전을 제어하는 단말 충전 제어부(420)와, 외부 전원 신호에 따라 배터리 충전 제어부(410) 및 단말 충전 제어부(420)의 동작을 제어하는 동작 제어부(430)와, 충전 동작을 체크하고, 과전류 발생을 제어하는 안전 회로(440)와, 기기의 동작 상태를 LED로 표시하는 표시 제어부(450)를 포함한다.
배터리 충전 제어부(410)는 동작 제어부(430)의 제어 신호 및 무선 수신 코일 모듈 및 배터리 유선 충전 모듈의 입력 신호에 따라 동작하여 보조 배터리(200)를 무선 충전 또는 유선 충전을 진행할 수 있도록 한다. 즉, 외부 전원 신호에 따라 동작 제어부(430)가 무선 수신 코일 모듈(310)을 활성화시키고, 활성화된 무선 수신 코일 모듈(310)을 외부 무선 충전 단말 상에 두게되면 무선 충전이 실시된다. 또는 외부 전원 신호에 따라 동작 제어부(430)가 배터리 유선 충전 모듈(320)을 활성화시키고, 배터리 유선 충전 모듈(320)에 유선으로 외부 전원이 연결되면 충전이 실시될 수도 있다. 이에 한정되지 않고, 무선 수신 모듈에 외부 무선 충전 단말이 접속하는 경우, 무선 수신 코일 모듈(310)의 안테나는 수신 신호를 동작 제어부(430)에 보내고, 이 신호에 따라 무선 수신 코일 모듈을 통해 보조 배터리(200)를 충전하거나, 외부 전원 단자가 유선으로 배터리 유선 충전 모듈(320)에 접속하는 경우, 배터리 유선 충전 모듈(320)의 수신 신호를 동작 제어부(430)에 보내고, 이 신호에 따라 배터리 유선 충전 모듈(320)이 동작하여 보조 배터리(200)를 충전할 수 있다. 이 경우, 외부 전원 버튼을 통해 입력된 외부 전원 신호가 자동 신호일 경우, 동작 제어부(430)가 앞서의 동작을 진행할 수 있다.
물론, 무선 충전과 유선 충전을 동시에 진행하여 더 빠른 시간 내에 보조 배터리(200) 내의 셀을 충전시킬 수 있다. 이는 앞서 언급한 바와 같이 보조 배터리(200) 내의 셀을 각기 무선 수신 코일 모듈(310) 또는 배터리 유선 충전 모듈(320)에 각기 접속 가능하게 동작 제어부(430)의 제어 신호를 통해 제어하는 것이 효과적이다. 이때, 보조 배터리(200) 셀에 접속되는 비율은 50 내지 70%가 배터리 유선 충전 모듈(320)에 접속되고, 나머지 30 내지 50%가 무선 수신 코일 모듈(310)에 접속되는 것이 효과적이다. 이는 무선 충전의 효율이 낮기 때문이다. 물론, 동작 제어부(430)의 제어에 따라 보조 배터리(200)의 모든 셀이 배터리 유선 충전 모듈(320)에 의해 충전되는 것이 가능하다.
단말 충전 제어부(420)도 앞서 언급한 배터리 충전 제어부(410)와 유사한 동작을 실시하여 휴대용 단말기를 충전한다.
즉, 동작 제어부(430)의 제어 신호 및 무선 송신 코일 모듈(110) 및 단말 유선 충전 모듈(120)의 입력 신호에 따라 동작하여 휴대용 단말기를 무선 충전 또는 유선 충전을 진행할 수 있도록 한다. 즉, 외부 전원 신호에 따라 동작 제어부(430)에 의해 단말 충전부(100) 내의 모듈들이 활성화되거나, 모듈들로 부터 입력된 신호에 의해 동작 제어부(430)가 활성화되어 유선 충전, 무선 충전 또는 유/무선 충전이 가능하게 된다.
동작 제어부(430)는 외부로부터 전원 신호(즉, 입력 신호)를 인가받는 전원 버튼(431)을 구비한다. 전원 버튼(431)의 입력 신호에 따라 단말 충전부(100), 배터리 충전부(300)의 동작을 제어하는 것이 가능하다. 전원 버튼(431)의 입력 신호에 따라 표시 제어부(450)를 제어하여, 현 상태를 LED 점등을 통해 표시할 수도 있다.
이와 같은 전원 버튼(431)은 수납 하우징(1000)의 측면판(1300)에 마련되는 것이 효과적이다.
전원 버튼(431)을 누를 경우, 동작 제어부(430)에 의해 전체 제어부(400)의 동작을 오프하여 보조배터리 겸용 무선 충전 장치가 동작하지 않도록 하게 하거나, 현재 보조 배터리(200)의 충전 상황을 표시하게 하거나, 휴대용 단말기의 유/무선 충전, 보조 배터리(200)의 유/무선 충전을 진행하게 할 수도 있다.
본 고안은 수납 하우징(1000)과 휴대용 단말기(10)를 수납하여 결합하는 결합 케이스(2000)를 구비한다.
결합 케이스(2000)는 도 8 내지 도 11에 도시된 바와 같이 상부가 개방된 육면체 형상으로 제작되고, 수납 하우징(1000) 내측에 수납되고, 그 상부에 휴대용 단말기(10)가 수납되는 구조로 제작된다. 이때, 휴대용 단말기(10)가 수납 하우징(1000)보다 그 장축의 길이가 길기 때문에 휴대용 단말기(10)의 상측 영역이 수납 하우징(1000)의 외측으로 돌출되도록 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 결합 케이스(200)는 상측이 개방되고 내부가 비어 있는 사각 통 형상에 통의 일측벽의 상측 영역이 연장된 형상을 갖는다. 이를 통해 휴대용 단말기(10)의 상측 부분은 이 연장된 영역이 지지하고, 하측 영역은 수납 하우징(1000)이 지지하게 된다.
앞서 언급한 바와 같이 휴대용 단말기(10)의 화각을 가리지 않게 하기 위해 수납 하우징(1000)의 최대 두께를 13 내지 16mm로 하였다. 이는 결합 케이스(200)의 두께(0.8 내지 1.5mm)를 반영하여, 휴대용 단말기(10)의 화각을 가리지 않는 최적의 두께가 되기 때문이다.
본 고안에서는 결합 케이스(2000)는 우레탄 누브리졸을 이용하여 사출로 제작하는 것이 효과적이다.
결합 케이스(2000)의 바닥면에는 다수의 홈이 마련된다. 이때, 개구 영역 근처에는 휴대용 단말기의 단자에 대응하는 홈들이 마련된다. 그리고, 그 하부 영역에는 단말 유선 충전 모듈(120)의 출력 단자 홈과, 배터리 유선 충전 모듈(320)의 단자 홈 그리고, 전원 버튼 홈이 마련되는 것이 효과적이다.
이와 같은 본 고안의 무선 충전 장치는 배터리를 외부 전력으로 충전할 경우, 무선 충전과 유선 충전 양기능을 선택 사용할 수 있다. 즉, 무선 충전에 의해 저속 충전이 진행될 경우 유선 충전도 가능하다. 즉, 유/무선에 의한 입력(외부 전력 수신)이 가능하다. 물론, 휴대용 단말기의 충전 또한 유/무선 충전이 가능하다.
이때, 유선 충전 케이블 및 자기 유도 방식에 의한 무선 충전 기능을 모두 지원하고, 무선의 경우 WPC 1.2를 지원한다. 유선의 경우에는 저속, 고속 및 퀵 차지(Quick Charge) 2.0을 지원한다.
그리고, 통합된 제어부를 통해 자동으로 유/무선 충전 형태와 파워를 인식하고 제어할 수 있다. 제어부는 사용되는 휴대용 단말기의 배터리 시스템에 따라 배터리의 충전량과 속도를 자동으로 제어 가능하다. 충전 입력 사항은 5V/1A, 5V/2A 및 9V/1.65A가 가능하고, 배터리 시스템에 따라 다양한 입력 및 출력 사항이 가능하다.
이와 같은 기능을 통해 이동 중에도 보조 배터리에서 스마트 기기의 충전이 가능하다.
또한, 하우징에는 USB 케이블 또는 스마트 기기 충전 케이블이 내장되어 있는 것이 효과적이다.
이상, 본 고안에 대하여 전술한 실시예들 및 첨부된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 고안은 이에 한정되지 않으며 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 고안이 다양하게 변형 및 수정될 수 있음을 알 수 있을 것이다.
100 : 단말 충전부 110 : 무선 송신 코일 모듈
120 : 단말 유선 충전 모듈 200 : 보조배터리
300 : 배터리 충전부 310 : 무선 수신 코일 모듈
320 : 배터리 유선 충전 모듈 400 : 제어부
410 : 배터리 충전 제어부 420 : 단말 충전 제어부
430 : 동작 제어부 440 : 안전회로
450 : 표시 제어부 1000 : 수납 하우징
1100 : 상측판 1110 : 안테나 장착홈
1200 : 하측판 1300 : 측면판
1400 : 미끄럼 방지링 2000 : 결합 케이스

Claims (10)

  1. 다수의 배터리 셀로 구성된 휴대용 단말기용 보조 배터리(200);
    보조 배터리(200)의 상측에 위치하여 휴대용 단말기를 무선 충전하는 무선 송신 코일 모듈(110)과 유선 접속을 통해 휴대용 단말기를 충전하는 단말 유선 충전 모듈(120)을 갖는 단말 충전부(100);
    상기 보조 배터리(200)를 충전하는 배터리 충전부(300);
    상기 단말 충전부(100) 및 배터리 충전부(300)의 동작을 제어하는 제어부(400); 및
    상기 단말 충전부(100), 보조 배터리(200) 및 배터리 충전부(300)를 수납하는 수납 하우징(1000)을 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기용 무선 충전 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수납 하우징(100)과 휴대용 단말기를 수납하여 결합하는 결합 케이스(2000)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기용 무선 충전 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 보조 배터리(200)의 상부면과 하부면에는 각기 전자파 차단 필름이 마련되는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기용 무선 충전 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 수납 하우징(1000)은 상측 판(1100)과 하측 판(1200) 그리고, 상측판(1100)과 하측판(1200)을 결합 고정하여 내부가 비어 있는 육면체 형상을 구성하는 사각 띠 형상의 측면판(1300)과, 상측판 상에 부착된 미끄럼 방지링(1400)을 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기용 무선 충전 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 미끄럼 방지링(1400)은 상측 영역이 상측판(1100)으로부터 0.1 내지 0.5mm 돌출되어 있고, 상기 미끄럼 방지링(1400)의 중앙은 상측판(1100)의 양 단변을 가로지르는 중심선을 10등분할 경우, 하측 단변 영역에서부터 5/10 내지 7/10 영역에 위치하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기용 무선 충전 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 상측판(1100)의 내측면에는 단말 충전부(100)의 무선 충전을 수행하는 무선 송신 코일 모듈(110) 중 링 형태의 무선 코일이 위치하는 링 형상의 안테나 장착 홈(1110)이 마련되고, 상기 안테나 장착 홈(1110)의 중앙은 상측판(1100)의 양 단변을 가로지르는 중심선을 10등분할 경우, 하측 단변 영역에서부터 6/10 내지 8/10 영역에 위치하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기용 무선 충전 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 상측판(1100)과 하측판(1200)의 장변의 길이는 90 내지 120mm이고, 상기 수납 하우징(1000)의 최대 두께는 13 내지 16mm인 것을 특징으로 하는 휴대 단말기용 무선 충전 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 충전부(300)는 수납 하우징(1000)의 하측판(1200)의 배면에 배치되어 보조 배터리(200)를 무선 충전하는 무선 수신 코일 모듈(310)과, 외부 전원과 연결하여 보조 배터리(200)를 충전하는 배터리 유선 충전 모듈(320)을 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기용 무선 충전 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 보조 배터리(200)의 셀 중 50 내지 70%가 무선 송신 코일 모듈(110)에 단독 접속이 가능하고, 나머지 30 내지 50%가 단말 유선 충전 모듈(120)에 단독 접속이 가능하고,
    보조 배터리(200) 셀 중 50 내지 70%가 배터리 유선 충전 모듈(320)에 단독 접속되는 것이 가능하고, 나머지 30 내지 50%가 무선 수신 코일 모듈(310)에 단독 접속이 가능한 것을 특징으로 하는 휴대 단말기용 무선 충전 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제어부(400)는 배터리 충전부(300)를 제어하여 보조 배터리(200)의 충전을 제어하는 배터리 충전 제어부(410)와, 단말 충전부(100)를 통해 휴대용 단말기의 충전을 제어하는 단말 충전 제어부(420)와, 외부 전원 신호에 따라 배터리 충전 제어부(410) 및 단말 충전 제어부(420)의 동작을 제어하는 동작 제어부(430)와, 충전 동작을 체크하고, 과전류 발생을 제어하는 안전 회로(440)와, 기기의 동작 상태를 LED로 표시하는 표시 제어부(450)를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기용 무선 충전 장치.
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