KR20180042902A - 무선 충전 장치 및 이를 포함하는 차량 - Google Patents

무선 충전 장치 및 이를 포함하는 차량 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선 충전 장치 및 이를 포함하는 차량에 관한 발명으로서, 사용자 단말이 놓이는 패드와 상기 패드 하부에 배치되는 커버와 상기 커버 하부에 배치되고 적어도 하나의 유도 코일을 포함하는 자성체와 상기 커버에 부착되고 상기 유도 코일에 의하여 발생된 자기장의 방향을 조절하는 가이드 패턴을 포함할 수 있다.
본 발명의 경우 무선 충전 장치 상단에 부착된 가이드 패턴을 이용하여 무선 충전 장치에 의해 발생 되는 자기장의 방향이 외부로 향하지 않도록 할 수 있어 차량 내의 다른 전자 장치에 전기전자적인 간섭을 줄일 수 있는 효과가 존재한다.

Description

무선 충전 장치 및 이를 포함하는 차량{WIRELESS CHARGE APPARATUS AND VEHICLE INCLUDING OF THE SAME}
본 발명은 무선 충전 장치 및 이를 포함하는 차량에 관한 방법으로서, 보다 상세하게는 무선 충전 장치 커버에 형성된 가이드 패턴을 이용하여 무선 충전 장치에 의해 발생되는 자기장의 방향을 조절하여 무선 충전 장치에 의해 발생되는 자기장 노이즈를 감소시키는 기술에 관한 발명이다.
현대 사회에서 자동차는 가장 보편적인 이동 수단으로서 자동차를 이용하는 사람들의 수는 증가하고 있다. 자동차 기술의 발전으로 인해 장거리의 이동이 용이하고, 생활이 편해지는 등 생활에 많은 변화가 발생하고 있다.
차량은 운전자의 편의를 위해 핸즈프리 장치, GPS 수신기, 블루투스 장치 및 하이패스 장치 등의 전자 장치 등이 많이 개발되고 있으며, 더 나아가 차량에는 사용자 단말기와 통신을 하는 통신 장치 및 사용자 단말기의 충전을 위한 충전 장치 등이 많이 탑재되고 있다.
기존의 충전 장치는 유선 방식의 충전 장치로, 차량과 사용자 단말기가 케이블에 의해 연결되면 케이블을 통하여 사용자 단말기로 충전을 위한 전력을 공급하였다.
이러한 유선 방식의 충전 장치는, 사용자가 손으로 사용자 단말기를 케이블을 통해 연결해야 하는 불편함이 있었고 유선으로 인해 공간의 제약이 있는 등 많은 불편함이 존재하였다.
따라서, 최근에는 선을 필요로 하지 않는 무선 방식의 충전 장치가 활발히 개발되고 있는데 무선 충전 기술(Wireless Charging Technology)은 전원 코드나 충전용 커넥터를 사용하지 않고, 무선으로 전력을 전송하는 기술을 의미한다. 종래에는 진동 칫솔이나 전동 공구 등의 전력을 충전하는 한정적인 용도에 머물러 있었지만 최근에는 차량에 많이 탑재되고 있다.
무선 충전 기술은 전기 에너지를 공급하는 무선 충전 장치와 전기 에너지를 공급받는 무선 전력 수신 장치를 포함한다. 구체적으로 무선 전력 수신장치, 예를 들어 사용자 단말 등은 유선으로 전기 에너지를 공급받는다.
무선 전력 전송을 통해 전기 에너지를 공급받는 무선 전력 수신장치는 수신된 무선 전력에 의해서 직접 구동되거나, 수신된 무선 전력을 이용하여 배터리를 충전하고, 충전된 전력에 의해서 구동된다.
무선 충전 장치는 무선 전력 전송(Wireless Power Transmission)을 통해 무선 전력 수신장치로 전기 에너지를 공급한다. 무선 전력 전송방식은 자기 유도 현상에 기초한 유도 결합(Inductive Coupling)을 이용하거나, 전자기적 공진 현상에 기초한 공진 결합(Magnetic Resonance Coupling)을 이용한다. 이러한 무선 전력 전송방식은 모두 충전 중 무선 즉, 전파 신호를 발생하게 된다.
그러나 종래의 무선 충전 장치의 경우, 코일에 의해 발생되는 자기장의 지향성이 충전하려고 하는 외부 단말기에 집중되지 않고 측면으로 향하는 부분이 많아 무선 충전 장치 측면에 존재하는 전자 장치에 전기전자적인 간섭을 주는 문제가 존재하였다.
따라서, 본 발명은 전술한 바와 같이 종래 기술이 가지고 있던 문제점을 해결하기 위해 고안된 발명으로서, 무선 충전 장치 상단에 형성된 가이드 패턴을 이용하여 무선 충전 장치에 의해 발생되는 자기장의 방향을 조절하여 보다 효율적으로 무선 충전을 함과 동시에 무선 충전 장치에 의해 발생되는 자기장 노이즈를 감소시키기 위함이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 장치는 사용자 단말이 놓이는 패드와 상기 패드 하부에 배치되는 커버와 상기 커버 하부에 배치되는 적어도 하나의 유도 코일을 포함하는 자성체와 상기 커버에 부착되고 상기 유도 코일에 의하여 발생된 자기장의 방향을 조절하는 가이드 패턴을 포함할 수 있다.
상기 가이드 패턴은, 상기 유도 코일에 의해 발생된 자기장이 상기 무선 충전 장치의 측면으로 향하지 않도록 상기 커버에 부착될 수 있다.
상기 가이드 패턴은 상기 커버의 적어도 일 측면에 부착될 수 있다.
상기 가이드 패턴은 상기 커버의 외주면을 따라 폐루프 형식으로 부착될 수 있다.
상기 가이드 패턴은, 상기 커버의 측면에 대칭적으로 부착될 수 있다.
상기 가이드 패턴은, 상기 유도 코일에 의해 발생된 자기장이 통과하는 적어도 하나의 공극로를 포함할 수 있다.
상기 가이드 패턴은, 상기 유도 코일보다 자기 저항이 낮은 물질을 포함할 수 있다.
상기 자성체는, 상기 가이드 패턴과 상기 자성체를 연결하는 적어도 하나의 연결부를 더 포함할 수 있다.
상기 연결부는, 상기 자성체보다 자기 저항이 낮은 물질을 포함할 수 있다.
상기 가이드 패턴은, 조절하고자 하는 상기 자기장의 방향에 기초하여 상기 가이드 패턴의 물성, 높이 및 두께 중 적어도 하나가 변할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량은 사용자 단말이 놓이는 패드와 상기 패드 하부에 배치되는 커버와 상기 커버 하부에 배치되는 적어도 하나의 코일을 포함하는 자성체와 상기 커버에 부착되고 상기 유도 코일에 의하여 발생된 자기장의 방향을 조절하는 가이드 패턴을 포함하는 무선 충전 장치를 포함할 수 있다.
상기 가이드 패턴은, 상기 유도 코일에 의해 발생된 자기장이 상기 무선 충전 장치의 측면으로 향하지 않도록 상기 커버에 부착될 수 있다.
상기 가이드 패턴은, 상기 커버의 적어도 일 측면에 부착될 수 있다.
상기 가이드 패턴은, 상기 커버의 외주면을 따라 폐루프 형식으로 부착될 수 있다.
상기 가이드 패턴은, 상기 유도 코일에 의해 발생된 자기장이 통과하는 적어도 하나의 공극로를 포함할 수 있다.
상기 가이드 패턴은, 상기 커버의 측면에 대칭적으로 부착될 수 있다.
상기 가이드 패턴은, 상기 유도 코일보다 자기 저항이 낮은 물질을 포함할 수 있다.
상기 자성체는, 상기 가이드 패턴과 상기 자성체를 연결하는 적어도 하나의 연결부를 더 포함할 수 있다.
상기 연결부는, 상기 자성체보다 자기 저항이 낮은 물질을 포함할 수 있다.
상기 가이드 패턴은, 조절하고자 하는 상기 자기장의 방향에 기초하여 상기 가이드 패턴의 물성, 높이 및 두께 중 적어도 하나가 변할 수 있다.
본 발명의 경우 무선 충전 장치 상단에 부착된 가이드 패턴을 이용하여 무선 충전 장치에 의해 발생되는 자기장의 방향이 외부로 향하지 않도록 할 수 있어 차량 내의 다른 전자 장치에 전기전자적인 간섭을 줄일 수 있는 효과가 존재한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 차량의 외부 모습을 도시한 외관도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 차량의 내부 모습을 도시한 내부도이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량에 설치된 무선 충전 장치의 외부 모습을 도시한 도면이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 장치와 무선 전력 수신 장치의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라, 무선 충전 장치와 무선 전력 수신장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라, 무선 충전 장치가 무선 전력을 전송하는 방법을 나태낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 장치의 내부 구성을 분해한 분해 사시도이다.
도 8은 가이드 패턴이 무선 충전 장치에 부착되지 않은 경우 코일에 의해 발생되는 자기장의 방향을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 가이드 패턴이 무선 충전 장치에 부착된 경우 코일에 의해 발생되는 자기장의 방향을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라, 가이드 패턴의 다양한 모습을 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따라, 가이드 패턴의 다양한 모습을 도시한 도면이다.
본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예이며, 본 출원의 출원 시점에 있어서 본 명세서의 실시 예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.
또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 개시된 발명을 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는다.
또한, 본 명세서에서 사용한 "제 1", "제 2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 차량의 외부 모습을 도시한 외관도이고 도2는 본 발명의 일 실시예에 따라 차량의 내부 모습을 도시한 내부도이며, 도 3은 일 실시예에 따른 차량 내부에 마련된 무선 충전 장치를 보다 구체적으로 도시한 도면이다. 이하에서는 설명의 중복을 방지하기 위해 함께 설명하도록 한다.
도 1을 참조하면, 차량(1)은 차량(1)의 외관을 형성하는 차체(80), 차량(1)을 이동시키는 차륜(93, 94)를 포함한다. 차체(80)는 후드(81), 프런트 휀더(82), 도어(84), 트렁크 리드(85), 및 쿼터 패널(86) 등을 포함한다. 또한, 차체(80)에는 도 1에 도시된 바와 같이, 선샤인 루프(Sunshine Roof, 97)가 마련될 수 있다. 선샤인 루프(97)는 선루프라 하기도 하며, 이하에서는 설명의 편의상 선루프라 하기로 한다.
또한, 차체(80)의 외부에는 차체(80)의 전방 측에 설치되어 차량(1) 전방의 시야를 제공하는 프런트 윈도(87), 측면의 시야를 제공하는 사이드 윈도(88), 도어(84)에 설치되어 차량(200) 후방 및 측면의 시야를 제공하는 사이드 미러(91, 92), 및 차체(80)의 후방 측에 설치되어 차량(1) 후방의 시야를 제공하는 리어 윈도(90)가 마련될 수 있다.
또한, 차체(80)의 외부에는 차량(1)의 전방 측에 설치되어, 차량(1) 전방 시야를 확보하기 위해 전조등, 즉 헤드라이트(headlight)를 조사하는 헤드 램프(head lamp, 95, 96)가 마련될 수 있다.
뿐만 아니라, 차체(80)의 외부에는 차량(1)의 후방 측에 설치되어, 차량(1) 후방 시야의 확보 또는 후방에 위치한 차량에게 차량(1)의 위치 파악을 돕기 위해 후미등, 즉 테일라이트(taillight)를 방출하는 테일 램프(tail lamp, 미도시)가 마련될 수 있다. 여기서, 차량(1)의 선루프(97), 헤드램프(95, 96), 테일램프 등의 동작은 사용자의 제어 명령에 기초하여 제어될 수 있다. 이하에서는 차량(1)의 내부에 대해 설명하도록 한다.
차량(1)의 내부에는 공조장치(150)가 마련될 수 있다. 이하에서 설명되는 공조장치(150)는 차량(1)의 실내/외 환경 조건, 공기의 흡/배기, 순환, 냉/난방 상태 등을 포함한 공조 환경을 자동으로 제어하거나 또는 사용자의 제어 명령에 대응하여 제어하는 장치를 의미한다. 예를 들어, 차량(1)에는 공조장치(150)가 마련되어 난방 및 냉방을 모두 수행할 수 있으며, 가열되거나 냉각된 공기를 통풍구(151)를 통해 배출하여 차량(1) 내부의 온도를 제어할 수 있다.
또한, 차량(1)의 내부에는 내비게이션 단말(170)이 마련될 수 있다. 여기서, 내비게이션 단말(170)은 사용자에게 목적지까지의 경로를 제공하는 내비게이션 기능을 제공할 수 있는 장치를 의미한다.
이외에도, 내비게이션 단말(170)은 오디오, 및 비디오 기능을 통합적으로 제공할 수도 있다. 또한, 내비게이션 단말(170)은 각종 입력 장치를 통해 입력 받은 사용자의 제어 명령에 따라 제어 신호를 생성하여, 차량(1) 내 기기를 제어하는 역할을 할 수도 있다.
예를 들어, 내비게이션 단말(170)은 디스플레이(171)를 통해 오디오 화면, 비디오 화면 및 내비게이션 화면 중 적어도 하나를 선택적으로 표시할 수 있을 뿐만 아니라, 차량(1)의 제어와 관련된 각종 제어 화면을 표시할 수도 있다.
디스플레이(171)는 대시 보드(10)의 중앙 영역인 센터페시아(11)에 위치할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 디스플레이(201)는 LCD(Liquid Crystal Display), LED(Light Emitting Diode), PDP(Plasma Display Panel), OLED(Organic Light Emitting Diode), CRT(Cathode Ray Tube) 등으로 구현될 수 있으나, 이에 한하지 않는다.
디스플레이(171)가 터치 스크린 타입으로 구현되는 경우, 디스플레이(171)는 터치, 클릭, 드래그 등과 같은 다양한 터치 조작을 통해 사용자로부터 각종 제어 명령을 입력 받을 수 있다.
한편, 센터 콘솔(40)에는 죠그 셔틀 타입 또는 하드 키 타입의 센터 입력부(43)가 마련될 수 있다. 센터 콘솔(40)은 운전석 시트(21)와 조수석 시트(22) 사이에 위치하여 기어조작 레버(41)와 트레이(42)가 형성된 부분을 의미한다.
한편, 차량(1)의 내부에는 클러스터(144)가 마련될 수 있다. 클러스터(144)는 계기판이라고도 하나, 이하에서는 설명의 편의상 클러스터(144)라 하기로 한다. 클러스터(144)에는 차량의 주행속도, 엔진 회전수(Revolution Per Minute, RPM), 연료량 등이 표시된다.
또한, 차량(1) 내에는 음성 입력부(190)가 마련될 수 있다. 예를 들어, 음성 입력부(190)는 마이크로폰(Microphone)을 통해 구현될 수 있다.
효과적인 음성의 입력을 위하여, 음성 입력부(190)는 도 2에 도시된 바와 같이 헤드라이닝(13)에 장착될 수 있으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 대시보드(10) 위에 장착되거나 스티어링 휠(12)에 장착되는 것도 가능하다.
또한, 차량(1)의 내부에는 음향을 출력할 수 있는 스피커(143)가 마련될 수 있다. 이에 따라, 차량(1)은 스피커(143)를 통해 오디오 기능, 비디오 기능, 내비게이션 기능 및 기타 부가 기능을 수행함에 있어 필요한 음향을 출력할 수 있다.
한편, 전술한 내비게이션 입력부(102), 센터 입력부(43) 외에도, 차량(1)의 내부에는 전술한 기기들에 관한 제어 명령을 입력 받을 수 있는 다양한 입력 장치들이 마련될 수 있다.
기어조작 레버(41)와 트레이(42) 사이에는 사용자 단말의 배터리를 충전하는 무선 충전 장치(100) 가 마련될 수 있다.
도 3을 참조하면, 무선 충전 장치(200)는 주행 중인 상태에서도 사용자 단말이 안전하게 수납될 수 있게끔 오목한 형상으로 구현될 수 있다. 또한, 도 3에 도시된 바와 다르게 사용자가 사용자 단말기를 거치하기 쉬운 영역이라면, 차량(1) 내부 어디에도 마련될 수 있으며, 제한은 없다.
이하에서 설명되는 사용자 단말은 휴대 가능하며, 배터리가 내장되어 있어 외부전원에 연결되어 있지 않더라도 동작하는 모든 전자장치를 포함한다.
예를 들어, 사용자 단말은 스마트 폰, 또는 안경, 시계 형태의 웨어러블 디바이스를 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이하에서는 무선 충전 장치(200)에 대해 보다 구체적으로 설명하도록 한다
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 장치(200) 및 무선 전력 수신 장치(300)의 구성을 나타낸 블럭도이다.
무선 충전 장치(200)는 무선 충전 장치(200)의 전반을 제어하는 무선 충전 제어부(210), 무선 전력 수신 장치(300)와 상호 신호를 전달받는 무선 충전 통신부(220) 및 무선 충전 제어부(210)의 제어에 기초하여 전력을 송신하는 전력 변환부(230)를 포함할 수 있다.
무선 충전 제어부(210)는 무선 충전 장치(200)내에 포함된 구성을 제어할 수 있다. 구체적으로 무선 충전 제어부(210)는 무선 충전 통신부(220) 및 전력 변환부(230) 및 기타 무선 충전 장치(200)에 포함된 다른 구성들을 제어할 수 있다.
또한, 무선 충전 통신부(220)는 유선 통신을 수행하는 것 이외에도 무선 전력 수신 장치(300)와 데이터를 주고 받는 무선 통신을 수행할 수 있다.
이러한 무선 통신의 일 예로 무선 전력 수신 장치(300)는 무선 전력 통신부(220)로 전력 제어 메시지를 전송할 수 있다. 전력 제어 메시지는 무선 충전 제어부(210)로 무선 전력의 전달 개시를 요청하거나 종료하도록 지시하는 데이터일 수 있다. 또한, 전력 제어 메시지는 무선 충전 과정에서 생성되는 무선 전력 신호의 특성, 주파수 대역 또는 채널 코딩 정보를 포함할 수 있다.
무선 충전 통신부(220)가 무선 전력 수신 장치(300)와 무선 통신을 통해 데이터를 주고받는 과정은 도 5와 도6을 통해서 자세히 설명하도록 한다.
전력 변환부(230)는 차량(1) 내부 배터리(Battery) 등의 전력원에서 공급되는 전력을 무선 전력 신호(Wireless Power Signal)로 변환하여 무선 전력 수신장치(300)로 전달할 수 있다.
여기서 무선 전력 신호는 진동(Oscillation)하는 특성을 지닌 자기장(Magnetic Field) 또는 전자기장(Electro-Magnetic Field)의 형태로 형성된다. 즉, 전력 변환부(230)는 자기장 또는 전자기장 발생을 위한 코일을 포함할 수 있다.
한편, 전력 변환부(230)는 여러 방식을 통해서 무선으로 전력을 전달할 수 있다.
구체적으로, 전력 변환부(230)는 유도 결합 방식에 따라 무선 전력 수신 장치(300)가 포함하고 있는 2차 코일에 전류를 유도시키기 위한 1차 유도 코일(231)을 포함할 수 있다. 또한, 전력 변환부(230)는 공진 결합 방식에 따라 무선 전력 수신 장치(300)에 공진 현상을 발생시키기 위하여 특정 공진 주파수를 가진 자기장을 형성시키는 코일(또는 안테나)을 포함할 수 있다.
전력 변환부(230)가 전력을 변환하여 무선 전력 수신 장치(300)로 전달하는 결합 방식에 관한 자세한 설명은 도 5를 통해서 설명하도록 한다.
무선 전력 수신 장치(300)는 휴대가 가능한 사용자 단말(301) 또는 멀티 미디어 기기(302)를 포함한다.
무선 전력 수신 장치(300)도 무선 충전 통신부(220)와 무선 신호를 송수신하는 안테나 및 송신기(Transmitter)를 포함하는 무선 통신 인터페이스(미 도시)를 포함할 수 있다.
또한, 무선 전력 수신 장치(300)는 무선 통신 인터페이스를 통해 출력된 디지털 제어 신호를 아날로그 형태의 무선 신호로 변조하는 신호 변환 모듈(미 도시)을 더 포함할 수도 있다.
한편, 휴대용 사용자 단말기(301)는 예를 들어, 휴대성과 이동성이 보장되는 무선 통신 장치로서, PCS(Personal Communication System), GSM(Global System for Mobile communications), PDC(Personal Digital Cellular), PHS(Personal Handyphone System), PDA(Personal Digital Assistant), IMT(International Mobile Telecommunication)-2000, CDMA(Code Division Multiple Access)-2000, W-CDMA(W-Code Division Multiple Access), WiBro(Wireless Broadband Internet) 단말, 스마트 폰(Smart Phone) 등과 같은 모든 종류의 핸드헬드(Handheld) 기반의 무선 통신 장치와 시계, 반지, 팔찌, 발찌, 목걸이, 안경, 콘택트 렌즈, 또는 머리 착용형 장치(head-mounted-device(HMD) 등과 같은 웨어러블 장치를 포함할 수 있다.
휴대용 멀티 미디어 기기(302)는 PDA(Personal Digital Assistants) , PMP(Portable Multimedia Player)와, 태블릿(tablet) 등 음성이나 영상, 도형과 이미지 등으로 이루어진 다양한 정보를 처리하는 매체를 의미한다.
즉, 무선 전력 수신 장치(300)는 전원 코드나 충전용 커넥터를 통해서 전력을 공급받는 것 뿐만 아니라 무선으로 전력을 수신할 수 있는 장치이면 충분하고 제한이 없다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 무선 충전 장치(200)와 무선 전력 수신 장치(300)의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 무선 충전 장치(200)는 도 4에서 설명한 무선 충전 제어부(210), 전력 변환부(230)를 포함하고, 변복조부(240)를 더 포함할 수 있다.
또한, 무선 전력 수신장치(300)는 무선 전력 수신제어부(310), 전력 수신부(330) 및 제 2변복조부(340)을 포함할 수 있다. 구분을 위해서 무선 충전 장치(200)의 변복조부는 제 1 변복조부(240)로 무선 전력 수신장치(300)의 변복조부는 제 2 변복조부(340)로 설명한다.
무선 충전 제어부(210)는 전력 변환부(230)를 제어하여, 무선 전력을 전달할 수 있다. 이 경우 무선 충전 제어부(210)는 무선 전력 신호의 변조(Modulation) 및 복조(Demodulation)를 통하여 무선 충전 장치(200)와 무선 전력 수신 장치(300) 사이에 패킷(Packet)을 송수신할 수 있다.
무선 충전 장치(200)에 포함된 전력 변환부(230)는 무선 전력 신호를 형성한다. 무선 전력 신호는 전력 변환부(230)에 포함된 전송 코일(231)을 통해 형성될 수 있다.
전력 변환부(230)에 의해 형성된 무선 전력 신호(100a)가 무선 전력 수신 장치(300)에 도달하면, 무선 전력 수신 장치(300)의 전력 수신부(330)가 무선 전력 신호(100a)를 수신할 수 있다. 구체적으로 무선 전력 신호(100a)는 전력 수신부(330)의 수신 코일(331)에 의해 수신될 수 있다.
무선 전력 수신 장치(300)의 무선 전력 수신 제어부(310)는 전력 수신부(330)와 연결된 제 2 변복조부(340)를 제어하여, 무선 전력 신호(100a)를 수신하는 중에 무선 전력 신호(100a)를 변조할 수 있다. 무선 전력 신호(100a)는 자기장(Magnetic Field) 또는 전자기장(Electro Magnetic Field) 내에서 폐루프(Closed-Loop)를 형성하므로 무선 전력 수신 장치(300)가 무선 전력 신호를 변조하는 경우, 무선 충전 장치(200)는 변조된 무선 전력 신호(100b)를 감지할 수 있다.
제 1변복조부(240)는 감지된 무선 전력 신호(100b)를 복조하고, 복조된 무선 전력 신호로부터 패킷을 디코드(Decode)할 수 있다.
즉, 무선 충전 장치(200)는 무선 전력 수신 장치(300)로 전력을 무선으로 공급하는 경우, 변복조를 통해서 패킷, 즉 데이터를 함께 전달하는 무선 통신을 수행할 수 있다.
이러한 패킷에 포함된 데이터는 도 4에서 설명한 전력 제어 메시지를 포함할 수 있다. 전력 제어 메시지는 무선 전력의 전달 개시를 요청하거나 종료하도록 지시하는 데이터를 포함할 수 있고, 무선 전력 수신 장치(300)가 현재 충전한 수치를 표현하는 데이터일 수도 있다.
한편, 무선 충전 장치(200)와 무선 전력 수신 장치(300)간의 통신에서 사용하는 변조 방법은 진폭 변조(Amplitude Modulation)일 수 있다. 진폭 변조 방식은 전력 변환부(230)가 형성한 무선 전력 신호(100a)의 진폭을 무선 전력 수신장치(300)의 변복조부(340)가 변경시켜 무선 충전 장치(200)의 변복조부(240)가 변조된 무선 전력 신호(100b)의 진폭을 검출하는 백스캐터 변조(Backscatter Modulation) 방식일 수 있다.
한편, 도 5에서 설명한 구성은 설명의 편의를 위한 구성이므로, 다른 구성을 포함하거나 변경될 수 있음은 물론이고, 제한은 없다.
도 6은 무선 충전 장치(200)가 무선 전력을 전송하는 방법에 대해 명하기 위한 도면이다.
구체적으로 일 예에 따른 무선 충전 장치(200)는 유도 결합 방식 또는 공진 결합 방식으로 무선 전력 수신장치(300)에 전력을 공급할 수 있다.
먼저, 도 6(a)를 참조하면, 무선 충전 장치(200)는 유도 결합 방식에 의해서 전력을 공급할 수 있다. 구체적으로 도 5에서 설명한 전력 변환부(230a)는 도 6 (a)의 230a의 회로로 간략하게 도시될 수 있다. 도 6의 230a의 회로는 1차 유도 코일(231a)를 포함할 수 있다.
만약, 1 차 유도 코일(231a)에 흐르는 전류의 세기가 변화하면, 그 변화되는 전류에 의해서 1차 유도 코일(231a)을 통과하는 자기장이 변화한다. 이와 같은 자기장은 무선 전력 수신 장치(300)의 전력 수신부(330) 내의 2차 유도 코일(331a) 측에 유도 기전력을 발생시킨다.
이 방식에 따르면, 1차 유도 코일(231a)은 전송 코일(Tx-Coil)이 되고, 2차 유도 코일(331a)은 수신 코일(Rx-Coil)이 된다.
일 예에 따라 차량(1)에 탑승한 운전자는 무선 충전 장치(200)의 패드(240)에 충전하고자 하는 사용자 단말(301)을 올려놓을 수 있다. 이는 전송 유도 코일(231a)과 수신 유도 코일(331a)이 근접하도록 무선 충전 장치(200)와 무선 전력 수신 장치(300)를 배치한 것을 의미한다.
그 후 무선 충전 제어부(210)가 전송 유도 코일(231a)에 흐르는 전류를 변화하도록 제어하면, 무선 전력 수신장치(300)는 전력 수신부(330)의 수신 유도 코일(331a)에 유도된 기전력을 이용하여 전력을 공급받을 수 있다.
한편, 유도 결합 방식에 의한 무선 전력 전달의 효율은 주파수 특성 뿐만 아니라 각 코일을 포함하는 무선 충전 장치(200) 및 무선 전력 수신 장치(300) 사이의 배열(Alignment) 또는 거리(Distance)의 영향을 받을 수 있다.
한편, 유도 결합 방식에 의 한 무선 전력 전달을 위하여 무선 충전 장치(200)는 평평한 표면(Flat Surface) 형태의 인터페이스 표면(Interface Surface)을 포함하도록 구성될 수 있다. 인터페이스 표면의 상부에는 하나 이상의 무선 전력 수신 장치(300)가 놓일 수 있으며, 인터페이스 표면의 하부에는 전송 코일(231a)이 장착될 수 있다.
인터페이스 표면의 하부에는 장착된 전송 코일(231a)과 인터페이스 표면의 상부에 위치한 무선 전력 수신장치 (300) 의 수신 코일(331a) 사이의 수직 공간(Vertical Spacing) 이 작게 형성될 수 있다. 코일들간의 거리는 유도 결합 방식에 의한 무선 전력 전달이 효율적으로 이루어 질 수 있도록 충분히 작게 된다.
한편, 일 예에 따른 무선 충전 장치(200)는 반드시 하나의 전송 코일(231a)만을 포함하는 것은 아니며, 복수 개의 코일을 포함할 수 있다. 또한, 복수 개의 코일의 배열을 다양하게 하여 전력 전송의 효율을 높일 수도 있다.
도 6의 (b)를 참조하면, 무선 충전 장치(200)는 공진 결합 방식에 의해서도 전력을 공급할 수 있다.
공진(Resonance, 또는 공명)이란, 진동계가 그 고유 진동수와 같은 진동수를 가진 외력을 주기적으로 받아 진폭이 뚜렷하게 증가하는 현상을 말한다. 공진은 역학적 진동 및 전기적 진동 등 모든 진동에서 일어나는 현상이다. 일반적으로 외부에서 진동계에 진동시킬 수 있는 힘을 가했을 때, 그 진동계의 고유 진동수와 외부에서 가해주는 힘의 진동수가 같으면, 그 진동은 심해지고 진폭도 커진다.
같은 원리로, 일정 거리 내에서 떨어져 있는 복수의 진동체들이 서로 동일한 주파수로 진동하는 경우, 복수의 진동체들은 상호 공진하며, 복수의 진동체들 간에 저항은 감소하게 된다. 전기 회로에서는 인덕터(Inductor)와 커패시터(Capacitor)를 사용하여 공진 회로(LC 회로)를 만들 수 있다.
일 예에 따른 무선 충전 장치(200)가 공진 결합 방식을 따르는 경우, 도 4의 전력 변환부(230)는 교류 전원에 의해서 특정한 진동 주파수를 가진 자기장을 형성한다. 형성된 자기장에 의해서 무선 전력 수신 장치(300)에서 공진 현상이 일어나는 경우, 무선 전력 수신 장치(300)는 공진 현상을 이용하여 전력을 전달받는다. 공진 주파수는 아래 수학식 1에 의해서 결정될 수 있다.
Figure pat00001
여기서, 공진 주파수(f)는 회로 내 인덕턴스(L) 및 커패시터(C)에 의해서 결정된다. 코일을 사용하여 자기장을 형성하는 회로에서 인덕턴스(L)는 코일의 회전 수에 의해서 결정되고, 커패시턴스는 코일의 간격, 면적 등에 의해서 결정될 수 있다. 또한, 공진 주파수를 결정하기 위해서 회로는 코일 이외에 공진 회로가 연결되도록 구성될 수 있다.
도 6을 다시 참조하면, 공진 결합 방식에 의해서 무선 전력을 공급하는 무선 충전 장치(200)의 전력 변환부(230)는 자기장을 형성하는 전송 코일(231b) 및 전송 코일(231b)이 연결되고, 특정한 진동 주파수를 결정하기 위한 공진 회로(232)를 포함할 수 있다.
공진 회로(232)는 용량성 회로(capacitors)를 이용하여 구현될 수 있으며, 전송 코일(231b)의 인덕턴스 및 공진 회로(232)의 커패시턴스를 기초로 특정한 진동 주파수가 결정된다.
무선 전력 수신 장치(300)의 전력 수신부(330)는 무선 충전 장치(200)에서 형성된 자기장에 의해서 공진이 일어날 수 있는 공진 회로(332) 및 수신 코일(331b)을 포함할 수 있다.
여기서 공진 회로(332)도 용량성 회로를 이용하여 구현될 수 있으며, 공진 회로(232)는 수신 코일(331b)의 인덕턴스와 공진 회로(332)의 커패시턴스에 기초하여 결정되는 공진 주파수가 무선 충전 장치(200)에서 형성된 공진 주파수와 일치하도록 구성된다.
공진 주파수가 일치하는 경우, 무선 전력 수신 장치(200)에서는 공진이 일어나고, 무선 전력 수신 장치(200)는 전력을 공급받을 수 있다. 공진 결합 방식에 의한 무선 전력 전달 효율은 주파수 특성에 큰 영향을 받을 수 있다.
한편, 도 6에서 도시된 회로 소자의 구성은 개시된 무선 충전 방식을 설명하기 위한 일 예에 불과하며, 개시된 무선 충전 장치(200)는 유도 결합 또는 주파수 공진이 일어날 수 있는 다양한 형태를 포함할 수 있으며, 제한은 없다.
지금까지 본 발명의 작동 원리에 대해 알아보았다. 이하 도면을 통하여 본 발명의 내부 구조에 대해 알아본다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 무선 충전 장치(200)의 내부 구성을 분해하여 도시한 분해 사시도이다.
도 7을 참조하면, 무선 충전 장치(200)는 사용자 단말이 놓일 수 있는 패드(Pad, 240)와 패드(240) 하부에 위치하는 커버(Cover, 250)와 커버(250) 하부에 위치하고 적어도 하나의 유도 코일(231)을 포함하는 자성체(260)와 무선 충전 장치(200)에 전원을 공급하고 CAN 통신을 할 수 있는 인쇄회로기판(270) 및 무선 충전 장치(200)를 외부로부터 보호해주는 하우징(Housing, 280) 등을 포함할 수 있다.
패드(240)는 사용자가 사용자 단말을 무선 충전 하려는 경우 사용자 단말이 놓이는 부분으로서, 사용자 단말이 안전하게 위치할 수 있도록 미끌림 방지 재질이 포함될 수 있다. 또한, 형상에 따라 다양한 음각 및 패턴이 포함될 수 있으며 트레이(Tray) 재질에 따라 형상이 변경될 수 도 있다.
커버(250)는 패드(240) 하부에 배치되며 유도 코일(231)과 자성체(260)를 보호하는 역할을 할 수 있다.
또한, 커버(250)는 유도 코일(231)에 의해 발생되는 자기장의 방향을 변경하는 가이드 패턴(251)을 포함할 수 있다.
가이드 패턴(251)은 도 7에 도시된 바와 같이 커버(250)의 측면에 부착될 수 있으며, 폐루프 형식으로 커버(250)의 모든 측면에 부착되거나 적어도 일 측면에 부착될 수 있다.
가이드 패턴(251)은 조절하고자 하는 자기장의 방향에 따라 다양한 위치에 다양한 형태로 부착될 수 있다. 가이드 패턴(251)에 의해 변하는 자기장의 방향은 도 9를 통하여 자세히 설명하도록 한다.
자성체(260)는 커버(250) 하부에 배치되며 적어도 하나의 유도 코일(Induction Coil, 251)을 포함할 수 있다.
유도 코일(251)은 전자기 유도 현상을 이용해서 고전압을 얻을 수 있는 코일을 말하며 감응 코일로 부르기도 한다. 일반적으로 연철심 주위에 굵을 도선을 감아 코일을 만든다.
무선 전력 변환부(230a)는 유도 코일(231)에 전류를 공급할 수 있는데, 무선 전력 변환부(230a) 의해 유도 코일(231)에 흐르는 전류의 세기가 변화하면, 그 변화되는 전류에 의해서 유도 코일을 통과하는 자기장이 변화한다. 이와 같은 자기장은 무선 전력 수신 장치(300)의 전력 수신부(330) 내에 존재하는 또 다른 유도 코일에 기전력을 발생시켜며, 이러한 기전력을 이용하여 사용자 단말기를 배터리를 충전시킬 수 있다.
인쇄회기로기판(270)은 자성체(260) 하부에 배치되며, 무선 충전 장치(200)에 안정적인 전원 공급 역할을 하는 동시에 차량(1)과 CAN(Controller Area Netwrok) 통신을 할 수 있다.
따라서, 인쇄회로기판(270)은 상기 설명한 전원 변환부(230a) 등이 이에 포함될 수 있으며, 차량과 무선 통신을 하기 위한 각종 장치 및 회로가 포함될 수 있다.
하우징(280)은 무선 충전 장치(200)의 최하단부에 배치되며, 무선 충전 장치를 보호하는 역할을 할 수 있다.
따라서, 하우징(280)은 외부로부터의 열을 차단하긴 위한 방열 재질을 포함할 수 있으며, 다른 전자 장치에서 발생되는 노이즈 즉, EMI(Electro Magnetic Interference)를 차단하기 위한 각종 물질 등이 포함될 수 있다.
또한, 하우징(280) 내부는 상기 설명한 패드(240), 커버(250), 자성체(260) 및 인쇄회로기판(270)이 하우징(280) 내부에 적층되는 구조로 쌓일 수 있다.
지금까지 본 발명의 내부 구조에 대해 알아보았다. 이하 본 발명의 도면을 통하여 본 발명의 작동 원리에 대해 알아본다.
도 8은 가이드 패턴이 무선 충전 장치에 부착되지 않은 경우, 즉 종래 기술에 의한 무선 충전 장치에서 코일에 의해 발생되는 자기장의 방향을 도시한 도면이고 도 9는 가이드 패턴(251)이 부착된 무선 충전 장치(200)에서 유도 코일(231)에 의해 발생되는 자기장의 방향을 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 종래 기술에 의한 무선 충전 장치의 경우 유도 코일에 의해 발생되는 자기장은 사용자 단말기를 충전 시키는 무선 충전 장치의 상단 방향 뿐만 아니라 그 특성상 무선 충전 장치의 측면으로도 자기장이 발생한다.
즉, 도 8에 도시된 바와 같이 자기장은 무선 충전 장치의 상단 방향으로 발생하는 자기장(200c, 200d)과 측면 방향으로 발생하는 자기장(200a, 200b, 200c, 200d)이 존재한다. 그리고 이러한 측면 방향으로 발생하는 자기장(200a, 200b, 200c, 200d)은 사용자 단말기의 충전 효율을 저해시킬 뿐 만 아니라, 무선 충전 장치 주변에 존재하는 다른 전자 장치 전기전자적인 간섭을 일으키는 문제가 발생한다.
그러나 본 발명에 의한 무선 충전 장치(200)는 커버(250) 측면에 자기장의 방향을 변화시킬 수 있는 가이드 패턴(251)이 존재하기 때문에 측면으로 향하는 자기장을 최소화 시킬 수 있는 장점이 존재한다.
도 9를 참조하여 설명하면, 유도 코일(231)에 의해 발생된 자기장은 자기 저항이 작은 방향으로 흐르는 특성을 갖고 있기 때문에 가이드 패턴(251)에 커버(250)나 자성체(260)보다 자기 저항이 작은 물질을 포함시키는 경우 자기장의 방향을 변화시킬 수 있다.
따라서, 도 9에 도시된 바와 같이 자기 저항이 작은 물질이 가이드 패턴(251)에 포함되어 있는 경우, 유도 코일(231)에 의해 발생된 자기장(200a, 200b, 200c, 200d)은 가이드 패턴(251)의 영향을 받아 무선 충전 장치(200)의 측면으로 향하지 않고 내부로 향할 수 있다.
따라서, 가이드 패턴(251)은 조절하고자 하는 자기장의 방향에 따라 다양하게 구성 성분을 포함할 수 있고 다양한 위치에 배치될 수 있다.
즉, 유도 코일(231)과 가이드 패턴(251)의 배율 또는 이격 거리, 가이드 패턴(251)의 물성 등을 조절하거나 가이드 패턴(251)의 부착 위치를 조절하여 유도 코일(231)에 의해 발생되는 자기장의 방향을 변화시킬 수 있다.
또한, 가이드 패턴(251)은 도 9에 도시된 바와 같이 커버(250)의 측면에 4개의 가이드 패턴(251a, 251b, 251c, 251d)이 배치될 수 있는데 이러한 경우 각각의 가이드 패턴(251) 사이에 공극이 발생할 수 있다. 이러한 공극은 자기장이 통과할 수 있는 공극로(252a, 252b, 252c, 2512)가 될 수 있으므로 공극로(252a, 252b, 252c, 2512)를 이용하여 자기장의 방향을 원하는 방향으로 조절할 수 있다.
또한, 도 9에서는 커버(250)의 측면에 4개의 가이드 패턴(251a, 251b, 251c, 251d)이 배치되는 것으로 도시하였지만 가이드 패턴(251)의 개수 및 부착되는 위치는 이제 한정되는 것은 아니고 조절하고자 하는 자기장의 방향에 기초하여 다양하게 배치될 수 있다.
즉, 가이드 패턴(251)은 커버(250)의 일 측면에서 부착될 수 도 있으며, 하나의 가이드 패턴(251)을 이용하여 커버(250)의 외주면을 따라 페루프(Close-Loop) 형태로 배치될 수 있다.
또한, 자성체(260)는 가이드 패턴(251)과 자성체(260)와의 연결을 용이하게 도와주는 적어도 한 개의 연결부(261)를 포함할 수 있다.
연결부(261)는 도 9에 도시된 바와 같이 4개의 가이드 패턴(251a, 251b, 251c, 251d)에 대응하여 각각 두 개씩, 총 8개의 연결부(261a, 261b, 261c, 261d, 261e, 261f, 261g, 261h)가 마련될 수 있으나, 조절하고자 하는 자기장의 방향에 따라 다양한 위치에 다양한 개수로 마련될 수 있다.
또한, 연결부(261)는 자성체(260)보다 자기 저항이 적은 물질을 포함할 수 있다. 이러한 경우 좀 더 용이하게 자기장의 방향을 조절할 수 있는 장점이 존재한다.
도 10과 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라, 가이드 패턴(251)의 다양한 모습을 도시한 도면이다. 가이드 패턴(251)의 정확한 위치를 이해하기 위해 커버(250)는 생략하여 도시하였다.
도 10의 (a)는 도 9에서 도시된 가이드 패턴(251)을 도시한 모습으로서, 4개의 가이드 패턴(251a, 251b, 251c, 251d)을 각각 배치한 경우를, 도 10의 (b)는 하나의 가이드 패턴(251)을 부착한 경우를, 도 12는 무선 충전 장치(200)의 일 측면에 대칭적으로 가이드 패턴(251)을 부착한 경우를 도시한 도면이다.
도 10의 (a) 처럼 가이드 패턴(251)을 배치하는 경우 각각의 가이드 패턴(251a, 251b, 251c, 251d)의 배치, 물성, 높이, 두께 등을 달리하여 자기장의 방향을 다양하게 조절할 수 있다. 어느 한 측면의 자기장이 강하게 발생한다면 강하게 발생하는 부분의 가이드 패턴(251)을 다르게 조절하여 사용자가 원하는 방향으로 자기장을 조절할 수 있다.
또한, 이러한 경우 도 9에서 설명하였듯이 공극로(252a, 252b, 252c, 252d)를 이용하여 자기장의 방향을 조절할 수 도 있으며 자성체(260)와 가이드 패턴(251) 사이의 거의(d) 및 가이드 패턴(251)의 높이(h) 중 적어도 하나를 조절하여 자기장의 방향을 원하는 방향으로 조절할 수 있다.
또한, 도 11에 도시된 것처럼 가이드 패턴(251)을 부착하는 경우에는 문제가 되는 부분의 자기장만 부분적으로 조절할 수 있는 장점이 있다.
일반적으로 저주파 자기장의 영향은 거리에 반비례하며, 차량의 모양은 일반적으로 직사각형이므로 주로 차량의 측면 부분에 자기장의 문제가 많이 발생한다. 따라서, 이러한 경우 문제가 되는 부분에만 가이드 패턴(251)을 부착하여 자기장의 방향을 조절할 수 있으며, 가이드 패턴(251)에 의한 상단 자기장의 손실을 최소화할 수 있고 제조 비용을 줄일 수 있는 효과 또한 존재한다.
지금까지 본 발명의 특징 및 효과에 대해 도면을 통하여 자세히 알아보았다. 종래의 무선 충전 장치의 경우, 코일에 의해 발생되는 자기장의 지향성이 충전하려고 하는 외부 단말기에 집중되지 않고 측면으로 향하는 부분이 많아 무선 충전 장치 측면에 존재하는 전자 장치에 전기전자적인 간섭을 주는 문제가 존재하였다.
그러나, 본 발명의 경우 무선 충전 장치 상단에 부착된 가이드 패턴을 이용하여 무선 충전 장치에 의해 발생되는 자기장의 방향이 외부로 향하지 않도록 할 수 있어 차량 내의 다른 전자 장치에 전기전자적인 간섭을 줄일 수 있는 효과가 존재한다.
지금까지 실시 예들이 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 실시 예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
200: 무선 충전 장치
210: 무선 충전 제어부
220: 무선 충전 통신부
230: 전력 변환부
231: 유도 코일
240: 패드(Pad)
250: 커버(Cover)
260: 자성체

Claims (20)

  1. 사용자 단말이 놓이는 패드;
    상기 패드 하부에 배치되는 커버;
    상기 커버 하부에 배치되고 적어도 하나의 유도 코일을 포함하는 자성체;
    상기 커버에 부착되고 상기 유도 코일에 의하여 발생된 자기장의 방향을 조절하는 가이드 패턴을 포함하는 무선 충전 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 가이드 패턴은,
    상기 유도 코일에 의해 발생된 자기장이 상기 무선 충전 장치의 측면으로 향하지 않도록 상기 커버에 부착되는 무선 충전 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 가이드 패턴은,
    상기 커버의 적어도 일 측면에 부착되는 무선 충전 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 가이드 패턴은,
    상기 커버의 외주면을 따라 폐루프 형식으로 부착되는 무선 충전 장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 가이드 패턴은,
    상기 커버의 측면에 대칭적으로 부착되는 무선 충전 장치.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 가이드 패턴은,
    상기 유도 코일에 의해 발생된 자기장이 통과하는 적어도 하나의 공극로를 포함하는 무선 충전 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 가이드 패턴은,
    상기 유도 코일보다 자기 저항이 낮은 물질을 포함하는 무선 충전 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 자성체는,
    상기 가이드 패턴과 상기 자성체를 연결하는 적어도 하나의 연결부를 더 포함하는 무선 충전 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 연결부는,
    상기 자성체보다 자기 저항이 낮은 물질을 포함하는 무선 충전 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 가이드 패턴은,
    조절하고자 하는 상기 자기장의 방향에 기초하여 상기 가이드 패턴의 물성, 높이 및 두께 중 적어도 하나가 변하는 무선 충전 장치.
  11. 사용자 단말이 놓이는 패드;
    상기 패드 하부에 배치되는 커버;
    상기 커버 하부에 배치되고 적어도 하나의 코일을 포함하는 자성체;
    상기 커버에 부착되고 상기 유도 코일에 의하여 발생된 자기장의 방향을 조절하는 가이드 패턴을 포함하는 무선 충전 장치를 포함하는 차량.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 가이드 패턴은,
    상기 유도 코일에 의해 발생된 자기장이 상기 무선 충전 장치의 측면으로 향하지 않도록 상기 커버에 부착되는 차량.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 가이드 패턴은,
    상기 커버의 적어도 일 측면에 부착되는 차량.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 가이드 패턴은,
    상기 커버의 외주면을 따라 폐루프 형식으로 부착되는 차량.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 가이드 패턴은,
    상기 유도 코일에 의해 발생된 자기장이 통과하는 적어도 하나의 공극로를 포함하는 차량.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 가이드 패턴은,
    상기 커버의 측면에 대칭적으로 부착되는 차량.
  17. 제 11항에 있어서,
    상기 가이드 패턴은,
    상기 유도 코일보다 자기 저항이 낮은 물질을 포함하는 차량.
  18. 제 11항에 있어서,
    상기 자성체는,
    상기 가이드 패턴과 상기 자성체를 연결하는 적어도 하나의 연결부를 더 포함하는 차량.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 연결부는,
    상기 자성체보다 자기 저항이 낮은 물질을 포함하는 차량.
  20. 제 11항에 있어서,
    상기 가이드 패턴은,
    조절하고자 하는 상기 자기장의 방향에 기초하여 상기 가이드 패턴의 물성, 높이 및 두께 중 적어도 하나가 변하는 차량.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022107946A1 (ko) * 2020-11-23 2022-05-27 오션스바이오 주식회사 무선충전이 가능한 뇌전증 치료용 전자약 및 이의 제어방법

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140065294A (ko) * 2012-11-21 2014-05-29 현대다이모스(주) 무접점 충전이 가능한 암레스트
KR20140143009A (ko) * 2013-06-05 2014-12-15 삼성전자주식회사 무선 충전 장치
KR20150023684A (ko) * 2012-06-11 2015-03-05 파워바이프록시 리미티드 무선 전력 전송 시스템에서 사용하기 위한 자기 투과성 코어
JP2015185719A (ja) * 2014-03-25 2015-10-22 Tdk株式会社 コイルユニットおよびワイヤレス電力伝送装置
KR20160028537A (ko) * 2014-09-03 2016-03-14 주식회사 케이더파워 휴대용 충전기
KR20160039778A (ko) * 2014-10-01 2016-04-12 한국과학기술원 반사판 및 격리판을 가진 무선전력 전송장치

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150023684A (ko) * 2012-06-11 2015-03-05 파워바이프록시 리미티드 무선 전력 전송 시스템에서 사용하기 위한 자기 투과성 코어
KR20140065294A (ko) * 2012-11-21 2014-05-29 현대다이모스(주) 무접점 충전이 가능한 암레스트
KR20140143009A (ko) * 2013-06-05 2014-12-15 삼성전자주식회사 무선 충전 장치
JP2015185719A (ja) * 2014-03-25 2015-10-22 Tdk株式会社 コイルユニットおよびワイヤレス電力伝送装置
KR20160028537A (ko) * 2014-09-03 2016-03-14 주식회사 케이더파워 휴대용 충전기
KR20160039778A (ko) * 2014-10-01 2016-04-12 한국과학기술원 반사판 및 격리판을 가진 무선전력 전송장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022107946A1 (ko) * 2020-11-23 2022-05-27 오션스바이오 주식회사 무선충전이 가능한 뇌전증 치료용 전자약 및 이의 제어방법

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