KR20180067135A - 복합 안테나 모듈 및 그것을 이용한 무선 전력 송신 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 복합 안테나 모듈 및 그것이 장착된 무선 전력 송신 장치에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치에 사용되는 복합 안테나 모듈은 코일 프레임과 근거리 무선 통신안테나를 포함하고, 상기 코일 프레임에 구비된 체결 수단을 통해 탈장착이 가능한 근거리 무선 통신 모듈과 상기 무선 전력 송신 장치의 동작을 제어하는 제어 회로 기판을 전기적으로 연결하기 위해 상기 코일 프레임의 일측에 장착되는 커넥터와 상기 코일 프레임에 구비된 적어도 하나의 수용부에 배치되고 상기 커넥터를 통해 상기 제어 회로 기판에 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 무선 전력 송신 안테나를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 무선 충전 기술에 관한 것으로서, 상세하게 무선 충전 및 근거리 무선 통신을 위한 복합 안테나 모듈 및 그것이 장착된 무선 전력 송신 장치를 제공하는 것이다.
무선 전력 전송 기술(wireless power transmission 또는 wireless energy transfer)은 자기장의 유도 원리를 이용하여 무선으로 송신기에서 수신기로 전기 에너지를 전송하는 기술로서, 이미 1800년대에 전자기유도 원리를 이용한 전기 모터나 변압기가 사용되기 시작했고, 그 후로는 라디오파나 레이저, 고주파, 마이크로웨이브와 같은 전자파를 방사해서 전기에너지를 전송하는 방법도 시도되었다. 우리가 흔히 사용하는 전동칫솔이나 일부 무선면도기도 실상은 전자기유도 원리로 충전된다.
현재까지 무선을 이용한 에너지 전달 방식은 크게 자기 유도 방식, 자기 공진(Electromagnetic Resonance) 방식 및 단파장 무선 주파수를 이용한 RF 전송 방식 등으로 구분될 수 있다.
자기 유도 방식은 두 개의 코일을 서로 인접시킨 후 한 개의 코일에 전류를 흘려보내면 이 때 발생한 자속(MagneticFlux)이 다른 코일에 기전력을 일으키는 현상을 사용한 기술로서, 휴대폰과 같은 소형기기를 중심으로 빠르게 상용화가 진행되고 있다. 자기 유도 방식은 최대 수백 키로와트(kW)의 전력을 전송할 수 있고 효율도 높지만 최대 전송 거리가 1센티미터(cm) 이하이므로 일반적으로 충전기나 바닥에 인접시켜야 하는 단점이 있다.
자기 공진 방식은 전자기파나 전류 등을 활용하는 대신 전기장이나 자기장을 이용하는 특징이 있다. 자기 공진 방식은 전자파 문제의 영향을 거의 받지 않으므로 다른 전자 기기나 인체에 안전하다는 장점이 있다. 반면, 한정된 거리와 공간에서만 활용할 수 있으며 에너지 전달 효율이 다소 낮다는 단점이 있다.
단파장 무선 전력 전송 방식-간단히, RF 전송 방식-은 에너지가 라디오 파(RadioWave)형태로 직접 송수신될 수 있다는 점을 활용한 것이다. 이 기술은 렉테나(rectenna)를 이용하는 RF 방식의 무선 전력 전송 방식으로서, 렉테나는 안테나(antenna)와 정류기(rectifier)의 합성어로서 RF 전력을 직접 직류 전력으로 변환하는 소자를 의미한다. 즉, RF 방식은 AC 라디오파를 DC로 변환하여 사용하는 기술로서, 최근 효율이 향상되면서 상용화에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
무선 전력 전송 기술은 모바일 뿐만 아니라 챠량, IT, 철도, 가전 산업 등 산업 전반에 다양하게 활용될 수 있다.
일반적으로, 무선 전력 송신 장치에는 무선 전력 전송을 위한 코일-이하, 송신 코일이라 명함-이 구비되고, 무선 전력 수신 장치에는 무선 전력을 수신하기 위한 안테나-이하, 수신 코일이라 명함-이 구비된다.
또한, 최근에는 근거리 무선 통신 및 무선 충전 기능이 탑재된 전자 기기가 출시되고 있으며, 그에 따라 통합된 안테나 모듈에 대한연구가 활발히 진행되고 있다.
이와 관련하여 한국공개특허번호 10-2015-0028042 "멀티모드 무선전력 수신기기 및 그 무선전력 수신방법"에는 NFC 통신과 멀티 모드 무선 충전이 가능한 무선 전력 수신기가 개시된 바 있다.
하지만, 종래의 멀티 모드 무선 전력 수신 장치의 안테나는 근거리 무선 통신을 위한 안테나와 무선 충전을 위한 안테나가 하나의 모듈로 구성되어 기기에 따라 다양하게 응용될 수 없는 단점이 있었다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 복합 안테나 모듈 및 그것을 이용한 무선 전력 송신 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 적어도 하나의 근거리 무선 통신 모듈을 선택적으로 장착하는 것이 가능한 복합 안테나 모듈 및 그것이 장착된 무선 송신 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 복합 안테나 모듈 및 그것이 장착된 무선 전력 송신 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치에 사용되는 복합 안테나 모듈은 코일 프레임과 근거리 무선 통신안테나를 포함하고, 상기 코일 프레임에 구비된 체결 수단을 통해 탈장착이 가능한 근거리 무선 통신 모듈과 상기 무선 전력 송신 장치의 동작을 제어하는 제어 회로 기판을 전기적으로 연결하기 위해 상기 코일 프레임의 일측에 장착되는 커넥터와 상기 코일 프레임에 구비된 적어도 하나의 수용부에 배치되고 상기 커넥터를 통해 상기 제어 회로 기판에 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 무선 전력 송신 안테나를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 근거리 무선 통신 안테나와 상기 무선 전력 송신 안테나가 서로 중첩되지 않도록 상기 근거리 무선 통신 모듈이 상기 코일 프레임에 장착될 수 있다.
또한, 상기 체결 수단은 볼트 체결 수단, 슬라이딩 삽입 수단 중 어느 하나일 수 있다.
또한, 복수의 상기 근거리 무선 통신 모듈이 상기 코일 프레임에 장착될 수 있다.
또한, 상기 복수의 근거리 무선 통신 모듈 중 어느 하나에만 프로세서가 구비되고, 상기 프로세서가 구비되지 않은 근거리 무선 통신 모듈의 근거리 무선 통신 안테나는 상기 코일 프레임에 구비된 연결 선로를 통해 상기 프로세서에 연결될 수 있다.
또한, 상기 복수의 근거리 무선 통신 모듈은 각각 해당 근거리 무선 통신 안테나에 연결된 프로세서를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 코일 프레임에 구비된 통신 선로를 통해 상기 프로세서 간 통신이 수행될 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 상기 커넥터를 통해 상기 제어 회로 기판에 장착된 무선 충전 프로세서와 통신을 수행할 수 있다.
또한, 상기 코일 프레임은 상기 근거리 무선 통신 안테나의 양단을 연결하기 위한 적어도 하나의 연결 단자와 상기 연결 단자와 상기 커넥터에 구비된 특정 단자를 연결하는 적어도 하나의 연결 선로를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 코일 프레임은 강화 플라스틱의 단일 사출물일 수 있다.
또한, 상기 근거리 무선 통신 모듈은 상기 코일 프레임과의 대향면에 배치되는 차폐재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 무선 전력 송신 안테나와 상기 제어 회로 기판 사이에 차폐재, 금속 시트 중 적어도 하나가 더 포함될 수 있다.
또한, 상기 근거리 무선 통신 모듈은 내부 구비된 프로세서의 동작에 필요한 전원을 공급하는 배터리를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 근거리 무선 통신 모듈은 상기 커넥터를 통해 상기 제어 회로 기판으로부터 전원을 공급받아 동작할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예는 상기 복합 안테나 모듈과 상기 복합 안테나 모듈과 상기 커넥터를 통해 연결되어 무선 전력 신호, 근거리 무선 통신 신호 중 적어도 하나를 처리하는 제어 회로 기판과 상기 제어 회로 기판에 전원을 공급하는 전원을 포함하는 무선 전력 송신 장치를 제공할 수도 있다.
상기 본 발명의 양태들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.
본 발명에 따른 방법 및 장치에 대한 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 무선 충전 및 근거리 무선 통신을 위한 복합 안테나 모듈 및 그것을 이용한 무선 전력 송신 장치를 제공하는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 적어도 하나의 근거리 무선 통신 모듈을 선택적으로 장착하는 것이 가능한 복합 안테나 모듈 및 그것이 장착되는 무선 송신 장치를 제공하는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 근거리 무선 통신 기능의 모듈화를 통해 다양한 형태의 무선충전 어플리케이션(예컨대, 차량용 무선 전력 송신기, 핸드폰 충전용 무선 전력 송신기 등)에 공용으로 적용 가능한 복합 안테나 모듈의 제공이 가능하다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이하에 첨부되는 도면들은 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 본 발명에 대한 실시예들을 제공한다. 다만, 본 발명의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시예로 구성될 수 있다.
도 1은 본 발명에 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 착탈식 근거리 무선 통신 모듈이 장착된 무선 전력 송신 장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 착탈식 근거리 무선 통신 모듈이 구비된 무선 전력 송신 모듈의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 착탈식 근거리 무선 통신 모듈이 장착된 무선 전력 송신 장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 복수의 착탈식 근거리 무선 통신 모듈이 구비된 무선 전력 송신 모듈의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 착탈식 근거리 무선 통신 모듈이 장착된 무선 전력 송신 장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 복수의 착탈식 근거리 무선 통신 모듈이 구비된 무선 전력 송신 모듈의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 착탈식 근거리 무선 통신 모듈이 장착된 무선 전력 송신 장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 복수의 착탈식 근거리 무선 통신 모듈이 구비된 무선 전력 송신 모듈의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 안테나 모듈의 계층 구조를 설명하기 도면이다.
도 11 내지 도 14는 본 발명에 따른 복합 안테나 모듈의 다양한 실시 형태를 설명하기 위한 도면이다.
도 1은 본 발명에 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 착탈식 근거리 무선 통신 모듈이 장착된 무선 전력 송신 장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 착탈식 근거리 무선 통신 모듈이 구비된 무선 전력 송신 모듈의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 착탈식 근거리 무선 통신 모듈이 장착된 무선 전력 송신 장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 복수의 착탈식 근거리 무선 통신 모듈이 구비된 무선 전력 송신 모듈의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 착탈식 근거리 무선 통신 모듈이 장착된 무선 전력 송신 장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 복수의 착탈식 근거리 무선 통신 모듈이 구비된 무선 전력 송신 모듈의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 착탈식 근거리 무선 통신 모듈이 장착된 무선 전력 송신 장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 복수의 착탈식 근거리 무선 통신 모듈이 구비된 무선 전력 송신 모듈의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 안테나 모듈의 계층 구조를 설명하기 도면이다.
도 11 내지 도 14는 본 발명에 따른 복합 안테나 모듈의 다양한 실시 형태를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예들이 적용되는 장치 및 다양한 방법들에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 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.
실시예의 설명에 있어서, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)는 두개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되거나 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 배치되어 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)"로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
실시예의 설명에 있어서, 무선 전력 시스템상에서 무선 전력을 송신하는 장치는 설명의 편의를 위해 무선 파워 송신기, 무선 파워 송신 장치, 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 송신기, 송신단, 송신기, 송신 장치, 송신측, 무선 파워 전송 장치, 무선 파워 전송기 등을 혼용하여 사용하기로 한다. 또한, 무선 전력 송신 장치로부터 무선 전력을 수신하는 장치에 대한 표현으로 설명의 편의를 위해 무선 전력 수신 장치, 무선 전력 수신기, 무선 파워 수신 장치, 무선 파워 수신기, 수신 단말기, 수신측, 수신 장치, 수신기 등이 혼용되어 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 송신기는 패드 형태, 거치대 형태, AP(Access Point) 형태, 소형 기지국 형태, 스텐드 형태, 천장 매립 형태, 벽걸이 형태 등으로 구성될 수 있으며, 하나의 송신기는 복수의 무선 전력 수신 장치에 파워를 전송할 수도 있다. 이를 위해, 송신기는 적어도 하나의 무선 파워 전송 수단을 구비할 수도 있다. 여기서, 무선 파워 전송 수단은 전력 송신단 코일에서 자기장을 발생시켜 그 자기장의 영향으로 수신단 코일에서 전기가 유도되는 전자기유도 원리를 이용하여 충전하는 전자기 유도 방식에 기반한 다양한 무전 전력 전송 표준이 사용될 수 있다. 여기서, 무선파워 전송 수단은 무선 충전 기술 표준 기구인 Qi, WPC(Wireless Power Consortium) 및 PMA(Power Matters Alliance)에서 정의된 전자기 유도 방식의 무선 충전 기술을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 송신기는 차량, 항공기, 가구, 가전 제품 등에 장착될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기는 적어도 하나의 무선 전력 수신 수단이 구비될 수 있으며, 2개 이상의 송신기로부터 동시에 무선 파워를 수신할 수도 있다. 여기서, 무선 전력 수신 수단은 무선 충전 기술 표준 기구인 WPC(Wireless Power Consortium) 및 PMA(Power Matters Alliance)에서 정의된 전자기 유도 방식의 무선 충전 기술을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 수신기는 휴대폰(mobile phone), 스마트폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션, MP3 player, 전동 칫솔, 전자 태그, 조명 장치, 리모콘, 낚시찌, 스마트 워치와 같은 웨어러블 디바이스 등의 소형 전자 기기 등에 사용될 수 있으나, 이에 국한되지는 아니하며 본 발명에 따른 무선 전력 수신 수단이 장착되어 배터리 충전이 가능한 기기라면 족하다.
도 1은 본 발명에 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 무선 충전 시스템은 크게 무선으로 전력을 송출하는 무선 전력 송신기(10), 상기 송출된 전력을 수신하는 무선 전력 수신기(20) 및 수신된 전력을 공급 받는 전자기기(30)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 전자기기(30)에는 충전용 배터리인 부하(미도시)가 장착될 수 있으며, 수신된 전력은 전자기기(30)의 부하에 충전될 수도 있다.
일 예로, 무선 전력 송신기(10)과 무선 전력 수신기(20)은 무선 전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 동일한 주파수로 신호를 변조하여 정보를 교환하는 인밴드(In-band) 통신을 수행할 수 있다.
인밴드 통신에 있어서, 무선 전력 송신기(10)에 의해 송출된 전력 신호(41)가 무선 전력 수신기(20)에 수신되면, 무선 전력 수신기(20)은 수신된 전력 신호를 변조하고, 변조된 신호(42)를 무선 전력 송신기(10)으로 전송할 수 있다.
다른 일예로, 무선 전력 송신기(10)과 무선 전력 수신기(20)은 무선 전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 상이한 주파수를 이용하여 정보를 교환하는 대역외(Out-of-band) 통신을 수행할 수도 있다.
일 예로, 무선 전력 송신기(10)과 무선 전력 수신기(20) 사이에 교환되는 정보는 식별 정보, 구성 정보, 상태 정보 및 각종 제어 정보 등을 포함될 수 있다. 여기서, 송수신단 사이에 교환되는 세부 정보는 후술할 실시예들의 설명을 통해 보다 명확해질 것이다.
무선 충전 시스템에서의 통신은 전이중 방식의 양방향 통신을 제공할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 다른 실시예에 있어서는 단방향 통신 또는 반이중 방식의 양방향 통신을 제공할 수도 있다.
일 예로, 단방향 통신은 무선 전력 수신기(20)이 무선 전력 송신기(10)으로만 정보를 전송하는 통신 방식일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 전력 송신기(10)이 무선 전력 수신기(20)으로 정보를 전송하는 통신 방식일 수도 있다.
반이중 양방향 통신 방식은 무선 전력 수신기(20)과 무선 전력 송신기(10) 사이의 양방향 통신은 가능하나, 어느 한 시점에 어느 하나의 장치에 의해서만 정보 전송이 가능한 통신 방식일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기(20)은 전자 기기(30)의 각종 상태 정보를 획득할 수도 있다. 일 예로, 전자 기기(30)의 상태 정보는 현재 전력 사용량 정보, 실행중인 응용을 식별하기 위한 정보, CPU 사용량 정보, 배터리 충전 상태 정보, 배터리 출력 전압/전류 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 전자 기기(30)로부터 획득 가능하고, 무선 전력 제어에 활용 가능한 정보이면 족하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기(20)는 무선 전력 수신을 위한 전력 수신 안테나뿐만 아니라 NFC(Near Field Communication) 안테나, RFID(Radio Frequency Identification) 통신 안테나, 블루투스 통신 안테나 등과 같은 근거리 무선 통신 안테나 및 금융, 결재 등과 같은 보안 통신을 위한 보안 통신 안테나 중 적어도 하나의 안테나를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기(10)는 무선 전력 전송을 위한 전력 송신 안테나-즉, 송신 코일-뿐만 아니라 NFC(Near Field Communication) 안테나, RFID(Radio Frequency Identification) 통신 안테나, 블루투스 통신 안테나 등과 같은 근거리 무선 통신 안테나 및 금융, 결재 등과 같은 보안 통신을 위한 보안 통신 안테나 중 적어도 하나의 안테나를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 근거리 무선 통신 안테나와 보안 통신 안테나는 각각 착탈식 모듈로 구성되어 무선 전력 송신기(10)에 장착될 수도 있다. 또한, 무선 전력 송신기(10)는 복수의 착탈식 모듈이 장착될 수도 있다. 착탈식 모듈의 세부 구성 및 해당 착탈식 모듈이 장착된 무선 전력 송신기의 구조는 후술할 도면들의 설명을 통해 보다 명확해질 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 착탈식 근거리 무선 통신 모듈이 장착된 무선 전력 송신 장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 무선 전력 송신 장치(200)는 크게 복합 안테나 모듈(210), 제어 회로 기판(220) 및 전원(230)을 포함하여 구성될 수 있다.
복합 안테나 모듈(210)은 무선 전력 전송을 위한 무선 전력 송신 안테나(211), 커넥터(212) 및 근거리 무선 통신을 위한 복수의 근거리 무선 통신 모듈(213)을 포함하여 구성될 수 있다.
근거리 무선 통신 모듈(214)은 근거리 무선 통신 안테나(214-1)와 프로세서(214-2)를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 근거리 무선 통신 모듈(214)은 복합 안테나 모듈(210)의 일측에 구비된 체결 수단을 통해 착탈식으로 장착될 수 있다. 일 예로, 체결 수단은 볼트 체결 수단일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 탈/장착이 가능한 체결 구조를 가지는 체결 수단이면 족하다. 다른 일 예로, 체결 수단은 슬라이딩 체결 방식으로 구성될 수도 있다.
근거리 무선 통신 안테나(214-1)와 무선 전력 송신 안테나(211)는 간섭을 최소화시킬 수 있도록 서로 중첩되지 않게 배치될 수 있다.
무선 전력 송신 안테나(211)는 커넥터(212)를 통해 제어 회로 기판(220)과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 복합 안테나 모듈(210)은 커넥터(212)를 통해 제어 회로 기판(220)과 물리적으로 체결될 수 있다.
제어 회로 기판(220)은 전력 신호 생성 및 제어 신호 처리에 필요한 각종 회로 소자, 센서, 마이크로 프로세서, 메모리 등을 포함하여 구성될 수 있다.
전원(230)은 제어 회로 기판(220)에 전력을 공급하며, 외부 전원 단자에 연결될 수 있다. 또한, 전원(230)은 배터리 형태로 구성될 수도 있다. 이 경우, 배터리는 무선 전력 송신 장치(200)에 일체형으로 내장되는 충전 배터리일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 제어 회로 기판(220)에 구비된 특정 단자-예를 들면, USB 단자 등을 포함함- 연결되는 외장형 보조 배터리일 수도 있다.
일 예로, 근거리 무선 통신 모듈(214)은 NFC 기능을 수행할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
또한, 근거리 무선 통신 모듈(214)의 근거리 무선 통신 안테나(214)는 회로 기판의 일면에 패턴 인쇄될 수 있으며, 회로 기판의 타면에는 차폐재(미도시)가 장착될 수도 있다.
일 실시예에 따른 근거리 무선 통신 모듈(214)은 별도의 전원(미도시)-예를 들면, 충전 배터리이거나 일회용 전지일 수 있음-이 내부 구비되어 프로세서(214)의 동작에 필요한 전원이 공급될 수 있다.
만약, 근거리 무선 통신 모듈(214)에 충전 배터리가 장착되는 경우, 근거리 무선 통신 모듈(214)의 일측에는 외부 전원을 인가 받기 위한 충전 단자가 구비될 수 있다.
다른 실시예에 따른 근거리 무선 통신 모듈(214)의 프로세서(214)는 커넥터(212)를 통해 제어 회로 기판(220)으로부터 전원을 공급 받을 수도 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 착탈식 근거리 무선 통신 모듈이 구비된 무선 전력 송신 모듈의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 무선 전력 송신 모듈(300)은 제1 근거리 무선 통신 모듈(310), 제2 근거리 무선 통신 모듈(320), 코일 프레임(330), 무선 충전 안테나(331), 커넥터(332) 및 제어 회로 기판(350) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
무선 충전 안테나(331)의 양단은 커넥터(332)를 통해 제어 회로 기판(350)에 전기적으로 연결되고, 코일 프레임(330)은 커넥터(332)를 통해 제어 회로 기판(350)과 물리적으로 연결될 수 있다.
제1 내지 제2 근거리 무선 통신 모듈(310, 320)은 각각 근거리 무선 통신 안테나(311, 321) 및 프로세서(312, 322)를 포함할 수 있다.
도면 번호 360에 도시된 바와 같이, 코일 프레임(330)과 근거리 무선 통신 모듈(310, 320)의 각각에 구비된 체결 구조는 볼트를 이용하여 상호 결속될 수 있다. 이에 따라, 근거리 무선 통신 모듈(310, 320)은 필요에 따라 코일 프레임(360)에 장착되거나 코일 프레임(330)에서 제거될 수 있다.
상기한 도 3은 2개의 근거리 무선 통신 모듈(310, 320)이 코일 프레임(330)에 장착된 것을 예를 들어 설명하고 있으나, 코일 프레임(330)에 장착되는 근거리 무선 통신 모듈의 개수는 제한되지 않는다.
일 예로, 코일 프레임(330)은 절연 특성이 좋은 플라스틱 합성 수지로 단일 사출 성형되거나 샌더스트 블록으로 구성될 수 있다.
다른 일 예로, 코일 프레임(330)은 인쇄 회로 기판일 수 있으며, 무선 충전 안테나(331)는 인쇄 회로 기판의 일면 또는 양면에 패턴 인쇄되거나 리드 코일 형태로 장착될 수 있다. 무선 충전 안테나(331)는 애칭 코일 형태로 제작되어 코일 프레임(330)의 일면에 장착될 수 있다. 만약, 무선 충전 안테나(331)가 인쇄 회로 기판의 양면에 패턴 인쇄되거나 또는 부착되는 경우, 인쇄 회로 기판에 배치된 관통 구멍(미도시)을 통해 양면에 인쇄 또는 장착된 안테나가 상호 도통될 수 있다. 이를 통해, 해당 안테나의 저항 성분이 감소될 수 있으며, 그에 따라 해당 안테나의 수신 감도 또는 전력 전송 효율이 향상될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 코일 프레임(330)에 배치되는 무선 충전 안테나(331)는 복수의 무선 전력 송신 안테나-즉, 송신 코일-을 포함하여 구성될 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 무선 전력 송신 모듈의 설계 목적에 따라 하나의 송신 코일만을 포함하여 구성될 수도 있다.
근거리 무선 통신 모듈(310, 320)은 마그네틱 보안 전송(MST: Magnetic Secure Transmission), NFC(Near Field Communication), RFID(Radio Frequency Identification), UWB(Ultra Wideband) 중 어느 하나의 통신 기능을 제공할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 착탈식 근거리 무선 통신 모듈이 장착된 무선 전력 송신 장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 무선 전력 송신 장치(400)는 크게 복합 안테나 모듈(410), 제어 회로 기판(420) 및 전원(430)을 포함하여 구성될 수 있다.
복합 안테나 모듈(410)은 무선 전력 전송을 위한 무선 송신 안테나(411), 커넥터(412) 및 근거리 무선 통신을 위한 복수의 근거리 무선 통신 모듈(413)을 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 복수의 근거리 무선 통신 모듈(414)은 하나의 마스터 근거리 무선 통신 모듈(414)와 적어도 하나의 슬레이브 근거리 무선 통신 모듈(415, 416)을 포함하여 구성될 수 있다.
마스터 근거리 무선 통신 모듈(414)은 근거리 통신 안테나(414-1)와 프로세서(414-2)를 포함하여 구성되고, 나머지 슬레이브 근거리 무선 통신 모듈(415, 416)은 근거리 통신 안테나(415-1, 416-2)만을 포함하고, 프로세서가 구비되지 않을 수 있다.
이 경우, 슬레이브 근거리 무선 통신 모듈((415, 416)에 구비된 근거리 통신 안테나(415-1, 416-2)는 마스터 근거리 무선 통신 모듈(414)의 프로세서(414-2)와 전기적으로 연결되어 제어될 수 있다.
또한, 마스터 근거리 통신 모듈(414) 및 슬레이브 근거리 무선 통신 모듈(415, 416)은 복합 안테나 모듈(410)의 일측에 구비된 체결 수단을 통해 착탈식으로 장착될 수 있다. 일 예로, 체결 수단은 볼트 체결일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 탈/장착이 가능한 체결 구조이면 족하다.
무선 전력 안테나(411)는 커넥터(412)를 통해 제어 회로 기판(420)과 전기적/물리적으로 연결될 수 있다.
제어 회로 기판(420)은 전력 신호 생성 및 제어 신호 처리에 필요한 각종 회로 소자, 센서, 마이크로 프로세서, 메모리 등을 포함하여 구성될 수 있다.
전원(430)은 제어 회로 기판(420)에 전력을 공급하며, 외부 전원 단자에 연결될 수 있다. 또한, 전원(430)은 배터리 형태로 구성될 수도 있다. 이 경우, 배터리는 무선 전력 송신 장치(400)에 일체형으로 내장되는 충전 배터리일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 제어 회로 기판(420)에 구비된 특정 단자-예를 들면, USB 단자 등을 포함함- 연결되는 외장형 보조 배터리일 수도 있다.
본 실시예에 따른, 근거리 무선 통신 모듈은 NFC를 위해 사용될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
또한, 근거리 무선 통신 모듈에 구비되는 근거리 무선 통신 안테나는 회로 기판의 일면에 패턴 인쇄될 수 있으며, 회로 기판의 타면에는 차폐재(미도시)가 장착될 수도 있다.
일 실시예에 따른 마스터 근거리 무선 통신 모듈(414)은 별도의 전원(미도시)-예를 들면, 충전용 배터리이거나 일회용 전지일 수 있음-이 내부 구비되어 프로세서(414-2)의 동작에 필요한 전원이 공급될 수 있다.
만약, 마스터 근거리 무선 통신 모듈(414)에 충전 배터리가 장착되는 경우, 마스터 근거리 무선 통신 모듈(414)의 일측에는 외부 전원을 인가 받기 위한 충전 단자가 구비될 수도 있다.
다른 실시예에 따른 마스터 근거리 무선 통신 모듈(414)의 프로세서(414-2)는 커넥터(412)를 통해 제어 회로 기판(420)으로부터 전원을 공급 받을 수도 있다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 복수의 착탈식 근거리 무선 통신 모듈이 구비된 무선 전력 송신 모듈의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 무선 전력 송신 모듈(500)은 제1 근거리 무선 통신 모듈(510), 제2 근거리 무선 통신 모듈(520), 코일 프레임(530), 무선 충전 안테나(531), 커넥터(532) 및 제어 회로 기판(550) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
무선 충전 안테나(531)의 양단은 커넥터(532)를 통해 제어 회로 기판(550)에 전기적으로 연결되고, 코일 프레임(530)은 커넥터(532)를 통해 제어 회로 기판(550)과 물리적으로 연결될 수 있다.
제1 근거리 무선 통신 모듈(510)은 제1 근거리 무선 통신 안테나(511) 및 프로세서(512)를 포함할 수 있으며, 마스터로 동작할 수 있다.
반면, 제2 근거리 무선 통신 모듈(510)은 별도의 프로세서를 구비하지 않고 제2 근거리 무선 통신 안테나(512)만으로 구성될 수 있으며, 슬레이브로 동작할 수 있다.
제2 근거리 무선 통신 안테나(521)의 양단은 안테나 연결 선로(570)를 통해 제1 근거리 무선 통신 모듈(510)의 프로세서(512)에 연결될 수 있다.
즉, 프로세서(512)는 두 개의 근거리 무선 통신 안테나(511, 521)에 모두 연결되어, 두 안테나(511, 521)를 통해 송수신되는 신호를 처리할 수 있다.
도면 번호 560에 도시된 바와 같이, 코일 프레임(530)과 근거리 무선 통신 모듈(510, 520)의 각각에 구비된 체결 구조는 볼트를 이용하여 상호 결속될 수 있다. 이에 따라, 슬레이브 근거리 무선 통신 모듈(520)은 필요에 따라 코일 프레임(530)에 탈/장착이 가능한 장점이 있다.
상기한 도 5는 2개의 근거리 무선 통신 모듈(510, 520)이 코일 프레임(530)에 장착되는 것을 예를 들어 설명하고 있으나, 코일 프레임(530)에 장착되는 슬레이브 근거리 무선 통신 모듈의 개수는 제한되지 않는다.
일 예로, 코일 프레임(530)은 절연 특성이 좋은 플라스틱 합성 수지로 사출 성형되거나 샌더스트 블록으로 구성될 수 있다.
다른 일 예로, 코일 프레임(530)은 인쇄 회로 기판일 수 있으며, 무선 충전 안테나(531)는 인쇄 회로 기판의 일면 또는 양면에 패턴 인쇄되거나 리드 코일 형태로 장착될 수 있다. 무선 충전 안테나(531)는 애칭 코일 형태로 제작되어 코일 프레임(530)의 일면에 장착될 수 있다. 만약, 무선 충전 안테나(531)가 인쇄 회로 기판의 양면에 패턴 인쇄되거나 또는 부착되는 경우, 인쇄 회로 기판에 배치된 관통 구멍(미도시)을 통해 양면에 인쇄 또는 장착된 안테나가 상호 전기적으로 도통될 수 있다. 이를 통해, 해당 안테나의 저항 성분이 감소될 수 있으며, 그에 따라 해당 안테나의 수신 감도 또는 전력 전송 효율이 향상될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 코일 프레임(530)에 배치되는 무선 충전 안테나(531)는 복수의 송신 코일을 포함하여 구성될 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 무선 전력 송신 모듈의 설계 목적에 따라 하나의 송신 코일로만 구성될 수도 있다.
근거리 무선 통신 모듈(510, 520)은 마그네틱 보안 전송(MST: Magnetic Secure Transmission), NFC(Near Field Communication), RFID(Radio Frequency Identification), UWB(Ultra Wideband) 중 어느 하나의 통신 기능을 제공할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
일 예로, 마스터 근거리 무선 통신 모듈(510)에 구비된 제1 근거리 무선 통신 안테나(511)와 슬레이브 근거리 무선 통신 모듈(520)에 구비된 제2 근거리 무선 통신 안테나(521)의 용도 및 목적은 서로 상이할 수도 있다.
예들 들면, 제1 근거리 무선 통신 안테나(511)는 NFC 안테나이고 제2 근거리 무선 통신 안테나(521)는 MST 안테나일 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 착탈식 근거리 무선 통신 모듈이 장착된 무선 전력 송신 장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 무선 전력 송신 장치(600)는 크게 복합 안테나 모듈(610), 제어 회로 기판(620) 및 전원(630)을 포함하여 구성될 수 있다.
복합 안테나 모듈(610)은 무선 전력 전송을 위한 무선 송신 안테나(611), 커넥터(612) 및 근거리 무선 통신을 위한 복수의 근거리 무선 통신 모듈(613)을 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 복수의 근거리 무선 통신 모듈(613) 각각은 별도의 프로세서를 구비하지 않고, 근거리 무선 통신 안테나만을 포함하여 구성될 수 있다.
근거리 무선 통신 안테나의 양단은 커넥터(612)를 통해 제어 회로 기판(620)에 전기적으로 연결될 수 있다.
제어 회로 기판(620)은 각종 전력 신호 생성 및 제어 신호 처리에 필요한 각종 회로 소자, 센서, 적어도 하나의 마이크로 프로세서, 메모리 등을 포함하여 구성될 수 있다.
일 예로, 제어 회로 기판(620)에 구비된 하나의 마이크로 프로세서가 무선 전력 전송 기능 및 근거리 무선 통신 기능을 통합 수행할 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 당업자의 설계에 따라 기능 별 별개의 프로세서가 구비될 수도 있음을 주의해야 한다.
복수의 근거리 통신 모듈(613)은 복합 안테나 모듈(610)의 일측에 구비된 체결 수단을 통해 착탈식으로 장착될 수 있다. 일 예로, 체결 수단은 볼트 체결일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 탈/장착이 가능한 체결 구조이면 족하다.
무선 전력 안테나(611)는 커넥터(612)를 통해 제어 회로 기판(620)과 전기적/물리적으로 연결될 수 있다.
전원(630)은 제어 회로 기판(620)에 전력을 공급하며, 외부 전원 단자에 연결될 수 있다. 또한, 전원(630)은 배터리 형태로 구성될 수도 있다. 이 경우, 배터리는 무선 전력 송신 장치(600)에 일체형으로 내장되는 충전 배터리일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 제어 회로 기판(620)에 구비된 특정 단자-예를 들면, USB 단자 등을 포함함- 연결되는 외장형 보조 배터리일 수도 있다.
본 실시예에 따른, 복합 안테나 모듈(610)에 장착되는 근거리 무선 통신 안테나는 NFC 안테나일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 마그네틱 보안 전송(MST: Magnetic Secure Transmission) 안테나, RFID(Radio Frequency Identification) 통신 안테나, UWB(Ultra Wideband) 통신 안테나, 블루투스 통신 안테나 중 어느 하나일 수도 있다.
또한, 복합 안테나 모듈(610)에 장착되는 근거리 무선 통신 안테나가 복수개인 경우, 모두 동일 기능의 안테나일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 당업자의 설계 목적에 따라 서로 다른 기능의 안테나가 장착될 수도 있다.
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 복수의 착탈식 근거리 무선 통신 모듈이 구비된 무선 전력 송신 모듈의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 무선 전력 송신 모듈(700)은 제1 근거리 무선 통신 모듈(710), 제2 근거리 무선 통신 모듈(720), 코일 프레임(730), 무선 충전 안테나(731), 커넥터(740) 및 제어 회로 기판(750) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
무선 충전 안테나(731)의 양단은 커넥터(740)를 통해 제어 회로 기판(750)에 전기적으로 연결되고, 코일 프레임(730)은 커넥터(740)를 통해 물리적으로 제어 회로 기판(750)과 연결될 수 있다.
제1 내지 제2 근거리 무선 통신 모듈(710, 720)은 각각 별도의 프로세서를 구비하지 않고 제1 근거리 무선 통신 안테나(711) 및 제2 근거리 무선 통신 안테나(721)을 포함하여 구성될 수 있다.
제1 내지 제2 근거리 무선 통신 안테나(711, 721)의 양단은 각각 제1 안테나 연결 선로(770)과 제2 안테나 연결 선로(780) 통해 커넥터(740)의 제1 연결 단자(741)와 제2 연결 단자(742)에 연결될 수 있다.
따라서, 제1 내지 제2 근거리 무선 통신 안테나(711, 721)의 양단은 커넥터(740)를 통해 제어 회로 기판(750)에 전기적으로 연결될 수 있다.
도면 번호 760에 도시된 바와 같이, 코일 프레임(730) 및 근거리 무선 통신 모듈(710, 720)의 각각에 구비된 체결 구조는 볼트를 이용하여 상호 결속될 수 있다. 이에 따라, 근거리 무선 통신 모듈은 필요에 따라 코일 프레임(730)에 탈/장착이 가능한 장점이 있다.
상기한 도 7은 2개의 근거리 무선 통신 모듈(710, 720)이 코일 프레임(730)에 장착되는 것을 예를 들어 설명하고 있으나, 코일 프레임(730)에 장착되는 근거리 무선 통신 모듈의 개수는 제한되지 않는다.
일 예로, 코일 프레임(730)은 절연 특성이 좋은 플라스틱 합성 수지로 단일 사출 성형되거나 샌더스트 블록으로 구성될 수 있다.
다른 일 예로, 코일 프레임(730)은 인쇄 회로 기판일 수 있으며, 무선 충전 안테나(731)는 인쇄 회로 기판의 일면 또는 양면에 패턴 인쇄되거나 리드 코일 형태로 장착될 수 있다. 무선 충전 안테나(731)는 애칭 코일 형태로 제작되어 코일 프레임(730)의 일면에 장착될 수 있다. 만약, 무선 충전 안테나(731)가 인쇄 회로 기판의 양면에 패턴 인쇄되거나 또는 부착되는 경우, 인쇄 회로 기판에 배치된 관통 구멍(미도시)을 통해 양면에 인쇄 또는 장착된 안테나가 상호 전기적으로 도통될 수 있다. 이를 통해, 해당 안테나의 저항 성분이 감소될 수 있으며, 그에 따라 해당 안테나의 수신 감도 또는 전력 전송 효율이 향상될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 코일 프레임(730)에 배치되는 무선 충전 안테나(731)는 복수의 송신 코일을 포함하여 구성될 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 무선 전력 송신 모듈의 설계 목적에 따라 하나의 송신 코일로만 구성될 수도 있다.
일 예로, 제1 내지 제2 근거리 무선 통신 모듈(710, 720)은 마그네틱 보안 전송(MST: Magnetic Secure Transmission), NFC(Near Field Communication), RFID(Radio Frequency Identification), UWB(Ultra Wideband) 중 어느 하나의 통신 기능을 제공할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
다른 일 예로, 제1 근거리 무선 통신 안테나(711)와 제2 근거리 무선 통신 안테나(721)의 용도 및 목적은 서로 상이할 수도 있다.
예들 들면, 제1 근거리 무선 통신 안테나(711)는 NFC 안테나이고 제2 근거리 무선 통신 안테나(721)는 MST 안테나일 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 착탈식 근거리 무선 통신 모듈이 장착된 무선 전력 송신 장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 무선 전력 송신 장치(800)는 크게 복합 안테나 모듈(810), 제어 회로 기판(820) 및 전원(830)을 포함하여 구성될 수 있다.
복합 안테나 모듈(810)은 무선 전력 전송을 위한 무선 송신 안테나(811), 커넥터(812) 및 근거리 무선 통신을 위한 복수의 근거리 무선 통신 모듈(813)을 포함하여 구성될 수 있다.
각각의 근거리 무선 통신 모듈은 근거리 무선 통신 안테나와 프로세서를 포함하여 구성될 수 있다.
근거리 무선 통신 모듈에 구비된 프로세서는 커넥터(812)를 통해 제어 회로 기판(820)에 연결될 수 있다. 일 예로, 근거리 무선 통신 모듈에 구비된 프로세서는 제어 회로 기판(820)에 구비된 프로세서와 상호 통신을 수행할 수 있다.
또한, 서로 다른 근거리 무선 통신 모듈에 구비된 프로세서는 커넥터(812) 또는 별도 구비된 통신 라인을 통해 상호 통신을 수행할 수도 있다.
근거리 무선 통신 모듈은 복합 안테나 모듈(810)의 일측에 구비된 체결 수단을 통해 착탈식으로 장착될 수 있다. 일 예로, 체결 수단은 볼트 체결일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 탈/장착이 가능한 체결 구조이면 족하다.
무선 전력 안테나(811)는 커넥터(812)를 통해 제어 회로 기판(820)과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 복합 안테나 모듈(810)은 커넥터(812)를 통해 제어 회로 기판(820)과 물리적으로 체결될 수 있다.
제어 회로 기판(820)은 전력 신호 생성 및 제어 신호 처리에 필요한 각종 회로 소자, 센서, 마이크로 프로세서, 메모리 등을 포함하여 구성될 수 있다.
전원(830)은 제어 회로 기판(820)에 전력을 공급하며, 외부 전원 단자에 연결될 수 있다. 또한, 전원(830)은 배터리 형태로 구성될 수도 있다. 이 경우, 배터리는 무선 전력 송신 장치(800)에 일체형으로 내장되는 충전 배터리일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 제어 회로 기판(820)에 구비된 특정 단자-예를 들면, USB 단자 등을 포함함- 연결되는 외장형 보조 배터리일 수도 있다.
일 예로, 복수의 근거리 무선 통신 모듈(813)은 NFC 기능을 수행할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
또한, 각각의 근거리 무선 통신 모듈에 구비되는 근거리 무선 통신 안테나는 회로 기판의 일면에 패턴 인쇄될 수 있으며, 회로 기판의 타면에는 차폐재(미도시)가 장착될 수도 있다.
일 실시예에 따른 근거리 무선 통신 모듈은 별도의 전원(미도시)-예를 들면, 충전 배터리이거나 일회용 전지일 수 있음-이 내부 구비되어 프로세서의 동작에 필요한 전원이 공급될 수 있다.
만약, 근거리 무선 통신 모듈에 충전 배터리가 장착되는 경우, 근거리 무선 통신 모듈의 일측에는 외부 전원을 인가 받기 위한 별도의 충전 단자가 구비될 수 있다.
다른 실시예에 따른 근거리 무선 통신 모듈에 구비되는 프로세서는 커넥터(812)를 통해 제어 회로 기판(820)으로부터 전원을 공급 받을 수도 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 복수의 착탈식 근거리 무선 통신 모듈이 구비된 무선 전력 송신 모듈의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 무선 전력 송신 모듈(900)은 제1 근거리 무선 통신 모듈(910), 제2 근거리 무선 통신 모듈(920), 코일 프레임(930), 무선 충전 안테나(931), 커넥터(940) 및 제어 회로 기판(950) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
무선 충전 안테나(931)의 양단은 커넥터(940)를 통해 제어 회로 기판(950)에 전기적으로 연결되고, 코일 프레임(930)은 커넥터(940)를 통해 물리적으로 제어 회로 기판(950)과 연결될 수 있다.
제1 근거리 무선 통신 모듈(910)은 제1 근거리 무선 통신 안테나(911)와 제1 프로세서(912)를 포함하여 구성될 수 있다. 제1 근거리 무선 통신 안테나(911)의 양단은 제1 프로세서(912)와 연결되고, 제1 프로세서(912)는 제1 통신 라인(970)을 통해 커넥터(940)의 제1 통신 단자(941)에 연결될 수 있다.
제2 근거리 무선 통신 모듈(920)은 제2 근거리 무선 통신 안테나(921)와 제2 프로세서(922)를 포함하여 구성될 수 있다. 제2 근거리 무선 통신 안테나(921)의 양단은 제2 프로세서(922)와 연결되고, 제2 프로세서(922)는 제2 통신 라인(980)을 통해 커넥터(940)의 제2 통신 단자(942)에 연결될 수 있다.
따라서, 제1 내지 제2 프로세서(912, 922)는 커넥터(940)를 통해 제어 회로 기판(950)에 구비된 프로세서와 상호 신호를 교환할 수 있다.
도면 번호 960에 도시된 바와 같이, 코일 프레임(930) 및 근거리 무선 통신 모듈(910, 920)의 각각에 구비된 체결 구조는 볼트를 이용하여 상호 결속될 수 있다. 이에 따라, 근거리 무선 통신 모듈은 필요에 따라 코일 프레임(930)에 탈/장착이 가능한 장점이 있다.
상기한 도 9는 2개의 근거리 무선 통신 모듈(910, 920)이 코일 프레임(930)에 장착되는 것을 예를 들어 설명하고 있으나, 코일 프레임(930)의 설계에 따라 장착되는 근거리 무선 통신 모듈의 개수는 상이할 수도 있다.
일 예로, 코일 프레임(930)은 절연 특성이 좋은 플라스틱 합성 수지로 단일 사출 성형되거나 샌더스트 블록으로 구성될 수 있다.
다른 일 예로, 코일 프레임(930)은 인쇄 회로 기판일 수 있으며, 무선 충전 안테나(931)는 인쇄 회로 기판의 일면 또는 양면에 패턴 인쇄되거나 리드 코일 형태로 장착될 수 있다.
무선 충전 안테나(931)는 애칭 코일 형태로 제작되어 코일 프레임(930)의 일면에 장착될 수 있다. 만약, 무선 충전 안테나(931)가 인쇄 회로 기판의 양면에 패턴 인쇄되거나 또는 부착되는 경우, 인쇄 회로 기판에 배치된 관통 구멍(미도시)을 통해 양면에 인쇄 또는 장착된 안테나가 상호 전기적으로 도통될 수 있다. 이를 통해, 해당 안테나의 저항 성분이 감소될 수 있으며, 그에 따라 해당 안테나의 수신 감도 또는 전력 전송 효율이 향상될 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 코일 프레임(930)에 배치되는 무선 충전 안테나(931)는 복수의 송신 코일을 포함하여 구성될 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 무선 전력 송신 모듈의 설계 목적에 따라 하나의 송신 코일로만 구성될 수도 있다.
일 예로, 제1 내지 제2 근거리 무선 통신 모듈(910, 920)은 마그네틱 보안 전송(MST: Magnetic Secure Transmission), NFC(Near Field Communication), RFID(Radio Frequency Identification), UWB(Ultra Wideband) 중 어느 하나의 통신 기능을 제공할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
다른 일 예로, 제1 근거리 무선 통신 모듈(910)과 제2 근거리 무선 통신 모듈(920)의 용도 및 목적은 서로 상이할 수도 있다.
예들 들면, 제1 근거리 무선 통신 모듈(910)은 NFC 안테나를 포함하고, 제2 근거리 무선 통신 모듈(920)는 블루투스 안테나를 포함할 수 있다.
제어 회로 기판(950)에 장착된 프로세서(미도시)-예를 들면, 무선 충전을 제어하는 마이크로 프로세서일 수 있으며, 이하 설명의 편의를 위해 무선 충전 프로세서라 명하기로 함-는 어느 근거리 무선 통신 모듈을 통해 외부 전자 기기가 접속 또는 감지되었는지를 식별할 수 있다.
또한, 제어 회로 기판(950)에 장착된 프로세서는 근거리 무선 통신 모듈과의 신호 송수신을 통해 접속 또는 감지된 전자 기기가 무선 충전이 가능한 수신기인지를 식별할 수도 있다.
이하 설명의 편의를 위해, 제어 회로 기판(950)에 장착되어 무선 충전을 제어하는 프로세서를 무선 충전 프로세서라 명하기로 한다.
일 예로, 무선 충전 프로세서는 어느 근거리 무선 통신 모듈을 통해 외부 전자 기기가 접속되었는지 식별되면, 해당 근거리 무선 통신 모듈에 가장 근접한 송신 코일을 통해 전력 신호를 무선 전력 수신기를 식별할 수 있다.
다른 일 예로, 무선 충전 프로세서는 근거리 무선 통신 모듈로부터 수신되는 제어 신호에 따라 해당 근거리 무선 통신 모듈에 접속된 전자 기기가 무선 충전이 가능한 전자 기기인지 식별할 수 있다. 무선 충전 프로세서는 식별 결과에 따라 송신 코일을 통한 무선 전력 신호의 전송 여부를 제어할 수 있다. 즉, 무선 충전이 가능한 전자 기기로 식별된 경우, 무선 충전 프로세서는 해당 송신 코일을 통해 무선 전력 신호가 전송되도록 제어할 수 있다.
반면, 무선 충전 기능이 탑재되지 않은 전자 기기로 식별된 경우, 무선 충전 프로세서는 무선 전력 신호가 전송되지 않도록 제어할 수 있다
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 안테나 모듈의 계층 구조를 설명하기 도면이다.
도 10을 참조하면, 복합 안테나 모듈(1000)은 코일 프레임(1010), 제1 내지 제3 송신 코일(1021, 1022, 1023), 근거리 무선 통신 모듈(1030), 차폐재(1040), 금속 시트(1050) 및 커넥터(1060)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 코일 프레임(1010)과 근거리 무선 통신 모듈(1030)은 각각에 구비된 체결 구조(1011, 1031)를 이용하여 볼트 결합될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 다른 일 예로, 슬라이딩 삽입 방식의 체결 구조를 적용하여 근거리 무선 통신 모듈이 코일 프레임에 장착될 수도 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 코일 프레임(1010)은 강화 플라스틱의 단일 사출물일 수 있다.
코일 프레임(1010)은 제1 송신 코일(1021)을 수용하기 위한 제1 수용부(1012), 제2 송신 코일(1022)을 수용하기 위한 제2 수용부(1013), 제3 송신 코일(1023)을 수용하기 위한 제3 수용부(1014)를 포함할 수 있다.
또한, 코일 프레임(1010)은 커넥터(1060)를 수용하기 위한 제4 수용부(1015)를 포함할 수 있다.
또한, 코일 프레임(1010)에는 제1 내지 제3 송신 코일(1021, 1022, 1023)에 각각 대응되는 센싱을 위한 제1 내지 제3 센싱홀(1016, 1017, 1018)를 포함할 수 있다.
물론, 차폐재(1040)와 금속 시트(1050)에도 제1 내지 제3 센싱홀(1016, 1017, 1018)에 대응되는 위치에 센싱홀이 배치될 수 있다.
이때, 상기 센싱홀을 통해 센싱 동작을 수행하는 센서는 커넥터(1060)를 통해 복합 안테나 모듈(1000)와 연결된 제어 회로 기판(미도시)에 장착될 수 있다.
후술할 도 11 내지 도 14는 본 발명의 따른 복합 안테나 모듈의 다양한 실시 형태를 보여준다.
도 11을 참조하면, 프로세서(1121, 1131)가 장착된 2개의 근거리 무선 통신 모듈(1120, 1130)이 코일 프레임(1110)에 구비된 체결 구조(1111)를 통해 장/탈착될 수 있음을 보여준다.
도 12를 참조하면, 프로세서(1221, 1231)가 장착된 2개의 근거리 무선 통신 모듈(1220, 1230)이 코일 프레임(1210)에 구비된 체결 구조(1211)를 통해 장/탈착될 수 있음을 보여준다.
특히, 제1 프로세서(1221)와 제2 프로세서(1231)는 각각 코일 프레임(1201)에 구비된 제1 연결 단자(1212)와 제2 연결 단자(1213)에 연결될 수 있으며, 제1 연결 단자(1212)와 제2 연결 단자(1213)을 연결하는 통신 라인(1215)를 통해 상호 제어 신호를 교환할 수 있다.
제1 프로세서(1221)와 제2 프로세서(1231)는 소정 제어 신호를 통해 서로의 동작을 제어할 수 있다. 일 예로, 두 개의 근거리 무선 통신 모듈(1220, 1230)이 모두 NFC 기능이 탑재된 경우, 제1 근거리 무선 통신 모듈(1220)에 의해 NFC 태깅이 완료되면, 제1 프로세서(1221)는 제2 프로세서(1231)에 소정 제어 신호를 전송하여 제2 근거리 무선 통신 모듈(1230)의 동작을 비활성화시킬 수 있다. 즉, 두 개의 근거리 무선 통신 모듈(1220, 1230)은 토글(Toggle) 모드로 동작될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
도 13을 참조하면, 2개의 근거리 무선 통신 모듈(1320, 1330)이 코일 프레임(1310)에 구비된 체결 구조(1311)를 통해 장/탈착될 수 있음을 보여준다.
제1 근거리 무선 통신 모듈(1320)은 프로세서(1321)가 구비되어, 마스터로 동작할 수 있다.
반면, 제2 근거리 무선 통신 모듈(1330)은 별도의 프로세서가 구비하지 않고, 슬레이브로 동작할 수 있다.
제2 근거리 무선 통신 모듈(1330)에 구비된 근거리 무선 통신 안테나(1331)의 양단은 제2 근거리 무선 통신 모듈(1330)의 일측에 구비된 안테나 연결 단자(1332)에 연결될 수 있다.
제2 근거리 무선 통신 모듈(1330)이 코일 프레임(1310)에 장착되면, 안테나 연결 단자(1332)는 코일 프레임(1310)에 구비된 제1 연결 단자(1313)와 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 근거리 무선 통신 모듈(1320)에 구비된 근거리 무선 통신 안테나(1322)의 양단은 프로세서(1321)에 연결될 수 있다.
제1 근거리 무선 통신 모듈(1320)이 코일 프레임(1310)에 장착되면, 프로세서(1321)는 코일 프레임(1310)에 구비된 제2 연결 단자(1312)와 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 연결 단자(1313)와 제2 연결 단자(1312)는 코일 프레임(1310)에 구비된 연결 선로(1314)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.
따라서, 제2 근거리 무선 통신 안테나(1331)를 통해 수신된 무선 신호가 제1 근거리 무선 통신 모듈(1320)의 프로세서(1321)에 전달될 수 있다.
도 14를 참조하면, 두 개의 근거리 무선 통신 모듈(1420, 1430)이 코일 프레임(1410)에 구비된 체결 구조(1411)를 통해 장/탈착될 수 있음을 보여준다.
제1 근거리 무선 통신 모듈(1420) 및 제2 근거리 무선 통신 모듈(1420)은 모두 별도의 프로세서가 구비되지 않고, 각각 제1 근거리 무선 통신 안테나(1422)와 제2 근거리 무선 통신 안테나(1432)를 포함하여 구성될 수 있다.
제1 근거리 무선 통신 모듈(1420)에 구비된 근거리 무선 통신 안테나(1422)의 양단은 제1 근거리 무선 통신 모듈(1420)의 일측에 구비된 제1 안테나 연결 단자(1421)에 연결될 수 있다.
제1 근거리 무선 통신 모듈(1420)이 코일 프레임(1410)에 장착되면, 제1 안테나 연결 단자(1421)는 코일 프레임(1410)에 구비된 제1 연결 단자(1412)와 전기적으로 연결될 수 있다.
제2 근거리 무선 통신 모듈(1430)에 구비된 근거리 무선 통신 안테나(1432)의 양단은 제2 근거리 무선 통신 모듈(1430)의 일측에 구비된 제2 안테나 연결 단자(1431)에 연결될 수 있다.
제2 근거리 무선 통신 모듈(1430)이 코일 프레임(1410)에 장착되면, 제2 안테나 연결 단자(1431)는 코일 프레임(1410)에 구비된 제2 연결 단자(1413)와 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 연결 단자(1412) 및 제2 연결 단자(1413)는 각각 코일 프레임(1410)에 구비된 제1 내지 제2 연결 선로(1414, 1415)를 통해 커넥터(1440)의 해당 단자에 각각 연결될 수 있다.
커넥터(1440)는 제어 회로 기판(1450)에 구비된 커넥터 핀 수용부(1451)를 통해 프로세서(1452)에 연결될 수 있다. 여기서, 프로세서(1452)는 무선 충전 기능뿐만 아니라 근거리 무선 통신 기능을 제어할 수 있다.
다른 일 실시예에 따른 제어 회로 기판(1450)은 복수의 프로세서가 구비될 수도 있다. 각각의 프로세서는 무선 충전 기능, 근거리 무선 통신 기능 중 어느 하나를 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 착탈식 근거리 무선 통신 모듈에 의하면, 무선 전력송신기의 적용 분야 및 개발 방향에 따라서 별도의 구조 변경 없이 미리 준비된 수용부에 근거리 무선 통신 안테나를 선택적으로 장착하여 공급할 수 있는 장점이 있다. 이러한 복합 안테나 모듈을 제작함으로써 다양한 개발 요구에 대하여 빠른 대응이 용이하고, 이에 따른 개발 기간 단축 및 개발 비용 감소의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 모듈화를 통해 다양한 형태의 무선 충전 어플리케이션(예컨대, 차량용 무선 전력 송신기, 핸드폰 충전용 무선 전력 송신기 등)에 공용으로 적용 가능한 복합 안테나 모듈의 제공이 가능하다.
아울러, 차량용 무선 전력 송신기와 같이 흔들림 내지 충격이 많은 환경에서도 본래의 구조 및 기능을 상실하지 않는 무선 전력 송신기의 제작이 가능하다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
Claims (15)
- 무선 전력 송신 장치에 사용되는 복합 안테나 모듈에 있어서,
코일 프레임;
근거리 무선 통신안테나를 포함하고, 상기 코일 프레임에 구비된 체결 수단을 통해 탈장착이 가능한 근거리 무선 통신 모듈;
상기 무선 전력 송신 장치의 동작을 제어하는 제어 회로 기판을 전기적으로 연결하기 위해 상기 코일 프레임의 일측에 장착되는 커넥터; 및
상기 코일 프레임에 구비된 적어도 하나의 수용부에 배치되고 상기 커넥터를 통해 상기 제어 회로 기판에 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 무선 전력 송신 안테나
를 포함하는, 복합 안테나 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 근거리 무선 통신 안테나와 상기 무선 전력 송신 안테나가 서로 중첩되지 않도록 상기 근거리 무선 통신 모듈이 상기 코일 프레임에 장착되는, 복합 안테나 모듈. - 제2항에 있어서,
상기 체결 수단은 볼트 체결 수단, 슬라이딩 삽입 수단 중 어느 하나인, 복합 안테나 모듈. - 제1항에 있어서,
복수의 상기 근거리 무선 통신 모듈이 상기 코일 프레임에 장착되는, 복합 안테나 모듈. - 제4항에 있어서,
상기 복수의 근거리 무선 통신 모듈 중 어느 하나만이 프로세서가 구비되고, 상기 프로세서가 구비되지 않은 근거리 무선 통신 모듈의 근거리 무선 통신 안테나는 상기 코일 프레임에 구비된 연결 선로를 통해 상기 프로세서에 연결되는, 복합 안테나 모듈. - 제4항에 있어서,
상기 복수의 근거리 무선 통신 모듈은 각각 해당 근거리 무선 통신 안테나에 연결된 프로세서를 더 포함하는, 복합 안테나 모듈. - 제6항에 있어서,
상기 코일 프레임에 구비된 통신 선로를 통해 상기 프로세서 간 통신이 수행되는, 복합 안테나 모듈. - 제6항에 있어서,
상기 프로세서는 상기 커넥터를 통해 상기 제어 회로 기판에 장착된 무선 충전 프로세서와 통신을 수행하는, 복합 안테나 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 코일 프레임은
상기 근거리 무선 통신 안테나의 양단을 연결하기 위한 적어도 하나의 연결 단자; 및
상기 연결 단자와 상기 커넥터에 구비된 특정 단자를 연결하는 적어도 하나의연결 선로
를 더 포함하는, 복합 안테나 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 코일 프레임은 강화 플라스틱의 단일 사출물인, 복합 안테나 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 근거리 무선 통신 모듈은 상기 코일 프레임과의 대향면에 배치되는 차폐재를 더 포함하는, 복합 안테나 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 무선 전력 송신 안테나와 상기 제어 회로 기판 사이에 차폐재, 금속 시트 중 적어도 하나가 더 포함되는, 복합 안테나 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 근거리 무선 통신 모듈은 내부 구비된 프로세서의 동작에 필요한 전원을 공급하는 배터리를 더 포함하는, 복합 안테나 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 근거리 무선 통신 모듈은 상기 커넥터를 통해 상기 제어 회로 기판으로부터 전원을 공급받아 동작하는, 복합 안테나 모듈. - 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 기재된 복합 안테나 모듈;
상기 복합 안테나 모듈과 상기 커넥터를 통해 연결되어 무선 전력 신호, 근거리 무선 통신 신호 중 적어도 하나를 제어하는 제어 회로 기판; 및
상기 제어 회로 기판에 전원을 공급하는 전원
을 포함하는, 무선 전력 송신 장치.
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|---|---|---|---|
| KR1020160168558A KR20180067135A (ko) | 2016-12-12 | 2016-12-12 | 복합 안테나 모듈 및 그것을 이용한 무선 전력 송신 장치 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210121568A (ko) * | 2020-03-30 | 2021-10-08 | 니덱모빌리티코리아 주식회사 | 일체형 안테나를 갖는 차량용 무선 충전 장치 |
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2016
- 2016-12-12 KR KR1020160168558A patent/KR20180067135A/ko unknown
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| KR20210121568A (ko) * | 2020-03-30 | 2021-10-08 | 니덱모빌리티코리아 주식회사 | 일체형 안테나를 갖는 차량용 무선 충전 장치 |
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