KR20180114721A - 무선 전력 모듈 - Google Patents

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KR20180114721A KR1020170046766A KR20170046766A KR20180114721A KR 20180114721 A KR20180114721 A KR 20180114721A KR 1020170046766 A KR1020170046766 A KR 1020170046766A KR 20170046766 A KR20170046766 A KR 20170046766A KR 20180114721 A KR20180114721 A KR 20180114721A
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임성현
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

본 발명은 복수의 무선 전력 안테나를 포함하는 무선 전력 송신기에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 모듈은, 적어도 하나의 무선 전력 안테나를 포함하는 무선 전력 안테나 어셈블리; 및 상기 무선 전력 안테나 어셈블리로부터 발생되는 열이 방열되는 복수의 천공(hole)을 포함하는 면상 차폐재; 를 포함하며, 상기 복수의 천공이 배치되는 위치는, 상기 무선 전력 안테나의 형상 또는 상기 무선 전력 안테나가 배치되는 위치에 따라 상기 무선 전력 안테나가 위치하는 영역 상에 배치되도록 결정될 수 있다.

Description

무선 전력 모듈 {A wireless power module}
본 발명은 무선 전력 안테나에서 발생되는 열을 방열시키는 차폐재를 포함하는 무선 전력 모듈에 관한 것이다.
일반적으로 배터리에 전력을 충전시키기 위한 충전장치와 배터리 간의 전기적 연결방식의 일 예로, 상용전원을 공급받아 배터리에 대응하는 전압 및 전류로 변환하여 해당 배터리의 단자를 통해 배터리로 전기에너지를 공급하는 단자공급방식을 들 수 있다. 이러한 단자공급방식은 물리적인 케이블(cable) 또는 전선의 사용이 동반된다. 따라서 단자공급방식의 장비들을 많이 취급하는 경우, 많은 케이블들이 상당한 작업 공간을 차지하고 정리가 곤란하며 외관상으로도 좋지 않다. 또한 단자공급방식은 단자들간의 서로 다른 전위차로 인한 순간방전현상, 이물질에 의한 소손 및 화재 발생, 자연방전, 배터리의 수명 및 성능 저하 등의 문제점을 야기할 수 있다.
최근 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 무선으로 전력을 전송하는 방식을 이용한 충전시스템(이하 "무선 충전 시스템"이라 칭함.)과 제어방법들이 제시되고 있다. 또한, 무선 충전 시스템이 과거에는 일부 단말에 기본 장착되지 않고 소비자가 별도 무선 충전 수신기 액세서리를 별도로 구매해야 했기에 무선 충전 시스템에 대한 수요가 낮았으나 무선 충전 사용자가 급격히 늘어날 것으로 예상되며 향후 단말 제조사에서도 무선충전 기능을 기본 탑재할 것으로 예상된다.
일반적으로 무선 충전 시스템은 무선 전력 전송 방식으로 전기에너지를 공급하는 무선 전력 송신기와 무선 전력 송신기로부터 공급되는 전기에너지를 수신하여 배터리를 충전하는 무선 전력 수신기로 구성된다.
이러한 무선 충전 시스템은 적어도 하나의 무선 전력 전송 방식(예를 들어, 전자기 유도 방식, 전자기 공진 방식, RF 무선 전력 전송 방식 등)에 의해 전력을 전송할 수 있다.
일 예로, 무선 전력 전송 방식은 전력 송신단 코일에서 자기장을 발생시켜 그 자기장의 영향으로 수신단 코일에서 전기가 유도되는 전자기 유도 원리를 이용하여 충전하는 전자기 유도 방식에 기반한 다양한 무선 전력 전송 표준이 사용될 수 있다. 여기서, 전자기 유도 방식의 무선 전력 전송 표준은 WPC(Wireless Power Consortium) 또는/및 PMA(Power Matters Alliance)에서 정의된 전자기 유도 방식의 무선 충전 기술을 포함할 수 있다.
다른 일 예로, 무선 전력 전송 방식은 무선 전력 송신기의 송신 코일에 의해 발생되는 자기장을 특정 공진 주파수에 동조하여 근거리에 위치한 무선 전력 수신기에 전력을 전송하는 전자기 공진(Electromagnetic Resonance) 방식이 이용될 수도 있다. 여기서, 전자기 공진 방식은 무선 충전 기술 표준 기구인 A4WP(Alliance for Wireless Power) 표준 기구에서 정의된 공진 방식의 무선 충전 기술을 포함할 수 있다.
또 다른 일 예로, 무선 전력 전송 방식은 RF 신호에 저전력의 에너지를 실어 원거리에 위치한 무선 전력 수신기로 전력을 전송하는 RF 무선 전력 전송 방식이 이용될 수도 있다.
한편, 무선 전력 송신기가 무선 전력 신호를 무선 전력 수신기로 전송할 때 무선 전력 안테나로부터 열이 발생할 수 있다. 무선 전력 송신기에 포함된 회로 소자들은 열을 원활하게 방열시키지 못하면 전압 또는 전류 제어에 어려움이 있을 수 있고, 이에 따른 무선 전력 송신기 제어의 어려움이 발생할 수 있으며, 장시간 열에 의해 노출된 회로 소자들은 수명이 단축될 수 있다. 또한, 무선 전력 송신기에서 발생되는 열은 사용자의 안전을 위협할 수 있다.
무선 전력 안테나는 무선 전력 안테나로부터 발생되는 전자기파를 차단 또는 반사시키는 차폐재와 함께 배치될 수 있고, 인접하여 배치되는 차폐재를 통해 무선 전력 안테나로부터 발생되는 열을 방열시킬 수 있다.
따라서, 무선 전력 안테나와 인접하여 배치되는 차폐재를 통해 무선 전력 안테나로부터 발생되는 열을 방열시킬 수 있는 구체적인 방법이 필요하다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 방열 차폐재를 포함하는 무선 전력 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명은 무선 전력 안테나로부터 발생되는 열을 외부로 방열시키는 천공(hole)을 포함하는 차폐재를 포함하는 무선 전력 모듈을 제공한다.
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.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 실시예에 따른 무선 전력 모듈은, 적어도 하나의 무선 전력 안테나를 포함하는 무선 전력 안테나 어셈블리; 및 상기 무선 전력 안테나 어셈블리로부터 발생되는 열이 방열되는 복수의 천공(hole)을 포함하는 면상 차폐재; 를 포함하며, 상기 복수의 천공이 배치되는 위치는, 상기 무선 전력 안테나의 형상 또는 상기 무선 전력 안테나가 배치되는 위치에 따라 상기 무선 전력 안테나가 위치하는 영역 상에 배치되도록 결정될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 복수의 천공의 크기는, 상기 무선 전력 안테나의 형상 또는 상기 무선 전력 안테나가 배치되는 위치에 따라 상기 무선 전력 안테나가 위치하는 영역 상에 배치되도록 결정될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 면상 차폐재의 면적 대비 상기 복수의 천공의 합산 면적의 비율은 방열되는 요구 발열량 또는 전자기파의 요구 차폐율에 의해 결정될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 무선 전력 안테나 어셈블리는, 중심 무선 전력 안테나; 및 상기 중심 무선 전력 안테나를 중심으로 대칭되어 배치되는 제1 무선 전력 안테나 및 제2 무선 전력 안테나를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 복수의 천공은, 크기 및 배치 영역을 달리하는 제1 패턴 및 제2 패턴으로 분류될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제1 패턴은, 상기 중심 무선 전력 안테나와 상기 제1 무선 전력 안테나 및 상기 제2 무선 전력 안테나가 중첩되는 제1 영역에 배치될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제2 패턴은, 상기 제1 무선 전력 안테나 및 제2 무선 전력 안테나가 배치된 영역 중 상기 중심 무선 전력 안테나와 중첩되지 않는 제2 영역에서 배치될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제2 패턴에 포함되는 적어도 하나의 천공은, 상기 제1 무선 전력 안테나 및 상기 제2 무선 전력 안테나 각각의 중심을 기준으로 형성되는 직교축 상에 배치될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제1 패턴에 포함되는 천공의 크기는 제2 패턴에 포함되는 천공의 크기보다 작을 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제1 패턴에 포함되는 천공은 원형이며, 상기 제2 패턴에 포함되는 천공은 슬릿형일 수 있다.
상기 실시예에 따른 무선 전력 모듈은 무선 전력 송신기에 포함될 수 있다.
실시예에 따른 무선 전력 모듈은, 복수의 천공을 포함하는 차폐재; 및 상기 차폐재 상에 배치된 무선 전력 안테나 어셈블리;를 포함하며, 상기 무선 전력 안테나 어셈블리는 제1 무선 전력 안테나, 제2 무선 전력 안테나 및 제3 무선 전력 안테나를 포함하고, 상기 제3 무선 전력 안테나는 상기 제1 무선 전력 안테나 및 상기 제2 무선 전력 안테나 상에 배치되고, 상기 복수의 천공은 제1 천공과 제2 천공을 포함하고, 상기 제1 천공과 상기 제2 천공은 다른 형상을 가질 수 있다.
실시예에 따른 무선 전력 모듈에 있어서, 상기 제1 천공은 상기 제3 무선 전력 안테나와 상기 제1 무선 전력 안테나 또는 상기 제2 무선 전력 안테나가 중첩되는 제1 영역에 배치될 수 있다.
실시예에 따른 무선 전력 모듈에 있어서, 상기 제2 천공은 상기 제3 무선 전력 안테나와 상기 제1 무선 전력 안테나 또는 상기 제2 무선 전력 안테나가 중첩되지 않는 제2 영역에 배치될 수 있다.
실시예에 따른 무선 전력 모듈에 있어서, 상기 제1 천공의 크기는 상기 제2 천공의 크기 보다 작을 수 있다.
실시예에 따른 무선 전력 모듈에 있어서, 상기 제1 천공의 개수는 상기 제2 천공의 개수 보다 작을 수 있다.
실시예에 따른 무선 전력 모듈에 있어서, 상기 제1 천공과 상기 제2 천공은 복수 개로 형성되며,
상기 제2 천공은 상기 제1 천공의 외측에 배치될 수 있다.
실시예에 따른 무선 전력 모듈에 있어서, 상기 제1 천공 또는 상기 제2 천공의 폭은, 상기 제1 무선 전력 안테나, 상기 제2 무선 전력 안테나 또는 상기 제3 무선 전력 안테나의 폭보다 작거나 같을 수 있다.
실시예에 따른 무선 전력 모듈에 있어서, 상기 제1 천공은 원형일 수 있다.
실시예에 따른 무선 전력 모듈에 있어서, 상기 제2 천공은 슬릿형일 수 있다.
실시예에 따른 무선 전력 모듈에 있어서, 상기 복수의 천공을 합산한 면적은 상기 차폐재의 면적 대비 5% 이상일 수 있다.
실시예에 따른 무선 전력 모듈에 있어서, 상기 복수의 천공을 합산한 면적은 상기 차폐재의 면적 대비 10% 미만일 수 있다.
실시예에 따른 무선 전력 모듈은, 복수의 천공을 포함하는 차폐재; 및 상기 차폐재 상에 배치된 무선 전력 안테나 어셈블리;를 포함하며, 상기 무선 전력 안테나 어셈블리는 제1 무선 전력 안테나, 제2 무선 전력 안테나 및 제3 무선 전력 안테나를 포함하고, 상기 제3 무선 전력 안테나는 상기 제1 무선 전력 안테나 및 상기 제2 무선 전력 안테나 상에 배치되고, 상기 복수의 천공을 합산한 면적은 상기 차폐재의 면적 대비 10% 미만일 수 있다.
실시예에 따른 무선 전력 모듈에 있어서, 상기 복수의 천공은 제1 천공과 제2 천공을 포함할 수 있다.
실시예에 따른 무선 전력 모듈에 있어서, 상기 제1 천공은 상기 제3 무선 전력 안테나와 상기 제1 무선 전력 안테나 또는 상기 제2 무선 전력 안테나가 중첩되는 제1 영역에 배치될 수 있다.
실시예에 따른 무선 전력 모듈에 있어서, 상기 제2 천공은 상기 제3 무선 전력 안테나와 상기 제1 무선 전력 안테나 또는 상기 제2 무선 전력 안테나가 중첩되지 않는 제2 영역에 배치될 수 있다.
실시예에 따른 무선 전력 모듈에 있어서, 상기 제1 천공의 크기는 상기 제2 천공의 크기 보다 작을 수 있다.
실시예에 따른 무선 전력 모듈에 있어서, 상기 제1 천공의 개수는 상기 제2 천공의 개수 보다 작을 수 있다.
실시예에 따른 무선 전력 모듈에 있어서, 상기 제1 천공과 상기 제2 천공은 복수 개로 형성되며,
상기 제2 천공은 상기 제1 천공의 외측에 배치될 수 있다.
실시예에 따른 무선 전력 모듈에 있어서, 상기 제1 천공 또는 상기 제2 천공의 폭은, 상기 제1 무선 전력 안테나, 상기 제2 무선 전력 안테나 또는 상기 제3 무선 전력 안테나의 폭보다 작거나 같을 수 있다.
실시예에 따른 무선 전력 모듈에 있어서, 상기 제1 천공은 원형일 수 있다.
실시예에 따른 무선 전력 모듈에 있어서, 상기 제2 천공은 슬릿형일 수 있다.
실시예에 따른 무선 전력 모듈에 있어서, 상기 복수의 천공을 합산한 면적은 상기 차폐재의 면적 대비 5% 이상일 수 있다.
상기 본 발명의 양태들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.
일 실시예에 따른 방열 차폐재를 포함하는 무선 전력 송신기에 대한 효과를 설명하면 다음과 같다.
첫째, 일 실시예는 차폐재의 열확산이 어려운 특성을 천공을 통해 기구적인 형태로 극복할 수 있다.
둘째, 일 실시예는 차폐재의 차폐효율을 적정 상태로 유지하면서 천공을 통해 방열 시킴으로써 무선 전력 송신기의 동작 안전성을 확보할 수 있고, 내부 회로 장치가 열에 의해 소손되는 문제점을 막을 수 있으며, 결과적으로 회로 소자의 수명을 연장시킬 수 있다.
셋째, 일 실시예는 무선 전력 안테나에서 상대적으로 열 발생량이 많은 영역에 천공을 배치시킬 수 있다.
넷째, 일 실시예는 무선 전력 송신기의 열 관리를 통해 전력 전송 효율을 향상시킬 수 있다.
실시예에서 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 발명에 다른 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방열 차폐재를 포함하는 무선 전력 송신기를 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 내지 도 4b는 일 실시예에 따른 천공을 포함하는 방열 차폐재를 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 내지 도 5b는 일 실시예에 따른 무선 전력 안테나 상에 위치하는 천공을 포함하는 방열 차폐재를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 방열 차폐재를 포함하는 무선 전력 송신기의 표면 온도를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 차폐재에 포함된 천공의 합산 면적 비율을 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.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.
실시예의 설명에 있어서, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)", "전(앞) 또는 후(뒤)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(위) 또는 하(아래)" 및"전(앞) 또는 후(뒤)"는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되거나 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 배치되어 형성되는 것을 모두 포함한다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
실시예의 설명에 있어서, 무선 전력 충전 시스템상에서 무선 전력을 송신하는 장치는 설명의 편의를 위해 무선 전력 송신기, 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 송신기, 송신단, 송신기, 송신 장치, 송신측, 무선 전력 전송 장치, 무선 전력 전송기, 무선충전장치 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 전력 수신 장치, 무선 전력 수신기, 수신 단말기, 수신측, 수신 장치, 수신기 단말 등이 혼용되어 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 무선충전장치는 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 전력을 전송할 수도 있다.
일 예로, 무선 전력 송신기는 통상적으로 책상이나 탁자 위 등에서 놓여서 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 자동차용으로도 개발되어 적용되어 차량 내에서 사용될 수 있다. 차량에 설치되는 무선 전력 송신기는 간편하고 안정적으로 고정 및 거치할 수 있는 거치대 형태로 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 단말은 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 등의 소형 전자 기기 등에 사용될 수 있으나, 이에 국한되지는 아니하며 본 발명에 따른 무선 전력 수신 수단이 장착되어 배터리 충전이 가능한 모바일 디바이스 기기(이하, "디바이스"라 칭함.)라면 족하고, 단말 또는 디바이스라는 용어는 혼용하여 사용될 수 있다. 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기는 차량, 무인 항공기, 에어 드론 등에도 탑재될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기는 적어도 하나의 무선 전력 전송 방식이 구비될 수 있으며, 2개 이상의 무선 전력 송신기로부터 동시에 무선 전력을 수신할 수도 있다. 여기서, 무선 전력 전송 방식은 상기 전자기 유도 방식, 전자기 공진 방식, RF 무선 전력 전송 방식 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 특히, 전자기 유도 방식을 지원하는 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.
일반적으로, 무선 전력 시스템을 구성하는 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기는 인밴드 통신 또는 BLE(Bluetooth Low Energy) 통신을 통해 제어 신호 또는 정보를 교환할 수 있다. 여기서, 인밴드 통신, BLE 통신은 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation) 방식, 주파수 변조 방식, 위상 변조 방식, 진폭 변조 방식, 진폭 및 위상 변조 방식 등으로 수행될 수 있다. 일 예로, 무선 전력 수신기는 수신 코일을 통해 유도된 전류를 소정 패턴으로 ON/OFF 스위칭하여 궤환 신호(feedback signal)를 생성함으로써 무선 전력 송신기에 각종 제어 신호 및 정보를 전송할 수 있다. 무선 전력 수신기에 의해 전송되는 정보는 수신 전력 세기 정보를 포함하는 다양한 상태 정보를 포함할 수 있다. 이때, 무선 전력 송신기는 수신 전력 세기 정보에 기반하여 충전 효율 또는 전력 전송 효율을 산출할 수 있다.
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)로 구성될 수 있다.
일 예로, 무선 전력 송신기(10)과 무선 전력 수신기(20)은 무선 전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 동일한 주파수 대역을 이용하여 정보를 교환하는 인밴드(In-band) 통신을 수행할 수 있다. 다른 일예로, 무선 전력 송신기(10)과 무선 전력 수신기(20)은 무선 전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 상이한 별도의 주파수 대역을 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 서로의 상태 정보뿐만 아니라 제어 정보도 포함될 수 있다. 여기서, 송수신기 사이에 교환되는 상태 정보 및 제어 정보는 후술할 실시예들의 설명을 통해 보다 명확해질 것이다.
상기 인밴드 통신 및 대역외 통신은 양방향 통신을 제공할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 다른 실시예에 있어서는 단방향 통신 또는 반이중 방식의 통신을 제공할 수도 있다.
일 예로, 단방향 통신은 무선 전력 수신기(20)이 무선 전력 송신기(10)으로만 정보를 전송하는 것일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 전력 송신기(10)이 무선 전력 수신기(20)으로 정보를 전송하는 것일 수도 있다.
반이중 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 특징이 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.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기(10)은 고속 충전 지원 여부를 지시하는 소정 패킷을 무선 전력 수신기(20)에 전송할 수 있다. 무선 전력 수신기(20)은 접속된 무선 전력 송신기(10)이 고속 충전 모드를 지원하는 것으로 확인된 경우, 이를 전자 기기(30)에 알릴 수 있다. 전자 기기(30)는 구비된 소정 표시 수단-예를 들면, 액정 디스플레이일 수 있음-을 통해 고속 충전이 가능함을 표시할 수 있다.
또한, 전자 기기(30) 사용자는 액정 표시 수단에 표시된 소정 고속 충전 요청 버튼을 선택하여 무선 전력 송신기(10)이 고속 충전 모드로 동작하도록 제어할 수도 있다. 이 경우, 전자 기기(30)는 사용자에 의해 고속 충전 요청 버튼이 선택되면, 소정 고속 충전 요청 신호를 무선 전력 수신기(20)에 전송할 수 있다. 무선 전력 수신기(20)은 수신된 고속 충전 요청 신호에 상응하는 충전 모드 패킷을 생성하여 무선 전력 송신기(10)에 전송함으로써, 일반 저전력 충전 모드를 고속 충전 모드로 전환시킬 수 있다.
도 2는 본 발명에 다른 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
일 예로, 도면 부호 200a에 도시된 바와 같이, 무선 전력 수신기(20)은 복수의 무선 전력 수신 장치로 구성될 수 있으며, 하나의 무선 전력 송신기(10)에 복수의 무선 전력 수신 장치가 연결되어 무선 충전을 수행할 수도 있다.
이때, 무선 전력 송신기(10)은 시분할 방식으로 복수의 무선 전력 수신 장치에 전력을 분배하여 송출할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 다른 일 예로, 무선 전력 송신기(10)은 무선 전력 수신 장치 별 할당된 상이한 주파수 대역을 이용하여 복수의 무선 전력 수신 장치에 전력을 분배하여 송출할 수 있다.
이때, 하나의 무선 전력 송신 장치(10)에 연결 가능한 무선 전력 수신 장치의 개수는 무선 전력 수신 장치 별 요구 전력량, 배터리 충전 상태, 전자 기기의 전력 소비량 및 무선 전력 송신 장치의 가용 전력량 중 적어도 하나에 기반하여 적응적으로 결정될 수 있다.
다른 일 예로, 도 200b에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신기(10)은 복수의 무선 전력 송신 장치로 구성될 수도 있다. 이 경우, 무선 전력 수신기(20)은 복수의 무선 전력 송신 장치와 동시에 연결될 수 있으며, 연결된 무선 전력 송신 장치들로부터 동시에 전력을 수신하여 충전을 수행할 수도 있다. 이때, 무선 전력 수신기(20)과 연결된 무선 전력 송신 장치의 개수는 무선 전력 수신기(20)의 요구 전력량, 배터리 충전 상태, 전자 기기의 전력 소비량, 무선 전력 송신 장치의 가용 전력량 등에 기반하여 적응적으로 결정될 수 있다.
최근, 무선 충전 시스템은 가정 혹은 업무용 공간 등의 건물에서 사용될 수 있을 뿐만 아니라 차량 내부에도 탑재되어 사용되고 있다. 차량 내부에 탑재된 무선 충전 시스템은 운전자를 포함한 탑승자의 휴대용 장치를 충전하기 위해 사용될 수 있다.
한편, 차량에 탑재된 무선 전력 송신기에도 근거리 무선 통신을 수행할 수 있는 안테나가 탑재될 수 있다. 일 실시예로, 근거리 무선 통신은 NFC(Near Field Communication) 통신일 수 있으나, 그 밖의 블루투스 통신, 비콘 통신, 지그비 통신, 와이파이 통신 등을 포함할 수 있다.
차량에 탑재된 무선 전력 송신기는 사용자의 휴대용 디바이스와 근거리 무선 통신을 수행하여 다양한 기능을 수행할 수 있다. 실시예에 따라, 차량에 탑재된 무선 전력 송신기는 휴대용 디바이스와 근거리 무선 통신을 통해 차량 주행 중 발생하는 금융 결재 서비스(예를 들어, 하이 패스(High-Pass)서비스, 주유 결재 서비스)를 수행할 수 있다. 또한, 휴대용 디바이스와의 근거리 무선 통신을 통해 차량의 원격 시동 서비스를 이용할 수 있으며, 차량의 운전자로서 주행에 대한 접근 권한이 있는지 여부를 확인할 수 있다. 또한, 무선 전력 송신기를 매개로 하여 차량의 위치 정보를 휴대용 디바이스로 전송하여 차량의 위치를 사용자가 확인하도록 할 수도 있다.
일 실시예로, 무선 전력 송신기는 휴대용 디바이스로 근거리 무선 통신을 통해 결재 요청 신호를 전송할 수 있고, 휴대용 디바이스는 그에 대한 응답 신호를 전송할 수 있다. 일 실시예로, 휴대용 디바이스는 근거리 무선 통신을 통해 원격 시동 신호를 무선 전력 송신기로 전송할 수 있다. 일 실시예로, 무선 전력 송신기는 휴대용 디바이스로 차량의 위치 정보가 포함된 신호를 전송할 수 있다. 이외에도 일 실시예로 무선 전력 송신기는 근거리 무선 통신을 이용하여 다양한 동작의 제어 신호를 전송할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방열 차폐재를 포함하는 무선 전력 송신기를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 무선 전력 송신기(300)는 무선 전력 안테나 어셈블리가 거치되는 무선 전력 안테나 거치틀(coil frame, 310), 복수의 무선 전력 안테나를 포함하는 무선 전력 안테나 어셈블리(320), 무선 전력 안테나 어셈블리(320)로부터 발생되는 전자파를 흡수 또는 반사시키는 차폐재(330, ferrite), 차폐재(330)를 덮는 금속 기판(340) 및 복수의 무선 전력 안테나 각각으로부터 발생되는 전기 신호를 위한 입출력 단자를 포함하는 단자판(350)을 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성 요소들을 갖는 무선 전력 송신기(300)가 구현될 수도 있다.
무선 전력 안테나 어셈블리(320)는 복수의 무선 전력 안테나의 집합체로서, 본 발명은 무선 전력 안테나 어셈블리(320)에 포함되는 무선 전력 안테나의 개수에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시예는 복수의 무선 전력 안테나의 배치에 대해 한정되지 않는다. 복수의 무선 전력 안테나의 배치에 관하여 이하 도 5a 및 도 5b에서 함께 설명한다.
무선 전력 송신기(300)는 무선 전력 안테나 어셈블리(320)로부터 발생되는 전자기파를 차단 또는 반사시키는 차폐재(330)를 무선 전력 안테나 어셈블리(320)와 인접시켜 배치할 수 있다. 무선 전력 안테나 어셈블리(320)로부터 발생되는 무선 전력 신호는 내부의 다른 회로 장치에 전자 방해 잡음(EMI, Electro Magnetic Interference)로 작용할 수 있다.
차폐재(330)는 무선 전력 안테나 어셈블리(320)로부터 발생되는 전자기파가 무선 전력 송신기에 장착되는 회로 장치에 도달하는 것을 차단함으로써 회로 장치의 전류 또는 전압의 영향을 막을 수 있다.
차폐재(330)에 포함되는 무선 전력 안테나 어셈블리(320)에서 발생되는 열을 외부로 전달하는 천공(hole, 도면 미도시)은 차폐재의 차폐 효율에 영향을 미칠 수 있다. 천공을 통해 무선 전력 안테나 어셈블리(320)로부터 발생되는 열이 직접 열 전도성이 상대적으로 높은 금속 기판(340)을 통해 외부로 전달될 수 있다.차폐재(330)는 면상 차폐재일 수 있으며, 면상 차폐재는 평평한 평판 차폐제로서 열이 발생되는 무선 전력 안테나 어셈블리(320) 인접시켜 배치되기에 용이하다.
단자판(350)은 복수 개의 입출력 단자를 포함할 수 있다. 단자판(350)은 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board, PCB)일 수 있으며, 무선 전력 송신기(300)에 포함되는 회로 부품을 접속하는 전기 배선이 포함된 기판일 수 있다. 단자판(350)은 회로 부품들을 전기적으로 연결시키면서 핀을 통해 기계적으로 고정시킬 수 있다. 도 4a 내지 도 4b는 일 실시예에 따른 천공을 포함하는 방열 차폐재를 설명하기 위한 도면이다. 상세하게, 도 4a 내지 도 4b는 일 실시예에 따른 무선 전력 안테나에 따른 차폐재에 포함된 천공을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에서 무선 전력 안테나(401 내지 403)는 무선 전력 전송 방식에 제한되지 않는다. 다시 말해서, 무선 전력 안테나는 전자기 유도 방식, 전자기 공진 방식, RF 무선 전력 전송 방식 또는 그 밖의 무선 전력 전송 방식 중 적어도 어느 하나에 의해 전력을 수신할 수 있다.
또한, 본 발명에서 무선 전력 안테나는 동일한 무선 전력 전송 방식의 적용을 받는 다양한 무선 전력 전송 표준에 제한되지 않는다. 다시 말해서, 전자기 유도 방식에 따라 전력을 수신하는 무선 전력 안테나는 WPC(Wireless Power Consortium) 또는/및 PMA(Power Matters Alliance) 중 적어도 어느 하나의 표준에 의해 전력을 수신할 수 있다. 또한, 전자기 공진 방식에 따라 전력을 수신하는 무선 전력 안테나는 AFA(Airfuel Alliane) 표준 기구에서 정의된 공진 방식으로 전력을 수신할 수 있다.
무선 전력 안테나(401 내지 403)는 상호 간에 인접하여 배치될 수 있다. 무선 전력 안테나(401 내지 403)는 동일 평면 상에서 겹치지 않도록 배치될 수 있으나, 다른 평면상에 배치될 수 있다. 무선 전력 안테나(401 내지 403)가 다른 평면상에 배치된 경우에 무선 전력 안테나 어셈블리를 위에서 내려다봤을 때 중첩되는 영역이 발생할 수 있다.
실시예에 따라, 무선 전력 안테나 어셈블리는 차폐재(400)의 중앙부(예를 들어 무게 중심)에 위치 하는 영역에 제1 무선 전력 안테나(401), 제1 무선 전력 안테나(401)의 아래 층에 배치되는 제2 무선 전력 안테나(402) 및 제3 무선 전력 안테나(403)을 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 제1 무선 전력 테나(401)의 아래층에 배치될 수 있는 제2 무선 전력 안테나(402) 및 제3 무선 전력 안테나(403)는 서로 이격 되어 배치될 수 있다. 제2 무선 전력 안테나(402) 및 제3 무선 전력 안테나(403)는 제1 무선 전력 안테나(401)을 중심으로 대칭적으로 배치될 수 있다. 이때, 제1 무선 전력 안테나(401)는 제2 무선 전력 안테나(402) 및 제3 무선 전력 안테나(403)와 각각 중첩되는 영역을 갖도록 배치될 수 있다.
무선 전력 수신기(도 1 참조, 20)가 무선 전력 송신기(도 1 참조, 10)의 어느 영역에 위치하는지 여부에 따라 제1 무선 전력 안테나(401), 제2 무선 전력 안테나(402) 및 제3 무선 전력 안테나(403) 중 적어도 어느 하나의 무선 전력 안테나가 활성화될 수 있다. 무선 전력 송신기(10)는 무선 전력 송신기(10) 상에 무선 전력 수신기(20)가 위치하는지 감지할 수 있는 정정식 감응(Capacitive Sensing) 센서(도면 미도시)를 포함할 수 있고, 이에 따라 감지되는 영역에 배치된 무선 전력 안테나를 선택적으로 활성화시킬 수 있다.
차폐재(410)에 포함되는 천공(410)은 복수 개일 수 있으며, 천공(410)의 크기(직경) 및 규칙적인 배열 패턴은 요구 차폐율 또는 요구 발열량에 따라 결정될 수 있다.
또한, 천공(410)의 크기(직경) 및 규칙적인 배열 패턴은 차폐재(400) 자체의 형상 유지를 고려하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 천공(410)의 크기가 과도하게 크거나 천공(410)의 합산 면적이 과하게 큰 경우 차폐재(400)의 외력에 의해 부러지거나 휘어질 수 있기 때문에, 천공(410)을 포함하더라도 차폐재(400)가 형상을 유지할 수 있어야 한다.
차폐재(400a)에 포함되는 천공(410)는 동일한 크기를 가지며, 복수의 천공(410) 각각은 일정한 이격 거리를 갖도록 배치될 수 있다.
차폐재(400b)에 포함되는 천공(410, 420)은 크기에 따라 구분될 수 있으며, 크기에 따라 구분되는 천공(410, 420) 각각은 상이한 패턴을 가질 수 있다.
차폐재(400b)의 경우, 무선 전력 안테나(401 내지 403)이 주로 위치하지 않은 안쪽 영역에는 크기가 상대적으로 작은 천공(420)이 배치될 수 있으며, 무선 전력 안테나(401 내지 403)가 위치하는 바깥쪽 영역에는 크기가 상대적으로 큰 천공(410)이 배치될 수 있다. 무선 전력 안테나(401 내지 403)이 위치하는 바깥쪽 영역에서 열 발생량이 많기 때문에 크기가 큰 천공(420)이 배치되어 열을 차폐재(400b) 밖으로 배출시킬 수 있다.
다만, 도 4a 내지 도 4b와 같이 천공(410, 420)의 합산 면적이 과도하게 많을 경우(기 설정 면적을 초과하는 경우), 차폐재(400)의 차폐 효과가 감소할 수 있다.
차폐재(400)의 차폐율 감소에 의해 무선 전력 전송 효율이 낮아지면, 보다 많은 전류 또는 전압이 무선 전력 안테나(401 내지 403)에 인가될 수 있고, 결과적으로 무선 전력 안테나(401 내지 403)에 더 많은 열이 발생할 수 있는 문제점이 발생할 수 있다.
도 5a 내지 도 5b는 일 실시예에 따른 무선 전력 안테나 상에 위치하는 천공을 포함하는 방열 차폐재를 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 복수의 천공이 배치되는 위치 및 크기는 무선 전력 안테나(501 내지 502)의 형상 또는 무선 전력 안테나(501 내지 502)가 배치되는 위치에 따라 무선 전력 안테나가 위치하는 영역 상에 배치되도록 결정될 수 있다.
무선 전력 안테나(501 내지 502)에서 발생되는 열량에 따라 천공이 제1 천공(510) 및 제2 천공(520)을 가질 수 있다. 실시예에 따라, 복수의 천공은 모양, 크기 및 배치 영역을 달리하는 제1 천공(510) 및 제2 천공(520)으로 분류될 수 있다.
제1 천공(510)은 제1 무선 전력 안테나(501)과 제2 무선 전력 안테나(502) 및 제3 무선 전력 안테나(503) 각각이 중첩되는 제1 영역에 배치될 수 있다.
제2 천공(520)은 제2 무선 전력 안테나(502) 및 제2 무선 전력 안테나(503)가 배치된 영역 중 제1 무선 전력 안테나(501)와 중첩되지 않는 제2 영역에서 배치될 수 있다.
제2 천공(520)에 포함되는 적어도 하나의 천공은 제2 무선 전력 안테나(502) 및 제3 무선 전력 안테나(503) 각각의 중심을 기준으로 형성되는 직교축(530) 상에 배치될 수 있다.
제1 무선 전력 안테나(501)과 제2 무선 전력 안테나(502) 및 제3 무선 전력 안테나(503) 각각이 중첩되는 제1 영역보다 중첩되지 않는 제2 영역에서 보다 많은 발열량이 발생될 수 있어, 제1 천공(510)에 포함되는 천공의 크기는 제2 천공(520)에 포함되는 천공의 크기보다 작을 수 있다.
실시예에 따라, 제1 천공(510)에 포함되는 천공은 원형일 수 있으며, 제2 천공(520)에 포함되는 천공은 슬릿형일 수 있다.
제1 무선 전력 안테나(501)와 제2 무선 전력 안테나(502) 및 제3 무선 전력 안테나(503) 각각이 중첩되는 영역에 배치되는 제1 천공(510)은 전자기파의 방향성을 고려하여 원형일 수 있으며, 중첩되지 않은 영역에 배치되는 제2 천공(520)은 무선 전력 안테나의 코일 권선 방향의 수직 방향을 갖는 슬릿형일 수 있다.
제1 천공(510) 또는 제2 천공(520)은 차폐재의 방열 효과 및 내구성을 최대화 하도록 무선 전력 안테나의 배치 상태와 연동되어 형성될 수 있다. 따라서, 제1 천공(510)은 인접하는 다른 제1 천공(510)들과의 거리가 다를 수 있다. 예를 들어, 제1 천공(510)과 가로 방향으로 인접하는 다른 제1 천공(510), 세로 방향으로 인접하는 다른 제1 천공(510)과의 거리는 다를 수 있다. 또한 제2 천공(520)과 가로 방향으로 인접하는 다른 제2 천공(520), 세로 방향으로 인접하는 다른 제2 천공(520), 대각선 방향으로 인접하는 다른 제2 천공(520)과의 거리는 다를 수 있다.
제1 천공(510) 또는 제2 천공(520)은 방열 효과 및 내구성을 최대화 하도록 무선 전력 안테나의 배치 상태와 연동되어 형성될 수 있다. 따라서, 제1 천공(510)이 배치되는 영역보다 외측으로 제2 천공(520)이 배치될 수 있다. 예를 들어, 제2 천공(520)을 연결하는 가상의 선 내측에 제1 천공(510)이 배치될 수 있다.
제1 무선 전력 안테나(501)가 동작 할 경우, 제1 무선 전력 안테나(501)는 차폐재와 직접 접촉 하지 않는다. 또한, 제1 무선 전력 안테나(501)에서 발생하는 열은 제2 무선 전력 안테나(502) 또는 제3 무선 전력 안테나(503)에 전달 된다. 따라서, 제1 천공(510)은 제1 무선 전력 안테나(503)와 제2 무선 전력 안테나가 중첩되는 영역 또는 제1 무선 전력 안테나(503)와 제3 무선 전력 안테나가 중첩되는 영역에 배치하여 효율적으로 방열할 수 있다. 이 때 제1 천공(510)의 폭은 무선 전력 안테나의 폭(전체 외경에서 내측 구멍의 내경을 뺀 길이 또는 너비)보다 같거나 작게 형성되어, 방열 효과 및 내구성을 최대화 할 수 있다.
제2 무선 전력 안테나(502) 또는 제3 무선 전력 안테나(503)가 동작할 경우, 제2 무선 전력 안테나(502) 또는 제3 무선 전력 안테나(503)는 차폐재와 직접 접촉하게 된다. 따라서, 방열 효과를 높이기 위하여 제2 천공(520)의 크기는 제1 천공(510)의 크기보다 크게 하여 효율적으로 방열할 수 있다. 또한, 제1 천공(510)의 크기를 제2 천공(520)의 크기 보다 작게 하여 전체 차폐재 면적 대비 전체 천공의 면적 비율을 조절하여 내구성 유지 및 인덕턴스 유지를 하면서, 방열 효과를 최대화 할 수 있다. 이 때 제2 천공(520)의 폭은 무선 전력 안테나의 폭(전체 외경에서 내측 구멍의 내경을 뺀 길이 또는 너비)보다 같거나 작게 형성되어, 방열 효과 및 내구성을 최대화 할 수 있다.
차폐재는 방열을 위한 천공 이외에 조립을 위한 천공(미도시), 온도 측정을 위한 천공(미도시)를 포함할 수 있다. 그러나, 조립을 위한 천공 및 온도 측정을 위한 천공은 무선 전력 안테나가 배치되는 않는 영역에 배치되므로 방열 효과가 미비하여 방열을 위한 천공과는 목적, 구성 및 효과가 전혀 상이하다.
차폐재(500b)는 차폐재(500a)보다 많은 천공을 포함하는 제1 천공(510) 및 제2 천공(520)을 포함할 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 방열 차폐재를 포함하는 무선 전력 송신기의 표면 온도를 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 천공을 포함하지 않은 차폐재가 장착된 무선 전력 송신기(610)와 천공을 포함하는 차폐재가 장착된 무선 전력 송신기(620) 각각의 표면 온도이다.
전력 전송이 수행됨에 따라, 무선 전력 송신기의 표면 온도는 일정 온도까지 상승하게 되는데, 천공을 포함하지 않는 차폐재가 장착된 무선 전력 송신기 보다 천공을 포함하는 차폐재가 장착된 무선 전력 송신기의 표면 온도가 대략 3 내지 5 낮다.
무선 전력 안테나로부터 발생되는 열이 내부에 머무르지 않고, 천공을 통해 외부로 지속적으로 방열됨에 따라 천공을 포함하지 않는 경우보다 천공을 포함하는 경우 무선 전력 송신기의 표면 온도가 낮을 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 차폐재에 포함된 천공의 합산 면적 비율을 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 차폐재의 면적 대비 천공의 합산 면적 비율에 따른 차폐율과 발열률은 트레이드 오프(trade-off)관계에 있을 수 있다. 천공의 합산 면적 비율이 커질수록 차폐율은 감소할 수 있으며, 천공을 통해 방열되는 발열률은 증가할 수 있다.
무선 전력 안테나에서 발생되는 열을 보다 많이 외부로 방열시키기 위해 천공의 합산 면적 비율을 증가시키는 경우, 천공에 의해 차폐재의 본래 기능인 차폐율이 낮아질 수 있고, 차폐율이 낮아지면 무선 전력 안테나의 인덕턴스 값이 낮아져 무선 전력 전송 효율이 감소할 수 있다. 전력 전송 효율이 낮아지면, 더 많은 전류 또는 전압이 무선 전력 안테나에 인가될 수 있고, 큰 전류 또는 전압에 의해 무선 전력 안테나에서 더 많은 양의 열이 발생할 수 있다.
따라서, 차폐재는 적정한 수준에서 요구되는 차폐율 범위(715)를 가질 수 있고, 천공의 합산 면적은 요구되는 발열량 범위(725)를 가질 수 있다. 이에 따라, 차폐재의 전체 면적 대비 천공의 합산 면적 비율은 차폐율 범위(715)와 발열량 범위(725)의 중첩되는 범위(730)에서 결정될 수 있다.
차폐재의 면적 대비 천공의 합산 면적 비율은 10% 미만일 수 있다.실시예에 따른 차폐재의 면적 대비 천공의 합산 면적 비율은 5.4%이다.차폐재의 면적 대비 천공의 합산 면적 비율이 10% 이상일 경우 차폐재의 형상 유지에 문제가 발생할 수 있다. 차폐재 형상 유지에 문제가 생길 경우 추가 기구물이 필요하기 때문에 재료비가 상승하게 된다.
다시 말해서, 차폐재의 면적 대비 천공의 합산 면적 비율이 높아질 수록 차폐재 자체의 형상을 유지할 정도의 강도가 낮아질 수 있다.
차폐재의 면적 대비 천공의 합산 면적 비율은 5% 이상일 수 있다. 실시예에 따른 차폐재의 면적 대비 천공의 면적 비율은 5.4%이다. 차폐재의 면적 대비 천공의 합산 면적 비율이 5% 미만일 적절한 방열효과를 얻을 수 없다.
차폐재의 면적 대비 천공의 합산 면적 비율은 외력에 의해 차폐재 자체가 휘어지거나 부러지지 않을 정도의 강성을 유지할 수 있도록 결정될 수 있다.
여기서, 차폐재의 면적은 조립을 위한 천공, 온도측정을 위한 천공은 제외한 면적일 수 있다.
실시예에 따른 무선 전력 모듈은, 적어도 하나의 무선 전력 안테나를 포함하는 무선 전력 안테나 어셈블리; 및 상기 무선 전력 안테나 어셈블리로부터 발생되는 열이 방열되는 복수의 천공(hole)을 포함하는 면상 차폐재; 를 포함하며, 상기 복수의 천공이 배치되는 위치는, 상기 무선 전력 안테나의 형상 또는 상기 무선 전력 안테나가 배치되는 위치에 따라 상기 무선 전력 안테나가 위치하는 영역 상에 배치되도록 결정될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 복수의 천공의 크기는, 상기 무선 전력 안테나의 형상 또는 상기 무선 전력 안테나가 배치되는 위치에 따라 상기 무선 전력 안테나가 위치하는 영역 상에 배치되도록 결정될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 면상 차폐재의 면적 대비 상기 복수의 천공의 합산 면적의 비율은 방열되는 요구 발열량 또는 전자기파의 요구 차폐율에 의해 결정될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 무선 전력 안테나 어셈블리는, 중심 무선 전력 안테나; 및 상기 중심 무선 전력 안테나를 중심으로 대칭되어 배치되는 제1 무선 전력 안테나 및 제2 무선 전력 안테나를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 복수의 천공은, 크기 및 배치 영역을 달리하는 제1 패턴 및 제2 패턴으로 분류될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제1 패턴은, 상기 중심 무선 전력 안테나와 상기 제1 무선 전력 안테나 및 상기 제2 무선 전력 안테나가 중첩되는 제1 영역에 배치될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제2 패턴은, 상기 제1 무선 전력 안테나 및 제2 무선 전력 안테나가 배치된 영역 중 상기 중심 무선 전력 안테나와 중첩되지 않는 제2 영역에서 배치될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제2 패턴에 포함되는 적어도 하나의 천공은, 상기 제1 무선 전력 안테나 및 상기 제2 무선 전력 안테나 각각의 중심을 기준으로 형성되는 직교축 상에 배치될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제1 패턴에 포함되는 천공의 크기는 제2 패턴에 포함되는 천공의 크기보다 작을 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제1 패턴에 포함되는 천공은 원형이며, 상기 제2 패턴에 포함되는 천공은 슬릿형일 수 있다.
상기 실시예에 따른 무선 전력 모듈은 무선 전력 송신기에 포함될 수 있다.
실시예에 따른 무선 전력 모듈은, 복수의 천공을 포함하는 차폐재; 및 상기 차폐재 상에 배치된 무선 전력 안테나 어셈블리;를 포함하며, 상기 무선 전력 안테나 어셈블리는 제1 무선 전력 안테나, 제2 무선 전력 안테나 및 제3 무선 전력 안테나를 포함하고, 상기 제3 무선 전력 안테나는 상기 제1 무선 전력 안테나 및 상기 제2 무선 전력 안테나 상에 배치되고, 상기 복수의 천공은 제1 천공과 제2 천공을 포함하고, 상기 제1 천공과 상기 제2 천공은 다른 형상을 가질 수 있다.
실시예에 따른 무선 전력 모듈에 있어서, 상기 제1 천공은 상기 제3 무선 전력 안테나와 상기 제1 무선 전력 안테나 또는 상기 제2 무선 전력 안테나가 중첩되는 제1 영역에 배치될 수 있다.
실시예에 따른 무선 전력 모듈에 있어서, 상기 제2 천공은 상기 제3 무선 전력 안테나와 상기 제1 무선 전력 안테나 또는 상기 제2 무선 전력 안테나가 중첩되지 않는 제2 영역에 배치될 수 있다.
실시예에 따른 무선 전력 모듈에 있어서, 상기 제1 천공의 크기는 상기 제2 천공의 크기 보다 작을 수 있다.
실시예에 따른 무선 전력 모듈에 있어서, 상기 제1 천공의 개수는 상기 제2 천공의 개수 보다 작을 수 있다.
실시예에 따른 무선 전력 모듈에 있어서, 상기 제1 천공과 상기 제2 천공은 복수 개로 형성되며,
상기 제2 천공은 상기 제1 천공의 외측에 배치될 수 있다.
실시예에 따른 무선 전력 모듈에 있어서, 상기 제1 천공 또는 상기 제2 천공의 폭은, 상기 제1 무선 전력 안테나, 상기 제2 무선 전력 안테나 또는 상기 제3 무선 전력 안테나의 폭보다 작을 수 있다.
실시예에 따른 무선 전력 모듈에 있어서, 상기 제1 천공은 원형일 수 있다.
실시예에 따른 무선 전력 모듈에 있어서, 상기 제2 천공은 슬릿형일 수 있다.
실시예에 따른 무선 전력 모듈에 있어서, 상기 복수의 천공을 합산한 면적은 상기 차폐재의 면적 대비 5% 이상일 수 있다.
실시예에 따른 무선 전력 모듈에 있어서, 상기 복수의 천공을 합산한 면적은 상기 차폐재의 면적 대비 10% 미만일 수 있다.
실시예에 따른 무선 전력 모듈은, 복수의 천공을 포함하는 차폐재; 및 상기 차폐재 상에 배치된 무선 전력 안테나 어셈블리;를 포함하며, 상기 무선 전력 안테나 어셈블리는 제1 무선 전력 안테나, 제2 무선 전력 안테나 및 제3 무선 전력 안테나를 포함하고, 상기 제3 무선 전력 안테나는 상기 제1 무선 전력 안테나 및 상기 제2 무선 전력 안테나 상에 배치되고, 상기 복수의 천공을 합산한 면적은 상기 차폐재의 면적 대비 10% 미만일 수 있다.
실시예에 따른 무선 전력 모듈에 있어서, 상기 복수의 천공은 제1 천공과 제2 천공을 포함할 수 있다.
실시예에 따른 무선 전력 모듈에 있어서, 상기 제1 천공은 상기 제3 무선 전력 안테나와 상기 제1 무선 전력 안테나 또는 상기 제2 무선 전력 안테나가 중첩되는 제1 영역에 배치될 수 있다.
실시예에 따른 무선 전력 모듈에 있어서, 상기 제2 천공은 상기 제3 무선 전력 안테나와 상기 제1 무선 전력 안테나 또는 상기 제2 무선 전력 안테나가 중첩되지 않는 제2 영역에 배치될 수 있다.
실시예에 따른 무선 전력 모듈에 있어서, 상기 제1 천공의 크기는 상기 제2 천공의 크기 보다 작을 수 있다.
실시예에 따른 무선 전력 모듈에 있어서, 상기 제1 천공의 개수는 상기 제2 천공의 개수 보다 작을 수 있다.
실시예에 따른 무선 전력 모듈에 있어서, 상기 제1 천공과 상기 제2 천공은 복수 개로 형성되며,
상기 제2 천공은 상기 제1 천공의 외측에 배치될 수 있다.
실시예에 따른 무선 전력 모듈에 있어서, 상기 제1 천공 또는 상기 제2 천공의 폭은, 상기 제1 무선 전력 안테나, 상기 제2 무선 전력 안테나 또는 상기 제3 무선 전력 안테나의 폭보다 작을 수 있다.
실시예에 따른 무선 전력 모듈에 있어서, 상기 제1 천공은 원형일 수 있다.
실시예에 따른 무선 전력 모듈에 있어서, 상기 제2 천공은 슬릿형일 수 있다.
실시예에 따른 무선 전력 모듈에 있어서, 상기 복수의 천공을 합산한 면적은 상기 차폐재의 면적 대비 5% 이상일 수 있다.
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 (20)

  1. 복수의 천공을 포함하는 차폐재; 및
    상기 차폐재 상에 배치된 무선 전력 안테나 어셈블리;를 포함하며,
    상기 무선 전력 안테나 어셈블리는 제1 무선 전력 안테나, 제2 무선 전력 안테나 및 제3 무선 전력 안테나를 포함하고,
    상기 제3 무선 전력 안테나는 상기 제1 무선 전력 안테나 및 상기 제2 무선 전력 안테나 상에 배치되고,
    상기 복수의 천공은 제1 천공과 제2 천공을 포함하고,
    상기 제1 천공과 상기 제2 천공은 다른 형상을 가지는,
    무선 전력 모듈.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 천공은,
    상기 제3 무선 전력 안테나와 상기 제1 무선 전력 안테나 또는 상기 제2 무선 전력 안테나가 중첩되는 제1 영역에 배치되는,
    무선 전력 모듈.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 천공은,
    상기 제3 무선 전력 안테나와 상기 제1 무선 전력 안테나 또는 상기 제2 무선 전력 안테나가 중첩되지 않는 제2 영역에 배치되는,
    무선 전력 모듈.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 천공의 크기는 상기 제2 천공의 크기 보다 작거나,
    상기 제1 천공의 개수는 상기 제2 천공의 개수 보다 작은,
    무선 전력 모듈.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 천공과 상기 제2 천공은 복수 개로 형성되며,
    상기 제2 천공은 상기 제1 천공의 외측에 배치되는,
    무선 전력 모듈.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 천공 또는 상기 제2 천공의 폭은,
    상기 제1 무선 전력 안테나, 상기 제2 무선 전력 안테나 또는 상기 제3 무선 전력 안테나의 폭보다 작거나 같은,
    무선 전력 모듈.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 천공은 원형인,
    무선 전력 모듈.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 천공은 슬릿형인,
    무선 전력 모듈.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 천공을 합산한 면적은 상기 차폐재의 면적 대비 5% 이상인,
    무선 전력 모듈.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 천공을 합산한 면적은 상기 차폐재의 면적 대비 10% 미만인,
    무선 전력 모듈.
  11. 복수의 천공을 포함하는 차폐재; 및
    상기 차폐재 상에 배치된 무선 전력 안테나 어셈블리;를 포함하며,
    상기 무선 전력 안테나 어셈블리는 제1 무선 전력 안테나, 제2 무선 전력 안테나 및 제3 무선 전력 안테나를 포함하고,
    상기 제3 무선 전력 안테나는 상기 제1 무선 전력 안테나 및 상기 제2 무선 전력 안테나 상에 배치되고,
    상기 복수의 천공을 합산한 면적은 상기 차폐재의 면적 대비 10% 미만인,
    무선 전력 모듈.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 복수의 천공은 제1 천공과 제2 천공을 포함하는,
    무선 전력 모듈.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 천공은,
    상기 제3 무선 전력 안테나와 상기 제1 무선 전력 안테나 또는 상기 제2 무선 전력 안테나가 중첩되는 제1 영역에 배치되는,
    무선 전력 모듈.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 제2 천공은,
    상기 제3 무선 전력 안테나와 상기 제1 무선 전력 안테나 또는 상기 제2 무선 전력 안테나가 중첩되지 않는 제2 영역에 배치되는,
    무선 전력 모듈.
  15. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 천공의 크기는 상기 제2 천공의 크기 보다 작거나,
    상기 제1 천공의 개수는 상기 제2 천공의 개수 보다 작은,
    무선 전력 모듈.
  16. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 천공과 상기 제2 천공은 복수 개로 형성되며,
    상기 제2 천공은 상기 제1 천공의 외측에 배치되는,
    무선 전력 모듈.
  17. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 천공 또는 상기 제2 천공의 폭은,
    상기 제1 무선 전력 안테나, 상기 제2 무선 전력 안테나 또는 상기 제3 무선 전력 안테나의 폭보다 작거나 같은,
    무선 전력 모듈.
  18. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 천공은 원형인,
    무선 전력 모듈.
  19. 제12 항에 있어서,
    상기 제2 천공은 슬릿형인,
    무선 전력 모듈.
  20. 제11 항에 있어서,
    상기 복수의 천공을 합산한 면적은 상기 차폐재의 면적 대비 5% 이상인,
    무선 전력 모듈.
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