KR20180115932A - 중첩되어 배치되는 복수의 무선 전력 안테나를 포함하는 무선 전력 송신기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 중첩되어 배치되는 복수의 무선 전력 안테나를 포함하는 무선 전력 송신기에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송수신 장치는, 상호간에 중첩되어 배치되는 복수의 무선 전력 안테나를 포함하는 무선 전력 안테나 어셈블리; 상기 무선 전력 안테나 어셈블리로부터 발생되는 전자파를 반사시키는 차폐재; 를 포함하며, 상기 무선 전력 안테나 어셈블리는, 상단에 위치하는 제1 무선 전력 안테나의 하부 또는 하단에 위치하는 제2 무선 전력 안테나의 상부에 배치되는 복수의 서브 무선 전력 안테나; 를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 무선 전력 송신기에 관한 것으로, 상세하게 중첩되어 배치되는 복수의 무선 전력 안테나를 포함하는 무선 전력 송신기에 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, 보다 넓은 충전 영역 확보 등을 이유로 복수의 무선 전력 안테나가 무선 전력 송신기에 장착될 수 있다. 복수의 무선 전력 안테나가 배치되는 경우, 충전 불가 영역이 발생되지 않기 위해 복수의 무선 전력 안테나는 상호간에 중첩되어 배치될 수 있다.
중첩 배치되는 복수의 무선 전력 안테나 중 어느 하나는 아래층에 배치될 수 있고, 다른 하나는 위층에 배치될 수 있다. 이러한 복층 배치에 의해 발생되는 단차는 차폐재와의 관계에서 복수의 무선 전력 안테나 사이의 전기적 특성에 영향을 줄 수 있으며, 위층에 배치되는 무선 전력 안테나에서 발생되는 열이 외부로 방열시키는데 어려움을 발생시킬 수 있다.
따라서, 복수의 무선 전력 안테나가 중첩되어 배치되는 경우 충전 영역 전반에서 동일한 전기적 특성을 가지며, 무선 전력 안테나서 발생되는 열을 외부로 효과적으로 방열시킬 수 있는 배치 구조가 필요하다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 중첩되어 배치되는 복수의 무선 전력 안테나를 포함하는 무선 전력 송신기를 제공하는 것이다.
본 발명은 복수의 무선 전력 안테나를 포함하는 무선 전력 송신기에 있어서, 복층 배치에서 발생되는 비어 있는 공간에 무선 전력 안테나를 추가로 배치하거나 비어 있는 공간을 메우는 충전재를 배치시키는 무선 전력 송신기를 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, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기는, 상단 무선 전력 안테나, 2개의 사이드 무선 전력 안테나 및 하단 무선 전력 안테나를 포함하는 무선 전력 안테나 어셈블리; 상기 무선 전력 안테나 어셈블리로부터 발생되는 전자파를 반사시키는 차폐재; 를 포함하며, 상호간에 이격 되어 배치되는 상기 2개의 사이드 무선 전력 안테나는 상기 상단 무선 전력 안테나와 중첩되어 하단에 배치되며, 상기 하단 무선 전력 안테나의 권선 길이는, 상기 상단 무선 전력 안테나의 인덕턴스와 상기 사이드 무선 전력 안테나의 인덕턴스 차이에 의해 결정될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 하단 무선 전력 안테나의 권선 길이는 상기 상단 무선 전력 안테나의 권선 길이와 상기 사이드 무선 전력 안테나의 권선 길이 차이일 수 있다.
실시예에 따라, 상기 하단 무선 전력 안테나는 상기 이격 되어 배치되는 상기 2개의 사이드 무선 전력 안테나 사이에 위치할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 사이드 무선 전력 안테나의 상부에 상기 상단 무선 전력 안테나와의 단차를 메우는 충전재; 를 더 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 충전재는 실리콘을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기는, 상호간에 중첩되어 배치되는 복수의 무선 전력 안테나를 포함하는 무선 전력 안테나 어셈블리; 상기 무선 전력 안테나 어셈블리로부터 발생되는 전자파를 반사시키는 차폐재; 를 포함하며, 상기 무선 전력 안테나 어셈블리는, 상단에 위치하는 제1 무선 전력 안테나의 하부 또는 하단에 위치하는 제2 무선 전력 안테나의 상부에 배치되는 복수의 서브 무선 전력 안테나; 를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 서브 무선 전력 안테나는, 상기 제1 무선 전력 안테나와 상기 제2 무선 전력 안테나의 단차를 메울 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제1 무선 전력 안테나와 상기 제1 무선 전력 안테나 하부에 위치하는 제1 서브 무선 전력 안테나의 권선 길이 합은, 상기 제2 무선 전력 안테나와 상기 제2 무선 전력 안테나 상부에 위치하는 제2 서브 무선 전력 안테나의 권선 길이 합과 동일할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제1 무선 전력 안테나와 상기 제1 무선 전력 안테나 하부에 위치하는 제1 서브 무선 전력 안테나의 제1 결합체의 인덕턴스는, 상기 제2 무선 전력 안테나와 상기 제2 무선 전력 안테나 상부에 위치하는 제2 서브 무선 전력 안테나의 제2 결합체의 인덕턴스와 동일할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기는, 제1 무선 전력 안테나, 제2 무선 전력 안테나 및 제3 무선 전력 안테나를 포함하는 무선 전력 안테나 어셈블리; 상기 무선 전력 안테나 어셈블리로부터 발생되는 전자파를 반사시키는 차폐재; 를 포함하며, 상기 제1 무선 전력 안테나, 상기 제2 무선 전력 안테나 및 상기 제3 무선 전력 안테나 각각은 아래층 무선 전력 안테나 및 위층 무선 전력 안테나를 포함하는 복층 무선 전력 안테나일 수 있다.
실시예에 따라, 제2 무선 전력 안테나 및 제3 무선 전력 안테나는, 상기 제1 무선 전력 안테나를 중심으로 대칭되어 배치될 수 있다.
실시예에 따라, 제1 무선 전력 안테나, 제2 무선 전력 안테나 및 제3 무선 전력 안테나 각각의 권선 길이는 동일할 수 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.
일 실시예에 따른 중첩되어 배치되는 복수의 무선 전력 안테나를 포함하는 무선 전력 송신기에 대한 효과를 설명하면 다음과 같다.
첫째, 일 실시예는 복층 배치되는 복수의 무선 전력 안테나를 통해 전기적 특성, 예를 들어 인덕턴스 값을 조정할 수 있다.
둘째, 일 실시예는 복층 배치되는 복수의 무선 전력 안테나를 통해 단차를 해소함으로써 무선 전력 안테나를 거치하는 거치틀을 위한 별도의 금형을 이용한 사출물이 불필요하다.
셋째, 일 실시예는 복수의 무선 전력 안테나의 단차가 해소되어 차폐재와의 접촉 면적이 증가함에 따라 열확산 구조가 개선되어 외부로 열이 효과적으로 방열될 수 있다.
넷째, 일 실시예는 복수의 무선 전력 안테나의 단차에 의해 생성되는 비어 있는 공간을 메우는 충전재로 인해 내구성이 향상될 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 복수의 무선 전력 안테나를 포함하는 무선 전력 송신기를 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 3개의 무선 전력 안테나를 포함하는 무선 전력 안테나 어셈블리를 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 일 실시예에 따른 하단 무선 전력 안테나를 포함하는 무선 전력 안테나 어셈블리를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 충전재를 포함하는 무선 전력 안테나 어셈블리를 설명하기 위한 도면이다.
도 7a 내지 도 7e는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 복층 무선 전력 안테나를 포함하는 무선 전력 안테나 어셈블리를 설명하기 위한 도면이다.
도 8a 내지 도 8d는 2개의 무선 전력 안테나를 포함하는 무선 전력 안테나 어셈블리를 설명하기 위한 도면이다.
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 복수의 무선 전력 안테나를 포함하는 무선 전력 송신기를 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 3개의 무선 전력 안테나를 포함하는 무선 전력 안테나 어셈블리를 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 일 실시예에 따른 하단 무선 전력 안테나를 포함하는 무선 전력 안테나 어셈블리를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 충전재를 포함하는 무선 전력 안테나 어셈블리를 설명하기 위한 도면이다.
도 7a 내지 도 7e는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 복층 무선 전력 안테나를 포함하는 무선 전력 안테나 어셈블리를 설명하기 위한 도면이다.
도 8a 내지 도 8d는 2개의 무선 전력 안테나를 포함하는 무선 전력 안테나 어셈블리를 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(20)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 일 예로, 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.
상세하게, 무선 전력 송수신기 사이에 교환되는 상태 정보 및 제어 정보는 무선 전력 송수신기 사이에 대역외 통신 링크를 설정하고, 설정된 대역외 통신 링크를 통해 자신의 정적 상태 정보를 전송할 수 있다.
여기서, 무선 전력 수신기(20)의 정적 상태 정보는 카테고리 정보, 하드웨어 및 소프트웨어 버전 정보, 최대 정류기 출력 전력 정보, 전력 제어를 위한 초기 기준 파라메터 정보, 요구 전압 또는 전력에 관한 정보, 전력 조절 기능 탑재 여부를 식별하기 위한 정보, 지원 가능한 대역외 통신 방식에 관한 정보, 지원 가능한 전력 제어 알고리즘에 관한 정보, 무선전력수신기에 초기 설정된 선호 정류기단 전압값 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
무선 전력 송신기(10)는 무선 전력 수신기(20)의 정적 상태 정보가 수신되면, 무선 전력 송신기(10)의 정적 상태 정보를 대역외 통신 링크를 통해 무선 전력 수신기에 전송할 수 있다.
여기서, 무선 전력 송신기(10)의 정적 상태 정보는 송신기 전력 정보, 클래스 정보, 하드웨어 및 소프트웨어 버전 정보, 지원 가능한 무선 전력 수신기의 최대 개수에 관한 정보 및/또는 현재 접속된 무선 전력 수신기의 개수에 관한 정보 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
이 후, 무선 전력 수신기(20)는 자신의 실시간 전력 수신 상태 및 충전 상태를 모니터링하며, 주기적 또는 특정 이벤트 발생 시 동적 상태 정보를 무선 전력 송신기(10)에 전송할 수 있다.
여기서, 무선 전력 수신기(20)의 동적 상태 정보는 정류기 출력 전압 및 전류에 관한 정보, 부하에 인가되는 전압 및 전류에 관한 정보, 무선 전력 수신기의 내부 측정 온도에 관한 정보(과열 정보), 전력 제어를 위한 기준 파라메터 변경 정보(정류 전압 최소 값, 정류 전압 최대 값, 초기 설정된 선호 정류기단 전압 변경 값), 충전 상태 정보, 시스템 오류 정보, 경보 정보 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다. 무선 전력 송신기(10)는 상기 전력 제어를 위한 기준 파라메터 변경 정보 수신 시 기존 정적 상태 정보에 포함된 설정 값을 변경하여 전력 조절을 수행할 수 있다.
또한, 무선 전력 송신기(10)는 무선 전력 수신기(20)를 충전하기 위한 충분한 전력이 준비되면, 대역외 통신 링크를 통해 소정 제어 명령을 송출하여 무선 전력 수신기(20)가 충전을 개시하도록 제어할 수 있다.
이 후, 무선 전력 송신기(10)는 무선 전력 수신기(20)로부터 동적 상태 정보를 수신하여 송출 전력을 동적으로 제어할 수 있다.
또한, 무선 전력 수신기는 내부 시스템 오류가 감지되거나 충전이 완료된 경우, 동적 상태 정보에 해당 시스템 오류를 식별하기 위한 데이터 및/또는 충전이 완료되었음을 지시하는 데이터를 포함하여 무선 전력 송신기에 전송할 수도 있다(S617). 여기서, 시스템 오류는 과전류, 과전압, 과열 상태 등을 포함할 수 있다.
일 예로, 과열에 따라 시스템 오류 상태로 천이된 경우, 무선 전력 수신기(20)는 과열 발생을 알리는 소정 메시지를 무선 전력 송신기(10)에 전송할 수 있다. 이때, 무선 전력 수신기는 구비된 냉각팬 등을 구동하여 내부 발생된 열을 감소시킬 수도 있다. 반대로, 무선 전력 송신기(10)도 내부 온도의 과열 발생을 모니터링 하여 무선 전력 수신기(20)에 전송할 수 있고, 과열 상태를 해결하기 위한 동작을 수행할 수 있다.
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.
한편, 하나의 무선 전력 송신기(10)에 복수의 무선 전력 안테나가 배치될 수도 있다. 복수의 무선 전력 안테나가 무선 전력 송신기에 배치될 때, 무선 전력 안테나가 배치된 영역에서 무선 전력 수신기(20)로 전달되는 전력량은 전력 전송이 수행되는 영역 중 어떠한 영역이든 균일한 것이 바람직하다.
다시 말해서, 무선 전력 수신기(20)는 전력 수신이 가능한 영역에서는 동일한 전력량을 수신 받는 것이 바람직하고, 이를 위해 무선 전력 송신기(10)에 포함된 복수의 무선 전력 안테나 각각은 동일한 전기적 특성이 요구된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 무선 전력 안테나를 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 4a 내지 도 8d에서 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)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 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 3개의 무선 전력 안테나를 포함하는 무선 전력 안테나 어셈블리를 설명하기 위한 도면이다. 도 4a는 무선 전력 안테나 어셈블리의 사시도이며, 도 4b는 무선 전력 안테나 어셈블리의 정투상도법에 의한 표면도이며, 도 4c는 무선 전력 안테나 어셈블리의 정면도이다.
도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 무선 전력 안테나 어셈블리(400, 400a 내지 400c)는 제1 무선 전력 안테나(410), 제2 무선 전력 안테나(420) 및 제3 무선 전력 안테나(430)을 포함할 수 있다. 다만, 본 발명의 무선 전력 안테나 어셈블리(400)가 포함하는 무선 전력 안테나의 수는 도면에 도시된 개수에 한정되지 않으며, 무선 전력 안테나의 배치는 도면에 도시된 배치에 한정되지 않는다.
무선 전력 수신기(도1 참조, 20)가 무선 전력 송신기(도1 참조, 10)의 어느 영역에 위치하는지 여부에 따라 제1 무선 전력 안테나(410), 제2 무선 전력 안테나(420) 및 제3 무선 전력 안테나(430) 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 정전식 감응(Capacitive Sensing) 센서(도면 미도시)를 포함할 수 있고, 이에 따라 감지되는 영역에 배치된 무선 전력 안테나를 선택적으로 활성화시킬 수 있다.
제1 무선 전력 안테나(410), 제2 무선 전력 안테나(420) 및 제3 무선 전력 안테나(430)는 상호간에 일부 영역에서 중첩되어 차폐재(440) 상에 배치될 수 있다.
중첩 되어 배치되는 복수의 무선 전력 안테나 중 제2 무선 전력 안테나(420) 및 제3 무선 전력 안테나(430)은 아래층에 배치될 수 있고, 제1 무선 전력 안테나(410)는 제2 무선 전력 안테나(420) 및 제3 무선 전력 안테나(430) 각각과 중첩되는 영역을 포함하도록 위층에 배치될 수 있다.
아래층에 배치되는 제2 무선 전력 안테나(420) 및 제3 무선 전력 안테나(430)는 제1 무선 전력 안테나(420)를 가로지르는 중심축(415)을 기준으로 대칭되어 배치될 수 있다.
또한, 제2 무선 전력 안테나(420) 및 제3 무선 전력 안테나(430)는 상호간에 이격 거리(425)만큼 떨어져 배치될 수 있다.
이러한 복층 배치에 의해 발생되는 단차는 차폐재(440)와의 관계에서 복수의 무선 전력 안테나 사이의 전기적 특성에 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 제1 무선 전력 안테나(410) 상에서 측정되는 인덕턴스와 제2 무선 전력 안테나(420) 또는 제3 무선 전력 안테나(430)의 인덕턴스는 차이가 발생할 수 있다. 이는 제1 무선 전력 안테나(410)가 제2 무선 전력 안테나(420)의 높이만큼 차폐재(440)와 이격되어 배치됨으로써 차폐재(440)에 의한 전자기파의 흡수 또는 반사에서 차이가 있음에 기인할 수 있다.
또한, 복층 배치에 의해 발생되는 단차는 차폐재(440)와의 관계에서 복수의 무선 전력 안테나에서 발생되는 열을 외부로 방열시키는데 어려움을 발생시킬 수 있다. 제2 무선 전력 안테나(420) 및 제3 무선 전력 안테나(430)의 경우 차폐재(440)와 직접 면을 접촉하도록 배치되어 각각의 무선 전력 안테나에서 발생되는 열의 전달이 용이할 수 있다. 이에 반해, 제1 무선 전력 안테나(410)의 경우, 차폐재(440)와 일정 높이만큼 떨어져 배치됨에 따라, 직접 열이 전달되지 않고 제2 무선 전력 안테나(420) 또는 제3 무선 전력 안테나(430)을 통해 전달될 수 있다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 일 실시예에 따른 하단 무선 전력 안테나를 포함하는 무선 전력 안테나 어셈블리를 설명하기 위한 도면이다. 도 5a는 무선 전력 안테나 어셈블리의 사시도이며, 도 5b는 무선 전력 안테나 어셈블리의 정투상도법에 의한 표면도이며, 도 5c는 무선 전력 안테나 어셈블리의 정면도이며, 도 5d는 무선 전력 안테나 어셈블리의 측면도이다.
도 5a 내지 도 5d를 참조하면, 무선 전력 안테나 어셈블리(500, 500a 내지 500d)는 상단 무선 전력 안테나(510), 2개의 사이드 무선 전력 안테나(520, 530) 및 2개의 사이드 무선 전력 안테나 사이의 이격 거리(도 4a 참조, 425)를 짧은 폭으로 하는 하단 무선 전력 안테나(540)를 포함할 수 있다. 무선 전력 안테나 어셈블리(500)는 차폐재(550) 상에 배치될 수 있다. 상호간에 이격 되어 배치되는 2개의 사이드 무선 전력 안테나(520, 530)는 상단 무선 전력 안테나(510)와 일부 영역에서 중첩되어 하단에 배치될 수 있다.
한편, 상단 무선 전력 안테나(510) 및 2개의 사이드 무선 전력 안테나(520, 530)는 WPC 또는 PMA에서 정의한 코일의 규격대로 제조될 수 있고, 각각의 물리적 특성이 허용될 수 있는 정도의 범위 내에서 동일할 수 있다.
예를 들어, 무선 전력 안테나는 하기 표 1과 같은 규격을 가질 수 있다.
표 1은 WPC에 정의된 A13 타입의 송신 코일에 대한 규격이며, 일 실시예로 상단 무선 전력 안테나(510) 및 2개의 사이드 무선 전력 안테나(520, 530)는 표 1에 정의된 외측 길이, 내측 길이, 외측 너비, 내측 너비, 두께 및 권선수로 제조될 수 있다. 바람직하게, 동일한 제조 공정에 의해 상단 무선 전력 안테나(510) 및 2개의 사이드 무선 전력 안테나(520, 530)는 오차 범위 내에서 물리적 특성이 동일할 수 있다.
다만, 도 4a 내지 도 4c에서와 같이 차폐재(550)와의 배치 관계에 의해 상단 무선 전력 안테나(510) 및 2개의 사이드 무선 전력 안테나(520, 530) 각각은 배치되는 위치에 따라 측정되는 인덕턴스가 다른 값을 가질 수 있다.
예를 들어, 2개의 사이드 무선 전력 안테나(520, 530)는 상기 표 1의 규격을 만족하며12.5uH의 인덕턴스를 가지는데, 상단 무선 전력 안테나(510)는 차폐재(550)와의 이격 거리에 의해 2개의 사이드 무선 전력 안테나(520, 530)와 달라 12.5uH 보다 작은 인덕턴스(예를 들어, 11.5uH)를 가질 수 있다.
바람직하게는 복수의 무선 전력 안테나가 배치되는 충전 영역 전반에 균일한 전력 전송이 수행되는 것이 바람직하나, 인덕턴스의 차이에 의해 상단 무선 전력 안테나가 위치하는 영역에서 전력 전송량이 적을 수 있다.
이에 따라, 하단 무선 전력 안테나(540)는 상단 무선 전력 안테나(510) 하단에 배치되어 상단 무선 전력 안테나(510)에 사이드 무선 전력 안테나(520 또는 530)사이의 인덕턴스의 차이를 보상할 수 있다. 결과적으로, 하단 무선 전력 안테나(540)에 의해 상단 무선 전력 안테나(510)의 인덕턴스와 사이드 무선 전력 안테나(520 또는 530)의 인덕턴스는 오차 범위 내에서 동일한 값을 가질 수 있다.
하단 무선 전력 안테나(540)의 권선 길이는 상단 무선 전력 안테나(510)의 인덕턴스와 사이드 무선 전력 안테나(520 또는 530)의 인덕턴스 차이에 의해 결정될 수 있다.
인덕턴스는 권선 길이에 의존적이므로 하단 무선 전력 안테나(540)의 권선 길이는 상단 무선 전력 안테나(510)의 권선 길이와 사이드 무선 전력 안테나(520 또는 530)의 권선 길이 차이일 수 있다.
하단 무선 전력 안테나(540)가 2개의 사이드 무선 전력 안테나(520, 530) 사이에 위치할 수 있고, 하단 무선 전력 안테나(540)의 짧은 폭은 2개의 사이드 무선 전력 안테나(520, 530) 사이의 이격 거리에 포함될 수 있다.
또한, 하단 무선 전력 안테나(540)는 상단 무선 전력 안테나(510)에서 발생되는 열을 차폐재(550)을 통해 외부로 전달할 수 있다. 하단 무선 전력 안테나(540)가 배치되지 않는 상황에서 상단 무선 전력 안테나(510)에서 발생되는 열은 사이드 무선 전력 안테나(520, 530)을 통해 차폐재(550)으로 전달될 수 있었다. 하단 무선 전력 안테나(540)는 상단 무선 전력 안테나(510)에서 발생되는 열이 차폐재(550)로 직접 이동할 수 있는 매질로서 상단 무선 전력 안테나(510)에서 발생되는 열이 외부로 전달될 수 있도록 한다. 하단 무선 전력 안테나(540)에 의해 무선 전력 안테나 어셈블리(500)의 열확산 구조가 변경됨에 따라 방열에 있어 효율성이 향상될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 충전재를 포함하는 무선 전력 안테나 어셈블리를 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 무선 전력 안테나 어셈블리(600)는 상단 무선 전력 안테나(610), 2개의 사이드 무선 전력 안테나(620, 630), 상단 무선 전력 안테나(610)의 인덕턴스를 증가시키는 하단 무선 전력 안테나(640) 및 상단 무선 전력 안테나(610)의 높이만큼의 단차(615)를 메우는 충전재(660)를 포함할 수 있다.
충전재(660)는 2개의 사이드 무선 전력 안테나(620, 630) 각각의 상부에 배치될 수 있고, 충전재(660)에 의해 사이드 무선 전력 안테나(620, 630)과 상단 무선 전력 안테나(610)의 단차(615)는 보상될 수 있다.
충전재(660)는 실리콘일 수 있으며, 비어 있는 공간을 실리콘으로 메워져 무선 전력 안테나 어셈블리(600)의 내구성이 향상될 수 있다.
충전재(660)는 무선 전력 안테나 어셈블리(600)의 상부 표면이 평평하도록 채워질 수 있으며, 2개의 사이드 무선 전력 안테나(620, 630)의 모서리를 경계로 채워질 수 있다.
도 7a 내지 도 7e는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 복층 무선 전력 안테나를 포함하는 무선 전력 안테나 어셈블리를 설명하기 위한 도면이다. 도 7a는 무선 전력 안테나 어셈블리의 사시도이며, 도 7b는 복층으로 배치된 무선 전력 안테나의 각층에 대한 분해도이며, 도 7c는 무선 전력 안테나 어셈블리의 정투상도법에 의한 표면도이며, 도 7d는 무선 전력 안테나 어셈블리의 정면도이며, 도 7e는 무선 전력 안테나 어셈블리의 측면도이다.
도 7a 내지 도 7d를 참조하면, 무선 전력 안테나 어셈블리(700, 700a 내지 700e)는 2개의 층을 포함하는 각각의 제1 무선 전력 안테나(710), 제2 무선 전력 안테나(720) 및 제3 무선 전력 안테나(730)을 포함할 수 있다.
제1 무선 전력 안테나(710)는 차폐재(740)의 가운데 영역에 배치될 수 있고, 제2 무선 전력 안테나(720) 및 제3 무선 전력 안테나(730) 각각은 제1 무선 전력 안테나(710)를 중심으로 좌우 대칭되어 배치될 수 있다.
제1 무선 전력 안테나(710), 제2 무선 전력 안테나(720) 및 제3 무선 전력 안테나(730) 각각은 아래층 무선 전력 안테나 및 위층 무선 전력 안테나를 한 쌍으로 포함할 수 있다. 위층 무선 전력 안테나(713, 723, 733) 및 아래층 무선 전력 안테나(715, 725, 735)는 일정 영역에서 중첩되어 층을 두고 배치(이를, "복층 배치"라 칭함.)될 수 있다. 아래층 무선 전력 안테나 및 위층 무선 전력 안테나를 포함하는 무선 전력 안테나는 복층 무선 전력 안테나로 지칭될 수 있다.
무선 전력 안테나의 권선 길이는 무선 전력 안테나의 인덕턴스에 가장 큰 영향을 줄 수 있어, 제1 무선 전력 안테나(710), 제2 무선 전력 안테나(720) 및 제3 무선 전력 안테나(730) 각각의 권선 길이는 동일할 수 있으며, 이에 따라 제1 무선 전력 안테나(710), 제2 무선 전력 안테나(720) 및 제3 무선 전력 안테나(730) 각각의 인덕턴스도 동일할 수 있다.
이에 따라, 제1 위층 무선 전력 안테나(713) 및 제1 아래층 무선 전력 안테나(715)의 권선 길이 합은 제2 위층 무선 전력 안테나(723) 및 제2 아래층 무선 전력 안테나(725)의 권선 길이 합과 동일할 수 있다. 마찬가지로, 제2 위층 무선 전력 안테나(723) 및 제2 아래층 무선 전력 안테나(725)의 권선 길이 합은 제3 위층 무선 전력 안테나(733) 및 제3 아래층 무선 전력 안테나(735)의 권선 길이 합과 동일할 수 있다.
실시예에 따라, 제2 아래층 무선 전력 안테나(725)의 긴 폭(dow)은 제2 위층 무선 전력 안테나(723)의 긴 폭(dow)과 동일할 수 있으나, 제2 아래층 무선 전력 안테나(725)의 짧은 폭(제2 dol)은 제2 위층 무선 전력 안테나(713)의 짧은 폭(제1 dol)의 절반일 수 있다.
복수의 복층 무선 전력 안테나는 단차를 발생시키지 않고, 이에 따라 복수의 복층 무선 전력 안테나를 포함하는 무선 전력 안테나 어셈블리가 거치되는 무선 전력 안테나 거치틀이 금형을 이용한 복잡한 형태를 갖는 별도의 사출물이 필요하지 않을 수 있다. 다시 말해서, 무선 전력 안테나 각각의 형상을 고려하여 생성되는 별도의 금형을 이용하지 않고, 평평한 면상 판이면 족할 수 있다.
또한, 단차가 발생하지 않게 됨에 따라 무선 전력 안테나 어셈블리의 주위에 배치되는 차폐재 및 무선 전력 안테나 거치틀에 접촉면적이 증가됨에 따라 무선 전력 안테나 어셈블리에서 발생되는 열이 직접 차폐재 및 무선 전력 안테나 거치틀로 전달되어 외부로의 방열 효율이 높아질 수 있다.
복층 무선 전력 안테나는 동일한 크기의 일반적인 무선 전력 안테나(하나의 층으로만 구성되는 무선 전력 안테나)보다 인덕턴스가 클 수 있으며, 따라서 WPC 또는 PMA에서 요구하는 인덕턴스에 부합하는 복층 무선 전력 안테나 자체의 크기는 일반적인 무선 전력 안테나보다 작을 수 있다.
따라서, 소형화를 요구하는 웨어러블 디바이스(예를 들어, 스마트워치(smart-watch), 스마트글래스(smart-glasses) 등)에 복층 무선 전력 안테나가 장착될 수 있다.
도 8a 내지 도 8d는 2개의 무선 전력 안테나를 포함하는 무선 전력 안테나 어셈블리를 설명하기 위한 도면이다.
도 8a 내지 도 8c을 참조하면, 무선 전력 안테나 어셈블리(800, 800a 내지 800c)는 제1 무선 전력 안테나(810) 및 제2 무선 전력 안테나(820)를 포함할 수 있다.
제1 무선 전력 안테나(810) 및 제2 무선 전력 안테나(820) 각각은 메인 무선 전력 안테나(813, 823) 및 서브 무선 전력 안테나(815, 825)를 포함할 수 있다.
제1 메인 무선 전력 안테나(813)와 제2 메인 무선 전력 안테나(823)는 일부 영역에서 중첩되어 배치될 수 있으며, 제1 메인 무선 전력 안테나(813)는 중첩되는 영역의 위층에 배치될 수 있으며 제2 메인 무선 전력 안테나(823)는 중첩되는 영역의 아래층에 배치될 수 있다. 이러한 복층 배치에 의해 제1 메인 무선 전력 안테나(813)의 하부에 비어 있는 공간이 발생될 수 있으며, 제2 메인 무선 전력 안테나(823)의 상부에 비어 있는 공간이 발생될 수 있다.
복층 배치에 의해 발생되는 단차는 비어 있는 공간을 발생시키고, 비어 있는 공간은 무선 전력 안테나의 인덕턴스 및 방열에 영향을 줄 수 있다.
도 8b를 참조하면, 각각의 비어 있는 공간에 제1 서브 무선 전력 안테나(815) 및 제2 서브 무선 전력 안테나(825)가 배치될 수 있다. 다시 말해서, 서브 무선 전력 안테나(815, 825)는 제1 메인 무선 전력 안테나(813)와 제2 무선 전력 안테나(823)의 단차를 메울 수 있다.
실시예에 따라, 제1 메인 무선 전력 안테나(813) 및 제2 메인 무선 전력 안테나(823)의 크기 규격은 동일할 수 있고, 제1 서브 무선 전력 안테나(815) 및 제2 서브 무선 전력 안테나(825)의 크기 규격은 동일할 수 있다.
이 때, 제1 메인 무선 전력 안테나(813)의 긴 폭은 제1 서브 무선 전력 안테나(815)의 긴 폭과 동일할 수 있으나, 제1 서브 무선 전력 안테나(815)의 짧은 폭(제2 dol)은 제1 메인 무선 전력 안테나(813)의 짧은 폭(제1 dol)의 절반일 수 있다.
실시예에 따라, 제1 메인 무선 전력 안테나(813)와 제1 서브 무선 전력 안테나(815)의 권선 길이 합은 제2 메인 무선 전력 안테나(823)와 제2 서브 무선 전력 안테나(825)의 권선 길이 합과 동일하여, 제1 무선 전력 안테나(810)과 제2 무선 전력 안테나(820)의 인덕턴스는 동일할 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 (12)
- 상단 무선 전력 안테나, 2개의 사이드 무선 전력 안테나 및 하단 무선 전력 안테나를 포함하는 무선 전력 안테나 어셈블리;
상기 무선 전력 안테나 어셈블리로부터 발생되는 전자파를 반사시키는 차폐재;
를 포함하며,
상호간에 이격 되어 배치되는 상기 2개의 사이드 무선 전력 안테나는 상기 상단 무선 전력 안테나와 중첩되어 하단에 배치되며,
상기 하단 무선 전력 안테나의 권선 길이는,
상기 상단 무선 전력 안테나의 인덕턴스와 상기 사이드 무선 전력 안테나의 인덕턴스 차이에 의해 결정되는,
무선 전력 송신기. - 제1항에 있어서,
상기 하단 무선 전력 안테나의 권선 길이는
상기 상단 무선 전력 안테나의 권선 길이와 상기 사이드 무선 전력 안테나의 권선 길이 차이인,
무선 전력 송신기. - 제1항에 있어서,
상기 하단 무선 전력 안테나는 상기 이격 되어 배치되는 상기 2개의 사이드 무선 전력 안테나 사이에 위치하는,
무선 전력 송신기. - 제1항에 있어서,
상기 사이드 무선 전력 안테나의 상부에 상기 상단 무선 전력 안테나와의 단차를 메우는 충전재;
를 더 포함하는,
무선 전력 송신기. - 제4항에 있어서,
상기 충전재는 실리콘을 포함하는,
무선 전력 송신기. - 상호간에 중첩되어 배치되는 복수의 무선 전력 안테나를 포함하는 무선 전력 안테나 어셈블리;
상기 무선 전력 안테나 어셈블리로부터 발생되는 전자파를 반사시키는 차폐재;
를 포함하며,
상기 무선 전력 안테나 어셈블리는,
상단에 위치하는 제1 무선 전력 안테나의 하부 또는 하단에 위치하는 제2 무선 전력 안테나의 상부에 배치되는 복수의 서브 무선 전력 안테나;
를 포함하는,
무선 전력 송신기. - 제6항에 있어서,
상기 서브 무선 전력 안테나는,
상기 제1 무선 전력 안테나와 상기 제2 무선 전력 안테나의 단차를 메우는,
무선 전력 송신기. - 제6항에 있어서,
상기 제1 무선 전력 안테나와 상기 제1 무선 전력 안테나 하부에 위치하는 제1 서브 무선 전력 안테나의 권선 길이 합은,
상기 제2 무선 전력 안테나와 상기 제2 무선 전력 안테나 상부에 위치하는 제2 서브 무선 전력 안테나의 권선 길이 합과 동일한,
무선 전력 송신기. - 제6항에 있어서,
상기 제1 무선 전력 안테나와 상기 제1 무선 전력 안테나 하부에 위치하는 제1 서브 무선 전력 안테나의 제1 결합체의 인덕턴스는,
상기 제2 무선 전력 안테나와 상기 제2 무선 전력 안테나 상부에 위치하는 제2 서브 무선 전력 안테나의 제2 결합체의 인덕턴스와 동일한,
무선 전력 송신기. - 제1 무선 전력 안테나, 제2 무선 전력 안테나 및 제3 무선 전력 안테나를 포함하는 무선 전력 안테나 어셈블리;
상기 무선 전력 안테나 어셈블리로부터 발생되는 전자파를 반사시키는 차폐재;
를 포함하며,
상기 제1 무선 전력 안테나, 상기 제2 무선 전력 안테나 및 상기 제3 무선 전력 안테나 각각은 아래층 무선 전력 안테나 및 위층 무선 전력 안테나를 포함하는 복층 무선 전력 안테나인,
무선 전력 송신기. - 제10항에 있어서,
제2 무선 전력 안테나 및 제3 무선 전력 안테나는,
상기 제1 무선 전력 안테나를 중심으로 대칭되어 배치되는,
무선 전력 송신기. - 제10항에 있어서,
제1 무선 전력 안테나, 제2 무선 전력 안테나 및 제3 무선 전력 안테나 각각의 권선 길이는 동일한,
무선 전력 송신기.
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