KR20180137416A - 차량용 무선전력 송신장치 - Google Patents

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Abstract

차량용 무선전력 송신장치가 제공된다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량용 무선전력 송신장치는 자기장 차폐시트; 상기 자기장 차폐시트의 일면에 직접 부착되는 적어도 하나의 무선전력 전송용 안테나; 및 상기 무선전력 전송용 안테나와 동일면 상에 배치되는 적어도 하나의 무선 통신용 안테나;를 포함한다.

Description

차량용 무선전력 송신장치{wireless power transmission device for car}
본 발명은 무선전력 전송 기술에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 데이터 통신과 무선충전이 모두 가능한 차량용 무선전력 송신장치에 관한 것이다.
최근 들어 외부로부터 공급되는 전력을 이용하여 배터리를 충전하는 전기기기의 사용이 증가하고 있다. 일례로, 상기 전자기기는 휴대폰이나 스마트폰, 태블릿 PC, 노트북, 디지털방송용 단말기, PDA, PMP 및 내비게이션 등과 같은 휴대단말기 등이 있다.
사용자는 차량과 같은 동적인 공간에 있는 경우에도 상기 전자기기를 지속적으로 사용하기 위하여 상기 전자기기의 배터리를 빈번하게 충전한다. 이에 따라, 차량 내에서 간편하게 전자기기의 배터리를 충전할 수 있도록 무선으로 송출되는 전력을 통해 배터리를 충전할 수 있는 무접점 방식의 충전시스템이 제시되고 있다.
한편, 최근 전자기기는 무선 충전기능과 함께 근거리 무선통신(NFC)을 통한 데이터의 전송과 같은 다양한 추가기능이 가능하다. 이에 따라, 사용자는 근거리 무선통신 기능을 이용하여 휴대기기로 차량의 다양한 정보를 전자기기로 전송받은 후 전자기기를 통해 차량의 정보를 간편하게 확인할 수 있다.
이로 인해, 차량에 적용되는 차량용 무선전력 송신장치는 전자기기의 배터리를 충전하기 위한 전력전송과 함께 데이터 송,수신을 위한 데이터 통신이 모두 원활하게 이루어질 필요가 있다.
즉, 차량에 적용되는 차량용 무선전력 송신장치는 충전효율이 저하되지 않으면서도 데이터 통신이 원활하게 수행될 수 있는 방안이 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 데이터 통신을 위한 무선 통신용 안테나와 무선충전을 위한 무선전력 전송용 안테나가 모두 구비되더라도 무선충전효율이 저하되는 것을 방지할 수 있는 차량용 무선전력 송신장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 자기장 차폐시트; 상기 자기장 차폐시트의 일면에 직접 부착되는 적어도 하나의 무선전력 전송용 안테나; 및 상기 무선전력 전송용 안테나와 동일면 상에 배치되는 적어도 하나의 무선 통신용 안테나;를 포함하는 차량용 무선전력 송신장치를 제공한다.
일례로, 상기 무선전력 전송용 안테나는, 중공부를 갖는 평판형코일로 구비되는 제1무선전력 전송용 안테나와 제2무선전력 전송용 안테나를 포함할 수 있고, 상기 제1무선전력 전송용 안테나 및 제2무선전력 전송용 안테나는 동일 평면상에 배치될 수 있다.
이와 같은 경우, 상기 무선 통신용 안테나는, 상기 무선전력 전송용 안테나의 중공부 측에 배치되거나 상기 무선전력 전송용 안테나의 외측을 감싸도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 무선 통신용 안테나는, 도전성부재가 복수 회 권선된 평판형 코일이거나, 회로기판의 일면에 패턴형성된 안테나패턴일 수 있다.
또한, 상기 자기장 차폐시트는 비정질 리본 시트, 페라이트 시트 및 폴리머 시트 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 자기장 차폐시트는 Ni-Zn 페라이트 시트일 수 있다.
또한, 상기 차량용 무선전력 송신장치는, 상기 자기장 차폐시트의 일면에는 배치되는 판상의 방열플레이트;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 방열플레이트는 판상의 구리 플레이트, 알루미늄 플레이트 및 그라파이트 시트 중 어느 하나일 수 있다.
또한, 상기 차량용 무선전력 송신장치는, 상기 무선전력 전송용 안테나 및 무선 통신용 안테나와 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 회로기판 및 상기 회로기판이 내장되고 열원에서 발생되는 열을 방출할 수 있도록 방열성을 갖는 하우징을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 무선 통신용 안테나와 무선전력 전송용 안테나가 차폐시트의 동일면 상에 배치됨으로써 무선충전효율이 저하되는 것을 방지하면서도 데이터 통신 및 무선충전이 모두 원활하게 수행될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 무선전력 송신장치를 나타낸 도면,
도 2는 도 1에서 제3무선전력 전송용 안테나가 분리된 상태를 나타낸 도면,
도 3은 도 1에 적용될 수 있는 다른 형태의 무선 통신용 안테나와 무선전력 전송용 안테나와의 배치관계를 나타낸 도면,
도 4는 도 3에서 제3무선전력 전송용 안테나가 분리된 상태를 나타낸 도면,
도 5는 도 1에 적용될 수 있는 또 다른 형태의 무선 통신용 안테나와 무선전력 전송용 안테나와의 배치관계를 나타낸 도면,
도 6은 도 1에 방열플레이트가 적용된 형태를 나타낸 도면,
도 7은 도 1에 방열플레이트 및 하우징이 적용된 형태를 나타낸 도면, 그리고,
도 8은 도 7의 분리도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 무선전력 송신장치(100)는 차량의 실내에 비치되거나 설치될 수 있다. 이와 같은 차량용 무선전력 송신장치(100)는 스마트폰과 같은 전자기기가 근접하는 경우 상기 전자기기에 내장된 무선전력 수신모듈 측으로 무선전력을 송출할 수 있다. 이를 통해, 상기 전자기기는 배터리가 충전될 수 있다. 여기서, 상기 전자기기는 휴대폰, PDA, PMP, 테블릿, 멀티미디어 기기 등과 같은 휴대용 전자기기일 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 무선전력 송신장치(100)는 도 1 내지 도 8에 도시된 바와 같이 안테나유닛 및 자기장 차폐시트(120)를 포함한다.
상기 안테나유닛은 소정의 주파수 대역을 이용하여 무선 방식으로 다양한 기능을 수행할 수 있다. 이를 위해, 상기 안테나유닛은 복수 개의 안테나를 포함할 수 있으며, 상기 복수 개의 안테나는 서로 다른 기능을 수행할 수 있다. 즉, 상기 복수 개의 안테나는 데이터 통신이나 무선전력 전송과 같은 다양한 기능을 수행할 수 있다.
일례로, 상기 안테나유닛은 무선전력 수신모듈 측으로 무선전력을 송출하기 위한 무선전력 전송용 안테나(111,112,113)와, 데이터 통신을 위한 무선 통신용 안테나(114,214)를 포함할 수 있다.
본 발명에서, 상기 안테나는 일정길이를 갖는 도전성부재가 시계방향 또는 반시계 방향으로 복수 회 권선되는 평판형 코일일 수 있으며, 상기 평판형 코일은 원형, 타원형, 사각형 및 이들이 상호 조합된 형상 중 어느 하나의 형상일 수 있다.
또한, 상기 안테나는 회로기판의 일면에 동박 등과 같은 전도체가 루프 형상으로 패터닝된 안테나 패턴이거나 전도성 잉크를 통해 소정의 루프 형상으로 패터닝된 안테나 패턴일 수도 있다. 여기서, 상기 회로기판은 PI, PET 등과 같은 재질로 이루어진 연성회로기판일 수도 있고, FR4 등과 같은 재질로 이루어진 경성회로기판일 수도 있다.
한편, 상기 무선전력 전송용 안테나(111,112,113)는 전자기 유도 현상에 기초한 유도결합 방식 또는 자기공진 방식을 통하여 전력을 무선으로 송출할 수 있다. 또한, 상기 무선전력 전송용 안테나(111,112,113)는 100~350kHz의 주파수 대역에서 자기유도 방식으로 작동하는 Qi 규격 또는 PMA 규격의 안테나일 수도 있고, 6.78MHz에서 자기공진방식으로 작동하는 A4WP 규격의 안테나일 수도 있으며, Qi 규격, PMA 규격 및 A4WP 규격 중 적어도 2개 이상이 서로 조합된 형태일 수도 있다.
더불어, 상기 무선 통신용 안테나(114)는 NFC 안테나일 수 있으며, 상기 NFC ㅇ안테나는 13.56MHz의 주파수 대역을 이용하여 데이터의 송,수신이 이루어질 수 있다.
이때, 상기 무선전력 전송용 안테나(111,112,113)는 복수 개로 구비될 수 있으며, 적어도 일부가 서로 중첩되도록 배치될 수 있다. 일례로, 상기 무선전력 전송용 안테나는 제1무선전력 전송용 안테나(111), 제2무선전력 전송용 안테나(112) 및 제3무선전력 전송용 안테나(113)를 포함할 수 있으며, 3개의 무선전력 전송용 안테나(111,112,113) 중 어느 하나의 무선전력 전송용 안테나가 나머지 2개의 무선전력 전송용 안테나와 일부 중첩되도록 배치될 수 있다.
구체적인 일례로써, 상기 제1무선전력 전송용 안테나(111), 제2무선전력 전송용 안테나(112) 및 제3무선전력 전송용 안테나(113)는 중앙부에 중공부가 형성된 평판형 코일일 수 있으며, 상기 제3무선전력 전송용 안테나(113)는 상기 제1무선전력 전송용 안테나(111) 및 제2무선전력 전송용 안테나(112)와 일부 중첩되도록 적층될 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 무선전력 송신장치(100)는 상기 무선전력 전송용 안테나가 동일면 상에 배치되는 적어도 두 개의 무선전력 전송용 안테나(111,112)를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 무선전력 송신장치(100)는 동일면 상에 배치되는 두 개의 무선전력 전송용 안테나(111,112)의 상부측에 적층되는 적어도 하나의 무선전력 전송용 안테나(113)를 포함할 수 있다.
이하에서는 설명의 편의상 동일면 상에 배치되는 두 개의 무선전력 전송용 안테나를 제1무선전력 전송용 안테나(111) 및 제2무선전력 전송용 안테나(112)로 지칭하고, 상기 제1무선전력 전송용 안테나(111) 및 제2무선전력 전송용 안테나(112)의 일면에 적층되는 무선전력 전송용 안테나를 제3무선전력 전송용 안테나(113)로 지칭하기로 한다.
그러나 상기 무선전력 전송용 안테나의 배치관계를 이에 한정하는 것은 아니며, 무선전력 전송용 안테나를 구성하는 제1무선전력 전송용 안테나(111), 제2무선전력 전송용 안테나(112) 및 제3무선전력 전송용 안테나(113)의 상,하 배치관계 및 전체 사용개수는 설계조건에 따라 적절하게 변경될 수 있다.
한편, 상기 안테나유닛은 상술한 바와 같이 상기 전자기기와 무선으로 데이터를 송,수신하기 위한 무선 통신용 안테나(114,214)를 포함할 수 있다.
본 발명에서, 상기 무선 통신용 안테나(114,214)는 무선 데이터 통신을 통하여 차량의 다양한 정보를 상기 전자기기 측으로 전송할 수 있으며, 차량의 구동을 제어하는 제어신호를 송,수신할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 무선전력 송신장치(100)는 상기 무선전력 전송용 안테나(111,112,113)를 이용한 무선 전력 전송기능과 함께 상기 무선 통신용 안테나(114,214)를 이용한 데이터 송,수신 기능이 모두 가능할 수 있다.
일례로, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 무선전력 송신장치(100)는 상기 전자기기가 상기 무선전력 전송용 안테나(111,112,113)와 대응되는 위치에 배치되는 경우, 상기 전자기기는 상기 무선전력 전송용 안테나(111,112,113)를 이용한 배터리 충전과 상기 무선 통신용 안테나(114,214)를 이용한 데이터 통신이 개별적으로 또는 동시에 수행될 수 있다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 무선전력 송신장치(100)는 무선전력 전송용 안테나와 무선 통신용 안테나가 모두 구비되더라도 무선충전 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 무선전력 송신장치(100)는 상기 무선전력 전송용 안테나(111,112,113)와 상기 전자기기에 내장된 무선전력 수신용 안테나 간의 거리가 증가되는 것을 방지함으로써 충전 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 무선전력 송신장치(100)는 상기 무선 통신용 안테나(114,214)가 무선전력 전송용 안테나와 간섭되는 것을 방지할 수 있도록 상기 무선전력 전송용 안테나와 동일면 상에 배치될 수 있다.
일례로, 상기 무선 통신용 안테나(114,214)는 상기 복수 개의 무선전력 전송용 안테나(111,112,113) 중 상기 자기장 차폐시트(120)의 일면에 직접 부착되는 무선전력 전송용 안테나(111,112)와 동일면 상에 배치될 수 있다.
구체적인 일례로써, 상기 무선 통신용 안테나(114)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 상기 자기장 차폐시트(120)의 동일면 상에 배치되는 제1무선전력 전송용 안테나(111) 및 제2무선전력 전송용 안테나(112)의 중공부 측에 배치될 수 있다.
즉, 상기 무선 통신용 안테나(114)는 제1통신용 안테나(114a)와 제2통신용 안테나(114b)를 포함할 수 있으며, 상기 제1통신용 안테나(114a) 및 제2통신용 안테나(114b)가 상기 무선전력 전송용 안테나의 중공부 측에 배치될 수 있다.
비제한적인 일례로써, 제1통신용 안테나(114a)는 상기 제1무선전력 전송용 안테나(111)의 중공부 측에 배치될 수 있으며, 상기 제2통신용 안테나(114b)는 상기 제2무선전력 전송용 안테나(112)의 중공부 측에 배치될 수 있다.
이때, 상기 제1통신용 안테나(114a) 및 제2통신용 안테나(114b)는 전기적으로 직렬연결될 수 있다.
본 발명에서, 상기 제1통신용 안테나(114a) 및 제2통신용 안테나(114b)가 직렬연결된다는 것은 단부가 서로 직접 연결되는 물리적인 직렬연결일 수도 있고, 별도의 회로부를 매개로 회로적인 직렬연결일 수도 있다.
다른 예로써, 상기 무선 통신용 안테나(114)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 상기 자기장 차폐시트(120)의 동일면 상에 배치되는 제1무선전력 전송용 안테나(111) 및 제2무선전력 전송용 안테나(112)의 외측을 각각 둘러싸도록 배치될 수 있다.
즉, 상기 무선 통신용 안테나(114)는 제1통신용 안테나(114a)와 제2통신용 안테나(114b)를 포함할 수 있으며, 상기 제1통신용 안테나(114a) 및 제2통신용 안테나(114b)가 상기 무선전력 전송용 안테나의 외측을 감싸도록 배치될 수 있다.
비제한적인 일례로써, 상기 제1통신용 안테나(114a)는 상기 제1무선전력 전송용 안테나(111)의 외측을 감싸도록 배치될 수 있으며, 상기 제2통신용 안테나(114b)는 상기 제2무선전력 전송용 안테나(112)의 외측을 감싸도록 배치될 수 있다. 이와 같은 경우, 상기 제1통신용 안테나(114a) 및 제2통신용 안테나(114b)는 전술한 실시예와 마찬가지로 전기적으로 직렬연결될 수 있다.
또 다른 예로써, 상기 무선 통신용 안테나(214)는 도 5에 도시된 바와 같이 상기 자기장 차폐시트(120)의 동일면 상에 배치되는 제1무선전력 전송용 안테나(111) 및 제2무선전력 전송용 안테나(112)의 외측을 동시에 둘러싸도록 배치될 수 있다.
즉, 상기 무선 통신용 안테나(214)는 하나의 부재로 이루어질 수 있고, 서로 동일면 상에 배치되는 제1무선전력 전송용 안테나(111) 및 제2무선전력 전송용 안테나(112)의 외측을 동시에 감싸도록 배치될 수 있다.
이때, 상기 무선 통신용 안테나(114,214)는 상기 제1무선전력 전송용 안테나(111) 및 제2무선전력 전송용 안테나(112)의 내측 또는 외측과 서로 간격을 두고 이격배치될 수 있다.
일례로, 상기 무선 통신용 안테나(114,214)는 상기 제1무선전력 전송용 안테나(111) 및 제2무선전력 전송용 안테나(112)의 내측 또는 외측과 1~2mm의 이격거리를 갖도록 배치될 수 있다.
구체적으로, 상기 무선 통신용 안테나(114)가 상기 무선전력 전송용 안테나(111,112)의 중공부에 배치되는 경우, 상기 무선 통신용 안테나(114)는 상기 중공부를 규정하는 테두리와 간격을 두고 이격배치될 수 있다.
또한, 상기 무선 통신용 안테나(114)가 상기 무선전력 전송용 안테나(111,112)의 외측을 감싸도록 배치되는 경우, 상기 무선 통신용 안테나(114)는 상기 무선전력 전송용 안테나(111,112)의 테두리와 간격을 두고 이격배치될 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 무선전력 송신장치(100)는 상기 무선전력 전송용 안테나(111,112)와 무선 통신용 안테나(114,214)가 서로 동일면 상에 배치되더라도 서로 중첩되지 않도록 배치될 수 있다.
이로 인해, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 무선전력 송신장치(100)는 상기 전자기기가 무선전력 전송용 안테나(111,112,113)와 대응되는 영역에 근접하게 배치되면, 전자기기의 위치를 변경하지 않더라도 동일한 위치에서 무선전력 전송용 안테나(111,112,113)를 이용한 무선 충전과 무선 통신용 안테나(114,214)를 이용한 데이터 통신이 모두 수행될 수 있다.
더불어, 상기 무선전력 전송용 안테나(111,112,113)와 무선 통신용 안테나(114,214)가 동일면 상에 배치되더라도 서로 중첩되지 않음으로써 상기 안테나유닛의 전체두께가 증가되는 것을 방지할 수 있다. 이를 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 무선전력 송신장치(100)는 데이터 통신을 위한 무선 통신용 안테나(114,214)를 포함하더라도 무선 충전시 사용되는 무선전력 전송용 안테나(111,112,113)와 전자기기의 무선전력 수신용 안테나 사이의 거리가 변경되지 않음으로써 종래와 동등한 수준의 전력 전송효율을 유지할 수 있다.
이는, 하기의 표 1에서 확인할 수 있다.
표 1에서 종래기술은 무선전력 전송용 안테나가 본 발명과 동일하게 3개의 평판형 코일로 구성되고, 어느 하나의 평판형 코일(이하, '제3무선전력 전송용 안테나'로 지칭함)이 동일면에 배치된 다른 두 개의 평판형 코일(이하, '제1무선전력 전송용 안테나', '제2무선전력 전송용 안테나'로 각각 지칭함)과 일부 중첩되도록 배치되며, 무선 통신용 안테나가 제3무선전력 전송용 안테나의 상부에 배치되도록 구성된 차량용 무선전력 송신장치이다.
하기 표 1에서, 각 칸에 기재된 충전효율은 제1무선전력 전송용 안테나, 제2무선전력 전송용 안테나 및 제3무선전력 전송용 안테나의 공급 전력별 충전효율이다.



Power
종래기술
본 발명

제1무선전력
전송용 안테나
제2무선전력
전송용 안테나
제3무선전력
전송용 안테나
제1무선전력
전송용 안테나
제2무선전력
전송용 안테나
제3무선전력
전송용 안테나

5W
53.0%
53.7%
53.4%
55.3%
56.1%
54.9%

10W
63.9%
63.8%
63.1%
65.5%
66.4%
65.9%

15W
61.3%
61.4%
60.9%
62.3%
62.6%
62.1%
위의 표 1에서 확인할 수 있듯이, 무선 통신용 안테나가 제3무선전력 전송용 안테나의 상부측에 배치되던 종래의 차량용 무선전력 송신장치에 비하여 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 무선전력 송신장치(100)는 무선전력 전송용 안테나의 위치에 상관없이 종래에 비하여 무선전력 전송용 안테나의 충전효율이 모두 상승함을 확인할 수 있다.한편, 본 발명에서, 상기 무선 통신용 안테나(114,214)는 소정의 선경을 갖는 도전성 부재가 복수 회 권선된 형태일 수도 있고, 회로기판의 일면에 패턴형성된 안테나패턴일 수도 있다.
다만, 상기 무선 통신용 안테나(114,214)가 회로기판의 일면에 패턴된 안테나패턴으로 형성되는 경우, 상기 회로기판은 동일면에 배치되는 제1무선전력 전송용 안테나(111) 및 제2무선전력 전송용 안테나(112)와 대응되는 영역과 중첩되지 않도록 적절하게 구성될 수 있다. 일례로, 상기 회로기판은 상기 제1무선전력 전송용 안테나(111) 및 제2무선전력 전송용 안테나(112)와 대응되는 영역에 관통구가 형성된 형태일 수도 있고, 링 형상으로 형성될 수도 있다.
이를 통해, 상기 무선 통신용 안테나(114,214)가 안테나패턴으로 형성되더라도 회로기판에 해당하는 두께만큼 전체두께가 증가되는 것을 방지할 수 있다.
상기 자기장 차폐시트(120)는 소정 면적을 갖는 판상의 부재로 이루어질 수 있다. 이와 같은 자기장 차폐시트(120)는 일면에 상기 무선전력 전송용 안테나(111,112,113)가 배치될 수 있다.
이때, 상기 자기장 차폐시트(120)는 자성을 갖는 재질로 이루어짐으로써 상기 안테나유닛에서 발생되는 자기장을 차폐함과 아울러 소요의 방향으로 자기장의 집속도를 높여줄 수 있다. 이를 통해, 소정의 주파수 대역에서 작동하는 각각의 안테나 성능을 높여줄 수 있다.
일례로, 상기 자기장 차폐시트(120)는 비정질 리본시트, 페라이트 시트 또는 폴리머 시트 등이 사용될 수 있다. 여기서, 상기 비정질 리본시트는 비정질 합금 및 나노결정립 합금 중 적어도 1종 이상을 포함하는 리본시트일 수 있고, 상기 비정질 합금은 Fe계 또는 Co계 자성 합금이 사용될 수 있으며, 상기 페라이트 시트는 Mn-Zn 페라이트 또는 Ni-Zn 페라이트와 같은 소결 페라이트 시트로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 자기장 차폐시트(120)는 전체적인 저항을 높여 와전류의 발생을 억제하거나 유연성을 높일 수 있도록 복수 개의 미세조각으로 분리형성될 수 있으며, 상기 복수 개의 미세조각은 비정형으로 이루어질 수 있다.
더불어, 상기 자기장 차폐시트(120)는 복수 개의 자성시트가 접착층을 매개로 적층된 다층시트일 수 있다. 이와 같은 경우, 상기 복수 개의 자성시트는 플레이크 처리되어 복수 개의 미세조각으로 분리된 형태일 수 있으며, 서로 이웃하는 미세 조각들은 전체적으로 절연되거나 부분적으로 절연될 수도 있다.
더하여, 상기 자기장 차폐시트(120)는 서로 다른 특성을 갖는 제1자성시트와 제2자성시트를 포함하는 하이브리드 형태로 구성될 수 있다. 이와 같은 경우 상기 제1자성시트는 상기 무선전력 전송용 안테나의 성능을 향상시키는 역할을 수행할 수 있고, 상기 제2자성시트는 무선 통신용 안테나의 성능을 향상시키는 역할을 수행할 수도 있다.
이와는 다르게, 상기 자기장 차폐시트(120)는 하나의 자성시트를 통해 무선전력 전송용 안테나와 무선 통신용 안테나의 성능을 동시에 향상시킬 수도 있다.
이와 같은 경우, 상기 자기장 차폐시트(120)는 500kHz 이하의 주파수 대역에서는 물론 수 MHz 이상에서도 자기특성이 급격하게 저하되지 않는 특성을 유지할 수 있도록 Ni-Zn 페라이트 시트가 사용될 수 있다.
이를 통해, 500kHz 이하의 저주파 대역을 사용하는 무선전력 전송용 안테나의 성능을 유지하면서도 고주파 대역을 사용하는 무선 통신용 안테나의 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
그러나, 상기 자기장 차폐시트(120)를 이에 한정하는 것은 아니며, 통상적으로 차폐시트로 사용되는 공지의 재료가 모두 사용될 수 있음을 밝혀둔다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 무선전력 송신장치(100)는 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이 방열성능을 높일 수 있도록 소정의 면적을 갖는 판상의 방열플레이트(130)를 더 포함할 수 있다.
이와 같은, 상기 방열플레이트(130)는 상기 자기장 차폐시트(120)의 일면과 접하도록 배치될 수 있다. 이를 통해, 상기 방열플레이트(130)는 열원으로부터 전달된 열을 분산시키거나 상기 열원으로부터 전달된 열을 외부로 빠르게 방출할 수 있다.
이를 위해, 상기 방열플레이트(130)는 열전도성이 우수한 재질로 이루어질 수 있다. 일례로, 상기 방열플레이트(130)는 구리, 알루미늄 및 그라파이트 중 어느 하나로 이루어질 수 있고, 둘 이상이 혼합된 형태로 이루어질 수도 있다. 더불어, 상기 방열플레이트(130)는 위에 열거한 것에 한정하지 않고 열전도도가 200W/m·K 이상인 재질로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 방열플레이트(130)는 열원과의 접촉면적을 넓혀 상기 열원에서 발생된 열을 빠르게 분산할 수 있도록 소정의 면적을 갖는 판상의 부재로 이루어질 수 있다.
바람직하게는, 상기 방열플레이트(130)는 상기 안테나유닛과 같은 열원에서 발생되는 열을 분산하거나 방출하는 방열기능과 함께 자기장 차폐시트(120)를 지지하는 지지체로서의 역할을 동시에 수행할 수 있도록 구리나 알루미늄과 같은 판상의 금속플레이트일 수 있다.
이에 따라, 상기 자기장 차폐시트(120)가 페라이트 시트나 폴리머 시트와 같이 강도가 약하거나 플렉서블한 시트이더라도 상기 자기장 차폐시트(120)는 소정의 강도를 갖는 금속재질로 이루어진 방열플레이트(130)를 통해 지지될 수 있음으로써 케이스나 하우징 등과 같은 다른 부품과의 조립시 조립성 및 체결성을 높일 수 있다.
이와 같은 방열플레이트(130)는 열전도성 성분을 포함하는 접착층(미도시)을 매개로 상기 자기장 차폐시트(120)의 일면에 부착될 수 있다.
이에 따라, 상기 안테나유닛에서 발생된 열이 상기 자기장 차폐시트(120)를 통해 방열플레이트(130) 측으로 전달된 후 분산됨으로써 상기 안테나유닛의 상부측에 존재하는 공기의 온도가 낮아질 수 있다.
도면에는 도시하지 않았지만, 상기 방열플레이트(130)는 도 3 내지 도 5에 도시된 실시예에도 동일하게 적용될 수 있다.
한편, 상술한 실시예에 따른 차량용 무선전력 송신장치(100)는 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 하우징(140)과, 상기 하우징(140)에 착탈가능하게 결합되는 커버(150)를 더 포함할 수 있다. 이와 같은 경우 상기 차량용 무선전력 송신장치는 상술한 방열플레이트(130)를 포함할 수 있으며, 상기 차량용 무선전력 송신장치는 상기 커버(150)의 일면이 외부로 노출되도록 차량 내에 매립설치될 수 있다.
구체적으로, 상기 하우징(140)은 상부가 개방된 수용공간을 갖는 함체형상으로 구비될 수 있다. 또한, 상기 안테나유닛과 전기적으로 연결되고 차량용 무선전력 송신장치(100)의 전반적인 구동을 제어하기 위한 적어도 하나의 회로기판(161,162)이 상기 수용공간에 수용될 수 있다.
여기서, 상기 회로기판(161,162)은 차량용 무선전력 송신장치의 전반적인 구동을 제어하기 위한 각종 회로소자가 실장될 수 있으며, 상기 안테나유닛을 구동하기 위한 구동칩이 실장될 수 있다.
또한, 상기 회로소자는 복수 개로 구비될 수도 있고 하나로 통합된 형태일 수도 있다. 더불어, 상기 회로기판(161,162) 중 적어도 어느 하나는 외부 전원과의 연결을 위한 커넥터(163)를 포함할 수 있으며, 상기 커넥터(163)는 하우징(140)의 일측에 형성된 개구부(142)를 통해 외부로 노출될 수 있다.
이와 같은 하우징(140)은 통상적인 플라스틱 재질로 이루어질 수도 있으나, 구동시 열원에서 발생되는 열을 외부로 방출할 수 있도록 열전도도가 우수한 재질로 이루어질 수 있다. 일례로, 상기 하우징(140)은 구리 또는 알루미늄과 같은 금속재질로 이루어질 수 있고, 방열플라스틱 재질로 이루어질 수도 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
100 : 차량용 무선전력 송신장치
111,112,113 : 무선전력 전송용 안테나
114,114a,114b,214 : 무선 통신용 안테나
120 : 자기장 차폐시트 130 : 방열플레이트
140 : 하우징 150 : 커버

Claims (11)

  1. 자기장 차폐시트;
    상기 자기장 차폐시트의 일면에 직접 부착되는 적어도 하나의 무선전력 전송용 안테나; 및
    상기 무선전력 전송용 안테나와 동일면 상에 배치되는 적어도 하나의 무선 통신용 안테나;를 포함하는 차량용 무선전력 송신장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 무선전력 전송용 안테나는,
    중공부를 갖는 평판형코일로 구비되는 제1무선전력 전송용 안테나와 제2무선전력 전송용 안테나를 포함하고,
    상기 제1무선전력 전송용 안테나 및 제2무선전력 전송용 안테나는 동일 평면상에 배치되며,
    상기 무선 통신용 안테나는,
    상기 제1무선전력 전송용 안테나의 중공부 측에 배치되는 제1통신용 안테나와 상기 제2무선전력 전송용 안테나의 중공부 측에 배치되는 제2통신용 안테나를 포함하는 차량용 무선전력 송신장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 무선전력 전송용 안테나는,
    중공부를 갖는 평판형코일로 구비되는 제1무선전력 전송용 안테나와 제2무선전력 전송용 안테나를 포함하고,
    상기 제1무선전력 전송용 안테나 및 제2무선전력 전송용 안테나는 동일 평면상에 배치되며,
    상기 무선 통신용 안테나는,
    상기 제1무선전력 전송용 안테나의 외측을 감싸도록 배치되는 제1통신용 안테나와 상기 제2무선전력 전송용 안테나의 외측을 감싸도록 배치되는 제2통신용 안테나를 포함하는 차량용 무선전력 송신장치.
  4. 제 2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제1통신용 안테나 및 제2통신용 안테나는 서로 직렬연결되는 차량용 무선전력 송신장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 무선전력 전송용 안테나는,
    중공부를 갖는 평판형코일로 구비되는 제1무선전력 전송용 안테나와 제2무선전력 전송용 안테나를 포함하고,
    상기 제1무선전력 전송용 안테나 및 제2무선전력 전송용 안테나는 동일 평면상에 배치되며,
    상기 무선 통신용 안테나는 상기 제1무선전력 전송용 안테나 및 제2무선전력 전송용 안테나의 외측을 동시에 감싸도록 배치되는 차량용 무선전력 송신장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 무선 통신용 안테나는,
    도전성부재가 복수 회 권선된 평판형 코일이거나, 회로기판의 일면에 패턴형성된 안테나패턴인 차량용 무선전력 송신장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 자기장 차폐시트는 비정질 리본 시트, 페라이트 시트 및 폴리머 시트 중 어느 하나를 포함하는 차량용 무선전력 송신장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 자기장 차폐시트는 Ni-Zn 페라이트 시트인 차량용 무선전력 송신장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 차량용 무선전력 송신장치는,
    상기 자기장 차폐시트의 일면에는 배치되는 판상의 방열플레이트;를 더 포함하는 차량용 무선전력 송신장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 방열플레이트는 판상의 구리 플레이트, 알루미늄 플레이트 및 그라파이트 시트 중 어느 하나인 차량용 무선전력 송신장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 차량용 무선전력 송신장치는,
    상기 무선전력 전송용 안테나 및 무선 통신용 안테나와 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 회로기판과,
    상기 회로기판이 내장되고, 열원에서 발생되는 열을 방출할 수 있도록 방열성을 갖는 하우징을 더 포함하는 차량용 무선전력 송신장치.
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