KR20190044280A - 코일장치 및 이를 구비한 무선충전장치 - Google Patents

Abstract

코일장치는 제1 코일과, 제1 코일의 아래에 배치되는 제2 코일과, 제2 코일과 동일 평면 상에 배치되는 제3 코일과, 제2 코일과 제3 코일 아래에 배치되는 차폐재와, 제1 코일의 하면의 제1 영역에 배치되는 제1 온도센서를 포함한다.

Description

코일장치 및 이를 구비한 무선충전장치{Coil device and wireless charging apparatus having the same}

실시예는 코일장치 및 이를 구비한 무선충전장치에 관한 것이다.

휴대폰, 노트북과 같은 휴대용 단말은 전력을 저장하는 배터리와 배터리의 충전 및 방전을 위한 회로를 포함한다. 이러한 단말의 배터리가 충전되려면, 외부의 충전기로부터 전력을 공급받아야 한다.

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 휴대용 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.

한편, 종래의 무선충전장치에서는 이물질이 놓여졌는지를 판단하기 위해 온도센서가 채택되었다. 온도센서에서 측정된 온도를 바탕으로 과열 여부를 통해 이물질이 놓여졌는지 판단된다.

따라서, 온도센서의 검출 정확성이 필요하다. 하지만, 종래의 무선충전장치에서는 온도센서가 코일의 상면 위에 위치되어 상부 케이스의 온도를 측정하는데, 이러한 경우 실질적으로 열이 발생되는 코일의 온도가 아닌 상부 케이스의 온도가 측정되기 때문에, 정확한 온도 검출이 어려운 문제가 있다.

실시예는 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 실시예의 목적은 코일장치 및 이를 구비한 무선충전장치를 제공한다.

또한, 실시예는 새로운 구조의 코일장치 및 무선충전장치를 제공한다.

또한, 실시예는 코일의 온도를 정확히 검출할 수 있는 코일장치 및 무선충전장치를 제공한다.

또한, 실시예는 온도센서의 배치 위치에 대한 자율성이 확보되는 코일장치 및 무선충전장치를 제공한다.

또한, 실시예는 컴팩트화나 단순화가 가능한 코일장치 및 무선충전장치를 제공한다.

실시예에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 일 실시예에 따른 코일장치는, 제1 코일; 상기 제1 코일의 아래에 배치되는 제2 코일; 상기 제2 코일과 동일 평면 상에 배치되는 제3 코일; 상기 제2 코일과 상기 제3 코일 아래에 배치되는 차폐재; 및 상기 제1 코일의 하면의 제1 영역에 배치되는 제1 온도센서를 포함한다.

상기 제2 코일의 제2 중공부는 상기 제1 코일의 하면의 제2 영역과 중첩되고, 상기 제1 코일의 하면의 상기 제2 영역에 배치되는 제2 온도센서를 더 포함할 수 있다.

상기 제3 코일의 제3 중공부는 상기 제1 코일의 하면의 제3 영역과 중첩되고, 상기 제1 코일의 하면의 상기 제3 영역에 배치되는 제3 온도센서를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 내지 제3 온도센서 각각을 상기 제1 코일에 부착하기 위한 접착제를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따른 코일장치는, 상기 제1 코일, 상기 제2 코일, 상기 제3 코일 및 상기 차폐재를 수납시키는 코일 프레임을 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따른 코일장치는, 상기 코일 프레임에 배치되고 복수의 연결핀을 포함하는 수커넥터를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 내지 제3 온도센서 각각은, 온도를 검출하는 몸체; 및 상기 몸체로부터 리드선을 포함할 수 있다.

상기 리드선은, 상기 수커넥터의 상기 연결핀에 전기적으로 연결될 수 있다.

일 실시예에 따른 코일장치는, 상기 리드선을 상기 연결핀에 전기적으로 연결되도록 하는 연결배선을 더 포함할 수 있다.

다른 실시예에 따른 무선충전장치는, 제1 코일, 상기 제1 코일의 아래에 배치되는 제2 코일, 상기 제2 코일과 동일 평면 상에 배치되는 제3 코일, 상기 제2 코일과 상기 제3 코일 아래에 배치되는 차폐재 및 상기 제1 코일의 하면의 제1 영역에 배치되는 제1 온도센서를 포함하는 코일 장치; 및 상기 제1 내지 제3 코일에 연결되는 드라이브 회로를 포함한다.

다른 실시예에 따른 무선충전장치는, 상기 코일 프레임에 수납되고 상기 차폐재 아래에 배치되는 방열부재를 더 포함할 수 있다.

실시예에 의하면, 온도센서가 직접 제1 코일에 접촉하도록 배치됨으로써, 코일의 온도를 정확하게 검출할 수 있어, 제품의 신뢰성이 향상될 수 있다.

실시예에 의하면, 온도센서가 제1 내지 제3 코일과 차폐재에 의해 마련된 공간에 배치됨으로써, 온도센서를 배치하기 위한 별도의 공간 마련이 필요하지 않아 제품이 컴팩트해지고 온도센서의 배치 위치에 대한 자율성이 확보될 수 있다.

실시예에 의하면, 온도센서가 접착제를 이용하여 제1 코일에 부착됨으로써, 온도센서의 고정을 위한 별도의 구성요소가 필요하지 않아 제품이 단순해질 수 있다.

실시예에 의하면, 온도센서가 제1 코일의 제1 코일부의 열이 가장 많이 발생되는 외측에 배치됨으로써, 가장 높은 온도를 검출하여 이물질 여부 파단과 같은 후속 동작의 정확성이 증진되어 제품의 신뢰성이 향상될 수 있다.

실시예에 의하면, 제1 코일의 하부의 서로 다른 영역에 제1 내지 제3 온도센서가 부착됨으로써, 제1 내지 제3 온도센서 각각으로부터 측정된 온도값을 이용하여 보다 정확한 온도 정보를 검출할 수 있다. 이와 같이 정확한 온도 정보를 통해 무선충전시 이물질의 안착 여부가 정확하게 판단되므로 제품의 신뢰성이 향상될 수 있다.

실시예에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이하에 첨부되는 도면들은 실시예에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 다양한 실시예들을 제공한다. 다만, 실시예의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시예로 구성될 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 상기 도 2에 따른 무선 전력 송신기와 연동되는 무선 전력 수신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 제1 실시예에 따른 코일장치의 분해사시도이다.
도 5는 제1 실시예에 따른 코일장치의 평면도이다.
도 6은 도 5의 H-H'라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 7은 온도센서의 배치에 관한 일 예시도이다.
도 8은 온도센서의 배치에 관한 다른 예시도이다.
도 9는 제2 실시예에 따른 코일장치의 분해사시도이다.
도 10은 제2 실시예에 따른 코일장치의 평면도이다.
도 11은 도 10의 I-I'라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 12는 제3 실시예에 따른 코일장치의 분해사시도이다.
도 13은 제3 실시예에 따른 코일장치의 평면도이다.
도 14a는 도 13의 H-H'라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 14b는 도 13의 I-I'라인을 따라 절단한 단면도이다.

이하, 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, 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 실시예의 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 실시예의 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, 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, 실시예가 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, 실시예에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 실시예의 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 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지기술에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 실시예의 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 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.

실시예에 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.

실시예에 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 실시예에 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. 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기는 차량, 무인 항공기, 에어 드론 등에도 탑재될 수 있다.

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. 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 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.

도 1을 참조하면, 무선 충전 시스템은 크게 무선으로 전력을 송출하는 무선 전력 송신단(10), 상기 송출된 전력을 수신하는 무선 전력 수신단(20) 및 수신된 전력을 공급 받는 전자기기(30)로 구성될 수 있다.

일 예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(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 송신단(10)과 무선 전력 수신단(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 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20) 사이에 교환되는 정보는 서로의 상태 정보뿐만 아니라 제어 정보도 포함될 수 있다. 여기서, 송수신단 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 한정되지 않으며, 다른 실시예에 있어서는 단방향 통신 또는 반이중 방식의 통신을 제공할 수도 있다.

일 예로, 단방향 통신은 무선 전력 수신단(20)이 무선 전력 송신단(10)으로만 정보를 전송하는 것일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 전력 송신단(10)이 무선 전력 수신단(20)으로 정보를 전송하는 것일 수도 있다.

반이중 통신 방식은 무선 전력 수신단(20)과 무선 전력 송신단(10) 사이의 양방향 통신은 가능하나, 어느 한 시점에 어느 하나의 장치에 의해서만 정보 전송이 가능한 특징이 있다.

실시예에 따른 무선 전력 수신단(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.

도 2는 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.

도 2를 참조하면 무선 전력 송신기(200)는 크게, 전력 변환부(210), 전력 전송부(220), 통신부(230), 제어부(240), 센싱부(250)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기한 무선 전력 송신기(200)의 구성은 반드시 필수적인 구성은 아니어서, 그보다 많거나 적은 구성 요소를 포함하여 구성될 수도 있음을 주의해야 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 전력 변환부(210)는 전원부(260)로부터 전원이 공급되면, 이를 소정 세기의 전력으로 변환하는 기능을 수행할 수 있다.

이를 위해, 전력 변환부(210)는 전원부(260)로부터 공급된 전력을 무선 송신용 전력으로 변환할 수 있다.

전력 전송부(220)는 다중화기(221)(또는 멀티플렉서), 송신 코일(222)을 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 전력 전송부(220)는 전력 전송을 위한 특정 동작 주파수를 생성하기 위한 반송파 생성기(미도시)를 더 포함할 수도 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 전력 전송부(220)는 전력변환부(210)의 출력 전력이 송신 코일에 전달되는 것을 제어하기 위한 다중화기(221)와 복수의 송신 코일(222)-즉, 제1 내지 제n 송신 코일-을 포함하여 구성될 수 있다.

실시예에 따른 제어부(240)는 복수의 무선 전력 수신기가 연결된 경우, 송신 코일 별 시분할 다중화를 통해 전력을 전송할 수도 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(200)에 3개의 무선 전력 수신기-즉, 제1 내지 3 무선 전력 수신기-가 각각 3개의 서로 다른 송신 코일-즉, 제1 내지 3 송신 코일-을 통해 식별된 경우, 제어부(240)는 다중화기(221)를 제어하여, 특정 타임 슬롯에 특정 송신 코일을 통해 전력이 송출될 수 있도록 제어할 수 있다. 이때, 송신 코일 별 할당된 타임 슬롯의 길이에 따라 해당 무선 전력 수신기로 전송되는 전력의 양이 제어될 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 다른 일 예는 송신 코일 별 할당된 타임 슬롯 동안의 증폭기(212) 증폭률을 제어하여 무선 전력 수신기 별 송출 전력을 제어할 수도 있다.

제어부(240)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 제1 내지 제n 송신 코일(222)을 통해 감지 신호가 순차적으로 송출될 수 있도록 다중화기(221)를 제어할 수 있다.

또한, 제어부(240)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 복조부(232)로부터 어느 송신 코일을 통해 신호 세기 지시자(Signal Strength Indicator)가 수신되었는지를 식별하기 위한 소정 송신 코일 식별자 및 해당 송신 코일을 통해 수신된 신호 세기 지시자를 수신할 수 있다. 연이어, 제2차 감지 신호 송출 절차에서 제어부(240)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 신호 세기 지시자가 수신된 송신 코일(들)을 통해서만 감지 신호가 송출될 수 있도록 다중화기(221)를 제어할 수도 있다. 다른 일 예로, 제어부(240)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 신호 세기 지시자가 수신된 송신 코일이 복수개인 경우, 가장 큰 값을 갖는 신호 세기 지시자가 수신된 송신 코일을 제2차 감지 신호 송출 절차에서 감지 신호를 가장 먼저 송출할 송신 코일로 결정하고, 결정 결과에 따라 다중화기(221)를 제어할 수도 있다.

변조부(231)는 제어부(240)에 의해 생성된 제어 신호를 변조하여 다중화기(221)에 전달할 수 있다. 여기서, 제어 신호를 변조하기 위한 변조 방식은 FSK(Frequency Shift Keying) 변조 방식, 맨체스터 코딩(Manchester Coding) 변조 방식, PSK(Phase Shift Keying) 변조 방식, 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation) 방식, 차등 2단계(Differential bi-phase) 변조 방식 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

복조부(232)는 송신 코일을 통해 수신되는 신호가 감지되면, 감지된 신호를 복조하여 제어부(240)에 전송할 수 있다. 여기서, 복조된 신호에는 신호 세기 지시자, 무선 전력 전송 중 전력 제어를 위한 오류 정정(EC: Error Correction) 지시자, 충전 완료(EOC: End Of Charge) 지시자, 과전압/과전류/과열 지시자 등이 포함될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 전력 수신기의 상태를 식별하기 위한 각종 상태 정보가 포함될 수 있다.

또한, 복조부(232)는 복조된 신호가 어느 송신 코일로부터 수신된 신호인지를 식별할 수 있으며, 식별된 송신 코일에 상응하는 소정 송신 코일 식별자를 제어부(240)에 제공할 수도 있다.

일 예로, 무선 전력 송신기(200)는 무선 전력 전송에 사용되는 동일한 주파수를 이용하여 무선 전력 수신기와 통신을 수행하는 인밴드(In-Band) 통신을 통해 상기 신호 세기 지시자를 획득할 수 있다.

또한, 무선 전력 송신기(200)는 송신 코일(222)을 이용하여 무선 전력을 송출할 수 있을 뿐만 아니라 송신 코일(222)을 통해 무선 전력 수신기와 각종 정보를 교환할 수도 있다. 다른 일 예로, 무선 전력 송신기(200)는 송신 코일(222)-즉, 제1 내지 제n 송신 코일)에 각각 대응되는 별도의 코일을 추가로 구비하고, 구비된 별도의 코일을 이용하여 무선 전력 수신기와 인밴드 통신을 수행할 수도 있음을 주의해야 한다.

이상이 도 2의 설명에서는 무선 전력 송신기(200)와 무선 전력 수신기가 인밴드 통신을 수행하는 것을 예를 들어 설명하고 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 무선 전력 신호 전송에 사용되는 주파수 대역과 상이한 주파수 대역을 통해 근거리 양방향 통신을 수행할 수 있다. 일 예로, 근거리 양방향 통신은 저전력 블루투스 통신, RFID 통신, UWB 통신, 지그비 통신 중 어느 하나일 수 있다.

도 3은 상기 도 2에 따른 무선 전력 송신기와 연동되는 무선 전력 수신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.

도 3을 참조하면, 무선 전력 수신기(300)는 수신 코일(310), 정류기(320), 직류/직류 변환기(DC/DC Converter, 330), 부하(340), 센싱부(350), 통신부(360), 주제어부(370)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 통신부(360)는 복조부(361) 및 변조부(362) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.

상기한 도 3의 예에 도시된 무선 전력 수신기(300)는 인밴드 통신을 통해 무선 전력 송신기와 정보를 교환할 수 있는 것으로 도시되어 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 다른 일 실시예에 따른 통신부(360)는 무선 전력 신호 전송에 사용되는 주파수 대역과는 상이한 주파수 대역을 통해 근거리 양방향 통신을 제공할 수도 있다.

수신 코일(310)을 통해 수신되는 AC 전력은 정류부(320)에 전달할 수 있다. 정류기(320)는 AC 전력을 DC 전력으로 변환하여 직류/직류 변환기(330)에 전송할 수 있다. 직류/직류 변환기(330)는 정류기 출력 DC 전력의 세기를 부하(340)에 의해 요구되는 특정 세기로 변환한 후 부하(340)에 전달할 수 있다. 또한 수신 코일(310)은 복수의 수신 코일(미도시)-즉, 제1 내지 제n 수신 코일-을 포함하여 구성될 수 있다. 일 실시예에 따른 각각의 수신 코일(미도시)에 전달되는 AC 전력의 주파수가 서로 상이할 수도 있고, 다른 일 실시예는 LC 공진 특성을 수신 코일마다 상이하게 조절하는 기능이 구비된 소정 주파수 제어기를 이용하여 각각의 수신 코일 별 공진주파수를 상이하게 설정할 수도 있다.

센싱부(350)는 정류기(320) 출력 DC 전력의 세기를 측정하고, 이를 주제어부(370)에 제공할 수 있다. 또한, 센싱부(350)는 무선 전력 수신에 따라 수신 코일(310)에 인가되는 전류의 세기를 측정하고, 측정 결과를 주제어부(370)에 전송할 수도 있다. 또한, 센싱부(350)는 무선 전력 수신기(300)의 내부 온도를 측정하고, 측정된 온도 값을 주제어부(370)에 제공할 수도 있다.

일 예로, 주제어부(370)는 측정된 정류기 출력 DC 전력의 세기가 소정 기준치와 비교하여 과전압 발생 여부를 판단할 수 있다. 판단 결과, 과전압이 발생된 경우, 과전압이 발생되었음을 알리는 소정 패킷을 생성하여 변조부(362)에 전송할 수 있다. 여기서, 변조부(362)에 의해 변조된 신호는 수신 코일(310) 또는 별도의 코일(미도시)을 통해 무선 전력 송신기에 전송될 수 있다. 또한, 주제어부(370)는 정류기 출력 DC 전력의 세기가 소정 기준치 이상인 경우, 감지 신호가 수신된 것으로 판단할 수 있으며, 감지 신호 수신 시, 해당 감지 신호에 대응되는 신호 세기 지시자가 변조부(362)를 통해 무선 전력 송신기에 전송될 수 있도록 제어할 수 있다. 다른 일 예로, 복조부(361)는 수신 코일(310)과 정류기(320) 사이의 AC 전력 신호 또는 정류기(320) 출력 DC 전력 신호를 복조하여 감지 신호의 수신 여부를 식별한 후 식별 결과를 주제어부(370)에 제공할 수 있다. 이때, 주제어부(370)는 감지 신호에 대응되는 신호 세기 지시자가 변조부(362)를 통해 전송될 수 있도록 제어할 수 있다.

<제1 실시예>

도 4 내지 도 8을 참조하여 제1 실시예에 따른 코일장치를 상세히 설명한다. 도 4는 제1 실시예에 따른 코일장치의 분해사시도이고, 도 5는 제1 실시예에 따른 코일장치의 평면도이며, 도 6은 도 5의 H-H'라인을 따라 절단한 단면도이다.

제1 실시예에 따른 코일장치는 무선 전력 전송 장치의 송신 코일 또는 무선 전력 수신 장치의 수신 코일 중 적어도 어느 하나의 코일일 수 있다. 또한, 무선 전력 전송 장치에 제한되는 것은 아니고 유도되는 기전력을 무선으로 전달하는 코일을 이용하는 장치에 적용될 수 있다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 제1 실시예에 따른 코일장치는 복수의 코일(410, 420, 430)을 포함할 수 있다. 복수의 코일(410, 420, 430)은 무선 전력 전송 장치의 복수의 송신 코일이거나 무선 전력 수신 장치의 복수의 수신 코일일 수 있다. 또한 복수의 코일(410, 420, 430)은 동일한 턴 수로 감겨 있을 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니고 서로 다른 턴 수로 감겨 있을 수 있다. 또한, 복수의 코일(410, 420, 430)은 동일한 인덕턴스를 가질 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니고 서로 다른 인덕턴스를 구비할 수 있다. 또한, 복수의 코일(410, 420, 430)은 하나 이상의 층으로 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 복수의 코일(410, 420, 430)은 제1 코일(410) 내지 제3 코일(430)을 포함할 수 있다. 도 5와 같이, 제2 코일(420)과 제3 코일(430)은 동일한 층에 배치된 제1 층에 배치될 수 있다. 제1 코일(410)은 제2 코일(420)과 제3 코일(430)의 상부에 배치된 제2 층에 배치될 수 있다. 제2 코일(420)과 제3 코일(430)은 동일 평면 상에 배치될 수 있다. 즉, 제2 코일(420)과 제3 코일(430) 각각의 하면은 동일 평면 상에 위치될 수 있다. 따라서, 제1 실시예에 따른 코일장치는 복수의 코일(410, 420, 430)을 서로 다른 층에 배치하여 무선 전력을 효율적으로 전달할 수 있도록 충전영역을 확장시킬 수 있다. 제1 내지 제3 코일(410, 420, 430)은 절연물질로 피복된 리츠(Litz) 코일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.

또한, 복수의 코일(410, 420, 430)은 각각 교류신호가 입력 또는 출력되는 제1 및 제2 연결부를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 연결부은 피복으로 코팅된 전선 또는 케이블일 수 있다. 도 5와 같이, 제1 및 제2 연결부는 수커넥터(800)의 연결핀(820 내지 823)과 솔더링 공정(a)에 의하여 연결될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 코일(410)은 제1-1 연결부(411) 및 제1-2 연결부(412)를 포함할 수 있다. 제1-1 연결부(411)는 제1 코일(410)의 외측에 배치된 코일라인에서 연장될 수 있다. 제1-2 연결부(412)는 제1 코일(410)의 내측에 배치된 코일라인에서 연장될 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니고, 제1-1 연결부(411)가 제1 코일(410)의 내측 코일라인에서 연장되고, 제1-2 연결부(412)가 제1 코일(410)의 외측 코일라인에서 연장될 수 있다. 제2 코일(420)은 제2-1 연결부(421) 및 제2-2 연결부(422)를 포함할 수 있다. 제2-1 연결부(421)는 제2 코일(420)의 외측에 배치된 코일라인에서 연장될 수 있다. 제2-2 연결부(422)는 제2 코일(420)의 내측에 배치된 코일라인에서 연장될 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니고, 제2-1 연결부(421)가 제2 코일(420)의 내측 코일라인에서 연장되고, 제2-2 연결부(422)가 제2 코일(420)의 외측 코일라인에서 연장될 수 있다. 제3 코일(430)은 제3-1 연결부(431) 및 제3-2 연결부(432)를 포함할 수 있다. 제3-1 연결부(431)는 제3 코일(430)의 내측에 배치된 코일라인에서 연장될 수 있다. 제3-2 연결부(432)는 제3 코일(430)의 외측에 배치된 코일라인에서 연장될 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니고, 제3-1 연결부(431)가 제3 코일(430)의 외측 코일라인에서 연장되고, 제3-2 연결부(432)가 제3 코일(430)의 내측 코일라인에서 연장될 수 있다.

또한, 복수의 코일(410, 420, 430)의 각 제1 및 제2 연결선은 코일장치의 일 측면의 동일한 방향으로 각 코일에서 연장되어 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 복수의 코일(410, 420, 430)의 각 제1 및 제2 연결선은 코일 프레임(500)의 일측에 배치된 케이블 출입부(550) 방향으로 연장되어 복수의 출입홀(551) 각각에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 코일(410)의 제1-1 연결부(411) 및 제1-2 연결부(412), 제2 코일(420)의 제2-1 연결부(421) 및 제2-2 연결부(422) 및 제3 코일(430)의 제3-1 연결부(431) 및 제3-2 연결부(432)는 각각이 코일 프레임(500)의 일측에 배치된 케이블 출입부(550)의 복수의 출입홀(551) 각각으로 연장되어 배치될 수 있다.

제1 실시예에 따른 코일장치는 코일 프레임(500)을 포함할 수 있다.

코일 프레임(500)은 코일이 배치되는 상부 수납부(520)를 포함할 수 있다. 상부 수납부(520)는 코일 프레임(500)의 외상부(510)에 배치될 수 있다. 상부 수납부(520)는 개구, 부분적인 개구 또는 리세스 형상일 수 있다. 예를 들어, 도 4와 같이, 부분적인 개구 형상의 상부 수납부(520)는 제1 코일(410)이 배치될 수 있다. 또한, 상부 수납부(520)가 부분적인 개구 형상일 경우, 상부 수납부(520)는 개구되지 않는 영역에 코일을 지지하는 하나 이상의 코일 지지부(521)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 개구 형상의 상부 수납부(520)에 삽입 배치된 제1 코일(410)은 코일 지지부(521)의 상면에 접촉하고 지지되어 배치될 수 있다.

또한, 코일 프레임(500)은 하부 수납부(530)를 포함할 수 있다. 하부 수납부(530)는 코일 프레임(500)의 외상부(510)와 외측부(512)에 의해 형성될 수 있다. 하부 수납부(520)는 하나 이상의 코일, 차폐재(600), 방열부재(700) 또는 수커넥터(800)를 수납할 수 있다. 예를 들어, 도 4와 같이, 하부 수납부(530)는 제2 코일(420)과 제3 코일(430)이 동일 층에 배치되고, 차폐재(600)가 제2 코일(420) 및 제3 코일(430)의 하층에 배치되고, 방열부재(700)와 수커넥터(700)가 차폐재(600)의 하층에 배치될 수 있다.

또한, 코일 프레임(500)은 코일 프레임 고정부(540)를 포함할 수 있다. 코일 프레임 고정부(540)는 복수 개일 수 있다. 코일 프레임 고정부(540)는 코일 프레임(500)의 각 모서리에 배치될 수 있다. 코일 프레임 고정부(540)는 코일이 배치되는 무선전력 송신장치의 코일 마운트에 고정시킬 수 있도록 코일 프레임 고정홀(541)을 포함할 수 있다. 즉, 코일장치를 코일 마운트에 실장 또는 설치하기 위하여 나사, 볼트와 너트 또는 고정 막대기 등을 코일 프레임 고정홀(541)에 삽입할 수 있다.

또한, 코일 프레임(500)은 케이블 출입부(550)를 포함할 수 있다. 케이블 출입부(550)는 코일 프레임(500)의 외측부(512)의 일측에 형성될 수 있다. 또한, 케이블 출입부(550)는 복수의 출입홀(551)을 포함할 수 있다. 복수의 출입홀(551)은 복수의 코일(410, 420, 430)의 연결부와 각각 대응하여 배치되고, 복수의 코일(410, 420, 430)의 연결부가 통과하여 수커넥터(800)의 연결핀(820, 821, 822)에 연결시키기 위한 통로일 수 있다.

제1 실시예에 따른 코일장치는 차폐재(600)를 포함할 수 있다. 차폐재(600)는 코일 프레임(500)의 하부 수납부(530)에 배치될 수 있다. 차폐재(600)는 복수의 코일(410, 420, 430)의 하면에 배치될 수 있다. 차폐재(600)는 상부에 배치된 복수의 코일(410, 420, 430)에서 발생된 무선 전력을 충전 방향으로 가이드 할 수 있고, 코일장치의 하부에 배치되는 각종 회로들을 전자기장으로부터 보호할 수 있다.

제1 실시예에 따른 코일장치는 방열부재(700)를 포함할 수 있다. 방열부재(700)는 코일 프레임(500)의 하부 수납부(530)에 배치될 수 있다. 방열부재(700)는 차폐재(600)의 하면에 배치될 수 있다. 방열부재(700)는 복수의 코일(410, 420, 430)에서 발생된 열이 차폐재(600)를 통해 전달되면 코일장치의 외부로 열을 방출시킬 수 있다. 방열부재(700)는 열 전도율 또는 열 방사율이 높은 재질일 수 있다. 보다 구체적으로, 방열부재(700)는 알루미늄(Al) 시트, 구리(Cu) 시트 및 구리(Cu) 테이프 중 어느 하나일 수 있다. 일 예로, 방열부재(700)가 알루미늄(Al) 시트일 경우, 방열부재(700)는 두께가 0.9mm이상에서 1.1mm이하일 수 있다. 다른 예로, 방열부재(700)는 구리(Cu) 시트일 수 있다. 구리(Cu) 시트의 방열부재(700)는 두께가 0.4mm이상에서 0.6mm이하일 수 있다. 즉, 구리(Cu) 시트의 방열부재(700)는 알루미늄(Al) 시트의 방열부재(700)보다 두께가 얇으므로 코일장치를 보다 소형화시킬 수 있다. 또 다른 예로, 방열부재(700)는 구리(Cu) 테이프일 수 있다. 구리(Cu) 테이프의 방열부재(700)는 두께가 0.09mm이상 0.11mm이하일 수 있다. 즉, 구리(Cu) 테이프의 방열부재(700)는 구리(Cu) 시트의 방열부재(700)보다 두께가 더욱 얇을 수 있다. 그러나, 구리(Cu) 테이프의 방열부재(700)는 구리(Cu) 시트의 방열부재(700)보다 열방출 효율이 저조할 수 있다. 또한, 방열부재(700)는 차폐재(600)의 크기와 동일할 수 있다. 또한, 방열부재(700)는 차폐재(600)의 형상과 대응한 형상일 수 있다. 예를 들어, 구리(Cu) 시트의 방열 부재(700)는 차폐재(600)의 형상과 동일한 형상으로 배치될 수 있다. 이에, 방열부재(700)는 복수의 코일(410, 420, 430)에서 차폐재(600)로 전달된 열을 효율적으로 방출할 수 있다.

제1 실시예에 따른 코일장치는 수커넥터(800)를 포함할 수 있다. 수커넥터(800)는 기판(810)과 복수의 연결핀(820 내지 823)을 포함할 수 있다. 기판(810)는 코일 프레임(500)의 하부 수납부(530)에 배치될 수 있다. 기판(810)은 차폐재(600) 하단에 배치되고, 방열부재(700)와 동일한 층에 배치될 수 있다. 또한, 기판(810)은 코일 프레임(500)의 케이블 출입부(550)에 대응하여 배치될 수 있다. 기판(810)은 리지드할 수 있다. 리지드한 기판(810)은 연결핀(820 내지 823)을 외부장치와 연결할 때 연결핀(820 내지 823)을 지지할 수 있다. 복수의 연결핀(820 내지 823)은 각각이 기판(810)을 통과하여 배치될 수 있다. 복수의 연결핀(820 내지 823)은 코일 프레임(500)의 케이블 출입부(550)의 복수의 출입홀(551)에 대응하여 배치될 수 있다. 복수의 연결핀(820, 821, 822)은 일측 각각이 복수의 코일(410, 420, 430)의 연결부와 전기적으로 연결될 수 있고, 타측 각각이 기판(810)의 하측으로 노출될 수 있다.

제1 실시예에서, 코일 프레임(500), 방열부재(700) 및/또는 수커넥터(800)는 생략될 수 있다.

제1 실시예에 따른 코일장치는 온도센서(450)를 포함할 수 있다. 온도센서(450)는 서미스터(thermistor)센서를 포함할 수 있다. 서미스터센서는 리드타입(lead type)의 서미스터센서일 수 있다. 온도센서(450)는 온도를 검출하는 몸체(451)와 몸체(451)로부터 인출되는 2개의 리드선(453)을 포함할 수 있다. 서미스터센서에는 저항소자가 구비되어 온도에 따른 전항 변화를 신호로서 검출할 수 있다.

제1 실시예에서, 온도센서(450)는 차폐재(600) 상에 서로 평행하게 배치된 제2 코일(420)과 제3 코일(430) 사이에 배치될 수 있다. 즉, 온도센서(450)는 제2 코일(420)과 제3 코일(430) 사이의 공간(900)에 배치될 수 있다.

제1 실시예에서, 온도센서(450)는 공간(900)에 배치되는 제1 코일(410)의 하면의 일 영역에 배치될 수 있다. 온도센서(450)는 제1 코일(410)의 하면에 부착될 수 있다. 즉, 접착제(440)를 이용하여 온도센서(450)는 제1 코일(410)의 하면에 부착될 수 있다. 구체적으로, 온도센서(450)의 몸체(451)가 제1 코일(410)의 하면에 부착되고, 리드선(453)은 몸체(451)로부터 인출되어 연결핀(823)에 전기적으로 접속될 수 있다.

일 예로, 리드선(453)은 제2 코일(420) 또는 제3 코일(430)의 외측면을 따라 부착되어, 온도센서(450)의 고정성을 강화시킬 수 있다.

다른 예로, 리드선(453)은 차폐재(600)의 상면에 부착되어 온도센서(450)의 고정성을 강화시킬 수 있다.

온도센서(450)의 몸체(451)로부터 인출된 리드선(453)이 짧은 경우, 리드선(453)으로부터 연결핀(823)까지 전기적으로 연결시켜주기 위한 연결배선이 더 구비될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.

온도센서(450)가 제1 코일(410)의 하면에 부착되었을 때, 온도센서(450)는 제2 코일(420)의 측부 및/또는 제3 코일(430)의 측부로부터 이격될 수 있다.

공간(900)은 서로 평행하게 배치되는 제2 코일(420)과 제3 코일(430), 제2 코일(420) 및 제3 코일(430)의 하부에 배치되는 차폐재(600) 그리고 제2 코일(420) 및 제3 코일(430) 상에 배치되는 제1 코일(410)에 의해 마련될 수 있다.

공간(900)은 제2 코일(420)과 제3 코일(430)이 최소 간격으로 인접한 후 점점 더 이격되는 부분에 마련될 수 있다. 공간(900)은 제2 코일(420)과 제3 코일(430)이 인접하는 영역의 가장자리에 마련될 수 있다.

한편, 제1 코일(410)은 제1 코일부(414)와 제1 코일부(414)의 중심에 마련되는 제1 중공부(413)을 포함할 수 있다. 제1 코일부(414)는 다수의 코일라인(415)을 포함할 수 있다. 제1 중공부(413)는 코일라인(415)이 존재하지 않는 공간일 수 있다.

온도센서(450)는 도 7에 도시한 바와 같이, 제1 코일(410)의 제1 코일부(414)에 포함된 코일라인(415)의 길이방향을 따라 배치될 수 있다. 즉, 온도센서(450)의 몸체(451)로부터 리드선(453)으로 이어지는 길이 방향과 제1 코일(410)의 제1 코일부(414)에 포함된 코일라인(415)의 길이 방향과 일치될 수 있다.

예컨대, 온도센서(450)의 몸체(451)는 제1 코일(410)의 제1 코일부(414)에 포함된 다수의 코일라인(415) 중 적어도 2개의 코일라인과 접촉될 수 있다.

예컨대, 온도센서(450)는 제1 중공부(413)에 인접한 제1 코일부(414)의 내측보다는 제1 중공부(413)에서 먼 제1 코일부(414)의 외측에 배치될 수 있다.

다수의 코일라인(415)는 제1 중공부(413)에 가장 인접한 코일라인부터 제1 코일라인, 제2 코일라인 등으로 지칭될 수 있다. 이러한 경우, 온도센서(450)는 제1 코일부(414)의 전체 코일라인 중 중간 코일라인부터 마지막 코일라인 사이에 배치될 수 있다. 예컨대, 제1 코일부(414)가 내측으로부터 순차적으로 배치된 12개의 코일라인을 포함할 수 있다. 이러한 경우, 온도센서(450)는 제5 코일라인 내지 제12 코일라인 사이에 배치될 수 있다. 구체적으로, 온도센서(450)는 제5 코일라인 내지 제8 코일라인 사이에 배치될 수 있다. 이와 같이, 열이 가장 많이 발생되는 코일라인 상에 온도센서(450)가 부착됨으로써, 이물질 여부 판단과 같은 후속 동작의 정확성이 증진되어 제품의 신뢰성이 향상될 수 있다.

다른 예로서, 도 8에 도시한 바와 같이, 온도센서(450)가 제1 코일(410)의 제1 코일부(414)에 포함된 코일라인(415)을 교차하여 배치될 수 있다. 즉, 온도센서(450)는 제1 코일(410)의 제1 코일부(414)에 포함된 코일라인(415)의 길이방향에 수직인 방향으로 배치될 수 있다. 구체적으로, 온도센서(450)의 몸체(451)로부터 리드선(453)으로 이어지는 길이 방향과 제1 코일(410)의 제1 코일부(414)에 포함된 코일라인(415)의 길이 방향이 서로 수직으로 배치될 수 있다.

예컨대, 온도센서(450)의 몸체(451)는 제1 코일(410)의 제1 코일부(414)에 포함된 다수의 코일라인(415) 중 적어도 2개 이상의 코일라인과 교차하여 접촉될 수 있다.

도 8에 도시된 온도센서(450) 또한 배치 구조를 제외한 나머지는 앞서 설명한 도 7과 동일하므로, 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.

제1 실시예에 의하면, 온도센서(450)가 직접 제1 코일(410)에 접촉하도록 배치됨으로써, 코일의 온도를 정확하게 검출할 수 있어, 제품의 신뢰성이 향상될 수 있다.

제1 실시예에 의하면, 온도센서(450)가 제1 내지 제3 코일(410, 420, 430)과 차폐재(600)에 의해 마련된 공간(900)에 배치됨으로써, 온도센서(450)를 배치하기 위한 별도의 공간 마련이 필요하지 않아 제품이 컴팩트해질 수 있다.

제1 실시예에 의하면, 온도센서(450)가 접착제(440)를 이용하여 제1 코일(410)에 부착됨으로써, 온도센서(450)의 고정을 위한 별도의 구성요소가 필요하지 않아 제품이 단순해질 수 있다.

제1 실시예에 의하면, 온도센서(450)가 제1 코일(410)의 제1 코일부(414)의 열이 가장 많이 발생되는 외측에 배치됨으로써, 가장 높은 온도를 검출하여 이물질 여부 파단과 같은 후속 동작의 정확성이 증진되어 제품의 신뢰성이 향상될 수 있다.

<제2 실시예>

도 9는 제2 실시예에 따른 코일장치의 분해사시도이고, 도 10은 제2 실시예에 따른 코일장치의 평면도이며, 도 11은 도 10의 I-I'라인을 따라 절단한 단면도이다.

제2 실시예는 온도센서(460, 470)의 배치 위치를 제외하고 제1 실시예와 동일하다. 제2 실시예에서 제1 실시예와 동일한 형상이나 기능을 갖는 구성 요소에 대해 동일한 도면번호를 부여하고 상세한 설명을 생략한다.

도 9 내지 도 11을 참조하면, 제2 실시예에 따른 코일장치는 복수의 코일(410, 420, 430)를 포함할 수 있다. 예컨대, 복수의 코일은 제1 코일(410), 제2 코일(420) 및 제3 코일(430)을 포함할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.

제2 실시예에 따른 코일장치는 복수의 코일(410, 420, 430) 아래에 배치되는 차폐재(600)를 포함할 수 있다.

제2 실시예에 따른 코일장치는 차폐재(600) 아래에 배치되는 방열부재(700)를 포함할 수 있다.

제2 실시예에 따른 코일장치는 복수의 코일(410, 420, 430)이 수납되는 코일 프레임(500)을 포함할 수 있다. 코일 프레임(500)은 상부 수납부(520)와 하부 수납부(530)을 포함할 수 있다. 상부 수납부(520)와 하부 수납부는 일체로 형성되거나 개별적으로 형성될 수 있다,

제2 실시예에 따른 코일장치는 제1 코일(410)의 온도를 측정하는 온도센서(460, 470)를 포함할 수 있다.

온도센서는 예컨대, 제2 코일(420)의 제2 중공부(423)에 위치되는 제1 코일(410) 아래에 배치되는 제1 온도센서(460)과 제3 코일(430)의 제3 중공부(433)에 위치되는 제1 코일(410) 아래에 배치되는 제2 온도센서(470)을 포함할 수 있다.

제1 온도센서(460)과 제2 온도센서(470) 중 하나만 구비될 수도 있다.

제1 온도센서(460)는 제1 코일(410)의 하면의 제1 영역에 배치되고 제2 온도센서(470)는 제1 코일(410)의 하면의 제2 영역에 배치될 수 있다. 제1 온도센서(460)와 제2 온도센서(470)는 일 라인, 예컨대, 제2 코일(420)의 중심으로부터 제3 코일(430)의 중심을 잇는 직선 상에 위치될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 제1 코일(410)의 하면의 제1 영역은 제2 코일(420)의 제2 중공부(423)에 중첩되고, 제1 코일(410)의 하면의 제2 영역은 제3 코일(430)의 제3 중공부(433)에 중첩될 수 있다. 제2 중공부(423)은 제2 코일(420)에 의해 마련되는 공간이고, 제3 중공부(433)는 제3 코일(430)에 의해 마련되는 공간일 수 잇다.

제1 온도센서(460)는 접착제(441)를 이용하여 제1 코일(410)의 하면의 제1 영역에 부착될 수 있다. 제2 온도센서(470)는 접착제(442)를 이용하여 제1 코일(410)의 하면의 제2 영역에 부착될 수 있다.

제1 온도센서(460)는 제1 코일(410)의 하면의 제1 영역의 온도를 측정하고, 제2 온도센서(470)는 제1 코일(410)의 하면의 제2 영역의 온도를 측정할 수 있다.

앞에서는 설명의 편의를 위해 2개의 온도센서(460, 470)를 도시하고 있지만, 2개 이상의 온도센서가 구비될 수도 있다.

제1 온도센서(460)는 제1 코일(410)의 제1 코일부(414)와 중첩되는 제2 코일(420)의 제2 코일부(424)의 내측으로부터 제2 중공부(423)의 중심을 향해 이격되도록 배치될 수 있다. 제2 온도센서(470)는 제1 코일(410)의 제1 코일부(414)와 중첩되는 제3 코일(430)의 제3 코일부(434)로부터 제3 중공부(433)의 중심을 향해 이격되도록 배치될 수 있다.

제1 온도센서(460)는 제1 코일(410)의 제1 코일부(414)와 제2 코일(420)의 제2 코일부(424) 사이를 경유하여 연결핀(824)에 전기적으로 접속될 수 있다. 제2 온도센서(470)는 제1 코일(410)의 제1 코일부(414)와 제3 코일(430)의 제3 코일부(434) 사이를 경유하여 연결핀(825)에 전기적으로 접속될 수 있다.

도 10에서는 제1 코일(410)의 제1 코일부(414)와 제2 코일(420)의 제2 코일부(424) 사이와 제1 코일(410)의 제1 코일부(414)와 제3 코일(430)의 제3 코일부(434) 사이가 이격되지 않는 것으로 도시되고 있지만, 제1 코일(410)의 제1 코일부(414)와 제2 코일(420)의 제2 코일부(424) 사이 및/또는 제1 코일(410)의 제1 코일부(414)와 제3 코일(430)의 제3 코일부(434) 사이는 1.1mm 내지 1.13mm 이격될 수 이격될 수 있다. 이와 같이 이격된 틈 또는 공간을 통해 제1 및 제2 연결라인이 구비될 수 있다. 예컨대, 제1 연결라인은 제1 온도센서(460)의 리드선(453)을 연결핀(824)에 접속시킬 수 있다. 예컨대, 제2 연결라인은 제2 온도센서(470)의 리드선(453)을 연결핀(825)에 접속시킬 수 있다.

제1 및 제2 온도센서(460, 470) 각각에 구비된 리드선(453)이 짧은 경우, 제1 및 제2 온도센서(460, 470)를 연결핀(824, 825)에 접속시키기 위해 제1 및 제2 연결배선이 구비될 수 있다. 이러한 경우, 제1 연결배선은 제1 온도센서(460)의 리드선(453)을 연결핀(824)에 접속시킬 수 있다. 제2 연결배선은 제2 온도센서(470)의 리드선(453)을 연결핀(825)에 연결시킬 수 있다.

제2 실시예에서, 코일 프레임(500), 방열부재(700) 및/또는 수커넥터(800)는 생략될 수 있다.

제2 실시예에 의하면, 제1 코일(410)의 하부의 서로 다른 영역에 제1 및 제2 온도센서(460, 470)가 부착됨으로써, 제1 및 제2 온도센서(460, 470) 각각으로부터 측정된 온도값을 이용하여 보다 정확한 온도 정보를 검출할 수 있다. 이와 같이 정확한 온도 정보를 통해 무선충전시 이물질의 안착 여부가 정확하게 판단되므로 제품의 신뢰성이 향상될 수 있다.

<제3 실시예>

도 12는 제3 실시예에 따른 코일장치의 분해사시도이고, 도 13은 제3 실시예에 따른 코일장치의 평면도이고, 도 14a는 도 13의 H-H'라인을 따라 절단한 단면도이며, 도 14b는 도 13의 I-I'라인을 따라 절단한 단면도이다.

제3 실시예는 제1 실시예와 제2 실시예의 조합일 수 있다. 예컨대, 제3 실시예에서는 제1 실시예의 온도세서(450)와 제2 실시예의 제1 온도센서(460) 및 제2 온도센서(470)이 모두 채택될 수 있다.

이하의 설명에서 온도센서(450)은 제1 온도센서로 지칭되고, 제1 온도센서(460)은 제2 온도센서로 지칭되며, 제2 온도센서(470)은 제3 온도센서로 지칭될 수 있다.

제3 실시예에서 제1 및/또는 제2 실시예와 동일한 형상이나 기능을 갖는 구성 요소에 대해 동일한 도면번호를 부여하고 상세한 설명을 생략한다.

도 12 내지 도 14b를 참조하면, 제2 실시예에 따른 코일장치는 복수의 코일(410, 420, 430)를 포함할 수 있다. 예컨대, 복수의 코일은 제1 코일(410), 제2 코일(420) 및 제3 코일(430)을 포함할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.

제2 실시예에 따른 코일장치는 복수의 코일(410, 420, 430) 아래에 배치되는 차폐재(600)를 포함할 수 있다.

제2 실시예에 따른 코일장치는 차폐재(600) 아래에 배치되는 방열부재(700)를 포함할 수 있다.

제2 실시예에 따른 코일장치는 복수의 코일(410, 420, 430)이 수납되는 코일 프레임(500)을 포함할 수 있다. 코일 프레임(500)은 상부 수납부(520)와 하부 수납부(530)을 포함할 수 있다. 상부 수납부(520)와 하부 수납부는 일체로 형성되거나 개별적으로 형성될 수 있다,

제2 실시예에 따른 코일장치는 제1 코일(410)의 온도를 측정하는 제1 내지 제3 온도센서(450, 460, 470)를 포함할 수 있다.

제1 온도센서(450)는 예컨대, 제2 코일(420)과 제3 코일(430)이 인접하는 영역의 가장자리에 마련된 공간(900)에 배치될 수 있다. 구체적으로, 제1 온도센서(450)는 공간(900)에 위치되는 제1 코일(410) 아래에 배치될 수 있다. 제2 온도센서(460)는 예컨대, 제2 코일(420)의 제2 중공부(423)에 위치되는 제1 코일(410) 아래에 배치될 수 있다. 제3 온도센서(470)는 제3 코일(430)의 제3 중공부(433)에 위치되는 제1 코일(410) 아래에 배치될 수 있다.

제1 내지 제3 온도센서(450, 460, 470) 각각은 제1 코일(410)의 서로 상이한 영역에 부착될 수 있다. 즉, 제1 내지 제3 온도센서(450, 460, 470) 각각은 제1 코일(410)의 하부의 제1 내지 제3 영역에 부착될 수 있다. 제1 영역은 제2 코일(420)과 제3 코일(430)이 인접하는 영역의 가장자리에 마련된 공간(900)과 중첩되는 제1 코일(410)의 하부에 정의될 수 있다. 제2 영역은 제2 코일(420)의 제2 중공부(423)에 중첩되는 제1 코일(410)의 하부에 정의될 수 있다. 제3 영역은 제3 코일(430)의 제3 중공부(433)에 중첩되는 제1 코일(410)의 하부에 정의될 수 있다.

예컨대, 제1 온도센서(450)는 제2 코일(420)과 제3 코일(430)이 인접하는 영역의 가장자리에 마련된 공간(900)에 위치되는 제1 코일(410)의 하부의 제1 영역에 부착될 수 있다. 제2 온도센서(460)는 제2 중공부(423)에 중첩되는 제1 코일(410)의 하부의 제2 영역에 부착될 수 있다. 제3 온도센서(470)는 제3 중공부(433)에 중첩되는 제1 코일(410)의 하부의 제3 영역에 부착될 수 있다.

제1 온도센서(450)는 연결핀(823)에 전기적으로 접속될 수 있다. 제2 온도센서(460)는 연결핀(824)에 전기적으로 접속될 수 있다. 제3 온도센서(470)는 연결핀(825)에 전기적으로 접속될 수 있다.

제1 내지 제3 온도센서(450, 460, 470) 각각은 연결핀(823, 824, 825)에 접속될 수 있다.

제1 내지 제3 온도센서(450, 460, 470) 각각에 구비된 리드선(453)이 짧은 경우, 제1 내지 제3 온도센서(450, 460, 470)를 연결핀(823, 824, 825)에 접속시키기 위해 제1 내지 제3 연결배선이 구비될 수 있다. 이러한 경우, 제1 연결배선은 제1 온도센서(450)의 리드선(453)을 연결핀(823)에 접속시킬 수 있다. 제2 연결배선은 제2 온도센서(460)의 리드선(453)을 연결핀(824)에 연결시킬 수 있다. 제3 연결배선은 제3 온도센서(470)의 리드선(453)을 연결핀(825)에 연결시킬 수 있다.

제3 실시예에서, 코일 프레임(500), 방열부재(700) 및/또는 수커넥터(800)는 생략될 수 있다.

제3 실시예에 의하면, 제1 코일(410)의 하부의 서로 다른 영역에 제1 내지 제3 온도센서(450, 460, 470)가 부착됨으로써, 제1 내지 제3 온도센서(450, 460, 470) 각각으로부터 측정된 온도값을 이용하여 보다 정확한 온도 정보를 검출할 수 있다. 이와 같이 정확한 온도 정보를 통해 무선충전시 이물질의 안착 여부가 정확하게 판단되므로 제품의 신뢰성이 향상될 수 있다.

실시예는 실시예의 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. 실시예의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 실시예의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 실시예의 범위에 포함된다.

10: 무선 전력 송신기
20: 무선 전력 수신기
410, 420, 430: 코일
413, 423, 433: 중공부
414, 424, 434: 코일부
415: 코일라인
440, 441, 442: 접착제
450, 460, 470: 온도센서
451: 몸체
453: 리드선
500 1500: 코일 프레임
550 1550: 케이블 출입부
1560: 연장 날개부
600: 차폐재
700: 방열부재
800: 수커넥터
900: 공간
2000 3000: 코일 마운트

Claims (16)

1. 제1 코일;
   상기 제1 코일의 아래에 배치되는 제2 코일;
   상기 제2 코일과 동일 평면 상에 배치되는 제3 코일;
   상기 제2 코일과 상기 제3 코일 아래에 배치되는 차폐재; 및
   상기 제1 코일의 하면의 제1 영역에 배치되는 제1 온도센서를 포함하는 코일장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 온도센서는,
   상기 제2 코일과 상기 제3 코일 사이에 배치되는 코일장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1 온도센서는,
   상기 제2 코일과 상기 제3 코일 사이에 배치되는 코일장치.
4. 제2항에 있어서,
   상기 제1 온도센서는,
   상기 제1 코일과 상기 차폐재 사이에 배치도는 코일장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제2 코일의 제2 중공부는 상기 제1 코일의 하면의 제2 영역과 중첩되고,
   상기 제1 코일의 하면의 상기 제2 영역에 배치되는 제2 온도센서를 더 포함하는 코일장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제3 코일의 제3 중공부는 상기 제1 코일의 하면의 제3 영역과 중첩되고,
   상기 제1 코일의 하면의 상기 제3 영역에 배치되는 제3 온도센서를 더 포함하는 코일장치.
7. 제5항에 있어서,
   상기 제2 온도센서는 상기 제2 코일의 상기 제2 중공부에 인접한 상기 제2 코일부의 내측으로부터 상기 제2 중공부를 향해 이격되도록 배치되는 코일장치.
8. 제6항에 있어서,
   상기 제3 온도센서는 상기 제3 코일의 상기 제3 중공부에 인접한 상기 제3 코일부의 내측으로부터 상기 제3 중공부를 향해 이격되도록 배치되는 코일장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 제1 코일은 제1 코일부와 상기 제1 코일의 중심에 마련되는 제1 중공부를 포함하고,
   상기 제1 코일부는 다수의 코일라인을 포함하는 코일장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 온도센서 각각은,
    상기 코일라인의 길이방향을 따라 배치되는 코일장치.
11. 제9항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 온도센서 각각은,
    상기 코일라인과 교차하여 배치되는 코일장치.
12. 제9항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 온도센서 각각은,
    상기 다수의 코일라인 중 적어도 2개 이상의 코일라인과 접촉하는 코일장치.
13. 제9항에 있어서,
    상기 코일라인은 상기 제1 코일의 상기 제1 중공부에 인접한 상기 제1 코일부의 내측으로부터 순차적으로 배치된 제1 내지 제12 코일라인을 포함하는 코일장치.
14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 온도센서 각각은,
    제5 코일라인 내지 제12 코일라인 사이에 배치되는 코일장치.
15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 온도센서 각각은,
    상기 제5 코일라인 내지 상기 제8 코일라인 사이에 배치되는 코일장치.
16. 제1 코일, 상기 제1 코일의 아래에 배치되는 제2 코일, 상기 제2 코일과 동일 평면 상에 배치되는 제3 코일, 상기 제2 코일과 상기 제3 코일 아래에 배치되는 차폐재 및 상기 제1 코일의 하면의 제1 영역에 배치되는 제1 온도센서를 포함하는 코일 장치; 및
    상기 제1 내지 제3 코일에 연결되는 드라이브 회로를 포함하는 무선충전장치.

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