KR20190092203A - Apparatus for autonomous wireless charging with high hardware and cost efficiency - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 자율 무선충전 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 성능적 측면에서 충전기 패드 위에 놓인 배터리를 탑재한 무선기기의 수신코일 중심 위치를 충전기가 자율적으로 인식하여 무선기기의 위치 변화가 있는 경우에도 그 위치로 충전기의 송전 코일을 정확히 이동시켜 송, 수신 코일의 중심을 항상 일치시킴으로써최고의 무선충전효율을 유지시켜 주는 트레이(Tray)형 케이스 기반의 고정밀 자율 무선충전기에 관한 것이며, 장치적 관점에서는 하드웨어 효율(HW efficiency)을 일정치 이상 커질 수 있도록 스트로크 존에서 상하 좌우 방향으로 일정 스트로크 만큼만 이동하면서도 패드 상에 위치한 무선기기에 최적 적응하여 최고의 무선충전효율을 제공할 수 있는 하드웨어의 고효율성과 비용의 고효율성을 지니는 트레이형 케이스 기반의 자율 무선충전 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an autonomous wireless charging device, and more particularly, in terms of performance, even when the charger autonomously recognizes the center position of a receiving coil of a wireless device equipped with a battery placed on a charger pad. It is a tray type high precision autonomous wireless charger that maintains the best wireless charging efficiency by precisely moving the transmitting coil of the charger to the position and always matching the center of the transmitting and receiving coils. High efficiency and cost-effectiveness of hardware that can provide the best wireless charging efficiency by optimally adapting to the wireless devices located on the pad while moving only a certain stroke in the stroke zone in the stroke zone to increase the HW efficiency by more than a certain value. Tray-based autonomy It relates to a wireless charging device.
자기유도방식의 에너지 전송은 전자기파에서 송전 유도 코일의 근접장(Near-field) 에너지가 수신 유도 코일에 커플링됨으로써 효율적인 에너지 전송이 이루어진다.In the magnetic induction energy transmission, the near-field energy of the transmission induction coil is coupled to the reception induction coil in the electromagnetic wave, thereby achieving efficient energy transmission.
에너지의 전송은 송전 유도 코일의 근접장으로부터 미리 결정된 거리 내에 존재하는 수신 유도 코일로의 커플링 에너지에 의해 발생한다. The transmission of energy is caused by the coupling energy from the near field of the power transmission induction coil to the receiving induction coil which is within a predetermined distance.
그러나 현존하는 대부분의 자기유도방식의 무선충전기는 정확한 위치에 무선기기를 위치시키는 사용자의 수고를 통해 충전시키는 타입이기에 최적 무선충전효율을 항상 유지할 수 없는 구조일 뿐 아니라 충전시간도 최적 단축해 주는 구조가 되지 못하고 있다.However, most existing magnetic induction wireless chargers are designed to be charged by the user's efforts to locate the wireless device at the correct location. Therefore, the optimal wireless charging efficiency is not always maintained and the charging time is also shortened. Has not been.
도 1과 특허문헌 00013 내지 특허문헌 00016에서 보는 바와 같이, 코일 이동을 하는 무선충전기는 패드 상에 위치한 무선기기의 위치를 검출하는 회로가 패드 면적과 거의 비슷한 크기의 검출회로를 사용하고 있어 매우 비용 효율적이지 못한 단점이 있다.As shown in FIG. 1 and Patent Documents 00013 to 00016, the wireless charger that moves the coil has a very high cost because the circuit for detecting the position of the wireless device located on the pad uses a detection circuit having a size almost similar to that of the pad area. The disadvantage is that it is not efficient.
또한, 이동장치 기구설계 구조 특성상 심지어 무선충전이 되지 않는 사각지대 (Dead zone)가 존재하고, 많은 부품수로 인한 경제성 저하, 대기 위치에서 수전코일 검출 위치까지 혹은 그 역으로 비교적 먼 거리를 이동하게 되므로 rpm이 빠른 구동장치를 사용하다 보니 소음이 발생하고, 편측 구동으로 인해 모터 용량이 증대되고, 구동부와 송전코일이 멀어질 시에는 걸림 현상이 쉽게 발생하는 등 많은 단점이 야기된다. In addition, due to the structure of the moving device mechanism, there is a dead zone that does not even wirelessly charge, and economical deterioration due to a large number of parts, a relatively long distance from the standby position to the receiving coil detection position or vice versa. Therefore, as a result of using a drive device having a high rpm, noise is generated, motor capacity is increased due to one-sided driving, and when the drive unit and the transmission coil are separated, a number of disadvantages occur.
그러므로 무선기기를 패드 상에 자유롭게 거치시킬 목적의 여러가지 충전기(Wireless charger for free-positioning)들을 제안하고 있지만 그 역할을 완전히 수행하고 있지 못하고 비용도 효율적이지 못한 것들로 평가받고 있다. Therefore, various chargers for free mounting of wireless devices on pads are proposed, but they are not fully performed and are not cost effective.
따라서 시스템적으로 나타나는 위와 같은 중대한 큰 단점과 불편한 점들을 해결하고 효율적이고 안전하게 전력을 전송하는 무선충전 시스템들 및 방법들이 요구된다.Therefore, there is a need for wireless charging systems and methods that solve the major disadvantages and inconveniences presented above systematically and transmit power efficiently and safely.
기존의 평평한 플랫형 케이스 기반의 무선충전기들은 모서리 부분 등에 약간 걸쳐서 무선기기를 거치한 상태에서도 충전을 진행하기 때문에 패드 내에 위치한 무선기기를 충전하는 것과 비교할 때 송전코일이 이동하는 스트로크 존이 커지는 구조를 갖게된다.Conventional flat flat case-based wireless chargers charge even when the wireless device is mounted over the edge part, so that the stroke zone in which the transmission coil moves is larger than that of the wireless device located in the pad. Will have
따라서 플랫형 케이스 패드의 모서리 부분에 걸쳐 있는 경우, 송전 코일(TX coil)이 무선충전기기의 수전 코일(RX coil)과 동축선 상에 정렬시키기 위해 송전 코일이 움직일 수 있는 위치까지 최대한 신속하게 움직여야 하는 부담을 안고 있다.Therefore, if it spans the edge of a flat case pad, the TX coil should move as quickly as possible to the position where the TX coil can move to align with the RX coil of the wireless charger. I bear the burden.
또한, 플랫형 패드의 먼 위치까지 장시간 이동을 하는 과정에서 비교적 큰 소음이 발생하는 문제도 존재한다.In addition, there is a problem that a relatively loud noise occurs in the process of moving for a long time to a far position of the flat pad.
또한, 플랫형 패드의 경우, 기본적으로 필요 시 충전기의 송전 코일 중심을 배터리를 포함하는 무선기기의 수신 코일 중심 위치로 언제든지 이동시켜야 하고, 무선기기가 패드 내 어떤 위치에 놓이더라도 최적 충전효율을 보장해 주어야 하는 부담 때문에 사실상 많은 재료비와 부품비가 과도하게 소요되며, 이에 따른 가동 전력 크기와 내구성에 있어서도 바람직하지 못한 문제가 발생한다. In addition, in the case of a flat pad, basically, when necessary, the center of the transmission coil of the charger should be moved to the center of the receiving coil of the wireless device including the battery at any time, and the optimum charging efficiency is guaranteed even when the wireless device is placed in the pad. Due to the burden, the material costs are excessively high, and the parts cost is excessive, resulting in undesirable problems in operating power size and durability.
또한, 특허문헌 0005에서 보는 바와 같이, 많은 경우 자동차 실내 무선충전 유닛 시스템은 자동차 전방 콘솔 안쪽에 설치되어 사용되고 있으나 움직이는 자동차의 특성상 차내에 거치한 스마트폰의 위치가 쉽게 변위될 수 있는 운행환경(둔덕, 커브, 급정거 등)에 노출되어 충전패드의 중앙에서 멀어지면 충전효율이 급격히 떨어지는 상황이 되어 정상 충전이 이루어지지 못하게 되고, 심지어는 심하게 열이 발생하게 되어 자동차 제조회사에 따라서는 이런 경우 충전을 자동 정지시키는 형태를 취하고 있다. In addition, as shown in Patent Document 0005, in many cases, a wireless charging unit system for a car interior is installed and used inside the front console of a car, but due to the nature of a moving car, a driving environment in which the location of a smartphone mounted in a car can be easily displaced. , Curves, sudden stops, etc.), away from the center of the charging pad, the charging efficiency drops rapidly, preventing normal charging, and even heat is generated severely. It takes the form of automatic stop.
이는 현재 자동차 실내에 거의 대부분 채용하고 있는 3-코일 방식의 임의 거치 무선충전 서비스는 말 뿐이고 사실상 여전히 사용자 입장에서의 충전의 자유도와 안정성은 크게 제한을 받고 있는 실정이다. This refers to the three-coil random-mounted wireless charging service that is currently used in most car interiors, and in fact, the freedom and stability of charging from the user's point of view is still very limited.
더 나아가 현재의 모든 자동차 실내 무선충전기 유닛은 스마트폰 기종에 따라 정상 충전에 제한을 받고 있다. 현존하는 대부분의 무선충전 콘솔(수평 수납형, 경사 스탠드형, 포켓용 콘솔로 대별됨)의 경우, 고정된 충전기의 송전코일 중심 위치에 모든 기종의 스마트폰 수전 코일의 중심 위치를 맞추어 줄 수는 없기 때문이다. Furthermore, all current car indoor wireless charger units are limited to normal charging depending on the smartphone model. For most existing wireless charging consoles (classified as horizontal retractable, inclined stand and pocket consoles), the center position of all types of smartphone receiver coils can be centered on the center of the transmission coil of a fixed charger. Because there is not.
따라서 자동차 제조 판매회사마다 스마트폰을 담는 콘솔 형에 스마트폰의 W X L 디멘전에 따라 충전을 할 수 없는 기종을 고객들에게 알려주어야 하는 내키지 않음과 불편함, 그리고 부적응성의 문제점들을 자동차 회사마다 안고 있는 게 현실이다. Therefore, the reality is that each automaker has a problem with unwillingness, discomfort, and inadequacy to inform customers of models that cannot be charged according to the WXL dimension of smartphones in every console type that holds smartphones. to be.
현재 세계 자동차 시장은 80여개의 자동차 모델이 무선충전 기능을 탑재하여 제조판매하고 있으나 자동차 차내에서 '결정적 편리함과 안정성, 자연스러움'을 제공하는 무선충전기술을 제공하고 있지는 못한 상태이다.At present, the global automobile market manufactures and sells 80 car models equipped with a wireless charging function, but has not provided a wireless charging technology that provides 'deterministic convenience, stability and naturalness' in the car.
본 발명은 상기와 같은 수전 코일 위치검출회로 넓이가 커서 하드웨어 효율적이지 못한 문제점, 심지어 무선충전이 되지 않는 사각지대가 존재하는 구조적 문제점, 결과적으로 비용 효율적이지 못한 문제점 등을 해결하기 위해 스트로크 디멘젼에서만 송전 코일을 이동시키는 구조를 통해 위치 검출 유닛 회로의 구현 면적 크기에 있어 하드웨어 효율 및 비용 효율(Hardware and cost efficiency )을 높인 자율 무선충전 장치를 제공하는 데 목적이 있다.The present invention transmits only in the stroke dimension to solve the problem of inefficient hardware, such as the large area of the power receiving coil position detection circuit, the structural problem in which there is a blind spot that is not wireless charging, consequently cost-effective It is an object of the present invention to provide an autonomous wireless charging device having improved hardware and cost efficiency in the size of the implementation area of the position detection unit circuit through the structure of moving the coil.
또한 본 발명은 수전 코일과 위치에 감응하게 되는 PDU 회로판과 PDU/PDUP 콤보 회로판을 설치함으로써 무선기기의 수전코일의 중심 위치를 정밀 추적할 수 있는 자율 무선충전 장치를 제공하는 데 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide an autonomous wireless charging device capable of precisely tracking the center position of a power receiving coil of a wireless device by installing a power receiving coil and a PDU circuit board and a PDU / PDUP combo circuit board which are sensitive to a position.
또한 본 발명은 슬라이더와 Y축 레일 사이, Y축 레일과 X축 레일 사이를 연결하는 관통홀에 X축 모터와 Y축 모터를 끼워 넣어 X축 레일과 Y축 레일을 따라 움직이는 데 방해 받지 않으면서 최대한 슬림하게 생산할 수 있는 자율 무선충전 장치를 제공하는 데 목적이 있다.In addition, the present invention by inserting the X-axis motor and Y-axis motor in the through hole connecting between the slider and the Y-axis rail, between the Y-axis rail and the X-axis rail without being obstructed to move along the X-axis rail and Y-axis rail The purpose is to provide an autonomous wireless charging device that can produce as slim as possible.
또한 본 발명은 이물질 검출(FOD) 알고리즘을 통해 무선 기기가 케이스의 어떤 위치에 놓이더라도 주기적인 전력손실 값 모니터링을 통해 감지된 위치 방향으로 일정 시간 내에 송전 코일이 이동하여 무선기기를 충전할 수 있는 자율 무선충전 장치를 제공하는 데 목적이 있다.In addition, the present invention, even if the wireless device is placed anywhere in the case through the foreign matter detection (FOD) algorithm, the power transmission coil can be charged in a certain time in the direction of the detected position through the periodic power loss value monitoring to charge the wireless device An object of the present invention is to provide an autonomous wireless charging device.
또한 본 발명은 트레이형 케이스 기반의 무선충전기가 기존 플랫형 (Flat type) 케이스 대비 스트로크 존을 약 4배 이상 줄여주는 구조가 되게 함으로써 최적 충전을 위한 송전 코일 이동 거리 및 시간을 크게 줄여주게 되어 최소 사이즈의 견고한 소형 장치의 구현을 가능케 하는 하드웨어 및 비용 효율이 높은 자율 무선충전 장치를 제공하는 데 목적이 있다.In addition, the present invention is a tray-type wireless charger based on the structure that reduces the stroke zone by about four times or more compared to the conventional flat type (Flat type) by significantly reducing the transmission coil travel distance and time for optimal charging The aim is to provide a hardware and cost-effective autonomous wireless charging device that enables the implementation of small, rugged devices of size.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 트레이형 케이스를 채용하고, MCU가 PDU 회로판에 의해 감지된 위치로 송전 코일을 이동시키는 이동장치를 포함하는 하드웨어 및 비용 효율이 높은 자율 무선충전 장치에 있어서, 상기 자율 무선충전 장치의 중앙 부분에 위치하고 상하 좌우 방향으로 이동할 수 있는 스트로크 디멘젼에서만 송전 코일을 이동시킨다.In order to solve the above problems, the present invention provides a hardware and a cost-effective autonomous wireless charging device employing a tray-type case, including a mobile device for moving the power transmission coil to a position detected by the PDU circuit board, The transmission coil is moved only in the stroke dimension, which is located at the center of the autonomous wireless charging device and can move in the up, down, left, and right directions.
상기 자율 무선충전 장치는 내부에 무선기기 위치를 검출하는 PDU 회로판을 더 포함하되, 상기 스트로크 디멘젼 내에서만 상기 PDU 회로판과 대응하여 송전 코일이 이동함으로써 무선기기를 충전한다.The autonomous wireless charging apparatus further includes a PDU circuit board for detecting a location of the wireless device therein, and charges the wireless device by moving a transmission coil corresponding to the PDU circuit board only within the stroke dimension.
상기 PDU 회로판의 PCB에 전기적 회로 없이 판(Board)만 연장하여 형성된 PDUP(Position detection unit plate)를 결합시킨 PDU/PDUP 콤보 회로판을 설치함으로써 무선기기의 수전코일의 중심 위치를 추적할 수 있다.By installing a PDU / PDUP combo circuit board combining a position detection unit plate (PDUP) formed by extending only a board without an electrical circuit to the PCB of the PDU circuit board, the center position of the power receiver coil of the wireless device can be tracked.
상기 이동장치는, 가이드 레일과 슬라이더의 사이에 구동부가 배치되는 슬라이드 베어링 방식을 이용한 X-Y 가이드를 사용한다.The moving device uses an X-Y guide using a slide bearing method in which a drive unit is disposed between the guide rail and the slider.
상기 무선충전 장치의 위치를 찾는 프로세스는 외부 진동이나 충격에 의해 무선기기의 위치가 변한 경우, 디지털 전류 측정계를 사용하여 급격한 전류 변화 발생시 순간 인식을 하게 함으로써 무선 기기의 위치 변화 여부를 판단하여 수전 코일의 중심 위치를 추적하도록 하고, 이물질 검출을 위해 사용되는 전력 손실 방식을 활용하여 주기적인 전력손실 값 모니터링을 통해 감지된 위치 방향으로 일정 시간 내에 송전 코일을 이동시켜 무선기기가 자율 충전을 하는 프로세스이다.In the process of finding the location of the wireless charging device, when the location of the wireless device is changed by external vibration or shock, the digital current meter is used to recognize the moment when a sudden current change occurs. It is a process to autonomously charge the wireless device by tracking the center position of the transmitter and moving the transmission coil in the direction of the detected position by periodically monitoring the power loss value using the power loss method used to detect foreign substances. .
상기와 같이 이루어지는 본 발명은 트레이형 케이스를 채용한 무선충전기에 코일 이동(Coil movement) 방식을 적용하는 경우, 스트로크 존으로 코일의 이동 공간을 제한하더라도, 주어진 시스템의 최적 충전 효율을 향상시키고, 그로 인한 충전 시간을 단축시킬 수 있다.The present invention made as described above improves the optimal charging efficiency of a given system, even if the coil movement method is applied to the wireless charger employing a tray type case, even if the movement space of the coil is limited to the stroke zone. Can shorten the charging time.
또한 본 발명은 플랫형 케이스와 대비하여 트레이형 케이스는 이동 장치의 스트로크 존을 약 4배 이상 줄여주는 구조이기 때문에 이동 장치의 크기도, 이동거리도 줄여주게 되어 추가되는 회로기판을 실장할 수 있는 공간을 충분히 확보할 수 있어 조립성이 향상되고, 충전 장치의 적층 두께를 줄일 수 있게 된다.In addition, in the present invention, the tray-type case reduces the stroke zone of the moving device by about 4 times or more, as compared to the flat case, thereby reducing the size and moving distance of the moving device, thereby enabling the mounting of additional circuit boards. Since sufficient space can be secured, assembling property can be improved and the lamination thickness of a filling device can be reduced.
또한 본 발명은 가이드레일(X, Y축 레일)과 슬라이더의 사이에 구동부(구동모터, 랙 엔 피니언기어)를 배치한 구조로 사각 지대의 제거, 자동차에 적용할 경우 안정적 주행(부드러운 움직임, 소음 제거)을 얻을 수 있다.In addition, the present invention has a structure in which a drive unit (driving motor, rack and pinion gear) is disposed between the guide rail (X, Y-axis rail) and the slider to remove the blind spot, stable driving when applied to a car (smooth movement, noise) Removal).
또한 본 발명은 주차 라인에 주차한 전기 자동차를 충전하기 위해 지하에 설치된 코일도 일정 스트로크 존 만큼만 이동할 수 있도록 하여 하드웨어 비용 절감, 전력 절감 등 하드웨어 및 비용 효율 증가의 특장점을 제공할 수 있다.In addition, the present invention can provide the features of the hardware and cost efficiency increase, such as hardware cost savings, power savings by allowing the coil installed in the basement to move only a certain stroke zone to charge the electric vehicle parked in the parking line.
또한 본 발명은 무선기기의 거치 위치를 한정하는 트레이형 케이스 형태 뿐아니라 한정된 공간에서 무선충전을 이용하는 다양한 기기 또는 장치 또는 차량에 사용될 수 있어 사용 범위가 매우 넓다.In addition, the present invention can be used in a variety of devices or devices or vehicles using a wireless charging in a limited space as well as a tray-type case to define the mounting position of the wireless device is very wide range of use.
도 1은 종래 발명에 따른 송전코일의 수전코일을 향한 이동궤적의 예를 보여주는 도면이다.
도 2와 도 3은 각각 본 발명의 일실시예에 따른 하드웨어 및 비용 효율이 높은 자율 무선충전 장치의 내부 구성도와 송전코일의 수전코일을 향한 이동궤적의 예를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 여유 공간, PDU/PDUP 및 이동장치 배치 구조도를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 무선충전기 이동장치의 기구설계 및 구성을 투명화하여 자세히 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 X축 랙기어와, 상기 X축 레일에 고정 결합되는 기어 등을 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 트레이형 케이스에 스마트폰 충전을 위해 거치하는 세 가지 타입의 콘솔(수평 수납 콘솔, 경사 스탠드 콘솔, 포켓용 콘솔) 실시예를 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따라 트레이형 케이스의 충전 패드 내 스마트폰 위치에 따른 수전 코일의 존재 범위를 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따라 트레이형 무선충전기의 패드 상에 스마트폰의 임의 거치 시 수전코일 중심위치의 궤적 범위와 수전코일이 위치하는 면 궤적 범위를 보여주며 스트로크 존 형성을 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따라 X, Y축으로 링 카운터 및 스위치가 달린 검출회로판(PDU 회로판)에 의한 수전코일 중심 위치 추적을 하여 이동장치로 하여금 수전코일로 이동케 하는 작동 흐름을 보여주는 도면이다.
도 11은 본 발명에 따라 FOD 설명을 위해 전력 손실이 발생되는 상황을 도시한 도면이다.1 is a view showing an example of the movement trajectory toward the power receiving coil of the power transmission coil according to the prior invention.
2 and 3 are diagrams showing the internal configuration of the hardware and cost-effective autonomous wireless charging device according to an embodiment of the present invention and an example of the movement trajectory of the power transmission coil toward the power receiving coil.
4 is a diagram illustrating a layout of a free space, a PDU / PDUP, and a mobile device according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing in detail the transparent design and configuration of the mechanism of the wireless charger mobile device in an embodiment of the present invention.
6 is a view showing an X-axis rack gear and a gear fixed to the X-axis rail according to an embodiment of the present invention.
7 is a view showing an embodiment of three types of console (horizontal storage console, inclined stand console, pocket console) mounted on the tray-type case for charging the smartphone according to an embodiment of the present invention.
8 is a view showing the presence range of the power receiving coil according to the location of the smartphone in the charging pad of the tray-type case according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a view showing the range of the trajectory of the center of the faucet coil and the surface trajectory of the faucet coil when the smartphone is randomly mounted on the pad of the tray type wireless charger according to an embodiment of the present invention, and showing the stroke zone formation. to be.
FIG. 10 is a flowchart illustrating an operation flow of moving a faucet coil to a faucet coil by tracing the center position of the faucet coil by a detection circuit board (PDU circuit board) having a ring counter and a switch on the X and Y axis according to an embodiment of the present invention. Figure showing.
FIG. 11 is a diagram illustrating a situation in which power loss occurs for FOD description according to the present invention.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.In order to fully understand the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Embodiment of the present invention may be modified in various forms, the scope of the invention should not be construed as limited to the embodiments described in detail below. This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Therefore, the shape of the elements in the drawings and the like may be exaggerated to emphasize a more clear description. It should be noted that the same members in each drawing are sometimes shown with the same reference numerals. In addition, detailed descriptions of well-known functions and configurations that are determined to unnecessarily obscure the subject matter of the present invention are omitted.
도 2와 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명은 내부 공간부가 평평하게 파인 트레이형 케이스 내부에 송전 코일(TX coil; 1)과 송전 코일을 포함하는 PDU(Position detection unit) 회로판(2)과 PDUP(Position detection unit plate; C)와 X축 레일(21)과 Y축 레일(22) 등으로 구성된다.As shown in FIG. 2 and FIG. 3, the present invention provides a position detection unit (PDU)
본 발명의 바람직한 실시예로서, 트레이형 케이스를 채용한 하드웨어 및 비용 효율이 높은 자율 무선충전 장치의 중앙에 위치하고 상하 좌우 방향으로 이동할 수 있는 스트로크 존(Stroke zone; 무선기기가 충전기의 패드 위에 위치 할 시 수전코일의 중심위치가 존재하게 되는 가능 범위)에서만 송전 코일(1)을 이동한다.As a preferred embodiment of the present invention, a stroke zone which is located at the center of the hardware employing the tray-like case and the cost-effective autonomous wireless charging device and which can move in the up, down, left and right directions is to be located on the pad of the charger. The
왜냐하면 스트로크 존으로 한정되지 않은 채 송전 코일(1)을 이동시키면 상하좌우 방향의 끝에서 끝까지 모든 방향에서 무선기기(S)에 충전이 가능하지만, 트레이형 케이스 기반으로 상하좌우 방향의 끝에서 끝까지 모든 방향에 위치한 무선기기를 충전할 필요가 없다면 스트로크 존을 한정하여 송전 코일을 이동시키는 것이 합리적이기 때문이다.Because moving the power transmission coil (1) not limited to the stroke zone can be charged to the wireless device (S) in all directions from the end to the end of the up, down, left and right directions, but from the end to the end of the up, down, left and right directions based on the tray case If it is not necessary to charge the wireless device located in the direction, it is reasonable to move the transmission coil by defining the stroke zone.
또한 본 발명은 일정 시간 내 또는 외부 진동이나 충격에 의해 위치가 변경된 경우에는 감지된 위치 방향으로 송전 코일이 이동하여 무선기기를 충전하는 프로세스를 가진다. 구체적인 실시 방법으로는 전력 전송 단계에서 이물질 검출을 위해 사용되는 전력 손실 방식을 활용하여 주기적인 전력손실 값 모니터링을 통해 일정 임계(Threshold) 값 이상으로 전력손실 값의 변화가 있으면 즉시 스마트폰(무선기기) 위치를 추적하여 송전 코일의 중심이 스마트폰의 수신코일의 중심과 일치되는 지점으로 송전 코일을 이동시킨다.In addition, the present invention has a process of charging the wireless device by moving the power transmission coil in the direction of the detected position when the position is changed within a predetermined time or due to external vibration or shock. As a specific implementation method, if the power loss value changes more than a certain threshold value by monitoring the power loss value periodically by using the power loss method used to detect foreign substances in the power transmission step, the smartphone (wireless device) By tracking the position, the transmission coil is moved to a point where the center of the transmission coil coincides with the center of the reception coil of the smartphone.
본 발명의 다른 실시예는 기본적으로 하드웨어 및 비용 효율이 높은 자율 무선충전 장치의 송전 코일 중심을 배터리와 수신 코일을 포함하는 무선기기의 중심 위치로 스트로크 존 내에서 필요 시 언제든지 이동시킴으로써 무선기기가 트레이형 케이스 내에만 위치한다면 최적 충전효율을 보장하되, 송전 코일(1)이 이동할 수 있는 스트로크 존을 포함하는 폐구조체를 상측부에 위치시킨 PDU 회로판(2)에서, 상기 송전 코일(1)이 상기 스트로크 존에서 상하 좌우 방향으로 일정 스트로크 존 만큼만 이동할 수 있도록 하여 송전 코일의 이동시간 단축과 충전시간 단축이 가능하다.Another embodiment of the present invention is basically a radio device by moving the center of the transmission coil of the autonomous wireless charging device with high hardware and cost-effective, whenever necessary in the stroke zone to the center position of the wireless device including the battery and the receiving coil In the
상기 PDU 회로판(2)은 하드웨어 및 비용 효율이 높은 자율 무선충전 장치의 중앙에 위치하고, 송전 코일(1)이 일정 스트로크 만큼 이동할 수 있는 스트로크 존을 포함하여 상기 송전 코일(1)이 감지 위치로 이동하도록 제어하는 회로이다.The
따라서 본 발명은 기존 평평한 플레이트 상의 엣지 또는 가장자리에 놓인 무선기기를 충전하기 위해 플레이트의 상하 좌우 방향의 끝단까지 코일을 이동시켜야하는 바람직하지 못한 문제점을 해결함과 동시에 스트로크 존을 약 4배 이상 작게 줄여주는 구조로서 전체적인 시스템 효율과 성능을 향상시킬 수 있다.Accordingly, the present invention solves the undesirable problem of moving the coil to the end of the plate in the vertical direction to charge the wireless device placed at the edge or the edge of the existing flat plate, while reducing the stroke zone by about 4 times smaller. The main structure can improve the overall system efficiency and performance.
또한 PDU 회로판(2)을 고정하는 PDUP(C)에도 소정의 회로가 설치될 수 있다.In addition, a predetermined circuit may be installed in the PDUP (C) for fixing the
예를 들어 PDU 회로판(2)의 PCB 기판 넓이 : 9.8 × 9.3 = 91.14 cm2이고, 실제 스트로크 존의 넓이 : 6.5 × 6.5 = 42.25 cm2 이면, (91.14 - 42.25)/(91.14) = 53.64% 의 면적을 절감할 수 있다.For example, if the PCB board width of the
송전 코일(1)의 이동 범위를 규정한 스트로크 존 내에서 X축, Y축으로 이동할 수 있는 송전 코일(1)이 신속히 이동하여 무선기기의 수전 코일의 위치를 검출할 수 있다. In the stroke zone defining the movement range of the
즉 스트로크 존 내에 위치하는 무선기기라면 최소 사이즈의 PDU 회로판(2) 내의 송전 코일(1)의 움직임만으로 무선기기의 수전 코일의 위치를 추적할 수 있다. That is, if the wireless device is located in the stroke zone, the position of the power receiving coil of the wireless device can be tracked only by the movement of the
예를 들어 3cm × 4cm 면적의 스트로크 존인 경우 상기 송전 코일(1)은 3cm × 4cm 면적 내에서 수직 또는 수평으로 이동할 수 있다.For example, in the case of a stroke zone of 3 cm by 4 cm, the
또한 PDU 회로판(2)은 도면과 같이 스트로크 디멘젼(Type #1) 혹은 PDUP 디멘젼과 같은 넓이(Type #2) 위에 PDU 회로가 구현된다.In addition, the
또는 도 4에 도시된 바와 같이, A, B 공간에는 전력송신 회로, 위치 검출 및 이동 장치 제어회로가 설치될 수 있어, 이중으로 적층하는 문제를 해결하고 무선 충전 장치의 두께가 슬림해진다.Alternatively, as shown in FIG. 4, power transmission circuits, position detection, and mobile device control circuits may be installed in the spaces A and B, thereby solving the problem of double stacking and reducing the thickness of the wireless charging device.
또한 공간 C는 스마트폰 위치 검출 유닛 회로판이 설치되는 공간이 된다. 공간 C의 중앙에 이동장치의 스트로크 만큼의 면적 혹은 넓이를 가지는 PDU 회로판을 설치하면 회로비용을 크게 줄일 수 있다. In addition, the space C becomes a space where the smartphone position detection unit circuit board is installed. By installing a PDU circuit board in the center of space C having an area or area equal to the stroke of the moving device, the circuit cost can be greatly reduced.
단, PDUP는 그대로 두거나 PDU PCB 연장선 상에 PDUP를 만들어, 즉, 상기 PDU 회로판 PCB에 전기적 회로 없이 판(Board)만 연장하여 형성된 PDUP(C)와 결합시켜, PDU+PDUP 콤보 회로판을 설치할 수 있다.However, the PDUP may be left as it is or a PDUP is made on the PDU PCB extension line, that is, the PDU + PDUP combo circuit board may be installed by combining with the PDUP (C) formed by extending only a board without an electrical circuit to the PDU circuit board PCB. .
또한 도 4와 같이 PDUP 디멘젼과 같은 크기의 PDU 회로판(2)을 구현할 수도 있는데, 주어진 시스템의 최적 충전 효율을 향상시키기 위해 케이스의 내부 장치 및 제어 방식을 변경할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 4, a
본 발명의 일실시예로서, 제어 신호에 의해 PDU 회로판(2)이 ON되면 무선기기의 위치를 찾는다. 다음 PDU 회로판(2)을 OFF 시킨 후 해당 위치로 송전 코일(1)을 이동시켜, 주어진 충전 시스템에서의 최적의 충전 효율로 극대화시키고, 그로 인한 충전 시간도 단축시킬 수 있다.As an embodiment of the present invention, when the
이 때 상기 PDU 회로판(2)이 아닌 송전 코일(1)을 이동시킬 수도 있는데, 예를 들어 상기 PDU 회로판(2)과 송전 코일(1)은 같이 움직일 수 있지만, 따로 따로 움직일 수 있다.In this case, the
다른 실시예로 충전과 연계하여 이동시킨 PDU 회로판(2)은 중앙에 그대로 고정시켜 놓은 채로 송전 코일(1)을 이동시킬 수 있다.In another embodiment, the
예를 들어 상기 PDU 회로판(2)이 온(ON)되면 무선기기의 위치를 찾고, 상기 PDU 회로판(2)을 오프(OFF) 시킨 후 해당 위치로 송전 코일(1)을 이동시킨다.For example, when the
즉, 특정 이동체를 타고 이동하는 송전 코일, 무선충전기기의 수전 코일(R)이 동축선 상에 있도록 하여 최적 충전 효율을 유지할 수 있도록 한다.That is, the power transmission coil, the power receiving coil (R) of the wireless charger to move on a specific moving body to be on the coaxial line to maintain the optimum charging efficiency.
따라서 본 발명에 따른 트레이형 케이스는 이동장치의 스트로크 존을 종래 대비 약 4배 이상 작게 줄여주는 구조이기 때문에 이동 장치의 크기와 이동 거리를 줄여주게 되어 이동장치의 크기를 줄일 수 있고 견고한 소형 장치의 구현이 가능하다.Therefore, since the tray-type case according to the present invention has a structure that reduces the stroke zone of the moving device by about 4 times smaller than the conventional one, the size and moving distance of the moving device can be reduced, thereby reducing the size of the moving device and providing a solid compact device. Implementation is possible.
본 발명의 일실시예로서 상기 무선기기의 위치를 찾는 프로세스는 외부 진동이나 충격(자동차의 경우, 둔덕, 커브, 급정거 등)에 의해 무선기기의 위치 변위가 발생한 경우, MCU(100)가 이물질 검출을 위해 사용되는 전력 손실 방식을 활용하여 주기적인 전력손실 값 모니터링을 통해 감지된 위치 방향으로 일정 시간 내에 송전 코일이 이동하여 무선기기를 충전하는 프로세스이다.As an embodiment of the present invention, the process of finding the location of the wireless device may be performed by the
한편, 아래 표 1과 같이 iPhone 4, 4S, 5, 5S, 6, 6Plus, 6S, 7, 8, 8Plus Series와 iPad touch(5th Gen.) 등에 대한 W × L × T 디멘젼(단위 : mm)을 정리하였다.Meanwhile, as shown in Table 1, W × L × T dimensions (unit: mm) for iPhone 4, 4S, 5, 5S, 6, 6Plus, 6S, 7, 8, 8Plus Series, and iPad touch (5th Gen.) are shown. In summary.
(5th Gen.)iPod touch
(5th Gen.)
상기 표 1에서 보는 바와 같이, 스트로크 존(3cm × 4cm)을 기준 규격으로 하여 송전 코일(예 : A3 코일)이 실제로 이동하는 스트로크 존 내에서만 무선기기 위치를 검출하면 되는 것이기 때문에 PDU는 도 2와 같이 스트로크 존(Type #1) 혹은 PDUP 디멘젼과 같은 넓이(Type #2) 위에 PDU 회로를 구현하면 된다.As shown in Table 1, since the position of the wireless device only needs to be detected within the stroke zone in which the power transmission coil (for example, A3 coil) actually moves on the basis of the stroke zone (3 cm × 4 cm), the PDU is shown in FIG. Similarly, the PDU circuit may be implemented over a stroke zone (Type # 1) or an area (Type # 2) such as a PDUP dimension.
이러한 분석결과는 당사의 무선기기 전용 자율충전기 구현 시, 무선기기가 트레이 내에 어느 위치에 있든지 상관없이 최소의 송전 코일의 스트로크 존과 PDU 회로로써 그 위치를 추적하여 최적 충전이 가능하다는 것을 의미한다.The results of this analysis indicate that the optimal charging can be achieved by tracking the position with the stroke zone and the PDU circuit of the smallest transmission coil, regardless of the position of the wireless device in the tray. .
만일 본 발명의 다양한 실시예로서 웨어러블 기기나 디지털 카메라용 배터리를 충전시킬 경우 보다 넓은 영역을 커버하는 PDUP 디멘젼과 같은 크기의 PDU 회로판(2)을 구현해야 한다.According to various embodiments of the present invention, when charging a battery for a wearable device or a digital camera, a
따라서 본 발명은 하드웨어 및 비용 효율이 높은 자율 무선충전 장치로 무선기기 전용 자율 충전기 구현 시, 무선기기가 트레이 내의 어느 위치에 있든지 상관없이 최소형 PDU 회로로써 무선기기의 위치를 추적하여 최적 충전이 가능하도록 한다.Therefore, in the present invention, when the autonomous charger dedicated to the wireless device is implemented as a hardware and a cost-effective autonomous wireless charging device, the optimal charging is possible by tracking the location of the wireless device with the smallest PDU circuit regardless of which location the wireless device is in the tray. Do it.
도 9에서 보는 바와 같이 e · f 의 2차원 디멘젼을 가지는 트레이형 무선충전기 패드는 바로 밑에 최소의 에어 갭(air gap)을 사이에 두고 적층 구조로 스마트폰 수전회로 중심위치를 검출, 판별을 위한 별도의 스마트폰 위치 검출코일을 설치할 수 있다. As shown in FIG. 9, a tray-type wireless charger pad having a two-dimensional dimension of e · f is used to detect and determine the center position of a smartphone receiver circuit in a stacked structure with a minimum air gap therebetween. A separate smartphone location detection coil can be installed.
도 9는 트레이형 무선충전기의 패드 상에 스마트폰을 거치시킨 다고 할 때, 스마트폰 W × L 크기(면적)에 따라 그려지는 스마트폰 내에 탑재된 수전코일 중심위치의 궤적 범위와 수전코일이 위치하는 면 궤적 범위를 표시한 것이다. FIG. 9 shows that when the smartphone is mounted on a pad of a tray type wireless charger, the trajectory range of the center of the faucet coil mounted on the smartphone drawn according to the size of the smartphone W × L and the faucet coil are located. It shows the surface trajectory range.
본 발명에 따른 트레이형 무선충전기 패드의 2차원 디멘젼은 e · f 이다(면적 A1). The two-dimensional dimension of the tray-type wireless charger pad according to the present invention is e · f (area A1).
상기 트레이형 무선충전기 패드 내에 스마트폰을 임의 거치할 시, 스마트폰 내 탑재된 수전코일 중심위치 궤적의 범위를 표시하면 사각형 a · b 내부가 된다(면적 A3).When the smartphone is arbitrarily mounted in the tray-type wireless charger pad, the range of the center position trajectory of the faucet coil mounted in the smartphone is displayed to be inside the rectangle a · b (area A3).
수전코일 전체 면적이 패드 상에 터치되는 면 궤적 범위를 표시하면 둥근 곡선(코일 외곽 원주의 1/4에 해당하는 곡선)의 모서리를 가지는 둥근 직사각형 내부가 된다(면적 A2 = c · d - (1 - π/4) × D2).When the total area of the faucet coil indicates the area of the surface trajectory that is touched on the pad, it becomes the inside of a rounded rectangle having a corner of a round curve (curve corresponding to one quarter of the coil outer circumference) (area A2 = c · d-(1 π / 4) × D 2 ).
본 발명에서 수전코일의 궤적 범위를 정량화하기 위해 트레이형 무선충전기 패드의 2차원 디멘젼은 e · f = 10 cm × 18cm인 것으로 가정하고, 면적 A1 = 180cm2인 것으로 가정한다. In the present invention, in order to quantify the trajectory range of the faucet coil, it is assumed that the two-dimensional dimension of the tray-type wireless charger pad is e · f = 10 cm × 18 cm, and the area A1 = 180 cm 2 .
여기서 트레이형 무선충전기 패드 상에 최근까지 시중에 널리 판매된 스마트폰 기종 중 가장 작은 디멘젼을 가지는 iPhone 6S 또는 iPhone 7을 거치하는 것으로 가정하면, 스마트폰 W × L 디멘젼은 hW × hL = 6.71cm × 13.83cm이다.Here, suppose the iPhone 6S or iPhone 7 with the smallest dimension on the tray-type wireless charger pad until recently sold on the market, the smartphone W × L dimension is h W × h L = 6.71 cm x 13.83 cm.
따라서 수전코일이 내장된 케이스를 장착한 iPhone 6S, iPhone 7을 트레이 패드 상에 임의 거치 했을 때, 면적 A2, A3는 각각 c · d - (1 - π/4) × D2 = 46.9 cm2, a · b = 13.718 cm2이 되어 본 발명의 검출회로판은 선행기술의 검출회로와 비교할 때 다음과 같은 회로 구성 면적 비율을 갖는다(여기에서 표 1을 참고하여 D = 33mm, a, b, c, d 는 각각 a = c - D, b = d - D, c = e - 2w, d = f · 2l로 표현된다. 여기서 W = (hW - D) / 2, L = (hL - D) /2 이다).Therefore, when iPhone 6S and iPhone 7 equipped with a case with a built-in faucet coil are randomly mounted on a tray pad, the areas A2 and A3 are respectively c · d-(1-π / 4) × D 2 = 46.9 cm 2 , When a · b = 13.718 cm 2 , the detection circuit board of the present invention has the following circuit construction area ratios as compared with the detection circuits of the prior art (where D = 33 mm, a, b, c, d is expressed as a = c-D, b = d-D, c = e-2w, d = f · 2l, where W = (h W -D) / 2, L = (h L -D) / 2).
면적 A2를 갖는 검출회로는 면적 A1을 갖는 검출회로 대비, 26.1%의 면적 ((A2 / A1) × 100%)을 차지하는 검출회로로 구현되며, 검출회로는 트레이의 정 중앙에 위치한다.The detection circuit having the area A2 is implemented as a detection circuit occupying 26.1% of the area ((A2 / A1) × 100%) compared to the detection circuit having the area A1, and the detection circuit is located at the center of the tray.
면적 A3를 갖는 검출회로는 면적 A1을 갖는 검출회로 대비, 7.62%의 면적((A3 / A1) × 100%)을 차지하는 검출회로로 구현되며, 검출회로는 트레이의 정 중앙에 위치한다.The detection circuit having the area A3 is implemented as a detection circuit occupying 7.62% of the area ((A3 / A1) × 100%) compared to the detection circuit having the area A1, and the detection circuit is located at the center of the tray.
달리 표현하면, 면적 A1을 갖는 선행기술의 검출회로는 면적 A2, A3를 갖는 본 발명의 검출회로 대비, 3.84배(약 4배)와 약 13배의 회로판 크기로 구현된다는 의미이다(A1 / A2 = 3.84, A1 / A3 = 13.1).In other words, the detection circuit of the prior art having the area A1 is implemented with a circuit board size of 3.84 times (about 4 times) and about 13 times that of the detection circuit of the present invention having areas A2 and A3 (A1 / A2). = 3.84, A1 / A3 = 13.1).
이렇기 때문에 선행 기술의 검출 회로는 수전코일 중심에 대한 X-Y 추적 스캔 속도도 그만큼 비례적으로 느려지게 되고, 회로비용도 그만큼 비례적으로 많이 소요된다.For this reason, the detection circuit of the prior art slows the X-Y tracking scan rate about the center of the faucet coil proportionally, and the circuit cost is proportionally high.
따라서 본 발명에서 설명되고 있는 트레이형 무선충전기의 스마트폰 위치 검출회로는 기본 선행기술에서의 검출회로보다 스마트폰 수전회로 중심위치 판별속도 및 검출회로 제작 소요비용 측면에서 각각 그 방식에 따라 근사적으로 최소 약 4배 ~ 13배의 효율을 낼 수 있는 회로라 볼 수 있다.Therefore, the smartphone position detection circuit of the tray-type wireless charger described in the present invention is approximate in accordance with the method in terms of the center position discrimination speed of the smart phone receiver circuit and the manufacturing cost of the detection circuit than the detection circuit of the basic prior art. It is a circuit that can achieve at least about 4 to 13 times efficiency.
도 5에서처럼 본 발명의 일실시예에 따라, 코일을 이동시키는 이동장치는 X축 레일(21)과 Y축 레일(22)이 X축, Y축으로 크로스 되어 있는 상태에서 크로스 결합된 중앙 부분에 제2 슬라이드 베어링(42), X축 랙기어(311), X축 모터(31), Y축 모터(32), 제1 슬라이드 베어링(41)로 이루어지며, 이동제어장치와 연동된다.According to an embodiment of the present invention as shown in Figure 5, the moving device for moving the coil is in the center portion cross-coupled in the state that the
상기 이동제어장치는 PDU 회로판(2) 또는 PDUP(C)와도 장착되어 연동된다.The movement control device is also interlocked with the
송전 코일(1)이 일정 위치로 이동하는 것은, 상기 X축 모터(31)의 작동에 따라 상기 제2 슬라이드 베어링(42)에 결합된 Y축 레일(22)은 상기 X축 레일(21)을 따라 이동한 후, 상기 Y축 모터(32)의 구동에 따라 Y축 레일(22)에 결합된 슬라이더는 Y축 레일(22) 방향으로 이동하여 무선충전의 최적 위치에 도달하도록 한다. As the
구체적으로, X축 레일(21)은 상기 하측 커버(2)의 일단에서 타단 끝까지 가로질러 고정되는 장치이다. 그럼으로써 X축 레일(21)에 고정되어 움직이는 Y축 레일(22)이 중앙 코일을 신속하게 특정 위치로 이동시킬 수 있다.Specifically, the
상기 X축 레일(21)에 수직으로 형성되는 Y축 레일(22)은 X축 및 Y축 방향으로 슬라이더에 고정 결합된 중앙 코일이 이동하여 무선 충전의 최적 위치에 도달토록 한다.The Y-
상기 Y축 레일(22)은 상기 X축 모터(31)가 내부에 감싸여지도록 형성되는 제1 관통홀과 상기 X축 모터(31)에 수직으로 형성되는 Y축 모터(32)가 감싸여져 외부에서 안보이도록 하는 제2 관통홀이 형성되는 레일이다.The Y-
여기에서 상기 X축 모터(31)와 Y축 모터(32)는 상기 Y축 레일(22)에 형성된 결합홀에 결합될 수 있는데, 상기 X축 모터(31)와 Y축 모터(32)는 측면에서 봤을 때 상측 부분으로 노출된 영역과 상기 결합홀의 하측 부분으로 노출된 영역이 같고, 상기 결합홀의 상측 부분으로 노출된 영역은 슬라이더와 Y축 레일(22) 사이의 공간으로 슬라이더가 Y축으로 움직이는 데 방해가 안 되도록 설치되며, 상기 결합홀의 하측 부분으로 노출된 영역은 Y축 레일(22)과 X축 레일(21) 사이의 공간으로 Y축 레일(22)이 X축을 따라 움직이는 데 방해가 안 되도록 설치된다.Here, the
따라서 본 발명은 가이드 레일과 슬라이더의 사이에 구동부(구동 모터, 랙 앤 피니언)를 배치한 특화된 구조로 사각 지대 제거, 안정적 주행(부드러운 움직임, 소음 제거)을 얻을 수 있다.Therefore, the present invention can achieve blind spot removal and stable running (smooth movement, noise reduction) with a specialized structure in which a driving unit (drive motor, rack and pinion) is disposed between the guide rail and the slider.
도 5에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 X축 레일(21)에는 상측부에 X축 랙기어(311)를 부착 고정 시키고, X축 모터(31)의 X축 피니언기어(313)와 맞물리도록 배치한 후 상기 X축 레일(21)의 양측면에는 제2 슬라이드 베어링(42)이 위치한다.As shown in FIG. 5, the
상기 X축 모터(31)의 위치를 잡아주는 Y축 레일(22)과 X축 레일(21) 사이를 연결하는 관통홀에 X축 모터(31)와 Y축 모터(32)를 끼워 넣는다.The
상기 관통홀(320)에 Y축 모터(32)를 삽입하고 상기 Y축 레일(22) 상에 형성된 결합홀에 고정한다.The Y-
E자 형상으로 이루어진 제1 슬라이드 베어링(41)의 하단부를 Y축 레일(22)의 양측단부에 결합시킨다.The lower ends of the
이때도 상기 Y축 레일(22)의 양측부는 계단식으로 굴곡져 굴곡진 부분이 상기 제1 슬라이드 베어링(41)의 하단부에 삽입된다.At this time, both sides of the Y-
Y축 모터(32)의 Y축 랙기어(321)와 맞물려 회전하는 Y축 피니언기어(323)를 결합한다.The Y-
상기"E"자 형상 중 상단 형상에 슬라이더를 결합하여 상기 슬라이더가 X축을 따라 임의 위치로 이동할 수 있도록 한다.A slider is coupled to an upper shape of the “E” shape to allow the slider to move to an arbitrary position along the X axis.
상술한 조립된 X축 레일(21)과 Y축 레일(22)을 하측 커버에 삽입하고, 상기 X축 레일(21)만 상기 하측 커버의 내측면에 고정한다.The assembled
따라서 상기 X축 레일(21)은 움직일 수 없지만 상기 X축 레일(21)의 상측부에 있는 Y축 레일(22)이 X축 방향으로 이동할 수 있고, 임의의 X축 방향으로 이동한 후 슬라이더가 임의의 Y축 방향으로 이동할 수 있게 된다.Therefore, the
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 주변에 얇은 테두리로 둘러 쌓인 트레이에 스마트폰을 충전하는 경우 트레이 중앙의 스트로크 존 내에서만 코일이 이동하도록 하여 충전 효율을 높이는 것을 보여주고(수평 수납 콘솔), 수직 방향으로 삽입하는 틈이 형성된 자동차용 콘솔 박스에 스마트폰을 충전하는 경우 스트로크 존 내에서만 코일이 이동하도록 하여 충전 효율을 높이는 것을 보여주며(포켓용 콘솔), 사선 방향으로 경사판이 형성된 자동차용 콘솔 박스에 스마트폰을 충전하는 경우 스트로크 존 내에서만 코일이 이동하도록 하여 충전 효율을 높이는 것을 보여준다(경사 스탠드 콘솔). Figure 7 shows that when charging the smartphone in a tray surrounded by a thin border around in accordance with an embodiment of the present invention to increase the charging efficiency by moving the coil only in the stroke zone of the center of the tray (horizontal storage console) When charging a smartphone in a car console box with a gap to be inserted in the vertical direction, the coil moves only within the stroke zone to increase the charging efficiency (pocket console), and the car has a slanted plate formed in a diagonal direction. When charging the smartphone in the console box, the coil is moved only within the stroke zone to increase charging efficiency (tilt stand console).
도 8에 도시된 바와 같이 본 발명은 트레이형 케이스 내 충전 패드에 스마트폰의 위치에 따른 수전 코일의 존재 범위를 보여준다. As shown in FIG. 8, the present invention shows the presence range of the power receiving coil according to the position of the smartphone on the charging pad in the tray-like case.
스마트폰이 비스듬히 놓일 때 수전코일의 외곽선은 안으로 밀려들어 가고, 수전코일이 존재하는 범위는 모서리가 둥근 사각형 내부가 되는 것을 보여준다.When the smartphone is placed at an angle, the outline of the faucet coil is pushed in, and the range of the faucet coil shows that the inside of the square is a rounded corner.
도 10에 도시된 바와 같이 송전 코일(1)에 대응하는 수전 코일(1-1)은 PDU 회로판(2)에 의해 감지된 위치로 이동장치(150)에 의해 이동되는 데, 이동장치(150)는 MCU(100)에 의해 제어되고, 링 카운터 & 스위치(104, 105)에 의해 PDU 회로판(2)에서 무선 기기의 위치를 일정 시간 단위로 레벨 검출기(103)를 통해 검출한 다음 MCU(100)가 이동장치(150)로 송전 코일(1)을 이동시키고 반송파 증폭기(101), 디지털 전류계(102) 등을 통해 송전 코일(1)에 전력을 공급한다.As shown in FIG. 10, the power receiving coil 1-1 corresponding to the
무선기기의 위치 변화 여부는 디지털 전류 측정계에 의해 급격한 전류 변화를 순간적으로 인식하도록 하여 언제든지 무선기기의 위치 변화 여부를 판단함으로써 수전 코일 중심 위치를 추적하도록 PDU 회로판(2)을 재가동시키는 방법이 있다.Whether or not the position of the wireless device is changed by the digital current meter to instantly recognize the sudden change in the current by any time there is a method of reactivating the PDU circuit board (2) to track the center position of the power receiver coil by determining whether or not the position of the wireless device.
그 다음으로 도 11에 도시된 바와 같이, 항시 작동하는 이물질 검출 기능 수행시 전력송신기(충전기기)가 약 매 2초 마다 수신기로부터 보고되어 오는 수신기의 수신 전력(Reported Received Power) 값을 송신기의 송출 출력 전력에서 뺀 나머지인 손실 전력값을 추정하여 일정한 임계값을 넘어서는 경우, 두 코일 간의 중심축이 많이 벌어진 것으로 판단하고 곧 바로 이동장치의 제어 보드(예 : MCU)에 명령하여 송전 코일로 수전 코일 중심 위치를 커플링시킨다.Next, as shown in FIG. 11, the transmitter transmits the reported Received Power value of the receiver, which is reported by the power transmitter (charger) every two seconds when the foreign substance detection function is operated at all times. In case of exceeding a certain threshold by estimating the loss power value subtracted from the output power, it is judged that the central axis between the two coils is large, and immediately commands the control board (e.g. MCU) of the mobile device to receive the power coil. Coupling the center position.
일 실시예로서 PLoss = PPT ― PPR 라 하면, 이 때 PPT = PIn ― PPTLoss, PPR = POut + PPRLoss를 이용하여 전력 손실값(PLoss)을 계산하여 임계값과 비교후 무선기기의 위치 변화 여부를 판별하고, 위치 변화가 확인되면 PDU 회로판(2)을 온(ON)시킨 후 수전 코일 중심 위치를 추적한다.In one embodiment P Loss = PT P - P PR if la, where P PT = P In ― P PTLoss , P PR = P Out + Calculate the power loss value (P Loss ) using P PRLoss to determine the position change of the wireless device after comparison with the threshold value, and if the position change is confirmed, turn on the PDU circuit board (2) and then center the receiving coil Keep track of your location.
도 10은 검출 감도가 좋고 위치 분해능이 높은 인덕션 코일을 사용하는 검출코일 회로판을 사용한다. X, Y축으로는 링 카운터 및 스위치를 달아 대략적 위치검출을 하며 간단한 전류 측정계를 사용하여 수전코일 중심 위치에 대한 정밀추적을 하여 송전코일을 탑재한 이동장치로 하여금 수전코일로 이동케 한다.10 uses a detection coil circuit board using an induction coil having good detection sensitivity and high position resolution. On the X and Y axes, a ring counter and a switch are used to detect the approximate position, and a simple current meter is used to precisely track the center position of the faucet coil so that the mobile device equipped with the transmission coil moves to the faucet coil.
본 발명의 일실시예에 따라 전기 자동차의 충전소에서 지하에 매설된 송전 코일의 스트로크 존을 형성할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to form a stroke zone of a power transmission coil buried underground in a charging station of an electric vehicle.
또는 본 발명의 일실시예에 따라, 복수의 전기 자동차가 주차선에 나란히 주차를 한 후, 지하에 매설된 송전 코일을 본 발명의 X축 레일(21)과 Y축 레일(22)을 따라 스트로크 존 내에서 이동시켜 송전 코일과 수전 코일(R)이 동축선 상에 있도록 하여 하드웨어 비용 절감, 전력 절감 등 충전소의 하드웨어 및 비용 효율 증가의 특장점을 제공할 수 있다.Alternatively, according to an embodiment of the present invention, after a plurality of electric vehicles parked side by side on the parking line, the transmission coil embedded in the basement strokes along the
따라서 본 발명은 무선기기의 장착 위치를 한정하는 트레이형 케이스 형태뿐만 아니라 무선충전을 이용하는 다양한 기기 또는 장치 또는 차량에 사용될 수 있는 것이다.Therefore, the present invention can be used in a variety of devices or devices or vehicles using wireless charging as well as in the form of a tray-type case defining a mounting position of the wireless device.
1 : 송전 코일
1-1 : 수전 코일
2 : PDU 회로판
3 : PDUP
21 : X축 레일
22 : Y축 레일
31 : X축 모터
32 : Y축 모터
41 : 제1 슬라이드 베어링
42 : 제2 슬라이드 베어링
100 : MCU
101 : 반송파 증폭기
102 : 디지털 전류계
103 : 레벨 검출기
104, 105 : 링 카운터 & 스위치
150 : 이동장치
311 : X축 랙기어
313 : X축 피니언기어
320 : 관통홀
321 : Y축 랙기어
323 : Y축 피니언기어1: power transmission coil
1-1: Faucet coil
2: PDU circuit board
3: PDUP
21: X axis rail
22: Y axis rail
31: X axis motor
32: Y axis motor
41: first slide bearing
42: second slide bearing
100: MCU
101: carrier amplifier
102: digital ammeter
103: level detector
104, 105: Ring Counters & Switches
150: moving device
311: X axis rack gear
313: X axis pinion gear
320: through hole
321: Y-axis rack gear
323: Y-axis pinion gear
Claims (5)
상기 자율 무선충전 장치의 중앙 부분에 위치하고 상하 좌우 방향으로 이동할 수 있는 스트로크 디멘젼에서만 송전 코일을 이동시키는 것을 특징으로 하는 하드웨어 및 비용 효율이 높은 자율 무선충전 장치.In the hardware and cost-effective autonomous wireless charging device employing a tray-type case, including a mobile unit for moving the power transmission coil to the position sensed by the PDU circuit board,
Hardware and cost-effective autonomous wireless charging device, characterized in that for moving the transmission coil only in the stroke dimension located in the center portion of the autonomous wireless charging device that can move in the vertical direction.
상기 자율 무선충전 장치는 내부에 무선기기 위치를 검출하는 PDU 회로판을 더 포함하되, 상기 스트로크 디멘젼 내에서만 상기 PDU 회로판과 대응하여 송전 코일이 이동함으로써 무선기기를 충전하는 것을 특징으로 하는 하드웨어 및 비용 효율이 높은 자율 무선충전 장치.The method of claim 1,
The autonomous wireless charging device further includes a PDU circuit board for detecting a location of the wireless device therein, wherein the transmission coil moves in correspondence with the PDU circuit board only within the stroke dimension to charge the wireless device. This high autonomous wireless charging device.
상기 PDU 회로판의 PCB에 전기적 회로 없이 판(Board)만 연장하여 형성된 PDUP(Position detection unit plate)를 결합시킨 PDU/PDUP 콤보 회로판을 설치함으로써 무선기기의 수전코일의 중심 위치를 추적할 수 있는 것을 특징으로 하는 하드웨어 및 비용 효율이 높은 자율 무선충전 장치.The method of claim 2,
By installing a PDU / PDUP combo circuit board combined with a PDUP (Position Detection Unit Plate) formed by extending only a board without an electrical circuit to the PCB of the PDU circuit board, it is possible to track the center position of the power receiver coil of the wireless device. Hardware and cost-effective autonomous wireless charging device.
상기 이동장치는,
가이드 레일과 슬라이더의 사이에 구동부가 배치되는 슬라이드 베어링 방식을 이용한 X-Y 가이드를 사용하는 것을 특징으로 하는 하드웨어 및 비용 효율이 높은 자율 무선충전 장치.The method of claim 1,
The mobile device,
Hardware and cost-effective autonomous wireless charging device, characterized in that to use the XY guide using a slide bearing method is disposed between the guide rail and the slider.
상기 무선충전 장치의 위치를 찾는 프로세스는 외부 진동이나 충격에 의해 무선기기의 위치가 변한 경우, 디지털 전류 측정계를 사용하여 급격한 전류 변화 발생시 순간 인식을 하게 함으로써 무선 기기의 위치 변화 여부를 판단하여 수전 코일의 중심 위치를 추적하도록 하고,
이물질 검출을 위해 사용되는 전력 손실 방식을 활용하여 주기적인 전력손실 값 모니터링을 통해 감지된 위치 방향으로 일정 시간 내에 송전 코일을 이동시켜 무선기기가 자율 충전을 하는 프로세스인 것을 특징으로 하는 하드웨어 및 비용 효율이 높은 자율 무선충전 장치.The method of claim 1,
In the process of finding the location of the wireless charging device, when the location of the wireless device is changed by external vibration or shock, the digital current meter is used to recognize the moment when a sudden current change occurs. To track the center of the,
Hardware and cost-effectiveness, which is a process of autonomous charging by a wireless device by moving the power transmission coil within a certain time through the monitoring of power loss value by using the power loss method used to detect foreign substances within a predetermined time. This high autonomous wireless charging device.
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