KR20190118297A

KR20190118297A - 무선 통신 코일을 구비한 무선충전장치

Info

Publication number: KR20190118297A
Application number: KR1020180041467A
Authority: KR
Inventors: 임성현
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2018-04-10
Filing date: 2018-04-10
Publication date: 2019-10-18

Abstract

본 실시 예는 무선 통신 코일을 구비한 무선충전장치에 관한 것이다.
본 실시 예에 따른 무선충전장치는 기판과, 기판 상에 배치되는 차폐재와, 차폐재 상에 배치되는 무선 충전 코일 모듈과, 차폐재 상에 배치되고, 무선 충전 코일 모듈을 둘러싸도록 수평 방향으로 복수번 권선되어 형성되는 무선 통신 코일을 포함한다. 차폐재는 720μ 내지 880μ의 투자율을 가질 수 있다.

Description

무선 통신 코일을 구비한 무선충전장치 {WIRELESS CHARGER HAVING WIRELESS COMMUNICATION COIL}

본 실시 예는 무선 통신 코일을 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.

또한, 휴대용 단말은 이동 통신 및 정보처리 기술의 발전으로 인하여 화상 통화뿐만 아니라, 컨텐츠 서비스와 같은 다양 한 무선 인터넷 서비스를 제공한다. 이러한 휴대용 단말은 전술한 서비스를 제공하고자 NFC(Near Field Communication) 기술을 적용하고 있다. NFC 기술은 13.56MHz의 주파수 대역을 사용하는 비접촉식 근거리 무선 통신으로서, 10cm 이내의 가까운 거리에 있는 단말기들 사이에서 쌍방향으로 데이터를 전송하는 통신 기술을 의미한다.

아울러, 최근의 휴대용 단말은 사용자 편의성을 증대시키기 위하여 전술한 NFC 기능을 무선 통신 코일에 무선 충전 기능을 가진 무선 충전 코일을 동시에 제공하는 형태로 무선충전장치의 설계 기술이 발전하고 있다.

본 실시 예는 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로 본 실시 예의 목적은 무선 통신 코일을 구비한 무선충전장치를 제공하는 것이다.

또한 본 실시 예는 무선 통신과 무선 충전이 가능한 무선 통신 코일을 구비한 무선충전장치를 제공하는 것이다.

또한 본 실시 예는 소형화된 무선 통신코일을 구비한 무선충전장치를 제공하는 것이다.

또한 본 실시 예는 구조가 단순한 무선 통신 코일을 구비한 무선충전장치를 제고하는 것이다.

또한 본 실시 예는 제조 공정이 간소화된 무선 통신 코일을 구비한 무선충전장치를 제공하는 것이다.

또한 본 실시 예는 제조 비용이 절약되는 무선 통신 코일을 구비한 무선충전장치를 제공하는 것이다.

또한 본 실시 예는 공정성 및 신뢰성을 가지면서도 인식률이 높은 무선 통신 코일을 구비한 무선충전장치를 제공하는 것이다.

또한 본 실시 예는 무선 통신 코일 및 무선 충전 코일에 따른 투자율 개선 및 절충된 투자율을 가지는 무선 통신 코일을 구비한 무선충전장치를 제공하는 것이다.

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

본 실시 예에 따른 무선충전장치는 기판; 상기 기판 상에 배치되는 차폐재; 상기 차폐재 상에 배치되는 무선 충전 코일 모듈; 및 상기 차폐재 상에 배치되고, 상기 무선 충전 코일 모듈을 둘러싸도록 수평 방향으로 복수번 권선되어 형성되는 무선 통신 코일;을 포함한다. 상기 차폐재는 720μ 내지 880μ의 투자율을 가질 수 있다.

또한 본 실시 예에 따른 무선충전장치는 기판; 상기 기판 상에 배치되는 차폐재; 상기 차폐재 상에 배치되는 무선 충전 코일 모듈; 및 상기 차폐재를 둘러싸도록 측면에 수직방향으로 적층하여 권선된 무선 통신 코일을 포함한다.

또한, 본 실시 예에 따른 무선충전장치는 기판; 상기 기판 상에 배치되는 차폐재; 상기 차폐재 상에 배치되는 무선 충전 코일 모듈; 및 상기 차폐재상에 배치되고, 상기 무선 충전 코일 모듈과 이격되어 상기 무선 충전 코일 모듈을 둘러싸도록 수직방향으로 적층하여 권선된 무선 통신 코일을 포함하고, 상기 차폐재는 바닥부와 상기 바닥부로부터 연장되는 차폐월을 포함하고, 상기 무선 통신 코일은 상기 차폐월로부터 이격되어 배치된다.

본 실시 예에 따른 무선 통신 코일을 구비한 무선충전장치에 대한 효과를 설명하면 다음과 같다.

본 실시 예에 따른 무선 통신 코일을 구비한 무선충전장치는 무선 통신 코일의 구성에 따른 제조 공정이 간소화할 수 있다.

또한 무선 통신 코일을 스파이럴 형태로 구성함으로써, 무선 통신 및 무선 충전에 대한 효율성을 극대화할 수 있다.

또한 무선 통신 코일을 헬리컬 형태로 구성함으로써, 무선 통신 및 무선 충전에 대한 효율성을 극대화 할 수 있다.

또한 본 실시 예에 따른 무선 통신 코일을 구비한 무선충전장치는 발열 효과 및 차폐 효과를 개선할 수 있다.

또한 본 실시 예에 따른 무선 통신 코일을 구비한 무선충전장치는 제조 비용이 절약되면서도 인식률을 우수하게 유지할 수 있도록 할 수 있다.

또한 본 실시 예에 따른 무선 통신 코일을 구비한 무선충전장치는 코일의 저항 값을 감소시키면서도, 인덕턴스 값을 우수하게 가질 수 있는 효과를 가질 수 있다.

또한 본 실시 예에 따른 무선 통신 코일을 구비한 무선충전장치는 차폐재 상에 무선 충전 코일 및 무선 통신 코일을 구현함으로써, 제조 비용을 절감하고, 제조 공정의 간소화를 실현하며, 소형 및 박형 무선충전장치를 구현할 수 있는 효과를 가질 수 있다.

또한 본 실시 예에 따른 무선 통신 코일을 구비한 무선충전장치는 단일 차폐재에 따른 투자율 절충 및 개선에 따라 무선 충전 코일 및 무선 통신 코일의 신뢰성 유지 및 소형화된 무선충전장치를 구현할 수 있는 효과를 가질 수 있다.

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

이하에 첨부되는 도면들은 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 본 발명에 대한 실시 예들을 제공한다. 다만, 본 발명의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시 예로 구성될 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 무선충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 실시 예에 따른 무선전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 무선충전장치의 분해 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 무선충전장치의 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 무선충전장치의 A-A'를 도시한 측면도이다.
도 6은 도 4에 도시된 무선충전장치의 B-B'를 따라서 절단한 단면도이다.
도 7은 도 4에 도시된 무선충전장치의 C-C'를 도시한 측면도이다.
도 8은 다른 실시 예에 따른 무선충전장치의 분해 사시도이다.
도 9는 도 8에 도시된 무선충전장치의 사시도이다.
도 10은 도 9에 도시된 무선충전장치의 A-A'를 도시한 측면도이다.
도 11은 도 9에 도시된 무선충전장치의 B-B'를 따라서 절단한 단면도이다.
도 12는 도 9에 도시된 무선충전장치의 C-C'를 도시한 측면도이다.
도 13은 또 다른 실시 예에 따른 무선충전장치의 분해 사시도이다.
도 14는 도 13에 도시된 무선충전장치의 사시도이다.
도 15는 도 14에 도시된 무선충전장치의 A-A'를 도시한 측면도이다.
도 16은 도 14에 도시된 무선충전장치의 B-B'를 도시한 측면도이다.
도 17은 또 다른 실시 예에 따른 무선충전장치의 분해 사시도이다.
도 18은 도 17에 도시된 무선충전장치의 사시도이다.
도 19는 도 18에 도시된 무선충전장치의 A-A'를 도시한 측면도이다.
도 20은 도 18에 도시된 무선충전장치의 B-B'를 따라서 절단한 단면도이다.
도 21은 도 18에 도시된 무선충전장치의 C-C'를 도시한 측면도이다.

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, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.

실시예의 설명에 있어서, 각 구성 요소의 "상(위) 또는 하(아래)", "전(앞) 또는 후(뒤) "에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(위) 또는 하(아래)" 및 "전(앞) 또는 후(뒤) "는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되거나 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 배치되어 형성되는 것을 모두 포함한다.

또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

실시예의 설명에 있어서, 무선 전력 충전 시스템상에서 무선 전력을 송신하는 장치는 설명의 편의를 위해 무선 전력 송신기, 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 송신기, 송신단, 송신기, 송신 장치, 송신측, 무선 전력 전송 장치, 무선 전력 전송기, 무선충전장치 등을 혼용하여 사용하기로 한다. 또한, 무선 전력 송신 장치로부터 무선 전력을 수신하는 장치에 대한 표현으로 설명의 편의를 위해 무선 전력 수신 장치, 무선 전력 수신기, 무선 전력 수신 장치, 무선 전력 수신기, 수신 단말기, 수신측, 수신 장치, 수신기 단말 등이 혼용되어 사용될 수 있다.

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.

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 실시 예에 따른 무선충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.

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

일 예로, 무선전력 송신단(10)과 무선전력 수신단(20)은 무선전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 동일한 주파수 대역을 이용하여 정보를 교환하는 인밴드(In-band)통신을 수행할 수 있다. 다른 일 예로 무선전력 송신단(10)과 무선전력 수신단(20)은 무선전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 상이한 별도의 주파수 대역을 이용하여 정보를 교환하는 대역외(Out0of-Band)통신을 수행할 수도 있다.

일 예로, 무선전력 송신단(10)과 무선전력 수신단(20)사이에 교환되는 정보는 서로의 상태 정보뿐만 아니라 제어 정보도 포함될 수 있다. 여기서 송수신단 사이에 교환되는 상태 정보 및 제어 정보는 후술할 실시 예들의 설명을 통해 보다 명확해질 것이다.

상기 인밴드 통신 및 대역외 통신은 양방향 통신을 제공할 수 있으나 이에 한정되지는 않으며, 다른 실시 예에 있어서는 단반향 통신 또는 반이중 방식의 통신을 제공할 수 deh dlTek.

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

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

실시 예에 따른 무선전력 수신단(20)은 전자기기(30)의 각종 상태 정보를 획득할 수도 있다. 일 예로, 전자기기(30)의 상태정보는 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, 전자기기(30)로부터 획득 가능하고, 무선 전력 제어에 활용 가능한 정보이면 족하다.

도 2는 실시 예에 따른 무선전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.

도 2를 참조하면, 무선전력 송신기(200)는 전력 변환부(210), 전력 전송부(220), 무선충전 통신부(230), 제어부(240), 전류센서(250), 온도센서(260), 저장부(270), 팬(280), 타이머(290), 근거리 통신부(201), 무선 통신 코일(202)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기한 무선전력 송신기(200)의 구성은 반드시 필수적인 구성은 아니어서, 그보다 많거나 적은 구성 요소를 포함하여 구성될 수도 있다.

도 2에 도시된 바와 같이 전원부(100)는 공급 전력을 제공할 수 있다. 전원부(100)는 무선전력 송신기(200)에 내장된 배터리에 해당할 수도 있고, 외부 전원일 수도 있다. 실시 예는 전원부(100)의 형태에 제한되지 않는다.

전력 변환부(210)는 전원부(100)로부터 전원이 공급되면, 이를 소정 세기의 전력으로 변환하는 기능을 수행할 수 있다.

이를 위해 전력 변환부(210)는 DC/DC변환부(211), 증폭기(212)를 포함하여 구성될 수 있다.

DC/DC변환부(211)는 전원부(100)로부터 공급된 DC전력을 제어부(240)의 제어신호에 따라 특정 세기의 DC전력으로 변환하는 기능을 수행할 수 있다.

증폭기(212)는 DC/DC변환된 전력의 세기를 제어부(240)의 제어 신호에 따라 조정할 수 있다. 일 예로 제어부(240)는 무선충전 통신부(230)를 통해 무선전력 수신기의 전력 수신 상태 정보 또는 전력 제어 신호를 수신할 수 있으며, 수신된 전력 수신 상태 정보 또는 전력 제어 신호에 기반하여 증폭기(212)의 증폭률을 동적으로 조정할 수 있다. 일 예로, 전력 수신 상태 정보는 정류기 출력 전압의 세기 정보, 수신 코일에 인가되는 전류의 세기 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 전력 제어 신호는 전력 증가를 요청하기 위한 신호, 전력 감소를 요청하기 위한 신호 등을 포함할 수 있다.

전류센서(250)는 구동부(210)에 입력되는 입력 전류를 측정할 수 있다. 전류센서(250)는 측정된 입력 전류 값을 제어부(240)에 제공할 수 있다. 일 예로 제어부(240)는 전류센서(250)에 의해 측정된 입력 전류 값에 기반하여 적응적으로 전원부(100)로부터 전원의 공급을 차단하거나 증폭기(212)에 전력이 공급되는 것을 차단할 수 있다.

온도센서(260)는 무선전력 송신기(200)의 내부 온도를 측정하고, 측정 결과를 제어부(240)에 제공할 수 있다. 구체적으로, 온도센서(260)는 하나 이상의 온도 센서를 구비할 수 있다. 하나 이상의 온도센서는 전력 전송부(220)의 송신 코일(2230)에 대응하여 배치하여 송신 코일(223)의 온도를 측정할 수 있다. 일 예로, 제어부(240)는 온도센서(260)에 의해 측정된 온도 값에 기반하여 적응적으로 전원부(100)로부터의 전원 공급을 차단하거나, 증폭기(212)에 전력이 공급되는 것을 차단할 수 있다. 이를 위해 전력 변환부(210)와 일측에는 전원부(100)로부터 공급되는 전원을 차단하거나 증폭기(212)에 공급되는 전력을 차단하기 위한 소정 전력 차단 회로가 더 구비될 수도 있다. 다른 에로, 제어부(240)는 온도센서(260)에 의해 측정된 온도 값에 기반하여 전력 전송부(220)에 제공되는 전력의 세기를 조절할 수 있다. 이에 실시 예에 따른 무선전력 송신기는 과열로 인해 내부 회로가 손상되는 것을 방지할 수 있다.

전력 전송부(220)는 전력 변환부(210)로부터 출력되는 전력 신호를 무선전력 수신기로 전송하는 역할을 한다. 이를 위해 전력 전송부(220)는 구동부(221), 선택부(222) 및 하나 이상의 송신 코일(223)을 포함할 수 있다.

구동부(221)는 전력 변환부(210)로부터 출력되는 DC전력 신호에 특정 주파수를 갖는 교루 성분이 삽입된 AC전력 신호를 생성하여 송신 코일(223)로 전송할 수 있다. 이때, 송신 코일(2230)에 포함된 복수의 송신 코일에 전달되는 AC전력 신호의 주파수는 동일하거나 서로 상이할 수 있다.

선택부(222)는 특정 주파수를 갖는 AC전력 신호를 구동부(221)로부터 받아서, 복수의 송신 코일 중에서 선택된 송신 코일로 AC전력 신호를 전달할 수 있다. 여기서, 코일 선택부(222)는 제어부(240)의 소정 제어 신호에 다라 제어부(240)에 의해 선택된 송신 코일로 C 전력 신호를 전달할 수 있다. 여기서, 코일 선택부(222)는 제어부(240)의 소정 제어 신호에 따라 제어부(@40)에 의해 선택된 코일로 AC전력 신호가 전달될 수 있도록 제어할 수 있다. 보다 구체적으로 선택부(222)는 복수의 송신 코일(2230)에 대응하여 LC공진회로를 연결하는 스위치(미도시)를 포함할 수 있다. 이에 제한되는 것이 아니고, 선택부(222)는 송신 코일(223)이 하나의 송신 코일로 구성될 경우 전력 전송부(220)에서 제외될 수 있다

송신 코일(223)은 적어도 하나의 송신 코일을 포함할 수 있으며, 선택부(222)로부터 수신된 AC전력 신호를 해당 송신 코일을 통해 수신기로 송출할 수 있다. 송신 코일이 복수인 경우 송신 코일을 통해 수신기로 송출할 수 있다. 송신 코일이 복수인 경우 송신 코일(2230)은 제1 내지 제n송신 코일을 포함하여 구성될 수 있다. 복수의 송신 코일 중에서 ““해당하는 송신 코일””을 선택하기 위해 선택부(222)는 스위치로 구현되거나 멀티플렉서로 구현될 수 있다. 또한 송신 코일(223)은 LC공진회로를 구현하기 위하여 복수의 송신 코일과 직렬로 연결되는 하나의 커패시터(미도시)를 포함할 수 있다. 커패시터는 일단이 송신 코일(223)과 연결되고, 타단이 구동부(221)와 연결될 수 있다. 여기서 ““해당하는 송신 코일””이란 무선으로 전력을 받을 수 있도록 kwrur이 부여된 무선전력 수신기의 수신 코일과 전자기장에 의해 결합될 수 잇는 상태를 갖는 송신 코일을 의미할 수 있다. 일 실시 예에 의하면 제어부(240)는 송신 코일 별 전송한 디지털 핑 신호에 대응하여 수신된 시그널 세기 지시자(Signal Strength Indicator)에 기반하여 구비된 복수의 송신 코일 중 무선전력 전송에 사용할 송신 코일을 동적으로 선택할 수 있다.

제어부(240)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 제1 내지 제n 송신 코일(2230)을 통해 감지 신호가 순차적으로 송출될 수 있도록 선택부(222) 또는 다중화기를 제어할 수 있다. 이때, 제어부(240)는 감지 신호가 전송될 시점을 타이머(290)를 이용하여 식별할 수 있으며, 감지 신호 전송 시점이 도래하면, 선택부(222) 또는 다중화기를 제어하여 해당 송신 코일을 통해 감지 신호가 송출될 수 있도록 제어할 수 있다. 일 예로 타이머(290)는 핑 전송 단계 동안 소정 주기로 특정 이벤트 신호를 제어부(240)에 송출할 수 있으며, 제어부(240)는 해당 이벤트 신호가 감지되면, 선택부(222) 또는 다중화기를 제어하여 해당 송신 코일을 통해 디지털 핑이 송출될 수 있도록 제어할 수 있다.

변조부(231)는 제어부(240)에 의해 생성된 제어 신호를 변조하여 구동부(2210)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(DOC: End Of Charge) 지시자, 과전압/과전류/과열 지시자 등이 포함될 수 있으나, 이에 한정되지 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, 무선전력 송신기(200)는 무선전력 전송에 사용되는 동일한 주파수를 이용하여 무선전력 수신기와 통신을 수행하는 인밴드(In-band)통신을 통해 상기 신호 세기 지시자를 획득할 수 있다.

또한 무선전력 송신기(200)는 송신 코일(223)을 이용하여 무선전력을 송출할 수 있을 뿐만 아니라 송신 코일(223)을 통해 무선전력 수신기와 각종 정보를 교환할 수도 있다. 다른 일 예로, 무선전력 송신기(200)는 송신 코일-즉, 제1 내지 제n송신 코일-에 각각 대응되는 별도의 코일을 추가로 구비하고, 구비된 별도의 코일을 이용하여 무선전력 수신기와 인밴드 통신을 수행할 수도 있다.

저장부(270)는 무선전력 수신기의 충전 상태에 따른 무선전력 송신기의 입력 전류 값, 충전 전력 세기, 충전 중단 여부, 충전 재시작을 위한 무선전력 송신기의 온도, 충전 재시작을 위한 충전 중단 후 시간, 팬 동작 여부, 팬 RPM등을 저장할 수 있다.

팬(280)은 모터에 의해 회전하여 과열된 무선전력 송신기(200)를 냉각 시킬 수 있다. 팬(280)은 과열 정도가 심한 구성에 대응하여 배치될 수 있다. 예를 들어 팬(280)은 전력 전송부(220)에 대응하여 배치될 수 있다. 보다 구체적으로 팬(280)은 전력 전송부(220)의 송신 코일(223)에 대응하여 배치될 수 있다. 제어부(240)는 무선전력 수신기의 충전 상태에 따라 팬(280)을 동작 시킬 수 있다.

근거리 통신부(201)는 무선전력 신호 전송에 사용되는 주파수 대역과 상이한 주파수 대역을 통해 근거리 양방향 통신을 수행할 수 있다. 일 예로, 근거리 양방향 통신은 NFC(Near Field Communication)방식일 수 있다. NFC는 전파 식별(Radio Frequency Identification: RFID)기술 중의 하나로 13.56MGz의 주파수를 이용하여 10cm 내의 가까움 거리에서 다양한 무선 데이터를 주고받는 무선통신 기술이다.

무선통신 코일(202)은 무선전력 수신기와 근거리 양방향 통신할 경우 이용하는 신호를 송수신할 수 있다.

도 3은 일 실시 예에 따른 무선충전장치의 분해 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 무선충전장치의 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 무선충전장치의 A-A'를 도시한 측면도이고, 도 6은 도 4에 도시된 무선충전장치의 B-B'를 따라서 절단한 단면도이고, 도 7은 도 4에 도시된 무선충전장치의 C-C'를 도시한 측면도이다.

도 3 내지 도 7을 참조하면, 일 실시 예에 따른 무선충전장치는 차폐재(300), 기판(400), 무선 통신 코일(500) 및 무선 충전 코일 모듈(600)을 포함할 수 있다.

기판(400)은 차폐재(300), 무선 통신 코일(500) 및 무선 충전 코일 모듈(600)을 지지한다. 기판(400)은 차폐재(300)의 일측 하면에 배치될 수 있다. 즉, 기판(400)의 면적은 차폐재(300)의 면적보다 작게 형성될 수 있다. 상기 기판(400)과 차폐재(300)의 하면에는 접착제 또는 접착 부재(미도시)를 형성하여 기판(400)과 차폐재(300)를 부착 및 고정할 수 있다.

기판(400)은 복수의 핀홀(Ph:Pin hole)을 포함할 수 있다. 각 핀홀(Ph)에는 기판(400)의 상면으로부터 하면으로 연장되게 연결핀(Pin: P1 내지 P24)이 삽입된다. 상기 연결핀(P1 내지 P24)에 의해 무선 충전 코일 모듈이 전기적으로 연결될 수 있다. 이때 기판(400)의 하면에는 상기 연결핀(P1 내지 P24)를 고정하기 위한 연결핀 서포터(PS: Pin Supporter)를 포함할 수 있다. 연결핀 서포터(PS)는 복수의 연결핀이 기판(400)에 견고하게 고정될 수 있도록 하고, 복수의 연결핀(P1 내지 P24)를 보호할 수 있다. 연결핀 서포터(PS)는 복수의 연결핀(P1 내지 P24)에 대응하여 기판(400)의 하면에 배치될 수 있다. 또한 연결핀 서포터(PS)의 면적은 복수의 연결핀이 배치된 면적보다 클 수 있다.

기판(400)에는 하나 이상의 온도 센서(700:710, 720, 730)을 포함할 수 있다. 하나 이상의 온도센서(700)는 기판(400)의 상면에 배치될 수 있다. 일 예로 온도 센서가 복수인 경우 복수의 온도센서(700)는 제1 내지 제3 온도센서(710, 720, 730)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 온도센서(710, 720. 730)는 무선 충전 코일 모듈(600)의 무선 충전 코일(610, 620, 630)에 대응하게 연결되어 배치될 수 있다. 구체적으로 제1 온도센서(710)는 제1 무선 충전 코일(610)의 일측의 온도를 측정할 수 있도록 기판(400)의 상면에 배치될 수 있다. 제2 온도센서(720)는 제2 무선 충전 코일(620)의 일측의 온도를 측정할 수 있도록 기판(400)의 상면에 배치될 수 있다. 제3 온도센서(730)는 제3 무선 충전 코일(630)의 일측의 온도를 측정할 수 있도록 기판(400)의 상면에 배치될 수 있다. 또한 제1 내지 제3 온도센서(710, 720, 730)는 차폐재(300)의 관통홀(310:311, 312, 313)에 대응하여 배치될 수 있다. 구체적으로 제1 온도센서(710)는 차폐재(300)의 제1 관통홀(311)에 대응하게 기판(400)의 상면에 배치될 수 있다. 제2 온도센서(720)는 차폐재(300)의 제2 관통홀(312)에 대응하게 기판(400)의 상면에 배치될 수 있다. 제3 온도센서(730)는 차폐재(300)의 제3 관통홀(313)에 대응하게 기판(400)의 상면에 배치될 수 있다.

실시 예에 따라, 하나 이상의 온도 센서(700:710, 720, 730)는 무선 충전 코일 모듈(600) 상에 배치되는 별도의 기판(미도시)에 배치될 수 있다. 이 때, 하나 이상의 온도 센서(700:710, 720, 730)는 별도의 기판(미도시) 하부에 배치되어, 무선 충전 코일 모듈(600)과 인접하여 온도를 측정할 수 있는 장점이 있다.

또한 각각의 온도 센서(710, 720, 730)은 기판(400)에 형성되는 연결핀(P)에 연결될 수 있다. 구체적으로 제1 온도 센서(710)로부터 연장되는 연결부(미도시)는 제1 및 제2 연결핀(P1, P2) 사이에 솔더링되어 연결될 수 있다. 또한 제2 온도 센서(720)로부터 연장되는 연결부(미도시)는 제3 및 제4 연결핀(P3, P4)사이에 솔더링되어 연결될 수 있다. 또한 제3 온도 센서(730)로부터 연장되는 연결부(미도시)는 제5 및 제6 연결핀(P5, P6)사이에 솔더링되어 연결될 수 있다. 또한 각 온도센서(710, 720, 730)와 공통으로 연결되는 접지(미도시)로부터 연장되는 연결부(미도시)는 제7 및 제8 연결핀(P7, P8) 사이에 솔더링되어 연결될 수 있다.

차폐재(300)는 기판(400) 상에 배치될 수 있다. 차폐재(300)는 무선 통신 코일(500) 및 무선 충전 코일 모듈(600)을 지지하고, 무선 통신 코일(500) 및 무선 충전 코일 모듈(600)의 성능 향상을 위한 기능을 수행할 수 있다. 또한 차폐재(300)는 무선 충전 코일 모듈(600)에서 발생하는 무선 전력을 충전 방향으로 가이드할 수 있고, 하부에 배치되는 각종 회로들을 전자기장으로부터 보호할 수 있다. 차폐재(300)의 면적은 상부에 배치되는 무선 통신 코일(500)의 면적보다 클 수 있다. 차폐재(300)는 리세스 구조의 케이블 출입부(320)가 형성될 수 있다. 차폐재(300)의 케이블 출입부(320)는 무선 충전 코일의 무선 충전 코일 연결부가 기판(400)에 배치되는 연결핀(P)과 연결 시 충전 코일 연결부의 공간을 확보해줄 수 있다. 그러나 케이블 출입부(320)는 필수 구성요소가 아니며. 차폐재(300)에는 케이블 출입부(320)를 형성하지 않을 수 있다. 또한 차폐재(300)는 기판(400)에 배치되는 온도센서(700)와 대응하는 크기, 모양, 위치의 관통홀(310:311, 312, 313)을 포함할 수 있다.

차폐재(300) 상에는 무선 충전 코일 모듈(600)이 배치되고, 상기 무선 충전 코일 모듈(600)을 둘러싸도록 상기 무선 충전 코일 모듈(600)로부터 이격되어 무선 통신 코일(500)이 권선되어 배치될 수 있다. 차폐재(300)의 크기는 상기 차폐재(300)상에 평면으로 권선되는 무선 통신 코일(500)의 두께보다 2배 또는 그 이상의 크기로 네 방향이 모두 돌출될 수 있는 크기의 정도로 형성될 수 있다.

또한 차폐재(300)는 무선 통신 코일에 적합하면서도 무선 충전에 영향을 주지 않는 범위의 투자율(permeability)을 가질 수 있다. 구체적으로 무선 충전 코일의 경우 고투자율의 차폐재를 사용해야 하고, 무선 통신 코일의 경우 사용 주파수 대역이 높아 고투자율 차폐재 사용이 불가하여 저투자율의 차폐재를 사용해야 한다. 그러나, 본 실시 예에서는 단일 차폐재 상에 무선 통신 코일 및 무선 충전 코일을 구현함에 따라 상기의 각각 상이한 투자율에 대한 절충값이 요구된다. 일 예로 본 실시 예에 따른 차폐재의 투자율은 800μ±10%의 범위를 가질 수 있다. 즉, 본 실시 예에 따라 무선 통신 코일 및 무선 충전 코일을 지지하는 차폐재(300)의 경우 720μ 내지 880μ의 투자율을 가지도록 구성할 수 있다.

무선 통신 코일(500)은 차폐재(300)의 평면에 스파이럴 형태로 차폐재(300)의 외곽 영역에 수평으로 복수번 권선되어 배치될 수 있다. 스파이럴 형태는 수평(가로) 방향으로 겹쳐지면서 권선되는 것을 말한다. 즉, 수평으로 복수번 권선되어 형성되는 무선 통신 코일을 말한다. 구체적으로 무선 통신 코일(500)은 면사, 리츠 와이어(Litz wire), 애나멜 동선 등으로 형성될 수 있다. 실시 예에 따른 무선 통신 코일은 PCB기판에 인쇄되어 형성되는 무선 통신 코일 패턴에 비교하여 공정성 및 신뢰성이 우수한 특징을 가지고 있다. 또한 무선 충전 코일의 측면에 위치하도록 차폐재(300) 상에 형성되기 때문에 별도의 PCB기판이 필요하지 않아 무선충전장치의 전체 두께를 감소시킬 수 있다. 또한 코일 패턴에 비해 저항이 낮아 인식률이 향상될 수 있으며 가격이 저렴하여 재료비 절감 효과를 가질 수 있다.

무선 통신 코일(500)은 접착제 또는 접착 부재(미도시)에 의해 차폐재(300)의 상면에 부착 및 고정될 수 있다. 무선 통신 코일(500)을 차폐재(300)의 상면에 부착 및 고정하기 위한 접착제 또는 접착 부재(미도시)는 무선 통신 코일(500)과 차폐재(300)가 접촉하는 영역에 모두 형성될 수 있다. 또는 무선 통신 코일(500)과 차폐재(300)가 접촉하는 영역 중 일부의 영역에 형성되도록 할 수 있다. 또는 무선 통신 코일(500)과 차폐재(300)가 접촉하는 영역 중 무선 통신 코일(500)이 권선되어 절곡되는 영역 또는 무선 통신 코일(500)이 수평으로 권선되는 영역의 일부 등에 접착제 또는 접착 부재를 형성하도록 할 수 있다. 그러나 이러한 구성은 한정되지 않으며, 무선 통신 코일(500)과 차폐재(300)의 정교한 고정을 위한 영역 또는 위치에 다양하게 접착제 또는 접착 부재를 형성할 수 있다.

무선 통신 코일(500)은 임계값의 두께(T1_1, T1_2, T1_3)를 가진다. 일 예로 무선 통신 코일(500)의 두께(T1_1)는 0.5mm일 수 있다. 본 실시 예에 따라 차폐재(300)의 상면에 무선 충전 코일 모듈(600)과 이격되고 상기 무선 충전 코일 모듈(600)을 둘러싸도록 권선되는 무선 통신 코일은 3회 권선되는 것으로 예를 들어 설명한다. 따라서, 본 실시 예에 따라 차폐재(300)의 평면에 스파이럴 형태로 권선되는 무선 통신 코일의 폭(T1)은 1.5mm로 형성될 수 있다. 그러나 상기와 같은 무선 통신 코일의 두께 및 권선횟수는 한정되지 않으며 실시 형태에 따라 다양한 크기 및 폭으로 구성될 수 있다.

무선 통신 코일(500)은 무선 충전 코일 모듈(600)과 임계 거리만큼 이격되어 배치될 수 있다. 즉, 무선 통신 코일(500)은 도 6에 도시된 바와 같이 T3 거리만큼 무선 충전 코일 모듈과 이격되어 배치될 수 있다. 상기 이격거리(T3)는 누설 전류 방지를 위하여 무선 통신 코일(500)의 두께의 2배 또는 그 이상 이격되어 배치될 수 있다. 따라서 무선 충전 코일 모듈(600)과 무선 통신 코일(500)의 이격 거리는 바람직하게 1mm 이상 일 수 있다. 더 바람직하게 상기 무선 충전 코일 모듈(600)과 무선 통신 코일(500)의 이격 거리(T3)는 1.5mm 이상일 수 있다. 또한, 무선 통신 코일(500)은 차폐재(300)의 외측으로부터 내측으로도 이격 거리(T4)를 가질 수 있다. 상기 이격 거리(T4)는 무선 통신 코일(500) 두께의 2배 이상 또는 그 이상 이격되어 배치될 수 있다. 따라서 무선 통신 코일(500)은 차폐재(300)의 외측으로부터 1mm이상 이격되어 배치될 수 있다. 더 바람직하게 상기 무선 통신 코일(500)과 차폐재(300)의 외측으로부터 이격된 거리(T4)는 1.5mm이상일 수 있다.

무선 통신 코일(500)은 일측 및 타측이 각각 연결핀(P)에 연결될 수 있다. 구체적으로 무선 통신 코일(500)의 일측은 제21 및 제22 연결핀(P21, P22) 사이에 솔더링되어 연결될 수 있으며, 타측은 제23 및 제24 연결핀(P23, P24) 사이에 솔더링되어 연결될 수 있다.

무선 충전 코일 모듈(600)은 하나 이상의 무선 충전 코일을 포함할 수 있다. 무선 충전 코일이 복수일 경우 각각의 무선 충전 코일은 동일한 턴수로 감겨있을 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니고 서로 다른 턴 수로 감겨있을 수 있다. 또한 복수의 무선 충전 코일은 동일한 인덕턴스를 구비할 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니고, 서로 다른 인덕턴스를 구비할 수 있다.

또한 복수의 무선 충전 코일은 하나 이상의 층으로 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 복수의 무선 충전 코일은 제1 무선 충전 코일(610) 내지 제3 무선 충전 코일(630)을 포함할 수 있다. 제2 무선 충전 코일(620)과 제3 무선 충전 코일(630)은 동일한 층에 배치된 제1 층에 배치될 수 있다. 제1 무선 충전 코일(610)은 제2 무선 충전 코일(620) 및 제3 무선 충전 코일(630)의 상부에 배치되어 제2 층에 배치될 수 있다. 따라서 복수의 무선 충전 코일을 서로 다른 층에 배치하여 무선 전력을 효율적으로 전달할 수 있도록 충전 영역을 확장시킬 수 있다. 또한, 무선 통신 코일(500)이 무선 충전 코일 모듈(600)과 이격되는 거리는 1층에 배치되는 제2 무선 충전 코일(620) 및 제3 무선 충전 코일(630)을 기준으로 할 수 있다.

또한 하나 이상의 무선 충전 코일은 교류 신호가 입력 또는 출력되는 제1 및 제2 연결부를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 연결부는 피복으로 코팅된 전선 또는 케이블일 수 있다. 예를 들어 무선 충전 코일이 복수인 경우 제1 무선 충전 코일(610)은 제1-1 충전 코일 연결부(611) 및 제1-2 충전 코일 연결부(612)를 포함할 수 있다. 제1-1 충전 코일 연결부(611)는 제1 무선 충전 코일(610)의 외측에 배치된 코일선에 연장될 수 있다. 제1-2 충전 코일 연결부(612)는 제1 무선 충전 코일(610)의 내측에 배치된 코일선에서 연장될 수 있다. 제2 무선 충전 코일(620)은 제2-1 충전 코일 연결부(621) 및 제2-2 충전 코일 연결부(622)를 포함할 수 있다. 제2-1 충전 코일 연결부(621)는 제2 무선 충전 코일(620)의 외측에 배치된 코일선에서 연장될 수 있다. 제2-2 충전 코일 연결부(622)는 제2 무선 충전 코일(620)의 내측에 배치된 코일선에서 연장될 수 있다. 제3 무선 충전 코일(630)은 제3-1 충전 코일 연결부(631) 및 제3-2 충전 코일 연결부(632)를 포함할 수 있다. 제3-1 충전 코일 연결부(631)은 제3 무선 충전 코일(630)의 외측에 배치된 코일선에서 연장될 수 있다. 제3-2 충전 코일 연결부(632)는 제3 무선 충전 코일(630)의 내측에 배치된 코일선에서 연장될 수 있다.

또한 무선 충전 코일의 각 제1 및 제2 연결선은 무선충전장치의 일측면의 동일한 방향으로 각 무선 충전 코일에서 연장되어 배치될 수 있다. 구체적으로 무선 충전 코일의 각 연결부는 차폐재(300)의 일측에 배치된 케이블 출입부(320)방향으로 연장되어 배치될 수 있다. 예를 들어 제1 무선 충전 코일(610)의 제1-1 충전 코일 연결부(611) 와 제1-2 충전 코일 연결부(612), 제2 무선 충전 코일(620)의 제2-1 충전 코일 연결부(621)와 제2-2 충전 코일 연결부(622) 및 제3 무선 충전 코일(630)의 제3-1 충전 코일 연결부(631)와 제3-2 충전 코일 연결부(632)는 차폐재(300)의 일측에 배치된 케이블 출입부(320) 방향으로 연장되어 배치될 수 있다. 제1-1 내지 제3-2 충전 코일 연결부(611 내지 632)의 일부가 케이블 출입부(320)가 형성하는 리세스 내부에 배치되도록 하여 연결핀(Pin: P1 내지 P24)과의 솔더링 공정 시에 필요한 공간을 확보 할 수 있으며, 불량 감소 및 공정성이 향상될 수 있다.

또한, 무선 충전 코일의 각 제1 및 제2 연결선은 기판(400)의 상면에 형성되는 연결핀(P)을 통하여 전기적으로 연결될 수 있다. 보다 구체적으로 무선 충전 코일 각각의 제1 및 제2 연결선은 하나 복수의 연결핀(P) 각각에 솔더링되어 연결될 수 있다. 또한 제1 및 제2 연결선은 하나 이상의 무선 충전 코일이 배치된 순서대로 복수의 연결핀과 연결될 수 있다. 예를 들어 도 7에 도시된 바와 같이 무선 충전 코일이 복수인 경우 제2 무선 충전 코일(620), 제1 무선 충전 코일(610), 제3 무선 충전 코일(630) 순서로 배치될 수 있다. 제2 무선 충전 코일(620)의 제2-2 충전 코일 연결부(622)는 제9 및 제10 연결핀(P9, P10) 사이에 솔더링되어 연결될 수 있다. 또한, 제2-1 충전 코일 연결부(621)는 제11 및 제12 연결핀(P11, P12) 사이에 솔더링되어 연결될 수 있다. 또한, 제1-2 충전 코일 연결부(612)는 제13 및 제14 연결핀(P13, P14) 사이에 솔더링되어 연결될 수 있다. 또한 제1-1 충전 코일 연결부(611)는 제15 및 제16 연결핀(P15, P16)사이에 솔더링되어 연결될 수 있다. 또한 제3-2 충전 코일 연결부(632)는 제17 및 제18 연결핀(P17, P18) 사이에 솔더링되어 연결될 수 있다. 또한 제3-1 충전 코일 연결부(631)은 제19 및 제20 연결핀(P19, P20) 사이에 솔더링되어 연결될 수 있다. 이때, 각 연결핀(P)에 연결되는 충전 코일 연결부(611, 612, 621, 622, 631, 632)는 연결핀 사이에 연결될 때 기판(400)으로부터 일정 간격 이격 위치(T3_1, T3_2, T3_3, T3_4, T3_5, T3_6)에 배치될 수 있다. 구체적으로 각 충전 코일 연결부(611, 612, 621, 622, 631, 632)는 연결핀(P) 각각에 솔더링되어 연결될 때 상기 충전 코일 연결부와 연결핀을 전기적으로 연결하기 위한 솔더링 과정을 수행하게 된다. 이때 솔더링 지그를 이용하여 충전 코일 연결부와 연결핀을 솔더링 하고, 상기 솔더링 지그를 제거하게 되는데 공정의 용이성 및 솔더링 신뢰성을 위하여 충전 코일 연결부를 기판(400)으로부터 일정 간격(T3_1, T3_2, T3_3, T3_4, T3_5, T3_6) 부양하여 솔더링되도록 한다.

상기와 같이 일 실시 예에 따른 무선충전장치는 단일 차폐재를 구성한다. 또한 단일 차폐재 상에 무선 충전 코일 모듈 및 무선 통신 코일을 스파이럴 방식으로 권선하여 구성함으로써, 지향성, 저항 저하 및 인식률 향상, 제조 비용 절감 효과를 가질 수 있다.

실시 예에 따른 무선 통신 코일은 PCB기판에 인쇄되어 형성되는 무선 통신 코일 패턴에 비교하여 저항이 낮아 인식률이 증가 되는 효과가 있다.

실시 예에 따른 무선 통신 코일은 PCB기판에 인쇄되어 형성되는 무선 통신 코일 패턴에 비교하여 가격이 낮아 인식률이 감소 되는 효과가 있다.

실시 예에 따른 무선 통신 코일은 PCB기판에 인쇄되어 형성되는 무선 통신 코일 패턴에 비교하여 별도의 PCB 기판이 필요하지 않아 무선충전기 전체의 두께를 줄일 수 있는 효과가 있다.

이하에서는 상기 일 실시 예에 따른 무선충전장치에 차폐월을 부가하여 구성하는 다른 실시 예의 무선충전장치에 대하여 도 8내지 도 12를 참조하여 상세하게 설명한다.

도 8은 다른 실시 예에 따른 무선충전장치의 분해 사시도이고, 도 9는 도 8에 도시된 무선충전장치의 사시도이고, 도 10은 도 9에 도시된 무선충전장치의 A-A'를 도시한 측면도이고, 도 11은 도 9에 도시된 무선충전장치의 B-B'를 따라서 절단한 단면도이고, 도 12는 도 9에 도시된 무선충전장치의 C-C'를 도시한 측면도이다.

도 8 내지 도 12를 참조하면, 다른 실시 예에 따른 무선충전장치는 차폐재(300), 기판(400), 무선 통신 코일(500) 및 무선 충전 코일 모듈(600)을 포함할 수 있다

기판(400)은 차폐재(300), 무선 통신 코일(500) 및 무선 충전 코일 모듈(600)을 지지한다. 기판(400)은 차폐재(300)의 일측 하면에 배치될 수 있다. 즉, 기판(400)은 차폐재(300)의 크기보다 작게 형성될 수 있다. 상기 기판(400)과 차폐재(300)의 하면에는 접착제 또는 접착부재(미도시)를 형성하여 기판(400)과 차폐재(300)를 부착 및 고정할 수 있다.

기판(400)은 복수의 핀홀(Ph: Pin hole)을 포함할 수 있다. 각 핀홀(Ph)에는 기판(40)의 상면으로부터 하면으로 연장되게 연결핀(Pin: P1 내지 P24)이 삽입된다. 상기 연결핀(P1 내지 P24)에 의해 무선 충전 코일 모듈이 전기적으로 연결될 수 있다. 이때 기판(400)의 사면에는 연결핀(P1 내지 P24)를 고정하기 위한 연결핀 서포터(PS: Pin Supporter)를 포함할 수 있다. 연결핀 서포터(PS)는 복수의 연결핀이 기판(400)에 견고하게 고정될 수 있도록 하고, 복수의 연결핀(P1 내지 P24)를 보호할 수 있다. 연결핀 서포터(PS)는 복수의 연결핀(P1 내지 P24)에 대응하여 기판(400)의 하면에 배치될 수 있다. 또한 연결핀 서포터(PS)의 면적은 복수의 연결핀이 배치된 면적보다 클 수 있다.

기판(400)에는 하나 이상의 온도 센서(700: 710, 720, 730)을 포함할 수 있다. 하나 이상의 온도센서(700)는 기판(400)의 상면에 배치될 수 있다. 일 예로 온도 센서가 복수인 경우 복수의 온도센서(700)는 제1 내지 제3 온도센서(710, 720, 730)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 온도센서(710, 720. 730)는 무선 충전 코일 모듈(600)의 무선 충전 코일(610, 620, 630)에 대응하게 연결되어 배치될 수 있다. 구체적으로 제1 온도센서(710)는 제1 무선 충전 코일(610)의 일측의 온도를 측정할 수 있도록 기판(400)의 상면에 배치될 수 있다. 제2 온도센서(720)는 제2 무선 충전 코일(620)의 일측의 온도를 측정할 수 있도록 기판(400)의 상면에 배치될 수 있다. 제3 온도센서(730)는 제3 무선 충전 코일(630)의 일측의 온도를 측정할 수 있도록 기판(400)의 상면에 배치될 수 있다. 또한 제1 내지 제3 온도센서(710, 720, 730)는 차폐재(300)의 관통홀(310:311, 312, 313)에 대응하여 배치될 수 있다. 구체적으로 제1 온도센서(710)는 차폐재(300)의 제1 관통홀(311)에 대응하게 기판(400)의 상면에 배치될 수 있다. 제2 온도센서(720)는 차폐재(300)의 제2 관통홀(312)에 대응하게 기판(400)의 상면에 배치될 수 있다. 제3 온도센서(730)는 차폐재(300)의 제3 관통홀(313)에 대응하게 기판(400)의 상면에 배치될 수 있다.

차폐재(300)는 기판(400) 상에 배치될 수 있다. 차폐재(300)는 무선 통신 코일(500) 및 무선 충전 코일 모듈(600)을 지지하고, 무선 통신 코일(500) 및 무선 충전 코일 모듈(600)의 성능 향상을 위한 기능을 수행할 수 있다. 또한 차폐재(300)는 무선 충전 코일 모듈(600)에서 발생하는 무선 전력을 충전 방향으로 가이드 할 수 있고, 하부에 배치되는 각종 회로들을 전자기장으로부터 보호할 수 있다. 차폐재(300)의 면적은 상부에 배치되는 무선 통신 코일(500)의 면적보다 클 수 있다. 차폐재(300)는 리세스 구조의 케이블 출입부(320)가 형성될 수 있다. 차폐재(300)의 케이블 출입부(320)는 무선 충전 코일의 무선 충전 코일 연결부가 기판(400)에 배치되는 연결핀(P)과 연결 시 충전 코일 연결부의 공간을 확보해줄 수 있다. 그러나 케이블 출입부(320)는 필수 구성요소가 아니며. 차폐재(300)에는 케이블 출입부(320)를 형성하지 않을 수 있다. 또한 차폐재(300)는 기판(400)에 배치되는 온도센서(700)와 대응하는 크기, 모양, 위치의 관통홀(310: 311, 312, 313)을 포함할 수 있다.

차폐재(300) 상에는 무선 충전 코일 모듈(600)이 배치되고, 상기 무선 충전 코일 모듈(600)을 둘러싸도록 무선 충전 코일 모듈(600)로부터 이격되어 무선 통신 코일(500)이 권선되어 배치될 수 있다. 차폐재(300)의 크기는 상기 차폐재(300)상에 평면으로 권선되는 무선 통신 코일(500)의 두께보다 2배 또는 그 이상의 크기로 네 방향이 모두 돌출될 수 잇는 크기의 정도로 형성될 수 있다.

특히 다른 실시 예에 따른 차폐재(300)는 바닥부(301)와 차폐월(302)을 포함하여 구성될 수 있다. 구체적으로 차폐재(300)는 무선 통신 코일(500) 및 무선 충전 코일 모듈(600)과 접착되는 바닥부(301)와 차폐재(300)의 외곽 영역을 둘러싸도록 형성되는 차폐월(302)을 포함할 수 있다. 차폐재(300)의 바닥부(301)와 차폐월(302)은 일체로 형성될 수 있다. 또는 바닥부(301)와 차폐월(302)은 별도의 구성으로 형성될 수 있다. 이때 차폐월(302)은 바닥부(301)와 접착제 또는 접착 부재(미도시)에 의해 접착 및 고정될 수 있다. 차폐월(302)은 일측에 오픈 영역(320)을 포함할 수 있다. 오픈 영역(320)은 무선 충전 코일의 각 코일 연결부가 인출될 수 있는 방향 및 공간으로 형성될 수 있다. 오픈 영역은 필수 구성이 아니며 오픈 영역이 형성되지 않고, 상기 차폐월(302)이 폐루프 형태로 형성될 수 있다. 차폐월(302)의 오픈 영역이 존재하지 않는 경우 차폐재(300)의 바닥부(301)는 연결부 관통홀(미도시)를 형성할 수 있다. 연결부 관통홀은 무선 충전 코일의 코일 연결부 및 무선 통신 코일의 코일 연결부가 관통하도록 무선 충전 코일 연결부에 대응하게 형성될 수 있다.

차폐월(302)은 무선 통신 코일(500)의 높이(T2)까지 형성될 수 있다. 또는 차폐월(302)은 무선 통신 코일 모듈(600)의 일부 높이까지 형성될 수 있다. 구체적으로 도 11을 참조하면, 차폐월(302)의 높이(T6)는 차폐재(300)의 바닥부(301)에 배치되는 무선 통신 코일(500)의 높이(T2)까지 형성될 수 있다. 또는 무선 통신 코일(500)의 높이(T2) 이상으로 형성될 수 있다. 일 예로, 무선 충전 코일 모듈(600)에서 1층에 구성되는 제2 무선 충전 코일(620) 또는 제3 무선 충전 코일(630)의 높이 정도까지 형성될 수 있다. 그러나 상기 차폐월(302)의 높이는 한정되지 않으며, 적어도 무선 통신 코일(500)의 높이(T2)이상의 정도로 형성되며 무선 통신 또는 무선 충전 기능의 성능 향상을 위한 정도의 높이를 가지는 것이 바람직하다.

차폐재(300)는 무선 통신 코일에 적합하면서도 무선 충전에 영향을 주지 않는 범위의 투자율(permeability)을 가질 수 있다. 구체적으로 무선 충전 코일의 경우 고투자율의 차폐재를 사용해야 하고, 무선 통신 코일의 경우 사용 주파수 대역이 높아 고투자율 차폐재 사용이 불가하여 저투자율의 차폐재를 사용해야 한다. 그러나 본 실시 예에서는 단일 차폐재 상에 무선 통신 코일 및 무선 충전 코일을 구현함에 따라 상기 각각의 상이한 투자율에 대한 절충값이 요구된다. 일 예로 본 실시 예에 따른 차폐재의 투자율은 800μ±10%의 범위를 가질 수 있다. 즉, 본 실시 예에 따라 무선 통신 코일 및 무선 충전 코일을 지지하는 차폐재(300)의 경우 720μ 내지 880μ의 투자율을 가지도록 구성할 수 있다.

본 실시 예에서는 차폐월(302)이 차폐재(300)의 외곽 영역을 둘러싸는 형태를 예를 들어 설명하였다. 이에 부가하여 제2 차폐월(미도시)를 추가하여 구성할 수 있다. 구체적으로 무선 통신 코일(500)과 무선 충전 코일 모듈(600) 사이에 추가의 차폐월(미도시)을 구성하여 무선 충전 코일과 무선 통신 코일 간의 간섭을 저감할 수 있도록 할 수 있다.

무선 통신 코일(500)은 차폐재(300)의 평면에 스파이럴 형태로 차폐재(300)의 외곽 영역에 수평으로 복수번 권선되어 배치될 수 있다. 스파이럴 형태는 수평(가로) 방향으로 겹쳐지면서 권선되는 것을 말한다. 즉, 수평으로 복수번 권선되어 형성되는 무선 통신 코일을 말한다. 구체적으로 무선 통신 코일(500)은 면사, 리츠 와이어(Litz wire), 애나멜 동선 등으로 형성될 수 있다. 실시 Pd에 따른 무선 통신 코일은 PCB기판에 인쇄되어 형성되는 무선 통신 코일 패턴에 비교하여 공정성 및 신뢰성이 우수한 특징을 가지고 있다. 또한 무선 충전 코일의 측면에 위치하도록 차폐재(300) 상에 형성되기 때문에 별도의 PCB기판이 필요하지 않아 무선충전장치의 전체 두께를 감소시킬 수 있다. 또한 코일 패턴에 비해 저항이 낮아 인식률이 향상될 수 있으며 가격이 저렴하여 재료비 절감 효과를 가질 수 있다.

무선 통신 코일(500)은 접착제 또는 접착 부재(미도시)에 의해 차폐재(300)의 상면에 부착 및 고정될 수 있다. 무선 통신 코일(500)을 차폐재(300)의 상면에 부착 및 고정하기 위한 접착제 또는 접착 부재(미도시)는 무선 통신 코일(500)과 차폐재(300)가 접촉하는 영역에 모두 형성될 수 있다. 또는 무선 통신 코일(500)과 차폐재(300)가 접촉하는 영역 중 일부의 영역에 형성되도록 할 수 있다. 일 예로, 무선 통신 코일(500)과 차폐재(300)가 접촉하는 영역 중 무선 통신 코일(500)이 권선되어 절곡되는 영역 또는 무선 통신 코일(500)이 수평으로 권선되는 영역의 일부 등에 접착제 또는 접착 부재를 형성하도록 할 수 있다. 그러나 이러한 구성은 한정되지 않으며, 무선 통신 코일(500)과 차폐재(300)의 정교한 고정을 위한 영역 또는 위치에 다양하게 접착제 또는 접착 부재를 형성할 수 있다.

무선 통신 코일(500)은 임계값의 두께(T1_1, T1_2, T1_3)를 가진다. 일 예로 무선 통신 코일(500)의 두께(T1_1)는 0.5mm일 수 있다. 본 실시 예에 따라 차폐재(300)의 상면에 무선 충전 코일 모듈(600)과 이격되고, 상기 무선 충전 코일 모듈(600)을 둘러싸도록 권선되는 무선 통신 코일은 3회 권선되는 것으로 예를 들어 설명한다. 따라서 본 실시 예에 따라 차폐재(300)의 평면에 스파이럴 형태로 권선되는 무선 통신 코일의 폭(T1)은 1.5mm로 형성될 수 있다.

무선 통신 코일(500)은 무선 충전 코일 모듈(600)과 임계 거리만큼 이격되어 배치될 수 있다. 즉, 무선 통신 코일(500)은 도 11에 도시된 바와 같이 T3 거리만큼 무선 충전 코일 모듈과 이격되어 배치될 수 있다. 상기 이격 거리(T3)는 누석 전류 방지를 위하여 무선 통신 코일(500)의 두께의 2배 또는 그 이상 이격되어 배치될 수 있다. 따라서 무선 충전 코일 모듈(600)과 무선 통신 코일(500)의 이격 거리는 바람직하게 1mm이상일 수 있다. 더 바람직하게 상기 무선 충전 코일 모듈(600)과 무선 통신 코일(500)의 이격 거리(T3)는 1.5mm이상일 수 있다.

또한 무선 통신 코일(500)은 차폐재(600)의 차폐월(302)로부터 이격 거리(T4)를 가지고 배치될 수 있다. 상기 이격 거리(T4)는 무선 통신 코일(500) 두께의 2배 이상 또는 그 이상 이격되어 배치될 수 있다. 따라서 무선 통신 코일(500)은 차폐재(300)의 차폐월(302) 내측으로부터 1mm이상 이격되어 배치될 수 있다. 더 바람직하게 상기 무선 통신 코일(500)과 차폐월(302)의 이격 거리(T4)는 1.5m이상일 수 있다.

무선 통신 코일(500)은 일측 및 타측이 각각 연결핀(P)에 연결될 수 있다. 구체적으로 무선 통신 코일(500)의 일측은 제21 및 제22 연결핀(P21, P22) 사이에 솔더링되어 연결될 수 있으며 타측은 제23 및 제24 연결핀(P23, P24) 사이에 솔더링되어 연결될 수 있다.

무선 충전 코일 모듈(600)은 하나 이상의 무선 충전 코일을 포함할 수 있다. 무선 충전 코일이 복수일 경우 각각의 무선 충전 코일은 동일한 턴수로 감겨있을 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니고, 서로 다른 턴수로 감겨있을 수 있다. 또한 복수의 무선 충전 코일은 동일한 인덕턴스를 구비할 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니고, 서로 다른 인덕턴스를 구비할 수 잇다.

또한 복수의 무선 충전 코일은 하나 이상의 층으로 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 복수의 무선 충전 코일은 제1 무선 충전 코일(610) 내지 제3 무선 충전 코일(630)을 포함할 수 있다. 제2 무선 충전 코일(620)과 제3 무선 충전 코일(630)은 동일한 층에 배치된 제1 층에 배치될 수 있다. 제1 무선 충전 코일(610)은 제2 무선 충전 코일(620) 및 제3 무선 충전 코일(630)의 상부에 배치되어 제2 층에 배치될 수 있다. 따라서 복수의 무선 충전 코일을 서로 다른 층에 배치하여 무선 전력을 효율적으로 전달할 수 있도록 충전 영역을 확장시킬 수 있다. 또한, 무선 통신 코일(500)이 무선 충전 코일 모듈(600)과 이격되는 거리는 1층에 배치되는 제2 무선 충전 코일(620) 및 제3 무선 충전 코일(630)을 기준으로 할 수 있다

또한 하나 이상의 무선 충전 코일은 교류 신호가 입력 또는 출력되는 제1 및 제2 연결부를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 연결부는 피복으로 코팅된 전선 도는 케이블일 수 있다. 예를 들어 무선 충전 코일이 복수인 경우 제1 무선 충전 코일(610)은 제1-1 충전 코일 연결부(611) 및 제1-2 충전 코일 연결부(612)를 포함할 수 있다. 제1-1 충전 코일 연결부(611)는 제1 무선 충전 코일(610)의 외측에 배치된 코일선에 연장될 수 있다. 제1-2 충전 코일 연결부(612)는 제1 무선 충전 코일(610)의 내측에 배치된 코일선에서 연장될 수 있다. 제2 무선 충전 코일(620)은 제2-1 충전 코일 연결부(621) 및 제2-2 충전 코일 연결부(622)를 포함할 수 있다. 제2-1 충전 코일 연결부(621)는 제2 무선 충전 코일(620)의 외측에 배치된 코일선에서 연장될 수 있다. 제2-2 충전 코일 연결부(622)는 제2 무선 충전 코일(620)의 내측에 배치된 코일선에서 연장될 수 있다. 제3 무선 충전 코일(630)은 제3-1 충전 코일 연결부(631) 및 제3-2 충전 코일 연결부(632)를 포함할 수 있다. 제3-1 충전 코일 연결부(631)은 제3 무선 충전 코일(630)의 외측에 배치된 코일선에서 연장될 수 있다. 제3-2 충전 코일 연결부(632)는 제3 무선 충전 코일(630)의 내측에 배치된 코일선에서 연장될 수 있다.

또한, 무선 충전 코일의 각 제1 및 제2 연결선은 기판(400)의 상면에 형성되는 연결핀(P)을 통하여 전기적으로 연결될 수 있다. 보다 구체적으로 무선 충전 코일 각각의 제1 및 제2 연결선은 하나 복수의 연결핀(P) 각각에 솔더링되어 연결될 수 있다. 또한 제1 및 제2 연결선은 하나 이상의 무선 충전 코일이 배치된 순서대로 복수의 연결핀과 연결될 수 있다. 예를 들어 도 7에 도시된 바와 같이 무선 충전 코일이 복수인 경우 제2 무선 충전 코일(620), 제1 무선 충전 코일(610), 제3 무선 충전 코일(630) 순서로 배치될 수 있다. 제2 무선 충전 코일(620)의 제2-2 충전 코일 연결부(622)는 제9 및 제10 연결핀(P9, P10) 사이에 솔더링되어 연결될 수 있다. 또한, 제2-1 충전 코일 연결부(621)는 제11 및 제12 연결핀(P11, P12) 사이에 솔더링되어 연결될 수 있다. 또한, 제1-2 충전 코일 연결부(612)는 제13 및 제14 연결핀(P13, P14) 사이에 솔더링되어 연결될 수 있다. 또한 제1-1 충전 코일 연결부(611)는 제15 및 제16 연결핀(P15, P16)사이에 솔더링되어 연결될 수 있다. 또한 제3-2 충전 코일 연결부(632)는 제17 및 제18 연결핀(P17, P18) 사이에 솔더링되어 연결될 수 있다. 또한 제3-1 충전 코일 연결부(631)은 제19 및 제20 연결핀(P19, P20) 사이에 솔더링되어 연결될 수 있다. 이때, 각 연결핀(P)에 연결되는 충전 코일 연결부(611, 612, 621, 622, 631, 632)는 연결핀 사이에 연결될 때 기판(400)으로부터 일정 간격 이격 위치(T7_1, T7_2, T7_3, T7_4, T7_5, T7_6)에 배치될 수 있다. 구체적으로 각 충전 코일 연결부(611, 612, 621, 622, 631, 632)는 연결핀(P) 각각에 솔더링되어 연결될 때 상기 충전 코일 연결부와 연결핀을 전기적으로 연결하기 위한 솔더링 과정을 수행하게 된다. 이때 솔더링 지그를 이용하여 충전 코일 연결부와 연결핀을 솔더링 하고, 상기 솔더링 지그를 제거하게 되는데 공정의 용이성 및 솔더링 신뢰성을 위하여 충전 코일 연결부를 기판(400)으로부터 일정 간격(T7_1, T7_2, T7_3, T7_4, T7_5, T7_6) 부양하여 솔더링되도록 한다.

상기와 같이 다른 실시 예에 따른 무선충전장치는 차폐월을 포함하는 단일 차폐재를 구성한다. 또한 단일 차폐재 상에 무선 충전 코일 모듈 및 무선 통신 코일을 스파이럴 방식으로 권선하여 구성함으로써, 지향성, 저항 저하 및 인식률 향상, 제조 비용 절감 효과를 가질 수 있다.

이하에서는 상기 일 실시 예 및 다른 실시 예에서 설명한 무선 통신 코일과 상이한 형태의 무선 통신 코일로 구성되는 무선충전장치에 대하여 상세하게 설명한다.

도 13은 또 다른 실시 예에 따른 무선충전장치의 분해 사시도이고, 도 14는 도 13에 도시된 무선충전장치의 사시도이고, 도 15는 도 14에 도시된 무선충전장치의 A-A'를 도시한 측면도이고, 도 16은 도 14에 도시된 무선충전장치의 B-B'를 도시한 측면도이다.

도 13 내지 도 16을 참조하면, 또 다른 실시 예에 따른 무선충전장치는 차폐재(1300), 기판(1400), 무선 통신 코일(1500) 및 무선 충전 코일 모듈(1600)을 포함할 수 있다.

기판(1400)은 차폐재(1300), 무선 통신 코일(1500) 및 무선 충전 코일 모듈(1600)을 지지한다. 기판(1400)은 차폐재(1300)의 일측 하면에 배치될 수 있다. 즉 기판(1400)의 면적은 차폐재(1300)의 면적보다 작게 형성될 수 있다. 상기 기판(1400)과 차폐재(1300)의 하면에는 접착제 또는 접착 부재(미도시)를 형성하여 기판(1400)과 차폐재(1300)를 부착 및 고정할 수 있다.

기판(1400)은 복수의 핀홀(Ph:Pin hole)을 포함할 수 있다. 각 핀홀(Ph)에는 기판(1400)의 상면으로부터 하면으로 연장되게 연결핀(Pin: P1 내지 P24)이 삽입된다. 상기 연결핀(P1 내지 P24)에 의해 무선 충전 코일 모듈이 전기적으로 연결될 수 있다. 이때 기판(1400)의 하면에는 상기 연결핀(P1 내지 P24)를 고정하기 위한 연결핀 서포터(PS: Pin Supporter)를 포함할 수 있다. 연결핀 서포터(PS)는 복수의 연결핀이 기판(400)에 견고하게 고정될 수 있도록 하고, 복수의 연결핀(P1 내지 P24)를 보호할 수 있다. 연결핀 서포터(PS)는 복수의 연결핀(P1 내지 P24)에 대응하여 기판(1400)의 하면에 배치될 수 있다. 또한 연결핀 서포터(PS)의 면적은 복수의 연결핀이 배치된 면적보다 클 수 있다.

기판(1400)에는 하나 이상의 온도 센서(1700: 1710, 1720, 1730)을 포함할 수 있다. 하나 이상의 온도센서(1700)는 기판(1400)의 상면에 배치될 수 있다. 일 예로 온도 센서가 복수인 경우 복수의 온도센서(1700)는 제1 내지 제3 온도센서(1710, 1720, 1730)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 온도센서(1710, 1720. 1730)는 무선 충전 코일 모듈(1600)의 무선 충전 코일(1610, 1620, 1630)에 대응하게 연결되어 배치될 수 있다. 구체적으로 제1 온도센서(1710)는 제1 무선 충전 코일(1610)의 일측의 온도를 측정할 수 있도록 기판(1400)의 상면에 배치될 수 있다. 제2 온도센서(1720)는 제2 무선 충전 코일(1620)의 일측의 온도를 측정할 수 있도록 기판(1400)의 상면에 배치될 수 있다. 제3 온도센서(1730)는 제3 무선 충전 코일(1630)의 일측의 온도를 측정할 수 있도록 기판(1400)의 상면에 배치될 수 있다. 또한 제1 내지 제3 온도센서(1710, 1720, 1730)는 차폐재(1300)의 관통홀(1310: 1311, 1312, 1313)에 대응하여 배치될 수 있다. 구체적으로 제1 온도센서(1710)는 차폐재(1300)의 제1 관통홀(1311)에 대응하게 기판(1400)의 상면에 배치될 수 있다. 제2 온도센서(1720)는 차폐재(1300)의 제2 관통홀(1312)에 대응하게 기판(1400)의 상면에 배치될 수 있다. 제3 온도센서(1730)는 차폐재(1300)의 제3 관통홀(1313)에 대응하게 기판(1400)의 상면에 배치될 수 있다.

실시 예에 따라, 하나 이상의 온도 센서(1700: 1710, 1720, 1730)는 무선 충전 코일 모듈(700) 상에 배치되는 별도의 기판(미도시)에 배치될 수 있다. 이 때, 하나 이상의 온도 센서(1700: 1710, 1720, 1730)는 별도의 기판(미도시) 하부에 배치되어, 무선 충전 코일 모듈(1600)과 인접하여 온도를 측정할 수 있는 장점이 있다.

또한 각각의 온도 센서(1710, 1720, 1730)은 기판(1400)에 형성되는 연결핀(P)에 연결될 수 있다. 구체적으로 제1 온도 센서(1710)로부터 연장되는 연결부(미도시)는 제1 및 제2 연결핀(P1, P2) 사이에 솔더링되어 연결될 수 있다. 또한 제2 온도 센서(1720)로부터 연장되는 연결부(미도시)는 제3 및 제4 연결핀(P3, P4)사이에 솔더링되어 연결될 수 있다. 또한 제3 온도 센서(1730)로부터 연장되는 연결부(미도시)는 제5 및 제6 연결핀(P5, P6)사이에 솔더링되어 연결될 수 있다. 또한 각 온도센서(1710, 1720, 1730)와 공통으로 연결되는 접지(미도시)로부터 연장되는 연결부(미도시)는 제7 및 제8 연결핀(P7, P8) 사이에 솔더링되어 연결될 수 있다.

차폐재(1300)는 기판(1400) 상에 배치될 수 있다. 차폐재(1300)는 무선 통신 코일(1500) 및 무선 충전 코일 모듈(1600)을 지지하고, 무선 통신 코일(1500) 및 무선 충전 코일 모듈(1600)의 성능 향상을 위한 기능을 수행할 수 있다. 또한 차폐재(1300)는 무선 충전 코일 모듈(1600)에서 발생하는 무선 전력을 충전 방향으로 가이드할 수 있고, 하부에 배치되는 각종 회로들을 전자기장으로부터 보호할 수 있다. 차폐재(1300)의 면적은 상부에 배치되는 무선 통신 코일(1500)의 면적보다 클 수 있다. 차폐재(1300)는 리세스 구조의 케이블 출입부(1320)가 형성될 수 있다. 차폐재(1300)의 케이블 출입부(1320)는 무선 충전 코일의 무선 충전 코일 연결부가 기판(1400)에 배치되는 연결핀(P)과 연결 시 충전 코일 연결부의 공간을 확보해줄 수 있다. 그러나 케이블 출입부(1320)는 필수 구성요소가 아니며, 차폐재(1300)에는 케이블 출입부(1320)를 형성하지 않을 수 있다. 또한 차폐재(1300)는 기판(1400)에 배치되는 온도센서(1700)와 대응하는 크기, 모양, 위치의 관통홀(1310:1311. 1312. 1313)을 포함할 수 있다.

또한 차폐재(1300)는 무선 통신 코일에 적합하면서도 무선 충전에 영향을 주지 않는 범위의 투자율(permeability)을 가질 수 있다. 구체적으로 무선 충전 코일의 경우 고투자율의 차폐재를 사용해야 하고, 무선 통신 코일의 경우 사용 주파수 대역이 높아 고투자율 차폐재 사용이 불가하여 저투자율의 차폐재를 사용해야 한다. 그러나, 본 실시 예에서는 단일 차폐재 상에 무선 통신 코일 및 무선 충전 코일을 구현함에 따라 상기의 각각 상이한 투자율에 대한 절충값이 요구된다. 일 예로 본 실시 예에 따른 차폐재의 투자율은 800μ±10%의 범위를 가질 수 있다. 즉, 본 실시 예에 따라 무선 통신 코일 및 무선 충전 코일을 지지하는 차폐재(1300)의 경우 720μ 내지 880μ의 투자율을 가지도록 구성할 수 있다.

무선 통신 코일(1500)은 헬리컬 형태로 차폐재(1300)의 측면을 감싸도록 복수번 권선되어 배치될 수 있다. 헬리컬 형태는 코일이 높이(세로) 방향으로 겹쳐지면서 권선되는 것을 말한다. 즉, 수직으로 적층하여 권선된 무선 통신 코일을 말한다. 구체적으로 무선 통신 코일(1500)은 면사, 리츠 와이어(Litz wire). 애나멜 동선 등으로 형성될 수 있다. 실시 예에 따른 무선 통신 코일은 PCB 기판에 인쇄되어 형성되는 무선 통신 코일 패턴에 비교하여 공정성 및 신뢰성이 우수한 특징을 가지고 있다. 또한, 차폐재(2700)의 측면에 형성되기 때문에 별도의 PCB기판이 필요 하지 않아 무선충전기 전체 두께를 감소 시킬 수 있다. 또한 코일 패턴에 비해 저항이 낮아 인식률이 향상될 수 있으며, 가격이 저렴하여 재료비 절감 효과를 가지 수 있다.

무선 통신 코일(1500)은 차폐재(1300)의 측면에 접착제 또는 접착 부재(미도시)에 의하여 접착 및 고정된다. 무선 통신 코일(1500)을 차폐재(1300)의 측면에 권선되어 부착 및 고정하기 위한 접착제 또는 접착 부재(미도시)는 무선 통신 코일(1500)과 차폐재(1300)가 접촉하는 영역에 모두 형성될 수 있다. 또는 무선 통신 코일(1500)과 차폐재(1300)가 접촉하는 영역 중 무선 통신 코일(1500)이 권선되어 절곡되는 영역 또는 무선 통신 코일(1500)이 수평으로 권선되는 영역의 일부 등에 접착제 또는 접착 부재를 형성하도록 할 수 있다. 그러나 이러한 구성은 한정되지 않으며 무선 통신 코일(1500)과 차폐재(1300)의 정교한 고정을 위한 영역 또는 위치에 다양하게 접착제 또는 접착 부재를 형성할 수 있다.

무선 통신 코일(1500)은 임계값의 두께(T11_1, T11_2, T12_3)를 가진다. 일 예로 무선 통신 코일(1500)의 두께(T11_1)는 0.5mm일 수 있다. 구체적으로 본 실시 예에서는 무선 통신 코일(1500)의 두께(T11_1)가 0.5mm이며 0.5mm의 두께를 가지는 무선 통신 코일이 3회 권선되도록 차폐재(1300)의 측면을 수직으로 적층하여 감싸도록 형성할 수 있다. 이때 무선 통신 코일(1500)은 차폐재(1300)의 상부로부터 0.5mm(T12_1), 하부로부터 0.5mm(T12_1)이상 이격되는 위치에서 권선될 수 있다. 즉 제1 턴되는 무선 통신 코일(1510)은 차폐재(1300)의 상부로부터 0.5mm(T12_1)이상 이격된 위치에 형성되며, 순차적으로 하부 방향으로 권선되어 제3 턴 되는 무선 통신 코일(1530)은 차폐재(1300)의 하부로부터 0.5mm(ㅆ12_2_이상 이격된 위치에 형성될 수 있다. 따라서 차폐재(1300)의 높이(T12)는 적어도 2.5mm이상을 가지도록 형성할 수 있다.

무선 통신 코일(1500)은 일측 및 타측이 각각 연결핀(P)에 연결될 수 있다. 구체적으로 무선 통신 코일(1500)의 일측은 제13 및 제14 연결핀(P13, P14) 사이에 솔더링되어 연결될 수 있으며, 타측은 제15 및 제16 연결핀(P15, P16)사이에 솔더링되어 연결될 수 있다.

무선 충전 코일 모듈(1600)은 하나 이상의 무선 충전 코일을 포함할 수 있다. 무선 충전 코일이 복수일 경우 각각의 무선 충전 코일은 동일한 턴수로 감겨있을 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니고 서로 다른 턴 수로 감겨있을 수 있다. 또한 복수의 무선 충전 코일은 동일한 인덕턴스를 구비할 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니고, 서로 다른 인덕턴스를 구비할 수 있다.

또한 복수의 무선 충전 코일은 하나 이상의 층으로 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 복수의 무선 충전 코일은 제1 무선 충전 코일(1610) 내지 제3 무선 충전 코일(1630)을 포함할 수 있다. 제2 무선 충전 코일(1620)과 제3 무선 충전 코일(1630)은 동일한 층에 배치된 제1 층에 배치될 수 있다. 제1 무선 충전 코일(1610)은 제2 무선 충전 코일(1620) 및 제3 무선 충전 코일(1630)의 상부에 배치되어 제2 층에 배치될 수 있다. 따라서 복수의 무선 충전 코일을 서로 다른 층에 배치하여 무선 전력을 효율적으로 전달할 수 있도록 충전 영역을 확장시킬 수 있다. 또한, 무선 통신 코일(1500)이 무선 충전 코일 모듈(1600)과 이격되는 거리는 1층에 배치되는 제2 무선 충전 코일(1620) 및 제3 무선 충전 코일(1630)을 기준으로 할 수 있다.

또한 하나 이상의 무선 충전 코일은 교류 신호가 입력 또는 출력되는 제1 및 제2 연결부를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 연결부는 피복으로 코팅된 전선 도는 케이블일 수 있다. 예를 들어 무선 충전 코일이 복수인 경우 제1 무선 충전 코일(1610)은 제1-1 충전 코일 연결부(1611) 및 제1-2 충전 코일 연결부(612)를 포함할 수 있다. 제1-1 충전 코일 연결부(1611)는 제1 무선 충전 코일(1610)의 외측에 배치된 코일선에 연장될 수 있다. 제1-2 충전 코일 연결부(1612)는 제1 무선 충전 코일(1610)의 내측에 배치된 코일선에서 연장될 수 있다. 제2 무선 충전 코일(1620)은 제2-1 충전 코일 연결부(1621) 및 제2-2 충전 코일 연결부(622)를 포함할 수 있다. 제2-1 충전 코일 연결부(1621)는 제2 무선 충전 코일(1620)의 외측에 배치된 코일선에서 연장될 수 있다. 제2-2 충전 코일 연결부(1622)는 제2 무선 충전 코일(1620)의 내측에 배치된 코일선에서 연장될 수 있다. 제3 무선 충전 코일(1630)은 제3-1 충전 코일 연결부(1631) 및 제3-2 충전 코일 연결부(1632)를 포함할 수 있다. 제3-1 충전 코일 연결부(1631)은 제3 무선 충전 코일(1630)의 외측에 배치된 코일선에서 연장될 수 있다. 제3-2 충전 코일 연결부(1632)는 제3 무선 충전 코일(1630)의 내측에 배치된 코일선에서 연장될 수 있다.

또한 무선 충전 코일의 각 제1 및 제2 연결선은 무선충전장치의 일측면의 동일한 방향으로 각 무선 충전 코일에서 연장되어 배치될 수 있다. 구체적으로 무선 충전 코일의 각 연결부는 차폐재(1300)의 일측에 배치된 케이블 출입부(1320)방향으로 연장되어 배치될 수 있다. 예를 들어 제1 무선 충전 코일(1610)의 제1-1 충전 코일 연결부(1611) 와 제1-2 충전 코일 연결부(1612), 제2 무선 충전 코일(1620)의 제2-1 충전 코일 연결부(621)와 제2-2 충전 코일 연결부(1622) 및 제3 무선 충전 코일(1630)의 제3-1 충전 코일 연결부(1631)와 제3-2 충전 코일 연결부(1632)는 차폐재(300)의 일측에 배치된 케이블 출입부(1320) 방향으로 연장되어 배치될 수 있다. 제1-1 내지 제3-2 충전 코일 연결부(1611 내지 1632)의 일부가 케이블 출입부(1320)가 형성하는 리세스 내부에 배치되도록 하여 연결핀(Pin: P1 내지 P24)과의 솔더링 공정 시에 필요한 공간을 확보 할 수 있으며, 불량 감소 및 공정성이 향상될 수 있다.

또한, 무선 충전 코일의 각 제1 및 제2 연결선은 기판(1400)의 상면에 형성되는 연결핀(P)을 통하여 전기적으로 연결될 수 있다. 보다 구체적으로 무선 충전 코일 각각의 제1 및 제2 연결선은 하나 복수의 연결핀(P) 각각에 솔더링되어 연결될 수 있다. 또한 제1 및 제2 연결선은 하나 이상의 무선 충전 코일이 배치된 순서대로 복수의 연결핀과 연결될 수 있다. 예를 들어 도 16에 도시된 바와 같이 무선 충전 코일이 복수인 경우 제2 무선 충전 코일(1620), 제1 무선 충전 코일(1610), 제3 무선 충전 코일(1630) 순서로 배치될 수 있다. 제2 무선 충전 코일(1620)의 제2-2 충전 코일 연결부(1622)는 제9 및 제10 연결핀(P9, P10) 사이에 솔더링되어 연결될 수 있다. 또한, 제2-1 충전 코일 연결부(1621)는 제11 및 제12 연결핀(P11, P12) 사이에 솔더링되어 연결될 수 있다. 또한, 제1-2 충전 코일 연결부(1612)는 제13 및 제14 연결핀(P13, P14) 사이에 솔더링되어 연결될 수 있다. 또한 제1-1 충전 코일 연결부(1611)는 제15 및 제16 연결핀(P15, P16)사이에 솔더링되어 연결될 수 있다. 또한 제3-2 충전 코일 연결부(1632)는 제17 및 제18 연결핀(P17, P18) 사이에 솔더링되어 연결될 수 있다. 또한 제3-1 충전 코일 연결부(1631)은 제19 및 제20 연결핀(P19, P20) 사이에 솔더링되어 연결될 수 있다. 이때, 각 연결핀(P)에 연결되는 충전 코일 연결부(1611, 1612, 1621, 1622, 1631, 1632)는 연결핀 사이에 연결될 때 기판(1400)으로부터 일정 간격 이격 위치(T13_1, T13_2, T13_3, T13_4, T13_5, T13_6)에 배치될 수 있다. 구체적으로 각 충전 코일 연결부(1611, 1612, 1621, 1622, 1631, 1632)는 연결핀(P) 각각에 솔더링되어 연결될 때 상기 충전 코일 연결부와 연결핀을 전기적으로 연결하기 위한 솔더링 과정을 수행하게 된다. 이때 솔더링 지그를 이용하여 충전 코일 연결부와 연결핀을 솔더링 하고, 상기 솔더링 지그를 제거하게 되는데 공정의 용이성 및 솔더링 신뢰성을 위하여 충전 코일 연결부를 기판(400)으로부터 일정 간격(T13_1, T13_2, T13_3, T13_4, T13_5, T13_6) 부양하여 솔더링되도록 한다.

상기와 같이 일 실시 예에 따른 무선충전장치는 단일 차폐재를 구성한다. 또한 단일 차폐재 상에 무선 충전 코일 모듈 및 무선 통신 코일을 헬리컬 방식으로 권선하여 구성함으로써, 지향성, 저항 저하 및 인식률 향상, 제조 비용 절감 효과를 가질 수 있다.

이하에서는 상기 또 다른 실시 예에 따른 무선충전장치에 차폐월을 부가하여 구성하는 다른 실시 예의 무선충전장치에 대하여 도 17내지 도 21를 참조하여 상세하게 설명한다.

도 17은 또 다른 실시 예에 따른 무선충전장치의 분해 사시도이고, 도 18은 도 17에 도시된 무선충전장치의 사시도이고, 도 19는 도 18에 도시된 무선충전장치의 A-A'를 도시한 측면도이고, 도 20은 도 18에 도시된 무선충전장치의 B-B'를 따라서 절단한 단면도이고, 도 21은 도 18에 도시된 무선충전장치의 C-C'를 도시한 측면도이다.

도 17 내지 도 21을 참조하면, 또 다른 실시 예에 따른 무선충전장치는 차폐재(1300), 기판(1400), 무선 통신 코일(1500) 및 무선 충전 코일 모듈(1600)을 포함할 수 있다.

기판(1400)은 차폐재(1300), 무선 통신 코일(1500) 및 무선 충전 코일 모듈(1600)을 지지한다. 기판(1400)은 차폐재(1300)으 일측 하면에 배치될 수 있다. 즉, 기판(1400)은 차폐재(1300)의 크기보다 작게 형성될 수 있다. 상기 기판(1400)과 차폐재(1300)의 하면에는 접착제 또는 접착 부재(미도시)를 형성하여 기판(1400)과 차폐재(1400)를 부착 및 고정할 수 있다.

차폐재(1300)는 기판(1400) 상에 배치될 수 있다. 차폐재(1300)는 무선 통신 코일(1500) 및 무선 충전 코일 모듈(1600)을 지지하고, 무선 통신 코일(1500) 및 무선 충전 코일 모듈(1600)의 성능 향상을 위한 기능을 수행할 수 있다. 또한 차폐재(1300)는 무선 충전 코일 모듈(1600)에서 발생하는 무선 전력을 충전 방향으로 가이드할 수 있고, 하부에 배치되는 각종 회로들을 전자기장으로부터 보호할 수 있다. 차폐재(1300)의 면적은 상부에 배치되는 무선 통신 코일(1500)의 면적보다 크게 형성될 수 있다. 차폐재(1300)는 리세스 구조의 케이블 출입부(1320)가 형성될 수 있다. 차폐재(1300)의 케이블 출입부(1320)는 무선 충전 코일의 무선 충전 코일 연결부가 기판(1400)에 배치되는 연결핀(P)과 연결 시 충전 코일 연결부의 공간을 확보해줄 수 있다. 그러나 케이블 출입부(1320)는 필수 구성요소가 아니며, 차폐재(1300)에는 케이블 출입부(1320)를 형성하지 않을 수 있다. 또한 차폐재(1300)는 기판(1400)에 배치되는 온도센서(1700)와 대응하는 크기, 모양, 위치의 관통홀(1310:1311, 1312, 1313)을 포함할 수 있다.

차폐재(1300) 상에는 무선 충전 코일 모듈(1600)이 배치되고, 상기 무선 충전 코일 모듈(1600)로부터 임계 거리 이격되어 상기 무선 통신 코일(1500)이 권선되어 배치될 수 있다. 따라서 차폐재(1300)의 크기는 상기 차폐재(1300) 상에 수직으로 권선되는 무선 통신 코일(1500)의 두께 보다 2배 또는 그 이상의 크기로 네 방향이 모두 돌출될 수 있는 크기의 정도로 형성될 수 있다.

특히 다른 실시 예에 따른 차폐재(1300)는 바닥부(1301)와 차폐월(1302)를 포함하여 구성될 수 있다. 구체적으로 차폐재(1300)는 무선 통신 코일(1500) 및 무선 충전 코일 모듈(1600)과 접착되는 바닥부(1301)와 차폐재(1300)의 외곽 영역을 둘러싸도록 형성되는 차폐월(1302)을 포함할 수 있다. 차폐재(1300)의 바닥부(1301)와 차폐월(1302)은 일체로 형성될 수 있다. 또는 바닥부(1301)와 차폐월(1302)은 별도의 구성으로 형성될 수 있다. 이때 차폐월(1302)은 바닥부(1301)와 접착제 또는 접착 부재(미도시)에 의해 접착 및 고정될 수 있다. 차폐월(1302)은 일측에 오픈 영역(1320)을 포함할 수 있다. 오픈 영역(1320)은 무선 충전 코일의 각 코일 연결부가 인출될 수 있는 방향 및 공간으로 형성될 수 있다. 오픈 영역은 필수 구성이 아니며 오픈 영역이 형성되지 않고 상기 차폐월(1302)이 폐루프 형태로 형성될 수 있다. 차폐월(1302)의 오픈 영역이 존재하지 않는 경우 차폐재(1300)의 바닥부(1301)는 연결부 관통홀(미도시)를 형성할 수 있다. 연결부 관통홀은 무선 충전 코일의 코일 연결부 및 무선 통신 코일의 코일 연결부가 관통하도록 무선 충전 코일 연결부에 대응하게 형성될 수 있다.

차폐월(1302)은 무선 통신 코일(1500)의 높이(T11)까지 형성될 수 있다. 구체적으로 도 20을 참조하면, 차페월(1302)의 높이(T14)는 차폐재(1300)의 바닥부(1301)에 수직으로 적층하여 배치되는 무선 통신 코일(1500)의 높이(T11)까지 형성될 수 있다. 또는 무선 통신 코일(1500)의 높이(T11)이상으로 형성될 수 있다.

본 실시 예에서는 차폐월(1302)이 차폐재(1300)의 외곽 영역을 둘러싸는 형태를 예를 들어 설명하였다. 이에 부가하여 제2 차폐월(미도시)를 추가하여 구성할 수 있다. 구체적으로 무선 통신 코일(1500)과 무선 충전 코일 모듈(1600) 사이에 추가의 차폐월(미도시)을 구성하여 무선 충전 코일과 무선 통신 코일 간의 간섭을 저감할 수 있도록 할 수 있다.

무선 통신 코일(1500)은 헬리컬 형태로 차폐재(1300)의 바닥부(1301)로부터 수직으로 적층하게 복수번 권선되어 배치될 수 있다. 헬리컬 형태는 코일이 높이(세로) 방향으로 겹쳐지면서 권선되는 것을 말한다. 즉, 수직으로 적층하여 권선된 무선 통신 코일을 말한다. 구체적으로 무선 통신 코일(1500)은 면사, 리츠 와이어(Litz wire). 애나멜 동선 등으로 형성될 수 있다. 실시 예에 따른 무선 통신 코일은 PCB 기판에 인쇄되어 형성되는 무선 통신 코일 패턴에 비교하여 공정성 및 신뢰성이 우수한 특징을 가지고 있다. 또한, 차폐재(2700)의 측면에 형성되기 때문에 별도의 PCB기판이 필요 하지 않아 무선충전기 전체 두께를 감소 시킬 수 있다. 또한 코일 패턴에 비해 저항이 낮아 인식률이 향상될 수 있으며, 가격이 저렴하여 재료비 절감 효과를 가지 수 있다.

무선 통신 코일(1500)은 차페재(1300)의 바닥부(1301)에 무선 충전 코일 모듈(1600)로부터 임계 거리(T15_1) 이격되고, 차폐월(1302)로부터 임계 거리(T15_2) 이격되어 접착제 또는 접착 부재(미도시)에 의해 부착 및 고정될 수 있다. 이때 무선 통신 코일(1500)을 차폐재(1300)의 바닥면(1301)에 부착 및 고정하기 위한 접착제 또는 접착 부재(미도시)는 무선 통신 코일(1500)과 차폐재(1300)의 바닥부(1301)가 접촉하는 영역에 모두 형성될 수 있다. 또는 무선 통신 코일(1500)과 차폐재(1300)의 바닥부(1301)가 접촉하는 영역 중 일부 영역에 형성되도록 할 수 있다. 일 예로 무선 통신 코일(1500)과 차폐재(1300)가 접촉하는 영역 중 무선 통신 코일(1500)이 절곡되는 영역 또는 무선 통신 코일(1500)이 수평으로 권선되는 영역의 일부 등에 접착제 또는 접착 부재를 형성하도록 할 수 있다. 그러나 이러한 구성은 한정되지 않으며, 무선 통신 코일(500)과 차폐재(300)의 정교한 고정을 위한 영역 또는 위치에 다양하게 접착제 또는 접착 부재를 형성할 수 있다.

또한 무선 통신 코일(1500)은 무선 충전 코일 모듈(1600)로부터 임계 거리(T15_1) 이격되고, 차폐월(1302)로부터 임계 거리(T15_2) 이격되어 독립적으로 배치됨에 따라 상기 무선 통신 코일(1500)을 고정 및 지지할 수 있는 구성이 요구된다. 무선 통신 코일(1500)을 고정하기 위한 구성으로는 수직으로 적층되어 권선되는 무선 통신 코일(1500)의 일부 영역에 접착제 또는 접착 부재(미도시)를 부가할 수 있다. 일 예로 무선 통신 코일(1500)이 절곡되는 각각의 절곡부 또는 수직으로 권선되는 영역의 일부 등에 접착제 또는 접착부재(미도시)를 형성하여 무선 통신 코일(1500)을 고정 및 지지할 수 있다.

무선 통신 코일(1500)이 무선 충전 코일 모듈(1600) 및 차폐월(1302)로부터 각각 이격되는 임계 거리(T15_1, T15_2)는 무선 통신 코일(1500)의 두께(T11_1, T11_2, T11_3)의 2배 이상 또는 그 이상 이격되어 배치될 수 있다. 바람직하게, 상기 이격 거리(T15_1, T15_2)는 1mm 이상 이격되어 배치될 수 있다. 더 바람직하게 상기 무선 통신 코일(1500)과 차폐월(1302) 또는 무선 충전 코일 모듈(1600)과 각각 이격되는 거리(T15_1, T15_2)는 1.5mm이상일 수 있다.

무선 통신 코일(1500)은 임계값의 두께(T11_1, T11_2, T12_3)를 가진다. 일 예로 무선 통신 코일(1500)의 두께(T11_1)는 0.5mm일 수 있다. 구체적으로 본 실시 예에서는 무선 통신 코일(1500)의 두께(T11_1)가 0.5mm이며 0.5mm의 두께를 가지는 무선 통신 코일이 3회 권선되도록 수직으로 적층하여 형성할 수 있다.

또한, 무선 충전 코일의 각 제1 및 제2 연결선은 기판(1400)의 상면에 형성되는 연결핀(P)을 통하여 전기적으로 연결될 수 있다. 보다 구체적으로 무선 충전 코일 각각의 제1 및 제2 연결선은 하나 복수의 연결핀(P) 각각에 솔더링되어 연결될 수 있다. 또한 제1 및 제2 연결선은 하나 이상의 무선 충전 코일이 배치된 순서대로 복수의 연결핀과 연결될 수 있다. 예를 들어 도 16에 도시된 바와 같이 무선 충전 코일이 복수인 경우 제2 무선 충전 코일(1620), 제1 무선 충전 코일(1610), 제3 무선 충전 코일(1630) 순서로 배치될 수 있다. 제2 무선 충전 코일(1620)의 제2-2 충전 코일 연결부(1622)는 제9 및 제10 연결핀(P9, P10) 사이에 솔더링되어 연결될 수 있다. 또한, 제2-1 충전 코일 연결부(1621)는 제11 및 제12 연결핀(P11, P12) 사이에 솔더링되어 연결될 수 있다. 또한, 제1-2 충전 코일 연결부(1612)는 제13 및 제14 연결핀(P13, P14) 사이에 솔더링되어 연결될 수 있다. 또한 제1-1 충전 코일 연결부(1611)는 제15 및 제16 연결핀(P15, P16)사이에 솔더링되어 연결될 수 있다. 또한 제3-2 충전 코일 연결부(1632)는 제17 및 제18 연결핀(P17, P18) 사이에 솔더링되어 연결될 수 있다. 또한 제3-1 충전 코일 연결부(1631)은 제19 및 제20 연결핀(P19, P20) 사이에 솔더링되어 연결될 수 있다. 이때, 각 연결핀(P)에 연결되는 충전 코일 연결부(1611, 1612, 1621, 1622, 1631, 1632)는 연결핀 사이에 연결될 때 기판(1400)으로부터 일정 간격 이격 위치(T16_1, T16_2, T16_3, T16_4, T16_5, T16_6)에 배치될 수 있다. 구체적으로 각 충전 코일 연결부(1611, 1612, 1621, 1622, 1631, 1632)는 연결핀(P) 각각에 솔더링되어 연결될 때 상기 충전 코일 연결부와 연결핀을 전기적으로 연결하기 위한 솔더링 과정을 수행하게 된다. 이때 솔더링 지그를 이용하여 충전 코일 연결부와 연결핀을 솔더링 하고, 상기 솔더링 지그를 제거하게 되는데 공정의 용이성 및 솔더링 신뢰성을 위하여 충전 코일 연결부를 기판(400)으로부터 일정 간격(T16_1, T16_2, T16_3, T16_4, T16_5, T16_6) 부양하여 솔더링되도록 한다.

상기와 같이 또 다른 실시 예에 따른 무선충전장치는 차폐월을 포함하는 단일 차폐재를 구성한다. 또한 단일 차폐재 상에 무선 충전 코일 모듈 및 무선 통신 코일을 헬리컬 방식으로 권선하여 구성함으로써, 지향성, 저항 저하 및 인식률 향상, 제조 비용 절감 효과를 가질 수 있다.

하기의 표 1에서는 본 실시 예들에 따라 개선된 무선 충전 장치의 전기적 특성을 나타낸다.

	Inductance	Resister	인식거리	Center to Center 기준 인식 범위
종래 PCB 타입 NFC	0.87	0.32	25	±21mm
스파이럴 NFC(with 차폐월)	0.92	0.12	32	±42mm
스파이럴 NFC(without 차폐월)	1.0	0.11	41	±34mm
헬리컬 NFC(with 차폐월)	0.94	0.12	32	±42mm
헬리컬 NFC(without 차폐월)	1.01	0.11	41	±34mm

[표 1]에서와 같이 본 실시 예에 따른 무선 통신 코일의 구조적 특성 및 차폐재의 구조적 특성에 따라 인덕턴스는 증가하고, 저항은 감소되는 것을 알 수 있다. 또한. 수직 인식 거리가 향상됨에 따라 종래의 기판에 인쇄 패턴 형식으로 구성되는 무선 통신 코일과 비교하여 전기적 성능 개선 효과를 가질 수 있다.

본 실시 예는 본 실시 예의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.

따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims

기판;
상기 기판 상에 배치되는 차폐재;
상기 차폐재 상에 배치되는 무선 충전 코일 모듈; 및
상기 차폐재 상에 배치되고, 상기 무선 충전 코일 모듈을 둘러싸도록 수평 방향으로 복수번 권선되어 형성되는 무선 통신 코일;을 포함하고,
상기 차폐재는 720μ 내지 880μ의 투자율을 가지는 무선충전장치.
제1항에 있어서,
상기 기판은 복수의 핀홀을 포함하고,
상기 핀홀에는 상기 기판의 상부로부터 하부를 관통하는 연결핀이 삽입되고,
상기 연결핀은 상기 기판의 하부에 연결핀 서포터에 의해 고정되는 무선충전장치.
제1항에 있어서,
상기 차폐재는
각 측면이 상기 무선 통신 코일의 두께의 2배 이상 돌출되는 크기를 가지는 무선충전장치.
제1항에 있어서
상기 무선 통신 코일의 두께는 0.5mm인 무선충전장치.
제1항에 있어서,
상기 차폐재는
상기 무선 충전 코일 모듈의 무선 충전 코일로부터 연장되는 연결부가 인출되는 케이블 출입부를 포함하는 무선충전장치.
제1항에 있어서,
상기 기판은 상기 차폐재보다 작게 형성되는 무선충전장치.
제1항에 있어서,
상기 무선 통신 코일은
상기 무선 충전 코일 모듈 및 상기 차폐재의 외측으로부터 임계 거리 이격되어 배치되는 무선충전장치.
제7항에 있어서,
상기 임계거리는 상기 무선 통신 코일 두께의 2배 이상인 무선충전장치.
제1항에 있어서,
상기 차폐재와 상기 무선 통신 코일은 접착부재에 의해 접착되고,
상기 접착부재는 상기 무선 통신 코일이 권선되어 절곡되는 영역에 형성되는 무선충전장치.
제9항에 있어서,
상기 접착부재는 상기 무선 통신 코일이 수평으로 권선되는 영역에 형성되는 무선충전장치.
제1항에 있어서,
상기 차폐재는
상기 무선 통신 코일이 배치되는 바닥부와
상기 무선 통신 코일로부터 이격되어 상기 차폐재의 외곽 영역을 둘러싸도록 형성되는 차폐월;을 포함하는 무선충전장치.
제11항에 있어서,
상기 차폐월은
상기 바닥부와 일체로 형성되는 무선충전장치.
제11항에 있어서,
상기 차폐월은
상기 무선 통신 코일로부터 상기 무선 통신 코일 두께의 2배 이상 이격되어 형성되는 무선충전장치.
제11항에 있어서,
상기 차폐월은
상기 무선 통신 코일의 높이에 대응하게 형성되는 무선충전장치.
제11항에 있어서,
상기 차폐월은
상기 무선 통신 코일 또는 무선 충전 코일로부터 연장되는 충전 코일 연결부가 인출되도록 일측에 오픈 영역을 포함하는 무선충전장치.
제11항에 있어서,
상기 차폐재는
상기 무선 충전 코일 모듈과 상기 무선 통신 코일 사이에 형성되는 제2 차폐월을 더 포함하는 무선충전장치.
기판;
상기 기판 상에 배치되는 차폐재;
상기 차폐재 상에 배치되는 무선 충전 코일 모듈; 및
상기 차폐재를 둘러싸도록 측면에 수직방향으로 적층하여 권선된 무선 통신 코일을 포함하고,
상기 차폐재는 720μ 내지 880μ의 투자율을 가지는 무선충전장치.
제17항에 있어서,
상기 기판은 복수의 핀홀을 포함하고,
상기 핀홀에는 상기 기판의 상부로부터 하부를 관통하는 연결핀이 삽입되고,
상기 연결핀은 상기 기판의 하부에 연결핀 서포터에 의해 고정되는 무선충전장치.
제17항에 있어서,
상기 무선 통신 코일의 두께는 0.5mm인 무선 충전장치.
제17항에 있어서,
상기 무선 통신 코일은 상기 차폐재의 측면에 상부 및 하부에 각각 이격부를 형성하여 권선되는 무선충전장치.
제20항에 있어서,
상기 이격부는
상부 및 하부가 동일한 크기로 형성되는 무선충전장치.
제17항에 있어서,
상기 차폐재와 상기 무선 통신 코일은 접착부재에 의해 접착되고,
상기 접착부재는 상기 무선 통신 코일이 권선되어 절곡되는 영역에 형성되는 무선충전장치.
제22항에 있어서,
상기 접착부재는 상기 무선 통신 코일이 수평으로 권선되는 영역에 형성되는 무선충전장치.
기판;
상기 기판 상에 배치되는 차폐재;
상기 차폐재 상에 배치되는 무선 충전 코일 모듈; 및
상기 차폐재상에 배치되고, 상기 무선 충전 코일 모듈과 이격되어 상기 무선 충전 코일 모듈을 둘러싸도록 수직방향으로 적층하여 권선된 무선 통신 코일을 포함하고,
상기 차폐재는 바닥부와 상기 바닥부로부터 연장되는 차폐월을 포함하고,
상기 무선 통신 코일은 상기 차폐월로부터 이격되어 배치되고,
상기 차폐재는 720μ 내지 880μ의 투자율을 가지는 무선충전장치.
제24항에 있어서,
상기 차폐월은
상기 무선 충전 코일 또는 무선 통신 코일로부터 연장되는 충전 코일 연결부가 인출되도록 일측에 오픈 영역을 포함하는 무선충전장치.
제24항에 있어서,
상기 차폐월은
상기 무선 통신 코일의 높이만큼 연장되어 형성되는 무선충전장치.
제24항에 있어서,
상기 무선 통신 코일은
상기 무선 충전 코일 모듈로부터 상기 무선 통신 코일 두께의 2배 이상 이격되어 배치되고,
상기 차폐월로부터 상기 무선 통신 코일 두께의 2배 이상 이격되어 배치되는 무선충전장치.
제24항에 있어서,
상기 무선 통신 코일은
접착 부재에 의해 고정되고, 상기 접착부재는 상기 무선 통신 코일이 권선되어 절곡되는 적어도 하나의 지점에 형성되는 무선충전장치.
제28항에 있어서,
상기 접착부재는
상기 무선 통신 코일이 수평으로 권선되는 영역에 형성되는 무선충전장치.
제24항에 있어서,
상기 차폐재의 바닥부와 차폐월은 일체로 형성되는 무선충전장치.
제24항에 있어서,
상기 무선통신코일은 0.5mm의 두께를 가지는 무선충전장치.
제24항에 있어서,
상기 차폐재는
상기 무선 충전 코일 모듈과 상기 무선 통신 코일 사이에 형성되는 제2 차폐월을 더 포함하는 무선충전장치.