KR20230066894A - 인공지능 기반 무선충전장치를 포함하는 차량실내 전자기기 무선충전시스템 - Google Patents
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Abstract
인공지능 기반 무선충전장치를 포함하는 차량실내 전자기기 무선충전시스템이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 차량실내 전자기기 무선충전시스템은, 설치대상 차량의 콘솔박스 내부에 장착되고, 제어부에 의해 설정된 공진 주파수로 진동하는 자기장을 생성하는 송신용 코일을 내장하는 구조의 전력송신부; 및 상기 전력송신부의 내부에 탑재되고, 전력송신부로 전달되는 전력 공급량을 실시간으로 검출하고, 전력송신부에 거치되어 충전되는 전자기기의 충전 상태에 따라 전력송신부의 작동 상태를 제어하며, 차량의 센터페시아(center facia)에 탑재된 디스플레이와 연동하여 차량실내에 존재하는 전자기기에 대한 식별 정보 및 충전 상태 정보를 시각적으로 출력하고 사용자로부터 조작정보를 입력받아 전력송신부의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 구성의 요지로 한다.
본 발명에 따르면, 차량실내에 장착되어 다양한 사양의 전자기기를 자동으로 식별하여 사용자의 의도에 따라 무선 충전을 실시할 수 있는 구성을 포함하는 차량실내 전자기기 무선충전시스템을 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 차량실내에 장착되어 다양한 사양의 전자기기를 자동으로 식별하여 사용자의 의도에 따라 무선 충전을 실시할 수 있는 구성을 포함하는 차량실내 전자기기 무선충전시스템을 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 차량실내에 장착되는 전자기기 무선충전시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 인공지능 기반 무선충전장치를 포함하는 차량실내 전자기기 무선충전시스템에 관한 것이다.
차량의 내부에는 운전석과 조수석 사이에는 휴대물품 등을 수납할 수 있는 콘솔박스가 구비되고, 상기 콘솔박스의 내부에는 간단한 물품을 수납할 수 있는 수납공간이 마련되어 있고 근래에는 USB커넥터 및 사용자의 휴대폰 등을 충전시키기 위한 충전 리드선 커넥터 등이 구비된다.
일반적으로 콘솔박스를 포함하도록 구성된 콘솔 바디는 콘솔박스 전방부에 운전자가 차량의 주행속도를 조작하기 위한 변속레버가 설치되는 변속레버 설치구가 구비되고, 상기 변속레버 설치구와 상기 콘솔 박스 사이에 해당하는 상기 콘솔 바디에는 사용자의 음료 용기를 수납하기 위한 적어도 하나의 컵 홀더가 구비된다.
이러한 차량구조에는 시거잭 소켓이 구비되어 있어 충전기기의 시거잭을 차량 시거잭소켓에 장착하고 충전기기를 커넥터로 핸드폰과 연결하여 차량내 핸드폰충전이 가능하게 한다.
최근에는 스마트폰이 광범위한 소비자층을 확보하면서 스마트폰의 사용도가 증가함에 따라 상기 스마트폰에 전자기 유도 방식(Electromagnetic induction)에 의한 스마트폰 배터리 충전이 가능하도록 충전코일부를 구비하여 차량의 전원부를 이용하여 스마트폰을 무선 충전할 수 있는 기술이 상용화되고 있는 추세이다.
이러한 무선충전기는 대다수 거치대를 이용하여 안치하기 때문에 무선충전기와 핸드폰의 커넥터의 연결과정은 생략할 수 있으나, 핸드폰을 거치대에 고정시키는 과정은 수행해야 되므로 번거로움이 있었다.
이에 자동차업계에서는 출시되는 신차에 옵션사항으로 콘솔박스 내부나 전후 방향에 무선충전홈을 형성하여 별도의 충전기가 없어도 핸드폰을 안치하여 무선충전이 이루어지는 기능을 제공하여 편의성을 강화하고 있다.
하지만 이미 출시된 차량의 경우에는 상술한 바와 같이 별도로 무선충전기를 장착해야만 무선충전기능을 사용할 수 있으므로, 핸드폰을 거치대에 고정시키는 번거로운 과정을 수행해야 한다.
한국등록특허 제10-1502943호(2015.03.10.등록; 이하 '선행문헌1'이라 함)에는 차량의 무선 충전용 고정 장치 및 이것을 포함하는 차량의 센터 콘솔 조립체를 제시하였다. 상기 선행문헌1의 센터 콘솔 조립체는, 운전석과 조수석을 구획하도록 운전석과 조수석 사이에 배치되고, 후방부에 콘솔 박스가 결합되며, 전방부에 쉬프트 레버가 구비된 콘솔 바디와; 상기 콘솔 바디의 일측면에 결합되고, 무선 충전을 위하여 휴대용 단말기가 삽입되는 삽입부가 하방으로 형성되고, 상기 콘솔 바디에 착탈 가능하게 구비된 무선충전용 고정 수단을 포함하고, 상기 무선충전용 고정 수단은, 상기 삽입부가 형성된 본체와; 상기 본체를 상기 콘솔 바디에 결합시키는 결합부와; 회동되는 동작으로 상기 삽입부를 개폐시키는 회동 커버와; 상기 회동 커버에 구비되고, 상기 회동 커버에 의하여 상기 삽입부를 차폐시킬 때 상기 삽입부의 위치를 표시하는 인디게이터를 포함하며, 상기 본체 및 회동 커버가 상기 콘솔 바디에 일체로 형성된 상기 결합부에 대하여 착탈이 이루어지게 구성된다.
상기 선행문헌1은 콘솔바디 측면에 착탈 가능하게 설치하여 기존 차량에서도 사용이 가능하게 한 것이나, 충전과정에서 운전자가 화면을 확인할 수 없으며, 시동을 켜지 않고 충전시 차량 배터리를 사용하기 때문에 방전될 수 있는 단점이 있다.
한국공개특허 제10-2015-0072108호(2015.06.29.공개; 이하 '선행문헌2'이라 함)에는 차량의 컵홀더에 구비되는 무선충전장치를 제시하였다. 상기 선행문헌2는, 차량에 구비되는 컵홀더; 및 상기 컵홀더 내부의 일측면에 구비되고, 피충전 디바이스를 상기 컵홀더 내부에 고정되도록 유지하며, 무선으로 상기 피충전 디바이스에 전력을 전달하는 무선충전패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 컵홀더에 구비되는 무선충전장치에 관한 것이다.
상기 선행문헌2의 무선충전장치는 컵홀더 내에 일체로 구성되는 차량 출고 시 구비된 구성으로, 이미 출시된 차량에는 무선충전기능을 제공하기 어려우며, 시동을 켜지 않고 충전시 차량 배터리를 사용하기 때문에 방전될 수 있는 단점이 있다.
한국공개특허 제10-2016-0085607호(2016.07.18.공개; 이하 '선행문헌3'이라 함)에는 무선충전기를 제시하였다.
상기 선행문헌3은, 경사지게 배치되며, 충전 대상 기기를 지지하기 위한 거치대; 상기 거치대에 장착되며, 상기 충전 대상 기기를 무선 충전하기 위한 전송 코일; 상기 거치대의 하측 단부에 마련되며, 상기 충전 대상 기기의 하측 단부가 삽입될 수 있는 삽입부를 포함하는 무선충전기에 대한 것이다.
상기 선행문헌3은 안착면을 경사지게 형성하여 충전과정에서도 외부에서 핸드폰 화면을 확인할 수 있는 구조를 제기하고 있으나, 차량에는 차량 내부 구성 중 평평한 부분에 부착시키는 형태로 제공되거나 차량 내부구성에 일체로 사출하는 구성으로만 제시되고 있으며, 시동을 켜지 않고 충전시 차량 배터리를 사용하기 때문에 방전위험이 있다.
따라서, 상기 언급한 종래 기술에 따른 문제점을 해결할 수 있는 기술이 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은, 차량실내에 장착되어 다양한 사양의 전자기기를 자동으로 식별하여 사용자의 의도에 따라 무선 충전을 실시할 수 있는 구성을 포함하는 차량실내 전자기기 무선충전시스템을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 차량실내 전자기기 무선충전시스템은, 설치대상 차량의 콘솔박스 내부에 장착되고, 제어부에 의해 설정된 공진 주파수로 진동하는 자기장을 생성하는 송신용 코일을 내장하는 구조의 전력송신부; 및 상기 전력송신부의 내부에 탑재되고, 전력송신부로 전달되는 전력 공급량을 실시간으로 검출하고, 전력송신부에 거치되어 충전되는 전자기기의 충전 상태에 따라 전력송신부의 작동 상태를 제어하며, 차량의 센터페시아(center facia)에 탑재된 디스플레이와 연동하여 차량실내에 존재하는 전자기기에 대한 식별 정보 및 충전 상태 정보를 시각적으로 출력하고 사용자로부터 조작정보를 입력받아 전력송신부의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제어부는, 차량의 센터페시아에 탑재된 디스플레이로부터 입력된 조작정보를 바탕으로, 충전대상 전자기기를 선정하여 충전가능 전자기기의 수량을 설정하고, 전력 활용 용량을 설정하며, 해당 충전대상 전자기기에 각각에 대한 충전 용량, 충전 속도, 충전 시간 및 충전 상태를 관리하고, 충전대상 전자기기의 충전 중 발생하는 작동 이상 상태를 실시간으로 검출하여, 해당 충전대상 전자기기의 과열 및 이상 상태에 관한 정보를 차량의 센터페시아에 탑재된 디스플레이를 통해 사용자에게 경고할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제어부는, 차량의 센터페시아에 탑재된 디스플레이로부터 입력된 조작정보를 바탕으로, 전력송신부로부터 생성되는 자기장의 세기를 조절하여 자기장의 유효영역의 넓이를 변경할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전력송신부는, 상기 설치대상 차량의 콘솔박스 내부에 탈부착 가능한 구조로 거치되고, 내부 중심에 상하방향으로 소정 높이 만큼 연장된 원기둥형태의 코일장착공간이 형성된 전력송신 본체부; 상기 코일장착공간의 상부에 내주면을 따라 제1높이만큼 제1턴수로 권취되어 형성된 고정코일부; 상기 코일장착공간 내부에 고정코일부의 내부를 따라 높이방향으로 위치변경 가능하도록 장착되는 위치변경부; 상기 위치변경부에 의해 고정코일부의 내부를 따라 높이방향으로 위치변경되고, 상하방향으로 제2높이만큼 제2턴수로 권취되어 형성된 가변코일부; 상기 전력송신 본체부의 내부에 장착되고, 고정코일부의 전기접속단자와 가변코일부의 전기접속단자를 전기적으로 직렬연결하여 송신용 코일의 총 길이를 결정하고, 가변코일부의 고정코일부 내부 진입거리에 비례하여 송신용 코일의 총 길이를 변경하도록 작동하는 가변접속단자부; 및 상기 전력송신 본체부의 일측에 장착되고, 설치대상 차량의 전력공급단자와 탈부착 가능하도록 전기적으로 결속되고, 설치대상 차량의 전력공급단자로부터 전력을 제공받아 제어부에 전달하는 전력수용 케이블;을 포함하는 구성일 수 있다.
이 경우, 상기 제어부는, 상기 전력송신부의 전력송신 본체부 내부에 탑재되고, 전력수용 케이블로부터 공급된 전력을 이용하여 가변접속단자부의 작동을 제어한 후, 송신용 코일에 전력을 인가하여 송신용 코일의 작동을 제어할 수 있다.
또한, 상기 전력송신부는, 상기 고정코일부와 전기적으로 연결되고, 제어부의 제어에 따라 내부 정전용량을 변경하는 제1 가변용량 캐퍼시터(variable capacitor); 및 상기 가변코일부와 전기적으로 연결되고, 제어부의 제어에 따라 내부 정전용량을 변경하는 제2 가변용량 캐퍼시터(variable capacitor);를 더 포함하는 구성일 수 있다.
또한, 상기 가변접속단자부는, 상기 고정코일부의 전기접속단자와 가변코일부의 전기접속단자를 각각 독립적으로 제어부와 전기적으로 연결시키고, 상기 제어부는, 전력수용 케이블로부터 공급된 전력을 이용하여 제1 가변용량 캐퍼시터, 제2 가변용량 캐퍼시터 및 가변접속단자부의 작동을 제어한 후, 고정코일부와 가변코일부에 서로 다른 공진 주파수로 진동하는 자기장을 생성하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전력송신부는, 상기 설치대상 차량의 콘솔박스 내부에 탈부착 가능한 구조로 거치되고, 내부 중심에 상하방향으로 소정 높이 만큼 연장된 원기둥형태의 수납공간이 형성된 전력송신 본체부; 상기 전력송신 본체부의 내부 바닥면과 내부 상부면의 정중앙에 회전 가능하도록 장착되는 회전축; 상기 회전축에 장착되고, 평면상 수평방향 양측으로 소정 길이만큼 연장된 환봉형 구조의 제1권취봉; 상기 회전축에 장착되고, 평면상 수직방향 양측으로 소정 길이만큼 연장된 환봉형 구조의 제2권취봉; 상기 제1권취봉의 양단부에 동일한 턴수로 권취된 제1급전코일; 상기 제2권취봉의 양단부에 동일한 턴수로 권취된 제2급전코일; 및 상기 전력송신 본체부의 일측에 장착되고, 설치대상 차량의 전력공급단자와 탈부착 가능하도록 전기적으로 결속되고, 설치대상 차량의 전력공급단자로부터 전력을 제공받아 제어부(120)에 전달하는 전력수용 케이블;을 포함하는 구성일 수 있다.
이 경우, 상기 제어부는, 전력송신부의 전력송신 본체부 내부에 탑재되고, 전력수용 케이블로부터 공급된 전력을 이용하여 회전축의 작동을 제어하고, 제1급전코일 및 제2급전코일에 전력을 인가하여 송신용 코일의 작동을 제어할 수 있다.
또한, 상기 전력송신부는, 상기 제1급전코일과 전기적으로 연결되고, 제어부(120)의 제어에 따라 내부 정전용량을 변경하는 제1 가변용량 캐퍼시터(variable capacitor); 및 상기 제2급전코일과 전기적으로 연결되고, 제어부(120)의 제어에 따라 내부 정전용량을 변경하는 제2 가변용량 캐퍼시터(variable capacitor);를 더 포함하는 구성일 수 있다.
이때, 상기 제어부는, 전력수용 케이블로부터 공급된 전력을 이용하여 제1 가변용량 캐퍼시터, 제2 가변용량 캐퍼시터 및 회전축의 작동을 제어한 후, 제1급전코일과 제2급전코일에 서로 다른 공진 주파수로 진동하는 자기장을 생성하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 차량실내 전자기기 무선충전시스템은, 설치대상 차량 내부에 탈부착 가능한 구조로 장착되고, 사용자의 의도에 따라 설정된 주파수로 공진할 수 있는 수신용 코일을 내장하며, 충전하고자 하는 전자기기를 거치할 수 있는 구조이고, 수신용 코일을 통해 제공받은 전력을 저장하는 전력임시저장부를 내장하며, 전력임시저장부를 통해 외부로 전력을 제공할 수 있는 전력 인출 단자가 외부면에 장착된 구조의 충전대상 거치부; 및 상기 충전대상 거치부의 내부에 탑재되고, 거치된 충전대상과 블루투스를 통해 무선연동되며, 거치된 충전대상의 충전 용량, 충전 상태 및 이상 상태에 관한 정보를 실시간으로 검출하여 제어부에 전달하는 충전대상 모니터링부;를 포함하는 구성일 수 있다.
이 경우, 상기 제어부는, 상기 충전대상 모니터링부로부터 획득한 데이터를 바탕으로, 충전대상 거치부에 인가되는 전력량을 조절할 수 있도록, 전력송신부의 작동을 제어할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 차량실내 전자기기 무선충전시스템에 따르면, 특정 구조의 전력송신부 및 제어부를 구비함으로써, 차량실내에 장착되어 다양한 사양의 전자기기를 자동으로 식별하여 사용자의 의도에 따라 무선 충전을 실시할 수 있는 구성을 포함하는 차량실내 전자기기 무선충전시스템을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 차량실내 전자기기 무선충전시스템에 따르면, 특정 역할을 수행하는 제어부를 구비함으로써, 차량 내부에 위치하는 다수의 전자기기 중 충전 대상 전자기기만을 선택하여 충전을 실시할 수 있으며, 충전 대상 전자기기의 상태를 실시간으로 검출할 수 있어, 해당 충전 대상 전자기기에 대한 충전 용량, 충전 속도, 충전 시간 및 충전 상태를 안정적으로 관리할 수 있으며, 이상 발생 시 사용자에게 경고함으로써 안전사고 발생을 미연을 방지할 수 있는 차량실내 전자기기 무선충전시스템을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 차량실내 전자기기 무선충전시스템에 따르면, 특정 구조의 전력송신 본체부, 고정코일부, 위치변경부, 가변코일부, 가변접속단자부 및 전력수용 케이블을 구비함으로써, 사용자에 의해 입력된 조작정보를 바탕으로 충전 대상 전자기기와 매칭되는 공진 주파수를 결정하고, 결정된 공진 주파수에 매칭되도록 고정코일부와 가변코일부로 구성되는 송신용 코일의 총 길이를 변경할 수 있고, 이와 동시에 고정코일부와 가변코일부를 동축상에 겹치는 형태로 배치함으로써, 송신용 코일에 의해 생성되는 자기장의 세기를 증폭시켜 무선 충전 효율을 현저히 향상시킴과 동시에 다양한 공진 주파수를 가지는 자기장을 형성시킬 수 있어, 다양한 사양의 전자기기에 대해 범용적으로 적용할 수 있는 차량실내 전자기기 무선충전시스템을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 차량실내 전자기기 무선충전시스템에 따르면, 특정 구조의 제1 가변용량 캐퍼시터 및 제2 가변용량 캐퍼시터를 특정 위치에 배치하고, 고정코일부와 가변코일부로부터 서로 다른 공진 주파수로 진동하는 자기장을 생성하도록 제어함으로써, 차량 내부에 위치하는 다양한 사양의 전자기기에 대해 범용적으로 적용할 수 있는 차량실내 전자기기 무선충전시스템을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 차량실내 전자기기 무선충전시스템에 따르면, 특정 구조의 충전대상 거치부 및 충전대상 모니터링부를 구비함으로써, 자기공진 방식에 의해 무선 충전할 수 있는 수신용 코일이 내장되지 않은 전자기기에 대해서도 충전을 수행할 수 있고, 해당 전자기기에 대한 충전 상태 역시 모니터링 할 수 있어, 다양한 사양의 전자기기에 범용적으로 적용될 수 있는 차량실내 전자기기 무선충전시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 차량용 무선충전기를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량실내 전자기기 무선충전시스템을 나타내는 구성도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량실내 전자기기 무선충전시스템을 나타내는 구성도이다.
도 4는 도 3에 도시된 차량실내 전자기기 무선충전시스템의 전력송신부를 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량실내 전자기기 무선충전시스템을 나타내는 구성도이다.
도 6은 도 5에 도시된 차량실내 전자기기 무선충전시스템의 전력송신부를 나타내는 분해 사시도이다.
도 7은 도 6에 도시된 전력송신부를 나타내는 평면도이다.
도 8은 도 6에 도시된 전력송신부에 의해 생성되는 다양한 공진 주파수를 가지는 자기장이 생성되는 모습을 나타내는 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량실내 전자기기 무선충전시스템을 나타내는 구성도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량실내 전자기기 무선충전시스템을 나타내는 구성도이다.
도 4는 도 3에 도시된 차량실내 전자기기 무선충전시스템의 전력송신부를 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량실내 전자기기 무선충전시스템을 나타내는 구성도이다.
도 6은 도 5에 도시된 차량실내 전자기기 무선충전시스템의 전력송신부를 나타내는 분해 사시도이다.
도 7은 도 6에 도시된 전력송신부를 나타내는 평면도이다.
도 8은 도 6에 도시된 전력송신부에 의해 생성되는 다양한 공진 주파수를 가지는 자기장이 생성되는 모습을 나타내는 모식도이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량실내 전자기기 무선충전시스템을 나타내는 구성도가 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따르면, 특정 구조의 전력송신부(110) 및 제어부(120)를 구비함으로써, 차량실내에 장착되어 다양한 사양의 전자기기를 자동으로 식별하여 사용자의 의도에 따라 무선 충전을 실시할 수 있는 구성을 포함하는 차량실내 전자기기 무선충전시스템을 제공할 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 실시예에 따른 차량실내 전자기기 무선충전시스템(100)을 구성하는 각 구성에 대해 상세히 설명한다.
본 실시예에 따른 전력송신부(110)는, 설치대상 차량의 콘솔박스 내부에 장착되는 구성으로서, 제어부(120)에 의해 설정된 공진 주파수로 진동하는 자기장을 생성하는 송신용 코일(110Tx)을 내장하는 구조이다.
이때, 본 실시예에 따른 제어부(120)는, 전력송신부(110)의 내부에 탑재되는 구성으로서, 전력송신부(110)로 전달되는 전력 공급량을 실시간으로 검출하고, 전력송신부(110)에 거치되어 충전되는 전자기기의 충전 상태에 따라 전력송신부(110)의 작동 상태를 제어할 수 있다. 또한, 제어부(120)는, 차량의 센터페시아(center facia)에 탑재된 디스플레이(101)와 연동하여 차량실내에 존재하는 전자기기에 대한 식별 정보 및 충전 상태 정보를 시각적으로 출력하고 사용자로부터 조작정보를 입력받아 전력송신부(110)의 작동을 제어할 수 있다.
경우에 따라서, 제어부(120)는, 차량의 센터페시아에 탑재된 디스플레이(101)로부터 입력된 조작정보를 바탕으로, 충전대상 전자기기를 선정하여 충전가능 전자기기의 수량을 설정하고, 전력 활용 용량을 설정하며, 해당 충전대상 전자기기에 각각에 대한 충전 용량, 충전 속도, 충전 시간 및 충전 상태를 관리할 수 있다. 또한, 제어부(120)는, 충전대상 전자기기의 충전 중 발생하는 작동 이상 상태를 실시간으로 검출하여, 해당 충전대상 전자기기의 과열 및 이상 상태에 관한 정보를 차량의 센터페시아에 탑재된 디스플레이(101)를 통해 사용자에게 경고할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 제어부(120)는, 차량의 센터페시아에 탑재된 디스플레이(101)로부터 입력된 조작정보를 바탕으로, 전력송신부(110)로부터 생성되는 자기장의 세기를 조절하여 자기장의 유효영역의 넓이를 변경할 수 있다.
이 경우, 본 실시예에 따르면, 특정 역할을 수행하는 제어부(120)를 구비함으로써, 차량 내부에 위치하는 다수의 전자기기 중 충전 대상 전자기기만을 선택하여 충전을 실시할 수 있으며, 충전 대상 전자기기의 상태를 실시간으로 검출할 수 있어, 해당 충전 대상 전자기기에 대한 충전 용량, 충전 속도, 충전 시간 및 충전 상태를 안정적으로 관리할 수 있으며, 이상 발생 시 사용자에게 경고함으로써 안전사고 발생을 미연을 방지할 수 있는 차량실내 전자기기 무선충전시스템을 제공할 수 있다.
도 3에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량실내 전자기기 무선충전시스템을 나타내는 구성도가 도시되어 있고, 도 4에는 도 3에 도시된 차량실내 전자기기 무선충전시스템의 전력송신부를 나타내는 사시도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 전력송신부(110)는, 특정 구조의 전력송신 본체부(111), 고정코일부(113), 위치변경부(114), 가변코일부(115), 가변접속단자부(116) 및 전력수용 케이블(117)을 포함하는 구성일 수 있다.
구체적으로, 전력송신 본체부(111)는, 설치대상 차량의 콘솔박스 내부에 탈부착 가능한 구조로 거치되는 구성으로서, 내부 중심에 상하방향으로 소정 높이 만큼 연장된 원기둥형태의 코일장착공간(112)이 형성된 구조이다.
이때, 고정코일부(113)는, 코일장착공간(112)의 상부에 내주면을 따라 제1높이만큼 제1턴수로 권취된다.
위치변경부(114)는, 코일장착공간(112) 내부에 고정코일부(113)의 내부를 따라 높이방향으로 위치변경 가능하도록 장착된다. 이때, 가변코일부(115)는, 위치변경부(114)에 의해 고정코일부(113)의 내부를 따라 높이방향으로 위치변경되는 구성으로서, 상하방향으로 제2높이만큼 제2턴수로 권취되어 형성된다.
가변접속단자부(116)는, 전력송신 본체부(111)의 내부에 장착되는 구성으로서, 고정코일부(113)의 전기접속단자와 가변코일부(115)의 전기접속단자를 전기적으로 직렬연결하여 송신용 코일(110Tx)의 총 길이를 결정하고, 가변코일부(115)의 고정코일부(113) 내부 진입거리에 비례하여 송신용 코일(110Tx)의 총 길이를 변경하도록 작동할 수 있다. 이때, 송신용 코일(110Tx)은 고정코일부(113)의 급전코일과 가변코일부(115)의 급전코일의 전기적 연결에 의해 구성된다.
전력수용 케이블(117)은, 전력송신 본체부(111)의 일측에 장착되는 구성으로서, 설치대상 차량의 전력공급단자와 탈부착 가능하도록 전기적으로 결속되고, 설치대상 차량의 전력공급단자로부터 전력을 제공받아 제어부(120)에 전달할 수 있다.
이때, 제어부(120)는 전력송신부(110)의 전력송신 본체부(111) 내부에 탑재되는 구성으로서, 전력수용 케이블(117)로부터 공급된 전력을 이용하여 가변접속단자부(116)의 작동을 제어한 후, 송신용 코일(110Tx)에 전력을 인가하여 송신용 코일(110Tx)의 작동을 제어할 수 있다.
이 경우, 본 실시예에 따르면, 특정 구조의 전력송신 본체부(111), 고정코일부(113), 위치변경부(114), 가변코일부(115), 가변접속단자부(116) 및 전력수용 케이블(117)을 구비함으로써, 사용자에 의해 입력된 조작정보를 바탕으로 충전 대상 전자기기와 매칭되는 공진 주파수를 결정하고, 결정된 공진 주파수에 매칭되도록 고정코일부(113)와 가변코일부(115)로 구성되는 송신용 코일(110Tx)의 총 길이를 변경할 수 있고, 이와 동시에 고정코일부(113)와 가변코일부(115)를 동축상에 겹치는 형태로 배치함으로써, 송신용 코일(110Tx)에 의해 생성되는 자기장의 세기를 증폭시켜 무선 충전 효율을 현저히 향상시킴과 동시에 다양한 공진 주파수를 가지는 자기장을 형성시킬 수 있어, 다양한 사양의 전자기기에 대해 범용적으로 적용할 수 있는 차량실내 전자기기 무선충전시스템을 제공할 수 있다.
경우에 따라서, 본 실시예에 따른 전력송신부(110)는, 특정 역할을 수행하는 제1 가변용량 캐퍼시터(variable capacitor, 113C)와 제2 가변용량 캐퍼시터(variable capacitor, 115C)를 더 포함하는 구성일 수 있다.
구체적으로, 제1 가변용량 캐퍼시터(113C)는, 고정코일부(113)와 전기적으로 연결되는 구성으로서, 제어부(120)의 제어에 따라 내부 정전용량을 변경할 수 있다. 제2 가변용량 캐퍼시터(115C)는, 가변코일부(115)와 전기적으로 연결되는 구성으로서, 제어부(120)의 제어에 따라 내부 정전용량을 변경할 수 있다.
이때, 가변접속단자부(116)는, 고정코일부(113)의 전기접속단자와 가변코일부(115)의 전기접속단자를 각각 독립적으로 제어부(120)와 전기적으로 연결시킬 수 있다. 또한, 제어부(120)는, 전력수용 케이블(117)로부터 공급된 전력을 이용하여 제1 가변용량 캐퍼시터(113C), 제2 가변용량 캐퍼시터(115C) 및 가변접속단자부(116)의 작동을 제어한 후, 고정코일부(113)와 가변코일부(115)에 서로 다른 공진 주파수로 진동하는 자기장을 생성하도록 제어할 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 차량실내 전자기기 무선충전시스템(100)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 특정 구조의 충전대상 거치부(130)를 더 포함하는 구성일 수 있다.
구체적으로, 본 실시예에 따른 충전대상 거치부(130)는, 설치대상 차량 내부에 탈부착 가능한 구조로 장착되는 구성으로서, 사용자의 의도에 따라 설정된 주파수로 공진할 수 있는 수신용 코일(130Rx)을 내장하는 구조이다. 또한, 충전대상 거치부(130)는, 충전하고자 하는 전자기기를 거치할 수 있는 구조로서, 수신용 코일(130Rx)을 통해 제공받은 전력을 저장하는 전력임시저장부(131)를 내장하며, 전력임시저장부(131)를 통해 외부로 전력을 제공할 수 있는 전력 인출 단자(132)가 외부면에 장착된 구조일 수 있다.
이때, 충전대상 거치부(130)의 내부에는 특정 역할을 수행하는 충전대상 모니터링부(140)가 장착될 수 있다. 구체적으로, 충전대상 모니터링부(140)는, 거치된 충전대상과 블루투스를 통해 무선연동되며, 거치된 충전대상의 충전 용량, 충전 상태 및 이상 상태에 관한 정보를 실시간으로 검출하여 제어부(120)에 전달할 수 있다.
이 경우, 본 실시예에 따른 제어부(120)는, 충전대상 모니터링부(140)로부터 획득한 데이터를 바탕으로, 충전대상 거치부(130)에 인가되는 전력량을 조절할 수 있도록, 전력송신부(110)의 작동을 제어할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 특정 구조의 충전대상 거치부(130) 및 충전대상 모니터링부(140)를 구비함으로써, 자기공진 방식에 의해 무선 충전할 수 있는 수신용 코일이 내장되지 않은 전자기기에 대해서도 충전을 수행할 수 있고, 해당 전자기기에 대한 충전 상태 역시 모니터링 할 수 있어, 다양한 사양의 전자기기에 범용적으로 적용될 수 있는 차량실내 전자기기 무선충전시스템을 제공할 수 있다.
도 5에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량실내 전자기기 무선충전시스템을 나타내는 구성도가 도시되어 있고, 도 6에는 도 5에 도시된 차량실내 전자기기 무선충전시스템의 전력송신부를 나타내는 분해 사시도가 도시되어 있으며, 도 7에는 도 6에 도시된 전력송신부를 나타내는 평면도가 도시되어 있다. 또한, 도 8에는 도 6에 도시된 전력송신부에 의해 생성되는 다양한 공진 주파수를 가지는 자기장이 생성되는 모습을 나타내는 모식도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 전력송신부(110)는, 특정 구조의 전력송신 본체부(111), 회전축(118c), 제1권취봉(118a), 제2권취봉(118b), 제1급전코일(118d), 제2급전코일(118e) 및 전력수용 케이블(117)을 포함하는 구성일 수 있다.
구체적으로, 전력송신 본체부(111)는, 설치대상 차량의 콘솔박스 내부에 탈부착 가능한 구조로 거치되는 구성으로서, 내부 중심에 상하방향으로 소정 높이 만큼 연장된 원기둥형태의 수납공간이 형성될 수 있다.
전력송신부(110)의 회전축(118c)은, 전력송신 본체부(111)의 내부 바닥면과 내부 상부면의 정중앙에 회전 가능하도록 장착된다.
제1권취봉(118a)은, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 회전축(118c)에 장착되는 구성으로서, 평면상 수평방향 양측으로 소정 길이만큼 연장된 환봉형 구조이다. 또한, 제2권취봉(118b)은, 회전축(118c)에 장착되는 구성으로서, 평면상 수직방향 양측으로 소정 길이만큼 연장된 환봉형 구조이다. 이때, 제1권취봉(118a)과 제2권취봉(118b)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 평면상 수직을 이루는 방향으로 교차되도록 장착됨이 바람직하다.
이때, 제1급전코일(118d)은 제1권취봉(118a)의 양단부에 동일한 턴수로 권취된다. 또한, 제2급전코일(118e)은 제2권취봉(118b)의 양단부에 동일한 턴수로 권취된다.
전력수용 케이블(117)은, 전력송신 본체부(111)의 일측에 장착되는 구성으로서, 설치대상 차량의 전력공급단자와 탈부착 가능하도록 전기적으로 결속되고, 설치대상 차량의 전력공급단자로부터 전력을 제공받아 제어부(120)에 전달할 수 있다.
이때, 제어부(120)는, 전력송신부(110)의 전력송신 본체부(111) 내부에 탑재되는 구성으로서, 전력수용 케이블(117)로부터 공급된 전력을 이용하여 회전축의 작동을 제어하고, 제1급전코일 및 제2급전코일에 전력을 인가하여 송신용 코일의 작동을 제어할 수 있다.
경우에 따라서, 전력송신부(110)는, 제1 가변용량 캐퍼시터(113C) 및 제2 가변용량 캐퍼시터(115C)를 더 포함하는 구성일 수 있다.
구체적으로, 제1 가변용량 캐퍼시터(113C)는 제1급전코일(118d)과 전기적으로 연결되는 구성으로서, 제어부(120)의 제어에 따라 내부 정전용량을 변경할 수 있다. 또한, 제2 가변용량 캐퍼시터(115C)는 제2급전코일(118e)과 전기적으로 연결되는 구성으로서, 제어부(120)의 제어에 따라 내부 정전용량을 변경할 수 있다.
이 경우, 본 실시예에 따른 제어부(120)는, 전력수용 케이블(117)로부터 공급된 전력을 이용하여 제1 가변용량 캐퍼시터, 제2 가변용량 캐퍼시터 및 회전축의 작동을 제어한 후, 제1급전코일과 제2급전코일에 서로 다른 공진 주파수로 진동하는 자기장을 생성하도록 제어할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 특정 구조의 제1 가변용량 캐퍼시터(113C) 및 제2 가변용량 캐퍼시터(115C)를 특정 위치에 배치하고, 고정코일부(113)와 가변코일부(115)로부터 서로 다른 공진 주파수로 진동하는 자기장을 생성하도록 제어함으로써, 차량 내부에 위치하는 다양한 사양의 전자기기에 대해 범용적으로 적용할 수 있는 차량실내 전자기기 무선충전시스템을 제공할 수 있다.
이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
즉, 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.
100: 차량실내 전자기기 무선충전시스템
101: 디스플레이
110: 전력송신부
110Tx: 송신용 코일
111: 전력송신 본체부
112: 코일장착공간
113: 고정코일부
113C: 제1 가변용량 캐퍼시터(variable capacitor)
114: 위치변경부
115: 가변코일부
115C: 제2 가변용량 캐퍼시터(variable capacitor)
116: 가변접속단자부
117: 전력수용 케이블
118a: 제1권취봉
118b: 제2권취봉
118c: 회전축
118d: 제1급전코일
118e: 제2급전코일
120: 제어부
130: 충전대상 거치부
130Rx: 수신용 코일
131: 전력임시저장부
132: 전력 인출 단자
140: 충전대상 모니터링부
101: 디스플레이
110: 전력송신부
110Tx: 송신용 코일
111: 전력송신 본체부
112: 코일장착공간
113: 고정코일부
113C: 제1 가변용량 캐퍼시터(variable capacitor)
114: 위치변경부
115: 가변코일부
115C: 제2 가변용량 캐퍼시터(variable capacitor)
116: 가변접속단자부
117: 전력수용 케이블
118a: 제1권취봉
118b: 제2권취봉
118c: 회전축
118d: 제1급전코일
118e: 제2급전코일
120: 제어부
130: 충전대상 거치부
130Rx: 수신용 코일
131: 전력임시저장부
132: 전력 인출 단자
140: 충전대상 모니터링부
Claims (5)
- 설치대상 차량의 콘솔박스 내부에 장착되고, 제어부(120)에 의해 설정된 공진 주파수로 진동하는 자기장을 생성하는 송신용 코일(110Tx)을 내장하는 구조의 전력송신부(110); 및
상기 전력송신부(110)의 내부에 탑재되고, 전력송신부(110)로 전달되는 전력 공급량을 실시간으로 검출하고, 전력송신부(110)에 거치되어 충전되는 전자기기의 충전 상태에 따라 전력송신부(110)의 작동 상태를 제어하며, 차량의 센터페시아(center facia)에 탑재된 디스플레이(101)와 연동하여 차량실내에 존재하는 전자기기에 대한 식별 정보 및 충전 상태 정보를 시각적으로 출력하고 사용자로부터 조작정보를 입력받아 전력송신부(110)의 작동을 제어하는 제어부(120);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량실내 전자기기 무선충전시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 제어부(120)는,
차량의 센터페시아에 탑재된 디스플레이(101)로부터 입력된 조작정보를 바탕으로, 충전대상 전자기기를 선정하여 충전가능 전자기기의 수량을 설정하고, 전력 활용 용량을 설정하며, 해당 충전대상 전자기기에 각각에 대한 충전 용량, 충전 속도, 충전 시간 및 충전 상태를 관리하고,
충전대상 전자기기의 충전 중 발생하는 작동 이상 상태를 실시간으로 검출하여, 해당 충전대상 전자기기의 과열 및 이상 상태에 관한 정보를 차량의 센터페시아에 탑재된 디스플레이(101)를 통해 사용자에게 경고하며,
차량의 센터페시아에 탑재된 디스플레이(101)로부터 입력된 조작정보를 바탕으로, 전력송신부(110)로부터 생성되는 자기장의 세기를 조절하여 자기장의 유효영역의 넓이를 변경하는 것을 특징으로 하는 차량실내 전자기기 무선충전시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 전력송신부(110)는,
상기 설치대상 차량의 콘솔박스 내부에 탈부착 가능한 구조로 거치되고, 내부 중심에 상하방향으로 소정 높이 만큼 연장된 원기둥형태의 코일장착공간(112)이 형성된 전력송신 본체부(111);
상기 코일장착공간(112)의 상부에 내주면을 따라 제1높이만큼 제1턴수로 권취되어 형성된 고정코일부(113);
상기 코일장착공간(112) 내부에 고정코일부(113)의 내부를 따라 높이방향으로 위치변경 가능하도록 장착되는 위치변경부(114);
상기 위치변경부(114)에 의해 고정코일부(113)의 내부를 따라 높이방향으로 위치변경되고, 상하방향으로 제2높이만큼 제2턴수로 권취되어 형성된 가변코일부(115);
상기 전력송신 본체부(111)의 내부에 장착되고, 고정코일부(113)의 전기접속단자와 가변코일부(115)의 전기접속단자를 전기적으로 직렬연결하여 송신용 코일(110Tx)의 총 길이를 결정하고, 가변코일부(115)의 고정코일부(113) 내부 진입거리에 비례하여 송신용 코일(110Tx)의 총 길이를 변경하도록 작동하는 가변접속단자부(116);
상기 전력송신 본체부(111)의 일측에 장착되고, 설치대상 차량의 전력공급단자와 탈부착 가능하도록 전기적으로 결속되고, 설치대상 차량의 전력공급단자로부터 전력을 제공받아 제어부(120)에 전달하는 전력수용 케이블(117);
상기 고정코일부(113)와 전기적으로 연결되고, 제어부(120)의 제어에 따라 내부 정전용량을 변경하는 제1 가변용량 캐퍼시터(variable capacitor, 113C); 및
상기 가변코일부(115)와 전기적으로 연결되고, 제어부(120)의 제어에 따라 내부 정전용량을 변경하는 제2 가변용량 캐퍼시터(variable capacitor, 115C);
를 포함하고,
상기 가변접속단자부(116)는,
상기 고정코일부(113)의 전기접속단자와 가변코일부(115)의 전기접속단자를 각각 독립적으로 제어부(120)와 전기적으로 연결시키고,
상기 제어부(120)는, 상기 전력송신부(110)의 전력송신 본체부(111) 내부에 탑재되고, 전력수용 케이블(117)로부터 공급된 전력을 이용하여 가변접속단자부(116)의 작동을 제어한 후, 송신용 코일(110Tx)에 전력을 인가하여 송신용 코일(110Tx)의 작동을 제어하고,
상기 제어부(120)는, 전력수용 케이블(117)로부터 공급된 전력을 이용하여 제1 가변용량 캐퍼시터, 제2 가변용량 캐퍼시터 및 가변접속단자부(116)의 작동을 제어한 후, 고정코일부(113)와 가변코일부(115)에 서로 다른 공진 주파수로 진동하는 자기장을 생성하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량실내 전자기기 무선충전시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 전력송신부(110)는,
상기 설치대상 차량의 콘솔박스 내부에 탈부착 가능한 구조로 거치되고, 내부 중심에 상하방향으로 소정 높이 만큼 연장된 원기둥형태의 수납공간이 형성된 전력송신 본체부(111);
상기 전력송신 본체부(111)의 내부 바닥면과 내부 상부면의 정중앙에 회전 가능하도록 장착되는 회전축(118c);
상기 회전축(118c)에 장착되고, 평면상 수평방향 양측으로 소정 길이만큼 연장된 환봉형 구조의 제1권취봉(118a);
상기 회전축(118c)에 장착되고, 평면상 수직방향 양측으로 소정 길이만큼 연장된 환봉형 구조의 제2권취봉(118b);
상기 제1권취봉(118a)의 양단부에 동일한 턴수로 권취된 제1급전코일(118d);
상기 제2권취봉(118b)의 양단부에 동일한 턴수로 권취된 제2급전코일(118e);
상기 전력송신 본체부(111)의 일측에 장착되고, 설치대상 차량의 전력공급단자와 탈부착 가능하도록 전기적으로 결속되고, 설치대상 차량의 전력공급단자로부터 전력을 제공받아 제어부(120)에 전달하는 전력수용 케이블(117);
상기 제1급전코일과 전기적으로 연결되고, 제어부(120)의 제어에 따라 내부 정전용량을 변경하는 제1 가변용량 캐퍼시터(variable capacitor, 113C); 및
상기 제2급전코일과 전기적으로 연결되고, 제어부(120)의 제어에 따라 내부 정전용량을 변경하는 제2 가변용량 캐퍼시터(variable capacitor, 115C);
를 포함하고,
상기 제어부(120)는, 전력송신부(110)의 전력송신 본체부(111) 내부에 탑재되고, 전력수용 케이블(117)로부터 공급된 전력을 이용하여 회전축의 작동을 제어하고, 제1급전코일 및 제2급전코일에 전력을 인가하여 송신용 코일의 작동을 제어하고,
상기 제어부(120)는, 전력수용 케이블(117)로부터 공급된 전력을 이용하여 제1 가변용량 캐퍼시터, 제2 가변용량 캐퍼시터 및 회전축의 작동을 제어한 후, 제1급전코일과 제2급전코일에 서로 다른 공진 주파수로 진동하는 자기장을 생성하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량실내 전자기기 무선충전시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 차량실내 전자기기 무선충전시스템은,
설치대상 차량 내부에 탈부착 가능한 구조로 장착되고, 사용자의 의도에 따라 설정된 주파수로 공진할 수 있는 수신용 코일(130Rx)을 내장하며, 충전하고자 하는 전자기기를 거치할 수 있는 구조이고, 수신용 코일(130Rx)을 통해 제공받은 전력을 저장하는 전력임시저장부(131)를 내장하며, 전력임시저장부(131)를 통해 외부로 전력을 제공할 수 있는 전력 인출 단자(132)가 외부면에 장착된 구조의 충전대상 거치부(130); 및
상기 충전대상 거치부(130)의 내부에 탑재되고, 거치된 충전대상과 블루투스를 통해 무선연동되며, 거치된 충전대상의 충전 용량, 충전 상태 및 이상 상태에 관한 정보를 실시간으로 검출하여 제어부(120)에 전달하는 충전대상 모니터링부(140);
를 포함하고,
상기 제어부(120)는, 상기 충전대상 모니터링부(140)로부터 획득한 데이터를 바탕으로, 충전대상 거치부(130)에 인가되는 전력량을 조절할 수 있도록, 전력송신부(110)의 작동을 제어하는 것을 특징으로 하는 차량실내 전자기기 무선충전시스템.
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|---|---|---|---|
| KR1020210152379A KR102633973B1 (ko) | 2021-11-08 | 2021-11-08 | 인공지능 기반 무선충전장치를 포함하는 차량실내 전자기기 무선충전시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020210152379A KR102633973B1 (ko) | 2021-11-08 | 2021-11-08 | 인공지능 기반 무선충전장치를 포함하는 차량실내 전자기기 무선충전시스템 |
Publications (2)
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|---|---|
| KR20230066894A true KR20230066894A (ko) | 2023-05-16 |
| KR102633973B1 KR102633973B1 (ko) | 2024-02-06 |
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ID=86546444
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| KR1020210152379A KR102633973B1 (ko) | 2021-11-08 | 2021-11-08 | 인공지능 기반 무선충전장치를 포함하는 차량실내 전자기기 무선충전시스템 |
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2021
- 2021-11-08 KR KR1020210152379A patent/KR102633973B1/ko active IP Right Grant
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