WO2016195145A1 - 다수의 모바일 기기를 동시에 충전하는 멀티 케이스형 무선충전 시스템 - Google Patents

다수의 모바일 기기를 동시에 충전하는 멀티 케이스형 무선충전 시스템 Download PDF

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WO2016195145A1
WO2016195145A1 PCT/KR2015/005695 KR2015005695W WO2016195145A1 WO 2016195145 A1 WO2016195145 A1 WO 2016195145A1 KR 2015005695 W KR2015005695 W KR 2015005695W WO 2016195145 A1 WO2016195145 A1 WO 2016195145A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
charging
wireless charging
mobile device
case
tray
Prior art date
Application number
PCT/KR2015/005695
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
박성익
김민영
Original Assignee
주식회사 오라컴
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 주식회사 오라컴 filed Critical 주식회사 오라컴
Publication of WO2016195145A1 publication Critical patent/WO2016195145A1/ko

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/005—Mechanical details of housing or structure aiming to accommodate the power transfer means, e.g. mechanical integration of coils, antennas or transducers into emitting or receiving devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries

Definitions

  • the present invention is a multi-case wireless charging system for stacking a plurality of trays consisting of a plurality of receiving grooves, each tray is opened and closed by sliding, each receiving groove is provided with a wireless charging transmitter in the lower portion of the wireless charging the received mobile device. It is about.
  • a mobile terminal device such as a mobile phone or a laptop is provided with a battery therein and is configured to be used while the user moves.
  • a mobile device has a separate charging device for charging the battery, and the charging device is connected to a general use power source to provide a charging current to the battery of the mobile device.
  • the charging mother constituting the charging device and the battery in the mobile device must be electrically connected.
  • a separate contact terminal is configured in the charging matrix and the mobile device, respectively. Therefore, when the battery in the mobile device is to be charged, the contact terminal of the mobile device and the contact terminal of the charging mother must be interconnected.
  • the conventional method of configuring the contact terminals in the mobile device and the charging mother as described above in addition to the problem that the contact terminals protrude to the outside, which is unsightly aesthetic, the contact terminals may be contaminated by this foreign material and the contact state may be poor. In many cases, a short circuit may occur due to user's carelessness and the battery may be completely discharged.
  • a method in which a rechargeable battery of a mobile device can be electrically contacted with a charging matrix to charge energy of the charging matrix.
  • the primary circuit of a high-frequency transformer is configured on the charging matrix and the secondary circuit is configured on the battery side, i.e., the mobile device, to provide current of the charging matrix, that is, energy, to the battery of the mobile device by magnetic coupling. That's the way it is.
  • Contactless charging with magnetic coupling is already widely used in some applications (eg electric toothbrushes, electric shavers, etc.).
  • Such wireless charging technology has been an issue for solving the inconvenience of charging method of mobile device which is growing recently and is expected to form a very large market by expanding to various applications in the future.
  • Patent Document 1 In order to improve the above problems, techniques such as a multi-contact charging system capable of simultaneously charging a plurality of mobile devices have been proposed [Patent Document 1].
  • the prior art configures a plurality of charging blocks so that the devices can be simultaneously charged in each charging block.
  • Patent Document 2 a technique for separating a charging source and a charging space into a frame has been proposed [Patent Document 2].
  • a charging space having a primary coil formed therein and a charging space are formed at positions opposite to the charging source so as to accommodate a portable device, and each charging space is configured independently.
  • An object of the present invention is to solve the problems as described above, the stack of a plurality of trays formed with a plurality of receiving grooves, each tray is opened and closed by sliding, each receiving groove is provided with a wireless charging transmitter under the It is to provide a multi-case wireless charging system for wireless charging the mobile device accommodated.
  • the present invention relates to a multi-case wireless charging system for charging and storing a mobile device, comprising: a protective case for storing the mobile device and including a wireless charging receiver configured to receive wireless charging; An open front enclosure; A plurality of trays stacked in the enclosure and forming a receiving groove for accommodating the protective case; A wireless charging transmitter installed at a lower portion of the tray to wirelessly charge the protective case; And, characterized in that it comprises a main controller for controlling the wireless charging transmitter.
  • the housing includes horizontal guides formed at regular intervals on inner surfaces of both sides, and two pairs of horizontal guides installed on both sides facing each other have the same height.
  • the tray is provided with a slide in the side length direction on both sides, the slide is coupled to the horizontal guide, characterized in that sliding back and forth along the horizontal guide.
  • two pairs of horizontal guides installed on both sides of the housing and facing each other are formed at the same height, and the tray is supported along the two pairs of horizontal guides. It is characterized by sliding.
  • the present invention is a multi-case type wireless charging system
  • the housing is provided with a plurality of power connection for connecting the power or data communication on the rear
  • the power connection is a plurality of stacked at regular intervals, such as the horizontal guide
  • Each of the power connection units connects the wireless charging transmitter and the main controller or the power supply unit to supply power or perform data communication.
  • the present invention is a multi-case wireless charging system, wherein the wireless charging transmitter is installed in the receiving groove within the lower surface of the tray, at least one charging pad for transmitting wireless charging, display or command the charging status
  • An input display module for receiving a command through a button, and a power distribution module for distributing or blocking power to the charging pad.
  • the present invention is a multi-case wireless charging system
  • the charging pad is provided on the lower surface of the tray, characterized in that formed in an open structure to contact the air layer on the lower surface.
  • the present invention is a multi-case wireless charging system, the input display module, the front of the tray, the indicator for displaying the charging state; And a command button for receiving a command.
  • the present invention is a multi-case wireless charging system, wherein the protective case is a case body formed in the shape of a rectangular shape, a wireless charging receiving unit for receiving wireless charging from the wireless charging transmitter, the wireless charging receiving unit is supplied from A charging terminal for outputting power, and a connector for connecting the power supply of the charging terminal to the mobile device by connecting to the charging terminal of the mobile device.
  • the present invention is a multi-case wireless charging system
  • the tray is provided with a plurality of first fixed magnets made of a magnetic material on the bottom surface of the receiving groove
  • the lower surface of the case body is composed of a magnetic material
  • a second stator magnet is provided, and the first and second stator magnets are installed at positions corresponding to each other, and are configured to be opposite to each other, and are fixed to each other by attraction.
  • the receiving groove of the tray forms an inclined surface at the corner portion where the bottom surface and the side wall, and the side surface portion of the lower surface of the case body of the protective case forms an inclined surface, It is characterized in that it is configured to be in close contact with the inclined surface of the receiving groove.
  • the present invention provides a multi-case wireless charging system, wherein the main controller performs data communication with a charging control module, which is a program system installed in the mobile device, to detect a state of charge of the mobile device or to detect the charged state. Display the status through the input display module, or receive a command from the input display module of the wireless charging transmitter, characterized in that for transmitting to the charge control module of the mobile device.
  • a charging control module which is a program system installed in the mobile device
  • the charging control module detects which charging pad is charged from among a plurality of charging pads through data communication with the main controller, and performs a pairing operation.
  • the pairing operation may be performed by comparing the on / off signal pattern of the charging from the main controller with the on / off state of the charging detected from the mobile device.
  • the multi-case type wireless charging system according to the present invention, by stacking trays having no partition walls, the effect of minimizing heat generation is obtained by ventilating into spaces between the trays.
  • the mobile device by forming an accommodating groove in the tray and installing a fixing magnet on the bottom of the accommodating groove, the mobile device more stably facing the wireless charging transmitter to increase the charging efficiency Effect is obtained.
  • FIG 1 and 2 are a perspective view of a multi-case wireless charging system according to an embodiment of the present invention.
  • 3 and 4 are perspective views of a tray according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a perspective view of a protective case according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the combination of the protective case and the tray according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a bottom view of a tray according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a block diagram illustrating a control method of a multi-case wireless charging system according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a block diagram illustrating a control method of a multi-case wireless charging system according to a second embodiment of the present invention.
  • the multi-case type wireless charging system As shown in Figure 1 and 2, the multi-case type wireless charging system according to the present invention, the front of the open box 10, a plurality of trays 20 stacked in the housing 10, the tray 20 in the lower portion Is installed is composed of a wireless charging transmitter 30 for wireless charging the mobile device 80 or the protective case 40, and a main controller 50 for controlling the wireless charging transmitter and the like. In addition, it further comprises a power supply device 60 for supplying power. In addition, it may be configured by adding a protective case 40 to protect the mobile device (80).
  • the front surface 11 of the enclosure 10 is formed to be open. That is, each tray 20 is configured to be discharged by sliding to the front surface 11 of the enclosure.
  • Horizontal guides 14 are formed at regular intervals on the inner surfaces of both sides 12 of the enclosure 10. Two pairs of horizontal guides 14 installed on both sides 12 to face each other are formed at the same height. Thus, the tray 20 supported or sliding along the two pairs of horizontal guides 14 is horizontal.
  • the rear side 13 of the enclosure 10 is provided with a plurality of power connection 15 for connecting the power or data communication.
  • the power connection 15 is arranged in a plurality of stacked at regular intervals, such as the horizontal guide (14).
  • Each power connection unit 15 is connected to the main controller 50 or the power supply device 60, and performs data communication, such as connecting power or transmitting commands.
  • each power connection 15 is a connection device for connecting with the wireless charging transmitter 30 installed in the tray 20. Therefore, the wireless charging transmitter 30 installed in the tray 20 and the main controller 50 or the power supply device 60 are connected to each power connection unit 15.
  • each power connection 15 is formed as a contact, the contact is dropped when the tray 20 is discharged to the outside, it may be formed so that the contact is attached when the tray 20 is inserted into the inside.
  • each power connector 15 is fixedly connected to the wireless charging transmitter 30 of the tray 20, it is connected by a cable wiring or the like. In this case, the cable wiring may be wound in a coil form to form a flexible wiring.
  • the tray 20 is provided with a receiving groove 21 that can accommodate the mobile device 80 or the protective case 40 on the upper surface.
  • a receiving groove 21 that can accommodate the mobile device 80 or the protective case 40 on the upper surface.
  • One or at least two accommodation grooves 21 may be formed.
  • two receiving grooves 21 are provided in one tray 20 will be described.
  • Both sides of the tray 20 are provided with slides 22 in the lateral longitudinal direction.
  • the slide 22 is coupled to the horizontal guide 14 provided in the housing 10 and slides back and forth along the horizontal guide 14.
  • the tray 20 is supported at the same time by the slide 22 is coupled to the horizontal guide 14. That is, two pairs of slides 22 are coupled to and supported by two pairs of horizontal guides 14 on both sides of the tray 20, respectively.
  • the tray 20 When the tray 20 is slid to the front by the slide 22, it is discharged to the outside of the enclosure (10). In addition, when the slide 22 completely slides to the rear side, the tray 20 is inserted into the enclosure 10.
  • the slide 22 may be configured to automatically slide under the control of a motor (not shown).
  • the slide 22 is configured as a linear motor to be slid by the operation of the motor.
  • the slide 22 is constituted by a roller and the shaft of the roller is connected to the shaft of the motor, and the roller is rotated by the driving of the motor to move the roller along the guide 14.
  • the wireless charging transmitter 30 is provided on the lower surface of the tray 20. As shown in FIG. 4, the wireless charging transmitter 30 distributes power to a charging pad 31 for transmitting wireless charging, an input display module 32 displaying a charging state or receiving an initialization command through a command button. It is composed of a power distribution module 33.
  • the charging pad 31 oscillates at a natural frequency through a coil and a ferrite for wireless charging.
  • the charging pad 31 is formed within the receiving groove 21 in the lower surface of the tray 20. Therefore, oscillation of the primary coil generated from the charging pad 31 generates induced electromotive force in the wireless charger (or secondary coil) of the mobile device 80 or the protective case 40.
  • the mobile device 80 or the protective case 40 charges the battery of the mobile device with the generated induced electromotive force.
  • the charging pad 31 is provided in the receiving groove 21, each one so as to correspond to each receiving groove (21).
  • one tray 20 is provided with two receiving grooves 21, two charging pads 31 are provided to correspond to this.
  • the charging pad 31 is provided on the lower surface of the tray 20, and has an open structure. Therefore, the charging pad 31 is in contact with the air layer on the lower surface to transfer the generated heat to the outside. Therefore, the charging pad 31 may minimize heat generation by maximizing the area in contact with the air layer and suppress temperature rise due to heat generation.
  • the input display module 32 is composed of an indicator light 32a indicating a charging state, a command button 32b such as a charge button, and the like.
  • the indicator light 32a or command button 32b is provided at the front or front side upper end of the tray 20.
  • the command button 32b may be composed of a plurality of buttons according to each command.
  • the indicator 32a is displayed in red when charging, and is displayed in green when charging is completed.
  • the command button 32b corresponding to the charging command is pressed, charging starts or ends. For example, during charging, charging is stopped when the command button 32b of the charging command is pressed, and charging is started when it is pressed while not being charged.
  • a command button 32b corresponding to an initialization command may be provided.
  • the initialization command button 32b is a button for performing a command to reset the received mobile device 80.
  • the power distribution module 33 supplies or cuts power to the charging pad 31.
  • the power distribution module 33 is provided on the lower surface of the tray 20, the rear surface side lower surface of the tray 20. More preferably, the power distribution module 33 is provided at any one corner of the left side or the right side of the rear side lower surface of the tray 20.
  • One power distribution module 33 is provided for one tray 20 and is connected to all the charging pads 31 provided in the tray 20 to supply or cut off power. In the example of FIG. 4, the power distribution module 33 is connected to both charging pads 31 to supply or cut power to each of them.
  • the power distribution module 33 is connected to the power connector 15 provided in the housing 10.
  • the power connection portion 15 is connected to a contact point, or is connected through an elastic cable wiring or the like.
  • the power supply to the power distribution module 33 is stopped.
  • the power supply is also stopped in the input display module 32, so that the indicator 32a or the like may be turned off.
  • the power distribution module 33 receives power from the power supply device 60 through the power connection unit 15 or performs data communication with the main controller 50.
  • the power distribution module 33 detects whether the charging of the mobile device 80 or the protective case 40 accommodated in the accommodation groove 21 of the tray 20 is completed, and the state of completion of charging is changed to the main controller 50. send. Preferably, when the charging is completed, the power distribution module 33 automatically transmits the charging completion state to the main controller 50.
  • the main controller 50 displays the charging state by the charging pad 31, for example, the state of being charged, completed or not charged. To transmit.
  • the power distribution module 33 is configured to automatically drive the slide 22 of the tray 20, it controls to slide automatically by operating a motor (not shown) of the slide 22.
  • the power distribution module 33 automatically discharges the slide 22 to the outside when the charging is completed.
  • the command button 32b of the charge command is pressed and the tray 20 is discharged to the outside, the power distribution module 33 automatically inserts the slide 22 into the inside.
  • the mobile device 80 may be stored in the protective case 40.
  • the protective case 40 may be provided with a wireless charging reception function to provide charging power to the stored mobile device 80.
  • the protective case 40 includes a case body 41 having a rectangular case shape, a wireless charging receiver 42 for receiving wireless charging from the wireless charging transmitter 30, and a wireless charging receiver 42. It is composed of a charging terminal 44 for supplying power supplied from the power supply to a connector (not shown) of the mobile device (80).
  • the charging terminal 44 may further include a connector (not shown) for connecting with the charging terminal of the mobile device 80.
  • the lower surface of the case body 41 may be further provided with a second stationary magnet 46 made of a magnetization material such as a magnet or neodymium.
  • the protective case 40 After the mobile device 80 is stored in the protective case 40 and connected to the charging terminal 44 through a connector (not shown), the protective case 40 is accommodated in the receiving groove 21 of the tray 20. do. At this time, when charging is started, the protective case 40 receives the induced electromotive force from the wireless charging transmitter 30 to charge the mobile device 80.
  • the mobile device 80 When the mobile device 80 is equipped with a wireless charging reception function, the mobile device 80 is not stored in the protective case 40, but is directly received in the receiving groove 21 of the tray 20 to receive wireless charging. Can be charged. Hereinafter, for convenience of description, it will be described that the mobile device 80 is stored and charged in the protective case 40.
  • the case body 41 is configured in the form of a rectangular case, and supports and secures the battery to be stored at the same time as the mobile device 80 is charged and securely protected, thereby alleviating the effects of external shocks and shaking.
  • case main body 41 has an open structure in which the respective modules are fixed in order to maximize the contact surface with the air layer on the lower surface 411.
  • the wireless charging receiver 42 is configured in an open direction.
  • the wireless charging receiving unit 42 rectifies the current induced from the wireless charging receiving coil 421, which is a secondary coil corresponding to the primary coil 311, and the wireless charging receiving coil 421 to charge the terminal 44. It consists of a receiving circuit unit 422 for supplying power to the.
  • the wireless charging receiving coil 421 is a secondary coil, and receives wireless charging from the primary coil 311 provided in the charging pad 31.
  • the electromotive force induced in the wireless charging receiving coil 421 is an AC power source, and the AC power is rectified by the receiving circuit unit 422 and converted into a DC power source.
  • the charging terminal 44 is a terminal for supplying the DC power output from the reception circuit unit 422 to the mobile device 80.
  • a connector (not shown) is connected to the charging terminal 44, and is connected to the charging terminal of the mobile device 80 by the connector.
  • the receiving groove 21 formed in the tray 20 forms an inclined surface 213 at a corner portion where the bottom surface 211 and the side wall 212 meet.
  • the protective case 40 When the protective case 40 is accommodated in the accommodating groove 21, it may be stably fixed by the inclined surface 213.
  • the mobile device 80 may be directly accommodated in the accommodation groove 21, or a protective case 40 for storing the mobile device 80 may be accommodated.
  • the protective case 40 may be suitably configured to fit the inclined surface 213 of the accommodation groove (21). That is, preferably, the side surface portion of the lower surface 411 of the case body 41 of the protective case 40 forms an inclined surface, and is configured to be in close contact with the inclined surface 213 of the accommodation groove 21.
  • the charging pad 31 is provided at a lower portion of the tray 10 corresponding to the bottom surface 211 of the accommodation groove 21.
  • the charging pad 31 is provided with a primary coil (or transmitting side antenna coil) 311 for generating induced electromotive force.
  • An antenna coil (or wireless charging receiver coil, secondary coil) 421 for receiving wireless charging is also formed in the protective case 40.
  • a current is generated in the wireless charging receiving coil 421 of the protective case 40 by the induced electromotive force, and the mobile device 80 is charged by the generated current.
  • the bottom surface 211 of the receiving groove 21 is provided with a plurality of first stator magnet 214.
  • the first stator magnet 214 is made of a magnetization material such as a magnet or neodymium.
  • the first stator magnet 214 serves to stably fix the mobile device 80 by magnetization. That is, the position of the primary and secondary coils is prevented from being separated even when the vibration of the enclosure 10 or the tray 20 moves.
  • the first stator magnet 214 may be provided at a corner portion of the accommodation groove 21.
  • the first stator magnets 214 may be provided in the shape of a rod in the longitudinal direction on both sides of the receiving groove 21.
  • a second pinned magnet 46 of magnetized material such as a magnet or neodymium may be provided at a position corresponding to the position of the first pinned magnet 214.
  • the first stator magnet 214 and the second stator magnet 46 may be configured to be opposite to each other, and may be fixed to each other by attraction. That is, due to the attraction of the stationary magnets of the wireless charging receiver and the transmitter end to each other in the same place, the protective case 40 can be stably fixed in the receiving groove (21). Through this, it is possible to prevent the departure of the protective case 40.
  • the method for controlling the wireless charging system includes a wireless charging transmitter 30, a wireless charging receiver 42 of the protective case 40, a main controller 50, and a mobile device 80. It is driven by the installed charge control module 81.
  • the wireless charging transmitter 30 supplies power to the charging pad 31 for transmitting wireless charging, the input display module 32 for receiving a command or displaying a status, and the charging pad 31 for supplying power or to the input display module ( 32) is involved in the configuration of the power distribution module 33 for transmitting and receiving data.
  • the wireless charging receiver 42 is a component of the protective case 40 and is a module for receiving wireless charging.
  • the charging control module 81 is a program system such as an application installed in the mobile device (80).
  • the main controller 50 performs data communication with the charging control module 81. At this time, the main controller 50 has a communication function capable of communicating with the communication means of the mobile device 80, performing data communication in the protocol of the communication means. Communication means are means that are commonly installed in the mobile device 80, such as Bluetooth, Wi-Fi (wifi).
  • the charging control module 81 is a program system for controlling charging, and detects the current charging state of the mobile device 80. At this time, the charging control module 81 detects the charging state of the mobile device 80 by using the internal resources of the mobile device 80. The state of charge detects and records data such as whether it is being charged, the amount of charge of the battery, the charge time, and the like.
  • the charging control module 81 may control the internal function of the mobile device 80 according to the command. Preferably, according to the initialization command, the charging control module 81 initializes the mobile device (80). In addition, the charging control module 81 may perform a user authentication by a password or the like to perform a function such as complete termination of the mobile device 80 or termination of execution of the charging control module 81 itself.
  • the charging control module 81 receives the transmission state of the wireless charging, and the like through the data communication with the main controller 50.
  • the transmission state of the wireless charging includes whether the wireless charging is being transmitted, the transmission time, information about the charging pad that is currently being charged, and the like.
  • a command input by the input display module 42 may be included.
  • the charging control module 81 detects which charging pad 31 is charged from among the plurality of charging pads 31 through data communication with the main controller 50 and performs a pairing operation. At this time, the main controller 50 controls the charging on / off of the charging pad 31 by a specific signal pattern (specific pattern of charging on / off such as Morse code). The charging control module 81 detects the charging state of the mobile device 80. Therefore, the charge control module 81 compares the on / off signal pattern of the charge from the main controller 50 with the on / off state of the charge detected from the mobile device 80, and when the same signal is detected, the corresponding mobile device 80 It can be seen that the corresponding charging pad 31 is connected.
  • a specific signal pattern specifically pattern of charging on / off such as Morse code
  • the power distribution module 33 sends a control command to the corresponding charging pad 31 according to the control command. Supply or disconnect power.
  • the input command is transmitted to the main controller 50.
  • the main controller 50 performs a corresponding command according to the input command. For example, if the charging start or stop charging command, the main controller 50 controls the power distribution module 33 according to the command to start or stop charging.
  • Initializing the state of a specific mobile device is a function that recursively installs unnecessary data and programs generated by various users to a state suitable for reuse by other users. This function can be performed using wired or wireless communication using a program of the PC or mobile device (or the charging control module 81) used by the administrator.
  • the main controller 50 performs a function for preventing loss through communication with the charge control module 81.
  • the main controller 50 periodically communicates with the charging control module 81 to determine that the mobile device 80 is lost when a condition such as falling to a certain distance or no communication occurs.
  • the main controller 50 transmits a guide message for the fact of loss to the manager terminal. For example, when a signal is transmitted and received once every 30 seconds, if it is not transmitted and received, it is determined that it is lost. At this time, the period may be set to 20 seconds, 10 seconds, etc., and may be changed.
  • the main controller 50 receives data on the state of charge from the charge control module 81 and instructs the state of charge to be displayed through the input display module 32.
  • the main controller 50 may control to supply power only to a specific authorized mobile device 80.
  • the list of authorized mobile devices 80 is predetermined and stored therein, and the main controller 50 communicates with the charge control module 81 of the mobile device 80 connected to the protective case 40, thereby communicating with the mobile device. Recognize 80.
  • the main controller 50 determines that the mobile device 80 is not included in the permission list, the main controller 50 stops power transmission for charging and reports to the manager.
  • the main controller 50 may transmit data regarding the current state of charge of the mobile devices 80 to the manager terminal. That is, the main controller 50 may transmit the number and the charging state of the devices currently being stored and charged for the specific plurality of mobile devices 80 to the manager terminal.
  • the main controller 50 measures the power value used through the mounted current measuring resistor and transmits power consumption when requested by an administrator.
  • the main controller 50 collects the first power transmitted by the charging pad 31 and collects the second power charged in the mobile device 80 through the charge control module 81 of the mobile device 80. . Therefore, when the error rate is greater than the reference error rate by comparing the first power and the second power, it reports to the manager terminal.
  • the communication link with all the charging control modules 81 currently being charged by the 1: N control method must be maintained at all times, and the communication with the power distribution module 33 must also be maintained continuously. That is, all privileges are only on the main controller (50). However, if the main controller 50 is bad, there is a problem that the entire device is not available.
  • the power distribution module 33 has a short-range communication function and communicates directly with the charging control module 81 of the mobile device 80.
  • the charge control module 81 directly performs the function of the main controller 50.
  • the power distribution module 33 performs alone without receiving a command from the main controller 50.
  • the power distribution module 33 may directly communicate with the charging control module 81 to block power supply to the mobile device 80 that is not authorized.
  • a command input through the input display module 32 may be directly requested to the charging control module 81 through a data communication link.
  • each power distribution module 33 has a 1: 1 controllability of the charging pad 31 through the current self, not the 1: N method authority of the main controller 50 with respect to the charging pad 31. Has master / slave privileges.
  • Each power distribution module 33 shares information of which slave it is in contact with through mutual communication. The content of this shared information is likewise periodically exchanged with the main controller 50.
  • This type of feature can be operated independently in case of failure. If only one power distribution module 33 is defective, the main controller 50 is involved to transfer the authority to the power distribution module 33 in the current idle state, and if the power distribution module 33 in the idle state is If not, you can send an error message to the administrator to proceed with the maintenance.
  • the anti-lost mechanism ensures that a link is established with the master at all times (even when the user uses it) even if both primary and secondary schemes are not charging. If the user wants to turn off the mobile device, he / she may request an administrator password and report it to the master side (main controller or power distribution module) immediately after three or more errors.

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Abstract

모바일 기기를 충전하고 보관하는 멀티 케이스형 무선충전 시스템에 관한 것으로서, 상기 모바일 기기를 격납하고, 무선충전을 수신하는 무선충전 수신부를 포함하는 보호 케이스; 전면이 개방된 함체; 상기 함체 내에 적층되고, 상기 보호 케이스를 수용하기 위한 수용홈을 형성하는 다수의 트레이; 상기 트레이의 하부에 설치되어 상기 보호 케이스를 무선 충전시키는 무선충전 송신부; 및, 상기 무선충전 송신부를 제어하는 메인컨트롤러를 포함하는 구성을 마련한다. 상기와 같은 멀티 케이스형 무선충전 시스템에 의하면, 격벽을 가지지 않는 트레이를 적층시킴으로써, 트레이 사이의 공간으로 환기되어 발열을 최소화할 수 있다.

Description

다수의 모바일 기기를 동시에 충전하는 멀티 케이스형 무선충전 시스템
본 발명은 다수의 수용홈이 구성된 다수의 트레이를 적층하고, 각 트레이는 슬라이딩 되어 개폐되고, 각 수용홈은 그 하부에 무선충전 송신부를 구비하여 수용된 모바일 기기를 무선 충전시키는 멀티 케이스형 무선충전 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 휴대폰, 노트북 등과 같은 모바일 단말 장치는 내부에 배터리를 구비하여 사용자가 이동하면서 사용가능하도록 구성되어 있다. 그러나, 이러한 모바일 기기는 배터리의 충전을 위하여 별도의 충전 장치를 구비하며, 충전 장치는 일반 사용 전원과 접속되어 모바일 기기의 배터리에 충전 전류를 제공하는 기능을 행한다.
한편, 충전 장치가 충전 전류를 모바일 기기의 배터리에 제공하기 위해서는 충전 장치를 구성하는 충전 모체와 모바일 기기 내의 배터리는 전기적으로 연결되어야 한다. 충전 모체와 모바일 기기 내의 배터리를 필요에 따라 선택적으로 연결하기 위하여 종래에는 충전 모체와 모바일 기기 내에 각각 별도의 접촉 단자를 구성하였다. 따라서, 모바일 기기 내의 배터리를 충전하고자 할 때에는 모바일 기기의 접촉 단자와 충전 모체의 접촉 단자를 상호 접속시켜야 한다.
그러나, 상술한 바와 같이 모바일 기기와 충전 모체에 접촉 단자를 구성하는 종래의 방법은 접촉 단자가 외부에 돌출됨으로써 미관상 보기 흉하다는 문제점 외에 접촉 단자가 외부의 이 물질에 오염되어 접촉 상태가 불량할 염려가 많으며, 경우에 따라서는 사용자의 부주의로 인한 단락이 발생하여 배터리가 완전 방전될 수 있는 문제점이 있었다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 모바일 기기의 충전지가 비접촉식으로 충전 모체와 전기적 결합하여 충전 모체의 에너지를 충전할 수 있는 방식이 개발되었다. 비접촉식 충전 방법은 고주파로 동작하는 변압기의 1차 회로를 충전 모체에 구성하고 2차 회로를 배터리 측 즉, 모바일 기기 내에 구성함으로써 충전 모체의 전류 즉, 에너지를 자기 결합에 의하여 모바일 기기의 배터리에 제공하는 방식이다. 자기 결합을 이용한 비접촉식 충전 방식은 이미 일부 응용 분야(예: 전동 칫솔, 전기 면도기 등)에 널리 이용되고 있다.
이와 같은 무선충전기술은 최근 성장하고 있는 모바일 기기의 충전 방식의 불편함 등을 해소하기 위한 기술로 이슈화 되고 있으며 향후 여러 응용분야로 확대되어 매우 큰 시장을 형성할 것으로 기대되고 있는 기술이다.
현재 상용화된 무선충전 장치들은 주로 1:1의 충전 구조로서, 다수 기기의 동시 충전이 어려우며, 송수전부 간의 이격, 각도 변화에 따라 충전 효율이 저하된다. 이를 위한 중전력급 다수기기 충전, 위치 자유도 향상을 위한 기술적 개선이 필요하다.
상기와 같은 문제점을 개선하고자, 다수의 모바일 기기들을 동시에 충전할 수 있는 멀티 무접점 충전 시스템 등의 기술이 제시되고 있다[특허문헌 1]. 상기 종래기술은 복수 개의 충전블럭을 구성하여 각 충전블럭 내에서 기기들이 동시에 충전될 수 있도록 구성하고 있다.
그러나 다수 기기에 대한 동시 급속 충전 방식은 한꺼번에 많은 전력이 전송되므로, 여러 기기의 상호 간섭에 의한 전송 오류 문제 등의 발생 가능성이 높아 차폐제 기술의 개발이 필요하다. 즉, 다수 기기에 대한 동시 충전 기술과 이에 따른 문제점을 개선하기 위한 차폐 쉴딩 기술 등이 적용된 무선충전기술의 개발이 필요하다.
상기와 같은 전송 오류나 차폐 문제점을 해결하고자 충전소스와 충전공간을 프레임으로 분리하는 기술이 제시되고 있다[특허문헌 2]. 상기 종래기술은 1차 코일이 형성된 충전 소스와, 휴대형 장치를 수납할 수 있도록 상기 충전소스를 중심으로 대향되는 위치에 충전 공간을 구성하되, 각 충전 공간을 독립하여 구성하고 있다.
그러나 다수 기기를 동시에 급속 충전하려면, 한꺼번에 많은 전력이 전송되므로 발열이 문제가 될 수 있다. 즉, 차폐 쉴딩 뿐만 아니라 중전력화 및 발열 최적화도 동시에 충족하는 기술 구성이 필요하다.
본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다수의 수용홈이 구성된 다수의 트레이를 적층하고, 각 트레이는 슬라이딩 되어 개폐되고, 각 수용홈은 그 하부에 무선충전 송신부를 구비하여 수용된 모바일 기기를 무선 충전시키는 멀티 케이스형 무선충전 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 모바일 기기를 충전하고 보관하는 멀티 케이스형 무선충전 시스템에 관한 것으로서, 상기 모바일 기기를 격납하고, 무선충전을 수신하는 무선충전 수신부를 포함하는 보호 케이스; 전면이 개방된 함체; 상기 함체 내에 적층되고, 상기 보호 케이스를 수용하기 위한 수용홈을 형성하는 다수의 트레이; 상기 트레이의 하부에 설치되어 상기 보호 케이스를 무선 충전시키는 무선충전 송신부; 및, 상기 무선충전 송신부를 제어하는 메인컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명은 멀티 케이스형 무선충전 시스템에 있어서, 상기 함체는 양 측면의 내면에 일정한 간격으로 형성되는 수평 가이드를 포함하고, 양 측면에 설치되어 서로 대향하는 두 쌍의 수평 가이드는 동일한 높이를 형성하고, 상기 트레이는 양 측면에 측면 길이방향으로 슬라이드가 구비되고, 상기 슬라이드는 상기 수평 가이드와 결합되어, 상기 수평 가이드를 따라 전후로 슬라이딩되는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명은 멀티 케이스형 무선충전 시스템에 있어서, 상기 함체의 양 측면에 설치되어 서로 대향하는 두 쌍의 수평 가이드는 동일한 높이로 형성되어, 상기 트레이는 상기 두 쌍의 수평 가이드를 따라 지지되거나 슬라이딩되는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명은 멀티 케이스형 무선충전 시스템에 있어서, 상기 함체는 후면에 전원 또는 데이터 통신을 연결하기 위한 다수의 전원연결부를 구비하고, 상기 전원연결부는 상기 수평 가이드와 같이 일정한 간격으로 다수 적층되어 배치되고, 각 전원연결부는 상기 무선충전 송신부와 메인컨트롤러 또는 전원공급장치를 연결하여, 전원을 공급하거나 데이터 통신을 수행하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명은 멀티 케이스형 무선충전 시스템에 있어서, 상기 무선충전 송신부는 상기 트레이의 하부면에서 상기 수용홈 범위 내에 설치되고, 무선충전을 송신하는 적어도 하나의 충전패드, 충전상태를 표시하거나 명령 버튼을 통해 명령을 입력받는 입력표시모듈, 상기 충전패드로 전원을 분배시키거나 차단시는 전원분배 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명은 멀티 케이스형 무선충전 시스템에 있어서, 상기 충전패드는 상기 트레이의 하부면에 구비하되, 하부면의 공기층과 접촉되도록, 오픈 형 구조로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명은 멀티 케이스형 무선충전 시스템에 있어서, 상기 입력표시모듈은, 상기 트레이의 전면에 설치되고, 충전상태를 표시하는 표시등; 및, 명령을 입력받는 명령버튼으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명은 멀티 케이스형 무선충전 시스템에 있어서, 상기 보호 케이스는, 직사각형 형상의 케이스 형태로 구성된 케이스 본체, 상기 무선충전 송신부로부터 무선 충전을 수신하는 무선충전 수신부, 상기 무선충전 수신부로부터 공급되는 전원을 출력하는 충전용 단자, 및, 상기 모바일 기기의 충전 단자와 연결하여 상기 충전용 단자의 전원을 상기 모바일 기기로 연결하는 커넥터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명은 멀티 케이스형 무선충전 시스템에 있어서, 상기 트레이는 자화물질로 구성되는 다수의 제1 고정자석을 상기 수용홈의 바닥면에 구비하고, 상기 케이스 본체의 하부면에 자화물질로 구성된 제2 고정자석을 구비하고, 상기 제1 및 제2 고정자석은 서로 대응되는 위치에 설치되고, 서로 상극으로 구성되어, 인력에 의하여 서로 맞대어 고정되는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명은 멀티 케이스형 무선충전 시스템에 있어서, 상기 트레이의 수용홈은 바닥면과 측벽이 만나는 모서리 부분에 경사면을 형성하고, 상기 보호 케이스의 케이스 본체의 하부면의 측면부가 경사면을 이루어, 상기 수용홈의 경사면과 밀착될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명은 멀티 케이스형 무선충전 시스템에 있어서, 상기 메인컨트롤러는 상기 모바일 기기에 설치되는 프로그램 시스템인 충전제어 모듈과 데이터 통신을 수행하여, 상기 모바일 기기의 충전상태를 검출하거나, 검출된 충전상태를 상기 입력표시 모듈을 통해 표시하게 하거나, 상기 무선충전 송신부의 입력표시 모듈로부터 명령을 수신하여 상기 모바일 기기의 충전제어 모듈로 전송하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명은 멀티 케이스형 무선충전 시스템에 있어서, 상기 충전제어 모듈은 상기 메인 컨트롤러와 데이터 통신을 통해, 다수의 충전패드 중에서 어느 충전패드를 통해 충전되고 있는지를 검출하여, 페어링 작업을 수행하되, 상기 메인 컨트롤러로부터 충전의 온/오프 신호패턴과 상기 모바일 기기로부터 검출된 충전의 온/오프 상태를 비교하여 페어링 작업을 수행하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 멀티 케이스형 무선충전 시스템에 의하면, 격벽을 가지지 않는 트레이를 적층시킴으로써, 트레이 사이의 공간으로 환기되어 발열을 최소화할 수 있는 효과가 얻어진다.
또한, 본 발명에 따른 멀티 케이스형 무선충전 시스템에 의하면, 트레이 내에 수용홈을 형성시키고 수용홈 바닥면에 고정용 자석을 설치함으로써, 모바일 기기를 보다 안정적으로 무선충전 송신부와 대향하여 충전 효율을 높이는 효과가 얻어진다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 멀티 케이스형 무선충전 시스템의 사시도.
도 3 및 4는 본 발명의 일실시예에 따른 트레이의 사시도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 보호 케이스의 사시도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 보호 케이스 및 트레이의 결합 단면도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 트레이의 저면도.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 멀티 케이스형 무선충전 시스템의 제어 방법을 설명하기 위한 구성 블록도.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 멀티 케이스형 무선충전 시스템의 제어 방법을 설명하기 위한 구성 블록도.
이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 도면에 따라서 설명한다.
또한, 본 발명을 설명하는데 있어서 동일 부분은 동일 부호를 붙이고, 그 반복 설명은 생략한다.
먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 멀티 케이스형 무선충전 시스템의 구성을 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한다.
도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 멀티 케이스형 무선충전 시스템은 전면이 개방된 함체(10), 함체(10) 내에 적층되는 다수의 트레이(20), 트레이(20) 하부에 설치되어 모바일 기기(80) 또는 보호 케이스(40)를 무선 충전시키는 무선충전 송신부(30), 및, 무선충전 송신부 등을 제어하는 메인컨트롤러(50)로 구성된다. 추가적으로, 전원을 공급하기 위한 전원공급장치(60)를 더 포함하여 구성된다. 또한, 모바일 기기(80)를 보호하는 보호 케이스(40)를 추가하여 구성될 수 있다.
함체(10)의 전면(11)은 개방되어 형성된다. 즉, 각 트레이(20)는 함체의 전면(11)으로 슬라이딩되어 배출될 수 있게 구성된다.
함체(10)의 양 측면(12)의 내면에는 일정한 간격으로 수평 가이드(14)가 형성된다. 양 측면(12)에 설치되어 서로 대향하는 두 쌍의 수평 가이드(14)는 동일한 높이로 형성된다. 따라서 두 쌍의 수평 가이드(14)를 따라 지지되거나 슬라이딩되는 트레이(20)는 수평을 유지한다.
함체(10)의 후면(13)에는 전원 또는 데이터 통신을 연결하기 위한 다수의 전원연결부(15)가 구비된다. 전원연결부(15)는 수평 가이드(14)와 같이 일정한 간격으로 다수 적층되어 배치된다. 각 전원연결부(15)는 메인컨트롤러(50) 또는 전원공급장치(60)와 연결되어, 전원을 연결하거나 명령 전송 등 데이터 통신을 수행한다.
또한, 각 전원연결부(15)는 트레이(20)에 설치된 무선충전 송신부(30)와 연결시키기 위한 연결 장치이다. 따라서 각 전원연결부(15)를 통하여, 트레이(20)에 설치된 무선충전 송신부(30)와, 메인컨트롤러(50) 또는 전원공급장치(60)가 연결된다.
한편, 일 실시예로서, 각 전원연결부(15)는 접점으로 형성되어, 트레이(20)가 외부로 배출되면 접점이 떨어지고, 트레이(20)가 내부로 삽입되면 접점이 붙도록 형성될 수 있다. 다른 실시예로서, 각 전원연결부(15)는 트레이(20)의 무선충전 송신부(30)와 고정되어 연결되되, 케이블 배선 등으로 연결시킨다. 이때, 케이블 배선을 코일 형태로 감겨 신축성이 있는 배선으로 형성되게 할 수 있다.
다음으로, 도 3에서 보는 바와 같이, 트레이(20)는 상부면에 모바일 기기(80) 또는 보호 케이스(40)를 수용할 수 있는 수용홈(21)이 구비된다. 수용홈(21)은 1개 또는 적어도 2개가 형성될 수 있다. 이하에서, 하나의 트레이(20)에 2개의 수용홈(21)이 구비되는 예로 설명한다.
트레이(20)의 양측면에는 측면 길이방향으로 슬라이드(22)가 구비된다. 슬라이드(22)는 함체(10)에 구비된 수평 가이드(14)와 결합되어, 수평 가이드(14)를 따라 전후로 슬라이딩된다. 또한, 트레이(20)는 슬라이드(22)가 수평 가이드(14)에 결합됨으로써, 동시에, 지지된다. 즉, 트레이(20)의 양 측면에서 두 쌍의 슬라이드(22)가 각각 두 쌍의 수평 가이드(14)에 결합되어 지지된다.
트레이(20)가 슬라이드(22)에 의해 전면으로 슬라이딩 되면, 함체(10) 외부로 배출된다. 또한, 슬라이드(22)에 의해 후면으로 완전히 슬라이딩 되면, 트레이(20)는 함체(10) 내부로 삽입된다.
바람직하게는, 슬라이드(22)는 모터(미도시)의 제어에 의해 자동으로 슬라이딩 되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 슬라이드(22)를 리니어 모터로 구성하여 모터의 동작에 의해 슬라이딩 되게 구성한다. 또는, 슬라이드(22)를 롤러로 구성하고 롤러의 축을 모터의 축에 연결하여, 모터의 구동으로 롤러를 회전시켜 롤러가 가이드(14)를 따라 이동시키도록 구성한다. 상기 구성은 예를 들어 설명한 것이고, 다른 통상의 방법을 적용할 수 있다.
다음으로, 트레이(20)의 하부면에는 무선충전 송신부(30)가 구비된다. 도 4에서 보는 바와 같이, 무선충전 송신부(30)는 무선충전을 송신하는 충전패드(31), 충전상태를 표시하거나 명령 버튼을 통해 초기화 명령을 입력받는 입력표시모듈(32), 전원을 분배시키는 전원분배 모듈(33)로 구성된다.
충전패드(31)는 무선 충전을 위하여 코일과 페라이트를 통해 고유주파수로 발진시킨다. 충전패드(31)는 트레이(20)의 하부면에서 수용홈(21) 범위 내에 형성된다. 따라서 충전패드(31)에서 발생되는 1차 코일의 발진은 모바일 기기(80) 또는 보호 케이스(40)의 무선충전기(또는 2차 코일)에 유도 기전력을 발생시킨다. 모바일 기기(80) 또는 보호 케이스(40)는 발생된 유도 기전력으로 모바일 기기의 배터리를 충전시킨다.
특히, 충전패드(31)는 각 수용홈(21)에 대응되도록, 수용홈(21) 범위 내에 각각 하나씩 구비된다. 도 4의 예에서, 하나의 트레이(20)에는 2개의 수용홈(21)이 구비되므로, 이와 대응되도록 2개의 충전패드(31)가 구비된다.
충전패드(31)는 트레이(20)의 하부면에 구비하되, 오픈 형 구조로 구성된다. 따라서 충전패드(31)는 하부면의 공기층과 접촉하여, 발열된 열을 외부로 전이시킨다. 따라서 충전패드(31)는 공기층과 접촉되는 면적을 최대화함으로써 발열을 최소화하고 발열에 의한 온도 상승을 억제할 수 있다.
입력표시모듈(32)은 충전상태를 표시하는 표시등(32a), 충전 버튼 등 명령버튼(32b) 등으로 구성된다. 바람직하게는, 표시등(32a)이나 명령버튼(32b)은 트레이(20)의 전면 또는 전면 측 상단부에 구비된다. 명령버튼(32b)는 각 명령에 따라 다수의 버튼으로 구성될 수 있다.
일례로서, 표시등(32a)은 충전 중이면 빨간색으로 표시하고, 충전이 완료되면 녹색으로 표시한다. 또한, 충전명령에 해당하는 명령버튼(32b)이 눌려지면 충전을 시작하거나 종료한다. 예를 들어, 충전 중일 때, 충전명령의 명령버튼(32b)이 눌려지면 충전이 중단되고, 충전이 되지 않은 상태에서 눌려지면 충전을 시작한다. 또한, 초기화 명령에 해당하는 명령버튼(32b)이 구비될 수 있다. 초기화 명령버튼(32b)은 수용된 모바일 기기(80)를 초기화(reset) 하는 명령을 수행하기 위한 버튼이다.
전원분배 모듈(33)은 충전패드(31)에 전원을 공급하거나 차단한다. 바람직하게는, 전원분배 모듈(33)은 트레이(20)의 하부면에 구비되되, 트레이(20)의 후면 측 하부면에 구비된다. 더욱 바람직하게는, 전원분배 모듈(33)은 트레이(20)의 후면 측 하부면 중에서 좌측 또는 우측 중 어느 한 모서리 부분에 구비된다.
전원분배 모듈(33)은 하나의 트레이(20)에 대하여 1개가 구비되어, 해당 트레이(20)에 구비된 충전패드(31)에 모두 연결되어, 전원을 공급하거나 차단한다. 도 4의 예에서, 전원분배 모듈(33)은 2개의 충전패드(31) 모두에 연결되어, 각각에 대하여 전원을 공급하거나 차단한다.
한편, 전원분배 모듈(33)은 함체(10)에 구비된 전원연결부(15)와 연결된다. 앞서 설명한 바와 같이, 전원연결부(15)와 접점으로 연결되거나, 신축성이 있는 케이블 배선 등으로 통해 연결된다. 전원연결부(15)와 접점으로 연결되는 경우, 트레이(20)가 외부로 배출되면 전원연결부(15)와의 접점이 떨어지므로 전원분배모듈(33)로의 전원 공급이 중단된다. 이때, 입력표시 모듈(32)에도 전원 공급이 중단되어, 표시등(32a) 등이 오프(off)될 수 있다.
또한, 전원분배 모듈(33)은 전원연결부(15)를 통해 전원공급장치(60)로부터 전원을 공급받거나, 메인컨트롤러(50)와 데이터 통신을 수행한다.
전원분배 모듈(33)은 트레이(20)의 수용홈(21)에 수용된 모바일 기기(80) 또는 보호 케이스(40)의 충전 완료 여부를 감지하고, 충전 완료 여부의 상태를 메인컨트롤러(50)로 전송한다. 바람직하게는, 전원분배 모듈(33)은 충전이 완료되면, 자동으로 메인컨트롤러(50)에 충전 완료 상태를 전송한다.
또한, 메인컨트롤러(50)로부터 충전패드(31)에 상태 요청 명령에 따라, 충전패드(31)에 의한 충전 상태, 예를 들어, 충전중이나 충전완료, 미충전 등의 상태를 메인컨트롤러(50)에 전송한다.
또한, 전원분배 모듈(33)은 트레이(20)의 슬라이드(22)가 자동으로 구동되도록 구성되어 있으면, 슬라이드(22)의 모터(미도시)를 가동시켜 자동으로 슬라이딩 되도록 제어한다. 바람직하게는, 전원분배 모듈(33)은 충전이 완료되면 슬라이드(22)를 자동으로 외부로 배출시킨다. 또한, 충전명령의 명령버튼(32b)이 눌려지고 트레이(20)가 외부로 배출된 상태이면, 전원분배 모듈(33)은 슬라이드(22)를 자동으로 내부로 삽입시킨다.
다음으로, 도 5에서 보는 바와 같이, 모바일 기기(80)는 보호 케이스(40)에 격납될 수 있다. 보호 케이스(40)는 무선충전 수신 기능을 구비하여, 격납된 모바일 기기(80)에 충전용 전원을 제공할 수 있다.
도 5와 같이, 보호 케이스(40)는 직사각형 형상의 케이스 형태로 구성된 케이스 본체(41), 무선충전 송신부(30)로부터 무선 충전을 수신하는 무선충전 수신부(42), 및, 무선충전 수신부(42)로부터 공급되는 전원을 모바일 기기(80)의 커넥터(미도시)로 공급하는 충전용 단자(44)로 구성된다. 충전용 단자(44)에는 모바일 기기(80)의 충전 단자와 연결하는 커넥터(미도시)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 바람직하게는, 케이스 본체(41)의 하부면에 자석이나 네오디움 등 자화물질로 구성된 제2 고정자석(46)을 더 구비될 수 있다.
모바일 기기(80)를 보호 케이스(40)에 격납시키고 커넥터(미도시)를 통해 충전용 단자(44)에 연결시킨 후, 보호 케이스(40)는 트레이(20)의 수용홈(21)에 수용된다. 이때, 충전이 시작되면, 보호 케이스(40)에서 무선충전 송신부(30)로부터 유도 기전력을 수신하여 모바일 기기(80)를 충전시킨다.
모바일 기기(80)에 무선충전 수신 기능이 구비된 경우, 모바일 기기(80)는 보호 케이스(40)에 격납되지 않고, 직접 트레이(20)의 수용홈(21)에 수용되어, 무선충전을 수신하여 충전될 수 있다. 이하에서, 설명의 편의를 위하여, 모바일 기기(80)가 보호 케이스(40)에 격납되어 충전되는 것으로 설명한다.
도 5와 같이, 케이스 본체(41)는 직사각형의 케이스 형태로 구성되어, 격납된 모바일 기기(80)를 충전시키는 동시에 안전하게 보호될 수 있도록 지지 고정하고, 외부 충격이나 흔들림 등의 영향을 완화시킨다.
또한, 케이스 본체(41)는 그 하부면(411)에 공기층과의 접촉면을 최대화 하기 위하여, 각 모듈이 고정되는 부분을 개방형 구조로 구성된다. 무선충전 수신부(42)는 개방향 구조로 구성된다.
무선충전 수신부(42)는 1차 코일(311)과 대응되는 2차 코일인 무선충전 수신코일(421), 및, 무선충전 수신코일(421)로부터 유도된 전류를 정류하여 충전용 단자(44)로 전원을 공급하는 수신회로부(422)로 구성된다. 무선충전 수신코일(421)은 2차 코일로서, 충전패드(31)에 구비된 1차 코일(311)로부터 무선충전을 수신한다. 무선충전 수신코일(421)에 유도되는 기전력은 교류 전원이고, 해당 교류 전원을 수신회로부(422)에 의해 정류되어 직류 전원으로 변환된다.
충전용 단자(44)는 수신회로부(422)로부터 출력되는 직류 전원을 모바일 기기(80)로 공급하기 위한 단자이다. 충전용 단자(44)에는 커넥터(미도시)가 연결되어, 커넥터에 의하여 모바일 기기(80)의 충전 단자에 연결된다.
다음으로, 본 발명의 일실시예에 따라 보호 케이스(40)를 최적 위치에 고정시키도록 하는, 트레이(20) 및 무선충전 송신부(30)의 세부 구성에 대하여 도 6 내지 도 7을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 6에서 보는 바와 같이, 트레이(20)에 형성된 수용홈(21)은 바닥면(211)과 측벽(212)이 만나는 모서리 부분에 경사면(213)을 형성한다.
보호 케이스(40)가 수용홈(21)에 수용되면, 경사면(213)에 의해 안정적으로 고정될 수 있다. 수용홈(21)에는 모바일 기기(80)가 직접 수용될 수도 있고, 모바일 기기(80)를 격납하는 보호 케이스(40)가 수용될 수도 있다. 이때, 보호 케이스(40)는 수용홈(21)의 경사면(213)에 맞추어 적합하게 구성될 수 있다. 즉, 바람직하게는, 보호 케이스(40)의 케이스 본체(41)의 하부면(411)의 측면부가 경사면을 이루어, 수용홈(21)의 경사면(213)과 밀착될 수 있도록 구성된다.
또한, 수용홈(21)의 바닥면(211)에 대응하는 트레이(10)의 하부 부분에 충전패드(31)가 구비된다. 충전패드(31)에는 유도기전력을 발생시키도록 하는 1차 코일(또는 송신측 안테나 코일)(311)이 구비된다.
보호 케이스(40) 내에도 무선충전을 수신할 수 있는 무선충전 수신용 안테나 코일(또는 무선충전 수신코일, 2차 코일)(421)이 형성된다. 보호 케이스(40)의 무선충전 수신코일(421)에는 유도기전력에 의하여 전류가 발생되고, 발생된 전류에 의하여 모바일 기기(80)가 충전된다.
또한, 도 7에서 보는 바와 같이, 수용홈(21)의 바닥면(211)에는 다수의 제1 고정자석(214)이 구비된다. 제1 고정자석(214)은 자석이나 네오디움 등 자화물질로 구성된다. 제1 고정자석(214)은 자화력에 의하여 모바일 기기(80)를 안정적으로 고정시키는 역할을 한다. 즉, 함체(10)나 트레이(20)의 이동에 따른 진동시에도 1차 및 2차 코일의 위치가 이탈하는 것을 방지한다.
도 7의 214a의 예와 같이, 제1 고정자석(214)은 수용홈(21)의 코너 부분에 구비될 수 있다. 또 다른 예는 도 7의 214b와 같이, 제1 고정자석(214)은 수용홈(21)의 양 측면에 길이방향으로 막대 형상으로 구비될 수 있다.
또한, 수용홈(21)에 수용되는 보호 케이스(40)에서 제1 고정자석(214)의 위치에 대응되는 위치에 자석이나 네오디움 등 자화물질의 제2 고정자석(46)이 구비될 수 있다. 이때, 제1 고정자석(214)과 제2 고정자석(46)은 서로 상극으로 구성되어, 인력에 의하여 서로 맞대어 고정될 수 있다. 즉, 무선충전 수신단과 송신단의 고정자석들이 서로 인력으로 인하여, 각각 동일한 자리에 맞붙게 되어, 보호 케이스(40)가 수용홈(21) 내에 안정적으로 고정될 수 있다. 이를 통해, 보호 케이스(40)의 이탈을 방지할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제1 실시예에 따른 멀티 케이스형 무선충전 시스템의 제어 방법에 대하여 도 8을 참조하여 설명한다.
도 8에서 보는 바와 같이, 무선충전 시스템을 제어하기 위한 방법은 무선충전 송신부(30), 보호 케이스(40)의 무선충전 수신부(42), 메인 컨트롤러(50), 및, 모바일 기기(80)에 설치된 충전제어 모듈(81)에 의해 구동된다.
무선충전 송신부(30)에는, 무선충전을 송신하는 충전패드(31), 명령을 입력받거나 상태를 표시하는 입력표시 모듈(32), 및, 충전패드(31)로 전원을 공급하거나 입력표시 모듈(32) 등에 데이터를 송수신하는 전원분배 모듈(33) 등의 구성이 관여한다.
무선충전 수신부(42)는 보호 케이스(40)의 구성요소로서, 무선충전을 수신하는 모듈이다. 또한, 충전제어 모듈(81)은 모바일 기기(80)에 설치되는 어플 등 프로그램 시스템이다.
메인 컨트롤러(50)는 충전제어 모듈(81)과 데이터 통신을 수행한다. 이때, 메인 컨트롤러(50)는 모바일 기기(80)의 통신수단으로 통신할 수 있는 통신 기능을 구비하여, 해당 통신수단의 프로토콜로 데이터 통신을 수행한. 통신수단은 블루투스, 와이파이(wifi) 등 모바일 기기(80)에 보편적으로 설치되는 수단들이다.
특히, 충전제어 모듈(81)은 충전을 제어하기 위한 프로그램 시스템으로서, 모바일 기기(80)의 현재 충전 상태를 검출한다. 이때, 충전제어 모듈(81)은 모바일 기기(80)의 내부 자원을 이용하여 모바일 기기(80)의 충전 상태를 검출한다. 충전 상태는 충전 중인지의 여부, 배터리의 충전량, 충전 시간 등의 데이터들을 검출하여 기록한다.
또한, 충전제어 모듈(81)은 명령에 따라 모바일 기기(80)의 내부 기능을 제어할 수 있다. 바람직하게는, 초기화 명령에 따라, 충전제어 모듈(81)은 모바일 기기(80)를 초기화한다. 또한, 충전제어 모듈(81)은 비밀번호 등에 의한 사용자 인증을 수행하여, 모바일 기기(80)의 완전 종료나 충전제어 모듈(81) 자신의 실행 종료 등의 기능을 수행할 수 있다.
또한, 충전제어 모듈(81)은 메인 컨트롤러(50)와 데이터 통신을 통해, 무선충전의 송신 상태 등을 수신한다. 무선충전의 송신 상태는 무선충전을 송신 중인지 여부, 전송시간, 현재 충전되고 있는 충전패드에 대한 정보 등을 포함한다. 또한, 입력표시 모듈(42)에 의해 입력되는 명령 등도 포함될 수 있다.
또한, 충전제어 모듈(81)은 메인 컨트롤러(50)와 데이터 통신을 통해, 다수의 충전패드(31) 중에서 어느 충전패드(31)를 통해 충전되고 있는지를 검출하여, 페어링 작업을 수행한다. 이때, 메인 컨트롤러(50)는 특정한 신호 패턴(모스 부호 등과 같은 충전 온/오프의 특정 패턴)에 의해 충전패드(31)의 충전 온/오프를 제어한다. 그리고 충전제어 모듈(81)은 모바일 기기(80)의 충전 상태를 검출한다. 그래서 충전제어 모듈(81)은 메인 컨트롤러(50)로부터 충전의 온/오프 신호패턴과 모바일 기기(80)로부터 검출된 충전의 온/오프 상태를 비교하여, 동일한 신호인 경우, 해당 모바일 기기(80)에 해당 충전패드(31)가 연결된 것임을 알 수 있다.
메인 컨트롤러(50)는 전원분배 모듈(33)로 충전패드(31)로 전원을 공급할 것인지 차단할 것인지의 제어 명령을 전송하면, 전원분배 모듈(33)은 제어명령에 따라 해당 충전패드(31)에 전원을 공급하거나 차단한다.
또한, 입력표시 모듈(32)로부터 사용자 명령이 입력되면, 즉, 명령버튼(32b)에 의하여 명령이 입력되면, 입력된 명령을 메인 컨트롤러(50)로 전송한다. 메인 컨트롤러(50)는 입력된 명령에 따라 해당 명령을 수행한다. 예를 들어, 충전 시작이나 충전 중단 명령이면, 메인 컨트롤러(50)는 그 명령에 따라 전원분배 모듈(33)을 제어하여 충전 시작이나 중단을 시킨다.
또는, 초기화 명령이 입력되면, 메인 컨트롤러(50)는 모바일 기기(80)에 설치된 충전제어 모듈(81)로 초기화 명령을 전송하여, 충전제어 모듈(81)이 모바일 기기(80)의 초기화를 수행한다. 특정된 모바일기기의 상태를 초기화 하는 것은 여러 사용자들로 인해 발생한 불필요한 데이터와 프로그램의 설치 등을 다른 사용자가 재사용하기에 알맞은 상태로 다시 회귀화 시켜놓는 기능이다. 이러한 기능을 관리자가 사용하는 PC나 모바일 기기의 프로그램(또는 충전제어 모듈(81))을 이용한 유무선통신을 이용하여 진행할 수 있다.
또한, 메인 컨트롤러(50)는 충전제어 모듈(81)과의 통신을 통해, 분실 방지를 위한 기능을 수행한다. 메인 컨트롤러(50)는 주기적으로 충전제어 모듈(81)과 통신을 수행하여, 일정한 거리로 떨어지거나, 통신이 되지 않거나 하는 등의 상태가 발생하면, 모바일 기기(80)가 분실된 것으로 판단한다. 이때, 메인 컨트롤러(50)는 관리자 단말 등에 분실 사실에 대한 안내 메시지을 전송한다. 예를 들어, 신호를 30초 주기별로 한번씩 전송하고 수신하는데, 송수신이 되지 않으면 분실된 것으로 판단한다. 이때 주기는 20초, 10초 등으로 설정될 수 있고 변경이 가능하다.
또한, 메인 컨트롤러(50)는 충전제어 모듈(81)로부터 충전상태에 대한 데이터를 수신하여, 입력표시 모듈(32)을 통해 충전 상태를 표시하도록 명령한다.
메인 컨트롤러(50)는 허가된 특정 모바일 기기(80)에만 전력을 공급할 수 있도록 제어할 수 있다. 허가된 모바일 기기(80)의 목록은 사전에 정해져서 내부에 저장되고, 메인 컨트롤러(50)는 보호 케이스(40)에 연결된 모바일 기기(80)의 충전제어 모듈(81)과 통신을 통해, 모바일 기기(80)를 인식한다. 그리고 메인 컨트롤러(50)는 허가 목록에 포함되지 않은 모바일 기기(80)로 판단되면, 충전을 위한 전력전송을 중단하고 관리자에게 보고한다.
메인 컨트롤러(50)는 현재 모바일 기기(80)들의 충전 상태 등에 대한 데이터를 관리자 단말로 전송할 수 있다. 즉, 메인 컨트롤러(50)는 특정 다수 모바일 기기(80)를 대상으로 현재 보관 및 충전되고 있는 기기의 대수와 충전 상태 등을 관리자 단말로 전송할 수 있다.
또한, 메인 컨트롤러(50)는 장착된 전류측정저항기를 통해 사용된 전력값을 측정하며 관리자의 요청시 소비전력을 전송한다. 메인 컨트롤러(50)는 충전패드(31)에 의해 전송된 제1 전력을 수집하고, 모바일 기기(80)의 충전제어 모듈(81)을 통해 모바일 기기(80) 내에 충전된 제2 전력을 수집한다. 그래서 제1 전력과 제2 전력을 비교하여 오차율이 기준 오차율 이상 발생하면, 관리자 단말 등으로 보고한다.
상기 제1 실시예 방식의 특징은 메인 컨트롤러(50)가 전부 제어를 하게 되어 저렴한 관리가 용이하다. 또한 구현이 한 곳으로 집중되어 가격이 저렴할 수 있다. 1:N의 제어 방식으로 현재 충전되고 있는 모든 충전제어 모듈(81)과 통신 링크가 항시 유지되어야 하고, 또한 전원분배 모듈(33)과의 통신 역시 지속적으로 링크가 유지되어야 한다. 즉, 모든 권한은 메인 컨트롤러(50)에만 있습니다. 그러나 메인 컨트롤러(50)가 불량이 발생할 경우 장치 전체가 사용이 불가한 문제가 있다.
다음으로, 본 발명의 제2 실시예에 따른 멀티 케이스형 무선충전 시스템의 제어 방법에 대하여 도 9를 참조하여 설명한다.
도 9에서 보는 바와 같이, 앞서 제1 실시예와 동일하나, 전원분배 모듈(33)이 근거리 통신 기능을 구비하여, 모바일 기기(80)의 충전제어 모듈(81)과 직접 통신하는 구성이다. 또한, 충전제어 모듈(81)이 앞서 메인 컨트롤러(50)의 기능을 직접 수행한다.
전원분배 모듈(33)이 메인 컨트롤러(50)의명령을 받지 않고 단독으로 수행한다. 전원분배 모듈(33)이 충전제어 모듈(81)과 직접 통신하여 허가 받지않은 모바일기기(80)를 대상으로 전력공급을 자체적으로 차단할 수 있다. 또한 입력표시 모듈(32)을 통해 입력된 명령을 데이터 통신 링크를 통하여 충전제어 모듈(81)로 직접 요청할 수 있다.
이 때 각각의 전원분배 모듈(33)은 충전패드(31)에 대하여 메인 컨트롤러(50)가 가지는 1:N방식의 권한이 아닌 현재 자신을 통해 충전패드(31)를 제어할 수 있는 1:1의 마스터/슬레이브 방식의 권한을 가진다.
그리고 각각의 전원분배 모듈(33)은 상호간 통신을 통해 자신이 어떤 슬레이브와 접촉하고 있는지의 정보를 공유한다. 이 공유되는 정보의 내용은 마찬가지로 메인 컨트롤러(50)와 주기적으로 주고 받게 됩니다.
충전이 끝나고라도(트레이를 이탈시) 다른 전원분배 모듈(33)로부터의 요청이 있지 않는 이상은 항상 충전제어 모듈(81)과의 통신을 유지하도록 하게 되어 분실 방지를 대비할 수 있다.
이러한 방식의 특징은 고장시 각각 독립적으로 운영이 될 수 있다. 만일 1개의 전원분배 모듈(33)이 불량이 날 경우에만 메인 컨트롤러(50)에서 관여를 하여 현재 휴지 상태의 전원분배 모듈(33)로 권한을 이관시키고 만일 휴지 상태의 전원분배 모듈(33)이 없다면 관리자측에 에러메세지를 전송하여 유지보수를 진행할 수 있다.
분실방지 매커니즘은 1, 2차 방안 모두 충전중이 아니라고 하더라도 (사용자가 사용시) 항시 마스터측과 링크가 설정되어 있어 확인 메시지를 주기적으로 주고받도록 한다. 만일 사용자가 모바일기기를 끄고자 할 경우 관리자 비밀번호를 요구할 수 있으며 비밀번호의 3회 이상 오류시 마스터측(메인컨트롤러 또는 전원분배 모듈)에 즉각 보고한다.
이상, 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

Claims (5)

  1. 모바일 기기를 충전하고 보관하는 멀티 케이스형 무선충전 시스템에 있어서,
    상기 모바일 기기를 격납하고, 무선충전을 수신하는 무선충전 수신부를 포함하는 보호 케이스;
    전면이 개방된 함체;
    상기 함체 내에 적층되고, 상기 보호 케이스를 수용하기 위한 수용홈을 형성하는 다수의 트레이;
    상기 트레이의 하부에 설치되어 상기 보호 케이스를 무선 충전시키는 무선충전 송신부; 및,
    상기 무선충전 송신부를 제어하는 메인컨트롤러를 포함하고,
    상기 함체는 양 측면의 내면에 일정한 간격으로 형성되는 수평 가이드를 포함하고, 양 측면에 설치되어 서로 대향하는 두 쌍의 수평 가이드는 동일한 높이를 형성하고,
    상기 트레이는 양 측면에 측면 길이방향으로 슬라이드가 구비되고, 상기 슬라이드는 상기 수평 가이드와 결합되어, 상기 수평 가이드를 따라 전후로 슬라이딩되는 것을 특징으로 하는 멀티 케이스형 무선충전 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 무선충전 송신부는,
    상기 트레이의 하부면에서 상기 수용홈 범위 내에 설치되고, 무선충전을 송신하는 적어도 하나의 충전패드,
    충전상태를 표시하거나 명령 버튼을 통해 명령을 입력받는 입력표시모듈,
    상기 충전패드로 전원을 분배시키거나 차단시는 전원분배 모듈을 포함하고,
    상기 함체는 후면에 상기 무선충전 송신부와 메인컨트롤러 또는 전원공급장치를 연결하여, 전원을 공급하거나 데이터 통신을 수행하는 전원연결부를 구비하는 것을 특징으로 하는 멀티 케이스형 무선충전 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 보호 케이스는, 직사각형 형상의 케이스 형태로 구성된 케이스 본체, 상기 무선충전 송신부로부터 무선 충전을 수신하는 무선충전 수신부, 상기 무선충전 수신부로부터 공급되는 전원을 출력하는 충전용 단자, 및, 상기 모바일 기기의 충전 단자와 연결하여 상기 충전용 단자의 전원을 상기 모바일 기기로 연결하는 커넥터를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 케이스형 무선충전 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 트레이는 자화물질로 구성되는 다수의 제1 고정자석을 상기 수용홈의 바닥면에 구비하고, 상기 케이스 본체의 하부면에 자화물질로 구성된 제2 고정자석을 구비하고, 상기 제1 및 제2 고정자석은 서로 대응되는 위치에 설치되고, 서로 상극으로 구성되어, 인력에 의하여 서로 맞대어 고정되고,
    상기 트레이의 수용홈은 바닥면과 측벽이 만나는 모서리 부분에 경사면을 형성하고, 상기 보호 케이스의 케이스 본체의 하부면의 측면부가 경사면을 이루어, 상기 수용홈의 경사면과 밀착될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 멀티 케이스형 무선충전 시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 메인컨트롤러는 상기 모바일 기기에 설치되는 프로그램 시스템인 충전제어 모듈과 데이터 통신을 수행하여, 상기 모바일 기기의 충전상태를 검출하거나, 검출된 충전상태를 상기 입력표시 모듈을 통해 표시하게 하거나, 상기 무선충전 송신부의 입력표시 모듈로부터 명령을 수신하여 상기 모바일 기기의 충전제어 모듈로 전송하고,
    상기 충전제어 모듈은 상기 메인 컨트롤러와 데이터 통신을 통해, 다수의 충전패드 중에서 어느 충전패드를 통해 충전되고 있는지를 검출하여, 페어링 작업을 수행하되, 상기 메인 컨트롤러로부터 충전의 온/오프 신호패턴과 상기 모바일 기기로부터 검출된 충전의 온/오프 상태를 비교하여 페어링 작업을 수행하는 것을 특징으로 하는 멀티 케이스형 무선충전 시스템.
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