KR102167546B1 - Multi-function Wireless charging apparatus - Google Patents

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KR102167546B1
KR102167546B1 KR1020190103326A KR20190103326A KR102167546B1 KR 102167546 B1 KR102167546 B1 KR 102167546B1 KR 1020190103326 A KR1020190103326 A KR 1020190103326A KR 20190103326 A KR20190103326 A KR 20190103326A KR 102167546 B1 KR102167546 B1 KR 102167546B1
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pwm signal
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charging
smartphone
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김인표
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(주) 더블유엘티
주식회사 트리톤넷
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Abstract

The present invention relates to a multi-functional wireless charging apparatus having an improved charging efficiency. A wireless charger including a transmission coil for generating an induced current includes: a switching unit for switching power and supplying the power to the transmission coil in the form of a frequency; a driving unit for driving the switching unit; a controller for outputting a switching control signal for charging to the driving unit; a frequency extracting unit for extracting a charging frequency from the induced current fed back from the transmission coil; an MCU for converting and outputting the charging frequency extracted from the frequency extracting unit into a PWM signal; and a speaker for outputting the PWM signal outputted from the MCU into a PWM signal sound.

Description

다기능 무선 충전장치{Multi-function Wireless charging apparatus}Multi-function wireless charging apparatus

본 발명은 다기능 무선 충전장치에 관한 것으로, 특히 스마트폰의 무선충전을 위해 충전패드에 놓여질 때 최상의 충전효율을 갖는 위치로 안내할 수 있도록 한 다기능 무선 충전장치에 관한 것이다.The present invention relates to a multifunctional wireless charging device, and in particular, to a multifunctional wireless charging device capable of guiding to a position having the best charging efficiency when placed on a charging pad for wireless charging of a smartphone.

일반적으로 스마트폰을 충전하기 위해서는 충전단자에 충전기의 케이블을 접속시켜 충전전원을 직접 스마트폰으로 공급하여 충전이 이루어지도록 하지만, 이는 충전을 위한 케이블이 길게 노출되므로 미관상 매우 좋지 못하고, 특히 차량에 설치한 경우에 케이블에 의해 차량의 실내 미관은 물론 안전운전에도 좋지 않은 영향을 미친다.In general, in order to charge a smartphone, the cable of the charger is connected to the charging terminal to directly supply the charging power to the smartphone so that charging is performed, but this is not very good in terms of aesthetics because the cable for charging is exposed for a long time. In one case, the cable adversely affects the interior aesthetics of the vehicle as well as safe driving.

그러므로, 요근래에는 패드 형태로 된 무선 충전장치가 많이 제안되고 있는데, 이러한 무선 충전장치는 전자기 유도전류를 송전 코일을 통해 발생시켜 스마트폰에 구비된 수전 코일로 유도시킴으로써 전송된 전력으로 충전을 행하도록 한다.Therefore, in recent years, many wireless charging devices in the form of pads have been proposed, and these wireless charging devices generate electromagnetic induction current through a transmission coil and induce it to a receiving coil provided in a smartphone, thereby charging with the transmitted power. Do it.

이러한 종래의 무선 충전장치는 일예로 대한민국 등록특허 제10-1694407호(충전위치 안내기능을 구비한 무선충전시스템)에서와 같이 "전원에 연결되는 1차 코일을 구비하는 송신부와, 상기 1차 코일과의 사이에서 발생하는 전자기유도를 통해 전기적으로 연결된 배터리를 충전하는 2차 코일을 구비하는 수신부를 포함하는 무선충전 시스템에 있어서,Such a conventional wireless charging device, as in Korean Patent Registration No. 10-1694407 (wireless charging system with a charging location guidance function), for example, "a transmitter having a primary coil connected to a power source, and the primary coil. In a wireless charging system comprising a receiving unit having a secondary coil for charging a battery electrically connected through electromagnetic induction generated between the and,

상기 수신부의 상기 2차 코일의 내외에 또는 상기 송신부의 상기 1차 코일의 내외에 일정간격으로 3개 또는 4개가 설치되는 전극을 포함하고, 상기 1차 코일에 의해 영향을 받는 상기 2차 코일의 내외에 설치된 상기 전극들의 정전용량을 검출하거나, 상기 2차 코일에 의해 영향을 받는 상기 1차 코일의 내외에 설치된 상기 전극들의 정전용량을 검출하며, 각각의 상기 전극에서 측정된 각각의 정전용량 크기가, 각각의 상기 전극과 상기 1차 코일 또는 상기 2차 코일 사이의 거리에 반비례하는 관계에 의하여, 최상의 충전효율을 나타내는 정위치에 대비되는 상기 1차 코일에 대한 상기 2차 코일의 현위치를 검출하는 위치검출부; 및 상기 1차 코일에 대한 상기 2차 코일의 위치를 상기 현위치로부터 상기 정위치로 이동하도록 하는 안내를 출력하는 알림부;를 포함"하여 구성되어 있다.Including three or four electrodes installed inside and outside the secondary coil of the receiving unit or inside and outside the primary coil of the transmitting unit, and the secondary coil affected by the primary coil Detects the capacitance of the electrodes installed inside and outside, or the capacitance of the electrodes installed inside and outside the primary coil affected by the secondary coil, and the size of each capacitance measured at each of the electrodes A, by a relationship inversely proportional to the distance between each of the electrodes and the primary coil or the secondary coil, the current position of the secondary coil with respect to the primary coil compared to the correct position representing the best charging efficiency A position detection unit to detect; And a notification unit for outputting a guide for moving the position of the secondary coil relative to the primary coil from the current position to the correct position.

그런데, 이러한 종래기술에 따른 무선충전 시스템은 송신부 또는 수신부의 코일 둘레에 복수개의 전극을 120도 균일 간격으로 배치하여 코일과 전극의 거리에 따른 정전용량을 감지하고, 이를 삼각법에 의해 위치를 확인하여 알림부를 통해 정위치로 이동하도록 안내하는 구조를 가지지만, 한정된 공간 내에서 복수의 전극을 형성함으로써 공간 활용성이 매우 좋지 않으며, 또한 아주 조그만 영역내에서 삼각법에 의해 위치를 확인하는 방식은 그 정밀도가 매우 낮아 사실상 실현 가능성이 낮은 문제점이 있다.However, the wireless charging system according to the prior art detects capacitance according to the distance between the coil and the electrode by disposing a plurality of electrodes around the coil of the transmitting unit or the receiving unit at a uniform interval of 120 degrees, and checking the position by trigonometric method. Although it has a structure that guides the movement to the correct position through the notification unit, space utilization is not very good by forming a plurality of electrodes within a limited space, and the method of checking the position by trigonometry in a very small area is accurate. Is very low, so there is a problem that the possibility of realization is low.

<선행기술문헌><Prior technical literature>

1. 대한민국 등록특허 제10-1694407호1. Korean Patent Registration No. 10-1694407

(충전위치 안내기능을 구비한 무선충전시스템) (Wireless charging system with charging location guidance function)

2. 대한민국 공개특허 제10-2019-0001161호2. Korean Patent Publication No. 10-2019-0001161

(무선 통신 코일을 구비한 무선충전장치) (Wireless charging device with wireless communication coil)

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 송전 코일로부터 피드백 되어진 유도전류로부터 충전 주파수의 변화를 추출하고, 그 충전 주파수의 변화에 따른 PWM(Pulse-Width Modulation) 신호음을 스피커를 통해 발생하게 됨으로써 스마트폰이 마이크를 통하여 그 PWM 신호음을 입력받아 미리 설치된 어플리케이션에 의해 스마트폰의 위치를 확인한 다음 디스플레이부를 통하여 가시적으로 위치를 안내하도록 하는데 그 목적이 있다.In order to solve such a conventional problem, the present invention extracts a change in charging frequency from an induced current fed back from a transmission coil, and generates a PWM (Pulse-Width Modulation) signal sound through a speaker according to the change in the charging frequency. The purpose is to allow the smartphone to receive the PWM signal sound through a microphone, check the location of the smartphone by a pre-installed application, and visually guide the location through the display unit.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다기능 무선 충전장치는,A multifunctional wireless charging device according to the present invention for achieving the above object,

차량의 배터리로부터 공급되는 전원을 전원부에 의해 사용할 전원으로 변환하고, 주파수를 갖는 유도전류를 발생시켜 전자기 유도에 의해 송전하는 송전 코일을 포함하는 무선충전기와, 상기 무선충전기로부터 공급되는 유도전류를 수전 코일에 의해 인가받아 충전하는 스마트폰으로 구성된 무선충전장치에 있어서, A wireless charger including a transmission coil that converts power supplied from the vehicle's battery into power to be used by the power supply unit, generates an induction current having a frequency, and transmits it by electromagnetic induction, and receives the induced current supplied from the wireless charger. In the wireless charging device consisting of a smart phone that is charged and charged by a coil,

상기 무선충전기는,The wireless charger,

상기 전원부로부터 공급되는 전원을 스위칭하여 주파수 형태로 상기 송전 코일에 공급하는 스위칭부;A switching unit for switching power supplied from the power unit and supplying it to the power transmission coil in a frequency form;

상기 스위칭부를 구동시키는 구동부;A driving unit driving the switching unit;

상기 구동부로 충전을 위한 스위칭 제어신호를 출력하는 컨트롤러; A controller outputting a switching control signal for charging to the driving unit;

상기 송전코일로부터 피드백되어진 유도전류로부터 충전주파수를 추출하는 주파수 추출부;A frequency extraction unit for extracting a charging frequency from the induced current fed back from the transmission coil;

상기 주파수 추출부로부터 추출되어진 충전 주파수를 PWM(Pulse-Width Modulation) 신호로 변환하여 출력하는 MCU;An MCU converting the charging frequency extracted from the frequency extracting unit into a Pulse-Width Modulation (PWM) signal and outputting it;

상기 MCU로부터 출력되는 PWM 신호를 PWM 신호음으로 출력하는 스피커;를 포함하고,Including; a speaker for outputting the PWM signal output from the MCU as a PWM signal sound,

상기 스마트폰은,The smartphone,

상기 스피커를 통해 발생되는 PWM 신호음을 입력받아 PWM신호로 변환하는 마이크로폰;A microphone for receiving a PWM signal sound generated through the speaker and converting it into a PWM signal;

상기 마이크로폰으로부터 입력되는 PWM 신호를 인가받고, 어플리케이션 저장부에 저장된 어플리케이션에 상기 PWM 신호를 제공하며, 상기 어플리케이션에 의해 발생되는 사용자 인터페이스 그래픽을 디스플레이부를 통해 표시하는 CPU;A CPU receiving a PWM signal input from the microphone, providing the PWM signal to an application stored in an application storage unit, and displaying a user interface graphic generated by the application through a display unit;

상기 어플리케이션을 저장하며, 상기 CPU로부터 제공되는 PWM 신호에 의해 패드 상에서 스마트폰의 위치 안내에 대한 정보를 그래픽으로 가공하여 상기 CPU로 제공하는 어플리케이션 저장부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.And an application storage unit that stores the application and processes information on the location guidance of the smartphone on the pad as a graphic by the PWM signal provided from the CPU and provides it to the CPU.

또한, 상기 무선충전기는 이산화탄소 센서를 더 구비하여 자동차 실내의 이산화탄소 양을 측정하고, 상기 MCU는 상기 이산화탄소 센서로부터 측정된 이산화탄소 양에 대한 데이터를 입력받아 PWM 신호를 발생하여 상기 스피커로 출력하며, In addition, the wireless charger further includes a carbon dioxide sensor to measure the amount of carbon dioxide in the car interior, and the MCU receives data on the amount of carbon dioxide measured from the carbon dioxide sensor, generates a PWM signal, and outputs it to the speaker,

상기 스마트폰은 상기 마이크로폰을 통해 입력되는 이산화탄소 농도에 대한 PWM 신호를 상기 어플리케이션에 의해 그래픽 정보 및 경보음을 디스플레이부를 통해 표시하도록 구성된다. The smart phone is configured to display a PWM signal for the carbon dioxide concentration input through the microphone through the display unit by the application graphic information and alarm sound.

이와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 패드에 놓여진 스마트폰의 위치에 따라 송전 코일로부터 피드백 되어진 유도전류로부터 충전주파수의 변화를 감지하며, 그 변화를 PWM 신호음으로 변환하여 스피커를 통해 스마트폰으로 제공함으로써 별도의 통신 모듈이 없어도 스마트폰으로 위치 안내를 위한 신호를 전송할 수 있어서 구조가 매우 간단해짐과 아울러 제조비용도 절감되는 효과를 갖는다.According to the present invention configured as described above, the change of the charging frequency is sensed from the induced current fed back from the transmission coil according to the position of the smartphone placed on the pad, and the change is converted into a PWM signal and provided to the smartphone through the speaker. Even without the communication module of, it is possible to transmit a signal for location guidance to a smartphone, which simplifies the structure and reduces manufacturing cost.

아울러, 내부에 이산화탄소 센서를 내장하여, 자동차 실내의 이산화탄소 농도에 대한 정보를 PWM 신호음으로 스마트폰으로 제공함으로써 경보를 발생할 수 있을 것이다.In addition, by embedding a carbon dioxide sensor inside, an alarm may be generated by providing information on the carbon dioxide concentration in the interior of the car to a smartphone as a PWM signal.

결국 별도의 통신 모듈을 구비하지 않아도 스마트폰과의 통신이 가능하게 되어 전체 구조가 매우 간단해지는 것이다.Eventually, communication with a smartphone is possible without having a separate communication module, thus simplifying the overall structure.

도1 및 도2는 본 발명에 의한 무선충전장치의 블럭도.
도3은 송전 코일로부터 발생되는 충전 주파수와 스마트폰의 충전효율을 보인 그래프.
도4는 스마트폰의 디스플레이부를 통하여 스마트폰의 정위치를 안내하기 위한 과정을 설명하기 위한 도.
도5는 충전 주파수의 크기에 따라 위치 안내신호 생성부로부터 출력되는 PWM 신호의 예를 보인 도.
1 and 2 are block diagrams of a wireless charging device according to the present invention.
3 is a graph showing the charging frequency generated from the transmission coil and the charging efficiency of the smartphone.
4 is a view for explaining a process for guiding the correct location of the smartphone through the display unit of the smartphone.
5 is a diagram showing an example of a PWM signal output from a position guide signal generator according to the magnitude of the charging frequency.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. The above-described objects, features, and advantages will be described later in detail with reference to the accompanying drawings, and accordingly, one of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to easily implement the technical idea of the present invention.

본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of known technologies related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description will be omitted.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. The terms used in the present invention have been selected from general terms that are currently widely used while considering functions in the present invention, but this may vary depending on the intention or precedent of a technician working in the field, the emergence of new technologies, and the like.

또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. In addition, in certain cases, there are terms arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning of the terms will be described in detail in the description of the corresponding invention.

따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.Therefore, the terms used in the present invention should be defined based on the meaning of the term and the overall contents of the present invention, not a simple name of the term.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시 예에 한정되는 것은 아니다. However, the embodiments of the present invention exemplified below may be modified in various forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below.

본 발명의 실시 예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다.The embodiments of the present invention are provided to more completely describe the present invention to those of ordinary skill in the art.

도1 및 도2는 본 발명에 의한 무선충전장치의 블럭도이고, 도3은 송전 코일로부터 발생되는 충전 주파수와 스마트폰의 충전효율을 보인 그래프이고, 도4는 스마트폰의 디스플레이부를 통하여 스마트폰의 정위치를 안내하기 위한 과정을 설명하기 위한 도이다.1 and 2 are block diagrams of a wireless charging device according to the present invention, Figure 3 is a graph showing the charging frequency generated from the transmission coil and the charging efficiency of the smartphone, and Figure 4 is a smart phone through the display unit of the smartphone. It is a diagram for explaining a process for guiding the correct position of.

또한, 도5는 충전 주파수의 크기에 따라 위치 안내신호 생성부로부터 출력되는 PWM 신호의 예를 보인 도이다.In addition, FIG. 5 is a diagram showing an example of a PWM signal output from the position guide signal generator according to the magnitude of the charging frequency.

본 발명은 무선충전기(100)와 스마트폰(200)으로 구성되는데, 상기 무선충전기(100)는 전원부(20), 컨트롤러(30), 구동부(40), 스위칭부(50), 송전코일(60), 위치안내신호 생성부(70), 스피커(80), 그리고 이산화탄소 센서(90)로 구성되어 있다.The present invention is composed of a wireless charger 100 and a smart phone 200, the wireless charger 100 includes a power supply unit 20, a controller 30, a driving unit 40, a switching unit 50, a transmission coil 60 ), a location guidance signal generation unit 70, a speaker 80, and a carbon dioxide sensor 90.

본 발명에서는 상기의 무선충전기(100)가 차량의 실내에서 패드 형태로 된 별도의 구조물로 착탈이 가능하게 설치되는 경우를 일 예를 들어 설명하지만, 이에 한정하지 않고 차량에 마운트되어 고정된 구조, 또는 패드 형태로 되어 집이나 사무실 등에서 이동이 가능한 구조를 포괄할 수 있을 것이다.In the present invention, a case in which the wireless charger 100 is detachably installed as a separate structure in the form of a pad in the interior of the vehicle is described as an example, but the structure is not limited thereto and is mounted and fixed on the vehicle, Or, it could cover a structure that can be moved in a house or office by being in the form of a pad.

상기 전원부(20)는 입력단자(21), LC 필터(22), 역전압방지부(23), EMI 필터(24), DC/DC 컨버터(25)로 구성되어 차량의 배터리(10)로부터 전원을 공급받아 무선충전기(20)에서 사용할 전원을 생성하게 되는데, 시거잭 또는 별도의 플러그 형태로 된 입력단자(210)를 통해 차량의 배터리(10)로부터 공급되는 전원을 인가받은 다음 LC 필터(22)에서는 전원에 포함된 잡음 성분을 필터링하여 제거하게 되어 안정적인 직류전원을 공급하게 된다.The power supply unit 20 is composed of an input terminal 21, an LC filter 22, a reverse voltage prevention unit 23, an EMI filter 24, and a DC/DC converter 25 to provide power from the battery 10 of the vehicle. Is supplied to generate power to be used in the wireless charger 20. After receiving power supplied from the vehicle's battery 10 through a cigar jack or an input terminal 210 in the form of a separate plug, the LC filter 22 The noise component included in the power is filtered and removed to supply a stable DC power.

역전압방지부(23)는 상기 LC 필터(22)로부터 공급되는 전원을 인가받게 되는데, 이러한 역전압방지부(23)는 서지 전압에 의해 회로가 손상되는 것을 방지하세게 된다.The reverse voltage prevention part 23 receives power supplied from the LC filter 22, and the reverse voltage prevention part 23 prevents damage to the circuit by the surge voltage.

EMI 필터(24)는 상기 역전압방지부(23)를 통과한 전원으로부터 전자간섭에 의해 잡음을 제거하게 되는데, 차량의 경우 오디오 등의 다양한 전자적 장치로부터 발생하는 잡음을 제거하여 안정적인 전원공급이 가능하도록 하는 것이다.The EMI filter 24 removes noise from the power that has passed through the reverse voltage prevention unit 23 due to electronic interference.In the case of a vehicle, a stable power supply is possible by removing noise generated from various electronic devices such as audio. To do it.

DC/DC 컨버터(25)는 차량의 배터리(10)로부터 공급되는 6 ~ 16V의 직류전원을 구동부(40)와 스위칭부(50)에서 9V와 5V의 직류전원으로 변환하여 공급하게 된다.The DC/DC converter 25 converts DC power of 6 to 16V supplied from the battery 10 of the vehicle into DC power of 9V and 5V by the driving unit 40 and the switching unit 50 and supplies them.

물론, 5V의 직류전원은 무선충전기(100)의 각 회로블럭으로도 공급된다.Of course, 5V DC power is also supplied to each circuit block of the wireless charger 100.

상기 송전코일(60)은 3개의 코일로 구성되어 있는데, 대한민국 공개특허 제10-2019-0001161호(무선 통신 코일을 구비한 무선충전장치)에서와 같이 2개의 코일은 동일 높이로 나란히 위치하고, 1개의 코일은 상기 2개의 코일의 상부에서 2개의 코일이 걸쳐서 위치하는 구조를 갖는다.The transmission coil 60 is composed of three coils, and as in Korean Patent Laid-Open No. 10-2019-0001161 (wireless charging device equipped with a wireless communication coil), two coils are positioned side by side at the same height, and 1 The two coils have a structure in which two coils are positioned over the two coils.

물론, 이러한 송전코일(60)은 종래의 기술과 같이 하나의 코일로 구비될 수도 있을 것이며, 상기 송전코일(60)은 스마트폰(200)을 올려놓기 위한 패드의 하측에 위치하게 된다.Of course, the transmission coil 60 may be provided as a single coil as in the prior art, and the transmission coil 60 is located under the pad for placing the smartphone 200.

스위칭부(50)는 상기 전원부(20)로부터 9V의 직류전원을 공급받고, 스위칭에 의하여 주파수를 갖는 직류전원을 상기 송전코일(60)에 공급함으로써 충전전원을 전자기 유도에 의해 스마트폰(200)으로 송전하도록 한다.The switching unit 50 receives a DC power of 9V from the power supply unit 20 and supplies a DC power having a frequency to the transmission coil 60 by switching, so that the charging power is supplied to the smartphone 200 by electromagnetic induction. Power transmission.

구동부(40)는 상기 스위칭부(50)가 스위칭을 하도록 구동시키는 것으로서, 컨트롤러(30)로부터의 제어신호에 의해 상기 전원부(20)로부터 공급되는 5V의 전원을 정해진 주파수 클럭을 가지도록 하는 구동신호로 변환하여 상기 스위칭부(50)로 공급함으로써 그 주파수 클럭에 의해 상기 스위칭부(50)가 스위칭하여 주파수를 갖는 9V의 직류전원이 송전코일(60)로 공급되도록 하는 것이다.The driving unit 40 is a driving signal that drives the switching unit 50 to perform switching, and causes the 5V power supplied from the power supply unit 20 to have a predetermined frequency clock by a control signal from the controller 30 By converting to and supplying to the switching unit 50, the switching unit 50 switches by the frequency clock so that the DC power having a frequency of 9V is supplied to the transmission coil 60.

컨트롤러(30)는 상기 구동부(40)가 동작하도록 하는 제어신호를 출력하여 스마트폰(200)으로의 충전이 이루어지도록 제어하게 된다.The controller 30 controls the charging of the smartphone 200 to be performed by outputting a control signal for causing the driving unit 40 to operate.

상기 전원부(20), 컨트롤러(30), 구동부(40), 스위칭부(50), 그리고 송전코일(60)의 구조는 일반적인 무선충전기의 구조와 동일하거나 유사하며, 이하에서는 본 발명의 요지인 위치 안내신호 생성부(70), 스피커(80), 통신부(81), CO2 센서(90), 스마트폰(200)의 구성에 대한 내용과 동작을 중심으로 상세히 설명한다.The structure of the power supply unit 20, the controller 30, the driving unit 40, the switching unit 50, and the transmission coil 60 is the same as or similar to the structure of a general wireless charger. Hereinafter, the position that is the gist of the present invention It will be described in detail focusing on the contents and operation of the configuration of the guide signal generation unit 70, the speaker 80, the communication unit 81, the CO2 sensor 90, and the smart phone 200.

상기 위치 안내신호 생성부(70)는 스마트폰(200)이 상기 송전코일(60)의 위치에 놓일 때 충전효율이 가장 높은 위치로 안내하는 신호를 발생하는데, 도3에서와 같이 스마트폰(200)의 중심부위가 충전코일(60)의 중심위치에 위치하는 것이 가장 충전효율이 높으며, 스마트폰(200)이 충전코일(60)의 가장자리에 위치하는 경우에는 충전효율이 낮아질 뿐만 아니라 스마트폰에 발열이 생겨 스마트폰의 사용환경이 그만큼 좋지 않게 된다.The location guidance signal generation unit 70 generates a signal guiding the smart phone 200 to a location having the highest charging efficiency when the smart phone 200 is placed at the location of the transmission coil 60. As shown in FIG. 3, the smart phone 200 The charging efficiency is highest when the center of) is located at the center of the charging coil 60, and when the smart phone 200 is located at the edge of the charging coil 60, charging efficiency is lowered as well as the smart phone. Due to the heat generation, the environment of using the smartphone is not that good.

따라서, 사용자로 하여금 충전코일(60)로부터 발생되는 주파수를 갖는 유도전류 즉 충전 주파수를 가장 효율적으로 송전받을 수 있는 중심부위쪽으로 이동시킬 수 있도록 하는 안내 정보를 스마트폰(200)으로 제공하여야 한다.Accordingly, it is necessary to provide guide information to the smartphone 200 to allow the user to move the induction current having a frequency generated from the charging coil 60, that is, the charging frequency, to the upper center where the most efficient transmission can be received.

즉, 스마트폰(200)이 충전 주파수를 공급받는 정도에 따라 배터리의 충전효율도 그에 비례하여 나타나므로, 충전 주파수를 가장 효율적으로 공급받을 수 있는 송전코일(60)의 중심부위로 스마트폰(200)의 충전위치를 안내하여야 하는 것이다.That is, the charging efficiency of the battery is also proportional to the degree to which the smart phone 200 is supplied with the charging frequency, so the smart phone 200 is placed over the center of the transmission coil 60 that can receive the charging frequency most efficiently. It is to guide the charging location of.

예를 들면, 스마트폰(200)이 송전코일(60)의 중심부위인 이동거리 '0'의 위치에 위치하게 된다면, 스마트폰(200)으로 유도되는 충전 주파수는 최대 주파수인 150KHz가 되고, 이로 인해 충전효율 또한 가장 높은 70%의 효율을 가지게 된다.For example, if the smart phone 200 is located at the location of the movement distance '0' above the center of the transmission coil 60, the charging frequency induced by the smart phone 200 becomes the maximum frequency of 150KHz, thereby The charging efficiency also has the highest efficiency of 70%.

그러나, 스마트폰(200)이 송전코일(60)의 중심부위로부터 좌측방향 또는 오측방향의 가장자리부위로 갈수록 충전 주파수는 점차적으로 낮아지게 되고, 좌측 또는 우측방향의 가장 가장자리에 위치하는 경우에는 충전 주파수가 110KHz 정도되어 충전효율은 30%로 급격이 낮아지게 되는 것이다.However, the charging frequency gradually decreases as the smartphone 200 goes from the center of the transmission coil 60 to the edge in the left or right direction, and if it is located at the edge in the left or right direction, the charging frequency Is about 110KHz, so the charging efficiency is reduced to 30%.

그러므로, 가장 충전효율이 높은 위치로 스마트폰(200)의 위치를 이동시킬 수 있도록 안내하기 위하여, 상기 위치 안내신호 생성부(70)의 주파수 추출부(71)는 상기 송전코일(60)부터 피드백되는 유도전류를 인가받아 외부 클럭소스와 내부 클럭소스 타이머에 의해 충전주파수를 추출하게 된다.Therefore, in order to guide the movement of the location of the smartphone 200 to the location with the highest charging efficiency, the frequency extraction unit 71 of the location guide signal generation unit 70 provides feedback from the transmission coil 60 The induced current is applied and the charging frequency is extracted by an external clock source and an internal clock source timer.

이러한 충전주파수는 도3에서와 같이 스마트폰(200)이 송전코일(60)의 중심부위에 위치하게 되면, 즉 이동거리가 '0'의 위치에 위치하게 되면 충전 주파수의 크기가 가장 크게 나타나고, 양측 가장자리로 갈수록 충전 주파수의 크기가 점차 낮아지게 되므로, 이러한 충전 주파수의 크기를 주파수 추출부(71)에서 추출하여 MCU(73)로 제공하게 된다.This charging frequency is as shown in Figure 3 when the smart phone 200 is located above the center of the transmission coil 60, that is, when the moving distance is located at the position of '0', the size of the charging frequency is the largest, and both sides Since the size of the charging frequency gradually decreases toward the edge, the size of the charging frequency is extracted from the frequency extracting unit 71 and provided to the MCU 73.

상기 MCU(73)는 상기 주파수 추출부(71)로부터 입력되는 충전 주파수의 크기를 PWM(Pulse-Width Modulation) 신호로 변환하여 출력하게 되는데, 각 충전 주파수의 크기인 110 ~ 160KHz에 따라 서로 다른 PWM 신호를 생성하게 된다.The MCU 73 converts the size of the charging frequency input from the frequency extracting unit 71 into a PWM (Pulse-Width Modulation) signal and outputs a different PWM signal according to the size of each charging frequency, 110 ~ 160KHz. Will generate a signal.

예를 들면, 도5(a) ~ (e)와 같이 충전 주파수의 크기에 따라 각기 다른 PWM 신호를 생성하여 스피커(80)로 출력하게 된다.For example, as shown in Figs. 5(a) to (e), different PWM signals are generated according to the magnitude of the charging frequency and are output to the speaker 80.

따라서, 스피커(80)는 가청 주파수로 PWM 신호음을 발생하게 된다.Accordingly, the speaker 80 generates a PWM signal at an audible frequency.

이러한 PWM 신호음은 사용자에게 청각적으로 제공될 뿐만 아니라 스마트폰(200)으로 제공되어 도4에서와 같이 그래픽 방식으로 화면을 구현함으로써 사용자가 이를 보면서 스마트폰(200)의 위치를 이동시킬 수 있게 된다.This PWM beep is not only provided aurally to the user, but is also provided to the smartphone 200 to implement a screen in a graphic manner as shown in FIG. 4, so that the user can move the location of the smartphone 200 while watching it. .

이를 위하여 스마트폰(200)은 도2에 도시된 바와 같이, 마이크로폰(210), CPU(220), 어플리케이션 저장부(230), 디스플레이부(240)를 갖추고 있으며, 상기 무선충전기(100)로부터 송전되어진 유도전류를 수전받는 수전코일의 구성은 일반적인 사항이므로 굳이 도시하지 않았다.To this end, the smartphone 200 is equipped with a microphone 210, a CPU 220, an application storage unit 230, and a display unit 240, as shown in FIG. 2, and is transmitted from the wireless charger 100. The configuration of the receiving coil receiving the induced current is not shown because it is a general matter.

상기 무선충전기(100)의 스피커(80)로부터 발생된 PWM 신호음은 마이크로폰(210)으로 입력되어 그에 따른 PWM 신호로 변환되고, 이를 CPU(220)에서 인가받게 되며, 상기 CPU(220)는 어플리케이션 저장부(230)에 저장된 어플리케이션을 구동시켜 입력되는 PWM 신호에 의해 도4와 같이 디스플레이부(240)를 통해 디스플레이하게 된다.The PWM signal sound generated from the speaker 80 of the wireless charger 100 is input to the microphone 210 and converted into a PWM signal according to it, and it is applied by the CPU 220, and the CPU 220 stores the application. The application stored in the unit 230 is driven and displayed through the display unit 240 as shown in FIG. 4 by the input PWM signal.

즉, PWM 신호에 따른 스마트폰(200)의 위치정보가 미리 어플리케이션 저장부(230)에 저장되어 있으므로, 그에 따른 그래픽 정보를 출력함으로써 디스플레이부(240)에는 무선충전기(100)와 스마트폰(200)이 그래픽으로 표시되어 스마트폰(200)의 위치에 따라 충전주파수의 크기가 표시되며, 사용자가 송전코일(60)의 중심부위 즉, 충전효율이 가장 높은 위치로 스마트폰(200)을 이동시킬 수 있도록 안내하는 것이다.That is, since the location information of the smart phone 200 according to the PWM signal is previously stored in the application storage unit 230, the display unit 240 displays the wireless charger 100 and the smart phone 200 by outputting the corresponding graphic information. ) Is displayed as a graphic, and the size of the charging frequency is displayed according to the location of the smart phone 200, and the user can move the smart phone 200 to the center of the transmission coil 60, that is, the location with the highest charging efficiency. To guide you.

결국, 사용자는 스피커(80)로부터 출력되는 PWM 신호음과 디스플레이부(240)를 통해 출력되는 그래픽으로 된 안내 정보를 보면서 스마트폰(200)을 충전효율이 가장 높은 위치로 이동시킬 수 있도록 하는 것이다.As a result, the user can move the smart phone 200 to a position with the highest charging efficiency while viewing the PWM signal sound output from the speaker 80 and the graphic guide information output through the display unit 240.

상기의 스피커(80)는 피에조 스피커로서 가격이 매우 저렴하게 되고, 별다른 기구적 구성이 없이도 무선충전기(100) 상에서 스마트폰(200)의 위치를 PWM 신호음에 의해 안내할 수 있어서, 매우 간단하면서 저렴하게 스마트폰의 충전 위치를 안내할 수 있는 무선충전장치를 제공할 수 있게 되는 것이며, 또한, 충전 주파수의 크기에 의해 스마트폰의 위치를 충전효율이 가장 높은 위치로 정확히 안내할 수 있게 된다.The speaker 80 is a piezo speaker, and the price becomes very inexpensive, and the position of the smartphone 200 on the wireless charger 100 can be guided by a PWM beep, so it is very simple and inexpensive. It is possible to provide a wireless charging device capable of guiding the charging location of the smart phone, and also, the location of the smart phone can be accurately guided to the location with the highest charging efficiency by the size of the charging frequency.

한편, 상기 무선충전기(100)에는 운전자의 줄음 운전을 경고하기 위하여 이산화탄소 센서(90)가 더 구비되는데, 차량의 실내에 이산화탄소가 증가하면 상대적으로 산소농도가 감소되므로, 운전자가 쉽게 졸음운전을 하게 된다.On the other hand, the wireless charger 100 is further provided with a carbon dioxide sensor 90 to warn of the driver's reduced driving. Since the oxygen concentration is relatively reduced when carbon dioxide increases in the vehicle interior, the driver can easily perform drowsy driving. do.

따라서, 상기의 이산화탄소 센서(90)가 이산화탄소 농도를 감지하고, 그 농도에 대한 감지신호를 상기 MCU(73)로 제공하게 되면, MCU(73)는 그 이산화탄소 농도값을 미리 설정된 농도값과 비교하여 이산화탄소의 농도가 높은 경우에 도5(f)와 같이 경고를 위한 PWM 신호를 발생한다.Therefore, when the carbon dioxide sensor 90 detects the carbon dioxide concentration and provides a detection signal for the concentration to the MCU 73, the MCU 73 compares the carbon dioxide concentration value with a preset concentration value. When the concentration of carbon dioxide is high, a PWM signal for warning is generated as shown in Fig. 5(f).

그러므로, 스피커(80)는 그에 따른 PWM 신호음을 스마트폰(200)으로 제공하며, 어플리케이션에 의해 디스플레이부(240)에는 환기를 위한 경고 메시지가 표출되고, 아울러 '환기를 시키세요', '운전을 멈추고 휴식을 취하세요' 등의 음성 메시지를 출력함으로써 졸음운전을 예방하게 된다.Therefore, the speaker 80 provides the corresponding PWM signal sound to the smartphone 200, and a warning message for ventilation is displayed on the display unit 240 by the application, and'ventilate' and'drive Stop drowsy driving is prevented by outputting voice messages such as'Stop and take a rest'.

또한, 상기 무선충전기(100)에는 IoT 또는 블루투스 통신을 위한 통신부(81)가 구비될 수 있으며, 이러한 경우에는 차량에 구비된 오디오 또는 디스플레이 장치로 환기를 위한 경고 신호를 전송하여 표출될 수 있다.In addition, the wireless charger 100 may be provided with a communication unit 81 for IoT or Bluetooth communication, and in this case, a warning signal for ventilation may be transmitted to an audio or display device provided in the vehicle to be displayed.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 예일뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. As described above, specific parts of the present invention have been described in detail, and for those of ordinary skill in the art, it is obvious that these specific techniques are only preferred embodiments, and the scope of the present invention is not limited thereby. something to do.

따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.Accordingly, it will be said that the substantial scope of the present invention is defined by the appended claims and their equivalents.

100 : 무선충전기
10 : 배터리
20 : 전원부
30 : 컨트롤러
40 : 구동부
50 : 스위칭부
60 : 송전코일
70 : 위치 안내신호 생성부
71 : 주파수 추출부
72 : MCU
80 : 스피커
90 : 이산화탄소 센서
200 : 스마트폰
210 : 마이크로폰
220 : CPU
230 : 어플리케이션 저장부
240 : 디스플레이부
100: wireless charger
10: battery
20: power supply
30: controller
40: drive unit
50: switching unit
60: transmission coil
70: location guidance signal generator
71: frequency extraction unit
72: MCU
80: speaker
90: carbon dioxide sensor
200: smartphone
210: microphone
220: CPU
230: application storage unit
240: display unit

Claims (3)

차량의 배터리로부터 공급되는 전원을 전원부에 의해 사용할 전원으로 변환하고, 주파수를 갖는 유도전류를 발생시켜 전자기 유도에 의해 송전하는 송전 코일을 포함하는 무선충전기와, 상기 무선충전기로부터 공급되는 유도전류를 수전 코일에 의해 인가받아 충전하는 스마트폰으로 구성된 무선충전장치에 있어서,
상기 무선충전기는,
상기 전원부로부터 공급되는 전원을 스위칭하여 주파수 형태로 상기 송전 코일에 공급하는 스위칭부;
상기 스위칭부를 구동시키는 구동부;
상기 구동부로 충전을 위한 스위칭 제어신호를 출력하는 컨트롤러;
상기 송전코일로부터 피드백되어진 유도전류로부터 충전주파수를 추출하는 주파수 추출부;
상기 주파수 추출부로부터 추출되어진 충전 주파수를 PWM 신호로 변환하여 출력하는 MCU;
상기 MCU로부터 출력되는 PWM 신호를 PWM 신호음으로 출력하는 스피커;를 포함하고,
상기 스마트폰은,
상기 스피커를 통해 발생되는 PWM 신호음을 입력받아 PWM신호로 변환하는 마이크로폰;
상기 마이크로폰으로부터 입력되는 PWM 신호를 인가받고, 어플리케이션 저장부에 저장된 어플리케이션에 상기 PWM 신호를 제공하며, 상기 어플리케이션에 의해 발생되는 사용자 인터페이스 그래픽을 디스플레이부를 통해 표시하는 CPU;
상기 어플리케이션을 저장하며, 상기 CPU로부터 제공되는 PWM 신호에 의해 패드 상에서 스마트폰의 위치 안내에 대한 정보를 그래픽으로 가공하여 상기 CPU로 제공하는 어플리케이션 저장부;를 포함하여 구성되고,
상기 무선충전기는 이산화탄소 센서를 더 구비하여 자동차 실내의 이산화탄소 양을 측정하고, 상기 MCU는 상기 이산화탄소 센서로부터 측정된 이산화탄소 양에 대한 데이터를 입력받아 PWM 신호를 발생하여 상기 스피커로 출력하며,
상기 스마트폰은 상기 마이크로폰을 통해 입력되는 이산화탄소 농도에 대한 PWM 신호를 상기 어플리케이션에 의해 그래픽 정보 및 경보음을 디스플레이부를 통해 표시하도록 구성된 것을 특징으로 하는 다기능 무선 충전장치.
A wireless charger including a transmission coil that converts power supplied from the vehicle's battery into power to be used by the power supply unit, generates an induced current having a frequency, and transmits it by electromagnetic induction, and receives the induced current supplied from the wireless charger. In the wireless charging device consisting of a smart phone that is charged and charged by a coil,
The wireless charger,
A switching unit for switching power supplied from the power unit and supplying it to the power transmission coil in a frequency form;
A driving unit driving the switching unit;
A controller outputting a switching control signal for charging to the driving unit;
A frequency extraction unit for extracting a charging frequency from the induced current fed back from the transmission coil;
An MCU converting the charging frequency extracted from the frequency extraction unit into a PWM signal and outputting it;
Including; a speaker for outputting the PWM signal output from the MCU as a PWM signal sound,
The smartphone,
A microphone for receiving a PWM signal sound generated through the speaker and converting it into a PWM signal;
A CPU receiving a PWM signal input from the microphone, providing the PWM signal to an application stored in an application storage unit, and displaying a user interface graphic generated by the application through a display unit;
And an application storage unit that stores the application and processes information on the location guidance of the smartphone on a pad as a graphic by a PWM signal provided from the CPU and provides it to the CPU, and
The wireless charger further includes a carbon dioxide sensor to measure the amount of carbon dioxide in the car interior, and the MCU receives data on the measured amount of carbon dioxide from the carbon dioxide sensor, generates a PWM signal, and outputs it to the speaker,
The smartphone is a multifunctional wireless charging device, characterized in that configured to display a PWM signal for the carbon dioxide concentration input through the microphone through the display unit, graphic information and an alarm sound by the application.
삭제delete 제1항에 있어서, 상기 무선충전기는 IoT 또는 블루투스로 된 통신부를 더 구비하여 그 통신부를 통해 페어링된 차량의 오디오 또는 디스플레이 장치에 경보신호를 제공하는 것을 특징으로 하는 다기능 무선 충전장치.
The multifunctional wireless charging device according to claim 1, wherein the wireless charger further comprises a communication unit made of IoT or Bluetooth, and provides an alarm signal to an audio or display device of a paired vehicle through the communication unit.
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