KR102408503B1 - 무선 충전 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 적어도 하나의 휴대용 전자기기를 거치하도록 차량의 시트 후면에 구비되는 하우징, 하우징 내부에 구비되어, 휴대용 전자기기에 무선으로 전력을 공급하여 휴대용 전자기기의 배터리를 충전시키는 전력 송신부, 및 하우징이 이용되는 경우에만 전력 송신부가 작동하도록 하우징의 각도에 기반하여 전력 송신부의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

무선 충전 장치{WIRELESS CHARGING DEVICE}
본 발명은 무선 충전 장치에 관한 것으로, 휴대용 전자기기를 충전시킬 수 있는 무선 충전 장치에 관한 것이다.
차량에는 휴대용 전자기기를 충전시키기 위한 USB 전원 공급 포트 등의 충전 장치가 구비된다. 차량에서 제공하는 USB 전원 공급 포트를 이용하여 휴대용 전자기기의 전원을 충전시키기 위해서는 해당 휴대용 전자기기에 대응하는 유선 충전 전선이 필요할 뿐만 아니라, USB 전원 공급 포트의 위치에 따라 충전의 제약이 발생하게 된다.
또한, 일반적으로 차량에 구비되는 USB 전원 공급 포트 등의 충전 장치는 차량의 앞좌석에 구비되므로, 차량의 뒷좌석에서는 휴대용 전자기기를 충전시키기 어려운 문제가 존재한다.
전술한 바와 같이, 최근 무선 전력을 이용한 휴대용 전자기기가 개발되어 상용화되고 있지만, 차량에서 휴대용 전자기기를 충전시키기 위해 제공하는 충전 공간이 제한적이며, 이에 따라, 차량의 뒷자석에서도 휴대용 전자기기를 자유롭게 충전시킬 수 있는 무선 충전 방법이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2020-0017048호(2020.02.18.)의 ‘무선 충전 패드 및 무선 충전 장치’에 개시되어 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 차량에서 무선으로 전력을 전송하여 휴대용 전자기기를 충전시킬 수 있는 무선 충전 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 무선 충전 장치는 적어도 하나의 휴대용 전자기기를 거치하도록 차량의 시트 후면에 구비되는 하우징, 상기 하우징 내부에 구비되어, 상기 휴대용 전자기기에 무선으로 전력을 공급하여 상기 휴대용 전자기기의 배터리를 충전시키는 전력 송신부, 및 상기 하우징이 이용되는 경우에만 상기 전력 송신부가 작동하도록 상기 하우징의 각도에 기반하여 상기 전력 송신부의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 하우징은, 상기 하우징의 상면이 지면과 평행한 제1 각도, 또는 상기 하우징의 상면이 지면과 수직한 제2 각도로 가변될 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 제어부는, 상기 하우징이 제1 각도인 경우 상기 전력 송신부를 작동시키고, 상기 하우징이 제2 각도인 경우 상기 전력 송신부의 작동을 중지시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 적어도 하나의 휴대용 전자기기를 수납하도록 상기 차량의 시트 후면에 구비되는 수납박스를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 수납박스에 상기 휴대용 전자기기가 수납된 경우, 상기 하우징이 상기 제2 각도인 경우에도 상기 전력 송신부를 작동시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 차량의 시트 후면에 패드 형태로 구비되는 무선 충전 장치의 하우징의 각도에 기반하여 휴대용 전자기기로의 무선 전력의 공급 여부를 제어할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 휴대용 전자기기를 사용하지 않는 경우에도 휴대용 전자기기를 수납박스에 수납시키는 경우, 휴대용 전자기기를 충전시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 장치를 설명하기 위한 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 장치의 하우징의 제1 각도 및 제2 각도를 설명하기 위한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 장치의 수납박스를 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 장치의 작동 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 장치를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 장치를 설명하기 위한 블록 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 장치의 하우징의 제1 각도 및 제2 각도를 설명하기 위한 예시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 장치의 수납박스를 설명하기 위한 예시도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 장치는 하우징(100), 전력 송신부(200) 및 제어부(300)를 포함할 수 있다.
하우징(100)은 적어도 하나의 휴대용 전자기기(20)가 거치되도록 차량의 시트(10) 후면에 접이식 형태로 구비될 수 있다.
하우징(100)은 휴대용 전자기기(20)의 거치가 용이하도록 트레이 또는 패드 형태로 구비될 수 있다.
여기서, 휴대용 전자기기(20)는 스마트폰, 태블릿 PC, 전자북, 노트북, 스마트워치, 무선이어폰, 카메라, 웨어러블 디바이스 중 적어도 하나일 수 있다. 다만, 휴대용 전자기기(20)가 전술한 전자 장치에 한정되는 것은 아니며, 무선 충전이 가능한 다양한 전자 장치가 휴대용 전자기기(20)에 해당할 수 있다.
예를 들어, 하우징(100)은 하우징(100)의 일측을 중심축으로 하여 회전 가능하도록 차량의 시트(10) 후면에 구비될 수 있다.
도 2를 참조하면, 하우징(100)은 적어도 하나의 휴대용 전자기기(20)가 거치되도록 상기 하우징(100)의 상면이 지면과 평행한 제1 각도(도 2의 (b)), 또는 하우징(100)의 상면이 지면과 수직하고 차량의 시트(10) 후면에 수납된 제2 각도(도 2의 (a))로 가변될 수 있다.
하우징(100)은 제1 각도에서 하우징(100)의 상면이 지면과 평행하도록 유지함으로써 적어도 하나의 휴대용 전자기기(20)를 충전시킴과 동시에 적어도 하나의 휴대용 전자기기(20)를 거치할 수 있는 받침대 역할을 수행할 수 있다.
휴대용 전자기기(20)의 충전이 필요하지 않은 경우 또는 받침대가 필요 없는 경우, 하우징(100)이 차량의 시트(10) 후면에 수납되는 상태인 제2 각도로 하우징(100)을 유지함으로써 차량 내부의 공간 활용성을 향상시킬 수 있다.
전력 송신부(200)는 하우징(100) 내부에 구비되어, 적어도 하나의 휴대용 전자기기(20)에 무선으로 전력을 공급하여 휴대용 전자기기(20)의 배터리를 충전시킬 수 있다.
전력 송신부(200)는 자기 유도 방식 및 자기 공명 방식 중 적어도 하나를 이용하여 적어도 하나의 휴대용 전자기기(20)의 배터리를 충전시킬 수 있다.
자기 유도 방식은, 1차 코일 및 2차 코일 인접하는 경우 1차 코일에 흐르는 전류의 세기를 변화시키면, 전류의 세기의 변화에 의해 자기장이 변화하고, 자기장의 변화로 인하여 2차 코일을 지나는 자속이 변함에 따라 2차 코일에서 발생하는 유도 기전력을 이용하여 충전을 수행하는 방식이다.
자기 유도 방식은 주파수 특성에 크게 영향을 받지 않으나, 1차 코일 및 2차 코일 사이의 배열 및 거리에 따라 전력 효율이 영향을 받게 된다.
한편, 자기 공명 방식은 1차 코일에 공진 주파수 인가함에 따라 발생하는 자기장 변화량 중 일부가 동일한 공진 주파수를 갖는 2차 코일에 인가되고, 이에 따라 2차 코일에서 발생하는 유도 기전력을 이용하여 충전을 수행하는 방식이다.
자기 공명 방식은 송신 장치 및 수신 장치가 동일 주파수로 공진하는 경우, 전자파가 근거리 전자장을 통해 전달되므로, 주파수가 다르면 에너지 전달이 없게 된다.
자기 공명 방식은 자기 유도 방식에 비해, 1차 코일 및 2차 코일 사이의 배열 및 거리가 전력 효율에 영향을 덜 미치는 장점이 있다.
본 발명에 따른 무선 충전 장치에는 1차 코일(미도시)을 포함한 전력 송신부(200)가 구비되고, 휴대용 전자기기(20)에는 2차 코일(미도시)을 포함한 전력 수신부(미도시)가 구비될 수 있다.
따라서, 휴대용 전자기기(20)를 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 장치에 인접하게 위치시키는 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 장치의 전력 송신부(200)에 포함된 1차 코일, 및 휴대용 전자기기(20)의 전력 수신부에 포함된 2차 코일 간 자기 유도 방식 및 자기 공명 방식 중 적어도 하나의 방식을 이용한 충전이 수행될 수 있다.
한편, 제어부(300)는 상기 하우징(100) 내부 또는 외부에 구비되어, 하우징(100)이 이용되는 경우에만 전력 송신부(200)가 작동하도록 하우징(100)의 각도에 기반하여 전력 송신부(200)의 작동을 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어부(300)는 하우징(100)이 제1 각도인 경우 전력 송신부(200)를 작동시키고, 하우징(100)이 제2 각도인 경우 전력 송신부(200)의 작동을 중지시킬 수 있다.
본 발명은 하우징(100)에 구비되어 하우징(100)의 각도를 계측하는 기울기 센서(미도시)를 더 포함할 수 있으며, 제어부(300)는 기울기 센서를 통해 계측된 하우징(100)의 각도에 기반하여 하우징(100)의 각도가 제1 각도인지 또는 제2 각도인지 여부를 판단할 수 있다.
본 발명은 차량으로부터 전원을 공급받아 전력 송신부(200)로 전원을 공급하는 전원 공급부(400)를 더 포함할 수 있으며, 전원 공급부(400)는 제어부(300)의 제어에 따라 외부로부터 입력된 전원을 변환하여 전력 송신부(200)로 공급하거나 전력 송신부(200)로의 전원 공급을 차단할 수 있다.
예를 들어, 제어부(300)는, 하우징(100)이 휴대용 전자기기(20)를 거치하도록 상기 하우징(100)의 상면이 지면과 평행한 제1 각도인 경우, 전력 송신부(200)를 작동시킴으로써 하우징(100) 상면에 거치된 휴대용 전자기기(20)를 충전시킬 수 있고, 하우징(100)이 차량의 시트(10) 후면에 수납된 제2 각도인 경우, 전력 송신부(200)의 작동을 중지시킴으로써 충전을 위해 불필요하게 전력이 소모되는 것을 방지할 수 있다.
보다 구체적으로, 제어부(300)는, 기울기 센서를 통해 계측된 하우징(100)의 각도가 제1 각도인 경우, 전력 송신부(200)로 전원을 공급하도록 전원 공급부(400)를 제어할 수 있고, 기울기 센서를 통해 계측된 하우징(100)의 각도가 제2 각도인 경우 전력 송신부(200)로의 전원 공급을 차단하도록 전원 공급부(400)를 제어할 수 있다.
한편, 본 발명은 차량 내부 또는 하우징(100)에 구비되어, 전력 송신부(200)의 작동을 제어하는 버튼부(500)를 더 포함할 수 있으며, 버튼부(500)는 하우징(100)의 각도에 상관없이 전력 송신부(200)의 작동을 제어할 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명은 적어도 하나의 휴대용 전자기기(20)를 수납하도록 차량의 시트(10) 후면에 구비되는 수납박스(600)를 더 포함하고, 제어부(300)는 수납박스(600)에 휴대용 전자기기(20)가 수납된 경우, 하우징(100)이 제2 각도인 경우에도 전력 송신부(200)를 작동시킬 수 있다.
도 3의 (a)는 하우징(100)이 제2 각도인 경우를 나타내고 있고, 도 3의 (b)는 하우징(100)이 제1 각도인 경우를 나타내고 있다. 수납박스(600)는 차량의 시트(10) 후면에 구비되고, 하우징(100)이 제2 각도인 경우에도 휴대용 전자기기(20)를 수납할 수 있도록 일측이 개방되는 형태일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 휴대용 전자기기(20)의 수납 여부를 판단하기 위해 휴대용 전자기기(20)의 무게에 의한 압력이 발생하는 수납박스(600) 내부 일지점에는 압력 센서(미도시)가 구비될 수 있으며, 압력 센서를 통해 압력 신호가 입력되는 경우, 휴대용 전자기기(20)가 수납박스(600)에 수납된 것으로 판단하고, 하우징(100)이 차량의 시트(10) 후면에 수납된 제2 각도인 경우에도 전력 송신부(200)를 작동시켜 휴대용 전자기기(20)의 충전을 수행할 수 있다. 다만, 휴대용 전자기기(20)의 수납 여부를 판단하는 방법이 이에 한정되는 것은 아니며, 휴대용 전자기기(20)의 수납 여부를 판단하기 위한 다양한 방식이 적용될 수 있다.
이처럼, 본 발명은 휴대용 전자기기(20)를 하우징(100) 상부에 거치시켜 사용하는 경우뿐만 아니라 휴대용 전자기기(20)를 사용하지 않는 경우에도 휴대용 전자기기(20)를 수납박스(600)에 수납시키고, 하우징(100)을 차량의 시트(10) 후면에 수납하는 경우 휴대용 전자기기(20)를 충전시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 장치의 작동 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 장치의 작동 방법은 판단하는 단계(S100), 및 제어하는 단계(S200)를 포함할 수 있다.
S100 단계에서, 제어부(300)는 하우징(100)의 각도를 판단할 수 있다.
예를 들어, 제어부(300)는 기울기 센서를 통해 계측된 하우징(100)의 각도에 기반하여 하우징(100)의 각도가 제1 각도인지 또는 제2 각도인지 여부를 판단할 수 있다.
S200 단계에서, 제어부(300)는 하우징(100)의 각도에 기반하여 전력 송신부(200)의 작동을 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어부(300)는 하우징(100)의 각도가 제1 각도인 경우, 전력 송신부(200)를 작동시킴으로써 하우징(100) 상면에 거치된 휴대용 전자기기(20)를 충전시킬 수 있고, 하우징(100)의 각도가 제2 각도인 경우, 전력 송신부(200)의 작동을 중지시킴으로써 충전을 위해 불필요하게 전력이 소모되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명은 하우징(100)의 각도가 제2 각도인 경우, 제어부(300)가 휴대용 전자기기(20)를 수납하도록 차량의 시트(10) 후면에 구비되는 수납박스(600)에 휴대용 전자기기(20)가 수납되었는지 여부를 판단하고, 휴대용 전자기기(20)가 수납박스(600)에 수납된 것으로 판단되는 경우, 하우징(100)의 각도가 제2 각도인 경우에도 전력 송신부(200)를 작동시키는 단계(S300)를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 제어부(300)는 수납박스(600) 내부에 구비된 압력 센서 통해 압력 신호가 입력되는 경우, 휴대용 전자기기(20)가 수납박스(600)에 수납된 것으로 판단하고, 기울기 센서를 통해 계측된 하우징(100)의 각도가 제2 각도이더라도 전력 송신부(200)를 작동시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 장치는 차량의 시트 후면에 패드 형태로 구비되는 무선 충전 장치의 하우징의 각도에 기반하여 휴대용 전자기기로의 무선 전력의 공급 여부를 제어할 수 있다. 또한, 휴대용 전자기기를 사용하지 않는 경우에도 휴대용 전자기기를 수납박스에 수납시키는 경우, 휴대용 전자기기를 충전시킬 수 있다.
본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 시트
20: 휴대용 전자기기
100: 하우징
200: 전력 송신부
300: 제어부
400: 전원 공급부
500: 버튼부
600: 수납박스

Claims (4)

  1. 적어도 하나의 휴대용 전자기기를 거치하도록 차량의 시트 후면에 구비되는 하우징;
    상기 하우징 내부에 구비되어, 상기 휴대용 전자기기에 무선으로 전력을 공급하여 상기 휴대용 전자기기의 배터리를 충전시키는 전력 송신부; 및
    상기 하우징이 이용되는 경우에만 상기 전력 송신부가 작동하도록 상기 하우징의 각도에 기반하여 상기 전력 송신부의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 하우징은, 상기 하우징의 상면이 지면과 평행한 제1 각도, 또는 상기 하우징의 상면이 지면과 수직한 제2 각도로 가변되고,
    상기 제어부는, 상기 하우징이 상기 제1 각도인 경우 상기 전력 송신부를 작동시키고, 상기 하우징이 상기 제2 각도인 경우 상기 전력 송신부의 작동을 중지시키고,
    상기 하우징의 각도를 계측하는 기울기 센서;를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 기울기 센서를 통해 계측된 각도에 기반하여 상기 하우징의 각도가 상기 제1 각도 또는 상기 제2 각도인지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    적어도 하나의 휴대용 전자기기를 수납하도록 상기 차량의 시트 후면에 구비되는 수납박스;를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 수납박스에 상기 휴대용 전자기기가 수납된 경우, 상기 하우징이 상기 제2 각도인 경우에도 상기 전력 송신부를 작동시키는 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
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