(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022034551
(43)【公開日】2022-03-03
(54)【発明の名称】無線充電システム
(51)【国際特許分類】
H02J 50/90 20160101AFI20220224BHJP
H02J 50/80 20160101ALI20220224BHJP
H02J 7/00 20060101ALI20220224BHJP
H02J 50/10 20160101ALI20220224BHJP
H02J 13/00 20060101ALI20220224BHJP
B60L 53/12 20190101ALI20220224BHJP
B60L 53/36 20190101ALI20220224BHJP
B60L 53/66 20190101ALI20220224BHJP
【ＦＩ】
H02J50/90
H02J50/80
H02J7/00 301D
H02J7/00 P
H02J50/10
H02J7/00 301B
H02J7/00 X
H02J13/00 301A
B60L53/12
B60L53/36
B60L53/66
【審査請求】有
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021133001
(22)【出願日】2021-08-17
(31)【優先権主張番号】10-2020-0103459
(32)【優先日】2020-08-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＺＩＧＢＥＥ
(71)【出願人】
【識別番号】521363941
【氏名又は名称】グリーンパワー カンパニー，リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110000176
【氏名又は名称】一色国際特許業務法人
(72)【発明者】
【氏名】チョ，チュン ク
(72)【発明者】
【氏名】ハン，ソンフン
【テーマコード（参考）】
5G064
5G503
5H125
【Ｆターム（参考）】
5G064AC08
5G064BA02
5G064CB06
5G064DA11
5G503AA01
5G503BB01
5G503CA08
5G503EA05
5G503FA03
5G503FA06
5G503GB08
5G503GD05
5H125AA01
5H125AA20
5H125AB03
5H125AC12
5H125AC26
5H125BC08
5H125BE02
5H125CC04
5H125CC06
5H125CD01
5H125DD02
5H125EE22
5H125EE23
5H125EE27
5H125FF15
(57)【要約】
【課題】本発明は、無線充電システムに関する。
【解決手段】本発明は、充電のために無線充電置き台上に置かれる個人用移動手段のデザインとは無関係に、個人用移動手段が置かれるときに、無線充電置き台の給電パッドと個人用移動手段の集電パッドが常に一定に整列され、給電パッドと集電パッドとの間の空隙が常に一定に維持されるようにする置き構造を具現することで、個人用移動手段に対する充電効率性が保障されるようにする個人用移動手段のための無線充電システムに関する。
【選択図】図１
【解決手段】本発明は、充電のために無線充電置き台上に置かれる個人用移動手段のデザインとは無関係に、個人用移動手段が置かれるときに、無線充電置き台の給電パッドと個人用移動手段の集電パッドが常に一定に整列され、給電パッドと集電パッドとの間の空隙が常に一定に維持されるようにする置き構造を具現することで、個人用移動手段に対する充電効率性が保障されるようにする個人用移動手段のための無線充電システムに関する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
個人用移動手段のための無線充電システムであって、
前記個人用移動手段に付着された集電パッドと、
前記集電パッドに磁気誘導方式で電力を供給する給電パッドと、
少なくとも一つ以上の前記個人用移動手段を置くことができるように形成され、一つ以上の前記給電パッドが配置され、一つ以上の前記個人用移動手段が置かれるときに、前記給電パッドと前記集電パッドとが互いに対向して無線充電が行われるように具現される無線充電置き台とを含み、
前記無線充電置き台は、前記個人用移動手段を置くときに、前記給電パッドと前記集電パッドの左右整列のために、前記個人用移動手段のホイールが所定の位置に入るように案内するホイールガイドを備え、前記給電パッドと前記集電パッドが互いに密着するように前記ホイールガイドの底面が前記個人用移動手段の進行方向に傾斜した形態に形成されたことを特徴とする、無線充電システム。
前記個人用移動手段に付着された集電パッドと、
前記集電パッドに磁気誘導方式で電力を供給する給電パッドと、
少なくとも一つ以上の前記個人用移動手段を置くことができるように形成され、一つ以上の前記給電パッドが配置され、一つ以上の前記個人用移動手段が置かれるときに、前記給電パッドと前記集電パッドとが互いに対向して無線充電が行われるように具現される無線充電置き台とを含み、
前記無線充電置き台は、前記個人用移動手段を置くときに、前記給電パッドと前記集電パッドの左右整列のために、前記個人用移動手段のホイールが所定の位置に入るように案内するホイールガイドを備え、前記給電パッドと前記集電パッドが互いに密着するように前記ホイールガイドの底面が前記個人用移動手段の進行方向に傾斜した形態に形成されたことを特徴とする、無線充電システム。
【請求項2】
前記ホイールガイドは、
互いに逆の方向に形成された第１傾斜面および第２傾斜面を含み、∧状の形状に具現されることを特徴とする、請求項１に記載の無線充電システム。
互いに逆の方向に形成された第１傾斜面および第２傾斜面を含み、∧状の形状に具現されることを特徴とする、請求項１に記載の無線充電システム。
【請求項3】
前記第１傾斜面および前記第２傾斜面は、
直線、曲線またはバー状からなることを特徴とする、請求項２に記載の無線充電システム。
直線、曲線またはバー状からなることを特徴とする、請求項２に記載の無線充電システム。
【請求項4】
前記第１傾斜面および前記第２傾斜面は、
前記ホイールガイド内に前記ホイールを挿入するときに、前記個人用移動手段のハンドルフレーム角度とは無関係に、前記給電パッドと前記集電パッドが所定の間隔内で互いに密着するように所定長さ以上に形成されることを特徴とする、請求項２に記載の無線充電システム。
前記ホイールガイド内に前記ホイールを挿入するときに、前記個人用移動手段のハンドルフレーム角度とは無関係に、前記給電パッドと前記集電パッドが所定の間隔内で互いに密着するように所定長さ以上に形成されることを特徴とする、請求項２に記載の無線充電システム。
【請求項5】
【請求項6】
前記ホイールガイドは、
Ｖ字形状に具現されることを特徴とする、請求項１に記載の無線充電システム。
Ｖ字形状に具現されることを特徴とする、請求項１に記載の無線充電システム。
【請求項7】
前記個人用移動手段は、前記ホイールガイド内に前記ホイールを挿入するときに、前記給電パッドと前記集電パッドが衝突して破損することを防止し、前記給電パッドと前記集電パッドとの間の空隙が一定に維持されるように、前記個人用移動手段に付着される緩衝モジュールを含むことを特徴とする、請求項１に記載の無線充電システム。
【請求項8】
前記緩衝モジュールは、
前記個人用移動手段のハンドルフレーム角度によって長さが相違することを特徴とする、請求項７に記載の無線充電システム。
前記個人用移動手段のハンドルフレーム角度によって長さが相違することを特徴とする、請求項７に記載の無線充電システム。
【請求項9】
前記無線充電置き台は、
前記無線充電置き台上に置かれる前記個人用移動手段が倒れないようにハンドルフレームを固定するホルダを含むことを特徴とする、請求項７に記載の無線充電システム。
前記無線充電置き台上に置かれる前記個人用移動手段が倒れないようにハンドルフレームを固定するホルダを含むことを特徴とする、請求項７に記載の無線充電システム。
【請求項10】
前記緩衝モジュールおよび前記ホルダは、
前記無線充電置き台上に前記個人用移動手段が置かれるときに、互いに同じ高さに位置するように具現されることを特徴とする、請求項９に記載の無線充電システム。
前記無線充電置き台上に前記個人用移動手段が置かれるときに、互いに同じ高さに位置するように具現されることを特徴とする、請求項９に記載の無線充電システム。
【請求項11】
前記集電パッドは、
前記無線充電置き台上に前記個人用移動手段が置かれるときに、前記集電パッドと前記給電パッドの高さが同一であるように前記個人用移動手段上に付着されたことを特徴とする、請求項１に記載の無線充電システム。
前記無線充電置き台上に前記個人用移動手段が置かれるときに、前記集電パッドと前記給電パッドの高さが同一であるように前記個人用移動手段上に付着されたことを特徴とする、請求項１に記載の無線充電システム。
【請求項12】
前記集電パッドは、
前記個人用移動手段のバッテリー管理モジュール（ＢＭＳ）との通信を介して、バッテリーの状態と充電量（ＳＯＣ）、移動手段の故障有無のうち少なくとも一つの情報を受信することを特徴とする、請求項１に記載の無線充電システム。
前記個人用移動手段のバッテリー管理モジュール（ＢＭＳ）との通信を介して、バッテリーの状態と充電量（ＳＯＣ）、移動手段の故障有無のうち少なくとも一つの情報を受信することを特徴とする、請求項１に記載の無線充電システム。
【請求項13】
前記集電パッドは、
前記個人用移動手段のバッテリーの充電電圧と充電電流を測定し、前記バッテリーの充電特性曲線からバッテリーの充電量（ＳＯＣ）を計算することを特徴とする、請求項１に記載の無線充電システム。
前記個人用移動手段のバッテリーの充電電圧と充電電流を測定し、前記バッテリーの充電特性曲線からバッテリーの充電量（ＳＯＣ）を計算することを特徴とする、請求項１に記載の無線充電システム。
【請求項14】
前記集電パッドは、
通信を介して、前記個人用移動手段のＩＤ、バッテリーの充電量（ＳＯＣ）、故障有無を含む状態情報を前記給電パッドに送信することを特徴とする、請求項１に記載の無線充電システム。
通信を介して、前記個人用移動手段のＩＤ、バッテリーの充電量（ＳＯＣ）、故障有無を含む状態情報を前記給電パッドに送信することを特徴とする、請求項１に記載の無線充電システム。
【請求項15】
前記給電パッドは、
前記無線充電置き台上に置かれた個人用移動手段のバッテリーの充電量（ＳＯＣ）を表示するディスプレイ手段を含むことを特徴とする、請求項１に記載の無線充電システム。
前記無線充電置き台上に置かれた個人用移動手段のバッテリーの充電量（ＳＯＣ）を表示するディスプレイ手段を含むことを特徴とする、請求項１に記載の無線充電システム。
【請求項16】
前記無線充電置き台は、
前記一つ以上の給電パッドにＤＣ電源を供給するためのＤＣ電源装置と、各給電パッドから各種のデータを読み取り処理する制御ボードと、有線または無線ネットワークを通じて制御ボードのデータを遠隔サーバに伝送する有線または無線通信手段とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の無線充電システム。
前記一つ以上の給電パッドにＤＣ電源を供給するためのＤＣ電源装置と、各給電パッドから各種のデータを読み取り処理する制御ボードと、有線または無線ネットワークを通じて制御ボードのデータを遠隔サーバに伝送する有線または無線通信手段とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の無線充電システム。
【請求項17】
前記無線充電置き台は、
別のディスプレイ手段を含み、前記制御ボードに収集された個人用移動手段のバッテリーの充電量（ＳＯＣ）、前記個人用移動手段の各種の状態情報または前記無線充電置き台の状態情報をディスプレイするか、遠隔サーバから受信する広告資料をディスプレイすることを特徴とする、請求項１６に記載の無線充電システム。
別のディスプレイ手段を含み、前記制御ボードに収集された個人用移動手段のバッテリーの充電量（ＳＯＣ）、前記個人用移動手段の各種の状態情報または前記無線充電置き台の状態情報をディスプレイするか、遠隔サーバから受信する広告資料をディスプレイすることを特徴とする、請求項１６に記載の無線充電システム。
【請求項18】
前記無線充電置き台は、
一つの基本置き台の他に、さらに置き台の増設が必要な場合、前記ＤＣ電源装置、前記制御ボード、前記有線または無線通信モジュールを共有可能であることを特徴とする、請求項１６に記載の無線充電システム。
一つの基本置き台の他に、さらに置き台の増設が必要な場合、前記ＤＣ電源装置、前記制御ボード、前記有線または無線通信モジュールを共有可能であることを特徴とする、請求項１６に記載の無線充電システム。
【請求項19】
前記給電パッドは、
前記無線充電置き台上に置かれた個人用移動手段の集電パッドの勾配に対応して、前記給電パッドの勾配が調整されることを特徴とする、請求項１に記載の無線充電システム。
前記無線充電置き台上に置かれた個人用移動手段の集電パッドの勾配に対応して、前記給電パッドの勾配が調整されることを特徴とする、請求項１に記載の無線充電システム。
【請求項20】
請求項１に記載の無線充電システムの無線充電提供方法であって、
前記無線充電システムの無線充電置き台上に配置された給電パッドから周期的にパルス磁場を出力するステップと、
特定の給電パッドへの集電パッドの近接可否を認識するステップと、
前記特定の給電パッドに近接した集電パッドの識別情報を認識するステップと、
前記特定の給電パッドが前記集電パッドに電力を送信するステップと、
前記集電パッドが、周期的に前記特定の給電パッドにバッテリーの充電量（ＳＯＣ）情報を送出するステップと、
前記集電パッドが、充電終了時に、前記特定の給電パッドに充電完了信号を送出するステップと、
前記特定の給電パッドが、前記集電パッドへの電力送信を中断するステップとを含むことを特徴とする、無線充電システムの無線充電提供方法。
前記無線充電システムの無線充電置き台上に配置された給電パッドから周期的にパルス磁場を出力するステップと、
特定の給電パッドへの集電パッドの近接可否を認識するステップと、
前記特定の給電パッドに近接した集電パッドの識別情報を認識するステップと、
前記特定の給電パッドが前記集電パッドに電力を送信するステップと、
前記集電パッドが、周期的に前記特定の給電パッドにバッテリーの充電量（ＳＯＣ）情報を送出するステップと、
前記集電パッドが、充電終了時に、前記特定の給電パッドに充電完了信号を送出するステップと、
前記特定の給電パッドが、前記集電パッドへの電力送信を中断するステップとを含むことを特徴とする、無線充電システムの無線充電提供方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電気エネルギーで駆動される個人用移動手段を置くため、および無線充電のための無線充電システムに関する。より詳細には、無線充電置き台上に置かれる様々な個人用移動手段に対する無線充電がより効率的に行われるようにする無線充電システムに関する。
【背景技術】
【0002】
以下に述べる内容は、単純に本発明による実施形態に係る背景情報のみを提供するだけであって、従来技術を構成するものではない。
【0003】
最近、産業の発達と自動車の増加に伴い、都心での大気汚染と交通渋滞が深刻な状況になっている。これを解決するために、政府および地方地自体は、電気車の普及を進める一方、都心からの自動車の流入を低減し、公共交通の活性化を誘導している。また、最近、様々な会社で個人用移動手段（Personal Mobility）を普及して、公共交通で行けない位置や１～２ｋｍの短距離を移動するように誘導しており、個人用移動手段に対する需要が急激に増加している。
【0004】
代表的な個人用移動手段としては、バッテリーに基づいて電気モータを駆動し走行する電気自転車（Electric Bike）、電動キックボード（Electric Kickboard）、などがある。中でも、電動キックボードが、サイズも小さく、安価なことから、短距離移動手段として脚光を浴びている状況である。
【0005】
電動キックボードは、バッテリー駆動方式であるため、完全に放電する前に充電をしなければならない。バッテリーを充電するための一般的な方法としては、主に夜に電動キックボードを全部取り集めて有線充電器で充電した後、夜明けにまた再配置する方法を使用するか、バッテリー交換式電動キックボードの場合には、予め充電された多数のバッテリーを持ち歩いて放電したキックボードを探し、バッテリーを交換する方法を使用している。二つの方法は、いずれも多くの人員を要するため、費用の面で様々な欠点がある。また、バッテリー交換方式は、多くの余分のバッテリーを有していなければならないため、人件費の他にも追加の費用が発生するという欠点がある。
【0006】
一方、シェアリングサービスをサポートする電動キックボードは、目的地に着くと、ユーザがあちこちに駐車しておくため、車両交通や歩道歩行に支障が出るか、都市景観にも悪い影響を及ぼし、社会問題になっている。かかる問題を解決するために、電動キックボードを駐車する場所を予め決め、無条件に決められた領域に駐車するようにするか、電動キックボードを置く置き台を作って都心のあらゆる場所に配置し、置き台に電動キックボードを置くようにする方法を使用することもある。
【0007】
最近、置き台に充電機能を追加することにより、電動キックボードを置き台に置きながら、電気キックボードのバッテリーを充電する技術が開発されている。置き台充電方式は、主に、プラグをさす接触式有線充電方式を使用している。置き台で充電ができれば毎日電動キックボードを取り集め充電して再配置しなくても良いため、相当な費用を節約することができ、シェアリングサービスの活性化に役に立つ。ただし、かかる置き台接触式有線充電方式は、ユーザが注意深く置か（docking）なければ、接触不良で充電されず、信頼性が低下し、雨が降るか洪水になると、感電や漏電の危険もあり、安全性が低下するという問題がある。
【0008】
かかる問題を解決するために、置き台で無線に電動キックボードを充電する無線充電方式の置き台についても研究されている。無線充電方式を使用すると、ユーザと充電器との間に電気的、機械的接触がないため、感電や漏電の危険がなく、充電の信頼性も保障するという利点がある。かかる無線充電方式の置き台は、置き台に取り付けられる給電パッドと電動キックボードに取り付けられる集電パッドが互いによく整列されていなければならず、給電パッドと集電パッドとの間隔（空隙）が一定であるときに効率的な充電が可能になる。しかし、電動キックボードがメーカー別にハンドルフレームの構造が少しずつ異なり、ホイールの構造も異なって、単純な方法で集電パッドを給電パッドに付着すると、一定の空隙を維持し難い問題が生じる。また、電動キックボードのハンドル角度を一定にする手段がなく、給電パッドと集電パッドの整列が難しくて、様々な電動キックボードを効率的に無線充電し難い問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明は、上記の点に鑑みて導き出されたものであり、個人用移動手段のための無線充電システムにおいて、充電のために無線充電置き台上に置かれる個人用移動手段のデザインとは無関係に、無線充電置き台の給電パッドと個人用移動手段の集電パッドの整列が容易であり、給電パッドと集電パッドとの間の空隙が常に一定に維持されるようにして、個人用移動手段に対する充電効率性が保障されるようにすることをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記の目的を達成するために、個人用移動手段のための無線充電システムであって、前記個人用移動手段に付着された集電パッドと、前記集電パッドに磁気誘導方式で電力を供給する給電パッドと、少なくとも一つ以上の前記個人用移動手段を置くことができるように形成され、一つ以上の前記給電パッドが配置され、一つ以上の前記個人用移動手段が置かれるときに、前記給電パッドと前記集電パッドとが互いに対向して無線充電が行われるように具現される無線充電置き台とを含み、前記無線充電置き台は、前記個人用移動手段を置くときに、前記給電パッドと前記集電パッドの左右整列のために、前記個人用移動手段のホイールが所定の位置に入るように案内するホイールガイドを備え、前記給電パッドと前記集電パッドが互いに密着するように前記ホイールガイドの底面が前記個人用移動手段の進行方向に傾斜した形態に形成されたことを特徴とする。
【0011】
また、前記ホイールガイドは、互いに逆の方向に形成された第１傾斜面および第２傾斜面を含み、∧状の形状に具現されることを特徴とする。
【0012】
また、前記第１傾斜面および前記第２傾斜面は、直線、曲線またはバー状からなることを特徴とする。
【0013】
【0014】
また、前記ホイールガイドは、Ｖ字形状に具現されることを特徴とする。
【0015】
また、前記個人用移動手段は、前記ホイールガイド内に前記ホイールを挿入するときに、前記給電パッドと前記集電パッドが衝突して破損することを防止し、前記給電パッドと前記集電パッドとの間の空隙が一定に維持されるように、前記個人用移動手段に付着される緩衝モジュールを含むことを特徴とする。
【0016】
また、前記緩衝モジュールは、前記個人用移動手段のハンドルフレーム角度によって長さが相違することを特徴とする。
【0017】
また、前記無線充電置き台は、前記無線充電置き台上に置かれる前記個人用移動手段が倒れないようにハンドルフレームを固定するホルダを含むことを特徴とする。
【0018】
また、前記緩衝モジュールおよび前記ホルダは、前記無線充電置き台上に前記個人用移動手段が置かれるときに、互いに同じ高さに位置するように具現されることを特徴とする。
【0019】
また、前記集電パッドは、前記無線充電置き台上に前記個人用移動手段が置かれるときに、前記集電パッドと前記給電パッドの高さが同一であるように前記個人用移動手段上に付着されたことを特徴とする。
【0020】
また、前記集電パッドは、前記個人用移動手段のバッテリー管理モジュール（ＢＭＳ）との通信を介して、バッテリーの状態と充電量（ＳＯＣ）、移動手段の故障有無のうち少なくとも一つの情報を受信することを特徴とする。
【0021】
また、前記集電パッドは、前記個人用移動手段のバッテリーの充電電圧と充電電流を測定し、前記バッテリーの充電特性曲線からバッテリーの充電量（ＳＯＣ）を計算することを特徴とする。
【0022】
また、前記集電パッドは、通信を介して、前記個人用移動手段のＩＤ、バッテリーの充電量（ＳＯＣ）、故障有無を含む状態情報を前記給電パッドに送信することを特徴とする。
【0023】
また、前記給電パッドは、前記無線充電置き台上に置かれた個人用移動手段のバッテリーの充電量（ＳＯＣ）を表示するディスプレイ手段を含むことを特徴とする。
【0024】
また、前記無線充電置き台は、前記一つ以上の給電パッドにＤＣ電源を供給するためのＤＣ電源装置と、各給電パッドから各種のデータを読み取り処理する制御ボードと、有線または無線ネットワークを通じて制御ボードのデータを遠隔サーバに伝送する有線または無線通信手段とを含むことを特徴とする。
【0025】
また、前記無線充電置き台は、別のディスプレイ手段を含み、前記制御ボードに収集された個人用移動手段のバッテリーの充電量（ＳＯＣ）、前記個人用移動手段の各種の状態情報または前記無線充電置き台の状態情報をディスプレイするか、遠隔サーバから受信する広告資料をディスプレイすることを特徴とする。
【0026】
また、前記無線充電置き台は、一つの基本置き台の他に、さらに置き台の増設が必要な場合、前記ＤＣ電源装置、前記制御ボード、前記有線または無線通信モジュールを共有可能であることを特徴とする。
【0027】
また、前記給電パッドは、前記無線充電置き台上に置かれた個人用移動手段の集電パッドの勾配に対応して、前記給電パッドの勾配が調整されることを特徴とする。
【0028】
本発明の無線充電システムの無線充電提供方法であって、前記無線充電システムの無線充電置き台上に配置された給電パッドから周期的にパルス磁場を出力するステップと、特定の給電パッドへの集電パッドの近接可否を認識するステップと、前記特定の給電パッドに近接した集電パッドの識別情報を認識するステップと、前記特定の給電パッドが前記集電パッドに電力を送信するステップと、前記集電パッドが、周期的に前記特定の給電パッドにバッテリーの充電量（ＳＯＣ）情報を送出するステップと、前記集電パッドが、充電終了時に、前記特定の給電パッドに充電完了信号を送出するステップと、前記特定の給電パッドが、前記集電パッドへの電力送信を中断するステップとを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【0029】
本発明による個人用移動手段のための無線充電システムによる場合、充電のために無線充電置き台上に置かれる個人用移動手段のデザインとは無関係に、個人用移動手段が置かれるときに、無線充電置き台の給電パッドと個人用移動手段の集電パッドが常に一定に整列され、給電パッドと集電パッドとの間の空隙が常に一定に維持されるようにして、個人用移動手段に対する充電効率性を保障し、安全性を保障する利点がある。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【図1】本発明による個人用移動手段のための無線充電システムの全体構成図である。
【図2】本発明による給電パッド（ＴＸ－Ｐａｄ）と集電パッド（ＲＸ－Ｐａｄ）との間の空隙を一定に維持するためのホイールガイドの形状を説明するための図である。
【図3】本発明によるハンドルフレームの角度が異なる２つの個人用移動手段の場合にも、給電パッド（ＴＸ－Ｐａｄ）と集電パッド（ＲＸ－Ｐａｄ）との間の空隙が一定に維持される構造的な例示図である。
【図4】本発明による無線充電システムにおいて、ホイールガイドの他の傾斜面の例示である。
【図5】本発明による無線充電システムにおいて、給電パッドと集電パッドとの整列誤差を最小化するためのホイールガイドの形状を説明するための図である。
【図6】本発明による無線充電システムの緩衝モジュールおよびハンドルフレームホルダに関する構成図である。
【図7】本発明による無線充電システムの内部モジュールに関する機能的な構成を示すブロック図である。
【図8】本発明による無線充電システムの給電パッド周りに置かれる個人用移動手段のバッテリーの充電量（ＳＯＣ）情報を表示する方法を例示した図である。
【図9】本発明による無線充電システムの拡張性を例示した図である。
【発明を実施するための形態】
【0031】
以下、本発明の好ましい実施形態について、添付の図面を参照して、当該分野において通常の知識を有する者が容易に実施するように説明する。添付の図面において構成または作用に示された参照番号は、他の図面でも同じ構成または作用を示す時にできるだけ同じ参照番号を使用していることに留意しなければならない。また、下記で本発明を説明するにあたり、関連する公知の機能または公知の構成に関する具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にし得ると判断した場合には、その詳細な説明を省略する。
【0032】
図１は本発明による個人用移動手段のための無線充電システムの全体構成図である。無線充電システム１００は、個人用移動手段１１０の置きおよび無線充電を行う。
【0033】
図１を参照すると、本発明による無線充電システム１００は、無線充電置き台１３０に給電パッド１２０を付着し、個人用移動手段１１０に集電パッド１１２を付着して、個人用移動手段が無線充電置き台１３０に置かれる時に磁気誘導によって給電パッド１２０から集電パッド１１２に電力が伝達されて個人用移動手段１１０のバッテリーを充電する。
【0034】
集電パッド１１２は、集電コア、集電コアに巻かれる集電コイル、共振回路、整流器、および集電制御器を含んで構成され、特に、レギュレータなどがさらに備えられてもよい。
【0035】
かかる集電パッド１１２は、好ましくは、個人用移動手段１１０の前面に付着することが好ましいが、必ずしもこれに限定されるものではない。
【0036】
より詳細には、集電パッド１１２は、無線充電置き台１３０上に個人用移動手段１１０が置かれる時に、集電パッド１１２と給電パッドの高さが一定になるように、個人用移動手段１１０上に付着されなければならない。
【0037】
すなわち、集電パッド１１２は、無線充電置き台１３０上に個人用移動手段１１０が置かれる時に、給電パッド１２０と互いに同一あるいは類似する高さ上に位置するように付着されることができる。この際、集電パッドと給電パッドとの上下整列誤差に対する許容範囲は、予め設定された臨界値を超えない線で決定されることができる。
【0038】
例えば、予め設定された臨界値は、上下整列誤差と関連して予め把握された無線充電効率値に応じて決定されることができる。
【0039】
集電パッド１１２は、集電制御器（図示せず）を通じて当該集電パッド１１２が付着された個人用移動手段１１０と関連する様々な情報を収集することができる。例えば、集電パッド１１２は、個人用移動手段１１０のバッテリーの状態と充電量（ＳＯＣ）、個人用移動手段の故障有無などの情報を収集することができる。このために、集電制御器は、バッテリー管理モジュール（ＢＭＳ）または移動手段駆動制御器との通信のための有線または無線通信手段を含むことができる。
【0040】
一方、集電制御器は、個人用移動手段１１０のバッテリー管理モジュールからバッテリーの充電量情報を受信する代わりに、バッテリーの充電電圧と充電電流を測定して、バッテリー充電特性曲線からバッテリー充電量を自ら計算することもできる。
【0041】
集電パッド１１２は、個人用移動手段１１０と関連して収集された情報を通信を介して個人用移動手段１１０が置かれる無線充電置き台１３０上の対応する給電パッドに送信することができる。この場合、通信方式は、ＷｉｆｉやＺｉｇｂｅｅなどの無線通信であってもよく、インバンド（In－Band）磁場通信であってもよい。インバンド磁場通信のためには、集電パッド内の整流器が単純にダイオード整流器ではなく、それぞれのダイオードに逆方向にＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴなどの能動素子が結合したインバータの形態になり得るが、これは、インバータが、集電コイルを通じて信号を伝達しなければならないためである。
【0042】
給電パッド１２０は、集電パッド１１２に磁気誘導方式で電力を供給する機能を行う。
【0043】
かかる給電パッド１２０は、好ましくは、無線充電置き台１３０上に設置されることができる。より詳細には、給電パッド１２０は、無線充電置き台１３０の上部領域に個人用移動手段１１０が置かれる垂直方向に一つ以上の給電パッド１２０が設置されることができる。
【0044】
かかる給電パッド１２０の設置構造に応じて、無線充電置き台１３０上に個人用移動手段１１０が置かれる時に、給電パッド１２０と集電パッド１１２とが互いに対向して無線充電が行われることができる。
【0045】
給電パッド１２０は、無線充電のための高周波電源を提供する給電インバータ、共振回路、給電コア、給電コアに巻かれる給電コイル、および給電制御器を含んで構成されることができる。
【0046】
給電パッド１２０は、集電パッド１１２との通信を介して、当該集電パッド１１２が付着された個人用移動手段１１０の状態情報を通信を介して受信し、これを無線充電置き台１３０内に具現された別のディスプレイ手段（例えば、図３および図８のDisplay）を通じて表示することができる。また、給電パッドは、個人用移動手段に充電された充電量を測定し、充電料金情報を制御ボードに送信することができる。
【0047】
無線充電置き台１３０は、置き台上に置かれる個人用移動手段１１０に対して、より効率的に無線充電が行われるようにする置き構造を有する。
【0048】
【0049】
無線充電置き台１３０は、個人用移動手段１１０を置くことができるように形成されたホイールガイド１３２を備える。例えば、無線充電置き台１３０のユーザは、個人用移動手段１１０のフロントホイールをホイールガイド１３２に挿入して進入させることで、個人用移動手段１１０を無線充電置き台１３０上に置くことができる。
【0050】
ホイールガイド１３２は、個人用移動手段１１０を無線充電置き台１３０上に置く時に、無線充電置き台１３０上の給電パッド１２０と個人用移動手段１１０上の集電パッド１１２の左右整列のために、個人用移動手段１１０のホイールが所定の位置に入るように案内する機能を果たす。また、ホイールガイド１３２は、ハンドルが任意に回らないようにフロントホイールを固定する役割をする。
【0051】
この際、所定の位置は、無線充電置き台１３０上に配置された各給電パッド１２０に対応する位置であり、かかるホイールガイド１３２による場合、個人用移動手段１１０を置く時に、集電パッド１１２と給電パッド１２０が一定に整列されて無線充電が行われるように具現される。ホイールガイドは、個人用移動手段のホイールの幅より若干広く構成され、ハンドルが左右にあまり回らないように最小の幅を有する必要がある。好ましくは、ホイールガイド幅がホイール幅の１．１～１．５倍程度になることが適当である。
【0052】
一方、無線充電過程において、電力伝送効率向上のためには、集電パッドと給電パッドとの距離が一定に維持されなければならない。しかし、ホイールガイドがあっても、置き台上に置かれる個人用移動手段のデザインによって置かれた形態が必然的に異なるため、個人用移動手段別に無線充電効率が互いに異なるという問題が生じる。
【0053】
これを解決するために、本発明による無線充電置き台１３０は、給電パッド１２０と集電パッド１１２との間の空隙を一定に維持するために、ホイールガイド１３２の底面が進行方向に傾斜した形態に形成される。
【0054】
例えば、図２を参照すると、ホイールガイド１３２は、個人用移動手段１１０を側面からみたときに、互いに逆の方向に形成された第１傾斜面Ｓｌｏｐ１および第２傾斜面Ｓｌｏｐ２を含み、∧状の形状（逆様のＶ字形状）に具現される。
【0055】
すなわち、ユーザが、個人型移動手段１１０のフロントホイールをホイールガイド１３２の第２傾斜面に沿って進入させ、フロントホイールが第１傾斜面に入ると、重力によってホイールが第１傾斜面に沿ってホイールが転がって進行方向に動くことで、集電パッド１１２と給電パッド１２０が互いに密着するように具現される。これは、無線充電の効率を極大化するために重要な役割をする。
【0056】
さらに、第１傾斜面および第２傾斜面は、ホイールガイド１３２内にホイールを挿入する時に、個人用移動手段１１０のハンドルフレーム角度とは無関係に、給電パッド１２０と集電パッド１１２が所定の間隔内で互いに密着するようにする所定の長さ以上の長さを有するように具現されることができる。この際、所定の長さは、無線充電置き台上に置くことが可能な個人用移動手段のハンドルフレームの角度によって決定されることができる。
【0057】
例えば、図３の（ａ）および（ｂ）を参照すると、本発明によるホイールガイド１３２の場合、互いに異なるハンドルフレーム２００の角度を有する個人用移動手段のすべてに対して、給電パッドと集電パッドとの間の予め設定された臨界距離を有するようにする地点上にホイールが止められるように、十分な傾斜面が形成されている。。
【0058】
また、図４の（ａ）および（ｂ）のように、ホイールガイド１３２の第１傾斜面と第２傾斜面は、それぞれ曲線に形成されることができ、単純に断面が円形であるバー（bar）が置かれ、第１傾斜面と第２傾斜面の役割を果たすようにすることができる。
【0059】
【0060】
本発明の他の一実施形態において、図５の（ｃ）および（ｄ）のように、Ｖ字形状のホイールガイドに具現されることができる。
【0061】
より詳細には、Ｖ字形状のホイールガイド１３２は、底面が進行方向に傾斜した形態に形成され、この際、無線充電置き台１３０に置かれた個人用移動手段１１０を正面からみたときに、Ｖ字形状にガイド壁が形成された構造に具現されることができる。
【0062】
かかるＶ字形状のホイールガイド１３２の構造は、個人用移動手段１１０のホイールが、ホイールガイド１３２内に置かれる時に、図５の（ｃ）および（ｄ）のように、ホイールの厚さとは関係なく左右に滑るかハンドルが左右に回らないため、給電パッド１２０と集電パッドとの左右整列誤差を最小化することができる。
【0063】
さらに、本実施形態において、無線充電置き台１３０上に配置された給電パッド１２０は、無線充電置き台１３０に置かれた個人用移動手段１１０の集電パッド１１２との間に整列のために集電パッド１１２の勾配に対応してその勾配が調整される構造に具現されることができる。すなわち、個人用移動手段１１０の種類によって、または無線充電置き台１３０が設置された地面の傾斜によって、給電パッド１２０と集電パッド１１２の角度が合わず、給電パッド１２０と集電パッド１１２が密着しないことがある。
【0064】
これを解決するために、給電パッド１２０の固定部が、給電パッド１２０の角度調節が自由になるように調整される構成を有することができる。これにより、特定の角度の集電パッド１１２が入ると、その集電パッド１１２の角度に合わせて給電パッド１２０の角度が自然に調整され、給電パッド１２０と集電パッド１１２が密着するようにし、常に最高の効率で充電されるように具現されることができる。
【0065】
図６は本発明による無線充電システムにおける緩衝モジュールおよびホルダに関する構成図である。
【0066】
図６を参照すると、本発明による無線充電システムは、個人用移動手段１１０に付着される緩衝モジュール（Bumper）４１０と、無線充電置き台１３０上に備えられるホルダ（Holder）４２０とをさらに含んで構成されることができる。
【0067】
緩衝モジュール４１０は、ホイールガイド１３２内にホイールを挿入する時に、給電パッド１２０と集電パッド１１２が衝突して破損することを防止する機能を果たす。
【0068】
より詳細には、緩衝モジュール４１０は、個人用移動手段１１０の前面に所定の長さだけ無線充電置き台１３０に向かって突出する形態に具現され、これにより、ホイールガイド１３２の傾斜面に沿って転がって進入する個人用移動手段１１０のホイールが、給電パッド１２０と集電パッド１１２との間で互いに当接して衝突する前に所定の間隔を置いて止められるように動作する。
【0069】
かかる緩衝モジュール４１０は、給電パッド１２０と集電パッド１１２との間の空隙が一定に維持されるようにする効果があり、このために、緩衝モジュール４１０の長さは、給電パッド１２０と集電パッド１１２との間隔を最小化し、且つ互いにぶつからないほどの間隔にすることが好ましい。
【0070】
本発明において、緩衝モジュール４１０は、個人用移動手段のハンドルフレームの角度に応じて相違する長さが決定されることができる。例えば、ハンドルフレームの角度が大きい個人用移動手段の緩衝モジュールは、ハンドルフレームの角度が小さな個人用移動手段の緩衝モジュールに比べて長い長さを有するように具現されることができる。これにより、個人用移動手段１１０のデザインとは無関係に、給電パッド１２０と集電パッド１１２との間の空隙が常に一定に維持されるようにする。一方、ハンドルフレームの角度は、デザインあるいは搭乗者に応じて相違するように作製されることができ、これに対する大小の基準は予め決定されることができる。例えば、ハンドルフレームの角度に対する大小可否は、市販の個人用移動手段の平均的なハンドルフレームの角度を基準として決定されることができる。
【0071】
ホルダ４２０は、無線充電置き台１３０上に備えられ、無線充電置き台１３０上に置かれる個人用移動手段１１０が左右に倒れないようにハンドルフレーム２００を固定する機能を果たす。
【0072】
ホルダ４２０には、個人用移動手段１１０のハンドルフレーム２００が締結されることができ、ハンドルフレーム２００上に緩衝モジュール４１０が備えられる場合には、緩衝モジュール４１０が締結されることもできる。
【0073】
図６を参照すると、ホルダ４２０は、ホルダ４２０上にハンドルフレーム２００あるいは緩衝モジュール４１０が締結された状態で、給電パッド１２０と集電パッド１１２との間の空隙が一定に維持されるように具現されることができる。
【0074】
このために、緩衝モジュール４１０およびホルダ４２０は、無線充電置き台１３０上に個人用移動手段１１０が置かれる時に、互いに同じ高さに位置するように具現されることができる。
【0075】
また、ホルダ４２０は、個人用移動手段１１０上の緩衝モジュール４１０に対して容易に固定されるように、、個人用移動手段１１０の緩衝モジュール４１０を包む構造に具現されることができる。より好ましくは、ホルダ４２０は、弾性部材からなることができる。例えば、ホルダ４２０は、ホルダ４２０上に個人用移動手段１１０の緩衝モジュール４１０が当接した場合、弾力によって離れてから縮まって緩衝モジュール４１０を包む方式により緩衝モジュール４１０との結合が行われることができる。
【0076】
図７は本発明による無線充電システムの内部モジュールに関する構成を示すブロック図である。
【0077】
図７に図示したように、本発明による無線充電置き台１３０の内部モジュールとしては、ＤＣ電源供給モジュール（Power Supply）５１０および制御ボード（Controller）５２０、有線または無線通信モジュール（Modem）５００、一つ以上の給電パッド、ディスプレイなどが備えられることができる。かかる内部モジュールは、好ましくは、無線充電置き台１３０上に具現されることができる。
【0078】
ＤＣ電源供給モジュール５１０は、一つ以上の給電パッドに必要なＤＣ電源を供給する。ＤＣ電源供給モジュールは、ＡＣ電源を受信して整流しレギュレーションして所定のＤＣ電源を形成する機能を果たす。ＤＣ電源供給モジュールの入力端に遮断器を含むことができる。
【0079】
制御ボード５２０は、給電パッド１２０、通信モジュール５００および電源供給モジュール５１０の駆動を制御する機能を果たす。
【0080】
制御ボード５２０は、各給電パッドが個人用移動手段の集電パッドから受信したデータを読み取り処理し、そのうち一部または全部を通信モジュールに伝送する。給電パッドを通じて集電パッドから受信する情報は、個人用移動手段のＩＤ、バッテリーの充電量（ＳＯＣ）、故障有無などの状態情報であり得る。
【0081】
制御ボード５２０は、受信したデータが無線充電置き台１３０上に備えられる別のディスプレイ手段を通じて表示することができる。
【0082】
例えば、図７を参照すると、制御ボード５２０は、各給電パッドが個人用移動手段の集電パッドから受信したバッテリーの充電量情報を確認し、これを各給電パッドに対応するディスプレイ手段に表示することができる。一方、ディスプレイ手段としてはＬＥＤであってもよく、この場合、充電量（ＳＯＣ）レベルに対応するＬＥＤがステップ別に点灯する方式によりバッテリーの充電量情報が表示されることができる。
【0083】
これとは別に、給電パッドは、図８のように、集電パッドから受信した充電量（ＳＯＣ）情報を自らディスプレイすることができる。
【0084】
制御ボード５２０は、遠隔サーバから伝送される広告資料などを受信し、これをディスプレイ手段を通じてユーザに提供することができる。一方、ユーザが当該広告資料を視聴し、これに関するフィードバックを遠隔サーバに伝達することができ、この場合、遠隔サーバは、ユーザに充電料金の割引きなどのお得情報をさらに提供することができる。
【0085】
通信モジュール５００は、制御ボード５２０から情報を受信し、有線または無線で遠隔サーバに伝送したり、遠隔サーバからデータを受信し、制御ボード５２０に伝送する双方向通信モジュールであり得る。
【0086】
図９は本発明による無線充電システムの拡張方法を説明するための図である。
【0087】
図９を参照すると、本発明による無線充電システムにおいて、無線充電置き台は、他の無線充電置き台と互いに結合可能な拡張構造を有することで、無線充電置き台上に置かれる個人用移動手段の個数を増加させることができる。
【0088】
この場合、無線充電置き台は、当該無線充電置き台上に備えられる通信モジュール５００、電源供給モジュール５１０、制御ボード５２０を結合される他の無線充電置き台と共有可能に具現されることで、２つの無線充電置き台に対して、１つの無線充電置き台として動作することができるようにする。
【0089】
他の実施形態において、それぞれの無線充電置き台は、それぞれに備えられた通信モジュール５００、電源供給モジュール５１０および制御ボード５２０で駆動され、この際、互いの情報を共有するように動作することができる。
【0090】
かかる本発明による無線充電システムによる場合、以下のようなシーケンスによって無線充電を提供することができる。
【0091】
先ず、無線充電置き台１３０上に配置された一つ以上の給電パッド１２０から周期的に短いパルス磁場を出力する。
【0092】
かかるパルス磁場は、無線充電置き台１３０上に充電対象になる個人用移動手段１１０の近接可否を認識し、より詳細には、当該個人用移動手段１１０に付着された集電パッドの近接可否を認識するための手段として活用されることができる。
【0093】
無線充電置き台１３０は、パルス磁場の出力により特定の給電パッドへの集電パッドの近接可否を認識する。
【0094】
無線充電置き台１３０は、特定の給電パッドに近接した集電パッドの識別情報を認識する。例えば、特定の給電パッドは、近接した集電パッドとの磁場通信を介して前記の識別情報を受信することができる。
【0095】
無線充電置き台１３０は、特定の給電パッドが集電パッドに電力を送信するように制御する。例えば、無線充電置き台１３０は、特定の給電パッドに供給される電流を制御することで、特定の給電パッドが集電パッドに電力を供給できるように動作する。
【0096】
この際、上記において、認識した集電パッドの識別情報に基づいて算出される課金情報などに基づき、特定の給電パッドに供給される電流の量および供給時間などが調整されることができる。
【0097】
集電パッドは、周期的に特定の給電パッドにバッテリーの充電量（ＳＯＣ）情報を送出する。特定の給電パッドは、集電パッドから送出されたバッテリーの充電量（ＳＯＣ）情報に基づいて充電現況を確認することができ、確認された充電現況をディスプレイ手段を通じて出力することができる。
【0098】
集電パッドは、充電終了時に、特定の給電パッドに充電完了信号を送出し、無線充電置き台１３０は、充電完了信号の受信を認知すると、特定の給電パッドが集電パッドへの電力送信を中断するように制御する。
【0099】
以上の説明は、本実施形態の技術思想を例示的に説明したものに過ぎず、本実施形態が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば、本実施形態の本質的な特性から逸脱しない範囲で様々な修正および変形が可能である。したがって、本実施形態は、本実施形態の技術思想を限定するためのものではなく、説明するためのものであって、かかる実施形態によって本実施形態の技術思想の範囲が限定されるものではない。本実施形態の保護範囲は、以下の請求の範囲によって解釈されなければならず、それと同等な範囲内にあるすべての技術思想は、本実施形態の権利範囲に含まれるものと解釈すべきである。
【符号の説明】
【0100】
１００ 無線充電システム
１１０ 個人用移動手段
１１２ 集電パッド（ＲＸ－Ｐａｄ）
１２０ 給電パッド（ＴＸ－Ｐａｄ）
１３０ 無線充電置き台
１３２ ホイールガイド
２００ ハンドルフレーム （Ｈａｎｄｌｅ Ｆｒａｍｅ）
４１０ 緩衝モジュール（Ｂｕｍｐｅｒ）
４２０ ホルダ（Ｈｏｌｄｅｒ）
５００ 通信モジュール（Ｍｏｄｅｍ）
５１０ 電源供給モジュール（Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ）
５２０ 制御ボード（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）
１１０ 個人用移動手段
１１２ 集電パッド（ＲＸ－Ｐａｄ）
１２０ 給電パッド（ＴＸ－Ｐａｄ）
１３０ 無線充電置き台
１３２ ホイールガイド
２００ ハンドルフレーム （Ｈａｎｄｌｅ Ｆｒａｍｅ）
４１０ 緩衝モジュール（Ｂｕｍｐｅｒ）
４２０ ホルダ（Ｈｏｌｄｅｒ）
５００ 通信モジュール（Ｍｏｄｅｍ）
５１０ 電源供給モジュール（Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ）
５２０ 制御ボード（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
