▶ ヒタチ−エルジー データ ストレージ コリア，インコーポレイティドの特許一覧
(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】P2024019148
(43)【公開日】2024-02-08
(54)【発明の名称】エヌエフシーの機能を有する無線充電装置
(51)【国際特許分類】
H02J 50/10 20160101AFI20240201BHJP
H02J 50/40 20160101ALI20240201BHJP
H02J 50/70 20160101ALI20240201BHJP
H02J 7/00 20060101ALI20240201BHJP
H01F 38/14 20060101ALI20240201BHJP
H04B 5/48 20240101ALI20240201BHJP
【ＦＩ】
H02J50/10
H02J50/40
H02J50/70
H02J7/00 301D
H01F38/14
H04B5/02
【審査請求】有
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023123575
(22)【出願日】2023-07-28
(31)【優先権主張番号】10-2022-0094455
(32)【優先日】2022-07-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(71)【出願人】
【識別番号】509256045
【氏名又は名称】ヒタチ－エルジー データ ストレージ コリア，インコーポレイティド
(74)【代理人】
【識別番号】100099759
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 篤
(74)【代理人】
【識別番号】100123582
【弁理士】
【氏名又は名称】三橋 真二
(74)【代理人】
【識別番号】100165191
【弁理士】
【氏名又は名称】河合 章
(74)【代理人】
【識別番号】100114018
【弁理士】
【氏名又は名称】南山 知広
(74)【代理人】
【識別番号】100159259
【弁理士】
【氏名又は名称】竹本 実
(72)【発明者】
【氏名】キム スチョル
(72)【発明者】
【氏名】チン チョル
(72)【発明者】
【氏名】チュ チェミン
(72)【発明者】
【氏名】ソン ユラク
(72)【発明者】
【氏名】チョ ヒョンヨン
(72)【発明者】
【氏名】イ スヨン
(72)【発明者】
【氏名】ハ ヒョヌク
(72)【発明者】
【氏名】イ ホキル
【テーマコード（参考）】
5G503
5K012
【Ｆターム（参考）】
5G503AA01
5G503GB01
5G503GB08
5K012AA01
5K012AA03
5K012AB03
5K012AC06
5K012AC08
5K012AC10
5K012AE13
(57)【要約】
【課題】無線充電装置の提供。
【解決手段】一実施例に係る無線充電装置は、遮蔽部、磁気誘導結合によって電力を伝送するための一次コイル、及びブラケットが形成された遮蔽アセンブリと、ブラケットに固定されるＮＦＣコイル、及び、直流電源を交流に変換して一次コイルに供給するインバータを含むメインＰＣＢと、を含む。ブラケットは一次コイルの外郭に形成される。遮蔽アセンブリは、さらに一次コイルとＮＦＣコイルをメインＰＣＢにつなぐためのコイルコネクタを含み、コイルコネクタは複数個の突出ピンから構成され、複数個の突出ピンがメインＰＣＢの対応位置に形成された穴に挿入されて一次コイルとＮＦＣコイルをメインＰＣＢに電気的につなぐことができる。
【選択図】図２
【解決手段】一実施例に係る無線充電装置は、遮蔽部、磁気誘導結合によって電力を伝送するための一次コイル、及びブラケットが形成された遮蔽アセンブリと、ブラケットに固定されるＮＦＣコイル、及び、直流電源を交流に変換して一次コイルに供給するインバータを含むメインＰＣＢと、を含む。ブラケットは一次コイルの外郭に形成される。遮蔽アセンブリは、さらに一次コイルとＮＦＣコイルをメインＰＣＢにつなぐためのコイルコネクタを含み、コイルコネクタは複数個の突出ピンから構成され、複数個の突出ピンがメインＰＣＢの対応位置に形成された穴に挿入されて一次コイルとＮＦＣコイルをメインＰＣＢに電気的につなぐことができる。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
遮蔽部、磁気誘導結合によって電力を伝送するための一次コイル、及びブラケットが形成された遮蔽アセンブリと、
前記ブラケットに固定されたＮＦＣコイル、及び、
直流電源を交流に変換して前記一次コイルに供給するインバータを含むメインＰＣＢと、を含む無線充電装置。
前記ブラケットに固定されたＮＦＣコイル、及び、
直流電源を交流に変換して前記一次コイルに供給するインバータを含むメインＰＣＢと、を含む無線充電装置。
【請求項2】
前記ブラケットは、前記一次コイルの外郭に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の無線充電装置。
【請求項3】
前記遮蔽アセンブリは、さらに、前記一次コイルと前記ＮＦＣコイルを前記メインＰＣＢにつなぐためのコイルコネクタを含むことを特徴とする、請求項１に記載の無線充電装置。
【請求項4】
前記コイルコネクタは、複数個の突出ピンで構成され、前記複数個の突出ピンが前記メインＰＣＢの対応位置に形成された穴に挿入され、前記一次コイルと前記ＮＦＣコイルを前記メインＰＣＢに電気的につなぐことを特徴とする、請求項３に記載の無線充電装置。
【請求項5】
前記コイルコネクタは、さらに、隣接する２つの突出ピンにつながるパッドを含み、前記一次コイルとＮＦＣコイルの末端がはんだ付けを介して前記パッドに固定されることを特徴とする、請求項４に記載の無線充電装置。
【請求項6】
さらに、空気流を発生させるためのファンモータを含み、
前記遮蔽アセンブリは、前記ファンモータが生成する圧力によって空気通過経路が前記一次コイルを横切るように、穴又は溝が互いに反対方向に形成されることを特徴とする請求項１に記載の無線充電装置。
前記遮蔽アセンブリは、前記ファンモータが生成する圧力によって空気通過経路が前記一次コイルを横切るように、穴又は溝が互いに反対方向に形成されることを特徴とする請求項１に記載の無線充電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本明細書は、ＮＦＣ機能を有する無線充電装置に関し、より詳しくは、ＮＦＣアンテナを内蔵した車両用無線充電装置に関する。
【背景技術】
【0002】
無線充電とは、電力送信装置と電力受信装置が相互に有線でつながる必要がなく、無線で電力送信装置から電力受信装置に電力が供給される技術をいう。例えば、電力受信装置は、携帯電話、スマートフォン、ＰＤＡ、タブレットなどの端末機であり、無線充電を介して端末機の内部に設けられたバッテリーに電力が充電される。
【0003】
一般に無線充電技術には主に磁気誘導方式と磁気共鳴方式などがある。磁気誘導方式は、電力伝送装置内部の電気の流れによって発生する電磁気誘導現象を利用するものである。磁気共鳴方式は、電力送信装置内部の電気の流れによって一定の共鳴周波数が発生すると、それに対応される共振周波数を有する電力受信装置内部のコイルに磁界を誘導して電力を伝達するものである。
【0004】
近年、多くの自動車ユーザがスマートフォンなどのスマート端末の画面やカメラをナビゲーションやブラックボックスとして使用するための据置台としての役割をしながら、スマート端末を無線で充電できる無線充電器を車両ダッシュボードに装着して使用している。
【0005】
近年、車両始動、車両環境設定などのためにスマート機器を車両システムにアクセスできるように、ＮＦＣ（Near Field Communication）機能が装備され、ドライバーの利便性を高める車両用無線充電装置が発売されている。このような車両用無線充電装置には、スマートフォンに保存されたデジタルキーを認識するためのＮＦＣアンテナが内蔵される。
【0006】
しかしながら、これまでの無線充電装置は、図１に示すように、ＮＦＣアンテナが内蔵されたＰＣＢを別途追加するか、又は無線充電ＰＣＢ（Printed Circuit Board）にアンテナパターンを追加してＮＦＣ機能を具現している。しかし、このようなＮＦＣ機能の具現は単価の上昇を招くほか、さらにＰＣＢにアンテナパターンを追加することでは所望のＮＦＣ性能を得ることができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本明細書はこの状況に鑑み、本明細書の目的は、車両用無線充電装置に効率的なＮＦＣアンテナ構造を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記の課題を実現するための本明細書の一実施例に係る無線充電装置は、遮蔽部、磁気誘導結合によって電力を伝送するための一次コイル、及びブラケットが形成された遮蔽アセンブリと、ブラケットに固定されたＮＦＣコイル、及び、直流電源を交流に変換して一次コイルに供給するインバータを含むメインＰＣＢと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
ＮＦＣ機能を別途のＰＣＢなしで使用できるようにすることで、従来にＰＣＢが占めていた空間を活用でき、設計自由度が高まり、コイルの巻線サイズ、巻線数などを容易に変更でき、顧客の要望事項に柔軟に対応できるようになる。
【0010】
また、無線充電装置にＮＦＣ機能を具現するためにＰＣＢを追加したり、ＰＣＢにアンテナパターンを追加したりしないのでＮＦＣ機能の低下を防ぎ、さらにコストを削減して価格競争力を獲得することができる。
【0011】
また、ＮＦＣ具現のための別途のＰＣＢを追加することなく、Ｔｘコイルと上部ケースとの間に空気が流れる空間を形成し、無線充電器で発生する発熱問題を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図6a】ＮＦＣアンテナを適用した遮蔽アセンブリとＮＦＣアンテナを適用しなかった遮蔽アセンブリを示すものである。
【図6b】ＮＦＣアンテナを適用した遮蔽アセンブリとＮＦＣアンテナを適用しなかった遮蔽アセンブリを示すものである。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、ＮＦＣ機能が内蔵された無線充電装置に関する実施例を添付した図面に基づいて詳しく説明する。
【0014】
図面符号にかかわらず、同一又は類似の構成要素は同じ参照番号を付し、それについての繰り返しの説明は省くことにする。
【0015】
本明細書に開示された実施例を説明するにあたり、ある構成要素が他の構成要素に「つながって」いる、もしくは「接続されて」いると言及されたときには、その他の構成要素に直接つながっている、又は接続されている場合もあるが、途中で他の構成要素が存在し得ることも理解されるべきである。
【0016】
なお、本明細書に開示された実施例を説明するにあたり、関連された公知技術についての具体的な説明が、本明細書に開示された実施例の要旨を曖昧にすると判断される場合、その詳しい説明は省く。また、添付された図面は、本明細書に開示された実施例を容易に理解できるようにするだけのものであり、添付された図面によって本明細書に開示された技術的思想は限定されず、本明細書の思想及び技術範囲に含まれるすべての変更、均等物ないし代替物を含むものと理解されるべきである。さらに、本明細書の説明の過程で用いられる数字（例えば、第１、第２など）は、１つの構成要素を他の構成要素と区別するための識別記号にすぎない。
【0017】
以下の説明で使用される構成要素についての接尾辞である「モジュール」及び「部」は、明細書の作成の容易さのみが考慮されて付与、もしくは混用されるものであり、それ自体が互いに区別される意味又は役割を有するものではない。
【0018】
さらに、明細書（disclosure）の用語は、文書（document）、仕様（specification）、説明（description）などの用語に置き換えることができる。
【0019】
接触式電力伝送又は無線充電は、受信（Rx）コイル（又は二次コイル）とキャパシタで構成されるマッチング回路と整流回路を含む受信モジュールを伝送（Tx）コイル（又は一次コイル）とキャパシタで構成される共振回路とインバータなどで構成される伝送モジュールに近接した状態で、一次コイルに高周波の交流電流を流して一次コイルと二次コイルとの間に磁気結合を発生させて受信モジュールに電力を伝達する。
【0020】
直流電源を交流電流に変換して一次コイルに高周波の交流電流を供給するインバータのスイッチング素子が高周波で動作しながら、インバータと伝送コイルで熱が多く発生する。
【0021】
通常、無線充電器における伝送モジュールの伝送（Ｔｘ）コイルと受信モジュールの受信（Ｒｘ）コイルとの間の距離は３～７ｍｍレベルであり、充電しようとする端末が置かれるインターフェースケースの厚さ等を考慮すると、伝送コイルの上面でケース上面までの距離は２～５ｍｍレベルとなる。
【0022】
しかし、図１に示すように、無線充電装置にＮＦＣ機能を内蔵するために伝送コイルの上、すなわち伝送コイルとケースとの間にＮＦＣ用ＰＣＢを配置すると、伝送コイルとケースとの間に空きスペースがなく、伝送コイルとインバータで発生する熱を自然に冷却することは困難であり、したがって冷却する方法が限定的にならざるを得ない。
【0023】
高周波の交流電流が流れる伝送コイルで発生する磁界の変化は、伝送モジュールを構成するインバータ、電源装置、プロセッサ、メモリなどの素子に影響を及ぼすため、無線充電装置における伝送コイルは他の電子素子と遮蔽シートを介して分離される。
【0024】
組み立ての便宜のために、伝送コイルと遮蔽シートが形成された遮蔽アセンブリ及び、インバータ、電源装置、プロセッサ、メモリなどが取り付けられる回路基板（PCB）がモジュールの形で組み立てられ、受信モジュールを含むスマート端末が置かれるインターフェースカバーの下に伝送コイルが上を向くように遮蔽アセンブリが配置され、その下にＰＣＢが配置される。
【0025】
図１の従来のＮＦＣ機能が内蔵された無線充電装置は、遮蔽アセンブリとインターフェースカバーとの間にＮＦＣアンテナが内蔵されたＰＣＢが配置されており、前述したように冷却問題が発生する。
【0026】
本明細書の実施例に係る無線充電装置は、伝送コイルのある遮蔽アセンブリにて伝送コイルの外郭にブラケット（Bracket）を設け、ブラケットにＮＦＣアンテナ用コイルを巻き付け、ＮＦＣアンテナが内蔵された別個のＰＣＢを採用しなくてもＮＦＣ機能を具現できる。
【0027】
また、ブラケットの形状を自由に変更することができ、遮蔽アセンブリの大きさや形状に合わせてＮＦＣアンテナ用コイルを調整することができるので、ＮＦＣアンテナの性能を最大に引き上げることができる。
【0028】
図２は、本明細書の実施例に係る無線充電装置の分解斜視図を示し、図３は、ＮＦＣアンテナが巻かれる遮蔽アセンブリの詳細図を示し、図４は、ＮＦＣアンテナが遮蔽アセンブリのコイルコネクタにはんだ付けでつながる例を示し、図５はＮＦＣアンテナが巻かれた無線充電装置の側面と平面を示し、図６ａ及び図６ｂはそれぞれＮＦＣアンテナを適用した遮蔽アセンブリとＮＦＣアンテナを適用しない遮蔽アセンブリを示す。
【0029】
本明細書の実施例に係るＮＦＣ機能が内蔵された無線充電装置１は、上面を形成して受信モジュールを含むスマート端末が置かれる上部ケース１０、ＮＦＣ機能のカードと信号を送受信するためのＮＦＣアンテナとして機能するＮＦＣコイル２０、伝送コイルの電磁波を遮断するための遮蔽部（例えばフェライトシート）（図示せず）の上に伝送コイルが着座された遮蔽アセンブリ３０、インバータを含むパワー伝送モジュール、ＮＦＣアンテナを介したＮＦＣ信号を処理するためのＮＦＣモジュール、プロセッサなどが内蔵されたメインＰＣＢ４０、ファンホルダー５０、冷却のための空気流を発生させるためのファンモータ６０及び上部ケース１０と共に内部構成要素を保護し、装置の外観を形成する下部ケース７０を含むように構成される。
【0030】
上部ケース１０の上面には、充電するスマート端末が置かれる位置を指すマークが表示されてもよい。
【0031】
ＮＦＣコイル２０は、遮蔽アセンブリ３０に設けられたブラケットに巻き付けてＮＦＣアンテナ機能を果たす。ＮＦＣアンテナを形成するＮＦＣコイル２０が遮蔽アセンブリ３０の遮蔽シートよりも上に配置され、ＮＦＣ機能が無線充電機能を妨害しないようになる。
【0032】
遮蔽アセンブリ３０は、図３に示すように、無線充電のための伝送コイル（Ｔｘコイル）３１、ＮＦＣコイル２０が巻かれるブラケット３２、及びＮＦＣコイル２０と伝送コイル３１をメインＰＣＢ４０につなぐためのコイルコネクタ３３を含むように構成される。
【0033】
伝送コイル３１は、受信モジュールが電力の伝送を受け取る位置に該当する活動領域を広げるための２つ以上のコイルのマルチコイルで構成することができ、ＰＣＢ製造方式で多層のらせん状経路でコイルパターンを形成することができる。図２ないし図３等では、伝送コイル３１が３つのマルチコイルで構成される。
【0034】
ブラケット３２は、伝送コイル３１の外郭に上部ケース１０に向かって突出する形態で形成され、ガイド骨格（guide rib）とフック（hook）形状でＮＦＣコイル２０を固定することができる。
【0035】
ブラケット３２の平面形状は、ＮＦＣアンテナ性能を最大限に高めることができるように自由に変更することができ、遮蔽アセンブリ３０の大きさや形状に合わせて変えることができる。また、空気流を考慮してブラケット３２の平面形状や高さを調整することができる。
【0036】
コイルコネクタ３３は、図４、図６ａ、図６ｂに示すように、複数個のピンが上下に突出した形態で形成され、２つのピンを束ねて１つのパッドを設けてコイルの末端を、はんだ付けを介してパッドに固定し、コイルをピンに簡単に電気的につながるようにする。
【0037】
コイルコネクタ３３は、ＮＦＣコイル２０の２つの末端及び、伝送コイル３１の２つの末端をつなぐために少なくとも８本のピンで構成され、伝送コイル３１がマルチコイルで形成される場合にピンの個数がより多くなる。
【0038】
図６ａ及び図６ｂに示すように、コイルコネクタ３３から下方に突出したピンは、メインＰＣＢ４０に設けられた穴に挿入され、ＮＦＣコイル２０と伝送コイル３１をメインＰＣＢ４０に電気的につなぎ、確実に電気的につなぐためにメインＰＣＢ４０の穴に挿入されたピンを穴の周りに設けられたパッドにはんだ付けする。
【0039】
ファンモータ６０が生成する圧力によって空気が流れる経路を形成するために、遮蔽アセンブリ３０には穴又は溝が形成され、空気通過経路が伝送コイル３１を横切るように穴又は溝が互いに反対方向に形成される。
【0040】
ＮＦＣ機能を内蔵する無線充電装置１の場合、図５及び図６ａのようにＮＦＣコイル２０を遮蔽アセンブリ３０のブラケット３２に巻いた状態で出荷することができ、ＮＦＣ機能を内蔵してない無線充電装置１の場合、図６ｂのようにＮＦＣコイル２０なしで出荷することができる。
【0041】
このように、無線充電装置１を構成する構成要素をモジュール化することで、ＮＦＣ機能の有無に応じた対応が容易になり、製造経費を削減できるようになり、顧客の要請に対応しやすくなるので、開発期間も短縮することができる。
【0042】
図７は、ＮＦＣアンテナを、一次コイルを含む遮蔽アセンブリのブラケットに結合する過程を示す。
【0043】
ＮＦＣコイル２０を遮蔽アセンブリ３０のブラケット３２に直接巻く代わりに、図７に示すように、ＮＦＣコイル２０を遮蔽アセンブリ３０のブラケット３２の平面形状に巻き付け、形状を予め形成したＮＦＣアンテナをブラケット３２に嵌合して組み立てることもできる。
【0044】
図８は、ＮＦＣアンテナが巻かれた無線充電装置がいろんなＮＦＣカードを感知した結果データを示す。
【0045】
製品に用いられる予定のＮＦＣコイルで、同じサイズの形状でＮＦＣアンテナを作成し、いろんなＮＦＣ類型（例えば、NFC-A、NFC-F、NFC-V、ISO-DEPなど）に対してカード認識如何をテストし、図８に示すように、ＮＦＣ認識機能に何の問題がないことを確認できた。
【0046】
したがって、従来にＰＣＢが占めていた空間を活用でき、設計自由度が高まり、ＮＦＣコイルの巻線サイズ、巻線数などを容易に変更することができ、顧客の要求事項に柔軟に対応できるようになる。
【0047】
また、ＮＦＣ機能を十分に発揮することを確認でき、さらにコストを削減して価格競争力を獲得することができる。
【0048】
また、伝送コイルと上部ケースとの間に空気が流れる空間を形成し、無線充電器で発生する発熱問題を改善することができる。
【0049】
本明細書に記載された無線充電装置は、以下のように説明することができる。
【0050】
一実施例に係る無線充電装置は、遮蔽部、磁気誘導結合によって電力を伝送するための一次コイル、及びブラケットが形成された遮蔽アセンブリと、ブラケットに固定されるＮＦＣコイル、及び、直流電源を交流に変換して一次コイルに供給するインバータを含むメインＰＣＢと、を含む。
【0051】
一実施例で、ブラケットは一次コイルの外郭に形成される。
【0052】
一実施例で、さらに、遮蔽アセンブリは一次コイルとＮＦＣコイルをメインＰＣＢにつなぐためのコイルコネクタを含む。
【0053】
一実施例で、コイルコネクタは複数個の突出ピンから構成され、複数個の突出ピンがメインＰＣＢの対応位置に形成された穴に挿入され、一次コイルとＮＦＣコイルをメインＰＣＢに電気的につなぐ。
【0054】
一実施例で、さらに、コイルコネクタは隣接する２つの突出ピンにつながるパッドを含み、一次コイルとＮＦＣコイルの末端がはんだ付けによってパッドに固定される。
【0055】
一実施例で、さらに、無線充電装置は空気流を発生させるためのファンモータを含む。遮蔽アセンブリは、ファンモータが生成する圧力によって空気通過経路が一次コイルを横切るように、穴又は溝が互いに反対方向に形成される。
【0056】
本発明は記載された実施例に限定されるものではなく、本発明の思想及び範囲から逸脱することなく様々に修正及び変更することができることは、この技術分野で通常の知識を有する者に自明である。したがって、そのような修正例又は変更例は本発明の特許請求の範囲に属すべきである。
【符号の説明】
【0057】
１ 無線充電装置 １０ 上部ケース
２０ ＮＦＣコイル ３０ 遮蔽アセンブリ
３１ 伝送コイル ３２ ブラケット
３３ コイルコネクタ ４０ メインＰＣＢ
５０ ファンホルダー ６０ ファンモータ
７０ 下部ケース
２０ ＮＦＣコイル ３０ 遮蔽アセンブリ
３１ 伝送コイル ３２ ブラケット
３３ コイルコネクタ ４０ メインＰＣＢ
５０ ファンホルダー ６０ ファンモータ
７０ 下部ケース
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6a】
【図6b】
【図7】
【図8】
