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KR20120040618A - 무선전력전송 충전시 전력의 세기와 충전 완료 시간을 표시하는 장치 및 방법 - Google Patents

무선전력전송 충전시 전력의 세기와 충전 완료 시간을 표시하는 장치 및 방법 Download PDF

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KR20120040618A
KR20120040618A KR20100102140A KR20100102140A KR20120040618A KR 20120040618 A KR20120040618 A KR 20120040618A KR 20100102140 A KR20100102140 A KR 20100102140A KR 20100102140 A KR20100102140 A KR 20100102140A KR 20120040618 A KR20120040618 A KR 20120040618A
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KR
South Korea
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power
wireless power
charging
unit
voltage
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KR20100102140A
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손현여
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손현여
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Publication date
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Abstract

무선전력 전송이 가능한 충전기 패드의 송신부로부터 전력을 무선으로 전송받는 수신부와 전력을 무선으로 수신받는 수신부로부터 전원을 전달받고 이를 배터리 충전 전원으로 사용하거나 측정부로 전달하는 전원부와 전원부에 무선전력 전송을 통해 인가된 전력 또는 전압 또는 전류를 측정하는 측정부와 전력 또는 전압 또는 전류의 값의 단계에 따라 충전 예상시간 데이터를 저장하는 메모리와, 충전 예상시간을 표시하는 표시부와 전원부에 무선전력 전송을 통해 인가된 전력 또는 전압 또는 전류를 측정하기 위해 측정부에 명령을 전달하며 측정부로 부터 받은 측정값과 메모리에 저장된 충전 예상시간 데이터와 비교하여 충전예상시간을 표시부에 표시하도록 제어하는 제어부를 특징으로 하는 무선 전력 전송 배터리 충전 전자기기이다.

Description

무선전력전송 충전시 전력의 세기와 충전 완료 시간을 표시하는 장치 및 방법{Apparatus And Method For Display Power Strength And Charged Time In Wireless Power Transmitted charging}
본 발명은 무선전력전송 기술을 이용하여 전자기기의 배터리 충전에 관한 것으로, 무선 충전시 전력의 세기와 그에 따른 충전 완료 예상 시간을 표시하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
현대의 휴대형 전자기기의 전원은 충전이 가능한 2차 전지(배터리)를 이용하고 있으며 향후 배터리 충전 분야에서 있어서 무선 전력전송을 이용한 무선 충전 기술의 적용이 활발할 것이다.
무선전력 전송이란 전자기기가 별도의 유선 충전 컨넥터를 연결하지 않고 충전기패드에 올려놓으면 전자기기의 배터리에 충전이 되는 것으로 현재 전동 칫솔과 면도기에 일부 적용되어 충전이 된다. 유선 충전기가 필요하지 않으므로 전자기기의 컨넥터를 없앨 수 있고 이는 전자기기의 디자인이 보다 자유로워 질 수 있어 주목받고 있다.
이러한 무선전력전송 기술은 코일을 이용한 전자기 유도방식과 공진을 이용한 공진방식이 대표적이다.
전자기 유도방식은 충전기패드(송신부)측 코일과 전자기기(수신부)측 코일 사이에 전력을 전송하는 기술이다. 송신부(충전기 패드)에서 자기장을 발생하면 수신부(전자기기)에서 유도전류가 발생하여 전기를 생성하여 전력을 만들어 내는 방식이다. 무선전력전송 기술중 가장 구현하기 쉬우며 상기 전동칫솔과 면도기에 적용된 무선전력전송 기술이다. 하지만 단점은 송신기 코일과 수신기 코일이 위치가 잘 맞지 않으면 충전이 되지 않는다.
공진을 이용한 방식은 공진 방식 전력 전송 원리를 이용한 것으로 이론상으로는 몇 미터 또는 수 키로미터 떨어져 있어도 전력전송이 가능한 방법이다. 이는 공명기 또는 공진기(Resonance)를 이용하여 전자기파를 특정 주파수로 공진하여 전송하는 것이다. 공진 방식은 상기 유도방식의 단점인 코일간의 위치가 정밀하지 않아도 충전이 가능한 장점이 있다. 하지만 공진방식을 이용하여 수 센치미터까지는 구현 가능하나, 그 이상은 아직까지 구현되지 못하고 있다. 하지만 기술의 발전 속도를 생각하면 수년내에 구현이 가능함이 충분히 예상된다.
종래의 무선 전력 전송 기술을 살펴보면 다음과 같다.
도1은 기존기기에 적용된 전자기 유도방식에 의한 무선전력전송에 따른 충전하는 기기의 내부구성이다. 전력을 송신하는 충전기 패드(100)는 전원(102)에 연결된 제1코일(104)를 통해 자기장을 발생한다. 전력을 수신하는 전자기기(200)는 충전기패드(100)의 제1코일(104)에서 발생한 자기장에 의해 수신측의 제2코일(202)에 전력을 발생한다. 제2코일(202)에서 발생한 전력은 전자기기(200)의 전원부(204)에 인가되고 전원부(204)는 이를 배터리(206)에 충전한다. 전자기 유도방식은 제1코일(104)와 제2코일(202)의 정렬상태가 맞아야 전력전송이 이루어지므로 이를 맞추기가 곤란하여 미도시한 충전패드의 엘이디(LED)의 점등을 통하여 정렬상태를 확인할 수 있다. 또한 미도시한 전자기기(200)의 엘이디(LED)의 색을 통하여 배터리(206)의 충전이 완료되었는지를 구분하도록 구성되어진다. 하지만 단순히 충전이 완료되었는지 만을 엘이디(LED)를 통하여 표시하는 경우는 현재 어느 정도 충전되었는지, 또 충전 시간이 얼마나 될 것인지 사용자가 자세히 알 수 없는 불편한 문제가 있다. 또한 전자기기가 현재 어느 정도의 전력 전송 효율이 좋은 위치인지 판단하기 어려운 단점이 있다.
무선전력 전송을 통한 배터리의 충전을 수행하는 전자기기에 현재 공급되는 전력의 세기를 측정하여 표시부에 표시하고 측정된 전력의 세기에 따라 충전완료 예상시간을 계산하여 충전완료 예상시간을 표시하는 장치 및 방법을 제안한다.
또한 상기 측정된 전력의 세기를 참고로 사용자가 충전패드 위의 전자기기의 위치를 조정하여 충전시간을 효율적으로 사용할 수 있는 장치 및 방법을 제안한다.
본 발명은 전자기기가 충전기 패드 근처에 위치하여 충전기 패드에서 송신된 무선전력전송을 수신하는 과정과 상기 수신된 전력의 세기를 검출하고 검출된 전력 세기에 따라 메모리에 저장된 전력의 세기에 따른 충전완료시간 테이블과 매칭하여 전자기기의 배터리 충전완료 예상시간을 계산하는 과정과 상기 테이블에서 매칭하여 계산된 충전완료 예상시간을 표시하는 과정을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 전자기기가 충전기 패드근처에 위치하여 충전기 패드에서 송신된 무선전력전송을 수신하여 전력의 세기를 측정하는 전력 측정부와 전력세기에 따른 충전완료 예상시간 테이블을 저장하는 메모리와 상기 측정된 수신 전력을 상기 메모리에 저장된 전력세기에 따른 충전완료 예상시간 테이블에 매칭하여 충전완료시간을 계산하는 제어부와 수신된 전력을 배터리로 충전하는 전원부와 상기 측정된 전력과 계산된 충전완료 예상시간을 표시하는 표시부를 특징으로 한다.
또한 본 발명은 전자기기가 충전기 패드 근처에 위치하여 충전기 패드에서 송신된 무선전력전송을 수신하는 과정과 상기 수신된 전력의 세기를 검출하고 검출된 전력 세기를 표시부에 표시하는 과정을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 전자기기가 충전기 패드근처에 위치하여 충전기 패드에서 송신된 무선전력전송을 수신하여 전력의 세기를 측정하는 전력 측정부와 상기 측정된 전력 세기를 표시부에 표시하도록 제어하는 제어부와 수신된 전력을 배터리로 충전하는 전원부와 상기 측정된 전력 세기를 표시하는 표시부를 특징으로 한다.
본 발명은 무선전력 전송을 이용한 전자기기의 배터리 충전시, 수신된 전력의 세기를 표시하여 충전 효율이 좋은 위치에 전자기기를 위치할 수 있으며 충전완료 예상시간을 표시하여 사용자에게 편의성을 제공하는 효과가 있다.
도1 종래의 유도방식의 무선전력 전송기 및 수신기의 내부 구성의 블록도
도2 무선전력 전송을 이용한 무선충전 전자기기도
도3 본 발명의 일 실시예인 무선전력 전송을 이용한 송신기와 수신기를 가지는
전자기기의 내부구성 블록
도4 (a) 단일사각 루프형 구조도
도4 (b) 사가 스파이럴형 구조도
도4 (c) 솔레노이드형 구조도
도4 (d) 등간격 스파이럴 구조도
도4 (e) 직렬3중 부등 간격 스파이럴 구조도
도5 (a) 본 발명의 일실시예인 표시부에 표시되는 화면을 구성하는 구성도
도5 (b) 본 발명의 일실시예인 표시부에 표시되는 화면을 구성하는 구성도
본 발명의 상세한 설명에서 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 설명한다.
도3는 본 발명의 일실시예로 무선전력 전송을 이용한 전기기기의 배터리 충전의 내부 구성을 나타낸 블록도이다. 전력을 송신하는 충전기 패드(300)와 전력을 수신하는 전자기기(400)의 내부 구성을 블록도로 도시하였다.
도3를 참조하여 설명하면 전력을 무선송신하는 충전기 패드(300)는 제어부(302)와 전송부(304)로 구성된다. 제어부(302)는 전원소스로 부터 받은 전력을 송신이 가능한 전력으로 변화하고 이를 전송부(304)에 인가한다. 또한 제어부(302)는 충전기 패드(300)의 온 오프와 충전완료 표시 등의 충전기 패드의 기능을 제어한다. 전송부(304)에 인가된 전력은 전송부(304)에서 수신기 측의 수신부(402)로 송신된다.
상기 송신부(304)와 수신부(402)는 다양한 형태로 구현이 가능하다. 종래기술과 같이 코일로 구성하는 것이 일반적이나, 구현가능한 예로 도4의 (a)는 단일 사각 루프형, (b)는 사각 스파이럴 (c)는 솔레노이드형, (d)는 등간격 스파이럴, (e)는 직렬 3중 부등 간격 스파이럴 등의 다양한 형태를 예로 도시하였다. 사각형태의 스파이럴을 도시하였으나, 그 형상은 원형 또는 다양한 형태로 구현가능한 것은 해당기술 분야의 통상의 지식인에게는 자명하다 할 것이다. 또한 상기 다양한 형태의 송신부(304) 또는 수신부(302)를 피씨비(PCB) 기판이나 그와 유사한 형태로 구현하여 충전기패드(300)과 전자기기(400) 실장가능하다.
전력을 수신하는 전자기기(400)은 (402)과 전원부(404)와 2차전지인 배터리(406)와 제어부(408)와 표시부(410)와 메모리(412)와 전력 측정부(414)로 구성된다. 충전기 패드(300)의 송신부(304)로 부터 전자기기(400)의 수신부(402)를 통해 수신된 전력은 전원부(404)에 인가된다. 전원부(404)는 2차 전지인 배터리(406)에 전력을 충전한다. 제어부(408)는 전원부(404)로 수신된 전력을 전력 측정부(414)를 통하여 측정하고 측정된 값을 충전전력세기로 표시부(410)에 표시하도록 제어한다. 도면에는 전력 측정부를 별도로 도시하였으나, 전력 측정부(414)는 제어부(404)내에 위치할 수도 있고 전원부(404)내에 위치 할 수도 있다.
상기 표시부에 표시되는 전력세기는 도5(a)와 같이 아이콘(502) 형태로 표시되거나, 도5(b)에 도시된 바와 같이 숫자(504)나 백분율(%)로 표시될 수 있다. 표시되는 전력 세기에 따라 전자기기(400)를 위치를 변동하여 충전 효율이 제일 좋은 위치를 사용자가 찾을 수 있음은 물론이다.
또한 제어부(408)은 상기 측정부(414)에서 전력을 측정하는 경우 측정된 상기 전력값을 전압으로 환산하고 메모리(412)에 저장된 전압별 예상 충전시간 테이블을 비교한다. 비교후 해당되는 예상 충전시간을 표시부(410)에 표시하도록 제어한다. 상기 전력 측정부(414)는 전력 외에 전압 또는 전류 또는 그에 준하는 값을 측정하는 측정부로 발명을 구성할 수도 있다. 이는 통상의 지식인에 의하여 공지된 기술로 대처 가능하다.
전압별 예상 충전시간 테이블은 아래의 표1과 같이 구성될 수 있다.
측정 전압(V) 충전 예상 시간 충전 예상 시간
0~2.5 ∞ 충전불가
2.5~2.7 240 예상 충전시간 4시간
2.7~3.0 120 예상 충전시간 2시간
3.0~3.5 100 예상 충전시간 1시간 40분
3.5~4.5 60 예상 충전시간 1시간
4.5~5.0 50 예상 충전시간 50분
상기 표1의 테이블은 실측값이 아닌 테이블의 하나의 예로 설명한 것이다. 전자기기(400)의 배터리(406) 용량과 충전기 패드(300)의 전력 전송량에 따라 상기 표1의 테이블값은 다양하게 생성될 수 있다. 상기 표1은 배터리(406)이 방전상태 기준의 예상 충전 시간이다. 만약 배터리(406)의 잔량이 50% 남았다면 상기 테이블값에서 예상 충전시간을 반으로 나누어 표시부(410)에 표시 할 수 있으며 배터리 잔량 50%에 맞는 또 다른 테이블을 구성하고 이를 이용하여 표시할 수도 있다.
또한 상기 제어부(408)는 전자기기(400)가 충전을 처음 시작할 때 상기의 테이블을 이용한 시간값을 표시부(410)에 표시한 후 배터리(406)에 충전이 시작되면 배터리(406)에 충전된 양과 현재 전송되는 전력량에 따라 적절하게 그 시간을 줄여가면서 표시부(410)에 충전예상 시간을 감소하도록 표시한다.
또 다른 실시예로 전자기기(400)가 움직여 위치가 변경되거나, 충전기 패드(300)에서 전송하는 전력값이 변경되어 전자기기(400)에서 수신받는 전력값이 변경되는 경우 해당하는 전력값의 충전 예상시간을 다시 산출하여 표시할 수도 있다.
또 다른 실시예로 배터리(406)의 충전량에 따른 충전예상 시간을 계산하기 곤란 하다면 상기 표1의 테이블의 시간에서 시간을 카운트 다운하여 표시하는 방법도 가능하다. 즉 전자기기(400)이 처음 충전기 패드(300)에서 전력을 전송받는 전력값에 해당하는 충전시간이 60분이라면 이때부터 60분을 카운트다운 하도록 구성할 수 있다. 그러나 이러한 방법은 충전중에 전자기기(400)의 위치가 변경되어 충전기 패드(300)에서 전송되는 전력값이 변경되는 경우 오차가 생길 수 있다.
표시부(410)에 충전예상시간의 표시는 도5(a)와 같이 예상시간(506)으로 표시할 수도 있고 도5(b)와 같이 그래픽적인 표현(508)을 같이 표시 할 수도 있다.
본 발명의 실시예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범위가 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 여러가지 다른 형태로 변형이 가능하다.

Claims (22)

  1. 무선전력 전송을 이용하여 배터리를 충전하는 전자기기에 있어서,
    충전기 패드 송신부로부터 전력을 무선으로 전송받는 수신부와
    전력을 무선으로 수신받는 상기 수신부로부터 전원을 전달받고 이를 배터리 충전 전원으로 사용하거나 측정부로 전달하는 전원부와
    상기 전원부에 무선전력 전송을 통해 인가된 전력 또는 전압 또는 전류를 측정하는 측정부와
    전력 또는 전압 또는 전류 중 어느 하나 이상의 값에 따라 충전 예상시간 데이터를 저장하는 메모리와,
    상기 충전 예상시간을 표시하는 표시부와
    상기 전원부에 무선전력 전송을 통해 인가된 전력 또는 전압 또는 전류 중 어느 하나 이상을 측정하기 위해 상기 측정부에 명령을 전달하며 측정부로 부터 받은 값과 메모리에 저장된 충전 예상시간 데이터와 비교하여 상기 충전예상시간을 상기 표시부에 표시하도록 제어하는 제어부를 특징으로 하는 무선 전력 전송 배터리 충전 전자기기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 메모리에 저장되는 충전 예상시간 데이터를 전력 또는 전압 또는 전류중 어느 하나 이상의 측정값을 단계로 구분하여 테이블 형태로 저장하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 배터리 충전 전자기기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 송신부로부터 상기 수신부로 전력을 무선 전송하는 방식은 유도방식 또는 공명방식 중 어느 하나임을 특징으로 하는 무선 전력 전송 배터리 충전 전자기기.
  4. 제1항에 있어서
    일정시간 후 배터리의 충전된 양을 체크하고 무선 전송되는 전력 또는 전압 또는 전류의 세기를 측정하여 충전예상시간을 수정하여 표시하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 배터리 충전 전자기기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 송신부 또는 상기 수신부는 루프형 또는 스파이럴 또는 솔레노이드형 중 어느 하나 이상임을 특징으로 하는 무선 전력 전송 배터리 충전 전자기기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 송신부 또는 상기 수신부는 피씨비(PCB) 기판으로 구성함을 특징으로 하는 무선 전력 전송 배터리 충전 전자기기.
  7. 무선전력 전송을 이용하여 배터리를 충전하는 전자기기에 있어서,
    충전기 패드 송신부로 부터 전력을 무선으로 전송받는 수신부와
    전력을 무선으로 수신받는 상기 수신부로부터 전원을 전달받고 이를 배터리 충전 전원으로 사용하거나 측정부로 전달하는 전원부와
    상기 전원부에 무선전력 전송을 통해 인가된 전력 또는 전압 또는 전류 중 어느 하나 이상을 측정하는 측정부와
    상기 측정부에서 측정된 값을 표시하는 표시부와
    상기 전원부에 무선전력 전송을 통해 인가된 전력 또는 전압 또는 전류 중 어느하나 이상을 측정하기 위해 상기 측정부에 제어 명령을 하며 측정부로 부터 받은 값을 가지고 표시부에 표시하도록 제어하는 제어부를 특징으로 하는 무선 전력 전송 배터리 충전 전자기기.
  8. 제7항에 있어서
    상기 측정부에서 측정하는 값은 전력 또는 전압 또는 전류 중 어느 하나 이상임을 특징으로 하는 무선 전력 전송 배터리 충전 전자기기.
  9. 제7항에 있어서
    상기 측정부에서 측정된 값을 표시하는 상기 표시부는 측정된 값을 수치 또는 아이콘으로 표시하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 배터리 충전 전자기기.
  10. 제7항에 있어서
    상기 표시부에 표시할 수치 또는 아이콘을 저장하고 있는 메모리를 더 포함함을 특징으로 하는 무선 전력 전송 배터리 충전 전자기기.
  11. 제 7항에 있어서
    상기 무선전력 전송을 통해 수신받는 전력 또는 전압 또는 전류의 세기를 일정시간 후 다시 측정하여 표시부에 표시하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 배터리 충전 전자기기.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 송신부 또는 상기 수신부는 루프형 또는 스파이럴 또는 솔레노이드형 중 어느 하나 이상임을 특징으로 하는 무선 전력 전송 배터리 충전 전자기기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 송신부 또는 상기 수신부는 피씨비(PCB) 기판으로 구성함을 특징으로 하는 무선 전력 전송 배터리 충전 전자기기.
  14. 무선전력 전송을 이용하여 배터리를 충전하는 방법에 있어서,
    충전기 패드로 부터 무선 전송된 전력을 전자기기가 수신하는 과정과,
    상기 무선 전력 전송방법으로 수신된 전력 또는 전압 또는 전류의 세기를 측정하는 과정과,
    상기 측정된 측정값에 해당하는 충전예상시간을 산출하는 과정과,
    상기 산출된 충전예상시간을 표시부에 표시하는 과정을 특징으로 하는 전자기기의 무선전력 전송 배터리 충전 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 충전예상시간을 산출하기 위하여 메모리에 충전예상시간 데이터를 테이블로 구성하여 저장하고 상기 측정된 전력 또는 전압 또는 전류의 값과 비교하는 과정을 특징으로 하는 전자기기의 무선전력 전송 배터리 충전 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 무선 전력 전송 방식은 유도 방식 또는 공명 방식중 어느 하나임을 특징으로 하는 전자기기의 무선전력 전송 배터리 충전 방법
  17. 제14항에 있어서
    일정시간 후 배터리의 충전된 양을 체크하고 무선 전송되는 전력 또는 전압 또는 전류의 세기를 측정하여 충전예상시간을 수정하여 표시하는 것을 특징으로 하는 전자기기의 무선전력 전송 배터리 충전 방법
  18. 무선전력 전송을 이용하여 배터리를 충전하는 방법에 있어서,
    충전기 패드로 부터 무선 전송된 전력을 전자기기가 수신하는 과정과,
    상기 무선 전력 전송방법으로 수신된 전력 또는 전압 또는 전류의 세기를 측정하는 과정과,
    상기 측정된 전력 또는 전압 또는 전류의 세기를 표시부에 표시하는 과정을 특징으로 하는 전자기기의 무선전력 전송 배터리 충전 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 측정에서 전력 또는 전압 또는 전류 중 어느 하나 이상을 측정하는 과정을 특징으로 하는 전자기기의 무선전력 전송 배터리 충전 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 측정한 값을 표시부에 수치 또는 아이콘으로 표시하는 과정을 특징으로 하는 전자기기의 무선전력 전송 배터리 충전 방법.
  21. 제 18항에 있어서
    상기 무선전력 전송을 통해 수신받는 전력 또는 전압 또는 전류의 세기를 일정시간 후 다시 측정하여 표시부에 표시하는 것을 특징으로 하는 전자기기의 무선전력 전송 배터리 충전 방법.
  22. 제 18항에 있어서
    상기 무선전력 전송을 통해 수신받는 전력 또는 전압 또는 전류의 세기를 측정 후 표시부에 표시하고 그이후 충전예상 시간을 카운트다운 하는 것을 특징으로 하는 전자기기의 무선전력 전송 배터리 충전 방법.
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