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KR20130099445A - 무선 충전 제어 방법 및 이를 적용한 무선 충전 장치 - Google Patents

무선 충전 제어 방법 및 이를 적용한 무선 충전 장치 Download PDF

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KR20130099445A
KR20130099445A KR1020120020957A KR20120020957A KR20130099445A KR 20130099445 A KR20130099445 A KR 20130099445A KR 1020120020957 A KR1020120020957 A KR 1020120020957A KR 20120020957 A KR20120020957 A KR 20120020957A KR 20130099445 A KR20130099445 A KR 20130099445A
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wireless power
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wireless
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강노경
최준일
원은태
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명에 따른 배터리의 충전 제어 방법은, 무선 전력 전송장치로부터의 제공받은 충전 전력을 사용하여, 무선 전력 수신장치가 배터리의 충전을 제어하는 방법에 있어서, 충전 전력을 사용하여 배터리의 충전을 개시하는 과정과, 상기 배터리의 충전 완료 여부를 확인하는 과정과, 상기 배터리의 충전이 완료됨에 대응하여, 무선전력 수신을 위해 구비된 공진기의 동작을 종료하는 과정을 포함한다.

Description

무선 충전 제어 방법 및 이를 적용한 무선 충전 장치{WIRELESS CHARGING CONTROL METHOD AND WIRELESS CHARGING APPARATUS APPLIED TO THE SAME}
본 발명은 충전 제어 방법에 관한 것으로써, 특히 서로 다른 방식에 의해 공급되는 충전 전력을 제어하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 이동 단말기가 동작하기 위해서는 전력이 지속적으로 공급되어야 한다. 이를 위해 이동 단말기에는 배터리가 장착되며, 이러한 배터리는 일반적으로 충전기를 통해 충전이 이루어진다. 이러한 충전을 위한 충전 방식에 있어 휴대성을 지원하기 위해 비접촉 방식 또는 무선 충전 방식 등에 대한 연구가 진행되어 왔다.
특히, 최근에는 근 거리에서의 유도결합을 이용하는 일반적인 무선 충전 방식에 비하여 상대적으로 먼 거리에서도 충전이 가능한 공진형 무선 전력 전송 방식이 제안되었으며, 이에 대한 연구가 진행되고 있다.
공진형 무선 전력 전송은 두 매체가 같은 주파수로 공진할 경우에 전자파가 근거리 전자장을 통해 한 매체에서 다른 매체로 이동하는 감쇄파 결합(Evanescent Wave Coupling)에 기반을 두고 있다. 전원에 연결된 충전 스테이션이 이러한 전자장을 형성하게 하고, 이 전자장 내의 MHz 대역의 같은 공진 주파수로 설계된 무선 전력 수신장치를 접근시키면 양쪽 간에 일종의 에너지 터널을 만들어 수 미터 거리에 있는 휴대용 기기를 충전시킬 수 있다. 특히, 이 에너지는 비 방사성(non-radiative)이며 자기장을 기반으로 하고 있으므로, 공진 주파수를 가진 기기가 존재할 때에만 전달된다. 따라서, 사용되지 않은 부분은 공기 중으로 퍼지는 대신 전자장으로 재흡수되기 때문에, 다른 전자파와는 달리 주변의 다른 기계나 신체에는 영향을 미치지 않는다.
본 발명은 전술한 점을 고려하여 안출된 것으로써, 하나의 무선 전력 공급장치가 복수의 무선 전력 수신장치로 무선 전력을 제공하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따른 무선 전력 전송장치로부터의 제공받은 충전 전력을 사용하여, 무선 전력 수신장치가 배터리의 충전을 제어하는 방법은, 충전 전력을 사용하여 배터리의 충전을 개시하는 과정과, 상기 배터리의 충전 완료 여부를 확인하는 과정과, 상기 배터리의 충전이 완료됨에 대응하여, 무선전력 수신을 위해 구비된 공진기의 동작을 종료하는 과정을 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따른 무선 전력 송신장치와 전자기적으로 결합하여 무선으로 전력을 공급받는 무선 전력 수신장치는, 무선 전력 송신장치의 공진 주파수와 동일한 공진 주파수로 설정되며, 상기 무선 전력 송신장치에 구비된 송전 공진기와 커플링되어 상기 송전 공진기로부터의 전력을 수신하는 수전 공진기와, 상기 수전 공진기에 연결되는 스위치와, 상기 수전 공진기를 통해 수신된 전력을 배터리로 공급하고, 상기 배터리의 충전 완료 여부를 확인하여, 상기 스위치의 동작을 제어하는 충전 제어부를 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 무선 전력 수신장치와 전자기적으로 결합하여 무선으로 전력을 공급하는 무선 전력 전송장치는, 무선 전력 수신장치의 공진 주파수와 동일한 공진 주파수로 설정되며, 상기 무선 전력 수신장치에 구비된 수전 공진기와 커플링되어 상기 수전 공진기로 전력을 제공하는 송전 공진기와, 충전 전력 제공을 요청하는 상기 무선 전력 수신장치의 충전 상태를 고려하여, 상기 송전 공진기의 동작을 제어하는 송전 제어부를 포함한다.
본 발명의 충전 제어 방법에 따르면, 무선 전력 전송장치는 충전이 완료된 배터리를 구비한 무선 전력 수신장치로 불필요하게 전력을 제공하지 않을 수 있다.
그리고, 무선 전력 전송장치는 필요한 양의 전력을 무선 전력 수신장치에 제공할 수 있어, 효율적인 충전 전력의 공급이 가능하다.
도 1은 종래기술에 따른 공진형 무선 전력 전송 시스템의 일 예시도,
도 2는 종래기술에 따른 공진형 무선 전력 전송 시스템 동작의 일 예시도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신장치의 구성을 예시하는 블록도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 제어 방법의 진행 과정을 나타내는 흐름도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송장치의 구성을 예시하는 블록도.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 특정 사항들이 나타나고 있는데 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다.
도 1은 종래기술에 따른 공진형 무선 전력 전송 시스템의 구조를 예시하고, 도 2는 종래기술에 따른 공진형 무선 전력 전송 시스템의 동작을 예시한다. 도 1을 참조하면, 무선 전력 전송장치(10)는 복수의 무선 전력 수신장치(20)로 무선으로 전력을 공급할 수 있도록 구성된다. 예컨대, 무선 전력 전송장치(10)는 제1 및 제2 무선 전력 수신장치(21, 22)로 무선으로 전력을 공급하는 상태에서, 추가로 제3 무선 전력 수신장치(23)로부터 무선 전력 공급 요청받아서 상기 제3무선 전력 수신장치(23)에 무선 전력을 공급할 수 있다. 또한 제2 및 제3무선 전력 수신장치(22, 23)가 무선 전력 전송장치(10)로부터 무선 전력을 공급받는 도중에 제1무선 전력 수신장치(21)의 충전이 완료될 수 있다. 구체적으로, 도 2에서 예시되는 바와 같이, 무선 전력 전송장치(10)는 제1 및 제2 무선 전력 수신장치(21, 22)로 무선으로 전력을 공급하는 동작을 수행한다(201단계). 이후, 추가로 제3 무선 전력 수신장치(23)가 무선 전력 전송장치(10)로 무선 전력 공급을 요청한다(202단계). 이에 따라, 무선 전력 전송장치(10)는 제1, 제2, 및 제3 무선 전력 수신장치(21, 22, 23)가 필요로 하는 충전 전력을 계산하고, 제1, 제2, 및 제3 무선 전력 수신장치(21, 22, 23)로 전송할 무선 전력의 합을 계산한다(203단계). 그리고, 203단계를 통해 계산된 무선 전력의 합을 제1, 제2, 및 제3 무선 전력 수신장치(21, 22, 23)로 전송한다(204단계). 이후, 제1 무선 전력 수신장치(21)의 충전이 완료됨에 따라, 제1 무선 전력 수신장치(21)는 무선 전력 전송장치(10)로 충전이 완료되었음을 통지한다(205단계). 이에 대응하여, 무선 전력 전송장치(10)는 제2 및 제3 무선 전력 수신장치(22, 23)가 필요로 하는 충전 전력을 계산하고, 제2 및 제3 무선 전력 수신장치(22, 23)로 전송할 무선 전력의 합을 계산한다(206단계). 그리고, 206단계를 통해 계산된 무선 전력의 합을 제2 및 제3 무선 전력 수신장치(22, 23)로 전송한다(207단계).
이와 같이, 종래기술에 따른 무선 전력 전송 시스템은 복수의 무선 전력 수신장치(20)로 무선으로 전력을 공급하기는 하지만, 복수의 무선 전력 수신장치(20) 각각에 제공되는 무선전력을 개별적으로 제어하지 못하는 문제가 있다. 또한, 무선 전력 전송장치(10)가 복수의 무선 전력 수신장치(20)로 무선으로 전력을 공급함에 있어, 복수의 무선 전력 수신장치(20) 각각이 요구하는 전력차이가 있음에도 불구하고, 무선 전력 전송장치(10)가 복수의 무선 전력 수신장치(20)가 요구하는 무선 전력의 합을 전송하도록 구성된다. 따라서, 경우에 따라서는, 무선 전력 전송장치(10)가 전송하는 전력이 무선 전력 수신장치(20)가 충전에 필요로 하는 전력보다 상대적으로 적을 수 있으며, 정상적인 충전이 진행되지 않는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로써, 무선 전력 수신장치에 구비된 수전 공진기에 온/오프 스위치를 연결하여, 무선 전력 수신장치를 제어하는 방법 및 장치를 제공한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신장치(30)의 구성을 예시하는 블록도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송장치(50)의 구성을 예시하는 블록도이다.
도 3을 참조하면, 무선 전력 수신장치(30)는 수전 공진기(31), 스위치(32), 충전 제어부(33), 및 배터리(34)를 포함한다.
수전 공진기(31)는 상기 무선 전력 전송장치(50)에 구비된 송전 공진기(51)의 공진 주파수와 동일한 공진 주파수로 설정되며, 상기 송전 공진기(51)와 커플링되어 공진한다. 무선 전력 수신장치(30)의 수전 공진기(31)가 무선 전력 송신장치(50)의 송전 공진기(51)와 커플링되어 공진됨으로써, 무선 전력이 무신 전력 송신장치(50)에서 무선 전력 수신장치(30)로 전달되어 무선 전력 수신장치(30)의 전력이 충전된다.
스위치(32)는 상기 수전 공진기(31)에 결합되며, 상기 수전 공진기(31)가 상기 무선 전력 전송장치(50)에 구비된 송전 공진기(51)와 커플링을 제어할 수 있도록 결합된다.
충전 제어부(33)는 상기 배터리(34)의 충전이 완료된 상태임에도 불구하고, 수전 공진기(31)와 배터리(34)의 연결이 지속되는 것을 방지하기 위하여, 상기 수전 공진기(31)와 배터리(34)의 연결을 차단한다. 이를 위해 상기 충전 제어부(33)는, 상기 배터리(31)의 충전이 완료되었는지를 확인하고, 충전이 완료되었을 경우, 상기 스위치(32)를 제어, 즉 스위치(32)를 오픈 또는 오프시켜서, 상기 수전 공진기(31)가 상기 무선 전력 전송장치(50)에 구비된 송전 공진기(51)와 커플링되는 것을 차단한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 제어 방법의 진행 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 401단계에서, 무선 전력 수신장치(30)는 무선 전력 전송장치(50)로부터 전송되는 전력을 수신하여 상기 배터리(34)로 충전 전력을 공급함으로써 무선 충전을 개시한다.
그리고, 402단계에서 무선 전력 수신장치(30)는 무선 충전을 진행하며 상기 배터리(34)의 전압 또는, 배터리(34)로 제공되는 충전 전류를 지속적으로 모니터링한다. 무선 전력 수신장치(30)는 403단계에서 상기 배터리(34)의 충전이 완료되었는지 여부를 확인한다.
만약 충전이 완료되었을 경우(403-예), 상기 무선 전력 수신장치(30)의 수전 공진기(31)에 결합된 스위치(32)를 오프시킨다(404단계). 이로써, 상기 수전 공진기(31)는 상기 무선 전력 전송장치(50)에 구비된 송전 공진기(51)와의 커플링이 종료된다. 그리고, 무선 전력 수신장치(30)는 무선 전력 전송장치(50)로부터 더 이상 무선 전력을 공급받지 않는다.
이에 따라, 무선 전력 전송장치(50)는 자신이 제공할 수 잇는 충전 전력을 지속적으로 제공하더라도, 충전이 완료된 배터리(34)를 구비한 무선 전력 수신장치(30)로 불필요하게 전력을 제공하지 않을 수 있다.또한 상기와 같이, 불필요한 충전이 일어나지 않으므로, 무선 전력 전송장치(50)는 충전이 필요한 무선 전력 수신장치(30)로 집중적으로 전력을 제공할 수 있어 다수의 무신 전력 수신장치들(30)에 효율적으로 충전 전력을 공급할 수 있게 된다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송장치(50)는 송전 공진기(51) 및 송전 제어부(53)를 구비한다.
송전 공진기(51)는 소정의 공진 주파수, 예컨대 무선 전력 수신장치(30)에 구비된 수전 공진기(31)와 동일한 공진 주파수로 설정되며, 상기 공진 주파수에 무선 전력을 실어 전송한다.
송전 제어부(53)는 상기 송전 공진기(51)의 동작을 제어하여, 무선 전력 수신장치(30)로의 전력 전송을 제어한다. 구체적으로, 송전 제어부(53)는 상기 송전 공진기(51)를 통해 전송되는 무선 전력을 모니터링하여, 무선 전력 수신장치(30)로 무선 전력이 전송되는지 여부를 확인한다. 무선 전력 수신장치(30)의 수전 공진기(31)가 송전 공전기(51)와 커플링되지 않아 무선 전력 수신장치(30)로 무선 전력이 전혀 전송되고 있지 않는 경우, 송전 제어부(53)는 상기 송전 공진기(51)의 동작을 정지시킨다. 또한, 송전 제어부(53)는 무선 전력 수신장치(30)와의 통신을 통해, 무선 전력 수신장치(30)로부터 충전 전력 제공 요청을 수신할 수 있다. 송전 제어부(53)는 무선 전력 수신장치(30)로의 전력 전송의 허가 여부를 확인하고, 전력 전송이 허가된 무선 전력 수신장치(30)에 선택적으로 무선 전력을 제공할 수 있다.
본 실시예에서는 송전 제어부(53)가 상기 송전 공진기(51)를 통해 전송되는 무선 전력을 모니터링하여 무선 전력 수신장치(30)로의 전력 전송을 제어하는 것을 예시하였으나, 다른 실시예에 따라 송전 제어부(53)는 무선 전력 수신장치(30)와의 통신을 통해 전력을 제공받는 적어도 하나의 무선 전력 수신장치(30)로부터 충전이 완료되었음을 지시하는 메시지를 수신할 수 있다. 이와 같은 경우, 무선 전력 송신장치(50)의 송전 제어부(53)는 해당 무선 전력 수신장치(30)로의 전력 공급 동작을 정지시킬 수 있다. 실시예에 따라 송전 제어부(53)는, 충전을 하고 있는 모든 무선 전력 수신장치(30)로부터 상기 충전이 완료되었음을 지시하는 메시지를 수신하면, 송전 공진기(51)의 동작을 중지시킬 수 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 상세히 기술되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 앞으로의 실시예 들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.
30: 무선 전력 수신장치 31: 수전 공진기
32: 스위치 34: 충전 제어부
34: 배터리 50: 무선 전력 송신장치
51: 송전 공진기 52: 송전 제어부

Claims (10)

  1. 무선 전력 전송장치로부터의 제공받은 충전 전력을 사용하여, 무선 전력 수신장치가 배터리의 충전을 제어하는 방법에 있어서,
    충전 전력을 사용하여 배터리의 충전을 개시하는 과정과,
    상기 배터리의 충전 완료 여부를 확인하는 과정과,
    상기 배터리의 충전이 완료됨에 대응하여, 무선전력 수신을 위해 구비된 공진기의 동작을 종료하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 충전 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 공진기의 동작을 종료하는 과정은,
    상기 공진기에 연결된 동작 스위치를 오프시키는 것임을 특징으로 하는 배터리의 충전 제어 방법.
  3. 무선 전력 송신장치와 전자기적으로 결합하여 무선으로 전력을 공급받는 무선 전력 수신장치에 있어서,
    무선 전력 송신장치의 공진 주파수와 동일한 공진 주파수로 설정되며, 상기 무선 전력 송신장치에 구비된 송전 공진기와 커플링되어 상기 송전 공진기로부터의 전력을 수신하는 수전 공진기와,
    상기 수전 공진기에 연결되는 스위치와,
    상기 수전 공진기를 통해 수신된 전력을 배터리로 공급하고, 상기 배터리의 충전 완료 여부를 확인하여, 상기 스위치의 동작을 제어하는 충전 제어부를 포함함을 특징으로 하는 무선 전력 수신장치.
  4. 무선 전력 수신장치와 전자기적으로 결합하여 무선으로 전력을 공급하는 무선 전력 전송장치에 있어서,
    무선 전력 수신장치의 공진 주파수와 동일한 공진 주파수로 설정되며, 상기 무선 전력 수신장치에 구비된 수전 공진기와 커플링되어 상기 수전 공진기로 전력을 제공하는 송전 공진기와,
    충전 전력 제공을 요청하는 상기 무선 전력 수신장치의 충전 상태를 고려하여, 상기 송전 공진기의 동작을 제어하는 송전 제어부를 포함함을 특징으로 하는 무선 전력 전송장치.
  5. 제4항에 있어서, 상시 송전 제어부는,
    상기 무선 전력 수신장치로 무선 전력이 전송되는지 여부를 확인하고, 이에 대응하여 상기 송전 공진기의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송장치.
  6. 제5항에 있어서, 상시 송전 제어부는,
    상기 무선 전력 수신장치로 무선 전력이 전혀 전송되지 않는 경우, 상기 송전 공진기의 동작을 정지시키는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상시 송전 제어부는,
    상기 무선 전력 수신장치와의 통신을 통해, 상기 송전 공진기의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송장치.
  8. 제7항에 있어서, 상시 송전 제어부는,
    무선 전력을 제공받는 모든 무선 전력 수신장치로부터 충전이 완료되었음을 지시하는 메시지를 수신함에 따라, 상기 송전 공진기의 동작을 정지시키는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송장치.
  9. 제7항에 있어서, 상시 송전 제어부는,
    상기 무선 전력 수신장치로부터 충전 전력 제공을 요청하는 메시지를 수신하고, 상기 송전 공진기의 동작을 개시하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송장치.
  10. 제9항에 있어서, 상시 송전 제어부는,
    충전 전력 제공을 요청하는 무선 전력 수신장치에 대한 허가 여부를 확인하고, 전력 전송이 허가된 무선 전력 수신장치에 선택적으로 무선 전력을 제공하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송장치.
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Patent event date: 20120229

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