KR20070074719A - Contact-less charger having separated charging circuit part and coil part - Google Patents
Contact-less charger having separated charging circuit part and coil part Download PDFInfo
- Publication number
- KR20070074719A KR20070074719A KR1020060002615A KR20060002615A KR20070074719A KR 20070074719 A KR20070074719 A KR 20070074719A KR 1020060002615 A KR1020060002615 A KR 1020060002615A KR 20060002615 A KR20060002615 A KR 20060002615A KR 20070074719 A KR20070074719 A KR 20070074719A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- charging
- coil
- unit
- battery
- charging circuit
- Prior art date
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 11
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229920001690 polydopamine Polymers 0.000 description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
- H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
- H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
- H02J13/00006—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment
- H02J13/00022—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment using wireless data transmission
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
- H02J50/005—Mechanical details of housing or structure aiming to accommodate the power transfer means, e.g. mechanical integration of coils, antennas or transducers into emitting or receiving devices
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
- H02J50/80—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the exchange of data, concerning supply or distribution of electric power, between transmitting devices and receiving devices
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
- H02J7/0071—Regulation of charging or discharging current or voltage with a programmable schedule
-
- H04B5/79—
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
Description
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.The following drawings, which are attached to this specification, illustrate exemplary embodiments of the present invention, and together with the detailed description of the present invention, serve to further understand the technical spirit of the present invention. It should not be construed as limited to.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 충전 회로부와 코일부가 분리된 무접점 충전장치의 분해 사시도. 1 is an exploded perspective view of a contactless charging device in which a charging circuit unit and a coil unit are separated according to a preferred embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 무접점 충전장치의 내부 기능 블록도.2 is an internal functional block diagram of the contactless charging device of FIG.
도 3은 충전시작 시점으로부터 만충전 시점까지의 전력 신호와 통신 신호의 시분할 배치를 설명하기 위한 타이밍 챠트.3 is a timing chart for explaining time division arrangement of a power signal and a communication signal from a charging start time to a full charge time.
도 4는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 충전 회로부와 코일부가 분리된 무접점 충전장치의 내부 기능 블록도.4 is an internal functional block diagram of a contactless charging device in which a charging circuit unit and a coil unit are separated according to another exemplary embodiment of the present invention.
<도면의 주요 참조 부호에 대한 설명><Description of Major Reference Marks in Drawing>
110 : 코일부 111: 1차 코일110: coil portion 111: primary coil
112: 수신 안테나 152 : 정류기112: receiving antenna 152: rectifier
153: 구동 회로 155 : 제어기153: drive circuit 155: controller
156 : 수신부 156: receiver
100 : 충전 회로부와 코일부가 분리된 무접점 충전장치100: contactless charging device in which the charging circuit section and coil section are separated
본 발명은 휴대형 전자기기의 무접점 충전장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 충전 회로가 내장된 충전 회로부와, 코일이 내부에 설치되고 배터리가 놓여지는 코일부가 분리된 무접점 충전장치에 관한 것이다. The present invention relates to a contactless charging device of a portable electronic device, and more particularly, to a contactless charging device in which a charging circuit unit in which a charging circuit is embedded and a coil unit in which a coil is installed and a battery is placed are separated.
이동통신단말기, PDA 등과 같은 휴대형 전자기기에는 재충전 가능한 2차 전지(배터리)가 장착된다. 2차 전지(배터리)를 충전하기 위해서는 가정용 상용 전원을 이용하여 휴대형 전자기기의 배터리에 전기 에너지를 제공하는 별도의 충전장치가 필요하다. 통상적으로, 충전장치와 배터리에는 외부에 각각 별도의 접촉 단자가 구성되어 있어서, 두 접촉 단자를 서로 접속시키는 것에 의해 충전장치와 배터리를 전기적으로 연결한다. Portable electronic devices such as mobile communication terminals and PDAs are equipped with rechargeable secondary batteries (batteries). In order to charge a secondary battery (battery), a separate charging device for providing electrical energy to a battery of a portable electronic device using a commercial power source for home is needed. Typically, a separate contact terminal is configured on the outside of the charging device and the battery, thereby electrically connecting the charging device and the battery by connecting the two contact terminals to each other.
그러나, 이와 같이 접촉 단자가 외부에 노출되면, 미관상 좋지 않고 접촉 단자가 외부의 이물질에 오염되어 접촉 상태가 쉽게 불량해지는 문제점이 있다. 또한, 사용자의 부주의로 배터리에 단락이 발생하거나 습기에 노출되면, 충전에너지가 쉽게 소실될 수 있다. However, when the contact terminal is exposed to the outside in this way, there is a problem that the appearance is not good and the contact terminal is contaminated with external foreign matter and the contact state is easily poor. In addition, when the battery is inadvertently shorted or exposed to moisture, the charging energy may be easily lost.
이러한 접촉식 충전방식의 문제점을 해결하기 위하여, 충전장치와 배터리를 비접촉 방식으로 충전하는 무선 충전 시스템이 제안되었다. In order to solve the problem of the contact charging method, a wireless charging system for charging the charging device and the battery in a non-contact method has been proposed.
대한민국 공개특허 제 2002-57468 호, 대한민국 공개특허 제2002-57469호, 대한민국 등록특허 제363,439호, 대한민국 등록특허 제428,713호, 대한민국 공개특허 제2002-35242호, 대한민국 등록실용신안 제217,303호는 충전 모체의 1차 코일과 배터리팩의 2차 코일간의 유도 결합을 이용하여 접촉단자 없이 배터리를 충전시키는 비접촉식 충전시스템을 개시한다. Republic of Korea Patent Publication No. 2002-57468, Republic of Korea Patent No. 2002-57469, Republic of Korea Patent No. 363,439, Republic of Korea Patent No. 428,713, Republic of Korea Patent No. 2002-35242, Republic of Korea Utility Model No. 217,303 Disclosed is a non-contact charging system for charging a battery without a contact terminal by using an inductive coupling between a primary coil of a parent and a secondary coil of a battery pack.
상기 충전 모체는 교류를 직류로 변환시키는 정류기와, 배터리 팩으로부터 송신된 데이터를 수신하는 수신부와, 수신된 데이터에 따라 1차 코일에 인가되는 펄스폭 변조신호를 생성하는 구동부를 포함한다. The charging matrix includes a rectifier for converting alternating current into direct current, a receiver for receiving data transmitted from the battery pack, and a driver for generating a pulse width modulated signal applied to the primary coil according to the received data.
이러한 충전 모체는 정류기와 수신부와 구동부 등의 장치가 내부에 설치되기 때문에 그 디자인을 자유로이 변경시킬 수 없다는 문제점을 가지고 있다. 또한, 정류기와, 수신부 및 구동부 중 어느 하나에만 결함이 발생된 경우에도 충전모체 전체를 교환하여야 한다는 문제점을 가지고 있다. Such a charging matrix has a problem in that its design cannot be changed freely because devices such as a rectifier, a receiver, and a driver are installed therein. In addition, there is a problem in that the whole of the charging base must be replaced even when a defect occurs in only one of the rectifier, the receiver, and the driver.
본 발명인 충전 회로부와 코일부가 분리된 무접점 충전장치는 상기 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 코일부의 디자인을 자유로이 변경할 수 있는 무접점 충전장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다. The present invention provides a contactless charging device in which the charging circuit part and the coil part are separated to solve the above problems, and an object thereof is to provide a contactless charging device that can freely change the design of the coil part.
본 발명의 다른 목적은 충전 회로부와 코일부 중 어느 하나만을 교체하는 것이 가능한 무접점 충전장치를 제공하는 데에 있다. Another object of the present invention is to provide a contactless charging device capable of replacing only one of the charging circuit part and the coil part.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 충전 회로부 와 코일부가 분리된 무접점 충전장치는, 정류기를 포함하는 충전 회로부 및, 상기 충전 회로부로부터 공급된 전류를 이용하여 무접점으로 배터리를 충전하기 위해서 자기장을 형성하는 1차 코일을 포함하는 코일부를 구비하고, 상기 충전 회로부와 코일부는 소정 길이의 케이블에 의하여 전기적으로 서로 연결된다.In order to achieve the above object, a contactless charging device in which the charging circuit unit and the coil unit are separated in accordance with a preferred embodiment of the present invention, the charging circuit unit including a rectifier and a battery in a contactless state by using a current supplied from the charging circuit unit The coil unit includes a primary coil that forms a magnetic field to charge a magnetic field, and the charging circuit unit and the coil unit are electrically connected to each other by a cable having a predetermined length.
바람직하게, 상기 충전 회로부와 코일부가 분리되고, 상기 충전 회로부와 코일부는 선택적으로 접속 가능하다.Preferably, the charging circuit portion and the coil portion are separated, and the charging circuit portion and the coil portion are selectively connectable.
더욱 바람직하게, 상기 코일부는 배터리를 포함하는 배터리 장치와 무접점으로 결합되고, 상기 배터리 장치의 무선 송신모듈로부터 송신된 충전상태 정보를 수신하기 위한 수신 안테나를 포함하며, 상기 충전 회로부는 상기 수신 안테나에 수신된 충전상태 정보를 분석하여 1차 코일을 구동할 전력 펄스의 폭을 조절하는 구동 수단;을 포함한다.More preferably, the coil unit is coupled to a battery device including a battery in a contactless state, and includes a receiving antenna for receiving the charging state information transmitted from the wireless transmission module of the battery device, the charging circuit unit the receiving antenna And driving means for adjusting the width of the power pulse to drive the primary coil by analyzing the state of charge information received in the.
또한, 상기 구동수단은, 상기 정류기로부터의 직류 전압을 이용하여 상용 주파수(60Hz) 이상의 교류 전압을 생성하는 전압변환수단; 상기 교류 전압을 이용하여 1차 코일에 인가할 펄스폭 변조 신호를 생성하기 위한 펄스폭 변조기; 및 상기 충전상태정보를 분석하고, 상기 분석에 근거하여 상기 펄스폭 변조기를 제어하기 위한 제어기;를 포함하는 것이 바람직하다. The driving means may include: voltage conversion means for generating an AC voltage of a commercial frequency (60 Hz) or more using the DC voltage from the rectifier; A pulse width modulator for generating a pulse width modulated signal to be applied to a primary coil using the alternating voltage; And a controller for analyzing the state of charge information and controlling the pulse width modulator based on the analysis.
바람직하게, 상기 코일부는 배터리를 포함하는 배터리 장치와 무접점으로 결합되고, 상기 코일부는, 상기 배터리 장치의 무선 송신모듈로부터 송신된 충전상태 정보를 수신하기 위한 무선 수신모듈; 및 상기 무선 수신모듈에 수신된 충전상태 정보를 분석하여 1차 코일을 구동할 전력 펄스의 폭을 조절하는 구동 수단;을 포함 한다. Preferably, the coil unit is coupled to a battery device including a battery in a contactless state, the coil unit, a wireless receiving module for receiving the charging state information transmitted from the wireless transmission module of the battery device; And driving means for adjusting the width of the power pulse to drive the primary coil by analyzing the charging state information received by the wireless receiving module.
더욱 바람직하게, 상기 구동수단은, 상기 정류기로부터의 직류 전압을 이용하여 상용 주파수(60Hz) 이상의 교류 전압을 생성하는 전압변환수단; 교류 전압을 이용하여 1차 코일에 인가할 펄스폭 변조 신호를 생성하기 위한 펄스폭 변조기; 및 상기 충전상태정보를 분석하고, 상기 분석에 근거하여 상기 펄스폭 변조기를 제어하기 위한 제어기;를 포함한다. More preferably, the driving means, the voltage conversion means for generating an alternating voltage of a commercial frequency (60 Hz) or more using the DC voltage from the rectifier; A pulse width modulator for generating a pulse width modulated signal to be applied to the primary coil using an alternating voltage; And a controller for analyzing the state of charge information and controlling the pulse width modulator based on the analysis.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as having a conventional or dictionary meaning, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.
한편, 아래에서는 도 1 내지 도 4와 같은 회로 구성을 가진 충전장치를 예로 들어 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상은 상기 회로 구성을 가진 충전 장치에 한정되지 아니한다. 다시 말해, 본 발명의 기술적 사상은 대한민국 공개특허 제2002-57468호, 대한민국 공개특허 제2002-57469호, 대한민국 등록특허 제363,439호, 대한민국 등록특허 제428,713호, 대한민국 공개특허 제 2002-35242호 및, 대한민국 등록실용신안 제217,303호 등에 개시된 회로 구성을 가진 무접점 충전 장치에도 적용될 수 있다. 즉, 상기 공보에 개시된 무접점 충전장치에서 정류기 등을 포함하는 충전 회로부와 1차 코일을 포함하는 코일부를 분리한 후, 케이블을 이용하여 충전 회로부와 코일부를 서로 연결함으로써 본 발명의 기술적 사상을 적용할 수 있다. Meanwhile, the present invention will be described below by taking a charging device having a circuit configuration as shown in FIGS. 1 to 4 as an example. However, the technical idea of the present invention is not limited to the charging device having the above circuit configuration. In other words, the technical idea of the present invention is Republic of Korea Patent No. 2002-57468, Republic of Korea Patent No. 2002-57469, Republic of Korea Patent No. 363,439, Republic of Korea Patent No. 428,713, Republic of Korea Patent No. 2002-35242 and The present invention can also be applied to a contactless charging device having a circuit configuration disclosed in Korean Utility Model No. 217,303. That is, in the contactless charging device disclosed in the above publication, the charging circuit unit including the rectifier and the like and the coil unit including the primary coil are separated, and then the charging circuit unit and the coil unit are connected to each other using a cable. Can be applied.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 충전 회로부와 코일부가 분리된 무접점 충전장치의 분해 사시도이고, 도 2는 상기 무접점 충전장치의 내부 기능 블록도이다. 1 is an exploded perspective view of a contactless charging device in which a charging circuit part and a coil part are separated according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an internal functional block diagram of the contactless charging device.
도면을 참조하면, 상기 무접점 충전장치(100)는 서로 분리되고 선택적으로 접속되는 코일부(110)와 충전 회로부(150)를 구비한다. Referring to the drawings, the
상기 코일부(110)는 1차 코일(111)과, 배터리 장치(200)의 무선 송신모듈(220)(256)로부터 데이터를 수신하는 수신 안테나(112) 및, 충전 회로부(150)와의 연결을 위한 접속부재(115)를 구비한다. 코일부(110)는 배터리 장치(200)가 쉽게 안착될 수 있도록 패드 형태로 형성되는 것이 바람직하다. The
상기 1차 코일(111)과 후술하는 2차 코일(210)은 유도 결합에 의해 자기적으로 상호 커플링된다. 따라서, 2차 코일(210)이 1차 코일(111) 위에 병렬됨(juxtaposed)에 따라 1차 코일(111)에 의해 생성되는 자기장이 2차 코일(210) 내에 유도 전류를 유기하게 된다. 또한, 1,2차 코일(111)(210)은 각각 안테나(112)(220)에 의해 둘러 싸여져 있다. The
상기 수신 안테나(112)는 무선송신모듈(220)(256)로부터 전송되는 피드백 응 답 신호를 수신하여 수신부(156)에 전달한다. 이에 관해서는 아래에서 설명된다. The
상기 접속부재(115)에는 케이블(159)의 끝단에 설치된 접속단자(151)가 삽입된다. 케이블(159)은 코일부(110)와 충전 회로부(150)를 서로 연결한다. 접속부재(115)와 접속단자(151)는 일반적인 유선 충전기 등에 널리 사용되는 부재이다.A
상기 접속부재(115)와 접속단자(151)에 의하여 코일부(110)와 충전 회로부(150)가 선택적으로 접속되기 때문에 코일부(110)와 충전 회로부(150) 중 어느 하나에 결함이 발생한 경우에는 결함이 발생한 부분만을 교체할 수 있다. When the
이와 같이, 상기 무접점 충전장치(100)는 배터리(262)의 충전을 위해 필요한 정류기(152)와 구동수단(153)(155) 및 수신부(156) 등이 코일부(110)에 설치되지 않고 후술하는 충전 회로부(150)에 설치되기 때문에 코일부(110)의 크기와 디자인 등을 자유로이 변경할 수 있다는 장점이 있다.In this way, the
상기 충전 회로부(150)는 정류기(152)와, 1차 코일(111)을 구동할 전력 펄스의 폭을 조절하는 구동 수단(153)(155) 및, 케이블(159)의 끝단에 설치된 접속단자(151)를 포함한다. 상기 구동 수단은 구동 회로(153) 및, 구동 회로(153)의 작동을 제어하는 제어기(155)를 구비한다. 한편, 접속단자(151)에 관해서는 전술한 바 있다.The
상기 정류기(152)는 상용 교류 전원(10)으로부터 공급된 교류를 직류로 정류한 후, 구동 회로(153)에 전달한다. 구동 회로(153)는 정류기(152)에 의해 정류된 직류 전압을 이용하여 상용 주파수(60Hz) 이상의 고주파 교류 전압 펄스를 생성하고, 이를 1차 코일(111)에 인가하여 자기장(magnetic field)을 생성한다. 정류기 (152)에 공급되는 외부 전원으로서는 가정용의 상용 교류 전원(60Hz,220V/100V)이 가장 바람직하지만, 다른 DC 전원도 채택 가능하다.The
상기 구동 회로(153)는 다시 PWM 신호 발생기(154b)와 전력 구동부(154a)로 이루어진다. The driving
상기 전력 구동부(154a)는 소정 레벨의 직류 전압을 컨버팅하여 상용 주파수 이상의 고주파 교류 전압을 발진하는 고주파 발진회로와 펄스폭 변조된 고주파 교류 전압 펄스를 1차 코일(111)에 인가하는 것에 의해 1차 코일(111)을 구동하는 드라이브 회로를 포함한다. The
상기 PWM 신호 발생기(154b)는 고주파 교류 전압을 펄스폭 변조(PWM : pulse width modulation)시킨다. 따라서, 전력 구동부(153)의 출력단을 통해 배출되는 출력 신호는 고주파 교류 전압 펄스가 된다. 상기 고주파 교류 전압 펄스는 도 3에 도시된 것과 같은 펄스열(pulse train)이다. 상기 펄스열의 펄스폭은 제어기(155)에 의해 조절된다. 본 발명에 따른 구동 회로(153)로는 예를 들어, 스위칭 모드 파워 서프라이(SMPS: switching mode power supply)가 채택될 수 있는데, 동일한 기능과 역할을 수행할 수 있다면 다른 균등 수단이 채택될 수 있음은 물론이다.The
상기 제어기(155)는 무선 송,수신모듈(156)(112)(220)(256)을 경유하여 피드백되는 배터리의 충전상태정보에 근거하여 펄스폭 변조되는 고주파 교류 전압 펄스의 펄스폭을 조절한다. 특히, 제어기(155)는 충전 회로(250)로부터 피드백되는 응답신호가 충전시작신호인 경우, 도 3과 같이 1차 코일(111)의 구동 모드를 대기 모드에서 충전 모드로 전환한다. 또한, 충전 회로(250)로부터 피드백되는 충전상태정 보를 분석한 결과, 배터리가 만충전인 것으로 판단되면, 도 3과 같이 1차 코일의 구동 모드를 충전 모드에서 완충 모드로 전환한다. 제어기(155)는 충전 회로(250)로부터 피드백되는 응답 신호가 없는 경우, 1차 코일(111)의 구동 모드를 대기 모드로 유지한다.The
이와 같이, 충전전력 공급회로(150)의 제어기(155)는 배터리 장치(200)로부터의 응답 신호의 유,무와 그 내용에 따라 1차 코일(111)을 구동하는 모드를 대기 모드, 충전 모드 및 완충 모드로 전환한다. As such, the
상기 수신부(156)는 무선송신모듈(220, 256)로부터 전송되는 피드백 응답 신호를 복조하여 배터리(262)의 충전상태정보를 복원한다.The
본 발명의 충전 회로부(150)는 회로를 과전압으로부터 보호하기 위한 과전압 필터회로나 정류기에 의해 정류된 직류 전압을 소정 레벨의 전압으로 유지시키기 위한 정전압 회로를 더 포함할 수 있다. 상기 과전압 필터회로는 상용 교류전원(10)과 정류기(152) 사이에 배치되고, 정전압 회로는 정류기(152)와 구동 회로(153) 사이에 배치되는 것이 바람직하다.The charging
다음으로, 상기 코일부(110)로부터 전력을 공급받아 배터리(262)를 충전하는 배터리 장치(200)에 대해서 살펴본다. 배터리 장치(200)는 배터리(262)와, 배터리(262)를 충전하는 충전부(250)를 구비한다.Next, the
상기 배터리 장치(200)는 배터리가 내장된 배터리팩이나, 배터리를 내장하고 있는 휴대형 전자기기를 나타낸다. 바람직한 휴대형 전자기기로서는 셀룰러폰, PDA, MP3 플레이어 등을 들 수 있다. 배터리 장치(200)에 내장되는 배터리(262)는 재충전 가능한 전지셀로서 리튬 이온 전지나 리튬 폴리머 전지 등을 포함한다.The
상기 충전부(250)는 2차 코일(210)과, 정류기(251)와, 정전압/정전류 회로(252)와, 폴링 검출기(253)와, 제어기(255) 및, 무선송신모듈(220)(256)을 포함한다.The charging
상기 2차 코일(210)은 1차 코일(111)에 자기적으로 결합되어 유도 기전력을 발생시킨다. 상술한 바와 같이, 1차 코일(111)에 인가되는 전력 신호가 펄스폭 변조신호이기 때문에 2차 코일(210)에 유기되는 유기 기전력 역시 교류 전압 펄스열이다. 또한, 1차 코일(111)의 구동 모드에 따라 2차 코일(210)에 유기되는 교류 전압 펄스 역시 도 3과 같이 대기 모드, 충전 모드 및 완충 모드중 어느 하나의 형태를 따르게 된다.The secondary coil 210 is magnetically coupled to the
상기 정류기(251)는 2차 코일(210)의 출력단에 연결되어 2차 코일(210)에 의해 유도된 교류 전압 펄스를 일정한 레벨의 직류로 평탄화한다.The
상기 정전압/정전류 회로(252)는 소정 레벨의 직류 전압을 이용하여 배터리에 충전할 정전압과 정전류를 생성한다. 즉, 배터리의 초기 충전시점에서 정전류 모드를 유지하다가 배터리의 충전전압이 포화상태가 되면, 정전압 모드로 전환한다.The constant voltage / constant
상기 폴링 검출기(253)는 2차 코일에 의해 유도된 교류 전압 펄스의 하강 시점 즉, 폴링 시점(falling time)을 검출하는 장치이다. 이 폴링 검출 신호는 제어기(255)로 입력된다.The
상기 제어기(255)는 일종의 마이크로 프로세서로서, 폴링 검출 신호, 충전 전류, 충전 전압 등과 같은 모니터링 신호를 입력 받고, 모니터링 신호에 근거하여 정전압/정전류 회로(252)와 무선송신모듈(220)(256)을 제어한다.The
즉, 폴링 검출기(253)로부터 입력되는 폴링 검출 신호에 근거하여 펄스의 하강 시점을 파악하고, 수신 안테나(112)에 전송할 피드백 응답 신호의 전송 시점을 상기 펄스의 하강 시점에 동기화시킨다.That is, the falling time of the pulse is determined based on the falling detection signal input from the
또한, 제어기(255)는 배터리(262)의 충전 전류와 충전 전압을 상시적으로 모니터링하고, 상기 모니터링 값을 내부 메모리(미도시)에 임시 저장한다. 상기 메모리는 모니터링된 충전 전류와 충전 전압과 같은 배터리 충전상태 정보 뿐만 아니라 배터리 사양정보(제품 코드, 정격 등)도 함께 저장한다. In addition, the
또한, 제어기(255)는 배터리(262)의 충전 상태에 따라 정전압 모드와 정전류 모드를 적절히 선택, 전환한다.In addition, the
상기 무선송신모듈(220)(256)은 수신 안테나(112)에 전송할 피드백 응답 신호(충전시작신호 또는 충전상태신호)를 송신하는 송신 안테나(220)와, 충전상태정보와 같은 베이스밴드 신호를 변조하여 피드백 응답 신호를 생성하는 송신부(256)를 포함한다. The
상기 정전압/정전류 회로(252)와 배터리(262) 사이에는 배터리(262)에 과전압이나 과전류가 인가되는 것을 방지하기 위한 보호 회로(PCM)(261)가 배치된다. 보호 회로(261)와 배터리(262)는 하나의 단일 배터리 유닛(260)을 구성한다. A protection circuit (PCM) 261 is disposed between the constant voltage / constant
다음으로, 도 3을 참조하여 배터리의 충전 상태를 모드별로 나누어서 설명한다. 여기서, 설명의 편의상 상기 충전 회로부(150)와 코일부(110)는 1차 충전유닛 으로, 상기 배터리 장치(200)는 2차 충전유닛으로 정의한다. Next, with reference to Figure 3 will be described by dividing the state of charge of the battery by mode. Here, for convenience of description, the charging
상용 교류 전원(10)과 같은 외부 전원이 1차 충전유닛에 인가되면, 1차 충전 유닛의 제어기(155)가 깨어나서(wake-up) 구동 회로(153)를 제어함으로써 1차 코일(111)을 드라이브한다.When an external power source such as a commercial
즉, 제어기(155)는 2차 충전유닛으로부터 어떠한 응답도 수신되지 않는 경우, 이를 대기모드로 판단하고, 도 3과 같이 폭이 w1이고, 주기가 t1인 대기모드 전력 펄스열을 1차 코일(111)에 인가하도록 구동 회로(153)를 제어한다. 이에 따라, 1차 코일(111)은 대기모드 전력 펄스열에 대응하는 자계를 발생시키고, 이를 외부로 방사한다. 이러한 자계의 방사는 도 3에 도시된 충전시작신호가 1차 충전유닛의 무선수신모듈(112)(156)로 수신될 때까지 계속된다.That is, when no response is received from the secondary charging unit, the
배터리 장치(200)가 코일부(150)에 안착됨에 따라 1차 코일(111)과 2차 코일(210)이 자기적으로 커플링되면(도 3의 T지점), 1차 코일(111)로부터 발생된 자기장에 의해 2차 코일(210)의 출력단에도 폭이 w1이고, 주기가 t1인 대기모드 전력 펄스열이 유도된다. 상기 전력 펄스열은 그 전력량이 배터리를 충전하기에는 미약하기 때문에 2차 충전유닛의 내부 회로의 구동전원(특히, 마이크로 프로세서의 구동 전원)으로 사용된다. 즉, 대기 모드의 전력 펄스는 1차 코일(111)과 2차 코일(210)이 커플링 되기 전에는 외부로 방사되어 소비되고, 1차 코일(111)과 2차 코일(210)이 커플링 되면 마이크로 프로세서를 깨우는(wake-up) 구동 전원으로 사용된다.As the
이와 같이, 2차측에 유도 기전력이 유기되면, 2차 충전유닛의 폴링 검출기 (253)는 상기 유도 펄스의 하강 시점(또는 폴링 타임)을 체킹한다. 이때, 폴링 검출기(253)가 펄스의 하강 시점을 검출하게 되면, 폴링 검출 신호가 2차 충전유닛의 제어기(255)에 입력되고, 제어기(255)는 도 3과 같은 충전시작신호를 무선송신모듈(220)(256)을 경유하여 1차 충전유닛으로 피드백 응답한다. 즉, 보다 상세하게 설명하면, 폴링 검출 신호가 입력됨에 따라, 제어기(255)는 내부 메모리를 조회하여 충전상태정보가 존재하는지 여부를 판단한다. 이때, 메모리 내에 충전상태정보가 존재하지 않으면, 현재의 상태가 대기 모드인 것으로 판단하여 1차 충전유닛에 충전 모드로의 전환을 지시하는 충전시작신호를 응답한다.As such, when the induced electromotive force is induced on the secondary side, the
2차 충전유닛으로부터 충전시작신호를 피드백 받은 1차 충전유닛의 제어기(155)는 도 3과 같이 대기모드를 충전모드로 전환한다. 즉, 구동 회로(153)를 제어하여 1차 코일에 폭이 w2이고, 주기가 t2인 충전모드 전력 펄스열을 드라이브한다. 여기서, w2는 적어도 w1에 비해서 더 크다.The
이에 따라, 2차 코일(210)의 출력단에는 폭이 w2이고, 주기가 t2인 충전모드 전력 펄스열이 유도되고, 이 전력 펄스열을 정류하여 배터리(262)를 충전하게 된다. 배터리의 충전은 공지의 정전류 모드와 정전압 모드를 사용한다.Accordingly, a charging mode power pulse train having a width w 2 and a period t 2 is induced at the output end of the secondary coil 210, and the
한편, 2차 코일(210)의 출력단에 폭이 w2이고, 주기가 t2인 충전모드 전력 펄스열이 유도됨에 따라, 폴링 검출기(253)는 각 펄스의 하강 시점을 체킹한다. 이때, 펄스의 하강 시점이 검출되면, 제어기(255)는 미리 모니터링 되어 메모리에 저장되어 있는 충전상태정보(예를 들어, 충전 전압, 충전 전류)를 판독한다. 이렇게 판독된 충전상태정보는 무선 송신모듈(256)(220)을 경유하여 1차 충전유닛으로 피드백 응답된다.Meanwhile, as the charging mode power pulse train having a width w 2 and a period t 2 is induced at the output terminal of the secondary coil 210, the
2차 충전유닛으로부터 충전상태정보를 피드백 받은 1차 충전유닛의 제어기(155)는 이 충전상태정보를 분석하고, 이 분석 결과에 근거하여 구동회로(153)를 제어함으로써 1차 코일(111)에 인가되는 전력 펄스의 펄스폭을 조절한다.The
이때, 상기 충전상태정보를 분석한 결과, 배터리가 이미 만충전된 것으로 판단되면, 1차 충전유닛의 제어기(155)는 도 3과 같이 충전모드를 완충모드로 전환한다.At this time, as a result of analyzing the state of charge information, if it is determined that the battery is already fully charged, the
즉, 구동 회로를 제어하여 1차 코일에 폭이 w3이고, 주기가 t3인 완충모드 전력 펄스열을 드라이브한다. 여기서, w3는 w2 보다는 작고 w1과 같거나 더 큰 것이 바람직하다.That is, the driving circuit is controlled to drive a buffer mode power pulse train having a width w 3 and a period t 3 in the primary coil. Here, w 3 is preferably smaller than w 2 and equal to or greater than w 1 .
상기 완충 모드의 경우에도 펄스의 하강 시점에 충전상태정보가 2차 충전유닛으로부터 1차 충전유닛으로 피드백 되고, 1차 충전유닛의 제어기는 이 충전상태정보를 분석하여 완충모드를 계속 유지할 것인지 아니면, 충전 모드로 복귀할 것인지를 결정한다.Even in the buffer mode, the charging state information is fed back from the secondary charging unit to the primary charging unit at the time when the pulse falls, and the controller of the primary charging unit analyzes the charging state information to maintain the buffer mode, or Determines whether to return to charging mode.
상술한 바와 같이, 본 발명의 경우 1차 코일(111)과 2차 코일(210) 사이에 전달되는 전력 신호(전력 펄스열)와 무선송신모듈(256)(220)과 무선수신모듈(112)(156) 사이에 전달되는 통신 신호(피드백 응답 신호)가 서로 시간적으로 중첩되지 않도록 시분할 되어 있다. 즉, 상기 통신 신호는 전력 신호의 하강 시점에 동 기되어 전송된다. 따라서, 전력 신호와 통신 신호가 동시에 전달됨으로서 발생하게 되는 신호(특히, 통신 신호)의 간섭현상이나 왜곡 및 희석화 현상을 방지할 수 있다.As described above, in the present invention, the power signal (power pulse string) and the
또한, 본 발명의 경우, 충전 모드와 별개로 대기 모드와 완충 모드를 가진다. 따라서, 1차 코일에 의해 외부로 방사되어 소비되는 에너지를 최소화시킴으로써 기존의 무접점 충전장치에 비해 전력 소모를 절감하는 것이 가능하다.In addition, the present invention has a standby mode and a buffer mode separately from the charging mode. Therefore, by minimizing the energy consumed by being radiated to the outside by the primary coil it is possible to reduce the power consumption compared to the conventional contactless charging device.
한편, 도 4는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 무접점 충전장치(100')의 내부 기능 블록도이다. 상기 충전장치(100')는 서로 분리되고 선택적으로 접속되는 코일부(110')와 충전 회로부(150')를 구비한다. 상기 충전장치(100')에서는 구동수단(153)(155)과 수신부(156)가 코일부(110')에 내장된다. 도 4에서 도 2의 참조 부호와 동일한 부호를 가진 부재는 동일한 기능을 하는 동일한 부재이다. 4 is an internal functional block diagram of a contactless charging device 100 'according to another preferred embodiment of the present invention. The charging
즉, 코일부(110')는 1차 코일(111)과, 배터리 장치(200)의 무선 송신모듈(256)(220)로부터 데이터를 수신하는 무선 수신모듈(112)(156)과, 1차 코일(111)을 구동할 전력 펄스의 폭을 조절하는 구동 수단(153)(155)을 포함한다. 충전 회로부(150')는 교류 전원(10)으로부터 공급된 교류를 직류로 변환하는 정류기(152)를 포함한다. That is, the
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and is intended by those skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalents of the claims to be described.
상술한 바와 같이 본 발명인 충전 회로부와 코일부가 분리된 무접점 충전장치는 다음과 같은 효과를 가진다.As described above, the present invention has a contactless charging device in which the charging circuit unit and the coil unit are separated.
첫째, 코일부의 디자인을 자유로이 변경할 수 있다. First, the design of the coil portion can be changed freely.
둘째, 충전 회로부와 코일부 중 어느 하나만을 교체하는 것이 가능하다. Second, it is possible to replace only one of the charging circuit portion and the coil portion.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020060002615A KR20070074719A (en) | 2006-01-10 | 2006-01-10 | Contact-less charger having separated charging circuit part and coil part |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020060002615A KR20070074719A (en) | 2006-01-10 | 2006-01-10 | Contact-less charger having separated charging circuit part and coil part |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20070074719A true KR20070074719A (en) | 2007-07-18 |
Family
ID=38499976
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020060002615A KR20070074719A (en) | 2006-01-10 | 2006-01-10 | Contact-less charger having separated charging circuit part and coil part |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20070074719A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101050538B1 (en) * | 2009-06-16 | 2011-07-20 | (주)피티앤케이 | Wireless power charging system and its charging method |
CN103312046A (en) * | 2012-03-14 | 2013-09-18 | 株式会社理光 | Power control system and electronic apparatus |
CN114043882A (en) * | 2021-11-16 | 2022-02-15 | 桔充充(杭州)新能源有限公司 | Wireless charging system adaptive to various two-wheeled electric vehicle batteries |
KR20220144232A (en) | 2021-04-19 | 2022-10-26 | 주식회사 소매드테크놀로지 | Wireless charger with separate wireless transmitting coil |
-
2006
- 2006-01-10 KR KR1020060002615A patent/KR20070074719A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101050538B1 (en) * | 2009-06-16 | 2011-07-20 | (주)피티앤케이 | Wireless power charging system and its charging method |
CN103312046A (en) * | 2012-03-14 | 2013-09-18 | 株式会社理光 | Power control system and electronic apparatus |
CN103312046B (en) * | 2012-03-14 | 2016-01-20 | 株式会社理光 | Electric control system and electronic installation |
KR20220144232A (en) | 2021-04-19 | 2022-10-26 | 주식회사 소매드테크놀로지 | Wireless charger with separate wireless transmitting coil |
CN114043882A (en) * | 2021-11-16 | 2022-02-15 | 桔充充(杭州)新能源有限公司 | Wireless charging system adaptive to various two-wheeled electric vehicle batteries |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100792311B1 (en) | Rechargeable power supply, rechargeable device, battery device, contactless recharger system and method for charging rechargeable battery cell | |
KR100792308B1 (en) | A contact-less power supply, contact-less charger systems and method for charging rechargeable battery cell | |
US8013568B2 (en) | Contact-less chargeable battery and charging device, battery charging set, and charging control method thereof | |
KR100566220B1 (en) | Contactless battery charger | |
KR200415537Y1 (en) | Contact-less charger having wire charging part | |
EP3223386B1 (en) | Wireless power transmission device, wireless power reception device, and wireless charging system | |
EP3557775B1 (en) | Wirelesspower transmitter for excluding cross-connected wireless power receiver and method for controlling the same | |
EP3293849B1 (en) | Device and system for power transmission | |
KR101211535B1 (en) | Power receving device for wireless charging and portable electronic device having the same | |
CN107408844B (en) | Method of generating load of wireless power receiver and wireless power receiver | |
US20120193993A1 (en) | Energy efficient inductive power transmission system and method | |
US20140184149A1 (en) | Method in wireless power transmission system, wireless power transmission apparatus using the same, and wireless power receiving apparatus using the same | |
WO2008133388A1 (en) | Contactless rechargeable battery capable of lessening power loss and battery charging set having the same | |
JP6116832B2 (en) | Contactless charging system | |
KR20120009960A (en) | Wireless power transmission system, apparatus for suppying electric power wirelessly and apparatus for receiving electric power wirelessly | |
KR101063156B1 (en) | Solid state charging control device and charging control method | |
WO2014038388A1 (en) | Non-contact charging system | |
KR100896104B1 (en) | Contact-less chargeable battery in capable of load modulation and Battery charging set having the same | |
KR100903463B1 (en) | Wiress charger and Battery charging set having the same | |
KR101034740B1 (en) | Wireless power transmission system and method | |
KR20070074719A (en) | Contact-less charger having separated charging circuit part and coil part | |
KR20120137123A (en) | Charger non-contact and contact charger and controlling method thereof | |
KR20090025876A (en) | Apparatus for supplying power and battery-charging with position recognizing function and charging system thereof | |
KR20080094467A (en) | Wireless charger and battery charging set having the same | |
KR20080094468A (en) | Multi type adapter for charging contact-less chargeable battery and battery charging set having the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application |