KR20230071658A - Battery pack device that has both of transmitter and receiver functions of wireless power transfer - Google Patents

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KR20230071658A
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Abstract

본 발명은 무선 전력전송 기능을 내장한 배터리 팩에서 무선전력전송 송신 부 안테나와 무선전력전송 수신부 안테나는 모두 구비하고, 내부에 충방전이 가능한 배터리를 내장하여, 외부의 충전기에서 무선으로 전력을 공급받고, 또한 외부의 단말기에 무선으로 전력을 공급할 수 있는 기능을 가진 배터리 팩 장치에 관한 것이다. 이렇게 양방향 무선 전력전송이 가능하게 되므로, 외부에 충전을 위한 단자가 필요없고, 방수 방진이 가능한 밀폐형 기구물을 구현할 수 있다.According to the present invention, a battery pack having a built-in wireless power transmission function includes both a wireless power transmission transmitter antenna and a wireless power transmission receiver antenna, and a battery capable of charging and discharging is embedded therein to supply power wirelessly from an external charger. A battery pack device having a function of receiving and wirelessly supplying power to an external terminal. Since bi-directional wireless power transmission is possible in this way, an external charging terminal is not required, and a sealed appliance capable of waterproofing and dustproofing can be implemented.

Description

무선전력전송 송신과 무선전력전송 수신 기능을 모두 구비한 배터리 팩 장치 {Battery pack device that has both of transmitter and receiver functions of wireless power transfer}A battery pack device having both wireless power transmission and wireless power transmission and reception functions {Battery pack device that has both of transmitter and receiver functions of wireless power transfer}

본 발명은 배터리를 사용하는 소형 전자 기기에서, 무선전력전송 수신 기능을 이용해 배터리 충전을 하고, 충전된 배터리 에너지를 무선전력전송 송신 기능을 이용해 전자 기기에 송신하는 기능을 겸비한 배터리 장치에 관한 것이다. 일반적인 배터리 내장 전자 기기는 충전 단자로 인해 완벽한 방수 방진을 구현하기 어렵고, 오랜 시간 사용을 위한 대용량 배터리를 장착하는데 있어서도 충전용 단자로 인해 방수 방진 구현이 어렵다. 이에 본 발명에서 제시하는 무선전력전송 수신과 무선전력전송 송신을 겸비한 대용량 배터리 팩을 사용하여, 외부에 노출되는 단자를 없애고, 완벽한 방수 방진을 구현하기 위한 방법을 제시한다The present invention relates to a battery device having a function of charging a battery using a wireless power transmission/receiving function in a small electronic device using a battery and transmitting the charged battery energy to an electronic device using a wireless power transmission/transmission function. It is difficult to implement perfect waterproofing and dustproofing due to the charging terminal of a general battery-embedded electronic device, and it is difficult to implement waterproofing and dustproofing due to the charging terminal even when installing a large-capacity battery for a long time use. Therefore, we propose a method for realizing perfect waterproof and dustproofing by eliminating terminals exposed to the outside by using a large-capacity battery pack that combines wireless power transmission reception and wireless power transmission transmission proposed in the present invention.

IoT 기기를 비롯한 배터리를 사용하는 모든 전자 기기에 있어 사용가능 시간의 증대에 대한 요구는 지속되고 있다. 그러나 배터리 기술의 향상과 고효율 저전력 설계와 같은 시도만으로는 만족스러운 결과를 얻지 못하고 있다. 결국 언제 어디서나 충전이 용이할 뿐 아니라, 사용자의 인위적 노력을 최소화하기 위한 충전방법이 필요하다. 또한 야외에서 사용하기 위해 방수 방진이 구현된 완전한 밀폐 구조가 요구된다. 따라서 해결책으로 제시되는 것이 무선 충전인데, 현재 무선 충전은 세계적으로 세가지 방식으로 표준화 작업이 진행중이다. WPC의 Qi방식 표준은 자기 유도 방식을 사용하고, AirFuel Alliance는 A4WP 협회를 통해 자기 공진 방식을 사용하며, AirFuel 이 추진중인 또다른 방식으로 전자기파(RF) 방식이 있다. 안타깝게도 세 가지 방식 모두 무선 충전 제어를 위한 송/수신간 통식 방법이 서로 상이하여 호환되지 못한다. WPC의 Qi 방식이 현재 널리 보급되어 있으며, 핸드폰 등 대부분의 무선 충전 기기에서 사용되고 있다.In all electronic devices using batteries, including IoT devices, there is a continuing demand for an increase in usable time. However, only attempts such as improvement of battery technology and high-efficiency low-power design have not yielded satisfactory results. After all, charging is not only easy anytime, anywhere, but also requires a charging method that minimizes user's artificial efforts. In addition, a completely sealed structure that is waterproof and dustproof is required for outdoor use. Therefore, wireless charging is proposed as a solution, and wireless charging is currently being standardized in three ways worldwide. WPC's Qi method standard uses a magnetic induction method, AirFuel Alliance uses a magnetic resonance method through the A4WP association, and another method that AirFuel is promoting is an electromagnetic wave (RF) method. Unfortunately, all three methods are not compatible because communication methods between transmission and reception for wireless charging control are different from each other. The Qi method of WPC is currently widely spread and is used in most wireless charging devices such as mobile phones.

배터리를 사용하는 전자 기기는 내부에 센서, 중앙처리장치, 외부 인터페이스 장치, 통신 장치 등 각종 회로장치로 인해 배터리 용량이 허용하는 한도 내에서 일정 기간 사용이 가능하다. 배터리 용량이 다하면 외부의 충전 단자 또는 무선 충전 송신기를 통해 전기를 공급받아 내장 배터리를 충전한다.Electronic devices using batteries can be used for a certain period of time within the limit of battery capacity due to various circuit devices such as sensors, central processing units, external interface devices, and communication devices therein. When the battery capacity is exhausted, the built-in battery is charged by receiving electricity through an external charging terminal or a wireless charging transmitter.

배터리를 자주, 손쉽게 충전할 수있는 환경이면 배터리 용량이 문제가 되지 않지만, 많은 경우 배터리 충전이 어려운 경우가 있다. 예를 들어 컨테이너의 위치를 추적하는 단말기인 경우, 컨테이너가 관리자로부터 외부에 반출되어 다시 회수되기까지 해외로 이송되거나 장기간 외부 창고에 방치되는 등 수개월에서 수년간 회수가 되지 않는 경우가 있다. 이 경우 컨테이너용 단말기는 수년 간 동작할 수 있는 배터리를 보유하거나, 중간에 배터리를 충전 또는 교체하기 위한 수단을 구비해야 한다. 다른 예를 들면 방목해서 키우는 소의 건강상태를 모니터링하는 단말기인 경우, 소가 수개월 동안 초원에 방목되거나, 소가 길을 잃어 수개월 이상 찾을 수 없는 경우도 있을수 있다. 이 경우 소 모니터링 단말기는 수개월 이상 동작할 수 있는 배터리를 보유해야 할 것이다.Battery capacity is not a problem in an environment where the battery can be recharged frequently and easily, but in many cases, it is difficult to recharge the battery. For example, in the case of a terminal tracking the location of a container, the container may not be collected for several months to several years, such as being transported overseas or left in an external warehouse for a long period of time until the container is taken out from the manager and collected again. In this case, the container terminal must have a battery that can operate for several years or have a means for charging or replacing the battery in the middle. For another example, in the case of a terminal that monitors the health status of cows raised by grazing, there may be cases where the cows have been grazing in the meadow for several months or the cows have lost their way and cannot be found for more than several months. In this case, the cattle monitoring terminal should have a battery that can operate for several months or more.

또한 위에 예로 든 컨테이너용 단말기나 소 모니터링 단말기의 경우 비나 습기, 먼지 등에 항상 노출되므로 방수 방진이 요구되어 외부에 충전을 위한 단자를 구비하는 것이 불가능하므로, 무선 충전으로 유선 충전 단자를 없애면, 방수 방진을 구현하기가 용이할 것이다.In addition, in the case of the container terminal or cattle monitoring terminal mentioned above, since it is always exposed to rain, moisture, dust, etc., it is impossible to provide a terminal for external charging because it is required to be waterproof and dustproof. will be easy to implement.

배터리를 사용하는 소형 전자 기기는 IoT 분야 등에서 많이 사용되며, 각종 센서 장치, 전원 장치, 제어 장치, 표시 장치, 입력 장치, 통신 장치 등 각종 회로로 인해 내부에 배터리를 단기간에 소비할 수 밖에 없다.Small electronic devices using batteries are widely used in the field of IoT, etc., and due to various circuits such as various sensor devices, power devices, control devices, display devices, input devices, and communication devices, internal batteries are inevitably consumed in a short period of time.

[도 1]은 종래의 단자 방식의 유선 충전 시스템을 보여준다. 전통적인 배터리 내장 전자 기기는 단말기(101)라고도 불리며 유선전력수신장치(101)의 역할을 한다. 내부에는 전원을 저장하고 단말기(101)에 전기를 공급하는 배터리(104)를 내장하고 있으며, 단말기(101)의 고유 기능을 구현하기 위한 회로부(105) 및 단말기(101)의 각 기능을 통제하는 중앙처리장치인 CPU(102)가 있다. 또한 전원 입력을 위한 단자(108)를 통해서 배터리(104)를 충전하기 위한 유선전력충전부(103)가 있어서, 배터리를 적정하게 충전상태가 되도록 관리한다. 외부의 전원(106)은 일반적으로 국내인 경우 220V 교류를 사용하며, 파워어댑터(107)를 통해 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 단말기(101)에 연결한다.[Figure 1] shows a conventional terminal-type wired charging system. The traditional battery-embedded electronic device is also called a terminal 101 and serves as a wired power receiving device 101. Inside, a battery 104 for storing power and supplying electricity to the terminal 101 is embedded, and a circuit unit 105 for realizing the unique function of the terminal 101 and a control unit for controlling each function of the terminal 101 There is a CPU 102 which is a central processing unit. In addition, there is a wired power charging unit 103 for charging the battery 104 through a terminal 108 for power input, and manages the battery to be properly charged. The external power source 106 generally uses 220V alternating current in case of domestic use, and converts the alternating current power into direct current power through the power adapter 107 and connects it to the terminal 101.

[도 2]는 최근 활성화된 무선전력전송 기술을 이용한 충전시스템을 보여준다. 무선전력수신장치(201)인 단말기(201)의 제어부(202), 배터리(204), 회로부(205)는 [도 1]의 유선충전 단말기(101)의 그것과 동일하나, 전원 입력단자(108)가 없으며, 무선전력수신부(203)를 통하여 무선으로 전기에너지를 공급받아 배터리(204)를 충전한다. 무선전력송신장치(206)는 일반적으로 무선충전기(206)로도 불리며, 무선전력송신부(208) 회로를 통해 무선전력수신부(203)로 전력을 무선으로 송전하는 장치이다. 외부의 전원(201)으로부터 전기를 공급받아서 정류기(209)를 통하여 정류된 전기를 무선전력송신부(208)에 공급한다. 현재 무선충전기는 30W급 이하의 전력을 생산하는 소출력 무선충전기가 널리 보급되어 있으며, 핸드폰 등을 대상으로 유도 전기 방식의 표준인 Qi 표준이 시장을 지배하고 있는 상황이다.[Figure 2] shows a charging system using a recently activated wireless power transmission technology. The control unit 202, the battery 204, and the circuit unit 205 of the terminal 201, which is the wireless power receiver 201, are the same as those of the wired charging terminal 101 of FIG. 1, but the power input terminal 108 ) is not present, and the battery 204 is charged by receiving electrical energy wirelessly through the wireless power receiver 203. The wireless power transmitter 206 is also commonly referred to as a wireless charger 206, and is a device that wirelessly transmits power to the wireless power receiver 203 through the wireless power transmitter 208 circuit. Receives electricity from an external power source 201 and supplies the rectified electricity through the rectifier 209 to the wireless power transmitter 208. Currently, low-output wireless chargers that produce less than 30W of power are widely distributed, and the Qi standard, which is an inductive electric method for mobile phones, dominates the market.

[도 1]의 유선충전 방식은 구조가 간단하고 비용이 저렴한 반면, 충전용 단자의 노출로 인해 방수 방진을 구현하기 어렵고, 외부의 훼손에 쉽게 노출되는 단점이 있다.The wired charging method of FIG. 1 has a simple structure and low cost, but has disadvantages in that it is difficult to implement waterproof and dustproof properties due to the exposure of charging terminals and is easily exposed to external damage.

[도 2]의 무선충전 방식은 충전기 비용이 비싼 반면, 단말기에 충전용 단자를 없앨 수 있으므로, 외부 노출 부분을 없애고, 방수 방진 구조를 구현하기 손쉬운 장점이 있다.The wireless charging method of [Fig. 2] has the advantage of being easy to implement a waterproof and dustproof structure by eliminating externally exposed parts because the charging terminal can be removed from the terminal while the charger cost is high.

[도 1]과 [도 2]의 방식 모두 단말기(101, 201)의 배터리가 허용하는 만큼만 동작가능하고, 이후 반드시 배터리를 재충전해야 한다.Both the methods of [FIG. 1] and [FIG. 2] can operate only as much as the battery of the terminals 101 and 201 allows, and the batteries must be recharged afterwards.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점들 중 단말기의 충전을 위한 단자를 없애서 방수 방진을 손쉽게 구현하고, 단말기의 내장 배터리 용량에 따른 사용시간 제약을 극복해서 외부에 추가적인 보조배터리를 장착하여 끊김없이 단말기가 연속 동작하도록 하는 것을 목표로 한다.Among the problems of the prior art, the present invention easily implements waterproofing and dustproofing by eliminating the terminal for charging the terminal, overcomes the usage time limitation according to the capacity of the built-in battery of the terminal, and mounts an additional auxiliary battery to the terminal without interruption. It aims to make continuous operation.

상기 목표를 위해 본 발명에서는 불필요한 충전 단자를 제거하기 위해 무선 전력 전송 기술을 이용한 무선충전장치를 사용한다. 단말기를 충전하기 위한 충전장치 또한 배터리를 내장하고 무선충전수신부를 내장한 배터리 팩으로 구성하여 배터리 팩까지 방수 방진이 되도록 구성한다For the above object, in the present invention, a wireless charging device using wireless power transmission technology is used to eliminate unnecessary charging terminals. The charging device for charging the terminal is also composed of a battery pack with a built-in battery and a built-in wireless charging receiver, so that the battery pack is waterproof and dustproof.

본 발명에 따르면 무선전력전송 송신과 무선전력전송 수신이 모두 가능한 배터리 팩을 사용하면, 무선전력전송 수신기가 포함된 단말기와 결합하여 방수 방진을 완벽하고 손쉽게 구현할 수 있을 뿐 아니라, 배터리 팩의 용량을 단말기의 서비스 용도에 맞게 다양한 용량 및 형상으로 구현 가능해서, 단말기의 상품성 및 서비스의 연속성을 높여 준다.According to the present invention, if a battery pack capable of both wireless power transmission and wireless power transmission and reception is used, waterproofing and dustproofing can be perfectly and easily implemented by combining with a terminal including a wireless power transmission receiver, and the capacity of the battery pack can be reduced. It can be implemented in various capacities and shapes according to the service purpose of the terminal, increasing the terminal's commerciality and service continuity.

도 1은 종래의 단자 방식 유선 충전 시스템
도 2는 종래의 무선 전력전송 충전 시스템
도 3은 본 발명의 무선 전력전송 충방전 시스템
도 4는 본 발명의 무선 전력전송 배터리 팩과 단말기 예제
도 5는 본 발명의 무선 전력전송 배터리 팩의 송신부 안테나와 수신부 안테나 위치
도 6은 무선 전력전송 배터리 팩과 단말기의 결합 상태에서 측면 단면도
도 7은 송신부 안테나와 수신부 안테나의 배치에 따른 전자파 방사 패턴1 is a conventional terminal type wired charging system
2 is a conventional wireless power transmission charging system
3 is a wireless power transmission charging and discharging system of the present invention
4 is an example of a wireless power transmission battery pack and terminal of the present invention
5 is a location of a transmitter antenna and a receiver antenna of a wireless power transmission battery pack of the present invention
6 is a side cross-sectional view in a coupled state of a wireless power transmission battery pack and a terminal
7 is an electromagnetic wave radiation pattern according to the arrangement of the transmitter antenna and the receiver antenna

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. It should be noted that like elements in the drawings are indicated by like numerals wherever possible. In addition, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted.

[도 3]은 본 발명에서의 무선 전력전송 충방전 시스템을 나타낸다. 무선 전력 송수신 장치(306)는 배터리 팩(306)으로도 불리우며, [도 2] 종래의 무선 전력전송 충전 시스템과 비교해 보면, 배터리 팩(306)이 충전기(206, 301)과 단말기(201, 311) 사이에 추가되어 있는 것이다. 배터리 팩(306)은 내부에 있는 배터리(309)를 무선 전력 수신부(308)를 통해 충전기(301)의 무선 전력 송신부(303)에서 전력을 받아 충전 후, 무선 전력 송신부(310)를 통해 단말기(311)의 무선 전력 수신부(313)에 전력 전송하고, 이렇게 전송된 전력을 단말기(311)의 배터리(314) 및 회로부(315)에서 저장 및 사용한다. 배터리 팩(306)을 거치지 않고, 충전기(301)에서 단말기(311)로 직접 무선 충전이 가능하며, 이렇게 되면 [도 2]의 종래 기술과 동일한 방식이다.[Figure 3] shows a wireless power transfer charging and discharging system in the present invention. The wireless power transmission/reception device 306 is also called a battery pack 306, and compared to the conventional wireless power transmission and charging system [Fig. ) is added between them. The battery pack 306 receives power from the wireless power transmitter 303 of the charger 301 through the wireless power receiver 308 to charge the battery 309 therein, and then charges the battery 309 through the wireless power transmitter 310 to the terminal ( 311) and transmits power to the wireless power receiver 313, and stores and uses the transmitted power in the battery 314 and the circuit unit 315 of the terminal 311. Wireless charging is possible directly from the charger 301 to the terminal 311 without going through the battery pack 306, and in this case, it is the same method as the prior art of FIG. 2.

배터리 팩(306)의 무선전력수신부(308)와 무선전력송신부(310)는 WPC의 Qi규격처럼 동일한 1가지의 표준을 사용해도 되지만, 외부형상, 충전거리, 충전효율, 전자파 문제 등을 고려해 다른 방식으로 구성할 수 있다. 예를 들어 무선전력수신부(308)는 AirFuel 의 공진방식, 무선전력송신부(310)는 WPC의 Qi 유도방식으로 구성할 수도 있다.The wireless power receiver 308 and the wireless power transmitter 310 of the battery pack 306 may use the same standard as the Qi standard of WPC, but consider the external shape, charging distance, charging efficiency, and electromagnetic wave problems. can be configured in this way. For example, the wireless power receiver 308 may be configured using the resonance method of AirFuel, and the wireless power transmitter 310 may be configured using the Qi induction method of WPC.

일반적으로 무선전력기기는 그역할에 따라, 충전기(301,206)의 제어부(302,207)는 무선전력송신부에 대한 알고리즘만 내장하고 있고, 단말기(311,201)의 제어부(312,202)는 무선전력수신부에 대한 알고리즘만 내장하고 있는 것이 일반적이다. 하지만 본 발명의 배터리 팩(306)의 제어부(307)는 무선전력수신부(308)와 무선전력송신부(310)를 모두 제어해야 하므로 송신부 알고리즘과 수신부 알고리즘을 모두 구비해야 하며, 송신부와 수신부가 충돌되지 않도록 하는 안전기능이 추가되어야 한다.In general, according to the role of the wireless power device, the controllers 302 and 207 of the chargers 301 and 206 contain only algorithms for the wireless power transmitter, and the controllers 312 and 202 of the terminals 311 and 201 have only the algorithms for the wireless power receiver. It is common to do However, since the controller 307 of the battery pack 306 of the present invention must control both the wireless power receiver 308 and the wireless power transmitter 310, both the transmitter algorithm and the receiver algorithm must be provided, so that the transmitter and receiver do not collide. A safety feature must be added to prevent this.

[도 4]에 무선 전력전송 배터리 팩과 단말기 예를 보여준다. 배터리 팩(401,405, 306)과 단말기(404,406,311)는 서로 분리되는 구조이며, 모두 방수 방진을 위해 외부 단자와 같은 연결부를 없애고, 밀폐 구조로 설계한다. 배터리 팩(401,405,306)을 외부 무선충전기에서 충분히 충전한 후 단말기(404,406,311)에 결합하여 사용한다. 배터리 팩(401,405,306)의 무선전력송신부(310)에 속한 송신기 안테나(402)의 위치는 결합 후 단말기(404,406,311)의 무선전력수신부(313)에 속한 수신기 안테나(403)의 위치와 중심점이 일치하게 해야 무선 전송 효율이 최대가 되므로, 가능한 중심점이 일치하도록 설계하고, 또한 WPC의 Qi 규격에 따르면 송신기 안테나(402)와 수신기 안테나(403)의 거리도 가까울수록 효율이 좋아지므로, 두 안테나의 거리가 가깝게 되도록 설계한다. 만일 송신기 안테나(402)와 수신기 안테나(403)의 거리를 일반적인 최대 허용 이격 거리인 10mm 이내로 할 수 없는 형상이면, WPC의 Qi 규격의 유도 방식이 아닌 전송 거리가 비교적 긴 AirFuel의 공진 방식을 고려해야 할 것이다.4 shows an example of a wireless power transmission battery pack and a terminal. The battery packs 401, 405, and 306 and the terminals 404, 406, and 311 are separated from each other, and all of them are designed in an airtight structure without connecting parts such as external terminals for waterproof and dustproof. After sufficiently charging the battery packs 401, 405, and 306 in an external wireless charger, they are coupled to the terminals 404, 406, and 311 for use. The position of the transmitter antenna 402 belonging to the wireless power transmitter 310 of the battery pack 401, 405, 306 should match the position and center point of the receiver antenna 403 belonging to the wireless power receiver 313 of the terminal 404, 406, 311 after coupling. Since the wireless transmission efficiency is maximized, it is designed to match the center point as much as possible, and according to the Qi standard of WPC, the closer the distance between the transmitter antenna 402 and the receiver antenna 403 is, the better the efficiency is, so the closer the two antennas are designed to be If the distance between the transmitter antenna 402 and the receiver antenna 403 cannot be kept within 10mm, which is the general maximum allowable separation distance, it is necessary to consider the resonance method of AirFuel, which has a relatively long transmission distance, rather than the induction method of the WPC Qi standard. will be.

[도 5]는 무선 전력전송 배터리 팩의 송신부 안테나와 수신부 안테나 위치에 대한 도면 예제이다. 배터리 팩(501)의 내부를 보면 무선전력송신부(502,310) 안테나가 전면부에 위치해서 단말기(404,406,311)의 무선전력수신부(313) 안테나와 무선 전력 전송을 수행한다. 무선전력수신부(503,308) 안테나는 후면부에 위치해서 충전기(301)의 무선전력송신부(303) 안테나와 무선 전력 전송을 수행한다. 이와 같이 배터리 팩(501)내에 무선전력송신부(502, 310) 안테나와 무선전력수신부(503,308) 안테나가 같이 존재해야 하므로, 도면에서와 같이 등을 지고 서로 반대방향을 지향하도록 설계하는 것이 서로간의 간섭을 방지하고, 전송 효율을 증대하는 방법이다. 또한 금속성분의 배터리(504,309)를 두 안테나 사이에 배치하면 간섭을 최소화하는데 도움이 된다.5 is a diagram example of positions of a transmitter antenna and a receiver antenna of a wireless power transmission battery pack. Looking at the inside of the battery pack 501, the antennas of the wireless power transmitters 502 and 310 are located on the front side to perform wireless power transmission with the antennas of the wireless power receivers 313 of the terminals 404, 406, and 311. The antennas of the wireless power receivers 503 and 308 are located on the rear side and perform wireless power transmission with the antenna of the wireless power transmitter 303 of the charger 301. In this way, since the antennas of the wireless power transmitters 502 and 310 and the antennas of the wireless power receivers 503 and 308 must exist together in the battery pack 501, designing them with their backs facing each other and facing in opposite directions as shown in the drawing prevents interference between them. It is a method to prevent and increase transmission efficiency. Placing metal batteries 504 and 309 between the two antennas also helps to minimize interference.

[도 6]은 배터리 팩과 단말기가 결합한 상태에서 측면 단면도이다. 상기한 바와 같이 배터리 팩(602,501,405,306)의 무선전력수신부(603,503,308)은 배터리 팩을 충전시키기 위한 용도이므로, 단말기와 결합한 상태에서는 단말기(601,406,311)의 반대편에 위치해야 배터리 팩(602,501,405,306)과 단말기(601,406,311)의 무선전력전송에 영향을 최소화 할 수 있다. 배터리 팩(602,501,405,306)의 무선전력송신부(605,502,310)는 결합한 상태의 단말기(601,406,311)의 무선전력수신부(606,313)에 무선전력전송을 수행하므로, 두 안테나는 서로 마주보며 최소한의 거리를 유지해야 효율을 최대로 할 수 있다.[Fig. 6] is a side cross-sectional view in a state in which a battery pack and a terminal are coupled. As described above, since the wireless power receivers 603, 503, and 308 of the battery packs 602, 501, 405, and 306 are used to charge the battery pack, they must be located on the opposite side of the terminals 601, 406, and 311 in a state in which they are coupled to the battery packs 602, 501, 405, and 306 and the terminals 601, 406, and 311. can minimize the effect on wireless power transmission. Since the wireless power transmitters 605,502,310 of the battery packs 602,501,405,306 transmit wireless power to the wireless power receivers 606,313 of the terminals 601,406,311 in a coupled state, the two antennas must face each other and maintain a minimum distance to maximize efficiency. can be done with

[도 7]은 송신부 안테나와 수신부 안테나의 배치에 따른 전자파 방사 패턴을 나타낸다. 송신부 안테나(701)와 수신부 안테나(702) 사이에 전자파를 차단하는 특성을 가진 금속성 차단막이 없을 때에는, 송신부 안테나(701)의 전방(좌측)으로 지향성을 가진 전방 패턴(703)이 커다랗게 생기며, 전방 지향성을 가진 안테나라고 하더라도 후방(우측)으로 크기는 작지만 후방 패턴(705)을 생성하게 된다. 마찬가지로 수신부 안테나(702)의 전방(우측)으로 지향성을 가진 전방 패턴(706)이 커다랗게 생기며, 크기는 작지만 후방(좌측)으로 후방 패턴(704)이 생성하게 된다. 송신부 안테나(701)의 후방 패턴(705)는 수신부 안테나(702)의 특성에 영향을 미치고 성능을 저하하게 만든다. 또한 수신부 안테나(702)의 후방 패턴(704)는 송신부 안테나(701)의 성능을 저하하게 만든다. 이러한 성능 저하는 송신부 안테나(701)와 수신부 안테나(702)가 동일한 주파수 및 변조 방식을 사용하면(예를 들어 WPC의 Qi 규격을 송.수신 모두에 사용하는 경우) 더욱 증폭되므로, 이러한 상호 간섭에 의한 영향을 줄이려면 다른 주파수 및 변조 방식을 사용하면 줄어든다. 예를 들어 송신부 안테나(701)는 100~200KHz 대역을 사용하는 WPC의 Qi 유도 방식을 사용하고, 수신부 안테나(702)는 6.78MHz 대역을 사용하는 AirFuel의 공진 방식을 사용하는 식이다.7 shows an electromagnetic wave radiation pattern according to the arrangement of a transmitter antenna and a receiver antenna. When there is no metallic blocking film between the transmitter antenna 701 and the receiver antenna 702 that has the property of blocking electromagnetic waves, a large front pattern 703 with directivity is formed in front (left) of the transmitter antenna 701, Even if the antenna has a forward directivity, a rear pattern 705 is generated in the rear (right side) direction, although the size is small. Likewise, a large front pattern 706 with directivity is formed in the front (right side) of the receiver antenna 702, and a rear pattern 704 is formed in the rear (left side), although it is small in size. The back pattern 705 of the transmitter antenna 701 affects the characteristics of the receiver antenna 702 and degrades its performance. In addition, the back pattern 704 of the receiver antenna 702 degrades the performance of the transmitter antenna 701. This degradation in performance is further amplified when the transmitter antenna 701 and the receiver antenna 702 use the same frequency and modulation method (for example, when the Qi standard of WPC is used for both transmission and reception), so this mutual interference To reduce the effect of the noise, it can be reduced by using different frequencies and modulation schemes. For example, the transmitter antenna 701 uses the WPC Qi induction method using the 100-200 KHz band, and the receiver antenna 702 uses the AirFuel resonance method using the 6.78 MHz band.

[도 7]의 오른쪽에 안테나 사이에 금속성 차단막이 있을 때의 전자파 방사 패턴을 나타낸다. 송신부 안테나(707)의 전방(좌측)으로 지향성을 가진 전방 패턴(710)이 커다랗게 생기며, 후방(으측)으로는 금속성 물질(709)에 전자파가 차단되어 후방 패턴(711)이 거의 생기기 않으며, 후방에 있는 수신부 안테나(708)에 후방 패턴(711)이 도달하지 않기 때문에 수신부 안테나(708)의 성능에 영향을 주지 않는다. 마찬가지로 수신부 안테나(708)의 전방(우측)으로 지향성을 가진 전방 패턴(713)이 커다랗게 생기며, 후방(좌측)으로는 금속성 물질(709)에 차단되어 후방 패턴(712)이 거의 생기기 않으며, 후방에 있는 송신부 안테나(707)에 후방 패턴(712)이 도달하지 않기 때문에 송신부 안테나(707)의 성능에 영향을 주지 않는다.The right side of [Fig. 7] shows an electromagnetic wave radiation pattern when there is a metallic barrier between the antennas. The front pattern 710 with directivity is formed in the front (left side) of the transmitter antenna 707, and the electromagnetic wave is blocked by the metallic material 709 at the rear (left side), so the rear pattern 711 is hardly formed, Since the rear pattern 711 does not reach the receiver antenna 708 in the rear, the performance of the receiver antenna 708 is not affected. Similarly, a large front pattern 713 with directivity is formed in the front (right side) of the receiver antenna 708, and a rear pattern 712 is hardly formed because it is blocked by a metallic material 709 at the rear (left side). Since the rear pattern 712 does not reach the transmitter antenna 707 in , the performance of the transmitter antenna 707 is not affected.

306, 401, 405, 501, 602 : 배터리 팩 장치, 배터리를 내장한 무선전력전송 송수신 장치
311, 404, 406, 601 : 단말기, 무선전력 수신장치
308, 503, 603 : 배터리 팩의 무선전력수신부. 충전기에서 무선전력을 받아서 배터리를 충전
310, 502, 605 : 배터리 팩의 무선전력송신부. 단말기로 무선전력을 송신하는 장치.
307 : 제어부. 무선전력수신부와 무선전력송신부를 모두 제어할 수 있는 알고리즘을 구비.306, 401, 405, 501, 602: battery pack device, wireless power transmission/reception device with built-in battery
311, 404, 406, 601: terminal, wireless power receiver
308, 503, 603: wireless power receiver of the battery pack. Charge the battery by receiving wireless power from the charger
310, 502, 605: wireless power transmission unit of the battery pack. A device that transmits wireless power to a terminal.
307: control unit. Equipped with an algorithm that can control both the wireless power receiver and the wireless power transmitter.

Claims (2)

무선 전력 전송 수신부 회로와 안테나,
무선 전력 전송 송신부 회로와 안테나,
충방전이 가능한 2차 배터리,
무선 전력 송신과 무선 전력 수신을 모두 제어할 수 있는 기능을 구비한 제어부,
외부와 밀폐된 구조를 가진 기구물,
을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 장치a wireless power transmission receiver circuit and antenna;
wireless power transmission transmitter circuit and antenna;
A secondary battery that can be charged and discharged,
A controller having a function capable of controlling both wireless power transmission and wireless power reception;
Appliances with an externally sealed structure,
Battery pack device comprising a 제1항에 있어서,
무선 전력 전송 수신부 안테나와 무선 전력 전송 송신부 안테나가 서로 반대 방향을 지향하도록 배치하는 것,
금속성 배터리를 무선 전력 전송 수신부 안테나와 무선 전력 전송 송신부 안테나 사이에 배치하는 것,
을 특징으로 하는 배터리 팩 장치
According to claim 1,
arranging the wireless power transmission receiver antenna and the wireless power transmission transmitter antenna to face in opposite directions;
Disposing a metallic battery between a wireless power transmission receiver antenna and a wireless power transmission transmitter antenna;
Battery pack device characterized by
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