KR100903461B1 - Wireless Charger and Battery charging set having the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전자기 유도 현상을 이용하여 무 접점으로 배터리를 충전할 수 있는 충전기와 배터리 충전 세트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 무선전력을 송신하는 충전기에서 배터리의 상태를 감지하여 충전전력을 제어할 수 있는 충전기 및 배터리 충전 세트에 관한 것이다. 본 발명에 따른 무 접점 충전기는 교류전류를 입력받아 외부 공간에 자기장을 형성하는 자기장 발생부; 상기 자기장 발생부에 고주파 교류전류를 인가하는 고주파 전력 구동부; 상기 자기장 발생부로 인가되는 전류치를 검출하는 전류검출부; 및 상기 전류검출부로부터 검출 결과를 전달받아 상기 고주파 전력 구동부를 제어하여 상기 자기장 발생부에 인가되는 고주파 교류전류의 전력을 제어하는 충전전력 제어부;를 포함한다.
무 접점, 충전기, 전류제한방식
The present invention relates to a charger and a battery charging set capable of charging a battery by a non-contact using an electromagnetic induction phenomenon. More particularly, the charging power can be controlled by sensing a state of a battery in a charger transmitting wireless power. To a charger and a battery charge set. The contactless charger according to the present invention includes a magnetic field generator for receiving an AC current to form a magnetic field in the external space; A high frequency power driver for applying a high frequency AC current to the magnetic field generating unit; A current detector detecting a current value applied to the magnetic field generator; And a charging power controller which receives the detection result from the current detector and controls the high frequency power driver to control the power of the high frequency AC current applied to the magnetic field generator.
Contactless, Charger, Current Limiting
Description
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.The following drawings attached to this specification are illustrative of preferred embodiments of the present invention, and together with the detailed description of the invention to serve to further understand the technical spirit of the present invention, the present invention is a matter described in such drawings It should not be construed as limited to.
도 1은 종래기술에 따른 무 접점 충전 방식을 채용한 배터리와 충전기의 구성을 개략적으로 도시한다.1 schematically shows a configuration of a battery and a charger employing a contactless charging method according to the prior art.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무 접점 충전기(C)와 배터리(B)의 구성을 개략적으로 도시한 블록 다이어그램이다.2 is a block diagram schematically showing the configuration of a contactless charger (C) and a battery (B) according to a preferred embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전류검출부가 측정하는 전류값의 변화를 예시하는 도면이다.3 is a diagram illustrating a change in the current value measured by the current detector according to a preferred embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 셀의 충전전류 및 충전전압의 변화를 예시하는 도면이다.4 is a diagram illustrating a change in the charging current and the charging voltage of the battery cell according to a preferred embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무 접점 충전기(C)의 구성을 보다 구체적으로 도시한 블럭 다이어그램이다.5 is a block diagram showing in more detail the configuration of a contactless charger (C) according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요 참조부호에 대한 설명><Description of main reference numerals in the drawings>
C...무 접점 충전기 B...무 점점 배터리C ... No contact charger B ... No battery
200...1차측 코일 210...고주파 전력 구동부200 ...
220...전류검출부 230...마이크로프로세서220 ...
240...전원공급부 250...AC전원공급부240 ... Power Supply 250 ... AC Power Supply
260...2차측 코일 270...정류부260 ...
280...정전압/정전류 공급부 300...배터리 셀280 ... constant voltage /
본 발명은 전자기 유도 현상을 이용하여 무 접점으로 배터리를 충전할 수 있는 충전기와 배터리 충전 세트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 무선전력을 송신하는 충전기에서 배터리의 상태를 감지하여 충전전력을 제어할 수 있는 충전기 및 배터리 충전 세트에 관한 것이다.The present invention relates to a charger and a battery charging set capable of charging a battery by a non-contact using an electromagnetic induction phenomenon. More particularly, the charging power can be controlled by sensing a state of a battery in a charger transmitting wireless power. To a charger and a battery charge set.
휴대폰, PDA, 노트북 등과 같은 개인 휴대용 장치는 충전이 가능한 배터리를 통해 전원을 공급받는다. 개인 휴대용 장치의 사용자는 배터리의 전압이 소정 레벨 이하로 떨어지면, 충전기를 이용하여 배터리를 충전한 후 다시 사용한다.Personal portable devices such as mobile phones, PDAs, notebooks, etc., are powered by rechargeable batteries. When the user of the personal portable device falls below a predetermined level, the user of the portable device charges the battery using a charger and then uses the battery again.
일반적인 개인 휴대용 장치의 배터리는 충전기에 마련된 충전 단자에 전기적으로 연결될 수 있도록 외부로 노출된 접속 단자를 구비한다. 배터리의 충전시에는 충전기의 충전 단자와 배터리의 접속 단자가 서로 접속되어 전기적으로 연결된 상태가 유지된다.A battery of a general personal portable device has an externally exposed connection terminal to be electrically connected to a charging terminal provided in a charger. When the battery is charged, the charging terminal of the charger and the connection terminal of the battery are connected to each other to maintain an electrically connected state.
그런데, 상기 충전 단자와 접속 단자는 상호 간의 접속을 위해 외부로 노출되어 있어 이물질에 의해 쉽게 오염이 되고, 충전 단자와 접속 단자가 접속되는 과정에서 양 단자의 마찰로 마모가 발생 되고, 대기 중의 수분에 의해 충전 단자와 접속 단자가 부식됨으로써 충전 단자와 접속 단자의 접속이 불량해진다는 문제가 있다. 그리고 배터리의 사용 과정에서 접속 단자의 미세한 틈을 통해 배터리 내부로 수분이 침투되면, 내부 회로의 단락에 의해 배터리가 완전히 방전되는 치명적 문제가 야기된다.However, since the charging terminal and the connection terminal are exposed to the outside for mutual connection, they are easily contaminated by foreign substances, and wear occurs due to friction between both terminals in the process of connecting the charging terminal and the connection terminal, and moisture in the air. This causes a problem that the connection between the charging terminal and the connection terminal becomes poor due to corrosion of the charging terminal and the connection terminal. If moisture penetrates into the battery through the minute gap of the connection terminal during the use of the battery, a fatal problem of completely discharging the battery is caused by a short circuit of the internal circuit.
이러한 문제를 해결하기 위해, 최근에 개인 휴대용 장치의 배터리가 전자기유도 현상에 의해 무 접점 방식으로 충전기와 결합 된 상태에서 배터리를 충전할 수 있는 무 접점 충전 기술이 제안되었다. 현재 무 접점 충전 기술은 전동 칫솔, 전기 면도기 등의 일상 생활 용품에 널리 활용되고 있다.In order to solve this problem, a contactless charging technology has recently been proposed to charge a battery in a state where a battery of a personal portable device is coupled with a charger in a contactless manner by an electromagnetic induction phenomenon. Contactless charging technology is now widely used in everyday products such as electric toothbrushes and electric shavers.
도 1은 종래기술에 따른 무 접점 충전 방식을 채용한 배터리와 충전기의 구성을 개략적으로 도시한다.1 schematically shows a configuration of a battery and a charger employing a contactless charging method according to the prior art.
도 1을 참조하면, 충전기(10)는 상용 교류 전원(20)으로부터 전원을 공급받아 고주파 교류전류를 출력하는 고주파 발생수단(30), 상기 고주파 발생수단(30)으로부터 고주파 교류전류를 인가받아 자기장(M)을 형성하는 1차측 코일(40), 및 고주파 발생수단(30)의 구동을 제어하는 구동 제어부(35)를 구비한다.Referring to FIG. 1, the
그리고, 배터리(50)는 전기에너지가 충전되는 배터리 셀(60), 1차측 코일(40)에서 발생 된 자기장(M)의 쇄교에 따라 고주파 교류전류가 유도되는 2차측 코일(70), 2차측 코일(70)에서 유도된 고주파 교류전류를 직류전류로 변환하는 정 류부(80), 정류부(80)에서 정류된 직류전류를 배터리 셀(60)에 인가하는 정전압/정전류 공급부(90), 및 배터리 셀(60)에 인가하는 전압 또는 전류를 감지하는 충전 감지부(95)를 구비한다.In addition, the
여기서, 상기 정전압/정전류 공급부(90)는 배터리 충전 장치에 널리 사용되는 공지의 회로 소자이다. 상기 정전압/정전류 공급부(90)는 충전 초기에는 배터리 셀(60)에 전류를 일정하게 공급하다가 배터리 셀(60)의 충전 전압이 서서히 증가하여 특정 기준 값을 넘어서면 전류의 공급을 줄여나가는 대신 전압을 일정하게 유지시켜 주는 기능을 수행한다.Here, the constant voltage / constant
또한, 충전 감지부(95)는 정전압/정전류 공급부(90) 및 배터리 셀(60)의 전류 및 전압을 감지하여 구동 제어부(35)에 전송하고, 이를 이용하여 구동 제어부(35)는 배터리 셀(60)의 충전상태를 확인하여 고주파 발생수단(30)의 구동을 제어한다.In addition, the
충전 감지부(95)를 구비한 배터리(50)는 휴대폰이나 PDA 등과 같은 개인 휴대용 장치에 장착되는데, 충전 감지부(95)를 구비하기 위해 배터리(50) 전체의 부피가 증가하여 배터리(50)를 소형화하는데 어려움이 있다.The
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 무 접점 배터리의 배터리 셀이 과충전 방지를 위한 별도의 제어회로를 구비하지 않고, 배터리 셀의 충전상태를 확인하여 충전전력을 실시간으로 조정할 수 있는 무 접점 충전기를 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention is to solve the above problems, the battery cell of the contactless battery is not provided with a separate control circuit for preventing overcharge, it is possible to adjust the charging power in real time by checking the state of charge of the battery cell The purpose is to provide a contact charger.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 무 접점 충전기는 교류전류를 입력받아 외부 공간에 자기장을 형성하는 자기장 발생부; 상기 자기장 발생부에 고주파 교류전류를 인가하는 고주파 전력 구동부; 상기 자기장 발생부로 인가되는 전류치를 검출하는 전류검출부; 및 상기 전류검출부로부터 검출 결과를 전달받아 상기 고주파 전력 구동부를 제어하여 상기 자기장 발생부에 인가되는 고주파 교류전류의 전력을 제어하는 충전전력 제어부;를 포함한다.In order to achieve the above object, a contactless charger according to an aspect of the present invention includes a magnetic field generating unit for receiving an AC current to form a magnetic field in the external space; A high frequency power driver for applying a high frequency AC current to the magnetic field generating unit; A current detector detecting a current value applied to the magnetic field generator; And a charging power controller which receives the detection result from the current detector and controls the high frequency power driver to control the power of the high frequency AC current applied to the magnetic field generator.
상기 자기장 발생부는 양단에 고주파 교류전류가 인가되는 코일이고, 상기 충전전력 제어부는 상기 전류검출부로부터 수신한 전류치의 변화를 모니터링하여 고주파 전력 구동부의 구동을 제어하는 마이크로프로세서일 수 있다.The magnetic field generating unit may be a coil to which high frequency alternating current is applied to both ends, and the charging power control unit may be a microprocessor controlling the driving of the high frequency power driving unit by monitoring a change in the current value received from the current detecting unit.
상용 교류 전류를 입력받아 직류로 변환한 후 상기 고주파 전력 구동부로 공급하는 전원 공급부;를 포함하고, 상기 고주파 전력 구동부는, 상기 마이크로프로세서로부터 펄스구동신호를 입력받아 펄스신호를 출력하는 펄스신호 발생부; 및 상기 펄스신호를 입력받아 상기 전원 공급부로부터 입력되는 직류전류를 고속으로 스위칭하여 펄스 형태의 고주파 교류전류를 생성하는 전력 구동부;를 포함한다.And a power supply unit for converting a commercial AC current into a direct current and supplying the same to the high frequency power driver, wherein the high frequency power driver includes a pulse signal generator for receiving a pulse driving signal from the microprocessor and outputting a pulse signal. ; And a power driver for receiving the pulse signal to generate a high frequency AC current in the form of a pulse by switching a DC current input from the power supply at a high speed.
상기 마이크로프로세서는 펄스 전류의 폭, 펄스 전류의 주파수, 펄스의 진폭 또는 펄스의 수를 변조하여 충전전력을 조정하는 것이 바람직하다.The microprocessor adjusts the charging power by modulating the width of the pulse current, the frequency of the pulse current, the amplitude of the pulse or the number of pulses.
상기 전원 공급부는, 상용 교류전류를 입력받아 과전압 전류를 차단하는 과전압차단 필터부; 상기 필터부를 통과한 교류전류를 정류하여 직류전류로 변환하는 정류부; 및 상기 변환된 직류전류를 상기 전력 구동부에 정전압으로 출력하는 정전압 공급부;를 포함할 수 있다.The power supply unit may include: an overvoltage cutoff filter unit configured to receive a commercial AC current and cut off an overvoltage current; A rectifying unit rectifying the AC current passing through the filter unit and converting the AC current into a DC current; And a constant voltage supply unit configured to output the converted DC current to the power driving unit at a constant voltage.
상기 고주파 전력 구동부는 자기장 발생부에 고주파 교류전류를 단속적으로 인가하는 것이 바람직하다.Preferably, the high frequency power driving unit intermittently applies a high frequency AC current to the magnetic field generating unit.
본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 충전 세트는 무 접점 충전 배터리와 무 접점 충전기를 포함하며, 상기 배터리는 외부의 무 접점 충전기에서 단속적으로 발생되는 자기장에 의해 고주파 교류전류가 단속적으로 유도되는 고주파 교류전류 유도부; 상기 유도된 고주파 교류전류를 입력받아 직류전류로 변환하는 정류부; 및 상기 정류부로부터 직류전류를 입력받아 정전압-정전류 모드로 배터리 셀에 충전전력을 공급하는 정전압/정전류 공급부;를 포함하고, 상기 충전기는 교류전류를 입력받아 외부 공간에 자기장을 형성하는 자기장 발생부; 상기 자기장 발생부에 고주파 교류전류를 인가하는 고주파 전력 구동부; 상기 자기장 발생부로 인가되는 전류치를 검출하는 전류검출부; 및 상기 전류검출부로부터 검출 결과를 전달받아 상기 고주파 전력 구동부를 제어하여 상기 자기장 발생부에 인가되는 고주파 교류전류의 전력을 제어하는 충전전력제어부;를 포함한다.Battery charging set according to another aspect of the present invention includes a contactless charging battery and a contactless charger, the battery is a high-frequency alternating current in which the high-frequency alternating current is intermittently induced by a magnetic field generated intermittently in an external contactless charger Induction part; A rectifier for receiving the induced high frequency AC current and converting the current into a DC current; And a constant voltage / constant current supply unit configured to receive a DC current from the rectifier and supply charging power to a battery cell in a constant voltage-constant current mode, wherein the charger includes a magnetic field generator configured to receive an alternating current to form a magnetic field in an external space; A high frequency power driver for applying a high frequency AC current to the magnetic field generating unit; A current detector detecting a current value applied to the magnetic field generator; And a charging power control unit which receives the detection result from the current detection unit and controls the high frequency power driver to control the power of the high frequency AC current applied to the magnetic field generating unit.
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.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무 접점 충전기(C)와 배터리(B)의 구성을 개략적으로 도시한 블록 다이어그램이다.2 is a block diagram schematically showing the configuration of a contactless charger (C) and a battery (B) according to a preferred embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무 접점 충전기(C)는, 1차측 코일(200), 고주파 전력 구동부(210), 전류검출부(220), 마이크로 프로세서(230) 및 전원공급부(240)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the contactless charger C according to the embodiment of the present invention may include a
상기 고주파 전력 구동부(210)는 고속의 스위칭 동작을 통해 1차측 코일(200)에 수십 KHz의 고주파 교류전류를 인가하여 자기장을 발생시킨다. 예를 들어, 상기 고주파 전력 구동부(210)는 80KHz의 고주파 교류전류를 1차측 코일(200)에 인가한다. 1차측 코일(200)에 고주파 교류전류에 의해 자기장이 발생 되면, 전자기 유도현상에 의해 충전전력이 배터리(B) 측에 무 접점 방식으로 전달된다.The high
바람직하게, 상기 고주파 전력 구동부(210)로는 공지의 SMPS(Switching Mode Power Supply)가 채용될 수 있는데, 본 발명이 이에 한하는 것은 아니다.Preferably, a known switching mode power supply (SMPS) may be employed as the high
전류검출부(220)는 고주파 전력 구동부(210)가 1차측 코일(200)에 공급하는 전류 값을 지속적으로 측정하여 마이크로프로세서(230)로 제공한다. 예컨대, 전류검출부(220)는 1차측 코일에 흐르는 전류를 검출할 수 있는 통상의 전류센싱회로 형태로 구성될 수 있다.The
마이크로프로세서(230)는 충전기(C)의 전반적인 동작을 제어하며, 특히 전류검출부(220)로부터 전류값을 수신하여 고주파 전력 구동부(210)를 제어하여 1차측 코일(200)에 인가되는 고주파 교류전류의 전력을 조정한다.The
바람직하게, 마이크로프로세서(230)는 고주파 전력 구동부(210)를 제어하여 고주파 펄스의 폭을 변조(Pulse Width Modulation)하거나, 펄스의 주파수를 변조(Pulse Frequency Modulation)하거나, 펄수의 수를 변조(Pulse Number Modulation)하거나, 펄스의 진폭을 변조(Pulse Amplitude modulation)하여 고주파 교류전류의 전력을 조정한다. 그러면, 배터리(B) 측에 전달되는 충전전력의 레벨이 조정됨으로써 배터리(B) 내부의 회로 손상을 방지할 수 있다.Preferably, the
전원 공급부(240)는 상용 교류전류(250)를 입력받아 직류전류로 변환한 후 상기 고주파 전력 구동부(210)와 상기 마이크로프로세서(230)에 동작 전원을 공급한다.The
본 발명의 실시예에 따른 무 접점 배터리(B)는 2차측 코일(260), 정류부(270), 및 정전압/정전류 공급부(280)를 포함하는 충전회로 모듈과, 이 충전회로 모듈에 의해 충전이 이루어지는 배터리 셀(300)을 포함한다.The contactless battery B according to an exemplary embodiment of the present invention includes a charging circuit module including a
상기 2차측 코일(260)은 충전기(C)에 구비된 1차측 코일(200)에 고주파 교류전류가 인가되는 동안 전자기 유도 현상에 의해 고주파 교류전류를 발생시킨다. 이 때, 2차측 코일(260)에 유도되는 고주파 교류전류의 크기는 2차측 코일(260)에 쇄교되는 자속에 비례한다.The
정류부(270)는 2차측 코일(260)에서 유기된 고주파 교류전류를 평활하여 직 류전류로 변환한다.The
정전압/정전류 공급부(280)는 정류된 직류전류를 배터리 셀(290)에 인가하여 배터리 셀(300)을 충전하되, 충전 초기에는 정전류 모드로 배터리 셀(300)을 충전하다가 충전전압이 일정한 기준을 넘어서면 전류를 줄여주는 대신 충전전압을 일정하게 유지해 주는 정전압 모드에서 배터리 셀(300)을 충전한다.The constant voltage / constant
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전류검출부(220)가 측정하는 전류값의 변화를 예시하는 도면이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 셀의 충전전류 및 충전전압의 변화를 예시하는 도면이다.3 is a diagram illustrating a change in the current value measured by the
도 3 및 도 4를 참조하면, 무 접점 충전기(C)의 충전영역에 충전이 필요한 배터리(B)가 놓여지면, 배터리(B)의 충전이 진행되므로 고주파 전력 구동부(210)의 부하전류가 증가하게 되고, 배터리(B)의 충전이 완료되면, 고주파 전력 구동부(210)의 부하전류가 감소하게 된다. 따라서, 마이크로프로세서(230)는 전류검출부(220)로부터 수신하는 전류값의 변화를 확인하여 충전영역에 배터리(B)가 놓여지지 않은 상태(이하, 충전대기상태), 배터리(B)의 충전이 진행되고 있는 상태(이하, 충전진행상태), 및 배터리(B)의 충전이 완료된 상태(이하, 충전완료상태)를 판단하고, 충전대기상태, 충전진행상태, 및 충전완료상태를 고려하여 고주파 전력 구동부(210)를 제어하여 1차측 코일(200)에 공급하는 전력값을 조절한다.3 and 4, when the battery B requiring charging is placed in the charging region of the contactless charger C, since the charging of the battery B proceeds, the load current of the high
상기 충전진행상태에서는 배터리 셀(300)이 정전압/정전류 공급부(280)에 의해 정전압/정전류 모드로 충전되므로, 배터리 셀(300)의 충전에 필요한 충전전류의 값이 일정하게 유지된다. 그 후, 배터리 셀(300)의 전압이 정전압/정전류 공급부 에 세팅된 기준치(충전완료전압)를 초과하면, 충전전류의 값은 서서히 하강하고 충전전압 값은 일정하게 유지된다. 충전전류의 값이 하강함에 따라, 무 접점 배터리(B)는 배터리 셀(300)의 충전을 위한 전력을 더 적게 소모하게 된다. 결국, 무 접점 충전기(C)의 마이크로프로세서(230)는 1차측 코일(200)에 공급되는 전류 변화를 감지하여 베터리 셀(300)의 충전상태를 판단하고, 고주파 전력 구동부(210)의 구동을 제어할 수 있다.In the charging progress state, since the
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무 접점 충전기(C)의 구성을 보다 구체적으로 도시한 블럭 다이어그램이다.5 is a block diagram showing in more detail the configuration of a contactless charger (C) according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 전원공급부(240)는 상용 교류 전원(250)으로부터 인가되는 과전압을 차단하는 과전압 차단 필터부(240a)와, 과전압 차단 필터부(240a)를 통과한 교류전류를 직류전류로 변환하는 정류부(240b)와, 정류된 직류전류를 입력받아 마이크로프로세서(230)와 고주파 전력 구동부(210)에 정전압으로 공급하는 정전압 공급부(240c)를 포함한다.Referring to FIG. 5, the
상기 고주파 전력 구동부(210)는 마이크로프로세서(230)로부터 펄스구동신호를 입력받아 펄스 신호를 생성하는 펄스 신호 발생부(Pulse Width Modulation: 210a)와, 펄스 신호 발생부(210a)로부터 출력되는 펄스 신호에 의해 정전압 공급부(240c)로부터 입력되는 정전압 직류전류를 고속으로 스위칭함으로써 고주파 교류전류를 생성하여 1차측 코일(200)에 인가하는 전력 구동부(210b)를 포함한다.The high frequency
이하에서는 전술한 구성요소를 참조하여 본 발명에 따른 무 접점 충전 제어 방법을 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the contactless charging control method according to the present invention will be described in detail with reference to the above-described components.
먼저 비 충전 모드의 경우, 충전기(C)의 고주파 전력구동부(210)는 마이크로프로세서(230)의 제어에 따라 일정한 시간 간격으로 고주파 교류전류를 짧은 시간 동안 1차측 코일(200)에 인가한다. 예를 들어, 1초 간격으로 50ms 동안 80KHz의 고주파 교류전류 인가한다. 그러면, 1차측 코일(200)은 고주파 교류전류가 인가될 때마다 주변에 자기장을 형성한다.First, in the non-charging mode, the high
사용자는 배터리(B)의 충전을 위해 배터리(B)를 충전기(C) 상에 위치시킨다. 배터리(B)가 위치된 이후에, 충전기(C)의 1차측 코일(200)에 고주파 교류전류가 소정 시간 동안 인가되면 1차측 코일(200)에 자기장이 발생되고, 그 결과 배터리(B)의 2차측 코일(270)에 자속이 쇄교된다. The user places the battery B on the charger C for charging the battery B. After the battery B is positioned, when a high frequency alternating current is applied to the
상기 1차측 코일(200)에 고주파 교류전류가 인가되는 동안은 전자기 유도현상에 의해 배터리(B)의 2차측 코일(260)에서도 고주파 교류전류가 유도된다. 이렇게 고주파 교류전류의 유도가 지속되는 시간은 상기 1차측 코일(200)에 고주파 교류전류의 인가가 지속되는 시간과 실질적으로 같다.While the high frequency AC current is applied to the
상기 2차측 코일(260)에 유도된 고주파 교류전류는 정류부(270)에 의해 직류전류로 변환된 후, 정전압/정전류 공급부(280)를 거쳐 배터리 셀(300)로 인가된다. 그러면, 배터리 셀(300)의 충전이 점차적으로 이루어지면서 배터리 셀(300)의 양단 전압이 만 충전 상태가 될 때까지 상승한다.The high frequency AC current induced in the
정전압/정전류 공급부(290)는 배터리 셀(300)의 충전 전압이 어느 정도 상승할 때까지는 정전류 모드로 일정한 전류를 공급하여 배터리 셀(300)을 충전하였다가 배터리 셀(300)의 전압이 소정 레벨 이상 증가하면 정전압 모드에서 배터리 셀(300)을 충전한다. 정전압 모드에서 배터리 셀(300)을 충전할 경우, 배터리 셀(300)에 공급되는 전류는 점차적으로 감소하게 된다.The constant voltage / constant current supply unit 290 charges the
정전압/정전류 공급부(290)가 공급하는 전류가 감소하게 됨에 따라, 배터리(B) 측의 사용전류가 감소하게 된다. 결국, 1차측 코일(200)에서 전송하는 전력의 사용량이 감소하게 되고, 마이크로프로세서(230)는 전류검출부(220)로부터 수신한 전류값에 기초하여 배터리 셀(300)이 충전이 완료되었음을 확인하여 고주파 전력 구동부(210)를 제어하여 1차측 코일(200)에 인가되는 고주파 교류전류의 전력을 미리 정한 레벨만큼 낮춘다.As the current supplied by the constant voltage / constant current supply unit 290 decreases, the use current of the battery B side decreases. As a result, the amount of power transmitted from the
상기와 같이 1차측 코일(200)에 인가되는 고주파 교류전류의 전력이 감소 되면, 전자기 유도현상에 의해 2차측 코일(260)에 유도되는 고주파 교류전류의 전력도 함께 감소한다.As described above, when the power of the high frequency AC current applied to the
위와 같은 방법의 피드백 제어를 통해 무 접점 충전 배터리(B)에 별도의 과충전을 위한 방지장치를 구비하지 않더라도, 정전압/정전류 공급부(280)가 공급하는 전류 또는 전압을 적정한 레벨로 유지할 수 있어 배터리 셀(300)이 과충전되는 것을 방지할 수 있다.Through the feedback control of the above method, even if the contactless charging battery (B) does not have a separate overcharge prevention device, the current or voltage supplied by the constant voltage / constant
이상에서 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.Although the present invention has been described above by means of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and will be described below by the person skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of the claims.
본 발명에 따르면, 무 접점 충전기가 배터리 셀의 충전상태를 확인하여 충전전력을 실시간으로 조정해 줌으로써 무 접점 배터리의 배터리 셀이 과충전되는 것을 방지할 수 있다.According to the present invention, the contactless charger checks the state of charge of the battery cell and adjusts the charging power in real time, thereby preventing overcharging of the battery cell of the contactless battery.
무 접점 배터리의 배터리 셀이 과충전 방지를 위한 별도의 제어회로를 구비하지 않아도 되므로, 무 접점 배터리의 소형화를 구현할 수 있다.Since the battery cell of the contactless battery does not have to have a separate control circuit for preventing overcharging, it is possible to realize miniaturization of the contactless battery.
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