KR101228105B1 - Wireless charging system and the control method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 무접점 충전 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로, 특히 충전 패드에 놓인 충전 기기의 위치에 따라 달라지는 충전 주파수를 검출하여 그에 따른 충전 전류를 제어함으로써 발열에 따른 화재 위험을 방지할 수 있는 무접점 충전 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a contactless charging system and a method of controlling the same, and in particular, by detecting a charging frequency that varies depending on a position of a charging device placed on a charging pad and controlling a charging current according thereto, a fire hazard due to heat generation can be prevented. It relates to a contact charging system and a control method thereof.
일반적으로 휴대폰, PDA, PMP, DMB단말기, MP3 또는 노트북과 같은 휴대용 장치들은 이동하면서 사용하기 때문에 일반 가정 전원을 직접 꽂아서 전원을 공급받을 수 없어, 일회용 배터리를 장착하거나 충방전이 가능한 배터리가 장착되는 것이다.In general, mobile devices such as mobile phones, PDAs, PMPs, DMB terminals, MP3s, and laptops are used while moving, so they cannot be powered by directly plugging in general home power. will be.
그러나 이러한 휴대용 장치의 배터리에 전기를 충전시키기 위한 충전기는 일반전원으로부터 전기를 공급받아 배터리에 전원공급선 및 전원공급단자를 통하여 배터리팩에 전원을 공급하는 단자공급방식이 이용되고 있다. However, the charger for charging the battery of the portable device is a terminal supply method is used to supply power to the battery pack through a power supply line and a power supply terminal to receive electricity from the general power source.
휴대기기용 배터리의 충전에는 전통적으로 유선(접점) 충전방식이 널리 사용되어 왔으나, 최근 무접점(무선) 충전방식이 도입되어 사용되고 있고, 그 적용이 점차 확대되고 있다.Wired (contact) charging has traditionally been widely used for charging batteries for mobile devices, but recently contactless (wireless) charging has been introduced and used, and its application is gradually being expanded.
가장 일반적인 무접점충전의 원리는 전자기유도이며, 교류 전원이 공급되는 충전패드(송신기)에 설치된 1차 코일 위에 충전하고자 하는 배터리측의 2차 코일을 올려 놓으면, 1차 코일과 2차 코일 사이에 유도기전력이 발생하게 되고, 이러한 유도기전력을 통하여 배터리를 충전하는 원리이다.The most common contactless charging principle is electromagnetic induction, and if the secondary coil on the battery side to be charged is placed on the primary coil installed in the charging pad (transmitter) supplied with AC power, the primary coil and the secondary coil Induction electromotive force is generated, and this is the principle of charging the battery through the induction electromotive force.
이러한 무접점충전기술은 WPC(Wireless Power Consortium)을 통하여 표준화가 진행되고 있으며, WPC 는 전자기유도에 의한 전력전송에 100~205 KHz 대역의 주파수를 사용하고, 수십 밀리미터의 전송거리 내에서 충전이 이루어지도록 표준화 하고 있다.This contactless charging technology is being standardized through the WPC (Wireless Power Consortium), and WPC uses a frequency of 100-205 KHz band for power transmission by electromagnetic induction and is charged within a transmission distance of several tens of millimeters. To standardize.
도 1은 일반적인 무접점 충전기의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 충전 송신부(100)는 주기적으로 디지털 핑(Digital Ping) 신호를 발생한다. WPC규격에서 A1 이나 A5 형식의 충전기기의 핑신호는 175KHz 의 신호를 사용하며, A2,A3,A7 의 기기는 130KHz의 신호를 사용하는 등 각 형식에 따라 정해진 주파수로 Digital Ping 신호를 송출한다.1 is a view schematically showing a configuration of a general contactless charger. As shown in FIG. 1, the
충전수신부(200)가 상기 충전송신부(100)의 핑신호 영역으로 들어오면 충전수신기기는 핑신호에 대하여 응답메세지를 전송하고, 충전송신부(100)는 상기의 응답메세지를 통하여 충전이 시작됨을 판단한다. 충전수신부(200)는 충전 수신코일에서 발생된 유도기전력으로 배터리를 충전한다. 이때, 유도기전력의 전압을 분석하여 전압이 원하는 값보다 높거나 낮으면 전력에러 메세지를 전송한다.When the
충전송신부(100)는 상기 전력 에러 메세지에 대하여 충전주파수를 조정하여 충전전력을 조절한다. WPC 규격에서 충전주파수는 충전송신부의 형식에 따라 다르지만 100~205KHz 범위 신호를 사용하게 되어 있다.The
이러한 충전주파수를 이용하여 충전전력을 조정하는 방법으로는, 충전전력을 낮추기 위해서는 충전주파수를 높이고, 충전전력을 높이기 위해서는 충전주파수를 낮추게 된다.As a method of adjusting the charging power by using the charging frequency, the charging frequency is increased to lower the charging power, and the charging frequency is lowered to increase the charging power.
충전수신부(220)에서 충전이 완료되면 충전완료에 해당하는 코드의 응답을 보내면 충전송신부(100)는 충전이 완료되었음을 판단하여 충전을 중지하게 된다.When charging is completed by the
이러한 무접점충전시스템을 사용하는 충전기기에 있어서 충전효율을 좋게 하기 위하여 충전기기를 충전패드의 정중앙에 놓아 사용하도록 하고 있다. 이는 충전기기를 충전패드의 정중앙에 위치하게 되면 충전효율도 좋고 발열이 발생하지 않는다.In order to improve the charging efficiency in the charger using the contactless charging system, the charger is placed in the center of the charging pad to be used. When the charger is located at the center of the charging pad, the charging efficiency is good and heat does not occur.
이러한 이유로 충전기기를 충전패드의 정중앙에 위치할 수 있도록 하기 위하여, WPC(Wireless Power Consortium) Version1.1 규격에 따르면 충전송신기기의 종류에는 A1~A9, B1~B3 형식의 기기가 구분되어 했으며, A1 형식의 충전패드에는 충전코일의 중앙에 자석을 실장하게 되어 있고, 이 자석을 이용하여 충전기기가 정중앙에 위치하도록 한다. A2 형식의 충전패드는 충전기기가 놓인 위치를 검출하고 충전코일을 검출된 위치로 이동하는 방법으로 동작한다.For this reason, according to the WPC (Wireless Power Consortium) Version 1.1 standard, A1 to A9 and B1 to B3 type devices are classified according to the Wireless Power Consortium (WPC) standard. In the charging pad of the type, a magnet is mounted at the center of the charging coil, and the magnet is used to position the charger in the center. The A2 type charging pad operates by detecting the position of the charger and moving the charging coil to the detected position.
B1 ~ B3 형식의 충전 패드는 충전 패드 내에 다수의 충전코일을 배치하여 어느 위치든지 충전이 되도록 하고 있다.In the charging pads of the B1 to B3 types, a plurality of charging coils are arranged in the charging pads to allow charging at any position.
이와 같이 충전패드에 내장된 전력송신용 충전코일과 충전기기의 전력수신용 수신코일의 정렬은 무접점충전 시스템에 있어서 충전을 잘 되게 하는데 있어서 매우 중요한 사항이다.In this way, the alignment of the power transmitting charging coil embedded in the charging pad and the power receiving receiving coil of the charger is a very important point in making the charging well in the contactless charging system.
하지만, WPC 규격에 규정된 어떠한 형식의 충전패드라 하더라도 충전기기가 충전송신 코일의 외곽부에 놓이게 되면 충전효율이 낮아지고, 이에 따른 발열 문제가 발생하게 된다.However, even in any type of charging pad defined in the WPC standard, when the charger is placed on the outer side of the charging transmission coil, the charging efficiency is lowered, and thus a heat generation problem occurs.
특히 자석이 내장된 A1 형식의 충전패드에 자력에 민감한 다양한 부품을 가지는 스마트폰 등을 충전하기 위하여 올려놓을 경우 스마트폰에 내장된 여러 종류의 센서등의 고장의 원인이 되고 있다. 이에 따라 WPC에서는 자석을 사용하지 않는 형식의 충전패드 규격을 추가 제정하였다.In particular, when the A1 type charging pad with a magnet is mounted to charge a smartphone having various components sensitive to magnetic force, it causes a failure of various types of sensors built into the smartphone. Accordingly, WPC has enacted additional charging pad specifications that do not use magnets.
또한 A1 형식의 충전패드에 자석이 있지만, 충전기기가 어느 정도의 무게를 가지고 있으면 충전 패드에 충전기기를 놓을 때 자석이 충전기기를 끌어당기지 못함으로써 그 역할을 하지 못한다.There's also a magnet on the A1-type charging pad, but if the charger has a certain weight, the magnet won't pull the charger when you place it on the charging pad.
따라서, 사용자가 충전기기를 충전패드의 정중앙에 직접 주의해서 놓아야 하며, 그렇지 못하고 부주의하거나 실수로 충전패드의 가장자리에 충전기기를 놓게 되면 충전시간도 오래 걸릴 뿐만 아니라 발열이 발생하여 화상이나 화재의 위험이 따를 수 있는 문제점이 있다.
Therefore, the user should place the charger directly at the center of the charging pad. Otherwise, careless or accidental placing of the charger on the edge of the charging pad will not only take a long time to charge, but also generate heat and may cause burns or fire. There is a problem that can be.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 충전 패드에 놓인 충전 기기의 위치에 따라 달라지는 충전 주파수를 검출하여 그에 따른 충전 전류를 제어함으로써 발열에 따른 화재 위험을 방지할 수 있는 무접점 충전 시스템 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.The technical problem to be solved by the present invention is a contactless charging system and a control method that can prevent the risk of fire caused by heat by detecting a charging frequency that varies depending on the position of the charging device placed on the charging pad and controlling the charging current accordingly To provide.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not restrictive of the invention, unless further departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It will be possible.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 무접점 충전 시스템은, 1차 코일을 포함하는 충전 송신부와 상기 1차 코일과 유도 결합에 의해 커플링되는 2차 코일로부터 충전 전압을 제공받는 배터리를 포함하는 충전 수신부로 이루어지는 무접점 충전 시스템에 있어서, 상기 충전 수신부는, 상기 충전 송신부에서 주기적으로 발생하는 핑 신호에 응답하고, 상기 2차 코일에서 유도된 전력을 배터리로 충전하는 수신 회로부와; 상기 2차 코일에서 유도된 전력을 분석하여 상기 충전 송신부의 충전 주파수를 검출하는 주파수 검출부와; 상기 주파수 검출부에서 검출된 주파수에 대응하여 상기 배터리의 충전 전류를 조절하는 전류 제어부와; 상기 주파수 검출부에서 검출된 충전 주파수를 기 저장된 충전 주파수와 비교하여 비교 값에 대응하는 충전 전류를 설정하여 상기 전류 제어부에 전송하고, 상기 수신 회로부의 동작을 제어하는 중앙 처리부와; 상기 충전 주파수에 대응하는 충전 전류 값을 저장한 메모리부를 포함하는 점에 그 특징이 있다. The contactless charging system according to the present invention for solving the above technical problem includes a charge receiving unit including a primary coil and a battery provided with a charging voltage from the secondary coil coupled by the inductive coupling with the primary coil. A contactless charging system comprising a charge receiving unit, wherein the charge receiving unit comprises: a receiving circuit unit responsive to a ping signal periodically generated by the charge transmitting unit and charging power induced by the secondary coil with a battery; A frequency detector for detecting a charging frequency of the charging transmitter by analyzing the power induced in the secondary coil; A current controller configured to adjust the charging current of the battery in response to the frequency detected by the frequency detector; A central processing unit which compares the charging frequency detected by the frequency detector with a pre-stored charging frequency, sets a charging current corresponding to a comparison value, transmits the charging current to the current controller, and controls an operation of the receiving circuit unit; It is characterized in that it comprises a memory unit for storing the charging current value corresponding to the charging frequency.
여기서, 상기 전류 제어부는 상기 검출된 충전 주파수의 범위 대응하여 충전 주파수가 높으면 충전 전류를 높게 조정하고, 충전 주파수가 낮으면 충전 전류를 낮게 조정하는 점에 그 특징이 있다. Here, the current controller is characterized in that it adjusts the charging current high when the charging frequency is high corresponding to the detected charging frequency range, and adjusts the charging current low when the charging frequency is low.
여기서, 상기 중앙 처리부는 상기 검출된 충전 주파수가 기 설정된 충전 차단 주파수보다 낮을 경우에 기 설정된 시간 동안 충전을 차단하도록 제어하는 점에 그 특징이 있다.Here, the central processing unit is characterized in that the control to block the charging for a predetermined time when the detected charging frequency is lower than the preset charging cutoff frequency.
여기서, 상기 기 설정된 시간 동안 충전이 차단된 경우 상기 충전 송신부에 핑신호에 응답을 하지 않도록 제어하고, 기 설정된 시간이 지나면 핑신호에 응답하도록 차단을 해제하는 점에 그 특징이 있다.In this case, when charging is interrupted for the predetermined time, the charging transmitter may control not to respond to the ping signal, and when the predetermined time passes, the blocking may be released to respond to the ping signal.
또한, 본 발명에 따른 무접점 충전 제어방법은, 1차 코일을 포함하는 충전 송신부와 상기 1차 코일과 유도 결합에 의해 커플링되는 2차 코일로부터 충전 전압을 제공받는 배터리를 포함하는 충전 수신부로 이루어지는 무접점 충전 시스템에 있어서, 상기 충전 송신부로부터 발생되는 핑신호를 수신하여 응답하는 단계와; 상기 핑신호에 응답한 후, 상기 1차 코일과 상기 2차 코일에서 발생된 유도 기전력의 전압을 분석하여 충전 주파수를 검출하는 단계와; 상기 검출된 충전 주파수와 기 저장된 충전 주파수를 비교하여 상기 검출된 충전 주파수에 해당하는 범위를 판단하는 단계 및 상기 판단된 충전 주파수 범위에 대응하는 충전 전류를 조정하는 단계를 포함하는 점에 그 특징이 있다. In addition, the contactless charging control method according to the present invention, the charging transmitter including a primary coil and a charge receiving unit including a battery that receives a charging voltage from the secondary coil coupled by the inductive coupling with the primary coil. A contactless charging system, comprising: receiving and responding to a ping signal generated from the charging transmitter; Detecting a charging frequency by analyzing voltages of induced electromotive force generated in the primary coil and the secondary coil after responding to the ping signal; Comparing the detected charging frequency with a pre-stored charging frequency to determine a range corresponding to the detected charging frequency, and adjusting a charging current corresponding to the determined charging frequency range. have.
여기서, 특히 상기 충전 전류를 조정하는 단계에서 상기 검출된 충전 주파수가 높으면 충전 전류를 높게 조정하고, 검출된 충전 주파수가 낮으면 충전 전류를 낮게 조정하는 점에 그 특징이 있다.Here, in particular, in the step of adjusting the charging current, the charging current is adjusted to be high when the detected charging frequency is high, and the charging current is adjusted to be low when the detected charging frequency is low.
여기서, 특히 상기 검출된 충전 주파수에 해당하는 범위를 판단하는 단계에서 상기 검출된 충전 주파수가 기 설정된 충전 차단 주파수보다 낮을 경우에 기 설정된 시간 동안 충전을 차단하는 단계를 더 포함하는 점에 그 특징이 있다.In particular, the method may further include blocking charging for a preset time when the detected charging frequency is lower than a preset charging cutoff frequency in determining the range corresponding to the detected charging frequency. have.
여기서, 특히 상기 기 설정된 시간 동안 충전이 차단된 경우 충전 송신부의 핑신호에 응답을 하지 않도록 제어하고, 기 설정된 시간이 지나면 핑신호에 응답하도록 차단을 해제하는 단계를 더 포함하는 점에 그 특징이 있다.In particular, the method may further include controlling not to respond to the ping signal of the charging transmitter when the charging is cut off during the preset time, and releasing the blocking to respond to the ping signal after the preset time passes. have.
여기서, 상기 기 설정된 시간 동안 충전을 차단하는 단계에서 WPC 규격의 충전종료코드(End Power Transfer Code) 패킷을 충전 송신기로 전송하여 충전이 차단되도록 하는 점에 그 특징이 있다.
Here, in the step of blocking the charging for the predetermined time is characterized in that the charging is blocked by transmitting the End Power Transfer Code packet of the WPC standard to the charging transmitter.
본 발명에 따르면, 무접점 충전 시스템 및 그 제어방법은, 충전 패드에 놓인 충전 기기의 위치에 따라 달라지는 충전 주파수를 검출하여 그에 따른 충전 전류를 제어함으로써 발열에 따른 화재 위험을 방지할 수 있다.
According to the present invention, the contactless charging system and its control method can prevent the risk of fire due to heat by detecting a charging frequency that varies depending on the position of the charging device placed on the charging pad and controlling the charging current accordingly.
도 1은 일반적인 무접점 충전기의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 무접점 충전 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 무접점 충전 시스템의 내부 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 무접점 충전 제어방법에 대한 순서도. 1 is a view schematically showing the configuration of a general contactless charger.
Figure 2 schematically shows the structure of a contactless charging system according to the present invention.
Figure 3 schematically shows the internal configuration of a contactless charging system according to the present invention.
Figure 4 is a flow chart for a contactless charging control method according to the invention.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in describing in detail the operating principle of the preferred embodiment of the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.The same reference numerals are used for portions having similar functions and functions throughout the drawings.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
In addition, in the entire specification, when a part is referred to as being 'connected' to another part, it may be referred to as 'indirectly connected' not only with 'directly connected' . Also, to include an element does not exclude other elements unless specifically stated otherwise, but may also include other elements.
이하 본 발명의 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 무접점 충전 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 무접점 충전 시스템의 내부 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 무접점 충전 시스템은, 1차 코일(312)을 포함하는 충전 송신부(310)과 상기 1차 코일(312)과 유도 결합에 의해 커플링되는 2차 코일(321)로부터 충전 전압을 제공받는 배터리(327)를 포함하는 충전 수신부(320)로 이루어진다. 2 is a view schematically showing the structure of a contactless charging system according to the present invention, Figure 3 is a diagram schematically showing the internal configuration of a contactless charging system according to the present invention. As shown in FIGS. 2 and 3, the contactless charging system may include a
상기 충전 송신부(310)는 송신 회로부(311), 1차 코일(312) 및 송신용 패라이트(313)를 포함하여 구성된다. The charging
상기 송신 회로부(311)는 1차 코일(312)이 전력을 송신할 수 있도록 정해진 주파수로 전원을 제어하여 충전코일에 유도기전력이 발생하도록 제어하고, 충전수신회로의 응답 메세지를 분석하여 충전 주파수를 제어하거나 충전을 종료하는 제어하게 된다. The transmitting
상기 1차 코일(312)은 상기 송신 회로부(312)가 직류전원을 지정된 주파수로 스위칭하여 교류전원으로 만들어 공급하면 이를 이용하여 전자기장을 발생한다. The
상기 송신용 페라이트(313)는 상기 1차 코일(312)에서 발생 된 전자기장이 충전 수신부로 최대한 전달되도록 한다. The transmitting
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 충전 수신부(320)는 2차 코일(321), 수신 회로부(322), 전류 제어부(325), 주파수 검출부(323), 중앙 처리부(324), 메모리부(326) 및 배터리(327)로 구성된다. As shown in FIG. 3, the
상기 2차 코일(321)은 상기 1차 코일(312)에서 발생된 전자기장을 통하여 유도기전력을 발생한다. The
상기 수신 회로부(322)는 상기 충전 송신부(310)에서 주기적으로 발생하는 핑(PING) 신호에 응답하고, 상기 1차 코일(312)과 상기 2차 코일(321)에서 발생된 유도기전력을 충전하도록 한다. 이때, 충전 전력이 너무 낮거나 높을 경우 충전 송신부로 전력 에러 메세지를 응답하고, 2차 코일(321)에서 유도된 전력을 배터리에 충전한다. The receiving
상기 주파수 검출부(323)는 상기 2차 코일(321)에서 유도된 전력을 분석하여 상기 충전 송신부(310)의 주파수를 검출한다. The
보다 구체적으로, 상기 주파수 검출부(323)에서 검출된 충전 주파수는 충전 수신부(320)가 충전 송신부(310)의 중앙 영역에 놓여져 1차 코일(312)과 2차 코일(321)의 정렬이 잘되어 충전 효율이 좋다고 판단하면 상기 충전 송신부(310)에서는 충전 주파수를 높게 조절한다. More specifically, the charging frequency detected by the
만약, 충전 수신부(310)가 충전 송신부(310)의 외곽에 위치하면 상기 두 코일의 정렬이 좋지 않다고 판단하여 상기 충전 송신부(310)에서는 충전 주파수를 낮게 조절한다. If the charging
따라서, 상기 주파수 검출부(323)에서는 이러한 충전 주파수를 검출하여 충전 수신부의 위치를 판단할 수 있게 되고, 충전 기기의 발열 상태를 미리 예측할 수 있게 된다. Therefore, the
상기 중앙 처리부(324)는 상기 주파수 검출부(323)에서 검출된 주파수를 기 저장된 충전 주파수를 비교하여 해당 충전 전류를 설정하여 상기 전류 제어부(325)에 전송하고, 상기 수신 회로부(322)의 동작을 제어하게 된다. The
상기 중앙 처리부(324)는 상기 비교된 충전 주파수가 기 설정된 충전 차단 주파수보다 낮을 경우에 기 설정된 시간 동안 충전을 차단하도록 제어한다. 이때, 상기 기 설정된 시간 동안 충전이 차단된 경우 상기 충전 송신부에 핑신호에 응답을 하지 않도록 제어하고, 기 설정된 시간이 지나면 핑신호에 응답하도록 차단을 해제한다. The
상기 전류 제어부(325)는 상기 중앙 처리부(324)에서 설정된 충전 전류에 대응하여 상기 배터리의 충전 전류를 조절하게 된다. 따라서, 상기 전류 제어부(325)는 충전 주파수가 높으면 충전 효율이 좋고 발열이 낮으므로 충전 전류를 높게 제어하고, 충전 주파수가 낮으면 충전 효율이 낮으므로 충전 전류를 낮게 제어하여 발열을 방지할 수 있게 된다. The
상기 메모리부(326)는 충전기기의 동작 프로그램과 상기 충전 주파수에 대응하는 충전 전류, 충전 차단 주파수 및 충전차단시 동작제한 시간의 값을 저장한다. The
한편, 도 1의 상기 수신용 페라이트(329)는 1차 코일(312)에서 발생된 전자기장이 배터리로 가지 않도록 차단하고, 2차 코일(321)에 잘 전달되도록 전자기장의 방향을 유도한다.
Meanwhile, the receiving
도 4는 본 발명에 따른 무접점 충전 제어방법에 대한 순서도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 무접점 충전 제어방법은, 먼저 1차 코일을 포함하는 충전 송신부와 상기 1차 코일과 유도 결합에 의해 커플링되는 2차 코일로부터 충전 전압을 제공받는 배터리를 포함하는 충전 수신부로 이루어지는 무접점 충전 시스템에 있어서, 상기 충전 송신부로부터 발생되는 핑신호를 수신하여 응답하는 단계가 수행된다(S401). Figure 4 is a flow chart for a contactless charging control method according to the present invention. As shown in FIG. 4, the contactless charging control method according to the present invention first receives a charging voltage from a charging transmitter including a primary coil and a secondary coil coupled by an inductive coupling with the primary coil. In the contactless charging system comprising a charge receiving unit including a battery, a step of receiving and responding to a ping signal generated from the charge transmitting unit is performed (S401).
보다 상세하게는, 상기 충전 수신부가 상기 충전 송신부의 핑 신호 영역으로 들어오면 충전 수신부는 핑신호에 대하여 응답 메시지를 전송하고, 상기 충전 송신부는 상기 응답 메시지를 통하여 충전을 시작하게 된다. More specifically, when the charging receiver enters the ping signal area of the charging transmitter, the charging receiver transmits a response message to the ping signal, and the charging transmitter starts charging through the response message.
먼저 상기 핑신호에 응답한 후, 상기 1차 코일와 상기 2차 코일에서 발생된 유도기전력의 전압을 분석하여 전압 상태 정보를 전송하는 단계가 수행된다(S402). 이때, 상기 두 코일간의 유도기전력의 전압을 분석하여 전압이 원하는 값보다 높거나 낮은 상태를 전송하게 된다. First, in response to the ping signal, a step of analyzing voltages of induced electromotive force generated in the primary coil and the secondary coil and transmitting voltage state information is performed (S402). At this time, the voltage of the induced electromotive force between the two coils is analyzed to transmit a state in which the voltage is higher or lower than a desired value.
그리고, 상기 유도기전력의 전압 상태를 분석한 후, 충전 주파수를 검출하는 단계가 수행된다(S403). 여기서, 충전 주파수는 WPC 규격에서 충전 송신부의 형식에 따라 다르지만 100~205KHz 범위 신호를 사용하게 되어 있다. 이러한, 충전 주파수를 분석하면 상기 충전 송신부에 대응하는 상기 충전 수신부의 위치를 판단할 수 있게 되며, 발열 상태도 미리 예상할 수 있게 된다. 따라서, 충전주파수를 분석하여 충전 주파수가 높으면 충전효율이 좋고 발열이 낮으므로 충전전류를 높게 제어하고, 만약 충전주파수가 낮으면 충전효율이 낮으므로 충전전류를 낮게 제어함으로써 발열을 보호한다. Then, after analyzing the voltage state of the induced electromotive force, the step of detecting the charging frequency is performed (S403). In this case, the charging frequency is different depending on the type of the charging transmitter in the WPC standard, but a signal in the range of 100 to 205 KHz is used. By analyzing the charging frequency, the position of the charging receiver corresponding to the charging transmitter can be determined, and the heat generation state can be predicted in advance. Therefore, by analyzing the charging frequency, if the charging frequency is high, the charging efficiency is good and the heat generation is low, so the charging current is controlled high. If the charging frequency is low, the charging efficiency is low.
그 다음으로, 상기 검출된 충전 주파수와 기 저장된 충전 주파수를 비교하여 상기 검출된 충전 주파수에 해당하는 범위를 판단하는 단계가 수행된다(S404, S405). Next, comparing the detected charging frequency with a pre-stored charging frequency to determine a range corresponding to the detected charging frequency is performed (S404, S405).
보다 구체적으로, 하기 표와 같이, 상기 검출된 충전 주파수는 상기 메모리부에 저장된 충전 주파수의 각 범위 중에 어디에 해당하는지 판단하게 되고, 이에 대응하는 충전 전류 값을 판단하게 된다. 이때, 충전 기기의 배터리 용량 및 회로 구조에 따라 적정한 값으로 변경되어 사용할 수 있다. More specifically, as shown in the following table, it is determined where the detected charging frequency corresponds to each of the range of the charging frequency stored in the memory unit, and determines the corresponding charging current value. At this time, it can be changed to an appropriate value according to the battery capacity and circuit structure of the charging device.
이어서, 상기 판단된 충전 주파수 범위에 대응하는 충전 전류를 조정하는 단계가 수행된다(S406). 이때, 상기 충전 주파수가 높으면 충전 전류를 높게 조정하고, 충전 주파수가 낮으면 충전 전류를 낮게 조정하게 된다. Subsequently, adjusting the charging current corresponding to the determined charging frequency range is performed (S406). In this case, when the charging frequency is high, the charging current is adjusted high, and when the charging frequency is low, the charging current is adjusted low.
한편, 상기 충전 주파수에 해당하는 범위를 판단하는 단계에서 상기 비교된 충전 주파수가 기 설정된 충전 차단 주파수보다 낮을 경우에 기 설정된 시간 동안 충전을 차단하는 단계를 수행한다(S407,S408). 이때, WPC 규격의 충전종료코드(End Power Transfer Code) 패킷을 충전 송신기로 전송하여 충전이 차단되도록 한다. Meanwhile, in the determining of the range corresponding to the charging frequency, when the compared charging frequency is lower than a preset charging cutoff frequency, charging is performed for a preset time (S407 and S408). At this time, the charging end code (End Power Transfer Code) packet of the WPC standard is transmitted to the charging transmitter so that charging is blocked.
그리고, 상기 기 설정된 시간 동안 충전이 차단된 경우 충전 송신부의 핑신호에 응답을 하지 않도록 제어하고, 기 설정된 시간이 지나면 핑신호에 응답하도록 차단을 해제하게 된다(S409).When charging is interrupted for the preset time, the control unit stops responding to the ping signal of the charging transmitter, and releases the block to respond to the ping signal after the preset time (S409).
보다 구체적으로, 충전 주파수가 지정된 주파수보다 낮으면 충전을 차단하게 된다. 상기 충전 송신부에서 WPC의 충전 주파수인 110KHz 보다 낮은 주파수가 되면 충전 차단을 하게 되지만 본 발명에서는 충전 수신부에서도 충전 주파수가 지정된 주파수보다 낮으면 충전을 차단하게 된다. 본 발명에서 충전 수신부의 충전차단 주파수는 일반적으로 충전 송신부의 충전차단주파수인 110KHz 보다 높게 설정한다. 이는 충전 송신부보다 먼저 충전을 차단하기 위한 것이다. More specifically, the charging is cut off when the charging frequency is lower than the specified frequency. When the charging transmitter reaches a frequency lower than the charging frequency of the WPC 110KHz, the charging is cut off. However, in the present invention, the charging receiver blocks the charging when the charging frequency is lower than the designated frequency. In the present invention, the charge blocking frequency of the charging receiver is generally set higher than 110KHz, which is the charge blocking frequency of the charging transmitter. This is to cut off the charge before the charge transmitter.
또한, 충전 수신부에서 충전 차단주파수에 의하여 충전이 차단된 경우에는 일정시간동안 충전 송신부의 핑신호에 응답을 하지 않도록 제어하고, 제한시간이 지나면 핑신호가 있을 경우 응답할 수 있도록 충전 수신 회로부의 동작차단을 해제한다. In addition, when charging is blocked by the charging cutoff frequency at the charging receiver, the charging receiver controls the ping signal of the charging transmitter for a predetermined time, and when the ping signal passes after the time limit, the charging receiving circuit part operates. Unblock
즉, 상기 핑신호에 응답을 하지 않도록 제어하는 것은 충전이 차단된 경우에 핑신호에 대한 응답을 일정시간 동안 제한하지 않을 경우, 충전 송신부는 주기적으로 핑신호를 송출하게 되므로 충전 수신부는 핑신호에 즉시 응답하게 됨으로써 연속적으로 충전시작과 충전차단을 반복하게 됨에 따라 정상적으로 충전이 되는 것처럼 발열이 발생하는 문제를 방지하기 위한 것이다.That is, controlling not to respond to the ping signal means that the charging transmitter periodically sends a ping signal when the response to the ping signal is not restricted for a predetermined time when charging is cut off, and thus the charging receiver receives the ping signal. By responding immediately, it is to prevent the problem of heat generation, such as normal charging as repeating the charging start and charge interruption continuously.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라, 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, Of course, this is possible. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined by the equivalents as well as the claims that follow.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
310 --- 충전 송신부 311 --- 송신 회로부
312 --- 1차 코일 320 --- 충전 수신부
321 --- 2차 코일 322 -- 수신 회로부
323 --- 주파수 검출부 324 --- 중앙 처리부
325 --- 전류 제어부 326 --- 메모리부
327 --- 배터리Description of the Related Art
310 ---
312 ---
321 --- Secondary coil 322-Receiver circuit
323 ---
325 ---
327 --- battery
Claims (9)
상기 충전 수신부는,
상기 충전 송신부에서 주기적으로 발생하는 핑 신호에 응답하고, 상기 2차 코일에서 유도된 전력을 배터리로 충전하는 수신 회로부와;
상기 2차 코일에서 유도된 전력을 분석하여 상기 충전 송신부의 충전 주파수를 검출하는 주파수 검출부와;
상기 주파수 검출부에서 검출된 충전 주파수에 대응하여 상기 배터리의 충전 전류를 조절하는 전류 제어부와;
상기 주파수 검출부에서 검출된 충전 주파수를 기 저장된 충전 주파수와 비교하여 비교 값에 대응하는 충전 전류를 설정하여 상기 전류 제어부에 전송하고, 상기 수신 회로부의 동작을 제어하는 중앙 처리부와;
상기 검출된 충전 주파수에 대응하는 충전 전류, 충전 차단 주파수 및 충전차단시 동작제한 시간의 값을 저장한 메모리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무접점 충전 시스템.
A contactless charging system comprising a charge transmitter including a primary coil and a charge receiver including a battery receiving a charge voltage from a secondary coil coupled by inductive coupling with the primary coil,
The charging receiver,
A reception circuit unit responsive to a ping signal periodically generated by the charge transmitter, and charging the power induced by the secondary coil with a battery;
A frequency detector for detecting a charging frequency of the charging transmitter by analyzing the power induced in the secondary coil;
A current controller configured to adjust the charging current of the battery in response to the charging frequency detected by the frequency detector;
A central processing unit which compares the charging frequency detected by the frequency detector with a pre-stored charging frequency, sets a charging current corresponding to a comparison value, transmits the charging current to the current controller, and controls an operation of the receiving circuit unit;
And a memory unit configured to store a value of a charging current, a charging cutoff frequency, and an operation time limit when charging is cut, corresponding to the detected charging frequency.
상기 전류 제어부는 상기 검출된 충전 주파수의 범위 대응하여 충전 주파수가 높으면 충전 전류를 높게 조정하고, 충전 주파수가 낮으면 충전 전류를 낮게 조정하는 것을 특징으로 하는 무접점 충전 시스템.
The method of claim 1,
The current controller adjusts the charging current high when the charging frequency is high corresponding to the detected charging frequency range, and adjusts the charging current low when the charging frequency is low.
상기 중앙 처리부는 상기 검출된 충전 주파수가 기 설정된 충전 차단 주파수보다 낮을 경우에 기 설정된 시간 동안 충전을 차단하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 무접점 충전 시스템.
The method of claim 1,
And the central processing unit controls to stop charging for a preset time when the detected charging frequency is lower than a preset charging cutoff frequency.
상기 기 설정된 시간 동안 충전이 차단된 경우 상기 충전 송신부에 핑신호에 응답을 하지 않도록 제어하고, 기 설정된 시간이 지나면 핑신호에 응답하도록 차단을 해제하는 것을 특징으로 하는 무접점 충전 시스템.
The method of claim 3,
And if the charging is interrupted for the predetermined time, controlling the charging transmitter not to respond to the ping signal, and releasing the blocking to respond to the ping signal after the preset time passes.
상기 충전 송신부로부터 발생되는 핑신호를 수신하여 응답하는 단계와;
상기 핑신호에 응답한 후, 상기 1차 코일과 상기 2차 코일에서 발생된 유도 기전력의 전압을 분석하여 충전 주파수를 검출하는 단계와;
상기 검출된 충전 주파수와 기 저장된 충전 주파수를 비교하여 상기 검출된 충전 주파수에 해당하는 범위를 판단하는 단계 및
상기 판단된 충전 주파수 범위에 대응하는 충전 전류를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무접점 충전 제어방법.
A contactless charging system comprising a charge transmitter including a primary coil and a charge receiver including a battery receiving a charge voltage from a secondary coil coupled by inductive coupling with the primary coil,
Receiving and responding to a ping signal generated from the charging transmitter;
Detecting a charging frequency by analyzing voltages of induced electromotive force generated in the primary coil and the secondary coil after responding to the ping signal;
Determining a range corresponding to the detected charging frequency by comparing the detected charging frequency with previously stored charging frequencies; and
And adjusting a charging current corresponding to the determined charging frequency range.
상기 충전 전류를 조정하는 단계에서 상기 검출된 충전 주파수가 높으면 충전 전류를 높게 조정하고, 검출된 충전 주파수가 낮으면 충전 전류를 낮게 조정하는 것을 특징으로 하는 무접점 충전 제어방법.
6. The method of claim 5,
In the step of adjusting the charging current, if the detected charging frequency is high, the charging current is adjusted high, if the detected charging frequency is low contactless charging control method characterized in that to adjust the charging current.
상기 검출된 충전 주파수에 해당하는 범위를 판단하는 단계에서 상기 검출된 충전 주파수가 기 설정된 충전 차단 주파수보다 낮을 경우에 기 설정된 시간 동안 충전을 차단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무접점 충전 제어방법.
6. The method of claim 5,
Contactless charging control further comprises the step of blocking the charging for a predetermined time when the detected charging frequency is lower than the predetermined charging cutoff frequency in the step of determining the range corresponding to the detected charging frequency. Way.
상기 기 설정된 시간 동안 충전이 차단된 경우 충전 송신부의 핑신호에 응답을 하지 않도록 제어하고, 기 설정된 시간이 지나면 핑신호에 응답하도록 차단을 해제하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무접점 충전 제어방법.
8. The method of claim 7,
Contactless charging control further comprising the step of controlling not to respond to the ping signal of the charging transmitter when the charge is cut off for the predetermined time, and releasing the block to respond to the ping signal after the preset time. Way.
상기 기 설정된 시간 동안 충전을 차단하는 단계에서 WPC 규격의 충전종료코드(End Power Transfer Code) 패킷을 충전 송신기로 전송하여 충전이 차단되도록 하는 것을 특징으로 하는 무접점 충전 제어방법.
8. The method of claim 7,
Contactless charging control method characterized in that in the step of interrupting the charge for the predetermined time to transmit the end of the WPC standard End Power Transfer Code packet to the charging transmitter to be blocked.
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|---|---|---|---|
| KR1020120050841A KR101228105B1 (en) | 2012-05-14 | 2012-05-14 | Wireless charging system and the control method |
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