KR101425678B1 - System for wireless charging - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무접점 충전 시스템에 관한 것으로서, 외부 전원을 이용하여 충전 전력을 발생시키는 충전 모체와, 충전 모체로부터 전자기 유도 현상을 통해 충전 전력을 공급받아 내부의 배터리를 충전하는 배터리 장치를 포함하여 이루어지며, 배터리 장치는 충전 모체에서 발생한 충전 전력을 수신하는 충전 전력 수신 모듈과, 충전 모체로부터 수신한 충전 전력으로 충전되는 배터리 사이에 접지 차폐층(Ground Shielding Layer)을 구비함으로써, 충전 모체에서 발생하는 자기장이 휴대형 전자기기의 본체까지 전달되지 않도록 하여 휴대형 전자기기의 무선 감도에 영향을 주지 않도록 하는 무접점 충전 시스템이 개시된다.The present invention relates to a solid-state charging system, and more particularly, to a solid-state charging system that includes a charging matrix that generates charging power using an external power source, and a battery device that receives charging power through electromagnetic induction from a charging matrix to charge an internal battery The battery device includes a ground shielding layer between a charging power receiving module for receiving the charging power generated by the charging host and a battery for charging with the charging power received from the charging host, A contactless charging system is disclosed that prevents a magnetic field from being transmitted to the body of the portable electronic device, thereby not affecting the wireless sensitivity of the portable electronic device.

무접점 충전, 배터리, 전자기 유도, 접지 차폐층, 코일 Solid state charge, battery, electromagnetic induction, ground shielding layer, coil

Description

무접점 충전 시스템{ System for wireless charging }System for wireless charging

본 발명은 무접점 충전 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a solid state charging system.

일반적으로 휴대폰, PDA(Personal Digital Assistant), 노트북 등과 같은 개인 휴대용 기기는 충전이 가능한 배터리를 통해 전원을 공급받는다. 이때, 개인 휴대용 기기의 배터리 전압이 소정 레벨 이하로 떨어지면, 충전기를 이용하여 배터리를 충전한 후 다시 사용하게 된다.Generally, personal portable devices such as mobile phones, personal digital assistants (PDAs), and notebooks are powered by rechargeable batteries. At this time, if the battery voltage of the personal portable device falls below a predetermined level, the battery is charged using the charger and used again.

개인 휴대용 기기의 배터리는 충전기에 마련된 충전 단자에 전기적으로 연결될 수 있도록 외부로 노출된 접속 단자를 가지며, 배터리의 충전시에는 충전기의 충전 단자와 배터리의 접속 단자가 서로 접속되어 전기적으로 연결된 상태가 유지된다.The battery of the personal portable device has a connection terminal exposed to the outside so as to be electrically connected to the charging terminal of the 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 be electrically connected do.

그러나, 충전기의 충전 단자와 배터리의 접속 단자는 상호 간의 접속을 위해 외부로 노출되어 있어 이물질에 의해 쉽게 오염이 되고, 충전 단자와 접속 단자가 접속되는 과정에서 양 단자의 마찰로 인해 마모가 발생한다.However, since the charging terminal of the charger and the connection terminal of the battery are exposed to the outside for easy connection with each other, they are easily contaminated by foreign substances, and wear occurs due to the friction of both terminals in the process of connecting the charging terminal and the connection terminal .

그리고, 대기 중의 수분에 의해 충전 단자와 접속 단자가 부식됨으로써, 충전 단자와 접속 단자 간의 접속이 불량해진다는 문제가 있다.Further, there is a problem that the charging terminal and the connection terminal are corroded by the moisture in the air, whereby the connection between the charging terminal and the connection terminal becomes poor.

또한, 배터리의 사용 과정에서 접속 단자의 미세한 틈을 통해 배터리 내부로 수분이 침투하면, 내부 회로의 단락에 의해 배터리가 완전히 방전되는 치명적 문제를 야기하기도 한다.In addition, when moisture penetrates into the battery through fine gaps in the connection terminals during the use of the battery, a fatal problem that the battery is completely discharged due to a short circuit of the internal circuit may be caused.

이러한 문제를 해결하기 위해, 최근에 전자기 유도 현상에 의해 무접점 방식으로 충전기와 결합한 상태에서 배터리를 충전할 수 있는 무접점 충전 기술이 제안되었다.In order to solve such a problem, a non-contact charging technique capable of charging a battery in a state of being connected to a charger by a non-contact type by an electromagnetic induction phenomenon has recently been proposed.

도 1은 종래의 무접점 충전 방식을 이용한 배터리와 충전기의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a view schematically showing a configuration of a battery and a charger using a conventional solid-state charging method.

이에 도시된 바와 같이, 충전기(10)는 상용 교류 전원(11)과, 상기 상용 교류 전원(11)으로부터 전원을 공급받아 고주파 교류 전류를 출력하는 고주파 전력 발생 수단(12)과, 상기 고주파 전력 발생 수단(12)으로부터 고주파 교류 전류를 인가받아 자기장(M)을 발생하는 1차 측 코일(13)로 이루어진다.As shown, the charger 10 includes a commercial AC power source 11, a high frequency power generating means 12 that receives power from the commercial AC power source 11 and outputs a high frequency AC current, And a primary side coil (13) which receives a high frequency alternating current from the means (12) and generates a magnetic field (M).

그리고, 배터리(20)는 전기 에너지가 충전되는 배터리 셀(21)과, 상기 1차 측 코일(13)에서 발생한 자기장(M)의 쇄교에 따라 고주파 교류 전류가 유도되는 2차 측 코일(22)과, 상기 2차 측 코일(22)에서 유도된 고주파 교류 전류를 직류 전류로 변환하는 정류부(23)와, 상기 정류부(23)에서 정류된 직류 전류를 배터리 셀(21)에 인가하는 정전압/정전류 공급부(24)로 이루어진다.The battery 20 includes a battery cell 21 to which electric energy is charged and a secondary coil 22 to which a high frequency alternating current is induced in accordance with the linkage of the magnetic field M generated in the primary coil 13, A rectifying section 23 for converting the high frequency alternating current induced in the secondary side coil 22 into a direct current and a rectifying section 23 for applying a direct current rectified in the rectifying section 23 to the battery cell 21, And a supply unit 24.

상기 정전압/정전류 공급부(24)는 충전 초기에는 배터리 셀(21)에 전류를 일정하게 공급하다가 배터리 셀(21)의 충전 전압이 서서히 증가하여 특정 기준 값을 넘어서면 전류의 공급을 줄여가는 대신 배터리 셀(21)의 충전 전압을 일정하게 유지시켜주는 기능을 수행한다.The constant voltage / constant current supply unit 24 supplies current to the battery cell 21 constantly at the beginning of charging, and when the charging voltage of the battery cell 21 gradually increases to exceed a specific reference value, And maintains the charging voltage of the cell 21 constant.

이러한 종래의 무접점 충전 방식을 이용한 충전기(10)와 배터리(20)에 의하면, 2차 측 코일(22)에 유도되는 고주파 교류 전류의 크기는 2차 측 코일(22)에 쇄교하는 자속의 크기에 비례한다.According to the charger 10 and the battery 20 using the conventional solid state charging method, the magnitude of the high frequency alternating current induced in the secondary side coil 22 is smaller than the magnitude of the magnetic flux interlinked to the secondary side coil 22 It is proportional to size.

그리고, 2차 측 코일(22)에 쇄교하는 자속의 크기는 1차 측 코일(13)과의 상대적 위치에 따라 변화한다.The magnitude of the magnetic flux connected to the secondary side coil 22 varies with the relative position with respect to the primary side coil 13.

즉, 2차 측 코일(22)이 충전기(10)의 1차 측 코일(13)에 가깝게 위치할수록 2차 측 코일(22)에 쇄교하는 자속의 크기가 증가하게 되고, 그 결과 2차 측 코일(22)에 유도되는 고주파 교류 전류의 크기도 함께 증가하게 된다.That is, as the secondary side coil 22 is positioned closer to the primary side coil 13 of the charger 10, the magnitude of the magnetic flux linking to the secondary side coil 22 increases. As a result, The magnitude of the high frequency alternating current induced in the coil 22 also increases.

종래의 무접점 충전 장치는 충전기 측에서 발생하는 자기장이 배터리가 내장된 휴대형 전자기기의 몸체에까지 이르러 무선 감도에 악영향을 미치는 문제점이 있다.The conventional solid state charging device has a problem that a magnetic field generated at the charger reaches a body of a portable electronic device having a built-in battery, thereby adversely affecting wireless sensitivity.

본 발명의 무접점 충전 시스템의 바람직한 실시예는, 외부 전원을 이용하여 충전 전력을 발생시키는 충전 모체와, 상기 충전 모체로부터 전자기 유도 현상을 통해 충전 전력을 공급받아 내부의 배터리를 충전하는 배터리 장치를 포함하여 이루어지며, 상기 배터리 장치는, 상기 충전 모체에서 발생한 충전 전력을 수신하는 충전 전력 수신 모듈과, 상기 수신한 충전 전력으로 충전되는 배터리 사이에 접지 차폐층(Ground Shielding Layer)을 구비하는 것을 특징으로 한다.A preferred embodiment of the non-contact charging system of the present invention is a charging system comprising a charging host for generating charging power using an external power source and a battery device for charging the internal battery by receiving charge power from the charging host through electromagnetic induction Wherein the battery device includes a ground shielding layer between a charging power receiving module for receiving charging power generated in the charging host and a battery for charging the received charging power, .

여기서, 상기 충전 모체는 코발트 또는 페라이트 재질의 소형 코어를 복수 개 붙인 평판 코어 상에 코일이 일정 패턴으로 권선된 코어 블록을 구비하는 것을 특징으로 한다.The charging matrix may include a core block on which a plurality of small cores made of cobalt or ferrite are wound on a flat core and the coil is wound in a predetermined pattern.

또한, 상기 충전 전력 수신 모듈은 비 정질 금속(Amorphous Metal)이 다수 겹으로 적층된 비 정질 금속 박막 코어에 일정 패턴을 가진 코일이 권선되어 형성되는 것을 특징으로 한다.The charging power receiving module is characterized in that a coil having a predetermined pattern is formed by winding a non-regular metal thin film core in which a plurality of amorphous metals are stacked.

본 발명에 의하면, 배터리 장치의 충전 전력 수신 모듈과 배터리 사이에 접지 차폐층을 구비함으로써, 충전 모체에서 공급되는 전력을 충전 전력 수신 모듈을 통해 배터리에 전달하여 배터리를 충전시키는 한편, 충전 모체에서 발생하는 자기장이 휴대형 전자기기의 본체까지 전달되지 않도록 하여 휴대형 전자기기의 무선 감도에는 영향을 주지 않도록 한다.According to the present invention, since the ground shielding layer is provided between the charging power receiving module of the battery device and the battery, power supplied from the charging host is transmitted to the battery through the charging power receiving module to charge the battery, So that the wireless sensitivity of the portable electronic device is not affected.

이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 무접점 충전 시스템에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the non-contact charging system of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 2 to FIG.

도 2는 본 발명의 무접점 충전 시스템의 개략적인 사시도이다.2 is a schematic perspective view of a solid state charging system of the present invention.

이에 도시된 바와 같이, 외부 전원을 이용하여 배터리에 공급할 충전 전력을 생성시키는 충전 모체(100)와, 상기 충전 모체(100)로부터 무접점으로 충전 전력을 공급받고, 이를 이용하여 내부의 배터리(미도시)를 충전시키는 배터리 장치(200)로 이루어진다.As shown in the figure, the battery pack 100 includes a charging base 100 for generating charging power to be supplied to the battery using an external power source, And a battery device 200 for charging the battery.

상기 충전 모체(100)는 외부 전원으로부터 전기 에너지를 공급받아 상기 배터리 장치(200)에 공급할 충전 전력을 생성하는 장치로서, 배터리 장치(200)가 쉽게 안착할 수 있도록 패드 형태로 구성되는 것이 바람직하다.The charging base 100 is a device for generating charging power to be supplied to the battery device 200 by receiving electric energy from an external power source and is preferably formed in a pad shape so that the battery device 200 can be easily mounted .

상기 충전 모체(100)는 코발트 계열 또는 페라이트 재질의 소형 코어를 다수 개 붙인 평판 코어 상에 일정 패턴을 가진 코일을 형성한 코어 블록을 구비하여 변압기 1차측의 역할을 수행한다.The charging matrix 100 includes a core block having a coil having a predetermined pattern formed on a flat plate core having a plurality of small cores of a cobalt or ferrite material, thereby performing the role of a transformer primary.

즉, 상기 충전 모체(100)는 상기 평판 코어 상에 코일이 다양한 패턴으로 권취되어 내장되어 있어 10kHz 이상의 스위칭을 통하여 쇄교된 자속이 배터리 장치 (200)측으로 유기되도록 한다.That is, the packed body 100 is wound with the coils in various patterns on the flat core, so that the magnetic flux linking through the switching of 10 kHz or more is induced to the battery device 200 side.

상기 충전 모체(100)에 공급되는 외부 전원으로서는 가정용의 상용 교류 전원(60Hz, 220V/100V)이 가장 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 다른 DC 전원을 사용할 수도 있다.The commercial AC power source (60 Hz, 220 V / 100 V) for home is most preferable as the external power source to be supplied to the charging matrix 100. However, the present invention is not limited thereto and other DC power source may be used.

즉, 상기 충전 모체(100)는 DC 입력을 가지는 다양한 포트를 구비함으로써 다양한 형태의 외부 전원(예를 들어, AC 어댑터의 출력, 컴퓨터의 USB 포트, 자동차의 시거 잭 등)과 연결되어 사용될 수 있다.That is, the charging matrix 100 may be used in connection with various types of external power sources (for example, an output of an AC adapter, a USB port of a computer, a cigar jack of a car, etc.) .

상기 배터리 장치(200)는 배터리를 포함하는 배터리 팩이 내장된 휴대형 전자기기를 나타낸다. 상기 휴대형 전자기기로는 셀룰러폰, PDA, MP3플레이어 등을 들 수 있다. The battery device 200 is a portable electronic device having a built-in battery pack including a battery. Examples of the portable electronic device include a cellular phone, a PDA, and an MP3 player.

상기 배터리 장치(200)에 내장되는 배터리는 재충전이 가능한 전지 셀로서, 리튬 이온 전지 또는 리튬 폴리머 전지 등의 2차 전지가 사용된다.The battery built in the battery device 200 is a rechargeable battery cell, and a secondary battery such as a lithium ion battery or a lithium polymer battery is used.

여기서, 배터리로 리튬 이온 전지를 사용하는 경우, 4.2V 이상 과충전 상태가 되면 전지의 누액, 발열, 폭파 등의 위험한 상황이 발생할 수 있다.Here, when a lithium ion battery is used as a battery, dangerous situations such as battery leakage, heat generation, and explosion may occur if the battery is overcharged by 4.2 V or more.

또한, 3.0V 이하까지 방전될 경우, 배터리의 충전 효율과 수명이 급격히 감소하여 외부의 단말기 또는 로더(Loader)에 의한 단락(Short) 등으로 인해 과대한 전류가 방전되어 전지에 심각한 피해를 입히게 된다. In addition, when the battery is discharged to 3.0 V or less, the charging efficiency and lifetime of the battery are drastically reduced, and an excessive current is discharged due to a short due to an external terminal or a loader, thereby seriously damaging the battery .

따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위해 상기 배터리 장치(200)는 충전용 보호 회로 모듈을 구비하여 예상치 못한 외부 환경으로부터 전지를 안정화함으로써 배터리의 성능과 수명을 보장하고, 폭발로부터 사용자를 보호할 수 있도록 한다.Therefore, in order to solve such a problem, the battery device 200 is equipped with a charging protection circuit module to stabilize the battery from an unexpected external environment, thereby assuring the performance and life of the battery and protecting the user from explosion .

상기 배터리 장치(200)는 배터리 팩 내에 상기 충전 모체(100)로부터 발생된 충전 전력을 수신하는 충전 전력 수신 모듈과 배터리를 포함하는데, 특히 상기 배터리 장치(200)는 충전 전력 수신 모듈과 배터리 사이에 접지 차폐 층(Ground Shield Layer)을 구비하는 것을 특징으로 한다.The battery device 200 includes a charging power receiving module for receiving the charging power generated from the charging host 100 and a battery in the battery pack 200. And a ground shield layer.

본 발명에서는 충전 전력 수신 모듈과 배터리 사이에 접지 차폐층을 구비함으로써, 충전 모체(100)에서 공급되는 전력을 충전 전력 수신 모듈을 통해 배터리에 전달하여 배터리를 충전시키는 한편, 충전 모체(100)에서 발생하는 자기장이 휴대형 전자기기의 본체까지 전달되지 않도록 하여 휴대형 전자기기의 무선 감도에는 영향을 주지 않도록 한다.In the present invention, since the ground shield layer is provided between the charging power receiving module and the battery, power supplied from the charging host 100 is transmitted to the battery through the charging power receiving module to charge the battery, The generated magnetic field is not transmitted to the main body of the portable electronic device so that the wireless sensitivity of the portable electronic device is not affected.

이와 같이 구성된 무접점 충전 시스템에 있어서, 상기 배터리 장치(200)는 상기 충전 모체(100) 상부에 평행하게 수직 방향으로 일정 거리 이격되도록 위치시킨 후 충전하는데, 이때 상기 충전 모체(100) 내부의 코어 블록과 상기 배터리 장치(200)의 충전 전력 수신 모듈이 자기적으로 결합되어 무접점 충전을 수행한다.In the solid-state charging system having the above-described structure, the battery device 200 is positioned in parallel with the upper part of the charging body 100 in a vertical direction and spaced by a predetermined distance, Block and the charging power receiving module of the battery device 200 are magnetically coupled to perform the non-contact charging.

즉, 상기 충전 모체(100)와 상기 배터리 장치(200)는 서로 대응되는 1차 코일(110) 및 2차 코일(210)을 각각 구비하고 있는데, 상기 1차 코일(110) 및 2차 코일(210)은 유도 결합에 의해 자기적으로 상호 커플링(Coupling)된다. That is, the charging body 100 and the battery device 200 are provided with a primary coil 110 and a secondary coil 210 respectively corresponding to each other. The primary coil 110 and the secondary coil 210 are magnetically coupled to each other by inductive coupling.

다시 말하면, 상기 2차 코일(210)이 상기 1차 코일(110) 위에 병렬됨에 따라 1차 코일(110)에 의해 생성되는 자기장이 2차 코일(210) 내에 유도 전류를 유기하게 된다. In other words, as the secondary coil 210 is arranged on the primary coil 110, a magnetic field generated by the primary coil 110 induces an induced current in the secondary coil 210.

그리고, 상기 1차 코일(110) 및 2차 코일(210)은 각각 제1 안테나(120) 및 제2 안테나(220)에 의해 둘러싸여 있으며, 상기 제1 안테나(120) 및 제2 안테나(220)는 충전 모체(100)와 배터리 장치(200) 간에 무선 신호의 송수신을 수행한다.The primary coil 110 and the secondary coil 210 are surrounded by a first antenna 120 and a second antenna 220 and the first antenna 120 and the second antenna 220 are surrounded by the first antenna 120 and the second antenna 220, Performs transmission and reception of radio signals between the charging host 100 and the battery device 200.

또한, 상기 충전 모체(100)는 1차 코일(110)을 구동하여 자기장을 생성하기 위한 충전 전력 공급회로(130)를 내장하고 있고, 상기 배터리 장치(200)는 2차 코일(210)에 의해 유기되는 유도 기전력을 이용하여 배터리(미도시)를 충전시키는 충전 회로(230)를 내장하고 있다.The charging unit 100 includes a charging power supply circuit 130 for generating a magnetic field by driving the primary coil 110. The battery unit 200 is connected to the primary coil 110 by a secondary coil 210 And a charging circuit 230 for charging a battery (not shown) using induced induced electromotive force.

도 3은 본 발명의 무접점 충전 구조를 나타낸 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing the contactless filling structure of the present invention.

이에 도시된 바와 같이, 배터리 장치(300)는 충전 모체(400)에서 수직 방향으로 일정 거리 이격되어 배치되며, 하부의 충전 모체(400)에서 자기장을 형성하여 상부의 배터리 장치(300)로 에너지를 전달하는 구조로 되어있다.As shown in the figure, the battery device 300 is disposed at a predetermined distance in the vertical direction from the charging body 400, and forms a magnetic field in the charging body 400 at the lower part, .

상기 배터리 장치(300)는 크게 휴대형 전자기기의 본체(310)와 배터리 팩(320)으로 나눌 수 있으며, 상기 배터리 팩(320)은 외곽 케이스(321), 충전 전력 수신 모듈(323), 접지 차폐층(Ground Shielding Layer)(325), 배터리 셀(327)의 계층 구조로 이루어진다.The battery device 300 can be divided into a main body 310 of a portable electronic device and a battery pack 320. The battery pack 320 includes an outer case 321, a charging power receiving module 323, A layer (Ground Shielding Layer) 325, and a battery cell 327.

상기 충전 전력 수신 모듈(323)은 변압기의 2차 측의 역할을 수행하는 것으로, 코발트 계열의 비 정질 금속(Amorphous Metal)이 다수 겹으로 적층된 비 정질 금속 박막 코어에 일정 패턴을 가진 코일이 권선된 형태로 이루어질 수 있다.The charging power receiving module 323 serves as a secondary side of the transformer. The charging power receiving module 323 includes a non-regular metal thin film core in which a plurality of cobalt-based amorphous metals are stacked, . ≪ / RTI >

여기서, 상기 비 정질 금속 박막 코어는 코발트(Co), 철(Fe), 니켈(Ni), 붕소(B), 규소(Si) 등 코발트 계열의 비 정질 금속 재료가 다수 적층된 얇은 시트(Sheet) 또는 박막(Film)으로 제작되어 높은 투자율과 깨지지 않는 성질을 가진다.The non-crystalline metal thin film core may be a thin sheet having a plurality of cobalt-based amorphous metal materials such as cobalt (Co), iron (Fe), nickel (Ni), boron (B) Or a thin film (film), so that it has a high permeability and an unbreakable property.

또한, 상기 충전 전력 수신 모듈(323)은 PCB(Printed Circuit Board) 또는 FPCB(Flexible Printed Circuit Board) 상에 인덕터를 박막 형태의 권선으로 형성하여 이루어질 수 있으며, 만약 PCB 또는 FPCB가 다층 인쇄회로기판의 경우 상기 인덕터는 최하층 상에 형성하는 것이 바람직하다.The charging power receiving module 323 may be formed by forming an inductor on a PCB (Printed Circuit Board) or an FPCB (Flexible Printed Circuit Board) using a thin film winding. If the PCB or the FPCB is a multilayer printed circuit board It is preferable that the inductor is formed on the lowest layer.

본 발명의 무접점 충전 구조에서는, 배터리 팩(320)의 충전 전력 수신 모듈(323)과 배터리 셀(327) 사이에 접지 차폐층(Ground Shielding Layer)(325)을 형성함으로써, 무접점 충전시 휴대형 전자기기의 무선 감도에 영향을 주지 않게 된다.A ground shielding layer 325 is formed between the charging power receiving module 323 of the battery pack 320 and the battery cell 327 in the contactless charging structure of the present invention, The wireless sensitivity of the electronic device is not affected.

즉, 본 발명에서는 충전 모체(100)의 1차 측 코일에 의해 생성되는 자기장이 충전 전력 수신 모듀(323) 내의 2차 측 코일에 유도 전류를 유기하게 되고, 상기 유도 전류를 배터리 셀(327)에 전달하여 배터리를 충전하는 한편, 상기 생성된 자기장이 배터리 장치(300)의 본체(310)까지 전달되지 못하도록 접지 차폐층(325)을 형성하여 휴대형 전자기기의 무선 감도에는 영향을 주지 않도록 한다.That is, in the present invention, the magnetic field generated by the primary side coil of the charged body 100 induces an induced current in the secondary side coil in the charged power receivingmodule 323, And the ground shield layer 325 is formed to prevent the generated magnetic field from being transmitted to the main body 310 of the battery device 300 so as not to affect the wireless sensitivity of the portable electronic device.

도 4는 본 발명의 무접점 충전 시스템의 구성을 나타낸 기능 블럭도이다.4 is a functional block diagram showing a configuration of the non-contact charging system of the present invention.

이에 도시된 바와 같이, 충전 모체(500)는 배터리 장치(600)의 2차 코일(610)과 유도 결합하는 1차 코일(510)과, 상기 1차 코일(510)에 전원을 공급하는 파워 서플라이 유닛(520)과, 상기 파워 서플라이 유닛(520)으로부터 공급되는 전원을 온(On)/오프(Off)하기 위한 스위칭 콘트롤러(530)를 포함한다. As shown in the figure, the charging matrix 500 includes a primary coil 510 for inductively coupling with the secondary coil 610 of the battery device 600, a power supply (not shown) for supplying power to the primary coil 510, Unit 520 and a switching controller 530 for turning on and off the power supplied from the power supply unit 520. [

여기서, 상기 파워 서플라이 유닛(520)은 교류를 직류로 또는 직류를 교류로 변환하는 컨버터와 직류 전압의 전압 레벨을 조절하는 인버터를 포함하여 이루어진다.Here, the power supply unit 520 includes a converter for converting an alternating current into a direct current or a direct current to an alternating current, and an inverter for adjusting a voltage level of the direct current voltage.

또한, 상기 충전 모체(500)는 상기 배터리 장치(600)로부터 배터리의 상태 정보(충전 전압, 온도, 사용 시간, 충전 용량 등)를 수신하기 위한 제1 RF 모듈(540)과, 상기 파워 서플라이 유닛(520) 및 상기 스위칭 콘트롤러(530)를 제어하기 위한 제1 제어부(550)를 포함한다.The charging host 500 includes a first RF module 540 for receiving status information (charging voltage, temperature, usage time, charging capacity, etc.) of the battery from the battery device 600, (520) and a first controller (550) for controlling the switching controller (530).

상기 제1 RF 모듈(540)은 배터리 장치(600)의 제2 RF 모듈(620)로부터 배터리의 상태 정보를 수신하여 제1 제어부(550)에 전달한다. 제1 제어부(550)는 배터리 상태 정보에 근거하여 상기 파워 서플라이 유닛(520)을 조절함으로써 1차 코일(510)에 인가되는 충전용 전압을 상기 배터리 상태에 최적화하도록 제어한다.The first RF module 540 receives status information on the battery from the second RF module 620 of the battery device 600 and transmits the status information to the first controller 550. The first control unit 550 controls the power supply unit 520 to optimize the charging voltage applied to the primary coil 510 to the battery state based on the battery state information.

상기 충전 모체(500)와 유도 결합되어 자기 에너지를 공급받는 배터리 장치(600)는 1차 측으로부터 제공되는 자기 에너지를 전기 에너지로 전환하는 2차 코일(610)을 포함한다. The battery device 600, which is inductively coupled to the charging body 500 and supplied with magnetic energy, includes a secondary coil 610 that converts magnetic energy provided from the primary side into electric energy.

또한, 상기 배터리 장치(600)는 2차 코일(610)로부터 전달되는 충전 전원을 배터리(660)에 적합한 형태로 조절하는 충전 콘트롤러(630)와, 상기 충전 콘트롤러(630)를 배터리(660)의 전압과 온도에 근거하여 제어하기 위한 제2 제어부(640)를 포함한다.The battery device 600 includes a charging controller 630 for adjusting the charging power supplied from the secondary coil 610 to a form suitable for the battery 660 and a charging controller 630 for controlling the charging controller 630 to charge the battery 660 And a second controller 640 for controlling based on voltage and temperature.

상기 배터리 장치(600)는 배터리(660)에 공급되는 충전 전압을 감지하는 전압 센서(650)와, 상기 제2 제어부(640) 내부에 저장되어 있는 배터리(660)의 고유 정보(충전 용량, 정격 전압, 사용 시간 등) 및 상기 전압 센서(650)로부터 제공되는 배터리(660)의 충전 전압을 충전 모체(500)에 전송하기 위한 제2 RF 모듈(620)을 더 포함한다.The battery device 600 includes a voltage sensor 650 for sensing a charging voltage supplied to the battery 660 and a battery 660 for storing unique information of the battery 660 stored in the second controller 640 And a second RF module 620 for transmitting the charging voltage of the battery 660 provided from the voltage sensor 650 to the charging matrix 500. [

상기 1차 코일(510)과 2차 코일(610)은 경박 단소화 되고 있는 휴대형 전자기기의 추세에 따라 코어 없는 초박형의 코일(예를 들어, PCB 코일)로 구성되는 것이 바람직한데, 높은 충전 효율을 구현하기 위해서 코어를 포함시키는 것도 가능하다.It is preferable that the primary coil 510 and the secondary coil 610 are made of a coreless ultra thin coil (for example, a PCB coil) in accordance with the trend of portable electronic devices which are thin and thin. It is also possible to include a core in order to implement the present invention.

이와 같이 구성된 무접점 충전 시스템에 있어서, 상기 충전 모체(500) 상부에 배터리 장치(600)을 위치시키면, 배터리 장치(600)의 제2 RF 모듈(620)이 제2 제어부(640)로부터 전달되는 배터리 상태 정보를 무선을 통해 충전 모체(500)의 제 1 RF 모듈(540)에 전달한다.When the battery device 600 is placed on the charging body 500, the second RF module 620 of the battery device 600 is transferred from the second controller 640 And transmits the battery status information to the first RF module 540 of the charging body 500 via radio.

이때, 1차 코일(510)과 2차 코일(610)의 커플링 효율을 높이기 위해서 1차 코일(510)의 중심과 2차 코일(610)의 중심을 가능한 일치시키는 것이 바람직하다.At this time, in order to increase the coupling efficiency between the primary coil 510 and the secondary coil 610, it is preferable that the center of the primary coil 510 and the center of the secondary coil 610 are made as close as possible to each other.

상기 배터리 장치(600)로부터 배터리 상태 정보를 전달받은 충전 모체(500)는 파워 서플라이 유닛(520)을 제어하여 배터리 상태에 부합하는 1차 측 충전 전압을 생성하고, 이를 1차 코일(510)에 인가한다.The charging host 500 receiving the battery status information from the battery device 600 controls the power supply unit 520 to generate a primary charging voltage conforming to the battery state and supplies it to the primary coil 510 .

상기 인가된 전원에 의해 1차 코일(510)은 자기 에너지를 발생시키고, 자기 에너지를 2차 코일(610)에 전달한다. 상기 1차 코일(510)로부터 전달된 자기 에너지에 의해 2차 코일(610)에는 유도 기전력이 발생하고, 이 유도 기전력은 충전 콘트롤러(630)에 의해 소정 레벨의 직류 전류로 변환되어 배터리(660)에 공급된다.The primary coil 510 generates magnetic energy and transmits magnetic energy to the secondary coil 610 by the applied power source. An induced electromotive force is generated in the secondary coil 610 by the magnetic energy transmitted from the primary coil 510. The induced electromotive force is converted into a direct current of a predetermined level by the charge controller 630, .

상기 배터리(660)가 충전됨에 따라 배터리 장치(600)의 전압 센서(650)는 배터리(660)의 과전압, 과부하 상태를 감지하여 제2 제어부(640)에 감지된 정보를 전달한다.As the battery 660 is charged, the voltage sensor 650 of the battery device 600 senses an overvoltage and an overload state of the battery 660 and transmits the sensed information to the second controller 640.

상기 제2 제어부(640)는 감지된 충전 전압에 근거하여 충전 콘트롤러(630)를 조절하고, 내부 메모리에 저장된 배터리 상태 정보를 갱신한다.The second controller 640 adjusts the charge controller 630 based on the sensed charge voltage and updates battery state information stored in the internal memory.

이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the scope of the present invention. I will understand.

그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, but should be determined by equivalents to the appended claims, as well as the appended claims.

도 1은 종래의 무접점 충전 방식을 이용한 배터리와 충전기의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view showing the configuration of a battery and a charger using a conventional solid-state charging method; FIG.

도 2는 본 발명의 무접점 충전 시스템의 개략적인 사시도.2 is a schematic perspective view of a solid state charging system of the present invention;

도 3은 본 발명의 무접점 충전 구조를 나타낸 단면도.3 is a cross-sectional view illustrating the contactless filling structure of the present invention.

도 4는 본 발명의 무접점 충전 시스템의 구성을 나타낸 기능 블럭도.4 is a functional block diagram showing the configuration of the solid state charging system of the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Description of the Related Art [0002]

300 : 배터리 장치 310 : 휴대형 전자기기의 본체300: battery device 310: main body of portable electronic device

320 : 배터리 팩 321 : 배터리 팩의 외곽 케이스320: Battery pack 321: Outer case of the battery pack

323 : 충전 전력 수신 모듈 325 : 접지 차폐층323: charging power receiving module 325: ground shielding layer

327 : 배터리 셀 400 : 충전 모체327: Battery cell 400: Charging matrix

Claims (6)

외부 전원을 이용하여 충전 전력을 발생시키는 충전 모체; 및A charging host for generating charging power using an external power source; And 상기 충전 모체로부터 전자기 유도 현상을 통해 충전 전력을 공급받아 내부의 배터리를 충전하는 배터리 장치;를 포함하여 이루어지며,And a battery device that receives charging power from the charging host through electromagnetic induction and charges an internal battery, 상기 배터리 장치는, The battery device includes: 상기 충전 모체에서 발생한 충전 전력을 수신하는 충전 전력 수신 모듈과, 상기 수신한 충전 전력으로 충전되는 배터리 사이에 접지 차폐층(Ground Shielding Layer)을 구비하고,And a ground shielding layer between the charging power receiving module for receiving the charging power generated in the charging host and the battery to be charged by the received charging power, 상기 충전 모체는 코발트 또는 페라이트 재질의 소형 코어를 복수 개 붙인 평판 코어 상에 코일이 일정 패턴으로 권선된 코어 블록을 구비하는 것을 특징으로 하는 무접점 충전 시스템.Wherein the charging matrix comprises a core block on which a coil is wound in a predetermined pattern on a flat plate core having a plurality of small cores made of cobalt or ferrite. 삭제delete 외부 전원을 이용하여 충전 전력을 발생시키는 충전 모체; 및A charging host for generating charging power using an external power source; And 상기 충전 모체로부터 전자기 유도 현상을 통해 충전 전력을 공급받아 내부의 배터리를 충전하는 배터리 장치;를 포함하여 이루어지며,And a battery device that receives charging power from the charging host through electromagnetic induction and charges an internal battery, 상기 배터리 장치는, The battery device includes: 상기 충전 모체에서 발생한 충전 전력을 수신하는 충전 전력 수신 모듈과, 상기 수신한 충전 전력으로 충전되는 배터리 사이에 접지 차폐층(Ground Shielding Layer)을 구비하고,And a ground shielding layer between the charging power receiving module for receiving the charging power generated in the charging host and the battery to be charged by the received charging power, 상기 충전 전력 수신 모듈은 비 정질 금속(Amorphous Metal)이 다수 겹으로 적층된 비 정질 금속 박막 코어에 일정 패턴을 가진 코일이 권선되어 형성되는 것을 특징으로 하는 무접점 충전 시스템.Wherein the charging power receiving module is formed by winding a coil having a predetermined pattern on an unmodified metal thin film core in which a plurality of amorphous metal layers are stacked. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 비 정질 금속은 코발트(Co), 철(Fe), 니켈(Ni), 붕소(B), 규소(Si) 중에서 선택된 어느 하나의 금속인 것을 특징으로 하는 무접점 충전 시스템.Wherein the non-conductive metal is any one selected from the group consisting of Co, Fe, Ni, B, and Si. 외부 전원을 이용하여 충전 전력을 발생시키는 충전 모체; 및A charging host for generating charging power using an external power source; And 상기 충전 모체로부터 전자기 유도 현상을 통해 충전 전력을 공급받아 내부의 배터리를 충전하는 배터리 장치;를 포함하여 이루어지며,And a battery device that receives charging power from the charging host through electromagnetic induction and charges an internal battery, 상기 배터리 장치는, The battery device includes: 상기 충전 모체에서 발생한 충전 전력을 수신하는 충전 전력 수신 모듈과, 상기 수신한 충전 전력으로 충전되는 배터리 사이에 접지 차폐층(Ground Shielding Layer)을 구비하고,And a ground shielding layer between the charging power receiving module for receiving the charging power generated in the charging host and the battery to be charged by the received charging power, 상기 충전 전력 수신 모듈은 PCB(Printed Circuit Board) 또는 FPCB(Flexible Printed Circuit Board) 상에 인덕터를 박막 형태로 형성한 것을 특징으로 하는 무접점 충전 시스템.Wherein the charging power receiving module has an inductor formed on a PCB (Printed Circuit Board) or an FPCB (Flexible Printed Circuit Board) in a thin film form. 제5항에 있어서,6. The method of claim 5, 상기 PCB 또는 FPCB가 다층 인쇄회로기판인 경우, 상기 인덕터는 최하층 상에 형성하는 것을 특징으로 하는 무접점 충전 시스템.Wherein when the PCB or FPCB is a multilayer printed circuit board, the inductor is formed on the lowest layer.
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