KR101428000B1 - 무선 멀티 충전 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

무선 멀티 충전 방법 및 시스템이 제공된다. 본 무선 충전 방법은, 충전 영역에 위치하는 모바일기기들 중 일부를 그룹으로 선정하고, 선정된 그룹의 모바일기기들에 무선 충전을 위한 에너지를 제공한다. 이에 의해, 그룹 충전이 가능해져 충전을 허가하는 모바일기기들을 선별적으로 동시에 충전할 수 있게 된다.

Description

무선 멀티 충전 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR MULTI CONTACTLESS CHARGING}
본 발명은 무선 충전 방법 및 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선으로 에너지를 수신받아 충전하는 방법 및 이를 효율적으로 운영하는 충전 시스템에 관한 것이다.
무접점 충전으로 불리기도 하는 무선 충전은, 하나의 충전 베이스 스테이션이 하나의 모바일기기를 충전하는 것을 원칙으로 하고 있다. 이는, 무선 충전의 효율이 높지 않고 다수의 모바일기기들 간 간섭에 기인한다.
다수의 모바일기기들을 함께 충전하는 경우, 다수의 모바일기기들을 충전하는데 소요되는 시간을 줄일 수 있으므로, 다수의 사용자들에 신속한 충전 서비스를 제공할 수 있게 된다는 유용하다.
따라서, 다수의 모바일기기들을 함께 충전하는 경우의 충전 효율을 증대시킬 것이 요구되는 한편, 원치 않는 모바일기기까지 충전되는 것을 방지하기 위한 방안의 마련도 요구된다. 권한 없는 모바일기기 또는 충전이 시급하지 않은 모바일기기에는 충전을 제한할 수 있는 방안이 필요한 것이다.
WO 2010/116441 한국공개특허 2011-0032260 US 2010/0225270 한국공개특허 2010-0134843
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 충전 영역에 위치하는 모바일기기들 중 일부를 그룹으로 선정하여 충전하는 무선 충전 방법 및 시스템을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 충전 방법은, 충전 영역에 위치하는 모바일기기들 중 일부를 그룹으로 선정하는 단계; 및 상기 그룹의 모바일기기들을 무선 충전하기 위한 에너지를 상기 그룹의 모바일기기들에 제공하는 단계;를 포함한다.
그리고, 상기 제공단계는, 상기 그룹의 모바일기기들의 공진 주파수들을 포함하는 주파수 밴드로 자기장 에너지를 제공할 수 있다.
또한, 상기 선정단계는, 상기 모바일기기들 중 일부를 제1 그룹으로 선정하는 단계; 및 상기 모바일기기들 중 다른 일부를 제2 그룹으로 선정하는 단계;를 포함하고, 상기 제공단계는, 상기 제1 그룹의 모바일기기들을 무선 충전하기 위한 에너지와 상기 제2 그룹의 모바일기기들을 무선 충전하기 위한 에너지를 시분할 방식으로 제공할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 충전 방법은, 충전 영역에 위치하는 모바일기기들에 충전 우선 순위를 부여하는 단계; 및 부여된 충전 우선 순위에 따라, 모바일기기들에 에너지를 제공하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 충전 우선 순위는, 상기 모바일기기들의 기종, 배터리 충전 상태, 배터리 잔여 시간 및 충전 스테이션까지의 거리 중 적어도 하나를 고려하여 결정할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 충전 방법은, 충전 영역에 위치하는 모바일기기들 중 일부를 자기장 에너지를 무선으로 중계하는 에너지 중계기로 선정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 선정단계는, 상기 모바일기기들의 위치 및 충전 상태를 참고하여, 상기 모바일기기들 중 일부를 상기 에너지 중계기로 선정할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 무선 충전 시스템은, 모바일기기들; 및 충전 영역에 위치하는 모바일기기들 중 일부를 그룹으로 선정하고, 상기 그룹의 모바일기기들을 무선 충전하기 위한 에너지를 상기 그룹의 모바일기기들에 제공하는 충전기기;를 포함한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 그룹 충전이 가능해져, 충전을 허가하는 모바일기기들을 선별적으로 동시에 충전할 수 있게 된다. 또한, 통신 영역에서 미리 충전을 위한 사전 준비 절차를 수행하므로, 충전 절차를 보다 신속하고 효과적으로 운용할 수 있다.
뿐만 아니라, 모바일기기들 중 적정한 것을 선정하여 에너지 중계기로 운용하기 때문에, 별도로 에너지 중계기를 설치할 필요가 없다. 아울러, 다수의 충전 베이스 스테이션들을 운용할 수 있게 되어, 보다 효과적인 무선 충전을 가능하게 한다.
도 1은 충전 영역과 통신 영역의 개념 설명에 제공되는 도면,
도 2는 모바일기기가 이동하면서 발생되는 동작 상태 변화의 설명에 제공되는 도면,
도 3은 모바일기기의 충전 준비 절차에 대한 부연 설명에 제공되는 도면,
도 4는 멀티 충전의 설명에 제공되는 도면,
도 5는 멀티 충전에 시분할 충전을 부가한 충전 방식의 설명에 제공되는 도면,
도 6 및 도 7은, 에너지 중계기 선정 방법의 설명에 제공되는 도면, 그리고,
도 8은 멀티 충전 베이스 스테이션 환경의 충전 시스템을 예시한 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
1. 충전/통신 영역 운용
도 1은 충전 영역과 통신 영역의 개념 설명에 제공되는 도면이다. 도 1에는 하나의 충전 베이스 스테이션(100)과 다수의 모바일기기들(210, 220, 230)이 도시되어 있다. 그리고, 도 1에서 충전 베이스 스테이션(100)의 주변은, 충전 영역(A)과 통신 영역(B)으로 구분되어 있다.
충전 영역(A)은, 충전 베이스 스테이션(100)으로부터 자기공진유도 방식으로 에너지를 무선으로 전달받아 충전할 수 있는 영역이다. 통신 영역(B)은, 충전 베이스 스테이션(100)과 자기장 통신이 가능한 영역이다.
충전 영역(A)은 통신 영역(B) 내부이므로, 충전 영역(A)에서도 충전 베이스 스테이션(100)과 자기장 통신이 가능함은 물론이다.
충전 베이스 스테이션(100)과 다수의 모바일기기들(210, 220, 230)이, 도 1에 도시된 바와 같이 위치하고 있는 경우,
i) 모바일기기-3(230)은 통신 영역(B) 밖에 위치하기 때문에, 충전 베이스 스테이션(100)와 통신이 불가능함은 물론 충전 베이스 스테이션(100)으로부터 수신되는 에너지를 이용하여 충전하는 것도 불가능하고,
ii) 모바일기기-2(220)는 통신 영역(B)에 위치하기 때문에, 충전 베이스 스테이션(100)과 자기장 통신만이 가능하며,
iii) 모바일기기-1(210)은 충전 영역(A)에 위치하기 때문에, 충전 베이스 스테이션(100)으로부터 자기공진유도 방식에 따라 에너지를 무선으로 수신 받아 이용하여 충전할 수 있음은 물론, 충전 베이스 스테이션(100)과 자기장 통신도 가능하다.
도 2는 모바일기기-1(210)이 이동하면서 발생하는 동작 상태 변화의 설명에 제공되는 도면이다. 도 2에는 모바일기기-1(210)이, 통신 영역(B) 밖에서(①) 통신 영역(B) 안으로(②) 이동한 후 충전 영역(A) 안으로(③) 이동하는 상황이 도시되어 있다.
통신 영역(B) 밖에 위치하는 경우(①), 모바일기기-1(210)은 충전 베이스 스테이션(100)과 자기장 통신이 불가능하기 때문에, 충전 베이스 스테이션(100)의 존재를 인식하지 못한다.
하지만, 통신 영역(B) 안으로 이동하게 되면(②), 모바일기기-1(210)은 충전 베이스 스테이션(100)과 자기장 통신이 가능하기 때문에, 충전 베이스 스테이션(100)의 존재를 인식하게 된다.
충전 베이스 스테이션(100)과 자기장 통신이 가능하게 되면, 모바일기기-1(210)은 충전을 위한 사전 준비 절차를 수행할 수 있다. 충전 준비 절차는, 1) 모바일기기-1(210)이 자신의 ID를 충전 베이스 스테이션(100)에 전달하고, 2) 충전 베이스 스테이션(100)이 전달받은 ID를 기초로 충전 허가 여부를 결정하는 절차에 의하게 된다.
구체적으로, 충전 베이스 스테이션(100)은, 충전이 허가된 ID인 경우 모바일기기-1(210)에 충전을 허가하지만, 충전이 허가되지 않은 ID인 경우 모바일기기-1(210)에 충전을 허가하지 않는다.
한편, 충전 준비 절차에서, 모바일기기-1(210)은 자신의 ID 외에 자신의 배터리 충전 상태에 대한 정보까지 충전 베이스 스테이션(100)에 더 전달할 수 있는데, 이 경우 충전 베이스 스테이션(100)은 충전이 허가된 ID인 경우라도 배터리 충전 상태가 양호한 경우 모바일기기-1(210)에 충전을 허가하지 않는 것으로 구현가능하다.
다른 한편으로, 충전 준비 절차에서, 모바일기기-1(210)가 자신의 기종에 대한 정보 및 배터리 잔여 시간에 대한 정보를 충전 베이스 스테이션(100)에 전달하고, 충전 베이스 스테이션(100)은 이를 참조로 충전 허가 여부를 결정하는 것으로 구현하는 것도 가능하다.
또한, 충전을 허가 하더라도, 각기 다른 충전 등급으로 충전을 허가할 수 있다. 예를 들어, 프리미엄 ID의 모바일기기에 대해서는 에너지량과 에너지 제공시간을 많이 할당하는 한편, 일반 ID의 모바일기기에 대해서는 에너지량과 에너지 제공시간을 적게 할당하는 것이 가능하다.
뿐만 아니라, 모바일기기의 기종이나 배터리 잔여 시간을 기초로 에너지량과 에너지 제공시간을 할당하는 것도 가능하다.
충전이 허가된 모바일기기-1(210)이 충전 영역(A) 안으로 이동하게 되면(③), 모바일기기-1(210)은 충전 베이스 스테이션(100)로부터 제공되는 에너지를 무선으로 수신받아 자신의 배터리를 충전한다.
한편, 통신 영역(B) 안으로 진입한 경우라 하더라도, 모바일기기가 충전 준비 절차를 수행하지 않을 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 이동 궤적이 충전 영역(A) 방향이 아닌 경우(ⓑ)에는, 이동 궤적이 충전 영역(A) 방향인 경우(ⓐ)와 달리, 모바일기기(200)가 충전 베이스 스테이션(100)을 인식하더라도 충전 준비 절차를 수행하지 않도록 구현가능하다.
이동 궤적이 충전 영역(A) 방향이 아닌 모바일기기는 충전 의향이 있는(즉, 충전을 위해 충전 베이스 스테이션(100)에 접근하는) 모바일기기로 취급하지 않아도 되기 때문이며, 이에 의해 모바일기기에서의 불필요한 충전 준비 절차 수행을 방지할 수 있다.
다른 한편으로, 불필요한 충전 준비 절차 수행을 방지하는 차원에서, 통신 영역(B) 안으로 진입한 경우라 하더라도 설정된 일정 시간이 경과한 후에, 모바일기기가 충전 준비 절차를 수행하도록 구현하는 것도 가능하다. 여기서, 일정 시간은, 모바일 기기의 종류와 배터리 충전 상태에 따라 적응적으로 설정되도록 구현가능하다.
2. 멀티 충전 방식
멀티 충전이란 충전 영역에 위치하는 다수의 모바일기기들을 함께 충전하는 것을 의미한다. 충전 영역에 위치하는 모바일기기들 모두에 대해 충전(이하, '전부 충전'으로 표기)하는 것은 물론 일부의 모바일기기들만을 그룹으로 충전(이하, '그룹 충전'으로 표기)하는 것도 멀티 충전의 범주에 포함된다.
멀티 충전을 위해, 충전 베이스 스테이션(100)은 자기장의 주파수 밴드를 조정한다. 전부 충전의 경우, 충전 베이스 스테이션(100)은 충전을 허가한 모든 모바일기기들의 공진 주파수를 포함하는 주파수 밴드로 자기장 에너지를 제공한다.
그룹 충전의 경우, 충전 베이스 스테이션(100)은 그룹에 소속된 모바일기기들의 공진 주파수를 모두 포함하는 주파수 밴드로 자기장 에너지를 제공한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 충전 영역(A) 내에 4개의 모바일기기들(210, 220, 230, 240)이 위치하고 공진 주파수가 각각 f1, f2, f3 및 f4인 경우를 상정한다.
이 경우, 전부 충전을 수행하고자 하는 경우, 충전 베이스 스테이션(100)은, f1, f2, f3 및 f4를 모두 포함하는 주파수 밴드 B1-4로 자기장 에너지를 제공한다. 한편, 모바일기기-1,2,3(210, 220, 230)에 대해서만 그룹충전하고자 하는 경우, 충전 베이스 스테이션(100)은, f1, f2 및 f3만을 포함하는 주파수 밴드 B1-3로 자기장 에너지를 제공한다.
한편, 충전 효율을 높이기 위해, 멀티 충전에 시분할 충전 방식을 더 적용할 수 있다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, t1, t3, t5, ... 구간에서는 모바일기기-1,2(210, 220)를 그룹 충전하기 위한 주파수 밴드 B12로 자기장 에너지를 제공하고, t2, t4, t6, ... 구간에서는 모바일기기-3,4(230, 240)를 그룹 충전하기 위한 주파수 밴드 B34로 자기장 에너지를 제공하는 것이 가능하다.
한편, 우선 순위를 기반으로 멀티 충전을 수행할 수도 있다. 즉, 모바일기기들(210, 220, 230, 240)에 충전 우선 순위를 부여하고, 부여된 충전 우선 순위에 따라 모바일기기들(210, 220, 230, 240)을 하나씩 또는 그룹으로 충전하는 것이 가능하다. 충전 우선 순위는 모바일기기들(210, 220, 230, 240)의 기종, 배터리 충전 상태, 배터리 잔여 시간 및 거리 등을 고려하여 결정가능하다. 뿐만 아니라, 우선 순위에 기반한 멀티 충전에 시분할 충전 방식을 더 적용할 수 있다.
3. 멀티 충전 중계
충전 베이스 스테이션(100) 주변에 위치하는 다수의 모바일기기들 중 일부가 자기장 에너지를 무선으로 중계하는 에너지 중계기로 기능하도록 운용할 수 있다. 에너지 중계기는 충전 베이스 스테이션(100)으로부터 무선으로 수신되는 자기장 에너지를 주변의 다른 모바일기기로 전달하여, 자기장 에너지의 무선 도달 범위를 넓히는 기기이다. 에너지 중계기에 의해, 충전 영역(A) 밖에 위치하는 모바일기기도 충전이 가능하다.
주변에 위치하는 다수의 모바일기기들 중 에너지 중계기로 기능할 모바일기기는 충전 베이스 스테이션(100)에 의해 선정된다. 에너지 중계기로 선정된 모바일기기는 충전 베이스 스테이션(100)으로부터 무선으로 수신되는 자기장 에너지를 부하에 전달하지 않고 반사시켜 주변의 다른 모바일기기에 중계한다.
충전 베이스 스테이션(100)은 모바일기기들의 거리/위치를 기초로 에너지 중계기를 선정한다. 구체적으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 충전 베이스 스테이션(100)은 자신에 가까이 위치한 모바일기기-1(210)을 에너지 중계기로 선정하여 충전 영역(A) 밖에 위치하는 모바일기기-2(220)가 충전가능하도록 할 수 있다.
한편, 충전 베이스 스테이션(100)은 충전 상태가 양호한 모바일기기를 에너지 중계기로 선정하여 운용할 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 충전 베이스 스테이션(100)은 주변에 위치하는 모바일기기들(210, 220) 중 충전 상태가 더 양호한 모바일기기-2(220)를 에너지 중계기로 선정하여, 충전 영역(A) 밖에 위치하는 모바일기기-3(230)이 충전가능하도록 할 수 있다.
한편, 에너지 중계기로 선정되는 모바일기기가 충전과 에너지 중계를 병행하는 것도 가능하다. 예를 들어, 모바일기기가 수신된 에너지의 일부는 자신을 충전하는데 이용하고, 나머지는 다른 모바일기기로 중계하는 것이 가능하다.
4. 멀티 충전 베이스 스테이션
지금까지, 설명한 충전 시스템에서는 충전 베이스 스테이션이 하나였다. 하지만, 충전 베이스 스테이션이 다수인 경우도 상정 가능하며, 이를 도 8에 예시하였다.
도 8에 도시된 바에 따르면, 모바일기기(200)의 주변에 3개의 충전 베이스 스테이션(110, 120, 130)이 위치하고 있음을 확인할 수 있다. 모바일기기(200)는 충전 베이스 스테이션들(110, 120, 130) 중 하나를 선택하고, 선택된 충전 베이스 스테이션으로부터 자기장 에너지를 무선으로 수신하여 배터리를 충전할 수 있다.
충전 베이스 스테이션 선택은 모바일기기(200)의 사용자에 의해 수동으로 가능하다. 즉, 모바일기기(200)가 주변에 위치하는 충전 베이스 스테이션들(110, 120, 130)을 스캔하여 생성한 리스트를 디스플레이하여 사용자로 하여금 선택하도록 할 수 있다.
리스트에 나열되는 충전 베이스 스테이션들은 충전 영역 내에 위치하는 충전 베이스 스테이션들로 한정하여야만 하는 것은 아니다. 통신 영역 내에 위치하는 충전 베이스 스테이션들도 후보군으로 나열하는 것이 가능하다.
사용자에 의한 수동 선택 외에 모바일기기(200)가 자동으로 충전 베이스 스테이션을 선택하도록 구현하는 것이 가능하다. 예를 들어, 스캔된 충전 베이스 스테이션들(110, 120, 130) 중 무선으로 수신되는 자기장 에너지 세기가 가장 큰 충전 베이스 스테이션을 모바일기기(200)가 자동으로 선택하여 그로부터 자기장 에너지를 무선 수신하여 이용하는 것이 가능하다.
이 밖에도, 모바일기기(200)가 충전 베이스 스테이션들(110, 120, 130)까지의 거리를 각각 계산하고, 가장 가까운 거리에 위치하는 충전 베이스 스테이션을 선택하는 것이 가능하다.
또 이와 다르게, 모바일기기(200)는 충전 베이스 스테이션들(110, 120, 130)에 연결되어 충전 중인 모바일기기의 개수에 대한 정보를 제공받아, 이를 기초로 충전 베이스 스테이션을 선택하는 것도 가능하다. 예를 들어, 충전 베이스 스테이션-1(110)로부터는 2대의 모바일기기들이 자기장 에너지를 수신받아 충전중이고, 충전 베이스 스테이션-2(120)로부터는 3대의 모바일기기들이 자기장 에너지를 수신받아 충전중이며, 충전 베이스 스테이션-3(130)으로부터는 1대의 모바일기기가 자기장 에너지를 수신받아 충전중인 경우, 모바일기기(200)는 에너지를 수신받을 충전 베이스 스테이션으로 충전 베이스 스테이션-3(130)을 선택할 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
100, 110, 120, 130 : 충전 베이스 스테이션
200, 210, 220, 230, 240 : 모바일기기
A : 충전 영역
B : 통신 영역

Claims (8)

  1. 충전 영역에 위치하는 모바일기기들 중 일부를 그룹으로 선정하는 제1 선정단계; 및
    상기 그룹의 모바일기기들을 무선 충전하기 위한 에너지를 상기 그룹의 모바일기기들에 제공하는 단계;를 포함하고,
    충전 영역에 위치하는 모바일기기들 중 일부를 자기장 에너지를 무선으로 중계하는 에너지 중계기로 선정하는 제2 선정단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제공단계는,
    상기 그룹의 모바일기기들의 공진 주파수들을 포함하는 주파수 밴드로 자기장 에너지를 제공하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 선정단계는,
    상기 모바일기기들 중 일부를 제1 그룹으로 선정하는 단계; 및
    상기 모바일기기들 중 다른 일부를 제2 그룹으로 선정하는 단계;를 포함하고,
    상기 제공단계는,
    상기 제1 그룹의 모바일기기들을 무선 충전하기 위한 에너지와 상기 제2 그룹의 모바일기기들을 무선 충전하기 위한 에너지를 시분할 방식으로 제공하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    충전 영역에 위치하는 모바일기기들에 충전 우선 순위를 부여하는 단계; 및
    부여된 충전 우선 순위에 따라, 모바일기기들에 에너지를 제공하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 충전 우선 순위는,
    상기 모바일기기들의 기종, 배터리 충전 상태, 배터리 잔여 시간 및 충전 스테이션까지의 거리 중 적어도 하나를 고려하여 결정하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 방법.
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 선정단계는,
    상기 모바일기기들의 위치 및 충전 상태를 참고하여, 상기 모바일기기들 중 일부를 상기 에너지 중계기로 선정하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 방법.
  8. 모바일기기들; 및
    충전 영역에 위치하는 모바일기기들 중 일부를 그룹으로 선정하고, 상기 그룹의 모바일기기들을 무선 충전하기 위한 에너지를 상기 그룹의 모바일기기들에 제공하는 충전기기;를 포함하고,
    상기 충전기기는,
    충전 영역에 위치하는 모바일기기들 중 일부를 자기장 에너지를 무선으로 중계하는 에너지 중계기로 선정하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 시스템.
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