KR101465865B1 - 전자 기기의 무선 충전을 위한 장치, 방법 및 시스템 - Google Patents

전자 기기의 무선 충전을 위한 장치, 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

전자 기기를 무선으로 충전시키는 장치가 개시된다. 장치는 전력 공급원에 연결된 충전 제어장치, 전력 공급원에 연결된 전력 스위치, 전력 스위치에 연결된 논리 제어장치 및 전력 스위치를 통하여 전력 공급원에 연결되고 그리고 논리 제어장치에 연결된 무선 충전기 송신기를 포함한다. 충전 제어장치는 전력 공급원으로부터 장치에 있는 부하에 전력을 전송하도록 형성된다. 논리 제어장치는 전자 기기가 장치에 무선으로 연결되어 있는지 여부를 탐지하고 그리고 전자 기기가 무선으로 연결되어 있는 것으로 탐지되는 경우 전력 스위치를 온(on) 상태로 전환하도록 형성된다. 무선 충전기 송신기는 장치에 통합되고 그리고 전력 스위치가 온 상태에 있는 경우 전력을 전력 공급원으로부터 전자 기기에 무선으로 전송하도록 형성된다.

Description

전자 기기의 무선 충전을 위한 장치, 방법 및 시스템{APPARATUS, METHOD, AND SYSTEM FOR WIRELESSLY CHARGING AN ELECTRONIC DEVICE}
본 발명은 충전을 위한 장치, 방법 및 시스템에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 전자 기기의 무선 충전을 위한 장치, 방법 및 시스템에 관한 것이다.
도 1은 공지의 충전 시스템(100)의 블록 다이어그램은 나타낸 것이다. 충전 시스템(100)은 제1 전력 공급 체인을 통하여 유선 충전 기기(105)(예를 들어 컴퓨터 기기)를 충전시키고, 그리고 제2 전력 공급 체인을 통하여 전자 기기(108)(예를 들어 모바일 기기)를 충전시킨다. 도 1의 실시 예에 도시된 것처럼, 제1 전력 공급 체인은 유선 충전 기기(105)를 충전하기 위한 AC 전력 공급원(101)(예를 들어 220 V 상업용 전력 공급원) 및 AC 어댑터(103)를 포함한다. 제2 전력 공급 체인은 전자 기기(108)의 무선 충전을 위하여 AC 전력 공급원(102)(예를 들어 220 V 상업용 전력 공급원), AC 어댑터(104) 및 무선 충전 스테이션(106)을 포함한다. 전자 기기(108)는 무선 충전 스테이션(106)에 무선으로(예를 들어 자기적으로) 연결된다. 전력은 무선 충전 스테이션(106)에 있는 일차 코일(도 1에 도시되지 않음)과 전자 기기(108)에 있는 이차 코일(도 1에 도시되지 않음) 사이에 근거리 자계 유도에 기초하여 무선 충전 시스템(106)으로부터 전자 기기(108)로 전달된다. 공개특허공보 제10-2008-0032519호(무접점충전기)와 공개특허공보 제10-1998-0070969호(배터리 충전기 및 배터리 충전방법)는 도 1의 유선 충전기기와 전자기기 각각에 대한 충전방식을 기술한다.
도 1에 도시된 것처럼, 유선 충전 기기(105)와 전자 기기(108)를 동시에 충전시키는 경우, 선행기술에서 적어도 2개의 전력 공급원 및 2개의 어댑터가 요구된다. 그러므로 여행, 작업 또는 심지어 집에서 수요자가 적어도 2개 셋의 전력 공급원 및 AC 어댑터를 소지하여야 하므로 수요자에게 불편하다. 더욱이 전력 공급원의 수가 많아질수록 충전 시스템(100)의 전력 수요는 많아지고, 그리고 시스템 효율은 낮아지게 된다.
본 명세서에서 개시된 실시 형태는 충전을 위한 장치, 방법 및 시스템에 관한 것이다. 구체적으로 본 명세서에서 개시된 실시 형태는 전자 기기를 무선으로 충전시키기 위한 장치, 방법 및 시스템에 관한 것이다.
하나의 실시 형태에서, 전자 기기를 무선으로 충전시키기 위한 장치가 개시된다. 장치는 전력 공급원에 연결된 충전 제어장치, 전력 공급원에 연결된 전력 스위치, 전력 스위치에 연결된 논리 제어장치 및 전력 스위치를 통하여 전력 공급원에 연결되고 그리고 논리 제어장치에 연결된 무선 충전기 송신기를 포함한다. 충전 제어장치는 장치에서 전력 공급원으로부터 부하에 전력을 전송하도록 형성된다. 논리 제어장치는 전자 기기가 장치에 무선으로 연결되어 있는지 여부를 탐지하고 그리고 전자 기기가 무선으로 연결되어 있는 것이 탐지되는 경우 전력 스위치를 온(on) 상태로 전환하도록 형성된다. 무선 충전기 송신기는 장치에 통합되어 전력 스위치가 온 상태에 있는 경우 전력 공급원으로부터 전자 기기에 무선으로 전력을 전송하도록 형성된다.
다른 실시 형태에서, 전자 기기의 무선 충전을 위한 방법이 개시된다. 장치에 있는 충전 제어장치는 전력을 전력 공급원으로부터 장치에 있는 부하에 전달한다. 장치는 추가로 전력 스위치, 논리 제어장치 및 무선 충전기 송신기를 포함한다. 충전 제어장치 및 전력 스위치는 전력 공급원에 연결된다. 논리 제어장치는 전력 스위치에 연결된다. 무선 충전기 송신기는 전력 스위치를 통하여 전력 공급원에 연결되고 그리고 논리 제어장치에 연결된다. 무선 충전기 송신기는 장치에 통합이 된다. 논리 제어장치는 전자 기기가 장치에 무선으로 연결되어 있는지 여부를 탐지하고, 그리고 전자 기기가 무선으로 연결되어 있는 것으로 탐지되는 경우 전력 스위치를 온(on)상태로 전환시킨다. 전력 스위치가 온 상태로 있는 경우 무선 충전기 송신기는 전력을 전력 공급원으로부터 전자 기기로 무선으로 전송한다.
또 다른 실시 형태에서, 전자 기기를 무선으로 충전시킬 수 있는 시스템이 개시된다. 시스템은 전력 공급원 및 장치를 포함한다. 장치는 전력 공급원에 연결된 충전 제어장치, 전력 공급원에 연결된 전력 스위치, 전력 스위치에 연결된 논리 제어장치 및 전력 스위치를 통하여 전력 공급원에 연결되고 그리고 논리 제어장치에 연결된 무선 충전기 송신기를 포함한다. 충전 제어장치는 전력을 전력 공급원으로부터 장치에 있는 부하에 전달한다. 논리 제어장치는 전자 기기가 무선으로 장치에 연결되어 있는지 여부를 탐지하고, 그리고 전자 기기가 무선으로 연결되어 있는 경우 전력 스위치를 온(on) 상태로 전환시킨다. 전력 스위치가 온 상태에 있는 경우 무선 충전기 송신기는 장치에 통합되고, 그리고 전력을 무선으로 전력 공급원으로부터 전자 기기에 전달한다.
본 발명에 따른 장치 또는 방법은 여행하거나, 작업 중이거나 또는 집에 있는 경우 소비자가 편리하다. 공지의 2개의 전력 체인과 비교할 때 전자 기기(208)가 용이하게 충전 기기(205)의 표면 위에 놓일 수 있으므로 충전 공급원의 수가 감소되도록 한다는 이점을 가진다. 추가로 전력 소모가 충전 공급원을 감소시키는 것에 의하여 따라서 감소되도록 한다는 장점을 가진다.
추가적인 이점 및 새로운 특징이 후속되는 발명의 상세한 설명에서 기술될 것이고, 부분적으로 아래의 실시 예에서 그리고 첨부된 도면에서 명백하거나 또는 개시된 실시 예의 생산 또는 작동에 의하여 알 수 있게 될 것이다. 본 발명의 실시 형태의 이점은 아래에서 개시되는 방법, 수단 또는 이들의 조합의 다양한 특징의 실행 또는 사용에 의하여 실현되거나 얻어질 수 있을 것이다.
청구된 주제 사안의 실시 형태의 특징 및 이점이 도면을 참조하는 아래의 상세한 설명이 진행됨에 따라 명백해질 것이고, 동일한 도면 부호는 동일한 장치를 나타낸다. 이러한 예시적인 실시 형태가 도면을 참조하여 상세하게 기술된다. 이러한 실시 형태는 비-제한적인 실시 형태가 되고, 상기에서 동일한 도면 부호는 다수 관점의 도면을 통하여 유사한 구조를 나타낸다.
도 1은 공지의 충전 시스템의 블록 다이어그램이다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시 형태에 따른 충전 시스템의 실시 예의 블록 다이어그램이다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시 형태에 따른 상세한 충전 시스템의 실시 예의 블록 다이어그램이다.
도 4는 본 발명의 하나의 실시 형태에 따른 충전 시스템에 의하여 실행되는 작동의 실시 예의 순서도이다.
본 발명의 실시 형태에 대한 참조가 상세하게 만들어질 것이다. 본 발명은 이러한 실시 형태와 결합되어 기술되는 한편, 본 발명이 이러한 실시 형태에 제한되는 의도를 가진 것으로 이해되지 않아야 한다. 이와 달리 본 발명은 본 발명의 기술적 사상 및 범위에 포함될 수 있는 대안 발명, 수정 발명 및 등가 발명을 포함하는 것으로 의도된다.
추가로 본 발명의 아래의 상세한 설명에서, 다양한 구체적인 사항이 본 발명의 명확한 이해를 위하여 기술된다. 그러나 본 발명은 이러한 상세한 사항이 없이 실행될 수 있는 것으로 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 이해될 것이다. 다른 예로, 본 발명의 특징을 불필요하게 모호하게 하지 않도록 공지된 방법, 절차, 구성요소 및 회로는 상세하게 기술되지 않을 것이다.
본 명세서에서, '연결되고'는 연결되는 구성요소들 사이의 직접적인 연결뿐 아니라, 구성요소들 사이에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있는 연결상태를 의미하며, '결합되고(coupled)'의 의미를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시 형태에 따른 충전 시스템(200)의 실시 예의 블록 다이어그램을 나타낸 것이다. 도 2에 도시된 것처럼, 충전 시스템(200)은 AC 전력 공급원(201)(예를 들어 220V 상업용 전력 공급원), AC 어댑터(203), 충전 기기(205)(예를 들어 컴퓨터 기기) 및 전자 기기(208)(예를 들어 모바일 폰)를 포함한다. AC 전력 공급원(201)은 AC 어댑터(203)를 통하여 전력을 충전 기기(205)에 제공한다. 그리고 전자 기기(208)가 무선으로 결합되는 경우 충전 기기(205)는 전자 기기(208)를 무선으로 충전시킬 수 있다.
도 2의 실시 예에 도시된 것처럼, 충전 기기(205)는 충전 제어장치(210), 부하(211)(예를 들어 충전 기기(205)의 배터리), 전력 스위치(221), 논리 제어장치(222) 및 무선 충전기 송신기(223)를 포함한다. 하나의 실시 형태에서, 충전 제어장치(210)는 AC 어댑터에 결합이 되어 AC 전력 공급원(201)으로부터 전력을 수신하여 부하(211)를 충전시킨다. 충전 제어장치(210)는 추가로 부하(211)의 상태에 따라(예를 들어, 전압, 전류 및 온도와 같은 것) 부하(211)에 전송된 전력을 제어할 수 있다.
무선 충전기 송신기(223)는 충전 제어장치(210)와 동일하게 전력 스위치(221)를 경유하여 AC 전력 공급원(201) 및 AC 어댑터(203)에 연결된다. 무선 충전기 송신기(223)는 무선으로 전력을 AC 전력 공급원(201)로부터 전자 기기(208)에 전송한다. 하나의 실시 형태에서, 무선 충전기 송신기(223)는 일차 코일(도 2에 도시되지 않음)을 포함하고, 그리고 전자 기기(208)는 이차 코일(도 2에 도시되지 않음)을 포함한다. 전력은 일차 코일과 이차 코일 사이의 자기 유도로 인하여 무선 충전기 송신기(223)로부터 전자 기기(208)에 전달된다.
도 2에 도시된 것처럼, 논리 제어장치(222)는 무선 충전기 송신기(wireless charger transmitter)(223)에 연결되고 그리고 전자 기기(208)가 연결되어 있는지 여부를 탐지하기 위하여 일차 코일의 상태를 감시한다. 보다 구체적으로, 전자 기기(208)가 무선으로 연결되어 있는 경우(예를 들어, 전자 기기(208)가 충전 기기(205)에 자기적으로 연결되어 있는 경우), 전압 변화가 무선 충전기 송신기(223)의 일차 코일에서 발생한다. 이로 인하여 논리 제어장치(222)는 일차 코일의 전압 변화를 감시할 수 있고 그리고 만약 전압 변화가 탐지된다면, 전자 기기(208)가 무선으로 충전 기기(205)에 연결되어 있는지 여부를 결정한다.
하나의 실시 형태에서, 논리 제어장치(222)는 전력 스위치(221)를 제어하여 전력을 AC 전력 공급원(201)으로부터 전자 기기(208)에 전달할 수 있다. 보다 구체적으로, 논리 제어장치(222)가 전자 기기(208)가 무선으로 충전 기기(205)에 연결되어 있다고 결정하는 경우, 논리 제어장치(222)는 전력 스위치를 온(on) 상태로 전환하여 전력을 AC 전력 공급원(201)로부터 무선 충전기 송신기(223)로 전송하고, 이후 충전 기기(205)에 있는 무선 충전기 송신기(223)는 전력을 전송하여 전자 기기(208)를 충전시킬 수 있다.
다양한 실시 형태에 따르면, 충전 제어장치(210)는 유선으로 작동할 수 있고, 논리 제어장치(222)는 논리 제어장치를 감지하는 코일이 될 수 있고, 그리고 무선 충전기 송신기(223)는 충전 기기(205)에 통합될 수 있다.
무선 충전기 송신기(223)가 충전 기기(205)에 있는 상태에서, 충전 시스템(200)은 충전 기기(205)를 유선으로 충전시킬 수 있고 그리고 이와 동시에 단일 셋의 전력 공급원 및 AC 어댑터를 이용하는 것에 의하여 전자 기기(208)를 무선으로 충전시킬 수 있다. 그러므로 여행하거나, 작업 중이거나 또는 집에 있는 경우 소비자가 편리하다. 공지의 2개의 전력 체인과 비교할 때 전자 기기(208)가 용이하게 충전 기기(205)의 표면 위에 놓일 수 있으므로 충전 공급원의 수가 감소된다. 더욱이 전력 소모가 충전 공급원을 감소시키는 것에 의하여 따라서 감소된다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 따른 도 2의 상세한 충전 시스템(200)의 실시 예의 블록 다이어그램을 나타낸 것이다. 도 2에서 동일한 부호를 가지는 소자는 유사한 기능을 가지고 그리고 간결성 및 명확성을 위하여 본 명세서에서 반복하여 설명이 되지 않는다. 또한 충전 시스템은 도시된 것과 다른 구성요소를 포함할 수 있다. 도 3의 실시 예에 도시된 것처럼, 무선 충전기 송신기(223)는 전력 변환 유닛(240), 일차 코일(250) 및 통신 및 제어 유닛(260)을 포함한다. 전자 기기(208)는 전력 픽-업 유닛(232), 통신 및 제어 유닛(234), 이차 코일(236) 및 배터리(238)를 포함한다.
하나의 실시 형태에서, 논리 제어장치(222)가 전자 기기(208)가 무선으로 연결된 것을 탐지하는 경우, 전력 스위치(221)는 온 상태로 전환되어 전력을 전력 공급원(201)으로부터 무선 충전기 송신기(223)로 전송한다. 이로 인하여 무선 충전기 송신기(223)에 있는 전력 변환 유닛(240)은 전력 스위치(221)를 통하여 DC 전압(VDC1)을 수신하여 수신된 DC 전압을 일차 코일(250)을 위한 AC 전압(VAC1)으로 변환한다. 전자 기기(208)가 무선으로 무선 충전기 송신기(223)에 연결되는 경우, 전자기 유도로 인하여 2차 코일(236)에 유도 전류 및 유도 전압(VAC2)이 존재한다. 전력 픽-업 유닛(232)은 2차 코일(236)로부터 유도 전압(VAC2)을 수신하고 그리고 유도 전압(VAC2)을 DC 전압(VDC)으로 변환하여 배터리(238)를 충전시킨다. 그러므로 무선 충전기 송신기(223)는 전자 기기(208)를 무선으로 충전시킨다.
도 3의 실시 예에 도시된 것처럼, 전자 기기(208)에 있는 통신 및 제어 유닛(234)은 2차 코일(236)을 통하여 다수 개의 통신 패킷을 무선 충전기 송신기(223)에 전송하여 전자 기기(208)에 전송된 전력을 제어하고 조절한다. 예를 들어 통신 패킷은 기기 식별자를 나타내는 제1 매개 변수를 포함하는 제1 통신 패킷 및 전자 기기(208)가 요구하는 전력을 나타내는 제2 매개 변수를 포함할 수 있다. 무선 충전기 송신기(223)에 있는 통신 및 제어 유닛(260)은 일차 코일(250)을 통하여 제1 및 제2 통신 패킷을 수신하고, 수신된 통신 패킷을 처리하고 그리고 제2 통신 패킷에 따라 전자 기기(208)에 전송이 되는 전력을 조절한다.
보다 구체적으로, 도 3의 실시 예에 도시된 것처럼, 무선 충전기 송신기(223)에 있는 통신 및 제어 유닛(260)은 금속 물질 검출(parasitic metal object detection: PMOD) 모듈(261), 온도 센서(262), 펄스-폭-변조(PWM) 모듈(263), 프로토콜 모듈(264) 및 복조기(265)를 포함한다. 하나의 실시 형태에서, 복조기(265)는 일차 코일(250)을 통하여 전자 기기(208)로부터 송신된 통신 패킷(예를 들어 제1 및 제2 통신 패킷)을 수신하고, 그리고 수신된 제1 및 제2 통신 패킷을 제1 및 제2 복조 통신 패킷으로 각각 복조시킨다. 제1 및 제2 복조 통신 패킷은 추가적인 처리를 위하여 프로토콜 모듈(264)로 전송된다. 복조 통신 패킷을 수신하는 경우, 프로토콜 모듈(264)은 프로토콜 분석을 실행하고 그리고 예를 들어 QI 통신 프로토콜과 같은 무선 전력 통신을 따르는 무선 통신 프로토콜에 따라 제1 복조 통신 패킷에 있는 제1 매개변수(parameter) 및 제2 복조 통신 패킷에 있는 제2 매개변수를 검색하여 추출한다.
하나의 실시 형태에서, 제1 매개변수는 전자 기기(208)의 식별자(identifier)를 나타내고 그리고 제2 매개변수는 전자 기기(208)가 요구하는 전력을 나타낸다. 도 3의 실시 예에 도시된 것처럼, 제1 매개변수는 복조기(265)로 다시 전송이 된다. 이로 인하여 복조기(265)는 제1 매개변수를 사용하는 것에 의하여 또 다른 통신 패킷(예를 들어 다음 통신 패킷)을 복조시킬 수 있다. PWM 모듈(263)은 제2 매개변수를 수신하고 그리고 제2 매개변수에 따라 일차 코일(250)의 작동 주파수를 조절한다. 보다 구체적으로 PWM 모듈(263)은 제2 매개변수에 따라 적절한 일차 코일(250)의 적절한 작동 주파수(fOP)를 계산한다. 작동 주파수(fOP)는 전자 기기(208)의 전력에 해당한다. 이후 PWM 모듈(263)은 계산된 작동 주파수(fOP)를 논리 제어장치(222)로 전송하고 그리고 논리 제어장치(222)는 전송된 전력을 조절하기 위하여 일차 코일(250)의 작동 주파수(fOP)를 제어하고 조절한다.
도 3의 실시 예에 도시된 것처럼, PMOD 모듈(261)은 논리 제어장치(222) 및 PWM 모듈(263)에 연결되고 그리고 논리 제어장치(222) 및 PWM 모듈(263)을 제어한다. 하나의 실시 형태에서, PMOD 모듈(261)은 전자 기기(208)를 대신하여 이물질(foreign object)(예를 들어 열쇠, 동전과 같은 것)이 충전 기기(205)에 연결되었는지 여부를 탐지한다. 만약 이물질이 연결되었다면, 충전 기기(205)의 온도가 증가하고, 이것은 충전 기기(205)에게 불리하게 된다. 이로 인하여 만약 이물질이 연결된 것으로 탐지되었다면, PMOD 모듈(261)은 논리 제어장치(222) 및 이와 동시에 PWM 모듈(263)을 차단시킨다; 그러므로 일차 코일(25)의 작동이 중단된다.
하나의 실시 형태에서, 온도 센서(262)가 PMOD(261)에 연결되고, 충전 기기(205)의 온도를 탐지하고, 그리고 온도 신호를 PMOD 모듈(261)에 전송한다. PMOD 모듈(261)은 수신된 온도 신호를 미리 결정된 온도 값과 비교한다. 만약 수신된 온도 신호가 미리 결정된 온도 값에 비하여 크다면, PMOD 모듈(261)은 이물질이 연결된 것으로 결정하고, 그리고 논리 제어장치(222) 및 PWM 모듈(263)을 차단시켜 충전 장치(205)를 보호하기 위하여 일차 코일(250)의 작동을 중단시킨다.
도 3의 실시 예에 도시된 것처럼, PMOD 모듈(261)은 프로토콜 모듈(264)에 연결되고 그리고 추가로 프로토콜 모듈(264)과 통신에 의하여 이물질을 탐지할 수 있다. 하나의 실시 형태에서, 이물질이 연결되었다면, 이물질은 무선 충전기 송신기(223)와 통신하지 않고 그리고 프로토콜 모듈(264)은 이물질로부터 아무런 통신 신호를 수신하지 않을 것이다. 그러므로 만약 PMOD 모듈(261)이 미리 결정된 시간 범위 내에서 프로토콜 모듈(264)로부터 아무런 통신 신호를 수신하지 않는다면, PMOD 모듈(261)은 이물질이 연결되었다고 결정할 수 있고, 그리고 충전 기기(205)를 보호하기 위하여 논리 제어장치(222) 및 PWM 모듈(263)을 차단하여 일차 코일(250)의 작동을 중단시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 하나의 실시 형태에 따른 충전 시스템(200)에 의하여 실행되는 작동(400)의 실시 예의 순서도이다. 도 4는 도 3과 함께 기술된다. 비록 구체적인 단계가 도 4에 개시되어 있지만, 그와 같은 단계는 예시적이다. 즉, 본 발명은 도 4에 인용된 다양한 다른 단계 또는 단계의 변형을 실행하기에 충분히 적합하다.
도 4의 실시 예를 참조하면, 401 단계에서 무선 충전기 송신기(223)를 가진 충전 기기(205)는 AC 어댑터(203)을 경유하여 예를 들어 AC 전력 공급원(201)과 같은 전력 공급원에 연결된다. 402 단계에서, AC 전력 공급원(201)으로부터 전력은 충전 기기(205)에 있는 부하(211)(예를 들어 배터리와 같은)에 전송이 되어 부하(211)를 충전시킨다. 하나의 실시 형태에서 전력 공급원(201)은 충전 제어장치(210)를 통하여 전력을 부하(211)에 전달한다. 그리고 충전 제어장치(210)는 부하(211)의 상태에 따라(예를 들어, 전압, 전류 및 온도와 같은 것) 부하(211)에 전달된 전력을 제어할 수 있다.
단계 403에서, 충전 기기(205)에 있는 전자 기기(208)가 무선으로 연결되어 있는지 여부를 탐지하기 위하여 논리 제어장치(222)는 무선 충전기 송신기(223)에 있는 일차 코일(250)의 상태를 감시할 수 있다. 보다 구체적으로, 도 4의 단계 403의 실시 예에 도시된 것처럼, 논리 제어장치(222)는 전자 기기(208)가 연결되어 있는지 여부를 탐지하기 위하여 일차 코일(250)의 전압 변화를 탐지한다. 만약 전압 변화가 탐지되지 않는다면, 논리 제어장치(222)는 전자 기기(208)가 연결되어 있지 않는 것으로 결정할 수 있고, 이후 순서도(400)에서 402의 단계로 진행되고; 그렇지 않다면 순서도에서 404의 단계가 진행된다.
단계 404에서, 충전 기기(205)는 이물질이 연결되어 있는지 여부를 탐지한다. 보다 구체적으로 온도 센서(262)에 연결된 금속 물질 탐지(PMOD) 모듈(261) 및 충전 기기(205)의 통신 및 제어 모듈(260)에 있는 프로토콜 모듈(264)은 이물질이 연결되어 있는지 여부를 탐지한다.
하나의 실시 형태에서, 온도 센서(262)는 충전 기기(205)의 온도를 탐지하고, 그리고 PMOD 모듈(261)에 온도 신호를 전송한다. PMOD 모듈(261)은 수신된 온도를 미리 결정된 온도 값과 비교한다. 만약 수신된 온도 신호가 미리 결정된 온도 값에 비하여 크다면, PMOD 모듈(261)은 이물질이 연결된 것으로 결정한다. 하나의 대안적인 실시 형태에서, 만약 PMOD 모듈(261)이 미리 결정된 시간 주기 내에서 프로토콜 모듈(264)로부터 임의의 통신 신호를 수신하지 못한다면, PMOD 모듈(261)은 이물질이 연결되어 있는 것으로 결정할 수 있다. 만약 이물질이 연결되어 있는 것으로 탐지된다면, 순서도(400)에서 PMOD 모듈(261)이 일차 코일(250)의 작동을 중단시켜 충전 기기(205)를 보호하도록 하는 단계 405가 진행된다. 만약 이물질이 연결되어 있지 않다면, 순서도에서 단계 406이 진행된다.
단계 406에서, 통합 무선 충전기 송신기(223)는 무선으로 전력을 AC 전력 공급원(201)으로부터 전력 스위치(221)를 경유하여 전자 기기(208)에 전송하여 전자 기기를 충전시킨다. 하나의 실시 형태에서, 전자 기기(208)가 연결된 경우, 논리 제어장치(222)는 전력 스위치(221)를 온 상태로 전환한다. 이로 인하여 AC 전력 공급원(201)으로부터 전력은 전력 스위치(221)를 경유하여 무선 충전기 송신기(223)로 전달된다. 전자 기기(208)는 무선으로 충전 기기(205)에 연결되어 있으므로, 전자기 유도에 의하여 전기 기기(208)의 이차 코일(236)에 유도 전류 및 유도 전압이 발생된다. 유도 전압은 전자 기기(208)에 의하여 수신되어 전자 기기(208)에 있는 배터리(238)를 충전시킨다. 그러므로 통합 무선 충전기 송신기(223)는 전자 기기(208)를 무선으로 충전시킨다.
하나의 실시 형태에서, 무선 충전기 송신기(223)는 전자 기기(208)와 통신에 따라 전자 기기(208)에 전송된 전력을 조절할 수 있다. 보다 구체적으로 전자 기기(208)는 이차 코일을 경유하여 제1 통신 패킷과 제2 통신 패킷을 무선 충전기 송신기(223)에 전송한다. 하나의 실시 형태에서 제1 통신 패킷은 기기 식별자를 나타내는 제1 매개변수를 포함하고 그리고 제2 통신 패킷은 전자 기기(208)가 요구하는 전력을 나타내는 제2 매개변수를 포함한다.
무선 충전기 송신기(223)에 있는 복조기(265)는 제1 통신 패킷과 제2 통신 패킷을 수신하고 그리고 수신된 제1 통신 패킷과 제2 통신 패킷을 제1 및 제2 복조 통신 패킷으로 각각 복조시킨다. 무선 충전기 송신기(223)에 있는 프로토콜 모듈(264)은 프로토콜 분석을 실행하고 그리고 예를 들어 QI 통신 프로토콜과 같은 무선 통신 전송이 따르는 통신 프로토콜에 따라 복조된 제1 통신 패킷에서 제1 매개변수를 추출하고 그리고 복조된 제2 통신 패킷에서 제2 매개변수를 추출한다.
하나의 실시 형태에서, 제1 매개변수는 전자 기기(208)의 식별자를 나타내는 매개변수가 되고, 그리고 제2 매개변수는 전자 기기(208)가 요구하는 전력을 나타내는 매개변수가 된다. 제1 매개변수는 다른 통신 패킷(예를 들어 다음 통신 패킷과 같은)을 복조하기 위하여 복조기(265)로 다시 전송이 된다. 제2 매개변수는 무선 충전기 송신기(223)에 있는 PWM 모듈(263)에 의하여 수신된다. 하나의 실시 형태에서, PWM 모듈(263)은 제1 매개변수에 따라 일차 코일(250)의 작동 주파수(fOP)를 조절한다. 예를 들어 PWM 모듈(263)은 제2 매개변수에 따라 일차 코일(250)의 적절한 작동 주파수(fOP)를 계산하고, 그리고 계산된 작동 주파수(fOP)를 논리 제어장치로 전달한다. 하나의 실시 형태에서, 논리 제어장치(222)는 전송된 전력을 조절하기 위하여 일차 코일(250)의 작동 주파수(fOP)를 제어하고 조절한다.
위에서 개시된 것 및 도면은 본 발명의 실시 형태를 나타낸 것인 한편, 다양한 추가 발명, 변형 발명 및 대체 발명이 첨부된 청구범위에서 규정된 것으로 본 발명의 원리의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않고 만들어질 수 있는 것으로 이해될 것이다. 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 형상, 구조, 배열, 비율, 소재, 소자 및 구성요소 많은 변형 그리고 본 발명의 실시에서 사용되는 이와 다른 것을 이용하여 사용될 것이다. 그러므로 본 명세서에서 개시된 실시 형태는 모든 관점에서 예시적이며 제한되지 않는 것으로 간주되어야 하고, 그리고 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위 및 그들의 법적 등가물에 의하여 지시되고 위에서 제시된 개시에 제한되지 않는다.
101: AC 전력 공급원 102: AC 전력 공급원
103: AC 어댑터 104: AC 어댑터
105: 유선 충전 기기 106: 무선 충전 스테이션
109: 전자 기기
201: AC 전력 공급원 203: AC 어댑터
208: 전자 기기 210: 충전 제어장치
211: 부하 221: 전력 스위치
222: 논리 제어장치 223: 무선 충전기 송신기
234: 통신 및 제어 유닛 236: 이차 코일
232: 전력 픽-업 유닛 236: 배터리
240: 전력 변환 유닛 250: 일차 코일
261: PMOD 262: 온도 센서
263: PWM 264: 프로토콜
265: 복조기

Claims (22)

  1. 전자 기기를 무선으로 충전시키기 위한 장치에 있어서,
    전력 공급원에 연결되고, 전력을 상기 전력 공급원으로부터 상기 장치에 있는 배터리로 전송하도록 형성된 충전 제어장치;
    상기 전력 공급원에 연결된 전력 스위치;
    상기 전력 스위치에 연결되고 그리고 상기 전자 기기가 무선으로 상기 장치에 연결되어 있는지 여부를 탐지하고 상기 전자 기기가 무선으로 연결되어 있는 것이 탐지되는 경우 상기 전력 스위치를 온 상태로 전환하도록 형성된 논리 제어장치; 및
    상기 전력 스위치를 경유하여 상기 전력 공급원에 연결되고 그리고 상기 논리 제어장치에 연결된 무선 충전기 송신기를 포함하고,
    상기 무선 충전기 송신기는 상기 장치에 통합되고 그리고 상기 전력 스위치가 온(on) 상태에 있는 경우 전력을 상기 전력 공급원으로부터 상기 전자 기기로 무선으로 송신하도록 형성되고,
    상기 무선 충전기 송신기는 상기 전자 기기로부터 제1 통신 패킷과 제2 통신 패킷을 수신하고, 상기 제1 통신 패킷과 상기 제2 통신 패킷을 제1 복조 통신 패킷과 제2 복조 통신 패킷으로 각각 복조하고, 무선 전력 통신이 따르는 프로토콜에 따라 상기 제1 복조 통신 패킷으로부터 제1 매개변수를 추출하고, 상기 제2 복조 통신 패킷으로부터 제2 매개변수를 추출하도록 형성되고,
    상기 제1 매개변수는 상기 전자 기기의 기기 식별자이고, 상기 제2 매개변수는 상기 전자 기기가 요구하는 전력을 나타내는 것임을 특징으로 하는, 전자 기기를 무선으로 충전시키기 위한 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 전자 기기는 상기 장치에 자기적으로(magnetically) 연결된 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 무선 충전기 송신기는 일차 코일을 포함하고, 상기 논리 제어장치는 상기 일차 코일의 상태를 감시하여 상기 전자 기기가 무선으로 연결되어 있는지 여부를 탐지하도록 형성된 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 전자 기기는 상기 일차 코일로부터 전력을 수신하도록 형성된 이차 코일을 포함하는 장치.
  5. 청구항 3에 있어서, 통합된 상기 무선 충전기 송신기는 상기 전자 기기로부터 전송된 제1 통신 패킷과 제2 통신 패킷을 수신하고 그리고 상기 제1 통신 패킷과 상기 제2 통신 패킷을 제1 복조 통신 패킷과 제2 복조 통신 패킷으로 각각 복조하도록 형성된 복조기; 및 상기 복조기에 연결되고 그리고 상기 복조기로부터 복조된 제1 및 제2 복조 통신 패킷을 수신하고 그리고 무선 전력 통신이 따르는 프로토콜에 따라 상기 제1 복조 통신 패킷으로부터 제1 매개변수를 그리고 상기 제2 복조 통신 패킷으로부터 제2 매개변수를 추출하도록 형성된 프로토콜 모듈을 포함하는 장치.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 프로토콜 모듈은 상기 전자 기기로부터의 다른 패킷을 복조시키기 위하여 제1 매개변수를 상기 복조기로 전송하도록 형성된 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 청구항 5에 있어서, 상기 무선 충전기 송신기는 상기 프로토콜 모듈에 연결되고 그리고 상기 프로토콜 모듈로부터 제2 매개변수를 수신하여 상기 제2 매개변수에 따라 상기 일차 코일의 작동 주파수를 조절하도록 형성된 펄스-폭-변조(Pulse Width Modulator, PWM) 모듈을 더 포함하는 장치.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 무선 충전기 송신기는 PWM 모듈 및 상기 논리 제어장치에 연결되고, 그리고 만약 이물질이 탐지된다면 상기 PWM 모듈 및 상기 논리 제어장치를 차단시키도록 형성된 금속 물질 검출(parasitic metal object detection: PMOD) 모듈을 더 포함하는 장치.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 무선 충전기 송신기는 상기 PMOD 모듈에 연결되고 그리고 상기 장치의 온도를 탐지하여 상기 PMOD 모듈에 온도 신호를 전송하는 온도 센서를 더 포함하는 장치.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 PMOD 모듈은 만약 온도 신호가 미리 결정된 값을 초과한다면 상기 이물질이 상기 장치에 연결된 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 청구항 8에 있어서, 상기 PMOD 모듈은 상기 프로토콜 모듈에 연결되고 그리고 만약 아무런 신호가 미리 결정된 시간 범위 내에 상기 프로토콜 모듈로부터 수신되지 않는다면 상기 이물질이 연결된 것으로 결정하도록 형성된 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 전자 기기를 무선으로 충전시키는 방법에 있어서,
    장치에 있는 충전 제어장치에 의하여 전력을 전력 공급원으로부터 상기 장치에 있는 배터리로 전송하고, 상기 장치는 전력 스위치, 논리 제어장치 및 무선 충전기 송신기를 포함하고, 상기 충전 제어장치와 상기 전력 스위치는 상기 전력 공급원에 연결되고, 상기 논리 제어장치는 상기 전력 스위치에 연결되고, 상기 무선 충전기 송신기는 상기 전력 스위치를 경유하여 상기 전력 공급원에 연결되고 그리고 논리 제어장치에 연결되고, 그리고 상기 무선 충전기 송신기는 상기 장치에 통합이 되도록 하는 단계;
    상기 전자 기기가 상기 장치에 무선으로 연결되어 있는지 여부를 상기 논리 제어장치에 의하여 탐지하는 단계;
    상기 전자 기기가 무선으로 연결된 것으로 탐지되는 경우 상기 논리 제어장치에 의하여 상기 전력 스위치를 온(on) 상태로 전환시키는 단계; 및
    상기 전력 스위치가 온 상태에 있는 경우 전력을 상기 전력 공급원으로부터 상기 전자 기기로 상기 무선 충전기 송신기에 의하여 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 무선 충전기 송신기는 상기 전자 기기로부터 제1 통신 패킷과 제2 통신 패킷을 수신하고, 상기 제1 통신 패킷과 상기 제2 통신 패킷을 제1 복조 통신 패킷과 제2 복조 통신 패킷으로 각각 복조하고, 무선 전력 통신이 따르는 프로토콜에 따라 상기 제1 복조 통신 패킷으로부터 제1 매개변수를 추출하고, 상기 제2 복조 통신 패킷으로부터 제2 매개변수를 추출하도록 형성되고,
    상기 제1 매개변수는 상기 전자 기기의 기기 식별자이고, 상기 제2 매개변수는 상기 전자 기기가 요구하는 전력을 나타내는 것임을 특징으로 하는 전자 기기를 무선으로 충전시키는 방법.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 무선 충전기 송신기에 있는 일차 코일의 상태를 감시하여 상기 전자 기기가 무선으로 상기 장치에 연결되어 있는지 여부를 탐지하는 단계를 더 포함하는 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 무선 충전기 송신기에 있는 복조기에 의하여 상기 전자 기기로부터 전송된 제1 통신 패킷 및 제2 통신 패킷을 수신하는 단계;
    상기 복조기에 의하여 상기 제1 및 제2 통신 패킷을 제1 복조 통신 패킷 및 제2 복조 통신 패킷으로 각각 복조시키는 단계;
    상기 무선 충전기 송신기에 있는 프로토콜 모듈에 의하여 상기 복조기로부터의 상기 제1 및 제2 복조 통신 패킷을 수신하고, 상기 프로토콜 모듈은 상기 복조기에 연결되도록 하는 단계; 및
    상기 프로토콜 모듈에 의하여 무선 전력 통신이 따르는 프로토콜에 따라 상기 제1 복조 통신 패킷으로부터 제1 매개변수 그리고 상기 제2 복조 통신 패킷으로부터 제2 매개변수를 추출하는 단계를 더 포함하는 방법.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 제1 매개변수에 따라 전자 기기로부터 다른 패킷을 복조시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  16. 청구항 14에 있어서, 상기 제2 매개변수에 따라 상기 일차 코일의 작동 주파수를 조절하는 단계를 더 포함하는 방법.
  17. 청구항 14에 있어서, 이물질이 탐지되는 경우 상기 일차 코일의 작동을 중단시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 장치의 온도를 감시하는 단계; 및
    상기 장치에 연결된 이물질을 탐지하고 그리고 만약 온도가 미리 결정된 값을 초과한다면 상기 이물질이 연결된 것으로 탐지하는 단계를 더 포함하는 방법.
  19. 청구항 17에 있어서, 상기 무선 충전기 송신기에 있는 금속 탐지 모듈에 의하여 만약 미리 결정된 시간 주기 내에서 상기 프로토콜 모듈로부터 아무런 신호가 수신되지 않는다면 상기 이물질이 상기 장치에 연결된 것으로 결정하는 단계를 더 포함하는 방법.
  20. 전자 기기를 무선으로 충전시키는 시스템에 있어서,
    전력 공급원; 및
    장치를 포함하고, 그리고
    상기 장치는 상기 전력 공급원에 연결되고 그리고 전력을 상기 전력 공급원으로부터 상기 장치의 배터리에 전송하는 충전 제어장치; 상기 전력 공급원에 연결된 전력 스위치; 상기 전력 스위치에 연결되고 그리고 상기 전자 기기가 무선으로 상기 장치에 연결되었는지 여부를 탐지하고 그리고 상기 전자 기기가 무선으로 연결되어 있는 것으로 탐지되는 경우 상기 전력 스위치를 온(on) 상태로 전환시키는 논리 제어장치; 및 상기 전력 스위치를 통하여 상기 전력 공급원에 연결되고 그리고 상기 논리 제어장치에 연결되고 그리고 상기 장치에 통합되고 그리고 상기 전력 스위치가 온(on) 상태에 있는 경우 전력을 상기 전력 공급원으로부터 상기 전자 기기로 무선으로 전송하는 무선 충전기 송신기를 포함하고,
    상기 무선 충전기 송신기는 상기 전자 기기로부터 제1 통신 패킷과 제2 통신 패킷을 수신하고, 상기 제1 통신 패킷과 상기 제2 통신 패킷을 제1 복조 통신 패킷과 제2 복조 통신 패킷으로 각각 복조하고, 무선 전력 통신이 따르는 프로토콜에 따라 상기 제1 복조 통신 패킷으로부터 제1 매개변수를 추출하고, 상기 제2 복조 통신 패킷으로부터 제2 매개변수를 추출하도록 형성되고,
    상기 제1 매개변수는 상기 전자 기기의 기기 식별자이고, 상기 제2 매개변수는 상기 전자 기기가 요구하는 전력을 나타내는 것임을 특징으로 하는는 전자 기기를 무선으로 충전시키는 시스템.
  21. 청구항 20에 있어서, 상기 무선 충전기 송신기는 일차 코일을 포함하고, 그리고 상기 논리 제어장치는 상기 일차 코일의 상태를 감시하여 상기 전자 기기가 무선으로 상기 장치에 연결되어 있는지 여부를 탐지하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  22. 청구항 21에 있어서, 상기 전자 기기는 상기 일차 코일로부터 전력을 수신하는 이차 코일을 포함하는 시스템.
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