KR101470364B1 - Wireless charging device of the robot cleaner and controlling method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 로봇청소기의 무선충전 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 로봇청소기의 충전배터리에 무선으로 전력을 전달하기 위해 자기공진방식을 이용하는 무선충전 장치와 상기 무선충전 장치의 효율을 개선하기 위해 전력을 전달하는 코일에 더미스터를 직렬로 구비하고, 상기 충전배터리의 수명과 효율개선을 위해 배터리관리부를 구비한 로봇청소기의 무선충전 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로 자기공진방식은 송신부 코일에서 공진주파수(전자회로의 고유 진동수)로 진동하는 자기장을 생성하여 동일한 공진주파수로 설계된 수신부 코일에 에너지가 집중적으로 전달되도록 에너지터널을 형성하여 전달하는 것이다. 자기유도방식과 비슷하다고 할 수는 있지만 자기유도방식과 달리 대략 1m의 거리에서는 90%, 2m에서도 40%의 효율을 갖는 것이 특징이다. 또한 수신부 코일에 흡수되지 않은 에너지가 공기에 방사되어 소멸되는 것이 아니라 송신부 코일에 다시 흡수되는 구조여서 인체에 흡수되지 않는 자기장만을 이용하여 에너지를 전달하기 때문에 인체에도 무해하다는 장점이 있다. 송신부와 수신부 사이에 벽, 물, 공기 등의 장애물이 있어도 문제없이 전송할 수 있어 밀폐구조 내에 전선 연결 없이 전력 전송도 가능하여 밀폐구조로 제작이 용이한 장점이 있다.Generally, a self-resonant system generates a magnetic field that vibrates at a resonant frequency (natural frequency of an electronic circuit) in a transmitter coil, and forms and transmits an energy tunnel so that energy is concentratedly transmitted to a receiver coil having the same resonant frequency. Although it can be said that it is similar to the magnetic induction method, unlike the magnetic induction method, it has a characteristic of 90% at a distance of about 1 m and 40% at a distance of 2 m. Also, since the energy that is not absorbed by the receiver coil is radiated to the air and is not destroyed, it is absorbed again by the coil of the transmitter, and the energy is transmitted using only the magnetic field that is not absorbed by the human body. Even if there is an obstacle such as wall, water, air, etc. between the transmitter and the receiver, it can be transmitted without any problem, and power can be transmitted without connecting the wire in the sealed structure.
이러한, 자기공진방식은 지난 2007년 메사추세츠 공과대학(MIT)의 마린 솔랴시치 교수 연구팀에 의해 첫 구현된 방식이다. 당시 연구진은 2.4m이격된 60W 전구에 불을 밝히는 데 성공하였다. 이는 여러 다양한 소리굽쇠 중에 하나를 두드리면 동일 고유 진동수를 가진 소리굽쇠만 함께 진동하는 물리적 현상에 착안한 것으로송신부 코일에서 공진 주파수로 진동하는 자기장을 생성해 동일한 공진 주파수로 설계된 수신부 코일에만 에너지가 집중적으로 전달되도록 한 기술이다.This self-resonance method was first implemented in 2007 by a team of researchers at the Massachusetts Institute of Technology (MIT). At that time, the researchers succeeded in lighting a 60-W bulb that was separated by 2.4 m. This is based on the physical phenomenon that only the tuning fork with the same natural frequency vibrates together when one of the various tuning forks is knocked, so that a magnetic field oscillating at the resonant frequency is generated in the transmitter coil so that energy is concentrated on only the receiver coil designed at the same resonant frequency It is a technology.
상기와 같이 무선충전에 관한 종래의 기술은 등록 특허 제10-1181818호(2012.09.05)에 개시되어 있다. The above-described conventional technique for wireless charging is disclosed in Japanese Patent Registration No. 10-1181818 (2012.09.05).
상기의 종래기술은 도 1에 도시된 바와 같이 전자파적합성을 개선하기 위한 무선충전 시스템에 관한것으로 상기 EMC를 개선하는 무선충전 시스템은, 어댑터(1)와 같은 전원 소스와, 상기 전원 소스의 전력을 일정 전압으로 출력하는 파워 회로와 잡음을 제거하기 위한 라인 필터(2)와 상기 라인 필터(2)의 출력을 구형파로 변환하는 주파수 발생기(3)와 상기 주파수 발생기(3)의 출력을 필터링하는 제1EMC 필터와 상기 제1EMC 필터의 출력을 수신하고 출력전압을 일정 전압으로 조정하는 드라이버(4)와 상기 드라이버(4)의 출력을 수신받고 AC 전압으로 변환하는 인버터(5)와 전력을 방사하는 제1차 측 코일(6)과 상기 1차 측 코일(6)에서 방사된 전력을 유도 받아 수신하는 2차 측 코일(7)과 상기 2차 측 코일(7)의 출력을 수신받아 DC로 변환하는 파워 컨버터(8)와 상기 파워 컨버터(8)의 출력을 수신하여 일정 전압 혹은 일정 전류로 조정하는 레귤레이터(9)로 구성된다.As shown in FIG. 1, the prior art is directed to a wireless charging system for improving electromagnetic compatibility. The wireless charging system for improving the EMC includes a power source such as the
상기한 종래기술은 EMC를 개선하기 위한 무선충전 시스템은 송신부와 수신부에 다수의 EMC 필터를 사용하여 일정 주파수 대역을 필터링하고 라인 필터를 사용하여 전원 소스에 포함된 잡음을 제거하여 전자파 발생을 줄이고 또한 타 전자기기 매체로부터 유도되는 전자파 역시 필터링하여 수신함으로써 전자파에 의한 유도 장애를 줄이는 것이 특징이다.In the above-mentioned prior art, a wireless charging system for improving EMC is a system in which a certain frequency band is filtered using a plurality of EMC filters in a transmitter and a receiver, a noise included in a power source is removed using a line filter, And electromagnetic waves derived from other electronic media are also filtered and received, thereby reducing the induced interference caused by electromagnetic waves.
그러나, 종래의 무선충전 시스템은 자기 유도를 통해 전력을 송신함에 따라 충전을 요하는 사용자 기기(User Equipment: UE)가 송신부에서 1Cm 이상 이격되거나 중심이 맞지 않으면 충전되지 않는 문제점이 있었다.However, the conventional wireless charging system has a problem in that when a user equipment (UE) requiring charging is separated by 1 cm or more from the transmitting unit or is not centered, the charging is not performed due to transmission of power through magnetic induction.
또한, 종래의 무선충전 시스템은 외부의 무선 잡음에 대해서만 관리함에 따라 사용자기기(UE)의 충전용 배터리의 수명에 관한 보호 수단이 구비되지 않아 충전용 배터리의 수명이 완전 방전으로 단축되는 문제점이 있었다.In addition, since the conventional wireless charging system manages only the external radio noise, there is a problem that the lifetime of the rechargeable battery is shortened to a complete discharge because the lifetime of the rechargeable battery of the user equipment UE is not provided with protection means .
그리고, 종래의 무선충전 시스템은 무선으로 전력을 송수신하는 안테나 코일이 부하 변화(증가) 등에 의해 열이 발생하면 저항이 증가하고 저항 증가는 손실증가로 이어져 급격히 효율이 저하되는 것에 대한 수단이 구비되지 않아 충전효율을 개선하지 못하는 문제점이 있었다.In the conventional wireless charging system, when an antenna coil for transmitting and receiving radio waves generates heat due to a change in load (increase) or the like, there is provided means for increasing the resistance and increasing the resistance to increase the loss, The charging efficiency can not be improved.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로 본 발명의 목적은 무선으로 전력을 전달하기 위해 자기공진방식을 이용하여 자기유도방식보다 충전시 충전거리에서 수 십cm ~ 수m까지 자유롭고, 송수신부의 코일이 온도가 상승하게 되어 급격히 효율이 감소되는 것에 대비하여 송, 수신 안테나코일에 부특성 소자(더미스터 등)를 직열로 연결하여 코일의 저항증가분 만큼 이 부저항소자(더미스터)는 저항이 감소되어 총합저항은 변화하지 않도록 구성하여 전력 송수신 효율을 최고상태로 항상 유지시킬 수 있도록 개선하며, 충전효율과 충전배터리의 수명이 보장되도록 한다. 또, 배터리 관리시스템을 두어 배터리 각 셀의 전압밸런스를 0.01V이하로 맞쳐주고, 배터리의 과 온도, 과전류, 과 충전, 과 방전 등 배터리 안전을 확보할 수 있도록 하여 충전배터리의 수명과 효율을 개선한 로봇청소기의 무선충전 장치 및 그 제어 방법을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a magnetic resonance imaging system, which is free from magnetic fields of several tens cm to several meters in a charging distance, In order to reduce the efficiency rapidly due to the rise of the temperature of the coil of the transmitting and receiving part, the auxiliary resistive element (the master) is connected to the transmitting and receiving antenna coil by the auxiliary resistance element The resistance is reduced so that the total resistance does not change so that the power transmission and reception efficiency can be maintained at the highest level at all times and the charging efficiency and the life of the rechargeable battery are ensured. In addition, by providing a battery management system, the battery balance of each battery cell is adjusted to 0.01V or less, and battery life such as over-temperature, over-current, overcharge, And a method of controlling the same.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 로봇청소기의 무선충전 장치는 코일간 자기공진 방식을 이용하여 전력을 무선으로 전달하는 로봇청소기에 구비된 무선충전 장치로서, 상기 전력을 공급받아 직류전류를 발생시키는 AD컨버터와, 상기 AD컨버터에서 출력되는 상기 직류전류를 이용하여 공진주파수를 갖는 진동전류를 생성하는 드라이버와, 상기 드라이버에서 생성된 상기 진동전류가 인가되어 자기장을 생성하는 제1코일과, 상기 제1코일에 인가된 전압과 전류를 측정하고 통신신호를 검출하는 전력측정센서와, 상기 전력측정센서에서 검출된 통신신호에 따라 상기 드라이버를 제어하는 제1제어기가 구비된 송신모듈과; 상기 제1코일과 동일한 공진주파수로 공진되어 유도전류가 발생되는 제2코일과, 상기 제2코일에서 발생되는 유도전류를 정류하여 직류전류로 변환하는 정류기와, 상기 정류기에서 변환된 상기 직류전류를 정해진 충전전압을 갖도록 변환하는 전압변환회로와, 상기 전압변환회로의 구동을 제어하며 충전상태를 상기 송신모듈에 송신하는 제2제어기가 구비된 수신모듈과; 상기 전압변환회로에서 인가된 전원을 공급하되 충전배터리의 과충전, 과방전, 온도상승, 과전류, 단락전류을 감시하고 차단하여 상기 충전배터리 수명을 연장하는 배터리관리부와; 상기 배터리관리부에서 인가된 전원을 공급받아 상기 충전배터리를 충전시키는 충전회로;가 구비되되, 상기 송신모듈에는 상기 수신모듈과 이격된 거리를 측정하는 초음파센서가 구비된 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a wireless charging device for a robot cleaner that transmits electric power wirelessly using a self-resonant self-resonance method, A driver for generating a vibration current having a resonance frequency using the direct current output from the AD converter; a first coil for generating a magnetic field by applying the vibration current generated by the driver; A transmission module having a power measurement sensor for measuring a voltage and a current applied to the first coil and for detecting a communication signal, and a first controller for controlling the driver according to a communication signal detected by the power measurement sensor; A second coil which resonates at the same resonance frequency as the first coil to generate an induction current; a rectifier that rectifies an induced current generated in the second coil to convert the induced current into a direct current; A receiving module having a voltage converting circuit for converting the voltage of the voltage converting circuit to have a predetermined charging voltage and a second controller for controlling driving of the voltage converting circuit and transmitting a charging state to the transmitting module; A battery management unit for supplying the power supplied from the voltage conversion circuit and monitoring and blocking the overcharge, over discharge, temperature rise, over current, and short circuit current of the rechargeable battery to extend the rechargeable battery life; And a charging circuit for receiving the power supplied from the battery management unit to charge the rechargeable battery. The transmitting module includes an ultrasonic sensor for measuring a distance between the receiving module and the receiving module.
상기 제1코일과 상기 제2코일에는 전력의 송수신에 따라 발생되는 열에 의해 송수신 효율이 저하되는 것을 방지토록 직렬 연결된 제1더미스터와 제2더미스터가 구비되고, 상기 제1코일과 상기 제2코일은 서로 공진결합 되도록 동일한 도넛형 구조로 구비되되, 상기 제1코일 및 상기 제2코일의 지름은 상기 충전배터리가 충전이 시작되는 이격거리와 동일하고, 상기 이격거리는 상기 제1코일과 상기 제2코일의 중심 간의 거리인 것을 특징으로 한다.Wherein the first coil and the second coil are provided with first and second sisters connected in series to prevent transmission and reception efficiency from being lowered due to heat generated by transmission and reception of electric power, Wherein the first coil and the second coil have the same diameter as the first coil and the second coil have the same diameter as the first coil and the second coil, 2 is a distance between the centers of the two coils.
상기 배터리관리부는 상기 충전배터리의 충전상태가 기준치 이하로 떨어지면 충전이 필요하다는 신호를 발생시키는 충전신호단자와, 상기 충전배터리의 충전상태가 완전 충전시 완충을 알리는 신호를 발생시키는 충전완료단자가 구비된 것을 특징으로 한다.Wherein the battery management unit includes a charging signal terminal for generating a signal indicating that charging is required when the charging state of the rechargeable battery falls below a reference value and a charging completion terminal for generating a signal indicating that the charging state of the rechargeable battery is fully charged .
상기 정류기와 상기 전압변환회로와 상기 제2제어기와 상기 배터리관리부와 상기 충전회로는 일체형으로 이루어진 것을 특징으로 한다.And the rectifier, the voltage conversion circuit, the second controller, the battery management unit, and the charging circuit are integrally formed.
본 발명에 따른 로봇청소기의 무선충전 장치의 제어방법은 송신모듈에서 수신모듈의 요청에 따라 전력을 PID제어와 PWM듀티 싸이클에 따라 제어하여 상기 전력을 공진주파수로 송신하는 송신단계와, 상기 송신단계에서 송신된 전력을 상기 수신모듈에서 에너지 커플링을 통해 수신하여 충전하는 수신단계로 이루어지되,A method of controlling a wireless charging device of a robot cleaner according to the present invention includes a transmitting step of transmitting power at a resonant frequency by controlling power according to a PID control and a PWM duty cycle in response to a request from a receiving module in a transmitting module, And a receiving step of receiving and charging the power transmitted from the receiving module through the energy coupling,
상기 송신단계는 상기 송신모듈과 상기 수신모듈간의 입출력IO인터페이스를 구축하여 통신과 전력 송신을 위해 초기셋업하는 송신모듈셋업단계와, 상기 송신모듈과 상기 수신모듈간의 PWM파라미터를 설정하여 통신을 연결하고 상기 수신모듈과 연결된 배터리의 충전 상태를 파악하여 충전전류를 설정하는 연결모드단계와, 상기 연결모드단계에서 전송된 PWM파라미터에 따른 인터럽트신호, 청소로봇 전원상태, 충전유효거리, 과전압, 과전류 및 과온도를 판별하는 송신판별단계와, 상기 송신판별단계에 따라 주전원 스위치를 온하여 상기 수신모듈에 전력을 전송하는 전력전송단계 및 상기 송신판별단계와 상기 전력전송단계에서 실행된 판별이나 전력전송을 종료하는 종료단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.The transmission step may include: a transmission module setup step of establishing an input / output IO interface between the transmission module and the reception module to perform initial setup for communication and power transmission; and setting a PWM parameter between the transmission module and the reception module, A connection mode step of determining a charging state of a battery connected to the reception module and setting a charging current; and an interrupt signal, a cleaning robot power state, a charging effective distance, an overvoltage, an overcurrent, and an overcurrent according to a PWM parameter transmitted in the connection mode A power transmission step of turning on a main power switch according to the transmission determination step and transmitting power to the reception module; and a step of determining whether or not the power transmission has been performed in the transmission determination step and the power transmission step And an ending step of terminating the process.
상기 수신단계는 상기 로봇청소기의 전원을 온하는 청소로봇전원온단계와, 상기 송신모듈과 상기 수신모듈간의 통신과 전력제어를 위해 초기셋업하는 수신모듈셋업단계와, 상기 송신모듈과 상기 수신모듈간의 PWM파라미터를 설정하여 통신 연결하고 상기 수신모듈과 연결된 배터리의 충전 상태를 파악하여 충전전류를설정하는 연결모드단계와, 상기 연결모드단계에서 파악된 배터리의 충전 전압에 따라 전력 송신을 요청하는 인터럽트를 발생시키는 인트럽트생성단계와, 상기 송신모듈과 상기 수신모듈의 사이에 이물질이 있는지를 파악하는 이물질판단단계와, 상기 이물질판단단계이 없을 경우 상기 송신모듈에서 전송된 전력을 충전하는 충전단계 및 상기 이물질판단단계에서 파악된 이물질이 있을 경우 부저를 울려 경보하고 종료하는 종료단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.The receiving step may include a step of turning on the power of the robot cleaner, a step of powering up the cleaning robot, a step of setting up a receiving module for initial setup for communication and power control between the transmitting module and the receiving module, A connection mode step of establishing communication by setting a PWM parameter and determining a charging state of a battery connected to the reception module and setting a charging current; and an interruption requesting power transmission according to the charging voltage of the battery detected in the connection mode step A charging step of charging power transmitted from the transmission module when the foreign matter is not determined, and a charging step of charging the foreign matter with the foreign matter, If there is a foreign object detected in the judgment step, a buzzer sounds to alert and terminate the shutdown It characterized by comprising.
상기 연결모드단계는 상기 송신모듈과 상기 수신모듈간의 PWM파라미터를 셋업하는 PWM셋업단계와, 상기 수신모듈에 연결된 배터리의 충전 조건을 셋업하는 조건셋업단계와, 상기 배터리의 충전 전압을 체크하는 전압체크단계와, 상기 충전 전압을 체크하는 단계의 상기 충전 전압을 판별하여 초기 배터리설정전류를 0.1A로 설정하거나나 0.1A이상 1.8A미만의 정전류로 설정하여 충전전류를 셋업하는 충전전류셋업단계로 이루어진다.The connection mode step includes a PWM setup step of setting up a PWM parameter between the transmission module and the reception module, a condition setting step of setting up a charging condition of the battery connected to the reception module, a voltage check step of checking a charging voltage of the battery And a charging current setting step of determining the charging voltage in the step of checking the charging voltage and setting an initial battery setting current to 0.1 A or a constant current of 0.1 A or more and less than 1.8 A to set up a charging current .
상기 인트럽트생성단계는 상기 수신모듈에서 수신된 전력을 PWM카운트에 따라 전력 전송을 제어하되, 상기 PWM카운트가 1 내지 20 미만 일 경우에는 현재 설정된 인터럽트 신호를 리턴하는 현재설정리턴단계, 완전 충전 시에는 PWM카운트를 0으로 설정하여 인터럽트 신호를 디스에이블로 설정하여 리턴하는 디스에이블리턴단계, 완전 충전 후 로봇 청소기의 전력 사용에 따라 충전이 필요할 경우에는 리셋 펄스를 발생시켜 인터럽트 신호를 인에이블로 설정하여 리턴하는 인에이블리턴단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.The interruption generating step may include a current setting returning step of controlling power transmission according to the PWM count by the receiving module and returning the currently set interrupt signal when the PWM count is less than 1 to 20, An enable signal is set to enable by generating a reset pulse when charging is required according to the power use of the robot cleaner after a full charge by setting the PWM count to 0 and returning by setting the interrupt signal to disable And an enable returning step of returning the result.
이와 같이 본 발명에 의한 로봇청소기의 무선충전 장치 및 그 제어 방법은 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the wireless charging apparatus and the control method of the robot cleaner according to the present invention have the following effects.
첫째, 무선으로 전력 전달 방법 중 자기유도방식보다 충전시 거리에서 자유로운 자기공진방식을 이용하여 충전 거리가 수십 Cm에서 수 m정도 이격이 가능하여 로봇청소기에 전원을 공급하기가 용이하며,First, it is possible to supply the power to the robot cleaner because the charge distance can be spaced from several tens of cm to several meters by using the self-resonance method free from the distance during charging than the magnetic induction method among the power transmission methods by radio,
둘째, 무선충전 장치의 송신부와 수신부의 코일이 전력이 송수신 시에 온도가 상승함에 따라 저하되는 효율을 개선토록 더미스터를 구비하여 제어하게 되어 전력 송수신 효율을 개선할 수 있으며,Second, since the coil of the transmitter and the receiver of the wireless charging device is controlled by the dummies in order to improve the efficiency with which the temperature is lowered as the temperature rises during power transmission and reception, the power transmission and reception efficiency can be improved,
셋째, 충전배터리의 예상 수명을 예측하여 관리함에 따라 완전 방전을 막을 수 있으며 충전시에도 완전 충전을 위해 3단계로 구분된 충전모드를 활용하여 충전배터리의 수명이 개선되는 효과가 있다.Third, the life expectancy of the rechargeable battery is improved and the lifetime of the rechargeable battery is improved by utilizing the charge mode divided into three stages for the full charge even when the rechargeable battery is fully charged.
도 1은 종래의 무선충전 장치를 나타낸 구성도이며,
도 2는 본 발명에 따른 무선충전 장치의 블록도이고,
도 3은 본 발명에 따른 코일과 캐패시터와 더미스터의 공진관계를 나타낸 회로도이며,
도 4는 종래의 로봇청소기와 본 발명에 따른 로봇청소기의 충전 상태을 예시한 사시도이고,
도 5는 본 발명에 따른 무선충전 장치의 송신모듈의 신호 처리과정을 나타낸 나타낸 흐름도이며,
도 6은 본 발명에 따른 무선충전 장치의 수신모듈의 신호 처리과정을 나타낸 나타낸 흐름도이고,
도 7은 본 발명에 따른 무선충전 장치의 연결모드단계를 나타낸 흐름도이며,
도 8은 본 발명에 따른 무선충전 장치의 인터럽트발생단계를 나타낸 흐름도이고,
도 9는 본 발명에 따른 무선충전 장치의 종료단계와, 충전 단계를 나타낸 흐름도이다.1 is a configuration diagram showing a conventional wireless charging device,
2 is a block diagram of a wireless charging device according to the present invention,
3 is a circuit diagram showing a resonance relationship between a coil, a capacitor, and a dummy according to the present invention,
FIG. 4 is a perspective view illustrating a state of charge of a conventional robot cleaner and a robot cleaner according to the present invention,
FIG. 5 is a flowchart illustrating a signal processing process of a transmission module of a wireless charging device according to the present invention,
6 is a flowchart illustrating a signal processing process of the receiving module of the wireless charging device according to the present invention,
FIG. 7 is a flowchart illustrating connection mode steps of a wireless charging device according to the present invention,
8 is a flowchart showing an interrupt generating step of the wireless charging apparatus according to the present invention,
FIG. 9 is a flowchart showing a termination step and a charging step of the wireless charging device according to the present invention.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 로봇청소기의 무선충전 장치 및 그 제어방법에 대한 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a wireless charging device and a control method thereof according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 로봇청소기의 무선충전 장치는 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이 코일간 자기공진 방식을 이용하여 전력(P)을 무선으로 전달하는 로봇청소기에 구비된 무선충전 장치로서, 상기 전력(P)을 공급받아 직류전류를 발생시키는 AD컨버터(11)와, 상기 AD컨버터(11)에서 출력되는 상기 직류전류를 이용하여 공진주파수를 갖는 진동전류를 생성하는 드라이버(12)와, 상기 드라이버(12)에서 생성된 상기 진동전류가 인가되어 자기장을 생성하는 제1코일(13)과, 상기 제1코일(13)에 인가된 전압과 전류를 측정하고 통신신호를 검출하는 전력측정센서(15)와, 상기 전력측정센서(15)에서 검출된 통신신호에 따라 상기 드라이버(12)를 제어하는 제1제어기(16)가 구비된 송신모듈(10)과; 상기 제1코일(13)과 동일한 공진주파수로 공진되어 유도전류가 발생되는 제2코일(21)과, 상기 제2코일(21)에서 발생되는 유도전류를 정류하여 직류전류로 변환하는 정류기(23)와, 상기 정류기(23)에서 변환된 상기 직류전류를 정해진 충전전압을 갖도록 변환하는 전압변환회로(24)와, 상기 전압변환회로(24)의 구동을 제어하며 충전상태를 상기 송신모듈(10)에 송신하는 제2제어기(25)가 구비된 수신모듈(20)과; 상기 전압변환회로(24)에서 인가된 전원을 공급하되 충전배터리(B)의 과충전, 과방전, 온도상승, 과전류, 단락전류을 감시하고 차단하여 상기 충전배터리(B) 수명을 연장하는 배터리관리부(30)와; 상기 배터리관리부(30)에서 인가된 전원을 공급받아 상기 충전배터리(B)를 충전시키는 충전회로(40);로 이루어지되, 상기 송신모듈(10)에는 상기 수신모듈(20)과 이격된 거리를 측정하는 초음파센서(17)가 구비된다.As shown in FIGS. 2 and 3, the wireless charging apparatus of the robot cleaner according to the present invention is a wireless charging apparatus provided in a robot cleaner for wirelessly transmitting power P using a self-resonance self-resonance method, (12) for generating a vibration current having a resonant frequency by using the direct current outputted from the AD converter (11), and a driver (15) for measuring a voltage and a current applied to the first coil (13) and detecting a communication signal, a first coil (13) for generating a magnetic field by applying the vibration current generated in the first coil
한편, 상기 전력측정센서(15)는 PWM 인터럽트 신호를 감지하고, 상기 수신모듈(20)에서 생성된 배터리의 상태정보, 즉 전압과 전류과 PWM 파라미터 등의 상태정보를 전압의 변화를 감지하여 상기 통신신호로 활용하게 된다.The
그리고, 상기 전압변환회로(24)는 상기 충전배터리(B)에 전력을 일정하게 공급하는 상기 충전전압을 약 5V 내외로 공급하게된다.The
상기 제1코일(13)과 상기 제2코일(21)에는 전력의 송수신에 따라 발생되는 열에 의해 송수신 효율이 저하되는 것을 방지토록 직렬 연결된 제1더미스터(14)와 제2더미스터(22)가 구비되고, 상기 제1코일(13)과 상기 제2코일(21)은 서로 공진결합(Resonance Coupling) 되도록 동일한 도넛형 구조로 구비되되, 상기 제1코일(13) 및 상기 제2코일(21)의 지름은 상기 충전배터리(B)가 충전이 시작되는 이격거리(D)와 동일하고, 상기 이격거리(D)는 상기 제1코일(13)과 상기 제2코일(21)의 중심 간의 거리로 이루어진다. The first and
여기서, 상기 제1코일(13)과 상기 제2코일(21)은 일반적으로 전력(P)이 송수신됨에 따라 코일내에 잔존하는 R성분으로 인하여 온도가 상승되고 온도가 상승됨에 따라 Q팩터(품질계수)가 변동되게 된다. 아래는 Q팩터에 영향이 미치는 것을 수식으로 나타낸 것이다.The temperature of the
따라서, 상기 제1더미스터(14)와 제2더미스터(25)는 상기 제1코일(13)과 상기 제2코일(21)의 온도가 상승하더라도 부특성의 저항체로 저항이 감소하게 되어 전체적인 무선충전 장치의 저항은 바뀌지 않도록 하여 R값이 안정적으로 유지되도록 삽입되는 것이다.Therefore, even if the temperature of the
또한, 상기 제1코일(13)과 제2코일(21)의 물리적 구조는 공진시에 중요한 요소로 작용되며, 상기 제1코일(13)과 제2코일(21)의 동일한 구조는 공진이 용이하게 일어나게 하도록 하는 것으로, 인가되는 공진주파수에 따라 변경이 쉽지않아 캐패시터를 가변하여 사용하는 것이 바람직하다.Also, the physical structure of the
상기 배터리관리부(30)는 상기 충전배터리(B)의 충전상태가 기준치 이하로 떨어지면 충전이 필요하다는 신호를 발생시키는 충전신호단자(31)와, 상기 충전배터리(B)의 충전상태가 완전 충전시 완충을 알리는 신호를 발생시키는 충전완료단자(32)가 구비된다.The
한편, 상기 충전신호단자(31)와 충전완료단자(32)에서 발생되는 신호는 상기 제2제어기(25)나 로봇청소기의 시스템제어부(미도시)에 전송되어 로봇청소기(RO)의 이동을 최적화하게 된다.The signal generated from the
여기서, 상기 기준치는 상기 충전배터리(B)의 충전상태가 약 20%이하로 떨어질때 상기 충전신호단자(31)에서 신호를 발생시키게 된다.Here, the reference value generates a signal at the
도 2에 도시된 바와같이 상기 정류기(23)와 전압변환회로(24)와 제2제어기(25)와 상기 배터리관리부(30)와 상기 충전회로(40)는 일체형으로 이루어져서 로봇청소기(RO)에 탑재시에 부피에 따른 문제점을 해소토록 한 것이다.2, the
다음은 상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 무선충전 장치의 제어방법을 도 5 내지 도 9를 참조하여 살펴보면 아래와 같다.Next, a method of controlling the wireless charging device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 5 to 9. FIG.
본 발명의 무선충전 장치의 제어방법은 도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이 송신모듈(10)에서 수신모듈(20)의 요청에 따라 전력을 PID제어와 PWM듀티 싸이클에 따라 제어하여 상기 전력을 공진주파수로 송신하는 송신단계(S100)와, 상기 송신단계(S100)에서 송신된 전력을 상기 수신모듈(20)에서 에너지 커플링을 통해 수신하여 충전하는 수신단계(S200)로 이루어지되, 상기 송신단계(S100)는 상기 송신모듈(10)과 상기 수신모듈(20)간의 입출력IO인터페이스를 구축하여 통신과 전력 송신을 위해 초기셋업하는 송신모듈셋업단계(S10)와, 상기 송신모듈(10)과 상기 수신모듈(20)간의 PWM파라미터를 설정하여 통신을 연결하고 상기 수신모듈(20)과 연결된 배터리의 충전 상태를 파악하여 충전전류를 설정하는 연결모드단계(S20)와, 상기 연결모드단계(S20)에서 전송된 PWM파라미터에 따른 인터럽트신호, 청소로봇 전원상태, 충전유효거리, 과전압, 과전류 및 과온도를 판별하는 송신판별단계(S30)와, 상기 송신판별단계(S30)에 따라 주전원 스위치를 온하여 상기 수신모듈(20)에 전력을 전송하는 전력전송단계(S40) 및 상기 송신판별단계(S30)와 상기 전력전송단계(S40)에서 실행된 판별이나 전력전송을 종료하는 종료단계(S50)로 이루어진다.As shown in FIGS. 4 and 5, the control method of the wireless charging device according to the present invention controls the power according to the PID control and the PWM duty cycle at the request of the
한편, 상기 전력전송단계(S40)는 충전이 완료되면 상기 종료단계(S50)로 넘어가 연결모드로 들어가게 되는 데, 이는 제1제어기(16)가 충전 완료신호를 수신하여 이루어진다.Meanwhile, when the charging is completed, the power transmission step S40 proceeds to the connection mode in step S50, which is performed by the first controller 16 receiving the charging completion signal.
또한, 상기 수신단계(S200)는 상기 로봇청소기의 전원을 온하는 청소로봇전원온단계(S1)와, 상기 송신모듈(10)과 상기 수신모듈(20)간의 통신과 전력제어를 위해 초기셋업하는 수신모듈셋업단계(S60)와, 상기 송신모듈(10)과 상기 수신모듈(20)간의 PWM파라미터를 설정하여 통신 연결하고 상기 수신모듈(20)과 연결된 배터리의 충전 상태를 파악하여 충전전류를설정하는 연결모드단계(S20)와, 상기 연결모드단계(S20)에서 파악된 배터리의 충전 전압에 따라 전력 송신을 요청하는 인터럽트를 발생시키는 인트럽트생성단계(S70)와, 상기 송신모듈(10)과 상기 수신모듈(20)의 사이에 이물질이 있는지를 파악하는 이물질판단단계(S80)와, 상기 이물질판단단계(S80)이 없을 경우 상기 송신모듈(10)에서 전송된 전력을 충전하는 충전단계(S90) 및 상기 이물질판단단계(S80)에서 파악된 이물질이 있을 경우 부저를 울려 경보(SS)하고 종료하는 종료단계(S50)로 이루어진다.In the receiving step S200, the cleaning robot power-on step S1 for turning on the power of the robot cleaner and the initial setup for communication and power control between the
여기서, 상기 송신모듈셋업단계(S10)와 상기 수신모듈셋업단계(S60)에서는 비동기화 송수신을 위한 UART와 전력전송 제어를 위한 PWM 및 전류 PID제어 등을 구축하게 된다.In the transmission module setup step S10 and the reception module setup step S60, a UART for asynchronous transmission and reception and PWM and current PID control for power transmission control are constructed.
또한, 상기 연결모드단계(S20)는 상기 송신모듈(10)과 상기 수신모듈(20)간의 PWM파라미터를 셋업하는 PWM셋업단계(S21)와, 상기 수신모듈(20)에 연결된 배터리의 충전 조건을 셋업하는 조건셋업단계(S22)와, 상기 배터리의 충전 전압을 체크하는 전압체크단계(S23)와, 상기 충전 전압을 체크하는 단계(S23)의 상기 충전 전압을 판별하여(S24) 초기 배터리설정전류를 0.1A로 설정하거나(S24a)나 0.1A이상 1.8A미만의 정전류로 설정하여(S24b) 충전전류를 셋업하는 충전전류셋업단계(S25)로 이루어진다.The connection mode step S20 includes a PWM setup step S21 for setting up a PWM parameter between the
여기서, 상기 조건셋업단계(S22)는 완충 전압과 충전전류와 PID설정, 전류와전압 및 온도의 제한치 등을 설정하게 된다.Here, the condition setting step S22 sets the buffering voltage, the charging current, the PID setting, the current, the voltage, and the temperature limit.
상기 인트럽트생성단계(S70)는 상기 수신모듈(20)에서 수신된 전력을 PWM카운트에 따라 전력 전송을 제어하되, 상기 PWM카운트가 1 내지 20 미만 일 경우에는 현재 설정된 인터럽트 신호를 리턴하는 현재설정리턴단계(S71), 완전 충전 시에는 PWM카운트를 0으로 설정하여 인터럽트 신호를 디스에이블로 설정하여 리턴하는 디스에이블리턴단계(S72), 완전 충전 후 로봇 청소기의 전력 사용에 따라 충전이 필요할 경우에는 리셋 펄스를 발생시켜(S73) 인터럽트 신호를 인에이블로 설정하여 리턴하는 인에이블리턴단계(S75)로 이루어진다.
In the interruption generation step S70, the power received from the
상기와 같은 구성과 방법으로 이루어진 본 발명에 따른 로봇청소기의 무선충전 장치의 작용을 살펴보면 아래와 같다.The operation of the wireless charging device of the robot cleaner according to the present invention constructed as described above will be described below.
앞서 살펴본 바와 같이 메사추세츠 공과대학(MIT)의 마린 솔랴시치 교수 연구팀이 구현한 자기공진방식의 무선충전장치는 대략 파장(λ):거리(D):코일루프반경(r) = 100:10:1의 비율로 구현된 장치로 암페어 유도법칙에 따라 구현되었다.(D): Coil loop radius (r) = 100: 10: 10, as shown in the above description, the magnetic resonance type wireless charging device implemented by the research team of Dr. Marin Sullishichi of the Massachusetts Institute of Technology (MIT) 1, and was implemented according to the amperage induction law.
여기서, 파장(λ)은 공진주파수(f0)에 반비례하고 전파속도(v)에 의해 결정된다.Here, the wavelength? Is inversely proportional to the resonant frequency f 0 and is determined by the propagation velocity v.
본 발명의 무선충전 장치는 도 4에 도시된 바와 같이 일반적인 로봇청소기(RO)가 접점 방식의 충전방식을 이용함에 따라 로봇청소기의 오작동에 따라 충전되지 못하는 경우가 왕왕 발생되는데 반해 거리(D)이내에 진입하면 자동으로 충전여부를 판단하여 충전되도록 하는 방식으로 상기 송신모듈(10)의 위치가 비교적 자유롭고 위치 이탈에 따른 로봇청소기(RO)의 오작동을 최소화 한 것이다.As shown in FIG. 4, in the wireless charging apparatus of the present invention, when a general robot cleaner (RO) uses a charging method of a contact type, a case where the charging can not be performed due to a malfunction of the robot cleaner occurs, The position of the
또한, 본 발명에 적용된 상기 제1코일(13)과 상기 제2코일(21)간 전압 전달함수(Mv)는 도 3에 도시된 도면에 따라 살펴보면 아래 수식과 같다.In addition, the voltage transfer function (M v) between the
여기서 Q는 수학식 1을 참조하고,Where Q refers to
, ,
, ,
, ,
, ,
이다.to be.
여기서 0 는 공진주파수이며 n 은 정규화 동작주파수이고, 아랫첨자p는 상기 송신모듈(10)측 값이고, 아랫첨자s는 상기 수신모듈(20)측의 소자 값이다.here 0 is the resonant frequency n is the normalization operating frequency, the subscript p is the value of the transmitting
또한, 상기 송신모듈(10)의 상기 제1코일(13)이나 출력 저항(rp)을 변경하면 Q 값에 영향을 미친다. 무선충전 장치에서는 공진주파수로 동작이 이루어지며 이는 상기 송신모듈(10)의 공진주파수와 수신모듈(20)의 공진주파수가 항상 동일하게 된다. 그러므로 중요한 것은 공진주파수( n=1)일 때의 전압 전달함수 값이다. Also, changing the
한편, Q 값이 낮을수록 공진 주파수 지점에서 전압 전달함수가 민감하게 변하며, 반면에 Q 값이 높아지면 공진 주파수에서 덜 민감해지되 전달되는 전력은 낮아지게 된다. 또한, 상기 수학식에서 알수 있는 결합계수 k 또한 무선충전장치에 매우 영향을 많이 끼치는 것을 알 수 있다.On the other hand, the lower the Q value, the more sensitive the voltage transfer function at the resonance frequency point. On the other hand, the higher the Q value, the less is the sensitivity at the resonance frequency. Also, it can be seen that the coupling coefficient k, which is known in the above equation, also has a great influence on the wireless charging device.
따라서, 본 발명에 적용된 상기 제1더미스터(14)와 상기 제2더미스터(22)는 R, rs, rp값을 안정적으로 유지하게 하여 무선충전기의 효율을 증대시키게 된다.
Therefore, the first and the
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims and their equivalents. Of course, such modifications are within the scope of the claims.
10 : 송신모듈 11 : AD컨버터
12 : 드라이버 13 : 제1코일
14 : 제1더미스터 15 : 전력측정센서
16 : 제1제어기 17 : 초음파센서
20 : 수신모듈 21 : 제2코일
22 : 제2더미스터 23 : 정류기
24 : 전압변환회로 25 : 제2제어기
30 : 배터리관리부 31 : 충전신호단자
32 : 충전완료단자 40 : 충전회로
A : 종래의 충전거치대 B : 충전배터리
CP : 송신모듈정전용량 CS : 수신모듈정전용량
M : 상호인덕턴스 R : 로드부하
S100 : 송신단계 S200 : 수신단계
S1 : 청소로봇전원온단계 S10 : 송신모듈셋업단계
S20 : 연결모드단계 S30 : 송신판별단계
S40 : 전력전송단계 S50 : 종료단계
S60 : 수신모듈셋업단계 SS : 경보
S70 : 인터럽트생성단계 S71 : 현재설정리턴단계
S72 : 디스에이블리턴단계 S75 : 인에이블리턴단계
S76 : 인터럽트리턴단계
S80 : 이물질판단단계
S90 : 충전단계10: Transmission module 11: AD converter
12: driver 13: first coil
14: First Dummer 15: Power Measurement Sensor
16: first controller 17: ultrasonic sensor
20: receiving module 21: second coil
22: Second Dummy 23: Rectifier
24: voltage conversion circuit 25: second controller
30: Battery management unit 31: Charge signal terminal
32: Charging completed terminal 40: Charging circuit
A: Conventional charging stand B: Rechargeable battery
C P : Transmit module capacitance C S: Receive module capacitance
M: mutual inductance R: load load
S100: transmission step S200: reception step
S1: Power on the cleaning robot Step S10: Transmission module setup step
S20: Connection mode step S30: Transmission discrimination step
S40: Power transmission step S50: End step
S60: Receiving module setup step SS: Alarm
S70: Interrupt generation step S71: Current setting return step
S72: Disable return step S75: Enable return step
S76: Interrupt return phase
S80: Foreign matter judging step
S90: Charging step
Claims (8)
상기 전력(P)을 공급받아 직류전류를 발생시키는 AD컨버터(11)와, 상기 AD컨버터(11)에서 출력되는 상기 직류전류를 이용하여 공진주파수를 갖는 진동전류를 생성하는 드라이버(12)와, 상기 드라이버(12)에서 생성된 상기 진동전류가 인가되어 자기장을 생성하는 제1코일(13)과, 상기 제1코일(13)에 인가된 전압과 전류를 측정하고 통신신호를 검출하는 전력측정센서(15)와, 상기 전력측정센서(15)에서 검출된 통신신호에 따라 상기 드라이버(12)를 제어하는 제1제어기(16)가 구비된 송신모듈(10)과; 상기 제1코일(13)과 동일한 공진주파수로 공진되어 유도전류가 발생되는 제2코일(21)과, 상기 제2코일(21)에서 발생되는 유도전류를 정류하여 직류전류로 변환하는 정류기(23)와, 상기 정류기(23)에서 변환된 상기 직류전류를 정해진 충전전압을 갖도록 변환하는 전압변환회로(24)와, 상기 전압변환회로(24)의 구동을 제어하며 충전상태를 상기 송신모듈(10)에 송신하는 제2제어기(25)가 구비된 수신모듈(20)과; 상기 전압변환회로(24)에서 인가된 전원을 공급하되 충전배터리(B)의 과충전, 과방전, 온도상승, 과전류, 단락전류을 감시하고 차단하여 상기 충전배터리(B) 수명을 연장하는 배터리관리부(30)와; 상기 배터리관리부(30)에서 인가된 전원을 공급받아 상기 충전배터리(B)를 충전시키는 충전회로(40);로 이루어지되,
상기 송신모듈(10)에는 상기 수신모듈(20)과 이격된 거리를 측정하는 초음파센서(17)가 구비되고,
상기 제1코일(13)과 상기 제2코일(21)에는 전력의 송수신에 따라 발생되는 열에 의해 송수신 효율이 저하되는 것을 방지토록 직렬 연결된 제1더미스터(14)와 제2더미스터(22)가 구비되며,
상기 제1코일(13)과 상기 제2코일(21)은 서로 공진결합(Resonance Coupling) 되도록 동일한 도넛형 구조로 구비되어, 상기 제1코일(13) 및 상기 제2코일(21)의 지름은 상기 충전배터리(B)가 충전이 시작되는 이격거리(D)와 동일하고, 상기 이격거리(D)는 상기 제1코일(13)과 상기 제2코일(21)의 중심 간의 거리인 것을 특징으로 하는 로봇청소기의 무선충전 장치.A wireless charging device provided in a robot cleaner for wirelessly transmitting electric power (P) using a self-resonance system between coils,
An AD converter 11 that receives the power P to generate a DC current, a driver 12 that generates a vibration current having a resonant frequency using the DC current output from the AD converter 11, A first coil 13 for applying a vibration current generated by the driver 12 to generate a magnetic field, a power measuring sensor 13 for measuring a voltage and a current applied to the first coil 13, A transmission module 10 having a first controller 16 for controlling the driver 12 according to a communication signal detected by the power measurement sensor 15; A second coil 21 resonating at the same resonance frequency as the first coil 13 to generate an induced current and a rectifier 23 for rectifying an induced current generated in the second coil 21 and converting the induced current into a DC current A voltage conversion circuit (24) for converting the DC current converted by the rectifier (23) to have a predetermined charging voltage; and a control circuit for controlling the driving of the voltage conversion circuit (24) A receiving module 20 having a second controller 25 for transmitting the received data to the second controller 25; A battery management unit 30 for supplying the power supplied from the voltage conversion circuit 24 and extending the service life of the rechargeable battery B by monitoring and shutting off the overcharge, over discharge, temperature rise, over current and short- )Wow; And a charging circuit 40 for receiving the power supplied from the battery management unit 30 to charge the rechargeable battery B,
The transmission module 10 is provided with an ultrasonic sensor 17 for measuring a distance from the reception module 20,
The first and second sisters 14 and 22, which are connected in series, are connected to the first coil 13 and the second coil 21 to prevent transmission and reception efficiency from being lowered due to heat generated by power transmission / Respectively,
The first coil 13 and the second coil 21 are formed in the same donut shape so as to be resonantly coupled to each other. The diameters of the first coil 13 and the second coil 21 are And the distance D is a distance between the center of the first coil 13 and the center of the second coil 21, Wherein the robot cleaner comprises:
상기 배터리관리부(30)는 상기 충전배터리(B)의 충전상태가 기준치 이하로 떨어지면 충전이 필요하다는 신호를 발생시키는 충전신호단자(31)와, 상기 충전배터리(B)의 충전상태가 완전 충전시 완충을 알리는 신호를 발생시키는 충전완료단자(32)가 구비된 것을 특징으로 하는 로봇청소기의 무선충전 장치.The method according to claim 1,
The battery management unit 30 includes a charging signal terminal 31 for generating a signal indicating that charging is required if the charging state of the rechargeable battery B falls below a reference value, And a charging completion terminal (32) for generating a signal informing of buffering.
상기 정류기(23)와 상기 전압변환회로(24)와 상기 제2제어기(25)와 상기 배터리관리부(30)와 상기 충전회로(40)는 일체형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 로봇청소기의 무선충전 장치.The method according to claim 1,
Wherein the rectifier (23), the voltage conversion circuit (24), the second controller (25), the battery management unit (30), and the charging circuit (40) are integrally formed.
송신모듈(10)에서 수신모듈(20)의 요청에 따라 전력을 PID제어와 PWM듀티 싸이클에 따라 제어하여 상기 전력을 공진주파수로 송신하는 송신단계(S100)와, 상기 송신단계(S100)에서 송신된 전력을 상기 수신모듈(20)에서 에너지 커플링을 통해 수신하여 충전하는 수신단계(S200)로 이루어지되,
상기 송신단계(S100)는 상기 송신모듈(10)과 상기 수신모듈(20)간의 입출력IO인터페이스를 구축하여 통신과 전력 송신을 위해 초기셋업하는 송신모듈셋업단계(S10)와, 상기 송신모듈(10)과 상기 수신모듈(20)간의 PWM파라미터를 설정하여 통신을 연결하고 상기 수신모듈(20)과 연결된 배터리의 충전 상태를 파악하여 충전전류를 설정하는 연결모드단계(S20)와, 상기 연결모드단계(S20)에서 전송된 PWM파라미터에 따른 인터럽트신호, 청소로봇 전원상태, 충전유효거리, 과전압, 과전류 및 과온도를 판별하는 송신판별단계(S30)와, 상기 송신판별단계(S30)에 따라 주전원 스위치를 온하여 상기 수신모듈(20)에 전력을 전송하는 전력전송단계(S40) 및 상기 송신판별단계(S30)와 상기 전력전송단계(S40)에서 실행된 판별이나 전력전송을 종료하는 종료단계(S50)로 이루어지고,
상기 수신단계(S200)는 상기 로봇청소기의 전원을 온하는 청소로봇전원온단계(S1)와, 상기 송신모듈(10)과 상기 수신모듈(20)간의 통신과 전력제어를 위해 초기셋업하는 수신모듈셋업단계(S60)와, 상기 송신모듈(10)과 상기 수신모듈(20)간의 PWM파라미터를 설정하여 통신 연결하고 상기 수신모듈(20)과 연결된 배터리의 충전 상태를 파악하여 충전전류를설정하는 연결모드단계(S20)와, 상기 연결모드단계(S20)에서 파악된 배터리의 충전 전압에 따라 전력 송신을 요청하는 인터럽트를 발생시키는 인트럽트생성단계(S70)와, 상기 송신모듈(10)과 상기 수신모듈(20)의 사이에 이물질이 있는지를 파악하는 이물질판단단계(S80)와, 상기 이물질판단단계(S80)이 없을 경우 상기 송신모듈(10)에서 전송된 전력을 충전하는 충전단계(S90) 및 상기 이물질판단단계(S80)에서 파악된 이물질이 있을 경우 부저를 울려 경보(SS)하고 종료하는 종료단계(S50)로 이루어진 것을 특징으로 하는 로봇청소기의 무선충전 장치의 제어방법.A method for controlling a wireless charging device of a robot cleaner, comprising the steps of:
A transmitting step S100 of transmitting power at a resonant frequency by controlling the power according to a PID control and a PWM duty cycle in response to a request from the receiving module 20 in the transmitting module 10, And a receiving step (S200) of receiving and charging the received power through the energy coupling in the receiving module (20)
The transmission step S100 includes a transmission module setup step S10 for establishing an input / output IO interface between the transmission module 10 and the reception module 20 for initial setup for communication and power transmission, (S20) for establishing a PWM parameter between the receiving module (20) and the receiving module (20), establishing a communication, setting a charging current by checking the charging state of the battery connected to the receiving module (20) A transmission discrimination step S30 for discriminating an interrupt signal, a cleaning robot power state, a charging effective distance, an overvoltage, an overcurrent and an overtemperature according to the PWM parameter transmitted in step S20, A power transmission step S40 for transmitting power to the reception module 20 and a termination step S50 for terminating power transmission or discrimination performed in the transmission discrimination step S30 and the power transmission step S40 ),
The receiving step S200 includes a step S4 of turning on the power of the robot cleaner and a step of receiving the initial setting signal for the communication between the transmitting module 10 and the receiving module 20, A connection for setting a PWM parameter between the transmitting module 10 and the receiving module 20 to establish a communication connection and determining a charging state of the battery connected to the receiving module 20 to set a charging current, An interrupting step S70 for generating an interrupt requesting power transmission according to the charging voltage of the battery detected in the connection mode step S20, A charging step S90 for charging the power transmitted from the transmission module 10 when the foreign matter is not present in the determination step S80; In the foreign substance determination step S80, If a substance A control method of a robot cleaner to the wireless charging device consisting of a termination phase (S50) to ring the buzzer alarm (SS) and exit characterized.
상기 연결모드단계(S20)는
상기 송신모듈(10)과 상기 수신모듈(20)간의 PWM파라미터를 셋업하는 PWM셋업단계(S21)와,
상기 수신모듈(20)에 연결된 배터리의 충전 조건을 셋업하는 조건셋업단계(S22)와,
상기 배터리의 충전 전압을 체크하는 전압체크단계(S23)와,
상기 충전 전압을 체크하는 단계(S23)의 상기 충전 전압을 판별하여(S24) 초기 배터리설정전류를 0.1A로 설정하거나(S24a)나 0.1A이상 1.8A미만의 정전류로 설정하여(S24b) 충전전류를 셋업하는 충전전류셋업단계(S25)로
이루어진 것을 특징으로 하는 로봇청소기의 무선충전 장치의 제어방법.6. The method of claim 5,
The connection mode step S20
A PWM setting step (S21) of setting a PWM parameter between the transmitting module (10) and the receiving module (20)
A condition setting step (S22) of setting up a charging condition of the battery connected to the receiving module (20)
A voltage checking step (S23) of checking the charging voltage of the battery,
(S24), the initial battery set current is set to 0.1 A (S24a), the constant current is set to 0.1 A or more and less than 1.8 A (S24b), and the charge current The charging current setting step S25
And a control unit for controlling the robot cleaner.
상기 인트럽트생성단계(S70)는
상기 수신모듈(20)에서 수신된 전력을 PWM카운트에 따라 전력 전송을 제어하되, 상기 PWM카운트가 1 내지 20 미만 일 경우에는 현재 설정된 인터럽트 신호를 리턴하는 현재설정리턴단계(S71),
완전 충전 시에는 PWM카운트를 0으로 설정하여 인터럽트 신호를 디스에이블로 설정하여 리턴하는 디스에이블리턴단계(S72),
완전 충전 후 로봇 청소기의 전력 사용에 따라 충전이 필요할 경우에는 리셋 펄스를 발생시켜(S73) 인터럽트 신호를 인에이블로 설정하여 리턴하는 인에이블리턴단계(S75)로
이루어진 것을 특징으로 하는 로봇청소기의 무선충전 장치의 제어방법.6. The method of claim 5,
The interrupt process (S70)
A current setting returning step (S71) of controlling the power transmission according to the PWM count by the receiving module (20), returning the currently set interrupt signal when the PWM count is less than 1 to 20,
A disable return step S72 for setting and returning the interrupt signal to 0 by setting the PWM count to 0 at full charge,
If charging is required according to the use of electric power of the robot cleaner after full charging, a reset pulse is generated (S73), and an enable returning step S75 is performed
And a control unit for controlling the robot cleaner.
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