KR101752250B1 - 무선 충전 시스템, 그를 위한 무선 충전 제어 장치 및 방법 - Google Patents

무선 충전 시스템, 그를 위한 무선 충전 제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

무선 충전가능한 복수의 전자기기의 상태 정보에 따라 무선 충전 세기 등을 자동 제어할 수 있는 무선 충전 시스템, 그를 위한 무선 충전 제어 장치 및 방법을 제시한다. 제시된 무선 충전 시스템은 충전 대상 기기와 면접촉 또는 이격되고, 충전용 전력을 생성하여 충전 대상 기기에게로 무선 전송하고, 무선 충전 제어 장치로부터의 무선 충전 제어 신호에 근거하여 충전 대상 기기에 대한 무선 충전 세기를 조절하는 무선 전력 전송 패드; 및 충전 대상 기기로부터의 상태 정보에 따라 충전 대상 기기에 대한 무선 충전 세기를 조절하는 상기 무선 충전 제어 신호를 생성하여 무선 전력 전송 패드에게로 전송하는 무선 충전 제어 장치;를 포함한다.

Description

무선 충전 시스템, 그를 위한 무선 충전 제어 장치 및 방법{Wireless charging system, apparatus and method for controlling wireless charge}
본 발명은 무선 충전 시스템, 그를 위한 무선 충전 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선 전력 전송 패드를 이용하여 복수의 기기를 무선으로 충전할 수 있는 시스템과 그를 위한 무선 충전 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
현재, 휴대폰, 태블릿 PC, 노트북, 핸드핼드 단말기 등 다양한 모바일 장치를 위한 근거리 무선전력전송(WPT, Wireless Power Transfer) 기술을 사용하는 무선 충전 제품이 출시되고 있다.
무선전력전송 시스템은 크게 자기유도 방식과 자기공진 방식으로 구분된다.
도 1은 종래 자기유도 방식의 무선전력 전송(Magnetic inductive coupling WPT) 시스템의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
자기유도 방식은 수 cm 이내의 근거리에서 동작한다. 송신부의 송신코일에 시변 전류(I1)를 인가할 경우 시변 전류와 동일한 주파수로 발생하는 비 방사형 전자기파에 의해 수신부의 수신코일에 동일한 주파수로 유도전류(I2)가 발생하게 된다. 이러한 인덕티브 커플링(Inductive Coupling)에 의해 동작하는 자기유도 방식은 구현이 쉽고 비교적 자성체가 아닌 물질에 대한 투과력이 매우 우수하여 지중 또는 수중에서도 활용 가능한 장점이 있다. 그러나, 자기유도 방식은 전송거리가 매우 짧고 코일 간의 정렬시 자유도가 낮은 단점이 있다.
도 2는 종래 자기공진 방식의 무선전력 전송(Magnetic resonant coupling WPT) 시스템의 일 예를 설명하기 위한 도면이다. 자기공진 방식은 송신부와 수신부 사이의 자기공진 커플링(Magnetic resonant coupling)에 의해 동작하게 된다. 송신부의 경우 시변 전류(I1)가 소스코일(Source coil)에 인가됨에 따라 시변 전류에 의해 소스코일에서 발생한 자기장이 인덕티브 커플링(inductive coupling)에 의해 송신부의 공진코일(Resonance coil)에 인가된다. 그리고, 동일한 공진주파수를 갖는 송신부와 수신부의 공진코일 사이에 자기공진 커플링(Magnetic resonant coupling)이 발생한다. 이는 다시 수신부의 로드코일(Load coil)(또는 디바이스 코일이라고도 함)에 인덕티브 커플링(inductive coupling)을 일으켜 부하(load)에 전류(I2)를 인가한다. 자기공진 방식은 자기유도방식에 비해 수 m 거리까지 전력을 전송할 수 있으며, 하나의 무선충전기 본체에 여러 단말기들의 다중 충전이 가능하고 코일의 중심이 정확히 일치하지 않더라도 충전이 가능하다.
그에 따라, 앞으로, 자기공진 방식을 통해 무선충전을 행하는 전자기기(휴대폰, 태블릿 PC, 노트북, 핸드핼드 단말기 등)의 사용이 늘어날 가능성이 크다.
선행기술 1 : 대한민국 공개특허 제10-2016-0072565호(무선충전 기반의 전원 허브 장치) 선행기술 2 : 대한민국 공개특허 제10-2015-0072460호(PC 플랫폼 및 주변장치를 무선 충전하기 위한 장치, 시스템 및 방법) 선행기술 3 : 대한민국 등록특허 제10-1425435호(자기장 통신을 이용한 멀티노드 무선 전력 전송 시스템의 무선 충전에 관한 가이드 정보 제공 방법) 선행기술 4 : 대한민국 등록특허 제10-1153179호(공진 주파수 선택 기반 무선충전 방법 및 장치) 선행기술 5 : 대한민국 등록특허 제10-1631669호(공진 주파수 조정이 가능한 자기공명 무선 전력 전송장치)
본 발명은 상기한 종래의 사정을 감안하여 제안된 것으로, 무선 충전가능한 복수의 전자기기의 상태 정보에 따라 무선 충전 세기 등을 자동 제어할 수 있는 무선 충전 시스템, 그를 위한 무선 충전 제어 장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시양태에 따른 무선 충전 시스템은, 충전 대상 기기와 면접촉 또는 이격되고, 충전용 전력을 생성하여 상기 충전 대상 기기에게로 무선 전송하고, 무선 충전 제어 장치로부터의 무선 충전 제어 신호에 근거하여 상기 충전 대상 기기에 대한 무선 충전 세기를 조절하는 무선 전력 전송 패드; 및 상기 충전 대상 기기로부터의 상태 정보에 따라 상기 충전 대상 기기에 대한 무선 충전 세기를 조절하는 상기 무선 충전 제어 신호를 생성하여 상기 무선 전력 전송 패드에게로 전송하는 무선 충전 제어 장치;를 포함한다.
상기 무선 전력 전송 패드는, 상기 무선 충전 제어 장치로부터 상기 무선 충전 제어 신호를 수신하는 수신부; 상기 충전용 전력을 상기 충전 대상 기기에게로 무선으로 전송하되, 상기 무선 충전 제어 신호를 근거로 상기 충전 대상 기기에 대한 무선 충전 세기를 조절하여 전송하는 전력 송신부; 및 상기 수신부 및 상기 전력 송신부의 동작을 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.
상기 무선 전력 전송 패드는, 상기 충전 대상 기기를 무선 충전할 수 있는 복수개의 영역을 구비하고,
상기 무선 충전 제어 장치로부터 표시 제어 신호를 수신하고, 상기 무선 충전 제어 장치로부터 송신부 선택 신호 및 무선 충전 세기를 조절하는 신호를 포함하는 무선 충전 제어 신호를 수신하는 수신부; 상기 복수개의 영역의 각각에 설치되고, 상기 충전용 전력을 상기 송신부 선택 신호에 따라 해당 영역의 충전 대상 기기에게로 무선 전송하되 상기 무선 충전 세기를 조절하는 신호에 따라 해당 영역의 충전 대상 기기에 대한 무선 충전 세기를 조절하여 전송하는 전력 송신부; 상기 충전 대상 기기가 배치된 영역에서의 상기 충전 대상 기기의 충전 상태를 표시하는 표시부; 및 상기 수신부와 상기 전력 송신부 및 상기 표시부의 동작을 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.
상기 표시부는 다수의 표시소자를 포함할 수 있다.
상기 무선 전력 전송 패드는 통신 케이블을 통해 상기 무선 충전 제어 신호를 수신하고, 상기 무선 충전 제어 장치는 근거리 무선 통신으로 상기 상태 정보를 수신할 수 있다.
상기 상태 정보는, 충전량, 사용량, 및 독립전원연결여부를 포함할 수 있다.
상기 무선 전력 전송 패드는, 자기유도 방식 또는 자기공진 방식으로 상기 충전용 전력을 상기 충전 대상 기기에게로 전송하고, 상기 자기유도 방식 또는 상기 자기공진 방식으로 상기 충전 대상 기기에 대한 무선 충전 세기를 조절할 수 있다.
그리고, 본 발명의 바람직한 실시양태에 따른 무선 충전 제어 장치는, 무선 전력 전송 패드에 면접촉 또는 이격된 충전 대상 기기로부터의 상태 정보를 수신하는 통신부; 및 상기 통신부에 수신된 충전 대상 기기로부터의 상태 정보에 근거하여 상기 충전 대상 기기에 대한 무선 충전 세기를 조절하는 무선 충전 제어 신호를 생성하고, 생성한 무선 충전 제어 신호를 상기 통신부를 통해 상기 무선 전력 전송 패드에게로 보내는 제어부;를 포함한다.
상기 무선 전력 전송 패드에 상기 충전 대상 기기를 무선 충전할 수 있는 복수개의 영역이 구비된 경우,
상기 통신부에 수신된 상태 정보를 근거로 상기 충전 대상 기기가 상기 무선 전력 전송 패드에 구획된 복수개의 영역중 어느 영역에 배치되었는지를 판단하는 영역 판단부;를 추가로 포함할 수 있고, 상기 제어부는 상기 영역 판단부에서의 판단 결과에 따라 상기 충전 대상 기기가 배치된 영역의 전력 송신부를 선택하는 신호를 포함하는 무선 충전 제어 신호를 생성하고, 생성한 무선 충전 제어 신호를 상기 통신부를 통해 상기 무선 전력 전송 패드에게로 전달할 수 있다.
상기 제어부는 상기 충전 대상 기기가 배치된 영역에서의 상기 충전 대상 기기의 상태 정보를 근거로 해당 충전 대상 기기의 충전 상태를 나타내는 표시 제어 신호를 추가로 생성하여 상기 통신부를 통해 상기 무선 전력 전송 패드에게로 보낼 수 있다.
상기 통신부는 통신 케이블을 통해 상기 무선 충전 제어 신호를 상기 무선 전력 전송 패드에게로 송신할 수 있고, 상기 통신부는 근거리 무선 통신으로 상기 상태 정보를 수신할 수 있다.
그리고, 본 발명의 바람직한 실시양태에 따른 무선 충전 제어 방법은, 무선 충전 제어 장치에서의 무선 충전 제어 방법으로서,
무선 전력 전송 패드에 면접촉 또는 이격된 충전 대상 기기로부터의 상태 정보를 수신하는 단계; 상기 상태 정보에 근거하여 상기 충전 대상 기기에 대한 무선 충전 세기를 조절하는 무선 충전 제어 신호를 생성하는 단계; 및 상기 생성된 무선 충전 제어 신호를 상기 무선 전력 전송 패드에게로 보내는 단계;를 포함한다.
상기 무선 전력 전송 패드에 상기 충전 대상 기기를 무선 충전할 수 있는 복수개의 영역이 구비된 경우,
상기 상태 정보를 수신하는 단계와 무선 충전 제어 신호를 생성하는 단계 사이에, 상기 수신된 상태 정보를 근거로 상기 충전 대상 기기가 상기 무선 전력 전송 패드에 구획된 복수개의 충전 영역중 어느 영역에 배치되었는지를 판단하는 단계;를 추가로 포함할 수 있고,
상기 무선 충전 제어 신호를 생성하는 단계는 상기 어느 영역에 배치되었는지를 판단하는 단계에서의 판단 결과에 따라 상기 충전 대상 기기가 배치된 영역을 선택하는 신호를 포함하는 무선 충전 제어 신호를 생성할 수 있다.
상기 상태 정보를 수신하는 단계와 무선 충전 제어 신호를 생성하는 단계 사이에, 상기 충전 대상 기기가 배치된 영역에서의 상기 충전 대상 기기의 상태 정보를 근거로 해당 충전 대상 기기의 충전 상태를 나타내는 표시 제어 신호를 생성하여 상기 무선 전력 전송 패드에게로 보내는 단계;를 추가로 포함할 수 있다.
이러한 구성의 본 발명에 따르면, 충전 대상 기기의 상태 정보에 근거하여 해당 충전 대상 기기의 무선 충전 세기 등을 조절하면서 무선 충전시킬 수 있으므로, 불필요하게 낭비되는 전력을 최소화할 수 있다.
특히, 무선 전력 전송 패드를 복수개의 충전 영역으로 구획하여 선택적으로 사용할 수 있으므로, 전체 영역을 한꺼번에 사용하는 것에 비해 전력 운용면에서 보다 효율적이다.
도 1은 종래 자기유도 방식의 무선전력 전송(Magnetic inductive coupling WPT) 시스템의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 종래 자기공진 방식의 무선전력 전송(Magnetic resonant coupling WPT) 시스템의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 충전 시스템의 구성도이다.
도 4는 도 3에 도시된 무선 전력 전송 패드의 구성도이다.
도 5는 도 3에 도시된 무선 충전 제어 장치의 구성도이다.
도 6은 도 3에 도시된 충전 대상 기기의 구성도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 충전 제어 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 충전 시스템의 구성도이다.
도 9는 도 8에 도시된 무선 전력 전송 패드의 구성도이다.
도 10은 도 8에 도시된 무선 충전 제어 장치의 구성도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 충전 제어 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 충전 시스템의 구성도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 무선 충전 시스템은, 무선 전력 전송 패드(10), 및 무선 충전 제어 장치(20)를 포함한다.
무선 전력 전송 패드(10)는 충전 대상 기기(50; 50a, 50b, 50c)를 무선 충전시키기 위한 전력을 무선으로 충전 대상 기기(50)에게로 전송할 수 있다. 무선 전력 전송 패드(10)의 일측면에는 USB 포트(11)가 설치된다. USB 포트(11)는 마이크로 USB 케이블(40)을 통해 무선 충전 제어 장치(20)와 연결된다. 따라서, 무선 전력 전송 패드(10)는 외부의 전원(30)을 무선 충전 제어 장치(20)와 마이크로 USB 케이블(40) 및 USB 포트(11)를 통해 전달받을 수 있다. 여기서, 마이크로 USB 케이블(40)은 본 발명의 청구범위에 기재된 통신 케이블의 일 예가 될 수 있다. 무선 전력 전송 패드(10)는 전달받은 전원(30)을 기초로 생성한 충전용 전력을 충전 대상 기기(50; 50a, 50b, 50c)에게로 무선 전송한다. 예를 들어, 무선 충전 방식은 도 1에서와 같은 자기유도 방식 또는 도 2에서와 같은 자기공진 방식을 채용할 수 있다. 물론, 도 1 및 도 2를 통해 설명한 자기유도 방식 및 자기공진 방식과 완전히 동일하지 않은 약간 변형된 자기유도 방식 또는 자기공기 방식을 채용하여도 무방할 것이다.
도 3에는 도시하지 않았지만, 충전 대상 기기(50; 50a, 50b, 50c)가 놓여질 수 있는 무선 전력 전송 패드(10)의 일면에는 전체적으로 코일(즉, 송신코일 또는 송신측 공진코일)(예컨대, 소정의 턴(turn)수로 구성된 사각형 루프 형태 또는 나선형의 구리선)이 설치되어 있을 것이다.
한편, 무선 전력 전송 패드(10)는 마이크로 USB 케이블(40)을 통해 무선 충전 제어 장치(20)로부터 무선 충전 제어 신호(충전 대상 기기(50)의 무선 충전 세기를 조절하는 신호를 포함)를 제공받는다. 무선 전력 전송 패드(10)는 수신한 무선 충전 제어 신호에 근거하여 충전 대상 기기(50)에 대한 무선 충전 세기를 조절(제어)할 수 있다. 여기서, 무선 충전 세기의 조절(제어)이라 함은 충전 대상 기기(50)에 대한 무선 충전을 종료시키거나, 충전 대상 기기(50)에 대한 무선 충전을 개시시키거나, 충전 대상 기기(50)에 대한 무선 충전 세기를 증가시키거나 감소시키는 것을 포함할 수 있다.
무선 충전 제어 장치(20)는 무선 전력 전송 패드(10)상의 충전 대상 기기(50; 50a, 50b, 50c)와 근거리 무선 통신(예컨대, 와이파이 통신, 블루투스 통신 등)을 수행할 수 있다.
무선 충전 제어 장치(20)는 하나 이상의 충전 대상 기기(50; 50a, 50b, 50c)로부터의 상태 정보(예컨대, 충전량, 사용량, 독립전원연결여부 등)를 수신한다. 무선 충전 제어 장치(20)는 수신된 상태 정보에 따라 해당 충전 대상 기기의 무선 충전 세기를 조절하는 신호를 포함하는 무선 충전 제어 신호를 생성하여 무선 전력 전송 패드(10)에게로 전송할 수 있다. 여기서, 무선 충전 제어 신호는 충전 대상 기기(50)에 대한 무선 충전 종료를 명령하는 오프(OFF) 신호, 충전 대상 기기(50)에 대한 무선 충전 개시를 명령하는 온(ON) 신호, 및 충전 대상 기기(50)에 대한 무선 충전 세기를 증가시키거나 감소시키는 가감신호 중에서 어느 하나일 수 있다. 가감신호는 목적으로 하는 세기에 상응하는 전류량 또는 공진 주파수를 포함하는 신호일 수 있다.
도 4는 도 3에 도시된 무선 전력 전송 패드(10)의 구성도이다.
무선 전력 전송 패드(10)는 수신부(12), 전력 송신부(14), 및 제어부(16)를 포함할 수 있다.
수신부(12)는 무선 충전 제어 장치(20)로부터 전원(30) 및 무선 충전 제어 신호(무선 충전 세기를 조절하는 신호를 포함)를 마이크로 USB 케이블(40)을 통해 수신할 수 있다. 수신부(12)는 USB 포트(11)를 포함하는 것으로 한다.
전력 송신부(14)는 수신부(12)에 수신된 전원(30)을 근거로 해당 무선 전력 전송 패드(10)상에 배치된 충전 대상 기기(50; 50a, 50b, 50c)에게로 충전용 전력을 무선으로 전송한다.
전력 송신부(14)는 충전용 전력을 무선 전송함에 있어서 제어부(16)의 제어에 의해 충전 대상 기기(50)에 대한 무선 충전 세기를 조절하여 전송할 수 있다. 즉, 전력 송신부(14)는 충전 대상 기기(50)에게로 무선 전송되는 충전용 전력의 세기를 조절할 수 있다.
예를 들어, 무선 전력 전송 패드(10)가 자기유도 방식을 채용한 경우라면 전력 송신부(14)는 도 1에서의 송신부측의 구성과 동일 내지는 유사한 구성을 포함하고 있을 것이다. 그에 따라, 자기유도 방식에서 충전 대상 기기(50)에 대한 무선 충전 세기를 조절하고자 할 때에는 송신코일(1차 코일이라고도 함)에 인가되는 전류량을 조절함으로써 충전 대상 기기(50)에 대한 무선 충전 세기(즉, 충전용 전력의 세기)를 조절할 수 있을 것이다.
한편, 무선 전력 전송 패드(10)가 자기공진 방식을 채용한 경우라면 전력 송신부(14)는 도 2에서의 송신부측의 구성과 동일 내지는 유사한 구성을 포함하고 있을 것이다. 따라서, 전력 송신부(14)는 자기공진을 통해 생성된 충전용 전력을 충전 대상 기기(50; 50a, 50b, 50c)에게로 무선 전송할 수 있다. 그리고, 무선 전력 전송 패드(10)가 자기공진 방식을 채용한 경우 전력 송신부(14)는 공진 주파수를 조정할 수 있는 구성을 추가로 포함할 것이다. 따라서, 전력 송신부(14)는 공진 주파수를 조정함으로써 충전 대상 기기(50)에 대한 무선 충전 세기(즉, 충전용 전력의 세기)를 조절할 수 있을 것이다. 여기서, 공진 주파수를 조정하는 방식에 대해서는 주지의 기술(대한민국 등록특허 제1153179호(공진 주파수 선택 기반 무선충전 방법 및 장치)의 [0043] ~ [0049], 대한민국 등록특허 제1631669호(공진 주파수 조정이 가능한 자기공명 무선 전력 전송장치)의 [0010] ~ [0023] 및 [0033] ~ [0103] 참조)로 충분히 이해할 수 있을 것이다.
제어부(16)는 수신부(12)에 수신된 전원을 전력 송신부(14)에게로 보내어 충전 대상 기기(50)에 대한 무선 충전이 이루어지도록 한다. 그리고, 제어부(16)는 수신부(12)에 수신된 무선 충전 제어 신호(충전 대상 기기(50)에 대한 무선 충전 세기를 조절하는 신호를 포함)에 근거하여 전력 송신부(14)를 제어하여 충전 대상 기기(50)에 대한 무선 충전 세기를 조절(제어)할 수 있다.
도 5는 도 3에 도시된 무선 충전 제어 장치(20)의 구성도이다.
무선 충전 제어 장치(20)는 통신부(22), 전원 공급부(24), 및 제어부(26)를 포함할 수 있다.
통신부(22)는 무선 전력 전송 패드(10) 상의 충전 대상 기기(50)로부터의 상태 정보를 수신할 수 있다. 이때, 통신부(22)는 예를 들어 와이파이 통신, 블루투스 통신 등의 근거리 무선 통신으로 충전 대상 기기(50)로부터의 상태 정보를 수신한다.
통신부(22)는 제어부(26)에서 생성된 무선 충전 제어 신호(충전 대상 기기(50)에 대한 무선 충전 세기를 조절하는 신호를 포함)를 마이크로 USB 케이블(40)을 통해 무선 전력 전송 패드(10)에게로 보낼 수 있다.
전원 공급부(24)는 외부의 전원(30)을 무선 전력 전송 패드(10)로 전달할 수 있다.
제어부(26)는 전원 공급부(24)에서의 전원 전달을 제어한다. 제어부(26)는 통신부(22)에 수신된 충전 대상 기기(50)로부터의 상태 정보에 근거하여 해당 충전 대상 기기(50)의 무선 충전 세기를 조절하는 신호를 포함하는 무선 충전 제어 신호를 생성할 수 있다. 제어부(26)는 생성한 무선 충전 제어 신호를 통신부(22)를 통해 무선 전력 전송 패드(10)에게로 전달한다.
도 6은 도 3에 도시된 충전 대상 기기(50)의 구성도이다.
충전 대상 기기(50)는 무선 충전 대상이 되는 기기로서, 스마트폰(50a), 키보드(50b), 노트북(50c) 등이 될 수 있다. 충전 대상 기기(50)는 상기 예로 든 것들로만 한정될 필요는 없다.
충전 대상 기기(50)는 배터리(51), 배터리 충전부(52), 상태 정보 추출부(53), 전송부(54), 및 제어부(55)를 포함할 수 있다.
배터리(51)는 해당 충전 대상 기기(50)의 동작 수행을 위한 전원을 제공하고, 충방전 가능하다.
배터리 충전부(52)는 무선 전력 전송 패드(10)로부터의 충전용 전력을 바탕으로 배터리(51)를 무선 충전시키되, 제어부(55)의 제어에 의해 배터리(51)에 대한 무선 충전 세기(즉, 충전용 전력의 세기)를 조절할 수 있다.
예를 들어, 충전 대상 기기(50)가 자기유도 방식을 채용한 경우라면 배터리 충전부(52)는 도 1에서의 수신부측의 구성과 동일 내지는 유사한 구성을 포함하고 있을 것이다.
한편, 충전 대상 기기(50)가 자기공진 방식을 채용한 경우라면 배터리 충전부(52)는 도 2에서의 수신부측의 구성과 동일 내지는 유사한 구성을 포함하고 있을 것이다. 그리고, 자기공진 방식에서 무선 충전 세기(즉, 충전용 전력의 세기)를 조절하고자 하는 경우 기본적으로 무선 전력 전송 패드(10)에서의 공진 주파수와 충전 대상 기기(50)에서의 공진 주파수가 동일해야 한다. 따라서, 충전 대상 기기(50)가 자기공진 방식을 채용한 경우 배터리 충전부(52)는 무선 전력 전송 패드(10)의 전력 송신부(14)에서 조정되는 공진 주파수와 동일한 공진 주파수로 조정할 수 있는 구성을 추가로 포함할 것이다. 이 경우, 무선 충전 제어 장치(20)가 조정할 공진 주파수에 대한 정보를 충전 대상 기기(50)에게로 제공하는 것으로 한다.이러한 공진 주파수 조정에 의해 해당 충전 대상 기기(50)에 대한 무선 충전 세기를 조절할 수 있을 것이다. 여기서, 공진 주파수를 조정하는 방식에 대해서는 주지의 기술(대한민국 등록특허 제1153179호(공진 주파수 선택 기반 무선충전 방법 및 장치)의 [0043] ~ [0049], 대한민국 등록특허 제1631669호(공진 주파수 조정이 가능한 자기공명 무선 전력 전송장치)의 [0010] ~ [0023] 및 [0033] ~ [0103] 참조)로 충분히 이해할 수 있을 것이다.
상태 정보 추출부(53)는 해당 충전 대상 기기(50)의 상태 정보를 추출할 수 있다. 여기서, 상태 정보는 충전량, 사용량, 독립전원연결여부 등을 포함할 수 있다. 충전량은 해당 충전 대상 기기(50)의 배터리(51)에 충전되어 있는 전원량을 의미한다. 한꺼번에 모든 충전 대상 기기(50a, 50b, 50c)를 무선 충전하고 있는 상태에서 어느 한 충전 대상 기기(예컨대, 노트북(50c))를 사용하게 되면 해당 충전 대상 기기(50c)는 다른 충전 대상 기기(50a, 50b)에 비해 충전속도가 느려져서 충전량이 떨어질 것이다. 그에 따라, 사용량은 해당 충전 대상 기기를 어느 정도로 사용하였는지를 알려주는 정보로서 해당 충전 대상 기기를 사용함에 따른 전력 소모량을 의미한다고 볼 수 있다. 독립전원연결여부는 충전 대상 기기가 독립적으로 전원어댑터에 연결되었는지를 알려주는 정보이다. 만약, 충전 대상 기기가 전원어댑터 등에 독립적으로 연결되었을 경우에는 무선 충전이 중지되고 전원어댑터에 의해 충전될 것이다.
전송부(54)는 상태 정보 추출부(53)에서 추출된 상태 정보를 무선 충전 제어 장치(20)에게로 무선 전송한다.
제어부(55)는 배터리 충전부(52)에서의 무선 충전 및 무선 충전 세기 조절을 제어할 뿐만 아니라 상태 정보 추출부(53)에서의 상태 정보 추출을 제어한다.
상술한 일실시예에서, 자기유도 방식이 채용된 경우에는 하나 이상의 충전 대상 기기(50)가 무선 전력 전송 패드(10)의 상면에 면접촉됨이 바람직할 것이다. 이 경우, 충전 대상 기기(50)의 배터리 충전부(52)와 무선 전력 전송 패드(10)의 전력 송신부(14)는 서로 대향되게 설치됨이 바람직하다. 한편, 자기공진 방식이 채용된 경우에는 하나 이상의 충전 대상 기기(50)와 무선 전력 전송 패드(10)는 서로 접촉하지 않고 떨어져 있어도 무방하다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 충전 제어 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
먼저, 사용자는 무선 전력 전송 패드(10)에 무선 충전시키고자 하는 충전 대상 기기(50)를 배치시킨다(S10).
그에 따라, 무선 전력 전송 패드(10)는 무선 충전 제어 장치(20)로부터 전달받은 전원(30)을 바탕으로 충전 대상 기기(50)에게로 충전용 전력을 무선 전송한다(S12).
이때, 무선 전력 전송 패드(10)가 자기유도 방식을 채용한 경우에는 무선 전력 전송 패드(10)의 전력 송신부(14)의 송신코일(1차 코일이라고도 함)(도시 생략)에 입력받은 전원(30)을 바탕으로 하는 시변 전류를 인가한다. 그에 따라, 인가된 시변 전류와 동일한 주파수로 발생하는 비 방사형 전자기파(충전용 전력이 될 수 있음)가 충전 대상 기기(50)에게로 전달된다. 충전 대상 기기(50)에서는 비 방사형 전자기파에 의해 수신코일(2차 코일이라고도 함)에 동일한 주파수로 유도 기전력이 발생하게 되어 무선 충전이 이루어지게 된다. 한편, 무선 전력 전송 패드(10)가 자기공진 방식을 채용한 경우에는 무선 전력 전송 패드(10)의 전력 송신부(14)는 입력받은 전원(30)을 바탕으로 하는 시변 전류를 소스코일에 인가하고, 시변 전류에 의해 소스코일에서 발생한 자기장이 인덕티브 커플링(inductive coupling)에 의해 내부의 공진코일(도시 생략)에 인가된다. 그리고 동일한 공진주파수를 갖는 전력 송신부(14)의 공진코일과 충전 대상 기기(50)의 배터리 충전부(52)내의 공진코일(도시 생략) 사이에 자기공진 결합(Magnetic resonant coupling)이 발생한다. 이는 다시 충전 대상 기기(50)의 배터리 충전부(52)내의 로드코일(또는 디바이스 코일이라고도 함)(도시 생략)에 인덕티브 커플링(inductive coupling)을 일으키게 되므로, 이에 의해 해당 충전 대상 기기(50)에 대한 무선 충전이 이루어지게 된다(S14).
이와 같이 무선 충전이 이루어지고 있는 동안에, 충전 대상 기기(50)는 자신의 상태 정보(예컨대, 충전량, 사용량, 독립전원연결여부 등을 포함)를 무선 충전 제어 장치(20)에게로 무선 전송한다(S16).
이후, 무선 충전 제어 장치(20)는 수신한 상태 정보를 근거로 해당 충전 대상 기기(50)의 무선 충전 세기를 조절하는 신호를 포함하는 무선 충전 제어 신호를 생성한다. 예를 들어, 충전 대상 기기(50) 각각의 충전량이 모두 기설정된 기준치(예컨대, 75%; 사용자 설정 가능함) 미만인 경우에는 계속해서 무선 충전을 수행하도록 하는 신호를 생성할 수 있다. 한편으로, 충전 대상 기기(50) 각각의 충전량이 모두 기설정된 기준치(예컨대, 75%; 사용자 설정 가능함)를 초과하게 되면 무선 충전 세기를 감소시키는 신호를 생성할 수 있다. 한편으로, 충전 대상 기기(50) 각각의 충전량이 모두 100%이면 무선 충전을 종료하라는 신호를 생성할 수 있다.
그리고, 무선 충전 제어 장치(20)는 생성한 무선 충전 제어 신호를 무선 전력 전송 패드(10)에게로 보낸다. 그에 따라, 무선 전력 전송 패드(10)에서는 충전용 전력의 세기를 조절함에 따라 충전 대상 기기(50)의 무선 충전의 세기를 조절하게 된다(S18).
이와 같이 충전 대상 기기(50)의 상태 정보에 근거하여 해당 충전 대상 기기(50)의 무선 충전 세기 등을 조절하면서 무선 충전시킬 수 있으므로, 불필요하게 낭비되는 전력을 최소화할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 충전 시스템의 구성도이다. 상술한 도 3의 무선 충전 시스템과 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고 그에 대한 설명은 생략한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 충전 시스템은, 무선 전력 전송 패드(60), 및 무선 충전 제어 장치(70)를 포함한다.
무선 전력 전송 패드(60)는 충전 대상 기기(50)를 무선 충전시키기 위한 전력을 무선으로 전송하고, 마이크로 USB 케이블(40)을 통해 무선 충전 제어 장치(70)와 연결된 USB 포트(11)가 설치되고, 무선 충전 제어 장치(70)로부터의 무선 충전 제어 신호에 근거하여 충전 대상 기기(50)의 무선 충전 세기를 조절할 수 있다는 점에서, 상술한 무선 전력 전송 패드(10)와 동일하다.
그러나, 무선 전력 전송 패드(60)가 무선 전력 전송 패드(10)와 다른 점은 충전 대상 기기(50)를 무선 충전할 수 있는 영역을 소정 개수의 영역(도 8에서는 3개의 영역(제 1 영역, 제 2 영역, 제 3 영역)으로 구획하였다는 점이 차이난다. 이와 같이 무선 충전할 수 있는 영역을 복수개로 구획하게 되면 충전 대상 기기가 한 개일 경우 해당 충전 대상 기기가 배치된 영역에서만 무선 충전이 이루어지도록 함으로써, 전체 영역을 이용하는 무선 전력 전송 패드(10)에 비해 전력 운용면에서 보다 효율적일 수 있다. 도 8에서는 무선 충전할 수 있는 영역을 3개로 하였으나, 필요에 따라서는 가감하여도 무방하다.
그리고, 무선 전력 전송 패드(60)는 영역별 충전 상태를 표시하는 표시부(80; 82, 84, 86)를 추가로 포함한다는 점에서 차이난다.
무선 충전 제어 장치(70)는 기본적으로 충전 대상 기기(50)로부터의 상태 정보를 수신하고, 수신된 상태 정보에 따라 무선 충전 제어 신호를 생성하여 무선 전력 전송 패드(60)에게로 전송할 수 있다는 점에서, 상술한 무선 충전 제어 장치(20)와 동일하다.
그러나, 무선 충전 제어 장치(70)는 무선 충전하고자 하는 충전 대상 기기(50)가 무선 전력 전송 패드(60)의 어느 영역에 배치되었는지를 판단하고 해당 영역의 충전 대상 기기(50)만을 무선 충전되게 할 수 있다는 점에서 차이난다. 그리고, 무선 충전 제어 장치(70)는 영역별 해당 충전 대상 기기의 충전 상태를 표시하는 표시부(80)에 대한 표시 제어를 행할 수 있다는 점에서 차이난다.
도 9는 도 8에 도시된 무선 전력 전송 패드(60)의 구성도이다.
무선 전력 전송 패드(60)는 수신부(62), 전력 송신부(64), 제어부(66), 및 표시부(80)를 포함할 수 있다.
수신부(62)는 무선 충전 제어 장치(70)로부터 전원(30) 및 무선 충전 제어 신호(송신부 선택 신호 및 충전 대상 기기의 무선 충전 세기를 조절하는 신호를 포함)를 마이크로 USB 케이블(40)을 통해 수신할 수 있다. 수신부(62)는 USB 포트(11)를 포함하는 것으로 한다.
한편, 수신부(62)는 무선 충전 제어 장치(70)로부터 영역별 해당 충전 대상 기기의 충전 상태를 표시하도록 하는 표시 제어 신호를 수신할 수 있다. 여기서, 표시 제어 신호는 마이크로 USB 케이블(40)을 통해 수신가능한 것으로 한다.
전력 송신부(64)는 무선 전력 전송 패드(60)의 각각의 영역(예컨대, 제 1 영역, 제 2 영역, 제 3 영역)에 설치된다. 따라서, 전력 송신부(64)는 제 1 영역 송신부(64a), 제 2 영역 송신부(64b), 및 제 3 영역 송신부(64c)를 포함할 수 있다. 여기서, 제 1 영역 송신부(64a), 제 2 영역 송신부(64b), 및 제 3 영역 송신부(64c)는 제어부(66)의 제어에 의해 선택적으로 활성화된다.
전력 송신부(64)는 수신부(62)에 수신된 전원(30)을 근거로 해당 영역에 배치된 충전 대상 기기(50)에게로 충전용 전력을 무선으로 전송한다.
그리고, 전력 송신부(64)는 충전용 전력을 무선 전송함에 있어서 제어부(66)의 제어에 의해 해당 영역의 충전 대상 기기(50)에 대한 무선 충전 세기를 조절하여 전송할 수 있다.
예를 들어, 무선 전력 전송 패드(60)의 각각의 영역이 자기유도 방식을 채용한 경우라면 각 영역의 송신부(64a, 64b, 64c)는 도 1에서의 송신부측의 구성과 동일 내지는 유사한 구성을 포함하고 있을 것이다. 그에 따라, 자기유도 방식에서 충전 대상 기기(50)에 대한 무선 충전 세기를 조절하고자 할 때에는 송신코일(1차 코일이라고도 함)에 인가되는 전류량을 조절함으로써 충전 대상 기기(50)에 대한 무선 충전 세기(즉, 충전용 전력의 세기)를 조절할 수 있을 것이다.
한편, 무선 전력 전송 패드(60)의 각각의 영역이 자기공진 방식을 채용한 경우라면 각 영역의 송신부(64a, 64b, 64c)는 도 2에서의 송신부측의 구성과 동일 내지는 유사한 구성을 포함하고 있을 것이다. 따라서, 전력 송신부(64a, 64b, 64c)는 자기공진을 통해 생성된 충전용 전력을 해당 영역의 충전 대상 기기(50)에게로 무선 전송할 수 있다. 그리고, 무선 전력 전송 패드(60)의 각각의 영역이 자기공진 방식을 채용한 경우 각 영역의 송신부(64a, 64b, 64c)는 공진 주파수를 조정할 수 있는 구성을 추가로 포함할 것이다. 따라서, 전력 송신부(64)는 해당 영역의 공진 주파수를 조정함으로써 해당 영역의 충전 대상 기기(50)에 대한 무선 충전 세기(즉, 충전용 전력의 세기)를 조절할 수 있을 것이다. 여기서, 공진 주파수를 조정하는 방식에 대해서는 주지의 기술(대한민국 등록특허 제1153179호(공진 주파수 선택 기반 무선충전 방법 및 장치)의 [0043] ~ [0049], 대한민국 등록특허 제1631669호(공진 주파수 조정이 가능한 자기공명 무선 전력 전송장치)의 [0010] ~ [0023] 및 [0033] ~ [0103] 참조)로 충분히 이해할 수 있을 것이다.
제어부(66)는 수신부(62)에 수신된 전원을 전력 송신부(64)에게로 전달하여 충전 대상 기기(50)에 대한 무선 충전이 이루어지도록 한다. 이때, 제어부(66)는 무선 충전 제어 장치(70)로부터의 무선 충전 제어 신호(보다 구체적으로는 송신부 선택 신호)를 근거로 전력 송신부(64)에서 충전 대상 기기(50)가 배치된 영역의 송신부(64a, 64b, 64c 중에서 적어도 하나)에만 선택적으로 전원을 보내도록 제어한다.
그리고, 제어부(66)는 수신부(62)에 수신된 무선 충전 제어 신호(보다 구체적으로는 충전 대상 기기(50)에 대한 무선 충전 세기를 조절하는 신호)에 근거하여 전력 송신부(64)를 제어하여 해당 영역의 충전 대상 기기(50)에 대한 무선 충전 세기를 조절(제어)할 수 있다.
다시 말해서, 제어부(66)는 송신부 선택 신호 및 충전 대상 기기의 무선 충전 세기를 조절하는 신호를 포함하는 무선 충전 제어 신호에 근거하여 전력 송신부(64)의 송신부(64a, 64b, 64c)중에서 해당하는 송신부만을 제어하여 해당 영역의 충전 대상 기기(50)에 대한 무선 충전 세기를 조절(제어)하도록 한다.
한편, 제어부(66)는 무선 충전 제어 장치(70)로부터의 표시 제어 신호를 표시부(80)에게로 보낼 수 있다.
표시부(80)는 무선 전력 전송 패드(60)의 각 영역별 충전 대상 기기의 충전 상태를 표시할 수 있다. 예를 들어, 표시부(80)는 무선 전력 전송 패드(60)의 상측부에 설치될 수 있다.
표시부(80)는 다수의 표시소자(82, 84, 86)를 포함하는데, 예를 들어 각각의 표시소자(82, 84, 86)는 점멸 또는 점등, 소등될 수 있는 발광다이오드를 포함할 수 있다. 여기서, 표시소자(82)는 제 1영역의 충전 대상 기기의 충전 상태를 표시하고, 표시소자(84)는 제 2 영역의 충전 대상 기기의 충전 상태를 표시하고, 표시소자(86)는 제 3 영역의 충전 대상 기기의 충전 상태를 표시한다.
도 10은 도 8에 도시된 무선 충전 제어 장치(70)의 구성도이다.
무선 충전 제어 장치(70)는 통신부(72), 전원 공급부(74), 영역 판단부(76), 및 제어부(78)를 포함할 수 있다.
통신부(72)는 무선 전력 전송 패드(60)의 각 영역에 배치된 충전 대상 기기(50)로부터 상태 정보를 수신할 수 있다. 이때, 통신부(72)는 예를 들어 와이파이 통신, 블루투스 통신 등의 근거리 무선 통신으로 상태 정보를 수신한다.
통신부(72)는 제어부(78)에서 생성된 무선 충전 제어 신호(송신부 선택 신호, 충전 대상 기기(50)의 무선 충전 세기를 조절하는 신호 포함)를 마이크로 USB 케이블(40)을 통해 무선 전력 전송 패드(60)에게로 보낼 수 있다.
또한, 통신부(72)는 무선 전력 전송 패드(60)의 각 영역별 해당 충전 대상 기기의 충전 상태를 표시하도록 하는 표시 제어 신호를 제어부(78)로부터 수신하여 무선 전력 전송 패드(60)에게로 보낼 수 있다.
전원 공급부(74)는 외부의 전원(30)을 무선 전력 전송 패드(60)로 전달할 수 있다. 필요에 따라서, 전원 공급부(74)는 제어부(78)의 제어에 의해 무선 전력 전송 패드(60)의 각각의 영역중에서 선택적으로 결정된 영역의 송신부(64a, 64b, 64c 중에서 적어도 하나)에게로만 전원을 공급하여도 된다.
영역 판단부(76)는 통신부(72)에 수신된 상태 정보를 근거로 무선 충전하고자 하는 충전 대상 기기(50)가 무선 전력 전송 패드(60)의 어느 영역에 배치되었는지를 판단할 수 있다.
제어부(78)는 전원 공급부(74)에서의 전원 전달을 제어한다.
제어부(78)는 영역 판단부(76)에서의 판단 결과에 따라 충전 대상 기기(50)가 배치된 영역의 전력 송신부(즉, 제 1 영역 송신부(64a), 제 2 영역 송신부(64b), 및 제 3 영역 송신부(64c) 중에서 하나 이상)를 선택하는 신호(송신부 선택 신호라고 함)를 포함하는 무선 충전 제어 신호를 생성할 수 있다. 제어부(78)는 송신부 선택 신호를 포함하는 무선 충전 제어 신호를 통신부(72)를 통해 무선 전력 전송 패드(60)에게로 전달할 수 있다. 또한, 제어부(78)는 통신부(72)에 수신된 상태 정보를 근거로 해당 충전 대상 기기(50)에 대한 무선 충전 세기를 조절하는 신호를 무선 충전 제어 신호(송신부 선택 신호를 포함)에 추가로 포함시킬 수 있다.
한편, 제어부(78)는 영역별 충전 대상 기기의 충전 상태를 표시하는 표시 제어 신호를 생성하여 통신부(72)에게로 보낸다. 여기서, 표시 제어 신호는 해당 충전 대상 기기의 상태 정보중에서 충전량에 근거하여 생성될 수 있다. 예를 들어, 제어부(78)는 해당 충전 대상 기기의 충전량이 기설정된 기준치(예컨대, 95%)를 초과하게 되면 무선 충전 세기를 감소시키거나 무선 충전을 오프시키게 되는데, 이 경우 무선 충전량이 충분함을 알리기 위해 표시소자를 녹색으로 점등시키거나 소등시키는 표시 제어 신호를 생성할 수 있다. 한편, 제어부(78)는 해당 충전 대상 기기의 충전량이 기설정된 기준치(예컨대, 95%) 미만일 경우에는 계속적인 무선 충전을 수행해야 하므로, 이 경우에는 무선 충전이 계속됨을 알리기 위해 표시소자를 적색으로 점멸시키는 표시 제어 신호를 생성할 수 있다. 한편, 제어부(78)는 충전 대상 기기가 배치되지 않은 영역(즉, 무선 충전이 이루어지지 않고 있는 영역)을 지칭하는 표시소자를 소등시키는 표시 제어 신호를 생성할 수 있다.
상술한 다른 실시예에서, 자기유도 방식이 채용된 경우에는 하나 이상의 충전 대상 기기(50)가 무선 전력 전송 패드(60)의 상면에 면접촉됨이 바람직할 것이다. 이 경우, 충전 대상 기기(50)의 배터리 충전부(52)와 무선 전력 전송 패드(60)의 전력 송신부(64)는 서로 대향되게 설치됨이 바람직하다. 한편, 자기공진 방식이 채용된 경우에는 하나 이상의 충전 대상 기기(50)와 무선 전력 전송 패드(60)는 서로 접촉하지 않고 떨어져 있어도 무방하다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 충전 제어 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
먼저, 사용자는 무선 전력 전송 패드(60)에 무선 충전시키고자 하는 충전 대상 기기(50)를 배치시킨다. 예를 들어, 한 개의 충전 대상 기기(50)만을 무선 충전시키고자 하는 경우 사용자는 무선 전력 전송패드(60)의 영역중에서 어느 한 영역에 해당 충전 대상 기기(50)를 배치시킬 수 있다(S20).
이와 같이 충전 대상 기기(50)가 어느 한 영역에 배치되었다고 하더라도, 무선 충전 제어 장치(70) 입장에서는 어느 영역에 충전 대상 기기(50)가 배치되었는지를 알 수 없어서 곧바로 무선 충전이 이루어지도록 하기 어렵다.
그에 따라, 무선 충전 제어 장치(70)는 우선적으로 충전 대상 기기(50)가 배치된 영역을 파악해야 한다. 이를 위해, 무선 충전 제어 장치(70)는 무선 전력 전송 패드(60)의 각 영역을 순차적으로 체크해 본다. 예를 들어, 먼저 제 1 영역의 송신부(64a)를 활성화시켜 해당 영역에서의 무선 충전 동작을 소정 시간 행한 후에 제 1 영역에서 발생될 수 있는 충전 대상 기기(50)의 상태 정보를 근거로 제 1 영역의 충전 대상 기기(50)의 충전량 변화를 체크한다. 만약, 제 1 영역에 충전 대상 기기(50)가 있다면 해당 영역의 충전 대상 기기(50)의 충전량이 변화(즉, 상승)하게 되므로 충전 대상 기기(50)가 현재 제 1 영역에 배치되어 있는 것으로 판단할 수 있다. 만약, 충전 대상 기기(50)가 제 1 영역에 없다면 제 1 영역에 대한 체크시 제 1 영역으로부터 오는 상태 정보가 없으므로 제 1 영역에는 충전 대상 기기가 없다고 판단한 후에 제 2 영역에 대한 체크를 할 것이다. 제 2 영역에 대해서도 상술한 제 1 영역에 대한 체크 과정을 거치게 되면 충전 대상 기기(50)가 제 2 영역에 배치되어 있는지를 판단할 수 있을 것이다. 만약, 충전 대상 기기(50)가 제 3 영역에 배치된 경우에는 상술한 제 1 영역 및 제 2 영역에 대한 체크를 거친 후에 제 3 영역에 대한 체크를 상술한 바와 같이 행하게 되고, 이로 인해 충전 대상 기기(50)가 제 3 영역에 배치되어 있음을 판단할 수 있다(S22).
이와 같이 하여 충전 대상 기기(50)가 배치된 영역을 판단(예컨대, 제 1 영역에 배치된 것으로 판단)한 이후에는 해당 영역의 충전 대상 기기(50)를 무선 충전시킨다(S24). 이때, 무선 전력 전송 패드(60)는 무선 충전 제어 장치(70)로부터 전달받은 전원(30)을 바탕으로 제 1 영역의 충전 대상 기기(50)에게로 충전용 전력을 무선 전송한다. 예를 들어, 무선 전력 전송 패드(60)의 각 영역이 자기유도 방식을 채용한 경우에는 무선 전력 전송 패드(60)의 제 1 영역 송신부(64a)의 송신코일(1차 코일이라고도 함)(도시 생략)에 입력받은 전원(30)을 바탕으로 하는 시변 전류를 인가한다. 그에 따라, 인가된 시변 전류와 동일한 주파수로 발생하는 비 방사형 전자기파(충전용 전력이 될 수 있음)가 해당 영역의 충전 대상 기기(50)에게로 전달된다. 이로 인해, 제 1 영역의 충전 대상 기기(50)에서는 비 방사형 전자기파에 의해 수신코일(2차 코일이라고도 함)에 동일한 주파수로 유도 기전력이 발생하게 되어 무선 충전이 이루어지게 된다. 한편, 무선 전력 전송 패드(60)의 각 영역이 자기공진 방식을 채용한 경우에는 무선 전력 전송 패드(60)의 제 1 영역 송신부(64a)는 시변 전류를 소스코일에 인가하고, 시변 전류에 의해 소스코일에서 발생한 자기장이 인덕티브 커플링(inductive coupling)에 의해 내부의 공진코일(도시 생략)에 인가된다. 그리고 동일한 공진주파수를 갖는 제 1 영역 송신부(64a)의 공진코일과 충전 대상 기기(50)의 배터리 충전부(52)내의 공진코일(도시 생략) 사이에 자기공진 결합(Magnetic resonant coupling)이 발생한다. 이는 다시 충전 대상 기기(50)의 배터리 충전부(52)내의 로드코일(또는 디바이스 코일이라고도 함)(도시 생략)에 인덕티브 커플링(inductive coupling)을 일으키게 되므로, 이에 의해 제 1 영역의 충전 대상 기기(50)에 대한 무선 충전이 이루어지게 된다(S24).
제 1 영역의 충전 대상 기기(50)의 무선 충전이 이루어지고 있는 동안에, 해당 충전 대상 기기(50)는 자신의 상태 정보(예컨대, 충전량, 사용량, 독립전원연결여부 등을 포함)를 무선 충전 제어 장치(70)에게로 무선 전송한다(S26).
무선 충전 제어 장치(70)는 수신한 상태 정보를 근거로 해당 영역에서의 충전 상태(즉, 제 1 영역에 배치된 충전 대상 기기(50)의 충전 상태)를 파악하여 그에 상응하는 표시 제어 신호를 무선 전력 전송 패드(60)에게로 보낸다. 그에 따라, 무선 전력 전송 패드(60)에서는 제 1 영역을 지칭하는 표시소자(즉, 82)를 통해 제 1 영역에서의 충전 대상 기기(50)의 충전 상태를 표시한다(S28).
충전 상태 표시와 함께, 무선 충전 제어 장치(70)는 수신한 상태 정보를 근거로 해당 충전 대상 기기의 무선 충전 세기를 조절하는 신호를 포함하는 무선 충전 제어 신호를 생성한다. 예를 들어, 제 1 영역에 배치된 충전 대상 기기(50)의 충전량이 기설정된 최저 기준치(예컨대, 75%; 사용자 설정 가능함) 미만인 경우에는 계속해서 무선 충전을 수행하도록 하는 신호를 생성할 수 있다. 한편으로, 제 1 영역에 배치된 충전 대상 기기(50)의 충전량이 기설정된 기준치(예컨대, 95%; 사용자 설정 가능함)를 초과하게 되면 무선 충전 세기를 감소시키는 신호 또는 무선 충전을 오프시키는 신호를 생성할 수 있다. 그리고, 무선 충전 세기를 감소 또는 오프시킴에 따라 해당 충전 대상 기기(50)에서의 방전이 서서히 진행되어 해당 충전 대상 기기(50)의 충전량이 최저 기준치(예컨대, 75%; 사용자 설정 가능함)에 도달하게 되면 무선 충전을 재개시키는 신호를 생성할 수 있다. 한편으로, 제 1 영역에 배치된 충전 대상 기기(50)의 충전량이 100%이면 무선 충전을 종료하라는 신호를 생성할 수 있다.
그리고, 무선 충전 제어 장치(70)는 생성한 무선 충전 제어 신호를 무선 전력 전송 패드(60)에게로 보낸다. 그에 따라, 무선 전력 전송 패드(60)에서는 충전용 전력의 세기를 조절함에 따라 제 1 영역에 배치된 충전 대상 기기(50)의 무선 충전의 세기를 조절하게 된다(S30). 물론, 충전 대상 기기(50)가 제 2 영역 또는 제 3 영역에 배치되었을 경우에도 상술한 바와 같이 무선 충전 및 무선 충전 세기 조절을 행할 수 있다.
이와 같이 충전 대상 기기(50)의 상태 정보에 근거하여 해당 충전 대상 기기(50)의 무선 충전 세기 등을 조절하면서 무선 충전시킬 수 있으므로, 불필요하게 낭비되는 전력을 최소화할 수 있다.
특히, 무선 전력 전송 패드(60)를 복수개의 충전 영역으로 구획하여 선택적으로 사용할 수 있으므로, 무선 전력 전송 패드(10)와 같이 전체 영역을 한꺼번에 사용하는 것에 비해 전력 운용면에서 보다 효율적이다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위예는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10, 60 : 무선 전력 전송 패드 20, 70 : 무선 충전 제어 장치
30 : 전원 40 : 마이크로 USB 케이블
50 : 충전 대상 기기

Claims (14)

  1. 충전 대상 기기와 면접촉 또는 이격되고, 충전용 전력을 생성하여 상기 충전 대상 기기에게로 무선 전송하고, 무선 충전 제어 장치로부터의 무선 충전 제어 신호에 근거하여 상기 충전 대상 기기에 대한 무선 충전 세기를 조절하는 무선 전력 전송 패드; 및
    상기 충전 대상 기기로부터의 상태 정보에 따라 상기 충전 대상 기기에 대한 무선 충전 세기를 조절하는 상기 무선 충전 제어 신호를 생성하여 상기 무선 전력 전송 패드에게로 전송하는 무선 충전 제어 장치;를 포함하고,
    상기 무선 전력 전송 패드는, 상기 무선 충전 제어 장치로부터 상기 무선 충전 제어 신호를 수신하는 수신부; 상기 충전용 전력을 상기 충전 대상 기기에게로 무선으로 전송하되, 상기 무선 충전 제어 신호를 근거로 상기 충전 대상 기기에 대한 무선 충전 세기를 조절하여 전송하는 전력 송신부; 및 상기 수신부 및 상기 전력 송신부의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 상태 정보는 충전량 및 독립전원연결여부를 포함하되, 상기 독립전원연결여부는 상기 충전 대상 기기가 전원어댑터에 독립적으로 연결되었을 경우 무선 충전이 중지되고 상기 전원어댑터에 의해 충전되도록 하기 위해 상기 충전 대상 기기가 독립적으로 전원어댑터에 연결되었는지를 알려주는 정보인 것을 특징으로 하는 무선 충전 시스템.
  2. 삭제
  3. 충전 대상 기기와 면접촉 또는 이격되고, 충전용 전력을 생성하여 상기 충전 대상 기기에게로 무선 전송하고, 무선 충전 제어 장치로부터의 무선 충전 제어 신호에 근거하여 상기 충전 대상 기기에 대한 무선 충전 세기를 조절하는 무선 전력 전송 패드; 및
    상기 충전 대상 기기로부터의 상태 정보에 따라 상기 충전 대상 기기에 대한 무선 충전 세기를 조절하는 상기 무선 충전 제어 신호를 생성하여 상기 무선 전력 전송 패드에게로 전송하는 무선 충전 제어 장치;를 포함하고,
    상기 무선 전력 전송 패드는 상기 충전 대상 기기를 무선 충전할 수 있는 복수개의 영역을 구비하고,
    상기 무선 전력 전송 패드는, 상기 무선 충전 제어 장치로부터 표시 제어 신호를 수신하고 상기 무선 충전 제어 장치로부터 송신부 선택 신호 및 무선 충전 세기를 조절하는 신호를 포함하는 무선 충전 제어 신호를 수신하는 수신부; 상기 복수개의 영역의 각각에 설치되고 상기 충전용 전력을 상기 송신부 선택 신호에 따라 해당 영역의 충전 대상 기기에게로 무선 전송하되 상기 무선 충전 세기를 조절하는 신호에 따라 해당 영역의 충전 대상 기기에 대한 무선 충전 세기를 조절하여 전송하는 전력 송신부; 상기 충전 대상 기기가 배치된 영역에서의 상기 충전 대상 기기의 충전 상태를 표시하는 표시부; 및 상기 수신부와 상기 전력 송신부 및 상기 표시부의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 상태 정보는 충전량 및 독립전원연결여부를 포함하되, 상기 독립전원연결여부는 상기 충전 대상 기기가 전원어댑터에 독립적으로 연결되었을 경우 무선 충전이 중지되고 상기 전원어댑터에 의해 충전되도록 하기 위해 상기 충전 대상 기기가 독립적으로 전원어댑터에 연결되었는지를 알려주는 정보인 것을 특징으로 하는 무선 충전 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 표시부는 다수의 표시소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 무선 전력 전송 패드는 통신 케이블을 통해 상기 무선 충전 제어 신호를 수신하고,
    상기 무선 충전 제어 장치는 근거리 무선 통신으로 상기 상태 정보를 수신하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 시스템.
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 무선 전력 전송 패드는,
    자기유도 방식 또는 자기공진 방식으로 상기 충전용 전력을 상기 충전 대상 기기에게로 전송하고,
    상기 자기유도 방식 또는 상기 자기공진 방식으로 상기 충전 대상 기기에 대한 무선 충전 세기를 조절하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 시스템.
  8. 무선 전력 전송 패드에 면접촉 또는 이격된 충전 대상 기기로부터의 상태 정보를 수신하는 통신부; 및
    상기 통신부에 수신된 충전 대상 기기로부터의 상태 정보에 근거하여 상기 충전 대상 기기에 대한 무선 충전 세기를 조절하는 무선 충전 제어 신호를 생성하고, 생성한 무선 충전 제어 신호를 상기 통신부를 통해 상기 무선 전력 전송 패드에게로 보내는 제어부;를 포함하고,
    상기 상태 정보는 충전량 및 독립전원연결여부를 포함하되, 상기 독립전원연결여부는 상기 충전 대상 기기가 전원어댑터에 독립적으로 연결되었을 경우 무선 충전이 중지되고 상기 전원어댑터에 의해 충전되도록 하기 위해 상기 충전 대상 기기가 독립적으로 전원어댑터에 연결되었는지를 알려주는 정보인 것을 특징으로 하는 무선 충전 제어 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 무선 전력 전송 패드에 상기 충전 대상 기기를 무선 충전할 수 있는 복수개의 영역이 구비된 경우,
    상기 통신부에 수신된 상태 정보를 근거로 상기 충전 대상 기기가 상기 무선 전력 전송 패드에 구획된 복수개의 영역중 어느 영역에 배치되었는지를 판단하는 영역 판단부;를 추가로 포함하고,
    상기 제어부는 상기 영역 판단부에서의 판단 결과에 따라 상기 충전 대상 기기가 배치된 영역의 전력 송신부를 선택하는 신호를 포함하는 무선 충전 제어 신호를 생성하고, 생성한 무선 충전 제어 신호를 상기 통신부를 통해 상기 무선 전력 전송 패드에게로 전달하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 제어 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제어부는 상기 충전 대상 기기가 배치된 영역에서의 상기 충전 대상 기기의 상태 정보를 근거로 해당 충전 대상 기기의 충전 상태를 나타내는 표시 제어 신호를 추가로 생성하여 상기 통신부를 통해 상기 무선 전력 전송 패드에게로 보내는 것을 특징으로 하는 무선 충전 제어 장치.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 통신부는 통신 케이블을 통해 상기 무선 충전 제어 신호를 상기 무선 전력 전송 패드에게로 송신하고,
    상기 통신부는 근거리 무선 통신으로 상기 상태 정보를 수신하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 제어 장치.
  12. 무선 충전 제어 장치에서의 무선 충전 제어 방법으로서,
    무선 전력 전송 패드에 면접촉 또는 이격된 충전 대상 기기로부터의 상태 정보를 수신하는 단계;
    상기 상태 정보에 근거하여 상기 충전 대상 기기에 대한 무선 충전 세기를 조절하는 무선 충전 제어 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 생성된 무선 충전 제어 신호를 상기 무선 전력 전송 패드에게로 보내는 단계;를 포함하고,
    상기 상태 정보는 충전량 및 독립전원연결여부를 포함하되, 상기 독립전원연결여부는 상기 충전 대상 기기가 전원어댑터에 독립적으로 연결되었을 경우 무선 충전이 중지되고 상기 전원어댑터에 의해 충전되도록 하기 위해 상기 충전 대상 기기가 독립적으로 전원어댑터에 연결되었는지를 알려주는 정보인 것을 특징으로 하는 무선 충전 제어 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 무선 전력 전송 패드에 상기 충전 대상 기기를 무선 충전할 수 있는 복수개의 영역이 구비된 경우,
    상기 상태 정보를 수신하는 단계와 무선 충전 제어 신호를 생성하는 단계 사이에, 상기 수신된 상태 정보를 근거로 상기 충전 대상 기기가 상기 무선 전력 전송 패드에 구획된 복수개의 충전 영역중 어느 영역에 배치되었는지를 판단하는 단계;를 추가로 포함하고,
    상기 무선 충전 제어 신호를 생성하는 단계는 상기 어느 영역에 배치되었는지를 판단하는 단계에서의 판단 결과에 따라 상기 충전 대상 기기가 배치된 영역을 선택하는 신호를 포함하는 무선 충전 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 제어 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 상태 정보를 수신하는 단계와 무선 충전 제어 신호를 생성하는 단계 사이에,
    상기 충전 대상 기기가 배치된 영역에서의 상기 충전 대상 기기의 상태 정보를 근거로 해당 충전 대상 기기의 충전 상태를 나타내는 표시 제어 신호를 생성하여 상기 무선 전력 전송 패드에게로 보내는 단계;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 제어 방법.
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