KR101764546B1 - 무선 충전 일체형 배터리 - Google Patents

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KR101764546B1
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KR1020160126050A
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이경학
최재현
이현욱
김영기
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재단법인 다차원 스마트 아이티 융합시스템 연구단
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Abstract

일실시예에 따르면, 무선 충전 일체형 배터리는 적어도 하나의 송신기 각각으로부터 적어도 하나의 주파수 대역의 파워 신호를 수신하는 적어도 하나의 안테나로 사용되는 적어도 하나의 배터리 하우징; 상기 적어도 하나의 배터리 하우징에 의해 둘러싸인 전력 저장부; 및 상기 적어도 하나의 배터리 하우징에 의해 둘러싸인 채 상기 적어도 하나의 배터리 하우징 및 상기 전력 저장부와 연결되어, 상기 적어도 하나의 배터리 하우징으로부터 피딩되는 상기 적어도 하나의 주파수 대역의 파워 신호를 기반으로 상기 전력 저장부에 전력을 충전하는 충전 회로를 포함한다.

Description

무선 충전 일체형 배터리{INTEGRATED BATTERY FOR WIRELESS CHARGING}
아래의 실시예들은 무선 충전 일체형 배터리에 관한 것으로, 보다 상세하게는 RF 무선 충전 방식을 통하여 충전되는 배터리에 대한 기술이다.
최근 무선통신을 이용하는 다양한 휴대용 단말기들이 보급되면서, 휴대용 단말기를 무선으로 충전하는 무선 충전 기술 또한 개발되기 시작했다.
무선 충전 기술은 유도 방식, 자기 공진 방식 또는 RF 무선 충전 방식 중 어느 하나의 방식을 기반으로, 무선 충전 송신기에서 전송하는 파워 신호에 따라 휴대용 단말기를 충전하는 기술로서, 휴대용 단말기에 무선 파워 수신기를 배터리와 별도로 내장함으로써, 휴대용 단말기에서 충전에 이용할 파워 신호를 무선 충전 송신기로부터 수신하도록 한다.
그러나 사용자들이 기존에 사용해 왔던 휴대용 단말기들에는 아직 무선 파워 수신기가 내장되어 있지 않기 때문에, 무선 충전 기술이 이용될 수 없는 한계가 있다.
더욱이, 사용자들의 휴대용 단말기 외에도 많은 전자기기들(예컨대, 가전 제품, 가로등, 입간판 등) 역시 무선 파워 수신기를 내장하지 않은 채 출시되고 있기 때문에, 무선 충전 기술을 이용하지 못하고 있는 형편이다.
이에, 아래의 실시예들은 무선 파워 수신기를 내장하지 않는 다양한 전자 기기에서 사용될 수 있는, RF 무선 충전 방식을 지원하는 일체형 배터리에 대한 기술을 제안한다.
일실시예들은 무선 파워 수신기를 내장하지 않는 다양한 전자 기기에서 사용될 수 있는, RF 무선 충전 방식을 지원하는 일체형 배터리를 제공한다.
구체적으로, 일실시예들은 일체형 배터리의 하우징(housing)을 주파수 대역의 파워 신호를 수신하는 안테나로 사용하고, 하우징에 둘러싸인 전력 저장부와 충전 회로를 일체형 배터리에 포함함으로써, 하우징으로부터 피딩되는 주파수 대역의 파워 신호를 기반으로 전력을 충전하는 일체형 배터리를 제공한다.
특히, 일실시예들은 파워 신호를 복수의 주파수 대역들로 수신함으로써, 복수의 주파수 대역들 각각의 파워 신호를 무선 충전 과정에서 모두 이용할 수 있는 일체형 배터리를 제공한다.
일실시예에 따르면, 무선 충전 일체형 배터리는 적어도 하나의 송신기 각각으로부터 적어도 하나의 주파수 대역의 파워 신호를 수신하는 적어도 하나의 안테나로 사용되는 적어도 하나의 배터리 하우징; 상기 적어도 하나의 배터리 하우징에 의해 둘러싸인 전력 저장부; 및 상기 적어도 하나의 배터리 하우징에 의해 둘러싸인 채 상기 적어도 하나의 배터리 하우징 및 상기 전력 저장부와 연결되어, 상기 적어도 하나의 배터리 하우징으로부터 피딩되는 상기 적어도 하나의 주파수 대역의 파워 신호를 기반으로 상기 전력 저장부에 전력을 충전하는 충전 회로를 포함한다.
상기 충전 회로는 상기 적어도 하나의 배터리 하우징과 연결되어, 상기 적어도 하나의 배터리 하우징으로부터 피딩되는 상기 적어도 하나의 주파수 대역의 파워 신호를 매칭하여 출력하는 적어도 하나의 매칭부; 및 상기 적어도 하나의 매칭부와 연결되어, 상기 적어도 하나의 주파수 대역의 파워 신호에 인가된 교류 전력을 직류 전력으로 정류하여 상기 전력 저장부로 전달하는 적어도 하나의 정류기를 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 배터리 하우징이 상기 적어도 하나의 송신기 각각으로부터 복수의 주파수 대역들 각각의 파워 신호를 수신하는 경우, 상기 적어도 하나의 매칭부 및 상기 적어도 하나의 정류기는 상기 복수의 주파수 대역들의 개수에 대응하여 복수 개 구비될 수 있다.
상기 복수의 매칭부들은 상기 적어도 하나의 배터리 하우징으로부터 피딩되는 상기 복수의 주파수 대역들 각각의 파워 신호를 매칭하여 출력하도록 상기 복수의 주파수 대역들의 개수와 동일한 개수로 구비되고, 상기 복수의 정류기들은 상기 복수의 주파수 대역들 각각의 파워 신호에 인가된 교류 전력을 직류 전력으로 정류하도록 상기 복수의 주파수 대역들의 개수와 동일한 개수로 구비될 수 있다.
상기 적어도 하나의 배터리 하우징이 한 개 구비되는 경우, 상기 적어도 하나의 배터리 하우징은 상기 복수의 주파수 대역들 각각의 파워 신호 별로 서로 다른 급전 위치를 가질 수 있다.
상기 적어도 하나의 배터리 하우징이 복수 개 구비되는 경우, 상기 복수의 배터리 하우징들 각각은 상기 복수의 주파수 대역들 각각의 파워 신호에 대응하여 구비될 수 있다.
상기 충전 회로는 상기 적어도 하나의 배터리 하우징 및 상기 복수의 매칭부들 사이에 배치되어. 상기 적어도 하나의 배터리 하우징으로부터 피딩되는 상기 복수의 주파수 대역들 각각의 파워 신호를 상기 복수의 매칭부들로 선택적으로 전달하는 스위치를 더 포함할 수 있다.
상기 충전 회로는 상기 적어도 하나의 정류기와 연결되어, 상기 적어도 하나의 정류기 각각으로부터 전달되는 상기 직류 전력에서 노이즈를 필터링하는 노이즈 필터를 더 포함할 수 있다.
상기 충전 회로는 상기 적어도 하나의 정류기 각각으로부터 전달되는 상기 직류 전력을 충전에 적합한 직류 전력으로 변환하는 DC/DC 컨버터를 더 포함할 수 있다.
상기 전력 저장부는 상기 적어도 하나의 정류기 각각으로부터 전달되는 상기 직류 전력을 저장하고, 상기 무선 충전 일체형 배터리의 파우트(pout) 및 그라운드(ground)와 연결될 수 있다.
상기 전력 저장부는 상기 충전 회로에 의해 상기 전력이 충전되는 것과 상기 무선 충전 일체형 배터리가 특정 전자기기에 결합되어 사용됨에 따라, 상기 전력이 방출되는 것을 동시에 지원할 수 있다.
일실시예에 따르면, 주파수 기반의 무선 충전 시스템은 적어도 하나의 주파수 대역의 파워 신호를 발생시키는 적어도 하나의 송신기; 및 상기 적어도 하나의 주파수 대역의 파워 신호를 기반으로 충전되는 무선 충전 일체형 배터리를 포함하고, 상기 무선 충전 일체형 배터리는 상기 적어도 하나의 송신기 각각으로부터 상기 적어도 하나의 주파수 대역의 파워 신호를 수신하는 적어도 하나의 안테나로 사용되는 적어도 하나의 배터리 하우징; 상기 적어도 하나의 배터리 하우징에 의해 둘러싸인 전력 저장부; 및 상기 적어도 하나의 배터리 하우징에 의해 둘러싸인 채 상기 적어도 하나의 배터리 하우징 및 상기 전력 저장부와 연결되어, 상기 적어도 하나의 배터리 하우징으로부터 피딩되는 상기 적어도 하나의 주파수 대역의 파워 신호를 기반으로 상기 전력 저장부에 전력을 충전하는 충전 회로를 포함한다.
일실시예들은 무선 파워 수신기를 내장하지 않는 다양한 전자 기기에서 사용될 수 있는, RF 무선 충전 방식을 지원하는 일체형 배터리를 제공할 수 있다.
구체적으로, 일실시예들은 일체형 배터리의 하우징을 주파수 대역의 파워 신호를 수신하는 안테나로 사용하고, 하우징에 둘러싸인 전력 저장부와 충전 회로를 일체형 배터리에 포함함으로써, 하우징으로부터 피딩되는 주파수 대역의 파워 신호를 기반으로 전력을 충전하는 일체형 배터리를 제공할 수 있다.
따라서, 일실시예들은 자기 공진 방식을 위한 코일 형태의 별도의 안테나를 구비하는 대신에, 하우징을 RF 무선 충전을 위한 안테나로 사용함으로써, 무선 충정 방식에 적합한 일체형 배터리를 제공할 수 있다.
특히, 일실시예들은 파워 신호를 복수의 주파수 대역들로 수신함으로써, 복수의 주파수 대역들 각각의 파워 신호를 무선 충전 과정에서 모두 이용할 수 있는 일체형 배터리를 제공할 수 있다.
도 1은 일실시예에 따른 무선 충전 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2a 내지 2b는 일실시예에 따른 무선 충전 시스템에 포함되는 무선 충전 일체형 배터리를 나타낸 도면이다.
도 3a 내지 3b는 다른 일실시예에 따른 무선 충전 일체형 배터리를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 2 내지 3에 도시된 무선 충전 일체형 배터리에 포함되는 충전 회로를 나타낸 도면이다.
도 5는 일실시예에 따른 무선 충전 일체형 배터리를 나타낸 블록도이다.
도 6은 다른 일실시예에 따른 무선 충전 일체형 배터리를 나타낸 블록도이다.
이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 시청자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 일실시예에 따른 무선 충전 시스템을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 일실시예에 따른 무선 충전 시스템(100)은 복수의 송신기들(110) 및 복수의 송신기들(110)에 의해 무선으로 충전되는 무선 충전 일체형 배터리(120)를 포함한다. 이하, 무선 충전 일체형 배터리(120)를 AA, AAA 등의 건전지 타입으로 도시하나, 이에 제한되거나 한정되지 않고, 스마트폰에 결합되는 스마트폰 배터리 타입일 수도 있다. 또한, 도면에는 무선 충전 시스템(100)이 복수의 송신기들(110)을 포함하는 경우로 도시되었으나, 이에 제한되거나 한정되지 않고, 하나의 송신기만을 포함할 수도 있다.
복수의 송신기들(110) 각각은 적어도 하나의 주파수 대역의 파워 신호를 생성한 뒤, 적어도 하나의 주파수 대역의 파워 신호를 무선 충전 일체형 배터리(120)로 전송한다. 예를 들어, 복수의 송신기들(110) 각각은 하나의 주파수 대역의 파워 신호(예컨대, 제1 주파수 대역의 파워 신호)를 생성하여 무선 충전 일체형 배터리(120)로 전송할 수 있다. 이하, 주파수 대역의 파워 신호는 펄스 또는 CW(continuous wave) 등의 형태로 구현될 수 있다.
특히, 복수의 송신기들(110) 각각은 복수의 주파수 대역들 각각의 파워 신호를 생성하여 무선 충전 일체형 배터리(120)로 전송함으로써, 무선 충전 일체형 배터리(120)로 하여금 충전 과정에서 복수의 주파수 대역들 각각의 파워 신호 모두를 이용하도록 할 수 있다. 예를 들어, 복수의 송신기들(110) 각각은 서로 다른 주파수 대역인 제1 주파수 대역의 파워 신호, 제2 주파수 대역의 파워 신호 및 제3 주파수 대역의 파워 신호를 생성한 뒤, 무선 충전 일체형 배터리(120)로 모두 전송할 수 있다.
무선 충전 일체형 배터리(120)는 적어도 하나의 배터리 하우징(121), 전력 저장부(도면에 도시되지 않음) 및 충전 회로(도면에 도시되지 않음)를 포함한다. 이하, 적어도 하나의 배터리 하우징(121)은 무선 충전 일체형 배터리(120)의 외부를 형성하는 금속을 의미한다.
여기서, 무선 충전 일체형 배터리(120)는 적어도 하나의 배터리 하우징(121)을 복수의 송신기들(110) 각각으로부터 적어도 하나의 주파수 대역의 파워 신호를 수신하는 적어도 하나의 안테나로서 이용할 수 있다.
이에, 무선 충전 일체형 배터리(120)는 적어도 하나의 배터리 하우징(121)으로부터 피딩되는 적어도 하나의 주파수 대역의 파워 신호를 기반으로 충전 회로를 통해 전력 저장부에 전력을 충전한다. 이 때, 무선 충전 일체형 배터리(120)는 자기 공진 방식 대신에, RF 신호에 인가되어 있는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 저장하는 RF 무선 충전 방식을 기반으로 전력 저장부에 전력을 충전할 수 있다.
예를 들어, 적어도 하나의 배터리 하우징(121)에서 하나의 주파수 대역의 파워 신호를 수신한 경우, 무선 충전 일체형 배터리(120)는 적어도 하나의 배터리 하우징(121)으로부터 피딩되는 하나의 주파수 대역의 파워 신호를 기반으로 충전 회로를 통해 전력 저장부에 전력을 충전할 수 있다. 다른 예를 들면, 적어도 하나의 배터리 하우징(121)에서 복수의 주파수 대역들 각각의 파워 신호를 수신한 경우, 무선 충전 일체형 배터리(120)는 적어도 하나의 배터리 하우징(121)으로부터 피딩되는 복수의 주파수 대역들 각각의 파워 신호를 기반으로 충전 회로를 통해 전력 저장부에 전력을 충전할 수 있다. 이와 같은 충전 회로의 전력 충전 과정에 대한 상세한 설명은 아래에서 기재하기로 한다.
상술한 바와 같이, 일실시예에 따른 무선 충전 시스템(100)에 포함되는 무선 충전 일체형 배터리(120)는 적어도 하나의 배터리 하우징(121)을 복수의 송신기들(110) 각각으로부터 적어도 하나의 주파수 대역의 파워 신호를 수신하는 적어도 하나의 안테나로서 이용하고, 적어도 하나의 배터리 하우징(121)으로부터 피딩되는 적어도 하나의 주파수 대역의 파워 신호를 기반으로 충전 회로를 통해 전력 저장부에 전력을 충전함으로써, 별도의 무선 파워 수신기와 결합되지 않고, 단독으로 사용되어 전자기기에 RF 무선 충전 방식을 적용할 수 있다.
도 2a 내지 2b는 일실시예에 따른 무선 충전 시스템에 포함되는 무선 충전 일체형 배터리를 나타낸 도면이다.
도 2a 내지 2b를 참조하면, 일실시예에 따른 무선 충전 일체형 배터리(200)는 적어도 하나의 배터리 하우징(210), 전력 저장부(220) 및 충전 회로(230)를 포함한다.
도면에는 무선 충전 일체형 배터리(200)가 적어도 하나의 배터리 하우징(210)을 두 개 포함하는 경우(무선 충전 일체형 배터리(210)의 외부가 두 개의 배터리 하우징들로 구성되는 경우)로 도시되어, 무선 충전 일체형 배터리(200)가 제1 배터리 하우징(211)을 제1 안테나로 사용하고, 제2 배터리 하우징(212)을 제2 안테나로 사용하는 경우를 설명한다.
그러나, 이에 제한되거나 한정되지 않고, 무선 충전 일체형 배터리(200)는 적어도 하나의 배터리 하우징(210)을 한 개만 포함하거나, 세 개 그 이상을 포함할 수도 있다.
이 때, 무선 충전 일체형 배터리(200)에 적어도 하나의 배터리 하우징(210)이 포함되는 개수는 적어도 하나의 송신기가 전송하는 적어도 하나의 주파수 대역의 파워 신호의 개수에 대응하여 설정될 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 송신기가 복수의 주파수 대역들 각각의 파워 신호를 전송하는 경우, 무선 충전 일체형 배터리(200)는 복수의 주파수 대역들의 개수와 동일한 개수의 배터리 하우징들로 구성될 수 있다. 그러나 이에 제한되거나, 한정되지 않고, 무선 충전 일체형 배터리(200)는 적어도 하나의 송신기가 전송하는 적어도 하나의 주파수 대역의 파워 신호의 개수와 무관하게 하나의 배터리 하우징만으로 구성될 수도 있다.
무선 충전 일체형 배터리(200)는 외부를 형성하는 금속인 적어도 하나의 배터리 하우징(210)을 안테나로 사용하는 것을 제외하고, 양극의 파우트(pout) 및 음극의 그라운드(ground)를 갖도록 기존의 건전지와 동일한 외형을 가질 수 있다.
무선 충전 일체형 배터리(200)의 내부에는 적어도 하나의 배터리 하우징(210)에 의해 둘러싸이는 전력 저장부(220) 및 충전 회로(230)가 포함된다.
충전 회로(230)는 적어도 하나의 배터리 하우징(210)으로부터 적어도 하나의 주파수 대역의 파워 신호를 피딩 받을 수 있도록 적어도 하나의 배터리 하우징(210)과 연결되어, 적어도 하나의 주파수 대역의 파워 신호를 기반으로 전력 저장부(220)에 전력을 충전한다.
여기서, 충전 회로(230)가 적어도 하나의 배터리 하우징(210)과 연결되는 지점(231, 232)의 위치 또는 개수(연결부의 위치 또는 개수)는 충전 회로(230)가 적어도 하나의 배터리 하우징(210)을 적어도 하나의 안테나로서 이용하면서 급전 위치로 삼는 지점 또는 그 개수에 따라 조절될 수 있다. 이에 대한 상세한 설명과 충전 회로(230)의 세부적인 구조에 대한 상세한 설명은 도 4를 참조하여 기재하기로 한다.
전력 저장부(220)는 충전 회로(230)로부터 전력 충전을 위한 직류 전력을 전달받아 저장하도록 충전 회로(230)와 연결되고, 무선 충전 일체형 배터리(200)가 특정 전자기기에 결합되어 사용되는 과정에서 전력을 방출하도록 무선 충전 일체형 배터리(200)의 파우트 및 그라운드와 연결될 수 있다. 이 때, 전력 저장부(220)로는 기존의 슈퍼 커패시터 또는 미니 배터리가 이용될 수 있다.
따라서, 전력 저장부(220)는 충전 회로(230)에 의해 전력이 충전되는 것과 무선 충전 일체형 배터리(200)가 특정 전자기기에 결합되어 사용됨에 따라, 전력이 방출되는 것을 동시에 지원할 수 있다.
예를 들어, 무선 충전 일체형 배터리(200)는 특정 전자기기에 결합된 채 사용되는 도중에, 적어도 하나의 송신기가 전송하는 적어도 하나의 주파수 대역의 파워 신호를 수신하여 RF 무선 충전 방식으로 전력을 충전함으로써, 저장 전력을 모두 소모하지 않고, 지속적으로 특정 전자기기에 공급할 수 있다.
이와 같이, 무선 충전 일체형 배터리(200)는 적어도 하나의 배터리 하우징(210)을 적어도 하나의 주파수 대역의 파워 신호를 수신하는 적어도 하나의 안테나로서 이용하고, 적어도 하나의 배터리 하우징(210)으로부터 피딩되는 적어도 하나의 주파수 대역의 파워 신호를 기반으로 전력 충전을 수행함으로써, 자기 공진 방식을 위한 코일 형태의 별도의 안테나를 구비할 필요 없이, 단독으로 사용되어 전자기기에 RF 무선 충전 방식을 적용할 수 있다.
또한, 무선 충전 일체형 배터리(200)는 도면에 도시된 바와 같이, AA, AAA 등의 건전지 타입의 형태뿐만 아니라, 스마트폰 배터리 타입의 형태로 생성될 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 3a 내지 3b를 참조하여 기재하기로 한다.
도 3a 내지 3b는 다른 일실시예에 따른 무선 충전 일체형 배터리를 나타낸 도면이다.
도 3a 내지 3b를 참조하면, 다른 일실시예에 따른 무선 충전 일체형 배터리(300)는 도 2a 내지 2b를 참조하여 상술한 무선 충전 일체형 배터리와 동일하게 적어도 하나의 배터리 하우징(310), 전력 저장부(320) 및 충전 회로(330)를 포함하나, 그 형태가 스마트폰 배터리 타입으로 형성될 수 있다.
구체적으로, 다른 일실시예에 따른 무선 충전 일체형 배터리(300)가 도 2a 내지 2b를 참조하여 상술한 무선 충전 일체형 배터리와 다른 점은 무선 충전 일체형 배터리(300)가 적어도 하나의 배터리 하우징(310)을 다섯 개 포함한다는 점, 이에 따라, 충전 회로(330)가 적어도 하나의 배터리 하우징(310)과 연결되는 지점(적어도 하나의 배터리 하우징(310)의 급전 지점)의 개수가 다섯 개로 늘어난다는 점 그리고 적어도 하나의 배터리 하우징(310), 전력 저장부(320) 및 충전 회로(330) 각각의 형태가 다르다는 점뿐이다.
도 2a 내지 2b를 참조하여 상술한 바와 같이 무선 충전 일체형 배터리(300)를 구성하는 적어도 하나의 배터리 하우징(310)의 개수가 적응적으로 조절 가능하며, 충전 회로(330)가 적어도 하나의 배터리 하우징(310)과 연결되는 지점(적어도 하나의 배터리 하우징(310)의 급전 지점)에 대한 상세한 설명을 도 4를 참조하여 기재하기로 한 점 그리고 적어도 하나의 배터리 하우징(310), 전력 저장부(320) 및 충전 회로(330) 각각의 구조 및 동작이 모두 동일한 바, 적어도 하나의 배터리 하우징(310), 전력 저장부(320) 및 충전 회로(330)에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 4는 도 2 내지 3에 도시된 무선 충전 일체형 배터리에 포함되는 충전 회로를 나타낸 도면이다.
이하, 도 4를 참조하여, 적어도 하나의 배터리 하우징이 적어도 하나의 송신기 각각으로부터 복수의 주파수 대역들 각각의 파워 신호를 수신하는 경우의 충전 회로(400)의 구조를 설명한다.
일실시예에 따른 충전 회로(400)는 복수의 매칭부들(410) 및 복수의 정류기들(420)을 필수적으로 포함하고, 노이즈 필터(430), 다이오드(440), DC/DC 컨버터(450) 및 파워 관리 모듈(460)을 더 포함하는 구조를 갖는다.
복수의 매칭부들(410)은 적어도 하나의 배터리 하우징으로부터 피딩되는 복수의 주파수 대역들 각각의 파워 신호를 매칭하여 출력할 수 있다.
이 때, 복수의 주파수 대역들 각각의 파워 신호는 적어도 하나의 배터리 하우징 상에 서로 다른 급전 위치를 통하여 복수의 매칭부들(410)로 피딩될 수 있다. 이러한 경우, 적어도 하나의 배터리 하우징 상에서 서로 다른 급전 위치 별로 공진 주파수가 서로 다르게 될 수 있다.
예를 들어, 적어도 하나의 배터리 하우징이 두 개로 구성되어 두 개의 주파수 대역들(제1 주파수 대역 및 제2 주파수 대역) 각각의 파워 신호를 수신하는 경우, 두 개의 배터리 하우징들에는 도 2b에 도시된 바와 같은 급전 위치(231, 232)가 각각 형성될 수 있다. 더 구체적인 예를 들면, 제1 배터리 하우징의 제1 급전 위치(231)를 통하여 제1 주파수 대역의 파워 신호가 수신됨에 따라, 복수의 매칭부들(410) 중 제1 주파수 대역의 파워 신호에 대응하는(제1 배터리 하우징에 대응하는) 제1 매칭부로 제1 주파수 대역의 파워 신호가 피딩되고, 제2 배터리 하우징의 제2 급전 위치(232)를 통하여 제2 주파수 대역의 파워 신호가 수신됨에 따라, 복수의 매칭부들(410) 중 제2 주파수 대역의 파워 신호에 대응하는(제2 배터리 하우징에 대응하는) 제2 매칭부로 제2 주파수 대역의 파워 신호가 피딩될 수 있다.
마찬가지로, 적어도 하나의 배터리 하우징이 단일 배터리 하우징으로 구성되는 경우에도 단일 배터리 하우징은 복수의 주파수 대역들 각각의 파워 신호 별로 서로 다른 급전 위치를 가질 수 있다.
예를 들어, 단일 배터리 하우징 상에 서로 다른 위치에 각각 배치된 제1 급전 위치를 통하여 제1 주파수 대역의 파워 신호가 수신됨에 따라, 복수의 매칭부들(410) 중 제1 주파수 대역의 파워 신호에 대응하는(제1 급전 위치에 대응하는) 제1 매칭부로 제1 주파수 대역의 파워 신호가 피딩되고, 제2 급전 위치를 통하여 제2 주파수 대역의 파워 신호가 수신됨에 따라, 복수의 매칭부들(410) 중 제2 주파수 대역의 파워 신호에 대응하는(제2 급전 위치에 대응하는) 제2 매칭부로 제2 주파수 대역의 파워 신호가 피딩될 수 있다.
복수의 매칭부들(410)로부터 출력되는 복수의 주파수 대역들 각각의 파워 신호는 복수의 정류기들(420)로 전달되게 된다.
복수의 정류기들(420)은 복수의 매칭부들(410)과 연결되어, 복수의 주파수 대역들 각각의 파워 신호에 인가된 교류 전력을 직류 전력으로 정류하여 전력 저장부(도면에는 도시되지 않음)로 전달할 수 있다.
이와 같이, 복수의 매칭부들(410) 및 복수의 정류기들(420)은 복수의 주파수 대역들 각각의 파워 신호를 개별적으로 처리하기 때문에, 복수의 주파수 대역들의 개수에 대응하여 구비될 수 있다(예컨대, 복수의 주파수 대역들의 개수와 동일한 개수로 구비될 수 있음).
노이즈 필터(430)는 복수의 정류기들(420)과 연결되어, 복수의 정류기들(420) 각각으로부터 전달되는 직류 전력에서 노이즈를 필터링한 뒤, 다이오드(440)를 통하여 DC/DC 컨버터(450)로 전달할 수 있다.
DC/DC 컨버터(450)는 노이즈 필터(430) 및 다이오드(440)를 통하여 복수의 정류기들(420) 각각으로부터 전달되는 직류 전력을 충전에 적합한 직류 전력으로 변환한 뒤, 파워 관리 모듈(460)로 전달할 수 있다.
이에, 파워 관리 모듈(460)은 전달받은 복수의 주파수 대역들 각각의 직류 전력을 전력 저장부에 저장하는 동작을 제어할 수 있다.
이상, 충전 회로(400)가 노이즈 필터(430), DC/DC 컨버터(450) 및 파워 관리 모듈(460)을 포함하는 경우로 설명하였으나, 노이즈 필터(430), DC/DC 컨버터(450) 및 파워 관리 모듈(460)은 선택적으로 포함되거나, 포함되지 않을 수 있다. 이러한 경우, 복수의 정류기들(420) 중 적어도 어느 하나가 복수의 주파수 대역들 각각의 직류 전력을 전력 저장부에 저장하는 동작을 제어하는 기능을 수행할 수 있다. 그러나 이에 제한되거나 한정되지 않고, 복수의 정류기들(420)은 단순히 복수의 주파수 대역들 각각의 파워 신호에 인가된 교류 전력을 직류 전력으로 정류하여 전력 저장부로 전달하는 기능만을 수행하고, 전력 저장부 자체에서 복수의 주파수 대역들 각각의 직류 전력을 저장하는 동작을 제어할 수도 있다.
상술한 충전 회로(400)의 구조에 대한 상세한 설명은 도 5 및 6을 참조하여 더 기재하기로 한다.
또한, 적어도 하나의 배터리 하우징이 적어도 하나의 송신기 각각으로부터 하나의 주파수 대역의 파워 신호를 수신하는 경우, 충전 회로는 상술한 충전 회로(400)와 유사한 구조를 가지나, 하나의 매칭부와 하나의 정류기를 포함하는 구조를 가질 수도 있다. 이러한 경우, 충전 회로는 적어도 하나의 배터리 하우징으로부터 피딩되는 하나의 주파수 대역의 파워 신호를 매칭하여 출력하는 하나의 매칭부 및 하나의 주파수 대역의 파워 신호에 인가된 교류 전력을 직류 전력으로 정류하여 전력 저장부로 전달하는 하나의 정류기를 필수적으로 포함하며, 하나의 정류기로부터 전달되는 직류 전력에서 노이즈를 필터링하는 노이즈 필터, 다이오드, 하나의 정류기로부터 전달되는 직류 전력을 충전에 적합한 직류 전력으로 변환하는 DC/DC 컨버터 및 파워 관리 모듈을 더 포함하는 구조를 가질 수 있다.
도 5는 일실시예에 따른 무선 충전 일체형 배터리를 나타낸 블록도이다.
도 5를 참조하면, 일실시예에 따른 무선 충전 일체형 배터리(500)는 배터리 하우징(510), 복수의 매칭부들(520), 복수의 정류기들(530) 및 전력 저장부(540)를 포함할 수 있다. 여기서, 복수의 매칭부들(520) 및 복수의 정류기들(530)이 충전 회로에 포함됨으로써, 무선 충전 일체형 배터리(500)는 배터리 하우징(510), 충전 회로 및 전력 저장부(540)를 포함할 수 있다.
배터리 하우징(510)은 적어도 하나의 송신기 각각으로부터 복수의 주파수 대역들 각각의 파워 신호를 수신한다. 즉, 배터리 하우징(510)은 RF 신호를 수신하는 안테나의 역할을 수행한다.
이 때, 배터리 하우징(510)은 복수의 주파수 대역들 각각의 파워 신호 별로 서로 다른 급전 위치(511, 512, 513)를 가질 수 있다. 예를 들어, 배터리 하우징(510)은 제1 주파수 대역의 파워 신호가 수신되는 제1 급전 위치(511), 제2 주파수 대역의 파워 신호가 수신되는 제2 급전 위치(512) 및 제3 주파수 대역의 파워 신호가 수신되는 제3 급전 위치(513)를 포함할 수 있다. 이러한 경우, 급전 위치(511, 512, 513) 별로 공진 주파수가 서로 다르게 된다.
복수의 매칭부들(520)은 배터리 하우징(510)과 연결되어, 배터리 하우징(510)으로부터 피딩되는 복수의 주파수 대역들 각각의 파워 신호를 매칭하여 출력한다. 여기서, 복수의 매칭부들(520) 각각은 복수의 주파수 대역들 각각의 파워 신호에 대응하여 구비될 수 있다.
예를 들어, 배터리 하우징(510)으로부터 제1 주파수 대역의 파워 신호, 제2 주파수 대역의 파워 신호 및 제3 주파수 대역의 파워 신호가 수신되면, 복수의 매칭부들(520) 중 제1 매칭부(521)는 제1 주파수 대역의 파워 신호만을 매칭하여 출력하고, 제2 매칭부(522)는 제2 주파수 대역의 파워 신호만을 매칭하여 출력하며, 제3 매칭부(523)는 제3 주파수 대역의 파워 신호만을 매칭하여 출력할 수 있다.
복수의 정류기들(530)은 복수의 매칭부들(520)과 연결되어, 복수의 주파수 대역들 각각의 파워 신호에 인가된 교류 전력을 직류 전력으로 정류할 수 있다.
이 때, 복수의 정류기들(530) 각각은 복수의 주파수 대역들 각각의 파워 신호에 대응하여 구비될 수 있다. 따라서, 복수의 정류기들(530) 각각은 복수의 주파수 대역들 각각의 파워 신호 중 대응되는 주파수 대역의 파워 신호에 인가된 교류 전력을 직류 전력으로 정류할 수 있다. 예를 들어, 제1 정류기(531)는 제1 매칭부(521)로부터 출력되는 제1 주파수 대역의 파워 신호에 인가된 교류 전력을 직류 전력으로 정류하고, 제2 정류기(532)는 제2 매칭부(522)로부터 출력되는 제2 주파수 대역의 파워 신호에 인가된 교류 전력을 직류 전력으로 정류하며, 제3 정류기(533)는 제3 매칭부(523)로부터 출력되는 제3 주파수 대역의 파워 신호에 인가된 교류 전력을 직류 전력으로 정류할 수 있다.
전력 저장부(540)는 복수의 정류기들(530) 각각으로부터 전달되는 직류 전력을 저장하여 충전될 수 있다.
이 때, 도면에는 도시되지 않았지만, 배터리 하우징(510)과 복수의 매칭부들(520) 사이에는 스위치가 배치될 수도 있다. 이러한 경우, 스위치는 배터리 하우징(510)으로부터 피딩되는 복수의 주파수 대역들 각각의 파워 신호를 복수의 매칭부들(520)로 선택적으로 전달할 수 있다. 예를 들어, 배터리 하우징(510)에 포함되는 서로 다른 급전 위치(511, 512, 513) 중 제1 급전 위치(511) 및 제2 급전 위치(512)에서 제1 주파수 대역의 파워 신호 및 제2 주파수 대역의 파워 신호가 수신되어 스위치로 피딩되면, 스위치는 제1 주파수 대역의 파워 신호 및 제2 주파수 대역의 파워 신호를 제1 매칭부(521) 및 제2 매칭부(522)로 선택적으로 전달할 수 있다.
따라서, 무선 충전 일체형 배터리(500)는 적어도 하나의 송신기 각각으로부터 수신되는 복수의 주파수 대역들 각각의 파워 신호에 따라 복수의 매칭부들(520) 및 복수의 정류기들(530)을 선택적으로 작동시킴으로써, 작업 복잡도를 낮추고, 작업 효율을 향상시킬 수 있다.
도 6은 다른 일실시예에 따른 무선 충전 일체형 배터리를 나타낸 블록도이다.
도 6을 참조하면, 다른 일실시예에 따른 무선 충전 일체형 배터리(600)는 도 5를 참조하여 기재된 무선 충전 일체형 배터리와 동일한 구조를 가지나, 복수의 배터리 하우징들(610)을 포함한다는 점에서 차이가 있다.
이 때, 복수의 배터리 하우징들(610) 각각은 복수의 주파수 대역들 각각의 파워 신호에 대응하여 구비될 수 있다. 따라서, 적어도 하나의 송신기 각각으로부터 전송되는 복수의 주파수 대역들 각각의 파워 신호는 주파수 대역 별로 서로 다른 배터리 하우징(611, 612, 613)으로 수신될 수 있다.
예를 들어, 제1 배터리 하우징(611)는 제1 주파수 대역의 파워 신호를 수신하고, 제2 배터리 하우징(612)은 제2 주파수 대역의 파워 신호를 수신하며, 제3 배터리 하우징(613)은 제3 주파수 대역의 파워 신호를 수신할 수 있다.
마찬가지로, 무선 충전 일체형 배터리(600)는 도 5를 참조하여 설명한 바와 같은 스위치를 더 포함할 수도 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (12)

  1. 무선 충전 일체형 배터리에 있어서,
    상기 무선 충전 일체형 배터리의 외장재로서, 적어도 하나의 송신기 각각으로부터 복수의 주파수 대역들 각각의 파워 신호를 수신하는 단일 안테나로 사용되는 단일 배터리 하우징;
    상기 단일 배터리 하우징에 의해 둘러싸인 전력 저장부; 및
    상기 단일 배터리 하우징에 의해 둘러싸인 채 상기 단일 배터리 하우징 및 상기 전력 저장부와 연결되어, 상기 단일 배터리 하우징으로부터 피딩되는 상기 복수의 주파수 대역들 각각의 파워 신호를 기반으로 상기 전력 저장부에 전력을 충전하는 충전 회로
    를 포함하고,
    상기 단일 배터리 하우징은
    상기 복수의 주파수 대역들 각각의 파워 신호를 수신하도록 상기 단일 안테나 내에 상기 복수의 주파수 대역들에 각각 대응하는 복수의 급전 위치들을 갖는 무선 충전 일체형 배터리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 충전 회로는
    상기 단일 배터리 하우징과 연결되어, 상기 단일 배터리 하우징으로부터 피딩되는 상기 복수의 주파수 대역들 각각의 파워 신호를 매칭하여 출력하는 복수의 매칭부들; 및
    상기 복수의 매칭부들과 각각 연결되어, 상기 복수의 주파수 대역들 각각의 파워 신호에 인가된 교류 전력을 직류 전력으로 정류하여 상기 전력 저장부로 전달하는 복수의 정류기들
    을 포함하는 무선 충전 일체형 배터리.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 매칭부들 및 상기 복수의 정류기들은
    상기 복수의 주파수 대역들의 개수에 대응하여 구비되는, 무선 충전 일체형 배터리.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 매칭부들은
    상기 단일 배터리 하우징으로부터 피딩되는 상기 복수의 주파수 대역들 각각의 파워 신호를 매칭하여 출력하도록 상기 복수의 주파수 대역들의 개수와 동일한 개수로 구비되고,
    상기 복수의 정류기들은
    상기 복수의 주파수 대역들 각각의 파워 신호에 인가된 교류 전력을 직류 전력으로 정류하도록 상기 복수의 주파수 대역들의 개수와 동일한 개수로 구비되는, 무선 충전 일체형 배터리.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제3항에 있어서,
    상기 충전 회로는
    상기 단일 배터리 하우징 및 상기 복수의 매칭부들 사이에 배치되어. 상기 단일 배터리 하우징으로부터 피딩되는 상기 복수의 주파수 대역들 각각의 파워 신호를 상기 복수의 매칭부들로 선택적으로 전달하는 스위치
    를 더 포함하는 무선 충전 일체형 배터리.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 충전 회로는
    상기 복수의 정류기들과 연결되어, 상기 복수의 정류기들 각각으로부터 전달되는 상기 직류 전력에서 노이즈를 필터링하는 노이즈 필터
    를 더 포함하는 무선 충전 일체형 배터리.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 충전 회로는
    상기 복수의 정류기들 각각으로부터 전달되는 상기 직류 전력을 충전에 적합한 직류 전력으로 변환하는 DC/DC 컨버터
    를 더 포함하는 무선 충전 일체형 배터리.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 전력 저장부는
    상기 복수의 정류기들 각각으로부터 전달되는 상기 직류 전력을 저장하고, 상기 무선 충전 일체형 배터리의 파우트(pout) 및 그라운드(ground)와 연결되는, 무선 충전 일체형 배터리.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 전력 저장부는
    상기 충전 회로에 의해 상기 전력이 충전되는 것과 상기 무선 충전 일체형 배터리가 특정 전자기기에 결합되어 사용됨에 따라, 상기 전력이 방출되는 것을 동시에 지원하는, 무선 충전 일체형 배터리.
  12. 주파수 기반의 무선 충전 시스템에 있어서,
    복수의 주파수 대역들 각각의 파워 신호를 발생시키는 적어도 하나의 송신기; 및
    상기 복수의 주파수 대역들 각각의 파워 신호를 기반으로 충전되는 무선 충전 일체형 배터리
    를 포함하고,
    상기 무선 충전 일체형 배터리는
    상기 무선 충전 일체형 배터리의 외장재로서, 상기 적어도 하나의 송신기 각각으로부터 상기 복수의 주파수 대역들 각각의 파워 신호를 수신하는 단일 안테나로 사용되는 단일 배터리 하우징;
    상기 단일 배터리 하우징에 의해 둘러싸인 전력 저장부; 및
    상기 단일 배터리 하우징에 의해 둘러싸인 채 상기 단일 배터리 하우징 및 상기 전력 저장부와 연결되어, 상기 단일 배터리 하우징으로부터 피딩되는 상기 복수의 주파수 대역들 각각의 파워 신호를 기반으로 상기 전력 저장부에 전력을 충전하는 충전 회로
    를 포함하고,
    상기 단일 배터리 하우징은
    상기 복수의 주파수 대역들 각각의 파워 신호를 수신하도록 상기 단일 안테나 내에 상기 복수의 주파수 대역들에 각각 대응하는 복수의 급전 위치들을 갖는 무선 충전 시스템.
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