KR101812444B1 - 이물질감지기능이 있는 무선충전장치 및 무선충전장치의 이물질감지방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이물질감지기능이 있는 무선충전장치 및 무선충전장치의 이물질감지방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선충전장치 송신코일의 전류 또는 전압의 변화를 확인하는 센서부와, 상기 센서부의 결과에 따라 이물질 존재여부를 확인하고 무선충전장치 송신코일의 전력을 조절하는 제어부를 포함하여, 무선충전장치 내부에서 송신코일의 전압 또는 전류의 변화를 확인하고 그 변화량이 임계치 이상인 경우에만 이물질의 존재여부를 감지할 수 있도록 함으로써, 불필요한 전력낭비와 발열을 방지하며, 무선충전장치의 안정성을 확보하여 자유롭게 보관 및 사용을 할 수 있는 무선충전장치 및 이물질검출방법에 관한 것이다.

Description

이물질감지기능이 있는 무선충전장치 및 무선충전장치의 이물질감지방법 {Wireless charging device for detection foreign object and method for detection foreign object of detection foreign object}

본 발명은 이물질감지기능이 있는 무선충전장치 및 무선충전장치의 이물질감지방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선충전장치 송신코일의 전류 또는 전압의 변화를 확인하는 센서부와, 상기 센서부의 결과에 따라 이물질 존재여부를 확인하고 무선충전장치 송신코일의 전력을 조절하는 제어부를 포함하여, 무선충전장치 내부에서 송신코일의 전압 또는 전류의 변화를 확인하고 그 변화량이 임계치 이상인 경우에만 이물질의 존재여부를 감지할 수 있도록 함으로써, 불필요한 전력낭비와 발열을 방지하며, 무선충전장치의 안정성을 확보하여 자유롭게 보관 및 사용을 할 수 있는 무선충전장치 및 이물질검출방법에 관한 것이다.

무선충전(wireless charging)이란 전선으로 전력을 전송하여 기기를 충전하는 방식 대신 전력을 대기를 통해 무선으로 전송하여 기기를 충전하는 방식을 의미한다. 무선충전의 기본원리는 송신코일에 교류전류를 흘리면 송신코일 주변에 자기장이 형성되고, 이 자기장의 영향으로 수신기 코일에 교류전류가 흐르게 되며, 이러한 교류전류를 정류해서 배터리를 충전하게 되는 것이다. 그리고 무선충전방식을 이용하여 접촉단자없이 수신기기로 전력을 제공하는 장치를 무선충전장치라 한다.

최근 스마트폰과 같은 전자기기에서 무선충전장치에 대한 수요가 급증하고 있는데, 무선충전장치는 접촉단자없이 전력을 제공하여 사용의 편의성을 제공하나, 무선충전장치에 금속이물질등이 접촉되어 있는 경우 불필요한 전력이 소비되거나 발열이 발생하는 등 안정성 문제가 발생하는바, 이를 해결하기 위해 하기와 같이 이물질을 감지할 수 있는 충전기술이 연구되고 있다.

<특허문헌>

공개특허 제10-2015-0129575호(2015.11.20.공개) "무선충전기의 이물질 감지장치"

하지만, 종래기술은 발열에 의한 온도변화를 감지하여 이물질 존재를 판단하도록 되어 있으나, 발열이 일어나기 이전단계에서는 이물질은 감지하지 못할 뿐만 아니라 발열에 의한 과도한 전력소비가 발생하는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,

본 발명의 목적은 무선충전장치 내부에서 송신코일의 전압 또는 전류의 변화를 확인하고 그 변화량이 임계치 이상인 경우에만 이물질의 존재여부를 감지할 수 있도록 함으로써, 불필요한 전력낭비와 발열을 방지하며, 무선충전장치의 안정성을 확보하여 자유롭게 보관 및 사용을 할 수 있는 무선충전장치 및 이물질검출방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 무선충전장치에서 복수회의 이물질판단과정을 통해 이물질이 존재하는 것으로 판단한 경우에는, 저전력만을 송출하여 이물질이 제거되는지 여부를 확인할 수 있도록 하여 이물질감지 후 이물질 제거시까지 과도한 전력소비를 방지할 수 있는 무선충전장치 및 이물질검출방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 최종적으로 이물질이 제거된 것으로 확인된 이후에는 다시 무선충전장치가 대기전력 상태를 유지하도록 하여 사용자가 별도의 조작없이 바로 충전을 진행할 수 있도록 하여 사용이 편리한 무선충전기를 제공할 수 있는 무선충전장치 및 이물질검출방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위해서 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의해서 구현된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 무선충전장치는 무선충전장치 송신코일의 전류 또는 전압의 변화를 확인하는 센서부와, 상기 센서부의 결과에 따라 이물질 존재여부를 확인하고 무선충전장치 송신코일의 전력을 조절하는 제어부를 포함하여, 무선충전장치에 이물질이 부착되어 있는지 여부를 확인하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 무선충전장치의 제어부는 무선충전장치 송신코일에 대기전력을 송출하는 대기모듈과, 무선충전장치 송신코일의 전류 또는 전압의 변화를 통해 이물질을 감지하는 이물질감지모듈과, 상기 이물질감지모듈을 통해 이물질이 존재하는 것으로 판단된 경우 저전력을 송출하고 이물질이 제거되면 대기전력을 송출하는 특정루틴모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 무선충전장치의 제어부의 이물질감지모듈은 상기 대기모듈에서 송출한 대기전력의 전압 또는 전류가 임계치 이상으로 변화할 경우, 수신기와 통신을 하기 위해 대전력을 송출하는 디지털핑송출모듈과, 상기 디지털핑송출모듈에서 송출한 전력에 대한 응답신호를 일정시간내 수신하는지 여부를 확인하는 퍼스트패킷수신모듈, 상기 퍼스트패킷수신모듈을 통해 응답신호를 수신하지 못할 경우 다시 대기전력을 송출하는 대기전력송출모듈 및 여전히 전압 또는 전류의 변화가 임계치 이상일 경우 다시 상기 대전력을 송출하여 응답신호를 수신하는 과정을 반복하는 반복모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 무선충전장치의 반복모듈은 상기 반복과정을 2회 내지 4회 반복하면 종료되며, 상기 이물질감지모듈은 상기 반복과정에서도 여전히 디지털핑송출모듈에서 송출한 전력에 대한 응답신호를 일정시간내 수신하지 못할 경우 이물질이 존재하는 것으로 판단하는 이물질판단모듈을 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 무선충전장치의 특정루틴모듈은 저전력을 통해 이물질제거여부를 확인하는 아날로그핑신호전력송출모듈과 추후 이물질이 제거된 것으로 확인시 다시 대기전력으로 바꿔주는 대기전력회복모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 무선충전장치의 센서부는 ADC(analog to digital converter)를 사용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 무선충전장치의 이물질검출방법은 대기전력을 무선충전장치 코일에 송출하는 대기단계와 상기 대기단계에서 송출하는 대기전력의 전류 또는 전압의 변화를 관찰하고, 임계치 이상의 변화가 있는 경우, 이물질이 존재하는 것으로 판단하는 이물질감지단계 및 상기 이물질감지단계에서 이물질이 있는 것으로 판단할 경우 저전력을 송출하는 특정루틴단계를 포함하여 이물질을 검출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 무선충전장치의 이물질검출방법의 이물질감지단계는 수신기와 통신을 하기 위해 대전력을 송출하는 디지털핑송출단계와 상기 디지털핑송출단계에서 송출한 전력에 대한 응답신호를 일정시간내 수신하는지 여부를 확인하는 퍼스트패킷수신단계와 상기 퍼스트패킷수신단계를 통해 응답신호를 수신하지 못할 경우 다시 대기전력을 송출하는 대기전력송출단계 및 여전히 전압 또는 전류의 변화가 임계치 이하일 경우, 다시 상기 대전력을 송출하여 응답신호를 수신하는 과정을 반복하는 반복단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 무선충전장치의 이물질검출방법의 반복단계는 2회 내지 4회 수행하면 종료되며, 추가로 상기 이물질감지단계는 상기 반복단계에서도 여전히 디지털핑송출단계에서 송출한 전력에 대한 응답신호를 일정시간내 수신하지 못할 경우 이물질이 존재하는 것으로 판단하는 이물질판단단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 이물질검출방법의 특정루틴단계는 저전력을 통해 이물질제거여부를 확인하는 아날로그핑신호전력송출단계와 상기 아날로그핑신호전력송출단계 후 이물질이 제거된 것으로 확인시 다시 대기전력으로 바꿔주는 대기전력회복단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 무선충전장치의 이물질검출방법은 상기 특정루틴단계 후 사용자에게 이물질의 존재를 알리는 알림단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

본 발명은, 무선충전장치 내부에서 송신코일의 전압 또는 전류의 변화를 확인하고 그 변화량이 임계치 이상인 경우에만 이물질의 존재여부를 감지할 수 있도록 함으로써, 불필요한 전력낭비와 발열을 방지하며, 무선충전장치의 안정성을 확보하여 자유롭게 보관 및 사용을 할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 무선충전장치에서 복수회의 이물질판단과정을 통해 이물질이 존재하는 것으로 판단한 경우에는, 저전력만을 송출하여 이물질이 제거되는지 여부를 확인할 수 있도록 하여 이물질감지 후 이물질 제거시까지 과도한 전력소비를 방지할 수 있다.

본 발명은 최종적으로 이물질이 제거된 것으로 확인된 이후에는 다시 무선충전장치가 대기전력 상태를 유지하도록 하여 사용자가 별도의 조작없이 바로 충전을 진행할 수 있도록 하여 사용이 편리한 무선충전장치 및 이물질검출방법을 제공할 수 있는 효과가 있다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선충전장치의 블록도
도2는 도1의 제어부의 세부구성을 나타내는 블럭도
도3은 본 발명에 따른 대기모듈이 작동할때 송출되는 전력의 전류형태를 나타내는 그래프
도4는 도2의 이물질감지모듈의 세부구성을 나타내는 블럭도
도5는 이물질이 무선충전장치의 송신코일 위에 있을때 전류의 변화를 나타내는 그래프
도6은 본 발명에 따른 특정루틴모듈이 작동할때 송출되는 전력의 전류형태를 나타내는 그래프
도7은 도4의 특정루틴모듈의 세부구성을 나타내는 블럭도
도8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질감지방법의 순서도
도9은 도8의 참고도
도10는 도8의 이물질감지단계의 세부단계를 나타내는 순서도
도11은 도8의 특정루틴단계의 세부단계를 나타내는 순서도

이하에서는 본 발명에 따른 이물질감지기능을 갖춘 무선충전장치 및 무선충전장치의 이물질감지방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 기술자가 이해하는 당해 용어의 일반적 의미와 동일하고 만약 본 명세서에 사용된 용어의 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대해 상세한 설명은 생략한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, 또한 명세서에 기재된 "...부", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

본 발명에서 '대기전력'은 낮은 전류의 아날로그핑신호가 송출되면서 일정한 시간간격의 디지털핑신호가 송출되는 경우의 전력을 의미하며, '대전력'은 수신기와 통신을 위해 디지털핑 신호를 송출할때 전력을 의미하며, '저전력'은 대기전력일때보다 조금 높은 아날로그핑 신호를 송출할때 전력을 의미한다. 또한 수신기는 무선충전장치로부터 전력을 공급받는 전자기기를 의미한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 무선충전장치를 첨부된 도1을 참고하여 설명하면, 상기 무선충전장치(1)는 무선충전장치(1) 송신코일의 전류 또는 전압의 변화를 확인하는 센서부(10)와 상기 센서부(10)의 결과에 따라 이물질 존재여부를 확인하고 무선충전장치 송신코일의 전력을 조절하는 제어부(20)를 포함하여 무선충전장치(1)의 송신코일 위에 이물질이 부착되어 있는지 여부를 확인한다.

본 발명을 적용한 일 실시례로 휴대용 무선충전장치(portable wireless battery charger)가 적합한데, 휴대용 무선충전장치는 일정용량의 배터리를 충전한 상태로 휴대하는 특성이 있어 사용자는 여러종류의 물건이 담겨있는 가방에 이를 함께 휴대하게 된다. 휴대용 무선충전장치는 사용자가 보관하는 위치의 자유도가 큰 장점이 있지만, 이물질로 인한 전력 낭비와 그로 인한 발열가능성이 큰 단점이 있다. 이에 본 발명은 휴대용 무선충전장치로서 바로 사용할 수 있도록 전원을 켜놓은 상태에서, 이물질이 무선충전장치의 충전패드(송신코일위에 충전패드 존재)에 부착되어 있어도 불필요한 전력 낭비와 발열을 방지하며, 안정성을 확보할 수 있도록 하였다.

종래 무선충전장치는 이물질을 감지하기 위해 수신기(핸드폰 같은 전자기기)와 통신을 위한 디지털핑신호를 보내고, 그에 대한 응답신호를 수신하여 송출신호와 수신신호의 전력차이등을 통해 이물질을 판단하기 위해 지속적으로 디지털핑신호를 송출하여 많은 전력이 소비되었으나, 본 발명은 무선충전장치의 센서부를 통해 송신코일의 전압 또는 전류의 변화를 확인하여 그 변화량이 임계치 이상인 경우에만 수신부와 통신을 하기 위한 디지털핑신호를 송출하여 전력낭비와 발열을 방지하게 된다. 그래서 휴대용 무선충전장치로서 위치의 자유도가 큰 장점을 유지하면서, 전력낭비와 발열의 단점을 보완할 수 있도록 하였다.

무선충전방식은 전자기유도방식과 자기공진방식으로 구분될 수 있는데, 전자기 유도방식은 무선전력 송신을 위한 송신코일(예, 충전패드 내부의 코일)에 교류전류를 인가하여 자기장의 변화를 발생시키면, 자기장의 변화로 인하여 인접한 수신코일(예, 휴대단말기의 내장코일)에 생성되는 유도전류를 통해 배터리를 충전하는 방식이며, 자기공진방식은 송신코일(예, 충전패드의 코일)이 특정주파수로 자기장을 방사하고 송신코일과 동일한 주파수를 가지는 공진코일(예, 휴대단말기의 내장코일)이 접근되면, 공진으로 인하여 생성되는 에너지 터널을 통해 전력을 송신받아 배터리를 충전하는 방식으로 본발명에서는 전자기유도방식의 충전으로 가정하나, 이에 한정하는 것은 아니다.

상기 센서부(10)는 무선충전장치 송신코일의 전류 또는 전압의 변화를 확인하는 구성으로, 무선충전장치(1)의 전류 또는 전압의 미세한 변화를 검출할 수 있도록 ADC(anslog to digital converter)를 사용한다. ADC는 분해능이 뛰어난 장점이 있어 전류 또는 전압을 정확하게 검출할 수 있으며, ADC 사용에 따라 분해능이 달라지는데, 8bit일 경우 256단계로, 10bit일 경우 1024단계로, 20bit 일 경우 1048576단계로 구분가능하게 된다. 센서부(10)는 무선충전장치(1) 송신코일의 전류 또는 전압 중 어느 하나의 변화만 측정할 수도 있고, 전류와 전압 모두를 측정할 수도 있다. 무선충전장치 내부의 센서부를 통해 먼저 전류 또는 전압의 변화를 감지할 수 있어 이물질의 존재여부를 쉽게 감지할 수 있다.

상기 제어부(20)는 상기 센서부(10)의 결과에 따라 이물질 존재여부를 확인하고 무선충전장치(1) 송신코일의 전력을 조절하는 구성으로, 도2에서 보는 바와 같이, 무선충전장치(1) 송신코일에 대기전력을 송출하는 대기모듈(210)과 무선충전장치(1) 송신코일의 전류 또는 전압의 변화를 통해 이물질을 감지하는 이물질감지모듈(220)과 상기 이물질감지모듈(220)을 통해 이물질이 존재하는 것으로 판단된 경우 저전력만을 송출하는 특정루틴모듈(230)과 상기 특정루틴모듈(230)을 통해 저전력을 송출하면서 사용자에게 이물질의 존재함을 알리는 알림모듈(240)과 이물질이 제거되면 대기전력을 송출하는 대기전력회복모듈(250)을 포함한다.

상기 대기모듈(210)은 무선충전장치(1) 송신코일에 대기전력을 송출하는 구성으로, 무선충전장치의 전원이 들어오면, 무선충전장치는 대기전력을 송출하게 된다.

대기전력은 교류전류형태이며, 낮은 전류값을 갖는 아날로그핑(analog ping)신호를 송출하면서, 일정시간 경과 후 디지털핑(digital ping)신호를 송출하여 아날로그핑 신호와 일정시간 간격의 디지털핑 신호가 주기적으로 송출된다. 디지털핑은 아날로그핑에 비해 전류의 크기가 크다. 도3에서 대기전력의 전류그래프를 나타내었는데, 이를 살펴보면 낮은 전류값을 갖는 전류가 아날로그핑이며, 일정간격으로 높은 피크값을 갖는 전류가 디지털핑인데, 아날로그핑 신호가 지속적으로 송출되며 일정간격을 갖고 디지털핑 신호가 송출되는 것을 볼 수 있다. 그리고 도3에서 대기모듈(210)이 작동할때 평균전류값이 16mA인 경우를 도시하였는데, 이하 아래에서 이물질감지모듈(220)에서 이물질이 존재하여 전류가 임계치 이상으로 변화하는 경우와, 이물질이 존재하는 것으로 판단하여 특정루틴모듈이 작동할때 전류값을 살펴보도록 하겠다.

상기 이물질감지모듈(220)은 무선충전장치(1) 송신코일의 전류 또는 전압의 변화가 임계치(threshold) 이상일 경우 이물질이 존재하는 것으로 판단하는 구성이며, 도4에서 보는 바와 같이 수신기와 통신을 하기 위해 대전력을 송출하는 디지털핑송출모듈(221)과 상기 디지털핑송출모듈(221)에서 송출한 전력에 대한 응답신호를 일정시간내 수신하는지 여부를 확인하는 퍼스트패킷수신모듈(222), 상기 퍼스트패킷수신모듈(222)을 통해 응답신호를 수신하지 못할 경우 다시 대기전력을 송출하는 대기전력송출모듈(223) 및 전압 또는 전류의 변화가 여전히 임계치 이상일 경우, 다시 상기 대전력을 송출하여 응답신호를 수신하는 과정을 반복하는 반복모듈(224)과 상기 반복모듈(224)의 과정을 반복하여도 여전히 디지털핑송출모듈(221)에서 송출한 전력에 대한 응답신호를 수신하지 못할 경우 이물질이 존재하는 것으로 판단하는 이물질판단모듈(225)을 포함한다.

이물질감지모듈(220)은 무선충전장치(1) 송신코일의 전류 또는 전압의 변화가 임계치 이상으로 변화할 경우만 작동하게 되며, 전류 또는 전압의 변화가 임계치 이하일 경우에는 작동하지 않으며 대기모듈(210)만이 작동하게 된다. 종래 무선충전장치들은 송신코일의 전류 또는 전압이 임계치 이상인지 여부에 대해 판단하지 않았으나, 본 발명은 무선충전장치 내부에서 송신코일의 전압 또는 전류의 변화가 임계치 이상인지 여부를 확인하고, 그에 따라 수신기와 통신을 위한 디지털핑신호를 송출하도록 하였다.

만약, 대기전력이 흐르는 송신코일 위에 수신기가 놓이거나 또는 동전이나 열쇠와 같은 전도성 이물질이 존재하는 경우, 송신코일의 전류가 큰 폭으로 변하면서 임계치 이상의 전류변화가 나타나게 되는데, 이때 이물질인지 수신기인지에 대한 확인이 필요하게 된다.

이물질이 존재하는 경우 전류의 변화의 예를 도5에 도시하였는데, 앞서 본 예에서 대기모듈일때 평균전류값이 16mA 이었던 무선충전장치는 이물질이 존재하는 경우 830mA로 50배 정도이상의 큰 전류변화를 보였다. 임계치 값은 고정되어 있는 것은 아니나, 바람직하게 대기전력의 평균 전류값 또는 평균 전압값 이상으로 이하 특정루틴모듈일때 평균 전류값 또는 평균 전압값 이하의 값이 되도록 하며, 상기예에서는 임계치를 32mA로 한다.

상기 디지털핑송출모듈(221)에서 송출하는 대전력은 디지털핑(digital ping)신호로, 수신기(전자기기)와 통신을 하기 위한 구성으로, 대기전력이 임계치이상으로 변할경우 작동한다. 무선충전장치(1)는 수신기와 통신을 하기 위해서 대전력을 보내는데, 디지털핑 신호를 송출하면서 많은 전력을 소비하게 된다. 종래기술들이 이물질검출을 위해 디지털핑 신호를 지속적으로 보내 응답신호를 받아 신호세기의 변화를 측정하는데 비해, 본원발명은 디지털핑 신호에 대한 응답신호가 오지 않으면 이물질이 존재하는 것으로 판단하면, 기준횟수 이상의 디지털핑신호를 보내지 않도록 하여 전력손실을 줄이도록 하였다.

상기 퍼스트패킷수신모듈(222)은 상기 디지털핑송출모듈(221)에서 송출한 전력에 대한 응답신호로 퍼스트패킷(first packet)을 일정시간내 수신하는지 여부를 확인하는 구성으로, 정상적으로 수신기가 부착되어 있는 경우 수신기로부터 퍼스트패킷을 받게 된다. 응답신호를 받게 되면, 수신기로부터 식별정보(identification과 configuration)을 받고 추가적인 통신이 이루어지면서 충전이 진행되게 된다.

만약 응답신호를 받지 못하게 되면, 다시 이물질이 존재하는지 여부를 확인하기 위한 모듈이 작동한다.

상기 대기전력송출모듈(223)은 상기 퍼스트패킷수신모듈(222)을 통해 응답신호로 퍼트스패킷을 수신하지 못할 경우 다시 대기전력을 송출하는 구성이다. 대기전력은 일정간격의 아날로그핑과 디지털핑 신호로 구성되어 있다.

상기 반복모듈(224)은 상기 대기전력송출모듈(223)을 통해 대기전력을 송출한 이후 여전히 전압 또는 전류의 변화가 임계치 이상일 경우, 다시 대전력을 송출하는 디지털핑송출과정과 응답신호를 수신하는 퍼스트패킷수신과정을 반복하는 구성으로, 상기 과정을 통해 이물질 존재여부를 다시 확인할 수 있게 된다. 그러나 상기 과정을 계속 반복할 경우, 대전력을 반복적으로 송출하여 과도하게 전력을 소비하게 되는 문제가 발생하게 되는바 2회 이상 반복되면 종료되도록 한다. 바람직하게는 2회 내지 4회 반복되면 종료되도록 한다.

상기 이물질판단모듈(225)은 상기와 같이 디지털핑송출모듈(221)이 반복될 경우 전력낭비를 방지하기 위한 것으로, 상기 반복모듈(224)에서 여전히 디지털핑송출모듈(221)에서 송출한 전력에 대한 응답신호를 일정시간내 수신하지 못할 경우 이물질이 존재하는 것으로 판단하는 구성이다.

상기 특정루틴모듈(230)은 상기 이물질감지모듈(220)을 통해 이물질이 존재하는 것으로 판단된 경우, 저전력만을 송출하는 구성으로, 아날로그핑 신호만을 송출한다. 따라서, 이물질의 존재하는 것으로 판단하면, 대전력인 디지털핑 신호 송출이 멈추고, 저전력인 아날로그핑 신호만이 송출되면서 소비되는 전력이 크게 감소하게 된다. 예를 들어, 상기 예에서 특정루틴모듈이 작동할 때 전류의 모양과 평균전류값을 도6에 도시하였는데, 도6에서 보는바와 같이, 특정루틴모듈(230)이 작동할때 평균전류값은 44mA로 이물질이 부착되어 있던 830mA에 비해 소비전력이 크게 감소하게 됨을 알 수 있다. 그리고 대기모듈(210)이 작동할 때 평균전류값인 16mA보다 2.75배정도 증가하나, 이는 무선충전장치에 이물질이 계속부착되어 있는지 여부를 하기 위한 것이다.

특정루틴모듈은 도7에서 보는 바와 같이, 저전력을 통해 이물질제거여부를 확인하는 아날로그핑신호전력송출모듈(231)과 이물질 제거된 것으로 확인시 무선충전장치 송신코일의 저력을 다시 대기전력으로 바꿔주는 대기전력회복모듈(232)를 포함한다.

상기 아날로그핑신호전력송출모듈(231)은 저전력을 통해 이물질제거여부를 확인하는 구성으로, 이물질이 존재하는 것으로 확인될 경우 저전력을 송출하여 소비되는 전력을 감소시키면서 동시에 무선충전장치에 이물질이 여전히 존재하는지 여부를 모니터링하도록 하는바 이물질이 제거되었는지 여부를 판단할 수 있게 된다.

종래 이물질감지기능이 있는 충전장치의 경우 이물질이 존재하는 것으로 판단하면, 충전을 중단하도록 하거나 전원이 종료되도록 하였으나, 본 발명에서는 이물질이 존재하는 것으로 판단한 이후에도 기능이 중단되는 것이 아니라, 아날로그핑신호전력송출모듈(231)을 통해 여전히 이물질이 존재하는지 여부를 모니터링하도록 하였다. 그리고 이물질감지후 이물질이 제거될때까지 저전력만을 송출하여 과도한 전력소비를 방지할 수 있도록 하였다.

상기 대기전력회복모듈(232)는 이물질이 제거된 것으로 확인시 무선충전장치(1) 송신코일의 전력을 다시 대기전력으로 바꿔주는 구성으로, 상기 아날로그핑신호전력송출모듈(231)을 통해 저전력을 송출되는 도중, 이물질이 제거되어 전류 또는 전압이 임계치 이하로 변화하게 되면 이물질이 제거된 것으로 판단하여 다시 대기전력으로 바꾸게 된다. 예를 들어, 상기 예에서처럼 특정루틴모듈이 작동할때 44mA였던 전류값이 이물질 제거로 임계치인 32mA 이하로 감소하게 되면 이물질이 제거된 것으로 판단하고 대기전력을 송출하게 된다.

종래 이물질감지기능이 있는 충전장치의 경우 이물질이 존재하는 것으로 판단하면, 충전을 중단하도록 하거나 전원이 종료되도록 하였으나, 이물질이 존재하는 것으로 판단할때마다 충전장치의 작동이 정지되면, 사용자가 다시 작동시켜야 하는 불편함이 있게 되는바, 본 발명에서는 상기와 같은 구성을 통해 이물질이 존재하는 것으로 판단되다가 이물질이 제거되면 다시 대기전력상태를 유지하도록 하여 별도의 조작없이 바로 충전이 진행될 수 있도록 하였다.

상기 알림모듈(240)은 특정루틴모듈(230)이 작동되면, 사용자에게 이물질이 존재함을 알리는 구성으로 소리나 불빛을 이용하여 사용자에게 알리게 된다.

한편, 본발명의 다른 실시예로 첨부된 도8을 참고하면, 본 발명에 의한 무선충전장치의 이물질검출방법은 대기전력을 무선충전장치 송신코일에 송출하는 대기단계(S1)와 상기 대기단계(S1)에서 송출하는 대기전력의 전류 또는 전압의 변화를 관찰하고, 임계치 이상의 변화가 있는 경우, 이물질이 존재하는 것으로 판단하는 이물질감지단계(S2)와 상기 이물질감지단계(S2)에서 이물질이 있는 것으로 판단할 경우 저전력을 송출하는 특정루틴단계(S3)와 상기 특정루틴단계(S3) 후 사용자에게 이물질의 존재를 알리는 알림단계(S4)를 포함한다.

이를 첨부된 도9을 참고하여 자세히 설명하면, 무선충전장치(1)의 전원이 켜지면, 무선충전장치(1)는 대기전력을 발송하고, 무선충전장치(1) 송신코일의 전류 또는 전압의 변화를 지속적으로 확인하게 된다. 만약 대기전력의 전류 또는 전압이 임계치(Threshold)이상으로 변하게 되면, 대전력으로 디지털핑신호가 송출되게 되며, 수신기로부터 응답신호인 퍼스트패킷을 수신하는지 여부를 확인한다. 퍼스트패킷을 수신하면 다음 응답신호로서 식별정보(identification & configuration)를 수신하게 되고, 이에 대한 정보가 오면 충전이 진행된다. 만약 식별정보가 오지 않으면 대기단계(S1)로 넘어가게 된다.

퍼스트패킷을 수신하지 못하면 다시 대기단계(S1)로 넘어가 무선충전 송신코일의 전류 또는 전압의 변화가 임계치 이상으로 나타나는지 확인하면서, 상기 과정이 반복되게 된다. (대기단계(S1), 디지털핑송출단계(S21), 퍼스트패킷수신단계(S22)가 반복) 상기 과정이 계속 반복되는 것을 방지하기 위해, 2회 이상 반복되면 이물질이 존재하는 것으로 판단하고, 다음단계인 특정루틴단계(S3)로 진행이 되고, 그후 이물질이 제거되어 무선충전코일의 전류 또는 전압의 변화가 임계치 이하로 감소하면 대기단계(S1)로 회복된다.

상기 대기단계(S1)는 무선충전장치 송신코일에 대기전력을 송출하는 단계로, 송출되는 대기전력은 교류전류이며, 낮은 전류값을 갖는 아날로그핑신호를 송출하며, 일정시간 경과 후 디지털핑 신호를 송출하여 아날로그핑과 일정시간 간격의 디지털핑 신호가 주기적으로 송출된다.

상기 이물질감지단계(S2)는 무선충전장치(1) 송신코일의 전류 또는 전압의 변화가 임계치이상일 경우 이물질이 존재하는 것으로 판단하는 단계로, 도10에서 보는바와 같이 수신기와 통신을 하기 위해 대전력을 송출하는 디지털핑송출단계(S21)와 상기 디지털핑송출단계(S21)에서 송출한 전력에 대한 응답신호를 일정시간내 수신하는지 여부를 확인하는 퍼스트패킷수신단계(S22)와 상기 퍼스트패킷수신단계(S22)를 통해 응답신호를 수신하지 못할 경우 다시 대기전력을 송출하는 대기전력송출단계(S23)와 전압 또는 전류의 변화가 여전히 임계치 이상으로 나타날 경우, 다시 상기 대전력을 송출하여 응답신호를 수신하는 과정을 반복하는 반복단계(S24) 와 상기 반복단계의 과정을 반복하여도 여전히 디지털핑송출단계(S21)에서 송출한 전력에 대한 응답신호를 일정시간내 수신하지 못할 경우 이물질이 존재하는 것으로 판단하는 이물질판단단계(S25)를 포함한다.

상기 디지털핑송출단계(S21)는 대기전력의 전류 또는 전압이 임계치 이상으로 변할 경우에 진행되며, 전류 또는 전압의 변화가 임계치 이하일경우에는 진행되지 않으며 대기단계(S1)만 진행된다. 상기 단계에서 송출하는 대전력은 디지털핑 신호로, 수신기와 통신을 하는 단계인데, 디지털핑 신호를 송출하면 많은 전력을 소비하게 된다.

상기 퍼스트패킷수신단계(S22)는 상기 디지털핑송출단계(S21)에서 송출한 전력에 대한 응답신호로 퍼스트패킷을 일정시간내 수신하는지 여부를 확인하는 단계로, 송신코일위에 정상적으로 수신기가 부착되어 있는 경우 수신기로부터 응답신호로 퍼스트패킷을 받게 된다. 응답신호를 받고 나면, 다시 수신기로부터 식별정보를 받게 되고 충전이 진행되게 된다. 만약 응답신호를 받지 못하게 되면, 다시 이물질이 존재하는지 여부를 확인하게 된다.

상기 대기전력송출단계(S23)는 상기 퍼스트패킷수신단계(S22)를 통해 응답신호로 퍼스트패킷을 수신하지 못할 경우 다시 대기전력을 송출하는 단계로, 대기전력은 일정간격으로 아날로그핑과 대지털핑 신호가 송출된다.

상기 반복단계(S24)는 상기 대기전력송출단계(S23)을 통해 대기전력을 송출한 이후 여전히 전압 또는 전류의 변화가 임계치 이상일 경우, 다시 대전력을 송출하여 응답신호를 수신하는 과정을 반복하는 단계로, 상기 과정을 통해 다시 이물질 존재여부를 확인할 수 있게 된다. 그러나 상기 과정을 반복할 경우, 대전력을 반복적으로 송출하여 과도하게 전력을 소비하게 되는바 2회이상 반복되면 종료되도록 하였다. 바람직하게는 2회 내지 4회 반복되면 종료되도록 한다.

상기 이물질판단단계(S25)는 상기와 같이 디지털핑송출단계(S21)가 반복될 경우 전력낭비를 방지하기 위한 것으로, 상기 반복단계(S24)에서 여전히 디지털핑송출단계(S21)에서 송출한 전력에 대한 응답신호를 일정시간내 수신하지 못할 경우 이물질이 존재하는 것으로 판단하는 단계이다.

상기 특정루틴단계(S3)는 상기 이물질감지단계(S2)를 통해 이물질이 존재하는 것으로 판단된 경우, 저전력만을 송출하는 단계로, 아날로그핑 신호만을송출한다. 따라서 이물질이 존재하는 것으로 판단되면, 디지털핑신호를 송출하여 소비되는전력이 크게 감소하게 된다.

특정루틴단계(S3)는 도11에서 보는 바와 같이, 저전력을 통해 이물질제거여부를 확인하는 아날로그핑신호전력송출단계(S31)과 이물질이 제거된 것으로 확인시 무선충전장치(1) 송신코일의 전력을 다시 대기전류로 바꿔주는 대기전력회복단계(S32)를 포함한다.

상기 아날로그핑신호전력송출단계(S31)은 저전력을 통해 이물질제거여부를 확인하는 구성으로, 이물질이 존재하는 것으로 확인될 경우 저전력을 송출하여 소비되는 전력을 감소시키면서 동시에 이를 통해 무선충전장치(1)에 이물질이 존재하는지 여부를 확인할수 있도록 하는바 이물질이 제거되는지 여부를 판단할 수 있게 된다.

상기 대기전력회복단계(S32)는 이물질이 제거된 것으로 확인시 다시 무선충전장치 송신코일의 전력을 대기전력으로 바꿔주는 단계로, 상기 아날로그핑신호전력송출단계(S31)을 통해 저전력을 송출하는 도중, 이물질이 제거되어 전류 또는 전압이 임계치 이하로 변하게 되면 이물질이 제거된 것으로 판단하여 다시 대기전력으로 바꾸게 된다. 그래서 별도의 조작 없이 사용자가 언제든지 충전을 진행할 수 있는 상태가 된다.

상기 알림단계(S4)는 상기 특정루틴단계(S3)가 시작 된후, 사용자에게 이물질이 존재함을 알리는 단계로 특정루틴단계(S3)시작되면, 알림단계(S4)가 시작된다. 그래서 사용자는 빛이나 소리등을 통해 이물질이 무선충전장치에 부착되어 있는지 알수 있게 된다.

상기 발명의 내용은 휴대용충전장치이외의 일반적인 무선충전장치(전선으로 연결되어 있는 무선충전장치)에 적용가능하며, 전자기유도방식뿐만 아니라 자기공진방식의 무선충전장치에도 적용가능하다.

이상에서와 같이 본 발명은 비록 상기의 실시예에 한하여 설명하였지만 여기예에 한정되지 않으며, 본 발명의 범주 및 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러가지로 변형된 실시예도 가능할 것이다.

1: 무선충전장치
10: 센서부
20:제어부
210: 대기모듈 220:이물질감지모듈
221:디지털핑송출모듈 222:퍼스트패킷수신모듈 223:대기전력송출모듈 224:반복모듈 225:이물질판단모듈
230:특정루틴모듈
231:아날로그핑신호전력송출모듈 232:대기전력회복모듈
240:알림모듈 250:대기전력회복모듈

Claims (11)

1. 무선충전장치 송신코일의 전류 또는 전압의 변화를 확인하는 센서부(10)와, 상기 센서부(10)의 결과에 따라 이물질 존재여부를 확인하고 무선충전장치 송신코일의 전력을 조절하는 제어부(20)를 포함하며,
   상기 제어부(20)는 무선충전장치 송신코일에 대기전력을 송출하는 대기모듈(210)과, 무선충전장치 송신코일의 전류 또는 전압의 변화를 통해 이물질을 감지하는 이물질감지모듈(220)과, 상기 이물질감지모듈(220)을 통해 이물질이 존재하는 것으로 판단된 경우 아날로그핑신호전력을 송출하고 이물질이 제거되면 대기전력을 송출하는 특정루틴모듈(230)을 포함하며,
   상기 이물질감지모듈(220)은 상기 대기모듈(210)에서 송출한 대기전력의 전압 또는 전류가 임계치 이상으로 변할 경우, 수신기와 통신을 하기 위해 대전력을 송출하는 디지털핑송출모듈(221)과, 상기 디지털핑송출모듈(221)에서 송출한 전력에 대한 응답신호를 일정시간내 수신하는지 여부를 확인하는 퍼스트패킷수신모듈(222), 상기 퍼스트패킷수신모듈(222)을 통해 응답신호를 수신하지 못할 경우 다시 대기전력을 송출하는 대기전력송출모듈(223) 및 여전히 전압 또는 전류의 변화가 임계치 이상일 경우 다시 상기 대전력을 송출하여 응답신호를 수신하는 과정을 반복하는 반복모듈(224)을 포함하며,
   상기 반복모듈(224)은 상기 반복과정을 2회 또는 3회 또는 4회 중 설정된 횟수를 기준으로 반복하면 종료되며, 상기 이물질감지모듈(220)은 상기 반복과정에서도 여전히 디지털핑송출모듈(221)에서 송출한 전력에 대한 응답신호를 일정시간내 수신하지 못할 경우 이물질이 존재하는 것으로 판단하는 이물질판단모듈을 포함하며,
   상기 특정루틴모듈(230)은 아날로그핑신호전력을 송출하여 소비전력을 낮추면서 무선충전장치에 이물질이 존재하는지 여부를 모니터링하는 아날로그핑신호전력송출모듈(231) 및 상기 아날로그핑신호전력송출모듈(231)을 통해 추후 이물질이 제거된 것으로 확인되면 대기전력을 송출하는 대기전력회복모듈(232)을 포함하여 전력소비를 감소시키는 것을 특징으로 하는 이물질감지기능이 있는 휴대용 무선충전장치
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7. 무선충전장치에서 이물질을 검출하는 방법에 있어서,
   대기전력을 무선충전장치 코일에 송출하는 대기단계(S1);와 상기 대기단계(S1)에서 송출하는 대기전력의 전류 또는 전압의 변화를 관찰하고, 임계치 이상의 변화가 있는 경우, 이물질이 존재하는 것으로 판단하는 이물질감지단계(S2); 및 상기 이물질감지단계(S2)에서 이물질이 있는 것으로 판단할 경우 아날로그핑신호전력을 송출하고 이물질이 제거되면 대기전력을 송출하는 특정루틴단계(S3);를 포함하며,
   상기 이물질감지단계(S2)는 수신기와 통신을 하기 위해 대전력을 송출하는 디지털핑송출단계(S21);와 상기 디지털핑송출단계(S21)에서 송출한 전력에 대한 응답신호를 일정시간내 수신하는지 여부를 확인하는 퍼스트패킷수신단계(S22); 상기 퍼스트패킷수신단계(S22)를 통해 응답신호를 수신하지 못할 경우 다시 대기전력을 송출하는 대기전력송출단계(S23); 및 여전히 전압 또는 전류의 변화가 임계치 이상일 경우, 다시 상기 대전력을 송출하여 응답신호를 수신하는 과정을 반복하는 반복단계(S24);를 포함하며
   상기 반복단계(S24)는 상기 반복단계를 2회 또는 3회 또는 4회 중 설정된 횟수를 기준으로 반복하면 종료되며, 상기 반복단계(S24)에서도 여전히 디지털핑송출단계에서 송출한 전력에 대한 응답신호를 일정시간내 수신하지 못할 경우 이물질이 존재하는 것으로 판단하는 이물질판단단계(S25)를 포함하며,
   상기 특정루틴단계(S3)는 아날로그핑신호전력을 송출하여 소비전력을 낮추면서 이물질이 여전히 존재하는지 여부를 모니터링하도록 하는 아날로그핑신호전력송출단계(S31)와 상기 아날로그핑신호전력송출단계(S31)에서 이물질이 제거된 것으로 확인시 다시 대기전력으로 바꿔주는 대기전력회복단계(S32)를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선충전장치의 이물질검출방법
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