KR102160960B1 - 무선 전력 송수신 장치, 및 이 장치를 포함하는 홈 어플라이언스 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 해결 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기는, 정류부, 컨버터부, 그리고 인버터부를 포함하고, 컨버터부의 스위칭 소자에 구동 신호를 인가하는 컨버터 구동부와, 컨버터 구동부에 PWM 신호를 인가하여 컨버터 구동부를 제어하는 컨버터 제어부와, 컨버터 구동부에 인가되는 PWM 신호를 센싱하고 센싱된 PWM 신호의 듀티값에 상응하는 평활된 전압값을 생성하며 평활된 전압값을 토대로 컨버터 구동부의 구동 신호 출력 차단 여부를 판단하고 판단 결과에 따른 판단 신호를 컨버터 구동부에 인가하여 컨버터 구동부의 구동 신호 출력을 차단하는 소자 보호부를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 무선으로 송신된 전력을 수신하고, 무선으로 전력을 송신하는 무선 전력 송수신 장치 및 이 장치를 포함하는 홈 어플라이언스에 관한 것이다.
홈 어플라이언스는, 세탁기, 냉장고 등을 예시하는 기기로서, 가정 내에서, 사용자를 위해, 모터 회전에 의한, 세탁물 처리, 음식물 냉장, 냉동 등의 동작을 수행한다.
이러한 홈 어플라이언스에 사용자 위주의 편의 기능을 부가하는 연구가 수행되고 있다. 특히, 무선 전력 전송 (Wireless power transfer) 기술은 홈 어플라이언스에 적용되는 대표적인 기술 중 하나이다.
일반적으로 무선 전력 전송 기술은 전력 송신부와 전력 수신부에 의해 구현되며, 상기 전력 송신부 및 전력 수신부의 회로 구성에 따라 전력 전송의 성능이 결정된다.
본 발명의 기술적 과제는, 무선으로 전력을 전송하는 전력 전송 토폴로지의 신규 구성을 제안함으로써, 무선 전력 송수신 장치의 발열을 감소시키는 것이다. 특히, 본 발명의 목적은 전력을 송신하는 송신부의 코일 전류를 감소시킬 수 있는 전무선 전력 송수신 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 기술적 과제는, 회로부 사이에서 무선 전력 전송및 양방향 통신이 가능한 홈 어플라이언스를 제공함에 있다.
위와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송수신 장치는, 제1 권선수를 가지는 제1 코일을 포함하는 전력 송신부; 및 제2 권선수를 가지는 제2 코일을 포함하는 전력 수신부를 포함하고, 상기 전력 송신부는 상기 제1 코일의 양단에 연결되는 하프 브릿지(Half-Bridge) 회로를 포함하고, 상기 전력 수신부는 상기 제2 코일의 양단에 연결되는 배전압 회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 무선 전력 송수신 장치에 의하면, 전력을 송신하는 전력 송신부 측 코일에 흐르는 코일 전류의 크기가 종래의 무선 전력 송수신 장치에 비해 감소하여, 무선 전력 송수신 장치 내의 발열량을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
아울러, 본 발명에 제안하는 무선 전력 송수신 장치는 2개의 다이오드만으로 구현되므로, 무선 전력 송수신 장치의 제작 비용이 감소된다.
도 1은 본 발명에 따른 무선 전력 송수신 장치를 나타내는 회로도이다.
도 2는 본 발명에 따른 배전압회로의 일 예를 나타내는 회로도이다.
도 3은 본 발명에 따른 배전압회로의 일 예를 나타내는 회로도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 전력 송신부의 동작 모드를 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 배전압회로의 일 예를 나타내는 회로도이다.
도 3은 본 발명에 따른 배전압회로의 일 예를 나타내는 회로도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 전력 송신부의 동작 모드를 나타내는 개념도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
무선 전력 송수신 장치는 무선으로 전송된 전력을 수신하여 충전 전력을 출력하고, 배터리에 저장된 전력을 공급받아 전력을 무선으로 송신한다. 무선 전력 송수신 장치는 전력 송수신을 위한 송수신 코일과 수신한 전력을 정류하거나 송수신 코일로 교류 전력을 공급하는 브리지 회로 등을 포함한다. 여기서, 송수신 코일 및 브리지 회로 등은 인쇄 회로 기판(PCB : printed circuit board) 또는 연성 인쇄 회로 기판(FPCB : flexible printed circuit board)에 배치될 수 있다.
무선 전력 송수신 장치의 전원부는 배터리를 포함하며, 에너지를 저장하고, 저장된 에너지를 이용하여 무선 전력 송수신 장치를 포함한 기기의 다양한 요소에 전력을 공급한다.
일 실시예에서, 홈 어플라이언스는, 별도의 무선 전력 송수신 장치를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 무선 전력 송수신 장치를 구성하는 각 구성 요소는 서로 분리되어 기기와 일체형으로 구현될 수도 있다. 예를 들면, 무선 전력 송수신 장치의 송수신 코일은 기기(1)의 케이스 등에 배치되고, 브리지 회로 등은 기기 내부에 존재하는 인쇄 회로 기판 등에 배치될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 무선 전력 송수신 장치의 회로도이다.
도 1을 참조하면, 무선 전력 송수신 장치(100)는 제1 권선수를 가지는 제1 코일(1)을 포함하는 전력 송신부(Tx), 제2 권선수를 가지는 제2 코일(2)을 포함하는 전력 수신부(Rx)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 전력 송신부(Tx)는 제1 코일의 양단에 연결되는 하프 브릿지(Half-Bridge) 회로(101)를 포함할 수 있다.
또한, 전력 수신부(Rx)는 제2 코일의 양단에 연결되는 배전압 회로(102)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 하프 브릿지 회로(101)는 직렬 연결된 제1 스위치(101a) 및 제2 스위치(101b)로 구성될 수 있다. 전력 송신부(Tx)에 포함된 상기 제1 코일(1)은 상기 제1 및 제2 스위치 중 어느 하나의 양단에 병렬로 연결될 수 있다.
도 1에는 제1 코일(1)이 제2 스위치(101b)에 병렬로 연결된 실시예가 도시되나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
도 1을 참조하면, 제1 코일의 일단과, 상기 제1 및 제2 스위치의 연결 지점 사이에는 소정의 값을 갖는 송신단 커패시터(101d)가 배치될 수 있다.
아울러, 전력 송신부(Tx)를 구성하는 제1 및 제2 스위치는, 상기 전력 송신부가 상기 전력 수신부로 전력을 전달하도록 미리 설정된 듀티비에 근거하여 스위칭을 수행할 수 있다.
일 예에서, 미리 설정된 듀티비는 50%일 수 있다.
도 2 및 도 3은 전력 수신부(Rx)의 실시예이다.
도 2를 참조하면, 배전압 회로(102)는 직렬 연결된 제1 다이오드(102a) 및 제2 다이오드(102b)로 구성될 수 있다.
도 2에 도시된 것과 같이, 제2 코일(2)은 상기 제1 및 제2 다이오드 중 어느 하나의 양단에 병렬로 연결될 수 있다.
또한, 제2 코일의 일단과, 상기 제1 및 제2 다이오드의 연결 지점 사이에는 소정의 값을 갖는 수신단 커패시터(102d)가 배치될 수 있다.
아울러, 도 2에 의하면, 제1 다이오드 및 제2 다이오드의 직렬 연결체는 두개의 커패시터(201, 202) 직렬 연결체와 병렬로 연결될 수 있다. 상기 커패시터(201, 202)의 연결 지점에는 제2 코일(2)의 일단이 연결될 수 있다.
도 3은 전력 수신부(Rx)의 또 다른 실시예이다.
도 3을 참조하면, 제1 다이오드 및 제2 다이오드의 직렬 연결체는 하나의 커패시터(301)와 병렬로 연결될 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 전력 송신부의 동작 모드가 도시된다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 전력 송신부(Rx)는 제1 스위치(101a)가 온 상태이고 제2 스위치(101b)가 오프 상태인 제1 동작모드, 또는 상기 제1 스위치(101a)가 오프 상태이고 상기 제2 스위치(101b)가 온 상태인 제2 동작모드를 수행할 수 있다.
구체적으로, 도 4는 제1 동작 모드에 대응되며, 도 5는 제2 동작 모드에 대응된다.
본 발명에 따른 무선 전력 송수신 장치에 의하면, 전력을 송신하는 전력 송신부 측 코일에 흐르는 코일 전류의 크기가 종래의 무선 전력 송수신 장치에 비해 감소하여, 무선 전력 송수신 장치 내의 발열량을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
아울러, 본 발명에 제안하는 무선 전력 송수신 장치는 2개의 다이오드만으로 구현되므로, 무선 전력 송수신 장치의 제작 비용이 감소된다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (10)
- 제1 권선수를 가지는 제1 코일을 포함하는 전력 송신부; 및
제2 권선수를 가지는 제2 코일을 포함하는 전력 수신부를 포함하고,
상기 전력 송신부는,
상기 제1 코일의 양단에 연결되는 하프 브릿지(Half-Bridge) 회로를 포함하고,
상기 하프 브릿지(Half-Bridge) 회로는,
직렬 연결된 제1 스위치 및 제2 스위치로 구성되며,
상기 제1 및 제2 스위치는,
상기 전력 송신부가 상기 전력 수신부로 전력을 전달하도록 미리 설정된 듀티비에 근거하여 스위칭을 수행하고,
상기 전력 수신부는 상기 제2 코일의 양단에 연결되는 배전압 회로를 포함하며, 제1 조건을 충족하는 경우 상기 제1 스위치가 온 상태이고 상기 제2 스위치가 오프 상태로 동작하며 제2 조건을 충족하는 경우 상기 제1 스위치가 오프 상태이고 상기 제2 스위치가 온 상태로 동작하며,
상기 제1 조건에서, 상기 제1 스위치의 일단에 연결된 전원의 입력부에서 입력된 전압에 따라 발생한 전류가 상기 제1 스위치와 연결된 커패시터 및 상기 제1 코일을 지나 상기 제2 코일에 유도 전압을 형성하고,
상기 제2 조건에서, 상기 커패시터에 저장된 전기 에너지에 의해 발생한 전류가 상기 제2 스위치와 연결된 상기 커패시터 및 상기 제1 코일을 지나 상기 제2 코일에 유도 전압을 형성하는 것을 특징으로 하는, 무선 전력 송수신 장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 제1 코일은 상기 제1 및 제2 스위치 중 어느 하나의 양단에 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송수신 장치. - 제3항에 있어서,
상기 제1 코일의 일단과, 상기 제1 및 제2 스위치의 연결 지점 사이에는 소정의 값을 갖는 커패시터가 배치되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송수신 장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 미리 설정된 듀티비는 50%로 설정되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송수신 장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 배전압 회로는 직렬 연결된 제1 다이오드 및 제2 다이오드로 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송수신 장치. - 제8항에 있어서,
상기 제2 코일은 상기 제1 및 제2 다이오드 중 어느 하나의 양단에 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송수신 장치. - 제9항에 있어서,
상기 제2 코일의 일단과, 상기 제1 및 제2 다이오드의 연결 지점 사이에는 소정의 값을 갖는 커패시터가 배치되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송수신 장치.
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