KR102367449B1 - 휴대용 사용자 단말 무선충전기의 충전 효율 최대화 방법 - Google Patents

휴대용 사용자 단말 무선충전기의 충전 효율 최대화 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 휴대용 단말기 무선충전기의 충전 효율 최대화 방법을 공개한다. 이 방법은 (a) 사용자 단말이 무선충전기에 거치되는 단계; (b) 제어기가 무선충전 코일에 공급되는 전력량의 변화를 감지하는 단계; (c) 상기 제어기가 상기 감지된 전력량이 상기 사용자 단말에 최대 충전 효율을 공급하게 되는 위치를 탐색하는 단계; 및 (d) 상기 최대 충전 효율을 공급하게 되는 위치가 탐색된 시점에, 상기 제어기가 엑추에이터의 구동에 의해 이동하던 상기 무선충전 코일을 상기 탐색된 위치에서 정지시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의할 경우, 사용자 단말의 다양한 기종 및 내장된 무선 충전 코일의 다양한 배열 형태에 따라 상이한 최대 충전 효율을 공급하는 위치에 맞도록 유연성 있게 무선 충전 거치대에 거치되어, 사용자 단말의 무선 충전 효율이 최대화될 수 있다.

Description

휴대용 사용자 단말 무선충전기의 충전 효율 최대화 방법{A METHOD OF MAXIMIZING THE CHARGING EFFICIENCY OF A WIRELESS CHARGER FOR A PORTABLE USER TERMINAL}
본 발명은 휴대용 사용자 단말 무선충전기의 충전 방법에 관한 것으로서, 특히, 무선충전기 내부의 무선충전 코일을 랜덤하게 이동하여 사용자 단말의 기종에 따라 적응적으로 충전 효율을 극대화시키고, 해당 사용자 단말을 인식하여 사용자 설정에 맞도록 자동 배열시킬 수 있는 휴대용 사용자 단말 무선충전기의 충전 효율 최대화 방법에 관한 것이다.
최근에는 스마트 폰, 태블릿 PC 와 같은 휴대용 사용자 단말 등에 장착된 배터리의 전원을 무선으로 충전할 수 있는 다양한 형상의 무선 충전기들이 개발 출시되어 널리 사용되고 있다.
무선 충전 방식에는, 전자기파 방식, 자기공명 방식, 그리고 자기유도 방식 등이 있는데, 휴대용 사용자 단말의 배터리 무선 충전에는, 자기유도 방식이 주로 사용되고 있다.
자기유도 방식은 무선 충전기 내의 무선충전 코일에 전류가 흐르면서 발생하는 자기장을, 휴대용 사용자 단말에서 수신하여 전력으로 변환한 후 내장된 배터리에 충전한다.
이 방식은 전력 전송 효율이 90% 이상으로 높은 반면, 전력 전송 거리가 짧기 때문에, 휴대용 사용자 단말을 무선 충전기에 가까이 근접시켜 놓아야만 한다.
이를 위해, 패드형(Pad Type) 무선 충전기 또는 크래들형(Cradle Type) 무선 충전기 등이 널리 사용되고 있다.
그 중에서 패드형 무선 충전기의 경우, 사용자가 휴대용 사용자 단말을 패드형 무선 충전기 위에 수평으로 올려놓아야 한다.
그런데, 휴대용 사용자 단말을 패드형 무선 충전기 위에 수평으로 올려놓으면, 휴대용 사용자 단말의 다양한 형상 및 무선 충전 코일의 다양한 배열 형태에도 불구하고, 무선 충전 거치대의 구조적 특성상 휴대용 사용자 단말은 획일적인 포즈(pose)로 거치되어야 하는 한계가 있었다.
또한, 사용자 단말의 사용자는 무선 충전 거치대의 임의의 위치에 휴대용 사용자 단말을 거치시키는 경우가 많아, 거치대의 중심선에서 떨어진 곳에 휴대용 사용자 단말이 락킹(locking)된 상태에서 충전되어 충전 효율이 저하되는 문제점이 있었다.
KR 10-1618643 B1(2016.04.29)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 무선충전기 내부의 무선충전 코일을 랜덤하게 이동하여 사용자 단말의 기종마다 각기 상이한 무선 충전 코일과 정배열시키고, 양측의 암을 좌우 이동시킴으로써, 충전 효율 극대화시킬 수 있는 휴대용 사용자 단말 무선충전기의 충전 효율 최대화 방법을 제공하는 데 있다.
또한, 무선충전기의 최대 충전 효율에 도달하거나, 사용자 단말의 사용자가 인식된 경우 사용자 단말을 보기 편하도록 가로 모드로 배열시킴으로써, 사용자의 편의를 도모할 수 있는 휴대용 사용자 단말 무선충전기의 충전 효율 최대화 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 휴대용 사용자 단말 무선충전기의 충전 효율 최대화 방법은 (a) 사용자 단말이 무선충전기에 거치되는 단계; (b) 제어기가 무선충전 코일에 공급되는 전력량의 변화를 감지하는 단계; (c) 상기 제어기가 상기 감지된 전력량이 상기 사용자 단말에 최대 충전 효율을 공급하게 되는 위치를 탐색하는 단계; 및 (d) 상기 최대 충전 효율을 공급하게 되는 위치가 탐색된 시점에, 상기 제어기가 엑추에이터의 구동에 의해 이동하던 상기 무선충전 코일을 상기 탐색된 위치에서 정지시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 휴대용 사용자 단말 무선충전기의 충전 효율 최대화 방법은 상기 (a) 단계 이전에, 상기 제어기가 상기 무선 충전기 내의 무선충전 코일에 발생되는 자기장의 변화가 최대일 때의 상기 제1 및 제2 암의 좌표를 상기 기준 좌표로 미리 설정하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 휴대용 사용자 단말 무선충전기의 충전 효율 최대화 방법은 (a) 사용자 단말이 무선충전기에 거치되는 단계; (b) 제어기가 무선충전 코일에 공급되는 전력량의 변화를 감지하는 단계; (c) 상기 제어기가 상기 감지된 전력량이 상기 사용자 단말에 최대 충전 효율을 공급하게 되는 위치를 탐색하는 단계; 및 (d) 상기 최대 충전 효율을 공급하게 되는 위치가 탐색된 시점에, 상기 제어기가 엑추에이터의 구동에 의해 이동하던 상기 무선충전 코일을 상기 탐색된 위치에서 정지시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 휴대용 사용자 단말 무선충전기의 충전 효율 최대화 방법의 상기 (c) 단계는 상기 제어기가 상기 엑추에이터를 구동하여 상기 무선충전 코일을 상하 이동, 좌우 이동 또는 지그재그형, 나선형, 타원형 중 어느 하나 이상의 패턴으로 랜덤 이동시키는 동작이 포함되는 것을 특징으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 휴대용 사용자 단말 무선충전기의 충전 효율 최대화 방법의 상기 (c) 단계에서, 상기 최대 충전 효율값을 찾는 방법에는 (1) 상기 제어기가 상기 사용자 단말의 충전 강도 또는 전력 공급량에 대한 충전 효율 그래프를 생성하여 시간 경과 대비 최대 기울기를 가지는 구간을 찾는 방법; (2) 상기 제어기가 미분기를 통해 충전 효율치 미분값의 충전 효율 그래디언트 값을 계산하는 방법; (3) 상기 제어기가 사용자 단말 기종별로 기 설정되어, 메모리 또는 펌웨어에 저장되어 있는 충전 효율 기준값과 비교하는 방법; 및 (4) 상기 제어기가 구동모터에 걸리는 부하에 기반한 치우침 정도를 판별하는 방법; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 휴대용 사용자 단말 무선충전기의 충전 효율 최대화 방법의 상기 (1) 방법은 (1-1) 상기 제어기가 일정 시간 단위마다 상기 최대 충전 효율값의 변화에 대한 추세선을 생성하는 단계; 및 (1-2) 상기 제어기가 상기 생성되는 추세선을 실시간으로 모니터링하여 충전 효율값의 변화 정도에 따라 복수개의 충전 모드로 변경하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 휴대용 사용자 단말 무선충전기의 충전 효율 최대화 방법의 상기 (1-2) 단계는 상기 무선충전 코일의 랜덤 이동 또는 상기 무선충전기의 제1 및 제2 암의 좌우 이동을 통하여 상기 사용자 단말을 이동시켜 상기 최대 충전 효율을 나타내는 위치를 저전압을 사용하여 탐색하는 테스트 모드; 상기 제어기가 상기 최대 충전 효율을 나타내는 위치를 탐색하다가 상기 최대 충전 효율을 나타내는 위치에 도달하게 되는 시점에, 공급 전압을 고전압으로 변경시키는 급속 충전 모드; 및 상기 최대 충전 효율을 나타내는 위치에 도달하여 상기 사용자 단말의 충전이 완료된 후, 상기 제어기가 공급 전압을 중전압으로 변경시키는 안전 충전 모드; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 휴대용 사용자 단말 무선충전기의 충전 효율 최대화 방법의 상기 (2) 방법은 (2-1) 상기 제어기가 사용자 단말 기종별로 최소한의 충전 효율치 미분값의 제1 문턱값과, 상기 제1 문턱값보다 큰 제2 문턱값을 미리 설정하는 단계; 및 (2-2) 상기 제어기가 상기 계산되는 충전 효율치 미분값을 실시간으로 모니터링하여 상기 충전 효율 그래디언트 값의 변화 정도에 따라 복수개의 충전 모드로 변경하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 휴대용 사용자 단말 무선충전기의 충전 효율 최대화 방법의 상기 (2-2) 단계는 상기 충전 효율치 미분값의 변화가 상기 제1 문턱값 및 상기 제2 문턱값 사이인 상태로서, 저전압을 사용하는 테스트 모드; 상기 충전 효율치 미분값의 변화가 상기 제2 문턱값보다 큰 상태로서, 상기 제어기가 공급 전압을 고전압으로 변경시키는 급속 충전 모드; 및 상기 충전 효율치 미분값의 변화가 상기 제1 문턱값보다 작은 상태로서 상기 제어기가 공급 전압을 중전압으로 변경시키는 안전 충전 모드; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 휴대용 사용자 단말 무선충전기의 충전 효율 최대화 방법은 사용자 단말이 무선충전기에 거치되는 단계; 제어기가 제1암 및 제2암의 좌표 정보를 감지하여, 해당 사용자 단말의 기 설정된 상기 제1암 및 제2암의 좌표 또는 좌표 범위 내인지 여부를 판단하는 단계; 상기 제어기가 최대 충전 효율을 갖는 무선충전 코일 위치를 판별하여, 해당 사용자 단말의 기 설정된 최대 충전 효율 위치인지 여부를 판단하는 단계; 기 설정된 상기 좌표 또는 상기 좌표 범위 내이고, 상기 기 설정된 최대 충전 효율 위치로 판단된 경우, 상기 제어기가 상기 거치된 사용자 단말을 해당 사용자 단말인 것으로 판별하는 단계; 기 설정된 사용자의 선호에 따라 가로 상태 또는 세로 상태가 되도록 상기 거치된 사용자 단말을 회전시키는 단계; 및 상기 제어기가 엑추에이터를 구동하여 무선충전 코일을 상기 기 설정된 최대 충전 효율 위치로 이동시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 의할 경우, 사용자 단말의 다양한 기종 및 내장된 무선 충전 코일의 다양한 배열 형태에 따라 상이한 최대 충전 효율을 공급하는 위치에 맞도록 유연성 있게 무선 충전 거치대에 거치되어, 사용자 단말의 무선 충전 효율이 최대화될 수 있다.
또한, 최대 충전 효율값의 변화가 실시간으로 모니터링되어 필요에 따라 복수개의 충전 모드로 변경됨으로써, 소모되는 전력의 효율성이 향상되고, 내부 회로에 과부하로 인한 과전류 및 과열 현상이 미연에 방지된다.
또한, 사용자 단말의 사용자가 정확하게 인식되어 기종별로 맞춤형 무선 충전됨으로써, 사용자 단말의 충전 효율이 맞춤형으로 향상되게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 사용자 단말 무선충전기의 충전 효율 최대화 방법을 구현하기 위한 무선충전기의 내부 블록도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 휴대용 사용자 단말 무선충전기의 충전 효율 최대화 방법의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 도 2에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 충전 효율 최대화 방법의 동작을 설명하기 위한 무선충전기의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 휴대용 사용자 단말 무선충전기의 충전 효율 최대화 방법의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 도 4에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 따른 충전 효율 최대화 방법의 동작을 설명하기 위한 무선충전기의 평면도이다.
도 6은 도 4에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 따른 충전 효율 최대화 방법의 시간의 경과 대비 최대 충전 효율값의 변화에 대한 그래프이다.
도 7은 도 4에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 따른 충전 효율 최대화 방법의 시간의 경과 대비 충전 효율치 미분값의 변화에 대한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 휴대용 사용자 단말 무선충전기의 충전 효율 최대화 방법의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성요소와 다른 구성요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들어, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있으며, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 발명에서 사용자 단말은 스마트폰, 태블릿 PC 등과 같은 휴대용 사용자 단말을 의미할 수 있고, 자기유도 방식으로 충전이 가능한 배터리를 내장하는 것으로 가정한다.
본 발명에서 무선 충전 거치대는 차량뿐 아니라 가정, 사무실, 작업실 등의 소정의 위치에 부착될 수 있다.
본 발명에서 제어기는 프로세서(Processor), 컨트롤러(controller), 마이크로 컨트롤러(microcontroller), 마이크로 프로세서(microprocessor), 마이크로 컴퓨터(microcomputer) 등으로서, 무선충전기의 각 구성요소들의 유기적인 동작을 전반적으로 제어하고, 각종 판단 및 연산을 수행하는 구성요소를 의미하며, 하드웨어(hardware) 또는 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 사용자 단말 무선충전기의 충전 효율 최대화 방법을 구현하기 위한 무선충전기의 내부 블록도로서, 제어기(110), 제1 및 제2 암(120, 130), 엑추에이터(140) 및 무선충전 코일(150)을 포함한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 휴대용 사용자 단말 무선충전기의 충전 효율 최대화 방법의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 도 2에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 충전 효율 최대화 방법의 동작을 설명하기 위한 무선충전기의 평면도로서, 제1 및 제2 암(120, 130)을 포함한다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 휴대용 단말기 무선충전기의 충전 효율 최대화 방법의 동작을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 사용자 단말이 무선충전기에 거치되면(S110), 제어기(110)가 무선충전기의 제1 및 제2 암(arm)(120, 130)의 부하 증가를 감지한다(S120).
감지된 부하 증가가 동일할 때까지 제어기(110)가 엑추에이터(140)를 구동하여 제1 및 제2 암(120, 130)을 무선충전기의 중심축 방향으로 이동시킨다(S130).
제어기(110)가 제1 및 제2 암(120, 130)의 좌표를 탐지하고(S140), 탐지된 제1 및 제2 암(120, 130)의 좌표가 기 설정된 기준 좌표가 되도록 제어기(110)가 엑추에이터(140)를 구동하여 제1 및 제2 암(120, 130)을 좌우로 시프팅시킨다(S150).
도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 휴대용 단말기 무선충전기의 충전 효율 최대화 방법의 유기적인 동작을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 무선 충전기 내의 무선충전 코일(150)에 전류가 흐르면 자기유도 현상에 의해 자기장이 발생되고, 제어기(110)는 자기장의 변화가 가장 클 때의 제1 및 제2 암(120, 130), 즉 좌우측 암의 기준 좌표를 미리 설정한다.
사용자 단말이 무선충전기에 거치되면, 제어기(110)가 무선충전기의 부하 발생 여부 또는 증가를 감지한다.
무선충전기의 좌우측 암에 동일한 부하를 감지할 때까지 제어기(110)가 엑추에이터(140)를 구동하여 좌우측 암을 중심축 방향으로 이동시킨다.
제어기(110)가 좌우측 암의 좌표를 탐지하여, 좌우측 암의 좌표가 기 설정된 기준 좌표가 되도록 제어기(110)가 엑추에이터(140)를 구동하여 좌우측 암을 좌우로 미세하게 시프팅시킨다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 휴대용 사용자 단말 무선충전기의 충전 효율 최대화 방법의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 도 4에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 따른 충전 효율 최대화 방법의 동작을 설명하기 위한 무선충전기의 평면도로서, 제1 및 제2 암(120, 130)과 무선충전 코일(150)을 포함한다.
도 6은 도 4에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 따른 충전 효율 최대화 방법의 시간의 경과 대비 최대 충전 효율값의 변화에 대한 그래프이다.
도 7은 도 4에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 따른 충전 효율 최대화 방법의 시간의 경과 대비 충전 효율치 미분값의 변화에 대한 그래프이다.
도 1, 도 4 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 휴대용 단말기 무선충전기의 충전 효율 최대화 방법의 동작을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.
사용자 단말이 무선충전기에 거치되면(S210), 제어기(110)가 무선충전 코일(150)에 공급되는 전력량의 변화를 감지한다(S220).
제어기(110)가 감지된 전력량이 사용자 단말에 최대 충전 효율을 공급하게 되는 위치를 탐색한다(S230).
최대 충전 효율을 공급하게 되는 위치가 탐색된 시점에, 제어기(110)가 엑추에이터(140)의 구동에 의해 이동하던 무선충전 코일(150)을 탐색된 위치에서 정지시킨다(S240).
도 1, 도 4 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 휴대용 단말기 무선충전기의 충전 효율 최대화 방법의 유기적인 동작을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
사용자 단말이 무선충전기에 거치되면, 제어기(110)가 엑추에이터(140)를 구동하여 무선충전기 내의 무선충전 코일(150)을 미세 이동시켜, 최대 충전 효율값을 가지는 위치를 판단한다.
즉, 제어기(110)가 무선충전 코일(150)에 공급되는 전력량의 변화를 감지하여, 감지된 전력량이 사용자 단말에 최대 충전 효율을 공급하게 되는 위치를 탐색한다.
이때, 최대 충전 효율을 공급하게 되는 위치는 무선 충전기 내의 무선충전 코일(150)에서 자기유도 현상에 의해 발생되는 자기장의 변화 중에서 변화가 가장 클 때 무선충전 코일(150)의 위치를 의미한다.
예를 들어, 무선충전 코일(150)이 상부로 이동할 때 자기장의 변화가 증가하면 무선충전 코일(150)을 계속 상방으로 이동시키고, 하부로 이동할 때 자기장의 변화가 증가하면 무선충전 코일(150)을 계속 하방으로 이동시키다가 자기장의 변화가 가장 큰 시점에서의 무선충전 코일(150)의 위치가 최대 충전 효율을 공급하는 위치가 된다.
최대 충전 효율을 공급하는 위치가 탐색되는 과정에는, 제어기(110)가 엑추에이터(140)를 구동하여 무선충전 코일(150)을 상하 이동, 좌우 이동 또는 지그재그형, 나선형, 타원형과 같은 다양한 패턴으로 랜덤 이동을 시키는 동작이 포함된다.
최대 충전 효율을 공급하게 되는 위치가 탐색되는 시점에, 제어기(110)가 엑추에이터(140)의 구동에 의해 이동하던 무선충전 코일(150)을 탐색된 최대 충전 효율 공급 위치에서 정지시킨다.
한편, 제어기(110)가 최대 충전 효율값(global maxima)을 찾는 방법으로는 (1) 사용자 단말의 충전 강도나 전력 공급량 등에 대한 충전 효율 그래프를 생성하여 시간 경과 대비 최대 기울기를 가지는 구간을 찾는 방법, (2)미분기 등을 통해 충전 효율치 미분값 등의 충전 효율 그래디언트(gradient) 값을 계산하는 방법이 있다.
또한, (3)사용자 단말 기종별로 기 설정되어 메모리 또는 펌웨어에 저장되어 있는 충전 효율 기준값과 비교하는 방법, (4)구동모터에 걸리는 부하에 기반한 치우침 정도를 판별하는 방법이 있다.
이 중에서 상기 (1) 방법과 상기 (2) 방법은 충전 모드를 3가지로 변경하여 충전 효율을 최대화함과 동시에, 회로의 과부하로 인한 과전류 및 과열 현상을 방지하고 절전 효과를 향상시킬 수 있다.
도 6은 제어기(110)가 시간의 경과에 따라 최대 충전 효율값의 변화에 대한 추세를 분석하여 기울기의 크기로 표시한 그래프로서, 상기 (1) 방법에 사용된다.
제어기(110)는 일정 시간 단위마다 최대 충전 효율값의 변화에 대한 추세선을 생성하고, 이를 실시간으로 모니터링하여 필요에 따라 3가지의 충전 모드로 변경할 수 있다.
여기에서 추세선이란, 제어기(110)가 최대 충전 효율값을 찾는 과정에서, 시간의 경과에 따라 최대 충전 효율값의 변화의 추세를 직선의 기울기로 나타낸 것으로, 기울기가 클수록 충전 효율값이 큰 상태임을 의미한다.
예를 들어, 도 6을 참조하면, 시간의 경과에 따라 저전압, 고전압 및 중전압의 전력 공급량이 나타나는 구간이 발생한다.
저전압 구간(0~t1)의 경우, 충전 효율값의 변화가 중간 상태인 테스트 모드 구간이다.
즉, 무선충전 코일(150)의 랜덤 이동 또는 좌우측 암의 좌우 이동을 통하여 사용자 단말을 이동시켜 최대 충전 효율을 나타내는 정확한 위치를 탐색하는 데는 그렇게 큰 전압이 필요하지 않으므로 저전압을 사용하여 소모되는 전력을 최소화시킨다.
또한, 고전압 구간(t1~t2)의 경우, 충전 효율값의 변화가 가장 큰 상태인 급속 충전 모드 구간이다.
즉, 제어기(110)가 최대 충전 효율을 나타내는 위치를 탐색하다가 충전 효율이 가장 높은 위치에 도달하게 되면 공급 전압을 고전압으로 변경시킴으로써, 충전 효율을 최대화시킨다.
또한, 중전압 구간(t2~t3)의 경우, 충전 효율값의 변화가 중간 상태인 안전 충전 모드 구간이다.
즉, 충전 효율이 가장 높은 위치에 도달하여 사용자 단말의 충전이 완료된 후에는, 그 위치를 벗어나게 하고 제어기(110)가 공급 전압을 중전압으로 변경시킴으로써, 충전은 계속하되 내부 회로에 과부하로 인한 과전류 및 과열 현상이 발생하지 않도록 미연에 방지한다.
도 7은 제어기(110)가 시간의 경과에 따라 충전 효율치 미분값을 기 설정된 문턱값과 비교하여 충전 모드로 변경하기 위한 그래프로서, 상기 (2) 방법에 사용된다.
먼저, 제어기(110)는 사용자 단말 기종별로 최소한의 충전 효율치 미분값의 제1 문턱값(TH1)과 이보다 큰 제2 문턱값(TH2)을 미리 설정한다.
예를 들어, 도 7을 참조하면, 시간의 경과에 따라 충전 효율의 점진적인 변화에 의한 저전압, 고전압 및 중전압의 전력 공급량이 나타나는 구간이 발생한다.
중전압 구간(0~T1)의 경우, 충전 효율치 미분값의 변화가 제1 문턱값(TH1) 및 제2 문턱값(TH2) 사이로서, 변화 정도가 작은 상태인 테스트 모드 구간이다.
즉, 도 6에 도시된 고전압 구간(0~t1)과 동일하게, 제어기(110)가 공급 전압을 저전압으로 변경시킴으로써, 절전 효과를 향상시킨다.
고전압 구간(T1~T2)의 경우, 충전 효율치 미분값의 변화가 제2 문턱값(TH2)보다 큰 상태인 급속 충전 모드 구간이다.
즉, 도 6에 도시된 고전압 구간(t1~t2)과 동일하게, 제어기(110)가 공급 전압을 고전압으로 변경시킴으로써, 충전 효율을 최대화시킨다.
저전압 구간(T2~T3)의 경우, 충전 효율치 미분값의 변화가 제1 문턱값(TH1)보다 작지만, 변화 정도가 중간 상태인 안전 충전 모드 구간이다.
즉, 도 6에 도시된 중전압 구간(t2~t3)과 동일하게, 제어기(110)가 공급 전압을 중전압으로 변경시킴으로써, 충전은 계속하되 내부 회로에 과부하로 인한 과전류 및 과열 현상이 발생하지 않도록 미연에 방지한다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 휴대용 사용자 단말 무선충전기의 충전 효율 최대화 방법의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 1 및 도 8을 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 휴대용 단말기 무선충전기의 충전 효율 최대화 방법의 동작을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.
사용자 단말이 무선충전기에 거치되면(S310), 제어기(110)가 제1암 및 제2암의 좌표 정보를 감지한다(S320).
제어기(110)가 해당 사용자 단말의 기 설정된 제1암 및 제2암의 좌표 또는 좌표 범위 내인지 여부를 판단한다(S330).
만일, 긍정적으로 판단된 경우 제어기(110)가 최대 충전 효율을 갖는 무선충전 코일(150) 위치를 판별하고(S340), 부정적으로 판단된 경우 단계(S320)로 회귀하여 이후 동작을 반복한다.
제어기(110)가 해당 사용자 단말의 기 설정된 최대 충전 효율 위치인지 여부를 판단한다(S350).
만일, 긍정적으로 판단된 경우 제어기(110)가 거치된 사용자 단말을 해당 사용자 단말인 것으로 판별하고(S360), 부정적으로 판단된 경우 단계(S320)로 회귀하여 이후 동작을 반복한다.
기 설정된 사용자의 선호에 따라 가로 상태 또는 세로 상태가 되도록 제어기(110)가 거치된 사용자 단말을 회전시킨다(S370).
제어기(110)가 엑추에이터(140)를 구동하여 무선충전 코일(150)을 기 설정된 최대 충전 효율 위치로 이동시킨다(S380).
도 1 및 도 8을 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 휴대용 단말기 무선충전기의 충전 효율 최대화 방법의 유기적인 동작을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 제3 실시예에서는 먼저 제어기(110)가 사용자 단말의 사용자를 인식한 후에, 기종별로 맞춤형 충전함으로써, 사용자 단말의 충전 효율을 맞춤형으로 최대화시킨다.
즉, 사용자 단말이 무선충전기에 거치되면, 제어기(110)가 제1암 및 제2암의 좌표 정보를 감지하여, 해당 사용자 단말의 기 설정된 제1암 및 제2암의 좌표인지 여부를 판단한다.
또한, 최대 충전 효율을 갖는 무선충전 코일(150) 위치를 판별하여, 해당 사용자 단말의 기 설정된 최대 충전 효율 위치인지 여부를 판단한다.
만일, 기 설정된 제1암 및 제2암의 좌표이고, 기 설정된 최대 충전 효율 위치로 판단된 경우, 제어기(110)는 해당 사용자 단말인 것으로 판별하여, 기 설정된 사용자의 선호에 따라 가로 상태 또는 세로 상태가 되도록 사용자 단말을 회전시킨다.
또한, 기 설정된 제1암 및 제2암의 좌표와 정확하게 일치하지는 않지만 기설정된 좌표 범위 내로 판단된 경우에도, 제어기(110)는 해당 사용자 단말인 것으로 판별한다.
이때, 제어기(110)는 엑추에이터(140)를 구동하여 무선충전 코일(150)을 최대 충전 효율이 나타나는 기 설정된 최대 충전 효율 위치로 이동시킨다.
이와 같이, 본 발명은 무선충전기 내부의 무선충전 코일을 랜덤하게 이동하여 사용자 단말의 기종마다 각기 상이한 무선 충전 코일과 정배열시키고, 양측의 암을 좌우 이동시킴으로써, 충전 효율 극대화시킬 수 있는 휴대용 사용자 단말 무선충전기의 충전 효율 최대화 방법을 제공한다.
또한, 무선충전기의 최대 충전 효율에 도달하거나, 사용자 단말의 사용자가 인식된 경우 사용자 단말을 보기 편하도록 가로 모드로 배열시킴으로써, 사용자의 편의를 도모할 수 있는 휴대용 사용자 단말 무선충전기의 충전 효율 최대화 방법을 제공한다.
이를 통하여, 본 발명은 사용자 단말의 다양한 기종 및 내장된 무선 충전 코일의 다양한 배열 형태에 따라 상이한 최대 충전 효율을 공급하는 위치에 맞도록 유연성 있게 무선 충전 거치대에 거치되어, 사용자 단말의 무선 충전 효율이 최대화될 수 있다.
또한, 최대 충전 효율값의 변화가 실시간으로 모니터링되어 필요에 따라 복수개의 충전 모드로 변경됨으로써, 소모되는 전력의 효율성이 향상되고, 내부 회로에 과부하로 인한 과전류 및 과열 현상이 미연에 방지된다.
또한, 사용자 단말의 사용자가 정확하게 인식되어 기종별로 맞춤형 무선 충전됨으로써, 사용자 단말의 충전 효율이 맞춤형으로 향상되게 된다.
본 발명의 실시예와 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어로 직접 구현되거나, 하드웨어에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로 구현되거나, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터 판독가능 기록매체에 상주할 수도 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
110: 제어기
120, 130: 제1 및 제2 암
140: 엑추에이터
150: 무선충전 코일

Claims (10)

  1. (a) 사용자 단말이 무선충전기에 거치되는 단계;
    (b) 제어기가 상기 무선충전기의 제1 및 제2 암에 발생한 부하를 감지하는 단계;
    (c) 상기 감지된 부하가 동일할 때까지 상기 제어기가 엑추에이터를 구동하여 상기 제1 및 제2 암을 상기 무선충전기의 중심축 방향으로 이동시키는 단계;
    (d) 상기 제어기가 상기 제1 및 제2 암의 좌표를 탐지하는 단계; 및
    (e) 상기 탐지된 상기 제1 및 제2 암의 좌표가 기 설정된 기준 좌표가 되도록 상기 제어기가 상기 엑추에이터를 구동하여 상기 제1 및 제2 암을 좌우로 시프팅시키는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    휴대용 사용자 단말 무선충전기의 충전 효율 최대화 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 (a) 단계 이전에,
    상기 제어기가 상기 무선 충전기 내의 무선충전 코일에 발생되는 자기장의 변화가 최대일 때의 상기 제1 및 제2 암의 좌표를 상기 기준 좌표로 미리 설정하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    휴대용 사용자 단말 무선충전기의 충전 효율 최대화 방법.
  3. (a) 사용자 단말이 무선충전기에 거치되는 단계;
    (b) 제어기가 무선충전 코일에 공급되는 전력량의 변화를 감지하는 단계;
    (c) 상기 제어기가 상기 감지된 전력량이 상기 사용자 단말에 최대 충전 효율을 공급하게 되는 위치를 탐색하는 단계; 및
    (d) 상기 최대 충전 효율을 공급하게 되는 위치가 탐색된 시점에, 상기 제어기가 엑추에이터의 구동에 의해 이동하던 상기 무선충전 코일을 상기 탐색된 위치에서 정지시키는 단계;
    를 포함하고,
    상기 (c) 단계에서,
    상기 최대 충전 효율값을 찾는 방법은
    (1) 상기 제어기가 상기 사용자 단말의 충전 강도 또는 전력 공급량에 대한 충전 효율 그래프를 생성하여 시간 경과 대비 최대 기울기를 가지는 구간을 찾는 방법;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    휴대용 사용자 단말 무선충전기의 충전 효율 최대화 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 (c) 단계는
    상기 제어기가 상기 엑추에이터를 구동하여 상기 무선충전 코일을 상하 이동, 좌우 이동 또는 지그재그형, 나선형, 타원형 중 어느 하나 이상의 패턴으로 랜덤 이동시키는 동작이 포함되는 것을 특징으로 하는,
    휴대용 사용자 단말 무선충전기의 충전 효율 최대화 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서,
    상기 최대 충전 효율값을 찾는 방법에는
    (2) 상기 제어기가 미분기를 통해 충전 효율치 미분값의 충전 효율 그래디언트 값을 계산하는 방법;
    (3) 상기 제어기가 사용자 단말 기종별로 기 설정되어, 메모리 또는 펌웨어에 저장되어 있는 충전 효율 기준값과 비교하는 방법; 및
    (4) 상기 제어기가 구동모터에 걸리는 부하에 기반한 치우침 정도를 판별하는 방법;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    휴대용 사용자 단말 무선충전기의 충전 효율 최대화 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 (1) 방법은
    (1-1) 상기 제어기가 일정 시간 단위마다 상기 최대 충전 효율값의 변화에 대한 추세선을 생성하는 단계; 및
    (1-2) 상기 제어기가 상기 생성되는 추세선을 실시간으로 모니터링하여 충전 효율값의 변화 정도에 따라 복수개의 충전 모드로 변경하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    휴대용 사용자 단말 무선충전기의 충전 효율 최대화 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 (1-2) 단계는
    상기 무선충전 코일의 랜덤 이동 또는 상기 무선충전기의 제1 및 제2 암의 좌우 이동을 통하여 상기 사용자 단말을 이동시켜 상기 최대 충전 효율을 나타내는 위치를 저전압을 사용하여 탐색하는 테스트 모드;
    상기 제어기가 상기 최대 충전 효율을 나타내는 위치를 탐색하다가 상기 최대 충전 효율을 나타내는 위치에 도달하게 되는 시점에, 공급 전압을 고전압으로 변경시키는 급속 충전 모드; 및
    상기 최대 충전 효율을 나타내는 위치에 도달하여 상기 사용자 단말의 충전이 완료된 후, 상기 제어기가 공급 전압을 중전압으로 변경시키는 안전 충전 모드;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    휴대용 사용자 단말 무선충전기의 충전 효율 최대화 방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 (2) 방법은
    (2-1) 상기 제어기가 사용자 단말 기종별로 최소한의 충전 효율치 미분값의 제1 문턱값과, 상기 제1 문턱값보다 큰 제2 문턱값을 미리 설정하는 단계; 및
    (2-2) 상기 제어기가 상기 계산되는 충전 효율치 미분값을 실시간으로 모니터링하여 상기 충전 효율 그래디언트 값의 변화 정도에 따라 복수개의 충전 모드로 변경하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    휴대용 사용자 단말 무선충전기의 충전 효율 최대화 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 (2-2) 단계는
    상기 충전 효율치 미분값의 변화가 상기 제1 문턱값 및 상기 제2 문턱값 사이인 상태로서, 저전압을 사용하는 테스트 모드;
    상기 충전 효율치 미분값의 변화가 상기 제2 문턱값보다 큰 상태로서, 상기 제어기가 공급 전압을 고전압으로 변경시키는 급속 충전 모드; 및
    상기 충전 효율치 미분값의 변화가 상기 제1 문턱값보다 작은 상태로서 상기 제어기가 공급 전압을 중전압으로 변경시키는 안전 충전 모드;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    휴대용 사용자 단말 무선충전기의 충전 효율 최대화 방법.
  10. 사용자 단말이 무선충전기에 거치되는 단계;
    제어기가 제1암 및 제2암의 좌표 정보를 감지하여, 해당 사용자 단말의 기 설정된 상기 제1암 및 제2암의 좌표 또는 좌표 범위 내인지 여부를 판단하는 단계;
    상기 제어기가 최대 충전 효율을 갖는 무선충전 코일 위치를 판별하여, 해당 사용자 단말의 기 설정된 최대 충전 효율 위치인지 여부를 판단하는 단계;
    기 설정된 상기 좌표 또는 상기 좌표 범위 내이고, 상기 기 설정된 최대 충전 효율 위치로 판단된 경우, 상기 제어기가 상기 거치된 사용자 단말을 해당 사용자 단말인 것으로 판별하는 단계;
    기 설정된 사용자의 선호에 따라 가로 상태 또는 세로 상태가 되도록 상기 거치된 사용자 단말을 회전시키는 단계; 및
    상기 제어기가 엑추에이터를 구동하여 무선충전 코일을 상기 기 설정된 최대 충전 효율 위치로 이동시키는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    휴대용 사용자 단말 무선충전기의 충전 효율 최대화 방법.
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