KR20070015264A - 충전전력 공급장치, 충전 장치, 배터리 장치, 무접점 충전 시스템 및 무접점 충전 방법 - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (40)
- 유도 결합을 위한 2차 코일, 데이터를 무선 송신하기 위한 무선송신모듈, 배터리의 충전상태를 조절하는 충전제어회로 및 재충전 가능한 배터리를 포함하는 배터리장치와 무접점으로 결합되는 장치로서,상기 2차 코일에 충전 전력을 유도하는 1차 코일;상기 무선송신모듈로부터 충전상태정보를 수신하기 위한 무선수신모듈;상기 1, 2차 코일 사이의 전력 신호와 상기 무선 송,수신 모듈 사이의 통신 신호가 서로 시간적으로 중첩되지 않도록 상기 1차 코일을 구동하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 충전전력 공급장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 충전 전력은 상용 주파수 이상의 교류 전압을 펄스폭 변조한 전력 펄스열인 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 통신 신호는 상기 전력 펄스의 폴링 타임(Falling time)에 동기되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 구동 수단은상기 충전상태정보를 분석하여 1차 코일을 구동할 전력 펄스의 폭을 조절하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 4 항에 있어서,상기 충전상태정보에는 배터리의 충전 전압, 충전 전류 뿐만 아니라 충전시작신호가 포함되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 4 항에 있어서,상용 교류 전압을 직류로 변환하기 위한 정류기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 6 항에 있어서, 상기 구동수단은상기 정류기로부터의 직류 전압을 이용하여 상용 주파수(60Hz) 이상의 교류 전압을 생성하는 전압변환수단;상기 교류 전압을 이용하여 1차 코일에 인가할 펄스폭 변조 신호를 생성하기 위한 펄스폭 변조기;상기 충전상태정보를 분석하고, 이 분석 결과에 근거하여 상기 펄스폭 변조기를 제어하기 위한 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 무선수신모듈은상기 무선송신모듈로부터 충전상태신호를 수신하기 위한 안테나와;상기 충전상태신호로부터 충전상태정보를 복원하기 위한 복조기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 8 항에 있어서,상기 안테나가 상기 1차 코일을 둘러싸도록 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 상용 교류전압을 이용하여 상용 주파수 이상의 교류 전압 펄스를 생성하는 충전전력 공급장치로부터 무접점으로 전력을 공급받고, 이 전력을 이용하여 재충전 가능한 배터리를 충전하는 장치로서,상기 충전전력 공급장치의 1차 코일과 자기적으로 결합되어 상기 교류 전압 펄스에 대응하는 유도 기전력 펄스를 생성하는 2차 코일;이 유도 기전력 펄스에 근거하여 배터리를 충전시킬 정전압과 정전류를 생성하는 충전제어회로;상기 유도 기전력 펄스의 폴링 타임(falling time)을 체크하여 폴링이 감지되면, 배터리의 충전상태정보와 같은 피드백 응답 신호를 상기 충전전력 공급장치에 무선으로 피드백하는 피드백 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 충전장치.
- 제 10 항에 있어서,배터리의 충전 상태를 모니터링하여 충전상태정보를 생성하고, 이를 상기 메모리에 저장하는 모니터링회로;상기 충전상태정보와 배터리 사양정보를 저장하는 메모리;상기 충전상태정보에 근거하여 피드백 응답 신호를 생성하고, 이를 상기 충전전력 공급장치에 무선으로 전송하는 무선송신모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 10 항에 있어서,상기 충전상태정보는 배터리의 충전 전압, 충전 전류를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 11 항에 있어서, 상기 피드백 제어수단은폴링 검출시에 상기 메모리에 충전상태정보가 존재하지 않는 경우, 충전 전력의 공급을 요청하는 충전시작신호를 생성하고, 이를 피드백 응답신호로 상기 무선송신모듈에 전달하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 10 항에 있어서, 상기 무선송신모듈은상기 피드백 응답신호를 변조하기 위한 변조기와,상기 변조된 피드백 응답신호를 송신하기 위한 안테나로 이루어지는 것을 특 징으로 하는 장치.
- 제 14 항에 있어서,상기 안테나가 상기 2차 코일을 둘러싸고 있는 것을 특징으로 하는 장치.
- 상용 교류전원을 이용하여 상용 주파수 이상의 펄스폭 변조 신호를 생성하는 전력공급장치로부터 무접점으로 충전 전력을 공급받는 배터리 장치로서,재충전 가능한 배터리;상기 전력공급장치의 1차 코일과 자기적으로 결합되어 상기 펄스폭 변조 신호에 대응하는 유도 기전력 펄스를 생성하는 2차 코일;상기 유도 기전력에 근거하여 배터리를 충전시킬 정전압과 정전류를 생성하고, 이를 이용하여 상기 배터리를 충전하는 충전제어회로;상기 유도 기전력 펄스의 폴링 타임(falling time)을 검출하는 폴링 검출기;배터리의 충전상태정보와 배터리 사양정보를 저장하는 메모리;상기 배터리의 충전 상태를 모니터링하여 충전상태정보를 생성하고, 이를 상기 메모리에 저장하는 모니터링회로;상기 충전상태정보를 변조하여 피드백 응답신호를 생성하고, 이를 상기 전력공급장치에 무선으로 전송하는 무선송신모듈;상기 폴링 타임을 검출하면, 상기 메모리로부터 충전 상태정보를 읽어들이고, 이 충전상태정보를 상기 무선송신모듈에 전달하는 피드백 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 장치.
- 제 16 항에 있어서,상기 배터리를 과충전이나 과전류로부터 보호하기 위한 보호회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 장치.
- 제 16 항에 있어서,상기 충전상태정보에는 배터리의 충전 전압, 충전 전류가 포함되는 것을 특징으로 하는 배터리 장치.
- 제 16 항에 있어서, 상기 피드백 제어기는상기 메모리에 충전상태정보가 존재하지 않는 경우, 충전 전력의 공급을 요청하는 충전시작신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 배터리 장치.
- 제 16 항에 있어서,상기 2차 코일에 의해 생성되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 정류기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 장치.
- 제 16 항에 있어서, 상기 무선송신모듈은상기 피드백 응답신호를 변조하기 위한 변조기와,상기 변조된 피드백 응답신호를 송신하기 위한 안테나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 21 항에 있어서,상기 안테나가 상기 2차 코일을 둘러싸고 있는 것을 특징으로 하는 장치.
- 1차 코일과 무선수신모듈을 포함하는 제 1 충전 유닛과, 이 1차 코일과 자기적으로 결합되는 2차 코일과 무선송신모듈을 포함하는 제 2 충전 유닛 및 이 제 2 충전 유닛으로부터 충전 전압을 제공받는 배터리로 이루어지는 무접점 충전 시스템에서의 배터리 충전방법으로서,(A) 폭 W1을 갖는 전력 펄스열을 1차 코일에 인가하는 것에 의해 대응하는 자계를 외부로 방사하는 단계;(B) 상기 제 1 코일과 제 2 코일이 자기적으로 결합되었음을 확인하는 충전시작신호를 상기 제 2 충전유닛으로부터 무선으로 응답받는 단계;(C) 상기 충전시작신호에 따라 적어도 상기 W1 보다 큰 펄스폭(W2)을 갖는 충전 전력 펄스열을 생성하고, 이를 1차 코일에 인가하는 것에 의해 2차 코일에 대응하는 유도 기전력 펄스를 생성하는 단계;(D) 상기 유도 기전력 펄스를 이용하여 상기 배터리를 충전하는 단계;(E) 상기 배터리의 충전상태정보를 제 2 충전유닛으로부터 피드백 받는 단 계;(F) 상기 충전상태정보에 근거하여 상기 충전 전력 펄스의 펄스폭을 조절하는 단계를 포함하고;상기 제 2 충전유닛으로부터의 무선 피드백 신호는 상기 유도 기전력 펄스의 폴링 타임(falling time)에 동기되어 있는 것을 특징으로 하는 무접점 충전방법.
- 제 23 항에 있어서, 상기 (F)단계에서상기 충전상태정보를 분석한 결과 배터리가 만 충전된 경우, 상기 1차 코일에 인가되는 전력 펄스열의 펄스폭(W3)을 상기 W2 보다 작고 상기 W1 보다 크거나 같게 조절하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 24 항에 있어서,상기 펄스폭 W3가 상기 W1과 동일한 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 23 항에 있어서, 상기 (B)단계는 다시상기 제 1 코일과 제 2 코일이 자기적으로 결합됨에 따라 제 2 코일로부터 유도 기전력 펄스가 생성되는 단계;상기 유도 기전력 펄스의 폴링 타임(falling time)을 체크하여 메모리로부터 충전상태정보를 읽어들이는 단계;상기 메모리에 충전상태정보가 기록되어 있지 않은 경우, 초기 충전으로 판단하여 초기충전신호를 생성하는 단계;상기 초기충전신호를 무선송신모듈을 경유하여 제 1 충전유닛의 무선수신모듈로 전송하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 23 항에 있어서,상기 전력 펄스열은 상용 주파수 이상의 고주파 교류 전압을 펄스폭 변조하여 생성하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 23 항에 있어서,상기 충전상태정보는 적어도 배터리의 충전 전압값 또는 충전 전류값을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 23 항에 있어서, 상기 (A)단계는 다시상용 교류 전압을 직류로 정류하는 단계;정류된 직류를 이용하여 상용 주파수 이상의 교류 전압을 생성하는 단계;상기 교류 전압을 펄스폭 변조하여 폭 W1을 갖는 전력 펄스열을 생성하는 단계;상기 전력 펄스열을 1차 코일에 인가하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 23 항에 있어서, 상기 (D)단계는 다시상기 유도 기전력(교류 전압)을 직류로 정류하는 단계;정류된 직류 전압을 이용하여 배터리에 충전할 일정한 레벨의 정전압과 정전류를 생성하는 단계;배터리 전압이 일정 수준에 도달할때까지 정전류 모드로 배터리를 충전하고, 일정 수준 이상의 전압에 도달하면, 충전 전류의 양을 조절하여 정전압 모드로 배터리를 충전하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 23 항에 있어서, 상기 (E)단계는 다시2차 코일로부터 유기되는 유도 기전력 펄스의 폴링 타임을 체크하는 단계;폴링 타임이 체크되면, 메모리로부터 충전상태정보를 판독하는 단계;상기 충전상태정보에 근거하여 피드백 응답신호를 생성하고, 이를 무선송신모듈을 통해 제 1 충전유닛의 무선수신모듈로 전송하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 23 항에 있어서, 상기 (F)단계는 다시충전상태정보를 분석하여, 배터리의 만충전 여부를 판단하는 단계;배터리가 만충전되지 않은 경우, 충전상태에 대응하도록 1차 코일에 인가되 는 전력 펄스의 펄스폭을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 1차 코일과 무선수신모듈을 포함하는 제 1 충전 유닛과, 이 1차 코일과 자기적으로 결합되는 2차 코일과 무선송신모듈을 포함하는 제 2 충전 유닛 및 이 제 2 충전 유닛으로부터 충전 전압을 제공받는 배터리로 이루어지는 무접점 충전 시스템에 있어서,상기 제 1 충전 유닛은상용 교류전원이 인가됨에 따라 상용 주파수 이상의 교류 전력 펄스를 생성하고, 이를 1차 코일에 인가하여 상기 2차 코일에 고주파 교류 전압 펄스를 유도하는 수단을 포함하고;상기 제 2 충전유닛은상기 2차 코일에 의해 유도되는 교류전압 펄스의 펄스간 유휴 시간을 이용하여 배터리의 충전상태정보를 상기 제 1 충전유닛에 전송하는 수단을 포함하며;이로 인해, 상기 1차 코일과 2차 코일 사이의 전력 신호와 상기 무선송신모듈과 무선수신모듈 사이의 통신 신호가 시간적으로 중첩되지 않는 것을 특징으로 하는 무접점 충전 시스템.
- 제 33 항에 있어서, 상기 전송 수단은유도 기전력 펄스의 폴링 타임(falling time)을 검출하고, 폴링 타임의 검출과 동시에 상기 배터리 충전상태정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제 34 항에 있어서, 상기 1차 충전유닛의 유도 수단은상용 교류 전원을 정류한 직류 전압에 근거하여 상용 주파수 이상의 교류 전압을 생성하는 수단과,이 상용 주파수 이상의 교류 전압을 이용하여 펄스폭 변조신호를 생성하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제 35 항에 있어서, 상기 1차 충전유닛은상기 배터리 충전상태정보를 분석하여 상기 펄스폭을 조절하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제 34 항에 있어서,상기 배터리 충전상태정보에는 배터리의 충전 전압, 충전 전류가 포함되는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제 34 항에 있어서, 상기 제 2 충전유닛은상기 2차 코일로부터 생성되는 유도 기전력 펄스의 폴링 타임을 검출하는 수단과;상기 폴링 타임의 검출에 따라 배터리 충전상태정보를 추출하고, 이 충전상태정보를 이용하여 제 1 충전유닛의 무선수신모듈에 송신할 피드백 응답신호를 생 성하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제 38 항에 있어서, 상기 제 2 충전 유닛은상기 2차 코일로부터 생성되는 유도 기전력을 직류로 정류하는 수단과;상기 정류된 직류 전압을 이용하여 배터리에 공급할 정전압 및 정전류를 생성하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제 39 항에 있어서, 상기 제 2 충전 유닛은배터리의 충전 전압과 충전 전류를 검출하는 수단과;상기 충전 전압과 충전 전류를 저장하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
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