KR20070078769A - 알에프아이디 태그를 이용한 충전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 RFID 태그를 이용한 충전장치에 관한 것으로, 종래 물리적인 접촉이 반드시 필요한 충전장치 또는 전기장을 이용한 비 접촉 충전장치는 충전기능을 가지는 별도의 충전 거치대에 피충전 대상체(이하 대상체)를 고정시켜야 하며 물리적인 전극 접촉이나, 전극의 영향권 안에 있어야 하므로 거치를 위한 노력이 필요하며, 외부에 노출된 전극이 쉽게 오염되므로 전기적인 접촉이 불안정하게 되어 제품의 안전에 대한 문제점이 있었다. 또한 이런 제품 안전성의 문제는 추후 제품의 오작동으로도 이어질 수 있는 요소가 있었다.

이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 대상체에 부착된 RFID 태그를 이용하여 충전을 실시할 수 있도록 대상체에 충전 제어부와 상기 대상체의 충전을 위해 리더기를 중앙에서 제어할 중앙컴퓨터를 두고, 전파를 송신할 리더기와 상기 대상체를 무선으로 인터페이스하여 RF통신이 가능하도록 한 통신부를 포함한 RFID 태그를 이용한 충전장치를 제공함으로써 임의의 RF통신이 제공되는 또는 가능한 환경에 접근하는 것만으로 충전이 가능하도록하여 사용자의 편의를 개선함과 대상체마다 거치대를 구입하지 않아도 되므로 경제적인 효율성을 제공하게 될 것이다. 아울러 외부 노출 단자의 제거로 인한 접촉부 고장 방지로 제품의 수명을 연장하는 효과가 있다.

RFID통신, 충전장치, 무선충전, 비접촉, 무선태그, 리더기, RFID필드

Description

알에프아이디 태그를 이용한 충전장치{Charging system by RFID Tag}

도1은 본 발명에 따른 충전 장치의 실제 활용 예시도.

도2은 RFID 태그를 이용한 충전 장치를 계략적으로 도시한 블럭도.

본 발명은 RFID 태그를 이용한 충전장치에 관한 것으로, 본 발명의 목적은 기존의 접촉식 충전 장치 또는 비접촉식 충전방식(예 광 충전, 전기장 충전, 블루투스 충전등)의 거치대에 정밀하게 고정시켜야하는 문제점과 각 대상체에 적합한 충전 거치대를 매번 구입해야하는 비경제적인 면을 해결하기 위함이다.

본 발명은 RFID 태그를 이용한 충전장치에 관한 것으로, 특히 RF통신을 지원하는 대상체를 RF통신이 제공되는 또는 가능한 환경에 접근 시키는 것만으로 충전이 가능하도록 하여 사용자의 편의를 높이고 접촉 방식의 충전 장치의 문제점을 해소할 수 있는 RFID태그를 이용한 충전장치에 관한 것이다.

배터리가 개발되면서 많은 전기적인 요소를 지닌 기기들의 사용이 증가하게 되었으며, 그 결과 현재는 많은 전자 기기에 많은 배터리가 사용되고 있다. 또한 이런 배터리들의 방전이후 재 구입의 비경제적인 요소를 해결하기 위해 2차전지가 개발되었다. 이후 전지를 활용한 제품은 더욱 증가했다. 또한 사회가 변화함에 따라 휴대성이 높은 제품들의 사용이 증가되고, 이에 사용이 일반화 됨에 따라 휴대 기기들의 시장이 확대 되었으며, 휴대성 증가와 함께 기능적인 부분에 대한 추가도 계속적으로 이루어지고 있다.

특히 많은 기능을 제어하기 위해 높은 성능의 제어기, 많은 용량의 메모리, 화려한 표시부등은 이미 일반적인 휴대기기들의 기본 조건이 되었으며, 다른 기기의 필요기능을 휴대성이 높은 기기에 추가 결합하는 형태의 개발이 일반화 되었다. 따라서 이들을 이용하여 많은 양의 정보들을 보다 편리하게 사용할 수 있게 되었고, 그 사용 빈도수도 증가하게 되었다.

이처럼 사용하는 휴대기기들의 기능적인 증가와 사용 빈도수가 증가되고 또한 휴대시간이 증가되면서 배터리의 사용이 증가되었고, 따라서 휴대기기들의 배터리 효율과 편리한 충전방법에 대한 연구와 개발이 지속적으로 이루어지고 있는 것이 사실이다.

하지만 지금까지 고안된 기술들인 광 충전, 전기장 충전, 블루투스 충전등 여전히 거치대에 고정을 해야하는 불편함을 가지고 있어 휴대기기의 휴대성을 증가시키는데 그 한계가 있었다.

또한, 이외에도 각 기기마다 알맞은 충전기기를 구입해야 하는 비경제적인 요소와 전극 접촉을 통한 충전의 경우 전극 접촉 시 발생할 수 있는 전기적인 충격, 외부 노출 전극의 손상 가능성, 노출된 전극에 이물질이 삽입되어 전기적인 충격이 발생할 위험성, 먼지나 오염에 의한 전기적 접촉 불량, 전기적 접촉성을 높이기 위한 물리적인 고정부에 의한 기기의 손상등은 비 접촉식으로 변경한 경우라도 충전 기능을 사용하기 위해서는 어쩔 수 없이 발생하는 문제점이였다.

상기한 바와 같이 종래 물리적인 전극 접촉이 반드시 필요한 충전 장치는 충전 기능을 제공하는 거치대에 대상체를 정밀하게 고정되면서 물리적인 전극 접촉이 이루어지므로 거치를 위한 노력이 필요하며, 외부에 노출된 전극이 오염되기 쉬우므로 전기적 접촉이 불안정하게 되는 문제점이 있었다. 또한 접촉을 빈번하게 실시하게 되므로 물리적인 접촉부 손상이 빈번하여 오동작이 발생하는 문제점이 있었다. 또한 각 대상체에 알맞은 충전기기를 구입해야하는 비경제적인 요소가 있었다.

상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 RFID태그를 이용하여 충전을 실시할 수 있도록 대상체에 충전 제어부와 상기 대상체의 충전을 위해 리더기를 중앙에서 제어할 중앙컴퓨터를 두고, 전파를 송신할 리더기와 상기 대상체를 무선으로 인터페이스하여 RF통신이 가능하도록 한 통신부를 포함한 RFID 태그를 이용한 충전장치를 제공함으로써 임의의 RF통신이 제공되는 또는 가능한 환경에 접근하는 것만으로 충전이 가능하도록한 충전장치를 제공하는 것에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, RF통신을 실시하며, 통신이 이루어질 때 수신되는 통신 신호에 의해 전달되는 에너지를 전류로 변환하는 RF통신부를 구비하여 충전이 이루어질 수 있는 대상체와; 상기 대상체와 통신하고자 하는 외부 기기의 통신 포트와 상기 대상체의 RF통신부를 무선으로 인터페이스하며, 통신이 이루어지는 동안 높은 에너지를 송신하는 RF통신부를 구비하여 충전 에너지를 제공하여 충전이 이루어질 수 있도록 하는 리더기와; 대상체의 RF통신부로부터 전달된 충전상태 제어와 에너지의 송신하는 RF통신부를 구비한 리더기를 제어할 중앙컴퓨터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 대상체의 RF통신부는 전지가 없는 RFID태그(positive tag)이며, 고주파(예 UHF, 2.45GHz등)를 이용한 마이크로파 방식이며, 전파를 사용해 전기적인 신호를 주고 받으며, 리더기의 RF통신부에서 발생시킨 전파를 IC태그의 안테나가 수신하고 안테나 내부 공진에 의해 전류를 발생시키는 통신부인 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명을 첨부한 실시예들의 도면들을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1은 본 발명의 실시예의 개념을 나타낸 것으로, 도시한 바와 같이 컴퓨터 및 외부 전원가 유선 연결되면서 장착될 대상체(100)와는 RF통신 방식으로 연결되는 리더기(200)와, 상기 리더기(200)와 RF통신 방식으로 연결되며, 충전 동작하는 대상체(100)를 포함한다.

상기 리더기(200)와 대상체(100)는 하나 이상의 통신방식을 구비하고 있을 수 있으며, 이들 중 하나의 방식을 이용하여 단순히 대상체(100)를 RF필드에 인접시키는 것만으로 충전이 가능하도록 한다. 상기 대상체(100)는 내부적으로 RF통신부(150)지고 있으며, 이는 리더기의 RF통신부(250)를 통해 연결됨으로서 충전이 가능해지게 된다.

상기 리더기(200)의 통신관련 부분은 컴퓨터 포트와 연결되어 물리적인 통신 방식을 변경해 주는 인터페이스라는 것에 주의한다.

따라서, 상기 대상체(100)는 효율적인 충전을 위해 상기 대상체를 어느 한 곳에 고정할 필요없이 상기 리더기(200)의 임의 위치(RF필드)에 대상체(100)를 근접시키기만 하면 되므로, 대단히 편리한 충전이 가능해진다.

또한, 무선 방식이기 때문에 전극이 노출될 염려가 없어 물리적인 손상과 전기적인 충격이 방지되어 고정의 위험이 작아지며, 고정할 필요가 없으므로 고정부에 의한 대상체의 물리적인 손상(긁힘, 물리적 지지 구조물 파손)을 방지할 수 있으며, 각 기기의 알맞은 충전기기를 구입하지 않아도 되므로 경제적이다.

본 발명의 대상체(100)와 리더기(200)에 사용되는 RF통신부에 관해 설명하면, 무선 통신 방식으로 충전을 실시할 수 있는 통신 방식으로 마이크로파를 이용한 방식을 이용한다. 마이크로파를 이용한 방식은 전파를 사용해 신호를 주고 받으며, 리더기(100)의 안테나에서 발생시키는 전파를 IC태그의 안테나가 수신하고 안테나의 내부 공진에 의해 전류를 발생시켜 충전에 필요한 전력을 얻을 수 있다. 현재 사용되는 휴대기기중 대표적인 예인 일반적인 휴대 단말기는 4V, 600mA정도의 전력이 필요한데, 이는 점차 낮아지고 있는 추세이다. 급속한 충전이 아닌 저속 충전이 이용하는 경우라면 약한 전력을 전류 충전 소자에 모아서 충전을 실시할 수 있으며, 이 경우 필요한 전압과 전류는 대단히 낮아질 수 있다는 점을 명심해야 한다. 또한 높은 에너지를 가지는 파장의 전파를 사용할 경우 보다 높은 에너지 전달을 무선 통신에 실시할 수 있을 것으로 기대한다. 이러한 송수신부는 당연하게도 에너지 전달이 아닌 신호 전달용으로도 사용할 수 있다.

언급한 방법 이외에도 에너지 전달이 가능한 다른 종류의 무선 통신 수단을 사용할 수 있다.

상기 대상체(100)가 RF필드에 인접했다는 것을 파악하여 충전 여부를 결정하기 위해서 대상체(100)에 감지 위한 프로세스를 탑재할 수 있다. 그 프로세스는 대상체(100)가 주기적으로 인터럽트 방식을 통해 규격에 맞는 데이터가 인가되는 경우를 파악할 수 있도록 하고 리더기(200)의 RF통신부(250)가 주기적이거나 지속적으로 소정의 데이터를 송출하도록 하면, 대상체(100)가 RF필드에 인접하는 경우 상기 리더기(200)로부터 소정의 데이터를 수신하게 되고, 그에 대한 응답을 상기 리더기(200)의 RF통신부(250)에 제공함으로써 상호간에 인접 여부를 알 수 있게 된다.

또한, 통신의 연결이 프로토콜 적으로 중지되었거나 통신이 소정 시간 실시되지 않을 경우 상호 상태 신호 송수신을 통해 충전을 중단 할 수 있다. 대상체(100)의 RF통신부(150)가 제공하는 신호 세기를 통해 리더기(200)가 대상체의 배터리 상태를 파악하여 중앙컴퓨터를 통해 배터리 정보를 제공할 수도 있다.

도 2는 본 발명에 따른 일 실시예의 구조를 보다 상세히 설명하는 블록도로서, 도시한 바와 같이 무선 통신방식으로 연결되는 대상체(100)와 리더기(200) 및 상기 리더기(200)와 유무선으로 연결되어 실제통신을 실시하는 컴퓨터 통신포트(300)를 나타내었다.

상기 리더기(200)의 주 목적은 컴퓨터와 같은 통신이 가능한 마스터 장비를 이용하여 대상체(100)와 통신을 실시할 수 있도록 통신 방식을 변경해 주는 역할과 함께 통신이 실시될 경우 내장된 RFID통신부(250)의 송신 수단이 높은 에너지를 송출하도록 하는 것이다. 따라서, 내장된 RF통신부(250)는 외부 통신 포트(즉, 중앙컴퓨터의 통신포트와 연결되는 부분)를 통해 송수신되는 데이터를 낮은 에너지로 송수신할 수 있으며, 이 경우 상기 RF통신부(250)는 통신제어부(22)에 의해 제어된다. 하지만, 통신이 실시되지 않거나 대상체(100)로부터 특정한 신호를 수신하였거나, 또는 상기 대상체(100)로부터 제공된 특정한 신호에 따른 마스터 장비의 제어 신호에 의해 상기 RF통신부(250)의 송신 수단에 높은 전압이 인가되면, 상기 RF통신부(250)의 송신부는 충전/통신 제어부(230)에 의해 제어된다. 상기 충전/통신 제어부(230)는 단순히 높은 전압을 인가하기 위한 스위칭 소자 일수 있으나, 통신 상태나 충전 상태를 파악하여 그에 따른 RF통신부(250) 제공 전압을 조절하는 수단일 수도 있다.

도시한 바와 같이, 상기 대상체(100)는 RF통신을 실시하는 RF통신부(150)와, 상기 RF통신부(150)를 통해 소정의 신호를 통신 프로토콜에 따라 처리하는 통신 제어부(120)와, 휴대용 전원 역할을 하는 충전 가능한 배터리(140)와, 상기 RF통신부를 통해 송수신이 중단되는 경우 내장 배터리에 대한 충전을 실시하는 충전 제어부(130)와, 상기 통신제어부(120) 및 충전제어부(130)에 대한 제어 신호를 제공하며, 통신과 충전의 경우를 상기 리더기(200)와의 통신을 통해 결정하는 주 제어부(110)로 이루어져 있다.

여기서, 상기 RF통신부(150)는 낮은 에너지의 신호값을 수신하여 데이터 수신이 가능하면서도 전술한 바와 같이 높은 에너지를 수신하여 이를 전류로 변환할 수 있는 수신수단을 구비해야 한다.

따라서, 상기 충전 제어부(130)는 주 제어부(110)의 제어 신호 혹은 상기 RF통신부(150)의 수신수단의 수신 에너지 세기에 의해 상기 RF통신부(150)의 수신 수단을 통해 얻어지는 전류를 전압으로 변환하여 상기 배터리(140)에 충전을 실시한다. 따라서, 상기 충전 제어부(130)는 간단한 스위칭 소자일 수 있으며, 근거리 통신부(150)에 의해 생성되는 전류가 낮은 경우 이를 저장하여 소정 레벨 이상의 전력으로 변환한 후 이를 이용하여 배터리(140)를 충전하는 수단들로 이루어질 수도 있다. 이러한 저전력을 이용한 배터리 충전 기술은 다양한 응용회로들이 공개되어 있으므로 당 업자는 용이하게 이들 중 하나를 적용할 수 있다.

또한, 상기 배터리(140)의 경우 낮은 전력으로 충전을 실시할 수 있는 고효율 2차전지가 개발됨에 따라 점차 낮은 전력으로도 빠르게 충전이 될 수 있을 것이다.

상기한 바와 같이 본 발명은 RFID태그를 이용한 충전 장치는 대상체의 RF통신부를 이용하여 충전을 실시할 수 있도록 대상체에 충전제어부를 두고, 대상체를 무선 통신으로 인터페이스하여 충전이 가능하도록 구성한 리더기를 제공함으로써 상기 리더기의 임의의 위치(RF필드)에 대상체를 위치시키는 것만으로 충전을 실시할 수 있어 사용자의 편의를 개선함과 아울러 외부 노출 단자의 제거로 인한 접촉부 고장 방지로 제품 수명을 연장하는 효과가 있다. 또한 하나의 리더기는 동시에 여러개의 RFID태그에 전파를 보낼 수 있고, 동시에 대상체의 값을 받을 수 있어 여러 기기의 충전을 동시에 시행할 수 있으며, 또한 대상체의 충전지 상태도 동시에 확인이 가능하다. 그리고 각 기기마다 알맞은 충전기를 추가적으로 구매하지 않아도 되며, 기존의 2차전지에 RFID태그를 이용한 충전 장치의 모듈만을 설치하면 기존 제품의 충전도 가능하므로 경제적인 면에서도 큰 장점을 제공할 것이다.

Claims (6)

1. RFID태그를 이용하여 통신이 이루어지며, 통신을 통해 수신되는 통신 신호에 의해 전달되는 에너지를 전류로 변환하는 RF통신부를 구비하여 충전을 실시하는 대상체와; 상기 대상체와 통신하고 하는 외부 기기의 통신 포트와 상기 대상체의 RF통신부를 무선으로 인터페이스하며, 충전시 높은 에너지를 가지는 신호를 송신하는 RF통신부를 구비하여 충전 에너지를 제공하며 대상체의 각종 상태값을 수신할 수 있는 리더기를 포함하는 것을 특징으로 하는 RFID태그를 이용한 충전장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 대상체의 RF통신부는 전지가 없는 RFID태그(positive tag)이며, 고주파(예 UHF, 2.45GHz등)를 이용한 마이크로파 방식이며, 전파를 사용해 전기적인 신호를 주고 받으며, 리더기의 RF통신부에서 발생시킨 전파를 IC태그의 안테나가 수신하고 안테나 내부 공진에 의해 전류를 발생시키는 통신부인 것을 특징으로는 RFID태그를 이용한 충전장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 대상체의 RF통신부는 주기적이거나 인터럽트 방식으로 충전 시도를 확인하며, 상기 리더기의 RF통신부는 주기적이거나 항상 소정의 인식용 신호를 송출하도록 하여 상기 대상체가 RF필드에 인접했음을 인식할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 RFID태그를 이용한 충전장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 대상체의 RF통신을 지원하며, 높은 에너지 신호를 인가받아 이를 전류로 변환하는 RF통신부와; 상기 RF통신부를 통해 송수신되는 통신 신호를 처리하는 통신 제어부와; 상기 RF통신부를 통한 데이터 송수신이 중단되는 경우 내장 배터리에 대한 충전을 중지하는 충전제어부와; 상기 통신 제어부 및 충전 제어부에 대한 제어 신호를 제공하며, 충전여부를 상기 리더기와의 통신을 통해 결정하는 주 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 RFID태그를 이용한 충전장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 리더기는 외부 통신 포트를 통해 송수신되는 데이터를 상기 대상체의 RF통신부와 인터페이스하며 충전시 높은 에너지를 상기 대상체의 RF통신부에 제공하는 리더기의 RF통신부와; 상기 RFID통신부를 통해 송수신되는 통신 신호를 처리하는 통신 제어부와; 상기 통신부가 통신 상태 혹은 충전 상태를 파악하여 관리하는 충전/통신 제어 부를 포함하는 것을 특징으로 하는 RFID태그를 이용한 충전장치.
6. 제 1항에 있어서, 상기 대상체의 RF통신부와 리더기 RF통신부의 통신을 통해 상기 리더기의 RF통신부를 통해 수신된 대상체의 배터리 상태를 상기 리더기와 외부기기를 연결한 통신 포트를 이용하여 배터리 상태 정보를 사용자에게 알려주는 것을 특징으로 하는 RFID태그를 이용한 충전장치.

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