KR20100067749A - Non-contact multi-charging station of wireless power transmision with double pt-pcb core layer having plural planar spiral core structure - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 멀티무접점충전스테이션에 관한 것으로, 보다 상세하게는 휴대용 장치에 유도자기장을 이용하여 전력신호를 전송하는 멀티무접점충전스테이션의 1차측코어가 피씨비베이스에 평먼 나선형 코어 구조로 되는 파워트랜스피씨비코어로 구비되기 때문에 형태가 단순하여 무접점 충전기에 장착하기가 용이하여 적용성이 향상되도록 하는 평면나선형 코어구조의 파워트랜스피씨비코어가 복층으로 구비된 멀티무접점충전스테이션에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-contact charging station, and more particularly, a power transformer in which a primary side core of a multi-contact charging station for transmitting a power signal by using an induction magnetic field to a portable device has a flat core spiral core structure on a PCB base. The present invention relates to a multi-contact charging station having multiple layers of a power transmission PC core having a planar spiral core structure, which has a simple shape and is easy to be mounted on a contactless charger to improve applicability.
일반적으로 휴대폰, PDA, PMP, DMB단말기, MP3 또는 노트북과 같은 휴대용 장치들은 이동하면서 사용하기 때문에 일반 가정 전원을 직접 꽂아서 전원을 공급받을 수 없어, 일회용 배터리를 장착하거나 충방전이 가능한 배터리가 장착되는 것 이다.In general, mobile devices such as mobile phones, PDAs, PMPs, DMB terminals, MP3s, and laptops are used while moving, so they cannot be powered by directly plugging in general home power. will be.
그러나 이러한 휴대용 장치의 배터리에 전기를 충전시키기 위한 충전기는 일반전원으로부터 전기를 공급받아 배터리에 전원공급선 및 전원공급단자를 통하여 배터리팩에 전원을 공급하는 단자공급방식이 이용되고 있다. 하지만 이처럼 단자공급방식으로 전원을 공급하면, 충전기와 배터리가 서로 결합되거나 분리될 경우, 양측의 단자들이 서로 다른 전위차를 가지고 있어서 단자부분에서 순간방전현상이 발생된다. 이로써 양측 단자들에는 점점 이물질이 쌓이게 되며, 이로 인해서 화재가 발생할 우려도 있는 것이다. 또한 단자가 공기에 직접 노출되기 때문에 습기 또는 먼지가 묻어 자연 방전될 수 있는 등, 충전기 및 배터리의 수명과 성능을 저하시키는 문제점이 있다.However, the charger for charging the battery of the portable device is a terminal supply method is used to supply power to the battery pack through a power supply line and a power supply terminal to receive electricity from the general power source. However, when the power is supplied by the terminal supply method, when the charger and the battery are coupled or separated from each other, the terminals on both sides have different potentials, and thus a momentary discharge phenomenon occurs in the terminal portion. As a result, foreign materials gradually accumulate on both terminals, which may cause a fire. In addition, the terminal is directly exposed to the air, such as moisture or dust may be naturally discharged, there is a problem that decreases the life and performance of the charger and battery.
이러한 단자공급방식의 문제점을 해결하기 위하여, 무접점 충전기가 개발된 것이다. 이와 같은 종래기술에 따른 무접점 충전기는 무접점충전기의 1차코일의 상부로, 충전하고자 하는 배터리가 내재된 단말기을 위치시키면, 배터리의 2차코일에 의하여 충전이 된다. 즉 1차코일에서 발생되는 자기장에 의해 2차코일에서는 유도기전력이 발생되는 것으로, 이처럼 유도되는 전기를 충전하게 되는 것이다.In order to solve the problem of the terminal supply method, a contactless charger has been developed. Such a contactless charger according to the prior art is located on top of the primary coil of the contactless charger, the terminal is embedded with the battery to be charged, it is charged by the secondary coil of the battery. That is, induced electromotive force is generated in the secondary coil by the magnetic field generated by the primary coil, thereby charging the induced electricity.
그러나 이러한 종래의 무접점 충전기는 단지 휴대용 단말기에 전력을 공급할 뿐, 다른 이용이 한정되어 있어 실용성에 제한이 있는 것이다.However, these conventional contactless chargers only supply power to the portable terminal, and other uses are limited, thereby limiting practicality.
또한 1차코일에서 발생되는 자기장에 대하여 금속이 놓이게 되면 자장의 변화로 인하여 1차코일에 전력손실이 상당하여 무접점충전기가 파손될 수 있는 등의 문제점이 있는 것이다. 또한 2차측코일 및 배터리팩 회로에 과전류가 흐르게 되면 발열현상이 일어나 결국 배터리팩이 과열로 인한 폭발사고가 발생할 우려가 있다.In addition, if a metal is placed on the magnetic field generated from the primary coil, there is a problem that the contactless charger may be damaged due to a considerable power loss due to the change of the magnetic field. In addition, if an overcurrent flows in the secondary side coil and the battery pack circuit, a heat generation phenomenon may occur and eventually an explosion accident due to the overheating of the battery pack may occur.
나아가 기존에 무접점 충전기에서는 여러 가닥의 전선을 꼬와서 만든 리쯔코어를 이용하기 때문에, 전체 충전기의 크기가 커져서, 충전기의 크기도 커질 뿐만 아니라 구조적으로도 복잡해지고 제조하기도 난해한 단점이 있다. 뿐만 아니라 다양한 형태로 형성하기가 곤란하여 이용에 한계가 있다.Furthermore, in the conventional solid-state charger, since the Litzcore is made by twisting several strands of wires, the size of the entire charger is increased, which increases the size of the charger and also makes it complicated in structure and difficult to manufacture. In addition, it is difficult to form in various forms, there is a limit to use.
상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 본 발명은 휴대용 장치에 유도자기장을 이용하여 전력신호를 전송하는 멀티무접점충전스테이션의 1차측코어가 피씨비베이스에 평먼 나선형 코어 구조로 되는 파워트랜스피씨비코어로 구비되기 때문에 형태가 단순하여 무접점 충전기에 장착하기가 용이하여 적용성이 향상되도록 하는 목적이 있다.The present invention for solving the above problems is provided with a power transmission PC core that the primary side core of the multi-contact point charging station for transmitting a power signal by using an induction magnetic field to a portable device in a flat core spiral core structure Because of the simplicity of the form is easy to install in a contactless charger is intended to improve the applicability.
또한 리쯔코어가 아닌 얇은 두께의 파워트랜스피씨비코어로 되기 때문에 단일층으로 뿐만 아니라 복층으로 구비되어 휴대용 장치가 어느 위치로 이동되어도 항상 충전작동이 이뤄지도록 하여 안정적으로 충전되도록 하는 목적이 있다.In addition, since it is not a ritz core but a thin thickness of the power transmission PC core, it is provided not only in a single layer but also in multiple layers, so that the charging operation is always performed even when the portable device is moved to any position so that it can be stably charged.
특히 얇은 두께의 파워트랜스피씨비코어를 다수개로 하여 1차측코어를 형성하기 때문에 하나의 코어에서 다른 코어로 휴대용 장치가 이동되는 경우에 전력전송 제어 알고리즘을 통하여 전력전송이 안정적으로 이뤄지도록 하여 전력 전송 효율이 향상되도록 하는 목적이 있다.In particular, since the primary side core is formed by a plurality of thin power transformer BC cores, the power transmission efficiency is made stable through the power transmission control algorithm when the portable device is moved from one core to another core. The purpose is to make this improvement.
또한 충전스테이션 위에 놓인 배터리팩이나 휴대용 장치가 요동으로 움직여도 안정적으로 충전되도록 하는 목적이 있다.In addition, the purpose of the battery pack or the portable device placed on the charging station to be charged stably even if the movement.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 평면나선형 코어구조의 파워트랜스피씨비코어가 복층으로 구비된 멀티무접점충전스테이션은, 무접점전력수 신장치(50) 측으로 충전전력 및 데이터 전송용 유도자기장이 발신되도록 하는 멀티무접점충전스테이션(10)에 있어서, 상기 무접점충전스테이션(10)은 내부에 전력전송 및 데이터 송수신을 위한 컨트롤부(11)와, 상기 컨트롤부(11)와 전기적으로 연결되어 유도자기장이 발신되도록 하며 상부로 상기 무접점전력수신장치(50)가 놓여지는 스테이션부(30)가 포함되어 구비되며, 상기 스테이션부(30)는 유도자기장이 발신되도록 하는 1차측코어부(31)가 구비되고, 상기 1차측코어부(31)는 피씨비베이스(32)에 유도패턴코어(33)가 구비되어, 상기 피씨비베이스(32)가 상기 스테이션부(30)에 체결되도록 구비되며, 상기 유도패턴코어(33)는 평면나선형의 코어구조(PSCS, Planar Spiral Core Structure)로 하는 파워트랜스피씨비코어(PT-PCB Core, Power Transmission - Printed Circuit Board Core)로 구비되는 것을 특징으로 하는 평면나선형 코어구조의 파워트랜스피씨비코어로 구비되고, 상기 1차측코어부(31)의 유도패턴코어(33)는 피씨비베이스(32)의 상부로 다수의 코어로 되는 저부코어레이어(331)가 구비되고, 저부코어레이어(331) 상부의 간격패널(321) 상부로 다수의 코어로 되는 상부코어레이어(332)가 구비되며, 상기 저부코어레이어(331)와 상기 상부코어레이어(332)는 서로 교차되어 위치되어 구비되는 것을 특징으로 한다.Multi-contact charging station equipped with a multi-layered power transformer PC core of the planar spiral core structure according to the present invention for achieving the above object, induction for charging power and data transmission to the contactless
이에 상기 1차측코어부(31)의 유도패턴코어(33)는, 평면의 원형나선코어 형태의 원형코어구조, 평면의 타원형나선코어 형태의 타원형코어구조, 평면의 삼각형나선코어 형태의 삼각형코어구조, 평면의 사각형나선코어 형태의 사각형코어구조, 평면의 오각형나선코어 형태의 오각형코어구조, 평면의 육각형나선코어 형태의 육각형코어구조, 평면의 다각형나선코어 형태의 다각형코어구조 중 어느 한 형태의 평면나선코어구조 등으로 구비될 수 있다.Accordingly, the
그리고 상기 1차측코어부(31)는 상기 유도패턴코어(33)의 아래측으로 차폐부(34)가 구비되고, 상기 차폐부(34)는 차폐패널부(341), 차폐메쉬부(342), 금속박막부(343)로 형성되어 구비될 수 있다.The primary
또한 전원이 공급되도록 하기 위한 전원공급부(13); 상기 전원공급부(13)의 전원이 1차측코어부(31)의 저부코어레이어(331), 상부코어레이어(332)로 공급되도록 하기 위한 공진형컨버터(14); 컨트롤부(10)의 제어에 의하여 상기 공진컨버터(14)로 발진신호를 전송하기 위한 프리드라이버(15); 상기 공진컨버터(14)가 작동되도록 제어하기 위한 컨트롤부(11); 데이터가 저장되는 스테이션메모리부(12); 상기 1차측코어부(31)의 저부코어레이어(331), 상부코어레이어(332)와 연결되어 무접점전력수신장치(50)로부터 전송되는 신호를 분별하는 ID신호검출부(19)가 포함되어 구비되고, 상기 공진형컨버터(14)에는 상기 저부코어레이어(331)가 구비되는 에이블럭(A Block)의 다수 코어들에 전력신호를 전송하는 저부공진형컨버터(141)과, 상기 상부코어레이어(332)가 구비되는 비블럭(B Block)의 다수 코어들에 전력신호를 전송하는 상부공진형컨버터(142)가 구비되고, 상기 프리드라이버(15)에는 상기 컨트롤부(11)의 제어신호를 전송받아 상기 저부공진형컨버터(141)로 신호를 전송하 는 저부프리드라이버(151)와, 상기 상부공진형컨버터(142)로 신호를 전송하는 상부프리드라이버(152)가 구비되며, 상기 저부공진형컨버터(141)와 연결되어 상기 저부코어레이어(331)의 다수 코어들에 개별적으로 전력신호를 인가하는 다수의 저부스위칭부(211)가 구비되고, 상기 상부공진형컨버터(142)와 연결되어 상기 상부코어레이어(332)의 다수 코어들에 개별적으로 전력신호를 인가하는 다수의 상부스위칭부(212)가 구비되며, 상기 컨트롤부(11)의 제어에 의하여 상기 저부스위칭부(211), 상기 상부스위칭부(212)가 스위칭작동되도록 하는 스테이트컨트롤블럭(22)가 구비될 수 있다.In addition, a
나아가 본 발명에 따른 평면나선형 코어구조의 파워트랜스피씨비코어가 복층형으로 구비된 멀티무접점충전스테이션의 제어방법은,Furthermore, a control method of a multi-contact charging station having a planar spiral core structure power transmission PC core having a multilayer structure,
컨트롤부(11)의 제어에 의하여 1차측코어부(31)의 다수의 코어를 통하여 무접점전력수신장치(50) 측으로 고유ID 신호를 요청하는 스텐바이단계(S01);A standby step (S01) of requesting a unique ID signal to the
상기 스텐바이단계에서 상기 무접점전력수신장치(50)로부터 고유ID 신호가 개별 코어들을 통하여 전송되어 ID신호검출부(19)에서 신호처리하는 ID신호검출단계(S02);An ID signal detection step (S02) of transmitting a unique ID signal from the contactless power receiving device (50) through the individual cores in the standby step to perform signal processing on the ID signal detection unit (19);
상기 ID신호검출부(19)에서 검출된 신호가 컨트롤부(11)에 전송되고, 검출된 신호가 저부코어레이어(331), 상부코어레이어(332)의 다수 코어 중 어느 코어로부터 감지된 신호인지 판별하는 위치판별단계(S03);The signal detected by the ID
상기 위치판별단계(S03)에 의하여 판별되는 해당 코어 측으로 스위칭 작동되 도록 하는 스위칭신호를 스테이트컨트롤블럭(22) 측으로 전송하는 스위칭제어신호전송단계(S04);A switching control signal transmission step (S04) of transmitting a switching signal to a state control block (22) to cause the switching operation to the corresponding core side determined by the position discriminating step (S03);
상기 스위칭제어신호전송단계(S04)와 함께 프리드라이버(15) 측으로 전력전송제어신호를 전송하여 공진형컨버터(14)에서 다수의 저부스위치부(211), 상부스위치부(212) 측으로 전력이 인가되도록 하여, 스위치온 된 해당 코어에서 전력을 인가받아 유도자기장이 발신되도록 하는 무접점전력전송단계(S05)가 포함되어 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition to the switching control signal transmission step (S04), the power transmission control signal is transmitted to the
상기와 같이 구비되는 본 발명은 휴대용 장치에 유도자기장을 이용하여 전력신호를 전송하는 멀티무접점충전스테이션의 1차측코어가 피씨비베이스에 평먼 나선형 코어 구조로 되는 파워트랜스피씨비코어로 구비되기 때문에 형태가 단순하여 무접점 충전기에 장착하기가 용이하여 적용성이 향상되도록 하는 탁월한 효과가 있다.The present invention provided as described above has a form because the primary side core of the multi-contact point charging station for transmitting a power signal by using an induction magnetic field to a portable device is provided with a power transmission PC core having a plain-man helical core structure on the PC base Simple and easy to install in a contactless charger has an excellent effect to improve the applicability.
또한 리쯔코어가 아닌 얇은 두께의 파워트랜스피씨비코어로 되기 때문에 단일층으로 뿐만 아니라 복층으로 구비되어 휴대용 장치가 어느 위치로 이동되어도 항상 충전작동이 이뤄지도록 하여 안정적으로 충전되도록 하는 장점이 있다.In addition, since it is not a litz core but a thin thickness of the power transmission PC core, it is provided not only as a single layer but also as a plurality of layers, so that the charging operation is always performed regardless of the location where the portable device is moved to have a stable charging.
특히 얇은 두께의 파워트랜스피씨비코어를 다수개로 하여 1차측코어를 형성하기 때문에 하나의 코어에서 다른 코어로 휴대용 장치가 이동되는 경우에 전력전송 제어 알고리즘을 통하여 전력전송이 안정적으로 이뤄지도록 하여 전력 전송 효 율이 향상되도록 하는 탁월한 효과가 있다.In particular, since the primary side core is formed by using a plurality of thin power transformer PC cores, when the portable device is moved from one core to another core, the power transmission control algorithm makes the power transmission stable through the power transmission control algorithm. There is an excellent effect of improving the rate.
또한 충전스테이션 위에 놓인 배터리팩이나 휴대용 장치가 요동으로 움직여도 안정적으로 충전되도록 하는 장점이 있다.In addition, there is an advantage that the battery pack or the portable device placed on the charging station to be charged stably even if the swinging.
이하 첨부되는 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 멀티무접점충전스테이션에 대한 제어구성도, 도 2는 본 발명에 따른 멀티무접점충전스테이션의 1차측코어부에 대한 개략적인 층구성 예시도, 도 3은 본 발명에 따른 멀티무접점충전스테이션의 스테이션부에 대한 개략적인 예시도, 도 4는 본 발명에 따른 멀티무접점충전스테이션의 개별 코어에 대한 일 실시 예시 사진으로, 멀티무접점충전스테이션의 1차측코어부가 복층의 코어 배열로 구비되는 것을 도시하고 있다.1 is a control configuration diagram for a multi-contact charging station according to the present invention, Figure 2 is a schematic layer configuration example of the primary side core portion of a multi-contact charging station according to the present invention, Figure 3 4 is a schematic illustration of a station part of a multi-contact charging station according to the present invention. FIG. 4 is an exemplary photograph of an individual core of a multi-contact charging station according to the present invention. It is shown to be provided in the core arrangement of.
도 5는 본 발명에 따른 멀티무접점전력충전스테이션의 전력전송 제어구성도, 도 6은 본 발명에 따른 멀티무접점전력충전스테이션에 대한 전력전송 제어순서도, 도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 멀티무접점전력충전스테이션에 대한 전력전송 제어흐름도, 도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 멀티무접점전력충전스테이션에 대한 전력전송에 따른 효율그래프, 그리고 도 11은 본 발명에 따른 무접점전력충전스테이션에 무접점전력수신장치가 위치된 상태에 대한 실시예시도가 각각 도시된 것이다.5 is a power transmission control configuration diagram of a multi-contact power charging station according to the present invention, Figure 6 is a power transmission control flow chart for a multi-contact power charging station according to the present invention, Figures 7 and 8 according to the
즉 본 발명에 따른 평면나선형 코어구조의 파워트랜스피씨비코어가 복층으로 구비된 멀티무접점충전스테이션(10)은 도 1 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 휴대용 장치(M)에 전원을 공급하기 위하여 배터리팩 등으로 구비될 수 있는 무접점전력수신장치(50) 측으로 전력을 전송하기 위한 장치이다. 특히 멀티무접점충전스테이션(10)에서 발신되는 유도자기장에 대하여, 무접점전력수신장치(50)의 2차측코어부(51)에서 유도자기장에 의한 전력신호를 전송받아 전원이 충전되도록 구비되는 것이다.That is, the
이와 같이 구비된 멀티무접점충전스테이션(10)의 세부구성을 살펴보면 다음과 같다. 즉 도 1에서와 같이, 상기 멀티무접점충전스테이션(10)은 내부에 전력전송 및 데이터 송수신을 위한 컨트롤부(11)와, 상기 컨트롤부(11)와 전기적으로 연결되어 유도자기장이 발신되도록 하며 상부로 상기 무접점전력수신장치(50)가 놓여지는 스테이션부(30)가 구비되며, 상기 스테이션부(30)는 유도자기장이 발신되도록 하는 1차측코어부(31)가 구비되는 것이다.Looking at the detailed configuration of the
또한 이와 같이 멀티무접점충전스테이션(10)의 각 부재에 전원을 공급하고 1차측코어부(31)에서 유도자기장이 발신되도록 하기 위하여 전원을 공급하기 위한 전원공급부(13)가 구비된다.In addition, a
그리고 상기 전원공급부(13)의 전원이 1차측코어부(31)의 저부코어레이어(331), 상부코어레이어(332) 측으로 공급되도록 하기 위한 공진형컨버터(14), 컨트롤부(10)의 제어에 의하여 상기 공진컨버터(14)로 발진신호를 전송하기 위한 프리드라이버(15) 등이 함께 구비되어, 상기 공진컨버터(14)가 작동되도록 제어하기 위한 컨트롤부(11)의 제어에 의하여 작동되게 된다. 그리고 이러한 처리에 대한 데 이터는 데이터가 저장되는 스테이션메모리부(12)에 저장되게 된다.And the control of the
또한 1차측코어부(31)와 연결되어, 상기 무접점전력수신장치(50)로부터 전송되는 신호를 처리하여 상기 컨트롤부(11)로 전송하는 ID신호검출부(19)이 구비되는 것이다.In addition, an ID
그리고 상기 멀티무접점충전스테이션(10)의 무접점충전케이스(미도시됨)에는 전방으로 전원 온/오프스위치, 신호입력을 위한 입력패널이 구비되고, 상기 무접점충전 플레이트 및 상기 무접점전력수신장치(50)에서의 충전상태를 표시하기 위한 엘씨디패널 및 충전상태엘이디 등의 표시부(101)가 구비될 수 있다.And the contactless charging case (not shown) of the
그리하여 무접점전력전송장치(10)의 충전 플레이트에는 휴대폰, PDA, PMP, DMB단말기, MP3, UMPC 또는 노트북과 같은 휴대용 장치(M) 또는 휴대용 장치에 탈부착이 가능한 배터리팩(즉 탈부착되어 각각 충전가능하게 이용될 수 있는 배터리팩을 세미이너팩이라 한다) 등으로 구비될 수 있는 무접점전력수신장치(50)가 놓여지는 것이고, 이에 무접점전력수신장치(50)가 놓여지면 멀티무접점충전스테이션(10)은 이를 감지하여 충전작동을 하게 되는 것이다.Thus, the charging plate of the contactless
그리고 이러한 멀티무접점충전스테이션(10) 전원공급부(13)의 전원은, 컴퓨터(C)의 USB포트의 전원, AC adapter, Cigar Jack 등으로부터 입력되는 전원이 공급될 수도 있을 것이다.The power of the
또한 충전 과정 중 멀티무접점충전스테이션(10)의 온도를 검출하는 온도검출부(18)를 구비하여, 온도검출부(18)에서 검출되는 온도에 따라 과열되는 경우에는 충전작동이 정지될 수 있고, 멀티무접점충전스테이션(10) 전체적으로 과열되는 경 우에는 전체 시스템의 작동이 일시 정지되도록 구성될 수도 있다.In addition, the charging process is provided with a
나아가 전원공급부(13), 프리드라이버(15), 공진형컨버터(14) 또는 ID신호검출부(19) 등과 연결되어 각각 전류의 흐름을 감시하도록 전류검출부(17) 등과 같은 전류센싱부재가 함께 구비될 수 있으며, 이러한 전류센싱부재에 의하여 해당 부재들이 과전류, 과전압 상태로 되면 충전 작동을 정지하거나 시스템의 작동을 정지하도록 하고, 이에 대한 신호를 발신하도록 구성될 수 있다. 물론 전류검출부(17)를 통하여 무접점전력수신장치(50)로부터 전송되는 신호를 검출하도록 구비될 수도 있을 것이다.Furthermore, a current sensing member such as a
이와 같이 구비되는 멀티무접점충전스테이션(10)으로부터 유도자기장이 발신되어짐에, 이러한 유도자기장으로 인하여 유도전력이 발생되어 이를 충전하도록 하고 휴대용 장치로 전원이 공급되도록 하는 무접점전력수신장치(50)에 대한 일 실시예에 따른 세부구성을 살펴보면 다음과 같다.Since the induction magnetic field is transmitted from the
즉 도 1에서와 같이 멀티무접점충전스테이션(10)에서 발신되는 유도자기장을 수신받은 상기 무접점전력수신장치(50)에서는 2차측코어부(51)에서 유도전류가 발생되고, 이러한 유도전류에 의한 전력은 배터리셀(53)에 충전되는 것이다. 이처럼 발생된 전력신호는 정류되어 충전되는 것으로, 수신되는 전력의 세기를 배터리팩제어부(54)에서 감지하여 멀티무접점충전스테이션(10) 측으로 감지데이터에 대한 신호를 전송하여, 멀티무접점충전스테이션(10)에서 발신되는 유도자기장이 조절되도록 구비되는 것이다. 또한 충전되는 전력이 조절되도록 하여 안정적으로 충전되도 록 하면서, 휴대폰, PDA, PMP, DMB단말기, MP3 또는 노트북과 같은 휴대용 장치들(M)에 안정적으로 전원을 공급하게 되는 것이다. 특히 이러한 무접점전력수신장치(50)는 휴대용 장치들과 별체로 분리구성되어, 휴대용장치들에 장착되거나 분리가 가능하도록 하는 배터리팩 또는 커버가 있는 세미배터리팩 등으로 구비될 수도 있을 것이다. 또한 휴대용장치들의 케이스 내에 장착되어, 휴대용장치(M)들의 전원공급부와 직결되도록 일체형으로 구비될 수도 있을 것이다.That is, in the contactless
이를 위한 무접점전력수신장치(50)에는 상기 2차측코어부(51)와 연결되어 유도전류를 정류하는 정류부블럭(52)(Rectifier block)이 구비되고, 상기 2차측코어부(51)에 의해 송수신되는 데이터를 처리하는 배터리팩제어부(54)가 구비되는 것이다.The
그리고 상기 배터리팩제어부(54)의 제어에 의하여 상기 정류부블럭(52)으로부터 공급되는 전력이 배터리셀(53)에 충전되도록 하는 충전회로부블럭(55)(Charger Management Block)이 구비되고, 상기 배터리셀(53)의 충전정도를 감시하고 만충전 또는 방전 상태의 신호를 상기 배터리팩제어부(54)로 전송하는 충전감시회로부블럭(56)이 포함되어 구비되는 것이다.In addition, a charging circuit block block 55 (Charger Management Block) is provided to allow the power supplied from the
따라서 배터리팩제어부(54)(Power receiver controler)에서는 정류부블럭(52)(Rectification Block), 충전회로부블럭(55), 충전감시회로부블럭(56)(Protection Control Block), 게이지블럭(57)(Fuel Gauge Control Block) 등으로 되는 무접점전력수신장치(50)의 부재들을 제어하며, 멀티무접점충전스테이션(10) 측으로 ID 데이터신호를 발신하고 충전상태를 모니터링하도록 구비되는 것 이다.Therefore, the battery pack control unit 54 (Power receiver controller) in the rectifier block 52 (Rectification Block), the charging
그리고 보호회로부블럭(56)(Protection Circuit Module block, PCM)은 상기 충전회로부블럭(55)과 상기 배터리셀(53) 사이에 구비되어 상기 배터리셀(53)에 충전되는 전류를 검출하여 상기 배터리셀(53)의 충전상태 정보를 배터리팩제어부(54)로 전송하며 배터리의 과전압, 부족전압(Under voltage), 과전류, 단락 등을 감지하게 되는 것이다.A protection circuit module block (PCM) is provided between the charging
또한 무접점전력수신장치(50)에서는 상기 2차측코어부(51)를 통하여 수신되는 전력을 감시하고, 수신되는 전력의 전압의 정도를 판별하여 안정적으로 수신되는지 판별하게 된다. 이에 수신되는 전력의 기준전압으로는 해당 무접점전력수신장치(50)의 선택 사양별로 다양하게 선택될 수 있는 것으로, 대체로 2 ~ 20V 정도로 설정될 수 있으며, 특히 일반적인 휴대용 장치에 적용되는 경우에는 대체로 5V 정도 내외로 하여 설정될 수 있는 것이다.In addition, the contactless
이처럼 수신되는 전력의 전압이 저전압으로 감지되는지, 그리고 수신되는 전력의 전압이 고전압으로 감지되는지 여부를 비교판별하게 되는 것이다. 예를 들면, 기준전압에 대해 앞에서의 예시와 같이 5V를 예로하는 경우에는 대체로 저전압 감지여부는 5V 보다 -1.5V 내지 -0.5V 정도가 감압된 정도로 감지되는 경우로 정하여 질 수 있을 것이다. 그리고 고전압의 기준이 되는 전압의 정도는 5V를 예로하면, 대체로 5V 보다 +1.5V 내지 +0.5V 정도가 승압된 정도로 감지되는 경우로 정하여질 수 있을 것이다.In this way, it is determined whether the voltage of the received power is sensed as a low voltage and whether the voltage of the received power is sensed as a high voltage. For example, when 5V is used as a reference example for the reference voltage, the low voltage detection may be generally determined as a case where -1.5V to -0.5V is sensed to a reduced pressure level than 5V. In addition, the degree of the voltage that is the reference of the high voltage may be determined as the case where the voltage of + 1.5V to + 0.5V is sensed to be increased to about 5V.
이처럼 감압 또는 승압된 기준치보다 낮거나 높은 전압으로 전력신호가 수신 되면 배터리팩제어부(54)에서는 무접점전력수신장치(50)의 고유 ID데이터신호와 함께 전압보정의 정도에 대한 전송신호를 멀티무접점충전스테이션(10) 측으로 발신하게 되는 것이다.When the power signal is received at a voltage lower or higher than the reduced or boosted reference value, the
이와 같이 구비되는 무접점전력수신장치(50) 측으로 전력전송을 위한 유도자기장이 발신되도록 하는 멀티무접점충전스테이션(10)은 전력전송이 효율적으로 이루어지도록 하는 1차측코어부(31)가 구비되는 것이다.The multi-contact
즉 상기 1차측코어부(31)는 피씨비베이스(32)에 유도패턴코어(33)가 구비되어, 상기 피씨비베이스(32)가 상기 스테이션부(30)에 체결되도록 구비되는 것이다.That is, the primary
또한 상기 유도패턴코어(33)는 평면나선형의 코어구조(PSCS, Planar Spiral Core Structure)로 하는 파워트랜스피씨비코어(PT-PCB Core, Power Transmission - Printed Circuit Board Core)로 구비되는 것이다. 즉 파워트랜스피씨비코어는 피씨피(CCL, FCCL(Flexible Copper Clad Laminated) 등이 포함되어 구비되는 피씨비)에, 단일층 또는 복수 층으로 하여 동재질로 된 평면 나선형 코어를 형성한 것이다.In addition, the
특히 이러한 상기 1차측코어부(31)의 유도패턴코어(33)는, 평면의 원형나선코어 형태의 원형코어구조, 평면의 타원형나선코어 형태의 타원형코어구조, 평면의 삼각형나선코어 형태의 삼각형코어구조, 평면의 사각형나선코어 형태의 사각형코어구조, 평면의 오각형나선코어 형태의 오각형코어구조, 평면의 육각형나선코어 형태의 육각형코어구조, 평면의 다각형나선코어 형태의 다각형코어구조 중 어느 한 형 태의 평면나선코어구조로 구비될 수 있는 것이다. 그리하여 종래에서와 같이 다수의 얇은 전선을 꼬아서 코어를 만든 리쯔코어에서는 많은 작업공정이 필요하게 되고, 뿐만 아니라 많은 양의 전선이 소요되는 것이 문제점이었다. 그러나 본 발명에서와 같이 파워트랜스피씨비코어로 되는 평면나선형의 코어구조로 하여 1차측코어부(31)의 유도패턴코어(33)를 형성하기 때문에, 피씨비베이스(32) 상에 형성하여 제조과정이 간단하여 쉽게 제조가 가능할 뿐만 아니라, 제조된 1차측코어부(31)를 스테이션부(30)에 용이하게 설치할 수 있는 등의 장점이 있는 것이다.In particular, the
이와 같이 다양한 형태의 평면 나선형 코어구조로 이루어지는 파워트랜스피씨비코어(PT-PCB Core)인 유도패턴코어(33)는 피씨비베이스(32) 상에, 단일 층의 평면 나선형 코어구조를 갖도록 이루어질 수도 있을 것이다. 또한 도 2에서와 같이 유도패턴코어(33)가 상부측의 상부코어레이어(332)와 함께 저부코어레이어(331)로 하는 복층구조로 되는 등, 다수의 평면 코어 층구조를 갖도록 구비될 수도 있을 것이다. 따라서 소형 휴대용장치에 적용되기 위한 충전스테이션으로 구비되는 경우에는 단일층의 평면코어구조로 갖게 될 수 있을 것이다. 반면 많은 전력이 소요되어야 하는 대형의 휴대용 장치에 충전하거나 또는 도 11과 같이 다수의 휴대용 장치를 하나의 스테이션부(30)에 놓여서 충전하기 위해서 다수의 층구조로 하는 평면 코어 층 구조를 갖게 되어 전력수신율이 더욱 양호하도록 구비될 수 있을 것이다.As described above, the
이에 상기 1차측코어부(31)의 유도패턴코어(33)는 평면상의 나선형 형상의 동 재질로 이루어지는 것이다.Accordingly, the
또한 상기 1차측코어부(31)는 피씨비베이스(32) 상에 동 재질로 되어 평면 나선형 형상으로 되는 유도패턴코어(33)가 위치되며, 상기 유도패턴코어(33) 상부로 피에스알코팅층(PSR Coating Layer)이 형성되어 구비될 수 있을 것이다.In addition, the primary
이처럼 피에스알코팅층이 형성되는 경우에는 동 재질로 되는 1차측코어부(31)의 유도패턴코어(33)가 손상됨을 방지하게 되어 유도자기장 발신이 양호하도록 하게 되는 것이다.As such, when the PAL coating layer is formed, the
다른 실시로는 유도패턴코어(33)가 동 재질로 이루어져 평면 나선형 형상으로 이루어지고, 이에 이러한 상기 유도패턴코어(33)에 무전해금도금층(Electroness Gold Plating Layer, EGPL)이 형성되어 구비될 수 있을 것이다.In another embodiment, the
이처럼 무전해금도금층이 형성되는 경우에는 동 재질로 되는 1차측코어부(31)의 유도패턴코어(33)가 손상됨을 방지할 뿐만 아니라 2차측인 배터리팩 측으로 발신되는 유도자기장의 효율이 향상되어, 전체적으로 전력전송효율이 양호하도록 하는 장점이 있다.When the electroless plating layer is formed as described above, not only the
나아가 이러한 상기 1차측코어부(31)는 상기 유도패턴코어(33)의 아래측으로 차폐부(35)(HPES : Hanrim Postech Electro-magnetic shield)가 구비될 수 있을 것이다.Furthermore, the primary
특히 상기 차폐부(35)(HPES : Hanrim Postech Electro-magnetic shield)는 차폐패널부(351), 차폐메쉬부(352), 금속박막부(353)로 형성되어 구비될 수 있는 것이다.In particular, the shielding part 35 (HPES: Hanrim Postech Electromagnetic Shield) may be formed of a
이에 차폐패널부(351)는 센더스트 55 ~ 75 중량부에 대하여 25 ~ 55 중량부 의 폴리우레탄이 포함되어 이루어져 구비될 수 있는 것이다.In this case, the shielding
이러한 센더스트(sendust)는 알루미늄, 규소, 철 등으로 조성되는 것으로, 고투자율 합금에 해당되는 것이다. 이러한 차폐성능이 탁월한 센더스트와 폴리우레탄을 함께 조성하여 전송차폐패널을 구비한 것이다. 이에 센더스트가 55 중량부 이하이면 차폐성능이 저하될 우려가 있고, 반면 75 중량부 이상일 경우에는 투여되는 양에 비하여 성능이 향상되지 않게 된다.Such a dust (sendust) is composed of aluminum, silicon, iron, etc., and corresponds to a high permeability alloy. This shielding performance is excellent in composition with Sendust and polyurethane together with a transmission shielding panel. Therefore, if the sendust is 55 parts by weight or less, the shielding performance may be lowered. On the other hand, when 75 parts by weight or more, the performance is not improved compared to the amount administered.
이처럼 패널 형태로 이루면서 센더스트가 포함되어 이루어지는 차폐패널부(351)에 의하여 자기장이 효과적을 차폐될 수 있는 것이다.As such, the magnetic field may be effectively shielded by the shielding
그리고 차폐메쉬부(352)는 유도자기장에 의해 발생되는 유도기전력에 대한 와전류를 저감하게 되는 부재로, 망형상으로 형성되는 폴리에스터에 와전류저감조성물이 도금되어 이루어지는 것으로, 상기 와전류저감조성물은 니켈 55 ~ 65 중량부에 대하여 35 ~ 45 중량부의 아연이 포함되어 이루어져 구비될 수 있고, 금속망형상으로 100 메쉬 내지 200 메쉬 정도의 금속망으로, 보다 바람직하게는 135 메쉬로 이루어질 수 있다. 그리하여 멀티무접점충전스테이션(10)에서 발생될 우려가 있는 와전류는 와전류저감부재인 차폐메쉬부(352)에 의하여 소멸되도록 구비될 수 있는 것이다.In addition, the
나아가 금속박막부(353)는 알루미늄 박막으로 형성되는 것으로 차폐부(35)(HPES : Hanrim Postech Electro-magnetic shield)의 제일 하측에서 최종적으로 자기장을 차단하여, 회로에 영향을 주지않도록 구비되는 것이다.Furthermore, the metal
이와 같이 구비되는 본 발명에 따른 멀티무접점충전스테이션(10)은, 상기 스테이션부(30)의 1차측코어부(31)가 다수개의 개별 코어가 배열되어 이루어지는 저부코어레이어(331), 다수 개의 개별 코어가 배열되어 이루어지는 상부코어레이어(332)로 구비될 수 있는 것이다. 즉 개별 코어들은 상기에서 기술된 실시예에서와 같이 평면나선형 코어구조로 되는 파워트랜스피씨비코어로 되어, 피씨비 기판 상으로 동 재질의 코어로 되는 것이며, 이에 다양한 형태로 되어 횡배열 - 종배열, 직각 배열, 원형배열 등 다양한 형태의 배열로 이루어질 수 있을 것이다. 횡배열 - 종배열 또는 직각배열 등으로 되는 경우에는 사각형, 원형 등의 형태로 하여 코어구조가 이루어질 수 있으며, 도 3에서와 같이 대각선 방향으로 교차되는 배열로 되는 경우에는 코어의 평면도 형태가 육각형으로 형성됨이 바람직할 것이다. 따라서 피씨비 상부로 동 재질의 코어로 이루어지는 개별코어는 도 4와 같은 형태로 될 수 있을 것이다.The multi-contact
그리고 이러한 상부코어레이어의 개별코어와 저부코어레이어의 개별코어는 평면도 상에서 서로 일부가 겹쳐서 교차되는 위치에 위치되도록 구비되는 것이다. 따라서 예를 들면 하나의 상부코어레이어의 개별코어에서 무접점전력수신장치(50)가 움직이게 되면, 일부가 겹쳐있는 저부코어레이어의 개별코어에서 무접점전력수신장치(50)의 2차측코어부(51)와 통신이 가능하기 때문에 저부코어레이어의 코어를 통하여 연속해서 전력신호를 수신받게 되고, 반면 이제까지 전력신호를 수신받던 상부코어레이어의 코어에서는 전력전송을 중지하도록 구비될 수 있을 것이다.In addition, the individual cores of the upper core layer and the individual cores of the bottom core layer are provided so as to be positioned at positions overlapping with each other on the plan view. Thus, for example, when the
이에 더하여 본 발명의 멀티무접점충전스테이션(10)의 1차측코어부(31)는, 저부코어레이어(331)와 상부코어레이어(332)로 되는 복수 층으로 하여 구비되어지되, 이러한 저부코어레이어(331)와 상부코어레이어(332) 사이에 간격부재(321)가 구비될 수 있는 것이다.In addition, the primary
이와 함께 1차측코어부(31)와 연결되는 ID신호검출부(19)는 1차측코어부(31)의 저부코어레이어(331)의 개별코어(도 5에서 A Block 영역의 코어들), 상부코어레이어(332)의 개별코어(도 5에서 B Block 영역의 코어들) 들과 각각 연결된 상태로, 무접점전력수신장치(50)로부터 신호를 전송받도록 구비될 수 있을 것이다.In addition, the ID
이에 도 3 및 도 5에서 A Block은 저부코어레이어(331)에 대한 구성 영역에 대한 것이고, B Block은 상부코어레이어(332)에 대한 구성 영역에 대한 것이다.Accordingly, in FIG. 3 and FIG. 5, A block corresponds to the configuration area for the
그리고 상기 공진형컨버터(14)에는 상기 저부코어레이어레이어(331)가 구비되는 에이블럭(A Block)의 다수 코어들에 전력신호를 전송하는 저부공진형컨버터(141)과, 상기 상부코어레이어(332)가 구비되는 비블럭(B Block)의 다수 코어들에 전력신호를 전송하는 상부공진형컨버터(142) 등이 구비된다.In addition, the
또한 상기 프리드라이버(15)에는 상기 컨트롤부(11)의 제어신호를 전송받아 상기 저부공진형컨버터(141)로 신호를 전송하는 저부프리드라이버(151)와, 상기 상부공진형컨버터(142)로 신호를 전송하는 상부프리드라이버(152) 등이 구비된다.In addition, the
이와 함께 상기 저부공진형컨버터(141)와 연결되어 상기 저부코어레이어레이어(331)의 다수 코어들에 개별적으로 전력신호를 인가하는 다수의 저부스위칭부(211)가 구비되고, 상기 상부공진형컨버터(142)와 연결되어 상기 상부코어레이어(332)의 다수 코어들에 개별적으로 전력신호를 인가하는 다수의 상부스위칭 부(212)가 구비되는 것이다.Along with the bottom
또한 상기 컨트롤부(11)의 제어에 의하여 상기 저부스위칭부(211), 상기 상부스위칭부(212)가 스위칭작동되도록 하는 스테이트컨트롤블럭(22)(Solid State Relay Controller)가 구비되어, 개별 저부스위칭부(211) 및 상부스위칭부(212)에 의해 작동되는 개별 스위치와 연결되는 개별 코어에서 유도자기장이 발신되게 된다.In addition, a state control block 22 (Solid State Relay Controller) for switching the
그리하여 컨트롤부(11)에서 저부코어레이어(331), 상부코어레이어(332) 등의 개별코어들을 통하여 무접점전력수신장치(50)를 감지하기 위한 신호를 전송함에, ID신호검출부(19)(ID Checking Logic) 측에서는 저부코어레이어(331), 상부코어레이어(332) 중의 개별 코어로부터 감지되는 신호를 수신받아 컨트롤부(11) 측으로 전송하게 된다. 이에 컨트롤부(11)(Wireless Power Transfer Controller) 측에서는 저부코어레이어(331), 상부코어레이어(332)의 개별 코어 중 어느 코어에서 송수신되는 신호가 가장 안정적인지를 판별하게 된다. 이후 신호송수신이 안정적인 코어 측으로 전력신호를 전송하기 위하여 해당 코어와 연결되는 스위치부가 작동되도록 제어하게 된다.Thus, the
그리하여 스테이션컨트롤블럭(22)으로 제어신호를 전송하게 된다. 물론 이와 함께 프리드라이버(15)(Pre-driver)의 저부프리드라이버(151)와 상부프리드라이버(152) 및 공진형컨버터(14)(Series Full Bridge Resonant Converter)의 저부공진형컨버터(141)와 상부공진형컨버터(142) 측으로 전력신호가 전송되도록 제어신호를 전송하게 되며, 이에 따라 해당 스위치부가 작동되는 해당 개별 코어에서 전력신호 전송을 위한 유도자기장이 발신되는 것이다.Thus, the control signal is transmitted to the
이와 같이 구비되는 본 발명에 따른 멀티무접점충전스테이션(10)의 제어 흐름도를 살펴보면 다음과 같다. 즉 도 6에서와 같이, 컨트롤부(11)의 제어에 의하여 1차측코어부(31)의 다수의 코어를 통하여 무접점전력수신장치(50) 측으로 고유ID 신호를 요청하는 스텐바이단계(S01)가 수행되는 것이다. 이러한 스텐바이단계(S01)에서는 프리드라이버(15) 및 공진형컨버터(14) 그리고 스테이트컨트롤브럭(22) 등을 이용하여 저부코어레이어(331), 상부코어레이어(332) 등의 다수 개별 코어에서 순차적으로 감지신호를 전송하게 된다. 이에 무접점전력수신장치(50)로부터 전송되는 신호는 순차적으로 저부코어레이어(331), 상부코어레이어(332)의 개별 코어에서는 각각의 개별 고유ID신호와 함께 무접점전력수신장치(50)의 고유ID신호를 함께 수신하게 되어, 해당 개별 코어의 고유ID에 해당하는 코어 및 ID신호검출부(19)를 통하여 수신된 신호를 컨트롤부(11)로 전송하게 된다. 이에 무접점전력수신장치(50)에서는 스텐바이단계(S01)에서 멀티무접점충전스테이션(10)으로부터 전송되는 신호의 감도(예, 유도된 전류의 세기 및 전압의 세기 등)를 감지하여 멀티무접점충전스테이션(10) 측으로 해당 코어의 고유ID신호 및 무접점전력수신장치(50)의 고유ID신호와 함께 감도에 대한 신호를 전송하게 된다.Looking at the control flowchart of the
이와 같은 상기 스텐바이단계(S01)에서 상기 무접점전력수신장치(50)로부터 고유ID 신호가 전송되어 감지하는 것으로, ID신호검출부(19)에서 신호처리하는 ID신호검출단계(S02)가 수행된다.In this standby mode (S01), the unique ID signal is transmitted and detected from the
그리고 상기 ID신호검출부(19)에서 검출된 신호가 컨트롤부(11)에 전송되고, 검출된 신호가 상부코어레이어(332)의 다수 개별코어들, 저부코어레이어(331)의 다수 개별코어들 중 어느 코어로부터 감지된 신호인지 판별하는 위치판별단계(S03)가 수행된다.The signal detected by the ID
상기 위치판별단계(S03)에 의하여 판별되는 해당 코어 측으로 스위칭 작동되도록 하는 스위칭신호를 스테이트컨트롤블럭(22) 측으로 전송하는 스위칭제어신호전송단계(S04)가 수행된다.A switching control signal transmission step S04 is performed in which a switching signal for switching to the corresponding core side determined by the position determination step S03 is transmitted to the
이와 같은 일련의 스텐바이단계(S01), ID신호검출단계(S02), 위치판별단계(S03), 스위칭제어신호전송단계(S04)를 수행함에, 상기 스위칭제어신호전송단계(S04)와 함께 프리드라이버(15) 측으로 전력전송제어신호를 전송하여 공진형컨버터(14)에서 저부스위치부(211), 상부스위치부(212) 측으로 전력이 인가되도록 하여, 스위치온 된 해당 코어에서 전력을 인가받아 유도자기장이 발신되도록 하는 무접점전력전송단계(S05)가 수행된다.The series of standby steps (S01), ID signal detection step (S02), position discrimination step (S03), and switching control signal transmission step (S04) are carried out, together with the switching control signal transmission step (S04). The power transmission control signal is transmitted to the
따라서 컨트롤부(11)의 제어신호를 수신받은 스테이트컨트롤블럭(22)에 의하여 스위치작동되는 저부스위칭부(211), 상부스위칭부(212) 중 어느 한 개별 스위칭부가 연결되는 것이고, 이에 따라서 작동중인 개별 스위칭부와 연결되는 해당 개별 코어가 공진형컨버터(14) 측으로부터 전송되는 신호에 의하여 유도자기장이 발신되는 것이다.Accordingly, any one of the
따라서 이와 같이 구비되는 본 발명에 따른 멀티무접점충전스테이션(10)에 의하면, 전자기유도 기전력을 이용하여 선이 없이 무선으로 전력신호를 전송하는 것으로, 기종에 관계없이 휴대용 장치(Portable Devices)(예를 들면 PDA, PMP, MP3P, DMB 등)를 충전하게 되는 것이다.Therefore, according to the
특히 평면 PCB에 평면 코어구조를 복층으로 적층시켜 구성하는 것으로, 멀티무접점충전스테이션(10)의 스테이션부(30)의 어느 위치에 무접점전력수신장치(50)가 놓여져 있어서 무관하게 충전이 가능하도록 구비되는 것으로, 사용자들이 불편함이 없이 충전가능하게 마련되는 것이다.In particular, by stacking a planar core structure on a flat PCB in multiple layers, the
물론 이를 위한 무접점충전스테이션(10)에는 무선 충전이 가능한 전용의 배터리팩인 무접점전력수신장치(50)를 인식하기 이하여 고유 ID 신호를 인식하는 기능, 및 충전상태를 인식하기 위하여 외부로 표시하기 위한 디스플레이부(LED 또는 LCD 등)의 표시부(101) 등이 마련될 수 있다. 이와 함께 휴대용 장치에 내장된 무선 데이터 통신기능과 동기화할 수 있는 무선통신모듈(Bluetooth, zigbee, wifi, wibro 등), 충전하고자 하는 휴대용 장치 이외의 다른 금속 이물질이 올려졌을 경우 이를 감지하여 차단시킬 수 있는 이물질감지기능, 과부하와 온도프로텍션 기능 등의 기능을 할 수 있는 부재가 포함되어 구비될 수 있을 것이다.Of course, the contactless charging
특히 멀티무접점충전스테이션(10)에는 자기장 발신을 위한 공진형컨버터, 코어 및 프리드라이버가 구비될 수 있으며, 이와 함께 배터리팩 등의 무접점전력수신장치(50)의 위치를 판별하기 위한 복층 구조 또는 다층 구조로 하여 코어가 구비될 수 있는 것이다. 이에 무접점전력수신장치(50)와 고유 ID 통신이 가능한 개별 평면 PCB 권선 모듈의 개별 코어에서만 전력신호가 전송되도록 하며, 이를 위하여 해당 평면 PCB 권선 모듈의 코어만 전력신호 전송작동이 가능하도록 스위칭되고, 다른 코어는 작동되지 않도록 하는 스위칭 모듈제어회로, 및 이를 위한 일련의 제어 알고리즘을 수행할 수 있는 프로세서인 컨트롤부(11)가 함께 마련될 수 있을 것이다.In particular, the
이와 같이 구비되는 본 발명에 따른 멀티무접점충전스테이션(10)에서는, 기존의 종래기술에 따른 본드 와이어를 사용하는 리쯔코어 형태로 코어를 구비하지 않고, 박막 평면 PCB transformer 형태인 파워트랜스피씨비코어(PT-PCB Core)로 구비되는 것으로, 기존 코어보다 양호한 특성을 가지면서 사용 및 제조가 용이하도록 하는 향상된 기능을 가질 수 있도록 구비되는 것이다.In the
특히 이와 같이 구비되는 1차측코어부(31)의 개별 코어들은 평면 박막 PCB transformer 형태인 파워트랜스피씨비코어로 구비되는 것으로, 스테이션부(30) 상에서 충전중이전 무접점전력수신장치(50)가 요동으로 움직이게 되면 1차측코어부(31)의 개별코어와 무접점전력수신장치(50)의 2차측코어(51)가 위치변동으로 인하여 수신전력의 세기가 변하게 될 것이다. 이에 따라 무접점전력수신장치(50)의 움직임으로 인하여 전력전송이 안정적으로 이뤄지기 곤란하게 되면, 이를 감안하여 전력전송에 대한 보상에 대한 전력전송 알고리즘이 적용되어야 할 것이다.즉 하나의 코어대 코어에 의하면 자기장의 세기가 집중되어 커지는 코어의 중앙부분의 자기장 세기가 너무 커지는 반면, 외측은 세기가 낮아져, 포물선 구조를 이루기 때문에 전송되는 전압이 불균형을 이룰 수 있다.In particular, the individual cores of the primary
이처럼 충전작동중인 무접점전력수신장치(50)에서는 정류단에서 측정되는 전 압이 기준치 이하( 예로 하면 4.5V 이하)가 되면 도 8에서와 같이 멀티무접점충전스테이션(10) 측으로 전력보상에 대한 데이터 전송을 하게 된다. 이에 따라 멀티무접점충전스테이션(10)에서는 무접점전력수신장치(50)로부터 전송되는 전력전송의 보상에 대한 신호를 수신함에, 도 7에서와 같이 전력전송 파워(Power)가 조절된 상태로 보상하여 전력신호를 전송하게 된다.As described above, when the voltage measured at the rectifying stage falls below a reference value (for example, 4.5 V or less) in the
물론 도 7 및 도 8 등에서와 같이 전력송수신 제어 알고리즘에 의하여 2차측인 무접점전력수신장치(50)에서의 유기 전압이 4.5 ~ 5.5 V 정도로 조절되도록 하여 안정적으로 충전되도록 구비될 수 있을 것이다.Of course, as shown in FIG. 7 and FIG. 8, the induced voltage in the
그리하여 전력송수신 제어 알고리즘이 적용되지 않는 경우에서는 도 9에서와 같이 전력전송 효율이 저하되나, 전력송수신 제어 알고리즘이 적용되는 경우에는 도 10에서와 같이 일정한 전력전송 효율이 나타나는 것으로, 무접점전력수신장치(50)에서는 안정적으로 전력신호를 수신하게 된다. 따라서 2차측 배터리팩에서는 수신되는 전력의 정도에 따라 전압을 조절할 필요가 적어지게 되어 별도로 DC-to-DC 컨버터와 같은 불필요한 부가적인 부재가 필요없게 되며, 이로써 배터리팩의 크기를 작게 구성할 수 있는 장점이 있다.Thus, when the power transmission and reception control algorithm is not applied, the power transmission efficiency is lowered as shown in FIG. 9, but when the power transmission and reception control algorithm is applied, a constant power transmission efficiency appears as shown in FIG. 10. In 50, the power signal is stably received. Therefore, in the secondary battery pack, there is less need to adjust the voltage according to the amount of power received, so that no unnecessary additional members such as a DC-to-DC converter are required, thereby making the battery pack smaller in size. There is an advantage.
특히 본 발명에 따른 멀티무접점충전스테이션(10)에서는 스테이션부(30)의 1차측코어부(31)가 저부코어레이어(331)와 상부코어레이어(332)로 하는 복층 구조로 하여 유도패턴코어(33)가 형성되는 것임을 알 수 있다. 이에 단일 층으로 하여 다수의 코어가 배열되는 경우에는 수직 자계방식으로 개별 코어들이 배열되기 때문에, 평면상에 나열되는 개별 코어들 사이에 2차측코어부(51)가 위치되는 경우에는 전력신호의 전송뿐만 아니라 데이터 송수신도 원활하지 않게 되는 블랙홀 영역이 형성될 수 있을 것이다. 또한 충전중인 무접점전력수신장치(50)가 요동되어 신호 송수신이 원활하지 않는 블랙홀 영역에 위치되게 되면, 멀티무접점충전스테이션(10) 측에서는 무접점전력수신장치(50)를 찾게 되는 ID 요청신호를 계속해서 발신하게 되는 것으로, 결국 충전 효율이 저하될 우려가 있게 된다.In particular, in the
따라서 저부코어레이어(331)와 상부코어레이어(332) 등의 개별 코어들 사이가 서로 교차되도록 각각의 개별 코어들을 배열하게 되면, 블랙홀 영역이 발생되지 않아, 스테이션부(30) 상에서 무접점전력수신장치(50)가 요동으로 움직여도 부근의 개별 코어에서 ID요청신호를 발신하여 충전작동을 계속하기 때문에 전체적으로 충전효율이 향상되는 장점이 있는 것이다.Therefore, when the individual cores are arranged such that the individual cores such as the
또한 넓게 형성되는 경우에는 전체 코일에 대하여 무접점전력수신장치(50)를 찾는 고유 ID 신호 요청 단계시, 전체 개별 코어들에서 순차적으로 요청신호를 발신하기 때문에, ID 통신시간이 개별 코어들 수만큼 소요되는 것이다. 즉 개별 코어에서 ID 통신을 위한 시간이 100ms/1코어 라고 가정하고, 총 36개의 개별 코어가 있다고 할 경우에는 총 요청시간은 3.6s가 소요되게 된다.In addition, in the case of forming a wide ID, since the request signal is sequentially transmitted from all individual cores during the unique ID signal request step of finding the
그러나 본 발명에서와 같이 두 개의 개별 블럭(A Block, B Block)으로 하여 나뉘어지기 때문에 절반의 소요 시간만 소요되는 것이다.(100ms/1코어 * 36/2 = 1.8s). 따라서 무접점전력수신장치(50)를 찾는 초기시간을 줄일 수 있기 때문에 전력전송 효율도 함께 향상되는 장점이 있는 것이다.However, since it is divided into two separate blocks (A Block, B Block) as in the present invention, only half of the time is required (100 ms / 1 core * 36/2 = 1.8 s). Therefore, since the initial time for finding the
이와 같이 작동되는 멀티무접점충전스테이션(10)의 구성으로, 컨트롤 부(11)(Wireless Power Transfer Controller)는 도 7에서와 같은 무선전력제어 알로리즘을 수행하는 마이크로프로세서부이고, ID신호검출부(19)는 수신부 코어와 개별 ID 통신을 하기 위해 개별 코어의 고유 ID 및 무접점전력수신장치(50)의 고유 ID에 데이터를 수신하여 컨트롤부(11)로 전송하게 되는 것이다. 스테이트컨트롤블럭(22)은 개별 코어들과 연결되는 비접점 스위치(SSR, Solid State Relay)를 제어하기 위한 스위치 컨트롤러이며, 공진형컨버터(14)는 LC공진을 시켜 자기장을 발생시키기 위한 직렬 공진형 컨버터부이며, 프리드라이버(15)는 컨버터를 구동하기 위한 구동드라이버이다. 또한 이러한 공진형컨버터(14)와 프리드라이버(15)는 저부코어레이어(331)와 상부코어레이어(332) 등과 개별적으로 연결되어 작동되기 위하여, 각각 저부공진형컨버터(141), 저부프리드라이버(151)와 상부공진형컨버터(142), 상부프리드라이버(152) 등으로 하여 구비되는 것이다.With the configuration of the
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.As described above, although described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below In the present invention can be carried out by various modifications or variations.
도 1은 본 발명에 따른 멀티무접점충전스테이션에 대한 제어구성도.1 is a control diagram for a multi-contact charging station according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 멀티무접점충전스테이션의 1차측코어부에 대한 개략적인 층구성 예시도.Figure 2 is a schematic layer configuration example of the primary side core portion of a multi-contact point charging station according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 멀티무접점충전스테이션의 스테이션부에 대한 개략적인 예시도.Figure 3 is a schematic illustration of the station portion of a multi-contact charging station according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 멀티무접점충전스테이션의 개별 코어에 대한 일 실시 예시 사진.Figure 4 is an exemplary embodiment of the picture of the individual core of the multi-contact charging station according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 멀티무접점전력충전스테이션의 전력전송 제어구성도.5 is a power transmission control configuration diagram of a multi-contact power charging station according to the present invention.
도 6은 본 발명에 따른 멀티무접점전력충전스테이션에 대한 전력전송 제어순서도.6 is a power transmission control flowchart for a multi-contact power charging station according to the present invention.
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 멀티무접점전력충전스테이션에 대한 전력전송 제어흐름도.7 and 8 is a power transmission control flow chart for a multi-contact power charging station according to the present invention.
도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 멀티무접점전력충전스테이션에 대한 전력전송에 따른 효율그래프.9 and 10 is an efficiency graph according to the power transmission for the multi-contact power charging station according to the present invention.
도 11은 본 발명에 따른 무접점전력충전스테이션에 무접점전력수신장치가 위치된 상태에 대한 실시예시도.11 is an exemplary view showing a state where a contactless power receiver is located in a contactless power charging station according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10 : 멀티무접점충전스테이션 10: Multi-contact Charging Station
11 : 컨트롤부 12 : 스테이션메모리부11: control unit 12: station memory unit
13 : 전원공급부 14 : 공진형컨버터13
15 : 프리드라이버 19 : ID신호검출부15: free driver 19: ID signal detection unit
22 : 스테이트컨트롤블럭22: State Control Block
30 : 스테이션부 31 : 1차측코어부30
32 : 피씨비베이스 33 : 유도패턴코어32: PC base 33: induction pattern core
35 : 차폐부 50 : 무접점전력수신장치35: shield 50: contactless power receiver
51 : 2차측코어부 52 : 정류부블럭51: secondary side core portion 52: rectifier block
53 : 배터리셀 54 : 배터리팩제어부53: battery cell 54: battery pack control unit
55 : 충전회로부블럭 56 : 충전감시회로부55: charging circuit block 56: charging monitoring circuit
211 : 저부스위칭부 212 : 상부스위칭부211: bottom switching part 212: top switching part
321 : 간격패널 331 : 저부코어레이어321: gap panel 331: bottom core layer
332 : 상부코어레이어332: upper core layer
351 : 차폐패널부 352 : 차폐메쉬부351: shielding panel portion 352: shielding mesh portion
353 : 금속박막부353: metal thin film portion
Claims (5)
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