KR20120008632A - Apparatus for wireless charging battery with package chip and system thereof - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A contactless battery device by a packaging chip and a charging system are provided to improve the efficiency of a manufacturing process by embedding a receiving coil in the packaging chip and mounting the packaging chip on a PCB. CONSTITUTION: A packaging chip(115) includes a magnetic coil and a receiving coil and is mounted on a PCB. A transforming unit(120) transforms an induced electromotive force into DC power. A BMU module controls the charging of a battery module(140) with the DC power. A connection terminal(131) is exposed to the outside of a case(160) and is comprised of an electrode terminal of the battery device.

Description

패키징 칩에 의한 무접점 배터리 장치 및 충전 시스템{Apparatus for wireless charging battery with package chip and system thereof}Apparatus for wireless charging battery with package chip and system

본 발명은 전자기 유도를 의한 무접점 방식으로 충전이 수행되는 무접점 배터리 장치 및 이를 이용한 충전 시스템에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 전자기 유도를 위한 수신 코일을 패키징 칩 내부에 내장하여 배터리 장치 등에 구비되는 피씨비 기판에 더욱 용이하게 탑재될 수 있도록 구성된 패키징 칩에 의한 무접점 배터리 장치 및 충전 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a contactless battery device in which charging is performed in a contactless manner by electromagnetic induction, and a charging system using the same. More specifically, the present invention relates to a battery device having a receiving coil for electromagnetic induction inside a packaging chip. A contactless battery device and a charging system by a packaging chip configured to be more easily mounted on a PCB substrate.

모바일 단말, PDA 등을 비롯하여 휴대형 전자기기나 소형 가전 제품 등에서는 사용자 편의성을 높이기 위하여 구동 전력원으로 재충전 가능한 이차전지 배터리가 흔히 이용되고 있다. 이러한 이차전지 배터리를 구동원으로 사용함으로써, 사용자는 전력 공급을 위한 유선 환경에서 자유로울 수 있어 더욱 편리한 제품 사용이 가능하다고 할 수 있다.Rechargeable secondary battery batteries are commonly used as driving power sources in portable electronic devices and small home appliances, such as mobile terminals, PDAs, and the like to increase user convenience. By using such a secondary battery battery as a driving source, the user can be free in a wired environment for power supply can be said to be more convenient to use the product.

이차전지 배터리는 외부 전원에 의한 충전으로 에너지가 저장되는데 이와 같은 배터리의 충전을 위해서, 가정용 상용 전원을 이차전지 배터리에 필요한 가용 정격 전력으로 공급하는 별도의 유선 충전장치가 주로 사용되고 있다.The secondary battery battery stores energy by charging with an external power source. In order to charge such a battery, a separate wired charging device that supplies household commercial power with the available rated power required for the secondary battery battery is mainly used.

유선 충전 방식은 통상적으로 충전 장치의 단자와 배터리의 단자(또는 배터리가 탑재된 상태에서 배터리와 전기적으로 연결된 전자기기의 단자)가 서로 물리적으로 접촉됨으로써 전기적으로 연결되는 방식이 주로 이용되고 있다.In the wired charging method, a method in which a terminal of a charging device and a terminal of a battery (or a terminal of an electronic device electrically connected to a battery in a state where a battery is mounted) is electrically connected to each other by physical contact is mainly used.

그러나 상기와 같은 방식의 전기적 결합은 단자가 상호 물리적으로 결합되는 방식으로 이루어지므로, 물리적 마모 현상이 발생하여 접속 신뢰성이 저하될 수 있으며, 접촉 단자가 외부로 노출되는 형태가 많아 이물질에 의한 오염 등으로 접촉 상태가 쉽게 불량해지는 문제점이 있다고 할 수 있다. 또한, 수분이나 습기가 많은 환경에서는 전기 단락 사고가 발생하거나 충전된 에너지가 쉽게 소실되는 등의 문제가 발생될 수 있다.However, since the electrical coupling of the above-described method is made in such a manner that the terminals are physically coupled to each other, physical abrasion may occur and connection reliability may be deteriorated. It can be said that there is a problem that the contact state easily becomes poor. In addition, a problem such as an electrical short circuit accident or charged energy is easily lost in a humid or humid environment.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 충전 장치와 배터리가 물리적으로 비접촉되는 방식의 무접점 충전 시스템이 개시되고 있는데, 상기 무접점 충전은 알려진 바와 같이 1차 코일에서 자기장의 자속이 시간에 따라 변화하면 인접한 2차 코일에서 상기 시간에 따라 변화되는 자기장에 의하여 상기 2차 코일에 전력이 유도되는 현상을 이용하는 충전 방식이다.In order to solve this problem, there is disclosed a contactless charging system in which a charging device and a battery are physically contactless. The contactless charging, as is known, is a second-adjacent secondary when the magnetic flux of a magnetic field in a primary coil changes with time. The charging method uses a phenomenon in which power is induced to the secondary coil by a magnetic field that changes with time in a coil.

상기 무접점 충전에 의하여 발생되는 유도 기전력은 다음 수식으로 정의될 수 있다.The induced electromotive force generated by the contactless charging may be defined by the following equation.

Figure pat00001
Figure pat00001

전가기 유도에 의하여 발생되는 유도 기전력은 상기 수식과 같이 코일의 수 내지 단위 면적당 분포 수에 비례된다고 할 수 있다.The induced electromotive force generated by the induction of the electromotive force can be said to be proportional to the number of coils to the number of distributions per unit area as in the above formula.

종래 휴대 기기 등에 채용되는 무접점 충전 시스템은 첨부된 도 1 및 도 2과 같이 휴대폰 케이스(11) 등의 안쪽 면에 평면형 나선형 코일(12)을 형성하고, 무선 충전을 위한 패드(20)에 상기 나선형 코일(12)에 대응되는 형태의 1차 코일(21)을 형성하고 휴대폰(10)을 무선 패드(20) 상면에 거치 내지 안착시키는 방식이 주로 이용되고 있다.The contactless charging system employed in a conventional mobile device or the like forms a flat spiral coil 12 on the inner surface of the mobile phone case 11 and the like as shown in FIG. 1 and FIG. 2, and the pad 20 for wireless charging. Forming the primary coil 21 of the form corresponding to the spiral coil 12 and mounting or seating the mobile phone 10 on the upper surface of the wireless pad 20 is mainly used.

그러나, 상기 방식은 유도 기전력 발생을 위한 코일을 평면형으로 구성하고 있어 코일의 수(상기 수식의 N)의 확장에 한계를 가지고 있어, 1차 코일에 공급되는 전력의 크기에 대한 조건이 동일하게 유지되는 범위에서 유도 기전력을 발생시키는 효율이 상당히 낮다고 할 수 있다.However, the above scheme has a limit to the expansion of the number of coils (N in the above formula) because the coil for generating the induced electromotive force is planar, so that the conditions for the magnitude of the power supplied to the primary coil remain the same. It can be said that the efficiency of generating induced electromotive force in the range is very low.

또한, 배터리의 일면 또는 배터리 케이스 등에 자기 유도 코일을 형성시켜야 하므로 배터리 제조 공정과는 별도의 추가적인 공정을 수행하여야 하며 이로부터 공정 복잡성이 증대되는 문제점이 있으며, 수신 코일의 구조상 배터리와의 체결 조립 등과 같은 공정 프로세싱을 일일이 개별 작업에 의하여 수행하여야 하므로 공정 라인의 자동화 구현 등에 상당한 어려움이 초래될 수 있다.In addition, since a magnetic induction coil must be formed on one surface of the battery or the battery case, an additional process separate from the battery manufacturing process must be performed, and there is a problem in that the complexity of the process is increased. Since the same process processing must be performed by individual tasks, it can cause considerable difficulties in the automation of the process line.

본 발명은 상기와 같은 배경에서 상기 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서 수신 코일을 소정의 패키징 칩 내부에 내장시켜 단일의 칩으로 구현하고 이를 배터리 장치에 채용되는 피씨비 기판에 실장되는 형태로 구현함으로써 무접점 충전을 위한 배터리 장치에 대한 제조 공정을 더욱 효과적으로 수행하고 이로부터 배터리 제조 공정의 자동화 구현을 위한 인프라를 제공할 수 있는 배터리 장치 및 충전 시스템을 제공하는데 목적이 있다.The present invention was devised to solve the above problem in the background as described above, and the receiver coil is built in a predetermined chip to implement a single chip, which is implemented in a form mounted on a PCB substrate employed in a battery device. An object of the present invention is to provide a battery device and a charging system capable of more efficiently performing a manufacturing process for a battery device for contact charging and thereby providing an infrastructure for implementing automation of the battery manufacturing process.

본 발명에 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 구성과 구성의 조합에 의해 실현될 수 있다.Other objects and advantages of the present invention will be described below and will be appreciated by the embodiments of the present invention. In addition, the objects and advantages of the present invention can be realized by the configuration and combination of configurations shown in the claims.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 패키징 칩에 의한 무접점 배터리 장치는 무접점 충전에 의한 전원공급장치의 자기 발생 코일과 자기적으로 결합되어 유도 기전력이 생성되는 수신코일이 내장되며 PCB 기판에 탑재되는 패키징 칩; 상기 생성된 유도 기전력을 직류 전원으로 변환하는 변환부; 및 상기 PCB 기판에 구비되며 상기 변환된 직류 전원에 의하여 배터리 모듈이 충전되도록 제어하는 BMU모듈을 포함하여 구성된다.The contactless battery device by the packaging chip of the present invention for achieving the above object is a receiving coil that is magnetically coupled to the magnetic generating coil of the power supply by contactless charging to generate an induced electromotive force is mounted on the PCB board Packaging chips; A conversion unit converting the generated induced electromotive force into a DC power source; And a BMU module provided on the PCB board and controlling the battery module to be charged by the converted DC power.

또한, 상기 패키징 칩은 상기 배터리 장치의 길이 방향 전단에 구비되는 것이 바람직하며, 제 2항에 있어서, 상기 자기 코일은 권선형으로 이루어지며 평행한 복수 개의 배열로 상기 패키징 칩에 내장되도록 구성될 수 있다.In addition, the packaging chip is preferably provided in the longitudinal front end of the battery device, The method of claim 2, wherein the magnetic coil is made of a winding type and may be configured to be embedded in the packaging chip in a plurality of parallel arrangements. have.

한편 본 발명의 다른 측면에 의한 패키징 칩에 의한 무접점 충전 시스템은 자기 발생을 위한 교류 전력을 공급하는 전원부와 상기 공급된 교류 전력에 의하여 전자기를 발생시키는 자기 발생 코일을 포함하는 전원공급장치; 및 무접점 충전에 의한 전원공급장치의 자기 발생 코일과 자기적으로 결합되어 유도 기전력이 생성되는 수신코일이 내장되며 PCB기판에 탑재되는 패키징 칩, 상기 생성된 유도 기전력을 직류 전원으로 변환하는 변환부와 상기 PCB 기판에 구비되며 상기 변환된 직류 전원에 의하여 배터리 모듈이 충전되도록 제어하는 BMU모듈을 포함하는 배터리 장치를 포함하여 구성된다.On the other hand, a non-contact charging system by a packaging chip according to another aspect of the present invention includes a power supply including a power supply unit for supplying AC power for magnetic generation and a magnetic generating coil for generating electromagnetic by the supplied AC power; And a receiving chip that is magnetically coupled to a magnetic generating coil of a power supply device by contactless charging to generate induced electromotive force, and is packaged on a PCB, and a conversion unit converting the generated induced electromotive force into DC power. And a battery device provided on the PCB substrate and including a BMU module for controlling the battery module to be charged by the converted DC power.

여기에서, 상기 본 발명의 전원공급장치는 이격 공간을 가지도록 대면하며 형성되고, 상기 이격 공간으로 상기 배터리 장치의 장착을 가이드하는 가이드벽부; 및 상기 가이드벽부 일측 양단과 연결되며 내부에 상기 자기 발생 코일이 구비되는 지지보드를 포함하여 구성될 수 있다.Here, the power supply device of the present invention is formed facing to have a separation space, the guide wall portion for guiding the mounting of the battery device to the separation space; And a support board connected to both ends of the guide wall and having the self-generating coil therein.

더욱 바람직한 실시형태의 구현을 위하여 상기 전원공급장치는 상기 가이드벽부 및 지지보드를 커버링하는 이탈방지덮개를 더 포함하도록 구성될 수 있다.In order to implement a more preferred embodiment the power supply device may be configured to further include a separation preventing cover for covering the guide wall and the support board.

또한, 상기 본 발명의 충전 시스템에서 상기 패키징 칩은 상기 배터리 장치의 길이 방향 전단에 구비되도록 구성될 수 있으며, 상기 자기 코일은 권선형으로 이루어지며 평행한 복수 개의 배열로 상기 패키징 칩에 내장되도록 구성하는 것이 바람직하다.In addition, the packaging chip in the charging system of the present invention may be configured to be provided in the longitudinal front end of the battery device, the magnetic coil is made of a winding type and configured to be embedded in the packaging chip in a plurality of parallel arrangements It is desirable to.

상기 본 발명에 의하면 무접점 충전을 위한 수신 코일을 패키징 칩에 내장되도록 구성하고 상기 패키징 칩을 배터리 모듈에 구비되는 피씨비 기판에 탑재되도록 구성할 수 있어 무접점 충전을 위한 배터리 장치를 더욱 간단하고 효율적으로 제조할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.According to the present invention, a receiving coil for contactless charging may be configured to be embedded in a packaging chip, and the packaging chip may be configured to be mounted on a PCB substrate provided in a battery module, thereby making the battery device for contactless charging simpler and more efficient. It can provide an effect that can be produced.

또한, 패키징 칩의 형태로 수신 코일을 구성함으로써, 제조 공정에 대한 동일 재현성 및 반복성을 높일 수 있어 공정 라인의 자동화 구현에 대한 효과적인 인프라를 제공할 수 있다.In addition, by configuring the receiving coil in the form of a packaging chip, the same reproducibility and repeatability of the manufacturing process can be increased, thereby providing an effective infrastructure for the automation implementation of the process line.

이와 더불어, 배터리 장치에 대한 구조 개선을 통하여 무접점 충전에 대한 효율을 더욱 향상시킬 수 있음은 물론, 전력 공급 장치와 상기 배터리 장치의 구조 대응성을 통하여 충전 환경에 대한 사용자 편의성을 더욱 향상시킬 수 있을 효과를 제공할 수 있다.In addition, the structure of the battery device can be improved to further improve the efficiency of the contactless charging, as well as the user's convenience to the charging environment can be further improved through the structural correspondence of the power supply device and the battery device. Can provide an effect.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 종래 무접점 충전에 의한 2차 코일 구성을 도시한 도면,
도 2는 종래 무접점 충전에 의한 배터리와 충전 패드의 구성을 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 패키징 칩에 의한 무접점 배터리 장치의 구성을 도시한 블록도,
도 4는 본 발명에 따른 패키징 칩에 의한 무접점 배터리 장치의 바람직한 일 실시예에 대한 분해 사시도,
도 5는 상기 본 발명의 패키징 칩의 구조를 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 전력공급장치의 구성을 도시한 블록도,
도 7은 본 발명에 따른 배터리 장치와 전력공급장치의 결합 관계에 대한 바람직한 일 실시예를 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 배터리 장치와 전력공급장치의 결합 관계에 대한 바람직한 다른 실시예를 도시한 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description of the invention given below, serve to further the understanding of the technical idea of the invention. And should not be construed as limiting.
1 is a view showing a secondary coil configuration by conventional contactless charging,
2 is a view showing the configuration of a battery and a charging pad by conventional contactless charging,
3 is a block diagram showing a configuration of a contactless battery device using a packaging chip according to an embodiment of the present invention;
Figure 4 is an exploded perspective view of a preferred embodiment of a contactless battery device by a packaging chip according to the present invention,
5 is a view showing the structure of the packaging chip of the present invention,
6 is a block diagram showing the configuration of a power supply apparatus according to an embodiment of the present invention;
7 is a view showing an embodiment of a coupling relationship between a battery device and a power supply device according to the present invention;
8 is a view showing another preferred embodiment of the coupling relationship between the battery device and the power supply of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to the common or dictionary meanings, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 패키징 칩에 의한 무접점 배터리 장치(이하 배터리 장치로 칭한다)(100)의 구성을 도시한 블록도이다. 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 배터리 장치(100)는 수신 코일(110), 패키징 칩(115), 변환부(120), BMU모듈(130) 및 배터리 모듈(140)로 구성될 수 있다.3 is a block diagram showing the configuration of a contactless battery device (hereinafter referred to as a battery device) 100 using a packaging chip according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the battery device 100 of the present invention may include a receiving coil 110, a packaging chip 115, a converter 120, a BMU module 130, and a battery module 140. .

상기 수신 코일(110)은 앞서 설명된 바와 같이 무접점 충전에 의한 전원공급장치(200)에 구비된 자기 발생 코일(210)과 자기적으로 결합되어 유도 기전력이 생성되는 2차 코일에 해당한다. 상기 발생된 유도 기전력은 교류 형태의 전원에 해당하는데, 본 발명의 변환부(120)는 이차 전지 등의 충전에 이용하기 위하여 상기 교류 전원을 직류 형태의 전원으로 변환하는 기능을 수행한다.As described above, the receiving coil 110 corresponds to a secondary coil magnetically coupled to the magnetic generating coil 210 provided in the power supply device 200 by contactless charging to generate induced electromotive force. The generated induced electromotive force corresponds to an alternating current type power source, and the conversion unit 120 of the present invention performs a function of converting the alternating current power source to a direct current type power source for use in charging a secondary battery.

상기 변환부(120)는 다이오드 등을 이용한 정류 회로로 구현될 수 있으며, 발생된 유도 기전력의 크기를 탑재되는 배터리 모듈(140)의 정격 전압과 대응되도록 전력의 크기를 조정하는 구성을 실시형태에 따라 추가적으로 포함할 수 있음은 물론이다.The converter 120 may be implemented as a rectification circuit using a diode, and the like to adjust the magnitude of the power to correspond to the rated voltage of the battery module 140 mounted on the magnitude of the induced electromotive force in the embodiment. Of course it can be included additionally.

통상적으로 배터리 장치는 배터리 전압의 센싱, 전기 특성의 모니터링, 배터리의 충방전 등을 제어하는 BMU(Battery Management Unit)모듈(130)이 PCB기판에 탑재된 형태로 이루어지는데, 상기와 같은 기능을 수행하는 BMU모듈(130)은 상기 기능과 함께 상기 변환부(120)에서 출력되는 직류 전원에 의하여 상기 배터리 모듈(140)이 충전될 수 있도록 제어하는 기능을 수행한다. 실시형태에 따라 본 발명의 기능을 수행하는 BMU모듈은 통상적인 BMU모듈과는 독립적으로 구성될 수 있음은 물론이다.In general, the battery device has a form in which a battery management unit (BMU) module 130, which controls sensing of battery voltage, monitoring electrical characteristics, and charging and discharging of a battery, is mounted on a PCB board. The BMU module 130 performs a function of controlling the battery module 140 to be charged by the DC power output from the converter 120 together with the function. Of course, the BMU module performing the functions of the present invention may be configured independently of the conventional BMU module.

본 발명의 수신 코일(110)은 첨부된 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 패키징 칩(115)에 내장된 형태로 구현된다. 상기 수신 코일(110)은 상기 패키징 칩(115)에 구비된 접속 단자와 전기적으로 연결된 형태로 이루어지며, 상기 패키징 칩(115)의 접속 단자는 피씨비 기판(150)에 형성된 배선 라인 패턴과 솔더링 등에 의하여 접속된다.The receiving coil 110 of the present invention is implemented in a form embedded in the packaging chip 115 as shown in Figure 4 and 5 attached. The receiving coil 110 may be electrically connected to a connection terminal provided in the packaging chip 115, and the connection terminal of the packaging chip 115 may include a wiring line pattern and soldering formed on the PCB 150. Is connected.

통상의 배터리 장치는 앞서 설명된 바와 같이 다양한 전자 소자 등이 탑재되는 피씨비 기판을 포함하고 있는데, 본 발명은 이와 같이 추가적인 공정이나 추가 구성의 필요성이 최소화될 수 있도록 상기 피씨비 기판(150) 상에 수신 코일(110)이 내장된 패키징 칩(115)이 탑재되도록 구성한다.A typical battery device includes a PCB substrate on which various electronic devices and the like are mounted, as described above, and the present invention can be received on the PCB substrate 150 to minimize the need for additional processing or additional configuration. The packaging chip 115 in which the coil 110 is built is mounted.

상기 피씨비 기판(150)에는 상기 수신 코일(110)에서 유도된 유도 기전력이 상기 변환부(120)에 제공될 수 있도록 상기 패키징 칩(115)과 변환부(120) 또는 BMU모듈(130) 사이를 연결하는 라인 패턴이 형성된다. 또한, 배터리 모듈(140)의 전극 단자(141)와 전기적으로 접속되는 접속 단자(131)가 형성될 수 있으며, 실시형태에 따라 상기 접속단자(131)는 배터리 하우징 케이스(160)의 통공부를 통하여 외부로 노출되어 배터리 장치의 전극 단자로 기능할 수 있도록 구성될 수 있다.The PCB 150 may be provided between the packaging chip 115 and the converter 120 or the BMU module 130 so that induced electromotive force induced by the receiving coil 110 may be provided to the converter 120. The line pattern which connects is formed. In addition, a connection terminal 131 may be formed to be electrically connected to the electrode terminal 141 of the battery module 140. In some embodiments, the connection terminal 131 may include a through hole of the battery housing case 160. Exposed through the outside may be configured to function as an electrode terminal of the battery device.

또한, 상기 수신 코일(110)이 내장된 패키징 칩(115)은 후술되는 전원공급장치(200)와의 자기 커플링 효과를 높이고 이에 의한 전자기 유도에 의한 기전력을 향상시키기 위하여 도 4에 도시된 바와 같이 상기 배터리 장치(100)의 길이 방향 전단에 구비되도록 구성하는 것이 바람직하며, 이와 유사한 측면에서 상기 수신 코일(110)은 평면 나선형이 아닌 입체적인 형상을 가지는 권선형으로 구성하는 것이 바람직하다.In addition, the packaging chip 115 in which the receiving coil 110 is embedded, as shown in FIG. 4, in order to increase the magnetic coupling effect with the power supply device 200 to be described later and to improve electromotive force by electromagnetic induction. It is preferable to be configured to be provided in the longitudinal front end of the battery device 100, in a similar aspect it is preferable that the receiving coil 110 is configured of a winding type having a three-dimensional shape rather than a flat spiral.

더욱 바람직하게 도 5에 도시된 바와 같이 전자기 유도에 의한 기전력 발생 효율을 높이기 위하여 상기 수신 코일(110)은 권선형태로 이루어지며 평행하게 배열되는 복수 개로 구비될 수 있다.More preferably, as shown in FIG. 5, in order to increase the electromotive force generation efficiency due to electromagnetic induction, the receiving coil 110 may be provided in a plurality of windings and arranged in parallel.

이하에서는 첨부된 도 6 내지 도 8을 통하여 본 발명의 전원공급장치 및 이를 포함하는 무접점 충전 시스템에 대한 상세한 설명을 기술하도록 한다.Hereinafter, a detailed description of the power supply device and the contactless charging system including the same according to the present invention through the accompanying Figures 6 to 8.

도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 전원공급장치(200)의 구성을 도시한 블록도이다. 상기 전원공급장치(200)는 전원공급의 모체가 되는 구성으로서, 외부 전원으로부터 전기 에너지를 공급받아 이를 상기 배터리 장치(100)로 전달하는 기능을 수행한다. 상기 외부 전원은 일반적인 상용 교류 전원(60Hz, 220V/100V)이 이용될 수 있으며 전력 공급 환경이나 스펙 등에 따라 다른 형태의 교류 또는 DC 전원도 채택 가능함은 물론이다.6 is a block diagram showing the configuration of a power supply device 200 according to an embodiment of the present invention. The power supply device 200 serves as a parent of a power supply, and receives electric energy from an external power source and transmits the electric energy to the battery device 100. The external power source may be a general commercial AC power source (60Hz, 220V / 100V), and other types of AC or DC power sources may be adopted depending on the power supply environment or specifications.

상기 전원공급장치(200)의 전원부(220)는 외부 전원을 이용하여 자기 발생을 위한 교류 전력을 상기 자기 발생 코일(210)에 공급하는 역할을 수행하며, 구체적인 실시형태에 따라 상기 전원부(220)는 정류부(223), 전력 구동부(225) 및 PWM발생부(227)를 포함하여 구성될 수 있다.The power supply unit 220 of the power supply device 200 serves to supply AC power for magnetic generation to the self-generating coil 210 by using an external power source, and according to a specific embodiment, the power supply unit 220. The rectifier 223 may include a power driver 225 and a PWM generator 227.

1차 및 2차 코일 간의 자기 커플링이 발생되기 위해서는 상기 자기 발생 코일(210)에는 교류 전원이 인가되어야 하며, 실시형태에 따라 외부 교류 전원을 필요한 가공만을 거쳐 그대로 상기 자기 발생 코일인 1차 코일(210)에 전달되도록 구성할 수도 있다.In order for the magnetic coupling between the primary and secondary coils to occur, an AC power source should be applied to the self generating coil 210, and according to an embodiment, the primary coil, which is the self generating coil as it is, is subjected to only the required processing. And may be configured to be communicated to 210.

또한, 실시형태에 따라 더욱 정교한 교류 주파수의 조정이 가능하도록 외부 교류 전원을 직류 전원으로 변환한 후, 다시 후속 프로세싱을 수행하여 상기 자기 발생 코일(210)에 교류 전원이 인가되도록 구성할 수도 있다.In addition, according to the exemplary embodiment, the AC power may be configured to be applied to the magnetic generating coil 210 by converting the external AC power into DC power so as to enable more precise adjustment of the AC frequency, and then performing subsequent processing.

상기 전원공급장치(200)의 정류부(223)는 이와 같은 실시형태 구현을 위한 구성으로서 외부 상용 교류 전원을 직류로 정류한 후, 전력 구동부(225)로 전달한다.The rectifier 223 of the power supply device 200 rectifies the external commercial AC power to DC as a configuration for implementing such an embodiment, and then transfers it to the power driver 225.

상기 전력 구동부(225)는 상기 정류부(223)로부터 공급받은 직류 전원을 이용하여 상용 주파수 이상의 고주파 교류 전원 펄스를 생성하고, 이를 상기 자기 발생 코일(210)에 인가하여 시간에 따라 가변하는 자계(magnetic filed)를 생성시킨다.The power driver 225 generates a high frequency AC power pulse of a commercial frequency or higher by using the DC power supplied from the rectifier 223, and applies the same to the magnetic generating coil 210 to change the magnetic field according to time. filed)

바람직하게, 소정 레벨의 직류전압을 변환하여 상용 주파수 이상의 고주파 교류전압을 발진하는 고주파 발진회로와 펄스폭 변조(PWM: pulse width modulation)된 고주파 교류 전류전압 펄스를 1차 코일(210)에 인가할 수 있도록 PWM발생부(227)를 추가적으로 구성할 수 있다.Preferably, a high frequency oscillation circuit for converting a DC voltage of a predetermined level and oscillating a high frequency AC voltage above a commercial frequency and a high frequency AC current voltage pulse pulsed pulse width modulated (PWM) are applied to the primary coil 210. The PWM generation unit 227 may be additionally configured to allow.

앞서 설명된 바와 같이 배터리 장치(100)에 구비되는 권선형 수신 코일(100)과의 자계 커플링의 효과를 높이기 위하여 상기 전원공급장치(200)의 자기 발생 코일(210) 또한, 입체적 형상의 권선형으로 구성하는 것이 바람직하다.As described above, in order to increase the effect of the magnetic coupling with the winding type receiving coil 100 provided in the battery device 100, the magnetic generating coil 210 of the power supply device 200 also has a three-dimensional winding. It is preferable to configure linearly.

상기 본 발명의 전원공급장치(200)는 도 7에 도시된 바와 같이 상기 배터리 장치(100)가 끼움식 또는 삽입식으로 장착될 수 있는 포켓 형태로 구성하는 것이 더욱 바람직하다.As shown in FIG. 7, the power supply device 200 of the present invention may be configured in a pocket form in which the battery device 100 may be mounted in a snap or insert manner.

도 7에 도시된 바와 같이 상기 가이드벽부(230)는 배터리장치(100)가 장착되는 소정의 이격된 공간을 가질 수 있도록 서로 마주보는 한 쌍의 벽부로 구성되는데 무접점 충전을 위한 배터리 장치(110)는 상기 가이드벽부(230)의 안내 가이드를 받을 수 있어 사용자는 더욱 편리하게 전가기 유도에 의한 무접점 충전을 수행할 수 있으며, 상기와 같은 구성에 의하여 자계 커플링의 정합(매칭)에 대한 번거로움을 최소할 수도 있다.As illustrated in FIG. 7, the guide wall 230 includes a pair of wall parts facing each other so as to have a predetermined spaced space where the battery device 100 is mounted. The battery device 110 for contactless charging is shown in FIG. ) Can receive the guide guide of the guide wall 230, so that the user can more conveniently perform contactless charging by induction of electric conductors, and the matching (matching) of the magnetic coupling by the configuration as described above You can also minimize the hassle.

또한, 상기 가이드벽부(230) 일단 측에는 상기 가이드벽부(230)와 연결되는 지지보드(240)가 형성되는데, 상기 지지보드(240)는 배터리 장치(100)(또는 배터리 장치가 장착된 휴대폰 등의 전자 기기)가 장착되는 경우 이를 물리적인 지지할 뿐만 아니라, 상기 배터리 장치(100)의 전단부에 구비된 수신 코일(110)과의 전자기 유도 현상을 발생시키기 위하여 내부에 앞서 설명된 자기 발생 코일(210)이 구비된다.In addition, one end of the guide wall 230 is formed with a support board 240 connected to the guide wall 230, the support board 240 is a battery device 100 (or a mobile phone, such as a battery device) When the electronic device is mounted, the magnetic generating coil (described above) is not only physically supported but also generates an electromagnetic induction phenomenon with the receiving coil 110 provided at the front end of the battery device 100. 210 is provided.

이와 같은 전원공급장치의 형상과 자기 발생 코일이 구비되는 위치 구성에 의하여 사용자는 무접점 충전의 대상이 되는 배터리 장치(100)를 더욱 효과적이고 간편하게 충전시킬 수 있게 된다.By the shape of the power supply and the position configuration provided with the magnetic generating coil, the user can more effectively and simply charge the battery device 100 that is the object of non-contact charging.

상기 전원공급장치(200)는 실시형태에 따라 지면을 중심으로 수직방향으로 세워져 실시될 수도 있으며, 또한, 벽부 등에 부착되는 형태로도 구현될 수 있다. 이러한 경우, 무접점 충전에 대한 정합(매칭) 효율을 그대로 유지함과 동시에 사용자 편의성을 더욱 높이기 위하여 도 7에 도시된 바와 같이 상기 가이드벽부(230) 및 지지보드(240)를 커버하여 덮는 이탈방지 덮개(250)가 추가적으로 구성될 수 있다. The power supply device 200 may be implemented in a vertical direction with respect to the ground according to the embodiment, it may also be implemented in the form attached to the wall or the like. In this case, the separation prevention cover covering the guide wall 230 and the support board 240 as shown in FIG. 250 may be further configured.

상기 구성을 통하여 수직 방향으로 세워진 형태 또는 벽부에 부착되는 형태로 실시되는 형태에서도 충전의 대상이 되는 배터리 장치를 용이하게 착탈시킬 수 있음은 물론, 충전 중 이탈을 원천적으로 방지할 수 있는 효과를 가질 수 있다.Through the above configuration, even in the form of being mounted in the vertical direction or attached to the wall form, the battery device to be charged can be easily detached and, of course, has an effect of preventing departure during charging. Can be.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.Although the present invention has been described above by means of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and will be described below by the person skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of the claims.

본 발명을 설명함에 있어, 상기 본 발명에 의한 리시버 장치(100) 또는 충전 시스템(100, 200) 등의 각 구성요소는 물리적으로 구분되는 구성요소라기보다는 논리적으로 구분되는 구성요소로 이해되어야 한다.In describing the present invention, each component such as the receiver device 100 or the charging system 100, 200 according to the present invention should be understood as logically divided components rather than physically divided components.

즉, 각각의 구성은 본 발명의 기술사상을 실현하기 위하여 논리적인 구성요소에 해당하므로 각각의 구성요소가 통합 또는 분리되어 수행되더라도 본 발명의 논리 구성이 수행하는 기능이 실현될 수 있다면 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 하며, 동일 또는 유사한 기능을 수행하는 구성요소라면 그 명칭 상의 일치성 여부와는 무관히 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 함은 물론이다.That is, each configuration corresponds to a logical component in order to realize the technical idea of the present invention, so that even if each component is integrated or separated, if the function performed by the logical configuration of the present invention can be realized, It should be construed that it is within the scope, and that components that perform the same or similar functions are to be interpreted as being within the scope of the present invention regardless of whether their names are consistent.

또한, 본 발명의 설명에 있어 제1, 제2 등과 같은 표현은 상호 간의 각 구성을 상대적으로 구분하기 위하여 사용되는 도구적 개념의 용어일 뿐, 특정의 순서, 우선순위 등을 물리적으로 구분하기 위하여 사용된 용어가 아님은 자명하다.In addition, in the description of the present invention, expressions such as first and second are merely terms of a tool concept used to relatively distinguish each component from each other, and to physically distinguish a specific order, priority, and the like. Obviously this is not a term used.

100: 배터리 장치 110: 수신 코일
115 : 패키징 칩 120: 변환부
130: BMU모듈 140: 배터리 모듈
150: 피씨비 기판(PCB) 160: 하우징 케이스
200: 전원공급장치 220: 전원부
223: 정류부 225: 전력구동부
227: PWM발생부 230: 가이드벽부
240: 지지보드 250: 이탈방지 덮개100: battery unit 110: receiving coil
115: packaging chip 120: converter
130: BMU module 140: battery module
150: PCB substrate (PCB) 160: housing case
200: power supply device 220: power supply
223: rectifier 225: power driver
227: PWM generating unit 230: Guide wall portion
240: support board 250: separation prevention cover

Claims (8)

무접점 충전에 의한 전원공급장치의 자기 발생 코일과 자기적으로 결합되어 유도 기전력이 생성되는 수신코일이 내장되며 PCB 기판에 탑재되는 패키징 칩;
상기 생성된 유도 기전력을 직류 전원으로 변환하는 변환부; 및
상기 PCB 기판에 구비되며 상기 변환된 직류 전원에 의하여 배터리 모듈이 충전되도록 제어하는 BMU모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 패키징 칩에 의한 무접점 배터리 장치.A packaging chip which is magnetically coupled with a magnetic generating coil of a power supply device by contactless charging and generates a receiving electromotive force and is mounted on a PCB substrate;
A conversion unit converting the generated induced electromotive force into a DC power source; And
And a BMU module provided on the PCB substrate and controlling the battery module to be charged by the converted DC power. 제 1항에 있어서, 상기 패키징 칩은,
상기 배터리 장치의 길이 방향 전단에 구비되는 것을 특징으로 하는 패키징 칩에 의한 무접점 배터리 장치.The method of claim 1, wherein the packaging chip,
The contactless battery device by the packaging chip, characterized in that provided in the longitudinal front end of the battery device. 제 2항에 있어서, 상기 자기 코일은,
권선형으로 이루어지며 평행한 복수 개의 배열로 상기 패키징 칩에 내장되는 것을 특징으로 하는 패키징 칩에 의한 무접점 배터리 장치The method of claim 2, wherein the magnetic coil,
A contactless battery device by a packaging chip comprising a winding type and embedded in the packaging chip in a plurality of parallel arrays. 자기 발생을 위한 교류 전력을 공급하는 전원부와 상기 공급된 교류 전력에 의하여 전자기를 발생시키는 자기 발생 코일을 포함하는 전원공급장치; 및
무접점 충전에 의한 전원공급장치의 자기 발생 코일과 자기적으로 결합되어 유도 기전력이 생성되는 수신코일이 내장되며 PCB기판에 탑재되는 패키징 칩, 상기 생성된 유도 기전력을 직류 전원으로 변환하는 변환부와 상기 PCB 기판에 구비되며 상기 변환된 직류 전원에 의하여 배터리 모듈이 충전되도록 제어하는 BMU모듈을 포함하는 배터리 장치를 포함하는 것을 특징으로 패키징 칩에 의한 무접점 충전 시스템.A power supply including a power supply unit supplying AC power for magnetic generation and a magnetic generation coil generating electromagnetic by the supplied AC power; And
A receiving chip which is magnetically coupled to a magnetic generating coil of a power supply device by contactless charging and generates induced electromotive force, and is packaged on a PCB substrate, and a conversion unit for converting the generated induced electromotive force into DC power; And a battery device provided on the PCB substrate, the battery device including a BMU module for controlling the battery module to be charged by the converted DC power. 제 4항에 있어서, 상기 전원공급장치는,
이격 공간을 가지도록 대면하며 형성되고, 상기 이격 공간으로 상기 배터리 장치의 장착을 가이드하는 가이드벽부; 및
상기 가이드벽부 일측 양단과 연결되며 내부에 상기 자기 발생 코일이 구비되는 지지보드를 포함하는 것을 특징으로 하는 패키징 칩에 의한 무접점 충전 시스템.The method of claim 4, wherein the power supply device,
A guide wall portion facing and spaced apart from each other to guide the mounting of the battery device into the separation space; And
And a support board connected to both ends of the guide wall and having a magnetic generating coil therein. 제 5항에 있어서, 상기 가이드벽부 및 지지보드를 커버링하는 이탈방지덮개를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패키징 칩에 의한 무접점 충전 시스템.The contactless charging system of claim 5, further comprising a separation prevention cover covering the guide wall and the support board. 제 4항에 있어서, 상기 패키징 칩은,
상기 배터리 장치의 길이 방향 전단에 구비되는 것을 특징으로 하는 패키징 칩에 의한 무접점 충전 시스템.The method of claim 4, wherein the packaging chip,
Contactless charging system by a packaging chip, characterized in that provided in the longitudinal front end of the battery device. 제 7항에 있어서, 상기 자기 코일은,
권선형으로 이루어지며 평행한 복수 개의 배열로 상기 패키징 칩에 내장되는 것을 특징으로 하는 패키징 칩에 의한 무접점 충전 시스템.The method of claim 7, wherein the magnetic coil,
A contactless charging system by a packaging chip comprising a winding type and embedded in the packaging chip in a plurality of parallel arrangement.
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