KR20120062792A - 유도충전식 파워팩 - Google Patents

Abstract

본 발명은 휴대기기의 파워팩의 유도 충전장치에 관한 것으로, 1차인덕터와 유도결합하는 2차인덕터; 파워팩으로의 전력의 전달을 제어하는 ASIC; 및 파워팩이 유도충전되고 있음을 표시하고, 전자스위치를 통해 전자요소에 연결된 데이터 접점;을 포함한다.

Description

유도충전식 파워팩{INDUCTIVELY CHARGEABLE POWER PACK}

본 발명은 전기기기에 관한 것으로, 구체적으로는 휴대기기의 파워팩의 유도 충전장치에 관한 것이다.

파워팩이란 휴대폰, PDA, 미디어 플레이어 등의 휴대기기에 전력을 공급하는데 사용되는 것이다. 대개의 파워팩은 충전식 전기화학전지나 배터리를 구비하고, 이들은 배전망이나 자동차 배터리와 같은 전원에서 전력을 끌어오는 전용 충전기를 이용해 충전되는 외부나 내부 장치이다.

배전망이나 전선을 통해 전력을 받는 충전기는 큰 플러그 박스로이루어지고, 그안에 변압기와 정류기가 들어있으며, 배전망의 소켓에 연결되는 핀이 달려있다. 사용중에 플러그 박스가 소켓에 끼워지고, 연결플러그를 통해 전선이 전기기기에 연결된다. 전선이 당겨지면, 커넥터가 파손되거나 전기기기가 땅에 떨어질 수 있다. 또, 이런 전선은 하나의 소켓에서 여러 기기들을 충전할 때는 여러가닥이 되어 보기에 좋지 않고 불편할 뿐만아니라 서로 꼬이기도 한다.

휴대용 전기기기에 끼울 수 있는 각종 유도 전력 리시버에 관련된 시스템들이 많다. 이런 리시버들은 전기기기의 파워팩에 끼울 수 있다. 이런 시스템에서, 유도기기는 외부기기로서 접점을 통해 파워팩에 연결된다.

PCT/KR2007/004418에 소개된 시스템은 "Non-contact charger system of wireless power transmission for battery and control method thereof"란 명칭을 갖는 특허출원으로서, 배터리팩의 하우징 안에 수신기를 설치한 무선 충전시스템에 관한 것이다. 이 리시버에는 다수의 별도의 전자블록들이 있고, 그 안에 2차 코어블록, 2차 정류블록, 배터리 충전블록, 충전 감시블록 및 배터리 보호블록이 있고, 각각이 별도의 충전과정을 제어한다. 모든 각각의 회로블록이 배터리팩 하우징 안에 설치되므로, 이들 블록은 모두 전기화학전지와 가용공간을 공유한다. 따라서, 유도충전을 위한 제어회로 공간을 확보하려면 배터리의 크기와 그 용량을 줄일 수 밖에 없다.

본 발명은 종래의 이와같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 회로블록을 최소로 하고 전체 크기를 더 작게 하여 배터리팩의 하우징 안에 유도 수신기를 설치하는 것을 목적으로 한다.

파워팩은 신뢰성이 아주 높은 스마트하고 보호성이 좋은 전자장치로서, 열과 과전류와 과전압 상태에 아주 민감하다. 충전 프로토콜을 따라 파워팩을 충전할 때 주의를 해야하는데, 이때의 프로토콜은 일반적으로 충전식 전기화학전지의 화학적 성질에 의해 규정된다. 전력전달을 제어하고, DC 전류/전압을 생성하며, 배터리팩을 감시보호하고, 휴대통신기와 통신하는 복잡한 전자회로가 필요하다.

본 발명의 실시예들은 파워팩의 유도 충전은 물론 유도식 파워팩을 위한 간단하고, 스마트하며, 저렴하고 얇은 전자장치를 제공한다. 본 발명의 장치는 이상의 모든 원리들을 구현하고, 다수의 집적회로(IC)나 하나의 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)에 의해 구현된다.

따라서, 본 발명은 파워팩에 전력을 공급하는 충전장치를 제공하는데, 이 충전장치는 1차인덕터와 유도결합하는 2차인덕터; 파워팩으로의 전력의 전달을 제어하는 ASIC; 및 파워팩이 유도충전되고 있음을 표시하고, 전자스위치를 통해 전자요소에 연결된 데이터 접점;을 포함한다. 상기 ASIC는 유도 파워아울렛과의 통신을 관리한다. 본 발명의 충전장치는 교류 전원으로부터 정류된 직류전력을 공급하는 정류기를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 충전장치는 전기화학전지 반대쪽으로 자속을 안내하는 자기차폐판을 더 포함할 수 있다. 또, 이런 충전장치는 파워팩에 설치될 수 있다. 또, 본 발명의 충전장치가 배터리의 온도를 측정하는 온도센서를 더 포함할 수 있다. 본 발명에 의하면, 감시된 배터리 온도가 -10~45 ℃일 때 파워팩을 충전하도록 하면 좋다.

본 발명에 의하면, ASIC가 충전전류, 방전전류, 실제 배터리충전, 배터리 전압, 파워팩의 온도 및 배터리 온도로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 하나의 변수를 감시할 수 있다. 또, 이런 ASIC가 과잉 충전전류, 낮은 충전전류, 과잉 온도, 무부하, 외부 충전기의 무존재, 배터리 충전중 및 완전충전 파워팩으로 이루어진 군에서 선택된 상태들 중의 적어도 하나에 응답해 충전전류를 방전하는 보호회로를 더 포함할 수 있다. 본 발명에 의하면, 이런 ASIC가 충전전류의 연결을 끊기위한 적어도 하나의 전자스위치를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, ASIC는 충전전류가 상한 임계값보다 높을 때 충전전류의 연결을 끊기위한 적어도 하나의 전자스위치를 더 포함할 수 있는데, 이때의 임계값은 1.1 암페어보다 큰 것이 좋다. 또, ASIC가 충전전류가 하한 임계값보다 낮을 때 충전전류의 연결을 끊기위한 적어도 하나의 전자스위치를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 충전장치는 적어도 하나의 고장 표시기를 더 포함할 수 있다. 또, 본 발명의 충전장치는 과잉 충전전류, 낮은 충전전류, 과잉 온도, 무부하, 외부 충전기의 무존재, 배터리 충전중 및 완전충전 파워팩으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 상태를 표시하는 적어도 하나의 LED를 더 포함할 수도 있다.

본 발명의 충전장치는 호스트 장치와 연결되어 파워팩과 호스트 장치 사이에 통신채널을 제공하는 적어도 하나의 데이터 접점을 더 포함할 수 있다. 본 발명의 충전장치에 속하는 전자요소는 가변저항을 갖는 것이 바람직하다. 또, 전자스위치는 파워팩의 캐소드와 아노드 사이에 연결되는 것이 바람직하다.

본 발명은 또한, 2차인덕터를 제공하는 단계; ASIC를 제공하는 단계; 전자스위치를 통해 전자요소에 연결되는 데이터 접점을 제공하는 단계; 유도 파워아울렛의 1차인덕터에 상기 2차인덕터를 유도결합하는 단계; 및 상기 전자요소를 이용해, 파워팩이 유도충전중임을 표시하는 단계;를 포함하는 파워팩에 전력을 공급하는 방법도 제공한다. 이 방법은 출력 디스플레이를 통해 충전중임을 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 유도형 파워팩의 일례의 분리사시도이다.
도 2a는 유도 파워아울렛과 유도충전형 파워팩을 갖춘 유도충전 시스템의 주요소들을 보여주는 블록도이다.
도 2b는 듀얼모드 파워팩을 나타낸 블록도이다.
도 3a는 전자기기의 파워팩이 유도기에 연결된 관계를 보여주는 블록도이다.
도 3b~c는 본 발명의 일례의 유도식 파워팩의 예를 보여주는 사시도들이다.
도 4a~b는 2가지 유도식 파워팩의 구성을 보여주는 단면도들이다.
도 5는 유도식 파워팩의 또다른 블록도로서, 보호회로를 사용해 시스템을 보호하는 것을 보여준다.

도 1은 본 발명에 따른 유도형 파워팩(300)의 일례의 분리사시도이다. 이 파우팩(300)은 2차인덕터(320)가 들어있는 케이싱(310), 자속가이드(330), 전기화학전지(340) 및 인터페이스 모듈(100)을 포함한다. 일반적으로, 파어팩(300)은 다수의 전기접점(302a~c)을 통해 전기기기(400)에 연결된다(도 2a 참조).

케이싱(310)의 크기와 전기화학전지(340)의 특성은 전화기, 미디어 플레이어, 게임기, PDA 등 각종 전기기기에 맞게 선택할 수 있다. 파워팩은 기존의 전기기기를 개조하지 않고도 유도충전 기능을 제공할 수 있는 것이다.

전기화학전지의 수명이 이 전지로부터 전력을 공급받는 전기기기의 수명보다 짧을 수 있기 때문에, 대부분의 전기기기는 파워팩을 쉽게 교체할 수 있도록 설계된다. 파워팩은 관련 전기기기를 작동시키는데 필요한 전압으로 전력을 공급하는 리튬이온 전지 등의 배터리를 사용하기 때문에 교체가 용이하다. 케이싱(310)의 크기가 전기기기와 일치하면, 유도전력공급을 위해 파워팩(300)을 전기기기에 쉽게 재설치할 수 있다. 케이싱(310) 안에 다른 부품들을 넣으려면, 소형의 전기화학전지(340)를 선택해야 한다. 효과적으로 에너지를 공급할 수 있는 전기화학전지의 예로는 염화치오닐-리튬 전지, 에너지밀도가 높은 Li/SOCL2 전지, Li/SO2 전지, Li/MnO2 전지, 리튬-고분자 전지, 특수전지, 휴대폰 전지, 충전식 리튬이온전지, MiMH 전지, NiCd 전지 등이 있다.

파워팩(300)의 2차인덕터(320)는 대개 1차인덕터(220)와 유도결합하는 유도코일이다(도 2a 참조). 자속가이드(330)는 1차인덕터(220)의 자속을 2차인덕터(320)로 안내하고 주변으로의 자속누설을 줄이기 위한 것이다.

얇은 자속가이드(330)는 예컨대 비정질 강자성체로 이루어지고 두께는 수 미크론 정도이다. 이런 자속가이드(330)는 전기화학전지(340)는 물론 전기기기를 도체내의 와전류로부터 차단하는 기능을 한다. 경우에 따라서는 두께 20 미크론 정도의 강자성체를 자속가이드로 사용할 수도 있는데, 이 자속가이드의 양쪽면에 고분자층을 적층하면 전ㄴ체 두께가 60미크론 정도로 된다. 비정질 강자성체로 자속가이드를 제작하는 방법은 여러가지가 있지만, 그중에서도, 프린팅, 스탬핑, 커팅, 비정질 강자성 마이크로와이어 클로스(microwire cloth) 등이 있다.

도 2a는 유도 파워아울렛(200)과 유도충전형 파워팩(300)을 갖춘 유도충전 시스템의 주요소들을 보여주는 블록도이다.

유도 파워아울렛(200)은 드라이버(230)를 통해 자동차 매터리나 송전선과 같은 전원(240)에 유선연결되는 1차인덕터(220)를 포함한다. 드라이버(230)는 1차인덕터(220)에 진동 구동전압을 공급한다. 후술하는 바와 같이, 진동 구동전압의 주파수는 유도결합 시스템의 공진주파수와는 다르도록 선택된다.

파워팩(300)은 전기부하(400)에 전력을 공급하고, 2차인덕터(320)와 전기화학전지(340)와 인터페이스(100)를 구비한다. 경우에 따라, 2차인덕터(320)와 이터페이스(100)가 전기화학전지의 충전 없이 직접 전기부하(400)에 전력을 추가로 공급할 수도 있다.

인터페이스(100)는 파워팩(300)을 충전하거나 전기부하(400)으로의 전력 전달을 조절하고, 파워팩(300)과 유도전력 아울렛(200) 사이의 통신을 관리한다. 즉, 인터페이스(100)는 아래와 같은 다양한 기능들을 실행하는데, 물론 아래 기능에 한정되지도 않는다:

- 2차인덕터(320)에서 생긴 교류전류(AC)를 전기화학전지(340) 충전용의 직류전류(DC)로 정류;

- 전기화학전지(340)의 충전전압 조절;

- 전기화학전지(340)의 충전전류 조절;

- 충전전류를 조절하는 등의 방식으로 전기화학전지(340)의 온도 조절;

- 1차인덕터로 피드백 신호 전송;

- 유도전력 시스템(200)으로부터의 에너지전달 조절;

- 유도전력 시스템(200)용의 파워팩(300) 확인;

- 충전표시등을 통해 파워팩(300)의 충전상태 표시;

- 충전과정 자동종료;

- 전기화학전지(340)와 전기부하(400) 사이의 연결 자동종료;

- 충전상태 감시;

- 파워팩의 전압 감시;

- 고장 감지;

- 전기화학전지의 심방전(deep discharge) 방지;

- 배터리팩 전자소자들과의 동기화/통신.

과충전은 많은 전기화학전지에 손상을 줄 수 있음을 알아야 한다. 따라서, 전기화학전지(340)의 충전은 표적전압에 도달하거나 충전전류가 일정치 이상 강하했을 때 자동으로 종료되도록 한다. 또, 과충전 방지를 위해, 하한값에 도달했을 때 전기부하(400)와 전기화학전지의 연결을 끊는 회로차단기를 이용할 수 있다.

과도한 전류는 전기화학전지(340)를 해치고 단락이나 고장을 유발할 수 있기 때문에, 인터페이스(100)가 충방전을 감시한다. 이터페이스(100)는 정격전류, 예컨대 12암페어 정도 이상의 과잉 전류를 삭감하기 위한 전류제한기 역할도 하는데, 이런 과잉 전류가 있으면 배터리가 손상될 수 있다. 전류 감시와 제한 기능은 전류감지 저항기에 의해 제공될 수도 있다. 충전이 끝나면 보호회로가 전기화학전지의 연결을 끊도록 한 경우, 인터페이스는 충전전류에 주기적으로 반응하여 전기화학전지가 완전히 충전되도록 할 수도 있다. 어떤 경우, 충전전류가 끊어지면, 인터페이스(100)가 파워팩(300)의 2차인덕터(320)에 결합된 1차인덕터(220)의 작동을 정지시키는 신호를 보낼 수 있다. 필요하다면, 주기적인 충전과정을 2시간 정도의 일정 강격으로 되풀이할 수도 있다.

충전과정이 온도에 좌우될 수도 있다. 높은 충전온도는 전기화학전지를 해치고, 낮은 온도는 충전을 제한할 수 있다. 이런 온도 의존성 때문에, 인터페이스(100)는 충전중의 파워팩 온도를 감시하고 조절한다. 한편, 서미스터, 서모커플, 디지탈 센서와 같은 온도센서를 이용해 충전온도를 감시하고, 일정 범위내의 온도를 유지하도록 충전전류를 제한할 수 있다. 또, 경우에 따라서는 -10~45 ℃의 온도범위에서 온도센서가 동작하도록 할 수도 있다.

전기화학전지의 사용에 관한 이력 데이터가 예컨대 개스게이즈를 이용해 감시되고 기록될 수 있다. 파워팩의 충전요소를 결정하는데는 충전데이터를 이용한다. 본 발명의 특징은, 파워팩에 유도충전회로가 있어서, 특정 파워팩에 관한 충전데이터를 축적하여 충전과정의 효율을 더 높이는데 사용할 수 있다는 것이다.

도 2a에서 설명한 싱글모드의 경우, 유도형 파워팩(300)은 유도결합으로 전류를 받기만 한다. 도 2b는 듀얼모드 파워팩(300')을 나타낸 블록도로서, 필요시 유선연결된 충전기(202)로부터 전력을 받기도 한다. 듀얼모드 유도형 파워팩(300')은 전용 어댑터가 달린 전기기기에 사용하는데 유리하다.

듀얼모드 파워팩(300')은 충전선택기(102)를 구비하는데, 이 선택기는 유선연결 충전모드와 유도식 충전모드 사이를 스위칭한다. 충전선택기(102)는 한쪽 충전형이 작용될 때 나머지 충전형의 연결을 끊을 수도 있다. 예를 들어, 유선충전기(202)가 연결되어있으면, 이중충전을 방지하기 위해 2차인덕터(320)의 연결을 끊는다. 한편, 유도충전기(200)가 파워팩(300')에 연결되면 충전선택기(102)가 유선연결 충전커넥터(204)의 연결을 끊을 수 있다. 또는, 충전선택기(102)가 유도식-유선식 충전모드들을 조합하여 동시 충전을 제어할 수도 있다.

도 3a는 전자기기(1400)의 파워팩(1300)이 유도기(1000)에 연결된 관계를 보여주는 블록도이다. 유도기(100)는 2차인덕터(1320), 이터페이스(1100), 배터리충전기(1110) 및 정류기(1120)를 포함한다. 인터페이스(1000)는 2개 이상의 전력전달 접점(1302a~b)와 하나 이상의 데이터전달 접점(1304)을 통해 파워팩(1300)에 연결된다.

유도기(1000)는 파워팩(1300)이 유도전력을 받도록 하기위한 것이다. 유도기(100)는 휴대폰과 같은 기기(1400)의 케이싱 안에 설치되는 크기를 갖는다.

데이터전달 접점(1304)은 파워팩(1300)과 전기기기(1400) 사이에 통신채널을 제공한다. 이 통신채널은 파워팩에 관한 정보, 예컨대 전하레벨이나 충전중의 온도와 같은 정보를 암호화하는 데이터신호를 전달하는데 사용된다. 따라서, 제1 데이터전달 접점(1304)는 전지의 온도측정을 위해 서미스터에 연결된다. 경우에 따라서는, 제2 데이터전달 접점(1304)가 저항기와 같은 소자에 연결되어 전기기기에 파워팩(1300)의 ID를 확인하는 신호를 보낼 수도 있다.

본 발명의 유도식 파워팩에서, 제2 데이터전달 접점(1304)이 MOSFET와 같은 전자식 스위치를 통해 식별저항기에 연결되어 가변 저항을 제공할 수도 있다. 식별소자의 가변 저항은 전기화학전지가 유도식으로 충전되고 있음을 나타내도록 조절될 수 있다. 이때, 전기기기는 디스플레이와 같은 출력장치를 통해 충전이 진행중임을 표시하도록 할 수 있다.

또, 파워팩의 아노드와 캐소드를 연결하도록 구성된 전력전달 접점들 사이에 MOSFET와 같은 전자스위치를 배치해 단락회로를 형성할 수도 있다. 이런 시스템은 파워팩을 전기기기에서 제거했다가 재연결하는 것을 가능케하고, 파워팩의 전력치가 최저값 밑으로 떨어지면 정지하도록 구성된 기기에 특히 유용하다. 이런 기기는 전지가 유도식으로 재충전되었는데도 아직 재가동되지 않고 있음을 자체적으로는 감지하지 못한다. 이 경우, 전자스위치를 이용해 파워팩의 교환을 시뮬레이션하여 기기를 바로 재가동시킬 수 있다.

도 3b~c는 본 발명의 일례의 유도식 파워팩(1300')의 예를 보여주는 사시도들이다. 이 파워팩(1300')은 전력출력 접점(1330)과 보조 접점91310)을 구비한다.

전력출력 접점(1330)은 파워팩의 전력을 받는 전기기기의 단자(도시 안됨)에 연결되어 전기화학전지에서 전기부하까지의 도전선을 제공한다. 보조 접점(1310)은 휴대폰과 같은 전기기기의 뒷면 커버(1420)에 설치되는 유도기(1000')의 대응 접점(1110)에 연결된다.

파워팩(1300')은 유도기(1000')와 관련된 유도코일(1320')로부터 보조 접점을 통해 전력을 받는다. 보조 접점들(1310)은 필요하다면 데이터교환 단자 등을 더 포함할 수 있다.

도 4a~b는 2가지 유도식 파워팩(2300,3300)의 구성을 보여주는 단면도들이다. 도 4a의 자기차폐 파워팩(2300)은 접점들(2102,2302)을 통해 유도기(2000)를 이용해 유도결합 동작을 한다. 이 파워팩(2300)은 배터리(2340)와, 배터리의 과충전, 과방전, 과열 등을 방지하는 보호회로(2310)를 포함한다. 유도기(2000)는 2차인덕터는 물론 인터페이스에 의한 정류나 조절을 위한 제어소자를 포함한 외부기기를 제공한다. 배터리는 자기장 손상을 받지않게 자기차폐판(2330)으로 차폐된다.

도 4b는 드른 예로서, 올인원 타입 유도식 파워팩(3300)에 2차인덕터(3320), 자기차폐판(3330), 배터리(3340), 보호회로(3310) 및 인터페이스(3100)가 모두 포함되어 있다. 또, 열을 제거하기 위한 히트싱크로서 열전도 요소도 배치될 수 있다. 경우에 따라서는, 자기차폐판(3330)이 열전도 기능을 겸용할 수도 있다.

도 5는 유도식 파워팩(4300)의 또다른 블록도로서, 보호회로(430)를 사용해 시스템을 보호하는 것을 보여준다. 보호회로(4310)는 배터리보호 IC(4312), 개스게이지 IC(4314), 한쌍의 전류보호 전자스위치(4316,4318)를 구비한다. 전자스위치로는 MOSFET를 많이 사용한다. 보호회로가 리셋될 때까지는 충방전이 이루어지지 않도록 보호회로의 스위치는 전류를 차단하여 전기화학전지의 연결을 끊는다.

필요하다면, 과잉 충전전류, 낮은 충전전류, 과잉 온도, 무부하, 배터리 충전, 완전충전 파워팩, 고장 등의 상태를 표시하는 표시기를 이용할 수도 있다.

도 1의 파워팩의 특징은, 인터페이스(100)가 여러 제어기능들을 실행하는 IC일 수 있다는 것이다. 그중 몇가지 기능들은 표준 파워팩의 보호회로와 같은 외부회로와 작용하는 인터페이스(100)에 의해 제공된다.

전기화학전지(340)의 사이즈에 악영향을 주지 않도록, 유도식 파워리시버를 파워팩(300)의 케이싱(310) 안에 설치할 때, 인터페이스(100)의 치수를 가급적 최소화한다. 따라서, 본 발명에 의하면, 인터페이스(100)로는 ASIC(Application-Specific Integrated Circuit)가 바람직하다. ASIC는 크기가 아주 작기 때문에 다른 집적회로에도 바람직하다. 특히, 인터페이스(100)의 모든 소자들을 하나의 MCM(Multi Chip Module)에 조립하거나 모노리딕 IC로 구현할 수 있다.

또, 본 발명은 제어소자들을 더 소형화하는 것을 특징으로 한다. 전기전자 소자들의 크기를 정하는데 있어서 기존의 한계는 방열 규격에 있었다. 크기가 작을수록 방열능력이 떨어진다. 본 발명은 제어소자들에서 생기는 열을 줄여 제어소자의 크기를 줄일 수 있다.

본 발명에서 참고한 미국특허출원 12/497,088에 제어소자의 소형화를 가능케하는 열감소 특징이 소개되었다. 1차인덕터(220)의 진동 구동전압 주파수는 유도결합 시스템의 공진주파수와 크게 다를 수 있다. 비공진 전달은 공진 전달보다 낮은 전압을 사용하고, 이때문에 제어소자에서 생기는 열이 감소되어, 제어소자들을 소형화할 수 있다. 또, 비공진 유도전력전달을 이용하면, 전력전달을 조절하는 피드백 신호가 유도수신기로부터 유도통신채널을 통해 유도송신기로 보내진다.

유도통신채널은 유도전력수신기와 관련된 송신회로와, 유도전력송신기와 관련된 수신회로를 포함한다. 송신회로는 2차코일에 유선연결되고, 수신회로는 1차코일에 유선연결된다.

송신회로는 2차코일에 연결되었을 때 시스템의 공진주파수를 높이는 역할을 하는 전기요소를 포함할 수 있다. 송신회로는 일반적으로 이 전기요소를 2차코일에 선택적으로 연결한다. 인덕턴스나 커패시턴스가 낮아지면 시스템의 공진주파수가 높아지고, 이 현상은 수신회로에서 감지된다.

수신회로는 피크전압 디텍터를 갖추고, 이 디텍터는 송신전압의 큰 증가를 감지한다. 전압송신 주파수가 공진주파수보다 높은 시스템에서, 공진주파수의 증가때문에 송신전압이 크게 높아지고, 이는 전기요소가 2차코일에 연결되었음을 나타낸다. 따라서, 송신회로는 수신회로에 펄스신호를 보내는데 사용되고, 이런 펄스로부터 코드신호를 만들 수 있다. 송신회로는 입력신호로 비트율 신호를 변조하는 변조기를 더 구비할 수 있다. 전기요소는 변조된 신호에 의해 2차 유도코일에 연결된다. 수신회로는 변조된 신호를 복조하는 복조기를 구비할 수 있다. 예를 들어, 피크전압 디텍터가 비트율 신호로 1차전압의 진폭을 조절하여 출력신호를 내기위한 코릴레이터(correlator)에 연결될 수도 있다.

이런 유도통신채널을 사용하면 기존의 무선 프로토콜에 사용하는 대형 트랜시버를 사용하지 않아도 된다.

파워팩에 사용되는 다른 열감소 특징으로는 낮은 열손실 정류기(330)를 사용해 2차인덕터(320)의 AC 전력을 전기화학전지(340) 충전용의 DC 전력으로 변환하는 것이다. 4개의 다이오드가 그라에츠(Graetz) 회로에 배열된 브리지 정류기를 사용하지 않고, 본 발명에서 참고로 한 미국특허출원 12/423,530에 소개된 것처럼 브리지 동기 정류기를 사용할 수 있다. 이런 동기정류기에서는, 기존의 그라에츠 회로의 4개의 다이오드 중의 적어도 하나를 전류작동 전자스위치로 대체할 수 있다. 예를 들어, MOSFET를 사용해 드레인 단자에 유선연결된 전류 모니터로부터 게이트신호를 수신한다. 전류모니터는 드레인전류가 임계값을 넘을 때 MOSFET에 게이트신호를 보낸다.

이상 설명한 동기정류기의 MOSFET는 다이오드보다 발열량이 적어, 높은 전력이나 고주파 전력 전달을 할 경우에도 방열이 더 쉬어진다. 그 결과, 차지하는 공간이 작은 정류기를 인터페이스(100)에 설치할 수 있으므로, 파워팩(300)의 케이싱(310) 안에 인터페이스를 더 쉽게 넣을 수 있다.

이상 설명한 실시예는 전기기기의 파워팩의 유도충전을 위한 얇은 전자시스템을 구축할 수 있다. 이 시스템은 ASIC와 각종 방열 특징을 이용해 크기를 획기적으로 줄일 수 있다.

Claims (28)

1. 파워팩에 전력을 공급하는 충전장치에 있어서:
   파워팩으로의 전력의 전달을 제어하는 ASIC를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 ASIC가 외부 전원과의 통신을 관리하는 것을 특징으로 하는 충전장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 외부 전원이 유도 전원을 포함하고, 상기 파워팩은 유도 전원의 1차인덕터와 유도결합하는 2차인덕터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 충전장치.
4. 제3항에 있어서, 외부 전원에서 받은 에너지를 저장하는 전기화학전지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 충전장치.
5. 제4항에 있어서, 전기화학전지 반대쪽으로 자속을 안내하는 자기차폐판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 충전장치.
6. 제1항 내지 제5항 중의 어느 하나에 있어서, 교류 전원으로부터 정류된 직류전력을 공급하는 정류기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 충전장치.
7. 제1항 내지 제6항 중의 어느 하나에 있어서, 외부 1차 인덕터와 유도결합하는 2차인덕터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 충전장치.
8. 제1항 내지 제7항 중의 어느 하나에 있어서, 파워팩에 설치되는 것을 특징으로 하는 충전장치.
9. 제1항 내지 제8항 중의 어느 하나에 있어서, 상기 파워팩이 전기화학전지를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전장치.
10. 제1항 내지 제9항 중의 어느 하나에 있어서, 상기 파워팩이 리튬-고분자 배터리팩이나 리튬이온 고분자 배터리팩 중의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전장치.
11. 제1항 내지 제10항 중의 어느 하나에 있어서, 휴대용 전기기기에 전력을 공급하기 위해 파워팩에 설치되는 것을 특징으로 하는 충전장치.
12. 제1항 내지 제11항 중의 어느 하나에 있어서, 전기기기가 전화기, 미디어 플레이어, 게임기, PDA, 원격제어기로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 충전장치.
13. 제1항 내지 제12항 중의 어느 하나에 있어서, 배터리의 온도를 측정하는 온도센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 충전장치.
14. 제13항에 있어서, 상기 온도센서가 서미스터, 서모커플, 디지탈 센서, 전류센서 또는 이들의 조합인 것을 특징으로 하는 충전장치.
15. 제1항 내지 제14항 중의 어느 하나에 있어서, 감시된 배터리 온도가 -10~45 ℃일 때 파워팩을 충전하는 것을 특징으로 하는 충전장치.
16. 제1항 내지 제15항 중의 어느 하나에 있어서, 상기 ASIC가 충전전류, 방전전류, 실제 배터리충전, 배터리 전압, 파워팩의 온도 및 배터리 온도로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 하나의 변수를 감시하는 것을 특징으로 하는 충전장치.
17. 제1항 내지 제16항 중의 어느 하나에 있어서, 상기 ASIC가 과잉 충전전류, 낮은 충전전류, 과잉 온도, 무부하, 외부 충전기의 무존재, 배터리 충전중 및 완전충전 파워팩으로 이루어진 군에서 선택된 상태들 중의 적어도 하나에 응답해 충전전류를 방전하는 보호회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 충전장치.
18. 제1항 내지 제17항 중의 어느 하나에 있어서, 상기 ASIC가 충전전류의 연결을 끊기위한 적어도 하나의 전자스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 충전장치.
19. 제1항 내지 제18항 중의 어느 하나에 있어서, 상기 ASIC가 충전전류가 상한 임계값보다 높을 때 충전전류의 연결을 끊기위한 적어도 하나의 전자스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 충전장치.
20. 제19항에 있어서, 상기 임계값이 1.1 암페어보다 큰 것을 특징으로 하는 충전장치.
21. 제1항 내지 제20항 중의 어느 하나에 있어서, 상기 ASIC가 충전전류가 하한 임계값보다 낮을 때 충전전류의 연결을 끊기위한 적어도 하나의 전자스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 충전장치.
22. 제18항 내지 제21항 중의 어느 하나에 있어서, 상기 전자스위치가 파워 MOSFET를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전장치.
23. 제1항 내지 제22항 중의 어느 하나에 있어서, 적어도 하나의 고장 표시기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 충전장치.
24. 제1항 내지 제23항 중의 어느 하나에 있어서, 과잉 충전전류, 낮은 충전전류, 과잉 온도, 무부하, 외부 충전기의 무존재, 배터리 충전중 및 완전충전 파워팩으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 상태를 표시하는 적어도 하나의 LED를 더 포함하는 응답해 것을 특징으로 하는 충전장치.
25. 제1항 내지 제24항 중의 어느 하나에 있어서, 호스트 장치와 연결되어 파워팩과 호스트 장치 사이에 통신채널을 제공하는 적어도 하나의 데이터 접점을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 충전장치.
26. 제25항에 있어서, 상기 데이터 접점이 전자스위치를 통해 가변 저항기가 달린 전자요소에 연결되는 것을 특징으로 하는 충전장치.
27. 제1항 내지 제26항 중의 어느 하나에 있어서, 파워팩의 캐소드와 아노드 사이에 연결된 전자스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 충전장치.
28. ASIC를 제공하는 단계;
    파워팩으로의 전력의 전달을 제어하는 단계; 및
    외부 전원과의 통신을 관리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워팩에 전력을 공급하는 방법.

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