KR20120105784A - Non-contact power transferring system, non-contact power supply apparatus and method of supplying non-contact power - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 무접점 방식의 전원 공급 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a non-contact type power supply and method.
대부분의 전자 제품은 전력을 많이 소비하거나, 열 등으로 전력을 소비하여 효율이 낮아지는 문제점 등이 있어 이를 해결하려는 노력이 많다. Most electronic products consume a lot of power or have a problem of lowering efficiency by consuming power by heat, etc.
한편, 무접점 전력 전송이란 전자기 유도의 원리에 따라 떨어져 있는 곳에서 무접점으로 전력을 공급하는 기술이다. 무접점의 편리성과 안전성으로 인하여 모바일 제품 및 휴대용 전자기기에 많이 이용하고 있다. 예를 들면 면도기, 전동 치솔, 무선 전화기, 휴대폰 등에서 접점을 통해서 전원을 공급받거나 충전 시에 이용하는 방법이 자기유도 기술을 사용한 전력 전송방법으로 바뀌고 있다. 또한 소형화를 이용하여 다양한 어플리케이션에 이용하는 추세이다.. On the other hand, contactless power transmission is a technique for supplying power to a contactless place from a distance according to the principle of electromagnetic induction. Due to the convenience and safety of contactless, it is widely used in mobile products and portable electronic devices. For example, in the shaver, electric toothbrush, cordless phone, mobile phone, etc., the method of supplying or charging power through a contact is changing to a method of transmitting power using magnetic induction technology. It is also a trend to use it for various applications by miniaturization.
최근의 휴대장치의 생명은 휴대성과 소형화 및 다기능화를 추구하고 있다. 이를 모두 만족시키기 위해 전지의 용량이 커지고, 편리성을 강조하기 위해 급속 충전이 필요하게 된다. 하지만 종래의 무접점 전력 전송의 효율이 낮고, 또한 급속충전이 어려워 장시간의 충전으로만 구현이 된다. Recently, the life of a portable device is pursuing portability, miniaturization and multifunction. To satisfy all of these, the capacity of the battery is increased, and rapid charging is required to emphasize convenience. However, the conventional non-contact power transmission efficiency is low, and rapid charging is difficult to be implemented only by prolonged charging.
본 발명은 전자 기기에 포함된 적어도 하나의 소자에서 발생하는 열에너지를 효율적으로 재활용하여 전자 기기에서 소모되는 전력을 최소화하는 무접점 전원 공급 장치 및 방법을 제공하는 것이다.The present invention provides a contactless power supply device and method for minimizing the power consumed by the electronic device by efficiently recycling the thermal energy generated in at least one element included in the electronic device.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 무접점 전력 송수신 시스템은, 시변 자기장을 수신하여 전류를 생성하는 전력수신부와, 상기 생성된 전류를 기초로 발생한 전력에 의해 구동하는 구동부를 포함하는 무접점 전력 수신기; 및 상기 구동부에서 발생된 열을 전력으로 변환하는 열발전부와, 상기 변환된 전력을 이용하여 상기 시변 자기장을 생성하는 전력송신부를 포함하는 무접점 전력 송신기;를 포함할 수 있다. A contactless power transmission and reception system according to an embodiment of the present invention, a contactless power receiver including a power receiving unit for receiving a time-varying magnetic field to generate a current, and a drive unit for driving by the power generated based on the generated current. ; And a non-contact power transmitter including a heat generator configured to convert heat generated by the driver into power, and a power transmitter configured to generate the time-varying magnetic field using the converted power.
상기 전력송신부 및 상기 전력수신부는 각각 송신코일 및 수신코일을 포함할 수 있다. The power transmitter and the power receiver may include a transmission coil and a reception coil, respectively.
상기 송신코일과 상기 수신코일 간의 거리는 유도 결합 거리에 의해 결정될 수 있다. The distance between the transmitting coil and the receiving coil may be determined by an inductive coupling distance.
상기 무접점 전력 송신기는, 외부 전원 및 상기 변환된 전력을 상기 시변 자기장을 생성하기 위한 전원으로 변환하는 전원공급부;를 더 포함할 수 있다. The contactless power transmitter may further include a power supply unit configured to convert an external power source and the converted power into a power source for generating the time varying magnetic field.
상기 무접점 전력 송신기는, 열을 감지하여 열 감지 신호를 출력하는 열 감지부;를 더 포함할 수 있다. The contactless power transmitter may further include a heat detector configured to detect heat and output a heat detection signal.
상기 열발전부는, 다수의 구동부에서 발생하는 열을 전력으로 변환하는 다수의 열전 소자를 포함할 수 있다. The thermoelectric generator may include a plurality of thermoelectric elements that convert heat generated by the plurality of drivers into power.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 무접점 전원 공급 장치는, 외부 전자 기기에서 발생된 열을 전력으로 변환하는 열발전부; 외부 전원 및 상기 변환된 전력을 시변 자기장을 생성하기 위한 전원으로 변환하는 전원공급부; 및 상기 전원을 이용하여 상기 시변 자기장을 생성하는 전력송신부;를 포함할 수 있다. A contactless power supply device according to an embodiment of the present invention, the heat generating unit for converting heat generated from the external electronic device into power; A power supply unit converting an external power source and the converted power into a power source for generating a time-varying magnetic field; And a power transmitter configured to generate the time-varying magnetic field by using the power source.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전원공급장치로부터 외부 전자 기기로 전원을 공급하는 무접점 전원 공급 방법은, 상기 전원공급장치가 상기 전자 기기에서 발생한 열을 수신하여 전력으로 변환하는 단계; 상기 전원공급장치가 외부 전원 및 상기 변환된 전력을 이용하여 시변 자기장을 발생시키는 단계; 및 상기 전자 기기가 상기 시변 자기장을 수신하여 전류를 생성하고, 상기 생성된 전류에 기초하여 전력을 발생시키는 단계;를 포함할 수 있다. A contactless power supply method for supplying power to an external electronic device from a power supply device according to an embodiment of the present invention, the power supply device receiving the heat generated from the electronic device to convert into power; Generating, by the power supply device, a time-varying magnetic field using an external power source and the converted power; And generating, by the electronic device, the current-varying magnetic field and generating power based on the generated current.
본 발명은 구동부를 가진 휴대용 소형 전자 기기로 무접점 전력 전송이 가능하고, 열발전 소자를 이용하여 전자 기기에서 발생된 열을 재가공함으로써 전체 시스템의 전력 효율을 증대시킬 수 있다. The present invention is capable of contactless power transmission to a portable small electronic device having a driving unit, and can increase power efficiency of the entire system by reprocessing heat generated in the electronic device using a thermoelectric generator.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무접점 전력 송수신 시스템을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무접점 전력 송수신을 설명하기 위한 도면이다.
도 3A 및 도 3B는 본 발명의 일 실시예에 따른 무접점 전력 송수신 시스템의 예를 도시한 예시도 및 블록도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무접점 전력 송수신 시스템을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무접점 전력 송수신 시스템에 의한 전력 송수신 방법을 설명하는 흐름도이다. 1 is a block diagram schematically illustrating a contactless power transmission and reception system according to an embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining a contactless power transmission and reception according to an embodiment of the present invention.
3A and 3B are exemplary diagrams and block diagrams illustrating an example of a contactless power transmission / reception system according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram schematically illustrating a contactless power transmission and reception system according to another embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a power transmission and reception method by a contactless power transmission and reception system according to an embodiment of the present invention.
이하 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들 중 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the same elements among the drawings are denoted by the same reference numerals and symbols as much as possible even though they are shown in different drawings. In the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
대부분의 전자 기기는 발열이 많다. 예를 들어, 휴대폰의 경우 대기 상태에서는 운영되는 하드웨어(HW)나 소프트웨어(SW)가 적고, 전력도 적게 소모하나, 장시간 통화나 여러 다양한 어플리케이션을 구동할 때는 열이 많이 발생한다. 즉, 휴대폰의 하드웨어(HW)나 소프트웨어(SW)들을 운영하기 위해 공급된 전력(에너지)이 상당부분 열과 같은 다른 에너지의 형태로 전환되어 전력(에너지) 누수가 발생하게 된다. 본 발명은 이러한 누수 전력을 효과적으로 활용하는 방법을 제공한다. Most electronic devices have a lot of heat. For example, a mobile phone uses less hardware (HW) or software (SW) in the standby state and consumes less power. However, a mobile phone generates a lot of heat when a long-time call or various applications are driven. In other words, the power (energy) supplied to operate the hardware (HW) or software (SW) of the mobile phone is converted into a large amount of other energy such as heat to generate a power (energy) leak. The present invention provides a method of effectively utilizing such leakage power.
본 발명은 전자 기기에서 발생된 열을 회수하는 열발전소자를 활용하여 전자 기기 및 무접점 전력공급장치의 전력 효율을 향상시킨다. The present invention improves the power efficiency of the electronic device and the contactless power supply device by utilizing a heat generating element that recovers heat generated in the electronic device.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무접점 전력 송수신 시스템을 개략적으로 도시한 블록도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무접점 전력 송수신을 설명하기 위한 도면이다. 1 is a block diagram schematically illustrating a contactless power transmission and reception system according to an embodiment of the present invention. 2 is a view for explaining a contactless power transmission and reception according to an embodiment of the present invention.
도 1 및 도 2를 함께 참조하면, 무접점 전력 송수신 시스템은 무접점 전력 수신기(10) 및 무접점 전력 송신기(20)를 포함한다. 1 and 2 together, the contactless power transmission and reception system includes a
무접점 전력 수신기(10)는 무접점 전력 송신기(20)로부터 전력을 공급받는 무접점 전력 송신기(20)의 외부에 별도로 존재하는 전자 기기이다. 예를 들어, 무접점 전력 수신기(10)는 모바일 전자 기기, 휴대 및 소형 가전 제품, 프로젝터 등과 같이 발열이 많은 전자 제품 등을 포함한다. 무접점 전력 수신기(10)는 CPU, 구동 엔진 등과 같이 열에너지를 발산하는 구동 소자들을 적어도 하나 이상 포함한다. 무접점 전력 수신기(10)는 전력 수신부(12), 전원 제어부(14), 구동부(16) 및 방열부(18)를 포함한다. The
전력 수신부(12)는 수신코일(120)을 포함하여, 전력 송신부(24)로부터 발생하는 시변 자기장에 의해 전류를 유도하고 유도된 전류에 의해 생성된 전력을 전원 제어부(14)로 공급한다. 수신코일(120)은 스파이럴 형 또는 페라이트 내부 코어가 있는 솔레노이드 형으로 이루어질 수 있다. The
전원 제어부(14)는 전력 수신부(12)로부터 수신한 전력으로부터 무접점 전력 수신기(10) 내부의 하드웨어(H/W)에 필요한 전력을 생성하여 안정적으로 공급한다. 전원 제어부(14)는 출력 전압 및 전류의 크기를 조절하여 각 구동부인 하드웨어에 필요한 전압을 인가한다. 전원 제어부(14)는 필요에 따라서 무접점 전력 수신기(10)가 전력 저장 장치(배터리)를 구비하는 경우에 충전할 수 있는 충전 회로를 추가로 구비할 수 있다.The
구동부(16)는 무접점 전력 수신기(10)의 구동을 위한 하드웨어(H/W) 또는 소프트웨어(S/W)이다. 예를 들어, 구동부(16)는 휴대 단말, 컴퓨터 등의 CPU(Central Processing Unit), 프로젝터의 광엔진 등일 수 있다. 무접점 전력 수신기(10)는 하나 이상의 구동부를 포함할 수 있다. The
방열부(18)는 구동부(16)에서 발생하는 열을 효과적으로 확산시켜 구동부(16) 및 무접점 전력 수신기(10)를 냉각시킨다. 예를 들어, 방열부(18)는 방열판일 수 있다. The
무접점 전력 송신기(20)는 크래들(cradle)이나 플랫배드(flatbed) 형태로 구현된 전원 공급 장치이다. 무접점 전력 송신기(20)는 전자 기기로 전력을 공급하면서 전자 기기를 실시간으로 구동시키는 구동 모드와, 전자 기기가 구동하지 않는 동안 충전 전용으로 활용하는 충전 모드로 동작할 수 있고, 구동 모드와 충전 모드를 동시에 수행하여 전자 기기의 구동과 충전을 동시에 구현시킬 수도 있다. 무접점 전력 송신기(20)는 열발전부(22), 전원 공급부(24), 및 전력 송신부(26)를 포함한다. The
열발전부(22)는 가열되고, 온도가 높을수록 발전 효율이 증가하는 하나 이상의 열전 소자이다. 열발전부(22)는 무접점 전력 수신기(10)의 하나 이상의 구동부(16)를 열원으로 하여 수신한 열을 전기 에너지(전력)로 변환한다. The
제벡 효과(Seebeck effect) 또는 펠티에 효과(Peltier Effect)와 같은 열의 흐름과 전류가 서로 영향을 미치는 물리 현상을 "열전 효과(thermoelectric effects)"라 한다. 서로 다른 열전능(thermoelectric properties)을 가지는 금속이나 반도체를 접합한 회로에서 열전 효과가 발생한다. 또한, 이러한 회로를 이용해 열에너지와 전기에너지를 서로 변환하는 것을 열전 변환이라 한다. Physical phenomena in which the flow of current and current affect each other, such as the Seebeck effect or the Peltier effect, are called "thermoelectric effects." Thermoelectric effects occur in circuits in which metals or semiconductors having different thermoelectric properties are bonded. In addition, conversion of thermal energy and electrical energy to each other using such a circuit is called thermoelectric conversion.
열전 변환을 이용하면 열의 흐름으로부터 전력을 생성하거나, 전류를 이용해 흡열 현상 또는 발열 현상을 발생시키는 것이 가능하다. 열전 변환은 직접 변환이기 때문에 에너지 변환 시에 과잉의 노폐물이 배출되지 않고, 모터나 터빈과 같이 물리적으로 운동하는 구동부가 없어 유지 보수가 편리하기 때문에 고효율의 에너지 이용 기술이다. By using thermoelectric conversion, it is possible to generate electric power from the flow of heat or to generate an endothermic phenomenon or an exothermic phenomenon using current. Since thermoelectric conversion is a direct conversion, excessive waste is not discharged during energy conversion, and since there is no driving part that physically moves like a motor or a turbine, it is a high efficiency energy utilization technology.
열발전부(22)는 무접점 전력 수신기(10)의 구동에 의해 구동부(16)에서 발생한 열이 전달되는 위치에 구비되어, 감지 및 수신한 열을 이용하여 발전을 수행한다. 열발전부(22)는 무접점 전력 수신기(10)의 하나 이상의 열원에 대응하여 하나 이상 구비될 수 있다. The
전원 공급부(24)는 외부 전원 및/또는 열발전부(22)가 생성한 전력을 수신하여 자기장 발생에 필요한 전원으로 변환하고, 변환된 전원을 전력 송신부(24)로 공급한다. 따라서, 전원 공급부(22)는 외부 전원 외에 추가 전력을 이용함으로써 무접점 전력 수신기(10)에 큰 전력을 공급할 수 있다. The
전력 송신부(24)는 송신코일(240)을 포함하여, 입력되는 전원을 이용하여 시변 자기장을 발생시킨다. 송신코일(240)은 스파이럴 형 또는 페라이트 내부 코어가 있는 솔레노이드 형으로 이루어질 수 있다. The
전력 수신부(12)의 수신코일(120)과 전력 송신부(24)의 송신코일(240) 간의 거리(d)는 유도 결합 거리를 고려하여 결정된다. The distance d between the
무접점 전력 송신기(20)는 충전부(미도시)를 추가로 구비하여 열발전부(26)가 생성하는 전력을 별도로 저장할 수 있다. The
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 무접점 전력 송수신 시스템의 예를 도시한 예시도 및 블록도이다. 3A and 3B are exemplary diagrams and block diagrams illustrating an example of a contactless power transmission and reception system according to an embodiment of the present invention.
도 3a를 참조하면, 본 발명은 프로젝터(30)에 전력을 공급하기 위한 방법으로 열발전 소자를 구비한 무접점 전원공급장치(40)를 사용한다. 전원공급장치(40)에 포함된 송신코일에 전류를 흘리면 프로젝터(30)에 포함된 수신코일에 유도 전류가 발생되어 프로젝터(30)의 광원으로 무접점의 전력을 전달할 수 있다. Referring to FIG. 3A, the present invention uses a contactless
전원공급장치(40)는 크래들(거취대) 형태 또는 플랫베드 형태 등으로 구현될 수 있다. 전원공급장치(40) 상에 프로젝터(30)를 올려놓고 무접점으로 전력을 공급하거나 충전시킬 수 있다. 전원공급장치(40)는 프로젝터(30)의 지지대 기능 외에 프로젝터(30)의 냉각 역할도 수행한다. 전원공급장치(40)는 열발전부(42)를 구비하여 프로젝터(30)에서 발생된 열을 전기로 변환함으로써 전원공급장치(40)의 전력 효율을 개선시킬 수 있다.The
도 3b를 참조하면, 무접점 전력 송수신 시스템은 프로젝터(30)와 전원공급장치(40)를 포함한다. 프로젝터(30)는 전원공급장치(40)로부터 전력을 공급받고, 전원공급장치(40)는 프로젝터(30)에서 발생하는 열을 이용하여 프로젝터(30)에 공급할 전력을 생산한다. Referring to FIG. 3B, the contactless power transmission / reception system includes a
프로젝터(30)는 오피스 프로젝터(다큐먼트)의 중대형 프로젝터, 휴대 및 이동 가능한 소형 프로젝터, 일반 휴대폰보다 작은 마이크로 프로젝터 또는 피코 프로젝터를 포함한다. 프로젝터(30)는 TV, VCR, DVD Player, PC, 캠코더 등의 각종 영상기기들의 영상신호를 투사 영상으로 변환한 뒤, 광원에서 제공된 빛을 이용하여, 투사광을 생성한 뒤 이를 스크린 등에 투사하여 사용자에게 확대된 영상을 제공하는 화상 투영 장치이다. 프로젝터(30)는 전력 수신부(32), 전원 제어부(34), 구동부(36) 및 방열판(38)을 포함하는 무접점 전력 수신 장치이다. 여기서 구동부(36)는 구동 제어부(36A) 및 광엔진부(36B)를 포함한다. The
전력 수신부(32)는 전원공급장치(40)로부터 전력을 수신하며, 수신코일 및 주변회로로 구성된다. 구체적으로, 전력 수신부(32)는 전원공급장치(40)로부터 시변 자기장을 수신하여 전류를 생성하고, 생성된 전류를 기초로 전력을 발생시킨다. The
전원 제어부(34)는 전력 수신부(31)로부터 전력을 수신하여 프로젝터(30) 내부의 H/W에 필요한 전력으로 변환하고, 이를 안정적으로 공급한다. 전원 제어부(34)는 필요에 따라서 전력 저장 장치(배터리)를 이용하는 경우 충전 회로를 추가로 구비할 수 있다.The
구동 제어부(36A)는 광엔진부(36B)를 구동하기 위한 회로로 구성되어, 광원 및 광변조 장치를 제어한다.The
광엔진부(36B)는 광원, 광을 영상 이미지로 생성하는 광변조 장치(이미저), 및 투사 렌즈로 구성된다. 광원은 고휘도 방전 램프, 발광 다이오드(LED), 레이저(Laser) 다이오드, 유기 EL, 형광체 발광 등을 포함할 수 있다. 광원의 발광에 의해 또는 광경로 상에서 발열이 발생한다. The
방열판(38)은 기구적인 요소로 광엔진부(36B)에서 발생하는 열을 효과적으로 확산시켜 광엔진부(36B) 및 프로젝터(30)를 냉각시킨다. 방열판(38)은 케이스 형태로 구비되어, 구동 제어부(36A), 광엔진부(36B) 등을 보호하면서 내부의 열을 외부로 전달할 수 있다. The
프로젝터(30)는 외부 케이스를 방열 케이스로 구성하여 내부 구성부 보호 및 방열판(38)과 함께 내부의 열을 외부로 전달하도록 할 수 있다. The
전원공급장치(40)는 열발전부(42), 전원공급부(44), 및 전력 송신부(46)를 포함한다. 전원공급장치(40)는 프로젝터(30)에 대해 크래들이나 플렛배드 형태로 구현되어, 구동 모드 및/또는 충전 모드로 동작하는 무접점 전력 송신 장치이다. The
열발전부(42)는 열발전 소자를 구비하여 프로젝터(30)에서 발생한 열을 이용하여 전기에너지로 변환하고, 생산된 전기에너지(전력)를 전원 공급부(44)로 공급하여 프로젝터(30)의 구동을 위한 전력으로 이용할 수 있게 한다.The thermal
전원 공급부(44)는 외부 전원 및/또는 열발전부(42)가 생성한 전력을 수신하여 자기장 발생에 필요한 전원으로 변환하고, 변환된 전원을 전력 송신부(46)로 공급한다. The
전력 송신부(46)는 인가되는 전원을 이용하여 전자기 유도 원리에 따라 전력 수신부(32)로 전력을 송신한다. 구체적으로 전력 송신부(46)는 인가된 전원을 이용하여 시변 자기장을 생성한다. The
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무접점 전력 송수신 시스템을 개략적으로 도시한 블록도이다. 4 is a block diagram schematically illustrating a contactless power transmission and reception system according to another embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 무접점 전력 송수신 시스템은 무접점 전력 수신기(50) 및 무접점 전력 송신기(60)를 포함한다. Referring to FIG. 4, the contactless power transmission and reception system includes a
무접점 전력 수신기(50)는 전력 수신부(52), 전원 제어부(54), 구동부(56) 및 방열부(58)를 포함한다. 도 4의 무접점 전력 수신기(50)는 도 1의 무접점 전력 수신기(10)와 동일하므로 상세한 설명은 생략하겠다. The
무접점 전력 송신기(60)는 크래들(cradle) 또는 플랫배드(flatbed) 형태로 구현된 전원 공급 장치이다. 무접점 전력 송신기(60)는 전자 기기로 전원을 공급하면서 전자 기기를 실시간으로 구동시키는 구동 모드와, 전자 기기가 구동하지 않는 동안 충전 전용으로 활용하는 충전 모드로 동작할 수 있고, 구동 모드와 충전 모드를 동시에 수행하여 전자 기기의 구동과 충전을 동시에 구현시킬 수도 있다. 무접점 전력 송신기(60)는 열발전부(62), 전원 공급부(64), 전력 송신부(66), 및 열감지부(68)를 포함한다. The
열발전부(62)는 가열되고, 온도가 높을수록 발전 효율이 증가하는 하나 이상의 열전 소자이다. 열발전부(62)는 무접점 전력 수신기(50)의 하나 이상의 구동부(56)를 열원으로 하여 수신한 열을 전기 에너지로 변환한다. 열발전부(62)는 열감지부(68)로부터 열 감지 신호를 수신하면, 열을 수신하여 열전 변환 동작을 수행한다. The
전원 공급부(64)는 외부 전원 및/또는 열발전부(62)가 생성한 전력을 수신하여 전력 송신부(64)의 자기장 발생에 필요한 전원으로 변환하고, 변환된 전원을 전력 송신부(66)로 공급한다. 전원 공급부(64)는 구동 모드에서 열감지부(68)로부터 열 감지 신호를 수신하면, 외부 전원과 함께 열발전부(62)로부터 인가되는 전력을 자기장 발생에 필요한 전원으로 변환한다. The
전력 송신부(66)는 송신코일을 이용하여 입력되는 동작 전력을 기초로 시변 자기장을 발생시킨다. 송신코일은 스파이럴 형 또는 페라이트 내부 코어가 있는 솔레노이드 형으로 이루어질 수 있다. The
열감지부(68)는 무접점 전력 수신기(50)의 열원을 감지하는 센서이다. 열감지부(68)는 열원으로부터 열이 감지되면 열 감지 신호를 열발전부(62) 및 전원 공급부(64)로 출력한다. The
무접점 전력 송신기(60)는 충전부(미도시)를 추가로 구비하여 열발전부(62)가 생성한 전력을 별도로 저장할 수 있다. The
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무접점 전력 송수신 시스템에 의한 전력 송수신 방법을 설명하는 흐름도이다. 5 is a flowchart illustrating a power transmission and reception method by a contactless power transmission and reception system according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 무접점 전력 송신기는, 무접점 전력 수신기로부터 발생된 열을 수신하여 전력으로 변환한다(S501). 무접점 전력 수신기는 휴대 단말, 가전 기기 등의 전자 기기이고, 무접점 전력 송신기는 전자 기기로 전력을 공급하는 고정 또는 이동 가능한 전원 공급 장치이다. 무접점 전력 송신기는 열원이 감지되면 수신한 열을 전력으로 변환한다. 무접점 전력 송신기는 무접점 전력 수신기로 전력을 공급하면서 무접점 전력 수신기를 실시간으로 구동시키는 구동 모드에서 열전 변환을 수행한다.Referring to FIG. 5, the contactless power transmitter receives heat generated from the contactless power receiver and converts the heat into power (S501). The contactless power receiver is an electronic device such as a portable terminal or a home appliance, and the contactless power transmitter is a fixed or movable power supply device for supplying power to the electronic device. The contactless power transmitter converts the received heat into power when a heat source is detected. The contactless power transmitter performs thermoelectric conversion in a drive mode that drives the contactless power receiver in real time while supplying power to the contactless power receiver.
무접점 전력 송신기는 외부 전원과 함께 열전 변환에 의해 생성된 전력을 이용하여 송신코일에 시변 자기장을 발생시킨다(S503). The contactless power transmitter generates a time-varying magnetic field in the transmission coil using power generated by thermoelectric conversion together with an external power source (S503).
무접점 전력 수신기는 수신코일을 통해 시변 자기장을 수신하여 전류를 생성하고, 생성된 전류를 이용하여 전력을 생성한다(S505).The contactless power receiver generates a current by receiving a time-varying magnetic field through the receiving coil, and generates power using the generated current (S505).
무접점 전력 수신기의 각 구동부는 전술한 전자기 유도 원리에 따라 생성된 전력으로부터 필요한 전력을 공급받아 구동한다(S507).Each driving unit of the contactless power receiver is driven by receiving the necessary power from the power generated according to the above-described electromagnetic induction principle (S507).
본 발명은 무접점 전력 송신기로부터 무접점 전력 수신기로 전송된 전력을 이용하여 전자 기기를 동작시킬 수 있고, 전력 충전 장치(배터리)의 충전도 가능하다. 또한 충전과 구동도 동시에 가능하다. The present invention can operate the electronic device using the power transmitted from the contactless power transmitter to the contactless power receiver, and can also charge the power charging device (battery). It can also be charged and driven at the same time.
열발전 소자의 효율은 소자 양면의 온도 차이가 클수록 에너지 회수율이 좋지만, 만들기가 어렵고, 또한 열발전 소자의 사용면적/크기가 크면 열을 많이 이용할 수 있지만 기기 자체의 기구적인 크기가 커지는 문제가 있다. 특히 모바일 기기에서는 기구적인 제약 사향이 더욱 커진다. 본 발명은 모바일 및 소형 제품에도 가능하도록 무접점 전원공급장치를 크래들 또는 플랫베드 등의 형태인 보조장치로 구성하고, 무접점 전원공급장치에 열발전 소자를 삽입하여 열발전 소자의 크기와 형태를 마음대로 제작할 수 있도록 함으로써 전력 효율을 극대화할 수 있다.The efficiency of the thermoelectric element is better in energy recovery as the temperature difference between both sides of the element is greater, but it is difficult to make, and the larger the use area / size of the thermoelectric element is, the more heat can be used, but the mechanical size of the device itself is increased. . Especially in mobile devices, mechanical constraints tend to be greater. The present invention is to configure the contactless power supply as an auxiliary device in the form of a cradle or flatbed, so as to enable mobile and small products, and insert the thermoelectric element into the contactless power supply to determine the size and shape of the thermoelectric device. You can maximize your power efficiency by allowing you to build at will.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far I looked at the center of the preferred embodiment for the present invention. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.
Claims (11)
상기 구동부에서 발생된 열을 전력으로 변환하는 열발전부와, 상기 변환된 전력을 이용하여 상기 시변 자기장을 생성하는 전력송신부를 포함하는 무접점 전력 송신기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무접점 전력 송수신 시스템.A contactless power receiver including a power receiver for receiving a time-varying magnetic field and generating a current, and a driving unit driven by power generated based on the generated current; And
And a contactless power transmitter including a heat generator configured to convert heat generated by the driver into power, and a power transmitter configured to generate the time-varying magnetic field using the converted power. system.
상기 전력송신부 및 상기 전력수신부는 각각 송신코일 및 수신코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 무접점 전력 송수신 시스템.The method of claim 1,
And the power transmitter and the power receiver comprise a transmission coil and a reception coil, respectively.
상기 송신코일과 상기 수신코일 간의 거리는 유도 결합 거리에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 무접점 전력 송수신 시스템.The method of claim 2,
And a distance between the transmitting coil and the receiving coil is determined by an inductive coupling distance.
외부 전원 및 상기 변환된 전력을 상기 시변 자기장을 생성하기 위한 전원으로 변환하는 전원공급부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무접점 전력 송수신 시스템.The method of claim 1, wherein the contactless power transmitter,
And a power supply unit for converting an external power source and the converted power into a power source for generating the time-varying magnetic field.
열을 감지하여 열 감지 신호를 출력하는 열 감지부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무접점 전력 송수신 시스템.The method of claim 1, wherein the contactless power transmitter,
A contactless power transmission and reception system further comprises;
다수의 구동부에서 발생하는 열을 전력으로 변환하는 다수의 열전 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 무접점 전력 송수신 시스템.The method of claim 1, wherein the thermal power generation unit,
A contactless power transmission and reception system, characterized in that it comprises a plurality of thermoelectric elements for converting heat generated by the plurality of drivers into power.
외부 전원 및 상기 변환된 전력을 시변 자기장을 생성하기 위한 전원으로 변환하는 전원공급부; 및
상기 전원을 이용하여 상기 시변 자기장을 생성하는 전력송신부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무접점 전원 공급 장치.A thermo generator for converting heat generated from an external electronic device into electric power;
A power supply unit converting an external power source and the converted power into a power source for generating a time-varying magnetic field; And
And a power transmitter configured to generate the time-varying magnetic field using the power source.
상기 전력송신부는 상기 외부 전자 기기의 수신코일에 전류를 유도하기 위한 시변 자기장을 생성하는 송신코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 무접점 전원 공급 장치.The method of claim 7, wherein
The power transmitter comprises a transmission coil for generating a time-varying magnetic field for inducing a current in the receiving coil of the external electronic device.
상기 송신코일과 상기 수신코일 간의 거리는 유도 결합 거리에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 무접점 전원 공급 장치.9. The method of claim 8,
And a distance between the transmitting coil and the receiving coil is determined by an inductive coupling distance.
다수의 구동부에서 발생하는 열을 전력으로 변환하는 다수의 열전 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 무접점 전원 공급 장치.The method of claim 7, wherein the thermal power generation unit,
A contactless power supply, characterized in that it comprises a plurality of thermoelectric elements for converting heat generated by the plurality of driving units to power.
상기 전원공급장치가 상기 전자 기기에서 발생한 열을 수신하여 전력으로 변환하는 단계;
상기 전원공급장치가 외부 전원 및 상기 변환된 전력을 이용하여 시변 자기장을 발생시키는 단계; 및
상기 전자 기기가 상기 시변 자기장을 수신하여 전류를 생성하고, 상기 생성된 전류에 기초하여 전력을 발생시키는 단계;를 포함하는 무접점 전원 공급 방법. In the method for supplying power from the power supply to the external electronic device,
Receiving, by the power supply, heat generated by the electronic device and converting the power into power;
Generating, by the power supply device, a time-varying magnetic field using an external power source and the converted power; And
And receiving, by the electronic device, the time varying magnetic field to generate a current, and generating electric power based on the generated current.
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