KR20130114473A - 무선 충전 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무선 충전 장치에 있어서, 비접촉 근거리 무선 통신 안테나를 통해 무선 전력 송신기와 무선 충전을 위한 비접촉 근거리 무선통신을 수행하여 무선 충전 인증을 수행하는 비접촉 근거리 무선 통신부와, 상기 무선 충전 인증이 수행됨에 따라 무선 전력 송신기의 동일한 공진 주파수로 공진하는 공진기를 이용하여 상기 무선 전력 송신기로부터 공급 전력을 수신하는 무선 전력 수신부와, 상기 무선 전력 수신부에 의해 수신된 전력을 이용하여 무선 충전을 수행하는 충전 제어부와, 상기 비접촉 근거리 무선 통신 안테나와 상기 비접촉 근거리 무선 통신부의 연결 및 상기 무선 전력 수신부와 상기 충전 제어부의 연결 중 어느 하나의 연결을 수행하는 스위칭을 수행하는 적어도 하나 이상의 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이러한 본 발명은 무선 충전을 위한 일부 구성요소들이 물리적으로 구분되어 연결 단자를 통해 연결되도록 하는 방식을 이용하는 경우, 소수, 예컨대 한 쌍의 연결 단자를 이용하여 연결하도록 함으로써, 필요한 연결 단자 수를 줄일 수 있고 회로 구성을 간단히 할 수 있도록 한다.

Description

무선 충전 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING WIRELESS POWER TRANSMISSION}
본 발명은 무선 충전 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 비접촉 근거리 무선 통신 채널을 통해 무선 전력 전송을 제어하는 무선 충전 장치 및 방법에 관한 것이다.
IT기술 발전과 함께 다양한 휴대용 전자제품의 출시 및 보급이 늘어남에 따라 휴대용 전자제품의 전력 제공을 위한 다양한 기술들이 개발되고 있다. 특히 과거에는 전력선을 이용하여 전력을 제공받는 기술이 주로 이용되었으나, 최근에는 무선으로 전력을 공급받을 수 있는 무선 전력 전송 기술 (wireless power transmission)의 개발이 활발하게 전개되고 있다.
무선 전력 전송 기술은 전기에너지를 전자기파, 전자기 유도 또는 전자기 공진 형태로 전달하는 기술로 전선과 같은 전력선이 없이도 무선으로 언제 어디서나 전력 공급이 가능한 기술이다. 이러한 무선 전력 전송 기술은 전자기기 무선충전, 전기자동차 무선전원공급 및 무선충전, 원격지 무선전력공급, 유비퀴터스 무선센서 전원공급 등을 위한 핵심 기술로서 기존의 전선을 통한 전원 공급 및 충전 방식을 대체할 수 있는 기술로 주목 받고 있다.
상기한 무선 전력 전송 기술이 무선 충전 장치에 이용되는 경우를 일 예를 들면, 무선 충전 장치는 전력을 공급하는 무선 전력 송신기와, 전력을 수신하여 배터리에 전력을 충전시키는 무선 전력 수신기로 구성될 수 있다. 무선 전력 송신기는 무선 충전 대기 상태에서 로드의 변화 값이나 공진 주파수의 변화 값을 측정하여 소스 공진부 위에 물체가 놓여지는지를 감지한다. 그리고 물체가 감지되면 전력 송신기는 충전에 필요한 전력을 전송하여 물체에 전력을 공급하고, 무선 충전을 위한 물체인지 다른 금속성 물체인지를 물체와 ID 교환과 같은 인증 과정을 통해 확인한다. 인증이 성공적으로 이루어질 경우, 무선 전력 송신기는 소스 공진부에 놓여진 물체를 무선 충전 가능한 충전기 즉, 무선 전력 수신기로 판단하여 전력 전송을 협상한다.협상이 완료되면, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기의 충전을 위한 무선 전력 공급을 시작하게 되고, 이후, 무선 전력 송신기는 해당 무선 전력 수신기의 완충 여부를 확인하여, 완충이 되면 해당 무선 전력 수신기로의 전력 전송을 중단한다.
상기한 바와 같은 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기는 통신을 통해 무선 전력 전송 제어를 수행하는데, 통신방식은 인 밴드 통신 방식(In-band communication) 또는 아웃 오브 밴드 통신 방식(Out of band communication)이 이용될 수 있다. 인 밴드 통신 방식은무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기 간에 전력 공급 주파수 대역 및 통신 주파수 대역을 동일한 주파수 대역으로 이용하여 무선 전력 전송 제어를 수행하는 방식이고, 아웃 오브 밴드 통신 방식은 무선 전력 공급 장치와 무선 전력 수신 장치 간에 전력 공급 주파수 대역 및 통신 주파수 대역을 다른 주파수 대역으로 이용하여 무선 전력 전송 제어를 수행하는 방식이다.
이러한 무선 충전 장치는 최근 휴대 가능한 소형 전자기기에 적용되면서 구성요소가 차지하는 크기를 적게 하고, 그 성능을 높이기 위해 다양한 구성과 회로 배치 방식이 이용되고 있다.
예를 들면 무선 충전 장치는 충전 패드로부터 전력을 수신하여 배터리 충전을 수행하는 휴대용 단말기에 적용되고 있으며, 휴대용 단말기는 무선 충전을 위한 구성요소가 차지하는 크기를 적게 하고, 그 성능을 높이기 위해 무선 충전을 위한 일부 구성요소는 휴대용 단말기 내부에 배치하고, 나머지 구성요소는 외부에서 연결 단자를 통해 연결되도록 하는 방식을 채용하기도 한다.
예컨대 도 1은 종래 기술에 따라 무선 충전 장치가 적용된 휴대용 단말기를 도시하고 있다. 도 1을 참조하면, 참조번호 10은 휴대용 단말기 본체를 나타내고, 참조번호 20은 휴대용 단말기의 외부 배터리 커버를 나타낸다. 무선 충전 장치가 휴대용 단말기에 적용되는 경우, 본체(10) 내부에 무선 충전을 위한 일부 구성요소(미도시)가 포함되고, 외부 배터리 커버(20)에 무선 충전을 위한 나머지 구성요소(22)가 배치될 수 있으며, 참조번호 11 및 21과 같은 무선 충전 연결 단자를 통해 본체(10)에 위치한 무선 충전 장치 구성요소와 배터리 커버(20)에 위치한 무선 충전 장치 구성 요소가 서로 연결되어 무선 충전 장치가 동작하도록 할 수 있다.
그런데 휴대 단말기에는 무선 충전을 위한 구성 요소들 외에도 다른 기능을 위한 구성 요소들이 본체(10) 내부와 배터리 커버(20)에 분리하여 배치되는 경우가 존재할 수 있다. 예컨대, 비접촉 근거리 통신을 위한 구성요소들(26)을 본체(10) 내부와 외부 배터리 커버(20)의 일부 영역에 분리하여 배치하고, 참조 번호 15 및 25와 같은 비접촉 근거리 통신을 위한 연결 단자를 통해 비접촉 근거리 통신을 위한 구성 요소들이 동작하도록 하는 경우가 존재할 수 있다.
이와 같이 휴대 단말기에 무선 충전 수행 및 비접촉 근거리 통신 수행을 위한 연결 단자들(11, 21, 15, 25)이 각각 존재하는 경우, 휴대 단말기 제조 시 연결 단자 수가 많이 필요하므로 복잡한 문제점이 있다.
또한 무선 전력 전송을 위한 통신 구성 요소들과 비접촉 근거리 통신을 위한 구성요소들이 중복적으로 존재하게 되는 경우 복수개의 통신 구성요소들이 필요하여 비효율적이고 자원을 낭비하게 되는 결과를 초래할 수 있다.
따라서 본 발명의 목적은 무선 충전 수행 및 비접촉 근거리 통신 수행을 위한 여러 개의 연결 단자들이 각각 필요한 경우 스위치를 사용하여 한 쌍의 연결 단자를 통해 무선 충전 수행 및 비접촉 근거리 통신이 가능하도록 하는 무선 충전 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
또한 본 발명의 다른 목적은 비접촉 근거리 통신을 이용하여 무선 충전을 위한 무선 전력 전송 제어를 수행함으로써, 무선 충전 수행을 위한 별도의 통신 모듈이 필요없는 무선 충전 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
상기한 바를 달성하기 위한 본 발명은 무선 충전 장치에 있어서, 비접촉 근거리 무선 통신 안테나를 통해 무선 전력 송신기와 무선 충전을 위한 비접촉 근거리 무선통신을 수행하여 무선 충전 인증을 수행하는 비접촉 근거리 무선 통신부와, 상기 무선 충전 인증이 수행됨에 따라 무선 전력 송신기의 동일한 공진 주파수로 공진하는 공진기를 이용하여 상기 무선 전력 송신기로부터 공급 전력을 수신하는 무선 전력 수신부와, 상기 무선 전력 수신부에 의해 수신된 전력을 이용하여 무선 충전을 수행하는 충전 제어부와, 상기 비접촉 근거리 무선 통신 안테나와 상기 비접촉 근거리 무선 통신부의 연결 및 상기 무선 전력 수신부와 상기 충전 제어부의 연결 중 어느 하나의 연결을 수행하는 스위칭을 수행하는 적어도 하나 이상의 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 무선 충전 방법에 있어서, 비접촉 근거리 무선 통신부와 비접촉 근거리 무선 통신 안테나가 연결된 상태에서 무선 전력 송신기로 식별 정보를 전송하고 인증을 요청하는 과정과, 무선 전력 송신기로부터 인증 응답이 수신되면 무선 전력을 수신하는 무선 전력 수신부와 수신된 무선 전력을 이용하여 충전을 수행하는 충전 제어부가 연결되도록 스위칭을 수행하는 과정과, 상기 무선 전력 수신부를 통해 수신되는 무선 전력을 이용하여 충전을 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 무선 충전을 위한 일부 구성요소는 무선 전력 수신 장치 내부에 배치하고, 나머지 구성요소는 무선 전력 수신 장치 외부에서 연결 단자를 통해 연결되도록 하는 방식을 이용하는 경우, 무선 충전을 위한 구성요소들 외에 다른 비접촉 근거리 통신 수행을 위한 구성요소들도 한 쌍의 연결 단자를 이용하여 연결하도록 함으로써, 필요한 연결 단자 수를 줄일 수 있고 회로 구성을 간단히 할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따르면 비접촉 근거리 통신을 이용하여 무선 충전을 위한 무선 전력 전송 제어를 수행함으로써, 무선 충전 수행을 위한 별도의 통신 모듈을 구비하지 않아도 되므로 구현 비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 무선 충전 장치가 적용된 휴대용 단말기를 도시한 도면
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 충전 장치의 구성도
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 충전 방법에 대한 흐름도
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 휴대용단말기에서 본체에 배치된 충전 제어부와 배터리 커버에 배치된 무선 전력 수신부가 연결된상태를 나타낸 도면
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 휴대용 단말기에서 본체에 배치된 제1 비접촉 근거리무선 통신부와 배터리 커버에 배치된 제1 비접촉 근거리 무선 통신 안테나가 연결된 상태를 나타낸 도면
이하 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들이 나타나고 있는데 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
본 발명은 무선 전력을 공급하는 무선 전력 송신기와 무선 전력을 수신하여 충전을 수행하는 무선 전력 수신기 간에 비접촉 근거리 통신을 이용하여 무선 전력 전송 제어를 위한 통신을 수행하고, 무선 전력 수신기 내부에 배치된 무선 충전을 위한 일부 구성 요소들과 외부에 배치된 무선 충전을 위한 나머지 구성 요소들을 한 쌍의 연결 단자를 이용하여 연결되도록 하는 무선 충전 장치 및 방법을 개시한다. 특히 본 발명에서는 비접촉 근거리 무선 통신 방식을 NFC(Near Field Communication) 통신 방식을 이용하는 경우를 일 예를 들어 설명한다. 그러나 본 발명에서 비접촉 근거리 무선 통신 방식은 NFC방식 외에 지그비(Zeegbe) 통신, 블루투스(Bluetooth) 통신, 적외선 통신 등과 같이 다른 근거리 무선 통신 방식도 이용 가능하다.
또한 본 발명의 무선 충전 장치는 전자기기 무선충전, 전기자동차 무선전원공급 및 무선충전, 원격지 무선전력공급, 유비퀴터스 무선센서 전원공급 등에 적용될 수 있으며, 무선 전력 전송을 수행하고, 무선 전력을 수신하여 충전을 수행하는 장치라면 어떤 장치든지 적용될 수 있다.
본 발명의 이해를 돕기 위해, 본 발명의 설명에서는 무선 전력 전송 제어 장치가 본체와 배터리 커버를 포함하는 휴대 단말기와 충전 패드에 적용된 경우를 일 실시 예를 들어 설명하기로 한다.
이하 본 발명의 실시 예에 따른 무선 충전 장치의 실시 예를 설명하면, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 충전 장치의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 무선 충전 장치는 무선 전력 수신기에 해당하는 휴대용 단말기(100)와 무선 전력 송신기에 해당하는 충전 패드(200)를 포함할 수 있다.
먼저 충전 패드(200)는 제2 비접촉 근거리 무선 통신 안테나(222), 제2 비접촉 근거리 무선 통신부(224), 무선 전력 송신부(226), TX 공진부(228)를 포함한다.
무선 전력 송신부(226)는 무선 전력 송신에 필요한 각종 메시지를 생성하여 제2 비접촉 근거리무선 통신부(224)를 통해 휴대용 단말기(100)로 전송하고, 휴대용 단말기(100)로부터 수신되는 메시지를 제2 비접촉 근거리무선 통신부(224)를 통해 수신한다. 무선 전력 송신부(226)는 휴대용단말기(100)로부터 수신된 정보를 근거로 TX 공진부(228)를 통해 송출할 공급 전력량을 산출하고, 산출된 공급 전력량이 TX 공진부(228)를 통해 송신되도록 한다.
TX 공진부(228)는 공진 코일(coil)을 포함하며, 휴대용 단말기(100)의 TX 공진부(128)과 동일한 주파수로 공진하여 공급 전력을 휴대용 단말기(100) 측으로 송신한다.
제2 비접촉 근거리 무선 통신부(224)는 제2 비접촉 근거리 무선 통신 안테나(222)를 통해 휴대용 단말기(100)와 비접촉 근거리 통신 예컨대 NFC 통신을 수행한다. 제2 비접촉 근거리 무선 통신부(224)는 휴대용단말기(100)로부터 수신된 메시지를 무선 전력 송신부(226)로 전달하고, 무선 전력 송신부(226)로부터 휴대 단말기(100)로 전달될 메시지를 송신한다.
한편, 상기한 바와 같이 구성된 충전 패드(200)로부터 무선으로 전력을 공급받아 충전하는 무선 전력 수신기인 휴대용 단말기(100)를 설명하면, 휴대용 단말기(100)는 물리적으로 본체(110)에 해당하는 제1 영역과, 제1 영역과 물리적으로 분리되는 제2 영역에 해당하는 배터리 커버(120)로 이루어진다.
본체(110)에는 제1 비접촉 근거리 무선 통신부(112), 충전 제어부(114), 배터리(116), 제1 스위치(111), 제1 단자(119)가 배치된다. 배터리 커버(120)에는 제1 비접촉 근거리 무선 통신 안테나(122), 무선 전력 수신부(126), RX 공진부(128), 제2 스위치(121), 제2 단자(129)가 배치된다.
본체(110)에 배치된 무선 충전을 위한 제1 구성요소들(112, 114, 116, 111)과 배터리커버(120)에 배치된 무선 충전을 위한 제2 구성요소들(122, 126, 128, 121)은 제1 스위치(111) 및 제2 스위치(121)의 동작에 따라 제1 및 제2 단자(119, 229)를 통해 연결되어 동작한다.
구체적으로 제1 비접촉 근거리 무선 통신부(112)와 제1 비접촉 근거리 무선 통신 안테나(122)가 제1 스위치(111)의 동작에 따라 제1 및 제2 단자(119, 229)를 통해 연결되어 동작한다. 또한 무선 전력 수신부(126)와 충전 제어부(114)가 제2 스위치(121)의 동작에 따라 제1 및 제2 단자(119, 229)를 통해 연결되어 동작한다. 이때 초기 상태(또는 아이들 상태)에서는 제1 및 제2 스위치(111, 121)는 제1 비접촉 근거리 무선 통신부(112)와 제1 비접촉 근거리무선 통신 안테나(122)가 연결되는 상태를 유지한다.
한편, 상기한 바와 같이 본체(110) 및 배터리 커버(120)에 각각 분리되어 배치된 구성 요소들을 각각 설명하면, 제1 비접촉 근거리 무선 통신부(112)는 무선 충전 제어를 위한 통신을 위해 제1 스위치(111)를 제어하여 제1 비접촉 근거리 무선 통신부(112)와 제1 비접촉 근거리 무선 통신 안테나(122)가 연결되도록 한다. 제1 스위치(111)는 제1 비접촉 근거리 무선 무선 통신부(112)의 제어에 따라 제1 비접촉 근거리 무선 통신부(112)가 제1 단자(119)와 연결되도록 스위칭 동작을 수행한다. 이러한 제1 스위치(111)는 제1 단자(119)를 구비하고, 일측이 상기 비접촉 근거리 무선 통신부(112) 및 상기 충전 제어부(114)와 연결되고, 타측이 상기 제1 단자(1119)와 연결되며, 상기 비접촉 근거리 무선 통신부(112)의 제어 신호에 따라 상기 비접촉 근거리 무선 통신부(112) 및 상기 충전 제어부(114) 중 어느 하나와 상기 제1 단자(119)를 연결하는 스위칭을 수행한다.
제1 비접촉 근거리 무선 통신부(112)는 제1 단자(119) 및 제2 단자(129)의 접속에 따라 제1 비접촉 근거리 무선 통신 안테나와 연결된다. 제1 비접촉 근거리 무선 통신부(112)는 제1 비접촉 근거리 무선 통신 안테나(122)와 연결된 상태에서 충전 패드(200)와 비접촉 근거리 통신 예컨대 NFC 통신을 수행한다. 제1 비접촉 근거리 무선 통신부(112)는 충전 패드(200)로부터 수신된 메시지를 충전 제어부(114)로 전달하고, 충전 제어부(114)로부터 충전 패드(200)로 전달될 메시지를 송신한다.
RX 공진부(128)는 공진 코일을 포함하여, 충전 패드(200)의 TX 공진부(228)와 동일한 주파수로 공진한다. 무선 전력 수신부(126)는 TX 공진부(228)를 통해 공급 전력이 수신되면 제2 스위치(121)를 제어하여 무선 전력 수신부(126)와 충전 제어부(114)가 연결되도록 한다. 제2 스위치(121)는 무선 전력 수신부(126)의 제어에 따라 무선 전력 수신부(126)가 제2 단자(129)와 연결되도록 스위칭 동작을 수행한다.
이러한 제2 스위치(121)는 제1 단자(119)와 물리적으로 접속되는 제2 단자(129)를 구비하고, 일측이 상기 비접촉 근거리 무선 통신 안테나(122) 및 상기 무선 전력 수신부(126)와 연결되고, 타측이 제2 단자(129)와 연결되며, 무선 전력 수신부(126)의 제어 신호에 따라 제2 비접촉 근거리 무선 통신 안테나(222) 및 무선 전력 수신부(126) 중 어느 하나와 제2 단자(129)를 연결하는 스위칭을 수행한다.
무선 전력 수신부(126)는 제2 단자(129) 및 제1 단자(119)의 접속에따라 충전 제어부(114)와 연결되며, 충전 제어부(114)와 연결되면, TX 공진부(228)를 통해 수신한 공급 전력을 충전 제어부(114)로 전달한다. 충전 제어부(114)는 공급 전력을 정류하여 배터리(116)에 충전되도록 한다.
제1 비접촉 근거리 무선 통신부(112)는 무선 충전 제어를 위한 통신을위해 제1 스위치(111)를 제어하여 제1 비접촉 근거리 무선 통신부(112)와 제1 비접촉 근거리 무선 통신 안테나(122)가 연결되도록 한다. 제1 스위치(111)는 제1 비접촉 근거리 무선 무선 통신부(112)의 제어에 따라 제1 비접촉 근거리 무선 통신부(112)가 제1 단자(119)와 연결되도록 스위칭 동작을 수행한다.
제1 비접촉 근거리 무선 통신부(112)는 제1 단자(119) 및 제2 단자(129)의 접속에 따라 제1 비접촉 근거리 무선 통신 안테나와 연결된다. 제1 비접촉 근거리 무선 통신부(112)는 제1 비접촉 근거리 무선 통신 안테나(122)와 연결된 상태에서 충전 패드(200)와 비접촉 근거리 통신 예컨대NFC 통신을 수행한다. 제1 비접촉 근거리 무선 통신부(112)는 충전 패드(200)로부터 수신된 메시지를 충전 제어부(114)로 전달하고, 충전 제어부(114)로부터 충전 패드(200)로 전달될 메시지를 송신한다.
이하 상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 실시 예에 따른 무선 충전 장치의 동작에 따른 무선 충전 방법에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 충전 방법에 대한 흐름도이다. 도 3을 참조하면, 휴대용 단말기(100)는 302 단계에서 무선 충전을 위해 충전 패드(200)로 휴대용 단말기(100)의 식별 정보를 전송하고, 인증을 요청한다. 이때 휴대용 단말기(100)는 제1 비접촉 근거리 무선 통신부(112)와 제1 비접촉 근거리 무선 통신 안테나(122)가 연결된 상태인 초기(아이들) 상태에서, 충전을 위해 충전 패드(200)에 거치되면, 제1 비접촉 근거리 무선 통신부(112) 및 제1 비접촉 근거리 무선 통신 안테나(122)를 통해 충전 패드(200)로 휴대용 단말기(100)의 식별 정보를 전송하고, 인증을 요청한다. 이에 따라 충전 패드(200)는 휴대용 단말기(100)의 식별 정보를 이용하여 인증을 수행하고 인증 결과에 따른 인증 응답 메시지를 휴대용 단말기(100)로 전송하며, 인증이 완료됨에 따라 무선 전력 송신부(226)와 TX 공진부(228)를 통해 전력을 공급하게 된다.
휴대용 단말기(100)는 304단계에서 제1 비접촉 근거리 무선 통신 안테나(122)와 제1 비접촉 근거리 무선 통신부(112)를 통해 충전 패드(200)로부터 인증 응답 메시지를 수신하고, 인증 응답 메시지가 수신되면 306단계로 진행한다.
휴대용 단말기(100)는 306단계에서 본체(110)에 배치된 충전 제어부(114)와 배터리커버(120)에 배치된 무선 전력 수신부(126)가 연결되도록 제1 스위치(111) 및 제2 스위치(121)를 통해 스위칭을 수행한다.
구체적으로 설명하면, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 휴대용 단말기(100)에서 본체(110)에 배치된 충전 제어부(114)와 배터리커버(120)에 배치된 무선 전력 수신부(126)가 연결된상태를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 휴대용 단말기(100)는 제1 비접촉 근거리 무선 통신부(112)를 통해 충전 제어부(114)와 제1 단자(119)가 연결되도록 제1 스위치(111)를 제어하고, 무선 전력 수신부(126)를 통해 무선 전력 수신부(126)와 제2 단자(129)가 연결되도록 제2 스위치(121)를 제어한다.
이때 제1 비접촉 근거리 무선 통신부(112)는 충전 제어부(114)와 제1 단자(119)가 연결되도록 하기 위한 제어 신호(1)를 제1 스위치(111)로 보낼 수 있다. 또한, 무선 전력 수신부(126)는 TX 공진부(228)에 의해 RX 공진부(128)가 공진됨에 따른 전류 또는 전압 변화에 따라 무선 전력 수신부(126)와 제2 단자(129)가 연결되도록 하기 위한 제어 신호(2)를 제2 스위치(121)로 전달할 수 있다.
상기한 바와 같이 충전 제어부(114)와 무선 전력 수신부(126)가 제1 단자(119) 및 제2 단자(129)를 통해 연결되어 충전 모드로 진입하면, 휴대용 단말기(100)는 308단계에서 무선 전력 수신부(126)를 통해 충전 패드(200)로부터 공급되는 전력을 수신하여 배터리(116)에 충전을수행한다.
그리고 휴대용 단말기(100)는 310단계에서 충전이 완료되는지 판단한다. 만약 배터리(116) 충전이 완료되면, 휴대용 단말기(100)는 312단계에서 제1 비접촉 근거리 무선 통신부(112)와 제1 비접촉 근거리 무선 통신 안테나(122)가 연결되도록 제1 스위치(111) 및 제2 스위치(121)를 통해 스위칭을 수행한다.
구체적으로 설명하면, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 휴대용 단말기(100)에서 본체(110)에 배치된 제1 비접촉 근거리 무선 통신부(112)와 배터리 커버(120)에 배치된 제1 비접촉 근거리 무선 통신 안테나(122)가 연결된 상태를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 휴대용 단말기(100)는 제1 비접촉 근거리 무선 통신부(112)를 통해 제1 비접촉 근거리 무선 통신부(112)와 제1 단자(119)가 연결되도록 제1 스위치(111)를 제어하고, 무선 전력 수신부(126)를 통해 1 비접촉 근거리 무선 통신 안테나(122)와 제2 단자(129)가 연결되도록 제2 스위치(121)를 제어한다.
이때 제1 비접촉 근거리 무선 통신부(112)는 제1 비접촉 근거리 무선 통신부(112)와 제1 단자(119)가 연결되도록 하기 위한 제어 신호(3)를 제1 스위치(111)로 보낼 수 있다. 또한, 무선 전력 수신부(126)는 배터리(116) 충전이 완료됨에 따른 전류 또는 전압 변화에 따라 1 비접촉 근거리 무선 통신 안테나(122)와 제2 단자(129)가 연결되도록 하기 위한 제어 신호(4)를 제2 스위치(121)로 전달할 수 있다.
휴대용 단말기(100)는 상기한 바와 같이 제1 비접촉 근거리 무선 통신부(112)와 제1 비접촉 근거리 무선 통신 안테나(122)가 연결되어 충전 패드(200)와 비접촉 근거리 무선 통신이 가능한 상태가 되면 514단계에서 제1 비접촉 근거리 무선 통신부(112)와 제1 비접촉 근거리 무선 통신 안테나(122)를 통해 충전 패드(200)로 무선 충전 완료 신호를 전송한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 충전 장치 및 방법에 따르면 무선 충전을 위한 일부 구성요소들이 물리적으로 구분되어 연결 단자를 통해 연결되도록 하는 방식을 이용하는 경우, 소수, 예컨대 한 쌍의 연결 단자를 이용하여 연결하도록 함으로써, 필요한 연결 단자 수를 줄일 수 있고 회로 구성을 간단히 할 수 있다.
또한 본 발명의 실시 예에 따른 무선 충전 장치 및 방법에 따르면, 비접촉 근거리 통신을 이용하여 무선 충전을 위한 무선 전력 전송 제어를 수행함으로써, 무선 충전 수행을 위한 별도의 통신 모듈을 구비하지 않아도 되므로 구현 비용을 줄일 수 있게 된다.
한편, 상기한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나 여러 가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 예를 들면 이상 위에서는 본 발명의 실시 예에 따라 비접촉 근거리 무선 통신 방식을 NFC 통신 방식을 이용하는 경우를 일 예를 들어 설명하였으나, 지그비(zeegbe) 통신, 블루투스(Bluetooth) 통신, 적외선 통신 등과 같이 다른 근거리 무선 통신 방식도 이용 가능하다. 또한 본 발명의 실시 예에서는 휴대용 단말기와 충전 패드를 일예를 들어 설명하였으나, 무선 전력 전송을 수행하고, 무선 전력을 수신하여 충전을 수행하는 장치라면 어떤 장치든지 적용될 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 청구범위와 같은 청구범위와 균등한 것에 의하여 정하여져야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 무선 충전 장치에 있어서,
    비접촉 근거리 무선 통신 안테나를 통해 무선 전력 송신기와 무선 충전을 위한 비접촉 근거리 무선통신을 수행하여 무선 충전 인증을 수행하는 비접촉 근거리 무선 통신부와,
    상기 무선 충전 인증이 수행됨에 따라 무선 전력 송신기의 동일한 공진 주파수로 공진하는 공진기를 이용하여 상기 무선 전력 송신기로부터 공급 전력을 수신하는 무선 전력 수신부와,
    상기 무선 전력 수신부에 의해 수신된 전력을 이용하여 무선 충전을 수행하는 충전 제어부와,
    상기 비접촉 근거리 무선 통신 안테나와 상기 비접촉 근거리 무선 통신부의 연결 및 상기 무선 전력 수신부와 상기 충전 제어부의 연결 중 어느 하나의 연결을 수행하는 스위칭을 수행하는 적어도 하나 이상의 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나 이상의 스위치는,
    제1 단자를 구비하고, 일측이 상기 비접촉 근거리 무선 통신부 및 상기 충전 제어부와 연결되고, 타측이 상기 제1 단자와 연결되며, 상기 비접촉 근거리 무선 통신부의 제어 신호에 따라 상기 비접촉 근거리 무선 통신부 및 상기 충전 제어부 중 어느 하나와 상기 제1 단자를 연결하는 스위칭을 수행하는 제1 스위치와,
    상기 제1 단자와 물리적으로 접속되는 제2 단자를 구비하고, 일측이 상기 비접촉 근거리 무선 통신 안테나 및 상기 무선 전력 수신부와 연결되고, 타측이 상기 제2 단자와 연결되며, 상기 무선 전력 수신부의 제어 신호에 따라 상기 비접촉 근거리 무선 통신 안테나 및 상기 무선 전력 수신부 중 어느 하나와 상기 제2 단자를 연결하는 스위칭을 수행하는 제2 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 비접촉 근거리 무선 통신부와, 상기 충전 제어부와, 상기 제1 스위치는 휴대형 단말기의 본체에 배치되고,
    상기 비접촉 근거리 무선 통신 안테나와, 상기 무선 전력 수신부와, 상기 제2 스위치는 휴대형 단말기의 배터리 커버에 배치되는 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 비접촉 근거리 무선 통신은 NFC(Near Field Communication) 통신인 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 스위치는 초기 상태 및 아이들 상태 중 어느 하나의 상태에서 상기 비접촉 근거리 무선 통신 안테나와 상기 비접촉 근거리 무선 통신부가 연결되도록 스위칭함을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
  6. 무선 충전 방법에 있어서,
    비접촉 근거리 무선 통신부와 비접촉 근거리 무선 통신 안테나가 연결된 상태에서 무선 전력 송신기로 식별 정보를 전송하고 인증을 요청하는 과정과,
    무선 전력 송신기로부터 인증 응답이 수신되면 무선 전력을 수신하는 무선 전력 수신부와 수신된 무선 전력을 이용하여 충전을 수행하는 충전 제어부가 연결되도록 스위칭을 수행하는 과정과,
    상기 무선 전력 수신부를 통해 수신되는 무선 전력을 이용하여 충전을 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 무선 충전이 완료되면, 상기 비접촉 근거리 무선 통신부와 상기 비접촉 근거리 무선 통신 안테나가 연결되도록 스위칭을 수행하는 과정과,
    상기 무선 전력 송신기로 무선 충전 완료 신호를 전송하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 스위칭을 수행하는 과정은,
    상기 무선 전력을 이용하여 충전을 수행하는 충전 제어부와 미리 구비된 제1 단자를 연결하는 스위칭을 수행하는 과정과,
    상기 무선 전력을 수신하는 무선 전력 수신부와 상기 제1 단자와 물리적으로 접속되는 제2 단자를 연결하는 스위칭을 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 비접촉 근거리 무선 통신은 NFC(Near Field Communication) 통신인 것을 특징으로 하는 무선 충전 방법.
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