KR20130128801A - 무선 통신 대역의 무선 신호를 이용한 무선 충전 시스템 및 방법 - Google Patents

무선 통신 대역의 무선 신호를 이용한 무선 충전 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

무선 통신 대역의 무선 신호를 이용한 무선 충전 시스템 및 방법이 제공된다. 본 무선 충전 방법은, 모바일 기기가 중계 장치와 무선 연결을 설정하고, 충전 모듈이 중계 장치로부터 무선 신호를 수신하여 전원을 생성하며, 모바일 기기는 충전 모듈이 생성한 전원으로 배터리를 충전한다. 이에 의해, 무선 통신 대역의 무선 신호를 이용한 무선 충전을 수행할 수 있게 되어, 적은 비용은 물론 작은 크기/부피로 인한 휴대성을 보장할 수 있게 된다.

Description

무선 통신 대역의 무선 신호를 이용한 무선 충전 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR CONTACTLESS CHARGING WITH RF SIGNAL OF WIRELESS COMMUNICATION BAND}
본 발명은 무선 충전 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선으로 전달되는 신호를 이용하여 생성한 전원으로 배터리를 충전하기 위한 무선 충전 시스템 및 방법에 관한 것이다.
무선 전력 전송 기술인 유도 결합 기법과 자기 공명 기법 중 현재 활발히 연구되고 있는 자기 공명 기법은 비교적 높은 전력을 송수신을 보장한다는 장점이 있다.
하지만, 이 기법에 의한 무선 충전 방식은, 유도 결합을 이용하여 별도의 수신 케이스를 장착하고 송신 패드에 올려놓는 방식으로, 패드 크기가 크고 이동성이 제한된다는 문제가 있다.
뿐만 아니라, 이와 같은 기법의 무선 충전 시스템을 구현하기 위해서는 별도의 장치들을 준비하여야 한다는 점에서, 고비용의 문제가 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 무선 충전을 위한 설비의 부피/크기 감소와 이동성 증대 및 저비용을 실현하기 위한 방안으로, 무선 통신 대역의 무선 신호를 이용한 무선 충전 시스템 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 충전 방법은, 모바일 기기가 중계 장치와 무선 연결을 설정하는 단계; 충전 모듈이 상기 중계 장치로부터 무선 신호를 수신하는 단계; 상기 충전 모듈이 상기 중계 장치로부터 수신받은 무선 신호를 이용하여 전원을 생성하는 단계; 및 상기 모바일 기기가 상기 충전 모듈이 생성한 전원으로 배터리를 충전하는 단계;를 포함한다.
그리고, 상기 충전 모듈은, 상기 모바일 기기에 착탈가능한 모듈 형태일 수 있다.
또한, 상기 무선 연결은, Wi-Fi 연결일 수 있다.
그리고, 본 실시예에 따른 무선 충전 방법은, 상기 모바일 기기가 상기 중계 장치와 송수신할 데이터가 존재하는지 판단하는 단계;를 더 포함하고, 상기 수신단계는, 상기 모바일 기기가 상기 중계 장치와 송수신할 데이터가 존재하지 않는 경우에 수행될 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 무선 충전 방법은, 상기 모바일 기기가 배터리 잔량을 체크하는 단계;를 더 포함하고, 상기 수신단계는, 상기 모바일 기기가 상기 중계 장치와 송수신할 데이터가 존재하지 않고, 상기 배터리 잔량이 임계 잔량 미만인 경우에 수행될 수 있다.
그리고, 본 실시예에 따른 무선 충전 방법은, 상기 중계 장치가, 충전용 무선 신호를 송출하는 단계;를 더 포함하고, 상기 수신단계는, 상기 충전용 무선 신호를 수신할 수 있다.
또한, 상기 송출단계는, 상기 모바일 기기가, 상기 중계 장치에 충전용 무선 신호 송출을 요청한 경우에 수행될 수 있다.
그리고, 본 실시예에 따른 무선 충전 방법은, 상기 모바일 기기가, 상기 충전용 무선 신호를 수신할 수 있도록 상기 충전 모듈의 수신 주파수를 제어하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 무선 충전 시스템은, 중계 장치와 무선 연결을 설정하고, 하기 충전 모듈로부터 전달받은 전원으로 배터리를 충전하는 모바일 기기; 및 상기 중계 장치로부터 무선 신호를 수신하여 전원을 생성하여 상기 모바일 기기로 전달하는 충전 모듈;를 포함한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 무선 통신 대역의 무선 신호를 이용한 무선 충전을 수행할 수 있게 되어, 적은 비용은 물론 작은 크기/부피로 인한 휴대성을 보장할 수 있게 된다.
또한, 허가없이 사용 가능한 Wi-Fi 대역을 사용하고 상용화된 무선 인터넷 공유기의 전파를 사용하기 때문에 전자파 인체 허용기준을 만족하며, 마이크로스트립 형태의 구성으로 인해 대량 생산이 용이하다는 장점도 있다.
뿐만 아니라, 충전 모듈에 적용할 안테나와 정류회로는 여러 가지 형태로 제작할 수 있기 때문에 제작의 융통성을 부여할 수 있으며, 이는 추후 성능 개선이 용이하다는 것을 의미하기도 한다.
아울러, 본 발명에 따른 충전 모듈을 이용하는 경우, 패드 등의 별도 송신 소자가 필요 없고 가방 등에 보관하기 용이하며, 스마트폰과 결합된 상태에서 Wi-Fi의 coverage 내에서의 이동성이 보장될 뿐만 아니라, 스마트폰의 단자에 결합시켜 간편하게 충전할 수 있어 간편하다는 장점도 있다.
도 1은 본 발명이 적용가능한 무선 충전 시스템을 개략적으로 도시한 도면,
도 2는 충전 모듈의 상세한 설명에 제공되는 도면, 그리고,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 충전 방법의 설명에 제공되는 흐름도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용가능한 무선 충전 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 무선 충전 시스템은, 충전 모듈(100)이 AP(Access Point)(10)에서 송출되는 무선 신호를 이용하여 생성한 전원으로 스마트폰(200)의 배터리를 충전하기 위한 시스템이다.
AP(10)는 Wi-Fi 네트워크 서비스를 제공하기 위한 중계 장치로, 연결된 무선 기기들과 Wi-Fi 대역 내에서 통신한다.
스마트폰(200)은 AP(10)에 접속하여 백본 네트워크에 액세스하는 것이 가능하다. 또한, 스마트폰(200)의 장착된 배터리에 의해 필요한 전원을 공급받는데, 후술할 충전 모듈(100)을 이용하여 배터리를 충전할 수 있다.
충전 모듈(100)은 스마트폰(200)의 전원 공급 단자에 착탈 가능한 형태의 모듈로, AP(10)에서 송출되는 무선 신호를 이용하여 전원을 생성하여 스마트폰(200)에 제공하는데, 이하에서 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 충전 모듈(100)의 상세한 설명에 제공되는 도면이다. 도 2에서는 이해와 설명의 편의를 위해, 충전 모듈(100)의 구성을 펼쳐서 도시하였을 뿐만 아니라, AP(10)와 스마트폰(200)을 더 도시하였다.
도 2에 도시된 바와 같이, 충전 모듈(100)은 안테나(110), 정류부(120), 벅-부스트 컨버터(130) 및 저장부(140)를 구비한다.
안테나(110)는 Wi-Fi 대역의 무선 신호를 수신하여 전기 신호로 변환한 후 후술할 정류부(120)로 출력한다. 안테나(110)에 의한 수신 대역의 중심 주파수는 스마트폰(200)의 제어 신호에 의해 미세 조정가능하다.
정류부(120)는 안테나(110)로부터 입력받은 전기 신호를 다이오드로 구현한 정류회로를 이용하여 DC(Direct Current)로 변환하고, 변환된 DC를 벅-부스트 컨버터(130)에 출력한다.
충전 모듈(100)의 소형화를 위해, 안테나(110)와 정류부(120)는 마이크로스트립(Microstrip) 타입으로 구현하는 것이 바람직하다.
벅-부스트 컨버터(130)는 정류부(120)로부터 입력받은 DC의 전압을 일정하게 유지시키는 레귤레이터(Regulator)로 기능한다. 전압 유지를 위해, 벅-부스트 컨버터(130)는 정류부(120)로부터 입력받은 DC를 저장부(140)에 임시 저장한 후, 일정하게 출력시킨다.
저장부(140)는 DC 전력 저장을 위한 커패시터 및/또는 슈퍼 커패시터의 조합으로 구현가능하다.
벅-부스트 컨버터(130)에 의해 저장부(140)에서 일정한 전압으로 출력되는 DC는 스마트폰(200)으로 인가되어 궁극적으로 스마트폰(200)의 배터리를 충전하는데 이용된다.
이하에서는, 도 1 및 도 2에 도시된 무선 충전 시스템의 동작 과정에 대해, 도 3을 참조하여 상세히 설명한다. 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 충전 방법의 설명에 제공되는 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 스마트폰(200)과 AP(10)가 Wi-Fi 연결을 설정하면(S310-Y), 스마트폰(200)은 AP(10)에 송신할 데이터 또는 AP(10)로부터 수신할 데이터가 있는지 판단한다(S320).
S320단계에서 송신 또는 수신할 데이터가 존재하는 것으로 판단되면(S320-Y), 스마트폰(200)은 AP(10)와 데이터 송수신을 수행한다(S380).
반면, S320단계에서 송신 또는 수신할 데이터가 존재하지 않는 것으로 판단되면(S320-N), 스마트폰(200)은 배터리 잔량을 체크한다(S330).
S330단계에서 배터리 잔량이 50% 미만으로 판단되면(S330-Y), 스마트폰(200)은 AP(10)에 충전용 무선 신호 송출을 요청한다(S340). 여기서, 충전용 무선 신호란 S310단계에서 Wi-Fi 연결 설정한 주파수 대역으로 송출되는 일반 데이터 신호 보다 강도가 높은 무선 신호를 말한다.
그리고, 스마트폰(200)은 충전 모듈(100)의 안테나(110) 수신 대역의 중심 주파수를 제어하여, S340단계에서 송출 요청한 충전용 무선 신호가 충전 모듈(100)의 안테나(110)에 수신되도록 한다(S350).
이후, 충전 모듈(100)이 AP(10)에서 송출되는 충전용 무선 신호를 이용하여 DC 전원을 생성하면(S360), 스마트폰(200)은 S360단계에서 생성된 DC 전원으로 배터리를 충전하게 된다(S370).
지금까지, 무선 충전 시스템 및 방법에 대해 바람직한 실시예들을 들어 상세히 설명하였다.
위 실시예에서 언급한 스마트폰은 이해와 설명의 편의를 위해 든 일 예에 불과한 것으로, 본 발명의 기술적 사상은 스마트폰 이외의 다른 모바일 기기로 확장될 수 있다.
마찬가지로, AP 역시 무선 네트워크와 백본 네트워크를 중계하는 장치 중의 하나로 든 예에 불과하며, 다른 종류의 중계 장치로 대체가능함은 물론이다.
뿐만 아니라, Wi-Fi 역시 무선 통신 방식의 일종으로 든 예에 불과하다. 따라서, Wi-Fi 이외의 다른 종류의 무선 통신 방식에 따라 본 발명을 구현하는 것도 가능함은 물론이다.
또한, 위 실시예에서는 Wi-Fi 대역으로 수신되는 무선 신호를 이용하여 충전을 수행하는 것을 상정하였으나, 이 역시 설명의 편의를 위한 일 예에 불과하다. 따라서, Wi-Fi 대역과 별도로 충전 대역을 운용하는 것도 가능하며, 그렇게 하는 것이 효율상 더 뛰어날 수 있다.
그리고, 위 실시예에서는 충전 모듈(100)을 스마트폰(200)에 착탈가능한 모듈 타입으로 상정하였으나, 이 역시 설명의 편의를 위해 든 예에 불과하다. 충전 모듈(100)이 스마트폰(200)에 내장되는 형태로 구현하는 경우도, 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있다.
한편, Wi-Fi 대역을 다수의 부대역들로 분할하고, 이들 중 일부는 통신용 부대역으로 이용하고, 나머지를 충전용으로 이용하도록 할당하는 것이 가능하다. 예를 들어, Wi-Fi 대역을 w1, w2, w3, ... , w10으로 분할하고, w1 ~ w8은 통신용 대역으로 이용하고, w9와 w10은 충전용 대역으로 이용하는 것이 가능하다.
이때, 충전용 대역이 사용되지 않고 통신용 대역이 부족한 경우에는, 충전용 대역을 통신용으로 이용하도록 구현할 수 있다. 뿐만 아니라, 충전용 대역이 부족한 경우, 통신용 대역에 여유가 있으면 이를 이용하도록 할 수 있다.
단, 충전용 대역이 부족하더라도, 통신용 대역에 여유가 없는 경우에는 충전용 대역을 더 할당할 수 없으므로, 다른 방안에 따라 운용하여야 한다. 이는, 충전용 대역이 부족한데 통신용 대역에 여유가 없는 경우로, 이 경우에 충전용 대역을 우선 순위 기반으로 일부 기기들에만 할당하는 것이 가능하다.
즉, 우선 순위가 높은 기기에만 충전용 대역 이용을 허가하는 것이다. 우선 순위는 배터리 잔량과 통신 상태 등을 고려하여 결정할 수 있다. 예를 들어, 배터리 잔량이 작은 기기, 향후 통신할 Wi-Fi 데이터가 많아 전력확보가 필요한 기기에 높은 우선 순위를 부여할 수 있다. 이 밖에도 다른 기준으로부터 우선 순위를 선정하는 것이 가능함은 물론이다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
10 : AP(Access Point) 100 : 충전 모듈
110 : 안테나 120 : 정류부
130 : 벅-부스트 컨버터 140 : 저장부
200 : 스마트폰

Claims (8)

  1. 모바일 기기가 중계 장치와 무선 연결을 설정하는 단계;
    상기 모바일 기기가 상기 중계 장치와 송수신할 데이터가 존재하는지 판단하는 단계;
    상기 모바일 기기가 상기 중계 장치와 송수신할 데이터가 존재하지 않는 경우, 충전 모듈이 상기 중계 장치로부터 무선 신호를 수신하는 단계;
    상기 충전 모듈이 상기 중계 장치로부터 수신받은 무선 신호를 이용하여 전원을 생성하는 단계; 및
    상기 모바일 기기가 상기 충전 모듈이 생성한 전원으로 배터리를 충전하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 수신단계를 수행하기 전에, 상기 모바일 기기가 배터리 잔량을 체크하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 수신단계는,
    상기 모바일 기기가 상기 중계 장치와 송수신할 데이터가 존재하지 않고, 상기 배터리 잔량이 임계 잔량 미만인 경우에 수행되는 것을 특징으로 하는 무선 충전 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 충전 모듈은,
    상기 모바일 기기에 착탈가능한 모듈 형태인 것을 특징으로 하는 무선 충전 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 무선 연결은,
    Wi-Fi 연결인 것을 특징으로 하는 무선 충전 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 중계 장치가, 충전용 무선 신호를 송출하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 수신단계는,
    상기 충전용 무선 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 송출단계는,
    상기 모바일 기기가, 상기 중계 장치에 충전용 무선 신호 송출을 요청한 경우에 수행되는 것을 특징으로 하는 무선 충전 방법.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 모바일 기기가, 상기 충전용 무선 신호를 수신할 수 있도록 상기 충전 모듈의 수신 주파수를 제어하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 방법.
  8. 중계 장치와 무선 연결을 설정하고, 하기 충전 모듈로부터 전달받은 전원으로 배터리를 충전하는 모바일 기기; 및
    상기 중계 장치로부터 무선 신호를 수신하여 전원을 생성하여 상기 모바일 기기로 전달하는 충전 모듈;를 포함하고,
    상기 모바일 기기는,
    상기 중계 장치와 송수신할 데이터가 존재하는지 판단하고,
    상기 충전 모듈은,
    상기 모바일 기기가 상기 중계 장치와 송수신할 데이터가 존재하지 않는 경우, 상기 중계 장치로부터 무선 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 시스템.
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