KR20140017759A - Low-power wirelss chargeable device in a multi-node wireless power transmission system using wireless communication and wireless charging method thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention uses a wakeup signal to communicate with and charge a wireless power supply device by supplying power when receiving a certain wakeup signal, wherein the power is usually off. According to the present invention, a wireless charging device, which receives wireless power from an external wireless power transmission device, comprises a receiving antenna; an antenna switch for controlling on/off of the receiving antenna; a matching circuit which is connected to the receiving antenna while interposing the antenna switch therebetween and tunes a resonance frequency between the wireless power supply device and the wireless charging device; a wakeup signal demodulator for processing a wakeup signal transferred through the matching circuit; a wakeup data analyzer for determining whether or not there is certain wakeup data from a signal demodulated by the wakeup signal demodulator; and a power controller which is connected to the wakeup data analyzer. [Reference numerals] (212) Antenna switch; (214) Matching circuit; (216) Wakeup signal demodulator; (218) Wakeup data analyzer; (220) Power controller; (222) Communication signal processor; (224) Central processing device; (226) Rectifier/Power supply; (228) Voltage check unit; (230) Amplifier; (232) Battery controller; (234) Battery

Description

무선 통신 기반 멀티노드 무선 전력 전송 시스템의 저전력 무선 충전기기 및 무선 충전 방법{Low-power wirelss chargeable device in a multi-node wireless power transmission system using wireless communication and wireless charging method thereof}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a low-power wireless charging apparatus and a wireless charging method for a multi-node wireless power transmission system based on wireless communication,

본 발명은 무선 전력 전송 시스템에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 무선 통신 기반 멀티노드 무선 전력 전송 시스템에서 사용될 수 있는 저전력 무선 충전기기 및 그 무선 충전 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless power transmission system, and more particularly, to a low power wireless charging device and its wireless charging method that can be used in a wireless communication-based multi-node wireless power transmission system.

무선으로 에너지를 전달하는 무선 전력 전송 기술로서 자기유도 현상을 이용한 무선 충전 시스템이 사용되고 있다. A wireless charging system using a magnetic induction phenomenon is being used as a wireless power transmission technology for transferring energy wirelessly.

예컨대, 전동칫솔 또는 무선 면도기 등이 전자기 유도의 원리로 충전되며, 최근에는 전자기 유도를 이용하여 휴대전화나 PDA, MP3 플레이어, 노트북 컴퓨터와 같은 휴대기기를 충전할 수 있는 무선충전제품들이 출시되고 있다. For example, an electric toothbrush or a wireless shaver is charged with the principle of electromagnetic induction, and recently, wireless charging products capable of charging a portable device such as a mobile phone, a PDA, an MP3 player, and a notebook computer by using electromagnetic induction have been introduced .

그러나, 하나의 코일에서 다른 코일로 자기장을 통해 전류를 유도하는 자기유도 방식은 코일 사이의 거리 및 상대적 위치에 매우 민감하여 두 코일 사이의 거리가 약간 떨어지거나 틀어져도 전송 효율이 급속히 떨어진다. 이에 따라 이러한 자기유도 방식의 충전 시스템은 수 cm 이하의 근거리에서만 사용할 수 있다는 약점이 있다.However, the magnetic induction method of inducing current through a magnetic field from one coil to another is very sensitive to the distance and relative position between the coils, so that the transmission efficiency drops rapidly even if the distance between the two coils is slightly dropped or twisted. Accordingly, such a magnetic induction type charging system has a weak point that it can be used only at a short distance of a few cm or less.

한편, 미국특허 7,741,735호에서는 공진장의 감쇄파 결합에 기반을 둔 비방사형 에너지 전달 방식을 개시하고 있다. 이는 두 개의 동일한 주파수를 갖는 공진체가 주위의 다른 비공진체와는 영향을 미치지 않지만 서로 커플링하려는 경향을 가지는 점을 이용한 것으로 기존의 전자기 유도에 비하여 먼 거리까지 에너지를 전달할 수 있는 기술로서 소개되고 있다. On the other hand, US Patent 7,741,735 discloses a non-radiative energy transfer method based on the attenuation wave coupling of the resonant field. This is because two resonators with the same frequency do not affect other non-resonators around them, but they tend to couple with each other and are introduced as a technology that can transfer energy over a long distance compared to conventional electromagnetic induction. .

다수의 무선 충전기기를 대상으로 무선 충전을 실시할 수 있는 무선 전력 전송 시스템에서는 충전과 관련된 정보를 교환하기 위하여 무선 통신을 사용하는 경우가 많다. 그러나, 무선통신 기반의 멀티 디바이스 무선 전력 전송 시스템에서는 통신 신호 수신을 위해 디바이스는 항상 수신 대기 상태에 있어야 하므로 지속적인 전력 소모를 해야 하는 문제가 있다.In a wireless power transmission system capable of wireless charging for a plurality of wireless charging devices, wireless communication is often used to exchange information related to charging. However, in the multi-device wireless power transmission system based on wireless communication, there is a problem that the device must be continuously in a reception standby state in order to receive a communication signal, so that it must continuously consume power.

본 발명은 상술한 바와 같은 기술적 배경에서 안출된 것으로서, 다수의 무선 충전기기를 대상으로 무선 충전을 실시하는 무선 통신 기반 멀티노드 무선 전력 전송 시스템에서 사용될 수 있는 저전력 무선 충전기기 및 그 무선 충전 방법을 제공하는 것을 그 과제로 한다.The present invention provides a low-power wireless charging device and a wireless charging method thereof that can be used in a wireless communication-based multi-node wireless power transmission system that wirelessly charges a plurality of wireless charging devices, The problem is to do.

이와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 웨이크업 신호를 이용하여 평상시에는 전원이 꺼져있다가 특정 웨이크업 신호가 수신되면 전원을 공급하여 무선 전력공급 장치와의 통신 및 충전을 시작하도록 한다.In order to solve such problems, in the present invention, power is turned off at a normal time using a wake-up signal, and when a specific wake-up signal is received, power is supplied to start communication and charging with the wireless power supply.

본 발명의 일면에 따른 무선 충전기기는, 외부의 무선 전력송신 장치로부터 무선 전력을 수신하는 무선 충전기기로서, 수신 안테나; 상기 수신 안테나의 온/오프를 제어하는 안테나 스위치; 상기 안테나 스위치를 사이에 두고 상기 수신 안테나와 연결되어 있으며, 상기 무선 전력공급 장치와 상기 무선 충전기기 사이의 공진 주파수를 맞추기 위한 매칭 회로; 상기 매칭 회로를 통해 전달된 웨이크업 신호를 처리하는 웨이크업 신호 복조기; 상기 웨이크업 신호 복조기에 의해 복조된 신호로부터 특정 웨이크업 데이터의 유무를 판단하는 웨이크업 데이터 분석기; 및 상기 웨이크업 데이터 분석기와 연결되어 있는 전원 제어기를 포함하여 이루어진다.A wireless charging device according to an aspect of the present invention is a wireless charging device for receiving wireless power from an external wireless power transmission device, comprising: a receiving antenna; An antenna switch for controlling on / off of the reception antenna; A matching circuit connected to the receiving antenna via the antenna switch for matching a resonance frequency between the wireless power supply device and the wireless charging device; A wake-up signal demodulator for processing the wake-up signal transmitted through the matching circuit; A wake-up data analyzer for determining the presence or absence of specific wake-up data from the signal demodulated by the wake-up signal demodulator; And a power controller connected to the wakeup data analyzer.

상기 무선 충전기기는, 배터리; 상기 배터리를 제어하는 배터리 제어기; 상기 매칭 회로를 통해 전달된 데이터 신호를 처리하는 통신 신호 처리기; 및 상기 통신 신호 처리기 및 상기 전원 제어기와 연결되어 상기 통신 신호 처리기와 상기 전원 제어기를 제어하는 중앙처리장치를 더 포함할 수 있으며, 상기 전원 제어기는 상기 웨이크업 데이터 분석기에 의해 상기 특정 웨이크업 데이터가 있는 것으로 판단된 경우 상기 통신 신호 처리기 및 상기 중앙처리장치로 전원이 공급되도록 제어할 수 있다.The wireless charger includes a battery; A battery controller for controlling the battery; A communication signal processor for processing the data signal transmitted through the matching circuit; And a central processing unit connected to the communication signal processor and the power controller to control the communication signal processor and the power controller, wherein the power controller controls the power supply controller to control the power supply controller so that the specific wake- It is possible to control the power to be supplied to the communication signal processor and the central processing unit.

상기 무선 충전기기는 또한, 상기 매칭 회로를 통해 전달된 수신 전력을 처리하는 정류기; 및 상기 정류기에 의해 직류로 변환된 수신 전력의 전압을 측정하며 상기 전원 제어기와 연결되어 있는 전압 체크기를 더 포함할 수 있으며, 상기 웨이크업 데이터 분석기에 의해 상기 특정 웨이크업 데이터가 있는 것으로 판단되고, 상기 전압 체크기에 의해 측정된 전압이 특정 전압 이상인 경우, 상기 통신 신호 처리기 및 상기 중앙처리장치로 전원이 공급되도록 제어할 수 있다. The wireless charger may further comprise: a rectifier for processing the received power delivered through the matching circuit; And a voltage checker connected to the power controller for measuring a voltage of received power converted into DC by the rectifier, wherein the wakeup data analyzer determines that the specific wakeup data is present, When the voltage measured by the voltage checker is greater than or equal to a specific voltage, power can be controlled to be supplied to the communication signal processor and the central processing unit.

상기 웨이크업 신호 복조기 및 상기 웨이크업 데이터 분석기는 상기 수신 안테나로부터 교류 전력이 인가되면 항상 전력이 공급되는 것이 바람직하다.Preferably, the wake-up signal demodulator and the wakeup data analyzer are always supplied with power when AC power is applied from the receiving antenna.

본 발명의 다른 면에 따른 무선 충전 방법은, 수신 안테나; 상기 수신 안테나의 온/오프를 제어하는 안테나 스위치; 상기 안테나 스위치를 사이에 두고 상기 수신 안테나와 연결되어 있으며, 상기 무선 전력공급 장치와 상기 무선 충전기기 사이의 공진 주파수를 맞추기 위한 매칭 회로; 상기 매칭 회로를 통해 전달된 웨이크업 신호를 처리하는 웨이크업 신호 복조기; 상기 웨이크업 신호 복조기에 의해 복조된 신호로부터 특정 웨이크업 데이터의 유무를 판단하는 웨이크업 데이터 분석기; 및 상기 웨이크업 데이터 분석기와 연결되어 있으며 배터리 제어기를 통해 배터리를 제어할 수 있는 전원 제어기; 상기 매칭 회로를 통해 전달된 데이터 신호를 처리하는 통신 신호 처리기; 및 상기 통신 신호 처리기 및 상기 전원 제어기와 연결되어 상기 통신 신호 처리기와 상기 전원 제어기를 제어하는 중앙처리장치를 포함하는 무선 충전기기가 외부의 무선 전력송신 장치로부터 무선 전력을 수신하여 충전하는 방법으로서, 상기 수신 안테나를 통하여 신호를 수신하는 단계; 수신된 상기 신호를 복조하는 단계; 복조된 상기 신호로부터 특정 웨이크업 데이터의 유무를 판단하는 단계; 및 상기 특정 웨이크업 데이터가 있는 것으로 판단되면, 상기 통신 신호 처리기 및 상기 중앙처리장치에 전원을 공급하는 단계를 포함하여 이루어진다.According to another aspect of the present invention, a wireless charging method includes: a receiving antenna; An antenna switch for controlling on / off of the reception antenna; A matching circuit connected to the receiving antenna via the antenna switch for matching a resonance frequency between the wireless power supply device and the wireless charging device; A wake-up signal demodulator for processing the wake-up signal transmitted through the matching circuit; A wake-up data analyzer for determining the presence or absence of specific wake-up data from the signal demodulated by the wake-up signal demodulator; And a power controller connected to the wakeup data analyzer and capable of controlling a battery through a battery controller; A communication signal processor for processing the data signal transmitted through the matching circuit; And a central processing unit connected to the communication signal processor and the power controller to control the communication signal processor and the power controller, the method comprising the steps of: Receiving a signal through a receive antenna; Demodulating the received signal; Determining presence or absence of specific wakeup data from the demodulated signal; And supplying power to the communication signal processor and the central processing unit when it is determined that there is the specific wakeup data.

여기에서, 상기 신호를 수신하는 단계 이후에, 상기 웨이크업 신호 복조기 및 상기 웨이크업 데이터 분석기에 전원을 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다. Here, after receiving the signal, the method may further include supplying power to the wake-up signal demodulator and the wake-up data analyzer.

상기 무선 충전기기는, 상기 매칭 회로를 통해 전달된 수신 전력을 처리하는 정류기; 및 상기 정류기에 의해 직류로 변환된 수신 전력의 전압을 측정하며 상기 전원 제어기와 연결되어 있는 전압 체크기를 더 포함할 수 있으며, 상기 신호를 수신하는 단계 이후에, 정류기에 의해 직류로 변환된 수신 전력의 전압을 측정하는 단계를 더 포함하고, 이때 상기 전원을 공급하는 단계는, 측정된 상기 전압이 특정 전압 이상인 경우에 수행될 수 있다. The wireless charger includes: a rectifier for processing received power transmitted through the matching circuit; And a voltage checker connected to the power controller for measuring a voltage of the received power converted into a direct current by the rectifier, wherein after receiving the signal, the received power converted into direct current by the rectifier Wherein the step of supplying the power may be performed when the measured voltage is equal to or higher than a specific voltage.

상기 전원을 공급하는 단계 이후에는, 상기 전원 제어기에 대한 상기 웨이크업 분석기의 신호를 무시하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하며, 상기 전원을 공급하는 단계 이후에, 상기 수신 안테나를 통해 수신한 무선 전력을 이용하여 상기 배터리를 충전하는 단계를 더 포함할 수 있다. Preferably, the step of supplying power further comprises ignoring the signal of the wake-up analyzer for the power controller, and after the step of supplying the power, And charging the battery using the battery.

본 발명에 따르면, 무선 충전기기가 통신 신호 수신을 위해 항상 수신 대기 상태에 있어야 할 필요가 없이, 웨이크업 신호를 이용하여 평상시에는 전원이 꺼져있다가 특정 웨이크업 신호가 수신되면 전원을 공급하여 무선 전력공급 장치와의 통신 및 충전을 시작하도록 함으로써, 무선 충전기기를 저전력으로 관리할 수 있다.According to the present invention, it is not necessary for the wireless charger to always be in a receiving standby state for receiving a communication signal, and when a specific wake-up signal is received while the power is normally off by using a wake-up signal, By starting communication with the supply device and charging, the wireless charger can be managed with low power.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템의 전체 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 저전력 무선 충전기기의 전체 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 저전력 무선 충전기기의 무선 충전 방법을 나타내는 흐름도이다.1 is a block diagram schematically showing the entire configuration of a wireless charging system according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating the overall configuration of a low power wireless charging device according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a wireless charging method of a low power wireless charging device according to an exemplary embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. It is to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. It is noted that the terms "comprises" and / or "comprising" used in the specification are intended to be inclusive in a manner similar to the components, steps, operations, and / Or additions.

이하에서, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 방법 및 무선 충전기기에 대하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a wireless charging method and a wireless charging device according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템의 전체 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram schematically showing the entire configuration of a wireless charging system according to an embodiment of the present invention.

도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템은 무선으로 전력을 공급하는 무선 전력공급 장치(100)와, 무선 전력공급 장치(100)와 소정의 거리만큼 떨어진 곳에 위치하며 무선 전력공급 장치(100)로부터 무선으로 전력을 공급받는 다수의 무선 충전기기(200_1, 200_2, .., 200_N)를 포함하여 구성된다. As shown in FIG. 1, the wireless charging system according to an embodiment of the present invention includes a wireless power supply 100 that wirelessly supplies power, a wireless network 100 that is located a predetermined distance from the wireless power supply 100 And a plurality of wireless charging devices 200_1, 200_2,..., 200_N that are supplied with power wirelessly from the wireless power supply device 100.

본 발명의 일 실시예에 따른 멀티노드 무선 충전 시스템에서는 무선 전력공급 장치(100)가 자기공진 방식을 통해 무선 충전기기(200)로 무선 전력을 공급할 수 있다. 자기공진 방식은 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 공진에 의하여 에너지의 무선 전송 효율을 극대화시키는 방법이다. 이를 위하여 무선 전력공급 장치(100)와 무선 충전기기(200) 사이의 공진 주파수를 맞추어 공진 채널을 형성하고 이를 통하여 무선 전력을 송신한다. In the multi-node wireless charging system according to an embodiment of the present invention, the wireless power supply apparatus 100 can supply wireless power to the wireless charging apparatus 200 through the self resonance method. The self-resonance method is a method of maximizing the radio transmission efficiency of energy by resonance between the transmission antenna and the reception antenna. To this end, a resonance channel is formed by matching the resonance frequency between the wireless power supply device 100 and the wireless charging device 200, and wireless power is transmitted through the resonance channel.

무선 전력공급 장치(100)는 무선 충전기기(200_1, 200_2, .., 200_N)와 무선 통신을 통해 충전기기의 식별정보, 종류, 위치, 또는 충전상태를 포함하는 무선 충전기기(200_1, 200_2, .., 200_N)의 정보를 수신할 수 있으며, 이와 같은 충전 정보를 바탕으로 무선 충전기기(200_1, 200_2, .., 200_N)로 전력을 전송할 수 있다. The wireless power supply apparatus 100 wirelessly communicates with the wireless charging devices 200_1, 200_2, .., 200_N via the wireless communication with the wireless charging devices 200_1, 200_2, .., 200_N, ..., 200_N, and can transmit power to the wireless charging devices 200_1, 200_2, .., 200_N based on the charging information.

무선 전력공급 장치(100)와 무선 충전기기(200) 사이의 무선 통신의 한 방법으로는 자기장 통신 프로토콜을 이용하는 자기장 통신(MFAN: Magnetic Field Area Network)을 사용할 수 있다. As a method of wireless communication between the wireless power supply device 100 and the wireless charging device 200, a magnetic field area network (MFAN) using a magnetic field communication protocol can be used.

MFAN은 저주파 대역(30KHz~300KHz)에서 자기장 신호를 이용하여 정보를 송수신하는 무선 네트워크로서, 무선 통신의 동작 중심 주파수는 128KHz이며, 변조 방식은 이진위상편이(Binary Phase Shift Keying; BPSK) 방식 또는 진폭 편이(Amplitude Shift Keying; ASK)을 이용한다. 데이터율을 다양화하기 위하여 맨체스터(Manchester) 코딩과 비제로 복귀 레벨(Non-Return-to-Zero Level; NRZ-L) 코딩을 사용함으로써 수 m의 거리에서 수 Kbps의 데이터율을 제공한다. MFAN에 참여한 기기들은 그 역할에 따라 MFAN-C(Coordinator)와 MFAN-N(Node)으로 나뉘어진다. 하나의 MFAN 안에는 오직 하나의 MFAN-C만 존재하며, MFAN-C를 중심으로 다수의 MFAN-N 장치가 네트워크를 형성한다. MFAN-C는 MFAN-N의 합류 및 분리, 해제를 관리한다. The MFAN is a wireless network that transmits and receives information using a magnetic field signal in a low frequency band (30 KHz to 300 KHz). The operation center frequency of the wireless communication is 128 KHz. The modulation method is a binary phase shift keying (BPSK) Amplitude Shift Keying (ASK). Manchester data coding and non-return-to-zero level coding (NRZ-L) coding are used to provide data rates of several Kbps at distances of a few meters to vary the data rate. Devices participating in the MFAN are divided into MFAN-C (Coordinator) and MFAN-N (Node) according to their roles. There is only one MFAN-C in one MFAN, and a plurality of MFAN-N devices form a network around the MFAN-C. The MFAN-C manages the merging and disengagement and release of the MFAN-N.

본 발명의 일 실시예에 따른 멀티노드 무선 충전 시스템에서는 무선 전력공급 장치(100)가 코디네이터가 되고 무선 충전기기(200)가 노드가 된다. In the multi-node wireless charging system according to an embodiment of the present invention, the wireless power supply apparatus 100 becomes a coordinator and the wireless charging apparatus 200 becomes a node.

그러나, 무선 전력공급 장치와 무선 충전기기 사이의 통신이 반드시 자기장 통신으로 제한되는 것은 아니며, 이와 동등하거나 유사한 다른 통신 방법이 사용될 수도 있음은 물론이다. However, it is needless to say that the communication between the wireless power supply device and the wireless charging device is not necessarily limited to the magnetic field communication, and other communication methods equivalent or similar thereto may be used.

무선 전력공급 장치(100)는 고정형 또는 이동형으로 구현될 수 있으며, 고정형으로 구현될 경우 실내에서는 천장이나 테이블 등의 가구 등에 설치될 수 있고, 실외에서는 버스 정류장이나 지하철역 등에 임플란트 형식으로 설치될 수 있으며, 무선 전력공급 장치(100)가 차량이나 기차, 지하철과 같은 이동체의 내부에 설치될 수도 있다. 무선 전력공급 장치(100)가 이동형으로 구현되는 경우에는, 무선 전력공급 장치(100) 자체가 별도의 이동형 장치로 구현될 수도 있고, 노트북 컴퓨터의 덮개 등과 같이 다른 디지털 기기의 일부로서 구현될 수도 있다. The wireless power supply apparatus 100 may be implemented as a fixed type or a mobile type. When the wireless power supply apparatus 100 is implemented as a fixed type, the wireless power supply apparatus 100 may be installed in a room such as a ceiling or a table in an indoor space or installed in a bus stop, , The wireless power supply 100 may be installed inside a moving body such as a vehicle, a train, or a subway. When the wireless power supply 100 is implemented as a portable type, the wireless power supply 100 itself may be implemented as a separate portable device, or may be implemented as part of another digital device such as a cover of a notebook computer .

무선 충전기기(200_1, 200_2, .., 200_N)는 각종 모바일 단말기, 디지털 카메라, 노트북 컴퓨터 등 배터리를 구비하는 모든 디지털 기기를 포함할 수 있으며, 지중, 수중, 건물 내부 등 접근이 용이하지 않은 곳에 배치되는 센서 및 계측기 등의 전자기기가 될 수도 있다. The wireless charging devices 200_1, 200_2, .., 200_N may include all digital devices having batteries such as various mobile terminals, digital cameras, notebook computers, and the like, And may be an electronic device such as a sensor and a meter to be disposed.

이제 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템의 무선 충전기기의 구성에 대하여 도 2를 참고로 자세히 설명한다.Now, a configuration of a wireless charging device of a wireless charging system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.

도 2에 나타난 바와 같이, 무선 충전기기(200)는 무선 전력공급 장치(100)로부터 자기공진유도 방식을 이용하여 전력과 데이터를 수신하는 수신 안테나(210)와 안테나 스위치(212)를 포함하며, 무선 전력공급 장치(100)와 와 무선 충전기기(200) 사이의 공진 주파수를 맞추기 위한 매칭 회로(214)를 포함한다. 2, the wireless charging device 200 includes a receiving antenna 210 and an antenna switch 212 for receiving power and data from the wireless power supply device 100 using a self-resonance induction method, And a matching circuit 214 for matching the resonant frequency between the wireless power supply 100 and the wireless charging device 200.

매칭 회로(214)는 데이터 신호를 처리하는 통신 신호 처리기(222), 수신 전력을 처리하는 정류기/전원 공급기(226) 및 웨이크업 신호를 처리하는 웨이크업 신호 복조기(216)와 각각 연결되어 있다.The matching circuit 214 is connected to a communication signal processor 222 for processing the data signal, a rectifier / power supply 226 for processing the received power, and a wake-up signal demodulator 216 for processing the wake-up signal, respectively.

통신 신호 처리기(222)는 중앙처리장치(224)에 연결되어 있으며, 송신 신호를 증폭하는 증폭기(230)와도 연결되어 있다. The communication signal processor 222 is connected to the central processing unit 224 and is also connected to an amplifier 230 for amplifying a transmission signal.

정류기/전원 공급기(226)는 전압 체크기(228)에 연결되어 있다.The rectifier / power supply 226 is connected to a voltage checker 228.

웨이크업 신호 복조기(216)는 특정 웨이크업 데이터의 유무를 판단하는 웨이크업 데이터 분석기(218)와 연결되어 있으며, 전압 체크기(228)와 웨이크업 데이터 분석기(218)는 각각 전원 제어기(220)에 연결되어 있다.The wakeup signal demodulator 216 is coupled to a wakeup data analyzer 218 for determining the presence or absence of specific wakeup data and the voltage checker 228 and the wakeup data analyzer 218 are coupled to a power controller 220 It is connected.

전원 제어기(220)는 배터리 제어기(232)를 통해 배터리(234)와 연결되어 무선 충전이 이루어지도록 하거나, 중앙처리장치(224)와 통신 신호 처리기(222) 등에 전원이 공급되도록 할 수 있다.The power controller 220 may be connected to the battery 234 via the battery controller 232 to perform wireless charging or to supply power to the central processing unit 224 and the communication signal processor 222.

본 발명의 실시예에 따른 자기공진유도 방식을 이용한 멀티노드 무선 에너지 전송 시스템의 무선 충전기기에서는 웨이크업 신호를 이용해서 평상 시에는 전원이 꺼져 있다가 통신 시 특정 웨이크업 신호를 전송해서 수신 디바이스를 먼저 켜고 디바이스에 통신 신호를 보내거나 전력전송을 하도록 한다.In the wireless charging apparatus of the multi-node wireless energy transmission system using the self-resonance induction method according to the embodiment of the present invention, the power is off during normal operation by using a wake-up signal, and a specific wake- First, turn it on and send a communication signal to the device or transmit the power.

이를 위하여, 안테나(210)로부터 수신된 신호는 매칭 회로(214)를 통해 웨이크업 신호 복조기(216)로 전달되어 웨이크업 데이터가 복원되고, 웨이크업 데이터 분석기를 통해 특정 웨이크업 데이터 유무를 판단한다. To this end, the signal received from the antenna 210 is transmitted to the wake-up signal demodulator 216 through the matching circuit 214 to recover the wake-up data, and the presence or absence of the specific wake-up data is determined through the wake-up data analyzer .

복원된 데이터가 특정 웨이크업 데이터와 일치할 경우, 전원 제어기(220)를 통해 통신 신호 처리기(222)와 중앙처리장치(224)에 전원이 공급된다. 이때 매칭 회로를 통해 인가된 교류 전압은 정류기(226)를 통해 직류 전원으로 바뀌고 전압 체크기(228)에 의해 특정 전압 이상이 될 때만 전원 제어기(220)에 의해 전원이 공급되게 한다. When the restored data matches the specific wakeup data, power is supplied to the communication signal processor 222 and the central processing unit 224 through the power controller 220. At this time, the AC voltage applied through the matching circuit is converted into DC power through the rectifier 226, and power is supplied by the power controller 220 only when the voltage is higher than a specific voltage by the voltage checker 228.

전압 체크기(228)나 웨이크업 신호 복조기(216), 웨이크업 데이터 분석기(218)는 최소의 전력으로 동작이 가능하며, 안테나(210)로부터 교류 전력이 인가되면 항상 전력이 공급된다. The voltage checker 228, the wakeup signal demodulator 216, and the wakeup data analyzer 218 can operate with minimum power, and power is always supplied when AC power is applied from the antenna 210.

다음, 전압 체크기(228)와 웨이크업 데이터 분석기(218)에 의해 전원 제어기(220)가 통신 신호 처리기(222)와 중앙처리장치(224)에 초기 전력을 공급하면, 이후에는 통신 신호에 따라 중앙처리장치(224)가 판단하고 그 판단에 따라 전원 제어기(220)가 동작한다. Next, when the power controller 220 supplies initial power to the communication signal processor 222 and the central processing unit 224 by the voltage checker 228 and the wakeup data analyzer 218, The processing unit 224 determines that the power controller 220 operates according to the determination.

초기 동작이 시작된 이후에는 전원 제어기(220)에 대한 웨이크업 데이터 분석기(218)의 신호는 무시되고 중앙처리장치(224)에 의한 동작이 완료된 후에 전원 제어기(220)는 통신 신호 처리기(222)나 중앙처리장치(224), 배터리 제어기(232)에 공급되던 전원을 차단한다. The signal from the wakeup data analyzer 218 for the power controller 220 is ignored and after the operation by the central processing unit 224 is completed, the power controller 220 transmits the signal to the communication signal processor 222 The power supplied to the central processing unit 224 and the battery controller 232 is cut off.

무선 전력전송을 하는 동안 전원 제어기(220)는 통신신호 처리기(222)와 중앙처리장치(224) 외에 배터리 제어기(232)에 전원을 공급하여 배터리(234)에 전력을 충전할 수 있고, 무선전력이 전송되지 않고 있는 동안에도 배터리(234)의 전원을 전원 제어기(220)를 통해 통신 신호 처리기(222)나 중앙처리장치(224)에 공급할 수 있다.During wireless power transmission, the power controller 220 may supply power to the battery controller 232 in addition to the communication signal processor 222 and the central processing unit 224 to charge the battery 234, The power of the battery 234 can be supplied to the communication signal processor 222 and the central processing unit 224 through the power controller 220. [

이제 본 발명의 일 실시예에 따른 저전력 무선 충전기기의 무선 충전 방법에 대해 도 3을 참고로 설명한다. Now, a wireless charging method of a low power wireless charging device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

도 3에 나타난 바와 같이, 먼저 무선 충전기기(200)가 신호를 수신하면(S310), 웨이크업 신호를 복원한다(S320).As shown in FIG. 3, when the wireless charging device 200 receives a signal (S310), it restores the wake-up signal (S320).

복원된 신호가 특정 웨이크업 데이터와 일치하는지 판단하여 일치하는 경우에는(S330의 "예"), 전압 체크기에 의하여 특정 전압 이상인지 판단한다(S340).If it is determined that the restored signal coincides with the specific wake-up data (YES in S330), it is determined whether the restored signal is a specific voltage or not by the voltage checker (S340).

인가된 전압이 특정 전압 이상인 경우에는(S340의 "예"), 전원 제어기를 통해 통신 신호 처리기 및 중앙처리장치에 전원을 공급하고(S350), 이에 따라 중앙처리장치에 의한 제어가 시작된다(S360).When the applied voltage is equal to or higher than the specific voltage (YES in S340), power is supplied to the communication signal processor and the central processing unit through the power controller (S350), and control by the central processing unit is started accordingly ).

한편, 상술한 실시예에서는 무선 전력공급 장치가 다수의 무선 충전기기를 충전할 수 있는 멀티노드 무선 충전 시스템을 기준으로 설명하였지만, 본 발명의 무선 충전 방법 및 무선 충전기기는 이에 한정되는 것이 아니며, 단일 무선 충전기기를 충전하는 무선 충전 시스템의 경우에도 적용될 수 있음은 물론이다. In the above-described embodiment, the multi-node wireless charging system in which the wireless power supply device can charge a plurality of wireless charging devices has been described. However, the wireless charging method and the wireless charging device of the present invention are not limited thereto, It goes without saying that the present invention can also be applied to a wireless charging system for charging a charger.

또한, 상술한 실시예에서는 자기공진 방식을 예로 들어 무선 충전을 설명하였지만, 이 역시 유도 방식을 포함한 다른 충전 방식을 배제하고자 하는 의도는 아니며, 이와 동등하거나 유사한 다른 무선 충전 방식이 사용될 수도 있음은 당업자에게 자명할 것이다. Although the wireless charging has been described by taking the self-resonance method as an example, it is not intended to exclude other charging methods including the induction method, and other wireless charging methods equivalent to or similar to those described above may also be used. .

이상에서 바람직한 실시예를 기준으로 본 발명을 설명하였지만, 본 발명의 장치 및 방법은 반드시 상술된 실시예에 제한되는 것은 아니며 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서, 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다. While the invention has been described in terms of the preferred embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention. Accordingly, the appended claims are intended to embrace all such modifications and variations as fall within the true spirit of the invention.

100: 무선 전력전송 장치 200: 무선 충전기기
210: 수신 안테나 212: 안테나 스위치
214: 매칭 회로 216: 웨이크업 신호 복조기
218: 웨이크업 데이터 분석기 220: 전원 제어기
222: 통신 신호 처리기 224: 중앙처리장치
226: 정류기/전원 공급기 228: 전압 체크기
230: 증폭기 232: 배터리 제어기
234: 배터리 100: wireless power transmission device 200: wireless charging device
210: receiving antenna 212: antenna switch
214: matching circuit 216: wake-up signal demodulator
218: wakeup data analyzer 220: power controller
222: communication signal processor 224: central processing unit
226: Rectifier / power supply 228: Voltage checker
230: amplifier 232: battery controller
234: Battery

Claims (10)

외부의 무선 전력송신 장치로부터 무선 전력을 수신하는 무선 충전기기로서,
수신 안테나;
상기 수신 안테나의 온/오프를 제어하는 안테나 스위치;
상기 안테나 스위치를 사이에 두고 상기 수신 안테나와 연결되어 있으며, 상기 무선 전력공급 장치와 상기 무선 충전기기 사이의 공진 주파수를 맞추기 위한 매칭 회로;
상기 매칭 회로를 통해 전달된 웨이크업 신호를 처리하는 웨이크업 신호 복조기;
상기 웨이크업 신호 복조기에 의해 복조된 신호로부터 특정 웨이크업 데이터의 유무를 판단하는 웨이크업 데이터 분석기; 및
상기 웨이크업 데이터 분석기와 연결되어 있는 전원 제어기를 포함하는 무선 충전기기.A wireless charger for receiving wireless power from an external wireless power transmitter,
A receiving antenna;
An antenna switch for controlling on / off of the reception antenna;
A matching circuit connected to the receiving antenna via the antenna switch for matching a resonance frequency between the wireless power supply device and the wireless charging device;
A wake-up signal demodulator for processing the wake-up signal transmitted through the matching circuit;
A wake-up data analyzer for determining the presence or absence of specific wake-up data from the signal demodulated by the wake-up signal demodulator; And
And a power controller coupled to the wake-up data analyzer. 제1항에 있어서,
배터리;
상기 배터리를 제어하는 배터리 제어기;
상기 매칭 회로를 통해 전달된 데이터 신호를 처리하는 통신 신호 처리기; 및
상기 통신 신호 처리기 및 상기 전원 제어기와 연결되어 상기 통신 신호 처리기와 상기 전원 제어기를 제어하는 중앙처리장치를 더 포함하며,
상기 전원 제어기는,
상기 웨이크업 데이터 분석기에 의해 상기 특정 웨이크업 데이터가 있는 것으로 판단된 경우, 상기 통신 신호 처리기 및 상기 중앙처리장치로 전원이 공급되도록 제어하는 무선 충전기기.The method of claim 1,
battery;
A battery controller for controlling the battery;
A communication signal processor for processing the data signal transmitted through the matching circuit; And
Further comprising a central processing unit connected to the communication signal processor and the power controller to control the communication signal processor and the power controller,
The power controller includes:
And if it is determined by the wake-up data analyzer that the specific wake-up data is present, the wireless charger controlling to supply power to the communication signal processor and the central processing unit. 제1항에 있어서,
상기 매칭 회로를 통해 전달된 수신 전력을 처리하는 정류기; 및
상기 정류기에 의해 직류로 변환된 수신 전력의 전압을 측정하며 상기 전원 제어기와 연결되어 있는 전압 체크기를 더 포함하는 무선 충전기기.The method of claim 1,
A rectifier for processing received power transmitted through the matching circuit; And
And a voltage checker connected to the power controller for measuring the voltage of the received power converted into direct current by the rectifier. 제3항에 있어서,
배터리;
상기 배터리를 제어하는 배터리 제어기;
상기 매칭 회로를 통해 전달된 데이터 신호를 처리하는 통신 신호 처리기; 및
상기 통신 신호 처리기 및 상기 전원 제어기와 연결되어 상기 통신 신호 처리기와 상기 전원 제어기를 제어하는 중앙처리장치를 더 포함하며,
상기 전원 제어기는,
상기 웨이크업 데이터 분석기에 의해 상기 특정 웨이크업 데이터가 있는 것으로 판단되고, 상기 전압 체크기에 의해 측정된 전압이 특정 전압 이상인 경우, 상기 통신 신호 처리기 및 상기 중앙처리장치로 전원이 공급되도록 제어하는 무선 충전기기.The method of claim 3,
battery;
A battery controller for controlling the battery;
A communication signal processor for processing the data signal transmitted through the matching circuit; And
Further comprising a central processing unit connected to the communication signal processor and the power controller to control the communication signal processor and the power controller,
The power controller includes:
Wherein the wake-up data analyzer determines that the specific wake-up data is present, and when the voltage measured by the voltage checker is greater than or equal to a specified voltage, controlling the power to be supplied to the communication signal processor and the central processing unit device. 제1항에 있어서,
상기 웨이크업 신호 복조기 및 상기 웨이크업 데이터 분석기는 상기 수신 안테나로부터 교류 전력이 인가되면 항상 전력이 공급되는 무선 충전기기.The method of claim 1,
Wherein the wake-up signal demodulator and the wake-up data analyzer are always powered when AC power is applied from the receiving antenna. 수신 안테나; 상기 수신 안테나의 온/오프를 제어하는 안테나 스위치; 상기 안테나 스위치를 사이에 두고 상기 수신 안테나와 연결되어 있으며, 상기 무선 전력공급 장치와 상기 무선 충전기기 사이의 공진 주파수를 맞추기 위한 매칭 회로; 상기 매칭 회로를 통해 전달된 웨이크업 신호를 처리하는 웨이크업 신호 복조기; 상기 웨이크업 신호 복조기에 의해 복조된 신호로부터 특정 웨이크업 데이터의 유무를 판단하는 웨이크업 데이터 분석기; 및 상기 웨이크업 데이터 분석기와 연결되어 있으며 배터리 제어기를 통해 배터리를 제어할 수 있는 전원 제어기; 상기 매칭 회로를 통해 전달된 데이터 신호를 처리하는 통신 신호 처리기; 및 상기 통신 신호 처리기 및 상기 전원 제어기와 연결되어 상기 통신 신호 처리기와 상기 전원 제어기를 제어하는 중앙처리장치를 포함하는 무선 충전기기가 외부의 무선 전력송신 장치로부터 무선 전력을 수신하여 충전하는 방법으로서,
상기 수신 안테나를 통하여 신호를 수신하는 단계;
수신된 상기 신호를 복조하는 단계;
복조된 상기 신호로부터 특정 웨이크업 데이터의 유무를 판단하는 단계; 및
상기 특정 웨이크업 데이터가 있는 것으로 판단되면, 상기 통신 신호 처리기 및 상기 중앙처리장치에 전원을 공급하는 단계를 포함하는 무선 충전 방법.
A receiving antenna; An antenna switch for controlling on / off of the reception antenna; A matching circuit connected to the receiving antenna via the antenna switch for matching a resonance frequency between the wireless power supply device and the wireless charging device; A wake-up signal demodulator for processing the wake-up signal transmitted through the matching circuit; A wake-up data analyzer for determining the presence or absence of specific wake-up data from the signal demodulated by the wake-up signal demodulator; And a power controller connected to the wakeup data analyzer and capable of controlling a battery through a battery controller; A communication signal processor for processing the data signal transmitted through the matching circuit; And a central processing unit coupled to the communication signal processor and the power controller to control the communication signal processor and the power controller, the method comprising: receiving wireless power from an external wireless power transmission device,
Receiving a signal through the receive antenna;
Demodulating the received signal;
Determining presence or absence of specific wakeup data from the demodulated signal; And
If it is determined that the specific wake-up data exists, supplying power to the communication signal processor and the CPU.
제6항에 있어서,
상기 신호를 수신하는 단계 이후에,
상기 웨이크업 신호 복조기 및 상기 웨이크업 데이터 분석기에 전원을 공급하는 단계를 더 포함하는 무선 충전 방법. The method according to claim 6,
After receiving the signal,
Further comprising powering the wake-up signal demodulator and the wake-up data analyzer. 제6항에 있어서,
상기 무선 충전기기는,
상기 매칭 회로를 통해 전달된 수신 전력을 처리하는 정류기; 및
상기 정류기에 의해 직류로 변환된 수신 전력의 전압을 측정하며 상기 전원 제어기와 연결되어 있는 전압 체크기를 더 포함하며,
상기 신호를 수신하는 단계 이후에,
정류기에 의해 직류로 변환된 수신 전력의 전압을 측정하는 단계를 더 포함하며,
상기 전원을 공급하는 단계는,
측정된 상기 전압이 특정 전압 이상인 경우에 수행되는 무선 충전 방법.The method according to claim 6,
The wireless charger includes:
A rectifier for processing received power transmitted through the matching circuit; And
And a voltage checker connected to the power controller for measuring the voltage of the received power converted into DC by the rectifier,
After receiving the signal,
Further comprising the step of measuring the voltage of the received power converted into direct current by the rectifier,
The step of supplying power,
The wireless charging method performed when the measured voltage is above a certain voltage. 제6항에 있어서,
상기 전원을 공급하는 단계 이후에는,
상기 전원 제어기에 대한 상기 웨이크업 분석기의 신호를 무시하는 단계를 더 포함하는 무선 충전 방법.The method according to claim 6,
After the step of supplying power,
Ignoring the wakeup analyzer signal to the power controller. 제6항에 있어서,
상기 전원을 공급하는 단계 이후에,
상기 수신 안테나를 통해 수신한 무선 전력을 이용하여 상기 배터리를 충전하는 단계를 더 포함하는 무선 충전 방법.The method according to claim 6,
After the step of supplying power,
And charging the battery using radio power received through the receiving antenna.
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