KR20150031851A

KR20150031851A - 무선충전 단말기, 단말기의 무선충전방법 및 무선충전 시스템

Info

Publication number: KR20150031851A
Application number: KR1020130111581A
Authority: KR
Inventors: 최상훈
Original assignee: 주식회사 팬택
Priority date: 2013-09-17
Filing date: 2013-09-17
Publication date: 2015-03-25
Also published as: KR102121557B1

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르는 무선 충전 시스템은 자석; 및 피충전 단말기로 자기장을 전송하기 위한 송신 코일을 포함하는 충전 단말기와, 상기 송신 코일로부터 자기장을 전달받아 전류를 발생시키는 수신 코일을 포함하는 피충전 단말기를 포함하는 무선충전 시스템에 있어서, 상기 피충전 단말기는 상기 충전 단말기가 상기 피충전 단말기에 인접하게 배치되어 있는 상태를 감지한 후부터 상기 무선충전을 시작하기 전까지, 무선충전모드 인식을 위해 자속을 발생하는 전자석으로 활용하는 것을 특징으로 한다. 그에 따라 본 발명의 일 실시예에 따르는 무선 충전 시스템은 비용의 추가 없이 영구자석에 의한 외부기기의 악영향을 제거할 수 있다.

Description

무선충전 단말기, 단말기의 무선충전방법 및 무선충전 시스템{Wireless charging Terminal, Method for charging wirelessly and Wireless charging system}

본 발명의 실시예들은 무선충전 단말기, 단말기의 무선충전방법 및 무선충전 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자기 유도 방식의 무선충전 시 무선충전모드 진입을 인식하기 위한 기술에 관한 것이다.

최근 휴대 단말기(예를 들어, 스마트폰)의 무선 충전 방식에 대한 개발과 관심이 높아지고 있다.

무선 충전 기술은 크게 두 가지가 있다. 하나는 자기 공명 방식이며 다른 하나는 자기 유도 방식이다. 자기 공명 방식은 충전기의 코일에서 공진주파수로 진동하는 자기장을 생성해 동일한 공진 주파수로 설계된 휴대 단말기의 수신 코일에 에너지가 집중적으로 전달하게 함으로써 휴대 단말기에 전류를 공급하는 것을 원리로 한다. 반면, 자기 유도 방식은 코일 사이에 강한 자석을 움직일 때 전기가 만들어지는 원리를 기반으로 한다. 구체적으로 자기 유도 방식은 충전기가 자기장을 만들면 상기 자기장이 휴대 단말기의 수신 코일의 자기장을 유도하여 유도 전류를 발생시킴으로써 휴대 단말기에 전류를 공급하는 것을 원리로 한다. 자기 유도 방식이 자기 공명 방식보다 구현하기가 쉬워 주로 상용화되어 왔다. 자기 유도 방식은, 대표적으로 국제무선충전표준협회(WPC : Wireless Power Consortium)이 만든 Qi방식과 PMA(Power Matters Alliance) 방식으로 나뉘어진다.

이하, 자기 유도 방식에 관한 충전 방식을 도 1 및 도 2를 통하여 설명하도록 한다.

도 1은 영구자석(81)을 갖는 충전 단말기(70) 의 구조에 대한 평면도이다. 대체적으로 중앙에 영구자석(81)이 배치되어 있고, 영구자석(81)의 주변을 감싸는 형태로 코일(80)이 배치되어 있음을 확인할 수 있다. 또한, 도시되지는 않았으나 피충전 단말기(10)의 영구자석과 코일 역시 도 1과 같은 구조를 가진다.

도 2는 영구자석(81)을 갖는 피충전 단말기(10)와 충전 단말기(70)의 구조에 대한 단면도이다. 상기 단면도는 도 1에서 A-A'를 기준으로 절단한 것을 기준으로 한 것이다.

자기 유도 방식의 무선 충전에서는 최적의 충전 효율을 위해 피충전 단말기(10)의 수신 코일(40)과 충전 단말기(70)의 송신 코일(80) 간의 정렬(또는 정합, 이하 ?ㅇ?이라 한다.)을 필요로 진행된다. 여기서 정렬이라 함은 도 2와 같이 수신 코일(40)과 송신 코일(80) 간의 수직 배열이 같은 직선상에 머물도록 일치해야 하는 것을 의미한다. 따라서, 피충전 단말기(10)와 충전 단말기(70) 각각에 배치되어 있는 영구자석들(40a, 81)의 끌어당기는 힘에 의해 피충전 단말기(10)와 충전 단말기(70)가 정렬 위치에서 접촉하게 된다. 이어서, 정렬된 위치에서 피충전 단말기(10)의 자속이 센서(84)에 인식된 경우, 송신 코일(80)이 수신 코일(40)로 무선 충전을 위한 자기장을 발생시켜 피충전 단말기(10)에서 충전이 이루어지게 된다.

여기서, 피충전 단말기(10)는 휴대 단말기(예를 들어, 스마트폰)이 될 수 있다. 이 경우, 영구자석(81)은 일반적으로 휴대 단말기의 배터리 커버에 장착되는데, 영구자석(81)에 의한 외부 유출 자력으로 인해 외부 기기에 악영향을 주는 경우가 발생될 수 있다. 예를 들어, 최근 휴대단말기의 외부케이스는 신용카드를 수납할 수 있는 수납공간을 갖게 되는데 그에 따라 신용카드와 휴대 단말기는 항상 인접하게 배치된다. 이때, 휴대 단말기의 영구자석에 의해 신용카드의 마그네틱이 손상될 수 있다. 또한, 영구자석의 자력의 영향으로 인해 휴대 단말기 내부의 메모리 슬롯이 자화되어, SD 카드 데이터가 손실될 수 있다. 또한, 휴대 단말기를 차량용 핸즈프리로 사용할 때, 오동작 및 감도 저하 등의 현상이 발생될 수 있다. 즉, 무선충전모드 인식을 위해서는 영구자석(81)의 내장이 수반되는데 이러한 경우에는 상기와 같은 문제점들이 발생하게 된다.

이러한 악영향을 제거하기 위해 영구자석(81) 대신에 페라이트 계열의 물질로 대체할 수가 있으나, 페라이트 계열의 물질은 영구자석(81)보다 두께가 현격히 두꺼우므로 휴대 단말기의 디자인 저하를 수반하게 된다는 문제점이 있다.

따라서 위와 같은 문제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예는 기존에 피충전 단말기에 탑재되어 있는 수신 코일을 전자석의 용도로 활용함으로써, 제거된 영구자석의 기능을 수행하도록 하는 것을 목적으로 한다.

또한, 수신 코일로서, NFC 안테나 등과 같은 기존의 휴대 단말기 내부에 포함되어 있는 구성을 이용하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 후술되는 발명을 실시하기 위한 구체적 내용 및 특허청구범위에서 설명될 것이다.

이와 같은 본 발명의 해결 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르는 단말기의 무선충전 방법은 제 1 이벤트 신호를 감지하는 단계; 제 1 코일에 전기신호를 인가하여 자속을 발생시키는 단계; 및 상기 발생된 자속에 대응하여 제 2 이벤트 신호가 감지되는 경우 무선충전을 시작하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 2 이벤트 신호가 감지되면, 상기 제 1 코일에 인가된 전기신호를 해제하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 무선충전은 자기 유도 방식에 의한 무선충전인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 1 이벤트 신호는 상기 단말기 외부의 자석에 의한 자속을 감지하는 신호인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 자석은 충전 단말기에 구비된 자석인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 자속을 발생시키는 단계는, 상기 전기신호를 발생시키는 단계;

상기 발생된 전기신호를 증폭시키는 단계; 및 상기 증폭된 전기신호를 상기 제 1 코일에 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 자속을 발생시키는 단계는, 상기 증폭된 전기신호가 감쇄되지 않도록 정합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 자속을 발생시키는 단계는, 주파수와 전기신호의 크기가 변경된 각 전기신호를 상기 제 1 코일에 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 각 전기신호를 상기 제 1 코일에 인가하는 단계는, 상기 제 2 이벤트 신호가 감지될 때까지 반복 수행되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 각 전기신호를 상기 제 1 코일에 인가하는 단계는, 제 n 주파수와 제 n 크기를 갖는 제 n 전기신호를 상기 제 1 코일에 인가하는 단계; 상기 제 2 이벤트 신호가 감지되는지 판단하는 단계; 및 일정 시간 내에 상기 제 2 이벤트 신호가 감지되지 않으면, 제 n+1 주파수와 제 n+1 크기를 갖는 제 n+1 전기신호를 상기 제 1 코일에 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 n+1 주파수는 상기 제 n 주파수보다 크며, 상기 제 n+1 크기는 상기 제 n 크기보다 큰 것을 특징으로 한다.

또한, 제 2 이벤트 신호는 상기 무선충전의 개시를 나타내는 신호인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 2 이벤트 신호는 충전 단말기의 웨이크 업(wake up)을 나타내는 신호인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 1 코일은 상기 무선충전을 위한 수신 코일, NFC(Near Field Communication) 안테나 및 스피커용 코일 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르는 무선충전 단말기는 제 1 코일; 제 1 이벤트 신호를 감지하는 제 1 이벤트 감지부; 상기 제 1 이벤트 신호가 감지되면 상기 제 1 코일에 전기신호를 인가하여 자속을 발생시키는 자속발생부; 상기 발생된 자속에 대응하여 제 2 이벤트 신호를 감지하는 제 2 이벤트 감지부; 및 상기 제 2 이벤트 신호에 따라 무선충전을 위한 전류를 수신하는 무선 충전신호 수신부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 2 이벤트 신호가 감지되면, 상기 제 1 코일에 인가된 전기신호를 해제하는 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 자속발생부는, 상기 전기신호를 발생시키는 전기신호 발생부; 및 상기 발생된 전기신호를 증폭시키는 증폭부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 자속발생부는, 상기 증폭된 전기신호가 감쇄되지 않도록 정합하는 정합부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 자속발생부는, 주파수와 전기신호의 크기가 변경된 각 전기신호를 상기 제 1 코일에 인가하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 자속발생부는, 상기 제 2 이벤트 신호가 감지될 때까지 각 전기신호를 상기 제 1 코일에 인가하는 과정을 반복 수행되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 자속발생부는, 제 n 주파수와 제 n 크기를 갖는 제 n 전기신호를 상기 제 1 코일에 인가하고, 상기 제 2 이벤트 신호가 감지되는지 판단하며, 일정 시간 내에 상기 제 2 이벤트 신호가 감지되지 않으면, 제 n+1 주파수와 제 n+1 크기를 갖는 제 n+1 전기신호를 상기 제 1 코일에 인가하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르는 무선충전 시스템은 제 1 코일; 제 1 이벤트 신호를 감지하는 제 1 이벤트 감지부; 상기 제 1 이벤트 신호가 감지되면 상기 제 1 코일에 전기신호를 인가하여 자속을 발생시키는 자속발생부; 제 2 이벤트 신호를 감지하는 제 2 이벤트 감지부; 및 상기 제 2 이벤트 신호에 따라 무선충전을 위한 전류를 수신하는 무선 충전신호 수신부;를 포함하는 피충전 단말기; 및 상기 발생된 자속에 대응하여 무선충전을 위한 자기장을 발생하는 제 2 코일; 및 발생된 자속에 대응하여 상기 제 2 이벤트 신호를 발생하는 제 2 이벤트 발생부;를 포함하는 충전 단말기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 적어도 하나의 실시예들은 기존에 휴대 단말기에 포함되어 있던 임의의 코일을 전자석의 용도로 활용함으로써, 비용의 추가없이 영구자석에 의한 외부기기의 악영향을 제거할 수 있다. 또한, 충전 단말기들의 영구자석 스펙을 모르더라도, 본 발명의 일 실시예는 영구자석에 대응하는 자속을 검색하는 과정을 포함하고 있기 때문에, 임의의 충전 단말기들에 대해서도 범용적으로 적용될 수 있다.

도 1은 영구자석(81)을 갖는 충전 단말기(70) 의 구조에 대한 평면도이다. 도 2는 영구자석(81)을 갖는 피충전 단말기(10)와 충전 단말기(70)의 구조에 대한 단면도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따르는 무선충전 시스템의 구조도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따르는 자속발생부의 구조도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따르는 피충전 단말기와 충전 단말기의 무선 충전 모드 인식 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따르는 피충전 단말기의 무선충전모드 인식방법에 관한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따르는 피충전 단말기의 무선충전모드 인식방법에 관한 순서도이다.
도 8은 본 발명의 추가 실시예에 따라 NFC 안테나를 수신 코일로 이용한 무선충전 시스템의 구조도이다.

이하, 본 발명의 실시예들을 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일 · 유사한 구성에 대해서는 동일 · 유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 또한, 본 명세서에 첨부된 도면의 구성요소들은 설명의 편의를 위해 확대 또는 축소되어 도시될 수 있음이 고려되어야 한다.

본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있으나 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용되므로 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않는다.

이하, 도 3, 도 4, 도 5a 및 도 5b를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따르는 무선충전 시스템에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다.

먼저, 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르는 무선충전 시스템(100)은 피충전 단말기(110)와 충전 단말기(170)로 구성된다. 피충전 단말기(110)는 충전 단말기 감지부(120), 자속발생부(130), 수신 코일(140), 무선충전신호 수신부(150), 스위치(155), 인식신호 감지부(160)를 포함한다. 충전 단말기(170)는 송신 코일(180), 자석(182), 인식신호 발생부(186)를 포함한다. 바람직하게, 피충전 단말기(110)는 휴대 단말기(예를 들어, 스마트폰, 태블릿 PC, 노트북 등)이 될 수 있다.

먼저, 피충전 단말기(110)의 구성에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다.

충전 단말기 감지부(120)는 인접한 거리에 충전 단말기(170)가 존재(제 1 이벤트)하는지 여부를 감지한다. (다르게 표현하면, 충전 단말기(170)는 제 1 이벤트 신호를 수신한다라고 표현할 수 있다.) 충전 단말기(170)는 내부에 자석(182)을 포함하고 있으며, 상기 자석(182)은 바람직하게 영구자석이다. 충전 단말기 감지부(120)는 상기 자석(182)으로부터의 자속을 감지하여 충전 단말기(170)가 근처에 존재하는지 감지할 수 있다. 도 5a를 참고하면, 피충전 단말기(110)가 충전 단말기(170)의 인접영역으로 접근하는 경우, 특정한 거리(d) 이내에 충전 단말기의 자석(182)에 의한 자속이 감지되는 경우, 충전 단말기 감지부(120)는 충전 단말기(170)의 존재를 감지한다. 충전 단말기 감지부(120)는 예를 들어, 홀(hall) 센서, 마그네틱 레지스턴스(Magnetic Resistance) 센서 등이 될 수 있다.

자속발생부(130)는 충전 단말기(170)가 감지된 경우, 후술하는 수신 코일(140)을 통해 자속을 발생시킨다. 자속발생부(130)는 수신 코일(140)에 특정한 주파수와 특정한 크기를 갖는 전기신호를 인가함으로써, 수신 코일(140)에서 특정한 자속을 발생시킬 수 있다. 여기서, 자속발생부(130)가 발생을 유도하는 자속은 충전 단말기의 센서(즉, 인식신호 발생부(186))가 감지할 수 있는 자속이어야 한다. 일반적으로 전용 충전기의 경우 피충전 단말기에서 발생시킬 자속이나 주파수를 전용 충전기에 맞추어주면되나, 범용 충전기의 경우 센서가 어떤 자속을 감지하는지 알 수 없을 수 있다. 따라서, 자속발생부(130)는 충전 단말기(170)에 적합한 자속을 검색하는 과정을 수행할 수 있다. 상기 검색하는 과정은 수신 코일(140)에 인가하는 전기신호의 주파수와 크기를 변경하면서, 서로 다른 자속을 발생시켜, 발생된 자속 중에 충전 단말기(170)로부터 인식된 것이 있는지 파악하는 단계들로 구성될 수 있다. 또한, 주파수와 전기신호의 크기를 매핑 테이블로 정해두고, 매핑 테이블의 값을 순차적으로 적용하여 자속을 발생하도록 자속 발생부(130)를 구성할 수도 있다.

수신 코일(140)은 기존의 무선 충전 기능을 지원하는 단말기 내에 포함되어 있던 구성으로서, 기존에 수행하던 기능 외에 무선충전모드 인식을 위한 기능도 수행할 수 있다. 수신 코일(140)이 상기 추가적인 기능을 수행하는 경우, 수신 코일(140)은 전자석(182)처럼 동작한다. 즉, 수신 코일(140)은 무선충전모드 인식 시에만 전기신호를 인가받아 일시적으로 자석(182)으로 동작하며 무선충전모드가 인식된 후에는 자석(182)으로 동작하지 않는다. 수신 코일(140)이 자석(182)으로 동작하는 시간은 충전 단말기(170)가 인접한 것이 감지된 후부터 무선충전모드가 인식 완료되는 때까지이며, 이 시간 동안 자속발생부(130)로부터 전기신호를 인가받아 자석(182)으로 기능한다. 또한, 수신 코일(140)이 무선충전용 코일인 경우, 도 5b와 같이 피충전 단말기(110)와 충전 단말기(170)가 정렬되는 상태가 되어야 충전이 진행된다. 즉, 수신 코일(140)과 송신 코일(180)의 수직선상의 배열이 대응하게 되는 경우 수신 코일(140)은 무선충전용으로 이용된다.

무선충전신호 수신부(150)는 무선충전모드가 인식된 후, 무선충전을 위한 전류를 수신한다. 수신 코일(140)이 송신코일로부터 무선충전을 위한 자기장을 전달받음에 따라 수신 코일(140)은 유도 전류를 무선충전신호 수신부(150)로 전달한다.

스위치(155)는 자속발생부(130)와 무선충전신호 수신부(150) 사이에서 수신 코일(140)과의 연결을 스위치(155)한다. 구체적으로, 수신 코일(140)이 자속발생부(130)로부터 전기신호를 인가받아야 할 경우 스위치(155)는 제 1 위치(155a)에 접촉하며, 수신 코일(140)이 무선충전신호 수신부(150)에 무선충전을 위한 전류를 전달해야할 경우 제 2 위치(155b)에 접촉한다.

인식신호 감지부(160)는 충전 단말기(170)로부터 무선충전모드 인식이 완료되었다(제 2 이벤트)는 인식신호(제 2 이벤트 신호)를 감지한다.(즉, 다르게 말하면, 인식신호 감지부(160)는 제 2 이벤트 신호를 감지한다라고 표현할 수 있다.) 인식신호 감지부(160)가 상기 인식신호를 감지하기 전까지는 수신 코일(140)은 자석(182)으로서 기능하며, 상기 인식신호를 감지한 후에는 스위치(155)가 제 2 위치(155b)로 접촉하여 수신 코일(140)이 무선충전을 위한 전류를 전달하게 된다.

결국, 스위치(155)는 충전 단말기 감지부(120)의 충전 단말기 감지(제 1 이벤트 신호 감지)에 따라 수신 코일(140)과 자속 발생부(130)를 스위칭 연결하고(제 1 위치, 155a), 인식신호 감지부(160)의 인식신호 감지에 따라(제 2 이벤트 신호 감지) 수신 코일(140)과 무선 충전신호 수신부(150)를 스위칭 연결한다(제 2 위치, 155b).

이하, 충전 단말기(170)의 구성에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다.

송신 코일(180)은 피충전 단말기(110)를 향해 무선충전을 위한 자기장을 발생시킨다. 충전 단말기(170)는 외부 전력을 인가받아 송신 코일(180)에 전기신호를 인가하여 특정한 자기장을 발생시킨다. 이때, 발생된 자기장은 수신 코일(140)에서 수신되어 충전을 위한 유도 전류가 발생된다.

자석(182)은 무선충전모드 인식을 위한 구성이다. 자석(182)은 바람직하게, 영구자석이 될 수 있으며, 또는 자기적인 성분을 가진 임의의 구성이 될 수 있다. 상기 자석(182)이 영구자석인 경우, 항상 자속을 발하기 때문에, 충전 단말기 감지부(120)는 충전 단말기(170)가 인접한 경우에 그 존재를 감지할 수 있다. 자석(182)과 송신 코일(180)의 평면적인 배치는 도 1과 같은 형태로 이루어 질 수 있으나 반드시 그에 한하지는 않는다.

자속감지부(184)는 피충전 단말기(110)에서 발생된 자속이 자석(182)의 자속과 대응하는 경우 상기 피충전 단말기(110)의 자속을 감지한다. 자속감지부(184)는 예를 들어, 홀(hall) 센서, 마그네틱 레지스턴스(Magnetic Resistance) 센서 등이 될 수 있다. 자속감지부(184)가 자속을 감지한 경우, 자속을 감지하였다는 신호를 인식신호 발생부(186)에 전달하게 된다. 바람직하게, 상기 자속감지부(184)는 휴면상태(또는 턴 오프 상태)에 머물다가 특정한 자속이 감지되는 경우 웨이크 업(wake-up)(또는 턴 온)되는 형태로 구성될 수 있다.

인식신호 발생부(186)는 자속이 감지되었음을 확인한 후 무선충전모드가 인식 완료되었음(제 2 이벤트) 나타내는 인식신호(제 2 이벤트 신호)를 발생한다. 즉, 수신 코일(140)이 발하는 자속과 자석(182)의 자속에 의해 서로 끌어당기는 힘이 발생되고, 상기 끌어당기는 힘에 의해 피충전 단말기(110)와 충전 단말기(170)가 정렬 위치에 배치될 수 있는 경우, 자속감지부(184)가 피충전 단말기(110)의 자속을 감지하여, 인식신호 발생부(186)는 인식신호를 발생한다. 이어서 인식신호 발생에 따라 송신코일(180)은 무선충전을 위한 자기장을 발생한다. 수신 코일(140)이 상기 자기장에 따른 전류를 발생하면서 피충전 단말기(110)의 충전이 진행되게 된다. 일 실시예에서, 자속감지부(184)와 인식신호 발생부(186)은 일체로 구성될 수도 있다.

이어서, 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따르는 자속발생부(130)의 내부 구성에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다.

전기신호 발생부(132)는 특정한 주파수와 특정한 크기를 갖는 전기신호를 발생한다. 수신 코일(140)이 자속을 발하기 위해서는 특정한 전기신호가 인가되어야 하므로 전기신호 발생부(132)는 그러한 전기신호를 생성하는 역할을 한다.

증폭부(134)는 전기신호 발생부(132)에서 발생된 전기신호를 증폭하는 역할을 한다. 충전 단말기(170)에서 수신 코일(140)이 발하는 자속을 감지하기 위해서는 충분한 양의 자속을 가져야 하므로 발생된 전기신호가 증폭될 필요가 있다.

정합부(136)는 증폭된 전기신호를 감쇄없이 수신 코일(140)로 전달한다. 정합부(136)는 커패시터로 구성될 수 있으며, 상기 커패시터의 값은 수신 코일(140)의 인덕터값에 따라 결정될 수 있다. 정합부(136)에서 출력된 전기신호는 수신 코일(140)로 전달된다.

제어부(138)는 전기신호 발생부(132), 증폭부(134), 정합부(136)를 제어한다. 특히, 제어부(138)는 전기신호 발생부(132)를 제어하여 특정한 주파수와 크기를 갖는 하나의 전기신호를 발생하게 할 수도 있으며, 충전 단말기(170)로부터 인식신호를 수신할 때까지 전기신호의 주파수와 크기를 변경하면서 여러 개의 전기신호를 발생하게 할 수 있다.

이하, 도 6을 통하여 본 발명의 일 실시예에 따르는 무선충전모드 인식방법에 대하여 구체적으로 설명한다.

무선충전모드가 인식되기 전에, 피충전 단말기(110, 도 3 참조)는 무선충전을 하고 있지 않는 상태로 존재한다(S110).

충전 단말기 감지부(120, 도 3 참조)는 주변에 인접한 충전 단말기(170, 도 3 참조)가 감지되었는지(즉, 제 1 이벤트 신호가 감지되었는지) 지속적으로 판단한다(S120). 감지된 충전 단말기(170)가 없는 경우 피충전 단말기(110)는 계속해서 비충전 상태로 존재한다.

감지된 충전 단말기(170)가 있는 경우, 스위치(155, 도 3 참조)는 도 3의 제 1 위치(155a)에 접촉한다. 그에 따라, 피충전 단말기(110) 내에서 수신 코일(140, 도 3 참조)과 자속발생부(130, 도 3 참조)가 서로 연결된다(S130).

자속발생부(130)는 수신 코일(140)에 기 설정된 주파수와 크기를 갖는 전기신호를 인가한다(S140).

인가된 전기신호에 의해 수신 코일(140)은 특정한 자속을 발생한다(S150).

충전 단말기(170)에서 상기 자속감지부(184, 도 3 참조)는 상기 특정한 자속이 발생된 것을 감지하고, 인식신호 발생부(186, 도 3 참조)는 인식신호(제 2 이벤트 신호)를 발생하게 된다. 이때, 상기 특정한 자속은 수신 코일(140)과 송신 코일(180, 도 3 참조)을 정렬된 위치에 배치시킬 수 있도록, 충전 단말기의 자석(182, 도 3 참조)과의 관계에 의해 끌어당기는 힘을 유발한다. 즉, 자속발생부(130)에서 인가한 기 설정된 주파수와 크기의 전기신호는 수신 코일(140)과 송신 코일(180)이 정렬된 위치에 배치되도록 설정된 전기신호이다. 인식신호가 발생된 이후 충전 단말기(170)는 송신 코일(180)을 통해 무선충전을 위한 자기장을 발생시키게 된다.

피충전 단말기(110)는 충전 단말기(170)로부터 인식신호(제 2 이벤트 신호)를 수신한다(S160).

인식신호가 수신된 경우, 스위치(155)가 도 3의 제 2 위치(155b)에 접촉되어있는 상태가 되며, 피충전 단말기(110)는 충전모드 인식이 완료된 것으로 간주하여 송신 코일(180)에서 발생된 자기장에 따라 수신 코일(140)을 통해 무선충전을 위한 전류를 발생한다. 그리고 그러한 전류에 따라 무선충전이 진행된다(S170).

도 6을 통해 설명한 실시예는 충전 단말기가 전용 충전기인 경우를 전제로 한다. 즉, 충전 단말기의 자석(182)의 자속을 알기 때문에, 충전 단말기의 자석(182)에 대응하여 특정한 하나의 전기신호를 수신 코일(140)에 인가할 경우, 수신 코일(140)과 송신 코일(180)이 바로 정렬될 수 있다.

그러나, 충전 단말기(170)의 자속감지부가 어느 정도의 자속을 인지하는지 알 수 없는 범용 충전기의 경우에 대해서도 본 발명의 일 실시예를 적용하기 위해서는, 피충전 단말기(110)가 어떠한 크기의 자속을 발생시켜야 하는 것인지 검색하는 과정이 필요하다. 본 발명의 다른 실시예는 이러한 검색 과정을 포함하고 있으며, 도 7을 통해 구체적으로 설명하도록 한다.

도 7을 참조하면, 피충전 단말기(110)는 비무선충전 상태로 존재하며(S210), 충전 단말기 감지부(120)는 주변에 충전 단말기(170)로부터 자속이 감지되는지(제 1 이벤트 신호가 감지되는지) 지속적으로 판단한다(S220).

충전 단말기(170)가 감지되는 경우, n=1이라고 가정하며(S230), 수신 코일(140)과 자속발생부(130)가 서로 연결되도록 스위치(155)는 제 1 위치(155a)에 접촉된다(S240).

자속발생부(130)는 제 1 주파수, 제 1 크기를 갖는 전기신호를 생성하여 수신 코일(140)에 인가한다(S250).

수신 코일(140)에는 상기 전기신호에 따라 제 1 자속이 발생된다(S260).

이어서, 수신 코일(140)과 무선충전신호 수신부(150)가 서로 연결되도록 스위치(155)는 제 2 위치(155b)에 접촉된다(S270).

인식신호 감지부(160)는 충전 단말기(170)로부터 인식신호가 발생되는지(제 2 이벤트 신호가 감지되는지) 지속적으로 판단한다(S280).

일정 시간이 지난 후에, 인식신호가 감지되지 않는 경우, n값에 1을 더해지며(S290), 수신 코일(140)과 자속발생부(130)가 연결되도록 스위치(155)가 다시 제 1 위치(155a)에 접촉된다. 그리고, 자속발생부(130)는 제 2 주파수와 제 2 크기를 갖는 전기신호를 발생시킨다. 그에 따라 제 2 자속이 발생하게 되며, 인식신호 감지부(160)는 다시 한번 제 2 자속에 대하여 인식신호가 감지되는지 지속적으로 판단한다. 이러한 방식으로, 인식신호가 감지될 때까지, 제 n 주파수와 제 n 크기를 갖는 전기신호를 수신 코일(140)에 인가하여 제 n 자속을 발생시킨다.(n = 정수, n > 0) 여기서 제 1 주파수 내지 제 n 주파수는 서로 다른 값이며, 제 1 크기 내지 제 n 크기도 서로 다른 값이므로, 제 1 자속 내지 제 n 자속 역시 서로 다른 크기의 자속이다. 요약하면, 자속발생부(130)는 인식신호가 감지될 때까지, 서로 다른 크기의 자속을 발생시킨다. 바람직하게, 자속발생부(130)는 제 n 주파수와 제 n 크기는 제 n-1 주파수와 제 n-1 크기보다 더욱 큰 값을 가지도록 제어할 수 있다.

피충전 단말기(110)가 충전 단말기(170)로부터 인식신호를 수신한 경우, 무선충전모드 인식을 완료하고, 무선충전을 시작하게 된다(S295).

추가 실시예로서, 앞서 언급된 실시예에서 피충전 단말기에 포함된 무선충전 수신 코일을 이용하는 것 대신 NFC(Near Field Communication) 안테나 및 스피커용 코일을 이용하는 경우가 구현될 수 있다. 이 경우, 각 코일은 무선충전, NFC 인식, 음향 발생이라는 기존의 기능 외에도 무선충전모드 인식이라는 추가적인 기능을 수행할 수 있다. 도 8을 참조하면, NFC 안테나(240)를 이용하는 실시예의 무선충전 시스템의 구조도가 도시되어 있다. NFC 안테나(240)는 자속 발생부(230)와 NFC 모듈(250) 사이에서 스위치에 의해 스위칭될 수 있다. 구체적으로, NFC 안테나(240)가 수신 코일의 역할을 수행할 경우, NFC 안테나(240)는 자속 발생부(230)와 연결되며, NFC 안테나(240)가 NFC 신호의 송수신 역할을 수행할 경우, NFC 모듈(250)과 연결된다. 또한, 도면에 도시되지는 않았으나, 스피커용 코일이 수신 코일의 용도로 사용되는 경우, 마찬가지로, 스피커용 코일은 자속 발생부(230)와 스피커 사이에서 스위칭되도록 설계될 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시예들은 기존에 휴대 단말기에 포함되어 있던 임의의 코일을 전자석의 용도로 활용함으로써, 비용의 추가없이 영구자석에 의한 외부기기의 악영향을 제거할 수 있다. 또한, 충전 단말기들의 영구자석 스펙을 모르더라도, 본 발명의 일 실시예는 영구자석에 대응하는 자속을 검색하는 과정을 포함하고 있기 때문에, 임의의 충전 단말기들에 대해서도 범용적으로 적용될 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예들은 전술한 실시예들에 대한 알고리즘을 포함하는 프로세스 단계들 및 명령들을 포함한다. 본 발명의 프로세스 단계들 및 명령들은 소프트웨어, 펌웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있고, 소프트웨어로 구현되는 경우, 상기 소프트웨어는 다운로드되어, 실시간 네트워크 동작 시스템들에 의해 사용되는 상이한 플랫폼들에 저장되어 동작될 수 있다.

본 발명은 또한 본 명세서에 개시된 동작들을 수행하는 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 특히 필요한 목적들을 위해 구성되거나, 해당 컴퓨터에 저장된 컴퓨터 프로그램에 의해 선택적으로 활성화 또는 재구성된 범용 컴퓨터를 포함할 수 있다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터 판독가능 기록매체에 저장될 수 있으며, 상기 컴퓨터 판독가능 기록매체로는, 각각이 컴퓨터 시스템 버스에 결합되는, 플로피 디스크, 광학 디스크, CD ROM, 자기 디스크, ROM(read-only memory), RAM(random access memory), EPROM, EEPROM, 자기 또는 광학 카드, ASIC(application specific integrated circuit), 또는 전자적인 명령들을 저장하기에 적합한 임의 타입의 매체를 예로 들 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에서 언급되는 컴퓨터들은 단일 프로세서를 포함하거나, 향상된 컴퓨팅 능력을 위해 다중 프로세서 디자인을 채용한 구조일 수 있다.

본 명세서에 제시된 알고리즘들과 표시들은 임의의 특정 컴퓨터 또는 다른 장치와 본질적으로 관련되지는 않는다. 또한, 다양한 범용 시스템들이 본 명세서의 설명에 따른 프로그램들과 함께 사용될 수 있으며, 또는 필요한 방법 단계들을 수행하기 위해 더욱 전문화된 장치를 이용하는 것이 더욱 편리할 수도 있을 것이다. 이러한 다양한 시스템들에 대해 필수적인 구조는 전술한 상세한 설명으로부터 분명해질 것이다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예들에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

100 : 무선충전 시스템 110 : 피충전 단말기
120 : 충전 단말기 감지부 130 : 자속발생부
140 : 수신 코일 150 : 무선충전신호 수신부
155 : 스위치 160 : 인식신호 감지부
170 : 충전 단말기 180 : 송신 코일
182 : 자석 186 : 인식신호 발생부

Claims

제 1 이벤트 신호를 감지하는 단계;
제 1 코일에 전기신호를 인가하여 자속을 발생시키는 단계; 및
상기 발생된 자속에 대응하여 제 2 이벤트 신호가 감지되는 경우 무선충전을 시작하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말기의 무선충전 방법.
제 1 항에 있어서,상기 제 2 이벤트 신호가 감지되면, 상기 제 1 코일에 인가된 전기신호를 해제하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단말기의 무선충전 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 무선충전은 자기 유도 방식에 의한 무선충전인 것을 특징으로 하는 단말기의 무선충전 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 이벤트 신호는 상기 단말기 외부의 자석에 의한 자속을 감지하는 신호인 것을 특징으로 하는 단말기의 무선충전 방법.
제 4 항에 있어서,
상기 자석은 충전 단말기에 구비된 자석인 것을 특징으로 하는 단말기의 무선충전 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 자속을 발생시키는 단계는,
상기 전기신호를 발생시키는 단계;
상기 발생된 전기신호를 증폭시키는 단계; 및
상기 증폭된 전기신호를 상기 제 1 코일에 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말기의 무선충전 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 자속을 발생시키는 단계는,
상기 증폭된 전기신호가 감쇄되지 않도록 정합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단말기의 무선충전 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 자속을 발생시키는 단계는,
주파수와 전기신호의 크기가 변경된 각 전기신호를 상기 제 1 코일에 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말기의 무선충전 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 각 전기신호를 상기 제 1 코일에 인가하는 단계는,
상기 제 2 이벤트 신호가 감지될 때까지 반복 수행되는 것을 특징으로 하는 단말기의 무선충전 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 각 전기신호를 상기 제 1 코일에 인가하는 단계는,
제 n 주파수와 제 n 크기를 갖는 제 n 전기신호를 상기 제 1 코일에 인가하는 단계;
상기 제 2 이벤트 신호가 감지되는지 판단하는 단계; 및
일정 시간 내에 상기 제 2 이벤트 신호가 감지되지 않으면, 제 n+1 주파수와 제 n+1 크기를 갖는 제 n+1 전기신호를 상기 제 1 코일에 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말기의 무선충전 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 제 n+1 주파수는 상기 제 n 주파수보다 크며, 상기 제 n+1 크기는 상기 제 n 크기보다 큰 것을 특징으로 하는 단말기의 무선충전 방법.
제 1 항에 있어서,
제 2 이벤트 신호는 상기 무선충전의 개시를 나타내는 신호인 것을 특징으로 하는 단말기의 무선충전 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 이벤트 신호는 충전 단말기의 웨이크 업(wake up)을 나타내는 신호인 것을 특징으로 하는 단말기의 무선충전 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 코일은 상기 무선충전을 위한 수신 코일, NFC(Near Field Communication) 안테나 및 스피커용 코일 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 단말기의 무선충전 방법.
제 1 코일;
제 1 이벤트 신호를 감지하는 제 1 이벤트 감지부;
상기 제 1 이벤트 신호가 감지되면 상기 제 1 코일에 전기신호를 인가하여 자속을 발생시키는 자속발생부;
상기 발생된 자속에 대응하여 제 2 이벤트 신호를 감지하는 제 2 이벤트 감지부; 및
상기 제 2 이벤트 신호에 따라 무선충전을 위한 전류를 수신하는 무선 충전신호 수신부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선충전 단말기.
제 15 항에 있어서,
상기 제 2 이벤트 신호가 감지되면, 상기 제 1 코일에 인가된 전기신호를 해제하는 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선충전 단말기.
제 15 항에 있어서,
상기 무선충전은 자기 유도 방식에 의한 무선충전인 것을 특징으로 하는 무선충전 단말기.
제 15 항에 있어서,
상기 제 1 이벤트 신호는 상기 단말기 외부의 자석에 의한 자속을 감지하는 신호인 것을 특징으로 하는 무선충전 단말기.
제 18 항에 있어서,
상기 자석은 충전 단말기에 구비된 자석인 것을 특징으로 하는 무선충전 단말기.
제 15 항에 있어서,
상기 자속발생부는,
상기 전기신호를 발생시키는 전기신호 발생부; 및
상기 발생된 전기신호를 증폭시키는 증폭부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선충전 단말기.
제 20 항에 있어서,
상기 자속발생부는,
상기 증폭된 전기신호가 감쇄되지 않도록 정합하는 정합부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선충전 단말기.
제 15 항에 있어서,
상기 자속발생부는,
주파수와 전기신호의 크기가 변경된 각 전기신호를 상기 제 1 코일에 인가하는 것을 특징으로 하는 무선충전 단말기.
제 22 항에 있어서,
상기 자속발생부는,
상기 제 2 이벤트 신호가 감지될 때까지 각 전기신호를 상기 제 1 코일에 인가하는 과정을 반복 수행되는 것을 특징으로 하는 무선충전 단말기.
제 23 항에 있어서,
상기 자속발생부는,
제 n 주파수와 제 n 크기를 갖는 제 n 전기신호를 상기 제 1 코일에 인가하고,
상기 제 2 이벤트 신호가 감지되는지 판단하며,
일정 시간 내에 상기 제 2 이벤트 신호가 감지되지 않으면, 제 n+1 주파수와 제 n+1 크기를 갖는 제 n+1 전기신호를 상기 제 1 코일에 인가하는 것을 특징으로 하는 무선충전 단말기.
제 24 항에 있어서,
상기 제 n+1 주파수는 상기 제 n 주파수보다 크며, 상기 제 n+1 크기는 상기 제 n 크기보다 큰 것을 특징으로 하는 무선충전 단말기.
제 15 항에 있어서,
제 2 이벤트 신호는 상기 무선충전의 개시를 나타내는 신호인 것을 특징으로 하는 무선충전 단말기.
제 15 항에 있어서,
상기 제 2 이벤트 신호는 충전 단말기의 웨이크 업(wake up)을 나타내는 신호인 것을 특징으로 하는 무선충전 단말기.
제 15 항에 있어서,
상기 제 1 코일은 상기 무선충전을 위한 수신 코일, NFC(Near Field Communication) 안테나 및 스피커용 코일 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 무선충전 단말기.
제 1 코일; 제 1 이벤트 신호를 감지하는 제 1 이벤트 감지부; 상기 제 1 이벤트 신호가 감지되면 상기 제 1 코일에 전기신호를 인가하여 자속을 발생시키는 자속발생부; 제 2 이벤트 신호를 감지하는 제 2 이벤트 감지부; 및 상기 제 2 이벤트 신호에 따라 무선충전을 위한 전류를 수신하는 무선 충전신호 수신부;를 포함하는 피충전 단말기; 및
상기 발생된 자속에 대응하여 무선충전을 위한 자기장을 발생하는 제 2 코일; 및 발생된 자속에 대응하여 상기 제 2 이벤트 신호를 발생하는 제 2 이벤트 발생부;를 포함하는 충전 단말기;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선충전 시스템.
자석; 및 피충전 단말기로 자기장을 전송하기 위한 송신 코일을 포함하는 충전 단말기와, 상기 송신 코일로부터 자기장을 전달받아 전류를 발생시키는 수신 코일을 포함하는 피충전 단말기를 포함하는 무선충전 시스템에 있어서,
상기 피충전 단말기는 기 설정된 거리 내에 있는 상기 충전 단말기를 감지한 후부터 무선충전을 시작하기 전까지, 상기 수신 코일을 상기 충전 단말기의 자석과 대응하는 자속을 발생하는 전자석으로 활용하는 것을 특징으로 하는 무선충전 시스템.