KR20150114063A - 무선 충전 장치 및 무선 충전 시스템 - Google Patents

무선 충전 장치 및 무선 충전 시스템 Download PDF

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이성수
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서울대학교산학협력단
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Abstract

무선 충전 장치 및 무선 충전 시스템이 제공된다.
본 기술의 일 실시예에 의한 무선 충전 장치는 전원 공급부로부터 송출되는 전력 신호를 제 1 무선 전력 전송 방식으로 수신하고, 수신한 상기 전력 신호를 변환하여 제 2 무선 전력 전송 방식으로 무선 송출할 수 있다.

Description

무선 충전 장치 및 무선 충전 시스템{Apparatus and System for Wireless Charging}
본 발명은 무선 전자 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 휴대용 전자기기를 위한 무선 충전 장치 및 무선 충전 시스템에 관한 것이다.
휴대용 전자기기는 시간과 공간의 구애 받지 않고 음성통화, 문자 송수신, 멀티미디어 서비스, 통신 서비스, 전자문서 작업, 또는 이들 모든 서비스를 이용할 수 있는 장점을 제공한다.
휴대용 전자기기는 날로 그 기능이 발전해 왔으며 최근에는 '스마트 기기'라 지칭되는 스마트 폰, 스마트 패드 등의 보급이 확산되고 있다.
휴대용 전자기기를 통해 이용할 수 있는 서비스가 증가할수록 사용자는 보다 편리한 생활을 누릴 수 있지만, 이는 휴대용 전자기기에서 처리해야 하는 작업 수의 증가 및 복잡도를 유발하고, 결국 휴대용 전자기기의 배터리 소모량을 증가시키게 된다.
한편, 휴대용 전자기기는 이동성이 보장되어야 하므로 배터리에 전력을 충전해 둔 상태로 이용 가능하게 구현되며, 케이블을 통해 휴대용 전자기기와 전원단자를 연결하여 유선 방식으로 충전해 왔다. 하지만, 이를 위해서는 충전용 케이블을 소지하여야 하고, 충전이 필요한 시점에 충전용 케이블이나 이를 연결할 전원단자가 없다면 휴대용 전자기기를 충전할 수 없다.
이에 최근에는 무선으로 휴대용 전자기기를 충전할 수 있는 기술이 개발되었다.
무선 충전 방식의 대표적인 예로 자기유도 방식, 자기공명 방식, 전자기파 방식 등을 들 수 있다. 자기유도 방식은 무선 충전 장치의 1차 코일에 유도된 전류를 휴대용 전자기기의 2차 코일에 전달하는 방식으로 0.5~1㎝ 정도의 도달 거리를 제공한다. 자기공명 방식은 도달거리가 2~3m로 긴 장점이 있다. 전자기파 방식은 도달거리가 수십 ㎞나 되나, 고주파의 전자파를 사용하기 때문에 인체에 미치는 영향 평가가 필요한 실정이다.
따라서, 현재는 자기유도 방식의 무선 충전 장치가 WPC(Wireless Power Consortium) 표준 또는 PMA(Power Matters Alliance) 표준을 만족하도록 제작되어 상용화되어 있다.
자기유도 방식의 무선 충전 시스템에서는 전자기장을 발생하는 1차코일을 포함하는 무선 충전 장치의 충전 패드에 휴대용 전자기기를 근접시키면, 전자기 유도 현상에 따라 휴대용 전자기기의 전력 수신기(2차 코일)가 자기 에너지를 받아들여 휴대용 전자기기 내의 배터리를 충전시키는 원리를 이용한다. 따라서, 자기유도 방식을 이용하게 되면 무선 충전 장치와 휴대용 전자기기 간의 무선 전력 충전이 가능하게 된다.
하지만 이 경우에도 전원으로부터 무선 충전 장치까지는 여전히 유선으로 연결되어야만 하며, 이는 무선 충전 장치의 설치 위치를 한정시키는 요인이 된다.
본 발명의 실시예는 무선 충전 장치가 무선으로 전력을 수신하여 휴대용 전자기기로 제공할 수 있는 무선 충전 장치 및 무선 충전 시스템을 제공한다.
본 기술의 일 실시예에 의한 무선 충전 장치는 전원 공급부로부터 송출되는 전력 신호를 제 1 무선 전력 전송 방식으로 수신하고, 상기 수신한 상기 전력 신호를 변환하여 제 2 무선 전력 전송 방식으로 무선 송출할 수 있다.
본 기술의 일 실시예에 의한 무선충전 시스템은 전원을 인가받아 제 1 무선 전력 전송방식에 의해 전력 신호를 무선 송출하는 전원 공급부; 및 상기 전원 공급부로부터 송출되는 상기 전력 신호를 제 1 무선 전력 전송 방식으로 수신하고, 상기 수신한 상기 전력 신호를 변환하여 제 2 무선 전력 전송 방식으로 무선 송출하는 무선 충전 장치;를 포함할 수 있다.
본 기술에 의하면 무선 충전 시스템이 전원 단자로부터 무선으로 전력을 수신할 수 있고, 이를 다시 무선으로 휴대용 전자기기로 제공할 수 있어 완벽한 무선 충전 네트워크를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 무선 충전 시스템의 구성도,
도 2는 도 1에 도시한 무선 충전 시스템의 일 예시도,
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 적용되는 서보 제어부를 이용한 각도 제어 개념을 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 무선 충전 시스템의 구현 예시도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 무선 충전 장치와 휴대용 전자기기의 예시도,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 무선 충전 장치와 휴대용 전자기기의 예시도,
도 7은 도 6에 도시한 무선 충전 장치 내 처리부의 일 예시도,
도 8은 도 6에 도시한 무선 충전 장치 내 처리부의 다른 예시도,
도 9는 도 6에 도시한 데이터 전송부 및 데이터 처리부의 일 예시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 무선 충전 시스템의 구성도이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무선 충전 시스템(10)은 전원 공급부(100), 무선 충전 장치(200) 및 휴대용 전자기기(300)를 포함할 수 있다.
전원 공급부(100)는 전원을 인가받아 제 1 무선 전력 전송방식에 의해 전력 신호를 무선 송출한다.
무선 충전 장치(200)는 전원 공급부(100)에서 송출되는 전력 신호를 제 1 무선 전력 전송 방식으로 수신한다. 그리고, 수신된 전력 신호를 제 2 무선 전력 전송 방식에 의해 무선 송출한다.
휴대용 전자기기(300)는 무선 충전 장치(200)에서 송출되는 전력 신호를 제 2 무선 전력 전송 방식에 의해 수신하고 이를 휴대용 전자기기(300) 내의 전력 저장 장치, 예를 들어 배터리로 제공한다.
본 발명의 일 실시예에서, 제 1 무선 전력 전송 방식은 단거리, 예를 들어 2~3m 정도의 수 미터 도달거리를 갖는 단거리 무선 전력 전송 방식 중에서 채택될 수 있으며, 일 예로 자기 공명 방식이 이용될 수 있다. 또한, 제 2 무선 전력 전송 방식은 근거리, 예를 들어 0.5~1cm 정도의 도달거리를 갖는 근거리 무선 전력 전송 방식 중에서 채택될 수 있으며, 일 예로 자기 유도 방식이 이용될 수 있다.
일반적으로, 전원 단자로부터 무선 충전 장치(200)까지의 무선 전력 전송 구간(A)은, 무선 충전 장치(200)로부터 휴대용 전자기기(300)까지의 무선 전력 전송 구간(B)보다 길 수 있다. 따라서, 전원 단자로부터 무선 충전 장치(200)까지의 구간(A)에서는 도달거리가 긴 자기 공명 방식을 이용하여 전력을 전송한다. 또한, 휴대용 전가기기(300)는 무선 충전 장치(200)에 근접한 상태로 전원을 충전할 수 있으므로 둘 간의 무선 전력 전송 구간(A)에서는 자기 유도 방식을 이용할 수 있다.
한편, 무선 충전 장치(200)는 한번 설치되면 그 위치가 변하지 않는 경우가 많다. 따라서 송신측(전원 공급부(100))과 수신측(무선 충전 장치(200)) 간의 거리나 각도에 따라 성능이 민감하게 변하는 자기 공명 방식을 이용하여도 초기에 송수신측 간의 거리와 각도를 적절히 셋팅해 두면 송신측 즉, 전원 공급부(100)와 수신측 즉, 무선 충전 장치(200) 간의 무선 전력 전송 효율을 보장할 수 있다.
나아가, 무선 충전 장치(200)의 설치 위치가 가변되는 상황을 대비하여 전원 공급부(100) 및 무선 충전 장치(200)가 각각 서보(servo) 제어부를 구비하도록 할 수 있다. 서보 제어부를 구비하게 되면 전원 공급부(100) 및 무선 충전 장치(200) 간의 각도 제어가 용이하여 무선 충전 장치(200)의 설치 위치가 가변되어도 전원 공급부(100)와 무선 충전 장치(200) 간의 무선 전력 전송이 원활이 이루어질 수 있게 된다.
도 2는 도 1에 도시한 무선 충전 시스템의 일 예시도이다.
도 2를 참조하면, 전원 공급부(100)는 전류원(110), 소스코일(120) 및 송신측 공진 포일(130)을 포함할 수 있다.
전류원(110)은 교류전류를 발생시킨다. 소스코일(120)은 전류원(110)으로부터 제공되는 교류전류가 전자기 유도 영역에서 흐를 수 있도록 전달한다. 송신측 공진 코일(130)은 소스코일(120)로부터 전력을 전달받으며 기 설정된 공진 주파수로 진동하는 자기장을 생성하여 무선으로 전력을 송출한다.
무선 충전 장치(200)는 자기공명 수신부(210) 및 자기유도 송신부(220)를 포함할 수 있다. 자기공명 수신부(210)는 수신측 공진 코일(211) 및 로드코일(213)을 포함할 수 있고, 자기유도 송신부(220)는 제 1 전력 변환부(221) 및 1차 코일(223)을 포함할 수 있다.
수신측 공진코일(211)은 송신측 공진코일(130)과 동일한 공진 주파수로 진동하여 전원 공급부(100)로부터 송출되는 전력을 수신한다. 로드코일(213)은 수신측 공진코일(211)에 공진 전류가 흐르면 전자 유도에 의해 이를 수신한다.
제 1 전력 변환부(221)는 자기공명 수신부(210)에 저장된 에너지를 자기유도 방식에 의해 전달할 수 있는 주파수로 변환한다. 1차 코일(223)은 제 1 전력 변환부(221)로부터 교류전류를 인가받아 교류 자기장을 발생시킨다.
한편, 휴대용 전자기기(300)는 2차 코일(310), 제 2 전력 변환부(320) 및 배터리 셀(330)을 포함할 수 있다. 2차 코일(310)은 무선 충전 장치(200)의 1차 코일(223)로부터 제공되는 자기 에너지를 수신한다. 제 2 전력 변환부(320)는 2차 코일(310)에서 수신한 에너지를 직류전류로 변환한다. 배터리 셀(330)은 제 2 전력 변환부(320)로부터 직류전류를 제공받아 전기 에너지를 저장한다.
이에 더하여, 전원 공급부(100)와 무선 충전 장치(200)는 각각 제 1 서보 제어부(140) 및 제 2 서보 제어부(215)를 더 포함할 수 있다. 제 1 서보 제어부(140) 및 제 2 서보 제어부(215)는 전원 공급부(100)에 구비된 송신측 공진 코일(130)과 무선 충전 장치(200)에 구비된 수신측 공진 코일(211) 간의 전력 전송 효율을 높이기 위해 송수신측 공진 코일(130, 211) 간의 결합도를 높이는 기능을 수행한다.
제 1 서보 제어부(140)는 제 2 서보 제어부(215)에서 측정한 수신 전력의 세기에 관한 제어 신호를 수신측 공진 코일(211) 및 송신측 공진 코일(130)을 통해 피드백받아 송신측 공진 코일(130)의 위치, 바람직하게는 좌/우/상/하/전/후 각도를 자동으로 조절할 수 있다.
제 2 서보 제어부(215)는 송신측 공진 코일(130)로부터 수신측 공진 코일(211)로 전송되는 수신 전력의 세기를 측정하고 수신 전력이 최대화되는 방향으로 수신측 공진 코일(211)의 위치, 즉 좌/우/상/하/전/후 각도를 자동 제어할 수 있다.
제 1 및 제 2 서보 제어부(140, 215)는 각각 서보 제어를 위한 구성부, 예를 들어 각도 센서, 액츄에이터, 컨트롤러 등을 구비할 수 있으며, 서보 제어부의 상세 구성은 본 발명의 범주를 벗어나므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 적용되는 서보 제어부를 이용한 각도 제어 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 3a를 참조하면, 송신측 공진 코일(130)은 구동부(1403)를 통해 힌지(1401)에 연결될 수 있다. 구동부(1403)은 링크, 가이드, 기어 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며 힌지(1401)와 연결되어 송신측 공진 코일(130)의 위치를 제어할 수 있는 구성으로 설계할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 힌지(1401) 및 구동부(1403)에 의한 송신측 공진 코일(130)의 좌/우/산/하/전/후 각도는 제 1 서보 제어부(140)가 수신측 공진 코일(211)로부터 수신한 피드백 제어신호에 의해 결정될 수 있다.
도 3b를 참조하면, 수신측 공진 코일(211) 또한 구동부(2153)을 통해 힌지(2151)에 연결될 수 있다. 구동부(2153)은 링크, 가이드, 기어 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며 힌지(2151)와 연결되어 수신측 공진 코일(211)의 위치를 제어할 수 있는 구성으로 설계할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 힌지(2151) 및 구동부(2153)에 의한 수신측 공진 코일(211)의 좌/우/산/하/전/후 각도는 제 2 서보 제어부(215)에서 수신 전력이 최대화 되는 방향이 결정됨에 따라 제어될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 무선 충전 시스템의 구현 예시도이다.
본 발명의 일 실시예에서, 무선 충전 시스템(10)은 차량 내에 구현될 수 있다. 이 경우 전원 공급부(100)는 시거잭(41)에 마련될 수 있다. 전원 공급부(100)로부터 제 1 무선 전력 전송 방식에 의해 전력 신호를 수신하는 무선 충전 장치(200)는 대쉬보드(43) 상에 마련될 수 있다. 아울러, 휴대용 전자기기(300)는 무선 충전 장치(200)에 근접하여 배치될 수 있다.
따라서, 무선 충전 장치(200)의 자기공명 수신부(210)는 전원 공급부(100)로부터 제 1 무선 전력 전송 방식을 통해 전력 신호를 수신하고, 이를 자기유도 수신부(220)를 통해 휴대용 전자기기(300)로 제공할 수 있다.
휴대용 전자기기(300)는 자기유도 수신부(220)로부터 제 2 무선 전력 전송 방식을 통해 전력 신호를 수신할 수 있다. 휴대용 전자기기(300)는 2차 코일(310) 및 제 2 전력 변환부(320)를 통해 수신한 전력을 배터리 셀(330)에 충전하게 되며, 주기능 처리부(3000)는 배터리 셀(330)에 충전된 전력을 공급받아 동작할 수 있게 된다.
주기능 처리부(3000)는 휴대용 전자기기(300)의 제조 목적에 따른 주요 기능을 처리한다. 휴대용 전자기기(300)가 예를 들어 무선 통신기기일 경우 주기능 처리부(3000)는 무선통신에 필요한 구성 요소를 구비할 수 있다. 휴대용 전자기기(300)가 예를 들어 멀티미디어 재생기기일 경우 주기능 처리부(3000)는 멀티미디어 재생에 필요한 구성 요소를 구비할 수 있다. 즉, 주기능 처리부(3000)는 휴대용 전자기기(300)를 통해 제공할 수 있는 다양한 서비스 어플리케이션을 처리할 수 있도록 구성된다.
한편, 휴대용 전자기기(300)가 무선 충전 장치(200)로부터 자기유도 방식에 의해 전력을 전달받기 위해서는 무선 충전 장치(200)와 휴대용 전자기기(300)가 0.5~1㎝ 정도로 근접한 상태를 유지할 수 있어야 한다. 이를 위해서는 무선 충전 장치(200)에 구비되는 전력 송출면 즉, 충전 패드를 평판형으로 제작하여 휴대용 전자기기(300)가 근접 상태를 유지하도록 하거나, 또는 무선 충전 장치(200)에 휴대용 전자기기(300)를 탈착시킬 수 있는 부가적인 장치가 필요하다. 특히 차량 등과 같이 이동 중인 상태에서 휴대용 전자기기(300)를 충전하기 위해서는 휴대용 전자기기(300)의 이탈을 방지하기 위해 보다 견고한 착탈 장치가 필요하다.
이를 위해, 본 발명에서는 무선 충전 장치(200)와 휴대용 전자기기(300)가 부착 상태를 유지할 수 있도록 도 5와 같이 구성할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 무선 충전 장치와 휴대용 전자기기의 예시도이다.
도 5에 도시한 무선 충전 장치(200-1)는 도 2에 도시한 무선 충전 장치(200)와 유사하나 자기유도 송신부(220-1)가 제 1 고정부(225)를 더 구비한다. 또한, 휴대용 전자기기(300-1)는 도 2에 도시한 휴대용 전자기기(300)와 유사하나 제 2 고정부(340)를 더 구비한다.
무선 충전 장치(200-1)에 구비되는 제 1 고정부(225)는 1차 코일(223)의 일측 배면에 배치될 수 있으며, 지정된 크기 이상의 인력을 발생시킬 수 있는 장치일 수 있다. 즉, 무선충전 장치(200-1)의 하우징 일면 외부에 충전 패드가 형성될 때, 1차 코일(223)은 하우징을 사이에 두고 충전 패드와 대향하도록 하우징 내부 배면에 설치될 수 있다. 그리고, 제 1 고정부(225)는 하우징 배면에 형성된 1차 코일(223)의 배면에 형성될 수 있다. 제 1 고정부(225)는 네오디뮴(Neodymium) 계열의 영구자석, 또는 전자석을 이용하여 구성할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 아울러, 제 1 고정부(225)는 충전 패드와 유사한 형상, 예를 들어 평판형으로 형성할 수 있으며 그 두께는 0.5~1.5㎝ 정도로 형성할 수 있다.
한편, 휴대용 전자기기(300-1)에 구비되는 제 2 고정부(340)는 2차 코일(310)의 일측 배면에 설치될 수 있다. 즉, 휴대용 전자기기(300-1)의 하우징 일면 내부(하우징 배면)에 2차 코일(310)이 배치될 때, 제 2 고정부(340)는 하우징 배면에 형성된 2차 코일(310)의 배면에 형성될 수 있다. 제 2 고정부(340)는 네오디뮴(Neodymium) 계열의 영구자석, 또는 철판을 이용하여 구성할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 아울러, 제 2 고정부(340)는 휴대용 전자기기(300-1)의 두께를 고려하여 박막형으로 제조되는 것이 바람직하다.
본 실시예에 의한 무선 충전 장치(200-1) 및 휴대용 전자기기(300-1)를 포함하는 무선 충전 시스템은 무선 충전 장치(200-1)가 전원 공급부(100)로부터 제 1 무선 전력 전송 방식 즉, 자기공명 방식에 의해 무선을 전력 신호를 수신한다. 그리고, 무선 충전 장치(200-1)의 충전 패드에 휴대용 전자기기(300-1)의 2차 코일(310) 형성 면을 근접시키기만 하면, 무선 충전 장치(200-1)와 휴대용 전자기기(300-1) 간에 인력이 발생하여 두 기기가 상호 접착된 상태를 유지하면서, 제 2 무선 전력 전송 방식 즉, 자기유도 방식에 의해 휴대용 전자기기(300-1)의 배터리 셀(300)에 충전이 이루어지게 된다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 무선 충전 장치와 휴대용 전자기기의 예시도이다.
본 실시예에 의한 무선 충전 장치(200-2)는 도 5에 도시한 무선 충전 장치(200-1)와 유사하나, 추가로 데이터 처리부(230)를 더 구비한다. 또한, 휴대용 전자기기(300-2)는 도 5와 유사하나 데이터 전송부(350)를 더 구비한다.
데이터 전송부(350)는 휴대용 전자기기(300-2) 내의 특정 데이터에 대한 전송 경로를 변경하기 위한 것으로, 스위칭부(351) 및 변조부(353)를 포함할 수 있다. 스위칭부(351)는 사용자의 요구(데이터 전송 이벤트)에 따라 휴대용 전자기기(300-2)에 저장된 또는, 저장되는 데이터의 전송 경로를 변경한다. 변조부(353)는 스위칭부(351)에 의해 데이터의 전송 경로가 변경됨에 따라, 스위칭부(351)로부터 데이터를 수신하고 변조하여, 변조된 데이터를 2차 코일(310)을 통해 무선 충전 장치(200-2) 측으로 전송한다.
이에 대응하여, 무선 충전 장치(200-2)의 데이터 처리부(230)는 복조부(231) 및 처리부(233)를 포함할 수 있다.
복조부(231)는 휴대용 전자기기(300-2)로부터 변조되어 전송되는 데이터를 1차코일(223)을 통해 수신하여 복조한다. 처리부(233)는 복조된 데이터를 데이터 전송 이벤트 목적에 따라 처리한다.
휴대용 전자기기(300-2)가 사용자로부터 데이터 전송 이벤트를 수신하여 데이터 전송부(350)를 통해 무선 충전 장치(200-2)로 전송할 수 있는 데이터는 멀티미디어 데이터를 포함하거나 포함하지 않는 재생용 데이터, 멀티미디어 데이터를 포함하거나 포함하지 않는 저장용 데이터 등이 될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
휴대용 전자기기(300-2)가 음악, 동영상 등과 같은 멀티미디어 재생 기능을 갖거나 내비게이션 서비스를 지원하는 경우, 사용자는 음악, 동영상, 내비게이션 데이터와 같은 재생용 멀티미디어 데이터를 데이터 전송부(350)를 통해 무선 충전 장치(200-2)로 전송하여 무선 충전 장치(200-2)에서 출력되도록 할 수 있다. 또한, 휴대용 전자기기(300-2)가 영상 녹화 기능(예를 들어, 블랙박스 기능)을 포함하는 기기일 경우 사용자는 휴대용 전자기기(300-2)를 통해 녹화된 영상 데이터를 데이터를 데이터 전송부(350)를 통해 무선 충전 장치(200-2)로 전송하여 무선 충전 장치(200-2) 내에 저장되도록 할 수 있다.
본 실시예에서, 휴대용 전자기기(300-2) 내의 변조부(353)와 무선 충전 장치(200-2) 내의 복조부(231)는 무선 전력용 반송 주파수와 다른 대역의 반송 주파수를 사용하여 데이터를 변복조 및 송수신할 수 있다. 아울러, 휴대용 전자기기(300-2)의 데이터 전송부(350)는 주기능 처리부(3000)에 포함되도록 구성하는 것도 가능함은 물론이다.
도 7은 도 6에 도시한 무선 충전 장치 내 처리부의 일 예시도이다.
처리부(233-1)는 예를 들어 출력 제어부(2331) 및 출력부(2333)를 포함할 수 있다. 출력 제어부(2331)는 복조부(231)에 의해 복조된 데이터를 전송받아 출력부(2333)를 통해 출력한다. 본 실시예에서, 휴대용 전자기기(300-2)는 멀티미디어 재생 기능을 구비한 기기일 수 있으며, 무선 충전 장치(200-2)로 무선 전송되는 데이터는 예를 들어 재생용 (멀티미디어) 데이터일 수 있다.
상술하였듯이, 무선 충전 장치(200-2)와 휴대용 전자기기(300-2) 간의 무선 전력 송수신용 반송 주파수와 데이터 송수신용 반송 주파수는 다른 대역으로 할당된다. 따라서, 휴대용 전자기기(300-2)로부터 송출되는 데이터는 무선 전력 신호와 간섭되지 않고 무선 충전 장치(200-2)로 전송되고, 무선 충전 장치(200-2)의 변조부(231)는 이를 원래의 데이터로 복조하고 처리부(233)는 수신된 데이터를 출력부(2333)를 통해 재생할 수 있게 된다.
본 실시예에 의한 무선 충전 장치(200-2) 및 휴대용 전자기기(300-2)를 포함하는 무선 충전 시스템은 무선 충전 장치(200-2)가 전원 공급부(100)로부터 제 1 무선 전력 전송 방식 즉, 자기공명 방식에 의해 무선을 전력 신호를 수신한다. 그리고, 무선 충전 장치(200-2)의 충전 패드에 휴대용 전자기기(300-2)의 2차코일(310) 형성 면을 근접시키기만 하면, 무선 충전 장치(200-2)와 휴대용 전자기기(300-2) 간에 인력이 발생하여 두 기기가 상호 접착된 상태에서 전력이 충전되게 된다. 아울러, 휴대용 전자기기(300-2)에서 재생될 수 있는 데이터, 예를 들어 음악/음성 등과 같은 멀티미디어 데이터를 사용자의 요구에 따라 무선 충전 장치(200-2)로 전송하여 데이터 처리부(233-1)를 통해 재생할 수 있다.
도 8은 도 6에 도시한 무선 충전 장치 내 처리부의 다른 예시도이다.
본 실시예에서, 처리부(233-2)는 저장부(2335)를 포함할 수 있다. 즉, 휴대용 전자기기(300-2)는 무선 전력 송수신용 반송 주파수와는 다른 대역의 반송 주파수를 사용하여 저장용 데이터를 무선 충전 장치(200-2)로 전송하고, 무선 충전 장치(200-2)의 복조부(231)는 이를 수신하여 복조한 후 처리부(233-2) 내의 저장부(2335)에 저장할 수 있다.
즉, 저장부(2335)는 복조된 데이터를 저장하는 매체이며, 예를 들어 반도체 디스크 드라이브(Semiconductor Disk Drive; SDD) 또는 하드 디스크 드라이브(Hard Disk Drive; HDD) 등이 이용될 수 있다. 아울러, 저장부(2335)는 무선 충전 장치(200-2)에 내장 또는 외장형으로 구비될 수 있다.
본 실시예에서, 휴대용 전자기기(300-2)는 영상 녹화 기능, 예를 들어 블랙박스 기능을 구비한 기기일 수 있다. 따라서, 휴대용 전자기기(300-2)를 통해 녹화된 영상 데이터는 데이터 전송부(350)를 통해 무선 충전 장치(200-2)로 전송될 수 있고, 전송된 영상 데이터는 무선 충전 장치(200-2)의 저장부(2335)에 저장될 수 있다.
그러므로, 본 실시예에 의하면 영상 녹화 기능이 있는 휴대용 전자기기(300-2)가 무선 충전 장치(200-2)과 접착된 상태에서 충전을 수행함과 동시에 휴대용 전자기기(300-2)에 저장된 또는 저장될 영상 데이터를 무선 충전 장치(200-2)로 백업시켜 저장할 수 있게 된다.
도 9는 도 6에 도시한 데이터 전송부 및 데이터 처리부의 일 예시도이다.
도 9에 도시한 휴대용 전자기기(300-2)는 데이터 전송부(350-1)를 구비하며, 이는 스위칭부(351), 제 1 변조부(353-1) 및 제 2 변조부(353-2)를 포함할 수 있다. 또한, 무선 충전 장치(200-2)는 데이터 처리부(230-1)를 구비하며, 이는 제 1 복조부(231-1)와 제 2 복조부(231-2)를 구비하여 무선 수신된 데이터를 복조하는 복조부, 출력 제어부(2331), 출력부(2333) 및 저장부(2335)를 포함할 수 있다.
휴대용 전자기기(300-2)에 구비되는 스위칭부(351)는 사용자의 요구에 따라 휴대용 전자기기(300-2)에서 재생 가능한 (멀티미디어) 데이터의 출력 경로를 변경하거나 휴대용 전자기기(300-2)에 저장된 또는 저장될 데이터의 전송 경로를 변경한다. 제 1 변조부(353-1)는 스위칭부(351)를 통해 제공되는 재생용 (멀티미디어) 데이터를 수신하여 변조하고 변조된 데이터를 2차코일(310)을 통해 무선 충전 장치(200-2) 측으로 전송한다. 제 2 변조부(353-2)는 스위칭부(351)를 통해 제공되는 저장용 데이터를 수신하여 변조하고 변조된 데이터를 2차코일(310)을 통해 무선 충전 장치(200-2) 측으로 전송한다.
한편, 무선 충전 장치(200-2)의 제 1 복조부(231-1)는 휴대용 전자기기(300-2)로부터 변조되어 전송되는 재생용 (멀티미디어) 데이터를 복조하고, 출력 제어부(2331)는 복조된 데이터를 출력부(2333)를 통해 출력한다.
제 2 복조부(231-2)는 휴대용 전자기기(300-2)로부터 변조되어 전송되는 저장용 데이터를 복조하고, 저장부(2335)는 제 2 복조부(231-2)에서 복조된 데이터를 저장하는 매체일 수 있으며, 예를 들어 반도체 디스크 드라이브(Semiconductor Disk Drive; SDD) 또는 하드 디스크 드라이브(Hard Disk Drive; HDD) 등이 이용될 수 있다. 저장부(2335)는 무선 충전 장치(200-2)에 내장 또는 외장형으로 구비될 수 있다.
본 실시예에 의한 데이터 전송부(350-1)를 구비하는 휴대용 전자기기(300-2)와 데이터 처리부(230-1)를 구비하는 무선 충전 장치(200-2)를 포함하는 무선 충전 시스템은 무선 충전 장치(200-2)가 전원 공급부(100)로부터 제 1 무선 전력 전송 방식 즉, 자기공명 방식에 의해 무선을 전력 신호를 수신한다. 그리고, 휴대용 전자기기(300-2)와 무선 충전 장치(200-2)가 인력에 의해 부착된 상태로 전력이 충전된다. 이와 함께, 휴대용 전자기기(300-2)에서 재생될 (멀티미디어) 데이터를 무선 충전 장치(200-2) 측으로 무선 전송하여 출력하거나, 휴대용 전자기기(300-2)에 저장된 또는 저장될 데이터를 무선 충전 장치(200-2)의 저장부(2335)에 백업할 수 있다.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 무선 충전 시스템
100 : 전원 공급부
200, 200-1, 200-2 : 무선 충전 장치
300, 300-1, 300-2 : 휴대용 전자기기

Claims (32)

  1. 전원 공급부로부터 송출되는 전력 신호를 제 1 무선 전력 전송 방식으로 수신하고, 상기 수신한 상기 전력 신호를 변환하여 제 2 무선 전력 전송 방식으로 무선 송출하는 무선 충전 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 무선 전력 전송 방식은 단거리 무선 전력 전송 방식인 무선 충전 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 무선 전력 전송 방식은 근거리 무선 전력 전송 방식인 무선 충전 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 무선 전력 전송 방식은 자기 공명 무선 전력 전송 방식인 무선 충전 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 무선 전력 전송 방식은 자기 유도 무선 전력 전송 방식인 무선 충전 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    기 설정된 공진 주파수로 진동하여 상기 전력 신호를 수신하는 수신측 공진코일을 구비하는 자기공명 수신부; 및
    상기 자기공명 수신부에 저장된 에너지를 인가받아 자기 에너지를 발생시키는 1차 코일을 구비하는 자기유도 송신부;
    를 포함하는 무선 충전 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 전력 신호에 기초한 제어신호를 상기 자기공명 수신부를 통해 상기 전원 공급부로 피드백하고, 상기 전력 신호의 세기를 측정하여 상기 수신측 공진코일의 각도를 제어하는 서보 제어부를 더 포함하는 무선 충전 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 자기유도 송신부는 데이터를 무선 수신하고,
    상기 무선 충전 장치는 상기 데이터를 처리하는 데이터 처리부를 더 포함하는 무선 충전 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 데이터 처리부는 상기 데이터를 복조하는 복조부; 및
    상기 복조된 데이터를 출력부로 출력하는 출력 제어부;
    를 포함하는 무선 충전 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 데이터 처리부는 상기 데이터를 복조하는 복조부; 및
    상기 복조된 데이터를 저장하는 저장부;
    를 포함하는 무선 충전 장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 데이터 처리부는 상기 데이터를 복조하는 복조부;
    상기 데이터 전송 이벤트에 응답하여 상기 복조된 데이터를 출력부로 출력하는 출력 제어부; 및
    상기 데이터 전송 이벤트에 응답하여 상기 복조된 데이터를 저장하는 저장부;
    를 포함하는 무선 충전 장치.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 저장부는, 내장형 또는 외장형으로 구비되는 무선 충전 장치.
  13. 제 6 항에 있어서,
    상기 자기유도 송신부의 일측 배면에 배치되어 지정된 크기 이상의 인력을 발생시키는 제 1 고정부를 더 포함하는 무선 충전 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 고정부는 영구자석, 또는 전자석 중에서 선택되는 무선 충전 장치.
  15. 전원을 인가받아 제 1 무선 전력 전송방식에 의해 전력 신호를 무선 송출하는 전원 공급부; 및
    상기 전원 공급부로부터 송출되는 상기 전력 신호를 제 1 무선 전력 전송 방식으로 수신하고, 상기 수신한 상기 전력 신호를 변환하여 제 2 무선 전력 전송 방식으로 무선 송출하는 무선 충전 장치;
    를 포함하는 무선 충전 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 전원 공급부는 교류전류에 기초하여 생성된 전력을 기 설정된 공진 주파수로 진동하는 자기장을 통해 무선 송출하는 송신측 공진코일을 구비하는 무선 충전 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 전원 공급부는 상기 무선 충전 장치로부터 피드백되는 제어 신호를 상기 송신측 공진코일을 통해 전달받아 상기 송신측 공진 코일의 각도를 제어하는 제 1 서보 제어부를 더 포함하는 무선 충전 시스템.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 무선 충전 장치는, 상기 공진 주파수로 진동하여 상기 전력 신호를 수신하는 수신측 공진코일을 구비하는 자기공명 수신부; 및
    상기 자기공명 수신부에 저장된 에너지를 인가받아 자기 에너지를 발생시키는 1차 코일을 구비하는 자기유도 송신부;
    를 포함하는 무선 충전 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 전력 신호에 기초한 제어신호를 상기 자기공명 수신부를 통해 상기 전원 공급부로 피드백하고, 상기 전력 신호의 세기를 측정하여 상기 수신측 공진코일의 각도를 제어하는 제 2 서보 제어부를 더 포함하는 무선 충전 시스템.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 자기유도 송신부는 데이터를 무선 수신하고,
    상기 무선 충전 장치는 상기 데이터를 처리하는 데이터 처리부를 더 포함하는 무선 충전 시스템.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 데이터 처리부는 상기 데이터를 복조하는 복조부; 및
    상기 복조된 데이터를 출력부로 출력하는 출력 제어부;
    를 포함하는 무선 충전 시스템.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 데이터 처리부는 상기 데이터를 복조하는 복조부; 및
    상기 복조된 데이터를 저장하는 저장부;
    를 포함하는 무선 충전 시스템.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 데이터 처리부는 상기 데이터를 복조하는 복조부;
    상기 데이터 전송 이벤트에 응답하여 상기 복조된 데이터를 출력부로 출력하는 출력 제어부; 및
    상기 데이터 전송 이벤트에 응답하여 상기 복조된 데이터를 저장하는 저장부;
    를 포함하는 무선 충전 시스템.
  24. 제 22 항 또는 제 23 항에 있어서,
    상기 저장부는, 내장형 또는 외장형으로 구비되는 무선 충전 시스템.
  25. 제 18 항에 있어서,
    상기 자기유도 송신부의 일측 배면에 배치되어 지정된 크기 이상의 인력을 발생시키는 제 1 고정부를 더 포함하는 무선 충전 시스템.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 제 1 고정부는 영구자석, 또는 전자석 중에서 선택되는 무선 충전 시스템.
  27. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 2 무선 전력 전송 방식으로 송출되는 신호를 상기 제 2 무선 전력 전송 방식으로 수신하는 전자기기를 더 포함하는 무선 충전 시스템.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 전자기기는 상기 제 2 무선 전력 전송 방식으로 신호를 수신하여 배터리 셀로 제공하는 2차 코일을 포함하는 무선 충전 시스템.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 전자기기는 상기 2차 코일의 일측 배면에 배치되는 제 2 고정부를 더 포함하는 무선 충전 시스템.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 제 2 고정부는 영구자석, 또는 철판 중에서 선택되는 무선 충전 시스템.
  31. 제 28 항에 있어서,
    상기 전자기기는 사용자의 요구에 응답하여 데이터의 전송 경로를 변경하여 상기 2차 코일을 통해 무선 송출하는 데이터 전송부를 더 포함하는 무선 충전 시스템.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 데이터 전송부는, 상기 데이터의 출력 경로를 변경하는 스위칭부; 및
    상기 스위칭부를 통해 전송되는 상기 데이터를 변조하여 상기 2차 코일로 전송하는 변조부;
    를 포함하는 무선 충전 시스템.
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WO2017065413A1 (ko) * 2015-10-14 2017-04-20 엘지이노텍(주) 멀티 코일 무선 충전 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템
US11757490B2 (en) 2018-08-02 2023-09-12 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V Data transmission from a user terminal to another apparatus

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