KR20150129575A - 무선충전기의 이물질 감지장치 - Google Patents

무선충전기의 이물질 감지장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선충전기의 이물질 감지장치에 관한 것으로, 온도 감지센서를 하나 사용할 경우의 외부 환경 조건인 기온 상승에 의해 발생할 수 있는 이물질 감지 오류를 방지하기 위해 두개의 온도 감지센서를 이용하여 보다 정확하고 간편하게 무선충전기의 이물질을 감지할 수 있도록 한 것이다.

Description

무선충전기의 이물질 감지장치{Foreign object detection apparatus for wireless charger}
본 발명은 무선충전기에 관련한 것으로, 특히 무선충전기의 이물질 감지장치에 관한 것이다.
무선충전기를 이용해 스마트폰 등과 같은 이동통신 단말을 충전시킬 경우, 무선충전기와 이동통신 단말 사이에 금속물질 등과 같은 이물질이 존재할 경우 발열로 인해 정상적인 충전 동작이 이루어지지 않을 수 있다.
대한민국 등록특허 제10-0992480호(2010. 11. 01)에서 피드백 신호의 주파수 및 이득을 측정하여, 기준 피드백 신호와 비교한 후, 두 신호의 주파수 특성이 서로 다른 경우 이물질로 판단하는 피드백 신호에 의한 이물질 감지 기능을 갖는 무접점 충전 시스템을 제안하고 있다.
본 발명자는 온도 감지센서를 이용해 무선충전기의 이물질을 감지하되, 온도 감지센서를 하나 사용할 경우 외부 환경 조건인 기온 상승에 의해 발생할 수 있는 이물질 감지 오류를 방지하기 위해 두개의 온도 감지센서를 이용함으로써 보다 정확하고 간편하게 무선충전기의 이물질을 감지할 수 있는 기술에 대한 연구를 하게 되었다.
대한민국 등록특허 제10-0992480호(2010. 11. 01)
본 발명은 상기한 취지하에 발명된 것으로, 외부 환경 조건인 기온 상승에 의해 발생할 수 있는 이물질 감지 오류를 방지하기 위해 두개의 온도 감지센서를 이용하여 무선충전기의 이물질을 감지할 수 있는 장치를 제공함을 그 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따르면, 무선충전기의 이물질 감지장치가 충전 코일 중앙에 설치되는 제1온도 감지센서와, 무선충전장치 내부의 온도를 측정할 수 있는 위치에 설치되는 제2온도 감지센서를 포함하는 온도감지부와; 상기 제1온도 감지센서에 의해 감지되는 제1온도와, 상기 제2온도 감지센서에 의해 감지되는 제2온도를 이용하여 이물질 존재 여부를 판단하고, 이물질이 존재한다 판단된 경우 경고 제어를 수행하는 제어부를; 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 상기 제1온도 감지센서 및 제2온도 감지센서가 써미스터(Thermister)인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 상기 온도감지부가 두 써미스터에 의해 출력되는 아날로그 전압값을 각각 디지털 전압값으로 변환하는 두개의 AD컨버터와; 상기 두개의 AD컨버터에 의해 각각 출력되는 디지털 전압값들으로부터 저항값들을 연산하는 MCU(Micro Control Unit)와; 상기 MCU에 의해 연산된 저항값들을 제어부로 출력하는 I/O 단자를; 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 상기 제어부가 상기 온도감지부로부터 출력되는 저항값들로부터 제1온도 및 제2온도를 계산하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 상기 제어부가 상기 계산된 제1온도 및 제2온도를 정상적인 충전 상태에서의 제1온도 대 제2온도 이력과 비교하여 이물질 존재 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 무선충전기의 이물질 감지장치가 상기 제어부의 경고 제어에 따라, 이물질 존재를 경고하는 경고부를; 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 상기 경고부가 시각적 경고 또는 청각적 경고를 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 온도 감지센서를 하나 사용할 경우의 외부 환경 조건인 기온 상승에 의해 발생할 수 있는 이물질 감지 오류를 방지하기 위해 두개의 온도 감지센서를 이용함으로써 보다 정확하고 간편하게 무선충전기의 이물질을 감지할 수 있는 효과가 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 무선충전기의 이물질 감지장치의 일 실시예의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 2 는 본 발명에 따른 무선충전기의 이물질 감지장치의 온도감지부의 일 실시예의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 무선충전기의 이물질 감지장치의 이물질 감지 절차를 도시한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 기술하기로 한다.
본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명 실시예들의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 발명 명세서 전반에 걸쳐 사용되는 용어들은 본 발명 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 사용자 또는 운용자의 의도, 관례 등에 따라 충분히 변형될 수 있는 사항이므로, 이 용어들의 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 무선충전기의 이물질 감지장치의 일 실시예의 구성을 도시한 블럭도, 도 2 는 본 발명에 따른 무선충전기의 이물질 감지장치의 온도감지부의 일 실시예의 구성을 도시한 블럭도이다. 도면에 도시한 바와 같이, 이 실시예에 따른 무선충전기의 이물질 감지장치(100)는 온도감지부(110)와, 제어부(120)를 포함하여 이루어진다.
상기 온도감지부(110)는 충전 코일(도면 도시 생략) 중앙에 설치되는 제1온도 감지센서(111)와, 무선충전기의 PCB 기판(도면 도시 생략) 외곽 등과 같이 무선충전장치 내부의 온도를 측정할 수 있는 위치에 설치되는 제2온도 감지센서(112)를 포함한다. 예컨대, 상기 제1온도 감지센서(111) 및 제2온도 감지센서(112)가 써미스터(Thermister)일 수 있다.
상기 제어부(120)는 상기 제1온도 감지센서(111)에 의해 감지되는 제1온도와, 상기 제2온도 감지센서(112)에 의해 감지되는 제2온도를 이용하여 이물질 존재 여부를 판단하고, 이물질이 존재한다 판단된 경우 경고 제어를 수행한다. 이 때, 경고 제어는 시각적 경고 또는 청각적 경고를 출력하기 위한 제어일 수 있다.
예컨대, 상기 제어부(120)가 두개의 써미스터(Thermister)에 의해 획득된 온도에 따른 저항값으로부터 계산된 제1온도 및 제2온도를 정상적인 충전 상태에서의 제1온도 대 제2온도 이력과 비교하여 이물질 존재 여부를 판단하도록 구현될 수 있다.
무선충전기를 이용해 스마트폰 등과 같은 이동통신 단말을 충전시킬 경우, 무선충전기와 이동통신 단말 사이에 미세한 먼지 등과 같은 이물질이 존재할 경우나 외부 환경 조건인 기온 상승에 의해 발열이 발생한다.
본 발명은 이물질이 존재할 경우 가장 열이 많이 발생하는 위치인 충전 코일(200) 중앙에 설치되는 제1온도 감지센서(111)를 통해 제1온도를 측정하고, 외부 환경 조건인 기온 상승에 의한 영향을 고려하여 이물질에 의한 발열인지 또는 기온 상승에 의한 발열인지 판단하기 위해 제2온도 감지센서(112)를 통해 제2온도를 측정한다.
그리고, 상기 제어부(120)를 통해 측정된 제1온도 및 제2온도를 미리 테스트되어 저장된 정상적인 충전 상태에서의 제1온도 대 제2온도 이력 데이터와 비교하여 미세한 먼지 등과 같은 이물질에 의한 발열인지 또는 외부 환경 조건인 기온 상승에 의한 발열인지 판단하여, 이물질에 의한 발열이라 판단된 경우 시각적 경고 또는 청각적 경고를 수행하도록 제어한다.
이와 같이 구현함에 의해 본 발명은 온도 감지 방식으로 무선충전기의 이물질을 감지하되, 온도 감지센서를 하나 사용할 경우의 외부 환경 조건인 기온 상승에 의해 발생할 수 있는 이물질 감지 오류를 방지하기 위해 두개의 온도 감지센서를 이용함으로써 보다 정확하고 간편하게 무선충전기의 이물질을 감지할 수 있다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 상기 온도감지부(110)가 두개의 AD컨버터(113)(114)와, MCU(Micro Control Unit)(115)와, I/O 단자(116)를 더 포함할 수 있다.
상기 AD컨버터(113)(114)는 제1온도 감지센서(111) 및 제2온도 감지센서(112)로 사용되는 두 써미스터에 의해 출력되는 아날로그 전압값을 각각 디지털 전압값으로 변환한다.
상기 MCU(Micro Control Unit)(115)는 상기 두개의 AD컨버터(113)(114)에 의해 각각 출력되는 디지털 전압값들으로부터 저항값들을 연산한다. 써미스터 양단 전압이 VCC, 써미스터 직렬 연결 저항이 R, AD컨버터 입력전압이 VIN일 때, 써미스터의 저항값은 전압 분배 법칙에 따라 다음의 식에 의해 계산될 수 있다.
써미스터 저항값 = (R × VIN) / (VCC - VIN)
상기 I/O 단자(116)는 상기 MCU(115)에 의해 연산된 저항값들을 제어부(120)로 출력한다. 그러면, 상기 제어부(120)가 상기 온도감지부(110)로부터 출력되는 저항값들로부터 제1온도 및 제2온도를 계산하고, 계산된 제1온도와, 제2온도를 이용하여 이물질 존재 여부를 판단하고, 이물질이 존재한다 판단된 경우 경고 제어를 수행한다.
예컨대, 상기 제어부(120)가 저항값을 온도로 환산하는 특정의 함수를 사용해 제1온도 및 제2온도를 계산하고, 계산된 제1온도에 대응하는 정상적인 충전 상태에서의 제2온도값과 상기 계산된 제2온도값의 편차가 특정값 이상일 경우 이물질이 존재한다고 판단하도록 구현될 수 있다.
한편, 본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 상기 무선충전기의 이물질 감지장치(100)가 경고부(130)를 더 포함할 수 있다. 상기 경고부(130)는 상기 제어부(120)의 경고 제어에 따라, 이물질 존재를 경고한다. 예컨대, 상기 경고부(130)가 LED 등을 통해 시각적 경고를 하거나 또는 부저 등을 통해 청각적 경고를 출력하도록 구현될 수 있다.
따라서, 이와 같이 구현함에 의해 본 발명은 2개의 온도 감지센서를 이용해 무선 충전기의 이물질에 의한 발열 여부를 간단하게 검출하여 경고함으로써 사용자가 배터리 충전시 이물질에 의한 발열 상태임을 알 수 있도록 하여 충전 오류를 방지할 수 있다.
도 3 을 참조하여 본 발명에 따른 무선충전기의 이물질 감지장치의 이물질 감지 동작을 알아본다. 도 3 은 본 발명에 따른 무선충전기의 이물질 감지장치의 이물질 감지 절차를 도시한 흐름도이다.
먼저, 단계 510에서 무선충전기의 이물질 감지장치가 이물질이 존재할 경우 가장 열이 많이 발생하는 위치인 충전 코일 중앙에 설치되는 제1온도 감지센서와, 무선충전장치 내부의 온도를 측정할 수 있는 위치에 설치되는 제2온도 감지센서를 통해 제1온도와 제2온도를 감지한다.
그 다음, 단계 520에서 무선충전기의 이물질 감지장치가 제어부를 통해 상기 제1온도 감지센서에 의해 감지되는 제1온도와, 상기 제2온도 감지센서에 의해 감지되는 제2온도를 이용하여 이물질 존재 여부를 판단한다. 이물질 존재 여부 판단과 관련한 구체적인 사항은 기 설명하였으므로, 이에 대한 중복 설명은 생략한다.
상기 단계 520에 의해 이물질이 존재한다 판단되면, 단계 530에서 무선충전기의 이물질 감지장치가 경고부를 통해 시각적 경고 또는 청각적 경고를 수행한다. 이와 같이 구현함에 의해 본 발명은 온도 감지센서를 하나 사용할 경우의 외부 환경 조건인 기온 상승에 의해 발생할 수 있는 이물질 감지 오류를 방지하기 위해 두개의 온도 감지센서를 이용하여 보다 정확하고 간편하게 무선충전기의 이물질을 감지할 수 있으므로, 상기에서 제시한 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 의해 참조되는 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만, 이러한 기재로부터 후술하는 특허청구범위에 의해 포괄되는 범위내에서 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 다양한 변형이 가능하다는 것은 명백하다.
본 발명은 무선충전기의 이물질 감지 기술분야 및 이의 응용 기술분야에서 산업상으로 이용 가능하다.
100 : 이물질 감지장치
110 : 온도감지부
111 : 제1온도 감지센서
112 : 제2온도 감지센서
113, 114 : AD컨버터
115 : MCU
116 : I/O 단자
120 : 제어부
130 : 경고부

Claims (7)

  1. 충전 코일 중앙에 설치되는 제1온도 감지센서와, 무선충전장치 내부의 온도를 측정할 수 있는 위치에 설치되는 제2온도 감지센서를 포함하는 온도감지부와;
    상기 제1온도 감지센서에 의해 감지되는 제1온도와, 상기 제2온도 감지센서에 의해 감지되는 제2온도를 이용하여 이물질 존재 여부를 판단하고, 이물질이 존재한다 판단된 경우 경고 제어를 수행하는 제어부를;
    포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 무선충전기의 이물질 감지장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1온도 감지센서 및 제2온도 감지센서가:
    써미스터(Thermister)인 것을 특징으로 하는 무선충전기의 이물질 감지장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 온도감지부가:
    두 써미스터에 의해 출력되는 아날로그 전압값을 각각 디지털 전압값으로 변환하는 두개의 AD컨버터와;
    상기 두개의 AD컨버터에 의해 각각 출력되는 디지털 전압값들으로부터 저항값들을 연산하는 MCU(Micro Control Unit)와;
    상기 MCU에 의해 연산된 저항값들을 제어부로 출력하는 I/O 단자를;
    포함하는 것을 특징으로 하는 무선충전기의 이물질 감지장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어부가:
    상기 온도감지부로부터 출력되는 저항값들로부터 제1온도 및 제2온도를 계산하는 것을 특징으로 하는 무선충전기의 이물질 감지장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부가:
    상기 계산된 제1온도 및 제2온도를 정상적인 충전 상태에서의 제1온도 대 제2온도 이력과 비교하여 이물질 존재 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 무선충전기의 이물질 감지장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 무선충전기의 이물질 감지장치가:
    상기 제어부의 경고 제어에 따라, 이물질 존재를 경고하는 경고부를;
    더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선충전기의 이물질 감지장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 경고부가:
    시각적 경고 또는 청각적 경고를 출력하는 것을 특징으로 하는 무선충전기의 이물질 감지장치.
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