KR20160046324A

KR20160046324A - 무선 충전시스템 및 그 제어 방법

Info

Publication number: KR20160046324A
Application number: KR1020160043721A
Authority: KR
Inventors: 이기민
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2016-04-08
Filing date: 2016-04-08
Publication date: 2016-04-28

Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 휴대 전자기기에 무선으로 전력을 송신하는 방법은, 상기 휴대 전자기기로부터 식별신호를 수신하는 단계; 상기 식별신호를 통해 상기 휴대 전자기기를 인식하는 단계; 상기 휴대 전자기기와 데이터 통신을 연결하는 단계; 상기 연결된 데이터 통신을 통해 상기 휴대 전자기기로부터 데이터 신호를 수신하는 단계로서, 상기 데이터 신호는 상기 휴대 전자기기의 배터리 상태정보를 포함하는 데이터 신호 수신 단계; 상기 데이터 신호가 포함하는 상기 배터리 상태정보에 기초하여 상기 휴대 전자기기에 충전신호를 송신할 지 여부를 결정하는 단계; 및 상기 휴대 전자기기에 상기 충전신호를 송신하는 단계를 포함하고, 상기 데이터 통신을 연결하는 단계 및 상기 데이터 신호를 수신하는 단계는 상기 충전신호를 송신하는 단계 이전에 수행된다.

Description

무선 충전시스템 및 그 제어 방법{WIRELESS CHARGING SYSTEM AND METHOD OF COTNROLLIGNG THE SAME}

본 발명의 실시예는 무선 충전시스템 및 그 제어방법 관한 것이다.

휴대형 전자기기는 휴대성 및 이동성을 보장하기 위해 배터리 전원으로 구동되어, 사용자는 필요에 따라 배터리의 전원을 충전하여 구동 가능한 전원용량이 유지되도록 한다.

일반적인 휴대기기의 충전방법은 충전기를 휴대기기에 장착하거나, USB 충전케이블을 통해 유선으로 충전하는 방법을 사용하고 있다.

이러한 종래의 충전방법은 충전기 혹은 케이블을 연결해야 하는 불편함이 있다. 또한, 종래의 충전방법은 사용자가 직접 배터리의 용량을 확인하여 충전 여부를 판단해야 한다. 이에, 사용자가 미처 배터리 용량을 확인하지 못한 경우 전원 부족으로 휴대기기를 사용하지 못하게 되는 문제점이 있다.

본 발명의 실시예는 무선 충전기능과 데이터 통신기능을 겸비하여 휴대기기의 배터리 잔량에 따라 충전기능을 자동으로 수행할 수 있으며, 호스트부에서 휴대기기의 기능을 제어할 수 있는 무선 충전시스템 및 그 제어방법을 제공한다.

본 발명의 실시예에 의하면, 무선 충전기능과 데이터 통신기능을 겸비하여 휴대기기의 배터리 잔량에 따라 충전기능을 자동으로 수행할 수 있으며, 호스트부에서 휴대기기의 기능을 제어할 수 있는 무선 충전시스템 및 그 제어방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전시스템의 제어블럭도.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 무선 충전시스템의 제어흐름도.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 무선 충전시스템의 제어흐름도.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전시스템 및 그 제어방법에 대해서 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전시스템의 제어블럭도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전시스템은, 배터리(500) 충전을 위한 충전신호를 무선 송신하고 데이터신호를 송수신 처리하는 호스트부(100)와, 호스트부(100)로부터 무선 수신된 충전신호를 충전전원으로 변환하여 배터리(500)를 충전하고 호스트부(100)와 데이터를 무선 송수신 처리하는 휴대기기를 포함한다.

호스트부(100)는 충전신호 송신을 위한 1차코일(110)과, 데이터신호를 송수신 처리하는 호스트 무선통신부(130)와, 휴대기기로부터 무선 수신된 데이터신호를 통해 배터리(500) 용량을 확인하고, 해당 휴대기기에 충전이 필요할 경우 1차코일(110)을 통해 충전신호가 송신되도록 제어하는 호스트 제어부(120)를 포함한다.

호스트부(100)는 1차코일(110)을 통해 충전신호를 송신한다.

1차코일(110)은 전자기 유도를 이용하여 휴대기기에 전력을 송신할 수 있다.

호스트 무선통신부(130)는 휴대기기 측과 데이터를 송수신할 수 있다.

호스트 무선통신부(130)는 휴대기기로부터 휴대기기의 배터리 상태 정보를 무선으로 수신할 수 있다.

호스트 제어부(120)는 10~100MHz 대역의 저주파 신호인 충전신호를 생성하여 1차코일(110)을 통해 송신한다. 호스트 제어부(120)는 호스트 무선통신부(130)를 통해 수신된 배터리(500)의 상태정보에 따라 충전신호의 송수신 여부를 결정할 수 있다. 즉, 호스트 제어부(120)는 수신된 배터리(500)의 상태 정보에 기초하여, 1차코일(110)을 통해 휴대기기에 전력을 전송할지 여부를 결정할 수 있다. 더 구체적으로, 호스트 제어부(120)는 배터리(500)의 상태정보를 통해 휴대기기의 배터리 잔량을 확인하여, 배터리 잔량이 기준 값 이하인 경우, 휴대 기기에 전력을 전송하도록 결정할 수 있다.

호스트 제어부(120)는 휴대기기로부터 소정 식별신호를 수신한 경우, 해당 휴대기기를 인식하여 휴대기기의 기능을 제어하기 위한 데이터신호를 송신할 수 있다.

이러한 구성을 포함하는 호스트부(100)는 사용자의 조작을 위한 UI(140)를 구비할 수 있으며, 오디오 플레이어, 핸즈프리장치 등의 다른 기기와 연동하여, 휴대기기와 다른 기기를 중계하는 기능을 수행할 수 있다.

휴대기기는, 충전신호를 이용하여 배터리(500)를 충전하는 충전부(200)와, 호스트부(100) 측과 데이터를 송수신하는 데이터 송수신부(300)와, 충전기능 및 데이터 송수신기능을 제어하는 충전/통신 제어부(400)를 포함한다. 충전기능 및 데이터 송수신 기능을 제어하는 충전/통신 제어부(400)는, 휴대기기의 주요 기능을 제어하는 휴대기기 제어부(600)로부터 제어신호 및 데이터신호를 공급받을 수 있으며, 혹은, 휴대기기 제어부(600) 내에 마련될 수 있다.

충전부(200)는 정류제한부(220) 및 정류기(230)를 포함한다. 정류제한부(220)는 2차코일(210)에서 유도된 전류의 전압을 제한하고, 정류기(230)는 유도된 전류의 전압을 변환하여 배터리(500) 충전에 적절한 전압을 갖는 직류전원을 생성한다. 본 실시예에서는 비접촉 방식의 충전을 위해 전자기 유도방식을 이용하며, 그 이론적 근거는 패러데이의 전기법칙(Faraday's law)이다. 호스트부(100)가 1차코일(110)를 통해 10~100MHz 대역의 저주파 신호를 충전신호로 송신하면, 휴대기기는 2차코일(210)을 통해 충전신호를 수신한다. 충전신호가 수신되면 2차코일(210)에는 전자기 유도에 의해 전류가 발생되어 충전부(200)로 입력된다.

데이터 송수신부(300)는, 안테나(310)를 통해 무선신호를 송수신하는 무선통신부(320)와, 무선신호 및 데이터신호를 상호 변조 및 복조하는 데이터신호 처리부(330)와, 2차코일(210)에서 충전부(200)로 입력되는 전류에 포함된 데이터 및 클럭신호를 보상하는 데이터/클럭 보상부(310)를 포함한다. 이러한 데이터 송수신부(300)는, 휴대기기 식별을 위한 식별신호를 주기적으로 송신하여 호스트부(100) 측에서 휴대기기를 감지할 수 있도록 한다. 또한, 데이터 송수신부(300)는 마이컴(420)의 제어에 따라 휴대기기 제어부(600)가 전달하는 데이터신호를 무선 송신하거나 안테나(310)로 수신된 수선신호를 데이터신호로 복조하여 휴대기기 제어부(600)에 제공한다.

데이터 송수신부(300)는 후술할 충전/통신 제어부(400)가 감지한 배터리의 상태에 대한 배터리 상태 정보를 포함하는 데이터 신호를 송신 측의 호스트부(100)와 송수신할 수 있다.

충전/통신 제어부(400)는 배터리(500)의 상태 및 충전기능을 제어하는 배터리 관리시스템(410)과, 충전기능 및 데이터 송수신기능을 제어하는 마이컴(420)을 포함한다.

충전/통신 제어부(400)는 충전부(200)에 의해 충전되는 배터리(500)의 상태를 감지할 수 있다.

배터리 관리시스템(410)은 배터리(500)의 잔량, 온도, 동작상태 등을 감지하여 마이컴(420)에 제공할 수 있으며, 충전부(200)에서 제공하는 전원을 배터리(500)에 충전한다.

여기서, 마이컴(420)은 배터리 관리시스템(410)이 제공하는 배터리(500)의 상태정보와 휴대기기 제어부(600)가 제공하는 데이터신호를 데이터 송수신부(300)를 통해 호스트부(100) 측으로 송신한다.

마이컴(420)은 배터리(500)의 상태정보에 따라 배터리 관리시스템(410)에 충전 제어신호를 인가하여 충전기능이 수행되도록 하거나 충전기능을 종료시킬 수 있다.

마이컴(420)은 데이터 송수신부(300)를 통해 수신된 호스트부(100)의 데이터신호에 따라 충전기능 혹은 데이터 송수신 기능을 제어할 수 있다. 또한, 마이컴(420)은 호스트부(100)의 데이터신호를 휴대기기 제어부(600)로 전달함으로써, 휴대기기의 기능이 제어되도록 할 수 있다.

이러한 구성을 포함하는 무선 충전시스템은, 충전기능과 데이터 통신기능을 겸비함으로, 호스트부(100)가 휴대기기의 배터리(500) 상태를 확인하여 자동으로 충전기능을 수행하거나, 호스트부(100)가 휴대기기의 기능을 제어할 수 있다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 무선 충전시스템의 제어흐름도이다.

호스트부(100)는 통신영역 내에 진입한 휴대기기를 인식한다(S10). 휴대기기의 무선통신부(320)는 주기적으로 식별신호를 송신하고, 호스트부(100)는 휴대기기가 송신한 식별신호를 수신하여 통신영역 내에 진입한 휴대기기를 인식할 수 있다.

통신영역 내에 휴대기기가 진입한 경우, 호스트부(100)는 휴대기기 측과 데이터 통신을 연결한다(S12).

호스트부(100)는 휴대기기 측에 배터리(500) 상태정보를 요청하여, 배터리(500)의 상태를 확인한다(S14). 호스트부(100)가 배터리(500)의 상태정보를 요청하면, 휴대기기 측의 마이컴(420)은 배터리 관리시스템(410)으로부터 배터리(500)의 상태정보를 전달받아 데이터신호 처리부(330) 및 무선통신부(320)를 통해 호스트부(100)에 배터리(500) 상태정보를 송신한다. 이에, 호스트부(100)는 배터리(500)의 잔량 등을 포함하는 배터리(500) 상태정보를 수신하여 확인할 수 있다.

호스트부(100)의 판단결과 배터리(500) 잔량이 충전시작 기준값보다 작은 것으로 판단되면, 호스트부(100)는 1차코일(110)을 통해 충전신호를 송신한다(S16).

휴대기기는 2차코일(210)을 통해 충전신호를 수신하여 배터리(500)를 충전한다(S18). 휴대기기에 충전신호가 수신되면 2차코일(210)에 전류가 여기되어 충전부(200)로 전달되며, 배터리 관리시스템(410)은 충전부(200)에서 공급하는 충전전원을 배터리(500)에 충전한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에 따른 무선 충전시스템은 호스트부(100)가 휴대기기의 배터리(500) 상태를 직접 확인하여, 충전이 필요한 경우 자동으로 충전신호를 공급하여 배터리(500)가 충전되도록 할 수 있다.

도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 무선 충전시스템의 제어흐름도이다.

호스트부(100)에서 충전신호를 송신하여 휴대기기의 배터리(500)를 충전하는 중에(S30), 휴대기기와 호스트부(100) 간에 통신기능이 개시된다(S32). 충전중에 통신기능이 개시되는 상황으로는, 사용자가 호스트의 UI(140)를 조작하여 휴대기기의 데이터를 확인하고자 하거나, 휴대기기가 휴대폰인 경우 휴대기기에 전화가 수신되는 경우 등, 다양한 상황들을 예측할 수 있다.

충전중 데이터 통신기능이 개시되면, 호스트는 충전신호 및 데이터신호를 동시에 송신한다(S34). 여기서, 충전신호는 MHz 대역의 신호이고 데이터신호는 상대적으로 고주파 대역인 GHz 대역 신호를 이용함으로써, 충전신호 및 데이터신호를 동시 송신하는 것이 가능하다.

휴대기기는 수신된 충전신호 및 데이터신호를 처리하여, 배터리(500)가 충전되도록 하는 한편, 데이터신호에 따른 기능을 수행할 수 있다(S36). 예컨대, 휴대기기는 충전기능을 수행함과 동시에, 휴대기기 내에 저장된 데이터를 호스트부(100)에 전달할 수 있다. 또한, 휴대기기가 휴대폰인 경우, 송수신되는 전화 음성신호를 휴대기기와 호스트부(100) 간에 송수신 함으로써, 호스트부(100)가 제어하는 핸즈프리장치(미도시)를 이용할 수 있다.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

휴대 전자기기에 무선으로 전력을 송신하는 방법으로서,
상기 휴대 전자기기로부터 식별신호를 수신하는 단계;
상기 식별신호를 통해 상기 휴대 전자기기를 인식하는 단계;
상기 휴대 전자기기와 데이터 통신을 연결하는 단계;
상기 연결된 데이터 통신을 통해 상기 휴대 전자기기로부터 데이터 신호를 수신하는 단계로서, 상기 데이터 신호는 상기 휴대 전자기기의 배터리 상태정보를 포함하는 데이터 신호 수신 단계;
상기 데이터 신호가 포함하는 상기 배터리 상태정보에 기초하여 상기 휴대 전자기기에 충전신호를 송신할 지 여부를 결정하는 단계; 및
상기 휴대 전자기기에 상기 충전신호를 송신하는 단계를 포함하고,
상기 데이터 통신을 연결하는 단계 및 상기 데이터 신호를 수신하는 단계는 상기 충전신호를 송신하는 단계 이전에 수행되는, 무선전력 송신방법.
제1 항에 있어서,
상기 데이터 신호의 수신과 상기 충전신호의 송신은 상이한 주파수 대역을 통해 수행되는, 무선전력 송신방법.
제2 항에 있어서,
상기 배터리 상태정보는 상기 휴대 전자기기가 포함하는 배터리의 잔량, 온도, 동작 상태 중 하나 이상을 포함하는, 무선전력 송신방법.
제3 항에 있어서,
상기 배터리 상태정보에 기초하여 상기 휴대 전자기기에 충전신호를 송신할 지 여부를 결정하는 단계는,
상기 배터리 상태정보가 포함하는 상기 배터리 잔량과 충전 시작 기준값을 비교하여, 상기 배터리 잔량이 상기 충전 시작 기준값보다 작은 경우에 상기 충전신호를 송신하도록 결정하는, 무선전력 송신방법.
제2 항에 있어서,
상기 데이터 신호의 수신은 무선 통신부를 통해 수신하고,
상기 충전신호의 송신은 상기 무선 통신부와 구별되는, 무선전력 송신을 위한 코일부를 통해 송신하는, 무선전력 송신방법.
제5 항에 있어서,
상기 데이터 신호는 상기 충전신호보다 고주파 대역인, 무선전력 송신방법.
휴대 전자기기에 무선으로 전력을 송신하는 무선전력 송신장치에 있어서,
상기 휴대 전자기기로 충전신호를 송신하기 위한 1차 코일;
상기 휴대 전자기기와 데이터 신호를 송수신하기 위한 무선통신부; 및
상기 충전신호의 송신여부를 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 무선통신부는 상기 휴대 전자기기로부터 상기 휴대 전자기기의 배터리 상태정보를 포함하는 데이터 신호를 수신하고,
상기 제어부는 상기 무선통신부를 통해 수신된 상기 배터리 상태정보에 따라 상기 충전신호의 송신여부를 결정하고,
상기 제어부는 상기 데이터 신호의 수신 및 상기 충전신호의 송신여부의 결정 이후에, 상기 충전신호의 송신이 결정된 경우 상기 1차 코일을 통해 상기 휴대 전자기기로 충전신호를 송신하는, 무선전력 송신장치.
제7 항에 있어서,
상기 무선 통신부를 통한 데이터 신호의 송수신과 상기 1차 코일을 통한 충전신호의 송신은 상이한 주파수 대역을 통해 수행되는, 무선전력 송신장치.
제7 항에 있어서,
상기 배터리 상태정보는 상기 휴대 전자기기가 포함하는 배터리의 잔량, 온도, 동작 상태 중 하나 이상을 포함하는, 무선전력 송신장치.
제9 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 배터리 상태정보가 포함하는 상기 배터리 잔량과 충전 시작 기준값을 비교하여, 상기 배터리 잔량이 상기 충전 시작 기준값보다 작은 경우에 상기 충전신호를 송신하도록 결정하는, 무선전력 송신장치.
제10 항에 있어서,
상기 데이터 신호는 상기 충전신호보다 고주파 대역인, 무선전력 송신장치.