KR20190081422A - Wireless power charging device and system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 무선 전력 충전 장치 및 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기존의 무선 단말에 결합되어 무선 주파수 신호를 기반으로 원거리에서도 무선 충전이 가능하도록 하는 무선 전력 충전 장치 및 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a wireless power charging apparatus and system, and more particularly, to a wireless power charging apparatus and system that are connected to an existing wireless terminal and enable wireless charging based on a radio frequency signal even at a long distance.
PDA(Personal Data Assistant), 휴대 전화(스마트폰 또는 모바일폰 포함) 및 태블릿 컴퓨터와 같은 무선 단말의 사용은 매우 흔하다. 이러한 무선 단말을 작동시키기 위해서는 전기가 공급되어야만 하며 일반적으로 이동성을 위해 재충전형(rechargeable) 배터리를 포함해야 한다. 재충전형 배터리는 일반적으로 전력 전송을 용이하게 하기 위해 무선 단말의 포트와 전기 콘센트에 꽂는 배터리 충전기를 사용하여 재충전된다. The use of wireless terminals such as personal data assistants (PDAs), mobile phones (including smartphones or mobile phones) and tablet computers is very common. In order to operate such a wireless terminal, electricity must be supplied and it should generally include a rechargeable battery for mobility. Rechargeable batteries are typically recharged using a battery charger that plugs into the port of a wireless terminal and an electrical outlet to facilitate power transfer.
또한, 재충전형 AA 배터리를 이용하는 경우와 같이 어떤 경우에는, 배터리를 분리하여 외부 충전기에 놓아 두면 무선 단말이 작동하지 않을 수 있다. 결과적으로, 무선 단말이 충전 중이거나 배터리가 충전 중일 때, 무선 단말은 본질적으로 벽에 매이게 되며(tethered to the wall) 배터리가 충전되는 동안 이동성 측면이 상실된다.Also, in some cases, such as with a rechargeable AA battery, the wireless terminal may not operate if the battery is removed and placed on an external charger. As a result, when the wireless terminal is being charged or the battery is charging, the wireless terminal is essentially tethered to the wall and the mobility aspect is lost while the battery is being charged.
최근에는 접촉 없이 무선으로 전기 에너지를 공급하는 무선 전력 충전에 대한 개발이 진행되고 있는 추세이다. In recent years, there is a tendency to develop wireless power charging that supplies electric energy wirelessly without contact.
그러나, 이러한 무선 전력 충전 기능과 같은 제품 개선사항을 기존의 무선 단말에 통합하기 위해서는 내부 및/또는 외부 재설계가 광범위하게 필요하므로, 시간뿐만 아니라 비용에 대한 소모가 크다.However, in order to integrate product enhancements such as this wireless power charging function into existing wireless terminals, internal and / or external redesigns are extensively needed, so that not only time but also cost is high.
따라서, 기존의 무선 단말을 그대로 사용하면서, 원거리에 위치한 무선 단말을 무선으로 전력을 충전할 수 있도록 하는 장치를 개발할 필요가 있다. Therefore, it is necessary to develop an apparatus that can wirelessly charge a wireless terminal located at a remote location while using an existing wireless terminal as it is.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 기존의 무선 단말에 결합되어 무선 전력을 충전함으로써, 무선 전력 충전을 위해 무선 단말의 내부 및/또는 외부를 재설계할 필요가 없어 시간 및 비용 소모를 줄일 수 있도록 하는 무선 전력 충전 장치 및 시스템을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a wireless terminal that needs to redesign the inside and / or outside of a wireless terminal Thereby reducing the time and cost of the wireless power charging apparatus and system.
또한, 본 발명은 마이크로파 신호를 이용하여 무선 단말의 전력을 무선 충전함으로써, 무선 단말의 소형화 및 경량화를 도모할 수 있도록 하는 무선 전력 충전 장치 및 시스템을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a wireless power charging apparatus and a wireless power charging system that can reduce the size and weight of a wireless terminal by wirelessly charging power of the wireless terminal using a microwave signal.
또한, 본 발명은 무선 전력 충전을 위해 마이크로파 신호를 이용함으로써, 무선 단말이 근거리 뿐만 아니라 원거리에 위치한 경우에도 전력을 무선으로 충전할 수 있도록 하는 무선 전력 충전 장치 및 시스템을 제공함에 있다.In addition, the present invention provides a wireless power charging device and system that enables a wireless terminal to wirelessly charge power even when the wireless terminal is located at a remote place as well as near by using a microwave signal for wireless power charging.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무선 전력 충전 장치는, 외부로부터 공급되는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 AC/DC 변환부; 상기 변환된 직류 전력을 통해 무선 라디오 주파수를 발생시키는 신호 발생부; 상기 발생된 무선 라디오 주파수를 증폭시키는 신호 증폭부; 및 상기 증폭된 무선 라디오 주파수를 송신하는 송신부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a wireless power charging apparatus including: an AC / DC converter for converting AC power supplied from the outside into DC power; A signal generator for generating a radio radio frequency through the converted DC power; A signal amplifying unit amplifying the generated radio frequency; And a transmitter for transmitting the amplified radio frequency.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무선 전력 충전 장치는, 무선 라디오 주파수 신호를 수신하는 수신부; 상기 수신된 무선 라디오 주파수 신호를 직류 전력으로 변환하는 MW/DC 변환부; 및 상기 변환된 직류 전력을 무선 단말로 공급하는 충전 단자를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a wireless power charging apparatus including: a receiver for receiving a wireless radio frequency signal; An MW / DC converter for converting the received radio frequency signal into DC power; And a charging terminal for supplying the converted DC power to the wireless terminal.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무선 전력 충전 시스템은, 외부로부터 공급되는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 무선 라디오 주파수를 발생시킨 후, 상기 발생된 무선 라디오 주파수를 증폭시켜 무선 전력 충전부로 송신하는 무선 전력 송신부; 상기 무선 전력 송신부로부터 송신되는 무선 라디오 주파수를 수신하여 직류 전력으로 변환한 후, 상기 변환된 직류 전력을 무선 단말에 공급하는 상기 무선 전력 충전부; 및 상기 무선 전력 충전부로부터 공급되는 직류 전력을 이용하여 내장된 배터리를 충전하는 상기 무선 단말을 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a wireless power charging system for converting AC power supplied from an external source into DC power to generate a wireless radio frequency, amplifying the generated radio frequency, A wireless power transmission unit for transmitting the power to the power charging unit; A wireless power charging unit that receives a wireless radio frequency transmitted from the wireless power transmission unit and converts the wireless wireless frequency into direct current power and supplies the converted direct power to the wireless terminal; And the wireless terminal for charging the built-in battery using the DC power supplied from the wireless power charging unit.
본 발명에 의하면, 기존의 무선 단말에 결합되어 무선 전력을 충전함으로써, 무선 전력 충전을 위해 무선 단말의 내부 및/또는 외부를 재설계할 필요가 없어 시간 및 비용 소모를 줄일 수 있도록 한다.According to the present invention, it is unnecessary to redesign the inside and / or outside of the wireless terminal to charge the wireless power by charging the wireless power by being coupled to the existing wireless terminal, thereby saving time and cost.
또한, 본 발명에 의하면, 마이크로파 신호를 이용하여 무선 단말의 전력을 무선 충전함으로써, 무선 단말의 소형화 및 경량화를 도모할 수 있도록 한다.Further, according to the present invention, the power of the wireless terminal is wirelessly charged using the microwave signal, thereby making it possible to reduce the size and weight of the wireless terminal.
또한, 본 발명에 의하면, 무선 전력 충전을 위해 마이크로파 신호를 이용함으로써, 무선 단말이 근거리 뿐만 아니라 원거리에 위치한 경우에도 전력을 무선으로 충전할 수 있도록 한다.In addition, according to the present invention, by using a microwave signal for wireless power charging, power can be wirelessly charged even when the wireless terminal is located at a remote place as well as near.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
도 1은 본 발명에 따른 무선 전력 충전 시스템의 구성을 나타내는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 무선 전력 송신기의 구성을 나타내는 블록도,
도 3은 본 발명에 따른 무선 전력 충전기의 구성을 나타내는 블록도,
도 4는 본 발명에 따른 무선 전력 충전 방식을 적용한 일 예를 나타내는 도면.1 is a diagram showing a configuration of a wireless power charging system according to the present invention,
2 is a block diagram illustrating a configuration of a wireless power transmitter according to the present invention;
3 is a block diagram illustrating a configuration of a wireless power charger according to the present invention.
4 is a diagram illustrating an example of applying a wireless power charging scheme according to the present invention.
본 발명의 목적 및 효과, 그리고 그것들을 달성하기 위한 기술적 구성들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기증을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will be more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. Hereinafter, the terms are defined in consideration of donation in the present invention, which may vary depending on the intention of the user, the intention or the custom of the operator.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. However, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in various forms. 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 to which the present invention pertains. Only. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.
먼저, 무선 전력 충전(Wireless Power Charging)이란 전자기기에 필요한 전력을 무선으로 전달/충전하는 방식으로서, 자기유도 방식, 자기공명 방식 및 마이크로파(Microwave) 전송 방식의 세가지 방식으로 구분할 수 있다. First, wireless power charging is a method for wirelessly transmitting / charging electric power required for an electronic device, and it can be classified into three methods, namely, a magnetic induction method, a magnetic resonance method, and a microwave transmission method.
이 세가지 방식 중 자기유도 방식 및 자기공명 방식은 무선 단말이 근거리에 위치해야만 무선으로 전력을 충전할 수 있는 반면에, 마이크로파 전송 방식은 원거리의 무선 단말에도 전력을 충전할 수 있어 유용하다.Of these three methods, the magnetic induction method and the magnetic resonance method can be charged wirelessly only when the wireless terminal is located at a short distance. On the other hand, the microwave transmission method is useful because it can charge power to a remote wireless terminal.
본 발명은 기존의 무선 단말에 적용 가능하며, 마이크로파 전송 방식을 기반으로 근거리 뿐만 아니라 원거리에서 무선 단말의 전력을 무선으로 충전할 수 있도록 하는 것이다.The present invention can be applied to existing wireless terminals, and it is possible to wirelessly charge the power of a wireless terminal at a remote place as well as near to the ground based on a microwave transmission system.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 충전 장치 및 시스템에 대하여 첨부된 도면을 참고하여 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, a wireless power charging apparatus and system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 무선 전력 충전 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.1 is a diagram showing a configuration of a wireless power charging system according to the present invention.
도 1을 참조하면, 무선 전력 충전 시스템(100)은 무선 전력 송신기(110) 및 무선 전력 충전기(130) 및 무선 단말(150)을 포함한다.Referring to FIG. 1, a wireless
무선 전력 송신기(110)는 외부로부터 공급되는 가정용 전원인 교류(Alternating Current: AC) 220V를 직류(Direct Current: DC) 전력으로 변환하여 무선 라디오 주파수(Radio Frequency: RF) 신호를 발생시킨 후, 이를 증폭하여 무선 전력 충전기(130)로 송신한다. 여기서, 무선 라디오 주파수 신호는 3GHz 내지 300GHz 대역의 마이크로파 신호를 이용한다.The
무선 전력 충전기(130)는 무선 전력 송신기(110)로부터 무선 라디오 주파수 신호를 수신하고, 수신된 무선 라디오 주파수 신호를 직류 전력으로 변환하여 무선 단말(150)에 공급한다. 이때, 무선 전력 충전기(130)는 무선 단말(150)로 직류 전력을 공급하기 위한 충전 단자(미도시)를 포함하며, 이 충전 단자를 통해 무선 단말(150)과 유선 결합될 수 있다.The
무선 단말(150)은 무선 전력 충전기(150)로부터 직류 전력을 공급받고, 공급된 직류 전력을 이용하여 내장된 배터리를 충전한다.The
도 2는 본 발명에 따른 무선 전력 송신기의 구성을 나타내는 블록도이다.2 is a block diagram showing the configuration of a wireless power transmitter according to the present invention.
도 2를 참조하면, 무선 전력 송신기(110)는 AC/DC 변환부(1101), 신호 발생부(1103), 신호 증폭부(1105) 및 송신부(1107)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the
먼저, AC/DC 변환부(1101)는 콘센트를 통해 공급되는 가정용 전원인 교류(Alternating Current: AC) 220V를 직류(Direct Current: DC) 전력으로 변환한다.First, the AC /
신호 발생부(1103)는 변환된 직류 전력을 통해 무선 주파수 신호 즉, 마이크로파 신호를 발생시킨다.The signal generating
신호 증폭부(1105)는 발생된 마이크로파 신호를 증폭시킨다.The signal amplifying
송신부(1107)는 증폭된 마이크로파 신호를 무선 전력 충전기(130)로 송신한다. 이때, 송신부(1107)는 증폭된 마이크로파 신호를 송신하기 위한 적어도 하나 이상의 안테나(미도시)로 포함한다. The
도 3은 본 발명에 따른 무선 전력 충전기의 구성을 나타내는 블록도이다.3 is a block diagram showing the configuration of a wireless power charger according to the present invention.
도 3을 참조하면, 무선 전력 충전기(130)는 수신부(1301) 및 MW/DC 변환부(1303)을 포함한다.Referring to FIG. 3, the
수신부(1301)는 무선 전력 송신기(110)의 송신부(1107)로부터 송신되는 마이크로파 신호를 수신한다.The
MW/DC 변환부(1303)는 수신된 마이크로파 신호를 무선 단말(150)을 충전하기 위한 직류 전력으로 변환한다. 그 변환된 직류 전력은 충전 단자를 통해 유선 연결된 무선 단말(150)로 공급된다.The MW /
도 4는 본 발명에 따른 무선 전력 충전 방식을 적용한 일 예를 나타내는 도면으로, 하나의 무선 전력 송신기(210)를 통해 복수 개의 무선 단말(2501 내지 2511)을 충전하는 경우를 도시한 것이다.FIG. 4 is a diagram illustrating an example of applying a wireless power charging scheme according to the present invention, in which a plurality of
이때, 도 4에는 도시되지 않았지만, 복수 개의 무선 단말(2501 내지 2511)은 모두 각각 무선 전력 충전기(미도시)가 유선 연결되어 무선 전력 송신기(210)로부터 송신되는 마이크로파 신호를 이용하여 무선으로 전력을 충전한다.Although not shown in FIG. 4, a plurality of
구체적으로, 무선 전력 송신기(210)를 통해 마이크로파 신호가 복수 개의 무선 단말(2501 내지 2511)에 각각 유선 연결된 무선 전력 충전기(미도시)로 송신되면, 이를 수신한 각각의 무선 전력 충전기가 수신된 마이크로파 신호를 직류 전력으로 변환하고, 각각의 무선 전력 충전기에 유선 연결된 무선 단말(2501 내지 2511)로 그 변환된 직류 전력을 공급함으로써 충전이 이뤄지도록 한다.Specifically, when a microwave signal is transmitted to a wireless power charger (not shown) connected to a plurality of
본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.Although the present invention has been described with reference to preferred embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It is not intended to limit the scope. It is to be understood by those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.
100: 무선 전력 충전 시스템 110: 무선 전력 송신기
130: 무선 전력 충전기 150: 무선 단말
1101: AC/DC 변환부 1103: 신호 발생부
1105: 신호 증폭부 1107: 송신부
1301: 수신부 1303: MW/DC 변환부
210: 무선 전력 송신기 2501 ~ 2511: 복수개의 무선 단말100: wireless power charging system 110: wireless power transmitter
130: wireless power charger 150: wireless terminal
1101: AC / DC conversion unit 1103:
1105: signal amplification unit 1107:
1301: Receiver 1303: MW / DC converter
210:
Claims (7)
외부로부터 공급되는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 AC/DC 변환부;
상기 변환된 직류 전력을 통해 무선 라디오 주파수를 발생시키는 신호 발생부;
상기 발생된 무선 라디오 주파수를 증폭시키는 신호 증폭부; 및
상기 증폭된 무선 라디오 주파수를 송신하는 송신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 충전 장치.
A wireless power charging apparatus comprising:
An AC / DC converter for converting AC power supplied from the outside into DC power;
A signal generator for generating a radio radio frequency through the converted DC power;
A signal amplifying unit amplifying the generated radio frequency; And
And a transmitter for transmitting the amplified wireless radio frequency.
상기 무선 라디오 주파수 신호는,
3GHz 내지 300GHz 대역의 마이크로파 신호인 것을 특징으로 하는 무선 전력 충전 장치.
The method according to claim 1,
The wireless radio frequency signal may comprise:
And a microwave signal in the range of 3 GHz to 300 GHz.
무선 라디오 주파수 신호를 수신하는 수신부;
상기 수신된 무선 라디오 주파수 신호를 직류 전력으로 변환하는 MW/DC 변환부; 및
상기 변환된 직류 전력을 무선 단말로 공급하는 충전 단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 충전 장치.
A wireless power charging apparatus comprising:
A receiver for receiving a wireless radio frequency signal;
An MW / DC converter for converting the received radio frequency signal into DC power; And
And a charging terminal for supplying the converted DC power to the wireless terminal.
상기 무선 라디오 주파수 신호는,
3GHz 내지 300GHz 대역의 마이크로파 신호인 것을 특징으로 하는 무선 전력 충전 장치.
The method of claim 3,
The wireless radio frequency signal may comprise:
And a microwave signal in the range of 3 GHz to 300 GHz.
외부로부터 공급되는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 무선 라디오 주파수를 발생시킨 후, 상기 발생된 무선 라디오 주파수를 증폭시켜 무선 전력 충전부로 송신하는 무선 전력 송신부;
상기 무선 전력 송신부로부터 송신되는 무선 라디오 주파수를 수신하여 직류 전력으로 변환한 후, 상기 변환된 직류 전력을 무선 단말에 공급하는 상기 무선 전력 충전부; 및
상기 무선 전력 충전부로부터 공급되는 직류 전력을 이용하여 내장된 배터리를 충전하는 상기 무선 단말을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 충전 시스템.
In a wireless power charging system,
A wireless power transmitter for converting AC power supplied from the outside into direct current power to generate a wireless radio frequency, amplifying the generated wireless radio frequency, and transmitting the amplified wireless radio frequency to a wireless power charging unit;
A wireless power charging unit that receives a wireless radio frequency transmitted from the wireless power transmission unit and converts the wireless wireless frequency into direct current power and supplies the converted direct power to the wireless terminal; And
And the wireless terminal charging the built-in battery using the DC power supplied from the wireless power charging unit.
상기 무선 라디오 주파수 신호는,
3GHz 내지 300GHz 대역의 마이크로파 신호인 것을 특징으로 하는 무선 전력 충전 시스템.
6. The method of claim 5,
The wireless radio frequency signal may comprise:
And a microwave signal in the range of 3 GHz to 300 GHz.
상기 무선 전력 충전부 및 상기 무선 단말은 단자를 통해 상호 유선 연결되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 충전 시스템.6. The method of claim 5,
Wherein the wireless power charging unit and the wireless terminal are interconnected via a terminal.
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2017
- 2017-12-29 KR KR1020170183950A patent/KR20190081422A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021107193A1 (en) * | 2019-11-28 | 2021-06-03 | 한국과학기술원 | Wireless power transmission device |
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