KR20200033939A - 충전대상 기기, 무선 충전 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 개시는 충전대상 기기, 무선 충전 방법 및 시스템을 개시하는 바, 상기 무선 충전 장치는, 배터리; 무선 충전 장치에 의해 송신된 전자기 신호를 수신하고 상기 전자기 신호를 상기 무선 수신 회로의 출력 전압과 출력 전류로 변환하는 무선 수신 회로; 상기 무선 수신 회로의 출력 전압을 수신하고 상기 무선 수신 회로의 출력 전압을 강압 처리하여 상기 배터리를 충전하는 강압 회로; 상기 배터리로 유입되는 전압 및 전류 중 적어도 하나를 검출하는 검출 회로; 및 상기 검출 회로에 의해 검출된 전압 및 전류 중 적어도 하나에 따라 상기 무선 충전 장치와 통신하여 상기 무선 충전 장치가 상기 전자기 신호의 발송 전력 강압 회로를 조정하도록 하는 제어 회로;를 포함한다. 본 개시에 따르면 무선 충전 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

충전대상 기기, 무선 충전 방법 및 시스템
본 개시는 충전 기술 분야에 관한 것으로, 구체적으로, 충전대상 기기, 무선 충전 방법 및 시스템에 관한 것이다.
무선 충전이 보급됨에 따라, 점점 더 많은 전자 기기가 무선 충전 기능을 지원하게 되었다. 무선 충전 기술에서 무선 전기 에너지 전송 방식은 전자기 유도 방식, 전자기 공진 방식 및 전자기 방사 방식을 포함한다. 전자기 유도 방식의 무선 충전 기술을 예로 들면, 전자기 유도 방식의 무선 전기 에너지 전송 원리는, 코일 커플링을 통해 에너지를 전달하는 것으로, 송신단 및 수신단에 각각 하나의 코일을 설치한다. 송신단에는 고주파 교류 신호가 연결되어 전자기 신호를 발생하고 수신단은 코일을 의해, 수신되는 전자기 신호를 전류로 변환하고 전류는 정류, 전압 안정화 등의 회로 처리를 거친 후 기기에 전기 에너지를 공급한다.
무선 충전 기술을 적용할 경우, 충전대상 기기에 설치되는 충전 케이블을 연결하는 인터페이스를 제거할 수 있다. 충전 시 케이블을 연결할 필요가 없게 되므로 충전이 더욱 간편해진다.
그러나, 관련 기술에서 무선 충전 기술은 적어도 무선 충전 시 충전 효율이 낮은 결함이 존재한다.
본 개시의 목적은 충전대상 기기, 무선 충전 방법 및 시스템을 제공함으로써 관련 기술의 결함을 해결하고자 하는 데 있다.
상술한 목적을 구현하기 위해, 본 개시의 제1 측면으로, 충전대상 기기가 제공되는 바,
배터리;
무선 충전 장치에 의해 송신된 전자기 신호를 수신하는 무선 수신 회로 - 상기 전자기 신호를 상기 무선 수신 회로의 출력 전압과 출력 전류로 변환함 -;
상기 무선 수신 회로의 출력 전압을 수신하고 상기 무선 수신 회로의 출력 전압을 강압 처리하여 상기 배터리를 충전하는 강압 회로;
상기 배터리로 유입되는 전압 및 전류 중 적어도 하나를 검출하는 검출 회로; 및
상기 검출 회로에 의해 검출된 전압 및 전류 중 적어도 하나에 따라 상기 무선 충전 장치와 통신하여 상기 무선 충전 장치가 상기 전자기 신호의 발송 전력 강압 회로를 조정하도록 하는 제어 회로; 를 포함한다.
제2 측면으로, 무선 충전 방법이 제공되는 바, 충전대상 기기에 응용되고, 상기 방법은,
무선 수신 회로를 이용하여 무선 충전 장치에 의해 송신된 전자기 신호를 수신하고, 상기 전자기 신호를 상기 무선 수신 회로의 출력 전압과 출력 전류로 변환하는 단계;
강압 회로를 이용하여 상기 무선 수신 회로의 출력 전압을 수신하고, 무선 수신 회로의 출력 전압을 강압 처리하여 상기 충전대상 기기의 배터리를 충전하는 단계;
강압 회로로부터 상기 배터리로 유입되는 전압 및 전류 중 적어도 하나를 검출하는 단계; 및
검출된 강압 회로의 전압 및 전류 중 적어도 하나에 따라 상기 무선 충전 장치와 통신하여, 상기 무선 충전 장치가 상기 전자기 신호의 발송 전력 강압 회로를 조정하도록 하는 단계;를 포함한다.
제3 측면으로, 무선 충전 시스템이 제공되는 바, 상기 무선 충전 시스템은 무선 충전 장치와 충전대상 기기를 포함하고;
상기 충전대상 기기는,
배터리;
상기 무선 충전 장치에 의해 송신된 전자기 신호를 수신하고 상기 전자기 신호를 상기 무선 수신 회로의 출력 전압과 출력 전류로 변환하는 무선 수신 회로;
상기 무선 수신 회로의 출력 전압을 수신하고 상기 무선 수신 회로의 출력 전압을 강압 처리하여 상기 배터리를 충전하는 강압 회로;
강압 회로로부터 상기 배터리로 유입되는 전압 및 전류 중 적어도 하나를 검출하는 검출 회로; 및
상기 검출 회로에 의해 검출되는 상기 강압 회로의 출력 전압 및 출력 전류 중 적어도 하나에 따라 상기 무선 충전 장치와 통신하는 제2 제어 회로; 를 포함하고
상기 무선 충전 장치는,
입력 전압을 수신하고 상기 입력 전압을 변환하여 상기 전압 변환 회로의 출력 전압과 출력 전류를 획득하는 전압 변환 회로;
상기 전압 변환 회로의 출력 전압과 출력 전류에 따라 전자기 신호를 송신하여 상기 충전대상 기기를 무선 충전하는 무선 송신 회로; 및
상기 무선 충전 과정에서 상기 충전대상 기기와 무선 통신하여 상기 충전대상 기기에 의해 피드백된 상기 배터리로 유입하는 강압 회로의 전압 및 전류 중 적어도 하나를 획득하고, 강압 회로로부터 상기 배터리로 유입되는 전압 및 전류 중 적어도 하나에 따라 상기 전압 변환 회로의 출력 전압 및 출력 전류 중 적어도 하나를 조정하여, 상기 전자기 신호의 발송 전력 강압 회로를 조정하는 제1 제어 회로; 를 포함한다.
상술한 기술안에 따르면, 충전대상 기기에 의해 강압 회로의 출력 전압 및 출력 전류 중 적어도 하나가 검출되고 그것이 무선 충전 장치에 피드백되어 무선 충전 장치에 의해 발송 전력이 조정됨으로써 충전 효율이 향상된다.
본 개시의 기타의 특징과 이점은 후술하는 구체적인 구현 방식 부분에서 상세히 설명될 것이다.
첨부 도면은 본 개시에 대한 더 나아간 이해를 제공하려는 것으로, 명세서의 일부를 구성하고 아래의 구체적인 구현 방식과 함께 본 개시를 해석하는 바, 본 개시를 한정하지 않는다.
도1은 본 개시의 일 실시예의 무선 충전 시스템의 개략도이다.
도2는 본 개시의 일 실시예의 무선 충전 장치의 구조 블록도이다.
도3은 본 개시의 일 실시예의 충전대상 기기의 구조 블록도이다.
도4는 본 개시의 다른 실시예의 충전대상 기기의 구조 블록도이다.
도5는 본 개시의 일 실시예의 무선 충전 장치와 충전대상 기기의 개략적인 통신 흐름도이다.
도6은 본 개시의 일 실시예의 무선 충전의 개략적인 흐름도이다.
도7은 본 개시의 일 실시예의 무선 충전 방법의 개략적인 흐름도이다.
도8은 본 개시의 다른 실시예의 무선 충전 방법의 개략적인 흐름도이다.
아래 첨부 도면을 결부하여 본 개시의 구체적인 구현 방식에 대해 상세히 설명하고자 한다. 여기서 설명되는 구체적인 구현 방식은 단지 본 개시를 설명하고 해석하기 위한 것으로, 본 개시를 한정하고자 하는 것이 아님을 이해하여야 한다.
본 개시에 사용되는 용어 '회로'는 아래 모든 내용, 즉, (a)오직 하드웨어뿐인 회로 구현 방식(예를 들어 오직 아날로그 및/또는 디지털 회로의 구현 방식); (b)회로와 소프트웨어(및/또는 펌웨어)의 조합 - 예를 들면(예를 들어 응용 가능한 것): (i)(복수의)프로세서의 조합 또는 (ii)(복수의)프로세서/소프트웨어((복수의)디지털 신호 프로세서, 소프트웨어 및 (복수의)메모리의 일부분을 포함함, 이들은 함께 작동하여 휴대 전화 또는 서버와 같은 장치가 다양한 기능을 수행하도록 함)-; 및 (c)예를 들어 (복수의)마이크로프로세서 또는 (복수의)마이크로프로세서의 일부분 회로-당해 회로는 조작을 위한 소프트웨어 또는 펌웨어를 요구하는 바, 당해 소프트웨어 또는 펌웨어는 물리적으로 존재하지 않을 수도 있음- ; 를 지칭한다. '회로'의 이러한 정의는 본 개시에서 당해 용어의 모든 사용에 적용되는 바, 모든 청구항의 경우도 이에 포함된다.
본 개시의 실시예에서 충전 대상 기기는 단말을 가리킬 수 있고, 당해 '단말'은 유선 회선 연결을 경유(예를 들면, 공중 교환 전화망(public switched telephone network, PSTN), 디지털 가입자 회선(digital subscriber line, DSL), 디지털 케이블, 케이블 직접 연결, 및/또는 기타 데이터 연결/네트워크를 경유)하고, 및/또는(예를 들면, 셀룰러 네트워크, 무선 근거리 통신망(wireless local area network, WLAN)에 대한, 휴대용 디지털 비디오 방송(digital video broadcasting handheld, DVB-H) 네트워크와 같은 디지털 텔레비전 네트워크, 위성 네트워크, 진폭 변조-주파수 변조(amplitude modulation-frequency modulation, AM-FM) 방송 전송기, 및/또는 다른 통신 단말의) 무선 인터페이스를 경유하여 통신 신호를 수신/전송하도록 설정되는 장치를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 무선 인터페이스를 통하여 통신하도록 설정되는 단말은 '무선 통신 단말', '무선 단말' 및/또는 '이동 단말'로 지칭될 수 있다. 이동 단말의 예시로는 셀룰러 또는 위성 전화; 셀룰러 무선 전화와 데이터 처리, 팩스 및 데이터 통신 능력을 조합할 수 있는 개인 통신 시스템(personal communication system, PCS) 단말; 무선 전화, 무선 호출기, 인터넷/ 인트라넷 접속, 웹 브라우저, 노트, 캘린더 및/또는 글로벌 포지셔닝 시스템(global positioning system, GPS) 수신기를 포함할 수 있는 개인 디지털 비서(personal digital assistant, PDA); 및 통상의 랩탑 및/또는 팜탑 수신기거나, 혹은 무선 전화 송수신기를 포함하는 기타 전자 장치를 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 이 외에, 본 개시의 실시예에서 사용되는 충전 대상 기기 또는 단말은 모바일 전원(power bank)을 포함할 수 있는 바, 당해 모바일 전원은 무선 충전 장치로부터의 충전을 수신하고 에너지를 저장하여 기타 전자 장치에 에너지를 공급할 수 있다.
도1을 참조하면, 본 개시의 일 실시예의 무선 충전 시스템의 개략도이다.
무선 충전 시스템(10)은 전원 공급 기기(100), 무선 충전 장치(200) 및 충전대상 기기(300)를 포함한다.
일 실시예에서, 전원 공급 기기(100)는 무선 충전 장치(200)에 직류 전기를 공급한다. 당해 전원 공급 기기(100)는 정류 회로, 변압 회로, 제어 회로 및 충전 인터페이스 등을 포함할 수 있고, 교류 전기 입력을 직류 전기 출력으로 변환함으로써, 무선 충전 장치(200)에 공급하는 것을 구현할 수 있다. 예를 들어, 전원 공급 기기는 어댑터, 보조배터리 또는 차량 전원 등일 수 있다.
일 실시예에서, 전원 공급 기기(100)는 교류 전기를 무선 충전 장치(200)에 직접 공급할 수도 있다. 예를 들어, 전원 공급 기기(100)는 교류 전원일 수 있다. 전원 공급 기기(100)가 교류 전원인 경우, 무선 충전 장치(200)는 교류 전기를 직류 전기로 변환하는 회로 또는 모듈을 더 포함하는 바, 예를 들어, 정류 필터 회로 및 DC/DC 변환 회로(307) 등이 있다.
무선 충전 장치(200)는 전원 공급 기기(100)에 의해 공급되는 직류 전기 또는 교류 전기를 전자기 신호로 변환하여 무선의 방식으로 전력을 전송한다.
도2를 참조하면, 일 실시예에서, 무선 충전 장치(200)는 정류 필터 회로(미도시), DC/DC 변환 회로(307)(미도시), 무선 송신 회로(201) 및 제1 제어 회로(202)를 포함한다.
220V교류 전기는 정류 필터 회로를 거쳐 안정된 직류 전기로 변환되고 DC/DC 변환 회로(307)에 의한 변환을 거쳐 전압이 하나의 고정값으로 조절되어, 무선 송신 회로(201)에 공급된다.
정류 필터 회로와 DC/DC 변환 회로(307)는 선택적인 것인바, 상술한 바와 같이, 전원 공급 기기(100)가 교류 전원인 경우, 무선 충전 장치(200)는 정류 필터 회로와 DC/DC 변환 회로(307)를 설치할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 전원 공급 기기(100)에 의해 공급 가능한 것이 안정된 직류 전기인 경우, 정류 필터 회로 및/또는 DC/DC 변환 회로(307)를 제거할 수 있다.
무선 송신 회로(201)는 DC/DC 변환 회로(307)에 의해 공급되는 직류 전기 또는 전원 공급 기기 등에 의해 공급되는 직류 전기를 송신 코일에 커플링될 수 있는 교류 전기로 변환하고, 송신 코일을 통해 당해 교류 전기를 전자기 신호로 변환하여 송신한다.
일 실시예에서, 무선 송신 회로(201)는 인버터 회로와 공진 회로를 포함할 수 있다. 인버터 회로는 복수의 스위칭 트랜지스터를 포함할 수 있는 바, 스위칭 트랜지스터가 도통되는 시간(듀티비)을 제어함으로써, 출력 전력의 크기를 제어 가능하다. 공진 회로는 전기 에너지를 밖으로 전송하는 바, 예를 들어, 공진 회로는 콘덴서와 송신 코일을 포함할 수 있다. 공진 회로의 공진 주파수를 조정함으로써 무선 송신 회로(201)의 출력 전력의 크기를 조정 가능하다.
일 실시예에서, 무선 충전 장치(200)는 무선 충전 베이스 또는 에너지 저장 기능을 구비하는 기기 등일 수 있다. 무선 충전 장치(200)가 에너지 저장 기능을 구비하는 기기인 경우, 에너지 저장 모듈(예를 들어, 리튬 배터리(305))을 더 포함하는 바, 외부 전원 공급 기기로부터 전기 에너지를 획득하여 저장할 수 있다. 이로써, 에너지 저장 모듈은 무선 송신 회로(201)에 전기 에너지를 공급할 수 있다. 무선 충전 장치(200)는 유선 또는 무선의 방식으로 외부 전원 공급 기기로부터 전기 에너지를 획득할 수 있음을 이해하여야 한다. 유선의 방식은, 예를 들어, 충전 인터페이스 (예를 들어, Type-C 인터페이스)를 통해 외부 전원 공급 기기와 연결되어 전기 에너지를 획득한다. 무선의 방식은, 예를 들어, 무선 충전 장치(200)는 무선 수신 회로(301)를 포함하는 바, 무선의 방식으로 무선 충전 기능을 구비하는 기기로부터 전기 에너지를 획득한다.
제1 제어 회로(202)는 무선 충전 과정을 제어한다. 예를 들어, 제1 제어 회로(202)는 전원 공급 기기와 통신하여 전원 공급 기기의 출력 전압 및 출력 전류 중 적어도 하나를 결정할 수 있다. 또는, 제1 제어 회로(202)는 충전대상 기기와 통신하여 충전 정보(예를 들어, 충전대상 기기의 배터리(305) 전압 정보, 배터리(305) 온도 정보, 충전 모드 정보 등)의 인터랙션, 무선 충전의 충전 파라미터(예를 들어, 충전 전압 및 충전 전류 중 적어도 하나)의 확정 등을 구현할 수도 있다.
무선 충전 장치(200)는 기타의 관련되는 하드웨어, 논리 디바이스, 회로 및 코드 중 적어도 하나를 더 포함하여, 상응한 기능을 구현할 수 있음을 이해하여야 한다. 예를 들어, 무선 충전 장치(200)는 표시 모듈(예를 들어, 발광 다이오드 또는 LED 표시 스크린일 수 있음)을 더 포함할 수 있는 바, 무선 충전 과정에서 충전 상태(예를 들어, 충전 진행중 또는 종료 등)를 실시간으로 표시한다.
도2를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에서, 무선 충전 장치(200)는 전압 변환 회로(203)를 더 포함한다. 당해 전압 변환 회로(203)는 무선 송신 회로(201)에 공급되는 전류의 전압이 미리 설정된 조건을 충족시키지 않는 경우, 무선 송신 회로(201)에 공급되는 전류의 전압을 변환한다. 상술한 바와 같이, 일 실시예에서, 무선 송신 회로(201)에 공급되는 전류는 DC/DC 변환 회로(307)에 의해 공급되거나, 전원 공급 기기에 의해 공급되거나, 또는 상술한 에너지 저장 모듈에 의해 공급되는 등일 수 있다.
물론, 대안으로, 무선 송신 회로(201)에 공급되는 전압이 무선 송신 회로(201)가 입력 전압에 대한 전압 수요에 도달 가능할 경우, 전압 변환 회로(203)를 생략할 수 있는 바, 이로써 무선 충전 장치의 구현을 간략화한다. 무선 송신 회로(201)가 입력 전압에 대한 전압 수요는 실제 수요에 따라 설정 가능한 것으로, 예를 들어, 10V로 설정할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에서, 무선 송신 회로(201)에 공급되는 전류의 전압이 미리 설정된 조건을 충족시키지 않는다는 것은, 당해 전압이 무선 송신 회로(201)가 수요하는 전압보다 낮거나 또는 당해 전압이 무선 송신 회로(201)가 수요하는 전압보다 높다는 것을 가리킨다. 예를 들어, 고전압 - 저전류(예를 들어, 20V/1A)의 충전 모드를 적용하여 무선 충전할 경우, 이러한 충전 모드는 무선 송신 회로(201)의 입력 전압에 대한 요구가 보다 높다(예를 들어 전압 수요가10V 또는 20V임). 무선 송신 회로(201)에 공급되는 전압이 무선 송신 회로(201)의 전압 수요에 도달하지 못할 경우, 전압 변환 회로(203)는 입력 전압을 승압함으로써, 무선 송신 회로(201)의 전압 수요에 도달할 수 있다. 전원 공급 기기의 출력 전압이 무선 송신 회로(201)의 전압 수요를 초과할 경우 전압 변환 회로(203)는 입력 전압을 강압시킴으로써, 무선 송신 회로(201)의 전압 수요에 도달할 수 있다.
도3을 참조하면, 본 개시의 일 실시예에서, 충전대상 기기(300)는 무선 수신 회로(301), 제2 제어 회로(302), 강압 회로(303), 검출 회로(304), 배터리(305) 및 제1 충전 통로(306)를 포함한다.
일 실시예에서, 무선 수신 회로(301)는 수신 코일을 통해 무선 충전 장치(200)의 무선 송신 회로(201)에 의해 송신된 전자기 신호를 교류 전기로 변환하고, 당해 교류 전기에 대해 정류 및 필터링 중 적어도 하나의 조작을 수행함으로써, 당해 교류 전기를 안정된 직류 전기로 변환하여 배터리(305)를 충전한다.
일 실시예에서, 무선 수신 회로(301)는 수신 코일과 AC/DC 변환 회로(307)를 포함한다. AC/DC 변환 회로(307)는 수신 코일에 의해 수신되는 교류 전기를 직류 전기로 변환한다.
본 개시의 일 실시예에서, 배터리(305)는 하나의 셀 또는 복수의 셀을 포함할 수 있다. 배터리(305)가 복수의 셀을 포함할 경우, 당해 복수의 셀은 직렬 연결 관계를 가진다. 따라서 배터리(305)가 감당할 수 있는 충전 전압은 복수의 셀이 감당할 수 있는 충전 전압의 합이 되는 바, 충전 속도가 향상되고 충전 발열이 감소된다.
충전대상 기기가 휴대전화인 경우를 예로 들면, 충전대상 기기의 배터리(305)가 하나의 셀을 포함할 경우, 내부의 하나의 셀의 전압은 일반적으로 3.0V - 4.35V 사이이다. 충전대상 기기의 배터리(305)가 2개의 직렬접속되는 셀인 경우, 직렬접속되는 2개의 셀의 전체 전압은 6.0V - 8.7V이다. 이로써, 하나의 셀에 비해, 복수의 셀의 직렬을 적용할 경우, 무선 수신 회로(301)의 출력 전압이 향상될 수 있다. 하나의 셀에 비하면, 이와 동일한 충전 속도에 도달하게 되고, 복수의 셀이 필요로 하는 충전 전류는 하나의 셀이 필요로 하는 충전 전류의 약 1/N(N은 충전대상 기기 내의 직렬접속되는 셀의 수량임)이다. 바꾸어 말해서, 동일한 충전 속도(충전 전력이 같음)가 보장될 경우, 복수의 셀을 적용하는 방안은 충전 전류의 크기를 줄일 수 있는 바, 따라서 충전 과정에서의 충전대상 기기의 발열량을 감소시킬 수 있다. 다른 측면으로, 하나의 셀 방안에 비하면, 같은 충전 전류가 유지되는 상황에서, 복수의 셀의 직렬을 적용하는 방안은 충전 전압을 향상시킬 수 있는 바, 따라서 충전 속도를 향상시킬 수 있다.
본 개시의 일 실시예에서, 제1 충전 통로(306)는 전선일 수 있다. 제1 충전 통로(306)에 강압 회로(303)를 설치할 수 있다.
강압 회로(303)는 무선 수신 회로(301)에 의해 출력된 직류 전기를 강압시켜 제1 충전 통로(306)의 출력 전압과 출력 전류를 획득한다. 일 실시예에서, 당해 제1 충전 통로(306)에 의해 출력된 직류 전기의 전압값과 전류값은 배터리(305)의 충전 수요에 부합되는 바 배터리(305)에 직접 인가될 수 있다.
검출 회로(304)는 제1 충전 통로(306)의 전압 및 전류 중 적어도 하나를 검출한다. 제1 충전 통로(306)의 전압 및 전류 중 적어도 하나는 무선 수신 회로(301)와 강압 회로(303) 사이의 전압 및 전류 중 적어도 하나, 즉, 무선 수신 회로(301)의 출력 전압 및 전류 중 적어도 하나를 가리킬 수 있다. 또는, 제1 충전 통로(306)의 전압 및 전류 중 적어도 하나는 강압 회로(303)와 배터리(305) 사이의 전압 및 전류 중 적어도 하나, 즉, 강압 회로(303)의 출력 전압 및 출력 전류 중 적어도 하나를 가리킬 수도 있다. 또는, 제1 충전 통로(306)의 전압 및 전류 중 적어도 하나는 배터리(305)로 유입되는 전압 및 전류 중 적어도 하나를 가리킬 수도 있다.
일 실시예에서, 검출 회로(304)는 전압 검출 회로(304)와 전류 검출 회로(304)를 포함할 수 있다. 전압 검출 회로(304)는 제1 충전 통로(306)의 전압을 샘플링하고, 샘플링된 전압값을 제2 제어 회로(302)에 송신할 수 있다. 일부 실시예에서, 전압 검출 회로(304)는 직렬 분압의 방식으로 제1 충전 통로(306)의 전압을 샘플링할 수 있다. 전류 검출 회로(304)는 제1 충전 통로(306)의 전류를 샘플링하고, 샘플링된 전류값을 제2 제어 회로(302)에 송신할 수 있다. 일부 실시예에서, 전류 검출 회로(304)는 전류 검출 저항과 전류 검출기를 통해 제1 충전 통로(306)의 전류를 샘플링하고 검출할 수 있다.
일 실시예에서, 제2 제어 회로(302)는 무선 충전 장치의 제1 제어 회로(202)와 통신하고, 검출 회로(304)에 의해 검출된 전압 및 전류 중 적어도 하나를 제1 제어 회로(202)에 피드백한다. 이로써, 제1 제어 회로(202)는 당해 피드백된 전압 및 전류 중 적어도 하나에 따라 무선 송신 회로(201)의 발송 전력을 조정함으로써 제1 충전 통로(306)에 의해 출력된 직류 전기의 전압 및 전류 중 적어도 하나가 배터리(305)가 필요로 하는 충전 전압값 및 전류값 중 적어도 하나에 매칭되게끔 할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에서, '배터리(305)가 필요로 하는 충전 전압값 및 전류값 중 적어도 하나에 매칭'은 제1 충전 통로(306)에 의해 출력된 직류 전기의 전압값 및 전류값 중 적어도 하나가 배터리(305)가 필요로 하는 충전 전압값 및 전류값 중 적어도 하나와 같거나 또는 미리 설정된 범위(예를 들어, 전압값이 100밀리볼트~200밀리볼트상하 변동되는 것)로 변동되는 것임을 이해하여야 한다.
본 개시의 실시예에서, 강압 회로(303)의 구현 형식을 여러 가지일 수 있다. 한 예시로, 강압 회로(303)는 Buck 회로일 수 있다. 다른 예시로, 강압 회로(303)는 차지 펌프(charge pump)일 수 있다. 차지 펌프는 복수의 스위칭 디바이스로 구성되고, 전류가 스위칭 디바이스를 흘러지날 때 발생되는 열량은 매우 작은바, 전류가 직접 전선을 지날 때와 거의 같으므로, 차지 펌프를 강압 회로(303)로 적용할 경우, 강압 효과가 있을 뿐만 아니라 발열도 보다 적다.
본 개시의 일 실시예에서, 차지 펌프의 출력 전압과 입력 전압의 비율은 1/2, 1/3, 2/3 또는 1/4등 일 수 있고, 이러한 작동 모드에 있어서, 구체적인 비율은 회로의 실제의 작동 파라미터에 관계된다.
일 실시예에서, 무선 충전 장치(200)의 전압 변환 회로(203)의 승압 배수 및 충전대상 기기(300)의 강압 회로(303)의 강압 배수에 대한 설정은 전원 공급 기기에 의해 공급 가능한 출력 전압, 배터리(305)가 필요로 하는 충전 전압 등 파라미터에 관계되는 바, 양자는 같을 수도 있고 다를 수도 있는 것으로, 본 개시의 실시예는 이에 대하여 구체적으로 한정하지 않는다.
한 예시로, 전압 변환 회로(203)의 승압 배수와 강압 회로(303)의 강압 배수를 같게 설정할 수 있다. 예를 들어, 전압 변환 회로(203)는 배전압 회로일 수 있는 바, 전원 공급 기기의 출력 전압을 2배로 높이고; 강압 회로(303)는 절반 전압 회로일 수 있는 바, 무선 수신 회로(301)의 출력 전압을 절반 낮춘다.
일 실시예에서, 전압 변환 회로(203)의 승압 배수와 강압 회로(303)의 강압 배수를 1:1로 설정하는 바, 이러한 설정 방식은 강압 회로(303)의 출력 전압과 출력 전류가 각각 전원 공급 기기의 출력 전압과 출력 전류와 일치하도록 할 수 있고, 제어 회로의 구현을 간략화하는 데 유리하다. 충전 전류에 대한 배터리(305)의 수요가 5A인 경우를 예로 들면, 제2 제어 회로(302)가 검출 회로(304)를 통해 강압 회로(303)의 출력 전류가 4.5A임을 인지할 경우, 전원 공급 기기의 출력 전력을 조정하여 강압 회로(303)의 출력 전류를 5A에 도달하도록 하는 것이 필요하다. 전압 변환 회로(203)의 승압 배수와 강압 회로(303)의 강압 배수의 비가 1:1이 아닌 경우, 전원 공급 기기의 출력 전력을 조정할 때, 제1 제어 회로(202) 또는 제2 제어 회로(302)는 강압 회로(303)의 현재 출력 전류와 기대값의 차이에 따라 전원 공급 기기의 출력 전력의 조정값을 다시 계산하는 것이 필요하다. 본 개시의 일 실시예는 전압 변환 회로(203)의 승압 배수와 강압 회로(303)의 강압 배수의 비를 1:1로 설정하는 바, 이때 제2 제어 회로(302)가 제1 제어 회로(202)에 출력 전류를 5A로 높이도록 통지하기만 하면 되는 바, 이에 따라 무선 충전 통로의 피드백 조정 방식이 간략화된다.
본 개시의 일 실시예에서, 충전대상 기기는 무선 수신 회로와 강압 회로(303) 사이에 연결되는 정전압 정전류 회로를 더 포함하는 바, 무선 수신 회로의 출력에 대해 정전압 제어 및 정전류 제어중 적어도 하나를 수행한 후 강압 회로(303)에 출력한다. 강압 회로(303)는 정전압 정전류 회로의 출력 전압을 수신하고 당해 출력 전압을 강압 처리한 후, 배터리를 충전한다.
일부 실시예에서, 충전대상 기기는 정전압 정전류 제어 회로를 더 포함하는 바, 검출 회로에 의해 검출된 전압 및 전류 중 적어도 하나에 따라 정전압 정전류 회로의 정전압 및 정전류 과정 중 적어도 하나를 제어한다. 선택적으로, 당해 정전압 정전류 제어 회로는 제2 제어 회로(302)에 일체로 집적될 수 있는 바, 즉 제2 제어 회로(302)가 정전압 정전류 제어 회로의 기능을 구비할 수 있다. 정전압 정전류 제어 회로는 독립적인 제어 칩에 의해 구현될 수도 있음을 이해하여야 한다.
일부 실시예에서, 정전압 정전류 회로가 강압 회로(303)와 배터리 사이에 연결되는 것은, 강압 회로(303)의 출력에 대해 정전압 제어 및 정전류 제어중 적어도 하나를 수행한 후, 배터리를 충전하는 것이다. 따라서, 이러할 경우, 정전압 정전류 회로의 출력은 직접 배터리로 유입되어 배터리가 필요로 하는 충전 전압과 충전 전류를 충족시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 정전압 정전류 회로는 Buck회로 또는 저드롭아웃 선형 레귤레이터를 포함한다.
본 개시의 실시예에서, 강압 회로(303)의 강압 기능과 정전압 정전류 회로의 정전압 제어 기능 및/또는 정전류 제어 기능은 일정한 정도에서 상호 분리된 것으로, 따라서 회로의 구성이 더욱 유연해지고 정전압 정전류 회로의 발열량을 줄인다. 다른 측면으로, 강압 회로(303)는 정전압 정전류 회로와 상호 협동하므로, 차지 펌프를 강압 회로(303)로 선택할 수 있는 바, 차지 펌프는 발열량이 적으로므 무선 충전 과정에서의 충전대상 기기의 발열을 줄일 수 있다.
선택적으로, 강압 회로(303)의 강압 변환 효율은 정전압 정전류 회로의 강압 변환 효율보다 높을 수 있다. 강압 변환 효율은 강압 과정에서의 에너지 손실을 나타낼 수 있다. 강압 회로(303)의 강압 변환 효율이 정전압 정전류 회로의 강압 변환 효율보다 높다는 것은, 같은 강압 상황에서, 강압 회로(303)의 에너지 손실(또는 전력 손실)이 정전압 정전류 회로의 에너지 손실(또는 전력 손실)보다 적다는 것을 나타낼 수 있다. 정전압 정전류 회로가 강압에 있어서 BUCK회로를 적용할 경우, 강압 회로(303)의 강압 변환 효율이 정전압 정전류 회로의 강압 변환 효율보다 높다는 것은, 강압 회로(303)의 강압 변환 효율이 정전압 정전류 회로 내의 BUCK회로의 강압 변환 효율보다 높다는 것을 나타낸다.
위에서 지적한 바로는, 고전압에 따른 무선 충전 신호 전송 방식은 무선 수신 회로의 출력 전압에 대해 보다 큰 범위의 강압이 필요한 바, 충전 관리 회로를 직접 적용하여 무선 수신 회로의 출력 전압을 강압시키는 경우, 정전압 정전류 회로에 있어서 강압 변환 효율이 보다 낮은 것에 제한받아, 강압 과정에 보다 큰 에너지 손실이 있게 되고 정전압 정전류 회로의 발열이 더욱 심각해진다. 본 개시의 실시예는 완전히 정전압 정전류 회로에만 의하여 무선 수신 회로의 출력 전압을 강압시키는 것이 아니라, 보다 높은 강압 변환 효율을 가지는 강압 회로(303)를 적용하여 일부 또는 전부의 강압 기능을 분담함으로써, 정전압 정전류 회로가 보다 작은 전압 범위 내에서 정전압 제어 및정전류 제어중 적어도 하나를 수행하도록 하여 충전대상 기기의 발열량을 낮춘다.
본 개시의 실시예는 강압 회로(303)의 형식에 대해 구체적으로 한정하지 않는 바, 강압 변환 효율이 정전압 정전류 회로의 강압 변환 효율보다 크면 된다. 선택적으로, 일 구현 방식으로, 정전압 정전류 회로로 유도형 강압 회로(303)를 강압에 적용할 수도 있고, 강압 회로(303)로 용량형 강압 회로(303)(예를 들어 차지 펌프)를 강압에 적용할 수도 있으며, 강압 회로(303)로 유도형 강압 회로(303)와 용량형 강압 회로(303)가 결합된 강압 회로(303)를 강압에 적용할 수도 있다.
차지 펌프를 강압 회로(303)로 적용할 경우를 예로 들면, 차지 펌프는 주로 스위칭 디바이스로 구성되는 바, 따라서, 강압 과정에 에너지 소모가 보다 적어 강압 변환 효율을 향상시킬 수 있다. 본 개시의 실시예는 차지 펌프의 강압 계수(출력 전압과 입력 전압의 비)에 대해 구체적으로 한정하지 않으며, 실제 실제 필요에 따라 선택할 수 있는 바, 예를 들어 1/2, 1/3, 2/3, 1/4 등 강압 계수 중의 하나 또는 복수를 적용할 수 있다.
선택적으로, 일부 실시예에서, 정전압 정전류 회로의 입력 전압은 정전압 정전류 회로의 출력 전압보다 클 수 있다. 바꾸어 말해서, 무선 수신 회로(301)의 출력 전압을 배터리(305)가 현대 필요로 하는 충전 전압으로 강압시키는 과정에서, 정전압 정전류 회로는 강압 조작의 일부만 수행하고 강압 조작의 나머지 부분은 강압 변환 효율이 더 높은 강압 회로(303)가 분담할 수 있다. 예를 들어, 정전압 정전류 회로가 전체 강압 조작에서 작은 일부분만 수행하고, 강압 회로(303)가 그 나머지의 대부분의 강압 조작을 수행할 수 있는 바, 즉 강압 회로(303)의 강압 전압 차는 정전압 정전류 회로의 강압 전압 차보다 크다. 강압 회로(303)의 강압 변환 효율이 상대적으로 더 높으므로 강압 조작에 있어서, 상술한 할당 방식은 충전대상 기기의 발열을 더 잘 줄일 수 있다.
도4를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에서, 충전대상 기기(300)는 제2 충전 통로(308)를 더 포함한다. 제2 충전 통로(308)는 전선일 수 있다. 제2 충전 통로(308)에 변환 회로(307)를 설치할 수 있는 바, 무선 수신 회로(301)에 의해 출력된 직류 전기의 전압을 제어함으로써, 제2 충전 통로(308)의 출력 전압과 출력 전류를 획득하여 배터리(305)를 충전한다.
일 실시예에서, 변환 회로(307)는 전압을 안정화시키는 회로 및 정전류와 정전압을 구현하는 회로를 포함한다. 여기서 전압을 안정화시키는 회로는 무선 수신 회로(301)에 연결되어, 정전류와 정전압의 회로와 배터리(305)의 연결을 구현한다. 제2 충전 통로(308)를 적용하여 배터리(305)를 충전할 경우, 무선 송신 회로(201)는 일정한 발송 전력을 적용할 수 있는 바, 무선 수신 회로(301)에 의해 전자기 신호가 수신된 후, 변환 회로(307)에 의해 배터리(305)의 충전 수요를 충족시키는 전압과 전류로 처리하고, 입력 배터리(305)에 의해 배터리(305)에 대한 충전을 구현한다. 일부 실시예에서 일정한 발송 전력은 발송 전력이 전혀 변하지 않는 것이 아니며 일정한 범위 내에서 변동 가능한 것인바, 예를 들어, 발송 전력은 7.5W에서 0.5W 상하 변동할 수 있다.
일부 실시예에서, 변환 회로(307)는 상술한 정전류/정전압 회로일 수 있는 바, 즉, 상술한 정전류/정전압 회로에 의해 변환 회로(307)의 기능을 구현할 수 있다. 제2 충전 통로를 적용할 경우, 무선 송신 회로(201)의 발송 전력은 상술한 제1 충전 통로를 적용할 경우의 발송 전력보다 작다. 예를 들어, 제1 충전 통로를 적용할 경우, 무선 송신 회로(201)는 15V/1A의 발송 전력을 적용하나 제2 충전 통로를 적용할 경우, 무선 송신 회로(201)는 7.5W/1A의 발송 전력을 적용한다. 그러므로 제2 충전 통로를 적용할 경우, 무선 수신 회로(301)에 의해 수신되는 전압은 제1 충전 통로를 적용할 경우의 전압보다 훨씬 작은바, 따라서, 정전류/정전압 회로의 정전류와 정전압으로만이 배터리가 수요하는 전류와 전압을 충족시킬 수 있다.
당해 실시예에서, 제2 제어 회로(302)는, 검출되는 제2 충전 통로(308)의 출력 전압값과 설정되는 목표값(예를 들어, 배터리(305)이 실제로 수요하는 전압값일 수 있음)을 비교하여 오차값을 결정하고, 오차값을 데이터 패키지의 형식으로 제1 제어기에 송신할 수도 있다. 제2 충전 통로(308)의 출력 전압값은 변환 회로(307)와 배터리(305) 사이의 전압값 및/또는 전류값일 수 있다.
일 실시예에서, 제2 충전 통로(308)를 통해 배터리(305)를 충전할 경우, 무선 충전 장치와 충전대상 기기는 Qi표준에 따라 무선 충전할 수 있다. 따라서, 신호 변조 방식으로 상술한 오차값을 포함하는 데이터 신호를 무선 수신 회로(301)의 코일에 커플링시켜 무선 송신 회로(201)의 코일에 송신하고, 다시 제1 제어기에 전송할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에서, 제2 충전 통로(308)를 통해 배터리(305)를 충전할 경우, 무선 전기 에너지 전송 제어 과정은 다음과 같은 단계를 포함할 수 있다.
제2 제어 회로(302)가, 검출되는 제2 충전 통로(308)의 출력 전압값과 설정되는 목표값을 비교하여 오차값을 결정하고, 오차값을 데이터 패키지의 형식으로 제1 제어기에 송신하고; 제1 제어기가, 현재의 송신 코일의 전류값 및 오차 데이터 패키지의 정보에 따라 차이값을 결정하고 차이값에 따라 새로운 작동 주파수를 설정하여 무선 송신 회로(201)의 발송 전력의 크기를 조절한다.
본 개시의 실시예에서는, 제1 충전 통로(306)에 의해 배터리(305)를 충전하는 것에 대응되는 충전 방식을 제1 충전 모드로 지칭하고, 제2 충전 통로(308)에 의해 배터리(305) 를 충전하는 것에 대응되는 방식을 제2 충전 모드로 지칭한다. 무선 충전 장치와 충전대상 기기는 배터리(305)를 충전함에 있어서, 제1 충전 모드를 적용할지 아니면 제2 충전 모드를 적용할지 여부를 통신으로 결정할 수 있다.
본 개시의 실시예에서, 무선 충전 장치측에 있어서, 제1 충전 모드로 충전대상 기기를 충전할 경우, 무선 송신 회로(201)의 최대 발송 전력은 제1 발송 전력값일 수 있다. 제2 충전 모드로 충전대상 기기를 충전할 경우, 무선 송신 회로(201)의 최대 발송 전력은 제2 발송 전력값일 수 있다. 여기서, 제1 발송 전력값은 제2 발송 전력값보다 큰바, 따라서, 제1 충전 모드를 적용하여 충전대상 기기를 충전하는 속도는 제2 충전 모드의 경우보다 크다.
상술한 바와 같이, 일 실시예에서, 무선 충전 과정에서의 코일 발열을 줄이기 위해, 제1 충전 모드를 적용할 경우, 무선 송신 회로(201)는 고전압 - 저전류의 방식을 적용할 수 있다. 즉 제1 충전 모드를 적용할 경우의 무선 송신 회로(201)의 출력 전압은 제2 충전 모드를 적용할 경우의 무선 송신 회로(201)의 출력 전압보다 큰바, 따라서 제1 발송 전력값이 제2 발송 전력값보다 크게 된다.
충전대상 기기 측에 있어서, 제2 제어 회로(302)는 충전 모드에 따라 제1 충전 통로(306)와 제2 충전 통로(308) 사이에서 전환된다. 제1 충전 모드를 적용할 경우, 제2 제어 회로(302)에 의해 제1 충전 통로(306)의 강압 회로(303)를 작동하도록 제어한다. 제2 충전 모드를 적용할 경우, 제2 제어 회로(302)에 의해 제2 충전 통로(308)의 변환 회로(307)를 작동하도록 제어한다.
본 개시의 실시예에서, 무선 충전 장치는 충전대상 기기를 충전함에 있어서 맹목적으로 제1 충전 모드 또는 제2 충전 모드를 적용하는 것이 아니라, 충전대상 기기와 양방향 통신하여 적용할 충전 모드를 협상하는 바, 따라서 충전 과정의 안전성이 향상된다.
도5를 참조하면, 본 개시의 일 실시예의 무선 충전 장치와 충전대상 기기의 개략적인 통신 흐름도이다.
단계S51에서, 무선 충전 장치는 충전대상 기기에 제1 명령어를 송신한다.
당해 제1 명령어는 충전대상 기기가 제1 충전 모드를 지원하는지 여부를 문의하는 데 사용되거나, 또는 충전대상 기기의 아래 정보, 즉, 충전대상 기기의 유형 또는 모델 번호(예를 들어, 충전대상 기기가 공장 출고 시 설정되는 모델 번호), 충전대상 기기의 식별 코드(예를 들어, 충전대상 기기에 미리 설정되는, 충전대상 기기가 제1 충전 모드를 지원하는지 여부를 레이블링하는 문자열), 충전대상 기기가 지원하는 최대 충전 전압 및 충전대상 기기가 지원하는 최대 충전 전류 등 중의 적어도 하나를 요청하는 데 사용된다. 상술한 바와 같이, 충전대상 기기가 지원하는 최대 충전 전압 및 최대 충전 전류는 충전대상 기기 내의 강압 회로(303) 또는 변환 회로(307)의 회로 파라미터에 관련되거나 및/또는 충전대상 기기 내의 배터리(305)의 셀의 수량에 관련된다.
단계S52에서, 무선 충전 장치는 충전대상 기기에 의해 피드백된 답장 메세지에 따라 적용할 충전 모드를 결정한다.
일 실시예에서, 답장 메세지에 무선 충전 장치가 제1 충전 모드를 지원한다고 나타나는 경우, 무선 충전 장치는 적용할 충전 모드를 제1 충전 모드로 결정한다. 반대인 경우로, 답장 메세지에 무선 충전 장치가 제1 충전 모드를 지원하지 않는다고 나타나는 경우, 무선 충전 장치는 적용할 충전 모드를 제2 충전 모드로 결정한다.
일 실시예에서, 충전대상 기기에 의해 피드백된 답장 메세지는 아래 정보, 즉, 충전대상 기기의 유형 또는 모델 번호, 충전대상 기기의 식별 코드, 충전대상 기기가 지원하는 최대 충전 전압 및 충전대상 기기가 지원하는 최대 충전 전류 등 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 무선 충전 장치는 수신되는 답장 메세지에 따라 적용 가능한 충전 모드를 결정한다. 예를 들어, 충전대상 기기의 유형 또는 모델 번호가 제1 충전 모드를 지원하는 유형 또는 모델 번호인 경우, 충전대상 기기를 무선 충전함에 있어서 제1 충전 모드를 적용하도록 결정한다.
일 실시예에서, 무선 충전 장치는 결정된 충전 모드를 충전대상 기기에 피드백할 수 있는 바, 이로써, 충전대상 기기가 제1 충전 통로(306) 또는 제2 충전 통로(308)의 도통을 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 무선 충전 장치와 충전대상 기기 사이의 통신은 블루투스 통신, Wi-Fi 통신, 고 반송주파수에 따른 근거리 무선 통신, 광 통신, 초음파 통신, 초광대역 통신 및 이동 통신 등 무선 통신 방식을 적용할 수 있다.
일 실시예에서, 고 반송주파수에 따른 근거리 무선 통신 모듈은 EHF 안테나가 내장된 IC 칩을 포함한다. 선택적으로, 고 반송주파수는 60GHz이다.
일 실시예에서, 광 통신 모듈은 적외선 통신 모듈을 포함하는 바, 적외선을 이용하여 정보를 전송할 수 있다.
일 실시예에서, 이동 통신 모듈은 5G 통신 프로토콜, 4G 통신 프로토콜 또는 3G 통신 프로토콜 등 이동 통신 프로토콜을 이용하여 정보를 전송한다.
상술한 무선 통신 방식을 적용할 경우는, 상술한 신호 변조 방식으로 무선 수신 회로(301)의 코일에 커플링시키는 통신 방식에 비해, 통신의 신뢰성을 향상시킬 수 있고 신호 커플링 방식의 통신을 적용할 경우의 전압 리플에 의해 변환 회로(307) 또는 강압 회로(303)의 전압 처리 과정이 영향받는 것을 회피할 수 있다.
본 개시의 실시예에서, 무선 충전 장치는 충전대상 기기와 통신하여 무선 충전 장치와 충전대상 기기 사이의 충전 모드를 결정하는 외에도, 전원 공급 기기와 통신하여 전원 공급 기기와 무선 충전 장치 사이의 충전 모드를 결정할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 무선 충전 장치와 충전대상 기기에 제1 충전 모드가 적용될 경우, 무선 충전 장치에 적용되는 발송 전력은 제2 충전 모드를 적용할 경우에 적용되는 발송 전력보다 높은바, 즉 제1 충전 모드를 적용할 경우, 무선 충전 장치의 무선 송신 회로(201)가 수요하는 전압이 더 높다. 따라서, 무선 충전 장치는 전원 공급 기기와 통신하여 전원 공급 기기가 적응되는 전압을 공급하도록 할 수 있다.
일 실시예에서, 전원 공급 기기의 유형은 급속 충전형의 전원 공급 기기와 비급속 충전형의 전원 공급 기기를 포함한다. 급속 충전형의 전원 공급 기기에 의해 공급 가능한 출력 전압은 비급속 충전형의 전원 공급 기기에 의해 공급 가능한 출력 전압보다 크다. 예를 들어, 비급속 충전형의 전원 공급 기기의 출력 전압/출력 전류는 5V/2A이고; 급속 충전형의 전원 공급 기기의 출력 전압/출력 전류는 15V/2A이다.
전원 공급 기기의 유형이 급속 충전형인 경우, 이에 의해 무선 충전 장치에 공급되는 전압은 무선 충전 장치에 제1 충전 모드가 적용되도록 지원할 수 있다. 전원 공급 기기의 유형이 비급속 충전형인 경우, 이에 의해 무선 충전 장치에 공급되는 전압은 무선 충전 장치에 제2 충전 모드가 적용되도록 지원할 수 있다.
일 실시예에서, 무선 충전 장치는 전원 공급 기기와 통신하여 전원 공급 기기의 유형을 결정하고, 상술한 방법에 따라 충전대상 기기와 통신하여 충전대상 기기가 지원하는 충전 모드를 결정한다. 그리고서, 무선 충전 장치는 전원 공급 기기의 유형 및/또는 충전대상 기기가 지원하는 충전 모드에 따라 적용할 충전 모드를 결정할 수 있다.
일부 실시예에서, 전원 공급 기기의 유형이 비급속 충전형이고 충전대상 기기가 제1 충전 모드를 지원할 경우, 무선 충전 장치는 전압 변환 회로(203)를 통해 전원 공급 기기에 의해 공급되는 전압을 변환함으로써, 제1 충전 모드를 적용할 수 있다.
일부 실시예에서, 전원 공급 기기의 유형이 급속 충전형이고 충전대상 기기가 제1 충전 모드를 지원할 경우, 그러나 전원 공급 기기에 의해 공급되는 전압이 무선 송신 회로(201)의 수요(즉 제1 충전 모드를 적용할 경우의 무선 송신 회로(201)의 전압 수요)를 충족시키지 못할 경우, 전압 변환 회로(203)를 통해 전원 공급 기기에 의해 공급되는 전압을 변환함으로써, 제1 충전 모드를 적용할 수도 있다.
일부 실시예에서, 전원 공급 기기의 유형이 급속 충전형이고 충전대상 기기가 제2 충전 모드만을 지원(예를 들어, 충전대상 기기가 제2 충전 통로(308)만 포함)할 경우, 전압 변환 회로(203)는 전원 공급 기기에 의해 공급되는 전압을 변환(예를 들어, 강압)한 후, 제2 충전 모드를 적용할 수 있다.
일부 실시예에서, 전원 공급 기기의 유형이 비급속 충전형이고 충전대상 기기가 제2 충전 모드를 지원할 경우, 무선 충전 장치는 제2 충전 모드를 적용하기로 결정한다.
무선 충전 장치가 제1 충전 모드를 적용하여 충전대상 기기의 배터리(305)를 충전할 경우, 관련 기술에 있어서 저전압 - 고전류를 적용하는 무선 충전 방식의 발열 문제와 충전 효율 저하 문제를 해결하기 위하여, 본 개시의 실시예는 고전압 - 저전류의 무선 충전 방식을 적용하여 발열을 감소시키고, 충전 효율을 향상시킨다.
본 개시의 일 실시예에서, 무선 충전 장치 단에 전압 변환 회로(203)를 설치한다. 충전대상 기기 단에 배터리(305)에 연결되는 제1 충전 통로(306)(예를 들어, 전선임)를 설치한다. 여기서, 제1 충전 통로(306)에 강압 회로(303)를 설치하는 것은, 무선 수신 회로(301)의 출력 전압을 강압시켜 제1 충전 통로(306)의 출력 전압과 출력 전류가 배터리(305)의 충전 수요를 충족시키도록 하려는 것이다.
일 실시예에서, 무선 충전 장치(200)가 20W의 출력 전력을 적용하여 충전대상 기기 내의 셀이 하나인 배터리(305)를 충전한다면, 제2 충전 통로(308)를 적용하여 당해 셀이 하나인 배터리(305)를 충전할 경우, 무선 송신 회로(201)의 입력 전압은 5V여야 하고 입력 전류는 4A여야 하는 바, 4A의 전류를 적용하면 필연적으로 코일의 발열을 초래하고 충전 효율이 낮아진다.
제1 충전 통로(306)를 적용하여 당해 셀이 하나인 배터리(305)를 충전할 경우, 제1 충전 통로(306)에 강압 회로(303)가 설치되므로, 무선 송신 회로(201)의 발송 전력이 변경되지 않으면서(상술한 20W) 무선 송신 회로(201)의 입력 전압이 향상되는 바, 따라서 무선 송신 회로(201)의 입력 전류를 낮출 수 있다.
본 개시의 일 실시예에서, 강압 회로(303)로 절반 전압 회로를 적용할 수 있는 바, 즉 당해 강압 회로(303)의 입력 전압와 출력 전압의 비율이 고정된 2:1으로서, 강압 회로(303)의 발열을 나아가 더 감소시킨다.
강압 회로(303)로 절반 전압 회로가 적용될 경우, 예를 들어, 무선 송신 회로(201)의 입력 전압은 10V일 수 있고 입력 전류는 2A일 수 있는 바, 따라서 무선 수신 회로(301)의 출력 전압은 10V이다(전기 에너지 손실을 고려하면, 실제값은 10V에 근접하는 것임을 이해하여야 한다). 강압 회로(303)에 의한 강압을 거친 후 제1 충전 통로(306)의 출력 전압은 5V이고, 이로써 배터리(305)의 충전을 구현한다. 당해 실시예는 배터리(305)가 수요하는 전압이 5V인 경우에 대해 설명한 것이고, 실제로 배터리(305)를 충전할 경우, 제2 제어 회로(302)가 검출 회로(304)에 의해 실시간으로 검출된 전압 및 전류 중 적어도 하나를 제1 제어 회로(202)에 피드백한다. 제1 제어 회로(202)에 의해 피드백된 전압 및 전류 중 적어도 하나에 따라 무선 송신 회로(201)의 출력 전력에 대한 조정을 구현한다.
본 개시의 실시예에서, 무선 충전 장치(200)가 무선 송신 회로(201)의 출력 전력을 조정하는 방식은 여러 가지일 수 있다. 구체적으로, 조정 방식은 아래 3가지 방식 중 어느 하나 또는 복수의 조합을 포함할 수 있다.
(1)무선 송신 회로(201)에 입력되는 전압이 일정할 경우, 공진 회로의 공진주파수 및/또는 인버터 회로의 스위칭 트랜지스터의 듀티비 등의 파라미터를 조정함으로써 무선 송신 회로(201)의 출력 전력에 대한 조정을 구현한다.
(2)전압 변환 회로(203)의 출력 전압(즉 무선 송신 회로(201)에 입력되는 전압)을 조정함으로써 무선 송신 회로(201)의 출력 전력에 대한 조정을 구현한다.
(3)도1에 도시한 전압 변환 회로(203)를 제거할 경우, 전원 공급 기기의 출력 전압(즉 무선 충전 장치에 입력되는 전압)을 조정함으로써, 무선 송신 회로(201)의 출력 전력에 대한 조정을 구현한다.
본 개시의 실시예는 제1 제어 회로(202)와 전원 공급 기기 사이의 통신 방식에 대해 구체적으로 한정하지 않는다. 한 예시로, 제1 제어 회로(202)는 충전 인터페이스 외의 기타의 통신 인터페이스를 통해 전원 공급 기기에 연결될 수 있고 당해 통신 인터페이스를 통해 전원 공급 기기와 통신할 수 있다. 다른 예시로, 제1 제어 회로(202)는 무선의 방식으로 전원 공급 기기와 통신할 수 있다. 예를 들어, 제1 제어 회로(202)는 전원 공급 기기와 근접 필드 통신(near field communication, NFC)을 할 수 있다. 또 하나의 예시로, 제1 제어 회로(202)는 충전 인터페이스를 통해 전원 공급 기기와 통신할 수 있는 것으로, 추가적인 통신 인터페이스 또는 기타의 무선 통신 모듈을 설치할 필요가 없는 바, 따라서 무선 충전 장치의 구현을 간략화할 수 있다. 예를 들어, 충전 인터페이스는 USB 인터페이스이고 제1 제어 회로(202)는 당해 USB 인터페이스 내의 데이터선(예를 들어 D+ 및/또는 D-선)에 의해 전원 공급 기기와 통신할 수 있다. 또 예를 들어, 충전 인터페이스는 전력 전송(power delivery, PD) 통신 프로토콜을 지원하는 USB 인터페이스(예를 들어 USB TYPE-C 인터페이스)일 수 있고, 제1 제어 회로(202)와 전원 공급 기기는 PD 통신 프로토콜에 의해 통신할 수 있다.
본 개시의 실시예는 전원 공급 기기의 출력 전력을 조절하는 방식에 대해 구체적으로 한정하지 않는다. 예를 들어, 전원 공급 기기 내부에 전압 피드백 루프 및 전류 피드백 루프를 설치할 수 있는 바, 이로써 실제 필요에 따라 출력 전압 및 출력 전류 중 적어도 하나를 조절할 수 있다.
일 실시예에서, 무선 충전 장치(200)는 여러 가지 형식으로 설정될 수 있는 바, 예를 들어, 원형, 직사각형 등이 있고, 충전대상 기기가 무선 충전 장치(200)의 충전 표면(송신 코일이 설치되는 표면)에 놓일 때, 무선 충전 장치(200)는 도6에 도시한 무선 충전 단계에 따라 무선 충전을 시작한다.
도6을 참조하면, 본 개시의 일 실시예의 무선 충전의 개략적인 흐름도이다.
단계S61에서, 무선 충전 장치는 물체가 있는지 여부를 검출한다.
예를 들어, 무선 충전 장치는 미리 설정된 시간마다 하나의 에너지를 송신함으로써 표면에 물체가 놓여있는지 여부를 검출한다.
단계S62에서, 검출된 물체가 합법적인 충전대상 기기인지 여부를 결정한다.
단계S63에서, 충전대상 기기의 신분 정보 및 구성 정보를 획득한다.
예를 들어, 신분 정보는 상술한 충전대상 기기의 식별 코드일 수 있고, 구성 정보는 상술한 충전대상 기기의 유형 또는 모델 번호일 수 있다.
단계S64에서, 충전대상 기기의 신분 정보 및 구성 정보에 따라 충전 모드를 결정한다.
예를 들어, 충전 모드에 대한 결정은 상술한 방식에 따를 수 있는 바, 전원 공급 기기의 유형 및/또는 충전대상 기기가 지원하는 충전 모드에 따라 결정할 수 있다.
본 개시의 실시예에서, 제2 충전 모드를 적용하기로 결정될 경우, 단계S65-S67의 무선 충전 과정을 수행하고; 제1 충전 모드를 적용하기로 결정될 경우, 단계S68-S69의 무선 충전 과정을 수행한다.
단계S65에서, 무선 충전 과정에서, 충전대상 기기에 의해 피드백된 제어 정보를 획득한다.
일 실시예에서, 상술한 방식에 따라, 충전대상 기기의 제2 제어 회로(302)에 의해 제어 정보를 포함하는 데이터 패키지 신호를 무선 수신 회로(301)의 코일에 커플링시켜 무선 송신 회로(201)의 코일에 송신하고 다시 무선 충전 장치의 제1 제어기에 전송할 수 있다. 제어 정보는 상술한 오차값을 포함할 수 있다.
단계S66에서, 제어 정보가 전송 종료 정보인 경우, 무선 충전을 정지시킨다.
단계S67에서, 제어 정보가 오차 정보인 경우, 오차 정보에 따라 무선 송신 회로(201)의 발송 전력을 조정한다.
예를 들어, 상술한 방식(1) 또는 (3)으로 발송 전력을 조정할 수 있다.
단계S68에서, 무선 충전 과정에서, 충전대상 기기와 무선 통신하여 충전대상 기기에 의해 피드백된 전압 및 전류 중 적어도 하나(예를 들어, 배터리로 유입되는 전압 및 전류 중 적어도 하나)를 획득한다.
단계S69에서, 피드백된 전압 및 전류 중 적어도 하나에 따라 전압 변환 회로(203)의 출력 전압 및 출력 전류 중 적어도 하나를 조정함으로써 전자기 신호의 발송 전력을 조정한다.
예를 들어, 상술한 (1) 내지 (3) 중 어느 하나의 또는 복수의 방식으로 발송 전력을 조정할 수 있다.
제1 충전 모드를 적용하든지 아니면 제2 충전 모드를 적용하든지를 막론하고, 충전 종료 조건을 충족시키기만 하면 무선 충전을 정지시킨다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 충전대상 기기가 충전 표면을 이탈한 것이 검출될 경우, 충전 종료 조건을 충족시킨다. 또는 충전 과정에 비정상 상황이 발생(예를 들어, 충전 과정에 과전압, 과전류 또는 과열 등이 발생)된 것이 검출될 경우, 충전 종료 조건을 충족시킨다.
본 개시의 일 실시예에서, 제1 충전 모드를 적용할 경우, 충전대상 기기의 무선 수신 회로(301)의 출력 전압은 전압 변환 회로(203)의 출력 전압에 의해 결정된다. 본 개시의 일 실시예는 강압 회로(303)의 입력 전압과 출력 전압의 전압 차를 줄여서 강압 회로(303)의 작동 효율을 향상시키고, 온도가 올라가는 것을 감소시킨다. 일 실시예에서는, 강압 회로(303)의 입력 전압이 무선 수신 회로(301)의 입력 전압에 의해 결정되므로, 무선 수신 회로(301)의 입력 전압을 낮춤으로써 강압 회로(303)의 전압 차를 줄일 수 있다.
본 개시의 실시예의 무선 충전 장치 및/또는 충전대상 기기는 제1 충전 모드만으로 무선 충전하거나 또는 제1 충전 모드와 제2 충전 모드에 따른 무선 충전을 동시에 지원하기도 한다. 본 개시의 실시예는 이에 대해 한정하지 않는다.
일 실시예에서, 배터리(305)의 충전 전류을 일정하게 보장하기 위해, 무선 수신 회로(301)의 입력 전압을 낮추는 경우 무선 수신 회로(301)의 입력 전류를 향상시키는 것이 필요하다. 입력 전류가 향상되면, 수신 코일의 전류가 증대되어 코일의 승온이 증대된다. 따라서, 본 개시의 일 실시예의 무선 충전 장치의 제1 제어 회로(202)는 충전대상 기기에 의해 피드백된 강압 회로(303)의 출력 전류 및 미리 설정된 전류 역치에 따라 전압 변환 회로(203)의 출력 전압을 조정하기도 한다.
일 실시예에서, 전류 역치는 제1 전류 역치와 제2 전류 역치이고, 제1 전류 역치는 제2 전류 역치보다 크다. 제1 제어 회로(202)는 강압 회로(303)의 출력 전류가 제1 전류 역치보다 클 경우, 전압 변환 회로(203)의 출력 전압을 제어하여 향상시키고; 강압 회로(303)의 출력 전류가 제2 전류 역치보다 작은 경우, 전압 변환 회로(203)를 제어하여 출력 전압을 낮춘다.
발송 전력이 일정한 상황에서, 강압 회로(303)의 출력 전류가 제1 전류 역치보다 클 경우, 강압 회로(303)의 전압 차가 미리 설정된 조건을 충족시키더라도, 수신 코일의 전류가 지나치게 크면 코일이 발열하게 된다는 것을 이해하여야 한다. 그러므로, 전압 변환 회로(203)의 출력 전압을 제어하여 높이고 전류를 낮추는 것은 코일의 발열을 감소시키는 데 유리하다. 강압 회로(303)의 출력 전류가 제2 전류 역치보다 작은 경우, 강압 회로(303)의 전압 차가 증대되면서 강압 회로(303)가 발열하게 된다. 이로써, 전압 변환 회로(203)의 출력 전압을 제어하여 낮춤으로써 강압 회로(303)의 전압 차를 줄이는 것은 강압 회로(303)의 발열을 감소시킬 수 있다.
일 실시예에서, 디버깅 단계의 데이터 또는 복수 회의 테스팅 데이터 등으로 승온 모델 데이터베이스를 구축하고, 충전 코일이 허용하는 최대 전류 역치(즉, 상술한 제1 전류 역치)를 결정하고, 상술한 제2 전류 역치를 결정할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에서, 무선 충전 장치의 제1 제어 회로(202)는 충전대상 기기에 의해 피드백된 강압 회로(303)의 출력 전압 및 미리 설정된 전압 차와 충전 효율의 대응 관계에 따라 전압 변환 회로(203)의 출력 전압을 조정할 수 있다.
일 실시예에서, 강압 회로(303)의 작동 특성에 따라 디버깅 및 테스팅에 의해 강압 회로(303)의 효율이 최적일 때의 전압 차를 획득하고 전압 차와 충전 효율의 대응 관계를 결정할 수 있다. 충전 효율은 온도가 올라가는 것에 의해 반영될 수 있는 것으로, 예를 들어, 충전 효율은 온도가 올라가는 것과 반비례되는 바, 충전 효율이 높을 수록 온도가적게 올라간다.
일 실시예에서, 전압 차는 배터리(305)의 입력 전압과 전압 변환 회로(203)의 출력 전압 사이의 전압 차일 수 있다. 일부 실시예에서, 강압 회로(303)의 전압 차는 배터리의 전압과 아래 전압, 즉, 무선 송신 회로의 출력 전압, 무선 수신 회로의 출력 전압, 강압 회로(303)의 입력 전압 및 전압 변환 회로의 출력 전압 중 어느 하나에 따라 획득될 수도 있음을 이해하여야 한다.
이로써, 강압 회로(303)의 전압 차 및 상술한 대응 관계에 따라 전압 변환 회로(203)의 출력 전압을 조정하여 최적의 충전 효율에 도달할 수 있다. 또는, 피드백된 강압 전압의 출력 전압에 따라 배터리(305)의 입력 전압을 결정하고; 결정되는 배터리(305)의 입력 전압과 전압 변환 회로(203)의 출력 전압 사이의 전압 차 및 상술한 대응 관계에 따라 전압 변환 회로(203)의 출력 전압을 조정하여 以최적의 충전 효율에 도달할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에서, 상술한 전압 변환 회로(203)에 대한 두 가지 전압 조정 방식을 결합할 수 있는 바, 즉, 충전대상 기기에 의해 피드백된 강압 회로(303)의 출력 전압 및 미리 설정된 전압 차와 충전 효율의 대응 관계에 따라 상기 전압 변환 회로(203)의 출력 전압을 제1 전압으로 조정하고; 상기 전압 변환 회로(203)의 출력 전압을 제1 전압으로 조정한 후, 충전대상 기기에 의해 피드백된 강압 회로(303)의 출력 전류 및 미리 설정된 전류 역치에 따라 전압 변환 회로(203)의 출력 전압을 제2 전압으로 조정한다. 이로써, 전압 변환 회로(203)의 출력 전압에 대해 대략 조절과 미세 조절을 수행하여 조절의 정확성을 확보할 수 있다.
도7을 참조하면, 본 개시의 일 실시예의 무선 충전 방법의 개략적인 흐름도이다. 당해 무선 충전 방법은 충전대상 기기에 적용된다.
단계S71에서, 무선 수신 회로(301)를 이용하여 무선 충전 장치에 의해 송신된 전자기 신호를 수신하고, 전자기 신호를 무선 수신 회로(301)의 출력 전압과 출력 전류로 변환한다.
단계S72에서, 강압 회로(303)를 이용하여, 무선 수신 회로(301)의 출력 전압을 수신하고, 무선 수신 회로(301)의 출력 전압을 강압 처리하여, 충전대상 기기의 배터리(305)를 충전한다.
단계S73에서, 배터리(305)로 유입되는 전압 및 전류 중 적어도 하나를 검출한다.
단계S74에서, 검출된 전압 및 전류 중 적어도 하나에 따라, 무선 충전 장치와 통신하여, 무선 충전 장치가 전자기 신호의 발송 전력을 조정하도록 한다.
일 실시예에서, 검출되는, 배터리(305)로 유입되는 전압 및 전류 중 적어도 하나에 따라 무선 충전 장치와 통신하는 단계는,
검출된 전압 및 전류 중 적어도 하나에 따라 무선 충전 장치에 조정 정보를 송신하는 단계 - 조정 정보는 전원 공급 기기로부터 수신되는 전기 에너지의 전압 및 전류 중 적어도 하나를 조정함으로써, 전자기 신호의 발송 전력을 조정하도록 무선 충전 장치에 지시하는 데 사용됨 - ; 를 포함한다.
일 실시예에서, 방법은,
변환 회로(307)를 이용하여 무선 수신 회로(301)의 출력 전압과 출력 전류를 수신하고, 무선 수신 회로(301)의 출력 전압 및 출력 전류 중 적어도 하나에 대해 정전압 제어 및 정전류 제어 중 적어도 하나를 수행하여, 배터리(305)를 충전하는 단계; 및
무선 충전 장치와 통신하여, 강압 회로(303)가 작동하도록 제어하거나 또는 변환 회로(307)가 작동하도록 제어하는 것을 결정하는 단계; 를 더 포함한다.
도8을 참조하면, 본 개시의 다른 실시예의 무선 충전 방법의 개략적인 흐름도이다. 당해 무선 충전 방법은 무선 충전 장치에 응용된다.
단계S81에서, 전압 변환 회로(203)를 이용하여 입력 전압을 수신하고, 입력 전압을 변환함으로써, 전압 변환 회로(203)의 출력 전압과 출력 전류를 획득한다.
단계S82에서, 무선 송신 회로(201)를 이용하여 전압 변환 회로(203)의 출력 전압과 출력 전류에 따라 전자기 신호를 송신함으로써, 충전대상 기기를 무선 충전한다.
단계S83에서, 무선 충전 과정에서, 충전대상 기기와 무선 통신하여 충전대상 기기에 의해 피드백된 전압 및 전류 중 적어도 하나를 획득하고; 피드백된 전압 및 전류 중 적어도 하나에 따라 전압 변환 회로(203)의 출력 전압 및 출력 전류 중 적어도 하나를 조정함으로써 전자기 신호의 발송 전력을 조정한다.
상술한 방법의 각 단계의 구체적인 구현 디테일은 상술한 실시예에서 이미 설명하였는 바, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 개시의 실시예에서, 강압 회로(303)에 의해 출력되는 전류는 정전류 직류 전류, 맥동 직류 전류 또는 교류 전류이다.
본 개시의 실시예에서, 제1 충전 통로(306) 또는 제2 충전 통로(308)를 적용하여 배터리(305)를 충전하는 과정은 모두 세류 충전 단계, 정전류 충전 단계 및 정전압 충전 단계를 포함할 수 있다. 설명하고자 하는 바는, 본 개시의 실시예에서 언급되는 정전류 충전 단계는, 반드시 충전 전류가 전혀 변하지 않도록 일정하게 유지되는 것이 아닌바, 예를 들어 충전 전류의 피크값 또는 평균값이 어느 한 시간대 이내에 변하지 않는 것을 총괄하여 가리킬 수 있다. 실제로는, 정전류 충전 단계의 충전에 있어서 다단계 정전류 방식을 적용할 수 있다.
다단계 정전류 충전(multi-stage constant current charging)는 N개의 정전류 단계(N은 2보다 작지 않은 정수임)를 구비할 수 있는 바, 다단계 정전류 충전은 소정의 충전 전류로 제1 단계 충전을 시작하고, 상기 다단계 정전류 충전의 N개의 정전류 단계는 제1 단계로부터 제N 번째 단계까지 순차적으로 수행되며, 정전류 단계에 있어서 그 전의 정전류 단계에서 그 다음의 정전류 단계로 넘어가면, 충전 전류값이 작아질 수 있고; 배터리(305)의 전압이 충전 종료 전압 역치에 도달할 경우, 정전류 단계에 있어서 그 전의 정전류 단계에서 그 다음의 정전류 단계로 넘어가게 된다. 인접하는 2개의 정전류 단계 사이에서의 전류 변환 과정은 점진적인 변화일 수도 있고 단계적인 도약식의 변화일 수도 있다.
본 개시의 실시예는 무선 충전 장치와 충전대상 기기의 통신 방식 및 통신 순서에 대해 구체적으로 한정하지 않는다.
선택적으로, 일부 실시예에서, 무선 충전 장치와 충전대상 기기(또는 제2 제어 회로(302)와 제1 제어 회로(202)) 사이의 무선 통신은 일방향의 무선 통신일 수 있다.
예를 들어 설명하면, 배터리(305)의 무선 충전 과정에서, 충전대상 기기를 통신의 개시측으로, 무선 충전 장치를 통신의 수신측으로 규정할 수 있다. 예를 들면, 배터리(305)의 정전류 충전 단계에서, 충전대상 기기는 검출 회로(304)를 통해 실시간으로 배터리(305)의 충전 전류(즉, 무선 수신 회로(301)의 출력 전류)를 검출할 수 있는 바, 배터리(305)의 충전 전류가 배터리(305)가 현재 필요로 하는 충전 전류에 매칭되지 않는 경우, 충전대상 기기는 무선 충전 장치에 조정 정보를 송신하여 무선 송신 회로(201)의 발송 전력을 조정하도록 무선 충전 장치에 지시한다.
선택적으로, 일부 실시예에서, 무선 충전 장치와 충전대상 기기(또는 제2 제어 회로(302)와 제1 제어 회로(202)) 사이의 무선 통신은 양방향의 무선 통신일 수 있다. 양방향의 무선 통신은 일반적으로 수신측이 개시측에 의해 개시되는 통신 요청을 수신한 후, 개시측에 응답 정보를 송신할 것을 요구하며, 양방향 통신 메커니즘은 통신 과정을 더욱 안전하게 한다.
본 개시의 실시예의 상술한 설명은 무선 충전 장치(무선 충전 장치 내의 제1 제어 회로(202))와 충전대상 기기(충전대상 기기 내의 제1 제어 회로(202))의 주(主) - 종(從)성을 한정하지 않는다. 바꾸어 말해서, 무선 충전 장치 및 충전대상 기기 중의 임의의 일 측은 주 기기 측으로서 양방향 통신 대화를 개시할 수 있고 상응하게, 다른 일 측은 종속 기기 측으로서 주 기기 측에 의해 개시되는 통신에 대해 제1 응답 또는 제1 답장을 행할 수 있다. 실행 가능한 방식으로, 통신 과정에서, 무선 충전 장치와 충전대상 기기 사이의 링크 상황을 비교함으로써 주 기기, 종속 기기의 신분을 결정할 수 있다. 예를 들어, 가령 무선 충전 장치가 충전대상 기기에 정보를 송신하는 무선 링크가 업링크인 경우, 충전대상 기기가 무선 충전 장치에 정보를 송신하는 무선 링크는 다운링크이고, 업링크의 링크 품질이 보다 양호할 경우, 무선 충전 장치를 통신의 주 기기로 설정할 수 있고; 다운링크의 링크 품질이 보다 양호할 경우, 충전대상 기기를 통신의 종속 기기로 설정할 수 있다.
본 개시의 실시예는 무선 충전 장치와 충전대상 기기 사이의 양방향 통신의 구체적인 구현 방식에 대해 한정하지 않는 바, 말인즉, 무선 충전 장치와 충전대상 기기 내의 어느 한 측이 주 기기 측으로 통신 대화를 개시하고, 상응하게 다른 한 측이 종속 기기 측으로서 주 기기 측에 의해 개시되는 통신 대화에 대해 제1 응답 또는 제1 답장을 행하며, 주 기기 측은 상기 종속 기기 측의 제1 응답 또는 제1 답장에 대해 제2 응답을 행할 수 있는 바, 즉, 이를 주 기기와 종속 기기가 1회의 통신 협상 과정을 완료하였다고 간주할 수 있다.
주 기기 측으로서, 통신 대화에 대한 상기 종속 기기 측의 제1 응답 또는 제1 답장에 따라 제2 응답을 행할 수 있는 방식은 다음과 같을 수도 있다. 주 기기 측은 통신 대화에 대한 상기 종속 기기 측의 제1 응답 또는 제1 답장을 수신하고 수신되는 상기 종속 기기의 제1 응답 또는 제1 답장에 따라 상응한 제2 응답을 행할 수 있다.
주 기기 측으로서, 통신 대화에 대한 상기 종속 기기 측의 제1 응답 또는 제1 답장에 따라 더 나아간 제2 응답을 행할 수 있는 방식은 다음과 같을 수도 있다. 미리 설정된 시간 내에, 상기 통신 대화에 대한 종속 기기 측의 제1 응답 또는 제1 답장이 주 기기 측에 수신되지 않은 경우에도 주 기기 측은 상기 종속 기기의 제1 응답 또는 제1 답장에 대해 상응한 제2 응답을 행한다.
선택적으로, 일부 실시예에서, 충전대상 기기가 주 기기로서 통신 대화를 개시할 경우, 무선 충전 장치가 종속 기기로서 주 기기에 의해 개시되는 통신 대화에 대해 제1 응답 또는 제1 답장을 행한 후, 충전대상 기기가 무선 충전 장치의 제1 응답 또는 제1 답장에 대해 상응한 제2 응답을 행할 필요 없이, 무선 충전 장치와 충전대상 기기가 1회의 통신 협상 과정을 완료한 것으로 간주할 수 있다.
본 개시의 실시예는 무선 충전 장치 내의 제1 제어 회로(202)와 충전대상 기기 내의 제2 제어 회로(302) 사이의 무선 통신 방식을 구체적으로 한정하지 않는다. 예를 들어 설명하면, 제1 제어 회로(202)와 제2 제어 회로(302)는 블루투스(bluetooth), 무선 충실(wireless fidelity, Wi-Fi) 또는 후방 산란(back scatter) 변조 방식(또는 전력 부하 변조 방식)을 통해 무선 통신할 수 있다.
위에서 지적한 바로는, 무선 충전 과정에서, 제2 제어 회로(302)는 검출 회로(304)에 의해 검출되는 제1 충전 통로(306)의 전압 및 전류 중 적어도 하나에 따라 제1 제어 회로(202)와 무선 통신함으로써 제1 제어 회로(202)가 무선 송신 회로(201)의 발송 전력을 조정하도록 할 수 있다. 그러나, 본 개시의 실시예는 제2 제어 회로(302)와 제1 제어 회로(202) 사이의 통신 내용을 구체적으로 한정하지 않는다.
한 예시로, 제2 제어 회로(302)는 제1 제어 회로(202)에 검출 회로(304)에 의해 검출되는 제1 충전 통로(306)의 출력 전압 및 출력 전류 중 적어도 하나를 송신할 수 있다. 나아가, 제2 제어 회로(302)는 제1 제어 회로(202)에 배터리(305)의 상태 정보를 송신할 수도 있는 바, 여기서 배터리(305)의 상태 정보는 충전대상 기기 내의 배터리(305)의 현재 전기량 및/또는 현재 전압을 포함한다. 제1 제어 회로(202)는 우선 배터리(305)의 상태 정보에 따라 배터리(305)가 현재의 충전 단계를 결정할 수 있고, 나아가 배터리(305)가 현재 필요로 하는 충전 전압 및 충전 전류 중 적어도 하나에 매칭되는 목표 충전 전압 및/또는 목표 충전 전류를 결정할 수 있으며; 다음, 제1 제어 회로(202)는 제2 제어 회로(302)로부터 송신되는 제1 충전 통로(306)의 출력 전압 및 출력 전류 중 적어도 하나를 상술한 목표 충전 전압 및/또는 목표 충전 전류와 비교하여 제1 충전 통로(306)의 출력 전압 및 출력 전류 중 적어도 하나가 배터리(305)가 현재 필요로 하는 충전 전압 및 충전 전류 중 적어도 하나에 매칭되는지 여부를 결정할 수 있고, 제1 충전 통로(306)의 출력 전압 및 출력 전류 중 적어도 하나가 배터리(305)가 현재 필요로 하는 충전 전압 및 충전 전류 중 적어도 하나에 매칭되지 않는 경우, 제1 충전 통로(306)의 출력 전압 및 출력 전류 중 적어도 하나가 배터리(305)가 현재 필요로 하는 충전 전압 및 충전 전류 중 적어도 하나에 매칭될 때까지 무선 송신 회로(201)의 발송 전력을 조정할 수 있다.
다른 예시로, 제2 제어 회로(302)는 제1 제어 회로(202)에 조정 정보를 송신하여, 무선 송신 회로(201)의 발송 전력을 조정하도록 제1 제어 회로(202)에 지시할 수 있다. 예를 들어, 제2 제어 회로(302)는 무선 송신 회로(201)의 발송 전력을 증대하도록 제1 제어 회로(202)에 지시할 수 있고; 또 예를 들어, 제2 제어 회로(302)는 무선 송신 회로(201)의 발송 전력을 감소하도록 제1 제어 회로(202)에 지시할 수 있다. 더 구체적으로, 무선 충전 장치는 무선 송신 회로(201)에 발송 전력의 복수의 레벨을 설치할 수 있는 바, 제1 충전 통로(306)의 출력 전압 및 출력 전류 중 적어도 하나가, 배터리(305)가 현재 필요로 하는 충전 전압 및 충전 전류 중 적어도 하나에 매칭될 때까지 제1 제어 회로(202)는 조정 정보를 1회 수신할 때마다 무선 송신 회로(201)의 발송 전력의 레벨을 한 레벨씩 조정한다.
상술한 통신 내용 이외에도, 제1 제어 회로(202)와 제2 제어 회로(302)는 기타의 허다한 통신 정보를 인터랙션할 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 제어 회로(202)와 제2 제어 회로(302)는 안보, 비정상 검출 또는 고장 처리를 위한 정보, 예를 들어 배터리(305)의 온도 정보, 과전압 보호 또는 과전류 보호에 진입함을 나타내는 정보 등의 정보, 전력 전송 효율 정보(당해 전력 전송 효율 정보는 무선 송신 회로(201)와 무선 수신 회로(301)사이의 전력 전송 효율을 나타낼 수 있음)를 인터랙션할 수 있다.
예를 들어, 배터리(305)의 온도가 지나치게 높을 경우, 제1 제어 회로(202) 및/또는 제2 제어 회로(302)는 충전 회로가 보호 상태로 진입하도록 제어할 수 있는 바, 예를 들면 충전 회로를 제어하여 무선 충전을 정지하도록 한다. 또 예를 들어, 제1 제어 회로(202)에 제2 제어 회로(302)에 의해 송신되는 과전압 보호 또는 과전류 보호를 나타내는 정보가 수신된 후, 제1 제어 회로(202)는 발송 전력을 낮추거나 또는 무선 송신 회로(201)를 제어하여 작동을 정지시킬 수 있다. 또 예를 들어 제1 제어 회로(202)에 제2 제어 회로(302)에 의해 송신되는 전력 전송 효율 정보가 수신된 후, 전력 전송 효율이 미리 설정된 역치보다 작은 경우, 무선 송신 회로(201)를 제어하여 작동을 정지시키고 사용자한테 이 사건을 통지할 수 있는 바, 예를 들면, 전력 전송 효율이 지나치게 낮음을 표시 스크린에 표시하거나, 또는 전력 전송 효율이 지나치게 낮음을 지시 램프로 나타내어 사용자가 무선 충전 환경을 조정하게끔 한다.
일부 실시예에서, 제1 제어 회로(202)와 제2 제어 회로(302)는 무선 송신 회로(201)의 발송 전력을 조정할 수 있는 기타 정보, 예를 들면 배터리(305)의 온도 정보, 제1 충전 통로(306)의 전압 및 전류 중 적어도 하나의 피크값 또는 평균값을 나타내는 정보, 전력 전송 효율 정보(당해 전력 전송 효율 정보는 무선 송신 회로(201)와 무선 수신 회로(301)사이의 전력 전송 효율을 나타낼 수 있음) 등을 인터랙션할 수 있다.
예를 들어, 제2 제어 회로(302)는 제1 제어 회로(202)에 전력 전송 효율 정보를 송신할 수 있고, 제1 제어 회로(202)는 전력 전송 효율 정보에 따라 무선 송신 회로(201)의 발송 전력에 대한 조정 폭을 결정하기도 한다. 구체적으로, 전력 전송 효율 정보에 무선 송신 회로(201)와 무선 수신 회로(301) 사이의 전력 전송 효율이 낮다고 나타나는 경우, 제1 제어 회로(202)는 무선 송신 회로(201)의 발송 전력에 대한 조정 폭을 증대시킴으로써 무선 송신 회로(201)의 발송 전력이 빠른 속도로 목표 전력에 도달하도록 할수 있다.
또 예를 들어, 무선 수신 회로(301)에 의해 출력되는 것이 맥동 파형인 전압 및 전류 중 적어도 하나인 경우, 제2 제어 회로(302)는 제1 제어 회로(202)에 제1 충전 통로(306)의 출력 전압 및/또는 출력 전류의 피크값 또는 평균값을 나타내는 정보를 송신할 수 있고, 제1 제어 회로(202)는 제1 충전 통로(306)의 출력 전압 및/또는 출력 전류의 피크값 또는 평균값이 배터리(305)가 현재 필요로 하는 충전 전압 및 충전 전류 중 적어도 하나에 매칭되는지 여부를 판단할 수 있는 바, 매칭되지 않는 경우, 무선 송신 회로(201)의 발송 전력을 조정할 수 있다.
또 예를 들어, 제2 제어 회로(302)는 제1 제어 회로(202)에 배터리(305)의 온도 정보를 송신할 수 있는 바, 배터리(305)의 온도가 지나치게 높을 경우, 제1 제어 회로(202)는 무선 송신 회로(201)의 발송 전력을 낮춤으로써 무선 수신 회로(301)의 출력 전류을 낮추어 배터리(305)의 온도를 낮출 수 있다.
위에서는 첨부 도면을 결부하여 본 개시의 바람직한 구현 방식에 대해 상세히 설명하였으나, 본 개시는 상술한 구현 방식의 구체적인 디테일에 한정되는 것이 아니며, 본 개시의 기술 사상의 범위 내에서, 본 개시의 기술안에 대해 다양한 간단한 변형이 가능한 바, 이러한 간단한 변형은 모두 본 개시의 보호 범위에 속한다.
또한 설명하고자 하는 바는, 상술한 구체적인 구현 방식에서 설명되는 각각의 구체적인 기술 특징은, 모순되지 않는 상황에서 임의의 적합한 방식으로 조합 가능한 것으로, 불필요한 중복을 회피하고자, 본 개시는 여러 가지 가능한 조합 방식에 대해서는 따로 설명하지 않도록 한다.
또한, 본 개시의 다양한 구현 방식은 또한 임의로 조합될 수 있는 바, 본 개시의 사상에 저촉되지 않는 한, 마찬가지로 본 개시의 개시 내용으로 간주되어야 한다.

Claims (20)

  1. 충전대상 기기에 있어서,
    배터리;
    무선 충전 장치에 의해 송신된 전자기 신호를 수신하는 무선 수신 회로 - 상기 무선 수신 회로는 상기 전자기 신호를 상기 무선 수신 회로의 출력 전압과 출력 전류로 변환함 - ;
    상기 무선 수신 회로의 출력 전압을 수신하고 상기 무선 수신 회로의 출력 전압을 강압 처리하여 상기 배터리를 충전하는 강압 회로;
    상기 배터리로 유입되는 전압 및 전류 중 적어도 하나를 검출하는 검출 회로; 및
    상기 무선 충전 장치가 상기 전자기 신호의 발송 전력 강압 회로를 조정하도록,상기 검출 회로에 의해 검출된 전압 및 전류 중 적어도 하나에 따라, 상기 무선 충전 장치와 통신하는 제어 회로; 를 포함하는 것,
    을 특징으로 하는 충전대상 기기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 강압 회로는 차지 펌프이고, 상기 차지 펌프의 출력 전압과 입력 전압의 비율은 1/2, 1/3, 2/3, 1/4 비율 중 어느 하나인 것,
    을 특징으로 하는 충전대상 기기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 충전대상 기기는 정전압 정전류 회로를 더 포함하고,
    상기 정전압 정전류 회로는 상기 무선 수신 회로와 상기 강압 회로 사이에 연결되어 상기 무선 수신 회로의 출력에 대해 정전압 제어 및 정전류 제어중 적어도 하나를 수행한 후, 상기 강압 회로에 출력하거나; 또는
    상기 정전압 정전류 회로는 상기 강압 회로와 상기 배터리 사이에 연결되어 상기 강압 회로의 출력에 대해 정전압 제어 및 정전류 제어중 적어도 하나를 수행한 후, 상기 배터리를 충전하며;
    상기 충전대상 기기는,
    상기 검출 회로에 의해 검출된 전압 및 전류 중 적어도 하나에 따라, 상기 정전압 정전류 회로의 정전압 과정 및 정전류 과정 중 적어도 하나를 제어하는 정전압 정전류 제어 회로를 더 포함하는 것,
    을 특징으로 하는 충전대상 기기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 강압 회로는 또한, 상기 정전압 정전류 회로가 상기 무선 수신 회로와 상기 강압 회로 사이에 연결될 경우, 상기 정전압 정전류 회로의 출력 전압을 수신하고, 당해 출력 전압을 강압 처리한 후 상기 배터리를 충전하는 것,
    을 특징으로 하는 충전대상 기기.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 정전압 정전류 회로는 Buck 회로 또는 저드롭아웃 선형 레귤레이터를 포함하는 것,
    을 특징으로 하는 충전대상 기기.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배터리는 직렬접속되는 N개의 셀을 포함하고,
    N은 1보다 큰 양의 정수인 것,
    을 특징으로 하는 충전대상 기기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 강압 회로는 Buck회로인 것,
    을 특징으로 하는 충전대상 기기.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 회로는 상기 검출 회로에 의해 검출된 강압 회로의 전압 및 전류 중 적어도 하나에 따라, 상기 무선 충전 장치에 조정 정보를 송신하고,
    상기 조정 정보는 상기 전자기 신호의 발송 전력을 조정하도록 상기 무선 충전 장치에 지시하는 것,
    을 특징으로 하는 충전대상 기기.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 충전대상 기기는,
    상기 무선 수신 회로의 출력 전압과 출력 전류를 수신하고, 상기 무선 수신 회로의 출력 전압 및 출력 전류 중 적어도 하나에 대해 정전압 제어 및 정전류 제어중 적어도 하나를 수행한 후, 상기 배터리를 충전하는 변환 회로를 더 포함하고,
    상기 제어 회로는 또한, 상기 강압 회로와 상기 변환 회로 사이의 전환을 제어하는 것,
    을 특징으로 하는 충전대상 기기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어 회로는 또한, 상기 무선 충전 장치와 통신하여 상기 강압 회로가 작동하도록 제어하거나 또는 상기 변환 회로가 작동하도록 제어하는 것을 결정하는 것,
    을 특징으로 하는 충전대상 기기.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 제어 회로는 또한, 상기 배터리의 온도에 따라 상기 강압 회로와 상기 변환 회로 사이의 전환을 제어하는 것,
    을 특징으로 하는 충전대상 기기.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강압 회로에 의해 출력되는 전류는 정전류 직류 전류, 맥동 직류 전류 또는 교류 전류인 것,
    을 특징으로 하는 충전대상 기기.
  13. 제3항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강압 회로의 강압 변환 효율은 상기 정전압 정전류 회로의 강압 변환 효율보다 높은 것,
    을 특징으로 하는 충전대상 기기.
  14. 충전대상 기기에 적용되는 무선 충전 방법에 있어서,
    무선 수신 회로를 이용하여 무선 충전 장치에 의해 송신된 전자기 신호를 수신하고, 상기 전자기 신호를 상기 무선 수신 회로의 출력 전압과 출력 전류로 변환하는 단계;
    강압 회로를 이용하여 상기 무선 수신 회로의 출력 전압을 수신하고, 무선 수신 회로의 출력 전압을 강압 처리하여 상기 충전대상 기기의 배터리를 충전하는 단계;
    강압 회로로부터 상기 배터리로 유입되는 전압 및 전류 중 적어도 하나를 검출하는 단계; 및
    상기 무선 충전 장치가 상기 전자기 신호의 발송 전력 강압 회로를 조정하도록,검출된 강압 회로의 전압 및 전류 중 적어도 하나에 따라, 상기 무선 충전 장치와 통신하는 단계; 를 포함하는 것,
    을 특징으로 하는 무선 충전 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 강압 회로는 차지 펌프이고, 상기 차지 펌프의 출력 전압과 입력 전압의 비율은 1/2, 1/3, 2/3, 1/4 비율 중 어느 하나인 것,
    을 특징으로 하는 무선 충전 방법.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 방법은
    상기 무선 수신 회로의 출력에 대해 정전압 제어 및 정전류 제어중 적어도 하나를 수행한 후, 상기 강압 회로에 출력하는 단계를 더 포함하는 것,
    을 특징으로 하는 무선 충전 방법.
  17. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 방법은
    상기 강압 회로의 출력에 대해 정전압 제어 및 정전류 제어중 적어도 하나를 수행한 후, 상기 배터리를 충전하는 단계를 더 포함하는 것,
    을 특징으로 하는 무선 충전 방법.
  18. 제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은,
    변환 회로를 이용하여 상기 무선 수신 회로의 출력 전압과 출력 전류를 수신하고, 상기 무선 수신 회로의 출력 전압 및 출력 전류 중 적어도 하나에 대해 정전압 제어 및 정전류 제어중 적어도 하나를 수행하여 상기 배터리를 충전하는 단계; 및
    상기 무선 충전 장치와 통신하여, 상기 강압 회로가 작동하도록 제어하거나 또는 상기 변환 회로가 작동하도록 제어하는 것을 결정하는 단계; 를 더 포함하는 것,
    을 특징으로 하는 무선 충전 방법.
  19. 무선 충전 시스템에 있어서,
    무선 충전 장치와 충전대상 기기를 포함하고
    상기 충전대상 기기는,
    배터리;
    상기 무선 충전 장치에 의해 송신된 전자기 신호를 수신하는 무선 수신 회로 - 상기 무선 수신 회로는 상기 전자기 신호를 상기 무선 수신 회로의 출력 전압과 출력 전류로 변환함 - ;
    상기 무선 수신 회로의 출력 전압을 수신하고, 상기 무선 수신 회로의 출력 전압을 강압 처리하여, 상기 배터리를 충전하는 강압 회로;
    강압 회로로부터 상기 배터리로 유입되는 전압 및 전류 중 적어도 하나를 검출하는 검출 회로; 및
    상기 검출 회로에 의해 검출되는 상기 강압 회로의 출력 전압 및 출력 전류 중 적어도 하나에 따라, 상기 무선 충전 장치와 통신하는 제2 제어 회로; 를 포함하고,
    상기 무선 충전 장치는
    입력 전압을 수신하고 상기 입력 전압을 변환하여 상기 전압 변환 회로의 출력 전압과 출력 전류를 획득하는 전압 변환 회로;
    상기 전압 변환 회로의 출력 전압과 출력 전류에 따라 전자기 신호를 송신하여 상기 충전대상 기기를 무선 충전하는 무선 송신 회로; 및
    상기 무선 충전 과정에서, 상기 충전대상 기기와 무선 통신하여 상기 충전대상 기기에 의해 피드백된 상기 배터리로 유입하는 강압 회로의 전압 및 전류 중 적어도 하나를 획득하고, 강압 회로로부터 상기 배터리로 유입되는 전압 및 전류 중 적어도 하나에 따라 상기 전압 변환 회로의 출력 전압 및 출력 전류 중 적어도 하나를 조정하여, 상기 전자기 신호의 발송 전력 강압 회로를 조정하는 제1 제어 회로; 를 포함하는 것,
    을 특징으로 하는 무선 충전 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 강압 회로는 차지 펌프이고, 상기 차지 펌프의 출력 전압과 입력 전압의 비율은 1/2, 1/3, 2/3, 1/4 비율 중 어느 하나인 것,
    을 특징으로 하는 무선 충전 시스템.
KR1020207005815A 2018-05-15 2018-05-15 충전대상 기기, 무선 충전 방법 및 시스템 KR102411250B1 (ko)

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