KR20200078742A - 무선 충전 장치, 무선 충전 시스템 및 그 동작방법 - Google Patents

무선 충전 장치, 무선 충전 시스템 및 그 동작방법 Download PDF

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KR20200078742A
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    • H04B5/79—

Abstract

본 발명은, 입력된 전원을 설정된 dc 전원을 변환하는 컨버터, 상기 dc 전원을 기반으로, 제1 주파수 대역에 해당되는 상기 제1 무선 전력 신호를 송신하는 제1 송신 안테나부, 상기 dc 전원을 기반으로, 상기 제1 주파수 대역과 다른 제2 주파수 대역에 해당하는 제2 무선 전력 신호를 송신하는 제2 송신 안테나부 및 상기 제1 및 제2 무선 전력 신호 중 적어도 하나가 송신되게 상기 제1 및 제2 송신 안테나부를 제어하는 제어부를 포함하는 무선 충전 장치를 제공한다.

Description

무선 충전 장치, 무선 충전 시스템 및 그 동작방법{Wireless charging apparatus, Wireless charging system and the operation method}
본 발명은 무선 충전 장치, 무선 충전 시스템 및 그 동작방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 복수의 무선 충전 수신기에 대한 무선 충전이 용이한 무선 충전 장치, 무선 충전 시스템 및 그 동작방법에 관한 것이다.
전기·전자·정보통신 기술의 발전으로 최근 몇 년간 스마트폰, 태블릿PC, 웨어러블 기기 등 모바일기기의 확산이 급속하게 이루어졌다.
또한 모바일기기를 이용한 IT 서비스가 비약적으로 증가함에 따라 사용자들이 언제 어디서나 편리하게 다양한 서비스를 이용할 수 있기 때문에 생활의 한 부분을 차지할 만큼 필수품이 되어 버렸다.
이로 인하여 사용자들은 모바일기기를 사용하는 시간이 많아지고 배터리 용량의 한계로 인해서 충전을 하는 빈도가 늘어나고 있다.
그러나 이러한 전력 공급을 위한 잦은 배터리 교체 및 충전은 사용자의 모바일기기를 사용하는 편의성을 떨어트리는 주된 요인이 되고 있다.
따라서 최근 모바일기기와 같은 전자기기의 충전 편의성을 높이기 위한 방법으로 무선 충전 기술을 적용하는 사례가 늘고 있다.
현재의 일반적인 1:1 무선 충전에서는 단일 주파수의 무선 전력 전송 대역에서 송수신 안테나 사이에 무선 전력 전송을 한다. 만약 2개의 수신부가 존재하면 2개의 수신부와 1개의 송신부 안테나가 서로 영향을 받아 안테나의 공진 주파수가 달라져서 기존 단일 주파수의 무선 전력 전송 대역의 무선 충전 시스템에서는 무선 충전이 불가하다. 무선 충전이 가능하다 하더라도, 충전 효율이 매우 낮은 문제점이 존재한다.
최근 들어, 1개의 송신기에서 다수의 수신부를 동시에 무선 충전 및 충전 효율을 높일 수 있도록 하기 위한 연구를 진행하고 있다.
국내 공개특허번호 제2016-0085530호(2016.07.18)
본 발명의 목적은, 복수의 무선 충전 수신기에 대한 무선 충전이 용이한 무선 충전 장치, 무선 충전 시스템 및 그 동작방법을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 목적은, 복수의 무선 충전 수신기에 동시 충전 시 서로 무선 전력 신호의 간섭을 최소화하여 충전 효율을 높일 수 있는 무선 충전 장치, 무선 충전 시스템 및 그 동작방법을 제공함에 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 무선 충전 장치는, 입력된 전원을 설정된 dc 전원을 변환하는 컨버터, 상기 dc 전원을 기반으로, 제1 주파수 대역에 해당되는 상기 제1 무선 전력 신호를 송신하는 제1 송신 안테나부, 상기 dc 전원을 기반으로, 상기 제1 주파수 대역과 다른 제2 주파수 대역에 해당하는 제2 무선 전력 신호를 송신하는 제2 송신 안테나부 및 상기 제1 및 제2 무선 전력 신호 중 적어도 하나가 송신되게 상기 제1 및 제2 송신 안테나부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 제1 송신 안테나부는, 상기 dc 전원을 제1 ac 전원으로 변환하는 제1 인버터, 상기 제1 ac 전원을 상기 제1 주파수 대역에 해당하는 제1 공진 주파수를 갖는 상기 제1 무선 전력 신호가 송신되게 임피던스 매칭하는 제1 임피던스 매칭부 및 상기 제1 임피던스 매칭부에서 출력된 상기 제1 무선 전력 신호를 송신하는 제1 송신 안테나를 포함하고, 상기 제2 송신 안테나부는, 상기 dc 전원을 제2 ac 전원으로 변환하는 제2 인버터, 상기 제2 ac 전원을 상기 제2 주파수 대역에 해당하는 제2 공진 주파수를 갖는 상기 제2 무선 전력 신호가 송신되게 임피던스 매칭하는 제2 임피던스 매칭부 및 상기 제2 임피던스 매칭부에서 출력된 상기 제2 무선 전력 신호를 송신하는 제2 송신 안테나를 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 주파수 대역이 서로 인접한 대역인 경우, 상기 제2 무선 전력 신호의 대역폭은, 상기 제1 및 제2 무선 전력 신호 사이의 주파수 차이보다 작을 수 있다.
상기 제1 및 제2 무선 전력 신호 각각의 대역폭은, 2.5dB 내지 3.5dB일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 무선 충전 장치는, 제1 무선 충전 수신기에서 송신된 제1 충전 요청 신호 및 제2 무선 충전 수신기에서 송신된 제2 충전 요청 신호를 수신하는 통신부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제1 충전 요청 신호가 수신되면 상기 제1 무선 충전 수신기로 상기 제1 무선 전력 신호가 송신되게 상기 제1 송신 안테나부를 제어하고, 상기 제2 충전 요청 신호가 수신되면 상기 제2 무선 충전 수신기로 상기 제2 무선 전력 신호가 송신되게 상기 제2 송신 안테나부를 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 무선 충전 시스템은, 제1 및 제2 무선 충전 수신기 및 상기 제1 무선 충전 수신기의 무선 충전을 위해 제1 무선 전력 신호를 송신하고, 상기 제2 무선 충전 수신기의 무선 충전을 위해 제2 무선 전력 신호를 송신하는 무선 충전 장치를 포함하고, 상기 무선 충전 장치는, 입력된 전원을 설정된 dc 전원을 변환하는 컨버터, 상기 제1 무선 충전 수신기의 무선 충전을 위해, 상기 dc 전원을 기반으로 제1 주파수 대역에 해당되는 상기 제1 무선 전력 신호를 송신하는 제1 송신 안테나부, 상기 제2 무선 충전 수신기의 무선 충전을 위해, 상기 dc 전원을 기반으로 상기 제1 주파수 대역과 다른 제2 주파수 대역에 해당하는 제2 무선 전력 신호를 송신하는 제2 송신 안테나부, 상기 제1 무선 충전 수신기에서 송신된 제1 충전 요청 신호 및 상기 제2 무선 충전 수신기에서 송신된 제2 충전 요청 신호를 수신하는 통신부 및 상기 통신부로부터 상기 제1 및 제2 충전 요청 신호 중 적어도 하나가 입력되면, 상기 제1 및 제2 무선 전력 신호 중 적어도 하나가 송신되게 상기 제1 및 제2 송신 안테나부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 제1 송신 안테나부는, 상기 dc 전원을 제1 ac 전원으로 변환하는 제1 인버터, 상기 제1 ac 전원을 상기 제1 주파수 대역에 해당하는 제1 공진 주파수를 갖는 상기 제1 무선 전력 신호가 송신되게 임피던스 매칭하는 제1 임피던스 매칭부 및 상기 제1 임피던스 매칭부에서 출력된 상기 제1 무선 전력 신호를 송신하는 제1 송신 안테나를 포함하고, 상기 제2 송신 안테나부는, 상기 dc 전원을 제2 ac 전원으로 변환하는 제2 인버터, 상기 제2 ac 전원을 상기 제2 주파수 대역에 해당하는 제2 공진 주파수를 갖는 상기 제2 무선 전력 신호가 송신되게 임피던스 매칭하는 제2 임피던스 매칭부 및 상기 제2 임피던스 매칭부에서 출력된 상기 제2 무선 전력 신호를 송신하는 제2 송신 안테나를 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 주파수 대역이 서로 인접한 대역인 경우, 상기 제2 무선 전력 신호의 대역폭은, 상기 제1 및 제2 무선 전력 신호 사이의 주파수 차이보다 작으며, 상기 제1 및 제2 무선 전력 신호 각각의 대역폭은, 2.5dB 내지 3.5dB일 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제1 충전 요청 신호가 수신되면 상기 제1 무선 충전 수신기로 상기 제1 무선 전력 신호가 송신되게 상기 제1 송신 안테나부를 제어하고, 상기 제2 충전 요청 신호가 수신되면 상기 제2 무선 충전 수신기로 상기 제2 무선 전력 신호가 송신되게 상기 제2 송신 안테나부를 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 무선 충전 시스템의 동작방법은, 제1 무선 충전 수신기에서 송신된 제1 충전 요청 신호가 수신되면, 상기 제1 무선 충전 수신기의 충전을 위해 제1 주파수 대역에 해당하는 제1 무선 전력 신호를 송신하는 단계, 제2 무선 충전 수신기에서 송신된 제2 충전 요청 신호의 수신 여부를 판단하는 단계, 상기 제2 충전 요청 신호가 수신되면, 상기 제2 무선 충전 수신기가 충전하는 주파수 대역이 상기 제1 주파수 대역과 인접한 제2 주파수 대역인지 판단하는 단계 및 상기 제2 주파수 대역이면, 상기 제1 무선 전력 신호와 설정된 주파수 차이를 갖는 제2 무선 전력 신호를 송신하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 무선 충전 시스템의 동작방법은, 상기 제2 주파수 대역이 아니면, 설정된 대역폭을 갖는 상기 제2 무선 전력 신호를 송신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 무선 충전 장치, 무선 충전 시스템 및 그 동작방법은, 주파수 대역이 다른 복수의 무선 충전 수신기를 무선 충전함에 있어 충전 효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 무선 충전 장치, 무선 충전 시스템 및 그 동작방법은, 복수의 무선 충전 수신기를 동시에 충전할 수 있음으로써, 충전 시간을 감소시킬 수 있는 이점이 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 본 발명에 따른 무선 충전 시스템을 간략하게 나타낸 시스템도이다.
도 2는 본 발명에 따른 무선 충전 장치의 제어 구성을 나타낸 제어 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 무선 충전 장치에서 송신되는 무선 전력 신호들의 주파수 특성을 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 무선 충전 시스템의 동작방법을 나타낸 순서도이다.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명에 따른 무선 충전 시스템을 간략하게 나타낸 시스템도이다.
도 1을 참조하면, 무선 충전 시스템(100)은 제1 내지 제3 무선 충전 수신기(110, 130, 150) 및 무선 충전 장치(200)를 포함할 수 있다.
제1 내지 제3 무선 충전 수신기(110, 130, 150) 각각은 서로 다른 제1 내지 제3 주파수 대역에 해당하는 제1 내지 제3 무선 전력 신호(PT1, PT2, PT3)를 수신하여 무선 충전을 수행할 수 있다.
여기서, 제1 내지 제3 무선 충전 수신기(110, 130, 150)는 예를 들면, 이동 단말기, 스마트폰, 태블릿 PC, 웨어러블 기기 등 무선 충전이 가능한 기기일 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
먼저, 무선 충전을 수행하기 위해, 제1 무선 충전 수신기(110)는 무선 충전 장치(200)로 제1 충전 요청 신호(PR1)를 송신할 수 있다.
이때, 제1 무선 충전 수신기(110)는 무선 충전 장치(200)로부터 송신된 제1 무선 전력 신호(PT1)를 수신하여 충전을 수행할 수 있다.
무선 충전을 수행하기 위해, 제2 무선 충전 수신기(130)는 무선 충전 장치(200)로 제2 충전 요청 신호(PR2)를 송신할 수 있다.
이때, 제2 무선 충전 수신기(130)는 무선 충전 장치(200)로부터 송신된 제2 무선 전력 신호(PT2)를 수신하여 충전을 수행할 수 있다.
마지막으로, 무선 충전을 수행하기 위해, 제3 무선 충전 수신기(150)는 무선 충전 장치(200)로 제3 충전 요청 신호(PR3)를 송신할 수 있다.
이때, 제3 무선 충전 수신기(150)는 무선 충전 장치(200)로부터 송신된 제3 무선 전력 신호(PT3)를 수신하여 충전을 수행할 수 있다.
실시 예에서, 제1 내지 제3 무선 충전 수신기(110, 130, 150)는 동시에 무선 충전을 수행하며, 상술한 바와 같은 순서가 아니라 충전 요청 신호를 송신한 시점에 따라 무선 전력 신호를 수신하여 충전을 수행할 수 있다.
무선 충전 장치(200)는 제1 내지 제3 무선 충전 수신기(110, 130, 150) 각각으로부터 송신된 제1 내지 제3 충전 요청 신호(PR1, PR2, PR3)를 수신할 수 있다.
이때, 무선 충전 장치(200)는 제1 내지 제3 충전 요청 신호(PR1, PR2, PR3) 각각의 수신 시점에 따라 제1 내지 제3 무선 충전 수신기(110, 130, 150)로 제1 내지 제3 무선 전력 신호(PT1, PT2, PT3)를 송신할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 무선 충전 장치의 제어 구성을 나타낸 제어 블록도이다.
도 2를 참조하면, 무선 충전 장치(200)는 전원부(210), 컨버터(215), 제1 내지 제3 송신 안테나부(230, 240, 250), 통신부(260) 및 제어부(280)를 포함할 수 있다.
전원부(210)는 제1 내지 제3 무선 전력 신호(PT1, PT2, PT3)를 생성하기 위한 전원(Vin)을 컨버터(215)로 공급할 수 있다.
또한, 전원부(210)는 제어부(280)의 동작을 위해 전원(Vin)을 공급할 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
여기서, 전원부(210)는 배터리일 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
컨버터(215)는 전원부(210)에서 입력된 전원(Vin)을 설정된 dc 전원(Vdc)으로 변환할 수 있다. 이때, 컨버터(215)는 전원(Vin)을 승압 또는 감압한 dc 전원(Vdc)을 출력하는 dc-dc 컨버터일 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
만약, 전원(Vin)이 교류 전압인 경우, 컨버터(215)에 공급되는 전원을 직류 전원으로 변환하는 ac-dc 컨버터가 컨버터(215)의 앞단에 배치될 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
먼저, 제1 송신 안테나부(230)는 제1 인버터(232), 제1 임피던스 매칭부(234) 및 제1 송신 안테나(236)를 포함할 수 있다.
제1 인버터(232)는 컨버터(215)에서 출력된 dc 전원(Vdc)을 무선 충전을 위한 제1 ac 전원(Vac1)으로 변환하여 제1 송신 안테나(236)로 공급할 수 있다.
이때, 제1 인버터(232)는 복수의 스위치 소자(미도시)로 구현될 수 있으며, 제어부(280)의 제어에 따라 스위칭 동작하여 제1 ac 전원(Vac1)을 출력할 수 있다.
제1 임피던스 매칭부(234)는 제1 인버터(232)에서 출력된 제1 ac 전원(Vac1)를 설정된 제1 무선 주파수 대역에 해당하는 공진주파수를 가진 제1 무선 충전 신호(PT1)가 제1 송신 안테나(236)에서 송신되게 임피던스를 매칭할 수 있다.
여기서, 제1 임피던스 매칭부(234)는 예를 들어, LC 직렬 공진회로 또는 LC 병렬 공진회로로 구현될 수 있다.
제1 송신 안테나(236)는 제1 임피던스 매칭부(234)에서 제1 무선 주파수 대역에 해당하는 공진주파수를 가진 제1 무선 충전 신호(PT1)를 제1 무선 충전 수신기(110)가 수신하도록 송신할 있다.
제2 송신 안테나부(240)는 제2 인버터(242), 제2 임피던스 매칭부(244) 및 제2 송신 안테나(246)를 포함할 수 있다.
제2 인버터(242)는 컨버터(215)에서 출력된 dc 전원(Vdc)을 무선 충전을 위한 제2 ac 전원(Vac2)으로 변환하여 제2 송신 안테나(246)로 공급할 수 있다.
이때, 제2 인버터(242)는 복수의 스위치 소자(미도시)로 구현될 수 있으며, 제어부(280)의 제어에 따라 스위칭 동작하여 제2 ac 전원(Vac2)을 출력할 수 있다.
제2 임피던스 매칭부(244)는 제2 인버터(242)에서 출력된 제2 ac 전원(Vac2)를 설정된 제2 무선 주파수 대역에 해당하는 공진주파수를 가진 제2 무선 충전 신호(PT2)가 제2 송신 안테나(246)에서 송신되게 임피던스를 매칭할 수 있다.
여기서, 제2 임피던스 매칭부(244)는 예를 들어, LC 직렬 공진회로 또는 LC 병렬 공진회로로 구현될 수 있다.
제2 송신 안테나(246)는 제2 임피던스 매칭부(244)에서 제2 무선 주파수 대역에 해당하는 공진주파수를 가진 제2 무선 충전 신호(PT2)를 제2 무선 충전 수신기(130)가 수신하도록 송신할 있다.
제3 송신 안테나부(250)는 제3 인버터(252), 제3 임피던스 매칭부(254) 및 제3 송신 안테나(256)를 포함할 수 있다.
제3 인버터(252)는 컨버터(215)에서 출력된 dc 전원(Vdc)을 무선 충전을 위한 제3 ac 전원(Vac3)으로 변환하여 제3 송신 안테나(256)로 공급할 수 있다.
이때, 제3 인버터(252)는 복수의 스위치 소자(미도시)로 구현될 수 있으며, 제어부(280)의 제어에 따라 스위칭 동작하여 제3 ac 전원(Vac3)을 출력할 수 있다.
제3 임피던스 매칭부(254)는 제3 인버터(252)에서 출력된 제3 ac 전원(Vac3)를 설정된 제3 무선 주파수 대역에 해당하는 공진주파수를 가진 제3 무선 충전 신호(PT3)가 제3 송신 안테나(256)에서 송신되게 임피던스를 매칭할 수 있다.
여기서, 제3 임피던스 매칭부(254)는 예를 들어, LC 직렬 공진회로 또는 LC 병렬 공진회로로 구현될 수 있다.
제3 송신 안테나(256)는 제3 임피던스 매칭부(254)에서 제3 무선 주파수 대역에 해당하는 공진주파수를 가진 제3 무선 충전 신호(PT3)를 제3 무선 충전 수신기(150)가 수신하도록 송신할 있다.
여기서, 제1 내지 제3 임피던스 매칭부(234, 244, 254)는 서로 다른 제1 내지 제3 주파수 대역에 해당하는 공진주파수를 갖는 제1 내지 제3 무선 충전 신호(PT1 내지 PT3)이 송신되게, L값 및 C값 중 적어도 하나가 서로 다를 수 있다.
여기서, 제1 내지 제3 무선 충전 신호(PT1 내지 PT3) 각각의 대역폭은 2.5dB 내지 3.5dB일 수 있으며, 2.5dB 보다 작으면 무선 충전 시 효율이 낮아지며, 3.5dB 보다 크면 무선 충전 시 제1 내지 제3 무선 충전 신호(PT1 내지 Pt3) 사이의 간섭이 발생되어 무선 충전 시 효율이 낮아질 수 있다.
또한, 상기 제1 내지 제3 주파수 대역이 서로 인접한 대역이고, 제1 내지 제3 무선 충전 신호(PT1 내지 PT3)가 동시에 송신되는 경우, 제1 내지 제3 무선 충전 신호(PT1 내지 PT3) 각각의 대역폭은 제1 내지 제3 무선 충전 신호(PT1 내지 PT3) 각각 사이의 주파수 차이보다 작게하여 충전 효율을 높일 수 있다.
통신부(260)는 In-band 통신부(262) 및 out-band 통신부(264)를 포함할 수 있다.
먼저, In-band 통신부(262)는 제1 내지 제3 무선 충전 수신기(110, 130, 150) 각각과 제1 내지 제3 주파수 대역에서 통신을 수행할 수 있다.
또한, out-band 통신부(264)는 제1 내지 제3 무선 충전 수신기(110, 130, 150) 각각과 제1 내지 제3 주파수 대역 이외의 다른 주파수 대역으로 통신을 수행할 수 있다.
여기서, 통신부(260)는 제1 내지 제3 무선 충전 수신기(110, 130, 150)로부터 송신된 제1 내지 제3 충전 요청 신호(PR1, PR2, PR3)를 수신하여, 제어부(280)로 전달할 수 있다.
제어부(280)는 전원부(210), 컨버터(215), 제1 내지 제3 송신 안테나부(230, 240, 250) 및 통신부(260)를 제어할 수 있다.
여기서, 제어부(280)는 통신부(260)에서 수신한 제1 내지 제3 충전 요청 신호(PR1, PR2, PR3) 중 적어도 하나가 입력되면, 제1 내지 제3 무선 충전 수신기(110, 130, 150) 중 적어도 하나로 제1 내지 제3 무선 전력 신호(PT1, PT2, PT3)가 송신되게 제1 내지 제3 송신 안테나부(230, 240, 250)를 제어할 수 있다.
먼저, 제1 충전 요청 신호(PR1)가 입력되면, 제어부(280)는 제1 무선 충전 수신기(110)에서 무선 충전을 요청하는 것으로 확인하고, 제1 무선 충전 수신기(110)로 제1 무선 전력 신호(PT1)가 송신되게 제1 송신 안테나부(230)를 제어할 수 있다.
이후, 제2 및 제3 충전 요청 신호(PR2, PR3)가 입력되면, 제어부(280)는 제2 및 제3 무선 충전 수신기(130, 150)에서 무선 충전을 요청하는 것으로 확인하고, 제2 및 제3 무선 충전 수신기로 제2 및 제3 무선 전력 신호(PT2, PT3)가 송신되게 제2 및 제3 송신 안테나부(240, 250)를 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 무선 충전 장치는 서로 다른 주파수 대역에서 무선 충전을 수행하는 복수의 무선 충전 수신기를 동시에 무선 충전하도록 함으로써, 충전 효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
도 3은 본 발명에 따른 무선 충전 장치에서 송신되는 무선 전력 신호들의 주파수 특성을 나타낸 예시도이다.
도 3은 제1 내지 제3 무선 전력 신호(PT1, PT2, PT3)의 주파수 특성, 즉 주파수 스펙트럼을 간략하게 나타낸 예시도이다.
즉, 제1 내지 제3 무선 전력 신호(PT1, PT2, PT3) 각각은 서로 다른 제1 내지 제3 주파수 대역에 해당하는 공진주파수로 송신됨을 알 수 있다.
따라서, 동시에 무선 충전을 수행하는 경우, 제1 내지 제3 무선 충전 수신기(110, 130, 150)는 제1 내지 제3 무선 전력 신호(PT1, PT2, PT3)의 수신이 원할하고, 그에 따라 무선 충전 효율을 증대시킬 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 무선 충전 시스템의 동작방법을 나타낸 순서도이다.
도 4를 참조하면, 무선 충전 장치(200)는 제1 내지 제3 무선 충전 수신기(110, 130, 150) 중 제1 무선 충전 수신기(110)에서 송신된 제1 충전 요청 신호(PR1)를 수신할 수 있다(S210).
본 발명은 3개의 제1 내지 제3 무선 충전 수신기(110, 130, 150)에 대한 무선 충전을 설명하지만, 무선 충전 수신기의 개수에 대하여 한정을 두지 않는다.
무선 충전 장치(200)는 제1 충전 요청 신호(PR1)를 수신하면, 제1 충전 요청 신호(PR1)를 기반으로 제1 주파수 대역에 해당하는 제1 무선 전력 신호(PT1)를 송신할 수 있다(S220).
즉, 제1 충전 요청 신호(PR1)가 입력되면, 무선 충전 장치(200)의 제어부(280)는 제1 무선 충전 수신기(110)에서 무선 충전을 요청하는 것으로 확인하고, 제1 무선 충전 수신기(110)로 제1 무선 전력 신호(PT1)가 송신되게 제1 송신 안테나부(230)를 제어할 수 있다.
무선 충전 장치(200)는 제2 및 제3 무선 충전 수신기(130, 150) 중 어느 하나로부터 제2 및 제3 충전 요청 신호(PR2, PR3) 중 어느 하나의 수신 여부를 판단할 수 있다(S230).
이때, 무선 충전 장치(200)는 제2 충전 요청 신호(PR2)가 수신되면, 제2 무선 충전 수신기(130)의 충전을 위해 설정된 제2 주파수 대역이 상기 제1 주파수 대역과 인접한 주파수 대역인지 판단할 수 있다(S240).
무선 충전 장치(200)는 상기 제2 주파수 대역이 상기 제1 주파수 대역과 인접한 주파수 대역이면, 제1 무선 전력 신호(PT1)과 설정된 주파수 차이를 갖는 제2 무선 전력 신호(PT2)를 송신할 수 있다(S250).
즉, 무선 충전 장치(200)의 제어부(280)는 제2 충전 요청 신호(PR2)를 수신하면, 제2 무선 충전 수신기(130)에서 무선 충전을 요청하는 것으로 확인할 수 있다.
이후, 제어부(280)는 제2 무선 충전 수신기(130)의 무선 충전을 위해 설정된 제2 주파수 대역이 제1 주파수 대역에 인접한 주파수 대역으로 판단하면, 제1 및 제2 무선 전력 신호(PT1, PT2) 사이의 주파수 차이보다 작은 대역폭을 가진 제2 무선 전력 신호(PT2)가 제2 무선 충전 수신기(130)로 송신되게 제2 송신 안테나부(240)를 제어할 수 있다.
(S240) 단계 이후, 무선 충전 장치(200)는 상기 제2 주파수 대역이 상기 제1 주파수 대역과 인접한 주파수 대역이 아니면, 설정된 대역폭을 갖는 제2 무선 전력 신호(PT2)를 송신할 수 있다(S260).
즉, 제어부(280)는 제2 무선 충전 수신기(130)의 무선 충전을 위해 설정된 제2 주파수 대역이 제1 주파수 대역에 인접한 주파수 대역이 아닌 것으로 판단하면, 제1 무선 전력 신호(PT1)와의 간섭이 발생하지 않으므로 제2 송신 안테나부(240)를 제어하여 설정된 대역폭을 가진 제2 무선 전력 신호(PT2)를 송신할 수 있다.
이상에서 실시 예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 예에 포함되며, 반드시 하나의 실시 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 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.
100: 무선 충전 시스템
110: 제1 무선 충전 수신기
130: 제2 무선 충전 수신기
150: 제3 무선 충전 수신기
200: 무선 충전 장치
210: 전원부
215: 컨버터
230: 제1 송신 안테나부
240: 제2 송신 안테나부
250: 제3 송신 안테나부
260: 통신부
280: 제어부

Claims (12)

  1. 입력된 전원을 설정된 dc 전원을 변환하는 컨버터;
    상기 dc 전원을 기반으로, 제1 주파수 대역에 해당되는 상기 제1 무선 전력 신호를 송신하는 제1 송신 안테나부;
    상기 dc 전원을 기반으로, 상기 제1 주파수 대역과 다른 제2 주파수 대역에 해당하는 제2 무선 전력 신호를 송신하는 제2 송신 안테나부; 및
    상기 제1 및 제2 무선 전력 신호 중 적어도 하나가 송신되게 상기 제1 및 제2 송신 안테나부를 제어하는 제어부를 포함하는,
    무선 충전 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 송신 안테나부는,
    상기 dc 전원을 제1 ac 전원으로 변환하는 제1 인버터;
    상기 제1 ac 전원을 상기 제1 주파수 대역에 해당하는 제1 공진 주파수를 갖는 상기 제1 무선 전력 신호가 송신되게 임피던스 매칭하는 제1 임피던스 매칭부; 및
    상기 제1 임피던스 매칭부에서 출력된 상기 제1 무선 전력 신호를 송신하는 제1 송신 안테나를 포함하고,
    상기 제2 송신 안테나부는,
    상기 dc 전원을 제2 ac 전원으로 변환하는 제2 인버터;
    상기 제2 ac 전원을 상기 제2 주파수 대역에 해당하는 제2 공진 주파수를 갖는 상기 제2 무선 전력 신호가 송신되게 임피던스 매칭하는 제2 임피던스 매칭부; 및
    상기 제2 임피던스 매칭부에서 출력된 상기 제2 무선 전력 신호를 송신하는 제2 송신 안테나를 포함하는,
    무선 충전 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 주파수 대역이 서로 인접한 대역인 경우,
    상기 제2 무선 전력 신호의 대역폭은,
    상기 제1 및 제2 무선 전력 신호 사이의 주파수 차이보다 작은,
    무선 충전 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 무선 전력 신호 각각의 대역폭은,
    2.5dB 내지 3.5dB인,
    무선 충전 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    제1 무선 충전 수신기에서 송신된 제1 충전 요청 신호 및 제2 무선 충전 수신기에서 송신된 제2 충전 요청 신호를 수신하는 통신부를 더 포함하는,
    무선 충전 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 충전 요청 신호가 수신되면 상기 제1 무선 충전 수신기로 상기 제1 무선 전력 신호가 송신되게 상기 제1 송신 안테나부를 제어하고, 상기 제2 충전 요청 신호가 수신되면 상기 제2 무선 충전 수신기로 상기 제2 무선 전력 신호가 송신되게 상기 제2 송신 안테나부를 제어하는,
    무선 충전 장치.
  7. 제1 및 제2 무선 충전 수신기; 및
    상기 제1 무선 충전 수신기의 무선 충전을 위해 제1 무선 전력 신호를 송신하고, 상기 제2 무선 충전 수신기의 무선 충전을 위해 제2 무선 전력 신호를 송신하는 무선 충전 장치를 포함하고,
    상기 무선 충전 장치는,
    입력된 전원을 설정된 dc 전원을 변환하는 컨버터;
    상기 제1 무선 충전 수신기의 무선 충전을 위해, 상기 dc 전원을 기반으로 제1 주파수 대역에 해당되는 상기 제1 무선 전력 신호를 송신하는 제1 송신 안테나부;
    상기 제2 무선 충전 수신기의 무선 충전을 위해, 상기 dc 전원을 기반으로 상기 제1 주파수 대역과 다른 제2 주파수 대역에 해당하는 제2 무선 전력 신호를 송신하는 제2 송신 안테나부;
    상기 제1 무선 충전 수신기에서 송신된 제1 충전 요청 신호 및 상기 제2 무선 충전 수신기에서 송신된 제2 충전 요청 신호를 수신하는 통신부; 및
    상기 통신부로부터 상기 제1 및 제2 충전 요청 신호 중 적어도 하나가 입력되면, 상기 제1 및 제2 무선 전력 신호 중 적어도 하나가 송신되게 상기 제1 및 제2 송신 안테나부를 제어하는 제어부를 포함하는,
    무선 충전 시스템.
  8. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 송신 안테나부는,
    상기 dc 전원을 제1 ac 전원으로 변환하는 제1 인버터;
    상기 제1 ac 전원을 상기 제1 주파수 대역에 해당하는 제1 공진 주파수를 갖는 상기 제1 무선 전력 신호가 송신되게 임피던스 매칭하는 제1 임피던스 매칭부; 및
    상기 제1 임피던스 매칭부에서 출력된 상기 제1 무선 전력 신호를 송신하는 제1 송신 안테나를 포함하고,
    상기 제2 송신 안테나부는,
    상기 dc 전원을 제2 ac 전원으로 변환하는 제2 인버터;
    상기 제2 ac 전원을 상기 제2 주파수 대역에 해당하는 제2 공진 주파수를 갖는 상기 제2 무선 전력 신호가 송신되게 임피던스 매칭하는 제2 임피던스 매칭부; 및
    상기 제2 임피던스 매칭부에서 출력된 상기 제2 무선 전력 신호를 송신하는 제2 송신 안테나를 포함하는,
    무선 충전 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 주파수 대역이 서로 인접한 대역인 경우,
    상기 제2 무선 전력 신호의 대역폭은,
    상기 제1 및 제2 무선 전력 신호 사이의 주파수 차이보다 작으며,
    상기 제1 및 제2 무선 전력 신호 각각의 대역폭은,
    2.5dB 내지 3.5dB인,
    무선 충전 시스템.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 충전 요청 신호가 수신되면 상기 제1 무선 충전 수신기로 상기 제1 무선 전력 신호가 송신되게 상기 제1 송신 안테나부를 제어하고, 상기 제2 충전 요청 신호가 수신되면 상기 제2 무선 충전 수신기로 상기 제2 무선 전력 신호가 송신되게 상기 제2 송신 안테나부를 제어하는,
    무선 충전 시스템.
  11. 제1 무선 충전 수신기에서 송신된 제1 충전 요청 신호가 수신되면, 상기 제1 무선 충전 수신기의 충전을 위해 제1 주파수 대역에 해당하는 제1 무선 전력 신호를 송신하는 단계;
    제2 무선 충전 수신기에서 송신된 제2 충전 요청 신호의 수신 여부를 판단하는 단계;
    상기 제2 충전 요청 신호가 수신되면, 상기 제2 무선 충전 수신기가 충전하는 주파수 대역이 상기 제1 주파수 대역과 인접한 제2 주파수 대역인지 판단하는 단계; 및
    상기 제2 주파수 대역이면, 상기 제1 무선 전력 신호와 설정된 주파수 차이를 갖는 제2 무선 전력 신호를 송신하는 단계를 포함하는,
    무선 충전 시스템의 동작방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제2 주파수 대역이 아니면, 설정된 대역폭을 갖는 상기 제2 무선 전력 신호를 송신하는 단계를 더 포함하는,
    무선 충전 시스템의 동작방법.
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