KR20210155379A - 무선 전력 수신 및 유선 전력 송신 장치 - Google Patents

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Abstract

무선 전력 수신 및 유선 전력 송신 장치가 개시된다. 일 실시예에 따르면, 전력 송수신 장치는, 하우징; 상기 하우징 내에 삽입되는 기판; 상기 하우징 내 상기 기판의 외곽에 배치된 채, 적어도 하나의 전력 송신기로부터 적어도 하나의 주파수 대역의 파워 신호를 무선으로 수신하는 적어도 하나의 안테나; 상기 기판에 결합되는 전력 저장부; 상기 기판 내에 형성된 채 상기 기판을 통해 상기 적어도 하나의 안테나 및 상기 전력 저장부와 연결되어, 상기 적어도 하나의 안테나로부터 수신되는 상기 파워 신호를 상기 전력 저장부에 전력으로 충전하는 충전 회로; 및 상기 하우징의 외부에 형성된 채 상기 기판을 통해 상기 전력 저장부와 연결되어, 상기 전력 저장부로부터 출력되는 전력을 전자기기에 유선으로 송신하는 출력 단자를 포함한다.

Description

무선 전력 수신 및 유선 전력 송신 장치{APPARATUS FOR WIRELESS POWER RECEIVING AND WIRE POWER TRANSMISSION}
아래의 실시예들은 전력 송수신 장치 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선으로 전력을 수신하고 유선으로 전력을 송신하는 장치에 대한 기술이다.
최근 무선통신을 이용하는 다양한 휴대용 전자기기들이 보급되면서, 휴대용 전자기기를 무선으로 충전하는 무선 충전 기술 또한 개발되기 시작했다.
무선 충전 기술은 유도 방식, 자기 공진 방식 또는 RF 무선 충전 방식 중 어느 하나의 방식을 기반으로, 무선 충전 송신기에서 전송하는 파워 신호에 따라 휴대용 전자기기를 충전하는 기술로서, 휴대용 전자기기에 무선 파워 수신기를 배터리와 별도로 내장함으로써, 휴대용 전자기기가 충전에 이용할 파워 신호를 무선 충전 송신기로부터 수신하도록 한다.
그러나 무선 충전 기술의 보급에도 불구하고, 아직 대다수의 휴대용 전자기기는 무선 파워 수신기를 내장하지 않은 채, 삽입되는 배터리에 의해서만 전원이 공급받아 동작하고 있다.
이에, 무선 파워 수신기를 내장하지 않은 채, 삽입되는 배터리에 의해 전원이 공급되는 휴대용 전자기기가 무선 충전 기술을 활용할 수 있는 기술이 제안될 필요가 있다.
일 실시예들은 무선 파워 수신기를 내장하지 않은 채 전자기기가 무선 충전 기술을 활용할 수 있도록 전자기기에 삽입되는 배터리(이하, 전자기기에 삽입되는 배터리는 1차 전지 및 2차 전지 모두를 의미할 수 있음)로 사용 가능한 전력 송수신 장치를 제안한다.
보다 상세하게, 일 실시예들은 무선으로 수신된 전력을 저장하는 기능과 전자기기에 삽입된 채 전자기기에 유선으로 전력을 송신하는 기능 모두를 갖는 전력 송수신 장치를 제안한다.
이 때, 일 실시예들은 무선으로 전력을 수신하는 동작과 유선으로 전력을 송신하는 동작을 개별적으로 수행하거나, 동시에 수행하는 전력 송수신 장치를 제안한다.
일 실시예에 따르면, 전력 송수신 장치는, 하우징; 상기 하우징 내에 삽입되는 기판; 상기 하우징 내 상기 기판의 외곽에 배치된 채, 적어도 하나의 전력 송신기로부터 적어도 하나의 주파수 대역의 파워 신호를 무선으로 수신하는 적어도 하나의 안테나; 상기 기판에 결합되는 전력 저장부; 상기 기판 내에 형성된 채 상기 기판을 통해 상기 적어도 하나의 안테나 및 상기 전력 저장부와 연결되어, 상기 적어도 하나의 안테나로부터 수신되는 상기 파워 신호를 상기 전력 저장부에 전력으로 충전하는 충전 회로; 및 상기 하우징의 외부에 형성된 채 상기 기판을 통해 상기 전력 저장부와 연결되어, 상기 전력 저장부로부터 출력되는 전력을 전자기기에 유선으로 송신하는 출력 단자를 포함한다.
일측에 따르면, 상기 기판은, 상기 적어도 하나의 안테나가 상기 기판의 외곽에 휘감기며 고정 배치될 수 있는 형상을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.
다른 일측에 따르면, 상기 기판은, 요철 패턴으로 형성되는 외곽을 갖는 동시에 십자 형상의 수평 단면을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 일측에 따르면, 상기 적어도 하나의 안테나로는, 상기 기판의 외곽에 휘감길 수 있는 타입의 안테나가 사용되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 일측에 따르면, 상기 충전 회로는, 상기 적어도 하나의 안테나가 상기 기판의 외곽에 휘감기며 고정 배치될 때, 상기 적어도 하나의 안테나와 서로 영향을 주치 않도록 상기 기판 내에 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 일측에 따르면, 상기 충전 회로는, 상기 적어도 하나의 안테나로부터 수신되는 상기 파워 신호를 상기 적어도 하나의 주파수 대역에 따라 매칭하여 출력하는 적어도 하나의 매칭 회로; 상기 적어도 하나의 매칭 회로와 연결되어 상기 파워 신호에 인가된 교류 전력을 직류 전력으로 정류하여 출력하는 적어도 하나의 정류 회로; 및 상기 적어도 하나의 정류 회로로부터 전달되는 상기 직류 전력을 상기 전력 저장부의 충전에 적합한 직류 전력으로 변환하여 출력하는 DC/DC 컨버터를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 일측에 따르면, 상기 DC/DC 컨버터는, 상기 전력 저장부로부터 출력되는 직류 전력을 상기 전자기기의 충전에 적합한 직류 전력으로 변환하여 출력하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 일측에 따르면, 상기 적어도 하나의 안테나가 상기 적어도 하나의 전력 송신기로부터 상기 파워 신호를 실시간으로 수신하고 있는 경우, 상기 DC/DC 컨버터는, 상기 적어도 하나의 정류 회로로부터 전달되는 직류 전력을 상기 전자기기의 충전에 적합한 직류 전력으로 변환하여 상기 출력 단자로 곧바로 전달하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 일측에 따르면, 상기 전력 송수신 장치는, 상기 전자기기에 삽입된 채 상기 출력 단자를 통해 상기 전력 송수신 장치에 전력을 유선으로 충전하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 일측에 따르면, 상기 기판은, 상기 출력 단자가 상기 하우징으로부터 분리됨에 따라 개방되는 상기 하우징의 내부 공간에 삽입되고, 상기 출력 단자는, 상기 하우징과 끼움 결합 또는 스크루 결합하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 일측에 따르면, 상기 기판은, 상기 출력 단자의 내측면에 고정 결합되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 일측에 따르면, 상기 전력 송수신 장치는, 표준 규격 배터리로 구현되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전력 송수신 시스템은, 전자기기; 적어도 하나의 주파수 대역의 파워 신호를 발생시키는 적어도 하나의 전력 송신기; 및 상기 파워 신호를 기반으로 무선으로 충전되고, 상기 전자기기에 삽입된 채 상기 전자기기에 유선으로 전력을 송신하는 전력 송수신 장치를 포함하고, 상기 전력 송수신 장치는, 하우징; 상기 하우징 내에 삽입되는 기판; 상기 하우징 내 상기 기판의 외곽에 배치된 채, 상기 적어도 하나의 전력 송신기로부터 적어도 하나의 주파수 대역의 파워 신호를 무선으로 수신하는 적어도 하나의 안테나; 상기 기판에 결합되는 전력 저장부; 상기 기판 내에 형성된 채 상기 기판을 통해 상기 적어도 하나의 안테나 및 상기 전력 저장부와 연결되어, 상기 적어도 하나의 안테나로부터 수신되는 상기 파워 신호를 상기 전력 저장부에 전력으로 충전하는 충전 회로; 및 상기 하우징의 외부에 형성된 채 상기 기판을 통해 상기 전력 저장부와 연결되어, 상기 전력 저장부로부터 출력되는 전력을 상기 전자기기에 유선으로 송신하는 출력 단자를 포함한다.
다른 일 실시예에 따르면, 전력 송수신 장치는, 하우징; 상기 하우징의 외부에 형성되는 출력 단자; 상기 하우징 내에 삽입되는 기판; 상기 하우징 내 상기 기판의 외곽에 배치된 채, 적어도 하나의 전력 송신기로부터 적어도 하나의 주파수 대역의 파워 신호를 무선으로 수신하는 적어도 하나의 안테나; 및 상기 기판 내에 형성된 채 상기 기판을 통해 상기 적어도 하나의 안테나 및 상기 출력 단자와 연결되어, 상기 적어도 하나의 안테나로부터 수신되는 상기 파워 신호를 전력으로 출력하여 전자기기에 상기 출력 단자를 통한 유선으로 송신하는 충전 회로를 포함한다.
일측에 따르면, 상기 충전 회로는, 상기 적어도 하나의 안테나로부터 수신되는 상기 파워 신호를 전력으로 출력하는 과정에서, 상기 전력을 저장하지 않고 상기 전자기기에 곧바로 전달하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예들은 무선 파워 수신기를 내장하지 않은 채 전자기기가 무선 충전 기술을 활용할 수 있도록 전자기기에 삽입되는 배터리로 사용 가능한 전력 송수신 장치를 제안할 수 있다.
보다 상세하게, 일 실시예들은 무선으로 수신된 전력을 저장하는 기능과 전자기기에 삽입된 채 전자기기에 유선으로 전력을 송신하는 기능 모두를 갖는 전력 송수신 장치를 제안할 수 있다.
이 때, 일 실시예들은 무선으로 전력을 수신하는 동작과 유선으로 전력을 송신하는 동작을 개별적으로 수행하거나, 동시에 수행하는 전력 송수신 장치를 제안할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 전력 송수신 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2a 내지 2c는 일 실시예에 따른 전력 송수신 장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 충전 회로를 나타낸 블록도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 전력 송수신 장치의 전력 수신 및 전력 송신 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 다른 일 실시예에 따른 전력 송수신 장치를 나타낸 도면이다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 전력 송수신 시스템을 나타낸 도면이고, 도 2a 내지 2c는 일 실시예에 따른 전력 송수신 장치를 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 2a는 일 실시예에 따른 전력 송수신 장치의 외관을 나타낸 도면이고, 도 2b는 일 실시예에 따른 전력 송수신 장치의 하우징 내부를 나타낸 도면이며, 도 2c는 도 2b에 도시된 전력 송수신 장치의 하우징 내부에서 적어도 하나의 안테나가 제거된 상태를 나타낸 도면이다.
도 1 및 2a 내지 2c를 참조하면, 일 실시예에 따른 전력 송수신 시스템(100)은, 전자기기(110), 적어도 하나의 전력 송신기(120) 및 전력 송수신 장치(130)를 포함할 수 있다.
전자기기(110)는 전력 송수신 장치(130)가 삽입됨에 따라 전력 송수신 장치(130)가 공급하는 전력에 의해 동작할 수 있다. 여기서, 전자기기(110)는 배터리인 전력 송수신 장치(130)가 삽입되어 동작하는 휴대용 전자기기일 수 있으나 이에 제한되거나 한정되지 않고, 배터리가 삽입될 수 있는 다양한 전자기기일 수 있다. 이하, 전력 송수신 장치(130)는 전자기기에 삽입되는 배터리인 1차 전지 및 2차 전지의 역할을 수행하는 것으로 해석될 수 있다.
적어도 하나의 전력 송신기(120)는 적어도 하나의 주파수 대역의 파워 신호를 펄스 또는 CW(Continuous Wave) 등의 형태로 구현하여 발생시켜, 전력 송수신 장치(130)가 파워 신호를 무선으로 수신하도록 할 수 있다. 이 때, 적어도 하나의 전력 송신기(120)는 다양한 주파수 대역의 파워 신호를 발생함으로써, 전력 송수신 장치(130)가 다양한 주파수 대역의 파워 신호를 이용하도록 하여 무선 전력 수신 효율(무선 충전 효율)을 향상시킬 수 있다.
전력 송수신 장치(130)는 적어도 하나의 전력 송신기(120)로부터 발생되는 파워 신호를 무선으로 수신하여 전력으로 저장하는 기능과 전자기기(110)로 삽입된 채 전자기기(110)에 유선으로 전력을 송신하는 기능을 모두를 가질 수 있다. 이에, 전력 송수신 장치(130)는 상기 기능들을 기반으로, 무선 파워 수신기를 내장하지 않은 전자기기(110)가 무선 충전 기술을 활용하도록 할 수 있다.
여기서, 전력 송수신 장치(130)는 적어도 하나의 전력 송신기(120)로부터 발생되는 다양한 주파수 대역의 파워 신호를 수신하도록 구성됨으로써, 전력 저장 과정에서 다양한 주파수 대역의 파워 신호를 활용할 수 있어, 무선 전력 수신 효율(무선 충전 효율)을 향상시킬 수 있다.
이하, 전력 송수신 장치(130)가 도면 상 AA 배터리의 규격으로 구현되는 것으로 도시되나, 이에 제한되거나 한정되지 않고 D 배터리, C 배터리 또는 AAA 배터리와 같은 표준 규격 배터리 중 어느 하나로 구현될 수 있다.
이 때, 전력 송수신 장치(130)가 적어도 하나의 전력 송신기(120)로부터 파워 신호를 수신하여 전력으로 저장하는 무선 전력 수신 동작(무선 충전 동작) 및 전력 송수신 장치(130)가 전자기기(110)에 유선으로 전력을 송신하는 유선 전력 송신 동작은, 개별적으로 수행되거나 동시에 수행될 수 있다.
예를 들어, 전력 송수신 장치(130)는 적어도 하나의 전력 송신기(120)로부터 파워 신호를 무선으로 수신하여 전력으로 저장해두다가, 전자기기(110)로 삽입될 때 저장된 전력을 전자기기(110)에 유선으로 송신할 수 있다. 이하, 전력 송수신 장치(130)가 적어도 하나의 전력 송신기(120)로부터 발생되는 파워 신호를 무선으로 수신하여 전력으로 저장하는 기능과 전자기기(110)로 삽입된 채 전자기기(110)에 유선으로 전력을 송신하는 기능을 항시 모두 수행하는 것으로 설명되나, 경우에 따라 전자기기(110)로부터 분리된 채 사용되지 않을 때에는 적어도 하나의 전력 송신기(120)로부터 발생되는 파워 신호를 무선으로 수신하여 전력으로 저장하는 기능만을 수행할 수도 있다.
다른 예를 들면, 전력 송수신 장치(130)는 전자기기(110)에 삽입된 채, 적어도 하나의 전력 송신기(120)로부터 파워 신호를 무선으로 수신하여 전력으로 변환하고 이를 유선으로 전자기기(110)에 송신할 수 있다. 이러한 경우, 적어도 하나의 전력 송신기(120)로부터 무선으로 수신되는 파워 신호에 의한 전력은 저장 과정을 거치거나, 또는 거치지 않고 곧바로 전자기기(110)에 유선으로 전달될 수 있다.
전력 송수신 장치(130)의 구조와 관련하여 도 2a 내지 2c를 참조하면, 전력 송수신 장치(130)는 하우징(131), 하우징(131) 내에 삽입되는 기판(132), 하우징(131) 내 기판(132)의 외곽에 배치되는 적어도 하나의 안테나(133), 기판(132)에 결합되는 전력 저장부(134), 기판(132) 내에 형성되는 충전 회로(135) 및 하우징(131)의 외부에 형성되는 출력 단자(136)를 포함할 수 있다.
하우징(131)은, 후술되는 적어도 하나의 안테나(133)가 내부 공간에 배치됨에 따라, 적어도 하나의 안테나(133)의 전력 무선 수신이 가능하도록 전파에 방해되지 않는 물질(예컨대, 도전성 물질을 제외한 물질)로 형성될 수 있다.
적어도 하나의 안테나(133)는 적어도 하나의 전력 송신기(120)로부터 발생되는 적어도 하나의 주파수 대역의 파워 신호를 무선으로 수신할 수 있다. 아하, 적어도 하나의 안테나(133)가 파워 신호를 무선으로 수신하는 방식으로는, RF 방식은 물론, 자기 유도 방식 또는 자기 공진 방식 등이 사용될 수 있다.
여기서, 적어도 하나의 안테나(133)는 다양한 주파수 대역의 파워 신호를 수신할 수 있도록 파워 신호의 주파수 대역 별로 서로 다른 급전 포인트를 가질 수 있다. 일례로, 적어도 하나의 안테나(133)는 적어도 하나의 안테나(133) 내에서 급전 포인트가 형성되는 위치 또는 형성되는 개수가 파워 신호의 주파수 대역 별로 조절될 수 있다.
특히, 적어도 하나의 안테나(133)로는, 기판(132)의 외곽에 휘감기며 고정 배치될 수 있는 타입의 안테나가 사용될 수 있다. 일례로, 적어도 하나의 안테나(133)로는 헬리컬 안테나, 루프 안테나 또는 형상 적응형 안테나 등이 사용될 수 있다.
이에 따라, 기판(132) 역시 적어도 하나의 안테나(133)가 기판(132)의 외곽이 휘감기며 고정 배치될 수 있는 형상을 가질 수 있다. 일례로, 기판(132)은 요철 패턴(132-1)으로 형성되는 외곽을 갖는 동시에 십자 형상의 수평 단면(132-2)을 갖도록 구성될 수 있다.
또한, 기판(132)은 적어도 하나의 안테나(133)를 고정 배치시키는 기능 이외에도, 적어도 하나의 안테나(133), 전력 저장부(134), 충전 회로(135) 및 출력 단자(136) 사이를 연결하는 전기적 연결 통로의 기능을 담당할 수 있다.
또한, 기판(132)은 출력 단자(136)(정확하게는 도면 상 하부에 위치하는 추력 단자(136))가 하우징(131)으로부터 분리됨에 따라 개방되는 하우징(131)의 내부 공간에 삽입될 수 있으며, 고장을 야기할 수 있는 하우징(131)의 내부 공간에서의 움직임을 최소화하기 위해 출력 단자(136))(정확하게는 도면 상 하부에 위치하는 출력 단자(136))의 내측면에 고정 결합될 수 있다.
전력 저장부(134)는 충전 회로(135)로부터 직류 전력을 수신하여 충전되고 충전된 직류 전력을 출력 단자(136)로 방출하도록 기판(132)을 통해 충전 회로(135) 및 출력 단자(136) 각각과 연결될 수 있다. 그러나, 전력 저장부(134)의 연결 상태는 이에 제한되거나 한정되지 않는다. 일례로, 전자기기(110)의 충전에 적합한 직류 전력과 전력 저장부(134)의 충전에 적합한 직류 전력이 상이할 경우, 전력 저장부(134)로부터 방출되는 직류 전력은 충전 회로(135)를 경유하여 전자기기(110)의 충전에 적합한 직류 전력으로 변환된 이후 출력 단자(136)로 제공되어야 한다. 이러한 경우, 전력 저장부(134)는 기판(132)을 통해 충전 회로(135)와만 연결될 수도 있다.
충전 회로(135)는 기판(132)을 통해 적어도 하나의 안테나(133) 및 전력 저장부(134)와 연결되어, 적어도 하나의 안테나(133)로부터 수신되는 파워 신호를 전력 저장부(134)에 전력으로 충전할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 아래의 도 3을 참조하여 기재하기로 한다.
특히, 충전 회로(135)는 적어도 하나의 안테나(133)가 기판(132)의 외곽에 휘감기며 고정 배치될 때, 적어도 하나의 안테나(133)와 서로 영향을 주지 않도록 기판(132) 내에 형성될 수 있다. 예를 들어, 충전 회로(135)는 적어도 하나의 안테나(133)가 기판(132)의 외곽에 휘감기며 고정 배치될 때, 기판(132) 내 적어도 하나의 안테나(133)와 닿지 않는 위치에 형성될 수 있다. 다른 예를 들면, 충전 회로(135)는 적어도 하나의 안테나(133)에서 수신되는 파워 신호에 노이즈를 발생시키지 않도록 적어도 하나의 안테나(133)와 일정 거리 이상 이격된 채 형성될 수 있다.
이러한 전력 저장부(134)로는 기존의 슈퍼 커패시터 또는 미니 배터리 등이 이용될 수 있다.
출력 단자(136)는 기판(132)을 통해 전력 저장부(134)와 연결되어, 전력 저장부(134)로부터 출력되는 전력을 전자기기(110)에 유선으로 송신할 수 있다. 즉, 출력 단자(136)는 전력 송수신 장치(130)가 전자기기(110)에 삽입될 때 전자기기(110)와 전력 송수신 장치(130)를 연결하는 역할을 담당할 수 있다.
여기서, 출력 단자(136)가 기판(132)을 통해 전력 저장부(134)와 연결된다는 것은, 출력 단자(136)가 기판(132)을 연결 배선으로 사용하여 직접적으로 전력 저장부(134)와 연결되는 것은 물론, 출력 단자(136)가 기판(132)을 연결 배선으로 사용하여 충전 회로(135)를 경유하여 간접적으로 전력 저장부(134)와 연결되는 것을 의미할 수도 있다.
이와 같은 출력 단자(136))(정확하게는 도면 상 하부에 위치하는 출력 단자(136))는 하우징(131)과 끼움 결합 또는 스크루 결합함으로써, 필요에 따라 하우징(131)으로부터 분리될 수 있다.
또한, 전력 송수신 장치(130)는 적어도 하나의 안테나(133)의 전력 무선 수신을 통한 전력 충전이 수행되고 있음 또는 전력 저장부(134)의 전력 충전 상태를 표시하는 LED(137)를 더 포함할 수 있다. 이러한 LED(137)는 기판(132)에 형성될 수 있으며, 하우징(131)에는 LED(137)이 외부로 표시되도록 하는 홀(Hole)(138)이 형성될 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 충전 회로를 나타낸 블록도이다. 이하, 도 3을 통해 설명되는 충전 회로는 도 1 및 2a 내지 2c를 참조하여 설명된 전력 송수신 장치(130)에 포함되는 충전 회로(135)를 의미한다.
도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 충전 회로(135)는, 적어도 하나의 매칭 회로(310), 적어도 하나의 정류 회로(320) 및 DC/DC 컨버터(330)를 포함할 수 있다.
적어도 하나의 매칭 회로(310)는, 적어도 하나의 안테나(133)로부터 수신되는 파워 신호를 적어도 하나의 주파수 대역에 따라 매칭하여 출력할 수 있다.
적어도 하나의 정류 회로(320)는, 적어도 하나의 매칭 회로(310)와 연결되어 파워 신호에 인가된 교류 전력을 직류 전력으로 정류하여 출력할 수 있다.
DC/DC 컨버터(330)는, 적어도 하나의 정류 회로(320)로부터 전달되는 직류 전력을 전력 저장부(134)의 충전에 적합한 직류 전력으로 변환할 수 있다.
이 때, 전술된 바와 같이 전자기기(110)의 충전에 적합한 직류 전력과 전력 저장부(134)의 충전에 적합한 직류 전력이 상이할 경우, DC/DC 컨버터(330)는 전력 수신 과정뿐만 아니라, 전력 송신 과정에서도 동작할 수 있다. 예를 들어, DC/DC 컨버터(330)는 전력 저장부(134)로부터 출력되는 직류 전력을 전자기기(110)의 충전에 적합한 직류 전력으로 변환하여 출력할 수 있다. 이와 같이 변환 출력된 직류 전력은 출력 단자(136)로 제공될 수 있다.
또한, 전술된 바와 같이 적어도 하나의 전력 송신기(120)로부터 무선으로 수신되는 파워 신호에 의한 전력이 저장 과정을 거치지 않고 곧바로 전자기기(110)에 유선으로 전달될 경우(전력 송수신 장치(130)가 전자기기(110)에 삽입됨에 따라 적어도 하나의 안테나(133)가 적어도 하나의 전력 송신기(120)로부터 파워 신호를 실시간으로 수신하고 있는 경우), DC/DC 컨버터(330)는, 적어도 하나의 정류 회로(320)로부터 전달되는 직류 전력을 전자기기(110)의 충전에 적합한 직류 전력으로 변환하여 출력 단자(136)로 곧바로 전달할 수 있다.
이상 설명된 충전 회로(135)는 적어도 하나의 매칭 회로(310), 적어도 하나의 정류 회로(320) 및 DC/DC 컨버터(330) 이외에도 추가적인 구성요소들을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 충전 회로(135)는 수신되는 파워 신호에서 노이즈를 제거하기 위한 노이즈 필터 또는 전력 충전 관련 정보(일례로, 전력 송수신 장치(130)가 지원하는 무선 충전 방식에 대한 정보, 전력 저장부(134)의 저장 전력 관련 정보 등)을 적어도 하나의 전력 송신기(120)와 통신하기 위한 통신용 안테나(미도시)를 더 포함할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 전력 송수신 장치의 전력 수신 및 전력 송신 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 적어도 하나의 전력 송신기(120)가 적어도 하나의 주파수 대역의 파워 신호를 송신함에 응답하여, 전력 송수신 장치(130)의 적어도 하나의 안테나(133)는 해당 파워 신호를 수신할 수 있다(410).
적어도 하나의 안테나(133)로부터 수신된 파워 신호는 전력 송수신 장치(130)의 충전 회로(135)에 포함되는 적어도 하나의 매칭 회로(310)에 의해 주파수 대역 별로 매칭되어 출력되고(420), 주파수 별로 매칭되어 출력되는 파워 신호는 충전 회로(135)에 포함되는 적어도 하나의 정류 회로(320)에 의해 직류 전력으로 정류하여 출력될 수 있다(430).
이어서, 충전 회로(135)에 포함되는 DC/DC 컨버터(330)는 적어도 하나의 정류 회로(320)로부터 전달되는 직류 전력의 전압을 전력 저장부(134)의 충전에 적합한 전압으로 변환하고(440), 전압이 변환된 직류 전력이 전력 저장부(134)에 충전될 수 있다(450).
전력 저장부(134)에 충전된 직류 전력은, 전력 송수신 장치(130)가 전자기기(110)에 삽입될 때 방출되어 DC/DC 컨버터(330)에 의해 전자기기(110)의 충전에 적합한 전압으로 변환되고(460), 전압이 변환된 직류 전력은 전력 송수신 장치(130)의 출력 단자(136)를 통해 전자기기(110)로 송신될 수 있다(470).
도 5는 다른 일 실시예에 따른 전력 송수신 장치를 나타낸 도면이다.
이하에서 설명되는 전력 송수신 장치(500)는, 도 3을 참조하여 설명된 전력 송수신 장치(130)와 달리 전력 저장부(134)를 포함하지 않는 것을 특징으로 하며, 그 이외의 구성요소들은 모두 동일하게 구비될 수 있다. 또한, 이하 도 5에서는 편의를 위해 하우징 내부만이 도시된다.
보다 상세하게, 다른 일 실시예에 따른 전력 송수진 장치(500)는, 하우징(미도시), 하우징 외부에 형성되는 출력 단자(510), 하우징 내에 삽입되는 기판(520), 하우징 내 기판(520)의 외곽에 배치된 채, 적어도 하나의 전력 송신기(120)로부터 적어도 하나의 주파수 대역의 파워 신호를 무선으로 수신하는 적어도 하나의 안테나(530), 기판(520) 내에 형성된 채 기판(520)을 통해 적어도 하나의 안테나(530) 및 출력 단자(510)와 연결되어 적어도 하나의 안테나(530)로부터 수신되는 파워 신호를 전력으로 출력하여 전자기기(110)에 출력 단자(510)를 통한 유선으로 송신하는 충전 회로(540)를 포함하는 구조로 구현될 수 있다.
여기서, 하우징, 출력 단자(510), 기판(520), 적어도 하나의 안테나(530) 및 충전 회로(540) 각각의 구조 및 기능은 도 3을 참조하여 설명된 전력 송수신 장치(130)의 것과 동일하나, 충전 회로(540)가 적어도 하나의 안테나(530)로부터 수신되는 파워 신호를 전력으로 출력하는 과정 중 전력을 저장하지 않고 전자기기(110)에 곧바로 전달한다는 점에서 도 3을 참조하여 설명된 전력 송수신 장치(130)의 충전 회로(135)와 상이할 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (15)

  1. 하우징;
    상기 하우징 내에 삽입되는 기판;
    상기 하우징 내 상기 기판의 외곽에 배치된 채, 적어도 하나의 전력 송신기로부터 적어도 하나의 주파수 대역의 파워 신호를 무선으로 수신하는 적어도 하나의 안테나;
    상기 기판에 결합되는 전력 저장부;
    상기 기판 내에 형성된 채 상기 기판을 통해 상기 적어도 하나의 안테나 및 상기 전력 저장부와 연결되어, 상기 적어도 하나의 안테나로부터 수신되는 상기 파워 신호를 상기 전력 저장부에 전력으로 충전하는 충전 회로; 및
    상기 하우징의 외부에 형성된 채 상기 기판을 통해 상기 전력 저장부와 연결되어, 상기 전력 저장부로부터 출력되는 전력을 전자기기에 유선으로 송신하는 출력 단자
    를 포함하는 전력 송수신 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판은,
    상기 적어도 하나의 안테나가 상기 기판의 외곽에 휘감기며 고정 배치될 수 있는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 전력 송수신 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기판은,
    요철 패턴으로 형성되는 외곽을 갖는 동시에 십자 형상의 수평 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 전력 송수신 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 안테나로는,
    상기 기판의 외곽에 휘감길 수 있는 타입의 안테나가 사용되는 것을 특징으로 하는 전력 송수신 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 충전 회로는,
    상기 적어도 하나의 안테나가 상기 기판의 외곽에 휘감기며 고정 배치될 때, 상기 적어도 하나의 안테나와 서로 영향을 주치 않도록 상기 기판 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 전력 송수신 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 충전 회로는,
    상기 적어도 하나의 안테나로부터 수신되는 상기 파워 신호를 상기 적어도 하나의 주파수 대역에 따라 매칭하여 출력하는 적어도 하나의 매칭 회로;
    상기 적어도 하나의 매칭 회로와 연결되어 상기 파워 신호에 인가된 교류 전력을 직류 전력으로 정류하여 출력하는 적어도 하나의 정류 회로; 및
    상기 적어도 하나의 정류 회로로부터 전달되는 상기 직류 전력을 상기 전력 저장부의 충전에 적합한 직류 전력으로 변환하여 출력하는 DC/DC 컨버터
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 송수신 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 DC/DC 컨버터는,
    상기 전력 저장부로부터 출력되는 직류 전력을 상기 전자기기의 충전에 적합한 직류 전력으로 변환하여 출력하는 것을 특징으로 하는 전력 송수신 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 안테나가 상기 적어도 하나의 전력 송신기로부터 상기 파워 신호를 실시간으로 수신하고 있는 경우, 상기 DC/DC 컨버터는,
    상기 적어도 하나의 정류 회로로부터 전달되는 직류 전력을 상기 전자기기의 충전에 적합한 직류 전력으로 변환하여 상기 출력 단자로 곧바로 전달하는 것을 특징으로 하는 전력 송수신 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 전력 송수신 장치는,
    상기 전자기기에 삽입된 채 상기 출력 단자를 통해 상기 전력 송수신 장치에 전력을 유선으로 충전하는 것을 특징으로 하는 전력 송수신 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 기판은,
    상기 출력 단자가 상기 하우징으로부터 분리됨에 따라 개방되는 상기 하우징의 내부 공간에 삽입되고,
    상기 출력 단자는,
    상기 하우징과 끼움 결합 또는 스크루 결합하는 것을 특징으로 하는 전력 송수신 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 기판은,
    상기 출력 단자의 내측면에 고정 결합되는 것을 특징으로 하는 전력 송수신 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 전력 송수신 장치는,
    표준 규격 배터리로 구현되는 것을 특징으로 하는 전력 송수신 장치.
  13. 전자기기;
    적어도 하나의 주파수 대역의 파워 신호를 발생시키는 적어도 하나의 전력 송신기; 및
    상기 파워 신호를 기반으로 무선으로 충전되고, 상기 전자기기에 삽입된 채 상기 전자기기에 유선으로 전력을 송신하는 전력 송수신 장치
    를 포함하고,
    상기 전력 송수신 장치는,
    하우징;
    상기 하우징 내에 삽입되는 기판;
    상기 하우징 내 상기 기판의 외곽에 배치된 채, 상기 적어도 하나의 전력 송신기로부터 적어도 하나의 주파수 대역의 파워 신호를 무선으로 수신하는 적어도 하나의 안테나;
    상기 기판에 결합되는 전력 저장부;
    상기 기판 내에 형성된 채 상기 기판을 통해 상기 적어도 하나의 안테나 및 상기 전력 저장부와 연결되어, 상기 적어도 하나의 안테나로부터 수신되는 상기 파워 신호를 상기 전력 저장부에 전력으로 충전하는 충전 회로; 및
    상기 하우징의 외부에 형성된 채 상기 기판을 통해 상기 전력 저장부와 연결되어, 상기 전력 저장부로부터 출력되는 전력을 상기 전자기기에 유선으로 송신하는 출력 단자
    를 포함하는 전력 송수신 시스템.
  14. 하우징;
    상기 하우징의 외부에 형성되는 출력 단자;
    상기 하우징 내에 삽입되는 기판;
    상기 하우징 내 상기 기판의 외곽에 배치된 채, 적어도 하나의 전력 송신기로부터 적어도 하나의 주파수 대역의 파워 신호를 무선으로 수신하는 적어도 하나의 안테나; 및
    상기 기판 내에 형성된 채 상기 기판을 통해 상기 적어도 하나의 안테나 및 상기 출력 단자와 연결되어, 상기 적어도 하나의 안테나로부터 수신되는 상기 파워 신호를 전력으로 출력하여 전자기기에 상기 출력 단자를 통한 유선으로 송신하는 충전 회로
    를 포함하는 전력 송수신 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 충전 회로는,
    상기 적어도 하나의 안테나로부터 수신되는 상기 파워 신호를 전력으로 출력하는 과정에서, 상기 전력을 저장하지 않고 상기 전자기기에 곧바로 전달하는 것을 특징으로 하는 전력 송수신 장치.
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