KR101026221B1

KR101026221B1 - 무접점 충전시스템의 충방전상태신호검출장치 및 그의제어방법

Info

Publication number: KR101026221B1
Application number: KR1020080043285A
Authority: KR
Inventors: 정춘길
Original assignee: 정춘길
Priority date: 2008-05-09
Filing date: 2008-05-09
Publication date: 2011-03-31
Also published as: KR20090117297A

Abstract

본 발명은, 검출 제어부; 전력 전송 장치의 작동상태에 대한 신호를 상기 검출 제어부로 전송하기 위해 구성된 전송 상태 신호 처리 모듈; 상기 검출 제어부의 제어신호를 수신 받아 상기 전력 전송 장치의 1차측코어에서 전력 전송의 유도자기장이 발생하도록 상기 전력 전송 장치의 전원 공급 모듈에 제어 신호를 전송하기 위해 구성된 전송 제어 신호 처리 모듈; 및 상기 전력 전송 장치로부터의 전력신호를 수신하는 전력 수신 장치의 배터리 셀의 내부 저항의 상태값을 수신하여 이를 상기 검출 제어부로 전송하는 충전 상태 신호 처리 모듈을 포함하는, 무접점 충전 시스템의 충방전 상태 신호 검출 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

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Description

무접점 충전시스템의 충방전상태신호검출장치 및 그의 제어방법{DETECTION EQUIPMENT OF NON-CONTACT CHARGING BATTERY AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 충방전상태신호검출장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전력전송장치 및 전력수신장치로 되는 무접점 충전시스템에 있어서, 충전작동 및 방전작동에 따른 신뢰성을 검증하기 위한 상태신호를 검출하여, 충전작동 및 방전작동이 안정적으로 이루어지게 신뢰성이 향상되도록 무접점 충전시스템의 충방전상태신호검출장치에 관한 것이다.

일반적으로 휴대폰, PDA, PMP, DMB단말기, MP3 또는 노트북과 같은 휴대용 장치들은 일반 가정 전원을 이용할 수 없어, 일회용 배터리를 장착하거나 충방전이 가능한 배터리가 장착되는 것이다.

그리고 이러한 휴대용장치의 배터리에 전기를 충전시키기 위한 충전기는 일반전원으로부터 전기를 공급받아 배터리에 전원공급단자를 통하여 배터리팩에 전원을 공급하는 단자공급방식이 이용되고 있다. 하지만 이러한 단자공급방식으로 전원 을 공급하면, 충전기와 배터리가 서로 결합되거나 분리될 경우, 양측의 단자들이 서로 다른 전위차를 가지고 있어서 순간방전현상이 발생된다. 이로써 양측 단자들에는 점점 이물질이 쌓이게 되며, 이로 인해서 화재가 발생할 우려가 있는 것이다. 또한 습기가 묻어 자연 방전되는 등 충전기 및 배터리의 수명 및 성능을 저하시키는 문제점이 있다.

이와 같은 단자공급방식의 문제점을 해결하기 위하여, 무접점 충전기가 개발되었다. 이러한 종래기술에 따른 무접점 충전기는 무접점충전기의 1차코일의 상부로, 충전하고자 하는 배터리가 내재된 단말기를 위치시키면, 배터리의 2차코일에 의하여 충전이 된다. 즉 1차코일에서 발생되는 자기장에 의해 2차코일에서는 유도기전력으로 유도되는 전기를 충전하는 것이다.

그러나 이러한 종래의 무접점 충전기는 단지 휴대용 단말기에 전력을 공급할 뿐, 무접점 충전기 및 휴대용 단말기에 있어서의 전력전송의 신뢰도를 확인할 수 있는 기술이 미비한 상태이다. 특히 근래에는 노트북, 휴대폰 등 휴대용 단말기의 배터리팩이 자주 폭발되어, 배터리팩의 충방전 작동에 따른 작동 신뢰성이 우려되고 있는 것이 현실이다. 따라서 다수 충방전 작동되는 배터리팩의 충방전 신뢰도를 정확하게 검증할 수 있는 기술이 시급한 과제이다.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 본 발명은 전력전송장치 및 전력수신장치로 되는 무접점 충전시스템에 있어서, 충전작동 및 방전작동에 따른 신뢰성을 검증하기 위한 상태신호를 검출하기 위한 것으로, 제공되는 무접점 충전시스템이 충전작동 및 방전작동이 안정적으로 이루어지도록 신뢰성을 향상하도록 하는 목적이 있다.

특히 무접점 충전시스템에서 충전작동 및 방전작동에 따라, 배터리셀의 내부저항의 상태값을 검출하는 것을 이용하기 때문에, 배터리셀의 이상유무를 정확하게 진단하도록 하는 목적이 있다.

이에 따라 내부저항의 증가에 따라 배터리셀 및 배터리팩 등의 온도 상승으로 인하여, 발열, 폭발, 신호불량 등, 내부저항의 감소에 따라 회선의 불량, 배터리셀의 불량 등에 대한 오작동을 미연에 방지할 수 있도록 하는 목적이 있는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무접점 충전시스템의 충방전상태신호검출장치는, 검출 제어부; 전력 전송 장치의 작동상태에 대한 신호를 상기 검출 제어부로 전송하기 위해 구성된 전송 상태 신호 처리 모듈; 상기 검출 제어부의 제어신호를 수신받아 상기 전력 전송 장치의 1차측코어에서 전력 전송의 유도자기장이 발생하도록 상기 전력 전송 장치의 전원 공급 모듈에 제어 신호를 전송하기 위해 구성된 전송 제어 신호 처리 모듈; 및 상기 전력 전송 장치로부터의 전력신호를 수신하는 전력 수신 장치의 배터리 셀의 내부 저항의 상태값을 수신하여 이를 상기 검출 제어부로 전송하는 충전 상태 신호 처리 모듈을 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예의 일태양에 의하면, 상기 충방전상태신호검출장치는, 상기 전력 수신 장치의 배터리 셀과 연결되어 상기 검출 제어부의 제어 신호에 의해 상기 배터리 셀의 전력이 방전되도록 구성되는 전력 방전 모듈을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예의 일태양에 의하면, 상기 충전 상태 신호 처리 모듈은,상기 전력 전송 장치 동작 중, 상기 전력 전송 장치 충전 동작 종료시, 상기 전력 수신 장치 방전 동작 중, 및 상기 전력 수신 장치 방전 동작 종료시 중 적어도 하나의 시기에서의 상기 배터리 셀의 내부 저항의 상태값을 수신할 수 있다.
본 발명의 일실시예의 일태양에 의하면, 상기 전력수신장치는, 상기 전력전송장치의 1차측코어에서 발생되는 유도자기장에 의하여 유도전류가 발생되도록 하기 위한 2차측코어; 상기 2차측코어와 연결되어 유도전력을 정류하기 위한 수신정류부; 상기 수신정류부와 연결되어 수신된 전력신호를 필터링하기 위한 수신필터부; 상기 수신필터부와 연결되어 상기 배터리셀에 전력이 충전되도록 하기 위한 충전모듈; 상기 충전모듈에 의하여 상기 배터리셀에 충전되는 정도를 측정하기 위한 충전게이지; 및 상기 충전모듈을 제어하고, 상기 전력전송장치와 신호송수신이 되도록 제어하는 수신제어부가 포함할 수 있습니다.
본 발명의 다른 실시예인, 충방전상태신호검출장치의 제어방법은, 상기 충방전상태신호검출장치의 검출제어부에서 제어신호가 발신되고, 전송제어신호처리모듈을 통하여 전력전송장치 측에 제어신호가 전송되어, 상기 전력전송장치의 1차측코어에서 유도자기장이 발생되어 충전작동되도록 하기 위한 충전개시단계(S01); 상기 충전개시단계(S01)에 의하여 충전작동하는 전력수신장치의 배터리셀의 상태값을 수신받아 저장하는 1차 IR측정단계(S02); 상기 전력수신장치로부터 충전상태 신호를 전송받아 배터리셀에 전력이 만충전상태인지 판별하는 만충전판별단계(S03); 상기 만충전판별단계(S03)에 의하여 전력수신장치의 배터리셀이 만충전상태일 경우, 상기 전력전송장치 측으로 제어신호를 발신하여 충전작동이 종료되도록 하기 위한 충전종료단계(S04); 상기 전력수신장치에서 충전작동이 종료된 상태에서 전력수신장치의 배터리셀의 상태값(IR Data)을 수신받아 저장하는 2차 IR측정단계(S05); 상기 전력수신장치의 배터리셀과 연결되어 있는 전력방전모듈에 방전제어신호를 전송하여 방전작동되도록 하기 위한 방전개시단계(S06); 상기 전력수신장치의 배터리셀의 방전작동 중에 상기 배터리셀의 상태값(IR Data)을 수신받아 저장하는 3차 IR측정단계(S07); 상기 전력수신장치의 배터리셀의 전압을 측정하는 배터리전압측정단계(S08); 상기 배터리전압측정단계(S08)에 의하여 측정된 배터리셀의 전압이 소모된 경우, 방전작동을 종료하는 방전종료단계(S09); 상기 전력수신장치의 배터리셀의 방전작동이 종료된 상태에서 상기 배터리셀의 상태값(IR Data)을 수신받아 저장하는 4차 IR측정단계(S10); 및 상기 충방전상태신호검출장치에 저장된 상기 전력수신장치의 배터리셀의 상태값(IR Data)에 대한 상태신호의 검출작동을 종료하는 사이클종료단계(S11)를 포함할 수 있습니다.

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상기와 같이 구비되는 본 발명은 전력전송장치 및 전력수신장치로 되는 무접 점 충전시스템에 있어서, 충전작동 및 방전작동에 따른 신뢰성을 검증하기 위한 상태신호를 검출하기 위한 것으로, 제공되는 무접점 충전시스템이 충전작동 및 방전작동이 안정적으로 이루어지도록 신뢰성을 향상하도록 하는 탁월한 효과가 있다.

특히 무접점 충전시스템에서 충전작동 및 방전작동에 따라, 배터리셀의 내부저항의 상태값을 검출하기 이용하기 때문에, 배터리셀의 이상유무를 정확하게 진단할 수 있는 장점이 있는 것이다.

그리하여 내부저항의 증가에 따라 배터리셀 및 배터리팩 등의 온도 상승으로 인하여, 발열, 폭발, 신호불량 등, 내부저항의 감소에 따라 회선의 불량, 배터리셀의 불량 등에 대한 오작동을 미연에 방지할 수 있는 장점이 있는 것이다.

이하 첨부되는 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 충방전상태신호검출장치에 대한 개략적인 구성도, 도 2는 본 발명에 따른 충방전상태신호검출장치의 전력전송장치에 대한 개략적인 구성도, 도 3은 본 발명에 따른 충방전상태신호검출장치의 전력수신장치에 대한 개략적인 구성도, 도 4는 본 발명에 따른 충방전상태신호검출장치의 제어 흐름도, 그리고 도 5는 본 발명에 따른 충방전상태신호검출장치의 제어방법에 대한 제어순서도가 각각 도시된 것이다.

즉 본 발명에 따른 충방전상태신호검출장치(A)는 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 무접점으로 전력신호를 전송하기 위한 전력전송장치(10)의 1차측코어(14)에서 유도자기장이 발생되는 전력전송장치(10)와 전송장치연결회선(도 1의 "B" 회선)에 의하여 연결되고, 이러한 전력전송장치(10)와 무접점으로 연결되는 전력수신장치(20)의 2차측코어(22)에서 유도전류가 발생되어 배터리셀(28)에 전력이 충전되는 전력수신장치(20)와 수신장치연결회선(도 1의 "C" 회선)으로 각각 연결되어, 충전상태 및 방전상태에서의 신호를 측정하기 위한 충방전상태신호검출장치에 관한 것이다.

이는 무접점으로 연결되는 전력전송장치(10)와 전력수신장치(20)의 전력전송 작동 중에, 전송전력의 신뢰성을 검출하기 위한 것이다. 이를 위하여 전력전송상태인지가 판별되어야 할 것이고, 또한 전력전송 중에 전력수신장치(20)에서 전력이 안정적으로 충전되고 있는지를 판별되어야 할 것이다. 따라서 충전작동 및 방전작동에 따른 신호검출을 위하여 전력전송장치(10)와 전력수신장치(20)와 연결되고, 또한 충전 및 방전 중, 배터리셀의 작동 안정에 대한 신호 검출에 대한 상태의 신호값을 수신받아야 할 것이다.

물론 배터리팩, 휴대용단말기 등으로 될 수 있는 전력수신장치(20)의 온도, 각 회선의 전류흐름안정도, 배터리셀의 작동온도 등도 함께 검출되어야 할 것이다. 또한 충전 및 방전 작동 중에 배터리셀의 내부 저항값으로 되는 상태값(IR Data, Interna resistance data)에 대한 데이터신호를 수신받아, 충전작동 및 방전작동에 따른 배터리셀의 내부 저항의 상태값의 변화를 판별하여 전력전송의 안정성을 판별하도록 구비될 수도 있는 것이다.

이를 위한 본 발명에 따른 충방전상태신호검출장치(A)는 전력전송장치(10)의 상태신호를 수신받기 위하여 연결되어야 할 것이고, 또한 전력수신장치(20)의 상태신호를 수신받기 위하여 연결되어야 할 것이다. 물론 전력전송장치(10)는 기본적으로 전력수신장치(20)와 유도자기장에 의하여 데이터신호를 송수신하도록 구성되기 때문에, 전력수신장치(20)의 상태값신호 및 전력전송장치(10)의 상태값신호의 송수신을 위하여, 충방전상태신호검출장치(A)는 전력전송장치(10)와 연결될 수 있는 것이다.

또 다른 연결상태로는 도 1 내지 도 3에서와 같이, 전력전송장치(10)와 전력수신장치(20)가 별도의 회선(도 1에서 "B", "C")으로 하여 연결되고, 전력수신장치(20)의 경우, 기존의 접촉식 단자를 통하여 연결되도록 구비될 수도 있는 것이다. 그리고 전력전송장치(10)의 경우, 외부신호입출력모듈(미도시됨)을 통하여 연결될 수 있는 것이다.

이와 같은 본 발명에 따른 충방전상태신호검출장치(A)의 세부구성을 살펴보면 다음과 같다.

즉 상기 충방전상태신호검출장치(A)는 상기 전력전송장치(10)에서 전력전송에 따른 작동상태에 대한 신호를 상기 전력전송장치(10)로부터 수신받아 검출제어부(31)로 전송하도록 하는 전송상태신호처리모듈(32)가 구비되고, 상기 전력전송장치(10)의 1차측코어(14)에서 전력전송의 유도자기장이 발생되도록 하기 위하여, 상기 검출제어부(31)의 제어신호를 수신받아 상기 전력전송장치(10)의 전원공급모듈(12) 측으로 제어신호를 전송하도록 하기 위한 전송제어신호처리모듈(33)이 구비 된다.

따라서 전송상태신호처리모듈(32)을 통하여, 전력전송장치(10)의 전송제어부(11)의 제어 작동으로, 전력전송장치(10)가 충전작동 중인지, 또는 충전작동을 정지한 상태인지에 대한 상태신호를 전송받게 되는 것이다.

그리고 충전 작동에 따른 배터리팩에서의 상태값을 검출하기 위하여, 전력전송장치(10)의 충전작동이 이루어지도록, 전송제어신호처리모듈(33)을 통하여 전력전송장치(10) 측으로 충전 개시 제어신호를 전송하게 되는 것이다.

이에 더하여, 상기 전력수신장치(20)의 충전모듈(25)과 연결되어 상기 전력수신장치(20)의 상태신호를 수신받아 상기 검출제어부(31)로 전송하도록 하기 위한 충전상태신호처리모듈(34)이 구비되고, 또한 상기 전력수신장치(20)의 배터리셀(28)과 연결되어 상기 검출제어부(31)의 제어신호에 따라 상기 배터리셀(28)의 전력이 방전되도록 하기 위한 전력방전모듈(35)이 구비되며, 이와 함께 검출제어부(31), 그리고 메모리(미도시됨)가 포함되어 구비될 수 있는 것이다.

이에 의하여, 전력수신장치(20)의 충전상태 및 배터리셀(28)의 내부저항의 상태값(IR Data)을 수신받게 되며, 또한 배터리셀(28)과 연결되는 전력방전모듈(35)에 의하여 배터리팩이 방전되도록 하는 중에 배터리셀(28)의 내부저항의 상태값을 검출하도록 구비될 수 있는 것이다. 이러한 측정된 배터리셀(28)의 내부저항 상태값, 전력전송장치(10)의 상태신호, 전력수신장치(20)의 상태신호 등은 전송받아 메모리에 저장되는 것이다.

나아가 이러한 충방전상태신호검출장치(A)와 연결되는 상기 전력전송장 치(10)는, 상기 전력전송장치(10)에 전원을 공급하고 1차측코어(14)에서 유도자기장이 발생되도록 전원을 공급하기 위한 전원공급모듈(12)이 구비되고, 상기 1차측코어(14)와 연결되어 전력신호의 유도자기장이 발생되도록 하기 위한 공진형 컨버터로 구비되는 컨버터모듈(13)이 구비되며, 상기 전원공급모듈(12) 및 상기 컨버터모듈(13)을 제어하기 위한 전송제어부(11)가 포함되어 구비될 수 있는 것이다.

그리하여 전원공급모듈(12)로부터 공급되는 전원은 전송제어부(11)의 제어신호를 수신받은 게이트드라이버(미도시됨)에 의하여 풀브릿지공진형컨버터인 컨버터모듈(13)과 연결되는 1차측코어(14)에서 유도자기장이 발생되는 것이다.

이러한 전력전송작동 중에, 전력전송장치(10)의 내부 온도, 각 회선에서의 전류안정, 1차측코어(14)의 전류흐름 등, 오작동 신호에 대한 검출을 하기 위한 오작동회로부(Thermistor)가 구비되어, 전송제어부(11)로 검출된 신호를 전송하고, 충전상태, 오작동 상태, 전력수신장치(20)의 작동상태 및 만충전상태 등을 디스플레이부인 LCD와 LED 등을 통하여 표시되도록 구비된다.

그리고 상기 전력수신장치(20)는 상기 전력전송장치(10)의 1차측코어(14)에서 발생되는 유도자기장에 의하여 유도전류가 발생되도록 하기 위한 2차측코어(22)가 구비되고, 상기 2차측코어(22)와 연결되어 유도전력을 정류하기 위한 수신정류부(23)가 구비되며, 상기 수신정류부(23)와 연결되어 수신된 전력신호를 필터링하기 위한 수신필터부(24)가 구비되는 등, 전력전송장치(10)에서 발신되는 유도자기장의 전력신호를 수신받아 배터리셀(28)에 충전가능한 상태의 전력신호로 신호처리하게 되는 것이다.

또한 전력수신장치(20)에는 상기 수신필터부(24)와 연결되어 상기 배터리셀(28)에 전력이 충전되도록 하기 위한 충전모듈(25)이 구비되고, 상기 충전모듈(25)에 의하여 상기 배터리셀(28)에 충전되는 정도를 측정하기 위한 충전게이지(26)가 구비되며, 상기 충전모듈(25)을 제어하고, 상기 전력전송장치(10)와 신호송수신이 되도록 제어하는 수신제어부(21)가 포함되어 구비될 수 있는 것이다.

이와 같이 구비되는 전력전송장치(10) 및 전력수신장치(20) 등의 구성은 상기의 기재구성 및 도 2 와 도 3 등에 그 일 실시예가 구성됨을 보인 것이다.

그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 종사자에게 알려진 기술에 의하여 변형될 수 있으며, 이러한 변형도 역시 본 발명의 사상내에 있음은 당연한 것이다.

일반적으로 무접점으로 연결되어 유도자기장 및 유도전류의 발생으로 전력신호를 송수신하기 위한 전력전송장치(10) 및 전력수신장치(20)는, 코어의 형태, 재질, 각각의 외부 케이스의 재질, 구성 및 형태, 차폐재의 형태, 재질 및 구성, 그리고 각각의 회로 구성, 부재의 형태 등에 따라서 전력전송 및 충방전 특성이 달리하여 구비될 수 있고, 충방전 상태의 안정성도 검증되어야 할 것이다.

이에 기본적으로는 전력전송장치(10), 외부로부터 전원을 공급받는 부재, 공급전원을 변환하는 부재, 전력신호를 발생시키는 부재, 그리고 이들을 제어-통신을 하기 위한 부재 등으로 구성될 수 있는 것이다. 또한 전력수신장치(20)에서는 전력전송장치(20)로부터의 전력신호를 수신받아 신호처리하는 부재, 충전하기 위한 부재, 배터리셀, 충전감시를 위한 부재, 제어-통신을 하기 위한 부재, 그리고 외부의 휴대용 장치로 충전전력 또는 수신전력을 전송하기 위한 부재 등으로 구비될 수 있는 것이다.

따라서 본 발명에 따른 전력전송장치(10), 전력수신장치(20)로 되는 무접점 충전시스템과 더불어, 이들의 상태에 대한 상태값의 전송신호를 검출하기 위한 충방전상태신호검출장치(A) 등은 다양한 형태로 마련될 수 있는 전력전송장치(10), 전력수신장치(20)와 연결되어 이들의 상태의 데이터를 검출하여야 할 것이다.

이에, 첫째, 전력전송장치(10)의 충전작동 중, 둘째, 전력전송장치(1)의 충전작동 종료 시, 셋째, 전력수신장치(2)의 방전작동 중, 네째, 전력수신장치(2)의 방전작동 종료 시 등에 대하여, 배터리셀(28)의 내부저항의 상태값(ID Data)을 각각 수신받아, 전력전송장치(10)와 전력수신장치(20)로 되는 무접점 충전시스템의 충방전상태에 따른 신호를 검출하게 되는 것이다.

이러한 무접점 충전시스템의 충방전 상태별 신호검출에 대한 충방전상태신호검출장치의 제어방법을 살펴보면 다음과 같다.

우선 무접점 충전시스템의 전력전송장치(10)와 전력수신장치(20)가 마련된 상태에서, 충방전상태신호검출장치(A)의 각 부재와 연결되어 신호 검출 작동을 준비하게 되는 것이다.

그리고 상기 충방전상태신호검출장치(A)의 검출제어부(31)에서 제어신호가 발신되고, 전송제어신호처리모듈(33)을 통하여 전력전송장치(10) 측에 제어신호가 전송되어, 전력전송장치(10)의 1차측코어(14)에서 유도자기장이 발생되어 충전작동 되도록 하기 위한 충전개시단계(S01)가 수행되는 것이다. 즉 전원공급모듈(12)을 통하여 공급되는 전원은 컨버터모듈(13)과 연결되는 1차측코어(14)에서 유도자기장의 발생으로 하여 전력신호가 발생되는 것이다.

물론 이를 위하여 전력전송장치(10)에서는 기본적으로 전력수신장치(20)의 근접상태임을 감지하여 전력전송모드로 전환된 상태임은 당연한 것이다.

그리고 전력전송장치(10) 및 전력수신장치(20)의 보다 세부적인 구성은 본 발명의 발명자가 다수 발명하여 등록받은 다수의 무접점 전력전송장치 및 무접점 전력수신장치의 구성이 적용되어 이용될 수 있음은 당연한 것이다.

이후 상기 충전개시단계(S01)에 의하여 전력전송장치(10)에서 발생되는 유도자기장은 전력수신장치(20)에서 유도전류로 수신받아 처리한 후, 배터리셀(28)에 전력이 충전되도록 하는 충전작동을 하게 된다.

이와 같이 충전작동하는 전력수신장치(20)에 대하여, 배터리셀(28)의 상태값(IR Data)을 수신받아 저장하는 1차 IR측정단계(S02)가 수행된다.

그리고 상기 전력수신장치(20)로부터 충전상태 신호를 전송받아 배터리셀(28)에 전력이 만충전상태인지 판별하는 만충전판별단계(S03)가 수행되고, 상기 만충전판별단계(S03)에 의하여 전력수신장치(20)의 배터리셀(28)이 만충전상태일 경우, 상기 전력전송장치(10) 측으로 제어신호를 발신하여 충전작동이 종료되도록 하기 위한 충전종료단계(S04)가 수행되는 것이다. 따라서 전력전송장치(10)는 충전에 대한 전력전송작동은 일시 정지된 상태에 있고, 전력수신장치(20) 측에서도 충전작동을 일시 중지된 상태이며, 배터리셀(28)은 만충전 상태가 되는 것이다.

또한 상기 전력수신장치(20)에서 충전작동이 종료된 상태에서 전력수신장치(20)의 배터리셀(28)의 상태값(IR Data)을 수신받아 저장하는 2차 IR측정단계(S05)가 수행되어, 배터리셀(28)이 충전작동과 만충전 상태에서의 상태값의 데이터신호를 검출할 수 있게 되는 것이다.

이후 상기 전력수신장치(20)의 배터리셀(28)과 연결되어 있는 전력방전모듈(35)에 방전제어신호를 전송하여 방전작동되도록 하기 위한 방전개시단계(S06)가 수행되는 것이다. 이러한 전력방전모듈(35)은 본 발명에 따른 충방전상태신호검출장치(A)와 함께 구비될 수 있으며, 나아가 별체로 하여 구성될 수도 있는 것이다. 이러한 전력방전모듈(35)은 내부에 방전을 위한 부하저항이 포함되어 구비되어, 배터리셀(28)의 충전 전력이 소모되도록 구비될 수 있는 것이다.

이와 같이 상기 전력수신장치(20)의 배터리셀(28)의 방전작동 중에 상기 배터리셀(28)의 상태값(IR Data)을 수신받아 저장하는 3차 IR측정단계(S07)가 수행되는 것이다.

그리고 상기 전력수신장치(20)의 배터리셀(28)의 전압을 측정하는 배터리전압측정단계(S08)가 수행되고, 상기 배터리전압측정단계(S08)에 의하여 측정된 배터리셀(28)의 전압이 소모된 경우, 방전작동을 종료하는 방전종료단계(S09)가 수행되는 것이다.

또한 상기 전력수신장치(20)의 배터리셀(28)의 방전작동이 종료된 상태에서 상기 배터리셀(28)의 상태값(IR Data)을 수신받아 저장하는 4차 IR측정단계(S10)가 수행되어, 배터리셀(28)의 방전과정 및 방전 이후의 상태값을 검출하게 되는 것이 다.

그리고 충전작동 중에 검출하는 1차IR측정단계(S02), 방전작동 중에 검출하는 3차IR측정단계(S07) 등에서는, 신호검출을 일정 시간 간격으로 하여 다수 회 신호검출을 하도록 구비될 수도 있는 것이다. 그리하여 충전작동의 시간이 경과됨에 따라 배터리셀에 충전량이 증가하고, 반대로 방전작동의 시간이 경과됨에 따라 배터리셀에 충전된 잔량이 감소함에 따라, 시간 별 배터리셀의 내부저항의 상태값을 측정하도록 구비될 수도 있는 것으로, 검출데이터의 신뢰도를 한층 높이도록 구비될 수도 있는 것이다.

이에 더하여 상기 충방전상태신호검출장치(A)에 저장된 상기 전력수신장치(20)의 배터리셀(28)의 상태값(IR Data)에 대한 상태신호의 검출작동을 종료하는 사이클종료단계(S11)가 수행될 수도 있는 것이다.

이상에서와 같이 수신된 전력이 충전되는 배터리셀(28)의 내부저항의 상태값(IR Data)을, 충전 작동 중, 충전 완료시, 방전 작동 중, 방전 완료 시 등으로 하여 검출함으로써, 배터리셀, 전력전송장치(10), 전력수신장치(20) 등의 구성부재들에 의한 충전 및 방전의 안정정도를 판별할 수 있는 것이다.

즉 보통 리튬이온/리튬폴리머 등의 배터리의 경우, 내부저항의 상태값은 대체로 100 내지 140m옴(바람직하게는 120m옴)으로 될 수 있으며, 이와 같이 검출될 수 있는 내부저항의 상태값이 충전중, 충전완료, 방전 중, 방전완료 등의 작동상태 변화에 있어서도, 안정적인 내부저항값을 갔는지 여부를 판별하여, 충방전 상태의 안정성의 신뢰도를 검사할 수 있는 것이다. 특히 내부저항의 증가 및 충방전 상태 에서의 오작동은 전력수신장치인 배터리팩과 배터리셀의 내구성 및 충방전 효율을 저하시키는 원인이 될 수 있는 것으로, 결국 배터리팩 및 배터리셀의 충방전 수명을 좌우하는 것이다. 일반적으로 충방전 효율은 충전 또는 방전시 0 ~ 45℃ 조건에서, 500 회 충방전했을 때, 배터리 전체 용량의 80% 수준을 유지해야 안정적으로 작동되는 배터리셀 및 배터리팩이라고 한다. 따라서 이러한 충방전 시 배터리셀의 내부저항의 증가로 인하여 발열이 되는 경우에는 배터리셀이 안정적이지 못할 수 있으며, 또한 충방전시 회로 이상, 구성부재의 이상 등의 원인에 의하여 배터리셀의 내부저항이 증가하거나 급격하게 저하됨으로 인하여, 배터리셀의 충방전 효율이 저하될 수 있는 것이다. 따라서 전력수신장치 및 전력수신장치의 충방전 작동에 있어서, 본 발명에 따른 충방전상태신호검출장치(A)에 의하여 충방전시 배터리셀의 내부저항의 상태값을 검출하여, 검출되는 내부저항의 변화로 배터리셀의 안정성 및 충방전 회로 및 구성부재들의 안정적인 작동 여부를 판별할 수 있는 장점이 있는 것이다.

즉 내부저항이 증가하는 경우에는 배터리셀 및 배터리팩 등의 온도가 상승할 수 있어 발열, 폭발, 신호불량 등의 오작동의 원인이 될 우려가 있고, 또한 내부저항이 감소하게 되면 회선의 불량, 배터리셀의 불량 등에 따라 배터리셀의 이용성이 저하될 우려가 있는 것이다.

이러한 전력전송장치 및 전력수신장치로 되는 무접점 충전시스템에서의 충전 및 방전의 작동의 신뢰도를 검사할 수 있도록, 각 상태에서의 배터리셀의 상태값을 검출하도록 구비되는 것이다.

그리고 이러한 충방전상태신호검출장치(A)의 일 실시예를 보인 도 4의 흐름도에서는, 상기의 제어방법에서의 충전에 앞서, 전력수신장치(20)의 배터리셀(28)의 완전방전상태(잔류 전압이 대략 2.9V 정도잔류된 상태)에서의 배터리셀의 상태값(ID Data)를 검출하도록 하는 과정을 먼저 수행함을 보이고 있다.

이를 살펴보면, 도 4에 의하면, 전력수신장치(20)의 방전을 개시한 후, 충전게이지(28)("BQ27000"을 예로하고 있음)와 통신을 하여, 배터리셀의 전압이 정상인지 검출 한 후, 배터리셀의 상태값(IR Data)를 검출하는 1차검출단계를 수행하게 된다. 이후 배터리셀의 잔류전압이 2.9V로 되는 완전방전상태가 되면 방전을 종료한 후, 2차 배터리셀의 상태값을 검출하게 된다.

이후 상기의 제어방법에서와 같이 충전작동을 개시하게 되고, 이에 충전게이지(28)를 통하여 배터리셀의 내부저항값이 상태값을 검출하는 3차검출을 수행하고, 전력수신장치(20) 및 전력전송장치(10)의 에러상태를 검출하여 이상없으면 완충전 상태를 검출하여, 완전충전상태가 되면 충전작동을 종료하게 된다. 이후 다시 배터리셀의 내부저항값이 상태값을 검출하는 4차검출을 수행한다.

이에 다시 전력수신장치(20)의 방전을 개시하고, 방전 중에 5차 상태값을 검출하며, 방전이 완료된 상태에서 방전작동을 종료한 다음에 다시 6차 상태값을 검출하게 되는 것이다.

이와 같이 다수회로 구분하여 배터리셀의 내부저항으로 하는 상태값을 검출하여, 안정적으로 배터리셀에 전력이 충전되는 가를 살펴, 배터리셀의 안정성 및 전력 전송상태가 안정적인지 여부를 검사하게 되는 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 충방전상태신호검출장치에 대한 개략적인 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 충방전상태신호검출장치의 전력전송장치에 대한 개략적인 구성도.

도 3은 본 발명에 따른 충방전상태신호검출장치의 전력수신장치에 대한 개략적인 구성도.

도 4는 본 발명에 따른 충방전상태신호검출장치의 제어 흐름도.

도 5는 본 발명에 따른 충방전상태신호검출장치의 제어방법에 대한 제어순서도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

A : 충방전상태신호검출장치

B : 전송장치연결회선 C : 수신장치연결회선

10 : 전력전송장치 11 : 전송제어부

12 : 전원공급모듈 13 : 컨버터모듈

14 : 1차측코어

20 : 전력수신장치 21 : 수신제어부

22 : 2차측코어 23 : 수신정류부

24 : 수신필터부 25 : 충전모듈

26 : 충전게이지 27 : 충전보호모듈

28 : 배터리셀

31 : 검출제어부 32 : 전송상태신호처리모듈

33 : 전송제어신호처리모듈 34 : 충전상태신호처리모듈

35 : 전력방전모듈

Claims

검출 제어부;

전력 전송 장치의 작동상태에 대한 신호를 상기 검출 제어부로 전송하기 위해 구성된 전송 상태 신호 처리 모듈;

상기 검출 제어부의 제어신호를 수신 받아 상기 전력 전송 장치의 1차측코어에서 전력 전송의 유도자기장이 발생하도록 상기 전력 전송 장치의 전원 공급 모듈에 제어 신호를 전송하기 위해 구성된 전송 제어 신호 처리 모듈; 및

상기 전력 전송 장치로부터의 전력신호를 수신하는 전력 수신 장치의 배터리 셀의 내부 저항의 상태값을 수신하여 이를 상기 검출 제어부로 전송하는 충전 상태 신호 처리 모듈,

상기 전력수신장치는, 상기 전력전송장치의 1차측코어에서 발생되는 유도자기장에 의하여 유도전류가 발생되도록 하기 위한 2차측코어; 상기 2차 측코어와 연결되어 유도전력을 정류하기 위한 수신정류부; 상기 수신정류부와 연결되어 수신된 전력신호를 필터링하기 위한 수신필터부; 상기 수신필터 부와 연결되어 상기 배터리셀에 전력이 충전되도록 하기 위한 충전모듈; 상기 충전모듈에 의하여 상기 배터리셀에 충전되는 정도를 측정하기 위한 충전 게이지; 및 상기 충전모듈을 제어하고, 상기 전력전송장치와 신호송수신이 되도록 제어하는 수신제어부를 포함하고;

을 포함하는, 무접점 충전 시스템의 충방전 상태 신호 검출 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 전력 수신 장치의 배터리 셀과 연결되어 상기 검출 제어부의 제어 신호에 의해 상기 배터리 셀의 전력이 방전되도록 구성되는 전력 방전 모듈을 더 포함하는, 무접점 충전 시스템의 충방전 상태 신호 검출 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 충전 상태 신호 처리 모듈은,

상기 전력 전송 장치 동작 중, 상기 전력 전송 장치 충전 동작 종료시, 상기 전력 수신 장치 방전 동작 중, 및 상기 전력 수신 장치 방전 동작 종료시 중 적어도 하나의 시기에서의 상기 배터리 셀의 내부 저항의 상태값을 수신하는, 무접점 충전시스템의 충방전 상태 신호 검출 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 전송 상태 신호 처리 모듈은,

상기 전송 장치가 충전 작동중인지, 충전 작동이 정지한 상태인지에 대한 신호를 수신하는, 무접점 충전시스템의 충방전 상태 신호 검출 장치.
삭제
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항의 충방전상태신호검출장치의 제어방법에 있어서,

상기 충방전상태신호검출장치의 검출제어부에서 제어신호가 발신되고, 전송제어신호처리모듈을 통하여 전력전송장치 측에 제어신호가 전송되어, 상기 전력전송장치의 1차측코어에서 유도자기장이 발생되어 충전작동되도록 하기 위한 충전개시단계(S01);

상기 충전개시단계(S01)에 의하여 충전작동하는 전력수신장치의 배터리셀의 상태값을 수신받아 저장하는 1차 IR측정단계(S02);

상기 전력수신장치로부터 충전상태 신호를 전송받아 배터리셀에 전력이 만충전상태인지 판별하는 만충전판별단계(S03);

상기 만충전판별단계(S03)에 의하여 전력수신장치의 배터리셀이 만충전상태일 경우, 상기 전력전송장치 측으로 제어신호를 발신하여 충전작동이 종료되도록 하기 위한 충전종료단계(S04);

상기 전력수신장치에서 충전작동이 종료된 상태에서 전력수신장치의 배터리셀의 상태값(IR Data)을 수신받아 저장하는 2차 IR측정단계(S05);

상기 전력수신장치의 배터리셀과 연결되어 있는 전력방전모듈에 방전제어신호를 전송하여 방전작동되도록 하기 위한 방전개시단계(S06);

상기 전력수신장치의 배터리셀의 방전작동 중에 상기 배터리셀의 상태값(IR Data)을 수신받아 저장하는 3차 IR측정단계(S07);

상기 전력수신장치의 배터리셀의 전압을 측정하는 배터리전압측정단계(S08);

상기 배터리전압측정단계(S08)에 의하여 측정된 배터리셀의 전압이 소모된 경우, 방전작동을 종료하는 방전종료단계(S09);

상기 전력수신장치의 배터리셀의 방전작동이 종료된 상태에서 상기 배터리셀의 상태값(IR Data)을 수신받아 저장하는 4차 IR측정단계(S10); 및

상기 충방전상태신호검출장치에 저장된 상기 전력수신장치의 배터리셀의 상태값(IR Data)에 대한 상태신호의 검출작동을 종료하는 사이클종료단계(S11)를 포함하는 무접점 충전시스템의 충방전상태신호검출장치의 제어방법.