KR101255924B1 - 저전력 무선 충전 장치 및 방법 - Google Patents

저전력 무선 충전 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 저전력 무선 충전 장치 및 방법에 관한 것으로, 상기 저전력 무선 충전 장치는 다수의 수신기에 각각 대응되는 다수의 1차측 코일; 상기 다수의 수신기를 검출하기 위한 각각의 수신기 검출 신호를 주기적이면서 순차적으로 송출하는 다수의 드라이버; 상기 송출된 각각의 수신기 검출 신호에 의해 상기 다수의 1차측 코일 중 적어도 하나 이상으로부터 변화된 자계에 따른 전류 및 전압을 검출하는 센싱부; 상기 검출된 전류 및 전압을 설정값과 비교하는 비교기; 및 상기 다수의 1차측 코일에 대응되는 다수의 수신기의 존재 유무를 판단하여 적어도 하나 이상의 수신기 존재시 웨이크업 신호를 생성하는 저전력 보조 제어부; 및 상기 웨이크업 신호를 수신하여 파워 온되며, 해당 수신기를 충전시키기 위한 무선전력신호를 생성하여 전송하도록 제어하는 주 제어부를 포함하며, 저가의 보조 제어부를 통해 수긴기를 검출하여 수신기 존재 시에만 주 제어부를 동작하도록 함으로써 불필요한 전력 소모를 방지하고, 주 제어부의 부담을 경감시켜 효율성을 증대시키는 효과가 있다.

Description

저전력 무선 충전 장치 및 방법{Low-Power Wireless Charging Apparatus and Method thereof}
본 발명은 저전력 무선 충전 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 대다수의 무선 통신 기기들은 충전을 필요로 하며 이로 인해 최근 등장하는 휴대용 기기들은 각기 다른 형태의 유선 커넥터를 가진다.
최근 유선으로 충전하는 불편함을 극복하고자 무선 충전 기술이 급속도로 발전하고 있다.
이러한 무선 충전 기술은 가기 공명을 이용한 방식과 자기 유도형 방식이 주도적이다.
특히, 자기 공명 방식은 다소 먼 거리까지 충전 가능한 시스템 구성이 가능하지만 인체 또는 다른 기기에 전해질 수 있기 때문에 유해성 문제의 해결이 미래의 과제로 남아 있다.
한편, 자기 유도형 방식은 자기장에서 유도되는 유도 기전력을 이용한 전력전달 방식으로서 수 밀리미터 또는 수 센티미터 수준의 아주 짧은 거리만 전력 전달이 가능하여 자기 공명을 이용한 전력 전달 방식에서 나타나는 것보다 인체 유해성에 대한 문제가 거의 없다고 할 수 있다.
이러한 이유로 자기 유도 방식을 적용한 무선충전 기술의 발전과 제품의 보급화가 빠르게 추진되고 있다.
종래 자기유도 방식의 무선 충전 장치 및 방법은 무선 충전하고자 하는 수신기가 있는지를 판단하여 수신기가 검출되면, 이 수신기가 미리 규정된 수신기인지를 인증한 후 해당 수신기가 필요로 하는 전력을 충전할 수 있도록 무선전력신호를 생성하여 상기 수신기로 전송한다.
즉, 종래 무선 충전 장치 및 방법은 수신기 검출, 인증, 무선전력 생성 및 전송의 순서로 해당 수신기에 무선전력을 충전하는데, 이 모든 과정이 하나의 제어부(예컨대, 주 제어부)에서 수행된다.
특히, 수신기 검출을 위해서는 제어부가 일정 시간 간격으로 주기적이고 지속적으로 수신기 검출 신호를 송출해야 하며, 다수의 수신기를 동시에 충전하는 것이 가능한 경우 무선 충전 장치의 경우에는 수신기 검출을 위해 일정 시간 간격을 두고 지속적으로 검출 신호를 송신하여 공진기(coil)에서 반사되는 임피던스 변화량을 전압 또는 전류 센서로 검출하는 방식을 많이 사용한다.
따라서, 종래 이러한 무선 충전 장치 및 방법은 수신기 검출 방식에 있어서 전력 소모가 크다는 단점이 있다.

(선행문헌)
일본특허공개공보 JP2009-11129
국내 등록특허 KR10-0819753
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 저가의 보조 제어부를 사용하여 수신기 존재 유무를 판단하고, 수신기 존재시에만 주 제어부를 웨이크업하여 동작시키는 저전력 무선 충전 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 저전력 무선 충전 장치는, 다수의 1차측 코일; 상기 다수의 1차측 코일에 각각 연결되는 수신기를 검출하기 위한 수신기 검출 신호를 주기적이면서 순차적으로 송출하는 다수의 드라이버; 상기 다수의 드라이버를 통해 송출된 수신기 검출 신호에 의해 상기 다수의 1차측 코일 중 적어도 하나 이상으로부터 변화된 자계에 따른 전류 및 전압을 검출하는 센싱부; 상기 센싱부로부터 검출된 전류 및 전압을 설정값과 비교하는 비교기; 적어도 하나 이상의 수신기 존재시 웨이크업 신호를 생성하는 저전력 보조 제어부; 및 상기 저전력 보조 제어부로부터 생성된 웨이크업 신호를 수신하여 파워 온되며, 해당 수신기를 충전시키기 위한 무선전력신호를 생성하여 전송하도록 제어하는 주 제어부를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 저전력 보조 제어부는, 상기 다수의 드라이버를 통해 송출될 각각의 수신기 검출 신호를 생성하는 보조 제어 신호 생성기; 및 상기 보조 제어 신호 생성기 및 상기 다수의 드라이버를 제어하여 상기 보조 제어 신호 생성기로부터 생성된 각각의 수신기 검출 신호를 상기 다수의 드라이버를 통해 주기적이면서 순차적으로 송출하고, 상기 센싱부를 제어하여 상기 각각의 수신기 검출 신호에 따라 상기 다수의 1차측 코일 중 적어도 하나 이상으로부터 변화된 자계에 따른 전류 및 전압을 검출하며, 상기 비교기를 제어하여 상기 검출된 전류 및 전압을 설정값과 비교하여 상기 검출된 전류 및 전압이 설정값보다 큰 경우, 상기 검출된 전류 및 전압에 대응되는 1차측 코일 정보와 드라이버 정보를 포함한 웨이크업 신호를 생성하여 상기 주 제어부로 전송하도록 제어하는 저전력 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 주 제어부는, 상기 저전력 보조 제어부로부터 수신된 웨이크업 신호에 포함된 1차측 코일 정보와 드라이버 정보에 따라 해당 드라이버를 통해 송출될 무선전력신호를 생성하는 주 제어 신호 생성기; 및 상기 주 제어 신호 생성기 및 해당 드라이버를 제어하여 상기 주 제어 신호 생성기로부터 생성된 무선전력신호를 상기 해당 드라이버를 통해 송출하고, 상기 해당 드라이버에 연결된 1차측 코일을 통해 상기 무선전력신호를 해당 수신기로 전송하도록 제어하는 주 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 주 제어기는 해당 수신기를 인증하기 위한 인증 신호를 해당 드라이버와 1차측 코일을 통해 전송한 후, 해당 수신기로부터 전송된 응답 신호의 수신 여부를 판단하여 상기 응답 신호를 수신한 경우 상기 무선전력신호를 전송하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 다수의 드라이버는, 상기 주 제어부의 제어에 따라 생성된 무선전력신호를 상기 다수의 1차측 코일 중 해당 1차측 코일을 통해 송출하는 제1 드라이버; 및 상기 저전력 보조 제어부의 제어에 따라 생성된 각각의 수신기 검출 신호를 상기 다수의 1차측 코일을 통해 주기적이면서 순차적으로 송출하는 제2 드라이버를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 다수의 드라이버와 상기 다수의 1차측 코일 사이에 설치되어 상기 주 제어부 및 상기 저전력 보조 제어부의 제어에 따라 상기 다수의 드라이버와 상기 다수의 1차측 코일이 연결되도록 스위칭하는 스위칭부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스위칭부는, 상기 제1 드라이버와 상기 다수의 1차측 코일 사이가 연결되도록 스위칭하는 제1 스위치; 및 상기 제2 드라이버와 상기 다수의 1차측 코일 사이가 연결되도록 스위칭하는 제2 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 저전력 무선 충전 방법은, (A) 저전력 보조 제어부가 다수의 1차측 코일에 각각 대응하는 수신기 검출 신호를 생성하여 수신기의 존재 유무를 판단한 후 적어도 하나 이상의 수신기 존재시 웨이크업 신호를 생성하는 단계; 및 (B) 주 제어부가 상기 생성된 웨이크업 신호를 수신하여 파워 온되며, 해당 수신기를 충전시키기 위한 무선전력신호를 생성하여 전송하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 저전력 무선 충전 방법은, (C) 상기 무선전력신호를 전송하여 해당 수신기를 충전하여 해당 수신기의 충전이 완료되면 상기 주 제어부를 슬립모드로 전환시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (A) 단계는, (A-1) 상기 저전력 보조 제어부가 상기 다수의 1차측 코일에 각각 대응하는 수신기를 검출하기 위한 각각의 수신기 검출 신호를 생성하는 단계; (A-2) 상기 생성된 각각의 수신기 검출 신호를 상기 다수의 1차측 코일에 각각 연결된 다수의 드라이버를 통해 송출하는 단계; (A-3) 상기 다수의 드라이버를 통해 송출된 각각의 수신기 검출 신호에 따라 상기 다수의 1차측 코일 중 적어도 하나 이상으로부터 변화된 자계에 따른 전류 및 전압을 검출하는 단계; (A-4) 상기 검출된 전류 및 전압을 설정값과 비교하여 상기 검출된 전류 및 전압이 설정값보다 큰지를 판단하는 단계; 및 (A-5) 상기 검출된 전류 및 전압이 설정값보다 큰 경우 웨이크업 신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (B) 단계는, (B-1) 상기 주 제어부가 상기 웨이크업 신호를 수신하여 파워 온 되는 단계; (B-2) 해당 수신기를 충전시키기 위한 무선전력신호를 생성하는 단계; 및 (B-3) 상기 생성된 무선전력신호를 해당 수신기에 대응되는 드라이버로 송출하여 상기 드라이버에 연결된 1차측 코일을 통해 해당 수신기에 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고, 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명에 의하면, 저가의 보조 제어부를 통해 주기적으로 수신기 존재 유무를 판단하여 수신기 존재 시에만 주 제어부를 동작하도록 함으로써 불필요한 전력 소모를 방지하고, 주 제어부의 부담을 경감시켜 효율성을 증대시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 저전력 무선 충전 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 저전력 무선 청전 장치의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 저전력 무선 충전 방법을 나타내는 흐름도다.
도 4는 도 3에 도시된 저전력 무선 충전 방법에서 수신기 존재 유무 판단 단계를 나타내는 상세 흐름도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시 예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 저전력 무선 충전 장치의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 무선 충전 장치는 다수의 1차측 코일(110), 다수의 드라이버(120), 센싱부(130), 비교기(140), 저전력 보조 제어부(150) 및 주 제어부(160)를 포함하여 구성된다.
상기 다수의 1차측 코일(110)은 다수의 수신기(200-1,..., 200-n)에 각각 대응되는 것으로, 구체적으로 다수의 수신기(200-1,..., 200-n)의 2차측 코일(210-1,..., 210-n)에 각각 1대1로 대응되어 다수의 수신기(200-1,..., 200-n)를 동시에 무선충전하는 것이 가능하도록 한다.
상기 다수의 드라이버(120)는 상기 다수의 1차측 코일(110)에 각각 연결되며, 후술될 저전력 보조 제어부(150)로부터 생성된 각각의 수신기 검출 신호를 송출한다.
상기 다수의 드라이버(120)를 통해 각각 송출된 수신기 검출 신호는 각 드라이버에 연결된 1차측 코일에 전달되어 각각의 1차측 코일(L11, L12,..., L1n)에 대응되는 수신기 존재 유무를 검출할 수 있게 된다.
예를 들어, 상기 다수의 1차측 코일(110) 중 어느 하나에 대응되는 수신기가 존재할 경우 해당 1차측 코일(예컨대, L11)과 해당 수신기(200-1)의 2차측 코일(L21)에 의해 자계가 변화되는데, 이러한 변화된 자계에 따른 전류 및 전압을 검출하여 수신기 존재 유무를 검출할 수 있게 된다.
상기 센싱부(130)는 상술한 바와 같이 다수의 드라이버(120)를 통해 송출된 각각의 수신기 검출 신호에 의해 상기 다수의 1차측 코일(110) 중 적어도 하나 이상으로부터 변화된 자계에 따른 전류 및 전압을 검출한다.
상기 비교기(140)는 상기 센싱부(130)로부터 검출된 전류 및 전압을 소정의 설정값과 비교한다.
예를 들어, 상기 검출된 전류 및 전압이 설정값보다 큰 경우 수신기가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
반대로, 상기 검출된 전류 및 전압이 설정값보다 작은 경우 수신기가 존재하지 않는 것으로 판단할 수 있다.
이때, 상기 설정값은 미리 약정된 무선충전을 위한 수신기를 충전 시 최소 자계 변화에 따른 최소 전류 및 전압의 값으로 설정될 수 있다.
상기 저전력 보조 제어부(150)는 상기 다수의 1차측 코일(110)에 대응되는 다수의 수신기의 존재 유무를 판단하여 적어도 하나 이상의 수신기 존재시 웨이크업 신호를 생성하여 주 제어부(160)에 제공한다.
이러한 저전력 보조 제어부(150)는 보조 제어 신호 생성기(154) 및 저전력 제어기(152)로 구성될 수 있다.
상기 보조 제어 신호 생성기(154)는 후술될 저전력 제어기(152)의 제어에 따라 상기 다수의 드라이버(120)를 통해 송출될 각각의 수신기 검출 신호를 생성한다.
상기 저전력 제어기(152)는 상기 보조 제어 신호 생성기(154) 및 상기 다수의 드라이버(120)를 제어하여 상기 보조 제어 신호 생성기(154)로부터 생성된 각각의 수신기 검출 신호를 상기 다수의 드라이버(120)를 통해 주기적이면서 순차적으로 송출한다.
그런 다음, 상기 저전력 제어기(152)는 상기 센싱부(130)를 제어하여 상기 다수의 드라이버(120)를 통해 주기적이면서 순차적으로 송출된 각각의 수신기 검출 신호에 따라 상기 다수의 1차측 코일(110) 중 적어도 하나 이상으로부터 변화된 자계에 따른 전류 및 전압을 검출한다.
또한, 상기 저전력 제어기(152)는 상기 비교기(140)를 제어하여 상기 센싱부(130)를 통해 검출된 전류 및 전압을 설정값과 비교하여 상기 검출된 전류 및 전압이 설정값보다 큰지를 판단한다.
상기 검출된 전류 및 전압이 설정값보다 큰 경우, 상기 저전력 제어기(152)는 상기 검출된 전류 및 전압에 대응되는 1차측 코일 정보와 드라이버 정보를 포함한 웨이크업 신호를 생성하여 주 제어부(160)에 전송한다.
상기 주 제어부(160)는 후술될 주 제어기(162)의 제어에 따라 상기 웨이크업 신호를 수신하여 파워 온(Power On) 되며, 해당 수신기를 충전시키기 위한 무선전력신호를 생성하여 해당 수신기에 전송한다.
이러한 주 제어부(160)는 주 제어 신호 생성기(164) 및 주 제어기(162)로 구성될 수 있다.
상기 주 제어 신호 생성기(164)는 후술될 주 제어기(162)의 제어에 따라 상기 웨이크업 신호에 포함된 1차측 코일 정보와 드라이버 정보에 따라 해당 드라이버를 통해 송출될 무선전력신호를 생성한다.
상기 주 제어기(162)는 상기 주 제어 신호 생성기(164) 및 해당 드라이버를 제어하여 상기 주 제어 신호 생성기(164)로부터 생성된 무선전력신호를 상기 해당 드라이버를 통해 송출한다.
그런 다음, 상기 주 제어기(162)는 상기 해당 드라이버를 통해 송출된 무선전력신호를 상기 해당 드라이버에 연결된 1차측 코일을 통해 해당 수신기에 무선전력신호를 전송한다.
또한, 상기 주 제어기(162)는 상기 검출된 전류 및 전압에 대응되는 드라이버와 1차측 코일을 통해 해당 수신기를 인증하기 위한 소정의 인증 신호를 전송한 후, 그에 대한 응답 신호 수신 여부에 따라 해당 수신기가 미리 약정된 수신기인지 아닌지를 인증하는 인증 절차를 더 수행할 수도 있다.
예를 들어, 해당 수신기로부터 약정된 응답 신호가 수신될 경우, 상기 주 제어기(162)는 해당 수신기가 필요로 하는 크기의 무선전력신호를 생성하여 상술한 바와 같은 방법으로 해당 드라이버와 1차측 코일을 통해 전송할 수 있다.
상기 주 제어기(162)를 통해 전송된 무선전력신호는 해당 수신기의 2차측 코일을 통해 소정의 과정을 거쳐 배터리에 충전될 수 있다.
구체적으로, 상기 수신기(200-1, ..., 200-n)는 2차측 코일(210-1,..., 210-n), 정류기(220-1, ..., 220-n), 정전압 회로(230-1, ..., 230-n) 및 배터리(240-1, ..., 240-n)를 포함하여 구성된다.
상기 2차측 코일(210-1, ..., 210-n)은 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 저전력 무선 충전 장치의 다수의 1차측 코일(110) 중 어느 하나에 대응되어 해당 1차측 코일을 통해 전송된 무선전력신호를 수신한다.
상기 정류기(220-1, ..., 220-n)는 상기 2차측 코일(210-1, ..., 210-n)을 통해 수신된 무선전력신호를 정류하고, 상기 정전압 회로(230-1, ..., 230-n)는 상기 정류된 무선전력신호를 일정한 전압으로 변환하여 상기 배터리(240-1, ..., 240-n)에 충전된다.
본 발명에 따른 저전력 무선 충전 장치에서는 이러한 수신기(200-1, ..., 200-n)가 최소 1개에서 최대 상기 다수의 1차측 코일(110)의 개수(예컨대, n개)만큼 동시에 충전하는 것이 가능하다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 무선 전력 충전 장치의 블록도이다.
도 2를 참조하면, 다수의 1차측 코일(110), 상기 다수의 드라이버(120), 스위칭부(170), 센싱부(130), 비교기(140), 저전력 보조 제어부(150) 및 주 제어부(160)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 스위칭부(170) 및 상기 다수의 드라이버(120)의 구성을 제외하면 본 발명의 제1 실시 예에 따른 저전력 무선 전력 충전 장치와 동일하므로, 동일한 구성요소에 대한 상세한 설명은 상술한 것으로 대체하기로 한다.
본 발명의 제2 실시 예에 따른 상기 다수의 드라이버(120)는, 본 발명의 제1 실시 예에서 다수의 1차측 코일(110)에 각각 대응되는 것과는 달리, 상기 주 제어부(160)에 연결된 제1 드라이버(120-1) 및 상기 저전력 보조 제어부(150)에 연결된 제2 드라이버(120-2)로 구성된다.
상기 제1 드라이버(120-1)는 상기 주 제어부(160)의 제어에 따라 생성된 무선전력신호를 상기 다수의 1차측 코일(110) 중 해당 1차측 코일을 통해 송출한다.
상기 제2 드라이버(120-2)는 상기 저전력 보조 제어부(150)의 제어에 따라 생성된 각각의 수신기 검출 신호를 상기 다수의 1차측 코일(110)을 통해 주기적이면서 순차적으로 송출한다.
상기 스위칭부(170)는 다수의 드라이버와 상기 다수의 1차측 코일 사이에 설치되어 상기 저전력 보조 제어부 및 주 제어부의 제어에 따라 상기 다수의 드라이버와 상기 다수의 1차측 코일이 연결되도록 스위칭한다.
이러한 상기 스위칭부(170)는 상기 제1 드라이버(120-1)와 상기 다수의 1차측 코일(110) 사이가 연결되도록 스위칭하는 제1 스위치(sw1) 및 상기 제2 드라이버(120-2)와 상기 다수의 1차측 코일(110) 사이가 연결되도록 스위칭하는 제2 스위치(sw2)를 포함한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 저전력 무선 충전 방법을 나타내는 흐름도이고, 도 4는 도 3에 도시된 저전력 무선 충전 방법에서 수신기 존재 유무 판단 단계를 나타내는 상세 흐름도이다.
도 3 및 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 저전력 무선 충전 방법은 크게 저전력 보조 제어부(150)에서 수행되는 수신기 존재 유무 판단 단계(S300) 및 주 제어부(160)에서 수행되는 무선 전력 충전 단계(S400)으로 구분될 수 있다.
먼저, 상기 수신기 존재 유무 판단 단계(S300)는 저전력 보조 제어부(150)에서 생성된 각 채널의 수신기 검출 신호를 일정 시간 간격으로 주기적으로 송출하여(S310) 수신기(200-1, ..., 200-n)가 존재하는지를 판단한다(S320).
상기 단계(S320)에서, 상기 수신기(200-1, ..., 200-n)가 존재하는 경우 웨이크업 신호를 생성하여 주 제어부(160)로 전송하고, 상기 수신기(200-1, ..., 200-n)가 존재하지 않는 경우 상기 수신기(200-1, ..., 200-n)가 존재하는지를 계속 감시하도록 단계(S320)을 반복하여 수행한다.
보다 구체적으로, 상기 단계(S310)는 상기 저전력 보조 제어부(150)의 저전력 제어기(152)에서 다수의 1차측 코일(110)에 각각 대응되는 수신기를 검출하기 위한 각 채널의 수신기 검출 신호를 생성한다(S311).
이렇게 생성된 각 채널의 수신기 검출 신호는 상기 다수의 1차측 코일에 각각 연결된 다수의 드라이버(120)를 통해 일정 시간 간격으로 순차적으로 송출된다(S312).
그러면, 상기 저전력 보조 제어부(150)는 센싱부(130)를 제어하여 상기 송출된 각 채널의 수신기 검출 신호에 의해 상기 다수의 1차측 코일(110) 중 어느 하나로부터 변화된 자계에 따른 전류 및 전압을 검출한다(S321).
그 후, 상기 저전력 보조 제어부(150)는 상기 단계(S321)에서 검출된 전류 및 전압이 설정값보다 큰지를 비교하여 상기 검출된 전류 및 전압이 설정값보다 큰 경우 상기 수신기(200-1, ..., 200-n)가 존재하는 것으로 판단한다(S322). 이때, 상기 수신기(200-1, ..., 200-n)는 적어도 하나 이상이 될 수 있다.
상기 단계(S322)에서 상기 검출된 전류 및 전압이 설정값보다 크지 않은 경우 상기 저전력 보조 제어부(150)는 단계(S311)로 돌아가 이후의 과정을 반복 수행한다.
상기 단계(S322)에서 상기 수신기(200-1, ..., 200-n)가 적어도 하나 이상 존재하는 것으로 판단되면 전술된 바와 같이 상기 저전력 보조 제어부(150)는 웨이크업 신호를 생성하여 주 제어부(160)로 전송한다(S330).
한편, 상기 수신기 존재 유무 판단 단계(S300)에서 생성된 웨이크업 신호가 주 제어부(160)에 전송되면, 상기 무선 전력 충전 단계(S400)가 다음과 같이 수행된다.
상기 무선 전력 충전 단계(S400)는 상기 저전력 보조 제어부(150)로부터 전송된 웨이크업 신호를 수신하여 웨이크업된다(S410).
웨이크업된 상기 주 제어부(160)는 상기 단계(S300)에서 검출된 수신기에 해당하는 무선전력신호를 생성하여 해당 수신기에 전송한다(S420). 이때, 상기 해당 수신기는 상기 무선전력신호를 수신하여 충전된다(S430).
그 후, 상기 주 제어부(160)는 상기 수신기의 충전이 완료되었는지를 판단하여(S440), 충전이 완료된 경우 상기 주 제어부(160)는 슬립모드로 전환되고(S450) 충전이 완료되지 않은 경우 단계(S430)로 돌아가 이후의 과정을 반복 수행한다.
상술한 바와 같은 저전력 무선 충전 장치 및 방법에 따르면 저가의 저전력 보조 제어부(150)를 통해 주기적으로 수신기 존재 유무를 판단하여 수신기 존재 시에만 주 제어부(160)를 동작하도록 함으로써 불필요한 전력 소모를 방지하고, 주 제어부(160)의 부담을 경감시켜 효율성을 증대시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 저전력 무선 충전 장치 110 : 1차측 코일
120: 드라이버 130 : 센싱부
140 : 비교기 150 : 저전력 보조 제어부
152 : 저전력 제어기 154 : 보조 제어 신호 생성기
160 : 주 제어부 162 : 주 제어기
164 : 주 제어 신호 생성기 200-1,200-n : 수신기
210-1, 210-n : 2차측 코일 220-1, 220-n : 정류기
230-1, 230-n : 정전압 회로 240-1, 240-n : 배터리

Claims (11)

  1. 삭제
  2. 다수의 1차측 코일;
    상기 다수의 1차측 코일에 각각 연결되는 수신기를 검출하기 위한 수신기 검출 신호를 주기적이면서 순차적으로 송출하는 다수의 드라이버;
    상기 다수의 드라이버를 통해 송출된 수신기 검출 신호에 의해 상기 다수의 1차측 코일 중 적어도 하나 이상으로부터 변화된 자계에 따른 전류 및 전압을 검출하는 센싱부;
    상기 센싱부로부터 검출된 전류 및 전압을 설정값과 비교하는 비교기;
    적어도 하나 이상의 수신기 존재시 웨이크업 신호를 생성하는 저전력 보조 제어부; 및
    상기 저전력 보조 제어부로부터 생성된 웨이크업 신호를 수신하여 파워 온되며, 해당 수신기를 충전시키기 위한 무선전력신호를 생성하여 전송하도록 제어하는 주 제어부를 포함하며,
    상기 저전력 보조 제어부는,
    상기 다수의 드라이버를 통해 송출될 각각의 수신기 검출 신호를 생성하는 보조 제어 신호 생성기; 및
    상기 보조 제어 신호 생성기 및 상기 다수의 드라이버를 제어하여 상기 보조 제어 신호 생성기로부터 생성된 각각의 수신기 검출 신호를 상기 다수의 드라이버를 통해 주기적이면서 순차적으로 송출하고, 상기 센싱부를 제어하여 상기 각각의 수신기 검출 신호에 따라 상기 다수의 1차측 코일 중 적어도 하나 이상으로부터 변화된 자계에 따른 전류 및 전압을 검출하며, 상기 비교기를 제어하여 상기 검출된 전류 및 전압을 설정값과 비교하여 상기 검출된 전류 및 전압이 설정값보다 큰 경우, 상기 검출된 전류 및 전압에 대응되는 1차측 코일 정보와 드라이버 정보를 포함한 웨이크업 신호를 생성하여 상기 주 제어부로 전송하도록 제어하는 저전력 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 저전력 무선 충전 장치.
  3. 다수의 1차측 코일;
    상기 다수의 1차측 코일에 각각 연결되는 수신기를 검출하기 위한 수신기 검출 신호를 주기적이면서 순차적으로 송출하는 다수의 드라이버;
    상기 다수의 드라이버를 통해 송출된 수신기 검출 신호에 의해 상기 다수의 1차측 코일 중 적어도 하나 이상으로부터 변화된 자계에 따른 전류 및 전압을 검출하는 센싱부;
    상기 센싱부로부터 검출된 전류 및 전압을 설정값과 비교하는 비교기;
    적어도 하나 이상의 수신기 존재시 웨이크업 신호를 생성하는 저전력 보조 제어부; 및
    상기 저전력 보조 제어부로부터 생성된 웨이크업 신호를 수신하여 파워 온되며, 해당 수신기를 충전시키기 위한 무선전력신호를 생성하여 전송하도록 제어하는 주 제어부를 포함하며,
    상기 주 제어부는,
    상기 저전력 보조 제어부로부터 수신된 웨이크업 신호에 포함된 1차측 코일 정보와 드라이버 정보에 따라 해당 드라이버를 통해 송출될 무선전력신호를 생성하는 주 제어 신호 생성기; 및
    상기 주 제어 신호 생성기 및 해당 드라이버를 제어하여 상기 주 제어 신호 생성기로부터 생성된 무선전력신호를 상기 해당 드라이버를 통해 송출하고, 상기 해당 드라이버에 연결된 1차측 코일을 통해 상기 무선전력신호를 해당 수신기로 전송하도록 제어하는 주 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 저전력 무선 충전 장치.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 주 제어기는 해당 수신기를 인증하기 위한 인증 신호를 해당 드라이버와 1차측 코일을 통해 전송한 후, 해당 수신기로부터 전송된 응답 신호의 수신 여부를 판단하여 상기 응답 신호를 수신한 경우 상기 무선전력신호를 전송하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 저전력 무선 충전 장치.
  5. 다수의 1차측 코일;
    상기 다수의 1차측 코일에 각각 연결되는 수신기를 검출하기 위한 수신기 검출 신호를 주기적이면서 순차적으로 송출하는 다수의 드라이버;
    상기 다수의 드라이버를 통해 송출된 수신기 검출 신호에 의해 상기 다수의 1차측 코일 중 적어도 하나 이상으로부터 변화된 자계에 따른 전류 및 전압을 검출하는 센싱부;
    상기 센싱부로부터 검출된 전류 및 전압을 설정값과 비교하는 비교기;
    적어도 하나 이상의 수신기 존재시 웨이크업 신호를 생성하는 저전력 보조 제어부; 및
    상기 저전력 보조 제어부로부터 생성된 웨이크업 신호를 수신하여 파워 온되며, 해당 수신기를 충전시키기 위한 무선전력신호를 생성하여 전송하도록 제어하는 주 제어부를 포함하며,
    상기 다수의 드라이버는,
    상기 주 제어부의 제어에 따라 생성된 무선전력신호를 상기 다수의 1차측 코일 중 해당 1차측 코일을 통해 송출하는 제1 드라이버; 및
    상기 저전력 보조 제어부의 제어에 따라 생성된 각각의 수신기 검출 신호를 상기 다수의 1차측 코일을 통해 주기적이면서 순차적으로 송출하는 제2 드라이버를 포함하는 것을 특징으로 하는 저전력 무선 충전 장치.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 다수의 드라이버와 상기 다수의 1차측 코일 사이에 설치되어 상기 주 제어부 및 상기 저전력 보조 제어부의 제어에 따라 상기 다수의 드라이버와 상기 다수의 1차측 코일이 연결되도록 스위칭하는 스위칭부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저전력 무선 충전 장치.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 스위칭부는,
    상기 제1 드라이버와 상기 다수의 1차측 코일 사이가 연결되도록 스위칭하는 제1 스위치; 및
    상기 제2 드라이버와 상기 다수의 1차측 코일 사이가 연결되도록 스위칭하는 제2 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 저전력 무선 충전 장치.
  8. (A) 저전력 보조 제어부가 다수의 1차측 코일에 각각 대응하는 수신기 검출 신호를 생성하여 수신기의 존재 유무를 판단한 후 적어도 하나 이상의 수신기 존재시 웨이크업 신호를 생성하는 단계; 및
    (B) 주 제어부가 상기 생성된 웨이크업 신호를 수신하여 파워 온되며, 해당 수신기를 충전시키기 위한 무선전력신호를 생성하여 전송하는 단계를 포함하며,
    상기 (A) 단계는,
    (A-1) 상기 저전력 보조 제어부가 상기 다수의 1차측 코일에 각각 대응하는 수신기를 검출하기 위한 각각의 수신기 검출 신호를 생성하는 단계;
    (A-2) 상기 생성된 각각의 수신기 검출 신호를 상기 다수의 1차측 코일에 각각 연결된 다수의 드라이버를 통해 송출하는 단계;
    (A-3) 상기 다수의 드라이버를 통해 송출된 각각의 수신기 검출 신호에 따라 상기 다수의 1차측 코일 중 적어도 하나 이상으로부터 변화된 자계에 따른 전류 및 전압을 검출하는 단계;
    (A-4) 상기 검출된 전류 및 전압을 설정값과 비교하여 상기 검출된 전류 및 전압이 설정값보다 큰지를 판단하는 단계; 및
    (A-5) 상기 검출된 전류 및 전압이 설정값보다 큰 경우 웨이크업 신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 저전력 무선 충전 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    (C) 상기 무선전력신호를 전송하여 해당 수신기를 충전하여 해당 수신기의 충전이 완료되면 상기 주 제어부를 슬립모드로 전환시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저전력 무선 충전 방법.
  10. 삭제
  11. 청구항 8에 있어서, 상기 (B) 단계는,
    (B-1) 상기 주 제어부가 상기 웨이크업 신호를 수신하여 파워 온 되는 단계;
    (B-2) 해당 수신기를 충전시키기 위한 무선전력신호를 생성하는 단계; 및
    (B-3) 상기 생성된 무선전력신호를 해당 수신기에 대응되는 드라이버로 송출하여 상기 드라이버에 연결된 1차측 코일을 통해 해당 수신기에 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 저전력 무선 충전 방법.
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