KR101257676B1 - 무선충전 시스템의 송수신 정렬상태 표시방법 및 장치 - Google Patents

무선충전 시스템의 송수신 정렬상태 표시방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선충전 시스템의 송수신 정렬상태 표시방법 및 장치에 관한 것으로서, 송수신 정렬상태에 따라 무선 충전 효율이 크게 좌우되는 자기 유도 방식의 문선 충전 시스템에서 송신코일 또는 수신코일의 주변에 복수의 센싱코일을 설치하고, 무선충전 단말기에서 상기 복수의 센싱코일에서 검출되는 자기장신호를 입력받아 송신코일과 수신코일 간의 상대위치를 검출하고, 검출된 송신코일과 수신코일의 상대위치를 단말기의 화면상에 서로 구별되게 표시하여 무선충전 송수신 정렬상태를 표시하는 것을 특징으로 하는 무선충전 시스템의 송수신 정렬상태 표시방법 및 장치를 제공한다.

Description

무선충전 시스템의 송수신 정렬상태 표시방법 및 장치{Method and apparatus for display of aligment transmitter-receiver wireless charge}
본 발명은 무선충전 시스템의 송수신 정렬상태 표시방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 2차코일 주변에 센싱코일을 설치하고, 센싱코일에 의해 1차코일의 위치를 검출하여 이동단말기의 화면에 2차코일의 정위치를 기준 위치로 수신영역을 표시함과 아울러 검출된 1차코일의 위치를 마크로 표시하여 화면을 통해 직관적으로 정렬상태를 인지할 수 있도록 한 무선충전 시스템의 송수신 정렬상태 표시방법 및 장치에 관한 것이다.
이동단말기(스마트폰)는 휴대를 위해 일반적으로 배터리를 사용한다. 배터리 충전 방법에는 유선 충전과 무선 충전으로 구분될 수 있으며, 그 중 유선 충전이 보편화되어 있다. 그러나, 최근에는 무선 충전 기술에 대한 관심이 높아지고 있다.
무선 충전 방법에는 전자기 유도 현상을 이용한 전자기 유도식과 송수신단에 동일한 주파수로 전력을 보내는 자기 공명식이 있다. 무선 충전 방식 중 전자기 유도식은 내부에 코일을 포함하고 있는 충전 패드에 전원을 인가하고 충전 패드 내부에 있는 코일에서 발생되는 전자기장으로 인하여 이동단말기에 포함된 코일에 발생되는 유도전류를 이용하여 배터리를 충전한다. 상기 전자기 유도식 충전 방식에서는 충전 패드 위에 올려진 단말기의 위치가 매우 중요하다.
도 1은 일반적인 무선 충전 시스템 설명도이다. 이에 도시된 바와 같이, AC 상용전원을 AC-DC 어뎁터(1)를 통해 무선충전패드(2)에 입력받고, 무선충전패드(2) 내의 무선충전 송신부(10)의 1차코일에서 스마트폰(3)의 무선충전 수신부(20)의 2차코일로 유도전류를 발생시키고, 2차코일의 유도전류를 무선충전 수신부(20)가 검출하여 스마트폰의 배터리에 충전하는 시스템이다.
도 2는 일반적인 무선 충전 시스템의 상세 구성도이다. 이에 도시된 바와 같이, 충전패드(2)에는 무선충전 송신부(10)가 설치되며, 무선 충전 송신부(10)는, AC-DC 어뎁터(1)로부터 상용전원을 입력받아 직류전원으로 변환하여 1차코일(13)로 입력하는 전원 입력부(11)와, 1차코일(13)의 송신주파수 또는 진폭/듀티(Duty)를 제어하여 무선충전 송신을 제어하는 송신제어부(12) 및 무선충전 수신부(20)와 통신하여 수신상태에따라 상기 송신제어부(12)의 송신제어를 하는 송신제어 프로세서(14)를 포함하여 구성된다.
상기 스마트폰(3)에 설치되는 무선충전 수신부(20)는, 상기 1차코일(14)에서 유도되는 전류를 수신받는 2차코일(21), 2차코일(21)에 유도된 전류를 전압으로 검출하는 전압 검출부(22), 전압 검출부(22)에서 검출된 전압을 안정화시켜 출력하는 전압안정화부(23) 및 상기 전압 검출부(22)에서 검출되는 전압에 의거하여 상기 무선충전 송신부(10)로 수신상태 정보를 송신하는 수신제어 프로세서(24)를 포함하여 구성되고, 무선충전수신부(20)의 전압안정화부(23)에서 출력된 전원은 배터리 충전부(25)를 거쳐 배터리(26)에 충전된다.
이와 같은 자기 유도방식의 무선충전 시스템은, 송수신장치 간의 거리가 정해진 범위 이상으로 떨어져 있으면 충전이 안되거나 충전 효율이 떨어져 충전시간이 오래 걸리고, 충전장치에서 열이 발생되는 문제가 생긴다.
따라서, 사용자로 하여금 송수신장치를 정렬이 되도록 올려 놓도록 권장하고 있는데 사용자가 정렬 여부를 직관적으로 확인하기 어려워 불편하였다.
선행기술문헌 1 : 일본 공개특허공보 특개2010-206865호(2010.09.16.)
선행기술문헌 1 : 등록특허공보 제10-1196552호(2012.11.01.)
선행기술문헌 3 : 일본 공개특허공보 특개2009-089465호(2009.04.23.)
선행기술문헌 4 : 일본 공개특허공보 특개2010-130729호(2010.06.10.)
본 발명은 송신장치의 송신 코일과 수신장치의 수신코일 간의 정렬상태를 무선충전 수신장치가 내장된 스마트폰의 화면에 표시하여 사용자가 정렬상태를 직관적으로 판단할 수 있도록 함으로써 사용자가 정위치에 정렬시킬 수 있도록 한 무선충전기용 송수신장치의 정렬상태 표시방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 의한 무선충전 시스템의 송수신 정렬상태 표시방법은,
송신코일 또는 수신코일의 주변에 복수의 센싱코일을 설치하고, 무선충전 단말기에서 상기 복수의 센싱코일에서 검출되는 자기장신호를 입력받아 송신코일과 수신코일 간의 상대위치를 검출하고, 검출된 송신코일과 수신코일의 상대위치를 단말기의 화면상에 서로 구별되게 표시하여 무선충전 송수신 정렬상태를 표시하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 일 실시예에 따른 무선충전 시스템의 송수신 정렬상태 표시방법은,
무선충전 패드에 1차코일이 설치되고, 스마트폰에 2차코일이 설치되어 상기 무선충전패드 위에 스마트폰을 올려놓아 배터리에 충전하는 무선충전 시스템의 송수신 정렬상태 표시방법으로서,
상기 2차코일에 복수의 센싱 코일을 설치하고, 상기 스마트폰에는 앱 어플리케이션으로 무선충전 정렬상태 표시 프로그램모듈을 설치하고,
상기 무선충전 정렬상태 표시 프로그램모듈은,
상기 복수의 센싱코일을 통해서 1차코일에서 송신된 전력의 세기를 각기 검출하여 수신된 전력의 세기와 거리가 반비례한다는 점을 이용하여 1차코일의 위치 정보를 추출하며, 스마트폰의 화면상에 미리 설정된 센싱코일 위치에 따르는 2차코일의 위치와, 상기 1차코일의 위치를 마킹하여 송수신 정렬상태를 표시하는 것을 특징으로 한다.
상기 무선충전 정렬상태 표시 프로그램모듈은,
3개의 센싱코일로부터 각각 수신전력의 세기를 검출하는 센싱 과정과;
3개의 센싱코일과 그 가운데에 설치된 2차코일의 설치위치 관계에 의거하여 거리 및 위치에 따른 화면상의 좌표를 설정하는 좌표설정 과정과;
미리 설정된 좌표에 의한 상기 3개의 센싱 코일의 중심점을 원의 중심점으로 하고, 해당 센싱 코일에서 검출된 수신전력의 세기와 반비례되는 반지름을 갖는 원함수를 생성하는 거리 검출과정과;
상기 거리 검출과정에서 생성된 각 센싱코일의 원함수를 해석하여 3개의 원이 만나는 한점의 위치를 추출하여 1차코일의 위치로 검출하는 1차코일 위치 검출과정과;
상기 3개의 센싱코일의 위치정보에 의거하여 미리 설정된 2차코일의 중심점 위치를 화면상의 중앙에 설정하고, 미리 설정된 지름의 원을 수신영역으로 표시함과 아울러 상기 1차코일의 위치를 미리 설정된 1차코일 마크로 표시하는 정렬상태 표시과정을 수행하도록 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 각 센싱코일에서 수신된 전력의 세기가 미리 설정된 최소치 미만인 경우 정렬에러 상태를 표시하는 정렬에러 표시과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 정렬상태 표시과정은,
상기 1차코일의 위치가 2차코일을 중심점으로 하는 수신영역을 벗어나는 경우 정렬 에러임을 표시하며, 1차코일의 위치가 상기 수신영역 내에 있으면 정렬 정상임을 표시하는 것을 특징으로 한다.
상기 정렬상태 표시과정은, 정렬 에러와 정렬 정상이 서로 구별되는 부저음을 더 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 일실시예에 따른 무선충전 시스템의 송수신 정렬상태 표시장치는,
1차코일을 통해 자기유도방식으로 전력을 송신하는 무선충전 송신부가 설치된 충전패드 위에 올려서 무선충전하는 스마트폰에 무선충전 수신부가 설치되는 무선충전 시스템의 송수신 정렬상태 표시장치에 있어서
상기 무선 충전수신부의 2차코일의 주변에 상기 무선충전 송신부의 1차코일에서 송신된 전력의 세기를 검출하기 위한 복수의 센싱코일을 설치하며, 상기 복수의 센싱코일의 수신전력세기를 각각 검출하여 출력하는 센싱코일 전압출력부를 설치하고,
상기 센싱코일 전압 출력부를 통해 각 센싱코일의 수신전력세기를 입력받아 수신세기와 거리의 반비례 관계를 이용하여 미리 설정된 센싱코일의 위치에 대응되는 1차코일의 위치를 검출하고, 센싱코일의 위치에 의해 설정된 2차코일의 위치와 상기 1차코일의 위치를 화면에 함께 출력하여 무선충전 정렬상태를 표시하도록 앱어플리케이션으로 설치된 무선충전 정렬상태 표시 프로그램모듈을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 다른 실시예에 따른 무선충전 시스템의 송수신 정렬상태 표시방법 및 장치는,
상기 무선충전 송신부에, 1차코일 주변에 자기장 검출용 복수의 센싱코일, 상기 복수의 센싱코일의 자기장 검출신호에 의해 1차코일에 대한 2차코일의 상대위치를 검출하여 송신하는 마이크로프로세서 및 무선통신을 위한 블루투스 통신모듈)을 설치하고, 상기 스마트폰에 앱 어플리케이션으로 정렬상태표시 프로그램모듈을 설치하여,
상기 정렬상태 표시 프로그램모듈이
상기 블루투스 통신모듈로부터 수신받은 1차코일에 대한 2차코일의 상대위치정보에 의거하여 스마트폰의 화면상에 1차코일 또는 2차코일중 어느 하나의 위치를 기준위치로 하여 기준위치에 대한 정렬영역을 표시하고, 상기 2차코일 또는 1차코일중 다른 하나의 위치를 정렬마크로 화면에 표시하여 1차코일과 2차코일의 정렬상태를 스마트폰의 화면상에 표시하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 2차코일의 주변에 센싱코일을 설치하여 센싱코일에서 검출되는 수신전력 세기에 의해 1차코일의 위치를 검출하고, 2차코일의 중심점에 의한 수신영역과, 검출된 1차코일 위치를 화면에 함께 표시함으로써 직관적으로 무선충전 송수신 정렬상태를 인지할 수 있으며, 정렬상태가 정상이 되도록 충전 패드 위에서 스마트폰의 위치를 움직여 정상위치에 정렬시킬수 있는 효과가 있다. 무선충전 정렬상태를 쉽게 정상상태로 정렬할 수 있어서 정렬 에러로 인하여 발생될 수 있는 무선충전 에러 및 충전 시간 증가를 방지할 수 있게 된다.
도 1은 일반적인 무선 충전 시스템의 설명도.
도 2는 일반적인 무선 충전 시스템의 상세 구성도.
도 3은 본 발명에 의한 무선충전 정렬상태 표시기능을 갖는 무선충전 시스템의 구성도.
도 4는 본 발명에 의한 무선 충전 시스템의 센싱코일 설치 예시도이다.
도 5는 본 발명에 의한 무선 충전 시스템의 송수신 정렬 표시방법 흐름도.
도 6의 (가) 및 (나)는 본 발명에 의한 1차코일 위치 검출 설명도로서,
도 6의 (가)는 정중앙 정렬상태를 나타내고,
도 6의 (나)는 정중앙과 멀리 떨어진 상태를 나타낸다.
도 7의 (가) 및 (나)는 본 발명에 의한 무선충전 시스템의 정령상태 표시화면 예시도로서,
도 7의 (가)는 정중앙에 정렬된 경우를 나타내고,
도 7의 (나)는 정중앙과 멀리 떨어진 경우를 나타낸다.
도 8은 본 발명에 의한 무선충전 시스템의 송수신 정렬상태 표시장치의 센싱코일 전압출력부의 예시도.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 무선충전 시스템의 송수신 정렬상태 표시장치의 센싱코일 설치 구성도.
이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조해서 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 의한 무선충전 정렬상태 표시기능을 갖는 무선충전 시스템의 구성도이고, 도 4는 본 발명에 의한 무선 충전 시스템의 센싱코일 설치 예시도이다.
본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 무선충전 수신부가 설치된 무선충전 단말기는, 스마트폰을 예로하여 설명하나, 스마트폰으로 한정하는 것은 아니며, 무선충전패드 위에 올려놓아 무선충전시키기 위한 어떤 종류의 무선충전 단말기라도 본 발명을 그대로 적용할 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이,
1차코일(13)을 통해 자기유도방식으로 전력을 송신하는 무선충전 송신부(10)가 설치된 충전패드(1) 위에 올려서 무선충전하는 스마트폰(2)에 무선충전 수신부(20)가 설치되며, 상기 무선 충전수신부(20)의 2차코일(21)의 주변에 상기 무선충전 송신부(10)의 1차코일에서 송신된 전력의 세기를 검출하기 위한 복수의 센싱코일(110)을 설치하며, 상기 복수의 센싱코일(110)의 수신전력세기를 각각 검출하여 출력하는 센싱코일 전압출력부(120)를 설치하고,
상기 센싱코일 전압 출력부(120)를 통해 각 센싱코일의 수신전력세기를 입력받아 수신세기와 거리의 반비례 관계를 이용하여 미리 설정된 센싱코일의 위치에 대응되는 1차코일의 위치를 검출하고, 센싱코일의 위치에 의해 설정된 2차코일의 위치와 상기 1차코일의 위치를 화면에 함께 출력하여 무선충전 정렬상태를 표시하도록 앱어플리케이션으로 설치된 무선충전 정렬상태 표시 프로그램모듈(130)을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
이와 같이 본 발명은, 무선충전 수신부(20)의 2차코일(21)의 주변에 삼각 형태를 이루도록 배치된 적어도 3개의 센싱코일(101, 102, 103 ; 110)을 설치하며, 센싱코일(110)의 검출전압을 출력하는 센싱코일 전압출력부(120)를 설치하며,
스마트폰 본체의 메인 프로세서(120)에는, 센싱코일 전압출력부(120)의 각 센싱코일(110)의 수신전압을 분석하여 미리 설정해둔 상기 3개의 센싱코일(110)의 위치를 기준으로 수신세기와 거리가 반비례한다는 점을 이용하여 1차코일(13)의 위치를 검출하고, 2차코일에 의해 수신영역과 검출된 1차코일의 위치를 화면상에 함께 표시하는 프로그램모듈(130)을 설치하여 구성된 것이다.
도 5는 본 발명에 의한 무선충전 시스템의 정렬상태 표시방법 흐름도이다. 이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 스마트폰 본체 메인 프로세서에 앱 어플리케이션으로 설치된 정렬상태 표시 프로그램 모듈(130)에 의해 1차코일의 위치를 검출하여 화면에 표시하는 것이다.
무선 충전 패드(2)에 1차코일(13)이 설치되고, 스마트폰(3)에 2차코일(21)이 설치되어 상기 무선 충전 패드(2) 위에 스마트폰(3)을 올려놓아 배터리에 충전하는 무선충전 시스템의 송수신 정렬상태 표시방법으로서,
상기 2차코일(21)의 주변에 복수의 센싱 코일(110; 101, 102, 103))을 설치하고, 상기 스마트폰(3)에는 앱 어플리케이션으로 무선충전 정렬상태 표시 프로그램모듈(130)을 설치하며,
상기 무선충전 정렬상태 표시 프로그램모듈(130)은,
상기 복수의 센싱코일(110)을 통해서 1차코일(13)에서 송신된 전력의 세기를 각기 검출하여 수신된 전력의 세기와 거리가 반비례한다는 점을 이용하여 1차코일(13)의 위치 정보를 추출하며, 스마트폰(3)의 화면상에 미리 설정된 센싱코일(110) 위치에 따르는 2차코일(21)의 위치와, 상기 1차코일(13)의 위치를 마킹하여 송수신 정렬상태를 표시하는 것을 특징으로 한다.
상기 무선충전 정렬상태 표시 프로그램모듈에서 실행하는 본 발명에 의한 무선충전 시스템의 송수신 정렬상태 표시방법은, 도 4에 도시된 바와 같이,
3개의 센싱코일(101, 102, 103; 110)로부터 각각 수신전력의 세기를 검출하는 센싱 과정(S10)과;
3개의 센싱코일(110)과 그 가운데에 설치된 2차코일(21)의 설치 위치 관계에 의거하여 거리 및 위치에 따른 화면상의 좌표를 설정하는 좌표설정 과정(S20)과;
미리 설정된 좌표에 의한 상기 3개의 센싱 코일(110)의 각 중심점을 각 원의 중심점으로 하고, 해당 센싱 코일에서 검출된 수신전력의 세기와 반비례되는 반지름을 갖는 3개의 원함수를 생성하는 거리 검출과정(S30)과;
상기 거리 검출과정(S30)에서 생성된 각 센싱코일(110)의 원함수를 해석하여 3개의 원이 만나는 한점의 위치를 추출하여 1차코일(13)의 위치로 검출하는 1차코일 위치 검출과정(S40)과;
상기 3개의 센싱코일(110)의 위치정보에 의거하여 미리 설정된 2차코일(21)의 중심점 위치를 화면상의 중앙에 설정하고, 미리 설정된 지름의 원을 수신영역(105)으로 표시함과 아울러 상기 1차코일(13)의 위치를 미리 설정된 1차코일 마크(104)로 표시하는 정렬상태 표시과정(S50)을 수행하도록 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 각 센싱코일(110)에서 수신된 전력의 세기가 미리 설정된 최소치 미만인 경우 정렬에러 상태를 표시하는 정렬에러 표시과정(S60)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 정렬상태 표시과정(S50)은,
상기 1차코일(13)의 위치에 따른 1차코일 마크(104)가 2차코일(21)을 중심점으로 하는 수신영역(105)을 벗어나는 경우 정렬 에러임을 표시하며, 1차코일(13)의 위치에따른 1차코일 마크(104)가 상기 수신영역(105) 내에 있으면 정렬 정상임을 표시하는 것을 특징으로 한다.
상기 정렬상태 표시과정(S50)은, 정렬 에러와 정렬 정상이 서로 구별되는 부저음을 더 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 무선충전 시스템으로서 스마트 폰(3)을 예로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 디스플레이 화면이 구비된 이동단말기에 모두 동일하게 적용될 수 있다. 무선충전 송신부(10)와 무선충전 수신부(20)의 구성도 일반적인 개요를 나타낸 것으로서 반드시 이에 한정하는 것은 아니며, 본 발명은 무선충전 수신부의 2차코일 주면에 적어도 3개의 센싱코일을 설치하여 1차코일로부터 송신된 유도전류를 수신받아 수신전력 세기를 검출하고, 이 수신전력 세기에 의거하여 1차코일의 위치를 검출하며, 이를 화면에 표시하도록 하는 것이다.
스마트폰(3)을 충전 패드(2)의 위에 올려놓게 되면, 센싱코일(110)은 1차코일(13)에서 송신한 유도전류에 의해 전압수신이 가능해진다. 3개의 센싱코일(110)로부터 각각의 수신전력 세기를 검출하는 수신세기 검출과전(S10)을 수행한다. 수신세기 검출과정(S10)에서 1개 이상의 센싱코일로부터 전력을 검출하게 되면, 본 발명에 의한 무선충전 정렬상태 표시제어를 시작한다. 즉, 스마트폰(3)이 충전패드(2)와 멀리 떨어진 상태에서는 정렬상태 표시제어는 동작되지 아니하며, 스마트폰(3)을 충전패드(2)의 위에 올려놓아 센싱코일(110)로부터 수신전력세기가 검출되기 시작하면 정렬표시제어를 시작한다. 여기서 수신전력세기를 검출하는 방법으로는 전압검출을 예로 한다.
그리고, 적어도 3개의 센싱코일(110)이 설치된 상태에서 수신세기를 검출하고, 각 센싱코일의 수신전력이 미리 설정된 최소치보다 낮으면, 정렬에러 표시과정(S60)을 수행한다. 즉, 충전패드(2)의 중앙에 1차코일이 설치된 경우, 충전패드(2)의 가장자리에 걸치도록 스마트폰(3)을 올려놓게 되면, 1차코일의 위치를 검출할 수 없으므로 정렬에러 표시를 한다.
각 센싱코일의 수신 전력세기가 미리 설정된 최소치 이상인 경우, 3개의 센싱코일과 2차코일의 위치 계에 따라 좌표를 설정하는 좌표 설정과정(S20)을 수행한다. 좌표설정은 정렬상태를 표시할 화면상의 좌표를 설정하는 것으로서 무선충전 시스템의 모델에 따라 센싱코일간의 거리 및 위치나 배치 상태가 달라질 수 있고, 2차코일과의 관계도 달라질 수 있다. 따라서, 무선 충전 시스템의 모델별로 미리 디폴트 값으로 3개의 센싱코일 중심점 위치좌표와, 2차코일의 중심점 위치 좌표를 각각 설정하여 둔다. 그리고 앱어플리케이션을 다운로드 받아 설치할때 해당 모델을 선택하게 함으로써, 자동으로 해당 모델의 타입에 따르는 센싱코일의 위치 및 2차코일의 위치 좌표를 설정한다.
도 6의 (가) 및 (나)는 본 발명에 의한 1차코일 위치 검출 설명도로서, 도 6의 (가)는 정중앙 정렬상태를 나타내고, 도 6의 (나)는 정중앙과 멀리 떨어진 상태를 나타낸다.
3개의 센싱코일의 위치좌표를 설정한 후, 상기 수신세기 검출과정(S10)에서 검출된 각 센싱코일의 수신세기에 반비례하는 반지름을 갖는 원함수를 각각 생성한다. 이는 수학식에 의해 중심점과 반지름을 알고 있는 원 함수를 생성한다. 예를들어, 최대 수신세기가 5V인 경우, 원의 반지름을 1㎝로 설정하고, 수신세기가 3V이면, 원의 반지름은 3㎝가 되며, 수신세기가 1V이면 원의 반지름은 5㎝가 되게 한다. 이와 같은 설정에 의해 수신세기에 반비례하는 원의 반지름을 갖도록 원함수를 생성하는 것이다.
따라서, 도 6의 (나)와 같은 경우, 수신코일 A(101)의 원이 가장 작은데 이는 1차코일(13)과 센싱코일 A(101)의 거리가 가장 가까운 상태이고, 수신코일 B(102)는 중간이고, 수신코일 C(103)는 정중앙(3개의 센싱코일의 정중앙)에서 가장 먼 거리로 떨어진 상태를 나타낸다.
3개의 센싱코일(110)로부터 검출되는 수신세기에 의해 3개의 원 함수를 생성하게 되면, 3개의 원함수를 해석하여 3개의 원이 만나는 한 점을 1차코일 위치로 검출하는 1차코일 위치검출 과정(S40)을 수행한다. 이때 1차코일의 위치는 센싱코일들의 좌표에 대응되는 위치좌표로서 검출된다.
화면의 표시는 2차코일의 좌표를 화면의 중앙 중심점으로 하고 미리 설정된 지름의 원을 수신영역(105)으로 표시하며, 상기 검출된 1차코일의 위치를 1차코일 마크(104)로서 화면에 함께 표시한다.
도 7의 (가) 및 (나)는 본 발명에 의한 무선충전 시스템의 정령상태 표시화면 예시도로서, 도 7의 (가)는 정중앙에 정렬된 경우를 나타내고, 도 7의 (나)는 정중앙과 멀리 떨어진 경우를 나타낸다.
본 발명에서는 화면의 정중앙에 2차코일(21)의 설정위치를 매칭시키고, 미리 설정된 지름의 원을 수신영역(105)으로 표시하며, 검출된 1차코일의 위치를 1차코일 마크(104)로서 화면에 표시한다. 따라서 수신영역(105) 속에 1차코일 마크(104)가 들어가게 되면 정렬상태 정상으로 표시하며, 도 6의 (나)와 같이 수신영역(105)을 벗어난 위치에 1차코일 마크(104)가 표시되면 정렬상태 에러임을 표시한다. 이때 부저음으로 구분하여 정상과 에러상태를 함께 알리도록 할 수 있다.
또한 도면에서 부호표시는 하지 않았으나, 정중앙 포인트를 쉽게 인지하도록 정중앙에서 만나는 수평 및 수직 선을 표시하고, 1차코일 마크(104)를 중심으로하는 1차코일 송신영역도 가상선으로 원을 표시하여 정렬상태를 직관적으로 쉽게 인지할 수 있도록 한다.
따라서, 본 발명에 의하면, 스마트폰의 화면상에 무선충전 정렬상태가 표시되므로, 정상정렬상태가 되도록 쉽게 위치를 이동시켜 정렬상태를 맞출 수 있게 되고, 정렬상태를 쉽게 맞출 수 있어서 무선 충전 효율을 최상의 효율로 정렬시킬 수 있고, 정렬 에러로 인한 충전시간을 증가를 방지할 수 있게 된다.
도 8은 본 발명에 의한 무선충전 시스템의 송수신 정렬상태 표시장치의 센싱코일 전압출력부의 예시도로서, 이에 도시된 바와 같이, 각 센싱코일(101, 102, 103)별로 각각 공진코일과 공진 콘덴서 및 리액터(L101, C101, L1),((L102, C102, L2),(L103, C103, L3)로 이루어져 서로 다른 공진주파수(fa, fb, fc)로 수신세기를 검출하는 3개의 공진회로(121,122,123)와, 상기 3개의 공진회로(121, 122, 123)의 각 출력을 저항(R1,R2,R3)를 통해 공통으로 입력받아 변조시켜 스마트폰의 A/D 입력포트로 출력하는 변조부(124)로 구성됨을 특징으로 한다.
무선충전 수신부는, 스마트폰 등의 단말기에 설치되므로, 사이즈에 대한 제약이 많이 있다. 이에 따라 본 발명에서는 센서코일(101, 102, 103)로부터 수신세기를 검출하기 위한 센싱코일 전압출력부(120)의 구성을 도 8에 도시된 바와 같이 공진회로(121, 122, 123)와, 변조부(124)로 구성하여 3개의 센싱코일 감지신호를 스마트폰의 하나의 A/D입력포트로 입력하게 함으로써 회로설치 사이즈를 최소화한다.
각 센서코일(101, 102, 103)에 연결되는 공진회로(121, 122, 123)는 각각의 공진 주파수가 다르게 공진코일의 L과 공진콘덴서의 C값을 다르게 설계하여 서로 다른 공진주파수 fa, fb, fc로 공진되게 구성하며, 저항 R1, R2, R3를 거쳐 공통으로 변조부(124)에 입력시켜 3가지의 다른 공진주파수를 갖는 신호를 혼합 변조시켜 스마트폰의 A/D 입력포트로 출력하며, 스마트폰의 정렬상태 표시프로그램모듈(130)에서는 수신된 변조신호를 상기 공진 주파수에 대응시켜 3개의 신호로 복원하고, 3개의 신호 즉, 3개의 센싱코일의 수신전압의 세기에 의거하여 1차코일 즉, 송신코일의 위치를 검출할 수 있다.
따라서, 도 8과 같은 공진 및 변조기법으로 센싱회로를 구성하게 되면, NFC 안테나의 FPCB에 모두 형성할 수 있고, 사이즈 및 본체와의 연결 복잡도를 획기적으로 줄 일 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 무선충전 시스템의 송수신 정렬상태 표시장치의 센싱코일 설치 구성도로서, 이에 도시된 바와 같이,
충전패드 내에 무선충전 송신부(10)가 설치되고, 스마트폰에 무선충전 수신부(20)가 설치되어 무선 충전하는 무선충전시스템의 정렬상태 표시장치에 있어서,
상기 무선충전 송신부(10)의 1차코일(13)의 주변 설치되는 복수의 자기장 검출용 센싱코일(210)과; 상기 복수의 센싱코일(210)로부터 각각의 자기장 신호를 검출하는 자기장신호 검출부(220)와, 상기 자기장신호 검출부(220)로부터 각 센싱코일(210)들의 검출신호를 입력받아 1차코일에 대한 2차코일의 상대 위치정보를 검출하는 마이크로프로세서(230)와; 상기 마이크로프로세서(230)의 제어에 의해 상기 1차코일의 위치에 따른 2차코일의 상태 위치정보를 무선송신하는 블루투스 통신모듈(240)을 포함하여 구성하고,
상기 블루투스모듈(240)로부터 송신되는 1차코일과 2차코일의 상대 위치정보를 수신받아 1차코일 또는 2차코일의 위치를 화면상의 정중앙 고정위치로, 2차코일 또는 1차코일의 위치를 상기 고정위치에 대한 상대 위치로 표시하여 무선 충전 정렬상태를 표시하는 정렬상태 표시 프로그램모듈(130')을 상기 무선충전 수신부(20)가 설치된 스마트폰에 설치하여 구성함에 특징이 있다.
이와 같은 본 발명의 다른 실시예는, 송신코일 즉, 1차코일(13)에 복수의 센싱코일(210)을 설치하며, 복수의 센싱코일(210)들은 무선충전 정렬상태에 따른 2차코일(21)과의 거리에 의해 각기 검출되는 자기장의 세기가 달라진다. 그러므로 마이크로프로세서(230)는, 상기 자기장신호 검출부(220)를 통해서 각 센싱코일(210)들의 자기장 검출신호를 입력받아 2차코일(21)의 상대 위치를 검출한다. 1차코일(13)과 복수의 센싱코일(210)들의 위치는 고정되어 있으므로, 프로그램상에서 고정 위치를 설정하고, 각 센싱코일의 위치에서 검출된 자기장 신호의 세기를 비교분석하면, 2차코일의 상대적 위치를 검출할 수 있게 된다.
마이크로프로세서(230)에서 검출된 1차코일과 2차코일의 상대적 위치정보는 불루투스 통신모듈(240)을 통해서 스마트폰으로 송신하고, 스마트폰은 내장된 블루투스 통신모듈을 통해서 상기 무선충전 송신부(10)에 설치된 블루투스 통신모듈(240)로부터 1차코일과 2차코일의 상대 위치정보(벡터값으로 표현하여 두점간의 거리 및 방향을 알 수 있는 상대위치정보)를 수신받고, 수신받은 1차코일과 2차코일의 상대 위치정보에 의거하여 화면상에 1차코일 또는 2차코일중 어느 하나의 위치를 화면 정중앙에 고정 위치로 표시하면서 고정위치에 대하여 수신영역을 표시하고, 고정위치에 표시한 1차코일 또는 2차코일에 대응된 2차코일 또는 1차코일중 하나를 가변위치로서 화면에 표시한다. 즉, 도 7의 (가) 및 (나)와 동일한 형태로 화면에 표시할 수 있다.
따라서, 송신코일 즉, 1차코일(13)이 설치된 무선충전 송신부(10)에 복수의 센싱코일(21)과, 자기장신호 검출부(220), 마이크로프로세서(230) 및 블루투스 통신모듈(240)을 설치하는 것이므로 사이즈 및 복잡도와는 상관없이 설치할 수 있고, 무선충전 수신부(20)가 설치된 단말기 즉, 스마트폰에는 블루투스 통신모듈이 기본적으로 내장되어 있으므로, 앱 어플리케이션으로 다운받아 설치할 수 있는 정렬상태 표시 프로그램모듈(130')만을 설치하면 된다. 즉, 스마트폰에 앱 어플리케이션만 설치하면 되므로 단말기의 사이즈나 기구적 복잡도에는 영향을 미치지 않는다.
1 : AC-DC 어뎁터 2 : 충전 패드
3 : 스마트폰 10 : 무선충전 송신부
11 : 전원 입력부 12 : 송신제어부
13 : 1차코일 14 : 송신제어 프로세서
20 : 무선충전 수신부 21 : 2차코일
22 : 전압 검출부 23 : 전압 안정화부
24 : 수신제어 프로세서 25 : 배터리 충전부
16 : 배터리 101, 102, 103 ; 110 : 센싱코일
104 : 1차코일 마크 105 : 수신영역
120 : 센싱코일 전압출력부 121 - 123 : 공진회로부
124 : 변조부 210 : 센싱코일
220 : 자기장신호 검출부 230 : 마이크로프로세서
240 : 블루투스 통신모듈

Claims (12)

  1. 삭제
  2. 무선 충전 패드(2)에 1차코일(13)이 설치되고, 스마트폰(3)에 2차코일(21)이 설치되어 상기 무선 충전 패드(2) 위에 스마트폰(3)을 올려놓아 배터리에 충전하는 무선충전 시스템의 송수신 정렬상태 표시방법으로서,
    상기 2차코일(21)의 주변에 복수의 센싱 코일(110; 101, 102, 103))을 설치하고, 상기 스마트폰(3)에는 앱 어플리케이션으로 무선충전 정렬상태 표시 프로그램모듈(130)을 설치하며,
    상기 무선충전 정렬상태 표시 프로그램모듈(130)은,
    상기 복수의 센싱코일(110)을 통해서 1차코일(13)에서 송신된 전력의 세기를 각기 검출하여 미리 설정된 상기 복수의 센싱코일의 위치에 대응된 1차코일의 위치정보를 추출하며, 스마트폰(3)의 화면상에 미리 설정된 센싱코일(110) 위치에 따르는 2차코일(21)의 위치와, 상기 1차코일(13)의 위치를 마킹하여 송수신 정렬상태를 표시하되,
    상기 무선충전 정렬상태 표시 프로그램모듈(130)은,
    무선 충전 시스템의 모델별로 미리 디폴트 값으로 3개의 센싱코일 중심점 위치좌표와, 2차코일의 중심점 위치 좌표를 각각 설정하여 두고, 앱어플리케이션을 다운로드 받아 설치할 때 해당 스마트폰 무선충전 시스템의 모델을 선택하여 자동으로 해당 모델의 타입에 따르는 센싱코일의 위치 및 2차코일의 위치 좌표를 설정하는 것을 특징으로 하는 무선충전 시스템의 송수신 정렬상태 표시방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 무선충전 정렬상태 표시 프로그램모듈에서 실행하는 무선충전 시스템의 송수신 정렬상태 표시방법은,
    3개의 센싱코일(101, 102, 103; 110)로부터 각각 수신전력의 세기를 검출하는 센싱 과정(S10)과;
    3개의 센싱코일(110)과 그 가운데에 설치된 2차코일(21)의 설치 위치 관계에 의거하여 거리 및 위치에 따른 화면상의 좌표를 설정하는 좌표설정 과정(S20)과;
    미리 설정된 좌표에 의한 상기 3개의 센싱 코일(110)의 각 중심점을 각 원의 중심점으로 하고, 해당 센싱 코일에서 검출된 수신전력의 세기와 반비례되는 반지름을 갖는 3개의 원함수를 생성하는 거리 검출과정(S30)과;
    상기 거리 검출과정(S30)에서 생성된 각 센싱코일(110)의 원함수를 해석하여 3개의 원이 만나는 한점의 위치를 추출하여 1차코일(13)의 위치로 검출하는 1차코일 위치 검출과정(S40)과;
    상기 3개의 센싱코일(110)의 위치정보에 의거하여 미리 설정된 2차코일(21)의 중심점 위치를 화면상의 중앙에 설정하고, 미리 설정된 지름의 원을 수신영역(105)으로 표시함과 아울러 상기 1차코일(13)의 위치를 미리 설정된 1차코일 마크(104)로 표시하는 정렬상태 표시과정(S50)을 수행하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 무선충전 시스템의 송수신 정렬상태 표시방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 각 센싱코일(110)에서 수신된 전력의 세기가 미리 설정된 최소치 미만인 경우 정렬에러 상태를 표시하는 정렬에러 표시과정(S60)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선충전 시스템의 송수신 정렬상태 표시방법.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 정렬상태 표시과정(S50)은,
    상기 1차코일(13)의 위치에 따른 1차코일 마크(104)가 2차코일(21)을 중심점으로 하는 수신영역(105)을 벗어나는 경우 정렬 에러임을 표시하며, 1차코일(13)의 위치에따른 1차코일 마크(104)가 상기 수신영역(105) 내에 있으면 정렬 정상임을 표시하는 것을 특징으로 하는 무선충전 시스템의 송수신 정렬상태 표시방법.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 정렬상태 표시과정(S50)은,
    정렬 에러와 정렬 정상이 서로 구별되는 부저음을 더 출력하는 것을 특징으로 하는 무선충전 시스템의 송수신 정렬상태 표시방법.
  7. 삭제
  8. 1차코일(13)을 통해 자기유도방식으로 전력을 송신하는 무선충전 송신부(10)가 설치된 충전패드(1) 위에 올려서 무선충전하는 스마트폰(2)에 무선충전 수신부(20)가 설치되는 무선충전 시스템의 송수신 정렬상태 표시장치는,
    상기 무선 충전수신부(20)의 2차코일(21)의 주변에 상기 무선충전 송신부(10)의 1차코일에서 송신된 전력의 세기를 검출하기 위한 복수의 센싱코일(110)을 설치하며,
    상기 복수의 센싱코일(110)의 수신전력세기를 각각 검출하여 출력하는 센싱코일 전압출력부(120)를 설치하고,
    상기 센싱코일 전압 출력부(120)를 통해 각 센싱코일의 수신전력세기를 입력받아 수신세기와 거리의 반비례 관계를 이용하여 미리 설정된 센싱코일의 위치에 대응되는 1차코일의 위치를 검출하고, 센싱코일의 위치에 의해 설정된 2차코일의 위치와 상기 1차코일의 위치를 화면에 함께 출력하여 무선충전 정렬상태를 표시하도록 앱어플리케이션으로 설치된 무선충전 정렬상태 표시 프로그램모듈(130)을 포함하여 구성되고,
    상기 센싱코일 전압 출력부(120)는,
    각 센싱코일(101, 102, 103)별로 각각 공진코일과 공진 콘덴서 및 리액터(L101, C101, L1),((L102, C102, L2),(L103, C103, L3)로 이루어져 서로 다른 공진주파수(fa, fb, fc)로 수신세기를 검출하는 3개의 공진회로(121,122,123)와;
    상기 3개의 공진회로(121, 122, 123)의 각 출력을 저항(R1,R2,R3)를 통해 공통으로 입력받아 변조시켜 스마트폰의 A/D 입력포트로 출력하는 변조부(124)로 구성된 무선충전 시스템의 송수신 정렬상태 표시장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 센싱코일은,
    무선충전 수신부(20)의 2차코일(21)의 주변에 삼각 형태를 이루도록 배치된 적어도 3개의 센싱코일(101, 102, 103 ; 110)을 설치하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선충전 시스템의 송수신 정렬상태 표시장치.
  10. 삭제
  11. 무선 충전 패드(2)에 1차코일(13)을 포함하는 무선충전 송신부(10)가 설치되고, 블루투스 통신모듈이 내장된 스마트폰(3)에 2차코일(21)을 포함하는 무선충전 수신부(20)가 설치된 무선충전 시스템의 송수신 정렬상태 표시방법으로서,
    상기 무선충전 송신부(10)에, 1차코일 주변에 자기장 검출용 복수의 센싱코일(210), 상기 복수의 센싱코일(210)의 자기장 검출신호에 의해 1차코일(13)에 대한 2차코일(21)의 상대위치를 검출하여 송신하는 마이크로프로세서(230) 및 무선통신을 위한 블루투스 통신모듈(240)을 설치하고, 상기 스마트폰에 앱 어플리케이션으로 정렬상태표시 프로그램모듈(130')을 설치하여,
    상기 정렬상태 표시 프로그램모듈(130')이 상기 블루투스 통신모듈(240)로부터 수신받은 1차코일(13)에 대한 2차코일(21)의 상대위치정보에 의거하여 스마트폰의 화면상에 1차코일 또는 2차코일중 어느 하나의 위치를 기준위치로 하여 기준위치에 대한 정렬영역을 표시하고, 상기 2차코일 또는 1차코일중 다른 하나의 위치를 정렬마크로 화면에 표시하여 1차코일과 2차코일의 정렬상태를 스마트폰의 화면상에 표시하는 것을 특징으로 하는 무선충전 시스템의 송수신 정렬상태 표시방법.
  12. 충전패드 내에 무선충전 송신부(10)가 설치되고, 스마트폰에 무선충전 수신부(20)가 설치되어 무선 충전하는 무선충전시스템의 정렬상태 표시장치에 있어서,
    상기 무선충전 송신부(10)의 1차코일(13)의 주변 설치되는 복수의 자기장 검출용 센싱코일(210)과; 상기 복수의 센싱코일(210)로부터 각각의 자기장 신호를 검출하는 자기장신호 검출부(220)와, 상기 자기장신호 검출부(220)로부터 각 센싱코일(210)들의 검출신호를 입력받아 1차코일에 대한 2차코일의 상대 위치정보를 검출하는 마이크로프로세서(230)와; 상기 마이크로프로세서(230)의 제어에 의해 상기 1차코일의 위치에 따른 2차코일의 상태 위치정보를 무선송신하는 블루투스 통신모듈(240)을 포함하여 구성하고,
    상기 무선충전 수신부(20)가 설치된 스마트폰에 앱어플리케이션으로 설치되고, 상기 블루투스모듈(240)로부터 송신되는 1차코일과 2차코일의 상대 위치정보를 수신받아 1차코일 또는 2차코일의 위치를 화면상의 정중앙 고정위치로, 2차코일 또는 1차코일의 위치를 상기 고정위치에 대한 상대 위치를 표시하여 무선 충전 정렬상태를 표시하는 정렬상태 표시 프로그램모듈(130')을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선충전 시스템의 송수신 정렬상태 표시장치.
KR1020120141559A 2012-12-07 2012-12-07 무선충전 시스템의 송수신 정렬상태 표시방법 및 장치 KR101257676B1 (ko)

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