KR20140109390A - 무선 전력전송장치 및 방법 - Google Patents

무선 전력전송장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 사용자가 간편하게 휴대하면서 시간과 장소에 구애됨이 없이 높은 전송효율로 수전장치에 전력을 무선으로 전송할 수 있도록 하는 것으로서 직류전력을 저장하는 전력저장부와, 상기 전력저장부에 저장된 직류전력으로 동작하고 수전장치에 무선으로 전력을 전송하는 전력전송부를 포함하는 무선 전력전송장치에 관한 것이다.

Description

무선 전력전송장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR WIRELESSLY TRANSMITTING POWER}
본 발명은 사용자가 간편하게 휴대하면서 시간과 장소에 구애됨이 없이 수전장치에 무선으로 전력을 전송하여 충전시키는 무선 전력전송장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 핸드폰 및 PDA(Personal Digital Assistant) 등과 같은 각종 휴대용 단말기에는 동작전력을 공급하기 위한 수전장치가 장착되어 있다.
상기 수전장치는 외부의 충전장치로부터 공급되는 전력을 충전하고, 충전한 전력을 상기 휴대용 단말기에 동작전력으로 공급한다.
이러한 수전장치는 전력을 충전하는 배터리와, 외부의 충전장치로부터 공급되는 전력을 입력하여 상기 배터리에 충전시키고 상기 배터리에 충전된 전력을 방전시켜 상기 휴대용 단말기에 동작전력으로 공급하는 충방전 회로 등을 포함할 수 있다.
상기 충전장치와 상기 수전장치를 전기적으로 연결하는 방식으로는 상기 충전장치의 전력 출력단자와, 상기 수전장치의 전력 입력단자를 케이블 및 커넥터 등을 통해 직접 연결하는 단자 연결방식이 알려져 있다.
상기 충전장치의 전력 출력단자와 상기 수전장치의 전력 입력단자는 서로 다른 전위를 가지고 있다.
그러므로 상기 충전장치에서 전력이 출력되는 단자와 상기 수전장치에서 전력이 입력되는 단자를 상호간에 연결하거나 또는 분리할 경우에 서로 다른 전위 차에 의하여 순간 방전현상이 발생할 수 있다.
이러한 순간 방전현상은 상기 충전장치의 단자 및 상기 수전장치의 단자를 마모시킨다. 또한 상기 충전장치의 단자 및 상기 수전장치의 단자에 이물질이 있을 경우에는 상기 순간 방전현상에 의해, 상기 이물질에서 열이 발생하여 화재 등과 같은 안전사고가 발생할 염려가 있다.
그리고 습기 등으로 인하여 상기 수전장치의 배터리에 충전된 전력이 수전장치의 단자를 통해 외부로 자연 방전되고, 이로 인하여 수전장치의 사용 수명이 단축되며, 사용성능의 저하를 초래하게 되는 문제점이 있었다.
최근에는 상기와 같은 단자 연결방식의 여러 가지 문제점을 해결하기 위하여, 수전장치에 무선으로 전력을 전송하는 무선 전력전송장치가 제시되고 있다.
상기 무선 전력전송장치는 예를 들면, 전자기 유도방식을 이용하여 무선으로 전력을 전송한다. 그리고 상기 수전장치는 상기 무선 전력전송장치가 무선으로 전송하는 전력을 수신하고, 수신한 전력을 배터리에 충전시키고 있다.
상기한 무선 전력전송장치는 무선으로 안정하고, 높은 효율로 전력을 전송할 수 있도록 하고, 이와 더불어 상기 수전장치는 상기 무선 전력전송장치가 전송하는 전력을 최대로 수신하여 배터리에 충전시킬 수 있도록 하는데 많은 노력을 기울이고 있다.
이러한 무선 전력전송장치는 통상적으로 외부에서 입력되는 교류전력으로 동작하여 수전장치에 무선으로 전력을 전송하고 있다.
그러므로 외부에서 교류전력이 공급되는 장소에서만 수전장치에 무선으로 전력을 전송할 수 있고, 교류전력이 공급되지 않는 장소에서는 수전장치에 무선으로 전력을 전송할 수 없었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 사용자가 간편하게 휴대하면서 시간과 장소에 구애됨이 없이 수전장치에 무선으로 전력을 전송할 수 있는 무선 전력전송장치 및 방법을 제공한다.
또한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 전력저장부에 전력을 충전시키고, 전력저장부에 충전시킨 전력을 사용하여 수전장치에 무선으로 전력을 전송할 수 있는 무선 전력전송장치 및 방법을 제공한다.
또한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 외부에서 유선 또는 무선으로 전력을 입력하여 전력저장부에 충전시키는 무선 전력전송장치 및 방법을 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 상기에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않고, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 무선 전력전송장치는, 직류전력을 저장하는 전력저장부와, 상기 전력저장부에 저장된 직류전력으로 동작하고 수전장치에 무선으로 전력을 전송하는 전력전송부를 포함할 수 있다.
상기 전력저장부 및 상기 전력전송부는 각각의 케이스에 분리 구성되어 상호간에 케이블로 연결될 수 있다.
상기 전력저장부 및 상기 전력전송부는 하나의 케이스에 일체로 구성될 수 있다.
상기 전력저장부 및 상기 전력전송부는 각각의 케이스에 분리 구성되어 상호간에 슬라이드식으로 결합될 수 있다.
상기 전력저장부는, 외부의 교류전력을 직류전력으로 변환하는 교류/직류 컨버터와, 직류전력을 저장하고 저장한 직류전력을 상기 전력전송부로 출력하는 배터리와, 상기 교류/직류 컨버터가 변환한 직류전력을 상기 전력전송부의 제어에 따라 상기 배터리에 충전시키는 충전부를 포함할 수 있다.
상기 전력저장부는, 외부의 교류전력을 무선 수신하는 전력수신코일과, 상기 전력수신코일이 수신한 교류전력을 직류전력으로 정류하는 정류부와, 직류전력을 저장하고 저장한 직류전력을 상기 전력전송부로 출력하는 배터리와, 상기 정류부가 정류한 직류전력을 상기 전력전송부의 제어에 따라 상기 배터리에 충전시키는 충전부를 포함할 수 있다.
상기 전력저장부는, 외부의 교류전력을 직류전력으로 변환하는 교류/직류 컨버터와, 상기 교류/직류 컨버터와 상기 충전부의 사이에 구비되고 상기 전력전송부의 제어에 따라 스위칭되는 전력전송 스위치를 더 포함할 수 있다.
상기 전력저장부는, 외부의 무선 전력전송장치가 전송하는 신호를 상기 전력수신코일을 통해 수신하여 상기 전력전송부에 제공하는 제 1 신호 수신부와, 상기 전력전송부가 발생하는 신호를 상기 전력수신코일을 통해 외부로 전송하는 제 1 신호 전송부를 더 포함할 수 있다.
상기 전력전송부는, 무선으로 교류전력을 전송하는 전력전송코일과, 상기 전력전송코일에 교류전력을 인가하여 전송하게 제어하는 전력전송 제어부를 포함할 수 있다.
상기 전력전송부는, 상기 전력전송 제어부가 발생하는 PWM 구동신호를 증폭하는 구동 드라이버와, 상기 구동 드라이버가 증폭한 PWM 신호에 따라 상기 전력저장부에 저장된 직류전력을 스위칭하여 교류전력을 생성하고 생성한 교류전력을 상기 전력전송코일에 인가하는 직렬 공진형 컨버터를 더 포함할 수 있다.
상기 전력전송부는, 상기 수전장치가 전송하는 신호를 상기 전력전송코일을 통해 수신하여 상기 전력전송 제어부에 제공하는 제 2 신호 수신부와, 상기 전력전송 제어부가 발생하는 신호를 상기 전력전송코일을 통해 상기 수전장치로 전송하는 제 2 신호 전송부를 더 포함할 수 있다.
그리고 본 발명의 무선 전력전송방법은, 외부에서 전력수신코일로 수신되는 전력을 전력전송 제어부의 제어에 따라 배터리에 충전시키는 단계와, 상기 배터리에 충전된 전력을 상기 전력전송 제어부의 제어에 따라 전력전송코일에 인가하여 외부에 무선으로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 외부에서 전력수신코일로 수신되는 전력을 전력전송 제어부의 제어에 따라 배터리에 충전시키는 단계는, ID 요청신호가 수신될 경우에 전력전송 제어부가 ID 신호를 전송하고 전력수신코일을 통해 전력이 수신되는지의 여부를 판단하는 단계와, 상기 전력이 수신될 경우에 수신된 전력을 배터리에 충전하는 단계를 포함할 수 있다.
또한 본 발명은 외부에서 전력수신코일로 전력이 수신되지 않을 경우에 상기 전력전송 제어부가 교류/직류 컨버터의 출력전력을 상기 배터리에 충전시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명은 상기 전력전송 제어부가 상기 배터리의 전력충전상태를 판단하는 단계와, 상기 전력전송 제어부가 상기 전력충전상태를 포함하는 충전상태신호를 발생하여 상기 전력수신코일을 통해 외부로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 배터리에 충전된 전력을 상기 전력전송 제어부의 제어에 따라 전력전송코일에 인가하여 외부로 무선으로 전송하는 단계는, 상기 전력전송코일을 통해 수전장치를 검출하는 단계와, 상기 수전장치가 검출될 경우에 상기 전력전송 제어부의 제어에 따라 상기 배터리에 충전된 전력을 교류전력으로 변환하고 변환한 교류전력을 상기 전력전송코일에 인가하여 외부에 무선으로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 무선 전력전송장치는, 외부에 무선으로 전력을 전송하고 무선으로 전력을 수신하는 전력전송코일과, 상기 전력전송코일로 수신되는 전력을 저장하는 전력저장부와, 상기 전력전송코일로 수신되는 전력이 상기 전력저장부에 저장되게 제어하고 상기 전력저장부에 전력된 전력을 상기 전력전송코일에 인가하여 외부에 무선으로 전력을 전송하는 전력전송 제어부를 포함할 수 있다.
상기 전력저장부는, 상기 전력전송코일이 수신하는 전력을 직류전력으로 정류하는 정류부와, 전력을 저장하는 배터리와, 상기 정류부가 정류한 직류전력을 상기 전력전송 제어부의 제어에 따라 상기 배터리에 충전시키는 충전부를 포함할 수 있다.
상기 전력저장부는, 교류전력을 직류전력으로 변환하는 교류/직류 컨버터와, 상기 교류/직류 컨버터가 변환한 직류전력을 상기 전력전송 제어부의 제어에 따라 상기 충전부로 출력하는 전력전송 스위치를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 무선 전력전송장치는, 상기 전력전송 제어부가 발생하는 PWM 구동신호를 증폭하는 구동 드라이버와, 상기 구동 드라이버가 증폭한 PWM 구동신호에 따라 상기 전력저장부에 저장된 직류전력을 스위칭하여 교류전력을 생성하고 생성한 교류전력을 상기 전력전송코일에 인가하는 직렬 공진형 컨버터와, 상기 전력전송 제어부의 제어에 따라 스위칭되어, 상기 직렬 공진형 컨버터가 생성한 교류전력을 상기 전력전송코일에 인가하고 상기 전력전송코일이 수신하는 전력을 상기 전력저장부로 출력하는 전송/수신 스위치를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 무선 전력전송방법은, 외부에서 전력전송코일을 통해 수신되는 전력을, 전력전송 제어부의 제어에 따라 전력저장부가 저장하는 단계와, 상기 전력저장부가 저장한 전력을, 상기 전력전송 제어부의 제어에 따라 상기 전력전송코일에 인가하여 외부에 무선으로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 외부에서 전력전송코일을 통해 수신되는 전력을, 전력전송 제어부의 제어에 따라 전력저장부가 저장하는 단계는, ID 요청신호가 수신될 경우에 상기 전력전송 제어부가 전력전송코일을 통해 ID 신호를 전송하고 상기 전력전송코일을 통해 전력이 수신되는지의 여부를 판단하는 단계와, 상기 전력이 수신될 경우에 수신된 전력을 배터리에 충전하는 단계를 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 무선 전력전송방법은, 외부에서 전력전송코일로 전력이 수신되지 않을 경우에 상기 전력전송 제어부가 교류/직류 컨버터의 출력전력을 상기 배터리에 충전시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 무선 전력전송방법은, 상기 전력전송 제어부가 상기 배터리의 전력충전상태를 판단하는 단계와, 상기 전력전송 제어부가 상기 전력충전상태를 포함하는 충전상태신호를 발생하여 상기 전력수신코일을 통해 외부로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 전력저장부가 저장한 전력을, 상기 전력전송 제어부의 제어에 따라 상기 전력전송코일에 인가하여 외부에 무선으로 전송하는 단계는, 상기 전력전송코일을 통해 수전장치를 검출하는 단계와, 상기 수전장치가 검출될 경우에 상기 전력전송 제어부의 제어에 따라 상기 배터리에 충전된 전력을 상기 전력전송코일에 인가하여 외부에 무선으로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 무선 전력전송장치에 따르면, 전력저장부를 구비하여 전력을 충전하고, 전력저장부에 충전한 전력으로 전력전송부가 동작하여 수전장치에 무선으로 전력을 전송한다.
그러므로 사용자는 무선 전력전송장치를 간편하게 휴대하면서 시간과 장소에 관계없이 수전장치에 무선으로 전력을 전송할 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 한정하지 않는 실시 예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하며, 일부 도면에서 동일한 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여한다.
도 1은 본 발명의 무선 전력전송장치의 일 실시 예의 구성을 보인 블록도,
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 무선 전력전송장치의 일 실시 예의 사용 예를 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명의 무선 전력전송방법의 일 실시 예에 따른 전력전송 제어부의 동작을 보인 신호흐름도,
도 4는 본 발명의 무선 전력전송방법에서 전력 전송동작을 보인 신호흐름도,
도 5는 본 발명의 무선 전력전송장치의 다른 실시 예의 구성을 보인 블록도,
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 무선 전력전송장치의 다른 실시 예의 사용 예를 설명하기 위한 도면,
도 7은 본 발명의 무선 전력전송방법의 다른 실시 예에 따른 전력전송 제어부의 동작을 보인 신호흐름도,
도 8은 본 발명의 무선 전력전송장치의 또 다른 실시 예의 구성을 보인 블록도,
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 무선 전력전송장치의 또 다른 실시 예의 사용 예를 설명하기 위한 도면, 및
도 10은 본 발명의 무선 전력전송방법의 또 다른 실시 예에 따른 전력전송 제어부의 동작을 보인 신호흐름도이다.
이하의 상세한 설명은 예시에 지나지 않으며, 본 발명의 실시 예를 도시한 것에 불과하다. 또한 본 발명의 원리와 개념은 가장 유용하고, 쉽게 설명할 목적으로 제공된다.
따라서, 본 발명의 기본 이해를 위한 필요 이상의 자세한 구조를 제공하고자 하지 않았음은 물론 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 실체에서 실시될 수 있는 여러 가지의 형태들을 도면을 통해 예시한다.
도 1은 본 발명의 무선 전력전송장치의 일 실시 예의 구성을 보인 블록도이다. 여기서, 부호 100은 전력을 저장하는 전력저장부이고, 부호 200은 상기 전력저장부(100)에 저장된 전력으로 동작하여 수전장치(도면에 도시되지 않았음)에 무선으로 전력을 전송하는 전력전송부이다.
상기 전력저장부(100)는, 교류/직류 컨버터(110)와, 충전부(120)와, 배터리(130)를 포함할 수 있다.
상기 교류/직류 컨버터(110)는 외부에서 전원 플러그(P) 등을 통해 입력되는 교류전력을 직류전력으로 변환한다.
상기 충전부(120)는 상기 교류/직류 컨버터(110)에서 출력되는 직류전력을 상기 전력전송부(200)의 제어에 따라 상기 배터리(130)에 충전시키고, 상기 배터리(130)의 전력 충전정보를 상기 전력전송부(200)에 제공한다.
상기 배터리(130)는 충전된 전력을 상기 전력전송부(200)에 동작전력으로 공급한다.
상기 전력전송부(200)는 전력전송 제어부(210)와, 구동 드라이버(220)와, 직렬 공진형 컨버터(230)와, 복수 개의 전력전송코일(240; 240-1, 240-2)과, 신호수신부(250)와, 신호전송부(260)를 포함할 수 있다.
상기 전력전송 제어부(210)는 ID 요청신호를 발생하여 수전장치에 ID 신호를 요청하고, 상기 수전장치로부터 ID 신호가 수신될 경우에 구동신호를 발생하여 수전장치에 무선으로 전력을 전송하는 것을 제어한다. 예를 들면, 상기 전력전송 제어부(210)는 PWM(Pulse Width Modulation) 구동신호를 발생하여 상기 수전장치에 무선으로 전력을 전송하는 것을 제어한다.
또한 상기 전력전송 제어부(210)는 상기 수전장치로부터 충전상태신호가 수신될 경우에 수신된 충전상태신호에 따라 상기 수전장치에 무선으로 전력을 전송하는 것을 제어한다.
상기 구동 드라이버(220)는 상기 전력전송 제어부(210)가 발생하는 PWM 구동신호를 증폭한다.
상기 직렬 공진형 컨버터(230)는 상기 구동 드라이버(220)가 증폭한 PWM 구동신호에 따라, 상기 전력충전부(100)가 공급하는 직류전력을 스위칭하여 교류전력을 발생하고, 발생한 교류전력을 상기 전력전송코일(240)로 출력하여 수전장치에 무선으로 전력이 전송되게 한다.
상기 신호수신부(250)는 상기 수전장치가 전송하는 ID 신호 및 충전상태신호를 상기 전력전송코일(240)을 통해 수신하여 상기 전력전송 제어부(210)로 출력한다.
상기 신호전송부(260)는 상기 전력전송 제어부(210)가 발생하는 ID 요청신호를 상기 전력전송코일(240)을 통해 수전장치로 전송한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 무선 전력전송장치의 일 실시 예는 외부로부터 전원 플러그(P)를 통해 교류전력이 입력될 경우에 전력저장부(100)의 교류/직류 컨버터(110)가 교류전력을 직류전력으로 변환하고, 변환한 직류전력을 충전부(120)로 출력한다.
전력전송부(200)의 전력전송 제어부(210)는, 상기 충전부(120)를 감시하여 상기 교류/직류 컨버터(110)로부터 직류전력이 입력되는지의 여부를 판단하고, 직류전력이 입력될 경우에 상기 전력전송 제어부(210)는, 상기 충전부(120)를 제어하여 배터리(130)에 직류전력을 충전하게 한다.
그리고 상기 전력전송 제어부(210)는 상기 충전부(120)로부터 전력충전정보를 입력하여 상기 배터리(130)의 전력충전상태를 판단한다. 상기 배터리(130)의 전력 충전이 완료되었음이 판단될 경우에 상기 전력전송 제어부(210)는 상기 충전부(120)를 제어하여 전력충전을 정지하고, 상기 배터리(130)에 과전력이 충전되지 않도록 한다.
이와 같이 배터리(130)에 충전된 전력은 전력전송부(200)에 동작전력으로 공급된다.
한편, 상기 전력전송부(200)의 전력전송 제어부(210)가 수전장치에 무선으로 전력을 전송하기 위해서는, 먼저 전력전송코일(240)의 상부에 수전장치가 놓여졌는지의 여부를 판단해야 된다.
이를 위하여 상기 전력전송 제어부(210)는 상기 전력전송코일(240)의 부하에 변동이 발생하였는지의 여부를 검출하기 위한 부하검출 구동신호를 발생한다. 상기 부하검출 구동신호는 구동 드라이버(220)에서 증폭되어 직렬 공진형 컨버터(230)로 입력된다.
그러면, 상기 배터리(130)에서 공급되는 동작전력을, 상기 직렬 공진형 컨버터(230)가 상기 부하검출 구동신호에 따라 스위칭하여 교류전력을 발생하고, 발생한 교류전력은 전력전송코일(240)에 인가된다.
여기서, 상기 부하검출 구동신호는 상기 전력전송코일(240)에 공진이 발생되지 않는 주파수 예를 들면, 약 180㎑ 정도의 높은 주파수를 갖는다.
그러므로 상기 직렬 공진형 컨버터(230)가 상기 부하검출 구동신호에 따라 직류전력을 스위칭하여 교류전력을 발생하고, 발생한 교류전력이 상기 전력전송코일(240)에 인가되어도 상기 전력전송코일(240)에는 공진이 발생되지 않아 전력소모는 매우 낮고, 무선으로 교류전력이 거의 전송되지는 않는다.
이와 같은 상태에서 신호수신부(250)는 상기 전력전송코일(240)의 신호를 수신하고, 수신한 신호를 전력전송 제어부(210)로 출력한다. 상기 전력전송 제어부(210)는 상기 신호수신부(250)로부터 입력되는 수신신호의 주파수를 이용하여 부하의 변동이 발생되었는지의 여부를 판단한다.
즉, 상기 전력전송코일(240)의 상부에 부하가 놓여 있지 않을 경우에 상기 전력전송코일(240)에 인가된 교류전력의 주파수는 거의 변동되지 않는다.
그러나 상기 전력전송코일(240)의 상부에 부하가 놓여질 경우에 상기 전력전송코일(240)과 부하의 사이에는 임피던스의 변화가 발생하게 되고, 상기 임피던스의 변화에 따라 전력전송코일(240)에 인가된 교류전력의 주파수가 변동하게 된다.
상기 전력전송 제어부(210)는 상기 신호수신부(250)로부터 입력되는 신호의 주파수가 변동되었는지의 여부를 판단하고, 주파수가 변동되었을 경우에 전력전송코일(240)의 상부에 상기 수전장치 등과 같은 부하가 놓여진 것으로 판단한다.
즉, 상기 전력전송 제어부(210)는, 상기 신호수신부(250)로부터 입력되는 신호의 주파수와 상기 부하검출 구동신호의 주파수가 상이할 경우에 전력전송코일(240)의 상부에 부하가 놓여진 것으로 판단한다.
상기 전력전송 제어부(210)는, 상기 전력전송코일(240)의 상부에 부하가 놓여진 것으로 판단될 경우에 상기 부하가 수전장치인지의 여부를 판단해야 된다.
이를 위하여 상기 전력전송 제어부(210)는 수전장치의 ID 신호를 요청하는 ID 요청신호를 발생하고, 발생한 ID 요청신호는 신호전송부(260) 및 상기 전력전송코일(240)을 통해 부하로 전송된다.
그리고 상기 전력전송 제어부(210)는 상기 신호수신부(250)의 신호를 입력하여 ID 신호가 수신되는지의 여부를 판단한다.
즉, 전력전송코일(240)의 상부에 놓여진 부하가 수전장치일 경우에 상기 수전장치는 상기 ID 요청신호에 따라 ID 신호를 전송한다. 상기 수전장치가 전송하는 ID 신호는 전력전송코일(240)을 통해 신호 수신부(250)가 수신하여 전력전송 제어부(210)로 출력하는 것으로서 상기 전력전송 제어부(210)는 상기 신호수신부(250)의 신호를 입력하여 ID 신호가 수신되는지의 여부를 판단한다.
상기 전력전송 제어부(210)는, 상기 ID 신호가 수신될 경우에 상기 전력전송코일(240)의 상부에 놓여진 부하가 수전장치임을 판단한다. 그러면, 상기 전력전송 제어부(210)는 무선으로 전력을 전송하기 위한 PWM 구동신호를 발생하고, 발생한 PWM 구동신호는 구동 드라이버(220)에서 증폭된 후 직렬 공진형 컨버터(230)로 입력된다.
상기 직렬 공진형 컨버터(230)는 상기 PWM 구동신호에 따라 배터리(130)의 직류전력을 스위칭시켜 교류전력을 발생하고, 발생한 교류전력은 전력전송코일(240)에 인가된다.
여기서, 상기 전력전송코일(240)은 예를 들면, 100㎑에 공진되도록 설계되어 있고, 상기 전력전송 제어부(210)는 100㎑의 주파수를 가지는 PWM 구동신호를 발생한다.
상기 직렬 공진형 컨버터(230)는 상기 100㎑의 PWM 구동신호에 따라 직류전력을 스위칭하여 100㎑의 교류전력을 발생하고, 발생한 100㎑의 교류전력이 상기 전력전송코일(240)에 인가되어, 상기 전력전송코일(240)은 100㎑의 교류전력에 의해 공진이 발생된다.
상기 전력전송코일(240)에 공진이 발생되면, 상기 전력전송코일(240)로 많은 전류가 흐르면서 상기 수전장치에 무선으로 교류전력이 전송된다.
이와 같은 상태에서 수전장치는 전력충전상태를 검출하여 충전상태신호를 발생하고, 발생한 충전상태신호를 전송한다. 상기 전력전송 제어부(210)는 신호 수신부(250)가 수신하는 충전상태신호를 입력하여 수전장치에 과열이 발생하거나 또는 수정장치의 전력충전이 완료되었는지의 여부를 판단한다.
상기 수전장치에 과열이 발생되었음이 판단될 경우에 상기 전력전송 제어부(210)는 PWM 제어신호의 주파수를 조절한다. 즉, 상기 전력전송 제어부(210)는 상기 전력전송코일(240)의 공진 주파수에서 약간 벗어난 주파수의 PWM 제어신호를 발생한다.
상기 전력전송 제어부(210)가 PWM 제어신호의 주파수를 조절함에 따라 상기 전력전송코일(240)에 인가되는 교류전력이 상기 전력전송코일(240)의 공진점 위치에서 약간 벗어나게 되고, 이로 인하여 상기 전력전송코일(240)에서 상기 수전장치로 무선 전송되는 전력의 세기가 감소되어 상기 수전장치에서의 과열 발생을 방지하게 된다.
그리고 상기 충전상태신호로 상기 수전장치의 전력충전이 완료되었음이 판단될 경우에 상기 전력전송 제어부(210)는 PWM 구동신호를 발생하지 않고, 수전장치에 무선으로 전력을 전송하는 동작이 종료된다.
이러한 본 발명의 무선 전력전송장치의 일 실시 예는 도 2a에 도시된 바와 같이 전력충전부(100) 및 전력전송부(200)를 각각 별도의 케이스에 구성하고, 전원플러그(P)를 통해 입력되는 교류전력을 전력충전부(100)가 직류전력으로 변환하여 충전하도록 한다. 그리고 상기 전력충전부(100) 및 상기 전력전송부(200)를 케이블(C)을 통해 연결하여 상기 전력충전부(100)에 충전된 직류전력을 상기 전력전송부(200)로 공급하게 구성할 수 있다.
이러한 경우에 사용자는 전력충전부(100) 및 전력전송부(200)를 각기 분리하여 간편하게 휴대하고, 수전장치에 전력을 충전시킬 경우에 전력충전부(100) 및 전력전송부(200)를 케이블(C)을 통해 연결하여 사용할 수 있다.
그리고 본 발명의 무선 전력전송장치의 일 실시 예는 도 2b에 도시된 바와 같이 전력충전부(100) 및 전력전송부(200)를 하나의 케이스에 일체로 구성하여 사용할 수도 있다.
또한 본 발명의 무선 전력전송장치의 일 실시 예는 도 2c에 도시된 바와 같이 전력충전부(100) 및 전력전송부(200)를 분리하고, 상호간에 슬라이드식으로 결합되게 구성한다. 그리고 상기 전력충전부(100) 및 상기 전력전송부(200)가 슬라이드식으로 결합될 경우에 상호간에 접점(도면에 도시되지 않았음)을 통해 연결되어 상기 전력충전부(100)가 상기 전력전송부(200)에 동작전력을 공급하게 구성할 수도 있다.
이러한 겨웅에 상기한 도 2a와 마찬가지로 사용자는 전력충전부(100) 및 전력전송부(200)를 각기 분리하여 간편하게 휴대하고, 수전장치에 전력을 충전시킬 경우에 전력충전부(100) 및 전력전송부(200)를 슬라이드식으로 결합하여 사용할 수 있다.
도 3은 본 발명의 무선 전력전송방법의 일 실시 예에 따른 전력전송 제어부의 동작을 보인 신호흐름도이다. 도 3을 참조하면, 전력전송 제어부(210)는 충전부(120)의 신호를 입력한다.(S300). 그리고 상기 전력전송 제어부(210)는 상기 충전부(120)의 신호를 이용하여 교류/직류 컨버터(110)로부터 상기 충전부(120)로 직류전력이 입력되는지의 여부를 판단한다(S302).
교류/직류 컨버터(110)로부터 충전부(120)로 직류전력이 입력됨이 판단될 경우에 상기 전력전송 제어부(210)는 상기 충전부(120)를 제어하여 배터리(130)에 직류전력을 충전하게 제어하고(S304), 배터리(130)의 충전이 완료되었는지의 여부를 판단한다(S306).
상기 판단 결과 배터리(130)의 충전이 완료되지 않았을 경우에 상기 전력전송 제어부(210)는 상기 단계(S302)로 복귀하여 교류/직류 컨버터(110)로부터 입력되는 직류전력을 충전부(120)가 배터리(130)에 충전하게 제어하며, 배터리(130)의 충전이 완료되었는지의 여부를 판단하는 동작을 반복 수행한다.
이와 같은 상태에서 배터리(130)의 충전이 완료되면, 상기 전력전송 제어부(210)는 상기 충전부(120)를 제어하여 배터리(130)에 직류전력을 충전하는 것을 정지하고(S308), 배터리(130)에 과전력이 충전되지 않도록 한다.
그리고 상기 단계(S302)에서 교류/직류 컨버터(110)로부터 충전부(120)로 직류전력이 입력되지 않을 경우에 상기 전력전송 제어부(210)는 수전장치에 무선으로 전력을 전송하는 전력전송동작을 수행한다(S310).
이러한 본 발명의 일 실시 예를 설명하면서 전력전송 제어부(210)가 배터리(130)에 전력을 충전시키는 동작과, 전력전송코일(240)을 통해 무선으로 전력을 전송하는 동작을 분리하여 설명하였다.
본 발명을 실시함에 있어서는 전력전송 제어부(210)가 배터리(130)에 전력을 충전시키는 동작과, 전력전송코일(240)을 통해 무선으로 전력을 전송하는 동작을 동시에 수행할 수 있도록 구성할 수도 있다.
상기 전력 전송동작은 도 4에 도시된 바와 같이 상기 전력전송 제어부(210)가 부하의 변동을 검출하기 위한 부하검출 구동신호를 발생한다(S400).
상기 전력전송 제어부(210)가 발생하는 부하검출 구동신호는 구동 드라이버(220)에서 증폭되어 직렬 공진형 컨버터(230)로 입력되는 것으로서 상기 직렬 공진형 컨버터(230)는 상기 부하검출 구동신호에 따라, 배터리(130)의 직류전력을 스위칭하여 교류전력을 발생하며, 발생한 교류전력은 전력전송코일(240)에 인가된다.
이와 같은 상태에서 신호 수신부(250)는 상기 전력전송코일(240)의 신호를 수신하고, 수신한 신호를 전력전송 제어부(210)로 출력한다.
상기 전력전송 제어부(210)는 상기 신호 수신부(250)로부터 입력되는 신호의 주파수를 검출하여 부하의 변동이 발생되었는지의 여부를 판단한다(S402).
상기 판단 결과 부하의 변동이 발생하지 않았을 경우에 상기 전력전송 제어부(210)는 상기 단계(S300)로 복귀하여 부하의 변동을 검출하기 위한 부하검출 구동신호를 발생하고, 상기 신호 수신부(250)가 수신하는 신호의 주파수를 검출하여 부하의 변동이 발생되었는지의 여부를 판단하는 동작을 반복 수행한다.
그리고 상기 단계(S402)에서 부하의 변동이 검출될 경우에 상기 전력전송 제어부(210)는 수전장치의 ID 신호를 요청하는 ID 요청신호를 발생하고, 발생한 ID 요청신호는 신호 전송부(260) 및 전력전송코일(240)을 통해 수전장치로 전송된다(S404).
이와 같은 상태에서 상기 전력전송 제어부(210)는 신호 수신부(250)의 수신신호를 입력하여 수전장치로부터 ID 신호가 수신되는지의 여부를 판단한다(S406).
상기 판단 결과 ID 신호가 수신되지 않았을 경우에 상기 전력전송 제어부(210)는 미리 설정된 시간이 경과되었는지의 여부를 판단한다(S408).
상기 미리 설정된 시간이 경과되지 않았을 경우에 상기 단계(S406)로 복귀하여 수전장치로부터 ID 신호가 수신되는지의 여부를 판단하는 동작을 반복 수행한다.
또한 미리 설정된 시간이 경과되어도 ID 신호가 수신되지 않을 경우에 전력전송코일(240)의 상부에 수전장치가 아닌 이물질이 놓여진 것으로서 상기 전력전송 제어부(210)는 상기 단계(S300)로 복귀하여 부하검출 구동신호를 발생하는 동작부터 반복 수행한다.
그리고 미리 설정된 시간이 경과되기 이전에 ID 신호가 수신되면, 상기 전력전송 제어부(210)는 전력전송코일(240)의 상부에 수전장치가 놓여진 것으로 판단하고, 무선으로 전력을 전송하기 위한 PWM 구동신호를 발생한다(S410).
상기 전력전송 제어부(210)가 발생하는 PWM 구동신호는 구동 드라이버(220)에서 증폭된 후 직렬 공진형 컨버터(230)로 입력되어 교류전력이 발생되고, 발생된 교류전력은 전력전송코일(240)에 인가되어 무선으로 상기 수전장치에 전력이 전송된다.
이와 같은 상태에서 상기 전력전송 제어부(210)는 신호 수신부(250)를 통해, 상기 수전장치가 전송하는 충전상태신호를 입력하고(S412), 입력한 충전상태신호를 분석하여 수전장치에 과열이 발생하였는지의 여부를 판단한다(S414).
상기 판단 결과 수전장치에 과열이 발생하였을 경우에 상기 전력전송 제어부(210)는 PWM 구동신호의 주파수를 조절하여 과열 발생을 방지한다(S416).
그리고 상기 전력전송 제어부(210)는 상기 충전상태신호로 수전장치의 전력 충전이 완료되었는지의 여부를 판단한다(S418)
상기 수전장치의 전력 충전이 완료되지 않았을 경우에 상기 전력전송 제어부(210)는 상기 단계(S412)로 복귀하여 수전장치가 전송하는 충전상태신호를 입력하고, 입력한 충전상태신호로 수전장치의 전력 충전이 완료되었는지의 여부를 판단하며, 수전장치의 전력 충전이 완료되었을 경우에 전력을 전송하는 동작을 종료한다.
도 5는 본 발명의 무선 전력전송장치의 다른 실시 예의 구성을 보인 블록도이다. 본 발명의 무선 전력전송장치의 다른 실시 예는 상술한 일 실시 예에서 전력 저장부(100)가, 전력공급 스위치(140)와, 전력수신코일(150)과, 정류부(160)와, 제 1 신호 수신부(170) 및 제 1 신호 전송부(180)를 더 포함할 수 있다.
상기 전력공급 스위치(140)는 교류/직류 컨버터(110)와 충전부(120)의 사이에 구비되고, 전력전송 제어부(210)의 제어에 따라 스위칭되어 교류/직류 컨버터(110)에서 출력되는 직류전력이 상기 충전부(120)로 입력 또는 차단되게 한다.
상기 전력수신코일(150)은 외부로부터 무선으로 전송되는 교류전력을 수신한다.
상기 정류부(160)는 상기 전력수신코일(150)이 수신하는 교류전력을 직류전력으로 변환하여 상기 충전부(120)로 출력한다.
상기 제 1 신호 수신부(170)는 상기 전력수신코일(150)을 통해 ID 요청신호 등을 수신하여 상기 전력전송 제어부(210)로 출력한다.
상기 제 1 신호 전송부(180)는 상기 전력전송 제어부(210)가 발생하는 ID 신호 및 충전상태신호를 상기 전력수신코일(150)을 통해 외부로 전송한다.
이러한 구성을 가지는 본 발명의 무선 전력전송장치의 다른 실시 예는 전력전송 제어부(210)가 전력공급 스위치(140)를 제어하여 접속시킨다.
이와 같은 상태에서 외부에서 전원플러그(P)를 통해 입력되는 교류전력이 교류/직류 컨버터(110)에서 직류전력으로 변환되고, 변환된 직류전력은 전력공급 스위치(140)를 통해 충전부(120)에 제공한다.
상기 전력전송 제어부(210)는 상기 충전부(120)의 신호를 입력하여 상기 교류/직류 컨버터(110)로부터 직류전력이 입력되는지의 여부를 판단하고, 직류전력이 입력될 경우에 상기 충전부(120)를 제어하여 배터리(130)에 직류전력을 충전하게 한다.
그리고 상기 전력전송 제어부(210)는 제 1 신호 수신부(1780)의 수신신호를 입력하여 ID 요청신호가 수신되는지의 여부를 판단한다.
즉, 외부의 다른 무선 전력전송장치(도면에 도시되지 않았음)가 무선으로 전력신호를 전송할 경우에 먼저 ID 요청신호를 전송하고, 전송한 ID 요청신호는 전력수신코일(150)을 통해 제 1 신호 수신부(170)가 수신하여 전력전송 제어부(210)로 입력된다. 상기 전력전송 제어부(210)는 제 1 신호 수신부(170)의 수신신호를 입력하여 ID 요청신호가 수신되는지의 여부를 판단한다.
상기 ID 요청신호가 수신될 경우에 상기 전력전송 제어부(210)는 먼저 전력공급 스위치(140)를 개방시켜 교류/직류 컨버터(110)에서 출력되는 직류전력이 상기 충전부(120)로 입력되지 않도록 차단한다.
또한 상기 전력전송 제어부(210)는 자신에게 부여되어 있는 고유의 ID 신호를 발생하고, 발생한 ID 신호는 제 1 신호 전송부(180) 및 전력수신코일(150)을 통해 외부의 무선 전력전송장치로 전송된다.
이와 같은 상태에서 외부의 무선 전력전송장치가 무선으로 전력신호를 전송하면, 전송한 전력신호를 전력수신코일(150)이 수신하고, 수신한 전력신호를 정류부(160)가 직류전력으로 변환하여 충전부(120)로 출력한다.
이와 같은 상태에서 상기 전력전송 제어부(210)는 상기 충전부(120)의 신호를 입력하여, 상기 정류부(160)로부터 상기 충전부(120)로 직류전력이 입력되는지의 여부를 확인한다. 확인 결과, 상기 충전부(120)로 직류전력이 입력될 경우에 상기 전력전송 제어부(210)는 상기 충전부(120)를 제어하여 배터리(130)에 직류전력을 충전하게 한다.
그리고 상기 전력전송 제어부(210)는 상기 충전부(120)의 신호를 입력하여 상기 배터리(130)의 전력 충전상태를 판단하고, 판단한 전력충전상태를 포함하는 충전상태신호를 발생한다. 상기 발생한 충전상태신호는 제 1 신호 전송부(180) 및 전력수신코일(150)을 통해 외부로 전송된다.
또한 상기 전력전송 제어부(210)는 상기 배터리(130)의 전력 충전이 완료되었을 경우에 전력충전이 완료되었음을 알리는 충전상태신호를 발생하고, 발생한 충전상태신호는 제 1 신호 전송부(180) 및 전력수신코일(150)을 통해 외부로 전송된다.
또한 상기 전력전송 제어부(210)는 상기 충전부(120)를 제어하여 배터리(130)에 직류전력을 충전하는 것을 정지하고, 배터리(130)에 과전력이 충전되지 않도록 한다.
한편, 상기 전력전송부(200)가 전력전송코일(240)을 통해 외부의 수전장치에 무선으로 전력을 전송하는 동작은 상술한 일 실시 예와 동일하므로 구체적인 동작설명은 생략한다.
이러한 본 발명의 무선 전력전송장치의 다른 실시 예는 상술한 일 실시 예와 마찬가지로 도 6a에 도시된 바와 같이 전력충전부(100) 및 전력전송부(200)를 분리하고, 전원플러그(P) 또는 전력수신코일(150)을 통해 입력되는 교류전력을 전력충전부(100)가 직류전력으로 변환하여 충전한다. 그리고 상기 전력충전부(100) 및 상기 전력전송부(200)를 케이블(C)을 통해 연결하여 상기 전력충전부(100)에 충전된 직류전력을 상기 전력전송부(200)로 공급하게 구성할 수 있다.
그리고 본 발명의 무선 전력전송장치의 다른 실시 예는 도 6b에 도시된 바와 같이 전력충전부(100) 및 전력전송부(200)를 하나의 케이스에 일체로 구성하여 사용할 수도 있다.
또한 본 발명의 무선 전력전송장치의 다른 실시 예는 도 6c에 도시된 바와 같이 전력충전부(100) 및 전력전송부(200)를 분리하고, 상호간에 슬라이드식으로 결합되게 구성한다. 그리고 상기 전력충전부(100) 및 상기 전력전송부(200)가 슬라이드식으로 결합될 경우에 상호간에 접점(도면에 도시되지 않았음)을 통해 연결되어 상기 전력충전부(100)가 상기 전력전송부(200)에 동작전력을 공급하게 구성할 수도 있다.
이러한 본 발명의 다른 실시 예를 설명하면서 전력전송 제어부(210)가 배터리(130)에 전력을 충전시키는 동작과, 전력전송코일(240)을 통해 무선으로 전력을 전송하는 동작을 분리하여 설명하였다.
본 발명을 실시함에 있어서는 전력전송 제어부(210)가 배터리(130)에 전력을 충전시키는 동작과, 전력전송코일(240)을 통해 무선으로 전력을 전송하는 동작을 동시에 수행할 수 있도록 구성할 수도 있다.
도 7은 본 발명의 무선 전력전송방법의 다른 실시 예에 따른 전력전송 제어부(210)의 동작을 보인 신호흐름도이다. 도 7을 참조하면, 전력전송 제어부(210)는 먼저 전력공급 스위치(140)를 접속시킨다(S700).
그러면, 외부에서 전원플러그(P)를 통해 입력되는 교류전력이 교류/직류 컨버터(110)에서 직류전력으로 변환되고, 변환된 직류전력이 상기 전력공급 스위치(140)를 통해 충전부(120)로 입력된다.
이와 같은 상태에서 상기 전력전송 제어부(210)는 충전부(120)의 신호를 입력하고(S702), 입력한 충전부(120)의 신호로 직류전력이 입력되는지의 여부를 판단한다(S704).
직류전력의 입력이 판단될 경우에 상기 전력전송 제어부(210)는 상기 충전부(120)를 제어하여 배터리(130)에 직류전력을 충전하게 한다(S706).
그리고 상기 전력전송 제어부(210)는 배터리(130)에 직류전력의 충전이 완료되었는지의 여부를 판단하고(S708), 충전이 완료되었을 경우에 배터리(130)에 직류전력을 충전시키는 동작을 종료한다.
한편, 상기 단계(S704)에서 직류전력이 입력되지 않았거나 또는 상기 단계(S708)에서 충전이 완료되지 않았을 경우에 상기 전력전송 제어부(210)는 제 1 신호 수신부(170)의 수신신호를 입력하여 ID 요청신호가 수신되는지의 여부를 판단한다(S710).
상기 ID 요청신호가 수신되지 않았음이 판단될 경우에 상기 전력전송 제어부(210)는 전력전송동작을 수행한다(S712).
여기서, 상기 단계(S712)의 전력전송동작은 도 4와 동일하므로 구체적인 동작 설명은 생략한다.
그리고 상기 단계(S710)에서 ID 요청신호가 수신됨이 판단될 경우에 상기 전력전송 제어부(210)는 전력공급 스위치(140)를 개방시켜 교류/직류 컨버터(140)에서 출력되는 직류전력이 충전부(120)로 입력되지 못하도록 차단한다(S714).
또한 상기 전력전송 제어부(210)는 고유의 ID 신호를 발생하고, 발생한 ID 신호는 제 1 신호 전송부(180) 및 전력수신코일(150)을 통해 외부로 전송된다(S716).
이와 같은 상태에서 상기 전력전송 제어부(210)는 충전부(120)의 신호를 입력하고(S718), 입력한 충전부(120)의 신호로 직류전력이 입력되는지의 여부를 판단한다(S720).
즉, 외부의 무선 전력전송장치가 무선으로 전력신호를 전송하면, 전송한 전력신호를 전력수신코일(150)이 수신하고, 수신한 전력신호를 정류부(160)가 직류전력으로 변환하여 충전부(120)로 출력하는 것으로 상기 전력전송 제어부(210)는 상기 충전부(120)의 신호를 입력하여, 상기 정류부(160)로부터 상기 충전부(120)로 직류전력이 입력되는지의 여부를 판단한다.
상기 충전부(120)로 직류전력이 입력되는 것이 판단될 경우에 상기 전력전송 제어부(210)는 상기 충전부(120)를 제어하여 배터리(130)에 직류전력을 충전하게 한다(S722).
그리고 상기 전력전송 제어부(210)는 상기 충전부(120)의 신호를 입력하여 상기 배터리(130)의 전력 충전상태를 판단하고(S724), 상기 배터리(130)의 전력 충전이 완료되었는지의 여부를 판단한다(S726).
상기 배터리(130)의 전력 충전이 완료되지 않았을 경우에 상기 전력전송 제어부(210)는 배터리(130)의 현재 전력충전상태를 포함하는 충전상태신호를 발생하고, 발생한 충전상태신호는 제 1 신호 전송부(180) 및 전력수신코일(150)을 통해 외부로 전송되며(S728), 상기 단계(S724)로 복귀하여 상기 배터리(130)의 전력 충전상태를 판단하는 동작을 반복 수행한다.
이와 같은 상태에서 상기 배터리(130)의 전력 충전이 완료되었을 경우에 상기 전력전송 제어부(210)는 상기 배터리(130)의 전력충전 완료정보를 포함하는 충전상태신호를 발생하고, 발생한 충전상태신호는 전력수신코일(150)을 통해 외부로 전송된다(S730).
그리고 상기 전력전송 제어부(210)는 상기 충전부(120)가 상기 배터리(130)에 직류전력을 충전시키지 않도록 제어하고(S732), 전력 충전동작을 종료한다.
도 8은 본 발명의 무선 전력전송장치의 또 다른 실시 예의 구성을 보인 블록도이다. 도 8을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시 예는 정류부(160) 및 직렬 공진형 컨버터(230)와 전력전송코일(240)의 사이에, 전력전송 제어부(210)에 의해 제어되는 전송/수신 스위치(270-1, 270-2, 270-3, 270-4)를 구비하여, 상기 전송/수신 스위치(270-1, 270-2, 270-3, 270-4)의 스위칭에 따라 상기 전력전송코일(240)이 상기 정류부(160) 또는 상기 직렬 공진형 컨버터(230)에 연결되게 구성된다.
즉, 전송/수신 스위치(270-1, 270-2, 270-3, 270-4)의 가동단자에 상기 전력전송코일(240)이 접속되어 전송/수신 스위치(270-1, 270-2, 270-3, 270-4)의 일측 고정단자(a1, a2, a3, a4)가 상기 직렬 공진형 컨버터(230)의 출력단자에 접속되고, 전송/수신 스위치(270-1, 270-2, 270-3, 270-4)의 타측 고정단자(b1, b2, b3, b4)가 상기 정류부(160)의 입력단자에 접속된다.
이러한 구성을 가지는 본 발명의 무선 전력전송장치의 또 다른 실시 예는 배터리(130)에 전력을 충전시킬 경우에 먼저 전력전송 제어부(210)는 전력공급 스위치(140)를 접속시킨다. 그러면, 외부에서 전원플러그(P)를 통해 입력되는 교류전력이 교류/직류 컨버터(110)에서 직류전력으로 변환되고, 전력공급 스위치(140)를 통해 충전부(120)로 입력된다.
이와 같은 상태에서 상기 전력전송 제어부(210)는 충전부(120)의 신호를 입력하여 직류전력이 입력되는지의 여부를 판단하고, 직류전력의 입력이 판단될 경우에 상기 충전부(120)가 배터리(130)에 직류전력을 충전하게 제어한다.
그리고 상기 전력전송 제어부(210)는 신호 수신부(250)의 수신신호를 입력하여 ID 요청신호가 수신되는지의 여부를 판단한다.
상기 ID 요청신호가 수신될 경우에 상기 전력전송 제어부(210)는 먼저 전력공급 스위치(140)를 개방시켜 교류/직류 컨버터(110)에서 출력하는 직류전력이 상기 충전부(120)로 입력되지 않도록 차단한다.
그리고 상기 전력전송 제어부(210)는 ID 신호를 발생하고, 발생한 ID 신호는 신호 전송부(260) 및 전력전송코일(240)을 통해 전송된다. 또한 상기 전력전송 제어부(210)는 전송/수신 스위치(270-1, 270-2, 270-3, 270-4)를 제어하여 가동단자를 타측 고정단자(b1, b2, b3, b4)에 접속시킨다.
이와 같은 상태에서 외부의 무선 전력전송장치가 무선으로 전송하면, 전송하는 전력을 전력전송코일(240)이 수신하고, 수신한 전력을 정류부(160)가 직류전력으로 변환하여 충전부(120)로 출력한다.
그리고 상기 전력전송 제어부(210)는, 상기 충전부(120)의 신호를 입력하여 상기 정류부(160)로부터 상기 충전부(120)로 직류전력이 입력되는지의 여부를 확인하고, 직류전력의 입력이 확인될 경우에 상기 충전부(120)가 상기 배터리(130)에 직류전력을 충전하게 제어한다.
또한 상기 전력전송 제어부(210)는 상기 충전부(120)의 신호로 상기 배터리(130)의 전력충전상태를 판단하고, 판단한 전력충전상태를 포함하는 충전상태신호를 발생하며, 발생한 충전상태신호는 신호 전송부(260) 및 전력전송코일(240)을 통해 외부로 전송된다.
한편 전력전송부(200)가 외부에 무선으로 전력을 전송할 경우에 상기 전력전송 제어부(210)가 전송/수신 스위치(270-1, 270-2, 270-3, 270-4)를 제어하여 가동단자를 일측 고정단자(a1, a2, a3, a4)에 접속시킨다.
이와 같이 전송/수신 스위치(270-1, 270-2, 270-3, 270-4)의 가동단자를 일측 고정단자(a1, a2, a3, a4)에 접속시킨 후 외부에 무선으로 전력을 전송하는 동작은 상술한 일 실시 예와 동일하므로 구체적인 동작설명은 생략한다.
이러한 본 발명의 무선 전력전송장치의 또 다른 실시 예는 상술한 일 실시 예 및 다른 실시 예와 마찬가지로 도 9a에 도시된 바와 같이 전력충전부(100) 및 전력전송부(200)를 분리하고, 전원플러그(P) 또는 전력수신코일(240)을 통해 입력되는 교류전력을 전력충전부(100)가 직류전력으로 변환하여 충전한다. 그리고 상기 전력충전부(100) 및 상기 전력전송부(200)를 케이블(C)을 통해 연결하여 상기 전력충전부(100)에 충전된 직류전력을 상기 전력전송부(200)로 공급하게 구성할 수 있다.
그리고 본 발명의 무선 전력전송장치의 또 다른 실시 예는 도 9b에 도시된 바와 같이 전력충전부(100) 및 전력전송부(200)를 하나의 케이스에 일체로 구성하여 사용할 수도 있다.
또한 본 발명의 무선 전력전송장치의 또 다른 실시 예는 도 9c에 도시된 바와 같이 전력충전부(100) 및 전력전송부(200)를 분리하고, 상호간에 슬라이드식으로 결합되게 구성한다. 그리고 상기 전력충전부(100) 및 상기 전력전송부(200)가 슬라이드식으로 결합될 경우에 상호간에 접점(도면에 도시되지 않았음)을 통해 연결되어 상기 전력충전부(100)가 상기 전력전송부(200)에 동작전력을 공급하게 구성할 수도 있다.
도 10은 본 발명의 무선 전력전송방법의 또 다른 실시 예에 따른 전력전송 제어부의 동작을 보인 신호흐름도이다. 도 10을 참조하면, 전력전송 제어부(210)는 먼저 전력공급 스위치(140)를 접속시킨다(S1000).
그러면, 교류/직류 컨버터(110)에서 출력되는 직류전력이 전력공급 스위치(140)를 통해 충전부(120)로 입력된다.
그리고 상기 전력전송 제어부(210)는 충전부(120)의 신호를 입력하고(S1002), 입력한 충전부(120)의 신호로 직류전력이 입력되는지의 여부를 판단한다(S1004).
상기 직류전력의 입력이 판단될 경우에 상기 전력전송 제어부(210)는 상기 충전부(120)를 제어하여 배터리(130)에 직류전력을 충전하게 한다(S1006).
이와 같은 상태에서 상기 전력전송 제어부(210)는 배터리(130)에 직류전력의 충전이 완료되었는지의 여부를 판단하고(S1008), 충전이 완료되었을 경우에 배터리(130)에 직류전력을 충전시키는 동작을 종료한다.
한편, 상기 단계(S1004)에서 직류전력이 입력되지 않거나 또는 상기 단계(S1008)에서 충전이 완료되지 않았을 경우에 상기 전력전송 제어부(210)는 신호 수신부(250)의 수신신호를 입력하여 ID 요청신호가 수신되는지의 여부를 판단한다(S1010).
상기 ID 요청신호의 수신이 판단될 경우에 상기 전력전송 제어부(210)는 전력공급 스위치(140)를 개방시켜 교류/직류 컨버터(140)에서 출력되는 직류전력이 충전부(120)로 입력되지 못하도록 차단한다(S1012). 그리고 상기 전력전송 제어부(210)는 고유의 ID 신호를 발생하고, 발생한 ID 신호는 신호 전송부(260) 및 전력전송코일(240)을 통해 외부로 전송된다(S1014).
또한 상기 전력전송 제어부(210)는 전송/수신 스위치(270-1, 270-2, 270-3, 270-4)를 제어하여 가동단자를 타측 고정단자(b1, b2, b3, b4)에 접속시키고(S1016), 충전부(120)의 신호를 입력하며(S1018), 입력한 충전부(120)의 신호로 직류전력이 입력되는지의 여부를 판단한다(S1020).
상기 충전부(120)로 직류전력이 입력될 경우에 상기 전력전송 제어부(210)는 충전부(120)를 제어하여 배터리(130)에 직류전력을 충전하게 한다(S1022).
그리고 상기 전력전송 제어부(210)는 상기 충전부(120)의 신호를 입력하여 상기 배터리(130)의 전력 충전상태를 판단하고(S1024), 상기 배터리(130)의 전력 충전이 완료되었는지의 여부를 판단한다(S1026).
상기 배터리(130)의 전력 충전이 완료되지 않았을 경우에 상기 전력전송 제어부(210)는 제 1 신호 전송부(180)를 제어하여 배터리(130)의 현재 전력충전상태를 포함하는 충전상태신호를 발생하고, 발생한 충전상태신호는 전력전송코일(240)을 통해 외부로 전송되며(S1028), 상기 단계(S1024)로 복귀하여 상기 배터리(130)의 전력 충전상태를 판단하는 동작을 반복 수행한다.
이와 같은 상태에서 상기 배터리(130)의 전력 충전이 완료되었을 경우에 상기 전력전송 제어부(210)는 상기 배터리(130)의 전력충전 완료정보를 포함하는 충전상태신호를 발생하고, 발생한 충전상태신호는 전력전송코일(240)을 통해 외부로 전송된다(S1030).
그리고 상기 전력전송 제어부(210)는 상기 충전부(120)가 상기 배터리(130)의 전력을 충전시키지 않도록 제어하고(S1032), 전력 충전동작을 종료한다.
한편 상기 단계(S1010)에서 ID 요청신호가 수신되지 않을 경우에 상기 전력전송 제어부(210)는 전송/수신 스위치(270-1, 270-2, 270-3, 270-4)를 제어하여 가동단자를 일측 고정단자(a1, a2, a3, a4)에 접속시키고(S1034), 전력 전송동작을 수행한다(S1036).
여기서, 상기 전력전송부(200)가 무선으로 전력을 전송하는 동작은 상술한 일 실시 예와 동일하므로 구체적인 동작설명은 생략한다.
이러한 본 발명의 또 다른 실시 예를 설명하면서 전력전송 제어부(210)가 배터리(130)에 전력을 충전시키는 동작과, 전력전송코일(240)을 통해 무선으로 전력을 전송하는 동작을 분리하여 설명하였다.
그러나 전원플러그(P)를 통해 입력되는 교류전력으로 배터리(130)에 직류전력을 충전시킬 경우에 전력전송 제어부(210)가, 배터리(130)에 전력을 충전시키는 동작과, 전력전송코일(240)을 통해 무선으로 전력을 전송하는 동작을 동시에 수행할 수 있도록 구성할 수도 있다.
이상에서는 대표적인 실시 예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시 예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.
그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (25)

  1. 직류전력을 저장하는 전력저장부; 및
    상기 전력저장부에 저장된 직류전력으로 동작하고 수전장치에 무선으로 전력을 전송하는 전력전송부;를 포함하는 무선 전력전송장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력저장부 및 상기 전력전송부는 각각의 케이스에 분리 구성되어 상호간에 케이블로 연결되는, 무선 전력전송장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력저장부 및 상기 전력전송부는 하나의 케이스에 일체로 구성되는, 무선 전력전송장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력저장부 및 상기 전력전송부는 각각의 케이스에 분리 구성되어 상호간에 슬라이드식으로 결합되는, 무선 전력전송장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력저장부는,
    외부의 교류전력을 직류전력으로 변환하는 교류/직류 컨버터;
    직류전력을 저장하고 저장한 직류전력을 상기 전력전송부로 출력하는 배터리; 및
    상기 교류/직류 컨버터가 변환한 직류전력을 상기 전력전송부의 제어에 따라 상기 배터리에 충전시키는 충전부;를 포함하는 무선 전력전송장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력저장부는,
    외부의 교류전력을 무선 수신하는 전력수신코일;
    상기 전력수신코일이 수신한 교류전력을 직류전력으로 정류하는 정류부;
    직류전력을 저장하고 저장한 직류전력을 상기 전력전송부로 출력하는 배터리; 및
    상기 정류부가 정류한 직류전력을 상기 전력전송부의 제어에 따라 상기 배터리에 충전시키는 충전부;를 포함하는 무선 전력전송장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 전력저장부는,
    외부의 교류전력을 직류전력으로 변환하는 교류/직류 컨버터; 및
    상기 교류/직류 컨버터와 상기 충전부의 사이에 구비되고 상기 전력전송부의 제어에 따라 스위칭되는 전력전송 스위치;를 더 포함하는 무선 전력전송장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 전력저장부는,
    외부의 무선 전력전송장치가 전송하는 신호를 상기 전력수신코일을 통해 수신하여 상기 전력전송부에 제공하는 제 1 신호 수신부; 및
    상기 전력전송부가 발생하는 신호를 상기 전력수신코일을 통해 외부로 전송하는 제 1 신호 전송부;를 더 포함하는 무선 전력전송장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력전송부는,
    무선으로 교류전력을 전송하는 전력전송코일; 및
    상기 전력전송코일에 교류전력을 인가하여 전송하게 제어하는 전력전송 제어부;를 포함하는 무선 전력전송장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 전력전송부는,
    상기 전력전송 제어부가 발생하는 PWM 구동신호를 증폭하는 구동 드라이버; 및
    상기 구동 드라이버가 증폭한 PWM 신호에 따라 상기 전력저장부에 저장된 직류전력을 스위칭하여 교류전력을 생성하고 생성한 교류전력을 상기 전력전송코일에 인가하는 직렬 공진형 컨버터;를 더 포함하는 무선 전력전송장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 전력전송부는,
    상기 수전장치가 전송하는 신호를 상기 전력전송코일을 통해 수신하여 상기 전력전송 제어부에 제공하는 제 2 신호 수신부; 및
    상기 전력전송 제어부가 발생하는 신호를 상기 전력전송코일을 통해 상기 수전장치로 전송하는 제 2 신호 전송부;를 더 포함하는 무선 전력전송장치.
  12. 외부에서 전력수신코일로 수신되는 전력을 전력전송 제어부의 제어에 따라 배터리에 충전시키는 단계; 및
    상기 배터리에 충전된 전력을 상기 전력전송 제어부의 제어에 따라 전력전송코일에 인가하여 외부에 무선으로 전송하는 단계;를 포함하는 무선 전력전송방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 외부에서 전력수신코일로 수신되는 전력을 전력전송 제어부의 제어에 따라 배터리에 충전시키는 단계는,
    ID 요청신호가 수신될 경우에 전력전송 제어부가 ID 신호를 전송하고 전력수신코일을 통해 전력이 수신되는지의 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 전력이 수신될 경우에 수신된 전력을 배터리에 충전하는 단계;를 포함하는 무선 전력전송방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    외부에서 전력수신코일로 전력이 수신되지 않을 경우에 상기 전력전송 제어부가 교류/직류 컨버터의 출력전력을 상기 배터리에 충전시키는 단계;를 더 포함하는 무선 전력전송방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 전력전송 제어부가 상기 배터리의 전력충전상태를 판단하는 단계; 및
    상기 전력전송 제어부가 상기 전력충전상태를 포함하는 충전상태신호를 발생하여 상기 전력수신코일을 통해 외부로 전송하는 단계;를 더 포함하는 무선 전력전송방법.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 배터리에 충전된 전력을 상기 전력전송 제어부의 제어에 따라 전력전송코일에 인가하여 외부로 무선으로 전송하는 단계는;
    상기 전력전송코일을 통해 수전장치를 검출하는 단계; 및
    상기 수전장치가 검출될 경우에 상기 전력전송 제어부의 제어에 따라 상기 배터리에 충전된 전력을 교류전력으로 변환하고 변환한 교류전력을 상기 전력전송코일에 인가하여 외부에 무선으로 전송하는 단계;를 포함하는 무선 전력전송장치.
  17. 외부에 무선으로 전력을 전송하고 무선으로 전력을 수신하는 전력전송코일;
    상기 전력전송코일로 수신되는 전력을 저장하는 전력저장부; 및
    상기 전력전송코일로 수신되는 전력이 상기 전력저장부에 저장되게 제어하고 상기 전력저장부에 전력된 전력을 상기 전력전송코일에 인가하여 외부에 무선으로 전력을 전송하는 전력전송 제어부;를 포함하는 무선 전력전송장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 전력저장부는;
    상기 전력전송코일이 수신하는 전력을 직류전력으로 정류하는 정류부;
    전력을 저장하는 배터리; 및
    상기 정류부가 정류한 직류전력을 상기 전력전송 제어부의 제어에 따라 상기 배터리에 충전시키는 충전부;를 포함하는 무선 전력전송장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 전력저장부는,
    교류전력을 직류전력으로 변환하는 교류/직류 컨버터; 및
    상기 교류/직류 컨버터가 변환한 직류전력을 상기 전력전송 제어부의 제어에 따라 상기 충전부로 출력하는 전력전송 스위치;를 더 포함하는 무선 전력전송장치.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 전력저장부는;
    상기 전력전송 제어부가 발생하는 PWM 구동신호를 증폭하는 구동 드라이버;
    상기 구동 드라이버가 증폭한 PWM 구동신호에 따라 상기 전력저장부에 저장된 직류전력을 스위칭하여 교류전력을 생성하고 생성한 교류전력을 상기 전력전송코일에 인가하는 직렬 공진형 컨버터; 및
    상기 전력전송 제어부의 제어에 따라 스위칭되어, 상기 직렬 공진형 컨버터가 생성한 교류전력을 상기 전력전송코일에 인가하고 상기 전력전송코일이 수신하는 전력을 상기 전력저장부로 출력하는 전송/수신 스위치;를 더 포함하는 무선 전력전송장치.
  21. 외부에서 전력전송코일을 통해 수신되는 전력을, 전력전송 제어부의 제어에 따라 전력저장부가 저장하는 단계; 및
    상기 전력저장부가 저장한 전력을, 상기 전력전송 제어부의 제어에 따라 상기 전력전송코일에 인가하여 외부에 무선으로 전송하는 단계;를 포함하는 무선 전력전송방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 외부에서 전력전송코일을 통해 수신되는 전력을, 전력전송 제어부의 제어에 따라 전력저장부가 저장하는 단계는,
    ID 요청신호가 수신될 경우에 상기 전력전송 제어부가 전력전송코일을 통해 ID 신호를 전송하고 상기 전력전송코일을 통해 전력이 수신되는지의 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 전력이 수신될 경우에 수신된 전력을 배터리에 충전하는 단계;를 포함하는 무선 전력전송방법.
  23. 제 21 항에 있어서,
    외부에서 전력전송코일로 전력이 수신되지 않을 경우에 상기 전력전송 제어부가 교류/직류 컨버터의 출력전력을 상기 배터리에 충전시키는 단계;를 더 포함하는 무선 전력전송방법.
  24. 제 21 항에 있어서,
    상기 전력전송 제어부가 상기 배터리의 전력충전상태를 판단하는 단계; 및
    상기 전력전송 제어부가 상기 전력충전상태를 포함하는 충전상태신호를 발생하여 상기 전력수신코일을 통해 외부로 전송하는 단계;를 더 포함하는 무선 전력전송방법.
  25. 제 21 항에 있어서,
    상기 전력저장부가 저장한 전력을, 상기 전력전송 제어부의 제어에 따라 상기 전력전송코일에 인가하여 외부에 무선으로 전송하는 단계는,
    상기 전력전송코일을 통해 수전장치를 검출하는 단계; 및
    상기 수전장치가 검출될 경우에 상기 전력전송 제어부의 제어에 따라 상기 배터리에 충전된 전력을 상기 전력전송코일에 인가하여 외부에 무선으로 전송하는 단계;를 포함하는 무선 전력전송방법.
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