KR20210135707A

KR20210135707A - 무선 전력 수신 장치

Info

Publication number: KR20210135707A
Application number: KR1020200053683A
Authority: KR
Inventors: 김상원; 김성민; 문정익; 조인귀; 손수호; 이호진
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2020-05-06
Filing date: 2020-05-06
Publication date: 2021-11-16

Abstract

무선 전력 수신 장치가 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 수신 장치는 무선 전력 전송 장치로부터 무선 충전을 통해 교류 전압이 인가되는 수신 코일; 상기 수신 코일에 인가된 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 정류기; 상기 정류기로부터 직류 전압을 제공받는 복수의 배터리들; 및 상기 복수의 배터리들 각각에 대응하도록 배치되는 복수의 스위치들을 포함할 수 있다.

Description

무선 전력 수신 장치{APPARATUS FOR WIRELESS CHARGING}

본 발명은 무선 전력 수신 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 무선 전력 전송 장치에 의한 무선 충전 상태에 따라 배터리들을 직렬 또는 병렬 상태로 변환함으로써 무선 충전을 수행하는 장치에 관한 것입니다.

무선 전력 전송 기술 및 무선 전력 수신 기술은 실생활 다양한 기기에 적용되어 사용되고 있다. 실생활에서 주로 사용되는 무선 전력 수신 기기의 예로 스마트폰, 스마트 워치, 전동 칫솔 등 저전력 기기가 있다. 그러나 최근에는, 주방가전, 전기자동차, 대형 드론 등 중전력, 대전력 기기에도 무선 전력 수신 기술의 적용이 시도되고 있다.

따라서, 무선 충전으로 충분한 전압과 전류를 공급하기 위해 높은 충전 전압이 요구된다. 또한, 기기에서 직렬로 연결된 배터리를 사용할 경우, 배터리 셀의 전압을 일정하게 조정하기 위해서는 셀 밸런싱(cell balancing) 절차의 복잡도 및 시간도 증대된다. 또한, 높은 충전 전압을 위해서는 고사양의 송신기와 고전압 캐퍼시터 등이 요구된다. 따라서, 요구되는 충전 전압을 감소시키고, 배터리 셀 밸런싱의 복잡도 또한 감소시킬 수 있는 방법이 요구된다.

본 발명은 무선 전력 전송 장치에 의한 무선 충전 상태에 따라 배터리들을 직렬 또는 병렬 상태로 변환함으로써 요구되는 충전 전압을 감소시킬 수 있는 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 무선 전력 전송 장치에 의한 무선 충전 상태에 따라 배터리들을 직렬 또는 병렬 상태로 변환함으로써 셀 밸런싱(cell balancing)의 복잡도를 줄일 수 있는 장치를 제공한다.

본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 수신 장치는 무선 전력 전송 장치로부터 무선 충전을 통해 교류 전압이 인가되는 수신 코일; 상기 수신 코일에 인가된 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 정류기; 상기 정류기로부터 직류 전압을 제공받는 복수의 배터리들; 및 상기 복수의 배터리들 각각에 대응하도록 배치되는 복수의 스위치들을 포함할 수 있다.

상기 무선 전력 전송 장치에 의해 무선 충전 상태인 경우, 상기 정류기로부터 직류 전압이 제공되어 상기 배터리들이 충전될 수 있다.

상기 무선 전력 전송 장치에 의해 무선 충전 상태가 아닌 경우, 상기 배터리로들부터 상기 무선 전력 수신 장치와 구별되는 외부 장치에 전원이 공급될 수 있다.

상기 복수의 스위치들은, 서로 연결되고, 상기 정류기와 상기 배터리들을 연결하고, 상기 외부 장치와 상기 배터리들을 연결할 수 있다.

상기 배터리들은, 상기 무선 전력 전송 장치에 의해 무선 충전 상태인 경우, 상기 무선 전력 수신 장치에 의해 상기 스위치들 사이에 전류의 흐름이 차단됨으로써 병렬 상태로 연결될 수 있다.

상기 스위치들은, 상기 무선 전력 전송 장치에 의해 상기 정류기에서 상기 외부 장치로 전류의 흐름을 차단하도록 제어될 수 있다.

상기 배터리들은, 상기 무선 전력 전송 장치에 의해 무선 충전 상태가 아닌 경우, 상기 외부 장치로 전원이 공급되도록 상기 무선 전력 수신 장치가 상기 스위치들 사이에 전류가 흐르도록 상기 스위치들을 제어함으로써, 직렬 상태로 연결될 수 있다.

상기 스위치들은, 상기 무선 전력 전송 장치에 의해 상기 정류기에서 배터리들로 전류의 흐름을 차단하도록 제어되고, 상기 배터리에서 외부 장치로 전류가 흐르도록 제어될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 수신 장치는 무선 전력 전송 장치로부터 무선 충전을 통해 교류 전압이 인가되는 수신 코일; 상기 수신 코일에 인가된 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 정류기; 상기 정류기로부터 직류 전압을 제공받는 복수의 배터리들-상기 복수의 배터리들은 적어도 하나 이상의 배터리를 포함하는 배터리 집합들로 구성됨; 및 상기 배터리 집합 각각에 대응하도록 배치되는 복수의 스위치를 포함할 수 있다.

상기 배터리 집합에 포함되는 배터리들은 직렬 상태로 연결되고, 상기 무선 전력 전송 장치에 의해 무선 충전 상태인 경우, 상기 정류기로부터 직류 전압이 제공되어 상기 복수의 배터리들이 충전되고, 상기 무선 전력 전송 장치에 의해 무선 충전 상태가 아닌 경우, 상기 복수의 배터리로들부터 상기 무선 전력 수신 장치와 구별되는 외부 장치에 전원이 공급될 수 있다.

상기 스위치들은, 서로 연결되고, 상기 정류기와 상기 복수의 배터리들을 연결하고, 상기 외부 장치와 상기 복수의 배터리들을 연결할 수 있다.

상기 배터리 집합들은, 상기 무선 전력 전송 장치에 의해 무선 충전 상태인 경우, 상기 무선 전력 수신 장치에 의해 상기 스위치들 사이에 전류의 흐름이 차단됨으로써 병렬 상태로 연결될 수 있다.

상기 배터리 집합들은, 상기 무선 전력 전송 장치에 의해 무선 충전 상태가 아닌 경우, 상기 외부 장치로 전원이 공급되도록 상기 무선 전력 수신 장치가 상기 스위치들 사이에 전류가 흐르도록 상기 스위치들을 제어함으로써 직렬 상태로 연결될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 수신 장치는 무선 전력 전송 장치로부터 무선 충전을 통해 교류 전압이 인가되는 수신 코일; 상기 수신 코일에 인가된 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 복수의 정류기; 상기 복수의 정류기 각각에 대응하도록 배치되고, 상기 복수의 정류기로부터 직류 전압을 제공받는 복수의 배터리들; 및 상기 복수의 배터리들 각각에 대응하도록 배치되고, 상기 복수의 정류기와 상기 복수의 배터리들을 연결하고, 상기 무선 전력 수신 장치와 구별되는 외부 장치와 상기 복수의 배터리들을 연결하는, 복수의 스위치들을 포함하고, 상기 무선 전력 전송 장치에 의해 무선 충전 상태인 경우, 상기 정류기로부터 직류 전압이 제공되어 상기 복수의 배터리들이 충전되고, 상기 무선 전력 전송 장치에 의해 무선 충전 상태가 아닌 경우, 상기 복수의 배터리로들부터 상기 외부 장치에 전원이 공급될 수 있다.

상기 복수의 배터리들은, 상기 무선 전력 전송 장치에 의해 무선 충전 상태인 경우, 상기 무선 전력 수신 장치에 의해 상기 스위치들 사이에 전류의 흐름이 차단됨으로써 병렬 상태로 연결될 수 있다.

상기 복수의 배터리들은, 상기 무선 전력 전송 장치에 의해 무선 충전 상태가 아닌 경우, 상기 외부 장치로 전원이 공급되도록 상기 무선 전력 수신 장치가 상기 스위치들 사이에 전류가 흐르도록 상기 스위치들을 제어함으로써, 직렬 상태로 연결될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 수신 장치는, 무선 전력 전송 장치로부터 무선 충전을 통해 교류 전압이 인가되는 수신 코일; 상기 수신 코일에 인가된 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 복수의 정류기; 상기 복수의 정류기 각각에 대응하도록 배치되고, 상기 복수의 정류기들로부터 직류 전압을 제공받는 복수의 배터리들-상기 복수의 배터리들은 적어도 하나 이상의 배터리를 포함하는 배터리 집합들로 구성됨; 및 상기 배터리 집합 각각에 대응하도록 배치되고, 상기 복수의 상기 정류기와 상기 배터리 집합들을 연결하고, 상기 무선 전력 수신 장치와 구별되는 외부 장치와 상기 배터리 집합들을 연결하는, 복수의 스위치를 포함하고, 상기 배터리 집합에 포함되는 배터리들은 직렬 상태로 연결되고, 상기 무선 전력 전송 장치에 의해 무선 충전 상태인 경우, 상기 복수의 정류기들로부터 직류 전압이 제공되어 상기 복수의 배터리들이 충전되고, 상기 무선 전력 전송 장치에 의해 무선 충전 상태가 아닌 경우, 상기 복수의 배터리로들부터 상기 외부 장치에 전원이 공급될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 수신 장치는 무선 전력 전송 장치로부터 무선 충전을 통해 교류 전압이 인가되는 복수의 수신 코일; 상기 복수의 수신 코일 각각에 대응하도록 배치되고, 상기 복수의 수신 코일에 인가된 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 복수의 정류기; 상기 복수의 정류기 각각에 대응하도록 배치되고, 상기 복수의 정류기로부터 상기 정류기로부터 직류 전압을 제공받는 복수의 배터리들; 및 상기 복수의 배터리들 각각에 대응하도록 배치되고, 상기 복수의 정류기와 상기 복수의 배터리들을 연결하고, 상기 무선 전력 수신 장치와 구별되는 외부 장치와 상기 복수의 배터리들을 연결하는, 복수의 스위치들을 포함하고, 상기 무선 전력 전송 장치에 의해 무선 충전 상태인 경우, 상기 정류기로부터 직류 전압이 제공되어 상기 배터리들이 충전되고, 상기 무선 전력 전송 장치에 의해 무선 충전 상태가 아닌 경우, 상기 배터리로들부터 상기 무선 전력 수신 장치와 구별되는 외부 장치에 전원이 공급될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 수신 장치는 무선 전력 전송 장치로부터 무선 충전을 통해 교류 전압이 인가되는 복수의 수신 코일; 상기 복수의 수신 코일 각각에 대응하도록 배치되고, 상기 복수의 수신 코일에 인가된 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 복수의 정류기; 상기 복수의 정류기 각각에 대응하도록 배치되고, 상기 복수의 정류기들로부터 직류 전압을 제공받는 복수의 배터리들-상기 복수의 배터리들은 적어도 하나 이상의 배터리를 포함하는 배터리 집합들로 구성됨; 및 상기 배터리 집합 각각에 대응하도록 배치되고, 상기 복수의 상기 정류기와 상기 복수의 배터리들을 연결하고, 상기 무선 전력 수신 장치와 구별되는 외부 장치와 상기 복수의 배터리들을 연결하는, 복수의 스위치를 포함하고, 상기 배터리 집합에 포함되는 배터리들은 직렬 상태로 연결되고, 상기 무선 전력 전송 장치에 의해 무선 충전 상태인 경우, 상기 복수의 정류기들로부터 직류 전압이 제공되어 상기 복수의 배터리들이 충전되고, 상기 무선 전력 전송 장치에 의해 무선 충전 상태가 아닌 경우, 상기 배터리로들부터 상기 외부 장치에 전원이 공급될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면 무선 전력 전송 장치에 의한 무선 충전 상태에 따라 배터리들을 직렬 또는 병렬 상태로 변환함으로써 요구되는 충전 전압을 감소시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면 무선 전력 전송 장치에 의한 무선 충전 상태에 따라 배터리들을 직렬 또는 병렬 상태로 변환함으로써 셀 밸런싱(cell balancing)의 복잡도를 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 무선 전력 수신 장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 2은 본 발명의 일실시예에 따른 스위치와 배터리가 연결되는 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 무선 전력 수신 장치의 다양한 실시예들을 도시한 도면이다.
도 4은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 무선 전력 수신 장치를 드론에 적용한 예시이다.
도 5은 본 발명의 일실시예에 따른 드론에 적용된 배터리 무선 전력 수신 장치의 구조를 도시한 도면이다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.

실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 무선 전력 수신 장치의 구조를 도시한 도면이다.

본 발명은 무선 전력 전송 장치에 의한 무선 충전 상태에 따라 배터리들을 직렬 또는 병렬 상태로 변환함으로써 무선 충전을 수행하는 장치에 관한 것이다. 본 발명에서 무선 충전 상태란 무선 전력 전송 장치로부터 무선 전력 수신을 통해 무선 전력 수신 장치에서 포함된 배터리가 충전되는 상태를 의미한다.

구체적으로, 본 발명은 무선 전력 수신 장치에 포함되는 배터리들은 스위치에 의하여 분리됨으로써 무선 충전 상태에 따라 배터리들의 직렬 또는 병렬 상태의 전환이 가능하다. 그리고, 배터리들이 분리됨에 따라 무선 전력 수신 장치에 요구되는 충전 전압이 낮아지고, 셀 밸런싱(cell balancing)의 복잡도가 낮아질 수 있다.

본 발명의 무선 전력 수신 장치는 i) 휴대폰, 노트북 컴퓨터 등과 같은 이동형 단말기, ii) 스마트 워치, 보청기, 의료기기 등의 웨어러블 기기를 포함한 다양한 소형 전력 기기 및 iii) 무선가전 제품, 전기 자동차, 드론 등 중대형 전력 기기에 포함될 수 있다.

본 발명의 무선 전력 수신 장치는 수신 코일(101), 정류기(102), 스위치(103) 및 배터리(104)를 구성요소로 포함할 수 있다. 수신 코일(101)은 무선 전력 전송 장치로부터 무선 충전을 통해 교류 전압을 인가한다. 정류기(102)는 수신 코일(101)에 인가된 교류 전압을 직류 전압으로 변환한다. 변환된 직류 전압은 스위치(103)를 통해 배터리(104)로 전달된다. 본 발명의 무선 전력 수신 장치는 복수의 배터리(104)를 포함할 수 있다.

스위치(103)는 복수의 배터리(104) 각각에 하나씩 배치된다. 도 1을 참조하면, 스위치(103)는 정류기(102)와 배터리(104)를 연결한다. 그리고, 각각의 스위치(103)들은 서로 연결되나, 각각 배터리들은 스위치에 의해 분리된다. 또한, 스위치(103)는 배터리(104)와 무선 전력 수신 장치와 구별되고 전력을 소모하는 외부 장치를 연결한다.

무선 전력 수신 장치는 무선 충전 여부를 판단할 수 있고, 무선 전력 전송 장치에 의한 무선 충전 여부에 따라 스위치를 제어함으로써 배터리(104)들을 직렬 상태 또는 병렬 상태가 되도록 할 수 있다. 스위치(103)들 간에 연결을 통해 분리된 배터리(104)들이 직렬 상태가 될 수 있다. 또한, 스위치(103)들 간의 전류가 차단됨에 따라 배터리(104)들이 병렬 상태로 충전될 수 있다. 스위치(103)와 배터리(104)의 배치관계는 도 2에서 상세히 설명된다.

무선 전력 전송 장치에 의해 무선 충전 상태인 경우, 무선 전력 수신 장치는 정류기(102)로부터 직류 전압이 제공되어 배터리(104)들을 충전한다. 구체적으로, 무선 전력 전송 장치에 의해 무선 충전 상태인 경우, 스위치(103)에 의해 배터리(104)들이 병렬 상태로 변환됨으로써 정류기(102)로부터 직류 전압이 제공되어 배터리(104)가 충전된다. 이 때, 각 배터리(104)에 대응되는 스위치(103)들은 각각 정류기(102)와 연결됨으로써 배터리(104)들이 병렬 상태로 충전되도록 한다.

무선 전력 전송 장치에 의해 무선 충전 상태가 아닌 경우, 배터리(104)로들부터 무선 전력 수신 장치와 구별되는 외부 장치에 전원이 공급된다. 이 때, 외부 장치는 무선 전력 수신 장치와 연결되는 전력 기기나 단말기에서 전력을 소모하는 장치를 의미할 수 있다. 예를 들어, 무선 충전 기능이 지원되는 핸드폰 및 노트북에 사용되는 프로세서, 무선 충전 기능이 지원되는 드론 및 전기 자동차에 포함되는 엔진은 외부 장치의 예이다. 배터리들(104)로부터 외부 장치에 전원이 공급되는 경우, 외부 장치의 요구 전압을 만족하기 위해 배터리(104)들은 직렬 상태로 연결된다. 구체적인 과정은 도 2에서 후술한다.

무선 전력 전송 장치에 의해 무선 충전 상태가 아닌 경우, 스위치(103)에 의해 배터리(104)들이 직렬 상태로 변환됨으로써 배터리(104)들로부터 외부 장치에 전원이 공급된다. 이 때, 각 배터리(104)에 대응되는 스위치(103)들 간의 연결을 통해 배터리(104)들이 직렬 상태로 연결된다.

그리고, 무선 전력 전송 장치에 의해 무선 충전 상태인 경우, 정류기(102)로부터 직류 전압이나 배터리(104)로부터의 전원이 외부 장치에 공급되지 않도록 외부 장치로의 전원은 차단된다. 구체적으로, 무선 충전 상태인 경우, 스위치(103)에 의해 외부 장치로 전원이 공급되지 않도록 제어된다.

또한, 복수의 배터리(104) 중 일부 배터리(104)들이 완충 상태인 경우, 스위치(103)에 의해 정류기(102)로부터 직류 전압이 제공되어 복수의 배터리(104) 중 완충 상태인 배터리(104)들을 제외한 배터리(104)들이 충전된다. 이 때, 완충 상태인 배터리(104)에 대응하는 스위치(103)는 완충 상태인 배터리(104)로 전원이 공급되는 것을 차단한다.

도 2은 본 발명의 일실시예에 따른 스위치와 배터리가 연결되는 구조를 도시한 도면이다.

도 2의 (a)는 발명의 일실시예에 따른 스위치와 배터리의 배치관계를 도시한 도면이다. 도 2의 (a)를 참조하면, 무선 전력 수신 장치에 포함된 배터리들은 배터리 마다 배치되는 스위치에 의하여 분리된다. 그리고, 각각의 스위치는 서로 연결되며, 정류기와 배터리를 연결한다. 즉, 배터리들은 항상 각 배터리에 대응하는 스위치를 통해서 서로 연결되기 때문에, 스위치 간의 전류의 흐름이 차단될 경우, 배터리들은 병렬 상태로 정류기와 연결된다.

무선 전력 전송 장치에 의해 무선 충전 상태인 경우, 무선 전력 수신 장치에 의해 스위치 간의 전류의 흐름이 차단됨으로써 배터리들은 병렬 상태로 연결되어 정류기로부터 직류 전압을 수신한다.

구체적으로, 도 2의 (a)를 참조하면, 무선 전력 전송 장치에 의해 무선 충전 상태인 경우, 각각의 스위치는 배터리와 정류기 사이에 전류가 흐르도록 제어되고, 스위치 간의 전류의 흐름은 차단되도록 제어됨으로써 배터리들은 병렬 상태로 연결된다. 따라서, 배터리들의 병렬 충전이 이루어질 수 있다.

그리고, 무선 전력 전송 장치에 의해 무선 충전 상태가 아닌 경우, 무선 전력 수신 장치는 무선 충전 상태가 아닌 경우 배터리들로부터 외부 장치로 전원이 공급되도록 스위치를 제어한다.

구체적으로, 무선 전력 수신 장치는 스위치들 간에 전류가 흐르도록 제어함으로써 배터리들이 직렬 상태로 연결되도록 한다. 즉, 무선 전력 수신 장치는 복수의 배터리들 중 양 끝에 위치한 배터리들(203, 204)에 대응하는 스위치들을 제어하여 외부 장치와 배터리들(203, 204)가 연결되도록 하고, 나머지 배터리들에 대응하는 스위치들은 정류기와의 연결을 차단하고 배터리들 간에 전류가 흐르도록 제어됨으로써 배터리들이 직렬 상태가 될 수 있다.

배터리의 (-)극에서 (+)극으로 흐르는 전류가 외부 장치로 바로 흐르는 것이 아니라 스위치의 제어에 의해 인접한 배터리의 (-)극으로 흐름으로써 배터리들이 직렬 상태로 연결된다.

예를 들어, 배터리에서 외부 장치로 전원이 공급될 때, 배터리(201)의 (-)극에서 (+)극으로 흐르는 전류는 배터리(201)에 연결된 스위치(202)에 의해 배터리(203)의 (-)극으로 흐르고, 배터리(203)의 전류가 더해져 (+)극에서 외부 장치로 흐른다.

도 2의 (b)는 발명의 다른 실시예에 따른 스위치와 배터리의 배치관계를 도시한 도면이다. 도 2의 (b)를 참조하면, 복수의 배터리들은 적어도 하나 이상의 배터리를 포함하는 배터리 집합(205)으로 구성될 수 있다.

도 2의 (b)를 참조하면, 배터리 집합(205)에 포함된 하나 이상의 배터리들은 직렬 상태로 연결된다. 그리고, 스위치는 배터리 집합(205) 마다 하나씩 배치될 수 있다. 각각의 스위치는 서로 연결되며, 정류기와 배터리 집합을 연결한다.

따라서, 무선 전력 전송 장치에 의해 무선 충전 상태인 경우, 스위치 간의 전류의 흐름이 차단됨으로써 직렬 상태로 연결된 배터리들 간에 병렬 상태로 연결되어 정류기로부터 직류 전압을 수신한다. 즉, 복수의 배터리들은 직렬 상태와 병렬 상태가 혼합되어 충전된다. 이 때, 배터리 집합(205)에 포함되는 배터리들의 개수는 무선 전력 수신 장치에 따라 달라질 수 있다.

그리고, 무선 전력 전송 장치에 의해 무선 충전 상태가 아닌 경우, 무선 전력 수신 장치에 의해 스위치 간의 전류의 흐름이 발생함으로써 배터리들은 직렬 상태로 연결되고, 배터리들로부터 외부 장치로 전원이 공급된다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 무선 전력 수신 장치의 다양한 실시예들을 도시한 도면이다.

도 3의 (a)는 하나의 수신 코일 및 하나의 정류기에 복수의 배터리들이 충전되는 구조를 도시한 도면이다. 도 3의 (a)에 도시된 배터리들은 배터리 각각에 대응하는 스위치들에 의하여 분리된다. 따라서, 무선 충전 상태인 경우, 분리된 배터리들은 병렬 상태로 충전된다. 그리고, 무선 충전 상태가 아닌 경우, 배터리들은 스위치에 의해 직렬 상태로 연결되어 외부 장치에 전원을 공급한다.

도 3의 (b)는 하나의 수신 코일 및 복수의 정류기에 복수의 배터리들이 충전되는 구조를 도시한 도면이다. 즉, 복수의 배터리들은 각 배터리에 대응하는 정류기로부터 일대일로 직류 전압을 제공받는다. 복수의 배터리 각각에 정류기를 사용함으로써 정류기의 전류가 분배되기 때문에, 무선 전력 수신 장치의 발열이 감소하고, 적은 용량의 정류기가 사용될 수 있다. 이 때, 복수의 배터리들은 도 2의 (b)에 따른 본 발명의 다른 실시예와 같이 적어도 하나 이상의 배터리 직렬로 연결되는 배터리 집합들로 구성될 수 있다.

도 3의 (c)는 복수의 수신 코일 및 복수의 정류기에 복수의 배터리들이 충전되는 구조를 도시한 도면이다. 즉, 도 3의 (c)는 배터리 수만큼의 수신 코일과 정류기를 사용하여 전원이 공급되는 경로가 분리된 구조이다. 도 3의 (c)는 정류기뿐만 아니라 수신 코일의 발열이 감소할 수 있고, 무선 전력 수신 장치의 설계에 있어 수신 코일의 사이즈도 축소가 가능하다. 또한, 수신 코일의 배치에 따라 더욱 다양한 무선충전 환경에 적용이 가능하다. 이 때, 복수의 배터리들은 도 2의 (b)에 따른 본 발명의 다른 실시예와 같이 적어도 하나 이상의 배터리 직렬로 연결되는 배터리 집합들로 구성될 수 있다.

도 4은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 무선 전력 수신 장치를 드론에 적용한 예시이다.

도 4에 도시된 드론은 무선 전력 수신 장치를 포함하며, 복수의 배터리를 직렬 상태로 이용한다. 도 4에 도시된 드론이 무선 전력 전송 장치에 의해 무선 충전 상태일 때, 배터리 충전 경로(401)에 따라 수신 코일과 정류기에서 제공되는 전원은 각각의 배터리로 전달된다. 이 때, 드론에 공급되는 전원은 수신부에 포함되는 스위치에 의해 차단된다.

배터리가 완충 상태가 된 경우, 배터리들은 수신부에 포함된 스위치에 의해 직렬 상태로 연결된다. 그리고, 드론 메인 전원 경로(402)에 따라 복수의 배터리로부터 드론으로 전원이 공급된다. 즉, 전력을 소비하는 외부 장치가 이용될 때, 복수의 배터리들은 직렬로 연결되어 외부 장치로 전원을 공급하는데 이용된다.

도 5은 본 발명의 일실시예에 따른 드론에 적용된 배터리 무선 전력 수신 장치의 구조를 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 수신 코일로 인가되는 교류 전압은 정류기에서 직류 전압으로 변환되어 배터리 또는 드론에 공급된다. 이 때, 무선 전력 수신 장치는 각각의 배터리에 대응하는 스위치를 포함하고 있다. 무선 전력 수신 장치에 포함된 스위치는 복수의 배터리들의 직렬 또는 병렬 상태를 제어하고, 드론으로 공급되는 전원을 제어하도록 동작한다.

무선 전력 수신 장치가 무선 전력 전송 장치에 의해 무선 충전 상태일 때, 배터리들은 스위치에 의해 병렬 상태로 연결되어 직류 전압을 제공받는다. 그리고, 무선 충전 상태일 때, 배터리들은 병렬 상태로 연결되어 셀 밸런싱이 수행된다. 따라서, 셀 밸런싱의 복잡도가 감소할 수 있다. 셀 밸런싱은 배터리에 포함된 모든 셀의 전압을 완충했을 때 4.2V가 되도록 조정하는 동작이다.

복수의 배터리 중 완충 상태인 배터리가 있는 경우, 무선 전력 수신 장치는 나머지 배터리들이 직류 전압을 제공받도록 동작할 수 있다. 이 때, 드론으로 전원이 공급되는 경로가 스위치에 의해 차단될 수 있다.

그리고, 무선 충전 상태가 아닐 때나 드론이 작동 중일 때, 배터리들은 스위치에 의해 직렬 상태로 연결된다. 드론은 배터리들로부터 전원을 공급받는다.

본 명세서는 다수의 특정한 구현물의 세부사항들을 포함하지만, 이들은 어떠한 발명이나 청구 가능한 것의 범위에 대해서도 제한적인 것으로서 이해되어서는 안되며, 오히려 특정한 발명의 특정한 실시형태에 특유할 수 있는 특징들에 대한 설명으로서 이해되어야 한다. 개별적인 실시형태의 문맥에서 본 명세서에 기술된 특정한 특징들은 단일 실시형태에서 조합하여 구현될 수도 있다. 반대로, 단일 실시형태의 문맥에서 기술한 다양한 특징들 역시 개별적으로 혹은 어떠한 적절한 하위 조합으로도 복수의 실시형태에서 구현 가능하다. 나아가, 특징들이 특정한 조합으로 동작하고 초기에 그와 같이 청구된 바와 같이 묘사될 수 있지만, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징들은 일부 경우에 그 조합으로부터 배제될 수 있으며, 그 청구된 조합은 하위 조합이나 하위 조합의 변형물로 변경될 수 있다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

101: 수신 코일
102: 정류기
103: 스위치
104: 배터리

Claims

무선 전력 수신 장치에 있어서,
무선 전력 전송 장치로부터 무선 충전을 통해 교류 전압이 인가되는 수신 코일;
상기 수신 코일에 인가된 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 정류기;
상기 정류기로부터 직류 전압을 제공받는 복수의 배터리들; 및
상기 복수의 배터리들 각각에 대응하도록 배치되는 복수의 스위치들
을 포함하고,
상기 무선 전력 전송 장치에 의해 무선 충전 상태인 경우, 상기 정류기로부터 직류 전압이 제공되어 상기 배터리들이 충전되고,
상기 무선 전력 전송 장치에 의해 무선 충전 상태가 아닌 경우, 상기 배터리로들부터 상기 무선 전력 수신 장치와 구별되는 외부 장치에 전원이 공급되는,
무선 전력 수신 장치.
제1항에 있어서,
상기 복수의 스위치들은,
서로 연결되고, 상기 정류기와 상기 배터리들을 연결하고, 상기 외부 장치와 상기 배터리들을 연결하는, 무선 전력 수신 장치.
제1항에 있어서,
상기 배터리들은,
상기 무선 전력 전송 장치에 의해 무선 충전 상태인 경우, 상기 무선 전력 수신 장치에 의해 상기 스위치들 사이에 전류의 흐름이 차단됨으로써 병렬 상태로 연결되는, 무선 전력 수신 장치.
제3항에 있어서,
상기 스위치들은,
상기 무선 전력 전송 장치에 의해 상기 정류기에서 상기 외부 장치로 전류의 흐름을 차단하도록 제어되는, 무선 전력 수신 장치.
제1항에 있어서,
상기 배터리들은,
상기 무선 전력 전송 장치에 의해 무선 충전 상태가 아닌 경우, 상기 외부 장치로 전원이 공급되도록 상기 무선 전력 수신 장치가 상기 스위치들 사이에 전류가 흐르도록 상기 스위치들을 제어함으로써, 직렬 상태로 연결되는, 무선 전력 수신 장치.
제5항에 있어서,
상기 스위치들은,
상기 무선 전력 전송 장치에 의해 상기 정류기에서 배터리들로 전류의 흐름을 차단하도록 제어되고, 상기 배터리에서 외부 장치로 전류가 흐르도록 제어되는, 무선 전력 수신 장치.
무선 전력 수신 장치에 있어서,
무선 전력 전송 장치로부터 무선 충전을 통해 교류 전압이 인가되는 수신 코일;
상기 수신 코일에 인가된 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 정류기;
상기 정류기로부터 직류 전압을 제공받는 복수의 배터리들-상기 복수의 배터리들은 적어도 하나 이상의 배터리를 포함하는 배터리 집합들로 구성됨; 및
상기 배터리 집합 각각에 대응하도록 배치되는 복수의 스위치
를 포함하고,
상기 배터리 집합에 포함되는 배터리들은 직렬 상태로 연결되고,
상기 무선 전력 전송 장치에 의해 무선 충전 상태인 경우, 상기 정류기로부터 직류 전압이 제공되어 상기 복수의 배터리들이 충전되고,
상기 무선 전력 전송 장치에 의해 무선 충전 상태가 아닌 경우, 상기 복수의 배터리로들부터 상기 무선 전력 수신 장치와 구별되는 외부 장치에 전원이 공급되는,
무선 전력 수신 장치.
제7항에 있어서,
상기 스위치들은,
서로 연결되고, 상기 정류기와 상기 복수의 배터리들을 연결하고, 상기 외부 장치와 상기 복수의 배터리들을 연결하는, 무선 전력 수신 장치.
제7항에 있어서,
상기 배터리 집합들은,
상기 무선 전력 전송 장치에 의해 무선 충전 상태인 경우, 상기 무선 전력 수신 장치에 의해 상기 스위치들 사이에 전류의 흐름이 차단됨으로써 병렬 상태로 연결되는, 무선 전력 수신 장치.
제9항에 있어서,
상기 스위치들은,
상기 무선 전력 전송 장치에 의해 상기 정류기에서 상기 외부 장치로 전류의 흐름을 차단하도록 제어되는, 무선 전력 수신 장치.
제7항에 있어서,
상기 배터리 집합들은,
상기 무선 전력 전송 장치에 의해 무선 충전 상태가 아닌 경우, 상기 외부 장치로 전원이 공급되도록 상기 무선 전력 수신 장치가 상기 스위치들 사이에 전류가 흐르도록 상기 스위치들을 제어함으로써 직렬 상태로 연결되는, 무선 전력 수신 장치.
제11항에 있어서,
상기 스위치들은,
상기 무선 전력 전송 장치에 의해 상기 정류기에서 배터리들로 전류의 흐름을 차단하도록 제어되고, 상기 배터리에서 외부 장치로 전류가 흐르도록 제어되는, 무선 전력 수신 장치.
무선 전력 수신 장치에 있어서,
무선 전력 전송 장치로부터 무선 충전을 통해 교류 전압이 인가되는 수신 코일;
상기 수신 코일에 인가된 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 복수의 정류기;
상기 복수의 정류기 각각에 대응하도록 배치되고, 상기 복수의 정류기로부터 직류 전압을 제공받는 복수의 배터리들; 및
상기 복수의 배터리들 각각에 대응하도록 배치되고, 상기 복수의 정류기와 상기 복수의 배터리들을 연결하고, 상기 무선 전력 수신 장치와 구별되는 외부 장치와 상기 복수의 배터리들을 연결하는, 복수의 스위치들
을 포함하고,
상기 무선 전력 전송 장치에 의해 무선 충전 상태인 경우, 상기 정류기로부터 직류 전압이 제공되어 상기 복수의 배터리들이 충전되고,
상기 무선 전력 전송 장치에 의해 무선 충전 상태가 아닌 경우, 상기 복수의 배터리로들부터 상기 외부 장치에 전원이 공급되는,
무선 전력 수신 장치.
제13항에 있어서,
상기 복수의 배터리들은,
상기 무선 전력 전송 장치에 의해 무선 충전 상태인 경우, 상기 무선 전력 수신 장치에 의해 상기 스위치들 사이에 전류의 흐름이 차단됨으로써 병렬 상태로 연결되는, 무선 전력 수신 장치.
제13항에 있어서,
상기 복수의 배터리들은,
상기 무선 전력 전송 장치에 의해 무선 충전 상태가 아닌 경우, 상기 외부 장치로 전원이 공급되도록 상기 무선 전력 수신 장치가 상기 스위치들 사이에 전류가 흐르도록 상기 스위치들을 제어함으로써, 직렬 상태로 연결되는, 무선 전력 수신 장치.
무선 전력 수신 장치에 있어서,
무선 전력 전송 장치로부터 무선 충전을 통해 교류 전압이 인가되는 수신 코일;
상기 수신 코일에 인가된 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 복수의 정류기;
상기 복수의 정류기 각각에 대응하도록 배치되고, 상기 복수의 정류기들로부터 직류 전압을 제공받는 복수의 배터리들-상기 복수의 배터리들은 적어도 하나 이상의 배터리를 포함하는 배터리 집합들로 구성됨; 및
상기 배터리 집합 각각에 대응하도록 배치되고, 상기 복수의 상기 정류기와 상기 배터리 집합들을 연결하고, 상기 무선 전력 수신 장치와 구별되는 외부 장치와 상기 배터리 집합들을 연결하는, 복수의 스위치
를 포함하고,
상기 배터리 집합에 포함되는 배터리들은 직렬 상태로 연결되고,
상기 무선 전력 전송 장치에 의해 무선 충전 상태인 경우, 상기 복수의 정류기들로부터 직류 전압이 제공되어 상기 복수의 배터리들이 충전되고,
상기 무선 전력 전송 장치에 의해 무선 충전 상태가 아닌 경우, 상기 복수의 배터리로들부터 상기 외부 장치에 전원이 공급되는,
무선 전력 수신 장치.
무선 전력 수신 장치에 있어서,
무선 전력 전송 장치로부터 무선 충전을 통해 교류 전압이 인가되는 복수의 수신 코일;
상기 복수의 수신 코일 각각에 대응하도록 배치되고, 상기 복수의 수신 코일에 인가된 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 복수의 정류기;
상기 복수의 정류기 각각에 대응하도록 배치되고, 상기 복수의 정류기로부터 상기 정류기로부터 직류 전압을 제공받는 복수의 배터리들; 및
상기 복수의 배터리들 각각에 대응하도록 배치되고, 상기 복수의 정류기와 상기 복수의 배터리들을 연결하고, 상기 무선 전력 수신 장치와 구별되는 외부 장치와 상기 복수의 배터리들을 연결하는, 복수의 스위치들
을 포함하고,
상기 무선 전력 전송 장치에 의해 무선 충전 상태인 경우, 상기 정류기로부터 직류 전압이 제공되어 상기 배터리들이 충전되고,
상기 무선 전력 전송 장치에 의해 무선 충전 상태가 아닌 경우, 상기 배터리로들부터 상기 무선 전력 수신 장치와 구별되는 외부 장치에 전원이 공급되는,
무선 전력 수신 장치.
제17항에 있어서,
상기 복수의 배터리들은,
상기 무선 전력 전송 장치에 의해 무선 충전 상태인 경우, 상기 무선 전력 수신 장치에 의해 상기 스위치들 사이에 전류의 흐름이 차단됨으로써 병렬 상태로 연결되는, 무선 전력 수신 장치.
제17항에 있어서,
상기 복수의 배터리들은,
상기 무선 전력 전송 장치에 의해 무선 충전 상태가 아닌 경우, 상기 외부 장치로 전원이 공급되도록 상기 무선 전력 수신 장치가 상기 스위치들 사이에 전류가 흐르도록 상기 스위치들을 제어함으로써, 직렬 상태로 연결되는, 무선 전력 수신 장치.
무선 전력 수신 장치에 있어서,
무선 전력 전송 장치로부터 무선 충전을 통해 교류 전압이 인가되는 복수의 수신 코일;
상기 복수의 수신 코일 각각에 대응하도록 배치되고, 상기 복수의 수신 코일에 인가된 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 복수의 정류기;
상기 복수의 정류기 각각에 대응하도록 배치되고, 상기 복수의 정류기들로부터 직류 전압을 제공받는 복수의 배터리들-상기 복수의 배터리들은 적어도 하나 이상의 배터리를 포함하는 배터리 집합들로 구성됨; 및
상기 배터리 집합 각각에 대응하도록 배치되고, 상기 복수의 상기 정류기와 상기 복수의 배터리들을 연결하고, 상기 무선 전력 수신 장치와 구별되는 외부 장치와 상기 복수의 배터리들을 연결하는, 복수의 스위치
를 포함하고,
상기 배터리 집합에 포함되는 배터리들은 직렬 상태로 연결되고,
상기 무선 전력 전송 장치에 의해 무선 충전 상태인 경우, 상기 복수의 정류기들로부터 직류 전압이 제공되어 상기 복수의 배터리들이 충전되고,
상기 무선 전력 전송 장치에 의해 무선 충전 상태가 아닌 경우, 상기 배터리로들부터 상기 외부 장치에 전원이 공급되는,
무선 전력 수신 장치.