(19) 대한민국특허청(KR) (12) 등록특허공보(B1) (45) 공고일자 2013년01월22일 (11) 등록번호 10-1225090 (24) 등록일자 2013년01월16일 (51) 국제특허분류(Int. Cl.) H02J 17/00 (2006.01) H02J 7/00 (2006.01) H04B 5/02 (2006.01) (73) 특허권자 전자부품연구원 경기도 성남시 분당구 새나리로 25 (야탑동) (21) 출원번호 10-2011-0007329 (72) 발명자 (22) 출원일자 2011년01월25일 문연국 심사청구일자 2011년01월25일 경기도 성남시 수정구 복정동 982번지 (65) 공개번호 10-2012-0086092 임승옥 (43) 공개일자 2012년08월02일 경기도 성남시 분당구 야탑동 목련마을 한일아파 (56) 선행기술조사문헌 JP2005252612 A KR100971748 B1 KR100792308 B1 트 3030동 1601호 (뒷면에 계속) (74) 대리인 특허법인지명 KR100806562 B1 전체 청구항 수 : 총 8 항 심사관 : 곽인구 (54) 발명의 명칭 자기공진유도 방식을 이용한 멀티노드 무선 충전 베이스 스테이션 및 충전 방법 (57) 요 약 본 발명은 다수의 무선 충전기기로 자기공진유도 방식으로 전력을 송신하는 멀티노드 무선 충전 베이스 스테이션 에 관한 것으로서, 다수의 무선 충전기기로 송신하기 위하여 전력을 변환하는 전력 변환부와, 자기장 통신 프로 토콜을 이용하여 무선 충전기기와의 자기장 통신을 수행하도록 하는 자기장 통신부와, 다수의 무선 충전기기로 송신하기 위한 전력과 자기장 통신 모뎀으로부터의 데이터를 자기공진유도 방식을 이용하여 다수의 무선 충전기 기로 송신하는 안테나와, 전력 변환부 및 자기장 통신부를 포함하는 멀티노드 무선 충전 베이스 스테이션의 구성 요소들을 제어하는 제어부를 포함하며,상기 제어부는, OS 레벨의 LINUX OS를 기반으로 하는 안드로이드 런타임과, 데이터베이스를 관리하는 DB 매니저, 멀티노드 무선 충전 베이스 스테이션과 다수의 무선 충전기기 사 이의 통신을 관리하는 통신 매니저, 무선 충전 베이스 스테이션이 자기공진유도 방식으로 다수의 무선 충전기기 를 충전하도록 관리하는 충전 매니저 및 무선 충전 베이스 스테이션이 다수의 무선 충전기기를 충전하도록 무선 충전 베이스 스테이션과 다수의 무선 충전기기 사이의 동기를 관리하는 동적 동기 매니저를 포함하는 베이스 스 테이션 애플리케이션을 포함한다. 대 표 도 - 1 -
(72) 발명자 원윤재 경기도 용인시 수지구 수지로 75, @212-501 (상현 동, 심곡마을 현대 힐스테이트) 김선희 서울특별시 은평구 응암로5길 2-3 (응암동) 황규성 경기도 고양시 일산서구 주엽2동 문촌마을 동아아 파트 809동 1503호 이 발명을 지원한 국가연구개발사업 과제고유번호 10035255 부처명 지식경제부 연구사업명 산업원천기술개발사업 연구과제명 휴대단말용 Dual Band 멀티모드 인터렉티브 무선충전 융합 기술개발 주관기관 전자부품연구원 연구기간 2010.03.01 ~ 2013.02.28-2 -
특허청구의 범위 청구항 1 다수의 무선 충전기기로 자기공진유도 방식으로 전력을 송신하는 멀티노드 무선 충전 베이스 스테이션으로서, 상기 다수의 무선 충전기기로 송신하기 위하여 전력을 변환하는 전력 변환부와, 자기장 통신 프로토콜을 이용하여 상기 무선 충전기기와의 자기장 통신을 수행하도록 하는 자기장 통신부와, 상기 다수의 무선 충전기기로 송신하기 위한 전력과 상기 자기장 통신부로부터의 데이터를 자기공진유도 방식을 이용하여 상기 다수의 무선 충전기기로 송신하는 안테나와, 상기 전력 변환부 및 상기 자기장 통신부를 포함하는 상기 멀티노드 무선 충전 베이스 스테이션의 구성요소들을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는, OS 레벨의 LINUX OS를 기반으로 하는 안드로이드 런타임과, 데이터베이스를 관리하는 DB 매니저, 상기 멀티노드 무선 충전 베이스 스테이션과 상기 다수의 무선 충전기기 사이의 통신을 관리하는 통신 매니저, 상기 무선 충전 베이스 스테이션이 자기공진유도 방식으로 상기 다수의 무선 충전기기를 충전하도록 관리하는 충전 매니저 및 상기 무선 충전 베이스 스테이션이 상기 다수의 무선 충 전기기를 충전하도록 상기 무선 충전 베이스 스테이션과 상기 다수의 무선 충전기기 사이의 동기를 관리하는 동 적 동기 매니저를 포함하는 베이스 스테이션 애플리케이션을 포함하는 멀티노드 무선 충전 베이스 스테이션. 청구항 2 제1항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 무선 충전기기가 상기 베이스 스테이션과 자기장 통신을 이용하여 데이터를 주기적으로 송수신하며 상기 무선 충전기기가 완전 충전이 될 때까지 충전을 하는 상태인 충전 모드와, 상기 무선 충전기기가 상기 베이스 스테이션과 자기장 통신을 이용하여 데이터를 주기적으로 송수신하며, 상기 무선 충전기기가 충전 범위에 있지 않는 상태인 연결 모드와, 상기 무선 충전기기가 상기 베이스 스테이션과 자기장 통신을 이용하여 데이터를 주기적으로 송수신하며, 상기 무선 충전기기의 충전이 완료되어 있는 상태인 대기 모드와, 상기 무선 충전기기가 상기 베이스 스테이션과 데이터 통신을 하고 있지 않아, 충전이 가능하지 않은 상태인 유 휴 모드를 포함하는 동작 모드로 상기 멀티노드 무선 충전 베이스 스테이션의 구성요소들을 제어하는 멀티노드 무선 충전 베이스 스테이션. 청구항 3 제1항에 있어서, 상기 베이스 스테이션과 상기 무선 충전기기의 연결 상태와 상기 베이스 스테이션에 연결된 상기 무선 충전기기 의 충전 상태를 포함하는 충전 정보를 표시하는 표시부를 더 포함하는 멀티노드 무선 충전 베이스 스테이션. 청구항 4 제1항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 베이스 스테이션이 부하의 변화를 감지함으로써 상기 무선 충전기기가 충전 가능 영역에 진입하였음을 인 식하도록 제어하는 멀티노드 무선 충전 베이스 스테이션. 청구항 5 제4항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 충전 가능 영역에 진입한 상기 무선 충전기기와의 자기장 통신을 통하여 상기 무선 충전기기를 식별하고 - 3 -
식별 결과에 따라 상기 무선 충전기기로 전원 정보를 송신하도록 제어하는 멀티노드 무선 충전 베이스 스테이션. 청구항 6 다수의 무선 충전기기와 상기 다수의 무선 충전기기와 이격되어 있으며 자기공진유도 방식으로 상기 다수의 무 선 충전기기로 전력을 송신하는 멀티노드 무선 충전 베이스 스테이션을 포함하는 멀티노드 무선 충전 시스템에 서 상기 멀티노드 무선 충전 베이스 스테이션이 상기 무선 충전기기를 충전하는 방법으로서, 부하의 변화를 감지함으로써 상기 무선 충전기기가 충전 가능 영역에 진입하였음을 인식하는 단계와, ID 요청 신호를 생성하여 상기 무선 충전기기로 송출하는 단계와, 상기 무선 충전기기로부터 상기 무선 충전기기의 ID를 포함하는 응답 신호를 수신하는 단계와, 수신된 상기 ID에 대응하는 무선 충전기기를 확인하고 확인된 상기 무선 충전기기의 전원 정보를 무선 충전기기 로 전송하는 단계와, 상기 전원 정보에 따라 무선 전력을 송출하는 단계를 포함하는 멀티노드 무선 충전 방법. 청구항 7 제6항에 있어서, 상기 응답 신호를 수신하는 단계 이후에, 상기 응답 신호로부터 상기 무선 충전기기가 정상 기기임을 확인하는 단계와, 상기 무선 충전기기가 정상 기기가 아닌 경우 경고를 출력하는 단계를 더 포함하는 멀티노드 무선 충전 방법. 청구항 8 제6항에 있어서, 상기 무선 전력을 송출하는 단계 이후에, 충전이 완료되었는지 판단하는 단계와, 충전이 완료되었을 경우 충전 완료를 표시하는 단계를 더 포함하는 멀티노드 무선 충전 방법. 명 세 서 [0001] 기 술 분 야 본 발명은 무선 충전 베이스 스테이션 및 충전 방법에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 자기공진유도 방식을 이 용하여 다수의 기기 또는 배터리팩을 무선 충전할 수 있는 멀티노드 무선 충전 베이스 스테이션 및 충전 방법에 관한 것이다. [0002] [0003] [0004] [0005] 배 경 기 술 휴대 단말기용 배터리팩에 전기를 충전시키기 위한 멀티 충전 구조로는 일반 전원으로부터 전기를 공급받아 배 터리팩의 전원공급단자를 통하여 배터리팩에 전원을 공급하는 단자공급방식이 있다. 그러나, 이러한 단자공급방식으로 전원을 공급하면, 충전기와 배터리팩을 접촉하거나 분리할 경우, 양측의 단자 들이 서로 다른 전위차를 가지고 있어서 순간방전현상이 발생된다. 이로 인해 양측 단자에는 점점 이물질이 쌓 이고 화재가 발생할 우려가 있다. 또한 습기가 묻어 자연 방전되는 등 충전기 및 배터리팩의 수명 및 성능을 저 하시키는 문제점이 되고있다. 이러한 단자공급방식의 문제점을 해결하기 위하여, 무선으로 에너지를 전달하는 무선 전력 전송 기술로서 자기 유도 현상을 이용한 무선 충전 시스템이 사용되고 있다. 예컨대, 전동칫솔 또는 무선 면도기 등이 전자기 유도의 원리로 충전되며, 최근에는 전자기 유도를 이용하여 휴 대전화나 PDA, MP3 플레이어, 노트북 컴퓨터와 같은 휴대기기를 충전할 수 있는 무선충전제품들이 출시되고 있 다. - 4 -
[0006] [0007] [0008] 그러나, 하나의 코일에서 다른 코일로 자기장을 통해 전류를 유도하는 자기유도 방식은 코일 사이의 거리 및 상 대적 위치에 매우 민감하여 두 코일 사이의 거리가 약간 떨어지거나 틀어져도 전송 효율이 급속히 떨어진다. 이 에 따라 이러한 자기유도 방식의 충전 시스템은 수 cm 이하의 근거리에서만 사용할 수 있다는 약점이 있다. 한편, 미국특허 7,741,735호에서는 공진장의 감쇄파 결합에 기반을 둔 비방사형 에너지 전달 방식을 개시하고 있다. 이는 두 개의 동일한 주파수를 갖는 공진체가 주위의 다른 비공진체와는 영향을 미치지 않지만 서로 커플 링하려는 경향을 가지는 점을 이용한 것으로 기존의 전자기 유도에 비하여 먼 거리까지 에너지를 전달할 수 있 는 기술로서 소개되고 있다. 이와 같이 공진을 이용하여 무선으로 에너지를 전송하는 시스템에서 다수의 수신측이 있을 경우에 효율적으로 다수의 수신측을 충전하여 전체 충전 시스템의 충전 효율을 향상시키는 것이 중요한 과제로 대두되고 있다. 발명의 내용 [0009] [0010] 해결하려는 과제 본 발명은 상술한 바와 같은 기술적 배경에서 안출된 것으로서, 다수의 무선 충전기기를 대상으로 효율적인 충 전을 제공할 수 있는 자기공진유도 방식의 멀티노드 무선 충전 베이스 스테이션과 그 충전 방법을 제공하는 것 을 그 과제로 한다. 본 발명의 다른 과제는 자기장 통신을 이용하여 다수의 노드를 효율적으로 충전할 수 있는 자기공진유도 방식의 멀티노드 무선 충전 베이스 스테이션과 그 충전 방법을 제공하고자 하는 것이다. [0011] [0012] [0013] [0014] [0015] 과제의 해결 수단 이와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 다수의 무선 충전기기로 자기공진유도 방식으로 전력을 송신 하는 멀티노드 무선 충전 베이스 스테이션이 제공되는바, 본 발명의 일면에 따른 멀티노드 무선 충전 베이스 스 테이션은, 상기 다수의 무선 충전기기로 송신하기 위하여 전력을 변환하는 전력 변환부와, 자기장 통신 프로토 콜을 이용하여 상기 무선 충전기기와의 자기장 통신을 수행하도록 하는 자기장 통신부와, 상기 다수의 무선 충 전기기로 송신하기 위한 전력과 상기 자기장 통신 모뎀으로부터의 데이터를 자기공진유도 방식을 이용하여 상기 다수의 무선 충전기기로 송신하는 안테나와, 상기 전력 변환부 및 상기 자기장 통신부를 포함하는 상기 멀티노 드 무선 충전 베이스 스테이션의 구성요소들을 제어하는 제어부를 포함하며,상기 제어부는, OS 레벨의 LINUX OS 를 기반으로 하는 안드로이드 런타임과, 데이터베이스를 관리하는 DB 매니저, 상기 멀티노드 무선 충전 베이스 스테이션과 상기 다수의 무선 충전기기 사이의 통신을 관리하는 통신 매니저, 상기 무선 충전 베이스 스테이션 이 자기공진유도 방식으로 상기 다수의 무선 충전기기를 충전하도록 관리하는 충전 매니저 및 상기 무선 충전 베이스 스테이션이 상기 다수의 무선 충전기기를 충전하도록 상기 무선 충전 베이스 스테이션과 상기 다수의 무 선 충전기기 사이의 동기를 관리하는 동적 동기 매니저를 포함하는 베이스 스테이션 애플리케이션을 포함한다. 여기에서, 상기 제어부는, 상기 무선 충전기기가 상기 베이스 스테이션과 자기장 통신을 이용하여 데이터를 주 기적으로 송수신하며 상기 무선 충전기기가 완전 충전이 될 때까지 충전을 하는 상태인 충전 모드와, 상기 무선 충전기기가 상기 베이스 스테이션과 자기장 통신을 이용하여 데이터를 주기적으로 송수신하며, 상기 무선 충전 기기가 충전 범위에 있지 않는 상태인 연결 모드와, 상기 무선 충전기기가 상기 베이스 스테이션과 자기장 통신 을 이용하여 데이터를 주기적으로 송수신하며, 상기 무선 충전기기의 충전이 완료되어 있는 상태인 대기 모드와, 상기 무선 충전기기가 상기 베이스 스테이션과 데이터 통신을 하고 있지 않아, 충전이 가능하지 않은 상태인 유휴 모드를 포함하는 동작 모드로 상기 멀티노드 무선 충전 베이스 스테이션의 구성요소들을 제어할 수 있다. 멀티노드 무선 충전 베이스 스테이션은 상기 베이스 스테이션과 상기 무선 충전기기의 연결 상태와 상기 베이스 스테이션에 연결된 상기 무선 충전기기의 충전 상태를 포함하는 충전 정보를 표시하는 표시부를 더 포함하는 것 이 바람직하다. 상기 제어부는, 상기 베이스 스테이션이 부하의 변화를 감지함으로써 상기 무선 충전기기가 충전 가능 영역에 진입하였음을 인식하도록 제어할 수 있으며, 상기 충전 가능 영역에 진입한 상기 무선 충전기기와의 자기장 통 신을 통하여 상기 무선 충전기기를 식별하고 식별 결과에 따라 상기 무선 충전기기로 전원 정보를 송신하도록 제어할 수 있다. 본 발명의 다른 면에 따르면, 다수의 무선 충전기기와 상기 다수의 무선 충전기기와 이격되어 있으며 자기공진 - 5 -
유도 방식으로 상기 다수의 무선 충전기기로 전력을 송신하는 멀티노드 무선 충전 베이스 스테이션을 포함하는 멀티노드 무선 충전 시스템에서 상기 멀티노드 무선 충전 베이스 스테이션이 상기 무선 충전기기를 충전하는 방 법이 제공되는바, 이 멀티노드 무선 충전 방법은, 부하의 변화를 감지함으로써 상기 무선 충전기기가 충전 가능 영역에 진입하였음을 인식하는 단계와, ID 요청 신호를 생성하여 상기 무선 충전기기로 송출하는 단계와, 상기 무선 충전기기로부터 상기 무선 충전기기의 ID를 포함하는 응답 신호를 수신하는 단계와, ID 수신 코어를 확인 하고 확인된 상기 ID 수신 코어에 따른 전원 정보를 무선 충전기기로 전송하는 단계와, 상기 전원 정보에 따라 무선 전력을 송출하는 단계를 포함한다. [0016] 여기에서, 상기 응답 신호를 수신하는 단계 이후에, 상기 응답 신호로부터 상기 무선 충전기기가 정상 기기임을 확인하는 단계와, 상기 무선 충전기기가 정상 기기가 아닌 경우 경고를 출력하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 무선 전력을 송출하는 단계 이후에, 충전이 완료되었는지 판단하는 단계와, 충전이 완료되었을 경우 충전 완료를 표시하는 단계를 더 포함할 수도 있다. [0017] 발명의 효과 본 발명에 따르면, 자기공진유도 방식을 이용한 멀티노드 무선 충전 베이스 스테이션이 다수의 무선 충전기기를 효율적으로 충전할 수 있으며, 전체 멀티노드 무선 충전 시스템의 충전 과정을 효율적으로 관리할 수 있다. [0018] 도면의 간단한 설명 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자기공진유도 방식을 이용한 멀티노드 무선 충전 시스템의 전체 구성을 개략적 으로 나타낸 블록도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자기공진유도 방식을 이용한 멀티노드 무선 충전 시스템의 무선 충전 베이스 스테이션과 무선 충전기기의 구성을 자세히 나타낸 블록도이다. 도 3은 베이스 스테이션 특성 제어부의 기능별 블록 다이어그램을 보여준다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 시스템에서 송/수신 공용으로 사용되는 블록을 나타낸다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 시스템에서 사용되는 전력 수신 코일의 일부를 나타낸다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전 시스템을 나타내는 도면이다. 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 자기공진유도 방식을 이용한 멀티노드 무선 충전 시스템에서 무선 충전 베이스 스테이션이 무선 충전기기와 통신하여 충전하는 과정을 나타내는 흐름도이다. 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 자기공진유도 방식을 이용한 멀티노드 무선 충전 시스템의 무선 충전 베이스 스테이션과 무선 충전기기의 소프트웨어 구성을 나타낸 블록도이다. 도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 실시예에 따른 자기공진유도 방식을 이용한 멀티노드 무선 충전 시스템의 베이스 스테이션에 의하여 사용자에게 제공되는 인터페이스 화면 예를 나타낸다. 도 10a 내지 도 10d는 본 발명의 실시예에 따른 자기공진유도 방식을 이용한 멀티노드 무선 충전 시스템의 무선 충전기기에 의하여 사용자에게 제공되는 인터페이스 화면 예를 나타낸다. [0019] [0020] 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포 함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 이하에서, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 자기공진유도 방식을 이용한 멀티노드 무선 충 - 6 -
전 시스템에 대하여 상세히 설명하기로 한다. [0021] [0022] [0023] [0024] [0025] [0026] [0027] [0028] [0029] 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자기공진유도 방식을 이용한 멀티노드 무선 충전 시스템의 전체 구성을 개략적 으로 나타낸 블록도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자기공진유도 방식을 이용한 멀티노드 무선 충전 시 스템의 무선 충전 베이스 스테이션과 무선 충전기기의 구성을 좀 더 자세히 나타낸 블록도이다. 도 1 및 도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 자기공진유도 방식을 이용한 멀티노드 무선 충전 시스템은 자기공진유도 방식을 통해 무선으로 전력을 공급하는 무선 충전 베이스 스테이션(100)과, 무선 충전 베이스 스테이션(100)과 소정의 거리만큼 떨어진 곳에 위치하며 무선 충전 베이스 스테이션(100)으로부터 무선 으로 전력을 공급받는 다수의 무선 충전기기(200_1, 200_2,.., 200_N)를 포함하여 구성된다. 자기공진유도 방식은 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 공진에 의하여 에너지의 무선 전송 효율을 극대화시키 는 방법이다. 이를 위하여 무선 충전 베이스 스테이션(100)과 무선 충전기기(200_1, 200_2,.., 200_N) 사이의 공진 주파수를 맞추어 공진 채널을 형성하고 이를 통하여 무선 전력을 송신한다. 무선 충전 베이스 스테이션(100)은 무선 충전기기(200_1, 200_2,.., 200_N)와 자기장 통신을 통해 충전기기의 식별정보, 종류, 위치, 또는 충전상태를 포함하는 무선 충전기기(200_1, 200_2,.., 200_N)의 정보를 수신할 수 있으며, 이와 같은 충전 정보를 바탕으로 무선 충전기기(200_1, 200_2,.., 200_N)로 전력을 전송할 수 있다. 이를 위하여 무선 충전 베이스 스테이션(100)은 무선 충전기기(200_1, 200_2,.., 200_N)로 송신하기 위한 전력 을 제어하는 전력 변환부(Power Conversion Unit)와, 자기장 통신 프로토콜을 이용하여 무선 충전기기(200_1, 200_2,.., 200_N)와의 자기장 통신을 수행하도록 하는 자기장 통신부(Communications & Control Unit)와, 무 선 충전기기(200_1, 200_2,.., 200_N)로 송신하기 위한 전력과 자기장 통신 모뎀으로부터의 데이터를 자기공진 유도 방식을 이용하여 무선 충전기기(200_1, 200_2,.., 200_N)로 송신하는 안테나 및 상기 전력 제어부 및 상 기 자기장 통신 모뎀을 포함하는 상기 멀티노드 무선 충전 베이스 스테이션의 구성요소들을 제어하는 제어부 (System Unit)를 포함한다. 무선 충전 베이스 스테이션(100)은 자기장 통신과 무선 충전을 동시에 수행하기 위하여 듀얼 밴드(고주파 대역 및 저주파 대역)로 구성된다. 저주파 밴드는 통상 자기장 통신과 원거리 충전을 위해 사용되며, 고주파 밴드는 고효율 충전을 위해 사용될 수 있다. 또한 저주파 및 고주파 밴드 각각에 대하여 저출력 및 고출력 모드를 사용 하여 충전할 수 있다. 무선 충전 베이스 스테이션(100)은 고정형 또는 이동형으로 구현될 수 있으며, 고정형으로 구현될 경우 실내에 서는 천장이나 테이블 등의 가구 등에 설치될 수 있고, 실외에서는 버스 정류장이나 지하철역 등에 임플란트 형 식으로 설치될 수 있으며, 무선 충전 베이스 스테이션(100)이 차량이나 기차, 지하철과 같은 이동체의 내부에 설치될 수도 있다. 무선 충전 베이스 스테이션(100)이 이동형으로 구현되는 경우에는, 무선 충전 베이스 스테이 션(100) 자체가 별도의 이동형 장치로 구현될 수도 있고, 노트북 컴퓨터의 덮개 등과 같이 다른 디지털 기기의 일부로서 구현될 수도 있다. 무선 충전기기(200_1, 200_2,.., 200_N)는 각종 모바일 단말기, 디지털 카메라, 노트북 컴퓨터 등 배터리를 구 비하는 모든 디지털 기기를 포함할 수 있으며, 지중, 수중, 건물 내부 등 접근이 용이하지 않은 곳에 배치되는 센서 및 계측기 등의 전자기기가 될 수도 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 무선 충전 베이스 스테이션은 외부로부터 AC 전원이 공급되는 AC 입력단자가 연 결되고 컴퓨터 또는 노트북으로부터 전원을 공급받는 USB 입력포트가 연결되며 입력단과 연결되는 입력전원 변 환부와, 입력전원 변환부로부터 공급되는 전원을 중앙처리부의 제어에 의하여 입력 전력을 축적하고 출력 전압 및 전류의 크기를 조절하여 게이트 드라이버, 중앙처리부 및 송전에너지 발생부로 입력전압을 인가하고, 반파 또는 전파형 직렬/병렬 공진형 컨버터로 구동전압을 각각 인가하는 전압조정회로부로 구비된 전원공급장치, 전 압조정회로부와 상기 반파 또는 전파형 직렬/병렬 공진형 컨버터간에 개재되어 배터리팩 접근에 따른 전류 변화 를 검출하고, 전류 변화량에 따른 비교전류를 출력하는 전류검출부, 상기 전류검출부로부터 입력된 비교전류를 이용해 배터리팩의 접근을 감지하고, 접근 여부에 따라 게이트 드라이버를 제어하고, 이상동작을 하거나 이물질 이 올려지거나 설정된 온도이상으로 상승했을 때 온도보호회로부의 신호에 의해 스위칭 차단하여 상기 게이트 드라이버를 제어하는 중앙처리부, 중앙처리부의 제어에 의해 게이트 신호를 출력하는 게이트 드라이버, 게이트 드라이버로부터 입력되는 게이트 신호에 의해 소스측 코어부로 흐르는 전압 및 전류 파형을 조절하는 상기 반파 또는 전파형 직렬/병렬 공진형 컨버터 및 반파 또는 전파형 직렬/병렬 공진형 컨버터에 의해 스위칭되어 무선에 너지를 발생시키는 소스측 코어부로 구성될 수 있다. - 7 -
[0030] [0031] [0032] [0033] [0034] [0035] [0036] [0037] [0038] 한편, 본 발명의 실시예에 따른 자기공진유도 방식을 이용한 멀티노드 무선 충전 시스템에서 원하는 충전 성능 을 얻기 위해서는 베이스 스테이션에서 다양한 자기공진유도 특성 제어가 요구된다. 도 3은 베이스 스테이션 특 성 제어부의 기능별 블록 다이어그램을 보여준다. 도 3에 나타난 바와 같이, 베이스 스테이션은 Q-band 제어, Dual-Band 제어, 자기 커플링 제어, 자기 에너지 캐 리어 기술 등을 이용하여 효율적으로 전력을 전송하도록 구성된다. 여기에서, 소스측 코어제어부는 소스코일이 되어 인덕티브 커플러가 각각 구비된 송신코어 및 수신코어로 구비 되고, 반파 또는 전파형 직렬/병렬 공진형 컨버터는 송신측의 전압 및 전류 파형을 출력하도록 하는 송신 컨버 터 블록 및 수신 측의 전압 및 전류 파형을 출력하도록 하는 수신 블록으로 구비되고, 게이트 드라이버는 중앙 처리부의 제어에 의해 송/수신에 각각 개별 신호를 출력하도록 구비되고, 전류검출부는 송신블록에서 수신블록 으로부터 신호를 검출하도록 구비되며, 중앙처리부는 송신 컨버터블록 및 수신 컨버터블록과 연결된 송신 코어 및 수신 코어에서 발생되는 마그네틱 필드에 의해 양측의 베터리 팩에 각각 개별 충전가능하게 제어하도록 구비 될 수 있다. 그리고 게이트 드라이버는 반파 또는 전파형 직렬/병렬 공진형 컨버터의 송신 컨버터블록과 수신 컨버터블록에 구별하여 각각 신호를 전송하도록 출력하는 게이트 출력부와, 양측 배터리팩에 개별 충전되도록 컨버터블록에 각각 신호를 전송하도록 하는 중앙처리부로부터 신호를 입력받는 입력신호 처리부로 구비될 수 있 다. 또한 전류 검출부는 전압 조정회로부와 송신 컨버터블록 사이에 내재되어 송신을 위한 송신제어부 측에 배터리 팩의 접근에 따른 전류 변화를 검출하는 제1 전류검출부와, 전압 조정회로부와 제2 컨버터블록 사이에 내재되어 수신을 위한 제2 코어에 배터리팩의 접근에 따른 전류 변화를 검출하는 제2 전류검출부, 및 제1 전류검출부 및 제2 전류검출부와 연결되어 제1 코어 및 제2 코어 측으로부터 비교 검출된 신호를 상기 중앙처리부로 전송하는 출력신호부로 구비되며, 양측의 배터리팩으로부터 전송되는 배터리팩의 제1 코어 또는 제2 코어로부터 각각 전 력을 수신받아 신호를 분석하는 제1 수신부 및 제2 수신부, 그리고 제1 수신부 및 제2 수신부로부터 수신된 신 호를 중앙처리부로 전송하는 신호 전송부로 구비된 신호 검출부가 포함된다. 그리고 코어부는 송신 베이스 스테이션에서 배터리팩에 각각 충전용 무선에너지를 발생시켜 제1 코어 또는 제2 코어가 송/수신하는데 있어서 효율을 향상시키기위한 헬릭스 형태인 원형 스파이럴 코일, 무심코어인 직사각형 스파이럴 코일, 또는 와인딩 코어인 권심코일 중 어느 하나의 코일로 구성될 수 있다. 이에 더하여 배터리팩은 송신 베이스 스테이션 코어부의 코일을 통해 형성되는 무선 전력이 수신측 코어부의 코 일에 결합되어 유도된 전력을 정류하는 수신정류회로 및 수신정류회로에서 정류된 전력을 배터리팩 제어부에 공 급하고, 배터리팩 제어부의 출력에 따라 충전 조절회로 및 충전 조절회로로부터 공급된 전력을 보호회로부를 통 해 배터리셀에 공급하고 상기 배터리셀의 충전상태를 모니터링하여 충전상태 정보를 생성하여 주기적으로 기록 하는 스테이터스로 구성되는 충전제어부 및 충전제어부의 배터리셀 사이에 결합되어 배터리팩의 충전상태에 따 라 충전 또는 방전 여부를 조절하는 보호회로부로 구성된다. 충전 시스템은 전원이 입력되어 베이스 스테이션에 의하여 형성되는 무선전력에 의하여 충전되는 배터리팩으로 구성되는 충전 시스템에 관한 것으로, 특히 하나의 베이스 스테이션에 대해 다수의 배터리팩, 예를 들면 최대 4 개의 배터리팩을 충전할 수 있도록 구성한다. 입력 전원에 따른 충전전류 제어기능을 갖는 충전 시스템은, 무선 전력전송방식으로 무선 전력신호를 송출하는 송전 코어부를 구비한 전력 전송장치와, 전력을 공급받는 수신부 및 배터리셀을 구비한 전력 수신장치를 포함하 는 충전 시스템이고, 전력 전송장치는 상용전원 및 USB(Universal Serial Bus)를 포함하는 입력전원을 공급받는 전원 공급부와 전원 공급부로 공급되는 입력전원의 종류를 확인하는 전원 확인부 및 전원 확인부를 통해 확인된 입력전원의 종류에 대응하는 전원 확인코드를 생성하며, 생성된 전원 확인코드가 전력 수신부를 통해 전력수신 장치로 전송되도록 제어하는 무선전력 전송제어부를 포함하고, 전원 확인부는 전원 공급부의 USB용 데이터 단자 를 통해 USB포트의 연결이 확인된 경우에는 "High"신호를 출력하고, 전원 공급부의 USB용 데이터 단자를 통해 USB포트의 연결이 확인되지 않은 경우에는 "Low"신호를 출력하는 3 상태 버퍼(Tri-State Buffer)를 포함하며, 전력 수신장치는, 수신측 코어부로 수신된 전원 확인코드에 대응하는 충전전류를 배터리셀에 공급하는 것이 특 징이다. 그리고, 전력수신장치는, 수신측 코어부인 전력 수신코어로 발생되는 전류를 확인하고, 베터리셀 모듈에서 수집 및 처리되는 배터리셀의 충전정보에 기초하여, 무선 전력신호의 세기제어를 요청하는 무선전력 수신측 제어부와, AC 모듈레이션(Modulation) 방식으로 변환된 AC 신호의 코드데이터를 수신측 코어부를 통해 송수신하 - 8 -
는 송신부를 더 포함하고, 이 송신부는, 수신측 코어부의 전력 수신코어와 병렬로 연결되어 DC 신호성분을 제거 하는 커패시터(Capacitor)(C)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다. 또한, 전력 전송장치는, AC 신호의 코드 데이터가 송신측 코어부로 수신되면, 코어부에 인가되는 DC 신호로부터 AC 신호의 코드데이터를 추출하는 궤환 회로부; 궤환회로부에서 추출된 AC 신호의 코드데이터를 분석하여, 해당 부하변화가 전력 수신장치에 의한 것인 지를 판단하는 확인부, 코어부로 송출전원을 공급하는 직렬 공진형 컨버터, 직렬 공진형 컨버터의 동작을 제어 하는 구동드라이버 및 확인부의 판단결과 해당 부하가 전력 수신장치에 의한 것인 경우, 코어부를 통해 무선 전 력신호를 송출하기 위한 전력 제어신호를 상기 구동 드라이버로 전송하는 무선전력 전송제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. [0039] [0040] [0041] [0042] [0043] [0044] [0045] [0046] 특히, 직렬공진형 컨버터와 전력 송신코어 및 제2 전력 송신코어의 사이에 각각 송신 스위치 및 수신 스위치를 구성하고, 전력전송장치는 송신 스위치 및 수신 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 스위칭 제어부를 더 포함하며, 수신 확인부는 송신 전력송신코어 및 수신 전력송신코어의 부하변화를 각각 감지하고, 이에 대응하는 감지신호를 무선 전력전송 제어부로 전송하고, 무선 전력전송 제어부는, 전송된 감지신호를 분석처리하여, 확인 부가 수신된 전력송신코어를 확인한 후, 해당 전력송신코어에 대응하는 스위치를 온(On)상태로 스위칭하기 위한 스위칭 제어신호를 상기 스위칭제어부로 전송하는 것을 특징으로 한다.또한, 무선 전력전송 제어부는, 수신확인 부에서 확인된 전력송신코어 및 전력송신코어 중 적어도 하나를 통해 무선전력신호를 송출하되, 전력송신코어 및 전력송신코어 중 적어도 하나에 의해 송출되는 무선전력신호의 출력전력이 기준전력값에 대응하도록 제어하 고, 송신측 코어부를 통해 전력제어요청코드가 수신되면, 수신된 전력제어요청코드에 대응하는 보정전력값을 산 출한 후, 상기 기준전력값에 보정전력값을 적용하여 전력송신코어 및 전력수신코어 중 적어도 하나를 통해 무선 전력신호를 송출하는 것을 특징으로 한다. 공용 송수신블록, 교류의 무선전력신호를 정류하여 직류로 변환하는 정류블록, 상기 정류블록에서 직류로 변환 된 신호를 제어하여 충전가능한 전압 및 전류(이후의 각 구성에서 사용할 수 있는 전압 및 전류)로 변환하는 수 신전력 제어블록, 상기 수신전력 제어블록에서 출력된 전기에너지를 이용하여 배터리셀 블록에 공급하는 충전제 어블록, 송수신되는 데이터를 분석 및 처리하여 전자결제과정을 수행하는 데이터처리 블록, 배터리셀 블록을 포 함한다. 여기서, 배터리셀 블록은 2차전지인 배터리셀과 온도감지 모듈 및 보호용 충전감시블록이 구성된다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 시스템에서 송/수신 공용으로 사용되는 블록을 나타낸다. 공용 송수신블록은 충전시스템을 동작시키는 무선전력신호의 송신모드와 수신모드를 동작시키기 위한 데이터의 송수신모드를 선택적으로 수행하기 위한 것으로, 전력수신코일, 루프안테나, 모드스위칭부, 모드제어부를 포함 하여 구성된다. 위 전력수신코일은 충전시스템에 의한 무선전력신호를 수신하기 위한 것으로, 아래에 나타난 바 와 같이 코일의 한쪽 입력단은 루프안테나와 공통접점으로 연결되어 블록외부로 출력되고, 다른 입력단은 모드 스위칭부와 연결된다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 시스템에서 사용되는 전력 수신 코일의 일부를 나타낸다. 단말노드는, 코발트 계열의 비정질 금속이 다수 겹으로 적층된 비정질금속 박막 코어에 일정 패턴을 가진 코일 이 권선된 충전용 리시버 모듈과, 충전용 리시버 모듈과 평행하게 수직 방향으로 일정 거리 이격되도록 배치되 어 상기 충전용 리시버 모듈과 자기 결합되는 무선 충전용 단말을 포함하고, 상기 무선 충전용 단말은 코발트 계열 또는 페라이트 재질의 소형 코어를 다수 개 붙인 평판 코어 상에 일정 패턴을 가진 코일을 형성한 코어 블 록을 구비하며, 이와 같은 코어 블록은, 코발트 계열 또는 페라이트 재질의 소형 코어가 다수 개 결합된 평판 코어가 제작되는 단계와, 평판 코어 상에 일정 패턴의 코일이 권선되어 상기 평판 코어와 상기 코일로 구성된 코어 블록이 제작되는 단계와, 방향을 변화시키는 스위칭 패턴을 갖는 전류가 상기 코일에 인가되는 단계와, 상 기 코일에 인가된 전류에 의하여 360도 회전되는 자계가 발생되는 단계와, 발생된 자계에 의하여 무선 충전용 단말의 중심부에 직사각형이나 정사각형 모양의 유효 충전영역(Charging Effective Area)이 형성되는 단계를 통 하여 제작될 수 있다. 멀티 충전이 가능한 배터리 충전 시스템은 충전기의 기능을 수행하는 무선 충전용 단말, 무선 충전 베이스 스테이션과 자기 결합되어 있으므로 전력을 공급받는 충전용 리시버 모듈, 충전용 리시버 모듈로 공급된 전력에 의해 충전되는 충전용 배터리, 충전용 배터리의 상태를 검출하여 충전 여부를 조절하는 보호회로 모듈을 포함하 여 구성된다. 무선 충전용 단말은 코발트 계열 또는 페라이트 재질의 소형 코어를 다수 개 붙인 평판 코어 상에 일정 패턴을 가진 코일을 형성한 코어 블록을 구비하여 송전기 1차측의 역할을 수행한다. 충전용 리시버 모듈은 코발트 계열 - 9 -
의 비정질 금속(Amorphous metal)이 다수 겹으로 적층된 비정질금속 박막 코어에 일정 패턴을 가진 코일이 권선 된 것으로 수전기 2차측의 역할을 수행한다. 비정질금속 박막 코어는 코발트(Co), 철(Fe), 니켈(Ni), 붕소(B), 규소(Si) 등 코발트 계열의 비정질 금속재료가 다수 적층된 얇은 시트(sheet) 또는 박막(film) 형태의 코어로 제작되어 높은 투자율과 깨지지 않는 성질을 가진다. [0047] [0048] [0049] [0050] [0051] [0052] [0053] 충전용 리시버 모듈[또는 충전용 리시버 모듈이 내부에 구비된 휴대용 단말기나 배터리]은 무선 충전용 리시버 와의 방향이 양자가 평행하게 수직 방향으로 일정 거리 이격되도록 배치되도록 한 후 충전한다. 충전용 리시버 모듈을 평행하게 수직 방향으로 일정한 이격 거리가 되도록 배치하면 무선 충전용 단말 내부의 코어 블록과 충 전용 리시버 모듈이 자기적으로 결합되어 충전을 수행한다. 충전기 노드로서 동작하는 무선 충전용 단말은 DC 입력을 가지는 다양한 포트를 가짐으로써 다양한 형태의 외부 전원[예를 들어, AC 어댑터의 출력, 컴퓨터의 USB 포트 또는 자동차의 시거잭]과 연결되어 사용될 수 있으며, 내부에 구비된 코일의 스위칭 패턴을 발생시키고 패드 위에 올려 놓는 디바이스를 검출하며 절전 모드를 제어한 다. 이 무선 충전용 단말은 코일이 다양한 패턴으로 권취되어 내장되어 있어 10kHz 이상의 스위칭을 통하여 쇄 교된 자속이 충전용 리시버 모듈 측으로 유기되도록 한다. 무선 충전용 단말의 일례로 MPU(Micro Processor Unit), 센싱 디바이스, 드라이브 회로, 두 개의 1차 코일을 포 함하여 구성할 수 있다. 우선, 충전용 리시버 모듈이 내장된 휴대용 단말기를 무선 충전용 단말에 올려 놓으면 센싱 디바이스가 충전 가능한 디바이스가 놓여진 상태임을 검출한다. 이 경우, 소정의 주파수로 발진된 발진 신 호를 자계 센서 등의 센싱 디바이스에서 수신하고, 충전용 리시버 모듈의 비정질금속 박막 코어 및 코일이 센싱 디바이스에 근접함에 따라 수신된 발진 신호의 균형이 깨어지는 것을 감지하는 등의 방식으로 디바이스를 검출 할 수 있다. 충전용 리시버 모듈의 접근을 감지한 센싱 디바이스가 MPU로 디바이스 검출신호를 전송하면, 이를 수신한 MPU는 두 1차 코일 각각의 스위칭 패턴을 발생시키고, 두 1차 코일은 MPU에 의해 발생된 스위칭 패턴에 의해 스위칭된다. 드라이브 회로는 두 1차 코일 각각을 스위칭하기 위한 온오프 스위칭 소자로서 업 스위치 (Upper Switch)와 로우 스위치(Lower Switch)로 구성되며 하프 브리지 직렬 공진형 컨버터(Half-Bridge series resonant converter) 방식으로 구현할 수 있다. 보호회로 모듈은 일례로 정류회로, 충전회로, 보호회로, 제어회로 등을 포함하여 구성할 수 있다. 보호회로 모듈은 충전용 리시버 모듈로부터 공급되는 전력을 직류로 변환하는 정류회로, 정류회로에서 변환된 전력을 충전용 배터리(즉, 리튬이온 전지 또는 리튬폴리머 전지 등 충전이 가능한 2차 전지)에 공급하기 위한 충전 회로, 충전용 배터리의 상태를 확인하여 충전회로로부터 충전용 배터리(BAT)에 공급되는 전력의 공급과 차 단을 결정하는 보호회로 및 충전용 배터리(BAT)의 전압 및 전류를 측정하여 사용시간 및 충전용량에 관한 정보 를 제공하며, 제공 되는 정보를 누적하여 충전 용량을 보정하는 제어회로를 거쳐 충전용 배터리로 연결된다. 도 6은 상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전 시스템을 나타내는 도면이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 자기공진유도 방식을 이용한 멀티노드 무선 충전 베이스 스테이션의 시스템 제원 및 특성을 다음의 [표 1]에 나타내었다. [0054] 세부항목 사양 비고 입력전압 110-220V/50-60Hz 입력전압이 DC 12V 500mA 출력전압 충전방식 충전가능 배터리 충전시간 충전시간 12V 500mA 마이콤 IC 표 1 - /v, v-max, v-0, T 등을 감지 니켈수소(Ni-MH) 니켈카드뮴(Ni-Cd) 1000mAh: 50분(1-2개) 1시간 30분(3-4개) 2700mAh: 2시간 30분(1-2개) 5시간(3-4개) 700mAh Ni-Cd (AA): 약 40분 2100mAh Ni-Cd (AA): 약 120분 (아답터) 충전완료 후 전류가 자동차단 (과충전방지) Ni-MH: AA, AAA size Ni-Cd: AA size 1-4개 - 10 -
입력전원 DC 12V 1A/DC 24V 500mA 출력 DC 1.5V 4,900mA 동작온도 0-40 보관온도 -20 -+60 외형크기 65mm 95mm 27.5mm (가로 세로 두께, 본체) 무게 약 85g (본체 기준) 적합전지 AA형, AAA형 NiCd, NiMH (용량: 제한없음) 부적합전지 1회용건전지, 알카라인 등 충전시 충전방지기능 [0055] [0056] [0057] [0058] [0059] [0060] [0061] [0062] [0063] [0064] [0065] [0066] [0067] [0068] [0069] 이제 본 발명의 일 실시예에 따른 자기공진유도 방식을 이용한 멀티노드 무선 충전 시스템에서 무선 충전 베이 스 스테이션(100)이 무선 충전기기(200)와 통신하여 충전하는 과정을 도 7을 참고로 하여 설명한다. 도 7에 나타난 바와 같이, 베이스 스테이션(100)에 전원이 입력되면(S110), 베이스 스테이션(100)은 충전 대기 상태(S112)가 된다. 이 때, 베이스 스테이션(100)이 부하의 변화를 감지하면(S114), 무선 충전기기, 즉 노드 (200)가 충전 가능 영역에 진입(S214)한 것을 알 수 있다. 베이스 스테이션(100)은 ID 요청 신호를 생성하여(S116), 무선 충전기기(200)로 송출하며(S118), 이에 따라 무 선 충전기기(200)는 ID를 호출하여(S220), 호출된 ID를 포함하는 응답 신호를 베이스 스테이션(100)으로 전송한 다(S222). 베이스 스테이션(100)은 무선 충전기기(200)로부터 수신한 응답 신호로부터 해당 무선 충전기기(200)가 정상 기 기임을 확인하고(S124), 정상 기기가 아닌 경우라면 경고를 출력하고(S126), 정상 기기인 경우 ID 수신 코어를 확인한다(S128). 베이스 스테이션(100)은 확인된 ID 수신 코어에 따른 전원 정보를 무선 충전기기(200)로 전송하고(S130), 무선 충전기기(200)는 이에 따라 충전 방식을 설정한다(S232). 베이스 스테이션은 해당하는 전원 정보에 따라 무선 전력을 송출하며(S134), 이에 따라 무선 충전기기(200)를 충전 동작을 시작한다(S236). 무선 충전기기(200)가 유도 전압을 감지하여(S238), 감지된 유도 전압이 설정 범 위 내이면 충전 상태 정보를 전송하고(S244), 감지된 유도 전압이 설정 범위 내가 아니면 전력제어 요청 신호를 베이스 스테이션(100)으로 전송한다(S242). 베이스 스테이션(100)은 충전이 완료될 때까지(S146), 무선 전력을 송출하며(S134), 충전이 완료되면, 베이스 스테이션(100)과 무선 충전기기(200)는 각각 충전 완료를 표시한다(S148, S248). 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 자기공진유도 방식을 이용한 멀티노드 무선 충전 시스템의 무선 충전 베이스 스테이션(100)과 무선 충전기기(200)의 소프트웨어 구성을 나타낸 블록도이다. 도 8에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 베이스 스테이션(100)은 OS 레벨의 LINUX OS(180)를 기반으로 하여 안드로이드 런타임(170)과 애플리케이션 펌웨어(160)를 포함하고, 사용자 인터페이스 인 베이스 스테이션 애플리케이션(110)은 DB 매니저(120), 통신 매니저(130), 충전 매니저(140) 및 동적 동기 매니저(150)를 기반으로 구성된다. 이에 대응하는 무선 충전기기(200) 역시 OS 레벨의 LINUX OS(280)를 기반으로 하여 안드로이드 런타임(270)과 애플리케이션 펌웨어(260)를 포함하고, 사용자 인터페이스인 노드 애플리케이션(210)은 DB 매니저(220), 통신 매니저(230), 충전 매니저(240) 및 동적 동기 매니저(250)를 기반으로 구성된다. 상술한 바와 같이, 무선 충전 베이스 스테이션(100)과 무선 충전기기(200_1, 200_2,.., 200_N)는 자기장 통신 을 이용하여 데이터 통신을 하며, 무선 충전 베이스 스테이션(100)은 자기공진유도 방식으로 (무선 충전기기 (200_1, 200_2,.., 200_N)에 충전을 제공한다. 무선 충전 베이스 스테이션(100)과 무선 충전기기(200_1, 200_2,.., 200_N) 사이의 동작 모드는 충전 모드, 연 결 모드, 대기 모드 및 유휴 모드가 다음과 같이 정의된다. 1) 충전 모드 1 무선 충전기기가 베이스 스테이션과 자기장 통신을 이용하여 데이터를 주기적으로 송수신하는 상태 2 완전 충전이 될 때까지의 충전을 하는 상태 - 11 -
[0070] [0071] [0072] [0073] [0074] [0075] [0076] [0077] [0078] [0079] [0080] [0081] [0082] [0083] [0084] [0085] [0086] [0087] [0088] [0089] [0090] 2) 연결 모드 1 무선 충전기기가 베이스 스테이션과 자기장 통신을 이용하여 데이터를 주기적으로 송수신하는 상태 2 무선 충전기기가 충전 범위에 있지 않는 상태 3) 대기 모드 1 무선 충전기기가 베이스 스테이션과 자기장 통신을 이용하여 데이터를 주기적으로 송수신하는 상태 2 충전이 완료되어 있는 상태 4) 유휴 모드 1 무선 충전기기가 베이스 스테이션과 데이터 통신을 하고 있지 않은 상태 2 충전이 가능하지 않은 상태 이제 본 발명의 실시예에 따른 공진자기유도 방식의 멀티노드 무선 충전 시스템에서 베이스 스테이션(100)이 무 선 충전기기(200)를 충전하는 과정에서 베이스 스테이션(100) 및 무선 충전기기(200)에 의하여 사용자에게 제공 되는 인터페이스 화면을 설명한다. 도 9a 내지 도 9d는 베이스 스테이션의 화면 예를 나타내고, 도 10a 내지 도 10d는 무선 충전기기의 화면 예를 나타낸다. 먼저, 도 9a는 베이스 스테이션(100)의 메인 화면 구성을 나타낸다. 베이스 스테이션(100)의 메인 화면은 연결된 노드 정보를 표시하는 기능과 정보 설정 기능을 제공하며, 도 9a는 연결된 노드의 정보를 표시하는 화면이다. 도 9a에 나타난 바와 같이, 4개의 무선 충전기기가 연결되어 있음을 표시하고 있으며, 이 중 하나의 기기(Dev #1)를 선택할 경우 도 9b와 같은 연결된 노드의 상세 정보를 표시한다. 도 9b에서 나타난 바와 같이, 선택된 무선 충전기기에 대하여 장치 ID와 연결시간, 충전 정보 등을 표시하며, 리프레시 버튼을 이용하여 노드의 상세 정보를 갱신할 수 있다. 도 9c는 도 9a와 같은 초기 화면에서 정보 설정 기능을 선택한 경우의 화면 예이다. 도 9c에 나타난 바와 같이, 리프레시 주기 설정, 충전 설정, 노드 수 설정, 초기 설정 복구 등의 기능이 제공되며, 도 9d는 이와 같은 설정 메뉴의 세부 항목을 선택할 경우 각각 제시되는 화면의 예이다. 이를 통하여 베이스 스테이션(100)은 각 노드의 정보를 수집하여 모니터링 및 제어하고, 노드와의 무선 통신을 통한 단말기 자동 인식 기능을 수행하며, 노드의 배터리 매니저 애플리케이션 기능을 수행하고, 각 노드의 충전 관련 사항을 기록하여 관리한다. 다음으로, 노드에서 제공되는 화면을 살펴본다. 무선 충전기기(200)의 메인 화면 구성이 도 10a에 나타나 있는데, 무선 충전기기(200)의 메인 화면은 해당 노드 정보를 표시하는 기능과 정보 설정 기능을 제공한다. 도 10a의 좌측 화면은 베이스 스테이션(100)과 연결되어 충전 중인 상태를, 도 10b의 우측 화면은 베이스 스테이션(100)과 연결되지 않은 상태를 나타낸다. 도 10b는 무선 충전기기의 설정 기능을 선택한 화면을 나타내는데, 충전 기능의 ON/OFF 설정과 초기 설정 복구 등의 기능을 제공한다. 이상에서 바람직한 실시예를 기준으로 본 발명을 설명하였지만, 본 발명의 장치 및 방법은 반드시 상술된 실시 예에 제한되는 것은 아니며 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하 다. 따라서, 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다. [0091] 부호의 설명 100: 무선 충전 베이스 스테이션 200_1, 200_2,..200_N: 무선 충전기기 110: 베이스 스테이션 애플리케이션 210: 노드 애플리케이션 - 12 -
120, 220: DB 매니저 130, 230: 통신 매니저 140, 240: 충전 매니저 150, 250: 동적 동기 매니저 160, 260: 애플리케이션 펌웨어 170, 270: 안드로이드 런타임 180, 280: LINUX OS 도면 도면1 도면2-13 -
도면3 도면4 도면5-14 -
도면6-15 -
도면7-16 -
도면8-17 -
도면9a 도면9b - 18 -
도면9c - 19 -
도면9d - 20 -
도면10a 도면10b - 21 -
도면10c 도면10d - 22 -