KR200415537Y1

KR200415537Y1 - Contact-less charger having wire charging part

Info

Publication number: KR200415537Y1
Application number: KR2020060002758U
Authority: KR
Inventors: 최성욱; 권광희; 김정범; 문성욱; 박동영; 한섭
Original assignee: 엘에스전선 주식회사
Priority date: 2006-01-31
Filing date: 2006-01-31
Publication date: 2006-05-03

Abstract

본 고안은 유선 충전부를 구비하는 무접점 충전장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 무접점 방식의 충전과 유선 방식의 충전을 함께할 수 있는 충전장치에 관한 것이다. 본 고안인 유선 충전부를 구비하는 무접점 충전장치는 유선 방식의 충전이 가능하기 때문에 배터리를 충전하면서 전자기기를 사용할 수 있다는 장점을 가진다.The present invention relates to a contactless charging device having a wired charging unit, and more particularly, to a charging device capable of combining a contactless charging and a wired charging. The contactless charging device having the wired charging unit according to the present invention has an advantage that the electronic device can be used while charging the battery because the wired charging method is possible.

무접점 충전장치, 유선 충전부 Solid state charger, wired charger

Description

Contactless charging device having a wired charging unit {Contact-less charger having wire charging part}

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 고안의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 고안의 상세한 설명과 함께 본 고안의 기술 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 고안은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다. The following drawings attached to this specification are illustrative of the preferred embodiments of the present invention, and together with the detailed description of the present invention to serve to further understand the technical spirit of the present invention, the present invention is a matter described in such drawings It should not be construed as limited to.

도 1은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 유선 충전부를 구비하는 무접점 충전장치를 나타낸 사시도. 1 is a perspective view showing a contactless charging device having a wired charging unit according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2는 도 1의 무접점 충전장치를 나타낸 사시도로서, 커넥터가 외부로 인출된 것을 나타낸 도면.Figure 2 is a perspective view of the contactless charging device of Figure 1, showing the connector is drawn out.

도 3 내지 도 5는 각각 도 1의 무접점 충전장치의 내부 기능 블록도. 3 to 5 are internal functional block diagrams of the contactless charging device of FIG. 1, respectively.

도 6은 충전시작 시점으로부터 만충전 시점까지의 전력 신호와 통신 신호의 시분할 배치를 설명하기 위한 타이밍 챠트. Fig. 6 is a timing chart for explaining the time division arrangement of a power signal and a communication signal from a charging start time to a full charge time.

<도면의 주요 참조 부호에 대한 설명><Description of Major Reference Marks in Drawing>

100 : 유선 충전부를 구비하는 무접점 충전장치100: contactless charging device having a wired charging unit

140 : 유선 충전부 143 : 커넥터140: wired charging unit 143: connector

150 : 무접점 충전부 151 : 프레임150: contactless charging unit 151: frame

200: 배터리 장치 250: 충전 회로200: battery unit 250: charging circuit

260 : 배터리 유닛260 battery unit

본 고안은 유선 충전부를 구비하는 무접점 충전장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 무접점 방식의 충전과 유선 방식의 충전을 함께할 수 있는 충전장치에 관한 것이다. The present invention relates to a contactless charging device having a wired charging unit, and more particularly, to a charging device capable of combining a contactless charging and a wired charging.

이동통신단말기, PDA 등과 같은 휴대형 전자기기에는 재충전 가능한 2차 전지(배터리)가 장착된다. 2차 전지(배터리)를 충전하기 위해서는 가정용 상용 전원을 이용하여 휴대형 전자기기의 배터리에 전기 에너지를 제공하는 별도의 충전장치가 필요하다. 통상적으로, 충전장치와 배터리에는 외부에 각각 별도의 접촉 단자가 구성되어 있어서, 두 접촉 단자를 서로 접속시키는 것에 의해 충전장치와 배터리를 전기적으로 연결한다. Portable electronic devices such as mobile communication terminals and PDAs are equipped with rechargeable secondary batteries (batteries). In order to charge a secondary battery (battery), a separate charging device for providing electrical energy to a battery of a portable electronic device using a commercial power source for home is needed. Typically, a separate contact terminal is configured on the outside of the charging device and the battery, thereby electrically connecting the charging device and the battery by connecting the two contact terminals to each other.

그러나, 이와 같이 접촉 단자가 외부에 노출되면, 미관상 좋지 않고 접촉 단자가 외부의 이물질에 오염되어 접촉 상태가 쉽게 불량해지는 문제점이 있다. 또한, 사용자의 부주의로 배터리에 단락이 발생하거나 습기에 노출되면, 충전에너지가 쉽게 소실될 수 있다. However, when the contact terminal is exposed to the outside in this way, there is a problem that the appearance is not good and the contact terminal is contaminated with external foreign matter and the contact state is easily poor. In addition, when the battery is inadvertently shorted or exposed to moisture, the charging energy may be easily lost.

이러한 접촉식 충전방식의 문제점을 해결하기 위하여, 충전장치와 배터리를 비접촉 방식으로 충전하는 무선 충전 시스템이 제안되었다. 상기 무선 충전 시스템 은 대한민국 공개특허 제 2002-57468 호, 대한민국 공개특허 제2002-57469호, 대한민국 등록특허 제363,439호, 대한민국 등록특허 제428,713호, 대한민국 공개특허 제2002-35242호, 및 대한민국 등록실용신안 제217,303호 등에 그 구성이 개시되어 있다. 상기 무선 충전 시스템은 충전 모체의 1차 코일과 배터리팩의 2차 코일간의 유도 결합을 이용하여 접촉단자 없이 배터리를 충전시킨다. 따라서, 접촉 단자를 사용하는 경우에 발생되는 상기 문제점들을 해결할 수 있다. In order to solve the problem of the contact charging method, a wireless charging system for charging the charging device and the battery in a non-contact method has been proposed. The wireless charging system is disclosed in Republic of Korea Patent Publication No. 2002-57468, Republic of Korea Patent Publication No. 2002-57469, Republic of Korea Patent No. 363,439, Republic of Korea Patent No. 428,713, Republic of Korea Patent No. 2002-35242, and Registration of Korea The configuration thereof is disclosed in Japanese Patent No. 217,303 and the like. The wireless charging system charges the battery without a contact terminal by using an inductive coupling between the primary coil of the charging mother and the secondary coil of the battery pack. Therefore, the above problems caused when using a contact terminal can be solved.

그러나, 상기 무선 충전 시스템은 배터리가 방전된 경우에는 적어도 일정시간 이상 충전시킨 후에야 사용할 수 있다. 즉, 배터리를 충전하면서 동시에 전자기기를 사용할 수 없다는 문제점을 가지고 있다. However, the wireless charging system can be used only after charging the battery for at least a predetermined time when the battery is discharged. That is, there is a problem in that the electronic device can not be used while charging the battery.

본 고안인 유선 충전부를 구비하는 무접점 충전장치는 상기 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 배터리를 충전하면서 동시에 전자기기를 사용할 수 있도록 유선 방식의 충전과 무접점 방식의 충전을 함께할 수 있는 충전장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다. The contactless charging device having a wired charging unit according to the present invention has been devised to solve the above problems, and can be charged with a wired charging method and a contactless charging method so that the electronic device can be used while charging a battery. The object is to provide a device.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 유선 충전부를 구비하는 무접점 충전장치는, 배터리를 무접점으로 충전하는 무접점 충전장치에 있어서, 상기 무접점 충전장치의 프레임 내부에 내장되고, 유선 방식으로 상기 배터리를 충전하는 유선 충전부를 포함한다.In order to achieve the above object, a contactless charging device having a wired charging unit according to a preferred embodiment of the present invention, in a contactless charging device for charging a battery in a contactless, it is built in the frame of the contactless charging device And a wired charging unit for charging the battery in a wired manner.

바람직하게, 상기 유선 충전부는, 교류 전원(10)으로부터의 교류를 직류로 정류하는 정류기(144); 상기 정류기(144)와 전기적으로 연결되고, 고주파 발진회로 및 드라이브 회로를 포함하는 전력 구동부(145); 상기 전력 구동부(145)로부터 공급된 전류의 전압을 변화시키는 변압기(146); 상기 변압기(146)의 2차 코일에 유도된 교류 전압 펄스를 일정한 레벨의 직류로 평탄화하는 정류기(147); 및 상기 정류기(147)로부터 공급된 직류 전압을 이용하여 배터리에 충전할 정전압과 정전류를 생성하는 정전압/정전류 회로(148); 상기 정전압/정전류 회로(148)로부터의 전류를 배터리로 공급하는 케이블의 끝단에 설치된 커넥터;를 구비한다.Preferably, the wire charging unit, the rectifier 144 for rectifying the alternating current from the alternating current power source 10 to a direct current; A power driver 145 electrically connected to the rectifier 144 and including a high frequency oscillation circuit and a drive circuit; A transformer 146 for changing a voltage of a current supplied from the power driver 145; A rectifier 147 for smoothing the AC voltage pulse induced in the secondary coil of the transformer 146 to a constant level of direct current; And a constant voltage / constant current circuit 148 for generating a constant voltage and a constant current to be charged in the battery by using the DC voltage supplied from the rectifier 147. And a connector provided at the end of the cable for supplying current from the constant voltage / constant current circuit 148 to the battery.

바람직하게, 상기 유선 충전부는, 무접점 충전부(150)의 정류기(152)와 전기적으로 연결되고, 고주파 발진회로 및 드라이브 회로를 포함하는 전력 구동부(145); 상기 전력 구동부(145)로부터 공급된 전류의 전압을 변화시키는 변압기(146); 상기 변압기(146)의 2차 코일에 유도된 교류 전압 펄스를 일정한 레벨의 직류로 평탄화하여 충전 회로(250)의 정전압/정전류 회로(252)로 공급하는 정류기(147); 및 상기 정전압/정전류 회로(252)로부터의 전류를 배터리로 공급하는 케이블의 끝단에 설치된 커넥터;를 구비한다.Preferably, the wired charging unit may include: a power driver 145 electrically connected to the rectifier 152 of the contactless charging unit 150 and including a high frequency oscillation circuit and a drive circuit; A transformer 146 for changing a voltage of a current supplied from the power driver 145; A rectifier 147 for flattening an AC voltage pulse induced in the secondary coil of the transformer 146 to a constant level of direct current and supplying it to the constant voltage / constant current circuit 252 of the charging circuit 250; And a connector provided at the end of the cable for supplying the current from the constant voltage / constant current circuit 252 to the battery.

바람직하게, 상기 유선 충전부는, 무접점 충전부(150)의 전력 구동부(154a)로부터 전류를 공급받아 전압을 변화시키고, 변화된 전압의 전류를 충전 회로(250)의 정류기(251)로 공급하는 변압기(146); 및 충전 회로(250)의 정전압/정전류 회로(252)로부터의 전류를 배터리로 공급하는 케이블의 끝단에 설치된 커넥터;를 구비한다.Preferably, the wired charging unit may receive a current from the power driver 154a of the contactless charging unit 150 to change a voltage, and supply a current of the changed voltage to the rectifier 251 of the charging circuit 250 ( 146); And a connector provided at the end of the cable for supplying the current from the constant voltage / constant current circuit 252 of the charging circuit 250 to the battery.

여기에서, 상기 케이블은 소정 길이를 가지며, 상기 커넥터는 상기 프레임에 형성된 관통홈에 삽입된 상태로 보관되고, 유선 충전을 위해 선택적으로 인출 가능하게 설치되는 것이 바람직하다. Here, the cable has a predetermined length, the connector is preferably stored in a state inserted into the through groove formed in the frame, it is preferably installed to be pulled out selectively for wired charging.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 고안자는 그 자신의 고안을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 고안의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 고안의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 고안의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, the terms or words used in this specification and claims should not be construed as being limited to their usual or dictionary meanings, and the inventors will properly describe the concept of terms in order to best explain their own design. Based on the principle that it can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical ideas of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.

한편, 아래에서는 도 3 내지 도 5와 같은 회로 구성을 가진 충전장치를 예로 들어 본 고안을 설명하기로 한다. 그러나, 본 고안의 기술적 사상은 상기 회로 구성을 가진 충전 장치에 한정되지 아니한다. 다시 말해, 본 고안의 기술적 사상은 대한민국 공개특허 제2002-57468호, 대한민국 공개특허 제2002-57469호, 대한민국 등록특허 제363,439호, 대한민국 등록특허 제428,713호, 대한민국 공개특허 제2002-35242호 및, 대한민국 등록실용신안 제217,303호 등에 개시된 회로 구성을 가진 무접점 충전 장치에도 적용될 수 있다. 즉, 상기 공보에 개시된 무접점 충전장치에 유선 방식의 충전기를 함께 설치함으로써 본 고안의 기술적 사상을 적용할 수 있다. On the other hand, the present invention will be described by taking a charging device having a circuit configuration as shown in Figures 3 to 5 as an example. However, the technical idea of the present invention is not limited to the charging device having the circuit configuration. In other words, the technical idea of the present invention is Republic of Korea Patent Publication No. 2002-57468, Republic of Korea Patent No. 2002-57469, Republic of Korea Patent No. 363,439, Republic of Korea Patent No. 428,713, Republic of Korea Patent No. 2002-35242 and The present invention can also be applied to a contactless charging device having a circuit configuration disclosed in Korean Utility Model No. 217,303. That is, the technical idea of the present invention can be applied by installing a wired charger together with the contactless charging device disclosed in the above publication.

도 1은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 유선 충전부를 구비하는 무접점 충전장치를 나타낸 사시도이고, 도 2는 상기 무접점 충전장치의 커넥터가 외부로 인출된 것을 나타낸 도면이며, 도 3은 상기 무접점 충전장치의 내부 기능 블록도이다. 1 is a perspective view showing a contactless charging device having a wired charging unit according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 2 is a view showing that the connector of the contactless charging device is drawn out to the outside, Figure 3 An internal functional block diagram of a contact charger.

도면을 참조하면, 상기 무접점 충전장치(100)는 유선 충전부(140)와 무접점 충전부(150)를 구비한다. 유선 충전부(140)와 무접점 충전부(150)는 소정의 프레임(151) 내부에 함께 내장된다.Referring to the drawings, the contactless charging device 100 includes a wired charging unit 140 and a contactless charging unit 150. The wired charging unit 140 and the contactless charging unit 150 are embedded together in the predetermined frame 151.

상기 유선 충전부(140)는 교류 전원(10)으로부터의 교류를 직류로 정류하는 정류기(144)와, 고주파 발진회로 및 드라이브 회로를 포함하는 전력 구동부(145)와, 변압기(146)와, 변압기(146)의 2차 코일에 유도된 교류 전압 펄스를 일정한 레벨의 직류로 평탄화하는 정류기(147)와, 소정 레벨의 직류 전압을 이용하여 배터리에 충전할 정전압과 정전류를 생성하는 정전압/정전류 회로(148) 및, 배터리(262)와의 접속을 위한 커넥터(143)를 구비한다. The wired charging unit 140 includes a rectifier 144 for rectifying alternating current from the AC power source 10 into a direct current, a power driver 145 including a high frequency oscillation circuit and a drive circuit, a transformer 146, and a transformer ( A rectifier 147 for smoothing the alternating voltage pulse induced in the secondary coil of the second coil to a constant level of direct current, and a constant voltage / constant current circuit for generating a constant voltage and a constant current to be charged to the battery using a predetermined level of direct current voltage. And a connector 143 for connection with the battery 262.

상기 정류기(144)는 상용 교류 전원(10)으로부터의 교류를 직류로 정류한 후 전력 구동부(145)에 전달한다. The rectifier 144 rectifies the alternating current from the commercial alternating current power source 10 into a direct current, and then transfers the alternating current to the power driver 145.

상기 전력 구동부(145)는 소정 레벨의 직류 전압을 컨버팅하여 상용 주파수 이상의 고주파 교류 전압을 발진하는 고주파 발진회로와, 펄스폭 변조된 고주파 교류 전압 펄스를 변압기(146)의 1차 코일에 인가하는 것에 의해 1차 코일을 구동하는 드라이브 회로를 포함한다. The power driver 145 converts a DC voltage of a predetermined level to oscillate a high frequency AC voltage above a commercial frequency, and applies a pulse width modulated high frequency AC voltage pulse to the primary coil of the transformer 146. And a drive circuit for driving the primary coil.

상기 변압기(146)는 1차 코일과 2차 코일을 포함한다. 상기 정류기(147)는 2 차 코일의 출력단에 연결되어 2차 코일에 의해 유도된 교류 전압 펄스를 일정한 레벨의 직류로 평탄화한다. The transformer 146 includes a primary coil and a secondary coil. The rectifier 147 is connected to the output terminal of the secondary coil to flatten the AC voltage pulse induced by the secondary coil to a constant level of direct current.

상기 정전압/정전류 회로(148)는 소정 레벨의 직류 전압을 이용하여 배터리에 충전할 정전압과 정전류를 생성한다. 즉, 배터리의 초기 충전시점에서 정전류 모드를 유지하다가 배터리의 충전전압이 포화상태가 되면, 정전압 모드로 전환한다. The constant voltage / constant current circuit 148 generates a constant voltage and a constant current to charge the battery using a DC voltage of a predetermined level. That is, while maintaining the constant current mode at the time of initial charging of the battery, when the charging voltage of the battery is saturated, it switches to the constant voltage mode.

상기 커넥터(143)는 유선 충전부(140)와 배터리(262)를 연결하는 케이블(142)의 끝단에 설치된다. 상기 커넥터(143)는 휴대폰 충전용 등으로 널리 사용되는 부재이다. The connector 143 is installed at the end of the cable 142 connecting the wired charging unit 140 and the battery 262. The connector 143 is a member widely used for charging a mobile phone.

바람직하게, 상기 프레임(151)에는 커넥터(143)와 형합하는 관통홈이 형성되고, 커넥터(143)는 관통홈에 삽입된 상태로 보관되고 유선 충전부(140)를 사용하는 경우에는 관통홈으로부터 인출된다.Preferably, the frame 151 is formed with a through groove to be fitted with the connector 143, the connector 143 is stored in the inserted state in the through groove and withdrawn from the through groove when using the wired charging unit 140. do.

한편, 상기 전력 구동부(145)는 정류기(144)로부터 직류 전류를 공급받고 정류기(147)의 전류는 정전압/정전류 회로(148)로 공급되고 있으나, 도 4에 나타난 바와 같이, 전력 구동부(145)는 무접점 충전부(150)의 정류기(152)로부터 직류 전류를 공급받고 정류기(147)는 충전 회로(250)의 정전압/정전류 회로(252)와 연결되어 전류를 공급할 수도 있다. On the other hand, the power driver 145 is supplied with a direct current from the rectifier 144 and the current of the rectifier 147 is supplied to the constant voltage / constant current circuit 148, as shown in Figure 4, the power driver 145 The direct current may be supplied from the rectifier 152 of the contactless charging unit 150 and the rectifier 147 may be connected to the constant voltage / constant current circuit 252 of the charging circuit 250 to supply current.

또한, 도 5에 나타난 바와 같이, 변압기(146)는 무접점 충전부(150)의 전력 구동부(154a)로부터 전류를 공급받고, 변압기(146)의 전류는 충전 회로(250)의 정류기(251)로 공급될 수도 있다. In addition, as shown in FIG. 5, the transformer 146 receives a current from the power driver 154a of the contactless charging unit 150, and the current of the transformer 146 is supplied to the rectifier 251 of the charging circuit 250. It may be supplied.

상기 무접점 충전부(150)는 1차 코일(110), 정류기(152), 구동회로(153), 제어기(155) 및, 무선수신모듈(120)(156)을 포함한다.The contactless charging unit 150 includes a primary coil 110, a rectifier 152, a driving circuit 153, a controller 155, and a wireless receiving module 120, 156.

상기 정류기(152)는 상용 교류 전원(10)으로부터의 교류 전압을 직류로 정류한 후, 구동 회로(153)에 전달한다. 상기 구동 회로(153)는 정류기(152)에 의해 정류된 직류 전압을 이용하여 상용 주파수 이상의 고주파 교류 전압 펄스를 생성하고, 이를 1차 코일(110)에 인가하여 자계(magnetic field)를 생성한다.The rectifier 152 rectifies the AC voltage from the commercial AC power supply 10 into DC, and then transfers it to the driving circuit 153. The driving circuit 153 generates a high frequency AC voltage pulse having a commercial frequency or higher by using the DC voltage rectified by the rectifier 152, and applies the same to the primary coil 110 to generate a magnetic field.

상기 구동 회로(153)는 다시 PWM 신호 발생기(154b)와 전력 구동부(154a)로 이루어진다. The driving circuit 153 again includes a PWM signal generator 154b and a power driver 154a.

상기 전력 구동부(154a)는 소정 레벨의 직류 전압을 컨버팅하여 상용 주파수 이상의 고주파 교류 전압을 발진하는 고주파 발진회로와, 펄스폭 변조된 고주파 교류 전압 펄스를 1차 코일(110)에 인가하는 것에 의해 1차 코일(110)을 구동하는 드라이브 회로를 포함한다. The power driver 154a converts a DC voltage of a predetermined level to apply a high frequency oscillation circuit oscillating a high frequency AC voltage of a commercial frequency or higher, and applies a pulse width modulated high frequency AC voltage pulse to the primary coil 110. And a drive circuit for driving the difference coil 110.

상기 PWM 신호 발생기(154b)는 상기 고주파 교류 전압을 펄스폭 변조(PWM : pulse width modulation)시킨다. 따라서, 전력 구동부(153)의 출력단을 통해 배출되는 출력 신호는 고주파 교류 전압 펄스가 된다. 상기 고주파 교류 전압 펄스는 도 6에 도시된 것과 같은 펄스열(pulse train)이다. 상기 펄스열의 펄스폭은 제어기(155)에 의해 조절된다. 본 고안에 따른 구동 회로(153)로는 예를 들어, 스위칭 모드 파워 서프라이(SMPS: switching mode power supply)가 채택될 수 있는데, 동일한 기능과 역할을 수행할 수 있다면 다른 균등 수단이 채택될 수 있음은 물론이다.The PWM signal generator 154b performs pulse width modulation (PWM) on the high frequency AC voltage. Therefore, the output signal discharged through the output terminal of the power driver 153 becomes a high frequency AC voltage pulse. The high frequency AC voltage pulse is a pulse train as shown in FIG. 6. The pulse width of the pulse train is adjusted by the controller 155. As the driving circuit 153 according to the present invention, for example, a switching mode power supply (SMPS) may be adopted. If the same function and role can be performed, other equalization means may be adopted. Of course.

상기 제어기(155)는 무선 송,수신모듈(156)(120)(220)(256)을 경유하여 피드백 되는 배터리(262)의 충전상태 정보에 근거하여 펄스폭 변조되는 고주파 교류 전압 펄스의 펄스폭을 조절한다. 특히, 제어기(155)는 충전 회로(250)로부터 피드백되는 응답신호가 충전 시작신호인 경우, 도 6과 같이 1차 코일(110)의 구동 모드를 대기 모드에서 충전 모드로 전환한다. 또한, 충전 회로(250)로부터 피드백 되는 충전상태정보를 분석한 결과, 배터리가 만충전인 것으로 판단되면, 도 6과 같이 1차 코일(110)의 구동 모드를 충전 모드에서 완충 모드로 전환한다. 상기 제어기(155)는 충전 회로(250)로부터 피드백되는 응답 신호가 없는 경우, 1차 코일(110)의 구동 모드를 대기 모드로 유지한다.The controller 155 is a pulse width of the high frequency AC voltage pulse pulse width modulated based on the charging state information of the battery 262 fed back via the wireless transmission, reception module 156, 120, 220, 256 Adjust In particular, when the response signal fed back from the charging circuit 250 is the charging start signal, the controller 155 switches the driving mode of the primary coil 110 from the standby mode to the charging mode as shown in FIG. 6. In addition, as a result of analyzing the charging state information fed back from the charging circuit 250, if it is determined that the battery is fully charged, as shown in FIG. When there is no response signal fed back from the charging circuit 250, the controller 155 maintains the driving mode of the primary coil 110 in the standby mode.

이와 같이, 제어기(155)는 배터리 장치(200)로부터의 응답 신호의 유,무와 그 내용에 따라 1차 코일(110)을 구동하는 모드를 대기 모드, 충전 모드 및 완충 모드로 전환한다.As such, the controller 155 switches the mode of driving the primary coil 110 to the standby mode, the charging mode, and the buffer mode according to the presence or absence of the response signal from the battery device 200 and the contents thereof.

상기 무선수신모듈(120)(156)은 충전 회로(250)의 무선송신모듈(220)(256)로부터 전송되는 피드백 응답 신호를 수신하는 안테나(120)와, 상기 피드백 응답 신호를 복조하여 배터리(262)의 충전상태정보를 복원하는 복조기와 같은 수신부(156)를 포함한다.The wireless receiving module 120, 156 is an antenna 120 for receiving a feedback response signal transmitted from the wireless transmission module 220, 256 of the charging circuit 250, and the feedback response signal to demodulate the battery ( And a receiving unit 156 such as a demodulator for restoring the state of charge information of the device 262.

본 고안의 무접점 충전부(150)는 회로를 과전압으로부터 보호하기 위한 과전압 필터회로나 정류기에 의해 정류된 직류 전압을 소정 레벨의 전압으로 유지시키기 위한 정전압 회로를 더 포함할 수 있다. 상기 과전압 필터회로는 상용 교류전원(10)과 정류기(152) 사이에 배치되고, 상기 정전압 회로는 정류기(152)와 구동 회 로(153) 사이에 배치되는 것이 바람직하다.The contactless charging unit 150 of the present invention may further include a constant voltage circuit for maintaining a DC voltage rectified by an overvoltage filter circuit or a rectifier for protecting the circuit from overvoltage. The overvoltage filter circuit is disposed between the commercial AC power supply 10 and the rectifier 152, the constant voltage circuit is preferably disposed between the rectifier 152 and the drive circuit 153.

다음으로, 무접점 충전부(150)로부터 전력을 공급받아 배터리(262)를 충전하는 충전 회로(250)에 대해서 살펴본다. 충전 회로(250)는 배터리(262)와 함께 배터리 장치(200)의 내부에 내장된다.Next, the charging circuit 250 that receives power from the contactless charging unit 150 to charge the battery 262 will be described. The charging circuit 250 is embedded in the battery device 200 together with the battery 262.

상기 충전 회로(250)는 2차 코일(210), 정류기(251), 정전압/정전류 회로(252), 폴링 검출기(253), 제어기(255) 및, 무선송신모듈(220)(256)을 포함한다.The charging circuit 250 includes a secondary coil 210, a rectifier 251, a constant voltage / constant current circuit 252, a polling detector 253, a controller 255, and a wireless transmission module 220, 256. do.

상기 2차 코일(210)은 1차 코일(110)에 자기적으로 결합되어 유도 기전력을 발생시킨다. 상술한 바와 같이, 1차 코일(110)에 인가되는 전력 신호가 펄스폭 변조신호이기 때문에 2차 코일(210)에 유기되는 유기 기전력 역시 교류 전압 펄스열이다. 또한, 1차 코일(110)의 구동 모드에 따라 2차 코일(210)에 유기되는 교류 전압 펄스도 도 6과 같이 대기 모드, 충전 모드 및 완충 모드 중 어느 하나의 형태를 따르게 된다. The secondary coil 210 is magnetically coupled to the primary coil 110 to generate induced electromotive force. As described above, since the power signal applied to the primary coil 110 is a pulse width modulation signal, the organic electromotive force induced in the secondary coil 210 is also an AC voltage pulse train. In addition, the AC voltage pulse induced in the secondary coil 210 according to the driving mode of the primary coil 110 also follows any one of the standby mode, the charging mode, and the buffer mode as shown in FIG. 6.

상기 정류기(251)는 2차 코일(210)의 출력단에 연결되어 2차 코일(210)에 의해 유도된 교류 전압 펄스를 일정한 레벨의 직류로 평탄화한다.The rectifier 251 is connected to the output terminal of the secondary coil 210 to flatten the AC voltage pulse induced by the secondary coil 210 to a constant level of direct current.

상기 정전압/정전류 회로(252)는 소정 레벨의 직류 전압을 이용하여 배터리에 충전할 정전압과 정전류를 생성한다. 즉, 배터리의 초기 충전시점에서 정전류 모드를 유지하다가 배터리의 충전전압이 포화상태가 되면, 정전압 모드로 전환한다.The constant voltage / constant current circuit 252 generates a constant voltage and a constant current to charge the battery using a DC voltage of a predetermined level. That is, while maintaining the constant current mode at the time of initial charging of the battery, when the charging voltage of the battery is saturated, it switches to the constant voltage mode.

상기 폴링 검출기(253)는 2차 코일(210)에 의해 유도된 교류 전압 펄스의 하강 시점 즉, 폴링 시점(falling time)을 검출하는 장치이다. 이 폴링 검출 신호는 제어기(255)로 입력된다.The polling detector 253 is a device for detecting a falling time, that is, a falling time of the AC voltage pulse induced by the secondary coil 210. This polling detection signal is input to the controller 255.

상기 제어기(255)는 일종의 마이크로 프로세서로서, 폴링 검출 신호, 충전 전류, 충전 전압 등과 같은 모니터링 신호를 입력 받고, 상기 모니터링 신호에 근거하여 정전압/정전류 회로(252)와 무선송신모듈(220)(256)을 제어한다.The controller 255 is a kind of microprocessor. The controller 255 receives a monitoring signal such as a polling detection signal, a charging current, a charging voltage, and the like, and uses the constant voltage / constant current circuit 252 and the wireless transmission module 220 (256) based on the monitoring signal. ).

즉, 폴링 검출기(253)로부터 입력되는 폴링 검출 신호에 근거하여 펄스의 하강 시점을 파악하고, 무접점 충전부(150)에 전송할 피드백 응답 신호의 전송 시점을 상기 펄스의 하강 시점에 동기화시킨다.That is, the falling time of the pulse is determined based on the falling detection signal input from the falling detector 253, and the transmitting time of the feedback response signal to be transmitted to the contactless charging unit 150 is synchronized with the falling time of the pulse.

또한, 제어기(255)는 배터리의 충전 전류와 충전 전압을 상시적으로 모니터링하고, 상기 모니터링 값을 내부 메모리(미도시)에 임시 저장한다. 미도시된 상기 메모리는 모니터링된 충전 전류와 충전 전압과 같은 배터리 충전상태정보 뿐만 아니라 배터리 사양정보(제품 코드, 정격 등)도 함께 저장한다.In addition, the controller 255 constantly monitors the charging current and the charging voltage of the battery, and temporarily stores the monitoring value in an internal memory (not shown). The memory, not shown, stores battery specification information (product code, rating, etc.) as well as battery charge status information such as monitored charge current and charge voltage.

아울러, 제어기(255)는 배터리(262)의 충전 상태에 따라 정전압 모드와 정전류 모드를 적절히 선택, 전환한다.In addition, the controller 255 appropriately selects and switches the constant voltage mode and the constant current mode according to the state of charge of the battery 262.

상기 무선 송신모듈(220)(256)은 무접점 충전부(150)에 전송할 피드백 응답 신호(충전시작신호 또는 충전상태신호)를 송신하는 안테나(220)와, 충전상태정보와 같은 베이스밴드 신호를 변조하여 피드백 응답 신호를 생성하는 송신부(256)를 포함한다.The wireless transmission module 220, 256 modulates a baseband signal such as an antenna 220 for transmitting a feedback response signal (charging start signal or charging status signal) to be transmitted to the contactless charging unit 150, and charging status information. To generate a feedback response signal.

상기 정전압/정전류 회로(252)와 배터리(262) 사이에는 배터리에 과전압이나 과전류가 인가되는 것을 방지하기 위한 보호 회로(PCM)(261)가 배치된다. 상기 보호 회로(261)와 배터리(262)는 하나의 단일 배터리 유닛(260)을 구성한다.A protection circuit (PCM) 261 is disposed between the constant voltage / constant current circuit 252 and the battery 262 to prevent overvoltage or overcurrent from being applied to the battery. The protection circuit 261 and the battery 262 constitute one single battery unit 260.

다음으로, 도 6을 참조하여 배터리의 충전 상태를 모드별로 나누어서 설명한다. 여기서, 설명의 편의상 무접점 충전부(150)는 1차 충전유닛으로, 배터리 장치(200)는 2차 충전유닛으로 정의한다.Next, the state of charge of the battery is divided and described with reference to FIG. 6. Here, for convenience of description, the contactless charging unit 150 is defined as a primary charging unit, and the battery device 200 is defined as a secondary charging unit.

상용 교류 전원(10)과 같은 외부 전원이 1차 충전유닛에 인가되면, 1차 충전 유닛의 제어기(155)가 깨어나서(wake-up) 구동 회로(153)를 제어함으로써 1차 코일(110)을 드라이브한다.When an external power source such as a commercial AC power source 10 is applied to the primary charging unit, the controller 155 of the primary charging unit wakes up to control the driving circuit 153 to open the primary coil 110. Drive.

즉, 제어기(155)는 2차 충전유닛으로부터 어떠한 응답도 수신되지 않는 경우, 이를 대기모드로 판단하고, 도 6과 같이 폭이 w₁이고, 주기가 t₁인 대기모드 전력 펄스열을 1차 코일(110)에 인가하도록 구동 회로(153)를 제어한다. 이에 따라, 1차 코일(110)은 상기 대기모드 전력 펄스열에 대응하는 자계를 발생시키고, 이를 외부로 방사한다. 이러한 자계의 방사는 도 6에 도시된 충전시작신호가 1차 충전유닛의 무선수신모듈(120)(156)로 수신될 때까지 계속된다.That is, the controller 155 is the second case does not receive any response from the charging unit, thereby a width of w ₁ as shown in FIG. 6 is determined in the standby mode, and the period t ₁ is in the standby mode power pulse train to the primary coil The driving circuit 153 is controlled to apply to 110. Accordingly, the primary coil 110 generates a magnetic field corresponding to the standby mode power pulse train, and radiates it to the outside. Radiation of the magnetic field continues until the charging start signal shown in FIG. 6 is received by the wireless receiving module 120 (156) of the primary charging unit.

배터리 장치(200)가 충전 모체(100)에 안착됨에 따라 1차 코일(110)과 2차 코일(210)이 자기적으로 커플링되면(도 6의 T지점), 1차 코일(110)로부터 발생된 자기장에 의해 2차 코일(210)의 출력단에도 폭이 w₁이고, 주기가 t₁인 대기모드 전력 펄스열이 유도된다. 상기 전력 펄스열은 그 전력량이 배터리를 충전하기에는 미약하기 때문에 2차 충전유닛의 내부 회로의 구동전원(특히, 마이크로 프로세서의 구동 전원)으로 사용된다. 즉, 대기모드의 전력 펄스는 1차 코일과 2차 코일이 커플링되기 전에는 외부로 방사되어 소비되고, 1차 코일과 2차 코일이 커플링되면 마 이크로 프로세서를 깨우는(wake-up) 구동전원으로 사용된다.If the primary coil 110 and the secondary coil 210 are magnetically coupled as the battery device 200 is seated on the charging matrix 100 (T point of FIG. 6), the primary coil 110 may be removed from the primary coil 110. The generated magnetic field also induces a standby mode power pulse train having a width w ₁ and a period t ₁ in the output terminal of the secondary coil 210. The power pulse train is used as a driving power supply (in particular, a driving power supply of a microprocessor) of the internal circuit of the secondary charging unit because the amount of power thereof is weak to charge the battery. That is, the power pulse in the standby mode is radiated and consumed before the primary coil and the secondary coil are coupled, and a driving power supply that wakes up the microprocessor when the primary coil and the secondary coil are coupled. Used as

이와 같이, 2차측에 유도 기전력이 유기되면, 2차 충전유닛의 폴링 검출기(253)는 상기 유도 펄스의 하강 시점(또는 폴링 타임)을 체킹한다. 이때, 폴링 검출기(253)가 펄스의 하강 시점을 검출하게 되면, 폴링 검출 신호가 2차 충전유닛의 제어기(255)에 입력되고, 제어기(255)는 도 6과 같은 충전시작신호를 무선송신모듈(220)(256)을 경유하여 1차 충전유닛으로 피드백 응답한다. 즉, 보다 상세하게 설명하면, 폴링 검출 신호가 입력됨에 따라, 제어기는 내부 메모리를 조회하여 충전상태정보가 존재하는지 여부를 판단한다. 이때, 메모리 내에 충전상태정보가 존재하지 않으면, 현재의 상태가 대기 모드인 것으로 판단하여 1차 충전유닛에 충전 모드로의 전환을 지시하는 충전시작신호를 응답한다.As such, when the induced electromotive force is induced on the secondary side, the polling detector 253 of the secondary charging unit checks the falling time (or polling time) of the induced pulse. At this time, when the polling detector 253 detects the falling time of the pulse, the polling detection signal is input to the controller 255 of the secondary charging unit, and the controller 255 transmits the charging start signal as shown in FIG. The feedback response to the primary charging unit via (220) (256). That is, in more detail, as the polling detection signal is input, the controller determines whether the charging state information exists by inquiring the internal memory. At this time, if the charging state information does not exist in the memory, it is determined that the current state is the standby mode and responds to the charging start signal instructing the primary charging unit to switch to the charging mode.

2차 충전유닛으로부터 충전시작신호를 피드백 받은 1차 충전유닛의 제어기(155)는 도 6과 같이 대기모드를 충전모드로 전환한다. 즉, 구동 회로(153)를 제어하여 1차 코일에 폭이 w₂이고, 주기가 t₂인 충전모드 전력 펄스열을 드라이브한다. 여기서, w₂는 적어도 w₁에 비해서 더 크다.The controller 155 of the primary charging unit receiving the charging start signal from the secondary charging unit switches the standby mode to the charging mode as shown in FIG. 6. That is, the driving circuit 153 is controlled to drive the charging mode power pulse train having a width w ₂ and a period t ₂ in the primary coil. Here, w ₂ is at least larger than w ₁ .

이에 따라, 2차 코일(210)의 출력단에는 폭이 w₂이고, 주기가 t₂인 충전모드 전력 펄스열이 유도되고, 이 전력 펄스열을 정류하여 배터리(262)를 충전하게 된다. 배터리의 충전은 공지의 정전류 모드와 정전압 모드를 사용한다.Accordingly, a charging mode power pulse train having a width w ₂ and a period t ₂ is induced at the output end of the secondary coil 210, and the battery 262 is charged by rectifying the power pulse train. The charging of the battery uses known constant current mode and constant voltage mode.

한편, 2차 코일(210)의 출력단에 폭이 w₂이고, 주기가 t₂인 충전모드 전력 펄스열이 유도됨에 따라, 폴링 검출기(253)는 각 펄스의 하강 시점을 체킹한다. 이 때, 펄스의 하강 시점이 검출되면, 제어기는 미리 모니터링 되어 메모리에 저장되어 있는 충전상태정보(예를 들어, 충전 전압, 충전 전류)를 판독한다. 이렇게 판독된 충전상태정보는 충전송신모듈을 경유하여 1차 충전유닛으로 피드백 응답된다.Meanwhile, as the charging mode power pulse train having a width w ₂ and a period t ₂ is induced at the output terminal of the secondary coil 210, the polling detector 253 checks the falling time point of each pulse. At this time, when the falling point of the pulse is detected, the controller reads the charging state information (eg, charging voltage, charging current) stored in advance in the memory. The charging state information thus read is feedbacked to the primary charging unit via the charging transmission module.

2차 충전유닛으로부터 충전상태정보를 피드백 받은 1차 충전유닛의 제어기(155)는 이 충전상태정보를 분석하고, 이 분석 결과에 근거하여 구동회로(153)를 제어함으로써 1차 코일(110)에 인가되는 전력 펄스의 펄스폭을 조절한다.The controller 155 of the primary charging unit, which has received the charging state information from the secondary charging unit, analyzes the charging state information, and controls the driving circuit 153 based on the analysis result to the primary coil 110. Adjust the pulse width of the applied power pulse.

이때, 상기 충전상태정보를 분석한 결과, 배터리가 이미 만충전된 것으로 판단되면, 1차 충전유닛의 제어기(155)는 도 6과 같이 충전모드를 완충모드로 전환한다.At this time, as a result of analyzing the state of charge information, if it is determined that the battery is already fully charged, the controller 155 of the primary charging unit switches the charging mode to the buffer mode as shown in FIG.

즉, 구동 회로를 제어하여 1차 코일에 폭이 w₃이고, 주기가 t₃인 완충모드 전력 펄스열을 드라이브한다. 여기서, w₃는 w₂ 보다는 작고 w₁과 같거나 더 큰 것이 바람직하다.That is, the driving circuit is controlled to drive a buffer mode power pulse train having a width w ₃ and a period t ₃ in the primary coil. Here, w ₃ is preferably smaller than w ₂ and equal to or greater than w ₁ .

상기 완충 모드의 경우에도 펄스의 하강 시점에 충전상태정보가 2차 충전유닛으로부터 1차 충전유닛으로 피드백 되고, 1차 충전유닛의 제어기는 이 충전상태정보를 분석하여 완충모드를 계속 유지할 것인지 아니면, 충전 모드로 복귀할 것인지를 결정한다.Even in the buffer mode, the charging state information is fed back from the secondary charging unit to the primary charging unit at the time when the pulse falls, and the controller of the primary charging unit analyzes the charging state information to maintain the buffer mode, or Determines whether to return to charging mode.

상술한 바와 같이, 본 고안의 경우 1차 코일과 2차 코일 사이에 전달되는 전력 신호(전력 펄스열)와 무선송신모듈과 무선수신모듈 사이에 전달되는 통신 신호(피드백 응답 신호)가 서로 시간적으로 중첩되지 않도록 시분할 되어 있다. 즉, 상 기 통신 신호는 전력 신호의 하강 시점에 동기되어 전송된다. 따라서, 전력 신호와 통신 신호가 동시에 전달됨으로서 발생하게 되는 신호(특히, 통신 신호)의 간섭현상이나 왜곡 및 희석화 현상을 방지할 수 있다.As described above, in the present invention, the power signal (power pulse string) transmitted between the primary coil and the secondary coil and the communication signal (feedback response signal) transmitted between the wireless transmission module and the wireless reception module overlap each other in time. It is time-division so as not to. That is, the communication signal is transmitted in synchronization with the falling time of the power signal. Therefore, it is possible to prevent interference or distortion and dilution of a signal (particularly, a communication signal) generated by simultaneously transmitting the power signal and the communication signal.

또한, 본 고안의 경우, 충전 모드와 별개로 대기 모드와 완충 모드를 가진다. 따라서, 1차 코일에 의해 외부로 방사되어 소비되는 에너지를 최소화시킴으로써 기존의 무접점 충전장치에 비해 전력 소모를 절감하는 것이 가능하다.In addition, the present invention has a standby mode and a buffer mode separately from the charging mode. Therefore, by minimizing the energy consumed by being radiated to the outside by the primary coil it is possible to reduce the power consumption compared to the conventional contactless charging device.

이상과 같이, 본 고안은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 고안은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 고안의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and is intended by those skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalents of the claims to be described.

상술한 바와 같이 본 고안인 유선 충전부를 구비하는 무접점 충전장치는 유선 방식의 충전과 무접점 방식의 충전을 모두 할 수 있기 때문에 배터리를 충전하면서도 전자기기를 사용할 수 있다.As described above, the contactless charging device having the wired charging unit according to the present invention can perform both the wired charging and the contactless charging, so that the electronic device can be used while the battery is being charged.

Claims

In a contactless charging device that charges a battery contactlessly,

A contactless charging device having a wired charging unit, which is built in the frame of the contactless charging device and includes a wired charging unit for charging the battery in a wired manner.

The method of claim 1,

The wired charging unit,

Rectifier 144 for rectifying alternating current from alternating current power source 10 into direct current;

A power driver 145 electrically connected to the rectifier 144 and including a high frequency oscillation circuit and a drive circuit;

A transformer 146 for changing a voltage of a current supplied from the power driver 145;

A rectifier 147 for smoothing the AC voltage pulse induced in the secondary coil of the transformer 146 to a constant level of direct current; And

A constant voltage / constant current circuit 148 for generating a constant voltage and a constant current to be charged in the battery by using the DC voltage supplied from the rectifier 147;

And a connector installed at the end of the cable for supplying the current from the constant voltage / constant current circuit to the battery.

The method of claim 1,

The wired charging unit,

A power driver 145 electrically connected to the rectifier 152 of the contactless charging unit 150 and including a high frequency oscillation circuit and a drive circuit;

A rectifier 147 for flattening an AC voltage pulse induced in the secondary coil of the transformer 146 to a constant level of direct current and supplying it to the constant voltage / constant current circuit 252 of the charging circuit 250; And

And a connector provided at the end of the cable for supplying the current from the constant voltage / constant current circuit to the battery.

The method of claim 1,

The wired charging unit,

A transformer 146 that receives a current from the power driver 154a of the contactless charging unit 150 to change a voltage and supplies a current of the changed voltage to the rectifier 251 of the charging circuit 250; And

And a connector provided at the end of the cable for supplying the current from the constant voltage / constant current circuit (252) of the charging circuit (250) to the battery.

The method according to any one of claims 1 to 4,

The cable has a predetermined length, the connector is stored in a state inserted into the through groove formed in the frame, the contactless charging device having a wired charging unit, characterized in that it is installed to be selectively pulled out for wired charging.