JP4856715B2

JP4856715B2 - 無線データ通信及び電力伝送が可能な無接点充電装置、充電用バッテリーパック、並びに無接点充電装置を用いた携帯用端末機

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Publication number: JP4856715B2
Application number: JP2008541069A
Authority: JP
Inventors: ユンサンクク
Original assignee: ハンリムポステックカンパニーリミテッド
Priority date: 2006-10-24
Filing date: 2006-10-25
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2026-10-25
Also published as: USRE46111E1; EP1946426B1; US7936147B2; KR100836634B1; US20090261778A1; KR20080036702A; CN100589304C; CN101147308A; EP1946426A1; JP2009501000A; US7791312B2; EP1946426A4; WO2008050917A1; US20100289450A1

Description

本発明は、無接点充電装置に関し、より詳しくは、コンピューターＵＳＢ通信可能に構成された無接点充電装置と携帯用端末機の充電用バッテリーパック間に誘導起電力を用いて無線データ通信及び電力供給を可能に構成して、データ通信及び電力供給を共に伝送させ、接触伝送に他の接触不良がなく信号伝送を良好にさせる無接点充電装置に関する。

一般に、携帯用端末機はユーザが携帯して移動しながら使いやすい装置であり、携帯電話、ＰＤＡ、ＭＰ３プレーヤーなどがある。

このような携帯用端末機は、充電されたバッテリーを装着したり内部に内蔵されたバッテリーに充電しながら一定時間使うように構成される。したがって、必要な時に充電して、必要なデータをデスクトップパソコンまたはノートパソコンからデータの伝送を受けて所望の機能を作動し、便宜を提供するように構成されたものである。

このような携帯用端末機用携帯電話用充電器は、図１１に示された韓国特許公開２００１−００２６９７６号公報（携帯電話充電装置）によれば、外部から供給される電源線が本体６００の一側に備えられ、本体６００の上部装着空間６０１に携帯電話６１０の底部が挿入され、携帯電話６１０の後面底部の電源端子と本体６００の装着空間６０１の内部端子６０２とが接触されながら携帯電話６１０に電源を供給するように構成される。

このような従来の電源供給装置は、電源のみを供給するだけで、データを伝送したり処理することができず、別のデータケーブルを用いてコンピューターと連結しなければならなく不便である。また、携帯電話の端子と本体の端子とは、接触方式によるため多数回繰り返すようになれば、両側端子間に瞬間電圧変化が発生して端子の電気接触性が不良になり、器機の安全性が低下する問題点がある。特に、湿気があったり埃の多い所では電気接触性がさらに不良であり、携帯電話及び電源供給装置の故障の恐れがあるなどの問題点がある。
大韓民国特許公開２００６−００３１５２６号公報大韓民国特許公開２００６−０００５５３７号公報特開平１１−１６８８３７号公報大韓民国特許公開２００４−００２８３１２号公報

本発明は、従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、本発明の目的は、ＴＣ、ＴＡ、またはＰＣのＵＳＢポートの出力を電源入力とする誘導起電力を用いた無接点電力伝送により、携帯用端末機（携帯電話、ＰＤＡ、ＭＰ３プレーヤー、ＤＡＢまたはＤＭＢ端末機、ＰＭＰ、またはハンドヘルド（handheld ）端末機など）とＰＣ間の無線データ通信及び無線充電を同時に可能にする、無線データ通信及び電力伝送が可能な無接点充電装置、並びにこれを用いた携帯用端末機を提供するところにある。

また、本発明の他の目的は、充電しようとする携帯用端末機のバッテリーパック（２次側無線充電モジュールが内蔵されたパック）以外の他の金属異物が載せられたとき、これを感知して遮断できる異物感知機能と、携帯用端末機のバッテリーパックを認識して充電状態を認識できる識別機能を有し、かつ、過負荷と温度プロテクション機能を有する、無線データ通信及び電力伝送が可能な無接点充電装置、並びにこれを用いた携帯用端末機を提供するところにある。

上記のような目的を達成するための本発明の無線データ通信及び電力伝送が可能な無接点充電装置は、含体形状（内側に取り込む形状）の装置本体２の一側に備えられてコンピューターまたはノートパソコンのＵＳＢポートとジャック結合及び分離が可能に繋がれるＵＳＢコネクタ１０と、前記ＵＳＢコネクタ１０と繋がれ、前記コンピューターまたはノートパソコンとデータを送受信するようにＵＳＢプロトコルでエミュレーションするＵＳＢドライバブロック２０と、前記ＵＳＢコネクタ１０と繋がれ、前記コンピューターまたはノートパソコンから電源の供給を受けて携帯用端末機に供給したりデータを送受信するための直列共振コンバータ５０、及び電流センシングブロック６０を制御するＭＰＵブロック３０と、前記直列共振コンバータ５０からのデータ信号及び電源信号を前記携帯用端末機に無線で伝送するための誘導起電力を発生させるように装置本体２の上部に設けられる１次コイル７０と、を含めて構成し、前記直列共振コンバータ５０は前記ＵＳＢドライバブロック２０と前記携帯用端末機間に送受信されるデータ信号及び前記ＵＳＢコネクタ１０から前記携帯用端末機に供給される電源信号を変換、合算するように構成され、前記電流センシングブロック６０は前記１次コイル７０と対応する前記携帯用端末機側の２次コイル８０による負荷変調信号を感知した１次コイル７０から伝送された前記２次コイル８０の信号を分析して前記携帯用端末機を認識し、充電電圧を安定電圧に制御するように前記１次コイル７０、前記２次コイル８０を監視し、かつ、前記ＭＰＵブロック３０に信号を伝送するように構成される。

また、前記１次コイル７０は分離型変圧器を構成する１次コイルであって、フレキシブルプリント基板（以下、「ＦＰＣＢ」という。ＦＰＣＢは、Flexible Printed circuit board の略語。）、プリント基板（以下、「ＰＣＢ」という。ＰＣＢは、Printed circuit board の略語。）、コイル及びフェライトコアのうちいずれか１つからなり、かつ、円形、四角形または多角形に形成され、前記直列共振コンバータ５０は半波型または全波型で直列／並列共振型コンバータであるＬＬＣフルブリッジ直列共振コンバータが備えられ、前記ＵＳＢドライバブロック２０及び前記ＭＰＵブロック３０と前記直列共振コンバータ５０間に備えられてブートストラップゲートドライバを備えたゲートドライブブロック４０と、前記２次コイル８０信号のうちバッテリー充電状態信号を感知した前記１次コイル７０から信号の伝送を受けて前記ＭＰＵブロック３０の制御によって充電用バッテリー２３０の充電状態を表示するディスプレイ部３と、をさらに含めて構成することができる。

そして、前記装置本体２の内部の温度を感知して前記１次コイル７０の温度を測定し、回路を遮断するために前記ＭＰＵブロック３０に信号を伝送する温度保護回路部９２と、前記１次コイル７０と直列で繋がれ、前記１次コイル７０に流れる電流が過多であったり内部温度が過熱されれば電流を遮断するバイメタル７１と、前記装置本体２の内部の埃及び臭いを感知する埃臭いセンサー９０と、マイナスイオンを発生させて細菌撲滅用抗菌スプレーを噴射するイオン発生部９１と、をさらに備え、前記電流センシングブロック６０は前記１次コイル７０で一定インターバルのＰＷＭパルスを発生させて、ここに応答する前記２次コイル８０からの感知信号が規定された信号であればＩＤを与えてデータ信号及び電力信号を伝送し続け、応答がなかったり応答信号が規定された信号ではないと検出されれば異物として感知してデータ信号及び電力信号の伝送を中止する異物感知機能をさらに備えて構成され、前記ＵＳＢドライバブロック２０はＵＳＢプロトコル及びＩｒＤＡに相互変換するＩｒＤＡ信号変換部２１をさらに備え、前記ＩｒＤＡ信号変換器２１によってＩｒＤＡに変換されたデータ信号を前記ＭＰＵブロック３０の制御によって前記携帯用端末機と互いに送受信するＩｒＤＡポート２２をさらに備え、前記携帯用端末機の固有ＩＤを感知して区別する携帯用端末機ＩＤ鑑別部をさらに構成することができる。

本発明の他の実施例において、充電用バッテリーパックは前記無接点充電装置１の充電本体２の一側と互いに接触可能であり、前記１次コイル７０と非接触状態で磁場によってデータ信号を送受信し、電力信号の伝送を受ける前記２次コイル８０が一側に構成された充電体本体２０１、前記充電体本体２０１の内部一側に前記２次コイル８０と繋がれて前記１次コイル７０から伝送される電力信号を処理して充電用バッテリー２３０に伝送し、前記１次コイル７０と送受信するデータ信号を処理する充電体制御部２１０、前記充電体制御部２１０の制御によって前記充電用バッテリー２３０に充電用電力を伝送させる充電回路２２０を含み、前記充電回路２２０は前記充電用バッテリー２３０の電源を前記携帯用端末機に供給するように構成される。

また、前記充電体制御部２１０は前記無接点充電装置１から最初繋がれたことを感知すれば固有ＩＤを前記２次コイル８０及び前記１次コイル７０を通じて前記無接点充電装置１に伝送させる固有ＩＤ部、前記充電用バッテリー２３０の充電程度を感知して前記無接点充電装置１に伝送する充電感知部を含めて備えられ、前記充電体本体２０１は前記携帯用端末機と分離及び締結が可能であるように別体として形成される分離型パックで構成されたり、または前記携帯用端末機の本体ケースの内部に内蔵されて一体として形成される一体型パックで構成され、前記２次コイル８０は分離型変圧器を構成する２次コイルであって、ＦＰＣＢ、ＰＣＢ、コイル及びフェライトコアのうちいずれか１つからなり、かつ、円形、四角形または多角形に形成されて構成することができる。

そして、前記充電体本体２０１は充電レシーバーモジュール５１７に巻線された２次コイル５１６から誘導された電力が無線電力受信回路５１３を通じて充電するバッテリーセル５１２、前記バッテリーセル５１２の底面、前後左右の４面を包んで、Ａｌ、Ｃｕ、またはＮｉ合金を含めて構成されて磁場から前記バッテリーセル５１２を保護する遮蔽板５１５、５１５−１、５１５−２、５１５−３、５１５−４、前記遮蔽板５１５と前記充電レシーバーモジュール５１７間に備えられてフェライト系列、Ｍｎ−Ｚｎ（５０重量部：５０重量部）、Ｎｉ−Ｆｅ（８０重量部：２０重量部）、またはファインメタル(Fe-Si-Cu-Nb)を含めて構成されて２次コイル５１６に誘導磁場が誘導され易くする磁性板５０３、前記遮蔽板５１５と前記バッテリーセル５１２間にＮＩ−ＣｕからなるＭｅｓｈまたは放熱可能であって熱伝導を落とせる絶縁体で構成されて前記遮蔽板５１５の熱がバッテリーセル５１２に伝導されないようにする絶縁板５０２、そして前記無線電力受信回路５１３を包んでＡｌ、Ｃｕ、またはＮｉ合金を含めて構成されて前記無線電力受信回路５１３に磁場を遮蔽する遮蔽部材５０１を含めて構成されることができる。

そして、本発明のさらに他の実施例による無接点充電装置を用いた携帯用端末機は、前記無接点充電装置１から電源の供給を受けてデータを送受信するように構成される。

また、携帯用端末機は前記一体型パックの充電体本体２０１を備える充電用バッテリーパック２００を内蔵し、ＩｒＤＡコントローラ３０２及び無接点充電装置１のＩｒＤＡポート２２とデータ通信をするＩｒＤＡポートを含めて構成されることができる。

さらに、携帯用端末機は前記充電用バッテリーパック２００のターミナルブロック２４０と電気的に接触されて電源の供給を受ける電力受信ターミナルブロック３１０、前記電力受信ターミナルブロック３１０と繋がれて電力を変換するＤＣ／ＤＣコンバータ３２０、及び前記ＤＣ／ＤＣコンバータ３２０で変換された電力を充電する充電ブロック３３０を構成することができる。

上記のように構成された本発明に係る無線データ通信及び電力伝送が可能な無接点充電器、並びにこれを用いた携帯用端末機は、ＴＣ、ＴＡ、ＰＣのＵＳＢポートの出力を電源入力とする誘導起電力を用いた無接点電力伝送によって携帯用端末機（携帯電話、ＰＤＡ、ＭＰ３プレーヤー、ＤＡＢまたはＤＭＢ端末機、ＰＭＰ（Portable Music Player）、ハンドヘルド(Handheld)端末機など)とコンピューター（ＰＣ）間の無線データ通信及び無線充電が同時に可能であり、伝送時にエラーが発生せず安定的にデータを送受信しながら電力を共に供給することができる効果がある。

また、本発明に係る無接点充電器は、充電しようとする携帯用端末機のバッテリーパック（２次側無線充電モジュールが内蔵されたパック）以外の他の金属異物が載せられたとき、これを感知して遮断させることができる異物感知機能と、携帯用端末機のバッテリーパックを認識して充電状態を認識することができる識別機能を有し、かつ、過負荷と温度プロテクション機能を提供して、器機の損傷を防止して最適の充電効率状態を維持させる効果がある。

以下、添付される図面を参照して詳しく説明する。

本発明に係る無接点充電装置１は、図１ないし図１０に示したように、含体形状の装置本体２の一側に備えられてコンピューターまたはノートパソコン１００のＵＳＢポートとジャック結合及び分離が可能に繋がれるＵＳＢコネクタ、前記ＵＳＢコネクタ１０と繋がれて前記コンピューターまたはノートパソコン１００とデータを送受信するようにＵＳＢプロトコルでエミュレーションするＵＳＢドライバブロック（USB Emulation Control Block）２０、前記ＵＳＢコネクタ１０と繋がれ、前記コンピューターまたはノートパソコン１００から電源の供給を受けて携帯用端末機３００に供給したりデータを送受信するための直列共振コンバータ(LLO Full-bridge Serial Resonator Converter)５０、及び電流センシングブロック６０などを制御するＭＰＵブロック３０、そして前記直列共振コンバータ５０からのデータ信号及び電源信号を前記携帯用端末機３００に無線で伝送するための誘導起電力を発生させるように装置本体２の上部に設けられる１次コイル７０などで構成される。

また、前記直列共振コンバータ５０は、前記ＵＳＢドライバブロック２０と前記携帯用端末機３００間に送受信されるデータ信号及び前記ＵＳＢコネクタ１０から前記携帯用端末機３００に供給される電源信号を変換、合算するように構成されたものである。そして、前記電流センシングブロック６０は、前記１次コイル７０と対応する前記携帯用端末機３００側の２次コイル８０による負荷変調(Load regulation)信号を感知した１次コイル７０から伝送された前記２次コイル８０の信号を分析し、前記携帯用端末機３００を認識して充電電圧を安定電圧に制御するように前記１次コイル７０、前記２次コイル８０を監視し、かつ、前記ＭＰＵブロック３０に信号を伝送するように構成されたものである。

そして、前記１次コイル７０は分離型変圧器を構成する１次コイルであって、ＦＰＣＢ、ＰＣＢ、コイル及びフェライトコアのうちいずれか１つからなり、このための前記直列共振コンバータ５０は一般的な変圧器用共振型コンバータで構成でき、特に半波型または全波型で直列／並列共振型コンバータであるＬＬＣフルブリッジ直列共振コンバータで構成して安定的な電力伝送となるように構成することが望ましい。

また、前記ＵＳＢドライバブロック２０及び前記ＭＰＵブロック３０と前記直列共振コンバータ５０間に備えられてブートストラップゲートドライバを備えたゲートドライブブロック(FET Gate Drive Block)４０と前記２次コイル８０信号のうちバッテリー充電状態信号を感知した前記１次コイル７０から信号の伝送を受けて前記ＭＰＵブロック３０の制御によって充電用バッテリー２３０の充電状態を表示するディスプレイ部３をさらに含めて構成した。

さらに、図１及び図３のように、前記装置本体２の内部の温度を感知して前記１次コイル７０の温度を測定し、測定された温度の過熱可否、高温可否によって回路遮断のために前記ＭＰＵブロック３０に信号を伝送する温度保護回路部９２と、前記１次コイル７０と直列で繋がれて前記１次コイル７０に流れる電流が過多であったり内部温度が過熱されれば電流を遮断するバイメタル７１と、前記装置本体２の内部の埃及び臭いを感知する埃臭いセンサー９０と、マイナスイオンを発生させて細菌撲滅用抗菌スプレーを噴射するイオン発生部９１と、をさらに備えることができる。また、このような過熱防止用温度センサーを備えた温度保護回路部９２、バイメタル７１、埃臭いセンサー９０、及びイオン発生部９１などは無接点充電装置１と結合及び作動する充電用バッテリーパック２００、及び携帯用端末機３００などにも適切な構成で備えることが望ましい。

このように備えられた本発明に係る無接点充電装置１の構成及び作動を説明すると、次のようである。すなわち、本発明はコアツーコア(Core to Core) 通信方式を用いて、無接点充電装置１と、充電用バッテリーパック２００または充電用バッテリーパック２００が内蔵された携帯用端末機３００間にデータ通信だけでなく充電用電力を共に伝送させる構成である。

このような無接点充電装置１は、携帯用端末機３００、充電用バッテリーパック２００及び無接点充電装置１の内部システムの状態を監視しかつ制御することができるコンピューターまたはノートパソコン１００と通信する通信手段を備える。本発明においては、コンピューターまたはノートパソコン１００と無接点充電装置１間の通信はＵＳＢ通信によることを例にし、これはＵＳＢ通信がデータ通信と共に充電用電力を１つの回線で同時に供給することができるためである。しかし、ＲＳ−２３２ｃ、ＳＩＳＣ及びシリアル、パラレルなどのような多数のデータ専用通信方式で無接点充電装置１とコンピューターまたはノートパソコン１００間にデータ通信連結が可能であり、このような場合には、無接点充電装置１は別の一般的な方法で電源の供給を受けることができる。すなわち、無接点充電装置１はコンピューターまたはノートパソコン１００から通信連結されると共に周辺器機である携帯用端末機３００の充電用電力をコンピューターまたはノートパソコン１００から供給されることができるだけでなく、これとは別に他の一般的な方法で電源の供給を受けることができ、結局無接点充電装置１と携帯用端末機３００間に充電及びデータ通信が全て可能であるように備えたものである。

すなわち、本発明で例示する望ましい実施例は、コンピューターまたはノートパソコン１００と無接点充電装置１間の通信はＵＳＢ方式にし、このようなＵＳＢ通信回線は４つの端子のうち２つの端子は電源を供給して、残り２つの端子はデータを伝送するように規約されている。したがって、ＵＳＢ通信方式で無接点充電装置１との電源供給及びデータ送受信が可能である。このようなＵＳＢ通信方式では、コンピューターまたはノートパソコン１００にホストコントローラが内蔵されており、回線で繋がれる器機を制御することができる。そして、これに対応する無接点充電装置１のＵＳＢドライバブロック２０は、無接点充電装置１のＵＳＢ用コントローラが内蔵されるものであり、無接点充電装置１の状態及び無接点充電装置１と繋がれる充電用バッテリーパック２００または携帯用端末機３００と結合された場合、これらの情報をコンピューターまたはノートパソコン１００にＵＳＢ方式で変換して送受信するようになる。

また、このようなＵＳＢ通信方式においては、１次コイル７０及び２次コイル８０で変調された状態で送受信される。そして、充電用バッテリーパック２００の充電体制御部２１０にもＵＳＢ通信のためのコントローラが内蔵されることができ、また携帯用端末機３００にもＵＳＢ通信のためのコントローラが内蔵されることができ、これら通信信号は無接点充電装置１のＵＳＢドライバブロック２０を通じなければならないため、結局無接点充電装置１をハブにしてコンピューターまたはノートパソコン１００とＵＳＢ方式の通信を行うことになる。

したがって、前記コアツーコア通信方式を用いた無接点充電装置１と携帯用端末機３００間のデータ通信及び電力を伝達する無接点充電装置１は、コンピューター、ノートパソコン１００のＵＳＢポートに連結するためのＵＳＢコネクタ１０、前記コンピューター、ノートパソコン１００とＵＳＢコネクタ１０で繋がれ、音楽、動画、データの受信を受けてＵＳＢプロトコルでエミュレーションするＵＳＢドライバブロック２０、無接点充電装置(Wireless Charger)１の内部素子を制御するためのＭＰＵブロック３０、ブートストラップゲートドライバを含むゲートドライブブロック４０、ＬＬＣフルブリッジ直列共振コンバータである直列共振コンバータ５０、ＦＰＣＢ、ＰＣＢ、コイル、フェライトコアで構成された分離型変圧器であり、前記ＭＰＵブロック３０の制御によって信号を合成して無線で伝送して携帯用端末機３００に内蔵されたバッテリーパックの２次コイル８０に伝送するための１次コイル７０、全てのチップの機能が麻痺されたとき、Ｃ−Ｌ共振部に直列で繋がれ、コア（１次コイル７０）が過熱されたときに遮断できるように挿入して安全装置を確保するためのバイメタル７１、前記無接点充電装置１の埃及び臭いを感知するための埃臭いセンサー(Dust & Smell Sensor Circuit)９０、付加的なマイナスイオン発生機能や細菌撲滅のための抗菌スプレーを噴射するためのイオン発生部(Ionizer High voltage drive circuit Control Block)９１、２次コイル８０と繋がれる充電用バッテリーパック２００側の無線充電モジュールが内蔵された携帯用端末機を負荷変調を通じて１次コイル７０の充電モジュールのＭＰＵブロック３０で充電用バッテリーパック２００のＩＤを認識し、充電用バッテリーパック２００の２次整流段の電圧を常に正電圧に制御できるように無接点充電装置１の１次側周波数自動可変アルゴリズムを通じて電流フィードバックによる安定的な電力制御のための電流センシングブロック６０、充電チップの温度を感知するための温度保護回路部(Thermal Protection Safety Block)９２、充電用バッテリーパック２００である２次側信号のフィードバック信号を感知した１次コイル７０と繋がれて２次側信号を検出する信号検出ブロック６１を含む。

そして、携帯用端末機３００は前記無接点充電装置１をＵＳＢ通信のハブにして、コンピューターＰＣまたはノートパソコン１００から音楽、動画、データなどを伝送されることができ、さらにコンピューターまたはノートパソコン１００から携帯用端末機３００を制御することができる。このためにＵＳＢコネクタ１０と繋がれたＵＳＢドライバブロック２０は、送受信されるデータをＵＳＢプロトコルでエミュレーションし、ＵＳＢドライバブロック２０及びＭＰＵブロック３によって１次コイル（分離型変圧器：ＦＰＣＢ、ＰＣＢ、コイル、フェライトコアで構成された変圧器）７０の信号を合成及び変換によって無線で携帯用端末機３００または充電用バッテリーパック２００に伝送する。１次コイル７０と同様に充電用バッテリーパック２００の２次コイル（分離型変圧器：ＦＰＣＢ、ＰＣＢ、コイル、フェライトコアで構成された変圧器）８０から伝送されたデータ信号を受信して、ＦＳＫ（Frequency Shift Keying、周波数偏移方式）を通じて信号を分離し、このデータを携帯用端末機３００の保存媒体（メモリ）に保存する。ＵＳＢコントローラ３０１を備えることができるため、これを通じてデータを保存することができる。

さらに、無接点充電装置１の稼動中に、充電用バッテリーパック２００の２次側無線充電モジュールが内蔵された充電用バッテリーパック２００または携帯用端末機３００を前記無接点充電装置１に近接させれば、自動でコンピューターまたはノートパソコン１００で同期化されてＵＳＢ通信で自動接続され、携帯用端末機３００の場合は、保存媒体フォルダがポップアップされて音楽（ＭＰ３フォーマット）、動画（avi, asf, datフォーマット）、データなどを無線でコンピューターまたはノートパソコン１００からアップロード及びダウンロードすることができる。

すなわち、コンピューターまたはノートパソコン１００と繋がれた無接点充電装置１は、一定インターバルを置いて１次コイル７０でパルスを発信して充電用バッテリーパック２００の接続可否を感知する。そして、無接点充電装置１の１次コイル７０と充電用バッテリーパック２００の２次コイル８０間に無線データ通信が可能になり、これと別に前記コンピューターまたはノートパソコン１００のＵＳＢポートの電源または別の供給電源を充電用バッテリーパック２００に供給することができる。このような無接点充電装置１及びバッテリーパック２００そして携帯用端末機などの構成は、本発明の出願人が多数出願した技術によって実施可能である。このような無接点充電装置１及びバッテリーパック２００による充電及びデータ通信方式に加えて、本発明においては、無接点充電装置１及びバッテリーパック２００そして携帯用端末機などに電力伝送だけでなくデータ通信も同時に可能であるように備え、メーンコンピューターまたはノートパソコンなどの制御装置からデータ送受信及び機能の制御そして状態監視などが容易にできるように構成した。

そして電流センシングブロック６０によって、２次コイル８０からの信号が携帯用端末機３００及び音楽（ＭＰ３フォーマット）、動画（avi, asf, datフォーマット）、データなどを受信できるメモリが共に備えられないものと判明される信号として受信される場合には、ＭＰＵブロック３０の制御によって１次コイル７０にＵＳＢデータ（音楽、動画、データなど）を伝送しないようにするＵＳＢデータ伝送制御モジュール２５をＵＳＢドライバブロック２０にさらに備え、これによって携帯用端末機が接続されたと判明されれば再びデータを伝送することができる。これにより、１次コイル７０及び２次コイル８０は電力伝送及び電力伝送に必要なデータのみを伝送するようにし、またコンピューターまたはノートパソコンにこれに好適な信号を伝送するように備えることができる。

無接点充電装置１のＭＰＵブロック３０の制御によって直列共振コンバータ５０及び１次コイル７０と２次コイル８０を通じて、無接点充電装置１のパルス信号に対する応答として充電用バッテリーパック２００または携帯用端末機３００では固有のＩＤを発生させて再び無接点充電装置１に伝送する。すなわち、充電用バッテリーパック２００の充電制御部２１０の２次側無線充電モジュールが内蔵されたＩＤチップから固有ＩＤ信号を２次コイル８０を通じて発信するようになれば、１次コイル７０、信号検出ブロック６１、電流センシングブロック６０では供給される電力信号の負荷変調信号を通じて充電用バッテリーパック２００または携帯用端末機３００の固有ＩＤを認識するようになる。このように認識された充電用バッテリーパック２００または携帯用端末機３００の固有ＩＤを認識するようになれば、このような充電用バッテリーパック２００または携帯用端末機３００についての情報はコンピューターまたはノートパソコン１００に伝送される。すなわち、前記無接点充電用バッテリーパック２００が前記無接点充電装置１に載せられると、充電用バッテリーパック２００に内蔵されたＩＤチップが動作して無負荷状態でロードレギュレーションをして充電スタートＩＤを無接点充電装置１に伝送し、前記無接点充電装置１はその信号のフィードバックを受けてＩＤが一致して正しい信号であるか否かを確認し、一致すればフルパワーモードで電力を充電用バッテリーパック２００に供給する。

そして、充電用バッテリーパック２００または携帯用端末機３００の固有ＩＤが認識されれば、１次コイル７０及び２次コイル８０を通じて充電用バッテリーパック２００または携帯用端末機３００の２次側整流段電圧を常に正電圧制御する。これは無接点充電装置１の１次側周波数自動可変アルゴリズムを通じて充電用バッテリーパック２００または携帯用端末機３００の２次側充電電力を制御し、このような無接点充電装置１の１次コイル７０、信号検出ブロック６１、電流センシングブロック６０ではＶ_dropによる消費電力［Ｐ_ｄｉｓ＝（Ｖ_ｏｕｔ−Ｖ_ｂａｔ）×Ｉ_ｃｈｇ］を最小化して、充電用バッテリーパック２００または携帯用端末機３００で別の２次側充電モジュールの部材を減らすことができ、その他の充電チップの温度上昇を抑える。これにより、複雑で高価なスイッチング充電用ＩＣを使わずリニア充電用ＩＣを使うことができ、またバッテリーパックの内部空間を確保することができる。

さらに、充電モジュールを備えない異種の金属体が無接点充電装置１上に載せられた場合を説明する。このようなとき、誘導起電力によって異種の金属体が渦電流による損失が熱として発生して過熱され、無接点充電装置１が損傷される現象が発生する恐れがある。このような現象は誘導起電力を用いた無接点充電装置１の安全性に最も大きい影響を及ぼす問題である。それゆえに小銭、金属ペン、ハサミなどの生活品の金属体など充電モジュールが備えられない異種の金属体を認識して電力を遮断して過熱の危険から安全にする安全装置を必ず備えなければならない。

このための構成を説明すると、１次コイル７０から２次コイル８０への電力の伝達は、半波または全波型直列／並列共振型コンバータを使ってＬＣ共振させ、電流を正弦波にして誘導結合によって２次側に電力を伝達する手段による。このとき、スイッチング周波数は共振周波数より高く設定してソフトスイッチングにする。１次コイル７０で一定インターバルを置いて極めて短い時間の間ＰＷＭパルスを印加し、異種の異物が載せられているか否かを感知して判別するメカニズムを構成したものである。無負荷のときはスイッチング周波数と電流の位相は常に９０度を成すが、異物が近接されれば自己インダクタンスの変化によって電流の位相が変化され、この位相差のレベルによって異物の程度を認識するようにした。すなわち、物体近接が感知されれば電力を印加する一定時間の間ＩＤチェック信号を発信し、フィードバックされた固有ＩＤ信号が感知されなかったりまたは相異なるＩＤが認識されれば、異物として認識して無接点充電装置１の充電システムをシャットダウンさせて充電電力を１次コイル７０に供給せず、充電用バッテリーパック２００または携帯用端末機３００の充電回路の安全性を確保した。

すなわち、無接点充電装置１の前記電流センシングブロック６０は、前記１次コイル７０で一定インターバルのＰＷＭパルスを発生させ、これに応答する前記２次コイル８０からの感知信号が規定された信号であればＩＤを与えてデータ信号及び電力信号を伝送し続け、応答がなかったり応答信号が規定された信号ではないと検出されれば異物として感知してデータ信号及び電力信号の伝送を中止する異物感知機能をさらに含めて構成した。

また、このような異物感知機能による充電中の異物感知は複雑な技術が要求されるが、充電されるにつれて電力を段々落とすことができる。この電力曲線にヒステリシスを持たせ異物が載せられたとき、ヒステリシス区間を超えれば異物として認識してシャットダウンさせるアルゴリズムを用いて具現することができる。

本発明は、前記無接点充電装置１の安全装置と無線充電用モジュールが内蔵された充電用バッテリーパック２００の安全性、及びバッテリー状態監視機能を備えた無線充電ソリューションを提供することができる。

そして、前記無接点充電装置１は基本的に温度保護回路部９２によって１次コイル７０と構成された多くのチップの温度を検出したり装置本体２の内部温度を監視し、常時温度が４５℃以上である場合、シャットダウンさせる機能と、過電流、過電圧に対する保護機能をチップに内蔵し、またヒューズを内蔵して過電流を遮断する。そして、前記無接点充電装置１の構成チップの機能が麻痺されて異常信号が検出されれば回路を遮断し、１次コイル７０と繋がれたＣ−Ｌ共振部に直列でバイメタル７１を構成して１次コイル７０が過熱されたときに回路を遮断できるようにするなど、安全装置を構成した。

そして、付加的にマイナスイオン発生機能や細菌撲滅のための抗菌スプレーが噴射され、ＬＣＤディスプレイ部３またはコンピューター、ノートパソコン１００などに充電される状態を表示する。これに加えて充電用バッテリー２３０が満充電されれば、充電用ＩＣから出力された満充電信号をＩＤチップで受けて満充電状態を充電体制御部２１０の制御によって前記無接点充電装置１にロードレギュレーションを通じて伝送し、この信号のフィードバックを受けて充電用バッテリーパック２００が充電完了状態であることをディスプレイ部３、コンピューターまたはノートパソコン１００などに表示する。

このような本発明に係る無接点充電装置１は、図４のように、コンピューターまたはノートパソコンなどからＵＳＢポートを用いて電力を充電することができ、またコンピューターまたはノートパソコンと近接されない状況、すなわち旅行などのような状況では、多様な方法で充電できるように付け加えられた構成をすることができる。すなわち、充電器、アダプタ、ＵＳＢポートなどを入力にする２４ピンコネクタを使うことができ、その一実施例として２４ピン標準コネクタを使って旅行用充電器が差し込まれた場合、１番ピンに割り当てられた特定ＩＤ抵抗を通じて常に４．２Ｖを２１、２２番ピンを通じて入力され、アダプタが差し込まれた場合、４、５番ピンを通じて電源の入力を受け、ＵＳＢポートに差し込まれた場合、１６番ピンを通じて電源の入力を受けることができる。このような無接点充電装置１は、入力電源が４Ｖないし５．５Ｖで動作可能であるように構成することができる。

そして、前記２４ピン標準コネクタを使うアダプタを使って２個の携帯用端末機を同時に充電できるドッキングステーションを構成し、前記無接点充電器を２個連結してそれぞれ携帯用端末機２台を同時に充電させることもできる。

上記のように構成された本発明の他の実施例を説明すると、次のようである。

すなわち、コンピューターまたはノートパソコン１００とＵＳＢ通信する前記ＵＳＢドライバブロック２０にＵＳＢに対するコントローラ機能だけでなく、ＩｒＤＡ信号に変換する機能を付け加えた。

したがって、このようなＵＳＢドライバブロック２０はＵＳＢプロトコル及びＩｒＤＡに相互変換するＩｒＤＡ信号変換部２１をさらに備え、前記ＩｒＤＡ信号変換器２１によってＩｒＤＡに変換されたデータ信号を前記ＭＰＵブロック３０の制御によって前記携帯用端末機３００と互いに送受信するＩｒＤＡポート２２をさらに備え、携帯用端末機３００のＩｒＤＡコントロールブロック３０２から発信されてＩｒＤＡポート２２で受信された前記携帯用端末機３００の固有ＩＤを感知して区別する携帯用端末機ＩＤ鑑別部（図示せず）をさらに構成した。

図２及び図３は本発明に係るＩｒＤＡ送受信モジュールが内蔵された無接点充電装置１を示した図である。

これを参照すれば、前記無接点充電装置１は電源入力でコンピューターやノートパソコン１００のＵＳＢポートに連結すれば、前記無接点充電装置１に内蔵されたＩｒＤＡ信号変換部２１によってＵＳＢ通信プロトコル及びＩｒＤＡなどのデータを相互変換し、ＩｒＤＡトランシーバを通じてＰＣまたはノートパソコンから保存された音楽、動画、データなどを連動して携帯用端末機３００（携帯電話、ＰＤＡ、ＰＭＰ、ＤＭＢ端末機、ＭＰ３など）とデータを無線で相互交換することができる。もちろん電源供給用電力の伝送を１次コイル７０及び２次コイル８０による非接触分離型変圧器を用いて前記携帯用端末機３００にエネルギーを伝達してバッテリーを充電する。

前記無接点充電装置１に内蔵されたＩｒＤＡポート２２と前記携帯用端末機３００のＩｒＤＡポートとを一致させて２次側無線充電モジュールが内蔵された携帯用端末機３００を前記無接点充電装置１に近接させれば、前記無接点充電装置１は前述したように１次コイル７０及び２次コイル８０によって自動でコンピューター本体と同期化され、無接点充電装置１と携帯用端末機３００間に双方赤外線通信が可能であるようにコンピューターまたはノートパソコン１００にＵＳＢが自動で接続され、したがって携帯用端末機３００の保存媒体フォルダがポップアップされて音楽、動画などのデータを無線ダウンロードすることができ、その他のデータ処理が共に可能になる。

図３は、このような無接点充電装置１及び携帯用端末機３００にそれぞれ内蔵されたＩｒＤＡポートによる赤外線通信方式及び電力を伝達する無接点充電装置１の構成を示した図である。

すなわち、図３の前記無接点充電装置１はＵＳＢコネクタ１０、ＵＳＢ−ＩｒＤＡに信号変換するＩｒＤＡ信号変換部２１が内蔵されたＵＳＢドライバブロック２０、ＭＰＵブロック３０、ブートストラップゲートドライバを含むゲートドライブブロック４０、ＬＬＣフルブリッジ直列共振コンバータの直列共振コンバータ５０、１次コイル７０、２次コイル８０、バイメタル７１、埃臭いセンサー９０、イオン発生部９１、電流センシングブロック６０、温度保護回路部９２、及び２次側信号を検出する信号検出ブロック６１などを含む。

そして、携帯用端末機３００にはＩｒＤＡコントローラ３０２及びＩｒＤＡポートなどが備えられる。それにより、携帯用端末機３００と無接点充電装置１間にそれぞれのＩｒＤＡポートを用いてデータ通信をするように構成することができる。

上記のように構成された本発明の無接点充電装置１と結合されて無接点充電装置１と互いにデータを無線で送受信し、電源用電力を無線で供給される充電用バッテリーパック２００を構成する。

すなわち、前記無接点充電装置１の充電本体２の一側と互いに接触可能にさせ、前記１次コイル７０と非接触状態で磁場によってデータ信号を送受信して、電力信号の伝送を受ける前記２次コイル８０が一側に構成された充電体本体２０１、前記充電体本体２０１の内部一側に前記２次コイル８０と繋がれて前記１次コイル７０から伝送される電力信号を処理して充電用バッテリー２３０に伝送し、前記１次コイル７０と送受信するデータ信号を処理する充電体制御部２１０、前記充電体制御部２１０の制御によって前記充電用バッテリー２３０に充電用電力を伝送させる充電回路２２０を含み、前記充電回路２２０は前記充電用バッテリー２３０の電源を前記携帯用端末機３００に供給するように構成したものである。

前記充電体制御部２１０は、前記無接点充電装置１から最初繋がれたことを感知すれば固有ＩＤを前記２次コイル８０及び前記１次コイル７０を通じて前記無接点充電装置１に伝送させる固有ＩＤ部（固有ＩＤチップ）、前記充電用バッテリー２３０の充電程度を感知して前記無接点充電装置１に伝送する充電感知部を含めて構成したものである。

そして、前記充電体本体２０１は、前記携帯用端末機３００と分離及び締結が可能であるように別体として形成される分離型パックで構成されることができる。また、前記携帯用端末機３００の本体ケース内部に内蔵されて一体として形成される一体型パックで構成されることもできる。

分離型パックに備えられた充電体本体２０１は、前記充電体制御部２１０の制御によって前記充電用バッテリー２３０の電源を前記携帯用端末機３００に供給するターミナルブロック２４０をさらに備えた。

これを図１及び図３を参考にして説明すれば、前記充電用バッテリーパック２００の２次コイル８０は、携帯用端末機のフルブリッジ整流回路(Rectification Block)８１と繋がれる。そして、整流回路８１と繋がれた充電体制御部２１０は、前記携帯用端末機３００または充電用バッテリーパック(Wireless charge-enabled Battery Pack)２００の固有ＩＤを送出して異物を感知し、充電状態フィードバック充電回路をオンオフしてこれを無接点充電装置１に送出し、信号−ＵＳＢ変換機能が可能であるように構成することができる。そして、充電のための充電回路(Charge Management Block)２２０、バッテリー容量チェック回路(Fuel Gauge Control Block)２２１、バッテリー保護回路(Protect Control Block)２２２、ＰＴＣと充電用バッテリー２３０、及び携帯用端末機３００に内蔵されたＵＳＢコントローラ３０１またはＩｒＤＡコントロールブロック３０２などを共に備えることができる。

そして、前述された無接点充電回路１の安全装置のように、充電用バッテリーパック２００にも多数の安全装置を備える。

すなわち、充電用バッテリーパック２００の安全装置には充電回路に内蔵された温度センサーがあり、外部に繋がれたＮＴＣが温度変化に従って抵抗値が変動されて分配された電圧をフィードバックされ、既設定された温度以上になれば充電を遮断する機能を内蔵することができる。また、ＰＣＭという保護回路によって過電流、過電圧、過放電、短絡などからバッテリーを保護して、ＰＴＣまたはバイメタルを使って過電流と温度によって遮断され、充電用バッテリーパック２００、充電用バッテリー２３０、及びこれらの回路を保護する。そして、充電用バッテリーパック２００に内蔵されたＩＤチップ及び多数のチップなどに対して、充電中内部の誤動作が発生した場合、前記無接点充電装置１にロードレギュレーションを通じてこのような誤作動信号を伝送し、前記無接点充電装置１からＦＳＫを通じて信号を受けてスイッチングを遮断して電力供給を中断するメカニズムを備えることができる。

そして、このような充電用バッテリーパック２００は、図５ないし図９のように、携帯用端末機３００の内部に内蔵して一体として備えることができ、また別体として分離及び結合を容易に備えることができる。したがって、このような携帯用端末機３００は充電用バッテリーパック２００のターミナルブロック２４０と電気的に接触されて電源を供給される電力受信ターミナルブロック３１０と、前記電力受信ターミナルブロック３１０と繋がれて電力を変換するＤＣ／ＤＣコンバータ３２０、及び前記ＤＣ／ＤＣコンバータ３２０で変換された電力を充電する充電ブロック３３０を構成することができる。

このような本発明は、一般的に非接触変圧器の場合、接触型である一般変圧器と異なって大きい空隙を有するため磁化インダクタンスは一般変圧器に比べ相対的に小さく、漏洩インダクタンスは相対的に大きいため、既存の直列共振型コンバータをそのまま使えば負荷変化に対する多い循環電流が流れる短所を有するようになる。それだけでなく２次側整流ダイオードの連続的な電流により、ダイオードの逆回復特性によるスイッチング損失が発生する恐れがある。しかし、本発明ではこのような問題点を改善するため非接触変圧器用フルブリッジＬＬＣ直列共振型コンバータ５０を適用して、スイッチング周波数は共振周波数より低い周波数で動作して既存の直列共振型コンバータを使った場合より循環電流を大幅に減らすことができ、２次側整流ダイオードに不連続電流が流れるためダイオードのスイッチング損失を減らすことができる長所を有する。

また、１次コイル７０及び２次コイル８０は、ＦＰＣＢ、ＰＣＢ、コイル及びフェライトコアのうちいずれか１つからなり、分離型変圧器を構成し、かつ、円形、四角形または多角形の平板または筒状のコイル形態に形成して互いの信号伝送が円滑になるように構成した。

このような本発明に係る無接点充電用バッテリーパック２００の製造構成の例を図５ないし図９を参照して説明すると、次のようである。図５はオールインワンハードパックの充電用バッテリーパック２００に対する図であり、図６は携帯用端末機３００に内蔵される実施例に対する回路図である。

オールインワンハードパックの充電用バッテリーパック２００は、２次コイル、磁場遮蔽シールド、整流回路、充電回路（スイッチングまたはリニア充電回路）、無線通信ＩＤ認識回路、保護回路、バッテリーで構成される。すなわち、２次コイル（コイルまたはコア方式を含む）８０、整流回路８１、ＬＤＯ＋ＩＤ（ＴＸ、ＲＸ通信）＋ＦＥＴドライブ＋バッテリー充電状態入力（エンピティ、フル信号）機能＋オシレータ＋充電回路エナブルまたはディスエナブルできるポートを内蔵したアダプタ制御ブロック(Adaptor Control Block)である充電体制御部２１０、バッテリー保護回路（ＰＣＭ）２２２、ＰＴＣと充電用バッテリー２３０、充電回路２２０、携帯電話と繋がれる端子であるターミナルブロック２４０などで構成される。

そして、内蔵型充電用バッテリーパック２００の場合には、前記携帯用端末機３００のケースカバーに２次コイルと磁場遮蔽シールドを内蔵し（コイルをカバーに射出成形したり保護ケースを作って超音波融着する方法を使用）、携帯用端末機３００と連結できる端子を作ってこの端子を通じて繋がれた携帯用端末機３００の内蔵回路に整流回路、無線ＩＤ認識回路を取り付け、前記携帯用端末機３００に内蔵されたＤＣ／ＤＣコンバータ３２０及び充電ブロック３３０をそのまま使って内蔵されたバッテリーパックと繋がれた端子を通じて充電する。

また、前記携帯用端末機３００に内蔵された充電用バッテリーパック２００のさらに他の構成は、２次コイルと磁場遮蔽シールド、整流回路、無線通信ＩＤ認識回路、保護回路、バッテリーなどを携帯用端末機３００のケースカバーに融着せずに内部に内蔵し、前記携帯用端末機３００と整流回路出力、接地、バッテリー陽極、充電状態ピンなどの連結端子を作って携帯用端末機３００に内蔵されたＤＣ／ＤＣコンバータ３２０と充電ブロック３３０をそのまま使ってバッテリーと繋がれた端子を通じて充電するように構成することができる。

このような内蔵型充電用バッテリーパック２００に対する回路は、図６に示されたように、携帯用端末機３００に適用可能な無接点充電用セミインナーパックであり、２次コイル（コイルまたはコア方式を含む）８０、整流回路８１、ＬＤＯ＋ＩＤ（ＴＸ、ＲＸ通信）＋ＦＥＴドライブ＋バッテリー充電状態入力（エンピティ、フル信号）機能＋オシレータ＋充電回路エナブルまたはディスエナブルできるポートを内蔵したアダプタ制御ブロックである充電体制御部２１０、バッテリー保護回路（ＰＣＭ）２２２、ＰＴＣと充電用バッテリー２３０、ＧＳＭ携帯電話である携帯用端末機３００に内蔵されたＤＣ／ＤＣコンバータ３２０、及びＧＳＭ携帯電話である携帯用端末機３００に内蔵された充電ブロック３３０を含めて構成されることができる。このとき、ＧＳＭ携帯電話である携帯用端末機３００は、端末機にＤＣ／ＤＣコンバータ３２０と充電ブロック３３０が内蔵された携帯用端末機（例：ＧＳＭ携帯電話）を言う。

無接点充電装置１に無接点充電用セミインナーパック、すなわち充電用バッテリーパック２００を内蔵したＧＳＭ携帯電話である携帯用端末機３００を載せれば無接点充電装置１で電力を発生させ、２次コイル８０を通じて充電用バッテリーパック２００に電力を伝送する。

そして、充電用バッテリーパック２００である２次側では、２次コイル８０からＡＣ電力を受けて整流回路８１で整流してＤＣにし、充電体制御部２１０でＲＸＤピンを通じて電圧が安定電圧以上（例：５．５Ｖ以上）であればＴＸＤピンを通じて前記無接点充電装置１に電力を減らすためのパワーセーブコードを発生させて伝達し、２次側電力が安定電圧（例：５Ｖ程度）でパラメーター（周波数）を調節する。これを繰り返して充電用バッテリーパック２００である２次側が最適の電圧条件である安定電圧（例：５Ｖ）になればこれに対するＩＤを発生させ、無接点充電装置１のＩＤと一致すれば前記無接点充電装置１で電力を発生させる。そうでなければ、無接点充電装置１では電力供給を遮断して節電モードに入ったり、異物が載せられた場合は固有ＩＤに対する受信情報がないため、エラーを発生させて電力供給を遮断する。

図７ないし図９はこのような充電用バッテリーパック２００の多数の実施例による分解斜視図である。

まず、充電用バッテリーパック２００の第１実施例を示した図７の構成を説明すると、Ａ／Ｓラベル４１１、上部ケース４１２、無接点充電用ＰＣＢボード４１３、（−）Ｎｉ−Ｐｌａｔｅ４１４、ＰＴＣまたはバイメタル４１５、リード線４１６、（＋）Ｎｉ−Ｐｌａｔｅ４１７、補助ケース４１８、ノーメックステープ４１９、整流部ボード４２０、バッテリーセル４２１、２次側コイル４２２、下部ケース４２３、及びラベル４２４を備える。すなわち、整流部ボード４２０をトップ面に配置した実施例である。

次に、図８は第２実施例による無接点充電用内蔵型バッテリーパックの組立図（回路基板トップ面配置）であり、Ａ／Ｓラベル４３１、上部ケース４３２、無接点充電用ＰＣＢボード４３３、（−）Ｎｉ−Ｐｌａｔｅ４３４、ＰＴＣまたはバイメタル４３５、リード線４３６、（＋）Ｎｉ−Ｐｌａｔｅ４３７、補助ケース（ホットメルト方式で充填することができる）４３８、ノーメックステープ４３９、連結ボード４４０、バッテリーセル４４１、２次側コイル４４２、下部ケース４４３、及びラベル４４４を備える。

そして、図９は第３実施例による無接点充電用内蔵型バッテリーパックの組立図（回路基板側面配置）であり、Ａ／Ｓラベル４５１、上部ケース４５２、無接点充電用ＰＣＢボード４５３、（−）Ｎｉ−Ｐｌａｔｅ４５４、ＰＴＣまたはバイメタル４５５、リード線４５６、（＋）Ｎｉ−Ｐｌａｔｅ４５７、補助ケース（ホットメルト方式で充填することができる）４５８、ノーメックステープ４５９、連結ボード４６０、バッテリーセル４６１、２次側コイル４６２、下部ケース４６３、及びラベル４６４を備える。

上記のように備えられるバッテリーパックは、図１０のような概略的な構造の磁場を遮断する遮蔽用部材を備える。このような遮蔽用部材によってバッテリーセル及び充電用回路の誤作動を防止して過熱されることを防止する。すなわち、図７ないし図９のバッテリーセル４２１、４４１、４６１は、図１０に概略的に示された遮蔽用部材が備えられたバッテリーセル５１２の構成のように構成することができる。

図１０は、無線電力受信モジュールを有した充電用バッテリーパック２００の構成図であり、コイル、ファインメタル、薄膜アルミニウム（ホイルなど）、リチウムイオンまたはリチウムポリマーからなったバッテリーパックに磁場を１００％遮断するために薄膜アルミニウムを入れてセルに影響がないようにし、セルのサイクルが５００回まで充放電可能になるように構成したものである。ここでコイルの形状はすべての形態のコイルを含む。すなわち、四角形、円形または楕円形などと多様に設けることができる。そして、無線電力受信モジュールを有した充電用バッテリーパック２００は、バッテリーセル５１２の一側に垂直または水平方向に無線電力受信回路（Wireless Power Receiver Circuits）を備え、前記無線電力受信回路５１３を包んで磁場を遮断する遮蔽部材５０１を含めて構成することができる。

また、コイル、ファインメタル、薄膜アルミニウム（ホイルなど）、リチウムイオンまたはリチウムポリマーからなった充電用バッテリーパック２００は、磁場を１００％遮断するために遮蔽板５１５を備えた。前記遮蔽部材５０１及び遮蔽板５１５はＡｌ、Ｃｕ、Ｎｉ合金などを含めて薄板に形成される。また、前記遮蔽板５１５と同一構成でバッテリーセル５１２を中心にして、前後左右面にもそれぞれ遮蔽板５１５−１、５１５−２、５１５−３、５１５−４を備え、磁場からバッテリーセル５１２を保護するように構成した。このような遮蔽板５１５と２次コイル５１６が巻線された充電レシーバーモジュール５１７間には磁性板５０３を備え、コイルに１次コイルから誘導された磁場が２次コイル５１６に誘導され易いように透磁率の高い磁性体で構成した。このような磁性板５０３は、フェライト系列、Ｍｎ−Ｚｎ（５０重量部：５０重量部）、またはＮｉ−Ｆｅ（８０重量部：２０重量部）からなったり、ファインメタル(Fe-Si-Cu-Nb)でＦｅを主成分とし、これにＳｉとＢ及び微量のＣｕとＮｂを高温状態で添加して１００℃以下に急冷して固体化して製造したものである。

そして、遮蔽板５１５とバッテリーセル５１２間には、絶縁体である絶縁板５０２を備え、特にＮＩ−ＣｕからなるＭｅｓｈまたは放熱可能であって熱伝導を落とせる絶縁体を備えて、バッテリーセル５１２の温度上昇を防止して過熱されないようにした。したがって、温度と磁場の影響がバッテリーセル５１２に及ばないようにし、充電レシーバーモジュール５１７と繋がれてバッテリーセルのサイクルが５００回まで充放電可能であるように構成し、このときコイルの形状はすべての可能な形態の形状にして構成することができる。示していない参照符号５１１は（−）ターミナル、５１４は（＋）ターミナル、５１６はコイルを示したものである。

前記充電用バッテリーパック２００の例による無接点充電装置１は、さらに、含体形状に形成された装置本体２の上部面に１次コイル７０を形成したものであり、渦形状の円形、四角形または多角形の形状のコイルまたはコアの形態で１次コイル７０を構成することができる。そして、このように１次コイル７０が構成された無接点充電装置１の上部に、充電用バッテリーパック２００または充電用バッテリーパック２００が内蔵された携帯用端末機３００を載せれば、コンピューターまたはノートパソコンと繋がれた状態で送受信用データ及び電源用電力が供給されるように構成したものである。

上述したように、本発明の望ましい実施例を参照して説明したが、該当技術分野の熟練された当業者は特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正または変形して実施することができる。

本発明に係る無接点充電装置の回路図である。本発明に係る無接点充電装置のＩｒＤＡ通信が適用された実施例の斜視図である。本発明に係る無接点充電装置にＩｒＤＡ通信が適用された実施例の回路図である。本発明に係る無接点充電器で２４ピンコネクタを使う充電器、アダプタ、ＵＳＢポートを入力として使う実施例を示した例示図である。本発明に係る充電用バッテリーパックの回路図である。本発明に係る充電用バッテリーパックの他の実施例の回路図である。本発明に係る充電用バッテリーパックの第１実施例による分解斜視図である。本発明に係る充電用バッテリーパックの第２実施例による分解斜視図である。本発明に係る充電用バッテリーパックの第３実施例による分解斜視図である。本発明に係る充電用バッテリーパックの無線電力受信モジュールを有したバッテリーパックの分解斜視図である。従来技術に係る携帯電話用充電装置の使用状態図である。

Claims

含体形状の装置本体２の一側に備えられてコンピューターまたはノートパソコンのＵＳＢポートとジャック結合及び分離が可能に繋がれるＵＳＢコネクタ１０と、
前記ＵＳＢコネクタ１０と繋がれ、前記コンピューターまたはノートパソコンとデータを送受信するようにＵＳＢプロトコルでエミュレーションするＵＳＢドライバブロック２０と、
前記ＵＳＢコネクタ１０と繋がれ、前記コンピューターまたはノートパソコンから電源の供給を受けて携帯用端末機に供給したり、データを送受信するための直列共振コンバータ５０、及び電流センシングブロック６０を制御するＭＰＵブロック３０と、
前記直列共振コンバータ５０からのデータ信号及び電源信号を前記携帯用端末機に無線で伝送するための誘導起電力を発生させるように装置本体２の上部に設けられる１次コイル７０と、を含めて構成し、
前記直列共振コンバータ５０は、前記ＵＳＢドライバブロック２０と前記携帯用端末機間に送受信されるデータ信号、及び前記ＵＳＢコネクタ１０から前記携帯用端末機に供給される電源信号を変換、合算するように構成され、
前記電流センシングブロック６０は、前記１次コイル７０と対応する前記携帯用端末機側の２次コイル８０による負荷変調信号を感知した１次コイル７０から伝送された前記２次コイル８０の信号を分析して前記携帯用端末機を認識し、充電電圧を安定電圧に制御するように前記１次コイル７０、前記２次コイル８０を監視し、かつ、前記ＭＰＵブロック３０に信号を伝送するように構成されたことを特徴とする無線データ通信及び電力伝送が可能な無接点充電装置。
前記１次コイル７０は、
分離型変圧器を構成する１次コイルであって、フレキシブルプリント基板、プリント基板、コイル及びフェライトコアのうちいずれか１つからなり、かつ、円形、四角形または多角形に形成され、
前記直列共振コンバータ５０は、半波型または全波型で直列／並列共振型コンバータであるＬＬＣフルブリッジ直列共振コンバータであることを特徴とする請求項１に記載の無線データ通信及び電力伝送が可能な無接点充電装置。
前記ＵＳＢドライバブロック２０及び前記ＭＰＵブロック３０と前記直列共振コンバータ５０間に備えられてブートストラップゲートドライバを備えたゲートドライブブロック４０と、
前記２次コイル８０の信号のうちバッテリー充電状態信号を感知した前記１次コイル７０から信号の伝送を受けて前記ＭＰＵブロック３０の制御によって充電用バッテリー２３０の充電状態を表示するディスプレイ部３と、をさらに含めて構成されたことを特徴とする請求項１に記載の無線データ通信及び電力伝送が可能な無接点充電装置。
前記装置本体２の内部の温度を感知して前記１次コイル７０の温度を測定し、回路遮断のために前記ＭＰＵブロック３０に信号を伝送する温度保護回路部９２と、
前記１次コイル７０と直列で繋がれ、前記１次コイル７０に流れる電流が過多であったり内部温度が過熱されれば電流を遮断するバイメタル７１と、
前記装置本体２の内部の埃及び臭いを感知する埃臭いセンサー９０と、
マイナスイオンを発生させて細菌撲滅用抗菌スプレーを噴射するイオン発生部９１と、をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の無線データ通信及び電力伝送が可能な無接点充電装置。
前記電流センシングブロック６０は、
前記１次コイル７０で一定インターバルのＰＷＭパルスを発生させて、これに応答する前記２次コイル８０からの感知信号が規定された信号であればＩＤを与えてデータ信号及び電力信号を伝送し続け、応答がなかったり応答信号が規定された信号ではないと検出されれば異物として感知してデータ信号及び電力信号の伝送を中止する異物感知機能をさらに備えて構成されたことを特徴とする請求項１に記載の無線データ通信及び電力伝送が可能な無接点充電装置。
前記ＵＳＢドライバブロック２０は、
ＵＳＢプロトコル及びＩｒＤＡに相互変換するＩｒＤＡ信号変換部２１をさらに備え、
前記ＩｒＤＡ信号変換器２１によってＩｒＤＡに変換されたデータ信号を前記ＭＰＵブロック３０の制御によって前記携帯用端末機と互いに送受信するＩｒＤＡポート２２をさらに備え、
前記携帯用端末機の固有ＩＤを感知して区別する携帯用端末機ＩＤ鑑別部をさらに構成することを特徴とする請求項１に記載の無線データ通信及び電力伝送が可能な無接点充電装置。
請求項１ないし請求項６のうちいずれか１項の無接点充電装置１の充電本体２の一側と互いに接触可能にさせて、前記１次コイル７０と非接触状態で磁場によってデータ信号を送受信し、電力信号の伝送を受ける前記２次コイル８０が一側に構成された充電体本体２０１、
前記充電体本体２０１の内部一側に前記２次コイル８０と繋がれて前記１次コイル７０から伝送される電力信号を処理して充電用バッテリー２３０に伝送し、前記１次コイル７０と送受信するデータ信号を処理する充電体制御部２１０、
前記充電体制御部２１０の制御によって前記充電用バッテリー２３０に充電用電力を伝送させる充電回路２２０を含み、
前記充電回路２２０は前記充電用バッテリー２３０の電源を前記携帯用端末機に供給するように構成されたことを特徴とする充電用バッテリーパック。
前記充電体制御部２１０は、
前記無接点充電装置１から最初繋がれたことを感知すれば固有ＩＤを前記２次コイル８０及び前記１次コイル７０を通じて前記無接点充電装置１に伝送させる固有ＩＤ部と、
前記充電用バッテリー２３０の充電程度を感知して前記無接点充電装置１に伝送する充電感知部と、を含むことを特徴とする請求項７に記載の充電用バッテリーパック。
前記充電体本体２０１は、
前記携帯用端末機と分離及び締結が可能であるように別体として設けられる分離型パックで構成されたり、または
前記携帯用端末機の本体ケース内部に内蔵されて一体として設けられる一体型パックで構成され、
前記２次コイル８０は分離型変圧器を構成する２次コイルであって、フレキシブルプリント基板、プリント基板、コイル及びフェライトコアのうちいずれか１つからなり、かつ、円形、四角形または多角形で形成されることを特徴とする請求項７に記載の充電用バッテリーパック。
前記分離型パックの充電体本体２０１は、
前記充電体制御部２１０の制御によって前記充電用バッテリー２３０の電源を前記携帯用端末機に供給するターミナルブロック２４０をさらに構成したことを特徴とする請求項９に記載の充電用バッテリーパック。
前記充電体本体２０１は、
充電レシーバーモジュール５１７に巻線された２次コイル５１６から誘導された電力が無線電力受信回路５１３を通じて充電されるバッテリーセル５１２、
前記バッテリーセル５１２の底面、前後左右の４面を包んでＡｌ、Ｃｕ、またはＮｉ合金を含めて構成され、磁場から前記バッテリーセル５１２を保護する遮蔽板５１５、５１５−１、５１５−２、５１５−３、５１５−４、
前記遮蔽板５１５と前記充電レシーバーモジュール５１７間に備えられてフェライト系列、Ｍｎ−Ｚｎ（５０重量部：５０重量部）、Ｎｉ−Ｆｅ（８０重量部：２０重量部）、またはファインメタル(Fe-Si-Cu-Nb)を含めて構成されて２次コイル５１６に誘導磁場が誘導され易くする磁性板５０３、
前記遮蔽板５１５と前記バッテリーセル５１２間にＮＩ−Ｃｕからなるメッシュまたは放熱可能であって熱伝導を落とせる絶縁体で構成されて前記遮蔽板５１５の熱がバッテリーセル５１２に伝導されないようにする絶縁板５０２、
前記無線電力受信回路５１３を包んでＡｌ、Ｃｕ、またはＮｉ合金を含めて構成されて前記無線電力受信回路５１３に磁場を遮蔽する遮蔽部材５０１を含めて構成されたことを特徴とする請求項８に記載の充電用バッテリーパック。
請求項７の無接点充電装置１から電源の供給を受けてデータを送受信することを特徴とする無接点充電装置を用いた携帯用端末機。
請求項９の一体型パックの充電体本体２０１を備える充電用バッテリーパック２００を内蔵し、
ＩｒＤＡコントローラ３０２及び無接点充電装置１のＩｒＤＡポート２２とデータ通信をするＩｒＤＡポートを含めて構成されたことを特徴とする携帯用端末機。
請求項８の充電用バッテリーパック２００のターミナルブロック２４０と電気的に接触されて電源の供給を受ける電力受信ターミナルブロック３１０と、
前記電力受信ターミナルブロック３１０と繋がれて電力を変換するＤＣ／ＤＣコンバータ３２０と、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータ３２０で変換された電力を充電する充電ブロック３３０と、を構成したことを特徴とする無接点充電装置を用いた携帯用端末機。