本发明涉及一种多模式无线电力接收装置及方法。更具体而言，涉及一种支持电磁感应及电磁共振和nfc通信的多模式无线电力接收装置及方法。
背景技术：
：：如移动电话或者pda(personaldigitalassistants)等的移动终端，其特性上可由循环充电的蓄电池驱动，为了对该蓄电池进行充电，利用其他充电装置向移动终端的蓄电池提供电能。通常，充电装置和蓄电池分别在外部另外构成有接触端子，通过将所述端子相互接触，电连接充电装置和蓄电池。最近，无线充电或者无接触点充电技术被开发，近来被应用于诸多电子仪器中，目前，商用或者研究中的无线电力传输技术可大致分类为四个方式。其中，一个方式是放射高功率微波的方式，该方式使用数ghz带宽的频率，可实现高功率传输，能够做到远距离传输，相反，由于对人体的危害性及直进性等的问题，被禁止使用。另一方式是放射(radiative)方式的近距离传输方式，该方式是利用uhf(ultrahighfrequency)带宽的rfid/usn频率带宽或者2.4ghzism带宽的rfid服务，目前处于应用于流通及物流领域等特定领域的状态，由于放射的损失，最大电力传输只为数十毫瓦特，存在缺点。而且，具有与此相同的作为扩充rfid标准的nfc等的超短距离无线通信技术。另外，利用感应耦合的接触式传输方式作为通过利用在数毫米至数厘米的距离内以接触式，传输数瓦特的电力的方式，其使用125khz或者135khz等的频率，目前应用于交通卡、无线刮胡刀、电动牙刷等。此外，非放射(nonradiated)电磁共振方式是基于共振耦合(resonantcoupling)的方式。共振耦合是指，当电磁共振时，两个媒体如果以相同的频率进行共振，则电磁波通过近距离电磁场从一媒体向另一媒体移动的现象，该方式具有在数米以内的距离可传输数十瓦特的大电力的优点。然而，为了真实地实现，有必要维持较高的共振期q(qualityfactor)值。另外，最近上市的多数移动终端为了能够进行nfc通信，安装了nfc模块并上市。nfc(nearfieldcommunication)是使用13.56mhz带宽的频率，在10cm左右的距离内，发送接收数据的近距离通信技术。nfc模块安装在移动终端上可应用于使用者认证，身份证、信用卡、移动入场券、移动优惠卷等各种领域。为了进行这种nfc通信，需要天线。nfc天线分别独立地具有nfc引导和nfc标签的天线，实际应用于移动终端上时，通常，使用将nfc引导天线和标签天线以叠层结构集成的整合型天线结构。韩国公开专利第10-2013-0053856号，涉及这种无线电力接收器及其控制方法，基于电磁共振方式，并记载了无线方式接收电力的无线电力接收器及其控制方法有关的技术。但是，最近需要一种利用一共振线圈同时支持电磁感应、电磁共振、nfc的方法。技术实现要素：本发明的目的在于，通过利用一共振线圈，提供一种支持电磁感应和电磁共振及nfc的多模式无线电力接收装置及方法。本发明的目的在于，双重回路形态的天线模块中，外部回路和内部回路分别具有双共振频率，通过切换器的调节，提供一种可区分为外部回路(电磁共振/nfc)和内部回路(电磁感应wpc/pma)模式的多模式无线电力接收装置及方法。在一方面，在本发明提案的多模式无线电力接收装置中，包括：天线模块，由外部回路(outerloop)和内部回路(innerloop)构成；模式控制部，用于控制所述天线模块的动作模式；切换器，用于连接所述外部回路和所述内部回路，通过所述模式控制部而工作；以及外部回路模块，基于所述切换器的工作，利用所述外部回路用于支持电磁共振方式和nfc通信；以及内部回路模块，基于所述切换器的工作，同时利用所述外部回路和所述内部回路，通过支持电磁感应方式用于传输电力。当所述切换器被关闭时，所述外部回路模块利用所述外部回路，选择性地驱动电磁共振方式和nfc通信。当所述切换器被开启时，所述内部回路模块同时利用所述外部回路和所述内部回路，选择性地驱动电磁感应方式的pma(powermattersalliance)和wpc(wirelesspowerconsortium)并传输电力。所述外部回路模块和所述内部回路模块可分别具有双工作频率。所述内部回路模块可包括：整流部，用于整流通过所述天线模块输入的rf信号；电压控制部，用于将所述整流部中整流的dc信号变换为可在负荷设备上使用的电压；以及阻抗匹配部，位于所述天线模块和所述整流部之间，用于匹配所述天线模块和所述整流部之间的阻抗。所述阻抗匹配部可为利用所述电磁感应方式的pma阻抗匹配部和wpc阻抗匹配部。所述外部回路模块还可包括利用所述电磁共振方式的电磁共振阻抗匹配部，当选择所述电磁共振阻抗匹配部时，通过所述内部回路模块的所述整流部，整流经所述天线模块输入的rf信号，将所述电压控制部整流的dc信号变换为可在负荷设备中使用的电压并传递所述无线电力。所述内部回路模块还可包括充电部，其利用输出的所述电力对外部的负荷设备进行充电。所述外部回路模块还可包括：nfc收发器，其通过与外部主机通信进行所述nfc通信；nfc控制部，与所述nfc收发器连接并控制工作；接口部，用于与所述外部主机进行通信；以及nfc阻抗匹配部，位于所述nfc收发器和所述天线模块之间，用于匹配所述nfc收发器和所述天线模块的所述外部回路之间的阻抗。所述内部回路模块还可包括：充电状态感知部，用于感知所述充电部的工作；无线充电控制部，利用从所述充电状态感知部传递的充电状态信息，对充电进行控制；以及通信部，从外部接收控制消息，并向所述无线充电控制部传输。所述通信部任意选择带内(inband)和带外(outofband)中至少一个，当所述带内被选择时，所述切换器被开启，通过所述模式控制部，可选择所述pma阻抗匹配部和所述wpc阻抗匹配部中的至少一个，当所述带外被选择时，所述切换器被关闭，通过所述模式控制部，选择所述电磁共振阻抗匹配部。在另一方面，本发明中提案的多模式无线电力接收方法中，可包括如下步骤：从无线电力发送装置接收具有相同工作频率的无线电力和通信信号中至少一个的步骤；在模式控制部中通过对切换器进行操作，控制天线模块的动作模式的步骤；当所述切换器被关闭时，利用所述天线模块的外部回路(outerloop)，支持电磁共振方式的所述无线电力传输和nfc通信的步骤；以及当所述切换器被开启，所述外部回路和内部回路(innerloop)被连接，并支持电磁感应方式的pma(powermattersalliance)和wpc(wirelesspowerconsortium)，向无线电力接收装置并传输所述无线电力的步骤。通过支持所述电磁感应方式的pma(powermattersalliance)和wpc(wirelesspowerconsortium)向无线电力接收装置传输所述无线电力的步骤可为在利用电磁感应方式的pma阻抗匹配部和wpc阻抗匹配部中至少一个中，匹配所述天线模块和所述整流部之间的阻抗的步骤；整流通过所述天线模块输入的rf信号的步骤；以及将整流的dc信号变换为可在负荷设备使用的电压，并传输所述无线电力的步骤。还可包括通信部中任意选择带内(inband)和带外(outofband)中至少一个的步骤；当所述带内被选择时，所述切换器被开启，通过所述模式控制部选择所述pma阻抗匹配部和所述wpc阻抗匹配部中至少一个以上，并传输所述无线电力的步骤；以及当所述带外被选择时，所述切换器被关闭(off)，通过所述模式控制部，选择所述电磁共振阻抗匹配部，并传输所述无线电力的步骤。利用所述天线模块的外部回路(outerloop)，支持电磁共振方式的所述无线电力传输和nfc通信的步骤，当电磁共振阻抗匹配部被选择时，整流通过所述天线模块输入层rf信号，将整流的dc信号变换为可在负荷设备中使用的电压，并传输所述无线电力。利用所述天线模块的外部回路(outerloop)，支持电磁共振方式的所述无线电力传输和nfc通信的步骤，匹配nfc收发器和所述天线模块的所述外部回路之间的阻抗，在nfc收发器中，与外部主机进行通信，通过接口，进行所述nfc通信。根据本发明的实施例，通过利用一共振线圈，提供一种可支持电磁感应和电磁共振及nfc的在多模式中可进行无线充电的多模式无线电力接收装置及方法。根据本发明的实施例,双重回路形态的天线模块中，外部回路和内部回路分别具有双共振频率，通过切换器的调节，能够提供可区分为外部回路(电磁共振/nfc)和内部回路(电磁感应wpc/pma)模式的多模式无线电力接收装置及方法。附图说明图1是用于说明本发明一实施例涉及的无线电力接收装置和无线电力发送装置的发送/接收无线电力及通信信号的示意图。图2是用于说明本发明一实施例涉及的利用电磁共振的无线电力传输装置的图。图3是用于说明本发明一实施例涉及的无线电力传输装置的天线部的图。图4是图示本发明一实施例涉及的多模式无线电力接收装置的方框图。图5是图示本发明一实施例涉及的多模式无线电力接收方法的流程图。具体实施方式以下，参照附图对本发明实施例进行详细的说明。图1是用于说明本发明一实施例涉及的无线电力接收装置和无线电力发送装置的发送/接收无线电力及通信信号的示意图。参照图1，无线电力接收装置120可从无线电力发送装置110接收无线电力和通信信号中至少一个。无线电力发送装置110可向例如经过一定的认证程序认证的无线电力接收装置120提供无线电力。无线电力发送装置110基于共振方式提供无线电力，随之，可发送具有预定频率且用于共振的电磁波。而且，无线电力发送装置110可通过多个无线电力接收器120提供无线电力。无线电力接收装置120从无线电力发送装置110接收无线电力，并对内部具有的蓄电池进行充电。在此，无线电力接收装置120可以是能够处理或者发送接收所定的通信数据包的装置，例如，可由移动终端等构成。在此，移动终端可包括手机、智能手机(smartphone)、笔记本电脑(laptopcomputer)、数字广播用终端、pda(personaldigitalassistants)、pmp(portablemultimediaplayer)、导航器等。图2是用于说明本发明一实施例涉及的利用电磁共振的无线电力传输装置的图。参照图2，无线电力传输装置可在无线电力发送装置210和无线电力接收装置220间，通过非接触电磁共振方式传输电力。无线电力发送装置210可利用用于传输能量的送电天线部250，向外部发射电磁场。而且，无线电力发送装置210通过输入电源230可接收必要的驱动电力及用于发射电磁场的电力。该无线电力发送装置210利用ac/dc转换器211、功率放大器212、阻抗匹配电路213等，将从输入电源230输入的ac电源变换为电磁波信号之后，通过送电天线部250，可向无线电力接收装置220传输电力。无线电力接收装置220可接收从无线电力发送装置210传输的电磁波信号。为此，无线电力接收装置220具有收电天线部260，此时，收电天线部260的共振频率最好与送电天线部250的共振频率相同或者接近。该种情况下，基于送电天线部250和收电天线部260间的共振耦合(2resonantcoupling)，可形成能量传递信道。从送电天线部250放出的电磁波通过能量传递信道，向收电天线部260传输，通过收电天线部260输入的电磁波在无线电力接收装置220内，通过阻抗匹配电路221及整流器222等，可变换为电力。变换的电力可向与无线电力接收装置220连接的负荷设备240传输，并对负荷设备240进行充电或者提供驱动电力。图3是用于说明本发明一实施例涉及的无线电力传输装置的天线部的图。参照图3，可确认无线电力传输装置的送电天线部350和收电天线部360的具体构成。图3是用于说明在图2的无线电力传输装置中与无线电力发送装置210连接的送电天线部250及与无线电力接收装置220连接的收电天线部260的具体构成的图。如图3所示，无线电力传输装置在送电天线部350及收电天线部360之间利用电磁共振方式，可通过rf信号的形态传输电力。而且，无线电力传输装置可在送电天线部350及收电天线部360之间利用电磁感应方式传输电力。为此，送电天线部350和收电天线部360应具有相同的共振频率或者十分近似的共振频率，并且为了实现在送电天线部350和收电天线部360之间的整合的共振状态中以最佳的效率传输电力而设计。送电天线部350可包括送电天线351及送电共振天线352。该送电天线351或者送电共振天线352可利用回路形态的构建。而且，送电共振天线352可为旋涡回路形状或者螺旋回路形状。此外，在送电天线351和送电共振天线352之间可利用电磁感应方式传输电力。最后，收电天线部360可包括分别对应所述的送电天线351及送电共振天线352的收电天线362及收电共振天线361。而且，在收电天线362及收电共振天线361之间可利用电磁感应方式传递电力。从送电天线部350至收电天线部360的电力传输过程的进行可如以下例子。首先，通过无线电力发送装置，电力由送电天线部350的送电天线351激发(excitation)，由送电天线351激发的电力利用电磁感应方式可向送电共振天线352传递。送电共振天线352和收电共振天线361在相同或者近似的共振频率中进行相互共振，并形成能量传递信道。向送电共振天线352传递的电力通过能量传递信道，向收电共振天线361传输，从收电共振天线361至收电天线362利用电磁感应方式，可进行传递。图4是图示本发明一实施例涉及的多模式无线电力接收装置的方框图。参照图4，多模式无线电力接收装置可包括天线模块410、420、模式控制部430、切换器440、外部回路模块及内部回路模块。天线模块可由外部回路410(outerloop)和内部回路420(innerloop)构成，可由双重回路形状的线圈形成。模式控制部430可控制天线模块的动作模式，通过操作切换器440可选择天线模块的外部回路410和内部回路420的工作。切换器440连接天线模块的外部回路410和内部回路420，可基于模式控制部430被开启/关闭并进行工作。外部回路模块通过模式控制部430，与天线模块连接，基于切换器440的工作利用外部回路410，可选择性地驱动电磁共振方式和nfc通信。换句话而言，当切换器被关闭时，外部回路模块利用外部回路410可选择性地驱动电磁共振方式和nfc通信。即，切换器440被关闭，仅仅驱动外部回路410，便可形成支持电磁共振方式和nfc通信的双模式。此时，电磁共振方式可基于a4wp(allianceforwirelesspower)传输电力。对于a4wp，其工作频率固定为6.78mhz，高于wpc及pma的范围100-205khz及277-357khz，通过法拉第感应法则，使用较低的耦合系数(从充电角度具有更高的灵活性)能够更加有效地传输电力。而且，随着频率和线圈电压的增加，接收线圈则变小变薄，则作为配件更容易地安装在移动仪器上。此外，由于当工作频率高时表面涡电流(surfaceeddycurrents)变低，发送器盘周围的外部金属物体上可积攒较少的热量。这也意味着充电中的仪器内中具有的金属(蓄电池等)上产生较少的热量。而且，a4wp标准通过使用双向蓝牙低功耗(bluetoothlowenergy，ble)带宽之外的信号方式，可确认并管理充电中仪器所需的电力需求。而且，具有较高的空间自由度，一台发送器盘支持多个该接收器，从而可同时传送无线电力。此外，外部回路模块可支持nfc通信(13.56mhz)，该外部回路模块内的nfc模块可包括nfc阻抗匹配部411、nfc收发器412、nfc控制部413及接口部414。通过与nfc收发器412的外部主机进行通信，可执行nfc通信。nfc控制部413通过与nfc收发器412连接，可控制工作。接口部414可以是用于与外部主机进行通信的接口。nfc阻抗匹配部411位于nfc收发器412和天线模块之间，可匹配nfc收发器412和天线模块的外部回路之间的阻抗。在此，天线模块的外部回路410工作时，可作为nfc天线而使用。此时，nfc天线可以是nfc引导用天线和nfc标签用天线以叠层结构整合的双重天线结构。该情况下，可分别形成于pcb或者薄膜的两面。nfc通信模式中，外部回路410可受控于外部回路模块或者外部回路模块内的nfc模块。基于使用者或者移动终端上的应用程序的工作，可驱动nfc的功能，移动终端的应用程序可驱动外部回路模块内的nfc模块，模式控制部430感知外部回路模块内的nfc模块的驱动，可将天线模块的动作模式转变为nfc通信模式。而且，在维持nfc通信模式的期间，外部回路410可作为nfc天线而工作。此外，外部回路410可与用于传输无线电力的外部回路模块及/或内部回路模块联动并工作。在移动终端上无线电力的传输功能被激活时，则移动终端的应用程序驱动外部回路模块及/或内部回路模块，如果模式控制部430感知到外部回路模块及/或内部回路模块的工作，则可将天线模块的动作模式转换为无线电力传输模式。此时，可使用外部回路及/或内部回路以传输无线电力。另外，还可以具有如下结构，即，控制部430控制nfc通信模块或者用于无线电力的模块的工作与否的结构。例如，当处于nfc通信模式时，模式控制部430通过控制将切换器变为关闭状态，使天线模块的外部回路410作为nfc用天线而驱动。内部回路模块可通过模式控制部430，与天线模块连接，随着切换器440的工作，通过同时利用外部回路410和内部回路420，并基于电磁感应方式传输电力。换句话而言，切换器为开启时，内部回路模块通过同时利用外部回路410和内部回路420，通过选择性地驱动电磁感应方式的pma(powermattersalliance)和wpc(wirelesspowerconsortium)，可传输电力。即，切换器440被开启，外部回路410和内部回路420全部被驱动，可成为双模式以支持作为电磁感应方式的wpc和pma。在此，电磁感应方式的pma和wpc由于电磁耦合牢固，因此电力传输效率十分优秀，而且设计十分容易。而且，蓄电池效率也非常高。该内部回路模块可包括阻抗匹配部421、422、整流部423、电压控制部424及充电部250。整流部423将通过天线模块输入的rf信号以半波整流形态进行整流，从而可整流为非交流(dc)电力。即，可将无线电力接收装置上接收的无线电力整流为直流形态。电压控制部424可将整流部423中整流的dc信号转换为可在负荷设备中使用的电压。在此之前，可执行过滤以从整流部423中整流的dc信号中去除高频噪音成分。阻抗匹配部位于天线模块和整流部423之间，可匹配天线模块和整流部423之间的阻抗。例如，通过调整基于阻抗匹配部的视角观测到的阻抗，可控制输出电力使其具有高效率或者高功率。阻抗匹配部基于模式控制部及通信部的控制可调整阻抗。在此，阻抗匹配部可包括利用电磁感应方式的pma阻抗匹配部和wpc阻抗匹配部中的至少任意一个。此外，外部回路模块还可包括利用电磁共振方式的电磁共振阻抗匹配部。当电磁共振阻抗匹配部被选择时，如所述的阻抗匹配部，基于内部回路模块的整流部423，对通过天线模块输入的rf信号进行整流，可将基于电压控制部424整流的dc信号变换为可在负荷设备中使用的电压，并传递电力。进而，内部回路模块还可包括充电部425，所述充电部425利用输出的电力，可对外部的负荷设备进行充电。此外，内部回路模块还可包括充电状态感知部426、无线充电控制部427及通信部428。充电状态感知部426可感知充电部425的工作。而且，充电状态感知部426也可以对外部的负荷设备的充电状态进行感知。无线充电控制部427可通过利用从充电状态感知部426传递的充电状态信息，控制充电。通信部428可从外部接收控制消息，并向无线充电控制部427传输。此外，通信部428可任意地选择带内(inband)和带外(outofband)中至少一个。通信部428中，当带内被选择时，切换器440被开启，基于模式控制部430，可选择pma阻抗匹配部和wpc阻抗匹配部中至少一个。由此，可支持内部回路模块的电磁感应方式的wpc(100～205khz)和pma(277～357khz)。此外，通信部428中，当带外为选择时，切换器440被关闭(off)，基于模式控制部430，可选择电磁共振阻抗匹配部。由此，可支持外部回路模块的电磁共振方式的a4wp(6.78mhz)等。a4wp标准通过使用双向蓝牙低能耗(bluetoothlowenergy，ble)带宽之外的信号方式，可确认并管理充电中的仪器所需的电力需求。即，a4wp可允许在所需带宽的限值以下或者以上的频率中发射的平均电力。因此，外部回路模块和内部回路模块可分别具有双共振频率，通过切换器的操作，可将双重回路形态的天线模块区分为外部回路(电磁共振/nfc)和内部回路(电磁感应wpc/pma)。换句话而言，当位于内部回路和外部回路之间的切换器被关闭(off)时，只通过使用外部回路，便可实现mhz带宽的电磁共振和nfc功能，当位于内部回路和外部回路之间的切换器被开启(on)时，共振长度将变长，此时，同时使用外部回路和内部回路，可实现同时支持khz带宽的wpc和pma。图5是图示本发明一实施例涉及的多模式无线电力接收方法的流程图。参照图5，利用图1至图4中说明的多模式无线电力接收装置，可对多模式无线电力接收方法进行详细的说明。由于前面已经对各构成的工作进行了说明，因此在此省略对其说明。步骤510中，可从无线电力发送装置接收具有相同的工作频率的无线电力及通信信号中的至少一个。步骤520中，模式控制部通过操作切换器，可控制天线模块的动作模式。步骤530中，切换器被关闭时，利用天线模块的外部回路(outerloop)，可支持电磁共振方式的无线电力传输和nfc通信。对于利用天线模块的外部回路(outerloop)支持电磁共振方式的无线电力传输和nfc通信的方法，当电磁共振阻抗匹配部被选择时，可对通过天线模块输入的rf信号进行整流，将整流的dc信号变换为可在负荷设备中使用的电压，并传递无线电力。此外，作为利用天线模块的外部回路(outerloop)支持电磁共振方式的无线电力传输和nfc通信的方法，可匹配nfc收发器和天线模块的外部回路之间的阻抗，在nf收发器与外部主机进行通信，通过接口进行nfc通信。步骤540中，切换器为开启时，外部回路和内部回路(innerloop)连接，从而支持电磁感应方式的pma(powermattersalliance)和wpc(wirelesspowerconsortium)，并作为无线电力接收装置可传输无线电力。对于通过支持该电磁感应方式的pma(powermattersalliance)和wpc(wirelesspowerconsortium)向无线电力接收装置传输无线电力的方法，在利用电磁感应方式的pma阻抗匹配部和wpc阻抗匹配部中至少一个中，通过匹配天线模块和整流部之间的阻抗，将通过天线模块输入的rf信号进行整流之后，将整流的dc信号转换为可在负荷设备中使用的电压，并传输无线电力。此外，通信部可任意选择带内(inband)和带外(outofband)中至少一个。此时，当带内被选择时，切换器被开启，基于模式控制部，可选择pma阻抗匹配部和wpc阻抗匹配部中至少一个，并传输无线电力。而且，当带外被选择时，切换器被关闭，基于模式控制部可选择电磁共振阻抗匹配部，并传输无线电力。如上所述，根据本发明的实施例，通过利用一共振线圈，可提供一种支持电磁感应和电磁共振及nfc的在多模式中可进行无线充电的多模式无线电力接收装置及方法。此外，双重回路形态的天线模块中，外部回路和内部回路分别具有双共振频率，通过切换器的调节，能够提供可区分为外部回路(电磁共振/nfc)和内部回路(电磁感应wpc/pma)模式的多模式无线电力接收装置及方法。【用于发明实施的形态】如上所述，虽然基于有限的实施例和附图对实施例进行了说明，对于本发明所属的
技术领域：
：具有通常知识的技术人员而言，依据所述记载可进行各种修改及改变。例如：所述的技术可以采用不同于所述方法的顺序执行，和/或所述的系统、结构、装置、回路等的组成要素可以采用不同于所述方法的形态结合或者组装，或者即使由其它组成要素或者等同物代替或者替换也能达到合适的结果。由此，其它构建、其它实施例及与权利要求书等同的发明均属于本发明的权利要求书范围之内。当前第1页12当前第1页12