KR20170140685A - Foreign Object Detection Method and Apparatus and System therefor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 무선 전력 전송 기술에 관한 것으로서, 상세하게, 무선 충전 시스템상에서의 이물질 검출 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
최근 정보 통신 기술이 급속도로 발전함에 따라, 정보 통신 기술을 기반으로 하는 유비쿼터스 사회가 이루어지고 있다.Recently, as the information and communication technology rapidly develops, a ubiquitous society based on information and communication technology is being made.
언제 어디서나 정보통신 기기들이 접속되기 위해서는 사회 모든 시설에 통신 기능을 가진 컴퓨터 칩을 내장시킨 센서들이 설치되어야 한다. 따라서 이들 기기나 센서의 전원 공급 문제는 새로운 과제가 되고 있다. 또한 휴대폰뿐만 아니라 블루투스 핸드셋과 아이팟 같은 뮤직 플레이어 등의 휴대기기 종류가 급격히 늘어나면서 배터리를 충전하는 작업이 사용자에게 시간과 수고를 요구하고 됐다. 이러한 문제를 해결하는 방법으로 무선 전력 전송 기술이 최근 들어 관심을 받고 있다. In order for information communication devices to be connected anytime and anywhere, sensors equipped with a computer chip having a communication function must be installed in all facilities of the society. Therefore, power supply problems of these devices and sensors are becoming a new challenge. In addition, mobile devices such as Bluetooth handsets and iPods, as well as mobile phones, have been rapidly increasing in number, and charging the battery has required users time and effort. As a way to solve this problem, wireless power transmission technology has recently attracted attention.
무선 전력 전송 기술(wireless power transmission 또는 wireless energy transfer)은 자기장의 유도 원리를 이용하여 무선으로 송신기에서 수신기로 전기 에너지를 전송하는 기술로서, 이미 1800년대에 전자기유도 원리를 이용한 전기 모터나 변압기가 사용되기 시작했고, 그 후로는 고주파, Microwave, 레이저 등과 같은 전자파를 방사해서 전기에너지를 전송하는 방법도 시도되었다. 우리가 흔히 사용하는 전동칫솔이나 일부 무선면도기도 실상은 전자기유도 원리로 충전된다.The wireless power transmission technology (wireless power transmission or wireless energy transfer) is a technology to transmit electric energy from the transmitter to the receiver wirelessly using the induction principle of the magnetic field. In the 1800s, electric motor or transformer And thereafter, a method of transmitting electrical energy by radiating electromagnetic waves such as high frequency, microwave, and laser has also been attempted. Our electric toothbrushes and some wireless shavers are actually charged with electromagnetic induction.
현재까지 무선을 이용한 에너지 전달 방식은 크게 자기 유도 방식, 자기 공진(Electromagnetic Resonance) 방식 및 단파장 무선 주파수를 이용한 RF 전송 방식 등으로 구분될 수 있다.Up to the present, energy transmission using radio may be roughly classified into a magnetic induction method, an electromagnetic resonance method, and an RF transmission method using a short wavelength radio frequency.
자기 유도 방식은 두 개의 코일을 서로 인접시킨 후 한 개의 코일에 전류를 흘려보내면 이 때 발생한 자속(MagneticFlux)이 다른 코일에 기전력을 일으키는 현상을 사용한 기술로서, 휴대폰과 같은 소형기기를 중심으로 빠르게 상용화가 진행되고 있다. 자기 유도 방식은 최대 수백 키로와트(kW)의 전력을 전송할 수 있고 효율도 높지만 최대 전송 거리가 1센티미터(cm) 이하이므로 일반적으로 충전기나 바닥에 인접시켜야 하는 단점이 있다.In the magnetic induction method, when two coils are adjacent to each other and a current is supplied to one coil, a magnetic flux generated at this time causes an electromotive force to the other coils. As a technology, . The magnetic induction method has the disadvantage that it can transmit power of up to several hundred kilowatts (kW) and the efficiency is high, but the maximum transmission distance is 1 centimeter (cm) or less, so it is usually adjacent to the charger or the floor.
자기 공진 방식은 전자기파나 전류 등을 활용하는 대신 전기장이나 자기장을 이용하는 특징이 있다. 자기 공진 방식은 전자파 문제의 영향을 거의 받지 않으므로 다른 전자 기기나 인체에 안전하다는 장점이 있다. 반면, 한정된 거리와 공간에서만 활용할 수 있으며 에너지 전달 효율이 다소 낮다는 단점이 있다.The self-resonance method is characterized by using an electric field or a magnetic field instead of using electromagnetic waves or currents. The self-resonance method is advantageous in that it is safe to other electronic devices or human body since it is hardly influenced by the electromagnetic wave problem. On the other hand, it can be used only at a limited distance and space, and has a disadvantage that energy transfer efficiency is somewhat low.
단파장 무선 전력 전송 방식-간단히, RF 전송 방식-은 에너지가 라디오 파(RadioWave)형태로 직접 송수신될 수 있다는 점을 활용한 것이다. 이 기술은 렉테나(rectenna)를 이용하는 RF 방식의 무선 전력 전송 방식으로서, 렉테나는 안테나(antenna)와 정류기(rectifier)의 합성어로서 RF 전력을 직접 직류 전력으로 변환하는 소자를 의미한다. 즉, RF 방식은 AC 라디오파를 DC로 변환하여 사용하는 기술로서, 최근 효율이 향상되면서 상용화에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.Short wavelength wireless power transmission - simply, RF transmission - takes advantage of the fact that energy can be transmitted and received directly in radio wave form. This technology is a RF power transmission system using a rectenna. Rectena is a combination of an antenna and a rectifier, which means a device that converts RF power directly into direct current power. That is, the RF method is a technique of converting an AC radio wave into DC and using it. Recently, as the efficiency has improved, commercialization has been actively researched.
무선 전력 전송 기술은 모바일 뿐만 아니라 IT, 철도, 가전 산업 등 산업 전반에 다양하게 활용될 수 있다.Wireless power transmission technology can be applied not only to mobile, but also to various industries such as IT, railroad, and household appliance industry.
무선 충전 가능 영역에 무선 전력 수신기가 아닌 전도체-즉, FO(Foreign Object)가 존재하는 경우, FO에는 무선 전력 송신기로부터 송출된 전자기 신호가 유도되어 온도가 상승할 수 있다. 일 예로, FO는 동전, 클립, 핀, 볼펜 등을 포함할 수 있다.If there is a conductor (i.e., a foreign object) other than a wireless power receiver in the wireless rechargeable area, the electromagnetic signal sent from the wireless power transmitter may be induced in the FO to raise the temperature. As an example, the FO may include coins, clips, pins, ballpoint pens, and the like.
만약, 무선 전력 수신기와 무선 전력 송신기 사이에 FO가 존재하는 경우, 무선 충전 효율이 현저히 떨어질 뿐만 아니라 FO 주변 온도 상승으로 인해 무선 전력 수신기와 무선 전력 송신기의 온도가 함께 상승할 수 있다. 만약, 충전 영역에 위치한 FO가 제거되지 않는 경우, 전력 낭비가 초래될 뿐만 아니라 과열로 인해 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기의 손상이 야기될 수 있다.If there is an FO between the wireless power receiver and the wireless power transmitter, not only does the wireless charging efficiency drop significantly, but also the temperature of the wireless power receiver and the wireless power transmitter can rise together due to the increase of the FO ambient temperature. If the FO located in the charging area is not removed, not only will power waste be caused, but overheating can cause damage to the wireless power transmitter and the wireless power receiver.
따라서, 충전 영역에 위치한 FO를 검출하는 것은 무선 충전 기술 분야에서 중요한 이슈로 부각되고 있다.Therefore, detecting the FO located in the charging region has emerged as an important issue in wireless charging technology.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 무선 충전을 위한 이물질 검출 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a foreign matter detection method for wireless charging and an apparatus and system therefor.
본 발명의 다른 목적은 핑 단계에서 판단된 이물질 존재 가능성에 대한 판단에 기반하여 적응적으로 기준 품질 인자 정확도를 보정함으로써 보다 정확한 이물질 검출이 가능한 무선 전력 송신 장치를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a wireless power transmission apparatus capable of detecting foreign matter more accurately by adaptively correcting the reference quality factor accuracy based on a determination as to whether there is a foreign substance determined in the ping stage.
본 발명의 또 다른 목적은 이물질 존재 가능성에 대한 판단에 기반하여 적응적으로 FO(Foreign Object) 검출을 위한 임계치를 결정함으로써 FO가 검출되지 않는 것을 미연에 방지하는 것이 가능한 이물질 검출 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공하는 것이다. Still another object of the present invention is to provide a foreign matter detection method and apparatus therefor that are capable of preventing in advance that FO is not detected by determining a threshold value for foreign object (FO) detection adaptively based on a judgment on the possibility of foreign object presence And a system.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not restrictive of the invention, unless further departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It will be possible.
본 발명은 무선 충전을 위한 이물질 검출 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공할 수 있다.The present invention can provide a foreign matter detection method for wireless charging and an apparatus and system therefor.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서의 이물질 검출 방법은 선택 단계에서 측정된 품질 인자 값을 저장하는 단계와 핑 단계에서 이물질의 존재 가능성을 판단하는 단계와 상기 판단 결과, 상기 이물질의 존재 가능성이 높은 것으로 판단되면, 디폴트로 설정된 기준 품질 인자 정확도를 보정하는 단계와 상기 보정된 기준 품질 인자 정확도를 이용하여 이물질 검출을 위한 품질 인자 임계값을 결정하는 단계와 상기 결정된 품질 인자 임계값을 상기 측정된 품질 인자 값과 비교하여 이물질을 검출하는 단계를 포함할 수 있다.The method for detecting a foreign substance in a wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention includes storing a quality factor value measured in a selection step, determining a possibility of existence of a foreign substance in a pinging step, Determining a quality factor threshold value for detecting a foreign object by using the corrected reference quality factor accuracy; and comparing the determined quality factor threshold value with the default quality factor value, And comparing the measured quality factor value with the measured quality factor value.
여기서, 상기 이물질 검출 방법은 핑 단계에서 송출 전류의 세기를 측정하는 단계와 상기 측정된 송출 전류의 세기와 소정 전류 기준치를 비교하여 상기 이물질의 존재 가능성을 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.The foreign matter detecting method may further include a step of measuring the intensity of the sending current in the pinging step and a step of comparing the intensity of the measured sending current with a predetermined current reference value to determine the possibility of the foreign matter.
일 실시예에 있어서, 상기 송출 전류의 세기는 상기 무선 전력 송신 장치에 구비된 인버터에 입력되는 전류의 세기일 수 있다.In one embodiment, the intensity of the sending current may be the intensity of the current input to the inverter included in the wireless power transmission apparatus.
다른 일 실시예에 있어서, 상기 송출 전류의 세기는 상기 무선 전력 송신 장치에 구비된 송신 코일에 흐르는 전류의 세기일 수 있다.In another embodiment, the intensity of the sending current may be the intensity of the current flowing in the transmitting coil of the wireless power transmission apparatus.
또한, 상기 이물질의 존재 가능성이 높은 것으로 판단되면, 상기 디폴트로 설정된 기준 품질 인자 정확도가 일정 수준 낮아지도록 보정될 수 있다.Also, if it is determined that the possibility of the foreign substance is high, the reference quality factor accuracy set to the default can be corrected to be lowered to a certain level.
또한, 상기 이물질의 존재 가능성이 낮은 것으로 판단되면, 상기 이물질 검출 방법은 상기 디폴트로 설정된 기준 품질 인자 정확도가 그대로 유지되는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, if it is determined that the possibility of the presence of the foreign substance is low, the foreign substance detection method may further include maintaining the reference quality factor accuracy set as the default.
또한, 상기 이물질 검출 방법은 협상 단계에서 기준 품질 인자 값을 포함하는 FOD(Foreign Object Detection) 상태 패킷을 수신하는 단계를 더 포함하되, 상기 기준 품질 인자 값에 상기 보정된 기준 품질 인자 정확도가 적용되어 상기 품질 인자 임계값이 결정될 수 있다.The foreign substance detection method may further include receiving a Foreign Object Detection (FOD) status packet including a reference quality factor value in a negotiation step, wherein the corrected reference quality factor accuracy is applied to the reference quality factor value The quality factor threshold value can be determined.
또한, 상기 기준 품질 인자 값에 송신기 별 디자인적 차이를 고려하기 위한 생산 및 측정 오차 값이 더 적용되어 상기 품질 인자 임계값이 결정될 수 있다.In addition, the production factor and the measurement error value for considering the design difference of each transmitter may be further applied to the reference quality factor value to determine the quality factor threshold value.
또한, 상기 생산 및 측정 오차 값은 상기 무선 전력 송신기의 전력 클래스, 상기 무선 전력 송신기에 탑재된 송신 코일의 특성 및 배치 구조 중 적어도 하나에 기반하여 결정되는 상수 값일 수 있다.In addition, the production and measurement error values may be constant values determined based on at least one of a power class of the wireless power transmitter, a characteristic of a transmission coil mounted on the wireless power transmitter, and an arrangement structure.
또한, 상기 비교 결과, 이물질이 검출되지 않는 경우, 해당 무선 전력 수신기로 ACK 패킷이 전송된 후 전력 전송 단계로 천이될 수 있다.As a result of the comparison, if no foreign object is detected, the ACK packet may be transmitted to the corresponding wireless power receiver and then transitioned to the power transmission step.
또한, 상기 비교 결과, 이물질이 검출된 경우, 해당 무선 전력 수신기로 NACK 패킷이 전송된 후 상기 선택 단계로 진입될 수 있다.As a result of the comparison, if a foreign object is detected, the NACK packet may be transmitted to the corresponding wireless power receiver and then may be entered into the selection step.
또한, 상기 이물질 검출 방법은 상기 이물질이 검출된 상태에서 측정된 송출 전류의 세기에 기반하여 이물질이 제거되었는지를 판단하는 단계를 더 포함하되, 상기 판단 결과, 상기 검출된 이물질이 제어되지 않은 것으로 판단되면, 소정 시간 동안 핑 전송이 지연될 수 있다.The method may further include determining whether the foreign matter is removed based on the intensity of the output current measured while the foreign matter is detected, and if it is determined that the detected foreign matter is not controlled The ping transmission may be delayed for a predetermined time.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이물질 검출 장치는 선택 단계에서 송신 코일에 대한 품질 인자 값을 측정하는 품질 인자 측정부와 핑 단계에서 송출 전류의 세기를 측정하는 센싱부와 상기 측정된 송출 전류의 세기에 기반하여 이물질의 존재 가능성을 판단하고, 이물질 존재 가능성이 높은 것으로 판단되면, 디폴트로 설정된 기준 품질 인자 정확도를 보정하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부가 상기 보정된 기준 품질 인자 정확도를 이용하여 이물질 검출을 위한 품질 인자 임계값을 결정할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a foreign object detecting apparatus comprising a quality factor measuring unit for measuring a quality factor value for a transmitting coil in a selecting step, a sensing unit for measuring the intensity of a sending current in a pinging step, And a control unit for determining a possibility of foreign matter based on the intensity and correcting a reference quality factor accuracy set as a default when it is determined that a foreign substance is highly likely to be present, The quality factor threshold for detection can be determined.
또한, 상기 제어부가 상기 측정된 송출 전류의 세기가 소정 전류 기준치보다 작으면 상기 이물질의 존재 가능성이 높은 것으로 판단할 수 있다.In addition, if the measured intensity of the sending current is smaller than a predetermined current reference value, the controller can determine that the possibility of the foreign matter is high.
또한, 상기 이물질 검출 장치는 전원으로부터 인가된 직류 전력을 특정 직류 전력으로 변환하는 직류-직류 컨버터와 상기 변환된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 인버터를 더 포함하고, 상기 송출 전류의 세기는 상기 직류-직류 컨버터와 상기 인버터 사이에 흐르는 전류의 세기일 수 있다.The foreign matter detecting apparatus may further include a DC-DC converter for converting DC power applied from a power source into specific DC power, and an inverter for converting the converted DC power into AC power, The intensity of the current flowing between the DC converter and the inverter.
또한, 상기 이물질 검출 장치는 교류 전력을 무선으로 송출하기 위한 공진 캐패시터와 인덕터로 구성된 LC 공진 회로를 더 포함하고, 상기 송출 전류의 세기는 상기 인덕터에 흐르는 전류의 세기일 수 있다.The foreign matter detecting device may further include an LC resonance circuit composed of a resonance capacitor and an inductor for radiating AC power in a wireless manner, and the intensity of the outgoing current may be an intensity of a current flowing in the inductor.
또한, 상기 이물질의 존재 가능성이 높은 것으로 판단되면, 상기 제어부가 상기 디폴트로 설정된 기준 품질 인자 정확도가 일정 수준 낮아지도록 보정할 수 있다.In addition, if it is determined that the possibility of the foreign substance is high, the controller may correct the reference quality factor accuracy set to the default to a certain level.
또한, 상기 이물질의 존재 가능성이 낮은 것으로 판단되면, 상기 제어부가 상기 디폴트로 설정된 기준 품질 인자 정확도가 그대로 유지되도록 제어할 수 있다.Also, if it is determined that the possibility of the presence of the foreign substance is low, the control unit may control to maintain the accuracy of the reference quality factor set as the default.
또한, 상기 이물질 검출 장치는 협상 단계에서 기준 품질 인자 값을 포함하는 FOD(Foreign Object Detection) 상태 패킷을 수신하는 복조부를 더 포함하되, 상기 제어부가 상기 기준 품질 인자 값에 상기 보정된 기준 품질 인자 정확도를 적용하여 상기 품질 인자 임계값을 결정할 수 있다.The foreign substance detection apparatus may further include a demodulation unit for receiving a Foreign Object Detection (FOD) status packet including a reference quality factor value in a negotiation step, wherein the control unit sets the corrected reference quality factor accuracy May be applied to determine the quality factor threshold.
또한, 상기 기준 품질 인자 값에 송신기 별 디자인적 차이를 고려하기 위한 생산 및 측정 오차 값이 더 적용되어 상기 품질 인자 임계값이 결정될 수 있다.In addition, the production factor and the measurement error value for considering the design difference of each transmitter may be further applied to the reference quality factor value to determine the quality factor threshold value.
여기서, 상기 생산 및 측정 오차 값은 상기 무선 전력 송신기의 전력 클래스, 상기 무선 전력 송신기에 탑재된 송신 코일의 특성 및 배치 구조 중 적어도 하나에 기반하여 결정되는 상수 값일 수 있다.Here, the production and measurement error value may be a constant value determined based on at least one of a power class of the wireless power transmitter, a characteristic of a transmission coil mounted on the wireless power transmitter, and an arrangement structure.
또한, 상기 비교 결과, 이물질이 검출되지 않는 경우, 상기 제어부가 ACK 패킷을 전송한 후 전력 전송 단계로 천이되게 제어할 수 있다.As a result of the comparison, if the foreign object is not detected, the controller can control the transition to the power transmission step after transmitting the ACK packet.
또한, 상기 비교 결과, 이물질이 검출된 경우, 상기 제어부가 해당 무선 전력 수신기로 NACK 패킷을 전송한 후 상기 선택 단계로 진입하도록 제어할 수 있다.As a result of the comparison, when the foreign object is detected, the control unit may control to enter the selection step after transmitting the NACK packet to the corresponding wireless power receiver.
또한, 상기 이물질이 검출된 상태에서 상기 제어부가 측정된 송출 전류의 세기에 기반하여 이물질이 제거되었는지 여부를 판단하고, 상기 판단 결과, 상기 검출된 이물질이 제거되지 않은 것으로 판단되면, 소정 시간 동안 핑 전송이 지연되도록 제어할 수 있다.The control unit may determine whether or not the foreign substance is removed based on the intensity of the measured output current in the state where the foreign matter is detected, and if it is determined that the detected foreign matter is not removed, So that transmission can be controlled to be delayed.
본 발명의 또 다른 일 실시예는 상기 이물질 검출 방법들 중 어느 하나의 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체가 제공될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a computer-readable recording medium having recorded thereon a program for executing any one of the above-mentioned foreign matter detection methods.
상기 본 발명의 양태들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, And can be understood and understood.
본 발명에 따른 방법, 장치 및 시스템에 대한 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.Effects of the method, apparatus and system according to the present invention will be described as follows.
본 발명은 무선 충전을 위한 이물질 검출 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공하는 장점이 있다.An advantage of the present invention is to provide a foreign matter detection method for wireless charging and an apparatus and system therefor.
또한, 본 발명은 보다 정확하게 이물질을 검출하는 것이 가능한 무선 전력 송신기를 제공하는 장점이 있다.Further, the present invention has an advantage of providing a wireless power transmitter capable of detecting foreign matter more accurately.
또한, 본 발명은 불필요한 전력 낭비 및 이물질에 의한 발열 현상을 최소화시킬 수 있는 장점이 있다.In addition, the present invention has the advantage of minimizing unnecessary power consumption and heat generation due to foreign matter.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects obtained by the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description will be.
도 1은 본 발명에 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명에 다른 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템에서의 감지 신호 전송 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 WPC 표준에 정의된 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 5는 WPC(Qi) 표준에 정의된 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 7은 상기 도 6에 따른 무선 전력 송신기와 연동되는 무선 전력 수신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 신호의 변조 및 복조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른, 패킷 포맷을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 WPC(Qi) 표준에 정의된 패킷의 종류를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질 검출 장치의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 12는 본 발명에 따른 FOD 상태 패킷의 메시지 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치에서의 이물질 검출 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질이 감지된 상태에서의 무선 전력 송신 장치의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질 존재 가능성에 따른 FO 검출 방법을 설명하기 위한 순서도이다.1 is a block diagram illustrating a wireless charging system according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating a wireless charging system according to another embodiment of the present invention.
3 is a diagram for explaining a sensing signal transmission procedure in a wireless charging system according to an embodiment of the present invention.
4 is a state transition diagram for explaining the wireless power transmission procedure defined in the WPC standard.
5 is a state transition diagram for explaining a wireless power transmission procedure defined in the WPC (Qi) standard.
6 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention.
7 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power receiver interworking with the wireless power transmitter according to the FIG.
8 is a diagram for explaining a modulation and demodulation method of a wireless power signal according to an embodiment of the present invention.
9 is a diagram for explaining a packet format according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a view for explaining the types of packets defined in the WPC (Qi) standard according to an embodiment of the present invention.
11 is a block diagram for explaining a structure of a foreign substance detecting apparatus according to an embodiment of the present invention.
12 is a diagram for explaining a message structure of an FOD state packet according to the present invention.
13 is a flowchart illustrating a foreign matter detection method in a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a flowchart illustrating an operation of a wireless power transmission apparatus in a state where a foreign object is detected according to an embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a flowchart for explaining an FO detection method according to an embodiment of the present invention, in accordance with the possibility of existence of a foreign object.
이하, 본 발명의 실시예들이 적용되는 장치 및 다양한 방법들에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an apparatus and various methods to which embodiments of the present invention are applied will be described in detail with reference to the drawings. The suffix "module" and " part "for the components used in the following description are given or mixed in consideration of ease of specification, and do not have their own meaning or role.
실시예의 설명에 있어서, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)는 두개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되거나 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 배치되어 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.In the description of the embodiment, in the case where it is described as being formed "above" or "below" each element, the upper or lower (lower) And that at least one further component is formed and arranged between the two components. Also, in the case of "upper (upper) or lower (lower)", it may include not only an upward direction but also a downward direction based on one component.
실시예의 설명에 있어서, 무선 충전 시스템상에서 무선 전력을 송신하는 기능이 탑재된 장치는 설명의 편의를 위해 무선 파워 송신기, 무선 파워 송신 장치, 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 송신기, 송신단, 송신기, 송신 장치, 송신측, 무선 파워 전송 장치, 무선 파워 전송기 등을 혼용하여 사용하기로 한다. 또한, 무선 전력 송신 장치로부터 무선 전력을 수신하는 기능이 탑재된 장치에 대한 표현으로 설명의 편의를 위해 무선 전력 수신 장치, 무선 전력 수신기, 무선 파워 수신 장치, 무선 파워 수신기, 수신 단말기, 수신측, 수신 장치, 수신기 등이 혼용되어 사용될 수 있다.In the description of the embodiments, an apparatus equipped with a function of transmitting wireless power on a wireless charging system includes a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a transmitter, a transmitter, , A transmitting side, a wireless power transmission device, a wireless power transmitter, and the like are used in combination. Further, for the sake of convenience of explanation, it is to be understood that a wireless power receiving apparatus, a wireless power receiving apparatus, a wireless power receiving apparatus, a wireless power receiving apparatus, a receiving terminal, a receiving side, A receiver, a receiver, and the like can be used in combination.
본 발명에 따른 송신기는 패드 형태, 거치대 형태, AP(Access Point) 형태, 소형 기지국 형태, 스텐드 형태, 천장 매립 형태, 벽걸이 형태 등으로 구성될 수 있으며, 하나의 송신기는 복수의 무선 전력 수신 장치에 파워를 전송할 수도 있다. 이를 위해, 송신기는 적어도 하나의 무선 파워 전송 수단을 구비할 수도 있다. 여기서, 무선 파워 전송 수단은 전력 송신단 코일에서 자기장을 발생시켜 그 자기장의 영향으로 수신단 코일에서 전기가 유도되는 전자기유도 원리를 이용하여 충전하는 전자기 유도 방식에 기반한 다양한 무전 전력 전송 표준이 사용될 수 있다. 여기서, 무선파워 전송 수단은 무선 충전 기술 표준 기구인 WPC(Wireless Power Consortium) 및 PMA(Power Matters Alliance)에서 정의된 전자기 유도 방식의 무선 충전 기술을 포함할 수 있다.The transmitter according to the present invention may be configured as a pad type, a cradle type, an access point (AP) type, a small base type, a stand type, a ceiling embedded type, a wall type, Power can also be transmitted. To this end, the transmitter may comprise at least one radio power transmission means. Here, the radio power transmitting means may be various non-electric power transmission standards based on an electromagnetic induction method in which a magnetic field is generated in a power transmitting terminal coil and charged using an electromagnetic induction principle in which electricity is induced in a receiving terminal coil under the influence of the magnetic field. Here, the wireless power transmission means may include an electromagnetic induction wireless charging technique defined by Wireless Power Consortium (WPC) and Power Matters Alliance (PMA), which are standard wireless charging technologies.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기는 적어도 하나의 무선 전력 수신 수단이 구비될 수 있으며, 2개 이상의 송신기로부터 동시에 무선 파워를 수신할 수도 있다. 여기서, 무선 전력 수신 수단은 무선 충전 기술 표준 기구인 WPC(Wireless Power Consortium) 및 PMA(Power Matters Alliance)에서 정의된 전자기 유도 방식의 무선 충전 기술을 포함할 수 있다.Also, a receiver according to an embodiment of the present invention may include at least one wireless power receiving means, and may receive wireless power from two or more transmitters at the same time. Here, the wireless power receiving means may include an electromagnetic induction wireless charging technique defined by Wireless Power Consortium (WPC) and Power Matters Alliance (PMA), which are standard wireless charging technologies.
본 발명에 따른 수신기는 휴대폰(mobile phone), 스마트폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션, MP3 player, 전동 칫솔, 전자 태그, 조명 장치, 리모콘, 낚시찌, 스마트 워치와 같은 웨어러블 디바이스 등의 소형 전자 기기 등에 사용될 수 있으나, 이에 국한되지는 아니하며 본 발명에 따른 무선 전력 수신 수단이 장착되어 배터리 충전이 가능한 기기라면 족하다. The receiver according to the present invention may be used in a mobile phone, a smart phone, a laptop computer, a digital broadcasting terminal, a PDA (Personal Digital Assistants), a PMP (Portable Multimedia Player), a navigation device, A portable electronic device such as a toothbrush, an electronic tag, a lighting device, a remote control, a fishing rod, a smart watch, etc. However, the present invention is not limited thereto. It suffices.
도 1은 본 발명에 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a wireless charging system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 무선 충전 시스템은 크게 무선으로 전력을 송출하는 무선 전력 송신단(10), 상기 송출된 전력을 수신하는 무선 전력 수신단(20) 및 수신된 전력을 공급 받는 전자기기(20)로 구성될 수 있다.Referring to FIG. 1, the wireless charging system includes a wireless
일 예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20)은 무선 전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 동일한 주파수 대역을 이용하여 정보를 교환하는 인밴드(In-band) 통신을 수행할 수 있다. 다른 일예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20)은 무선 전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 상이한 별도의 주파수 대역을 이용하여 정보를 교환하는 대역외(Out-of-band) 통신을 수행할 수도 있다.For example, the wireless
일 예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20) 사이에 교환되는 정보는 서로의 상태 정보뿐만 아니라 제어 정보도 포함될 수 있다. 여기서, 송수신단 사이에 교환되는 상태 정보 및 제어 정보는 후술할 실시예들의 설명을 통해 보다 명확해질 것이다.For example, information exchanged between the wireless
상기 인밴드 통신 및 대역외 통신은 양방향 통신을 제공할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 다른 실시예에 있어서는 단방향 통신 또는 반이중 방식의 통신을 제공할 수도 있다.The in-band communication and the out-of-band communication may provide bidirectional communication, but the present invention is not limited thereto. In another embodiment, the in-band communication and the out-of-band communication may be provided.
일 예로, 단방향 통신은 무선 전력 수신단(20)이 무선 전력 송신단(10)으로만 정보를 전송하는 것일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 전력 송신단(10)이 무선 전력 수신단(20)으로 정보를 전송하는 것일 수도 있다. For example, the unidirectional communication may be that the wireless
반이중 통신 방식은 무선 전력 수신단(20)과 무선 전력 송신단(10) 사이의 양방향 통신은 가능하나, 어느 한 시점에 어느 하나의 장치에 의해서만 정보 전송이 가능한 특징이 있다. In the half duplex communication mode, bidirectional communication is possible between the wireless
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신단(20)은 전자 기기(30)의 각종 상태 정보를 획득할 수도 있다. 일 예로, 전자 기기(30)의 상태 정보는 현재 전력 사용량 정보, 실행중인 응용을 식별하기 위한 정보, CPU 사용량 정보, 배터리 충전 상태 정보, 배터리 출력 전압/전류 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 전자 기기(30)로부터 획득 가능하고, 무선 전력 제어에 활용 가능한 정보이면 족하다. The wireless
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신단(10)은 고속 충전 지원 여부를 지시하는 소정 패킷을 무선 전력 수신단(20)에 전송할 수 있다. 무선 전력 수신단(20)은 접속된 무선 전력 송신단(10)이 고속 충전 모드를 지원하는 것으로 확인된 경우, 이를 전자 기기(30)에 알릴 수 있다. 전자 기기(30)는 구비된 소정 표시 수단-예를 들면, 액정 디스플레이일 수 있음-을 통해 고속 충전이 가능함을 표시할 수 있다.In particular, the wireless
또한, 전자 기기(30) 사용자는 액정 표시 수단에 표시된 소정 고속 충전 요청 버튼을 선택하여 무선 전력 송신단(10)이 고속 충전 모드로 동작하도록 제어할 수도 있다. 이 경우, 전자 기기(30)는 사용자에 의해 고속 충전 요청 버튼이 선택되면, 소정 고속 충전 요청 신호를 무선 전력 수신단(20)에 전송할 수 있다. 무선 전력 수신단(20)은 수신된 고속 충전 요청 신호에 상응하는 충전 모드 패킷을 생성하여 무선 전력 송신단(10)에 전송함으로써, 일반 저전력 충전 모드를 고속 충전 모드로 전환시킬 수 있다. Also, the user of the
도 2는 본 발명에 다른 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.2 is a block diagram illustrating a wireless charging system according to another embodiment of the present invention.
일 예로, 도면 부호 200a에 도시된 바와 같이, 무선 전력 수신단(20)은 복수의 무선 전력 수신 장치로 구성될 수 있으며, 하나의 무선 전력 송신단(10)에 복수의 무선 전력 수신 장치가 연결되어 무선 충전을 수행할 수도 있다. 이때, 무선 전력 송신단(10)은 시분할 방식으로 복수의 무선 전력 수신 장치에 전력을 분배하여 송출할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며. 다른 일 예로, 무선 전력 송신단(10)은 무선 전력 수신 장치 별 할당된 상이한 주파수 대역을 이용하여 복수의 무선 전력 수신 장치에 전력을 분배하여 송출할 수 있다.For example, as shown in 200a, the wireless
이때, 하나의 무선 전력 송신 장치(10)에 연결 가능한 무선 전력 수신 장치의 개수는 무선 전력 수신 장치 별 요구 전력량, 배터리 충전 상태, 전자 기기의 전력 소비량 및 무선 전력 송신 장치의 가용 전력량 중 적어도 하나에 기반하여 적응적으로 결정될 수 있다.At this time, the number of wireless power receiving apparatuses connectable to one wireless
다른 일 예로, 도면 부호 200b에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신단(10)은 복수의 무선 전력 송신 장치로 구성될 수도 있다. 이 경우, 무선 전력 수신단(20)은 복수의 무선 전력 송신 장치와 동시에 연결될 수 있으며, 연결된 무선 전력 송신 장치들로부터 동시에 전력을 수신하여 충전을 수행할 수도 있다. 이때, 무선 전력 수신단(20)과 연결된 무선 전력 송신 장치의 개수는 무선 전력 수신단(20)의 요구 전력량, 배터리 충전 상태, 전자 기기의 전력 소비량, 무선 전력 송신 장치의 가용 전력량 등에 기반하여 적응적으로 결정될 수 있다.As another example, as shown in 200b, the wireless
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템에서의 감지 신호 전송 절차를 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram for explaining a sensing signal transmission procedure in a wireless charging system according to an embodiment of the present invention.
일 예로, 무선 전력 송신기는 3개의 송신 코일(111, 112, 113)이 장착될 수 있다. 각각의 송신 코일은 일부 영역이 다른 송신 코일과 서로 중첩될 수 있으며, 무선 전력 송신기는 각각의 송신 코일을 통해 무선 전력 수신기의 존재를 감지하기 위한 소정 감지 신호(117, 127)-예를 들면, 디지털 핑 신호-를 미리 정의된 순서로 순차적으로 송출한다.As an example, the wireless power transmitter may be equipped with three transmit
상기 도 3에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신기는 도면 번호 110에 도시된 1차 감지 신호 송출 절차를 통해 감지 신호(117)를 순차적으로 송출하고, 무선 전력 수신기(115)로부터 신호 세기 지시자(Signal Strength Indicator, 116)가 수신된 송신 코일(111, 112)을 식별할 수 있다. 연이어, 무선 전력 송신기는 도면 번호 120에 도시된 2차 감지 신호 송출 절차를 통해 감지 신호(127)를 순차적으로 송출하고, 신호 세기 지시자(126)가 수신된 송신 코일(111, 112) 중 전력 전송 효율(또는 충전 효율)-즉, 송신 코일과 수신 코일 사이의 정렬 상태-이 좋은 송신 코일을 식별하고, 식별된 송신 코일을 통해 전력이 송출되도록-즉, 무선 충전이 이루어지도록- 제어할 수 있다. As shown in FIG. 3, the wireless power transmitter sequentially transmits the
상기의 도 3에서 보여지는 바와 같이, 무선 전력 송신기가 2회의 감지 신호 송출 절차를 수행하는 이유는 어느 송신 코일에 무선 전력 수신기의 수신 코일이 잘 정렬되어 있는지를 보다 정확하게 식별하기 위함이다.As shown in FIG. 3, the reason why the wireless power transmitter performs the two detection signal transmission procedures is to more accurately identify to which transmission coil the reception coil of the wireless power receiver is well aligned.
만약, 상기한 도 3의 도면 번호 110 및 120에 도시된 바와 같이, 제1 송신 코일(111), 제2 송신 코일(112)에 신호 세기 지시자(116, 126)가 수신된 경우, 무선 전력 송신기는 제1 송신 코일(111)과 제2 송신 코일(112) 각각에 수신된 신호 세기 지시자(126)에 기반하여 가장 정렬이 잘된 송신 코일을 선택하고, 선택된 송신 코일을 이용하여 무선 충전을 수행한다. If the
도 4는 WPC 표준에 정의된 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.4 is a state transition diagram for explaining the wireless power transmission procedure defined in the WPC standard.
도 4를 참조하면, WPC 표준에 따른 송신기로부터 수신기로의 파워 전송은 크게 선택 단계(Selection Phase, 410), 핑 단계(Ping Phase, 420), 식별 및 구성 단계(Identification and Configuration Phase, 430), 전력 전송 단계(Power Transfer Phase, 440) 단계로 구분될 수 있다.Referring to FIG. 4, power transmission from a transmitter to a receiver according to the WPC standard is largely divided into a
선택 단계(410)는 파워 전송을 시작하거나 파워 전송을 유지하는 동안 특정 오류 또는 특정 이벤트가 감지되면, 천이되는 단계일 수 있다. 여기서, 특정 오류 및 특정 이벤트는 이하의 설명을 통해 명확해질 것이다. 또한, 선택 단계(410)에서 송신기는 인터페이스 표면에 물체가 존재하는지를 모니터링할 수 있다. 만약, 송신기가 인터페이스 표면에 물체가 놓여진 것이 감지되면, 핑 단계(420)로 천이할 수 있다(S401). 선택 단계(410)에서 송신기는 매우 짧은 펄스의 아날로그 핑(Analog Ping) 신호를 전송하며, 송신 코일의 전류 변화에 기반하여 인터페이스 표면의 활성 영역(Active Area)에 물체가 존재하는지를 감지할 수 있다. The
핑 단계(420)에서 송신기는 물체가 감지되면, 수신기를 활성화시키고, 수신기가 WPC 표준이 호환되는 수신기인지를 식별하기 위한 디지털 핑(Digital Ping)을 전송한다. 핑 단계(420)에서 송신기는 디지털 핑에 대한 응답 시그널-예를 들면, 신호 세기 지시자-을 수신기로부터 수신하지 못하면, 다시 선택 단계(410)로 천이할 수 있다(S402). 또한, 핑 단계(420)에서 송신기는 수신기로부터 파워 전송이 완료되었음을 지시하는 신호-즉, 충전 완료 신호-를 수신하면, 선택 단계(410)로 천이할 수도 있다(S403).In
핑 단계(420)가 완료되면, 송신기는 수신기 식별 및 수신기 구성 및 상태 정보를 수집하기 위한 식별 및 구성 단계(430)로 천이할 수 있다(S404).Once the
식별 및 구성 단계(430)에서 송신기는 원하지 않은 패킷이 수신되거나(unexpected packet), 미리 정의된 시간 동안 원하는 패킷이 수신되지 않거나(time out), 패킷 전송 오류가 있거나(transmission error), 파워 전송 계약이 설정되지 않으면(no power transfer contract) 선택 단계(410)로 천이할 수 있다(S405).In the identifying and configuring
수신기에 대한 식별 및 구성이 완료되면, 송신기는 무선 전력을 전송하는 전력 전송 단계(240)로 천이할 수 있다(S406).Once the identification and configuration for the receiver is complete, the transmitter may transition to power transfer step 240, which transmits the wireless power (S406).
전력 전송 단계(440)에서, 송신기는 원하지 않은 패킷이 수신되거나(unexpected packet), 미리 정의된 시간 동안 원하는 패킷이 수신되지 않거나(time out), 기 설정된 파워 전송 계약에 대한 위반이 발생되거나(power transfer contract violation), 충전이 완료된 경우, 선택 단계(410)로 천이할 수 있다(S407).In the
또한, 전력 전송 단계(440)에서, 송신기는 송신기 상태 변화 등에 따라 파워 전송 계약을 재구성할 필요가 있는 경우, 식별 및 구성 단계(430)로 천이할 수 있다(S408).In addition, in the
상기한 파워 전송 계약은 송신기와 수신기의 상태 및 특성 정보에 기반하여 설정될 수 있다. 일 예로, 송신기 상태 정보는 최대 전송 가능한 파워량에 대한 정보, 최대 수용 가능한 수신기 개수에 대한 정보 등을 포함할 수 있으며, 수신기 상태 정보는 요구 전력에 대한 정보 등을 포함할 수 있다.The power transmission contract may be set based on the status and characteristic information of the transmitter and the receiver. For example, the transmitter status information may include information on the maximum amount of transmittable power, information on the maximum number of receivable receivers, and the receiver status information may include information on the requested power and the like.
도 5는 WPC(Qi) 표준에 정의된 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.5 is a state transition diagram for explaining a wireless power transmission procedure defined in the WPC (Qi) standard.
도 5를 참조하면, WPC(Qi) 표준에 따른 송신기로부터 수신기로의 파워 전송은 크게 선택 단계(Selection Phase, 510), 핑 단계(Ping Phase, 520), 식별 및 구성 단계(Identification and Configuration Phase, 530), 협상 단계(Negotiation Phase, 540), 보정 단계(Calibration Phase, 550), 전력 전송 단계(Power Transfer Phase, 560) 단계 및 재협상 단계(Renegotiation Phase, 560)로 구분될 수 있다.Referring to FIG. 5, power transmission from a transmitter to a receiver according to the WPC (Qi) standard is largely divided into a
선택 단계(510)는 파워 전송을 시작하거나 파워 전송을 유지하는 동안 특정 오류 또는 특정 이벤트가 감지되면, 천이되는 단계-예를 들면, 도면 부호 S502, S504, S506, S509, S일 수 있다. 여기서, 특정 오류 및 특정 이벤트는 이하의 설명을 통해 명확해질 것이다. 또한, 선택 단계(510)에서 송신기는 인터페이스 표면에 물체가 존재하는지를 모니터링할 수 있다. 만약, 송신기가 인터페이스 표면에 물체가 놓여진 것이 감지되면, 핑 단계(520)로 천이할 수 있다. 선택 단계(510)에서 송신기는 매우 짧은 펄스의 아날로그 핑(Analog Ping) 신호를 전송하며, 송신 코일 또는 1차 코일(Primary Coil)의 전류 변화에 기반하여 인터페이스 표면의 활성 영역(Active Area)에 물체가 존재하는지를 감지할 수 있다. The
핑 단계(520)에서 송신기는 물체가 감지되면, 수신기를 활성화시키고, 수신기가 WPC 표준이 호환되는 수신기인지를 식별하기 위한 디지털 핑(Digital Ping)을 전송한다. 핑 단계(520)에서 송신기는 디지털 핑에 대한 응답 시그널-예를 들면, 신호 세기 패킷-을 수신기로부터 수신하지 못하면, 다시 선택 단계(510)로 천이할 수 있다. 또한, 핑 단계(520)에서 송신기는 수신기로부터 파워 전송이 완료되었음을 지시하는 신호-즉, 충전 완료 패킷-을 수신하면, 선택 단계(510)로 천이할 수도 있다.At
핑 단계(520)가 완료되면, 송신기는 수신기를 식별하고 수신기 구성 및 상태 정보를 수집하기 위한 식별 및 구성 단계(530)로 천이할 수 있다.Once the
식별 및 구성 단계(530)에서 송신기는 원하지 않은 패킷이 수신되거나(unexpected packet), 미리 정의된 시간 동안 원하는 패킷이 수신되지 않거나(time out), 패킷 전송 오류가 있거나(transmission error), 파워 전송 계약이 설정되지 않으면(no power transfer contract) 선택 단계(510)로 천이할 수 있다.In the identifying and configuring
송신기는 식별 및 구성 단계(530)에서 수시된 구성 패킷(Configuration packet)의 협상 필드(Negotiation Field) 값에 기반하여 협상 단계(540)로의 진입이 필요한지 여부를 확인할 수 있다.The transmitter may determine whether an entry to the
확인 결과, 협상이 필요하면, 송신기는 협상 단계(540)로 진입하여 소정 FOD 검출 절차를 수행할 수 있다.If it is determined that negotiation is required, the transmitter may enter
반면, 확인 결과, 협상이 필요하지 않은 경우, 송신기는 곧바로 전력 전송 단계(560)로 진입할 수도 있다.On the other hand, if it is determined that negotiation is not required, the transmitter may immediately enter the
협상 단계(540)에서, 송신기는 기준 품질 인자 값이 포함된 FOD(Foreign Object Detection) 상태 패킷을 수신할 수 있다. 이때, 송신기는 기준 품질 인자 값에 기반하여 FO 검출을 위한 임계치를 결정할 수 있다.At
송신기가 기준 품질 인자 값에 기반하여 FO 검출을 위한 임계치를 결정하는 다양한 방법들에 대해서는 후술할 도면의 설명을 통해 상세히 설명하기로 한다.Various methods by which a transmitter determines a threshold for FO detection based on a reference quality factor value will be described in detail with reference to the drawings described later.
송신기는 결정된 임계치 및 현재 측정된 품질 인자 값을 이용하여 충전 영역에 FO가 존재하는지를 검출할 수 있으며, FO 검출 결과에 전력 전송을 제어할 수 있다.The transmitter can use the determined threshold and the currently measured quality factor value to detect whether the FO is present in the charging area and to control the power transmission to the FO detection result.
일 예로, FO가 검출된 경우, 송신기는 선택 단계(510)로 회귀할 수 있다. 반면, FO가 검출되지 않은 경우, 송신기는 보정 단계(550)를 거쳐 전력 전송 단계(560)로 진입할 수도 있다. 상세하게, 송신기는 FO가 검출되지 않은 경우, 보정 단계(550)에서 송신기는 수신단에 수신된 전력의 세기를 결정하고, 송신단에서 전송한 전력의 세기를 결정하기 위해 수신단과 송신단에서의 전력 손실을 측정할 수 있다. 즉, 송신기는 보정 단계(550)에서 송신단의 송신 파워와 수신단의 수신 파워 사이의 차이에 기반하여 전력 손실을 예측할 수 있다. 일 실시예에 따른 송신기는 예측된 전력 손실을 반영하여 FOD 검출을 위한 임계치를 보정할 수도 있다.In one example, if an FO is detected, the transmitter may return to the
전력 전송 단계(540)에서, 송신기는 원하지 않은 패킷이 수신되거나(unexpected packet), 미리 정의된 시간 동안 원하는 패킷이 수신되지 않거나(time out), 기 설정된 파워 전송 계약에 대한 위반이 발생되거나(power transfer contract violation), 충전이 완료된 경우, 선택 단계(510)로 천이할 수 있다.In the
또한, 전력 전송 단계(440)에서, 송신기는 송신기 상태 변화 등에 따라 파워 전송 계약을 재구성할 필요가 있는 경우, 재협상 단계(570)로 천이할 수 있다. 이때, 재협상이 정상적으로 완료되면, 송신기는 전력 전송 단계(560)로 회귀할 수 있다.Also, in the
상기한 파워 전송 계약은 송신기와 수신기의 상태 및 특성 정보에 기반하여 설정될 수 있다. 일 예로, 송신기 상태 정보는 최대 전송 가능한 파워량에 대한 정보, 최대 수용 가능한 수신기 개수에 대한 정보 등을 포함할 수 있으며, 수신기 상태 정보는 요구 전력에 대한 정보 등을 포함할 수 있다.The power transmission contract may be set based on the status and characteristic information of the transmitter and the receiver. For example, the transmitter status information may include information on the maximum amount of transmittable power, information on the maximum number of receivable receivers, and the receiver status information may include information on the requested power and the like.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.6 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면 무선 전력 송신기(600)는 크게, 전력 변환부(610), 전력 전송부(620), 통신부(630), 제어부(640), 센싱부(650)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기한 무선 전력 송신기(600)의 구성은 반드시 필수적인 구성은 아니어서, 그보다 많거나 적은 구성 요소를 포함하여 구성될 수도 있음을 주의해야 한다.6, the
도 6에 도시된 바와 같이, 전력 변환부(610)는 전원부(660)로부터 전원이 공급되면, 이를 소정 세기의 전력으로 변환하는 기능을 수행할 수 있다.As shown in FIG. 6, when power is supplied from the
이를 위해, 전력 변환부(610)는 DC/DC 변환부(611), 증폭기(612)를 포함하여 구성될 수 있다.For this, the
DC/DC 변환부(611)는 전원부(650)로부터 공급된 DC 전력을 제어부(640)의 제어 신호에 따라 특정 세기의 DC 전력으로 변환하는 기능을 수행할 수 있다.The DC /
이때, 센싱부(650)는 DC 변환된 전력의 전압/전류 등을 측정하여 제어부(640)에 제공할 수 있다. 또한, 센싱부(650)는 과열 발생 여부 판단을 위해 무선 전력 송신기(600)의 내부 온도를 측정하고, 측정 결과를 제어부(640)에 제공할 수도 있다. 일 예로, 제어부(640)는 센싱부(650)에 의해 측정된 전압/전류 값에 기반하여 적응적으로 전원부(650)로부터의 전원 공급을 차단하거나, 증폭기(612)에 전력이 공급되는 것을 차단할 수 있다. 이를 위해, 전력 변환부(610)의 일측에는 전원부(650)로부터 공급되는 전원을 차단하거나, 증폭기(612)에 공급되는 전력을 차단하기 위한 소정 전력 차단 회로가 가 더 구비될 수도 있다.At this time, the
증폭기(612)는 DC/DC 변환된 전력의 세기를 제어부(640)의 제어 신호에 따라 조정할 수 있다. 일 예로, 제어부(640)는 통신부(630)를 통해 무선 전력 수신기의 전력 수신 상태 정보 또는(및) 전력 제어 신호를 수신할 수 있으며, 수신된 전력 수신 상태 정보 또는(및) 전력 제어 신호에 기반하여 증폭기(612)의 증폭률을 동적으로 조정할 수 있다. 일 예로, 전력 수신 상태 정보는 정류기 출력 전압의 세기 정보, 수신 코일에 인가되는 전류의 세기 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 전력 제어 신호는 전력 증가를 요청하기 위한 신호, 전력 감소를 요청하기 위한 신호 등을 포함할 수 있다. The
전력 전송부(620)는 다중화기(621)(또는 멀티플렉서), 송신 코일(622)을 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 전력 전송부(620)는 전력 전송을 위한 특정 동작 주파수를 생성하기 위한 반송파 생성기(미도시)를 더 포함할 수도 있다.The
반송파 생성기는 다중화기(621)를 통해 전달 받은 증폭기(612)의 출력 DC 전력을 특정 주파수를 갖는 AC 전력으로 변환하기 위한 특정 주파수를 생성할 수 있다. 이상의 설명에서는 반송파 생성기에 의해 생성된 교류 신호가 다중화기(621)의 출력단에 믹싱되어 교류 전력이 생성되는 것으로 설명되고 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 다른 일 예는 증폭기(612) 이전단 또는 이후단에 믹싱될 수도 있음을 주의해야 한다. The carrier generator may generate a specific frequency for converting the output DC power of the
본 발명의 일 실시예에 따른각각의 송신 코일에 전달되는 AC 전력의 주파수가 서로 상이할 수도 있음을 주의해야 한다. 본 발명의 다른 일 실시예는 LC 공진 특성을 송신 코일마다 상이하게 조절하는 기능이 구비된 소정 주파수 제어기를 이용하여 각각의 송신 코일 별 공진주파수를 상이하게 설정할 수도 있다.It should be noted that the frequencies of the AC power delivered to each transmit coil in accordance with an embodiment of the present invention may be different from each other. In another embodiment of the present invention, the resonance frequency of each transmission coil may be set differently by using a predetermined frequency controller having a function of controlling LC resonance characteristics for different transmission coils.
도 6에 도시된 바와 같이, 전력 전송부(620)는 증폭기(612)의 출력 전력이 송신 코일에 전달되는 것을 제어하기 위한 다중화기(621)와 복수의 송신 코일(622)-즉, 제1 내지 제n 송신 코일-을 포함하여 구성될 수 있다.6, the
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(640)는 복수의 무선 전력 수신기가 연결된 경우, 송신 코일 별 시분할 다중화를 통해 전력을 전송할 수도 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(600)에 3개의 무선 전력 수신기-즉, 제1 내지 3 무선 전력 수신기-가 각각 3개의 서로 다른 송신 코일-즉, 제1 내지 3 송신 코일-을 통해 식별된 경우, 제어부(640)는 다중화기(621)를 제어하여, 특정 타임 슬롯에 특정 송신 코일을 전력이 송출될 수 있도록 제어할 수 있다. 이때, 송신 코일 별 할당된 타임 슬롯의 길이에 따라 해당 무선 전력 수신기로 전송되는 전력의 양이 제어될 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 다른 일 예는 송신 코일 별 할당된 타일 슬롯 동안의 증폭기(612) 증폭률을 제어하여 무선 전력 수신기 별 송출 전력을 제어할 수도 있다.The
제어부(640)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 제1 내지 제n 송신 코일(622)을 통해 감지 신호가 순차적으로 송출될 수 있도록 다중화기다중화기(621)를 제어할 수 있다. 이때, 제어부(640)는 감지 신호가 전송될 시점을 타이머(655)를 이용하여 식별할 수 있으며, 감신 신호 전송 시점이 도래하면, 다중화기(621)를 제어하여 해당 송신 코일을 통해 감지 신호가 송출될 수 있도록 제어할 수 있다. 일 예로, 타이머(650)는 핑 전송 단계 동안 소정 주기로 특정 이벤트 신호를 제어부(640)에 송출할 수 있으며, 제어부(640)는 해당 이벤트 신호가 감지되면, 다중화기(621)를 제어하여 해당 송신 코일을 통해 디지털 핑이 송출될 수 있도록 제어할 수 있다.The
또한, 제어부(640)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 복조부(632)로부터 어느 송신 코일을 통해 신호 세기 지시자(Signal Strength Indicator)가 수신되었는지를 식별하기 위한 소정 송신 코일 식별자 및 해당 송신 코일을 통해 수신된 신호 세기 지시자를 수신할 수 있다. 연이어, 제2차 감지 신호 송출 절차에서 제어부(640)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 신호 세기 지시자가 수신된 송신 코일(들)을 통해서만 감지 신호가 송출될 수 있도록 다중화기(621)를 제어할 수도 있다. 다른 일 예로, 제어부(640)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 신호 세기 지시자가 수신된 송신 코일이 복수개인 경우, 가장 큰 값을 갖는 신호 세기 지시자가 수신된 송신 코일을 제2차 감지 신호 송출 절차에서 감지 신호를 가장 먼저 송출할 송신 코일로 결정하고, 결정 결과에 따라 다중화기(621)를 제어할 수도 있다. In addition, the
변조부(631)는 제어부(640)에 의해 생성된 제어 신호를 변조하여 다중화기(621)에 전달할 수 있다. 여기서, 제어 신호를 변조하기 위한 변조 방식은 FSK(Frequency Shift Keying) 변조 방식, 맨체스터 코딩(Manchester Coding) 변조 방식, PSK(Phase Shift Keying) 변조 방식, 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation) 방식, 차등 2단계(Differential bi-phase) 변조 방식 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The
복조부(632)는 송신 코일을 통해 수신되는 신호가 감지되면, 감지된 신호를 복조하여 제어부(640)에 전송할 수 있다. 여기서, 복조된 신호에는 신호 세기 지시자, 무선 전력 전송 중 전력 제어를 위한 오류 정정(EC:Error Correction) 지시자, 충전 완료(EOC: End Of Charge) 지시자, 과전압/과전류/과열 지시자 등이 포함될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 전력 수신기의 상태를 식별하기 위한 각종 상태 정보가 포함될 수 있다.The
또한, 복조부(632)는 복조된 신호가 어느 송신 코일로부터 수신된 신호인지를 식별할 수 있으며, 식별된 송신 코일에 상응하는 소정 송신 코일 식별자를 제어부(640)에 제공할 수도 있다. Also, the
또한, 복조부(632)는 송신 코일(623)을 통해 수신된 신호를 복조하여 제어부(640)에 전달할 수 있다. 일 예로, 복조된 신호는 신호 세기 지시자를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 복조 신호는 무선 전력 수신기의 각종 상태 정보를 포함할 수 있다. The
일 예로, 무선 전력 송신기(600)는 무선 전력 전송에 사용되는 동일한 주파수를 이용하여 무선 전력 수신기와 통신을 수행하는 인밴드(In-Band) 통신을 통해 상기 신호 세기 지시자를 획득할 수 있다.In one example, the
또한, 무선 전력 송신기(600)는 송신 코일(622)을 이용하여 무선 전력을 송출할 수 있을 뿐만 아니라 송신 코일(622)을 통해 무선 전력 수신기와 각종 정보를 교환할 수도 있다. 다른 일 예로, 무선 전력 송신기(600)는 송신 코일(622)-즉, 제1 내지 제n 송신 코일)에 각각 대응되는 별도의 코일을 추가로 구비하고, 구비된 별도의 코일을 이용하여 무선 전력 수신기와 인밴드 통신을 수행할 수도 있음을 주의해야 한다.In addition, the
이상이 도 6의 설명에서는 무선 전력 송신기(600)와 무선 전력 수신기가 인밴드 통신을 수행하는 것을 예를 들어 설명하고 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 무선 전력 신호 전송에 사용되는 주파수 대역과 상이한 주파수 대역을 통해 근거리 양방향 통신을 수행할 수 있다. 일 예로, 근거리 양방향 통신은 저전력 블루투스 통신, RFID 통신, UWB 통신, 지그비 통신 중 어느 하나일 수 있다.Although the
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기(600)는 무선 전력 수신기의 요청에 따라 고속 충전 모드 및 일반 저전력 충전 모드를 적응적으로 제공할할 수도 있다.In particular, the
무선 전력 송신기(600)는 고속 충전 모드가 지원 가능한 경우, 소정 패턴의 신호-이하 설명의 편의를 위해, 제1 패킷이라 명함-를 송출할 수 있다. 무선 전력 수신기(600)는 제1 패킷이 수신되면, 접속중인 무선 전력 송신기(600)가 고속 충전이 가능함을 식별할 수 있다. The
특히, 무선 전력 수신기는 고속 충전이 필요한 경우, 고속 충전을 요청하는 소정 제1 응답 패킷을 무선 전력 송신기(6000에 전송할 수 있다.In particular, the wireless power receiver may send a first response packet to the wireless power transmitter 6000 requesting fast charging if fast charging is required.
특히, 무선 전력 송신기(600)는 상기 제1 응답 패킷이 수신 후 소정 시간이 경과하면, 자동으로 고속 충전 모드로 전환하여 고속 충전을 개시할 수 있다.In particular, the
일 예로, 무선 전력 송신기(600)의 제어부(640)는 상기한 도 4 내지 도 5의 전력 전송 단계(440 또는 540)로 천이한 경우, 제1 패킷이 송신 코일(622)을 통해 송출되도록 제어할 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 다른 일 예는 상기 도 4의 식별 및 구성 단계(430) 또는 도 5의 식별 단계(530)에서 제1 패킷이 송출될 수도 있다.For example, when the
본 발명의 또 다른 일 실시예는 무선 전력 송신기(600)가 송출하는 디지털 핑 신호에 고속 충전 지원 가능 여부를 식별할 수 있는 정보가 인코딩되어 전송될 수도 있음을 주의해야 한다.It should be noted that another embodiment of the present invention may transmit encoded information that can identify whether or not fast charge support is possible to the digital ring signal transmitted by the
무선 전력 수신기는 전력 전송 단계의 어느 시점에서든 고속 충전이 필요하면, 충전 모드가 고속 충전으로 설정된 소정 충전 모드 패킷을 무선 전력 송신기(600)에 전송할 수도 있다. 여기서, 충전 모드 패킷의 세부 구성은 후술할 도 8 내지 12의 설명을 통해 보다 명확히 하도록 한다.물론, 무선 전력 송신기(600)와 무선 전력 수신기는 충전 모드가 고속 충전 모드로 변경된 경우, 고속 충전 모드에 상응하는 전력이 송출 및 수신 가능할 수 있도록 내부 동작을 제어할 수 있다. 일 예로, 충전 모드가 일반 저전력 충전 모드에서 고속 충전 모드로 변경된 경우, 과전압(Over Voltage) 판단 기준, 과열(Over Temperature) 판단 기준, 저전압(Low Voltage)/고전압(High Voltage) 판단 기준, 최적 전압 레벨(Optimum Voltage Level), 전력 제어 옵셋 등의 값이 변경 설정될 수 있다. The wireless power receiver may send a predetermined charge mode packet to the
일 예로, 충전 모드가 일반 저전력 충전 모드에서 고속 충전 모드로 변경된 경우, 과전압(Over Voltage) 판단을 위한 임계 전압이 고속 충전이 가능하도록 높게 설정될 수 있다. 또 다른 일 예로, 과열 발생 여부를 판단하기 임계 온도가 고속 충전에 따른 온도 상승을 고려하여 높게 설정될 수 있다. 또 다른 일 예로, 송신단에서의 전력이 제어되는 최소 레벨을 의미하는 전력 제어 옵셋 값은 고속 충전 모드에서 빠르게 원하는 목표 전력 레벨로 수렴 가능하도록 일반 저전력 충전 모드에 비해 큰 값으로 설정될 수도 있다.For example, when the charging mode is changed from the normal low-power charging mode to the fast-charging mode, the threshold voltage for determining the overvoltage may be set to be high enough to enable fast charging. As another example, the critical temperature for determining whether overheating occurs may be set high considering the temperature rise due to fast charging. As another example, the power control offset value, which means the minimum level at which the power at the transmitting end is controlled, may be set to a larger value as compared with the general low power charging mode so as to be able to quickly converge to a desired target power level in the fast charging mode.
도 7은 상기 도 6에 따른 무선 전력 송신기와 연동되는 무선 전력 수신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.7 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power receiver interworking with the wireless power transmitter according to the FIG.
도 7을 참조하면, 무선 전력 수신기(700)는 수신 코일(710), 정류기(720), 직류/직류 변환기(DC/DC Converter, 730), 부하(740), 센싱부(750), 통신부(760), 주제어부(770)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 통신부(760)는 복조부(761) 및 변조부(762)를 포함하여 구성될 수 있다.7, the
상기한 도 7의 예에 도시된 무선 전력 수신기(700)는 인밴드 통신을 통해 무선 전력 송신기(600)와 정보를 교환할 수 있는 것으로 도시되어 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 통신부(760)는 무선 전력 신호 전송에 사용되는 주파수 대역과는 상이한 주파수 대역을 통해 근거리 양방향 통신을 제공할 수도 있다. Although the
수신 코일(710)을 통해 수신된 AC 전력은 정류부(720)에 전달할 수 있다. 정류기(720)는 AC 전력을 DC 전력으로 변환하여 직류/직류 변환기(730)에 전송할 수 있다. 직류/직류 변환기(730)는 정류기 출력 DC 전력의 세기를 부하(740)에 의해 요구되는 특정 세기로 변환한 후 부하(740)에 전달할 수 있다.The AC power received via the receiving
센싱부(750)는 정류기(720) 출력 DC 전력의 세기를 측정하고, 이를 주제어부(770)에 제공할 수 있다. 또한, 센싱부(750)는 무선 전력 수신에 따라 수신 코일(710)에 인가되는 전류의 세기를 측정하고, 측정 결과를 주제어부(770)에 전송할 수도 있다. 또한, 센싱부(750)는 무선 전력 수신기(700)의 내부 온도를 측정하고, 측정된 온도 값을 주제어부(770)에 제공할 수도 있다. The
일 예로, 주제어부(770)는 측정된 정류기 출력 DC 전력의 세기가 소정 기준치 와 비교하여 과전압 발생 여부를 판단할 수 있다. 판단 결과, 과전압이 발생된 경우, 과전압이 발생되었음을 알리는 소정 패킷을 생성하여 변조부(762)에 전송할 수 있다. 여기서, 변조부(762)에 의해 변조된 신호는 수신 코일(710) 또는 별도의 코일(미도시)을 통해 무선 전력 송신기(600)에 전송될 수 있다. 또한, 주제어부(770)는 정류기 출력 DC 전력의 세기가 소정 기준치 이상인 경우, 감지 신호가 수신된 것으로 판단할 수 있으며, 감지 신호 수신 시, 해당 감지 신호에 대응되는 신호 세기 지시자가 변조부(762)를 통해무선 전력 송신기(600)에 전송될 수 있도록 제어할 수 있다.다른 일 예로, 복조부(761)는 수신 코일(710)과 정류기(720) 사이의AC 전력 신호 또는 정류기(720) 출력 DC 전력 신호를 복조하여 감지 신호의 수신 여부를 식별한 후 식별 결과를 주제어부(770)에 제공할 수 있다. 이때, 주제어부(770)는 감지 신호에 대응되는 신호 세기 지시자가 변조부(761)를 통해 전송될 수 있도록 제어할 수 있다.For example, the
특히, 본 발명의 실시예에 따른 주제어부(770)는 복조부(760)에 의해 복조된 정보에 기반하여 접속된 무선 전력 송신기가 고속 충전이 가능한 무선 전력 송신기인지 여부를 판단할 수도 있다. In particular, the
또한, 주제어부(770)는 상기 도 1의 전자 기기(30)로부터 고속 충전을 요청하는 소정 고속 충전 요청 신호가 수신된 경우, 수신된 고속 충전 요청 신호에 대응되는 충전 모드 패킷을 생성하여 변조부(761)에 전송할 수 있다. 여기서, 전자 기기로부터의 고속 충전 요청 신호는 소정 사용자 인터페이스상에서의 사용자 메뉴 선택에 따라 수신될 수 있다.Also, the
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 주제어부(770)는 접속된 무선 전력 송신기가 고속 충전 모드를 지원하는 것이 확인된 경우, 배터리 잔량에 기반하여 자동으로 무선 전력 송신기에 고속 충전을 요청하거나 무선 전력 송신기가 고속 충전을 중단하고 일반 저전력 충전 모드로 전환하도록 제어할 수도 있다.The
또 다른 일 실시예에 따른 주제어부(770)는 일반 저전력 충전 모드로의 충전 중 전기 기기의 소비 전력을 실시간 모니터링할 수도 있다. 만약, 전자 기기의 소비 전력이 소정 기준치 이상인 경우, 주제어부(770)는 고속 충전 모드로의 전환을 요청하는 소정 충전 모드 패킷을 생성하여 변조부(761)에 전송할 수도 있다.The
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 주제어부(770)는 센싱부(750)에 의해 측정된 내부 온도 값을 소정 기준치와 비교하여 과열 발생 여부를 판단할 수 있다. 만약, 고속 충전 중 과열이 발생된 경우, 주제어부(770)는 무선 전력 송신기가 일반 저전력 충전 모드로 전환하도록 충전 모드 패킷을 생성하여 전송할 수도 있다.The
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 주제어부(770)는 배터리 충전률, 내부 온도, 정류기 출력 전압의 세기, 전자 기기에 탑재된 CPU 사용율, 사용자 메뉴 선택 중 적어도 하나에 기반하여 충전 모드의 변경이 필요한지 여부를 판단하고, 상기 판단 결과, 상기 충전 모드의 변경이 필요하면, 상기 변경할 충전 모드 값이 포함된 충전 모드 패킷을 생성하여 상기 무선 전력 송신기에 전송할 수도 있다.The
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 신호의 변조 및 복조 방법을 설명하기 위한 도면이다.8 is a diagram for explaining a modulation and demodulation method of a wireless power signal according to an embodiment of the present invention.
도 8의 도면 번호 810에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20)은 동일한 주기를 가지는 내부 클라 시그널에 기반하여 전송 대상 패킷을 인코딩하거나 디코딩할 수 있다.As shown in FIG. 8, the
이하에서는 상기 도 1 내지 도 8을 참조하여, 전송 대상 패킷의 인코딩 방법을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of encoding a packet to be transmitted will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 8. FIG.
상기 도 1을 참조하면, 무선 전력 송신단(10) 또는 무선 전력 수신단(20)가 특정 패킷을 전송하지 않는 경우, 무선 전력 신호는 도 1의 도면 번호 41에 도시된 바와 같이, 특정 주파수를 가진 변조되지 않은 교류 신호일 수 있다. 반면, 무선 전력 송신단(10) 또는 무선 전력 수신단(20)이 특정 패킷을 전송하는 경우, 무선 전력 신호는 도 1의 도면 번호 42에 도시된 바와 같이, 특정 변조 방식으로 변조된 교류 신호일 수 있다. 일 예로, 변조 방식은 진폭 변조 방식, 주파수 변조 방식, 주파수 및 진폭 변조 방식, 위상 변조 방식 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.Referring to FIG. 1, when the
무선 전력 송신단(10) 또는 무선 전력 수신단(20)에 의해 생성된 패킷의 이진 데이터는 도면 번호 820과 같이 차등 2단계 인코딩(Differential bi-phase encoding) 이 적용될 수 있다. 상세하게, 차등 2단계 인코딩은 데이터 비트 1을 인코딩하기 위하여 두 번의 상태 전이(transitions)를 갖도록 하고, 데이터 비트 0을 인코딩하기 위하여 한 번의 상태 전이를 갖도록 한다. 즉, 데이터 비트 1은 상기 클럭 신호의 상승 에지(rising edge) 및 하강 에지(falling edge)에서 HI 상태 및 LO 상태간의 전이가 발생하도록 인코딩된 것이고, 데이터 비트 0은 상기 클럭 신호의 상승 에지에서 HI 상태 및 LO 상태간의 전이가 발생하도록 인코딩된 것일 수 있다.The binary data of the packet generated by the wireless
인코딩된 이진 데이터는 상기 도면 번호 830에 도시된 바와 같은, 바이트 인코딩 기법이 적용될 수 있다. 도면 번호 830을 참조하면, 일 실시예에 따른 바이트 인코딩 기법은 8비트의 인코딩된 이진 비트 스트림에 대해 해당 비트 스트림의 시작과 종류를 식별하기 위한 시작 비트(Start Bit) 및 종료 비트(Stop Bit), 해당 비트 스트림(바이트)의 오류 발생 여부를 감지하기 위한 페리티 비트(Parity Bit)가 삽입하는 방법일 수 있다.The encoded binary data may be subjected to a byte encoding scheme, as shown in FIG. Referring to reference numeral 830, a byte encoding method according to an embodiment of the present invention includes a start bit and a stop bit for identifying a start and a type of a bitstream of an 8-bit encoded binary bitstream, , And a parity bit for detecting whether or not an error has occurred in the bitstream (byte).
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른, 패킷 포맷을 설명하기 위한 도면이다.9 is a diagram for explaining a packet format according to an embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20) 사이의 정보 교환에 사용되는 패킷 포맷(900)은 해당 패킷의 복조를 위한 동기 획득 및 해당 패킷의 정확한 시작 비트를 식별하기 위한 프리엠블(Preamble, 910) 필드, 해당 패킷에 포함된 메시지의 종류를 식별하기 위한 헤더(Header, 920) 필드, 해당 패킷의 내용(또는 페이로드(Payload))를 전송하기 위한 메시지(Message, 930) 필드 및 해당 패킷에 오류가 발생되었는지 여부를 식별하기 위한 체크썸(Checksum, 940) 필드를 포함하여 구성될 수 있다.9, a
도 9에 도시된 바와 같이, 패킷 수신단은 헤더(920) 값에 기반하여 해당 패킷에 포함된 메시지(930)의 크기를 식별할 수도 있다.As shown in FIG. 9, the packet receiving end may identify the size of the
또한, 헤더(920)는 무선 전력 전송 절차의 각 단계별로 정의될 수 있으며, 일부, 헤더(920) 값은 서로 다른 단계에서 동일한 값이 정의될 수도 있다. 일 예로, 도 9를 참조하면, 핑 단계의 전력 전송 종료(End Power Transfer) 및 전력 전송 단계의 전력 전송 종료에 대응되는 헤더 값은 0x02로 동일할 수 있음을 주의해야 한다.In addition, the
메시지(930)는 해당 패킷의 송신단에서 전송하고자 하는 데이터를 포함한다. 일 예로, 메시지(930) 필드에 포함되는 데이터는 상대방에 대한 보고 사항(report), 요청 사항(request) 또는 응답 사항(response)일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 패킷(900)은 해당 패킷을 전송한 송신단을 식별하기 위한 송신단 식별 정보, 해당 패킷을 수신할 수신단을 식별하기 위한 수신단 식별 정보 중 적어도 하나가 더 포함될 수도 있다. 여기서, 송신단 식별 정보 및 수신단 식별 정보는 IP 주소 정보, MAC 주소 정보, 제품 식별 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 충전 시스템상에서 수신단 및 송신단을 구분할 수 있는 정보이면 족하다.The
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 패킷(900)은 해당 패킷이 복수의 장치에 의해 수신되어야 하는 경우, 해당 수신 그룹을 식별하기 위한 소정 그룹 식별 정보가 더 포함될 수도 있다.The
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기에서 무선 전력 송신기로 전송되는 패킷의 종류를 설명하기 위한 도면이다.10 is a view for explaining the types of packets transmitted from a wireless power receiver to a wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention.
도 10을 참조하면, 무선 전력 수신기에서 무선 전력 송신기로 전송하는 패킷은 감지된 핑 신호의 세기 정보를 전송하기 위한 신호 세기(Signal Strength) 패킷, 송신기가 전력 전송을 중단하도록 요청하기 위한 전력 전송 종류(End Power Transfer), 제어 제어를 위한 제어 오류 패킷 수신 후 실제 전력을 조정하기까지 대기하는 시간 정보를 전송하기 위한 전력 제어 보류(Power Control Hold-off) 패킷, 수신기의 구성 정보를 전송하기 위한 구성 패킷, 수신기 식별 정보를 전송하기 위한 식별 패킷 및 확장 식별 패킷, 일반 요구 메시지를 전송하기 위한 일반 요구 패킷, 특별 요구 메시지를 전송하기 위한 특별 요구 패킷, FO 검출을 위한 기준 품질 인자 값을 전송하기 위한 FOD 상태 패킷, 송신기의 송출 전력을 제어하기 위한 제어 오류 패킷, 재협상 개시를 위한 재협상 패킷, 수신 전력의 세기 정보를 전송하기 위한 24비트 수신 전력 패킷 및 8비트 수신 전력 패킷 및 현재 부하의 충전 상태 정보를 전송하기 위한 충전 상태 패킷을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 10, a packet transmitted from a wireless power receiver to a wireless power transmitter includes a signal strength packet for transmitting strength information of a detected ping signal, a power transmission type for requesting a transmitter to stop power transmission, A power control hold-off packet for transmitting time information for waiting until the actual power is adjusted after receiving the control error packet for control control, a configuration for transmitting the configuration information of the receiver, Packet, an identification packet for transmitting the receiver identification information and an extension identification packet, a general request packet for transmitting a general request message, a special request packet for transmitting a special request message, a reference quality parameter value for detecting FO, A FOD state packet, a control error packet for controlling the transmission power of the transmitter, a renegotiation packet for starting renegotiation, A 24-bit receive power packet and an 8-bit receive power packet for transmitting received power intensity information and a charge status packet for transmitting charge status information of the current load.
상기한 무선 전력 수신기에서 무선 전력 송신기로 전송하는 패킷들은 무선 전력 전송에 사용되는 주파수 대역과 동일한 주파수 대역을 이용한 인밴드 통신을 이용하여 전송될 수 있다.The packets transmitted from the wireless power receiver to the wireless power transmitter may be transmitted using in-band communication using the same frequency band as that used for wireless power transmission.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질 검출 장치의 구조를 설명하기 위한 블록도이다. 11 is a block diagram for explaining a structure of a foreign substance detecting apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 11을 참조하면, 이물질 검출 장치(1100)는 전원부(1101), 직류-직류 변환기(DC-DC Converter, 1102), 인버터(Inverter, 1103), 공진 캐패시터(1104), 송신 코일(1105), 품질 인자 측정부(1106), 복조부(1107), 변조부(1108),센싱부(1109) 및 제어부(1907)를 포함하여 구성될 수 있다. 11, the foreign
전원부(1101)는 외부 전원 단자를 통해 DC 전력을 인가 받아 직류-직류 변환기(1102)에 전달할 수 있다.The
직류-직류 변환기(1102)는 제어부(1110)의 제어에 따라 전원부(1101)로부터 수신되는 직류 전력의 세기를 특정 세기의 직류 전력으로 변환할 수 있다. 일 예로, 직류-직류 변환기(1102)는 전압의 세기 조절이 가능한 가변 전압기로 구성될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.DC-
인버터(1103)는 변환된 직류 전력을 교류 전력으로 변환할 수 있다. 인버터(1103)는 구비된 복수의 스위치 제어를 통해 입력되는 직류 신호를 교류 신호로 변환하여 출력할 수 있다.The
일 예로, 인버터(1103)는 풀 브릿지(Full Bridge) 회로를 포함하여 구성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 하프 브리지(Half Bridge)를 포함하여 구성될 수도 있다.For example, the
다른 일 예로, 인버터(1103)는 하프 브릿지 회로와 풀 브릿지 회로를 모두 포함하여 구성될 수도 있으며, 이 경우, 제어부(1110)는 인터버(1103)를 하프 브릿지로 동작시킬지 풀 브릿지로 동작시킬지 동적으로 결정할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치는 무선 전력 수신 장치에 의해 요구되는 전력의 세기에 따라 적응적으로 인버터(1103)의 브릿지 모드를 제어할 수 있다. 일 예로, 무선 전력 수신 장치가 5W의 저전력을 요구하는 경우, 제어부(1110)는 인버터(1103)의 하프 브릿지 회로가 구동되도록 제어할 수 있다. 반면, 무선 전력 수신 장치가 15W의 높은 전력을 요구하는 경우, 제어부(1110)는 풀 브릿지 회로가 구동되도록 제어할 수 있다. 다른 일 예로, 무선 전력 송신 장치는 감지된 온도에 따라 적응적으로 풀 브리지 회로 또는 하프 브리지 회로를 선택 구동시킬 수도 있다. 일 예로, 하프 브리지 회로를 이용하여 무선 전력을 전송하는 중 무선 전력 송신 장치의 온도가 소정 기준치를 초과하는 경우, 제어부(1110)는 하프 브리지 회로를 비활성화시키고 풀 브릿지 회로를 활성화시킬 수 있다. 즉, 무선 전력 송신 장치는 동일 세기의 전력 전송을 위해 풀 브릿지 회로를 통해 전압은 상승시키고, 송신 코일(1105)에 흐르는 전류의 세기는 감소시킴으로써, 무선 전력 송신 장치의 온도를 기준치 이하로 낮출 수 있다. 일반적으로, 전자 기기에 장착되는 전자 부품에 발생되는 열의 양은 해당 전자 부품에 인가되는 전압의 세기보다 전류의 세기에 보다 민감할 수 있다. In other words, the
또한, 인버터(1103)는 직류 전력을 교류 전력으로 변환할 수 있을 뿐만 아니라 교류 전력의 세기를 변경시킬 수도 있다.In addition, the
일 예로, 인버터(1103)는 제어부(1110)의 제어에 따라 교류 전력 생성에 사용되는 기준 교류 신호(Reference Alternating Current Signal)의 주파수를 조절하여 출력되는 교류 전력의 세기를 조절할 수도 있다. 이를 위해, 인버터(1103)는 특정 주파수를 가지는 기준 교류 신호를 생성하는 주파수 발진기를 포함하여 구성될 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 다른 일 예는 주파수 발진기가 인버터(1103)와 별개로 구성되어 장착될 수도 있다.For example, the
품질 인자 측정부(1106)는 공진 캐패시터(1104) 양단의 인덕턴스(또는 전압, 또는 전류) 값의 변화를 모니터링하여 해당 무선 전력 송신 장치의 송신 코일에 대한 품질 인자 값을 측정할 수 있다. 이때, 측정된 현재 품질 인자 값은 제어부(1110)에 전달된다. The quality
일 예로, 제어부(1110)는 상기한 도 4 내지 5의 선택 단계(410, 510)에서 품질 인자 값을 측정할 수 있다. 제어부(1110)는 측정된 품질 인자 값(Measured_Quality_Factor_Value, MQF_Value)과 소정 기준 품질 인자 기준 값(Reference Quality Factor Value, RQF_Value)에 기반하여 결정된 이물질 존재 여부를 판단하기 위한 이물질 감지 품질 인자 임계 값(Foreign Object Detection Quality Factor Threshold Value, FOD_QFT_Value)을 비교하여 이물질 존재 여부를 판단할 수 있다.For example, the
여기서, RQF_Value는 성능 테스트를 위해 지정된 특정 무선 전력 송신기의 충전 영역상의 복수의 지점에서 측정된 품질 인자 값 중 가장 작은 값을 갖는 값으로 결정될 수 있다.Here, RQF_Value may be determined as a value having the smallest value among the quality factor values measured at a plurality of points on the charging area of a specific wireless power transmitter designated for performance test.
FOD_QFT_Value는 RQF_Value에서 기준 품질 인자 정확도와 생산 및 측정 오차를 뺀 값으로 결정될 수 있다.The FOD_QFT_Value can be determined from the RQF_Value by subtracting the reference quality factor accuracy from the production and measurement error.
여기서, 기준 품질 인자 정확도는 이물질이 존재하지 않을 때 측정된 기준 품질 인자 값에 대한 오차의 허용 범위일 수 있다. 일 예로, 오차의 허용 범위가 적용된 기준 품질 인자 값은 무선 전력 수신 장치로부터 수신된 기준 품질 인자 값 대비 증가하거나 감소되는 비율로 설정될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. Here, the reference quality factor accuracy may be an allowable range of error with respect to the reference quality factor value measured when no foreign matter exists. For example, the reference quality factor value to which the tolerance of the error is applied may be set to a ratio of increasing or decreasing with respect to the reference quality factor value received from the wireless power receiving apparatus, but is not limited thereto.
현재 WPC Qi 표준에서는 모든 제품에 대해 동일한 기준 품질 인자 정확도를 적용하도록 정의되어 있다. The current WPC Qi standard defines the same reference quality factor accuracy for all products.
하지만, 기준 품질 인자 정확도는 해당 제품의 제조사 및 제품의 종류에 따라 상이한 값을 가질 수 있다. 일 예로, A사의 무선 전력 수신기와 B사의 무선 전력 수신기는 동일한 무선 전력 송신기와 연동하여 기준 품질 인자 값이 측정될 수 있다. 하지만 두 제품에 대해 측정된 기준 품질 인자 값의 정확도는 서로 상이할 수 있다. 따라서, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기 별 기준 품질 인자 정확도에 관한 정보를 획득하고, 획득된 기준 품질 인자 정확도에 기반하여 이물질 존재 여부를 판단하기 위한 FOD_QFT_Value를 결정할 수 있다. However, the reference quality factor accuracy may be different depending on the manufacturer of the product and the type of product. For example, the A and B radio power receivers can measure the reference quality factor value in conjunction with the same radio power transmitter. However, the accuracy of the measured reference quality factor values for the two products may differ. Thus, the wireless power transmitter can obtain information about the reference quality factor accuracy for each wireless power receiver and determine the FOD_QFT_Value for determining the presence of a foreign object based on the obtained reference quality factor accuracy.
일 예로, 동일 무선 전력 송신기에 대한 테스트 결과, A사의 무선 전력 수신기에 대해 측정된 기준 품질 인자 값은 100이고, B사의 무선 전력 수신기에 대해 측정된 기준 품질 인자 값은 70일 수 있다. 이 경우, B사의 무선 전력 수신기에 대응되는 기준 품질 인자 정확도-예를 들면, +/- 7%이내-가 A사의 무선 전력 수신기에 대응되는 기준 품질 인자 정확도-예를 들면, +/- 10%이내-보다 높게 설정될 수 있다. 즉, 오차에 대한 민감도가 A사보다 B사의 무선 전력 수신기에 높게 설정될 수 있다. For example, as a result of testing for the same wireless power transmitter, the reference quality factor value measured for A's wireless power receiver is 100, and the reference quality factor value measured for B's wireless power receiver may be 70. In this case, the reference quality factor accuracy - e.g. +/- 7% - corresponding to the company B wireless power receiver corresponds to the reference quality factor accuracy - +/- 10% - < / RTI > That is, the sensitivity to the error can be set higher for the wireless power receiver of the company B than the company A.
이와 같이 기준 품질 인자 정확도는 무선 전력 수신 장치가 장착된 전자 기기-예를 들면, 스마트폰-의 구성 태양에 따라 상이하게 적용될 수 있다. 가령 스마트폰에 장착되는 PCB, 카메라 모듈, 안테나 및 기타 부품의 장착 여부 및 장착 형태가 상이한 경우, 기준 품질 인자 값 측정 오차 범위는 상이할 수 있다. In this manner, the reference quality factor accuracy can be applied differently according to the configuration of the electronic apparatus equipped with the wireless power receiving apparatus, for example, a smart phone. For example, if the mounting type and the mounting type of the PCB, the camera module, the antenna and other parts mounted on the smart phone are different, the error range of the reference quality factor value measurement may be different.
복조부(1107)는 무선 전력 수신기로부터 수신되는 인밴드 신호를 복조하여 제어부(1110)에 전달한다. 일 예로, 복조부(1107)는 후술할 도 12의 FOD 상태 패킷을 복조하여 제어부(1110)에 전달할 수 있다. 여기서, FOD 상태 패킷은 상기한 도 5의 협상 단계(540)에서 무선 전력 수신 장치로부터 수신될 수 있다. The
변조부(1108)는 제어부(1110)로부터 수신된 제어 패킷을 변조하여 송신 코일(1105)을 통해 전송한다. 일 예로, 제어부(1110)는 FOD 상태 패킷이 수신되면, 품질 인자 값에 기반한 이물질 판단이 가능한지 여부를 확인하고, 확인 결과에 따라, ACK 패킷 또는 NACK 패킷을 변조부(1108)를 통해 무선 전력 수신 장치에 전송할 수 있다.The
여기서, ACK 패킷은 무선 전력 송신 장치가 품질 인자 값에 기반한 이물질 감지 절차를 수행함을 의미할 수 있다. 반면, NACK 패킷은 품질 인자 값에 기반한 이물질 감지 절차를 수행하지 않음을 의미할 수 있다. 무선 전력 송신 장치는 탑재된 소프트웨어 버전 및 장착된 하드웨어 버전에 기반하여 자신이 품질 인자 값에 기반한 이물질 감지가 가능한지 여부를 식별할 수 있다.Here, the ACK packet may mean that the wireless power transmission apparatus performs a foreign matter detection procedure based on the quality factor value. On the other hand, the NACK packet may mean that the foreign substance detection procedure based on the quality factor value is not performed. The wireless power transmission device can identify whether or not it is possible to detect foreign matter based on the quality factor value based on the installed software version and the installed hardware version.
센싱부(1109)는 무선 전력 송신 장치의 특정 노드, 특정 부품, 특정 위치 등에서의 전압, 전류, 전력 및 온도 등을 측정할 수 있다. 일 예로, 센싱부(1109)는 직류-직류 컨버터(1102)와 인버터(1103) 사이의 전류/전압/전력의 세기를 측정하고, 측정 결과를 제어부(1110)에 전달할 수 있다. 다른 일 예로, 센싱부(1109)는 송신 코일(1105)에 흐르는 전류의 세기와 송신 코일(1105) 양단에 인가되는 전압의 세기를 측정하고, 측정 결과를 제어부(1110)에 전달할 수도 있다.The
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(1110)는 핑 단계에서 인버터(1103)에 인가되는 전류의 세기(I_rail)를 소정 전류 임계치와 비교하여 이물질 존재 가능성을 판단할 수 있다. 판단 결과, 이물질 존재 가능성이 높으면, 제어부(1110)는 기준 품질 인자 정확도를 일정 수준 낮게 조정할 수 있다. 일 예로, 이물질 존재 가능성이 높은 것으로 판단된 경우, 제어부(1110)는 기준 품질 인자 정확도를 +/-10%에서 +/-5%로 조정하여 FOD_QFT_Value를 결정할 수 있다. 이를 통해, 제어부(1110)는 품질 인자 값에 기반한 이물질 존재 여부 판단 시 이물질 검출 정확도를 향상시킬 수 있다. 반면, 판단 결과, 이물질 존재 가능성이 낮으면, 제어부(1110)는 미리 정의된 기준 품질 인자 정확도에 기반하여 FOD_QFT_Value를 결정할 수 있다.The
제어부(1110)는 MQF_Value가 FOD_QFT_Value보다 작은 경우, 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 이물질이 존재하는 경우, 제어부(1110)는 상기 도 5의 협상 단계(540)에서 전력 전송 단계(560)으로 진입하지 않을 수 있다. 이때, 제어부(1110)는 충전 영역에 이물질이 존재함을 사용자가 인지하도록 무선 전력 송신 장치에 구비된 소정 알림 수단을 제어할 수 있다. 여기서, 알림 수단은 비퍼, LED 램프, 진동 소자, 액정 디스플레이 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.If the MQF_Value is smaller than the FOD_QFT_Value, the
제어부(1110)는 MQF_Value가 FOD_QFT_Value보다 크거나 같은 경우, 충전 영역에 이물질이 존재하지 않는 것으로 판단할 수 있다. 이물질이 존재하지 않는 경우, 제어부(1110)는 전력 전송 단계로 진입하여 해당 무선 전력 송신 장치에 의해 요구되는 전력이 전송되도록 제어할 수 있다. If the MQF_Value is equal to or greater than FOD_QFT_Value, the
또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 제어부(1110)는 핑 단계에서 측정된 전류 값-예를 들면, 직류-직류 컨버터의 출력 전류(I_rail) 또는 송신 코일(1105)에 인가되는 전류(I_coil)일 수 있음-을 소정 기준 전류 값과 비교할 수 있다. 비교 결과, 측정된 전류 값이 기준 전류 값 보다 크면, 이물질의 존재 가능성이 낮은 것으로 판단할 수 있다. 이 경우, 제어부(1110)는 협상 단계에서 FOD 상태 패킷이 수신되어도 품질 인자 값에 기반한 이물질 판단 절차를 진행하지 않고, 전력 전송 단계로 진입할 수 있다.In addition, the
상기 도 11을 참조하면, 인버터 입력 전류(I_rail)은 DC 전력이고, 송신 코일(1105)에 흐르는 전류는 AC 전류이다. 특히, 핑 단계에서 인버터(1103)에 입력되는 전류는 일정한 레벨을 가지는 DC 전력이나, 인버터(1103) 출력 전력은 일정한 주기로 비연속적으로 전송되는 AC 전력이다. 따라서, I_rail의 시간 평균 값은 I_coil의 시간 평균 값에 비해 상대적으로 클 수 있다. 따라서, 핑 단계에서 측정된 I_rail를 기반으로 이물질의 존재 가능성을 판단하는 것이 잘못된 판단 확률을 현저히 줄일 수는 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 핑 단계에서 측정된 I_coil 값에 기반하여 이물질의 존재 가능성을 판단할 수도 있음을 주의해야 한다.11, the inverter input current I_rail is DC power, and the current flowing in the
무선 전력 송신 장치의 충전 영역에 정상적인 무선 전력 수신 장치가 아닌 전도성 이물질이 위치하는 경우, 송신 코일과 이물질 사이의 상호 임피던스(Mutual Impedance) 값은 거의 0에 가까워진다. 이때, 인버터(1103)에 인가되는 전류(I_rail)의 세기가 급격히 증가하게 된다. 따라서, 제어부(1110)는 핑 단계에서 인버터(1103)에 인가되는 전류(I_rail)의 세기를 모니터링함으로써, 이물질의 존재 가능성을 판단할 수 있다.When a conductive foreign matter other than a normal wireless power receiving apparatus is located in the charging region of the wireless power transmission apparatus, the mutual impedance value between the transmission coil and the foreign matter becomes close to zero. At this time, the intensity of the current I_rail applied to the
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 무선 전력 송신 장치는 핑 단계에서의 전류 변화에 기반하여 이물질의 존재 가능성을 판단하고, 판단 결과에 따라 적응적으로 품질 인자 값에 기반한 이물질 검출 절차를 수행함으로써, 불필요한 절차를 최소화시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 무선 전력 송신 장치는 이물질의 존재 가능성이 높은 것으로 판단된 경우, 기준 품질 인자 정확도를 디폴트 설정 값보다 낮게 조절함으로써, 이물질 검출 정확도를 높일 수 있는 장점이 있다. As described above, the wireless power transmission apparatus according to the present invention judges the possibility of existence of a foreign object on the basis of the current change in the ping step, and performs the foreign matter detection procedure based on the quality factor value adaptively according to the determination result , Unnecessary procedures can be minimized. Further, in the wireless power transmission apparatus according to the present invention, when it is determined that the possibility of foreign matter is high, the precision of the foreign substance detection can be improved by adjusting the reference quality factor accuracy lower than the default setting value.
현재 WPC Qi 표준에 정의된 이물질 검출 방법은 무선 전력 송신기가 핑 단계를 수행하기 이전-즉, 선택 단계-에서 현재 품질 인자 값을 측정한다. 무선 전력 송신기는 협상 단계에서 무선 전력 수신기로부터 수신된 기준 품질 인자 값(Reference Quality Factor Value)과, 송신기 별 디자인적 차이를 고려하기 위한 생산 및 측정 오차 값(production and measurement tolerance)과 기준 품질 인자 정확도(Accuracy of Reference Quality Factor)를 고려하여 이물질의 존재 여부를 판단하기 위한 품질 인자 임계치를 결정한다.The foreign matter detection method defined in the present WPC Qi standard measures the present quality factor value before the wireless power transmitter performs the ping step, that is, the selection step. The wireless power transmitter uses the reference quality factor value received from the wireless power receiver during the negotiation phase and the production and measurement tolerance to take into account the design difference between the transmitter and the reference quality factor accuracy The quality factor threshold value for determining the presence or absence of a foreign substance is determined in consideration of the Accuracy of Reference Quality Factor.
일 예로, 상기 생산 및 측정 오차 값은 상기 무선 전력 송신기의 전력 클래스, 상기 무선 전력 송신기에 탑재된 송신 코일의 특성 및 배치 구조 중 적어도 하나에 기반하여 결정되는 상수 값일 수 있다.In one example, the production and measurement error values may be constant values determined based on at least one of the power class of the wireless power transmitter, the characteristics of the transmit coil mounted on the wireless power transmitter, and the configuration thereof.
기준 품질 인자 값은 테스트 전력 전송기(TPT: Test Power Transmitter)- 예를 들면, WPC Qi 표준에 정의된 MP1 타입의 송신기-의 충전 영역 중 5개 영역 (중간, 5mm 좌우 상하 이동한 4개 위치)에서 측정된 품질 인자 값 중 가장 작은 값을 의미한다. 테스트 전력 송신기인 MP1과 상용 무선 전력 송신기의 디자인적인 차이-예를 들면, 송신 코일의 인덕턴스 값 등을 포함함-에 따라 실제 충전 영역에서 측정되는 품질 인자 값은 송신기 별 상이할 수 있다. 이를 보정해 주는 오차를 생산 및 측정 오차라 한다.The reference quality factor value is determined based on five areas (middle, 5 mm left and right, and four positions shifted left and right) of the charging area of the test power transmitter (TPT: for example, the transmitter of the MP1 type defined in the WPC Qi standard) Quot; means the smallest value among the quality factor values measured in the " Depending on the design difference between the test power transmitter MP1 and the commercial wireless power transmitter - including, for example, the inductance value of the transmit coil - the quality factor value measured in the actual charging area may vary from transmitter to transmitter. The error that corrects this is called production and measurement error.
기준 품질 인자 값은 성능 테스트를 위해 지정된 특정 무선 전력 송신기의 충전 영역상의 복수의 지점에서 측정된 품질 인자 값 중 가장 작은 값을 갖는 값으로 결정되어 무선 전력 수신기에 유지될 수 있다.The reference quality factor value may be determined to be a value having the smallest value among the quality factor values measured at a plurality of points on the charging area of the specific wireless power transmitter designated for performance testing and maintained in the wireless power receiver.
일 예로, 기준 품질 인자 값(RQF_FO)은 충전 영역에 놓여진 무선 전력 수신기의 근처에 FO가 존재하지 않는 상태에서 송신 코일(Primary Coil)과 수신 코일(Secondary Coil)이 잘 정렬되는 중앙 위치에서 측정된 제1 품질 인자 값과 무선 전력 수신기의 근처에 FO가 존재하지 않는 상태에서 무선 전력 수신기의 회전 없이 중앙으로부터 일정 거리 옵셋-예를 들면, x축 및 y축으로 각각 +/- 5mm일 수 있으나 이에 한정되지는 않음-을 가지고 이동하며 측정된 제2 품질 인자 값들 중 가장 작은 값으로 결정될 수 있다. 여기서, 제2 품질 인자 값들은 적어도 4개의 서로 다른 위치에서 측정된 품질 인자 값일 수 있다. For example, the reference quality factor (RQF_FO) is measured at a central position where the primary coil and the secondary coil are well aligned with no FO near the radio power receiver placed in the charging area For example, +/- 5 mm in the x and y axes, respectively, without a rotation of the wireless power receiver in the absence of FO in the vicinity of the first quality factor and the wireless power receiver, Not limited to - and may be determined to be the smallest of the measured second quality factor values. Here, the second quality factor values may be a quality factor value measured at at least four different locations.
본 발명의 일 실시예에 따른 이물질 검출 장치는 FOD 상태 패킷을 통해 수신된 기준 품질 인자 값, 핑 단계에서 이물질 존재 가능성에 대한 판단 결과에 따라 확정된 기준 품질 인자 정확도, 송신기 별 디자인적 차이를 고려하기 위한 생산 및 측정 오차 값(production and measurement tolerance) 중 적어도 하나를 고려하여 이물질 검출을 위한 임계 값을 결정할 수 있다.The foreign substance detecting apparatus according to an embodiment of the present invention considers the reference quality factor value received through the FOD state packet, the reference quality factor accuracy determined according to the determination result of foreign matter existence in the ping stage, And a production and measurement tolerance for determining a threshold value for foreign matter detection.
도 12는 본 발명에 따른 FOD 상태 패킷의 메시지 구조를 설명하기 위한 도면이다. 12 is a diagram for explaining a message structure of an FOD state packet according to the present invention.
도 12를 참조하면, FOD 상태 패킷 메시지(1200)는 2바이트의 길이를 가질 수 있으며, 6비트 길이의 예약(Reserved, 1201), 2비트 길이의 모드(Mode, 1202) 필드 및 1바이트 길이의 기준 품질 인자 값(Reference Quality Factor Value, 1203)을 포함하여 구성될 수 있다. Referring to FIG. 12, the FOD
예약(1201) 필드를 구성하는 모든 비트는 0으로 설정될 수 있다. All the bits constituting the
도면 번호 1204에 보여지는 바와 같이, 모드(1202) 필드가 이진수‘00’로 설정되면, 기준 품질 인자 값(1203) 필드에 무선 전력 수신기의 전원이 OFF된 상태에서 측정되어 결정된 기준 품질 인자 값이 기록되어 있음을 의미할 수 있다. If the mode 1202 field is set to binary number '00', as shown in
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치에서의 이물질 검출 방법을 설명하기 위한 순서도이다.13 is a flowchart illustrating a foreign matter detection method in a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 13을 참조하면, 무선 전력 송신 장치는 선택 단계에서 송신 코일의 품질 인자 값을 측정하고, 측정된 품질 인자 값(Measured_QF_Value) 소정 기록 영역에 저장할 수 있다(S1301).Referring to FIG. 13, the wireless power transmission apparatus measures a quality factor value of a transmission coil in a selection step, and stores the measured quality factor value (Measured_QF_Value) in a predetermined recording area (S1301).
무선 전력 송신 장치는 선택 단계에서 물체가 감지되면, 핑 단계로 진입하여 디지털 핑 신호를 전송할 수 있다.When the wireless power transmission apparatus detects an object in the selection step, it can enter the ping phase and transmit the digital ping signal.
무선 전력 송신 장치는 핑 단계에서 인버터에 인가되는 전류(I_rail)의 세기를 측정할 수 있다(S1302).The wireless power transmission apparatus can measure the intensity of the current I_rail applied to the inverter in the step of ping (S1302).
측정된 I_rail의 세기가 소정 기준 전류 값(I_threshold)과 비교하여 무선 전력 송신 장치는 이물질의 존재 가능성을 판단할 수 있다(S1303).The measured I_rail intensity is compared with a predetermined reference current value I_threshold so that the wireless power transmission apparatus can determine the presence of foreign matter (S1303).
여기서, 비교 결과, 측정된 I_rail의 세기가 I_threshold보다 작으면, 무선 전력 송신 장치는 이물질의 존재 가능성이 높은 것으로 판단할 수 있다. 반면, 비교 결과, 측정된 I_rail의 세기가 I_threshold보다 크거나 같으면, 무선 전력 송신 장치는 이물질의 존재 가능성이 낮은 것으로 판단할 수 있다.Here, if the measured I_rail intensity is smaller than the I_threshold as a result of the comparison, the wireless power transmission apparatus can determine that the possibility of foreign matter is high. On the other hand, if the measured I_rail intensity is equal to or greater than the I_threshold as a result of the comparison, the wireless power transmission apparatus can determine that the possibility of foreign matter is low.
상기 1303 단계의 판단 결과, 이물질의 존재 가능성이 높은 것으로 판단된 경우, 무선 전력 송신 장치는 디폴트로 설정된 기준 품질 인자 정확도를 보정할 수 있다(S1304). 일 실시예에 따른, 무선 전력 송신 장치는 디폴트로 설정된 기준 품질 인자 정확도를 일정 수준 낮출 수 있다. 일 예로, 디폴트 기준 품질 인자 정확도가 +/- 10%인 경우, 보정 기준 품질 인자 정확도는 +/- 5%일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 보정 수준은 당업자의 설계에 따라 상이할 수 있음을 주의해야 한다.As a result of the determination in step 1303, if it is determined that the possibility of foreign matter is high, the wireless power transmission apparatus can correct the reference quality factor accuracy set in default (S1304). According to one embodiment, the wireless power transmission apparatus can lower the reference quality factor accuracy set by default to a certain level. For example, if the default reference quality factor accuracy is +/- 10%, the calibration reference quality factor accuracy may be +/- 5%, but is not so limited, and the calibration level may vary depending on the design of the skilled person .
반면, 상기 1303 단계의 판단 결과, 이물질의 존재 가능성이 낮은 것으로 판단된 경우, 디폴트로 설정된 기준 품질 인자 정확도가 그대로 유지될 수 있다.On the other hand, if it is determined in step 1303 that the possibility of foreign matter is low, the reference quality factor accuracy set as default can be maintained as it is.
무선 전력 송신 장치는 협상 단계에 진입하면, 무선 전력 수신 장치로부터 기준 품질 인자 값이 포함된 FOD 상태 패킷을 수신할 수 있다(S1305).When the wireless power transmission apparatus enters the negotiation step, it can receive the FOD status packet including the reference quality factor value from the wireless power receiving apparatus (S1305).
무선 전력 송신 장치는 무선 전력 수신 장치로부터 수신된 기준 품질 인자 값 및 현재 기준 품질 인자 정확도에 기반하여 이물질 검출 기준 품질 임계값(FOD_QFT_Value)을 결정할 수 있다(S1306). 여기서, 이물질 검출 기준 품질 임계값은 송신기 별 디자인적 차이를 고려하기 위한 생산 및 측정 오차 값(production and measurement tolerance)을 더 고려하여 결정될 수도 있다.The wireless power transmission apparatus may determine a foreign matter detection reference quality threshold (FOD_QFT_Value) based on the reference quality factor value received from the wireless power receiving apparatus and the current reference quality factor accuracy (S1306). Here, the foreign matter detection reference quality threshold value may be determined by further considering a production and measurement tolerance for considering a design difference between transmitters.
무선 전력 송신 장치는 기 저장된 Measured_QF_Value과 FOD_QFT_Value를 비교하여 충전 영역에 이물질이 존재하는지 여부를 판단할 수 있다(S1307).The wireless power transmitting apparatus can compare the previously stored Measured_QF_Value with the FOD_QFT_Value to determine whether or not a foreign substance exists in the charged area (S1307).
비교 결과, Measured_QF_Value가 FOD_QFT_Value보다 크거나 같은 경우, 무선 전력 송신 장치는 이물질이 존재하지 않는 것으로 판단할 수 있다. 반면, 비교 결과, Measured_QF_Value가 FOD_QFT_Value보다 작은 경우, 무선 전력 송신 장치는 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.As a result of the comparison, if the Measured_QF_Value is equal to or greater than FOD_QFT_Value, the wireless power transmission apparatus can judge that no foreign matter exists. On the other hand, as a result of the comparison, if the Measured_QF_Value is smaller than the FOD_QFT_Value, the wireless power transmission apparatus can determine that foreign matter exists.
상기한 1307 단계에서, 이물질이 존재하지 않는 것으로 판단된 경우, 무선 전력 송신 장치는 전력 전송 단계로 진입할 수 있다(S1308). If it is determined in step 1307 that no foreign substance is present, the wireless power transmission apparatus may enter the power transmission step (S1308).
상기한 1307 단계에서, 이물질이 존재하는 것으로 판단된 경우, 무선 전력 송신 장치는 이물질이 감지되었음을 알리는 소정 알림 신호 또는 알림 메시지를 출력하고, 선택 단계로 진입할 수 있다(S1309).If it is determined in step 1307 that a foreign substance is present, the wireless power transmission apparatus outputs a predetermined notification signal or notification message indicating that the foreign substance is detected, and may enter the selection step (S1309).
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질이 감지된 상태에서의 무선 전력 송신 장치의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.FIG. 14 is a flowchart illustrating an operation of a wireless power transmission apparatus in a state where a foreign object is detected according to an embodiment of the present invention.
도 14를 참조하면, 무선 전력 송신 장치는 이물질이 감지된 상태에서 핑 단계로 진입하면, 인버터에 인가되는 전류(I_rail)의 세기를 측정할 수 있다(S1401).Referring to FIG. 14, the wireless power transmission apparatus can measure the intensity of the current I_rail applied to the inverter when the foreign substance enters the ping stage in a state where it is detected (S1401).
무선 전력 송신 장치는 측정된 I_rail의 세기와 I_threshold를 비교하여 감지된 이물질이 충전 영역에서 제거되었는지 판단할 수 있다(S1402).The wireless power transmission apparatus can compare the measured I_rail intensity with I_threshold to determine whether the detected foreign matter is removed from the charging region (S1402).
비교 결과, 측정된 I_rail 값이 I_threshold보다 크거나 같은 경우, 무선 전력 송신 장치는 이물질이 제거된 것으로 판단하여 상기한 도 13의 1301 단계로 진입할 수 있다(S1404).If the measured I_rail value is greater than or equal to the I_threshold, the wireless power transmission apparatus determines that the foreign substance is removed, and proceeds to step 1301 of FIG. 13 (S1404).
반면, 비교 결과, 측정된 I_rail 값이 I_threshold보다 작으면, 감지된 이물질이 아직 충전 영역에 존재하는 것으로 판단하여 소정 시간 동안 핑 신호 전송을 지연시킬 수 있다(S1403). 이를 통해, 본 발명은 이물질이 존재하는 경우, 불필요한 전력 낭비 및 이물질에 의한 발열 현상을 최소화시킬 수 있는 장점이 있다.On the other hand, if it is determined that the measured I_rail value is smaller than I_threshold, it is determined that the detected foreign matter is still present in the charging area and the transmission of the ping signal is delayed for a predetermined time (S1403). Accordingly, the present invention is advantageous in that unnecessary power waste and heat generation due to foreign substances can be minimized when foreign substances are present.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질 존재 가능성에 따른 FOD 검출 방법을 설명하기 위한 순서도이다.FIG. 15 is a flowchart illustrating an FOD detection method according to an embodiment of the present invention.
무선 전력 송신 장치는 협상 단계에서 기준 품질 인자 값이 포함된 FOD 상태 패킷을 수신할 수 있다(S1501).The wireless power transmission apparatus can receive the FOD status packet including the reference quality factor value in the negotiation step (S1501).
무선 전력 송신 장치는 이물질의 존재 가능성이 높은지 여부를 판단할 수 있다(S1502). The wireless power transmission apparatus can determine whether the possibility of the presence of foreign matter is high (S1502).
판단 결과, 이물질의 존재 가능성이 높으면, 무선 전력 송신 장치는 NACK 패킷을 생성하여 무선 전력 수신 장치에 전송한 후 선택 단계로 진입할 수 있다(S1503).As a result of the determination, if there is a high possibility that a foreign object exists, the wireless power transmission apparatus may generate a NACK packet, transmit the NACK packet to the wireless power receiving apparatus, and then enter the selection step (S1503).
상기한 1502 단계의 판단 결과, 이물질의 존재 가능성이 낮으면, 무선 전력 송신 장치는 ACK 패킷을 생성하여 무선 전력 수신 장치에 전송한 후 품질 인자 값에 기반한 이물질 검출 절차를 수행할 수 있다(S1504 내지 S1505).As a result of the determination in step 1502, if the possibility of foreign matter is low, the wireless power transmission apparatus may generate an ACK packet, transmit the generated ACK packet to the wireless power reception apparatus, and perform a foreign matter detection procedure based on the quality factor value S1505).
상기 도 15의 실시예에 있어서, 이물질의 존재 가능성에 대한 판단은 무선 전력 송신 장치의 인덕터에 인가되는 전류의 세기 값-즉, I_rail 값-과 소정 인덕터 전류 임계값(I_rail_threshold)를 비교하여 결정될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 다른 일 실시예는 송신 코일에 흐르는 전류의 세기-즉, I_coil 값-과 코일 전류 임계값(I_coil_threshold)를 비교하여 결정될 수도 있다.In the embodiment of FIG. 15, the determination of the possibility of foreign matter may be determined by comparing the current value of the current applied to the inductor of the wireless power transmission apparatus, that is, the I_rail value, and the predetermined inductor current threshold value I_rail_threshold However, the present invention is not limited to this, and another embodiment may be determined by comparing an intensity of a current flowing through a transmission coil, that is, an I_coil value, and a coil current threshold value I_coil_threshold.
상술한 실시예에 따른 방법들은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있으며, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.The methods according to the above-described embodiments may be implemented as a program for execution in a computer and stored in a computer-readable recording medium. Examples of the computer-readable recording medium include ROM, RAM, CD- , A floppy disk, an optical data storage device, and the like, and may also be implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission over the Internet).
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상술한 방법을 구현하기 위한 기능적인(function) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.The computer readable recording medium may be distributed over a networked computer system so that computer readable code can be stored and executed in a distributed manner. And, functional program, code, and code segments for implementing the above-described method can be easily inferred by programmers in the technical field to which the embodiment belongs.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof.
따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.Accordingly, the above description should not be construed in a limiting sense in all respects and should be considered illustrative. The scope of the present invention should be determined by rational interpretation of the appended claims, and all changes within the scope of equivalents of the present invention are included in the scope of the present invention.
Claims (24)
선택 단계에서 측정된 품질 인자 값을 저장하는 단계;
핑 단계에서 이물질의 존재 가능성을 판단하는 단계;
상기 판단 결과, 상기 이물질의 존재 가능성이 높은 것으로 판단되면, 디폴트로 설정된 기준 품질 인자 정확도를 보정하는 단계;
상기 보정된 기준 품질 인자 정확도를 이용하여 이물질 검출을 위한 품질 인자 임계값을 결정하는 단계; 및
상기 결정된 품질 인자 임계값을 상기 측정된 품질 인자 값과 비교하여 이물질을 검출하는 단계
를 포함하는, 이물질 검출 방법.A method for detecting foreign matter in a wireless power transmitter,
Storing a quality factor value measured at the selecting step;
Determining whether the foreign substance is present in the pinging step;
If it is determined that the possibility of the foreign substance is high, correcting the reference quality factor accuracy set as a default;
Determining a quality factor threshold for foreign matter detection using the corrected reference quality factor accuracy; And
Comparing the determined quality factor threshold with the measured quality factor value to detect foreign matter
And detecting the foreign matter.
핑 단계에서 송출 전류의 세기를 측정하는 단계; 및
상기 측정된 송출 전류의 세기와 소정 전류 기준치를 비교하여 상기 이물질의 존재 가능성을 판단하는 단계
를 더 포함하는, 이물질 검출 방법.The method according to claim 1,
Measuring the intensity of the output current in the ping stage; And
Comparing the intensity of the measured sending current with a predetermined current reference value to determine the possibility of the foreign matter
Further comprising the steps of:
상기 송출 전류의 세기는 상기 무선 전력 송신 장치에 구비된 인버터에 입력되는 전류의 세기인, 이물질 검출 방법.3. The method of claim 2,
Wherein the intensity of the sending current is an intensity of a current input to an inverter included in the wireless power transmission apparatus.
상기 송출 전류의 세기는 상기 무선 전력 송신 장치에 구비된 송신 코일에 흐르는 전류의 세기인, 이물질 검출 방법.The method of claim 3,
Wherein the intensity of the transmission current is an intensity of a current flowing in a transmission coil provided in the wireless power transmission apparatus.
상기 이물질의 존재 가능성이 높은 것으로 판단되면, 상기 디폴트로 설정된 기준 품질 인자 정확도가 일정 수준 낮아지도록 보정되는, 이물질 검출 방법.The method according to claim 1,
Wherein the accuracy of the reference quality factor set to the default is corrected to be lowered to a certain level when it is determined that the possibility of the foreign substance is high.
상기 이물질의 존재 가능성이 낮은 것으로 판단되면, 상기 디폴트로 설정된 기준 품질 인자 정확도가 그대로 유지되는 단계를 더 포함하는, 이물질 검출 방법.The method according to claim 1,
Further comprising the step of maintaining the reference quality factor accuracy set to the default as it is when it is determined that the possibility of the presence of the foreign substance is low.
협상 단계에서 기준 품질 인자 값을 포함하는 FOD(Foreign Object Detection) 상태 패킷을 수신하는 단계를 더 포함하되, 상기 기준 품질 인자 값에 상기 보정된 기준 품질 인자 정확도가 적용되어 상기 품질 인자 임계값이 결정되는, 이물질 검출 방법.The method according to claim 1,
Further comprising receiving a Foreign Object Detection (FOD) status packet including a reference quality factor value in a negotiation step, wherein the corrected reference quality factor accuracy is applied to the reference quality factor value, And detecting the foreign matter.
상기 기준 품질 인자 값에 송신기 별 디자인적 차이를 고려하기 위한 생산 및 측정 오차 값이 더 적용되어 상기 품질 인자 임계값이 결정되는, 이물질 검출 방법.8. The method of claim 7,
Wherein production and measurement error values for considering transmitter-specific design differences are further applied to the reference quality factor value to determine the quality factor threshold value.
상기 생산 및 측정 오차 값은 상기 무선 전력 송신기의 전력 클래스, 상기 무선 전력 송신기에 탑재된 송신 코일의 특성 및 배치 구조 중 적어도 하나에 기반하여 결정되는 상수 값인, 이물질 검출 방법.9. The method of claim 8,
Wherein the production and measurement error values are constant values determined based on at least one of a power class of the wireless power transmitter, a characteristic and an arrangement structure of a transmission coil mounted on the wireless power transmitter.
상기 비교 결과, 이물질이 검출되지 않은 경우, 해당 무선 전력 수신기로 ACK 패킷을 전송한 후 전력 전송 단계로 천이하는, 이물질 검출 방법.The method according to claim 1,
If no foreign object is detected, transmits an ACK packet to the corresponding wireless power receiver, and then transitions to a power transmission step.
상기 비교 결과, 이물질이 검출된 경우, 해당 무선 전력 수신기로 NACK 패킷을 전송한 후 상기 선택 단계로 진입하는, 이물질 검출 방법.The method according to claim 1,
And if the foreign object is detected as a result of the comparison, the NACK packet is transmitted to the corresponding wireless power receiver, and then the NACK packet enters the selection step.
상기 이물질이 검출된 상태에서 측정된 송출 전류의 세기에 기반하여 이물질이 제거되었는지 여부를 판단하는 단계를 더 포함하되, 상기 판단 결과, 상기 검출된 이물질이 제거되지 않은 것으로 판단되면, 소정 시간 동안 핑 전송을 지연시키는 것을 특징으로 하는, 이물질 검출 방법.12. The method of claim 11,
Further comprising the step of determining whether or not the foreign substance is removed based on the intensity of the output current measured in a state where the foreign matter is detected, and if it is determined that the detected foreign matter is not removed, And delays the transmission of the foreign matter.
선택 단계에서 송신 코일에 대한 품질 인자 값을 측정하는 품질 인자 측정부;
핑 단계에서 송출 전류의 세기를 측정하는 센싱부; 및
상기 측정된 송출 전류의 세기에 기반하여 이물질의 존재 가능성을 판단하고, 상기 이물질 존재 가능성이 높은 것으로 판단되면, 디폴트로 설정된 기준 품질 인자 정확도를 보정하는 제어부
를 포함하고, 상기 제어부가 상기 보정된 기준 품질 인자 정확도를 이용하여 이물질 검출을 위한 품질 인자 임계값을 결정하는, 이물질 검출 장치.In the foreign substance detecting device,
A quality factor measurement unit for measuring a quality factor value for the transmission coil in a selection step;
A sensing unit for measuring the intensity of the output current in the ping stage; And
A controller for determining a possibility of foreign matter based on the measured intensity of the sending current and correcting a reference quality factor accuracy set as a default when it is determined that the possibility of the presence of the foreign matter is high,
Wherein the control unit determines the quality factor threshold value for foreign matter detection using the corrected reference quality factor accuracy.
상기 제어부가 상기 측정된 송출 전류의 세기가 소정 전류 기준치보다 작으면 상기 이물질의 존재 가능성이 높은 것으로 판단하는, 이물질 검출 장치.15. The method of claim 14,
Wherein the control unit determines that the possibility of the foreign substance is high if the measured intensity of the sending current is smaller than a predetermined current reference value.
상기 이물질 검출 장치는
전원으로부터 인가된 직류 전력을 특정 직류 전력으로 변환하는 직류-직류 컨버터; 및
상기 변환된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 인버터
를 더 포함하고, 상기 송출 전류의 세기는 상기 직류-직류 컨버터와 상기 인버터 사이에 흐르는 전류의 세기인, 이물질 검출 장치.15. The method of claim 14,
The foreign substance detecting device
A DC-DC converter for converting DC power applied from a power source into specific DC power; And
An inverter for converting the converted DC power into AC power
And the intensity of the sending current is an intensity of a current flowing between the DC-DC converter and the inverter.
상기 이물질 검출 장치는 교류 전력을 무선으로 송출하기 위한 공진 캐패시터와 인덕터로 구성된 LC 공진 회로를 더 포함하고, 상기 송출 전류의 세기는 상기 인덕터에 흐르는 전류의 세기인, 이물질 검출 장치.15. The method of claim 14,
Wherein the foreign matter detecting device further comprises an LC resonant circuit composed of a resonant capacitor and an inductor for radiating alternating power in a wireless manner, and the intensity of the outgoing current is an intensity of a current flowing in the inductor.
상기 이물질의 존재 가능성이 낮은 것으로 판단되면, 상기 제어부가 상기 디폴트로 설정된 기준 품질 인자 정확도가 그대로 유지되도록 제어하는, 이물질 검출 장치.15. The method of claim 14,
And the control unit controls the reference quality factor accuracy set as the default to be maintained when it is determined that the possibility of the presence of the foreign substance is low.
상기 이물질 검출 장치는
협상 단계에서 기준 품질 인자 값을 포함하는 FOD(Foreign Object Detection) 상태 패킷을 수신하는 복조부를 더 포함하되, 상기 제어부가 상기 기준 품질 인자 값에 상기 보정된 기준 품질 인자 정확도가 적용하여 상기 품질 인자 임계값을 결정하는, 이물질 검출 장치.15. The method of claim 14,
The foreign substance detecting device
Further comprising a demodulation unit for receiving a foreign object detection (FOD) status packet including a reference quality factor value in the negotiation step, wherein the control unit applies the corrected reference quality factor accuracy to the reference quality factor value, And determines the value of the foreign matter.
상기 기준 품질 인자 값에 송신기 별 디자인적 차이를 고려하기 위한 생산 및 측정 오차 값이 더 적용되어 상기 품질 인자 임계값이 결정되는, 이물질 검출 장치.20. The method of claim 19,
Wherein production and measurement error values for considering transmitter-specific design differences are further applied to the reference quality factor value to determine the quality factor threshold value.
상기 생산 및 측정 오차 값은 상기 무선 전력 송신기의 전력 클래스, 상기 무선 전력 송신기에 탑재된 송신 코일의 특성 및 배치 구조 중 적어도 하나에 기반하여 결정되는 상수 값인, 이물질 검출 장치.21. The method of claim 20,
Wherein the production and measurement error values are constant values determined based on at least one of a power class of the wireless power transmitter, a characteristic and an arrangement structure of a transmission coil mounted on the wireless power transmitter.
상기 비교 결과, 이물질이 검출되지 않는 경우, 상기 제어부가 ACK 패킷을 전송한 후 전력 전송 단계로 천이되게 제어하는, 이물질 검출 장치.15. The method of claim 14,
And if the foreign object is not detected as a result of the comparison, the control unit controls the transition to the power transmission step after transmitting the ACK packet.
상기 비교 결과, 이물질이 검출된 경우, 상기 제어부가 해당 무선 전력 수신기로 NACK 패킷을 전송한 후 상기 선택 단계로 진입하도록 제어하는, 이물질 검출 장치.15. The method of claim 14,
And when the foreign object is detected as a result of the comparison, the controller controls the controller to enter the selection step after transmitting the NACK packet to the corresponding wireless power receiver.
상기 이물질이 검출된 상태에서 상기 제어부가 측정된 송출 전류의 세기에 기반하여 이물질이 제거되었는지를 판단하고, 상기 판단 결과, 상기 검출된 이물질이 제거되지 않은 것으로 판단되면, 소정 시간 동안 핑 전송이 지연되도록 제어하는, 이물질 검출 장치.24. The method of claim 23,
The control unit determines whether the foreign substance is removed based on the measured intensity of the sending current in the state where the foreign substance is detected, and if it is determined that the foreign substance is not removed as a result of the determination, So that the foreign matter is detected.
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