WO2020060140A1 - Apparatus and method for detecting foreign material in wireless power transmission system - Google Patents

Apparatus and method for detecting foreign material in wireless power transmission system Download PDF

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WO2020060140A1
WO2020060140A1 PCT/KR2019/011975 KR2019011975W WO2020060140A1 WO 2020060140 A1 WO2020060140 A1 WO 2020060140A1 KR 2019011975 W KR2019011975 W KR 2019011975W WO 2020060140 A1 WO2020060140 A1 WO 2020060140A1
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WO
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wireless power
power transmission
fod
communication
galaxy
Prior art date
Application number
PCT/KR2019/011975
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French (fr)
Korean (ko)
Inventor
김진홍
Original Assignee
엘지전자 주식회사
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J5/00Circuit arrangements for transfer of electric power between ac networks and dc networks
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters

Definitions

  • the present invention relates to a wireless power transmission system, and more particularly, to an apparatus and method for performing foreign object detection in a wireless power transmission system.
  • Wireless power transmission technology is a technology that wirelessly transfers power between a power source and an electronic device.
  • the wireless power transmission technology allows a battery of a wireless terminal to be charged simply by placing a wireless terminal such as a smartphone or tablet on the wireless charging pad, and is superior to a wired charging environment using a conventional wired charging connector. It can provide mobility, convenience and safety.
  • Wireless power transmission technology is attracting attention to replace the existing wired power transmission environment in various fields such as consumer electronics, industrial devices, military devices, automobiles, infrastructure, and medical devices.
  • the terminal supply method if the terminal connection is good between the charger and the terminal, there is no possibility that there is an obstacle that prevents charging, such as a foreign object.
  • the wireless power transmission system due to the characteristic of contactless charging, unnecessary foreign matter may be inserted between the wireless power receiving device and the wireless power transmitting device during charging. If a foreign object such as a metal is caught between the wireless power transmitter and the wireless power receiver, the power transmission may not be smoothly performed due to the foreign matter, and problems such as burnout and explosion of the product due to overload and heat generation of foreign matter may occur. have.
  • various foreign matter detection methods have been introduced, but as the size of power increases, such as rapid wireless charging, the severity of the foreign matter detection error is getting larger. Therefore, there is a need to further improve the accuracy and reliability of foreign matter detection.
  • An object of the present invention is to provide an apparatus and method for improving the reliability and accuracy of foreign matter detection in a wireless power transmission system.
  • Another technical problem of the present invention is to provide a wireless power receiving apparatus and method for performing foreign object detection.
  • Another technical problem of the present invention is to provide a wireless power transmission apparatus and method for supporting a foreign material detection procedure by a wireless power reception apparatus.
  • an apparatus for receiving wireless power from a wireless power transmitter based on foreign object detection in a wireless power transmitter system configured to receive wireless power from the wireless power transmitter by magnetic coupling with the wireless power transmitter, and convert the AC signal generated by the wireless power into a DC signal.
  • the apparatus is configured to receive wireless power from the wireless power transmitter by magnetic coupling with the wireless power transmitter, and convert the AC signal generated by the wireless power into a DC signal.
  • power pick-up unit power pick-up unit
  • a communication / control unit configured to receive the DC signal from the power pickup unit and perform control of the wireless power
  • a load configured to receive the DC signal from the power pickup unit (load) ).
  • the communication / control unit may perform foreign matter detection using a first regression equation determined based on at least one parameter measurable in a wireless power transmission system.
  • the at least one parameter includes the current of the primary coil provided in the wireless power transmitter, the current can be measured before or during the reception of the wireless power.
  • the at least one parameter includes a quality factor, a rail voltage (Vrail) and a rail current (Irail) of the wireless power transmitter, and a power loss (Ploss) generated in the process of receiving the wireless power, the It may include at least three of the current of the primary coil provided in the wireless power transmission device.
  • the first regression equation includes the quality factor, the rail voltage (Vrail) and the rail current (Irail) of the wireless power transmitter, and the power loss (Ploss) generated in the process of receiving the wireless power. , It may be determined based on at least two or more parameters of the current of the primary coil provided in the wireless power transmission device.
  • the first regression equation includes the quality factor, the rail voltage (Vrail) and the rail current (Irail) of the wireless power transmitter, and the power loss (Ploss) generated in the process of receiving the wireless power.
  • It may be determined based on additional parameters calculated by performing arithmetic operations on at least two or more parameters of the current of the primary coil provided in the wireless power transmission apparatus.
  • the foreign matter detection procedure includes: the communication / control unit measuring the at least one parameter to obtain a measurement value, and substituting the measurement value into the first regression equation to obtain a result value
  • a step and a step of determining whether a foreign substance is detected may be performed based on whether the result value falls within a range treated as a foreign substance.
  • the first regression equation may be individually defined for each type of foreign material.
  • the first regression equation may be individually defined for each section when the measured value of the at least one parameter is divided into a plurality of sections.
  • the communication / control unit may detect the position alignment of the wireless power receiver using the second regression equation determined based on at least one parameter measurable in the wireless power transmission system.
  • the accuracy and reliability of foreign matter detection can be improved by supporting the performance of foreign matter detection by the wireless power receiver.
  • FIG. 1 is a block diagram of a wireless power system 10 according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram of a wireless power system 10 according to another embodiment.
  • 3A shows an embodiment of various electronic devices in which a wireless power transmission system is introduced.
  • 3B shows an example of a WPC NDEF in a wireless power transmission system.
  • 4A is a block diagram of a wireless power transmission system according to another embodiment.
  • 4B is a diagram illustrating an example of a Bluetooth communication architecture to which the present invention can be applied.
  • 4C is a block diagram illustrating a wireless power transmission system using BLE communication according to an example.
  • 4D is a block diagram illustrating a wireless power transmission system using BLE communication according to another example.
  • 5 is a state transition diagram for explaining a wireless power transmission procedure.
  • FIG. 6 illustrates a power control control method according to an embodiment.
  • FIG. 7 is a block diagram of a wireless power transmission apparatus according to another embodiment.
  • FIG. 8 shows a wireless power receiving apparatus according to another embodiment.
  • FIG. 9 shows a communication frame structure according to an embodiment.
  • FIG. 10 is a structure of a sink pattern according to an embodiment.
  • FIG. 11 illustrates an operation state of a wireless power transmitter and a wireless power receiver in a shared mode according to an embodiment.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating a method of performing foreign object detection according to an embodiment.
  • FIG. 13 shows a histogram of a wireless power receiving device and a wireless power receiving device + foreign matter according to another example.
  • FIG. 14 illustrates a histogram of a wireless power receiving device and a wireless power receiving device + foreign matter according to another example.
  • 15 illustrates a histogram of a wireless power receiver and a wireless power receiver + foreign matter according to another example.
  • FIG. 16 illustrates a histogram of a wireless power receiving device and a wireless power receiving device + foreign matter according to another example.
  • FIG. 17 is the current of the primary coil measured before the start of wireless power transmission
  • FIG. 18 is the primary coil current measured during the wireless power transmission.
  • 19 is a diagram illustrating a process of deriving various variables and regression equations to be applied to a regression analysis according to an example.
  • 20 is a histogram simulating the performance of a foreign material detection algorithm derived based on a regression analysis according to an example.
  • 21 is a diagram illustrating a process of deriving various variables and regression equations to be applied to regression analysis according to another example.
  • 23 is a diagram illustrating a process of deriving various variables and regression equations to be applied to regression analysis according to another example.
  • 24 is a histogram simulating the performance of a foreign material detection algorithm derived based on a regression analysis according to another example.
  • 25 is a diagram illustrating a process of deriving various variables and regression equations to be applied to regression analysis according to another example.
  • FIG. 26 is a histogram simulating the performance of a foreign material detection algorithm derived based on a regression analysis using 9 FOD parameters according to FIG. 25.
  • 27 is a diagram illustrating a process of deriving various variables and regression equations to be applied to regression analysis according to another example.
  • FIG. 28 is a histogram simulating the performance of a foreign material detection algorithm derived based on regression analysis applying 13 FOD parameters according to FIG. 27.
  • 29A and 29B are diagrams illustrating a process of deriving various variables and regression equations to be applied to regression analysis according to another example.
  • FIG. 30 is a histogram simulating the performance of a foreign material detection algorithm derived based on regression analysis using 22 FOD parameters according to FIGS. 29A and 29B.
  • 31A and 31B are diagrams illustrating a process of deriving various variables and regression equations to be applied to regression analysis according to another example.
  • FIG. 32 is a histogram simulating the performance of a foreign material detection algorithm derived based on regression analysis using 14 FOD parameters according to FIGS. 31A and 31B.
  • 33A and 33B are diagrams illustrating a process of deriving various variables and regression equations to be applied to regression analysis according to another example.
  • FIG. 34 is a histogram simulating the performance of a foreign material detection algorithm derived based on a regression analysis using 13 FOD parameters according to FIGS. 33A and 33B.
  • 35A and 35B are diagrams illustrating a process of deriving various variables and regression equations to be applied to regression analysis according to another example.
  • FIG. 36 is a histogram simulating the performance of a foreign material detection algorithm derived based on a regression analysis using 15 FOD parameters according to FIGS. 35A and 35B.
  • 37 is a diagram illustrating a process of deriving various variables and regression equations to be applied to regression analysis according to another example.
  • 39 is a diagram illustrating a process of deriving various variables and regression equations to be applied to regression analysis according to another example.
  • FIG. 40 is a histogram simulating the performance of a foreign material detection algorithm derived based on a regression analysis using nine FOD parameters according to FIG. 39.
  • 41A and 41B are diagrams illustrating a process of deriving various variables and regression equations to be applied to regression analysis according to another example.
  • FIG. 42 is a histogram simulating the performance of a foreign material detection algorithm derived based on a regression analysis using 13 FOD parameters according to FIGS. 41A and 41B.
  • 43A and 43B are diagrams illustrating a process of deriving various variables and regression equations to be applied to regression analysis according to another example.
  • FIG. 44 is a histogram simulating the performance of a foreign material detection algorithm derived based on a regression analysis using 11 FOD parameters according to FIGS. 43A and 43B.
  • 45A and 45B are diagrams illustrating a process of deriving various variables and regression equations to be applied to regression analysis according to another example.
  • FIG. 46 is a histogram simulating the performance of a foreign material detection algorithm derived based on a regression analysis using 11 FOD parameters according to FIGS. 45A and 45B.
  • 47A and 47B are tables showing various FOD parameters to be applied to a regression analysis according to another example.
  • 48A to 48C are histograms simulating the performance of a foreign material detection algorithm derived based on regression analysis using 19 FOD parameters according to FIGS. 47A and 47B.
  • 49 is a flowchart illustrating a method of detecting a foreign object according to an embodiment.
  • 50 is a flowchart illustrating a method of detecting a foreign material according to another embodiment.
  • FIG. 51 shows a histogram when the wireless power receiver and the foreign material are aligned with the center and when they are not aligned.
  • 52A and 52B illustrate an experimental process for determining an optimal FOD parameter for regression analysis for each section.
  • 53 is a flowchart illustrating a method of detecting a foreign material according to another embodiment.
  • 54A to 54C are experimental results showing the presence / absence of a foreign material as a histogram when regression analysis is performed by dividing the resistance R into 1, 2, 4, 7, 13, and 27 sections.
  • 55 is a graph showing a correspondence relationship between the number of sections and the z value for the R measurement value.
  • 56A and 56B are simulation results showing a histogram of a wireless power receiving device (phone) located at the center of a wireless power transmitting device and a wireless power receiving device 5 to 7 mm away from the center based on regression analysis according to an example.
  • 57A and 57B show histograms of multiple wireless power receivers located at the center of the wireless power transmitter and multiple wireless power receivers 0 mm, 5 mm, and 7 mm off the center based on regression analysis according to another example. It is a simulation result.
  • 58 is a flowchart illustrating a method of detecting a position or misalignment according to an embodiment.
  • 59 is a flowchart illustrating a method for detecting a location according to another embodiment.
  • wireless power used hereinafter is any form related to an electric field, magnetic field, electromagnetic field, etc. transmitted from a wireless power transmitter to a wireless power receiver without the use of physical electromagnetic conductors. It is used to mean the energy of.
  • the wireless power may also be called a wireless power signal, and may mean an oscillating magnetic flux enclosed by the primary coil and the secondary coil.
  • power conversion in a system is described herein to wirelessly charge devices including mobile phones, cordless phones, iPods, MP3 players, headsets, and the like.
  • the basic principles of wireless power transmission include, for example, a method of delivering power through magnetic coupling, a method of delivering power through radio frequency (RF), and microwaves. ), A method of transmitting power, and a method of transmitting power through ultrasound.
  • RF radio frequency
  • FIG. 1 is a block diagram of a wireless power system 10 according to an embodiment.
  • the wireless power system 10 includes a wireless power transmission device 100 and a wireless power reception device 200.
  • the wireless power transmission apparatus 100 receives power from an external power source S to generate a magnetic field.
  • the wireless power receiving device 200 generates electric current using the generated magnetic field to receive power wirelessly.
  • the wireless power transmission device 100 and the wireless power reception device 200 may transmit and receive various information necessary for wireless power transmission.
  • the communication between the wireless power transmission device 100 and the wireless power reception device 200 is in-band communication using a magnetic field used for wireless power transmission or out-band communication using a separate communication carrier. It can be performed according to any one of (out-band communication).
  • Out-band communication may also be referred to as out-of-band communication.
  • terms are uniformly described through out-band communication. Examples of the out-band communication may include NFC, Bluetooth (Bluetooth), Bluetooth low energy (BLE).
  • the wireless power transmission apparatus 100 may be provided as a fixed or mobile type.
  • the fixed type include a type embedded in furniture such as an indoor ceiling or a wall or a table, an outdoor parking lot, a type installed in an implantation form at a bus stop or subway station, or a type installed in a vehicle or train. There is this.
  • the portable wireless power transmission device 100 may be implemented as a part of another device, such as a portable device having a movable weight or size or a cover of a notebook computer.
  • the wireless power receiving device 200 should be interpreted as a comprehensive concept including various electronic devices having a battery and various household appliances that are powered by wireless power instead of power cables.
  • Typical examples of the wireless power receiving device 200 include a portable terminal, a cellular phone, a smart phone, a personal digital assistant (PDA), and a portable media player (PMP: Portable Media Player), Wibro terminal, tablet, phablet, notebook, digital camera, navigation terminal, television, and electric vehicle (EV).
  • PDA personal digital assistant
  • PMP Portable Media Player
  • Wibro terminal tablet
  • phablet notebook
  • digital camera digital camera
  • navigation terminal television
  • EV electric vehicle
  • the wireless power receiving apparatus 200 may be one or more.
  • the wireless power transmission device 100 and the wireless power reception device 200 are represented as exchanging power on a one-to-one basis, but as illustrated in FIG. 2, one wireless power transmission device 100 includes a plurality of wireless power reception devices It is also possible to transfer power to (200-1, 200-2, ..., 200-M).
  • one wireless power transmission device 100 applies a simultaneous transmission method or a time division transmission method to simultaneously apply multiple wireless power reception devices 200-1, 200-2, ..., 200-M).
  • FIG. 1 shows a state in which the wireless power transmission device 100 directly transmits power to the wireless power reception device 200
  • wireless communication between the wireless power transmission device 100 and the wireless power reception device 200 is shown.
  • a separate wireless power transmission / reception device such as a relay or repeater for increasing the power transmission distance may be provided. In this case, power is transmitted from the wireless power transmission device 100 to the wireless power transmission / reception device, and the wireless power transmission / reception device may transmit power to the wireless power reception device 200 again.
  • the wireless power receiver, the power receiver, and the receiver referred to herein refer to the wireless power receiving device 200.
  • the wireless power transmitter, the power transmitter, and the transmitter referred to in this specification refer to the wireless power receiving and transmitting device 100.
  • 3A shows an embodiment of various electronic devices in which a wireless power transmission system is introduced.
  • 3A shows electronic devices classified according to the amount of power transmitted and received in the wireless power transmission system.
  • wearable devices such as a smart watch, a smart glass, a head mounted display (HMD), and a smart ring and earphones, a remote control, a smartphone, a PDA, and a tablet
  • a small power (about 5 W or less or about 20 W or less) wireless charging method may be applied to mobile electronic devices such as PCs (or portable electronic devices).
  • Medium / small-sized household appliances such as laptops, robot cleaners, TVs, sound equipment, vacuum cleaners, and monitors may be applied with a medium power (about 50W or less or about 200W) wireless charging method.
  • Personal mobile devices or electronic devices / mobile devices
  • blenders, microwave ovens, kitchen appliances such as electric rice cookers, wheelchairs, electric kickboards, electric bicycles, and electric vehicles have high power (approximately 2 kW or less or 22 kW or less).
  • Wireless charging may be applied.
  • the above-mentioned (or shown in FIG. 1) electronic devices / mobile means may each include a wireless power receiver described later. Accordingly, the above-mentioned electronic devices / mobile means can be charged by wirelessly receiving power from the wireless power transmitter.
  • WPC wireless power consortium
  • AFA air fuel alliance
  • PMA power matters alliance
  • the WPC standard defines a baseline power profile (BPP) and an extended power profile (EPP).
  • BPP relates to a wireless power transmitter and receiver supporting 5W power transmission
  • EPP relates to a wireless power transmitter and receiver supporting power transmission in a range greater than 5W and smaller than 30W.
  • WPC classifies wireless power transmission and reception devices into power class (PC) -1, PC0, PC1, and PC2, and provides standard documents for each PC.
  • PC power class
  • the PC-1 standard relates to wireless power transmitters and receivers that provide less than 5W of guaranteed power.
  • the application of PC-1 includes a wearable device such as a smart watch.
  • the PC0 standard relates to a wireless power transmitter and receiver that provide 5W guaranteed power.
  • the PC0 standard includes EPP with guaranteed power up to 30W.
  • In-band (IB) communication is a mandatory communication protocol of PC0, but out-band (OB) communication used as an optional backup channel may also be used.
  • the wireless power receiver can identify whether OB is supported by setting an OB flag in a configuration packet.
  • a wireless power transmission apparatus supporting OB may enter an OB handover phase by transmitting a bit-pattern for OB handover in response to the configuration packet.
  • the response to the configuration packet may be NAK, ND, or a newly defined 8-bit pattern.
  • the application of PC0 includes a smartphone.
  • the PC1 standard relates to a wireless power transmitter and receiver that provide guaranteed power of 30W to 150W.
  • OB is an essential communication channel for PC1
  • IB is used as initialization and link establishment to OB.
  • the wireless power transmitter may enter the OB handover phase using a bit pattern for OB handover in response to the configuration packet.
  • Applications for PC1 include laptops or power tools.
  • the PC2 standard relates to a wireless power transmission and reception device that provides a guaranteed power of 200W to 2kW, and its application includes kitchen appliances.
  • PCs may be distinguished according to power levels, and whether to support the same compatibility between PCs may be optional or mandatory.
  • compatibility between the same PCs means that power transmission and reception between the same PCs is possible.
  • a wireless power transmitter that is PC x can charge a wireless power receiver having the same PC x
  • compatibility between different PCs may also be supported.
  • the compatibility between different PCs means that power transmission and reception is possible between different PCs.
  • a wireless power transmitter that is PC x can charge a wireless power receiver having PC y, it can be considered that compatibility between different PCs is maintained.
  • a lap-top charging wireless power receiver capable of stably charging only when power is continuously transmitted is a wireless power transmitter of the same PC.
  • power is stably supplied from a wireless power transmission device of an electric tool type that transmits power discontinuously.
  • the wireless power transmitter with a minimum guaranteed power of 200 W transmits power to the wireless power receiver with a maximum guaranteed power of 5 W, and the wireless power receiver is caused by overvoltage. There is a risk of damage.
  • PCs are difficult to use as indicators / standards for representative / indicating compatibility.
  • Wireless power transmission and reception devices can provide a very convenient user experience and interface (UX / UI). That is, a smart wireless charging service may be provided, and the smart wireless charging service may be implemented based on a UX / UI of a smart phone including a wireless power transmission device. For these applications, the interface between the smartphone's processor and the wireless charging receiver allows for "drop and play" two-way communication between the wireless power transmitter and receiver.
  • a user may experience a smart wireless charging service in a hotel.
  • the wireless charger transmits wireless power to the smartphone, and the smartphone receives wireless power.
  • the wireless charger transmits information about the smart wireless charging service to the smartphone.
  • the smartphone agrees to the user as an additional feature ( opt-in).
  • the smartphone may display a message on the screen in a manner with or without an alarm sound.
  • An example of the message may include the phrase "Welcome to ### hotel.
  • the smartphone receives input from a user who selects Yes or No Thanks, and performs the next procedure selected by the user. If Yes is selected, the smartphone transmits the information to the wireless charger. And the smart phone and wireless charger perform the smart charging function together.
  • the smart wireless charging service may also include receiving WiFi credentials auto-filled.
  • the wireless charger transmits the WiFi qualification to the smartphone, and the smartphone automatically enters the WiFi qualification received from the wireless charger by running the appropriate app.
  • the smart wireless charging service may also include executing a hotel application that provides hotel promotions, or obtaining remote check-in / check-out and contact information.
  • a user may experience a smart wireless charging service in a vehicle.
  • the wireless charger transmits wireless power to the smartphone, and the smartphone receives wireless power.
  • the wireless charger transmits information about the smart wireless charging service to the smartphone.
  • the smart phone detects the location of the wireless charger, detects the reception of wireless power, or when the smart phone receives information about the smart wireless charging service from the wireless charger, the smart phone prompts the user to confirm identity. Enter the inquiry state.
  • the smartphone is automatically connected to the car via WiFi and / or Bluetooth.
  • the smartphone may display a message on the screen in a manner with or without an alarm sound.
  • An example of a message may include the phrase "Welcome to your car. Select" Yes "to synch device with in-car controls: Yes
  • the smartphone receives input from a user who selects Yes or No Thanks, and performs the next procedure selected by the user. If Yes is selected, the smartphone transmits the information to the wireless charger.
  • the smart phone and the wireless charger run the in-vehicle application / display software to perform the in-vehicle smart control function together. The user can enjoy the desired music and check the regular map location.
  • In-vehicle applications / display software may include the ability to provide synchronous access for passers-by.
  • a user may experience smart wireless charging at home.
  • the wireless charger transmits wireless power to the smartphone, and the smartphone receives wireless power.
  • the wireless charger transmits information about the smart wireless charging service to the smartphone.
  • the smartphone agrees to the user as an additional feature ( opt-in).
  • the smartphone may display a message on the screen in a manner with or without an alarm sound.
  • An example of the message may include the phrase "Hi xxx, Would you like to activate night mode and secure the building ?: Yes
  • the smartphone receives input from a user who selects Yes or No Thanks, and performs the next procedure selected by the user. If Yes is selected, the smartphone transmits the information to the wireless charger. Smartphones and wireless chargers can at least recognize the user's pattern and invite the user to lock doors and windows, turn off lights, or set an alarm.
  • a 'profile' will be newly defined as an index / reference indicating / indicating compatibility. That is, it can be interpreted that power transmission / reception is not possible between wireless power transmission / reception devices having the same “profile,” since compatibility is maintained, and stable power transmission / reception is possible.
  • the profile may be defined depending on the compatibility and / or application regardless of (or independently) power class.
  • the profiles can be broadly divided into i) mobile and computing, ii) power tools, and iii) kitchens.
  • the profile can be largely divided into four types: i) mobile, ii) electric tool, iii) kitchen and iv) wearable.
  • the PC can be defined as PC0 and / or PC1
  • the communication protocol / method is IB and OB
  • the operating frequency is 87 to 205 kHz. You can.
  • the PC can be defined as PC1
  • the communication protocol / method is IB
  • the operating frequency can be defined as 87 to 145 kHz.
  • An example of an application may include a power tool.
  • the PC may be defined as PC2
  • the communication protocol / method is NFC-based
  • the operating frequency may be defined as less than 100kHz
  • examples of the application may include a kitchen / home appliance.
  • NFC communication can be used between the wireless power transmitter and receiver.
  • the wireless power transmitter and receiver can confirm that they are NFC devices with each other by exchanging WPC NDEF (NFC Data Exchange Profile Format).
  • the WPC NDEF may include an application profile field (eg 1B), a version field (eg 1B), and profile specific data (eg 1B), as shown in FIG. 3B.
  • the application profile field indicates whether the device is i) mobile and computing, ii) power tool, and iii) kitchen, and the upper nibble in the version field indicates the major version and the lower nibble. (lower nibble) indicates a minor version.
  • profile-specific data defines the content for the kitchen.
  • the PC can be defined as PC-1, the communication protocol / method is IB, and the operating frequency is 87 to 205 kHz, and examples of the application may include wearable devices worn on the user's body.
  • Maintaining compatibility between the same profiles may be mandatory, and maintaining compatibility between different profiles may be optional.
  • profiles may be generalized and expressed as first to nth profiles, and new profiles may be added / replaced according to WPC standards and embodiments.
  • the wireless power transmission apparatus selectively transmits power only to the wireless power receiving apparatus of the same profile as itself, thereby enabling more stable power transmission.
  • the burden on the wireless power transmitter is reduced and power transmission to the incompatible wireless power receiver is not attempted, the risk of damage to the wireless power receiver is reduced.
  • PC1 in the 'mobile' profile can be defined by borrowing an optional extension such as OB based on PC0, and in the case of the 'powered tools' profile, the PC1 'mobile' profile can be defined simply as a modified version.
  • the technology may be developed in the direction of maintaining the compatibility between different profiles.
  • the wireless power transmitter or the wireless power receiver may inform the other party of his / her profile through various methods.
  • a wireless power transmitter is called a power transmitting unit (PTU)
  • a wireless power receiver is called a power receiving unit (PRU)
  • the PTU is classified into a number of classes as shown in Table 1, and the PRU is shown in Table 2. It is classified into multiple categories.
  • P TX_IN_MAX Minimum category support requirements Minimum value for the maximum number of devices supported Class 1 2W 1x Category 1 1x Category 1 Class 2 10W 1x Category 3 2x Category 2 Class 3 16W 1x Category 4 2x Category 3 Class 4 33W 1x Category 5 3x Category 3 Class 5 50W 1x Category 6 4x Category 3 Class 6 70 W 1x Category 7 5x Category 3
  • PRU P RX_OUT_MAX Example application Category 1 TBD Bluetooth headset Category 2 3.5W Feature phone Category 3 6.5W Smartphone Category 4 13W Tablet, leaflet Category 5 25W Small form factor laptop Category 6 37.5W Generic laptop Category 7 50W Home Appliances
  • the maximum output power capability of class n PTU is greater than or equal to the value of P TX_IN_MAX of the class.
  • the PRU cannot draw more power than is specified in that category.
  • 4A is a block diagram of a wireless power transmission system according to another embodiment.
  • the wireless power transmission system 10 includes a mobile device 450 that receives power wirelessly and a base station 400 that wirelessly transmits power.
  • the base station 400 is a device that provides inductive power or resonant power, and may include at least one wireless power transmitter 100 and a system unit 405.
  • the wireless power transmitter 100 may transmit induction power or resonant power, and control transmission.
  • the wireless power transmitter 100 transmits power to a power conversion unit 110 that converts electrical energy into a power signal by generating a magnetic field through a primary coil (s) and an appropriate level.
  • a communication / control unit communications & control unit, 120
  • the system unit 405 may perform other operation control of the base station 400 such as input power provisioning, control of a plurality of wireless power transmitters, and user interface control.
  • the primary coil may generate an electromagnetic field using alternating current power (or voltage or current).
  • the primary coil may receive AC power (or voltage or current) of a specific frequency output from the power conversion unit 110, thereby generating a magnetic field of a specific frequency.
  • the magnetic field may be generated in a non-radiation type or a radial type, and the wireless power receiving device 200 receives this to generate a current. In other words, the primary coil is to transmit power wirelessly.
  • the primary coil and the secondary coil may have any suitable shapes, and may be copper wire wound around high permeability formations, such as ferrite or amorphous metal.
  • the primary coil may also be referred to as a transmitting coil, a primary core, a primary winding, a primary loop antenna, or the like.
  • the secondary coil may be called a receiving coil, a secondary core, a secondary winding, a secondary loop antenna, or a pickup antenna. .
  • the primary coil and the secondary coil may be provided in the form of a primary resonant antenna and a secondary resonant antenna, respectively.
  • the resonant antenna may have a resonant structure including a coil and a capacitor.
  • the resonance frequency of the resonant antenna is determined by the inductance of the coil and the capacitance of the capacitor.
  • the coil may be formed in the form of a loop.
  • a core may be disposed inside the roof.
  • the core may include a physical core such as a ferrite core or an air core.
  • Energy transmission between the primary resonant antenna and the secondary resonant antenna may be achieved through a resonance phenomenon of a magnetic field.
  • Resonant phenomenon refers to a phenomenon in which high-efficiency energy transfer occurs between two resonant antennas when both resonant antennas are coupled to each other when adjacent resonant antennas are located when a near field corresponding to the resonant frequency occurs in one resonant antenna. .
  • the primary and secondary resonant antennas When a magnetic field corresponding to a resonance frequency is generated between the primary and secondary resonant antenna antennas, a phenomenon occurs in which the primary and secondary resonant antennas resonate with each other, and accordingly, in the general case, the primary resonant antenna The magnetic field is focused toward the secondary resonant antenna with higher efficiency than when the magnetic field is radiated into the free space, and thus energy can be transferred from the primary resonant antenna to the secondary resonant antenna with high efficiency.
  • the magnetic induction method may be implemented similarly to the magnetic resonance method, but at this time, the frequency of the magnetic field need not be the resonance frequency. Instead, in the magnetic induction method, matching between the loops constituting the primary coil and the secondary coil is required, and the gap between the loops must be very close.
  • the wireless power transmitter 100 may further include a communication antenna.
  • the communication antenna may transmit and receive communication signals using communication carriers other than magnetic field communication.
  • the communication antenna may transmit and receive communication signals such as Wi-Fi, Bluetooth, Bluetooth LE, ZigBee, and NFC.
  • the communication / control unit 120 may transmit and receive information with the wireless power receiving device 200.
  • the communication / control unit 120 may include at least one of an IB communication module or an OB communication module.
  • the IB communication module can transmit and receive information using a magnetic wave having a specific frequency as a center frequency.
  • the communication / control unit 120 performs in-band communication by transmitting communication information on the operating frequency of wireless power transmission through the primary coil or receiving the operating frequency containing the information through the primary coil. can do.
  • modulation methods such as binary phase shift keying (BPSK) or amplitude shift keying (ASK) and Manchester coding or non-return-to-zero level (NZR-L) level
  • Coding methods such as coding can be used to store information on magnetic waves or to interpret magnetic waves containing information.
  • the communication / control unit 120 can transmit and receive information up to a distance of several meters at a data rate of several kbps.
  • the OB communication module uses a frequency band different from the operating frequency of the IB, and may perform out-band communication through a communication antenna.
  • the communication / control unit 120 may be provided as a short-range communication module.
  • Examples of the short-range communication module include a communication module such as Wi-Fi, Bluetooth, Bluetooth LE, ZigBee, NFC.
  • the communication / control unit 120 may control the overall operation of the wireless power transmission device 100.
  • the communication / control unit 120 may perform various information calculation and processing, and control each component of the wireless power transmission apparatus 100.
  • the communication / control unit 120 may be implemented as a computer or similar device using hardware, software, or a combination thereof.
  • the communication / control unit 120 may be provided in the form of an electronic circuit that processes an electrical signal and performs a control function, and in software, in the form of a program that drives the hardware communication / control unit 120. Can be provided.
  • the communication / control unit 120 may control transmission power by controlling an operating point.
  • the operating point to be controlled may correspond to a combination of frequency (or phase), duty cycle, duty ratio and voltage amplitude.
  • the communication / control unit 120 may control transmission power by adjusting at least one of frequency (or phase), duty cycle, duty ratio, and voltage amplitude.
  • the wireless power transmitter 100 supplies constant power
  • the wireless power receiver 200 may also control the received power by controlling the resonance frequency.
  • the mobile device 450 receives and stores the power received from the wireless power receiving device (power receiver, 200) and the wireless power receiving device 200 that receives wireless power through a secondary coil (Secondary Coil) and stores the device It includes a load (455) supplied to the.
  • a secondary coil Secondary Coil
  • the wireless power receiver 200 may include a power pick-up unit 210 and a communication & control unit 220.
  • the power pickup unit 210 may receive wireless power through a secondary coil and convert it into electrical energy.
  • the power pickup unit 210 rectifies the AC signal obtained through the secondary coil and converts it into a DC signal.
  • the communication / control unit 220 may control transmission and reception of wireless power (power transmission and reception).
  • the secondary coil may receive wireless power transmitted from the wireless power transmission device 100.
  • the secondary coil may receive power using a magnetic field generated by the primary coil.
  • a specific frequency is a resonance frequency
  • a self-resonance phenomenon occurs between the primary coil and the secondary coil, so that power can be efficiently transmitted.
  • the communication / control unit 220 may further include a communication antenna.
  • the communication antenna may transmit and receive communication signals using communication carriers other than magnetic field communication.
  • the communication antenna may transmit and receive communication signals such as Wi-Fi, Bluetooth, Bluetooth LE, ZigBee, and NFC.
  • the communication / control unit 220 may transmit and receive information with the wireless power transmission device 100.
  • the communication / control unit 220 may include at least one of an IB communication module or an OB communication module.
  • the IB communication module can transmit and receive information using a magnetic wave having a specific frequency as a center frequency.
  • the communication / control unit 220 transmits IB communication by transmitting communication information on an operating frequency used for wireless power transmission through a secondary coil or receiving an operating frequency containing communication information through a secondary coil. Can be done.
  • modulation methods such as binary phase shift keying (BPSK) or amplitude shift keying (ASK) and Manchester coding or non-return-to-zero level (NZR-L) level
  • Coding methods such as coding can be used to store information on magnetic waves or to interpret magnetic waves containing information.
  • the communication / control unit 220 can transmit and receive information up to a distance of several meters at a data rate of several kbps.
  • the OB communication module uses an operating frequency of wireless power transmission, but may perform out-band communication through a communication antenna.
  • the communication / control unit 220 may be provided as a short-range communication module.
  • Examples of the short-range communication module include a communication module such as Wi-Fi, Bluetooth, Bluetooth LE, ZigBee, NFC.
  • the communication / control unit 220 may control the overall operation of the wireless power receiving device 200.
  • the communication / control unit 220 may perform various information calculation and processing, and control each component of the wireless power receiving device 200.
  • the communication / control unit 220 may be implemented as a computer or similar device using hardware, software, or a combination thereof.
  • the communication / control unit 220 may be provided in the form of an electronic circuit that processes an electrical signal to perform a control function, and in software, in the form of a program that drives the hardware communication / control unit 220. Can be provided.
  • the communication / control unit 120 and the communication / control unit 220 are Bluetooth or Bluetooth LE as an OB communication module or a short-range communication module
  • the communication / control unit 120 and the communication / control unit 220 are respectively shown in FIG. 4B. It can be implemented and operated with the same communication architecture.
  • 4B is a diagram illustrating an example of a Bluetooth communication architecture to which the present invention can be applied.
  • FIG. 4B (a) shows an example of a Bluetooth Basic Rate (BR) / Enhanced Data Rate (EDR) protocol stack supporting GATT, and (b) shows Bluetooth Low Energy (LE).
  • BR Bluetooth Basic Rate
  • EDR Enhanced Data Rate
  • LE Bluetooth Low Energy
  • the Bluetooth BR / EDR protocol stack is based on the host controller interface (Host Controller Interface, HCI, 18), the upper controller stack (Controller stack, 460) and the lower It may include a host stack (Host Stack, 470).
  • the host stack (or host module) 470 refers to a wireless transmission / reception module receiving a Bluetooth signal of 2.4 GHz and hardware for transmitting or receiving Bluetooth packets, and the controller stack 460 is connected to the Bluetooth module to connect the Bluetooth module. Control and perform actions.
  • the host stack 470 may include a BR / EDR PHY layer 12, a BR / EDR baseband layer 14, and a link manager layer (Link Manager 16).
  • the BR / EDR PHY layer 12 is a layer that transmits and receives a 2.4 GHz wireless signal.
  • GFSK Gausian Frequency Shift Keying
  • the BR / EDR baseband layer 14 is responsible for transmitting a digital signal, selects a channel sequence hopping 1400 times per second, and transmits a time slot of 625us long for each channel.
  • the link manager layer 16 controls the overall operation (link setup, control, security) of the Bluetooth connection by utilizing the Link Manager Protocol (LMP).
  • LMP Link Manager Protocol
  • the link manager layer 16 may perform the following functions.
  • the host controller interface layer 18 provides an interface between the host module and the controller module, so that the host provides commands and data to the controller, and the controller provides events and data to the host.
  • the host stack (or host module, 20) includes a logical link control and adaptation protocol (L2CAP, 21), an attribute protocol (Protocol, 22), a generic attribute profile (GATT, 23), and a generic access profile (Generic Access) Profile, GAP, 24), BR / EDR profile 25.
  • L2CAP logical link control and adaptation protocol
  • Protocol 22
  • GATT generic attribute profile
  • GAP Generic Access Profile
  • the logical link control and adaptation protocol may provide one bidirectional channel for transmitting data to a specific protocol or captive file.
  • the L2CAP 21 can multiplex various protocols, profiles, etc. provided by the upper Bluetooth.
  • L2CAP of Bluetooth BR / EDR uses dynamic channel, supports protocol service multiplexer, retransmission, streaming mode, and provides segmentation and reassembly, per-channel flow control, and error control.
  • the general attribute profile may be operable as a protocol that describes how the attribute protocol 22 is used when configuring services.
  • the general attribute profile 23 may be operable to specify how ATT attributes are grouped together into services, and may be operable to describe features associated with services.
  • the general attribute profile 23 and the attribute protocols ATT, 22 can use features to describe the device's state and services, and how features are related to each other and how they are used.
  • the attribute protocol 22 and the BR / EDR profile 25 define a service profile using Blues BR / EDR and an application protocol for exchanging and receiving these data, and the Generic Access Profile , GAP, 24) define device discovery, connectivity, and security levels.
  • the Bluetooth LE protocol stack includes a controller stack 480 operable to process a timing-critical wireless device interface and a host stack operable to process high level data. (Host stack, 490).
  • the controller stack 480 may be implemented using a communication module that may include a Bluetooth wireless device, for example, a processor module that may include a processing device such as a microprocessor.
  • the host stack 490 can be implemented as part of an OS running on a processor module, or as an instantiation of a package on top of the OS.
  • controller stack and host stack can be run or executed on the same processing device in the processor module.
  • the controller stack 480 includes a physical layer (PHY, 32), a link layer (Link Layer, 34) and a host controller interface (Host Controller Interface, 36).
  • PHY physical layer
  • Link Layer Link Layer
  • Hos Controller Interface 36
  • the physical layer (PHY, wireless transmit / receive module, 32) is a layer that transmits and receives a 2.4 GHz wireless signal, and uses GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying) modulation and a frequency hopping scheme consisting of 40 RF channels.
  • GFSK Gausian Frequency Shift Keying
  • the link layer 34 which serves to transmit or receive Bluetooth packets, performs advertising and scanning functions using 3 advertising channels and then creates connections between devices, and up to 257 bytes of data packets through 37 data channels. It provides the function to send and receive.
  • the host stack includes a Generic Access Profile (GAP) 40, a logical link control and adaptation protocol (L2CAP, 41), a security manager (Security Manager, SM, 42), an attribute protocol (ATT, 440), and a general attribute profile.
  • GAP Generic Access Profile
  • L2CAP logical link control and adaptation protocol
  • SM Security Manager
  • ATT attribute protocol
  • 440 attribute protocol
  • general attribute profile GATT, 44
  • Generic Access Profile Generic Access Profile
  • 25 Generic Access Profile
  • LT Profile 46 a general attribute profile.
  • the host stack 490 is not limited thereto, and may include various protocols and profiles.
  • the host stack uses L2CAP to multiplex various protocols, profiles, etc. provided by Bluetooth.
  • Logical Link Control and Adaptation Protocol (L2CAP) 41 may provide one bidirectional channel for transmitting data to a specific protocol or profile.
  • the L2CAP 41 may be operable to multiplex data between upper layer protocols, segment and reassemble packages, and manage multicast data transmission.
  • Bluetooth LE three fixed channels (one for signaling CH, one for Security Manager, and one for Attribute protocol) are basically used. And, a dynamic channel may be used as needed.
  • a basic channel / enhanced data rate uses a dynamic channel, and supports protocol service multiplexer, retransmission, and streaming mode.
  • SM Security Manager
  • ATT Attribute Protocol, 43
  • ATT defines the rules for accessing the data of the other device in the server-client (Server-Client) structure.
  • ATT has the following 6 message types (Request, Response, Command, Notification, Indication, Confirmation).
  • the Request message is a message for requesting and delivering specific information from the client device to the server device
  • the Response message is a response message to the Request message, which can be used for transmission from the server device to the client device
  • Command message This is a message that is mainly sent from the client device to the server device to instruct a command of a specific operation.
  • the server device does not send a response to the command message to the client device.
  • Notification message This is a message sent for notification, such as an event, from the server device to the client device.
  • the client device does not send a confirmation message for the notification message to the server device.
  • Indication and Confirm message This is a message sent for notification, such as an event, from the server device to the client device. Unlike the Notification message, the client device sends a confirmation message for the Indication message to the server device.
  • the present invention enables a client to clearly know the data length by transmitting a value for the data length when requesting long data in a GATT profile using the attribute protocol (ATT, 43), and is characterized from the server using a UUID.
  • the value can be sent.
  • the general access profile (GAP, 45) is a newly implemented layer for Bluetooth LE technology, and is used to control role selection and multi-profile operation for communication between Bluetooth LE devices.
  • the general access profile 45 is mainly used for device discovery, connection creation, and security procedures, and defines a method for providing information to a user, and defines the following attribute types.
  • the LE profile 46 is a profile having a dependency on GATT and is mainly applied to a Bluetooth LE device.
  • the LE profile 46 may be, for example, Battery, Time, FindMe, Proximity, Time, etc., and the specific contents of the GATT-based Profiles are as follows.
  • 3FindMe Provide alarm service according to distance
  • the general attribute profile may be operable as a protocol that describes how the attribute protocol 43 is used when configuring services.
  • the general attribute profile 44 can be operable to define how ATT attributes are grouped together into services, and can be operable to describe features associated with services.
  • the general attribute profile 44 and the attribute protocols ATT, 43 can use features to describe the device's state and services, and how features are related to each other and how they are used.
  • the design direction of the BLE GATT profile in relation to wireless power transmission is as follows.
  • the communication physical layer of WPC can be replaced from in-band communication to out-band communication.
  • the BLE GATT profile should be designed to send and receive necessary messages at each stage in the WPC state machine.
  • the longest message in in-band communication is 8 bytes. Due to the characteristics of in-band communication, the bit per sec (bps) is low, and the communication performance may be poor due to the disturbance, so the system may be unstable to send and receive large messages at once. In a BLE with a relatively high bps, 20 bytes can be carried in a message. Therefore, necessary information for each phase can be stored for 20 bytes.
  • the BLE procedure may be divided into a device filtering procedure, an advertising procedure, a scanning procedure, a discovery procedure, and a connecting procedure.
  • the device filtering procedure is a method for reducing the number of devices that respond to requests, instructions, and notifications from the controller stack.
  • the controller stack can control the BLE controller stack to reduce power consumption by reducing the number of request transmissions.
  • the advertising device or scanning device may perform the device filtering procedure to limit devices that receive advertising packets, scan requests, or connection requests.
  • the advertisement device refers to a device that transmits an advertisement event, that is, performs an advertisement, and is also expressed as an advertiser.
  • the scanning device refers to a device that performs scanning and a device that transmits a scan request.
  • the scanning device when the scanning device receives some advertisement packets from the advertisement device, the scanning device must send a scan request to the advertisement device.
  • the scanning device may ignore advertisement packets transmitted from the advertisement device.
  • the device filtering procedure may also be used in the connection request process. If device filtering is used in the connection request process, it is unnecessary to transmit a response to the connection request by ignoring the connection request.
  • the advertising device performs an advertising procedure to perform non-directional broadcasting to devices in the area.
  • the non-directed broadcast (Undirected Advertising) is not a broadcast to a specific device, but rather to all (all) devices advertising (Advertising), all devices scan the advertisement (Advertising) to request additional information or You can make a connection request.
  • a device designated as a receiving device may scan an advertisement and request additional information or a connection.
  • the advertising procedure is used to establish a Bluetooth connection with a nearby initiating device.
  • the advertising procedure can be used to provide periodic broadcasts of user data to scanning devices that are listening on the advertising channel.
  • all advertisements are broadcast through the advertisement physical channel.
  • Advertising devices may receive a scan request from listening devices that are performing listening to obtain additional user data from the advertising device.
  • the advertisement device transmits a response to the scan request to the device that transmitted the scan request through the same advertisement physical channel as the advertisement physical channel that received the scan request.
  • Broadcast user data sent as part of advertising packets is dynamic data, while scan response data is generally static data.
  • the advertising device may receive a connection request from the initiating device on the advertising (broadcast) physical channel. If the advertisement device uses a connectable advertisement event, and the initiating device is not filtered by the device filtering procedure, the advertisement device stops advertisement and enters connected mode. The advertising device may start advertising again after the connected mode.
  • a device that performs scanning that is, a scanning device, performs a scanning procedure to listen to a non-directional broadcast of user data from advertising devices using an advertising physical channel.
  • the scanning device sends a scan request to the advertising device through the advertising physical channel to request additional data from the advertising device.
  • the advertisement device transmits a scan response in response to the scan request, including additional data requested by the scanning device through the advertisement physical channel.
  • the scanning procedure can be used while connecting to other BLE devices in the BLE piconet.
  • the scanning device If the scanning device receives a broadcast advertisement event and is in an initiator mode capable of initiating a connection request, the scanning device sends the connection request to the advertisement device through the advertisement physical channel, thereby advertising device And Bluetooth connection can be started.
  • the scanning device When the scanning device sends a connection request to the advertising device, the scanning device stops the initiator mode scanning for further broadcast and enters the connected mode.
  • 'Bluetooth Devices' perform advertisement and scanning procedures to discover nearby devices or to be discovered by other devices within a given area.
  • the discovery procedure is performed asymmetrically.
  • a Bluetooth device that seeks to find other devices around it is called a discovering device and listens to devices that advertise a scannable advertising event.
  • a Bluetooth device found and available from another device is called a discoverable device, and actively broadcasts an advertising event to allow other devices to scan through the advertising (broadcast) physical channel.
  • Both the discovering device and the discoverable device may already be connected to other Bluetooth devices in the piconet.
  • connection procedure is asymmetric, and the connection procedure requires that another Bluetooth device perform the scanning procedure while the specific Bluetooth device performs the advertisement procedure.
  • the advertising process can be an objective, and as a result, only one device will respond to the advertisement.
  • the connection After receiving a connectable advertisement event from the advertisement device, the connection can be initiated by sending a connection request to the advertisement device through the advertisement (broadcast) physical channel.
  • the advertising state (Advertising State)
  • the scanning state (Scanning State)
  • the initiating state (Initiating State)
  • connection state connection state
  • the link layer LL enters the advertisement state by the instruction of the host (stack).
  • the link layer transmits advertisement packet data units (PDUs) in advertisement events.
  • PDUs advertisement packet data units
  • Each advertisement event is composed of at least one advertisement PDU, and advertisement PDUs are transmitted through advertisement channel indexes used.
  • the advertisement event may be terminated when the advertisement PDU is transmitted through the advertisement channel indexes used, respectively, or the advertisement event may be terminated earlier if the advertisement device needs to reserve space for performing other functions.
  • the link layer enters the scanning state at the instruction of the host (stack). In the scanning state, the link layer listens to the advertisement channel indices.
  • scanning states There are two types of scanning states: passive scanning and active scanning, and each scanning type is determined by the host.
  • No separate time or advertisement channel index is defined to perform scanning.
  • the scan interval is defined as the interval (interval) between the start points of two consecutive scan windows.
  • the link layer should listen to complete all scan intervals of the scan window as indicated by the host. In each scan window, the link layer must scan different ad channel indexes. The link layer uses all available advertising channel indices.
  • the link layer In passive scanning, the link layer only receives packets, and cannot transmit any packets.
  • the link layer performs listening to rely on the advertisement PDUs that can request advertisement PDUs and additional information related to the advertisement device to the advertisement device.
  • the link layer enters the start state by the instruction of the host (stack).
  • the link layer When the link layer is in the initiating state, the link layer performs listening on advertisement channel indexes.
  • the link layer listens to the advertisement channel index during the scan window period.
  • the link layer enters a connection state when a device performing a connection request, that is, when the initiating device sends the CONNECT_REQ PDU to the advertising device or when the advertising device receives the CONNECT_REQ PDU from the initiating device.
  • connection state After entering the connection state, it is considered that a connection is created. However, it is not necessary to be considered to be established when the connection enters the connection state. The only difference between a newly created connection and an established connection is the link layer connection supervision timeout value.
  • the link layer performing the master role is called a master, and the link layer performing the slave role is called a slave.
  • the master adjusts the timing of the connection event, and the connection event refers to the point in time between synchronization between the master and the slave.
  • BLE devices use the packets defined below.
  • the link layer has only one packet format used for both advertising channel packets and data channel packets.
  • Each packet consists of four fields: Preamble, Access Address, PDU and CRC.
  • the PDU When one packet is transmitted on the advertisement channel, the PDU will be the advertisement channel PDU, and when one packet is transmitted on the data channel, the PDU will be the data channel PDU.
  • the advertising channel PDU Packet Data Unit
  • PDU Packet Data Unit
  • the PDU type field of the advertisement channel PDU included in the header indicates a PDU type as defined in Table 3 below.
  • the advertising channel PDU types below the advertising PDU are called advertising PDUs and are used in specific events.
  • ADV_IND Connectable non-directional advertising event
  • ADV_DIRECT_IND Connectable directional advertising event
  • ADV_NONCONN_IND Non-connectable non-directional advertising event
  • ADV_SCAN_IND scannable non-directional advertising event
  • the PDUs are transmitted in the link layer in an advertisement state and received by the link layer in a scanning state or an initiating state.
  • the advertising channel PDU type below is called a scanning PDU and is used in the state described below.
  • SCAN_REQ transmitted by the link layer in the scanning state and received by the link layer in the advertising state.
  • SCAN_RSP transmitted by the link layer in the advertisement state, and received by the link layer in the scanning state.
  • the advertising channel PDU type below is called a starting PDU.
  • CONNECT_REQ transmitted by the link layer in the initiation state, and received by the link layer in the advertising state.
  • the data channel PDU has a 16-bit header, a payload of various sizes, and may include a message integrity check (MIC) field.
  • MIC message integrity check
  • the load 455 may be a battery.
  • the battery may store energy using power output from the power pickup unit 210. Meanwhile, the battery is not necessarily included in the mobile device 450.
  • the battery may be provided in an external configuration in a removable form.
  • the wireless power receiving apparatus 200 may include driving means for driving various operations of the electronic device instead of the battery.
  • the mobile device 450 is shown to include the wireless power receiving device 200, and the base station 400 is shown to include the wireless power transmitting device 100, but in a broad sense, the wireless power receiving device ( 200) may be identified with the mobile device 450, and the wireless power transmitter 100 may be identified with the base station 400.
  • wireless power transmission including the communication / control unit 120 may be represented by a simplified block diagram as shown in FIG. 4C.
  • 4C is a block diagram illustrating a wireless power transmission system using BLE communication according to an example.
  • the wireless power transmission device 100 includes a power conversion unit 110 and the communication / control unit 120.
  • the communication / control unit 120 includes an in-band communication module 121 and a BLE communication module 122.
  • the wireless power receiving apparatus 200 includes a power pickup unit 210 and a communication / control unit 220.
  • the communication / control unit 220 includes an in-band communication module 221 and a BLE communication module 222.
  • BLE communication modules 122 and 222 perform the architecture and operation according to FIG. 4B.
  • the BLE communication modules 122 and 222 may be used to establish a connection between the wireless power transmitter 100 and the wireless power receiver 200 and exchange control information and packets necessary for wireless power transmission. have.
  • the communication / control unit 120 can be configured to operate a profile for wireless charging.
  • the profile for wireless charging may be GATT using BLE transmission.
  • the communication / control units 120 and 220 include only the in-band communication modules 121 and 221, respectively, as shown in FIG. 4D, and the BLE communication modules 122 and 222 are communication / control units 120 and It is also possible to be provided separately from 220).
  • the coil or coil part may also be referred to as a coil assembly, a coil cell, or a cell, including a coil and at least one element close to the coil.
  • 5 is a state transition diagram for explaining a wireless power transmission procedure.
  • power transmission from a wireless power transmission apparatus to a receiver is largely selected (selection phase, 510), ping phase (ping phase, 520), identification and configuration steps (identification) and configuration phase, 530), negotiation phase (negotiation phase, 540), calibration phase (calibration phase, 550), power transfer phase (power transfer phase, 560) phase and renegotiation phase (renegotiation phase, 570). .
  • the selection step 510 transitions when a specific error or specific event is detected while starting or maintaining the power transmission, including the steps S502, S504, S508, S510, and S512, for example. You can. Here, specific errors and specific events will be clarified through the following description.
  • the wireless power transmitter may monitor whether an object is present on the interface surface. If the wireless power transmitter detects that an object is placed on the interface surface, it may transition to the ping step 520. In the selection step 510, the wireless power transmitter transmits an analog ping signal, which is a power signal (or pulse) corresponding to a very short duration, and the current of a transmitting coil or a primary coil. Based on the change, it is possible to detect whether an object exists in the active area of the interface surface.
  • an analog ping signal which is a power signal (or pulse) corresponding to a very short duration
  • the wireless power transmitter may measure the quality factor of the wireless power resonant circuit (eg, power transmission coil and / or resonant capacitor).
  • the wireless power resonant circuit eg, power transmission coil and / or resonant capacitor.
  • a quality factor may be measured to determine whether a wireless power receiving device is placed with a foreign object in the charging area.
  • the coil provided in the wireless power transmission device may reduce inductance and / or series resistance components in the coil due to environmental changes, thereby reducing the quality factor value.
  • the wireless power transmitter may receive a reference quality factor value previously measured from the wireless power receiver in a state where no foreign substance is disposed in the charging area.
  • the presence or absence of a foreign material may be determined by comparing the reference quality factor value received in the negotiation step 540 with the measured quality factor value.
  • a wireless power receiving device having a low reference quality factor value for example, a specific wireless power receiving device may have a low reference quality factor value according to the type, use, and characteristics of the wireless power receiving device-where foreign matter exists.
  • a quality factor value in a specific frequency domain may be measured to determine whether it is disposed with a foreign material in the filling region.
  • the coil of the wireless power transmitter may reduce inductance and / or series resistance components in the coil due to environmental changes, thereby changing (shifting) the resonance frequency of the coil of the wireless power transmitter. That is, the peak frequency of the quality factor, which is the frequency at which the maximum quality factor value in the operating frequency band is measured, may be moved.
  • step 520 when an object is detected, the wireless power transmitter activates (wakes up) the receiver, and transmits a digital ping to identify whether the detected object is a wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter may transition to the selection step 510 again.
  • the wireless power transmitter may transition to the selection step 510 when it receives a signal indicating that power transmission is completed, that is, a charging complete packet, from the receiver.
  • the wireless power transmitter may transition to the identification and configuration step 530 for identifying the receiver and collecting receiver configuration and status information.
  • the wireless power transmitter may receive an unexpected packet, an undesired packet for a predetermined time (time out), or a packet transmission error (transmission error), If no power transfer contract is established (no power transfer contract), the process may transition to the selection step 510.
  • the wireless power transmitter may check whether entry into the negotiation step 540 is necessary based on the value of the negotiation field of the configuration packet received in the identification and configuration step 530. As a result of the check, if negotiation is required, the wireless power transmitter may enter a negotiation step 540 and perform a predetermined FOD detection procedure. On the other hand, as a result of the verification, if negotiation is not required, the wireless power transmission device may immediately enter the power transmission step 560.
  • the wireless power transmitter may receive a Foreign Object Detection (FOD) status packet including a reference quality factor value.
  • FOD Foreign Object Detection
  • an FOD status packet including a reference peak frequency value may be received.
  • a status packet including a reference quality factor value and a reference peak frequency value may be received.
  • the wireless power transmission apparatus may determine a quality factor threshold for FO detection based on the reference quality factor value.
  • the wireless power transmitter may determine a peak frequency threshold for FO detection based on the reference peak frequency value.
  • the wireless power transmitter may detect whether the FO exists in the charging area using the determined quality factor threshold for detecting the FO and the currently measured quality factor value (quality factor value measured before the ping step). Accordingly, power transmission can be controlled. For example, when a FO is detected, power transmission may be stopped, but is not limited thereto.
  • the wireless power transmitter can detect whether the FO exists in the charging area by using the determined peak frequency threshold for detecting the FO and the currently measured peak frequency value (the peak frequency value measured before the ping step). Accordingly, power transmission can be controlled. For example, when a FO is detected, power transmission may be stopped, but is not limited thereto.
  • the wireless power transmitter may return to the selection step 510.
  • the wireless power transmission device may enter the power transmission step 560 through a correction step 550.
  • the wireless power transmission device determines the intensity of the power received at the receiving end in the correction step 550, and determines the intensity of the power transmitted by the transmitting end. Power loss at the transmitting end can be measured. That is, the wireless power transmitter may predict the power loss based on the difference between the transmitting power of the transmitting end and the receiving power of the receiving end in the correction step 550.
  • the wireless power transmission apparatus may correct the threshold for FOD detection by reflecting the predicted power loss.
  • the wireless power transmission device receives an unsolicited packet (unexpected packet), a desired packet for a predefined time (time out), or a violation of a preset power transmission contract occurs. Or (power transfer contract violation), or when charging is completed, may transition to the selection step 510.
  • the wireless power transmission device may transition to the renegotiation step 570 when it is necessary to reconfigure the power transmission contract according to a change in the state of the wireless power transmission device. At this time, when the renegotiation is normally completed, the wireless power transmission device may return to the power transmission step 560.
  • the correction step 550 and the power transfer step 560 are divided into separate steps, the correction step 550 may be integrated into the power transfer step 560. In this case, in the correction step 550 The operations can be performed at power transfer step 560.
  • the above-described power transmission contract may be set based on the status and characteristic information of the wireless power transmission device and the receiver.
  • the wireless power transmission device status information may include information on the maximum transmittable power amount, information on the maximum number of receivers that can be accommodated, and the receiver status information may include information on required power.
  • FIG. 6 illustrates a power control control method according to an embodiment.
  • the wireless power transmission device 100 and the wireless power reception device 200 may control the amount of power delivered by performing communication in parallel with power transmission and reception.
  • the wireless power transmitter and the wireless power receiver operate at specific control points.
  • the control point represents a combination of voltage and current provided at the output of the wireless power receiver when power transmission is performed.
  • the wireless power receiving device selects a desired control point-a desired output current / voltage, a temperature of a specific location of the mobile device, and additionally, an actual control point currently operating. ).
  • the wireless power receiver may calculate a control error value using a desired control point and an actual control point, and transmit it to the wireless power transmitter as a control error packet.
  • the wireless power transmitter may control / transmit power by setting / controlling a new operation point-amplitude, frequency, and duty cycle-using the received control error packet. Therefore, the control error packet is transmitted / received at regular time intervals in the strategy delivery step, and as an embodiment, the wireless power receiving device has a negative control error value to decrease the current of the wireless power transmitter and a control error when increasing the current. You can set the value to a positive number and send it. In this way, in the induction mode, the wireless power receiver can control power transmission by transmitting a control error packet to the wireless power transmitter.
  • the resonance mode which will be described below, it may operate in a different way than in the induction mode.
  • one wireless power transmitter In the resonance mode, one wireless power transmitter must be able to simultaneously serve multiple wireless power receivers.
  • power transmission to additional wireless power reception devices may be difficult to control because the transmitted power is controlled by communication with one wireless power reception device. Therefore, in the resonance mode of the present invention, the wireless power transmission device commonly transmits basic power, and the wireless power reception device controls a resonance frequency of itself to use a method of controlling the amount of power received.
  • the method described in FIG. 6 is not completely excluded, and additional transmission power may be controlled by the method of FIG. 6.
  • the 7 is a block diagram of a wireless power transmission apparatus according to another embodiment. This may belong to a wireless power transmission system in a self-resonant mode or a shared mode.
  • the shared mode may refer to a mode for performing one-to-many communication and charging between the wireless power transmitter and the wireless power receiver.
  • the shared mode may be implemented by a magnetic induction method or a resonance method.
  • the wireless power transmission apparatus 700 includes a cover 720 that covers the coil assembly, a power adapter 730 that supplies power to the power transmitter 740, a power transmitter 740 that transmits wireless power, or It may include at least one of the user interface 750 providing power transmission progress and other related information.
  • the user interface 750 may be optionally included, or may be included as another user interface 750 of the wireless power transmission device 700.
  • the power transmitter 740 may include at least one of a coil assembly 760, an impedance matching circuit 770, an inverter 780, a communication unit 790, or a control unit 710.
  • the coil assembly 760 includes at least one primary coil that generates a magnetic field, and may be referred to as a coil cell.
  • the impedance matching circuit 770 may provide impedance matching between the inverter and the primary coil (s).
  • the impedance matching circuit 770 may generate resonance at a suitable frequency that boosts the primary coil current.
  • the impedance matching circuit in the multi-coil power transmitter 740 may further include a multiplex that routes the signal from the inverter to a subset of the primary coils.
  • the impedance matching circuit may also be referred to as a tank circuit.
  • the impedance matching circuit 770 may include capacitors, inductors, and switching elements to switch their connections. Impedance matching detects the reflected wave of wireless power transmitted through the coil assembly 760, and switches the switching element based on the detected reflected wave to adjust the connection state of the capacitor or inductor, adjust the capacitance of the capacitor, or inductance of the inductor It can be performed by adjusting. In some cases, the impedance matching circuit 770 may be omitted and implemented, and the present specification also includes an embodiment of the wireless power transmitter 700 in which the impedance matching circuit 770 is omitted.
  • the inverter 780 may convert a DC input into an AC signal.
  • Inverter 780 may be driven as a half-bridge or full-bridge to generate adjustable frequency pulse waves and duty cycles.
  • the inverter may include a plurality of stages to adjust the input voltage level.
  • the communication unit 790 may perform communication with the power receiver.
  • the power receiver performs load modulation to communicate requests and information to the power transmitter.
  • the power transmitter 740 may use the communication unit 790 to monitor the amplitude and / or phase of the current and / or voltage of the primary coil to demodulate the data transmitted by the power receiver.
  • the power transmitter 740 may control output power to transmit data using a FSK (Frequency Shift Keying) method through the communication unit 790.
  • FSK Frequency Shift Keying
  • the control unit 710 may control communication and power transmission of the power transmitter 740.
  • the control unit 710 may control power transmission by adjusting the above-described operation point.
  • the operating point may be determined, for example, by at least one of an operating frequency, duty cycle, and input voltage.
  • the communication unit 790 and the control unit 710 may be provided as separate units / elements / chipsets, or may be provided as one unit / element / chipset.
  • FIG. 8 shows a wireless power receiving apparatus according to another embodiment. This may belong to a wireless power transmission system in a self-resonant mode or a shared mode.
  • the wireless power receiving device 800 includes a user interface 820 providing power transmission progress and other related information, a power receiver 830 receiving wireless power, a load circuit 840 or a coil assembly It may include at least one of the base 850 to cover the support.
  • the user interface 820 may be optionally included, or may be included as another user interface 82 of the power receiving equipment.
  • the power receiver 830 may include at least one of a power converter 860, an impedance matching circuit 870, a coil assembly 880, a communication unit 890, or a control unit 810.
  • the power converter 860 may convert AC power received from the secondary coil into voltage and current suitable for a load circuit.
  • the power converter 860 may include a rectifier.
  • the rectifier may rectify the received wireless power to convert AC to DC.
  • the rectifier converts alternating current to direct current using a diode or transistor, and can smooth it using a capacitor and a resistor.
  • a rectifier a full-wave rectifier implemented by a bridge circuit, etc., a half-wave rectifier, and a voltage multiplier may be used.
  • the power converter may adapt the reflected impedance of the power receiver.
  • the impedance matching circuit 870 may provide impedance matching between the secondary coil and the combination of the power converter 860 and the load circuit 840. As an embodiment, the impedance matching circuit may generate resonance around 100 kHz, which can enhance power transfer.
  • the impedance matching circuit 870 may be composed of a switching element that switches capacitors, inductors, and combinations thereof. Matching of impedance may be performed by controlling a switching element of a circuit constituting the impedance matching circuit 870 based on the received voltage value, current value, power value, frequency value, etc. of the wireless power. In some cases, the impedance matching circuit 870 may be omitted and implemented, and the present specification also includes an embodiment of the wireless power receiving apparatus 200 in which the impedance matching circuit 870 is omitted.
  • the coil assembly 880 includes at least one secondary coil, and may optionally further include an element that shields a metal portion of the receiver from a magnetic field.
  • the communication unit 890 may perform load modulation to communicate requests and other information to the power transmitter.
  • the power receiver 830 may switch resistors or capacitors to change the reflected impedance.
  • the control unit 810 may control the received power. To this end, the control unit 810 may determine / calculate the difference between the actual operating point of the power receiver 830 and the desired operating point. In addition, the control unit 810 may adjust / reduce the difference between an actual operation point and a desired operation point by adjusting the reflection impedance of the power transmitter and / or requesting the operation point adjustment of the power transmitter. When this difference is minimized, optimal power reception can be performed.
  • the communication unit 890 and the control unit 810 may be provided as separate elements / chipsets, or may be provided as one element / chipset.
  • FIG. 9 shows a communication frame structure according to an embodiment. This may be a communication frame structure in a shared mode.
  • a slotted frame having a plurality of slots such as (A) and a free format frame without a specific shape such as (B) may be used.
  • the slot frame is a frame for transmission of short data packets from the wireless power receiver 200 to the wireless power transmitter 100, and the free-form frame does not have a plurality of slots, so long data packets It may be a frame that can be transmitted.
  • the slot frame and the free-form frame may be changed to various names by those skilled in the art.
  • the slot frame may be changed to a channel frame
  • the free-form frame may be changed to a message frame or the like.
  • the slot frame may include a sync pattern indicating the start of a slot, a measurement slot, nine slots, and an additional sync pattern having the same time interval before each of the nine slots.
  • the additional sync pattern is a sync pattern different from the sync pattern indicating the start of the frame described above. More specifically, the additional sync pattern may indicate information related to adjacent slots (ie, two consecutive slots located on both sides of the sync pattern) without indicating the start of a frame.
  • a sync pattern may be located between two consecutive slots among the nine slots.
  • the sync pattern may provide information related to the two consecutive slots.
  • the sync patterns provided prior to each of the 9 slots and the 9 slots may have the same time interval.
  • the nine slots may have a time interval of 50ms.
  • the nine sync patterns may have a time length of 50 ms.
  • the free-form frame such as (B) may not have a specific shape other than a sync pattern and a measurement slot indicating the start of the frame. That is, the free-form frame is for performing a different role from the slot frame, for example, long data packets (eg, additional owner information packets) between the wireless power transmitter and the wireless power receiver. It can be used to perform a communication, or in a wireless power transmission device composed of a plurality of coils, to select any one of the plurality of coils.
  • FIG. 10 is a structure of a sink pattern according to an embodiment.
  • the sync pattern is composed of a preamble, a start bit, a response field, a type field, an info field, and a parity bit. Can be.
  • the start bit is shown as ZERO.
  • the preamble consists of consecutive bits, and all may be set to zero. That is, the preamble may be bits for matching the time length of the sync pattern.
  • the number of bits constituting the preamble may be dependent on the operating frequency such that the length of the sync pattern is closest to 50 ms, but not exceeding 50 ms.
  • the sync pattern may consist of two preamble bits, and when the operating frequency is 105 kHz, the sync pattern may consist of three preamble bits.
  • the start bit is a bit following the preamble, which may mean zero.
  • the zero (ZERO) may be a bit indicating the type of the sync pattern.
  • the type of the sync pattern may include a frame sync including information related to the frame and a slot sync including information on the slot. That is, the sync pattern is located between consecutive frames, is a frame sync indicating the start of a frame, or is located between consecutive slots among a plurality of slots constituting a frame, and information related to the consecutive slots It may be a slot sync.
  • the corresponding slot is a slot sync located between the slot and the slot
  • the corresponding sync pattern is a frame sync located between the frame and the frame.
  • the parity bit is the last bit of the sync pattern and may indicate information on the number of bits constituting the data fields (ie, response field, type field, and information field) of the sync pattern.
  • the number of bits constituting the data fields of the sync pattern may be 1 in case of an even number, or 0 in other cases (that is, in an odd number).
  • the Response field may include response information of the wireless power transmitter in communication with the wireless power receiver in a slot before the sync pattern.
  • the response field may have '00' when communication with the wireless power receiver is not detected.
  • the response field may have '01' when a communication error is detected in communication with the wireless power receiver.
  • the communication error may be a case where two or more wireless power receivers attempt to access one slot, and a collision occurs between two or more wireless power receivers.
  • the response field may include information indicating whether the data packet has been correctly received from the wireless power receiver. More specifically, the response field is "10" (10-not acknowledge, NAK) when the wireless power transmitter rejects the data packet (deni), when the wireless power transmitter confirms the data packet (confirm) , "11" (11-acknowledge, ACK).
  • the type field may indicate the type of sync pattern. More specifically, the type field may have a '1' indicating that the frame is synchronized when the sync pattern is the first sync pattern of the frame (ie, the first sync pattern of the frame, located before the measurement slot).
  • the type field may have a '0' indicating that it is a slot sync when the sync pattern is not the first sync pattern of the frame in the slot frame.
  • the meaning of the value of the information field may be determined according to the type of sync pattern indicated by the type field. For example, when the type field is 1 (ie, indicating a frame sync), the meaning of the information field may indicate the type of frame. That is, the information field may indicate whether the current frame is a slotted frame or a free-format frame. For example, when the information field is '00', a slot frame may be represented, and when the information field is '01', a free-form frame may be indicated.
  • the information field may indicate the state of the next slot located after the sync pattern. More specifically, the information field is '00' when the next slot is a slot allocated to a specific wireless power receiver, '00', when a specific wireless power receiver is temporarily used, and is a locked slot, '01', or if any wireless power receiver is a freely usable slot, may have '10'.
  • FIG. 11 illustrates an operation state of a wireless power transmitter and a wireless power receiver in a shared mode according to an embodiment.
  • the wireless power receiver operating in the shared mode includes a selection phase 1100, an introduction phase 1110, a configuration phase 1120, and a negotiation state. It may operate in any one of (Negotiation Phase) 1130 and Power Transfer Phase (1140).
  • the wireless power transmitter may transmit a wireless power signal in order to detect the wireless power receiver. That is, a process of detecting a wireless power receiver using a wireless power signal may be referred to as analog ping.
  • the wireless power receiver that has received the wireless power signal may enter the selection state 1100.
  • the wireless power receiving device that has entered the selection state 1100 may detect the presence of an FSK signal on the wireless power signal.
  • the wireless power receiver may perform communication in either an exclusive mode or a shared mode depending on whether an FSK signal is present.
  • the wireless power receiver may operate in the shared mode, or otherwise, in the exclusive mode.
  • the wireless power receiving device When the wireless power receiving device operates in the shared mode, the wireless power receiving device may enter the introduction state 1110.
  • the wireless power receiver may transmit a control information packet to the wireless power transmitter in order to transmit a control information packet (CI) in a set state, a negotiation state, and a power transmission state.
  • the control information packet may have a header and information related to control.
  • the control information packet may have a header of 0X53.
  • the wireless power receiver performs an attempt to request a free slot to transmit a control information (CI) packet through the following configuration, negotiation, and power transmission steps.
  • the wireless power receiver selects a free slot and transmits the first CI packet. If the wireless power transmission device responds with an ACK to the corresponding CI packet, the wireless power transmission device enters the configuration step. If the wireless power transmission device responds with a NAK, another wireless power reception device is in progress through the configuration and negotiation phase. In this case, the wireless power receiving device retries the request of the free slot.
  • CI control information
  • the wireless power receiver determines the location of the private slot in the frame by counting the remaining slot sinks up to the first frame sink. In all subsequent slot-based frames, the wireless power receiver transmits a CI packet through the corresponding slot.
  • the wireless power transmitter allows the wireless power receiver to proceed to the configuration stage, the wireless power transmitter provides a series of locked slots for exclusive use of the wireless power receiver. This ensures that the wireless power receiver proceeds with the configuration steps without collision.
  • the wireless power receiver transmits sequences of data packets such as two identification data packets (IDHI and IDLO) using a lock slot. Upon completion of this step, the wireless power receiver enters the negotiation phase. In the negotiating phase, the wireless power transmitter continues to provide the wireless power receiver with a lock slot for exclusive use. This ensures that the wireless power receiver proceeds through the negotiation phase without conflict.
  • IDHI and IDLO identification data packets
  • the wireless power receiver transmits one or more negotiation data packets using the corresponding lock slot, which may be mixed with private data packets.
  • the sequence ends with a specific request (SRQ) packet.
  • SRQ specific request
  • the wireless power receiver enters the power transmission phase, and the wireless power transmitter stops providing the lock slot.
  • the wireless power receiver performs transmission of a CI packet using the allocated slot and receives power.
  • the wireless power receiver may include a regulator circuit.
  • the regulator circuit can be included in the communication / control unit.
  • the wireless power receiver can self-regulate the reflected impedance of the wireless power receiver through a regulator circuit. In other words, the wireless power receiver can adjust the reflected impedance to transmit the amount of power required by the external load. This can prevent excessive power reception and overheating.
  • the wireless power transmitter may not perform the power adjustment in response to the received CI packet (depending on the operation mode), in this case, control to prevent an overvoltage condition may be required.
  • a wireless power transmission apparatus and method for performing wireless power transmission based on foreign substance detection and a wireless power reception apparatus and method for performing wireless power reception are disclosed.
  • the eddy current loss is when the AC magnetic field for wireless charging acts on a metal foreign material, and the metal foreign material generates an eddy current to create an opposite magnetic field for canceling it, which means the power loss generated in the process.
  • the generation of electric current (I) to create a magnetic field in the opposite direction to counteract the temporally changing magnetic field (AC magnetic field) in metallic foreign matter is according to Lenz's law.
  • the current I has a problem of generating I 2 R heat by the resistance R of the metal foreign material.
  • Magnetic hysteresis loss occurs when a magnetic foreign material is affected by a magnetic field for wireless charging during the charging process, and magnetic hysteresis occurs in a process in which the magnetic state inside the magnetic material changes according to an external magnetic field. Power loss.
  • the magnetic hysteresis loss is caused by various reasons, such as a domain wall, in the process of aligning the magnetic moment inside the material or the magnetic domain with the external magnetic field. , Heat is generated.
  • the foreign matter detection method includes, for example, Q-factor detection, power loss detection, frequency shift, and the like.
  • Q-factor detection the characteristics of wireless power receivers are different.
  • the characteristics of wireless power receivers are different. It is very difficult to detect foreign substances (eg, 10 cents (US dime) coins) that give small changes compared to the difference in large Q-factor, power loss and frequency shift caused by.
  • foreign substances eg, 10 cents (US dime) coins
  • there is a method of detecting a foreign material by using a sensing coil that detects the foreign material but additional cost problems may occur.
  • FIG. 12 illustrates a histogram of a wireless power receiving device and a wireless power receiving device + foreign matter according to an example. This is a case where foreign matter is detected based only on power loss (P loss ).
  • the iPhone 6+, Galaxy S6E, Galaxy S8 three types of smartphones and the three types of smartphones + foreign material samples are measured power loss.
  • the foreign object detection is performed using only the power loss, since the situation in which only the wireless power receiving device exists and the situation in which the wireless power receiving device and the foreign material are present are not distinguished, it can be confirmed that the foreign material cannot be completely detected. have.
  • FIG. 13 shows a histogram of a wireless power receiving device and a wireless power receiving device + foreign matter according to another example. This is a case where foreign substances are detected based only on the Q-factor.
  • the iPhone 6+, the Galaxy S6E, and the Galaxy S8 are three types of smartphones, the three types of smartphones, and the three smartphones + foreign materials, and the Q factor is measured.
  • the foreign matter detection is performed using only the Q factor, since the situation where only the wireless power receiving device is present and the situation where the wireless power receiving device and the foreign material are present are not distinguished, it can be confirmed that foreign matter cannot be completely detected. have.
  • FIG. 14 illustrates a histogram of a wireless power receiving device and a wireless power receiving device + foreign matter according to another example. This is a case where foreign matter is detected based only on the current I tx flowing in the primary coil.
  • primary coil currents are measured for three types of smartphones, the three types of smartphones, and the three smartphones + foreign material samples such as iPhone 6+, Galaxy S6E, and Galaxy S8.
  • (a) is a situation in which only the wireless power receiving device exists compared to the detection of a foreign substance using only the power factor (FIG. 12) or the detection of a foreign substance using only the Q factor when detecting foreign substances using only the primary coil current (FIG. 13). , It can be seen that the situation in which the wireless power receiving device and the foreign material exist together is better classified.
  • FIG. 15 illustrates a histogram of a wireless power receiver and a wireless power receiver + foreign matter according to another example. This is a case of detecting a foreign object based on a simple calculation (multiplication: P Loss * ⁇ Q) between the Q factor and the power loss.
  • iPhone 6+, Galaxy S6E, Galaxy S8 three types of smartphones and the above three types of smartphones and the three smartphones + foreign material samples are measured for Q factor and power loss, multiplied by them Values are represented by histograms.
  • P Loss * ⁇ Q as a histogram
  • FIG. 16 illustrates a histogram of a wireless power receiving device and a wireless power receiving device + foreign matter according to another example. This is a case where foreign matter is detected based on the result of simple calculation (multiplication and division: ⁇ Q * P Loss / I tx ) of Q factor, power loss, and current of the primary coil.
  • iPhone 6+, Galaxy S6E, Galaxy S8 three types of smartphones and the above three types of smartphones and the three smartphones + foreign substances sample Q factor and power loss, the current of the primary coil Is measured, and these are represented by histograms of simple calculation values.
  • ⁇ Q * P Loss / I tx as a histogram, the situation where only the wireless power receiving device exists and the situation where the wireless power receiving device and the foreign material exist together are separated, but the actual power is detected due to the small separation power (Resolving Power). It is difficult to apply to.
  • the present embodiment maximizes foreign material performance by simultaneously using all of various variables that can be obtained before the start of the wireless power transmission (that is, before entering the power transmission phase) or during the wireless power transmission (that is, after entering the power transmission phase).
  • the method is disclosed.
  • a regression analysis technique using various variables may be applied. Based on the regression analysis technique, it is possible to implement a high-performance foreign substance detection algorithm by dramatically improving the resolution of the wireless power receiver (i.e. mobile phone) vs. wireless power receiver + foreign substances. In this case, it is confirmed that using the current of the primary coil as a new parameter is more effective.
  • this specification discloses a method for maximizing the detection performance of a foreign substance by defining parameters that can be used by the wireless power transmission device or the reception device for foreign matter detection and simultaneously applying all parameters.
  • the parameter for changing characteristics due to a foreign material can be measured and / or calculated by the primary coil before or during wireless charging, and can be said to be a parameter affected by the presence or absence of a foreign material.
  • the parameter for changing properties due to foreign substances is simply referred to as a FOD parameter.
  • the FOD parameter may include a current change of the primary coil of the wireless power transmission device.
  • the digital ping signal before charging or the amount of current during charging changes power loss due to foreign material.
  • FIG. 17 is the current of the primary coil measured before the start of wireless power transmission
  • FIG. 18 Is the primary coil current measured during wireless power transmission.
  • the y-axis is the current value of the primary coil
  • the x-axis is ⁇ (delta) Q.
  • [Delta] Q is a value indicating the Q value drop amount of the primary coil by each wireless power receiving device (Phone) and wireless power receiving device + foreign material (Phone + FO).
  • a difference may occur in the current of the primary coil before or during wireless power transmission depending on the presence / absence of a foreign material.
  • the wireless power transmission device and / or the wireless power reception device may be 1 It is possible to distinguish a state in which only the wireless power receiving device is present and a state in which both the wireless power receiving device and a foreign material are present using the current change or difference of the primary coil.
  • the current of the primary coil shows a better difference in characteristics when only the wireless power receiving device is present (Rx) and when both the wireless power receiving device and foreign matter are present (Rx + FO). 17 and 18, when looking at the size ratio of the primary coil current, the current before the start of the wireless power transmission is greater than the current during the wireless power transmission, but the dispersion needs to be considered.
  • the first FOD parameter value obtained when only the wireless power receiving device is present, and the second FOD parameter value obtained when both the wireless power receiving device and foreign matter are present, and the difference between the first FOD parameter value and the second FOD parameter value It is possible to detect foreign substances by using.
  • the change in the wireless power receiving device may be more difficult than the difference due to the presence / absence of foreign matter, making FOD difficult. Therefore, in addition to the primary coil current, Q-factor, power loss, and frequency shift can be used as FOD parameters.
  • the FOD parameter is the current change of the primary coil, Q-factor, power loss, frequency shift and / or additional parameters calculated using these values (or in the wireless power transmitter and / or receiver) And system parameters that can be measured or obtained.
  • the FOD parameter may include power loss, Q-factor, frequency change, current of the primary coil before wireless power transmission, current of the primary coil during wireless power transmission, resistance, inductance, and the like.
  • the foreign material detection algorithm may be designed or implemented based on the plurality of FOD parameters. Therefore, the wireless power transmission device and / or the wireless power reception device may perform foreign material detection using the foreign material detection algorithm.
  • this embodiment creates and applies a foreign matter detection algorithm that can simultaneously and complementarily utilize the parameters calculated by using all measurable parameters and measured parameters for foreign matter detection in a wireless power transmission system.
  • the wireless power receiver and the foreign matter can be clearly distinguished, and the limitation of serial parameter application can be overcome to maximize the foreign matter detection performance.
  • FOD parameters are parameters that can be measured in the wireless power transmission process (power loss, Q-factor, frequency change, current of the primary coil before wireless power transmission, current, resistance, and inductance of the primary coil during wireless power transmission).
  • Etc. New parameters calculated by performing arithmetic operations among themselves may be included.
  • the diversity of the wireless power receiving device is greater than the difference due to the presence / absence of the foreign material, and thus the detection accuracy of the foreign material may be very low. Therefore, it is necessary to design a foreign matter detection algorithm that can simultaneously consider all possible FOD parameters affected by foreign matter.
  • various FOD parameters are simultaneously applied to the foreign matter detection algorithm in parallel, but the foreign matter detection algorithm is based on a regression analysis to optimize and maximize the performance of the foreign matter detection algorithm.
  • the weight for each FOD parameter used in can be obtained.
  • z is a normal distribution characteristic of the system, and is a value indicating how many times the width from the average value to the system spec value is about 67% of the standard deviation. If the z value is 6 or more, it is evaluated as a statistically good value. In order to eliminate the heat generation problem caused by foreign matters as described above, when regression analysis is performed based on various variables that can be obtained before or during wireless charging, foreign matter detection performance can be maximized.
  • 19 is a diagram illustrating a process of deriving various variables and regression equations to be applied to a regression analysis according to an example.
  • regression analysis is applied to the Q factor, power loss (IPL), and current (I tx, 0 offset ) of the primary coil before the start of wireless power transmission.
  • the regression equation using Q factor, power loss (IPL), and current (I tx, 0 offset ) of the primary coil before the start of wireless power transmission as FOD parameters (or variables) may be expressed by the following equation.
  • the regression equation may be called a foreign matter detection algorithm, and the result value of the regression analysis equation may be called a regression response or a foreign matter detection result.
  • Equation 1 weights or coefficients a, b, and c multiplied by each FOD parameter, Q factor, power loss (IPL), and wireless power transmission as shown in FIG. 20.
  • the current (I tx, 0 offset ) of the primary coil before initiation is applied to the regression analysis.
  • Equation 1 is completed as Equation 2.
  • VIF is large, but it can be ignored when considering the purpose of verifying the detection of foreign substances and the process of applying regression analysis.
  • 20 is a histogram simulating the performance of a foreign material detection algorithm derived based on a regression analysis according to an example.
  • the data on the x-axis is the result of the regression equation, and when only the wireless power transmitter is present (Rx only), the result of the regression equation is output as 1, and both the wireless power transmitter and foreign matter are present. (Rx + FO) It assumes a digitized state that outputs the result of the regression equation as -1.
  • the Rx Only state and the Rx + FO state according to FIG. 20 are much better distinguished than the embodiments according to FIGS. 12 to 18. That is, when a foreign object detection algorithm is designed based on a number of FOD parameters as shown in FIG. 20, the scatter plot between Rx Only and Rx + FO is clearly distinguished. Compared to the case where Rx only and Rx + FO are compared by simple operation, it can be seen that the performance of foreign matter detection is much improved.
  • 19 and 20 are cases in which three FOD parameters are considered when designing a foreign object detection algorithm based on regression analysis. However, as the number of useful FOD parameters increases, the accuracy of foreign matter detection can be improved in the foreign matter detection algorithm.
  • 21 is a diagram illustrating a process of deriving various variables and regression equations to be applied to regression analysis according to another example.
  • the regression equation to a power loss (P Loss) the wireless power transmit the first current of the secondary coil before the start of (I tx_0), the FOD parameter (or variable) current of the primary coil of the wireless power transmission (I tx_crg) is It can be expressed by the following equation.
  • the regression equation may be called a foreign matter detection algorithm, and the result value of the regression analysis equation may be called a regression response or a foreign matter detection result.
  • a weight or a coefficient multiplied by each FOD parameter a, b, c, and d, Q factor and power loss (IPL), wireless as shown in FIG.
  • the current (I tx, 0 offset ) of the primary coil before starting power transmission and the current (I tx, in charging ) of the primary coil during wireless power transmission are applied to regression analysis.
  • Equation 3 is completed as Equation 4.
  • the graph of FIG. 22 can be obtained by inputting each of the measured / calculated FOD parameters (IPL, I Tx (0 offset) , Q, and I tx (in charging) ) in the foreign matter detection algorithm according to Equation (4 ) .
  • the distribution of the result of Rx Only and Rx + FO according to the foreign material detection algorithm derived based on the four FOD parameters has a smaller and more pronounced difference than the case of applying three FOD parameters according to FIG. 20. And the separated state. That is, the more statistically useful FOD parameters are applied to the foreign matter detection algorithm, the better the performance of foreign matter detection is, and the usefulness of the FOD parameters can be confirmed in the regression analysis process.
  • 23 is a diagram illustrating a process of deriving various variables and regression equations to be applied to regression analysis according to another example.
  • the five FOD parameter (Q factor, the power loss (P Loss), the wireless power transmit the first current of the secondary coil before the start of (I tx_0), the first current of the secondary coil of the wireless power transmission (I tx_crg) , Regression analysis based on resistance (R) to obtain the weights constituting the regression equation, and based on the weights, shows the results of experiments that derive (or construct) the FOD algorithm.
  • the regression equation may be called a foreign matter detection algorithm, and the result value of the regression analysis equation may be called a regression response or a foreign matter detection result.
  • a weight or a coefficient multiplied by each FOD parameter, a, b, c, d, e, Q factor and power loss (IPL) as shown in FIG. 23.
  • the current of the primary coil (I tx, 0 offset ) before the start of wireless power transmission, the current of the primary coil (I tx, in charging ), and resistance (R) during wireless power transmission are applied to regression analysis.
  • Equation 5 is completed as in Equation 6.
  • the graph of FIG. 24 may be obtained. You can.
  • 24 is a histogram simulating the performance of a foreign material detection algorithm derived based on a regression analysis according to another example.
  • the distribution of the result of Rx Only and Rx + FO according to the foreign material detection algorithm derived based on the 5 FOD parameters is smaller and has a more pronounced difference than when the 4 FOD parameters according to FIG. 22 are applied. And the separated state.
  • 25 is a diagram illustrating a process of deriving various variables and regression equations to be applied to regression analysis according to another example.
  • FIG. 26 is a histogram simulating the performance of a foreign material detection algorithm derived based on a regression analysis using 9 FOD parameters according to FIG. 25.
  • the z value is represented as 17.39, and since it is 6 or more, it is evaluated as a statistically good value.
  • 27 is a diagram illustrating a process of deriving various variables and regression equations to be applied to regression analysis according to another example.
  • FIG. 28 is a histogram simulating the performance of a foreign material detection algorithm derived based on regression analysis applying 13 FOD parameters according to FIG. 27.
  • the z value is 84, which is 6 or more, so it is evaluated as a statistically good value.
  • 29A and 29B are diagrams illustrating a process of deriving various variables and regression equations to be applied to regression analysis according to another example.
  • weights constituting a regression equation are obtained by regression analysis based on a total of 22 FOD parameters, and experimental results of deriving (or constructing) an FOD algorithm based on the weights are shown.
  • FIG. 30 is a histogram simulating the performance of a foreign material detection algorithm derived based on regression analysis using 22 FOD parameters according to FIGS. 29A and 29B.
  • the z value in the normal distribution of the histogram is 1.48.
  • 31A and 31B are diagrams illustrating a process of deriving various variables and regression equations to be applied to regression analysis according to another example.
  • weights constituting a regression equation are obtained by regression analysis based on a total of 14 FOD parameters, and an experimental result of deriving (or constructing) an FOD algorithm based on the weights is shown.
  • FIG. 32 is a histogram simulating the performance of a foreign material detection algorithm derived based on a regression analysis using 14 FOD parameters according to FIGS. 31A and 31B.
  • the z value is 7.56.
  • 33A and 33B are diagrams illustrating a process of deriving various variables and regression equations to be applied to regression analysis according to another example.
  • weights constituting a regression equation are obtained by regression analysis based on a total of 13 FOD parameters, and an experimental result of deriving (or constructing) an FOD algorithm based on the weights is shown.
  • FIG. 34 is a histogram simulating the performance of a foreign material detection algorithm derived based on regression analysis using 13 FOD parameters according to FIGS. 33A and 33B.
  • the z value is 5.54.
  • 35A and 35B are diagrams illustrating a process of deriving various variables and regression equations to be applied to regression analysis according to another example.
  • weights constituting a regression equation are obtained by regression analysis based on a total of 15 FOD parameters, and an experimental result of deriving (or constructing) an FOD algorithm based on the weights is shown.
  • FIG. 36 is a histogram simulating the performance of a foreign material detection algorithm derived based on a regression analysis using 15 FOD parameters according to FIGS. 35A and 35B.
  • the z value in the normal distribution of the histogram is 96.78.
  • 37 is a diagram illustrating a process of deriving various variables and regression equations to be applied to regression analysis according to another example.
  • weights constituting a regression equation are obtained by regression analysis based on a total of 13 FOD parameters, and an experimental result of deriving (or constructing) an FOD algorithm based on the weights is shown.
  • the z value in the normal distribution of the histogram is 129.
  • 39 is a diagram illustrating a process of deriving various variables and regression equations to be applied to regression analysis according to another example.
  • weights constituting a regression equation are obtained by regression analysis based on a total of nine FOD parameters, and an experimental result of deriving (or constructing) an FOD algorithm based on the weights is shown.
  • FIG. 40 is a histogram simulating the performance of a foreign material detection algorithm derived based on a regression analysis using nine FOD parameters according to FIG. 39.
  • the z value in the normal distribution of the histogram is 13.3.
  • 41A and 41B are diagrams illustrating a process of deriving various variables and regression equations to be applied to regression analysis according to another example.
  • weights constituting a regression equation are obtained by regression analysis based on a total of 13 FOD parameters, and an experimental result of deriving (or constructing) an FOD algorithm based on the weights is shown.
  • FIG. 42 is a histogram simulating the performance of a foreign material detection algorithm derived based on regression analysis using 13 FOD parameters according to FIGS. 41A and 41B.
  • the z value in the normal distribution of the histogram is 58.7.
  • 43A and 43B are diagrams illustrating a process of deriving various variables and regression equations to be applied to regression analysis according to another example.
  • weights constituting a regression equation are obtained by regression analysis based on a total of 11 FOD parameters, and an experimental result of deriving (or constructing) an FOD algorithm based on the weights is shown.
  • FIG. 44 is a histogram simulating the performance of a foreign material detection algorithm derived based on a regression analysis using 11 FOD parameters according to FIGS. 43A and 43B.
  • the z value is 20.7.
  • 45A and 45B are diagrams illustrating a process of deriving various variables and regression equations to be applied to regression analysis according to another example.
  • weights constituting a regression equation are obtained by regression analysis based on a total of 11 FOD parameters, and an experimental result of deriving (or constructing) an FOD algorithm based on the weights is shown.
  • FIG. 46 is a histogram simulating the performance of a foreign material detection algorithm derived based on a regression analysis applying 11 FOD parameters according to FIG. 45.
  • the z value is represented as 128.
  • 47A and 47B are tables showing various FOD parameters to be applied to a regression analysis according to another example.
  • a total of seven basic FOD parameters Q factor, power loss (PLoss), rail voltage (Vrail), rail current (Irail), internal loss (internal loss), and received power packet (RPP) ), Primary coil current, temperature loss (TLoss)) and those obtained by measurement, and the secondary FOD parameters are 12, including those that can be calculated by performing arithmetic operations on at least some of the basic FOD parameters. do.
  • 48A to 48C are histograms simulating the performance of a foreign material detection algorithm derived based on regression analysis using 19 FOD parameters according to FIGS. 47A and 47B.
  • (a) substitutes each FOD parameter measured / calculated in the Rx only state and each FOD parameter measured / calculated in the Rx + US Dime state into the FOD algorithm.
  • (b) is a Fx parameter measured / calculated in the state of Rx only, and each FOD parameter measured / calculated in the state of Rx + Clip is substituted into the FOD algorithm
  • (c) is Rx only.
  • the FOD algorithm is substituted, and (d) represents each FOD parameter measured / calculated in the Rx only state.
  • Each FOD parameter measured / calculated in the state of Rx + US Quarter is substituted into the FOD algorithm, (e) each FOD parameter measured / calculated in the state of Rx only, and Rx + US 1 Cent
  • Each FOD wave measured / calculated at The meters are substituted into the FOD algorithm, and (f) is the FOD parameter measured / calculated in the Rx only state and the FOD parameters measured / calculated in the Rx + CHF 5 state in the FOD algorithm.
  • the z value is 490, for (b), the z value is 39, for (c), the z value is 44, for (d), the z value is 142, and for (e), z
  • the value is 11.6, and for (f) the z value is 72. Since all of them have a z value of 6 or more, it is evaluated as a statistically good value.
  • the following embodiments complementarily use additional FOD parameter (s) calculated through basic FOD parameter (s) and / or measured FOD parameter (s) measurable for detecting foreign matter in a wireless power transmission system.
  • a method for performing FOD This embodiment maximizes the foreign substance detection performance beyond the application limits of multiple FOD parameters.
  • this embodiment applies FOD parameters at the same time. In the process of simultaneously applying the FOD parameters, the weight (or regression coefficient) of each parameter is obtained and applied to maximize the detection performance of foreign matter.
  • 49 is a flowchart illustrating a method of detecting a foreign object according to an embodiment.
  • the wireless power transmitter measures and / or calculates predetermined FOD parameters (S4900).
  • the predetermined FOD parameters may include at least one basic FOD parameter and / or at least one additional FOD parameter, for example, as shown in FIGS. 47A and 47B.
  • the predefined FOD parameters may include Q-factor, power loss, frequency shift, and primary coil current.
  • the FOD algorithm can utilize all the system parameters that can be measured during the wireless charging process, such as Q-factor, power loss, frequency shift, and primary current, and additional parameters calculated after arithmetic by utilizing them. As the number of FOD parameters used as variables in the foreign matter detection algorithm increases, the performance and accuracy of foreign matter detection may increase.
  • the wireless power transmission device (or the reception device) inputs the measured and / or calculated FOD parameters to a foreign material detection algorithm derived by regressing the predetermined FOD parameters (S4905).
  • the foreign material detection algorithm in step S4905 may use a regression equation, and may be designed or implemented by various methods previously exemplarily described herein.
  • the foreign substance detection algorithm uses a regression equation using the predetermined FOD parameters as a variable, and the regression equation applies the predetermined FOD parameters to a regression analysis to determine a regression coefficient or weight for each FOD parameter. It can be designed or obtained by obtaining.
  • the foreign material detection algorithm may be performed based on a plurality of regression analysis results obtained by performing regression analysis individually for each FOD parameter. In this case, FOD performance may be maximized.
  • the wireless power transmission device determines whether a foreign object exists based on the result value of the foreign material detection algorithm (S4910).
  • the foreign matter detection algorithm is a regression equation. When only the wireless power transmission device is present (Rx only), the result of the foreign matter detection algorithm is output as 1, and when both the wireless power transmission device and the foreign material are present (Rx + FO).
  • the result value of the foreign object algorithm can be designed in a digitized state to be output as -1. In this case, if the result value of the foreign matter detection algorithm is -1 or an approximate value, the wireless power transmitter (or receiver) determines that the foreign matter exists. On the other hand, if the result value of the foreign substance detection algorithm is 1 or an approximate value, the wireless power transmitter (or the receiving apparatus) determines that the foreign substance does not exist.
  • the wireless power transmitter in this embodiment corresponds to the wireless power transmitter or wireless power transmitter or power transmitter disclosed in FIGS. 1 to 11. Accordingly, the operation of the wireless power transmission apparatus in this embodiment is implemented by one or a combination of two or more of each component of the wireless power transmission apparatus in FIGS. 1 to 11.
  • the derivation of the FOD algorithm by the wireless power transmission device and the FOD performing operation according to the FOD algorithm may be performed by the communication / control unit 120.
  • the wireless power receiver in this embodiment corresponds to the wireless power receiver or wireless power receiver or power receiver disclosed in FIGS. 1 to 11. Accordingly, the operation of the wireless power receiving apparatus in this embodiment is implemented by one or a combination of two or more of each component of the wireless power receiving apparatus in FIGS. 1 to 11.
  • the derivation of the FOD algorithm by the wireless power receiver and the FOD performing operation according to the FOD algorithm may be performed by the communication / control unit 220.
  • Step S4910 may include a foreign material detection algorithm according to FIG. 50.
  • FIG. 50 is a flowchart illustrating a method of detecting a foreign material according to another embodiment.
  • the method for performing FOD is described as being performed by a wireless power transmission device, but the method for performing FOD can be provided by a wireless power receiving device as well.
  • the wireless power transmission apparatus may perform foreign matter detection by sequentially using a plurality of different foreign matter detection algorithms.
  • regression analysis of FO 1 regression analysis of FO 2 , ... , the number and range of regression analysis can be selected to detect FOs of all areas (or all predefined types).
  • the judgment function “regression analysis of k ⁇ FO K ⁇ k ” may mean a band pass filter that passes only the wireless power receiver.
  • j and k are the minimum and maximum values of the data range passing through the band pass filter, respectively. This is the range treated as the absence of foreign substances.
  • the judgment "Regression of j ⁇ FO ⁇ k K" which is a function is applied to the conditions that can distinguish between a case in which all case be only a wireless power receiving apparatus and a wireless power receiving apparatus and exists FO (FO Rx + K) After regression analysis, it may mean an area through which only the wireless power receiving device passes.
  • the wireless power transmission apparatus performs a step of determining whether the result of the regression equation satisfies the regression analysis ⁇ b of a ⁇ FO 1 , which is a condition of FO free for the first FO (S5000).
  • the wireless power transmitter determines that the foreign matter exists and transmits the wireless power. Is stopped (S5025).
  • N cyclic regression equations or N foreign matter detection algorithms are defined, but this is only an example.
  • FO K may be a specific single FO or a group including several types of FOs.
  • the wireless power transmitter in this embodiment corresponds to the wireless power transmitter or wireless power transmitter or power transmitter disclosed in FIGS. 1 to 11. Accordingly, the operation of the wireless power transmission apparatus in this embodiment is implemented by one or a combination of two or more of each component of the wireless power transmission apparatus in FIGS. 1 to 11.
  • the derivation of the FOD algorithm by the wireless power transmission device and the FOD performing operation according to the FOD algorithm may be performed by the communication / control unit 120.
  • the wireless power receiver in this embodiment corresponds to the wireless power receiver or wireless power receiver or power receiver disclosed in FIGS. 1 to 11. Accordingly, the operation of the wireless power receiving apparatus in this embodiment is implemented by one or a combination of two or more of each component of the wireless power receiving apparatus in FIGS. 1 to 11.
  • the derivation of the FOD algorithm by the wireless power receiver and the FOD performing operation according to the FOD algorithm may be performed by the communication / control unit 220.
  • the wireless power receiver can be placed in various locations on the wireless power transmitter.
  • FIG. 51 shows a histogram when the wireless power receiver and the foreign material are aligned with the center and when they are not aligned.
  • the FOD parameter for example, R
  • the FOD parameter used in regression analysis is divided into multiple intervals.
  • the section of the regression analysis (or the entire section of a specific FOD parameter) may be subdivided or reduced.
  • 52A and 52B illustrate an experimental process for determining an optimal FOD parameter for regression analysis for each section.
  • this experiment shows the FOD parameters of rail current (I rail), input power (Internal Power), internal loss (Internal Loss), received power packet (RPP), power loss (P Loss),
  • FIG. 53 is a flowchart illustrating a method of detecting a foreign material according to another embodiment.
  • the method for performing FOD is described as being performed by a wireless power transmission device, but the method for performing FOD can be provided by a wireless power receiving device as well.
  • the wireless power transmitter measures and / or calculates a predetermined FOD parameter (S5300).
  • R V rail / I rail
  • the FOD parameter measured or calculated in step S5300 may be various FOD parameters disclosed herein in addition to the resistance R.
  • the wireless power transmitter determines whether the measured value of the FOD parameter measured in step S5300 belongs to the n-th section (S5305).
  • the n-th section may be defined as a section in which the measured value is greater than or equal to a n and less than or equal to b n .
  • the FOD parameter to be measured is R
  • step S5305 if the measured value of the FOD parameter does not belong to the nth section, the wireless power transmitter (or the receiving device) updates n to the next section, n + 1 (S5310), and the measured value of the FOD parameter is removed again.
  • the process of determining whether it belongs to the n + 1 section is repeated (S5305).
  • the wireless power transmitter (or the receiving device) performs FOD based on the regression equation of the n-th section (S5315).
  • the regression equation of the n-th interval may be called a foreign matter detection algorithm of the n-th interval.
  • the regression equation is defined for each section, and a bandpass filter may be defined for each regression equation for each section.
  • the band pass filter in the regression equation of the nth interval is referred to as an nth band pass filter
  • the nth band pass filter may be defined as a range greater than or equal to i n and less than or equal to j n (i n ⁇ Regression of R n for Interval n ⁇ j n ). Therefore, in the method of performing FOD in step S5315, the wireless power transmission device (or receiving device) substitutes the FOD parameter measurement value into the regression equation for the n-th interval (or foreign matter detection algorithm for the n-th interval) to obtain the result value.
  • Derivation step determining whether the foreign matter is present or not depending on whether the result value is included in the n-th band pass filter range, and when it is determined that the foreign matter is present, the wireless power transmission is stopped and the foreign matter is determined to be absent. May include performing wireless power transmission.
  • the foreign matter detection method in each section may include the foreign matter detection method according to FIG. 50.
  • 54A to 54C are experimental results showing the presence / absence of a foreign material as a histogram when regression analysis is performed by dividing the resistance R into 1, 2, 4, 7, 13, and 27 sections.
  • the z value obtained by dividing the R measurement value (from 2.90 to 6.00) into multiple sections is as shown in the following table.
  • FIG. 55 a graph showing the correspondence between the number of sections in Table 16 and the z value is shown in FIG. 55.
  • FIG. 55 is a graph showing a correspondence relationship between the number of sections and the z value for the R measurement value. Referring to FIG. 55, as the range of the resistance value is divided into more sections (or the range of each section is shorter), a distinction is made between a state in which no foreign material exists (Rx only) and a state in which a foreign material exists (Rx + FO). It was found that this became more pronounced. Therefore, the performance of foreign matter detection is improved as the number of sections divided by the measured value of R increases.
  • the foreign material detection algorithm according to the regression analysis for each section can detect foreign objects even in a situation where the wireless power receiving device and the foreign materials are separated by an offset from the center of the wireless power transmission device.
  • the foreign matter detection algorithm according to the present embodiment is based on a statistical and / or empirical methodology, and uses a section based on an internal index using a FOD parameter (that is, a resistance value) of a wireless power transmission system. It provides Quasi Self Consistent that can be applied to new wireless power receivers.
  • misalignment When the center of the wireless power receiving device is spaced apart from the center of the wireless power transmitting device, this is called misalignment.
  • the misalignment of the wireless power receiving apparatus causes deterioration of charging efficiency. This is because the secondary coil deviates from the distribution of the magnetic field generated from the primary coil and eventually loses the magnetic field.
  • the misalignment of the wireless power receiver may cause overheating, which requires the wireless power transmitter to generate more magnetic fields in order to receive the required electromotive force, and the heat generated by the overcurrent in this process Because it occurs. Therefore, a method for detecting (or sensing) the position or misalignment of the wireless power receiver is required.
  • the wireless power transmission apparatus and / or the wireless power reception apparatus detects the misalignment of the wireless power reception apparatus, and performs an operation of notifying or notifying the user.
  • the wireless power transmission device may notify or notify the user of information (or a result of the misalignment detection) indicating that the power transmission is stopped and / or the misalignment has been detected.
  • the notification or notification of the result of the misalignment may be performed by the wireless power receiver.
  • information related to non-alignment may be exchanged between the wireless power transmitter and the wireless power receiver. This allows the user to correct the misalignment problem so that normal wireless power transmission can be performed.
  • the wireless power transmission device and / or the wireless power reception device detects a misalignment of the wireless power reception device or a position difference between Tx-Rx centers based on the wireless power transmission system parameters obtainable in the wireless power transmission process. can do.
  • the wireless power transmitter and / or wireless power receiver can monitor various wireless power transmission system parameters.
  • the wireless power transmitter and / or the wireless power receiver may detect a misalignment of the wireless power receiver or a position difference between Tx-Rx centers based on regression analysis to which the wireless power transmission system parameters are applied.
  • the wireless power transmission system parameters applied to the regression analysis include basic parameters that can be measured directly by the wireless power transmission device and / or wireless power reception device, and / or additional parameters calculated by mutual calculation between the basic parameters. It can contain.
  • 56A and 56B are simulation results showing a histogram of a wireless power receiving device (phone) located at the center of a wireless power transmitting device and a wireless power receiving device 5 to 7 mm away from the center based on regression analysis according to an example.
  • the system parameters used to derive the regression equation are Q-factor, power loss (P loss ), and rail voltage (V rail ).
  • 57A and 57B show histograms of multiple wireless power receivers located at the center of the wireless power transmitter and multiple wireless power receivers 0 mm, 5 mm, and 7 mm off the center based on regression analysis according to another example. It is a simulation result.
  • Q-factor power loss
  • V rail rail voltage
  • the smartphones used in the experiment are Galaxy S9, Galaxy S8, Galaxy S8 +, iPhone 8, iPhone 8+, V30, G6 There are a total of seven.
  • (a) is a result of performing regression analysis in a state in which 7 smartphones are positioned at the center of a wireless power transmitter and 5 to 7 mm apart from the center
  • (b) Is a result of performing regression analysis in a state in which 7 smartphones are positioned at 5 mm from the center and center of the wireless power transmitter, and 7 mm apart from the center
  • (c) shows 7 smartphones in wireless power transmission. It is the result of performing regression analysis in the state positioned at the center of the device and 5 mm apart from the center.
  • 58 is a flowchart illustrating a method of detecting a position or misalignment according to an embodiment.
  • the wireless power transmitter measures and / or calculates system parameters sensitive to location or misalignment (S5800).
  • the system parameters of the wireless power transmitter or the system parameters of the wireless power receiver, which are affected by position or misalignment may include, for example, an input voltage or current detected in the wireless power transmission process, a voltage induced in the secondary coil, or It includes current, power loss, Q factor, and received power packet (RPP).
  • RPP received power packet
  • system parameters of the wireless power transmitter or system parameters of the wireless power receiver that are affected by position or misalignment may include, for example, additional parameters calculated by simple arithmetic operations between the system parameters. .
  • the location information of the wireless power receiving device can be obtained by using system parameters showing different values according to the position of the wireless power receiving device.
  • the present invention experimented with the relationship between the system parameters and the location of the wireless power receiver to select system parameters affected by the location of the wireless power receiver.
  • a method of modifying the multiple linear regression method was employed as a method for finding the association.
  • Multiple linear regression is a method of analyzing the relationship between two or more factors (independent variables) and measured values (dependent variables).
  • the present invention derives a position detection algorithm for estimating the position of the wireless power receiving device by analyzing the relationship between the position change of the wireless power receiving device and system parameters using a multiple linear regression analysis method.
  • the wireless power transmitter inputs the measured value and / or the calculated value to a position detection algorithm derived by regression analysis of system parameters and / or additional parameters (S5805).
  • the position detection algorithm in step S5805 may be derived based on regression analysis, and may be designed or implemented by various methods previously exemplarily described herein.
  • the position detection algorithm uses a regression equation using the system parameters as variables, and the regression equation applies the predetermined system parameters to a regression analysis to determine a regression coefficient or weight for each system or additional parameters. It can be designed or obtained by obtaining.
  • the position detection algorithm may be performed based on a plurality of regression analysis results obtained by performing regression analysis individually for each system or each additional parameter. In this case, the position detection performance can be maximized.
  • this embodiment applies the system parameters of the wireless power transmitter and the system parameters of the wireless power receiver to statistical regression analysis, and when the distance between the centers of the primary coil and the secondary coil is 0 during wireless charging and deviates from 0.
  • the subject performing location detection according to the location detection algorithm may be a wireless power transmission device or a wireless power reception device.
  • the wireless power receiver transmits information about the measured value of system parameters measured by itself or the calculated value of additional parameters calculated by itself to the wireless power transmitter.
  • the step may be additionally performed, thereby allowing the wireless power transmission device to use the corresponding measured value and calculated value.
  • the wireless power transmitting device transmits information about the measured value of the system parameter measured by itself or the calculated value of the additional parameter calculated by itself to the wireless power receiving device.
  • the step may be additionally performed, so that the wireless power receiving device can use the corresponding measured value and calculated value.
  • system parameters of the wireless power transmitter and the system parameters of the wireless power receiver may be applied independently to the regression analysis or simultaneously. If the system parameters of the wireless power transmission device and the system parameters of the wireless power reception device are applied simultaneously, communication is required to exchange information regarding the system parameters between the wireless power transmission device and the wireless power reception device.
  • the wireless power transmitter detects the position or misalignment of the wireless power receiver based on the result of the location detection algorithm (S5810).
  • the position detection algorithm is a regression equation, and the result value is output as 1 when the wireless power receiving device is in the aligned state, and the result value is digitized to be output as -1 when the wireless power receiving device is in the unaligned state. It can be designed in (Digitized) state.
  • step S5810 determines that it is “misalignment.”
  • the wireless power transmitter (or receiver) determines “alignment”.
  • the wireless power transmitter in this embodiment corresponds to the wireless power transmitter or wireless power transmitter or power transmitter disclosed in FIGS. 1 to 11. Accordingly, the operation of the wireless power transmission apparatus in this embodiment is implemented by one or a combination of two or more of each component of the wireless power transmission apparatus in FIGS. 1 to 11.
  • the derivation of the FOD algorithm by the wireless power transmission device and the FOD performing operation according to the FOD algorithm may be performed by the communication / control unit 120.
  • the wireless power receiver in this embodiment corresponds to the wireless power receiver or wireless power receiver or power receiver disclosed in FIGS. 1 to 11. Accordingly, the operation of the wireless power receiving apparatus in this embodiment is implemented by one or a combination of two or more of each component of the wireless power receiving apparatus in FIGS. 1 to 11.
  • the derivation of the FOD algorithm by the wireless power receiver and the FOD performing operation according to the FOD algorithm may be performed by the communication / control unit 220.
  • FIG. 59 is a flowchart illustrating a method for detecting a location according to another embodiment.
  • the position detection method in this embodiment may be performed by a wireless power transmitter or wireless power receiver.
  • a mobile phone is described as an example.
  • the wireless power transmitter or the wireless power receiver may perform alignment or misalignment detection using position detection algorithms.
  • the wireless power transmission device or the wireless power reception device performs a step of determining whether a result of the regression equation for position detection satisfies a regression analysis ⁇ b of a ⁇ PPS (phone positioning sensing), which is a position alignment condition (S5900).
  • the determination function “a ⁇ PPS regression analysis ⁇ b” may mean a band pass filter that passes only the aligned mobile phones. a and b are the minimum and maximum values of the data range passing through the band pass filter, respectively.
  • the judgment function “a ⁇ PPS regression analysis ⁇ b” refers to an area that passes only the sorted cell phone after regression analysis that applies conditions that can distinguish the cell phone from being sorted and the cell phone is not sorted. You can.
  • the range of regression analysis may be differently specified so that alignment / misalignment can be detected in the case of performing power transmission for a single mobile phone and in the case of performing power transmission for multiple mobile phones.
  • Step S5905 is a case where it is determined that the center distance of the Tx-Rx coil is less than or equal to a reference by a position detection algorithm using a regression equation (or regression analysis).
  • the wireless power transmitter may determine the position misalignment and stop the wireless power transmission ( S5910).
  • Step S5910 is a case where it is determined that the center distance of the Tx-Rx coil is greater than or equal to a reference by a position detection algorithm using a regression equation (or regression analysis). Therefore, the wireless power transmission device stops the power transmission, and the wireless power transmission device notifies the user that the position of the wireless power reception device needs to be corrected by itself or the wireless power reception device notifies the result of the misalignment detection. It allows the user to be notified that a position correction is necessary. Alternatively, the wireless power receiving device may notify the user that the position of the wireless power receiving device needs to be corrected.
  • the means for notifying or notifying the user may include visual means, auditory means, and physical means.
  • the wireless power receiver or the wireless power transmitter outputs information about the location or misalignment of the wireless power receiver through a display, or outputs sound through a speaker of the wireless power receiver or wireless power transmitter. , It is possible to output the vibration through the vibration means in the wireless power receiver or wireless power transmitter.
  • the wireless power transmitter in this embodiment corresponds to the wireless power transmitter or wireless power transmitter or power transmitter disclosed in FIGS. 1 to 11. Accordingly, the operation of the wireless power transmission apparatus in this embodiment is implemented by one or a combination of two or more of each component of the wireless power transmission apparatus in FIGS. 1 to 11.
  • the derivation of the FOD algorithm by the wireless power transmission device and the FOD performing operation according to the FOD algorithm may be performed by the communication / control unit 120.
  • the wireless power receiver in this embodiment corresponds to the wireless power receiver or wireless power receiver or power receiver disclosed in FIGS. 1 to 11. Accordingly, the operation of the wireless power receiving apparatus in this embodiment is implemented by one or a combination of two or more of each component of the wireless power receiving apparatus in FIGS. 1 to 11.
  • the derivation of the FOD algorithm by the wireless power receiver and the FOD performing operation according to the FOD algorithm may be performed by the communication / control unit 220.
  • the wireless power transmission apparatus and method, or reception apparatus and method are not necessarily all of the components or steps, the wireless power transmission apparatus and method, or reception apparatus and method, are the above-described components. Or it may be performed including some or all of the steps. In addition, embodiments of the above-described wireless power transmission apparatus and method, or reception apparatus and method may be performed in combination with each other. In addition, each component or step described above is not necessarily performed in the order described, it is also possible that the steps described later are performed prior to the steps described first.

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Abstract

An apparatus and a method for detecting foreign material in a wireless power transmission system are provided. Disclosed in the present specification is a wireless power reception device for detecting foreign material by using a first regression equation determined on the basis of at least one parameter that is measurable in a wireless power transmission system, the wireless power reception device comprising: a power pickup unit for receiving wireless power from a wireless power transmission device by means of magnetic coupling with the wireless power transmission device and converting an alternating current signal, generated by the wireless power, into a direct current signal; a communication/control unit for receiving the direct current signal from the power pickup unit and controlling the wireless power; and a load for receiving the direct current signal from the power pickup unit. The accuracy and reliability of foreign material detection can be improved by supporting foreign material detection performed by the wireless power reception device.

Description

무선전력 전송 시스템에서 이물질 검출을 수행하는 장치 및 방법Apparatus and method for performing foreign object detection in wireless power transmission system
본 발명은 무선전력 전송 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무선전력 전송 시스템에서 이물질 검출을 수행하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless power transmission system, and more particularly, to an apparatus and method for performing foreign object detection in a wireless power transmission system.
무선 전력 전송 기술은 전원 소스와 전자 기기 사이에 무선으로 전력을 전달하는 기술이다. 일 예로 무선 전력 전송 기술은 스마트폰이나 태블릿 등의 무선 단말기를 무선 충전 패드 상에 올려놓는 것만으로 무선 단말기의 배터리를 충전할 수 있도록 함으로써, 기존의 유선 충전 커넥터를 이용하는 유선 충전 환경에 비해 보다 뛰어난 이동성과 편의성 그리고 안전성을 제공할 수 있다. 무선 전력 전송 기술은 소비자 가전, 산업용 기기, 군용 기기, 자동차, 인프라, 의료기기 등 다양한 분야에서 기존의 유선 전력 전송 환경을 대체할 것으로 주목받고 있다. Wireless power transmission technology is a technology that wirelessly transfers power between a power source and an electronic device. As an example, the wireless power transmission technology allows a battery of a wireless terminal to be charged simply by placing a wireless terminal such as a smartphone or tablet on the wireless charging pad, and is superior to a wired charging environment using a conventional wired charging connector. It can provide mobility, convenience and safety. Wireless power transmission technology is attracting attention to replace the existing wired power transmission environment in various fields such as consumer electronics, industrial devices, military devices, automobiles, infrastructure, and medical devices.
단자공급방식에서는 충전기와 단말기간에 단자연결만 잘 된다면 이물질과 같이 충전을 방해하는 장해요인이 존재할 가능성이 크지 않다. 반면, 무선전력 전송 시스템은 무접점 충전이라는 특성으로 인하여, 충전시에 무선전력 수신장치와 무선전력 전송장치 사이에 불필요한 이물질이 삽입될 수 있다. 무선전력 전송장치와 무선전력 수신장치 사이에 금속과 같은 이물질이 끼게 될 경우, 이물질로 인하여 전력전송이 원활히 이루어지지 못함은 물론, 과부하 및 이물질 발열로 인한 제품의 소손 및 폭발 등의 문제점이 발생할 수 있다. 이를 해결하기 위해 다양한 이물질 검출 방법이 소개되고 있으나, 급속 무선충전 등 전력의 크기가 증가함에 따라 이물질 검출 오류의 심각성은 더 커지고 있는 실정이다. 따라서 이물질 검출의 정확도과 신뢰도 측면에서 더욱 개선될 필요가 있다.In the terminal supply method, if the terminal connection is good between the charger and the terminal, there is no possibility that there is an obstacle that prevents charging, such as a foreign object. On the other hand, the wireless power transmission system, due to the characteristic of contactless charging, unnecessary foreign matter may be inserted between the wireless power receiving device and the wireless power transmitting device during charging. If a foreign object such as a metal is caught between the wireless power transmitter and the wireless power receiver, the power transmission may not be smoothly performed due to the foreign matter, and problems such as burnout and explosion of the product due to overload and heat generation of foreign matter may occur. have. In order to solve this, various foreign matter detection methods have been introduced, but as the size of power increases, such as rapid wireless charging, the severity of the foreign matter detection error is getting larger. Therefore, there is a need to further improve the accuracy and reliability of foreign matter detection.
본 발명의 기술적 과제는 무선전력 전송 시스템에서 이물질 검출의 신뢰도와 정확도를 향상시키는 장치 및 방법을 제공함에 있다. An object of the present invention is to provide an apparatus and method for improving the reliability and accuracy of foreign matter detection in a wireless power transmission system.
본 발명의 다른 기술적 과제는 이물질 검출을 수행하는 무선전력 수신장치 및 그 방법을 제공함에 있다. Another technical problem of the present invention is to provide a wireless power receiving apparatus and method for performing foreign object detection.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 무선전력 수신장치에 의한 이물질 검출 절차를 지원하는 무선전력 전송장치 및 그 방법을 제공함에 있다. Another technical problem of the present invention is to provide a wireless power transmission apparatus and method for supporting a foreign material detection procedure by a wireless power reception apparatus.
일 양태에 따르면, 무선전력 전송 시스템에서 이물질 검출에 기반하여 무선전력 전송장치로부터 무선전력을 수신하는 장치를 제공한다. 상기 장치는 상기 무선전력 전송장치와의 자기 커플링(magnetic coupling)에 의해 상기 무선전력 전송장치로부터 무선전력을 수신하고, 상기 무선전력에 의해 발생하는 교류 신호를 직류 신호로 변환하도록 구성된 전력 픽업 유닛(power pick-up unit), 상기 전력 픽업 유닛으로부터 상기 직류 신호를 공급받고, 상기 무선전력의 제어를 수행하도록 구성된 통신/컨트롤 유닛, 및 상기 전력 픽업 유닛으로부터 상기 직류 신호를 공급받도록 구성된 부하(load)를 포함한다. According to an aspect, there is provided an apparatus for receiving wireless power from a wireless power transmitter based on foreign object detection in a wireless power transmitter system. The apparatus is configured to receive wireless power from the wireless power transmitter by magnetic coupling with the wireless power transmitter, and convert the AC signal generated by the wireless power into a DC signal. (power pick-up unit), a communication / control unit configured to receive the DC signal from the power pickup unit and perform control of the wireless power, and a load configured to receive the DC signal from the power pickup unit (load) ).
여기서, 상기 통신/컨트롤 유닛은 무선전력 전송 시스템에서 측정 가능한 적어도 하나의 파라미터에 기반하여 결정된 제1 회귀(regression) 방정식을 이용하여 이물질 검출을 수행할 수 있다. Here, the communication / control unit may perform foreign matter detection using a first regression equation determined based on at least one parameter measurable in a wireless power transmission system.
일 측면에서, 상기 적어도 하나의 파라미터는 상기 무선전력 전송장치에 구비된 1차 코일의 전류를 포함하되, 상기 전류는 상기 무선전력의 수신 전 또는 상기 무선전력의 수신 도중에 측정될 수 있다. In one aspect, the at least one parameter includes the current of the primary coil provided in the wireless power transmitter, the current can be measured before or during the reception of the wireless power.
다른 측면에서, 상기 적어도 하나의 파라미터는 품질 인자(Quality factor), 무선전력 전송장치의 레일 전압(Vrail) 및 레일 전류(Irail), 상기 무선전력의 수신 과정에서 발생하는 전력 손실(Ploss), 상기 무선전력 전송장치에 구비된 1차 코일의 전류 중 적어도 3개를 포함할 수 있다. In another aspect, the at least one parameter includes a quality factor, a rail voltage (Vrail) and a rail current (Irail) of the wireless power transmitter, and a power loss (Ploss) generated in the process of receiving the wireless power, the It may include at least three of the current of the primary coil provided in the wireless power transmission device.
또 다른 측면에서, 상기 제1 회귀 방정식은 상기 품질 인자(Quality factor), 무선전력 전송장치의 레일 전압(Vrail) 및 레일 전류(Irail), 상기 무선전력의 수신 과정에서 발생하는 전력 손실(Ploss), 상기 무선전력 전송장치에 구비된 1차 코일의 전류 중 적어도 2 이상의 파라미터들에 기반하여 결정될 수 있다. In another aspect, the first regression equation includes the quality factor, the rail voltage (Vrail) and the rail current (Irail) of the wireless power transmitter, and the power loss (Ploss) generated in the process of receiving the wireless power. , It may be determined based on at least two or more parameters of the current of the primary coil provided in the wireless power transmission device.
또 다른 측면에서, 상기 제1 회귀 방정식은 상기 품질 인자(Quality factor), 무선전력 전송장치의 레일 전압(Vrail) 및 레일 전류(Irail), 상기 무선전력의 수신 과정에서 발생하는 전력 손실(Ploss), 상기 무선전력 전송장치에 구비된 1차 코일의 전류 중 적어도 2 이상의 파라미터들을 사칙연산하여 산출된 부가적인 파라미터에 기반하여 결정될 수 있다. In another aspect, the first regression equation includes the quality factor, the rail voltage (Vrail) and the rail current (Irail) of the wireless power transmitter, and the power loss (Ploss) generated in the process of receiving the wireless power. , It may be determined based on additional parameters calculated by performing arithmetic operations on at least two or more parameters of the current of the primary coil provided in the wireless power transmission apparatus.
또 다른 측면에서, 상기 이물질 검출 절차는, 상기 통신/컨트롤 유닛이 상기 적어도 하나의 파라미터를 측정하여 측정값을 획득하는 단계와, 상기 측정값을 상기 제1 회귀 방정식에 대입하여 결과값을 획득하는 단계와, 상기 결과값이 이물질 부존재로 취급되는 범위 내에 속하는지에 기반하여 이물질의 검출 여부를 판단하는 단계를 수행할 수 있다. In another aspect, the foreign matter detection procedure includes: the communication / control unit measuring the at least one parameter to obtain a measurement value, and substituting the measurement value into the first regression equation to obtain a result value A step and a step of determining whether a foreign substance is detected may be performed based on whether the result value falls within a range treated as a foreign substance.
또 다른 측면에서, 상기 제1 회귀 방정식은 이물질의 종류마다 개별적으로 정의될 수 있다. In another aspect, the first regression equation may be individually defined for each type of foreign material.
또 다른 측면에서, 상기 제1 회귀 방정식은 상기 적어도 하나의 파라미터의 측정값을 다수의 구간으로 분할한 경우에 각 구간마다 개별적으로 정의될 수 있다. In another aspect, the first regression equation may be individually defined for each section when the measured value of the at least one parameter is divided into a plurality of sections.
또 다른 측면에서, 상기 적어도 하나의 파라미터는 상기 무선전력 전송장치에서 측정된 저항값(=레일 전압/레일 전류)일 수 있다. In another aspect, the at least one parameter may be a resistance value (= rail voltage / rail current) measured by the wireless power transmission device.
또 다른 측면에서, 상기 통신/컨트롤 유닛은 상기 무선전력 전송 시스템에서 측정 가능한 적어도 하나의 파라미터에 기반하여 결정된 제2 회귀 방정식을 이용하여 상기 무선전력 수신장치의 위치 정렬을 검출할 수 있다. In another aspect, the communication / control unit may detect the position alignment of the wireless power receiver using the second regression equation determined based on at least one parameter measurable in the wireless power transmission system.
무선전력 수신장치에 의한 이물질 검출의 수행을 지원함으로써 이물질 검출의 정확도와 신뢰성이 개선될 수 있다. The accuracy and reliability of foreign matter detection can be improved by supporting the performance of foreign matter detection by the wireless power receiver.
도 1은 일 실시예에 따른 무선 전력 시스템(10)의 블록도이다.1 is a block diagram of a wireless power system 10 according to an embodiment.
도 2는 다른 실시예에 따른 무선 전력 시스템(10)의 블록도이다.2 is a block diagram of a wireless power system 10 according to another embodiment.
도 3a는 무선 전력 전송 시스템이 도입되는 다양한 전자 기기들의 실시예를 나타낸다.3A shows an embodiment of various electronic devices in which a wireless power transmission system is introduced.
도 3b는 무선 전력 전송 시스템에서 WPC NDEF의 일례를 나타낸다. 3B shows an example of a WPC NDEF in a wireless power transmission system.
도 4a는 다른 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 블록도이다. 4A is a block diagram of a wireless power transmission system according to another embodiment.
도 4b는 본 발명이 적용될 수 있는 블루투스 통신 아키텍처(Architecture)의 일 예를 나타낸 도이다.4B is a diagram illustrating an example of a Bluetooth communication architecture to which the present invention can be applied.
도 4c는 일례에 따른 BLE 통신을 사용하는 무선전력 전송 시스템을 도시한 블록도이다.4C is a block diagram illustrating a wireless power transmission system using BLE communication according to an example.
도 4d는 다른 예에 따른 BLE 통신을 사용하는 무선전력 전송 시스템을 도시한 블록도이다.4D is a block diagram illustrating a wireless power transmission system using BLE communication according to another example.
도 5는 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.5 is a state transition diagram for explaining a wireless power transmission procedure.
도 6은 일 실시예에 따른 전력 제어 컨트롤 방법을 나타낸다.6 illustrates a power control control method according to an embodiment.
도 7은 다른 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치의 블록도이다.7 is a block diagram of a wireless power transmission apparatus according to another embodiment.
도 8은 다른 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치를 나타낸다. 8 shows a wireless power receiving apparatus according to another embodiment.
도 9는 일 실시예에 따른 통신 프레임 구조를 나타낸다.9 shows a communication frame structure according to an embodiment.
도 10은 일 실시예에 따른 싱크 패턴의 구조이다. 10 is a structure of a sink pattern according to an embodiment.
도 11은 일 실시예에 따른 쉐어드 모드에서 무선 전력 전송장치 및 무선전력 수신장치의 동작 상태를 도시하였다.11 illustrates an operation state of a wireless power transmitter and a wireless power receiver in a shared mode according to an embodiment.
도 12는 일 실시예에 따른 이물질 검출을 수행하는 방법을 도시한 흐름도이다. 12 is a flowchart illustrating a method of performing foreign object detection according to an embodiment.
도 13은 다른 예에 따른 무선전력 수신장치와 무선전력 수신장치+이물질의 히스토그램을 도시한 것이다.13 shows a histogram of a wireless power receiving device and a wireless power receiving device + foreign matter according to another example.
도 14는 또 다른 예에 따른 무선전력 수신장치와 무선전력 수신장치+이물질의 히스토그램을 도시한 것이다.14 illustrates a histogram of a wireless power receiving device and a wireless power receiving device + foreign matter according to another example.
도 15는 또 다른 예에 따른 무선전력 수신장치와 무선전력 수신장치+이물질의 히스토그램을 도시한 것이다.15 illustrates a histogram of a wireless power receiver and a wireless power receiver + foreign matter according to another example.
도 16은 또 다른 예에 따른 무선전력 수신장치와 무선전력 수신장치+이물질의 히스토그램을 도시한 것이다.16 illustrates a histogram of a wireless power receiving device and a wireless power receiving device + foreign matter according to another example.
도 17은 무선전력 전송 개시 전에 측정된 1차 코일의 전류이고, 도 18은 무선전력 전송 도중에 측정된 1차 코일 전류이다. 17 is the current of the primary coil measured before the start of wireless power transmission, and FIG. 18 is the primary coil current measured during the wireless power transmission.
도 19는 일례에 따른 회귀 분석에 적용될 다양한 변수와 회귀 방정식을 도출하는 과정을 설명하는 도면이다. 19 is a diagram illustrating a process of deriving various variables and regression equations to be applied to a regression analysis according to an example.
도 20은 일례에 따른 회귀 분석을 기반으로 도출된 이물질 검출 알고리즘의 성능을 시뮬레이션한 히스토그램이다. 20 is a histogram simulating the performance of a foreign material detection algorithm derived based on a regression analysis according to an example.
도 21은 다른 예에 따른 회귀 분석에 적용될 다양한 변수와 회귀 방정식을 도출하는 과정을 설명하는 도면이다. 21 is a diagram illustrating a process of deriving various variables and regression equations to be applied to regression analysis according to another example.
도 22는 다른 예에 따른 회귀 분석을 기반으로 도출된 이물질 검출 알고리즘의 성능을 시뮬레이션한 히스토그램이다. 22 is a histogram simulating the performance of a foreign object detection algorithm derived based on regression analysis according to another example.
도 23은 또 다른 예에 따른 회귀 분석에 적용될 다양한 변수와 회귀 방정식을 도출하는 과정을 설명하는 도면이다. 23 is a diagram illustrating a process of deriving various variables and regression equations to be applied to regression analysis according to another example.
도 24는 또 다른 예에 따른 회귀 분석을 기반으로 도출된 이물질 검출 알고리즘의 성능을 시뮬레이션한 히스토그램이다. 24 is a histogram simulating the performance of a foreign material detection algorithm derived based on a regression analysis according to another example.
도 25는 또 다른 예에 따른 회귀 분석에 적용될 다양한 변수와 회귀 방정식을 도출하는 과정을 설명하는 도면이다. 25 is a diagram illustrating a process of deriving various variables and regression equations to be applied to regression analysis according to another example.
도 26은 도 25에 따른 9가지 FOD 파라미터를 적용한 회귀 분석을 기반으로 도출된 이물질 검출 알고리즘의 성능을 시뮬레이션한 히스토그램이다. FIG. 26 is a histogram simulating the performance of a foreign material detection algorithm derived based on a regression analysis using 9 FOD parameters according to FIG. 25.
도 27은 또 다른 예에 따른 회귀 분석에 적용될 다양한 변수와 회귀 방정식을 도출하는 과정을 설명하는 도면이다. 27 is a diagram illustrating a process of deriving various variables and regression equations to be applied to regression analysis according to another example.
도 28은 도 27에 따른 13가지 FOD 파라미터를 적용한 회귀 분석을 기반으로 도출된 이물질 검출 알고리즘의 성능을 시뮬레이션한 히스토그램이다. FIG. 28 is a histogram simulating the performance of a foreign material detection algorithm derived based on regression analysis applying 13 FOD parameters according to FIG. 27.
도 29a 및 도29b는 또 다른 예에 따른 회귀 분석에 적용될 다양한 변수와 회귀 방정식을 도출하는 과정을 설명하는 도면이다. 29A and 29B are diagrams illustrating a process of deriving various variables and regression equations to be applied to regression analysis according to another example.
도 30은 도 29a 및 도 29b에 따른 22가지 FOD 파라미터를 적용한 회귀 분석을 기반으로 도출된 이물질 검출 알고리즘의 성능을 시뮬레이션한 히스토그램이다. FIG. 30 is a histogram simulating the performance of a foreign material detection algorithm derived based on regression analysis using 22 FOD parameters according to FIGS. 29A and 29B.
도 31a 및 도 31b는 또 다른 예에 따른 회귀 분석에 적용될 다양한 변수와 회귀 방정식을 도출하는 과정을 설명하는 도면이다. 31A and 31B are diagrams illustrating a process of deriving various variables and regression equations to be applied to regression analysis according to another example.
도 32은 도 31a 및 도 31b에 따른 14가지 FOD 파라미터를 적용한 회귀 분석을 기반으로 도출된 이물질 검출 알고리즘의 성능을 시뮬레이션한 히스토그램이다. FIG. 32 is a histogram simulating the performance of a foreign material detection algorithm derived based on regression analysis using 14 FOD parameters according to FIGS. 31A and 31B.
도 33a 및 도 33b는 또 다른 예에 따른 회귀 분석에 적용될 다양한 변수와 회귀 방정식을 도출하는 과정을 설명하는 도면이다. 33A and 33B are diagrams illustrating a process of deriving various variables and regression equations to be applied to regression analysis according to another example.
도 34는 도 33a 및 도 33b에 따른 13가지 FOD 파라미터를 적용한 회귀 분석을 기반으로 도출된 이물질 검출 알고리즘의 성능을 시뮬레이션한 히스토그램이다. FIG. 34 is a histogram simulating the performance of a foreign material detection algorithm derived based on a regression analysis using 13 FOD parameters according to FIGS. 33A and 33B.
도 35a 및 도 35b는 또 다른 예에 따른 회귀 분석에 적용될 다양한 변수와 회귀 방정식을 도출하는 과정을 설명하는 도면이다. 35A and 35B are diagrams illustrating a process of deriving various variables and regression equations to be applied to regression analysis according to another example.
도 36은 도 35a 및 도 35b에 따른 15가지 FOD 파라미터를 적용한 회귀 분석을 기반으로 도출된 이물질 검출 알고리즘의 성능을 시뮬레이션한 히스토그램이다. FIG. 36 is a histogram simulating the performance of a foreign material detection algorithm derived based on a regression analysis using 15 FOD parameters according to FIGS. 35A and 35B.
도 37은 또 다른 예에 따른 회귀 분석에 적용될 다양한 변수와 회귀 방정식을 도출하는 과정을 설명하는 도면이다. 37 is a diagram illustrating a process of deriving various variables and regression equations to be applied to regression analysis according to another example.
도 38은 도 37에 따른 13가지 FOD 파라미터를 적용한 회귀 분석을 기반으로 도출된 이물질 검출 알고리즘의 성능을 시뮬레이션한 히스토그램이다. 38 is a histogram simulating the performance of the foreign material detection algorithm derived based on regression analysis applying 13 FOD parameters according to FIG. 37.
도 39는 또 다른 예에 따른 회귀 분석에 적용될 다양한 변수와 회귀 방정식을 도출하는 과정을 설명하는 도면이다. 39 is a diagram illustrating a process of deriving various variables and regression equations to be applied to regression analysis according to another example.
도 40은 도 39에 따른 9가지 FOD 파라미터를 적용한 회귀 분석을 기반으로 도출된 이물질 검출 알고리즘의 성능을 시뮬레이션한 히스토그램이다. FIG. 40 is a histogram simulating the performance of a foreign material detection algorithm derived based on a regression analysis using nine FOD parameters according to FIG. 39.
도 41a 및 도 41b는 또 다른 예에 따른 회귀 분석에 적용될 다양한 변수와 회귀 방정식을 도출하는 과정을 설명하는 도면이다. 41A and 41B are diagrams illustrating a process of deriving various variables and regression equations to be applied to regression analysis according to another example.
도 42는 도 41a 및 도 41b에 따른 13가지 FOD 파라미터를 적용한 회귀 분석을 기반으로 도출된 이물질 검출 알고리즘의 성능을 시뮬레이션한 히스토그램이다.FIG. 42 is a histogram simulating the performance of a foreign material detection algorithm derived based on a regression analysis using 13 FOD parameters according to FIGS. 41A and 41B.
도 43a 및 도 43b는 또 다른 예에 따른 회귀 분석에 적용될 다양한 변수와 회귀 방정식을 도출하는 과정을 설명하는 도면이다. 43A and 43B are diagrams illustrating a process of deriving various variables and regression equations to be applied to regression analysis according to another example.
도 44는 도 43a 및 도 43b에 따른 11가지 FOD 파라미터를 적용한 회귀 분석을 기반으로 도출된 이물질 검출 알고리즘의 성능을 시뮬레이션한 히스토그램이다.FIG. 44 is a histogram simulating the performance of a foreign material detection algorithm derived based on a regression analysis using 11 FOD parameters according to FIGS. 43A and 43B.
도 45a 및 도 45b는 또 다른 예에 따른 회귀 분석에 적용될 다양한 변수와 회귀 방정식을 도출하는 과정을 설명하는 도면이다. 45A and 45B are diagrams illustrating a process of deriving various variables and regression equations to be applied to regression analysis according to another example.
도 46은 도 45a 및 도 45b에 따른 11가지 FOD 파라미터를 적용한 회귀 분석을 기반으로 도출된 이물질 검출 알고리즘의 성능을 시뮬레이션한 히스토그램이다.FIG. 46 is a histogram simulating the performance of a foreign material detection algorithm derived based on a regression analysis using 11 FOD parameters according to FIGS. 45A and 45B.
도 47a 및 도 47b는 또 다른 예에 따른 회귀 분석에 적용될 다양한 FOD 파라미터들을 도시한 표이다. 47A and 47B are tables showing various FOD parameters to be applied to a regression analysis according to another example.
도 48a 내지 도 48c는 도 47a 및 도 47b에 따른 19가지 FOD 파라미터를 적용한 회귀 분석을 기반으로 도출된 이물질 검출 알고리즘의 성능을 시뮬레이션한 히스토그램이다. 48A to 48C are histograms simulating the performance of a foreign material detection algorithm derived based on regression analysis using 19 FOD parameters according to FIGS. 47A and 47B.
도 49는 일 실시예에 따른 이물질 검출 방법을 도시한 순서도이다. 49 is a flowchart illustrating a method of detecting a foreign object according to an embodiment.
도 50은 다른 실시예에 따른 이물질 검출 방법을 도시한 순서도이다.50 is a flowchart illustrating a method of detecting a foreign material according to another embodiment.
도 51은 무선전력 수신장치와 이물질이 중심과 정렬을 이룬 경우와 비정렬을 이룬 경우의 히스토그램을 도시한 것이다. FIG. 51 shows a histogram when the wireless power receiver and the foreign material are aligned with the center and when they are not aligned.
도 52a 및 도 52b는 구간별 회귀 분석을 위한 최적의 FOD 파라미터를 결정하는 실험 과정을 도시한 것이다. 52A and 52B illustrate an experimental process for determining an optimal FOD parameter for regression analysis for each section.
도 53은 또 다른 실시예에 따른 이물질 검출 방법을 도시한 순서도이다. 53 is a flowchart illustrating a method of detecting a foreign material according to another embodiment.
도 54a 내지 도 54c는 저항(R)을 1, 2, 4, 7, 13, 27개의 구간으로 분할하여 회귀 분석을 실시하였을 때 이물질의 유/무를 히스토그램으로 나타낸 실험결과이다. 54A to 54C are experimental results showing the presence / absence of a foreign material as a histogram when regression analysis is performed by dividing the resistance R into 1, 2, 4, 7, 13, and 27 sections.
도 55는 R 측정값에 관한 구간의 개수와 z값의 대응 관계를 도시한 그래프이다.55 is a graph showing a correspondence relationship between the number of sections and the z value for the R measurement value.
도 56a 및 도 56b는 일례에 따른 회귀 분석에 기반하여 무선전력 전송장치의 중심에 위치한 무선전력 수신장치(phone)와, 중심으로부터 5~7 mm 벗어난 무선전력 수신장치를 히스토그램으로 나타낸 시뮬레이션 결과이다. 56A and 56B are simulation results showing a histogram of a wireless power receiving device (phone) located at the center of a wireless power transmitting device and a wireless power receiving device 5 to 7 mm away from the center based on regression analysis according to an example.
도 57a 및 도 57b는 다른 예에 따른 회귀 분석에 기반하여 무선전력 전송장치의 중심에 위치한 다수의 무선전력 수신장치들과, 중심으로부터 0mm, 5mm, 7mm 벗어난 다수의 무선전력 수신장치들을 히스토그램으로 나타낸 시뮬레이션 결과이다. 57A and 57B show histograms of multiple wireless power receivers located at the center of the wireless power transmitter and multiple wireless power receivers 0 mm, 5 mm, and 7 mm off the center based on regression analysis according to another example. It is a simulation result.
도 58은 일 실시예에 따른 위치 또는 비정렬 검출 방법을 도시한 순서도이다. 58 is a flowchart illustrating a method of detecting a position or misalignment according to an embodiment.
도 59는 다른 실시예에 따른 위치 검출 방법을 도시한 순서도이다. 59 is a flowchart illustrating a method for detecting a location according to another embodiment.
이하에서 사용되는 "무선 전력" 이라는 용어는, 물리적인 전자기 전도체들의 사용없이 무선전력 전송기(wireless power transmitter)로부터 무선전력 수신장치(wireless power receiver)로 전달되는 전기장, 자기장, 전자기장 등과 관련된 임의의 형태의 에너지를 의미하도록 사용된다. 무선전력은 무선 전력 신호(wireless power signal)이라고 불릴 수도 있으며, 1차 코일과 2차 코일에 의해 둘러싸이는(enclosed) 진동하는 자속(oscillating magnetic flux)을 의미할 수 있다. 예를 들어, 이동 전화기, 코드리스 전화기, iPod, MP3 플레이어, 헤드셋 등을 포함하는 디바이스들을 무선으로 충전하기 위해 시스템에서의 전력 변환이 여기에 설명된다. 일반적으로, 무선 전력 전송의 기본적인 원리는, 예를 들어, 자기 커플링(magnetic coupling)을 통해 전력을 전달하는 방식, 무선 주파수(radio frequency: RF)를 통해 전력을 전달하는 방식, 마이크로웨이브(microwave)를 통해 전력을 전달하는 방식, 초음파를 통해 전력을 전달하는 방식을 모두 포함한다. The term " wireless power " used hereinafter is any form related to an electric field, magnetic field, electromagnetic field, etc. transmitted from a wireless power transmitter to a wireless power receiver without the use of physical electromagnetic conductors. It is used to mean the energy of. The wireless power may also be called a wireless power signal, and may mean an oscillating magnetic flux enclosed by the primary coil and the secondary coil. For example, power conversion in a system is described herein to wirelessly charge devices including mobile phones, cordless phones, iPods, MP3 players, headsets, and the like. In general, the basic principles of wireless power transmission include, for example, a method of delivering power through magnetic coupling, a method of delivering power through radio frequency (RF), and microwaves. ), A method of transmitting power, and a method of transmitting power through ultrasound.
도 1은 일 실시예에 따른 무선 전력 시스템(10)의 블록도이다.1 is a block diagram of a wireless power system 10 according to an embodiment.
도 1을 참조하면, 무선 전력 시스템(10)은 무선 전력 전송 장치(100)와 무선 전력 수신 장치(200)를 포함한다. Referring to FIG. 1, the wireless power system 10 includes a wireless power transmission device 100 and a wireless power reception device 200.
무선 전력 전송 장치(100)는 외부의 전원 소스(S)로부터 전원을 인가받아 자기장을 발생시킨다. 무선 전력 수신 장치(200)는 발생된 자기장을 이용하여 전류를 발생시켜 무선으로 전력을 수신받는다.The wireless power transmission apparatus 100 receives power from an external power source S to generate a magnetic field. The wireless power receiving device 200 generates electric current using the generated magnetic field to receive power wirelessly.
또한, 무선 전력 시스템(10)에서 무선 전력 전송 장치(100)와 무선 전력 수신 장치(200)는 무선 전력 전송에 필요한 다양한 정보를 송수신할 수 있다. 여기서, 무선 전력 전송 장치(100)와 무선 전력 수신 장치(200)간의 통신은 무선 전력 전송에 이용되는 자기장을 이용하는 인-밴드 통신(in-band communication)이나 별도의 통신 캐리어를 이용하는 아웃-밴드 통신(out-band communication) 중 어느 하나의 방식에 따라 수행될 수 있다. 아웃-밴드 통신은 아웃-오브-밴드(out-of-band) 통신이라 불릴 수도 있다. 이하에서는 아웃-밴드 통신으로 용어를 통일하여 기술한다. 아웃-밴드 통신의 예로서 NFC, 블루투스(bluetooth), BLE(bluetooth low energy) 등을 포함할 수 있다. In addition, in the wireless power system 10, the wireless power transmission device 100 and the wireless power reception device 200 may transmit and receive various information necessary for wireless power transmission. Here, the communication between the wireless power transmission device 100 and the wireless power reception device 200 is in-band communication using a magnetic field used for wireless power transmission or out-band communication using a separate communication carrier. It can be performed according to any one of (out-band communication). Out-band communication may also be referred to as out-of-band communication. Hereinafter, terms are uniformly described through out-band communication. Examples of the out-band communication may include NFC, Bluetooth (Bluetooth), Bluetooth low energy (BLE).
여기서, 무선 전력 전송 장치(100)는 고정형 또는 이동형으로 제공될 수 있다. 고정형의 예로는 실내의 천장이나 벽면 또는 테이블 등의 가구에 임베디드(embedded)되는 형태, 실외의 주차장, 버스 정류장이나 지하철역 등에 임플란트 형식으로 설치되는 형태나 차량이나 기차 등의 운송 수단에 설치되는 형태 등이 있다. 이동형인 무선 전력 전송 장치(100)는 이동 가능한 무게나 크기의 이동형 장치나 노트북 컴퓨터의 덮개 등과 같이 다른 장치의 일부로 구현될 수 있다.Here, the wireless power transmission apparatus 100 may be provided as a fixed or mobile type. Examples of the fixed type include a type embedded in furniture such as an indoor ceiling or a wall or a table, an outdoor parking lot, a type installed in an implantation form at a bus stop or subway station, or a type installed in a vehicle or train. There is this. The portable wireless power transmission device 100 may be implemented as a part of another device, such as a portable device having a movable weight or size or a cover of a notebook computer.
또 무선 전력 수신 장치(200)는 배터리를 구비하는 각종 전자 기기 및 전원 케이블 대신 무선으로 전원을 공급받아 구동되는 각종 가전 기기를 포함하는 포괄적인 개념으로 해석되어야 한다. 무선 전력 수신 장치(200)의 대표적인 예로는, 이동 단말기(portable terminal), 휴대 전화기(cellular phone), 스마트폰(smart phone), 개인 정보 단말기(PDA: Personal Digital Assistant), 휴대 미디어 플레이어(PMP: Portable Media Player), 와이브로 단말기(Wibro terminal), 태블릿(tablet), 패블릿(phablet), 노트북(notebook), 디지털 카메라, 네비게이션 단말기, 텔레비전, 전기차량(EV: Electronic Vehicle) 등이 있다.In addition, the wireless power receiving device 200 should be interpreted as a comprehensive concept including various electronic devices having a battery and various household appliances that are powered by wireless power instead of power cables. Typical examples of the wireless power receiving device 200 include a portable terminal, a cellular phone, a smart phone, a personal digital assistant (PDA), and a portable media player (PMP: Portable Media Player), Wibro terminal, tablet, phablet, notebook, digital camera, navigation terminal, television, and electric vehicle (EV).
무선 전력 시스템(10)에서 무선 전력 수신 장치(200)는 하나 또는 복수일 수 있다. 도 1에서는 무선 전력 전송 장치(100)와 무선 전력 수신 장치(200)가 일대일로 전력을 주고 받는 것으로 표현되고 있으나, 도 2와 같이 하나의 무선 전력 전송 장치(100)가 복수의 무선 전력 수신 장치(200-1, 200-2,..., 200-M)로 전력을 전달하는 것도 가능하다. 특히, 자기 공진 방식으로 무선 전력 전송을 수행하는 경우에는 하나의 무선 전력 전송 장치(100)가 동시 전송 방식이나 시분할 전송 방식을 응용하여 동시에 여러 대의 무선 전력 수신 장치(200-1, 200-2,...,200-M)로 전력을 전달할 수 있다.In the wireless power system 10, the wireless power receiving apparatus 200 may be one or more. In FIG. 1, the wireless power transmission device 100 and the wireless power reception device 200 are represented as exchanging power on a one-to-one basis, but as illustrated in FIG. 2, one wireless power transmission device 100 includes a plurality of wireless power reception devices It is also possible to transfer power to (200-1, 200-2, ..., 200-M). In particular, in the case of performing wireless power transmission in a self-resonance method, one wireless power transmission device 100 applies a simultaneous transmission method or a time division transmission method to simultaneously apply multiple wireless power reception devices 200-1, 200-2, ..., 200-M).
또한, 도 1에는 무선 전력 전송 장치(100)가 무선 전력 수신 장치(200)에 바로 전력을 전달하는 모습이 도시되어 있으나, 무선 전력 전송 장치(100)와 무선 전력 수신 장치(200) 사이에 무선전력 전송 거리를 증대시키기 위한 릴레이(relay) 또는 중계기(repeater)와 같은 별도의 무선 전력 송수신 장치가 구비될 수 있다. 이 경우, 무선 전력 전송 장치(100)로부터 무선 전력 송수신 장치로 전력이 전달되고, 무선 전력 송수신 장치가 다시 무선 전력 수신 장치(200)로 전력을 전달할 수 있다. In addition, although FIG. 1 shows a state in which the wireless power transmission device 100 directly transmits power to the wireless power reception device 200, wireless communication between the wireless power transmission device 100 and the wireless power reception device 200 is shown. A separate wireless power transmission / reception device such as a relay or repeater for increasing the power transmission distance may be provided. In this case, power is transmitted from the wireless power transmission device 100 to the wireless power transmission / reception device, and the wireless power transmission / reception device may transmit power to the wireless power reception device 200 again.
이하 본 명세서에서 언급되는 무선전력 수신기, 전력 수신기, 수신기는 무선 전력 수신 장치(200)를 지칭한다. 또한 본 명세서에서 언급되는 무선전력 전송기, 전력 전송기, 전송기는 무선 전력 수신 전송 장치(100)를 지칭한다.  Hereinafter, the wireless power receiver, the power receiver, and the receiver referred to herein refer to the wireless power receiving device 200. In addition, the wireless power transmitter, the power transmitter, and the transmitter referred to in this specification refer to the wireless power receiving and transmitting device 100.
도 3a는 무선 전력 전송 시스템이 도입되는 다양한 전자 기기들의 실시예를 나타낸다.3A shows an embodiment of various electronic devices in which a wireless power transmission system is introduced.
도 3a에는 무선 전력 전송 시스템에서 송신 및 수신하는 전력 양에 따라 전자 기기들을 분류하여 도시하였다. 도 3a를 참조하면, 스마트 시계(Smart watch), 스마트 글래스(Smart Glass), HMD(Head Mounted Display), 및 스마트 링(Smart ring)과 같은 웨어러블 기기들 및 이어폰, 리모콘, 스마트폰, PDA, 태블릿 PC 등의 모바일 전자 기기들(또는 포터블 전자 기기들)에는 소전력(약 5W이하 또는 약 20W 이하) 무선 충전 방식이 적용될 수 있다.3A shows electronic devices classified according to the amount of power transmitted and received in the wireless power transmission system. 3A, wearable devices such as a smart watch, a smart glass, a head mounted display (HMD), and a smart ring and earphones, a remote control, a smartphone, a PDA, and a tablet A small power (about 5 W or less or about 20 W or less) wireless charging method may be applied to mobile electronic devices such as PCs (or portable electronic devices).
노트북, 로봇 청소기, TV, 음향 기기, 청소기, 모니터와 같은 중/소형 가전 기기들에는 중전력(약 50W이하 또는 약 200W)이하) 무선 충전 방식이 적용될 수 있다. 믹서기, 전자 레인지, 전기 밥솥과 같은 주방용 가전 기기, 휠체어, 전기 킥보드, 전기 자전거, 전기 자동차 등의 개인용 이동 기기들(또는, 전자 기기/이동 수단들)은 대전력(약 2kW 이하 또는 22kW이하) 무선 충전 방식이 적용될 수 있다.Medium / small-sized household appliances such as laptops, robot cleaners, TVs, sound equipment, vacuum cleaners, and monitors may be applied with a medium power (about 50W or less or about 200W) wireless charging method. Personal mobile devices (or electronic devices / mobile devices) such as blenders, microwave ovens, kitchen appliances such as electric rice cookers, wheelchairs, electric kickboards, electric bicycles, and electric vehicles have high power (approximately 2 kW or less or 22 kW or less). Wireless charging may be applied.
상술한(또는 도 1에 도시된) 전자 기기들/이동 수단들은 후술하는 무선 전력 수신기를 각각 포함할 수 있다. 따라서, 상술한 전자 기기들/이동 수단들은 무선 전력 송신기로부터 무선으로 전력을 수신하여 충전될 수 있다.The above-mentioned (or shown in FIG. 1) electronic devices / mobile means may each include a wireless power receiver described later. Accordingly, the above-mentioned electronic devices / mobile means can be charged by wirelessly receiving power from the wireless power transmitter.
이하에서는 전력 무선 충전 방식이 적용되는 모바일 기기를 중심으로 설명하나 이는 실시예에 불과하며, 본 발명에 따른 무선 충전 방법은 상술한 다양한 전자 기기에 적용될 수 있다.Hereinafter, a mobile device to which the power wireless charging method is applied will be mainly described, but this is only an example, and the wireless charging method according to the present invention may be applied to various electronic devices described above.
무선전력 전송에 관한 표준(standard)은 WPC(wireless power consortium), AFA(air fuel alliance), PMA(power matters alliance)을 포함한다. Standards for wireless power transmission include wireless power consortium (WPC), air fuel alliance (AFA), and power matters alliance (PMA).
WPC 표준은 기본 전력 프로파일(baseline power profile: BPP)과 확장 전력 프로파일(extended power profile: EPP)을 정의한다. BPP는 5W의 전력 전송을 지원하는 무선전력 전송장치와 수신장치에 관한 것이고, EPP는 5W보다 크고 30W보다 작은 범위의 전력 전송을 지원하는 무선전력 전송장치와 수신장치에 관한 것이다. The WPC standard defines a baseline power profile (BPP) and an extended power profile (EPP). BPP relates to a wireless power transmitter and receiver supporting 5W power transmission, and EPP relates to a wireless power transmitter and receiver supporting power transmission in a range greater than 5W and smaller than 30W.
서로 다른 전력레벨(power level)을 사용하는 다양한 무선전력 전송장치와 수신장치들이 각 표준별로 커버되고, 서로 다른 전력 클래스(power class) 또는 카테고리로 분류될 수 있다. Various wireless power transmitters and receivers using different power levels are covered for each standard and may be classified into different power classes or categories.
예를 들어, WPC는 무선전력 전송장치와 수신장치를 전력 클래스(power class :PC) -1, PC0, PC1, PC2로 분류하고, 각 PC에 대한 표준문서를 제공한다. PC-1 표준은 5W 미만의 보장전력(guaranteed power)을 제공하는 무선전력 전송장치와 수신장치에 관한 것이다. PC-1의 어플리케이션은 스마트 시계와 같은 웨어러블 기기를 포함한다. For example, WPC classifies wireless power transmission and reception devices into power class (PC) -1, PC0, PC1, and PC2, and provides standard documents for each PC. The PC-1 standard relates to wireless power transmitters and receivers that provide less than 5W of guaranteed power. The application of PC-1 includes a wearable device such as a smart watch.
PC0 표준은 5W의 보장전력을 제공하는 무선전력 전송장치와 수신장치에 관한 것이다. PC0 표준은 보장전력이 30W까지인 EPP를 포함한다. 인-밴드(in-band :IB) 통신이 PC0의 필수적인(mandatory) 통신 프로토콜이나, 옵션의 백업 채널로 사용되는 아웃-밴드(out-band : OB) 통신도 사용될 수 있다. 무선전력 수신장치는 OB의 지원 여부를 구성 패킷(configuration packe)내의 OB 플래그를 설정함으로써 식별할 수 있다. OB를 지원하는 무선전력 전송장치는 상기 구성 패킷에 대한 응답으로서, OB 핸드오버를 위한 비트패턴(bit-pattern)을 전송함으로써 OB 핸드오버 페이즈(handover phase)로 진입할 수 있다. 상기 구성 패킷에 대한 응답은 NAK, ND 또는 새롭게 정의되는 8비트의 패턴일 수 있다. PC0의 어플리케이션은 스마트폰을 포함한다. The PC0 standard relates to a wireless power transmitter and receiver that provide 5W guaranteed power. The PC0 standard includes EPP with guaranteed power up to 30W. In-band (IB) communication is a mandatory communication protocol of PC0, but out-band (OB) communication used as an optional backup channel may also be used. The wireless power receiver can identify whether OB is supported by setting an OB flag in a configuration packet. A wireless power transmission apparatus supporting OB may enter an OB handover phase by transmitting a bit-pattern for OB handover in response to the configuration packet. The response to the configuration packet may be NAK, ND, or a newly defined 8-bit pattern. The application of PC0 includes a smartphone.
PC1 표준은 30W~150W의 보장전력을 제공하는 무선전력 전송장치와 수신장치에 관한 것이다. OB는 PC1을 위한 필수적인 통신 채널이며, IB는 OB로의 초기화 및 링크 수립(link establishment)로서 사용된다. 무선전력 전송장치는 구성 패킷에 대한 응답으로서, OB 핸드오버를 위한 비트패턴을 이용하여 OB 핸드오버 페이즈로 진입할 수 있다. PC1의 어플리케이션은 랩탑이나 전동 공구(power tool)을 포함한다. The PC1 standard relates to a wireless power transmitter and receiver that provide guaranteed power of 30W to 150W. OB is an essential communication channel for PC1, and IB is used as initialization and link establishment to OB. The wireless power transmitter may enter the OB handover phase using a bit pattern for OB handover in response to the configuration packet. Applications for PC1 include laptops or power tools.
PC2 표준은 200W~2kW의 보장전력을 제공하는 무선전력 전송장치와 수신장치에 관한 것으로서, 그 어플리케이션은 주방가전을 포함한다. The PC2 standard relates to a wireless power transmission and reception device that provides a guaranteed power of 200W to 2kW, and its application includes kitchen appliances.
이렇듯 전력 레벨에 따라 PC가 구별될 수 있으며, 동일한 PC간 호환성(compatibility)을 지원할지 여부는 선택 또는 필수 사항일 수 있다. 여기서 동일한 PC간 호환성은, 동일한 PC 간에는 전력 송수신이 가능함을 의미한다. 예를 들어, PC x인 무선 전력 전송장치가 동일한 PC x를 갖는 무선 전력 수신장치의 충전이 가능한 경우, 동일한 PC간 호환성이 유지되는 것으로 볼 수 있다. 이와 유사하게 서로 다른 PC간의 호환성 역시 지원 가능할 수 있다. 여기서 서로 다른 PC간 호환성은, 서로 다른 PC 간에도 전력 송수신이 가능함을 의미한다. 예를 들어, PC x인 무선 전력 전송장치가 PC y를 갖는 무선 전력 수신장치의 충전이 가능한 경우, 서로 다른 PC간 호환성이 유지되는 것으로 볼 수 있다. As such, PCs may be distinguished according to power levels, and whether to support the same compatibility between PCs may be optional or mandatory. Here, compatibility between the same PCs means that power transmission and reception between the same PCs is possible. For example, when a wireless power transmitter that is PC x can charge a wireless power receiver having the same PC x, it can be considered that compatibility between the same PCs is maintained. Similarly, compatibility between different PCs may also be supported. Here, the compatibility between different PCs means that power transmission and reception is possible between different PCs. For example, when a wireless power transmitter that is PC x can charge a wireless power receiver having PC y, it can be considered that compatibility between different PCs is maintained.
PC간 호환성의 지원은 사용자 경험(User Experience) 및 인프라 구축 측면에서 매우 중요한 이슈이다. 다만, PC간 호환성 유지에는 기술적으로 아래와 같은 여러 문제점이 존재한다.Supporting compatibility between PCs is a very important issue in terms of user experience and infrastructure construction. However, there are technically several problems in maintaining compatibility between PCs.
동일한 PC간 호환성의 경우, 예를 들어, 연속적으로 전력이 전송되는 경우에만 안정적으로 충전이 가능한 랩-탑 충전(lap-top charging) 방식의 무선 전력 수신장치는, 동일한 PC의 무선 전력 송신장치라 하더라도, 불연속적으로 전력을 전송하는 전동 툴 방식의 무선 전력 송신장치로부터 전력을 안정적으로 공급받는 데 문제가 있을 수 있다. 또한, 서로 다른 PC간 호환성의 경우, 예를 들어, 최소 보장 전력이 200W인 무선 전력 송신장치는 최대 보장 전력이 5W인 무선 전력 수신장치로 전력을 송신하는 경우, 과전압으로 인해 무선전력 수신장치가 파손될 위험이 있다. 그 결과, PC는 호환성을 대표/지시하는 지표/기준으로 삼기 어렵다. In the case of compatibility between the same PCs, for example, a lap-top charging wireless power receiver capable of stably charging only when power is continuously transmitted is a wireless power transmitter of the same PC. However, there may be a problem in that power is stably supplied from a wireless power transmission device of an electric tool type that transmits power discontinuously. In addition, in the case of compatibility between different PCs, for example, the wireless power transmitter with a minimum guaranteed power of 200 W transmits power to the wireless power receiver with a maximum guaranteed power of 5 W, and the wireless power receiver is caused by overvoltage. There is a risk of damage. As a result, PCs are difficult to use as indicators / standards for representative / indicating compatibility.
무선전력 전송 및 수신장치들은 매우 편리한 사용자 경험과 인터페이스(UX/UI)를 제공할 수 있다. 즉, 스마트 무선충전 서비스가 제공될 수 있다, 스마트 무선충전 서비스는 무선전력 전송장치를 포함하는 스마트폰의 UX/UI에 기초하여 구현될 수 있다. 이러한 어플리케이션을 위해, 스마트폰의 프로세서와 무선충전 수신장치간의 인터페이스는 무선전력 전송장치와 수신장치간의 "드롭 앤 플레이(drop and play)" 양방향 통신을 허용한다. Wireless power transmission and reception devices can provide a very convenient user experience and interface (UX / UI). That is, a smart wireless charging service may be provided, and the smart wireless charging service may be implemented based on a UX / UI of a smart phone including a wireless power transmission device. For these applications, the interface between the smartphone's processor and the wireless charging receiver allows for "drop and play" two-way communication between the wireless power transmitter and receiver.
일례로서, 사용자는 호텔에서 스마트 무선 충전 서비스를 경험할 수 있다. 사용자가 호텔 방으로 입장하고 방안의 무선충전기 위에 스마트폰을 올려놓으면, 무선충전기는 스마트폰으로 무선전력을 전송하고, 스마트폰은 무선전력을 수신한다. 이 과정에서, 무선충전기는 스마트 무선 충전 서비스에 관한 정보를 스마트폰으로 전송한다. 스마트폰이 무선충전기 상에 위치됨을 감지하거나, 무선전력의 수신을 감지하거나, 또는 스마트폰이 무선충전기로부터 스마트 무선 충전 서비스에 관한 정보를 수신하면, 스마트폰은 사용자에게 부가적 특징으로의 동의(opt-in)를 문의하는 상태로 진입한다. 이를 위해, 스마트폰은 알람음을 포함하거나 또는 포함하지 않는 방식으로 스크린상에 메시지를 디스플레이할 수 있다. 메시지의 일례는 "Welcome to ### hotel. Select "Yes" to activate smart charging functions : Yes | No Thanks."와 같은 문구를 포함할 수 있다. 스마트폰은 Yes 또는 No Thanks를 선택하는 사용자의 입력을 받고, 사용자에 의해 선택된 다음 절차를 수행한다. 만약 Yes가 선택되면 스마트폰은 무선충전기에 해당 정보를 전송한다. 그리고 스마트폰과 무선충전기는 스마트 충전 기능을 함께 수행한다. As an example, a user may experience a smart wireless charging service in a hotel. When the user enters the hotel room and puts the smartphone on the wireless charger in the room, the wireless charger transmits wireless power to the smartphone, and the smartphone receives wireless power. In this process, the wireless charger transmits information about the smart wireless charging service to the smartphone. When the smart phone detects that it is located on the wireless charger, detects the reception of wireless power, or the smart phone receives information about the smart wireless charging service from the wireless charger, the smartphone agrees to the user as an additional feature ( opt-in). To this end, the smartphone may display a message on the screen in a manner with or without an alarm sound. An example of the message may include the phrase "Welcome to ### hotel. Select" Yes "to activate smart charging functions: Yes | No Thanks." The smartphone receives input from a user who selects Yes or No Thanks, and performs the next procedure selected by the user. If Yes is selected, the smartphone transmits the information to the wireless charger. And the smart phone and wireless charger perform the smart charging function together.
스마트 무선 충전 서비스는 또한 WiFi 자격(wifi credentials) 자동 입력(auto-filled)을 수신하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 무선충전기는 WiFi 자격을 스마트폰으로 전송하고, 스마트폰은 적절한 앱을 실행하여 무선충전기로부터 수신된 WiFi 자격을 자동적으로 입력한다. The smart wireless charging service may also include receiving WiFi credentials auto-filled. For example, the wireless charger transmits the WiFi qualification to the smartphone, and the smartphone automatically enters the WiFi qualification received from the wireless charger by running the appropriate app.
스마트 무선 충전 서비스는 또한 호텔 프로모션을 제공하는 호텔 어플리케이션을 실행하거나, 원격 체크인/체크아웃 및 컨택 정보들을 획득하는 것을 포함할 수 있다. The smart wireless charging service may also include executing a hotel application that provides hotel promotions, or obtaining remote check-in / check-out and contact information.
다른 예로서, 사용자는 차량 내에서 스마트 무선 충전 서비스를 경험할 수 있다. 사용자가 차량에 탑승하고 스마트폰을 무선충전기 위에 올려놓으면, 무선충전기는 스마트폰에 무선전력을 전송하고, 스마트폰은 무선전력을 수신한다. 이러한 과정에서, 무선 충전기는 스마트 무선 충전 서비스에 관한 정보를 스마트폰으로 전송한다. 스마트폰이 무선충전기 상에 위치됨을 감지하거나, 무선전력의 수신을 감지하거나, 또는 스마트폰이 무선충전기로부터 스마트 무선 충전 서비스에 관한 정보를 수신하면, 스마트폰은 사용자에게 신분(identity)를 확인을 문의하는 상태로 진입한다. As another example, a user may experience a smart wireless charging service in a vehicle. When the user boards the vehicle and puts the smartphone on the wireless charger, the wireless charger transmits wireless power to the smartphone, and the smartphone receives wireless power. In this process, the wireless charger transmits information about the smart wireless charging service to the smartphone. When the smart phone detects the location of the wireless charger, detects the reception of wireless power, or when the smart phone receives information about the smart wireless charging service from the wireless charger, the smart phone prompts the user to confirm identity. Enter the inquiry state.
이 상태에서, 스마트폰은 WiFi 및/또는 블루투스를 통해 자동적으로 자동차와 연결된다. 스마트폰은 알람음을 포함하거나 또는 포함하지 않는 방식으로 스크린상에 메시지를 디스플레이할 수 있다. 메시지의 일례는 "Welcome to your car. Select "Yes" to synch device with in-car controls : Yes | No Thanks."와 같은 문구를 포함할 수 있다. 스마트폰은 Yes 또는 No Thanks를 선택하는 사용자의 입력을 받고, 사용자에 의해 선택된 다음 절차를 수행한다. 만약 Yes가 선택되면 스마트폰은 무선충전기에 해당 정보를 전송한다. 그리고 스마트폰과 무선충전기는 차량내 어플리케이션/디스플레이 소프트웨어를 구동함으로서, 차량 내 스마트 제어 기능을 함께 수행할 수 있다. 사용자는 원하는 음악을 즐길 수 있고, 정규적인 맵 위치를 확인할 수 있다. 차량 내 어플리케이션/디스플레이 소프트웨어는 통행자들을 위한 동기화 접근을 제공하는 성능을 포함할 수 있다. In this state, the smartphone is automatically connected to the car via WiFi and / or Bluetooth. The smartphone may display a message on the screen in a manner with or without an alarm sound. An example of a message may include the phrase "Welcome to your car. Select" Yes "to synch device with in-car controls: Yes | No Thanks." The smartphone receives input from a user who selects Yes or No Thanks, and performs the next procedure selected by the user. If Yes is selected, the smartphone transmits the information to the wireless charger. In addition, the smart phone and the wireless charger run the in-vehicle application / display software to perform the in-vehicle smart control function together. The user can enjoy the desired music and check the regular map location. In-vehicle applications / display software may include the ability to provide synchronous access for passers-by.
또 다른 예로서, 사용자는 스마트 무선 충전을 댁내에서 경험할 수 있다. 사용자가 방으로 들어가서 방안의 무선충전기 위에 스마트폰을 올려놓으면, 무선충전기는 스마트폰으로 무선전력을 전송하고, 스마트폰은 무선전력을 수신한다. 이 과정에서, 무선충전기는 스마트 무선 충전 서비스에 관한 정보를 스마트폰으로 전송한다. 스마트폰이 무선충전기 상에 위치됨을 감지하거나, 무선전력의 수신을 감지하거나, 또는 스마트폰이 무선충전기로부터 스마트 무선 충전 서비스에 관한 정보를 수신하면, 스마트폰은 사용자에게 부가적 특징으로의 동의(opt-in)를 문의하는 상태로 진입한다. 이를 위해, 스마트폰은 알람음을 포함하거나 또는 포함하지 않는 방식으로 스크린상에 메시지를 디스플레이할 수 있다. 메시지의 일례는 "Hi xxx, Would you like to activate night mode and secure the building?: Yes | No Thanks."와 같은 문구를 포함할 수 있다. 스마트폰은 Yes 또는 No Thanks를 선택하는 사용자의 입력을 받고, 사용자에 의해 선택된 다음 절차를 수행한다. 만약 Yes가 선택되면 스마트폰은 무선충전기에 해당 정보를 전송한다. 스마트폰과 무선 충전기는 적어도 사용자의 패턴을 인지하고 사용자에게 문과 창문을 잠그거나 불을 끄거나, 알람을 설정하도록 권유할 수 있다.As another example, a user may experience smart wireless charging at home. When the user enters the room and puts the smartphone on the wireless charger in the room, the wireless charger transmits wireless power to the smartphone, and the smartphone receives wireless power. In this process, the wireless charger transmits information about the smart wireless charging service to the smartphone. When the smart phone detects that it is located on the wireless charger, detects the reception of wireless power, or the smart phone receives information about the smart wireless charging service from the wireless charger, the smartphone agrees to the user as an additional feature ( opt-in). To this end, the smartphone may display a message on the screen in a manner with or without an alarm sound. An example of the message may include the phrase "Hi xxx, Would you like to activate night mode and secure the building ?: Yes | No Thanks." The smartphone receives input from a user who selects Yes or No Thanks, and performs the next procedure selected by the user. If Yes is selected, the smartphone transmits the information to the wireless charger. Smartphones and wireless chargers can at least recognize the user's pattern and invite the user to lock doors and windows, turn off lights, or set an alarm.
이하에서는 호환성을 대표/지시하는 지표/기준으로 '프로필(profile)'을 새롭게 정의하기로 한다. 즉, 동일한 '프로필'을 갖는 무선 전력 송수신 장치간에는 호환성이 유지되어 안정적인 전력 송수신이 가능하며, 서로 다른 '프로필'을 갖는 무선 전력 송수신장치간에는 전력 송수신이 불가한 것으로 해석될 수 있다. 프로필은 전력 클래스와 무관하게(또는 독립적으로) 호환 가능 여부 및/또는 어플리케이션에 따라 정의될 수 있다. Hereinafter, a 'profile' will be newly defined as an index / reference indicating / indicating compatibility. That is, it can be interpreted that power transmission / reception is not possible between wireless power transmission / reception devices having the same “profile,” since compatibility is maintained, and stable power transmission / reception is possible. The profile may be defined depending on the compatibility and / or application regardless of (or independently) power class.
프로필은 크게 i) 모바일 및 컴퓨팅, ii) 전동 툴, 및 iii) 주방 이렇게 3가지로 구분될 수 있다. The profiles can be broadly divided into i) mobile and computing, ii) power tools, and iii) kitchens.
또는, 프로필은 크게 i) 모바일, ii) 전동 툴, iii) 주방 및 iv) 웨어러블 이렇게 4가지로 구분될 수 있다. Or, the profile can be largely divided into four types: i) mobile, ii) electric tool, iii) kitchen and iv) wearable.
'모바일' 프로필의 경우, PC는 PC0 및/또는 PC1, 통신 프로토콜/방식은 IB 및 OB, 동작 주파수는 87~205kHz로 정의될 수 있으며, 어플리케이션의 예시로는 스마트폰, 랩-탑 등이 존재할 수 있다. In the case of the 'mobile' profile, the PC can be defined as PC0 and / or PC1, the communication protocol / method is IB and OB, and the operating frequency is 87 to 205 kHz. You can.
'전동 툴' 프로필의 경우, PC는 PC1, 통신 프로토콜/방식은 IB, 동작 주파수는 87~145kHz로 정의될 수 있으며, 어플리케이션의 예시로는 전동 툴 등이 존재할 수 있다.In the case of the 'motorized tool' profile, the PC can be defined as PC1, the communication protocol / method is IB, and the operating frequency can be defined as 87 to 145 kHz. An example of an application may include a power tool.
'주방' 프로필의 경우, PC는 PC2, 통신 프로토콜/방식은 NFC-기반, 동작 주파수는 100kHz 미만으로 정의될 수 있으며, 어플리케이션의 예시로는 주방/가전 기기 등이 존재할 수 있다.In the case of the 'kitchen' profile, the PC may be defined as PC2, the communication protocol / method is NFC-based, and the operating frequency may be defined as less than 100kHz, and examples of the application may include a kitchen / home appliance.
전동 툴과 주방 프로필의 경우, 무선전력 전송장치와 수신장치 간에 NFC 통신이 사용될 수 있다. 무선전력 전송장치와 수신장치는 WPC NDEF(NFC Data Exchange Profile Format)을 교환함으로써 상호간에 NFC 기기임을 확인할 수 있다. 예를 들어 WPC NDEF는 도 3b와 같이 어플리케이션 프로파일(application profile) 필드(예를 들어 1B), 버전 필드(예를 들어 1B), 및 프로파일 특정 데이터(profile specific data, 예를 들어 1B)를 포함할 수 있다. 어플리케이션 프로파일 필드는 해당 장치가 i) 모바일 및 컴퓨팅, ii) 전동 툴, 및 iii) 주방 중 어느 것인지를 지시하고, 버전 필드의 상위 니블(upper nibble)은 메이저 버전(major version)을 지시하고 하위 니블(lower nibble)은 마이너 버전(minor version)을 지시한다. 또한 프로파일 특정 데이터는 주방을 위한 컨텐츠를 정의한다.For power tools and kitchen profiles, NFC communication can be used between the wireless power transmitter and receiver. The wireless power transmitter and receiver can confirm that they are NFC devices with each other by exchanging WPC NDEF (NFC Data Exchange Profile Format). For example, the WPC NDEF may include an application profile field (eg 1B), a version field (eg 1B), and profile specific data (eg 1B), as shown in FIG. 3B. You can. The application profile field indicates whether the device is i) mobile and computing, ii) power tool, and iii) kitchen, and the upper nibble in the version field indicates the major version and the lower nibble. (lower nibble) indicates a minor version. In addition, profile-specific data defines the content for the kitchen.
'웨어러블' 프로필의 경우, PC는 PC-1, 통신 프로토콜/방식은 IB, 동작 주파수는 87~205kHz으로 정의될 수 있으며, 어플리케이션의 예시로는 사용자 몸에 착용하는 웨어러블 기기 등이 존재할 수 있다.In the case of the 'wearable' profile, the PC can be defined as PC-1, the communication protocol / method is IB, and the operating frequency is 87 to 205 kHz, and examples of the application may include wearable devices worn on the user's body.
동일한 프로필간에는 호환성 유지는 필수 사항일 수 있으며, 다른 프로필간의 호환성 유지는 선택 사항일 수 있다. Maintaining compatibility between the same profiles may be mandatory, and maintaining compatibility between different profiles may be optional.
상술한 프로필(모바일 프로필, 전동 툴 프로필, 주방 프로필 및 웨어러블 프로필)들은 제1 내지 제n 프로필로 일반화되어 표현될 수 있으며, WPC 규격 및 실시예에 따라 새로운 프로필이 추가/대체될 수 있다. The above-described profiles (mobile profile, power tool profile, kitchen profile, and wearable profile) may be generalized and expressed as first to nth profiles, and new profiles may be added / replaced according to WPC standards and embodiments.
이와 같이 프로필이 정의되는 경우, 무선 전력 전송장치가 자신과 동일한 프로필의 무선 전력 수신장치에 대해서만 선택적으로 전력 송신을 수행하여 보다 안정적으로 전력 송신이 가능하다. 또한 무선 전력 전송장치의 부담이 줄어들고, 호환이 불가능한 무선 전력 수신장치로의 전력 송신을 시도하지 않게 되므로 무선 전력 수신장치의 파손 위험이 줄어든다는 효과가 발생한다. When the profile is defined as described above, the wireless power transmission apparatus selectively transmits power only to the wireless power receiving apparatus of the same profile as itself, thereby enabling more stable power transmission. In addition, since the burden on the wireless power transmitter is reduced and power transmission to the incompatible wireless power receiver is not attempted, the risk of damage to the wireless power receiver is reduced.
'모바일' 프로필 내의 PC1은 PC0를 기반으로 OB와 같은 선택적 확장을 차용함으로써 정의될 수 있으며, '전동 툴' 프로필의 경우, PC1 '모바일' 프로필이 단순히 변경된 버전으로서 정의될 수 있다. 또한, 현재까지는 동일한 프로필간의 호환성 유지를 목적으로 정의되었으나, 추후에는 서로 다른 프로필간의 호환성 유지 방향으로 기술이 발전될 수 있다. 무선 전력 전송장치 또는 무선 전력 수신장치는 다양한 방식을 통해 자신의 프로필을 상대방에게 알려줄 수 있다.PC1 in the 'mobile' profile can be defined by borrowing an optional extension such as OB based on PC0, and in the case of the 'powered tools' profile, the PC1 'mobile' profile can be defined simply as a modified version. In addition, until now, it was defined for the purpose of maintaining the compatibility between the same profiles, but later, the technology may be developed in the direction of maintaining the compatibility between different profiles. The wireless power transmitter or the wireless power receiver may inform the other party of his / her profile through various methods.
AFA 표준은 무선 전력 전송장치를 PTU(power transmitting unit)이라 칭하고, 무선 전력 수신장치를 PRU(power receiving unit)이라 칭하며, PTU는 표 1과 같이 다수의 클래스로 분류되고, PRU는 표 2와 같이 다수의 카테고리로 분류된다. In the AFA standard, a wireless power transmitter is called a power transmitting unit (PTU), and a wireless power receiver is called a power receiving unit (PRU), and the PTU is classified into a number of classes as shown in Table 1, and the PRU is shown in Table 2. It is classified into multiple categories.
PTX_IN_MAX P TX_IN_MAX 최소 카테고리 지원 요구사항Minimum category support requirements 지원되는 최대 기기 개수를 위한 최소값Minimum value for the maximum number of devices supported
Class 1 Class 1 2W 2W 1x 카테고리 11x Category 1 1x 카테고리 1 1x Category 1
Class 2 Class 2 10W 10W 1x 카테고리 31x Category 3 2x 카테고리 2 2x Category 2
Class 3 Class 3 16W 16W 1x 카테고리 41x Category 4 2x 카테고리 3 2x Category 3
Class 4 Class 4 33W 33W 1x 카테고리 51x Category 5 3x 카테고리 3 3x Category 3
Class 5 Class 5 50W 50W 1x 카테고리 61x Category 6 4x 카테고리 3 4x Category 3
Class 6 Class 6 70W70 W 1x 카테고리 71x Category 7 5x 카테고리 3 5x Category 3
PRUPRU PRX_OUT_MAX' P RX_OUT_MAX ' 예시 어플리케이션 Example application
Category 1Category 1 TBDTBD 블루투스 헤드셋 Bluetooth headset
Category 2Category 2 3.5W3.5W 피쳐폰 Feature phone
Category 3Category 3 6.5W6.5W 스마트폰Smartphone
Category 4Category 4 13W13W 태블릿, 패플릿Tablet, leaflet
Category 5Category 5 25W25W 작은 폼팩터 랩탑Small form factor laptop
Category 6Category 6 37.5W37.5W 일반 랩탑 Generic laptop
Category 7Category 7 50W50W 가전Home Appliances
표 1에서와 같이, 클래스 n PTU의 최대 출력 전력 성능(capability)은 해당 클래스의 PTX_IN_MAX 값보다 크거나 같다. PRU는 해당 카테고리에서 명세된(specified) 전력보다 더 큰 전력을 끌어당길(draw) 수는 없다.As shown in Table 1, the maximum output power capability of class n PTU is greater than or equal to the value of P TX_IN_MAX of the class. The PRU cannot draw more power than is specified in that category.
도 4a는 다른 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 블록도이다. 4A is a block diagram of a wireless power transmission system according to another embodiment.
도 4a를 참조하면, 무선 전력 전송 시스템(10)은 무선으로 전력을 수신하는 모바일 기기(Mobile Device)(450) 및 무선으로 전력을 송신하는 베이스 스테이션(Base Station)(400)을 포함한다. 4A, the wireless power transmission system 10 includes a mobile device 450 that receives power wirelessly and a base station 400 that wirelessly transmits power.
베이스 스테이션(400)은 유도 전력 또는 공진 전력을 제공하는 장치로서, 적어도 하나의 무선 전력 전송장치(power transmitter, 100) 및 시스템 유닛(405)을 포함할 수 있다. 무선 전력 전송장치(100)는 유도 전력 또는 공진 전력을 전송하고, 전송을 제어할 수 있다. 무선 전력 전송장치(100)는, 1차 코일(primary coil(s))을 통해 자기장을 생성함으로써 전기 에너지를 전력 신호로 변환하는 전력 변환 유닛(power conversion unit, 110) 및 적절한 레벨로 전력을 전달하도록 무선 전력 수신장치(200)와의 통신 및 전력 전달을 컨트롤하는 통신/컨트롤 유닛(communications & control unit, 120)을 포함할 수 있다. 시스템 유닛(405)은 입력 전력 프로비저닝(provisioning), 복수의 무선전력 전송장치들의 컨트롤 및 사용자 인터페이스 제어와 같은 베이스 스테이션(400)의 기타 동작 제어를 수행할 수 있다.The base station 400 is a device that provides inductive power or resonant power, and may include at least one wireless power transmitter 100 and a system unit 405. The wireless power transmitter 100 may transmit induction power or resonant power, and control transmission. The wireless power transmitter 100 transmits power to a power conversion unit 110 that converts electrical energy into a power signal by generating a magnetic field through a primary coil (s) and an appropriate level. Thus, it may include a communication / control unit (communications & control unit, 120) for controlling the communication and power transmission with the wireless power receiver 200. The system unit 405 may perform other operation control of the base station 400 such as input power provisioning, control of a plurality of wireless power transmitters, and user interface control.
1차 코일은 교류 전력(또는 전압 또는 전류)을 이용하여 전자기장을 발생시킬 수 있다. 1차 코일은 전력 변환 유닛(110)에서 출력되는 특정 주파수의 교류전력(또는 전압 또는 전류)을 인가받고, 이에 따라 특정 주파수의 자기장을 발생시킬 수 있다. 자기장은 비방사형 또는 방사형으로 발생할 수 있는데, 무선 전력 수신 장치(200)는 이를 수신하여 전류를 생성하게 된다. 다시 말해 1차 코일은 무선으로 전력을 전송하는 것이다. The primary coil may generate an electromagnetic field using alternating current power (or voltage or current). The primary coil may receive AC power (or voltage or current) of a specific frequency output from the power conversion unit 110, thereby generating a magnetic field of a specific frequency. The magnetic field may be generated in a non-radiation type or a radial type, and the wireless power receiving device 200 receives this to generate a current. In other words, the primary coil is to transmit power wirelessly.
자기 유도 방식에서, 1차 코일과 2차 코일은 임의의 적합한 형태들을 가질 수 있으며, 예컨대, 페라이트 또는 비정질 금속과 같은 고투자율의 형성물의 주위에 감긴 동선일 수 있다. 1차 코일은 전송 코일(transmitting coil), 1차 코어(primary core), 1차 와인딩(primary winding), 1차 루프 안테나(primary loop antenna) 등으로 불릴 수도 있다. 한편, 2차 코일은 수신 코일(receiving coil), 2차 코어(secondary core), 2차 와인딩(secondary winding), 2차 루프 안테나(secondary loop antenna), 픽업 안테나(pickup antenna) 등으로 불릴 수도 있다.In the magnetic induction method, the primary coil and the secondary coil may have any suitable shapes, and may be copper wire wound around high permeability formations, such as ferrite or amorphous metal. The primary coil may also be referred to as a transmitting coil, a primary core, a primary winding, a primary loop antenna, or the like. Meanwhile, the secondary coil may be called a receiving coil, a secondary core, a secondary winding, a secondary loop antenna, or a pickup antenna. .
자기 공진 방식을 이용하는 경우에는 1차 코일과 2차 코일은 각각 1차 공진 안테나와 2차 공진 안테나 형태로 제공될 수 있다. 공진 안테나는 코일과 캐패시터를 포함하는 공진 구조를 가질 수 있다. 이때 공진 안테나의 공진 주파수는 코일의 인덕턴스와 캐패시터의 캐패시턴스에 의해 결정된다. 여기서, 코일은 루프의 형태로 이루어질 수 있다. 또 루프의 내부에는 코어가 배치될 수 있다. 코어는 페라이트 코어(ferrite core)와 같은 물리적인 코어나 공심 코어(air core)를 포함할 수 있다.When using the self-resonance method, the primary coil and the secondary coil may be provided in the form of a primary resonant antenna and a secondary resonant antenna, respectively. The resonant antenna may have a resonant structure including a coil and a capacitor. At this time, the resonance frequency of the resonant antenna is determined by the inductance of the coil and the capacitance of the capacitor. Here, the coil may be formed in the form of a loop. Also, a core may be disposed inside the roof. The core may include a physical core such as a ferrite core or an air core.
1차 공진 안테나와 2차 공진 안테나 간의 에너지 전송은 자기장의 공진 현상을 통해 이루어질 수 있다. 공진 현상이란 하나의 공진 안테나에서 공진 주파수에 해당하는 근접장이 발생할 때 주위에 다른 공진 안테나가 위치하는 경우, 양 공진 안테나가 서로 커플링되어 공진 안테나 사이에서 높은 효율의 에너지 전달이 일어나는 현상을 의미한다. 1차 공진 안테나와 2차 공진 안테나 안테나 사이에서 공진 주파수에 해당하는 자기장이 발생하면, 1차 공진 안테나와 2차 공진 안테나가 서로 공진하는 현상이 발생되고, 이에 따라 일반적인 경우 1차 공진 안테나에서 발생한 자기장이 자유공간으로 방사되는 경우에 비해 보다 높은 효율로 2차 공진 안테나를 향해 자기장이 집속되며, 따라서 1차 공진 안테나로부터 2차 공진 안테나에 높은 효율로 에너지가 전달될 수 있다. 자기 유도 방식은 자기 공진 방식과 유사하게 구현될 수 있으나 이때에는 자기장의 주파수가 공진 주파수일 필요가 없다. 대신 자기 유도 방식에서는 1차 코일과 2차 코일을 구성하는 루프 간의 정합이 필요하며 루프 간의 간격이 매우 근접해야 한다.Energy transmission between the primary resonant antenna and the secondary resonant antenna may be achieved through a resonance phenomenon of a magnetic field. Resonant phenomenon refers to a phenomenon in which high-efficiency energy transfer occurs between two resonant antennas when both resonant antennas are coupled to each other when adjacent resonant antennas are located when a near field corresponding to the resonant frequency occurs in one resonant antenna. . When a magnetic field corresponding to a resonance frequency is generated between the primary and secondary resonant antenna antennas, a phenomenon occurs in which the primary and secondary resonant antennas resonate with each other, and accordingly, in the general case, the primary resonant antenna The magnetic field is focused toward the secondary resonant antenna with higher efficiency than when the magnetic field is radiated into the free space, and thus energy can be transferred from the primary resonant antenna to the secondary resonant antenna with high efficiency. The magnetic induction method may be implemented similarly to the magnetic resonance method, but at this time, the frequency of the magnetic field need not be the resonance frequency. Instead, in the magnetic induction method, matching between the loops constituting the primary coil and the secondary coil is required, and the gap between the loops must be very close.
도면에 도시되지 않았으나, 무선 전력 전송장치(100)는 통신 안테나를 더 포함할 수도 있다. 통신 안테나는 자기장 통신 이외의 통신 캐리어를 이용하여 통신 신호를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 통신 안테나는 와이파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), 블루투스 LE, 직비(ZigBee), NFC 등의 통신 신호를 송수신 할 수 있다.Although not shown in the drawing, the wireless power transmitter 100 may further include a communication antenna. The communication antenna may transmit and receive communication signals using communication carriers other than magnetic field communication. For example, the communication antenna may transmit and receive communication signals such as Wi-Fi, Bluetooth, Bluetooth LE, ZigBee, and NFC.
통신/컨트롤 유닛(120)은 무선 전력 수신 장치(200)와 정보를 송수신할 수 있다. 통신/컨트롤 유닛(120)은 IB 통신 모듈 또는 OB 통신 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The communication / control unit 120 may transmit and receive information with the wireless power receiving device 200. The communication / control unit 120 may include at least one of an IB communication module or an OB communication module.
IB 통신 모듈은 특정 주파수를 중심 주파수로 하는 자기파를 이용하여 정보를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 통신/컨트롤 유닛(120)은 무선전력 전송의 동작 주파수에 통신 정보를 실어 1차 코일을 통해 전송하거나 또는 정보가 담긴 동작 주파수를 1차 코일을 통해 수신함으로써 인-밴드 통신을 수행할 수 있다. 이때, 이진 위상 편이(BPSK: binary phase shift keying) 또는 진폭 편이(ASK: amplitude shift keying) 등의 변조 방식과 맨체스터(Manchester) 코딩 또는 넌 제로 복귀 레벨(NZR-L: non-return-to-zero level) 코딩 등의 코딩 방식을 이용하여 자기파에 정보를 담거나 정보가 담긴 자기파를 해석할 수 있다. 이러한 IB 통신을 이용하면 통신/컨트롤 유닛(120)은 수 kbps의 데이터 전송율로 수 미터에 이르는 거리까지 정보를 송수신할 수 있다.The IB communication module can transmit and receive information using a magnetic wave having a specific frequency as a center frequency. For example, the communication / control unit 120 performs in-band communication by transmitting communication information on the operating frequency of wireless power transmission through the primary coil or receiving the operating frequency containing the information through the primary coil. can do. At this time, modulation methods such as binary phase shift keying (BPSK) or amplitude shift keying (ASK) and Manchester coding or non-return-to-zero level (NZR-L) level) Coding methods such as coding can be used to store information on magnetic waves or to interpret magnetic waves containing information. Using such IB communication, the communication / control unit 120 can transmit and receive information up to a distance of several meters at a data rate of several kbps.
OB 통신 모듈은 IB의 동작 주파수와는 다른 주파수 대역을 이용하며, 통신 안테나를 통해 아웃-밴드 통신을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 통신/컨트롤 유닛(120)은 근거리 통신 모듈로 제공될 수 있다. 근거리 통신 모듈의 예로는 와이파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), 블루투스 LE, 직비(ZigBee), NFC 등의 통신 모듈이 있다.The OB communication module uses a frequency band different from the operating frequency of the IB, and may perform out-band communication through a communication antenna. For example, the communication / control unit 120 may be provided as a short-range communication module. Examples of the short-range communication module include a communication module such as Wi-Fi, Bluetooth, Bluetooth LE, ZigBee, NFC.
통신/컨트롤 유닛(120)은 무선 전력 전송 장치(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 통신/컨트롤 유닛(120)은 각종 정보의 연산 및 처리를 수행하고, 무선 전력전송 장치(100)의 각 구성 요소를 제어할 수 있다.The communication / control unit 120 may control the overall operation of the wireless power transmission device 100. The communication / control unit 120 may perform various information calculation and processing, and control each component of the wireless power transmission apparatus 100.
통신/컨트롤 유닛(120)은 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합을 이용하여 컴퓨터나 이와 유사한 장치로 구현될 수 있다. 하드웨어적으로 통신/컨트롤 유닛(120)은 전기적인 신호를 처리하여 제어 기능을 수행하는 전자 회로 형태로 제공될 수 있으며, 소프트웨어적으로는 하드웨어적인 통신/컨트롤 유닛(120)을 구동시키는 프로그램 형태로 제공될 수 있다.The communication / control unit 120 may be implemented as a computer or similar device using hardware, software, or a combination thereof. In hardware, the communication / control unit 120 may be provided in the form of an electronic circuit that processes an electrical signal and performs a control function, and in software, in the form of a program that drives the hardware communication / control unit 120. Can be provided.
통신/컨트롤 유닛(120)은 동작 포인트(operating point)를 컨트롤함으로써 송신 전력을 컨트롤할 수 있다. 컨트롤하는 동작 포인트는 주파수(또는 위상), 듀티 사이클(duty cycle), 듀티 비(duty ratio) 및 전압 진폭의 조합에 해당될 수 있다. 통신/컨트롤 유닛(120)은 주파수(또는 위상), 듀티 사이클, 듀티비 및 전압 진폭 중 적어도 하나를 조절하여 송신 전력을 컨트롤할 수 있다. 또한, 무선 전력 전송장치(100)는 일정한 전력을 공급하고, 무선 전력 수신장치(200)가 공진 주파수를 컨트롤함으로써 수신 전력을 컨트롤할 수도 있다. The communication / control unit 120 may control transmission power by controlling an operating point. The operating point to be controlled may correspond to a combination of frequency (or phase), duty cycle, duty ratio and voltage amplitude. The communication / control unit 120 may control transmission power by adjusting at least one of frequency (or phase), duty cycle, duty ratio, and voltage amplitude. In addition, the wireless power transmitter 100 supplies constant power, and the wireless power receiver 200 may also control the received power by controlling the resonance frequency.
모바일 기기(450)는 2차 코일(Secondary Coil)을 통해 무선 전력을 수신하는 무선전력 수신장치(power receiver, 200)와 무선전력 수신장치(200)에서 수신된 전력을 전력을 전달받아 저장하고 기기에 공급하는 부하(load, 455)를 포함한다. The mobile device 450 receives and stores the power received from the wireless power receiving device (power receiver, 200) and the wireless power receiving device 200 that receives wireless power through a secondary coil (Secondary Coil) and stores the device It includes a load (455) supplied to the.
무선전력 수신장치(200)는 전력 픽업 유닛(power pick-up unit, 210) 및 통신/컨트롤 유닛(communications & control unit, 220)을 포함할 수 있다. 전력 픽업 유닛(210)은 2차 코일을 통해 무선 전력을 수신하여 전기 에너지로 변환할 수 있다. 전력 픽업 유닛(210)은 2차 코일을 통해 얻어지는 교류 신호를 정류하여 직류 신호로 변환한다. 통신/컨트롤 유닛(220)은 무선 전력의 송신과 수신(전력 전달 및 수신)을 제어할 수 있다. The wireless power receiver 200 may include a power pick-up unit 210 and a communication & control unit 220. The power pickup unit 210 may receive wireless power through a secondary coil and convert it into electrical energy. The power pickup unit 210 rectifies the AC signal obtained through the secondary coil and converts it into a DC signal. The communication / control unit 220 may control transmission and reception of wireless power (power transmission and reception).
2차 코일은 무선 전력 전송 장치(100)에서 전송되는 무선 전력을 수신할 수 있다. 2차 코일은 1차 코일에서 발생하는 자기장을 이용하여 전력을 수신할 수 있다. 여기서, 특정 주파수가 공진 주파수인 경우에는 1차 코일과 2차 코일 간에 자기 공진 현상이 발생하여 보다 효율적으로 전력을 전달받을 수 있다.The secondary coil may receive wireless power transmitted from the wireless power transmission device 100. The secondary coil may receive power using a magnetic field generated by the primary coil. Here, when a specific frequency is a resonance frequency, a self-resonance phenomenon occurs between the primary coil and the secondary coil, so that power can be efficiently transmitted.
도 4a에는 도시되지 않았으나 통신/컨트롤 유닛(220)은 통신 안테나를 더 포함할 수도 있다. 통신 안테나는 자기장 통신 이외의 통신 캐리어를 이용하여 통신 신호를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 통신 안테나는 와이파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), 블루투스 LE, 직비(ZigBee), NFC 등의 통신 신호를 송수신할 수 있다. Although not shown in FIG. 4A, the communication / control unit 220 may further include a communication antenna. The communication antenna may transmit and receive communication signals using communication carriers other than magnetic field communication. For example, the communication antenna may transmit and receive communication signals such as Wi-Fi, Bluetooth, Bluetooth LE, ZigBee, and NFC.
통신/컨트롤 유닛(220)은 무선 전력 전송 장치(100)와 정보를 송수신할 수 있다. 통신/컨트롤 유닛(220)은 IB 통신 모듈 또는 OB 통신 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The communication / control unit 220 may transmit and receive information with the wireless power transmission device 100. The communication / control unit 220 may include at least one of an IB communication module or an OB communication module.
IB 통신 모듈은 특정 주파수를 중심 주파수로 하는 자기파를 이용하여 정보를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 통신/컨트롤 유닛(220)은 무선전력 전송에 사용되는 동작 주파수에 통신 정보를 실어 2차 코일을 통해 전송거나 또는 통신 정보가 담긴 동작 주파수를 2차 코일을 통해 수신함으로써 IB 통신을 수행할 수 있다. 이때, 이진 위상 편이(BPSK: binary phase shift keying) 또는 진폭 편이(ASK: amplitude shift keying) 등의 변조 방식과 맨체스터(Manchester) 코딩 또는 넌 제로 복귀 레벨(NZR-L: non-return-to-zero level) 코딩 등의 코딩 방식을 이용하여 자기파에 정보를 담거나 정보가 담긴 자기파를 해석할 수 있다. 이러한 IB 통신을 이용하면 통신/컨트롤 유닛(220)은 수 kbps의 데이터 전송율로 수 미터에 이르는 거리까지 정보를 송수신할 수 있다.The IB communication module can transmit and receive information using a magnetic wave having a specific frequency as a center frequency. For example, the communication / control unit 220 transmits IB communication by transmitting communication information on an operating frequency used for wireless power transmission through a secondary coil or receiving an operating frequency containing communication information through a secondary coil. Can be done. At this time, modulation methods such as binary phase shift keying (BPSK) or amplitude shift keying (ASK) and Manchester coding or non-return-to-zero level (NZR-L) level) Coding methods such as coding can be used to store information on magnetic waves or to interpret magnetic waves containing information. Using such IB communication, the communication / control unit 220 can transmit and receive information up to a distance of several meters at a data rate of several kbps.
OB 통신 모듈은 무선전력 전송의 동작 주파수를 이용하되, 통신 안테나를 통해 아웃-밴드 통신을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 통신/컨트롤 유닛(220)은 근거리 통신 모듈로 제공될 수 있다. The OB communication module uses an operating frequency of wireless power transmission, but may perform out-band communication through a communication antenna. For example, the communication / control unit 220 may be provided as a short-range communication module.
근거리 통신 모듈의 예로는 와이파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), 블루투스 LE, 직비(ZigBee), NFC 등의 통신 모듈이 있다.Examples of the short-range communication module include a communication module such as Wi-Fi, Bluetooth, Bluetooth LE, ZigBee, NFC.
통신/컨트롤 유닛(220)은 무선 전력 수신 장치(200)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 통신/컨트롤 유닛(220)은 각종 정보의 연산 및 처리를 수행하고, 무선 전력수신 장치(200)의 각 구성 요소를 제어할 수 있다.The communication / control unit 220 may control the overall operation of the wireless power receiving device 200. The communication / control unit 220 may perform various information calculation and processing, and control each component of the wireless power receiving device 200.
통신/컨트롤 유닛(220)은 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합을 이용하여 컴퓨터나 이와 유사한 장치로 구현될 수 있다. 하드웨어적으로 통신/컨트롤 유닛(220)은 전기적인 신호를 처리하여 제어 기능을 수행하는 전자 회로 형태로 제공될 수 있으며, 소프트웨어적으로는 하드웨어적인 통신/컨트롤 유닛(220)을 구동시키는 프로그램 형태로 제공될 수 있다. The communication / control unit 220 may be implemented as a computer or similar device using hardware, software, or a combination thereof. In hardware, the communication / control unit 220 may be provided in the form of an electronic circuit that processes an electrical signal to perform a control function, and in software, in the form of a program that drives the hardware communication / control unit 220. Can be provided.
통신/컨트롤 유닛(120)과 통신/컨트롤 유닛(220)이 OB 통신 모듈 또는 근거리 통신 모듈로서 블루투스 또는 블루투스 LE일 경우, 통신/컨트롤 유닛(120)과 통신/컨트롤 유닛(220)은 각각 도 4B와 같은 통신 아키텍처로 구현되어 동작할 수 있다. When the communication / control unit 120 and the communication / control unit 220 are Bluetooth or Bluetooth LE as an OB communication module or a short-range communication module, the communication / control unit 120 and the communication / control unit 220 are respectively shown in FIG. 4B. It can be implemented and operated with the same communication architecture.
도 4b는 본 발명이 적용될 수 있는 블루투스 통신 아키텍처(Architecture)의 일 예를 나타낸 도이다.4B is a diagram illustrating an example of a Bluetooth communication architecture to which the present invention can be applied.
도 4b를 참고하면, 도 4b의 (a)는 GATT를 지원하는 블루투스 BR(Basic Rate)/EDR(Enhanced Data Rate)의 프로토콜 스택의 일 예를 나타내며, (b)는 블루투스 LE(Low Energy)의 프로토콜 스택의 일 예를 나타낸다.Referring to FIG. 4B, FIG. 4B (a) shows an example of a Bluetooth Basic Rate (BR) / Enhanced Data Rate (EDR) protocol stack supporting GATT, and (b) shows Bluetooth Low Energy (LE). Here is an example of a protocol stack.
구체적으로, 도 4b의 (a)에 도시된 바와 같이, 블루투스 BR/EDR 프로토콜 스택은 호스트 컨트롤러 인터페이스(Host Controller Interface, HCI, 18)를 기준으로 상부의 컨트롤러 스택(Controller stack, 460)과 하부의 호스트 스택(Host Stack, 470)을 포함할 수 있다.Specifically, as shown in (a) of Figure 4b, the Bluetooth BR / EDR protocol stack is based on the host controller interface (Host Controller Interface, HCI, 18), the upper controller stack (Controller stack, 460) and the lower It may include a host stack (Host Stack, 470).
상기 호스트 스택(또는 호스트 모듈)(470)은 2.4GHz의 블루투스 신호를 받는 무선 송수신 모듈과 블루투스 패킷을 전송하거나 수신하기 위한 하드웨어를 말하며, 상기 컨트롤러 스택(460)은 블루투스 모듈과 연결되어 블루투스 모듈을 제어하고 동작을 수행한다.The host stack (or host module) 470 refers to a wireless transmission / reception module receiving a Bluetooth signal of 2.4 GHz and hardware for transmitting or receiving Bluetooth packets, and the controller stack 460 is connected to the Bluetooth module to connect the Bluetooth module. Control and perform actions.
상기 호스트 스택(470)은 BR/EDR PHY 계층(12), BR/EDR Baseband 계층(14), 링크 매니저 계층(Link Manager, 16)을 포함할 수 있다.The host stack 470 may include a BR / EDR PHY layer 12, a BR / EDR baseband layer 14, and a link manager layer (Link Manager 16).
상기 BR/EDR PHY 계층(12)은 2.4GHz 무선 신호를 송수신하는 계층으로, GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying) modulation을 사용하는 경우 79 개의 RF 채널을 hopping 하여 데이터를 전송할 수 있다.The BR / EDR PHY layer 12 is a layer that transmits and receives a 2.4 GHz wireless signal. When using GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying) modulation, it is possible to transmit data by hopping 79 RF channels.
상기 BR/EDR Baseband 계층(14)은 Digital Signal을 전송하는 역할을 담당하며, 초당 1400번 hopping 하는 채널 시퀀스를 선택하며, 각 채널 별 625us 길이의 time slot을 전송한다.The BR / EDR baseband layer 14 is responsible for transmitting a digital signal, selects a channel sequence hopping 1400 times per second, and transmits a time slot of 625us long for each channel.
상기 링크 매니저 계층(16)은 LMP(Link Manager Protocol)을 활용하여 Bluetooth Connection의 전반적인 동작(link setup, control, security)을 제어한다.The link manager layer 16 controls the overall operation (link setup, control, security) of the Bluetooth connection by utilizing the Link Manager Protocol (LMP).
상기 링크 매니저 계층(16)은 아래와 같은 기능을 수행할 수 있다.The link manager layer 16 may perform the following functions.
- ACL/SCO logical transport, logical link setup 및 control을 한다.-ACL / SCO logical transport, logical link setup and control.
- Detach: connection을 중단하고, 중단 이유를 상대 디바이스에게 알려준다. -Detach: Terminates the connection and informs the other device of the reason for the interruption.
- Power control 및 Role switch를 한다.-Power control and role switch.
- Security(authentication, pairing, encryption) 기능을 수행한다.-Security (authentication, pairing, encryption) functions are performed.
상기 호스트 컨트롤러 인터페이스 계층(18)은 Host 모듈과 Controller 모듈 사이의 인터페이스 제공하여 Host 가 command와 Data를 Controller에게 제공하게 하며, Controller가 event와 Data를 Host에게 제공할 수 있도록 해준다.The host controller interface layer 18 provides an interface between the host module and the controller module, so that the host provides commands and data to the controller, and the controller provides events and data to the host.
상기 호스트 스택(또는 호스트 모듈, 20)은 논리적 링크 제어 및 적응 프로토콜(L2CAP, 21), 속성 프로토콜(Protocol, 22), 일반 속성 프로파일(Generic Attribute Profile, GATT, 23), 일반 접근 프로파일(Generic Access Profile, GAP, 24), BR/EDR 프로파일(25)을 포함한다.The host stack (or host module, 20) includes a logical link control and adaptation protocol (L2CAP, 21), an attribute protocol (Protocol, 22), a generic attribute profile (GATT, 23), and a generic access profile (Generic Access) Profile, GAP, 24), BR / EDR profile 25.
상기 논리적 링크 제어 및 적응 프로토콜(L2CAP, 21)은 특정 프로토콜 또는 포로파일에게 데이터를 전송하기 위한 하나의 양방향 채널을 제공할 수 있다.The logical link control and adaptation protocol (L2CAP, 21) may provide one bidirectional channel for transmitting data to a specific protocol or captive file.
상기 L2CAP(21)은 블루투스 상위에서 제공하는 다양한 프로토콜, 프로파일 등을 멀티플렉싱(multiplexing)할 수 있다.The L2CAP 21 can multiplex various protocols, profiles, etc. provided by the upper Bluetooth.
블루투스 BR/EDR의 L2CAP에서는 dynamic 채널 사용하며, protocol service multiplexer, retransmission, streaming mode를 지원하고, Segmentation 및 reassembly, per-channel flow control, error control을 제공한다.L2CAP of Bluetooth BR / EDR uses dynamic channel, supports protocol service multiplexer, retransmission, streaming mode, and provides segmentation and reassembly, per-channel flow control, and error control.
상기 일반 속성 프로파일(GATT, 23)은 서비스들의 구성 시에 상기 속성 프로토콜(22)이 어떻게 이용되는지를 설명하는 프로토콜로서 동작 가능할 수 있다. 예를 들어, 상기 일반 속성 프로파일(23)은 ATT 속성들이 어떻게 서비스들로 함께 그룹화되는지를 규정하도록 동작 가능할 수 있고, 서비스들과 연계된 특징들을 설명하도록 동작 가능할 수 있다.The general attribute profile (GATT, 23) may be operable as a protocol that describes how the attribute protocol 22 is used when configuring services. For example, the general attribute profile 23 may be operable to specify how ATT attributes are grouped together into services, and may be operable to describe features associated with services.
따라서, 상기 일반 속성 프로파일(23) 및 상기 속성 프로토콜(ATT, 22)은 디바이스의 상태와 서비스들을 설명하고, 특징들이 서로 어떻게 관련되며 이들이 어떻게 이용되는지를 설명하기 위하여, 특징들을 사용할 수 있다.Accordingly, the general attribute profile 23 and the attribute protocols ATT, 22 can use features to describe the device's state and services, and how features are related to each other and how they are used.
상기 속성 프로토콜(22) 및 상기 BR/EDR 프로파일(25)은 블루트스 BR/EDR를 이용하는 서비스(profile)의 정의 및 이들 데이터를 주고 받기 위한 application 프로토콜을 정의하며, 상기 일반 접근 프로파일(Generic Access Profile, GAP, 24)은 디바이스 발견, 연결, 및 보안 수준을 정의한다. The attribute protocol 22 and the BR / EDR profile 25 define a service profile using Blues BR / EDR and an application protocol for exchanging and receiving these data, and the Generic Access Profile , GAP, 24) define device discovery, connectivity, and security levels.
도 4b의 (b)에 도시된 바와 같이, 블루투스 LE 프로토콜 스택은 타이밍이 중요한 무선장치 인터페이스를 처리하도록 동작 가능한 컨트롤러 스택(Controller stack, 480)과 고레벨(high level) 데이터를 처리하도록 동작 가능한 호스트 스택(Host stack, 490)을 포함한다.As shown in FIG. 4B (b), the Bluetooth LE protocol stack includes a controller stack 480 operable to process a timing-critical wireless device interface and a host stack operable to process high level data. (Host stack, 490).
먼저, 컨트롤러 스택(480)은 블루투스 무선장치를 포함할 수 있는 통신 모듈, 예를 들어, 마이크로프로세서와 같은 프로세싱 디바이스를 포함할 수 있는 프로세서 모듈을 이용하여 구현될 수 있다.First, the controller stack 480 may be implemented using a communication module that may include a Bluetooth wireless device, for example, a processor module that may include a processing device such as a microprocessor.
호스트 스택(490)은 프로세서 모듈 상에서 작동되는 OS의 일부로서, 또는 OS 위의 패키지(package)의 인스턴스 생성(instantiation)으로서 구현될 수 있다.The host stack 490 can be implemented as part of an OS running on a processor module, or as an instantiation of a package on top of the OS.
일부 사례들에서, 컨트롤러 스택 및 호스트 스택은 프로세서 모듈 내의 동일한 프로세싱 디바이스 상에서 작동 또는 실행될 수 있다.In some instances, the controller stack and host stack can be run or executed on the same processing device in the processor module.
상기 컨트롤러 스택(480)은 물리 계층(Physical Layer, PHY, 32), 링크 레이어(Link Layer, 34) 및 호스트 컨트롤러 인터페이스(Host Controller Interface, 36)를 포함한다.The controller stack 480 includes a physical layer (PHY, 32), a link layer (Link Layer, 34) and a host controller interface (Host Controller Interface, 36).
상기 물리 계층(PHY, 무선 송수신 모듈, 32)은 2.4 GHz 무선 신호를 송수신하는 계층으로 GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying) modulation과 40 개의 RF 채널로 구성된 frequency hopping 기법을 사용한다.The physical layer (PHY, wireless transmit / receive module, 32) is a layer that transmits and receives a 2.4 GHz wireless signal, and uses GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying) modulation and a frequency hopping scheme consisting of 40 RF channels.
블루투스 패킷을 전송하거나 수신하는 역할을 하는 상기 링크 레이어(34)는 3개의 Advertising 채널을 이용하여 Advertising, Scanning 기능을 수행한 후에 디바이스 간 연결을 생성하고, 37개 Data 채널을 통해 최대 257bytes 의 데이터 패킷을 주고 받는 기능을 제공한다.The link layer 34, which serves to transmit or receive Bluetooth packets, performs advertising and scanning functions using 3 advertising channels and then creates connections between devices, and up to 257 bytes of data packets through 37 data channels. It provides the function to send and receive.
상기 호스트 스택은 GAP(Generic Access Profile, 40), 논리적 링크 제어 및 적응 프로토콜(L2CAP, 41), 보안 매니저(Security Manager, SM, 42), 속성 프로토콜(Attribute Protocol, ATT, 440), 일반 속성 프로파일(Generic Attribute Profile, GATT, 44), 일반 접근 프로파일(Generic Access Profile, 25), LT 프로파일(46)을 포함할 수 있다. 다만, 상기 호스트 스택(490)은 이것으로 한정되지는 않고 다양한 프로토콜들 및 프로파일들을 포함할 수 있다.The host stack includes a Generic Access Profile (GAP) 40, a logical link control and adaptation protocol (L2CAP, 41), a security manager (Security Manager, SM, 42), an attribute protocol (ATT, 440), and a general attribute profile. (Generic Attribute Profile, GATT, 44), Generic Access Profile (Generic Access Profile, 25), LT Profile 46. However, the host stack 490 is not limited thereto, and may include various protocols and profiles.
호스트 스택은 L2CAP을 사용하여 블루투스 상위에서 제공하는 다양한 프로토콜, 프로파일 등을 다중화(multiplexing)한다. The host stack uses L2CAP to multiplex various protocols, profiles, etc. provided by Bluetooth.
먼저, L2CAP(Logical Link Control and Adaptation Protocol, 41)은 특정 프로토콜 또는 프로파일에게 데이터를 전송하기 위한 하나의 양방향 채널을 제공할 수 있다.First, Logical Link Control and Adaptation Protocol (L2CAP) 41 may provide one bidirectional channel for transmitting data to a specific protocol or profile.
상기 L2CAP(41)은 상위 계층 프로토콜들 사이에서 데이터를 다중화(multiplex)하고, 패키지(package)들을 분할(segment) 및 재조립(reassemble)하고, 멀티캐스트 데이터 송신을 관리하도록 동작 가능할 수 있다.The L2CAP 41 may be operable to multiplex data between upper layer protocols, segment and reassemble packages, and manage multicast data transmission.
블루투스 LE 에서는 3개의 고정 채널(signaling CH을 위해 1개, Security Manager를 위해 1개, Attribute protocol을 위해 1개)을 기본적으로 사용한다. 그리고, 필요에 따라 동적 채널을 사용할 수도 있다. In Bluetooth LE, three fixed channels (one for signaling CH, one for Security Manager, and one for Attribute protocol) are basically used. And, a dynamic channel may be used as needed.
반면, BR/EDR(Basic Rate/Enhanced Data Rate)에서는 동적인 채널을 기본적으로 사용하며, protocol service multiplexer, retransmission, streaming mode 등을 지원한다. On the other hand, a basic channel / enhanced data rate (BR / EDR) uses a dynamic channel, and supports protocol service multiplexer, retransmission, and streaming mode.
SM(Security Manager, 42)은 디바이스를 인증하며, 키 분배(key distribution)를 제공하기 위한 프로토콜이다.SM (Security Manager, 42) is a protocol for authenticating devices and providing key distribution.
ATT(Attribute Protocol, 43)는 서버-클라이언트(Server-Client) 구조로 상대 디바이스의 데이터를 접근하기 위한 규칙을 정의한다. ATT에는 아래의 6가지의 메시지 유형(Request, Response, Command, Notification, Indication, Confirmation)이 있다.ATT (Attribute Protocol, 43) defines the rules for accessing the data of the other device in the server-client (Server-Client) structure. ATT has the following 6 message types (Request, Response, Command, Notification, Indication, Confirmation).
① Request 및 Response 메시지: Request 메시지는 클라이언트 디바이스에서 서버 디바이스로 특정 정보 요청 및 전달 하기 위한 메시지이며, Response 메시지는 Request 메시지에 대한 응답 메시지로서, 서버 디바이스에서 클라이언트 디바이스로 전송하는 용도로 사용할 수 있는 메시지를 말한다.① Request and Response message: The Request message is a message for requesting and delivering specific information from the client device to the server device, and the Response message is a response message to the Request message, which can be used for transmission from the server device to the client device Says
② Command 메시지: 클라이언트 디바이스에서 서버 디바이스로 주로 특정 동작의 명령을 지시하기 위해 전송하는 메시지로, 서버 디바이스는 Command 메시지에 대한 응답을 클라이언트 디바이스로 전송하지 않는다. ② Command message: This is a message that is mainly sent from the client device to the server device to instruct a command of a specific operation. The server device does not send a response to the command message to the client device.
③ Notification 메시지: 서버 디바이스에서 클라이언트 디바이스로 이벤트 등과 같은 통지를 위해 전송하는 메시지로, 클라이언트 디바이스는 Notification 메시지에 대한 확인 메시지를 서버 디바이스로 전송하지 않는다.③ Notification message: This is a message sent for notification, such as an event, from the server device to the client device. The client device does not send a confirmation message for the notification message to the server device.
④ Indication 및 Confirm 메시지: 서버 디바이스에서 클라이언트 디바이스로 이벤트 등과 같은 통지를 위해 전송하는 메시지로, Notification 메시지와는 달리, 클라이언트 디바이스는 Indication 메시지에 대한 확인 메시지(Confirm message)를 서버 디바이스로 전송한다.④ Indication and Confirm message: This is a message sent for notification, such as an event, from the server device to the client device. Unlike the Notification message, the client device sends a confirmation message for the Indication message to the server device.
본 발명은 상기 속성 프로토콜(ATT, 43)을 사용하는 GATT 프로파일에서 긴 데이터 요청 시 데이터 길이에 대한 값을 전송하여 클라이언트가 데이터 길이를 명확히 알 수 있게 하며, UUID를 이용하여 서버로부터 특성(Characteristic) 값을 전송 받을 수 있다.The present invention enables a client to clearly know the data length by transmitting a value for the data length when requesting long data in a GATT profile using the attribute protocol (ATT, 43), and is characterized from the server using a UUID. The value can be sent.
상기 일반 접근 프로파일(GAP, 45)은 블루투스 LE 기술을 위해 새롭게 구현된 계층으로, 블루투스 LE 디바이스들 간의 통신을 위한 역할 선택, 멀티 프로파일 작동이 어떻게 일어나는지를 제어하는데 사용된다.The general access profile (GAP, 45) is a newly implemented layer for Bluetooth LE technology, and is used to control role selection and multi-profile operation for communication between Bluetooth LE devices.
또한, 상기 일반 접근 프로파일(45)은 디바이스 발견, 연결 생성 및 보안 절차 부분에 주로 사용되며, 사용자에게 정보를 제공하는 방안을 정의하며, 하기와 같은 attribute의 type을 정의한다.In addition, the general access profile 45 is mainly used for device discovery, connection creation, and security procedures, and defines a method for providing information to a user, and defines the following attribute types.
① Service: 데이터와 관련된 behavior의 조합으로 디바이스의 기본적인 동작을 정의① Service: Defines the basic behavior of the device by combining data-related behaviors
② Include: 서비스 사이의 관계를 정의② Include: Define the relationship between services
③ Characteristics: 서비스에서 사용되는 data 값③ Characteristics: Data value used in service
④ Behavior: UUID(Universal Unique Identifier, value type)로 정의된 컴퓨터가 읽을 수 있는 포맷④ Behavior: Computer-readable format defined by UUID (Universal Unique Identifier, value type)
상기 LE 프로파일(46)은 GATT에 의존성을 가지는 profile 들로 주로 블루투스 LE 디바이스에 적용된다. LE 프로파일(46)은 예를 들면, Battery, Time, FindMe, Proximity, Time 등이 있을 수 있으며, GATT-based Profiles의 구체적인 내용은 하기와 같다.The LE profile 46 is a profile having a dependency on GATT and is mainly applied to a Bluetooth LE device. The LE profile 46 may be, for example, Battery, Time, FindMe, Proximity, Time, etc., and the specific contents of the GATT-based Profiles are as follows.
①Battery: 배터리 정보 교환 방법 ①Battery: How to exchange battery information
②Time: 시간 정보 교환 방법 ②Time: How to exchange time information
③FindMe: 거리에 따른 알람 서비스 제공 ③FindMe: Provide alarm service according to distance
④Proximity: 배터리 정보 교환 방법 ④Proximity: How to exchange battery information
상기 일반 속성 프로파일(GATT, 44)은 서비스들의 구성 시에 상기 속성 프로토콜(43)이 어떻게 이용되는지를 설명하는 프로토콜로서 동작 가능할 수 있다. 예를 들어, 상기 일반 속성 프로파일(44)은 ATT 속성들이 어떻게 서비스들로 함께 그룹화되는지를 규정하도록 동작 가능할 수 있고, 서비스들과 연계된 특징들을 설명하도록 동작 가능할 수 있다.The general attribute profile (GATT, 44) may be operable as a protocol that describes how the attribute protocol 43 is used when configuring services. For example, the general attribute profile 44 can be operable to define how ATT attributes are grouped together into services, and can be operable to describe features associated with services.
따라서, 상기 일반 속성 프로파일(44) 및 상기 속성 프로토콜(ATT, 43)은 디바이스의 상태와 서비스들을 설명하고, 특징들이 서로 어떻게 관련되며 이들이 어떻게 이용되는지를 설명하기 위하여, 특징들을 사용할 수 있다.Thus, the general attribute profile 44 and the attribute protocols ATT, 43 can use features to describe the device's state and services, and how features are related to each other and how they are used.
무선전력 전송과 관련하여 BLE GATT 프로파일의 설계 방향은 다음과 같다. The design direction of the BLE GATT profile in relation to wireless power transmission is as follows.
1. WPC의 통신 물리 계층이 인밴드 통신에서 아웃밴드 통신으로 대체 될 수 있다. 1. The communication physical layer of WPC can be replaced from in-band communication to out-band communication.
2. 아웃밴드 통신으로서 BLE가 채용되면, WPC의 상태 머신에서 각 단계별로 필요한 메시지를 주고 받을 수 있도록 BLE GATT 프로파일이 설계되어야 한다. 2. If BLE is adopted as out-band communication, the BLE GATT profile should be designed to send and receive necessary messages at each stage in the WPC state machine.
3. 인밴드 통신에서 가장 긴 메시지는 8Byte이다. 인밴드 통신의 특성 상 bps(bit per sec)가 낮고, 왜란에 의해 통신 성능이 안 좋을 수 있기 때문에 큰 메시지를 한 번에 주고 받는 데 시스템이 불안할 수 있다. 상대적으로 bps가 높은 BLE에서는 메시지에 20Byte를 실을 수 있다. 따라서 각 Phase 별로 필요한 정보를 20Byte에 맞게 담을 수 있다. 3. The longest message in in-band communication is 8 bytes. Due to the characteristics of in-band communication, the bit per sec (bps) is low, and the communication performance may be poor due to the disturbance, so the system may be unstable to send and receive large messages at once. In a BLE with a relatively high bps, 20 bytes can be carried in a message. Therefore, necessary information for each phase can be stored for 20 bytes.
4. WPC의 통신 물리계층만 인밴드 통신에서 아웃밴드 통신으로 전환되는 것이기 때문에 기존의 인밴드 통신을 사용한 메시지 송수신 시퀀스에 변경은 없어야 한다. 따라서 WPC의 상태 머신과 비슷하게 메시지를 주고 받을 수 있도록 설계하여야 한다.4. Since only the physical layer of WPC communication is converted from in-band communication to out-band communication, there should be no change in the sequence of sending and receiving messages using the existing in-band communication. Therefore, it should be designed to send and receive messages similar to WPC's state machine.
이하에서, 블루투스 저전력 에너지(Bluetooth Low Energy:BLE) 기술의 절차(Procedure)들에 대해 간략히 살펴보기로 한다.Hereinafter, procedures of Bluetooth Low Energy (BLE) technology will be briefly described.
BLE 절차는 디바이스 필터링 절차(Device Filtering Procedure), 광고 절차(Advertising Procedure), 스캐닝 절차(Scanning Procedure), 디스커버링 절차(Discovering Procedure), 연결 절차(Connecting Procedure) 등으로 구분될 수 있다.The BLE procedure may be divided into a device filtering procedure, an advertising procedure, a scanning procedure, a discovery procedure, and a connecting procedure.
디바이스 필터링 절차(Device Filtering Procedure)Device Filtering Procedure
디바이스 필터링 절차는 컨트롤러 스택에서 요청, 지시, 알림 등에 대한 응답을 수행하는 디바이스들의 수를 줄이기 위한 방법이다.The device filtering procedure is a method for reducing the number of devices that respond to requests, instructions, and notifications from the controller stack.
모든 디바이스에서 요청 수신 시, 이에 대해 응답하는 것이 불필요하기 때문에, 컨트롤러 스택은 요청을 전송하는 개수를 줄여서, BLE 컨트롤러 스택에서 전력 소비가 줄 수 있도록 제어할 수 있다.Since it is unnecessary to respond to a request when all devices receive a request, the controller stack can control the BLE controller stack to reduce power consumption by reducing the number of request transmissions.
광고 디바이스 또는 스캐닝 디바이스는 광고 패킷, 스캔 요청 또는 연결 요청을 수신하는 디바이스를 제한하기 위해 상기 디바이스 필터링 절차를 수행할 수 있다.The advertising device or scanning device may perform the device filtering procedure to limit devices that receive advertising packets, scan requests, or connection requests.
여기서, 광고 디바이스는 광고 이벤트를 전송하는 즉, 광고를 수행하는 디바이스를 말하며, 광고자(Advertiser)라고도 표현된다.Here, the advertisement device refers to a device that transmits an advertisement event, that is, performs an advertisement, and is also expressed as an advertiser.
스캐닝 디바이스는 스캐닝을 수행하는 디바이스, 스캔 요청을 전송하는 디바이스를 말한다.The scanning device refers to a device that performs scanning and a device that transmits a scan request.
BLE에서는, 스캐닝 디바이스가 일부 광고 패킷들을 광고 디바이스로부터 수신하는 경우, 상기 스캐닝 디바이스는 상기 광고 디바이스로 스캔 요청을 전송해야 한다.In BLE, when the scanning device receives some advertisement packets from the advertisement device, the scanning device must send a scan request to the advertisement device.
하지만, 디바이스 필터링 절차가 사용되어 스캔 요청 전송이 불필요한 경우, 상기 스캐닝 디바이스는 광고 디바이스로부터 전송되는 광고 패킷들을 무시할 수 있다.However, when a device filtering procedure is used and transmission of a scan request is unnecessary, the scanning device may ignore advertisement packets transmitted from the advertisement device.
연결 요청 과정에서도 디바이스 필터링 절차가 사용될 수 있다. 만약, 연결 요청 과정에서 디바이스 필터링이 사용되는 경우, 연결 요청을 무시함으로써 상기 연결 요청에 대한 응답을 전송할 필요가 없게 된다.The device filtering procedure may also be used in the connection request process. If device filtering is used in the connection request process, it is unnecessary to transmit a response to the connection request by ignoring the connection request.
광고 절차(Advertising Procedure)Advertising Procedure
광고 디바이스는 영역 내 디바이스들로 비지향성의 브로드캐스트를 수행하기 위해 광고 절차를 수행한다.The advertising device performs an advertising procedure to perform non-directional broadcasting to devices in the area.
여기서, 비지향성의 브로드캐스트(Undirected Advertising)는 특정 디바이스를 향한 브로드캐스트가 아닌 전(모든) 디바이스를 향한 광고(Advertising)이며, 모든 디바이스가 광고(Advertising)을 스캔(Scan)하여 추가 정보 요청이나 연결 요청을 할 수 있다.Here, the non-directed broadcast (Undirected Advertising) is not a broadcast to a specific device, but rather to all (all) devices advertising (Advertising), all devices scan the advertisement (Advertising) to request additional information or You can make a connection request.
이와 달리, 지향성 브로드캐스트(Directed advertising)는 수신 디바이스로 지정된 디바이스만 광고(Advertising)을 스캔(Scan)하여 추가 정보 요청이나 연결 요청을 할 수 있다.On the other hand, in directed advertising, only a device designated as a receiving device may scan an advertisement and request additional information or a connection.
광고 절차는 근처의 개시 디바이스와 블루투스 연결을 확립하기 위해 사용된다.The advertising procedure is used to establish a Bluetooth connection with a nearby initiating device.
또는, 광고 절차는 광고 채널에서 리스닝을 수행하고 있는 스캐닝 디바이스들에게 사용자 데이터의 주기적인 브로드캐스트를 제공하기 위해 사용될 수 있다. Alternatively, the advertising procedure can be used to provide periodic broadcasts of user data to scanning devices that are listening on the advertising channel.
광고 절차에서 모든 광고(또는 광고 이벤트)는 광고 물리 채널을 통해 브로드캐스트된다.In the advertisement process, all advertisements (or advertisement events) are broadcast through the advertisement physical channel.
광고 디바이스들은 광고 디바이스로부터 추가적인 사용자 데이터를 얻기 위해 리스닝을 수행하고 있는 리스닝 디바이스들로부터 스캔 요청을 수신할 수 있다. 광고 디바이스는 스캔 요청을 수신한 광고 물리 채널과 동일한 광고 물리 채널을 통해, 스캔 요청을 전송한 디바이스로 스캔 요청에 대한 응답을 전송한다. Advertising devices may receive a scan request from listening devices that are performing listening to obtain additional user data from the advertising device. The advertisement device transmits a response to the scan request to the device that transmitted the scan request through the same advertisement physical channel as the advertisement physical channel that received the scan request.
광고 패킷들의 일 부분으로서 보내지는 브로드캐스트 사용자 데이터는 동적인 데이터인 반면에, 스캔 응답 데이터는 일반적으로 정적인 데이터이다.Broadcast user data sent as part of advertising packets is dynamic data, while scan response data is generally static data.
광고 디바이스는 광고 (브로드캐스트) 물리 채널 상에서 개시 디바이스로부터 연결 요청을 수신할 수 있다. 만약, 광고 디바이스가 연결 가능한 광고 이벤트를 사용하였고, 개시 디바이스가 디바이스 필터링 절차에 의해 필터링 되지 않았다면, 광고 디바이스는 광고를 멈추고 연결 모드(connected mode)로 진입한다. 광고 디바이스는 연결 모드 이후에 다시 광고를 시작할 수 있다.The advertising device may receive a connection request from the initiating device on the advertising (broadcast) physical channel. If the advertisement device uses a connectable advertisement event, and the initiating device is not filtered by the device filtering procedure, the advertisement device stops advertisement and enters connected mode. The advertising device may start advertising again after the connected mode.
스캐닝 절차(Scanning Procedure)Scanning Procedure
스캐닝을 수행하는 디바이스 즉, 스캐닝 디바이스는 광고 물리 채널을 사용하는 광고 디바이스들로부터 사용자 데이터의 비지향성 브로드캐스트를 청취하기 위해 스캐닝 절차를 수행한다.A device that performs scanning, that is, a scanning device, performs a scanning procedure to listen to a non-directional broadcast of user data from advertising devices using an advertising physical channel.
스캐닝 디바이스는 광고 디바이스로부터 추가적인 데이터를 요청 하기 위해, 광고 물리 채널을 통해 스캔 요청을 광고 디바이스로 전송한다. 광고 디바이스는 광고 물리 채널을 통해 스캐닝 디바이스에서 요청한 추가적인 데이터를 포함하여 상기 스캔 요청에 대한 응답인 스캔 응답을 전송한다.The scanning device sends a scan request to the advertising device through the advertising physical channel to request additional data from the advertising device. The advertisement device transmits a scan response in response to the scan request, including additional data requested by the scanning device through the advertisement physical channel.
상기 스캐닝 절차는 BLE 피코넷에서 다른 BLE 디바이스와 연결되는 동안 사용될 수 있다.The scanning procedure can be used while connecting to other BLE devices in the BLE piconet.
만약, 스캐닝 디바이스가 브로드캐스트되는 광고 이벤트를 수신하고, 연결 요청을 개시할 수 있는 개시자 모드(initiator mode)에 있는 경우, 스캐닝 디바이스는 광고 물리 채널을 통해 광고 디바이스로 연결 요청을 전송함으로써 광고 디바이스와 블루투스 연결을 시작할 수 있다.If the scanning device receives a broadcast advertisement event and is in an initiator mode capable of initiating a connection request, the scanning device sends the connection request to the advertisement device through the advertisement physical channel, thereby advertising device And Bluetooth connection can be started.
스캐닝 디바이스가 광고 디바이스로 연결 요청을 전송하는 경우, 스캐닝 디바이스는 추가적인 브로드캐스트를 위한 개시자 모드 스캐닝을 중지하고, 연결 모드로 진입한다.When the scanning device sends a connection request to the advertising device, the scanning device stops the initiator mode scanning for further broadcast and enters the connected mode.
디스커버링 절차(Discovering Procedure)Discovering Procedure
블루투스 통신이 가능한 디바이스(이하, '블루투스 디바이스'라 한다.)들은 근처에 존재하는 디바이스들을 발견하기 위해 또는 주어진 영역 내에서 다른 디바이스들에 의해 발견되기 위해 광고 절차와 스캐닝 절차를 수행한다.Devices capable of Bluetooth communication (hereinafter referred to as 'Bluetooth Devices') perform advertisement and scanning procedures to discover nearby devices or to be discovered by other devices within a given area.
디스커버링 절차는 비대칭적으로 수행된다. 주위의 다른 디바이스를 찾으려고 하는 블루투스 디바이스를 디스커버링 디바이스(discovering device)라 하며, 스캔 가능한 광고 이벤트를 광고하는 디바이스들을 찾기 위해 리스닝한다. 다른 디바이스로부터 발견되어 이용 가능한 블루투스 디바이스를 디스커버러블 디바이스(discoverable device)라 하며, 적극적으로 광고 (브로드캐스트) 물리 채널을 통해 다른 디바이스가 스캔 가능하도록 광고 이벤트를 브로드캐스트한다.The discovery procedure is performed asymmetrically. A Bluetooth device that seeks to find other devices around it is called a discovering device and listens to devices that advertise a scannable advertising event. A Bluetooth device found and available from another device is called a discoverable device, and actively broadcasts an advertising event to allow other devices to scan through the advertising (broadcast) physical channel.
디스커버링 디바이스와 디스커버러블 디바이스 모두 피코넷에서 다른 블루투스 디바이스들과 이미 연결되어 있을 수 있다.Both the discovering device and the discoverable device may already be connected to other Bluetooth devices in the piconet.
연결 절차(Connecting Procedure)Connecting Procedure
연결 절차는 비대칭적이며, 연결 절차는 특정 블루투스 디바이스가 광고 절차를 수행하는 동안 다른 블루투스 디바이스는 스캐닝 절차를 수행할 것을 요구한다.The connection procedure is asymmetric, and the connection procedure requires that another Bluetooth device perform the scanning procedure while the specific Bluetooth device performs the advertisement procedure.
즉, 광고 절차가 목적이 될 수 있으며, 그 결과 단지 하나의 디바이스만 광고에 응답할 것이다. 광고 디바이스로부터 접속 가능한 광고 이벤트를 수신한 이후, 광고 (브로트캐스트) 물리 채널을 통해 광고 디바이스로 연결 요청을 전송함으로써 연결을 개시할 수 있다.That is, the advertising process can be an objective, and as a result, only one device will respond to the advertisement. After receiving a connectable advertisement event from the advertisement device, the connection can be initiated by sending a connection request to the advertisement device through the advertisement (broadcast) physical channel.
다음으로, BLE 기술에서의 동작 상태 즉, 광고 상태(Advertising State), 스캐닝 상태(Scanning State), 개시 상태(Initiating State), 연결 상태(connection state)에 대해 간략히 살펴보기로 한다.Next, the operation state in the BLE technology, that is, the advertising state (Advertising State), the scanning state (Scanning State), the initiating state (Initiating State), and the connection state (connection state) will be briefly described.
광고 상태(Advertising State)Advertising State
링크 계층(LL)은 호스트 (스택)의 지시에 의해, 광고 상태로 들어간다. 링크 계층이 광고 상태에 있을 경우, 링크 계층은 광고 이벤트들에서 광고 PDU(Packet Data Unit)들을 전송한다.The link layer LL enters the advertisement state by the instruction of the host (stack). When the link layer is in an advertisement state, the link layer transmits advertisement packet data units (PDUs) in advertisement events.
각각의 광고 이벤트는 적어도 하나의 광고 PDU들로 구성되며, 광고 PDU들은 사용되는 광고 채널 인덱스들을 통해 전송된다. 광고 이벤트는 광고 PDU가 사용되는 광고 채널 인덱스들을 통해 각각 전송되었을 경우, 종료되거나 광고 디바이스가 다른 기능 수행을 위해 공간을 확보할 필요가 있을 경우 좀 더 일찍 광고 이벤트를 종료할 수 있다.Each advertisement event is composed of at least one advertisement PDU, and advertisement PDUs are transmitted through advertisement channel indexes used. The advertisement event may be terminated when the advertisement PDU is transmitted through the advertisement channel indexes used, respectively, or the advertisement event may be terminated earlier if the advertisement device needs to reserve space for performing other functions.
스캐닝 상태(Scanning State)Scanning State
링크 계층은 호스트 (스택)의 지시에 의해 스캐닝 상태로 들어간다. 스캐닝 상태에서, 링크 계층은 광고 채널 인덱스들을 리스닝한다. The link layer enters the scanning state at the instruction of the host (stack). In the scanning state, the link layer listens to the advertisement channel indices.
스캐닝 상태에는 수동적 스캐닝(passive scanning), 적극적 스캐닝(active scanning)의 두 타입이 있으며, 각 스캐닝 타입은 호스트에 의해 결정된다.There are two types of scanning states: passive scanning and active scanning, and each scanning type is determined by the host.
스캐닝을 수행하기 위한 별도의 시간이나 광고 채널 인덱스가 정의되지는 않는다.No separate time or advertisement channel index is defined to perform scanning.
스캐닝 상태 동안, 링크 계층은 스캔윈도우(scanWindow) 구간(duration) 동안 광고 채널 인덱스를 리스닝한다. 스캔인터벌(scanInterval)은 두 개의 연속적인 스캔 윈도우의 시작점 사이의 간격(인터벌)으로서 정의된다.During the scanning state, the link layer listens to the advertisement channel index during the scanWindow duration. The scan interval (scanInterval) is defined as the interval (interval) between the start points of two consecutive scan windows.
링크 계층은 스케쥴링의 충돌이 없는 경우, 호스트에 의해 지시되는 바와 같이 스캔윈도우의 모든 스캔인터벌 완성을 위해 리스닝해야한다. 각 스캔윈도우에서, 링크 계층은 다른 광고 채널 인덱스를 스캔해야한다. 링크 계층은 사용 가능한 모든 광고 채널 인덱스들을 사용한다.If there is no scheduling conflict, the link layer should listen to complete all scan intervals of the scan window as indicated by the host. In each scan window, the link layer must scan different ad channel indexes. The link layer uses all available advertising channel indices.
수동적인 스캐닝일 때, 링크 계층은 단지 패킷들만 수신하고, 어떤 패킷들도 전송하지 못한다.In passive scanning, the link layer only receives packets, and cannot transmit any packets.
능동적인 스캐닝일 때, 링크 계층은 광고 디바이스로 광고 PDU들과 광고 디바이스 관련 추가적인 정보를 요청할 수 있는 광고 PDU 타입에 의존하기 위해 리스닝을 수행한다.In the case of active scanning, the link layer performs listening to rely on the advertisement PDUs that can request advertisement PDUs and additional information related to the advertisement device to the advertisement device.
개시 상태(Initiating State)Initiating State
링크 계층은 호스트 (스택)의 지시에 의해 개시 상태로 들어간다.The link layer enters the start state by the instruction of the host (stack).
링크 계층이 개시 상태에 있을 때, 링크 계층은 광고 채널 인덱스들에 대한 리스닝을 수행한다.When the link layer is in the initiating state, the link layer performs listening on advertisement channel indexes.
개시 상태 동안, 링크 계층은 스캔윈도우 구간 동안 광고 채널 인덱스를 리스닝한다.During the initiation state, the link layer listens to the advertisement channel index during the scan window period.
연결 상태(connection state)Connection state
링크 계층은 연결 요청을 수행하는 디바이스 즉, 개시 디바이스가 CONNECT_REQ PDU를 광고 디바이스로 전송할 때 또는 광고 디바이스가 개시 디바이스로부터 CONNECT_REQ PDU를 수신할 때 연결 상태로 들어간다.The link layer enters a connection state when a device performing a connection request, that is, when the initiating device sends the CONNECT_REQ PDU to the advertising device or when the advertising device receives the CONNECT_REQ PDU from the initiating device.
연결 상태로 들어간 이후, 연결이 생성되는 것으로 고려된다. 다만, 연결이 연결 상태로 들어간 시점에서 확립되도록 고려될 필요는 없다. 새로 생성된 연결과 기 확립된 연결 간의 유일한 차이는 링크 계층 연결 감독 타임아웃(supervision timeout) 값뿐이다.After entering the connection state, it is considered that a connection is created. However, it is not necessary to be considered to be established when the connection enters the connection state. The only difference between a newly created connection and an established connection is the link layer connection supervision timeout value.
두 디바이스가 연결되어 있을 때, 두 디바이스들은 다른 역할로 활동한다.When two devices are connected, they act in different roles.
마스터 역할을 수행하는 링크 계층은 마스터로 불리며, 슬레이브 역할을 수행하는 링크 계층은 슬레이브로 불린다. 마스터는 연결 이벤트의 타이밍을 조절하고, 연결 이벤트는 마스터와 슬레이브 간 동기화되는 시점을 말한다.The link layer performing the master role is called a master, and the link layer performing the slave role is called a slave. The master adjusts the timing of the connection event, and the connection event refers to the point in time between synchronization between the master and the slave.
이하에서, 블루투스 인터페이스에서 정의되는 패킷에 대해 간략히 살펴보기로 한다. BLE 디바이스들은 하기에서 정의되는 패킷들을 사용한다.Hereinafter, a packet defined in the Bluetooth interface will be briefly described. BLE devices use the packets defined below.
패킷 포맷(Packet Format)Packet Format
링크 계층(Link Layer)은 광고 채널 패킷과 데이터 채널 패킷 둘 다를 위해 사용되는 단지 하나의 패킷 포맷만을 가진다.The link layer has only one packet format used for both advertising channel packets and data channel packets.
각 패킷은 프리앰블(Preamble), 접속 주소(Access Address), PDU 및 CRC 4개의 필드로 구성된다.Each packet consists of four fields: Preamble, Access Address, PDU and CRC.
하나의 패킷이 광고 채널에서 송신될 때, PDU는 광고 채널 PDU가 될 것이며, 하나의 패킷이 데이터 채널에서 전송될 때, PDU는 데이터 채널 PDU가 될 것이다.When one packet is transmitted on the advertisement channel, the PDU will be the advertisement channel PDU, and when one packet is transmitted on the data channel, the PDU will be the data channel PDU.
광고 채널 PDU(Advertising Channel PDU)Advertising Channel PDU (Advertising Channel PDU)
광고 채널 PDU(Packet Data Unit)는 16비트 헤더와 다양한 크기의 페이로드를 가진다.The advertising channel PDU (Packet Data Unit) has a 16-bit header and payloads of various sizes.
헤더에 포함되는 광고 채널 PDU의 PDU 타입 필드는 하기 표 3에서 정의된 바와 같은 PDU 타입을 나타낸다.The PDU type field of the advertisement channel PDU included in the header indicates a PDU type as defined in Table 3 below.
PDU TypePDU Type Packet NamePacket Name
00000000 ADV_INDADV_IND
00010001 ADV_DIRECT_INDADV_DIRECT_IND
00100010 ADV_NONCONN_INDADV_NONCONN_IND
00110011 SCAN_REQSCAN_REQ
01000100 SCAN_RSPSCAN_RSP
01010101 CONNECT_REQCONNECT_REQ
01100110 ADV_SCAN_INDADV_SCAN_IND
0111-11110111-1111 ReservedReserved
광고 PDU(Advertising PDU)아래 광고 채널 PDU 타입들은 광고 PDU로 불리고 구체적인 이벤트에서 사용된다.The advertising channel PDU types below the advertising PDU (advertising PDU) are called advertising PDUs and are used in specific events.
ADV_IND: 연결 가능한 비지향성 광고 이벤트ADV_IND: Connectable non-directional advertising event
ADV_DIRECT_IND: 연결 가능한 지향성 광고 이벤트ADV_DIRECT_IND: Connectable directional advertising event
ADV_NONCONN_IND: 연결 가능하지 않은 비지향성 광고 이벤트ADV_NONCONN_IND: Non-connectable non-directional advertising event
ADV_SCAN_IND: 스캔 가능한 비지향성 광고 이벤트ADV_SCAN_IND: scannable non-directional advertising event
상기 PDU들은 광고 상태에서 링크 계층(Link Layer)에서 전송되고, 스캐닝 상태 또는 개시 상태(Initiating State)에서 링크 계층에 의해 수신된다.The PDUs are transmitted in the link layer in an advertisement state and received by the link layer in a scanning state or an initiating state.
스캐닝 PDU(Scanning PDU)Scanning PDU
아래 광고 채널 PDU 타입은 스캐닝 PDU로 불리며, 하기에서 설명되는 상태에서 사용된다.The advertising channel PDU type below is called a scanning PDU and is used in the state described below.
SCAN_REQ: 스캐닝 상태에서 링크 계층에 의해 전송되며, 광고 상태에서 링크 계층에 의해 수신된다.SCAN_REQ: transmitted by the link layer in the scanning state and received by the link layer in the advertising state.
SCAN_RSP: 광고 상태에서 링크 계층에 의해 전송되며, 스캐닝 상태에서 링크 계층에 의해 수신된다.SCAN_RSP: transmitted by the link layer in the advertisement state, and received by the link layer in the scanning state.
개시 PDU(Initiating PDU)Initiating PDU
아래 광고 채널 PDU 타입은 개시 PDU로 불린다.The advertising channel PDU type below is called a starting PDU.
CONNECT_REQ: 개시 상태에서 링크 계층에 의해 전송되며, 광고 상태에서 링크 계층에 의해 수신된다.CONNECT_REQ: transmitted by the link layer in the initiation state, and received by the link layer in the advertising state.
데이터 채널 PDU(Data Channel PDU)Data Channel PDU
데이터 채널 PDU는 16 비트 헤더, 다양한 크기의 페이로드를 가지고, 메시지 무결점 체크(Message Integrity Check:MIC) 필드를 포함할 수 있다.The data channel PDU has a 16-bit header, a payload of various sizes, and may include a message integrity check (MIC) field.
앞에서 살펴본, BLE 기술에서의 절차, 상태, 패킷 포맷 등은 본 명세서에서 제안하는 방법들을 수행하기 위해 적용될 수 있다.The procedures, states, and packet formats in the BLE technology described above can be applied to perform the methods proposed in this specification.
다시 도 4a를 참조하면, 부하(455)는 배터리일 수 있다. 배터리는 전력 픽업 유닛(210)으로부터 출력되는 전력을 이용하여 에너지를 저장할 수 있다. 한편, 모바일 기기(450)에 배터리가 반드시 포함되어야 하는 것은 아니다. 예를 들어, 배터리는 탈부착이 가능한 형태의 외부 구성으로 제공될 수 있다. 다른 예를 들어, 무선 전력 수신 장치(200)에는 전자 기기의 다양한 동작을 구동하는 구동 수단이 배터리 대신 포함될 수도 있다.Referring again to FIG. 4A, the load 455 may be a battery. The battery may store energy using power output from the power pickup unit 210. Meanwhile, the battery is not necessarily included in the mobile device 450. For example, the battery may be provided in an external configuration in a removable form. For another example, the wireless power receiving apparatus 200 may include driving means for driving various operations of the electronic device instead of the battery.
모바일 기기(450)는 무선전력 수신장치(200)을 포함하는 것을 도시되어 있고, 베이스 스테이션(400)은 무선전력 전송장치(100)를 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 넓은 의미에서는 무선전력 수신장치(200)는 모바일 기기(450)와 동일시될 수 있고 무선전력 전송장치(100)는 베이스 스테이션(400)와 동일시 될 수도 있다. The mobile device 450 is shown to include the wireless power receiving device 200, and the base station 400 is shown to include the wireless power transmitting device 100, but in a broad sense, the wireless power receiving device ( 200) may be identified with the mobile device 450, and the wireless power transmitter 100 may be identified with the base station 400.
통신/컨트롤 유닛(120)과 통신/컨트롤 유닛(220)이 IB 통신 모듈 이외에 OB 통신 모듈 또는 근거리 통신 모듈로서 블루투스 또는 블루투스 LE을 포함하는 경우, 통신/컨트롤 유닛(120)을 포함하는 무선전력 전송장치(100)와 통신/컨트롤 유닛(220)을 포함하는 무선전력 수신장치(200)은 도 4C와 같은 단순화된 블록도로 표현될 수 있다. When the communication / control unit 120 and the communication / control unit 220 include Bluetooth or Bluetooth LE as an OB communication module or a short-range communication module other than the IB communication module, wireless power transmission including the communication / control unit 120 The wireless power receiving apparatus 200 including the apparatus 100 and the communication / control unit 220 may be represented by a simplified block diagram as shown in FIG. 4C.
도 4c는 일례에 따른 BLE 통신을 사용하는 무선전력 전송 시스템을 도시한 블록도이다.4C is a block diagram illustrating a wireless power transmission system using BLE communication according to an example.
도 4c를 참조하면, 무선전력 전송장치(100)는 전력 변환 유닛(110)과 통신/컨트롤 유닛(120)을 포함한다. 통신/컨트롤 유닛(120)은 인밴드 통신 모듈(121) 및 BLE 통신 모듈(122)를 포함한다. Referring to Figure 4c, the wireless power transmission device 100 includes a power conversion unit 110 and the communication / control unit 120. The communication / control unit 120 includes an in-band communication module 121 and a BLE communication module 122.
한편 무선전력 수신장치(200)는 전력 픽업 유닛(210)과 통신/컨트롤 유닛(220)을 포함한다. 통신/컨트롤 유닛(220)은 인밴드 통신 모듈(221) 및 BLE 통신 모듈(222)를 포함한다. Meanwhile, the wireless power receiving apparatus 200 includes a power pickup unit 210 and a communication / control unit 220. The communication / control unit 220 includes an in-band communication module 221 and a BLE communication module 222.
일 측면에서, BLE 통신 모듈들(122, 222)은 도 4B에 따른 아키텍처 및 동작을 수행한다. 예를 들어, BLE 통신 모듈들(122, 222)은 무선전력 전송장치(100)와 무선전력 수신장치(200) 사이의 접속을 수립하고, 무선전력 전송에 필요한 제어 정보와 패킷들을 교환하는데 사용될 수도 있다. In one aspect, BLE communication modules 122 and 222 perform the architecture and operation according to FIG. 4B. For example, the BLE communication modules 122 and 222 may be used to establish a connection between the wireless power transmitter 100 and the wireless power receiver 200 and exchange control information and packets necessary for wireless power transmission. have.
다른 측면에서, 통신/컨트롤 유닛(120)은 무선충전을 위한 프로파일을 동작시키도록 구성될 수 있다. 여기서, 무선충전을 위한 프로파일은 BLE 전송을 사용하는 GATT일 수 있다. In another aspect, the communication / control unit 120 can be configured to operate a profile for wireless charging. Here, the profile for wireless charging may be GATT using BLE transmission.
한편, 통신/컨트롤 유닛들(120, 220)은 도 4d와 같이 각각 인밴드 통신 모듈들(121, 221)만을 포함하고, BLE 통신 모듈들(122, 222)은 통신/컨트롤 유닛들(120, 220)과 분리되어 구비되는 형태도 가능하다. Meanwhile, the communication / control units 120 and 220 include only the in- band communication modules 121 and 221, respectively, as shown in FIG. 4D, and the BLE communication modules 122 and 222 are communication / control units 120 and It is also possible to be provided separately from 220).
이하에서 코일 또는 코일부는 코일 및 코일과 근접한 적어도 하나의 소자를 포함하여 코일 어셈블리, 코일 셀 또는 셀로서 지칭할 수도 있다.Hereinafter, the coil or coil part may also be referred to as a coil assembly, a coil cell, or a cell, including a coil and at least one element close to the coil.
도 5는 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.5 is a state transition diagram for explaining a wireless power transmission procedure.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전송장치로부터 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, 570)로 구분될 수 있다. Referring to FIG. 5, power transmission from a wireless power transmission apparatus to a receiver according to an embodiment of the present invention is largely selected (selection phase, 510), ping phase (ping phase, 520), identification and configuration steps (identification) and configuration phase, 530), negotiation phase (negotiation phase, 540), calibration phase (calibration phase, 550), power transfer phase (power transfer phase, 560) phase and renegotiation phase (renegotiation phase, 570). .
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, S508, S510 및 S512를 포함함-일 수 있다. 여기서, 특정 오류 및 특정 이벤트는 이하의 설명을 통해 명확해질 것이다. 또한, 선택 단계(510)에서 무선전력 전송장치는 인터페이스 표면에 물체가 존재하는지를 모니터링할 수 있다. 만약, 무선전력 전송장치가 인터페이스 표면에 물체가 놓여진 것이 감지되면, 핑 단계(520)로 천이할 수 있다. 선택 단계(510)에서 무선전력 전송장치는 매우 짧은 구간(duration)에 해당하는 전력 신호(또는 펄스)인 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 selection step 510 transitions when a specific error or specific event is detected while starting or maintaining the power transmission, including the steps S502, S504, S508, S510, and S512, for example. You can. Here, specific errors and specific events will be clarified through the following description. In addition, in the selection step 510, the wireless power transmitter may monitor whether an object is present on the interface surface. If the wireless power transmitter detects that an object is placed on the interface surface, it may transition to the ping step 520. In the selection step 510, the wireless power transmitter transmits an analog ping signal, which is a power signal (or pulse) corresponding to a very short duration, and the current of a transmitting coil or a primary coil. Based on the change, it is possible to detect whether an object exists in the active area of the interface surface.
선택 단계(510)에서 물체가 감지되는 경우, 무선전력 전송장치는 무선전력 공진 회로(예를 들어 전력전송 코일 및/또는 공진 캐패시터)의 품질 인자를 측정할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 선택단계(510)에서 물체가 감지되면, 충전 영역에 이물질과 함께 무선전력 수신장치가 놓였는지 판단하기 위하여 품질 인자를 측정할 수 있다. 무선전력 전송장치에 구비되는 코일은 환경 변화에 의해 인덕턴스 및/또는 코일 내 직렬저항 성분이 감소될 수 있고, 이로 인해 품질 인자 값이 감소하게 된다. 측정된 품질 인자 값을 이용하여 이물질의 존재 여부를 판단하기 위해, 무선전력 전송장치는 충전 영역에 이물질이 배치되지 않은 상태에서 미리 측정된 기준 품질 인자 값을 무선전력 수신장치로부터 수신할 수 있다. 협상 단계(540)에서 수신된 기준 품질 인자 값과 측정된 품질 인자 값을 비교하여 이물질 존재 여부를 판단할 수 있다. 그러나 기준 품질 인자 값이 낮은 무선전력 수신장치의 경우-일 예로, 무선전력 수신장치의 타입, 용도 및 특성 등에 따라 특정 무선전력 수신장치는 낮은 기준 품질 인자 값을 가질 수 있음-, 이물질이 존재하는 경우에 측정되는 품질 인자 값과 기준 품질 인자 값 사이의 큰 차이가 없어 이물질 존재 여부를 판단하기 어려운 문제가 발생할 수 있다. 따라서 다른 판단 요소를 더 고려하거나, 다른 방법을 이용하여 이물질 존재 여부를 판단해야 한다.When an object is detected in the selection step 510, the wireless power transmitter may measure the quality factor of the wireless power resonant circuit (eg, power transmission coil and / or resonant capacitor). In an embodiment of the present invention, when an object is detected in the selection step 510, a quality factor may be measured to determine whether a wireless power receiving device is placed with a foreign object in the charging area. The coil provided in the wireless power transmission device may reduce inductance and / or series resistance components in the coil due to environmental changes, thereby reducing the quality factor value. In order to determine whether a foreign substance is present using the measured quality factor value, the wireless power transmitter may receive a reference quality factor value previously measured from the wireless power receiver in a state where no foreign substance is disposed in the charging area. The presence or absence of a foreign material may be determined by comparing the reference quality factor value received in the negotiation step 540 with the measured quality factor value. However, in the case of a wireless power receiving device having a low reference quality factor value-for example, a specific wireless power receiving device may have a low reference quality factor value according to the type, use, and characteristics of the wireless power receiving device-where foreign matter exists In the case, since there is no large difference between the measured quality factor value and the reference quality factor value, it may be difficult to determine whether a foreign substance exists. Therefore, it is necessary to further consider other judgment factors or to determine whether a foreign object is present using another method.
본 발명의 또 다른 실시예에서는 선택 단계(510)에서 물체가 감지되면, 충전 영역에 이물질과 함께 배치되었는지 판단하기 위하여 특정 주파수 영역 내(ex 동작 주파수 영역) 품질 인자 값을 측정할 수 있다. 무선전력 전송장치의 코일은 환경 변화에 의해 인덕턴스 및/또는 코일 내 직렬 저항 성분이 감소될 수 있고, 이로 인해 무선전력 전송장치의 코일의 공진 주파수가 변경(시프트)될 수 있다. 즉, 동작 주파수 대역 내 최대 품질 인자 값이 측정되는 주파수인 품질 인자 피크(peak) 주파수가 이동될 수 있다.In another embodiment of the present invention, when an object is detected in the selection step 510, a quality factor value in a specific frequency domain (ex operating frequency domain) may be measured to determine whether it is disposed with a foreign material in the filling region. The coil of the wireless power transmitter may reduce inductance and / or series resistance components in the coil due to environmental changes, thereby changing (shifting) the resonance frequency of the coil of the wireless power transmitter. That is, the peak frequency of the quality factor, which is the frequency at which the maximum quality factor value in the operating frequency band is measured, may be moved.
단계(520)에서 무선전력 전송장치는 물체가 감지되면, 수신기를 활성화(Wake up)시키고, 감지된 물체가 무선 전력 수신기인지를 식별하기 위한 디지털 핑(Digital Ping)을 전송한다. 핑 단계(520)에서 무선전력 전송장치는 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 무선전력 전송장치는 수신기로부터 파워 전송이 완료되었음을 지시하는 신호-즉, 충전 완료 패킷-을 수신하면, 선택 단계(510)로 천이할 수도 있다.In step 520, when an object is detected, the wireless power transmitter activates (wakes up) the receiver, and transmits a digital ping to identify whether the detected object is a wireless power receiver. In the ping step 520, if the wireless power transmitter does not receive a response signal for digital ping, for example, a signal strength packet, from the receiver, the wireless power transmitter may transition to the selection step 510 again. In addition, in the ping step 520, the wireless power transmitter may transition to the selection step 510 when it receives a signal indicating that power transmission is completed, that is, a charging complete packet, from the receiver.
핑 단계(520)가 완료되면, 무선전력 전송장치는 수신기를 식별하고 수신기 구성 및 상태 정보를 수집하기 위한 식별 및 구성 단계(530)로 천이할 수 있다.When the ping step 520 is completed, the wireless power transmitter may transition to the identification and configuration step 530 for identifying the receiver and collecting receiver configuration and status information.
식별 및 구성 단계(530)에서 무선전력 전송장치는 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 identification and configuration step 530, the wireless power transmitter may receive an unexpected packet, an undesired packet for a predetermined time (time out), or a packet transmission error (transmission error), If no power transfer contract is established (no power transfer contract), the process may transition to the selection step 510.
무선전력 전송장치는 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. 확인 결과, 협상이 필요하면, 무선전력 전송장치는 협상 단계(540)로 진입하여 소정 FOD 검출 절차를 수행할 수 있다. 반면, 확인 결과, 협상이 필요하지 않은 경우, 무선전력 전송장치는 곧바로 전력 전송 단계(560)로 진입할 수도 있다.The wireless power transmitter may check whether entry into the negotiation step 540 is necessary based on the value of the negotiation field of the configuration packet received in the identification and configuration step 530. As a result of the check, if negotiation is required, the wireless power transmitter may enter a negotiation step 540 and perform a predetermined FOD detection procedure. On the other hand, as a result of the verification, if negotiation is not required, the wireless power transmission device may immediately enter the power transmission step 560.
협상 단계(540)에서, 무선전력 전송장치는 기준 품질 인자 값이 포함된 FOD(Foreign Object Detection) 상태 패킷을 수신할 수 있다. 또는 기준 피크 주파수 값이 포함된 FOD 상태 패킷을 수신할 수 있다. 또는 기준 품질 인자 값 및 기준 피크 주파수 값이 포함된 상태 패킷을 수신할 수 있다. 이때, 무선전력 전송장치는 기준 품질 인자 값에 기반하여 FO 검출을 위한 품질 계수 임계치를 결정할 수 있다. 무선전력 전송장치는 기준 피크 주파수 값에 기반하여 FO 검출을 위한 피크 주파수 임계치를 결정할 수 있다.In the negotiation step 540, the wireless power transmitter may receive a Foreign Object Detection (FOD) status packet including a reference quality factor value. Alternatively, an FOD status packet including a reference peak frequency value may be received. Alternatively, a status packet including a reference quality factor value and a reference peak frequency value may be received. At this time, the wireless power transmission apparatus may determine a quality factor threshold for FO detection based on the reference quality factor value. The wireless power transmitter may determine a peak frequency threshold for FO detection based on the reference peak frequency value.
무선전력 전송장치는 결정된 FO 검출을 위한 품질 계수 임계치 및 현재 측정된 품질 인자 값(핑 단계 이전에 측정된 품질인자 값)을 이용하여 충전 영역에 FO가 존재하는지를 검출할 수 있으며, FO 검출 결과에 따라 전력 전송을 제어할 수 있다. 일 예로, FO가 검출된 경우, 전력 전송이 중단될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The wireless power transmitter may detect whether the FO exists in the charging area using the determined quality factor threshold for detecting the FO and the currently measured quality factor value (quality factor value measured before the ping step). Accordingly, power transmission can be controlled. For example, when a FO is detected, power transmission may be stopped, but is not limited thereto.
무선전력 전송장치는 결정된 FO 검출을 위한 피크 주파수 임계치 및 현재 측정된 피크 주파수 값(핑 단계 이전에 측정된 피크 주파수 값)을 이용하여 충전 영역에 FO가 존재하는지를 검출할 수 있으며, FO 검출 결과에 따라 전력 전송을 제어할 수 있다. 일 예로, FO가 검출된 경우, 전력 전송이 중단될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The wireless power transmitter can detect whether the FO exists in the charging area by using the determined peak frequency threshold for detecting the FO and the currently measured peak frequency value (the peak frequency value measured before the ping step). Accordingly, power transmission can be controlled. For example, when a FO is detected, power transmission may be stopped, but is not limited thereto.
FO가 검출된 경우, 무선전력 전송장치는 선택 단계(510)로 회귀할 수 있다. 반면, FO가 검출되지 않은 경우, 무선전력 전송장치는 보정 단계(550)를 거쳐 전력 전송 단계(560)로 진입할 수도 있다. 상세하게, 무선전력 전송장치는 FO가 검출되지 않은 경우, 무선전력 전송장치는 보정 단계(550)에서 수신단에 수신된 전력의 세기를 결정하고, 송신단에서 전송한 전력의 세기를 결정하기 위해 수신단과 송신단에서의 전력 손실을 측정할 수 있다. 즉, 무선전력 전송장치는 보정 단계(550)에서 송신단의 송신 파워와 수신단의 수신 파워 사이의 차이에 기반하여 전력 손실을 예측할 수 있다. 일 실시예에 따른 무선전력 전송장치는 예측된 전력 손실을 반영하여 FOD 검출을 위한 임계치를 보정할 수도 있다.When the FO is detected, the wireless power transmitter may return to the selection step 510. On the other hand, if the FO is not detected, the wireless power transmission device may enter the power transmission step 560 through a correction step 550. In detail, when the FO is not detected, the wireless power transmission device determines the intensity of the power received at the receiving end in the correction step 550, and determines the intensity of the power transmitted by the transmitting end. Power loss at the transmitting end can be measured. That is, the wireless power transmitter may predict the power loss based on the difference between the transmitting power of the transmitting end and the receiving power of the receiving end in the correction step 550. The wireless power transmission apparatus according to an embodiment may correct the threshold for FOD detection by reflecting the predicted power loss.
전력 전송 단계(560)에서, 무선전력 전송장치는 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 power transmission step 560, the wireless power transmission device receives an unsolicited packet (unexpected packet), a desired packet for a predefined time (time out), or a violation of a preset power transmission contract occurs. Or (power transfer contract violation), or when charging is completed, may transition to the selection step 510.
또한, 전력 전송 단계(560)에서, 무선전력 전송장치는 무선전력 전송장치 상태 변화 등에 따라 파워 전송 계약을 재구성할 필요가 있는 경우, 재협상 단계(570)로 천이할 수 있다. 이때, 재협상이 정상적으로 완료되면, 무선전력 전송장치는 전력 전송 단계(560)로 회귀할 수 있다.In addition, in the power transmission step 560, the wireless power transmission device may transition to the renegotiation step 570 when it is necessary to reconfigure the power transmission contract according to a change in the state of the wireless power transmission device. At this time, when the renegotiation is normally completed, the wireless power transmission device may return to the power transmission step 560.
본 실시예에서는 보정 단계(550과 전력 전송 단계(560)를 별개의 단계로 구분하였지만, 보정 단계(550)는 전력 전송 단계(560)에 통합될 수 있다. 이 경우 보정 단계(550)에서의 동작들은 전력 전송 단계(560)에서 수행될 수 있다. In this embodiment, although the correction step 550 and the power transfer step 560 are divided into separate steps, the correction step 550 may be integrated into the power transfer step 560. In this case, in the correction step 550 The operations can be performed at power transfer step 560.
상기한 파워 전송 계약은 무선전력 전송장치와 수신기의 상태 및 특성 정보에 기반하여 설정될 수 있다. 일 예로, 무선전력 전송장치 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 above-described power transmission contract may be set based on the status and characteristic information of the wireless power transmission device and the receiver. For example, the wireless power transmission device status information may include information on the maximum transmittable power amount, information on the maximum number of receivers that can be accommodated, and the receiver status information may include information on required power.
도 6은 일 실시예에 따른 전력 제어 컨트롤 방법을 나타낸다.6 illustrates a power control control method according to an embodiment.
도 6에서 전력 전송 단계(560)에서, 무선전력 전송장치(100) 및 무선전력 수신장치(200)는 전력 송수신과 함께 통신을 병행함으로써 전달되는 전력의 양을 컨트롤할 수 있다. 무선전력 전송장치 및 무선전력 수신장치는 특정 컨트롤 포인트에서 동작한다. 컨트롤 포인트는 전력 전달이 수행될 때 무선전력 수신장치의 출력단(output)에서 제공되는 전압 및 전류의 조합(combination)을 나타낸다.In the power transmission step 560 in FIG. 6, the wireless power transmission device 100 and the wireless power reception device 200 may control the amount of power delivered by performing communication in parallel with power transmission and reception. The wireless power transmitter and the wireless power receiver operate at specific control points. The control point represents a combination of voltage and current provided at the output of the wireless power receiver when power transmission is performed.
더 상세히 설명하면, 무선전력 수신장치는 원하는 컨트롤 포인트(desired Control Point)- 원하는 출력 전류/전압, 모바일 기기의 특정 위치의 온도 등을 선택하고, 추가로 현재 동작하고 있는 실제 컨트롤 포인트(actual control point)를 결정한다. 무선전력 수신장치는 원하는 컨트롤 포인트와 실제 컨트롤 포인트를 사용하여, 컨트롤 에러 값(control error value)을 산출하고, 이를 컨트롤 에러 패킷으로서 무선전력 전송장치로 전송할 수 있다.In more detail, the wireless power receiving device selects a desired control point-a desired output current / voltage, a temperature of a specific location of the mobile device, and additionally, an actual control point currently operating. ). The wireless power receiver may calculate a control error value using a desired control point and an actual control point, and transmit it to the wireless power transmitter as a control error packet.
그리고 무선전력 전송장치는 수신한 컨트롤 에러 패킷을 사용하여 새로운 동작 포인트- 진폭, 주파수 및 듀티 사이클-를 설정/컨트롤하여 전력 전달을 제어할 수 있다. 따라서 컨트롤 에러 패킷은 전략 전달 단계에서 일정 시간 간격으로 전송/수신되며, 실시예로서 무선전력 수신장치는 무선전력 전송장치의 전류를 저감하려는 경우 컨트롤 에러 값을 음수로, 전류를 증가시키려는 경우 컨트롤 에러 값을 양수로 설정하여 전송할 수 있다. 이와 같이 유도 모드에서는 무선전력 수신장치가 컨트롤 에러 패킷을 무선전력 전송장치로 송신함으로써 전력 전달을 제어할 수 있다.In addition, the wireless power transmitter may control / transmit power by setting / controlling a new operation point-amplitude, frequency, and duty cycle-using the received control error packet. Therefore, the control error packet is transmitted / received at regular time intervals in the strategy delivery step, and as an embodiment, the wireless power receiving device has a negative control error value to decrease the current of the wireless power transmitter and a control error when increasing the current. You can set the value to a positive number and send it. In this way, in the induction mode, the wireless power receiver can control power transmission by transmitting a control error packet to the wireless power transmitter.
이하에서 설명할 공진 모드에서는 유도 모드에서와는 다른 방식으로 동작할 수 있다. 공진 모드에서는 하나의 무선전력 전송장치가 복수의 무선전력 수신장치를 동시에 서빙할 수 있어야 한다. 다만 상술한 유도 모드와 같이 전력 전달을 컨트롤하는 경우, 전달되는 전력이 하나의 무선전력 수신장치와의 통신에 의해 컨트롤되므로 추가적인 무선전력 수신장치들에 대한 전력 전달은 컨트롤이 어려울 수 있다. 따라서 본 발명의 공진 모드에서는 무선전력 전송장치는 기본 전력을 공통적으로 전달하고, 무선전력 수신장치가 자체의 공진 주파수를 컨트롤함으로써 수신하는 전력량을 컨트롤하는 방법을 사용하고자 한다. 다만, 이러한 공진 모드의 동작에서도 도 6에서 설명한 방법이 완전히 배제되는 것은 아니며, 추가적인 송신 전력의 제어를 도 6의 방법으로 수행할 수도 있다.In the resonance mode, which will be described below, it may operate in a different way than in the induction mode. In the resonance mode, one wireless power transmitter must be able to simultaneously serve multiple wireless power receivers. However, in the case of controlling power transmission as in the above-described induction mode, power transmission to additional wireless power reception devices may be difficult to control because the transmitted power is controlled by communication with one wireless power reception device. Therefore, in the resonance mode of the present invention, the wireless power transmission device commonly transmits basic power, and the wireless power reception device controls a resonance frequency of itself to use a method of controlling the amount of power received. However, even in the operation of the resonance mode, the method described in FIG. 6 is not completely excluded, and additional transmission power may be controlled by the method of FIG. 6.
도 7은 다른 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치의 블록도이다. 이는 자기 공진 방식 또는 쉐어드 모드(shared mode)의 무선 전력 전송 시스템에 속할 수 있다. 쉐어드 모드는 무선전력 전송장치와 무선전력 수신장치간에 1대다 통신 및 충전을 수행하는 모드를 지칭할 수 있다. 쉐어드 모드는 자기 유도 방식 또는 공진 방식으로 구현될 수 있다. 7 is a block diagram of a wireless power transmission apparatus according to another embodiment. This may belong to a wireless power transmission system in a self-resonant mode or a shared mode. The shared mode may refer to a mode for performing one-to-many communication and charging between the wireless power transmitter and the wireless power receiver. The shared mode may be implemented by a magnetic induction method or a resonance method.
도 7을 참조하면, 무선 전력 전송 장치(700)는 코일 어셈블리를 덮는 커버(720), 전력 송신기(740)로 전력을 공급하는 전력 어답터(730), 무선 전력을 송신하는 전력 송신기(740) 또는 전력 전달 진행 및 다른 관련 정보를 제공하는 사용자 인터페이스(750) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 특히, 사용자 인터페이스(750)는 옵셔널하게 포함되거나, 무선 전력 전송 장치(700)의 다른 사용자 인터페이스(750)로서 포함될 수도 있다.Referring to FIG. 7, the wireless power transmission apparatus 700 includes a cover 720 that covers the coil assembly, a power adapter 730 that supplies power to the power transmitter 740, a power transmitter 740 that transmits wireless power, or It may include at least one of the user interface 750 providing power transmission progress and other related information. In particular, the user interface 750 may be optionally included, or may be included as another user interface 750 of the wireless power transmission device 700.
전력 송신기(740)는 코일 어셈블리(760), 임피던스 매칭 회로(770), 인버터(780), 통신 유닛(790) 또는 컨트롤 유닛(710) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. The power transmitter 740 may include at least one of a coil assembly 760, an impedance matching circuit 770, an inverter 780, a communication unit 790, or a control unit 710.
코일 어셈블리(760)는 자기장을 생성하는 적어도 하나의 1차 코일을 포함하며, 코일 셀로 지칭될 수도 있다.The coil assembly 760 includes at least one primary coil that generates a magnetic field, and may be referred to as a coil cell.
임피던스 매칭 회로(770)는 인버터와 1차 코일(들) 간의 임피던스 매칭을 제공할 수 있다. 임피던스 매칭 회로(770)는 1차 코일 전류를 부스팅(boost)하는 적합한(suitable) 주파수에서 공진(resonance)을 발생시킬 수 있다. 다중-코일(multi-coil) 전력 송신기(740)에서 임피던스 매칭 회로는 인버터에서 1차 코일들의 서브세트로 신호를 라우팅하는 멀티플렉스를 추가로 포함할 수도 있다. 임피던스 매칭 회로는 탱크 회로(tank circuit)로 지칭될 수도 있다.The impedance matching circuit 770 may provide impedance matching between the inverter and the primary coil (s). The impedance matching circuit 770 may generate resonance at a suitable frequency that boosts the primary coil current. The impedance matching circuit in the multi-coil power transmitter 740 may further include a multiplex that routes the signal from the inverter to a subset of the primary coils. The impedance matching circuit may also be referred to as a tank circuit.
임피던스 매칭 회로(770)는 캐패시터, 인덕터 및 이들의 연결을 스위칭하는 스위칭 소자를 포함할 수 있다. 임피던스의 매칭은 코일 어셈블리(760)를 통해 전송되는 무선전력의 반사파를 검출하고, 검출된 반사파에 기초하여 스위칭 소자를 스위칭하여 캐패시터나 인덕터의 연결 상태를 조정하거나 캐패시터의 캐패시턴스를 조정하거나 인덕터의 인덕턴스를 조정함으로써 수행될 수 있다. 경우에 따라 임피던스 매칭 회로(770)는 생략되어 실시될 수도 있으며, 본 명세서는 임피던스 매칭 회로(770)가 생략된 무선전력 전송장치(700)의 실시예도 포함한다. The impedance matching circuit 770 may include capacitors, inductors, and switching elements to switch their connections. Impedance matching detects the reflected wave of wireless power transmitted through the coil assembly 760, and switches the switching element based on the detected reflected wave to adjust the connection state of the capacitor or inductor, adjust the capacitance of the capacitor, or inductance of the inductor It can be performed by adjusting. In some cases, the impedance matching circuit 770 may be omitted and implemented, and the present specification also includes an embodiment of the wireless power transmitter 700 in which the impedance matching circuit 770 is omitted.
인버터(780)는 DC 인풋을 AC 신호로 전환할 수 있다. 인버터(780)는 가변(adjustable) 주파수의 펄스 웨이브 및 듀티 사이클을 생성하도록 하프-브리지 또는 풀-브리지로 구동될 수 있다. 또한 인버터는 입력 전압 레벨을 조정하도록 복수의 스테이지들을 포함할 수도 있다.The inverter 780 may convert a DC input into an AC signal. Inverter 780 may be driven as a half-bridge or full-bridge to generate adjustable frequency pulse waves and duty cycles. In addition, the inverter may include a plurality of stages to adjust the input voltage level.
통신 유닛(790)은 전력 수신기와의 통신을 수행할 수 있다. 전력 수신기는 전력 송신기에 대한 요청 및 정보를 통신하기 위해 로드(load) 변조를 수행한다. 따라서 전력 송신기(740)는 통신 유닛(790)을 사용하여 전력 수신기가 전송하는 데이터를 복조하기 위해 1차 코일의 전류 및/또는 전압의 진폭 및/또는 위상을 모니터링할 수 있다.The communication unit 790 may perform communication with the power receiver. The power receiver performs load modulation to communicate requests and information to the power transmitter. Accordingly, the power transmitter 740 may use the communication unit 790 to monitor the amplitude and / or phase of the current and / or voltage of the primary coil to demodulate the data transmitted by the power receiver.
또한, 전력 송신기(740)는 통신 유닛(790)을 통해 FSK(Frequency Shift Keying) 방식 등을 사용하여 데이터를 전송하도록 출력 전력을 컨트롤할 수도 있다.In addition, the power transmitter 740 may control output power to transmit data using a FSK (Frequency Shift Keying) method through the communication unit 790.
컨트롤 유닛(710)은 전력 송신기(740)의 통신 및 전력 전달을 컨트롤할 수 있다. 컨트롤 유닛(710)은 상술한 동작 포인트를 조정하여 전력 전송을 제어할 수 있다. 동작 포인트는, 예를 들면, 동작 주파수, 듀티 사이클 및 입력 전압 중 적어도 하나에 의해 결정될 수 있다.The control unit 710 may control communication and power transmission of the power transmitter 740. The control unit 710 may control power transmission by adjusting the above-described operation point. The operating point may be determined, for example, by at least one of an operating frequency, duty cycle, and input voltage.
통신 유닛(790) 및 컨트롤 유닛(710)은 별개의 유닛/소자/칩셋으로 구비되거나, 하나의 유닛/소자/칩셋으로 구비될 수도 있다.The communication unit 790 and the control unit 710 may be provided as separate units / elements / chipsets, or may be provided as one unit / element / chipset.
도 8은 다른 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치를 나타낸다. 이는 자기 공진 방식 또는 쉐어드 모드(shared mode)의 무선 전력 전송 시스템에 속할 수 있다. 8 shows a wireless power receiving apparatus according to another embodiment. This may belong to a wireless power transmission system in a self-resonant mode or a shared mode.
도 8에서, 무선전력 수신 장치(800)는 전력 전달 진행 및 다른 관련 정보를 제공하는 사용자 인터페이스(820), 무선 전력을 수신하는 전력 수신기(830), 로드 회로(load circuit, 840) 또는 코일 어셈블리를 받치며 커버하는 베이스(850) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 특히, 사용자 인터페이스(820)는 옵셔널하게 포함되거나, 전력 수신 장비의 다른 사용자 인터페이스(82)로서 포함될 수도 있다.In FIG. 8, the wireless power receiving device 800 includes a user interface 820 providing power transmission progress and other related information, a power receiver 830 receiving wireless power, a load circuit 840 or a coil assembly It may include at least one of the base 850 to cover the support. In particular, the user interface 820 may be optionally included, or may be included as another user interface 82 of the power receiving equipment.
전력 수신기(830)는 전력 컨버터(860), 임피던스 매칭 회로(870), 코일 어셈블리(880), 통신 유닛(890) 또는 컨트롤 유닛(810) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The power receiver 830 may include at least one of a power converter 860, an impedance matching circuit 870, a coil assembly 880, a communication unit 890, or a control unit 810.
전력 컨버터(860)는 2차 코일로부터 수신하는 AC 전력을 로드 회로에 적합한 전압 및 전류로 전환(convert)할 수 있다. 실시예로서, 전력 컨버터(860)는 정류기(rectifier)를 포함할 수 있다. 정류기는 수신된 무선 전력을 정류하여 교류에서 직류로 변환할 수 있다. 정류기는 다이오드나 트랜지스터를 이용하여 교류를 직류로 변환하고, 캐패시터와 저항을 이용하여 이를 평활할 수 있다. 정류기로는 브릿지 회로 등으로 구현되는 전파 정류기, 반파 정류기, 전압 체배기 등이 이용될 수 있다. 추가로, 전력 컨버터는 전력 수신기의 반사(reflected) 임피던스를 적용(adapt)할 수도 있다. The power converter 860 may convert AC power received from the secondary coil into voltage and current suitable for a load circuit. As an embodiment, the power converter 860 may include a rectifier. The rectifier may rectify the received wireless power to convert AC to DC. The rectifier converts alternating current to direct current using a diode or transistor, and can smooth it using a capacitor and a resistor. As a rectifier, a full-wave rectifier implemented by a bridge circuit, etc., a half-wave rectifier, and a voltage multiplier may be used. Additionally, the power converter may adapt the reflected impedance of the power receiver.
임피던스 매칭 회로(870)는 전력 컨버터(860) 및 로드 회로(840)의 조합과 2차 코일 간의 임피던스 매칭을 제공할 수 있다. 실시예로서, 임피던스 매칭 회로는 전력 전달을 강화할 수 있는 100kHz 근방의 공진을 발생시킬 수 있다. 임피던스 매칭 회로(870)는 캐패시터, 인덕터 및 이들의 조합을 스위칭하는 스위칭 소자로 구성될 수 있다. 임피던스의 정합은 수신되는 무선 전력의 전압값이나 전류값, 전력값, 주파수값 등에 기초하여 임피던스 매칭 회로(870)를 구성하는 회로의 스위칭 소자를 제어함으로써 수행될 수 있다. 경우에 따라 임피던스 매칭 회로(870)는 생략되어 실시될 수도 있으며, 본 명세서는 임피던스 매칭 회로(870)가 생략된 무선전력 수신장치(200)의 실시예도 포함한다. The impedance matching circuit 870 may provide impedance matching between the secondary coil and the combination of the power converter 860 and the load circuit 840. As an embodiment, the impedance matching circuit may generate resonance around 100 kHz, which can enhance power transfer. The impedance matching circuit 870 may be composed of a switching element that switches capacitors, inductors, and combinations thereof. Matching of impedance may be performed by controlling a switching element of a circuit constituting the impedance matching circuit 870 based on the received voltage value, current value, power value, frequency value, etc. of the wireless power. In some cases, the impedance matching circuit 870 may be omitted and implemented, and the present specification also includes an embodiment of the wireless power receiving apparatus 200 in which the impedance matching circuit 870 is omitted.
코일 어셈블리(880)는 적어도 하나의 2차 코일을 포함하며, 옵셔널하게는 자기장으로부터 수신기의 금속 부분을 쉴딩(shield)하는 엘러먼트(element)를 더 포함할 수도 있다.The coil assembly 880 includes at least one secondary coil, and may optionally further include an element that shields a metal portion of the receiver from a magnetic field.
통신 유닛(890)은 전력 송신기로 요청(request) 및 다른 정보를 통신하기 위해 로드 변조를 수행할 수 있다.The communication unit 890 may perform load modulation to communicate requests and other information to the power transmitter.
이를 위해 전력 수신기(830)는 반사 임피던스를 변경하도록 저항 또는 커패시터를 스위칭할 수도 있다.To this end, the power receiver 830 may switch resistors or capacitors to change the reflected impedance.
컨트롤 유닛(810)은 수신 전력을 컨트롤할 수 있다. 이를 위해 컨트롤 유닛(810)은 전력 수신기(830)의 실제 동작 포인트와 원하는 동작 포인트의 차이를 결정/산출할 수 있다. 그리고 컨트롤 유닛(810)은 전력 송신기의 반사 임피던스의 조정 및/또는 전력 송신기의 동작 포인트 조정 요청을 수행함으로써 실제 동작 포인트와 원하는 동작 포인트의 차이를 조정/저감할 수 있다. 이 차이를 최소화하는 경우 최적의 전력 수신을 수행할 수 있다.The control unit 810 may control the received power. To this end, the control unit 810 may determine / calculate the difference between the actual operating point of the power receiver 830 and the desired operating point. In addition, the control unit 810 may adjust / reduce the difference between an actual operation point and a desired operation point by adjusting the reflection impedance of the power transmitter and / or requesting the operation point adjustment of the power transmitter. When this difference is minimized, optimal power reception can be performed.
통신 유닛(890) 및 컨트롤 유닛(810)은 별개의 소자/칩셋으로 구비되거나, 하나의 소자/칩셋으로 구비될 수도 있다.The communication unit 890 and the control unit 810 may be provided as separate elements / chipsets, or may be provided as one element / chipset.
도 9는 일 실시예에 따른 통신 프레임 구조를 나타낸다. 이는 쉐어드 모드(shared mode)에서의 통신 프레임 구조일 수 있다. 9 shows a communication frame structure according to an embodiment. This may be a communication frame structure in a shared mode.
도 9를 참조하면, 쉐어드 모드에서는, 서로 다른 형태의 프레임이 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 쉐어드 모드에서는, (A)와 같은 복수의 슬롯을 가지는 슬롯 프레임(slotted frame) 및 (B)와 같은 특정 형태가 없는 자유 형식 프레임(free format frame)을 사용할 수 있다. 보다 구체적으로, 슬롯 프레임은 무선 전력 수신장치(200)로부터, 무선 전력 전송장치(100)에게 짧은 데이터 패킷들의 전송을 위한 프레임이고, 자유 형식 프레임은 복수의 슬롯들을 구비하지 않아, 긴 데이터 패킷들의 전송이 가능한 프레임일 수 있다.9, in the shared mode, different types of frames may be used together. For example, in the shared mode, a slotted frame having a plurality of slots such as (A) and a free format frame without a specific shape such as (B) may be used. More specifically, the slot frame is a frame for transmission of short data packets from the wireless power receiver 200 to the wireless power transmitter 100, and the free-form frame does not have a plurality of slots, so long data packets It may be a frame that can be transmitted.
한편, 슬롯 프레임 및 자유 형식 프레임은, 당업자에 의하여 다양한 명칭으로 변경될 수 있다. 예를 들어, 슬롯 프레임은, 채널 프레임으로, 자유 형식 프레임은, 메시지 프레임 등으로 변경되어 명명될 수 있다.Meanwhile, the slot frame and the free-form frame may be changed to various names by those skilled in the art. For example, the slot frame may be changed to a channel frame, and the free-form frame may be changed to a message frame or the like.
보다 구체적으로, 슬롯 프레임은, 슬롯의 시작을 나타내는 싱크 패턴, 측정 슬롯, 9개의 슬롯들 및 상기 9개의 슬롯들 각각에 앞서, 동일한 시간 간격을 갖는 추가적인 싱크 패턴을 포함할 수 있다.More specifically, the slot frame may include a sync pattern indicating the start of a slot, a measurement slot, nine slots, and an additional sync pattern having the same time interval before each of the nine slots.
여기에서, 상기 추가적인 싱크 패턴은, 앞서 설명한 프레임의 시작을 나타내는 싱크 패턴과 다른 싱크 패턴이다. 보다 구체적으로, 상기 추가적인 싱크 패턴은, 프레임의 시작을 나타내지 않고, 인접한 슬롯들(즉, 싱크 패턴의 양 옆에 위치한 연속하는 두 개의 슬롯들)과 관련된 정보를 나타낼 수 있다.Here, the additional sync pattern is a sync pattern different from the sync pattern indicating the start of the frame described above. More specifically, the additional sync pattern may indicate information related to adjacent slots (ie, two consecutive slots located on both sides of the sync pattern) without indicating the start of a frame.
상기 9개의 슬롯들 중 연속하는 두 개의 슬롯들 사이에는, 각각 싱크 패턴이 위치할 수 있다. 이 경우, 상기 싱크 패턴은, 상기 연속하는 두 개의 슬롯들과 관련된 정보를 제공할 수 있다.A sync pattern may be located between two consecutive slots among the nine slots. In this case, the sync pattern may provide information related to the two consecutive slots.
또한, 상기 9개의 슬롯들 및 상기 9개의 슬롯들 각각에 앞서 제공되는 싱크 패턴들은, 각각 동일한 시간 간격을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 9개의 슬롯들은 50ms의 시간 간격을 가질 수 있다. 또한, 상기 9개의 싱크 패턴들도 50ms의 시간 길이를 가질 수 있다.In addition, the sync patterns provided prior to each of the 9 slots and the 9 slots may have the same time interval. For example, the nine slots may have a time interval of 50ms. Also, the nine sync patterns may have a time length of 50 ms.
한편, (B)와 같은 자유 형식 프레임은, 프레임의 시작을 나타내는 싱크 패턴 및 측정 슬롯 이외에, 구체적인 형태을 가지지 않을 수 있다. 즉, 상기 자유 형식 프레임은, 상기 슬롯 프레임과 다른 역할을 수행하기 위한 것으로, 예를 들어, 상기 무선 전력 전송장치와 무선 전력 수신장치 간에 긴 데이터 패킷들(예를 들어, 추가 소유자 정보 패킷들)의 통신을 수행하거나, 복수의 코일로 구성된 무선 전력 전송장치에 있어서, 복수의 코일 중 어느 하나의 코일을 선택하는 역할을 위하여 사용될 수 있다.Meanwhile, the free-form frame such as (B) may not have a specific shape other than a sync pattern and a measurement slot indicating the start of the frame. That is, the free-form frame is for performing a different role from the slot frame, for example, long data packets (eg, additional owner information packets) between the wireless power transmitter and the wireless power receiver. It can be used to perform a communication, or in a wireless power transmission device composed of a plurality of coils, to select any one of the plurality of coils.
이하에서는, 각 프레임에 포함된 싱크 패턴(sync pattern)에 대하여 도면과 함께 보다 구체적으로 살펴본다.Hereinafter, a sync pattern included in each frame will be described in more detail with reference to the drawings.
도 10은 일 실시예에 따른 싱크 패턴의 구조이다. 10 is a structure of a sink pattern according to an embodiment.
도 10을 참조하면, 싱크 패턴은 프리앰블(preamble), 시작 비트(start bit), 응답 필드(Resonse field), 타입 필드(type field), 정보 필드(info field) 및 패리티 비트(parity bit)로 구성될 수 있다. 도 10에서는 시작 비트가 ZERO로 도시되어 있다.Referring to FIG. 10, the sync pattern is composed of a preamble, a start bit, a response field, a type field, an info field, and a parity bit. Can be. In FIG. 10, the start bit is shown as ZERO.
보다 구체적으로, 프리앰블은 연속되는 비트들로 이루어져 있으며, 모두 0으로 설정될 수 있다. 즉, 프리앰블은 싱크 패턴의 시간 길이를 맞추기 위한 비트들일 수 있다.More specifically, the preamble consists of consecutive bits, and all may be set to zero. That is, the preamble may be bits for matching the time length of the sync pattern.
프리앰블을 구성하는 비트들의 개수는 싱크 패턴의 길이가 50ms에 가장 가깝도록, 그러나, 50ms를 초과하지 않는 범위 내에서, 동작 주파수에 종속될 수 있다. 예를 들어, 동작 주파수가 100kHz인 경우, 싱크 패턴은 2개의 프리앰블 비트들로 구성되고, 동작 주파수가 105kHz인 경우, 싱크 패턴은, 3개의 프리앰블 비트들로 구성될 수 있다.The number of bits constituting the preamble may be dependent on the operating frequency such that the length of the sync pattern is closest to 50 ms, but not exceeding 50 ms. For example, when the operating frequency is 100 kHz, the sync pattern may consist of two preamble bits, and when the operating frequency is 105 kHz, the sync pattern may consist of three preamble bits.
시작 비트는 프리앰블 다음에 따라오는 비트로 제로(ZERO)를 의미할 수 있다. 상기 제로(ZERO)는 싱크 패턴의 종류를 나타내는 비트일 수 있다. 여기에서, 싱크 패턴의 종류는, 프레임과 관련된 정보를 포함하는 프레임 싱크(frame sync)와 슬롯의 정보를 포함하는 슬롯 싱크(slot sync)를 포함할 수 있다. 즉, 상기 싱크 패턴은, 연속하는 프레임들 사이에 위치하며, 프레임의 시작을 나타내는 프레임 싱크이거나, 프레임을 구성하는 복수의 슬롯 중 연속하는 슬롯들 사이에 위치하며, 상기 연속하는 슬롯과 관련된 정보를 포함하는 슬롯 싱크일 수 있다.The start bit is a bit following the preamble, which may mean zero. The zero (ZERO) may be a bit indicating the type of the sync pattern. Here, the type of the sync pattern may include a frame sync including information related to the frame and a slot sync including information on the slot. That is, the sync pattern is located between consecutive frames, is a frame sync indicating the start of a frame, or is located between consecutive slots among a plurality of slots constituting a frame, and information related to the consecutive slots It may be a slot sync.
예를 들어, 상기 제로가 0인 경우, 해당 슬롯이 슬롯과 슬롯 사이에 위치한, 슬롯 싱크임을 의미하고, 1인 경우, 해당 싱크 패턴이 프레임과 프레임 사이에 위치한 프레임 싱크임을 의미할 수 있다.For example, when the zero is 0, it means that the corresponding slot is a slot sync located between the slot and the slot, and if 1, the corresponding sync pattern is a frame sync located between the frame and the frame.
패리티 비트는 싱크 패턴의 마지막 비트로, 싱크 패턴의 데이터 필드들(즉, 응답 필드, 타입 필드, 정보 필드)를 구성하는 비트들의 개수 정보를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 기 패리티 비트는 싱크 패턴의 데이터 필드들을 구성하는 비트의 개수가 짝수인 경우, 1, 그 밖의 경우(즉, 홀수인 경우), 0이 될 수 있다.The parity bit is the last bit of the sync pattern and may indicate information on the number of bits constituting the data fields (ie, response field, type field, and information field) of the sync pattern. For example, the number of bits constituting the data fields of the sync pattern may be 1 in case of an even number, or 0 in other cases (that is, in an odd number).
응답(Response) 필드는 싱크 패턴 이전의 슬롯 내에서, 무선 전력 수신장치와의 통신에 대한, 무선 전력 전송장치의 응답 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 응답 필드는 무선 전력 수신장치와 통신의 수행이 감지되지 않은 경우, '00'을 가질 수 있다. 또한, 상기 응답 필드는 무선 전력 수신장치와의 통신에 통신 에러(communication error)가 감지된 경우, '01'을 가질 수 있다. 통신 에러는, 두 개 또는 그 이상의 무선 전력 수신장치가 하나의 슬롯에 접근을 시도하여, 두 개 또는 그 이상의 무선 전력 수신장치 간의 충돌이 발생한 경우일 수 있다.The Response field may include response information of the wireless power transmitter in communication with the wireless power receiver in a slot before the sync pattern. For example, the response field may have '00' when communication with the wireless power receiver is not detected. In addition, the response field may have '01' when a communication error is detected in communication with the wireless power receiver. The communication error may be a case where two or more wireless power receivers attempt to access one slot, and a collision occurs between two or more wireless power receivers.
또한, 응답 필드는, 무선 전력 수신장치로부터 데이터 패킷을 정확하게 수신하였는지 여부를 나타내는 정보를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 응답필드는, 무선 전력 전송장치가 데이터 패킷을 거부(deni)한 경우, "10"(10-not acknowledge, NAK), 무선 전력 전송장치가 상기 데이터 패킷을 확인(confirm)한 경우, "11"(11-acknowledge, ACK)이 될 수 있다.In addition, the response field may include information indicating whether the data packet has been correctly received from the wireless power receiver. More specifically, the response field is "10" (10-not acknowledge, NAK) when the wireless power transmitter rejects the data packet (deni), when the wireless power transmitter confirms the data packet (confirm) , "11" (11-acknowledge, ACK).
타입 필드는 싱크 패턴의 종류를 나타낼 수 있다. 보다 구체적으로, 타입 필드는 싱크 패턴이 프레임의 첫번째 싱크 패턴인 경우(즉, 프레임의 첫번째 싱크 패턴으로, 측정 슬롯 이전에 위치한 경우), 프레임 싱크임을 나타내는 '1'을 가질 수 있다.The type field may indicate the type of sync pattern. More specifically, the type field may have a '1' indicating that the frame is synchronized when the sync pattern is the first sync pattern of the frame (ie, the first sync pattern of the frame, located before the measurement slot).
또한, 타입 필드는 슬롯 프레임에서, 싱크 패턴이 프렘임의 첫번째 싱크 패턴이 아닌 경우, 슬롯 싱크임을 나타내는 '0'을 가질 수 있다.In addition, the type field may have a '0' indicating that it is a slot sync when the sync pattern is not the first sync pattern of the frame in the slot frame.
또한, 정보 필드는 타입 필드가 나타내는 싱크 패턴의 종류에 따라 그 값의 의미가 결정될 수 있다. 예를 들어, 타입 필드가 1인 경우(즉, 프레임 싱크를 나타내는 경우), 정보 필드의 의미는 프레임의 종류를 나타낼 수 있다. 즉, 정보 필드는 현재 프레임이 슬롯 프레임(slotted frame)인지 또는 자유 형식 프레임(free-format frame)인지 나타낼 수 있다. 예를 들어, 정보 필드가 '00'인 경우, 슬롯 프레임을, 정보 필드가 '01'인 경우, 자유 형식 프레임을 나타낼 수 있다.Also, the meaning of the value of the information field may be determined according to the type of sync pattern indicated by the type field. For example, when the type field is 1 (ie, indicating a frame sync), the meaning of the information field may indicate the type of frame. That is, the information field may indicate whether the current frame is a slotted frame or a free-format frame. For example, when the information field is '00', a slot frame may be represented, and when the information field is '01', a free-form frame may be indicated.
이와 달리, 타입 필드가 0인 경우(즉, 슬롯 싱크인 경우), 정보 필드는 싱크 패턴의 뒤에 위치한 다음 슬롯(next slot)의 상태를 나타낼 수 있다. 보다 구체적으로, 정보 필드는 다음 슬롯이 특정(specific) 무선 전력 수신장치에 할당된(allocated) 슬롯인 경우, '00', 특정 무선 전력 수신장치가 일시적으로 사용하기 위하여, 잠겨 있는 슬롯인 경우, '01', 또는 임의의 무선 전력 수신장치가 자유롭게 사용 가능한 슬롯인 경우, '10'을 가질 수 있다.Alternatively, when the type field is 0 (ie, slot sync), the information field may indicate the state of the next slot located after the sync pattern. More specifically, the information field is '00' when the next slot is a slot allocated to a specific wireless power receiver, '00', when a specific wireless power receiver is temporarily used, and is a locked slot, '01', or if any wireless power receiver is a freely usable slot, may have '10'.
도 11은 일 실시예에 따른 쉐어드 모드에서 무선 전력 전송장치 및 무선전력 수신장치의 동작 상태를 도시하였다.11 illustrates an operation state of a wireless power transmitter and a wireless power receiver in a shared mode according to an embodiment.
도 11을 참조하면, 쉐어드 모드로 동작하는 무선 전력 수신장치는, 선택 상태(Selection Phase) (1100), 도입 상태(Introduction Phase)(1110), 설정 상태(Configuration Phase) (1120), 교섭 상태(Negotiation Phase)(1130) 및 전력 전송 상태(Power Transfer Phase) (1140) 중 어느 하나의 상태로 동작할 수 있다.Referring to FIG. 11, the wireless power receiver operating in the shared mode includes a selection phase 1100, an introduction phase 1110, a configuration phase 1120, and a negotiation state. It may operate in any one of (Negotiation Phase) 1130 and Power Transfer Phase (1140).
우선, 일 실시예에 따른 무선 전력 전송장치는 무선 전력 수신장치를 감지하기 위하여, 무선 전력 신호를 전송할 수 있다. 즉, 무선 전력 신호를 이용하여, 무선 전력 수신장치를 감지하는 과정을 아날로그 핑(Analog ping)이라 할 수 있다.First, the wireless power transmitter according to an embodiment may transmit a wireless power signal in order to detect the wireless power receiver. That is, a process of detecting a wireless power receiver using a wireless power signal may be referred to as analog ping.
한편, 무선 전력 신호를 수신한 무선 전력 수신장치는 선택 상태(1100)에 진입할 수 있다. 선택 상태(1100)에 진입한 무선 전력 수신장치는 앞서 설명한 바와 같이, 상기 무선 전력 신호 상에 FSK신호의 존재를 감지할 수 있다.Meanwhile, the wireless power receiver that has received the wireless power signal may enter the selection state 1100. As described above, the wireless power receiving device that has entered the selection state 1100 may detect the presence of an FSK signal on the wireless power signal.
즉, 무선 전력 수신장치는 FSK 신호의 존재 여부에 따라 익스클루시브 모드 또는 쉐어드 모드 중 어느 하나의 방식으로 통신을 수행할 수 있다.That is, the wireless power receiver may perform communication in either an exclusive mode or a shared mode depending on whether an FSK signal is present.
보다 구체적으로, 무선 전력 수신장치는 무선 전력 신호에 FSK 신호가 포함되어 있으면, 쉐어드 모드로 동작하고, 그렇지 않은 경우, 익스클루시브 모드로 동작할 수 있다.More specifically, if the FSK signal is included in the wireless power signal, the wireless power receiver may operate in the shared mode, or otherwise, in the exclusive mode.
무선 전력 수신장치가 쉐어드 모드로 동작하는 경우, 상기 무선 전력 수신장치는 도입 상태(1110)에 진입할 수 있다. 도입 상태(1110)에서, 무선 전력 수신장치는, 설정 상태, 교섭 상태 및 전력 전송 상태에서, 제어 정보 패킷(CI, Control Information packet)을 전송하기 위하여, 무선 전력 전송장치에게 제어 정보 패킷을 전송할 수 있다. 제어 정보 패킷은, 헤더(Header) 및 제어와 관련된 정보를 가질 수 있다. 예를 들어, 제어 정보 패킷은, 헤더가 0X53일 수 있다.When the wireless power receiving device operates in the shared mode, the wireless power receiving device may enter the introduction state 1110. In the introduction state 1110, the wireless power receiver may transmit a control information packet to the wireless power transmitter in order to transmit a control information packet (CI) in a set state, a negotiation state, and a power transmission state. have. The control information packet may have a header and information related to control. For example, the control information packet may have a header of 0X53.
도입 상태(1110)에서, 무선전력 수신장치는 제어정보(control information: CI) 패킷을 전송하기 위해 자유슬롯(free slot)을 요청하는 시도를 다음의 구성, 협상, 전력 전송 단계에 걸쳐 수행한다. 이때 무선전력 수신장치는 자유슬롯을 선택하고 최초 CI 패킷을 전송한다. 만약 무선전력 전송장치가 해당 CI 패킷에 ACK으로 응답하면, 무선전력 전송장치는 구성 단계로 진입한다. 만약 무선전력 전송장치가 NAK으로 응답하면, 다른 무선전력 수신장치가 구성 및 협상 단계를 통해 진행되고 있는 것이다. 이 경우, 무선전력 수신장치는 자유슬롯의 요구를 재시도한다. In the introduction state 1110, the wireless power receiver performs an attempt to request a free slot to transmit a control information (CI) packet through the following configuration, negotiation, and power transmission steps. At this time, the wireless power receiver selects a free slot and transmits the first CI packet. If the wireless power transmission device responds with an ACK to the corresponding CI packet, the wireless power transmission device enters the configuration step. If the wireless power transmission device responds with a NAK, another wireless power reception device is in progress through the configuration and negotiation phase. In this case, the wireless power receiving device retries the request of the free slot.
만약 무선전력 수신장치가 CI 패킷에 대한 응답으로 ACK을 수신하면, 무선전력 수신장치는 최초 프레임 싱크까지 나머지 슬롯 싱크들을 카운팅함으로써 프레임 내의 개인 슬롯(private slot)의 위치를 결정한다. 모든 후속 슬롯 기반 프레임들에서, 무선전력 수신장치는 해당 슬롯을 통해 CI 패킷을 전송한다. If the wireless power receiver receives the ACK in response to the CI packet, the wireless power receiver determines the location of the private slot in the frame by counting the remaining slot sinks up to the first frame sink. In all subsequent slot-based frames, the wireless power receiver transmits a CI packet through the corresponding slot.
만약 무선전력 전송장치가 무선전력 수신장치에게 구성 단계로 진행함을 허락하면, 무선전력 전송장치는 무선전력 수신장치의 배타적 사용을 위한 잠금 슬롯(locked slot) 시리즈를 제공한다. 이는 무선전력 수신장치가 충돌없이 구성 단계를 진행하는 것을 확실시 해준다. If the wireless power transmitter allows the wireless power receiver to proceed to the configuration stage, the wireless power transmitter provides a series of locked slots for exclusive use of the wireless power receiver. This ensures that the wireless power receiver proceeds with the configuration steps without collision.
무선전력 수신장치는 2개의 식별 데이터 패킷들(IDHI와 IDLO)와 같은 데이터 패킷의 시퀀스들을 잠금 슬롯을 사용하여 전송한다. 본 단계를 완료하면, 무선전력 수신장치는 협상 단계로 진입한다. 협상 단계에서, 무선전력 전송장치가 무선전력 수신장치에게 배타적 사용을 위한 잠금 슬롯을 계속 제공한다. 이는 이는 무선전력 수신장치가 충돌없이 협상 단계를 진행하는 것을 확실시 해준다. The wireless power receiver transmits sequences of data packets such as two identification data packets (IDHI and IDLO) using a lock slot. Upon completion of this step, the wireless power receiver enters the negotiation phase. In the negotiating phase, the wireless power transmitter continues to provide the wireless power receiver with a lock slot for exclusive use. This ensures that the wireless power receiver proceeds through the negotiation phase without conflict.
무선전력 수신장치는 해당 잠금 슬롯을 사용하여 하나 또는 그 이상의 협상 데이터 패킷들을 전송하며, 이는 사적 데이터 패킷들과 섞일 수도 있다. 결국 해당 시퀀스는 특정 요청 (specific request (SRQ)) 패킷과 함께 종료된다. 해당 시퀀스를 완료하면, 무선전력 수신장치는 전력 전송 단계로 진입하고, 무선전력 전송장치는 잠금 슬롯의 제공을 중단한다. The wireless power receiver transmits one or more negotiation data packets using the corresponding lock slot, which may be mixed with private data packets. Eventually, the sequence ends with a specific request (SRQ) packet. Upon completion of the sequence, the wireless power receiver enters the power transmission phase, and the wireless power transmitter stops providing the lock slot.
전력 전송 상태에서, 무선전력 수신장치는 할당된 슬롯을 사용하여 CI 패킷의 전송을 수행하며, 전력을 수신한다. 무선전력 수신장치는 레귤레이터 회로를 포함할 수 있다. 레귤레이터 회로는 통신/제어 유닛에 포함될 수 있다. 무선전력 수신장치는 레귤레이터 회로를 통해 무선전력 수신장치의 반사 임피턴스를 자가-조절(self-regulate)할 수 있다. 다시 말해, 무선전력 수신장치는 외부 부하에 의해 요구되는 양의 파워를 전송하기 위해 반사되는 임피던스를 조정할 수 있다. 이는 과도한 전력의 수신과 과열을 방지할 수 있다. In the power transmission state, the wireless power receiver performs transmission of a CI packet using the allocated slot and receives power. The wireless power receiver may include a regulator circuit. The regulator circuit can be included in the communication / control unit. The wireless power receiver can self-regulate the reflected impedance of the wireless power receiver through a regulator circuit. In other words, the wireless power receiver can adjust the reflected impedance to transmit the amount of power required by the external load. This can prevent excessive power reception and overheating.
쉐어드 모드에서, 무선전력 전송장치는 수신되는 CI 패킷에 대한 응답으로서 전력을 조정하는 것을 수행하지 않을 수 있기 때문에(동작 모드에 따라), 이 경우에는 과전압 상태를 막기 위한 제어가 필요할 수 있다.In the shared mode, since the wireless power transmitter may not perform the power adjustment in response to the received CI packet (depending on the operation mode), in this case, control to prevent an overvoltage condition may be required.
회귀 분석에 기반한 이물질 검출 알고리즘Foreign object detection algorithm based on regression analysis
이하에서, 이물질 검출에 기반하여 무선전력 전송을 수행하는 무선전력 전송장치 및 방법, 그리고 무선전력 수신을 수행하는 무선전력 수신장치 및 방법에 관하여 개시된다. Hereinafter, a wireless power transmission apparatus and method for performing wireless power transmission based on foreign substance detection, and a wireless power reception apparatus and method for performing wireless power reception are disclosed.
금속과 같은 이물질에 의해 열이 발생하는 원인은 크게 에디 전류 손실(Eddy Current Loss)과 자기 히스테리시스 손실(Magnetic Hysteresis Loss) 이렇게 2가지가 있다. 이러한 원인들과 각 원인별 열 발생과정을 설명하면 다음과 같다. There are two main causes of heat generation by foreign substances such as metals: Eddy Current Loss and Magnetic Hysteresis Loss. The causes and the heat generation process for each cause are as follows.
에디 전류 손실은 무선충전을 위한 AC 자기장이 금속 이물질에 작용할 때 금속 이물질이 이를 상쇄시키기 위한 반대 자기장을 만들기 위해 에디 전류(Eddy Current)를 발생시키게 되는데, 이 과정에 발생되는 전력 손실을 의미한다. 금속 이물질에 시간적으로 변화하는 자기장(AC 자기장)을 상쇄시키기 위한 반대 방향의 자기장을 만들기 위한 전류(I)의 발생은 렌쯔의 법칙에 의한다. 전류(I)는 금속 이물질의 저항 R에 의해 I2R 열을 발생시키는 문제가 있다. The eddy current loss is when the AC magnetic field for wireless charging acts on a metal foreign material, and the metal foreign material generates an eddy current to create an opposite magnetic field for canceling it, which means the power loss generated in the process. The generation of electric current (I) to create a magnetic field in the opposite direction to counteract the temporally changing magnetic field (AC magnetic field) in metallic foreign matter is according to Lenz's law. The current I has a problem of generating I 2 R heat by the resistance R of the metal foreign material.
자기 히스테리시스 손실은 충전 과정에 자성 이물질이 무선 충전을 위한 자기장에 영향을 받게 되면 자성 물질 내부의 자화 상태가 외부 자기장에 따라 변화되는 과정에 자기 히스테리시스(Magnetic Hysteresis)가 생겨나게 되는데, 이 과정에 발생되는 전력 손실을 의미한다. 자기 히스테리시스 손실은 물질 내부의 자기 모멘트(Magnetic Moment) 또는 자기 도메인(Magnetic Domain)이 외부 자기장과 정렬(Align)하는 과정에 도메인 벽(Domain Wall) 등 여러가지 이유에 의한 지연(Delay)이 생기고 이 때, 열이 발생된다. Magnetic hysteresis loss occurs when a magnetic foreign material is affected by a magnetic field for wireless charging during the charging process, and magnetic hysteresis occurs in a process in which the magnetic state inside the magnetic material changes according to an external magnetic field. Power loss. The magnetic hysteresis loss is caused by various reasons, such as a domain wall, in the process of aligning the magnetic moment inside the material or the magnetic domain with the external magnetic field. , Heat is generated.
이와 같이 무선전력 전송을 수행하는 과정에서 금속과 같은 이물질에 의한 과열문제는 인체 및 기기에 영향을 미칠 수 있다. 이물질 검출 오류의 심각성은 급속 무선충전 또는 중전력/대전력급 기기의 경우에 더 커질 수 있다. 따라서 무선전력 전송 시스템에서 이물질 검출 성능의 정확도과 신뢰도가 더욱 개선될 필요가 있다. In the process of performing wireless power transmission as described above, a problem of overheating due to foreign substances such as metal may affect the human body and devices. The severity of foreign object detection errors may be greater in the case of rapid wireless charging or medium / large power devices. Therefore, it is necessary to further improve the accuracy and reliability of foreign matter detection performance in the wireless power transmission system.
이물질 검출 방법은 예를 들어 Q-인자(factor) 검출 및 전력 손실(Power Loss) 검출, 주파수 이동(Frequency Shift) 등을 포함한다. 다만, 같은 조건 아래서도 다양한 무선전력 수신장치들(예, 스마트폰, 스마트 워치 등)에 의한 다양한 Q-인자(factor), 전력 손실 및 주파수 이동의 차이가 있기 때문에, 무선전력 수신장치들의 특성 차이에 의한 큰 Q-인자, 전력 손실 및 주파수 이동의 차이에 비해 작은 변화를 주는 이물질(예, 10 센트(US 다임(dime)) 동전)는 검출이 매우 어렵다. 또한 이물질을 감지하는 센싱 코일(Sensing Coil)을 이용하여 이물질을 검출하는 방법이 있으나, 추가 비용 문제 발생할 수 있다. 예를 들어 이물질로서 US 다임을 고려하면, 현재까지의 기술로 추가 센싱 코일이 없이 US 다임을 구분할 수 있는 이물질 검출 방법은 존재하지 않는다. 그 이유는 휴대폰(Phone)의 넓은 친금속(Friendly Metal) 효과 때문이다. US 다임의 작은 Q-인자 변화, 전력 손실 효과는 휴대폰들의 친금속 변수(Friendly Metal Variation)에 묻혀버리는 현상(SNR 문제)을 극복하지 못한다. The foreign matter detection method includes, for example, Q-factor detection, power loss detection, frequency shift, and the like. However, since there are differences in various Q-factors, power loss, and frequency shifts by various wireless power receivers (eg, smart phones, smart watches, etc.) under the same conditions, the characteristics of wireless power receivers are different. It is very difficult to detect foreign substances (eg, 10 cents (US dime) coins) that give small changes compared to the difference in large Q-factor, power loss and frequency shift caused by. In addition, there is a method of detecting a foreign material by using a sensing coil that detects the foreign material, but additional cost problems may occur. For example, considering the US dime as a foreign material, there is no foreign material detection method capable of distinguishing the US dime without an additional sensing coil with the technology to date. The reason is the wide friendly metal effect of the phone. US Dime's small Q-factor change and power loss effect do not overcome the phenomenon of being buried in the friendly metal variation of mobile phones (SNR problem).
기존의 이물질 검출 방법의 정확도를 확인하고자 몇 가지 실험을 실시하였다. Several experiments were conducted to confirm the accuracy of the existing foreign substance detection method.
도 12는 일례에 따른 무선전력 수신장치와 무선전력 수신장치+이물질의 히스토그램을 도시한 것이다. 이는 전력 손실(Ploss)만을 기반으로 이물질을 검출하는 경우이다. 12 illustrates a histogram of a wireless power receiving device and a wireless power receiving device + foreign matter according to an example. This is a case where foreign matter is detected based only on power loss (P loss ).
도 12를 참조하면, 아이폰 6+, 갤럭시 S6E, 갤럭시 S8 이렇게 3 종류의 스마트폰과 상기 3종류의 스마트폰+이물질 샘플에 대해 전력 손실을 측정한 것이다. 전력 손실만을 이용하여 이물질 검출을 수행하는 경우, 무선전력 수신장치만 존재하는 상황과, 무선전력 수신장치와 이물질이 함께 존재하는 상황이 구분되지 않기 때문에, 결국 이물질을 완전히 검출할 수 없음을 확인할 수 있다.Referring to Figure 12, the iPhone 6+, Galaxy S6E, Galaxy S8 three types of smartphones and the three types of smartphones + foreign material samples are measured power loss. When the foreign object detection is performed using only the power loss, since the situation in which only the wireless power receiving device exists and the situation in which the wireless power receiving device and the foreign material are present are not distinguished, it can be confirmed that the foreign material cannot be completely detected. have.
도 13은 다른 예에 따른 무선전력 수신장치와 무선전력 수신장치+이물질의 히스토그램을 도시한 것이다. 이는 Q-인자만을 기반으로 이물질을 검출하는 경우이다. 13 shows a histogram of a wireless power receiving device and a wireless power receiving device + foreign matter according to another example. This is a case where foreign substances are detected based only on the Q-factor.
도 13을 참조하면, 아이폰 6+, 갤럭시 S6E, 갤럭시 S8 이렇게 3 종류의 스마트폰과 상기 3종류의 스마트폰과 상기 3개의 스마트폰+이물질 샘플에 대해 Q 인자를 측정한 것이다. Q 인자만을 이용하여 이물질 검출을 수행하는 경우, 무선전력 수신장치만 존재하는 상황과, 무선전력 수신장치와 이물질이 함께 존재하는 상황이 구분되지 않기 때문에, 결국 이물질을 완전히 검출할 수 없음을 확인할 수 있다.13, the iPhone 6+, the Galaxy S6E, and the Galaxy S8 are three types of smartphones, the three types of smartphones, and the three smartphones + foreign materials, and the Q factor is measured. When the foreign matter detection is performed using only the Q factor, since the situation where only the wireless power receiving device is present and the situation where the wireless power receiving device and the foreign material are present are not distinguished, it can be confirmed that foreign matter cannot be completely detected. have.
도 14는 또 다른 예에 따른 무선전력 수신장치와 무선전력 수신장치+이물질의 히스토그램을 도시한 것이다. 이는 1차 코일에 흐르는 전류(Itx)만을 기반으로 이물질을 검출하는 경우이다. 14 illustrates a histogram of a wireless power receiving device and a wireless power receiving device + foreign matter according to another example. This is a case where foreign matter is detected based only on the current I tx flowing in the primary coil.
도 14를 참조하면, 아이폰 6+, 갤럭시 S6E, 갤럭시 S8 이렇게 3 종류의 스마트폰과 상기 3종류의 스마트폰과 상기 3개의 스마트폰+이물질 샘플에 대해 1차 코일 전류를 측정한 것이다. Referring to FIG. 14, primary coil currents are measured for three types of smartphones, the three types of smartphones, and the three smartphones + foreign material samples such as iPhone 6+, Galaxy S6E, and Galaxy S8.
(a)는 1차 코일 전류만을 이용하여 이물질 검출을 수행하는 경우, 전력 손실만을 이용한 이물질 검출(도 12) 또는 Q인자만을 이용한 이물질 검출(도 13)에 비해 무선전력 수신장치만 존재하는 상황과, 무선전력 수신장치와 이물질이 함께 존재하는 상황이 더 잘 구분됨을 확인할 수 있다. (a) is a situation in which only the wireless power receiving device exists compared to the detection of a foreign substance using only the power factor (FIG. 12) or the detection of a foreign substance using only the Q factor when detecting foreign substances using only the primary coil current (FIG. 13). , It can be seen that the situation in which the wireless power receiving device and the foreign material exist together is better classified.
다만 데이터 구간을 달리한 (b)의 경우, 1차 코일 전류만을 이용하여 이물질 검출을 수행하는 경우, 무선전력 수신장치만 존재하는 상황과, 무선전력 수신장치와 이물질이 함께 존재하는 상황이 구분되지 않기 때문에, 결국 이물질을 완전히 검출할 수 없음을 확인할 수 있다.However, in the case of (b) having different data sections, when performing foreign object detection using only the primary coil current, the situation in which only the wireless power receiving device exists and the situation in which the wireless power receiving device and the foreign material exist together are not distinguished. As a result, it can be confirmed that foreign matter cannot be completely detected.
도 15는 또 다른 예에 따른 무선전력 수신장치와 무선전력 수신장치+이물질의 히스토그램을 도시한 것이다. 이는 Q 인자와 전력 손실간의 단순 연산(곱하기 : PLoss *ΔQ)을 기반으로 이물질을 검출하는 경우이다. 15 illustrates a histogram of a wireless power receiver and a wireless power receiver + foreign matter according to another example. This is a case of detecting a foreign object based on a simple calculation (multiplication: P Loss * ΔQ) between the Q factor and the power loss.
도 15를 참조하면, 아이폰 6+, 갤럭시 S6E, 갤럭시 S8 이렇게 3 종류의 스마트폰과 상기 3종류의 스마트폰과 상기 3개의 스마트폰+이물질 샘플에 대해 Q 인자와 전력 손실을 측정하고, 이들을 곱한 값을 히스토그램으로 나타낸다. PLoss *ΔQ를 히스토그램으로 나타낸 결과, 무선전력 수신장치만 존재하는 상황과, 무선전력 수신장치와 이물질이 함께 존재하는 상황이 중첩은 없으나 상당히 근접함을 알 수 있다. 이와 동일한 이물질 검출 방법을 본 실험에 사용되지 않은 다른 종류의 스마트폰에 적용할 경우 이물질 검출에 오류가 발생할 가능성은 여전히 존재한다. Referring to Figure 15, iPhone 6+, Galaxy S6E, Galaxy S8 three types of smartphones and the above three types of smartphones and the three smartphones + foreign material samples are measured for Q factor and power loss, multiplied by them Values are represented by histograms. As a result of plotting P Loss * ΔQ as a histogram, it can be seen that the situation in which only the wireless power receiving device exists and the situation in which the wireless power receiving device and the foreign material exist together do not overlap, but are quite close. When this same foreign matter detection method is applied to other types of smartphones not used in this experiment, there is still a possibility of an error in foreign matter detection.
도 16은 또 다른 예에 따른 무선전력 수신장치와 무선전력 수신장치+이물질의 히스토그램을 도시한 것이다. 이는 Q 인자와 전력 손실, 1차 코일의 전류를 단순 연산(곱하기와 나누기 : ΔQ*PLoss/Itx)한 결과를 기반으로 이물질을 검출하는 경우이다. 16 illustrates a histogram of a wireless power receiving device and a wireless power receiving device + foreign matter according to another example. This is a case where foreign matter is detected based on the result of simple calculation (multiplication and division: ΔQ * P Loss / I tx ) of Q factor, power loss, and current of the primary coil.
도 16을 참조하면, 아이폰 6+, 갤럭시 S6E, 갤럭시 S8 이렇게 3 종류의 스마트폰과 상기 3종류의 스마트폰과 상기 3개의 스마트폰+이물질 샘플에 대해 Q 인자와 전력 손실, 1차 코일의 전류를 측정하고, 이들을 단순 연산 값을 히스토그램으로 나타낸다. ΔQ*PLoss/Itx를 히스토그램으로 나타낸 결과, 무선전력 수신장치만 존재하는 상황과, 무선전력 수신장치와 이물질이 함께 존재하는 상황이 분리가 되지만, 분리 전력(Resolving Power)이 작아서 실제 이물질 검출에 적용하기는 어렵다. Referring to Figure 16, iPhone 6+, Galaxy S6E, Galaxy S8 three types of smartphones and the above three types of smartphones and the three smartphones + foreign substances sample Q factor and power loss, the current of the primary coil Is measured, and these are represented by histograms of simple calculation values. As a result of representing ΔQ * P Loss / I tx as a histogram, the situation where only the wireless power receiving device exists and the situation where the wireless power receiving device and the foreign material exist together are separated, but the actual power is detected due to the small separation power (Resolving Power). It is difficult to apply to.
도 12 내지 도 16과 같이, 무선전력 수신장치(예를 들어 스마트폰)들이 특성차(또는 노이즈)가 크면, 각각의 변수를 단편적으로 적용하거나 단순 연산을 통해 이물질을 검출하는 방법만으로는 이물질 유/무의 차이를 검출하기는 여전히 어렵다. 12 to 16, when the wireless power receiving devices (for example, smart phones) have a large characteristic difference (or noise), a method of detecting foreign substances through a simple operation or applying each variable in a fractional way is a foreign matter existence / It is still difficult to detect the difference in nothing.
따라서, 본 실시예는 무선전력 전송의 개시 전(즉, 전력 전송 페이즈 진입 전) 또는 무선전력 전송 도중(즉, 전력 전송 페이즈 진입 후)에 얻을 수 있는 다양한 모든 변수를 동시에 활용하여 이물질 성능을 극대화 방법을 개시한다. 이 경우, 다양한 변수를 활용한 회귀분석 기법이 적용될 수 있다. 회귀분석 기법을 기반으로 무선전력 수신장치(i.e. 휴대폰) vs 무선전력 수신장치+이물질의 분해능을 획기적으로 향상시켜 높은 성능의 이물질 검출 알고리즘을 구현할 수 있다. 이 경우, 1차 코일의 전류를 새로운 파라미터로서 활용하면 더 효과적임이 확인된다. Therefore, the present embodiment maximizes foreign material performance by simultaneously using all of various variables that can be obtained before the start of the wireless power transmission (that is, before entering the power transmission phase) or during the wireless power transmission (that is, after entering the power transmission phase). The method is disclosed. In this case, a regression analysis technique using various variables may be applied. Based on the regression analysis technique, it is possible to implement a high-performance foreign substance detection algorithm by dramatically improving the resolution of the wireless power receiver (i.e. mobile phone) vs. wireless power receiver + foreign substances. In this case, it is confirmed that using the current of the primary coil as a new parameter is more effective.
이하 본 명세서는 무선전력 전송장치 또는 수신장치가 이물질 검출을 위해 활용 가능한 파라미터를 정의하고, 모든 파라미터들을 동시에 적용하여 이물질 검출 성능을 극대화하는 방법을 개시한다. 이물질에 의한 특성 변화 파라미터는 무선충전 전이나 충전 중에 1차 코일에서 측정 및/또는 산출 가능하면서 이물질의 유/무에 따라 영향을 받는 파라미터라 할 수 있다. 이하에서 이물질에 의한 특성 변화 파라미터를 간단히 FOD 파라미터라 칭한다. Hereinafter, this specification discloses a method for maximizing the detection performance of a foreign substance by defining parameters that can be used by the wireless power transmission device or the reception device for foreign matter detection and simultaneously applying all parameters. The parameter for changing characteristics due to a foreign material can be measured and / or calculated by the primary coil before or during wireless charging, and can be said to be a parameter affected by the presence or absence of a foreign material. Hereinafter, the parameter for changing properties due to foreign substances is simply referred to as a FOD parameter.
일 실시예에 따르면, FOD 파라미터는 무선전력 전송장치의 1차 코일의 전류변화를 포함할 수 있다. 무선전력 전송장치 상에 이물질이 놓이면 충전 전의 디지털 핑 신호나 충전 중 전류의 크기가 달라진다(이물질에 의한 전력 손실). 무선전력 수신장치(i.e. 휴대폰)만 놓일 경우와, 무선전력 수신장치와 이물질(i.e. 코인들)이 모두 놓일 경우에 대해, 도 17은 무선전력 전송 개시 전에 측정된 1차 코일의 전류이고, 도 18은 무선전력 전송 도중에 측정된 1차 코일 전류이다. According to an embodiment, the FOD parameter may include a current change of the primary coil of the wireless power transmission device. When a foreign object is placed on the wireless power transmitter, the digital ping signal before charging or the amount of current during charging changes (power loss due to foreign material). For the case where only the wireless power receiving device (ie mobile phone) is placed and both the wireless power receiving device and foreign matter (ie coins) are placed, FIG. 17 is the current of the primary coil measured before the start of wireless power transmission, and FIG. 18 Is the primary coil current measured during wireless power transmission.
도 17 및 도 18을 참조하면, y축은 1차 코일의 전류값이고, x축은 Δ(delta) Q이다. ΔQ는 각 무선전력 수신장치(Phone)와 무선전력 수신장치+이물질(Phone+FO)에 의한 1차 코일의 Q값 감소(drop) 량을 의미하는 값이다. 도 17과 도 18에서 알 수 있듯이, 이물질 유/무에 따라 무선전력 전송 전 또는 무선전력 전송 동안에 1차 코일의 전류에 차이가 생길 수 있는데, 무선전력 전송장치 및/또는 무선전력 수신장치는 1차 코일의 전류 변화 또는 차이를 사용하여 무선전력 수신장치만 존재하는 상태와 무선전력 수신장치와 이물질이 모두 존재하는 상태를 구분할 수 있다. 17 and 18, the y-axis is the current value of the primary coil, and the x-axis is Δ (delta) Q. [Delta] Q is a value indicating the Q value drop amount of the primary coil by each wireless power receiving device (Phone) and wireless power receiving device + foreign material (Phone + FO). As can be seen in FIGS. 17 and 18, a difference may occur in the current of the primary coil before or during wireless power transmission depending on the presence / absence of a foreign material. The wireless power transmission device and / or the wireless power reception device may be 1 It is possible to distinguish a state in which only the wireless power receiving device is present and a state in which both the wireless power receiving device and a foreign material are present using the current change or difference of the primary coil.
1차 코일의 전류는 다른 FOD 파라미터와 비교할 때 무선전력 수신장치만 존재할 경우(Rx)와, 무선전력 수신장치와 이물질이 모두 존재하는 경우(Rx+FO) 특성의 차이를 더 잘 보여준다. 도 17 및 도 18에서, 1차 코일 전류의 크기비율을 보면, 무선전력 전송 도중 전류 보다 무선전력 전송 개시 전 전류가 더 크지만 산포를 고려해야 할 필요가 있다. 무선전력 수신장치만 존재할 경우에 얻어진 제1 FOD 파라미터 값과, 무선전력 수신장치와 이물질이 모두 존재할 경우에 얻어진 제2 FOD 파라미터 값을 구분하고, 제1 FOD 파라미터 값과 제2 FOD 파라미터 값간의 차이를 이용하면 이물질 검출이 가능하다. 그러나, 동일한 종류의 FOD 파라미터간의 차이만을 비교하면 무선전력 수신장치의 변화가 이물질의 유/무에 의한 차이보다 커서 FOD가 어려울 수 있다. 따라서 1차의 코일 전류와 더불어 Q-인자, 전력 손실, 주파수 이동 등이 FOD 파라미터로 사용될 수 있다.Compared to other FOD parameters, the current of the primary coil shows a better difference in characteristics when only the wireless power receiving device is present (Rx) and when both the wireless power receiving device and foreign matter are present (Rx + FO). 17 and 18, when looking at the size ratio of the primary coil current, the current before the start of the wireless power transmission is greater than the current during the wireless power transmission, but the dispersion needs to be considered. The first FOD parameter value obtained when only the wireless power receiving device is present, and the second FOD parameter value obtained when both the wireless power receiving device and foreign matter are present, and the difference between the first FOD parameter value and the second FOD parameter value It is possible to detect foreign substances by using. However, if only the differences between the FOD parameters of the same type are compared, the change in the wireless power receiving device may be more difficult than the difference due to the presence / absence of foreign matter, making FOD difficult. Therefore, in addition to the primary coil current, Q-factor, power loss, and frequency shift can be used as FOD parameters.
다른 실시예에 따르면, FOD 파라미터는 1차 코일의 전류 변화, Q-인자, 전력 손실, 주파수 이동 및/또는 이 값들을 이용하여 산출된 추가 파라미터들(또는 무선전력 전송장치 및/또는 수신장치에서 측정 또는 획득할 수 있는 시스템 파라미터들) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일례로서, FOD 파라미터는 전력 손실, Q-인자, 주파수 변경, 무선전력 전송 전의 1차 코일의 전류, 무선전력 전송 중의 1차 코일의 전류, 저항, 인덕턴스 등을 포함할 수 있다. 이 경우, 이물질 검출 알고리즘은 상기 복수의 FOD 파라미터를 기반으로 설계 또는 구현될 수 있다. 따라서 무선전력 전송장치 및/또는 무선전력 수신장치는 상기 이물질 검출 알고리즘을 이용하여 이물질 검출을 수행할 수 있다. 즉, 본 실시예는 무선전력 전송 시스템의 이물질 검출을 위해 측정가능한 모든 파라미터 및 측정된 파라미터들을 활용하여 산출한 파라미터들을 동시에 상호 보완적으로 활용할 수 있는 이물질 검출 알고리즘을 작성하여 적용한다. 이 경우 무선전력 수신장치와 이물질을 명확히 구분할 수 있고, 직렬적인 파라미터 적용의 한계를 극복하여 이물질 검출 성능을 극대화할 수 있다. 다른 예로서, FOD 파라미터는 무선전력 전송 과정에서 측정 가능한 파라미터들(전력 손실, Q-인자, 주파수 변경, 무선전력 전송 전의 1차 코일의 전류, 무선전력 전송 중의 1차 코일의 전류, 저항, 인덕턴스 등)끼리 사칙연산으로 수행하여 산출한 새로운 파라미터를 포함할 수 있다. 다만, Rx Only 상태와 Rx+FO 상태간의 FOD 파라미터 차이를 비교하여 이물질을 검출하는 경우, 무선전력 수신장치의 다양성이 이물질의 유/무에 의한 차이보다 커서 이물질의 검출 정확도가 매우 낮아질 수 있다. 따라서 이물질 영향을 받는 가능한 모든 FOD 파라미터들을 들을 동시에 고려할 수 있는 이물질 검출 알고리즘의 설계가 필요하다. According to another embodiment, the FOD parameter is the current change of the primary coil, Q-factor, power loss, frequency shift and / or additional parameters calculated using these values (or in the wireless power transmitter and / or receiver) And system parameters that can be measured or obtained. As an example, the FOD parameter may include power loss, Q-factor, frequency change, current of the primary coil before wireless power transmission, current of the primary coil during wireless power transmission, resistance, inductance, and the like. In this case, the foreign material detection algorithm may be designed or implemented based on the plurality of FOD parameters. Therefore, the wireless power transmission device and / or the wireless power reception device may perform foreign material detection using the foreign material detection algorithm. That is, this embodiment creates and applies a foreign matter detection algorithm that can simultaneously and complementarily utilize the parameters calculated by using all measurable parameters and measured parameters for foreign matter detection in a wireless power transmission system. In this case, the wireless power receiver and the foreign matter can be clearly distinguished, and the limitation of serial parameter application can be overcome to maximize the foreign matter detection performance. As another example, FOD parameters are parameters that can be measured in the wireless power transmission process (power loss, Q-factor, frequency change, current of the primary coil before wireless power transmission, current, resistance, and inductance of the primary coil during wireless power transmission). Etc.) New parameters calculated by performing arithmetic operations among themselves may be included. However, when detecting a foreign object by comparing the difference in FOD parameters between the Rx Only state and the Rx + FO state, the diversity of the wireless power receiving device is greater than the difference due to the presence / absence of the foreign material, and thus the detection accuracy of the foreign material may be very low. Therefore, it is necessary to design a foreign matter detection algorithm that can simultaneously consider all possible FOD parameters affected by foreign matter.
또 다른 실시예에 따르면, 위 실시예에서 다양한 FOD 파라미터들을 동시에 병렬적으로 이물질 검출 알고리즘에 적용하되, 상기 이물질 검출 알고리즘의 성능 최적화 및 극대화를 위해 회귀분석(Regression Analysis)을 기반으로 상기 이물질 검출 알고리즘에 사용되는 FOD 파라미터별 가중치(Weight)를 구할 수 있다. According to another embodiment, in the above embodiment, various FOD parameters are simultaneously applied to the foreign matter detection algorithm in parallel, but the foreign matter detection algorithm is based on a regression analysis to optimize and maximize the performance of the foreign matter detection algorithm. The weight for each FOD parameter used in can be obtained.
1차 코일의 전류(ITx coil)를 FOD 파라미터에서 배제하고, 이물질 검출에 큰 문제를 내포하는 아이폰 시리즈(iPhone series)를 포함한 10 종류 이상의 휴대폰들에 적용했을 때, 휴대폰과 이물질의 구분이 불가능하였으나(Z<0), 본 실시예에 따른 새로운 이물질 검출 알고리즘은 Z=8.43(평균 기준은 Z=11.03)을 제공한다. 나아가, 1차 코일의 전류를 FOD 파라미터로서 적용한다면 본 실시예에 따른 이물질 검출의 성능은 더 향상됨이 실험적으로 확인되었다. 구체적으로, 아이폰 6+, 갤럭시 S6E, 갤럭시 S8 이렇게 3 종류의 스마트폰에 대해 1차 코일의 전류를 FOD 파라미터로서 채택하였을 때, Z>>10임이 확인되었다. 이는 이물질을 완벽히 검출할 수 있음을 의미한다. 여기서 z는 시스템의 정규분포 특성으로서, 평균값으로부터 시스템의 스펙(spec) 값까지가 표준편차의 67% 정도되는 너비(width)의 몇 배인지를 나타내는 값이다. z값이 6 이상이면 통계적으로 충분히 좋은 값으로 평가된다. 이와 같이 이물질에 의한 발열 문제를 제거하기 위해 무선충전 전 또는 무선충전 중에 얻을 수 있는 다양한 변수를 기반으로 회귀분석을 수행할 경우, 이물질 검출 성능을 극대화할 수 있다.When the current of the primary coil (I Tx coil ) is excluded from the FOD parameter and applied to more than 10 types of mobile phones, including the iPhone series, which has a big problem in detecting foreign matter, it is impossible to distinguish between the mobile phone and the foreign material. However (Z <0), the new foreign material detection algorithm according to the present embodiment provides Z = 8.43 (average criterion is Z = 11.03). Furthermore, it was experimentally confirmed that if the current of the primary coil is applied as a FOD parameter, the performance of foreign matter detection according to this embodiment is further improved. Specifically, when adopting the current of the primary coil as the FOD parameter for the three types of smartphones such as iPhone 6+, Galaxy S6E, and Galaxy S8, it was confirmed that Z >> 10. This means that foreign matter can be completely detected. Here, z is a normal distribution characteristic of the system, and is a value indicating how many times the width from the average value to the system spec value is about 67% of the standard deviation. If the z value is 6 or more, it is evaluated as a statistically good value. In order to eliminate the heat generation problem caused by foreign matters as described above, when regression analysis is performed based on various variables that can be obtained before or during wireless charging, foreign matter detection performance can be maximized.
도 19는 일례에 따른 회귀 분석에 적용될 다양한 변수와 회귀 방정식을 도출하는 과정을 설명하는 도면이다. 19 is a diagram illustrating a process of deriving various variables and regression equations to be applied to a regression analysis according to an example.
도 19를 참조하면, Q 인자와 전력 손실(IPL), 무선전력 전송 개시 전의 1차 코일의 전류(Itx,0 offset)에 회귀 분석을 적용한다. Q 인자와 전력 손실(IPL), 무선전력 전송 개시 전의 1차 코일의 전류(Itx,0 offset)를 FOD 파라미터(또는 변수)로 하는 회귀 방정식은 다음의 수학식으로 표현될 수 있다. Referring to FIG. 19, regression analysis is applied to the Q factor, power loss (IPL), and current (I tx, 0 offset ) of the primary coil before the start of wireless power transmission. The regression equation using Q factor, power loss (IPL), and current (I tx, 0 offset ) of the primary coil before the start of wireless power transmission as FOD parameters (or variables) may be expressed by the following equation.
Figure PCTKR2019011975-appb-M000001
Figure PCTKR2019011975-appb-M000001
여기서, 회귀 방정식은 이물질 검출 알고리즘이라 불릴 수 있고, 회기 분석 방정식의 결과값은 회귀 분석 응답(response) 또는 이물질 검출 결과라 불릴 수도 있다. 수학식 1의 상수값(constant), 각 FOD 파라미터에 곱해지는 가중치(weight) 또는 계수(coefficient) a, b, c를 구하기 위해, 도 20과 같이 Q 인자와 전력 손실(IPL), 무선전력 전송 개시 전의 1차 코일의 전류(Itx,0 offset)를 회귀 분석에 적용한다. Here, the regression equation may be called a foreign matter detection algorithm, and the result value of the regression analysis equation may be called a regression response or a foreign matter detection result. To obtain a constant value of Equation 1, weights or coefficients a, b, and c multiplied by each FOD parameter, Q factor, power loss (IPL), and wireless power transmission as shown in FIG. 20. The current (I tx, 0 offset ) of the primary coil before initiation is applied to the regression analysis.
그 결과, 상수값은 388.1, 계수들(coefficients)은 각각 a=-0.00431, b=241.2, c=-19.42와 같이 얻어진다. 따라서, 상기 수학식 1은 수학식 2와 같이 완성된다. As a result, constant values of 388.1 and coefficients are obtained as a = -0.00431, b = 241.2, and c = -19.42, respectively. Accordingly, Equation 1 is completed as Equation 2.
Figure PCTKR2019011975-appb-M000002
Figure PCTKR2019011975-appb-M000002
여기서, VIF는 크지만 이물질 검출 성능확인의 목적 및 회귀분석 적용 과정을 고려할 때, 무시할 수 있다. Here, VIF is large, but it can be ignored when considering the purpose of verifying the detection of foreign substances and the process of applying regression analysis.
Rx Only 상태에서 측정 또는 산출된 상기 3가지 FOD 파라미터들과, Rx+FO 상태에서 측정 또는 산출된 상기 3가지 FOD 파라미터들을 수학식 2에 따른 회귀 방정식 또는 이물질 검출 알고리즘에 대입하면 도 20과 같은 분산(distribution) 또는 히스토그램을 얻을 수 있다. When the three FOD parameters measured or calculated in the Rx Only state and the three FOD parameters measured or calculated in the Rx + FO state are substituted into the regression equation or the foreign matter detection algorithm according to Equation 2, the variance shown in FIG. (distribution) or histogram.
도 20은 일례에 따른 회귀 분석을 기반으로 도출된 이물질 검출 알고리즘의 성능을 시뮬레이션한 히스토그램이다. 20 is a histogram simulating the performance of a foreign material detection algorithm derived based on a regression analysis according to an example.
도 20을 참조하면, 아이폰 6+, 갤럭시 S6E, 갤럭시 S8 이렇게 3 종류의 스마트폰과 상기 3종류의 스마트폰과 상기 3개의 스마트폰+이물질 샘플에 대해 Q 인자와 전력 손실(IPL), 무선전력 전송 개시 전의 1차 코일의 전류(Itx(0 offset))를 측정하고, 이들을 수학식 2에 대입하였다. 그 결과 무선전력 수신장치만 존재하는 상황(Rx only)과, 무선전력 수신장치와 이물질이 함께 존재하는 상황(Rx+FO) 간에 분리 전력(Resolving Power)이 매우 커짐을 확인할 수 있다. 이러한 과정을 표로 나타내면 다음과 같다. Referring to FIG. 20, Q factor, power loss (IPL), and wireless power for the iPhone 6+, Galaxy S6E, and Galaxy S8 three types of smartphones, the three types of smartphones, and the three smartphones + foreign material samples The current I tx (0 offset) of the primary coil before transmission start was measured, and these were substituted into Equation (2). As a result, it can be seen that the separation power (Resolving Power) is very large between a situation in which only the wireless power receiving apparatus exists (Rx only) and a situation in which the wireless power receiving apparatus and a foreign substance exist together (Rx + FO). The process is as follows.
PLoss P Loss ITx0 I Tx0 QQ ResponseResponse 회귀식 대입Regression assignment
iPhone6+iPhone6 + 5.47E+045.47E + 04 44 5757 -1.00E+00-1.00E + 00 -1.01E+00-1.01E + 00
Galaxy S6EGalaxy S6E 2.51E+042.51E + 04 2.32.3 42.642.6 -1.00E+00-1.00E + 00 -1.00E+00-1.00E + 00
Galaxy8Galaxy8 1.25E+041.25E + 04 2.052.05 43.343.3 -1.00E+00-1.00E + 00 -1.00E+00-1.00E + 00
Us 다임+Us Dime + iPhone6+iPhone6 + 9.38E+049.38E + 04 4.654.65 52.452.4 1.00E+001.00E + 00 9.80E-019.80E-01
Us 다임+ Galaxy S6EUs Dime + Galaxy S6E 7.20E+047.20E + 04 3.353.35 4040 1.00E+001.00E + 00 9.85E-019.85E-01
Us 다임+ Galaxy8Us Dime + Galaxy8 3.97E+043.97E + 04 2.752.75 40.340.3 1.00E+001.00E + 00 9.93E-019.93E-01
여기서 본 실험에서 x축의 데이터는 회귀 방정식의 결과값(response)으로서, 무선전력 전송장치만 존재할 경우(Rx only) 회귀 방정식의 결과값을 1로 출력하고, 무선전력 전송장치와 이물질이 모두 존재할 경우(Rx+FO) 회귀 방정식의 결과값을 -1로 출력하는 디지털화된(Digitized) 상태를 가정한 것이다. Here, in this experiment, the data on the x-axis is the result of the regression equation, and when only the wireless power transmitter is present (Rx only), the result of the regression equation is output as 1, and both the wireless power transmitter and foreign matter are present. (Rx + FO) It assumes a digitized state that outputs the result of the regression equation as -1.
도 20에 따른 Rx Only 상태와 Rx+FO 상태가 도 12 내지 도 18에 따른 실시예들에 비해 훨씬 잘 구분된다. 즉 도 20과 같이 다수의 FOD 파라미터를 기반으로 이물질 검출 알고리즘을 설계한 경우 Rx Only와 Rx+FO간의 산포도는 명확히 구분되며, 도 12 내지 도 18과 같이 단일 FOD 파라미터를 단순 측정하거나 다수의 FOD 파라미터들을 단순 연산(simple operation)하여 Rx only와 Rx+FO인 경우를 비교한 경우에 비해 이물질 검출의 성능이 훨씬 향상됨을 확인할 수 있다. The Rx Only state and the Rx + FO state according to FIG. 20 are much better distinguished than the embodiments according to FIGS. 12 to 18. That is, when a foreign object detection algorithm is designed based on a number of FOD parameters as shown in FIG. 20, the scatter plot between Rx Only and Rx + FO is clearly distinguished. Compared to the case where Rx only and Rx + FO are compared by simple operation, it can be seen that the performance of foreign matter detection is much improved.
도 19 및 도 20은 회귀 분석에 기반한 이물질 검출 알고리즘의 설계시 3개의 FOD 파라미터를 고려한 경우이다. 그런데 이물질 검출 알고리즘은 유용한 FOD 파라미터의 수가 많을수록 이물질 검출의 정확도가 더욱 향상될 수 있다. 19 and 20 are cases in which three FOD parameters are considered when designing a foreign object detection algorithm based on regression analysis. However, as the number of useful FOD parameters increases, the accuracy of foreign matter detection can be improved in the foreign matter detection algorithm.
도 21은 다른 예에 따른 회귀 분석에 적용될 다양한 변수와 회귀 방정식을 도출하는 과정을 설명하는 도면이다. 21 is a diagram illustrating a process of deriving various variables and regression equations to be applied to regression analysis according to another example.
도 21을 참조하면, 4개의 FOD 파라미터들(Q 인자, 전력 손실(P Loss), 무선전력 전송 개시 전의 1차 코일의 전류(Itx_0), 무선전력 전송 중의 1차 코일의 전류(Itx_crg))을 기반으로 회귀 분석함으로써 회귀 방정식을 구성하는 가중치를 구하고, 상기 가중치에 기반하여 FOD 알고리즘을 도출(또는 구성)한 실험 결과를 보여준다. Referring to FIG. 21, four FOD parameters (Q factor, power loss (P Loss), current of the primary coil before starting wireless power transmission (I tx_0 ), and current of the primary coil during wireless power transmission (I tx_crg ) Based on), the weights constituting the regression equation are obtained, and the FOD algorithm is derived (or configured) based on the weights to show the experimental results.
Q 인자, 전력 손실(P Loss), 무선전력 전송 개시 전의 1차 코일의 전류(Itx_0), 무선전력 전송 중의 1차 코일의 전류(Itx_crg)를 FOD 파라미터(또는 변수)로 하는 회귀 방정식은 다음의 수학식으로 표현될 수 있다. Q factor, the regression equation to a power loss (P Loss), the wireless power transmit the first current of the secondary coil before the start of (I tx_0), the FOD parameter (or variable) current of the primary coil of the wireless power transmission (I tx_crg) is It can be expressed by the following equation.
Figure PCTKR2019011975-appb-M000003
Figure PCTKR2019011975-appb-M000003
여기서, 회귀 방정식은 이물질 검출 알고리즘이라 불릴 수 있고, 회기 분석 방정식의 결과값은 회귀 분석 응답(response) 또는 이물질 검출 결과라 불릴 수도 있다. 수학식 3의 상수값(constant), 각 FOD 파라미터에 곱해지는 가중치(weight) 또는 계수(coefficient) a, b, c, d를 구하기 위해, 도 21과 같이 Q 인자와 전력 손실(IPL), 무선전력 전송 개시 전의 1차 코일의 전류(Itx,0 offset), 무선전력 전송 중의 1차 코일의 전류(Itx,in charging)를 회귀 분석에 적용한다. Here, the regression equation may be called a foreign matter detection algorithm, and the result value of the regression analysis equation may be called a regression response or a foreign matter detection result. In order to obtain a constant value of Equation 3, a weight or a coefficient multiplied by each FOD parameter a, b, c, and d, Q factor and power loss (IPL), wireless, as shown in FIG. The current (I tx, 0 offset ) of the primary coil before starting power transmission and the current (I tx, in charging ) of the primary coil during wireless power transmission are applied to regression analysis.
그 결과, 상수값은 -0.36, 계수들(coefficients)은 각각 a=-0.000065, b=3.24, c=-0.232, d=0.654와 같이 얻어진다. 따라서, 상기 수학식 3은 수학식 4와 같이 완성된다. As a result, a constant value of -0.36 and coefficients are obtained as a = -0.000065, b = 3.24, c = -0.232, d = 0.654, respectively. Accordingly, Equation 3 is completed as Equation 4.
Figure PCTKR2019011975-appb-M000004
Figure PCTKR2019011975-appb-M000004
수학식 4에 따른 이물질 검출 알고리즘에 상기 측정/산출된 각각의 FOD 파라미터들(IPL, ITx (0 offset), Q, Itx(in charging))을 입력하면 도 22의 그래프가 얻어질 수 있다. The graph of FIG. 22 can be obtained by inputting each of the measured / calculated FOD parameters (IPL, I Tx (0 offset) , Q, and I tx (in charging) ) in the foreign matter detection algorithm according to Equation (4 ) .
도 22는 다른 예에 따른 회귀 분석을 기반으로 도출된 이물질 검출 알고리즘의 성능을 시뮬레이션한 히스토그램이다. 22 is a histogram simulating the performance of a foreign object detection algorithm derived based on regression analysis according to another example.
도 22를 참조하면, 4개의 FOD 파라미터들을 기반으로 도출된 이물질 검출 알고리즘에 따른 Rx Only와 Rx+FO의 결과 분포도는 도 20에 따라 3개의 FOD 파라미터를 적용한 경우 보다는 산포가 더 작고, 더 뚜렷한 차이와 분리된 상태를 보여준다. 즉 이물질 검출 알고리즘에 통계적으로 유용한 FOD 파라미터가 더 많이 적용될수록 이물질 검출의 성능이 향상됨을 알 수 있고, FOD 파라미터의 유용성은 회귀분석 과정에 확인할 수 있다.Referring to FIG. 22, the distribution of the result of Rx Only and Rx + FO according to the foreign material detection algorithm derived based on the four FOD parameters has a smaller and more pronounced difference than the case of applying three FOD parameters according to FIG. 20. And the separated state. That is, the more statistically useful FOD parameters are applied to the foreign matter detection algorithm, the better the performance of foreign matter detection is, and the usefulness of the FOD parameters can be confirmed in the regression analysis process.
도 23은 또 다른 예에 따른 회귀 분석에 적용될 다양한 변수와 회귀 방정식을 도출하는 과정을 설명하는 도면이다. 23 is a diagram illustrating a process of deriving various variables and regression equations to be applied to regression analysis according to another example.
도 23을 참조하면, 5개의 FOD 파라미터들(Q 인자, 전력 손실(P Loss), 무선전력 전송 개시 전의 1차 코일의 전류(Itx_0), 무선전력 전송 중의 1차 코일의 전류(Itx_crg), 저항(R))을 기반으로 회귀 분석함으로써 회귀 방정식을 구성하는 가중치를 구하고, 상기 가중치에 기반하여 FOD 알고리즘을 도출(또는 구성)한 실험 결과를 보여준다. Referring to Figure 23, the five FOD parameter (Q factor, the power loss (P Loss), the wireless power transmit the first current of the secondary coil before the start of (I tx_0), the first current of the secondary coil of the wireless power transmission (I tx_crg) , Regression analysis based on resistance (R) to obtain the weights constituting the regression equation, and based on the weights, shows the results of experiments that derive (or construct) the FOD algorithm.
Q 인자, 전력 손실(P Loss), 무선전력 전송 개시 전의 1차 코일의 전류(Itx_0), 무선전력 전송 중의 1차 코일의 전류(Itx_crg) 및 저항(R)을 FOD 파라미터(또는 변수)로 하는 회귀 방정식은 다음의 수학식으로 표현될 수 있다. F factor (or variable) of Q factor, power loss (P Loss), current of primary coil before starting wireless power transmission (I tx_0 ), current of primary coil during wireless power transmission (I tx_crg ) and resistance (R) The regression equation to be can be expressed by the following equation.
Figure PCTKR2019011975-appb-M000005
Figure PCTKR2019011975-appb-M000005
여기서, 회귀 방정식은 이물질 검출 알고리즘이라 불릴 수 있고, 회기 분석 방정식의 결과값은 회귀 분석 응답(response) 또는 이물질 검출 결과라 불릴 수도 있다. 수학식 5의 상수값(constant), 각 FOD 파라미터에 곱해지는 가중치(weight) 또는 계수(coefficient) a, b, c, d, e를 구하기 위해, 도 23과 같이 Q 인자와 전력 손실(IPL), 무선전력 전송 개시 전의 1차 코일의 전류(Itx,0 offset), 무선전력 전송 중의 1차 코일의 전류(Itx,in charging), 저항(R)을 회귀 분석에 적용한다. Here, the regression equation may be called a foreign matter detection algorithm, and the result value of the regression analysis equation may be called a regression response or a foreign matter detection result. In order to obtain a constant value of Equation 5, a weight or a coefficient multiplied by each FOD parameter, a, b, c, d, e, Q factor and power loss (IPL) as shown in FIG. 23. , The current of the primary coil (I tx, 0 offset ) before the start of wireless power transmission, the current of the primary coil (I tx, in charging ), and resistance (R) during wireless power transmission are applied to regression analysis.
그 결과, 상수값은 19.14, 계수들(coefficients)은 각각 a=-0.000131, b=4.494, c=-0.6749, d=-1.466, e=-1.384와 같이 얻어진다. 따라서, 상기 수학식 5는 수학식 6과 같이 완성된다. As a result, a constant value of 19.14 and coefficients are obtained as a = -0.000131, b = 4.494, c = -0.6749, d = -1.466, e = -1.384, respectively. Accordingly, Equation 5 is completed as in Equation 6.
Figure PCTKR2019011975-appb-M000006
Figure PCTKR2019011975-appb-M000006
수학식 6에 따른 이물질 검출 알고리즘에 상기 측정/산출된 각각의 FOD 파라미터들(IPL, ITx (0 offset), Q, R, Itx(in charging))을 입력하면 도 24의 그래프가 얻어질 수 있다. If the FOD parameters (IPL, I Tx (0 offset) , Q, R, and I tx (in charging) ) are input to the foreign matter detection algorithm according to Equation 6, the graph of FIG. 24 may be obtained. You can.
도 24는 또 다른 예에 따른 회귀 분석을 기반으로 도출된 이물질 검출 알고리즘의 성능을 시뮬레이션한 히스토그램이다. 24 is a histogram simulating the performance of a foreign material detection algorithm derived based on a regression analysis according to another example.
도 24를 참조하면, 5개의 FOD 파라미터들을 기반으로 도출된 이물질 검출 알고리즘에 따른 Rx Only와 Rx+FO의 결과 분포도는 도 22에 따른 4개의 FOD 파라미터를 적용한 경우 보다는 산포가 더 작고, 더 뚜렷한 차이와 분리된 상태를 보여준다. Referring to FIG. 24, the distribution of the result of Rx Only and Rx + FO according to the foreign material detection algorithm derived based on the 5 FOD parameters is smaller and has a more pronounced difference than when the 4 FOD parameters according to FIG. 22 are applied. And the separated state.
이하에서는 다양한 휴대폰들이 가진 고유하고 다양한 친금속(Friendly Metal) 효과를 극복하기 위해 회귀 분석에 사용될 추가적인 FOD 파라미터들 및 이들의 조합과, 최적 이물질 검출 알고리즘을 도출하는 실험 과정 및 실제 제품을 기반으로 한 테스트 결과를 개시한다. In the following, additional FOD parameters and combinations to be used in regression analysis to overcome the unique and various friendly metal effects of various mobile phones, as well as experimental processes and actual products based on an optimal foreign substance detection algorithm are derived. Start the test results.
도 25는 또 다른 예에 따른 회귀 분석에 적용될 다양한 변수와 회귀 방정식을 도출하는 과정을 설명하는 도면이다. 25 is a diagram illustrating a process of deriving various variables and regression equations to be applied to regression analysis according to another example.
도 25를 참조하면, 9개의 FOD 파라미터들(Q 인자, 전력 손실(P Loss), 레일 전압(Vrail), 레일 전류(Irail), 입력 전력(Input P), 내부 손실(Inter Loss), 수신전력패킷(RPP), (Ploss+RPP)/Icoil, Tloss*DQ/Icoil))을 기반으로 회귀 분석함으로써 회귀 방정식을 구성하는 가중치를 구하고, 상기 가중치에 기반하여 FOD 알고리즘을 도출(또는 구성)한 실험 결과를 보여준다. 여기서, Icoil은 1차 코일의 전류이고, DQ는 델타 Q이다. 이에 따른 회귀 방정식을 구하면 수학식 7과 같다.25, nine FOD parameters (Q factor, power loss (P Loss), rail voltage (Vrail), rail current (Irail), input power (Input P), internal loss (Inter Loss), received power Regression analysis based on packet (RPP), (Ploss + RPP) / Icoil, Tloss * DQ / Icoil) to obtain the weights constituting the regression equation and derive (or construct) the FOD algorithm based on the weights Shows the result. Here, Icoil is the current of the primary coil, and DQ is delta Q. Equation 7 is obtained when the regression equation according to this is obtained.
Figure PCTKR2019011975-appb-M000007
Figure PCTKR2019011975-appb-M000007
갤럭시 S8, 갤럭시 S9, 갤럭시 S9+, 아이폰 8, 아이폰 8+, G4, 아이폰 7 이렇게 7가지 스마트폰 모델들만 존재하는 상태에서 측정/산출된 각각의 FOD 파라미터들과, 상기 7가지 스마트폰 모델들과 US 다임이 존재하는 상태에서 측정/산출된 각각의 FOD 파라미터들을, 수학식 7에 따른 이물질 검출 알고리즘에 입력하면 표 5의 회귀 분석의 결과값을 얻을 수 있고, 이를 산포도로 나타내면 도 26의 그래프가 얻어질 수 있다. Galaxy S8, Galaxy S9, Galaxy S9 +, iPhone 8, iPhone 8+, G4, iPhone 7 Each of the FOD parameters measured / calculated while only 7 smartphone models exist, and the 7 smartphone models If each of the FOD parameters measured / calculated in the presence of the US Dime is input to the foreign matter detection algorithm according to Equation 7, the result of the regression analysis in Table 5 can be obtained. Can be obtained.
RegressionRegression
Galaxy S8Galaxy S8 -1.008906988-1.008906988
Galaxy S9Galaxy S9 -1.063851148-1.063851148
Galaxy S9+Galaxy S9 + -1.024482115-1.024482115
iPhone 8iPhone 8 -1.007335535-1.007335535
iPhone 8+ iPhone 8+ -0.848964969-0.848964969
G4G4 -1.026311776-1.026311776
iPhone 7iPhone 7 -1.214701995-1.214701995
Galaxy S8+US DimeGalaxy S8 + US Dime 0.9418672030.941867203
Galaxy S9+US DimeGalaxy S9 + US Dime 0.9969461380.996946138
Galaxy S9++US DimeGalaxy S9 ++ US Dime 0.891375920.89137592
iPhone 8+US DimeiPhone 8 + US Dime 0.8374177120.837417712
iPhone 8++US Dime iPhone 8 ++ US Dime 0.8539116410.853911641
G4+US DimeG4 + US Dime 0.9422524040.942252404
iPhone 7+US DimeiPhone 7 + US Dime 1.1416545341.141654534
도 26은 도 25에 따른 9가지 FOD 파라미터를 적용한 회귀 분석을 기반으로 도출된 이물질 검출 알고리즘의 성능을 시뮬레이션한 히스토그램이다. FIG. 26 is a histogram simulating the performance of a foreign material detection algorithm derived based on a regression analysis using 9 FOD parameters according to FIG. 25.
도 26을 참조하면, 히스토그램의 정규 분포에서 z값은 17.39로 나타나며, 이는 6 이상이므로 통계적으로 충분히 좋은 값으로 평가된다.Referring to FIG. 26, in the normal distribution of the histogram, the z value is represented as 17.39, and since it is 6 or more, it is evaluated as a statistically good value.
도 27은 또 다른 예에 따른 회귀 분석에 적용될 다양한 변수와 회귀 방정식을 도출하는 과정을 설명하는 도면이다. 27 is a diagram illustrating a process of deriving various variables and regression equations to be applied to regression analysis according to another example.
도 27을 참조하면, 12개의 FOD 파라미터들(전력 손실(P Loss), 레일 전압(Vrail), 레일 전류(Irail), 입력 전력(Input P), 내부 손실(Inter Loss), 수신전력패킷(RPP), Tloss/Inter Loss, Tloss*DQ, Tloss/DQ, R(V/I), (Ploss+RPP)/Icoil2, Q 인자)을 기반으로 회귀 분석함으로써 회귀 방정식을 구성하는 가중치를 구하고, 상기 가중치에 기반하여 FOD 알고리즘을 도출(또는 구성)한 실험 결과를 보여준다. 여기서, Icoil은 1차 코일의 전류이고, DQ는 델타 Q이다. 이에 따른 회귀 방정식을 구하면 수학식 8과 같다.Referring to FIG. 27, 12 FOD parameters (power loss (P Loss), rail voltage (Vrail), rail current (Irail), input power (Input P), internal loss (Inter Loss), received power packet (RPP) ), Tloss / Inter Loss, Tloss * DQ, Tloss / DQ, R (V / I), (Ploss + RPP) / Icoil2, Q factor) to obtain weights constituting the regression equation by regression analysis Based on the results, the experimental results are derived (or configured) of the FOD algorithm. Here, Icoil is the current of the primary coil, and DQ is delta Q. Equation 8 is obtained when the regression equation according to this is obtained.
Figure PCTKR2019011975-appb-M000008
Figure PCTKR2019011975-appb-M000008
갤럭시 S8, 갤럭시 S9, 갤럭시 S9+, 아이폰 8, 아이폰 8+, G4, 아이폰 7 이렇게 7가지 스마트폰 모델들만 존재하는 상태에서 측정/산출된 각각의 FOD 파라미터들과, 상기 7가지 스마트폰 모델들과 US 다임이 존재하는 상태에서 측정/산출된 각각의 FOD 파라미터들을, 수학식 7에 따른 이물질 검출 알고리즘에 입력하면 표 6의 회귀 분석의 결과값을 얻을 수 있고, 이를 산포도로 나타내면 도 28의 그래프가 얻어질 수 있다. Galaxy S8, Galaxy S9, Galaxy S9 +, iPhone 8, iPhone 8+, G4, iPhone 7 Each of the FOD parameters measured / calculated while only 7 smartphone models exist, and the 7 smartphone models If each of the FOD parameters measured / calculated in the presence of the US Dime is input to the foreign matter detection algorithm according to Equation 7, the result of the regression analysis in Table 6 can be obtained. Can be obtained.
RegressionRegression
Galaxy S8Galaxy S8 -1.1428-1.1428
Galaxy S9Galaxy S9 -1.1469-1.1469
Galaxy S9+Galaxy S9 + -1.11621-1.11621
iPhone 8iPhone 8 -1.08467-1.08467
iPhone 8+iPhone 8+ -1.11097-1.11097
G4G4 -1.11983-1.11983
iPhone 7iPhone 7 -1.09594-1.09594
Galaxy S8+US DimeGalaxy S8 + US Dime 0.8073480.807348
Galaxy S9+US DimeGalaxy S9 + US Dime 0.8117990.811799
Galaxy S9++US DimeGalaxy S9 ++ US Dime 0.8152940.815294
iPhone 8+US DimeiPhone 8 + US Dime 0.860510.86051
iPhone 8++US DimeiPhone 8 ++ US Dime 0.8926440.892644
G4+US DimeG4 + US Dime 0.8075160.807516
iPhone 7+US DimeiPhone 7 + US Dime 0.897880.89788
도 28은 도 27에 따른 13가지 FOD 파라미터를 적용한 회귀 분석을 기반으로 도출된 이물질 검출 알고리즘의 성능을 시뮬레이션한 히스토그램이다. FIG. 28 is a histogram simulating the performance of a foreign material detection algorithm derived based on regression analysis applying 13 FOD parameters according to FIG. 27.
도 28을 참조하면, 히스토그램의 정규 분포에서 z값은 84로 나타나며, 이는 6 이상이므로 통계적으로 충분히 좋은 값으로 평가된다.Referring to FIG. 28, in the normal distribution of the histogram, the z value is 84, which is 6 or more, so it is evaluated as a statistically good value.
도 29a 및 도 29b는 또 다른 예에 따른 회귀 분석에 적용될 다양한 변수와 회귀 방정식을 도출하는 과정을 설명하는 도면이다. 29A and 29B are diagrams illustrating a process of deriving various variables and regression equations to be applied to regression analysis according to another example.
도 29a 및 도 29b를 참조하면, 총 22가지 FOD 파라미터들을 기반으로 회귀 분석함으로써 회귀 방정식을 구성하는 가중치를 구하고, 상기 가중치에 기반하여 FOD 알고리즘을 도출(또는 구성)한 실험 결과를 보여준다. Referring to FIGS. 29A and 29B, weights constituting a regression equation are obtained by regression analysis based on a total of 22 FOD parameters, and experimental results of deriving (or constructing) an FOD algorithm based on the weights are shown.
갤럭시 S8, 갤럭시 S9, 갤럭시 S9+, 아이폰 8, 아이폰 8+, G4, 아이폰 7, G6, V30 이렇게 9가지 스마트폰 모델들만 존재하는 상태에서 측정/산출된 각각의 FOD 파라미터들과, 상기 9가지 스마트폰 모델들과 다양한 종류의 이물질들(US Dime, Clip, Hairpin, US Quarter, US 1c, CHF Coin)이 존재하는 상태에서 측정/산출된 각각의 FOD 파라미터들을, 도 29a 및 도 29b의 Response(즉, 이물질 검출 알고리즘)에 입력하면 표 7의 회귀 분석의 결과값을 얻을 수 있고, 이를 산포도로 나타내면 도 30의 그래프가 얻어질 수 있다. GALAXY S8, GALAXY S9, GALAXY S9 +, iPhone 8, iPhone 8+, G4, iPhone 7, G6, V30 Each of the FOD parameters measured / calculated while only nine smartphone models exist, and the nine smarts Each of the FOD parameters measured / calculated in the presence of the phone models and various kinds of foreign substances (US Dime, Clip, Hairpin, US Quarter, US 1c, CHF Coin) is shown in FIGS. 29A and 29B (ie , Foreign object detection algorithm) to obtain the result value of the regression analysis of Table 7, if it is represented by a scatter plot, the graph of FIG. 30 can be obtained.
Regression of All FO (76%)Regression of All FO (76%)
Galaxy S8Galaxy S8 1.5429595291.542959529
Galaxy S9Galaxy S9 1.0350123031.035012303
Galaxy S9+Galaxy S9 + 1.7911602111.791160211
iPhone 8iPhone 8 0.7695128010.769512801
iPhone 8+iPhone 8+ 1.1772788091.177278809
G4G4 -0.074689448-0.074689448
iPhone 7iPhone 7 1.0121309461.012130946
G6G6 2.3909781752.390978175
V30V30 1.9147133351.914713335
Galaxy S8+US DimeGalaxy S8 + US Dime 3.8099790893.809979089
Galaxy S9+US DimeGalaxy S9 + US Dime 3.2961633693.296163369
Galaxy S9++US DimeGalaxy S9 ++ US Dime 3.3004655023.300465502
iPhone 8+US DimeiPhone 8 + US Dime 2.9268208542.926820854
iPhone 8++US DimeiPhone 8 ++ US Dime 2.875378932.87537893
G4+US DimeG4 + US Dime 2.5292971062.529297106
iPhone 7+US DimeiPhone 7 + US Dime 3.151451613.15145161
G6+USDG6 + USD 3.9567918963.956791896
V30+USDV30 + USD 3.9558242323.955824232
iPhone 7+ClipiPhone 7 + Clip 2.9910908872.991090887
G4+ClipG4 + Clip 2.3581788762.358178876
Galaxy S9+ClipGalaxy S9 + Clip 3.2901022413.290102241
Galaxy S8+ClipGalaxy S8 + Clip 3.6171218033.617121803
iPhone8++ClipiPhone8 ++ Clip 3.2998060723.299806072
iPhone8+ClipiPhone8 + Clip 2.8732722662.873272266
Galaxy S9++ClipGalaxy S9 ++ Clip 3.5790841983.579084198
G6+ClipG6 + Clip 3.8567721233.856772123
Galaxy S9+USQGalaxy S9 + USQ 4.2305074944.230507494
Galaxy S9+US1cGalaxy S9 + US1c 3.8103778723.810377872
Galaxy S9+CHFGalaxy S9 + CHF 3.9792836573.979283657
Galaxy S9++USQGalaxy S9 ++ USQ 4.3427542344.342754234
Galaxy S9++US1cGalaxy S9 ++ US1c 3.7969790343.796979034
Galaxy S9++CHFGalaxy S9 ++ CHF 3.4003242393.400324239
Galaxy S8+USQGalaxy S8 + USQ 3.848441863.84844186
Galaxy S8+US1cGalaxy S8 + US1c 3.7947521653.794752165
Galaxy S8+CHFGalaxy S8 + CHF 4.0797502324.079750232
iPhone 8+USQiPhone 8 + USQ 3.4053881993.405388199
iPhone 8+US1ciPhone 8 + US1c 3.1163733713.116373371
iPhone 8+CHFiPhone 8 + CHF 3.215561913.21556191
iPhone 8++USQiPhone 8 ++ USQ 3.6391029623.639102962
iPhone 8++US1ciPhone 8 ++ US1c 3.3422686223.342268622
iPhone 8++CHFiPhone 8 ++ CHF 3.7084468113.708446811
G6+USQG6 + USQ 4.8879596514.887959651
G6+US1cG6 + US1c 4.5449013334.544901333
G6+CHFG6 + CHF 4.1713067314.171306731
V30+USQV30 + USQ 5.0958774275.095877427
V30+US1cV30 + US1c 4.2035795864.203579586
V30+CHFV30 + CHF 4.2952970274.295297027
Galaxy S9+HiarpinGalaxy S9 + Hiarpin 3.0867207133.086720713
Galaxy S8+HiarpinGalaxy S8 + Hiarpin 3.9113119813.911311981
iPhone8++HiarpiniPhone8 ++ Hiarpin 2.9494760222.949476022
iPhone8+HiarpiniPhone8 + Hiarpin 3.5021946413.502194641
Galaxy S9++HiarpinGalaxy S9 ++ Hiarpin 4.3214521934.321452193
G6+HiarpinG6 + Hiarpin 4.4611434084.461143408
V30+HiarpinV30 + Hiarpin 3.4279244233.427924423
도 30은 도 29A 및 도 29B에 따른 22가지 FOD 파라미터를 적용한 회귀 분석을 기반으로 도출된 이물질 검출 알고리즘의 성능을 시뮬레이션한 히스토그램이다. FIG. 30 is a histogram simulating the performance of a foreign material detection algorithm derived based on regression analysis using 22 FOD parameters according to FIGS. 29A and 29B.
도 30을 참조하면, 히스토그램의 정규 분포에서 z값은 1.48로 나타난다. Referring to FIG. 30, the z value in the normal distribution of the histogram is 1.48.
도 31a 및 도 31b는 또 다른 예에 따른 회귀 분석에 적용될 다양한 변수와 회귀 방정식을 도출하는 과정을 설명하는 도면이다. 31A and 31B are diagrams illustrating a process of deriving various variables and regression equations to be applied to regression analysis according to another example.
도 31a 및 도 31b를 참조하면, 총 14가지 FOD 파라미터들을 기반으로 회귀 분석함으로써 회귀 방정식을 구성하는 가중치를 구하고, 상기 가중치에 기반하여 FOD 알고리즘을 도출(또는 구성)한 실험 결과를 보여준다. Referring to FIGS. 31A and 31B, weights constituting a regression equation are obtained by regression analysis based on a total of 14 FOD parameters, and an experimental result of deriving (or constructing) an FOD algorithm based on the weights is shown.
갤럭시 S8, 갤럭시 S9, 갤럭시 S9+, 아이폰 8, 아이폰 8+, G4, 아이폰 7, G6, V30 이렇게 9가지 스마트폰 모델들만 존재하는 상태에서 측정/산출된 각각의 FOD 파라미터들과, 상기 9가지 스마트폰 모델들과 2종류의 이물질들(US Dime, Clip)이 존재하는 상태에서 측정/산출된 각각의 FOD 파라미터들을, 도 31a 및 도 31b의 Response(즉, 이물질 검출 알고리즘)에 입력하면 표 8의 회귀 분석의 결과값을 얻을 수 있고, 이를 산포도로 나타내면 도 32의 그래프가 얻어질 수 있다. GALAXY S8, GALAXY S9, GALAXY S9 +, iPhone 8, iPhone 8+, G4, iPhone 7, G6, V30 Each of the FOD parameters measured / calculated while only nine smartphone models exist, and the nine smarts If the FOD parameters measured / calculated in the presence of the phone models and two types of foreign matters (US Dime, Clip) are present in the Responses (i.e., foreign matter detection algorithm) of FIGS. 31A and 31B, Table 8 The result of the regression analysis can be obtained, and if it is represented by a scatter plot, the graph of FIG. 32 can be obtained.
Regression for Algori 1+Hairpin (96%)Regression for Algori 1 + Hairpin (96%)
Galaxy S8Galaxy S8 -0.160014341-0.160014341
Galaxy S9Galaxy S9 -0.399945539-0.399945539
Galaxy S9+Galaxy S9 + -0.380820715-0.380820715
iPhone 8iPhone 8 -0.389134164-0.389134164
iPhone 8+ iPhone 8+ -0.329699639-0.329699639
G4G4 -0.265978639-0.265978639
iPhone 7iPhone 7 -0.46016258-0.46016258
G6G6 0.0404337540.040433754
V30V30 0.0504483520.050448352
Galaxy S8+US DimeGalaxy S8 + US Dime 2.2772254512.277225451
Galaxy S9+US DimeGalaxy S9 + US Dime 1.5741451821.574145182
Galaxy S9++US DimeGalaxy S9 ++ US Dime 1.7015082941.701508294
iPhone 8+US DimeiPhone 8 + US Dime 1.5255718591.525571859
iPhone 8++US Dime iPhone 8 ++ US Dime 1.8888733651.888873365
G4+US DimeG4 + US Dime 2.0079555682.007955568
iPhone 7+US DimeiPhone 7 + US Dime 1.1891971731.189197173
G6+USDG6 + USD 1.9108505051.910850505
V30+USDV30 + USD 1.9425123971.942512397
iPhone 7+ClipiPhone 7 + Clip 1.7529344361.752934436
G4+ClipG4 + Clip 1.8467823791.846782379
Galaxy S9+ClipGalaxy S9 + Clip 1.9814060541.981406054
Galaxy S8+ClipGalaxy S8 + Clip 1.9822781511.982278151
iPhone8++ClipiPhone8 ++ Clip 1.7176348991.717634899
iPhone8+ClipiPhone8 + Clip 2.0348409012.034840901
Galaxy S9++ClipGalaxy S9 ++ Clip 2.1326631432.132663143
G6+ClipG6 + Clip 2.0492526362.049252636
V30+ClipV30 + Clip 1.9214152531.921415253
Galaxy S9+HiarpinGalaxy S9 + Hiarpin 1.5209604941.520960494
Galaxy S8+HiarpinGalaxy S8 + Hiarpin 2.0811502072.081150207
iPhone8++HiarpiniPhone8 ++ Hiarpin 2.2086784082.208678408
iPhone8+HiarpiniPhone8 + Hiarpin 1.8434918041.843491804
Galaxy S9++HiarpinGalaxy S9 ++ Hiarpin 2.3555040652.355504065
G6+HiarpinG6 + Hiarpin 2.3755671522.375567152
V30+HiarpinV30 + Hiarpin 2.0842635672.084263567
도 32은 도 31A 및 도 31B에 따른 14가지 FOD 파라미터를 적용한 회귀 분석을 기반으로 도출된 이물질 검출 알고리즘의 성능을 시뮬레이션한 히스토그램이다. FIG. 32 is a histogram simulating the performance of a foreign material detection algorithm derived based on a regression analysis using 14 FOD parameters according to FIGS. 31A and 31B.
도 32를 참조하면, 히스토그램의 정규 분포에서 z값은 7.56으로 나타난다.Referring to FIG. 32, in the normal distribution of the histogram, the z value is 7.56.
도 33a 및 도 33b는 또 다른 예에 따른 회귀 분석에 적용될 다양한 변수와 회귀 방정식을 도출하는 과정을 설명하는 도면이다. 33A and 33B are diagrams illustrating a process of deriving various variables and regression equations to be applied to regression analysis according to another example.
도 33a 및 도 33b를 참조하면, 총 13가지 FOD 파라미터들을 기반으로 회귀 분석함으로써 회귀 방정식을 구성하는 가중치를 구하고, 상기 가중치에 기반하여 FOD 알고리즘을 도출(또는 구성)한 실험 결과를 보여준다. Referring to FIGS. 33A and 33B, weights constituting a regression equation are obtained by regression analysis based on a total of 13 FOD parameters, and an experimental result of deriving (or constructing) an FOD algorithm based on the weights is shown.
갤럭시 S8, 갤럭시 S9, 갤럭시 S9+, 아이폰 8, 아이폰 8+, G4, 아이폰 7, G6, V30 이렇게 9가지 스마트폰 모델들만 존재하는 상태에서 측정/산출된 각각의 FOD 파라미터들과, 상기 9가지 스마트폰 모델들과 3종류의 이물질들(US Quarter, US 1 cent, CHF Coin)이 존재하는 상태에서 측정/산출된 각각의 FOD 파라미터들을, 도 33a 및 도 33b의 Response(즉, 이물질 검출 알고리즘)에 입력하면 표 9의 회귀 분석의 결과값을 얻을 수 있고, 이를 산포도로 나타내면 도 34의 그래프가 얻어질 수 있다. GALAXY S8, GALAXY S9, GALAXY S9 +, iPhone 8, iPhone 8+, G4, iPhone 7, G6, V30 Each of the FOD parameters measured / calculated while only nine smartphone models exist, and the nine smarts Each of the FOD parameters measured / calculated in the presence of the phone models and the three types of foreign matters (US Quarter, US 1 cent, CHF Coin) in the Response (ie, foreign matter detection algorithm) of FIGS. 33A and 33B. If input, the result of regression analysis in Table 9 can be obtained, and if it is represented as a scatter plot, the graph in FIG. 34 can be obtained.
Regression for Algori 2(92%)Regression for Algori 2 (92%)
Galaxy S8Galaxy S8 -1.039304544-1.039304544
Galaxy S9Galaxy S9 -1.871895313-1.871895313
Galaxy S9+Galaxy S9 + -1.270823771-1.270823771
iPhone 8iPhone 8 -1.347822278-1.347822278
iPhone 8+ iPhone 8+ -1.219328447-1.219328447
G4G4 -1.185674252-1.185674252
iPhone 7iPhone 7 -1.590953387-1.590953387
G6G6 -1.374424487-1.374424487
V30V30 -1.117066915-1.117066915
Galaxy S9+USQGalaxy S9 + USQ 0.4313314070.431331407
Galaxy S9+US1cGalaxy S9 + US1c 0.1233445240.123344524
Galaxy S9+CHFGalaxy S9 + CHF 0.5115341840.511534184
Galaxy S9++USQGalaxy S9 ++ USQ 0.3763108130.376310813
Galaxy S9++US1cGalaxy S9 ++ US1c 0.3272871270.327287127
Galaxy S9++CHFGalaxy S9 ++ CHF 0.4275701820.427570182
Galaxy S8+USQGalaxy S8 + USQ 0.4831785260.483178526
Galaxy S8+US1cGalaxy S8 + US1c 0.42338920.4233892
Galaxy S8+CHFGalaxy S8 + CHF 0.6676892430.667689243
iPhone 8+USQiPhone 8 + USQ 0.301646720.30164672
iPhone 8+US1ciPhone 8 + US1c 0.2401801740.240180174
iPhone 8+CHFiPhone 8 + CHF 0.4369619350.436961935
iPhone 8++USQiPhone 8 ++ USQ 0.5012221560.501222156
iPhone 8++US1ciPhone 8 ++ US1c 0.5804513670.580451367
iPhone 8++CHFiPhone 8 ++ CHF 0.592792720.59279272
G6+USQG6 + USQ 0.2976740730.297674073
G6+US1cG6 + US1c 0.737768770.73776877
G6+CHFG6 + CHF 0.1804208270.180420827
V30+USQV30 + USQ 0.0935172840.093517284
V30+US1cV30 + US1c 0.563045790.56304579
V30+CHFV30 + CHF 0.5159320160.515932016
도 34는 도 33A 및 도 33B에 따른 13가지 FOD 파라미터를 적용한 회귀 분석을 기반으로 도출된 이물질 검출 알고리즘의 성능을 시뮬레이션한 히스토그램이다. FIG. 34 is a histogram simulating the performance of a foreign material detection algorithm derived based on regression analysis using 13 FOD parameters according to FIGS. 33A and 33B.
도 34를 참조하면, 히스토그램의 정규 분포에서 z값은 5.54로 나타난다.Referring to FIG. 34, in the normal distribution of the histogram, the z value is 5.54.
도 35a 및 도 35b는 또 다른 예에 따른 회귀 분석에 적용될 다양한 변수와 회귀 방정식을 도출하는 과정을 설명하는 도면이다. 35A and 35B are diagrams illustrating a process of deriving various variables and regression equations to be applied to regression analysis according to another example.
도 35a 및 도 35b를 참조하면, 총 15가지 FOD 파라미터들을 기반으로 회귀 분석함으로써 회귀 방정식을 구성하는 가중치를 구하고, 상기 가중치에 기반하여 FOD 알고리즘을 도출(또는 구성)한 실험 결과를 보여준다. Referring to FIGS. 35A and 35B, weights constituting a regression equation are obtained by regression analysis based on a total of 15 FOD parameters, and an experimental result of deriving (or constructing) an FOD algorithm based on the weights is shown.
갤럭시 S8, 갤럭시 S9, 갤럭시 S9+, 아이폰 8, 아이폰 8+, G4, 아이폰 7, G6, V30 이렇게 9가지 스마트폰 모델들만 존재하는 상태에서 측정/산출된 각각의 FOD 파라미터들과, 상기 9가지 스마트폰 모델들과 US 다임이 존재하는 상태에서 측정/산출된 각각의 FOD 파라미터들을, 도 35a 및 도 35b의 Response(즉, 이물질 검출 알고리즘)에 입력하면 표 10의 회귀 분석의 결과값을 얻을 수 있고, 이를 산포도로 나타내면 도 36의 그래프가 얻어질 수 있다. GALAXY S8, GALAXY S9, GALAXY S9 +, iPhone 8, iPhone 8+, G4, iPhone 7, G6, V30 Each of the FOD parameters measured / calculated while only nine smartphone models exist, and the nine smarts When the FOD parameters measured / calculated in the presence of the phone models and the US Dime are input to the responses of FIG. 35A and FIG. 35B (ie, foreign material detection algorithm), the results of the regression analysis in Table 10 can be obtained. , If this is represented by a scatter diagram, the graph of FIG. 36 can be obtained.
Regression (99%)Regression (99%)
Galaxy S8Galaxy S8 -1.098601378-1.098601378
Galaxy S9Galaxy S9 -1.087930358-1.087930358
Galaxy S9+Galaxy S9 + -1.088086945-1.088086945
iPhone 8iPhone 8 -1.071508808-1.071508808
iPhone 8+ iPhone 8+ -1.065436806-1.065436806
G4G4 -1.051447611-1.051447611
iPhone 7iPhone 7 -1.069836477-1.069836477
G6G6 -1.109108023-1.109108023
V30V30 -1.106766146-1.106766146
Galaxy S8+US DimeGalaxy S8 + US Dime 0.8817960730.881796073
Galaxy S9+US DimeGalaxy S9 + US Dime 0.8840306710.884030671
Galaxy S9++US DimeGalaxy S9 ++ US Dime 0.8737155120.873715512
iPhone 8+US Dime iPhone 8 + US Dime 0.9374170120.937417012
iPhone 8++US Dime iPhone 8 ++ US Dime 0.9187983320.918798332
G4+US DimeG4 + US Dime 0.9160121960.916012196
iPhone 7+US DimeiPhone 7 + US Dime 0.8804646760.880464676
G6+USDG6 + USD 0.8373492820.837349282
V30+USDV30 + USD 0.8546251650.854625165
도 36은 도 35A 및 도 35B에 따른 15가지 FOD 파라미터를 적용한 회귀 분석을 기반으로 도출된 이물질 검출 알고리즘의 성능을 시뮬레이션한 히스토그램이다. FIG. 36 is a histogram simulating the performance of a foreign material detection algorithm derived based on a regression analysis using 15 FOD parameters according to FIGS. 35A and 35B.
도 36을 참조하면, 히스토그램의 정규 분포에서 z값은 96.78로 나타난다.Referring to FIG. 36, the z value in the normal distribution of the histogram is 96.78.
도 37은 또 다른 예에 따른 회귀 분석에 적용될 다양한 변수와 회귀 방정식을 도출하는 과정을 설명하는 도면이다. 37 is a diagram illustrating a process of deriving various variables and regression equations to be applied to regression analysis according to another example.
도 37을 참조하면, 총 13가지 FOD 파라미터들을 기반으로 회귀 분석함으로써 회귀 방정식을 구성하는 가중치를 구하고, 상기 가중치에 기반하여 FOD 알고리즘을 도출(또는 구성)한 실험 결과를 보여준다. Referring to FIG. 37, weights constituting a regression equation are obtained by regression analysis based on a total of 13 FOD parameters, and an experimental result of deriving (or constructing) an FOD algorithm based on the weights is shown.
갤럭시 S8, 갤럭시 S9, 갤럭시 S9+, 아이폰 8, 아이폰 8+, G4, 아이폰 7, G6, V30 이렇게 9가지 스마트폰 모델들만 존재하는 상태에서 측정/산출된 각각의 FOD 파라미터들과, 상기 9가지 스마트폰 모델들과 클립(clip)이 존재하는 상태에서 측정/산출된 각각의 FOD 파라미터들을, 도 37의 Response(즉, 이물질 검출 알고리즘)에 입력하면 표 11의 회귀 분석의 결과값을 얻을 수 있고, 이를 산포도로 나타내면 도 38의 그래프가 얻어질 수 있다. Galaxy F8, Galaxy S9, Galaxy S9 +, iPhone 8, iPhone 8+, G4, iPhone 7, G6, V30 Each of the FOD parameters measured / calculated while only nine smartphone models exist, and the nine Smart When the FOD parameters measured / calculated in the presence of the phone models and the clip are input to the Response of FIG. 37 (that is, the foreign matter detection algorithm), the result of the regression analysis of Table 11 can be obtained, If this is represented as a scatter diagram, the graph of FIG. 38 can be obtained.
Regression (99%)Regression (99%)
Galaxy S8Galaxy S8 -0.973972525-0.973972525
Galaxy S9Galaxy S9 -1.018833459-1.018833459
Galaxy S9+Galaxy S9 + -0.993917115-0.993917115
iPhone 8iPhone 8 -1.020307175-1.020307175
iPhone 8+ iPhone 8+ -1.011496845-1.011496845
G4G4 -0.999733151-0.999733151
iPhone 7iPhone 7 -1.013551321-1.013551321
G6G6 -1.001666087-1.001666087
V30V30 -0.988396254-0.988396254
iPhone 7+ClipiPhone 7 + Clip 1.0466742291.046674229
G4+ClipG4 + Clip 1.0210372621.021037262
Galaxy S9+ClipGalaxy S9 + Clip 1.0294042991.029404299
Galaxy S8+ClipGalaxy S8 + Clip 1.0326973021.032697302
iPhone8++ClipiPhone8 ++ Clip 1.0268045391.026804539
iPhone8+ClipiPhone8 + Clip 0.9795910990.979591099
Galaxy S9++ClipGalaxy S9 ++ Clip 1.0441133871.044113387
G6+ClipG6 + Clip 1.0490010651.049001065
도 38은 도 37에 따른 13가지 FOD 파라미터를 적용한 회귀 분석을 기반으로 도출된 이물질 검출 알고리즘의 성능을 시뮬레이션한 히스토그램이다. 38 is a histogram simulating the performance of the foreign material detection algorithm derived based on regression analysis applying 13 FOD parameters according to FIG. 37.
도 38을 참조하면, 히스토그램의 정규 분포에서 z값은 129로 나타난다.Referring to FIG. 38, the z value in the normal distribution of the histogram is 129.
도 39는 또 다른 예에 따른 회귀 분석에 적용될 다양한 변수와 회귀 방정식을 도출하는 과정을 설명하는 도면이다. 39 is a diagram illustrating a process of deriving various variables and regression equations to be applied to regression analysis according to another example.
도 39를 참조하면, 총 9가지 FOD 파라미터들을 기반으로 회귀 분석함으로써 회귀 방정식을 구성하는 가중치를 구하고, 상기 가중치에 기반하여 FOD 알고리즘을 도출(또는 구성)한 실험 결과를 보여준다. Referring to FIG. 39, weights constituting a regression equation are obtained by regression analysis based on a total of nine FOD parameters, and an experimental result of deriving (or constructing) an FOD algorithm based on the weights is shown.
갤럭시 S8, 갤럭시 S9, 갤럭시 S9+, 아이폰 8, 아이폰 8+, G4, 아이폰 7, G6, V30 이렇게 9가지 스마트폰 모델들만 존재하는 상태에서 측정/산출된 각각의 FOD 파라미터들과, 상기 9가지 스마트폰 모델들과 헤어핀(hairpin)이 존재하는 상태에서 측정/산출된 각각의 FOD 파라미터들을, 도 39의 Response(즉, 이물질 검출 알고리즘)에 입력하면 표 12의 회귀 분석의 결과값을 얻을 수 있고, 이를 산포도로 나타내면 도 40의 그래프가 얻어질 수 있다. GALAXY S8, GALAXY S9, GALAXY S9 +, iPhone 8, iPhone 8+, G4, iPhone 7, G6, V30 Each of the FOD parameters measured / calculated while only nine smartphone models exist, and the nine smarts When the FOD parameters measured / calculated in the presence of the phone models and the hairpin are input to the response of FIG. 39 (that is, the foreign matter detection algorithm), the result of the regression analysis of Table 12 can be obtained. If this is represented by a scatter diagram, the graph of FIG. 40 can be obtained.
Regression (99%)Regression (99%)
Galaxy S8Galaxy S8 -0.228951988-0.228951988
Galaxy S9Galaxy S9 -0.375884029-0.375884029
Galaxy S9+Galaxy S9 + -0.357215804-0.357215804
iPhone 8iPhone 8 -0.409313423-0.409313423
iPhone 8+ iPhone 8+ -0.38551821-0.38551821
G4G4 -0.674340524-0.674340524
iPhone 7iPhone 7 -0.434459937-0.434459937
G6G6 -0.267304071-0.267304071
V30V30 -0.130089501-0.130089501
Galaxy S9+HiarpinGalaxy S9 + Hiarpin 1.8116205131.811620513
Galaxy S8+HiarpinGalaxy S8 + Hiarpin 1.8411625361.841162536
iPhone8++HiarpiniPhone8 ++ Hiarpin 1.6685562121.668556212
iPhone8+HiarpiniPhone8 + Hiarpin 1.6968109591.696810959
Galaxy S9++HiarpinGalaxy S9 ++ Hiarpin 1.8861182991.886118299
G6+HiarpinG6 + Hiarpin 1.9933782111.993378211
V30+HiarpinV30 + Hiarpin 1.8862139431.886213943
도 40은 도 39에 따른 9가지 FOD 파라미터를 적용한 회귀 분석을 기반으로 도출된 이물질 검출 알고리즘의 성능을 시뮬레이션한 히스토그램이다. FIG. 40 is a histogram simulating the performance of a foreign material detection algorithm derived based on a regression analysis using nine FOD parameters according to FIG. 39.
도 40을 참조하면, 히스토그램의 정규 분포에서 z값은 13.3으로 나타난다.Referring to FIG. 40, the z value in the normal distribution of the histogram is 13.3.
도 41a 및 도 41b는 또 다른 예에 따른 회귀 분석에 적용될 다양한 변수와 회귀 방정식을 도출하는 과정을 설명하는 도면이다. 41A and 41B are diagrams illustrating a process of deriving various variables and regression equations to be applied to regression analysis according to another example.
도 41a 및 도 41b를 참조하면, 총 13가지 FOD 파라미터들을 기반으로 회귀 분석함으로써 회귀 방정식을 구성하는 가중치를 구하고, 상기 가중치에 기반하여 FOD 알고리즘을 도출(또는 구성)한 실험 결과를 보여준다. Referring to FIGS. 41A and 41B, weights constituting a regression equation are obtained by regression analysis based on a total of 13 FOD parameters, and an experimental result of deriving (or constructing) an FOD algorithm based on the weights is shown.
갤럭시 S8, 갤럭시 S9, 갤럭시 S9+, 아이폰 8, 아이폰 8+, G4, 아이폰 7, G6, V30 이렇게 9가지 스마트폰 모델들만 존재하는 상태에서 측정/산출된 각각의 FOD 파라미터들과, 상기 9가지 스마트폰 모델들과 US 쿼터(quarter)가 존재하는 상태에서 측정/산출된 각각의 FOD 파라미터들을, 도 41a 및 도 41b의 Response(즉, 이물질 검출 알고리즘)에 입력하면 표 13의 회귀 분석의 결과값을 얻을 수 있고, 이를 산포도로 나타내면 도 42의 그래프가 얻어질 수 있다. GALAXY S8, GALAXY S9, GALAXY S9 +, iPhone 8, iPhone 8+, G4, iPhone 7, G6, V30 Each of the FOD parameters measured / calculated while only nine smartphone models exist, and the nine smarts When the FOD parameters measured / calculated in the presence of the phone models and the US quarter are input to the responses of FIG. 41A and FIG. 41B (that is, the foreign matter detection algorithm), the results of the regression analysis of Table 13 are obtained. It can be obtained, and if it is represented by a scatter diagram, the graph of FIG. 42 can be obtained.
Regression (99%)Regression (99%)
Galaxy S8Galaxy S8 -1.006295721-1.006295721
Galaxy S9Galaxy S9 -0.987543493-0.987543493
Galaxy S9+Galaxy S9 + -0.989622754-0.989622754
iPhone 8iPhone 8 -0.955461384-0.955461384
iPhone 8+ iPhone 8+ -0.960210646-0.960210646
G4G4 -0.999500749-0.999500749
iPhone 7iPhone 7 -1.072806286-1.072806286
G6G6 -0.986731956-0.986731956
V30V30 -0.997042554-0.997042554
Galaxy S9+USQGalaxy S9 + USQ 0.9883588220.988358822
Galaxy S9++USQGalaxy S9 ++ USQ 1.0074242971.007424297
Galaxy S8+USQGalaxy S8 + USQ 1.0051176741.005117674
iPhone 8+USQiPhone 8 + USQ 1.0033740861.003374086
iPhone 8++USQiPhone 8 ++ USQ 1.0077022271.007702227
G6+USQG6 + USQ 1.0000225871.000022587
V30+USQV30 + USQ 0.9903816510.990381651
도 42는 도 41A 및 도 41B에 따른 13가지 FOD 파라미터를 적용한 회귀 분석을 기반으로 도출된 이물질 검출 알고리즘의 성능을 시뮬레이션한 히스토그램이다. FIG. 42 is a histogram simulating the performance of a foreign material detection algorithm derived based on regression analysis using 13 FOD parameters according to FIGS. 41A and 41B.
도 42를 참조하면, 히스토그램의 정규 분포에서 z값은 58.7으로 나타난다.Referring to FIG. 42, the z value in the normal distribution of the histogram is 58.7.
도 43a 및 도 43b는 또 다른 예에 따른 회귀 분석에 적용될 다양한 변수와 회귀 방정식을 도출하는 과정을 설명하는 도면이다. 43A and 43B are diagrams illustrating a process of deriving various variables and regression equations to be applied to regression analysis according to another example.
도 43a 및 도 43b를 참조하면, 총 11가지 FOD 파라미터들을 기반으로 회귀 분석함으로써 회귀 방정식을 구성하는 가중치를 구하고, 상기 가중치에 기반하여 FOD 알고리즘을 도출(또는 구성)한 실험 결과를 보여준다. Referring to FIGS. 43A and 43B, weights constituting a regression equation are obtained by regression analysis based on a total of 11 FOD parameters, and an experimental result of deriving (or constructing) an FOD algorithm based on the weights is shown.
갤럭시 S8, 갤럭시 S9, 갤럭시 S9+, 아이폰 8, 아이폰 8+, G4, 아이폰 7, G6, V30 이렇게 9가지 스마트폰 모델들만 존재하는 상태에서 측정/산출된 각각의 FOD 파라미터들과, 상기 9가지 스마트폰 모델들과 US 1센트가 존재하는 상태에서 측정/산출된 각각의 FOD 파라미터들을, 도 43a 및 도 43b의 Response(즉, 이물질 검출 알고리즘)에 입력하면 표 14의 회귀 분석의 결과값을 얻을 수 있고, 이를 산포도로 나타내면 도 44의 그래프가 얻어질 수 있다. GALAXY S8, GALAXY S9, GALAXY S9 +, iPhone 8, iPhone 8+, G4, iPhone 7, G6, V30 Each of the FOD parameters measured / calculated while only nine smartphone models exist, and the nine smarts When each FOD parameter measured / calculated in the presence of the phone models and the US 1 cent is input to the response (ie, foreign material detection algorithm) of FIGS. 43A and 43B, the result of regression analysis of Table 14 can be obtained. If it is represented by a scatter diagram, the graph of FIG. 44 can be obtained.
Regression (99.9%)Regression (99.9%)
Galaxy S8Galaxy S8 -1.319068-1.319068
Galaxy S9Galaxy S9 -1.452613-1.452613
Galaxy S9+Galaxy S9 + -1.40939-1.40939
iPhone 8iPhone 8 -1.396964-1.396964
iPhone 8+ iPhone 8+ -1.291339-1.291339
G4G4 -1.23445-1.23445
iPhone 7iPhone 7 -1.354082-1.354082
G6G6 -1.459778-1.459778
V30V30 -1.478478-1.478478
Galaxy S9+US1cGalaxy S9 + US1c 0.54007360.5400736
Galaxy S9++US1cGalaxy S9 ++ US1c 0.43998190.4399819
Galaxy S8+US1cGalaxy S8 + US1c 0.37577370.3757737
iPhone 8+US1ciPhone 8 + US1c 0.65342890.6534289
iPhone 8++US1ciPhone 8 ++ US1c 0.52574970.5257497
G6+US1cG6 + US1c 0.36927840.3692784
V30+US1cV30 + US1c 0.35548410.3554841
도 44는 도 43A 및 도 43B에 따른 11가지 FOD 파라미터를 적용한 회귀 분석을 기반으로 도출된 이물질 검출 알고리즘의 성능을 시뮬레이션한 히스토그램이다. FIG. 44 is a histogram simulating the performance of a foreign material detection algorithm derived based on a regression analysis using 11 FOD parameters according to FIGS. 43A and 43B.
도 44를 참조하면, 히스토그램의 정규 분포에서 z값은 20.7으로 나타난다.Referring to FIG. 44, in the normal distribution of the histogram, the z value is 20.7.
도 45a 및 도 45b는 또 다른 예에 따른 회귀 분석에 적용될 다양한 변수와 회귀 방정식을 도출하는 과정을 설명하는 도면이다. 45A and 45B are diagrams illustrating a process of deriving various variables and regression equations to be applied to regression analysis according to another example.
도 45a 및 도 45b를 참조하면, 총 11가지 FOD 파라미터들을 기반으로 회귀 분석함으로써 회귀 방정식을 구성하는 가중치를 구하고, 상기 가중치에 기반하여 FOD 알고리즘을 도출(또는 구성)한 실험 결과를 보여준다. Referring to FIGS. 45A and 45B, weights constituting a regression equation are obtained by regression analysis based on a total of 11 FOD parameters, and an experimental result of deriving (or constructing) an FOD algorithm based on the weights is shown.
갤럭시 S8, 갤럭시 S9, 갤럭시 S9+, 아이폰 8, 아이폰 8+, G4, 아이폰 7, G6, V30 이렇게 9가지 스마트폰 모델들만 존재하는 상태에서 측정/산출된 각각의 FOD 파라미터들과, 상기 9가지 스마트폰 모델들과 스위스 프랑(CHF)이 존재하는 상태에서 측정/산출된 각각의 FOD 파라미터들을, 도 45a 및 도 45b의 Response(즉, 이물질 검출 알고리즘)에 입력하면 표 15의 회귀 분석의 결과값을 얻을 수 있고, 이를 산포도로 나타내면 도 46의 그래프가 얻어질 수 있다. GALAXY S8, GALAXY S9, GALAXY S9 +, iPhone 8, iPhone 8+, G4, iPhone 7, G6, V30 Each of the FOD parameters measured / calculated while only nine smartphone models exist, and the nine smarts When the FOD parameters measured / calculated in the presence of the phone models and the Swiss franc (CHF) are input to the responses of FIG. 45A and FIG. 45B (ie, foreign material detection algorithm), the results of the regression analysis in Table 15 are obtained. It can be obtained, and if it is represented by a scatter diagram, the graph of FIG. 46 can be obtained.
Regression (99.9%)Regression (99.9%)
Galaxy S8Galaxy S8 -1.02071-1.02071
Galaxy S9Galaxy S9 -1.040825-1.040825
Galaxy S9+Galaxy S9 + -1.03686-1.03686
iPhone 8iPhone 8 -1.026157-1.026157
iPhone 8+ iPhone 8+ -1.000727-1.000727
G4G4 -1.018573-1.018573
iPhone 7iPhone 7 -1.046581-1.046581
G6G6 -1.046291-1.046291
V30V30 -1.031088-1.031088
Galaxy S9+CHFGalaxy S9 + CHF 0.89181240.8918124
Galaxy S9++CHFGalaxy S9 ++ CHF 0.9522330.952233
Galaxy S8+CHFGalaxy S8 + CHF 0.97403520.9740352
iPhone 8+CHFiPhone 8 + CHF 0.96508680.9650868
iPhone 8++CHFiPhone 8 ++ CHF 0.94417370.9441737
G6+CHFG6 + CHF 0.91395680.9139568
V30+CHFV30 + CHF 0.93685450.9368545
도 46은 도 45에 따른 11가지 FOD 파라미터를 적용한 회귀 분석을 기반으로 도출된 이물질 검출 알고리즘의 성능을 시뮬레이션한 히스토그램이다. FIG. 46 is a histogram simulating the performance of a foreign material detection algorithm derived based on a regression analysis applying 11 FOD parameters according to FIG. 45.
도 46을 참조하면, 히스토그램의 정규 분포에서 z값은 128로 나타난다.Referring to FIG. 46, in the normal distribution of the histogram, the z value is represented as 128.
도 47a 및 도 47b는 또 다른 예에 따른 회귀 분석에 적용될 다양한 FOD 파라미터들을 도시한 표이다. 47A and 47B are tables showing various FOD parameters to be applied to a regression analysis according to another example.
도 47a 및 도 47b를 참조하면, 기본적인 FOD 파라미터는 총 7가지(Q인자, 전력 손실(PLoss), 레일 전압(Vrail), 레일 전류(Irail), 내부 손실(internal loss), 수신전력패킷(RPP), 1차 코일의 전류, 온도 손실(TLoss))로서 측정에 의해 획득 가능한 것들을 포함하고, 부가적인(secondary) FOD 파라미터는 총 12가지로서 기본적인 FOD 파라미터들의 적어도 일부들을 사칙연산함으로써 산출 가능한 것들을 포함한다. 47A and 47B, a total of seven basic FOD parameters (Q factor, power loss (PLoss), rail voltage (Vrail), rail current (Irail), internal loss (internal loss), and received power packet (RPP) ), Primary coil current, temperature loss (TLoss)) and those obtained by measurement, and the secondary FOD parameters are 12, including those that can be calculated by performing arithmetic operations on at least some of the basic FOD parameters. do.
상기 기본적인 FOD 파라미터들과 상기 부가적인 FOD 파라미터들을 합하면 총 19가지이며, 이들을 모두 회귀 분석에 적용하여 회귀 방정식을 구성하는 가중치를 구하고, 상기 가중치에 기반하여 FOD 알고리즘을 도출(또는 구성)할 수 있다. When the basic FOD parameters and the additional FOD parameters are combined, there are a total of 19 types, all of which are applied to regression analysis to obtain weights constituting a regression equation, and derive (or construct) an FOD algorithm based on the weights. .
그리고 갤럭시 S8, 갤럭시 S9, 갤럭시 S9+, 아이폰 8, 아이폰 8+, G6, V30 이렇게 7가지 스마트폰 모델들만 존재하는 상태에서 측정/산출된 각각의 FOD 파라미터들과, 상기 7가지 스마트폰 모델들과 스위스 프랑(CHF)이 존재하는 상태에서 측정/산출된 각각의 FOD 파라미터들을, 상기 FOD 알고리즘에 대입하여 산포도로 나타내면 도 48a 내지 도 48c의 그래프가 얻어질 수 있다. And the Galaxy S8, Galaxy S9, Galaxy S9 +, iPhone 8, iPhone 8+, G6, and V30, each of the FOD parameters measured / calculated while there are only 7 smartphone models, and the 7 smartphone models When each FOD parameter measured / calculated in the presence of the Swiss franc (CHF) is represented in a scatter diagram by substituting the FOD algorithm, the graphs of FIGS. 48A to 48C can be obtained.
도 48a 내지 도 48c는 도 47a 및 도 47b에 따른 19가지 FOD 파라미터를 적용한 회귀 분석을 기반으로 도출된 이물질 검출 알고리즘의 성능을 시뮬레이션한 히스토그램이다. 48A to 48C are histograms simulating the performance of a foreign material detection algorithm derived based on regression analysis using 19 FOD parameters according to FIGS. 47A and 47B.
도 48A 내지 도 48C를 참조하면, (a)는 Rx only인 상태에서 측정/산출된 각각의 FOD 파라미터과, Rx+US Dime인 상태에서 측정/산출된 각각의 FOD 파라미터들을 상기 FOD 알고리즘에 대입한 것이고, (b)는 Rx only인 상태에서 측정/산출된 각각의 FOD 파라미터과, Rx+Clip인 상태에서 측정/산출된 각각의 FOD 파라미터들을 상기 FOD 알고리즘에 대입한 것이며, (c)는 Rx only인 상태에서 측정/산출된 각각의 FOD 파라미터과, Rx+Hairpin인 상태에서 측정/산출된 각각의 FOD 파라미터들을 상기 FOD 알고리즘에 대입한 것이고, (d)는 Rx only인 상태에서 측정/산출된 각각의 FOD 파라미터과, Rx+US Quarter인 상태에서 측정/산출된 각각의 FOD 파라미터들을 상기 FOD 알고리즘에 대입한 것이며, (e)는 Rx only인 상태에서 측정/산출된 각각의 FOD 파라미터과, Rx+US 1 Cent인 상태에서 측정/산출된 각각의 FOD 파라미터들을 상기 FOD 알고리즘에 대입한 것이고, (f)는 Rx only인 상태에서 측정/산출된 각각의 FOD 파라미터과, Rx+CHF 5인 상태에서 측정/산출된 각각의 FOD 파라미터들을 상기 FOD 알고리즘에 대입한 것이다. Referring to FIGS. 48A to 48C, (a) substitutes each FOD parameter measured / calculated in the Rx only state and each FOD parameter measured / calculated in the Rx + US Dime state into the FOD algorithm. , (b) is a Fx parameter measured / calculated in the state of Rx only, and each FOD parameter measured / calculated in the state of Rx + Clip is substituted into the FOD algorithm, and (c) is Rx only. In each of the FOD parameters measured / calculated in Rx and each FOD parameter measured / calculated in the Rx + Hairpin state, the FOD algorithm is substituted, and (d) represents each FOD parameter measured / calculated in the Rx only state. , Each FOD parameter measured / calculated in the state of Rx + US Quarter is substituted into the FOD algorithm, (e) each FOD parameter measured / calculated in the state of Rx only, and Rx + US 1 Cent Each FOD wave measured / calculated at The meters are substituted into the FOD algorithm, and (f) is the FOD parameter measured / calculated in the Rx only state and the FOD parameters measured / calculated in the Rx + CHF 5 state in the FOD algorithm. will be.
(a)의 경우 z값은 490이고, (b)의 경우 z값은 39이며, (c)의 경우 z값은 44이고, (d)의 경우 z값은 142이고, (e)의 경우 z값은 11.6이며, (f)의 경우 z값은 72이다. 이들 모두 z값이 6 이상이므로 통계적으로 충분히 좋은 값으로 평가된다.For (a), the z value is 490, for (b), the z value is 39, for (c), the z value is 44, for (d), the z value is 142, and for (e), z The value is 11.6, and for (f) the z value is 72. Since all of them have a z value of 6 or more, it is evaluated as a statistically good value.
이하의 실시예는, 무선전력 전송 시스템에서 이물질 검출을 위해 측정가능한 기본적인 FOD 파라미터(들) 및/또는 측정된 FOD 파라미터(들)을 통해 산출된 부가적인 FOD 파라미터(들)을 상호 보완적으로 사용하는 FOD 수행 방법을 개시한다. 본 실시예는 다수의 FOD 파라미터들의 적용 한계를 넘어 이물질 검출 성능을 극대화 한다. 또한 본 실시예는 FOD 파라미터들을 동시에 적용한다. FOD 파라미터들을 동시에 적용하는 과정에서, 이물질 검출 성능을 극대화할 수 있게 각 파라미터들의 가중치(또는 회귀 계수)를 구하여 적용한다.The following embodiments complementarily use additional FOD parameter (s) calculated through basic FOD parameter (s) and / or measured FOD parameter (s) measurable for detecting foreign matter in a wireless power transmission system. Disclosed is a method for performing FOD. This embodiment maximizes the foreign substance detection performance beyond the application limits of multiple FOD parameters. In addition, this embodiment applies FOD parameters at the same time. In the process of simultaneously applying the FOD parameters, the weight (or regression coefficient) of each parameter is obtained and applied to maximize the detection performance of foreign matter.
도 49는 일 실시예에 따른 이물질 검출 방법을 도시한 순서도이다. 49 is a flowchart illustrating a method of detecting a foreign object according to an embodiment.
도 49를 참조하면, 무선전력 전송장치(또는 수신장치)는 미리 정해진 FOD 파라미터들을 측정 및/또는 산출한다(S4900). 미리 정해진 FOD 파라미터들은 예를 들어 도 47a 및 도 47b에 도시한 바와 같이 적어도 하나의 기본적인 FOD 파라미터 및/또는 적어도 하나의 부가적인 FOD 파라미터를 포함할 수 있다. 예를 들어 미리 정해진 FOD 파라미터들은 Q-인자, 전력 손실, 주파수 이동, 1차 코일 전류를 포함할 수 있다. FOD 알고리즘은 Q-인자, 전력 손실, 주파수 이동, 1차 전류 등 무선충전 과정에 측정 가능한 모든 시스템 파라미터들과 이를 활용하여 사칙연산 후 산출한 추가 파라미터들을 모두 활용할 수 있다. 이물질 검출 알고리즘에서 변수로 사용되는 FOD 파라미터의 개수가 많을수록 이물질 검출의 성능과 정확도가 높아질 수 있다.Referring to FIG. 49, the wireless power transmitter (or receiver) measures and / or calculates predetermined FOD parameters (S4900). The predetermined FOD parameters may include at least one basic FOD parameter and / or at least one additional FOD parameter, for example, as shown in FIGS. 47A and 47B. For example, the predefined FOD parameters may include Q-factor, power loss, frequency shift, and primary coil current. The FOD algorithm can utilize all the system parameters that can be measured during the wireless charging process, such as Q-factor, power loss, frequency shift, and primary current, and additional parameters calculated after arithmetic by utilizing them. As the number of FOD parameters used as variables in the foreign matter detection algorithm increases, the performance and accuracy of foreign matter detection may increase.
무선전력 전송장치(또는 수신장치)는 상기 미리 정해진 FOD 파라미터들을 회귀 분석하여 도출된 이물질 검출 알고리즘에 상기 측정 및/또는 산출된 FOD 파라미터들을 입력한다(S4905). 단계 S4905에서의 이물질 검출 알고리즘은 회귀 방정식을 이용할 수 있으며, 본 명세서에서 앞서 예시적으로 설명된 다양한 방법에 의해 설계 또는 구현될 수 있다. 일례로서, 이물질 검출 알고리즘은 상기 미리 정해진 FOD 파라미터들을 변수로 하는 회귀 방정식을 이용하되, 상기 회귀 방정식은 상기 미리 정해진 FOD 파라미터들을 회귀 분석에 적용하여 각 FOD 파라미터별로 회귀 계수(Regression Coefficient) 또는 가중치를 구함으로써 설계 또는 얻어질 수 있다. 여기서, 이물질 검출 알고리즘은 각 FOD 파라미터마다 회귀 분석을 개별적으로 실시하고, 이러한 결과로 얻은 복수의 회귀 분석 결과를 기반으로 이루어질 수 있다. 이 경우 FOD 성능이 극대화될 수 있다.The wireless power transmission device (or the reception device) inputs the measured and / or calculated FOD parameters to a foreign material detection algorithm derived by regressing the predetermined FOD parameters (S4905). The foreign material detection algorithm in step S4905 may use a regression equation, and may be designed or implemented by various methods previously exemplarily described herein. As an example, the foreign substance detection algorithm uses a regression equation using the predetermined FOD parameters as a variable, and the regression equation applies the predetermined FOD parameters to a regression analysis to determine a regression coefficient or weight for each FOD parameter. It can be designed or obtained by obtaining. Here, the foreign material detection algorithm may be performed based on a plurality of regression analysis results obtained by performing regression analysis individually for each FOD parameter. In this case, FOD performance may be maximized.
무선전력 전송장치(또는 수신장치)는 상기 이물질 검출 알고리즘의 결과값을 기반으로 이물질 존재 여부를 판단한다(S4910). 여기서 이물질 검출 알고리즘은 회귀 방정식으로서, 무선전력 전송장치만 존재할 경우(Rx only) 이물질 검출 알고리즘의 결과값(response)은 1로 출력되고, 무선전력 전송장치와 이물질이 모두 존재할 경우(Rx+FO) 이물질 알고리즘의 결과값은 -1로 출력되도록 디지털화된(Digitized) 상태로 설계될 수 있다. 이 경우, 만약 이물질 검출 알고리즘의 결과값이 -1 또는 이에 근사한 값일 경우, 무선전력 전송장치(또는 수신장치)는 이물질이 존재하는 것으로 판단한다. 반면 만약 이물질 검출 알고리즘의 결과값이 1 또는 이에 근사한 값일 경우, 무선전력 전송장치(또는 수신장치)는 이물질이 존재하지 않는 것으로 판단한다.The wireless power transmission device (or the reception device) determines whether a foreign object exists based on the result value of the foreign material detection algorithm (S4910). Here, the foreign matter detection algorithm is a regression equation. When only the wireless power transmission device is present (Rx only), the result of the foreign matter detection algorithm is output as 1, and when both the wireless power transmission device and the foreign material are present (Rx + FO). The result value of the foreign object algorithm can be designed in a digitized state to be output as -1. In this case, if the result value of the foreign matter detection algorithm is -1 or an approximate value, the wireless power transmitter (or receiver) determines that the foreign matter exists. On the other hand, if the result value of the foreign substance detection algorithm is 1 or an approximate value, the wireless power transmitter (or the receiving apparatus) determines that the foreign substance does not exist.
이러한 본 실시예에서의 무선전력 전송장치는 도 1 내지 도 11에서 개시된 무선전력 전송장치 또는 무선전력 전송기 또는 전력 전송부에 해당한다. 따라서, 본 실시예에서의 무선전력 전송장치의 동작은 도 1 내지 도 11에서의 무선전력 전송장치의 각 구성요소들 중 하나 또는 둘 이상의 조합에 의해 구현된다. 예를 들어, 본 실시예에서 무선전력 전송장치에 의한 FOD 알고리즘의 도출 및 FOD 알고리즘에 따른 FOD 수행 동작은 통신/컨트롤 유닛(120)에 의해 수행될 수 있다. 또한 본 실시예에서의 무선전력 수신장치는 도 1 내지 도 11에서 개시된 무선전력 수신장치 또는 무선전력 수신기 또는 전력 수신부에 해당한다. 따라서, 본 실시예에서의 무선전력 수신장치의 동작은 도 1 내지 도 11에서의 무선전력 수신장치의 각 구성요소들 중 하나 또는 둘 이상의 조합에 의해 구현된다. 예를 들어, 본 실시예에서 무선전력 수신장치에 의한 FOD 알고리즘의 도출 및 FOD 알고리즘에 따른 FOD 수행 동작은 통신/컨트롤 유닛(220)에 의해 수행될 수 있다.The wireless power transmitter in this embodiment corresponds to the wireless power transmitter or wireless power transmitter or power transmitter disclosed in FIGS. 1 to 11. Accordingly, the operation of the wireless power transmission apparatus in this embodiment is implemented by one or a combination of two or more of each component of the wireless power transmission apparatus in FIGS. 1 to 11. For example, in this embodiment, the derivation of the FOD algorithm by the wireless power transmission device and the FOD performing operation according to the FOD algorithm may be performed by the communication / control unit 120. In addition, the wireless power receiver in this embodiment corresponds to the wireless power receiver or wireless power receiver or power receiver disclosed in FIGS. 1 to 11. Accordingly, the operation of the wireless power receiving apparatus in this embodiment is implemented by one or a combination of two or more of each component of the wireless power receiving apparatus in FIGS. 1 to 11. For example, in this embodiment, the derivation of the FOD algorithm by the wireless power receiver and the FOD performing operation according to the FOD algorithm may be performed by the communication / control unit 220.
단계 S4910은 도 50에 따른 이물질 검출 알고리즘을 포함할 수 있다. Step S4910 may include a foreign material detection algorithm according to FIG. 50.
도 50은 다른 실시예에 따른 이물질 검출 방법을 도시한 순서도이다. 이하 FOD 수행 방법은 무선전력 전송장치에 의한 것으로 기재하나, FOD 수행 방법은 무선전력 수신장치에 의해서도 제공될 수 있음은 물론이다. 50 is a flowchart illustrating a method of detecting a foreign material according to another embodiment. Hereinafter, the method for performing FOD is described as being performed by a wireless power transmission device, but the method for performing FOD can be provided by a wireless power receiving device as well.
도 50을 참조하면, 무선전력 전송장치는 복수의 서로 다른 이물질 검출 알고리즘들을 순차적으로 이용하여 이물질 검출을 수행할 수 있다. Referring to FIG. 50, the wireless power transmission apparatus may perform foreign matter detection by sequentially using a plurality of different foreign matter detection algorithms.
복수의 이물질 검출 알고리즘의 도출을 위해, FO1의 회귀 분석, FO2의 회귀 분석,…, FON의 회귀 분석과 같이, 전 영역(또는 미리 정의된 모든 종류)의 FO를 검출할 수 있도록 회귀 분석의 수와 범위가 선정될 수 있다. To derive a plurality of foreign matter detection algorithms, regression analysis of FO 1 , regression analysis of FO 2 , ... , Like FO N regression analysis, the number and range of regression analysis can be selected to detect FOs of all areas (or all predefined types).
여기서, 판단함수인 “j≤FOK의 회귀 분석≤k”은 무선전력 수신장치만을 통과시키는 밴드통과필터(Band Pass Filter)를 의미할 수 있다. 여기서 j와 k는 각각 밴드통과필터를 통과하는 데이터 범위의 최소값과 최대값이다. 이는 이물질 부존재로 취급되는 범위이다. 또는, 판단함수인 “j≤FOK의 회귀 분석≤k”은 무선전력 수신장치만 존재할 경우와, 무선전력 수신장치와 FO가 모두 존재하는 경우(Rx+FOK)를 구분할 수 있는 조건을 적용한 회귀 분석 후, 무선전력 수신장치만 통과하는 영역을 의미할 수 있다.Here, the judgment function “regression analysis of k ≤ FO Kk ” may mean a band pass filter that passes only the wireless power receiver. Here, j and k are the minimum and maximum values of the data range passing through the band pass filter, respectively. This is the range treated as the absence of foreign substances. Alternatively, the judgment "Regression of j≤FO ≤k K" which is a function is applied to the conditions that can distinguish between a case in which all case be only a wireless power receiving apparatus and a wireless power receiving apparatus and exists FO (FO Rx + K) After regression analysis, it may mean an area through which only the wireless power receiving device passes.
무선전력 전송장치는 회귀 방정식의 결과값이 제1 FO에 관한 이물질 부존재(FO free) 조건인 a≤FO1의 회귀 분석≤b을 만족하는지 판단하는 단계를 수행한다(S5000). The wireless power transmission apparatus performs a step of determining whether the result of the regression equation satisfies the regression analysis ≤b of a≤FO 1 , which is a condition of FO free for the first FO (S5000).
상기 판단 결과, 만약 회귀 방정식의 결과값이 제1 FO에 관한 이물질 부존재 조건인 a≤FO1의 회귀 분석≤b을 만족하면(yes), 무선전력 전송장치는 다음 제2 FO에 관한 이물질 부존재 조건인 c≤FO2의 회귀 분석≤d를 만족하는지 판단한다(S5005). As a result of the determination, if the result of the regression equation satisfies the regression analysis ≤ b of a≤FO 1, which is a condition where there is no foreign matter related to the first FO (yes), the wireless power transmission device does not have a foreign matter related to the next second FO. It is determined whether the regression analysis of c ≤ FO 2 satisfies (d) (S5005).
반면 상기 판단 결과, 만약 회귀 방정식의 결과값이 제1 FO에 관한 이물질 부존재 조건인 a≤FO1의 회귀 분석≤b을 만족하지 않으면, 무선전력 전송장치는 이물질이 존재하는 것으로 판단하고 무선전력 전송을 중단한다(S5025).On the other hand, if the result of the determination, the result of the regression equation does not satisfy the regression analysis ≤b of a≤FO 1, which is a condition where there is no foreign matter related to the first FO, the wireless power transmitter determines that the foreign matter exists and transmits the wireless power. Is stopped (S5025).
이와 동일한 방식으로 단계 S5005 내지 단계 S5015에서 각기 다른 FO에 대한 이물질 검출 알고리즘이 수행된다. 만약 마지막 이물질 FON에 대하여까지 이물질이 검출되지 않을 경우, 무선전력 전송장치는 무선전력 전송을 진행한다(S5020). In the same manner, foreign material detection algorithms for different FOs are performed in steps S5005 to S5015. If no foreign matter is detected until the last foreign matter FO N , the wireless power transmission apparatus proceeds with wireless power transmission (S5020).
본 실시예에서는 총 N가지 FO가 존재하는 것을 가정하여 N가지 순환적 회귀 방정식(또는 N번의 이물질 검출 알고리즘)이 정의되어 있으나, 이는 예시일 뿐이다. 여기서, FOK는 특정 단일 FO일 수도 있고 여러 종류의 FO를 포함한 그룹일 수도 있다. In this embodiment, assuming that there are a total of N FOs, N cyclic regression equations (or N foreign matter detection algorithms) are defined, but this is only an example. Here, FO K may be a specific single FO or a group including several types of FOs.
이러한 본 실시예에서의 무선전력 전송장치는 도 1 내지 도 11에서 개시된 무선전력 전송장치 또는 무선전력 전송기 또는 전력 전송부에 해당한다. 따라서, 본 실시예에서의 무선전력 전송장치의 동작은 도 1 내지 도 11에서의 무선전력 전송장치의 각 구성요소들 중 하나 또는 둘 이상의 조합에 의해 구현된다. 예를 들어, 본 실시예에서 무선전력 전송장치에 의한 FOD 알고리즘의 도출 및 FOD 알고리즘에 따른 FOD 수행 동작은 통신/컨트롤 유닛(120)에 의해 수행될 수 있다. 또한 본 실시예에서의 무선전력 수신장치는 도 1 내지 도 11에서 개시된 무선전력 수신장치 또는 무선전력 수신기 또는 전력 수신부에 해당한다. 따라서, 본 실시예에서의 무선전력 수신장치의 동작은 도 1 내지 도 11에서의 무선전력 수신장치의 각 구성요소들 중 하나 또는 둘 이상의 조합에 의해 구현된다. 예를 들어, 본 실시예에서 무선전력 수신장치에 의한 FOD 알고리즘의 도출 및 FOD 알고리즘에 따른 FOD 수행 동작은 통신/컨트롤 유닛(220)에 의해 수행될 수 있다.The wireless power transmitter in this embodiment corresponds to the wireless power transmitter or wireless power transmitter or power transmitter disclosed in FIGS. 1 to 11. Accordingly, the operation of the wireless power transmission apparatus in this embodiment is implemented by one or a combination of two or more of each component of the wireless power transmission apparatus in FIGS. 1 to 11. For example, in this embodiment, the derivation of the FOD algorithm by the wireless power transmission device and the FOD performing operation according to the FOD algorithm may be performed by the communication / control unit 120. In addition, the wireless power receiver in this embodiment corresponds to the wireless power receiver or wireless power receiver or power receiver disclosed in FIGS. 1 to 11. Accordingly, the operation of the wireless power receiving apparatus in this embodiment is implemented by one or a combination of two or more of each component of the wireless power receiving apparatus in FIGS. 1 to 11. For example, in this embodiment, the derivation of the FOD algorithm by the wireless power receiver and the FOD performing operation according to the FOD algorithm may be performed by the communication / control unit 220.
FOD 파라미터의 구간별 회귀 분석에 기반한 이물질 검출 알고리즘Foreign object detection algorithm based on regression analysis for each section of FOD parameter
무선전력 수신장치는 무선전력 전송장치 상에서 다양한 위치에 놓일 수 있다.The wireless power receiver can be placed in various locations on the wireless power transmitter.
도 51은 무선전력 수신장치와 이물질이 중심과 정렬을 이룬 경우와 비정렬을 이룬 경우의 히스토그램을 도시한 것이다. FIG. 51 shows a histogram when the wireless power receiver and the foreign material are aligned with the center and when they are not aligned.
도 51의 (a)와 같이 무선전력 수신장치와 이물질이 무선전력 전송장치의 중심과 정렬을 이룬 경우(without offset)에는 이물질(US dime)이 존재하는 상황과 존재하지 않는 상황이 히스토그램 상에서 잘 구분되나, (b)와 같이 무선전력 수신장치 및/또는 이물질이 무선전력 전송장치의 중심에서 어느 정도 벗어나 있을 경우(with offset), 이물질이 존재하는 상황과 존재하지 않는 상황이 잘 구분되지 않을 수 있다. 즉 무선전력 수신장치 및/또는 이물질의 비정렬(misalignment)로 인해 이물질의 구별이 어려워질 수 있다. 따라서 본 실시예는 무선전력 수신장치의 정렬 상태까지 고려하여 회귀 분석을 실시하고 이에 기반하여 보다 진보된 이물질 검출 알고리즘을 도출한다. As shown in (a) of FIG. 51, when the wireless power receiving device and the foreign matter are aligned with the center of the wireless power transmission device (without offset), the presence and absence of the foreign matter (US dime) is well distinguished on the histogram. However, as shown in (b), when the wireless power receiving device and / or the foreign material are somewhat offset from the center of the wireless power transmitting device (with offset), the situation in which the foreign material exists and the situation in which the foreign material does not exist may not be well distinguished. . That is, it may be difficult to distinguish foreign substances due to the misalignment of the wireless power receiver and / or foreign substances. Therefore, this embodiment performs regression analysis considering the alignment of the wireless power receiver and derives a more advanced foreign matter detection algorithm based on this.
본 실시예에 따르면, 이물질 및/또는 무선전력 수신장치의 비정렬에 따른 이물질 검출 성능의 열화를 보완하기 위해, 회귀분석에 사용되는 FOD 파라미터(예를 들어 R)를 다수의 구간(interval)으로 구분하고, 각 구간별로 회귀 분석을 수행함으로써 이물질 검출 알고리즘이 도출 또는 설계될 수 있다. According to this embodiment, in order to compensate for the deterioration of the foreign matter detection performance due to the misalignment of the foreign matter and / or the wireless power receiving apparatus, the FOD parameter (for example, R) used in regression analysis is divided into multiple intervals. By separating and performing regression analysis for each section, a foreign material detection algorithm can be derived or designed.
이물질 및/또는 무선전력 수신장치에 의한 FOD 파라미터의 변화를 회귀 분석에 적용하여 이물질의 유/무를 구분함에 있어서, Rx Only인 상황과 Rx+FO인 상황을 구분하는 성능(Resolution)을 향상시키기 위해, 회귀 분석의 구간(또는 특정 FOD 파라미터의 전 구간)이 세분화 또는 감소될 수 있다. In classifying the presence / absence of a foreign material by applying the change of the FOD parameter by the foreign material and / or the wireless power receiving device to the regression analysis, in order to improve the performance of distinguishing between Rx Only and Rx + FO situations , The section of the regression analysis (or the entire section of a specific FOD parameter) may be subdivided or reduced.
도 52a 및 도 52b는 구간별 회귀 분석을 위한 최적의 FOD 파라미터를 결정하는 실험 과정을 도시한 것이다. 52A and 52B illustrate an experimental process for determining an optimal FOD parameter for regression analysis for each section.
도 52a 및 도 52b를 참조하면, 본 실험은 FOD 파라미터인 레일 전류(I rail), 입력 전력(Input Power), 내부 손실(Internal Loss), 수신전력패킷(RPP), 전력 손실(P Loss), 레일 전압(V rail), 1차 코일의 전류(I coil) 및 저항(R=V/I)의 측정 가능한 전범위를 각각 5개 구간(1, 2, 3, 4, 5)로 구분하고, 각 구간의 FOD 파라미터를 회귀 분석에 적용하여, 각 구간에 대한 설명력(R-sq)을 도출하였다. Referring to FIGS. 52A and 52B, this experiment shows the FOD parameters of rail current (I rail), input power (Internal Power), internal loss (Internal Loss), received power packet (RPP), power loss (P Loss), The rail voltage (V rail), the primary coil current (I coil) and the resistance (R = V / I) can be divided into five measurable ranges, each of five sections (1, 2, 3, 4, 5), The FOD parameters of each section were applied to the regression analysis to derive the explanatory power (R-sq) for each section.
통계적 설명력(R-sq(adj))를 기준으로, 구간별 회귀 분석에 최고의 설명력을 제공하는 FOD 파라미터는 저항(R)인 것으로 밝혀졌다(평균 설명력=92.2). 즉, 구간별 회귀 분석에 있어서, Rx Only인 상황과 Rx+FO인 상황을 구분하기 위한 레솔루션(Resolution)에 가장 효과적인 지표(Index)는 저항이다. Based on the statistical explanatory power (R-sq (adj)), it was found that the FOD parameter that provides the best explanatory power for interval-wise regression analysis is resistance (R) (average explanatory power = 92.2). That is, in the regression analysis for each section, the index that is most effective for a resolution for distinguishing a situation that is Rx Only and a situation that is Rx + FO is resistance.
특히, 저항(R= Vrail/Irail)의 전 영역을 여러 개의 구간(Interval)으로 나누어 각각 회귀 분석을 실시한 결과, 구간의 크기가 작을수록(즉, 구간의 수가 많을수록) 레솔루션(또는 Z값)이 커짐이 확인되었다. 이는 반의사(Quasi) 자기 지속 방법(Self Consistent Method)으로서 무선전력 수신장치 필터 또는 이물질 필터의 단점(new Phone, unknown FO)을 보완할 수 있다. In particular, as a result of performing regression analysis by dividing the entire area of the resistance (R = Vrail / Irail) into several sections (Interval), the smaller the size of the section (i.e., the greater the number of sections), the higher the resolution (or Z value) This enlargement was confirmed. This is a quasi self-consistent method, which can compensate for shortcomings (new phones, unknown FOs) of wireless power receiver filters or foreign matter filters.
도 53은 또 다른 실시예에 따른 이물질 검출 방법을 도시한 순서도이다. 이하 FOD 수행 방법은 무선전력 전송장치에 의한 것으로 기재하나, FOD 수행 방법은 무선전력 수신장치에 의해서도 제공될 수 있음은 물론이다. 53 is a flowchart illustrating a method of detecting a foreign material according to another embodiment. Hereinafter, the method for performing FOD is described as being performed by a wireless power transmission device, but the method for performing FOD can be provided by a wireless power receiving device as well.
도 53을 참조하면, 무선전력 전송장치(또는 수신장치)는 미리 정해진 FOD 파라미터를 측정 및/또는 산출한다(S5300). 미리 정해진 FOD 파라미터는 예를 들어 도 52a 및 도 52b에 관한 상세한 설명과 같이 저항(R=Vrail/Irail)일 수 있다. 도 52a 및 도 52b를 참조하여 설명된 바와 같이, 저항(R)은 그 값을 다수 구간으로 나누어 회귀 분석을 실시하였을 때 이물질 유/무의 구분 성능이 가장 우수한 것으로 확인되었다. 물론 단계 S5300에서 측정 또는 산출되는 FOD 파라미터는 저항(R) 이외에 본 명세서에서 개시된 다양한 FOD 파라미터가 될 수 있음은 물론이다. Referring to FIG. 53, the wireless power transmitter (or receiver) measures and / or calculates a predetermined FOD parameter (S5300). The predetermined FOD parameter may be, for example, a resistance (R = V rail / I rail ) as described in detail with reference to FIGS. 52A and 52B. As described with reference to FIGS. 52A and 52B, when the resistance R is divided into a plurality of sections and subjected to regression analysis, it has been confirmed that the classification performance of the presence / absence of foreign matter is the best. Of course, the FOD parameter measured or calculated in step S5300 may be various FOD parameters disclosed herein in addition to the resistance R.
무선전력 전송장치(또는 수신장치)는 단계 S5300에서 측정된 FOD 파라미터의 측정값이 제n 구간에 속하는지 판단한다(S5305). 여기서 제n 구간은 측정값이 an보다 크거나 같고, bn보다 작거나 같은 구간으로서 정의될 수 있다. 예를 들어 측정 대상인 FOD 파라미터가 R인 경우 an≤Rn(=Vrail/Irail)≤bn와 같이 정의될 수 있다. The wireless power transmitter (or receiver) determines whether the measured value of the FOD parameter measured in step S5300 belongs to the n-th section (S5305). Here, the n-th section may be defined as a section in which the measured value is greater than or equal to a n and less than or equal to b n . For example, when the FOD parameter to be measured is R, a n ≤ R n (= V rail / I rail ) ≤ b n may be defined.
단계 S5305에서 만약 FOD 파라미터의 측정값이 제n 구간에 속하지 않으면, 무선전력 전송장치(또는 수신장치)는 n을 다음 구간인 n+1으로 갱신하고(S5310), 다시 FOD 파라미터의 측정값이 제n+1 구간에 속하는지 판단하는 과정을 반복한다(S5305). 이 과정에서 측정값이 제n 구간에 속하는 경우, 무선전력 전송장치(또는 수신장치)는 제n 구간의 회귀 방정식을 기반으로 FOD를 수행한다(S5315). 제n 구간의 회귀 방정식은 제n 구간의 이물질 검출 알고리즘이라 불릴 수 있다. In step S5305, if the measured value of the FOD parameter does not belong to the nth section, the wireless power transmitter (or the receiving device) updates n to the next section, n + 1 (S5310), and the measured value of the FOD parameter is removed again. The process of determining whether it belongs to the n + 1 section is repeated (S5305). In this process, when the measured value belongs to the n-th section, the wireless power transmitter (or the receiving device) performs FOD based on the regression equation of the n-th section (S5315). The regression equation of the n-th interval may be called a foreign matter detection algorithm of the n-th interval.
본 실시예에 따르면 회귀 방정식은 각 구간별로 정의되고, 각 구간별 회귀 방정식마다 밴드통과필터가 달리 정의될 수 있다. 예를 들어, 제n 구간의 회귀 방정식에서의 밴드통과필터를 제n 밴드통과필터라 하면, 제n 밴드통과필터는 in보다 크거나 같고 jn보다 작거나 같은 범위로 정의될 수 있다(in ≤ Regression of Rn for Interval n ≤ jn). 따라서, 단계 S5315에서의 FOD 수행방법은, 무선전력 전송장치(또는 수신장치)가 FOD 파라미터 측정값을 제n 구간에 관한 회귀 방정식(또는 제n 구간에 관한 이물질 검출 알고리즘)에 대입하여 결과값을 도출하는 단계와, 상기 결과값이 제n 밴드통과필터 범위 내에 포함되는지 여부에 따라 이물질의 유/무를 결정하는 단계와, 이물질의 존재로 결정된 경우에는 무선전력 전송을 중단하고 이물질의 부존재로 결정된 경우에는 무선전력 전송을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. According to the present embodiment, the regression equation is defined for each section, and a bandpass filter may be defined for each regression equation for each section. For example, if the band pass filter in the regression equation of the nth interval is referred to as an nth band pass filter, the nth band pass filter may be defined as a range greater than or equal to i n and less than or equal to j n (i n ≤ Regression of R n for Interval n ≤ j n ). Therefore, in the method of performing FOD in step S5315, the wireless power transmission device (or receiving device) substitutes the FOD parameter measurement value into the regression equation for the n-th interval (or foreign matter detection algorithm for the n-th interval) to obtain the result value. Derivation step, determining whether the foreign matter is present or not depending on whether the result value is included in the n-th band pass filter range, and when it is determined that the foreign matter is present, the wireless power transmission is stopped and the foreign matter is determined to be absent. May include performing wireless power transmission.
또한, 각 구간에서의 이물질 검출 방법은, 도 50에 따른 이물질 검출 방법을 포함할 수 있다.In addition, the foreign matter detection method in each section may include the foreign matter detection method according to FIG. 50.
도 54a 내지 도 54c는 저항(R)을 1, 2, 4, 7, 13, 27개의 구간으로 분할하여 회귀 분석을 실시하였을 때 이물질의 유/무를 히스토그램으로 나타낸 실험결과이다. 54A to 54C are experimental results showing the presence / absence of a foreign material as a histogram when regression analysis is performed by dividing the resistance R into 1, 2, 4, 7, 13, and 27 sections.
도 54a 내지 도 54c를 참조하면, (a)는 저항값의 범위를 분할하지 않은 경우의 히스토그램이고, (b)는 저항값의 범위를 2개 구간으로 분할한 경우의 히스토그램이며, (c)는 저항값의 범위를 4개 구간으로 분할한 경우의 히스토그램이고, (d)는 저항값의 범위를 7개 구간으로 분할한 경우의 히스토그램이며, (e)는 저항값의 범위를 13개 구간으로 분할한 경우의 히스토그램이고, (f)는 저항값의 범위를 27개 구간으로 분할한 경우의 히스토그램이다. 54A to 54C, (a) is a histogram when the resistance value range is not divided, (b) is a histogram when the resistance value range is divided into two sections, and (c) is The histogram when the range of resistance values is divided into 4 sections, (d) is the histogram when the range of resistance values is divided into 7 sections, and (e) the range of the resistance value is divided into 13 sections. This is a histogram in one case, and (f) is a histogram when the range of resistance values is divided into 27 sections.
저항값의 범위를 더 많은 구간으로 분할할수록 z값이 더 커짐을 확인할 수 있었다. R 측정값(2.90~6.00까지)을 다수의 구간들로 분할함에 따른 z값은 다음의 표와 같다. It can be seen that as the range of the resistance value is divided into more sections, the z value becomes larger. The z value obtained by dividing the R measurement value (from 2.90 to 6.00) into multiple sections is as shown in the following table.
Full Range/27Full Range / 27 Full Range/13Full Range / 13 Full Range/7Full Range / 7 Full Range/4Full Range / 4 Full Range/2Full Range / 2 Full RangeFull Range
R(V/I)R (V / I) Z 값Z value R(V/I)R (V / I) Z 값Z value R(V/I)R (V / I) Z 값Z value R(V/I)R (V / I) Z 값Z value R(V/I)R (V / I) Z 값Z value R(V/I)R (V / I) Z 값Z value
2.90 2.90 46.00 46.00 2.95 2.95 22.40 22.40                
3.00 3.00 23.00 23.00     3.05 3.05 4.08 4.08            
3.10 3.10 10.90 10.90 3.15 3.15 4.93 4.93                
3.20 3.20 6.116.11         3.23 3.23 1.89 1.89        
3.30 3.30 10.10 10.10 3.35 3.35 11.20 11.20                
3.40 3.40 20.60 20.60     3.41 3.41 4.30 4.30            
3.45 3.45 11.00 11.00 3.48 3.48 8.08 8.08                
3.50 3.50 11.30 11.30             3.42 3.42 1.00 1.00    
3.52 3.52 28.00 28.00 3.53 3.53 6.57 6.57                
3.54 3.54 7.10 7.10     3.56 3.56 4.75 4.75            
3.56 3.56 12.00 12.00 3.58 3.58 6.14 6.14                
3.60 3.60 8.63 8.63         3.61 3.61 1.95 1.95        
3.63 3.63 11.50 11.50 3.63 3.63 9.13 9.13                
3.64 3.64 9.42 9.42     3.66 3.66 8.86 8.86            
3.67 3.67 14.70 14.70 3.69 3.69 7.42 7.42             3.73 3.73 0.180.18
3.70 3.70 13.70 13.70                    
3.73 3.73 6.43 6.43 3.74 3.74 4.87 4.87                
3.75 3.75 9.38 9.38     3.76 3.76 3.76 3.76            
3.77 3.77 28.20 28.20 3.79 3.79 8.62 8.62                
3.80 3.80 11.60 11.60         3.85 3.85 3.76 3.76        
3.85 3.85 9.09 9.09 3.88 3.88 4.46 4.46         4.05 4.05 1.99 1.99    
3.90 3.90 13.90 13.90     3.93 3.93 3.60 3.60            
3.97 3.97 8.01 8.01 3.99 3.99 6.89 6.89     4.25 4.25 2.11 2.11        
4.00 4.00 11.00 11.00     4.57 4.57 2.93 2.93            
4.30 4.30 8.32 8.32 5.15 5.15 8.42 8.42                
6.00 6.00 19.90 19.90                    
그리고 표 16의 구간의 개수와 z값의 대응 관계를 그래프도 도시하면 도 55와 같다. Also, a graph showing the correspondence between the number of sections in Table 16 and the z value is shown in FIG. 55.
도 55는 R 측정값에 관한 구간의 개수와 z값의 대응 관계를 도시한 그래프이다. 도 55를 참조하면, 저항값의 범위를 더 많은 구간으로 분할할수록(또는 매 구간의 범위가 짧을수록) 이물질이 존재하지 않는 상태(Rx only)와 이물질이 존재하는 상태(Rx+FO)간의 구분이 더 뚜렷해짐을 알 수 있었다. 따라서, 이물질 검출의 성능은 결국 R의 측정값을 분할한 구간의 수가 증가할수록 향상된다. 55 is a graph showing a correspondence relationship between the number of sections and the z value for the R measurement value. Referring to FIG. 55, as the range of the resistance value is divided into more sections (or the range of each section is shorter), a distinction is made between a state in which no foreign material exists (Rx only) and a state in which a foreign material exists (Rx + FO). It was found that this became more pronounced. Therefore, the performance of foreign matter detection is improved as the number of sections divided by the measured value of R increases.
상술된 실험 결과를 정리하면, 다음의 결론이 도출된다. 첫째, Q 인자나 전력 손실을 이용한 이물질 검출만으로는 이물질 검출 성능의 향상에 한계가 있다. 둘째, FOD 파라미터들간에 단순 사칙연산에 기반하여 이물질 검출 알고리즘을 설계하기 보다는, 회귀 분석에 기반하여 이물질 검출 알고리즘을 설계하는 경우, 이물질 검출 성능이 훨씬 향상된다. 셋째, 무선전력 전송 중 저항(R=Vrail/Irail)의 측정값을 다수의 구간으로 나누고, 각 구간별 회귀 분석을 통한 이물질 검출 알고리즘을 도출할 경우, 이물질 검출 성능이 더욱 향상될 수 있다. 넷째, 저항의 측정값에 관한 구간의 수는 이물질 검출 성능과 비례관계에 있으므로, 적절한 수의 구간을 선정할 필요가 있다. 넷째, 구간별 회귀 분석에 따른 이물질 검출 알고리즘은 무선전력 수신장치와 이물질이 무선전력 전송장치의 중심에서 오프셋(offset)만큼 이격된 상황에서도 이물질을 검출할 수 있을 뿐 아니라, 작은 이물질의 검출도 가능하다. 다섯째, 본 실시예에 따른 이물질 검출 알고리즘은 통계적 및/또는 경험적 방법론에 근거할 뿐 아니라 무선전력 전송 시스템의 FOD 파라미터(즉 저항값)을 활용한 내부 인덱스에 의한 구간을 이용하기 때문에, 새로운 이물질이나 새로운 무선전력 수신장치에도 적용될 수 있는 반의사 자기 일관성(Quasi Self Consistent)를 제공한다. Summarizing the above-described experimental results, the following conclusions are drawn. First, there is a limit in improving the performance of foreign matter detection by only detecting foreign matter using Q factor or power loss. Second, when designing a foreign object detection algorithm based on regression analysis, rather than designing a foreign object detection algorithm based on simple arithmetic operations between FOD parameters, the foreign material detection performance is much improved. Third, when dividing the measured value of the resistance (R = V rail / I rail ) into multiple sections during wireless power transmission, and deriving a foreign matter detection algorithm through regression analysis for each section, the foreign matter detection performance may be further improved. . Fourth, since the number of sections related to the measured value of the resistance is proportional to the foreign matter detection performance, it is necessary to select an appropriate number of sections. Fourth, the foreign material detection algorithm according to the regression analysis for each section can detect foreign objects even in a situation where the wireless power receiving device and the foreign materials are separated by an offset from the center of the wireless power transmission device. Do. Fifth, the foreign matter detection algorithm according to the present embodiment is based on a statistical and / or empirical methodology, and uses a section based on an internal index using a FOD parameter (that is, a resistance value) of a wireless power transmission system. It provides Quasi Self Consistent that can be applied to new wireless power receivers.
무선전력 수신장치의 비정렬(misalignment) 검출 방법Method for detecting misalignment of wireless power receiver
무선전력 수신장치의 중심이 무선전력 전송장치의 중심에서 이격된 경우, 이를 비정렬이라 한다. 이와 같은 무선전력 수신장치의 비정렬은 충전 효율의 열화를 야기한다. 이는 2차 코일이 1차 코일로부터 발생되는 자기장의 분포에서 벗어나게 되고 결국 자기장의 손실이 생기기 때문이다. 또한 무선전력 수신장치의 비정렬은 과열의 원인이 되기도 하는데, 이는 무선전력 수신장치가 필요한 기전력을 받기 위해 무선전력 전송장치에게 더 많은 자기장의 발생을 요구하게 되고, 이 과정에 과전류에 의한 발열이 발생하기 때문이다. 따라서 무선전력 수신장치의 위치 또는 비정렬을 검출(또는 센싱)하는 방법이 요구된다. When the center of the wireless power receiving device is spaced apart from the center of the wireless power transmitting device, this is called misalignment. The misalignment of the wireless power receiving apparatus causes deterioration of charging efficiency. This is because the secondary coil deviates from the distribution of the magnetic field generated from the primary coil and eventually loses the magnetic field. In addition, the misalignment of the wireless power receiver may cause overheating, which requires the wireless power transmitter to generate more magnetic fields in order to receive the required electromotive force, and the heat generated by the overcurrent in this process Because it occurs. Therefore, a method for detecting (or sensing) the position or misalignment of the wireless power receiver is required.
이를 위한 본 실시예는 무선전력 전송장치 및/또는 무선전력 수신장치는 무선전력 수신장치의 비정렬을 검출하고, 이를 사용자에게 통지 또는 통보하는 동작을 수행한다. In this embodiment, the wireless power transmission apparatus and / or the wireless power reception apparatus detects the misalignment of the wireless power reception apparatus, and performs an operation of notifying or notifying the user.
일례로서, 비정렬이 검출된 경우, 무선전력 전송장치는 전력 전송의 중단 및/또는 비정렬이 검출되었음을 지시하는 정보(또는 비정렬 검출 결과)를 사용자에게 알림 또는 통지할 수 있다. 또는 상기 비정렬 검출 결과의 알림 또는 통지는 무선전력 수신장치에 의해 수행될 수도 있다. 비정렬 검출 과정에서 무선전력 전송장치와 무선전력 수신장치 간에 비정렬에 관련된 정보가 교환될 수 있다. 이로써 사용자가 비정렬 문제를 교정하여 정상적인 무선전력 전송이 수행될 수 있도록 한다.As an example, when a misalignment is detected, the wireless power transmission device may notify or notify the user of information (or a result of the misalignment detection) indicating that the power transmission is stopped and / or the misalignment has been detected. Alternatively, the notification or notification of the result of the misalignment may be performed by the wireless power receiver. In the non-alignment detection process, information related to non-alignment may be exchanged between the wireless power transmitter and the wireless power receiver. This allows the user to correct the misalignment problem so that normal wireless power transmission can be performed.
다른 예로서, 무선전력 전송장치 및/또는 무선전력 수신장치는 무선전력 전송 과정에 획득할 수 있는 무선전력 전송 시스템 파라미터를 기반으로 무선전력 수신장치의 비정렬 또는 Tx-Rx 중심 간의 위치 차이를 검출할 수 있다. 이를 위해, 무선전력 전송장치 및/또는 무선전력 수신장치는 다양한 무선전력 전송 시스템 파라미터를 모니터링할 수 있다. As another example, the wireless power transmission device and / or the wireless power reception device detects a misalignment of the wireless power reception device or a position difference between Tx-Rx centers based on the wireless power transmission system parameters obtainable in the wireless power transmission process. can do. To this end, the wireless power transmitter and / or wireless power receiver can monitor various wireless power transmission system parameters.
또 다른 예로서, 무선전력 전송장치 및/또는 무선전력 수신장치는 상기 무선전력 전송 시스템 파라미터가 적용된 회귀 분석에 기반하여 무선전력 수신장치의 비정렬 또는 Tx-Rx 중심 간의 위치 차이를 검출할 수 있다. 여기서, 회귀 분석에 적용되는 무선전력 전송 시스템 파라미터는 무선전력 전송장치 및/또는 무선전력 수신장치에서 직접 측정할 수 있는 기본적인 파라미터 및/또는 상기 기본적인 파라미터들간의 상호 연산에 의해 산출되는 부가적인 파라미터를 포함할 수 있다. As another example, the wireless power transmitter and / or the wireless power receiver may detect a misalignment of the wireless power receiver or a position difference between Tx-Rx centers based on regression analysis to which the wireless power transmission system parameters are applied. . Here, the wireless power transmission system parameters applied to the regression analysis include basic parameters that can be measured directly by the wireless power transmission device and / or wireless power reception device, and / or additional parameters calculated by mutual calculation between the basic parameters. It can contain.
도 56a 및 도 56b는 일례에 따른 회귀 분석에 기반하여 무선전력 전송장치의 중심에 위치한 무선전력 수신장치(phone)와, 중심으로부터 5~7 mm 벗어난 무선전력 수신장치를 히스토그램으로 나타낸 시뮬레이션 결과이다. 여기서, 회귀 방정식을 도출하는데 사용된 시스템 파라미터는 Q-인자, 전력 손실(Ploss), 레일 전압(Vrail) 이렇게 3가지이다. 56A and 56B are simulation results showing a histogram of a wireless power receiving device (phone) located at the center of a wireless power transmitting device and a wireless power receiving device 5 to 7 mm away from the center based on regression analysis according to an example. Here, the system parameters used to derive the regression equation are Q-factor, power loss (P loss ), and rail voltage (V rail ).
도 56a 및 도 56b를 참조하면, (a)는 V30 모델을 무선전력 전송장치의 중심에 위치시킨 상태와 중심에서 5~7mm 이격시킨 상태에서 각각 회귀 분석을 수행한 결과이고, (b)는 갤럭시 S9 모델을 무선전력 전송장치의 중심에 위치시킨 상태와 중심에서 5~7mm 이격시킨 상태에서 각각 회귀 분석을 수행한 결과이며, (c)는 G6 모델을 무선전력 전송장치의 중심에 위치시킨 상태와 중심에서 5~7mm 이격시킨 상태에서 각각 회귀 분석을 수행한 결과이고, (d)는 아이폰 8 모델을 무선전력 전송장치의 중심에 위치시킨 상태와 중심에서 5~7mm 이격시킨 상태에서 각각 회귀 분석을 수행한 결과이다. 이와 같이 스마트폰 모델별로 회귀 분석 특성을 분석한 결과, 모든 모델들에 있어서 3가지 시스템 파라미터를 사용한 경우 정렬과 비정렬이 명확히 구분됨을 확인할 수 있다. 56A and 56B, (a) is a result of performing regression analysis in a state where the V30 model is positioned at the center of the wireless power transmitter and 5 to 7 mm apart from the center, and (b) is the galaxy The results of regression analysis are performed with the S9 model positioned at the center of the wireless power transmitter and 5 to 7 mm apart from the center, and (c) shows the G6 model positioned at the center of the wireless power transmitter. This is the result of regression analysis performed at a distance of 5 to 7 mm from the center, and (d) shows regression analysis when the iPhone 8 model is positioned at the center of the wireless power transmitter and at a distance of 5 to 7 mm from the center. This is the result. As a result of analyzing the characteristics of regression analysis for each smartphone model, it can be seen that alignment and unalignment are clearly distinguished when three system parameters are used in all models.
도 57a 및 도 57b는 다른 예에 따른 회귀 분석에 기반하여 무선전력 전송장치의 중심에 위치한 다수의 무선전력 수신장치들과, 중심으로부터 0mm, 5mm, 7mm 벗어난 다수의 무선전력 수신장치들을 히스토그램으로 나타낸 시뮬레이션 결과이다. 여기서, 회귀 방정식을 도출하는데 사용된 시스템 파라미터는 Q-인자, 전력 손실(Ploss), 레일 전압(Vrail) 이렇게 3가지이고, 실험에 사용된 스마트폰들은 Galaxy S9, Galaxy S8, Galaxy S8+, iPhone 8, iPhone 8+, V30, G6 이렇게 총 7가지이다. 57A and 57B show histograms of multiple wireless power receivers located at the center of the wireless power transmitter and multiple wireless power receivers 0 mm, 5 mm, and 7 mm off the center based on regression analysis according to another example. It is a simulation result. Here, there are three system parameters used to derive the regression equation: Q-factor, power loss (P loss ), and rail voltage (V rail ), and the smartphones used in the experiment are Galaxy S9, Galaxy S8, Galaxy S8 +, iPhone 8, iPhone 8+, V30, G6 There are a total of seven.
도 57a 및 도 57b를 참조하면, (a)는 7가지 스마트폰들을 무선전력 전송장치의 중심에 위치시킨 상태와 중심에서 5~7mm 이격시킨 상태에서 각각 회귀 분석을 수행한 결과이고, (b)는 7가지 스마트폰들을 무선전력 전송장치의 중심 및 중심에서 5mm에 위치시킨 상태와, 중심에서 7mm 이격시킨 상태에서 각각 회귀 분석을 수행한 결과이며, (c)는 7가지 스마트폰들을 무선전력 전송장치의 중심에 위치시킨 상태와 중심에서 5mm 이격시킨 상태에서 각각 회귀 분석을 수행한 결과이다. Referring to FIGS. 57A and 57B, (a) is a result of performing regression analysis in a state in which 7 smartphones are positioned at the center of a wireless power transmitter and 5 to 7 mm apart from the center, (b) Is a result of performing regression analysis in a state in which 7 smartphones are positioned at 5 mm from the center and center of the wireless power transmitter, and 7 mm apart from the center, and (c) shows 7 smartphones in wireless power transmission. It is the result of performing regression analysis in the state positioned at the center of the device and 5 mm apart from the center.
이와 같이 다수의 스마트폰 모델들을 중심 및 중심에서 일정 간격 이격시킨 상태에서 회귀 분석 특성을 분석한 결과, 7 종류의 스마트폰 모두 1차 코일의 중심에 있을 때와 오프셋으로 이격되어 있을 때 구분이 가능함을 확인할 수 있다. 도 56a 및 도 56b와 같이 단일 스마트폰으로 실험하였을 때에 비하여 산포는 커지지만 폰 위치 여전히 구분이 가능하다. As a result of analyzing the regression analysis characteristics in a state in which a plurality of smartphone models are spaced apart from the center and a certain distance, it is possible to distinguish when all seven types of smartphones are in the center of the primary coil and when they are separated by an offset. can confirm. As shown in Figs. 56A and 56B, the dispersion is larger than that of the experiment with a single smartphone, but the location of the phone is still distinguishable.
도 58은 일 실시예에 따른 위치 또는 비정렬 검출 방법을 도시한 순서도이다. 58 is a flowchart illustrating a method of detecting a position or misalignment according to an embodiment.
도 58을 참조하면, 무선전력 전송장치(또는 수신장치)는 위치 또는 비정렬에 민감한 시스템 파라미터들을 측정 및/또는 산출한다(S5800). Referring to FIG. 58, the wireless power transmitter (or receiver) measures and / or calculates system parameters sensitive to location or misalignment (S5800).
일례로서, 위치 또는 비정렬에 영향을 받는 무선전력 전송장치의 시스템 파라미터 또는 무선전력 수신장치의 시스템 파라미터들은 예를 들어 무선전력 전송 과정에 검출되는 입력 전압 또는 전류, 2차 코일에 유도되는 전압 또는 전류, 전력 손실, Q 인자, 수신전력패킷(Received Power Packet: RPP)을 포함한다. As an example, the system parameters of the wireless power transmitter or the system parameters of the wireless power receiver, which are affected by position or misalignment, may include, for example, an input voltage or current detected in the wireless power transmission process, a voltage induced in the secondary coil, or It includes current, power loss, Q factor, and received power packet (RPP).
다른 예로서, 위치 또는 비정렬에 영향을 받는 무선전력 전송장치의 시스템 파라미터 또는 무선전력 수신장치의 시스템 파라미터들은 예를 들어 상기 시스템 파라미터들 간에 단순 사칙연산에 의해 산출된 추가 파라미터들을 포함할 수 있다.  As another example, system parameters of the wireless power transmitter or system parameters of the wireless power receiver that are affected by position or misalignment may include, for example, additional parameters calculated by simple arithmetic operations between the system parameters. .
이와 같이 무선전력 수신장치의 위치에 따라 다른 값들을 보이는 시스템 파라미터들을 활용하면 무선전력 수신장치의 위치 정보를 얻을 수 있다. 본 발명은 무선전력 수신장치의 위치에 영향을 받는 시스템 파라미터들을 선별하기 위해 시스템 파라미터들과 무선전력 수신장치의 위치와의 연관성을 실험하였다. 본 발명에서 상기 연관성을 찾는 방법으로서 다중 선형 회귀분석법(Multiple Linear Regression)을 변형한 방법을 채용하였다. 다중 선형 회귀분석이란 2개 이상의 인자(독립 변수) 와 측정값(종속 변수) 간의 관계를 분석하는 방법이다. 본 발명은 무선전력 수신장치의 위치변화와 시스템 파라미터들의 관계를 다중 선형 회귀분석 방법으로 분석함으로써, 무선전력 수신장치의 위치를 추정하는 위치 검출 알고리즘을 도출한다. As described above, the location information of the wireless power receiving device can be obtained by using system parameters showing different values according to the position of the wireless power receiving device. The present invention experimented with the relationship between the system parameters and the location of the wireless power receiver to select system parameters affected by the location of the wireless power receiver. In the present invention, a method of modifying the multiple linear regression method was employed as a method for finding the association. Multiple linear regression is a method of analyzing the relationship between two or more factors (independent variables) and measured values (dependent variables). The present invention derives a position detection algorithm for estimating the position of the wireless power receiving device by analyzing the relationship between the position change of the wireless power receiving device and system parameters using a multiple linear regression analysis method.
무선전력 전송장치(또는 수신장치)는 시스템 파라미터 및/또는 추가 파라미터들을 회귀 분석하여 도출된 위치 검출 알고리즘에 상기 측정값 및/또는 산출값을 입력한다(S5805). 단계 S5805에서의 위치 검출 알고리즘은 회귀 분석에 기반하여 도출될 수 있으며, 본 명세서에서 앞서 예시적으로 설명된 다양한 방법에 의해 설계 또는 구현될 수 있다. 일례로서, 위치 검출 알고리즘은 상기 시스템 파라미터들을 변수로 하는 회귀 방정식을 이용하되, 상기 회귀 방정식은 상기 미리 정해진 시스템 파라미터들을 회귀 분석에 적용하여 각 시스템 또는 추가 파라미터별로 회귀 계수(Regression Coefficient) 또는 가중치를 구함으로써 설계 또는 얻어질 수 있다. 여기서, 위치 검출 알고리즘은 각 시스템 또는 추가 파라미터마다 회귀 분석을 개별적으로 실시하고, 이러한 결과로 얻은 복수의 회귀 분석 결과를 기반으로 이루어질 수 있다. 이 경우 위치 검출 성능이 극대화될 수 있다.The wireless power transmitter (or receiver) inputs the measured value and / or the calculated value to a position detection algorithm derived by regression analysis of system parameters and / or additional parameters (S5805). The position detection algorithm in step S5805 may be derived based on regression analysis, and may be designed or implemented by various methods previously exemplarily described herein. As an example, the position detection algorithm uses a regression equation using the system parameters as variables, and the regression equation applies the predetermined system parameters to a regression analysis to determine a regression coefficient or weight for each system or additional parameters. It can be designed or obtained by obtaining. Here, the position detection algorithm may be performed based on a plurality of regression analysis results obtained by performing regression analysis individually for each system or each additional parameter. In this case, the position detection performance can be maximized.
즉 본 실시예는 무선전력 전송장치의 시스템 파라미터 및 무선전력 수신장치의 시스템 파라미터를 통계적인 회귀분석에 적용하고, 무선충전 중 1차 코일과 2차 코일의 중심간의 거리가 0 일때와 0 에서 벗어날 때의 차이를 구분하는 위치 검출 알고리즘을 도출한다. That is, this embodiment applies the system parameters of the wireless power transmitter and the system parameters of the wireless power receiver to statistical regression analysis, and when the distance between the centers of the primary coil and the secondary coil is 0 during wireless charging and deviates from 0. We derive a position detection algorithm that distinguishes the time difference.
여기서, 위치 검출 알고리즘에 따라 위치 검출을 수행하는 주체는 무선전력 전송장치일 수도 있고, 무선전력 수신장치일 수도 있다. Here, the subject performing location detection according to the location detection algorithm may be a wireless power transmission device or a wireless power reception device.
일례로서, 무선전력 전송장치가 위치 검출을 수행하는 경우, 무선전력 수신장치는 자신이 측정한 시스템 파라미터의 측정값 또는 자신이 산출한 추가 파라미터의 산출값에 관한 정보를 무선전력 전송장치로 전송하는 단계가 추가적으로 수행될 수 있으며, 이로써 무선전력 전송장치가 해당 측정값과 산출값을 사용할 수 있도록 한다. As an example, when the wireless power transmitter performs position detection, the wireless power receiver transmits information about the measured value of system parameters measured by itself or the calculated value of additional parameters calculated by itself to the wireless power transmitter. The step may be additionally performed, thereby allowing the wireless power transmission device to use the corresponding measured value and calculated value.
다른 예로서, 무선전력 수신장치가 위치 검출을 수행하는 경우, 무선전력 전송장치는 자신이 측정한 시스템 파라미터의 측정값 또는 자신이 산출한 추가 파라미터의 산출값에 관한 정보를 무선전력 수신장치로 전송하는 단계가 추가적으로 수행될 수 있으며, 이로써 무선전력 수신장치가 해당 측정값과 산출값을 사용할 수 있도록 한다. As another example, when the wireless power receiving device performs position detection, the wireless power transmitting device transmits information about the measured value of the system parameter measured by itself or the calculated value of the additional parameter calculated by itself to the wireless power receiving device. The step may be additionally performed, so that the wireless power receiving device can use the corresponding measured value and calculated value.
한편, 무선전력 전송장치의 시스템 파라미터 및 무선전력 수신장치의 시스템 파라미터는 회귀분석에 독립적으로 적용될 수도 있고 동시에 적용될 수도 있다. 만약 무선전력 전송장치의 시스템 파라미터 및 무선전력 수신장치의 시스템 파라미터들이 동시에 적용되려면 무선전력 전송장치와 무선전력 수신장치 간에 상기 시스템 파라미터에 관한 정보를 교환하기 위한 통신이 필요하다.Meanwhile, the system parameters of the wireless power transmitter and the system parameters of the wireless power receiver may be applied independently to the regression analysis or simultaneously. If the system parameters of the wireless power transmission device and the system parameters of the wireless power reception device are applied simultaneously, communication is required to exchange information regarding the system parameters between the wireless power transmission device and the wireless power reception device.
무선전력 전송장치(또는 수신장치)는 상기 위치 검출 알고리즘의 결과값을 기반으로 무선전력 수신장치의 위치 또는 비정렬을 검출한다(S5810). 여기서 위치 검출 알고리즘은 회귀 방정식을 이용한 것으로서, 무선전력 수신장치가 정렬 상태인 경우 그 결과값은 1로 출력되고, 무선전력 수신장치가 비정렬 상태인 경우 그 결과값은 -1로 출력되도록 디지털화된(Digitized) 상태로 설계될 수 있다. The wireless power transmitter (or receiver) detects the position or misalignment of the wireless power receiver based on the result of the location detection algorithm (S5810). Here, the position detection algorithm is a regression equation, and the result value is output as 1 when the wireless power receiving device is in the aligned state, and the result value is digitized to be output as -1 when the wireless power receiving device is in the unaligned state. It can be designed in (Digitized) state.
이 경우, 만약 위치 검출 알고리즘의 결과값이 -1 또는 이에 근사한 범위 내에 속할 경우, 무선전력 전송장치(또는 수신장치)는 “비정렬(misalignment)”로 판단한다. 반면 만약 위치 검출 알고리즘의 결과값이 1 또는 이에 근사한 범위 내에 속할 경우, 무선전력 전송장치(또는 수신장치)는 “정렬(alignment)”로 판단한다. 단계 S5810의 보다 상세한 실시예는 후술될 도 59와 같다.In this case, if the result value of the position detection algorithm falls within -1 or an approximate range, the wireless power transmitter (or receiver) determines that it is "misalignment." On the other hand, if the result value of the position detection algorithm falls within 1 or an approximate range, the wireless power transmitter (or receiver) determines "alignment". 59 is a more detailed embodiment of step S5810.
이러한 본 실시예에서의 무선전력 전송장치는 도 1 내지 도 11에서 개시된 무선전력 전송장치 또는 무선전력 전송기 또는 전력 전송부에 해당한다. 따라서, 본 실시예에서의 무선전력 전송장치의 동작은 도 1 내지 도 11에서의 무선전력 전송장치의 각 구성요소들 중 하나 또는 둘 이상의 조합에 의해 구현된다. 예를 들어, 본 실시예에서 무선전력 전송장치에 의한 FOD 알고리즘의 도출 및 FOD 알고리즘에 따른 FOD 수행 동작은 통신/컨트롤 유닛(120)에 의해 수행될 수 있다. 또한 본 실시예에서의 무선전력 수신장치는 도 1 내지 도 11에서 개시된 무선전력 수신장치 또는 무선전력 수신기 또는 전력 수신부에 해당한다. 따라서, 본 실시예에서의 무선전력 수신장치의 동작은 도 1 내지 도 11에서의 무선전력 수신장치의 각 구성요소들 중 하나 또는 둘 이상의 조합에 의해 구현된다. 예를 들어, 본 실시예에서 무선전력 수신장치에 의한 FOD 알고리즘의 도출 및 FOD 알고리즘에 따른 FOD 수행 동작은 통신/컨트롤 유닛(220)에 의해 수행될 수 있다.The wireless power transmitter in this embodiment corresponds to the wireless power transmitter or wireless power transmitter or power transmitter disclosed in FIGS. 1 to 11. Accordingly, the operation of the wireless power transmission apparatus in this embodiment is implemented by one or a combination of two or more of each component of the wireless power transmission apparatus in FIGS. 1 to 11. For example, in this embodiment, the derivation of the FOD algorithm by the wireless power transmission device and the FOD performing operation according to the FOD algorithm may be performed by the communication / control unit 120. In addition, the wireless power receiver in this embodiment corresponds to the wireless power receiver or wireless power receiver or power receiver disclosed in FIGS. 1 to 11. Accordingly, the operation of the wireless power receiving apparatus in this embodiment is implemented by one or a combination of two or more of each component of the wireless power receiving apparatus in FIGS. 1 to 11. For example, in this embodiment, the derivation of the FOD algorithm by the wireless power receiver and the FOD performing operation according to the FOD algorithm may be performed by the communication / control unit 220.
도 59는 다른 실시예에 따른 위치 검출 방법을 도시한 순서도이다. 본 실시예에서의 위치 검출 방법은 무선전력 전송장치 또는 무선전력 수신장치에 의해 수행될 수 있다. 본 실시예에서는 휴대폰(phone)을 예시로서 설명한다. 59 is a flowchart illustrating a method for detecting a location according to another embodiment. The position detection method in this embodiment may be performed by a wireless power transmitter or wireless power receiver. In this embodiment, a mobile phone is described as an example.
도 59를 참조하면, 무선전력의 전송이 개시된 뒤(start charging), 무선전력 전송장치 또는 무선전력 수신장치는 위치 검출 알고리즘들을 이용하여 정렬 또는 비정렬의 검출을 수행할 수 있다. Referring to FIG. 59, after the start of wireless power transmission (start charging), the wireless power transmitter or the wireless power receiver may perform alignment or misalignment detection using position detection algorithms.
무선전력 전송장치 또는 무선전력 수신장치는 위치 검출에 관한 회귀 방정식의 결과값이 위치 정렬 조건인 a≤PPS(phone positioning sensing)의 회귀 분석≤b을 만족하는지 판단하는 단계를 수행한다(S5900). The wireless power transmission device or the wireless power reception device performs a step of determining whether a result of the regression equation for position detection satisfies a regression analysis ≤b of a≤PPS (phone positioning sensing), which is a position alignment condition (S5900).
여기서, 판단함수인 “a≤PPS의 회귀 분석≤b”은 정렬된 휴대폰만을 통과시키는 밴드통과필터(Band Pass Filter)를 의미할 수 있다. a와 b는 각각 밴드통과필터를 통과하는 데이터 범위의 최소값과 최대값이다. 또는, 판단함수인 “a≤PPS의 회귀 분석≤b”은 휴대폰이 정렬된 상태와, 휴대폰이 정렬되지 않은 상태를 구분할 수 있는 조건을 적용한 회귀 분석 후, 정렬된 휴대폰만을 통과하는 영역을 의미할 수 있다. 단일 휴대폰에 대해 전력 전송을 수행하는 경우와, 다수의 휴대폰들에 대해 전력 전송을 수행하는 경우에 대해 정렬/비정렬을 검출할 수 있도록, 회귀 분석의 범위가 달리 지정될 수 있다.Here, the determination function “a≤PPS regression analysis≤b” may mean a band pass filter that passes only the aligned mobile phones. a and b are the minimum and maximum values of the data range passing through the band pass filter, respectively. Alternatively, the judgment function “a≤PPS regression analysis≤b” refers to an area that passes only the sorted cell phone after regression analysis that applies conditions that can distinguish the cell phone from being sorted and the cell phone is not sorted. You can. The range of regression analysis may be differently specified so that alignment / misalignment can be detected in the case of performing power transmission for a single mobile phone and in the case of performing power transmission for multiple mobile phones.
상기 판단 결과, 만약 회귀 방정식의 결과값이 위치 정렬 조건인 a≤PPS의 회귀 분석≤b을 만족하면(yes), 전력 전송을 지속한다(S5905). 단계 S5905는 회귀 방정식(또는 회귀 분석)을 이용한 위치 검출 알고리즘에 의해 Tx-Rx Coil 중심 거리가 기준 이하 또는 미만인 것으로 판단되는 경우이다. As a result of the determination, if the result value of the regression equation satisfies the regression analysis ≤b of the position alignment condition a≤PPS (yes), the power transmission is continued (S5905). Step S5905 is a case where it is determined that the center distance of the Tx-Rx coil is less than or equal to a reference by a position detection algorithm using a regression equation (or regression analysis).
반면 상기 판단 결과, 만약 회귀 방정식의 결과값이 위치 정렬 조건인 a≤FO1의 회귀 분석≤b을 만족하지 않으면, 무선전력 전송장치는 위치 비정렬로 판단하고 무선전력 전송을 중단할 수 있다(S5910). On the other hand, if the result of the determination, if the result of the regression equation does not satisfy the regression analysis ≤b of the position alignment condition a≤FO 1 , the wireless power transmitter may determine the position misalignment and stop the wireless power transmission ( S5910).
단계 S5910은 회귀 방정식(또는 회귀 분석)을 이용한 위치 검출 알고리즘에 의해 Tx-Rx Coil 중심 거리가 기준 이상인 것으로 판단되는 경우이다. 따라서 무선전력 전송장치는 전력 전송을 중단하고, 무선전력 전송장치 스스로 무선전력 수신장치의 위치 교정이 필요함을 사용자에게 통지하거나, 또는 무선전력 수신장치에게 비정렬 검출 결과를 통보하여 무선전력 수신장치가 사용자에게 위치 교정이 필요함을 통지할 수 있게 한다. 또는 무선전력 수신장치 스스로 무선전력 수신장치의 위치 교정이 필요함을 사용자에게 통지할 수도 있다. Step S5910 is a case where it is determined that the center distance of the Tx-Rx coil is greater than or equal to a reference by a position detection algorithm using a regression equation (or regression analysis). Therefore, the wireless power transmission device stops the power transmission, and the wireless power transmission device notifies the user that the position of the wireless power reception device needs to be corrected by itself or the wireless power reception device notifies the result of the misalignment detection. It allows the user to be notified that a position correction is necessary. Alternatively, the wireless power receiving device may notify the user that the position of the wireless power receiving device needs to be corrected.
여기서, 사용자에게 알림 또는 통지하는 수단은 시각적 수단, 청각적 수단, 물리적 수단을 포함할 수 있다. 예를 들어, 무선전력 수신장치 또는 무선전력 전송장치는 디스플레이를 통해 무선전력 수신장치의 위치 또는 비정렬에 관한 정보를 출력하거나, 무선전력 수신장치 또는 무선전력 전송장치의 스피커를 통해 소리를 출력하거나, 무선전력 수신장치 또는 무선전력 전송장치 내의 진동수단을 통해 진동을 출력할 수 있다. Here, the means for notifying or notifying the user may include visual means, auditory means, and physical means. For example, the wireless power receiver or the wireless power transmitter outputs information about the location or misalignment of the wireless power receiver through a display, or outputs sound through a speaker of the wireless power receiver or wireless power transmitter. , It is possible to output the vibration through the vibration means in the wireless power receiver or wireless power transmitter.
이러한 본 실시예에서의 무선전력 전송장치는 도 1 내지 도 11에서 개시된 무선전력 전송장치 또는 무선전력 전송기 또는 전력 전송부에 해당한다. 따라서, 본 실시예에서의 무선전력 전송장치의 동작은 도 1 내지 도 11에서의 무선전력 전송장치의 각 구성요소들 중 하나 또는 둘 이상의 조합에 의해 구현된다. 예를 들어, 본 실시예에서 무선전력 전송장치에 의한 FOD 알고리즘의 도출 및 FOD 알고리즘에 따른 FOD 수행 동작은 통신/컨트롤 유닛(120)에 의해 수행될 수 있다. 또한 본 실시예에서의 무선전력 수신장치는 도 1 내지 도 11에서 개시된 무선전력 수신장치 또는 무선전력 수신기 또는 전력 수신부에 해당한다. 따라서, 본 실시예에서의 무선전력 수신장치의 동작은 도 1 내지 도 11에서의 무선전력 수신장치의 각 구성요소들 중 하나 또는 둘 이상의 조합에 의해 구현된다. 예를 들어, 본 실시예에서 무선전력 수신장치에 의한 FOD 알고리즘의 도출 및 FOD 알고리즘에 따른 FOD 수행 동작은 통신/컨트롤 유닛(220)에 의해 수행될 수 있다.The wireless power transmitter in this embodiment corresponds to the wireless power transmitter or wireless power transmitter or power transmitter disclosed in FIGS. 1 to 11. Accordingly, the operation of the wireless power transmission apparatus in this embodiment is implemented by one or a combination of two or more of each component of the wireless power transmission apparatus in FIGS. 1 to 11. For example, in this embodiment, the derivation of the FOD algorithm by the wireless power transmission device and the FOD performing operation according to the FOD algorithm may be performed by the communication / control unit 120. In addition, the wireless power receiver in this embodiment corresponds to the wireless power receiver or wireless power receiver or power receiver disclosed in FIGS. 1 to 11. Accordingly, the operation of the wireless power receiving apparatus in this embodiment is implemented by one or a combination of two or more of each component of the wireless power receiving apparatus in FIGS. 1 to 11. For example, in this embodiment, the derivation of the FOD algorithm by the wireless power receiver and the FOD performing operation according to the FOD algorithm may be performed by the communication / control unit 220.
본 실시예는 경험적, 통계적 방법으로 측정을 위해 사전에 무선전력 수신장치의 위치에 따른 시스템 파라미터의 측정이 필요하고, 측정된 데이터를 활용하여 회귀분석하여 Tx-Rx 중심거리 Tolerance를 정한다. 이 과정을 알고리즘화 함으로써 센싱 코일 등의 추가 비용없이 무선전력 전송장치와 수신장치의 이격 정도 또는 중심 이반 정도를 검출할 수 있다. 또한 1차 코일의 중심을 기준으로 2차 코일이 멀어지는 경우, 충전 효율의 저하가 방지되고 과전류에 의한 발열이 방지될 수 있다. 나아가 무선전력 수신장치의 위치 또는 비정렬 검출 결과를 화면에 표시하거나 소리로 사용자에게 통지함으로써 위치 교정에 의한 정상 작동을 가능하게 할 수 있다. In this embodiment, it is necessary to measure system parameters according to the location of the wireless power receiver in advance for measurement by empirical and statistical methods, and regression analysis is performed using the measured data to determine the Tx-Rx center distance tolerance. By algorithmizing this process, it is possible to detect the degree of separation or central separation between the wireless power transmitter and the receiver without additional cost such as a sensing coil. In addition, when the secondary coil moves away from the center of the primary coil, a decrease in charging efficiency can be prevented and heat generated by overcurrent can be prevented. Furthermore, it is possible to enable normal operation by position calibration by displaying the result of the position or misalignment detection of the wireless power receiving device on the screen or notifying the user by sound.
상술한 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 송신 방법 및 장치, 또는 수신 장치 및 방법은 모든 구성요소 또는 단계가 필수적인 것은 아니므로, 무선 전력 송신 장치 및 방법, 또는 수신 장치 및 방법은 상술한 구성요소 또는 단계의 일부 또는 전부를 포함하여 수행될 수 있다. 또 상술한 무선 전력 송신 장치 및 방법, 또는 수신 장치 및 방법의 실시예들은 서로 조합되어 수행될 수도 있다. 또 상술한 각 구성요소 또는 단계들은 반드시 설명한 순서대로 수행되어야 하는 것은 아니며, 나중에 설명된 단계가 먼저 설명된 단계에 앞서 수행되는 것도 가능하다.Since the above-described wireless power transmission method and apparatus, or reception apparatus and method according to the embodiment of the present invention are not necessarily all of the components or steps, the wireless power transmission apparatus and method, or reception apparatus and method, are the above-described components. Or it may be performed including some or all of the steps. In addition, embodiments of the above-described wireless power transmission apparatus and method, or reception apparatus and method may be performed in combination with each other. In addition, each component or step described above is not necessarily performed in the order described, it is also possible that the steps described later are performed prior to the steps described first.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 이상에서 설명한 본 발명의 실시예들은 서로 별개로 또는 조합되어 구현되는 것도 가능하다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments of the present invention described above may be implemented separately or in combination with each other.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted by the claims below, and all technical spirits within the scope equivalent thereto should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

Claims (10)

  1. 무선전력 전송 시스템에서 이물질 검출에 기반하여 무선전력 전송장치로부터 무선전력을 수신하는 장치에 있어서, In the apparatus for receiving wireless power from the wireless power transmission device based on the detection of foreign matter in the wireless power transmission system,
    상기 무선전력 전송장치와의 자기 커플링(magnetic coupling)에 의해 상기 무선전력 전송장치로부터 무선전력을 수신하고, 상기 무선전력에 의해 발생하는 교류 신호를 직류 신호로 변환하도록 구성된 전력 픽업 유닛(power pick-up unit); A power pick-up unit configured to receive wireless power from the wireless power transmission device by magnetic coupling with the wireless power transmission device and convert an AC signal generated by the wireless power into a DC signal. -up unit);
    상기 전력 픽업 유닛으로부터 상기 직류 신호를 공급받고, 상기 무선전력의 제어를 수행하도록 구성된 통신/컨트롤 유닛; 및A communication / control unit configured to receive the DC signal from the power pickup unit and perform control of the wireless power; And
    상기 전력 픽업 유닛으로부터 상기 직류 신호를 공급받도록 구성된 부하(load)를 포함하되, A load configured to receive the DC signal from the power pickup unit,
    상기 통신/컨트롤 유닛은 무선전력 전송 시스템에서 측정 가능한 적어도 하나의 파라미터에 기반하여 결정된 제1 회귀(regression) 방정식을 이용하여 이물질 검출을 수행하는 것을 특징으로 하는, 장치. The communication / control unit, characterized in that for performing a foreign object detection using the first regression (regression) equation determined based on at least one parameter that can be measured in the wireless power transmission system.
  2. 제 1 항에 있어서,According to claim 1,
    상기 적어도 하나의 파라미터는 상기 무선전력 전송장치에 구비된 1차 코일의 전류를 포함하되,The at least one parameter includes the current of the primary coil provided in the wireless power transmission device,
    상기 전류는 상기 무선전력의 수신 전 또는 상기 무선전력의 수신 도중에 측정되는 것을 특징으로 하는, 장치. Wherein the current is measured before or during the reception of the wireless power.
  3. 제 1 항에 있어서, According to claim 1,
    상기 적어도 하나의 파라미터는 품질 인자(Quality factor), 무선전력 전송장치의 레일 전압(Vrail) 및 레일 전류(Irail), 상기 무선전력의 수신 과정에서 발생하는 전력 손실(Ploss), 상기 무선전력 전송장치에 구비된 1차 코일의 전류 중 적어도 3개를 포함함을 특징으로 하는, 장치. The at least one parameter includes a quality factor, a rail voltage (Vrail) and a rail current (Irail) of the wireless power transmission device, and a power loss (Ploss) generated in the process of receiving the wireless power, the wireless power transmission device Device characterized in that it comprises at least three of the current of the primary coil provided in the.
  4. 제 3 항에 있어서, The method of claim 3,
    상기 제1 회귀 방정식은 상기 품질 인자(Quality factor), 무선전력 전송장치의 레일 전압(Vrail) 및 레일 전류(Irail), 상기 무선전력의 수신 과정에서 발생하는 전력 손실(Ploss), 상기 무선전력 전송장치에 구비된 1차 코일의 전류 중 적어도 2 이상의 파라미터들에 기반하여 결정됨을 특징으로 하는, 장치. The first regression equation includes the quality factor, the rail voltage (Vrail) and the rail current (Irail) of the wireless power transmitter, the power loss (Ploss) generated in the process of receiving the wireless power, and the wireless power transmission The device is characterized in that it is determined based on at least two or more parameters of the current of the primary coil provided in the device.
  5. 제 1 항에 있어서, According to claim 1,
    상기 제1 회귀 방정식은 상기 품질 인자(Quality factor), 무선전력 전송장치의 레일 전압(Vrail) 및 레일 전류(Irail), 상기 무선전력의 수신 과정에서 발생하는 전력 손실(Ploss), 상기 무선전력 전송장치에 구비된 1차 코일의 전류 중 적어도 2 이상의 파라미터들을 사칙연산하여 산출된 부가적인 파라미터에 기반하여 결정됨을 특징으로 하는, 장치. The first regression equation includes the quality factor, the rail voltage (Vrail) and the rail current (Irail) of the wireless power transmitter, the power loss (Ploss) generated in the process of receiving the wireless power, and the wireless power transmission Device characterized in that it is determined based on additional parameters calculated by arithmetic calculation of at least two or more parameters of the current of the primary coil provided in the device.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 이물질 검출 절차는,According to claim 1, The foreign matter detection procedure,
    상기 통신/컨트롤 유닛이 상기 적어도 하나의 파라미터를 측정하여 측정값을 획득하는 단계와, The communication / control unit measuring the at least one parameter to obtain a measurement value;
    상기 측정값을 상기 제1 회귀 방정식에 대입하여 결과값을 획득하는 단계와,Obtaining the result value by substituting the measured value into the first regression equation,
    상기 결과값이 이물질 부존재로 취급되는 범위 내에 속하는지에 기반하여 이물질의 검출 여부를 판단하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는, 장치. And performing a step of determining whether a foreign substance is detected based on whether the result value falls within a range handled as a non-existent substance.
  7. 제 1 항에 있어서, According to claim 1,
    상기 제1 회귀 방정식은 이물질의 종류마다 개별적으로 정의되는 것을 특징으로 하는, 장치. Device, characterized in that the first regression equation is individually defined for each type of foreign material.
  8. 제 1 항에 있어서, According to claim 1,
    상기 제1 회귀 방정식은 상기 적어도 하나의 파라미터의 측정값을 다수의 구간으로 분할한 경우에 각 구간마다 개별적으로 정의되는 것을 특징으로 하는, 장치. The first regression equation is characterized in that when the measured value of the at least one parameter is divided into a plurality of sections, each section is individually defined.
  9. 제 8 항에 있어서, The method of claim 8,
    상기 적어도 하나의 파라미터는 상기 무선전력 전송장치에서 측정된 저항값(=레일 전압/레일 전류)인 것을 특징으로 하는, 장치. The at least one parameter is characterized in that the resistance value (= rail voltage / rail current) measured by the wireless power transmission device.
  10. 제 1 항에 있어서, According to claim 1,
    상기 통신/컨트롤 유닛은 상기 무선전력 전송 시스템에서 측정 가능한 적어도 하나의 파라미터에 기반하여 결정된 제2 회귀 방정식을 이용하여 상기 무선전력 수신장치의 위치 정렬을 검출함을 특징으로 하는, 장치. And the communication / control unit detects a position alignment of the wireless power receiver using a second regression equation determined based on at least one parameter measurable in the wireless power transmission system.
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