KR101259509B1 - Wireless power transmission apparatus and wireless chargeable device performing wireless communication and charging with single coil - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A wireless power transmission apparatus and a wireless rechargeable device thereof, capable of performing wireless communication and charging with a single coil are provided to perform communication and wireless charging even when the battery of the wireless rechargeable device is completely discharged, thereby improving communication efficiency. CONSTITUTION: A wireless power transmission apparatus comprises a modem(110) which modulates and demodulates signals to communicate with a wireless rechargeable device; a charging and communication signal generator(130) which is connected to the modem; a control unit which controls the modem and the charging and communication signal generator; and a coil(150). The charging and communication signal generator selectively generates a signal which is modulated by the modem or a signal to charge the wireless rechargeable device. The coil transmits the generated signal to the wireless rechargeable device. [Reference numerals] (110) Modem; (130) Charging and communication signal generator; (150) Coil

Description

단일 코일을 사용하여 무선 통신 및 무선 전력전송을 수행할 수 있는 무선 전력전송 장치 및 무선 충전기기{Wireless power transmission apparatus and wireless chargeable device performing wireless communication and charging with single coil}Wireless power transmission apparatus and wireless charger capable of performing wireless communication and wireless power transfer using a single coil {wireless power transmission apparatus and wireless chargeable device performing wireless communication and charging with single coil}

본 발명은 무선 전력전송 장치 및 무선 충전기기에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 단일 코일을 사용하여 무선 통신 및 무선 전력전송을 수행할 수 있는 무선 전력전송 장치 및 무선 충전기기에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless power transmitter and a wireless charger, and more particularly, to a wireless power transmitter and a wireless charger capable of performing wireless communication and wireless power transfer using a single coil.

무선으로 에너지를 전달하는 무선 전력 전송 기술로서 자기유도 현상을 이용한 무선 충전 시스템이 사용되고 있다. A wireless charging system using a magnetic induction phenomenon is being used as a wireless power transmission technology for transferring energy wirelessly.

예컨대, 전동칫솔 또는 무선 면도기 등이 전자기 유도의 원리로 충전되며, 최근에는 전자기 유도를 이용하여 휴대전화나 PDA, MP3 플레이어, 노트북 컴퓨터와 같은 휴대기기를 충전할 수 있는 무선충전제품들이 출시되고 있다. For example, electric toothbrushes or wireless shavers are charged with the principle of electromagnetic induction. Recently, wireless charging products for charging mobile devices such as mobile phones, PDAs, MP3 players, and notebook computers using electromagnetic induction have been introduced. .

그러나, 하나의 코일에서 다른 코일로 자기장을 통해 전류를 유도하는 자기유도 방식은 코일 사이의 거리 및 상대적 위치에 매우 민감하여 두 코일 사이의 거리가 약간 떨어지거나 틀어져도 전송 효율이 급속히 떨어진다. 이에 따라 이러한 자기유도 방식의 충전 시스템은 수 cm 이하의 근거리에서만 사용할 수 있다는 약점이 있다.However, the magnetic induction method of inducing current through a magnetic field from one coil to another is very sensitive to the distance and relative position between the coils, so that the transmission efficiency drops rapidly even if the distance between the two coils is slightly dropped or twisted. Accordingly, such a magnetic induction type charging system has a weak point that it can be used only at a short distance of a few cm or less.

한편, 미국특허 7,741,735호에서는 공진장의 감쇄파 결합에 기반을 둔 비방사형 에너지 전달 방식을 개시하고 있다. 이는 두 개의 동일한 주파수를 갖는 공진체가 주위의 다른 비공진체와는 영향을 미치지 않지만 서로 커플링하려는 경향을 가지는 점을 이용한 것으로 기존의 전자기 유도에 비하여 먼 거리까지 에너지를 전달할 수 있는 기술로서 소개되고 있다. On the other hand, US Patent 7,741,735 discloses a non-radiative energy transfer method based on the attenuation wave coupling of the resonant field. This is because two resonators with the same frequency do not affect other non-resonators around them, but they tend to couple with each other and are introduced as a technology that can transfer energy over a long distance compared to conventional electromagnetic induction. .

통상 자기공진유도 방식을 사용하는 무선 전력전송 기술에서는, 충전과 관련된 정보를 얻기 위하여 통신 기능을 갖추고 있으며, 통신 모듈과 충전 모듈을 분리해서 구성한다. 그러나, 이러한 종래 기술에서는 배터리가 완전히 방전된 경우에는 통신 기능을 사용할 수 없어 통신이 불가능할 뿐 아니라, 통신이 불가능한 경우 충전 기능을 정상적으로 이용하기 어렵다는 문제점이 있다. In a wireless power transmission technology using a magnetic resonance induction method, a communication function is provided to obtain information related to charging, and a communication module and a charging module are separately configured. However, such a prior art has a problem in that when the battery is completely discharged, the communication function is not available and thus communication is impossible, and when the communication is impossible, the charging function is difficult to normally use.

본 발명은 상술한 바와 같은 기술적 배경에서 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 단일 코일을 사용하여 무선 통신 및 무선 전력전송을 수행할 수 있는 무선 전력전송 장치 및 무선 충전기기를 제공하고자 하는 것이다.The present invention has been made in the technical background as described above, an object of the present invention is to provide a wireless power transmitter and a wireless charger capable of performing wireless communication and wireless power transmission using a single coil.

본 발명의 다른 과제는 무선 충전기기의 배터리가 완전히 방전된 경우에도 통신과 충전 기능을 수행할 수 있는 무선 전력전송 장치 및 무선 충전기기를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a wireless power transmitter and a wireless charger capable of performing communication and charging functions even when the battery of the wireless charger is completely discharged.

이와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 무선 통신 기반으로 무선 충전을 수행하는 무선 전력전송 장치에서 하나의 코일을 이용하여 통신 신호와 충전 신호를 송신하고, 송신되는 신호의 형식(모드)에 따라 무선 충전기기에서 통신 및 충전 기능을 선택적으로 활성화한다. In order to solve such a problem, the present invention transmits a communication signal and a charging signal using one coil in a wireless power transmission apparatus performing wireless charging based on wireless communication, and wirelessly according to the format (mode) of the transmitted signal. Optionally activate the communication and charging functions on the charger.

즉, 본 발명의 일면에 따른 무선 전력전송 장치는, 외부의 무선 충전기기로 자기공진유도 방식으로 전력을 송신하는 무선 전력송신 장치로서, 상기 무선 전력전송 장치가 상기 무선 충전기기와 통신할 수 있도록 신호를 변복조하는 모뎀과, 상기 모뎀에 연결되어 있으며, 상기 모뎀에 의해 변조된 신호와 상기 무선 충전기기를 충전하기 위한 신호를 선택적으로 생성하거나, 상기 모뎀에 의해 변조된 신호와 상기 무선 충전기기를 충전하기 위한 신호가 결합된 신호를 생성하는 충전 및 통신 신호 발생기와, 상기 모뎀과 상기 충전 및 통신 신호 발생기를 제어하는 제어부와, 상기 충전 및 통신 신호 발생기에 의해 생성된 신호를 상기 무선 충전기기로 송신하는 코일을 포함한다.That is, the wireless power transmitter according to an aspect of the present invention is a wireless power transmitter that transmits power in a magnetic resonance induction manner to an external wireless charger, and transmits a signal to allow the wireless power transmitter to communicate with the wireless charger. A modem for modulating and demodulating, and selectively generating a signal modulated by the modem and a signal for charging the wireless charger, or a signal modulated by the modem and a signal for charging the wireless charger. And a charging and communication signal generator for generating a combined signal, a controller for controlling the modem and the charging and communication signal generator, and a coil for transmitting a signal generated by the charging and communication signal generator to the wireless charger. do.

상기 코일은 고전력 전송용의 단일 코일일 수 있다.The coil may be a single coil for high power transmission.

또한, 상기 충전 및 통신 신호 발생기는 상기 충전 및 통신 신호 발생기에 의해 생성된 신호가 상기 모뎀에 의해 변조된 신호, 상기 무선 충전기기를 충전하기 위한 신호, 상기 모뎀에 의해 변조된 신호와 상기 무선 충전기기를 충전하기 위한 신호가 결합된 신호 중 어느 것인지를 표시하는 정보를 헤더에 포함하는 신호를 생성할 수 있으며, 상기 모뎀에 의해 변조된 신호와 상기 무선 충전기기를 충전하기 위한 신호가 결합된 신호를 생성하는 경우, 상기 모뎀에 의해 변조된 신호와 상기 무선 충전기기를 충전하기 위한 신호가 결합된 신호를 미리 정한 타임 슬롯에 따라 교대로 생성할 수 있다. The charging and communication signal generator may further include a signal in which the signal generated by the charging and communication signal generator is modulated by the modem, a signal for charging the wireless charger, a signal modulated by the modem and the wireless charger. A signal may be generated including information indicating which of the combined signals for charging is included in the header, and generating a combined signal for charging the wireless charger and a signal modulated by the modem. In this case, the signal modulated by the modem and the signal for charging the wireless charger may be alternately generated according to a predetermined time slot.

본 발명의 다른 면에 따른 무선 충전기기는, 외부의 무선 전력송신 장치로부터 자기공진유도 방식으로 전력을 수신하는 무선 충전기기로서, 상기 무선 전력송신 장치로부터 송신되는 신호를 수신하는 코일과, 상기 코일을 통하여 공급된 전력을 정류하여 부하로 전달하는 정류기와, 상기 코일과 상기 정류기 사이에 연결되어 있는 제1 스위치와, 상기 코일을 통하여 수신된 신호를 복조하여 처리 장치로 전달하는 모뎀과, 상기 코일과 상기 모뎀 사이에 연결되어 있는 제2 스위치를 포함한다.According to another aspect of the present invention, a wireless charger is a wireless charger that receives power from an external wireless power transmitter in a magnetic resonance induction manner, and includes a coil for receiving a signal transmitted from the wireless power transmitter and the coil. A rectifier for rectifying and delivering power supplied to the load, a first switch connected between the coil and the rectifier, a modem for demodulating and transmitting a signal received through the coil to a processing device, and And a second switch connected between the modems.

상기 무선 충전기기는 상기 제2 스위치와 상기 모뎀 사이에 연결되어 있는 신호 처리 필터를 더 포함할 수 있다.The wireless charger may further include a signal processing filter connected between the second switch and the modem.

상기 처리 장치는 상기 코일을 통하여 수신된 신호를 복조하여 상기 무선 전력송신 장치로부터 송신되는 신호가 무선 통신 신호, 무선 충전 신호, 무선 통신과 무선 충전을 함께 하기 위한 신호 중 어느 것인지를 판단하고, 판단 결과를 기반으로 상기 제1 및 제2 스위치를 제어하며, 상기 무선 충전기기의 초기 상태는 상기 제1 및 제2 스위치가 모두 ON 상태인 것이 바람직하다.The processing apparatus demodulates a signal received through the coil to determine whether the signal transmitted from the wireless power transmission apparatus is one of a wireless communication signal, a wireless charging signal, a signal for both wireless communication and wireless charging. Based on a result, the first and second switches are controlled, and the initial state of the wireless charger is preferably both the first and second switches are in an ON state.

본 발명에 따르면, 하나의 코일을 이용하여 통신 신호와 충전 신호를 송신함으로써 배터리가 방전된 경우에도 통신을 하기 위해 전력전송이 먼저 이루어질 수 있다. 이에 따라, 무선 충전기기의 배터리 방전 상태에 따라 통신 및 충전 기능을 선택적으로 이용할 수 있다.According to the present invention, even when the battery is discharged by transmitting a communication signal and a charging signal using one coil, power transmission can be made first. Accordingly, communication and charging functions can be selectively used according to the battery discharge state of the wireless charger.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력전송 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력전송 시스템의 무선 전력전송 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력전송 시스템에서 통신과 충전이 동시에 이루어지는 경우의 채널 분할을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력전송 시스템에서 통신과 충전이 시분할로 이루어지는 경우의 채널 분할을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력전송 시스템에서 사용되는 헤더의 구성을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력전송 시스템에서 사용되는 모드를 나타내는 표이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력전송 시스템의 무선 충전기기의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력전송 방법을 나타내는 흐름도이다.1 is a view showing a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating a configuration of a wireless power transmission apparatus of a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating channel division when communication and charging are simultaneously performed in a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating channel division when communication and charging are time-division in a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a configuration of a header used in a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
6 is a table illustrating modes used in a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
7 is a block diagram showing the configuration of a wireless charger of a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
8 is a flowchart illustrating a wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. Advantages and features of the present invention, and methods of achieving the same will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. It is to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. It is noted that the terms "comprises" and / or "comprising" used in the specification are intended to be inclusive in a manner similar to the components, steps, operations, and / Or additions.

이하에서, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 단일 코일을 사용하여 무선 통신 및 무선 전력전송을 수행할 수 있는 무선 전력전송 시스템, 장치 및 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a wireless power transmission system, apparatus, and method for performing wireless communication and wireless power transmission using a single coil according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력전송 시스템을 나타내는 도면이다.1 is a view showing a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.

도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력전송 시스템은 무선 전력전송 장치(100)와 무선 충전기기(200)를 포함하여 구성된다. 도 1에서는 하나의 무선 충전기기(200)만을 도시하였지만, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력전송 시스템은 두 개 이상의 무선 충전기기를 포함할 수도 있다. As shown in FIG. 1, the wireless power transmission system according to the embodiment of the present invention includes a wireless power transmission apparatus 100 and a wireless charger 200. Although only one wireless charger 200 is illustrated in FIG. 1, the wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention may include two or more wireless chargers.

무선 전력전송 장치(100)는 자기공진유도 방식을 통해 무선으로 무선 충전기기(200)에 전력을 공급하며, 충전 베이스 스테이션이라고 하기도 한다. The wireless power transmission apparatus 100 supplies power to the wireless charger 200 wirelessly through a magnetic resonance induction method, also referred to as a charging base station.

무선 충전기기(200)는 무선 전력전송 장치(100)와 소정의 거리만큼 떨어진 곳에 위치하며 무선 전력전송 장치(100)로부터 무선으로 전력을 공급받는다. The wireless charger 200 is located at a distance apart from the wireless power transmitter 100 by a predetermined distance and wirelessly receives power from the wireless power transmitter 100.

무선 전력전송 장치(100)는 무선 충전기기(200)와 통신하여 무선 충전기기의 식별정보, 종류, 위치, 또는 충전상태를 포함하는 무선 충전기기(200)의 정보를 수신할 수 있으며, 이와 같은 충전 정보를 바탕으로 무선 충전기기(200)로 자기공진유도 방식으로 전력을 전송한다. The wireless power transmitter 100 may communicate with the wireless charger 200 to receive information of the wireless charger 200 including identification information, type, location, or state of charge of the wireless charger. Based on the charging information, the wireless charger 200 transmits power in a magnetic resonance induction method.

무선 전력전송 장치(100)는 고정형 또는 이동형으로 구현될 수 있으며, 고정형으로 구현될 경우 실내에서는 천장이나 테이블 등의 가구 등에 설치될 수 있고, 실외에서는 버스 정류장이나 지하철역 등에 임플란트 형식으로 설치될 수 있으며, 무선 전력전송 장치(100)가 차량이나 기차, 지하철과 같은 이동체의 내부에 설치될 수도 있다. 무선 전력전송 장치(100)가 이동형으로 구현되는 경우에는, 무선 전력전송 장치(100) 자체가 별도의 이동형 장치로 구현될 수도 있고, 노트북 컴퓨터의 덮개 등과 같이 다른 디지털 기기의 일부로서 구현될 수도 있다. The wireless power transmission apparatus 100 may be implemented as a fixed type or a mobile type, and when implemented as a fixed type, it may be installed in a furniture such as a ceiling or a table indoors, and may be installed in an implant type such as a bus stop or a subway station outdoors. In addition, the wireless power transmission apparatus 100 may be installed inside a moving object such as a vehicle, a train, a subway. When the wireless power transmission apparatus 100 is implemented as a mobile, the wireless power transmission apparatus 100 itself may be implemented as a separate mobile apparatus, or may be implemented as part of another digital device such as a cover of a notebook computer. .

무선 충전기기(200)는 각종 모바일 단말기, 디지털 카메라, 노트북 컴퓨터 등 배터리를 구비하는 모든 디지털 기기를 포함할 수 있으며, 지중, 수중, 건물 내부 등 접근이 용이하지 않은 곳에 배치되는 센서 및 계측기 등의 전자기기가 될 수도 있다. The wireless charger 200 may include all digital devices including batteries such as various mobile terminals, digital cameras, laptop computers, and the like, such as sensors and measuring instruments that are not easily accessible, such as underground, underwater, or inside a building. It may be an electronic device.

본 발명의 실시예에 따르면 무선 전력전송 장치는 단일 코일을 사용하여 무선 통신을 위한 신호와 무선 충전을 위한 신호를 모두 전송한다.According to an embodiment of the present invention, the wireless power transmission apparatus transmits both a signal for wireless communication and a signal for wireless charging using a single coil.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력전송 시스템의 무선 전력전송 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a wireless power transmission apparatus of a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.

도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력전송 장치(100)는 통신 프로토콜을 이용하여 무선 충전기기(200)와의 통신을 수행하도록 하는 통신 모뎀(110)과 충전 및 통신을 위한 신호를 생성하는 충전 및 통신 신호 발생기(130) 및 이들을 제어하는 처리장치(120)를 포함한다. 충전 및 통신 신호 발생기(130)에 의해 생성된 신호는 앰프(140)에 의해 증폭되어 코일(150)을 통해 송신된다. As shown in Figure 2, the wireless power transmission apparatus 100 according to an embodiment of the present invention for charging and communication with the communication modem 110 to perform communication with the wireless charger 200 using a communication protocol A charging and communication signal generator 130 for generating signals and a processing device 120 for controlling them. The signal generated by the charging and communication signal generator 130 is amplified by the amplifier 140 and transmitted through the coil 150.

본 발명의 실시예에 따른 무선 전력전송 장치(100)에서는 코일(150)은 단일 코일로 구성된다. 이 때 단일 코일의 의미는 하나의 코일을 이용하여 무선 통신 및 무선 충전 신호를 모두 송신할 수 있는 코일이라는 의미이며, 물리적으로 반드시 하나의 코일을 의미하는 것은 아니다. 즉, 무선 통신을 위한 코일과 무선 충전을 위한 코일을 별도로 구비할 필요가 없다는 의미에서의 단일 코일을 의미한다. In the wireless power transmission apparatus 100 according to the embodiment of the present invention, the coil 150 is composed of a single coil. At this time, the meaning of a single coil means a coil that can transmit both wireless communication and wireless charging signals using one coil, and does not necessarily mean one coil physically. That is, it means a single coil in the sense that it is not necessary to separately provide a coil for wireless communication and a coil for wireless charging.

본 발명의 실시예에 따른 무선 전력전송 장치(100)에서는 모드에 따라 무선 통신 신호만을 송신하거나, 무선 충전 신호만을 송신하거나, 무선 통신 신호와 무선 충전 신호를 모두 송신할 수 있다. The wireless power transmission apparatus 100 according to the embodiment of the present invention may transmit only a wireless communication signal, only a wireless charging signal, or both a wireless communication signal and a wireless charging signal according to a mode.

이를 위하여 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력전송 장치(100)에서는 모뎀(110)에서 생성된 무선 통신을 위한 신호가 충전 및 통신 신호 발생기(130)에 의하여 충전 신호에 얹혀져 송신된다. 즉, 무선 충전 신호가 일종의 반송파의 역할을 수행하며, 이에 따라 통상 무선 충전 신호를 송신하기 위해 사용되는 고전력 전송용의 단일 앰프(140)와 단일 코일(150)만을 이용하여 무선 충전 신호와 무선 통신 신호를 모두 송신할 수 있다. To this end, in the wireless power transmission apparatus 100 according to the embodiment of the present invention, a signal for wireless communication generated by the modem 110 is transmitted on a charging signal by the charging and communication signal generator 130. That is, the wireless charging signal serves as a kind of carrier wave, and thus wireless communication with the wireless charging signal using only a single amplifier 140 and a single coil 150 for high power transmission, which are usually used to transmit the wireless charging signal. All signals can be sent.

본 발명의 실시예에 따른 무선 전력전송 장치(100)에서 단일 코일을 이용하여 무선 통신 신호와 무선 충전 신호를 전송하기 위한 방법으로는 크게 두 가지가 있다. In the wireless power transmission apparatus 100 according to the embodiment of the present invention, there are two methods for transmitting a wireless communication signal and a wireless charging signal using a single coil.

하나는 무선 통신 신호와 무선 충전 신호를 동시에 전송하는 방법이고, 다른 하나는 무선 통신 신호와 무선 충전 신호를 시분할로 전송하는 방법이다. 각각의 방법에 따른 채널 분할의 개념이 도 3 및 도 4에 도시되어 있다. 도 3은 통신과 충전이 동시에 이루어지는 경우를 나타내고, 도 4는 통신과 충전이 시분할로 이루어지는 경우를 나타낸다.One method is to transmit a wireless communication signal and a wireless charging signal at the same time, and the other is a method of transmitting the wireless communication signal and the wireless charging signal in time division. The concept of channel division according to each method is shown in FIGS. 3 and 4. 3 shows a case where communication and charging are performed at the same time, and FIG. 4 shows a case where communication and charging are performed by time division.

도 3에 나타난 바와 같이, 통신과 충전이 동시에 이루어지는 경우에는 무선 통신을 위한 신호와 무선 충전을 위한 신호가 중첩되어 동시에 전송되며, 무선 통신을 위한 신호를 전송하고 남은 전력이 충전에 이용될 수 있다. As shown in FIG. 3, when the communication and the charging are performed at the same time, a signal for wireless communication and a signal for wireless charging are overlapped and transmitted simultaneously, and the remaining power after transmitting the signal for wireless communication may be used for charging. .

통신과 충전을 동시에 진행하지 않고 시분할 방식을 사용하는 경우에는, 도 4에 나타난 바와 같이 슬롯을 나누어 통신 신호 전송과 전력 전송이 교대로 이루어지도록 할 수 있다. 도 4에서는 전송시간을 길이가 같은 다수의 슬롯으로 나누어 통신과 충전을 교대로 수행하는 것을 예로 도시하였으나, 통신 슬롯과 충전 슬롯의 길이를 다르게 하거나, 동일한 길이의 슬롯을 사용하더라도 통신과 충전에 다른 개수의 슬롯을 할당하는 것도 가능함은 물론이다.In the case of using the time division method without simultaneously performing communication and charging, slots may be divided to alternately transmit communication signals and power as shown in FIG. 4. In FIG. 4, the transmission time is divided into a plurality of slots having the same length, and communication and charging are alternately performed. Of course, it is also possible to allocate a number of slots.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력전송 시스템에서는 송신되는 신호가 무선 통신을 위한 신호인지 무선 충전을 위한 신호인지를 구분하기 위하여 다수의 모드를 사용하며, 이와 같은 모드 정보를 헤더에 포함하여 송신한다. On the other hand, the wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention uses a plurality of modes to distinguish whether the transmitted signal is a signal for wireless communication or a wireless charging, including such mode information in the header Send.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력전송 시스템에서 사용되는 헤더의 구성을 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력전송 시스템에서 사용되는 모드를 나타내는 표이다.5 is a diagram showing the configuration of a header used in the wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention, Figure 6 is a table showing the mode used in the wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 무선 전력전송 시스템에서는 도 5에 나타난 바와 같은 패킷을 이용하여 신호를 전송하며, 헤더에는 전송률(rate), 길이(length) 정보 구간과 함께 예약(reserved) 구간이 포함되어 있다. 여기에서, 예약 구간 내에 2bit의 전송 모드 정보를 실어 보냄으로써 신호를 구분한다. In a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention, a signal is transmitted using a packet as shown in FIG. 5, and a header includes a reserved section together with a rate and a length information section. have. Here, signals are distinguished by carrying transmission mode information of 2 bits in the reservation period.

모드는 통신 only, 충전 only, 통신+충전의 3가지로 구분할 수 있으며, 예를 들어 도 6에 도시한 바와 같이, 00값을 갖는 경우 통신 only 모드, 01 값을 갖는 경우 충전 only 모드, 10 값을 갖는 경우 통신+충전 모드로 구분할 수 있다. 모드의 디폴트 값으로는 통신+충전 모드를 사용하는 것이 바람직하다.Modes can be classified into three types: communication only, charging only, communication + charging. For example, as shown in FIG. 6, the communication only mode when having a value of 00, the charging only mode when having a value of 01, and a value of 10. In case of having, it can be classified into communication + charging mode. It is preferable to use the communication + charging mode as the default value of the mode.

어떤 모드를 선택하더라도 헤더 정보는 반드시 보내게 되므로 무선 전력전송 장치의 모뎀(110)은 선택된 모드에 해당하는 헤더 정보를 생성하여 충전 및 통신 신호 발생기(130)로 전달하며, 헤더 정보 이루에는 선택된 모드에 해당하는 신호가 전송된다. 예를 들어 충전 only 모드가 선택된 경우에는 헤더 정보가 전송된 후에 아무런 통신 신호가 없이 충전 신호만이 전송되고, 통신 only 모드가 선택된 경우에는 헤더 정보가 전송된 후에 통신 신호만이 전송된다. 통신+충전 모드가 선택된 경우에는 앞서 통신과 충전을 동시에 수행하는 경우에 대하여 설명한 것과 같이, 통신 신호와 충전 모드가 함께 전송된다. No matter which mode is selected, since the header information is necessarily sent, the modem 110 of the wireless power transmitter generates the header information corresponding to the selected mode and transfers the header information to the charging and communication signal generator 130. Corresponding signal is transmitted. For example, when the charging only mode is selected, only the charging signal is transmitted without any communication signal after the header information is transmitted. When the charging only mode is selected, only the communication signal is transmitted after the header information is transmitted. When the communication + charging mode is selected, the communication signal and the charging mode are transmitted together as described above when the communication and charging are simultaneously performed.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력전송 시스템에서는 단일 코일을 사용하여 동일한 주파수 대역으로 통신신호와 전력이 모두 전송되므로 수신장치인 무선 충전기기에서 이러한 신호를 수신하여 구분 처리할 수 있어야 한다.Meanwhile, in the wireless power transmission system according to the embodiment of the present invention, since both the communication signal and the power are transmitted in the same frequency band by using a single coil, the wireless charger, which is a receiving device, should be able to receive and process such a signal.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력전송 시스템의 무선 충전기기의 구성을 나타내는 블록도이다. 7 is a block diagram showing the configuration of a wireless charger of a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.

도 7에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력전송 시스템의 무선 충전기기(200)는 무선 전력전송 장치(100)로부터 송신되는 신호를 수신하는 코일(210)과 코일에 연결된 두 개의 스위치, 즉 스위치 1(220) 및 스위치 2(230)를 포함한다. 스위치 1(220)과 스위치 2(230)는 각각 무선 통신 기능과 무선 충전 기능의 ON/OFF를 제어한다. As shown in FIG. 7, the wireless charger 200 of the wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention includes two coils 210 and two coils connected to the coils for receiving a signal transmitted from the wireless power transmission device 100. Switch, that is, switch 1 220 and switch 2 230. Switch 1 220 and switch 2 230 control ON / OFF of the wireless communication function and the wireless charging function, respectively.

스위치 1(220)은 무선 통신 기능을 수행하기 위하여 수신된 신호를 처리하는 필터(240) 및 필터(250)를 통과한 신호를 처리하는 모뎀(250)과 차례로 연결되어 있으며, 스위치 2(230)는 무선 충전 기능을 수행하기 위하여 정류기(270)와 배터리(280)에 차례로 연결되어 있다. Switch 1 220 is in turn connected to a filter 240 for processing a received signal and a modem 250 for processing a signal passed through filter 250 to perform a wireless communication function, and switch 2 230. Is connected to the rectifier 270 and the battery 280 in order to perform a wireless charging function.

무선 충전기기(200)의 처리장치(CPU)(260)는 모뎀(250)에 연결되어 무선 전력전송 장치(100)로부터 송신되는 신호에 포함된 헤더 정보를 분리하여 해석한 후, 헤더에 포함되어 있는 모드에 따라 스위치(220, 230)를 제어한다. The processing unit (CPU) 260 of the wireless charger 200 is connected to the modem 250 to separate and interpret the header information included in the signal transmitted from the wireless power transmission apparatus 100, and then included in the header. The switches 220 and 230 are controlled according to the present mode.

즉, 헤더에 포함된 모드 정보가 충전 only 모드인 경우라면 CPU(260)는 스위치 1(220)을 OFF하고 스위치 2(230)를 ON하여 이후에 수신되는 신호가 필터(240)와 모뎀(250)으로 입력되지 않고, 모두 정류기(270)를 거쳐 배터리(280)로 전달되도록 한다. 반대로 통신 only 모드인 경우에는 CPU(260)는 스위치 1(220)을 ON하고 스위치 2(230)는 OFF하여 이후에 수신되는 신호는 모두 필터(240)와 모뎀(250)으로 전달되도록 한다. 통신+충전 모드인 경우에는 두 스위치 모두가 ON되고 각각의 신호가 모두 처리된다.That is, when the mode information included in the header is the charge only mode, the CPU 260 turns off the switch 1 220 and turns on the switch 2 230 so that the signal received thereafter is filtered by the filter 240 and the modem 250. It is not input to the), all are to be delivered to the battery 280 via the rectifier 270. On the contrary, in the communication only mode, the CPU 260 turns on the switch 1 220 and the switch 2 230 so that all signals received thereafter are transmitted to the filter 240 and the modem 250. In communication + charging mode, both switches are turned on and each signal is processed.

한편, 최초로 무선 전력전송 장치(100)가 무선 충전기기(200)로 신호를 송신할 때, 통신+충전 모드로 동작하는 것을 디폴트(default) 값으로 설정해둘 수 있다. 즉, 스위치 1(220)과 스위치 2(230)가 모두 ON 상태인 것을 디폴트 값으로 할 수 있다. 이와 같이 함으로써 배터리가 방전되어 통신이 불가능한 상태에서도 충전을 하면서 통신을 수행하도록 할 수 있다. 이에 따라 일단 무선 전력전송 장치(100)와 무선 충전기기(200) 사이의 연결이 설정되면, 필요에 따라 스위치 1(220)과 스위치 2(230)를 헤더 정보의 지시에 따라 개별적으로 ON/OFF 제어할 수 있다. On the other hand, when the wireless power transmitter 100 transmits a signal to the wireless charger 200 for the first time, it may be set as a default value to operate in the communication + charging mode. That is, it can be set as a default value that both switch 1 220 and switch 2 230 are in an ON state. In this way, the battery can be discharged and the communication can be performed while charging even in a state where communication is impossible. Accordingly, once the connection between the wireless power transmission apparatus 100 and the wireless charger 200 is established, if necessary, switch 1 220 and switch 2 230 are individually ON / OFF according to the header information instructions Can be controlled.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력전송 방법을 나타내는 흐름도이다.8 is a flowchart illustrating a wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention.

도 8에 나타난 바와 같이, 무선 충전기기(200)가 헤더를 수신하면(S810), 헤더를 열어 모드 정보를 확인한다(S820). 최초로 무선 충전기기(200)가 헤더를 수신하는 때에는 무선 충전기기(200)의 두 스위치(220, 230) 모두가 ON으로 설정되어 있는 것으로 가정한다.As shown in FIG. 8, when the wireless charger 200 receives the header (S810), the header is opened to check mode information (S820). When the wireless charger 200 first receives the header, it is assumed that both the switches 220 and 230 of the wireless charger 200 are set to ON.

모드가 통신 only 모드로 설정되어 있는 경우 무선 충전 기능 블록과 연결되는 스위치 2(230)를 OFF하고(S830), 충전 only 모드로 설정되어 있는 경우 무선 통신 기능 블록과 연결되어 있는 스위치 1(220)을 OFF하며(S840), 통신+충전 모드로 설정되어 있는 경우에는 스위치 1(220)과 스위치 2(230)를 모두 ON 상태로 유지한다(S850).When the mode is set to the communication only mode, the switch 2 (230) connected to the wireless charging function block is turned off (S830), and when the mode is set to the charging only mode, the switch 1 (220) is connected to the wireless communication function block. OFF (S840), if the communication + charging mode is set to maintain both the switch 1 (220) and switch 2 (230) in the ON state (S850).

이상에서 바람직한 실시예를 기준으로 본 발명을 설명하였지만, 본 발명의 장치 및 방법은 반드시 상술된 실시예에 제한되는 것은 아니며 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서, 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다. While the invention has been described in terms of the preferred embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention. Accordingly, the appended claims will include such modifications and variations as long as they fall within the spirit of the invention.

100: 무선 전력전송 장치 200: 무선 충전기기
110, 250: 모뎀 120, 260: CPU
130: 충전 및 통신 신호 발생기 140: 앰프
150, 210: 코일 220, 230: 스위치
270: 정류기 280: 배터리 100: wireless power transmission device 200: wireless charging device
110, 250: Modem 120, 260: CPU
130: charging and communication signal generator 140: amplifier
150, 210: coil 220, 230: switch
270: rectifier 280: battery

Claims (8)

외부의 무선 충전기기로 자기공진유도 방식으로 전력을 송신하는 무선 전력송신 장치로서,
상기 무선 전력전송 장치가 상기 무선 충전기기와 통신할 수 있도록 신호를 변복조하는 모뎀과,
상기 모뎀에 연결되어 있으며, 상기 모뎀에 의해 변조된 신호와 상기 무선 충전기기를 충전하기 위한 신호를 선택적으로 생성하거나, 상기 모뎀에 의해 변조된 신호와 상기 무선 충전기기를 충전하기 위한 신호가 결합된 신호를 생성하는 충전 및 통신 신호 발생기와,
상기 모뎀과 상기 충전 및 통신 신호 발생기를 제어하는 제어부와,
상기 충전 및 통신 신호 발생기에 의해 생성된 신호를 상기 무선 충전기기로 송신하는 코일을 포함하며,
상기 충전 및 통신 신호 발생기는,
상기 모뎀에 의해 변조된 신호와 상기 무선 충전기기를 충전하기 위한 신호가 결합된 신호를 생성하는 경우, 상기 모뎀에 의해 변조된 신호와 상기 무선 충전기기를 충전하기 위한 신호가 결합된 신호를 미리 정한 타임 슬롯에 따라 교대로 생성하는 것인 무선 전력전송 장치.A wireless power transmitter for transmitting power by a magnetic resonance induction method to an external wireless charger,
A modem for modulating and demodulating the signal so that the wireless power transmission device can communicate with the wireless charger;
A signal coupled to the modem and selectively generating a signal modulated by the modem and a signal for charging the wireless charger, or a signal combined with a signal modulated by the modem and a signal for charging the wireless charger Generating a charging and communication signal generator,
A control unit for controlling the modem and the charging and communication signal generator;
A coil for transmitting a signal generated by the charging and communication signal generator to the wireless charger,
The charging and communication signal generator,
When generating a combined signal of the signal modulated by the modem and the signal for charging the wireless charger, a predetermined time slot predetermined signal combined with the signal modulated by the modem and the signal for charging the wireless charger Wireless power transmission device to generate alternately according to. 제1항에 있어서, 상기 코일은,
고전력 전송용의 단일 코일인 무선 전력전송 장치.The method of claim 1, wherein the coil,
Wireless power transmission device that is a single coil for high power transmission. 외부의 무선 충전기기로 자기공진유도 방식으로 전력을 송신하는 무선 전력송신 장치로서,
상기 무선 전력전송 장치가 상기 무선 충전기기와 통신할 수 있도록 신호를 변복조하는 모뎀과,
상기 모뎀에 연결되어 있으며, 상기 모뎀에 의해 변조된 신호와 상기 무선 충전기기를 충전하기 위한 신호를 선택적으로 생성하거나, 상기 모뎀에 의해 변조된 신호와 상기 무선 충전기기를 충전하기 위한 신호가 결합된 신호를 생성하는 충전 및 통신 신호 발생기와,
상기 모뎀과 상기 충전 및 통신 신호 발생기를 제어하는 제어부와,
상기 충전 및 통신 신호 발생기에 의해 생성된 신호를 상기 무선 충전기기로 송신하는 코일을 포함하며,
상기 충전 및 통신 신호 발생기는,
상기 충전 및 통신 신호 발생기에 의해 생성된 신호가 상기 모뎀에 의해 변조된 신호, 상기 무선 충전기기를 충전하기 위한 신호, 상기 모뎀에 의해 변조된 신호와 상기 무선 충전기기를 충전하기 위한 신호가 결합된 신호 중 어느 것인지를 표시하는 정보를 헤더에 포함하는 신호를 생성하는 무선 전력전송 장치.A wireless power transmitter for transmitting power by a magnetic resonance induction method to an external wireless charger,
A modem for modulating and demodulating the signal so that the wireless power transmission device can communicate with the wireless charger;
A signal coupled to the modem and selectively generating a signal modulated by the modem and a signal for charging the wireless charger, or a signal combined with a signal modulated by the modem and a signal for charging the wireless charger Generating a charging and communication signal generator,
A control unit for controlling the modem and the charging and communication signal generator;
A coil for transmitting a signal generated by the charging and communication signal generator to the wireless charger,
The charging and communication signal generator,
The signal generated by the charging and communication signal generator is a signal modulated by the modem, a signal for charging the wireless charger, a signal modulated by the modem and a signal for charging the wireless charger A wireless power transfer apparatus for generating a signal including information indicating which one in a header. 제3항에 있어서, 상기 코일은,
고전력 전송용의 단일 코일인 무선 전력전송 장치.The method of claim 3, wherein the coil,
Wireless power transmission device that is a single coil for high power transmission. 외부의 무선 전력송신 장치로부터 자기공진유도 방식으로 전력을 수신하는 무선 충전기기로서,
상기 무선 전력송신 장치로부터 송신되는 신호를 수신하는 코일과,
상기 코일을 통하여 공급된 전력을 정류하여 부하로 전달하는 정류기와,
상기 코일과 상기 정류기 사이에 연결되어 있는 제1 스위치와,
상기 코일을 통하여 수신된 신호를 복조하여 처리 장치로 전달하는 모뎀과,
상기 코일과 상기 모뎀 사이에 연결되어 있는 제2 스위치를 포함하는 무선 충전기기.A wireless charger for receiving power from an external wireless power transmitter in a magnetic resonance induction method,
A coil for receiving a signal transmitted from the wireless power transmitter;
Rectifier for rectifying the power supplied through the coil to deliver to the load;
A first switch connected between the coil and the rectifier;
A modem for demodulating and transmitting the signal received through the coil to a processing device;
And a second switch connected between the coil and the modem. 제5항에 있어서,
상기 제2 스위치와 상기 모뎀 사이에 연결되어 있는 신호 처리 필터를 더 포함하는 무선 충전기기.The method of claim 5,
And a signal processing filter coupled between the second switch and the modem. 제5항에 있어서, 상기 처리 장치는,
상기 코일을 통하여 수신된 신호를 복조하여 상기 무선 전력송신 장치로부터 송신되는 신호가 무선 통신 신호, 무선 충전 신호, 무선 통신과 무선 충전을 함께 하기 위한 신호 중 어느 것인지를 판단하고, 판단 결과를 기반으로 상기 제1 및 제2 스위치를 제어하는 무선 충전기기.The method of claim 5, wherein the processing apparatus,
By demodulating the signal received through the coil, it is determined whether the signal transmitted from the wireless power transmitter is a wireless communication signal, a wireless charging signal, a signal for performing wireless communication and wireless charging together, and based on the determination result. A wireless charger for controlling the first and second switches. 제5항에 있어서,
상기 무선 충전기기의 초기 상태는 상기 제1 및 제2 스위치가 모두 ON 상태인 무선 충전기기.



The method of claim 5,
The initial state of the wireless charger is a wireless charger, both the first and second switches are in the ON state.



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