KR101603420B1

KR101603420B1 - 전력 계산방법

Info

Publication number: KR101603420B1
Application number: KR1020140074567A
Authority: KR
Inventors: 웨이젠 후앙; 수이무 린
Original assignee: 리치테크 테크놀로지 코포레이션
Priority date: 2013-11-18
Filing date: 2014-06-18
Publication date: 2016-03-14
Anticipated expiration: 2034-06-18
Also published as: TWI489729B; KR20150057944A; TW201521316A; US20150142348A1

Abstract

본 발명은 우선 전압안정유닛의 입력 또는 출력전류에 대하여 멀티 포인트 샘플링을 진행하고 결과에 대하여 제곱근의 계산을 진행하여 전류 실효값을 얻는 단계; 그리고, 전압안정유닛의 입력 또는 출력전압에 대하여 멀티 포인트 샘플링을 진행하고 결과에 대하여 제곱근의 계산을 진행하여 전압 실효값을 얻는 단계; 다음, 전압 실효값에 전류 실효값을 곱하고 또 협각의 코사인값을 곱하여 전압안정유닛의 전력값을 얻는 단계; 또한, 전압안정유닛의 전력값을 전력 수신단 효율값으로 나누어 수신 전력값을 얻는 단계; 마지막으로, 수신 전력값을 무선전력시스템의 전력 송신단에 전송하는 단계를 포함하는 무선전력시스템에 적용되는 전력 계산방법에 관한것이다.

Description

전력 계산방법{Power calculating method adopted in wireless power system}

본 발명은 전력 계산방법에 관한 것으로, 특히는 무선전력시스템에 적용되고 이물질 감지(foreign object detection，FOD)를 진행하기 위한 전력 계산방법에 관한 것이다.

무선전력(wireless power)은 또한 무선 에너지 전송(wireless energy transmission)이라고 불리우는 바, 예를 들면, 유도결합(inductive coupling)이라는 근거리 유도방식을 이용하여 전력공급설비로부터 에너지를 전력전자장치에 전송하는 일종의 기술이다. 예를 들면, 무선 충전(wireless charging)의 응용 중에서, 전자장치는 무선 전력을 통하여 에너지를 수신받아 그중에 포함된 배터리에 대하여 충전을 진행하는 동시에 전자장치로 하여금 자체 운행할 수 있도록 한다. 전자장치와 전력공급장치사이는 유도결합으로 에너지를 전송하므로 양자간에 와이어 연결이 필요없기 때문에 전자장치와 전력공급장치는 모두 전도성 접점이 외부에 노출되지 않게 할 수 있다. 전도성 접점없이 설계하기에, 무선 전력기술은 감전의 위험을 피할 수 있고 또 전력 전송 소자가 외부에 노출되지 않기때문에 공기 중의 수분, 산소 등에 의해 침식되지 않는다. 이외에도 접점이 존재하지 않기에 연결과 분리시 기계적 마모로 인한 손상 또는 불꽃(spark)으로 인한 가능한 위험성이 존재하지 않는다.

무선 전력 기술의 발전은 의료응용 및 소비성 전자의 사용 방면에 큰 기여를 했다. 무선 전력 기술은 의료이식장치를 비교적 안전하게 하였고 사용자는 신체 조직을 파괴하지 않는 상황하에서 인체 내에 이식된 의료장치에 대하여 충전을 진행할 수 있다. 이로써 와이어가 피부 및 기타 자가조직을 통과하지 않아도 되므로 감염 위험을 피할 수 있다. 이외에도 무선 충전은 또 소비성 전자장치의 사용상에 매우 큰 편리성을 가져왔다. 왜냐하면 장치 충전시 와이어 연결이 필요없기에 충전기 근처에 놓기만 하면 되기때문이다. 그리고, 기술적으로 한개의 충전기로 복수개의 용전장치에 대하여 충전을 진행할 수 있기에 복수개의 용전장치를 사용할 경우 복수개의 충전기사용을 생략할 수 있고, 복수개의 전원콘센트를 점용하지 않아도 되며 또 복수개의 와이어가 서로 엉키는 번거로움도 없게 된다.

도 1은 종래의 무선전력시스템(100)의 모식도이다. 무선전력시스템(100)에 있어서, 전원 공급기(110), 전력 공급단 결합 커패시턴스(120) 및 1차 코일(130)은 무선 전력 송신단을 형성하고 2차 코일(150), 공진 커패시턴스(160) 및 공진 커패시턴스(165)는 무선 전력 수신단을 형성한다. 무선 전력 송신단은 교류전류의 양태를 갖고있는 무선 전력(140)을 생성하고 근거리 유도방식을 이용하여 예하면 1차 코일(130)과 2차 코일(150)의 유도결합을 이용하여(이에 한정되지 않음) 무선 전력 수신단으로 하여금 무선 전력(140)을 수신받게 하고 또 교류전류 양태의 전력을 생성하여 정류기(170)에 입력한다. 이외에도 2차 코일(150), 공진 커패시턴스(160) 및 공진 커패시턴스(165)로 형성된 공진 회로는 통과 주파수 대역(bandpass)의 효과를 발생할 수 있으며 이를 통하여 무선전력 수신단이 와이어 전력(140)의 교류 주파수를 선택할 수 있도록 한다. 정류기(170)는 수신받은 교류전류를 직류전압으로 전환하고 상기 직류전압을 출력하기 위한 것이다. 무선전력시스템(100)은 전압안정유닛(180)을 더 포함하고, 정류기(170)가 출력한 직류전압을 수신받아 안정적인 출력전압을 생성하여 다음 단계의 부하(190)에 사용되게 하거나 또는 전압안정유닛(180)이 안정적인 출력전압 또는 출력전류를 생성하여 배터리에 대하여 충전을 진행하도록 한다. 이것이 바로 무선 충전의 응용이다.

하지만, 무선 전력 송신단과 무선 전력 수신단 사이의 무선 전력 경로에 기타 금속 이물질(미도시)이 존재할 경우, 상기 금속 이물질은 무선 전력(140)의 에너지를 흡수하는 경향이 있어, 무선전력시스템(100)의 전력 전송에서의 손실을 초래하며, 상기 금속 이물질은 심지어 무선 전력(140)의 자기장 분포에도 영향을 주어 온도가 비정상적으로 변하게 한다. 예를 들면, 국부 온도가 비정상적으로 상승하여 위험을 초래할 수 있다. 따라서 무선전력시스템 중에서 이물질 감지를 진행하는 목적은 바로 무선 전력 경로에 전력 전송 손실을 초래할 수 있는 이물질이 존재하는지의 여부를 판단하여 시스템이 이러한 비정상적인 상황을 배제하고 정상사용을 회복하도록 한다. 현재 무선전력시스템 중의 이물질 검지 방법은 무선전력 송신단에서 송신하는 전력크기와 무선전력 수신단에서 수신받은 전력크기의 차이를 비교하는 것을 이용하는 것이며, 양자 간의 차이가 매우 크다고 판단할 경우, 즉 무선 전력 경로에 이물질이 존재할 가능성이 있다고 판단할 경우, 반드시 진일보로 이러한 비정상적인 상황을 배제해야만이 지속적으로 정상적이고 안전하게 무선전력시스템을 사용하도록 담보할 수 있다.

도 2는 종래의 무선전력시스템 중의 전력 계산방법의 모식도이다. 도 1의 무선전력시스템(100)과 협조하여 설명하기로 한다. 무선전력시스템(100) 중의 전압 안정기는 리니어 전압 안정기이다. 일반적인 조작 상황하에서 리니어 전압 안정기의 입력전류와 출력전류는 거의 동일하다. 무선전력시스템(100) 중에서, 리니어 전압 안정기의 순간 입력전압 및 순간 출력전류를 감지하는 것을 이용하여 도 2에 도시된바와 같은 감지전압 및 감지전류를 얻는다. 감지전압에 감지전류를 곱한 후, 수신 전력값을 얻을 수 있다. 이어, 진일보로 수신 전력값을 전력 송신단에 전송하여 이용한다. 예하면 이물질 감지 등을 진행한다. 이러한 종래의 기술은 적어도 하기와 같은 결점을 가지고 있어 응용 상의 불정확성을 초래한다. 첫번째, 도 2에서 계산한 수신 전력값은 순간 전력값으로 시간의 흐름에 따라 구성된 수열은 비교적 강렬한 변화를 가진다. 따라서 비교적 큰 대역폭으로 데이터를 전력 송신단에 돌려보내야 할 필요가 있다. 두번째, 계산해 낸 수신 전력값은 무선전력 수신단의 전단 및 정류기로 인해 초래된 파워 소모를 고려하지 않기 때문에 실제 무선전력 수신단에서 수신받은 전력크기와 비교하면 작지 않은 오차량을 가질 수 있다.

상기와 같은 문제점을 감안하여 본 발명은 전력 계산방법을 제공하는 것으로, 특히는 무선전력시스템에 적용되고 이물질 감지를 진행하기 위한 전력 계산방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 우선, 전력 수신단 중에 포함된 전압안정유닛의 입력전류 또는 출력전류에 대하여 멀티 포인트 샘플링을 진행하고 전류의 멀티 포인트 샘플링의 결과에 대하여 제곱근의 계산을 진행하여 전류 실효값을 얻는 단계; 이어, 전압안정유닛의 입력전압 또는 출력전압에 대하여 멀티 포인트 샘플링을 진행하고 전압의 멀티 포인트 샘플링의 결과에 대하여 제곱근의 계산을 진행하여 전압 실효값을 얻는 단계; 그리고, 전압 실효값에 전류 실효값을 곱하고 또 샘플링된 전압안정유닛의 입력전압 또는 출력전압 및 샘플링된 전압안정유닛의 입력전류 또는 출력전류 사이의 신호 위상차와 연관되는 협각의 코사인값을 곱하여 전압안정유닛의 전력값을 얻는 단계; 또한, 전압안정유닛의 전력값을 전류 실효값의 함수인 전력 수신단 효율값으로 나누어 수신 전력값을 얻는 단계; 마지막으로, 수신 전력값을 무선전력시스템의 전력 송신단에 전송하여 이물질 감지를 진행하는 단계를 포함하는 무선전력시스템의 전력 수신단에 적용되고 무선전력시스템의 이물질 감지를 진행하기 위한 전력 계산방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 또한 우선, 전력 수신단 중에 포함된 전압안정유닛의 입력전류 또는 출력전류에 대하여 전류 샘플링을 진행하는 동시에 전압안정유닛의 입력전압 또는 출력전압에 대하여 전압 샘플링을 진행하여 각각 전류 샘플링값과 전압 샘플링값을 얻는 단계; 이어, 전류 샘플링값에 전압 샘플링값을 곱하고 전류 샘플링값의 함수인 전력 수신단 효율값으로 나누어 순간 수신 전력값을 얻는 단계; 그리고, 전류 샘플링 및 전압 샘플링을 여러번 중복 진행하여 대응되는 여러개의 순간 수신 전력값을 얻은 후, 여러개의 순간 수신 전력값의 평균값을 계산하여 수신 전력값을 얻는 단계; 마지막으로, 수신 전력값을 무선전력시스템의 전력 송신단에 전송하여 이물질 감지를 진행하는 단계를 포함하는 무선전력시스템의 전력 수신단에 적용되고 무선전력시스템의 이물질 감지를 진행하기 위한 전력 계산방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 본 발명에 개시된 전력 계산방법이 적용되는 무선전력시스템 중에서 보다 정확한 전력계산 결과를 얻어 무선전력시스템으로 하여금 예하면 이물질 감지 또는 전력 효율 최적화 등 작업을 진행할 수 있도록 하는데 효과를 가지고 있다.

도1은 종래의 무선전력시스템의 모식도이다.
도2는 종래의 무선전력시스템 중의 전력 계산방법의 모식도이다.
도3은 본 발명에 개시된 제1실시예의 전력 계산방법의 모식도이다.
도4는 본 발명에 개시된 제2실시예의 전력 계산방법의 모식도이다.
도5는 본 발명에 개시된 제1실시예에 대응하여 귀납해 낸 단계 흐름도이다.
도6은 본 발명에 개시된 제3실시예의 전력 계산방법의 모식도이다.
도7은 본 발명에 개시된 제4실시예의 전력 계산방법의 모식도이다.
도8은 본 발명에 개시된 제3실시예에 대응하여 귀납해 낸 단계 흐름도이다.

본 발명의 특징, 실제작용과 효능에 관해서는, 도면을 참고하여 바람직한 실시예에 대하여 아래와 같이 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 개시된 제1실시예의 전력 계산방법의 모식도이다. 무선전력시스템 예하면 도 1에 도시된 무선전력시스템(100)의 전력 수신단에 적용된다. 본 발명에 개시된 전력 계산방법은 무선전력시스템(100)의 이물질 감지 또는 효율 최적화 등 작업을 진행하기 위한 것이다. 전력 계산을 진행하는 방법은 우선 각각 전압 안정기의 입력전류 또는 출력전류 및 전압 안정기의 입력전압 또는 출력전압에 대하여 멀티 포인트 샘플링을 진행한다. 주의해야 할 점은, 입력전류(전압) 또는 출력전류(전압)에 대하여 샘플링을 진행하는 결정은 응용 상의 각종 판단에 의해 결정된다. 예를 들면, 회로가 감당할 수 있는 전기적 규격, 입력전류(전압) 또는 출력전류(전압)의 신호중 어느 것이 비교적 안정한가 또는 회로 소자가 실체의 배치 상에서 최소화에 도달할 수 있는가 하는 등을 샘플링한다. 본 실시예에서, 각각 전압 안정기의 입력전압 및 출력전류에 대하여 멀티 포인트 샘플링을 진행한다. 이러한 양태는 본 발명의 정신을 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 전압 및 전류 신호의 샘플링 기술은 본 영역내 통상의 지식을 가진 분이라면 익히 알고 있는 바 본 발명에 개시된 정신 및 관련 설명을 알고난 후 응용의 차이성에 따라 종래기술 중에서 적합한 회로 양태를 선정하여 응용할 수 있기에 여기서는 따로 설명하지 않는다.

멀티 포인트 샘플링을 진행하여 각각 감지전압 및 감지전류의 수열을 얻은 후, 이어 각각 감지전압의 수열 및 감지전류의 수열에 대하여 그 제곱근의(root-mean-square, RMS)값을 계산하여 각각 전압 실효값 및 전류 실효값을 얻는다. 주의해야 할 점은, 실효값의 계산이 샘플링된 전류신호 또는 전압신호의 초기 위상과 연관되지 않기 때문에 본 실시예에서 각각 전압 및 전류에 대하여 멀티 포인트 샘플링을 진행할 경우, 양자의 샘플링 동작은 비동기화(asynchronous)일 수 있다. 즉, 부동한 시점에 샘플링 동작을 진행할 수 있다.

다음, 전압 실효값에 상기 전류 실효값을 곱하고 또 샘플링된 전압안정유닛의 입력전압 또는 출력전압 및 샘플링된 전압안정유닛의 입력전류 또는 출력전류 사이의 신호 위상차와 연관되는 협각의 코사인값(cosine)을 곱하여 전압안정유닛의 전력값을 얻는다. 이것은 샘플링된 전압 및 전류가 한번 멀티 포인트 샘플링을 진행하는 구간에서 주기성 신호일 경우, 전력의 계산은 전압과 전류 사이의 신호 위상차와 연관되기 때문이다. 하지만 샘플링된 전압 또는 전류가 직류전류의 양태일 경우, 상기 협각은 0도와 똑같다. 즉, 그 코사인값은 1이다.

또한, 전단계에서 얻은 전압안정유닛의 전력값을 전력 수신단 효율값으로 나누어 수신 전력값을 얻는다. 전력 수신단 효율값은 무선전력시스템(100) 중의 어느 한 단계와 전압 안정기(180) 사이의 전력 효율 파라미터(즉, 입력전력과 출력전력 사이의 전환효율)이며 이는 응용수요에 따라 조정할 수 있다. 예를 들면, 전력 수신단 효율은 2차 코일(150)부터 전압 안정기(180) 사이의 전력 효율 파라미터일 수 있으며, 이로부터 얻은 수신 전력값은 즉 2차 코일(150)에서 수신받은 무선 전력값이다. 정류기(170)와 전압 안정기(180)가 반도체 제조공정으로 형성된 집적회로일 경우, 또 본 발명에 개시된 전력 계산방법이 상기 집적회로에 통합될 경우, 외부 소자의 2차 코일(150) 등은 부동한 응용에 따라 부동한 부품을 사용할 수 있기 때문에 이때 전력 수신단 효율의 정의 역시 정류기(170)의 전압 안정기(180) 사이에 입력된 전력 효율 파라미터일 수 있으며, 이로부터 얻은 수신 전력값은 즉 정류기(170)의 입력한 곳에서 수신받은 무선전력값이다. 이외에도 무선전력 수신단이 무선전력경로의 정상적인 전력효율 파라미터를 알수 있을 경우, 전력 수신단 효율 역시 1차 코일(130)부터 전압 안정기(180) 사이의 전력효율 파라미터일 수 있다. 따라서 무선전력 송신단이 1차 코일(130)에서 송신한 무선전력의 크기를 역추리할 수 있다. 또한, 샘플링된 전압 및 전류가 동시에 전압 안정기의 입력전압 및 입력전류가 아닐 경우, 전력 수신단 효율은 반드시 전압 안정기 자체의 전력효율 파라미터를 더 포함해야 한다.

진일보로 설명하면, 전력 효율 파라미터는 통상적으로 하나의 고정값이 아니라 전류의 함수이다. 예하면, 도3에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 전력 수신단 효율값은 전류 실효값의 함수이다. 따라서 전류에 대하여 멀티 포인트 샘플링을 진행하고 그 실효값을 계산해 낸 후, 이로부터 그에 대응되는 전력 수신단 효율값을 알 수 있고 진일보한 처리를 진행하여 수신 전력값을 얻을 수 있다. N점의 멀티 포인트 샘플링을 진행한 감지전압이 각각 V1, V2, …, VN이고 N점의 멀티 포인트 샘플링을 진행한 감지전류가 각각 I1, I2, …, IN이며, 전류 실효값에 대응되는 전력 수신단 효율값이 E이고, 전술한 협각이 θ라고 가정할 경우, 하기와 같은 제(1)식에 따라 수신 전력값(P)을 얻을 수 있다.

……(1)

마지막으로, 얻은 수신 전력값을 무선전력시스템(100)의 전력 송신단에 전송하여 이물질 감지의 판단 또는 효율 최적화 등을 진행한다. 전송 방식은 무선 전송의 방식을 위주로 하고, 그 구체적인 실시방식에 관해서는 본 영역내 통상의 지식을 가진 자라면 익히 알고 있기에, 여기서는 따로 설명을 하지 않는다.

도 4는 본 발명에 개시된 제2 실시예의 전력 계산방법의 모식도이다. 도 4에 개시된 제2 실시예와 도 3에 개시된 제1 실시예의 부동점은, 제2 실시예에서 전압 오프셋 보정 및 전류 오프셋 보정의 기능을 추가한 것이며 기타 부분은 제1 실시예의 관련 설명을 직접 참조할 수 있다는 것이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 전류와 전압의 멀티 포인트 샘플링을 진행하여 감지전류와 감지전압의 수열을 얻은 후, 샘플링을 진행한 회로에 오프셋(offset)이 존재할 수 있기 때문에 전류와 전압의 멀티 포인트 샘플링값에 각각 전류 오프셋 보정값 및 전압 오프셋 보정값을 가한 후 다시 제곱근의 계산을 진행하여 보다 정확한 전압 실효값 및 전류 실효값을 얻는다. 그중에서 실제작업으로부터 전류 오프셋 보정값 및 전압 오프셋 보정값을 감지전류의 함수로 귀납하여 최적의 보정 효과를 얻을 수 있음을 발견했다. 따라서 실시할 때 도면에 도시된 바와 같이, 상기 함수에 따라 감지전류의 크기로 부동한 정도의 보정을 진행할 수 있다. 물론 전류 오프셋 보정값 및 전압 오프셋 보정값 역시 하나의 상수값 또는 기타 파라미터의 함수값일 수 있다. 본 영역내 통상의 지식을 가진 자는 모두 그 부동한 응용에 따라 본 발명에 개시된 정신에 따라 최적화한 설계를 진행할 수 있다.

진일보로 설명하면, 감지전압 V1, V2, …, VN에 대응되는 전압 오프셋 보정값이 각각 Vos1, Vos2, …, VosN이고 또 감지전류 11, 12, …, IN에 대응되는 전류 오프셋 보정값이 각각 Ios1, Ios2, …, IosN이며 전류 실효값에 대응되는 전력 수신단 효율값이 E이고 전술한 협각이 θ라고 가정할 경우, 하기와 같은 제(2)식에 따라 수신 전력값(P)을 얻을 수 있다.

(2)

도 5는 도 3에 개시된 본 발명의 제1실시예에 대응하여 귀납해 낸 단계 흐름도이며 하기와 같은 단계를 포함한다.

단계(510)이 보여주는 바와 같이, 전력 수신단 중에 포함된 전압안정유닛의 입력전류 또는 출력전류에 대하여 멀티 포인트 샘플링을 진행하고 전류의 멀티 포인트 샘플링의 결과에 대하여 제곱근의 계산을 진행하여 전류 실효값을 얻는다.

단계(530)이 보여주는 바와 같이, 전압안정유닛의 입력전압 또는 출력전압에 대하여 멀티 포인트 샘플링을 진행하고 전압의 멀티 포인트 샘플링의 결과에 대하여 제곱근의 계산을 진행하여 전압 실효값을 얻는다.

단계(550)이 보여주는 바와 같이, 전압 실효값에 전류 실효값을 곱하고 또 샘플링된 전압안정유닛의 입력전압 또는 출력전압 및 샘플링된 전압안정유닛의 입력전류 또는 출력전류 사이의 신호 위상차와 연관되는 협각의 코사인값을 곱하여 전압안정유닛의 전력값을 얻는다.

단계(570)이 보여주는 바와 같이, 전압안정유닛의 전력값을 전류 실효값의 함수인 전력 수신단 효율값으로 나누어 수신 전력값을 얻는다.

단계(590)이 보여주는 바와 같이, 수신 전력값을 상기 무선전력시스템의 전력 송신단에 전송하여 이물질 감지를 진행한다.

이외에도, 단계(510)은 전류의 멀티 포인트 샘플링의 값에 각각 전류 오프셋 보정값을 가한 후 다시 제곱근의 계산을 진행하여 상기 전류 실효값을 얻는 것을 더 포함할 수 있다. 그중 전류 오프셋 보정값은 샘플링된 전압안정유닛의 입력전류 또는 출력전류의 함수일 수 있다.

또한, 단계(530)은 전압의 멀티 포인트 샘플링의 값에 각각 전압 오프셋 보정값을 가한 후 다시 제곱근의 계산을 진행하여 상기 전압 실효값을 얻는 것을 더 포함할 수 있다. 그중 전압 오프셋 보정값은 샘플링된 전압안정유닛의 입력전류 또는 출력전류의 함수일 수 있다.

도 6은 본 발명에 개시된 제3실시예의 전력 계산방법의 모식도이며, 도 1에 도시된 무선전력시스템(100)의 전력 수신단에도 적용된다. 본 발명에 개시된 전력 계산방법은 무선전력시스템(100)의 이물질 감지 또는 효율 최적화 등 작업을 진행하기 위한것이다. 전력 계산을 진행하는 방법은 우선 각각 전압 안정기의 입력전류 또는 출력전류 및 전압 안정기의 입력전압 또는 출력전압에 대하여 동시에 샘플링을 진행하여 각각 전류 샘플링값과 전압 샘플링값을 얻는다. 주의해야 할 바는, 입력전류(전압) 또는 출력전류(전압)에 대하여 샘플링을 진행하는 결정, 본 실시예 중의 샘플링 방식 및 전압과 전류 신호의 샘플링 기술은 도 3에 도시된 제1 실시예 중의 관련 설명을 참조할 수 있기 때문에 여기서는 따로 설명을 하지 않는다.

그리고, 전류 샘플링값에 전압 샘플링값을 곱하고 전력 수신단 효율값으로 나누어 순간 수신 전력값을 얻는다. 전력 수신단 효율값의 관련 설명은 도 3에 도시된 제1 실시예 중의 관련 설명을 참조할 수 있기 때문에 여기서는 따로 설명을 하지 않는다.

진일보로 설명하면, 전력 효율 파라미터는 통상적으로 하나의 고정값이 아니라 전류의 함수이다. 예하면, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 전력 수신단 효율값은 전류 샘플링값의 함수이다. 따라서 전류에 대하여 샘플링을 진행한 후, 이로부터 그에 대응되는 전력 수신단 효율값을 알수 있고 진일보한 처리를 진행하여 수신 전력값을 얻을 수 있다. N점의 멀티 포인트 샘플링을 진행한 감지전압이 각각 V1, V2, …, VN이고 N점의 멀티 포인트 샘플링을 진행한 감지전류가 각각 I1, I2, …, IN이며 그에 대응되는 전력 수신단 효율값이 각각 E1, E2, …, EN이라고 가정할 경우, 하기와 같은 제(3)식에 따라 수신 전력값(P)을 얻을 수 있다.

……(3)

마지막으로, 얻은 수신 전력값을 무선전력시스템(100)의 전력 송신단에 전송하여 이물질 감지의 판단 또는 효율 최적화 등을 진행한다. 전송방식은 무선 전송의 방식을 위주로 하고 그 구체적인 실시방식에 관해서는 본 영역내 통상의 지식을 가진 자라면 익히 알고 있기에 여기서는 따로 설명을 하지 않는다.

도 7은 본 발명에 개시된 제4 실시예의 전력 계산방법의 모식도이다. 도 7에 개시된 제4 실시예와 도 6에 개시된 제3 실시예의 부동점은, 제4 실시예에서 전압 오프셋 보정 및 전류 오프셋 보정의 기능을 추가한 것이며 기타 부분은 제3 실시예의 관련 설명을 직접 참조할 수 있다는 것이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 전류와 전압의 샘플링을 진행한 후, 샘플링을 진행한 회로에 오프셋이 존재할 수 있기 때문에 전류와 전압의 샘플링값에 각각 전류 오프셋 보정값 및 전압 오프셋 보정값을 가하여 보다 정확한 전류 샘플링값 및 전압 샘플링값을 얻을 수 있다. 그중에서 실제작업으로부터 전류 오프셋 보정값 및 전압 오프셋 보정값을 감지전류의 함수로 귀납하여 최적의 보정효과를 얻을 수 있음을 발견했다. 따라서 도면에 도시된 바와 같이, 상기 함수에 따라 감지전류의 크기로 부동한 정도의 보정을 진행할 수 있다. 물론 전류 오프셋 보정값 및 전압 오프셋 보정값 역시 하나의 상수값 또는 기타 파라미터의 함수값일 수 있다. 본 영역내 통상의 지식을 가진 자는 모두 그 부동한 응용에 따라 본 발명에 개시된 정신에 따라 최적화한 설계를 진행할 수 있다.

진일보로 설명하면, 감지전압 V1, V2, …, VN에 대응되는 전압 오프셋 보정값이 각각 Vos1, Vos2, …, VosN이고 또 감지전류 11, 12, …, IN에 대응되는 전류 오프셋 보정값이 각각 Ios1, Ios2, …, IosN이며 또 각각 전력 수신단 효율값 E1, E2, …, EN에 대응한다고 가정할 경우, 하기와 같은 제(4)식에 따라 수신 전력값(P)을 얻을 수 있다.

…(4)

마지막으로, 얻은 수신 전력값을 무선전력시스템(100)의 전력 송신단에 전송하여 이물질 감지의 판단 또는 효율 최적화 등을 진행한다. 전송방식은 무선 전송의 방식을 위주로 하고 그 구체적인 실시방식에 관해서는 본 영역내 통상의 지식을 가진 자라면 익히 알고있기에 여기서는 따로 설명을 하지 않는다.

도 8은 도 6에 개시된 본 발명의 제3 실시예에 대응하여 귀납해 낸 단계 흐름도이며 하기와 같은 단계를 포함한다.

단계(810)이 보여주는 바와 같이, 전력 수신단 중에 포함된 전압안정유닛의 입력전류 또는 출력전류에 대하여 전류 샘플링을 진행하는 동시에 전압안정유닛의 입력전압 또는 출력전압에 대하여 전압 샘플링을 진행하여 각각 전류 샘플링값 및 전압 샘플링값을 얻는다.

단계(830)이 보여주는 바와 같이, 전류 샘플링값에 전압 샘플링값을 곱하고 상기 전류 샘플링값의 함수인 전력 수신단 효율값으로 나누어 순간 수신 전력값을 얻는다.

단계(850)이 보여주는 바와 같이, 전류 샘플링 및 전압 샘플링을 여러번 중복 진행하여 여러개의 순간 수신 전력값을 계산해 낸 후, 여러개의 순간 수신 전력값의 평균값을 계산하여 수신 전력값을 얻는다.

단계(870)이 보여주는 바와 같이, 수신 전력값을 상기 무선전력시스템의 전력 송신단에 전송하여 이물질 감지를 진행한다.

이외에도, 단계(810)은 전류의 샘플링 결과에 전류 오프셋 보정값을 가한후 상기 전류 샘플링값을 얻는 것을 더 포함할 수 있다. 그중 전류 오프셋 보정값은 샘플링된 전압안정유닛의 입력전류 또는 출력전류의 함수일 수 있다.

또한, 단계(810)은 전압의 샘플링 결과에 전압 오프셋 보정값을 가한후 상기 전압 샘플링값을 얻는 것을 더 포함할 수 있다. 그중 전압 오프셋 보정값은 샘플링된 전압안정유닛의 입력전류 또는 출력전류의 함수일 수 있다.

본 발명의 실시예는 상기와 같이 개시되었지만 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니며, 관련 기술을 익히 알고있는 자라면 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않고 본 발명의 특허청구범위에 따른 형태, 구조, 특징 및 수량에 대하여 일부 변경을 진행할 수 있다. 따라서, 본 발명의 특허보호범위는 반드시 본 명세서에 첨부된 특허청구범위를 기준으로 해야 한다.

100 : 무선전력시스템
110 : 전원 공급기
120 : 전력공급단 결합 커패시턴스
130 : 1차 코일
140 : 무선전력
150 : 2차 코일
160, 165 : 공진 커패시턴스
170 : 정류기
180 : 전압안정유닛
190 : 부하

Claims

무선전력시스템의 전력 수신단 중에 포함된 전압안정유닛의 입력전류 또는 출력전류에 대하여 멀티 포인트 샘플링을 진행하고 전류의 멀티 포인트 샘플링의 결과에 대하여 제곱근의 계산을 진행하여 전류 실효값을 얻는 단계;
상기 전압안정유닛의 입력전압 또는 출력전압에 대하여 멀티 포인트 샘플링을 진행하고 전압의 멀티 포인트 샘플링의 결과에 대하여 제곱근의 계산을 진행하여 전압 실효값을 얻는 단계;
상기 전압 실효값에 상기 전류 실효값을 곱하고 또 샘플링된 전압안정유닛의 입력전압 또는 출력전압 및 샘플링된 전압안정유닛의 입력전류 또는 출력전류 사이의 신호 위상차와 연관되는 협각의 코사인값을 곱하여 전압안정유닛의 전력값을 얻는 단계;
상기 전압안정유닛의 전력값을 상기 전류 실효값의 함수인 전력 수신단 효율값으로 나누어 수신 전력값을 얻는 단계;
상기 수신 전력값을 상기 무선전력시스템의 전력 송신단에 전송하여 이물질 감지를 진행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력시스템의 전력수신단에 적용되고 상기 무선전력시스템의 이물질 감지를 진행하기 위한 전력 계산방법.
제1항에 있어서,
상기 전류 실효값을 얻는 단계는, 전류의 멀티 포인트 샘플링의 값에 각각 전류 오프셋 보정값을 가한 후 다시 제곱근의 계산을 진행하여 상기 전류 실효값을 얻는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 계산방법.
제2항에 있어서,
상기 전류 오프셋 보정값은 샘플링된 상기 전압안정유닛의 입력전류 또는 출력전류의 함수인 것을 특징으로 하는 전력 계산방법.
제1항에 있어서,
상기 전압 실효값을 얻는 단계는, 전압의 멀티 포인트 샘플링의 값에 각각 전압 오프셋 보정값을 가한 후 다시 제곱근의 계산을 진행하여 상기 전압 실효값을 얻는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 계산방법.
제4항에 있어서,
상기 전압 오프셋 보정값은 샘플링된 상기 전압안정유닛의 입력전류 또는 출력전류의 함수인 것을 특징으로 하는 전력 계산방법.
무선전력시스템의 전력 수신단 중에 포함된 전압안정유닛의 입력전류 또는 출력전류에 대하여 전류 샘플링을 진행하는 동시에 상기 전압안정유닛의 입력전압 또는 출력전압에 대하여 전압 샘플링을 진행하여 각각 전류 샘플링값과 전압 샘플링값을 얻는 단계;
상기 전류 샘플링값에 상기 전압 샘플링값을 곱하고 또 상기 전류 샘플링값의 함수인 전력 수신단 효율값으로 나누어 순간 수신 전력값을 얻는 단계;
전류 샘플링 및 전압 샘플링을 여러번 중복 진행하여 대응되는 여러개의 순간 수신 전력값을 얻은 후, 상기 여러개의 순간 수신 전력값의 평균값을 계산하여 수신 전력값을 얻는 단계;
상기 수신 전력값을 상기 무선전력시스템의 전력 송신단에 전송하여 이물질 감지를 진행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력시스템의 전력 수신단에 적용되고 상기 무선전력시스템의 이물질 감지를 진행하기 위한 전력 계산방법.
제6항에 있어서,
전류 샘플링을 진행하는 단계는, 전류의 샘플링 결과에 전류 오프셋 보정값을 가한후 상기 전류 샘플링값을 얻는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 계산방법.
제7항에 있어서,
상기 전류 오프셋 보정값은 샘플링된 상기 전압안정유닛의 입력전류 또는 출력전류의 함수인 것을 특징으로 하는 전력 계산방법.
제6항에 있어서,
전압 샘플링을 진행하는 단계는, 전압의 샘플링 결과에 전압 오프셋 보정값을 가한후 상기 전압 샘플링값을 얻는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 계산방법.
제9항에 있어서,
상기 전압 오프셋 보정값은 샘플링된 상기 전압안정유닛의 입력전류 또는 출력전류의 함수인 것을 특징으로 하는 전력 계산방법.