KR101806592B1 - Apparatus for transmitting wireless power and method for transmitting wireless power - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 무선전력 수신장치에 무선으로 전력을 전송하는 무선전력 송신장치는 직류전압을 통해 교류신호를 증폭하여 출력하는 변환부 상기 출력된 교류신호를 상기 무선전력 수신장치에 전송하는 송신 코일 및 상기 무선전력 송신장치 및 상기 무선전력 수신장치 간 전력전송 상태 변화를 감지하여 송신 전력을 조절하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 무선전력 송신장치와 무선전력 수신장치 간 전력 전송 상태를 고려하여 무선전력 송신장치의 송신 전력량이 조절될 수 있다. 이에 따라, 전력 전송 효율을 극대화시킬 수 있고, 불필요한 전력 손실이 방지될 수 있다.
A wireless power transmission apparatus for wirelessly transmitting power to a wireless power receiving apparatus according to an embodiment of the present invention includes a converting unit for amplifying and outputting an AC signal through a DC voltage, and transmitting the AC signal to the wireless power receiving apparatus A transmission coil, and a controller for detecting a change in a power transmission state between the wireless power transmission apparatus and the wireless power reception apparatus and adjusting transmission power.
According to various embodiments of the present invention, the amount of transmission power of the wireless power transmission apparatus can be adjusted in consideration of the power transmission state between the wireless power transmission apparatus and the wireless power reception apparatus. Thus, the power transmission efficiency can be maximized, and unnecessary power loss can be prevented.

Description

무선전력 송신장치 및 무선전력 전송 방법{APPARATUS FOR TRANSMITTING WIRELESS POWER AND METHOD FOR TRANSMITTING WIRELESS POWER}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a wireless power transmission apparatus and a wireless power transmission method,
본 발명은 무선전력 전송 기술에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 자기 공진을 이용하여 전력 전송 효율을 극대화시킬 수 있는 무선전력 송신장치 및 무선전력 전송 방법에 관한 것이다.The present invention relates to wireless power transmission techniques. More particularly, the present invention relates to a wireless power transmission apparatus and a wireless power transmission method capable of maximizing power transmission efficiency using self resonance.
무선으로 전기 에너지를 원하는 기기로 전달하는 무선전력전송 기술(wireless power transmission 또는 wireless energy transfer)은 이미 1800년대에 전자기유도 원리를 이용한 전기 모터나 변압기가 사용되기 시작했고, 그 후로는 라디오파나 레이저와 같은 전자파를 방사해서 전기에너지를 전송하는 방법도 시도 되었다. 우리가 흔히 사용하는 전동칫솔이나 일부 무선면도기도 실상은 전자기유도 원리로 충전된다. 전자기 유도는 도체의 주변에서 자기장을 변화시켰을 때 전압이 유도되어 전류가 흐르는 현상을 말한다. 전자기 유도 방식은 소형 기기를 중심으로 상용화가 빠르게 진행되고 있으나, 전력의 전송 거리가 짧은 문제가 있다.In the 1800s, electric motors and transformers using electromagnetic induction principles began to be used, and then radio waves and lasers were used to transmit the electric energy to the desired devices wirelessly. A method of transmitting electrical energy by radiating the same electromagnetic wave has also been attempted. Our electric toothbrushes and some wireless shavers are actually charged with electromagnetic induction. Electromagnetic induction is a phenomenon in which a voltage is induced and a current flows when a magnetic field is changed around a conductor. The electromagnetic induction method is rapidly commercialized mainly in small-sized devices, but there is a problem in that the transmission distance of electric power is short.
현재까지 무선 방식에 의한 에너지 전달 방식은 전자기 유도 이외에 자기 공진 및 단파장 무선 주파수를 이용한 원거리 송신 기술 등이 있다.Up to now, the energy transmission system by radio system includes electromagnetic induction, self-resonance and remote transmission using short-wave radio frequency.
최근에는 이와 같은 무선 전력 전송 기술 중 자기 공진을 이용한 에너지 전달 방식이 많이 사용되고 있다.In recent years, among such wireless power transmission techniques, energy transmission using self resonance is widely used.
자기 공진을 이용한 무선전력 전송 시스템은 송신 측과 수신 측에 형성된 전기신호가 코일을 통해 무선으로 전달되기 때문에 사용자는 휴대용 기기와 같은 전자기기를 손쉽게 충전할 수 있다.In the wireless power transmission system using self-resonance, since the electric signals formed on the transmission side and the reception side are wirelessly transmitted through the coil, the user can easily charge electronic devices such as portable devices.
종래의 무선전력 송신장치는 무선전력 수신장치에 전송하는 송신 전력량을 조절하기 위해 동작 주파수(Operating Frequency)와 전력 신호의 듀티 싸이클(Duty Cyle)을 사용한다. 이를 위해 하프 브릿지 변환부(Half bridge inverter)의 동작 주파수 범위는 50%의 듀티 싸이클에서 수 KHz일 수 있다. 동작 주파수 205KHz에서 듀티 싸이클의 범위는 10 내지 50%일 수 있다. 높은 동작 주파수 또는 낮은 듀티 싸이클에서 무선전력 송신장치의 송신 전력량은 작다. A conventional wireless power transmission apparatus uses an operating frequency and a duty cycle of a power signal to adjust an amount of transmission power to be transmitted to a wireless power receiving apparatus. For this purpose, the operating frequency range of the half bridge inverter may be several KHz at a duty cycle of 50%. At an operating frequency of 205 KHz, the duty cycle may range from 10 to 50%. At high operating frequencies or low duty cycles, the transmit power of the wireless power transmitter is low.
결국, 무선전력 송신장치는 동작 주파수 또는 듀티 싸이클을 통해 송신 전력을 조절해 왔다.As a result, wireless power transmitters have regulated transmit power through operating frequency or duty cycle.
그러나, 종래에는 무선전력 송신장치와 무선전력 수신장치 간 전력 전송 상태를 고려하여 송신 전력을 조절하지는 못했다.However, in the related art, the transmission power can not be adjusted in consideration of the power transmission state between the wireless power transmission apparatus and the wireless power reception apparatus.
본 발명은 무선전력 송신장치와 무선전력 수신장치 간 전력 전송 상태를 고려하여 무선전력 송신장치의 송신 전력량을 조절할 수 있는 방법의 제공을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a method of adjusting a transmission power amount of a wireless power transmission apparatus in consideration of a power transmission state between a wireless power transmission apparatus and a wireless power reception apparatus.
본 발명은 무선전력 송신장치의 변환부에 인가되는 전류의 세기를 감지하여 그에 따라 송신 전력량을 조절할 수 있는 방법의 제공을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a method of detecting the intensity of a current applied to a conversion unit of a wireless power transmission apparatus and adjusting a transmit power amount accordingly.
본 발명은 무선전력 송신장치와 무선전력 수신장치 간 전력 전송 상태를 고려하여 전력 전송 효율을 극대화시킬 수 있는 방법의 제공을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a method for maximizing power transmission efficiency in consideration of a power transmission state between a wireless power transmission apparatus and a wireless power reception apparatus.
본 발명의 실시 예에 따른 무선전력 수신장치에 무선으로 전력을 전송하는 무선전력 송신장치는 직류전압을 교류전력으로 변환하는 변환부와 상기 변환된 교류전력을 상기 무선전력 수신장치에 전송하는 송신 코일 및 상기 무선전력 송신장치 및 상기 무선전력 수신장치 간 전력전송 상태 변화를 감지하여 송신 전력을 조절하는 제어부를 포함한다.A wireless power transmission apparatus for wirelessly transmitting power to a wireless power receiving apparatus according to an embodiment of the present invention includes a converter for converting a DC voltage into an AC power, a transmission coil for transmitting the converted AC power to the wireless power reception apparatus, And a controller for detecting a change in a power transmission state between the wireless power transmission apparatus and the wireless power reception apparatus and adjusting transmission power.
상기 무선전력 송신장치는 전원 공급부로부터 공급받은 직류전압을 소정의 직류전압으로 변환하고, 상기 변환된 직류전압을 상기 변환부에 전달하는 직류 직류 변환기를 더 포함하고, 상기 제어부는상기 감지된 전력전송 상태 변화에 대응하는 직류전압이 상기 변환부에 인가되도록 상기 직류 직류 변환기를 제어할 수 있다.The wireless power transmission apparatus may further include a direct current (DC) converter for converting a direct current voltage supplied from a power supply unit to a predetermined direct current voltage and delivering the converted direct current voltage to the converting unit, The DC-DC converter can be controlled so that the DC voltage corresponding to the state change is applied to the conversion unit.
상기 제어부는 상기 변환부에 인가되는 전류의 세기를 이용해 상기 전력전송 상태 변화를 감지하여 상기 송신 전력을 조절할 수 있다.The controller may control the transmission power by sensing a change in the power transmission state using the intensity of the current applied to the conversion unit.
상기 무선전력 송신장치는 상기 변환부에 인가되는 전류의 세기를 측정하는 전류 센서부를 더 포함할 수 있다.The wireless power transmission apparatus may further include a current sensor unit for measuring an intensity of a current applied to the conversion unit.
상기 제어부는 상기 전류의 세기에 따라 상기 무선전력 송신장치와 상기 무선전력 수신장치 간 거리가 변화됨을 감지하는 것을 특징으로 한다.And the controller detects a change in the distance between the wireless power transmission apparatus and the wireless power reception apparatus according to the intensity of the current.
상기 무선전력 송신장치는 상기 변환부에 인가되는 전류의 세기 및 상기 전류의 세기에 대응하는 출력전압을 대응시켜 저장하고 있는 저장부를 더 포함할 수 있다.The wireless power transmission apparatus may further include a storage unit that stores the intensity of the current applied to the conversion unit and the output voltage corresponding to the intensity of the current.
상기 제어부는 상기 전류의 세기에 대응하는 출력전압을 상기 저장부에서 검색하고, 상기 검색된 출력전압이 상기 변환부에 인가되도록 제어할 수 있다.The control unit may search the storage unit for an output voltage corresponding to the current intensity, and may control the retrieved output voltage to be applied to the conversion unit.
상기 전력전송 상태 변화는 상기 무선전력 송신장치와 상기 무선전력 수신장치 간 결합계수가 변화됨에 따라 이루어지는 것을 특징으로 한다.The change of the power transmission state is performed as the coupling coefficient between the wireless power transmission apparatus and the wireless power reception apparatus changes.
상기 무선전력 송신장치는 소정의 주파수를 갖는 교류신호를 생성하고, 상기 생성된 교류신호를 상기 변환부에 전달하는 발진기를 더 포함할 수 있다.The wireless power transmission apparatus may further include an oscillator that generates an AC signal having a predetermined frequency and transmits the generated AC signal to the conversion unit.
상기 송신 코일은 상기 출력된 교류신호를 전자기 유도에 의해 전송하는 송신 유도 코일 및 상기 송신 유도 코일로부터 수신한 교류신호를 자기 공진을 이용해 상기 무선전력 수신장치로 전송하는 송신 코일을 포함할 수 있다.The transmission coil may include a transmission induction coil for transmitting the output AC signal by electromagnetic induction, and a transmission coil for transmitting the AC signal received from the transmission induction coil to the wireless power reception device using self resonance.
상기 송신 코일은 상기 출력된 교류신호를 전자기 유도를 이용해 상기 무선전력 수신장치에 전송하는 송신 유도 코일인 것을 특징으로 한다.And the transmission coil is a transmission induction coil for transmitting the output AC signal to the wireless power receiving apparatus using electromagnetic induction.
상기 무선전력 수신장치는 상기 송신 공진 코일로부터 비방사 방식으로 전력을 수신하는 수신 공진 코일 및 상기 수신 공진 코일로부터 전자기 유도를 이용해 전력을 수신하는 수신 유도 코일을 포함한다.The wireless power receiving apparatus includes a receiving resonant coil for receiving power from the transmitting resonant coil in a non-radiation manner and a receiving induction coil for receiving power from the receiving resonant coil using electromagnetic induction.
상기 무선전력 수신장치는 상기 송신 코일로부터 전자기 유도에 의해 전력을 수신하는 수신 유도 코일을 포함한다.The wireless power receiving apparatus includes a receiving induction coil for receiving power by electromagnetic induction from the transmitting coil.
상기 변환부는 푸쉬 풀 타입(push-pull type)의 듀얼 모스펫(Dual MOSFET)을 이용하는 것을 특징으로 한다.And the conversion unit uses a dual MOSFET of a push-pull type.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 무선전력 수신장치에 전력을 전송하는 변환부가 구비된 무선전력 송신장치의 무선전력 전송 방법은 상기 무선전력 송신장치와 상기 무선전력 수신장치 간 전력전송 상태 변화를 감지하는 단계 상기 감지된 전력전송 상태 변화에 따라 상기 무선전력 송신장치의 송신 전력을 조절하는 단계 및 상기 조절된 송신전력을 상기 무선전력 수신장치에 전송하는 단계를 포함한다.A wireless power transmission method of a wireless power transmission apparatus having a conversion unit for transmitting power to a wireless power reception apparatus according to another embodiment of the present invention detects a change in a power transmission state between the wireless power transmission apparatus and the wireless power reception apparatus And adjusting the transmission power of the wireless power transmission apparatus according to the detected change in the power transmission state and transmitting the adjusted transmission power to the wireless power reception apparatus.
상기 전력전송 상태 변화를 감지하는 단계는 상기 변환부에 인가되는 전류의 세기를 이용해 상기 무선전력 송신장치와 상기 무선전력 수신장치 간 결합계수의 변화를 감지하는 것을 특징으로 한다.The sensing of the change in the power transmission state may be performed by detecting a change in the coupling coefficient between the wireless power transmission apparatus and the wireless power reception apparatus using the intensity of the current applied to the conversion unit.
상기 무선전력 송신장치는 상기 변환부에 인가되는 전류의 세기 및 상기 전류의 세기에 대응하는 출력전압을 대응시켜 저장하고 있는 저장부를 더 포함하고,Wherein the wireless power transmission apparatus further comprises a storage unit for storing an output voltage corresponding to the intensity of the current and the intensity of the current applied to the conversion unit,
상기 송신전력을 조절하는 단계는 상기 전류의 세기에 대응하는 출력전압을 상기 저장부에서 검색하고, 상기 검색된 출력전압이 상기 변환부에 인가되도록 한다.The step of adjusting the transmission power may include searching an output voltage corresponding to the current intensity in the storage unit and applying the retrieved output voltage to the conversion unit.
상기 조절된 송신전력을 상기 무선전력 수신장치에 전송하는 단계는 자기 공진을 이용해 상기 송신전력을 전송하는 것을 특징으로 한다.And the step of transmitting the adjusted transmission power to the wireless power receiving apparatus is characterized in that the transmission power is transmitted using self resonance.
상기 조절된 송신전력을 상기 무선전력 수신장치에 전송하는 단계는 전자기 유도를 이용해 상기 송신전력을 전송하는 것을 특징으로 한다.Wherein the step of transmitting the adjusted transmission power to the wireless power receiving apparatus transmits the transmission power using electromagnetic induction.
상기 전력전송 상태 변화는 상기 무선전력 송신장치와 상기 무선전력 수신장치 간 결합계수가 변화됨에 따라 이루어지는 것을 특징으로 한다.The change of the power transmission state is performed as the coupling coefficient between the wireless power transmission apparatus and the wireless power reception apparatus changes.
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.According to various embodiments of the present invention, there are the following effects.
무선전력 송신장치와 무선전력 수신장치 간 전력 전송 상태를 고려하여 무선전력 송신장치의 송신 전력량이 조절될 수 있다. 이에 따라, 전력 전송 효율을 극대화시킬 수 있다.The transmission power amount of the wireless power transmission apparatus can be adjusted in consideration of the power transmission state between the wireless power transmission apparatus and the wireless power reception apparatus. Thus, the power transmission efficiency can be maximized.
또한, 불필요한 전력 손실이 방지될 수 있다.In addition, unnecessary power loss can be prevented.
한편 그 외의 다양한 효과는 후술될 본 발명의 실시 예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 것이다.Meanwhile, various other effects will be directly or implicitly disclosed in the detailed description according to the embodiment of the present invention to be described later.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 송신 유도 코일(210)의 등가 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 전력 소스(100)와 무선전력 송신장치(200)의 등가 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 무선전력 수신장치(300)의 등가 회로도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 무선전력 송신장치(200)의 블록도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 무선전력 송신장치(200)의 무선전력 전송 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 제1 출력 전압이 변환부(260)에 인가 시 측정되는 전류 값, 결합계수, 제2 출력 전압, 적정 전류 범위를 대응시킨 룩업 테이블을 설명하기 위한 도면이다.
1 is a diagram for explaining a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
2 is an equivalent circuit diagram of a transmission induction coil 210 according to an embodiment of the present invention.
3 is an equivalent circuit diagram of a power source 100 and a wireless power transmission device 200, in accordance with an embodiment of the invention.
4 is an equivalent circuit diagram of a wireless power receiving apparatus 300 according to an embodiment of the present invention.
5 is a block diagram of a wireless power transmission apparatus 200 according to another embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a wireless power transmission method of a wireless power transmission apparatus 200 according to another embodiment of the present invention.
7 is a view for explaining a look-up table in which a first output voltage is associated with a current value, a coupling coefficient, a second output voltage, and a proper current range measured when the first output voltage is applied to the conversion unit 260. [
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be easily understood by those skilled in the art.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram for explaining a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참고하면, 무선전력 전송 시스템은 전력 소스(100), 무선전력 송신장치(200), 무선전력 수신장치(300)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a wireless power transmission system may include a power source 100, a wireless power transmission device 200, and a wireless power reception device 300.
무선전력 송신장치(200)는 송신 유도 코일(210) 및 송신 공진 코일(220)을 포함할 수 있다.The wireless power transmission apparatus 200 may include a transmission induction coil 210 and a transmission resonance coil 220.
무선전력 수신장치(300)는 수신 공진 코일(310), 수신 유도 코일(320), 정류 회로(330), 부하(340)을 포함할 수 있다. The wireless power receiving apparatus 300 may include a receiving resonant coil 310, a receiving induction coil 320, a rectifying circuit 330, and a load 340.
전력 소스(100)의 양단은 송신 유도 코일(210)의 양단과 연결된다.Both ends of the power source 100 are connected to both ends of the transmission induction coil 210.
송신 공진 코일(220)은 송신 유도 코일(210)과 일정한 거리를 두고 배치될 수 있다.The transmission resonant coil 220 may be disposed at a certain distance from the transmission induction coil 210.
수신 공진 코일(310)은 수신 유도 코일(320)과 일정한 거리를 두고 배치될 수 있다. The reception resonant coil 310 may be disposed at a certain distance from the reception induction coil 320. [
수신 유도 코일(320)의 양단은 정류 회로(330)의 양단과 연결되고, 부하(340)는 정류 회로(330)의 양단에 연결된다. 일 실시 예에서 부하(340)는 무선전력 수신장치(300)에 포함되지 않고, 별도로 구성될 수 있다.Both ends of the reception induction coil 320 are connected to both ends of the rectifier circuit 330 and the load 340 is connected to both ends of the rectifier circuit 330. In one embodiment, the load 340 is not included in the wireless power receiving apparatus 300 and may be configured separately.
전력 소스(100)에서 생성된 전력은 무선전력 송신장치(200)로 전달되고, 무선전력 송신장치(200)로 전달된 전력은 자기 공진 현상에 의해 무선전력 송신장치(200)와 공진을 이루는 즉, 공진 주파수 값이 동일한 무선전력 수신장치(300)로 전달된다. The power generated by the power source 100 is transmitted to the wireless power transmission apparatus 200 and the power transmitted to the wireless power transmission apparatus 200 is transmitted to the wireless power transmission apparatus 200 And transmitted to the wireless power receiving apparatus 300 having the same resonance frequency value.
이하에서는 보다 구체적으로 전력전송 과정을 설명한다.More specifically, the power transmission process will be described below.
전력 소스(100)는 소정 주파수의 교류 전력을 제공하는 교류 전력 소스일 수 있다.The power source 100 may be an alternating current power source providing alternating current power of a predetermined frequency.
송신 유도 코일(210)에는 전력 소스(100)로부터 공급받은 전력에 의해 교류 전류가 흐른다. 송신 유도 코일(210)에 교류 전류가 흐르면, 전자기 유도에 의해 물리적으로 이격 되어 있는 송신 공진 코일(220)에도 교류 전류가 유도된다. 그 후, 송신 공진 코일(220)로 전달된 전력은 자기 공진에 의해 무선전력 송신장치(200)와 공진 회로를 이루는 무선전력 수신장치(300)로 전달된다. An alternating current flows in the transmission induction coil 210 by the electric power supplied from the electric power source 100. When an alternating current flows in the transmission induction coil 210, an alternating current is also induced in the transmission resonance coil 220 that is physically spaced apart by electromagnetic induction. Thereafter, the power transmitted to the transmission resonant coil 220 is transmitted to the wireless power receiving apparatus 300 which forms a resonant circuit with the wireless power transmitting apparatus 200 by self-resonance.
임피던스가 매칭된 2개의 LC 회로 사이는 자기 공진에 의해 전력이 전송될 수 있다. 이와 같은 자기 공진에 의한 전력 전송은 전자기 유도에 의한 전력 전송보다 더 먼 거리까지 더 높은 효율로 전력 전달이 가능하게 한다.Power can be transmitted by self resonance between two LC circuits whose impedance is matched. Such power transmission by self-resonance enables power transmission to a higher efficiency, farther than the power transmission by electromagnetic induction.
수신 공진 코일(310)은 송신 공진 코일(220)로부터 자기 공진에 의해 전력을 수신한다. 수신된 전력으로 인해 수신 공진 코일(310)에는 교류 전류가 흐른다. 수신 공진 코일(310)로 전달된 전력은 전자기 유도에 의해 수신 유도 코일(320)로 전달된다. 수신 유도 코일(320)로 전달된 전력은 정류 회로(330)를 통해 정류되어 부하(340)로 전달된다.The reception resonance coil 310 receives electric power from the transmission resonance coil 220 by self resonance. An AC current flows in the reception resonant coil 310 due to the received power. The power transmitted to the reception resonance coil 310 is transmitted to the reception induction coil 320 by electromagnetic induction. The power delivered to the reception induction coil 320 is rectified through the rectifier circuit 330 and delivered to the load 340.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 송신 유도 코일(210)의 등가 회로도이다. 2 is an equivalent circuit diagram of a transmission induction coil 210 according to an embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이 송신 유도 코일(210)은 인덕터(L1)와 캐패시터(C1)로 구성될 수 있으며, 이들에 의해 적절한 인덕턴스와 캐패시턴스 값을 갖는 회로를 구성하게 된다. As shown in FIG. 2, the transmission induction coil 210 may be formed of an inductor L1 and a capacitor C1, thereby constituting a circuit having an appropriate inductance and a capacitance value.
송신 유도 코일(210)은 인덕터(L1)의 양단이 캐패시터(C1)의 양단에 연결된 등가회로로 구성될 수 있다. 즉, 송신 유도 코일(210)은 인턱터(L1)와 캐패시터(C1)가 병렬로 연결된 등가회로로 구성될 수 있다.The transmission induction coil 210 may be constituted by an equivalent circuit in which both ends of the inductor L1 are connected to both ends of the capacitor C1. That is, the transmission induction coil 210 may be composed of an equivalent circuit in which the inductor L1 and the capacitor C1 are connected in parallel.
캐패시터(C1)는 가변 캐패시터일 수 있으며, 가변 캐패시터를 조절하여 임피던스 매칭을 수행할 수 있다. 송신 공진 코일(220), 수신 공진 코일(310), 수신 유도 코일(320)의 등가 회로도 도 2에 도시된 것과 동일할 수 있다.The capacitor C1 may be a variable capacitor, and an impedance matching may be performed by adjusting the variable capacitor. The equivalent circuits of the transmission resonant coil 220, the reception resonant coil 310, and the reception induction coil 320 may be the same as those shown in Fig.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 전력 소스(100)와 무선전력 송신장치(200)의 등가 회로도이다. 3 is an equivalent circuit diagram of a power source 100 and a wireless power transmission device 200, in accordance with an embodiment of the invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 송신 유도 코일(210)과 송신 공진 코일(220)은 각각 소정 인덕턴스 값과 캐패시턴스 값을 갖는 인덕터(L1, L2)와 캐패시터(C1, C2)로 구성될 수 있다. 3, the transmission induction coil 210 and the transmission resonance coil 220 may include inductors L1 and L2 and capacitors C1 and C2 having a predetermined inductance value and a capacitance value, respectively.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 무선전력 수신장치(300)의 등가 회로도이다.4 is an equivalent circuit diagram of a wireless power receiving apparatus 300 according to an embodiment of the present invention.
도 4에 도시된 바와 같이 수신 공진 코일(310)과 수신 유도 코일(320)은 각각 소정 인덕턴스 값과 캐패시턴스 값을 갖는 인덕터(L3, L4)와 캐패시터(C3, C4)로 구성될 수 있다. 4, the reception resonant coil 310 and the reception induction coil 320 may include inductors L3 and L4 and capacitors C3 and C4 having a predetermined inductance value and a capacitance value, respectively.
정류회로(330)는 다이오드(D1)와 정류 캐패시터(C5)로 구성될 수 있으며, 교류 전력을 직류 전력을 변환하여 출력할 수 있다. 정류회로(330)는 정류기와 평활 회로를 포함할 수 있다. 정류기의 정류소자로서 실리콘 정류기가 사용될 수 있다. 평활 회로는 정류 출력을 매끄럽게 하는 역할을 한다.The rectifier circuit 330 may include a diode D1 and a rectification capacitor C5. The rectifier circuit 330 may convert AC power into DC power and output the AC power. The rectifier circuit 330 may include a rectifier and a smoothing circuit. A silicon rectifier may be used as the rectifier of the rectifier. The smoothing circuit smoothes the rectified output.
부하(340)는 1.3V의 직류 전원으로 표시되어 있으나, 직류 전력을 필요로 하는 임의의 충전지 또는 장치일 수 있다. 여기서, 1.3V는 예시에 불과하다.The load 340 is indicated by a direct current power supply of 1.3 V, but may be any rechargeable battery or device requiring direct current power. Here, 1.3 V is only an example.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 무선전력 송신장치(200)의 블록도이다.5 is a block diagram of a wireless power transmission apparatus 200 according to another embodiment of the present invention.
이하에서, 전력은 전압 또는 전류에 비례하므로, 전력, 전압 및 전류는 모두 같은 개념을 가정하여 설명한다.In the following, since power is proportional to voltage or current, power, voltage, and current are all assumed to be the same concept.
도 5를 참고하면, 무선전력 송신장치(200)는 직류 직류 변환기(230), 전류 센서부(240), 발진기(250), 변환부(260), 제어부(270), 송신 코일(290)을 포함할 수 있다.5, the wireless power transmission apparatus 200 includes a direct current (DC) converter 230, a current sensor 240, an oscillator 250, a converter 260, a controller 270, a transmission coil 290, .
직류 직류 변환기(DC-DC converter)(230)는 전원 공급부(10)로부터 공급받은 직류전압을 이용하여 소정의 전압 값을 갖는 직류전압으로 변환하여 출력할 수 있다.The DC-DC converter 230 may convert a DC voltage supplied from the power supply unit 10 into a DC voltage having a predetermined voltage value and output the DC voltage.
직류 직류 변환기(DC-DC converter)(230)는 전원 공급부(10)에서 출력된 직류전압을 교류전압으로 변환한 다음, 변환된 교류전압을 승압 또는 강압하고 정류하여 소정의 전압 값을 갖는 직류전압을 출력할 수 있다.The DC-DC converter 230 converts the DC voltage output from the power supply unit 10 into an AC voltage, then boosts or down-converts the rectified AC voltage to generate a DC voltage having a predetermined voltage value Can be output.
직류-직류 변환기(DC-DC converter)(230)로 스위칭 레귤레이터(Switching regulator) 또는 리니어 레귤레이터(Linear regulator)가 사용될 수 있다.A switching regulator or a linear regulator may be used as the DC-DC converter 230.
리니어 레귤레이터(Linear regulator)는 입력전압을 받아 필요한 만큼 출력전압을 내보내고, 나머지 전압은 열로 방출하는 변환기이다.A linear regulator is a converter that receives an input voltage, outputs an output voltage as needed, and discharges the remaining voltage as heat.
스위칭 레귤레이터(Switching regulator)는 펄스 폭 변조(PWM: Pulse Width Modulation)를 이용하여 출력전압을 조절할 수 있는 변환기이다. A switching regulator is a converter that can adjust the output voltage using pulse width modulation (PWM).
전류 센서부(240)는 직류 직류 변환기(230)에서 출력된 직류전압이 변환부(260)에 인가될 때, 흐르는 전류를 감지하고, 감지된 전류의 세기를 측정할 수 있다. 일 실시 예에서 전류 센서부(240)는 변류기(CT: Current Transformer)가 사용될 수 있다. 일 실시 예에서 변환부(260)에 인가되는 전류의 세기는 무선전력 송신장치(200)와 무선전력 수신장치(300)간 근접해 있는 근접거리를 알아내는데 사용될 수 있다. 일 실시 예에서 변환부(260)에 인가되는 전류의 세기는 무선전력 송신장치(200)와 무선전력 수신장치(300) 간 결합계수(Coupling Coefficient)를 알아내는데 사용될 수 있다.The current sensor 240 can sense the current flowing when the DC voltage output from the DC / DC converter 230 is applied to the converter 260 and measure the intensity of the sensed current. In one embodiment, the current sensor unit 240 may be a current transformer (CT). The intensity of the current applied to the transformer 260 in one embodiment may be used to determine the proximity of the proximity between the wireless power transmitter 200 and the wireless power receiver 300. [ The intensity of the current applied to the conversion unit 260 may be used to determine a coupling coefficient between the wireless power transmission apparatus 200 and the wireless power reception apparatus 300. [
전류 센서부(240)는 상기 감지된 전류의 세기에 대한 신호를 제어부(270)로 전달할 수 있다.The current sensor 240 may transmit a signal indicating the detected current intensity to the controller 270.
도 5에서 전류 센서부(240)는 제어부(270)와 별도의 구성요소로 도시되어 있지만, 제어부(270)안에 포함될 수도 있다.In FIG. 5, the current sensor 240 is shown as a separate component from the controller 270, but may be included in the controller 270.
발진기(Oscillator)(250)는 소정의 주파수를 갖는 교류신호를 생성할 수 있다. 발진기(Oscillator)(250)에서 생성된 교류신호는 변환부(260)에 인가된다.An oscillator 250 may generate an alternating signal having a predetermined frequency. The AC signal generated in the oscillator 250 is applied to the conversion unit 260.
변환부(260)는 직류 직류 변환기(230)로부터 전달받은 직류전압을 교류전압으로 변환할 수 있다.The converting unit 260 may convert the DC voltage received from the DC-DC converter 230 into an AC voltage.
변환부(260)는 발진기(Oscillator)(250)에서 생성된 교류신호를 증폭할 수 있다. 교류신호의 증폭량은 직류-직류 변환기(DC-DC converter)(230)를 통해 인가되는 직류전압의 크기에 따라 가변될 수 있다. The converting unit 260 may amplify the AC signal generated by the oscillator 250. The amount of amplification of the AC signal may vary depending on the magnitude of the DC voltage applied through the DC-DC converter 230.
일 실시 예에서 변환부(260)는 푸쉬 풀 타입(push-pull type)의 듀얼 모스펫(Dual MOSFET)이 사용될 수 있다.In one embodiment, the conversion unit 260 may be a dual-MOSFET of a push-pull type.
제어부(270)는 무선전력 송신장치(200)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.The control unit 270 can control the overall operation of the wireless power transmission apparatus 200.
제어부(270)는 미리 정해진 직류전압이 변환부(260)에 인가되도록 직류 직류 변환기(230)를 제어할 수 있다.The control unit 270 may control the DC / DC converter 230 so that a predetermined DC voltage is applied to the converter 260. [
제어부(270)는 전류 센서부(240)로부터 직류 직류 변환기(230)에서 출력된 직류전압이 변환부(260)에 인가될 때, 흐르는 전류의 세기에 대한 신호를 수신하고, 수신된 전류의 세기에 대한 신호를 이용해 직류 직류 변환기(230)에서 출력되는 직류전압 및 발진기(250)에서 출력하는 교류신호의 주파수를 조절할 수 있다.The control unit 270 receives a signal indicating the intensity of the flowing current when the DC voltage output from the DC sensor 230 is applied to the conversion unit 260 from the current sensor unit 240, The DC voltage output from the DC / DC converter 230 and the frequency of the AC signal output from the oscillator 250 may be adjusted using a signal for the oscillator 250. [
제어부(270)는 변환부(260)에 인가되는 전류의 세기에 대한 신호를 전류 센서부(240)로부터 수신하여 무선전력 수신장치(300)의 근접 여부를 판단할 수 있다. 즉, 제어부(270)는 변환부(260)에 인가되는 전류의 세기를 이용해 무선전력 수신장치(300)가 무선전력 송신장치(200)로부터 떨어진 거리에 해당하는 근접거리를 알아낼 수 있다. The control unit 270 can receive a signal indicating the intensity of the current applied to the conversion unit 260 from the current sensor unit 240 to determine whether the wireless power receiving apparatus 300 is in proximity. That is, the control unit 270 can find the proximity distance corresponding to the distance from the wireless power transmission apparatus 200 by using the intensity of the current applied to the conversion unit 260.
제어부(270)는 소정의 주파수를 갖는 교류신호를 생성하도록 발진기(250)를 제어할 수 있다.The controller 270 may control the oscillator 250 to generate an AC signal having a predetermined frequency.
저장부(280)는 변환부(260)에 인가되는 전류의 세기, 무선전력 송신장치(200)와 무선전력 수신장치(300)의 결합계수 및 직류 직류 변환기(230)에서 출력하는 직류전압을 대응시켜 저장하고 있다. 즉, 저장부(280)에는 상기 3가지 값이 룩업 테이블의 형태로 저장되어 있을 수 있다.The storage unit 280 corresponds to the intensity of the current applied to the converting unit 260, the coupling coefficient between the wireless power transmitting apparatus 200 and the wireless power receiving apparatus 300, and the DC voltage output from the DC / DC converter 230 . That is, the storage unit 280 may store the three values in the form of a look-up table.
제어부(270)는 변환부(260)에 인가되는 전류의 세기와 대응되는 근접거리, 직류 직류 변환기(230)에서 출력하는 직류전압을 저장부(280)에서 검색하고, 검색된 직류전압을 출력하도록 직류 직류 변환기(230)를 제어할 수 있다.The control unit 270 searches the storage unit 280 for a DC voltage output from the DC-DC converter 230, a proximity distance corresponding to the intensity of the current applied to the converter 260, DC converter 230 in accordance with the present invention.
송신 코일(290)은 변환부(260)로부터 교류전력을 수신한다.The transmitting coil 290 receives AC power from the converting unit 260. [
송신 코일(290)이 자기 공진을 이용해 무선전력 수신장치(300)에 전력을 전송하는 경우, 송신 코일(290)은 도 1에 도시된 송신 유도 코일(210) 및 송신 공진 코일(220)을 포함할 수 있다.When the transmitting coil 290 transmits power to the wireless power receiving apparatus 300 using self resonance, the transmitting coil 290 includes the transmitting induction coil 210 and the transmitting resonance coil 220 shown in FIG. 1 can do.
송신 공진 코일(220)은 송신 유도 코일(210)로부터 전자기 유도에 의해 교류전력을 수신할 수 있다.The transmission resonance coil 220 can receive AC power from the transmission induction coil 210 by electromagnetic induction.
송신 공진 코일(220)은 수신한 교류전력을 자기 공진을 이용해 무선전력 수신장치(300)에 전달한다. 이 때, 무선전력 수신장치(300)는 도 1에 도시된 수신 공진 코일(310) 및 수신 유도 코일(320)을 포함할 수 있다.The transmitting resonant coil 220 transmits the received AC power to the wireless power receiving apparatus 300 using self resonance. At this time, the wireless power receiving apparatus 300 may include the reception resonant coil 310 and the reception induction coil 320 shown in FIG.
송신코일(290)이 전자기 유도에 의해 무선전력 수신장치(300)로 전력을 전송하는 경우, 송신 공진 코일(220)의 구성은 포함되지 않을 수 있다. 이 때, 무선전력 수신장치(300)는 수신 유도 코일(320)만을 구비할 수 있다.When the transmitting coil 290 transmits electric power to the wireless power receiving apparatus 300 by electromagnetic induction, the configuration of the transmitting resonant coil 220 may not be included. At this time, the wireless power receiving apparatus 300 may include only the receiving induction coil 320.
즉, 본 발명의 무선전력 송신장치(200)는 전자기 유도 및 자기 공진을 이용한 기술에 모두 사용될 수 있다.That is, the wireless power transmission apparatus 200 of the present invention can be used for both techniques using electromagnetic induction and self-resonance.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 무선전력 송신장치(200)의 무선전력 전송 방법을 나타낸 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a wireless power transmission method of a wireless power transmission apparatus 200 according to another embodiment of the present invention.
무선전력 송신장치(200)에 대한 설명은 도 5에서 설명한 것과 같다.The description of the wireless power transmission apparatus 200 is the same as that described in Fig.
먼저, 제어부(270)는 변환부(260)에 인가되는 전압이 제1 출력 전압으로 조절 되도록 직류 직류 변환기(230)를 제어한다(S101). 여기서, 제1 출력 전압은 미리 정해진 직류전압을 의미할 수 있다.First, the controller 270 controls the DC / DC converter 230 so that the voltage applied to the converter 260 is adjusted to the first output voltage (S101). Here, the first output voltage may mean a predetermined DC voltage.
그 후, 전류 센서부(240)는 직류 직류 변환기(230)에서 출력된 직류전압이 변환부(260)에 인가될 때, 변환부(260)에 인가되는 전류의 세기를 측정할 수 있다(S103). 변환부(260)에 인가되는 전류의 세기는 무선전력 송신장치(200)와 무선전력 수신장치(300) 간 전력 전송 상태에 따라 가변될 수 있다. 일 실시 예에서 전력 전송 상태는 무선전력 송신장치(200)와 무선전력 수신장치(300) 간의 거리, 방향에 대한 것을 의미할 수 있다. 일 실시 예에서 전력 전송 상태는 무선전력 수신장치(300)의 전력 수신 상태에 대한 정보를 의미할 수 있다.Thereafter, the current sensor unit 240 can measure the intensity of the current applied to the converting unit 260 when the DC voltage output from the DC-DC converter 230 is applied to the converting unit 260 (S103 ). The intensity of the current applied to the conversion unit 260 may vary depending on the power transmission state between the wireless power transmission apparatus 200 and the wireless power reception apparatus 300. In one embodiment, the power transmission state may refer to the distance and direction between the wireless power transmission apparatus 200 and the wireless power reception apparatus 300. In one embodiment, the power transmission state may refer to information on the power reception state of the wireless power receiving apparatus 300.
또한, 변환부(260)에 인가되는 전류의 세기는 무선전력 송신장치(200)의 송신 공진 코일(220) 및 수신 공진 코일(310) 간 결합계수와 연관될 수 있다. 결합계수는 송신 공진 코일(220) 및 수신 공진 코일(310) 간 전자기적 결합의 정도를 의미하는 것으로 0에서 1까지의 범위를 갖는다. 물론, 자기 공진이 아닌 전자기 유도를 통해 전력 전송이 수행되는 경우, 변환부(260)에 인가되는 전류의 세기는 송신 유도 코일(210) 및 수신 유도 코일(320) 간 결합계수와 연관될 수 있다.The intensity of the current applied to the converting unit 260 may be related to the coupling coefficient between the transmitting resonant coil 220 and the receiving resonant coil 310 of the wireless power transmitting apparatus 200. The coupling coefficient means the degree of electromagnetic coupling between the transmitting resonant coil 220 and the receiving resonant coil 310 and has a range from 0 to 1. Of course, when power transmission is performed through electromagnetic induction other than self resonance, the intensity of the current applied to the conversion section 260 can be related to the coupling coefficient between the transmission induction coil 210 and the reception induction coil 320 .
일 예로 변환부(260)에 인가되는 전류의 세기가 클수록, 무선전력 송신장치(200)와 무선전력 수신장치(300)간 거리가 멀리 떨어져 있는 것을 의미하고, 이 때 결합계수는 작아진다. 반대로, 변환부(260)에 인가되는 전류의 세기가 작을수록, 무선전력 송신장치(200)와 무선전력 수신장치(300)간 거리가 가까워진다는 것을 의미하고, 이 때 결합계수가 커진다.For example, the greater the magnitude of the current applied to the converting unit 260, the farther the distance between the wireless power transmitting apparatus 200 and the wireless power receiving apparatus 300 is, and the coupling coefficient becomes smaller. Conversely, the smaller the intensity of the current applied to the converting unit 260, the closer the distance between the wireless power transmitting apparatus 200 and the wireless power receiving apparatus 300 becomes, and the coupling coefficient becomes larger at this time.
그 후, 제어부(270)는 측정된 전류의 세기가 임계 치 이상인지 확인한다(S105). 일 실시 예에서 임계 치는 100mA일 수 있으나, 이는 예시에 불과하다. 임계 치는 무선전력 수신장치(300)가 검출되기에 필요한 최소의 전류 값을 의미할 수 있다. 즉, 상기 측정된 전류의 세기가 임계 치 이상이 되면, 무선전력 수신장치(300)가 검출된 것으로 볼 수 있고, 상기 측정된 전류의 세기가 임계 치 미만이 되면, 무선전력 수신장치(300)가 검출되지 않은 것으로 볼 수 있다. Thereafter, the controller 270 determines whether the intensity of the measured current is equal to or greater than a threshold value (S105). In one embodiment, the threshold may be 100 mA, but this is only an example. The threshold value may mean a minimum current value required for the wireless power receiving apparatus 300 to be detected. That is, when the intensity of the measured current is equal to or greater than the threshold value, it can be regarded that the wireless power receiving apparatus 300 is detected, and when the measured current intensity is less than the threshold value, Can not be detected.
만약, 측정된 전류의 세기가 임계 치 이상인 경우, 제어부(270)는 측정된 전류의 세기에 대응하는 제2 출력 전압을 결정한다(S107). 제어부(270)는 변환부(260)에 인가되는 전류의 세기에 대응하는 직류전압을 저장부(280)에서 검색하여 제2 출력 전압을 결정할 수 있다. 일 실시 예에서 제2 출력 전압은 검출된 무선전력 수신장치(300)에 전력을 전송하기에 필요한 전압을 의미할 수 있다.If the measured current intensity is equal to or greater than the threshold value, the controller 270 determines a second output voltage corresponding to the measured current intensity (S107). The control unit 270 can determine the second output voltage by searching the storage unit 280 for the DC voltage corresponding to the intensity of the current applied to the conversion unit 260. [ In one embodiment, the second output voltage may refer to a voltage required to transmit power to the detected wireless power receiving apparatus 300.
그 후, 제어부(270)는 결정된 제2 출력 전압이 변환부(260)에 인가되도록 직류 직류 변환기(230)를 제어한다(S109). 직류 직류 변환기(230)는 제어부(270)의 제어에 의해 제2 출력 전압을 출력하여 변환부(260)에 전달한다.Thereafter, the controller 270 controls the DC-DC converter 230 to apply the determined second output voltage to the converter 260 (S109). The direct current (DC) converter 230 outputs the second output voltage under the control of the controller 270 and transfers it to the converter 260.
그 후, 전류 센서(270)는 다시 변환부(260)에 인가되는 전류의 세기를 측정한다(S111). Thereafter, the current sensor 270 again measures the intensity of the current applied to the conversion unit 260 (S111).
그 후, 제어부(270)는 측정된 전류의 세기가 적정 전류 범위에 해당하는지 확인할 수 있다(S113). 여기서, 적정 전류 범위는 변환부(260)에 제2 출력 전압이 인가 시 제2 출력 전압에 대응하는 전류 범위를 의미할 수 있다. 적정 전류 범위는 제2 출력 전압이 증가함에 따라 그 값의 범위도 증가하고, 제2 출력 전압이 감소함에 따라 그 값의 범위도 감소한다.Thereafter, the controller 270 can confirm whether the intensity of the measured current corresponds to an appropriate current range (S113). Here, the proper current range may mean a current range corresponding to the second output voltage when the second output voltage is applied to the converter 260. [ The range of the value increases as the second output voltage increases, and the range of the value decreases as the second output voltage decreases.
제어부(270)는 제2 출력 전압에 대응하는 적정 전류 범위를 저장부(280)에서 검색하고, 측정된 전류의 세기가 적정 전류 범위에 해당하는지 확인할 수 있다.The control unit 270 searches the storage unit 280 for a proper current range corresponding to the second output voltage and can confirm whether the measured current intensity corresponds to an appropriate current range.
만약, 측정된 전류의 세기가 적정 전류 범위에 해당하는 경우, 제어부(270)는 일정시간을 대기하고(S115), 단계(S111)로 돌아간다. 즉, 제어부(270)는 변환부(260)에 인가되는 전류의 세기를 측정하여 측정된 전류의 세기가 변환부(260)에 인가되는 제2 출력 전압에 대응하는지를 주기적으로 확인할 수 있다.If the intensity of the measured current corresponds to the appropriate current range, the controller 270 waits for a predetermined time (S115) and returns to step S111. That is, the controller 270 can periodically check whether the measured intensity of the current corresponds to the second output voltage applied to the converter 260 by measuring the intensity of the current applied to the converter 260.
한편, 단계(S105)에서 측정된 전류의 세기가 임계 치 미만인 경우, 제어부(270)는 직류 직류 변환기(230)를 제어하여 제1 출력 전압이 0V가 되도록 조절한다(S117).On the other hand, if the intensity of the current measured in step S105 is less than the threshold value, the controller 270 controls the DC / DC converter 230 to adjust the first output voltage to be 0V (S117).
즉, 측정된 전류의 세기가 임계 치 미만인 경우, 제어부(270)는 무선전력 수신장치(300)를 검출하지 않은 것으로 판단하여 제1 출력 전압이 0V가 되도록 조절한다. 변환부(260)에 인가되는 전압이 0V가 되면, 무선전력 송신장치(200)는 무선전력 수신장치(300)에 전력을 송신하지 않는다. That is, when the measured current intensity is less than the threshold value, the controller 270 determines that the wireless power receiving apparatus 300 is not detected, and adjusts the first output voltage to be 0V. When the voltage applied to the converting unit 260 becomes 0 V, the wireless power transmitting apparatus 200 does not transmit power to the wireless power receiving apparatus 300.
이에 따라, 무선전력 수신장치(300)가 검출되지 않는 경우, 무선전력 송신장치(200)는 무의미한 전력 손실을 방지할 수 있다.Accordingly, when the wireless power receiving apparatus 300 is not detected, the wireless power transmitting apparatus 200 can prevent a meaningless power loss.
한편, 제1 출력 전압이 0V가 되도록 조절된 경우, 제어부(270)는 0.1초를 대기한다(S119). 여기서, 0.1초는 예시에 불과하다.On the other hand, if the first output voltage is adjusted to be 0V, the controller 270 waits for 0.1 second (S119). Here, 0.1 second is only an example.
0.1초가 경과되면, 단계(S101)로 돌아가 제어부(270)는 변환부(260)에 인가되는 직류전압이 제1 출력 전압이 되도록 조절한다.After 0.1 second elapses, the control unit 270 returns to step S101 so that the DC voltage applied to the converting unit 260 is adjusted to be the first output voltage.
한편, 단계(S113)에서 측정된 전류의 세기가 적정 전류 범위에 해당하지 않는 경우, 단계(S107)로 돌아간다. 즉, 제어부(270)는 단계(S113)에서 측정된 전류의 세기에 대응한 제2 출력 전압이 변환부(260)에 인가되도록 직류 직류 변환기(230)를 제어할 수 있다. 단계(S113)에서 측정된 전류의 세기는 무선전력 수신장치(300)의 전력 수신 상태를 의미할 수 있다. On the other hand, if the intensity of the current measured in step S113 does not correspond to the appropriate current range, the process returns to step S107. That is, the controller 270 may control the DC-DC converter 230 so that the second output voltage corresponding to the intensity of the current measured in step S113 is applied to the converter 260. [ The intensity of the current measured in step S113 may indicate the power receiving state of the wireless power receiving apparatus 300. [
일 예로, 단계(S113)에서 측정된 전류의 세기가 적정 전류 범위보다 낮게 측정되는 경우, 무선전력 송신장치(200)와 무선전력 수신장치(300)간 거리가 더 가까워진 것으로 보고, 제어부(270)는 무선전력 수신장치(300)에 전송하는 송신 전력량을 줄이도록 한 단계 더 낮은 직류전압이 변환부(260)에 인가되도록 직류 직류 변환기(230)를 제어할 수 있다.For example, when the intensity of the current measured in step S113 is measured to be lower than the proper current range, the controller 270 determines that the distance between the wireless power transmitting apparatus 200 and the wireless power receiving apparatus 300 is closer. The DC-DC converter 230 may be controlled such that a lower DC voltage is applied to the converter 260 so that the amount of transmission power to be transmitted to the wireless power receiving apparatus 300 is reduced.
이와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선전력 송신장치(200)의 전력 전송 방법에 따르면, 변환부(260)에 인가되는 전류의 세기를 통해 무선전력 수신장치(300)의 전력 수신 상황을 파악하여 그에 대응한 전력을 전송하도록 송신 전력량을 조절할 수 있다. 이로 인해, 전력 전송 효율이 극대화되고, 전력 손실량을 줄일 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the power transmission method of the wireless power transmission apparatus 200 according to an embodiment of the present invention, the power reception state of the wireless power reception apparatus 300 can be grasped through the intensity of the current applied to the conversion unit 260 And adjust the transmission power amount so as to transmit the corresponding power. As a result, the power transmission efficiency is maximized and the power loss can be reduced.
도 7은 제1 출력 전압이 변환부(260)에 인가 시 측정되는 전류 값, 결합계수, 제2 출력 전압, 적정 전류 범위를 대응시킨 룩업 테이블을 설명하기 위한 도면이다.7 is a view for explaining a look-up table in which a first output voltage is associated with a current value, a coupling coefficient, a second output voltage, and a proper current range measured when the first output voltage is applied to the conversion unit 260. [
저장부(280)에는 도 7의 룩업 테이블이 저장되어 있다.The storage unit 280 stores the look-up table of FIG.
변환부(260)에 제1 출력 전압이 인가 시 전류 센서부(240)에 측정되는 전류가 100mA 이상인 경우, 무선전력 수신장치(300)가 검출된 것으로 볼 수 있다.When the current measured by the current sensor 240 is 100 mA or more when the first output voltage is applied to the converting unit 260, the wireless power receiving apparatus 300 may be regarded as being detected.
제1 출력 전압은 12V일 수 있으나, 이는 예시에 불과하다.The first output voltage may be 12V, but this is only an example.
만약, 변환부(260)에 제1 출력 전압이 인가 시 전류 센서부(240)에 측정되는 전류가 120mA 인 경우, 무선전력 송신장치(200)의 송신 공진 코일(220)과 무선전력 수신장치(300)의 수신 공진 코일(310)의 결합계수는 0.05에 해당한다. 이 경우, 제어부(270)는 무선전력 수신장치(300)가 무선전력 송신장치(200)로부터 멀리 떨어져 있는 것으로 판단하고, 변환부(260)에 인가되는 직류전압을 28V(제2 출력 전압)가 되도록 직류 직류 변환기(230)를 제어한다. If the current measured by the current sensor 240 is 120 mA when the first output voltage is applied to the converting unit 260, the transmitting resonant coil 220 and the wireless power receiving apparatus The coupling coefficient of the reception resonant coil 310 of the antenna 300 corresponds to 0.05. In this case, the controller 270 determines that the wireless power receiving apparatus 300 is far away from the wireless power transmitting apparatus 200 and sets the DC voltage applied to the converting section 260 to 28 V (second output voltage) DC converter 230 so that the DC-DC converter 230 is controlled.
그 후, 변환부(260)에 인가되는 직류전압이 28V로 유지되는 경우, 제어부(270)는 변환부(260)에 인가되는 전류가 적정 전류 범위(751~800mA)를 만족하는지 확인한다.Thereafter, when the DC voltage applied to the converting unit 260 is maintained at 28V, the controller 270 checks whether the current applied to the converting unit 260 satisfies an appropriate current range (751 to 800 mA).
만약, 변환부(260)에 인가되는 전류가 적정 전류 범위를 벗어나는 경우, 제1 출력 전압(12V)를 변환부(260)에 인가하여 전류를 측정한다. 측정된 전류 값이 180mA 인 경우, 제어부(270)는 120mA 경우보다 무선전력 송신장치(200)와 무선전력 수신장치(300) 간 거리가 더 가까워 진 것으로 판단하고, 제2 출력 전압을 26V로 조절한다.If the current applied to the conversion unit 260 is out of the proper current range, the first output voltage 12V is applied to the conversion unit 260 to measure the current. When the measured current value is 180 mA, the controller 270 determines that the distance between the wireless power transmitting apparatus 200 and the wireless power receiving apparatus 300 is closer to that of 120 mA, and adjusts the second output voltage to 26 V do.
위 예에서는 무선전력 송신장치(200)와 무선전력 수신장치(300) 간 거리를 전류의 세기와 연관지어 설명하였지만, 이외에도 무선전력 송신장치(200)와 무선전력 수신장치(300)가 놓여있는 방향 등 다양한 전력 전송 상태가 고려될 수 있다.In the above example, the distance between the wireless power transmission apparatus 200 and the wireless power reception apparatus 300 is described in relation to the intensity of the current. However, the wireless power transmission apparatus 200 and the wireless power reception apparatus 300 A variety of power transmission states can be considered.
이와 같이 무선전력 송신장치(200)는 무선전력 수신장치(300)와의 거리, 방향 등 다양한 전력 전송 상태를 고려하여 무선전력 수신장치(300)에 전달하는 전력을 조절함으로써, 전력 전송 효율을 극대화시킬 수 있고, 전력 손실을 방지할 수 있다.In this way, the wireless power transmission apparatus 200 maximizes the power transmission efficiency by adjusting the power to be transmitted to the wireless power reception apparatus 300 in consideration of various power transmission states such as the distance and direction to the wireless power reception apparatus 300 And the power loss can be prevented.
상술한 본 발명에 따른 무선전력 전송 방법은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있으며, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.The wireless power transmission method according to the present invention may be implemented as a program for execution on a computer and stored in a computer-readable recording medium. Examples of the computer-readable recording medium include a ROM, a RAM, a CD-ROM , A magnetic tape, a floppy disk, an optical data storage device, and the like, and may also be implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission over the Internet).
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상기 방법을 구현하기 위한 기능적인(function) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.The computer readable recording medium may be distributed over a networked computer system so that computer readable code can be stored and executed in a distributed manner. And, functional programs, codes and code segments for implementing the above method can be easily inferred by programmers of the technical field to which the present invention belongs.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해 되어서는 안될 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It should be understood that various modifications may be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the present invention.
10: 전원 공급부
100: 전력 소스
200: 무선전력 송신장치
210: 송신 유도 코일
220: 송신 공진 코일
230: 직류 직류 변환기
240: 전류 센서부
250: 변환부
260: 발진기
270: 제어부
280: 저장부
290: 송신 코일
300: 무선전력 수신장치
310: 수신 공진 코일
320: 수신 유도 코일
330: 정류회로
340: 부하
10: Power supply
100: Power source
200: Wireless power transmitting device
210: transmission induction coil
220: transmission resonance coil
230: DC direct current converter
240: current sensor unit
250:
260: Oscillator
270:
280:
290: Transmission coil
300: Wireless power receiving device
310: Receive resonant coil
320: reception induction coil
330: rectifier circuit
340: Load

Claims (20)

  1. 무선전력 수신장치에 무선으로 전력을 전송하는 무선전력 송신장치로서,
    직류전압의 레벨을 변환하는 직류 직류 변환기;
    상기 레벨이 변환된 직류전압을 교류전력으로 변환하는 변환부;
    상기 변환된 교류전력을 상기 무선전력 수신장치에 전송하는 송신 코일;
    상기 직류 직류 변환기의 출력 전류를 감지하는 전류 센서부; 및
    상기 직류 직류 변환기의 출력 전류와 임계치를 비교하여 상기 직류 직류 변환기가 제1 출력 전압 또는 제2 출력 전압을 출력하도록 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 직류 직류 변환기의 출력 전류가 상기 임계치 이상인 경우, 상기 직류 직류 변환기의 출력 전류에 대응하는 제2 출력 전압을 출력하는 무선전력 송신장치.
    A wireless power transmission apparatus for wirelessly transmitting power to a wireless power receiving apparatus,
    A DC to DC converter for converting the level of the DC voltage;
    A converting unit converting the level-converted DC voltage into AC power;
    A transmitting coil for transmitting the converted AC power to the wireless power receiving apparatus;
    A current sensor for sensing an output current of the DC / DC converter; And
    And a controller for comparing the output current of the DC / DC converter with a threshold value to control the DC / DC converter to output a first output voltage or a second output voltage,
    And outputs a second output voltage corresponding to an output current of the DC / DC converter when the output current of the DC / DC converter is equal to or greater than the threshold value.
  2. 삭제delete
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 임계치는 상기 무선전력 수신장치를 검출하기 위한 최소의 전류 값인 무선전력 송신장치.
    The method according to claim 1,
    Wherein the threshold is a minimum current value for detecting the wireless power receiving device.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 전류 센서부는 상기 직류 직류 변환기의 출력 전류를 주기적으로 검출하는 무선전력 송신장치.
    The method according to claim 1,
    Wherein the current sensor unit periodically detects an output current of the DC / DC converter.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 직류 직류 변환기의 출력 전류가 상기 임계치 미만인 경우, 0V의 제1 출력 전압을 출력하는 무선전력 송신장치.
    The method according to claim 1,
    And outputs a first output voltage of 0V when the output current of the DC / DC converter is less than the threshold value.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 전류 센서부는 상기 직류 직류 변환기가 상기 0V의 제1 출력 전압을 출력하는 경우, 상기 직류 직류 변환기의 출력 전류를 주기적으로 검출하는 무선전력 송신장치.
    6. The method of claim 5,
    Wherein the current sensor unit periodically detects an output current of the DC-DC converter when the DC-DC converter outputs the first output voltage of 0V.
  7. 삭제delete
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는 제2 출력 전압이 출력 시, 상기 직류 직류 변환기의 출력 전류를 재 검출하여, 재 검출된 출력 전류를 기 설정된 적정 전류 범위와 비교하여 상기 제2 출력 전압을 제어하는 무선전력 송신장치.
    The method according to claim 1,
    Wherein the control unit re-detects the output current of the DC-DC converter when the second output voltage is output, and controls the second output voltage by comparing the re-detected output current with a preset proper current range.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 직류 직류 변환기의 출력 전류에 대응하는 서로 상이한 다수의 제2 출력전압의 전압값들이 저장되어 있는 저장부를 더 포함하는 무선전력 송신장치.
    The method according to claim 1,
    And a storage unit in which voltage values of a plurality of second output voltages different from each other corresponding to an output current of the DC / DC converter are stored.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 직류 직류 변환기의 재 검출된 출력 전류가 상기 적정 전류 범위보다 낮은 경우, 상기 제2 출력 전압을 낮추는 무선전력 송신장치.
    9. The method of claim 8,
    And the second output voltage is lowered when the re-detected output current of the DC / DC converter is lower than the appropriate current range.
  11. 무선전력 수신장치에 무선으로 전력을 전송하는 무선전력 송신장치로서,
    직류전압의 레벨을 변환하는 직류 직류 변환기;
    상기 레벨이 변환된 직류전압을 교류전력으로 변환하는 변환부;
    상기 변환된 교류전력을 상기 무선전력 수신장치에 전송하는 송신 코일;
    상기 직류 직류 변환기의 출력 전류를 감지하는 전류 센서부; 및
    상기 직류 직류 변환기의 출력 전류와 기 설정된 적정 전류 범위와 비교하여 상기 직류 직류 변환기의 출력 전압을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 출력 전류가 상기 적정 전류 범위보다 낮은 경우, 상기 직류 직류 변환기의 출력 전압을 낮추는 무선전력 송신장치.
    A wireless power transmission apparatus for wirelessly transmitting power to a wireless power receiving apparatus,
    A DC to DC converter for converting the level of the DC voltage;
    A converting unit converting the level-converted DC voltage into AC power;
    A transmitting coil for transmitting the converted AC power to the wireless power receiving apparatus;
    A current sensor for sensing an output current of the DC / DC converter; And
    And a control unit for controlling the output voltage of the DC / DC converter by comparing the output current of the DC / DC converter with a preset proper current range,
    And decreases the output voltage of the DC / DC converter when the output current is lower than the appropriate current range.
  12. 삭제delete
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 전류 센서부는 상기 직류 직류 변환기의 출력 전류를 주기적으로 검출하는 무선전력 송신장치.
    12. The method of claim 11,
    Wherein the current sensor unit periodically detects an output current of the DC / DC converter.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 감지된 전류의 세기에 따라 전력 전송 상태가 파악되는 무선전력 송신장치.
    12. The method of claim 11,
    And the power transmission state is determined according to the detected intensity of the current.
  15. 삭제delete
  16. 제11 항에 있어서,
    상기 직류 직류 변환기의 출력 전류에 대응하는 서로 상이한 출력전압의 전압값들이 저장되어 있는 저장부를 더 포함하는 무선전력 송신장치.
    12. The method of claim 11,
    And a storage unit in which voltage values of output voltages different from each other corresponding to an output current of the DC / DC converter are stored.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 전류 센서부로부터 감지된 전류의 세기를 바탕으로 상기 저장부에 저장된 서로 상이한 출력전압의 전압값들 중 하나를 결정하고, 상기 결정된 전압값으로 변환되도록 상기 직류 직류 변환기를 제어하는 무선전력 송신장치.
    17. The method of claim 16,
    Wherein,
    Wherein the control unit determines one of voltage values of different output voltages stored in the storage unit based on the intensity of the current sensed by the current sensor unit and controls the DC / DC converter to be converted into the determined voltage value, .
  18. 제11 항에 있어서,
    상기 변환기로 공급하기 위해 주파수를 갖는 교류신호를 생성하는 발진기를 더 포함하는 무선전력 송신장치.
    12. The method of claim 11,
    Further comprising an oscillator for generating an alternating signal having a frequency for feeding to the transducer.
  19. 제11 항에 있어서,
    상기 송신 코일은,
    상기 변환된 교류전력을 전자기 유도에 의해 전송하는 송신 유도 코일; 및
    상기 송신 유도 코일로부터 수신한 교류전력을 자기 공진을 이용해 상기 무선전력 수신장치로 전송하는 송신 코일을 포함하는 무선전력 송신장치.
    12. The method of claim 11,
    The transmission coil includes:
    A transmission induction coil for transmitting the converted AC power by electromagnetic induction; And
    And a transmitting coil for transmitting the AC power received from the transmission induction coil to the radio power receiving apparatus by using self resonance.
  20. 제14 항에 있어서,
    상기 전력 전송 상태는,
    상기 무선전력 송신장치와 상기 무선전력 수신장치 간 결합계수의 변화에 따라 달라지는 무선전력 송신장치.
    15. The method of claim 14,
    Wherein the power transmission state includes:
    Wherein the wireless power transmission apparatus varies depending on a change in a coupling coefficient between the wireless power transmission apparatus and the wireless power reception apparatus.
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