KR101835125B1

KR101835125B1 - Apparatus for receiving wireless power and method for controlling power thereof

Info

Publication number: KR101835125B1
Application number: KR1020140033372A
Authority: KR
Inventors: 배수호
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2014-03-21
Filing date: 2014-03-21
Publication date: 2018-03-08
Also published as: KR20140057503A

Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 본 발명의 실시 예에 따른 무선전력 송신장치로부터 수신한 전력을 부하에 전달하는 무선전력 수신장치는 상기 무선전력 송신장치로부터 교류 전력을 수신하는 수신 코일과 상기 수신된 교류 전력을 직류 전력으로 정류하는 정류부 및 상기 정류된 직류 전력을 측정하고, 상기 측정된 직류 전력과 임계 치를 비교하여 상기 부하에 인가되는 직류 전력을 제어하는 충전 관리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.A wireless power receiving apparatus for transmitting power received from a wireless power transmission apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention to a load includes a reception coil for receiving AC power from the wireless power transmission apparatus, And a charge management unit for measuring the rectified DC power and controlling the DC power applied to the load by comparing the measured DC power with a threshold value.

Description

TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a wireless power receiving apparatus and a method of controlling power thereof,

본 발명은 무선전력 수신장치 및 그의 전력 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless power receiving apparatus and a power control method thereof.

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 공진 및 단파장 무선 주파수를 이용한 원거리 송신 기술 등이 있다.Up to now, the energy transmission method using a wireless method includes a resonance method in addition to electromagnetic induction and a remote transmission technique using a short wavelength radio frequency.

최근에는 이와 같은 무선 전력 전송 기술 중 전자기 유도 또는 자기 공진을 이용한 에너지 전달 방식이 많이 사용되고 있다.In recent years, among such wireless power transmission techniques, electromagnetic induction or self-resonance energy transmission systems are widely used.

전자기 유도 또는 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 a wireless power transmission system using electromagnetic induction or resonance, an electric signal formed on a transmission side and a reception side is wirelessly transmitted through a coil, so that a user can easily charge an electronic device such as a portable device.

현대에 이르러 전기, 전자 기술의 발달과 배터리를 사용하고 있는데 무선전력 전송 시스템에서도 배터리를 이용하여 전원공급을 수행하고 있다.In modern times, the development of electric and electronic technologies and batteries are being used, and wireless power transmission systems are also powered by batteries.

그러나, 기존에는 배터리에 인가되는 전압이 변경됨에 따라 배터리의 충전 상태가 안정적이지 못하는 문제가 있었다.However, there has been a problem that the charged state of the battery is not stable due to the change of the voltage applied to the battery.

이와 관련된 선행특허문헌으로는 대한민국 공개특허공보 제10-2008-0095645호가 있다.A related patent document related thereto is Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2008-0095645.

본 발명은 전자기 유도 또는 공진을 이용한 무선전력 전송에서 전력 제어 알고리즘을 통해 무선전력 전송 시스템의 이상 동작을 방지하는 방법의 제공을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a method for preventing abnormal operation of a wireless power transmission system through a power control algorithm in wireless power transmission using electromagnetic induction or resonance.

본 발명은 전자기 유도 또는 공진을 이용한 무선전력 전송에서 전력 제어 알고리즘을 통해 무선전력 전송 시스템의 전력 전송 효율을 크게 향상시킬 수 있는 방법의 제공을 목적으로 한다.The present invention aims to provide a method for greatly improving the power transmission efficiency of a wireless power transmission system through a power control algorithm in wireless power transmission using electromagnetic induction or resonance.

본 발명은 전자기 유도 또는 공진을 이용한 무선전력 전송에서 전력 제어 알고리즘을 통해 배터리의 충전 상태를 개선시켜 안정적인 전원공급을 가능케 하는 방법의 제공을 목적으로 한다.The present invention aims to provide a method for improving the charging state of a battery through a power control algorithm in a wireless power transmission using electromagnetic induction or resonance, thereby enabling stable power supply.

본 발명의 실시 예에 따른 무선전력 송신장치로부터 수신한 전력을 부하에 전달하는 무선전력 수신장치에 있어서, 상기 무선전력 송신장치로부터 교류 전력을 수신하는 수신 코일; 상기 수신된 교류 전력을 직류 전력으로 정류하고 직류 전압을 출력하는 정류부; 및 상기 직류 전압을 제1 임계치 및 제2 임계치와 비교하여 상기 부하의 충전 여부를 제어하는 충전 관리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 충전 관리부는, 상기 정류부에서 출력된 직류 전압을 측정한다.
상기 충전 관리부는, 상기 측정된 직류 전압이 제1 임계치 이상인 경우, 상기 부하를 충전시키기 위해 상기 부하에 상기 직류 전력을 전달하고, 일정 시간 후 재 측정된 직류 전압이 제2 임계치 이상인 경우, 상기 부하에 상기 직류 전력을 계속 전달하며, 상기 제1 임계치는 상기 제2 임계치보다 크거나 같은 것을 특징으로 한다.
상기 충전 관리부는, 상기 측정된 직류 전압이 제1 임계치 미만인 경우, 상기 부하에 전달되는 전력을 차단시키는 것을 특징으로 한다.
상기 충전 관리부는, 상기 재 측정된 직류 전압이 상기 제2 임계치 미만인 경우, 상기 부하에 전달되는 전력을 차단시키는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 임계치는, 상기 부하가 충전을 개시 하기 위한 최소한의 전압이고, 상기 제2 임계치는 상기 부하가 충전 상태를 유지하기 위한 최소한의 전압인 것을 특징으로 한다.
상기 충전 관리부는, 기 설정된 시간 마다 상기 정류된 직류 전압을 측정하는 것을 특징으로 한다.
상기 충전 관리부는, 상기 직류 전압과 상기 임계치의 비교 결과에 따라 상기 부하로의 상기 직류 전력의 전달 또는 차단을 스위칭 제어하는 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 충전 관리부는, 상기 측정된 직류 전압과 상기 임계치의 비교에 따라 상기 스위치를 스위칭 제어하기 위한 신호를 생성하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 상기 스위치를 단락시켜 상기 부하를 충전 상태에 진입시키는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 상기 스위치를 개방시켜 상기 부하에 전달되는 전력을 차단시키는 것을 특징으로 한다.
상기 부하는 배터리인 것을 특징으로 한다.
상기 충전 관리부로부터 전달받은 직류 전력을 조절하고, 상기 조절된 직류 전력을 상기 부하에 전달하는 배터리 관리 소자를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 수신 코일은, 상기 무선전력 송신장치의 송신 공진 코일과 공진 결합되어 상기 교류 전력을 수신하는 수신 공진 코일; 및 상기 수신 공진 코일로부터 전자기 유도를 이용해 교류 전력을 수신하는 수신 유도 코일을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 수신 코일은, 상기 무선전력 송신장치로부터 전자기 유도를 이용해 상기 교류 전력을 수신하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 무선전력 송신장치로부터 수신한 전력을 부하에 전달하는 무선전력 수신장치의 전력 제어 방법에 있어서, 상기 무선전력 송신장치로부터 교류 전력을 수신하는 단계; 상기 수신된 교류 전력을 직류 전력으로 정류하고 직류 전압을 출력하는 단계; 및 상기 직류 전압을 제1 임계치 및 제2 임계치와 비교하여 상기 부하의 충전 여부를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 부하의 충전 여부를 제어하는 단계는, 상기 출력된 직류 전압을 측정한다.
상기 부하의 충전 여부를 제어하는 단계는, 상기 측정된 직류 전압이 제1 임계치 이상인 경우, 상기 부하를 충전시키기 위해 상기 부하에 상기 직류 전력을 전달하는 단계; 일정 시간 후 재 측정된 직류 전압이 제2 임계치 이상인 경우, 상기 부하에 상기 직류 전력을 계속 전달하는 단계를 포함하며, 상기 제1 임계치는 상기 제2 임계치보다 크거나 같다.
상기 부하의 충전 여부를 제어하는 단계는, 상기 측정된 직류 전압이 제1 임계치 미만인 경우, 상기 부하에 전달되는 전력을 차단시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 부하의 충전 여부를 제어하는 단계는, 상기 재 측정된 직류 전압이 상기 제2 임계치 미만인 경우, 상기 부하에 전달되는 전력을 차단시키는 단계를 더 포함한다.
상기 제1 임계치는, 상기 부하가 충전을 개시 하기 위한 최소한의 전압이고, 상기 제2 임계치는 상기 부하가 충전 상태를 유지하기 위한 최소한의 전압인 것을 특징으로 한다.
상기 부하의 충전 여부를 제어하는 단계는, 상기 직류 전압과 임계치의 비교 결과에 따라 상기 부하로의 상기 직류 전력의 전달 또는 차단을 스위칭 제어하는 단계이다.
상기 무선전력 수신장치의 전력 제어 방법을 수행하는 프로그램은 기록 매체에 기록될 수 있다.
상기 제어부는 비교기이다.A wireless power receiving apparatus for transmitting power received from a wireless power transmission apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention to a load, the wireless power receiving apparatus comprising: a receiving coil for receiving AC power from the wireless power transmission apparatus; A rectifier for rectifying the received AC power to DC power and outputting a DC voltage; And a charge management unit for comparing the DC voltage with a first threshold value and a second threshold value to control whether the load is charged or not.
The charge management unit measures the DC voltage output from the rectifying unit.
Wherein the charge management unit transfers the DC power to the load to charge the load when the measured DC voltage is equal to or greater than the first threshold value and if the DC voltage re-measured after a predetermined time is equal to or greater than the second threshold, And the first threshold value is greater than or equal to the second threshold value.
And the charge management unit cuts off power transmitted to the load when the measured DC voltage is less than the first threshold value.
And the charge management unit cuts off power transmitted to the load when the re-measured DC voltage is less than the second threshold value.
The first threshold is characterized in that the load is a minimum voltage for starting charging and the second threshold is a minimum voltage for maintaining the load in a charged state.
And the charge management unit measures the rectified DC voltage every predetermined time.
And the charge management unit includes a switch for switching the transmission or interruption of the direct current power to the load according to a result of comparison between the direct current voltage and the threshold value.
The charge management unit may further include a control unit for generating a signal for switching control of the switch according to a comparison between the measured direct current voltage and the threshold value.
And the control unit short-circuits the switch to enter the charging state.
And the control unit opens the switch to cut off power transmitted to the load.
And the load is a battery.
And a battery management element for controlling the DC power received from the charge management unit and transmitting the adjusted DC power to the load.
Wherein the reception coil includes: a reception resonance coil resonated with a transmission resonance coil of the wireless power transmission device to receive the AC power; And a reception induction coil for receiving AC power from the reception resonance coil using electromagnetic induction.
And the reception coil receives the AC power using electromagnetic induction from the radio power transmission apparatus.
A power control method of a wireless power receiving apparatus for transmitting power received from a wireless power transmission apparatus according to another embodiment of the present invention to a load, the method comprising: receiving AC power from the wireless power transmission apparatus; Rectifying the received AC power to DC power and outputting a DC voltage; And comparing the DC voltage with a first threshold value and a second threshold value to control whether the load is charged or not.
The step of controlling the charging of the load measures the output DC voltage.
Controlling the charging of the load includes transmitting the direct current power to the load to charge the load when the measured direct current voltage is equal to or greater than a first threshold value; Continuously transmitting the DC power to the load when the DC voltage re-measured after a predetermined time is equal to or greater than a second threshold value, wherein the first threshold value is equal to or greater than the second threshold value.
The step of controlling whether or not the load is charged further includes the step of cutting off power transmitted to the load when the measured DC voltage is less than the first threshold value.
The step of controlling whether or not the load is charged further includes the step of, when the re-measured DC voltage is lower than the second threshold value, blocking electric power delivered to the load.
The first threshold is characterized in that the load is a minimum voltage for starting charging and the second threshold is a minimum voltage for maintaining the load in a charged state.
The step of controlling whether the load is charged or not is a step of switching the transmission or blocking of the DC power to the load according to a result of comparison between the DC voltage and the threshold value.
The program for performing the power control method of the wireless power receiving apparatus may be recorded on a recording medium.
The control unit is a comparator.

본 발명의 실시 예에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.According to the embodiment of the present invention, the following effects can be obtained.

전자기 유도 또는 공진을 이용한 무선전력 전송에서 전력 제어 알고리즘을 통해 무선전력 전송 시스템의 이상 동작을 방지하고, 안정적인 동작을 수행할 수 있게 한다.In the wireless power transmission using electromagnetic induction or resonance, the abnormal operation of the wireless power transmission system is prevented through the power control algorithm, and stable operation can be performed.

또한, 전력 제어 알고리즘을 통해 무선전력 전송 시스템의 전력 전송 효율을 크게 향상시킬 수 있다.In addition, the power transmission efficiency of the wireless power transmission system can be greatly improved through the power control algorithm.

또한, 전력 제어 알고리즘을 통해 배터리의 충전 상태를 개선시켜 안정적인 전원공급을 가능케 한다.In addition, the power control algorithm improves the state of charge of the battery to enable stable power supply.

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 실시예에 따른, 송신 유도 코일(210)의 등가 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 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 제2 실시 예에 따른 무선전력 수신장치(300)의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 무선전력 수신장치(300)의 전력 전달 방법에 대한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 무선전력 수신장치(300)의 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어부(373) 의 구성을 설명하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스위치(371)의 다양한 구성 예를 설명하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 무선전력 수신장치(300)의 전력 전달 방법에 대한 흐름도이다.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 configuration diagram of a wireless power receiving apparatus 300 according to a second embodiment of the present invention.
6 is a flowchart of a power transmission method of the wireless power receiving apparatus 300 according to the first embodiment of the present invention.
7 is a block diagram of a wireless power receiving apparatus 300 according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram for explaining the configuration of the control unit 373 according to an embodiment of the present invention.
9 is a view for explaining various configurations of the switch 371 according to an embodiment of the present invention.
10 is a flowchart of a power transmission method of the wireless power receiving apparatus 300 according to the second embodiment of the present invention.

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), 부하(400)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, a wireless power reception device 300, and a load 400.

일 실시 예에서 전력 소스(100)는 무선전력 송신장치(200)에 포함될 수 있다.In one embodiment, the power source 100 may be included in the wireless power transmission device 200.

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), 정류부(330), 부하(400)을 포함할 수 있다. The wireless power receiving apparatus 300 may include a receiving resonant coil 310, a receiving induction coil 320, a rectifying unit 330, and a load 400.

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 정류부(330)의 양단과 연결되고, 부하(400)는 정류부(330)의 양단에 연결된다. 일 실시 예에서 부하(400)는 무선전력 수신장치(300)에 포함될 수 있다.Both ends of the reception induction coil 320 are connected to both ends of the rectification part 330 and the load 400 is connected to both ends of the rectification part 330. In one embodiment, the load 400 may be included in the wireless power receiving device 300.

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 정류부(330)를 통해 정류되어 부하(400)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 transmitted to the reception induction coil 320 is rectified through the rectifying part 330 and transferred to the load 400.

무선전력 전송에서 품질 지수(Quality Factor)와 결합계수(Coupling Coefficient)는 중요한 의미를 갖는다.In wireless power transmission, quality factor and coupling coefficient have important meaning.

품질 지수(Quality Factor)는 무선전력 송신장치 또는 무선전력 수신장치 부근에 축척할 수 있는 에너지의 지표를 의미할 수 있다.The Quality Factor may refer to an index of energy that can be scaled in the vicinity of a wireless power transmission device or a wireless power receiving device.

품질 지수(Quality Factor)는 동작 주파수(f), 코일의 형상, 치수, 소재 등에 따라 달라질 수 있다. 수식으로는 Q=w*L/R로 표현될 수 있다. w=2πf이고, L은 코일의 인덕턴스이고, R은 코일자체에서 발생하는 전력손실의 양에 해당하는 저항을 의미한다.The quality factor may vary depending on the operating frequency (f), the shape of the coil, the dimensions, the material, and the like. The formula can be expressed as Q = w * L / R. w = 2? f, L is the inductance of the coil, and R is the resistance corresponding to the amount of power loss occurring in the coil itself.

품질 지수(Quality Factor)는 0에서 무한대의 값을 가질 수 있다.The Quality Factor can have a value from zero to infinity.

결합계수(Coupling Coefficient)는 송신 측 코일과 수신 측 코일 간 자기적 결합의 정도를 의미하는 것으로 0에서 1의 범위를 갖는다.Coupling coefficient means the degree of magnetic coupling between the transmitting coil and the receiving coil, and ranges from 0 to 1.

결합계수(Coupling Coefficient)는 송신 측 코일과 수신 측 코일의 상대적인 위치나 거리 등에 따라 달라질 수 있다.The coupling coefficient may vary depending on the relative position or distance between the transmitting coil and the receiving coil.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 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 실시 예에 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 제1 실시 예에 따른, 무선전력 수신장치(300)의 등가 회로도이다.4 is an equivalent circuit diagram of a wireless power receiving apparatus 300 according to the first 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.

정류부(330)는 다이오드(D1)와 정류 캐패시터(C5)로 구성될 수 있으며, 교류 전력을 직류 전력을 변환하여 출력할 수 있다. The rectification unit 330 may include a diode D1 and a rectification capacitor C5, and may convert AC power into DC power and output the AC power.

정류부(330)는 정류회로(미도시)와 평활 회로(미도시)를 포함할 수 있다. The rectifying part 330 may include a rectifying circuit (not shown) and a smoothing circuit (not shown).

정류 회로는 교류 전력을 직류전력으로 변환하는 정류 기능을 수행한다.The rectifier circuit performs a rectifying function for converting AC power into DC power.

일 실시 예에서 정류 회로는 적어도 하나의 다이오드를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서 정류 회로는 브릿지 다이오드(Bridge diode)가 사용될 수 있다.In one embodiment, the rectifier circuit may include at least one diode. In one embodiment, a bridge diode may be used for the rectifier circuit.

평활 회로는 정류 출력을 매끄럽게 하는 역할을 한다.The smoothing circuit smoothes the rectified output.

평활 회로는 정류회로에서 출력된 직류전력에서 리플 성분을 제거하여 완전한 직류전력을 출력할 수 있다.The smoothing circuit can output the complete DC power by removing the ripple component from the DC power output from the rectifying circuit.

평활 회로는 평활용 커패시터를 포함할 수 있다.The smoothing circuit may include a smoothing capacitor.

부하(400)는 직류 전력을 필요로 하는 임의의 충전지 또는 장치일 수 있다. 예를 들어, 부하(400)는 배터리를 의미할 수 있다.The load 400 may be any rechargeable battery or device requiring direct current power. For example, load 400 may refer to a battery.

무선전력 수신장치(300)는 휴대폰, 노트북, 마우스 등 전력이 필요한 전자기기에 장착될 수 있다.The wireless power receiving apparatus 300 may be mounted on an electronic apparatus requiring power such as a mobile phone, a notebook computer, and a mouse.

도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 무선전력 수신장치(300)의 구성도이다.5 is a configuration diagram of a wireless power receiving apparatus 300 according to a second embodiment of the present invention.

도 5를 참고하면, 무선전력 수신장치(300)는 수신 유도 코일(320), 정류부(330), 직류-직류 변환기(DC-DC converter)(350), 배터리 관리 소자(BMIC: Battery Management IC)(360)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에서 무선전력 수신장치(300)가 송신 측으로부터 자기공진을 이용하여 전력을 수신한다면, 수신 공진 코일(310)을 더 포함할 수 있다. 일 실시 예에서 무선전력 수신장치(300)가 송신 측으로부터 전자기 유도에 의해 전력을 수신한다면, 수신 공진 코일(310)을 구비하지 않을 수 있다.5, the wireless power receiving apparatus 300 includes a receiving induction coil 320, a rectifying unit 330, a DC-DC converter 350, a battery management IC (BMIC) (360). In one embodiment, if the wireless power receiving apparatus 300 receives power using self resonance from the transmitting side, it may further include a receiving resonant coil 310. In one embodiment, if the wireless power receiving apparatus 300 receives power by electromagnetic induction from the transmitting side, the receiving resonant coil 310 may not be provided.

수신 유도 코일(320)은 송신 측으로부터 전력을 수신한다. 구체적으로, 수신 유도 코일(320)은 전자기 유도 또는 자기공진 현상을 통해 전력을 수신할 수 있다. 수신 유도 코일(320)이 수신하는 전력은 교류전력일 수 있다.The reception induction coil 320 receives electric power from the transmission side. Specifically, the reception induction coil 320 can receive power through electromagnetic induction or self-resonance phenomenon. The power received by the receive induction coil 320 may be AC power.

정류부(330)는 수신 유도 코일(320)이 수신한 교류전력을 직류전력으로 변환할 수 있다.The rectifying unit 330 may convert the AC power received by the receiving induction coil 320 into DC power.

정류부(330)는 정류회로(331) 및 평활 회로(332)를 포함할 수 있다.The rectification part 330 may include a rectification circuit 331 and a smoothing circuit 332. [

정류회로(331)는 적어도 하나 이상의 다이오드를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서 다이오드는 실리콘 다이오드를 의미할 수 있다. 일 실시 예에서 정류회로(331)는 하나의 다이오드를 사용하여 정류기능을 수행 할 수 있지만, 바람직하게 정류회로(331)는 하나 이상의 다이오드가 배열된 구성을 포함할 수 있다. 도 5에서는 정류회로(331)의 일 실시 예로, 브릿지 다이오드(Bridge diode)가 도시되어 있다. 브릿지 다이오드(Bridge diode)는 4개의 다이오드를 연결한 회로구조로 정류기능을 수행할 수 있다.The rectifier circuit 331 may include at least one diode. In one embodiment, the diode may refer to a silicon diode. In one embodiment, the rectifier circuit 331 may perform a rectification function using one diode, but preferably the rectifier circuit 331 may comprise a configuration in which one or more diodes are arranged. In Fig. 5, a bridge diode is shown as one embodiment of the rectifier circuit 331. In Fig. A bridge diode is a circuit structure that connects four diodes and can perform a rectification function.

정류회로(331)는 수신된 교류전력을 직류전력으로 변환하는 정류기능을 수행한다. 본 발명의 실시 예에서 전력은 전압 또는 전류와 비례하므로 편의상 전력과 전압, 전류는 같은 개념임을 가정한다. 정류기능은 전류를 한 방향으로만 통과시키는 기능을 의미한다. 즉, 정류회로(331)는 순방향 저항은 작고, 역방향 저항은 충분히 커서 한쪽 방향으로만 전류를 통과시킬 수 있다.The rectifying circuit 331 performs a rectifying function of converting received AC power into DC power. In the embodiment of the present invention, power is proportional to voltage or current, and therefore, it is assumed that power, voltage, and current are the same concept for convenience. The rectifying function means the function of passing the current in one direction only. That is, the rectifier circuit 331 has a small forward resistance and a sufficiently large reverse resistance, so that current can pass only in one direction.

평활 회로(332)는 정류회로(331)에서 출력된 직류전력에서 리플 성분을 제거하여 완전한 직류전력을 출력할 수 있다.The smoothing circuit 332 can remove the ripple component from the DC power output from the rectifying circuit 331 and output the complete DC power.

평활 회로(332)는 평활용 커패시터를 포함할 수 있다.The smoothing circuit 332 may include a smoothing capacitor.

직류-직류 변환기(DC-DC converter)(350)는 평활 회로(332)에서 출력된 직류전압을 이용하여 배터리 관리 소자(BMIC: Battery Management IC)(360)가 동작하기 적합한 직류전압을 출력할 수 있다. 직류-직류 변환기(DC-DC converter)(350)는 평활 회로(332)에서 출력된 직류전압을 교류전압으로 변환한 다음, 변환된 교류전압을 승압 또는 강압하고 정류하여 배터리 관리 소자(BMIC: Battery Management IC)(360)가 동작하기 적합한 직류전압을 출력할 수 있다.The DC-DC converter 350 can output a DC voltage suitable for operating the battery management IC (BMIC) 360 using the DC voltage output from the smoothing circuit 332 have. The DC-DC converter 350 converts the DC voltage output from the smoothing circuit 332 into an AC voltage, then boosts or down-converts the rectified AC voltage to generate a battery management element (BMIC: Battery Management IC) 360 may output a DC voltage suitable for operation.

직류-직류 변환기(DC-DC converter)(350)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 350.

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).

배터리 관리 소자(BMIC: Battery Management IC)(360)는 직류-직류 변환기(DC-DC converter)(350)에서 출력된 직류전력을 조절하고, 조절된 직류전력을 부하(400)에 제공한다. 일 실시 예에서 부하(400)는 배터리를 의미할 수 있다. A battery management IC (BMIC) 360 regulates the DC power output from the DC-DC converter 350 and provides the regulated DC power to the load 400. [ In one embodiment, the load 400 may refer to a battery.

배터리 관리 소자(BMIC: Battery Management IC)(360)는 부하(400) 내부에 포함될 수 도 있다.A battery management IC (BMIC) 360 may be included in the load 400.

부하(400)는 부하(400)의 양단에 인가되는 직류전압에 따라 충전되는 전류량이 달라질 수 있다. The amount of current charged in the load 400 may vary depending on the DC voltage applied to both ends of the load 400.

배터리 관리 소자(BMIC: Battery Management IC)(360)는 일정한 직류전류로 부하(400)를 충전시키기 위해 직류전력을 조절하여 부하(400)에 제공한다.A battery management IC (BMIC) 360 adjusts the DC power to charge the load 400 with a constant DC current and provides the DC power to the load 400.

도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 무선전력 수신장치(300)의 전력 전달 방법에 대한 흐름도이다.6 is a flowchart of a power transmission method of the wireless power receiving apparatus 300 according to the first embodiment of the present invention.

무선전력 수신장치(300)는 도 5에서 설명한 내용과 동일하다.The wireless power receiving apparatus 300 is the same as that described in FIG.

이하에서 설명하는 부하(400)는 휴대폰, 노트북 등과 같은 전자기기에 내장되는 배터리를 의미할 수 있다.The load 400 described below may mean a battery built in an electronic device such as a cellular phone, a notebook, or the like.

도 6을 참고하면, 먼저, 전력 관리 소자(360)는 부하(400)가 비충전 모드에 있는지 확인한다(S101). 비충전 모드는 부하(400)에 전력이 공급되고 있지 않은 상태를 의미할 수 있다. 반대로, 충전 모드는 부하(400)에 일정 이상의 전력이 지속적으로 공급되고 있는 상태를 의미할 수 있다.Referring to FIG. 6, first, the power management element 360 determines whether the load 400 is in the non-charging mode (S101). The non-charging mode may mean a state in which power is not being supplied to the load 400. [ Conversely, the charging mode may refer to a state in which a constant or more power is continuously supplied to the load 400.

만약, 부하(400)가 비충전 모드에 있는 것으로 확인된 경우, 전력 관리 소자(360)는 임계 전압 이상의 전압을 부하(400)에 인가한다(S103). 일 실시 예에서 임계 전압은 부하(400)가 충전 모드에 진입하기 위한 최소한의 전압을 의미할 수 있다. 일 실시 예에서 부하(400)가 충전 모드에 진입할 수 있는 최소한의 전압인 임계 전압 값은 4.2V일 수 있으나, 이는 예시에 불과하다.If it is determined that the load 400 is in the non-charging mode, the power management element 360 applies a voltage equal to or higher than the threshold voltage to the load 400 (S103). In one embodiment, the threshold voltage may mean a minimum voltage for the load 400 to enter the charging mode. In one embodiment, the threshold voltage value, which is the minimum voltage at which the load 400 may enter the charging mode, may be 4.2V, but this is only an example.

그 후, 전력 관리 소자(360)는 부하(400)에 임계 전압 이상의 전압을 인가하여 부하(400)를 충전 모드로 유지시킨다(S105).Thereafter, the power management element 360 applies a voltage equal to or higher than the threshold voltage to the load 400 to maintain the load 400 in the charge mode (S105).

그 후, 전력 관리 소자(360)는 부하(400)에 인가되는 전압이 임계 전압 미만 인지 확인한다(S107). Thereafter, the power management element 360 confirms whether the voltage applied to the load 400 is less than the threshold voltage (S107).

만약, 부하(400)에 인가되는 전압이 임계 전압 미만 인 것으로 확인된 경우, 전력 관리 소자(360)는 부하(400)에 인가되는 전압을 차단하여 부하(400)를 비 충전 모드로 진입시킨다(S109). 즉, 전력 관리 소자(360)는 부하(400)에 인가되는 전압이 임계 전압 미만 인 경우, 부하(400)가 정상적인 충전 모드를 유지하지 못한다고 판단하고, 부하(400)에 인가되는 전압을 차단한다.If it is determined that the voltage applied to the load 400 is less than the threshold voltage, the power management element 360 interrupts the voltage applied to the load 400 to enter the load 400 in the non-charging mode S109). That is, when the voltage applied to the load 400 is less than the threshold voltage, the power management element 360 determines that the load 400 does not maintain the normal charge mode and blocks the voltage applied to the load 400 .

부하(400)에 인가되는 전압이 임계 전압 미만으로 되는 경우는 다양한 원인이 존재할 수 있다. 즉, 무선전력 수신장치(300)에 전력을 전송하는 무선전력 송신장치(200)가 존재하지 않거나, 무선전력 송신장치(200)와 무선전력 수신장치(300) 사이의 거리가 전력 전송이 가능한 거리를 벗어나는 경우가 일 예가 될 수 있다. There are various causes when the voltage applied to the load 400 is less than the threshold voltage. That is, when the wireless power transmission apparatus 200 for transmitting power to the wireless power reception apparatus 300 does not exist or the distance between the wireless power transmission apparatus 200 and the wireless power reception apparatus 300 is shorter than the distance As shown in FIG.

그 후, 전력 관리 소자(360)는 부하(400)에 전력이 공급되고 있지 않고 있으므로 다시 부하(400)를 충전 모드로 진입시키도록 임계 전압 이상의 전압을 부하(400)에 인가하는 단계(S103)로 돌아간다.Thereafter, the power management element 360 applies the voltage equal to or higher than the threshold voltage to the load 400 (S103) so that the load 400 is not supplied with electric power and again enters the charging mode, .

그 후, 단계(S105)를 거쳐, 부하(400)에 인가되는 전압이 임계 전압 미만이 되는 상황이 되면(S107), 부하(400)가 비 충전 모드로 진입하는 단계(S109)로 돌아간다.Thereafter, in step S105, when the voltage applied to the load 400 becomes lower than the threshold voltage (S107), the process returns to step S109 in which the load 400 enters the non-charging mode.

상기와 같이 부하(400)는 충전 모드와 비 충전 모드를 반복하여 부하(400)는 안정적인 동작을 하지 못한다. 또한, 이로 인해 무선전력 전송 시스템은 이상동작을 일으킬 수 있다.As described above, the load 400 repeats the charging mode and the non-charging mode, and the load 400 can not operate stably. In addition, this may cause an abnormal operation of the wireless power transmission system.

즉, 부하(400)가 배터리인 경우, 배터리의 사용 수명이 감소하고, 배터리의 충전 시간이 증가될 수도 있다.That is, when the load 400 is a battery, the service life of the battery may be reduced, and the charging time of the battery may be increased.

도 7은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 무선전력 수신장치(300)의 블록도이다.7 is a block diagram of a wireless power receiving apparatus 300 according to a third embodiment of the present invention.

도 7을 참고하면, 무선전력 수신장치(300)는 수신 유도 코일(320), 정류부(330), 충전 관리부(370)를 포함할 수 있다.7, the wireless power receiving apparatus 300 may include a reception induction coil 320, a rectification unit 330, and a charge management unit 370.

또한, 도 7에는 도시하지 않았지만, 무선전력 수신장치(300)는 도 5에 도시한 직류 직류 변환기(350)를 더 포함할 수도 있다.Although not shown in FIG. 7, the wireless power receiving apparatus 300 may further include the DC / DC converter 350 shown in FIG.

또한, 도 7에는 도시하지 않았지만, 무선전력 수신장치(300)는 도 5에 도시한 배터리 관리 소자(BMIC: Battery Management IC)(360)를 더 포함할 수 있다.Although not shown in FIG. 7, the wireless power receiving apparatus 300 may further include a battery management IC (BMIC) 360 shown in FIG.

배터리 관리 소자(BMIC: Battery Management IC)(360)는 부하(400) 내부에 포함될 수 도 있고, 이하에서는 이를 가정하여 설명한다.A battery management IC (BMIC) 360 may be included in the load 400, which will be described below.

일 실시 예에서 무선전력 수신장치(300)가 무선전력 송신장치(200)로부터 공진을 이용하여 전력을 수신한다면, 수신 공진 코일(310)을 더 포함할 수 있다. 즉, 무선전력 송신장치(200)의 송신 공진 코일(220)과 무선전력 수신장치(300)의 수신 공진 코일(310)은 자기적으로 결합되어 있고, 각각은 공진 주파수에서 동작한다. 송신 공진 코일(220)과 수신 공진 코일(310)의 공진 결합은 무선전력 송신장치(200)와 무선전력 수신장치(300)간 전력 전송 효율을 크게 향상시킬 수 있다.In one embodiment, if the wireless power receiving apparatus 300 receives power from the wireless power transmitting apparatus 200 using resonance, it may further include a receiving resonant coil 310. That is, the transmitting resonant coil 220 of the wireless power transmitting apparatus 200 and the receiving resonant coil 310 of the wireless power receiving apparatus 300 are magnetically coupled, and each operates at a resonant frequency. Resonance coupling between the transmission resonant coil 220 and the reception resonant coil 310 can greatly improve the power transmission efficiency between the wireless power transmission device 200 and the wireless power reception device 300.

일 실시 예에서 무선전력 수신장치(300)가 무선전력 송신장치(200)로부터 전자기 유도에 의해 전력을 수신한다면, 수신 공진 코일(310)을 구비하지 않을 수 있다.In one embodiment, if the wireless power receiving apparatus 300 receives power by electromagnetic induction from the wireless power transmitting apparatus 200, the receiving resonant coil 310 may not be provided.

수신 유도 코일(320)은 무선전력 송신장치(200)로부터 수신한 교류 전력을 정류부(330)에 전달한다.The reception induction coil 320 transmits the AC power received from the wireless power transmission apparatus 200 to the rectification unit 330.

정류부(330)는 교류 전력을 직류 전력으로 정류할 수 있다.The rectifying unit 330 can rectify AC power to DC power.

충전 관리부(370)는 정류부(330)에서 스위치(371)로 인가되는 직류 전압을 측정하고, 측정된 직류 전압에 따라 부하(400)의 충전 상태를 조절할 수 있다.The charge management unit 370 measures the DC voltage applied to the switch 371 in the rectification unit 330 and adjusts the charged state of the load 400 according to the measured DC voltage.

충전 관리부(370)는 부하를 충전 모드에 진입시킬지, 비 충전 모드에 진입 시킬지, 충전 모드를 유지시킬지를 판단하여 판단된 결과에 따라 부하(400)의 충전 상태를 결정할 수 있다.The charge management unit 370 may determine whether to enter the charge mode, the non-charge mode, or the charge mode, and determine the charge state of the load 400 according to the determined result.

충전 관리부(370)는 스위치(371), 제어부(373), 전압 제한부(375)를 포함할 수 있다.The charge management unit 370 may include a switch 371, a control unit 373, and a voltage restricting unit 375.

제어부(373)는 충전 관리부(370)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.The control unit 373 can control the overall operation of the charge management unit 370. [

제어부(373)는 충전 관리부(370)에 포함될 수도 있지만, 별도의 구성요소로 구비되어 무선전력 수신장치(300)의 전반적인 동작을 제어할 수도 있다.The control unit 373 may be included in the charge management unit 370, but may be provided as a separate component to control the overall operation of the wireless power receiving apparatus 300. [

제어부(373)는 스위치(371)에 전달되는 직류 전압을 측정할 수 있다.The control unit 373 can measure the DC voltage transmitted to the switch 371. [

제어부(373)는 부하(400)에 전달되는 직류 전압이 제1 임계 전압 이상인지 확인할 수 있다. 일 실시 예에서 제1 임계 전압은 부하(400)가 충전 모드에 진입하기 위한 최소한의 전압을 의미할 수 있다. 제1 임계 전압은 4.2v의 직류 전압일 수 있으나, 4.2v는 예시에 불과하다.The controller 373 can check whether the DC voltage transmitted to the load 400 is equal to or higher than the first threshold voltage. In one embodiment, the first threshold voltage may mean a minimum voltage for the load 400 to enter the charging mode. The first threshold voltage may be a DC voltage of 4.2v, but 4.2v is only an example.

제어부(373)는 스위치(371)에 전달되는 직류 전압이 제1 임계 전압 이상인 경우, 스위치(371)에 단락 신호를 전송하여 스위치(371)를 단락시킨다. 스위치(371)가 단락 되면, 부하(400)는 제1 임계 전압 이상의 전압을 공급받아 충전 모드로 진입될 수 있다.The control unit 373 short-circuits the switch 371 by transmitting a short-circuit signal to the switch 371 when the DC voltage transmitted to the switch 371 is equal to or greater than the first threshold voltage. When the switch 371 is short-circuited, the load 400 can be supplied with a voltage equal to or higher than the first threshold voltage and enter the charging mode.

충전 모드는 부하(400)에 일정 값 이상의 전력이 지속적으로 공급되고 있는 상태를 의미할 수 있다.The charging mode may refer to a state in which power exceeding a predetermined value is continuously supplied to the load 400.

제어부(373)는 부하(400)가 충전 모드로 진입한 경우, 다시 스위치(371)에 인가되는 전압을 측정하여 측정된 전압이 제2 임계 전압 이상인지 확인할 수 있다.When the load 400 enters the charging mode, the controller 373 measures the voltage applied to the switch 371 again to check whether the measured voltage is equal to or higher than the second threshold voltage.

일 실시 예에서 제2 임계 전압은 부하(400)가 충전 모드를 유지하기 위한 최소한의 전압을 의미할 수 있다. 제2 임계 전압은 제1 임계 전압과 같거나 제1 임계 전압보다 작다. In one embodiment, the second threshold voltage may mean a minimum voltage for the load 400 to maintain a charge mode. The second threshold voltage is equal to or less than the first threshold voltage.

제어부(373)는 스위치(371)에 인가된 전압이 제2 임계 전압 이상인 경우, 충전 모드를 유지하고, 일정 시간 마다 스위치(371)에 인가되는 전압을 측정한다.When the voltage applied to the switch 371 is equal to or higher than the second threshold voltage, the controller 373 maintains the charge mode and measures the voltage applied to the switch 371 at a constant time.

제어부(373)는 스위치(371)에 인가된 전압이 제2 임계 전압 미만 인 경우, 스위치(371)에 개방 신호를 전송하여 스위치(371)를 개방시킨다. 그러면, 부하(400)는 충전 모드에서 벗어나게 된다.When the voltage applied to the switch 371 is less than the second threshold voltage, the control unit 373 transmits an open signal to the switch 371 to open the switch 371. [ Then, the load 400 is released from the charging mode.

즉, 제어부(373)는 스위치(371)에 인가되는 전압이 제2 임계 전압 이상 인지를 일정 시간 간격마다 확인하여, 부하(400)가 충전 모드를 안정적으로 유지할 수 있도록 한다.That is, the controller 373 checks whether the voltage applied to the switch 371 is equal to or higher than the second threshold voltage at predetermined time intervals, so that the load 400 can stably maintain the charge mode.

전압 제한부(375)는 부하(400)에 전달되는 직류 전력이 기 설정된 값 이상인 경우, 기 설정된 값 이상의 전력을 흡수하여 부하(400)를 보호할 수 있다. The voltage restricting unit 375 can protect the load 400 by absorbing a power equal to or greater than a predetermined value when the DC power transmitted to the load 400 is equal to or greater than a predetermined value.

일 실시 예에서 전압 제한부(375)는 제너 다이오드(Zener diode)를 포함할 수 있다. 제너 다이오드(Zener diode)는 일정 전압보다 높은 전압이 걸릴 때 전류가 흐르고, 일정 전압보다 낮은 전압이 걸릴 때는 개방된 것처럼 동작하여 전류가 흐르지 않는 다이오드이다.In one embodiment, the voltage limiter 375 may include a zener diode. A zener diode is a diode that operates when a voltage higher than a certain voltage is applied and flows when a voltage lower than a certain voltage is applied.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어부(373) 의 구성을 설명하는 도면이다.FIG. 8 is a diagram for explaining the configuration of the control unit 373 according to an embodiment of the present invention.

제어부(373)는 증폭기 및 복수의 저항을 포함하여 구성된 비교기로 구성될 수 있다. The control unit 373 may be configured as a comparator including an amplifier and a plurality of resistors.

비교기는 입력전압(V1)과 기준전압(Reference Voltage)(V2)의 차를 비교하여 스위치(371)의 동작을 제어할 수 있다. 입력전압(V1)은 부하(400)에 인가되는 전압일 수 있다.The comparator can control the operation of the switch 371 by comparing the difference between the input voltage V1 and the reference voltage V2. The input voltage V1 may be a voltage applied to the load 400. [

제어부(373)는 입력전압(V1)과 기준전압(V2)의 차가 특정 전압 미만 인 경우, 스위치(371)를 개방시킬 수 있다.The control unit 373 can open the switch 371 when the difference between the input voltage V1 and the reference voltage V2 is less than a specific voltage.

제어부(373)는 입력전압(V1)과 기준전압(V2)의 차가 특정 전압 이상 인 경우, 스위치(371)를 단락시켜 정류부(330)에서 출력된 직류 전압을 부하(400)에 전달할 수 있다.The control unit 373 can short-circuit the switch 371 and deliver the DC voltage output from the rectifying unit 330 to the load 400 when the difference between the input voltage V1 and the reference voltage V2 is greater than or equal to a specific voltage.

도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스위치(371)의 다양한 구성 예를 설명하는 도면이다.9 is a view for explaining various configurations of the switch 371 according to an embodiment of the present invention.

전력 관리부(370)를 구성하는 스위치(371)로는 도 8에 도시된 바와 같이, 다양한 종류의 금속 산화막 반도체 전계효과 트랜지스터(MOSFET: Metal Oxide Semiconductor field-effect transistor)을 사용할 수 있다.As shown in FIG. 8, various types of metal oxide semiconductor field-effect transistors (MOSFETs) can be used as the switches 371 constituting the power management unit 370.

금속 산화막 반도체 전계효과 트랜지스터(MOSFET: Metal Oxide Semiconductor field-effect transistor)는 P형 또는 N형 반도체 재로의 채널로 구성되어 있고, 이 재료에 따라서 크게 N 모스펫, P 모스펫, C 모스펫으로 분류된다. A metal oxide semiconductor field-effect transistor (MOSFET) is composed of a channel into a P-type or N-type semiconductor material, and is largely divided into N-MOSFET, P-MOSFET and C-MOSFET according to the material.

금속 산화막 반도체 전계효과 트랜지스터는 게이트, 소스, 드레인 단자를 포함하고, 게이트 단자의 전압을 이용하여 스위로써 동작할 수 있다. The metal oxide semiconductor field effect transistor includes gate, source, and drain terminals, and can operate as a switch using a voltage at the gate terminal.

도 10은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 무선전력 수신장치(300)의 전력 전달 방법에 대한 흐름도이다.10 is a flowchart of a power transmission method of the wireless power receiving apparatus 300 according to the second embodiment of the present invention.

무선전력 수신장치(300)에 대한 설명은 도 7에서 설명한 것과 본질적으로 동일하다.The description of the wireless power receiving apparatus 300 is essentially the same as that described in Fig.

이하에서, 비충전 모드는 부하(400)에 전력이 공급되고 있지 않은 상태를 의미하고, 충전 모드는 부하(400)에 일정 값 이상의 전력이 지속적으로 공급되고 있는 상태를 의미할 수 있다.Hereinafter, the non-charging mode means a state in which no electric power is supplied to the load 400, and the charging mode means a state in which power exceeding a predetermined value is continuously supplied to the load 400. [

먼저, 제어부(373)는 스위치(371)에 개방 신호를 전송하여 스위치(371)를 개방시킨다(S201).First, the control unit 373 transmits an open signal to the switch 371 to open the switch 371 (S201).

그 후, 제어부(373)는 100ms 동안 대기한다(S203). 여기서, 100ms는 예시에 불과하다. Thereafter, the control unit 373 waits for 100 ms (S203). Here, 100 ms is merely an example.

그 후, 제어부(373)는 스위치(371)에 인가되는 전압을 측정한다(S205). 제어부(373)가 100ms가 경과 여부 후, 스위치(371)에 인가되는 전압을 측정하는 이유는 주기적으로 스위치(371)에 인가되는 전압을 측정하여 스위치(371)를 개방시킬지를 판단하기 위함이다.Thereafter, the control unit 373 measures the voltage applied to the switch 371 (S205). The reason why the controller 373 measures the voltage applied to the switch 371 after 100 ms has elapsed is to determine whether to open the switch 371 by measuring the voltage applied to the switch 371 periodically.

스위치(371)에 인가되는 전압을 측정하는 방법은 다양한 방법이 사용될 수 있다. Various methods can be used as a method of measuring the voltage applied to the switch 371. [

그 후, 제어부(373)는 측정된 전압이 제1 임계 전압 이상인지 확인한다(S207). 일 실시 예에서 제1 임계 전압은 부하(400)가 충전 모드에 진입하기 위한 최소한의 전압을 의미할 수 있다. 제1 임계 전압은 4.2v의 직류 전압일 수 있으나, 4.2v는 예시에 불과하다.Thereafter, the control unit 373 checks whether the measured voltage is equal to or higher than the first threshold voltage (S207). In one embodiment, the first threshold voltage may mean a minimum voltage for the load 400 to enter the charging mode. The first threshold voltage may be a DC voltage of 4.2v, but 4.2v is only an example.

만약, 측정된 전압이 제1 임계 전압 이상인 것으로 확인된 경우, 제어부(373)는 스위치(371)에 단락 신호를 전송한다(S209). 스위치(371)에 단락 신호가 전송된 경우, 부하(400)는 직류 전력을 정상적으로 전달받을 수 있다.If it is determined that the measured voltage is equal to or higher than the first threshold voltage, the controller 373 transmits a short-circuit signal to the switch 371 (S209). When the short circuit signal is transmitted to the switch 371, the load 400 can receive the DC power normally.

그 후, 제어부(373)는 부하(400)에 제1 임계 전압 이상의 전력을 하여전달받아 부하(400)를 충전 모드에 진입시킨다(S211).Thereafter, the control unit 373 receives the load 400 with a power equal to or higher than the first threshold voltage, and enters the charging mode into the charging mode (S211).

만약, 단계(S207)에서 측정된 전압이 제1 임계 전압 미만인 경우, 단계(S201)로 돌아가 제어부(373)는 스위치(371)에 개방 신호를 전송하여 스위치(371)를 개방시킨다. If the voltage measured in step S207 is less than the first threshold voltage, control returns to step S201, and the controller 373 transmits an open signal to the switch 371 to open the switch 371. [

부하(400)가 충전 모드로 진입한 경우, 제어부(373)는 다시 스위치(371)에 인가되는 전압을 측정한다(S213). When the load 400 enters the charging mode, the controller 373 measures the voltage applied to the switch 371 again (S213).

그 후, 제어부(373)는 측정된 전압이 제2 임계 전압 이상인지 확인한다(S215). 일 실시 예에서 제2 임계 전압은 부하(400)가 충전 모드를 유지하기 위한 최소한의 전압을 의미할 수 있다. 제2 임계 전압은 제1 임계 전압과 같거나 작다. Thereafter, the control unit 373 checks whether the measured voltage is equal to or higher than the second threshold voltage (S215). In one embodiment, the second threshold voltage may mean a minimum voltage for the load 400 to maintain a charge mode. The second threshold voltage is equal to or smaller than the first threshold voltage.

만약, 단계(S215)에서 측정된 전압이 제2 임계 전압 이상으로 확인된 경우, 제어부(373)는 100ms 동안 가 경과했는지를 확인대기한다(S217).If the voltage measured in step S215 is equal to or greater than the second threshold voltage, the controller 373 waits for 100 ms to elapse (S217).

만약, 100ms가 경과한 것으로 확인된 경우, 단계(S213)로 돌아가 제어부(373)는 스위치(371)에 인가되는 전압을 측정한다. 100ms 후, 스위치(371)에 인가되는 전압을 다시 측정하는 이유는 주기적으로 스위치(371)에 인가되는 전압을 측정하여 부하(400)가 충전 모드를 유지하는지를 확인하기 위함이다.If it is determined that 100 ms has elapsed, the control unit 373 returns to step S213 to measure the voltage applied to the switch 371. [ The reason why the voltage applied to the switch 371 is measured again after 100 ms is to check whether the load 400 maintains the charge mode by measuring the voltage applied to the switch 371 periodically.

만약, 단계(S215)에서 측정된 전압이 제2 임계 전압 미만인 것으로 확인된 경우, 단계(201)로 돌아가, 제어부(373)는 스위치(371)를 개방시킨다. 즉, 제어부(373)는 부하(400)에 인가되는 전압이 충전 모드를 유지하기 위한 전압 미만 인 경우, 스위치(371)를 개방시켜 부하(400)가 충전 모드와 비 충전 모드를 반복하는 것을 방지할 수 있다. 도 6과 다른 점은 부하(400)가 충전 모드를 유지하기 위한 제2 임계 전압을 더 설정하고, 제2 임계 전압 이상의 전압이 부하(400)에 인가되는지를 일정 시간마다 측정하여 부하(400)의 이상동작을 방지할 수 있다.If it is determined in step S215 that the measured voltage is lower than the second threshold voltage, the process returns to step 201, and the control unit 373 opens the switch 371. [ That is, when the voltage applied to the load 400 is less than the voltage for maintaining the charge mode, the control unit 373 opens the switch 371 to prevent the load 400 from repeating the charge mode and the non- can do. 6 except that the load 400 further sets a second threshold voltage for maintaining the charge mode and the voltage 400 is applied to the load 400 to measure the voltage at a predetermined time interval, It is possible to prevent an abnormal operation of the vehicle.

상술한 본 발명에 따른 전력 제어 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 power control method according to the present invention may be implemented as a program for execution in a computer and stored in a computer-readable recording medium. Examples of the computer readable recording medium include 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 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 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.

100: 전력 소스
200: 무선전력 송신장치
210: 송신 유도 코일
220: 송신 공진 코일
300: 무선전력 수신장치
310: 수신 공진 코일
320: 수신 유도 코일
330: 정류부
350: 직류 직류 변환기
360: 배터리 관리 소자
370: 충전 관리부
371: 스위치
373: 제어부
375: 전압 제한부
400: 부하100: Power source
200: Wireless power transmitting device
210: transmission induction coil
220: transmission resonance coil
300: Wireless power receiving device
310: Receive resonant coil
320: reception induction coil
330: rectification part
350: DC to DC converter
360: Battery management element
370: charge management section
371: Switch
373:
375:
400: Load

Claims

A wireless power receiving apparatus for transmitting power received from a wireless power transmission apparatus to a load,
A receiving coil for receiving AC power from the wireless power transmission device;
A rectifier for rectifying the received AC power to DC power and outputting a DC voltage; And
And a charge management unit for comparing the DC voltage with a first threshold value and a second threshold value to control whether the load is charged or not.

The method according to claim 1,
Wherein the charge management unit comprises:
And measures the DC voltage output from the rectifying unit.

3. The method of claim 2,
Wherein the charge management unit comprises:
When the measured direct current voltage is equal to or greater than a first threshold value, directing the direct current power to the load for charging the load,
When the DC voltage re-measured after a predetermined period of time is equal to or greater than the second threshold value, continues to transmit the DC power to the load,
Wherein the first threshold value is greater than or equal to the second threshold value.

The method of claim 3,
Wherein the charge management unit comprises:
And cut off power transmitted to the load when the measured DC voltage is less than a first threshold value.

The method of claim 3,
Wherein the charge management unit comprises:
And disconnects the power transmitted to the load when the re-measured DC voltage is less than the second threshold value.

6. The method according to any one of claims 2 to 5,
Wherein the first threshold value is a first threshold value,
The load is a minimum voltage for starting charging,
And the second threshold is a minimum voltage for maintaining the load in a charged state.

The method according to claim 1,
Wherein the charge management unit comprises:
And measures the rectified DC voltage at predetermined time intervals.

The method according to claim 1,
Wherein the charge management unit comprises:
And a switch for switching the transmission or interruption of the DC power to the load according to a result of comparison between the DC voltage and the threshold value.

9. The method of claim 8,
Wherein the charge management unit comprises:
Further comprising a controller for generating a signal for switching control of the switch according to a comparison between the DC voltage and the threshold value.

10. The method of claim 9,
Wherein,
And the switch is short-circuited to enter the charging state of the load.

10. The method of claim 9,
Wherein,
And disconnects the power transmitted to the load by opening the switch.

The method according to claim 1,
Wherein the load is a battery.

The method according to claim 1,
Further comprising a battery management element for controlling the DC power received from the charge management unit and delivering the adjusted DC power to the load.

The method according to claim 1,
The receiving coil includes:
A reception resonant coil resonant with the transmission resonant coil of the wireless power transmission device to receive the AC power; And
And a reception induction coil for receiving AC power from the reception resonance coil using electromagnetic induction.

The method according to claim 1,
The receiving coil includes:
And receives the AC power using electromagnetic induction from the wireless power transmission apparatus.

A power control method of a wireless power receiving apparatus for transmitting power received from a wireless power transmission apparatus to a load,
Receiving AC power from the wireless power transmission device;
Rectifying the received AC power to DC power and outputting a DC voltage; And
And comparing the DC voltage with a first threshold value and a second threshold value to control whether the load is charged or not.

17. The method of claim 16,
The step of controlling whether or not the load is charged includes:
And measuring the output DC voltage.

18. The method of claim 17,
The step of controlling whether or not the load is charged includes:
Transferring the direct current power to the load to charge the load when the measured direct current voltage is equal to or greater than a first threshold;
And continuing to deliver the direct current power to the load when the re-measured DC voltage after a predetermined time is greater than or equal to a second threshold value,
Wherein the first threshold is greater than or equal to the second threshold.

19. The method of claim 18,
The step of controlling whether or not the load is charged includes:
And disconnecting power transmitted to the load when the measured DC voltage is less than a first threshold value.

19. The method of claim 18,
The step of controlling whether or not the load is charged includes:
And disconnecting power transmitted to the load when the re-measured DC voltage is less than the second threshold.

21. The method according to any one of claims 16 to 20,
Wherein the first threshold value is a first threshold value,
The load is a minimum voltage for starting charging,
And the second threshold value is a minimum voltage for maintaining the load in a charged state.

17. The method of claim 16,
The step of controlling whether or not the load is charged includes:
And switching or controlling the transmission or interruption of the DC power to the load according to a result of comparison between the DC voltage and the threshold value.

20. A recording medium on which a program for carrying out the method according to any one of claims 16 to 20 is recorded.

10. The method of claim 9,
Wherein the control unit is a comparator.