KR101930801B1 - Method and apparatus for detecting efficiency of wireless power transmission - Google Patents
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Abstract
무선 전력 전송의 효율을 측정하기 위한 방법 및 장치가 제공된다. 소스 디바이스의 전력 변환부에 흐르는 전류에 기반하여, 소스 디바이스의 출력 전력이 조정된다. 조정된 출력 전력 및 타겟 디바이스가 요구하는 전력에 기반하여 무선 전력 전송 효율이 계산된다. 또한, 타겟 디바이스가 수신한 전력에 기반하여 생성된 정보가 소스 디바이스로 전송되면, 소스 디바이스는 출력 전력 및 전송된 정보에 기반하여 무선 전력 전송 효율을 계산한다.A method and apparatus are provided for measuring the efficiency of a wireless power transmission. The output power of the source device is adjusted based on the current flowing in the power conversion section of the source device. The wireless power transmission efficiency is calculated based on the adjusted output power and the power required by the target device. Further, when the information generated based on the power received by the target device is transmitted to the source device, the source device calculates the wireless power transmission efficiency based on the output power and the transmitted information.
Description
아래의 실시예들은 무선으로 전력을 전송하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.The following embodiments relate to a method and apparatus for wirelessly transmitting power.
무선 전력 전송의 효율을 검출하는 방법 및 장치가 개시된다.A method and apparatus for detecting the efficiency of wireless power transmission is disclosed.
무선 전력은, 마그네틱 커플링을 통해 무선 전력 전송 장치로부터 무선 전력 수신 장치로 전달되는 에너지를 의미한다. 따라서, 무선 전력 충전 시스템은, 전력을 무선으로 전송하는 소스 디바이스와 전력을 무선으로 수신하는 타겟 디바이스를 포함한다. 이때, 소스 디바이스는 무선 전력 전송 장치라 칭할 수 있다. 또한, 타겟 디바이스는 무선 전력 수신 장치라 칭할 수 있다.Wireless power refers to the energy delivered from a wireless power transmission device to a wireless power reception device through magnetic coupling. Thus, a wireless power charging system includes a source device that wirelessly transmits power and a target device that wirelessly receives power. At this time, the source device may be referred to as a wireless power transmission device. The target device may also be referred to as a wireless power receiving device.
소스 디바이스는 소스 공진기(source resonator)를 구비하고, 타겟 디바이스는 타겟 공진기(target resonator)를 구비한다. 소스 공진기와 타겟 공진기 사이에 마그네틱 커플링 또는 공진 커플링이 형성될 수 있다.The source device has a source resonator, and the target device has a target resonator. A magnetic coupling or a resonant coupling may be formed between the source resonator and the target resonator.
1 개의 소스 디바이스는 복수 개의 타겟 디바이스들로 전력을 전송할 수 있다.One source device may transmit power to a plurality of target devices.
소스 디바이스의 공진기 영역 내로 동시에 복수 개의 타겟 디바이스들이 접근하는 경우, 또는 복수 개의 타겟 디바이스들이 소스 디바이스의 공진기 영역 내에 존재할 때 상기의 소스 디바이스에 전원을 투입하는 경우, 최초 접속을 위한 과정 중 복수 개의 타겟 디바이스들에 의해 데이터의 충돌이 발생하며, 정상적인 충전 동작이 이루어지지 않을 수 있다.When a plurality of target devices are simultaneously accessed into the resonator region of the source device or when power is applied to the source device when a plurality of target devices are present in the resonator region of the source device, Data collision occurs by the devices, and a normal charging operation may not be performed.
본 발명의 일 실시예는 전력 변환부에 흐르는 전류에 기반하여 출력 전력을 조정하고, 조정된 출력 전력에 기반하여 무선 전력 효율을 계산하는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.One embodiment of the present invention can provide an apparatus and method for adjusting the output power based on the current flowing in the power conversion unit and calculating the wireless power efficiency based on the adjusted output power.
본 발명의 일 실시예는 타겟 디바이스가 수신한 전력에 기반하여 생성된 정보를 사용하여 무선 전력 효율을 계산하는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.An embodiment of the present invention may provide an apparatus and method for calculating wireless power efficiency using information generated based on power received by a target device.
본 발명의 일 측에 따르면, 소스 디바이스가 타겟 디바이스로의 무선 전력 전송 효율을 검출하는 방법에 있어서, 타겟 디바이스의 필요 전력에 대한 제1 정보에 기반하여 출력 전력의 초기 값을 결정하는 단계, 상기 초기 값에 대응하는 출력 전력을 상기 타겟 디바이스로 전송하는 단계, 상기 출력 전력의 전류를 검출하는 단계, 상기 검출된 전류에 기반하여 상기 출력 전력을 조정하는 단계 및 상기 조정된 출력 전력 및 상기 정보에 기반하여 상기 무선 전력 전송 효율을 계산하는 단계를 포함하는, 무선 전력 전송 효율 검출 방법이 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of detecting a wireless power transmission efficiency to a target device, the method comprising: determining an initial value of output power based on first information on a required power of the target device; Transmitting an output power corresponding to an initial value to the target device, detecting the current of the output power, adjusting the output power based on the detected current, and outputting the adjusted output power and the information And calculating the wireless power transmission efficiency based on the calculated power level.
상기 무선 전력 전송 효율 검출 방법은, 상기 타겟 디바이스로부터 상기 필요 전력에 대한 제2 정보를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.The wireless power transmission efficiency detection method may further include receiving second information on the required power from the target device.
상기 무선 전력 전송 효율 검출 방법은, 상기 타겟 디바이스로부터 상기 타겟 디바이스가 수신한 전력의 정보를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.The wireless power transmission efficiency detection method may further include receiving information on the power received by the target device from the target device.
상기 무선 젼력 전송 효율은 상기 수신한 전력의 정보 및 상기 조정된 출력 전력에 기반하여 계산될 수 있다.The radio power transmission efficiency may be calculated based on the received power information and the adjusted output power.
상기 출력 전력을 조정하는 단계는, 상기 검출된 전류가 증가하는 경우 상기 출력 전류가 일정하게 될 때까지 상기 출력 전력을 높이는 단계를 포함할 수 있다.The adjusting the output power may include increasing the output power until the output current becomes constant when the detected current increases.
상기 무선 전력 전송 효율 검출 방법은, 상기 계산된 무선 전력 전송 효율이 기준 효율보다 낮은 경우 상기 소스 디바이스의 동작을 중지하는 단계를 더 포함할 수 있다.The wireless power transmission efficiency detection method may further include stopping the operation of the source device when the calculated wireless power transmission efficiency is lower than the reference efficiency.
본 발명의 다른 일 측에 따르면, 타겟 디바이스가 요구하는 전력에 대한 제1 정보에 기반하여 출력 전력의 초기 값을 결정하는 단계, 상기 초기 값에 따른 출력 전력을 상기 타겟 디바이스로 전송하는 단계, 상기 타겟 디바이스로부터 상기 타겟 디바이스가 수신한 전력에 기반하여 생성된 제2 정보를 수신하는 단계, 상기 제2 정보 및 상기 출력 전력에 기반하여 상기 무선 전력 전송 효율을 계산하는 단계를 포함하는, 무선 전력 전송 효율 검출 방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for controlling a target device, the method comprising: determining an initial value of output power based on first information on a power required by the target device; Receiving from the target device second information generated based on the power received by the target device, calculating the wireless power transmission efficiency based on the second information and the output power, An efficiency detection method is provided.
상기 제2 정보는 상기 타겟 디바이스의 가상 부하에 흐르는 전력에 대한 정보일 수 있다.The second information may be information on power flowing to the virtual load of the target device.
상기 제2 정보는 상기 타겟 디바이스의 부하로의 경로가 차단된 상태에서 상기 타겟 디바이스 내에서 흐르는 전류에 대한 정보일 수 있다.The second information may be information on a current flowing in the target device in a state in which the path to the load of the target device is blocked.
상기 무선 전력 전송 효율 검출 방법은, 상기 제2 정보에 기반하여 상기 출력 전력을 조정하는 단계를 더 포함할 수 있다.The wireless power transmission efficiency detection method may further include adjusting the output power based on the second information.
상기 출력 전력을 조정하는 단계는 상기 타겟 디바이스가 수신한 전력이 상기 타겟 디바이스가 요구하는 전력에 도달할 때까지 반복해서 수행될 수 있다.The step of adjusting the output power may be repeatedly performed until the power received by the target device reaches the power required by the target device.
상기 무선 전력 전송 효율 검출 방법은, 상기 계산된 무선 전력 전송 효율이 기준 효율보다 낮은 경우 상기 소스 디바이스의 동작을 중지하는 단계를 더 포함할 수 있다.The wireless power transmission efficiency detection method may further include stopping the operation of the source device when the calculated wireless power transmission efficiency is lower than the reference efficiency.
본 발명의 또 다른 일 측에 따르면, 타겟 디바이스의 필요 전력에 대한 정보에 기반하여 출력 전력의 초기 값을 결정하는 제어부, 상기 초기 값에 따른 출력 전력을 상기 타겟 디바이스로 전송하는 공진기 및 상기 출력 전력의 전류를 검출하는 전력 검출기를 포함하고, 상기 제어부는 상기 검출된 전류에 기반하여 상기 출력 전력을 조정하고, 상기 조정된 출력 전력 및 상기 정보에 기반하여 상기 무선 전력 전송 효율을 계산하는, 무선 전력 전송 장치가 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a control method for a power management system including a control unit for determining an initial value of output power based on information about a power required for a target device, a resonator for transmitting output power according to the initial value to the target device, Wherein the controller adjusts the output power based on the detected current and calculates the wireless power transmission efficiency based on the adjusted output power and the information, A transmission device is provided.
상기 제어부는 상기 타겟 디바이스로부터 상기 필요 전력에 대한 정보를 수신할 수 있다.The control unit may receive information on the required power from the target device.
상기 제어부는 상기 타겟 디바이스로부터 상기 타겟 디바이스가 수신한 전력의 정보를 수신하고, 상기 수신한 전력의 정보 및 상기 조정된 출력 전력에 기반하여 상기 무선 젼력 전송 효율을 계산할 수 있다.The controller receives information on the power received by the target device from the target device, and calculates the transmission power efficiency based on the received power information and the adjusted output power.
상기 제어부는 상기 검출된 전류가 증가하는 경우 상기 출력 전류가 일정하게 될 때까지 상기 출력 전력을 높힘으로써 상기 출력 전력을 조정할 수 있다.The control unit may adjust the output power by increasing the output power until the output current becomes constant when the detected current increases.
상기 제어부는 상기 계산된 무선 전력 전송 효율이 기준 효율보다 낮은 경우 상기 소스 디바이스의 동작을 중지할 수 있다.The control unit may stop the operation of the source device when the calculated radio power transmission efficiency is lower than the reference efficiency.
본 발명의 또 다른 일 측에 따르면, 타겟 디바이스가 요구하는 전력에 대한 제1 정보에 기반하여 출력 전력의 초기 값을 결정하는 제어부 및 상기 초기 값에 따른 출력 전력을 상기 타겟 디바이스로 전송하는 공진기를 포함하고, 상기 제어부는 상기 타겟 디바이스로부터 상기 타겟 디바이스가 수신한 전력에 기반하여 생성된 제2 정보를 수신하고, 상기 제2 정보 및 상기 출력 전력에 기반하여 상기 무선 전력 전송 효율을 계산하는, 무선 전력 전송 장치가 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a control method for a power management system, comprising: a control unit for determining an initial value of output power based on first information about a power required by a target device; and a resonator for transmitting output power according to the initial value to the target device Wherein the control unit receives second information generated based on the power received by the target device from the target device and calculates the wireless power transmission efficiency based on the second information and the output power, A power transmission device is provided.
상기 제어부는 상기 제2 정보에 기반하여 상기 출력 전력을 조정하고, 상기 제어부는 상기 조정을 상기 타겟 디바이스가 수신한 전력이 상기 타겟 디바이스가 요구하는 전력에 도달할 때까지 반복해서 수행할 수 있다.The control unit adjusts the output power based on the second information, and the control unit may repeatedly perform the adjustment until the power received by the target device reaches a power required by the target device.
상기 제어부는 상기 계산된 무선 전력 전송 효율이 기준 효율보다 낮은 경우 상기 소스 디바이스의 동작을 중지할 수 있다.The control unit may stop the operation of the source device when the calculated radio power transmission efficiency is lower than the reference efficiency.
상기 제어부는 상기 전류가 설정된 값 이상일 경우 상기 소스 디바이스의 동작을 중지할 수 있다. 상기 설정된 값은 상기 무선 전력 전송 효율 및 상기 출력 전력에 기반하여 결정될 수 있다.The control unit may stop the operation of the source device when the current is equal to or greater than a predetermined value. The set value may be determined based on the wireless power transmission efficiency and the output power.
전력 변환부에 흐르는 전류에 기반하여 출력 전력을 조정하고, 조정된 출력 전력에 기반하여 무선 전력 효율을 계산하는 장치 및 방법이 제공된다.There is provided an apparatus and method for adjusting output power based on a current flowing in a power conversion unit and calculating wireless power efficiency based on the adjusted output power.
타겟 디바이스가 수신한 전력에 기반하여 생성된 정보를 사용하여 무선 전력 효율을 계산하는 장치 및 방법이 제공된다.An apparatus and method for calculating wireless power efficiency using information generated based on power received by a target device are provided.
도 1은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 및 충전 시스템을 나타낸다.
도 2는 일 실시예에 따른 공진기 및 피더에서 자기장의 분포를 나타낸다.
도 3은 일 실시예에 따른 공진기 및 피더의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 피딩부의 피딩에 따른 공진기의 내부에서 자기장의 분포를 나타낸 도면이다.
도 5는 일 예에 따른 멀티-타겟 디바이스 통신 환경을 나타낸다.
도 6은 일 예에 따른 무선 전력 전송 및 충전 시스템의 모드를 설명한다.
도 7은 일 실시예에 따른 소스 디바이스의 구조도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 타겟 디바이스의 구조도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 및 충전 시스템의 전력 제어 방법의 흐름도이다.
도 11은 일 실시예에 따른 최대 효율 지점을 설명한다.
도 12는 일 실시예에 따른 무선 전력 전송의 효율을 검출하는 방법의 흐름도이다.
도 13은 일 예에 따른 공진기들 사이의 효율 변화를 검출하는 방법을 설명한다.
도 14는 일 예에 따른 PA 전력의 조정을 나타낸다.
도 15는 일 예에 따른 PA 전류의 고정을 나타낸다.
도 16은 일 예에 따른 낮은 무선 전력 전송 효율에 의하여 전력 전송이 차단되는 경우를 설명한다.
도 17은 일 실시예에 따른 가상 부하를 사용하여 무선 전력 전송의 효율을 검출하는 방법의 흐름도이다.
도 18은 일 예에 따른 가상 부하의 연결을 설명한다.
도 19는 일 예에 따른 SPDT 스위치를 사용한 경로 선택을 설명한다.
도 20은 일 실시예에 따른 부하 변조를 사용하여 무선 전력 전송의 효율을 검출하는 방법의 흐름도이다.
도 21은 일 예에 따른 부하 변조기 전력 검출 방법을 설명한다.
도 22는 일 실시예에 따른 타겟 디바이스의 수신 전력에 기반하여 무선 전력 전송의 효율을 검출하는 방법의 흐름도이다.
도 23은 일 예에 따른 수신 전력에 기반한 전력 제어를 설명한다.
도 24는 일 예에 따른 과전력 제어를 설명한다.
도 25는 일 실시예에 따른 전기 자동차(electric vehicle) 충전 시스템을 나타낸다.
도 26 및 도 27은 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치 및 무선 전력 전송 장치가 탑재될 수 있는 어플리케이션들을 나타낸다.
도 28은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치 무선 전력 수신 장치의 구성 예를 나타낸다.1 illustrates a wireless power transmission and charging system in accordance with one embodiment.
Figure 2 shows the distribution of the magnetic field in the resonator and feeder according to one embodiment.
3 is a view showing a configuration of a resonator and a feeder according to one embodiment.
4 is a view showing a distribution of a magnetic field in a resonator according to feeding of a feeding part according to an embodiment.
5 illustrates a multi-target device communication environment according to one example.
6 illustrates modes of a wireless power transmission and charging system according to an example.
7 is a structural diagram of a source device according to an embodiment.
8 is a structural diagram of a target device according to an embodiment.
9 is a flowchart of a power control method of a wireless power transmission and charging system according to an embodiment.
Figure 11 illustrates the maximum efficiency point according to one embodiment.
12 is a flow diagram of a method for detecting efficiency of a wireless power transmission in accordance with one embodiment.
13 illustrates a method for detecting the change in efficiency between resonators according to an example.
14 shows the adjustment of the PA power according to an example.
15 shows the fixing of the PA current according to an example.
FIG. 16 illustrates a case where power transmission is interrupted by a low radio power transmission efficiency according to an example.
17 is a flow diagram of a method for detecting the efficiency of a wireless power transmission using a virtual load according to an embodiment.
Figure 18 illustrates the connection of a virtual load according to an example.
FIG. 19 illustrates path selection using an SPDT switch according to an example.
20 is a flow diagram of a method for detecting efficiency of a wireless power transmission using load modulation in accordance with one embodiment.
FIG. 21 illustrates a load modulator power detection method according to an example.
22 is a flow diagram of a method for detecting efficiency of a wireless power transmission based on received power of a target device according to an embodiment.
FIG. 23 illustrates power control based on received power according to an example.
24 illustrates over power control according to an example.
25 shows an electric vehicle charging system according to an embodiment.
26 and 27 show applications in which a wireless power receiving apparatus and a wireless power transmission apparatus according to an embodiment can be installed.
28 shows a configuration example of a wireless power transmission apparatus wireless power receiving apparatus according to an embodiment.
이하에서, 본 발명의 일 실시예를, 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to or limited by the embodiments. Like reference symbols in the drawings denote like elements.
도 1은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 및 충전 시스템을 나타낸다.1 illustrates a wireless power transmission and charging system in accordance with one embodiment.
도 1을 참조하면, 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송 및 충전 시스템은 소스 디바이스(110) 및 타겟 디바이스(120)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a wireless power transmission and charging system according to one embodiment includes a
타겟 디바이스(120)는 휴대용 단말, 노트북, 텔레비전, 각종 전자기, 보청기기 및 전기자동차(Electric vehicle)중 어느 하나 일 수 도 있다. 즉, 타겟 디바이스(120)는 휴대용 단말, 노트북, 텔레비전, 각종 전자기, 보청기기 및 전기자동차(Electric vehicle)중 어느 하나에 탑재될 수 있다.The
소스 디바이스(110)는 AC/DC 컨버터(111), 전력 검출기(Power Detector)(113), 전력 변환부(114), 제어 및 통신부(115) 및 소스 공진기(116)을 포함할 수 있다.The
타겟 디바이스(120)는 타겟 공진기(121), 정류부(122), DC/DC 컨버터(123), 스위치부(124), 충전부(125) 및 제어 및 통신부(126)를 포함할 수 있다.The
AC/DC 컨버터(111)는 전력 공급기(Power Supply)(112)로부터 출력되는 수십 Hz 대역의 AC 전압을 정류하여 DC 전압을 생성한다. AC/DC 컨버터(111)는 일정한 레벨의 DC 전압을 출력하거나, 제어 및 통신부(115)의 제어에 따라 DC 전압의 출력 레벨을 조정할 수 있다. The AC /
전력 검출기(113)는 AC/DC 컨버터(111)의 출력 전류 및 전압을 검출하고, 검출된 전류 및 전압에 대한 정보를 제어 및 통신부(115)로 전달한다. 또한, 전력 검출기(113)는 전력 변환부(114)의 입력 전류 및 전압을 검출할 수 도 있다. The
전력 변환부(114)는 수 KHz~수십 MHz 대역의 위칭 펄스 신호에 의하여 일정한 레벨의 DC 전압를 AC 전압으로 변환함으로써 전력을 생성할 수 있다. 즉, 전력 변환부(114)는 기준 공진 주파수 FRef를 이용하여 전력 증폭부에 공급되는 직류 전압을 교류 전압으로 변환함으로써, 복수의 타겟 디바이스들에서 사용되는 통신용 전력 또는 충전용 전력을 생성할 수 있다. 여기서, 통신용 전력은 0.1~1mWatt의 작은 전력을 의미할 수 있고, 충전용 전력은 타겟 디바이스의 디바이스 로드에서 소비되는 1mWatt~200Watt의 큰 전력을 의미할 수 있다. 본 명세서에 있어서, "충전"이라는 용어는 전력을 충전하는 유닛(unit) 또는 요소(element)에 전력을 공급하는 의미로 사용될 수 있다. 또한, "충전"이라는 용어는 전력을 소비하는 유닛(unit) 또는 요소(element)에 전력을 공급하는 의미로도 사용될 수 있다. 여기서, 유닛 또는 요소는 예를 들어 배터리, 디스플레이, 음성 출력 회로, 메인 프로세서, 각종 센서들을 포함한다.The
한편, 본 명세서에서 "기준 공진 주파수"는 소스 디바이스(110)가 기본적으로 사용하는 공진 주파수의 의미로 사용될 수 있다. 또한, "트래킹 주파수"는 기 설정된 방식에 따라 조정된 공진 주파수의 의미로 사용될 수 있다.In the present specification, the " reference resonance frequency " can be used to mean a resonance frequency that the
제어 및 통신부(115)는 "통신용 전력" 또는 "충전용 전력"에 대한 반사파를 검출하고, 검출된 반사파에 기초하여 상기 타겟 공진기(121)와 상기 소스 공진기(116) 사이의 미스매칭(mismatching)을 검출한다. 제어 및 통신부(115)는 반사파의 엔벨롭(envelop)을 검출함으로써 미스 매칭을 검출할 수 있으며, 반사파의 전력량을 검출함으로써 미스 매칭을 검출할 수 있다. 제어 및 통신부(115)는 소스 공진기(116) 또는 전력 변환부(114)의 출력 전압의 레벨 및 상기 반사파의 전압 레벨에 기초하여 전압정재파비(VSWR, Voltage standing wave ratio)를 계산할 수 있고, 상기 전압정재파비가 기 설정된 값보다 작으면 상기 미스매칭이 검출된 것으로 결정할 수 있다. 또한, 제어 및 통신부(115)는 상기 전압정재파비가 기 설정된 값보다 작으면 기 설정된 N개의 트래킹 주파수 각각에 대한 전력 전송 효율을 계산할 수 있고, 상기 N개의 트래킹주파수 중 전력 전송 효율이 가장 좋은 트래킹 주파수 FBest를 결정할 수 있고, 상기 FRef를 상기 FBest로 조정할 수 있다. The control and
또한, 제어 및 통신부(115)는 스위칭 펄스 신호의 주파수를 조정할 수 있다. 제어 및 통신부(115)의 제어에 의하여 스위칭 펄스 신호의 주파수가 결정될 수 있다. 제어 및 통신부(115)는 전력 변환부(114)를 제어함으로써, 타겟 디바이스(120)에 전송하기 위한 변조 신호를 생성할 수 있다. 즉, 제어 및 통신부(115)는 인-밴드 통신"을 통해 상기 타겟 디바이스에 다양한 메시지를 전송할 수 있다. 또한, 제어 및 통신부(115)는 반사파를 검출할 수 있고, 반사파의 포락선을 통해 타겟 디바이스로부터 수신되는 신호를 복조할 수 있다. Also, the control and
제어 및 통신부(115)는 다양한 방법을 통해, 인-밴드 통신을 수행하기 위한 변조 신호를 생성할 수 있다. 제어 및 통신부(115)는 스위칭 펄스 신호를 온/오프 함으로써, 변조신호를 생성할 수 있다. 또한, 제어 및 통신부(115)는 델타-시그마 변조를 수행하여, 변조신호를 생성할 수 있다. 제어 및 통신부(115)는 일정한 포락선을 가지는 펄스폭 변조신호를 생성할 수 있다.The control and
한편, 제어 및 통신부(115)는 통신 채널을 이용하는 아웃-밴드 통신을 수행할 수 도 있다. 제어 및 통신부(115)는 지그비(Zigbee) 및 블루투스(Bluetooth) 등의 통신 모듈을 포함할 수 있다. 제어 및 통신부(115)는 아웃-밴드 통신을 통해 타겟 디바이스(120)와 데이터를 송수신 할 수 있다. Meanwhile, the control and
소스 공진기(116)는 전자기(electromagnetic) 에너지를 타겟 공진기(121)로 전달(transferring)한다. 즉, 소스 공진기(116)는 타겟 공진기(121)와의 마그네틱 커플링을 통해 "통신용 전력" 또는 "충전용 전력"을 타겟 디바이스(120)로 전달할 수 있다.The
타겟 공진기(121)는 소스 공진기(116)로부터 전자기(electromagnetic) 에너지를 수신한다. 즉, 타겟 공진기(121)는 소스 공진기(116)와의 마그네틱 커플링을 통해 소스 디바이스(110)로부터 "통신용 전력" 또는 "충전용 전력"을 수신할 수 있다. 또한, 타겟 공진기(121)는 인-밴드 통신을 통해 상기 소스 디바이스로부터 다양한 메시지를 수신할 수 있다. The
정류부(122)는 교류 전압을 정류함으로써, DC 전압을 생성한다. 즉, 정류부(122)는 타겟 공진기(121)에 수신된 교류 전압을 정류할 수 있다.The rectifying
DC/DC 컨버터(123)는 정류부(122)에서 출력되는 DC 전압의 레벨을 충전부(125)의 용량에 맞게 조정한다. 예를 들어, DC/DC 컨버터(123)는 정류부(122)에서 출력되는 DC 전압의 레벨을 3~10Volt로 조정할 수 있다.The DC /
스위치부(124)는 제어 및 통신부(126)의 제어에 따라 온/오프 된다. 스위치부(124)가 오프되는 경우, 소스 디바이스(110)의 제어 및 통신부(115)는 반사파를 검출하게 된다. 즉, 스위치부(124)가 오프되는 경우, 소스 공진기(116) 및 타겟 공진기(121) 간의 마그네틱 커플링이 제거 될 수 있다. The
충전부(125)는 배터리를 포함할 수 있다. 충전부(125)는 DC/DC 컨버터(123)로부터 출력되는 DC 전압을 이용하여 배터리를 충전할 수 있다.The charging
제어 및 통신부(126)는 공진 주파수를 이용하여 데이터를 송수신하는 인-밴드 통신을 수행할 수 있다. 이때, 제어 및 통신부(126)는 타겟 공진기(121)과 정류부(122) 사이의 신호를 검출하여 수신 신호를 복조하거나, 정류부(122)의 출력 신호를 검출하여 수신 신호를 복조할 수 있다. 즉, 제어 및 통신부(126)는 인-밴드 통신을 통해 수신된 메시지를 복조할 수 있다. 또한, 제어 및 통신부는 타겟 공진기(121)의 임피던스를 조정함으로써, 소스 디바이스(110)에 전송하는 신호를 변조할 수 있다. 또한, 제어 및 통신부는 스위치부(124)의 온/오프를 통해 소스 디바이스(110)에 전송하는 신호를 변조할 수 도 있다. 간단한 예로, 제어 및 통신부(126)는 타겟 공진기(121)의 임피던스를 증가 시킴으로써, 소스 디바이스(110)의 제어 및 통신부(115)에서 반사파가 검출되도록 할 수 있다. 반사파의 발생 여부에 따라, 소스 디바이스(110)의 제어 및 통신부(115)는 이진수 "0" 또는 "1"을 검출할 수 있다.The control and
제어 및 통신부(126)는 "해당 타겟 디바이스의 제품의 종류", "해당 타겟 디바이스의 제조사 정보", "해당 타겟 디바이스의 모델명", "해당 타겟 디바이스의 Battery type", "해당 타겟 디바이스의 충전 방식", "해당 타겟 디바이스의 Load의 임피던스 값", "해당 타겟 디바이스의 Target 공진기의 특성에 대한 정보", "해당 타겟 디바이스의 사용 주파수 대역에 대한 정보", "해당 타겟 디바이스의 소요되는 전력량", "해당 타겟 디바이스의 고유의 식별자", 또는 "해당 타겟 디바이스의 제품의 버전 또는 규격 정보"를 포함하는 응답 메시지를 상기 무선 전력 전송 장치로 전송할 수 있다.The control and
한편, 제어 및 통신부(126)는 통신 채널을 이용하는 아웃-밴드 통신을 수행할 수 도 있다. 제어 및 통신부(126)는 Zigbee, Bluetooth 등의 통신 모듈을 포함할 수 있다. 제어 및 통신부(126)는 아웃-밴드 통신을 통해 소스 디바이스(110)와 데이터를 송수신 할 수 있다.Meanwhile, the control and
제어 및 통신부(126)는 무선 전력 전송 장치로부터 웨이크-업 요청 메시지를 수신하고, 상기 타겟 공진기에 수신되는 전력의 양을 검출하고, 상기 타겟 공진기에 수신되는 전력의 양에 대한 정보를 무선 전력 전송 장치로 전송할 수 있다. 이때, 타겟 공진기에 수신되는 전력의 양에 대한 정보는, "상기 정류부(122)의 입력 전압 값 및 전류 값", "상기 정류부(122)의 출력 전압 값 및 전류 값" 또는 "DC/DC(123) 출력 전압 값 및 전류 값"를 포함할 수 있다.. The control and
도 1에서, 제어 및 통신부(115)는 소스 공진기(116)의 공진 대역폭(Resonance Bandwidth)을 설정할 수 있다. 소스 공진기(116)의 공진 대역폭(Resonance Bandwidth)의 설정에 따라서, 소스 공진기(116)의 Q-factor(QS)가 결정될 수 있다.In FIG. 1, the control and
또한, 제어 및 통신부(126)는 타겟 공진기(121)의 공진 대역폭(Resonance Bandwidth)을 설정할 수 있다. 타겟 공진기(121)의 공진 대역폭(Resonance Bandwidth)의 설정에 따라서, 타겟 공진기(121)의 Q-factor가 결정될 수 있다. 이때, 소스 공진기(116)의 공진 대역폭은 타겟 공진기(121)의 공진 대역폭 보다 넓거나 좁게 설정될 수 있다. 통신을 통해, 소스 디바이스(110)와 타겟 디바이스(120)는 소스 공진기(116) 및 타겟 공진기(121) 각각의 공진 대역폭에 대한 정보를 공유할 수 있다. 타겟 디바이스(120)로부터 기준값 보다 높은 전력(High Power)이 요구되는 경우, 소스 공진기(116)의 큐-펙터 QS는 100 보다 큰 값으로 설정될 수 있다. 또한, 타겟 장치(120)로부터 기준 값 보다 낮은 전력(Low Power)이 요구되는 경우, 소스 공진기(116)의 큐-펙터 QS는 100보다 작은 값으로 설정될 수 있다.In addition, the control and
공진 방식의 무선 전력 전송에서, 공진 대역폭은 중요한 팩터(factor)이다. 소스 공진기(116)와 타겟 공진기(121) 사이의 거리 변화, 공진 임피던스의 변화, 임피던스 미스 매칭, 반사 신호 등을 모두 고려한 Q-factor를 Qt라 할 때, Qt는 수학식 1과 같이 공진 대역폭과 반비례 관계를 갖는다. In a resonant mode wireless power transmission, the resonant bandwidth is an important factor. Qt is a Q-factor that takes into consideration both a change in distance between the
수학식 1에서, f0는 중심주파수, 는 대역폭, 는 공진기 사이의 반사 손실, BWS는 소스 공진기(116)의 공진 대역폭, BWD는 타겟 공진기(121)의 공진 대역폭을 나타낸다.In Equation (1), f 0 is the center frequency, Bandwidth, BWS is the resonant bandwidth of the
한편, 무선 전력 전송에 있어서, 무선 전력 전송의 효율 U는 수학식 2와 같이 정의될 수 있다. On the other hand, in the wireless power transmission, the efficiency U of the wireless power transmission can be defined as shown in Equation (2).
여기서, K는 소스 공진기(115)와 타겟 공진기(121) 사이의 에너지 커플링에 대한 결합 계수, 는 소스 공진기(115)에서의 반사계수, 는 타겟 공진기(121)에서의 반사계수, 는 공진 주파수, M은 소스 공진기(116)와 타겟 공진기(121) 사이의 상호 인덕턴스, RS는 소스 공진기(116)의 임피던스, RD는 타겟 공진기(121)의 임피던스, QS는 소스 공진기(116)의 Q-factor, QD는 타겟 공진기(121)의 Q-factor, QK는 소스 공진기(116)와 타겟 공진기(121) 사이의 에너지 커플링에 대한 Q-factor이다. Where K is the coupling coefficient for the energy coupling between the
상기 수학식 2를 참조하면, Q-factor는 무선 전력 전송의 효율과 관련이 높다. Referring to
따라서, 무선 전력 전송의 효율을 높이기 위하여 Q-factor는 높은 값으로 설정된다. 이때, QS 와 QD가 각각 지나치게 높은 값으로 설정된 경우, 에너지 커플링에 대한 결합 계수 K의 변화, 소스 공진기(116)와 타겟 공진기(121) 사이의 거리 변화, 공진 임피던스의 변화, 임피던스 미스 매칭 등에 의하여 무선 전력 전송의 효율이 감소하는 현상이 발생할 수 있다.Therefore, the Q-factor is set to a high value in order to increase the efficiency of the wireless power transmission. At this time, when Q S and Q D are set to an excessively high value, a change in coupling coefficient K for energy coupling, a change in distance between the
또한, 무선 전력 전송의 효율을 높이기 위해, 소스 공진기(116)와 타겟 공진기(121) 각각의 공진 대역폭을 지나치게 좁게(narrow) 설정하면, 외부의 작은 영향에도 임피던스 미스매칭 등이 쉽게 발생할 수 있다. 임피던스 미스 매칭을 고려하면, 수학식 1은 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다. Also, if the resonance bandwidth of each of the
소스 공진기(115)와 타겟 공진기(121) 간의 공진 대역폭 또는 임피던스 매칭 주파수의 대역폭을 불평형(unbalance) 관계로 유지하는 경우, 결합 계수 K의 변화, 소스 공진기(116)와 타겟 공진기(121) 사이의 거리 변화, 공진 임피던스의 변화, 임피던스 미스 매칭 등에 의하여 무선 전력 전송의 효율이 감소하는 현상이 감소할 수 있다. 수학식 1 및 수학식 3에 따르면, 소스 공진기(116)와 타겟 공진기(121) 간의 공진 대역폭 또는 임피던스 매칭 주파수의 대역폭을 불평형(unbalance) 관계로 유지하면, 소스 공진기(116)의 큐-펙터와 타겟 공진기(121)의 큐-펙터는 서로 불평형(unbalance) 관계가 유지된다.
When the resonance bandwidth or the bandwidth of the impedance matching frequency between the
도 2 내지 도 4에서 "공진기"는 소스 공진기 및 타겟 공진기를 포함한다. In Figs. 2 to 4, " resonator " includes a source resonator and a target resonator.
도 2는 일 실시예에 따른 공진기 및 피더에서 자기장의 분포를 나타낸다.Figure 2 shows the distribution of the magnetic field in the resonator and feeder according to one embodiment.
별도의 피더를 통해 공진기가 전력을 공급받는 경우에는 피더에서 자기장이 발생하고, 공진기에서도 자기장이 발생한다. When the resonator is supplied with power through a separate feeder, a magnetic field is generated in the feeder and a magnetic field is generated in the resonator.
도 2의 (a)를 참조하면, 피더(210)에서 입력 전류가 흐름에 따라 자기장(230)이 발생한다. 피더(210) 내부에서의 자기장의 방향(231)과 외부에서의 자기장의 방향(233)은 서로 반대 위상을 가진다. 피더(210)에서 발생하는 자기장(230)에 의해 공진기(220)에서 유도 전류가 발생한다. 이때 유도 전류의 방향은 입력 전류의 방향과 반대이다.Referring to FIG. 2 (a), a
유도 전류에 의해 공진기(220)에서 자기장(240)이 발생한다. 자기장의 방향은 공진기(220)의 내부에서는 동일한 방향을 가진다. 따라서, 공진기(220)에 의해 피더(210)의 내부에서 발생하는 자기장의 방향(241)과 피더(210)의 외부에서 발생하는 자기장의 방향(243)은 동일한 위상을 가진다. A
결과적으로 피더(210)에 의해서 발생하는 자기장과 공진기(220)에서 발생하는 자기장을 합성하면, 피더(210)의 내부에서는 자기장의 세기가 약화되고, 피더(210)의 외부에서는 자기장의 세기가 강화된다. 따라서, 도 2과 같은 구조의 피더(210)를 통해 공진기(220)에 전력을 공급하는 경우에, 공진기(220) 중심에서 자기장의 세기가 약하고, 외곽에서 자기장의 세기가 강하다. 공진기(220) 상에서 자기장의 분포가 균일(uniform)하지 않은 경우, 입력 임피던스가 수시로 변화하므로 임피던스 매칭을 수행하는 것이 어렵다. 또한, 자기장의 세기가 강한 부분에서는 무선 전력 전송이 잘되고, 자기장의 세기가 약한 부분에서는 무선 전력 전송이 잘 되지 않으므로, 평균적으로 전력 전송 효율이 감소한다.
As a result, when the magnetic field generated by the
도 3은 일 실시예에 따른 공진기 및 피더의 구성을 나타낸 도면이다.3 is a view showing a configuration of a resonator and a feeder according to one embodiment.
도 3의 (a)를 참조하면, 공진기(310)는 캐패시터(311)를 포함할 수 있다. 피딩부(320)는 캐패시터(311)의 양단에 전기적으로 연결될 수 있다.Referring to FIG. 3 (a), the
(b)는 (a)의 구조를 좀 더 구체적으로 표시한 도면이다. 이때, 공진기(310)는 제1 전송선로, 제1 도체(341), 제2 도체(342), 적어도 하나의 제1 캐패시터(350)를 포함할 수 있다. (b) is a diagram more specifically showing the structure of (a). At this time, the
제1 캐패시터(350)는 제1 전송 선로에서 제1 신호 도체 부분(331)과 제2 신호 도체 부분(332) 사이에 위치에 직렬로 삽입되며, 그에 따라 전계(electric field)는 제1 캐패시터(350)에 갇히게 된다. 일반적으로, 전송 선로는 상부에 적어도 하나의 도체, 하부에 적어도 하나의 도체를 포함하며, 상부에 있는 도체를 통해서는 전류가 흐르며, 하부에 있는 도체는 전기적으로 그라운드 된다(grounded). 본 명세서에서는 제1 전송 선로의 상부에 있는 도체를 제1 신호 도체 부분(331)과 제2 신호 도체 부분(332)로 나누어 부르고, 제1 전송 선로의 하부에 있는 도체를 제1 그라운드 도체 부분(333)으로 부르기로 한다.A
(b)에 도시된 바와 같이, 공진기는 2 차원 구조의 형태를 가질 수 있다. 제1 전송 선로는 상부에 제1 신호 도체 부분(331) 및 제2 신호 도체 부분(332)을 포함하고, 하부에 제1 그라운드 도체 부분(333)을 포함한다. 제1 신호 도체 부분(331) 및 제2 신호 도체 부분(332)과 제1 그라운드 도체 부분(333)은 서로 마주보게 배치된다. 전류는 제1 신호 도체 부분(331) 및 제2 신호 도체 부분(332)을 통하여 흐른다.(b), the resonator may have the form of a two-dimensional structure. The first transmission line includes a first
또한, (b)에 도시된 바와 같이 제1 신호 도체 부분(331)의 한쪽 단은 제1 도체(341)와 접지(short)되고, 다른 쪽 단은 제1 캐패시터(350)와 연결된다. 그리고, 제2 신호 도체 부분(332)의 한쪽 단은 제2 도체(342)와 접지되며, 다른 쪽 단은 제1 캐패시터(350)와 연결된다. 결국, 제1 신호 도체 부분(331), 제2 신호 도체 부분(332) 및 제1 그라운드 도체 부분(333), 도체들(341, 342)은 서로 연결됨으로써, 공진기는 전기적으로 닫혀 있는 루프 구조를 갖는다. 여기서, '루프 구조'는 원형 구조, 사각형과 같은 다각형의 구조 등을 모두 포함하며, '루프 구조를 갖는다'고 함은 전기적으로 닫혀 있다는 것을 의미한다.One end of the first
제1 캐패시터(350)는 전송 선로의 중단부에 삽입된다. 보다 구체적으로, 제1 캐패시터(350)는 제1 신호 도체 부분(331) 및 제2 신호 도체 부분(332) 사이에 삽입된다. 이 때, 제1 캐패시터(350)는 집중 소자(lumped element) 및 분산 소자(distributed element) 등의 형태를 가질 수 있다. 특히, 분산 소자의 형태를 갖는 분산된 캐패시터는 지그재그 형태의 도체 라인들과 그 도체 라인들 사이에 존재하는 높은 유전율을 갖는 유전체를 포함할 수 있다.The
제1 캐패시터(350)가 전송 선로에 삽입됨에 따라 소스 공진기는 메타물질(metamaterial)의 특성을 가질 수 있다. 여기서, 메타물질이란 자연에서 발견될 수 없는 특별한 전기적 성질을 갖는 물질로서, 인공적으로 설계된 구조를 갖는다. 자연계에 존재하는 모든 물질들의 전자기 특성은 고유의 유전율 또는 투자율을 가지며, 대부분의 물질들은 양의 유전율 및 양의 투자율을 갖는다. As the
대부분의 물질들에서 전계, 자계 및 포인팅 벡터에는 오른손 법칙이 적용되므로, 이러한 물질들을 RHM(Right Handed Material)이라고 한다. 그러나, 메타물질은 자연계에 존재하지 않는 유전율 또는 투자율을 가진 물질로서, 유전율 또는 투자율의 부호에 따라 ENG(epsilon negative) 물질, MNG(mu negative) 물질, DNG(double negative) 물질, NRI(negative refractive index) 물질, LH(left-handed) 물질 등으로 분류된다.In most materials, the right-hand rule applies to electric fields, magnetic fields and pointing vectors, so these materials are called RHM (Right Handed Material). However, the meta-material is a material having a permittivity or permeability that does not exist in the natural world, and may be an epsilon negative material, an MNG (mu negative material), a DNG (double negative) material, index material, left-handed material, and the like.
이 때, 집중 소자로서 삽입된 제1 캐패시터(350)의 캐패시턴스가 적절히 정해지는 경우, 소스 공진기는 메타물질의 특성을 가질 수 있다. 특히, 제1 캐패시터(350)의 캐패시턴스를 적절히 조절함으로써, 소스 공진기는 음의 투자율을 가질 수 있으므로, 소스 공진기는 MNG 공진기로 불려질 수 있다. 제1 캐패시터(350)의 캐패시턴스를 정하는 전제(criterion)들은 다양할 수 있다. 소스 공진기가 메타물질(metamaterial)의 특성을 가질 수 있도록 하는 전제(criterion), 소스 공진기가 대상 주파수에서 음의 투자율을 갖도록 하는 전제 또는 소스 공진기가 대상 주파수에서 영번째 공진(Zeroth-Order Resonance) 특성을 갖도록 하는 전제 등이 있을 수 있고, 상술한 전제들 중 적어도 하나의 전제 아래에서 제1 캐패시터(350)의 캐패시턴스가 정해질 수 있다.At this time, when the capacitance of the
MNG 공진기는 전파 상수(propagation constant)가 0일 때의 주파수를 공진 주파수로 갖는 영번째 공진(Zeroth-Order Resonance) 특성을 가질 수 있다. MNG 공진기는 영번째 공진 특성을 가질 수 있으므로, 공진 주파수는 MNG 공진기의 물리적인 사이즈에 대해 독립적일 수 있다. 즉, 아래에서 다시 설명하겠지만, MNG 공진기에서 공진 주파수를 변경하기 위해서는 제1 캐패시터(350)를 적절히 설계하는 것으로 충분하므로, MNG 공진기의 물리적인 사이즈를 변경하지 않을 수 있다.The MNG resonator may have a zeroth-order resonance characteristic with a resonant frequency at a frequency of zero propagation constant. Since the MNG resonator may have a zero resonance characteristic, the resonance frequency may be independent of the physical size of the MNG resonator. That is, as will be described later, it is sufficient to appropriately design the
또한, 근접장(near field)에서 전계는 전송 선로에 삽입된 제1 캐패시터(350)에 집중되므로, 제1 캐패시터(350)로 인하여 근접 필드에서는 자기장(magnetic field)이 도미넌트(dominant)해진다. 그리고, MNG 공진기는 집중 소자의 제1 캐패시터(350)를 이용하여 높은 큐-팩터(Q-Factor)를 가질 수 있으므로, 전력 전송의 효율을 향상시킬 수 있다. 참고로, 큐-팩터는 무선 전력 전송에 있어서 저항 손실(ohmic loss)의 정도 또는 저항(resistance)에 대한 리액턴스의 비를 나타내는데, 큐-팩터가 클수록 무선 전력 전송의 효율이 큰 것으로 이해될 수 있다.Also, since the electric field in the near field is concentrated in the
또한, (b)에 도시되지 아니하였으나, MNG 공진기를 관통하는 마그네틱 코어가 더 포함될 수 있다. 이러한 마그네틱 코어는 전력 전송 거리를 증가시키는 기능을 수행할 수 있다.Further, although not shown in (b), a magnetic core passing through the MNG resonator may be further included. Such a magnetic core can perform a function of increasing a power transmission distance.
(b)를 참조하면, 피딩부(320)는 제2 전송선로, 제3 도체(371), 제4 도체(372), 제5 도체(381) 및 제6 도체(382)를 포함할 수 있다.the
제2 전송 선로는 상부에 제3 신호 도체 부분(361) 및 제4 신호 도체 부분(362)을 포함하고, 하부에 제2 그라운드 도체 부분(363)을 포함한다. 제3 신호 도체 부분(361) 및 제4 신호 도체 부분(362)과 제2 그라운드 도체 부분(363)은 서로 마주보게 배치된다. 전류는 제3 신호 도체 부분(361) 및 제4 신호 도체 부분(362)을 통하여 흐른다.The second transmission line includes a third
또한, (b)에 도시된 바와 같이 제3 신호 도체 부분(361)의 한쪽 단은 제3 도체(371)와 접지(short)되고, 다른 쪽 단은 제5 도체(381)와 연결된다. 그리고, 제4 신호 도체 부분(362)의 한쪽 단은 제4 도체(372)와 접지되며, 다른 쪽 단은 제6 도체 (382)와 연결된다. 제5 도체(381)는 제1 신호 도체 부분(331)과 연결되고, 제6 도체 (382)는 제2 신호 도체 부분(332)과 연결된다. 제5 도체(381)와 제6 도체(382)는 제1 캐패시터(350)의 양단에 병렬로 연결된다. 이때, 제5 도체(381) 및 제6 도체(382)는 RF 신호를 입력받는 입력 포트로 사용될 수 있다.One end of the third
결국, 제3 신호 도체 부분(361), 제4 신호 도체 부분(362) 및 제2 그라운드 도체 부분(363), 제3 도체(371), 제4 도체(372), 제5 도체(381), 제6 도체(382) 및 공진기(310)는 서로 연결됨으로써, 공진기(310) 및 피딩부(320)는 전기적으로 닫혀 있는 루프 구조를 갖는다. 여기서, '루프 구조'는 원형 구조, 사각형과 같은 다각형의 구조 등을 모두 포함한다. 제5 도체(381) 또는 제6 도체(382)를 통하여 RF 신호가 입력되면, 입력 전류는 피딩부(320) 및 공진기(310)에 흐르게 되고, 입력 전류에 의해 발생하는 자기장에 의하여, 공진기(310)에 유도 전류가 유도 된다. 피딩부(320)에서 흐르는 입력 전류의 방향과 공진기(310)에서 흐르는 유도 전류의 방향이 동일하게 형성됨으로써, 공진기(310)의 중앙에서는 자기장의 세기가 강화되고, 공진기(310)의 외곽에서는 자기장의 세기가 약화된다. As a result, the third
공진기(310)와 피딩부(320) 사이 영역의 면적에 의해 입력 임피던스가 결정될 수 있으므로, 전력 증폭기의 출력 임피던스와 상기 입력 임피던스의 매칭을 수행하기 위해 별도의 매칭 네트워크는 필요하지 않다. 매칭 네트워크가 사용되는 경우에도, 피딩부(320)의 크기를 조절함으로써, 입력 임피던스를 결정할 수 있기 때문에, 매칭 네트워크의 구조는 단순해질 수 있다. 단순한 매칭 네트워크 구조는 매칭 네트워크의 매칭 손실을 최소화한다. Since the input impedance can be determined by the area of the region between the
제2 전송 선로, 제3 도체(371), 제4 도체(372), 제5 도체(381), 제6 도체(382) 는 공진기(310)와 동일한 구조를 형성할 수 있다. 즉, 공진기(310)가 루프 구조인 경우에는 피딩부(320)도 루프 구조일 수 있다. 또한, 공진기(310)가 원형 구조인 경우에는 피딩부(320)도 원형 구조일 수 있다.
The
도 4는 일 실시예에 따른 피딩부의 피딩에 따른 공진기의 내부에서 자기장의 분포를 나타낸 도면이다.4 is a view showing a distribution of a magnetic field in a resonator according to feeding of a feeding part according to an embodiment.
무선 전력 전송에서 피딩은, 소스 공진기에 전력을 공급하는 것을 의미한다. 또한, 무선 전력 전송에서 피딩은, 정류부에 AC 전력을 공급하는 것을 의미할 수 있다. (a)는 피딩부에서 흐르는 입력 전류의 방향 및 소스 공진기에서 유도되는 유도 전류의 방향을 나타낸다. 또한, (a)는 피딩부의 입력 전류에 의해 발생하는 자기장의 방향 및 소스 공진기의 유도 전류에 의해 발생하는 자기장의 방향을 나타낸다. (a)는 도 10의 공진기(410) 및 피딩부(420)를 좀 더 간략하게 표현한 도면이다. (b)는 피딩부와 공진기의 등가회로를 나타낸다.Feeding in a wireless power transmission implies supplying power to the source resonator. Also, in wireless power transmission, feeding can mean supplying AC power to the rectifying section. (a) shows the direction of the input current flowing in the feeding part and the direction of the induced current induced in the source resonator. (A) shows the direction of the magnetic field generated by the input current of the feeding portion and the direction of the magnetic field generated by the induced current of the source resonator. (a) is a more simplified representation of the
(a)를 참조하면, 피딩부의 제5 도체 또는 제6 도체는 입력 포트(410)로 사용될 수 있다. 입력 포트(410)는 RF 신호를 입력 받는다. RF 신호는 전력 증폭기로부터 출력될 수 있다. 전력 증폭기는 타겟 디바이스의 필요에 따라 RF 신호의 진폭을 증감시킬 수 있다. 입력 포트(410)에서 입력된 RF 신호는 피딩부에 흐르는 입력 전류의 형태로 표시될 수 있다. 피딩부를 흐르는 입력 전류는 피딩부의 전송선로를 따라 시계방향으로 흐른다. 그런데, 피딩부의 제5 도체는 공진기와 전기적으로 연결된다. 좀 더 구체적으로, 제5 도체는 공진기의 제1 신호 도체 부분과 연결된다. 따라서 입력 전류는 피딩부 뿐만 아니라 공진기에도 흐르게 된다. 공진기에서 입력 전류는 반시계 방향으로 흐른다. 공진기에 흐르는 입력 전류에 의하여 자기장이 발생하고, 상기 자기장에 의해 공진기에 유도 전류가 생성된다. 유도 전류는 공진기에서 시계방향으로 흐른다. 이때 유도 전류는 공진기의 캐패시터에 에너지를 전달할 수 있다. 또한, 유도 전류에 의해 자기장이 발생한다. (a)에서 피딩부 및 공진기에 흐르는 입력 전류는 실선으로 표시되고, 공진기에 흐르는 유도 전류는 점선으로 표시되었다. (a), the fifth conductor or the sixth conductor of the feeding portion can be used as the
전류에 의해 발생하는 자기장의 방향은 오른나사의 법칙을 통해 알 수 있다. 피딩부 내부에서, 피딩부에 흐르는 입력 전류에 의해 발생한 자기장의 방향(421)과 공진기에 흐르는 유도 전류에 의해 발생한 자기장의 방향(423)은 서로 동일하다. 따라서, 피딩부 내부에서 자기장의 세기가 강화된다. The direction of the magnetic field generated by the current can be determined by the right-hand rule. The
또한, 피딩부와 공진기 사이의 영역에서, 피딩부에 흐르는 입력 전류에 의해 발생한 자기장의 방향(433)과 소스 공진기에 흐르는 유도 전류에 의해 발생한 자기장의 방향(431)은 서로 반대 위상이다. 따라서, 피딩부와 공진기 사이의 영역에서, 자기장의 세기는 약화된다.In the region between the feeding portion and the resonator, the
루프 형태의 공진기에서는 일반적으로 공진기의 중심에서는 자기장의 세기가 약하고, 공진기의 외곽부분에서는 자기장의 세기가 강하다. 그런데 (a)를 참조하면, 피딩부가 공진기의 캐패시터 양단에 전기적으로 연결됨으로써 공진기의 유도 전류의 방향과 피딩부의 입력 전류의 방향이 동일해 진다. 공진기의 유도 전류의 방향과 피딩부의 입력 전류의 방향이 동일하기 때문에, 피딩부의 내부에서는 자기장의 세기가 강화되고, 피딩부의 외부에서는 자기장의 세기가 약화된다. 결과적으로 루프 형태의 공진기의 중심에서는 피딩부로 인하여 자기장의 세기가 강화되고, 공진기의 외곽부분에서는 자기장의 세기가 약화될 수 있다. 그러므로 공진기 내부에서는 전체적으로 자기장의 세기가 균일해질 수 있다. In a loop type resonator, the intensity of the magnetic field is generally weak at the center of the resonator and strong at the outer portion of the resonator. However, referring to (a), since the feeding portion is electrically connected to both ends of the capacitor of the resonator, the direction of the induced current of the resonator becomes the same as the direction of the input current of the feeding portion. Since the direction of the induced current of the resonator is the same as the direction of the input current of the feeding portion, the strength of the magnetic field is strengthened inside the feeding portion and the strength of the magnetic field outside the feeding portion is weakened. As a result, at the center of the loop-shaped resonator, the strength of the magnetic field is enhanced due to the feeding portion, and the strength of the magnetic field at the outer portion of the resonator is weakened. Therefore, the intensity of the magnetic field can be uniform throughout the resonator.
한편, 소스 공진기에서 타겟 공진기로 전달되는 전력 전송의 효율은 소스 공진기에서 발생하는 자기장의 세기에 비례하므로, 소스 공진기의 중심에서 자기장의 세기가 강화됨에 따라 전력 전송 효율도 증가할 수 있다.On the other hand, since the efficiency of the power transmission from the source resonator to the target resonator is proportional to the intensity of the magnetic field generated in the source resonator, the power transmission efficiency can be increased as the strength of the magnetic field is strengthened at the center of the source resonator.
(b)를 참조하면, 피딩부(440) 및 공진기(450)는 등가회로로 표현될 수 있다. 피딩부(440)에서 공진기 측을 바라볼 때 보이는 입력 임피던스 Zin은 다음의 수학식 4와 같이 계산될 수 있다.(b), the feeding
여기서, M은 피딩부(440)와 공진기(450) 사이의 상호 인덕턴스를 의미하고, ω는 피딩부(440)와 공진기(450) 간의 공진 주파수를 의미하고, Z는 공진기(450)에서 타겟 디바이스 측을 바라볼 때 보이는 임피던스를 의미한다. Zin은 상호 인덕턴스 M에 비례한다. 따라서, 피딩부(440) 및 공진기(450) 간의 상호 인덕턴스를 조절함으로써 Zin을 제어할 수 있다. 상호 인덕턴스 M은 피딩부(440)와 공진기(450) 사이 영역의 면적에 따라 조절될 수 있다. 피딩부(440)의 크기에 따라 피딩부(440)와 공진기(450) 사이 영역의 면적이 조절될 수 있다. Zin은 피딩부(440)의 크기에 따라 결정될 수 있으므로, 전력 증폭기의 출력 임피던스와 임피던스 매칭을 수행하기 위해 별도의 매칭 네트워크가 필요하지 않다. Here, M denotes a mutual inductance between the feeding
무선 전력 수신 장치에 포함된 타겟 공진기 및 피딩부도 위와 같은 자기장의 분포를 가질 수 있다. 타겟 공진기는 소스 공진기로부터 마그네틱 커플링을 통하여 무선 전력을 수신한다. 이때 수신되는 무선 전력을 통하여 타겟 공진기에서는 유도 전류가 생성될 수 있다. 타겟 공진기에서 유도 전류에 의해 발생한 자기장은 피딩부에 다시 유도 전류를 생성할 수 있다. 이때, (a)의 구조와 같이 타겟 공진기와 피딩부가 연결되면, 타겟 공진기에서 흐르는 전류의 방향과 피딩부에서 흐르는 전류의 방향은 동일해진다. 따라서, 피딩부의 내부에서는 자기장의 세기가 강화되고, 피딩부와 타겟 공진기 사이의 영역에서는 자기장의 세기가 약화될 수 있다.
The target resonator and the feeding portion included in the wireless power receiving apparatus may have a distribution of the magnetic field as described above. The target resonator receives radio power from the source resonator through magnetic coupling. At this time, an induced current can be generated in the target resonator through the received radio power. The magnetic field generated by the induced current in the target resonator can generate the induced current again in the feeding part. At this time, when the target resonator and the feeding portion are connected as in the structure of (a), the direction of the current flowing in the target resonator becomes the same as the direction of the current flowing in the feeding portion. Therefore, the strength of the magnetic field can be strengthened inside the feeding portion, and the strength of the magnetic field in the region between the feeding portion and the target resonator can be weakened.
도 5는 일 예에 따른 멀티-타겟 디바이스 통신 환경을 나타낸다.5 illustrates a multi-target device communication environment according to one example.
무선 전력 전송 및 충전 시스템(500)은 1 개의 소스 디바이스(510) 및 하나 이상의 타겟 디바이스(520)들을 포함할 수 있다.The wireless power transmission and charging
1 개의 소스 디바이스(510)는 복수 개의 타겟 디바이스(520)들로 전력을 전송할 수 있다.One
소스 디바이스(510)는 도 1을 참조하여 전술된 소스 디바이스(110)일 수 있다. 타겟 디바이스(520)는 도 1을 참조하여 전술된 타겟 디바이스(120)일 수 있다.The
소스 디바이스(510)는 반-충돌 데이터 커맨드(anti-collision data command) 및 전력을 출력할 수 있다.The
타겟 디바이스(520)들은 배터리를 구비할 수 있다.The
소스 디바이스(510)의 공진기 영역 내로 동시에 복수 개의 타겟 디바이스(520)들이 접근하는 경우, 또는 복수 개의 타겟 디바이스(520)들이 소스 디바이스(510)의 공진기 영역 내에 존재할 때 상기의 소스 디바이스(510)에 전원을 투입하는 경우, 최초 접속을 위한 과정 중 복수 개의 타겟 디바이스(520)들에 의해 데이터의 충돌이 발생할 수 있다. 상기의 충돌로 인해 정상적인 충전 동작이 이루어지지 않을 수 있다.
When a plurality of
도 6은 일 예에 따른 무선 전력 전송 및 충전 시스템의 모드를 설명한다.6 illustrates modes of a wireless power transmission and charging system according to an example.
무선 전력 전송 및 충전 시스템(500)은, 소프트웨어적인 측면에서, 3 가지 형태의 모드를 가질 수 있다. 3 가지 형태의 모드들은 대기 모드, 접속 모드 및 전송(충전) 제어 모드일 수 있다.The wireless power transmission and charging
(1) 대기 모드는, 소스 디바이스(510)의 전력 전송 거리 이내에 타겟 디바이스(510)가 존재하지 않는 상태를 의미한다.(1) The standby mode means a state in which the
(2) 접속 모드는, 소스 디바이스(510)가 1) 소스 디바이스(510) 및 타겟 디바이스(510) 간의 최초 접속을 통해 타겟 디바이스(510)의 종류, 사용 전력 량 및 일련 번호 등의 정보를 확인하고, 2) 상기의 타겟 디바이스(510)가 정상적인 전송(충전) 제어모드로 갈 수 있도록 처리하는 모드이다. 최초 접속은 소스 디바이스(510)의 전력 전송 거리 내에 타겟 디바이스(510)가 존재하게 될 때 발생할 수 있다.(2) The connection mode is a mode in which the
접속 모드에 있어서, 복수 개의 타겟 디바이스(520)들이 동시에 하나의 소스 디바이스(510)에게 접속을 요청할 수 있다. 하기의 실시예에서, 복수 개의 타겟 디바이스(510)들이 동시에 소스 디바이스(510)에게 접속을 요청할 경우, 항상 소스 다바이스(510) 및 타겟 디바이스(520)간의 1:1 통신이 수행되도록 처리하는 방법이 상세히 기술된다.In the connection mode, a plurality of
(3) 전송(충전) 모드는, 소스 디바이스(510)가 접속 모드에서 타겟 디바이스(520)에게 할당한 슬롯을 통해, 소스 디바이스(510) 및 타겟 디바이스(520)가 통신하는 상태를 의미한다.(3) The transmission (charging) mode means a state in which the
소스 디바이스(510)의 측면에서, 무선 전력 전송 및 충전 시스템(500)의 전체적인 동작이 구분될 수 있다. 단일한 타겟 디바이스(520)에 대해서는, 대기 모드 - 접속 모드 - 전송(충전) 모드 - 대기 모드가 반복된다. 하기의 실시예에 따른 1(소스 디바이스(510)) : N(타겟 디바이스(520))의 무선 전력 전송 및 충전 시스템에서는, 복합적이고 반복적인 동작이 발생할 수 있다. 예컨대, 복수 개의 타겟 디바이스(520)들 중, 일부의 타겟 디바이스(520)들은 충전 모드인 상태에서, 다른 일부의 타겟 디바이스(520)들은 이미 충전을 완료하였을 수 있고, 새로운 타겟 디바이스(520)는 접속을 시도할 수 있다.
On the side of the
도 7은 일 실시예에 따른 소스 디바이스의 구조도이다.7 is a structural diagram of a source device according to an embodiment.
소스 디바이스(510)는 제어 및 통신부(710), 전력 공급기(720), 전력 검출기(730), 오실레이터(740), PA(750), 매칭 제어부(755) 및 소스 공진기(또는, TX 공진기)(760)를 포함할 수 있다.The
제어 및 통신부(710)는 제어 및 통신부(115)일 수 있다. 전력 공급기(720)는 전력 공급기(112) 및 AC/DC 컨버터(111)일 수 있다. 전력 검출기(730)는 전력 검출기(113)일 수 있다. PA(750)는 전력 변환부(114)일 수 있다. 소스 공진기(760)는 소스 공진기(116)일 수 있다.The control and
제어 및 통신부(710)는 공급 전력 제어부(712)를 포함할 수 있다. 또는, 소스 디바이스(510)가 공급 전력 제어부(712)를 더 포함할 수 있다. 소스 디바이스(510)는 매칭 제어부(755)를 포함할 수 있다.The control and
오실레이터(760)는 수 Khz 내지 수십 Mhz의 대역의 주파수를 갖는 신호를 발생시킬 수 있다. 상기의 신호는 도 1을 참조하여 전술된 스위칭 펄스 신호일 수 있다. 오실레이터(760)에 의해 발생된 신호는 PA(750)로 인가될 수 있다. 오실레이터(760)는 주파수를 신호의 주파수 및 매칭 스키매틱(matching schematic)을 변경할 수 있다. 제어 및 통신부(710)는 오셀레이터(760)을 제어하여 오실레이터(760)가 발생하는 신호의 주파수 및 매칭 스키매틱을 변경시킬 수 있다.The
전력 공급기(720)는 스위칭 모드 파워 서플라이(Switching Mode Power Supply)일 수 있다. 공급 전력 제어부(712)는 전력 공급부(720)을 제어할 수 있다. 공급 전력 제어부(712)는 전력 공급기(720)를 제어함으로써 공급 전력을 PA(750)로 인가할 수 있다. 전력 공급기(720)가 PA(750)로 인가하는 전력을 PA 공급 전력으로 명명한다. 공급 전력 제어부(712)는 전력 공급기(720)를 제어하여 전력 공급기(720)가 PA(750)로 인가하는 전압을 조절할 수 있다. 전력 공급기(720)가 PA(750)로 인가하는 전압을 PA 공급 전압으로 명명한다. 전력 공급기(720)가 PA 공급 전압을 조절함에 따라, PA(750)에 공급되는 전류가 조절될 수 있다. PA(750)는 가변 스위칭 증폭기(variable switching amplifier)일 수 있다. PA(750)는 E-클래스(class)의 스위칭 증폭기로 설계될 수 있다. PA(750)의 출력 전력은 오실레이터(760)로부터 인가된 신호의 주파수 및 전력 공급부(720)로부터 인가된 공급 전력에 의해 결정될 수 있다. PA(750)가 출력하는 전력을 PA 전력으로 명명한다. 또한, PA 전류는 공급 전력 제어부(712)가 전력 공급기(720)를 제어함에 따라 PA(750)에 공급되는 전류이다. PA 전압은 PA 전력의 전압이다.The
소스 공진기(760)는 PA 전력을 전자기(electromagnetic) 에너지로서 타겟 디바이스(520)로 전송한다.The
매칭 제어부(755)는 PA(750) 및 소스 공진기(760) 간의 임피던스를 매칭시킬 수 있다. 매칭 제어부(755)는 매칭 회로(matching circuit)일 수 있다. 매칭 제어부(755)는 매칭 임피던스 및 매칭 주파수를 변경할 수 있다. 제어 및 통신부(710)는 매칭 제어부(755)를 제어하여 매칭 임피던스 및 매칭 주파수를 변경시킬 수 있다.The matching
전력 검출기(730)는 전력 공급기(720)가 출력하는 공급 전력의 전류 및 전압을 검출할 수 있고, 검출된 전류 및 전압에 대한 정보를 제어 및 통신부(710)로 전송할 수 있다. 전력 검출기(730)는 PA 전력(또는, PA 전류) 및 PA 전압을 검출할 수 있고, 검출된 PA 전력(또는, PA 전류 및 PA 출력 전압)에 대한 정보를 제어 및 통신부(710)로 전송할 수 있다. 전력 검출기(730)는 타겟 디바이스(520)의 부하의 변화 및 모드의 변화를 검출함으로써 타겟 디바이스(520)로의 전력 공급을 모니터링하고, 타겟 디바이스(520)의 부하 변조를 복조하기 위해 사용될 수 있다..
The
도 8은 일 실시예에 따른 타겟 디바이스의 구조도이다.8 is a structural diagram of a target device according to an embodiment.
타겟 디바이스(520)는 타겟 공진기(810), 매칭 제어부(815), 정류부(820), 변복조부(830), DC/DC 컨버터(840), 전력 검출기(860), 제어 및 통신부(870), 스위치부(880) 및 부하(890)를 포함할 수 있다.The
타겟 공진기(810)는 타겟 공진기(121)일 수 있다. 정류부(820)는 정류부(122)일 수 있다. DC/DC 컨버터(840)는 DC/DC 컨버터(123)일 수 있다. 제어 및 통신부(870)는 제어 및 통신부(126)일 수 있다. 스위치부(880)는 스위치부(124)일 수 있다. 부하(890)는 충전부(125)일 수 있다.The
타겟 공진기(810)는 소스 디바이스(510)의 소스 공진기(760)로부터 출력된 전자기 에너지를 수신할 수 있다. 즉, 타겟 공진기(810)는 소스 공진기(760)와의 마그네틱 커플링을 통해 소스 디바이스(510)로부터 전력을 수신한다. 상기의 수신된 전력은 "통신용 전류" 또는 "충전용 전력"으로 사용될 수 있다. 또한, 타겟 공진기(810)는 인-밴드 통신을 통해 소스 디바이스(510)로부터 다양한 메시지를 수신할 수 있다.The
매칭 제어부(815)는 타겟 공진기(810) 및 정류부(820) 간의 임피던스를 매칭시킬 수 있다. 매칭 제어부(815)는 매칭 회로일 수 있다. 매칭 제어부(815)는 매칭 임피던스 및 매칭 주파수를 변경할 수 있다. 제어 및 통신부(870)는 매칭 제어부(815)를 제어하여 매칭 임피던스 및 매칭 주파수를 변경시킬 수 있다.The matching
정류부(820)는 타겟 공진기(810)로부터 출력되는 교류 전압을 정류함으로써 DC 전압을 생성할 수 있다. 즉, 정류부(820)는 타겟 공진기(810)를 통해 수신된 교류 전압을 정류할 수 있다.The
DC/DC 컨버터(840)는 정류부(820)에서 출력되는 DC 전압의 레벨을 부하(890)의 용량에 맞게 조정할 수 있다. 예컨대, DC/DC 컨버터(840)는 정류부에서 출력되는 DC 전압의 레벨을 3~10V로 조정할 수 있다.The DC /
전력 검출기(860)는 DC/DC 컨버터(840)의 출력 전력 및 출력 전압을 검출할 수 있다. 전력 검출기(860)는 검출한 DC/DC 컨버터(840)의 출력 전력 및 출력 전압을 제어 및 통신부(870)로 전달할 수 있다. The
스위치부(880)는 제어 및 통신부(870)의 제어에 따라 ON/OFF될 수 있다. 예컨대, 타겟 디바이스(520)(또는, 부하(890))가 완충될 때, 스위치부(880)는 OFF될 수 있다. 스위치부(880)가 OFF될 때, 소스 디바이스(510)의 제어 및 통신부(710)는 타겟 디바이스(520)가 수신하는 전력을 검출할 수 있다. 이하, 타겟 디바이스(520)가 수신하는 전력을 수신 전력으로 명명한다. 즉, 스위치부(880)가 OFF될 때, 소스 공진기(760) 및 타겟 공진기(810) 간의 마그네틱 커플링(coupling)이 제거될 수 있다.The
부하(890)는 배터리를 포함할 수 있다. 부하(890)는 충전부(125)를 포함할 수 있다. 부하(890)는 DC/DC 컨버터(840)로부터 출력되는 DC 전압을 이용하여 충전될 수 있다.The
제어 및 통신부(870)는 공진 주파수를 이용하여 소스 디바이스(510)와의 인-밴드 통신을 할 수 있다. 제어 및 통신부(870)는 인-밴드 통신을 위해 변복조부(830)를 사용할 수 있다. 제어 및 통신부(870)는 변복조부(830)를 포함할 수 있으며, 변복조부(830)의 기능은 제어 및 통신부(870)에 의해 수행될 수 있다.The control and
변복조부(830)는 타겟 공진기(810) 및 정류부(820) 간의 신호 또는 정류부(820)의 출력 신호를 검출하여 타겟 디바이스(520)가 수신한 신호를 복조할 수 있다. 즉, 변복조부(830)는 인-밴드 통신을 통해 타겟 디바이스(520)가 수신한 신호를 복조할 수 있다. 또한, 변복조부(830)는 타겟 공진기(810)의 임피던스를 조정함으로써 소스 디바이스(510)로 전송되는 신호를 변조할 수 있다. 변복조부(830)는 스위치부(880)의 ON/OFF를 통해 소스 디바이스(510)로 전송되는 신호를 변조할 수 있다.
The
도 9는 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 및 충전 시스템의 전력 제어 방법의 흐름도이다.9 is a flowchart of a power control method of a wireless power transmission and charging system according to an embodiment.
단계(910)에서, 초기 전력 제어가 수행된다. 초기 전력 제어는 소스 디바이스(510) 및 타겟 디바이스(520)가 접속을 시작할 때 무선 송신 전력을 제어 및 전송하는 것일 수 있다. 소스 공진기(760) 및 타겟 공진기(810) 간의 효율 차이를 고려하여 전력이 전송되어야, 타겟 디바이스(520)의 필요 전력이 적절히 전송될 수 있다. 타겟 디바이스(520)의 필요 전력은 타겟 디바이스(520)의 부하(890)를 충전하기 위해 필요한 전력을 의미할 수 있다.In
단계(920)에서, 타겟 부하(target load)의 변화에 대응한 전력 제어가 수행된다.In
타겟 부하란 PA(750)의 출력 단에서 바라보는 부하를 의미할 수 있다. 즉, 타겟 부하란 PA(750)의 출력 단에 가하지는 부하를 의미할 수 있다.The target load may refer to the load as viewed from the output end of the
타겟 부하의 변화란, 1) 소스 디바이스(510)를 통해 충전되고 있는 타겟 디바이스(520)의 개수가 변경되는 것 또는 2) 타겟 디바이스(520)의 배터리 충전 모드가 변화하는 것(예컨대, 정전류(Constant Current; CC) 모드에서 정전압(Constant Voltage; CV) 모드로) 등의 이유로 타겟 부하가 변하는 것을 의미할 수 있다.The change in the target load means that 1) the number of
"타겟 부하의 변화에 대한 전력 제어"는, 변하는 부하에 맞게 전력을 제어 및 전송하는 것을 의미할 수 있다.
&Quot; Power control for change of target load " may mean controlling and transmitting power in accordance with a varying load.
도 10은 일 예에 따른 전력 제어의 조건을 설명한다.FIG. 10 illustrates conditions of power control according to an example.
도 10은 도 5의 소스 디바이스(510) 및 타겟 디바이스(520)을 단순화하여 나타낸 것일 수 있다.FIG. 10 may be a simplified representation of the
소스(1010)는 소스 디바이스(510) 중 매칭 제어부(755) 및 소스 공진기(760) 외의 부분을 나타낼 수 있다. 매칭 네트워크(1020)는 매칭 제어부(755)를 나타낼 수 있다. 공진기(1030)는 소스 공진기(760)를 나타낼 수 있다.The
공진기(1040)는 타겟 공진기(1040)를 나타낼 수 있다. 매칭 네트워크(1050)는 매칭 제어부(815)를 나타낼 수 있다. 부하(1060)는 부하(890)를 나타낼 수 있다.The
소스 디바이스(510)는 타겟 부하(즉, 타겟 디바이스(520) 또는, 타겟 디바이스(5120) 내의 부하(890))에게 필요한 전력을 공급하기 위하여 PA 전력(또는, 소스 전력)을 제어할 수 있다. 소스 디바이스(510)는 PA 공급 전력을 제어함으로써 상기의 PA 전력을 제어할 수 있다.The
PA 전력을 제어하기 위해, 소스 디바이스(510)는 소스 공진기(760) 및 타겟 공진기(810) 간의 무선 전력 전송 효율을 검출하고, 검출된 효율이 고려하여 조정된 출력 전력을 전송해야 한다.To control the PA power, the
소스 공진기(760) 및 타겟 공진기(810) 간의 효율이 낮은 경우, 상기의 낮은 효율을 감안하여 소스 디바이스(510)는 타겟 디바이스(520)에게 더 높은 전력을 전송해야 한다. PA 전력이 높을 경우, 1) 소스 디바이스(510), 2) 소스 공진기(760) 및 타겟 공진기(810)의 사이 또는 3) 타겟 디바이스(520)에서 열이 발생할 수 있고, 발생한 열에 의해 장치(즉, 소스 디바이스(510) 및 타겟 디바이스(520))의 신뢰성이 하락할 수 있다. 따라서, 소스 공진기(760) 및 타겟 공진기(810) 간에서 낮은 효율이 검출된 경우, 소스 디바이스(510)는 타겟 디바이스(520)로 PA 전력을 전송하지 않을 수 있다. When the efficiency between the
하기에서, 소스 디바이스(510)가 전력을 제어하기 위한 조건을 설명한다. 타겟 디바이스(520)에게 필요한 전력을 공급하기 위해, PA(760)는 타겟 부하에 맞는 전력을 출력해야 한다. PA(760)가 타겟 부하에 맞는 전력을 출력하기 위해서는 하기의 2 개의 조건들이 충족되어야 한다.In the following, conditions for the
1) 임피던스 매칭 조건 : 소스 단 임피던스는 부하 임피던스에 대한 매칭 조건을 충족시켜야 한다. 여기서, 소스 단 임피던스는 1) 소스 공진기(760)를 포함한 소스 디바이스(510) 및 2) 타겟 공진기(810)의 임피던스를 의미한다.1) Impedance Matching Condition: The source-side impedance shall meet the matching condition for the load impedance. Here, the source-side impedance means 1) the impedance of the
상기의 매칭이 충족되는지 여부는 반사 계수(reflection coefficient) 값을 통해 확인될 수 있다. 반사 계수는 하기의 수학식 5에 따라 계산될 수 있다.Whether or not the above matching is satisfied can be confirmed through a reflection coefficient value. The reflection coefficient can be calculated according to the following equation (5).
여기서, 는 반사 계수이다. Vi는 입사 파(incident wave)이다. Vr은 반사 파(reflected wave)이다. Zo는 소스 임피던스이다. ZL은 부하 임피던스 이다.here, Is the reflection coefficient. V i is an incident wave. V r is the reflected wave. Z o is the source impedance. Z L is the load impedance.
2) 소스 디바이스(510) 및 타겟 디바이스(520) 간의 공진 주파수 조건 : 소스 공진기(760) 및 타겟 공진기(810)의 공진 주파수는 동일해야 한다.
2) Resonant frequency conditions between the
도 11은 일 실시예에 따른 최대 효율 지점을 설명한다.Figure 11 illustrates the maximum efficiency point according to one embodiment.
그래프(1100)는 최대 효율 지점(1130)을 표시한다. 그래프(1100)의 x 축은 주파수를 나타낸다. 그래프(1100)의 y 축은 S 파라미터의 값을 나타낸다.
소스 공진기(760) 및 타겟 공진기(810)는 업체 별로 상이하게 제작될 수 있다. 이러한 제작 상의 차이로 인해 소스 공진기(760) 및 타겟 공진기(810)의 효율에 있어서 차이가 발생할 수 있다.The
무선 충전 결합 효율은 소스 공진기(760)로부터 타겟 공진기(810)로의 무선 전력 전송 효율을 의미한다. 소스 디바이스(510)가 타겟 디바이스(520)에게 필요 전력을 전송하기 위해서, 소스 디바이스(510)는 무선 충전 결합 효율을 알 필요가 있다. 소스 디바이스(510)는 무선 충전 결합 효율을 고려하여 조정된 전력을 전송할 수 있다.The wireless charge coupling efficiency means the wireless power transmission efficiency from the
무선 충전의 결합 효율은 벡터 네트워크 분석기(Vector Network Analyzer; VNA)를 사용하여 측정될 수 있다. S-파라미터를 측정하기 위해, 입력 RF 단(즉, PA(750)의 출력 단 또는 소스 공진기(760)의 입력 단)은 VNA의 1 번 단자에 연결되고, 수신 RF 단(즉, 타겟 공진기(810)의 출력 단 또는 정류부(820)의 입력 단)을 VNA의 2 번 단자에 연결된다.The coupling efficiency of wireless charging can be measured using a Vector Network Analyzer (VNA). In order to measure the S-parameter, the input RF stage (i.e., the output stage of the
Pinput이 VNA의 출력 전력일 때, 입력 RF 단으로 입력되는 입력 전력은 하기의 수학식 6으로 나타낼 수 있다. 수신 RF 단으로 출력되는 출력 전력은 하기의 수학식 7로 나타낼 수 있다. 손실(loss)은 하기의 수학식 8로 나타낼 수 있다.When P input is the output power of the VNA, the input power input to the input RF stage can be expressed by Equation (6) below. The output power output to the receiving RF stage can be expressed by Equation (7) below. The loss can be expressed by the following equation (8).
여기서, S11은 VNA의 1 번 단자로의 입력을 의미한다. S21은 VNA의 2 번 단자로의 입력을 의미한다.Here, S11 means input to the first terminal of the VNA. S21 means input to the second terminal of the VNA.
따라서, 커플링 효율은 S-파라미터에 의해 하기의 수학식 9 및 수학식 10과 같이 정의될 수 있다.Therefore, the coupling efficiency can be defined by the S-parameter as shown in Equation (9) and Equation (10) below.
최대 가능 결합 효율은 공진기들(760 및 810)에 의해 반사된 전력을 고려한 결합 효율을 의미한다.
The maximum possible coupling efficiency means the coupling efficiency considering the power reflected by the
도 12는 일 실시예에 따른 무선 전력 전송의 효율을 검출하는 방법의 흐름도이다.12 is a flow diagram of a method for detecting efficiency of a wireless power transmission in accordance with one embodiment.
도 12는 소스 디바이스(510)가 타겟 디바이스(520)로의 무선 전력 전송의 효율을 검출하고, 검출된 효율에 따라 출력 전력을 타겟 디바이스(520)로 전송하는 방법의 일 예일 수 있다.12 may be an example of how the
단계(1210)에서, 제어 및 통신부(710)는 타겟 디바이스(520)로부터 타겟 디바이스(520)가 요구하는 필요 전력에 대한 정보를 수신한다. 필요 전력은 타겟 디바이스(520)의 부하(890)를 충전하기 위해 필요한 전력일 수 있다. 필요 전력에 대한 정보는, 1) 부하(910)(또는, 배터리))에 대한 정보, 2) 부하(910)(또는, 배터리)의 전압과 전류, 3) 타겟 디바이스(520)에 대한 정보, 4) 타겟 디바이스(520)의 전력 수신 용량 및 5) 타겟 디바이스(520)의 전압과 전류 등을 포함할 수 있다.In
단계(1220)에서, 제어 및 통신부(710)는 타겟 디바이스(520)가 요구하는 전력에 대한 정보에 기반하여 PA 전력의 초기 값을 결정한다. 상기의 초기 값을 갖는 PA 전력을 PA 초기 전력으로 명명한다.In
소스 디바이스(510)는 PA 전력을 모니터링함으로써 타겟 디바이스(520)로 전달되는 전력을 알 수 있다.The
단계(1230)에서, 제어 및 통신부(710)(또는, 공급 전력 제어부(712))는 결정된 초기 값에 따라 PA 전력을 조정하도록 전력 공급기(720)를 제어한다. PA(750)는 초기 값에 따른 PA 전력을 소스 공진기(760)를 통해 타겟 디바이스(520)로 전송한다.In
단계(1240)에서, 전력 검출기(730)는 PA(750)로부터 출력되는 PA 전류(또는, PA 전력)을 검출한다.In
단계(1250)에서, 제어 및 통신부(710)는 검출된 PA 전류에 기반하여 PA 전력을 제어한다. 제어 및 통신부(710)는 검출된 PA 전류가 증가하는 경우 PA 전력을 높힐 수 있다.In
단계(1260)에서, 제어 및 통신부(710)는 검출된 PA 전류가 변화하는지 여부를 판단한다. PA 전류가 변화하지 않는 경우, 단계(1270)가 수행된다. PA 전류가 변화하는 경우 단계(1250)가 반복된다.In
즉, 단계들(1250 및 1260)에서, 제어 및 통신부(710)는 검출된 PA 전류가 증가하는 경우 PA 전류가 일정하게 될 때까지 PA 전력을 높힌다. 즉, 단계들(1250 및 1260)에서, 제어 및 통신부(710)는 검출된 PA 전류에 기반하여 PA 전력을 조정할 수 있다. 이때, 제어 및 통신부(710)는, PA 전류가 일정할 때까지, 소스 공진기(790) 및 타겟 공진기(810) 간의 효율에 기반하여 PA 공급 전압을 제어할 수 있다. 즉, PA 공급 전압은 공진기들(790 및 810) 간의 효율에 기반하여 제어될 수 있다.That is, in
단계(1270)에서, 제어 및 통신부(710)는 타겟 디바이스(520)로부터 타겟 디바이스(520)가 수신하는 수신 전력에 대한 정보를 수신한다.In
단계(1280)에서, 제어 및 통신부(710)는 조정된 PA 전력 및 수신 전력에 기반하여 무선 전력 전송의 효율을 계산한다. 예컨대, 수신 전력이 3W인데 비해, 결정된 PA 전력이 6W이면, 효율은 0.5 또는 50%가 될 수 있다.In
단계(1290)에서, 제어 및 통신부(710)(또는, 공급 전력 제어부(712))는 계산된 효율에 따라 PA 전력을 조정하도록 전력 공급기(720)를 제어한다. 즉, 단계(1290)에서, 제어 및 통신부(710)(또는, 공급 전력 제어부(712))는 계산된 효율에 따라 PA 공급 전압을 제어한다. PA(750)는 계산된 효율에 따른 PA 전력을 소스 공진기(760)를 통해 타겟 디바이스(520)로 전송한다.타겟 디바이스(520)의 부하(890)에 따라 공급 전력이 PA(750)에게 제공될 때, 같은 공급 전력이라도 전압이 낮으면(또는, 전류가 높으면) 높은 열이 발생하고, 손실이 증가한다. 예컨대, 출력 전력이 같은 10W라도, 10V의 전압 및 1A의 전류일 때보다 1V의 전압 및 10A의 전류일 때 더 많은 열이 발생하며, 손실이 증가하게 된다. 따라서, 제어 및 통신부(710)(또는, 공급 전력 제어부(712))는 효율에 기반하여 PA 전류 값을 기준으로 PA 전력(또는, PA 전압)을 제어한다.In
단계들(1240 내지 1290)에서, 제어 및 통신부(710)는, PA 전력의 전류의 변화가 일정한 영역 내로 들어오면, 타겟 디바이스(520)와의 통신을 통해 타겟 디바이스(520)가 수신하는 수신 전력을 확인할 수 있다. 제어 및 통신부(710)는 상기의 PA 전력 및 상기의 수신 전력을 사용하여 공진기들(760 및 810) 간의 효율을 확인할 수 있다. 제어 및 통신부(710)는 확인된 효율에 따라, 타겟 디바이스(520)(또는, 부하(890))의 충전을 위한 전력을 최종적으로 조정 및 전송할 수 있다.In
또한, 소스 디바이스(510)가 타겟 디바이스(520)(또는, 부하(890))의 충전을 위한 전력을 전송하는 경우, 제어 및 통신부(710)는 검출된 PA 전류를 통해 타겟 디바이스(520) (또는, 부하(890))의 충전 상태(즉, 부하(890)의 변화)를 판단할 수 있다. 따라서, 단계(1270)는 생략될 수 있다. 단계(1270)가 생략되는 경우, 단계(1080)에서, 제어 및 통신부(710)는 조정된 PA 전력 및 상기의 필요 전력에 대한 정보에 기반하여 무선 전력 전송의 효율을 계산할 수 있다.
In addition, when the
하기에서, 무선 전력의 효율을 검출하고, 검출된 효율에 따라 전력을 제어하는 방법들이 설명된다.In the following, methods of detecting the efficiency of the wireless power and controlling the power according to the detected efficiency are described.
도 13은 일 예에 따른 공진기들 사이의 효율 변화를 검출하는 방법을 설명한다.13 illustrates a method for detecting the change in efficiency between resonators according to an example.
그래프(1300)의 x 축은 시각, y 축은 전류를 나타낸다.The x-axis of
타겟 디바이스(520)의 부하(890)(예컨대, 배터리)를 충전할 때, 부하(890)가 필요로 하는 전력이 공급되지 않으면, PA(750)의 출력 단에서는 실제의 부하(890) 보다 더 높은 부하가 보인다. PA(750)에서 검출된 전류가 낮으면, 제어 및 통신부(710)는 타겟 디바이스(520)의 충전에 필요한 전력이 부족하다고 판단할 수 있고, PA(750)가 더 큰 전력을 전송하도록 전력 공급기(720)를 제어할 수 있다. 도시된 것처럼, PA 전류(1310, 1320 및 1330)는 제어 및 통신부(710)가 전류가 적은 것으로 판단함에 따라 점점 증가하다가 일정한 레벨에 달하면서 변화를 멈춘다.If the power required by the
이러한 방식으로, 제어 및 통신부(710)는 PA 전류의 검출(단계 1240) 및 타겟 디바이스(520)와의 통신(단계 1270)을 적절한 전력이 타겟 디바이스(520) 전달될 때까지 반복할 수 있다. In this manner, the control and
부하(890)에 필요 전력을 공급하기 위해, PA 전류를 기준으로 PA 전력이 제어될 수 있다. 제어 및 통신부(710)는 PA 전류의 증가 및 감소에 기반하여 제어의 조건을 판단할 수 있다. PA 전력을 제어하면서 PA(750)에 전력을 공급할 때, 공급된 전력에 비해 부하(890)가 더 작은 경우, PA 전류가 증가한다. 이러한 증가는 부하(890)에 공급되는 전력이 부족하다는 것을 의미할 수 있다. 제어 및 통신부(710)는 PA 전류의 검출의 결과에 기반하여 PA 전력을 제어할 수 있다. PA 전류가 더 이상 증가하지 않는 경우, 제어 및 통신부(710)는 부하(890)에 필요 전력이 공급되었다고 판단할 수 있고, 더 이상 PA 전력을 증가시키지 않을 수 있다.
To provide the necessary power to the
도 14는 일 예에 따른 PA 전력의 조정을 나타낸다.14 shows the adjustment of the PA power according to an example.
PA 전력(또는, 제어된 PA 공급 전압의 레벨)(1410)의 변화 및 검출된 PA 전류(1420)가 도시되었다. 점선(1430)은 타겟 디바이스(520)의 필요 전력을 나타낸다. 점선(1440)은 PA 전력의 최대 레벨을 나타낸다. 박스(1450)는 소스 디바이스(510) 및 타겟 디바이스(520) 간의 통신이 수행됨을 나타낸다.The change in PA power (or the level of the controlled PA supply voltage) 1410 and the detected PA current 1420 are shown. The dotted
단계들(1210 및 1220)에서, PA 초기 전력이 결정된다. 본 예에서, 타겟 디바이스(520)의 필요 전력은 3W이다. 소스 공진기(760) 및 타겟 공진기(810) 간의 효율이 100%라고 가정하였을 때, 단계(1220)에서 제어 및 통신부(710)는 PA 초기 전력을 3W로 결정한다.In
단계(1220)에서 사용되는 가정된 효율을 가정 효율로 명명한다. 가정 효율은 1) 타겟 디바이스(520)의 응용, 2) 타겟 디바이스(520)의 기능, 3) 무선 전력 전송 및 충전 시스템(500)의 동작 환경 등에 기반하여 결정될 수 있다. 일반적으로 가정 효율은 50~100%의 값을 가질 수 있다.The assumed efficiency used in
단계(1240)에서 검출된 PA 전류는 점점 증가한다. 단계(1250)에서, 제어 및 통신부(710)는 타겟 디바이스(520)의 부하(890)에 전력이 전달될 수 있도록 PA 전력을 제어한다.The PA current detected in
제어 및 통신부(710)는 전력 검출기(730)를 통해 PA 공급 전력(또는, PA 공급 전압 및 PA 공급 전류)를 검출함으로써 부하(890)에 공급되는 전력을 알 수 있다.
The control and
도 15는 일 예에 따른 PA 전류의 고정을 나타낸다.15 shows the fixing of the PA current according to an example.
PA 전력(1510)의 변화 및 검출된 PA 전류(1520)가 도시되었다. 점선(1530)은 타겟 디바이스(520)의 필요 전력을 나타낸다. 점선(1540)은 PA(750)의 출력 전력의 최대 레벨을 나타낸다.The change in
PA(750)에서는 타겟 디바이스(520)의 부하(890)만큼의 전력만이 출력된다. 즉, 부하(890)의 변화가 없으면, PA 공급 전압이 증가하더라도 PA 전류는 거의 변하지 않는다.In the
PA 공급 전압을 제어하여 PA 전력(1510)이 상승하여도, PA 전류(1520)는 특정한 지점에서부터 일정하게 된다.By controlling the PA supply voltage, the PA current 1520 is constant from a particular point even if the
제어 및 통신부(710)는 PA 전류 검출(단계 1240) 및 타겟 디바이스(520)와의 통신(단계 1270)을 통해 및 타겟 디바이스(520)가 충전이 되는지 여부를 확인할 수 있다. 필요 전력(필요 전압 및 필요 전류)가 공급되는 것으로 확인되면, 제어 및 통신부(710)는 충전 모드로 전환하여 타겟 디바이스(520)에게 전력을 전송할 수 있다.The control and
본 예에서, 소스 디바이스(510)가 타겟 디바이스(520)로 전송하는 PA 전력은 6W이고, 부하(890)에 전달되는 전력은 3W이므로, 무선 전력 전송 효율은 50%가 된다.
In this example, the PA power transmitted by the
도 16은 일 예에 따른 낮은 무선 전력 전송 효율에 의하여 전력 전송이 차단되는 경우를 설명한다.FIG. 16 illustrates a case where power transmission is interrupted by a low radio power transmission efficiency according to an example.
PA 전력(1610)의 변화 및 검출된 PA 전류(1620)가 도시되었다. 점선(1630)은 타겟 디바이스(520)의 필요 전력을 나타낸다. 점선(1640)은 PA 전력의 최대 레벨을 나타낸다.The change in
소스 공진기(760) 및 타겟 공진기(810) 간의 효율이 낮아서 전력이 전송되기 어려운 경우, 소스 디바이스(510)가 타겟 디바이스(520)로 전송하는 PA 전력은 7W이고, 부하(890)에 전달되는 전력은 3A가 된다. 무선 전력 전송 효율은 42.8%가 된다.If the efficiency between the
도 17은 일 실시예에 따른 가상 부하를 사용하여 무선 전력 전송의 효율을 검출하는 방법의 흐름도이다.17 is a flow diagram of a method for detecting the efficiency of a wireless power transmission using a virtual load according to an embodiment.
도 17은 소스 디바이스(510)가 타겟 디바이스(520)로의 무선 전력 전송의 효율을 검출하고, 검출된 효율에 따라 출력 전력을 타겟 디바이스(520)로 전송하는 방법의 일 예일 수 있다.17 may be an example of how the
공진기들(760 및 810) 간의 효율을 검출하기 위해, 제어 및 통신부(710)는 타겟 디바이스(520)로부터 전송된 정보를 사용할 수 있다. 상기의 정보는 타겟 디바이스(520) 내에 흐르는 전력(또는, 타겟 디바이스(520)가 수신한 전력)에 기반하여 생성된 정보이다. 본 실시예에서, 상기의 정보는 타겟 디바이스(520)의 가상 부하에 흐르는 전력이다. 가상 부하에 흐르는 전력을 가상 부하 전력으로 명명한다.In order to detect the efficiency between the
가상 부하는, 1) 타겟 디바이스(520)의 실제 부하(890)와 동일한 값을 갖는 부하이거나, 2) 소스 디바이스(510) 및 타겟 디바이스(520) 사이에서 기준이 되는 저항 값을 갖는 부하일 수 있다. 상기의 기준이 되는 저항 값을 참조 로드로 명명한다.The virtual load may be a load having the same value as 1) the
단계(1710)는 전술된 단계(1210)에 대응한다. 단계(1720)는 전술된 단계(1220)에 대응한다. 단계(1730)는 단계(1230) 또는 단계들(1230 내지 1260)에 대응한다. 중복되는 설명은 생략한다.
단계(1740)에서, 타겟 디바이스(520)는 가상 부하 전력을 수신 및 검출한다. 타겟 디바이스(520)는 검출된 가상 부하 전력에 대한 정보를 소스 디바이스(510)로 전송한다. 소스 디바이스(510)는 가상 부하 전력에 대한 정보를 수신한다.In
단계(1750)에서, 제어 및 통신부(710)는 PA 전력 및 가상 부하 전력을 비교하여 무선 전력 전송 효율을 계산한다.In
단계(1760)에서, 제어 및 통신부(710)는 계산된 무선 전력 전송 효율에 따라 출력될 전력(즉, PA 전력)을 계산한다.In
단계(1770)에서, 제어 및 통신부(710)(또는, 공급 전력 제어부(712))는 계산된 PA 전력이 출력되도록 전력 공급기(720)를 제어한다. 상기의 제어에 의해 PA 전력이 조정된다. PA(750)는 조정된 PA 전력을 소스 공진기(760)를 통해 타겟 디바이스(520)로 전송한다.
In
도 18은 일 예에 따른 가상 부하의 연결을 설명한다.Figure 18 illustrates the connection of a virtual load according to an example.
도 18에서, 타겟 디바이스(520)의 구성요소들 중 부하를 제외한 나머지 구성 요소들(1810)이 도시되었다. 가상 부하(1820)는 부하(890)와 병렬로 연결된다.In Fig. 18, the remaining
타겟 디바이스(520)(또는, 제어 및 통신부(870)는 부하(890)로의 경로(path)(1830) 및 가상 부하(1820)로의 경로(1840) 중 하나를 선택하는 경로 제어를 사용할 수 있다. 경로 선택에 의해 가상 부하(1820)로 수신 전력의 경로가 옮겨지면, 전력 검출기(860)는 가상 부하(1820)에 흐르는 전력을 검출하여 제어 및 통신부(870)로 전송할 수 있다. 제어 및 통신부(870)는 통신을 통해 검출된 전력을 소스 디바이스(510)로 전송한다.
The target device 520 (or the control and communication portion 870) may use path control to select one of the
도 19는 일 예에 따른 SPDT 스위치를 사용한 경로 선택을 설명한다.FIG. 19 illustrates path selection using an SPDT switch according to an example.
단극 쌍투(Single Pole Double Throw; SPDT) 스위치(1910)는 전력 검출기(860)로부터 전송된 송신 전력을 부하(890) 및 가상 부하(1820) 중 하나로 전달한다. 스위치부(880)는 SPDT 스위치(1910)를 포함할 수 있다.A single pole double throw (SPDT)
SPDT 스위치(1910)는 제어 및 통신부(870)의 제어에 따라 부하(890) 및 가상 부하(1820) 중 송신 전력을 전달할 하나의 대상을 선택한다. SPDT 스위치(1910)가 가상 부하(1820)로 연결되었을 때, 전력 검출기(860)는 가상 부하(1820)에 흐르는 전력을 검출하여 제어 및 통신부(870)로 전송할 수 있다.
The
도 20은 일 실시예에 따른 부하 변조를 사용하여 무선 전력 전송의 효율을 검출하는 방법의 흐름도이다.20 is a flow diagram of a method for detecting efficiency of a wireless power transmission using load modulation in accordance with one embodiment.
도 20은 소스 디바이스(510)가 타겟 디바이스(520)로의 무선 전력 전송의 효율을 검출하고, 검출된 효율에 따라 출력 전력을 타겟 디바이스(520)로 전송하는 방법의 일 예일 수 있다.20 may be an example of how the
공진기들(760 및 810) 간의 효율을 검출하기 위해, 제어 및 통신부(710)는 타겟 디바이스(520)로부터 전송된 정보를 사용할 수 있다. 상기의 정보는 타겟 디바이스(520) 내에 흐르는 전력에 기반하여 생성된 정보이다. 본 실시예에서, 상기의 정보는 후술될 타겟 디바이스(520)의 부하 변조기(2100)에 흐르는 전류이다. 부하 변조기(2100)에 흐르는 전력를 부하 변조기 전력으로 명명한다. 부하 변조기(2100)에 흐르는 전류를 부하 변조기 전류로 명명한다.In order to detect the efficiency between the
단계(2010)는 전술된 단계(1210)에 대응한다. 단계(2020)는 전술된 단계(1220)에 대응한다. 단계(2030)는 단계(1230) 또는 단계들(1230 내지 1260)에 대응한다. 중복되는 설명은 생략한다.
단계(2040)에서, 타겟 디바이스(520)는 부하 변조기 전류을 수신 및 검출한다. 타겟 디바이스(520)는 검출된 부하 변조기 전류에 대한 정보를 소스 디바이스(510)로 전송한다. 소스 디바이스(510)는 부하 변조기 전류에 대한 정보를 수신한다.In
단계(2050)에서, 제어 및 통신부(710)는 PA 전력 및 부하 변조기 전류에 기반하여 무선 전력 전송 효율을 계산한다. 즉, 제어 및 통신부(710)는 부하 변조기 전류를 기준으로 PA 전력 및 타겟 디바이스(520)의 수신 전력을 비교하여 무선 전력 전송 효율을 계산한다.In
단계(2060) 및 단계(2070)은 각각 단계(1760) 및 단계(1770)에 대응한다. 또한, 도 17을 참조하여 설명된 예는 도 20의 예에 적용될 수 있다.
도 21은 일 예에 따른 부하 변조기 전력 검출 방법을 설명한다.FIG. 21 illustrates a load modulator power detection method according to an example.
부하 변조기(2100)는 정류부(820)로부터 타겟 디바이스(510)가 수신한 전력을 입력받는다. 부하(890)로의 경로가 OFF될 때, 부하 변조기(2100)는 ON되고, 부하 변조기(2100)로 수신 전력이 입력된다. 즉, 부하 변조기 전력은 부하(890)로의 경로가 OFF된 상태에서 정류부(820)로부터 출력되는 전력이다. 부하 변조기 전류는 부하(890)로의 경로가 차단된 상태에서 타겟 디바이스(520) 내에서 흐르는 전류이다.The
부하 변조기(2100)는 저항(2110), 트랜지스터(2120) 및 차등 증폭기(2130)를 포함할 수 있다. 저항(2110)은 부하 변조기(2100)의 부하이다.The
저항(2110)에 흐르는 전류를 이용함으로써 부하 변조기 전력이 검출될 수 있다. 제어 및 통신부(870)는 트랜지스터(2120)를 제어함으로써 부하 변조기(2100)를 ON 시킬 수 있다. 부하 변조기(2100)가 ON된 상태에서, 부하 변조기 전류 Is는 저항(2110)을 거처 트랜지스터(2120)로 흐른다. 차등 증폭기(2130)는 저항(2110)의 양 단에 걸리는 전압을 검출하여 제어 및 통신부(870)로 전송한다. 제어 및 통신부(870)는 저항(2110)의 저항 값 및 저항(2110)의 양 단에 걸리는 전압을 알기 때문에, 저항(2110)(또는, 트랜지스터(2120))에 흐르는 전류 Is를 계산할 수 있다. 제어 및 통신부(870)는 계산된 부하 변조기 전류 Is를 소스 디바이스(510)로 전송한다.
The load modulator power can be detected by using the current flowing in the
도 22는 일 실시예에 따른 타겟 디바이스의 수신 전력에 기반하여 무선 전력 전송의 효율을 검출하는 방법의 흐름도이다.22 is a flow diagram of a method for detecting efficiency of a wireless power transmission based on received power of a target device according to an embodiment.
도 22는 소스 디바이스(510)가 타겟 디바이스(520)로의 무선 전력 전송의 효율을 검출하고, 검출된 효율에 따라 출력 전력을 타겟 디바이스(520)로 전송하는 방법의 일 예일 수 있다.22 may be an example of how the
공진기들(760 및 810) 간의 효율을 검출하기 위해, 제어 및 통신부(710)는 타겟 디바이스(520)로부터 전송된 정보를 사용할 수 있다. 상기의 정보는 타겟 디바이스(520) 내에 흐르는 전력에 기반하여 생성된 정보이다. 본 실시예에서, 상기의 정보는 1) 타겟 디바이스(520) 내에 흐르는 전력, 2) 가상 부하 전력 또는 3) 부하 변조기 전류일 수 있다.In order to detect the efficiency between the
단계(2210)는 전술된 단계(1210)에 대응한다. 단계(2220)는 전술된 단계(1220)에 대응한다. 단계(2230)는 단계(1230)에 대응한다. 중복되는 설명은 생략한다.
단계(2240)에서, 제어 및 통신부(710)는 수신 전력에 대한 정보를 타겟 디바이스(520)에게 요청한다. 타겟 디바이스(520)는 타겟 디바이스(510)의 수신 전력에 대한 정보를 소스 디바이스(510)에게 전송한다. 제어 및 통신부(710)는 수신 전력에 대한 정보를 타겟 디바이스(520)로부터 수신한다.In
단계(2250)에서, 제어 및 통신부(710)는 수신 전력 및 필요 전력을 비교한다. 수신 전력이 필요 전력에 도달한 경우 단계(2270)이 수행된다. 수신 전력이 필요 전력에 비해 부족한 경우, 단계(2260)이 반복해서 수행된다.In
단계(2260)에서, 제어 및 통신부(710)는 수신 전력 및 필요 전력 간의 비교의 결과에 기반하여 PA 전력을 제어한다. 제어 및 통신부(710)는 수신 전력이 필요 전력에 도달하지 못한 경우 PA 전력을 높힐 수 있다.In
단계들(2250 및 2260)에 의해, 제어 및 통신부(710)는 수신 전력이 필요 전력에 비해 부족한 경우 부족한 전력을 더 전송하기 위해 PA 전력을 조정할 수 있다.By
단계(2240)를 반복함으로써 제어 및 통신부(710)는 증가된 수신 전력을 알 수 있다.By repeating
단계(2250)에서, 제어 및 통신부(710)는 PA 전력 및 수신 전력을 비교하여 무선 전력 전송 효율을 계산한다.In
단계(2260)는 단계(1760)에 대응한다. 단계(2270)는 단계(1770)에 대응한다. 중복되는 설명은 생략한다.
도 23은 일 예에 따른 수신 전력에 기반한 전력 제어를 설명한다.FIG. 23 illustrates power control based on received power according to an example.
PA 전력(2310) 및 필요 전력(3W)이 도시되었다. 타겟 디바이스(520)로는 3W의 전력이 전송되어야 한다. 박스들(2330 및 2340)은 소스 디바이스(510) 및 타겟 디바이스(520) 간의 통신을 나타낸다.
PA 전력(2310)의 최초 값은 3W이다. 단계들(2230 내지 2250)을 거치면서, 제어 및 통신부(710)는 PA 전력(2310)을 4W로 조정하고, 다시 PA 전력(2310)를 6W로 올린다. PA 전력(2310)이 6W가 되면, 수신 전력이 필요 전력(3W)에 도달한다.
The initial value of the
도 24는 일 예에 따른 과전력 제어를 설명한다.24 illustrates over power control according to an example.
소스 디바이스(510) 및 타겟 디바이스(520)는 여러 업체들에 의해 제작될 수 있다. 각 업체는 상이한 방법을 사용하여 소스 디바이스(510) 및 타겟 디바이스(520)를 제작하기 때문에, 소스 공진기(790) 및 타겟 공진기(810) 간의 효율 또한 제작 업체에 따라 상이할 수 있다. 무선 전력 전송 효율의 지표는 공진기들(790 및 810) 간의 무선 전력 전송 효율이다. 무선 전력 전송 효율이 떨어지는 상태에서는 소스 디바이스(510)가 높은 PA 전력을 전송하게 된다. 소스 디바이스(510)가 높은 PA 전력을 전송함에 따라, 소스 디바이스(510)의 신뢰성에 있어서 문제가 발생할 수 있다. 또한, 소스 디바이스(510) 내에서 발생한 열로 인해, 제품 파손 및 에너지 낭비가 발생할 수 있다.The
따라서, 전술된 본 발명의 실시예들에서, 검출된 무선 전력 전송 효율이 기준 효율보다 낮은 경우, 제어 및 통신부(710)는 알람을 발생시키거나 PA 전력 전송을 차단할 수 있으며, 소스 디바이스(510)의 동작을 중지시킬 수 있다.Thus, in embodiments of the present invention described above, if the detected wireless power transmission efficiency is lower than the reference efficiency, the control and
또한, 상기의 동작은 PA 전류가 설정된 값 이상일 경우에도 적용될 수 있다. 즉, 전술된 본 발명의 실시예들에서, PA 공급 전압의 변동 또는 외부의 변화로 인해 부하(890)의 임피던스가 변할 수 있다. 부하(890)의 임피던스가 변함으로 인해, PA 공급 전류가 설정된 값 이상으로 증가할 수 있다. PA 전류가 설정된 값 이상일 경우, 제어 및 통신부(710)는 알람을 발생시키거나 PA 전력 전송을 차단할 수 있으며, 소스 디바이스(510)의 동작을 중지시킬 수 있다. 상기의 설정된 값은 무선 전력 전송 효율 및 PA 전력에 기반하여 결정될 수 있다.The above operation can also be applied when the PA current is equal to or greater than a predetermined value. That is, in the embodiments of the present invention described above, the impedance of the
PA 전력(2410) 및 필요 전력(2420)이 도시되었다. 타겟 디바이스(520)로는 10W의 전력이 전송되어야 한다. 박스들(2430 및 2440)은 소스 디바이스(510) 및 타겟 디바이스(520) 간의 통신을 나타낸다.
본 예에서, 기준 효율은 60%이고, 공진기들(790 및 810) 간의 효율은 50%이다. 도 22를 참조하여 전술된 방법에 따라, PA 전력은 10W에서 20W로 증가한다. 그러나, PA 전력이 증가하는 중, 무선 전력 전송 효율이 기준 효율보다 떨어지게 된다. 제어 및 통신부(710)는 무선 전력 전송 효율이 기준 효율보다 떨어지는 것을 감지하고, 소스 디바이스(510)의 동작을 OFF 시킬 수 있으며, 소스 디바이스(510)에서 알람을 발생시켜 타겟 디바이스(520)를 충전할 수 없음을 나타낼 수 있다.
In this example, the reference efficiency is 60% and the efficiency between the
도 25는 일 실시예에 따른 전기 자동차(electric vehicle) 충전 시스템을 나타낸다.25 shows an electric vehicle charging system according to an embodiment.
도 25를 참조하면, 전기 자동차 충전 시스템(2500)은 소스 시스템(2510), 소스 공진기(2520), 타겟 공진기(2530), 타겟 시스템(2540) 및 전기 자동차용 배터리(2550)를 포함한다. 25, an electric
전기 자동차 충전 시스템(2500)은 도 1의 무선 전력 전송 시스템과 유사한 구조를 가진다. 즉, 전기 자동차 충전 시스템(2500)은 소스 시스템(2510) 및 소스 공진기(2520)로 구성되는 소스를 포함한다. 또한, 전기 자동차 충전 시스템(2500)은 타겟 공진기(2530) 및 타겟 시스템(2540)로 구성되는 타겟을 포함한다. The electric
이때, 소스 시스템(2510)은 도 1의 소스 디바이스(110)와 같이, AC/DC 컨버터, Power Detector, 전력변환부, 제어 및 통신부를 포함할 수 있다. 이때, 타겟 시스템(2540)은 도 1의 타겟 디바이스(120)과 같이, 정류부, DC/DC 컨버터, 스위치부, 충전부 및 제어 및 통신부를 포함할 수 있다. In this case, the
전기 자동차용 배터리(2550)는 타겟 시스템(2540)에 의해 충전 될 수 있다. The
전기 자동차 충전 시스템(2500)은 수 KHz~수십 MHz의 공진 주파수를 사용할 수 있다. The electric
소스 시스템(2510)은 충전 차량의 종류, 배터리의 용량, 배터리의 충전 상태에 따라 전력을 생성하고, 생성된 전력을 타겟 시스템(2540)으로 공급할 수 있다. The
소스 시스템(2510)은 소스 공진기(2520) 및 타겟 공진기(2530)의 정렬(alignment)를 맞추기 위한 제어를 수행할 수 있다. 예를 들어, 소스 시스템(2510)의 제어부는 소스 공진기(2520)와 타겟 공진기(2530)의 alignment가 맞지 않은 경우, 타겟 시스템(2540)으로 메시지를 전송하여 alignment를 제어할 수 있다. The
이때, alignment가 맞지 않은 경우란, 타겟 공진기(2530)의 위치가 마그네틱 레조넌스(magnetic resonance)가 최대로 일어나기 위한 위치에 있지 않은 경우 일 수 있다. 즉, 차량이 정확하게 정차되지 않은 경우, 소스 시스템(2510)은 차량의 위치를 조정하도록 유도함으로써, 소스 공진기(2520)와 타겟 공진기(2530)의 alignment가 맞도록 유도할 수 있다. In this case, the case where the alignment is not correct may be a case where the position of the
소스 시스템(2510)과 타겟 시스템(2540)은 통신을 통해, 차량의 식별자를 송수신할 수 있고, 각종 메시지를 주고 받을 수 있다. The
도 2 내지 도 24에서 설명된 내용들은 전기 자동차 충전 시스템(2500)에 적용될 수 있다. 다만, 전기 자동차 충전 시스템(2500)은 수 KHz~수십 MHz의 공진 주파수를 사용하고, 전기 자동차용 배터리(2550)를 충전하기 위해 수십 watt이상의 전력 전송을 수행할 수 있다.
The contents described in Figs. 2 to 24 can be applied to the electric
도 26 및 도 27은 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치 및 무선 전력 전송 장치가 탑재될 수 있는 어플리케이션들을 나타낸다.26 and 27 show applications in which a wireless power receiving apparatus and a wireless power transmission apparatus according to an embodiment can be installed.
도 26을 참조하면, (a)는 패드(2610)와 모바일 단말(2620) 간의 무선 전력 충전을 나타내고, (b)는 패드들(2630 및 2640)과 보청기들(2650 및 2660) 간의 무선 전력 충전을 나타낸다.26, (a) shows wireless power charging between
일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치는 패드(2610)에 탑재될 수 있다. 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치는 모바일 단말(2620)에 탑재될 수 있다. 이때, 패드(2610)는 하나의 모바일 단말(2620)을 충전할 수 있다.A wireless power transmission device according to one embodiment may be mounted on a
일 실시예에 따른 2개의 무선 전력 전송 장치는 제1 패드(2630) 및 제2 패드(2640) 각각에 탑재될 수 있다. 보청기(2650)는 왼쪽 귀의 보청기를 나타내고, 보청기(2660)는 오른쪽 귀의 보청기를 나타낸다. 일 실시예에 따른 2개의 무선 전력 수신 장치는 보청기(2650) 및 보청기(2660) 각각에 탑재될 수 있다.Two wireless power transmission apparatuses according to an embodiment may be mounted on the
도 27을 참조하면, (a)는 인체에 삽입된 전자기기(2710)와 모바일 단말(2720) 간의 무선 전력 충전을 나타내고, (b)는 보청기(2730)와 모바일 단말(2740) 간의 무선 전력 충전을 나타낸다.27A shows wireless power charging between the
일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치 및 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치는 모바일 단말(2720)에 탑재될 수 있다. 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치는 인체에 삽입된 전자기기(2710)에 탑재될 수 있다. 인체에 삽입된 전자기기(2710)는 모바일 단말(2720)로부터 전력을 수신하여 충전될 수 있다. The wireless power transmission apparatus according to one embodiment and the wireless power receiving apparatus according to an embodiment may be mounted on the
일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치 및 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치는 모바일 단말(2740)에 탑재될 수 있다. 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치는 보청기(2730)에 탑재될 수 있다. 보청기(2730)는 모바일 단말(2740)로부터 전력을 수신하여 충전될 수 있다. 보청기(2730)뿐만 아니라, 블루투스 이어폰과 같은 저전력 전자기기들도 모바일 단말(2740)로부터 전력을 수신하여 충전될 수 있다.
The wireless power transmission apparatus according to an embodiment and the wireless power receiving apparatus according to an embodiment may be mounted on the
도 28은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치 무선 전력 수신 장치의 구성 예를 나타낸다.28 shows a configuration example of a wireless power transmission apparatus wireless power receiving apparatus according to an embodiment.
도 28에서 무선 전력 전송 장치(2810)는 도 26의 제1 패드(2630) 및 제2 패드(2640) 각각에 탑재재 될 수 있다. 또한, 도 28에서 무선 전력 전송 장치(2810)는 도 27의 모바일 단말(2740)에 탑재될 수 있다. In FIG. 28, the wireless
도 28에서 무선 전력 수신 장치(2820)는 보청기(2650) 및 보청기(2660) 각각에 탑재될 수 있다.28, the wireless
무선 전력 전송 장치(2810)는 도 1의 소스 디바이스(110)와 유사한 구성을 포함할 수 있다. 즉, 무선 전력 전송 장치(2810)는 마그네틱 커플링을 이용하여 전력을 전송하기 위한 구성을 포함할 수 있다. The wireless
도 28에서 통신 및 트래킹부(2811)는 무선 전력 수신 장치(2820)와 통신을 수행하고, 무선 전력 전송 효율을 유지하기 위한 임피던스 제어 및 공진주파수 제어를 수행할 수 있다. 즉, 통신 및 트래킹부(2811)는 도 1의 전력 변환부(114) 및 제어 및 통신부(115)와 유사한 기능을 수행할 수 있다. In FIG. 28, the communication and
무선 전력 수신 장치(2820)는 도 1의 타겟 디바이스(120)와 유사한 구성을 포함할 수 있다. 즉, 무선 전력 수신 장치(2820)는 전력을 무선으로 수신하여 배터리를 충전하기 위한 구성을 포함한다. 무선 전력 수신 장치(2820)는 타겟 공진기, 정류기, DC/DC 컨버터, 충전 회로를 포함할 수 있다. 또한, 무선 전력 수신 장치(2820)는 통신 및 제어부(2823)를 포함할 수 있다. The wireless
통신 및 제어부(2823)는 무선 전력 전송 장치(2810)와 통신을 수행하고, 과전압 및 과전류 보호를 위한 동작을 수행할 수 있다. Communication and
무선 전력 수신 장치(2820)는 청각기기 회로(2821)를 포함할 수 있다. 청각기기 회로(2821)는 배터리에 의해 충전될 수 있다. 청각기기 회로(2821)는 마이크, 아날로그-디지털 변환기, 프로세서, 디지탈-아날로그 변환기 및 리시버를 포함할 수 있다. 즉, 청각기기 회로(2821)는 보청기와 동일한 구성을 포함할 수 있다.
Wireless
본 발명의 일 실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to an embodiment of the present invention can be implemented in the form of a program command which can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be those specially designed and constructed for the present invention or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. This is possible.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the equivalents of the claims, as well as the claims.
510: 소스 디바이스
520: 타겟 디바이스510: source device
520: Target device
Claims (22)
타겟 디바이스로부터 상기 타겟 디바이스의 필요 전력에 대한 제1 정보를 수신하는 단계;
상기 제1 정보에 기반하여 소스 디바이스의 전력 증폭기의 제1 전력을 결정하는 단계;
상기 제1 전력에 대응하는 무선 전력을 상기 타겟 디바이스로 전송하는 단계;
상기 전력 증폭기의 전류가 일정 레벨로 유지되면, 상기 전력 증폭기의 제2 전력을 결정하는 단계-상기 전력 증폭기의 전류는 상기 타겟 디바이스에 의해 상기 제1 정보에 대응하는 무선 전력이 수신될 때까지 변화함-; 및
상기 제2 전력 및 상기 제1 정보에 기반하여 무선 전력 전송 효율을 계산하는 단계
를 포함하는, 무선 전력 전송 효율 검출 방법.A method of detecting a wireless power transmission efficiency of a source device to a target device,
Receiving first information on the required power of the target device from the target device;
Determining a first power of the power amplifier of the source device based on the first information;
Transmitting wireless power corresponding to the first power to the target device;
Determining a second power of the power amplifier if the current of the power amplifier is maintained at a constant level, the current of the power amplifier being changed by the target device until the wireless power corresponding to the first information is received box-; And
Calculating a wireless power transmission efficiency based on the second power and the first information
/ RTI > for a wireless power transmission efficiency detection method.
상기 타겟 디바이스로부터 상기 타겟 디바이스가 수신한 전력에 대한 제2 정보를 수신하는 단계
를 더 포함하고,
상기 무선 전력 전송 효율은 상기 제2 정보 및 상기 제2 전력에 기반하여 계산되는, 무선 전력 전송 효율 검출 방법.The method according to claim 1,
Receiving second information on the power received by the target device from the target device
Further comprising:
Wherein the wireless power transmission efficiency is calculated based on the second information and the second power.
상기 제2 전력을 결정하는 단계는,
상기 전력 증폭기의 전류가 증가하는 경우 상기 전력 증폭기의 전류가 일정하게 될 때까지 상기 전력 증폭기의 전력 레벨을 높이는 단계를 포함하는, 무선 전력 전송 효율 검출 방법.The method according to claim 1,
Wherein the determining the second power comprises:
And increasing the power level of the power amplifier until the current of the power amplifier becomes constant when the current of the power amplifier increases.
상기 계산된 무선 전력 전송 효율이 기준 효율보다 낮은 경우 상기 소스 디바이스의 동작을 중지하는 단계
를 더 포함하는, 무선 전력 전송 효율 검출 방법.The method according to claim 1,
Stopping the operation of the source device when the calculated radio power transmission efficiency is lower than the reference efficiency
Further comprising the step of:
상기 제1 정보에 기반하여 소스 디바이스의 전력 증폭기의 출력 전력을 결정하는 단계;
상기 출력 전력에 따른 무선 전력을 상기 타겟 디바이스로 전송하는 단계;
상기 타겟 디바이스로부터 상기 타겟 디바이스에 의해 수신된 전력에 관한 제2 정보를 수신하는 단계;
상기 제2 정보 및 상기 출력 전력에 기반하여 무선 전력 전송 효율을 계산하는 단계
를 포함하고,
상기 제2 정보는 상기 타겟 디바이스의 부하로의 경로가 차단되고 상기 수신된 전력이 상기 타겟 디바이스의 부하 변조기에 입력되는 상태에서, 상기 부하 변조기 내에 흐르는 전류에 대한 정보인,
무선 전력 전송 효율 검출 방법.Receiving first information on a power required by the target device from a target device;
Determining an output power of a power amplifier of the source device based on the first information;
Transmitting wireless power according to the output power to the target device;
Receiving second information from the target device about the power received by the target device;
Calculating wireless power transmission efficiency based on the second information and the output power
Lt; / RTI >
Wherein the second information is information on a current flowing in the load modulator in a state in which the path to the load of the target device is blocked and the received power is input to the load modulator of the target device,
Wireless power transmission efficiency detection method.
상기 계산된 무선 전력 전송 효율이 기준 효율보다 낮은 경우 상기 소스 디바이스의 동작을 중지하는 단계
를 더 포함하는, 무선 전력 전송 효율 검출 방법.The method according to claim 6,
Stopping the operation of the source device when the calculated radio power transmission efficiency is lower than the reference efficiency
Further comprising the step of:
상기 제1 전력에 따른 무선 전력을 상기 타겟 디바이스로 전송하는 공진기
를 포함하고,
상기 제어부는 상기 전력 증폭기의 전류가 일정 레벨로 유지되면, 상기 전력 증폭기의 제2 전력을 결정하고-상기 전력 증폭기의 전류는 상기 타겟 디바이스에 의해 상기 제1 정보에 대응하는 무선 전력이 수신될 때까지 변화함-, 상기 제2 전력 및 상기 제1 정보에 기반하여 무선 전력 전송 효율을 계산하는, 무선 전력 전송 장치.A control unit for determining a first power of the power amplifier of the wireless power transmission apparatus based on first information on a required power of the target device; And
And a resonator for transmitting radio power according to the first power to the target device
Lt; / RTI >
Wherein the control unit determines a second power of the power amplifier when the current of the power amplifier is maintained at a predetermined level, and the current of the power amplifier is determined by the target device when the wireless power corresponding to the first information is received , And calculates a wireless power transmission efficiency based on the second power and the first information.
상기 제어부는 상기 타겟 디바이스로부터 상기 제1 정보를 수신하는, 무선 전력 전송 장치.13. The method of claim 12,
And the control unit receives the first information from the target device.
상기 제어부는 상기 타겟 디바이스로부터 상기 타겟 디바이스가 수신한 전력에 대한 제2 정보를 수신하고, 상기 제2 정보 및 상기 제2 전력에 기반하여 상기 무선 전력 전송 효율을 계산하는, 무선 전력 전송 장치.13. The method of claim 12,
Wherein the control unit receives second information on the power received by the target device from the target device and calculates the wireless power transmission efficiency based on the second information and the second power.
상기 제어부는 상기 전력 증폭기의 전류가 증가하는 경우 상기 전력 증폭기의 전류가 일정하게 될 때까지 상기 전력 증폭기의 전력 레벨을 높이는, 무선 전력 전송 장치.13. The method of claim 12,
Wherein the controller increases the power level of the power amplifier until the current of the power amplifier becomes constant when the current of the power amplifier increases.
상기 제어부는 상기 계산된 무선 전력 전송 효율이 기준 효율보다 낮은 경우 상기 무선 전력 전송 장치의 동작을 중지하는, 무선 전력 전송 장치.13. The method of claim 12,
Wherein the controller stops operation of the wireless power transmission apparatus when the calculated wireless power transmission efficiency is lower than a reference efficiency.
상기 출력 전력에 따른 무선 전력을 상기 타겟 디바이스로 전송하는 공진기
를 포함하고,
상기 제어부는 상기 타겟 디바이스로부터 상기 타겟 디바이스에 의해 수신된 전력에 관한 제2 정보를 수신하고, 상기 제2 정보 및 상기 출력 전력에 기반하여 무선 전력 전송 효율을 계산하고,
상기 제2 정보는 상기 타겟 디바이스의 부하로의 경로가 차단되고 상기 수신된 전력이 상기 타겟 디바이스의 부하 변조기에 입력되는 상태에서, 상기 부하 변조기 내에 흐르는 전류에 대한 정보인,
무선 전력 전송 장치.A controller for determining the output power of the amplifier of the wireless power transmission apparatus based on the first information on the power required by the target device; And
And a resonator for transmitting radio power according to the output power to the target device
Lt; / RTI >
Wherein the control unit receives second information on the power received by the target device from the target device, calculates a wireless power transmission efficiency based on the second information and the output power,
Wherein the second information is information on a current flowing in the load modulator in a state in which the path to the load of the target device is blocked and the received power is input to the load modulator of the target device,
Wireless power transmission device.
상기 제어부는 상기 계산된 무선 전력 전송 효율이 기준 효율보다 낮은 경우 상기 무선 전력 전송 장치의 동작을 중지하는, 무선 전력 전송 장치.18. The method of claim 17,
Wherein the controller stops operation of the wireless power transmission apparatus when the calculated wireless power transmission efficiency is lower than a reference efficiency.
상기 제어부는 상기 출력 전력의 전류가 설정된 값 이상일 경우 상기 무선 전력 전송 장치의 동작을 중지하고, 상기 설정된 값은 상기 무선 전력 전송 효율 및 상기 출력 전력에 기반하여 결정되는, 무선 전력 전송 장치.18. The method of claim 17,
The control unit suspends operation of the wireless power transmission apparatus when the current of the output power is equal to or greater than a predetermined value, and the set value is determined based on the wireless power transmission efficiency and the output power.
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