KR101970916B1 - Magnetic field generating apparatus having cannon shape and magnetic field generating method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 무선 전력 전송에 관한 것으로, 보다 구체적으로 대포 형상의 구조로 자기장을 빔포밍 시키는 자기장 발생 장치에 관한 것이다.The present invention relates to wireless power transmission, and more particularly, to a magnetic field generating device for beamforming a magnetic field in a cannon-shaped structure.
무선 전력 전송 시스템은 전기 에너지를 무선으로 전송하는 무선전력 전송장치와 무선전력 전송장치로부터 전기 에너지를 수신하는 무선전력 수신장치를 포함한다. The wireless power transmission system includes a wireless power transmitter for wirelessly transmitting electrical energy and a wireless power receiver for receiving electrical energy from the wireless power transmitter.
무선 전력 전송 시스템을 이용하면, 예를 들어 휴대폰을 별도의 충전 커넥터를 연결 하지 않고 단지 휴대폰을 충전 패드에 올려놓음으로써, 휴대폰의 배터리를 충전하는 것이 가능하다. Using a wireless power transfer system, it is possible to charge the battery of a mobile phone, for example by simply placing the mobile phone on a charging pad without connecting a separate charging connector.
무선으로 전기 에너지를 전달하는 방식은, 전기 에너지를 전달하는 원리에 따라 자기 유도 방식, 자기 공진 방식 및 전자기파 방식으로 구분할 수 있다. The wireless energy transfer method may be classified into a magnetic induction method, a magnetic resonance method, and an electromagnetic wave method according to a principle of transmitting electrical energy.
자기 유도 방식은 송신부 코일과 수신부 코일 사이에서 전기가 유도되는 현상을 이용하여 전기 에너지를 전달하는 방식이다. Magnetic induction is a method of transmitting electrical energy by using a phenomenon in which electricity is induced between a transmitter coil and a receiver coil.
자기 공진 방식은 송신부 코일에서 공진주파수로 진동하는 자기장을 생성하여 동일한 공진주파수로 설계된 수신부 코일에 에너지가 집중적으로 전달되는 방식이다. The magnetic resonance method is a method in which energy is intensively transferred to a receiver coil designed to have the same resonance frequency by generating a magnetic field oscillating at a resonance frequency in a transmitter coil.
전자기파 또는 마이크로파 방식은 송신부에서 발생된 전자기파를 수신부에서 단일 또는 복수의 안테나를 이용하여 전자기파를 수신하여 전기 에너지로 변환하는 방식이다. The electromagnetic wave or microwave method is a method of receiving an electromagnetic wave generated by a transmitter using a single or a plurality of antennas at a receiver and converting the electromagnetic wave into electrical energy.
한편, 무선 전력 전송 기술은 송신부 코일과 수신부 코일의 자기 공진 결합(magnetic resonant coupling)의 형태 내지 강도에 따라 유연하게 결합된 무선 전력 전송 기술(flexibly coupled wireless power transfer technology, 이하 'flexibly coupled technology')과 단단하게 결합된 무선 전력 전송 기술(tightly coupled wireless power transfer technology, 이하 'tightly coupled technology ')으로 구분될 수 도 있다. On the other hand, the wireless power transmission technology is a flexible coupled wireless power transfer technology (flexibly coupled technology) according to the type or strength of the magnetic resonant coupling of the transmitter coil and the receiver coil. And may be classified into a tightly coupled wireless power transfer technology (hereinafter, 'tightly coupled technology').
이때, 'flexibly coupled technology'의 경우 하나의 송신부 공진기와 다수의 수신부 공진기들 사이에 자기 공진 결합이 형성될 수 있기 때문에, 동시 다중 충전(Concurrent Multiple Charging)이 가능할 수 있다. In this case, in the case of 'flexibly coupled technology', since a magnetic resonance coupling may be formed between one transmitter resonator and a plurality of receiver resonators, simultaneous multiple charging may be possible.
이때, 'tightly coupled technology '는 단지 하나의 송신부 코일과 하나의 수신부 코일 간의 전력 전송(one-to-one power transmission) 만이 가능한 기술일 수 있다.In this case, 'tightly coupled technology' may be a technology capable of only one-to-one power transmission between one transmitter coil and one receiver coil.
무선 전력 전송 시스템은 가정, 사무실, 공항, 열차 안 등 복잡한 무선채널 환경에서 적용될 수 있다. Wireless power transfer systems can be applied in complex wireless channel environments such as homes, offices, airports and trains.
또한, 무선 전력 전송 시스템은 3차원 공간에서 비콘 측위기술 등을 바탕으로 배열 안테나의 3차원 빔패턴을 합성하여 무선기기/IoT 디바이스/웨어러블 기기를 충전하는 환경에도 적용될 수 있다. In addition, the wireless power transmission system may be applied to an environment for charging a wireless device / IoT device / wearable device by synthesizing a three-dimensional beam pattern of an array antenna based on a beacon positioning technique in a three-dimensional space.
본 발명은 가정, 사무실, 공항, 열차 안 등 복잡한 무선채널 환경에서 적용될 수 있는 무선 전력 전송 시스템을 제공하고자 한다.The present invention is to provide a wireless power transmission system that can be applied in a complex wireless channel environment, such as in the home, office, airport, train.
또한, 본 발명은 대포 형상에 의해 원하는 타겟으로 자기장을 집중시킬 수 있는 자기장 발생 장치 및 발생 방법을 제공하고자 한다.It is also an object of the present invention to provide a magnetic field generating apparatus and a generating method capable of concentrating a magnetic field to a desired target by a cannon shape.
또한, 본 발명은 대포 형상에 의해 무선 전력을 높은 효율로 전송할 수 있는 자기장 발생 장치 및 발생 방법을 제공하고자 한다.In addition, the present invention is to provide a magnetic field generating apparatus and a generating method capable of transmitting wireless power with a high efficiency by the cannon shape.
또한, 본 발명은 대포 형상에 의해 원하는 방향으로 자기장을 빔포밍 시킬 수 있는 자기장 발생 장치 및 발생 방법을 제공하고자 한다.In addition, the present invention is to provide a magnetic field generating apparatus and a generating method capable of beamforming a magnetic field in a desired direction by the cannon shape.
또한, 본 발명은 대포 형상에 의해 원하는 방향이 아닌 다른 방향으로의 자기장 전송을 막을 수 있는 자기장 발생 장치 및 발생 방법을 제공하고자 한다.In addition, the present invention is to provide a magnetic field generating apparatus and a generating method capable of preventing the magnetic field transmission in a direction other than the desired direction by the cannon shape.
또한, 본 발명은 어레이로 구성하여 빔포밍의 효과를 극대화할 수 있는 자기장 발생 장치 및 발생 방법을 제공하고자 한다.In addition, the present invention is to provide a magnetic field generating apparatus and a generating method that can be configured in an array to maximize the effect of beamforming.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 자기장 발생 장치는 무선전력을 공급받을 타겟으로 송신하는 자기장을 발생시키는 코일부와, 상기 코일부에 인접하여 봉 형상으로 연장되고, 상기 코일부의 내주 면을 관통하는 제1 페라이트 부재와, 상기 코일부에 인접하여 돔 형상으로 연장되고, 상기 코일부를 둘러싸며 상기 자기장 송신 경로를 따라 개방부가 형성된 제2 페라이트 부재를 포함한다.Magnetic field generating apparatus according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is a coil portion for generating a magnetic field for transmitting to a target to receive wireless power, extending in a rod shape adjacent to the coil portion, And a first ferrite member penetrating a portion of the inner circumferential surface, and a second ferrite member extending in a dome shape adjacent to the coil portion and surrounding the coil portion and having an opening along the magnetic field transmission path.
또한, 상기 제1 페라이트 부재는 상기 자기장을 일 방향으로 빔포밍 시킬 수 있다.The first ferrite member may beamform the magnetic field in one direction.
또한, 상기 제2 페라이트 부재는 상기 코일부의 주변 자기장을 차폐 시킬 수 있다.In addition, the second ferrite member may shield the surrounding magnetic field of the coil unit.
또한, 상기 타겟을 감지하여 상기 자기장이 상기 타겟을 향하도록 상기 제1 및 제2 페라이트 부재를 구동하는 타겟 추적부를 더 포함할 수 있다. The apparatus may further include a target tracking unit configured to detect the target to drive the first and second ferrite members to direct the magnetic field toward the target.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 자기장 발생 장치는 무선전력을 공급받을 타겟으로 송신하는 자기장을 발생시키는 코일부와, 상기 코일부에 수직 방향으로 연장되며 봉 형상을 가지는 페라이트 빔포밍부와, 상기 페라이트 빔포밍부의 일정 지점으로부터 연장되어 상기 코일부를 돔 형상으로 둘러싸는 페라이트 차폐부를 포함한다.Magnetic field generating apparatus according to another embodiment of the present invention is a coil unit for generating a magnetic field for transmitting to a target to be supplied with wireless power, a ferrite beamforming unit extending in the vertical direction in the coil portion having a rod shape, and And a ferrite shielding part extending from a predetermined point of the ferrite beamforming part and surrounding the coil part in a dome shape.
또한, 상기 페라이트 빔포밍부는 상기 자기장을 일 방향으로 빔포밍 시킬 수 있다.The ferrite beamforming unit may beamform the magnetic field in one direction.
또한, 상기 페라이트 차폐부는 상기 코일부의 주변 자기장을 차폐 시킬 수 있다.In addition, the ferrite shield may shield the surrounding magnetic field of the coil unit.
또한, 상기 타겟을 감지하여 상기 자기장이 상기 타겟을 향하도록 상기 페라이트 빔포밍부 및 상기 페라이트 차폐부를 구동하는 타겟 추적부를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a target tracking unit configured to drive the ferrite beamforming unit and the ferrite shielding unit to sense the target and direct the magnetic field toward the target.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 자기장 발생 장치는 무선전력을 공급받을 타겟으로 송신하는 자기장을 발생시키는 코일부와, 상기 코일부에 인접하여 봉 형상으로 연장되는 페라이트 빔포밍부와, 제1 회전축을 중심으로 상기 페라이트 빔포밍부를 회전 가능하도록 개방부를 형성하고, 상기 코일부를 돔 형상으로 둘러싸고, 상기 제1 회전축과 수직을 이루는 제2 회전축을 중심으로 회전 가능한 페라이트 차폐부를 포함한다.Magnetic field generating apparatus according to another embodiment of the present invention is a coil unit for generating a magnetic field for transmitting to a target to receive wireless power, a ferrite beamforming unit extending in the shape of a rod adjacent to the coil portion, the first rotating shaft An opening is formed so as to be rotatable about the ferrite beamforming part, and the ferrite shielding part surrounds the coil part in a dome shape and is rotatable about a second axis of rotation perpendicular to the first axis of rotation.
또한, 상기 페라이트 빔포밍부는 상기 자기장을 일 방향으로 빔포밍 시킬 수 있다.The ferrite beamforming unit may beamform the magnetic field in one direction.
또한, 상기 페라이트 차폐부는 상기 코일부의 주변 자기장을 차폐 시킬 수 있다.In addition, the ferrite shield may shield the surrounding magnetic field of the coil unit.
또한, 센서를 통해 상기 타겟을 감지하고, 상기 자기장이 상기 타겟을 향하도록 상기 페라이트 빔포밍부 및 상기 페라이트 차폐부의 회전을 구동하는 타겟 추적부를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a target tracking unit configured to sense the target through a sensor and to drive rotation of the ferrite beamformer and the ferrite shield so that the magnetic field faces the target.
본 발명의 일 실시예에 따른 자기장 발생 방법은 무선전력을 공급받을 타겟을 감지하는 단계와, 상기 타겟의 방향으로 자기장을 송신하도록 제1 및 제2 회전축을 중심으로 회전하는 단계와, 상기 자기장을 발생시키는 단계와, 상기 발생된 자기장이 페라이트 프레임을 통해 상기 타겟의 방향으로 빔포밍 되어 무선전력을 공급하는 단계를 포함한다.In accordance with an aspect of the present invention, there is provided a method of generating a magnetic field, the method comprising: detecting a target to be supplied with wireless power, rotating the magnetic field about a first and second rotation axes to transmit a magnetic field in a direction of the target, And generating the magnetic field by beamforming a direction of the target through a ferrite frame to supply wireless power.
본 발명에 따르면, 가시 거리 및 비 가시거리 환경에서 3차원 선택적 공간에 대한 고효율 무선 전력 전송 시스템을 제공할 수 있다. According to the present invention, it is possible to provide a high efficiency wireless power transmission system for a three-dimensional selective space in a visible distance and a non-visible distance environment.
본 발명에 따르면, 대포 형상에 의해 원하는 타겟으로 자기장을 집중시킬 수 있는 자기장 발생 장치 및 발생 방법을 제공할 수 있다. According to the present invention, it is possible to provide a magnetic field generating device and a generating method capable of concentrating a magnetic field on a desired target by a cannon shape.
본 발명에 따르면, 대포 형상에 의해 무선 전력을 높은 효율로 전송할 수 있는 자기장 발생 장치 및 발생 방법을 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a magnetic field generating device and a generating method capable of transmitting wireless power with high efficiency by a cannon shape.
본 발명에 따르면, 대포 형상에 의해 원하는 방향으로 자기장을 빔포밍 시킬 수 있는 자기장 발생 장치 및 발생 방법을 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a magnetic field generating apparatus and a generating method capable of beamforming a magnetic field in a desired direction by a cannon shape.
본 발명에 따르면, 대포 형상에 의해 원하는 방향이 아닌 다른 방향으로의 자기장 전송을 막을 수 있는 자기장 발생 장치 및 발생 방법을 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a magnetic field generating device and a generating method capable of preventing magnetic field transmission in a direction other than the desired direction by the cannon shape.
본 발명에 따르면, 어레이로 구성하여 빔포밍의 효과를 극대화할 수 있는 자기장 발생 장치 및 발생 방법을 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a magnetic field generating apparatus and a generating method which can be configured in an array to maximize the effect of beamforming.
도 1은 무선 전력 전송 시스템이 적용되는 환경을 설명하기 위한 예시도이다.
도 2는 도 1과 같은 환경에서 다양한 방식으로 전력을 전송할 수 있는 무선 전력 전송 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2에서 무선 충전 패드부의 구성 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 무선 충전 패드부의 무선 충전 패드의 구성예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 무선 충전 패드에 충전 대상 디바이스가 놓인 경우 무선 충전 패드의 동작 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 3에 도시된 구동 제어부 및 코일 구동부의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 코일 구동부의 구성 예 및 소형 전력 전송 코일과 코일 구동부의 연결관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기장 발생 장치의 블록도이다.
도 9는 도 8에 도시된 자기장 발생 장치의 형상 및 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 8에 도시된 자기장 발생 장치의 어레이를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 자기장 발생 장치의 블록도이다.
도 12는 도 11에 도시된 자기장 발생 장치의 형상 및 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 자기장 발생 장치의 블록도이다.
도 14는 도 13에 도시된 자기장 발생 장치의 형상과 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 도 13에 도시된 자기장 발생 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기장 발생 방법의 흐름도이다.
도 17은 도 2에서 근접장 전력 전송부의 다른 구성 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 18는 도 2에서 마이크로파 전력 전송부의 다른 구성 예 및 동작 환경을 설명하기 위한 도면이다. 1 is an exemplary diagram for describing an environment to which a wireless power transmission system is applied.
FIG. 2 is a diagram for describing a wireless power transmitter capable of transmitting power in various ways in the environment as shown in FIG. 1.
3 is a view for explaining an example of the configuration of the wireless charging pad unit in FIG.
4 is a view for explaining an example of the configuration of a wireless charging pad of the wireless charging pad unit according to an embodiment.
FIG. 5 is a diagram for describing an operation example of a wireless charging pad when a charging target device is placed on the wireless charging pad illustrated in FIG. 4.
FIG. 6 is a diagram illustrating an exemplary configuration of the drive control unit and the coil drive unit shown in FIG. 3.
7 is a diagram illustrating an example of a configuration of a coil driver and a connection relationship between a small power transmission coil and a coil driver, according to an exemplary embodiment.
8 is a block diagram of a magnetic field generating device according to an embodiment of the present invention.
9 is a view for explaining the shape and operation of the magnetic field generating device shown in FIG.
FIG. 10 is a diagram illustrating an array of the magnetic field generating device of FIG. 8.
11 is a block diagram of a magnetic field generating device according to another embodiment of the present invention.
12 is a view for explaining the shape and operation of the magnetic field generating device shown in FIG.
13 is a block diagram of a magnetic field generating device according to another embodiment of the present invention.
14 is a view for explaining the shape and operation of the magnetic field generating device shown in FIG.
FIG. 15 is a diagram for describing an operation of the magnetic field generating device of FIG. 13.
16 is a flowchart illustrating a magnetic field generating method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a diagram for describing another configuration example of the near field power transmitter in FIG. 2.
FIG. 18 is a diagram for describing another configuration example and an operating environment of the microwave power transmitter of FIG. 2.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and the contents described in the accompanying drawings, but the present invention is not limited or limited to the embodiments.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, “comprises” and / or “comprising” refers to the presence of one or more other components, steps, operations and / or elements. Or does not exclude additions.
본 명세서에서 사용되는 “실시예”, “예”, “측면”, “예시” 등은 기술된 임의의 양상(aspect) 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되어야 하는 것은 아니다.As used herein, “an embodiment”, “an example”, “side”, “an example”, etc., should be construed that any aspect or design described is better or advantageous than other aspects or designs. It is not.
또한, '또는' 이라는 용어는 배타적 논리합 'exclusive or' 이기보다는 포함적인 논리합 'inclusive or' 를 의미한다. 즉, 달리 언급되지 않는 한 또는 문맥으로부터 명확하지 않는 한, 'x가 a 또는 b를 이용한다' 라는 표현은 포함적인 자연 순열들(natural inclusive permutations) 중 어느 하나를 의미한다. In addition, the term 'or' means inclusive or 'inclusive or' rather than 'exclusive or'. In other words, unless stated otherwise or unclear from the context, the expression 'x uses a or b' means any one of natural inclusive permutations.
또한, 본 명세서 및 청구항들에서 사용되는 단수 표현("a" 또는 "an")은, 달리 언급하지 않는 한 또는 단수 형태에 관한 것이라고 문맥으로부터 명확하지 않는 한, 일반적으로 "하나 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.Also, the singular forms “a” or “an”, as used in this specification and in the claims, generally refer to “one or more” unless the context clearly dictates otherwise or in reference to a singular form. Should be interpreted as
또한, 본 명세서 및 청구항들에서 사용되는 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.In addition, terms such as first and second used in the present specification and claims may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in the present specification may be used in a sense that can be commonly understood by those skilled in the art. In addition, the terms defined in the commonly used dictionaries are not ideally or excessively interpreted unless they are specifically defined clearly.
한편, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.On the other hand, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. Terminology used herein is a term used to properly express an embodiment of the present invention, which may vary according to a user, an operator's intention, or a custom in the field to which the present invention belongs. Therefore, the definitions of the terms should be made based on the contents throughout the specification.
도 1은 무선 전력 전송 시스템이 적용되는 환경을 설명하기 위한 예시도이다. 1 is an exemplary diagram for describing an environment to which a wireless power transmission system is applied.
도 1에 도시된 바와 같이, 무선 전력 전송 환경은 가정의 거실, 룸(room), 사무실, 공항, 열차와 같은 3차원 공간일 수 있다. As shown in FIG. 1, the wireless power transmission environment may be a three-dimensional space such as a living room, a room, an office, an airport, and a train in a home.
3차원 공간 상에서 전력 전송은 자기 유도 방식 또는 자기 공진 방식의 근접 장 전송(Near field Wireless Power Transform)을 사용할 수 있다. 또한, 전력 수신 장치의 위치나 종류에 따라 근거리 및 원거리를 커버할 수 있는 전자기파 방식이 사용될 수 있다. Power transmission in the three-dimensional space may use a near field wireless power transform of the magnetic induction or magnetic resonance method. In addition, according to the position or type of the power receiving device, an electromagnetic wave method that can cover a short range and a long distance may be used.
한편, 전력 수신 장치는 통신 디바이스일 수 있고, 3차원 공간 상에는 전자기파로부터 에너지를 수집할 수 있는 RF Harvesting Device가 구비될 수 도 있다. Meanwhile, the power receiving apparatus may be a communication device, or an RF harvesting device that may collect energy from electromagnetic waves in a three-dimensional space.
도 2는 도 1과 같은 환경에서 다양한 방식으로 전력을 전송할 수 있는 무선 전력 전송 장치를 설명하기 위한 도면이다. FIG. 2 is a diagram for describing a wireless power transmitter capable of transmitting power in various ways in the environment as shown in FIG. 1.
도 2를 참조하면, 전력 전송 장치는 무선 충전 패드부(210), 근접장 전력 전송부(220) 및 마이크로파 전력 전송부(230) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 2, the power transmitter may include at least one of the wireless
다시 말해, 도 2에 무선 충전 패드부(210), 근접장 전력 전송부(220) 및 마이크로파 전력 전송부(230)가 모두 도시되어 있으나, 3차원 공간 환경에 따라 어느 하나의 전력 전송 방식을 사용하는 전력 전송 장치만이 구비될 수 도 있다. In other words, although the wireless
따라서, 이하의 설명에서 무선 전력 전송 장치 또는 전력 전송 장치는 무선 충전 패드부(210), 근접장 전력 전송부(220) 및 마이크로파 전력 전송부(230) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Therefore, in the following description, the wireless power transmitter or the power transmitter should be understood to include at least one of the wireless
제어부(240)는 무선 충전 패드부(210), 근접장 전력 전송부(220) 및 마이크로파 전력 전송부(230) 중 적어도 어느 하나의 동작을 제어할 수 있다. The
제어부(240)는 3차원 공간의 환경을 모니터링할 수 있고, 모니터링 결과에 기초하여 무선 충전 패드부(210), 근접장 전력 전송부(220) 및 마이크로파 전력 전송부(230) 중 적어도 어느 하나의 동작을 제어할 수 있다.The
예를 들어, 제어부(240)는 원거리 전송이 필요 없는 경우 무선 충전 패드부(210) 및 근접장 전력 전송부(220)를 동작하도록 하고, 마이크로파 전력 전송부(230)는 동작하지 않도록 제어 기능을 수행할 수 있다. For example, the
무선 충전 패드부(210)는 자기 유도 방식 또는 자기 공진 방식으로 전력을 전송할 수 있다. The wireless
근접장 전력 전송부(220)는 자기 공진 방식으로 3차원 공간에 전력을 전송할 수 있다. The near
마이크로파 전력 전송부(230)는 마이크로파 전력 전송 방식으로 3차원 공간에 전력을 전송할 수 있다. The
한편, 원거리 장(Far Field)은 송수신단 사이의 거리가 '2x(안테나길이)2/파장' 이상인 경우로 정의될 수 있다. Meanwhile, a far field may be defined as a case where a distance between a transmitter and a receiver is greater than or equal to '2x (antenna length) 2 / wavelength'.
도 3은 도 2에서 무선 충전 패드부의 구성 예를 설명하기 위한 도면이다. 3 is a view for explaining an example of the configuration of the wireless charging pad unit in FIG.
도 3에 도시된 장치는 무선 충전 패드(도시 되지 않음)와 무선 충전 패드 구동 장치(210)를 포함할 수 있다. 이때, 무선 충전 패드는 도 4와 같이 구성될 수 있다.The device illustrated in FIG. 3 may include a wireless charging pad (not shown) and a wireless charging
무선 충전 패드 구동장치는 구동 제어부(315) 및 코일 구동부(317)를 포함한다. 무선 충전 패드 구동장치는 코일 결정부(313) 및 스캐닝 제어부(311)를 더 포함할 수 있다. The wireless charging pad driver includes a driving
일 실시예에 따른 무선 충전 패드 구동장치는 복수의 소형 전력 전송 코일로 구성된 무선 충전 패드의 소형 전력 전송 코일들 각각을 독립적으로 구동 제어하는 구동 제어부(315) 및 구동 제어부(315)에서 입력되는 제1 제어 신호 또는 제2 제어 신호에 따라 복수의 소형 전력 전송 코일 각각을 구동하는 복수의 구동 모듈로 구성될 수 있다. The wireless charging pad driving apparatus according to an embodiment may include a driving
스캐닝 제어부(311)는 복수의 소형 전력 전송 코일들로 구성된 무선 충전 패드 위의 충전 대상 디바이스를 검출하기 위해 상기 무선 충전 패드를 스캐닝한다. The
스캐닝 제어부(311)는 각각의 소형 전력 전송 코일들의 임피던스 변화, 압력 변화 중 적어도 어느 하나를 이용하여 해당 소형 전력 전송 코일 위에 충전 대상 디바이스가 놓여 있는지를 검출 할 수 있다. The
코일 결정부(313)는 복수의 소형 전력 전송 코일 들 중 상기 충전 대상 디바이스의 하부에 위치하는 구동 대상 전력 전송 코일들을 확인하고, 상기 복수의 소형 전력 전송 코일 들 중 상기 구동 대상 전력 전송 코일들을 감싸는 주변 전력 전송 코일들을 확인한다. The
구동 제어부(315)는 상기 구동 대상 전력 전송 코일들에 제1 위상을 갖는 제1 구동 전압을 인가하도록 제1 제어 신호를 생성하고, 상기 주변 전력 전송 코일들에 상기 제1 위상과 다른 위상을 갖는 제2 구동 전압을 인가하도록 제2 제어 신호를 생성할 수 있다. The driving
이때, 구동 대상 전력 전송 코일은 충전 대상 디바이스에 매칭되는 소형 전력 전송 코일 일 수 있다. '충전 대상 디바이스에 매칭된다'는 것은 충전 대상 디바이스의 하부에 위치하거나 충전 대상 디바이스로 전력을 전송할 수 있도록 충전 대상 디바이스의 주변에 있는 것을 의미할 수 있다. In this case, the driving target power transmission coil may be a small power transmission coil matched to the charging target device. 'Matched to the device to be charged' may mean located below the device to be charged or in the vicinity of the device to be charged to transmit power to the device to be charged.
이때, 제1 제어 신호는 도 6 및 도 7에서 'A'로 표시한 신호와 'A' 신호와 위상이 반대인 'B' 신호 중 'A' 신호를 선택하도록 코일 구동부(317)를 제어하는 'Select' 신호 일 수 있다. In this case, the first control signal controls the
또한, 제2 제어 신호는 도 6 및 도 7에서 'A'로 표시한 신호와 'A' 신호와 위상이 반대인 'B' 신호 중 'B' 신호를 선택하도록 코일 구동부(317)를 제어하는 'Select' 신호 일 수 있다.Also, the second control signal controls the
코일 구동부(317)는 상기 제1 구동 신호 및 상기 제2 구동 신호를 무선 충전 패드에 인가한다. The
도 4는 일 실시예에 따른 무선 충전 패드부의 무선 충전 패드의 구성예를 설명하기 위한 도면이다. 4 is a view for explaining an example of the configuration of a wireless charging pad of the wireless charging pad unit according to an embodiment.
도 4를 참조하면, 복수의 소형 전력 전송 코일들(410)은 무선 충전 패드 상에 겹쳐지지 않는 구조인 테셀레이션(tesselation) 구조로 배치될 수 있다. Referring to FIG. 4, the plurality of small power transmission coils 410 may be arranged in a tessellation structure, which is a structure that does not overlap on the wireless charging pad.
또한, 도 5는 무선 충전 패드상에 충전 대상 디바이스인 'DEVICE'가 놓여 있는 예를 나타낸다. 5 illustrates an example in which a device to be charged, 'DEVICE', is placed on a wireless charging pad.
이때, 전체 소형 전력 전송 코일 들 중 'DEVICE'가 위치하고 있는 육각형 굵은 선 내부의 소형 전력 전송 코일 들만 동작 하도록 제어 될 수 있다.In this case, only the small power transmission coils inside the hexagonal thick line where the 'DEVICE' is located among the small power transmission coils may be controlled to operate.
도 5는 도 4에 도시된 무선 충전 패드에 충전 대상 디바이스가 놓인 경우 무선 충전 패드의 동작 예를 설명하기 위한 도면이다. FIG. 5 is a diagram for describing an operation example of a wireless charging pad when a charging target device is placed on the wireless charging pad illustrated in FIG. 4.
도 3 및 도 5를 참조하면, 스캐닝 제어부(311)는 각각의 소형 전력 전송 코일들의 임피던스 변화, 압력 변화 중 적어도 어느 하나를 이용하여 해당 소형 전력 전송 코일 위에 충전 대상 디바이스가 놓여 있는지를 검출 할 수 있다.3 and 5, the
예를 들어, 임피던스 변화를 이용하여 스캐닝하는 경우 충전 대상 디바이스가 놓인 코일의 경우 기 설정된 범위를 벗어나는 임피던스 변화가 발생하면 해당 코일 위에 충전 대상 디바이스가 놓인 것으로 판단할 수 있다. For example, in the case of scanning by using the impedance change, in the case of the coil in which the charging target device is placed, when the impedance change is out of the preset range, it may be determined that the charging target device is placed on the coil.
또한, 각각의 소형 전력 전송 코일에 압력 감지 센서가 구비된 경우 충전 대상 디바이스가 놓인 압력 감지 센서는 압력 변화를 통해 디바이스를 검출 할 수 있다. In addition, when each small power transmission coil is provided with a pressure sensor, the pressure sensor on which the charging target device is placed may detect the device through a pressure change.
스캐닝 제어부(311)는 무선 충전 패드를 스캐닝함으로써, 10, 11, 12, 13, 17, 18, 19, 20, 21, 25, 26, 27, 28 코일들 위에 충전 대상 디바이스가 위치하고 있음을 검출할 수 있다.The
스캐닝 제어부(311)에서 스캐닝을 수행한 결과, 충전 대상 디바이스가 놓인 위치의 하부에 구비된 코일들이 10, 11, 12, 13, 17, 18, 19, 20, 21, 25, 26, 27, 28 코일들로 검출된 경우, 코일 결정부(313)는 10, 11, 12, 13, 17, 18, 19, 20, 21, 25, 26, 27, 28 코일들 각각이 구동 대상 전력 전송 코일들임을 확인할 수 있다. As a result of scanning by the
또한, 코일 결정부(313)는 복수의 소형 전력 전송 코일 들 중 상기 구동 대상 전력 전송 코일들인 10, 11, 12, 13, 17, 18, 19, 20, 21, 25, 26, 27, 28 코일들을 감싸는 2, 3, 4, 5, 6, 9, 14, 16, 22, 24, 29, 32, 33, 34, 35, 36번 코일들이 주변 전력 전송 코일들임을 확인할 수 있다. In addition, the
도 5에 도시된 예에서, 시계 방향 화살표는 제1 위상을 의미하고, 반 시계 방향 화살표는 제2 위상을 의미한다.In the example shown in FIG. 5, the clockwise arrow means the first phase and the counterclockwise arrow means the second phase.
코일 구동부(317)는 제1 제어 신호를 입력 받은 경우 제1 구동 신호를 해당 소형 전력 전송 코일로 출력하고, 제2 제어 신호를 입력 받은 경우 제2 구동 신호를 해당 소형 전력 전송 코일로 출력할 수 있다. The
예를 들어, 코일 구동부(317)는 구동 대상 전력 전송 코일들인 10, 11, 12, 13, 17, 18, 19, 20, 21, 25, 26, 27, 28 코일들 각각에 제1 구동 신호를 출력하고, 주변 전력 전송 코일들인 2, 3, 4, 5, 6, 9, 14, 16, 22, 24, 29, 32, 33, 34, 35, 36 코일들 각각에 제2 구동 신호를 출력할 수 있다. For example, the
이와 같이, 충전 대상 디바이스가 위치한 곳에 놓인 코일들을 동작 시킴으로써 충전 대상 디바이스에 전력이 전송되도록 하고, 충전 대상 디바이스가 위치한 코일들 주변의 코일들은 반대 위상을 갖도록 동작 시킴으로써, 충전 대상 디바이스로 향하는 자기력 선이 증가하고 외부로 퍼지는 자기력 선은 감소시킬 수 있다. As such, the electric power is transmitted to the device to be charged by operating the coils placed at the place where the device to be charged is located, and the coils around the coils at which the device to be charged are operated to have opposite phases, so that the magnetic force lines directed to the device to be charged are The magnetic force lines that increase and spread out can be reduced.
따라서, 충전 대상 디바이스로 전송하는 전력을 증가시키는 경우에도 전력 전송 효율을 유지하고 외부에 자기력선이 미치는 영향을 줄일 수 있다.Therefore, even when the power to be transmitted to the device to be charged is increased, the power transmission efficiency can be maintained and the influence of the magnetic field lines on the outside can be reduced.
도 6은 도 3에 도시된 구동 제어부 및 코일 구동부의 구성예를 나타내는 도면이다. FIG. 6 is a diagram illustrating an exemplary configuration of the drive control unit and the coil drive unit shown in FIG. 3.
도 6에 도시된 예는 하나의 구동 제어부(제1 구동 제어부, 631)가 4개의 구동 모듈들(642, 643, 645, 647)을 제어하는 예를 나타낸다. 6 illustrates an example in which one driving control unit (first driving control unit 631) controls four driving
다시 말해, 도 9에 도시되지는 않았지만, 구동 제어부는 제1 구동 제어부(931)외에 제2 구동 제어부 및 제3 구동 제어부 등 복수로 구비될 수 있다. In other words, although not shown in FIG. 9, the driving control unit may include a plurality of second driving control units and third driving control units in addition to the first
이때, 제1 구동 제어부(931)는 8개의 출력 신호 단자(601~908)를 갖는 쉬프트 레지스터일 수 있다. In this case, the
따라서, 쉬프트 레지스터와 같은 제1 구동 제어부(931)를 캐스케이딩 형태로 연결하는 경우 소형 전력 전송 코일들을 개별적으로 구동시키기 위한 회로는 선형적으로 확장될 수 있다. Therefore, when cascading the first
구동 모듈들(642, 643, 645, 647) 각각은 소형 전력 전송 코일에 연결 될 수 있다. Each of the driving
예를 들어, 제1 구동 모듈(642)은 제1 소형 전력 전송 코일에 연결되고, 제2 구동 모듈(643)은 제2 소형 전력 전송 코일에 연결되고, 제3 구동 모듈(645)은 제3 소형 전력 전송 코일에 연결되고, 제4 구동 모듈(647)은 제4 소형 전력 전송 코일에 연결될 수 있다. For example, the
따라서, 무선 충전 패드에 36개의 소형 전력 전송 코일이 구비된 경우, 무선 충전 구동 장치는 36개의 구동 모듈 및 9개의 구동 제어부를 포함할 수 있다. Therefore, when the 36 small power transmission coils are provided in the wireless charging pad, the wireless charging driving device may include 36 driving modules and 9 driving controllers.
따라서, 일 실시예에 따른 무선 충전 패드의 구동 장치는 복수의 소형 전력 전송 코일로 구성된 제1 무선 충전 모듈의 소형 전력 전송 코일들 각각을 독립적으로 구동 제어하는 제1 구동 제어부 및 복수의 소형 전력 전송 코일로 구성된 제2 무선 충전 모듈의 소형 전력 전송 코일들 각각을 독립적으로 구동 제어하는 제2 구동 제어부를 포함할 수 있다. Therefore, the apparatus for driving a wireless charging pad according to an embodiment may include a first driving control unit and a plurality of small power transmission units, each of which independently drives and controls each of the small power transmission coils of the first wireless charging module including the plurality of small power transmission coils. It may include a second driving control unit for independently driving control each of the small power transmission coils of the second wireless charging module composed of a coil.
이때, 제2 구동 제어부의 일단은 상기 제1 구동 제어부에 연결되고, 상기 제2 구동 제어부의 타단은 제3 구동 제어부에 연결되어 무선 충전 모듈의 확장을 지원할 수 있다.In this case, one end of the second driving control unit may be connected to the first driving control unit, and the other end of the second driving control unit may be connected to the third driving control unit to support expansion of the wireless charging module.
다시 도 9를 참조하면, 코일 구동부는 복수의 소형 전력 전송 코일들 각각에 연결되는 복수의 구동 모듈들(642, 643, 645, 647)을 포함한다. Referring back to FIG. 9, the coil driver includes a plurality of driving
또한, 코일 구동부는 제1 위상을 갖는 제1 스위칭 신호(A) 및 상기 제2 위상을 갖는 제2 스위칭 신호(B)를 상기 복수의 구동 모듈(642, 643, 645, 647) 각각에 인가하는 2개의 버스 라인을 포함할 수 있다. In addition, the coil driver may apply a first switching signal A having a first phase and a second switching signal B having the second phase to each of the plurality of driving
제1 구동 제어부(631)는 각각의 구동 모듈로 해당 구동 모듈이 동작하도록 제어하는 인에이블(enable) 신호와 제1 제어 신호 또는 제2 제어 신호를 인가한다. The
제1 구동 제어부(631)는 구동 대상 전력 전송 코일들 및 상기 주변 전력 전송 코일들 각각에 연결된 구동 모듈들에 인에이블(enable) 신호를 인가하고, 상기 제1 제어 신호 또는 상기 제2 제어 신호를 상기 인에이블(enable) 신호가 인가되는 구동 모듈들에 인가할 수 있다. The
예를 들어, 제1 구동 모듈(642)이 구동 대상 전력 전송 코일에 연결된 구동 모듈인 경우, 참조부호 601단자로 인에이블 신호가 출력되고, 참조부호 602 단자로 제1 제어 신호가 출력될 수 있다. For example, when the
예를 들어, 제4 구동 모듈(647)이 주변 전력 전송 코일에 연결된 구동 모듈인 경우, 참조부호 607단자로 인에이블 신호가 출력되고, 참조부호 608 단자로 제2 제어 신호가 출력될 수 있다.For example, when the
도 7은 일 실시예에 따른 코일 구동부의 구성 예 및 소형 전력 전송 코일과 코일 구동부의 연결관계를 설명하기 위한 도면이다.7 is a diagram illustrating an example of a configuration of a coil driver and a connection relationship between a small power transmission coil and a coil driver, according to an exemplary embodiment.
도 7을 참조하면, 참조부호 710은 하나의 소형 전력 전송 코일의 등가 회로를 나타낸다. Referring to FIG. 7,
소형 전력 전송 코일(710)의 일단은 구동전압 Vcc 가 연결되고 타 단은 코일 구동부 내에 구비된 스위칭 소자(720)에 연결될 수 있다. One end of the small
이때, 코일 구동부는 소형 전력 전송 코일(710)에 연결되는 스위칭 소자(720), 멀티플렉서(750) 및 앤드 게이트(And gate) 소자(760)를 포함할 수 있다. In this case, the coil driver may include a
코일 구동부는 참조부호 730 단자를 통해 인에이블 신호를 입력 받고, 참조부호 740 단자를 통해 제어 신호를 입력 받을 수 있다. The coil driver may receive the enable signal through the
이때, 멀티플렉서(750)는 740 단자를 통해 입력되는 제어신호가 제1 제어 신호인 경우 제1 스위칭 신호인 A 신호를 출력하고, 740 단자를 통해 입력되는 제어신호가 제2 제어 신호인 경우 제2 스위칭 신호인 B 신호를 출력할 수 있다. In this case, the
앤드 게이트(And gate) 소자(760)는 730 단자를 통해 입력되는 인에이블 신호 및 멀티플렉서(750)의 출력신호를 입력 받아 스위칭 소자(720)를 제어할 수 있다. The AND
예를 들어, 소형 전력 전송 코일(710)이 구동 대상 전력 전송 코일인 경우, 740 단자로 제1 제어 신호가 입력되고, 스위칭 소자(720)는 A 신호와 같은 스위칭 신호에 의해 온/오프(On/Off)될 수 있다. For example, when the small
스위칭 소자(720)의 온/오프(On/Off)에 따라 구동 전압 Vcc가 소형 전력 전송 코일(710)에 인가됨으로써, 소형 전력 전송 코일(710)은 제1 위상을 갖는 제1 구동 전압으로 동작하게 된다. As the driving voltage Vcc is applied to the small
예를 들어, 스위칭 소자(720)가 NMOS 트랜지스터인 경우, NMOS 트랜지스터가 온(On)되는 시간 구간에서 소형 전력 전송 코일(710)의 캐패시터는 충전이 되고, NMOS 트랜지스터가 오프(Off)되는 시간 구간에서 소형 전력 전송 코일(710)의 캐패시터는 방전이 일어나게 되며, 이러한 충전 및 방전의 반복을 통해 인덕터의 자기장이 제어될 수 있다.For example, when the switching
이하, 도 8 내지 16을 참조하여 설명하는 자기장 발생 장치는 도 2에 도시된 근접장 전력 전송부(220) 또는 마이크로파 전력 전송부(230)의 구성예일 수 있다.Hereinafter, the magnetic field generating device described with reference to FIGS. 8 to 16 may be an example of the configuration of the near
또한, 도 8 내지 16을 참조하여 설명하는 자기장 발생 장치는 도 2에 도시된 급접장 전력 전송부(220) 및 마이크로파 전력 전송부(230)의 구성예일 수 있다.In addition, the magnetic field generating device described with reference to FIGS. 8 to 16 may be an example of the configuration of the rapid
다시 말해, 도 8 내지 16을 참조하여 설명하는 자기장 발생 장치는 근거리 전력 전송뿐만 아니라 원거리 전력 전송에 사용될 수 있다.In other words, the magnetic field generating apparatus described with reference to FIGS. 8 to 16 may be used for remote power transmission as well as short-range power transmission.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기장 발생 장치의 블록도이다.8 is a block diagram of a magnetic field generating device according to an embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 자기장 발생 장치(800)는 코일부(810)와, 제1 페라이트 부재(820)와, 제2 페라이트 부재(830)를 포함한다.Referring to FIG. 8, the magnetic
코일부(810)는 무선전력을 공급받을 타겟으로 송신하는 자기장을 발생시킬 수 있다.The
코일부(810)는 제1 페라이트 부재(820)의 외주 면 주위로 감기는 코일일 수 있다.The
코일부(810)는 전력소스에 연결되어 전력을 공급받고, 자기장을 발생시켜 타겟으로 무선전력을 전송할 수 있다.The
여기서, 자기장은 전자기파나 무선전력 신호를 의미할 수 있다.Here, the magnetic field may mean an electromagnetic wave or a wireless power signal.
타겟은 무선전력을 공급받을 무선 충전 대상 디바이스일 수 있다.The target may be a wireless charging target device to receive wireless power.
예를 들면, 타겟은 스마트폰, 노트북, 무선청소기, LEDTV 등일 수 있다.For example, the target may be a smartphone, a notebook, a vacuum cleaner, an LEDTV, or the like.
타겟은 수신코일을 포함할 수 있다.The target may include a receiving coil.
타겟은 자기장 발생 장치(800)로부터 발생한 자기장을 수신하여 전력을 공급 받을 수 있다.The target may receive power from the magnetic field generated from the magnetic
제1 페라이트 부재(820)는 코일부(810)에 인접하여 봉 형상으로 연장되고, 코일부(810)의 내주 면을 관통할 수 있다.The
제1 페라이트 부재(820)는 자기장을 일 방향으로 빔포밍 시킬 수 있다.The
제1 페라이트 부재(820)는 강자성 재료로 형성될 수 있다.The
제1 페라이트 부재(820)는 페라이트 재료로 형성될 수 있다.The
일 방향은 제1 페라이트 부재(820)의 연장 방향과 동일 할 수 있다.One direction may be the same as an extension direction of the
제2 페라이트 부재(830)는 코일부(810)에 인접하여 돔 형상으로 연장되고, 코일부(810)를 둘러싸며 자기장 송신 경로를 따라 개방부가 형성될 수 있다.The
제2 페라이트 부재(830)는 코일부(810)의 주변 자기장을 차폐 시킬 수 있다.The
제2 페라이트 부재(830)는 제1 페라이트 부재(820)과 연결되어 형성될 수 있다.The
제2 페라이트 부재(830)는 강자성 재료로 형성될 수 있다.The
제2 페라이트 부재(830)는 페라이트 재료로 형성될 수 있다.The
제1 페라이트 부재(820) 및 제2 페라이트 부재(830)는 자기장이 잘 유기되는 물질을 사용할 수 있다.The
주변 자기장은 코일부(810)의 주변으로 퍼지는 자기장을 의미할 수 있다.The peripheral magnetic field may refer to a magnetic field spreading around the
본 발명의 일 실시예에 따른 자기장 발생 장치(800)는 타겟 추적부(미도시)를 더 포함할 수 있다.The magnetic
타겟 추적부는 타겟을 감지하여 자기장이 타겟을 향하도록 제1 및 제2 페라이트 부재(820, 830)를 구동할 수 있다.The target tracking unit detects the target and drives the first and
타겟 추적부는 타겟 감지 센서와 방향 구동부를 포함할 수 있다.The target tracker may include a target detection sensor and a direction driver.
타겟 감지 센서는 타겟의 위치를 감지할 수 있다.The target detection sensor may detect the position of the target.
예를 들면, 타겟 감지 센서는 이미지 센서일 수 있다.For example, the target detection sensor may be an image sensor.
타겟 감지 센서는 자기장 발생 장치(800) 주변의 이미지 또는 영상에 의해 타겟의 위치를 감지할 수 있다.The target detection sensor may detect the position of the target by an image or an image around the magnetic
방향 구동부는 코일부(810), 제1 페라이트 부재(820) 및 제2 페라이트 부재(830)를 움직여 자기장이 타겟을 향하도록 할 수 있다.The direction driver may move the
방향 구동부는 제1 페라이트 부재(820) 및 제2 페라이트 부재(830)의 하단에 연결되어 배치될 수 있다.The direction driver may be connected to the lower ends of the
도 9는 도 8에 도시된 자기장 발생 장치의 형상 및 동작을 설명하기 위한 도면이다.9 is a view for explaining the shape and operation of the magnetic field generating device shown in FIG.
도 9를 참조하면, 자기장 발생 장치는 코일부(910)와, 제1 페라이트 부재(920)와 제2 페라이트 부재(930)을 포함한다.Referring to FIG. 9, the magnetic field generating device includes a
제1 페라이트 부재(920)와 제2 페라이트 부재(930)는 연결되어 형성될 수 있다.The
제1 페라이트 부재(920)는 기 설정된 길이를 가지는 봉 형상으로 형성될 수 있다.The
예를 들면, 기 설정된 길이는 코일부(910)가 발생시킨 자기장(950)을 빔포밍 시키는 기능을 갖도록 하는 최소 길이를 의미할 수 있다.For example, the preset length may mean a minimum length that has a function of beamforming the
제1 페라이트 부재(920)가 연장되는 방향은 자기장(950)이 빔포밍 되는 일 방향과 동일 할 수 있다.The direction in which the
코일부(910)는 제1 페라이트 부재(920)의 외주 면에 둘러싸는 형태로 형성된 코일일 수 있다.The
제2 페라이트 부재(930)는 코일부(910)에 인접하여 돔 형상으로 연장될 수 있다.The
따라서, 제2 페라이트 부재(930)는 일 방향이 아닌 다른 방향으로 전송되는 자기장을 줄일 수 있다.Accordingly, the
다시 말해서, 제2 페라이트 부재(930)는 코일부(910)의 주변 자기장을 차폐 시키고, 일 방향으로 자기장을 집중시킬 수 있다.In other words, the
제2 페라이트 부재(930)는 제1 페라이트 부재(920)의 연장 방향으로 발생된 자기장을 전송할 수 있도록 개방부(931)를 포함할 수 있다. The
제1 페라이트 부재(920)는 개방부(931)를 통해 형성될 수 있다.The
자기장(950)은 제1 페라이트 부재(920)을 따라 개방부(931)를 통해 전송될 수 있다. The
수신코일(940)은 빔포밍된 자기장(950)을 수신할 수 있다.The receiving
도 10은 도 8에 도시된 자기장 발생 장치의 어레이를 나타내는 도면이다.FIG. 10 is a diagram illustrating an array of the magnetic field generating device of FIG. 8.
도 10을 참조하면, 자기장 발생 장치의 어레이는 제1 자기장 발생 장치(1010)와 제2 자기장 발생 장치(1020)와 제3 자기장 발생 장치(1030)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 10, the array of magnetic field generators may include a first
자기장 발생 장치의 어레이를 구성하는 제1 내지 제3 자기장 발생 장치들(1010, 1020, 1030)은 수신코일(1040)로 자기장을 집중 시켜 보다 많은 무선 전력을 전송할 수 있다.The first to third
도 10에 도시된 자기장 발생 장치의 어레이는 3개의 자기장 발생 장치들(1010, 1020, 1030)로 구성되나, 2개의 자기장 발생 장치들 또는 4개 이상의 자기장 발생 장치들로 구성될 수 있다.The array of magnetic field generators shown in FIG. 10 is composed of three
또한, 도 11 내지 도 15의 자기장 발생 장치도 어레이로 구성될 수 있다.In addition, the magnetic field generating device of FIGS. 11 to 15 may also be configured as an array.
도 11은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 자기장 발생 장치의 블록도이다.11 is a block diagram of a magnetic field generating device according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 자기장 발생 장치(1100)는 코일부(1110)와, 페라이트 빔포밍부(1120)와, 페라이트 차폐부(1130)을 포함한다.The magnetic
코일부(1110)는 무선전력을 공급받을 타겟으로 송신하는 자기장을 발생시킬 수 있다.The
페라이트 빔포밍부(1120)는 코일부(1110)에 수직 방향으로 연장되며 봉 형상을 가질 수 있다.The
페라이트 빔포밍부(1120)는 자기장을 일 방향으로 빔포밍 시킬 수 있다.The
페라이트 차폐부(1130)는 페라이트 빔포밍부(1120)의 일정 지점으로부터 연장되어 코일부(1110)를 돔 형상으로 둘러쌀 수 있다.The
페라이트 차폐부(1130)는 코일부(1110)의 주변 자기장을 차폐 시킬 수 있다.The
페라이트 차폐부(1130)는 페라이트 빔포밍부(1120)와 연결되어 형성될 수 있다.The
페라이트 빔포밍부(1120) 및 페라이트 차폐부(1130)는 강자성 재료로 형성될 수 있다.The
페라이트 빔포밍부(1120) 및 페라이트 차폐부(1130)는 페라이트 재료로 형성될 수 있다.The
페라이트 빔포밍부(1120) 및 페라이트 차폐부(1130)는 자기장이 잘 유기되는 물질을 사용할 수 있다.The
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 자기장 발생 장치는 타겟 추적부(미도시)를 더 포함할 수 있다.Magnetic field generating apparatus according to another embodiment of the present invention may further include a target tracking unit (not shown).
페라이트 빔포밍부(1120)는 도 8에 도시된 자기장 발생 장치의 제 1 페라이트 부재와 형상만 달리할 뿐 재료 및 기능 등이 동일할 수 있다.The
페라이트 차폐부(1130)는 도 8에 도시된 자기장 발생 장치의 제2 페라이트 부재와 형상만 달리할 뿐 재료 및 기능 등이 동일할 수 있다.The
타겟 추적부는 타겟을 감지하여 자기장이 타겟을 향하도록 페라이트 빔포밍부(1120) 및 페라이트 차폐부(1130)를 구동할 수 있다.The target tracker detects the target and drives the
도 11에 도시된 자기장 발생 장치(1100)의 이외 사항은 도 8에 도시된 자기장 발생 장치(800)와 동일하므로 이외 상세한 설명은 생략한다.The other matters of the magnetic
도 12는 도 11에 도시된 자기장 발생 장치의 형상 및 동작을 설명하기 위한 도면이다.12 is a view for explaining the shape and operation of the magnetic field generating device shown in FIG.
도 12를 참조하면, 자기장 발생 장치는 코일부(1210)와 페라이트 빔포밍부(1220)와 페라이트 차폐부(1230)을 포함한다.Referring to FIG. 12, the magnetic field generating device includes a
페라이트 빔포밍부(1220) 및 페라이트 차폐부(1230)는 연결되어 형성될 수 있다.The
페라이트 빔포밍부(1220)는 기 설정된 길이를 가지는 봉 형상으로 형성될 수 있다.The
예를 들면, 기 설정된 길이는 코일부(1210)가 발생시킨 자기장을 빔포밍 시킬 수 있는 최소 길이를 의미할 수 있다.For example, the preset length may mean a minimum length capable of beamforming a magnetic field generated by the
자기장이 빔포밍되는 일 방향은 페라이트 빔포밍부(1220)가 연장되는 방향과 동일 할 수 있다.One direction in which the magnetic field is beamformed may be the same as the direction in which the
페라이트 빔포밍부(1220)는 코일부(1210)와 수직 방향으로 연장될 수 있다.The
페라이트 빔포밍부(1220)는 봉 형상 내부에 관통 홀(1221)이 형성될 수 있다.The
자기장은 페라이트 빔포밍부(1220)의 관통 홀(1221)을 통해 일 방향으로 빔포밍 되어 전송될 수 있다.The magnetic field may be beamformed and transmitted in one direction through the through
코일부(1210)는 페라이트 빔포밍부(1220)의 끝 단 아래 형성될 수 있다.The
페라이트 차폐부(1230)는 페라이트 빔포밍부(1220)의 일정 지점(1231)으로부터 연장되어 코일부(1210)를 둘러싸는 형상을 가질 수 있다.The
일정 지점(1231)은 코일부(1210)으로부터 발생된 자기장이 다른 방향으로 전송되는 것을 막고, 페라이트 빔포밍부(1220)를 통해 일 방향으로 집중될 수 있도록 하는 최적의 지점일 수 있다. The
다시 말해서, 페라이트 차폐부(1230)는 이와 같은 형상을 통해 코일부의 주변 자기장을 차폐 시키고 일 방향으로 자기장을 집중 시킬 수 있다.In other words, the
이때, 주변 자기장은 일 방향이 아닌 다른 방향으로 전송되는 자기장을 의미할 수 있다.In this case, the peripheral magnetic field may refer to a magnetic field transmitted in a direction other than one direction.
도 13은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 자기장 발생 장치의 블록도이다.13 is a block diagram of a magnetic field generating device according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 자기장 발생 장치(1300)는 코일부(1310)와, 페라이트 빔포밍부(1320)와, 페라이트 차폐부(1330)를 포함한다.The magnetic
코일부(1310)는 무선전력을 공급받을 타겟으로 송신하는 자기장을 발생시킬 수 있다.The
페라이트 빔포밍부(1320)는 코일부(1310)에 인접하여 봉 형상으로 연장될 수 있다.The
페라이트 빔포밍부(1320)는 자기장을 일 방향으로 빔포밍 시킬 수 있다.The
페라이트 차폐부(1330)는 제1 회전축을 중심으로 페라이트 빔포밍부(1320)를 회전 가능하도록 개방부를 형상하고, 코일부(1310)를 돔 형상으로 둘러싸고, 제1 회전축과 수직을 이루는 제2 회전축을 중심으로 회전 가능할 수 있다.The
페라이트 차페부(1330)는 코일부(1310)의 주변 자기장을 차폐 시킬 수 있다.The
페라이트 빔포밍부(1320)는 페라이트 차폐부(1330)와 연결되어 형성될 수 있다.The
페라이트 빔포밍부(1320) 및 페라이트 차폐부(1330)는 강자성 재료로 형성될 수 있다.The
페라이트 빔포밍부(1320) 및 페라이트 차폐부(1330)는 자기장이 잘 유기되는 물질을 사용할 수 있다.The
페라이트 빔포밍부(1320)와 페라이트 차폐부(1330)는 페라이트 재료로 형성될 수 있다.The
페라이트 빔포밍부(1320)는 도 8에 도시된 자기장 발생 장치의 제 1 페라이트 부재와 형상만 달리할 뿐 재료 및 기능 등이 동일할 수 있다.The
페라이트 차폐부(1330)는 도 8에 도시된 자기장 발생 장치의 제2 페라이트 부재와 형상만 달리할 뿐 재료 및 기능 등이 동일할 수 있다.The
본 발명의 다른 일 실시예에 다른 자기장 발생 장치(1300)는 타겟 추적부(미도시)를 더 포함할 수 있다.The magnetic
타겟 추적부는 센서를 통해 타겟을 감지하고, 자기장이 타겟을 향하도록 페라이트 빔포밍부(1320) 및 페라이트 차폐부(1330)의 회전을 구동할 수 있다.The target tracker detects the target through a sensor, and drives the rotation of the
타겟 추적부는 센서와 회전 구동부를 포함할 수 있다.The target tracker may include a sensor and a rotation driver.
센서는 타겟의 위치를 감지할 수 있다.The sensor can detect the location of the target.
예를 들면, 센서는 이미지 센서일 수 있다.For example, the sensor may be an image sensor.
센서는 자기장 발생 장치(1300) 주변의 이미지 또는 영상에 의해 타겟의 위치를 감지할 수 있다.The sensor may detect the position of the target by an image or an image around the magnetic
회전 구동부는 제1 회전축을 중심으로 페라이트 빔포밍부(1320)를 회전 시키고, 제2 회전축을 중심으로 페라이트 차폐부(1330)를 회전 시킬 수 있다.The rotation driver may rotate the
회전 구동부는 센서의 타겟 감지에 의해 페라이트 빔포밍부(1320)와 페라이트 차폐부(13330)을 회전 구동 시켜 자기장을 타겟에 집중시킬 수 있다.The rotation driving unit may rotate the
도 13에 도시된 자기장 발생 장치(1300)의 이외 사항은 도 8에 도시된 자기장 발생 장치(800)와 동일하므로 이외 상세한 설명은 생략한다.Other details of the magnetic
도 14는 도 13에 도시된 자기장 발생 장치의 형상과 동작을 설명하기 위한 도면이다.14 is a view for explaining the shape and operation of the magnetic field generating device shown in FIG.
도 14를 참조하면, 자기장 발생 장치는 코일부(1410)와 페라이트 빔포밍부(1420)와 페라이트 차폐부(1430)을 포함한다.Referring to FIG. 14, the magnetic field generating device includes a
페라이트 빔포밍부(1420)는 기 설정된 길이의 봉 형상으로 연장될 수 있다.The
예를 들면, 기 설정된 길이는 코일부(1410)로부터 발생된 자기장(1440)을 빔포밍 시키도록 기능하게 하는 최소 길이를 의미할 수 있다.For example, the preset length may refer to a minimum length that functions to beamform the
페라이트 빔포밍부(1420)는 봉 형상의 내부로 자기장이 통과하는 관통 홀(1421)을 가질 수 있다.The
페라이트 빔포밍부(1420)는 코일부(1410)에 인접하여 코일부(1410)에 수직으로 형성될 수 있다.The
페라이트 빔포밍부(1420)는 자기장(1440)을 일 방향으로 빔포밍 시킬 수 있다.The
자기장(1440)이 빔포밍 되는 일 방향은 페라이트 빔포밍부(1420)가 봉 형상으로 연장되는 방향과 동일할 수 있다.One direction in which the
페라이트 차폐부(1430)는 코일부(1410)를 둘러싸는 돔 형상으로 형성될 수 있다.The
따라서, 페라이트 차폐부(1430)는 코일부(1410)의 주변 자기장(1450)을 차폐시킬 수 있다.Thus, the
주변 자기장(1450)은 일 방향이 아닌 다른 방향으로 전송되는 자기장일 수 있다.The peripheral
페라이트 차폐부(1430)는 페라이트 빔포밍부(1420)가 제1 회전축을 중심으로 회전 가능하도록 개방부를 형성할 수 있다.The
도 14에 도시된 자기장 발생 장치의 위치에서 제1 회전축은 가로 방향의 직선일 수 있다.In the position of the magnetic field generating device illustrated in FIG. 14, the first rotation axis may be a straight line in the horizontal direction.
페라이트 빔포밍부(1420)는 개방부를 통해 상하로 회전할 수 있다.The
이때, 페라이트 빔포밍부(1420)의 회전 시, 코일부(1410)도 페라이트 빔포밍부(1420)와 수직을 이루도록 페라이트 빔포밍부(1420)의 끝 단에 인접하여 움직일 수 있다.In this case, when the
다시 말해서, 코일부(1410)는 자기장(1440)이 페라이트 빔포밍부(1420)에 의해 집중될 수 있도록 페라이트 빔포밍부(1420)의 움직임에 따라 이동할 수 있다.In other words, the
페라이트 차폐부(1430)는 제2 회전축을 중심으로 회전 가능할 수 있다.The
제2 회전축은 제1 회전축과 수직을 이룰 수 있다.The second axis of rotation may be perpendicular to the first axis of rotation.
도 14에 도시된 자기장 발생 장치의 위치에서 제2 회전축은 세로 방향의 직선일 수 있다.In the position of the magnetic field generating device shown in FIG. 14, the second rotation axis may be a straight line in the vertical direction.
따라서, 코일부(1410)로부터 발생된 자기장(1440)은 페라이트 빔포밍부(1420)를 통해 제1 회전축을 따라 빔포밍 될 수 있고, 페라이트 차폐부(1430)를 통해 제2 회전축을 따라 빔포밍 될 수 있다.Accordingly, the
도 15는 도 13에 도시된 자기장 발생 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 15 is a diagram for describing an operation of the magnetic field generating device of FIG. 13.
도 15(a)를 참조하면, 충전 대상 디바이스(1520)는 자기장 발생 장치(1510)의 상부에 위치할 수 있다.Referring to FIG. 15A, the charging
페라이트 빔포밍부(1512)는 앞쪽에서 뒤쪽 방향으로 또는 뒤쪽에서 앞쪽 방향으로 회전할 수 있다. The
자기장 발생 장치(1510)는 충전 대상 디바이스(1520)의 위치를 감지하고, 페라이트 차폐부(1513)를 제2 회전축을 중심으로 회전(1540)시키고, 개방부(1511)를 통해 페라이트 빔포밍부(1512)를 제1 회전축을 중심으로 타겟(1520)을 조준하도록 회전(1530)시켜 충전 대상 디바이스(1520)로 자기장을 집중시킬 수 있다.The magnetic
도 15(b)를 참조하면, 충전 대상 디바이스(1520)는 자기장 발생 장치(1510)의 상부 오른쪽에 위치할 수 있다.Referring to FIG. 15B, the device to be charged 1520 may be located at an upper right side of the magnetic
페라이트 빔포밍부(1512)는 도 15(a)에 도시된 개방부(1511)를 통해 왼쪽에서 오른쪽으로 또는 오른쪽에서 왼쪽으로 회전할 수 있다.The
자기장 발생 장치(1510)는 충전 대상 디바이스(1520)의 위치를 감지하고, 도 15(a)에 도시된 방향을 기준으로 페라이트 차폐부(1513)를 오른쪽으로 회전(1560)시키고, 페라이트 빔포밍부(1512)를 오른쪽으로 회전(1550)시켜 충전 대상 디바이스(1520)로 자기장을 집중시킬 수 있다.The magnetic
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기장 발생 방법의 흐름도이다.16 is a flowchart illustrating a magnetic field generating method according to an embodiment of the present invention.
도 16에 도시된 자기장 발생 방법은 도 8 내지 도 15에 도시된 자기장 발생 장치에 의해 수행될 수 있다.The magnetic field generating method illustrated in FIG. 16 may be performed by the magnetic field generating apparatus illustrated in FIGS. 8 to 15.
도 16을 참조하면, 자기장 발생 장치는 S1610 단계에서, 무선전력을 공급받을 타겟을 감지할 수 있다.Referring to FIG. 16, in operation S1610, the magnetic field generating device may detect a target to receive wireless power.
자기장 발생 장치는 S1620 단계에서, 타겟의 방향으로 자기장을 송신하도록 제1 및 제2 회전축을 중심으로 회전할 수 있다.In operation S1620, the magnetic field generating device may rotate about the first and second rotation axes to transmit the magnetic field in the direction of the target.
자기장 발생 장치는 S1630 단계에서, 자기장을 발생시킬 수 있다.The magnetic field generating device may generate a magnetic field in operation S1630.
자기장 발생 장치는 S1640 단계에서, 발생된 자기장이 페라이트 프레임을 통해 타겟의 방향으로 빔포밍 되어 무선전력을 공급할 수 있다.In operation S1640, the magnetic field generating device may supply the wireless power by beamforming the generated magnetic field in the direction of the target through the ferrite frame.
도 16을 참조하여 설명한 자기장 발생 방법은 도 8 내지 도 15을 참조하여 설명한 자기장 발생 장치의 동작 방법과 동일하므로 이외 상세한 설명은 생략한다.Since the magnetic field generating method described with reference to FIG. 16 is the same as the operation method of the magnetic field generating device described with reference to FIGS. 8 to 15, detailed description thereof will be omitted.
도 17은 도 2에서 근접장 전력 전송부의 다른 구성 예를 설명하기 위한 도면이다. FIG. 17 is a diagram for describing another configuration example of the near field power transmitter in FIG. 2.
도 17을 참조하면, 근접장 전력 전송부는 복수의 전력 전송 코일을 포함하는 코일부(1710), 전력 분배기(1715), 제1 증폭부(1720), 제2 증폭부(1730), 위상 변위기(1740) 및 제어부(1750)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 17, the near field power transmitter includes a
코일부(1710)는 자기 공진 방식으로 수신 코일로 무선 전력을 전송한다. The
예를 들어, 코일부(1710)는 2개의 자기 공진 코일(1711, 1713)을 포함할 수 있다. For example, the
제1 자기 공진 코일(1711)과 제2 자기 공진 코일(1713)은 각각 단일 수신 코일과 자기 결합을 형성함으로써, 무선으로 전력을 전송할 수 있다. The first self-
이와 같이 복수의 송신 코일과 단일 수신 코일로 구성되는 환경을 Multi Input Single Output(MISO) 시스템이라 표현할 수 있다.As such, an environment composed of a plurality of transmitting coils and a single receiving coil may be referred to as a multi-input single output (MISO) system.
한편, 단일 송신 코일 또는 단일 송신기와 단일 수신 장치로 구성되는 환경은 Single Input Single Output(SISO) 시스템이라 표현할 수 있다.Meanwhile, an environment composed of a single transmitting coil or a single transmitter and a single receiving device may be referred to as a single input single output (SISO) system.
MISO 시스템은 SISO 시스템에 비해 효율적으로 전력을 전송할 수 있고, 전력 수신 장치가 이동하는 환경에서도 SISO 시스템에 비해 우수한 성능을 가질 수 있다. The MISO system may transmit power more efficiently than the SISO system, and may have superior performance compared to the SISO system even in an environment in which the power receiver is moved.
다만, MISO 시스템도 송신 코일과 수신 코일의 정렬 상태에 따라 자기 결합이 크게 영향을 받을 수 있다. However, in the MISO system, magnetic coupling may be greatly affected by the alignment of the transmitting coil and the receiving coil.
제1 자기 공진 코일(1711)과 제2 자기 공진 코일(1713)로 공급되는 전류의 위상을 다르게 제어하는 경우, 송신 코일과 수신 코일의 정렬 상태에 크게 영향을 받지 않고 자기 결합이 형성될 수 있다. When the phases of the currents supplied to the first self-
전력 분배기(1715)는 전원으로부터 공급되는 전력을 분배하고, 분배된 전력을 제1 증폭부(1720)와 위상 변위기(1740)로 출력할 수 있다. The
위상 변위기(1740)는 입력된 전력의 위상을 변경할 수 있다. The
위상 변위기(1740)는 입력 전류의 위상을 조정함으로써, 제2 증폭부(1730)로 공급되는 전류의 위상을 조정할 수 있다. The
따라서, 제1 자기 공진 코일(1711)과 제2 자기 공진 코일(1713)로 공급되는 전류의 위상은 다르게 조정될 수 있다. Accordingly, the phases of the currents supplied to the first
예를 들어, 제1 자기 공진 코일(1711)과 제2 자기 공진 코일(1713)로 공급되는 전류의 위상차는 0~180도(degree)로 설정될 수 있다. For example, the phase difference between the currents supplied to the first
이러한 위상 제어를 통해 MISO 시스템에서 수신기의 움직임에 의한 효율 저하 문제를 해소할 수 있다. This phase control can solve the problem of efficiency degradation caused by the movement of the receiver in the MISO system.
도 18는 도 2에서 마이크로파 전력 전송부의 다른 구성 예 및 동작 환경을 설명하기 위한 도면이다. FIG. 18 is a diagram for describing another configuration example and an operating environment of the microwave power transmitter of FIG. 2.
도 18를 참조하면, 마이크로파 전력 전송부는 복수의 안테나 소자(element1 내지 elementN)를 포함하는 어레이 안테나부(1830)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 18, the microwave power transmitter may include an
어레이 안테나부(1830)는 복수의 안테나 소자들 각각에 대한 위상 및 분포 전류의 크기 등을 제어함으로써, 방사 특성을 조정할 수 있다. The
이때, 각각의 방사 소자의 급전 위상을 조절하여, 수신 안테나의 위치에서 전기장이 동위상으로 더해지게 함으로써 수신 전력을 최대화 할 수 있다.At this time, by adjusting the feed phase of each radiating element, the electric field is added in phase at the position of the receiving antenna to maximize the received power.
일반적으로, 배열 안테나로부터 수신 안테나 사이의 거리는 매우 먼 거리로 가정한다. 따라서, 안테나 사이의 전력 전송 효율은 배열 안테나의 각 안테나 소자로부터 수신 안테나 사이의 거리는 같다고 가정한 후에 수학식 1의 Friis 공식을 적용하여 계산될 수 있다. In general, it is assumed that the distance between the array antenna and the receiving antenna is very far. Therefore, the power transmission efficiency between the antennas can be calculated by applying the Friis formula of
[수학식 1][Equation 1]
수학식 1에서, Pr은 수신 전력, Pt는 송신 전력, R은 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 거리, Gt는 송신 안테나의 이득, Gr은 수신 안테나의 이득을 나타낸다. In
그러나, 무선 전력 전송을 위한 환경에서 배열 안테나의 각 안테나 소자로부터 수신 안테나 사이의 거리는 서로 다르기 때문에 일반적인 Friis 공식을 적용할 수 없다. However, since the distance between each antenna element of the array antenna and the receiving antenna in the environment for wireless power transmission is different, the general Friis formula cannot be applied.
따라서, 도 2의 제어부(240) 또는 마이크로파 전력 전송부(230)는 전력 전송 효율을 계산함에 있어서, 실제 무선 전력 전송을 위한 환경을 고려하여 전력 전송 효율을 계산한다. Therefore, in calculating the power transmission efficiency, the
도 2의 제어부(240) 또는 마이크로파 전력 전송부(230)는 전력 수신 장치와의 통신을 통해 수신 전력에 대한 정보를 수신하고, 하기 수학식 2에 기초하여 전력 전송 효율을 계산할 수 있다. The
즉, 각 송신 방사소자에서 입력전력의 크기가 각각 P1, P2,…,PN이고 수신 안테나와 각각의 방사 소자 사이의 거리는 R1, R2,…,RN이며 각 방사소자가 동일한 이득 Gt0 를 갖고, 안테나 이득이 Gr인 수신 안테나로의 전력전송 효율은 수학식 2와 같이 표현될 수 있다. That is, the magnitude of the input power in each transmitting radiating element is P 1 , P 2 ,... , P N and the distance between the receiving antenna and each radiating element is R 1 , R 2 ,. , R N and each radiating element has the same gain G t0 , and the power transmission efficiency to the receiving antenna whose antenna gain is G r can be expressed as in
[수학식 2][Equation 2]
수학식 2에서, 송신단의 방사소자와 수신안테나 사이의 거리의 평균을 수학식 3과 같이 정의할 수 있고, 일 실시예에 따른 전력 전송 효율 계산 방식은 수학식 4와 같이 표현될 수 있다. In
[수학식 3][Equation 3]
[수학식 4][Equation 4]
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The apparatus described above may be implemented as a hardware component, a software component, and / or a combination of hardware components and software components. For example, the devices and components described in the embodiments may be, for example, processors, controllers, arithmetic logic units (ALUs), digital signal processors, microcomputers, field programmable arrays (FPAs), It may be implemented using one or more general purpose or special purpose computers, such as a programmable logic unit (PLU), microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. The processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to the execution of the software. For convenience of explanation, one processing device may be described as being used, but one of ordinary skill in the art will appreciate that the processing device includes a plurality of processing elements and / or a plurality of types of processing elements. It can be seen that it may include. For example, the processing device may include a plurality of processors or one processor and one controller. In addition, other processing configurations are possible, such as parallel processors.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of the above, and configure the processing device to operate as desired, or process it independently or collectively. You can command the device. Software and / or data may be any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device in order to be interpreted by or to provide instructions or data to the processing device. Or may be permanently or temporarily embodied in a signal wave to be transmitted. The software may be distributed over networked computer systems so that they may be stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored on one or more computer readable recording media.
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 실시예를 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 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to the embodiment may be embodied in the form of program instructions that can be executed by various computer means and recorded in a computer readable medium. The computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the media may be those specially designed and constructed for the purposes of the embodiments, or they may be of the kind well-known and available to those having skill in the computer software arts. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic disks, 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 not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.Although the embodiments have been described by the limited embodiments and the drawings as described above, various modifications and variations are possible to those skilled in the art from the above description. For example, the described techniques may be performed in a different order than the described method, and / or components of the described systems, structures, devices, circuits, etc. may be combined or combined in a different form than the described method, or other components. Or even if replaced or substituted by equivalents, an appropriate result can be achieved.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are within the scope of the claims that follow.
Claims (13)
자기 유도 방식 또는 자기 공진 방식으로 전력을 전송하는 무선 충전 패드부;
자기 공진 방식으로 3차원 공간에 전력을 전송하는 근접장 전력 전송부;
마이크로파 전력 전송 방식으로 3차원 공간에 전력을 전송하는 마이크로파 전력 전송부; 및
상기 3차원 공간의 환경을 모니터링하고 모니터링 결과에 기초하여 상기 무선 충전 패드부, 상기 근접장 전력 전송부 및 상기 마이크로파 전력 전송부 중 적어도 어느 하나의 동작을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 무선 충전 패드부는,
복수의 소형 전력 전송 코일 들 중 충전 대상 디바이스에 매칭되는 구동 대상 전력 전송 코일들을 확인하고, 상기 복수의 소형 전력 전송 코일 들 중 상기 구동 대상 전력 전송 코일들을 감싸는 주변 전력 전송 코일들을 확인하고, 상기 구동 대상 전력 전송 코일들과 상기 주변 전력 전송 코일들에 서로 다른 위상을 갖는 구동 전압을 인가하고,
상기 근접장 전력 전송부 또는 상기 마이크로파 전력 전송부는,
무선전력을 공급받을 타겟으로 송신하는 자기장을 발생시키는 코일부;
상기 코일부에 인접하여 봉 형상으로 연장되고, 상기 코일부의 내주 면을 관통하는 제1 페라이트 부재; 및
상기 코일부에 인접하여 돔 형상으로 연장되고, 상기 코일부를 둘러싸며 자기장 송신 경로를 따라 개방부가 형성된 제2 페라이트 부재를 포함하는
무선 전력 전송 장치.In the wireless power transmission apparatus for transmitting power in a wireless power transmission environment in a three-dimensional space,
Wireless charging pad unit for transmitting power in a magnetic induction method or a magnetic resonance method;
A near field power transmitter for transmitting power in a three-dimensional space by a magnetic resonance method;
A microwave power transmitter for transmitting power in a three-dimensional space using a microwave power transmission method; And
A control unit for monitoring an environment of the three-dimensional space and controlling at least one of the wireless charging pad unit, the near field power transmitter, and the microwave power transmitter based on a monitoring result;
The wireless charging pad unit,
Identify driving target power transmission coils that match the charging target device among the plurality of small power transmission coils, identify peripheral power transmission coils surrounding the driving target power transmission coils of the plurality of small power transmission coils, and Applying a driving voltage having a different phase to target power transmission coils and the peripheral power transmission coils,
The near field power transmitter or the microwave power transmitter,
A coil unit generating a magnetic field for transmitting a wireless power to a target to be supplied;
A first ferrite member extending in a rod shape adjacent to the coil portion and penetrating an inner circumferential surface of the coil portion; And
A second ferrite member extending in a dome shape adjacent to the coil part and surrounding the coil part and having an opening formed along a magnetic field transmission path;
Wireless power transmission device.
상기 제1 페라이트 부재는 상기 자기장을 일 방향으로 빔포밍 시키는 무선 전력 전송 장치.The method of claim 1,
And the first ferrite member beamforms the magnetic field in one direction.
상기 제2 페라이트 부재는 상기 코일부의 주변 자기장을 차폐 시키는 무선 전력 전송 장치.The method of claim 1,
The second ferrite member is a wireless power transmission device for shielding the peripheral magnetic field of the coil unit.
상기 타겟을 감지하여 상기 자기장이 상기 타겟을 향하도록 상기 제1 및 제2 페라이트 부재를 구동하는 타겟 추적부를 더 포함하는
무선 전력 전송 장치. The method of claim 1,
And a target tracking unit which senses the target and drives the first and second ferrite members to direct the magnetic field toward the target.
Wireless power transmission device.
자기 유도 방식 또는 자기 공진 방식으로 전력을 전송하는 무선 충전 패드부;
자기 공진 방식으로 3차원 공간에 전력을 전송하는 근접장 전력 전송부;
마이크로파 전력 전송 방식으로 3차원 공간에 전력을 전송하는 마이크로파 전력 전송부; 및
상기 3차원 공간의 환경을 모니터링하고 모니터링 결과에 기초하여 상기 무선 충전 패드부, 상기 근접장 전력 전송부 및 상기 마이크로파 전력 전송부 중 적어도 어느 하나의 동작을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 무선 충전 패드부는,
복수의 소형 전력 전송 코일 들 중 충전 대상 디바이스에 매칭되는 구동 대상 전력 전송 코일들을 확인하고, 상기 복수의 소형 전력 전송 코일 들 중 상기 구동 대상 전력 전송 코일들을 감싸는 주변 전력 전송 코일들을 확인하고, 상기 구동 대상 전력 전송 코일들과 상기 주변 전력 전송 코일들에 서로 다른 위상을 갖는 구동 전압을 인가하고,
상기 근접장 전력 전송부 또는 상기 마이크로파 전력 전송부는,
무선전력을 공급받을 타겟으로 송신하는 자기장을 발생시키는 코일부;
상기 코일부에 수직 방향으로 연장되며 봉 형상을 가지고 내부로 상기 자기장이 통과하는 페라이트 빔포밍부; 및
상기 페라이트 빔포밍부의 일정 지점으로부터 연장되어 상기 코일부를 돔 형상으로 둘러싸고, 상기 페라이트 빔포밍부의 주변으로 퍼지는 주변 자기장을 차폐 시키고 상기 페라이트 빔포밍부의 내부로 자기장을 집중시키는 페라이트 차폐부를 포함하는
무선 전력 전송 장치.In the wireless power transmission apparatus for transmitting power in a wireless power transmission environment in a three-dimensional space,
Wireless charging pad unit for transmitting power in a magnetic induction method or a magnetic resonance method;
A near field power transmitter for transmitting power in a three-dimensional space by a magnetic resonance method;
A microwave power transmitter for transmitting power in a three-dimensional space using a microwave power transmission method; And
A control unit for monitoring an environment of the three-dimensional space and controlling at least one of the wireless charging pad unit, the near field power transmitter, and the microwave power transmitter based on a monitoring result;
The wireless charging pad unit,
Identify driving target power transmission coils that match the charging target device among the plurality of small power transmission coils, identify peripheral power transmission coils surrounding the driving target power transmission coils of the plurality of small power transmission coils, and Applying a driving voltage having a different phase to target power transmission coils and the peripheral power transmission coils,
The near field power transmitter or the microwave power transmitter,
A coil unit generating a magnetic field for transmitting a wireless power to a target to be supplied;
A ferrite beamforming unit extending in the vertical direction in the coil part and having a rod shape, through which the magnetic field passes; And
A ferrite shielding part extending from a predetermined point of the ferrite beamforming part to surround the coil part in a dome shape, shielding a peripheral magnetic field spreading around the ferrite beamforming part, and concentrating a magnetic field into the ferrite beamforming part;
Wireless power transmission device.
상기 페라이트 빔포밍부는 상기 자기장을 일 방향으로 빔포밍 시키는 무선 전력 전송 장치.The method of claim 5,
The ferrite beamforming unit beamforming the magnetic field in one direction.
상기 페라이트 차폐부는 상기 코일부의 주변 자기장을 차폐 시키는 무선 전력 전송 장치.The method of claim 5,
The ferrite shielding unit shields the surrounding magnetic field of the coil unit.
상기 타겟을 감지하여 상기 자기장이 상기 타겟을 향하도록 상기 페라이트 빔포밍부 및 상기 페라이트 차폐부를 구동하는 타겟 추적부를 더 포함하는
무선 전력 전송 장치. The method of claim 5,
And a target tracking unit for sensing the target and driving the ferrite beamforming unit and the ferrite shielding unit to direct the magnetic field toward the target.
Wireless power transmission device.
자기 유도 방식 또는 자기 공진 방식으로 전력을 전송하는 무선 충전 패드부;
자기 공진 방식으로 3차원 공간에 전력을 전송하는 근접장 전력 전송부;
마이크로파 전력 전송 방식으로 3차원 공간에 전력을 전송하는 마이크로파 전력 전송부; 및
상기 3차원 공간의 환경을 모니터링하고 모니터링 결과에 기초하여 상기 무선 충전 패드부, 상기 근접장 전력 전송부 및 상기 마이크로파 전력 전송부 중 적어도 어느 하나의 동작을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 무선 충전 패드부는,
복수의 소형 전력 전송 코일 들 중 충전 대상 디바이스에 매칭되는 구동 대상 전력 전송 코일들을 확인하고, 상기 복수의 소형 전력 전송 코일 들 중 상기 구동 대상 전력 전송 코일들을 감싸는 주변 전력 전송 코일들을 확인하고, 상기 구동 대상 전력 전송 코일들과 상기 주변 전력 전송 코일들에 서로 다른 위상을 갖는 구동 전압을 인가하고,
상기 근접장 전력 전송부 또는 상기 마이크로파 전력 전송부는,
무선전력을 공급받을 타겟으로 송신하는 자기장을 발생시키는 코일부;
상기 코일부에 인접하여 봉 형상으로 연장되는 페라이트 빔포밍부; 및
제1 회전축을 중심으로 상기 페라이트 빔포밍부를 회전 가능하도록 개방부를 형성하고, 상기 코일부를 돔 형상으로 둘러싸고, 상기 제1 회전축과 수직을 이루는 제2 회전축을 중심으로 회전 가능한 페라이트 차폐부를 포함하는
무선 전력 전송 장치.In the wireless power transmission apparatus for transmitting power in a wireless power transmission environment in a three-dimensional space,
Wireless charging pad unit for transmitting power in a magnetic induction method or a magnetic resonance method;
A near field power transmitter for transmitting power in a three-dimensional space by a magnetic resonance method;
A microwave power transmitter for transmitting power in a three-dimensional space using a microwave power transmission method; And
A control unit for monitoring an environment of the three-dimensional space and controlling at least one of the wireless charging pad unit, the near field power transmitter, and the microwave power transmitter based on a monitoring result;
The wireless charging pad unit,
Identify driving target power transmission coils that match the charging target device among the plurality of small power transmission coils, identify peripheral power transmission coils surrounding the driving target power transmission coils of the plurality of small power transmission coils, and Applying a driving voltage having a different phase to target power transmission coils and the peripheral power transmission coils,
The near field power transmitter or the microwave power transmitter,
A coil unit generating a magnetic field for transmitting a wireless power to a target to be supplied;
A ferrite beamforming unit extending in a rod shape adjacent to the coil unit; And
An opening is formed to be rotatable about a first rotational axis, and the ferrite shielding part is formed to surround the coil part in a dome shape and is rotatable about a second rotational axis perpendicular to the first rotational axis.
Wireless power transmission device.
상기 페라이트 빔포밍부는 상기 자기장을 일 방향으로 빔포밍 시키는 무선 전력 전송 장치.The method of claim 9,
The ferrite beamforming unit beamforming the magnetic field in one direction.
상기 페라이트 차폐부는 상기 코일부의 주변 자기장을 차폐 시키는 무선 전력 전송 장치.The method of claim 9,
The ferrite shielding unit shields the surrounding magnetic field of the coil unit.
센서를 통해 상기 타겟을 감지하고, 상기 자기장이 상기 타겟을 향하도록 상기 페라이트 빔포밍부 및 상기 페라이트 차폐부의 회전을 구동하는 타겟 추적부를 더 포함하는
무선 전력 전송 장치.The method of claim 9,
And a target tracking unit for sensing the target through a sensor and driving rotation of the ferrite beamforming unit and the ferrite shielding unit to direct the magnetic field toward the target.
Wireless power transmission device.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| US16/225,781 US10790711B2 (en) | 2017-12-21 | 2018-12-19 | Magnetic field generating apparatus having cannon shape and magnetic field generation method thereof |
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|---|---|---|---|
| KR1020170177313 | 2017-12-21 | ||
| KR20170177313 | 2017-12-21 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101970916B1 true KR101970916B1 (en) | 2019-08-13 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020180070406A KR101970916B1 (en) | 2017-12-21 | 2018-06-19 | Magnetic field generating apparatus having cannon shape and magnetic field generating method of the same |
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|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2023063889A3 (en) * | 2021-10-15 | 2023-06-22 | Nanyang Technological University | Magnetic coupling structure |
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2018
- 2018-06-19 KR KR1020180070406A patent/KR101970916B1/en active
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