KR102042121B1 - Wireless power transfer system for wirelessly transferring power to power receiving apparatus by monitoring receiving power of power receiving apparatus - Google Patents
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Abstract
일례로, 전력 수신 장치의 수신 전력을 모니터링하여 무선 전력을 전송하는 무선 전력 전송 시스템이 개시된다. 무선 전력 전송 장치는 배열 안테나를 이용하여 빔 스캐닝을 수행하는 빔 조향부, 상기 수행된 빔 스캐닝에 기초하여 전력 수신 장치의 방향을 추정하고, 상기 전력 수신 장치의 수신 전력을 모니터링하여 상기 전력 수신 장치의 위치를 추정하는 추정부, 상기 빔 조향부로 전력을 공급하는 전력 공급부 및 상기 추정된 방향 또는 위치에 기초하여 상기 배열 안테나의 각 안테나 소자의 위상을 결정하고, 상기 결정된 위상에 기초하여 상기 전력 수신 장치로 상기 공급된 전력을 전송하도록 상기 빔 조향부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.In one example, a wireless power transmission system for transmitting wireless power by monitoring the received power of the power receiving device is disclosed. The wireless power transmitter includes a beam steering unit that performs beam scanning using an array antenna, estimates a direction of a power receiver based on the beam scanning, and monitors the received power of the power receiver to monitor the received power. An estimator for estimating a position of the antenna; a power supply for supplying power to the beam steering unit; and determining a phase of each antenna element of the array antenna based on the estimated direction or position, and receiving the power based on the determined phase It may include a control unit for controlling the beam steering to transmit the supplied power to the device.
Description
본 발명은 무선 전력 전송에 관한 것으로, 전력 수신 장치의 수신 전력을 모니터링하여 전력 수신 장치의 방향 또는 위치를 추정한 후, 추정된 방향 또는 위치로 전력을 전송하는 무선 전력 전송 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless power transmission, and relates to a wireless power transmission apparatus and method for monitoring the received power of the power receiving apparatus to estimate the direction or position of the power receiving apparatus and then transmit power in the estimated direction or position. .
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 beacon positioning technology in a three-dimensional space.
일반적으로, 무선전력전송에서는 일정 수준 이상의 전력이 수신되어야 하므로, 비교적 작은 공간에서만 운용될 수 있다.In general, wireless power transmission requires that a certain level or more of power be received, and thus can be operated only in a relatively small space.
배열 안테나에서 거리가 2x(안테나길이)2/파장 이상 떨어져 있을 때 원거리장이라하고, 여기서는 횡단 평면파가 잘 진행할 수 있어, 수신전력이나 전송효율은 낮아진다.When the distance from the array antenna is more than 2x (antenna length) 2 / wavelength, it is called a far field. Here, the transverse plane wave can proceed well, and the reception power and transmission efficiency are lowered.
무선전력전송을 위한 전력 수신 장치의 위치 추정이 일차적으로 필요하다.Location estimation of a power receiver for wireless power transmission is primarily required.
그러나, GPS(Global Positioning System) 나 비콘 신호 등을 이용한 위치 추정은 아직 그 정확도가 낮다.However, the position estimation using a Global Positioning System (GPS) or a beacon signal, etc., still has low accuracy.
따라서, 전력 수신 장치의 위치를 정확히 추정하고, 전파 집중을 통한 고효율 무선 전력 전송 방식이 제안될 필요성이 있다.Therefore, it is necessary to accurately estimate the position of the power receiver and to propose a high-efficiency wireless power transmission method through radio wave concentration.
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 전력 수신 장치의 수신 전력을 측정하여 전력 수신 장치의 방향 또는 위치를 추정하는 무선 전력 전송 장치 및 방법을 제공하고자 한다.In addition, the present invention is to provide a wireless power transmission apparatus and method for measuring the received power of the power receiving apparatus to estimate the direction or position of the power receiving apparatus.
또한, 본 발명은 전력 수신 장치가 움직이더라도 수신전력이 최대가 되도록 환경 적응적으로 무선 전력을 전송하는 무선 전력 전송 장치 및 방법을 제공하고자 한다.In addition, the present invention is to provide a wireless power transmission apparatus and method for transmitting wireless power adaptively to the environment so that the reception power is maximized even if the power receiving device moves.
또한, 본 발명은 전력 수신 장치의 방향 또는 위치를 추정하고, 추정된 방향 또는 위치에 기초하여 배열 안테나에서 각 안테나 소자의 위상을 변경하여 중간거리에서도 고효율로 전력을 전송하는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.In addition, the present invention is to provide a device and method for estimating the direction or position of the power receiving device, and transmits power with high efficiency even at an intermediate distance by changing the phase of each antenna element in the array antenna based on the estimated direction or position do.
일실시예에 따른 전력 수신 장치의 수신 전력을 모니터링하여 무선 전력을 전송하는 무선 전력 전송 장치는 배열 안테나를 이용하여 빔 스캐닝을 수행하는 빔 조향부, 상기 수행된 빔 스캐닝에 기초하여 전력 수신 장치의 방향을 추정하고, 상기 전력 수신 장치의 수신 전력을 모니터링하여 상기 전력 수신 장치의 위치를 추정하는 추정부, 상기 빔 조향부로 전력을 공급하는 전력 공급부 및 상기 추정된 방향 또는 위치에 기초하여 상기 배열 안테나의 각 안테나 소자의 위상을 결정하고, 상기 결정된 위상에 기초하여 상기 전력 수신 장치로 상기 공급된 전력을 전송하도록 상기 빔 조향부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다. In one embodiment, a wireless power transmitter for monitoring wireless power of a power receiver and transmitting wireless power includes a beam steering unit configured to perform beam scanning using an array antenna, and based on the performed beam scanning. An estimator for estimating a direction and monitoring a received power of the power receiver to estimate a position of the power receiver, a power supply for supplying power to the beam steering unit, and the array antenna based on the estimated direction or position The controller may include a controller configured to determine a phase of each antenna element of the control unit, and to control the beam steering unit to transmit the supplied power to the power receiver based on the determined phase.
일실시예에 따른 상기 추정부는, 상기 배열 안테나의 빔 스캐닝 방향 변화에 기초한 제1 수신전력을 모니터링하여 상기 방향을 추정하고, 상기 추정된 방향에 기초하여 상기 각 안테나 소자의 위상을 변경하면서 수행된 빔 스캐닝에 기초한 제2 수신전력을 모니터링하여 상기 위치를 추정할 수 있다.According to an embodiment, the estimator is performed by monitoring a first reception power based on a beam scanning direction change of the array antenna to estimate the direction, and changing a phase of each antenna element based on the estimated direction. The position may be estimated by monitoring the second received power based on the beam scanning.
일실시예에 따른 상기 제어부는, 상기 추정된 방향에 기초하여 상기 전력 수신 장치까지의 거리 정보가 획득된 경우, 상기 거리 정보에 기초하여 상기 전력 수신 장치까지의 거리와 기준값을 비교하고, 상기 전력 수신 장치까지의 거리가 기준값보다 클 경우, 상기 추정된 방향으로 상기 공급된 전력을 전송하도록 상기 빔 조향부를 제어할 수 있다.According to an embodiment, when the distance information to the power receiver is obtained based on the estimated direction, the controller compares the distance to the power receiver and a reference value based on the distance information, and compares the power. When the distance to the receiving device is larger than the reference value, the beam steering unit may be controlled to transmit the supplied power in the estimated direction.
일실시예에 따른 상기 제어부는, 상기 전력 수신 장치까지의 거리가 기준값보다 작을 경우, 상기 추정된 위치에 기초하여 상기 각 안테나 소자의 위상을 제어하고, 상기 제어된 위상에 기초하여 상기 공급된 전력을 전송하도록 상기 빔 조향부를 제어할 수 있다.If the distance to the power receiver is less than a reference value, the control unit controls the phase of each antenna element based on the estimated position, and the supplied power based on the controlled phase The beam steering unit may be controlled to transmit the beam.
일실시예에 따른 상기 제어부는, 상기 방향 또는 상기 위치에 기초하여 상기 전력 수신 장치로부터 상기 배열 안테나까지의 거리 정보가 획득된 경우, 상기 획득된 거리 정보에 기초하여 상기 각 안테나 소자 중 중심 안테나 소자로부터 상기 전력 수신 장치까지의 거리를 기준 거리로 결정하고, 상기 결정된 기준 거리에 기초하여 상기 각 안테나 소자의 위상을 제어할 수 있다.According to an embodiment, when the distance information from the power receiver to the array antenna is obtained based on the direction or the location, the controller may be configured to generate a center antenna element among the antenna elements based on the obtained distance information. The distance from the power receiver to the power receiver may be determined as a reference distance, and the phase of each antenna element may be controlled based on the determined reference distance.
일실시예에 따른 상기 제어부는, 상기 기준 거리보다 가까운 거리에 위치하는 안테나 소자의 위상을 감소시키고, 상기 기준 거리 보다 먼 거리에 위치하는 안테나 소자의 위상을 증가시킬 수 있다.The controller may reduce a phase of an antenna element located at a distance closer to the reference distance and increase a phase of an antenna element located at a distance farther than the reference distance.
일실시예에 따른 상기 빔 조향부는, 상기 제어부의 제어에 따라 상기 전력 수신 장치의 탐색 모드로 동작하거나, 상기 방향 및 상기 위치로 빔 조향을 수행하여 상기 전력 수신 장치로 상기 전력을 전송하는 전력 전송 모드로 동작할 수 있다.According to an embodiment, the beam steering unit may operate in a search mode of the power receiver according to the control of the controller, or may perform beam steering in the direction and the position to transmit power to the power receiver. Can operate in mode.
일실시예에 따른 상기 전력 공급부는, 상기 빔 조향부가 상기 전력 전송 모드로 동작할 경우 상기 빔 조향부로 기 설정된 값 이상의 전력을 공급할 수 있다.According to an embodiment, the power supply unit may supply power equal to or greater than a preset value to the beam steering unit when the beam steering unit operates in the power transmission mode.
일실시예에 따른 상기 빔 조향부는, 상기 탐색 모드로 동작하는 경우, 상기 제어부의 제어에 따라 상기 각 안테나 소자의 위상을 시계 방향 또는 반시계 방향으로 변경하여 상기 빔 스캐닝을 수행할 수 있다.According to an embodiment, when the beam steering unit operates in the search mode, the beam steering unit may perform the beam scanning by changing a phase of each antenna element in a clockwise or counterclockwise direction under the control of the controller.
일실시예에 따른 상기 추정부는, 상기 전력 수신 장치와의 저 전력 블루투스(Bluetooth Low Energy, BLE) 또는 Wi-Fi를 통하여 상기 수신 전력을 모니터링할 수 있다.According to an embodiment, the estimator may monitor the received power through Bluetooth Low Energy (BLE) or Wi-Fi with the power receiver.
일실시예에 따른 전력 수신 장치의 수신 전력을 모니터링하여 무선 전력을 전송하는 무선 전력 전송 방법은 빔 조향부에서, 배열 안테나를 이용하여 빔 스캐닝을 수행하는 단계, 추정부에서, 상기 수행된 빔 스캐닝에 기초하여 전력 수신 장치의 방향을 추정하는 단계, 상기 추정부에서, 상기 전력 수신 장치의수신 전력을 모니터링하여 상기 전력 수신 장치의 위치를 추정하는 단계, 전력 공급부에서, 상기 빔 조향부로 전력을 공급하는 단계, 제어부에서, 상기 추정된 방향 또는 위치에 기초하여 상기 배열 안테나의 각 안테나 소자의 위상을 결정하는 단계 및 상기 제어부에서, 상기 결정된 위상에 기초하여 상기 전력 수신 장치로 상기 공급된 전력을 전송하도록 상기 빔 조향부를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.In a wireless power transmission method of monitoring received power of a power receiving apparatus and transmitting wireless power according to an embodiment, a beam steering unit performs beam scanning using an array antenna, and an estimator performs the beam scanning. Estimating a direction of the power receiver based on the estimating unit, and estimating the position of the power receiver by monitoring the received power of the power receiver, supplying power from the power supply unit to the beam steering unit And determining, by the controller, a phase of each antenna element of the array antenna based on the estimated direction or position, and transmitting, by the controller, the supplied power to the power receiving device based on the determined phase. And controlling the beam steering unit to control the beam steering unit.
일실시예에 따른 상기 전력 수신 장치의 방향을 추정하는 단계는, 상기 배열 안테나의 빔 스캐닝 방향 변화에 기초한 제1 수신전력을 모니터링하여 상기 방향을 추정하는 단계를 포함하고, 상기 전력 수신 장치의 위치를 추정하는 단계는, 상기 추정된 방향에 기초하여 상기 각 안테나 소자의 위상을 변경하면서 수행된 빔 스캐닝에 기초한 제2 수신전력을 모니터링하여 상기 위치를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.The estimating of the direction of the power receiving apparatus according to an embodiment may include estimating the direction by monitoring first received power based on a change in the beam scanning direction of the array antenna, and the position of the power receiving apparatus. The estimating may include estimating the position by monitoring second received power based on beam scanning performed while changing a phase of each antenna element based on the estimated direction.
일실시예에 따른 상기 빔 조향부를 제어하는 단계는, 상기 추정된 방향에 기초하여 상기 전력 수신 장치까지의 거리 정보가 획득된 경우, 상기 거리 정보에 기초하여 상기 전력 수신 장치까지의 거리와 기준값을 비교하는 단계, 상기 전력 수신 장치까지의 거리가 기준값보다 클 경우, 상기 추정된 방향으로 상기 공급된 전력을 전송하도록 상기 빔 조향부를 제어하는 단계 및 상기 전력 수신 장치까지의 거리가 기준값보다 작을 경우, 상기 추정된 위치에 기초하여 상기 각 안테나 소자의 위상을 제어하고, 상기 제어된 위상에 기초하여 상기 공급된 전력을 전송하도록 상기 빔 조향부를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.In the controlling of the beam steering unit according to an embodiment, when distance information to the power receiver is obtained based on the estimated direction, the distance to the power receiver and a reference value are based on the distance information. Comparing, when the distance to the power receiver is greater than a reference value, controlling the beam steering unit to transmit the supplied power in the estimated direction, and when the distance to the power receiver is smaller than a reference value, Controlling the phase of each antenna element based on the estimated position, and controlling the beam steering unit to transmit the supplied power based on the controlled phase.
일실시예에 따른 상기 배열 안테나의 각 안테나 소자의 위상을 결정하는 단계는, 상기 방향 또는 상기 위치에 기초하여 상기 전력 수신 장치로부터 상기 배열 안테나까지의 거리 정보가 획득된 경우, 상기 획득된 거리 정보에 기초하여 상기 각 안테나 소자 중 중심 안테나 소자로부터 상기 전력 수신 장치까지의 거리를 기준 거리로 결정하는 단계 및 상기 결정된 기준 거리에 기초하여 상기 각 안테나 소자의 위상을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.The determining of the phase of each antenna element of the array antenna according to an embodiment may include: when the distance information from the power receiver to the array antenna is obtained based on the direction or the position, the obtained distance information. The method may include determining a distance from a center antenna element of the antenna elements to the power receiver among the antenna elements as a reference distance, and controlling a phase of each antenna element based on the determined reference distance.
본 발명에 따르면, 가시 거리 및 비 가시거리 환경에서 3차원 공간에 대한 선택적인 무선 전력 전송을 효율적으로 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to efficiently provide selective wireless power transmission for three-dimensional space in visible and non-visible environments.
본 발명에 따르면, 전력 수신 장치의 움직임에 관계 없이 전력 수신 장치의 수신전력이 최대가 되도록 환경 적응적으로 무선 전력 전송을 수행할 수 있다.According to the present invention, wireless power transmission may be adaptively performed in an environment so that the reception power of the power reception device is maximized regardless of the movement of the power reception device.
본 발명에 따르면, 근거리뿐 만 아니라 중간거리 및 원거리에서도 고효율로 무선 전력 전송을 수행할 수 있다.According to the present invention, wireless power transmission can be performed with high efficiency not only in short distance but also in intermediate and long distances.
본 발명에 따르면, 수신 전력을 모니터링하여 전력 수신 장치의 위치 또는 방향을 추정할 수 있다.According to the present invention, the reception power may be monitored to estimate the position or direction of the power reception device.
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 일실시예에 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 일실시예에 따른 코일 구동부의 구성 예 및 소형 전력 전송 코일과 코일 구동부의 연결관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 2에서 근접장 전력 전송부의 구성 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 2에서 마이크로파 전력 전송부의 구성 및 동작 환경을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 2에서 마이크로파 전력 전송부의 다른 구성 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 도 10에 도시된 마이크로파 전력 전송부의 빔 형성 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 12 및 도 13은 일실시예에 따른 무선 전력 전송 장치의 구성 요소를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 일실시예에 따른 무선 전력 전송 장치가 빔 스캐닝을 수행하는 동작 환경을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 일실시예에 따른 무선 전력 전송 장치가 무선 전력 전송을 수행하는 동작 환경을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 일실시예에 따른 무선 전력 전송 방법과 관련된 흐름도를 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 diagram illustrating an example of a configuration of a wireless charging pad unit of a wireless charging pad unit according to an exemplary 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 view illustrating a configuration example of a coil driver and a connection relationship between a small power transmission coil and a coil driver according to an exemplary embodiment.
FIG. 8 is a diagram for describing an example of a configuration of a near field power transmitter in FIG. 2.
9 is a view for explaining the configuration and operating environment of the microwave power transmitter in FIG.
FIG. 10 is a diagram for describing another configuration example of the microwave power transmitter in FIG. 2.
FIG. 11 is a diagram for describing a beamforming method of the microwave power transmitter of FIG. 10.
12 and 13 are diagrams for describing components of the wireless power transmitter, according to an embodiment.
14 is a diagram illustrating an operating environment in which a wireless power transmission apparatus performs beam scanning, according to an exemplary embodiment.
15 is a diagram illustrating an operating environment in which a wireless power transmission apparatus performs wireless power transmission, according to an embodiment.
16 is a flowchart illustrating a wireless power transmission method, according to an exemplary embodiment.
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 마이크로파 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 location or type of the power receiving device, a microwave system that can cover the short-range and long-distance can 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 1을 참조하면, 전력 전송 장치는 무선 충전 패드부(210), 근접장 전력 전송부(220) 및 마이크로파 전력 전송부(230) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, the power transmission apparatus 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
일실시예에 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 일실시예에 따른 무선 충전 패드부의 무선 충전 패드의 구성예를 설명하기 위한 도면이다. 4 is a diagram illustrating an example of a configuration of a wireless charging pad unit of a wireless charging pad unit according to an exemplary 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 driving control unit 931.
이때, 제1 구동 제어부(931)는 8개의 출력 신호 단자(601~908)를 갖는 쉬프트 레지스터일 수 있다. In this case, the first driving controller 931 may be a shift register having eight
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 driving control unit 931 such as the shift register, the circuit for individually driving the small power transmission coils may be linearly expanded.
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, 일실시예에 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. Accordingly, the apparatus for driving a wireless charging pad according to an embodiment may include a first driving controller and a plurality of small power transmission units for independently driving and controlling 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 6을 참조하면, 코일 구동부는 복수의 소형 전력 전송 코일들 각각에 연결되는 복수의 구동 모듈들(642, 643, 645, 647)을 포함한다. Referring back to FIG. 6, 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 일실시예에 따른 코일 구동부의 구성 예 및 소형 전력 전송 코일과 코일 구동부의 연결관계를 설명하기 위한 도면이다.7 is a view illustrating a configuration example 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 도 11에 도시된 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
도 8은 도 2에서 근접장 전력 전송부의 구성 예를 설명하기 위한 도면이다. FIG. 8 is a diagram for describing an example of a configuration of a near field power transmitter in FIG. 2.
도 8을 참조하면, 근접장 전력 전송부는 복수의 전력 전송 코일을 포함하는 코일부(810), 전력 분배기(815), 제1 증폭부(820), 제2 증폭부(830), 위상 변위기(840) 및 제어부(850)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 8, the near field power transmitter includes a
코일부(810)는 자기 공진 방식으로 수신 코일로 무선 전력을 전송한다. The
예를 들어, 코일부(810)는 2개의 자기 공진 코일(811, 813)을 포함할 수 있다. For example, the
제1 자기 공진 코일(811)과 제2 자기 공진 코일(813)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(811)과 제2 자기 공진 코일(813)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(815)는 전원으로부터 공급되는 전력을 분배하고, 분배된 전력을 제1 증폭부(820)와 위상 변위기(840)로 출력할 수 있다. The
위상 변위기(840)는 입력된 전력의 위상을 변경할 수 있다. The
위상 변위기(840)는 입력 전류의 위상을 조정함으로써, 제2 증폭부(830)로 공급되는 전류의 위상을 조정할 수 있다. The
따라서, 제1 자기 공진 코일(811)과 제2 자기 공진 코일(813)로 공급되는 전류의 위상은 다르게 조정될 수 있다. Therefore, the phases of the currents supplied to the first self
예를 들어, 제1 자기 공진 코일(811)과 제2 자기 공진 코일(813)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 9는 도 2에서 마이크로파 전력 전송부의 구성 및 동작 환경을 설명하기 위한 도면이다. 9 is a view for explaining the configuration and operating environment of the microwave power transmitter in FIG.
도 9를 참조하면, 마이크로파 전력 전송부는 복수의 안테나 소자(element1, element2,,,elementN)를 포함하는 어레이 안테나부(930)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 9, the microwave power transmitter may include an
어레이 안테나부(930)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, 근접장 또는 중간거리 무선 전력 전송을 위한 환경에서 배열 안테나의 각 안테나 소자로부터 수신 안테나 사이의 거리는 서로 다르기 때문에 일반적인 Friis 공식을 적용할 수 없다. However, in an environment for near-field or mid-range wireless power transmission, the general Friis formula cannot be applied because the distance between each antenna element of the array antenna and the receiving antenna is different.
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. 또한, 제어부(240)는 수학식 2에 기초하여 근거리부터 원거리까지 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, 일실시예에 따른 전력 전송 효율 계산 방식은 수학식 4와 같이 표현될 수 있다. In
[수학식 3][Equation 3]
[수학식 4][Equation 4]
도 10은 도 2에서 마이크로파 전력 전송부의 다른 구성 예를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 10 is a diagram for describing another configuration example of the microwave power transmitter in FIG. 2.
도 10에 도시된 마이크로파 전력 전송부는 배열 안테나(도시 되지 않음)를 이용하여 다중 빔 형성을 제어할 수 있다. The microwave power transmitter shown in FIG. 10 may control multiple beam formation using an array antenna (not shown).
확인부(1010)는 전파 시뮬레이션(full-wave simulation)을 통해 배열 안테나의 방사패턴에 대한 정보를 확인한다. 예를 들어, 전파 시뮬레이션은 HFSS(High Frequency Structure Simulator)를 사용할 수 있다.The
확인부(1010)는 배열 안테나를 구성하는 단일 안테나 각각의 방사패턴을 확인한다. 방사패턴은 배열 안테나의 배열 위치와 주변 단일 안테나와의 간섭에 의해 변형된 방사패턴일 수 있다.The
확인부(1010)는 확인된 배열 안테나를 구성하는 단일 안테나들의 방사패턴의 평균 값을 계산하여 배열 안테나의 방사패턴에 대한 정보를 생성한다.The
확인부(1010)는 배열 안테나를 구성하는 단일 안테나 중 적어도 어느 하나의 방사패턴만을 확인할 수도 있다.The
배열 안테나의 방사패턴에 대한 정보는 배열 안테나를 구성하는 임의의 단일 안테나 하나의 방사패턴 값일 수도 있고, 배열 안테나를 구성하는 단일 안테나 중 적어도 둘 이상의 평균 값일 수도 있으며, 배열 안테나를 구성하는 단일 안테나 전부의 평균 값일 수도 있다.The information on the radiation pattern of the array antenna may be the value of the radiation pattern of any single antenna constituting the array antenna, may be an average value of at least two or more of the single antennas constituting the array antenna, and all of the single antennas constituting the array antenna It may also be an average value of.
확인부(1010)는 배열 안테나의 방사패턴에 대한 정보를 확인하기 전에 배열 안테나의 방사특성에 대한 정보를 확인할 수 있다.The
방사특성에 대한 정보는 주 빔의 수, 빔 폭, 눌(null) 구간, 조향각, 조향 범위, 단일 안테나 간 간격 등에 대한 정보를 포함할 수 있다.The information on the radiation characteristics may include information on the number of main beams, beam width, null section, steering angle, steering range, spacing between single antennas, and the like.
예를 들면, 사용자가 세 개의 주 빔 형성을 필요로 하는 경우, 세 개의 주 빔 형성에 대한 정보를 포함할 수 있다.For example, when the user needs three main beams, the information on the three main beams may be included.
확인부(1010)는 방사특성에 대한 정보를 사용자로부터 본 발명의 일실시예에 따른 다중 빔 형성 제어 장치와 연결된 입력장치를 통해 입력 받을 수 있다.The
확인부(1010)는 배열 안테나의 방사특성에 대한 정보에 기초하여 단일 안테나들의 방사패턴을 전파 시뮬레이션을 통해 확인할 수도 있다.The
결정부(1020)는 방사패턴에 대한 정보(AEP)에 기초하여 배열 인수(AF, Array Factor)를 결정한다.The
배열 인수(AF)는 최적의 이득과 조향 성능을 갖도록 결정될 수 있다.The array factor AF can be determined to have optimal gain and steering performance.
배열 인수(AF)는 방사패턴에 대한 정보(AEP)의 역수 형태를 가진다.The array factor AF takes the form of the inverse of the information about the radiation pattern AEP.
배열 인수(AF)는 배열 안테나가 N 개의 단일 안테나로 구성된 경우 하기 수학식 5로 표현될 수 있다.The array factor AF may be expressed by Equation 5 below when the array antenna consists of N single antennas.
[수학식 5][Equation 5]
여기서, An은 n 번째 단일 안테나의 진폭, AEP는 방사패턴에 대한 정보, 
파워 계산부(1030)는 배열 인수에 기초하여 배열 안테나를 구성하는 단일 안테나 각각의 진폭과 위상을 계산할 수 있다.The
배열 안테나를 구성하는 단일 안테나 각각의 진폭(
[수학식 6][Equation 6]
여기서, AF는 배열 인수, AEP는 방사패턴에 대한 정보, 
제어부(1040)는 계산된 각각의 진폭(
제어부(1040)는 단일 안테나 각각이 계산된 진폭(
따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 다중 빔 형성 제어 장치는 방사패턴에 대한 정보(AEP)가 고려된 배열 인수(AF)를 이용해 단일 안테나 각각의 진폭과 위상을 계산 및 제어하여 오차를 최소화하고, 다양한 빔 형태를 더욱 정밀하게 형성할 수 있다. Accordingly, the multi-beam forming control apparatus according to an embodiment of the present invention minimizes errors by calculating and controlling the amplitude and phase of each single antenna using an array factor (AF) in which information on the radiation pattern (AEP) is considered. Therefore, various beam shapes can be formed more precisely.
또한, 마이크로파 무선전력전송에서 전력전송 효율에 직접적인 영향을 미치는 조향 및 멀티 빔 형성 시 이득 개선도 가능하다.It is also possible to improve gain in steering and multi-beam formation, which directly affects power transmission efficiency in microwave wireless power transmission.
이는 마이크로파 무선전력전송의 전력전송 효율을 개선할 뿐만 아니라 다중 장비의 동시 충전 및 회피 기술의 개선을 의미한다.This not only improves the power transmission efficiency of microwave wireless power transmission, but also improves the simultaneous charging and avoiding technology of multiple devices.
도 11은 도 10에 도시된 마이크로파 전력 전송부의 빔 형성 방식을 설명하기 위한 도면이다. FIG. 11 is a diagram for describing a beamforming method of the microwave power transmitter of FIG. 10.
도 11에서 (a)는 종래 기술에 따른 빔 형성 방식을 도 11에서 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 빔 형성 방식을 설명한다.In FIG. 11, (a) illustrates a beam forming method according to the prior art, and FIG. 11 (b) illustrates a beam forming method according to an embodiment of the present invention.
도 11을 참조하면, 배열 안테나의 전계패턴(Radiation Pattern)은 방사패턴에 대한 정보(AEP)와 배열 인수(AF)의 곱으로 나타내어진다.Referring to FIG. 11, a radiation pattern of an array antenna is represented as a product of the information on the radiation pattern AEP and the array factor AF.
여기서, 전계패턴(Radiation Pattern)은 단일 안테나 각각의 방사패턴이 결합된 배열 안테나 전체의 방사패턴을 의미한다.Here, the radiation pattern refers to the radiation pattern of the entire array antenna to which the radiation pattern of each single antenna is combined.
종래 기술은 방사패턴(1111)과 배열 인수(1112)를 곱하여 전계패턴(Radiation Pattern)(1113)을 계산한다. 이 경우 배열 안테나의 배열 위치와 주변 단일 안테나와의 간섭에 의해 변형된 방사 패턴이 고려되지 않아 이득 감소 및 빔 조향 각의 오차가 발생할 수 있다.The prior art calculates a
하지만, 본 발명의 실시예에 따른 방법은 배열 인수(AF)에 방사패턴(AEP)의 역수를 곱하고 방사패턴의 역수가 곱해진 배열 인수(1122)에 방사패턴(1121)을 곱함으로써 전계패턴(Radiation Pattern) (1123)을 계산한다.However, the method according to the embodiment of the present invention multiplies the array factor AF by the inverse of the radiation pattern AEP and multiplies the
이 경우 두 조향 각(
이처럼 원하는 조향각에서 이득이 개선된 다중 빔을 형성할 수 있다.As such, multiple beams having improved gain can be formed at a desired steering angle.
도 12는 일실시예에 따른 무선 전력 전송 장치의 구성 요소를 설명하기 위한 도면이다.12 is a diagram for describing components of a wireless power transmitter, according to an exemplary embodiment.
도 12를 참고하면, 무선 전력 전송 장치(1200)는 빔 조향부(1210), 추정부(1220), 전력 공급부(1230) 및 제어부(1240)를 포함한다.Referring to FIG. 12, the
본 발명의 일실시예에 따르면 빔 조향부(1210)는 배열 안테나를 이용하여 빔 스캐닝을 수행한다.According to an embodiment of the present invention, the
즉, 빔 조향부(1210)는 빔 조향 방향을 변경하면서 빔 스캐닝을 수행한다.That is, the
일례로, 빔 조향부(1210)는 영역의 바닥 또는 천장에서 빔 스캐닝을 수행하는 제1 빔 조향부와, 무선충전 영역의 좌측 또는 우측 벽에서 빔 스캐닝을 수행하는 제2 빔 조향부 및 제2 빔 조향부의 맞은편에서 빔 스캐닝을 수행하는 제3 빔 조향부를 포함할 수 있다.For example, the
본 발명의 일실시예에 따르면 빔 조향부(1210)는 동작 모드 제어에 따라 전력 수신 장치의 탐색 모드로 동작하거나, 전력 수신 장치의 방향으로 빔 조향을 수행하여 전력 수신 장치로 전력을 전송하는 전력 전송 모드로 동작할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the
일례로, 빔 조향부(1210)는 탐색 모드로 동작하는 경우, 제어부(1240)의 제어에 따라 각 안테나 소자의 위상을 시계 방향 또는 반시계 방향으로 변경하여 빔 스캐닝을 수행할 수 있다.For example, when the
예를 들어, 빔 조향부(1210)는 각 안테나 소자의 위상을 시계 방향 또는 반시계 방향으로 0도 내지 180도로 변경할 수 있다.For example, the
본 발명의 일실시예에 따르면 추정부(1220)는 빔 스캐닝에 기초하여 전력 수신 장치의 방향을 추정한다.According to an embodiment of the present invention, the
본 발명의 일실시예에 따르면 추정부(1220)는 전력 수신 장치의 수신 전력을 모니터링하여 전력 수신 장치의 위치를 추정할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
일례로, 추정부(1220)는 배열 안테나의 빔 스캐닝에 기초한 제1 수신전력을 모니터링하여 전력 수신 장치의 방향을 추정할 수 있다.For example, the
또한, 추정부(1220)는 추정된 방향에 기초하여 각 안테나 소자의 위상을 변경하면서 수행된 빔 스캐닝에 기초한 제2 수신전력을 모니터링하여 전력 수신 장치의 위치를 추정할 수 있다.In addition, the
본 발명의 일실시예에 따르면 추정부(1220)는 전력 수신 장치와의 저 전력 블루투스(Bluetooth Low Energy, BLE) 또는 Wi-Fi를 통하여 수신 전력을 모니터링할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
본 발명에 따르면, 근거리뿐 만 아니라 중간거리 및 원거리에서도 고효율로 무선 전력 전송을 수행할 수 있다.According to the present invention, wireless power transmission can be performed with high efficiency not only in short distance but also in intermediate and long distances.
예를 들어, 중간 거리는 근거리 무선전력 전송을 수행하는 거리와 원거리 무선전력 전송을 수행하기 위한 거리에서 산술적으로 중간에 해당하는 거리를 포함한다.For example, the intermediate distance includes a distance that performs near field wireless power transmission and a distance that is arithmetically intermediate in the distance for performing long distance wireless power transmission.
일례로, 추정부(1220)는 전력 수신 장치의 이동에 따른 수신 전력 차이에 기초하여 전력 수신 장치의 이동에 따른 방향 또는 위치를 추정한다.In one example, the
본 발명에 따르면, 전력 수신 장치의 움직임에 관계 없이 전력 수신 장치의 수신전력이 최대가 되도록 환경 적응적으로 무선 전력 전송을 수행할 수 있다.According to the present invention, wireless power transmission may be adaptively performed in an environment so that the reception power of the power reception device is maximized regardless of the movement of the power reception device.
본 발명의 일실시예에 따르면 전력 공급부(1230)는 빔 조향부로 전력을 공급한다.According to an embodiment of the present invention, the
일례로, 전력 공급부(1230)는 빔 조향부가 전력 전송 모드로 동작할 경우 빔 조향부로 기 설정된 값 이상의 전력을 공급한다.For example, when the beam steering unit operates in the power transmission mode, the
예를 들어, 전력 공급부(1230)는 빔 조향부(1210)로 공급되는 전력은 전력 수신 장치의 탐색 모드에 비교하여 공급 전력을 증가할 수 있다.For example, the
본 발명의 일실시예에 따르면 제어부(1240)는 전력 수신 장치의 방향 또는 위치에 기초하여 각 안테나 소자의 위상을 결정한다.According to an embodiment of the present invention, the
또한, 제어부(1240)는 전력 수신 장치와 각 안테나 소자 사이의 각 거리에 따라 각 안테나 소자의 위상을 결정할 수 있다.In addition, the
일례로 제어부(1240)는 전력 수신 장치의 방향 또는 위치에 따라 결정된 위상에 기초하여 전력 수신 장치로 전력을 전송하도록 빔 조향부(1210)를 제어할 수 있다.For example, the
즉, 제어부(1240)는 전력 수신 장치의 방향 또는 위치에 따라 결정된 각 안테나 소자의 위상에 기초하여 배열 안테나의 모든 안테나 소자의 빔을 전력 수신 장치로 집중시킬 수 있다.That is, the
본 발명의 일실시예에 따르면 제어부(1240)는 추정된 방향에 기초하여 전력 수신 장치까지의 거리 정보가 획득된 경우, 거리 정보에 기초하여 전력 수신 장치까지의 거리와 기준값을 비교할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, when the distance information to the power receiver is obtained based on the estimated direction, the
일례로, 제어부(1240)는 전력 수신 장치까지의 거리가 기준값보다 클 경우, 상기 추정된 방향으로 상기 공급된 전력을 전송하도록 상기 빔 조향부를 제어할 수 있다.For example, when the distance to the power receiver is greater than the reference value, the
본 발명의 일실시예에 따르면 제어부(1240)는 전력 수신 장치까지의 거리가 기준값보다 작을 경우, 추정된 위치에 기초하여 각 안테나 소자의 위상을 제어할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, when the distance to the power receiver is smaller than the reference value, the
일례로, 제어부(1240)는 제어된 위상에 기초하여 상기 공급된 전력을 전송하도록 상기 빔 조향부를 제어할 수 있다.For example, the
본 발명의 일실시예에 따르면 제어부(1240)는 방향 또는 위치에 기초하여 전력 수신 장치(1200)로부터 배열 안테나까지의 거리 정보가 획득된 경우, 획득된 거리 정보에 기초하여 각 안테나 소자 중 중심 안테나 소자로부터 전력 수신 장치까지의 거리를 기준 거리로 결정하고, 결정된 기준 거리에 기초하여 각 안테나 소자의 위상을 제어할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, when the distance information from the
일례로, 제어부(1240)는 기준 거리보다 가까운 거리에 위치하는 안테나 소자의 위상을 감소시키고, 기준 거리 보다 먼 거리에 위치하는 안테나 소자의 위상을 증가시킬 수 있다.For example, the
본 발명의 일실시예에 따르면 제어부(1240)는 각 안테나 소자의 위상을 시계 방향 또는 반시계 방향으로 변경하도록 빔 조향부(1210)를 제어한다.According to an embodiment of the present invention, the
일례로 제어부(1240)는 빔 조향부(1210)의 동작 모드를 탐색 모드 및 전력 전송 모드 중 어느 하나로 제어할 수 있다.For example, the
본 발명의 일실시예에 따르면 제어부(1240)는 빔 조향부(1210)로 기 설정된 값 이상의 전력이 공급되도록 전력 공급부(1230)를 제어할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the
본 발명에 따르면, 수신 전력을 모니터링하여 전력 수신 장치의 위치 또는 방향을 추정할 수 있다.According to the present invention, the reception power may be monitored to estimate the position or direction of the power reception device.
도 13은 일실시예에 따른 무선 전력 전송 장치의 구성 요소를 설명하기 위한 도면이다.13 is a diagram for describing components of a wireless power transmitter, according to an exemplary embodiment.
구체적으로, 도 13은 무선 전력 전송 장치에서 빔 조향부의 구성 요소를 세부적으로 설명한다.Specifically, FIG. 13 describes in detail the components of the beam steering unit in the wireless power transmission apparatus.
도 13을 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송 장치(1300)는 빔 조향부(1310), 무선 통신부(1320) 및 제어부(1330)를 포함한다.Referring to FIG. 13, the wireless
본 발명의 일실시예에 따르면 빔 조향부(1310)는 배열 안테나(1311), 전력 증폭부(1312), 위상 변위부(1313), 신호 감쇄부(1314) 및 신호 발생부(1315)를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, the
본 발명의 일실시예에 따르면 전력 증폭부(1312)는 전력 공급부(미도시)로부터 공급되는 전력을 증폭할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
일례로, 위상 변위부(1313)는 전력 증폭부(1312)로부터 증폭되어 출력되는 전류의 위상을 변경할 수 있다.For example, the
본 발명의 일실시예에 따르면 신호 감쇄부(1314)는 전력 증폭부(1312)로 입력되는 전류의 크기를 조절하여 최종 출력되는 전류의 크기를 제어할 수 있다.일례로, 신호 발생부(1315)는 전력 증폭부(1312)에 의하여 증폭되는 전력, 위상 변위부(1313)에 의하여 변경되는 위상, 신호 감쇄부(1314)에 의하여 변경되는 신호에 기초한 신호를 발생시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
본 발명의 일실시예에 따르면 무선 통신부(1320)는 전력 수신 장치로부터 수신 전력에 대한 정보를 모니터링한다.According to an embodiment of the present invention, the
도 14는 일실시예에 따른 무선 전력 전송 장치가 빔 스캐닝을 수행하는 동작 환경을 설명하기 위한 도면이다. 14 is a diagram illustrating an operating environment in which a wireless power transmission apparatus performs beam scanning, according to an exemplary embodiment.
도 14를 참고하면, 배열 안테나(1400)는 제1 안테나 소자(1401) 내지 제N 안테나 소자(1406)을 포함한다.Referring to FIG. 14, the
일례로 무선 전력 전송 장치는 제1 안테나 소자(1401) 내지 제N 안테나 소자(1406)를 이용하여 제1 방향(1410) 내지 제7 방향(1416)으로 빔을 형성한다.For example, the wireless power transmitter forms a beam in the
본 발명의 일실시예에 따르면 무선 전력 전송 장치는 제1 방향(1410) 내지 제7 방향(1416)으로 빔 스캐닝을 수행하고, 수행 결과에 따른 전력 수신 장치(1420)의 수신 전력을 수신하여, 수신 전력을 모니터링한다.According to an embodiment of the present invention, the wireless power transmission apparatus performs beam scanning in the
일례로 무선 전력 전송 장치는 제4 방향(1413)에 따른 전력 수신 장치(1420)의 수신 전력을 수신하고, 제5 방향(1414)에 따른 전력 수신 장치(1420)의 수신 전력을 수신하여 수신 전력 차이를 모니터링한다.For example, the wireless power transmitter receives the received power of the
본 발명의 일실시예에 따르면 무선 전력 전송 장치는 수신 전력을 모니터링하여 수신 전력이 상대적으로 높게 측정될 경우에 해당하는 각 안테나 소자의 위상을 저장할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the wireless power transmitter may monitor the received power and store the phase of each antenna element corresponding to the case where the received power is measured relatively high.
즉, 무선 전력 전송 장치는 수신 전력이 높게 측정되는 안테나 소자의 위상에 상응하는 방향에 전력 수신 장치가 위치하는 것으로 추정할 수 있다.That is, the wireless power transmitter may estimate that the power receiver is located in a direction corresponding to the phase of the antenna element whose reception power is measured to be high.
한편, 일 실시예에 따른 배열 안테나(1400)를 이용한 빔 조향은 전력 수신 장치(1420)가 위치하는 '방향'으로 전력을 전송하는 방식이라 할 수 있다.On the other hand, the beam steering using the
전력 수신 장치(1420)의 거리 정보가 획득되는 경우 전력 수신 장치(1420)의 위치는 구좌표계(r, 
일례로, 무선 전력 전송 장치는 전력 수신 장치(1420)의 '위치'로 전력을 집중시킬 수 있다. For example, the wireless power transmitter may concentrate power to a 'location' of the
이때, 전력 수신 장치(1420)의 '위치'로 전력을 집중시키는 원리는 전력 수신 장치(1420)의 위치에서 배열 안테나(1400)의 각 안테나 소자(1401, 1402, 1403, 1404, 1405, 1406)의 방사 신호가 동위상으로 만나도록 조정하는 것일 수 있다. At this time, the principle of concentrating power to the 'location' of the
전력 수신 장치(1420)의 방향이 (
[수학식 7][Equation 7]
예를 들어, 배열 안테나의 각 안테나 소자의 개수가 8개이고, 안테나 소자의 배열 간격(d)이 
여기서, 
도 15는 일실시예에 따른 무선 전력 전송 장치가 무선 전력 전송을 수행하는 동작 환경을 설명하기 위한 도면이다.15 is a diagram illustrating an operating environment in which a wireless power transmission apparatus performs wireless power transmission, according to an embodiment.
도 15를 참고하면, 무선 전력 전송 장치가 배열 안테나(1500)가 포함하는 제1 안테나 소자(1501), 제2 안테나 소자(1502), 제3 안테나 소자(1503), 제4 안테나 소자(1504), 제5 안테나 소자(1505) 및 제N 안테나 소자(1506) 각각의 위상을 변경하여 전력 수신 장치(1510)로 전력을 전송하는 환경을 예시한다.Referring to FIG. 15, a wireless power transmission apparatus includes a
본 발명의 일실시예에 따르면 무선 전력 전송 장치가 제1 거리(R1)에 따라 제1 안테나 소자(1501)의 위상을 변경하여 전력을 전송한다.According to an embodiment of the present invention, the wireless power transmitter transmits power by changing the phase of the
상술한 설명에서, 제1 거리(R1) 및 제1 안테나 소자(1501)를 예로서 설명하나, 제2 안테나 소자(1502) 내지 제N 안테나 소자(1506) 및 제2 거리(R2) 및 제N 거리(RN)에 따른 무선 전력 전송 동작에도 적용할 수 있다.In the above description, the first distance R 1 and the
일례로, 각 안테나 소자로부터 전력 수신 장치(1510)까지의 거리는 동일하지 않을 수 있다. In one example, the distance from each antenna element to the
따라서, 배열 안테나(1500)의 중심에 위치한 안테나 소자(1504)로부터 전력 수신 장치(1510)까지의 거리를 기준 거리라 가정하면, 기준 거리로부터 각 안테나 소자로부터 전력 수신 장치(1510)까지의 거리차 Rd는 수학적(
예를 들어, 각 안테나 소자의 위상은 아래와 같이 결정될 수 있고, 기준 거리 보다 가까운 경우 늦은 위상(음의 값), 기준 거리보다 먼 경우는 위상을 빠르게(양의 값) 설정할 수 있다. For example, the phase of each antenna element may be determined as follows. If the phase is closer than the reference distance, the late phase (negative value) may be set faster.
위와 같이, 안테나 소자들 각각의 위상이 결정되면, 전력 수신 장치(1510)의전력이 위치로 집중되도록 설정할 수 있다. As described above, when the phase of each of the antenna elements is determined, the power of the
도 16은 일실시예에 따른 무선 전력 전송 방법과 관련된 흐름도를 설명하기 위한 도면이다.16 is a flowchart illustrating a wireless power transmission method, according to an exemplary embodiment.
도 16을 참고하면, 단계(1601)에서 무선 전력 전송 방법은 빔 스캐닝을 수행한다.Referring to FIG. 16, in
즉, 무선 전력 전송 방법은 배열 안테나를 이용하여 빔 스캐닝을 수행한다.That is, the wireless power transmission method performs beam scanning using an array antenna.
단계(1602)에서 무선 전력 전송 방법은 전력 수신 장치의 방향을 추정한다.In
즉, 무선 전력 전송 방법은 빔 스캐닝의 방향 변화에 기초하여 전력 수신 장치의 방향을 추정한다.That is, the wireless power transmission method estimates the direction of the power receiver based on the change in the direction of beam scanning.
단계(1603)에서 무선 전력 전송 방법은 전력 수신 장치의 위치를 추정한다.In
즉, 무선 전력 전송 방법은 전력 수신 장치의 수신 전력을 모니터링하여 전력 수신 장치의 위치를 추정할 수 있다.That is, the wireless power transmission method may estimate the position of the power receiver by monitoring the received power of the power receiver.
일례로, 무선 전력 전송 방법은 각 안테나 소자의 위상 변화에 따른 수신 전력 차이에 따라 전력 수신 장치의 위치를 추정한다.In one example, the wireless power transmission method estimates the position of the power receiver according to the difference in the received power according to the phase change of each antenna element.
단계(1604)에서 무선 전력 전송 방법은 빔 조향부로 전력을 공급한다.In
즉, 무선 전력 전송 방법은 빔 조향부의 탐색 모드 및 전력 전송 모드에 따라 빔 조향부로 전력을 공급한다.That is, the wireless power transmission method supplies power to the beam steering unit according to the search mode and the power transmission mode of the beam steering unit.
단계(1605)에서 무선 전력 전송 방법은 단계(1602)에서 추정된 방향 또는 단계(1603)에서 추정된 위치에 기초하여 각 안테나 소자의 위상을 결정한다.In
즉, 무선 전력 전송 방법은 전력 수신 장치의 방향 또는 위치에 따른 각 안테나 소자의 위상을 다르게 결정할 수 있다.That is, the wireless power transmission method may differently determine the phase of each antenna element according to the direction or position of the power receiver.
단계(1606)에서 무선 전력 전송 방법은 단계(1605)에서 결정된 위상에 따라 전력을 전송하도록 빔 조향부를 제어한다.In
즉, 무선 전력 전송 방법은 빔 조향부의 동작 모드를 전력 전송 모드로 제어하고, 전력 공급부를 제어하여 빔 조향부로 기 설정된 값 이상의 전력을 공급하고, 공급된 전력을 전송하도록 빔 조향부를 제어한다.That is, in the wireless power transmission method, the operation mode of the beam steering unit is controlled as the power transmission mode, the power supply unit is controlled to supply power over a predetermined value to the beam steering unit, and the beam steering unit is controlled to transmit the supplied power.
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.
1200: 무선 전력 전송 장치 1210: 빔 조향부
1220: 추정부 1230: 전력 공급부
1240: 제어부 1200: wireless power transmitter 1210: beam steering unit
1220: estimator 1230: power supply unit
1240: control unit
Claims (14)
상기 수행된 빔 스캐닝에 기초하여 전력 수신 장치의 방향을 추정하고, 상기 전력 수신 장치의 수신 전력을 모니터링하여 상기 전력 수신 장치의 위치를 추정하는 추정부;
상기 빔 조향부로 전력을 공급하는 전력 공급부; 및
상기 추정된 방향 또는 위치에 기초하여 상기 배열 안테나의 각 안테나 소자의 위상을 결정하고, 상기 결정된 위상에 기초하여 상기 전력 수신 장치로 상기 공급된 전력을 전송하도록 상기 빔 조향부를 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 빔 조향부는, 상기 제어부의 제어에 따라 상기 전력 수신 장치의 탐색 모드로 동작하거나, 상기 방향 및 상기 위치로 빔 조향을 수행하여 상기 전력 수신 장치로 상기 전력을 전송하는 전력 전송 모드로 동작하는
전력 수신 장치의 수신 전력을 모니터링하여 무선 전력을 전송하는 무선 전력 전송 장치.
A beam steering unit performing beam scanning by using an array antenna;
An estimator for estimating a direction of a power receiver based on the beam scanning and estimating a position of the power receiver by monitoring a received power of the power receiver;
A power supply unit supplying power to the beam steering unit; And
A control unit for determining a phase of each antenna element of the array antenna based on the estimated direction or position, and controlling the beam steering unit to transmit the supplied power to the power receiving device based on the determined phase; ,
The beam steering unit operates in a search mode of the power receiver according to the control of the controller, or operates in a power transfer mode in which beam steering is performed in the direction and the position to transmit power to the power receiver.
Wireless power transmitter for transmitting wireless power by monitoring the received power of the power receiver.
상기 추정부는, 상기 배열 안테나의 빔 스캐닝 방향 변화에 기초한 제1 수신전력을 모니터링하여 상기 방향을 추정하고, 상기 추정된 방향에 기초하여 상기 각 안테나 소자의 위상을 변경하면서 수행된 빔 스캐닝에 기초한 제2 수신전력을 모니터링하여 상기 위치를 추정하는
전력 수신 장치의 수신 전력을 모니터링하여 무선 전력을 전송하는 무선 전력 전송 장치.
The method of claim 1,
The estimator may be configured to monitor the first received power based on a change in the beam scanning direction of the array antenna to estimate the direction, and to change the phase of each antenna element based on the estimated direction. 2 to estimate the position by monitoring the received power
Wireless power transmitter for transmitting wireless power by monitoring the received power of the power receiver.
상기 제어부는, 상기 추정된 방향에 기초하여 상기 전력 수신 장치까지의 거리 정보가 획득된 경우, 상기 거리 정보에 기초하여 상기 전력 수신 장치까지의 거리와 기준값을 비교하고, 상기 전력 수신 장치까지의 거리가 기준값보다 클 경우, 상기 추정된 방향으로 상기 공급된 전력을 전송하도록 상기 빔 조향부를 제어하는
전력 수신 장치의 수신 전력을 모니터링하여 무선 전력을 전송하는 무선 전력 전송 장치.
The method of claim 2,
When the distance information to the power receiver is obtained based on the estimated direction, the controller compares the distance to the power receiver and a reference value based on the distance information, and compares the distance to the power receiver. Is greater than a reference value, controlling the beam steering unit to transmit the supplied power in the estimated direction.
Wireless power transmitter for transmitting wireless power by monitoring the received power of the power receiver.
상기 제어부는, 상기 전력 수신 장치까지의 거리가 기준값보다 작을 경우, 상기 추정된 위치에 기초하여 상기 각 안테나 소자의 위상을 제어하고, 상기 제어된 위상에 기초하여 상기 공급된 전력을 전송하도록 상기 빔 조향부를 제어하는
전력 수신 장치의 수신 전력을 모니터링하여 무선 전력을 전송하는 무선 전력 전송 장치.
The method of claim 3,
When the distance to the power receiver is less than a reference value, the controller controls the phase of each antenna element based on the estimated position, and transmits the supplied power based on the controlled phase. To control the steering
Wireless power transmitter for transmitting wireless power by monitoring the received power of the power receiver.
상기 제어부는, 상기 방향 또는 상기 위치에 기초하여 상기 전력 수신 장치로부터 상기 배열 안테나까지의 거리 정보가 획득된 경우, 상기 획득된 거리 정보에 기초하여 상기 각 안테나 소자 중 중심 안테나 소자로부터 상기 전력 수신 장치까지의 거리를 기준 거리로 결정하고, 상기 결정된 기준 거리에 기초하여 상기 각 안테나 소자의 위상을 제어하는
전력 수신 장치의 수신 전력을 모니터링하여 무선 전력을 전송하는 무선 전력 전송 장치.
The method of claim 2,
The controller, when the distance information from the power receiver to the array antenna is obtained based on the direction or the position, based on the obtained distance information, the controller receives the power receiver from the center antenna element of the respective antenna elements Determining a distance to a reference distance, and controlling a phase of each antenna element based on the determined reference distance
Wireless power transmitter for transmitting wireless power by monitoring the received power of the power receiver.
상기 제어부는, 상기 기준 거리보다 가까운 거리에 위치하는 안테나 소자의 위상을 감소시키고, 상기 기준 거리 보다 먼 거리에 위치하는 안테나 소자의 위상을 증가시키는
전력 수신 장치의 수신 전력을 모니터링하여 무선 전력을 전송하는 무선 전력 전송 장치.
The method of claim 5,
The control unit may reduce the phase of the antenna element located at a distance closer to the reference distance and increase the phase of the antenna element located at a distance farther than the reference distance.
Wireless power transmitter for transmitting wireless power by monitoring the received power of the power receiver.
상기 전력 공급부는, 상기 빔 조향부가 상기 전력 전송 모드로 동작할 경우 상기 빔 조향부로 기 설정된 값 이상의 전력을 공급하는
전력 수신 장치의 수신 전력을 모니터링하여 무선 전력을 전송하는 무선 전력 전송 장치.
The method of claim 1,
The power supply unit, when the beam steering unit operates in the power transmission mode, supplies power to the beam steering unit more than a preset value.
Wireless power transmitter for transmitting wireless power by monitoring the received power of the power receiver.
상기 빔 조향부는, 상기 탐색 모드로 동작하는 경우, 상기 제어부의 제어에 따라 상기 각 안테나 소자의 위상을 시계 방향 또는 반시계 방향으로 변경하여 상기 빔 스캐닝을 수행하는
전력 수신 장치의 수신 전력을 모니터링하여 무선 전력을 전송하는 무선 전력 전송 장치.
The method of claim 1,
When the beam steering unit operates in the search mode, the beam steering unit changes the phase of each antenna element clockwise or counterclockwise according to the control of the controller to perform the beam scanning.
Wireless power transmitter for transmitting wireless power by monitoring the received power of the power receiver.
상기 추정부는, 상기 전력 수신 장치와의 저 전력 블루투스(Bluetooth Low Energy, BLE) 또는 Wi-Fi를 통하여 상기 수신 전력을 모니터링하는
전력 수신 장치의 수신 전력을 모니터링하여 무선 전력을 전송하는 무선 전력 전송 장치.
The method of claim 1,
The estimator is configured to monitor the received power through low power Bluetooth (Bluetooth Low Energy, BLE) or Wi-Fi with the power receiver.
Wireless power transmitter for transmitting wireless power by monitoring the received power of the power receiver.
추정부에서, 상기 수행된 빔 스캐닝에 기초하여 전력 수신 장치의 방향을 추정하는 단계;
상기 추정부에서, 상기 전력 수신 장치의수신 전력을 모니터링하여 상기 전력 수신 장치의 위치를 추정하는 단계;
전력 공급부에서, 상기 빔 조향부로 전력을 공급하는 단계;
제어부에서, 상기 추정된 방향 또는 위치에 기초하여 상기 배열 안테나의 각 안테나 소자의 위상을 결정하는 단계; 및
상기 제어부에서, 상기 결정된 위상에 기초하여 상기 전력 수신 장치로 상기 공급된 전력을 전송하도록 상기 빔 조향부를 제어하는 단계를 포함하고,
상기 빔 조향부를 제어하는 단계는,
상기 추정된 방향에 기초하여 상기 전력 수신 장치까지의 거리 정보가 획득된 경우, 상기 거리 정보에 기초하여 상기 전력 수신 장치까지의 거리와 기준값을 비교하는 단계;
상기 전력 수신 장치까지의 거리가 기준값보다 클 경우, 상기 추정된 방향으로 상기 공급된 전력을 전송하도록 상기 빔 조향부를 제어하는 단계; 및
상기 전력 수신 장치까지의 거리가 기준값보다 작을 경우, 상기 추정된 위치에 기초하여 상기 각 안테나 소자의 위상을 제어하고, 상기 제어된 위상에 기초하여 상기 공급된 전력을 전송하도록 상기 빔 조향부를 제어하는 단계를 포함하는
전력 수신 장치의 수신 전력을 모니터링하여 무선 전력을 전송하는 무선 전력 전송 방법.
At the beam steering unit, performing beam scanning using an array antenna;
Estimating, by the estimating unit, the direction of the power receiving apparatus based on the performed beam scanning;
Estimating, by the estimating unit, the position of the power receiver by monitoring the received power of the power receiver;
At a power supply, supplying power to the beam steering;
Determining, by the control unit, the phase of each antenna element of the array antenna based on the estimated direction or position; And
Controlling, by the controller, the beam steering unit to transmit the supplied power to the power receiving device based on the determined phase,
Controlling the beam steering unit,
Comparing the distance to the power receiver with a reference value based on the distance information when the distance information to the power receiver is obtained based on the estimated direction;
Controlling the beam steering unit to transmit the supplied power in the estimated direction when the distance to the power receiver is greater than a reference value; And
When the distance to the power receiver is less than a reference value, the phase of each antenna element is controlled based on the estimated position, and the beam steering unit is controlled to transmit the supplied power based on the controlled phase. Containing steps
Wireless power transmission method for transmitting wireless power by monitoring the received power of the power receiving device.
상기 전력 수신 장치의 방향을 추정하는 단계는,
상기 배열 안테나의 빔 스캐닝 방향 변화에 기초한 제1 수신전력을 모니터링하여 상기 방향을 추정하는 단계를 포함하고,
상기 전력 수신 장치의 위치를 추정하는 단계는,
상기 추정된 방향에 기초하여 상기 각 안테나 소자의 위상을 변경하면서 수행된 빔 스캐닝에 기초한 제2 수신전력을 모니터링하여 상기 위치를 추정하는 단계를 포함하는
전력 수신 장치의 수신 전력을 모니터링하여 무선 전력을 전송하는 무선 전력 전송 방법.
The method of claim 11,
Estimating the direction of the power receiving device,
Estimating the direction by monitoring first received power based on a change in beam scanning direction of the array antenna;
Estimating the location of the power receiving device,
Estimating the position by monitoring a second received power based on beam scanning performed while changing the phase of each antenna element based on the estimated direction;
Wireless power transmission method for transmitting wireless power by monitoring the received power of the power receiving device.
추정부에서, 상기 수행된 빔 스캐닝에 기초하여 전력 수신 장치의 방향을 추정하는 단계;
상기 추정부에서, 상기 전력 수신 장치의수신 전력을 모니터링하여 상기 전력 수신 장치의 위치를 추정하는 단계;
전력 공급부에서, 상기 빔 조향부로 전력을 공급하는 단계;
제어부에서, 상기 추정된 방향 또는 위치에 기초하여 상기 배열 안테나의 각 안테나 소자의 위상을 결정하는 단계; 및
상기 제어부에서, 상기 결정된 위상에 기초하여 상기 전력 수신 장치로 상기 공급된 전력을 전송하도록 상기 빔 조향부를 제어하는 단계를 포함하고,
상기 배열 안테나의 각 안테나 소자의 위상을 결정하는 단계는,
상기 방향 또는 상기 위치에 기초하여 상기 전력 수신 장치로부터 상기 배열 안테나까지의 거리 정보가 획득된 경우, 상기 획득된 거리 정보에 기초하여 상기 각 안테나 소자 중 중심 안테나 소자로부터 상기 전력 수신 장치까지의 거리를 기준 거리로 결정하는 단계; 및
상기 결정된 기준 거리에 기초하여 상기 각 안테나 소자의 위상을 제어하는 단계를 포함하는
전력 수신 장치의 수신 전력을 모니터링하여 무선 전력을 전송하는 무선 전력 전송 방법.At the beam steering unit, performing beam scanning using an array antenna;
Estimating, by the estimating unit, the direction of the power receiving apparatus based on the performed beam scanning;
Estimating, by the estimating unit, the position of the power receiver by monitoring the received power of the power receiver;
At a power supply, supplying power to the beam steering;
Determining, by the control unit, the phase of each antenna element of the array antenna based on the estimated direction or position; And
Controlling, by the controller, the beam steering unit to transmit the supplied power to the power receiving device based on the determined phase,
Determining the phase of each antenna element of the array antenna,
When distance information from the power receiver to the array antenna is obtained based on the direction or the position, the distance from the center antenna element to the power receiver among the antenna elements is determined based on the obtained distance information. Determining a reference distance; And
Controlling the phase of each antenna element based on the determined reference distance;
Wireless power transmission method for transmitting wireless power by monitoring the received power of the power receiving device.
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