KR102051270B1 - Wireless power transmission system for improving degree of freedom of receiver - Google Patents

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KR102051270B1
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김용욱
김건영
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경희대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 수신기 자유도 개선을 위한 무선 전력 전송 시스템에 관한 것으로서, 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치는 전원으로부터 공급되는 전력을 분배하는 전력 분배기, 상기 분배된 제1 위상의 전력을 증폭하는 제1 증폭부, 상기 분배된 제1 위상의 전력을 제2 위상으로 조정하되, 인덕터에 직렬 연결되는 제1 가변 커패시터와 커패시터에 병렬 연결되는 제2 가변 커패시터를 이용하여 상기 제2 위상으로 조정하는 위상 변위기, 상기 제2 위상으로 증폭된 전력을 증폭하는 제2 증폭부, 및 상기 증폭된 제1 위상의 전력 및 상기 증폭된 제2 위상의 전력을 서로 다른 공진 코일을 통해 수신측으로 전송하도록 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.The present invention relates to a wireless power transmission system for improving receiver freedom. The wireless power transmission apparatus according to an embodiment includes a power divider for distributing power supplied from a power source, and an amplifying power of the distributed first phase. A first amplifier adjusts the power of the distributed first phase to a second phase, and adjusts the power to the second phase by using a first variable capacitor connected in series with the inductor and a second variable capacitor connected in parallel with the capacitor. A shifter, a second amplifier for amplifying the power amplified to the second phase, and controlling to transmit the power of the amplified first phase and the power of the amplified second phase to a receiving side through different resonance coils. It may include a control unit.

Description

수신기 자유도 개선을 위한 무선 전력 전송 시스템{WIRELESS POWER TRANSMISSION SYSTEM FOR IMPROVING DEGREE OF FREEDOM OF RECEIVER}Wireless power transmission system for improved receiver freedom {WIRELESS POWER TRANSMISSION SYSTEM FOR IMPROVING DEGREE OF FREEDOM OF RECEIVER}

본 발명은 무선 전력 전송에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 축의 오정렬에 대한 민감도를 감소하면서도 각 오정렬에 대한 문제까지 해결하는 무선 전력 전송이 가능한 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to wireless power transmission, and more particularly, to a system capable of wireless power transmission that reduces the sensitivity to the misalignment of the axis while solving the problem for each misalignment.

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 여러 개의 렉테나를 이용하여 전자기파를 수신하여 전기 에너지로 변환하는 방식이다. Electromagnetic wave or microwave method is a method of receiving the electromagnetic wave generated by the transmitting unit using a plurality of rectenna in the receiving unit to convert 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.

현재 상용화된 제품으로 많이 나오는 자기유도방식의 경우 초단거리의 접촉식 무선 전력 전송 방식이기 때문에 휴대용 단말기를 사용 중에 충전하기에는 제한이 있다. 또한 자기공진방식 무선 전력 전송의 경우에는 거리에 따른 의존성이 어느 정도 개선이 되나 단일의 송/수신기를 가질 경우에는 수신기의 위치, 각도에 따라 결합계수가 0이 되어 전력을 수신 받지 못하는 Dead Zone이 발생하고, 그 근처에서도 수신전력이 상대적으로 급격히 감소하는 현상이 나타난다.In the case of the magnetic induction method, which is widely available as a commercial product, there is a limitation in charging a portable terminal while using the portable terminal because it is an ultra short-range contact wireless power transmission method. In the case of the self-resonant wireless power transmission, the dependence of distance is improved to a certain extent. However, in the case of having a single transmitter / receiver, the dead zone cannot receive power because the coupling coefficient becomes 0 according to the position and angle of the receiver. And the reception power decreases relatively rapidly even in the vicinity.

예를 들면, 수신기를 이동 시킬 경우 결합계수가 양의 값에서 음으로 바뀌는 구간에서 Dead Zone이 발생한다. 또한, 송/수신기가 이루는 각도가 직각이 될 때에도 Dead Zone이 발생한다.For example, when a receiver is moved, a dead zone occurs when the coupling coefficient changes from a positive value to a negative value. Also, dead zone occurs when the angle made by the transmitter / receiver becomes right angle.

이렇게 오정렬로 발생하는 Dead Zone은 단일 송/수신기를 사용하는 구조에서는 해결할 수 없다. 따라서, 이를 해결하기 위해서는 다수의 송신기를 사용할 필요성이 있다.This misalignment of dead zones cannot be solved with a single transmitter / receiver. Therefore, there is a need to use multiple transmitters to solve this problem.

이러한 필요에 따라, 다중 송신기를 사용하는 경우에 축의 오정렬에 대한 민감도가 감소한다. 하지만 이러한 방법만으로는 각 오정렬에 대한 문제까지는 해결할 수가 없다.According to this need, the sensitivity to misalignment of the axes is reduced when using multiple transmitters. However, this method alone cannot solve the problem of each misalignment.

한국공개특허 제2017-0083886호, "무선전력 수신장치, 그를 포함하는 무선전력 전송 시스템 및 수신단의 유효부하저항 변환비율을 자동으로 제어하는 방법"Korean Laid-Open Patent Publication No. 2017-0083886, "Wireless Power Receiver, Wireless Power Transmission System Including The Same, and Method for Automatically Controlling Effective Load Resistance Conversion Ratio of Receiver." 한국공개특허 제2016-0047560호, "위상 진폭 제어 알고리즘을 이용한 무선전력송신기 및 무선전력수신기"Korean Laid-Open Patent No. 2016-0047560, "Wireless Power Transmitter and Wireless Power Receiver Using Phase Amplitude Control Algorithm"

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 축의 오정렬에 대한 민감도를 감소하면서도, 각 오정렬에 대한 문제까지 해결할 수 있는 무선 전력 전송이 가능한 시스템을 제공하고자 한다. In addition, the present invention is to provide a system capable of wireless power transmission that can solve the problem for each misalignment while reducing the sensitivity to the misalignment of the axis.

일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치는 전원으로부터 공급되는 전력을 분배하는 전력 분배기, 상기 분배된 제1 위상의 전력을 증폭하는 제1 증폭부, 상기 분배된 제1 위상의 전력을 제2 위상으로 조정하되, 인덕터에 직렬 연결되는 제1 가변 커패시터와 커패시터에 병렬 연결되는 제2 가변 커패시터를 이용하여 상기 제2 위상으로 조정하는 위상 변위기, 상기 제2 위상으로 증폭된 전력을 증폭하는 제2 증폭부, 및 상기 증폭된 제1 위상의 전력 및 상기 증폭된 제2 위상의 전력을 서로 다른 공진 코일을 통해 수신측으로 전송하도록 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.In one embodiment, a wireless power transmitter includes: a power divider for distributing power supplied from a power source; a first amplifier configured to amplify the divided first phase power; and the distributed first phase power as a second phase. A phase shifter for adjusting to the second phase by using a first variable capacitor connected in series with an inductor and a second variable capacitor connected in parallel with the inductor, and a second amplifying power amplified with the second phase. And a control unit for controlling the power of the amplified first phase and the power of the amplified second phase to be transmitted to a receiving side through different resonance coils.

일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치는 상기 제1 증폭부와 상기 제2 증폭부는 상기 분배된 전력을 서로 다른 크기로 증폭할 수 있다.In an exemplary embodiment, the wireless power transmitter may amplify the distributed power in different sizes.

일 실시예에 따른 상기 제어부는, 수신측 제어부로부터 수신 전력 및 부하 저항에 기초하는 수신 전력 정보를 수신하고, 상기 수신된 수신 전력 정보에 기초하여 위상과 전력의 크기를 제어할 수 있다.The control unit may receive received power information based on the received power and the load resistance from the receiving side controller, and control the phase and the magnitude of power based on the received received power information.

일 실시예에 따른 상기 위상 변위기는, 상기 분배된 제1 위상의 전력을 제2 위상으로 조정하되, 0도에서 360도 사이에서 상기 제2 위상을 조정할 수 있다.The phase shifter according to an embodiment may adjust the power of the distributed first phase to a second phase, but adjust the second phase between 0 degrees and 360 degrees.

일 실시예에 따른 상기 제어부는, 최대 전력을 수신하게 하는 최적부하저항을 고려하여 수신측의 부하저항을 제어하도록 수신측에 요청하고, 상기 수신측에서는 가변 커패시터를 이용하여 인덕터와 커패시터를 동시 제어하여 부하저항을 조절하거나, 선택된 매칭 회로를 통해 부하저항을 조절할 수 있다.The control unit according to an embodiment requests the receiving side to control the load resistance of the receiving side in consideration of the optimum load resistance to receive the maximum power, and the receiving side simultaneously controls the inductor and the capacitor by using a variable capacitor The load resistance can be adjusted or the load resistance can be adjusted through the selected matching circuit.

일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치의 동작 방법은 전력 분배기에서, 전원으로부터 공급되는 전력을 분배하는 단계, 제1 증폭부에서, 상기 분배된 제1 위상의 전력을 증폭하는 단계, 위상 변위기에서, 상기 분배된 제1 위상의 전력을 제2 위상으로 조정하되, 인덕터에 직렬 연결되는 제1 가변 커패시터와 커패시터에 병렬 연결되는 제2 가변 커패시터를 이용하여 상기 제2 위상으로 조정하는 단계, 제2 증폭부에서, 상기 제2 위상으로 증폭된 전력을 증폭하는 단계, 및 제어부에서, 상기 증폭된 제1 위상의 전력 및 상기 증폭된 제2 위상의 전력을 서로 다른 공진 코일을 통해 수신측으로 전송하도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, a method of operating a wireless power transmitter includes: distributing power supplied from a power source in a power divider; amplifying power of the divided first phase in a first amplifier; and in a phase shifter Adjusting the power of the distributed first phase to a second phase, using the first variable capacitor connected in series to the inductor and the second variable capacitor connected in parallel to the second phase; Amplifying the power amplified by the second phase in the amplifying unit, and controlling, by the control unit, transmitting power of the amplified first phase and power of the amplified second phase to a receiving side through different resonance coils It may include the step.

일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치의 동작 방법은 상기 제1 증폭부와 상기 제2 증폭부는 상기 분배된 전력을 서로 다른 크기로 증폭할 수 있다.In a method of operating a wireless power transmitter according to an embodiment, the first amplifier and the second amplifier may amplify the distributed power to different magnitudes.

일 실시예에 따른 상기 제어하는 단계는, 수신측 제어부로부터 수신 전력 및 부하 저항에 기초하는 수신 전력 정보를 수신하는 단계, 및 상기 수신된 수신 전력 정보에 기초하여 위상과 전력의 크기를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.According to an exemplary embodiment, the controlling may include receiving received power information based on received power and load resistance from a receiving controller, and controlling phase and power based on the received received power information. It may include.

일 실시예에 따른 상기 제2 위상으로 조정하는 단계는, 상기 위상 변위기에서, 상기 분배된 제1 위상의 전력을 제2 위상으로 조정하되, 0도에서 360도 사이에서 상기 제2 위상을 조정하는 단계를 포함할 수 있다.The adjusting of the second phase according to an embodiment may include adjusting, in the phase shifter, the power of the distributed first phase to a second phase, wherein the second phase is adjusted between 0 degrees and 360 degrees. It may include the step.

본 발명에 따르면, 가정, 사무실, 공항, 열차 안 등 복잡한 무선채널 환경에서 적용될 수 있는 무선 전력 전송 시스템을 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a wireless power transmission system that can be applied in a complex wireless channel environment, such as at home, office, airport, train.

본 발명에 따르면, 축의 오정렬에 대한 민감도를 감소하면서도, 각 오정렬에 대한 문제까지 해결할 수 있는 무선 전력 전송이 가능한 시스템을 제공할 수 있다. According to the present invention, it is possible to provide a system capable of wireless power transmission that can solve the problem of each misalignment while reducing the sensitivity to misalignment of the axis.

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 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 12는 일 실시예에 따른 근접장 전력 전송부의 구성 중에서 위상 변위기의 실시예를 설명하는 도면이다.
도 13은 수신루프가 회전할 때 입력 전압의 크기만을 제어한 효율을 나타내는 도면이다.
도 14는 수신루프가 회전할 때 입력 전압의 위상만을 제어한 효율을 나타내는 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 example of an operation of a wireless charging pad when the device to be charged 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.
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 is a diagram illustrating an embodiment of a phase shifter in a configuration of a near field power transmitter according to an exemplary embodiment.
13 is a diagram illustrating the efficiency of controlling only the magnitude of the input voltage when the reception loop rotates.
14 is a diagram illustrating the efficiency of controlling only the phase of the input voltage when the reception loop rotates.

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 원거리 전송(Far field Wireless Power Transform)이 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, far field wireless power transform may be used to cover short distance and long distance according to the location or type of the power receiver.

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 charging pad unit 210, the near field power transmitter 220, and the microwave power transmitter 230.

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 charging pad unit 210, the near field power transmitter 220, and the microwave power transmitter 230 are all illustrated in FIG. 2, any one power transmission scheme may be used according to a three-dimensional space environment. Only a power transmission device may be provided.

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 charging pad unit 210, the near field power transmitter 220, and the microwave power transmitter 230.

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 controller 240 may control an operation of at least one of the wireless charging pad unit 210, the near field power transmitter 220, and the microwave power transmitter 230.

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 controller 240 may monitor an environment of a three-dimensional space and operate at least one of the wireless charging pad unit 210, the near field power transmitter 220, and the microwave power transmitter 230 based on the monitoring result. Can be controlled.

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 controller 240 operates the wireless charging pad unit 210 and the near field power transmitter 220 when the long distance transmission is not necessary, and the microwave power transmitter 230 performs a control function so as not to operate. can do.

무선 충전 패드부(210)는 자기 유도 방식 또는 자기 공진 방식으로 전력을 전송할 수 있다. The wireless charging pad unit 210 may transmit power in a magnetic induction method or a magnetic resonance method.

근접장 전력 전송부(220)는 자기 공진 방식으로 3차원 공간에 전력을 전송할 수 있다. The near field power transmitter 220 may transmit power in a three-dimensional space in a self-resonant manner.

마이크로파 전력 전송부(230)는 마이크로파 전력 전송 방식으로 3차원 공간에 전력을 전송할 수 있다. The microwave power transmitter 230 may transmit power in a three-dimensional space using a microwave power transmission method.

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 pad driving device 210. In this case, the wireless charging pad may be configured as shown in FIG. 4.

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 controller 315 and a coil driver 317. The wireless charging pad driving device may further include a coil determiner 313 and a scanning controller 311.

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 controller 315 and a driving controller 315 which independently drive control each of the small power transmission coils of the wireless charging pad including a plurality of small power transmission coils. It may be composed of a plurality of driving modules for driving each of the plurality of small power transmission coils in accordance with the first control signal or the second control signal.

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 scanning controller 311 scans the wireless charging pad to detect a device to be charged on the wireless charging pad including a plurality of small power transmission coils.

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 scanning controller 311 may detect whether the device to be charged is placed on the small power transmission coil by using at least one of impedance change and pressure change of each of the small power transmission coils.

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 coil determination unit 313 identifies the driving target power transmission coils positioned below the charging target device among the plurality of small power transmission coils, and surrounds the driving target power transmission coils among the plurality of small power transmission coils. Check the surrounding power transmission coils.

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 controller 315 generates a first control signal to apply a first driving voltage having a first phase to the driving target power transmission coils, and has a phase different from the first phase to the peripheral power transmission coils. The second control signal may be generated to apply the second driving voltage.

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 coil driver 317 to select the 'A' signal from the signal indicated by 'A' in FIG. 6 and FIG. It may be a 'Select' signal.

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 coil driver 317 to select the 'B' signal among the signal indicated by 'A' in FIG. 6 and FIG. It may be a 'Select' signal.

코일 구동부(317)는 상기 제1 구동 신호 및 상기 제2 구동 신호를 무선 충전 패드에 인가한다. The coil driver 317 applies the first driving signal and the second driving signal to the wireless charging pad.

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 scanning controller 311 may detect whether the device to be charged is placed on the small power transmission coil by using at least one of impedance change and pressure change of each of the small power transmission coils. have.

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 scanning control unit 311 may scan the wireless charging pad to detect that the charging target device is positioned on the 10, 11, 12, 13, 17, 18, 19, 20, 21, 25, 26, 27, 28 coils. Can be.

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 scanning control unit 311, coils provided under the position where the charging target device is placed are 10, 11, 12, 13, 17, 18, 19, 20, 21, 25, 26, 27, 28 When detected as coils, the coil determination unit 313 determines that each of the 10, 11, 12, 13, 17, 18, 19, 20, 21, 25, 26, 27, and 28 coils is a driving target power transmission coils. You can check it.

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 coil determination unit 313 may include 10, 11, 12, 13, 17, 18, 19, 20, 21, 25, 26, 27, and 28 coils which are the driving target power transmission coils among the plurality of small power transmission coils. 2, 3, 4, 5, 6, 9, 14, 16, 22, 24, 29, 32, 33, 34, 35, 36 coils surrounding them can be seen that the surrounding power transmission coils.

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 coil driver 317 may output the first driving signal to the corresponding small power transmission coil when the first control signal is input, and output the second driving signal to the corresponding small power transmission coil when the second control signal is received. have.

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 coil driver 317 may apply a first driving signal to each of the 10, 11, 12, 13, 17, 18, 19, 20, 21, 25, 26, 27, and 28 coils, which are driving target power transmission coils. Output a second drive signal to each of the peripheral power transmission coils 2, 3, 4, 5, 6, 9, 14, 16, 22, 24, 29, 32, 33, 34, 35, and 36 coils. Can be.

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 modules 642, 643, 645, and 647.

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 output signal terminals 601 to 908.

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 modules 642, 643, 645, and 647 may be connected to a small power transmission coil.

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 first drive module 642 is connected to the first small power transfer coil, the second drive module 643 is connected to the second small power transfer coil, and the third drive module 645 is connected to the third drive. The fourth power supply module 647 may be connected to the fourth small power transmission coil.

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 modules 642, 643, 645, and 647 connected to each of the plurality of small power transmission coils.

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 modules 642, 643, 645, and 647. It may include two bus lines.

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 first driving controller 631 applies an enable signal and a first control signal or a second control signal to control the operation of the corresponding driving module to each driving module.

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 first driving controller 631 applies an enable signal to the driving target power transmission coils and the driving modules connected to each of the peripheral power transmission coils, and applies the first control signal or the second control signal. The enable signal may be applied to driving modules to which the enable signal is applied.

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 first driving module 642 is a driving module connected to the driving target power transmission coil, the enable signal may be output to the terminal 601 and the first control signal may be output to the terminal 602. .

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 fourth driving module 647 is a driving module connected to the peripheral power transmission coil, an enable signal may be output to the terminal 607, and a second control signal may be output to the terminal 608.

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, reference numeral 710 denotes an equivalent circuit of one small power transmission coil.

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 power transmission coil 710 may be connected to the driving voltage Vcc and the other end may be connected to the switching element 720 provided in the coil driver.

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 switching device 720, a multiplexer 750, and an and gate device 760 connected to the small power transmission coil 710.

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 reference numeral 730 and the control signal through the reference numeral 740.

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 multiplexer 750 outputs an A signal, which is a first switching signal, when the control signal input through the 740 terminal is the first control signal, and outputs a second control signal when the control signal input through the 740 terminal is the second control signal. The B signal, which is a switching signal, may be output.

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 gate element 760 may control the switching element 720 by receiving the enable signal input through the 730 terminal and the output signal of the multiplexer 750.

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 power transmission coil 710 is a driving target power transmission coil, the first control signal is input to the terminal 740, and the switching element 720 is switched by a switching signal such as the A signal shown in FIG. It may be turned on / off.

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 power transmission coil 710 according to the on / off of the switching element 720, the small power transmission coil 710 operates with the first driving voltage having the first phase. Done.

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 element 720 is an NMOS transistor, the capacitor of the small power transfer coil 710 is charged in the time interval when the NMOS transistor is on, and the time interval when the NMOS transistor is off. In the capacitor of the small power transmission coil 710 is discharged, the magnetic field of the inductor can be controlled through the repetition of the charging and discharging.

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 coil unit 810 including a plurality of power transmission coils, a power divider 815, a first amplifier 820, a second amplifier 830, and a phase shifter ( 840 and the controller 850.

코일부(810)는 자기 공진 방식으로 수신 코일로 무선 전력을 전송한다. The coil unit 810 transmits wireless power to the receiving coil in a self-resonant manner.

예를 들어, 코일부(810)는 2개의 자기 공진 코일(811, 813)을 포함할 수 있다. For example, the coil unit 810 may include two magnetic resonance coils 811 and 813.

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-resonant coil 811 and the second self-resonant coil 813 may respectively transmit power wirelessly by forming a magnetic coupling with a single receiving coil.

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 resonant coil 811 and the second self resonant coil 813 are controlled differently, magnetic coupling may be formed without being greatly influenced by the alignment state of the transmitting coil and the receiving coil. .

전력 분배기(815)는 전원으로부터 공급되는 전력을 분배하고, 분배된 전력을 제1 증폭부(820)와 위상 변위기(840)로 출력할 수 있다. 이때, 분배된 전력은 제1 위상으로서, 제1 증폭부(820)는 분배된 제1 위상의 전력을 증폭할 수 있다.The power divider 815 may distribute the power supplied from the power source, and output the distributed power to the first amplifier 820 and the phase shifter 840. In this case, the distributed power is a first phase, and the first amplifier 820 may amplify the distributed power of the first phase.

위상 변위기(840)는 입력된 전력의 위상을 변경할 수 있다. The phase shifter 840 may change the phase of the input power.

위상 변위기(840)는 입력 전류의 위상을 조정함으로써, 제2 증폭부(830)로 공급되는 전류의 위상을 조정할 수 있다. The phase shifter 840 may adjust the phase of the current supplied to the second amplifier 830 by adjusting the phase of the input current.

보다 구체적으로, 위상 변위기(840)는 분배된 제1 위상의 전력을 제2 위상으로 조정할 수 있다. 일례로, 위상 변위기(840)는 인덕터에 직렬 연결되는 제1 가변 커패시터와 커패시터에 병렬 연결되는 제2 가변 커패시터를 이용하여 상기 제2 위상으로 조정할 수 있다.More specifically, the phase shifter 840 may adjust the power of the distributed first phase to the second phase. For example, the phase shifter 840 may adjust to the second phase by using a first variable capacitor connected in series with the inductor and a second variable capacitor connected in parallel with the capacitor.

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 resonant coil 811 and the second self resonant coil 813 may be adjusted differently.

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 magnetic resonance coil 811 and the second magnetic resonance coil 813 may be set to 0 to 180 degrees.

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.

제1 증폭부(820)와 제2 증폭부(830)는 서로 다른 크기로 분배된 전력을 증폭할 수 있다. 즉, 제1 위상의 전력과 제2 위상의 전력은 서로 다른 크기, 서로 다른 위상으로 구분될 수 있다.The first amplifier 820 and the second amplifier 830 may amplify the power distributed in different sizes. That is, the power of the first phase and the power of the second phase may be divided into different magnitudes and different phases.

이러한 송신 방식을 통하여 두 송신기의 크기와 위상이 임의로 조절 가능하다. 수신측의 제어부는 수신 전력을 확인 및 부하 저항을 조절 하고, 송신측의 제어부와 통신을 통하여 수신 전력 정보를 넘겨주며, 송신측의 제어부는 정보를 바탕으로 위상과 전력의 크기를 제어하는 역할을 한다.Through this transmission scheme, the size and phase of the two transmitters can be arbitrarily adjusted. The control unit on the receiving side checks the received power and adjusts the load resistance, passes the received power information through communication with the control unit on the transmitting side, and the control unit on the transmitting side controls the phase and the magnitude of power based on the information. do.

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 array antenna unit 930 including a plurality of antenna elements element1, element2,..., ElementN.

어레이 안테나부(930)는 복수의 안테나 소자들 각각에 대한 위상 및 분포 전류의 크기 등을 제어함으로써, 방사 특성을 조정할 수 있다. The array antenna unit 930 may adjust the radiation characteristics by controlling the phase and the magnitude of the distribution current for each of the plurality of antenna elements.

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 Equation 1 after assuming that the distance between each antenna element of the array antenna from the receiving antenna is the same.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112017127617871-pat00001
Figure 112017127617871-pat00001

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 Equation 1, P r is the reception power, P t is the transmission power, R is the distance between the transmitting antenna and the receiving antenna, G t is the gain of the transmitting antenna, G r is the gain of the receiving antenna.

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 controller 240 or the microwave power transmitter 230 of FIG. 2 calculates the power transmission efficiency in consideration of an environment for actual wireless power transmission.

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 controller 240 or the microwave power transmitter 230 of FIG. 2 may receive information on the received power through communication with the power receiver, and calculate the power transmission efficiency based on Equation 2 below.

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 Equation 2.

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112017127617871-pat00002
Figure 112017127617871-pat00002

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 Equation 2, an average of distances between the radiating element of the transmitting end and the receiving antenna may be defined as in Equation 3, and the power transmission efficiency calculation scheme according to an embodiment may be expressed as in Equation 4.

[수학식 3][Equation 3]

Figure 112017127617871-pat00003
Figure 112017127617871-pat00003

[수학식 4][Equation 4]

Figure 112017127617871-pat00004
Figure 112017127617871-pat00004

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 identification unit 1010 confirms information on the radiation pattern of the array antenna through full-wave simulation. For example, the radio wave simulation may use a high frequency structure simulator (HFSS).

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 identification unit 1010 confirms the radiation pattern of each single antenna constituting the array antenna. The radiation pattern may be a radiation pattern modified by interference between the array position of the array antenna and the surrounding single antenna.

확인부(1010)는 확인된 배열 안테나를 구성하는 단일 안테나들의 방사패턴의 평균 값을 계산하여 배열 안테나의 방사패턴에 대한 정보를 생성한다.The identification unit 1010 generates information on the radiation pattern of the array antenna by calculating an average value of the radiation patterns of the single antennas constituting the identified array antenna.

확인부(1010)는 배열 안테나를 구성하는 단일 안테나 중 적어도 어느 하나의 방사패턴만을 확인할 수도 있다.The identification unit 1010 may check only at least one radiation pattern of the single antenna constituting the array antenna.

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 identification unit 1010 may check the information on the radiation characteristics of the array antenna before checking the information on the radiation pattern of the array antenna.

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 일 실시예에 따른 다중 빔 형성 제어 장치와 연결된 입력장치를 통해 입력 받을 수 있다.The identification unit 1010 may receive information on the radiation characteristic from a user through an input device connected to the multi-beam forming control device according to an embodiment of the present invention.

확인부(1010)는 배열 안테나의 방사특성에 대한 정보에 기초하여 단일 안테나들의 방사패턴을 전파 시뮬레이션을 통해 확인할 수도 있다.The identification unit 1010 may check the radiation pattern of the single antennas through radio wave simulation based on the information on the radiation characteristics of the array antennas.

결정부(1020)는 방사패턴에 대한 정보(AEP)에 기초하여 배열 인수(AF, Array Factor)를 결정한다.The determiner 1020 determines an array factor AF based on the information AEP of the radiation pattern.

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]

Figure 112017127617871-pat00005
Figure 112017127617871-pat00005

여기서, An은 n 번째 단일 안테나의 진폭, AEP는 방사패턴에 대한 정보,

Figure 112017127617871-pat00006
는 조향 각도, d는 단일 안테나 간 간격,
Figure 112017127617871-pat00007
는 전파 상수,
Figure 112017127617871-pat00008
는 인접한 단일 안테나 사이의 위상차를 나타낸다. Where A n is the amplitude of the n-th single antenna, AEP is information on the radiation pattern,
Figure 112017127617871-pat00006
Is the steering angle, d is the spacing between single antennas,
Figure 112017127617871-pat00007
Is the propagation constant,
Figure 112017127617871-pat00008
Denotes the phase difference between adjacent single antennas.

파워 계산부(1030)는 배열 인수에 기초하여 배열 안테나를 구성하는 단일 안테나 각각의 진폭과 위상을 계산할 수 있다.The power calculator 1030 may calculate the amplitude and phase of each single antenna constituting the array antenna based on the array factor.

배열 안테나를 구성하는 단일 안테나 각각의 진폭(

Figure 112017127617871-pat00009
)과 위상(
Figure 112017127617871-pat00010
)의 계산은 하기 수학식 6으로 표현될 수 있다.Amplitude of each of the single antennas that make up the array antenna (
Figure 112017127617871-pat00009
) And phase (
Figure 112017127617871-pat00010
) Can be expressed by Equation 6 below.

[수학식 6][Equation 6]

Figure 112017127617871-pat00011
Figure 112017127617871-pat00011

여기서, AF는 배열 인수, AEP는 방사패턴에 대한 정보,

Figure 112017127617871-pat00012
는 조향 각도, n은 단일 안테나의 인덱스, d는 단일 안테나 간 간격,
Figure 112017127617871-pat00013
는 전파 상수,
Figure 112017127617871-pat00014
는 n 번째 단일 안테나의 진폭,
Figure 112017127617871-pat00015
는 n 번째 단일 안테나의 위상,
Figure 112017127617871-pat00016
는 인접한 단일 안테나 사이의 위상차를 나타낸다. Where AF is an array factor, AEP is information about a radiation pattern,
Figure 112017127617871-pat00012
Is the steering angle, n is the index of a single antenna, d is the spacing between single antennas,
Figure 112017127617871-pat00013
Is the propagation constant,
Figure 112017127617871-pat00014
Is the amplitude of the n th single antenna,
Figure 112017127617871-pat00015
Is the phase of the n th single antenna,
Figure 112017127617871-pat00016
Denotes the phase difference between adjacent single antennas.

제어부(1040)는 계산된 각각의 진폭(

Figure 112017127617871-pat00017
)과 위상(
Figure 112017127617871-pat00018
)에 기초하여 단일 안테나 각각을 제어한다.The controller 1040 calculates each calculated amplitude (
Figure 112017127617871-pat00017
) And phase (
Figure 112017127617871-pat00018
Control each single antenna based on

제어부(1040)는 단일 안테나 각각이 계산된 진폭(

Figure 112017127617871-pat00019
)과 위상(
Figure 112017127617871-pat00020
)이 입력되도록 단일 안테나 각각을 제어한다.The control unit 1040 is a calculated amplitude (each of a single antenna)
Figure 112017127617871-pat00019
) And phase (
Figure 112017127617871-pat00020
Control each of the single antennas to be input.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 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 apparatus for controlling multiple beamforming 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 무선 전력 전송에서 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 무선 전력 전송의 전력전송 효율을 개선할 뿐만 아니라 다중 장비의 동시 충전 및 회피 기술의 개선을 의미한다.This not only improves the power transfer efficiency of microwave wireless power transfer 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 radiation pattern 1113 by multiplying the radiation pattern 1111 and the array factor 1112. In this case, since the radiation pattern modified by the arrangement position of the array antenna and the interference with the surrounding single antenna is not considered, gain reduction and an error in the beam steering angle may occur.

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 array factor 1122 by the inverse of the radiation pattern by the radiation pattern 1121. Calculate the Radiation Pattern (1123).

이 경우 두 조향 각(

Figure 112017127617871-pat00021
,
Figure 112017127617871-pat00022
)에서 모두 같은 크기 값을 가지며 다중 빔을 형성함을 확인할 수 있다.In this case, the two steering angles (
Figure 112017127617871-pat00021
,
Figure 112017127617871-pat00022
), All have the same size value and form multiple beams.

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.

이하, 도 12내지 도 14를 참조하여, 도 2의 근접장 전력 전송부(220)의 또 다른 실시예에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, another embodiment of the near field power transmitter 220 of FIG. 2 will be described with reference to FIGS. 12 to 14.

도 12는 일 실시예에 따른 근접장 전력 전송부의 구성 중에서 위상 변위기(1200)의 실시예를 설명하는 도면이다.12 is a diagram illustrating an embodiment of a phase shifter 1200 in a configuration of a near field power transmitter according to an exemplary embodiment.

본 발명에 따른 무선 전력 전송 시스템은 송신부의 신호를 전력 분배기를 통하여 2개의 전력으로 나누어 준 후 한 쪽에만 위상 변위기(1200)를 부착하여 두 송신기간 위상차를 제어할 수 있다.In the wireless power transmission system according to the present invention, after dividing a signal of a transmitter into two powers through a power divider, a phase shifter 1200 may be attached to only one side to control a phase difference between two transmitters.

위상차 조절을 위한 위상 변위기(1200)는 선로의 길이를 이용한 일반적인 방식으로 구성하기에는 주파수대역이 낮아, 규격이 커지기에 어려움이 있다. 따라서 이를 해결하기 위하여 도 12와 같은 구조를 사용할 수 있다.The phase shifter 1200 for adjusting the phase difference has a low frequency band to be configured in a general manner using the length of the line, which makes it difficult to increase the size. Therefore, the structure shown in FIG. 12 may be used to solve this problem.

본 발명에 따른 무선 전력 전송 장치는 전원으로부터 공급되는 전력을 분배하고, 제1 증폭부를 통해 분배된 제1 위상의 전력을 증폭할 수 있다. 또한, 위상 변위기를 통해 분배된 제1 위상의 전력을 제2 위상으로 조정한 후 제2 증폭부를 통해 제2 위상의 전력을 증폭하고, 증폭된 제1 위상의 전력 및 증폭된 제2 위상의 전력을 서로 다른 공진 코일을 통해 수신측으로 전송하도록 제어할 수 있다.The wireless power transmitter according to the present invention may distribute the power supplied from the power source and amplify the power of the first phase distributed through the first amplifier. In addition, after adjusting the power of the first phase distributed through the phase shifter to the second phase, the second amplification unit amplifies the power of the second phase, the power of the amplified first phase and the power of the amplified second phase. May be controlled to be transmitted to the receiving side through different resonant coils.

도 12에서 보는 바와 같이, 위상 변위기(1200)는 제1 위상의 전력을 제2 위상으로 조정하기 위해, 가변 커패시터들을 이용할 수 있다.As shown in FIG. 12, the phase shifter 1200 may use variable capacitors to adjust the power of the first phase to the second phase.

구체적으로, 위상 변위기(1200)는 도면부호 1201에서 보는 바와 같이, 인덕터(L0/2)에 직렬 연결되는 제1 가변 커패시터(2Cv1)와, 커패시터(C0)에 병렬 연결되는 제2 커패시터(2Cv2)를 포함할 수 있다.Specifically, the phase shifter 1200 is the reference numeral as shown in 1201, an inductor (L 0/2) and the first variable capacitor (2C v1) being connected in series, the capacitor 2 is connected in parallel (C 0) Capacitor 2C v2 may be included.

또한, 제1 가변 커패시터와 제2 가변 커패시터를 이용해서 분배된 제1 위상의 전력을 제2 위상으로 위상 조정할 수 있다.In addition, the power of the first phase distributed using the first variable capacitor and the second variable capacitor may be phase adjusted to the second phase.

즉, 위상 변위기(1200)는 낮은 주파수에서도 동작을 하기 위하여 Lumped소자를 사용하여 설계한 위상천이 장치이다. 또한, 가변 커패시터들을 직렬과 병렬에 연결함으로써, 직렬 연결된 인덕터와 병렬 연결된 커패시터를 동시에 제어하는 방식을 통하여 보다 넓은 위상변이 폭을 가지는 위상천이 장치이다.That is, the phase shifter 1200 is a phase shift device designed using a Lumped element to operate even at a low frequency. In addition, by connecting the variable capacitors in series and in parallel, it is a phase shifting device having a wider phase shift width through a method of simultaneously controlling a series connected inductor and a parallel connected capacitor.

이렇게 변이된 위상과 전력 분배기에서 출력된 전력은 2개의 전력 증폭기를 통하여 각각 다른 크기의 전력으로 만들어 낸 후 송신기에 전력을 공급될 수 있다.The shifted phase and the power output from the power divider can be made of different power through two power amplifiers and then supplied to the transmitter.

일례로, 이러한 송신 방식을 통하여 두 송신기의 크기와 위상을 임의로 조절 가능하다. 수신부의 제어부는 수신 전력을 확인 및 부하 저항을 조절 하고, 송신부의 제어부와 통신을 통하여 수신 전력 정보를 넘겨주며, 송신부의 제어부는 정보를 바탕으로 위상과 전력의 크기를 제어하는 역할을 수행할 수 있다.For example, the size and phase of the two transmitters can be arbitrarily adjusted through this transmission scheme. The controller of the receiver checks the received power and adjusts the load resistance, passes the received power information through communication with the controller of the transmitter, and the controller of the transmitter controls the phase and the magnitude of power based on the information. have.

본 발명에 따른 무선 전력 전송 장치는 수신부 부하저항을 조절할 수 있다.The wireless power transmitter according to the present invention may adjust the load resistance of the receiver.

송수신기간 MCU(Micro Controller Unit) 통신을 전제로 예를 들면, 송수신기 간 정렬이 틀어져서 효율이 일정값 이하로 떨어질 수 있다. 이 경우에, 위상차를 다르게 해주고 추가적으로 이 상태에서 수신기 부하 저항을 가변하여 최대 효율이 되는 상태를 찾아갈 수 있다.Transmitting and Receiving Period For example, assuming that MCU (Micro Controller Unit) communication is performed, the alignment between the transmitters and receivers may be misaligned so that the efficiency may fall below a certain value. In this case, the phase difference can be changed and additionally, in this state, the receiver load resistance can be varied to find a state where the maximum efficiency is achieved.

일실시예에 따른 제어부는 최대 전력을 수신하게 하는 최적부하저항을 고려하여 수신측의 부하저항을 제어하도록 수신측에 요청할 수 있다. 이때, 수신측에서는 가변 커패시터를 이용하여 인덕터와 커패시터를 동시 제어하여 부하저항을 조절하거나, 선택된 매칭 회로를 통해 부하저항을 조절할 수 있다.The control unit according to an embodiment may request the receiving side to control the load resistance of the receiving side in consideration of the optimum load resistance to receive the maximum power. In this case, the receiving side may adjust the load resistance by controlling the inductor and the capacitor simultaneously using the variable capacitor, or adjust the load resistance through the selected matching circuit.

다른 예로, 제어부는 최대 효율이 되는 상태를 찾아갈 수 있도록 일정 시간을 주기로 수신측 부하 저항을 조절하도록 요청할 수 있다.As another example, the controller may request to adjust the load resistance of the receiving side at regular intervals so as to visit the state of maximum efficiency.

또 다른 예로, 제어부는 송수신 간 효율 및 일정 주기를 모두 고려하여 수신측의 부하 저항을 조절할 수도 있다.As another example, the controller may adjust the load resistance of the receiver in consideration of both efficiency between the transmission and reception and a predetermined period.

일실시예에 따르면, 수신기의 자세(수신기와 송신기가 이루는 각도), 및 송, 수신기 간의 거리에 따라 송, 수신기 간 결합계수가 변화하고, 이는 최대 전력을 수신하게 하는 최적부하저항을 변화 시킨다. 따라서, 송신들 간 위상 차와 전력의 크기 제어 외에도 수신측의 부하저항을 제어하여야 할 필요가 있다. 따라서 수신측의 부하저항이 변화할 때마다 송신부의 크기와 위상을 바꾸어 주며 최대의 효율이 나오는 상태를 찾아야 한다.According to one embodiment, the coupling coefficient between the transmitter and the receiver changes according to the attitude of the receiver (the angle between the receiver and the transmitter), and the distance between the transmitter and the receiver, which changes the optimum load resistance for receiving the maximum power. Therefore, in addition to controlling the phase difference and the magnitude of power between the transmissions, it is necessary to control the load resistance on the receiving side. Therefore, whenever the load resistance of the receiver is changed, the size and phase of the transmitter should be changed and the state of maximum efficiency should be found.

수신측의 부하저항은 LC매칭 회로를 통해 입력 임피던스를 조절하는 형태로 구현 가능하다. 일례로, 수신측에서는 위상 천이기에서처럼 가변 커패시터를 이용하여 LC를 동시에 제어하는 방법도 가능하다. 뿐만 아니라, 수신측에서는 몇 가지 매칭회로를 선택하여 구현하고, 스위치를 통하여 매칭 회로를 선택하는 형태로도 구현이 가능하다.The load resistance on the receiving side can be realized by adjusting the input impedance through the LC matching circuit. For example, at the receiving side, as in the phase shifter, a method of simultaneously controlling the LC using a variable capacitor is possible. In addition, the receiving side may select and implement some matching circuits, and may also be implemented in a form of selecting a matching circuit through a switch.

도 13은 수신루프가 회전할 때 입력 전압의 크기만을 제어한 효율을 나타내는 그래프(1300)이고, 도 14는 수신루프가 회전할 때 입력 전압의 위상만을 제어한 효율을 나타내는 그래프(1400)이다.FIG. 13 is a graph 1300 illustrating efficiency of controlling only the magnitude of the input voltage when the reception loop rotates, and FIG. 14 is a graph 1400 illustrating efficiency of controlling only the phase of the input voltage when the reception loop rotates.

도 13 및 14에서 보는 바와 같이, 입력전압, 전류, 또는 전력의 위상제어를 통하여 효율이 감소하는 현상을 방지하고 일정하게 유지 가능하다.As shown in FIGS. 13 and 14, it is possible to prevent the phenomenon of decreasing efficiency through the phase control of the input voltage, the current, or the power, and to keep it constant.

결국, 본 발명에 따른 위상 변위기를 이용하는 경우, 기존의 자기공진방식 무선 전력 전송 시스템에 비해 수신기의 높은 자유도를 보장하기 때문에 사용자에게 편리함을 제공 함으로써 관련 산업 확장에 기여할 수 있다. As a result, when using the phase shifter according to the present invention, it is possible to contribute to the related industry expansion by providing convenience to the user because it guarantees a high degree of freedom of the receiver as compared to the conventional magnetic resonance wireless power transmission system.

이를 통해, 스마트폰, 웨어러블 디바이스, 테블릿, IoT센서 등의 충전을 위한 자기공진방식 무선 전력 전송 시스템으로 사용될 수 있다. 구체적으로, 본 발명은 자기공진방식 무선 전력 전송 시스템 및 차량내부, 커피숍 등의 제한된 공간에서의 휴대용 단말기 충전 분야에 사업화가 가능할 것으로 예상된다.Through this, it can be used as a magnetic resonance type wireless power transmission system for charging smart phones, wearable devices, tablets, IoT sensors and the like. In detail, the present invention is expected to be commercialized in the field of charging a portable terminal in a limited space such as a magnetic resonance type wireless power transmission system and a vehicle interior, a coffee shop, and the like.

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 include, 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.

810: 코일부 815: 전력 분배기
820: 제1 증폭부 830: 제2 증폭부
840: 위상 변위기 850: 제어부
810: coil unit 815: power divider
820: first amplifier 830: second amplifier
840: phase shifter 850: control unit

Claims (12)

3차원 공간의 환경을 모니터링하여 모니터링 결과와, 전력 수신 장치의 특성에 기초하여, 무선 충전 패드부, 근접장 전력 전송부, 및 마이크로파 전력 전송부 중에서 적어도 하나를 통해 전력을 전송하되,
상기 무선 충전 패드부는, 자기 유도 방식 또는 자기 공진 방식으로 상기 3차원 공간에 전력을 전송하고,
상기 근접장 전력 전송부는, 자기 공진 방식으로 상기 3차원 공간에 전력을 전송하며,
상기 마이크로파 전력 전송부는, 마이크로파 전력 전송 방식으로 상기 3차원 공간에 전력을 전송하고
상기 무선 충전 패드부는,
복수의 소형 전력 전송 코일 각각을 독립적으로 구동 제어하되,
상기 복수의 소형 전력 전송 코일들 중 충전 대상 디바이스가 놓여있는 위치에 해당하는 구동 대상 전력 전송 코일들에 제1 위상을 갖는 제1 구동 전압을 인가하도록 제1 제어 신호를 생성하고, 상기 복수의 소형 전력 전송 코일들 중에서 상기 구동 대상 전력 전송 코일을 제외한 주변 전력 전송 코일들에 상기 제1 위상과 다른 위상을 갖는 제2 구동 전압을 인가하도록 제2 제어 신호를 생성하고, 상기 제1 구동 전압 및 상기 제2 구동 전압을 무선 충전 패드에 인가하고,
상기 근접장 전력 전송부는,
전원으로부터 공급되는 전력을 분배하는 전력 분배기;
상기 분배된 제1 위상의 전력을 증폭하는 제1 증폭부;
상기 분배된 제1 위상의 전력을 제2 위상으로 조정하되, 인덕터에 직렬 연결되는 제1 가변 커패시터와 커패시터에 병렬 연결되는 제2 가변 커패시터를 이용하여 상기 제2 위상으로 조정하는 위상 변위기;
상기 제2 위상으로 증폭된 전력을 증폭하는 제2 증폭부; 및
상기 증폭된 제1 위상의 전력 및 상기 증폭된 제2 위상의 전력을 서로 다른 공진 코일을 통해 수신측으로 전송하도록 제어하는 제어부
를 포함하는 무선 전력 전송 장치.
Monitor the environment in the three-dimensional space to transmit power through at least one of the wireless charging pad unit, the near field power transmitter, and the microwave power transmitter based on the monitoring result and the characteristics of the power receiver,
The wireless charging pad unit transmits power to the three-dimensional space by a magnetic induction method or a magnetic resonance method,
The near field power transmitter transmits power to the three-dimensional space in a self-resonant manner.
The microwave power transmitter transmits power to the three-dimensional space by a microwave power transfer method.
The wireless charging pad unit,
Drive control each of the plurality of small power transmission coil independently,
Generating a first control signal to apply a first driving voltage having a first phase to the driving target power transmission coils corresponding to the position where the charging target device is located among the plurality of small power transmission coils, A second control signal is generated to apply a second driving voltage having a phase different from the first phase to peripheral power transmission coils among the power transmission coils except for the driving target power transmission coil, and the first driving voltage and the Apply a second driving voltage to the wireless charging pad,
The near field power transmitter,
A power divider for distributing power supplied from the power source;
A first amplifier configured to amplify the distributed first phase power;
A phase shifter that adjusts the power of the distributed first phase to a second phase, and adjusts the power of the first phase to the second phase by using a first variable capacitor connected in series with the inductor and a second variable capacitor connected in parallel with the capacitor;
A second amplifier configured to amplify the power amplified in the second phase; And
Control unit for controlling to transmit the power of the amplified first phase and the power of the amplified second phase to the receiving side through a different resonant coil
Wireless power transmission device comprising a.
제1항에 있어서,
상기 제1 증폭부와 상기 제2 증폭부는 상기 분배된 전력을 서로 다른 크기로 증폭하는 무선 전력 전송 장치.
The method of claim 1,
And a first amplifying unit and a second amplifying unit amplify the distributed power to different sizes.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
수신측 제어부로부터 수신 전력 및 부하 저항에 기초하는 수신 전력 정보를 수신하고, 상기 수신된 수신 전력 정보에 기초하여 위상과 전력의 크기를 제어하는 무선 전력 전송 장치.
The method of claim 1,
The control unit,
And receiving received power information based on the received power and the load resistance from the receiving controller, and controlling a phase and a magnitude of power based on the received received power information.
제1항에 있어서,
상기 위상 변위기는,
상기 분배된 제1 위상의 전력을 제2 위상으로 조정하되, 0도에서 360도 사이에서 상기 제2 위상을 조정하는 무선 전력 전송 장치.
The method of claim 1,
The phase shifter,
And adjusting the power of the distributed first phase to a second phase, wherein the second phase is adjusted between 0 degrees and 360 degrees.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
최대 전력을 수신하게 하는 최적부하저항을 고려하여 수신측의 부하저항을 제어하도록 수신측에 요청하고,
상기 수신측에서는,
가변 커패시터를 이용하여 인덕터와 커패시터를 동시 제어하여 부하저항을 조절하거나, 선택된 매칭 회로를 통해 부하저항을 조절하는 무선 전력 전송 장치.
The method of claim 1,
The control unit,
Requesting the receiver to control the load resistance of the receiver in consideration of the optimum load resistance to receive the maximum power,
On the receiving side,
A wireless power transmission device using a variable capacitor to control the inductor and the capacitor at the same time to adjust the load resistance, or through the selected matching circuit to adjust the load resistance.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 무선 충전 패드부는,
복수의 소형 전력 전송 코일 구조로 배치된 무선 충전 패드;
상기 무선 충전 패드 위의 충전 대상 디바이스를 검출하기 위해 상기 무선 충전 패드를 스캐닝하는 스캐닝 제어부;
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 확인하는 코일 결정부; 및
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 생성하는 구동 제어부
를 포함하는 무선 전력 전송 장치.
The method of claim 1,
The wireless charging pad unit,
A wireless charging pad disposed in a plurality of small power transmission coil structures;
A scanning control unit scanning the wireless charging pad to detect a device to be charged on the wireless charging pad;
Identifying the driving target power transmission coils positioned below the charging target device among the plurality of small power transmission coils, and identifying the peripheral power transmission coils surrounding the driving target power transmission coils among the plurality of small power transmission coils. Coil determination unit; And
A first control signal is generated to apply a first driving voltage having a first phase to the driving target power transmission coils, and a second driving voltage having a phase different from the first phase is applied to the peripheral power transmission coils. A driving control unit generating a second control signal
Wireless power transmission device comprising a.
제1항에 있어서,
상기 마이크로파 전력 전송부는,
복수의 안테나 소자(element1, element2, ... elementN)를 포함하는 어레이 안테나부를 포함하고, 상기 복수의 안테나 소자와 수신 안테나 사이의 거리의 평균(Rmean)을 하기 수학식에 의해 계산하고, 상기 Rmean에 기초하여 전력 전송 효율을 계산하는,
[수학식]
Figure 112019071978680-pat00037

여기서, R1, R2,…,RN은 수신 안테나와 각각의 안테나 소자 사이의 거리인,
무선 전력 전송 장치.
The method of claim 1,
The microwave power transmitter,
Comprising an array antenna unit including a plurality of antenna elements (element1, element2, ... elementN), the average (R mean ) of the distance between the plurality of antenna elements and the receiving antenna is calculated by the following equation, To calculate the power transmission efficiency based on R mean ,
[Equation]
Figure 112019071978680-pat00037

Where R 1 , R 2 ,... R N is the distance between the receiving antenna and each antenna element,
Wireless power transmission device.
제1항에 있어서,
상기 마이크로파 전력 전송부는,
배열 안테나를 이용하여 다중 빔 형성을 제어하고,
배열 인수에 방사패턴의 역수를 곱하고 방사패턴의 역수가 곱해진 배열 인수에 방사패턴을 곱함으로써 상기 배열 안테나의 전계패턴을 계산하는 무선 전력 전송 장치.
The method of claim 1,
The microwave power transmitter,
Using an array antenna to control multiple beam formation,
And calculating an electric field pattern of the array antenna by multiplying an array factor by the inverse of the radiation pattern and multiplying the array factor by the inverse of the radiation pattern.
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