KR102077568B1 - 이물질 검출 장치 및 무선 충전 시스템 - Google Patents

이물질 검출 장치 및 무선 충전 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선 충전 시스템의 송신 패드 및 수신 패드 사이에 위치하고, 복수의 오브젝트 감지 장치; 및 상기 복수의 오브젝트 감지 장치에서 수신되는 데이터에 기초하여, 오브젝트의 존재 여부를 판단하는 검출 회로;를 포함하고, 상기 복수의 오브젝트 감지 장치 각각은, 코일이 제1 회전 방향으로 권취되는 제1 코일부; 및 상기 제1 코일부에 적층되고, 코일이 상기 제1 회전 방향과 다른 제2 회전 방향으로, 권취되는 제2 코일부;를 포함하고, 상기 복수의 오브젝트 감지 장치 각각은, 서로 직렬 연결 또는 병렬 연결되는, 이물질 검출 장치에 관한 것이다.

Description

이물질 검출 장치 및 무선 충전 시스템{Foreign Object Detector and wireless charging apparatus}
본 발명은 무선 충전 시스템의 이물질 검출 장치 및 무선 충전 장치에 관한 것이다.
전자 기기에 대한 연구가 지속됨에 따라, 전자 기기에 전기 에너지를 공급하는 무선 충전 시스템에 대한 연구도 함께 이루어지고 있다.
이동 단말기의 무선 충전 시스템 및 전기 자동차의 무선 충전 시스템에 대해 많은 업체들이 연구 개발에 몰두하고 있다.
무선 충전시, 송신부와 수신부 사이에 금속 이물질이 존재할 때, 시스템의 온도를 상승시켜 화재 발생의 위험이 있다.
이러한 이물질을 검출하기 위해, 카메라 설치등 다양한 방식의 이물질 검출 방식이 도입되고 있으나, 검출 신뢰성에 문제가 있다.
본 발명의 실시예는 상기한 문제점을 해결하기 위하여, 이물질 검출 신뢰도가 높은 이물질 검출 장치를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명의 실시예는, 이물질 검출 장치를 포함하는 무선 충전 장치를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 장치는, 서로 직렬 연결 또는 병렬 연결되는 복수의 오브젝트 감지 장치와 복수의 오브젝트 감지 장치에서 수신되는 데이터에 기초하여 오브젝트의 존재 여부를 판단하는 검출 회로를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째, 설치가 용이하면서, 가격이 저렴한 이물질 검출 장치를 제공하는 효과가 있다.
둘째, 검출 민감도가 높아, 작은 크기의 이물질도 검출 가능하고, 이물질 검출 신뢰성이 높아지는 효과가 있다.
셋째, 충전 중이나 충전이 아닌 상태에서도, 이물질 검출이 가능해지는 효과가 있다.
넷째, 충전시 코일에 유기되는 유기 전압을 상쇄시켜 검출 민감도를 높이는 효과가 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 시스템의 외관을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 시스템의 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 방식을 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이물질 검출 장치를 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이물질 검출 장치의 시스템 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 오브젝트 감지 장치의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 오브젝트 감지 장치의 측면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 제2 코일부의 형상을 예시한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 충전 패드 상의 오브젝트 감지 장치를 예시한다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 복수의 오브젝트 감지 장치를 예시한다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 복수의 오브젝트 감지 장치를 예시한다.
도 12a 내지 도 12c는 본 발명의 실시예에 따른 복수의 오브젝트 감지 장치의 전기적 연결을 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 복수의 오브젝트 감지 장치의 전기적 연결을 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 장치를 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 이물질 검출 장치를 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 오실레이터 회로 및 비교 회로의 회로 구성을 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 이물질 검출 장치의 동작을 설명하는데 참조되는 플로우 차트이다.
도 18 내지 도 19는 본 발명의 실시예에 따라, 기준 신호와 출력 신호를 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 20은 본 발명의 실시예에 따른 이물질 검출 장치를 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 21은 본 발명의 실시예에 따른 오실레이터 회로 및 비교 회로의 회로 구성을 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 22는 본 발명의 실시예에 따른 이물질 검출 장치의 동작을 설명하는데 참조되는 플로우 차트이다.
도 23은 본 발명의 실시예에 따라, 제1 출력 신호와 제2 출력 신호 및 믹싱 신호를 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 24는 본 발명의 실시예에 따른 이물질 검출 장치를 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 25는 본 발명의 실시예에 따른 이물질 검출 장치를 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 26은 본 발명의 실시예에 따른 제1 신호를 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 27은 본 발명의 실시예에 따른 신호 처리부를 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 28은, 도 27의 신호 처리부에서 처리되는 신호를 설명하는데 참조되는 도면이다
도 29는 본 발명의 실시예에 다른 이물질 검출 장치의 동작을 설명하는데 참조되는 플로우 차트이다.
도 30은 본 발명의 실시예에 따른 신호 처리부를 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 31은, 도 30의 신호 처리부에서 처리되는 신호를 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 32는 도 30의 신호 처리부를 포함하는 이물질 검출 장치의 회로도를 예시한다.
도 33은 본 발명의 실시예에 따른 신호 처리부를 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 34는 도 33의 신호 처리부에서 처리되는 신호를 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 35는 본 발명의 실시예에 따른 이물질 검출 장치의 동작을 설명하는데 참조되는 플로우 차트이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 기술되는 차량은, 자동차, 오토바이를 포함하는 개념일 수 있다. 이하에서는, 차량에 대해 자동차를 위주로 기술한다.
본 명세서에서 기술되는 차량은, 동력원으로서 엔진을 구비하는 내연기관 차량, 동력원으로서 엔진과 전기 모터를 구비하는 하이브리드 차량, 동력원으로서 전기 모터를 구비하는 전기 차량등을 모두 포함하는 개념일 수 있다.
이하의 설명에서 차량의 좌측은 차량의 주행 방향의 좌측을 의미하고, 차량의 우측은 차량의 주행 방향의 우측을 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 시스템의 외관을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 시스템의 블럭도이다.
도면을 참조하면, 무선 충전 시스템(100)은, 전력 송신 장치(10)와 전력 수신 장치(20)를 포함할 수 있다.
무선 충전 시스템(100)은, 전기 자동차 배터리의 무선 충전, 이동 단말기 배터리의 무선 충전 등에 이용될 수 있다.
전기 자동차 배터리의 무선 충전에 무선 충전 시스템(100)이 이용되는 경우, 전력 송신 장치(10)는, 충전소 등에 설치될 수 있고, 전력 수신 장치(20)는, 차량 내부에 구비될 수 있다.
이동 단말기 배터리의 무선 충전에 무선 충전 시스템(100)이 이용되는 경우, 전력 송신 장치(10)는, 포터블 형식으로 구성될 수 있고, 전력 수신 장치(20)는, 이동 단말기 내부에 구비될 수 있다.
실시예에 따라, 차량 내부에 전력 송신 장치(10)가 구비되어, 전력 수신 장치(20)를 구비한 이동 단말기와 무선 충전 시스템을 구성할 수 있다.
전력 송신 장치(10)는, AC/DC 컨버터(11), DA/AC 인버터(12), 공진 탱크(13) 및 송신 패드(14)를 포함할 수 있다.
AC/DC 컨버터(11)는, 계통(1)에서 제공되는 교류 형태의 전기 에너지를 직류 형태로 전환할 수 있다.
DC/AC 컨버터(12)는, 직류 형태의 전기 에너지를 교류 형태의 전기 에너지로 전환한다. 이때, DC/AC 컨버터(12)는, 수십 내지 수백 kHz의 고주파 신호를 생성할 수 있다.
공진 탱크(13)는, 무선 충전에 적합하게 임피던스를 보상한다.
송신 패드(14)는, 전기 에너지를 무선으로 전송한다.
송신 패드(14)는, 내부에 송신 코일(15)을 포함한다.
전력 수신 장치(20)는, 수신 패드(21), 공진 탱크(22) 및 정류기(23)를 포함할 수 있다.
수신 패드(23)는, 전기 에너지를 무선으로 수신한다.
수신 패드(23)는, 내부에 수신 코일(25)을 포함한다.
송신 패드(14)와 수신 패드(23)는, 자기 결합(magnetic coupling)을 가지는 코일 세트(송신 코일(15) 및 수신 코일(25))를 포함한다.
송신 패드(14)와 수신 패드(23)는, 고주파 구동 신호로 인해 발생하는 자기장(magnetic field)를 매개로 물리적인 전극간의 접촉(electrical contact)없이 전기 에너지를 전달한다.
송신 패드(14)와 수신 패드(23) 사이에 금속성의 이물질(Foreign Object)가 존재하는 경우, 와전류 손실이 발생된다. 이경우, 화재가 발생 등의 위험이 있다.
공진 탱크(22)는, 무선 충전에 적합하게 임피던스를 보상한다.
정류기(21)는, 배터리(30)에 직류 형태의 전기 에너지를 공급하기 위해, 교류 형태의 전기 에너지를 직류 형태의 전기 에너지로 전환한다.
배터리(30)는, 차량 또는 이동 단말기에 구비될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 방식을 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 3을 참조하면, 무선 충전 시스템은, 유도 결합 방식 또는 공진 결합 방식을 이용할 수 있다.
유도 결합 방식(Inductive Coupling) 방식은, 인접한 두 개의 코일(coil) 중 1차 코일(coil)에 흐르는 전류의 세기를 변화시키면 그 전류에 의해 자기장이 변하고, 이로 인하여 2차 코일(coil)을 지나는 자속이 변하게 되어 2차 코일(coil)측에 유도 기전력이 생기게 되는 원리를 이용한다. 즉, 이 방식에 따르면, 두 개 도선을 공간적으로 움직이지 않고도 두 개 코일(coil)을 근접시킨 채 1차 코일(coil)의 전류만 변화시키면 유도 기전력이 생기게 된다. 이 경우, 주파수 특성은 크게 영향을 받지 않으나, 각 코일(coil)을 포함하는 송신 장치(예를 들면, 무선 충전 장치) 및 수신 장치(예를 들면, 이동 단말기) 사이의 배열(Alignment) 및 거리(Distance)에 따라 전력 효율이 영향을 받게 된다.
공진 결합(Resonance Coupling) 방식은, 일정 거리가 떨어진 두 개의 코일(coil) 중 1차 코일(coil)에 공진 주파수(Resonance Frequncy)를 인가하여 발생한 자기장 변화량 중 일부가 동일한 공진 주파수의 2차 코일(coil)에 인가되어 2차 코일(coil)에서 유도 기전력이 발생되는 원리를 이용한다. 즉, 이 방식에 따르면, 송수신 장치가 각각 동일 주파수로 공진하는 경우, 전자파가 근거리 전자장을 통해 전달되게 되므로, 주파수가 다르면 에너지 전달이 없게 된다. 이 경우, 주파수의 선택이 중요한 문제가 될 수 있다. 소정 거리 이상 이격된 공진 주파수간에는 서로간에 에너지 전달이 없으므로, 공진 주파수 선택을 통해 충전 대상 기기를 선택할 수도 있다. 만일, 하나의 공진 주파수에 하나의 기기만이 할당되는 경우, 공진 주파수의 선택은 곧 충전 대상 기기를 선택하는 의미를 가질 수도 있다.
공진 결합 방식은 유도 결합 방식에 비해, 각 코일(coil)을 포함하는 송신 장치 및 수신 장치 사이의 배열(Alignment) 및 거리(Distance)가 상대적으로 전력 효율에 덜 영향을 주는 장점이 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이물질 검출 장치를 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이물질 검출 장치의 시스템 구성도이다.
도 4 내지 도 5를 참조하면, 이물질 검출 장치(200)는, 복수의 오브젝트 감지 장치(201a, 201b, ..., 201n)(이하, 201) 및 검출 회로(270)를 포함할 수 있다.
복수의 오브젝트 감지 장치(201)는, 송신 패드(14) 및 수신 패드(21) 사이에 위치할 수 있다.
예를 들면, 복수의 오브젝트 감지 장치(201)는, 송신 패드(14) 상에 배치될 수 있다.
예를 들면, 복수의 오브젝트 감지 장치(201)는, 수신 패드(21) 상에 배치될 수 있다.
복수의 오브젝트 감지 장치(201)는, 송신 패드(14)를 커버할 수 있다.
예를 들면, 송신 패드(14)가 사각형으로 형성될 수 있다. 복수의 오브젝트 감지 장치(201)의 제2 코일부(212)는, 다각형으로 형성될 수 있다. 다각형인 복수의 오브젝트 감지 장치(201)의 조합으로, 사각형의 송신 패드(14) 전체를 커버할 수 있다.
예를 들면, 수신 패드(21)가 사각형으로 형성될 수 있다. 복수의 오브젝트 감지 장치(201)의 제2 코일부(212)는, 다각형으로 형성될 수 있다. 다각형인 복수의 오브젝트 감지 장치(201)의 조합흐로, 사각형의 수신 패드(21) 전체를 커버할 수 있다.
복수의 오브젝트 감지 장치(201)는, 오브젝트를 감지할 수 있다.
여기서, 오브젝트는, 송신 패드(14) 및 수신 패드(21) 사이에 위치하는 금속성 이물질로 정의될 수 있다.
만약, 금속성 이물질이 송신 패드(14) 및 수신 패드(21) 사이에 위치하는 경우, 충전이 원활하게 수행되지 않을 뿐 아니라, 열화가 발생되어 안전 문제가 발생될 수 있다.
복수의 오브젝트 감지 장치(201) 각각은, 제1 코일부(210a, 210b, ..., 210n)(이하, 210) 및 제2 코일부(212a, 212b, ..., 212n)(이하, 212)를 포함할 수 있다.
제1 코일부(210)는, 코일이, 제1 회전 방향으로 권취될 수 있다.
제1 코일부(210)는, 코일이 제1 회전 방향으로 소정 횟수만큼 권취될 수 있다.
제1 코일부(210)는, 코일이 제2 코일부(212)보다 더 큰 횟수로 권취될 수 있다.
예를 들면, 제1 코일부(210)의 권취 횟수는, 제2 코일부(212)의 코일의 권취 횟수에 제1 형상의 면적 및 제2 형상의 면적의 비율을 곱한값에 기초하여 결정될 수 있다. 제1 형상은, 제1 코일부(210)의 코일의 권취에 의해 정의되는 형상일 수 있다. 제2 형상은, 제2 코일부(212)의 코일의 권취에 의해 정의되는 형상일 수 있다.
제1 코일부(210)는, 검출 코일부로 명명될 수 있다.
제1 코일부(210)은, 특정된 임피던스를 가진다. 만약, 제1 코일부(210) 주변에 금속성 이물질이 위치하는 경우, 외부에서 볼 때, 제1 코일부(210)의 임피던스에 변화가 발생한다.
제2 코일부(212)는, 코일이, 제2 회전 방향으로 권취될 수 있다. 제2 회전 방향은, 제1 회전 방향과 다를 수 있다. 제2 회전 방향은, 제1 회전 방향과 반대되는 회전 방향일 수 있다.
제2 코일부(212)는, 코일이 제2 회전 방향으로 소정 횟수만큼 권취될 수 있다.
한편, 귄취되는 횟수는 턴(turn)으로 명명될 수 있다.
제1 코일부(210)와 제2 코일부(212)는, 상호 적층될 수 있다.
예를 들면, 제1 코일부(210) 상에 제2 코일부(212)가 적층될 수 있다.
예를 들면, 제2 코일부(212) 상에 제1 코일부(210)가 적층될 수 있다.
예를 들면, 제1 코일부(210)와 제2 코일부(212)는, 제1 코일부(210)에서 코일의 권취에 의해 정의되는 제1 형상의 중심과 제2 코일부(210)에서 코일의 권취에 의해 정의되는 제2 형상의 중심이 매칭되도록 적층될 수 있다. 예를 들면, 제1 형상의 중심과 제2 형상의 중심을 연결한 가상의 선은, 지면과 수직을 이룰 수 있다.
제2 코일부(212)는, 유기 전압 상쇄 코일부로 명명될 수 있다.
복수의 오브젝트 감지 장치(201)는, 복수의 레이어로 구성될 수 있다.
예를 들면, 제1 코일부(210) 및 제2 코일부(212)는, 교대로 배치되어, 제1 레이어(291)를 형성할 수 있다.
예를 들면, 제2 코일부(212) 및 제1 코일부(210)는 교대로 배치되어, 제2 레이어(292)를 형성할 수 있다.
예를 들면, 제1 레이어(291)의 제1 지점에 제1 코일부(210)가 배치되는 경우, 제1 지점에 대응되는 제2 레이어(292)의 제2 지점에는 제2 코일부(212)가 배치될 수 있다. 이경우, 제1 코일부(210)의 제1 형상의 중심과 제2 코일부(212)의 제2 형상의 중심은 매칭될 수 있다.
예를 들면, 제1 레이어(291)의 제1 지점에 제2 코일부(212)가 배치되는 경우, 제1 지점에 대응되는 제2 레이어(292)의 제2 지점에는 제1 코일부(210)가 배치될 수 있다. 이경우, 제2 코일부(212)의 제2 형상의 중심과 제1 코일부(210)의 제1 형상의 중심은 매칭될 수 있다.
복수의 오브젝트 감지 장치(201) 각각은, 서로 직렬 연결 또는 병렬 연결될 수 있다.
복수의 오브젝트 감지 장치(201)의 전기적 연결 형태는, 도 12a 이후를 참조하여 설명한다.
검출 회로(270)는, 복수의 오브젝트 감지 장치(201)와 전기적으로 연결된다.
검출 회로(270)는, 복수의 오브젝트 감지 장치(201)에서 수신되는 데이터에 기초하여, 오브젝트의 존재 여부를 판단할 수 있다.
검출 회로(270)는, 제1 코일부(210)의 임피던스 변화에 기초하여, 오브젝트의 존재 여부를 판단할 수 있다.
예를 들면, 검출 회로(270)는, 오실레이터에 의한 제1 코일부(210)의 출력 신호에 기초하여, 오브젝트의 존재 여부를 판단할 수 있다.
예를 들면, 검출 회로(270)는, DC 전압의 스위칭에 따른, 제1 코일부(210)의 출력 신호에 기초하여, 오브젝트의 존재 여부를 판단할 수 있다.
예를 들면, 검출 회로(270)는, 오브젝트 감지 장치(201)에서 발생되는 유기 전압값에 기초하여, 오브젝트의 존재 여부를 판단할 수 있다.
제2 코일부(212)가 구비됨에 따라, 전력 송신에 따른 유기 전압은 상쇄될 수 있다. 유기 전압이 상쇄된 상태에서, 이물질이 위치하는 경우, 유기 전압이 발생될 수 있다. 이때, 검출 회로(270)는, 발생되는 유기 전압에 기초하여, 오브젝트의 존재 여부를 판단할 수 있게된다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 오브젝트 감지 장치의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 오브젝트 감지 장치의 측면도이다.
도 6 내지 도 7을 검토하면, 제1 코일부(210)는, 코일이, 제1 방향(311)으로 권취될 수 있다.
예를 들면, 제1 방향(311)은, 시계 방향일 수 있다.
제1 코일부(210)는, 코일이 제1 회전 방향(311)으로 소정 횟수만큼 권취될 수 있다.
제1 코일부(210)는, 코일이 제2 코일부(212)보다 더 큰 횟수로 권취될 수 있다.
제1 코일부(210)는, 제1 면적을 가지는 제1 형상을 가질 수 있다.
제1 코일부(210)에서 코일의 권취에 의해 제1 면적을 가지는 제1 형상이 정의될 수 있다.
도 6에서는, 제1 형상으로 사각형을 예시하나, 이에 한정되지 아니하고, 제1 형상은, 다각형, 원형 또는 타원형일 수 있다.
제1 형상은, 제2 코일부(212)에서 코일의 권취에 의해 정의되는 제2 형상보다 더 작을 수 있다. 즉, 제1 면적은, 제2 면적보다 더 작을 수 있다.
제1 코일부(210)의 권취 횟수는, 제2 코일부(212)의 코일의 권취 횟수에 의해 결정될 수 있다.
예를 들면, 제1 코일부(210)의 권취 횟수는, 제2 코일부(212)의 코일의 권취 횟수에, 제1 형상의 면적 및 제2 형상의 면적의 비율을 곱한값에 기초하여 결정될 수 있다.
이와 같은 특징에 의해, 충전 자기장에 의한 유기 전압을 상쇄하면서, 오브젝트 감지 장치의 인덕턴스는 상쇄하지 않고, 오브젝트 감지 민감도를 최대화할 수 있다.
도 6에 예시된 바와 같이, 제1 형상은, 제1 사각형일 수 있다.
제1 사각형의 한변의 길이는, 제2 사각형의 한변의 길이의 1/2배일 수 있다.
한편, 제1 형상은, 제2 형상과 다른 형상을 가질 수 있다.
예를 들면, 제1 형상은 사각형이고, 제2 형상은 육각형일 수 있다.
예를 들면, 제1 형상은 육각형이고, 제2 형상은 사각형일 수 있다.
예를 들면, 제1 형상은 원형이고, 제2 형상은, 사각형이나 육각형일 수 있다.
제1 형상과 제2 형상은, 오브젝트 감지 민감도 및 수신 패드, 송신 패드의 형상 등에 의해 결정될 수 있다.
제2 코일부(212)는, 코일이, 제2 방향(312)으로 권취될 수 있다. 제2 방향(312)은, 제1 방향(311)과 다를 수 있다.
예를 들면, 제2 방향(312)은, 반시계 방향일 수 있다.
제2 코일부(212)는, 코일이 제2 방향(312)으로 소정 횟수만큼 권취될 수 있다.
한편, 귄취되는 횟수는 턴(turn)으로 명명될 수 있다.
제2 코일부(212)는, 제2 면적을 가지는 제2 형상을 가질 수 있다.
제2 코일부(212)에서 코일의 권취에 의해 제2 면적을 가지는 제2 형상이 정의될 수 있다.
도 6에서는, 제2 형상으로 사각형을 예시하나, 이에 한정되지 아니하고, 제2 형상은, 다각형, 원형 또는 타원형일 수 있다.
제2 형상은, 제1 코일부(210)에서 코일의 권취에 의해 정의되는 제1 형상보다 더 클 수 있다. 즉, 제2 면적은, 제1 면적보다 더 클 수 있다.
도 6에 예시된 바와 같이, 제2 형상은, 제1 사각형보다 더 큰 제2 사각형일 수 있다.
이와 같이, 제1 형상 및 제2 형상이 사각형 형상을 가짐으로 인해, 복수의 감지 장치(201)에 의해, 사각 형상의 송신 패드(14) 및 수신 패드(21) 전체를 커버하기에 유리하다.
제2 사각형의 한변의 길이는, 제1 사각형의 한변의 길이의 두배일 수 있다.
이와 같은 특징으로 인해, 데드존 없이, 사각 형상의 송신 패드(14) 및 수신 패드(21) 전체를 커버할 수 있다.
여기서, 데드존은, 오브젝트가 센싱되지 않은 영역일 수 있다.
제2 코일부(212)의 코일은, 제1 코일부(210)이 적층되는 영역을 제외한 영역에 권취될 수 있다.
제2 코일부(212)의 코일은, 제2 형상의 외곽에 권취되는 것이 바람직하다.
제2 코일부(212)의 코일은, 제1 코일부(210)와의 거리가 최대한 이격되도록 권취되는 것이 바람직하다.
제2 코일부(212)는, 코일이 1 내지 3회 권취될 수 있다.
4회 이상 권취되는 경우, 오브젝트 감지 장치(201) 전체 인덕턴스값을 감소시켜, 오브젝트 감지의 민감도가 감소하게 된다.
도 7에 예시된 바와 같이, 제1 코일부(210)의 권취 횟수(N1)는 제2 코일부(212)의 권취 횟수(N2) 보다 클 수 있다.
또한, 제2 코일부(212)의 제2 형상의 면적은 제1 코일부(210)의 제1 형상의 면적보다 더 클 수 있다.
이로 인해, 외부 자기장에 의해 오브젝트 감지 장치(201)에 형성되는 유기 전압이 제1 코일부(210) 및 제2 코일부(212) 각각에 걸리는 전압에 의해 상쇄된다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 제2 코일부의 형상을 예시한다.
도 8을 참조하면, 송신 패드(14)는, 사각형의 형상을 가질 수 있다.
제2 코일부(212)에서 코일의 권취에 의해 정의되는 제2 형상은 육각형 및 삼각형 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
복수의 오브젝트 감지 장치(201) 중 일부는, 육각형의 제2 코일부(212h)를 포함할 수 있다.
복수의 오브젝트 감지 장치(210) 중 나머지 일부는, 삼각형의 제2 코일부(212t)를 포함할 수 있다.
복수의 육각형의 제2 코일부(212h)로 송신 패드(14)가 커버되지 않는 영역은, 복수의 삼각형의 제2 코일부(212t)로 커버될 수 있다.
이와 같이, 복수의 육각형의 제2 코일부(212h) 및 복수의 삼각형의 제2 코일부(212t)의 조합에 따른 배치에 의해, 송신 패드(14) 전체가 커버될 수 있다. 그에 따라, 오브젝트를 감지하지 못하는 데드존이 없어지게 되어, 오브젝트 감지율이 높아진다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 충전 패드 상의 오브젝트 감지 장치를 예시한다.
도 9를 참조하면, 송신 패드(14)는, 송신 코일(15)을 포함한다.
제1 코일부(210)의 권취 횟수는, 송신 패드(14)에서의 제1 코일부(210)의 위치에 의해 결정될 수 있다.
제1 코일부(210)의 권취 횟수는, 제1 코일부(210)가 송신 패드(14)의 송신 코일(15) 상에 배치되는 경우, 제1 코일부(210)가 송신 코일(15) 상에 배치되지 않는 경우보다 더 클 수 있다.
예를 들면, 제1 코일부(210)가 송신 패드(14)의 송신 코일(15) 상에 배치되는 경우, 제1 코일부(210)의 권취 횟수는 17턴(turn)일 수 있다.
예를 들면, 제1 코일부(210)가 송신 패드(14)의 송신 코일(15) 상에 배치되지 않는 경우, 제1 코일부(210)의 권취 횟수는 14턴(turn)일 수 있다.
이물질 검출 장치(200) 입장에서, 송신 코일(15)은, 하나의 노이즈 발생원으로 작용한다. 노이즈 발생 확률이 높은, 송신 코일(15) 상에서, 제1 코일부(210)의 권취 횟수를 높임으로써, 오브젝트 감지율을 높일 수 있다.
제2 코일부(212)의 권취 횟수는, 송신 패드(14)에서의 제2 코일부(212)의 위치에 의해 결정될 수 있다.
제2 코일부(210)의 권취 횟수는, 제2 코일부(212)가 송신 패드(14)의 송신 코일(15) 상에 배치되는 경우, 제2 코일부(212)가 송신 코일(15) 상에 배치되지 않는 경우보다 더 작을 수 있다.
예를 들면, 제2 코일부(212)가 송신 패드(14)의 송신 코일(15) 상에 배치되는 경우, 제2 코일부(212)의 권취 횟수는 1턴(turn)일 수 있다.
예를 들면, 제2 코일부(212)가 송신 패드(14)의 송신 코일(15) 상에 배치되지 않는 경우, 제2 코일부(212)의 권취 횟수는 2턴(turn)일 수 있다.
유기 전압은, 송신 코일(15)에 의해 발생하는 자기장에 의해 형성된다. 이경우, 송신 코일(15) 위쪽보다 송신 코일(15)의 내부쪽에 더 많은 자기장이 발생된다. 제2 코일부(212)가 송신 코일(15)상에 배치되는 경우보다, 송신 코일(15) 상에 배치되지 않는 경우, 권취 횟수를 높임으로써, 보다 효율적으로 유기 전압을 상쇄시킬 수 있게 된다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 복수의 오브젝트 감지 장치를 예시한다.
도 10을 참조하면, 복수의 오브젝트 감지 장치(201)는, 송신 패드(14)를 커버하는 배치 패턴을 가질 수 있다.
복수의 오브젝트 감지 장치(201)의 배치 패턴은, 송신 패드(14)의 형상에 기초하여 결정될 수 있다.
예를 들면, 송신 패드(14)가 사각형인 경우의 복수의 오브젝트 감지 장치(201)의 배치 패턴과 송신 패드(14)가 육각형인 경우의 복수의 오브젝트 감지 장치(201) 배치 패턴은 서로 다를 수 있다.
복수의 오브젝트 감지 장치(201)는, 제1 오브젝트 감지 장치(201a) 및 제2 오브젝트 감지 장치(201b)를 포함할 수 있다.
제2 코일부(212) 상에 제1 코일부(210)가 적층되는 오브젝트 감지 장치(201)와 제1 코일부(210)상에 제2 코일부(212)가 적층되는 오브젝트 감지 장치(201)가 교대로 배치될 수 있다.
제1 오브젝트 감지 장치(201a)와 제2 오브젝트 감지 장치(201b)는 나란하게 배치될 수 있다.
예를 들면, 제1 오브젝트 감지 장치(201a)는, 제2 오브젝트 감지 장치(201b)와 교번되게 배치될 수 있다.
예를 들면, 제2 오브젝트 감지 장치(201b)는, 제1 오브젝트 감지 장치(201a)와 교번되게 배치될 수 있다.
예를 들면, 제1 오브젝트 감지 장치(201a)는, 제2 코일부(212a) 상에 제1 코일부(210a)가 적층될 수 있다. 제2 오브젝트 감지 장치(201b)는, 제1 코일부(210a) 상에 제2 코일부(212b)가 적층될 수 있다.
이와 같은 배치 패턴으로 인해, 데드존이 최소화되어, 오브젝트 감지율이 높아지게 된다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 복수의 오브젝트 감지 장치를 예시한다.
도 11을 참조하면, 복수의 오브젝트 감지 장치(201)는, 제1 오브젝트 감지 장치(201a) 및 제2 오브젝트 감지 장치(201b)를 포함할 수 있다.
제1 오브젝트 감지 장치(201a)와 제2 오브젝트 감지 장치(201b)는, 상호 적층될 수 있다.
이와 같이, 복수의 오브젝트 감지 장치를 서로 적층시킴으로써, 데드존을 최소화하여 오브젝트 감지율을 높일 수 있다.
한편, 검출 회로(270)는, 시간을 구분하여, 제1 오브젝트 감지 장치(201a) 및 제2 오브젝트 감지 장치(201b)가 교대로 동작되게 제어할 수 있다.
제1 오브젝트 감지 장치(201a)와 제2 오브젝트 감지 장치(201b)가 동시에 동작되는 경우, 서로간의 노이즈로 작용할 수 있다.
시간을 구분하여, 제1 오브젝트 감지 장치(201a)와 제2 오브젝트 감지 장치(201b)가 교대로 동작되는 경우, 노이즈 발생을 최소화할 수 있다.
도 12a 내지 도 12c는 본 발명의 실시예에 따른 복수의 오브젝트 감지 장치의 전기적 연결을 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 12a는 도 6 내지 도 7의 오브젝트 감지 장치에서 제1 코일부(210)의 등가 회로를 예시한다.
도 12a를 참조하면, 제2 코일부(210)에 의해, 제1 코일부(210)의 유기 전압이 상쇄될 수 있다.
제1 코일부(210)의 유기 전압이 상쇄되어도, 소량의 유기 전압(1201)은 남을 수 있다.
이와 같이, 소량의 유기 전압(1201)이 남게되면, 상대적으로 큰 크기의 오브젝트(예를 들면, 캔)에 대한 검출에는 영향을 주지 않지만, 상대적으로 작은 크기의 오브젝트(예를 들면, 동전이나 클립) 검출 신뢰도를 떨어뜨릴 수 있다.
특히, 제작의 편의성을 위해, 제1 레이어 및 제2 레이어의 크기를 통일 시키고, 각 레이어의 턴수 변화만 이용하여 유기 전압을 상쇄시키는 경우, 검출 신뢰도는 더 떨어질 수 있다.
도 12 내지 도 13을 참조하여, 소량의 유기 전압을 상쇄하는 복수의 오브젝트 감지 장치를 설명한다.
도 12b는 두개의 제1 코일부(210a, 210b)의 직렬 연결시의 등가 회로를 예시한다.
도 12b를 참조하면, 제1 오브젝트 검출 장치(201a)의 제1 코일부(210a)는, 제1 검출 코일(210a)로 명명될 수 있다.
제2 오브젝트 검출 장치(201b)의 제1 코일부(210b)는, 제2 검출 코일(210b)로 명명될 수 있다.
제2 검출 코일(210b)은 제1 검출 코일(210a)과 반대 위상(예를 들면, 반대 극성)의 잔여 유기 전압을 가질 수 있다.
위상 전이(예를 들면, 극성 전이)는, 검출 코일을 뒤집는 방식으로 구현할 수 있다.
도 12b에 예시된 바와 같이, 제1 검출 코일(210a)과 제2 검출 코일(210b)은 직렬 연결될 수 있다.
도 12b와 같이 연결되는 경우, 제1 검출 코일(210a)과 제2 검출 코일(210b) 전체 잔여 유기 전압은, 제1 검출 코일(210a) 또는 제2 검출 코일(210b)의 개별 유기 전압보다 낮아지게 된다.
제1 검출 코일(210a)과 제2 검출 코일(210b) 전체 인덕턴스값은 제1 검출 코일(210a) 또는 제2 검출 코일(210b)의 개별 인덕턴스값보다 증가하게 된다.
제1 검출 코일(210a)과 제2 검출 코일(210b) 전체 저항값은 제1 검출 코일(210a) 또는 제2 검출 코일(210b)의 개별 저항값보다 증가하게 된다.
인덕턴스값과 저항값의 증가는 오브젝트 검출 장치의 동작 특성에 영향을 주게 되어, 이물질 검출 장치의 오브젝트 검출 민감도를 저하시키는 요인이 될 수 있다.
도 12c는 4개의 제1 코일부(210a, 210b, 210c, 210d)의 직렬 및 병렬 연결시의 등가 회로를 예시한다.
도 12c를 참조하면, 제1 오브젝트 검출 장치(201a)의 제1 코일부(210a)는 제1 검출 코일(210a)로 명명될 수 있다.
제2 오브젝트 검출 장치(201b)의 제1 코일부(210b)는, 제2 검출 코일(210b)로 명명될 수 있다.
제3 오브젝트 검출 장치(201c)의 제1 코일부(210c)는, 제3 검출 코일(210c)로 명명될 수 있다.
제4 오브젝트 검출 장치(201d)의 제1 코일부(210d)는, 제4 검출 코일(210d)로 명명될 수 있다.
제1 검출 코일(210a) 및 제2 검출 코일(210b)는, 직렬 연결될 수 있다.
제3 검출 코일(210c) 및 제4 검출 코일(210d)는, 직렬 연결될 수 있다.
직렬 연결된 제1 검출 코일(210a)과 제2 검출 코일(210b)는, 직렬 연결된 제3 검출 코일(210c)과 제4 검출 코일(210d)과 병렬 연결될 수 있다.
예를 들면, 제1 검출 코일(210a) 및 제3 검출 코일(210c)은, 제1 포트(1211)와 연결될 수 있다. 여기서, 제1 포트(1211)는 입력 포트일 수 있다.
예를 들면, 제2 검출 코일(210b) 및 제4 검출 코일(210d)는, 제2 포트(1212)와 연결될 수 있다. 여기서, 제2 포트(1212)는 출력 포트일 수 있다.
도 12c와 같이 연결되는 경우, 제1 내지 제4 검출 코일(210a, 210b, 210c, 210d) 전체 잔여 유기 전압은, 제1 내지 제4 검출 코일(210a, 210b, 210c, 210d)의 개별 유기 전압보다 낮아지게 된다.
제1 내지 제4 검출 코일(210a, 210b, 210c, 210d) 전체 인덕턴스값은 제1 내지 제4 검출 코일(210a, 210b, 210c, 210d) 개별 인덕턴스값과 비슷하게 된다.
제1 내지 제4 검출 코일(210a, 210b, 210c, 210d) 전체 저항값은 제1 내지 제4 검출 코일(210a, 210b, 210c, 210d) 개별 저항값과 비슷하게 된다.
도 12c와 같은 연결에 기초하여, 복수의 오브젝트 감지 장치의 동작점을 크게 변동시키지 않고도, 상대적으로 작은 크기의 오브젝트에 대한 검출 동작을 수행할 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 복수의 오브젝트 감지 장치의 전기적 연결을 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 13는, 6개의 오브젝트 검출 장치를 예시하나 개수에는 제한을 두지 않는다.
실시예에 따라, 복수의 오브젝트 감지 장치(201)는, 6개보다 적을 수 있다.
실시예에 따라, 복수의 오브젝트 감지 장치(201)는, 6개보다 많을 수 있다.
복수의 오브젝트 감지 장치(201)는, 제1 그룹 오브젝트 감지 장치(201g1) 및 제2 그룹 오브젝트 감지 장치(201g2)를 포함할 수 있다.
제1 그룹 오브젝트 감지 장치(201g1)는, 제2 그룹 오브젝트 감지 장치(201g2)와 병렬 연결된다.
제1 그룹 오브젝트 감지 장치(201g1)는, 인접하는 오브젝트 감지 장치간 서로 직렬 연결된다.
예를 들면, 제1 그룹 오브젝트 감지 장치(201g1)는, 제1 오브젝트 감지 장치(201a), 제2 오브젝트 감지 장치(201b) 및 제3 오브젝트 감지 장치(201c)를 포함할 수 있다.
제2 오브젝트 감지 장치(201b)는, 제1 방향으로, 제1 오브젝트 감지 장치(201a)와 인접하게 배치될 수 있다.
제3 오브젝트 감지 장치(201c)는, 제1 방향과는 다른 제2 방향으로 제1 오브젝트 감지 장치(201a)와 인접하게 배치될 수 있다.
예를 들면, 제2 방향은, 제1 방향과 직각을 이루는 방향일 수 있다.
제1 그룹 오브젝트 감지 장치(201g1)는, 제2 그룹 오브젝트 감지 장치(201g2)와 맞물리게 배치될 수 있다.
제1 그룹 오브젝트 감지 장치(201g1)는, 제1 오브젝트 감지 장치(201a)를 기준으로, 제2 오브젝트 감지 장치(201b) 및 제3 오브젝트 감지 장치(201c)가 ㄴ형상으로 배치될 수 있다.
예를 들면, 제1 내지 제3 오브젝트 감지 장치(201a, 201b, 201c)는, 각각 대략 비슷한 크기의 사각형의 형상을 가질 수 있다.
예를 들면, 제1 오브젝트 감지 장치(201a)를 기준으로 제2 오브젝트 감지 장치(201b)가 제1 오브젝트 감지 장치(201a)의 위쪽에 배치될 수 있다.
예를 들면, 제1 오브젝트 감지 장치(201a)를 기준으로 제3 오브젝트 감지 장치(201c)가 제1 오브젝트 감지 장치(201a)의 오른쪽에 배치될 수 있다.
이런 배치 관계로 인해, 제1 그룹 오브젝트 감지 장치(201g1)는, ㄴ형상을 가질 수 있다.
제2 그룹 오브젝트 감지 장치(201g2)는, 제1 그룹 오브젝트 감지 장치(201g1)와 병렬 연결된다.
제2 그룹 오브젝트 감지 장치(201g2)는, 인접하는 오브젝트 감지 장치간 서로 직렬 연결된다.
예를 들면, 제2 그룹 오브젝트 감지 장치(201g2)는, 제4 오브젝트 감지 장치(201d), 제5 오브젝트 감지 장치(201e) 및 제6 오브젝트 감지 장치(201f)를 포함할 수 있다.
제5 오브젝트 감지 장치(201e)는, 제1 방향과 반대 방향으로, 제4 오브젝트 감지 장치(201d)와 인접하게 배치될 수 있다.
제1 방향의 반대 방향은, 제1 방향과 180도 각도를 형성하는 방향으로 이해될 수 있다.
제6 오브젝트 감지 장치(201f)는, 제2 방향과 반대 방향으로, 제4 오브젝트 감지 장치(201d)와 인접하게 배치될 수 있다.
제2 방향의 반대 방향은, 제2 방향과 180도 각도를 형성하는 방향으로 이해될 수 있다.
예를 들면, 제1 방향의 반대 방향은, 제2 방향의 반대 방향과 직각을 이루는 방향일 수 있다.
제2 그룹 오브젝트 감지 장치(201g2)는, 제1 그룹 오브젝트 감지 장치(201g1)와 맞물리게 배치될 수 있다.
제2 그룹 오브젝트 감지 장치(201g2)는, 제4 오브젝트 감지 장치(201d)를 기준으로, 제5 오브젝트 감지 장치(201e) 및 제6 오브젝트 감지 장치(201f)가 ㄱ형상으로 배치될 수 있다.
예를 들면, 제4 내지 제6 오브젝트 감지 장치(201d, 201e, 201f)는, 각각 대략 비슷한 크기의 사각형의 형상을 가질 수 있다.
예를 들면, 제4 오브젝트 감지 장치(201d)를 기준으로, 제5 오브젝트 감지 장치(201e)가 아래쪽에 배치될 수 있다.
예를 들면, 제4 오브젝트 감지 장치(201d)를 기준으로, 제6 오브젝트 감지 장치(201f)가 왼쪽에 배치될 수 있다.
이런 배치 관계로 인해, 제2 그룹 오브젝트 감지 장치(201g2)는, ㄱ형상을 가질 수 있다.
한편, 제1 코일부(210)와 제2 코일부(212) 서로 적층됨으로 인해, 복수의 오브젝트 감지 장치(201)는, 제1 레이어 및 제2 레이어를 포함할 수 있다.
제1 레이어는, 복수의 제1 코일부(210) 및 복수의 제2 코일부(212) 중 적어도 일부의 조합으로 형성될 수 있다.
예를 들면, 제1 레이어는, 제1 오브젝트 감지 장치(201a)의 제1 코일부(210a), 제2 오브젝트 감지 장치(201b)의 제2 코일부(212b), 제3 오브젝트 감지 장치(201c)의 제2 코일부(212c), 제4 오브젝트 감지 장치(201d)의 제2 코일부(212d), 제5 오브젝트 감지 장치(201e)의 제1 코일부(210e) 및 제6 오브젝트 감지 장치(201f)의 제2 코일부(212f)로 형성될 수 있다.
제2 레이어는, 복수의 제1 코일부(210) 및 복수의 제2 코일부(212) 중 제1 레이어를 형성하지 않는 나머지의 조합으로 형성될 수 있다.
예룰 들면, 제2 레이어는, 제1 오브젝트 감지 장치(201a)의 제2 코일부(212a), 제2 오브젝트 감지 장치(201b)의 제1 코일부(210b), 제3 오브젝트 감지 장치(201c)의 제1 코일부(210c), 제4 오브젝트 감지 장치(201d)의 제1 코일부(210d), 제5 오브젝트 감지 장치(201e)의 제2 코일부(212e) 및 제6 오브젝트 감지 장치(201f)의 제1 코일부(210f)로 형성될 수 있다.
제2 레이어는, 제1 레이어 위에 위치할 수 있다.
이물질 검출 장치(200)는, 제1 포트(1211) 및 제2 포트(1212)를 포함할 수 있다.
제1 포트(1211)는, 입력 포트일 수 있다.
제1 포트(1211)는, 복수의 오브젝트 감지 장치(201)와 전기적으로 연결될 수 있다.
제2 포트(1212)는, 출력 포트일 수 있다.
제2 포트(1212)는, 복수의 오브젝트 감지 장치(201)와 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 포트(1211) 및 제2 포트(1212)는, 송신 패드(14)의 테두리 바깥쪽에 연결될 수 있다.
제1 포트(1211) 및 제2 포트(1212)가 송신 패드(14)의 테두리 바깥쪽에 연결되도록 구성됨으로써, 시스템 전체의 두께가 얇아지게 되고, 복수의 이물질 검출 장치의 조합으로, 송신 패드(14)의 대부분의 영역을 커버할 수 있게 된다.
복수의 오브젝트 감지 장치(201)는, 적어도 하나의 오브젝트 감지 장치의 제1 코일부의 턴수가, 나머지 오브젝트 감지 장치 중 적어도 하나의 제1 코일부의 턴수와 다를 수 있다.
복수의 오브젝트 감지 장치(201)는, 적어도 하나의 오브젝트 감지 장치의 제2 코일부의 턴수가, 나머지 오브젝트 감지 장치의 제2 코일부의 턴수와 다를 수 있다.
송신 패드(14)는, 송신 패드(14) 내부의 코일의 권취 방향, 권취 형상, 수신 패드(21)와의 관계 등에 의해, 영역별로 특성(예를 들면, 자기적 특성 또는 전기적 특성)이 다를 수 있다. 코일의
제1 코일부(210) 및 제2 코일부(212)는 송신 패드(14)의 영역별 특성에 맞는 턴 수를 가질 수 있다.
영역별 제1 코일부(210) 및 제2 코일부(212)의 턴 수는, 실험에 의해 정해질 수 있다.
복수의 오브젝트 감지 장치(201)는, 적어도 하나의 오브젝트 감지 장치의 제1 코일부와 제2 코일부의 적층 순서가, 나머지 오브젝트 감지 장치중 적어도 하나의 제1 코일부와 제2 코일부의 적층 순서와 다를 수 있다.
예를 들면, 제1 오브젝트 감지 장치(201a)는, 제2 내지 제4 및 제6 오브젝트 감지 장치(201b, 201c, 201d, 201f)와는 다르게, 제1 코일부(210a) 상에 제2 코일부(212a)가 적층될 수 있다.
예를 들면, 제5 오브젝트 감지 장치(201e)는, 제2 내지 제4 및 제6 오브젝트 감지 장치(201b, 201c, 201d, 201f)와는 다르게, 제1 코일부(210e) 상에 제2 코일부(212e)가 적층될 수 있다.
제2 내지 제4 및 제6 오브젝트 감지 장치(201b, 201c, 201d, 201f)는, 제2 코일부(212b, 212c, 212d, 212f) 상에 제1 코일부(210b, 210c, 210d, 210f)가 적층될 수 있다.
복수의 오브젝트 감지 장치(201)는, 적어도 하나의 오브젝트 감지 장치의 유기 전압이, 나머지 오브젝트 감지 장치 중 적어도 하나의 유기 전압과 극성이 반대일 수 있다.
예를 들면, 제1 오브젝트 감지 장치(201a)의 유기 전압은, 제2 내지 제4 및 제6 오브젝트 감지 장치(201b, 201c, 201d, 201f)의 유기 전압과 극성이 반대일 수 있다.
예를 들면, 제5 오브젝트 감지 장치(201e)의 유기 전압은, 제2 내지 제4 및 제6 오브젝트 감지 장치(201b, 201c, 201d, 201f)의 유기 전압과 극성이 반대일 수 있다.
이와 같이, 복수의 오브젝트 감지 장치(201) 내에서 유기 전압이 반대되는 오브젝트 감지 장치를 배치함으로써, 전체 인덕턴스값과 전체 저항값 유지하면서, 전체의 유기 전압을 줄일 수 있게 된다.
이하에서는, 제1 포트(1211), 제2 포트(1212), 복수의 오브젝트 감지 장치(201)의 전기적 연결을 설명한다. 이하의 설명에서, 연결은 전기적 연결을 의미한다.
제1 포트(1211)는, 제1 그룹 오브젝트 감지 장치(201g1) 및 제2 그룹 오브젝트 감지 장치(201g2)에 연결된다.
제2 포트(1212)는, 제1 그룹 오브젝트 감지 장치(201g1) 및 제2 그룹 오브젝트 감지 장치(201g2)에 연결된다.
이와 같은 연결을 통해, 제1 그룹 오브젝트 감지 장치(201g1) 및 제2 그룹 오브젝트 감지 장치(201g2)는, 제1 포트(1211) 및 제2 포트(1212)에서 바라볼때 병렬 연결되는 것으로 이해될 수 있다.
도 13에 예시된 바와 같이, 제1 포트(1211)는, 제1 노드(1213)에 연결될 수 있다.
제1 노드(1213)는, 제2 오브젝트 감지 장치(201b)의 제1 코일부(210b)와 제 6 오브젝트 감지 장치(201f)의 제1 코일부(210f)가 연결된 노드일 수 있다.
제1 노드(1213)는 제2 오브젝트 감지 장치(201b)의 제1 코일부(210b)에 연결될 수 있다. 제2 오브젝트 감지 장치(201b)의 제1 코일부(210b)는, 제2 오브젝트 감지 장치(201b)의 제2 코일부(212b)에 연결될 수 있다. 제2 오브젝트 감지 장치(201b)의 제2 코일부(212b)는 제1 오브젝트 감지 장치(201a)의 제1 코일부(210a)에 연결될 수 있다. 제1 오브젝트 감지 장치(201a)의 제1 코일부(210a)는 제1 오브젝트 감지 장치(201a)의 제2 코일부(212a)에 연결될 수 있다. 제1 오브젝트 감지 장치(201a)의 제2 코일부(212a)는 제3 오브젝트 감지 장치(201c)의 제1 코일부(210c)에 연결될 수 있다. 제3 오브젝트 감지 장치(201c)의 제1 코일부(210c)는 제3 오브젝트 감지 장치(201c)의 제2 코일부(212c)에 연결될 수 있다. 제3 오브젝트 감지 장치(201c)의 제2 코일부(212c)는 제2 노드(1214)에 연결될 수 있다.
제1 노드(1213)는 제6 오브젝트 감지 장치(201f)의 제1 코일부(210f)에 연결될 수 있다. 제6 오브젝트 감지 장치(201f)의 제1 코일부(210f)는, 제6 오브젝트 감지 장치(201f)의 제2 코일부(212f)에 연결될 수 있다. 제6 오브젝트 감지 장치의 제2 코일부(212f)는, 제5 오브젝트 감지 장치(201e)의 제1 코일부(210e)에 연결될 수 있다. 제5 오브젝트 감지 장치(201e)의 제1 코일부(210e)는, 제5 오브젝트 감지 장치(201e)의 제2 코일부(212e)에 연결될 수 있다. 제5 오브젝트 감지 장치(201e)의 제2 코일부(212e)는 제4 오브젝트 감지 장치(201d)의 제1 코일부(210d)에 연결될 수 있다. 제4 오브젝트 감지 장치(201d)의 제1 코일부(210d)는 제4 오브젝트 감지 장치(201d)의 제2 코일부(212d)에 연결될 수 있다. 제4 오브젝트 감지 장치(201d)의 제2 코일부(212d)는 제2 노드(1214)에 연결될 수 있다.
제2 노드(1214)는, 제2 포트(1211)에 연결될 수 있다.
제2 노드(1214)는, 제3 오브젝트 감지 장치(201c)의 제2 코일부(212c)와 제4 오브젝트 감지 장치(201d)의 제2 코일부(212d)가 연결된 노드일 수 있다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 장치를 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 14를 참조하면, 무선 충전 장치(99)는, 상술한 전력 송신 장치(10)의 일종으로 이해될 수 있다.
무선 충전 장치(99)는, AC/DC 컨버터(11), DA/AC 인버터(12), 공진 탱크(13) 및 송신 패드(14)를 포함할 수 있다.
송신 패드(14)는, 무선으로 전력을 송신할 수 있다.
무선 충전 장치(99)는, 송신 패드(14) 상에 배치되는 복수의 이물질 검출 장치(200)를 더 포함할 수 있다.
도 14에는, 5개의 이물질 검출 장치(200a, 200b, 200c, 200d, 200e)를 포함하는 것으로 예시되나, 개수에는 제한을 두지 않는다.
복수의 이물질 검출 장치 각각은, 도 4 내지 도 13을 참조하여 설명한 이물질 검출 장치(200)에 대한 설명이 적용될 수 있다.
복수의 이물질 검출 장치 각각은, 복수의 오브젝트 감지 장치(201), 검출 회로(270)를 포함할 수 있다.
복수의 오브젝트 검출 장치(201)는, 무선 충전 시스템(100)의 송신 패드(14) 및 수신 패드(21) 사이에 위치할 수 있다.
검출 회로(270)는, 복수의 오브젝트 감지 장치(201)에서 수신되는 데이터에 기초하여, 오브젝트의 존재 여부를 판단할 수 있다.
복수의 오브젝트 감지 장치(201) 각각은, 코일이 제1 방향으로 권취되는 제1 코일부(210) 및 제1 코일부(210)에 적층되고, 코일이 제1 방향과 다른 제2 방향으로 권취되는 제2 코일부(212)를 포함할 수 있다.
복수의 오브젝트 감지 장치(201) 각각은, 서로 직렬 연결 또는 병렬 연결될 수 있다.
한편, 도 14에 예시된 복수의 이물질 검출 장치 각각에 포함되는 이물질 감지 감지 장치 내의 숫자는 제1 코일부(210)의 권취 횟수와 제2 코일부(212)의 권취 횟수를 예시한다.
가령, 도 14에서, 제1 이물질 감지 장치(201a)의 제1 코일부(210a)의 권취 횟수는 10이고, 제1 이물질 감지 장치(201a)의 제2 코일부(212a)의 권취 횟수는 2로 이해될 수 있다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 이물질 검출 장치를 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 15를 참조하면, 검출 회로(270)는, 제1 코일부(210)와 전기적으로 연결될 수 있다.
상술한 바와 같이, 제1 코일부(210)는 복수개이다.
검출 회로(270)는, 오실레이터(220), 비교기(230) 및 프로세서(271)를 포함할 수 있다.
오실레이터(220), 비교기(230) 및 프로세서(271)는, 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
이물질 검출 장치(200)는, 전원 공급부를 더 포함할 수 있다.
제1 코일부(210)은, 특정된 임피던스를 가진다. 만약, 제1 코일부(210) 주변에 금속성 이물질이 위치하는 경우, 외부에서 볼 때, 제1 코일부(210)의 임피던스에 변화가 발생한다.
오실레이터(220)는, 교류 신호를 생성할 수 있다.
예를 들면, 오실레이터(220)는, BJT(bopolar junctiontransistor) 또는 OP Amp(Operational Amplifier)를 포함하는 발진 회로로 구성될 수 있다.
예를 들면, 오실레이터(220)는, 콜피츠 오실레이터일 수 있다.
비교기(230)는, 오실레이터(220)의 기준 신호를 정의하는 제1 요소와 오실레이터(220)에 의한 실제 출력 신호를 정의하는 제2 요소를 비교할 수 있다.
기준 신호는, 제1 코일부(210) 등, 세팅된 회로 구성에 변화가 없는 상태에서, 오실레이터(220)에 의한 출력 신호로 정의될 수 있다.
예를 들면, 기준 신호는, 제1 코일부(210) 주변에 금속성 이물질이 위치하지 않아, 제1 코일부(210)을 포함한 회로의 고유 임피던스에 기초한 출력단의 신호이다.
만약, 제1 코일부(210) 주변에 금속성 이물질이 위치하는 경우, 제1 코일부(210)의 임피던스가 변한다.
이경우, 기준 신호와 실제 출력 신호 사이에는 차이가 발생하게 된다.
예를 들면, 제1 코일부(210) 주변에 금속성 이물질이 위치하는 경우, 전원단에서 볼때 제1 코일부(210)의 임피던스가 변화한 것과 같은 효과가 발생하여, 기준 신호의 피크값과 실제 출력 신호의 피크값에 차이가 발생한다.
예를 들면, 제1 코일부(210) 주변에 금속성 이물질이 위치하는 경우, 전원단에서 볼때 제1 코일부(210)의 임피던스가 변화한 것과 같은 효과가 발생하여, 기준 신호의 주파수와 실제 신호의 주파수에 차이가 발생한다.
기준 신호와 출력 신호의 차이에 대해서는, 도 18 및 도 19를 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
비교기(230)는, 제1 요소와 제2 요소간에 차이가 발생되는 경우, 제1 신호를 생성할 수 있다.
예를 들면, 비교기(230)는, 제1 요소와 제2 요소간에 차이가 발생되는 경우, DC 신호인 하이(hign) 신호를 생성할 수 있다. 실시예에 따라, 비교기(230)는, 제1 요소와 제2 요소간에 차이가 발생되는 경우, DC 신호인 로우(low) 신호를 생성할 수 있다.
비교기(230)는, 제1 요소와 제2 요소간에 차이가 발생되지 않는 경우, 제2 신호를 생성할 수 있다.
예를 들면, 비교기(230)는, 제1 요소와 제2 요소간에 차이가 발생되지 않는 경우, DC 신호인 로우(low) 신호를 생성할 수 있다. 실시예에 따라, 비교기(230)는, 제1 요소와 제2 요소간에 차이가 발생되지 않는 경우, DC 신호인 하이(high) 신호를 생성할 수 있다.
실시예에 따라, 이물질 검출 장치(200)는, 피크 디텍터를 더 포함할 수 있다.
피크 디텍터는, 출력 신호의 피크값을 검출할 수 있다.
비교기(230)는, 기준 신호의 피크값과 출력 신호의 피크값을 비교하여, 제1 신호 및 제2 신호를 생성할 수 있다.
예를 들면, 비교기(230)는, 기준 신호의 피크값과 출력 신호의 피크값에 차이가 발생되는 경우, 제1 신호를 생성한다.
예를 들면, 비교기(230)는, 기준 신호의 피크값과 출력 신호의 피크값에 차이가 발생되지 않는 경우, 제2 신호를 생성한다.
실시예에 따라 이물질 검출 장치(200)는, 주파수 디텍터를 더 포함할 수 있다.
주파수 디텍터는, 출력 신호의 주파수를 검출할 수 있다.
비교기(230)는, 기준 신호의 주파수와 출력 신호의 주파수를 비교하여, 제1 신호 및 제2 신호를 생성할 수 있다.
예를 들면, 비교기(230)는, 기준 신호의 주파수와 출력 신호의 주파수에 차이가 발생되는 경우, 제1 신호를 생성한다.
예를 들면, 비교기(230)는, 기준 신호의 주파수와 출력 신호의 주파수에 차이가 발생되지 않는 경우, 제2 신호를 생성한다.
프로세서(271)는, 이물질 검출 장치(200)의 각 구성 요소와 전기적으로 연결될 수 있다.
프로세서(271)는, 이물질 검출 장치(200)의 각 구성 요소를 제어할 수 있다.
프로세서(271)는, 제1 신호 및 제2 신호에 기초하여, 송신 패드(14)와 수신 패드(21) 사이에 위치하는 이물질의 존재 여부를 판단할 수 있다.
프로세서(271)는, 송신 패드(14)와 수신 패드(21) 사이에 이물질이 존재한다고 판단되는 경우, 알람 출력을 위한 신호를 생성할 수 있다.
실시예에 따라, 이물질 검출 장치(200)는 별도의 알람부를 포함할 수 있다.
프로세서(271)는, 알람부에서 알람이 출력되도록 제어할 수 있다.
프로세서(271)는, 사용자 인터페이스 장치를 통해 알람이 출력되도록 제어 신호를 사용자 인터페이스 장치에 제공할 수 있다.
프로세서(271)는, 무선 충전 시스템(100)에 무선 충전 중단을 위한 신호를 제공할 수 있다.
실시예에 따라, 프로세서는(270)는 비교기(230)의 역할을 수행할 수 있다.
구체적으로, 프로세서(271)는, 오실레이터(220)의 기준 신호를 정의하는 제1 요소와 오실레이터(220)에 의한 실제 출력 신호를 정의하는 제2 요소를 비교할 수 있다.
프로세서(271)는, 제1 요소와 제2 요소간에 차이가 발생되는 경우, 송신 패드(14)와 수신 패드(21) 사이에 이물질이 존재한다고 판단할 수 있다.
프로세서(271)는, 제1 요소와 제2 요소간에 차이가 발생되지 않는 경우, 송신 패드(14)와 수신 패드(21) 사이에 이물질이 존재하지 않는다고 판단할 수 있다.
이물질 검출 장치(200)는, 메모리를 더 포함할 수 있다.
메모리는, 기준 신호를 정의하는 제1 요소를 저장할 수 있다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 오실레이터 회로 및 비교 회로의 회로 구성을 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 16을 참조하면, 오실레이터(220)는 콜피츠 오실레이터(220a)가 이용될 수 있다.
실시예에 따라, 오실레이터(220)는, BJT 또는 OP Amp가 포함된 발진 회로로 구성될 수 있다.
만약, 금속성 이물질이, 제1 코일부(210)에 근접한 경우, 제1 코일부(210)의 등가 임피던스가 바뀌게 된다.
비교 회로(230a)에 포함되는 제2 트랜지스터(Tr2)는, 오실레이터(220)에 포함된 제1 트랜지스터(Tr1)의 발진 신호의 크기를 증폭한다.
비교기(230)는, 제2 트랜지스터(Tr2)의 에미터 단 출력 전압과 비교기(230)의 +단 기준 전압을 비교하여 제1 신호 또는 제2 신호를 생성한다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 이물질 검출 장치의 동작을 설명하는데 참조되는 플로우 차트이다.
도 17을 참조하면, 프로세서(271)는, 기준 신호에 대한 캘리브레이션을 수행할 수 있다.
프로세서(271)는, 오실레이터(220)가 동작되도록 제어할 수 있다(S710).
비교기(230)는, 오실레이터(220)의 기준 신호를 정의하는 제1 요소와 오실레이터(220)에 의한 출력 신호를 정의하는 제2 요소를 비교할 수 있다.
예를 들면, 이물질 검출 장치(200)는, 피크 디텍터를 더 포함할 수 있다. 이경우, 비교기(230)는, 오실레이터(220)의 기준 신호의 피크값과 피크 디텍터에 의해 검출된 출력 신호의 피크값을 비교할 수 있다(S720).
만약, 제1 코일부(210)의 임피던스 성분 중 저항 성분에 변화가 발생되는 경우, 출력 신호의 피크값에 변화가 발생될 수 있다.
예를 들면, 이물질 검출 장치(200)는, 주파수 디텍터를 더 포함할 수 있다. 이경우, 비교기(230)는, 오실레이터(220)의 기준 신호의 주파수와 주파수 디텍터에 의해 검출된 출력 신호의 주파수를 비교할 수 있다(S730).
만약, 제1 코일부(210)의 임피던스 성분 중 인덕턴스 성분에 변화가 발생되는 경우, 출력 신호의 주파수에 변화가 발생될 수 있다.
S720 단계에서, 기준 신호의 피크값과 출력 신호의 피크값에 차이가 있는 것으로 판단되는 경우, 프로세서(271)는, 알람 출력을 위한 신호를 생성할 수 있다(S740).
S730 단계에서, 기준 신호의 주파수와 출력 신호의 주파수에 차이가 있는 것으로 판단되는 경우, 프로세서(271)는, 알람 출력을 위한 신호를 생성할 수 있다(S740).
도 18 내지 도 19는 본 발명의 실시예에 따라, 기준 신호와 출력 신호를 설명하는데 참조되는 도면이다.
비교기(230)는, 오실레이터(220)의 기준 신호를 정의하는 제1 요소와 오실레이터(220)에 의한 실제 출력 신호를 정의하는 제2 요소를 비교할 수 있다.
만약, 제1 코일부(210) 주변에 금속성 이물질이 존재하는 경우, 오실레이터(220)에서 제1 코일부(210)을 바라볼때, 제1 코일부(210)의 등가 임피던스가, 금속성 이물질에 의해 변하게 된다.
도 18을 참조하면, 오실레이터(220) 출력 신호의 크기는, 제1 코일부(210)의 등가 저항으로 결정된다.
제1 코일부(210)의 등가 임피던스의 성분 중 저항 성분이 변하는 경우, 오실레이터(220) 출력 신호의 크기가 변한다.
지시부호 810은, 제1 코일부(210) 주변에 금속성 이물질이 존해하지 않는 경우의 출력 신호를 나타낸다. 지시 부호 810은, 기준 신호로 이해될 수 있다.
지시부호 820은, 제1 코일부(210) 주변에 금속성 이물질이 존재하는 경우의 출력 신호를 나타 낸다.
제1 코일부(210) 주변에 금속성 이물질이 존재하지 않는 상태에서, 801 시점에, 금속성 이물질을 인접하게 하면, 출력 신호는 도 18의 지시부호 810 및 820와 같이 형성되게 된다.
비교기(230)는, 기준 신호(810)의 피크값(811)과 출력 신호(820)의 피크값(821)을 비교하여, 제1 신호 및 제2 신호를 생성할 수 있다.
비교기(230)는, 기준 신호(810)의 피크값(811)과 출력 신호(820)의 피크값(821)에 차이가 발생되는 경우, 제1 신호로 하이(hign) 신호를 생성할 수 있다.
비교기(230)는, 기준 신호(810)의 피크값(811)과 출력 신호(820)의 피크값(821)에 차이가 발생되지 않는 경우, 제2 신호로 로우(low) 신호를 생성할 수 있다.
한편, 비교기(230)는, 기준 신호(810) 피크값(811)보다 소정값만큼 작은 값으로 설정된 기준값(802) 기준값(802)과 출력 신호(820)의 피크값(821)을 비교하여, 제1 신호 및 제2 신호를 생성할 수도 있다.
도 19를 참조하면, 오실레이터(220) 출력 신호의 주파수는, 제1 코일부(210)의 등가 인덕턴스와 오실레이터(220)에 포함되는 커패시터의 값으로 결정된다.
제1 코일부(210)의 등가 임피던스의 성분 중 인덕턴스 성분이 변하는 경우, 오실레이터(220) 출력 신호의 주파수가 변한다.
지시부호 810은, 제1 코일부(210) 주변에 금속성 이물질이 존해하지 않는 경우의 출력 신호를 나타낸다. 지시 부호 810은, 기준 신호로 이해될 수 있다.
지시부호 830은, 제1 코일부(210) 주변에 금속성 이물질이 존재하는 경우의 출력 신호를 나타 낸다.
제1 코일부(210) 주변에 금속성 이물질이 존재하지 않는 상태에서, 801 시점에, 금속성 이물질을 인접하게 하면, 출력 신호는 도 18의 지시부호 810 및 830와 같이 형성되게 된다.
비교기(230)는, 기준 신호(810)의 주파수와 출력 신호(830)의 주파수를 비교하여, 제1 신호 및 제2 신호를 생성할 수 있다.
비교기(230)는, 기준 신호(810)의 주파수와 출력 신호(820)의 주파수에 차이가 발생되는 경우, 제1 신호로 하이(hign) 신호를 생성할 수 있다.
비교기(230)는, 기준 신호(810)의 주파수와 출력 신호(820)의 주파수에 차이가 발생되지 않는 경우, 제2 신호로 로우(low) 신호를 생성할 수 있다.
도 20은 본 발명의 실시예에 따른 이물질 검출 장치를 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 20을 참조하면, 검출 회로(270)는, 복수의 제1 코일부(210a, 210b)와 전기적으로 연결될 수 있다.
복수의 제1 코일부(210a, 210b)에 대한 설명은, 도 1 내지 도 19를 참조하여 설명한 제1 코일부(210)에 대한 설명이 적용될 수 있다.
제1 오실레이터(220a) 및 제2 오실레이터(220b)에 대한 설명은, 도 1 내지 도 19를 참조하여 설명한 오실레이터(220)에 대한 설명이 적용될 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 19를 참조하여 설명한 내용과 차이가 있는 내용을 중심으로 설명한다.
제1 오실레이터(220a)는, 제1 교류 신호를 생성할 수 있다.
제2 오실레이터(220b)는, 제1 교류 신호를 생성할 수 있다.
제1 오실레이터(220a)와 제2 오실레이터(220b)는, 동일한 요소로 정의되는 교류 신호를 생성할 수 있다.
복수의 제1 코일부 중 어느 하나(210a)는, 제1 오실레이터(220a)와 전기적으로 연결될 수 있다.
복수의 제1 코일부 중 다른 하나(210b)는, 제2 오실레이터(220a)와 전기적으로 연결될 수 있다.
비교기(230)는, 제1 오실레이터(220a)에 의한 제1 출력 신호를 정의하는 제1 요소와 제2 오실레이터(220b)에 의한 제2 출력 신호를 정의하는 제2 요소를 비교할 수 있다.
만약, 복수의 제1 코일부 중 어느 하나(210a) 주변에 금속성 이물질이 존재하는 경우, 복수의 제1 코일부 중 어느 하나(210a)의 등가 임피던스의 변화로 인해, 제1 출력 신호와 제2 출력 신호에는 차이가 발생하게 된다. 이러한 차이에 기초하여, 이물질 존재 여부를 판단할 수 있게 된다.
비교기(230)는, 비교 결과에 따라 비교 신호를 생성할 수 있다.
프로세서(271)는, 비교 신호에 기초하여, 송신 패드(14) 및 수신 패드(21) 사이에 위치하는 이물질의 존재 여부를 판단할 수 있다.
믹서(240)는, 제1 출력 신호와 제2 출력 신호를 믹싱할 수 있다.
프로세서(271)는, 믹서의 출력 신호에 기초하여, 송신 패드(14)와 수신 패드(21) 사이에 위치하는 이물질의 존재 여부를 판단할 수 있다.
도 21은 본 발명의 실시예에 따른 오실레이터 회로 및 비교 회로의 회로 구성을 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 21을 참조하면, 제1 오실레이터(220a) 및 제2 오실레이터(220b)는, 콜피츠 오실레이터가 이용될 수 있다.
실시예에 따라, 제1 오실레이터(220a) 및 제2 오실레이터(220b)는, BJT 또는 OP Amp가 포함된 발진 회로로 구성될 수 있다.
제1 및 제2 오실레이터(220a, 220b)는, 동일한 교류 신호를 생성할 수 있다.
만약, 금속성 이물질이, 복수의 제1 코일부 중 어느 하나(210a)에 근접한 경우, 복수의 제1 코일부 중 어느 하나(210a)의 등가 임피던스가 바뀌게 된다.
이경우, 제1 오실레이터(220a)에 의한 제1 출력 신호와 제2 오실레이터(220b)에 의한 제2 출력 신호는 일치하지 않게 된다.
만약, 복수의 제1 코일부 중 다른 하나(210b)에 근접한 경우, 복수의 제1 코일부 중 다른 하나(210b)의 등가 임피던스가 바뀌게 된다.
이경우, 제1 오실레이터(220a)에 의한 제1 출력 신호와 제2 오실레이터(220b)에 의한 제2 출력 신호는 일치하지 않게 된다.
복수의 제1 코일부(210a, 210b) 중 어느 하나의 주변에 금속성 이물질이 존재하는 경우, 제1 출력 신호와 제2 출력 신호가 더해진 후 비교기(230b)의 출력은 맥놀이 출력 파형을 가지게 된다.
도 22는 본 발명의 실시예에 따른 이물질 검출 장치의 동작을 설명하는데 참조되는 플로우 차트이다.
도 22를 참조하면, 프로세서(271)는, 기준 신호에 대한 캘리브레이션을 수행할 수 있다.
프로세서(271)는, 제1 및 제2 오실레이터(220a, 220b)가 동작되도록 제어할 수 있다(S1310).
믹서(240)는, 제1 및 제2 출력 신호를 믹싱할 수 있다(S1320).
만약, 복수의 제1 코일부(210a, 201b) 중 어느 하나의 임피던스 성분에 변화가 발생되는 경우, 믹싱된 출력 신호는, 맥놀이 주파수를 가지게 된다.
비교기(230)는, 기준 신호와 믹싱된 출력 신호를 비교하여, 차이가 발생하는지 판단할 수 있다(S1330).
여기서, 기준 신호는, 제1 및 제2 오실레이터(220a, 220b) 각각의 기준 신호를 합성한 신호이다.
차이가 발생하는 것으로 판단되는 경우, 프로세서(271)는, 알람을 위한 신호를 생성할 수 있다(S1340).
도 23은 본 발명의 실시예에 따라, 제1 출력 신호와 제2 출력 신호 및 믹싱 신호를 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 23을 참조하면, 지시부호 1410은, 복수의 제1 코일부(210a, 210b) 주변에 금속성 이물질이 존재하지 않는 경우, 제1 출력 주파수와 제2 출력 주파수를 함께 도시한 것을 지시한다.
지시부호 1420은, 복수의 제1 코일부(210a, 210b) 중 어느 하나의 주변에 금속성 이물질이 존재하는 경우, 제1 출력 주파수와 제2 출력 주파수를 함께 도시한 것을 지시한다.
지시부호 1430은, 복수의 제1 코일부(210a, 210b) 주변에 금속성 이물질이 존재하지 않는 경우, 제1 출력 주파수와 제2 출력 주파수를 합성한 것을 도시한 것을 지시한다. 지시부호 1430은, 기준 주파수로 이해될 수 있다.
지시부호 1440은, 복수의 제1 코일부(210a, 210b) 중 어느 하나의 주변에 금속성 이물질이 존재하는 경우, 제1 출력 주파수와 제2 출력 주파수를 합성한 것을 도시한 것을 지시한다.
지시부호 1440에 예시된 바와 같이, 복수의 제1 코일부(210a, 210b) 중 어느 하나의 주변에 금속성 이물질이 존재하는 경우, 제1 출력 주파수와 제2 출력 주파수의 믹싱 주파수는, 맥놀이 주파수를 가진다.
이경우, 비교기(230)는, 믹서(240)에서 출력된 믹싱 주파수(1440)와 기준 주파수(1430)를 비교하여, 제1 신호(하이 신호)(1403) 또는 제2 신호(로우 신호)(1404)를 생성할 수 있다.
도 24는 본 발명의 실시예에 따른 이물질 검출 장치를 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 24를 참조하면, 검출 회로(270)는, 제1 코일부(210)와 전기적으로 연결될 수 있다.
상술한 바와 같이, 제1 코일부(210)는 복수개이다.
검출 회로(270)는, 스위칭부(231), 전류 감지부(232), 신호 처리부(240) 및 프로세서(271)을 포함할 수 있다.
이물질 검출 장치(200)는, 전원 공급부를 더 포함할 수 있다.
전원 공급부는, 직류 전원(DC)을 공급할 수 있다.
제1 코일부(210), 스위칭부(231), 전류 감지부(232), 신호 처리부(240) 및 프로세서(271)는, 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 코일부(210)은, 특정된 임피던스를 가진다. 만약, 제1 코일부(210) 주변에 금속성 이물질이 위치하는 경우, 외부에서 볼 때, 제1 코일부(210)의 임피던스에 변화가 발생한다.
스위칭부(231)는, 직류 전원과 제1 코일부(210) 사이에 배치될 수 있다.
스위칭부(231)는, 직류 전원과 제1 코일부(210)의 연결을 단속할 수 있다.
이물질 검출 장치(200)는, 환류 다이오드를 더 포함할 수 있다.
환류 다이오드는, 제1 코일부(210)과 병렬 연결될 수 있다.
스위칭부(231)는, PMW(pulse width modulation) 신호에 기초하여 제어되는 MOSFET(metal oxide semiconductor field effect transistor)을 포함할 수 있다.
스위칭부(231)는, 제1 코일부(210)의 갯수에 대응되는 수만큼 구비될 수 있다.
예를 들면, 스위칭부(231)는, 제1 스위치 및 제2 스위치를 포함할 수 있다.
제1 스위치는, 직류 전원과 복수의 제1 코일부 중 어느 하나(210a) 사이에 배치될 수 있다.
제2 스위치는, 직류 전원과 복수의 제1 코일부 중 다른 하나(210b) 사이에 배치될 수 있다.
스위칭부(231)에 포함되는 복수의 스위치는, 동기화되어, 동시에 턴 온되거나 동시에 턴오프될 수 있다.
전류 감지부(232)는, 스위칭부(231)의 턴온(turnon) 및 턴오프(turnoff)에 따라 제1 코일부(210)에 흐르는 전류의 변화를 센싱할 수 있다.
전류 감지부(232)는, 센싱 저항을 포함할 수 있다. 이경우, 센싱 저항은, 제1 코일부(210)에 직렬 연결될 수 있다.
전류 감지부(232)는, 홀 소자를 포함할 수 있다.
전류 감지부(232)는, 제1 코일부(210) 갯수에 대응되는 수만큼 구비될 수 있다.
예를 들면, 전류 감지부(232)는, 제1 센서 및 제2 센서를 포함할 수 있다.
제1 센서는, 복수의 제1 코일부 중 어느 하나(210a)에 흐르는 전류값을 센싱할 수 있다.
제2 센서는, 복수의 제1 코일부 중 다른 하나(210b)에 흐르는 전류값을 센싱할 수 있다.
신호 처리부(240)는, 전류 감지부(232)에서 생성되는 제1 신호를 처리하여 제2 신호를 생성할 수 있다.
제1 신호는, 스위칭에 따라, 제1 코일부(210)이 직류 전원에 연결 및 차단이 반복됨에 따라, 제1 코일부(210)에 흐르는 전류의 변화로 설명될 수 있다.
제1 신호는, RL 과도 응답 형태를 가지는 신호일 수 있다.
제2 신호는, 제1 신호를 기 설정된 시간동안의 적분값으로 정의일 수 있다.
제2 신호는, 제1 신호의 피크값으로 정의될 수 있다.
제2 신호는, 제1 신호의 평균값으로 정의될 수 있다.
신호 처리부(240)는, 비교기를 포함할 수 있다.
한편, 신호처리부는 아날로그 회로 또는 마이크로프로세서 등을 사용한 디지털회로 혹은 아날로그회로와 디지털회로의 조합으로 구성이 가능하다.
비교기는, 제1 신호와 기준 신호를 비교할 수 있다.
예를 들면, 비교기는, 제1 신호와 기준 신호간에 차이가 발생되는 경우, 제3 신호를 생성할 수 있다.
예를 들면, 비교기는, 제1 신호와 기준 신호간에 차이가 발생되지 않는 경우, 제4 신호를 생성할 수 있다.
예를 들면, 비교기는, 제1 신호가 기준값 이상인 경우, 제3 신호를 생성할 수 있다.
예를 들면, 비교기는, 제1 신호가 기준값보다 작은 경우, 제4 신호를 생성할 수 있다.
예를 들면, 비교기는. 제1 신호가 기준값 이하인 경우, 제3 신호를 생성할 수 있다.
예를 들면, 비교기는, 제1 신호가 기준값보다 큰 경우, 제4 신호를 생성할 수 있다.
제3 신호는, DC 신호인 하이(high) 신호이고, 제4 신호는, DC 신호인 로우(low) 신호일 수 있다.
제3 신호는, DC 신호인 로우 신호이고, 제4 신호는, DC 신호인 하이 신호일 수 있다.
신호 처리부(240)는, 제1 코일부(210)의 갯수에 대응되는 수만큼 구비될 수 있다.
예를 들면, 신호 처리부(240)는, 제1 신호 처리부 및 제2 신호 처리부를 포함할 수 있다.
제1 신호 처리부는, 제1 센서에서 생성되는 신호를 처리할 수 있다.
제2 신호 처리부는, 제2 센서에서 생성되는 신호를 처리할 수 있다.
프로세서(271)는, 이물질 검출 장치(200)의 각 구성 요소와 전기적으로 연결될 수 있다.
프로세서(271)는, 이물질 검출 장치의 각 구성 요소를 제어할 수 있다.
프로세서(271)는, 신호 처리부(240)에서 처리되는 제2 신호에 기초하여, 송신 패드(14)와 수신 패드(21) 사이에 위치하는 이물질의 존재 여부를 판단할 수 있다.
프로세서(271)는, 송신 패드(14)와 수신 패드(21) 사이에 이물질이 존재한다고 판단되는 경우, 알람 출력을 위한 신호를 생성할 수 있다.
실시예에 따라, 이물질 검출 장치(200)는 별도의 알람부를 포함할 수 있다.
프로세서(271)는, 알람부에서 알람이 출력되도록 제어할 수 있다.
프로세서(271)는, 사용자 인터페이스 장치를 통해 알람이 출력되도록 제어 신호를 사용자 인터페이스 장치에 제공할 수 있다.
프로세서(271)는, 무선 충전 시스템(100)에 무선 충전 중단을 위한 신호를 제공할 수 있다.
실시예에 따라, 프로세서는(270)는 신호 처리부(240)의 역할을 수행할 수 있다.
프로세서(271)는, 비교기에서 제3 신호가 수신되는 경우, 송신 패드(14)와 수신 패드(21) 사이에 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
한편, 이물질 검출 장치(200)는, 메모리를 더 포함할 수 있다.
메모리는, 후술하는 기준값을 저장할 수 있다.
실시예에 따라, 메모리는, 프로세서(271)의 하위 구성으로 분류될 수도 있다.
도 25는 본 발명의 실시예에 따른 이물질 검출 장치를 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 25를 참조하면, 제1 코일부(210)은, 복수개(210a, 210b)일 수 있다.
복수의 제1 코일부 중 어느 하나(210a) 및 복수의 제1 코일부 중 다른 하나(210b)는, 병렬로 연결될 수 있다.
일반적인 상황에서, 복수의 제1 코일부 중 어느 하나(210a) 및 복수의 제1 코일부 중 다른 하나(210b)의 임피던스는 동일하다.
제1 코일부(210)은, 인덕터와 저항으로 표현될 수 있다.
제1 코일부(210) 주변에 금속성 이물질(FO)이 위치하는 경우, 외부에서 보는 제1 코일부(210)의 임피던스가 변한다.
예를 들면, 복수의 제1 코일부 중 어느 하나(210a) 주변에 금속성 이물질(FO)이 위치하는 경우, 복수의 제1 코일부 중 어느 하나(210a)의 임피던스는 변한다.
예를 들면, 주변에 위치하는 금속성 이물질(FO)에 의해, 복수의 제1 코일부 중 어느 하나(210a)의 인덕턴스가 변할 수 있다.
예를 들면, 주변에 위치하는 금속성 이물질(FO)에 의해, 복수의 제1 코일부 중 어느 하나(210a)의 저항 성분이 변할 수 있다.
스위칭부(231)는, 직류 전원(610)과 제1 코일부(210) 사이에 배치될 수 있다.
스위칭부(231)는, 제1 스위치(231a) 및 제2 스위치(231b)를 포함할 수 있다.
제1 스위치(231a)는, 직류 전원(610)과 복수의 제1 코일부 중 어느 하나(210a) 사이에 배치될 수 있다.
제2 스위치(231b)는, 직류 전원(610)과 복수의 제1 코일부 중 다른 하나(210b) 사이에 배치될 수 있다.
실시예에 따라, 이물질 검출 장치(200)는, 환류 다이오드(D1, D2)를 더 포함할 수 있다.
환류 다이오드(D1, D2)는, 제1 코일부(210)의 갯수만큼 구비될 수 있다.
제1 환류 다이오드(D1)는, 복수의 제1 코일부 중 어느 하나(210a)과 병렬로 연결될 수 있다.
제1 스위치(231a)는, 턴 온 상태에서, 복수의 제1 코일부 중 어느 하나(210a)과 직류 전원(610)을 연결한다.
제1 스위치(231a)는, 턴 오프 상태에서, 복수의 제1 코일부 중 어느 하나(210a)과 제1 환류 다이오드(D1)를 연결한다.
제2 환류 다이오드(D2)는, 복수의 제1 코일부 중 다른 하나(210b)과 병렬로 연결될 수 있다.
제2 스위치(231b)는, 턴 온상태에서, 복수의 제1 코일부 중 다른 하나(210b)과 직류 전원(610)을 연결한다.
제2 스위치(231b)는, 턴 오프 상태에서, 복수의 제1 코일부 중 다른 하나(210b)과 제2 환류 다이오드(D2)를 연결한다.
전류 감지부(232)는, 제1 코일부(210)에 직렬로 연결될 수 있다.
전류 감지부(232)가 전류 센싱 저항으로 구성되는 경우, 전로 센싱 저항의 양단 전압은, 신호 처리부(240)로 입력될 수 있다.
전류 감지부(232)는, 제1 센서(232a) 및 제2 센서(232b)를 포함할 수 있다.
제1 센서(232a)는, 복수의 제1 코일부 중 어느 하나(210a)에 흐르는 전류값을 센싱할 수 있다.
제1 센서(232a)는, 복수의 제1 코일부 중 어느 하나(210a)에 직렬로 연결될 수 있다.
제2 센서(232b)는, 복수의 제1 코일부 중 다른 하나(210b)에 흐르는 전류값을 센싱할 수 있다.
제2 센서(232b)는, 복수의 제1 코일부 중 다른 하나(210b)에 직렬로 연결될 수 있다.
신호 처리부(240)는, 제1 코일부(210)과 전류 감지부(232) 사이의 노드에 연결될 수 있다.
신호 처리부(240)는, 제1 신호 처리부(240a) 및 제2 신호 처리부(240b)를 포함할 수 있다.
제1 신호 처리부(240a)는, 제1 센서(232a)에서 생성되는 신호를 처리할 수 있다.
제1 신호 처리부(240a)는, 복수의 제1 코일부 중 어느 하나(210a) 및 제1 센서(232a) 사이에 형성되는 노드에 연결될 수 있다.
제2 신호 처리부(240b)는, 제2 센서(232b)에서 생성되는 신호를 처리할 수 있다.
제2 신호 처리부(240b)는, 복수의 제1 코일부 중 다른 하나(210b) 및 제2 센서(232b) 사이에 형성되는 노드에 연결될 수 있다.
실시예에 따라, 프로세서(271)는, 제1 센서(232a)에서 생성되는 신호 및 제2 센서(232b)에서 생성되는 신호를 서로 비교하여, 차이 발생 여부로, 이물질 존재 여부를 판단할 수 있다.
도 26은 본 발명의 실시예에 따른 제1 신호를 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 26을 참조하면, 제1 코일부(210)에 직류 전원이 인가된다.
예를 들면, 제1 코일부(210)에 구형파의 직류 전원(611)이 인가될 수 있다.
만약, 제1 코일부(210) 주변에 금속성 이물질이 존재하는 경우, 전류 감지부(232)에서는, 지시부호 621과 같은 파형의 신호가 생성된다.
만약, 제1 코일부(210) 주변에 금속성 이물질이 존재하지 않는 경우, 전류 감지부(232)에서는, 지시부호 622와 같은 파형의 신호가 생성된다.
도 25에서 복수의 제1 코일부 중 어느 하나(210a) 주변에 금속성 이물질(FO)이 위치하므로, 제1 센서(232a)에서는, 도 26의 621과 같은 파형이 얻어진다.
도 26에서 복수의 제1 코일부 중 다른 하나(210b) 주변에 금속성 이물질이 위치하지 않으므로, 제2 센서(232b)에서는, 도 26의 622와 같은 파형이 얻어진다.
도 26의 파형은 특정 상황에 대한 이론적 예시이며, 실제 측정과정 및 검출하고자 하는 이물질의 물성치에 따라 이물질이 있는 경우와 없는 경우의 파형 특징이 반전될 수도 있다.
도 27은 본 발명의 실시예에 따른 신호 처리부를 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 28은, 도 27의 신호 처리부에서 처리되는 신호를 설명하는데 참조되는 도면이다
도 27 내지 도 28을 참조하면, 신호 처리부(240)는, 전류 감지부(232)에서 생성되는 제1 신호를 처리하여 제2 신호를 생성할 수 있다.
신호 처리부(240)는, 증폭기(710), 적분기(720) 및 비교기(730)를 포함할 수 있다.
증폭기(710)는, 제1 신호를 증폭하여 증폭 신호를 출력할 수 있다.
증폭기(710)는, 제1 신호에 대한 노이즈 필터링을 수행할 수 있다.
증폭기(710)에 의해 증폭된 제1 신호는, 적분기(720)에 전달될 수 있다.
적분기(720)는, 제1 신호를 기 설정된 시간 동안 적분할 수 있다.
적분기(720)는, 제1 신호를 기 설정된 시간 동안 적분하여 제2 신호를 출력할 수 있다.
지시 부호 741 및 742는, 기 설정된 시간 동안 적분된 제2 신호를 예시한다.
특히, 지시 부호 741은, 제1 코일부(210) 주변에 이물질이 존재하는 경우를 예시하고, 지시 부호 742는 제1 코일부(210) 주변에 이물질이 존재하지 않는 경우를 예시한다.
이물질의 유무에 따라 검출코일의 전류값이 다르기에 적분기 출력이 기준값에 도달하는 속도에 차이가 발생한다. 이러한 특성을 이용하여 적절한 기준값을 설정하여 이물질을 검출 할 수 있다.
이물질 유무에 따른 적분기 출력신호를 비교해 보면 검출시점(t')에서 이물질이 있는 경우(741) 기준값(740) 이상의 출력전압을 가지는 반면 이물질이 없는 경우(742)에는 검출시점에서 기준값(740) 미만의 출력전압을 가진다. 기준값(740) 및 검출시점을 조정(캘리브레이션 과정)하여 적용환경에 알맞은 이물질 검출회로의 민감도를 조정 가능하다.
도 28의 파형은 특정 상황에 대한 이론적 예시이며, 실제 측정과정 및 검출하고자 하는 이물질의 물성치에 따라 이물질이 있는 경우와 없는 경우의 파형 특징이 반전될 수도 있다.
비교기(730)는, 적분기(720)의 출력값(741)과 기준값(740)을 비교할 수 있다.
비교기(730)는, 적분기(720)의 출력값(741)이 기준값(740) 이상인 경우, 제3 신호를 출력할 수 있다.
프로세서(271)는, 제3 신호를 수신하는 경우, 제1 코일부(210) 주변에 금속성 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
비교기(730)는, 적분기(720)의 출력값(741)이 기준값(740) 보다 작은 경우, 제4 신호를 출력할 수 있다.
프로세서(271)는, 제4 신호를 수신하는 경우, 제1 코일부(210) 주변에 금속성 이물질이 존재하지 않는 것으로 판단할 수 있다.
한편, 기준값(740)은, 이물질이 없는 상태에서, 제1 코일부(210)에 흐르는 전류에 대한 테스트에 의해 설정된 값일 수 있다. 기준값(740)은, 기 설정된 시간동안 제1 코일부(210)에 흐르는 전류 신호를 적분한 값에 기초하여 설정된 값일 수 있다.
이러한 검출 방식으로 인해, 이물질의 존재로 인해 변하는 전류값의 미세한 차이도 적분을 통해, 검출해 낼 수 있어, 이물질 검출 민감도가 증대되는 효과가 있다.
도 29는 본 발명의 실시예에 다른 이물질 검출 장치의 동작을 설명하는데 참조되는 플로우 차트이다.
도 29를 참조하면, 프로세서(271)는, 캘리브레이션을 수행할 수 있다. 프로세서(271)는, 기준값을 설정할 수 있다.
프로세서(271)는, 적분기(720) 리셋 동작을 수행할 수 있다(S810).
적분기(720)를 이용하는 이물질 검출 방식은 적분기(720)의 출력신호가 포화(예, 증폭기의 출력신호의 최대값이 공급전압으로 제한되는 현상)되는 것을 방지하기 위해 검출 전후로 리셋 동작이 필수적으로 시행되어야 한다.
적분기 리셋(t0) 이후 일정 시간이 지난 검출시점(t')에서 비교기(730)는 이물질이 없는 경우는 제4 신호(예를 들면, 로우 신호)를, 이물질이 있는 경우는 제3 신호(예를 들면, 하이 신호)를 출력할 수 있다(S820).
실시예에 따라, 제3 신호가 로우 신호이고, 제4 신호가 하이 신호일 수 있다.
프로세서(271)는, 비교기(730)로부터 수신되는 신호가 하이 신호인지 판단할 수 있다(S830).
수신 신호가 하이 신호로 판단되는 경우, 프로세서(271)는, 알람 출력을 위한 신호를 생성하여 제공할 수 있다(S840).
이후에, 프로세서(271)는, 적분기(720)를 리셋하여 반복적인 이물질 검출 작업을 수행한다.
도 30은 본 발명의 실시예에 따른 신호 처리부를 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 31은, 도 30의 신호 처리부에서 처리되는 신호를 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 30 내지 도 31을 참조하면, 신호 처리부(240)는, 전류 감지부(232)에서 생성되는 제1 신호를 처리하여 제2 신호를 생성할 수 있다.
신호 처리부(240)는, 증폭기(710), 피크 디텍터(721) 및 비교기(730)를 포함할 수 있다.
증폭기(710)는, 제1 신호를 증폭하여 증폭 신호를 출력할 수 있다.
증폭기(710)는, 제1 신호에 대한 노이즈 필터링을 수행할 수 있다.
증폭기(710)에 의해 증폭된 제1 신호는, 피크 디텍터(721)에 전달될 수 있다.
피크 디텍터(721)는, 제1 신호의 피크값을 검출할 수 있다.
피크 디텍터(721)는, 제1 신호의 피크값을 검출하여 제2 신호를 출력할 수 있다.
지시 부호 941 및 942는, 피크 디텍터(721)에 의해 생성된 제2 신호를 예시한다.
이물질이 있을 경우, 제1 코일부(210)의 인덕턴스 변화에 의해, 센싱값 파형의 첨두치가 변하게 된다. 이러한 특성을 이용하여 적절한 기준값을 설정하여 이물질을 검출 할 수 있다.
비교기(730)는, 피크 디텍터(721)의 출력값(941, 942)과 기준값(940)을 비교할 수 있다.
비교기(730)는, 피크 디텍터(721)의 출력값(942)이 기준값(940) 이상인 경우, 제3 신호를 출력할 수 있다.
프로세서(271)는, 제3 신호를 수신하는 경우, 제1 코일부(210) 주변에 금속성 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
비교기(730)는, 피크 디텍터(721)의 출력값(941)이 기준값(940)보다 작은 경우, 제4 신호를 출력할 수 있다.
프로세서(271)는, 제4 신호를 수신하는 경우, 제1 코일부(210) 주변에 금속성 이물질이 존재하지 않는 것으로 판단할 수 있다.
한편, 기준값(940)은, 이물질이 없는 상태에서, 제1 코일부(210)에 흐르는 전류에 대한 테스트에 의해 설정된 값일 수 있다. 기준값(940)은, 제1 코일부(210)에 흐르는 전류의 피크값에 기초하여 설정된 값일 수 있다.
도 32는 도 30의 신호 처리부를 포함하는 이물질 검출 장치의 회로도를 예시한다.
도 32는, 아날로그 회로를 사용하여 구현된 이물질 검출 장치의 회로도를 나타낸다.
도 32를 참조하면, 제1 코일부(210)은 MOSFET(SW)(231)을 통하여 DC전원(VDC)에 연결 혹은 탈락 가능하다.
SW(231)가 턴오프 시 검출코일의 전류는 환류다이오드(D1)를 통해 흐르게 된다.
전류 센싱저항(Rs)(232)는 검출코일과 직렬로 연결되어 있으며, 센싱저항의 양단전압은 신호처리부(240)로 입력된다.
신호처리부(240)는 두 개의 연산증폭기와 하나의 비교기(730)를 포함한다.
증폭기(710)는, 제1 연산증폭기(711), 제1 저항(R1), 제2 저항(R2)을 포함할 수 있다.
제1 연산증폭기(711)는 비교적 작은 전류측정값을 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2)의 비율로 증폭시키며 노이즈가 많을 경우 제1 저항(R1) 혹은 제2 저항(R2) 양단에 커패시터를 추가하여 필터링 기능을 수행할 수 있다.
피크 디텍터(721)는, 제2 연산 증폭기(726), 다이오드(Dpd) 및 커패시터(C1)를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 피크 디텍터(721)는, Dpd의 순방향전압으로 인한 신호손실이 무시 가능할 경우(예, 쇼트키다이오드를 사용) 제2 연산 증폭기(726)를 제거하고 커페티터(C1)에 SW(210)의 스위칭 주기보다 충분히 큰 시정수를 가지도록 저항을 병렬로 연결한 일반적인 RCD 피크디텍터 회로를 사용할 수도 있다.
비교기(730)는 +입력에 기준값(Vref)를 입력하여 피크디텍터(721)의 출력과 비교하여 판별신호(Vout)을 생성한다.
도 33은 본 발명의 실시예에 따른 신호 처리부를 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 34는 도 33의 신호 처리부에서 처리되는 신호를 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 33 내지 도 34를 참조하면, 신호 처리부(240)는, 전류 감지부(232)에서 생성되는 제1 신호를 처리하여 제2 신호를 생성할 수 있다.
신호 처리부(240)는, 증폭기(710), 저역 필터(722) 및 비교기(730)를 포함할 수 있다.
증폭기(710)는, 제1 신호를 증폭하여 증폭 신호를 출력할 수 있다.
증폭기(710)는, 제1 신호에 대한 노이즈 필터링을 수행할 수 있다.
증폭기(710)에 의해 증폭된 제1 신호는, 저역 필터(722)에 전달될 수 있다.
저역 필터(722)는, 제1 신호의 평균값을 추출할 수 있다.
저역 필터(722)는, 제1 신호의 평균값을 추출하여 제2 신호를 출력할 수 있다.
지시 부호 1141 및 1142는, 저역 필터(722)에 의해 생성된 제2 신호를 예시한다.
이물질이 있는 경우, 제1 코일부(210)의 등가 저항이 증가하여 전류 감지부(232)에서 센싱하는 센싱값 파형의 평균값이, 아래 수학식에 의해 낮아지게 된다.
수학식
Figure 112018023103428-pat00001
비교기(730)는, 저역 필터(722)의 출력값(1141, 1142)과 기준값(1140)을 비교할 수 있다.
비교기(730)는, 저역 필터(722)의 출력값(1141)이 기준값(1140)보다 큰 경우, 제4 신호를 출력할 수 있다.
프로세서(271)는, 제4 신호를 수신하는 경우, 제1 코일부(210)의 주변에 금속성 이물질이 존재하지 않는 것으로 판단할 수 있다.
비교기(730)는, 저역 필터(722)의 출력값(1142)이 기준값(1140) 이하인 경우, 제3 신호를 출력할 수 있다.
프로세서(271)는, 제3 신호를 수신하는 경우, 제1 코일부(210)의 주변에 금속성 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
한편 기준값(1140)은, 이물질이 없는 상태에서, 제1 코일부(210)에 흐르는 전류에 대한 테스트에 의해 설정된 값일 수 있다. 기준값(1140)은, 제1 코일부(210)에 흐르는 전류의 평균값에 기초하여 설정된 값일 수 있다.
도 35는 본 발명의 실시예에 따른 이물질 검출 장치의 동작을 설명하는데 참조되는 플로우 차트이다.
도 35를 참조하면, 프로세서(271)는, 캘리브레이션을 수행할 수 있다. 프로세서(271)는, 기준값을 설정할 수 있다.
비교기(730)는, 이물질이 없는 경우, 제4 신호(예를 들면, 로우 신호)를, 이물질이 있는 경우, 제3 신호(예를 들면, 하이 신호)를 출력할 수 있다(S1210).
실시예에 따라, 제3 신호가 로우 신호이고, 제4 신호가 하이 신호일 수 있다.
프로세서(271)는, 비교기(730)로부터 수신되는 신호가 하이 신호인지 판단할 수 있다(S1231).
수신 신호가 하이 신호로 판단되는 경우, 프로세서(271)는, 알람 출력을 위한 신호를 생성하여 제공할 수 있다(S1232).
이후에, 프로세서(271)는, 적분기(720)를 리셋하여 반복적인 이물질 검출 작업을 수행한다.
전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 상기 컴퓨터는 프로세서 또는 제어부를 포함할 수도 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
99 : 무선 충전 장치
200 : 이물질 검출 장치

Claims (17)

  1. 무선 충전 시스템의 송신 패드 및 수신 패드 사이에 위치하는 복수의 오브젝트 감지 장치; 및
    상기 복수의 오브젝트 감지 장치에서 수신되는 데이터에 기초하여, 오브젝트의 존재 여부를 판단하는 검출 회로;를 포함하고,
    상기 복수의 오브젝트 감지 장치 각각은,
    코일이 제1 회전 방향으로 권취되는 제1 코일부; 및
    상기 제1 코일부에 적층되고, 코일이 상기 제1 회전 방향과 다른 제2 회전 방향으로, 권취되는 제2 코일부;를 포함하고,
    상기 복수의 오브젝트 감지 장치 각각은,
    서로 직렬 연결 또는 병렬 연결되고,
    상기 복수의 오브젝트 감지 장치는,
    제1 그룹 오브젝트 감지 장치; 및
    상기 제1 그룹 오브젝트 감지 장치와 병렬 연결되는 제2 그룹 오브젝트 감지 장치;를 포함하고,
    상기 제1 그룹 오브젝트 감지 장치는,
    인접하는 오브젝트 감지 장치간 서로 직렬 연결되고,
    상기 제2 그룹 오브젝트 감지 장치는,
    인접하는 오브젝트 감지 장치간 서로 직렬 연결되는 이물질 검출 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 그룹 오브젝트 감지 장치는,
    상기 제1 그룹 오브젝트 감지 장치와 맞물리게 배치되는 이물질 검출 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제1 그룹 오브젝트 감지 장치는,
    제1 오브젝트 감지 장치;
    제1 방향으로, 상기 제1 오브젝트 감지 장치와 인접하게 배치되는 제2 오브젝트 감지 장치; 및
    제2 방향으로, 상기 제1 오브젝트 감지 장치와 인접하게 배치되는 제3 오브젝트 감지 장치;를 포함하는 이물질 검출 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제1 그룹 오브젝트 감지 장치는,
    상기 제1 오브젝트 감지 장치를 기준으로, 상기 제2 오브젝트 감지 장치 및 상기 제3 오브젝트 감지 장치가 ㄴ형상으로 배치되는 이물질 검출 장치.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 제2 그룹 오브젝트 감지 장치는,
    제4 오브젝트 감지 장치;
    상기 제1 방향과 반대 방향으로, 상기 제4 오브젝트 감지 장치와 인접하게 배치되는 제5 오브젝트 감지 장치; 및
    상기 제2 방향과 반대 방향으로, 상기 제4 오브젝트 감지 장치와 인접하게 배치되는 제6 오브젝트 감지 장치;를 포함하는 이물질 검출 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제2 그룹 오브젝트 감지 장치는,
    상기 제4 오브젝트 감지 장치를 기준으로, 상기 제5 오브젝트 감지 장치 및 상기 제6 오브젝트 감지 장치가 ㄱ형상으로 배치되는 이물질 검출 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 오브젝트 감지 장치는,
    복수의 제1 코일부 및 복수의 제2 코일부 중 적어도 일부의 조합으로 형성되는 제1 레이어; 및
    복수의 제1 코일부 및 복수의 제2 코일부 중 상기 제1 레이어를 형성하지 않는 나머지의 조합으로 형성되고, 상기 제1 레이어 위에 위치하는 제2 레이어;를 포함하는 이물질 검출 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 오브젝트 감지 장치와 전기적으로 연결되는 제1 포트; 및
    상기 복수의 오브젝트 감지 장치와 전기적으로 연결되는 제2 포트;를 더 포함하는 이물질 검출 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제1 포트 및 상기 제2 포트는,
    상기 송신 패드의 테두리 바깥쪽에 배치되는 이물질 검출 장치.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 오브젝트 감지 장치는,
    적어도 하나의 오브젝트 감지 장치의 제1 코일부의 턴수가,
    나머지 오브젝트 감지 장치 중 적어도 하나의 제1 코일부의 턴수와 다른 이물질 검출 장치.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 오브젝트 감지 장치는,
    적어도 하나의 오브젝트 감지 장치의 제1 코일부와 제2 코일부의 적층 순서가,
    나머지 오브젝트 감지 장치 중 적어도 하나의 제1 코일부와 제2 코일부의 적층 순서와 다른 이물질 검출 장치.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 오브젝트 감지 장치는,
    적어도 하나의 오브젝트 감지 장치의 유기 전압이,
    나머지 오브젝트 감지 장치 중 적어도 하나의 유기 전압과 극성이 반대인 이물질 검출 장치.
  15. 무선 충전 시스템의 송신 패드 및 수신 패드 사이에 위치하고, 복수의 오브젝트 감지 장치; 및
    상기 복수의 오브젝트 감지 장치에서 수신되는 데이터에 기초하여, 오브젝트의 존재 여부를 판단하는 검출 회로;를 포함하고,
    상기 복수의 오브젝트 감지 장치 각각은,
    코일이 제1 회전 방향으로 권취되는 제1 코일부; 및
    상기 제1 코일부에 적층되고, 코일이 상기 제1 회전 방향과 다른 제2 회전 방향으로, 권취되는 제2 코일부;를 포함하고,
    상기 복수의 오브젝트 감지 장치 각각은,
    서로 직렬 연결 또는 병렬 연결되고,
    상기 제1 코일부는,
    코일이 상기 제2 코일부보더 더 큰 횟수로 권취되고,
    상기 제1 코일부에서 코일의 권취에 의해 정의되는 제1 형상은,
    상기 제2 코일부에서 코일의 권취에 의해 정의되는 제2 형상보다 작은, 이물질 검출 장치.

  16. 삭제
  17. 삭제
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