KR102128487B1 - Apparatus for transmitting wireless power and method for controlling power thereof - Google Patents
Apparatus for transmitting wireless power and method for controlling power thereof Download PDFInfo
- Publication number
- KR102128487B1 KR102128487B1 KR1020190067873A KR20190067873A KR102128487B1 KR 102128487 B1 KR102128487 B1 KR 102128487B1 KR 1020190067873 A KR1020190067873 A KR 1020190067873A KR 20190067873 A KR20190067873 A KR 20190067873A KR 102128487 B1 KR102128487 B1 KR 102128487B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- power
- wireless power
- current
- transmission
- wireless
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
- H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
- H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
본 발명의 실시 예에 무선전력 수신장치를 통해 부하에 전력을 전송하는 무선전력 송신장치는 교류 전력을 생성하는 전력 공급 장치와 상기 교류 전력을 공진을 이용하여 상기 무선전력 수신장치에 구비된 수신 코일에 전달하는 송신 코일 및 상기 송신 코일과 수신 코일의 결합상태를 검출하는 검출부를 포함하고, 상기 무선전력 송신장치는 상기 검출된 결합상태에 기초하여 상기 부하에 전송되는 송신 전력을 제어하는 것을 특징으로 한다.In an embodiment of the present invention, a wireless power transmission device that transmits power to a load through a wireless power reception device includes a power supply device that generates AC power and a receiving coil provided in the wireless power reception device using resonance of the AC power. It includes a transmitting coil and a detection unit for detecting a coupling state of the transmitting coil and the receiving coil, wherein the wireless power transmission apparatus is characterized in that for controlling the transmission power transmitted to the load based on the detected coupling state do.
Description
본 발명은 무선전력 전송 기술에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 무선전력 송신장치와 무선전력 수신장치 간 결합상태에 따라 송신 전력을 제어하여 전력 전송 효율을 극대화시킬 수 있는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless power transmission technology. More specifically, the present invention relates to a method of maximizing power transmission efficiency by controlling transmit power according to a combined state between a wireless power transmitter and a wireless power receiver.
무선으로 전기 에너지를 원하는 기기로 전달하는 무선전력전송 기술(wireless power transmission 또는 wireless energy transfer)은 이미 1800년대에 전자기유도 원리를 이용한 전기 모터나 변압기가 사용되기 시작했고, 그 후로는 라디오파나 레이저와 같은 전자파를 방사해서 전기에너지를 전송하는 방법도 시도 되었다. 우리가 흔히 사용하는 전동칫솔이나 일부 무선면도기도 실상은 전자기유도 원리로 충전된다. 전자기 유도는 도체의 주변에서 자기장을 변화시켰을 때 전압이 유도되어 전류가 흐르는 현상을 말한다. 전자기 유도 방식은 소형 기기를 중심으로 상용화가 빠르게 진행되고 있으나, 전력의 전송 거리가 짧은 문제가 있다.In the 1800s, electric motors or transformers using electromagnetic induction principles began to be used in wireless power transmission or wireless energy transfer technology that wirelessly transmits electric energy to a desired device. A method of transmitting electric energy by emitting the same electromagnetic wave has also been attempted. Electric toothbrushes and some wireless shavers that we commonly use are actually charged with electromagnetic induction. Electromagnetic induction refers to a phenomenon in which voltage is induced and current flows when the magnetic field is changed around the conductor. In the electromagnetic induction method, commercialization is rapidly progressing around small devices, but there is a problem in that the transmission distance of power is short.
현재까지 무선 방식에 의한 에너지 전달 방식은 전자기 유도 이외에 자기 공진 및 단파장 무선 주파수를 이용한 원거리 송신 기술 등이 있다.To date, the energy transmission method using the wireless method includes magnetic resonance and long-distance transmission technology using a short-wavelength radio frequency in addition to electromagnetic induction.
최근에는 이와 같은 무선 전력 전송 기술 중 공진을 이용한 에너지 전달 방식이 많이 사용되고 있다.Recently, an energy transmission method using resonance has been widely used among such wireless power transmission technologies.
그러나, 기존의 공진을 이용한 에너지 전달 방식은 무선전력 송신장치와 무선전력 수신장치의 결합상태에 따라 전력 전송 효율이 달라질 수 있다. However, in the conventional energy transfer method using resonance, power transmission efficiency may be changed according to a combined state of the wireless power transmitter and the wireless power receiver.
따라서, 무선전력 송신장치와 무선전력 수신장치의 결합상태를 반영하여 전력 전송 효율을 극대화시킬 수 있는 방안이 필요하다.Therefore, there is a need for a method to maximize power transmission efficiency by reflecting the combined state of the wireless power transmitter and the wireless power receiver.
본 발명은 무선전력 송신장치와 무선전력 수신장치의 결합상태에 따라 전력 전송 효율을 최대화시킬 수 있는 방법의 제공을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a method for maximizing power transmission efficiency according to a combined state of a wireless power transmitter and a wireless power receiver.
본 발명은 무선전력 송신장치와 무선전력 수신장치의 결합계수를 검출하여 검출된 결합계수에 따라 송신 전력을 제어할 수 있는 방법의 제공을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a method for detecting transmission coefficients of a wireless power transmitter and a wireless power receiver and controlling transmission power according to the detected coupling coefficient.
본 발명의 실시 예에 무선전력 수신장치를 통해 부하에 전력을 전송하는 무선전력 송신장치는 교류 전력을 생성하는 전력 공급 장치와 상기 교류 전력을 공진을 이용하여 상기 무선전력 수신장치에 구비된 수신 코일에 전달하는 송신 코일 및 상기 송신 코일과 수신 코일의 결합상태를 검출하는 검출부를 포함하고, 상기 무선전력 송신장치는 상기 검출된 결합상태에 기초하여 상기 부하에 전송되는 송신 전력을 제어하는 것을 특징으로 한다.In an embodiment of the present invention, a wireless power transmission device that transmits power to a load through a wireless power reception device includes a power supply device that generates AC power and a receiving coil provided in the wireless power reception device using resonance of the AC power. It includes a transmitting coil and a detection unit for detecting a coupling state of the transmitting coil and the receiving coil, wherein the wireless power transmission apparatus is characterized in that for controlling the transmission power transmitted to the load based on the detected coupling state do.
상기 무선전력 송신장치는 상기 검출된 결합상태에 대응하는 상기 부하의 제1 수신 전력을 결정하고, 상기 결정된 제1 수신 전력에 따라 상기 송신 전력을 제어하는 것을 특징으로 한다.The wireless power transmission apparatus is characterized in that it determines the first received power of the load corresponding to the detected combined state, and controls the transmitted power according to the determined first received power.
상기 무선전력 송신장치는 상기 부하가 현재 수신하고 있는 제2 수신 전력을 확인하고, 상기 제2 수신 전력이 상기 제1 수신 전력과 다를 경우, 상기 제1 수신 전력에 따라 상기 송신 전력을 제어하는 것을 특징으로 한다.The wireless power transmission apparatus checks the second reception power currently being received by the load, and when the second reception power is different from the first reception power, controlling the transmission power according to the first reception power It is characterized by.
상기 무선전력 송신장치는 상기 무선전력 수신장치와 인밴드 또는 아웃 오브 밴드 통신을 통해 상기 제2 수신 전력을 확인하는 것을 특징으로 한다.The wireless power transmission device is characterized in that it checks the second received power through in-band or out-of-band communication with the wireless power receiving device.
상기 무선전력 송신장치는 내부에 흐르는 전류의 세기를 측정하여 상기 제2 수신 전력을 확인하는 것을 특징으로 한다.The wireless power transmission device is characterized in that to check the second received power by measuring the intensity of the current flowing therein.
상기 무선전력 송신장치는 상기 송신 코일과 상기 수신 코일 간 결합계수에 따른 결합 상태를 검출하는 검출부를 더 포함하고, 상기 무선전력 송신장치는 상기 결합계수가 증가할수록 송신 전력을 증가시키는 것을 특징으로 한다.The wireless power transmission apparatus further includes a detection unit that detects a coupling state according to a coupling factor between the transmitting coil and the receiving coil, and the wireless power transmitting apparatus increases transmission power as the coupling coefficient increases. .
상기 검출부는 상기 전력 공급 장치에서 상기 무선전력 송신장치를 바라본 입력 임피던스를 측정하여 측정된 입력 임피던스에 기초하여 상기 결합계수를 검출하는 것을 특징으로 한다.The detection unit is characterized in that it detects the coupling coefficient based on the measured input impedance by measuring the input impedance looking at the wireless power transmitter in the power supply.
상기 전력 공급 장치는 전원 공급 장치로부터 직류 전력을 공급받아 교류 전력을 생성하고, 상기 무선전력 송신장치는 상기 전력 공급 장치에서 출력되는 전력을 조절하여 상기 송신 전력을 제어하는 것을 특징으로 한다.The power supply device receives DC power from a power supply device to generate AC power, and the wireless power transmission device controls the transmission power by adjusting the power output from the power supply device.
상기 전력 공급 장치는 전력선 통신을 이용하여 상기 전원 공급 장치에서 출력되는 직류 전력을 제어하기 위한 전력 제어 신호를 전송하는 것을 특징으로 한다.The power supply device is characterized in that it transmits a power control signal for controlling the DC power output from the power supply using power line communication.
상기 전력 공급 장치는 전원 공급 장치로부터 직류 전력을 수신하여 교류 전력을 생성하는 교류 전력 생성부를 더 포함하고, 상기 무선전력 송신장치는 상기 교류 전력 생성부에 입력되거나 또는 상기 교류 전력 생성부로부터 출력되는 전류의 세기에 기초하여 상기 송신 전력을 제어하는 것을 특징으로 한다.The power supply device further includes an AC power generation unit that receives DC power from the power supply and generates AC power, and the wireless power transmission device is input to the AC power generation unit or output from the AC power generation unit. It characterized in that to control the transmission power based on the intensity of the current.
상기 무선전력 송신장치는 상기 결합상태와 상기 송신 전력을 대응시켜 저장하는 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The wireless power transmission apparatus is characterized in that it further comprises a storage unit for storing the combined state and the transmission power.
상기 송신 코일은 상기 전력 공급 장치로부터 제공받은 전력을 통해 자기장을 발생하는 송신 유도 및 상기 송신 유도 코일과 커플링되어 전달받은 전력을 공진을 이용해 상기 수신 코일에 전송하는 송신 공진 코일을 포함하는 것을 특징으로 한다.The transmitting coil includes a transmitting induction coil generating a magnetic field through the power supplied from the power supply device and a transmitting resonance coil coupled to the transmitting induction coil and transmitting the received power to the receiving coil using resonance. Should be
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 무선전력 수신장치를 통해 부하에 전력을 전송하는 무선전력 송신장치의 전력 제어 방법은 상기 무선전력 송신장치와 상기 무선전력 수신장치 간 결합상태를 검출하는 단계와 상기 검출된 결합상태에 기초하여 송신 전력을 결정하는 단계 및 상기 결정된 송신 전력을 공진을 이용하여 상기 부하에 전송하는 단계를 포함한다.According to another embodiment of the present invention, a power control method of a wireless power transmission device that transmits power to a load through a wireless power reception device includes detecting a coupling state between the wireless power transmission device and the wireless power reception device and And determining a transmission power based on the detected coupling state and transmitting the determined transmission power to the load using resonance.
상기 송신 전력을 결정하는 단계는 상기 검출된 결합상태에 대응하여 상기 부하가 수신해야 하는 제1 수신 전력을 결정하는 단계와 상기 결정된 제1 수신 전력에 따라 상기 송신 전력을 결정하는 단계를 포함한다.Determining the transmit power includes determining a first receive power that the load should receive in response to the detected combined state and determining the transmit power according to the determined first receive power.
상기 결정된 제1 수신 전력에 따라 상기 송신 전력을 결정하는 단계는 상기 부하가 현재 수신하고 있는 제2 수신 전력을 확인하는 단계와 상기 제1 수신 전력과 상기 제2 수신 전력을 비교하는 단계와 상기 비교 결과, 상기 제1 수신 전력과 상기 제2 수신 전력이 다를 경우, 상기 제1 수신 전력에 따라 상기 송신 전력을 결정하는 단계를 포함한다.Determining the transmission power according to the determined first received power includes: checking the second received power currently being received by the load and comparing the first received power with the second received power; and comparing the second received power. As a result, when the first received power and the second received power are different, determining the transmission power according to the first received power.
상기 부하가 현재 수신하고 있는 제2 수신 전력을 확인하는 단계는 상기 무선전력 수신장치와 인밴드 또는 아웃 오브 밴드 통신을 통해 상기 제2 수신 전력을 확인하는 단계를 포함한다.The step of checking the second received power that the load is currently receiving includes checking the second received power through in-band or out-of-band communication with the wireless power receiver.
상기 부하가 현재 수신하고 있는 제2 수신 전력을 확인하는 단계는 상기 무선전력 송신장치의 내부에 흐르는 전류의 세기를 측정하여 상기 제2 수신 전력을 확인하는 단계를 포함한다.The step of checking the second received power that the load is currently receiving includes checking the second received power by measuring the intensity of a current flowing inside the wireless power transmitter.
상기 결합상태를 검출하는 단계는 상기 결합상태를 판단하기 위한 상기 결합계수를 검출하는 단계를 포함하며,상기 송신전력을 결정하는 단계는 상기 결합계수가 증가할수록 상기 송신전력을 증가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The detecting of the coupling state includes detecting the coupling coefficient for determining the coupling state, and the determining of the transmission power includes increasing the transmission power as the coupling coefficient increases. It is characterized by.
상기 송신 전력을 결정하는 단계는 상기 결합 상태와 이에 대응되는 송신 전력을 포함하는 룩업 테이블에 기초하여 상기 송신 전력을 결정하는 단계를 포함한다.Determining the transmit power includes determining the transmit power based on a lookup table including the combined state and corresponding transmit power.
상기 결합 상태를 검출하는 단계는 상기 무선전력 송신장치의 내부에 흐르는 전류의 세기를 또는 상기 무선전력 송신장치의 입력 임피던스를 이용하여 상기 결합 상태를 검출하는 단계를 포함한다.The detecting of the coupled state includes detecting the intensity of the current flowing inside the wireless power transmitter or using the input impedance of the wireless power transmitter.
본 발명의 실시 예에 따르면, 무선전력 송신장치와 무선전력 수신장치의 결합상태에 따라 송신 전력을 제어하여 전력 전송 효율을 최대화시킬 수 있는 방법의 제공을 목적으로 한다.According to an embodiment of the present invention, an object of the present invention is to provide a method for maximizing power transmission efficiency by controlling transmit power according to a combined state of a wireless power transmitter and a wireless power receiver.
본 발명은 무선전력 송신장치와 무선전력 수신장치의 결합계수를 검출하여 검출된 결합계수에 기초하여 최적의 수신 전력을 결정하고, 결정된 수신 전력에 따라 송신 전력을 제어하여 전력 전송 효율을 최대화시킬 수 있다.The present invention can determine the optimal reception power based on the detected coupling coefficient by detecting the coupling coefficient of the wireless power transmitter and the wireless power receiver, and maximize the power transmission efficiency by controlling the transmission power according to the determined received power have.
한편 그 외의 다양한 효과는 후술될 본 발명의 실시 예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 것이다.Meanwhile, various other effects will be disclosed directly or implicitly in a detailed description according to an embodiment of the present invention to be described below.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선전력 전송 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선전력 전송 시스템의 등가 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 최대 전력 전송 효율을 만족하기 위한 결합계수와 부하 임피던스의 관계를 보여주는 도면이다.
도 5는 부하가 배터리인 경우, 최대 전력 전송 효율을 만족하기 위한 결합계수와 부하 임피던스의 관계의 예를 보여주는 도면이다.
도 6은 부하가 배터리인 경우, 배터리에 인가되는 전압에 대한 전류의 관계를 보여주는 도면이다.
도 7은 부하가 배터리인 경우, 배터리에 인가되는 전력량과 부하 임피던스의 관계를 보여주는 도면이다.
도 8은 부하가 배터리인 경우, 최대 전력 전송 효율을 만족하기 위한 결합계수와 부하의 수신 전력의 관계를 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 무선전력 전송 시스템의 구성도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전력 제어 방법을 설명하기 위한 래더다이어 그램이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전력 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 12는 제1 출력 전압이 교류 전력 생성부에 인가 시 측정되는 전류 값, 결합계수, 제2 출력 전압, 적정 전류 범위를 대응시킨 룩업 테이블을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 결합계수의 검출 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 14는 출력 임피던스를 가변시키기 위해 스위치를 개방시킨 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 출력 임피던스를 가변시키기 위해 스위치를 단락시킨 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전력 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 17은 도 16의 실시 예에 따른 전력 제어 방법에 사용되는 룩업테이블을 설명하기 위한 도면이다.1 is a block diagram of a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
2 is an equivalent circuit diagram of a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a power control method according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing the relationship between the coupling coefficient and load impedance to satisfy the maximum power transmission efficiency.
5 is a view showing an example of the relationship between the coupling coefficient and the load impedance to satisfy the maximum power transmission efficiency when the load is a battery.
6 is a view showing a relationship between a current applied to a voltage applied to a battery when the load is a battery.
7 is a view showing a relationship between a load impedance and an amount of power applied to a battery when the load is a battery.
FIG. 8 is a diagram illustrating a relationship between a coupling coefficient and a received power of a load for satisfying maximum power transmission efficiency when the load is a battery.
9 is a block diagram of a wireless power transmission system according to another embodiment of the present invention.
10 is a ladder diagram for explaining a power control method according to another embodiment of the present invention.
11 is a flowchart illustrating a power control method according to another embodiment of the present invention.
12 is a view for explaining a look-up table that corresponds to a current value measured when the first output voltage is applied to the AC power generating unit, a coupling coefficient, a second output voltage, and an appropriate current range.
13 is a flowchart illustrating a method of detecting a coupling coefficient according to another embodiment of the present invention.
14 is a view for explaining a case in which the switch is opened to change the output impedance.
15 is a view for explaining a case in which a switch is shorted to change the output impedance.
16 is a flowchart illustrating a power control method according to another embodiment of the present invention.
17 is a view for explaining a lookup table used in the power control method according to the embodiment of FIG. 16.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art to which the present invention pertains can easily practice.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선전력 전송 시스템(10)의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선전력 전송 시스템(10)의 등가 회로도이다.1 is a configuration diagram of a wireless
도 1을 참조하면, 무선전력 전송 시스템(10은 전력 공급 장치(100), 무선전력 송신장치(200), 무선전력 수신장치(300) 및 부하(400)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the wireless
일 실시 예에서 전력 공급 장치(100)는 도 1과 같이 무선전력 송신장치(200)와 별도로 구비될 수 있고, 무선전력 송신장치(200)에 포함될 수도 있다.In one embodiment, the
도 1을 참고하면, 전력 공급 장치(100)는 전원 공급부(110), 스위치(120), 직류 직류 변환기(130), 전류 센서부(140), 발진기(150), 교류 전력 생성부(160), 제어부(170), 저장부(180)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the
전원 공급부(110)는 전력 공급 장치(100)의 각 구성요소에 직류전원을 공급할 수 있다. 전원 공급부(110)는 전력 공급 장치(100)와 별도로 구비될 수도 있다.The
일 실시 예에서 무선전력 송신장치(200)가 공진을 이용하여 무선전력 수신장치(300)에 전력을 전송하는 경우라면, 무선전력 송신장치(200)는 후술할 송신 유도 코일부(211) 및 송신 공진 코일부(212)를 포함하지만, 전자기 유도를 이용하여 무선전력 수신장치(300)에 전력을 전송하는 경우라면, 무선전력 송신장치(200)는 송신 공진 코일부(212)를 포함하지 않을 수 있다.In one embodiment, if the
스위치(120)는 전원 공급부(110)와 직류 직류 변환기(130)를 연결하거나 분리시킬 수 있다. 스위치(120)는 제어부(180)의 개방 신호 또는 단락 신호에 의해 개방되거나 단락될 수 있다. 일 실시 예에서 스위치(120)는 무선전력 송신장치(200)와 무선전력 수신장치(300)간 전력 전송 상태에 따라 제어부(180)의 동작에 의해 개방 또는 단락될 수 있다. The
직류 직류 변환기(DC-DC converter)(130)는 전원 공급부(110)로부터 공급받은 직류전압을 이용하여 소정의 전압 값을 갖는 직류전압으로 변환하여 출력할 수 있다.The DC-
직류 직류 변환기(DC-DC converter)(130)는 전원 공급부(110)에서 출력된 직류전압을 교류전압으로 변환한 다음, 변환된 교류전압을 승압 또는 강압하고 정류하여 소정의 전압 값을 갖는 직류전압을 출력할 수 있다.The DC-
직류-직류 변환기(DC-DC converter)(130)로 스위칭 레귤레이터(Switching regulator) 또는 리니어 레귤레이터(Linear regulator)가 사용될 수 있다.As a DC-
리니어 레귤레이터(Linear regulator)는 입력전압을 받아 필요한 만큼 출력전압을 내보내고, 나머지 전압은 열로 방출하는 변환기이다.A linear regulator is a converter that receives an input voltage and sends out the output voltage as needed, and discharges the remaining voltage as heat.
스위칭 레귤레이터(Switching regulator)는 펄스 폭 변조(PWM: Pulse Width Modulation)를 이용하여 출력전압을 조절할 수 있는 변환기이다. A switching regulator is a converter that can regulate the output voltage using Pulse Width Modulation (PWM).
전류 센서부(140)는 전력 공급 장치(100)의 내부에 흐르는 전류를 감지하여 감지된 전류의 세기를 측정할 수 있다. The
일 실시 예에서 전류 센서부(140)는 직류 직류 변환기(130)에서 출력된 직류전압이 교류 전력 생성부(160)에 인가될 때, 흐르는 전류의 세기를 측정할 수 있으나, 이에 한정될 필요는 없고, 교류 전력 생성부(160)에서 출력되는 전류의 세기를 측정할 수도 있다. In one embodiment, the
일 실시 예에서 전류 센서부(140)는 변류기(CT: Current Transformer)가 사용될 수 있다. 일 실시 예에서 교류 전력 생성부(160)에 인가되는 전류의 세기는 무선전력 송신장치(200)와 무선전력 수신장치(300)간 근접해 있는 근접거리를 알아내는데 사용될 수 있다. 일 실시 예에서 교류 전력 생성부(160)에 인가되는 전류의 세기는 무선전력 송신장치(200)와 무선전력 수신장치(300) 간 결합상태를 나타내는 척도가 될 수 있다. 상기 결합상태는 무선전력 송신장치(200)와 무선전력 수신장치(300)간 결합계수(Coupling Coefficient)를 알아내는데 사용될 수 있다.In one embodiment, the
전류 센서부(140)는 상기 감지된 전류의 세기에 대한 신호를 제어부(180)로 전달할 수 있다.The
도 1에서 전류 센서부(140)는 제어부(180)와 별도의 구성요소로 도시되어 있지만, 제어부(180)안에 포함될 수도 있다.In FIG. 1, the
발진기(Oscillator)(150)는 소정의 주파수를 갖는 교류신호를 생성하여 교류 전력 생성부(160)에 인가할 수 있다.The
교류 전력 생성부(160)는 직류 직류 변환기(130)로부터 전달받은 직류전압과 상기 교류 신호를 이용하여 교류 전력을 생성할 수 있다.The AC
교류 전력 생성부(160)는 발진기(150)에서 생성된 교류신호를 증폭할 수 있다. 교류신호의 증폭량은 직류-직류 변환기(DC-DC converter)(130)를 통해 인가되는 직류전압의 크기에 따라 가변될 수 있다. The
일 실시 예에서 교류 전력 생성부(160)는 푸쉬 풀 타입(push-pull type)의 듀얼 모스펫(Dual MOSFET)이 사용될 수 있다.In one embodiment, the AC
제어부(180)는 전력 공급 장치(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.The
제어부(180)는 미리 정해진 직류전압이 교류 전력 생성부(160)에 인가되도록 직류 직류 변환기(130)를 제어할 수 있다.The
제어부(180)는 전류 센서부(140)로부터 직류 직류 변환기(130)에서 출력된 직류전압이 교류 전력 생성부(160)에 인가될 때, 흐르는 전류의 세기에 대한 신호를 수신하고, 수신된 전류의 세기에 대한 신호를 이용해 직류 직류 변환기(130)에서 출력되는 직류전압 및 발진기(150)에서 출력하는 교류신호의 주파수를 조절할 수 있다.When the DC voltage output from the
제어부(180)는 교류 전력 생성부(160)에 인가되는 전류의 세기에 대한 신호를 전류 센서부(140)로부터 수신하여 무선전력 수신장치(300)의 존재 여부를 판단할 수 있다. 즉, 제어부(180)는 교류 전력 생성부(160)에 인가되는 전류의 세기를 이용해 무선전력 송신장치(200)로부터 전력을 수신할 수 있는 무선전력 수신장치(300)의 존재 여부를 확인할 수 있다.The
제어부(180)는 소정의 주파수를 갖는 교류신호를 생성하도록 발진기(150)를 제어할 수 있다. 소정의 주파수는 공진을 이용하여 전력 전송이 이루어지는 경우, 무선전력 송신장치(200)와 무선전력 수신장치(300)의 공진 주파수를 의미할 수 있다. The
저장부(170)는 교류 전력 생성부(160)에 인가되는 전류의 세기, 무선전력 송신장치(200)와 무선전력 수신장치(300)의 결합계수 및 직류 직류 변환기(130)에서 출력하는 직류전압을 대응시켜 저장하고 있을 수 있다. 즉, 저장부(170)에는 상기 3가지 값이 룩업 테이블의 형태로 저장되어 있을 수 있다.The
제어부(180)는 교류 전력 생성부(160)에 인가되는 전류의 세기와 대응되는 결합계수, 직류 직류 변환기(130)에서 출력하는 직류전압을 저장부(170)에서 검색하고, 검색된 직류전압을 출력하도록 직류 직류 변환기(130)를 제어할 수 있다.The
무선전력 송신장치(200)는 교류 전력 생성부(160)로부터 교류전력을 공급받는다.The
무선전력 송신장치(200)가 공진을 이용해 무선전력 수신장치(300)에 전력을 전송하는 경우, 무선전력 송신장치(200)는 후술할 도 2에 도시된 송신부(210)의 구성인 송신 유도 코일부(211) 및 송신 공진 코일부(212)를 포함할 수 있다.When the
무선전력 송신장치(200)가 전자기 유도를 이용해 무선전력 수신장치(300)에 전력을 전송하는 경우, 무선전력 송신장치(200)는 후술할 도 2에 도시된 송신부(210)의 구성 중 송신 유도 코일부(211)만을 포함할 수 있다.When the
송신 공진 코일부(212)는 송신 유도 코일부(211)로부터 수신한 교류전력을 공진을 이용해 무선전력 수신장치(300)에 전송한다. 이 때, 무선전력 수신장치(300)는 도 2에 도시된 수신 공진 코일(310) 및 수신 유도 코일(320)을 포함할 수 있다.The transmission
다음으로 도 2를 참조하면, 무선전력 전송 시스템(10)은 전력 공급 장치(100), 무선전력 송신장치(200), 무선전력 수신장치(300), 부하(400)를 포함할 수 있다.Next, referring to FIG. 2, the wireless
전력 공급 장치(100)는 도 1에서 설명한 구성요소들을 모두 포함하고, 그 구성요소의 기능 또한, 도 1에서 설명한 내용을 본질적으로 포함한다.The
무선전력 송신장치(200)는 송신부(210), 검출부(220)를 포함할 수 있다.The
송신부(210)는 송신 유도 코일부(211), 송신 공진 코일부(212)를 포함할 수 있다.The
전력 공급 장치(100)에서 생성된 교류전력은 무선전력 송신장치(200)로 전달되고, 무선전력 송신장치(200)와 공진을 이루는 무선전력 수신장치(300)로 전달된다. 무선전력 수신장치(300)로 전달된 전력은 정류부(320)를 거쳐 부하(400)로 전달된다. The AC power generated by the
부하(400)는 충전지 또는 기타 전력을 필요로 하는 임의의 장치를 의미할 수 있고, 본 발명의 실시 예에서는 부하(400)의 부하저항을 RL로 나타낸다. 일 실시 예에서 부하(400)는 무선전력 수신장치(300)에 포함될 수도 있다.The
전력 공급 장치(100)는 소정 주파수를 갖는 교류 전력을 무선전력 송신장치(200)에 공급할 수 있다. 전력 공급 장치(100)는 무선전력 송신장치(200)와 무선전력 수신장치(300)간 공진 시의 공진주파수를 갖는 교류전력을 제공할 수 있다.The
*송신부(210)는 송신 유도 코일부(211)와 송신 공진 코일부(212)로 구성될 수 있다. * The
송신 유도 코일부(211)는 전력 공급 장치(100)와 연결되며, 전력 공급 장치(100)부터 제공받은 전력에 의해 교류 전류가 흐르게 된다. 송신 유도 코일부(211)에 교류 전류가 흐르면, 전자기 유도에 의해 물리적으로 이격되어 있는 송신 공진 코일부(212)에도 교류 전류가 유도되어 흐르게 된다. 송신 공진 코일부(212)로 전달된 전력은 공진에 의해 무선전력 송신장치(200)와 공진 회로를 이루는 무선전력 수신장치(300)로 전달된다.The transmission
임피던스가 매칭된 2개의 LC 회로 사이는 공진에 의해 전력이 전송될 수 있다. 이와 같은 공진에 의한 전력 전송은 전자기 유도에 의한 전력 전송보다 더 먼 거리까지 더 높은 효율로 전력 전달이 가능하게 한다.Power may be transmitted by resonance between two LC circuits having impedance matching. Such power transmission by resonance enables power transmission at a higher efficiency over a longer distance than power transmission by electromagnetic induction.
무선전력 송신장치(200)의 송신 공진 코일부(212)는 자기장을 통해 무선전력 수신장치(300)의 수신 공진 코일부(311)에 전력을 전송할 수 있다. The transmission
구체적으로, 송신 공진 코일부(212)와 수신 공진 코일부(311)는 공진 주파수에서 동작하도록 자기적으로 공진 결합되어 있다. Specifically, the transmission
송신 공진 코일부(212)와 수신 공진 코일부(311)의 공진 결합으로 인해 무선전력 송신장치(200)와 무선전력 수신장치(300)간 전력 전송의 효율은 크게 향상될 수 있다.Due to the resonant coupling of the transmission
송신 유도 코일부(211)는 송신 유도 코일(L1)과 캐패시터(C1)를 포함할 수 있다. 여기서, 캐패시터(C1)의 캐패시턴스는 공진주파수에서 동작하도록 조절된 값이다.The transmission
캐패시터(C1)의 일단은 전력 공급 장치(100)의 일단에 연결되고, 캐패시터(C1)의 타단은 송신 유도 코일(L1)의 일단에 연결된다. 송신 유도 코일(L1)의 타단은 전력 공급 장치(100)의 타단에 연결된다. One end of the capacitor C1 is connected to one end of the
송신 공진 코일부(212)는 송신 공진 코일(L2), 캐패시터(C2), 저항(R2)을 포함한다. 송신 공진 코일(L2)은 캐패시터(C2)의 일단에 연결된 일단과 저항(R2)의 일단에 연결된 타단을 포함한다. 저항(R2)의 타단은 캐패시터(C2)의 타단에 연결된다. R2는 송신 공진 코일(L2)에서 전력손실로 발생하는 양을 저항으로 나타낸 것이다. 캐패시터(C2)의 캐패시턴스는 공진주파수에서 동작하도록 조절된 값이다.The transmission
검출부(220)는 무선전력 송신장치(200)와 무선전력 수신장치(300)간 결합상태를 검출할 수 있다. 일 실시 예에서 결합상태는 송신 공진 코일부(212)와 수신 공진 코일부(311) 간 결합계수를 통해 파악될 수 있다. 여기서, 검출부(220)는 입력 임피던스를 측정하여 상기 결합계수를 검출할 수 있다. 이에 대해서는 후술한다.The
무선전력 수신장치(300)는 수신부(310), 정류부(320)를 포함할 수 있다.The
무선전력 수신장치(300)는 휴대폰, 마우스, 노트북, MP3 플레이어 등과 같은 전자기기에 내장될 수 있다.The
수신부(310)는 수신 공진 코일부(311)와 수신 유도 코일부(312)를 포함할 수 있다.The receiving
수신 공진 코일부(311)는 수신 공진 코일(L3), 캐패시터(C3), 저항(R3)을 포함한다. 수신 공진 코일(L3)은 캐패시터(C3)의 일단에 연결된 일단과 저항(R3)의 일단에 연결된 타단을 포함한다. 저항(R3)의 타단은 캐패시터(C2)의 타단에 연결된다. 저항(R3)는 수신 공진 코일(L3)에서 전력손실로 발생하는 량을 저항으로 나타낸 것이다. 캐패시터(C3)의 캐패시턴스는 공진주파수에서 동작하도록 조절된 값이다.The reception
수신 유도 코일부(312)는 수신 유도 코일(L4) 및 캐패시터(C4)를 포함할 수 있다. 수신 유도 코일(L4)의 일단은 캐패시터(C4)의 일단에 연결되고, 수신 유도 코일(L4)의 타단은 정류부(320)의 타단에 연결된다. 캐패시터(C4)의 타단은 정류뷰(320)의 일단에 연결된다. The receiving
수신 공진 코일부(311)는 송신 공진 코일부(212)와 공진주파수에서 공진 상태를 유지한다. 즉, 수신 공진 코일부(311)는 송신 공진 코일부(212)와 공진 결합되어 교류전류가 흐르게 되고, 이에 따라 비방사(Non-Radiative) 방식으로 무선전력 송신장치(200)로부터 전력을 수신할 수 있다.The receiving
수신 유도 코일부(312)는 수신 공진 코일부(311)로부터 전자기 유도에 의해 전력을 수신하고, 수신 유도 코일부(312)로 수신된 전력은 정류부(320)를 통해 정류되어 부하(400)로 전달된다.The receiving
정류부(320)는 수신 유도 코일부(312)로부터 교류전력을 전달받고, 전달받은 교류전력을 직류전력으로 변환시킬 수 있다.The rectifying
정류부(320)는 정류회로(미도시)와 평활회로(미도시)를 포함할 수 있다. The rectifying
정류회로는 다이오드와 캐패시터로 구성될 수 있으며, 수신 유도 코일부(312)로부터 전달받은 교류전력을 직류전력으로 변환하여, 부하(400)에 전달할 수 있다.The rectifying circuit may be composed of a diode and a capacitor, and convert AC power received from the receiving
평활 회로는 정류 출력을 매끄럽게 하는 역할을 한다. 평활회로는 캐패시터로 구성될 수 있다.The smoothing circuit serves to smooth the rectifying output. The smoothing circuit may be composed of a capacitor.
부하(400)는 정류부(320)로부터 정류된 직류 전력을 전달받을 수 있다.The
부하(400)는 직류 전력을 필요로 하는 임의의 충전지 또는 장치일 수 있다. 예를 들어, 부하(400)는 휴대용 단말기의 배터리일 수 있으나, 이에 한정될 필요는 없다.The
일 실시 예에서 부하(400)는 무선전력 수신장치(300)에 포함될 수도 있다.In one embodiment, the
무선전력 전송에서 품질 지수(Quality Factor)와 결합계수(Coupling Coefficient)는 중요한 의미를 갖는다.In wireless power transmission, quality factor and coupling coefficient have important meanings.
품질 지수(Quality Factor)는 무선전력 송신장치 또는 무선전력 수신장치 부근에 축척할 수 있는 에너지의 지표를 의미할 수 있다.The quality factor may mean an index of energy that can be accumulated in the vicinity of a wireless power transmitter or wireless power receiver.
품질 지수(Quality Factor)는 동작 주파수(w), 코일의 형상, 치수, 소재 등에 따라 달라질 수 있다. 수식으로는 Q=w*L/R로 표현될 수 있다. L은 코일의 인덕턴스이고, R은 코일자체에서 발생하는 전력손실의 양에 해당하는 저항을 의미한다.The quality factor may vary depending on the operating frequency w, coil shape, dimensions, and materials. In the formula, Q=w*L/R can be expressed. L is the inductance of the coil, and R is the resistance corresponding to the amount of power loss occurring in the coil itself.
품질 지수(Quality Factor)는 0에서 무한대의 값을 가질 수 있다.The quality factor may have a value from 0 to infinity.
결합계수(Coupling Coefficient)는 송신 측 코일과 수신 측 코일 간 자기적 결합의 정도를 의미하는 것으로 0에서 1의 범위를 갖는다.Coupling Coefficient refers to the degree of magnetic coupling between the transmitting side coil and the receiving side coil, and has a range of 0 to 1.
결합계수(Coupling Coefficient)는 송신 측 코일과 수신 측 코일의 상대적인 위치나 거리 등에 따라 달라질 수 있다.The coupling coefficient may vary depending on the relative position or distance of the transmitting side coil and the receiving side coil.
무선전력 송신장치(200) 및 무선전력 수신장치(300)는 인밴드(In band) 또는 아웃 오브 밴드(out of band) 통신을 통해 무선전력 수신장치(300)와 정보를 교환할 수 있다.The
**인밴드(In band) 통신은 무선전력 전송에 사용되는 주파수를 갖는 신호를 이용하여 무선전력 송신장치(200)와 무선전력 수신장치(300)간 정보를 교환하는 통신을 의미할 수 있다. 무선전력 수신장치(300)는 스위칭 동작을 통해 무선전력 송신장치(200)에서 송신되는 전력을 수신하거나, 수신하지 않을 수 있다. 이에 따라, 무선전력 송신장치(200)는 무선전력 송신장치(200)에서 소모되는 전력량을 검출하여 무선전력 수신장치(300)의 온 또는 오프 신호를 인식할 수 있다. **In-band communication may refer to a communication that exchanges information between the
구체적으로, 무선전력 수신장치(300)는 저항과 스위치를 이용해 저항에서 흡수하는 전력량을 변화시켜 무선전력 송신장치(200)에서 소모되는 전력을 변경시킬 수 있다. 무선전력 송신장치(200)는 상기 소모되는 전력의 변화를 감지하여 무선전력 수신장치(300)의 상태 정보를 획득할 수 있다. 스위치와 저항은 직렬로 연결될 수 있다. 일 실시 예에서 무선전력 수신장치(300)의 상태 정보는 무선전력 수신장치(300)의 현재 충전량, 충전량 추이에 대한 정보를 포함할 수 있다.Specifically, the
더 구체적으로 설명하면, 스위치가 개방되면, 저항이 흡수하는 전력은 0이 되고, 무선전력 송신장치(200)에서 소모되는 전력도 감소한다. More specifically, when the switch is opened, the power absorbed by the resistor becomes 0, and power consumed by the
스위치가 단락되면, 저항이 흡수하는 전력은 0보다 크게 되고, 무선전력 송신장치(200)에서 소모되는 전력은 증가한다. 무선전력 수신장치는 이와 같은 동작을 반복하면, 무선전력 송신장치(200)는 무선전력 송신장치(200)에서 소모되는 전력을 검출하여 무선전력 수신장치(300)와 디지털 통신을 수행할 수 있다. When the switch is short-circuited, the power absorbed by the resistor becomes greater than 0, and the power consumed by the
무선전력 송신장치(200)는 위와 같은 동작에 따라 무선전력 수신장치(300)의 상태 정보를 수신하고, 그에 적합한 전력을 송신할 수 있다.The
이와는 반대로, 무선전력 송신장치(200) 측에 저항과 스위치를 구비하여 무선전력 송신장치(200)의 상태 정보를 무선전력 수신장치(300)에 전송하는 것도 가능하다. 일 실시 예에서 무선전력 송신장치(200)의 상태 정보는 무선전력 송신장치(200)가 전송할 수 있는 최대공급 전력량, 무선전력 송신장치(200)가 전력을 제공하고 있는 무선전력 수신장치(300)의 개수 및 무선전력 송신장치(200)의 가용 전력량에 대한 정보를 포함할 수 있다.On the contrary, it is also possible to transmit the status information of the
아웃 오브 밴드 통신은 공진 주파수 대역이 아닌 별도의 주파수 대역을 이용하여 전력 전송에 필요한 정보를 교환하는 통신을 말한다. 무선전력 송신장치(200)와 무선전력 수신장치(300)는 아웃 오브 밴드 통신 모듈을 장착하여 전력 전송에 필요한 정보를 교환할 수 있다. 상기 아웃 오브 밴드 통신 모듈은 전력 공급 장치에 장착될 수도 있다. 일 실시 예에서 아웃 오브 밴드 통신 모듈은 블루투스, 지그비, 무선랜, NFC와 같은 근거리 통신 방식을 사용할 수 있으나, 이에 한정될 필요는 없다.Out of band communication refers to communication that exchanges information necessary for power transmission by using a separate frequency band rather than the resonant frequency band. The
다음으로 도 3 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 제어 방법을 상세히 설명한다.Next, a power control method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 8.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 4는 최대 전력 전송 효율을 만족하기 위한 결합계수와 부하 임피던스의 관계를 보여주는 도면이고, 도 5는 부하가 배터리인 경우, 최대 전력 전송 효율을 만족하기 위한 결합계수와 부하 임피던스의 관계의 예를 보여주는 도면이고, 도 6은 부하가 배터리인 경우, 배터리에 인가되는 전압에 대한 전류의 관계를 보여주는 도면이고, 도 7은 부하가 배터리인 경우, 배터리에 인가되는 전력량과 부하 임피던스의 관계를 보여주는 도면이고, 도 8은 부하가 배터리인 경우, 최대 전력 전송 효율을 만족하기 위한 결합계수와 부하의 수신 전력의 관계를 보여주는 도면이다.3 is a flowchart for explaining a power control method according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 is a view showing a relationship between a coupling coefficient and a load impedance for satisfying the maximum power transmission efficiency, and FIG. 5 is a load battery In the case of, it is a diagram showing an example of the relationship between the coupling coefficient and the load impedance to satisfy the maximum power transmission efficiency, and FIG. 6 is a diagram showing the relationship of the current to the voltage applied to the battery when the load is a battery, FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the amount of power applied to the battery and the load impedance when the load is a battery, and FIG. 8 shows the relationship between the coupling coefficient and the received power of the load to satisfy the maximum power transmission efficiency when the load is a battery It is a drawing to show.
먼저, 도 3에서 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 제어 방법을 도 1 및 도 12의 내용에 결부시켜 설명한다.First, in FIG. 3, a power control method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 12.
무선전력 송신장치(200)는 입력 임피던스를 측정한다(S101). 입력 임피던스는 제1 입력 임피던스(Z1)일 수 있다. 제1 입력 임피던스(Z1)는 도 2에서 보는 바와 같이, 전력 공급 장치(100)에서 무선전력 송신장치(200)를 바라보았을 때 측정되는 임피던스 일 수 있다. 일 실시 예에서 검출부(220)는 전력 공급 장치(100)에서 무선전력 송신장치(200)로 입력되는 전류와 전압을 이용하여 제1 입력 임피던스(Z1)를 측정할 수 있다. The
다시 도 3을 설명하면, 검출부(220)는 측정된 입력 임피던스를 이용하여 결합계수를 검출한다(S103). 여기서, 결합계수(K2)는 송신 공진 코일(L2)와 수신 공진 코일(L3)간의 전자기적 결합의 정도를 표시하는 것으로, 무선전력 송신장치(200) 및 무선전력 수신장치(300) 간의 거리, 방향, 위치 중 적어도 어느 하나에 의해 달라질 수 있는 값이다.Referring to FIG. 3 again, the
상기 측정된 결합계수는 무선전력 송신장치(200)가 무선전력 수신장치(300)에 전송할 송신 전력을 제어하는데 사용될 수 있다. 일 실시 예에서 무선전력 송신장치(200)는 검출된 결합계수가 증가할수록 송신 전력을 증가시킬 수 있고, 검출된 결합계수가 감소할수록 송신 전력을 감소시킬 수 있다.The measured coupling coefficient may be used to control the transmit power that the
상기 결합계수를 검출하는 방법을 설명한다.A method of detecting the binding coefficient will be described.
도 2를 참조하면, 제3 입력 임피던스(Z3)는 수신 공진 코일부(311)에서 수신 유도 코일부(312)를 바라보았을 때의 임피던스를 의미할 수 있고, [수학식 1]과 같이 표현될 수 있다.Referring to FIG. 2, the third input impedance Z3 may mean an impedance when the reception
[수학식 1][Equation 1]
여기서, w는 송신 공진 코일(L2)와 수신 공진 코일(L3)이 공진할 때의 공진주파수이고, M3는 수신 공진 코일(L3)과 수신 유도 코일(L4)간 상호 인덕턴스를 의미한다. 또한, ZL은 출력 임피던스를 의미한다. 출력 임피던스(ZL)는 부하(400)의 임피던스인 RL과 같을 수 있다.Here, w is a resonance frequency when the transmission resonance coil L2 and the reception resonance coil L3 resonate, and M3 represents mutual inductance between the reception resonance coil L3 and the reception induction coil L4. In addition, ZL means output impedance. The output impedance ZL may be equal to RL, which is the impedance of the
상호 인덕턴스(M3)는 다음의 [수학식 2]를 통해 계산될 수 있다.The mutual inductance (M3) can be calculated through the following [Equation 2].
[수학식 2][Equation 2]
여기서, K3는 수신 공진 코일(L3)와 수신 유도 코일(L4)간 결합계수이고, 고정된 값이다. 수신 공진 코일(L3)의 인덕턴스 및 수신 유도 코일(L4)의 인덕턴스 또한 고정된 값이므로, 상호 인덕턴스(M3)도 고정된 값이다.Here, K3 is a coupling coefficient between the receiving resonance coil L3 and the receiving induction coil L4, and is a fixed value. Since the inductance of the receiving resonant coil L3 and the inductance of the receiving induction coil L4 are also fixed values, the mutual inductance M3 is also a fixed value.
[수학식 1]에서 공진주파수(w), 상호 인덕턴스(M3), 부하 임피던스(ZL), 수신 유도 코일(L4)의 인덕턴스 및 캐패시터(C4)의 캐패시턴스는 고정된 값이므로, 제3 입력 임피던스(Z3)는 고정된 값을 갖는다.In [Equation 1], since the resonance frequency (w), mutual inductance (M3), load impedance (ZL), inductance of the receiving induction coil (L4), and the capacitance of the capacitor (C4) are fixed values, the third input impedance ( Z3) has a fixed value.
[수학식 1]은 주파수 영역을 기준으로 한 수식이고, 이하의 수식들도 주파수 영역을 기준으로 하여 표현하기로 한다.[Equation 1] is a formula based on the frequency domain, and the following formulas are also expressed based on the frequency domain.
제2 입력 임피던스(Z2)는 무선전력 송신장치(200)에서 무선전력 수신장치(300)를 바라보았을 때 측정되는 임피던스를 의미하고, [수학식 3]과 같이 표현될 수 있다.The second input impedance Z2 refers to an impedance measured when the
[수학식 3][Equation 3]
여기서, M2는 송신 공진 코일(L2)와 수신 공진 코일(L3)간의 상호 인덕턴스를 의미하고, C3는 수신 공진 코일부(311)를 등가회로로 변환 시 표현되는 캐패시터를 의미한다. 또한, R3는 수신 공진 코일(L3)에서 전력손실로 발생하는 손실량을 저항으로 나타낸 것이다.Here, M2 denotes mutual inductance between the transmit resonant coil L2 and the receive resonant coil L3, and C3 denotes a capacitor expressed when the receive
캐패시터(C3)의 캐패시턴스, 수신 공진 코일(L3)의 인덕턴스, 제3 입력 임피던스(Z3), 저항(R3)은 고정된 값이다.The capacitance of the capacitor C3, the inductance of the receiving resonance coil L3, the third input impedance Z3, and the resistance R3 are fixed values.
상호 인덕턴스(M2)는 다음의 [수학식 4]를 통해 계산될 수 있다.The mutual inductance M2 may be calculated through
[수학식 4][Equation 4]
여기서, 송신 공진 코일(L2)의 인덕턴스 및 수신 공진 코일(L3)의 인덕턴스는 고정된 값이므로, 상호 인덕턴스(M2)는 송신 공진 코일(L2)와 수신 공진 코일(L3)간의 결합계수(K2)에 따라 변화될 수 있다.Here, since the inductance of the transmitting resonant coil L2 and the inductance of the receiving resonant coil L3 are fixed values, the mutual inductance M2 is the coupling coefficient K2 between the transmitting resonant coil L2 and the receiving resonant coil L3. It can be changed according to.
따라서, [수학식 1]의 제3 입력 임피던스(Z3)를 [수학식 3]에 대입하면, 제2 입력 임피던스(Z2)는 상호 인덕턴스(M2)에 관한 식으로 표현될 수 있고, 상호 인덕턴스(M2)에 의해 가변될 수 있다.Therefore, when substituting the third input impedance Z3 of [Equation 1] into [Equation 3], the second input impedance Z2 can be expressed by the expression of the mutual inductance M2, and the mutual inductance ( M2).
제1 입력 임피던스(Z1)는 전력 공급 장치(100)에서 무선전력 송신장치(200) 측을 바라보았을 때 측정되는 임피던스를 의미하고, [수학식 5]과 같이 표현될 수 있다.The first input impedance Z1 refers to the impedance measured when the
[수학식 5][Equation 5]
여기서, M1은 송신 유도 코일(L1)과 송신 공진 코일(L2)간 상호 인덕턴스이다. Here, M1 is a mutual inductance between the transmission induction coil L1 and the transmission resonant coil L2.
상호 인덕턴스(M1)은 다음의 [수학식 6]을 통해 계산될 수 있다.The mutual inductance M1 can be calculated through Equation 6 below.
[수학식 6][Equation 6]
여기서, 송신 공진 코일(L1)의 인덕턴스, 송신 유도 코일(L2)의 인덕턴스 및 송신 공진 코일(L1)과 송신 유도 코일(L2)의 결합계수(K1)은 고정된 값이므로, 상호 인덕턴스(M1)도 고정된 값을 갖는다.Here, since the inductance of the transmission resonant coil L1, the inductance of the transmission induction coil L2, and the coupling coefficient K1 of the transmission resonant coil L1 and the transmission induction coil L2 are fixed values, the mutual inductance M1 Also has a fixed value.
송신 유도 코일(L1)의 인덕턴스, 캐패시터(C1)의 캐패시턴스, 상호 인덕턴스(M1), 송신 공진 코일(L2)의 인덕턴스, 캐패시터(C2), 저항(R2)는 모두 고정된 값이나, 제2 입력 임피던스(Z2)는 상호 인덕턴스(M2)에 의해 가변될 수 있는 값이다.The inductance of the transmission induction coil L1, the capacitance of the capacitor C1, the mutual inductance M1, the inductance of the transmission resonance coil L2, the capacitor C2, and the resistance R2 are all fixed values, but the second input Impedance Z2 is a value that can be varied by mutual inductance M2.
[수학식 2]를 [수학식 3]에 대입하면, 제1 입력 임피던스(Z1)는 상호 인덕턴스(M2)에 관한 식으로 표현될 수 있다.Substituting [Equation 2] into [Equation 3], the first input impedance Z1 may be expressed by an equation relating to the mutual inductance M2.
검출부(220)는 단계(S101)에서 측정된 제1 입력 임피던스(Z1) 및 상기 상호 인덕턴스(M2)에 관한 식 제1 입력 임피던스(Z1)를 이용하여 상호 인덕턴스(M2)를 계산할 수 있고, 계산된 상호 인덕턴스(M2) 및 [수학식 4]를 통해 결합계수(K2)를 검출할 수 있다.The
결합계수(K2)를 검출하는 또 다른 방법은 도 13에서 설명한다.Another method of detecting the binding coefficient K2 is described in FIG. 13.
다시 도 3을 설명하면, 무선전력 송신장치(200)는 검출된 결합계수(K2)에 대응하는 수신 전력을 결정한다(S105). 여기서, 결정된 수신 전력은 무선전력 송신장치(200)와 부하(400)간 전력 전송 효율을 최대로 높이기 위해 부하(400)에서 수신되어야 하는 전력을 의미할 수 있다. Referring to FIG. 3 again, the
이하에서는, 결합계수(K2)를 검출하고, 검출된 결합계수(K2)에 따라 부하(400)에서 수신되어야 하는 수신 전력을 결정하는 방법을 설명한다.Hereinafter, a method of detecting the coupling coefficient K2 and determining the received power to be received by the
도 2를 참조하면, 전력 전송 효율(Efficiency)은 다음의 [수학식 7]을 통해 계산될 수 있다.Referring to FIG. 2, power transmission efficiency may be calculated through Equation 7 below.
[수학식 7][Equation 7]
여기서, Pin은 전력 공급 장치(100)가 무선전력 송신장치(200)에 전달하는 송신 전력이고, Pout은 부하(400)에서 소모하는 소모 전력임과 동시에 부하(400)가 수신하는 수신 전력을 의미할 수 있다. IL은 부하(400)에 흐르는 전류이다.Here, Pin is the transmission power that the
전류(I1)는 무선전력 송신장치(200)에 입력되는 전류이고, 동시에 송신 유도 코일부(211)에 흐르는 전류이다.The current I1 is a current input to the wireless
전류(I1)는 다음과 같은 과정을 통해 계산될 수 있다.The current I1 can be calculated through the following process.
먼저, 수신 공진 코일부(311)에 흐르는 전류를 I3라고 하면, I3는 다음의 [수학식 8]과 같이 표현될 수 있다.First, if the current flowing through the receiving
[수학식 8][Equation 8]
송신 공진 코일부(212)에 흐르는 전류를 I2라 하면, I2는 다음의 [수학식 9]와 같이 표현될 수 있다.If the current flowing through the transmission
[수학식 9][Equation 9]
송신 유도 코일부(211)에 흐르는 전류를 I1이라 하면, I1은 다음의 [수학식 10]과 같이 표현될 수 있다.If the current flowing through the transmission
[수학식 10][Equation 10]
[수학식 8]을 [수학식 9]에 대입하고, 대입한 식을 [수학식 10]에 대입한 식 및 위에서 계산된 상호 인덕턴스(M2)로 표현된 제1 입력 임피던스(Z1)를 [수학식 7]에 대입하면, 전력 전송 효율에 대한 다음의 [수학식 11]이 얻어진다.Substituting [Equation 8] into [Equation 9], substituting the equation into [Equation 10] and the first input impedance (Z1) expressed by the mutual inductance (M2) calculated above Substituting in [Equation 7], the following [Equation 11] for the power transmission efficiency is obtained.
[수학식 11][Equation 11]
[수학식 11]는 다음의 [수학식 12]와 같이 정리된다.[Equation 11] is summarized as [Equation 12] below.
[수학식 12][Equation 12]
송신 공진 코일부(212)의 품질 지수(Q2)는 다음의 [수학식 13]과 같이 표현되고, 수신 공진 코일부(311)의 품질 지수(Q3)는 다음의 [수학식 14]와 같이 표현된다.The quality index (Q2) of the transmission
[수학식 13][Equation 13]
[수학식 14][Equation 14]
[수학식 13] 및 [수학식 14]를 [수학식 12]에 대입하면, 다음의 [수학식 15]와 같이 정리된다.When [Equation 13] and [Equation 14] are substituted into [Equation 12], the following [Equation 15] is summarized.
[수학식 15][Equation 15]
계산의 편의를 위해, x는 다음의 [수학식 16], m은 다음의 [수학식 17]과 같이 치환한다.For convenience of calculation, x is replaced with the following [Equation 16] and m with the following [Equation 17].
[수학식 16][Equation 16]
[수학식 17][Equation 17]
[수학식 16] 및 [수학식 17]을 전력 전송 효율에 대한 식인 [수학식 15]에 대입하면, 전력 전송 효율은 다음의 [수학식 18]과 같이 정리될 수 있다.When [Equation 16] and [Equation 17] are substituted for [Equation 15], which is an equation for power transmission efficiency, the power transmission efficiency can be summarized as [Equation 18] below.
[수학식 18][Equation 18]
전력 전송 효율이 최대가 되는 조건을 얻기 위해 [수학식 18]을 x에 대해 미분하면, 다음의 [수학식 19]와 같이 정리될 수 있다.When [Equation 18] is differentiated with respect to x in order to obtain a condition in which the power transmission efficiency is maximized, it can be arranged as [Equation 19] below.
[수학식 19][Equation 19]
[수학식 19]에서 전력 전송 효율이 최대가 되는 조건은 x가 다음의 [수학식 20]과 같을 경우이다.In [Equation 19], the condition that the power transmission efficiency is maximized is when x is equal to [Equation 20] below.
[수학식 20][Equation 20]
[수학식 20]에서 [수학식 16]의 x와 [수학식 17]의 m을 대입하면, 다음의 [수학식 21]이 얻어진다.Substituting x in [Equation 16] and m in [Equation 17] in [Equation 20], the following [Equation 21] is obtained.
[수학식 21][Equation 21]
[수학식 21]을 RL에 대해 정리하면, 다음의 [수학식 22]가 얻어진다.When [Equation 21] is summarized for RL, the following [Equation 22] is obtained.
[수학식 22][Equation 22]
즉, 부하(400)의 임피던스(RL)가 [수학식 22]와 같은 값을 가질 때, 전력 전송 효율은 최대가 된다. 이 때, 전력 전송 효율은 다음의 [수학식 23]과 같이 계산될 수 있다.That is, when the impedance RL of the
[수학식 23][Equation 23]
즉, 부하(400)의 임피던스(RL)가 [수학식 22]와 같을 때, 최대 전력 전송 효율이 [수학식 23]과 같이 얻어질 수 있다.That is, when the impedance RL of the
[수학식 22]를 참조하면, 전력 전송 효율이 최대가 되는 조건을 만족하는 부하(400)의 임피던스(RL)는 결합계수(K)에 따라 달라질 수 있음을 보여준다. Referring to [Equation 22], it is shown that the impedance RL of the
구체적으로 [수학식 22]의 결합계수(K)와 부하(400)의 임피던스 간 관계를 그래프로 도시하면, 도 4와 같다.Specifically, the relationship between the coupling coefficient (K) of [Equation 22] and the impedance of the
도 4에서 x축은 결합계수(K)이고, y축은 부하 임피던스를 나타낸다. In FIG. 4, the x-axis represents the coupling coefficient (K), and the y-axis represents the load impedance.
도 4를 참조하면, 결합계수(K)가 증가함에 따라 부하 임피던스는 감소하고, 결합계수(K)가 감소함에 따라 부하 임피던스는 증가하는 경향을 확인할 수 있다. 즉, 결합계수(K)에 따라 부하 임피던스가 가변되어야 전력 전송 효율이 최대가 될 수 있다.Referring to FIG. 4, it can be seen that the load impedance decreases as the coupling coefficient K increases, and the load impedance increases as the coupling coefficient K decreases. That is, the power transmission efficiency can be maximized only when the load impedance is variable according to the coupling coefficient K.
결합계수(K)는 무선전력 송신장치(200) 및 무선전력 수신장치(300)간의 거리, 서로 놓여있는 위치 중 어느 하나 이상에 따라 달라질 수 있으므로, 최대 전력 전송 효율을 얻기 위해서는 이에 따라, 부하(400)의 임피던스가 달라질 필요가 있다.Coupling coefficient (K) may vary depending on any one or more of the distance between the wireless
도 5는 결합계수(K)와 부하 임피던스 간의 관계를 구체적인 수치를 통해 나타낸 그래프이다.5 is a graph showing the relationship between the coupling coefficient (K) and the load impedance through specific values.
결합계수(K)가 0.05일 때, 부하 임피던스는 13.3옴이고, 결합계수(K)가 0.10일 때, 부하 임피던스는 8옴이고, 결합계수(K)가 0.25일 때, 부하 임피던스는 5옴으로, 결합계수(K)가 증가함에 따라 부하 임피던스가 감소하면, 전력 전송 효율이 최대가 된다.When the coupling factor (K) is 0.05, the load impedance is 13.3 ohms, when the coupling factor (K) is 0.10, the load impedance is 8 ohms, and when the coupling factor (K) is 0.25, the load impedance is 5 ohms. , When the load impedance decreases as the coupling coefficient (K) increases, the power transmission efficiency becomes maximum.
일반적으로 부하(400)에 사용되는 휴대용 단말기의 배터리가 있다. 배터리의 임피던스는 배터리에 인가되는 전력량에 따라 달라지는 경향이 있다. 여기서, 부하(400)의 예로 휴대용 단말기의 배터리를 들었으나, 이에 한정될 필요는 없고, 부하(400)에 인가되는 전력량에 따라 부하(400)의 임피던스가 달라지는 것이면 어느 것이든 상관없다.Generally, there is a battery of a portable terminal used for the
도 6을 참조하면, 배터리에 인가되는 전압에 대한 전류의 관계가 그래프로 도시되어 있다. Referring to FIG. 6, the relationship of the current to the voltage applied to the battery is illustrated graphically.
배터리의 임피던스(RL)는 다음의 [수학식 24]와 같이 표현될 수 있다.The impedance RL of the battery may be expressed as in Equation 24 below.
[수학식 24][Equation 24]
여기서, V는 배터리에 인가되는 전압이고, I는 배터리에 흐르는 전류이다. Here, V is a voltage applied to the battery, and I is a current flowing through the battery.
만약, 배터리에 4V가 인가되는 경우, 배터리에 인가되는 전력량은 1.2W(4V X 0.3A)가 되고, 이 때, 배터리의 임피던스는 13.3옴(4V/0.3A)가 된다.If 4V is applied to the battery, the amount of power applied to the battery is 1.2W (4V X 0.3A), and the impedance of the battery is 13.3 ohms (4V/0.3A).
만약, 배터리에 4.583V이 인가되는 경우, 배터리에 인가되는 전력량은 2.0W(4.583V X 0.437A)가 되고, 이 때, 배터리의 임피던스는 약 10.5옴(4.458V/0.437A)가 된다.If 4.583V is applied to the battery, the amount of power applied to the battery is 2.0W (4.583V X 0.437A), and the impedance of the battery is about 10.5 ohms (4.458V/0.437A).
만약, 배터리에 5V가 인가되는 경우, 배터리에 인가되는 전력량은 5.0W(5V X 1.0A)가 되고, 이 때, 배터리의 임피던스는 5.0옴(5V/1A)가 된다.If 5V is applied to the battery, the amount of power applied to the battery is 5.0W (5V X 1.0A), and the impedance of the battery is 5.0 ohm (5V/1A).
즉, 이와 같이, 배터리에 인가되는 전력량에 따라 배터리의 임피던스가 달라질 수 있다.That is, the impedance of the battery may vary according to the amount of power applied to the battery.
또한, 이 결과를 이용하여 최대 전력 전송 효율을 만족하도록 배터리에 인가되는 전력량에 따른 부하 임피던스의 관계를 그래프로 도시하면, 도 7과 같다.In addition, using this result, a graph showing a relationship between load impedance according to the amount of power applied to the battery to satisfy the maximum power transmission efficiency is shown in FIG. 7.
도 7에서 x축은 배터리에 인가되는 전력량이고, y축은 배터리(부하)의 임피던스이다. In FIG. 7, the x-axis is the amount of power applied to the battery, and the y-axis is the impedance of the battery (load).
도 7에서 보는 바와 같이, 배터리의 임피던스는 배터리에 인가되는 전력량에 따라 그 값이 달라짐을 확인할 수 있다. As shown in FIG. 7, it can be seen that the impedance of the battery varies depending on the amount of power applied to the battery.
여기서, 도 5와 도 7을 비교하면, 그래프의 형태가 유사함을 확인할 수 있다. 구체적으로, 도 5를 참조하면, 결합계수(K)가 증가함에 따라 부하 임피던스가 감소하고, 결합계수(K)가 감소함에 따라 부하 임피던스가 증가함을 확인할 수 있고, 도 7을 참조하면, 배터리에 인가되는 전력량이 증가함에 따라 배터리의 임피던스가 감소하고, 배터리에 인가되는 전력량이 감소함에 따라 배터리의 임피던스가 증가함을 확인할 수 있고, 도 5와 도 7에 도시된 그래프의 형태는 매우 유사함을 확인할 수 있다.Here, when comparing FIGS. 5 and 7, it can be confirmed that the shapes of the graphs are similar. Specifically, referring to FIG. 5, it can be seen that the load impedance decreases as the coupling coefficient K increases, and the load impedance increases as the coupling coefficient K decreases. Referring to FIG. 7, the battery It can be seen that the impedance of the battery decreases as the amount of power applied to the battery decreases, and the impedance of the battery increases as the amount of power applied to the battery decreases, and the shapes of the graphs shown in FIGS. 5 and 7 are very similar. can confirm.
즉, 무선전력 전송 시스템(10)의 부하(400)를 배터리와 같이, 인가되는 전력량에 따라 임피던스가 달라질 수 있는 것을 채용하면, 결합계수(K)와 부하(400)의 수신 전력 간 특정한 대응관계가 성립됨을 확인할 수 있다. 이 경우, 결합계수(K)에 따라 부하(400)의 수신 전력이 상기 대응관계가 성립되도록 송신 전력을 조절된다면, 도 5에서 도시된 최대 전력 전송 효율을 얻기 위한 조건을 만족시킬 수 있다.That is, if the
*즉, 결합계수(K)에 따라 최대 전력 전송 효율을 얻기 위해 부하 임피던스를 조절해야 하는데, 이는 도 7에서 보는 바와 같이, 전력량을 제어함으로써 가능하다. 다시 말해, 결합계수(K)에 따라 배터리의 수신 전력이 결정될 수 있고, 배터리가 결정된 수신 전력을 수신하도록 송신 전력이 조절된다면, 도 5의 전력 전송 효율이 최대가 되는 조건이 만족되어 최대 전력 전송 효율을 얻을 수 있다.* That is, it is necessary to adjust the load impedance to obtain the maximum power transmission efficiency according to the coupling coefficient (K), which is possible by controlling the amount of power, as shown in FIG. In other words, if the reception power of the battery can be determined according to the coupling coefficient K, and if the transmission power is adjusted so that the battery receives the determined reception power, the condition that the power transmission efficiency of FIG. 5 is maximized is satisfied to transmit the maximum power. Efficiency can be obtained.
상기 대응관계는 도 8의 그래프와 같이 나타낼 수 있다.The correspondence can be represented as the graph of FIG. 8.
도 8을 참조하면, 결합계수(K)에 따라 배터리에서 수신하는 수신 전력 간 관계가 그래프로 도시되어 있다. 결합계수(K)가 0.05일 때, 배터리에서 수신하는 전력량이 1.2W이고, 결합계수(K)가 0.10일 때, 배터리에서 수신하는 전력량이 2.0W이고, 결합계수(K)가 0.25일 때, 배터리에서 수신하는 전력량이 5W이면, 도 5에서 도시된 최대 전력 전송 효율을 얻기 위한 조건을 만족한다.Referring to FIG. 8, a relationship between received powers received from the battery according to the coupling coefficient K is illustrated in a graph. When the coupling coefficient (K) is 0.05, when the power received from the battery is 1.2 W, when the coupling coefficient (K) is 0.10, when the power received from the battery is 2.0 W, and when the coupling coefficient (K) is 0.25, If the amount of power received by the battery is 5W, the condition for obtaining the maximum power transmission efficiency shown in FIG. 5 is satisfied.
*결국, 최대 전력 전송 효율을 얻기 위해 결합계수(K)에 따라 부하(400)가 수신해야 하는 수신 전력을 결정해야 한다.*After all, in order to obtain the maximum power transmission efficiency, it is necessary to determine the received power that the
일 실시 예에서 무선전력 송신장치(200)는 결합계수(K2)에 대응하는 수신 전력을 저장하고 있는 저장부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 무선전력 송신장치(200)는 저장부를 검색하여, 결합계수(K2)에 대응하는 수신 전력을 찾아 수신 전력을 결정할 수 있다. In one embodiment, the wireless
다시 도 3을 설명하면, 무선전력 송신장치(200)는 부하(400)가 현재 수신하고 있는 수신 전력을 확인한다(S107). 무선전력 수신장치(300)는 무선전력 송신장치(200)로부터 수신한 전력을 부하(400)에 그대로 전달하므로, 무선전력 수신장치(300)가 수신하는 전력과 부하(400)가 수신하는 전력은 동일한 것으로 가정한다. Referring to FIG. 3 again, the
무선전력 송신장치(200)가 부하(400)에서 현재 수신하고 있는 전력을 확인하는 방법은 다양한 방법이 사용될 수 있다.Various methods may be used for the
일 실시 예에서 무선전력 송신장치(200)는 도 2에서 설명된 아웃 오브 밴드 통신을 통해 부하(400)가 현재 수신하고 있는 수신 전력을 확인할 수 있다. 구체적으로, 무선전력 송신장치(200)는 아웃 오브 밴드 통신을 통해 무선전력 수신장치(300)가 현재 수신하고 있는 수신 전력에 대한 정보를 요청하고, 요청에 대한 응답을 수신하여 현재 수신 전력을 확인할 수 있다.In one embodiment, the
일 실시 예에서 무선전력 송신장치(200)는 무선전력 송신장치(200) 내부에 흐르는 전류의 세기 측정하여 부하(400)가 현재 수신하고 있는 수신 전력을 확인할 수 있다. 이 경우, 무선전력 송신장치(200)는 도 1에서 설명한 전력 공급 장치(100)를 포함할 수 있다. 일 예로, 무선전력 송신장치(200)의 내부에 흐르는 전류의 세기는 부하(400)가 현재 수신하고 있는 수신 전력과 연관될 수 있다. 구체적으로, 무선전력 송신장치(200)와 무선전력 수신장치(300)간 거리가 일정할 때, 부하(400)가 수신하고 있는 전력이 많을수록 무선전력 송신장치(200)의 내부에 흐르는 전류의 세기는 커질 수 있고, 부하(400)가 수신하고 있는 전력이 작을수록 무선전력 송신장치(200)의 내부에 흐르는 전류의 세기는 작아질 수 있다.In one embodiment, the
무선전력 송신장치(200)는 무선전력 송신장치(200)의 내부에 흐르는 전류의 세기와 부하(400)가 수신하고 있는 전력을 대응시켜 저장하고 있는 저장부(170)를 포함할 수 있고, 상기 저장부(170)를 검색하여 측정된 전류의 세기와 대응하는 수신 전력을 찾아 부하(400)가 현재 수신하고 있는 수신 전력을 확인할 수 있다.The
그 후, 무선전력 송신장치(200)는 확인된 수신 전력이 상기 결정된 수신 전력과 동일한지 확인한다(S109).Thereafter, the
만약, 확인된 수신 전력이 결정된 수신 전력과 다른 것으로 확인된 경우, 무선전력 송신장치(200)는 무선전력 수신장치(300)에 전송할 송신 전력을 결정한다(S111). 즉, 무선전력 송신장치(200)는 최대의 전력 전송 효율을 얻기 위해 상기 결정된 수신 전력에 대응하는 송신 전력을 결정할 수 있다.If it is determined that the received power is different from the determined received power, the
무선전력 송신장치(200)는 결정된 송신 전력을 무선전력 수신장치(300)에 전송하기 위해 무선전력 수신장치(300)에 전송되는 송신 전력을 제어한다(S113). 일 실시 예에서 무선전력 송신장치(200)는 전력 공급 장치(100)에 전원을 공급하는 전원 공급부(110)를 제어하여 송신 전력을 제어하는 방법이 사용될 수 있고, 이에 대해서는 도 9 및 도 10에서 자세히 설명한다.The
또 다른 실시 예에서 무선전력 송신장치(200)는 무선전력 송신장치(200)의 내부에 흐르는 전류를 측정하여 송신 전력을 제어할 수 있다. 이에 대해서는 도 11 및 도 12에서 자세히 후술한다.In another embodiment, the
무선전력 송신장치(200)는 전력 공급 장치(100)로부터 결정된 송신 전력을 공급받아 무선전력 수신장치(300)에 전송한다. 부하(400)는 무선전력 수신장치(300)로부터 최대의 전력 전송 효율을 만족하는 수신 전력을 전달받을 수 있다. The
상기와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 무선전력 송신장치(200)는 전력 전송 효율이 최대가 되도록 하기 위한 송신 전력을 전송하고, 부하(400)는 전력 전송 효율이 최대가 되도록 하기 위한 수신 전력을 수신할 수 있어, 결과적으로, 전력 전송 효율을 최대화 시킬 수 있다.As described above, according to an embodiment of the present invention, the wireless
다음으로 도 1 내지 도 8의 내용과 결부시켜 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전력 제어 방법을 도 9 내지 도 10을 참조하여 설명한다. 도 9 내지 도 10은 도 3의 단계(S113)의 송신 전력을 제어하기 위한 방법에 관한 내용이다.Next, a power control method according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 9 to 10 in conjunction with the contents of FIGS. 1 to 8. 9 to 10 are contents of a method for controlling the transmission power in step S113 of FIG. 3.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 무선전력 전송 시스템(20)의 구성도이고, 도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전력 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.9 is a configuration diagram of a wireless
먼저, 무선전력 전송 시스템(20)은 전원 공급 장치(500), 무선전력 송신장치(900), 무선전력 수신장치(300)를 포함할 수 있다.First, the wireless
무선전력 수신장치(300)는 도 1 내지 도 2에서 설명한 내용과 같다.The
무선전력 송신장치(900)는 전원 공급 장치(500)로부터 직류 전력을 전달받을 수 있다. 구체적으로, 무선전력 송신장치(900)는 전원 공급 장치(500)에 전압 제어 신호를 전송하여, 조절된 직류 전압을 수신할 수 있다.The
무선전력 송신장치(900)는 송신부(910), 전류 센싱부(930), 발진기(940), 교류 전력 생성부(950), 제어부(960), 저장부(970), 직류 차단부(980)를 더 포함할 수 있다.The
전류 센싱부(930)는 전원 공급 장치(500)로부터 수신한 직류 전압이 교류 전력 생성부(950)에 인가될 때, 회로에 흐르는 전류를 감지하고 감지된 전류의 세기를 측정할 수 있다. 그러나, 전류 센싱부(930)가 측정하는 지점은 이에 한정될 필요는 없고, 후술할 교류 전력 생성부(950)에서 출력되는 지점도 포함될 수 있다. When the DC voltage received from the
무선전력 송신장치(900) 내부에 흐르는 전류의 세기는 무선전력 송신장치(900)와 무선전력 수신장치(300)간 전력 전송 상태에 따라 가변될 수 있다. 상기 전력 전송 상태에 대해서는 후술한다.The intensity of the current flowing inside the
일 실시 예에서 전류 센싱부(930)는 변류기(CT: Current Transformer)가 사용될 수 있다.In one embodiment, the
발진기(940)(Oscillator)는 소정의 주파수를 갖는 교류신호를 생성할 수 있다. 후술할 송신부(910)가 공진을 이용하여 무선전력 수신장치(300)에 전력을 전송하는 경우, 발진기(940)는 송신부(910)에 포함된 송신 공진 코일이 공진 주파수에서 동작하도록 공진 주파수를 갖는 교류신호를 생성하여 교류 전력 생성부(950)에 전달할 수 있다. 발진기(940)에서 생성된 교류신호는 교류 전력 생성부(950)에 인가된다.The oscillator 940 (Oscillator) may generate an AC signal having a predetermined frequency. When the
교류 전력 생성부(950)는 전원 공급 장치(500)의 교류 직류 변환기(510)로부터 수신한 직류 전력을 발진기(940)로부터 전달받은 교류신호를 이용하여 교류 전력을 생성할 수 있다. The AC
교류 전력 생성부(950)는 발진기(940)로부터 인가된 교류신호를 증폭할 수 있다. 일 실시 예에서 상기 증폭의 정도는 교류 전력 생성부(950)에 인가되는 직류 전압의 크기에 따라 가변될 수 있다. The
일 실시 예에서 교류 전력 생성부(950)는 푸쉬 풀 타입(push-pull type)의 듀얼 모스펫(Dual MOSFET)이 사용될 수 있다.In one embodiment, the AC
제어부(960)는 무선전력 송신장치(900)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. The
제어부(960)는 무선전력 송신장치(900)와 무선전력 수신장치(300)간 전력 전송 상태 변화를 감지할 수 있다. 제어부(960)는 상기 전력 전송 상태 변화를 감지하여 전원 공급 장치(500)로부터 수신할 직류 전력을 결정할 수 있고, 결정된 직류 전력을 수신하기 위해 전원 공급 장치(500)에 전력 제어 신호를 전력선 통신을 이용해 전송할 수 있다. 일 실시 예에서 상기 전력 전송 상태는 무선전력 송신장치(900)와 무선전력 수신장치(300)간 떨어진 거리, 양 장치가 놓여있는 방향에 대한 것일 수 있다. The
일 실시 예에서 상기 전력 전송 상태는 무선전력 수신장치(300)의 전력 수신 상태에 대한 것일 수 있다. 예를 들면, 무선전력 수신장치(300)의 충전량이 기준량보다 적은 경우, 무선전력 수신장치(300)는 아웃 오브 밴드(out-of-band)통신을 통해 현재 전송되는 전력보다 많은 전력을 전송하도록 무선전력 송신장치(200)에 요청할 수 있다. 그러면, 무선전력 송신장치(900)는 상기 요청에 대응하여 무선전력 수신장치(300)에 전송할 송신 전력을 결정할 수 있다. 무선전력 송신장치(900)는 상기 결정된 송신 전력에 대응하여 전원 공급 장치(500)로부터 수신할 직류 전력을 결정할 수 있고, 결정된 직류 전력을 수신하기 위해 전원 공급 장치(500)를 제어할 수 있다. 그 후, 무선전력 송신장치(900)는 상기 결정된 직류 전력을 전원 공급 장치(500)로부터 전달받고, 전달받은 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 무선전력 수신장치(300)에 전송할 수 있다.In one embodiment, the power transmission state may be for the power reception state of the
제어부(960)는 전류 센싱부(930)가 측정한 전류의 세기를 수신하고, 상기 측정된 전류의 세기에 기초하여 무선전력 송신장치(900)와 무선전력 수신장치(300)간 떨어져 있는 근접거리를 확인할 수 있다. The
제어부(960)는 확인된 근접거리를 이용하여, 전원 공급 장치(500)로부터 수신할 직류 전압을 결정할 수 있다. 제어부(960)는 결정된 직류 전압에 대한 정보가 포함되어 있는 전압 제어 신호를 전원 공급 장치(500)에 전송할 수 있다. 이 때, 무선전력 송신장치(900)와 전원 공급 장치(500) 간에는 전력선 통신을 이용하여 상기 전압 제어 신호를 전송할 수 있다. 전력선 통신은 전력을 공급하는 전력선을 매개체로 하여 데이터를 수백kHz에서 수십 MHz 이상의 고주파 신호에 실어 통신하는 기술을 말한다. 즉, 전력선 통신은 전용 통신 회선을 따로 설치하지 않고, 배선작업이 완료된 전력선을 이용하여 통신을 수행한다.The
일 실시 예에서 제어부(960)는 상기 측정된 전류의 세기에 기초하여 무선전력 송신장치(900)와 무선전력 수신장치(300)간 떨어져 있는 거리인 근접거리를 확인할 수 있다.In one embodiment, the
일 실시 예에서 제어부(960)는 상기 확인된 근접 거리가 아닌 상기 측정된 전류의 세기에 기초하여 전원 공급 장치(500)로부터 수신할 직류 전압을 결정할 수도 있다.In one embodiment, the
저장부(970)는 전류 센싱부(930)에서 측정된 전류의 세기 및 무선전력 송신장치(900)와 무선전력 수신장치(300)간 근접 거리를 대응시켜 룩업테이블의 형태로 저장할 수 있다. The
저장부(970)는 전류 센싱부(930)에서 측정된 전류의 세기 및 무선전력 송신장치(900)가 전원 공급 장치(500)로부터 수신할 직류 전압을 대응시켜 룩업테이블의 형태로 저장할 수 있다.The
저장부(970)는 전류 센싱부(930)에서 측정된 전류의 세기, 무선전력 송신장치(900)와 무선전력 수신장치(300)간 근접 거리 및 무선전력 송신장치(900)가 전원 공급 장치(500)로부터 수신할 직류 전압을 대응시켜 룩업테이블의 형태로 저장할 수 있다.The
직류 차단부(980)는 제어부(960)에 인가되는 직류 신호를 차단할 수 있다. 일 실시 예에서 직류 차단부(980)는 커패시터로 구성될 수 있다.The
송신부(910)는 교류 전력 생성부(950)에서 출력된 교류전력을 무선전력 수신장치(300)에 무선으로 전송할 수 있다. The
전원 공급 장치(500)는 교류 직류 변환기(510), 제어부(520), 직류 차단부(530)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서 전원 공급 장치(500)는 외부로부터 수신한 교류 전원을 직류 전원으로 변환할 수 있는 어댑터(adaptor)일 수 있다.The
교류 직류 변환기(510)는 외부로부터 수신한 교류 전압을 소정의 크기를 갖는 직류 전압으로 변환할 수 있다. 이 때, 외부로부터 수신한 교류 전압은 그 크기가 220V이고, 주파수가 60Hz일 수 있으나, 이에 한정될 필요는 없다. 제어부(520)는 무선전력 송신장치(900)로부터 전압 제어 신호를 수신하여, 무선전력 송신장치(200)가 결정한 직류 전압을 출력하도록 교류 직류 변환기(510)를 제어할 수 있다. 즉, 제어부(520)는 무선전력 송신장치(900)에서 측정된 전류의 세기에 대응하는 직류 전압을 출력하도록 교류 직류 변환기(510)를 제어하는 전압 조절 신호를 생성하여 교류 직류 변환기(510)에 전송할 수 있다. 이 떼, 교류 직류 변환기(510)는 상기 전압 조절 신호를 수신하여 외부로부터 수신한 교류 전압을 소정의 크기의 직류 전압으로 변환하여 출력할 수 있다.The
직류 차단부(530)는 제어부(520)로 인가되는 직류 신호를 차단할 수 있다. 일 실시 예에서 직류 차단부(530)는 커패시터로 구성될 수 있다.The
도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전력 제어 방법을 설명하기 위한 래더 다이어그램이다.10 is a ladder diagram for describing a power control method according to another embodiment of the present invention.
이하에서는, 도 9의 내용을 결부시켜 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 제어 방법을 설명한다.Hereinafter, a power control method according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 9.
도 10을 참조하면, 먼저, 전류 센싱부(930)는 무선전력 송신장치(900) 내부에 흐르는 전류의 세기를 측정할 수 있다(S201). 전류 센싱부(930)는 무선전력 송신장치(900)의 내부에 흐르는 전류를 감지하여 감지된 전류의 세기를 측정할 수 있다.Referring to FIG. 10, first, the
일 실시 예에서 전류 센싱부(930)는 도 9에서 도시된 교류 전력 생성부(950)에 입력되는 전류의 세기를 측정할 수 있다. 또 다른 실시 예에서 전류 센싱부(930)는 교류 전력 생성부(950)에서 출력되는 전류의 세기를 측정할 수도 있으나, 이에 한정될 필요는 없고, 무선전력 송신장치(900)의 내부에 흐르는 전류의 세기를 측정할 수 있다.In one embodiment, the
일 실시 예에서 전류 센싱부(930)는 변류기(CT: Current Transformer)가 사용될 수 있다. 변류기는 회로에 흐르는 높은 전류를 필요한 값의 낮은 전류로 낮추어 측정할 수 있는 장치이다. 즉, 변류기는 회로에 흐르는 임의의 전류에 대해 그에 비례하는 전류로 변성시켜 전류를 측정할 수 있다. 보다 구체적으로, 변류기는 1차권선, 2차권선과 철심으로 구성되어 있으며, 철심을 지나는 자속에 의해 전자기 유도 현상이 발생하면, 1차 전류를 변류비에 비례하여 2차 전류로 변성시킬 수 있고, 변성된 2차 전류를 측정할 수 있다. In one embodiment, the
일 실시 예에서 전류 센싱부(930)는 권선형, 봉형, 관통형, 3차 권선부형, 다심 철심형 중 어느 하나의 변류기가 사용될 수 있다.In one embodiment, the
일 실시 예에서 전류 센싱부(930)가 측정하는 전류의 세기는 무선전력 송신장치(900)와 무선전력 수신장치(300)간 떨어져 있는 근접 거리에 따라 가변될 수 있다. 즉, 전류 센싱부(930)에서 측정된 전류의 세기가 커질수록 무선전력 송신장치(900)와 무선전력 수신장치(300)간 거리가 가까워지는 것을 의미하고, 전류 센싱부(930)에서 측정된 전류의 세기가 작아질수록 무선전력 송신장치(900)와 무선전력 수신장치(300)간 거리가 멀어지는 것을 의미할 수 있다. In one embodiment, the intensity of the current measured by the
무선전력 송신장치(900)와 무선전력 수신장치(300)간의 근접거리는 상기 장치에 포함된 코일 사이의 거리를 의미할 수 있다. The proximity distance between the
제어부(960) 는 측정된 전류의 세기에 기초하여, 무선전력 송신장치(900)와 무선전력 수신장치(300)간 떨어져 있는 거리인 근접거리를 확인할 수 있다(S203). 무선전력 송신장치(900)는 제어부(960)를 통해 측정된 전류의 세기에 기초하여, 무선전력 송신장치(900)와 무선전력 수신장치(300)간 떨어져 있는 거리인 근접거리를 확인할 수 있다. 일 실시 예에서 저장부(970)는 상기 측정된 전류의 세기 및 상기 근접 거리를 대응시켜 룩업테이블의 형태로 저장할 수 있고, 제어부(960)는 저장부(970)를 검색하여, 측정된 전류의 세기에 대응하는 근접 거리를 확인할 수 있다. The
제어부(960)는 확인된 근접 거리에 기초하여 전원 공급 장치(500)로부터 수신할 직류 전압을 결정한다(S205).The
일 실시 예에서 제어부(960)는 상기 확인된 근접 거리가 아닌 상기 측정된 전류의 세기에 기초하여 전원 공급 장치(500)로부터 수신할 직류 전압을 결정할 수도 있다. 이때, 단계(S203)은 생략될 수도 있다. 즉, 저장부(970)가 상기 측정된 전류의 세기 및 무선전력 송신장치(900)가 수신할 직류 전압을 대응시켜 저장하고 있는 경우, 제어부(960)는 저장부(970)를 검색하여 측정된 전류의 세기에 대응하는 무선전력 송신장치(900)가 수신할 직류 전압을 결정할 수 있다.In one embodiment, the
또 다른 실시 예에서 저장부(970)는 전류 센싱부(930)가 측정한 전류의 세기, 무선전력 송신장치(900)와 무선전력 수신장치(300)간 근접 거리 및 전원 공급 장치(500)로부터 수신할 직류 전압을 대응시켜 저장하고 있을 수 있다.In another embodiment, the
무선전력 송신장치(900)는 상기 결정된 직류 전압에 기초한 전압 제어 신호를 전원 공급 장치(500)에 전송한다(S207). 일 실시 예에서 전압 제어 신호는 무선전력 송신장치(900)가 전원 공급 장치(500)로부터 상기 결정된 직류 전압을 수신하기 위해 전원 공급 장치(500)를 제어하는 신호일 수 있다. The
일 실시 예에서 무선전력 송신장치(900)와 전원 공급 장치(500)는 전력선 통신(PLC: Power Line Communication) 방식을 사용하여 통신을 수행할 수 있다. 무선전력 송신장치(900)는 전원 공급 장치(500)에 전력선 통신을 이용하여 상기 전압 제어 신호를 전송할 수 있다. 전력선 통신은 전력을 공급하는 전력선을 매개체로 하여 데이터를 수백kHz에서 수십 MHz 이상의 고주파 신호에 실어 통신하는 기술을 말한다. 즉, 전력선 통신은 전용 통신 회선을 따로 설치하지 않고, 배선작업이 완료된 전력선을 이용하여 통신을 수행한다.In one embodiment, the
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따라 전력선 통신을 이용하여 전압 제어 신호를 전송할 경우, 별도로 전압 제어 신호를 전송할 전력선이 필요하지 않아, 비용절감의 효과를 얻을 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따르면, 전원 공급 장치(500)와 무선전력 송신장치(900)간 전력을 전달하는 매개체인 전력선을 이용하여 상기 전압 제어 신호를 송수신하기 때문에 별도의 전력선을 필요로 하지 않는다.As described above, when the voltage control signal is transmitted using the power line communication according to the embodiment of the present invention, there is no need for a power line to separately transmit the voltage control signal, so that an effect of cost reduction can be obtained. That is, according to an embodiment of the present invention, since the voltage control signal is transmitted and received using a power line that is a medium for transmitting power between the
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 직류 전압을 소정의 전압으로 변환하는 직류 직류 변환기(DC-DC converter) 없이, 전원 공급 장치(500)로부터 수신하는 직류 전압을 전력선 통신을 이용해 조절할 수 있어 무선전력 송신장치(900)의 제조 비용을 크게 절감시킬 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the DC voltage received from the
무선전력 송신장치(900)가 전원 공급 장치(500)에 전압 제어 신호를 전송하는 과정에서, 직류 차단부(980)는 제어부(960)에 인가되는 직류 신호를 차단할 수 있다. 무선전력 송신장치(900)는 전원 공급 장치(500)로부터 직류 전압을 수신하는데, 직류 전압이 제어부(960)에 인가되는 경우, 제어부(960)가 손상될 수 있으므로, 직류 차단부(980)는 직류 전압을 차단하여, 제어부(960)를 보호할 수 있다. In the process of the
일 실시 예에서 직류 차단부(980)는 커패시터로 구성될 수 있다. 커패시터의 임피던스는 Xc=1/2ㅠfC로 표현될 수 있다. 커패시터에 직류 신호가 인가되면(주파수가 f=0), 그 임피던스가 무한대가 되어, 직류 신호가 차단될 수 있다. In one embodiment, the
무선전력 송신장치(900)가 전원 공급 장치(500)에 전송하는 전압 제어 신호는 교류 신호이므로, 제어부(960)는 직류 차단부(980)와 상관없이 전압 제어 신호를 전원 공급 장치(500)에 전송할 수 있다. Since the voltage control signal transmitted from the
전원 공급 장치(500)는 무선전력 송신장치(900)로부터 전압 제어 신호를 수신하여 수신된 전압 제어 신호에 따라 무선전력 송신장치(900)로 전송할 직류 전압을 출력하기 위한 전압 조절 신호를 생성한다(S209). 전원 공급 장치(500)는 제어부(520)를 통해 무선전력 송신장치(900)로 전송할 직류 전압을 출력하기 위한 전압 조절 신호를 생성할 수 있다. 제어부(520)는 상기 전압 조절 신호를 교류 직류 변환기(510)에 전송할 수 있다. The
전원 공급 장치(500)가 무선전력 송신장치(900)로부터 전압 제어 신호를 수신하는 과정에서, 전원 공급 장치(500)의 직류 차단부(530)는 제어부(520)로 인가되는 직류 신호를 차단할 수 있다. 전원 공급 장치(500)의 교류 직류 변환기(510)는 무선전력 송신장치(900)로 직류 전압을 전송하는데, 직류 전압이 제어부(520)로 인가되는 경우, 제어부(520)가 손상될 수 있으므로, 직류 차단부(530)는 직류 전압을 차단하여 제어부(520)를 보호할 수 있다. In the process of the
일 실시 예에서 직류 차단부(530)는 커패시터로 구성될 수 있다. 커패시터의 임피던스는 Xc=1/2ㅠfC로 표현될 수 있다. 커패시터에 직류 신호가 인가되면(주파수가 f=0), 그 임피던스가 무한대가 되어, 직류 신호가 차단될 수 있다. In one embodiment, the
전원 공급 장치(500)는 제어부(520)로부터 전압 조절 신호를 수신하여 직류 전압을 조절한다(S211). 전원 공급 장치(500)는 교류 직류 변환기(510)를 통해 전압 조절 신호를 수신하여 무선전력 송신장치(200)에 전송할 직류 전압을 조절할 수 있다. 교류 직류 변환기(510)는 전압 조절 신호에 기초하여 외부에서 인가된 교류 전압을 소정의 직류 전압으로 변환하여 출력할 수 있다.The
전원 공급 장치(500)는 조절된 직류 전압을 무선전력 송신장치(200)에 전송한다(S113). 전원 공급 장치(500)는 교류 직류 변환기(510)를 통해 조절된 직류 전압을 무선전력 송신장치(900)에 전송할 수 있다. The
교류 전력 생성부(950)는 발진기(940)로부터 수신한 일정한 주파수를 갖는 교류 신호에 기초하여 상기 수신된 직류 전력을 교류 전력으로 변환한다(S215).The
교류 전력 생성부(950)는 출력된 교류 전력을 송신부(910)에 전달한다(S217).The
송신부(910)에 전달된 교류 전력은 공진에 의해 무선전력 수신장치(300)로 전송될 수 있다.The AC power delivered to the
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 무선전력 송신장치와 무선전력 수신장치 간 전력 전송 환경에 따라 전원 공급 장치에서 제공하는 전력을 제어할 수 있어, 별도의 직류 직류 변환기가 필요하지 않게 된다. 이로 인해, 무선전력 송신장치의 제조 비용을 크게 절감되는 효과를 얻을 수 있다.As described above, according to an embodiment of the present invention, power provided by the power supply device can be controlled according to a power transmission environment between the wireless power transmitter and the wireless power receiver, so that a separate DC-DC converter is not required. Accordingly, it is possible to obtain an effect of significantly reducing the manufacturing cost of the wireless power transmission device.
다음으로 도 11 내지 도 12를 참고하여, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전력 제어 방법을 도 1 내지 도 8의 내용과 결부시켜 설명한다. 도 11 내지 도 12는 도 3의 단계(S113)의 송신 전력을 제어하기 위한 방법에 관한 내용이다.Next, referring to FIGS. 11 to 12, a power control method according to another embodiment of the present invention will be described in connection with the contents of FIGS. 1 to 8. 11 to 12 are contents of a method for controlling the transmission power in step S113 of FIG. 3.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전력 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 12는 제1 출력 전압이 교류 전력 생성부에 인가 시 측정되는 전류 값, 결합계수, 제2 출력 전압, 적정 전류 범위를 대응시킨 룩업 테이블을 설명하기 위한 도면이다.11 is a flowchart for explaining a power control method according to another embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a current value, a coupling coefficient, and a second output voltage measured when the first output voltage is applied to the AC power generating unit, It is a figure for demonstrating the lookup table which matched an appropriate current range.
무선전력 송신장치(200)에 대한 설명은 도 1에서 설명한 것과 같고, 이 경우, 무선전력 송신장치(200)는 전력 공급 장치(100)의 구성을 모두 포함하는 것으로 가정한다. The description of the wireless
먼저, 제어부(180)는 교류 전력 생성부(160)에 인가되는 전압이 제1 출력 전압으로 조절 되도록 직류 직류 변환기(130)를 제어한다(S301). 여기서, 제1 출력 전압은 미리 정해진 직류전압을 의미할 수 있다.First, the
그 후, 전류 센서부(140)는 직류 직류 변환기(130)에서 출력된 직류전압이 교류 전력 생성부(160)에 인가될 때, 교류 전력 생성부(160)에 인가되는 전류의 세기를 측정할 수 있다(S303). 교류 전력 생성부(160)에 인가되는 전류의 세기는 무선전력 송신장치(200)와 무선전력 수신장치(300) 간 전력 전송 상태에 따라 가변될 수 있다. 일 실시 예에서 전력 전송 상태는 무선전력 송신장치(200)와 무선전력 수신장치(300) 간의 거리, 방향에 대한 것을 의미할 수 있다. 즉, 전력 전송 상태는 무선전력 송신장치(200)와 무선전력 수신장치(300)간 결합 상태를 의미할 수 있다. Thereafter, the
본 발명에서 결합 상태라 함은 무선전력 송신장치(200)와 무선전력 수신장치(300) 간의 거리, 위치 관계 등에 의한 송신 코일과 수신 코일 간의 결합계수와 연관되는 지표를 통칭할 수 있다. 즉, 본 발명에서 결합 상태라 함은 무선전력 송신장치(200)에 흐르는 전류량, 무선전력 송신장치(200)의 입력 임피던스 등의 결합계수와 연관된 모든 지표를 통칭할 수 있다.In the present invention, the combined state may refer to an index related to a coupling coefficient between a transmitting coil and a receiving coil due to a distance and a positional relationship between the wireless
일 실시 예에서 전력 전송 상태는 무선전력 수신장치(300)의 전력 수신 상태에 대한 정보를 의미할 수 있다.In one embodiment, the power transmission state may refer to information on the power reception state of the
또한, 교류 전력 생성부(160)에 인가되는 전류의 세기는 무선전력 송신장치(200)의 송신 공진 코일부(212) 및 수신 공진 코일부(311) 간 결합계수와 연관될 수 있다. 결합계수는 송신 공진 코일부(212) 및 수신 공진 코일부(311) 간 전자기적 결합의 정도를 의미하는 것으로 0에서 1까지의 범위를 갖는다. In addition, the intensity of the current applied to the AC
한편, 제어부(180)는 측정된 전류의 세기가 임계 치 이상인지 확인한다(S305). 일 실시 예에서 임계 치는 100mA일 수 있으나, 이는 예시에 불과하다. 임계 치는 무선전력 수신장치(300)가 검출되기에 필요한 최소의 전류 값을 의미할 수 있다. 즉, 상기 측정된 전류의 세기가 임계 치 이상이 되면, 무선전력 수신장치(300)가 검출된 것으로 볼 수 있고, 상기 측정된 전류의 세기가 임계 치 미만이 되면, 무선전력 수신장치(300)가 검출되지 않은 것으로 볼 수 있다.Meanwhile, the
만약, 측정된 전류의 세기가 임계 치 이상인 경우, 제어부(180)는 측정된 전류의 세기에 대응하는 제2 출력 전압을 결정한다(S307). 제어부(180)는 교류 전력 생성부(160)에 인가되는 전류의 세기에 대응하는 직류전압을 저장부(170)에서 검색하여 제2 출력 전압을 결정할 수 있다. 일 실시 예에서 제2 출력 전압은 검출된 무선전력 수신장치(300)에 전력을 전송하기에 필요한 전압을 의미할 수 있다.If the intensity of the measured current is greater than or equal to the threshold, the
그 후, 제어부(180)는 결정된 제2 출력 전압이 교류 전력 생성부(160)에 인가되도록 직류 직류 변환기(130)를 제어한다(S309). 직류 직류 변환기(130)는 제어부(180)의 제어에 의해 제2 출력 전압을 출력하여 교류 전력 생성부(160)에 전달한다.Thereafter, the
그 후, 전류 센서(270)는 다시 교류 전력 생성부(160)에 인가되는 전류의 세기를 측정한다(S111). Thereafter, the current sensor 270 measures the intensity of the current applied to the AC
그 후, 제어부(180)는 측정된 전류의 세기가 적정 전류 범위에 해당하는지 확인할 수 있다(S313). 여기서, 적정 전류 범위는 교류 전력 생성부(160)에 제2 출력 전압이 인가 시 제2 출력 전압에 대응하는 전류 범위를 의미할 수 있다. 적정 전류 범위는 제2 출력 전압이 증가함에 따라 그 값의 범위도 증가할 수 있고, 제2 출력 전압이 감소함에 따라 그 값의 범위도 감소할 수 있다.Thereafter, the
제어부(180)는 제2 출력 전압에 대응하는 적정 전류 범위를 저장부(170)에서 검색하고, 측정된 전류의 세기가 적정 전류 범위에 해당하는지 확인할 수 있다.The
만약, 측정된 전류의 세기가 적정 전류 범위에 해당하는 경우, 제어부(180)는 일정시간을 대기하고(S315), 단계(S311)로 돌아간다. 즉, 제어부(180)는 교류 전력 생성부(160)에 인가되는 전류의 세기를 측정하여 측정된 전류의 세기가 교류 전력 생성부(160)에 인가되는 제2 출력 전압에 대응하는지를 주기적으로 확인할 수 있다.If, when the measured current strength is within the appropriate current range, the
한편, 단계(S105)에서 측정된 전류의 세기가 임계 치 미만인 경우, 제어부(180)는 직류 직류 변환기(130)를 제어하여 제1 출력 전압이 0V가 되도록 조절한다(S317).On the other hand, when the intensity of the current measured in step S105 is less than the threshold, the
즉, 측정된 전류의 세기가 임계 치 미만인 경우, 제어부(180)는 무선전력 수신장치(300)를 검출하지 않은 것으로 판단하여 제1 출력 전압이 0V가 되도록 조절한다. 교류 전력 생성부(160)에 인가되는 전압이 0V가 되면, 무선전력 송신장치(200)는 무선전력 수신장치(300)에 전력을 송신하지 않는다. That is, when the measured intensity of the current is less than the threshold, the
이에 따라, 무선전력 수신장치(300)가 검출되지 않는 경우, 무선전력 송신장치(200)는 무의미한 전력 손실을 방지할 수 있다.Accordingly, when the wireless
한편, 제1 출력 전압이 0V가 되도록 조절된 경우, 제어부(180)는 0.1초를 대기한다(S319). 여기서, 0.1초는 예시에 불과하다.Meanwhile, when the first output voltage is adjusted to be 0 V, the
0.1초가 경과되면, 단계(S301)로 돌아가 제어부(180)는 교류 전력 생성부(160)에 인가되는 직류전압이 제1 출력 전압이 되도록 조절한다.When 0.1 second has elapsed, the
한편, 단계(S313)에서 측정된 전류의 세기가 적정 전류 범위에 해당하지 않는 경우, 단계(S307)로 돌아간다. 즉, 제어부(180)는 단계(S113)에서 측정된 전류의 세기에 대응한 제2 출력 전압이 교류 전력 생성부(160)에 인가되도록 직류 직류 변환기(130)를 제어할 수 있다. 단계(S313)에서 측정된 전류의 세기는 무선전력 수신장치(300)의 전력 수신 상태를 의미할 수 있다. On the other hand, if the intensity of the current measured in step S313 does not fall within the appropriate current range, the process returns to step S307. That is, the
일 예로, 단계(S313)에서 측정된 전류의 세기가 적정 전류 범위보다 낮게 측정되는 경우, 무선전력 송신장치(200)와 무선전력 수신장치(300)간 거리가 더 가까워진 것으로 보고, 제어부(180)는 무선전력 수신장치(300)에 전송하는 송신 전력량을 줄이도록 한 단계 더 낮은 직류전압이 교류 전력 생성부(160)에 인가되도록 직류 직류 변환기(130)를 제어할 수 있다.For example, when the intensity of the current measured in step S313 is measured to be lower than an appropriate current range, the distance between the
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 전력 제어 방법에 따르면, 교류 전력 생성부(160)에 인가되는 전류의 세기를 통해 무선전력 수신장치(300)의 전력 수신 상황을 파악하여 그에 대응한 전력을 전송하도록 송신 전력량을 조절할 수 있다. 이로 인해, 전력 전송 효율이 극대화되고, 전력 손실량을 줄일 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the power control method according to an embodiment of the present invention, the power reception state of the wireless
도 12는 제1 출력 전압이 교류 전력 생성부(160)에 인가 시 측정되는 전류 값, 결합계수, 제2 출력 전압, 적정 전류 범위를 대응시킨 룩업 테이블을 설명하기 위한 도면이다.12 is a view for explaining a look-up table corresponding to a current value, a coupling coefficient, a second output voltage, and an appropriate current range measured when the first output voltage is applied to the AC
저장부(170)에는 도 12의 룩업 테이블이 저장되어 있다.The lookup table of FIG. 12 is stored in the
교류 전력 생성부(160)에 제1 출력 전압이 인가 시 전류 센서부(140)에 측정되는 전류가 100mA 이상인 경우, 무선전력 수신장치(300)가 검출된 것으로 볼 수 있다.When the first output voltage is applied to the AC
제1 출력 전압은 12V일 수 있으나, 이는 예시에 불과하다.The first output voltage may be 12V, but this is only an example.
만약, 교류 전력 생성부(160)에 제1 출력 전압이 인가 시 전류 센서부(140)에 측정되는 전류가 120mA 인 경우, 무선전력 송신장치(200)의 송신 공진 코일부(212)과 무선전력 수신장치(300)의 수신 공진 코일부(311)의 결합계수는 0.05에 해당한다. 이 경우, 제어부(180)는 무선전력 수신장치(300)가 무선전력 송신장치(200)로부터 멀리 떨어져 있는 것으로 판단하고, 교류 전력 생성부(160)에 인가되는 직류전압을 28V(제2 출력 전압)가 되도록 직류 직류 변환기(130)를 제어한다. If, when the first output voltage is applied to the AC
그 후, 교류 전력 생성부(160)에 인가되는 직류전압이 28V로 유지되는 경우, 제어부(180)는 교류 전력 생성부(160)에 인가되는 전류가 적정 전류 범위(751~800mA)를 만족하는지 확인한다.Thereafter, when the DC voltage applied to the AC
만약, 교류 전력 생성부(160)에 인가되는 전류가 적정 전류 범위를 벗어나는 경우, 제1 출력 전압(12V)를 교류 전력 생성부(160)에 인가하여 전류를 측정한다. 측정된 전류 값이 180mA 인 경우, 제어부(180)는 120mA 경우보다 무선전력 송신장치(200)와 무선전력 수신장치(300) 간 거리가 더 가까워 진 것으로 판단하고, 제2 출력 전압을 26V로 조절한다.If the current applied to the AC
위 예에서는 무선전력 송신장치(200)와 무선전력 수신장치(300) 간 거리를 전류의 세기와 연관지어 설명하였지만, 이외에도 무선전력 송신장치(200)와 무선전력 수신장치(300)가 놓여있는 방향 등 다양한 전력 전송 상태가 고려될 수 있다.In the above example, the distance between the
이와 같이 무선전력 송신장치(200)는 무선전력 수신장치(300)와의 거리, 방향 등 다양한 전력 전송 상태를 고려하여 무선전력 수신장치(300)에 전달하는 전력을 조절함으로써, 전력 전송 효율을 극대화시킬 수 있고, 전력 손실을 방지할 수 있다.As described above, the
다음으로 도 13 내지 도 15를 참조하여, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 결합계수 검출방법을 도 1 내지 도 3의 내용에 결부시켜 설명한다.Next, with reference to FIGS. 13 to 15, a method for detecting a coupling coefficient according to another embodiment of the present invention will be described in conjunction with the contents of FIGS. 1 to 3.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 결합계수의 검출 방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 14는 출력 임피던스(ZL)를 가변시키기 위해 스위치(SW)를 개방시킨 경우를 설명하기 위한 도면이고, 도 15는 출력 임피던스(ZL)를 가변시키기 위해 스위치(SW)를 단락시킨 경우를 설명하기 위한 도면이다.13 is a flow chart for explaining a method of detecting a coupling coefficient according to another embodiment of the present invention, and FIG. 14 is a view for explaining a case in which the switch SW is opened to vary the output impedance ZL. , FIG. 15 is a view for explaining a case where the switch SW is shorted to change the output impedance ZL.
먼저, 도 13을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 결합계수 검출 방법에 대해 설명한다.First, a method of detecting a coupling coefficient according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 13.
먼저, 무선전력 수신장치(300)는 출력 임피던스를 가변시킨다(S401). 출력 임피던스(ZL)는 수신부(310)에서 부하(400)를 바라보았을 때, 측정되는 임피던스 일 수 있다. 무선전력 수신장치(300)는 스위치(SW)를 포함할 수 있고, 스위치(SW)를 통해 출력 임피던스를 가변시킬 수 있다. 스위치(SW)의 일단은 커패시터(C4)와 연결되고, 타단은 부하(400)의 일단에 연결된다. 캐피시터(C4)의 타단은 부하(400)의 일단과 연결된다.First, the
도 14를 참조하면, 무선전력 수신장치(300)는 스위치(SW)에 개방신호를 전송하여 스위치(SW)를 개방시킬 수 있다. 스위치(SW)가 개방되면, 출력 임피던스(ZL)는 다음의 [수학식 25]와 같이 표현될 수 있다.Referring to FIG. 14, the wireless
[수학식 25][Equation 25]
[수학식 1], [수학식 3], [수학식 5]에서 R2, R3를 아주 작은 값을 가지는 것으로 가정하여 0옴으로 두고, 송신 유도 코일(L1)과 캐패시터(C1), 송신 공진 코일(L2)과 캐패시터(C2), 수신 공진 코일(L3)과 캐패시터(C3) 및 수신 유도 코일(L4)과 캐패시터(C4)가 모두 공진주파수(w)에서 공진하도록 값을 정하면 [수학식 5]의 제1 입력 임피던스(Z1)은 [수학식 26]과 같이 정리될 수 있다.In
[수학식 26][Equation 26]
또한, [수학식 2], [수학식 4], [수학식 6]을 이용하면, [수학식 26]은 다음의 [수학식 27]과 같이 정리될 수 있다.In addition, when [Equation 2], [Equation 4], and [Equation 6] are used, [Equation 26] may be summarized as [Equation 27] below.
[수학식 27][Equation 27]
수신 유도 코일(L4)과 캐패시터(C4)가 공진주파수(w)에서 공진하도록 값을 정하고, [수학식 27]에 [수학식 25]의 출력 임피던스(ZL)을 대입하면, 제1 입력 임피던스(Z1)은 다음의 [수학식 28]과 같이 정리된다.When the receiving induction coil L4 and the capacitor C4 are set to resonate at the resonant frequency w, and substituting the output impedance ZL of Equation 25 into Equation 27, the first input impedance ( Z1) is summarized as [Equation 28] below.
[수학식 28][Equation 28]
도 15를 참조하면, 무선전력 수신장치(300)는 스위치(SW)에 단락신호를 전송하여 스위치(SW)를 단락시킬 수 있다. 스위치(SW)가 단락되면, 출력 임피던스(ZL)는 0이 되고, 제1 입력 임피던스(Z1)은 다음의 [수학식 29]와 같이 정리된다.Referring to FIG. 15, the
[수학식 29][Equation 29]
무선전력 수신장치(300)는 스위치(SW)에 제어신호를 인가하여 스위치(SW)를 일정 주기로 일정 시간 동안 단락시킬 수 있다. 일정 주기는 1초 일 수 있고, 일정 시간은 100us일 수 있으나, 이는 예시에 불과하다.The
그 후, 검출부(220)는 입력 임피던스를 측정한다(S403). 일 실시 예에서 검출부(220)는 전력 공급 장치(100)에서 무선전력 송신장치(200)로 입력되는 전류와 전압을 이용하여 제1 입력 임피던스(Z1)를 측정할 수 있다. Then, the
그 후, 검출부(220)는 측정된 입력 임피던스를 이용하여 송신부(210)의 송신 공진 코일(L2)과 수신부(310)의 수신 공진 코일(L3)간 결합계수를 검출할 수 있다(S405). 즉, [수학식 29] 및 [수학식 30]을 참조하면, 결합계수(K2)를 제외한 다른 변수는 모두 고정된 값이므로, 제1 입력 임피던스(Z1)을 측정하면, 결합계수(K2)가 검출될 수 있다.Thereafter, the
다음으로 도 16 내지 도 17을 참조하여, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전력 제어 방법에 대해 설명한다.Next, a power control method according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 16 to 17.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전력 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 17은 도 16의 실시 예에 따른 전력 제어 방법에 사용되는 룩업테이블을 설명하기 위한 도면이다.16 is a flowchart illustrating a power control method according to another embodiment of the present invention, and FIG. 17 is a view for explaining a lookup table used in the power control method according to the embodiment of FIG. 16.
먼저, 도 16을 참조하면, 무선전력 송신장치(200)는 입력 임피던스를 측정한다(S501).First, referring to FIG. 16, the
검출부(220)는 측정된 입력 임피던스를 이용하여 송신 공진 코일부(212)와 수신 공진 코일부(311)간의 결합계수를 검출한다(S503). 결합계수를 검출하는 방법은 도 3 및 도 13에서 설명한 것과 같으므로, 자세한 내용은 생략한다.The
무선전력 송신장치(200)는 검출된 결합계수에 대응하는 송신 전력을 검색한다(S505). 무선전력 송신장치(200)의 저장부(170)는 결합계수에 따라 송신 전력을 대응시켜 놓은 룩업 테이블을 저장하고 있고, 무선전력 송신장치(200)는 저장부(170)를 검색하여, 검출된 결합계수에 대응된 송신 전력을 찾는다. The
상기 룩업 테이블은 도 17을 참조하여 설명한다.The lookup table will be described with reference to FIG. 17.
도 17을 참조하면, 거리, 입력 테스트 전류, 결합계수, 부하 임피던스, 수신 전력, 전력 전송 효율 및 송신 전력이 대응되어 있는 룩업테이블을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 17, a lookup table to which distance, input test current, coupling coefficient, load impedance, received power, power transmission efficiency, and transmission power correspond may be confirmed.
여기서, 거리는 무선전력 송신장치(200)와 무선전력 수신장치(300)간의 거리를 의미할 수 있고, 구체적으로, 무선전력 송신장치(200)와 무선전력 수신장치(300)간의 거리는 도 2에서 도시한 송신 공진 코일부(212)와 수신 공진 코일부(311)간의 거리일 수 있다. 도 17을 참조하면, 거리가 멀어짐에 따라 결합계수가 감소함을 확인할 수 있다.Here, the distance may mean a distance between the
입력 테스트 전류는 무선전력 송신장치(200)에 인가되는 전류이다.The input test current is a current applied to the
전력 전송 효율은 무선전력 송신장치(200)와 무선전력 수신장치(300)간 또는 무선전력 송신장치(200)와 부하(400)간 전력 전송 효율을 의미한다.The power transmission efficiency refers to power transmission efficiency between the
부하 임피던스는 최대의 전력 전송 효율을 얻기 위해 부하(400)가 가져야 하는 임피던스를 의미한다. 부하 임피던스와 결합계수의 관계는 도 4에서 도시한 그래프의 경향과 같음을 확인할 수 있다.Load impedance refers to the impedance that the
수신 전력은 부하(400)가 수신하는 전력으로, 결합계수와 대응하여 최대의 전력 전송 효율을 얻기 위해 부하(400)가 수신해야 하는 전력을 나타낸다.The received power is the power received by the
송신 전력은 최대의 전력 전송 효율을 얻기 위해 무선전력 송신장치(200)가 무선전력 수신장치(300)에 전송해야 하는 전력이다.The transmit power is power that the
무선전력 송신장치(200)는 검출된 결합계수에 대응하는 송신 전력을 상기 룩업테이블을 통해 검색할 수 있다.The wireless
무선전력 송신장치(200)는 검색에 의해 얻어진 송신 전력을 부하(400)에 전송하기 위한 송신 전력으로 결정한다(S507). 즉, 무선전력 송신장치(200)는 최대의 전력 전송 효율을 얻기 위해 검출된 결합계수에 대응하는 송신 전력을 결정할 수 있다.The
무선전력 송신장치(200)는 결정된 송신 전력을 부하(400)에 전송하기 위해 송신 전력을 제어한다(S509). 일 실시 예에서 무선전력 송신장치(200)는 전력 공급 장치(100)에 전원을 공급하는 전원 공급 장치(500)를 제어하여 송신 전력을 제어하는 방법이 사용될 수 있고, 이에 대해서는 도 9 및 도 10에서 설명한 것과 같다.The wireless
또 다른 실시 예에서 무선전력 송신장치(200)는 무선전력 송신장치(200)의 내부에 흐르는 전류를 측정하여 송신 전력을 제어할 수 있다. 이에 대해서는 도 11 및 도 12에서 설명한 것과 같다.In another embodiment, the
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전력 제어 방법은 결합계수 검출 및 저장부의 검색 과정을 통해 송신 전력을 결정할 수 있으므로, 부품의 구성이 간단해지고, 전력 제어 과정이 단순해지는 장점이 있다.In the power control method according to another embodiment of the present invention, since the transmission power can be determined through the detection of the coupling coefficient and the search process of the storage unit, the configuration of parts is simplified and the power control process is simplified.
상술한 본 발명의 실시 예에 따른 전력 제어 방법은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있으며, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.The power control method according to the above-described exemplary embodiment of the present invention is manufactured as a program to be executed in a computer and stored in a computer-readable recording medium. Examples of the computer-readable recording medium include ROM, RAM, and CD -ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage, and the like, and also includes those implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission via the Internet).
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상기 방법을 구현하기 위한 기능적인(function) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.The computer-readable recording medium can be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion. And, functional programs, codes, and code segments for implementing the method can be easily inferred by programmers in the technical field to which the present invention pertains.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해 되어서는 안될 것이다.In addition, although the preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described above, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and the technical field to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. In addition, various modifications can be implemented by those having ordinary knowledge in the course, and these modifications should not be individually understood from the technical idea or prospect of the present invention.
100: 전력 공급 장치
200: 무선전력 송신장치
210: 송신부
211: 송신 유도 코일부
212: 송신 공진 코일부
220: 검출부
300: 무선전력 수신장치
310: 수신부
311: 수신 공진 코일부
312: 수신 유도 코일부
320: 정류부
400: 부하
500: 전원 공급 장치100: power supply
200: wireless power transmission device
210: transmitting unit
211: transmission induction coil unit
212: transmission resonance coil unit
220: detection unit
300: wireless power receiver
310: receiver
311: receiving resonance coil unit
312: receiving induction coil unit
320: rectifier
400: load
500: power supply
Claims (36)
상기 송신 코일과 상기 수신 코일 사이의 결합상태에 따라 송신 전력을 제한하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 결합상태가 제1 결합상태인 경우, 상기 송신 전력을 제1 전력으로 제한하고,
상기 결합상태가 제2 결합상태인 경우, 상기 송신 전력을 제2 전력으로 제한하고,
상기 결합상태가 제3 결합상태인 경우, 상기 송신 전력을 제3 전력으로 제한하고,
상기 제1 결합상태의 결합계수는 상기 제2 결합상태의 결합계수보다 크고, 상기 제2 결합상태의 결합계수는 상기 제3 결합상태의 결합계수보다 크고,
상기 제1 전력은 상기 제2 전력보다 크고, 상기 제2 전력은 상기 제3 전력보다 크고,
상기 제1 전력은 상기 제1 결합상태의 최대 전력 전송 효율에 대응되는 최대 전력이고,
상기 제2 전력은 상기 제2 결합상태의 최대 전력 전송 효율에 대응되는 최대 전력이고,
상기 제3 전력은 상기 제3 결합상태의 최대 전력 전송 효율에 대응되는 최대 전력인 무선전력 송신 장치.A transmitting coil that wirelessly transmits power to the receiving coil of the wireless power receiving apparatus; And
It includes a control unit for limiting the transmission power according to the coupling state between the transmitting coil and the receiving coil,
The control unit,
When the combined state is the first coupled state, the transmission power is limited to the first power,
When the combined state is the second combined state, the transmission power is limited to the second power,
When the combined state is the third combined state, the transmission power is limited to the third power,
The coupling coefficient of the first coupling state is greater than the coupling coefficient of the second coupling state, and the coupling coefficient of the second coupling state is greater than the coupling coefficient of the third coupling state,
The first power is greater than the second power, the second power is greater than the third power,
The first power is the maximum power corresponding to the maximum power transmission efficiency of the first combined state,
The second power is the maximum power corresponding to the maximum power transmission efficiency of the second combined state,
The third power is a wireless power transmission device that is the maximum power corresponding to the maximum power transmission efficiency of the third combined state.
상기 송신 코일에 전력을 공급하는 전력 공급 장치를 포함하는 무선전력 송신장치.According to claim 1,
A wireless power transmission device including a power supply device for supplying power to the transmission coil.
상기 무선전력 수신장치와 인밴드 통신을 통해 정보를 교환하는 무선전력 송신장치.The method according to claim 1 or 2,
A wireless power transmitter that exchanges information through the in-band communication with the wireless power receiver.
상기 무선전력 수신장치의 상태정보를 수신하는 무선전력 송신장치.The method according to claim 1 or 2,
A wireless power transmission device that receives status information of the wireless power reception device.
상기 무선전력 수신장치의 상태정보는 현재 충전량 또는 충전량 추이에 대한 정보를 포함하는 무선전력 송신장치.According to claim 4,
The status information of the wireless power receiving device is a wireless power transmission device that includes information about the current charge amount or charge trend.
상기 무선전력 수신장치의 상태정보를 수신하고, 그에 적합한 전력을 송신하는 무선전력 송신장치.The method according to claim 1 or 2,
A wireless power transmission device that receives status information of the wireless power reception device and transmits power suitable for it.
상기 무선전력 송신장치의 상태정보를 송신하는 무선전력 송신장치.The method according to claim 1 or 2,
A wireless power transmission device that transmits status information of the wireless power transmission device.
상기 무선전력 송신장치의 상태정보는 최대공급 전력량 또는 가용 전력량에 대한 정보를 포함하는 무선전력 송신장치.The method of claim 7,
The status information of the wireless power transmission device is a wireless power transmission device that includes information about the maximum amount of power supplied or available power.
상기 송신 코일과 상기 수신 코일 사이의 결합상태에 따라 상기 송신 코일에 입력되는 전류를 제한하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 결합상태가 제1 결합상태인 경우, 상기 전류를 제1 전류로 제한하고,
상기 결합상태가 제2 결합상태인 경우, 상기 전류를 제2 전류로 제한하고,
상기 결합상태가 제3 결합상태인 경우, 상기 전류를 제3 전류로 제한하고,
상기 제1 결합상태의 결합계수는 상기 제2 결합상태의 결합계수보다 크고,
상기 제1 전류는 상기 제2 전류보다 크고, 상기 제2 전류는 상기 제3 전류보다 크고,
상기 제1 전류는 상기 제1 결합상태의 최대 전력 전송 효율에 대응되는 최대 전류이고,
상기 제2 전류는 상기 제2 결합상태의 최대 전력 전송 효율에 대응되는 최대 전류이고,
상기 제3 전류는 상기 제3 결합상태의 최대 전력 전송 효율에 대응되는 최대 전류인 무선전력 송신장치.A transmitting coil that wirelessly transmits power to the receiving coil of the wireless power receiving apparatus; And
It includes a control unit for limiting the current input to the transmitting coil according to the coupling state between the transmitting coil and the receiving coil,
The control unit,
When the coupled state is the first coupled state, the current is limited to the first current,
When the coupling state is the second coupling state, the current is limited to the second current,
When the coupling state is the third coupling state, the current is limited to the third current,
The coupling coefficient in the first coupling state is greater than the coupling coefficient in the second coupling state,
The first current is greater than the second current, and the second current is greater than the third current,
The first current is a maximum current corresponding to the maximum power transmission efficiency of the first combined state,
The second current is a maximum current corresponding to the maximum power transmission efficiency of the second combined state,
The third current is a wireless power transmission device that is the maximum current corresponding to the maximum power transmission efficiency of the third combined state.
상기 송신 코일에 전력을 공급하는 전력 공급 장치를 포함하는 무선전력 송신장치.The method of claim 11,
A wireless power transmission device including a power supply device for supplying power to the transmission coil.
상기 무선전력 수신장치와 인밴드 통신을 통해 정보를 교환하는 무선전력 송신장치.The method of claim 11 or 12,
A wireless power transmitter that exchanges information through the in-band communication with the wireless power receiver.
상기 무선전력 수신장치의 상태정보를 수신하는 무선전력 송신장치.The method of claim 11 or 12,
A wireless power transmission device that receives status information of the wireless power reception device.
상기 무선전력 수신장치의 상태정보는 현재 충전량 또는 충전량 추이에 대한 정보를 포함하는 무선전력 송신장치.The method of claim 14,
The status information of the wireless power receiving device is a wireless power transmission device that includes information about the current charge amount or charge trend.
상기 무선전력 수신장치의 상태정보를 수신하고, 그에 적합한 전력을 송신하는 무선전력 송신장치.The method of claim 11 or 12,
A wireless power transmission device that receives status information of the wireless power reception device and transmits power suitable for it.
상기 무선전력 송신장치의 상태정보를 송신하는 무선전력 송신장치.The method of claim 11 or 12,
A wireless power transmission device that transmits status information of the wireless power transmission device.
상기 무선전력 송신장치의 상태정보는 최대공급 전력량 또는 가용 전력량에 대한 정보를 포함하는 무선전력 송신장치.The method of claim 17,
The status information of the wireless power transmission device is a wireless power transmission device that includes information about the maximum amount of power supplied or available power.
무선전력 송신장치의 송신 코일과 상기 수신 코일 사이의 결합상태에 따라 송신 전력을 제한하는 단계를 포함하고,
상기 송신 전력을 제한하는 단계는,
상기 결합상태가 제1 결합상태인 경우, 상기 송신 전력을 제1 전력으로 제한하는 단계:
상기 결합상태가 제2 결합상태인 경우, 상기 송신 전력을 제2 전력으로 제한하는 단계; 및
상기 결합상태가 제3 결합상태인 경우, 상기 송신 전력을 제3 전력으로 제한하는 단계를 포함하고,
상기 제1 결합상태의 결합계수는 상기 제2 결합상태의 결합계수보다 크고,
상기 제1 전력은 상기 제2 전력보다 크고, 상기 제2 전력은 상기 제3 전력보다 크고,
상기 제1 전력은 상기 제1 결합상태의 최대 전력 전송 효율에 대응되는 최대 전력이고,
상기 제2 전력은 상기 제2 결합상태의 최대 전력 전송 효율에 대응되는 최대 전력이고,
상기 제3 전력은 상기 제3 결합상태의 최대 전력 전송 효율에 대응되는 최대 전력인 무선전력 송신 방법.Transmitting power wirelessly to a receiving coil of the wireless power receiving device; And
And limiting the transmission power according to the coupling state between the transmission coil and the reception coil of the wireless power transmission device,
The step of limiting the transmission power,
When the combined state is the first coupled state, limiting the transmission power to the first power:
Limiting the transmission power to the second power when the combined state is the second coupled state; And
And when the combined state is the third combined state, limiting the transmission power to third power.
The coupling coefficient in the first coupling state is greater than the coupling coefficient in the second coupling state,
The first power is greater than the second power, the second power is greater than the third power,
The first power is the maximum power corresponding to the maximum power transmission efficiency of the first combined state,
The second power is the maximum power corresponding to the maximum power transmission efficiency of the second combined state,
The third power is a wireless power transmission method that is the maximum power corresponding to the maximum power transmission efficiency of the third combined state.
전력 공급 장치가 상기 송신 코일에 전력을 공급하는 단계를 포함하는 무선전력 송신방법.The method of claim 19,
A wireless power transmission method comprising the step of supplying power to the transmission coil by a power supply device.
상기 무선전력 수신장치와 인밴드 통신을 통해 정보를 교환하는 단계를 포함하는 무선전력 송신방법.The method of claim 19 or 20,
Wireless power transmission method comprising the step of exchanging information through the in-band communication with the wireless power receiver.
상기 무선전력 수신장치의 상태정보를 수신하는 단계를 포함하는 무선전력 송신방법.The method of claim 19 or 20,
And receiving status information of the wireless power receiver.
상기 무선전력 수신장치의 상태정보는 현재 충전량 또는 충전량 추이에 대한 정보를 포함하는 무선전력 송신방법.The method of claim 22,
The status information of the wireless power receiving device is a wireless power transmission method that includes information about the current charge amount or charge trend.
상기 무선전력 수신장치의 상태정보를 수신하고, 그에 적합한 전력을 송신하는 단계를 포함하는 무선전력 송신방법.The method of claim 19 or 20,
And receiving status information of the wireless power receiving device and transmitting power suitable for the wireless power receiving device.
상기 무선전력 송신장치의 상태정보를 송신하는 단계를 포함하는 무선전력 송신방법.The method of claim 19 or 20,
And transmitting status information of the wireless power transmitter.
상기 무선전력 송신장치의 상태정보는 최대공급 전력량 또는 가용 전력량에 대한 정보를 포함하는 무선전력 송신방법.The method of claim 25,
The wireless power transmission method of the wireless power transmission apparatus includes information about the maximum amount of power supplied or the amount of power available.
무선전력 송신장치의 송신 코일과 상기 수신 코일 사이의 결합 상태에 따라 상기 송신 코일에 입력되는 전류를 제한하는 단계를 포함하고,
상기 전류를 제한하는 단계는,
상기 결합상태가 제1 결합상태인 경우, 상기 전류를 제1 전류로 제한하는 단계;
상기 결합상태가 제2 결합상태인 경우, 상기 전류를 제2 전류로 제한하는 단계; 및
상기 결합상태가 제3 결합상태인 경우, 상기 전류를 제3 전류로 제한하고,
를 포함하고,
상기 제1 결합상태의 결합계수는 상기 제2 결합상태의 결합계수보다 크고,
상기 제1 전류는 상기 제2 전류보다 크고, 상기 제2 전류는 상기 제3 전류보다 크고,
상기 제1 전류는 상기 제1 결합상태의 최대 전력 전송 효율에 대응되는 최대 전류이고,
상기 제2 전류는 상기 제2 결합상태의 최대 전력 전송 효율에 대응되는 최대 전류이고,
상기 제3 전류는 상기 제3 결합상태의 최대 전력 전송 효율에 대응되는 최대 전류인 무선전력 송신방법.Transmitting power wirelessly to a receiving coil of the wireless power receiving device; And
And limiting a current input to the transmitting coil according to a coupling state between the transmitting coil and the receiving coil of the wireless power transmitter,
The step of limiting the current,
When the combined state is the first coupled state, limiting the current to the first current;
Limiting the current to a second current when the coupled state is the second coupled state; And
When the coupling state is the third coupling state, the current is limited to the third current,
Including,
The coupling coefficient in the first coupling state is greater than the coupling coefficient in the second coupling state,
The first current is greater than the second current, and the second current is greater than the third current,
The first current is a maximum current corresponding to the maximum power transmission efficiency of the first combined state,
The second current is a maximum current corresponding to the maximum power transmission efficiency of the second combined state,
The third current is a wireless power transmission method that is the maximum current corresponding to the maximum power transmission efficiency of the third combined state.
전력 공급 장치가 상기 송신 코일에 전력을 공급하는 단계를 포함하는 무선전력 송신방법.The method of claim 29,
A wireless power transmission method comprising the step of supplying power to the transmission coil by a power supply device.
상기 무선전력 수신장치와 인밴드 통신을 통해 정보를 교환하는 단계를 포함하는 무선전력 송신방법.The method of claim 29 or 30,
Wireless power transmission method comprising the step of exchanging information through the in-band communication with the wireless power receiver.
상기 무선전력 수신장치의 상태정보를 수신하는 단계를 포함하는 무선전력 송신방법.The method of claim 29 or 30,
And receiving status information of the wireless power receiver.
상기 무선전력 수신장치의 상태정보는 현재 충전량 또는 충전량 추이에 대한 정보를 포함하는 무선전력 송신방법.The method of claim 32,
The status information of the wireless power receiving device is a wireless power transmission method that includes information about the current charge amount or charge trend.
상기 무선전력 수신장치의 상태정보를 수신하고, 그에 적합한 전력을 송신하는 단계를 포함하는 무선전력 송신방법.The method of claim 29 or 30,
And receiving status information of the wireless power receiving device and transmitting power suitable for the wireless power receiving device.
상기 무선전력 송신장치의 상태정보를 송신하는 단계를 포함하는 무선전력 송신방법.The method of claim 29 or 30,
And transmitting status information of the wireless power transmitter.
상기 무선전력 송신장치의 상태정보는 최대공급 전력량 또는 가용 전력량에 대한 정보를 포함하는 무선전력 송신방법.The method of claim 35,
The wireless power transmission method of the wireless power transmission apparatus includes information about the maximum amount of power supplied or the amount of power available.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020190067873A KR102128487B1 (en) | 2019-06-10 | 2019-06-10 | Apparatus for transmitting wireless power and method for controlling power thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020190067873A KR102128487B1 (en) | 2019-06-10 | 2019-06-10 | Apparatus for transmitting wireless power and method for controlling power thereof |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020180082804A Division KR101993230B1 (en) | 2018-07-17 | 2018-07-17 | Apparatus for transmitting wireless power and method for controlling power thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20190069366A KR20190069366A (en) | 2019-06-19 |
KR102128487B1 true KR102128487B1 (en) | 2020-06-30 |
Family
ID=67104770
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020190067873A KR102128487B1 (en) | 2019-06-10 | 2019-06-10 | Apparatus for transmitting wireless power and method for controlling power thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102128487B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022114615A1 (en) * | 2020-11-25 | 2022-06-02 | 삼성전자 주식회사 | Power transmitting device, and method for tracking maximum efficiency operating point of system comprising same power transmitting device and power receiving device |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP4372961A1 (en) * | 2021-07-13 | 2024-05-22 | LG Electronics Inc. | Method and apparatus for switching to low-coupling power profile in wireless power transmission system |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010130800A (en) | 2008-11-28 | 2010-06-10 | Nagano Japan Radio Co | Non-contact power transmission system |
JP2012110154A (en) | 2010-11-18 | 2012-06-07 | Toshiba Corp | Wireless power transmission device |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101753032B1 (en) * | 2010-11-16 | 2017-06-30 | 엘지전자 주식회사 | Wireless power transmission method, wireless power receiving method, wireless power transmission apparatus and wireless power receiving apparatus |
KR20120102316A (en) * | 2011-03-08 | 2012-09-18 | 삼성전자주식회사 | System for wireless power transmission and reception |
KR20160148239A (en) * | 2015-06-16 | 2016-12-26 | 엘지이노텍 주식회사 | Apparatus for receiving wireless power and system for transmitting wireless power |
-
2019
- 2019-06-10 KR KR1020190067873A patent/KR102128487B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010130800A (en) | 2008-11-28 | 2010-06-10 | Nagano Japan Radio Co | Non-contact power transmission system |
JP2012110154A (en) | 2010-11-18 | 2012-06-07 | Toshiba Corp | Wireless power transmission device |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022114615A1 (en) * | 2020-11-25 | 2022-06-02 | 삼성전자 주식회사 | Power transmitting device, and method for tracking maximum efficiency operating point of system comprising same power transmitting device and power receiving device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20190069366A (en) | 2019-06-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101601352B1 (en) | Apparatus for transmitting wireless power and method for controlling power thereof | |
KR101806592B1 (en) | Apparatus for transmitting wireless power and method for transmitting wireless power | |
KR101543059B1 (en) | Wireless power receiving device and power control method thereof | |
KR101438880B1 (en) | Apparatus for transmitting wireless power and method for transmitting wireless power | |
KR20130028446A (en) | A wireless power transmission apparatus and method thereof | |
KR101241495B1 (en) | A wireless power transmission apparatus and method thereof | |
KR20140057506A (en) | Apparatus for transmitting wireless power and method for controlling power thereof | |
KR102128487B1 (en) | Apparatus for transmitting wireless power and method for controlling power thereof | |
JP6420025B2 (en) | Non-contact power transmission apparatus and non-contact power transmission method | |
KR101993230B1 (en) | Apparatus for transmitting wireless power and method for controlling power thereof | |
KR101438883B1 (en) | Apparatus for supplying power and apparatus for transmitting wireless power and method for controlling power | |
KR101428181B1 (en) | Apparatus for transmitting wireless power, apparatus for supplyinging power and method for power controlling thereof and apparatus for supplying power source and method for power controlling thereof | |
KR101428162B1 (en) | Apparatus for supplying power and apparatus for transmitting wireless power and method for detecting resonance frequency | |
KR101822213B1 (en) | Apparatus for transmitting wireless power, apparatus for receiving wireless power, system for transmitting wireless power and method for transmitting wireless power | |
KR101896944B1 (en) | Wireless power receiving device and power control method thereof | |
KR20130035138A (en) | Apparatus for transmitting wireless power, apparatus for receiving wireless power, system for transmitting wireless power and method for controling impedence | |
KR101875974B1 (en) | A wireless power transmission apparatus and method thereof | |
KR101905882B1 (en) | Apparatus for transmitting wireless power, apparatus for receiving wireless power, system for transmitting wireless power and method for transmitting wireless power | |
KR102057999B1 (en) | Apparatus for receiving wireless power and method for controlling power thereof | |
KR101795097B1 (en) | Apparatus for transmitting wireless power, apparatus for receiving wireless power, system for transmitting wireless power and method for controling impedence | |
KR20130113694A (en) | Apparatus for supplying power and apparatus for transmitting wireless power and method for supplying power |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A107 | Divisional application of patent | ||
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |