KR102185160B1 - Methods for detecting and identifying a receiver in an inductive power transfer system - Google Patents

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Abstract

전송기 및 수신기를 구비한 유도 결합 전력 전송 시스템에서 수신기의 존재를 탐지하는 방법이 개시된다. 상기 방법은 제1 주파수에서 상기 컨버터를 스위치 온 하는 단계, 유입 전류를 측정하는 단계 그리고 수신기 존재하는가의 여부를 탐지하는 단계를 포함한다. 다른 방법에서, 유입 전류는 전송기 주파수들의 범위에 대해서 측정되며, 그리고 수신기가 존재하는 곳을 판별하기 위해서 전류에서의 변이가 사용된다. 다른 방법에서, 전송기에서 전압에서의 변화가 존재할 때를 측정하기 위해서 유입 전류가 측정되며, 그리고 수신기가 존재하는 곳을 판별하기 위해서 전류에서의 변이가 사용된다. 다른 방법에서, 전송기 컨버터로 공급된 전류는 두 개의 전송기 주파수들에 걸쳐서 측정되며, 그리고 전류에서의 변이는 수신기가 존재하는 곳을 판별하기 위해서 사용된다. 다른 방법에서, 전송기 컨버터로 공급된 전류가 두 개의 전송기 전압들에 걸쳐서 측정되며, 그리고 전류에서의 변이는 수신기가 존재하는 곳을 판별하기 위해서 사용된다.A method of detecting the presence of a receiver in an inductively coupled power transmission system having a transmitter and a receiver is disclosed. The method includes switching on the converter at a first frequency, measuring an inrush current, and detecting whether a receiver is present. In another method, the inrush current is measured over a range of transmitter frequencies, and the variation in current is used to determine where the receiver is. In another method, the inrush current is measured to measure when there is a change in voltage at the transmitter, and the shift in current is used to determine where the receiver is. In another method, the current supplied to the transmitter converter is measured across two transmitter frequencies, and the variation in current is used to determine where the receiver is present. In another method, the current supplied to the transmitter converter is measured across two transmitter voltages, and the variation in current is used to determine where the receiver is present.

Description

유도선 전력 전송 시스템에서 수신기를 탐지하고 식별하기 위한 방법들{Methods for detecting and identifying a receiver in an inductive power transfer system}Methods for detecting and identifying a receiver in an inductive power transfer system

본 발명은 전도성 전력 전송 (inductive power transfer (IPT))의 분야에 관한 것이다. 더 상세하게는, 본 발명은 그런 시스템들에서 활용될 수신기의 존재를 탐지하고 그리고/또는 수신기를 식별하기 위한 방법들에 관한 것이다.The present invention relates to the field of inductive power transfer (IPT). More specifically, the present invention relates to methods for detecting the presence and/or identifying a receiver to be utilized in such systems.

IPT 시스템들은 설립된 기술 (예를 들면, 전기 칫솔들의 무선 충전) 및 발전하는 기술 (예를 들면, '충전 매트' 상에서 핸드헬드 디바이스들의 무선 충전)의 잘 알려진 영역이다. 전형적으로, 프라이머리 측 또는 전송기는 전송 코일 또는 코일들을 이용하여 시변 자기장을 생성한다. 이 자기장은 배터리, 또는 전력 디바이스 또는 다른 부하를 충전하기 위해서 그 후에 사용될 수 있는 적합한 수신 코일에서 교류를 유도한다. 몇몇의 예들에서, 상기 전송기 코일들 또는 수신기 코일들은 커패시터들에 연결되어 공진 회로를 생성하며, 이는 대응하는 공진 주파수에서 전력 처리량 및 효율을 증가시킬 수 있다.IPT systems are a well-known area of established technology (eg, wireless charging of electric toothbrushes) and evolving technology (eg, wireless charging of handheld devices on a'charging mat'). Typically, the primary side or transmitter uses a transmitting coil or coils to create a time varying magnetic field. This magnetic field induces an alternating current in the battery, or a suitable receiving coil that can then be used to charge the power device or other load. In some examples, the transmitter coils or receiver coils are connected to capacitors to create a resonant circuit, which can increase power throughput and efficiency at a corresponding resonant frequency.

IPT 시스템들에서의 공통적인 문제는 전송기가 전력을 공급받아야 하는 때 그리고 전송기가 스위치 오프되어야 하는 때를 제어하는 것이다. 비-수신기를 전송기의 범위로 가져가고, 그리고 원하지 않는 전류 (및 그로 인한 열)가 비-수신기에서 유도될 때에 추가의 문제가 나타난다. 이 비-수신기들은 보통은 기생 부하 (parasitic load)들로 알려진다. 결국, 수신기의 존재를 탐지하는 것이 가능할 수 있을 것이지만, 그 수신기가 그 특별한 전송기와 호환되는가를 식별하는 것이 또한 필요할 수 있을 것이다. 비-호환 수신기들로 전력을 전송하려고 시도하는 것은 비효율적인 전력 전송 (그래서, 원하지 않는 에너지 손실), 또는 전송기 및/또는 수신기 고장의 결과가 될 수 있을 것이다. A common problem in IPT systems is controlling when the transmitter should be powered and when the transmitter should be switched off. Additional problems arise when bringing the non-receiver into range of the transmitter, and unwanted current (and hence heat) is induced in the non-receiver. These non-receivers are commonly known as parasitic loads. Eventually, it may be possible to detect the presence of a receiver, but it may also be necessary to identify if the receiver is compatible with that particular transmitter. Attempting to transfer power to non-compliant receivers may result in inefficient power transfer (and thus unwanted energy loss), or transmitter and/or receiver failure.

위에서 개설된 문제점들에 대한 명백한 솔루션은 수동으로 동작하는 전력 스위치를 전송기에 포함시키는 것이다. 비록 이것이 전송기가 전력을 공급받아야 할 때를 제어하기 위한 수단을 제공하지만, 그것은 많은 IPT 시스템들의 목표인 편의성을 해친다. 그것은 수신기가 제거되고 그리고 사용자가 알지 못하는데도 전송기에 근접한 곳에 도입될 수 있을 어떤 기생 부하들을 조절하지 않을 때에 사용자가 전송기를 수동으로 스위치 오프시킬 것을 또한 필요로 한다.The obvious solution to the problems outlined above is to include a manually operated power switch in the transmitter. Although this provides a means to control when the transmitter should be powered, it hurts the convenience that is the goal of many IPT systems. It also requires the user to manually switch off the transmitter when the receiver is removed and does not adjust any parasitic loads that may be introduced in close proximity to the transmitter without the user knowing.

수신기들을 탐지하고 그리고 식별하기 위한 자동적인 시스템들은 종래 기술에서 설명되었다. 예를 들면:Automatic systems for detecting and identifying receivers have been described in the prior art. For example:

- 전송기 및 수신기 사이의 접촉-기반의 상호작용 (interaction)에 의존하는 시스템들;-Systems that rely on contact-based interaction between transmitter and receiver;

- 전송기와 수신기 사이에 송신된 통신 신호들에 의존하는 시스템들; 그리고-Systems that rely on communication signals transmitted between the transmitter and receiver; And

- 수신기들의 물리적인 존재를 탐지하기 위해 비-무선근접 센서들 (예를 들면, 광 센서들)을 사용하는 시스템들.-Systems using non-radio proximity sensors (eg light sensors) to detect the physical presence of receivers.

이런 접근 방법들 모두는 탐지 방법을 구현하기 위해서 추가의 구성부에 의존한다. 이것은 IPT 시스템들의 설계에 복잡성 및 비용을 추가한다. 아마도 더욱 중요하게는, 그것들은 크기를 증가시키는 경향이 있으며, 이것은 모바일 전화기들, 개인용 컴퓨터들 등과 같은 더 작은 디바이스들에 IPT 시스템들을 통합하기 위한 시도들을 좌절시킨다. All of these approaches rely on additional components to implement the detection method. This adds complexity and cost to the design of IPT systems. Perhaps more importantly, they tend to increase in size, which frustrates attempts to integrate IPT systems into smaller devices such as mobile phones, personal computers, and the like.

이런 영향들을 줄이기 위해서, IPT 시스템들이 마찬가지로 탐지 및 식별 (즉, 여러 목적들)을 위해서 상기 전력 전송 구성부를 활용하는 것이 알려져 있다. In order to reduce these effects, it is known that IPT systems likewise utilize the power transmission component for detection and identification (ie, for multiple purposes).

이런 접근 방식들의 약점들은 다음과 같다:The weaknesses of these approaches are:

- 전력 전송은 탐지 방법을 수행하기 위해서 축소되거나 완전하게 차단될 필요가 있을 수 있다;-Power transmission may need to be reduced or completely blocked to perform the detection method;

- 정상 상태 (steady-state) 전류가 수신기의 표시기로 사용되는 경우에, 무부하 수신기들은 잘못된 결과를 틀리게 줄 수 있을 것이다;-If a steady-state current is used as an indicator of the receiver, no-load receivers may give false results;

- 컴포넌트 편차들 및 잡음에 민감할 수 있을 것이다; 그리고-May be sensitive to component deviations and noise; And

- 탐지된 수신기가 호환되는지의 여부를 식별하는 것이 불가능할 수 있을 것이다.-It may be impossible to identify whether or not the detected receiver is compatible.

본 발명의 목적은, 유도 전력을 위해서 필요한 광대한 추가의 구성부를 필요로 하지 않으며, 잡음에 민감하지 않은 정밀한 결과들을 산출하며, 전력이 전송되지 않는 시간을 제한하며, 수신기를 확실하게 식별할 수 있으며 또는 최소한 공중에게 유용한 선택을 제공할 수 있는 수신기를 탐지하거나 식별하기 위한 방법들을 제공하는 것이다.The object of the present invention is that it does not require the extensive additional components required for the induced power, yields precise results that are not sensitive to noise, limits the time when power is not transmitted, and can reliably identify the receiver. Or at least to provide methods for detecting or identifying a receiver that may provide a useful choice to the public.

본 발명의 범위는 본 명세서의 끝 부분에 첨부된 청구항들에서 제시된 것과 같다.The scope of the invention is as set forth in the claims appended to the end of this specification.

"포함하다 (comprise, comprises)" 그리고 "포함하는 (comprising)"의 용어들은 가변의 판단들 하에서 배타적인 또는 총괄적인 의미 중 어느 하나일 것으로 인정된다. 본 명세서의 목적을 위해서, 그리고 그렇지 않다면 이 용어들은 총괄적인 의미를 가지는 것을 의도된 것이다. 즉, 그것들은 직접적으로 레퍼런스들을 이용하는 목록화된 컴포넌트들을 포함하며, 그리고, 다른-특정되지 않은 컴포넌트들 또는 요소들도 아마도 또한 포함하는 것으로 여겨질 것이다. The terms "comprise, comprises" and "comprising" are admitted to be in either the exclusive or collective meaning under varying judgments. For the purposes of this specification, and otherwise, these terms are intended to have a collective meaning. That is, they contain listed components that use references directly, and it will be considered to contain other-unspecified components or elements as well.

본 명세서에서의 어떤 종래 기술에 대한 참조는 그런 종래 기술이 공통의 일반적인 지식의 일부를 형성하는 것을 인정하는 것을 구성하지 않는다.Reference to any prior art in this specification does not constitute an admission that such prior art forms part of a common general knowledge.

본 발명의 효과는 본 명세서의 해당되는 부분들에 개별적으로 명시되어 있다.The effects of the invention are specified individually in the corresponding parts of this specification.

동반하는 도면들은 본 명세서에 통합되어 일부를 구성하며, 본 발명의 실시예를 상기에서 주어진 본 발명에 대한 일반적인 설명 그리고 아래에서 주어진 실시예들에 대한 상세한 설명과 함께 예시하며, 본 발명의 원칙들을 설명하기 위해서 도움이 된다.
도 1은 IPT 시스템의 블록 도면을 보여준다.
도 2a 내지 도 5는 샘플 데이터 세트들을 보여준다.
The accompanying drawings are incorporated into and constitute a part of this specification, and illustrate embodiments of the present invention together with a general description of the present invention given above and a detailed description of the embodiments given below, and illustrate the principles of the present invention. It is helpful to explain.
1 shows a block diagram of an IPT system.
2A-5 show sample data sets.

본 발명의 실시예들은 유도 전력 전송 (IPT) 시스템에서 수신기를 탐지하거나 또는 식별하는 방법에 관련된 것이다. 도 1은 IPT 시스템 (1)의 일반적인 표현을 보여주는 블록 도면이다. 상기 IPT 시스템은 전송기 (2) 및 수신기 (3)를 포함한다. 상기 전송기는 적절한 파워 서플라이 (5)에 연결된다. 도 1에서 이것은 DC-DC 컨버터 (6)에 연결된 컨버터로서 도시되며, 이 DC-DC 컨버터는 본선 (mains) 파워 서플라이에 연결된다. 상기 컨버터는 비-공진 하프 브리지 컨버터이거나 또는 푸시-풀 (push-pull) 컨버터와 같이 상기 특정 IPT 시스템을 위해서 적응된 어떤 다른 컨버터일 수 있다. 상기 컨버터는 원하는 주파수 및 진폭의 교류 전류를 출력하도록 구성된다. 상기 컨버터의 출력의 전압은 상기 컨버터, 상기 DC-DC 컨버터 또는 둘 모두의 결합에 의해서 또한 조절될 수 있을 것이다.Embodiments of the present invention relate to a method of detecting or identifying a receiver in an Inductive Power Transmission (IPT) system. 1 is a block diagram showing a general representation of an IPT system (1). The IPT system includes a transmitter (2) and a receiver (3). The transmitter is connected to a suitable power supply (5). In Fig. 1 this is shown as a converter connected to a DC-DC converter 6, which DC-DC converter is connected to the mains power supply. The converter may be a non-resonant half bridge converter or any other converter adapted for the particular IPT system, such as a push-pull converter. The converter is configured to output an alternating current of a desired frequency and amplitude. The voltage at the output of the converter may also be regulated by the converter, the DC-DC converter, or a combination of both.

상기 컨버터 (4)는 전송 인덕터(들) (7)에 연결된다. 상기 컨버터는 교류 전류와 함께 상기 전송 컨덕터(들)를 공급하여, 상기 전송 인덕터(들)가 적합한 주파수 및 강도를 가진 시변 (time-varying) 자기장을 생성하도록 한다. 몇몇의 구성들에서, 상기 전송 인덕터들은 상기 컨버터의 구성 부분인 것으로 또한 간주될 수 있지만, 이 설명을 명료하게 하기 위해서 상기 전송 인덕터들은 별개인 것으로 언급될 것이다.The converter 4 is connected to the transmission inductor(s) 7. The converter supplies the transmission conductor(s) along with an alternating current, causing the transmission inductor(s) to generate a time-varying magnetic field with an appropriate frequency and strength. In some configurations, the transfer inductors may also be considered to be a component part of the converter, but for clarity of this description the transfer inductors will be referred to as separate.

상기 전송 인덕터(들) (7)은 코일들의 적합한 구성일 수 있으며, 이는 상기 전송기의 특별한 응용 및 특별한 외면적 형태에서 필요한 자기장의 특성들에 종속한다. 몇몇의 IPT 시스템들에서, 상기 전송 인덕터들은 커패시터들 (도시되지 않음)에 연결되어, 공진 회로를 생성할 수 있을 것이다.The transmission inductor(s) 7 may be of any suitable configuration of coils, which depends on the specific application of the transmitter and the characteristics of the magnetic field required in the specific external shape. In some IPT systems, the transfer inductors may be connected to capacitors (not shown) to create a resonant circuit.

도 1은 전송기 (2) 내에 있는 제어기 (8)를 또한 보여준다. 상기 제어기는 상기 전송기의 각 부분에 연결될 수 있다. 상기 제어기는 상기 전송기의 각 부분으로부터 입력을 수신하고 그리고 상기 전송기의 각 부분이 동작하는 방식을 제어하는 출력들을 산출하도록 적응된다. 상기 제어기는 메모리 (9)를 포함할 수 있을 것이다. 상기 제어기는 상기 IPT 시스템의 요구사항들에 종속하는 상이한 계산적인 태스크들을 수행하도록 프로그램된 프로그램 가능한 로직 제어기인 것이 바람직하다.1 also shows the controller 8 in the transmitter 2. The controller can be connected to each part of the transmitter. The controller is adapted to receive input from each part of the transmitter and to produce outputs that control how each part of the transmitter operates. The controller may comprise a memory 9. The controller is preferably a programmable logic controller programmed to perform different computational tasks dependent on the requirements of the IPT system.

상기에서 요약된 일반적인 IPT 시스템 (1)의 특징들에 추가로, 도 1은 센서 (10)의 표현을 또한 보여준다. 그런 센서는 상기 전송기 (2)의 특별한 동작 특성을 감지하도록 구성되고 그리고 그에 따라서 상기 전송기의 다른 부분들에 연결될 수 있을 것이다. 도 1에서, 상기 센서는 상기 DC-DC 컨버터 (6)와 상기 컨버터 (4) 사이의 접점에 연결된 것으로 도시되며, 이는 상기 컨버터에 공급되고 있는 전류를 측정하기 위해서 적합하다. 물론, 다른 센서들이 필요할 수 있을 것이며 그리고 본 발명은 이런 면에서 제한되지 않는다. In addition to the features of the general IPT system 1 summarized above, FIG. 1 also shows a representation of the sensor 10. Such a sensor is configured to detect the special operating characteristics of the transmitter 2 and may thus be connected to other parts of the transmitter. In Fig. 1, the sensor is shown to be connected to the contact between the DC-DC converter 6 and the converter 4, which is suitable for measuring the current being supplied to the converter. Of course, other sensors may be needed and the invention is not limited in this respect.

아래에서 더욱 상세하게 설명되는 본 발명의 몇몇의 실시예들에서, 상기 센서 (10)는 전류를 측정하도록 적응된다. 본 발명이 속한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자들은 전류를 측정하기 위해서 적응된 많은 가능한 유형의 센서들의 존재하는 것을 이해할 것이며, 본 발명은 이런 면에서 제한되지 않는다. 일 예는 전류 감지 저항이다. 필요한 기능성에 종속하는 원하는 전류 특성을 측정할 수 있는 적합한 전류 센서가 사용될 것이라는 것이 이해될 것이다. 이는 나중에 더욱 상세하게 설명될 것이다.In some embodiments of the invention described in more detail below, the sensor 10 is adapted to measure current. Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will appreciate that there are many possible types of sensors adapted to measure current, and the present invention is not limited in this respect. One example is a current sense resistor. It will be appreciated that a suitable current sensor will be used that can measure the desired current characteristic depending on the required functionality. This will be explained in more detail later.

도 1은 수신기 (3)를 또한 보여준다. 상기 수신기는 수신기 회로 (12)에 적합하게 연결된 수신 인덕터(들) (11)를 포함하며, 이 수신기 회로는 부하 (13)에 전력을 공급한다. 상기 부하는 배터리일 수 있다. 상기 수신기 회로는 유도된 전류를 상기 부하에 적합한 모습으로 변환하도록 적응된다. 몇몇의 IPT 시스템들에서, 상기 수신 인덕터들은 커패시터들 (도시되지 않음)에 연결되어, 공진 회로를 생성할 수 있다.1 also shows a receiver 3. The receiver comprises a receiving inductor(s) 11 suitably connected to a receiver circuit 12, which receiver circuit supplies power to the load 13. The load may be a battery. The receiver circuit is adapted to convert the induced current into a shape suitable for the load. In some IPT systems, the receiving inductors can be connected to capacitors (not shown) to create a resonant circuit.

IPT 시스템에서 수신기들을 탐지하고 그리고/또는 식별하기 위한, 또는 비-수신기들 행동들을 탐지하기 위한 방법들의 5가지 실시예들이 이제 설명될 것이다. 비록 이 방법들이 도 1에 관련하여 설명된 IPT 시스템 (1)에 관련되어 설명될 것이지만, 상기 방법들은 어떤 개수의 적합한 IPT 시스템 구성들을 이용하여 동작하도록 적응될 것이며, 그리고 유사하게 IPT 시스템들은 이 방법들을 이용하여 동작하며, 그리고 본 발명은 이런 면에서 제한되지 않는다는 것이 이해될 것이다.Five embodiments of methods for detecting and/or identifying receivers in an IPT system, or for detecting non-receiver behaviors will now be described. Although these methods will be described in relation to the IPT system 1 described in connection with Fig. 1, the methods will be adapted to operate using any number of suitable IPT system configurations, and similarly IPT systems will It will be understood that it operates using s, and the invention is not limited in this respect.

유입 전류 탐지 방법 (INRUSH CURRENT DETECTION METHOD)Inrush current detection method (INRUSH CURRENT DETECTION METHOD)

본 발명의 일 실시예에 따르면, 유입 전류 탐지 방법은 대기 (standby) 모드에 있는 전송기를 이용하여 시작한다. 이 모드에서, 상기 전송기는 최소의 전류를 흡수하도록 제어된다. 상기 전송기는 어떤 수신기들이 상기 전송기의 전송 범위로 들어갔는지의 여부를 탐지하기 위해서 대기 모드로부터 탐지 모드로 주기적으로 스위치한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 전송기는 매 2초마다 탐지 모드로 일시적으로 스위치하도록 구성된다. 대안으로, 다른 탐지 방법이 상기 유입 전류 탐지 방법에 선행된다면 상기 전송기는 탐지 모드에 이미 있는 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the inrush current detection method starts using a transmitter in a standby mode. In this mode, the transmitter is controlled to absorb minimal current. The transmitter periodically switches from standby mode to detection mode to detect whether any receivers have entered the transmission range of the transmitter. In a preferred embodiment of the present invention, the transmitter is configured to temporarily switch to the detection mode every 2 seconds. Alternatively, if another detection method precedes the inrush current detection method, the transmitter may already be in the detection mode.

탐지 모드로 스위치하면, 상기 제어기는 상기 컨버터를 제어하여, 컨버터가 초기의 고주파수 교류 전압을 상기 인덕터에게 공급하도록 한다. IPT 시스템이 공진 네트워크들을 구비하는 경우에, 상기 주파수는 비-공진이어야 한다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 주파수는 1 MHz - 10 MHz 일 수 있다. 그런 전류는 상기 IPT 시스템 내의 커패시터들에 존재할 수 있을 어떤 잔류 DC 바이어스들도 제거한다. 그런 바이어스들을 제거하는 것은 상기 방법의 다음의 단계들의 신뢰성을 향상시킨다. 전압 분할기와 같은 시스템에서 DC 바이어스들을 제거하기 위해서 또는 하프 브리지 인버터를 풀 (full) 브리지 인버터로 대체하기 위해서 다른 방법들이 사용될 수 있을 것이다. 바람직한 실시예에서, 정상 상태에 도달할 때까지 충분한 시간 간격동안 고주파수 전류가 공급된다. 본 발명의 일 실시예에서, 이 시간 기간은 대략 10ms의 차수이다.Upon switching to the detection mode, the controller controls the converter, causing the converter to supply an initial high frequency alternating voltage to the inductor. In case the IPT system has resonant networks, the frequency should be non-resonant. In an embodiment of the present invention, the frequency may be 1 MHz-10 MHz. Such current removes any residual DC biases that may be present in the capacitors in the IPT system. Eliminating such biases improves the reliability of subsequent steps of the method. Other methods could be used to remove DC biases in a system such as a voltage divider or to replace a half bridge inverter with a full bridge inverter. In a preferred embodiment, a high frequency current is supplied for a sufficient time interval until the steady state is reached. In one embodiment of the invention, this time period is of the order of approximately 10 ms.

다음의 단계에서, 상기 제어기는 상기 컨버터를 제어하여, 그 컨버터가 테스트 주파수에서 교류 전류를 상기 인덕터로 공급하도록 한다. 바람직한 실시예에서, 이것은 수신기가 가장 강한 유입을 가질 주파수이다. 이 주파수는 상기 전송기가 전력을 전송하도록 구성된 주파수 또는 그 주파수 근방일 수 있다. 본 발명의 속한 기술 분야에서의 통상의 지식을 가진 자들은 이 주파수가 상기 전송기에 사용된 회로 컴포넌트들에 종속한다는 것을 이해할 것이다. 전형적인 IPT 시스템들에 대해서, 이것은 대략 100 kHz - 대략 1 MHz 일 수 있다. 바람직한 실시예에서, 상기 테스트 주파수는 대략 150 kHz이거나 또는 대략 150 kHz에 가깝다.In the next step, the controller controls the converter, causing the converter to supply alternating current to the inductor at a test frequency. In the preferred embodiment, this is the frequency at which the receiver will have the strongest influx. This frequency may be at or near the frequency at which the transmitter is configured to transmit power. Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will appreciate that this frequency is dependent on the circuit components used in the transmitter. For typical IPT systems this may be approximately 100 kHz-approximately 1 MHz. In a preferred embodiment, the test frequency is approximately 150 kHz or close to approximately 150 kHz.

테스트 주파수에서 전류를 공급하면, 유입 기간이 존재할 것이며, 이 유입 기간 동안에 과도 전류 (transient current)들이 상기 전송기 그리고 존재할 수 있을 어떤 수신기 내의 회로 컴포넌트들을 통해서 흐를 것이다. 과도 전류들이 존재하는 것은 회로들에서는 잘 알려진 현상이다. 그러나, 보통 과도 전류들은 상기 시스템이 정상 상태에 도달할 때까지 무시된다. 역으로, 이런 과도 전류들은 유입 전류 탐지 방법의 기초를 형성한다.If you supply current at the test frequency, there will be an inrush period, during which transient currents will flow through the circuit components in the transmitter and any receiver that may be present. The presence of transient currents is a well-known phenomenon in circuits. However, transient currents are usually ignored until the system reaches a steady state. Conversely, these transient currents form the basis of the inrush current detection method.

센서는 상기 컨버터에 공급된 전류를 측정하도록 구성된다. 도 1에 도시된 것처럼, 센서 (10)는 상기 컨버터 (4)와 상기 DC-DC 컨버터 (6) 사이의 접점에 연결될 수 있다. 상기 유입 기간 동안에, 상기 센서는 상기 컨버터로 공급되고 있는 전류의 진폭을 측정한다. 일 실시예에서, 상기 센서는 상기 유입 기간 동안에 피크 진폭을 측정한다. 일 실시예에서, 상기 센서는 이 목적을 위해서 피크 진폭 탐지 회로를 포함할 수 있을 것이다. 상기 제어기는 상기 유입 기간을 센서로의 입력으로서 제공하도록 구성될 수 있다. 대안의 실시예에서, 상기 센서는 상기 제어기로의 입력으로서 제공되고 있는 상기 측정들을 이용하여 상기 유입 기간 동안에 계속해서 상기 전류 진폭을 측정할 수 있을 것이며, 이는 이 데이터로부터 상기 피크 진폭을 판별하도록 구성된다.The sensor is configured to measure the current supplied to the converter. As shown in Fig. 1, the sensor 10 can be connected to a contact point between the converter 4 and the DC-DC converter 6. During the inflow period, the sensor measures the amplitude of the current being supplied to the converter. In one embodiment, the sensor measures the peak amplitude during the inflow period. In one embodiment, the sensor may comprise a peak amplitude detection circuit for this purpose. The controller may be configured to provide the inflow period as input to the sensor. In an alternative embodiment, the sensor will be able to continuously measure the current amplitude during the inrush period using the measurements being provided as input to the controller, which is configured to determine the peak amplitude from this data. do.

상기 전류의 피크 진폭은 그 후에 상기 제어기로 제공된다. 상기 제어기는 상기 피크 진폭이 문턱 (threshold)을 초과하는가의 여부를 판별하도록 구성된다. 어떤 수신기도 존재하지 않는다면, 그러면 상기 피크 전류는 상기 전송기 만에서의 회로 컴포넌트들에서의 과도 전류로 인한 것이다. 그러나, 존재하는 수신기가 있다면, 그러면 상기 피크 전류는 상기 수신기 내의 과도 전류들로 인해서 보통은 더 높을 것이다. 그러므로, 상기 문턱은 전송기 컴포넌트들만이 원인일 수 있는 어떤 피크 전류들보다도 더 높도록 선택되는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 이것은 상기 제어기를 상기 전송기의 특별한 구성에 관하여 조정함으로써 달성된다. 비-수신기들은 상기 유입 기간 동안에 측정된 피크 전류의 크기에 영향을 또한 줄 수 있을 것이다. 그러므로, 수신기들 내에서의 과도 전류들이 상기 측정된 피크 진폭이 상기 문턱을 초과하도록 한다는 것을 보장하기에 여전히 충분하게 낮으면서도, 상기 문턱이 비-수신기들을 배제하기에 충분하게 높도록 상기 문턱을 선택하는 것이 또한 필요할 수 있을 것이다.The peak amplitude of the current is then provided to the controller. The controller is configured to determine whether the peak amplitude exceeds a threshold. If no receiver is present then the peak current is due to a transient current in circuit components in the transmitter only. However, if there is a receiver present, then the peak current will usually be higher due to transient currents in the receiver. Therefore, the threshold is preferably chosen to be higher than any peak currents that only transmitter components can be responsible for. Advantageously, this is achieved by adjusting the controller with respect to the particular configuration of the transmitter. Non-receivers may also influence the magnitude of the peak current measured during the inrush period. Therefore, select the threshold so that the transient currents in receivers are still low enough to ensure that the measured peak amplitude exceeds the threshold, while the threshold is high enough to exclude non-receivers. It may also be necessary to do.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 센서는 상기 유입 기간 동안에 다중의 피크 전류들을 측정할 수 있을 것이다. 상기 센서 그리고/또는 제어기는 상기 전송기의 특성인 피크들을 무시하도록 구성될 수 있을 것이다. 다시, 이것은 상기 전송기의 구성을 참조하여 상기 센서 및/또는 제어기의 조정하는 것을 통해서 수행될 수 있을 것이다.In an embodiment of the present invention, the sensor may measure multiple peak currents during the inflow period. The sensor and/or controller may be configured to ignore peaks that are characteristic of the transmitter. Again, this could be done through adjustment of the sensor and/or controller with reference to the configuration of the transmitter.

상기 측정된 피크 전류가 상기 문턱을 초과한다면, 그러면 상기 수신기가 상기 전송기의 범위 내에 있을 가능성이 존재하며, 그래서 제어기는 그 후에 다음을 수행할 수 있을 것이다:If the measured peak current exceeds the threshold, then there is a possibility that the receiver is within the range of the transmitter, so the controller will then be able to:

- 상기 제어기를 제어하여, 전력이 상기 수신기로 전송되도록 한다;-Controlling the controller so that power is transmitted to the receiver;

- 수신기의 존재를 더 검증하기 위해서 추가의 탐지 방법들에 따라서 상기 전송기를 제어한다; 또는-Controlling the transmitter according to additional detection methods to further verify the presence of the receiver; or

- 수신기의 상기 전송기와의 호환성을 식별하기 위해서 추가의 식별 방법들에 따라서 상기 제어기를 제어한다.-Controlling the controller according to additional identification methods to identify the compatibility of the receiver with the transmitter.

상기 측정된 피크 전류가 상기 문턱 아래로 떨어진다면, 수신기는 상기 전종기 범위 내에 있지 않을 가능성이 존재하며, 그래서 상기 제어기는 다음을 수행할 수 있을 것이다:If the measured peak current falls below the threshold, there is a possibility that the receiver is not within the full-term range, so the controller will be able to:

- 수신기의 존재를 탐지하기 위해서 추가의 탐지 방법들에 따라서 상기 전송기를 제어한다;-Controlling the transmitter according to additional detection methods to detect the presence of the receiver;

- 상기 전송기를 이전에 설명된 대기 모드로 돌아가게 한다; 또는-Bring the transmitter back to the previously described standby mode; or

- 상기 전송기를 스위치 오프 (off)한다.-Switch off the transmitter.

주파수 점진변화 탐지 방법 (FREQUENCY SWEEP DETECTION METHOD)Frequency progressive change detection method (FREQUENCY SWEEP DETECTION METHOD)

본 발명의 일 실시예에 따라서, 상기 주파수 점진변화 (sweep) 탐지 방법은 상기 유입 전류 탐지 방법 하에서 위에서 설명된 대기 모드에 있는 전송기를 이용하여 시작한다. 대안으로, 다른 탐지 방법이 상기 주파수 점진변화 탐지 방법에 선행되었다면 상기 전송기는 탐지 모드에 이미 있을 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the frequency sweep detection method starts using the transmitter in the standby mode described above under the inrush current detection method. Alternatively, the transmitter may already be in the detection mode if another detection method has preceded the frequency gradual change detection method.

탐지 모드로 스위칭하면, 상기 전송기는 상기 전류의 피크 진폭이 상기 제어기로 제공되었을 때의 단계까지, 위에서 설명된 유입 전류 탐지 모드에 따라서 제어된다. 그러면, 상기 피크 진폭이 문턱을 초과하는가의 여부를 판별하는 것 대신에, 상기 제어기는 상기 테스트 주파수의 값은 물론이며 상기 피크 진폭도 메모리에 저장한다.Upon switching to the detection mode, the transmitter is controlled according to the inrush current detection mode described above, up to the stage when the peak amplitude of the current is provided to the controller. Then, instead of determining whether the peak amplitude exceeds a threshold, the controller stores the value of the test frequency as well as the peak amplitude in memory.

그러면, 상기 전송기는 위에서 설명된 유입 전류 탐지 모드에 따라서, 상기 전류의 피크 진폭이 상기 제어기로 제공되었을 때까지 다시 제어되지만, 이번에는 상기 동작은 제2 테스트 주파수에서 수행된다. 상기 제어기는 상기 제2 테스트 주파수의 값은 물론이며 상기 피크 진폭도 메모리에 저장한다.Then, the transmitter is again controlled until the peak amplitude of the current is provided to the controller according to the inrush current detection mode described above, but this time the operation is performed at the second test frequency. The controller stores the value of the second test frequency as well as the peak amplitude in the memory.

상기 단계는 주파수들의 범위에 걸쳐서 복수의 테스트 주파수들에 대해서 반복된다. 이 결과, 주파수들의 범위에 대해 상기 유입 기간 동안에 측정된 피크 진폭 전류들의 기록을 메모리가 구비한다. 바람직한 실시예에서, 주파수들의 범위는 수신기가 가장 강한 유입을 가질 주파수에 관해서 중심에 위치하도록 선택된다. 이 주파수는 상기 전송기가 전력을 전송하도록 구성된 주파수에 또는 그 주파수 근방에 있을 수 있다. This step is repeated for a plurality of test frequencies over a range of frequencies. As a result of this, the memory is provided with a record of the peak amplitude currents measured during the inflow period over a range of frequencies. In a preferred embodiment, the range of frequencies is chosen so that the receiver is centered with respect to the frequency at which the strongest influx will be. This frequency may be at or near a frequency at which the transmitter is configured to transmit power.

그러면 상기 제어기는 전류들의 피크 진폭들 그리고 테스트 주파수들 사이의 관계에서 최대가 존재하는가의 여부를 판별하기 위해서 상기 기록을 분석한다. 상기 제어기는 함수 분석의 어떤 적합한 방법에 의해서 최대가 존재하는가의 여부를 판별한다. The controller then analyzes the record to determine if there is a maximum in the relationship between the peak amplitudes of the currents and the test frequencies. The controller determines whether or not a maximum exists by any suitable method of function analysis.

도 2a 및 도 2b는 두 개의 예시의 데이터 세트들을 보여준다. 도 2a의 첫 번째 데이터 세트에서, 약간의 편차는 존재하지만, 어떤 분리할 수 있는 최대는 없다는 것을 알 수 있다. 반대로, 도 2b에서의 두 번째 데이터 세트는 분리할 수 있는 최대 (14)를 보여준다. 상기 제어기는 2A and 2B show two example data sets. It can be seen that in the first data set of FIG. 2A there is some deviation, but no separable maximum. Conversely, the second data set in Figure 2b shows the maximum (14) that can be separated. The controller is

도 2b에서 상기 두 번째 데이터 세트에 의해서 예시된 것과 같이 전체적으로 상기 데이터 세트의 환경에서 충분하게 큰 최대가 존재하는 경우에만 (즉, 반드시 엄밀하게 수학적인 의미에서의 최대일 필요는 없다) 최대가 존재한다고 판별하도록 구성될 수 있을 것이다. As exemplified by the second data set in FIG. 2B, a maximum exists only when there is a sufficiently large maximum in the environment of the data set as a whole (i.e., it does not necessarily have to be a maximum in a strictly mathematical sense). It could be configured to determine that it is.

그러면 상기 제어기는 그 최대와 연관된 파라미터들을 결정한다. 이것은 (전체-폭 하프-최대 메트릭 (full-width half-maximum metric)과 같은) 상기 최대의 폭, 상기 최대의 높이 그리고 상기 최대가 발생하는 주파수를 포함할 수 있다. 다시, 본 발명이 속한 기술 분야에서의 통상의 지식을 자들은 함수 분석을 하는 어떤 적합한 방법이 이 목적을 위해서 상기 제어기에 의해서 적응되고 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 상기 제어기는 상기 분석의 신뢰성을 향상시키기 위해서 결과들을 평탄화하거나 또는 평균화할 수 있을 것이다. 도 3을 참조하면, 최대 (15)를 표시하는 다른 데이터 세트가 도시된다. 이 예에서, 상기 최대는 32 kHz의 폭, 2.0의 높이를 가지며, 그리고 120 kHz에서 발생한다.The controller then determines the parameters associated with that maximum. This may include the maximum width (such as a full-width half-maximum metric), the maximum height and the frequency at which the maximum occurs. Again, those of ordinary skill in the art will understand that any suitable method of performing function analysis can be adapted and used by the controller for this purpose. The controller may be able to flatten or average the results to improve the reliability of the analysis. Referring to Fig. 3, another data set representing a maximum of 15 is shown. In this example, the maximum has a width of 32 kHz, a height of 2.0, and occurs at 120 kHz.

일 실시예에서, 상기 최대를 분석하는 것은 다음의 것들을 포함할 수 있을 것이다:In one embodiment, analyzing the maximum may include the following:

- 상기 측정된 데이터로부터 베이스라인 데이터를 감하여, 어떤 결과도 베이스라인과 비교되도록 한다;-Subtract the baseline data from the measured data so that any result is compared to the baseline;

- 상기 데이터 포인트들 상의 폭 세 개의 평균을 이동시키는 것을 수행함으로써 잡음을 평탄화하고 필터링한다;-Smoothing and filtering noise by performing shifting the average of three widths over the data points;

- 기울기가 극성을 변경하는 곳을 찾음으로써 상기 최대의 에지들의 위치를 정한다;-Locate the largest edges by finding where the slope changes polarity;

- 상기 최대의 에지들 사이의 가장 큰 값을 찾음으로써 상기 최대 중 탑 (top)의 위치를 정한다;-Locate the top of the maximum by finding the largest value between the maximum edges;

- 상기 최대의 에지들에서 높이를 측정한다;-Measure the height at the largest edges;

- 최대 폭은 상기 최대의 에지들 사이의 폭으로 정의될 수 있을 것이다; 그리고-The maximum width may be defined as the width between the largest edges; And

- 최대 높이는 상기 최대 에지들 중 더 높은 것에서의 높이로부터 상기 피크의 상기 탑에서의 높이까지의 수직 거리로서 정의될 수 있을 것이다. -The maximum height may be defined as the vertical distance from the height at the higher of the maximum edges to the height at the top of the peak.

수신기가 존재한다면, 그러면 최대는 이런 특성들 중 몇몇 또는 모두를 표시하는 결과가 될 것이다. 예를 들면, 공진 수신기는 수신기의 공진 주파수에서 최대가 발생하도록 할 것이며, 이는 공진하고 있는 수신기와 상기 전송기가 결합될 때에 더욱 많은 과도 전류가 흐를 것이기 때문이다. 또한, 상기 최대가 발생하는 주파수는 수신기의 유형을 식별하도록 할 수 있을 것이기 때문이다. 예를 들면, 도 3에서의 최대가 산출되도록 하는 수신기는 120 kHz에서 공진하도록 구성된다. 수신기의 상기 공진 주파수가 수신기의 유형에 유일할 수 있기 때문에, 상기 제어기는 상기 수신기가 상기 전송기에 호환되는가의 여부를 식별할 수 있을 것이다. 다른 말로 하면, 상기 최대는 공진 '서명 (signature)'일 수 있다. 그래서, 상기 주파수 점진변화 탐지 방법은 수신기를 탐지하기 위한 방법일 수 있지만, 또한 수신기를 식별하기 위한 방법일 수도 있다는 것이 이해될 것이다.If a receiver is present, then the maximum will result in displaying some or all of these characteristics. For example, the resonant receiver will cause a maximum to occur at the resonant frequency of the receiver, because more transient current will flow when the resonant receiver and the transmitter are combined. Also, because the frequency at which the maximum occurs will be able to identify the type of receiver. For example, a receiver that causes the maximum in Fig. 3 to be calculated is configured to resonate at 120 kHz. Since the resonant frequency of the receiver may be unique to the type of receiver, the controller will be able to identify whether the receiver is compatible with the transmitter. In other words, the maximum may be a resonance'signature'. Thus, it will be appreciated that the frequency progressive change detection method may be a method for detecting a receiver, but may also be a method for identifying a receiver.

상기 제어기는 미리 정해진 파라미터들을 포함하여, 제어기는 상기 최대의 파라미터들을 이 파라미터들에 대해서 비교한다. 예를 들면, 상기 미리 정해진 파라미터들은 상기 최대가 어떤 폭 그리고/또는 어떤 높이를 가지거나 또는 초과해야만 한다는 것을, 그리고/또는 어떤 주파수에서, 주파수들에서 또는 주파수 범위 내에서 발생해야만 한다는 것을 제공할 수 있다.The controller includes predetermined parameters, and the controller compares the maximum parameters against these parameters. For example, the predetermined parameters may provide that the maximum must have or exceed a certain width and/or a certain height, and/or must occur at a certain frequency, at frequencies or within a frequency range. have.

상기 최대의 상기 파라미터들이 상기 미리 정해진 파라미터들을 충족시킨다고 상기 제어기가 판별한다면, 그러면 (탐지된) 수신기 또는 (식별된) 호환 수신기가 상기 전송기의 범위 내에 있을 가능성이 존재하거나, 또는 이전에 탐지된 수신기가 상기 전송기와 호환될 수 있다는 가능성이 존재한다. 그래서 상기 제어기는 다음을 수행할 수 있을 것이다:If the controller determines that the maximum of the parameters satisfies the predetermined parameters, then there is a possibility that the (detected) receiver or the (identified) compatible receiver is within the range of the transmitter, or a previously detected receiver There is a possibility that is compatible with the transmitter. So the controller would be able to do the following:

- 상기 제어기를 제어하여, 전력이 상기 수신기로 전송되도록 한다;-Controlling the controller so that power is transmitted to the receiver;

- 수신기의 존재를 더 검증하기 위해서 추가의 탐지 방법들에 따라서 상기 제어기를 제어한다; 또는-Controlling the controller according to additional detection methods to further verify the presence of the receiver; or

- 수신기의 상기 전송기와의 호환성을 더 식별하기 위해서 추가의 식별 방법들에 따라서 상기 전송기를 제어한다.-Control the transmitter according to additional identification methods to further identify the receiver's compatibility with the transmitter.

상기 제어기가 최대의 파라미터들이 상기 미리 정해진 파라미터들을 충족시키기 않는다고 판별하거나 또는 어떤 최대도 존재하지 않는다고 판별한다면, 그러면 수신기가 상기 전송기의 범위 내에 존재하지 않을 수 있다는 또는 수신기가 상기 전송기와 호환되지 않을 수 있다는 가능성이 존재한다. 그래서, 상기 제어기는 그러면:If the controller determines that the maximum parameters do not meet the predetermined parameters or that no maximum exists, then the receiver may not be within the range of the transmitter or the receiver may not be compatible with the transmitter. There is a possibility that there is. So, the controller then:

- 수신기의 존재를 탐지하기 위해서 추가의 탐지 방법들에 따라서 상기 전송기를 제어한다;-Controlling the transmitter according to additional detection methods to detect the presence of the receiver;

- 상기 전송기를 이전에 설명된 대기 모드로 돌려보낸다; 또는-Return the transmitter to the previously described standby mode; or

- 상기 전송기를 스위치 오프한다.-Switch off the transmitter.

유입 전류 제거 탐지 방법 (INRUSH CURRENT REMOVAL DETECTION METHOD)INRUSH CURRENT REMOVAL DETECTION METHOD

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 유입 전류 제거 탐지 방법은 전력 모드에서 전송기를 이용하여 시작한다. 일 실시예에서, 상기 전송기는 수신기의 존재를 이미 탐지하였으며 그리고 그 수신기로 전력을 전송하는 것을 시작했다. 전력 모드에서, 상기 전송기는 수신기로 전력을 전송하도록 제어된다. 상기 컨버터 그리고 DC-DC 컨버터는 동작 주파수 (operating frequency) 및 동작 전압에서 상기 인덕터에 교류 전류를 공급하도록 제어될 것이다.According to an embodiment of the present invention, the inrush current removal detection method starts using a transmitter in a power mode. In one embodiment, the transmitter has already detected the presence of a receiver and has started transmitting power to the receiver. In power mode, the transmitter is controlled to transmit power to the receiver. The converter and DC-DC converter will be controlled to supply alternating current to the inductor at an operating frequency and operating voltage.

상기 전송기는 상기 수신기가 전송기의 범위로부터 제거되었는가의 여부를 탐지하기 위해서 상기 전력 모드로부터 전력-탐지 모드 (즉, 전력을 전송하면서도 수신기들 또는 기생 부하들을 탐지하기 위한 모드)로 주기적으로 스위치한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 전송기는 매 2초마다 상기 전력-탐지 모드로 일시적으로 스위치하도록 구성된다.The transmitter periodically switches from the power mode to a power-detection mode (ie, a mode for detecting receivers or parasitic loads while transmitting power) to detect whether the receiver has been removed from the range of the transmitter. In a preferred embodiment of the present invention, the transmitter is configured to temporarily switch to the power-detection mode every 2 seconds.

전력-탐지 모드로 스위칭하면, 상기 제어기는 상기 컨버터 또는 DC-DC 컨버터를 제어하여, 상기 인덕터가 약간 더 낮은 전압을 공급받도록 한다. 상기 더 낮은 전압은 상기 전송기로부터 상기 수신기로의 정격 전력 전송에 영향을 미칠 정도로 그렇게 작아서는 안 된다. 일 실시예에서, 상기 더 작은 전압은 상기 동작 전압보다 4% 더 작은 것보다 더 작다. 상기 시스템은 그러면 그 더 작은 전압 하에서 정상 상태에 도달하도록 허용된다.When switching to the power-detection mode, the controller controls the converter or DC-DC converter so that the inductor is supplied with a slightly lower voltage. The lower voltage should not be so small that it affects the rated power transmission from the transmitter to the receiver. In one embodiment, the smaller voltage is less than 4% smaller than the operating voltage. The system is then allowed to reach a steady state under that smaller voltage.

다음, 상기 제어기는 상기 컨버터 또는 DC-DC 컨버터를 제어하여, 상기 인덕터가 더 높은 전압을 공급받도록 한다. 상기 더 높은 전압은 상기 전송기로부터 상기 수신기로의 정격 전력 전송에 영향을 미치도록 그렇게 높아서는 안 된다. 일 실시예에서, 상기 더 높은 전압은 상기 동작 전압보다 4% 더 높은 것보다 작다. 상기 더 높은 전압은 상기 동작 전압일 수 있다.Next, the controller controls the converter or DC-DC converter so that the inductor is supplied with a higher voltage. The higher voltage should not be so high that it affects the rated power transmission from the transmitter to the receiver. In one embodiment, the higher voltage is less than 4% higher than the operating voltage. The higher voltage may be the operating voltage.

이런 방식에서 전압을 증가시키는 것은 유입 기간의 결과가 될 것이며, 그리고 상기 시스템에 존재하는 회로 컴포넌트들에서 과도 전류들이 흐를 것이다. 전송기는 상기 컨버터로 공급되고 있는 전류의 피크 진폭을 유입 전류 탐지 방법에 따라서 측정한다. 상기 제어기는 상기 전류의 피크 진폭이 위에서 설명된 유입 전류 탐지 방법에 따라 문턱값을 초과하는가의 여부를 또한 판별한다. 본 발명이 속한 기술 분야에서의 통상의 지식을 가진 자들은 상기 유입 전류 탐지 방법에 관련하여 설명된 문턱들, 시간 기간들 및 특성 피크들은 전력 전송 동안에 유입 전류 제거 탐지 방법이 착수된다는 사실을 고려하여 수정될 필요가 있을 것이라는 것을 이해할 것이다. Increasing the voltage in this manner will result in an inrush period, and transient currents will flow in the circuit components present in the system. The transmitter measures the peak amplitude of the current supplied to the converter according to the inrush current detection method. The controller also determines whether or not the peak amplitude of the current exceeds a threshold value according to the inrush current detection method described above. Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains to the thresholds, time periods, and characteristic peaks described in connection with the inrush current detection method take into account the fact that the inrush current removal detection method is undertaken during power transmission. You will understand that it will need to be revised.

상기 측정된 피크 전류가 상기 문턱을 초과한다면, 그러면 수신기가 상기 전송기의 범위 내에 여전히 존재할 수 있을 것이라는 가능성이 존재하며, 그래서 상기 제어기는 다음을 수행할 수 있을 것이다:If the measured peak current exceeds the threshold, then there is a possibility that the receiver may still be within the range of the transmitter, so the controller will be able to:

- 상기 제어기를 제어하여, 전력이 상기 수신기로 전송되도록 하며, 이는 상기 전송기의 전압을 상기 동작 전압으로 돌려보내는 것을 포함할 수 있을 것이다.-Controlling the controller so that power is transmitted to the receiver, which may include returning the voltage of the transmitter to the operating voltage.

상기 측정된 피크 전류가 문턱 아래로 떨어진다면, 그러면 수신기가 상기 전송기의 범위 내에 더 이상 존재하지 않는다는 가능성이 존재하며, 그래서 상기 제어기는 다음을 수행할 수 있을 것이다:If the measured peak current falls below the threshold, then there is a possibility that the receiver is no longer within the range of the transmitter, so the controller will be able to:

- 상기 수신기의 부재를 검증하기 위해서 추가의 탐지 방법들에 따라서 상기 전송기를 제어한다;-Controlling the transmitter according to additional detection methods to verify the absence of the receiver;

- 상기 전송기를 이전에 설명된 대기 모드로 돌려보낸다; 또는-Return the transmitter to the previously described standby mode; or

- 상기 전송기를 스위치 오프한다.-Switch off the transmitter.

상기 유입 전류 제거 탐지 방법의 다른 실시예에서, 상기 전압을 초기에 더 작은 전압으로 줄이기보다는, 상기 전압은 더 높은 전압으로 증가될 수 있으며, 그리고 이 단계에서 측정된 상기 유입 전류. 이 실시예에서, 상기 더 높은 전압은 상기 전송기로부터 상기 수신기로의 전력 전송에 영향을 미치도록 그렇게 높아서는 안 된다. 일 실시예에서, 상기 더 높은 전압은 상기 동작 전압보다 4% 더 높은 것보다 작다. In another embodiment of the inrush current elimination detection method, rather than initially reducing the voltage to a smaller voltage, the voltage may be increased to a higher voltage, and the inrush current measured in this step. In this embodiment, the higher voltage should not be so high to affect the power transfer from the transmitter to the receiver. In one embodiment, the higher voltage is less than 4% higher than the operating voltage.

상기 유입 전류 제거 탐지 방법의 다른 실시예에서, 상기 번압을 더 작은 전압으로 추기에 줄이기보다는, 제1 테스트 기간 동안 상기 전압은 0으로 감소되며 그리고 그 후에 상기 동작 전압으로 돌아간다. 상기 전압을 상기 동작 전압으로 반대로 증가시키면, 측정된 상기 유입 전류는 상기 설명에 따라서 측정된다. In another embodiment of the inrush current elimination detection method, rather than additionally reducing the burn voltage to a smaller voltage, the voltage is reduced to zero during a first test period and then returns to the operating voltage. When the voltage is increased inversely to the operating voltage, the measured inrush current is measured according to the above description.

상기 제1 테스트 기간은 상기 전압을 0으로 스위칭하는 것이, 특히 상기 수신기가 부하를 가지고 있는 경우에, 상기 전송기로부터 상기 수신기로의 전력 전송에 영향을 미치지 않도록 충분하게 짧다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 테스트 기간은 대략 10 us 이다. 그런 짧은 테스트 기간은 상기 수신기 내의 DC 전압들이, 결과인 과도 전류를 측정하기에 충분하게 줄어드는 것을 허용할 수 있을 것이다. 그래서, 상기 테스트는 테스트 기간들을, 측정될 수 있는 결과 과도 전류들이 존재하는 때인 제2 테스트 기간까지 증가시키는 일련의 단계들에 걸쳐서 반복된다. 대안으로, 어떤 과도 전류들도 그 제2 테스트 기간에서 탐지되지 않는다면, 그러면 어떤 수신기도 존재하지 않는다고 판별된다. 이 방식으로 상기 테스트 기간을 점진적으로 증가시키는 것은 필요한 가장 짧은 '오프-타임 (off-time)' 동안 (즉, 0 볼트) 상기 유입 기간이 관찰되는 것을 가능하게 하며, 그래서 상기 수신기가 부하를 가지고 있는 경우에는, 전력 전송은 중단되지 않을 것이다.The first test period is short enough so that switching the voltage to zero does not affect the power transfer from the transmitter to the receiver, especially if the receiver has a load. In one embodiment of the present invention, the first test period is approximately 10 us. Such a short test period may allow the DC voltages in the receiver to be sufficiently reduced to measure the resulting transient current. Thus, the test is repeated over a series of steps of increasing the test periods to a second test period when there are resulting transient currents that can be measured. Alternatively, if no transient currents are detected in the second test period, then it is determined that no receiver is present. Increasing the test period incrementally in this way allows the inflow period to be observed for the shortest'off-time' required (i.e. 0 volts), so that the receiver has a load. If so, the power transmission will not be interrupted.

주파수 변화 탐지 방법 (FREQUENCY VARY DETECTION METHOD)Frequency change detection method (FREQUENCY VARY DETECTION METHOD)

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 주파수 변화 탐지 방법은 전력 모드에 있는 전송기를 이용하여 시작한다. 일 실시예에서, 상기 전송기는 공진 수신기의 존재를 이미 탐지했으며 그리고 그 공진 수신기로 전력을 전송하는 것을 시작했다. 전력 모드에서, 상기 전송기는 공진 수신기로 전력을 전송하도록 제어된다. 상기 컨버터 및 DC-DC 컨버터는 동작 전압 그리고 동작 주파수에서 상기 인덕터로 교류 전류를 공급하도록 제어될 것이며, 이 경우에 상기 동작 주파수는 상기 수신기의 공진과 매치하도록 제어된다. According to an embodiment of the present invention, the frequency change detection method starts using a transmitter in a power mode. In one embodiment, the transmitter has already detected the presence of a resonant receiver and has started transmitting power to the resonant receiver. In the power mode, the transmitter is controlled to transmit power to the resonant receiver. The converter and DC-DC converter will be controlled to supply alternating current to the inductor at an operating voltage and operating frequency, in which case the operating frequency is controlled to match the resonance of the receiver.

상기 전송기는 비-수신기 행동 (conducting non-receiver) (즉, 기생 부하)이 상기 전송기의 범위로 들어왔는가의 여부를 탐지하기 위해서 상기 전력 모드로부터 전력-탐지 모드로 주기적으로 스위치한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 전송기는 상기 전력-탐지 모드로 매 2초마다 일시적으로 스위치하도록 구성된다.The transmitter periodically switches from the power mode to a power-detection mode in order to detect whether a conducting non-receiver (i.e., a parasitic load) has entered the range of the transmitter. In a preferred embodiment of the present invention, the transmitter is configured to temporarily switch to the power-detection mode every 2 seconds.

전력-탐지 모드로 스위치하면, 상기 센서는 상기 컨버터로 공급되고 있는 평균 정상 상태 전류를 측정한다. 상기 제어기는 주파수의 값은 물론이며 이 전류 값도 메모리에 저장한다.Switching to power-detection mode, the sensor measures the average steady state current being supplied to the converter. The controller stores the frequency value as well as this current value in the memory.

그러면 상기 제어기는 상기 주파수를 테스트 주파수로 조절한다. 상기 테스트 주파수는 상기 수신기가 공진 상태에서 벗어나는 것을 허용하지 않도록 상기 동작 주파수에 충분하게 가까워야 하며, 그래서 상기 전송기로부터 상기 수신기로의 정격 전력 전송에 영향을 주지 않도록 해야 한다. 일 실시예에서, 상기 테스트 주파수는 상기 동작 주파수와 4% 상이한 것보다 더 작게 차이가 난다The controller then adjusts the frequency to the test frequency. The test frequency must be close enough to the operating frequency so as not to allow the receiver to escape from resonant conditions, so that it does not affect the rated power transfer from the transmitter to the receiver. In one embodiment, the test frequency differs by less than 4% different from the operating frequency.

상기 시스템은 그러면 그 새로운 주파수 하에서 정상 상태로 도달하도록 허용된다. 상기 센서는 상기 컨버터로 공급되고 있는 평균 정상 상태 전류를 측정한다. 상기 제어기는 상기 테스트 주파수의 값은 물론이며 이 전류 값도 메모리에 저장한다.The system is then allowed to reach a steady state under that new frequency. The sensor measures the average steady-state current being supplied to the converter. The controller stores the test frequency value as well as this current value in the memory.

상기의 단계는 주파수들의 범위에 걸쳐서 복수의 테스트 주파수들 동안 반복된다. 본 발명이 속한 기술 분야에서의 통상의 지식을 가진 자들은 이것이 그 후에 주파수들의 범위에 걸쳐서 측정된 전류들의 기록을 구비한 메모리의 결과가 된다는 것을 이해할 것이다. 바람직한 실시예에서, 주파수들의 상기 범위는 상기 전송기의 동작 주파수의 주변에 대체로 중심을 두도록 선택된다. The above step is repeated for a plurality of test frequencies over a range of frequencies. Those of ordinary skill in the art will appreciate that this is the result of a memory with a record of measured currents over a range of frequencies thereafter. In a preferred embodiment, the range of frequencies is chosen to be approximately centered around the operating frequency of the transmitter.

상기 제어기는 그러면 상기 정상 상태 전류 그리고 테스트 주파수들 사이의 관계를 판별하기 위해서 상기 기록을 분석한다. 상기 제어기는 함수 분석의 어떤 적합한 방법에 의해서 상기 관계를 판별한다. 상기 제어기는 상기 분석의 품질을 향상시키기 위해서 상기 데이터를 평탄화하거나 평균화도록 구성될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 상기 제어기는 비례 상수를 결정하기 위해서 상기 데이터의 선형 회귀 분석 (linear regression analysis)을 수행한다. 도 4는 두 개의 예시의 데이터 세트들을 수직 축 상에는 전류 그리고 수평 축 상에는 주파수로 보여준다. 제1 데이터 세트에서, 약간의 변이가 존재하지만, 전체적으로 상기 데이터의 기울기는 0에 가깝다는 것, 즉, 비례 상수는 0이거나 또는 거의 0이라는 것을 알 수 있다. 반대로, 상기 제2 데이터 세트는 훨씬 더 많이 음의 기울기인 것을, 즉, 상기 비례 상수는 더 음인 것을 보여준다The controller then analyzes the record to determine the relationship between the steady state current and test frequencies. The controller determines the relationship by any suitable method of function analysis. The controller may be configured to flatten or average the data to improve the quality of the analysis. In a preferred embodiment, the controller performs a linear regression analysis of the data to determine a proportional constant. Figure 4 shows two example data sets as current on the vertical axis and frequency on the horizontal axis. In the first data set, it can be seen that there is some variation, but overall the slope of the data is close to zero, that is, the proportional constant is zero or nearly zero. Conversely, the second data set shows that the slope is much more negative, i.e. the proportionality constant is more negative.

수신기가 존재한다면, 그러면 상기 수신기는 일정한 전력 부하로서 행동할 것이며, 그래서 구동 주파수에서의 약간의 변동들은 끌려오는 전력의 양에 영향을 주지 않을 것이다. 그러므로, 상기 컨버터에 의해서 끌려오는 상기 전류는 크게 변하지 않을 것이다. 반대로, (금속 조각과 같은) 비-수신기 행동은 일정한 저항 부하로서 행동할 것이며, 그래서 일정한 전압에서 구동되고 있는 전송 코일에 대해서, 구동 주파수에서의 약간의 증가들은 끌려오는 전류의 양을 줄어들게 할 것이다. 그러므로, 상기 컨버터로 흐르는 전류 또한 감소할 것이다.If there is a receiver, then it will behave as a constant power load, so slight variations in the drive frequency will not affect the amount of power drawn. Therefore, the current drawn by the converter will not change significantly. Conversely, non-receiver behavior (such as a piece of metal) will act as a constant resistive load, so for a transmitting coil running at a constant voltage, slight increases in drive frequency will reduce the amount of current drawn. . Therefore, the current flowing to the converter will also decrease.

위에서 설명된 비례 상수는 그래서 비-수신기 행동의 존재에 관한 표시기로서 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 상기 제어기는 특정 문턱보다 작은 값을 가진 (즉, '충분하게 음'인) 비례 상수만이 비-수신기 행동의 존재에 관한 표시인 것으로 여겨지도록 조정될 수 있을 것이다. It will be appreciated that the proportional constant described above can thus be used as an indicator of the presence of non-receiver behavior. The controller may be adjusted so that only proportional constants with values less than a certain threshold (ie,'sufficiently negative') are considered to be an indication of the presence of non-receiver behavior.

상기 비례 상수가 충분하게 음이 아니라고 상기 제어기가 판별한다면, 그러면 비-수신기 행동이 상기 전송기의 범위 내에 있지 않을 수 있을 가능성이 존재하며, 그래서 상기 제어기는 다음을 수행한다:If the controller determines that the proportional constant is not sufficiently negative, then there is a possibility that the non-receiver behavior may not be within the range of the transmitter, so the controller does the following:

- 상기 전송기를 제어하여, 전력이 상기 수신기로 전송되도록 한다.-By controlling the transmitter, power is transmitted to the receiver.

상기 비례 상수가 충분하게 음이라고 상기 제어기가 판별한다면, 그러면 비-수신기 행동 (즉, 기생 부하)은 상기 전송기의 범위 내에 존재할 수 있을 것이라는 가능성이 존재하며, 그래서 상기 제어기는 다음을 수행한다:If the controller determines that the proportional constant is sufficiently negative, then there is a possibility that a non-receiver behavior (i.e., parasitic load) may be within the range of the transmitter, so the controller does the following:

- 비-수신기 행동의 존재를 검증하기 위해서 추가의 탐지 방법들에 따라서 상기 전송기를 제어한다;-Controlling the transmitter according to additional detection methods to verify the presence of non-receiver behavior;

- 상기 전송기를 이전에 설명된 대기 모드로 돌아가게 한다; 또는-Bring the transmitter back to the previously described standby mode; or

- 상기 전송기를 스위치 오프한다.-Switch off the transmitter.

전압 변화 탐지 방법 (VOLTAGE VARY DETECTION METHOD)Voltage change detection method (VOLTAGE VARY DETECTION METHOD)

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전압 변화 탐지 방법은 전력 모드에 있는 전송기를 이용하여 시작한다. 일 실시예에서, 상기 전송기는 수신기의 존재를 이미 탐지했으며 그리고 그 수신기로 전력을 전송하는 것을 시작한다. 전력 모드에서, 상기 전송기는 수신기로 전력을 전송하도록 제어된다. DC-AC 컨버터 그리고 DC-DC 컨버터는 동작 전압 및 동작 주파수에서 상기 인덕터로 교류 전류를 공급하도록 제어될 것이다. According to an embodiment of the present invention, the voltage change detection method starts using a transmitter in a power mode. In one embodiment, the transmitter has already detected the presence of a receiver and begins to transmit power to that receiver. In power mode, the transmitter is controlled to transmit power to the receiver. The DC-AC converter and DC-DC converter will be controlled to supply alternating current to the inductor at an operating voltage and operating frequency.

상기 전송기는 비-수신기 행동 (즉, 기생 부하)이 상기 전송기의 범위로 들어왔는가의 여부를 탐지하기 위해서 전력 모드로부터 전력-탐지 모드로 주기적으로 스위치한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 전송기는 매 2초마다 상기 전력-탐지 모드로 일시적으로 스위치하도록 구성된다.The transmitter periodically switches from power mode to power-detection mode to detect whether non-receiver behavior (i.e., parasitic load) has entered the range of the transmitter. In a preferred embodiment of the present invention, the transmitter is configured to temporarily switch to the power-detection mode every 2 seconds.

전력-탐지 모드로 스위치하면, 상기 센서는 상기 컨버터로 공급되고 있는 평균 정상 상태 전류를 측정한다. 상기 제어기는 상기 동작 전압의 값은 물론이며 이 전류의 값도 메모리에 저장한다.Switching to power-detection mode, the sensor measures the average steady state current being supplied to the converter. The controller stores the value of the operating voltage as well as the value of this current in the memory.

그러면 상기 제어기는 테스트 전압의 전압을 조절한다. 일 실시예에서, 이것은 DC-DC 컨버터의 제어를 통해서 달성된다. 다른 실시예에서, 상기 컨버터는 구동 전압을 변경하기 위해서 상이한 듀티 사이클에서 구동될 수 있을 것이다. 상기 테스트 전압은 상기 전송기로부터 상기 수신기로의 정격 전력 전송에 영향을 주지 않도록 상기 동작 전압에 충분하게 가까워야 한다. 일 실시예에서, 상기 테스트 전압은 상기 동작 전압과 4% 상이한 것보다 더 작게 차이가 난다The controller then adjusts the voltage of the test voltage. In one embodiment, this is achieved through control of the DC-DC converter. In another embodiment, the converter may be driven at different duty cycles to change the driving voltage. The test voltage should be close enough to the operating voltage so as not to affect the rated power transfer from the transmitter to the receiver. In one embodiment, the test voltage differs by less than 4% different from the operating voltage.

상기 시스템은 그러면 새로운 전압 하에 정상 상태에 도달하도록 허용된다. 상기 센서는 상기 컨버터로 공급되고 있는 평균 정상 상태 전류를 측정한다. 상기 제어기는 상기 테스트 전압의 값은 물론이며 이 전류 값을 메모리에 저장한다.The system is then allowed to reach a steady state under the new voltage. The sensor measures the average steady-state current being supplied to the converter. The controller stores the test voltage value as well as the current value in the memory.

상기 단계는 전압의 범위에 걸쳐서 복수의 전압들에 대해서 반복된다. 본 발명이 속한 기술 분야에서의 통상의 지식을 가진 자들은 이것이 전압들의 범위에 걸쳐서 측정된 전류들의 기록을 구비한 메모리의 결과가 된다는 것을 이해할 것이다. 바람직한 실시예에서, 전압들의 상기 범위는 상기 전송기의 동작 전압 주변에 대체적으로 중심을 두도록 선택된다. This step is repeated for a plurality of voltages over a range of voltages. Those of ordinary skill in the art will appreciate that this is the result of a memory having a record of measured currents over a range of voltages. In a preferred embodiment, the range of voltages is chosen to be generally centered around the operating voltage of the transmitter.

상기 제어기는 그러면 상기 정상 상태 전류와 상기 테스트 전압 사이의 관계를 판별하기 위해서 상기 기록을 분석한다. 상기 제어기는 함수 분석의 어떤 적합한 방법에 의해서 상기 관계를 판별한다. 상기 제어기는 분석의 품질을 향상시키기 위해서 상기 데이터를 평탄화하거나 또는 평균화하도록 구성될 수 있을 것이다. 바람직한 실시예에서, 상기 제어기는 비례 상수를 결정하기 위해서 상기 데이터의 선형 회귀 분석을 수행한다. 도 5는 두 개의 예시의 데이터 세트들을 수직 축 상에는 전류 그리고 수평 축 상에는 전압으로 보여준다. 제1 데이터 세트에서, 양의 기울기, 즉, 상기 비례 상수는 양이라는 것을 알 수 있다. 반대로, 상기 제2 데이터 세트는 음의 기울기, 즉, 상기 비례 상수는 음인 것을 보여준다The controller then analyzes the record to determine the relationship between the steady state current and the test voltage. The controller determines the relationship by any suitable method of function analysis. The controller may be configured to flatten or average the data to improve the quality of the analysis. In a preferred embodiment, the controller performs a linear regression analysis of the data to determine a proportional constant. Figure 5 shows two example data sets as current on the vertical axis and voltage on the horizontal axis. In the first data set, it can be seen that the positive slope, that is, the proportionality constant is positive. Conversely, the second data set shows that the negative slope, that is, the proportional constant is negative.

수신기가 존재한다면, 그러면 상기 수신기는 일정한 전력 부하로서 행동할 것이며, 그래서 구동 전압에서의 약간의 증가는 끌려오는 전력의 양에 영향을 주지 않을 것이다. 그러므로, 상기 컨버터에 의해서 끌려오는 상기 전류는 인가된 전압이 증가함에 따라서 감소할 것이다 (cf. P = VI). 반대로, (금속 조각과 같은) 비-수신기 행동은 일정한 저항 부하로서 행동할 것이며, 그래서 구동 전압에서의 약간의 증가는 끌려오는 전력의 양을 증가시킬 것이다. 그러므로, 상기 컨버터로 흐르는 전류 또한 증가할 것이다 (cf. I = V/R).If there is a receiver, then it will act as a constant power load, so a slight increase in drive voltage will not affect the amount of power drawn. Therefore, the current drawn by the converter will decrease as the applied voltage increases (cf. P = VI). Conversely, a non-receiver behavior (such as a piece of metal) will act as a constant resistive load, so a slight increase in drive voltage will increase the amount of power drawn. Therefore, the current flowing to the converter will also increase (cf. I = V/R).

위에서 설명된 비례 상수는 그래서 비-수신기 행동의 존재에 관한 표시기로서 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 상기 제어기는 특정 문턱 위의 값을 가진 (즉, '충분하게 양인') 비례 상수만이 비-수신기 행동의 존재에 관한 표시인 것으로 여겨지도록 조정될 수 있을 것이다. It will be appreciated that the proportional constant described above can thus be used as an indicator of the presence of non-receiver behavior. The controller may be adjusted such that only proportional constants with values above a certain threshold (ie,'sufficiently positive') are considered to be an indication of the presence of non-receiver behavior.

상기 비례 상수가 충분하게 양이 아니라고 상기 제어기가 판별한다면, 그러면 비-수신기 행동이 상기 전송기의 범위 내에 있지 않을 수 있을 가능성이 존재하며, 그래서 상기 제어기는 다음을 수행한다:If the controller determines that the proportional constant is not sufficiently positive, then there is a possibility that the non-receiver behavior may not be within the range of the transmitter, so the controller does the following:

- 상기 전송기를 제어하여, 전력이 상기 수신기로 전송되도록 한다.-By controlling the transmitter, power is transmitted to the receiver.

상기 비례 상수가 충분하게 양이라고 상기 제어기가 판별한다면, 그러면 비-수신기 행동 (즉, 기생 부하)이 상기 전송기의 범위 내에 존재할 수 있을 것이라는 가능성이 존재하며, 그래서 상기 제어기는 다음을 수행한다:If the controller determines that the proportional constant is sufficiently positive, then there is a possibility that non-receiver behavior (i.e., parasitic load) may exist within the range of the transmitter, so the controller does the following:

- 비-수신기 행동의 존재를 검증하기 위해서 추가의 탐지 방법들에 따라서 상기 전송기를 제어한다;-Controlling the transmitter according to additional detection methods to verify the presence of non-receiver behavior;

- 상기 전송기를 이전에 설명된 대기 모드로 돌아가게 한다; 또는-Bring the transmitter back to the previously described standby mode; or

- 상기 전송기를 스위치 오프한다.-Switch off the transmitter.

본 발명이 본 발명의 실시예들의 설명에 의해서 예시되었으며, 그리고 그 실시예들은 상세하게 설명되었지만, 첨부된 청구항들의 범위를 어떤 방식이건 그런 상세한 내용으로 제한하거나 한정하는 것은 본 출원인의 의도가 아니다. 추가의 유리함들 및 수정들은 본 발명이 속한 기술 분야에서의 통상의 지식을 가진 자들에게는 쉽게 나타날 것이다. 그러므로, 가장 넓은 모습들에 있는 본 발명은 보여지고 설명된 특정 상세한 내용들, 대표적인 장치 및 방법, 그리고 예시적인 예들로 제한되지 않는다. 따라서, 본 출원인의 일반적인 특허적인 개념의 사상이나 범위로부터 벗어나지 않으면서도 그런 상세한 내용들로부터 이탈된 것이 만들어질 수 있을 것이다.The invention has been illustrated by the description of embodiments of the invention, and although the embodiments have been described in detail, it is not the intention of the applicant to limit or limit the scope of the appended claims to such details in any way. Further advantages and modifications will readily appear to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. Therefore, the invention in its broadest aspects is not limited to the specific details shown and described, representative apparatus and methods, and illustrative examples. Accordingly, without departing from the spirit or scope of the general patent concept of the present applicant, a departure from such details may be made.

Claims (22)

유도 결합 전력 전송 시스템에서 수신기를 탐지하는 방법으로서,
상기 시스템은,
교번 자기장을 생성하기 위한 코일;
상기 코일로 교류 전류를 공급하기 위한 컨버터; 및
상기 컨버터로 공급된 상기 전류를 측정하기 위한 센서를 갖고,
상기 방법은:
주파수 범위 내의 복수의 주파수에서 상기 컨버터를 동작시키는 단계;
상기 복수의 주파수 각각에 대한 유입 기간 동안, 상기 센서를 사용하여 측정된 상기 전류의 피크 진폭을 결정하는 단계;
상기 주파수 범위 내에서 상기 결정된 피크 진폭들의 특성을 분석하는 단계; 및
상기 특성이 미리 결정된 파라미터를 충족시키는 것에 기초하여 수신기를 탐지하는 단계
를 포함하는 방법.
A method for detecting a receiver in an inductively coupled power transmission system, comprising:
The system,
A coil for generating an alternating magnetic field;
A converter for supplying an alternating current to the coil; And
Having a sensor for measuring the current supplied to the converter,
The method is:
Operating the converter at a plurality of frequencies within a frequency range;
Determining a peak amplitude of the current measured using the sensor during an influx period for each of the plurality of frequencies;
Analyzing the characteristics of the determined peak amplitudes within the frequency range; And
Detecting a receiver based on the characteristic meeting a predetermined parameter
How to include.
제1항에 있어서,
상기 복수의 주파수 각각에서 상기 컨버터를 동작시키는 단계 이전에, 상기 유도 결합 전력 전송 시스템에 존재하는 커패시터들에서 바이어스들을 제거하기 위해, 상기 주파수 범위보다 더 높은 비-공진 주파수를 가진 교류 전류를 공급하도록 상기 컨버터를 동작시키는 단계
를 더 포함하는 방법.
The method of claim 1,
Prior to operating the converter at each of the plurality of frequencies, supplying an alternating current having a non-resonant frequency higher than the frequency range to remove biases in capacitors present in the inductively coupled power transfer system. Operating the converter
How to further include.
제2항에 있어서, 상기 비-공진 주파수는 1 내지 10 MHz인, 방법.The method of claim 2, wherein the non-resonant frequency is 1 to 10 MHz. 제1항에 있어서,
상기 복수의 주파수 각각에 대한 상기 유입 기간 동안 상기 전류의 피크 진폭을 결정하는 동안, 임계치 아래인 피크 진폭들을 무시하는 단계
를 포함하는 방법.
The method of claim 1,
Ignoring peak amplitudes below a threshold while determining the peak amplitude of the current during the inrush period for each of the plurality of frequencies.
How to include.
제1항에 있어서, 상기 주파수 범위는 100 내지 1,000 kHz인, 방법.The method of claim 1, wherein the frequency range is 100 to 1,000 kHz. 제1항에 있어서, 상기 주파수 범위 내에서 상기 결정된 피크 진폭들의 특성을 분석하는 단계는,
최대를 식별하는 단계;
상기 식별된 최대의 폭, 상기 식별된 최대의 피크의 크기, 또는 상기 최대가 발생하는 주파수를 포함하는 상기 식별된 최대의 특성들을 결정하는 단계
를 포함하는, 방법.
The method of claim 1, wherein analyzing the characteristics of the determined peak amplitudes within the frequency range,
Identifying the maximum;
Determining the identified maximum characteristics including the identified maximum width, the magnitude of the identified maximum peak, or the frequency at which the maximum occurs.
Containing, method.
제6항에 있어서, 상기 미리 결정된 파라미터는 상기 식별된 최대가 발생하는 주파수를 포함하는, 방법.7. The method of claim 6, wherein the predetermined parameter comprises a frequency at which the identified maximum occurs. 제6항에 있어서, 상기 최대는 폭을 갖고, 상기 미리 결정된 파라미터는 상기 최대의 폭을 포함하는, 방법.7. The method of claim 6, wherein the maximum has a width and the predetermined parameter comprises the maximum width. 제8항에 있어서, 상기 특성이 미리 결정된 파라미터를 충족시키는 것에 기초하여 수신기를 탐지하는 단계는 상기 식별된 최대의 폭이 50 kHz를 초과하여 걸치는지의 결정에 기초하여 상기 수신기를 탐지하는 단계를 포함하는, 방법.The method of claim 8, wherein detecting a receiver based on the characteristic meeting a predetermined parameter comprises detecting the receiver based on a determination whether the identified maximum width spans more than 50 kHz. How to. 제6항에 있어서, 상기 미리 결정된 파라미터는 상기 식별된 최대의 피크의 크기를 포함하는, 방법.7. The method of claim 6, wherein the predetermined parameter comprises the size of the identified largest peak. 제1항에 있어서,
상기 특성이 미리 결정된 파라미터를 충족시키는 것에 기초하여 수신기를 탐지한 결과에 따라,
무선 전력을 상기 수신기로 전송하는 단계,
상기 수신기가 상기 유도 결합 전력 전송 시스템과 호환되는 수신기인지를 식별하는 단계,
상기 시스템의 전송기를 대기 모드로 스위치하는 단계; 또는
상기 시스템의 전송기를 스위치 오프하는 단계
중 하나 이상을 수행하는 단계를 더 포함하는 방법.
The method of claim 1,
Depending on the result of detecting the receiver based on the characteristic satisfying a predetermined parameter,
Transmitting wireless power to the receiver,
Identifying whether the receiver is a receiver compatible with the inductively coupled power transmission system,
Switching the transmitter of the system to a standby mode; or
Switching off the transmitter of the system
The method further comprising performing one or more of.
유도 전력 전송기로서,
교번 자기장을 생성하기 위한 코일;
상기 코일로 교류 전류를 공급하기 위한 컨버터;
상기 컨버터로 공급된 상기 전류를 측정하기 위한 센서; 및
제어기
를 포함하고, 상기 제어기는,
주파수 범위 내의 복수의 주파수에서 상기 컨버터를 동작시키고;
상기 복수의 주파수 각각에 대한 유입 기간 동안, 상기 센서를 사용하여 측정된 상기 전류의 피크 진폭을 결정하고;
상기 주파수 범위 내에서 상기 결정된 피크 진폭들의 특성을 분석하고;
상기 특성이 미리 결정된 파라미터를 충족시키는 것에 기초하여 수신기를 탐지하도록 구성되는, 유도 전력 전송기.
As an induction power transmitter,
A coil for generating an alternating magnetic field;
A converter for supplying an alternating current to the coil;
A sensor for measuring the current supplied to the converter; And
Controller
Including, the controller,
Operating the converter at a plurality of frequencies within a frequency range;
During an inflow period for each of the plurality of frequencies, determining a peak amplitude of the current measured using the sensor;
Characterize the determined peak amplitudes within the frequency range;
The inductive power transmitter configured to detect a receiver based on the characteristic meeting a predetermined parameter.
제12항에 있어서,
상기 제어기는 상기 복수의 주파수 각각에서 상기 컨버터를 동작시키기 전에, 유도 결합 전력 전송 시스템에 존재하는 커패시터들에서 바이어스들을 제거하기 위해, 상기 주파수 범위보다 더 높은 비-공진 주파수를 가진 교류 전류를 공급하게끔 상기 컨버터를 동작시키도록 더 구성되는, 유도 전력 전송기.
The method of claim 12,
The controller is configured to supply an alternating current having a non-resonant frequency higher than the frequency range in order to remove biases from capacitors present in the inductively coupled power transfer system, prior to operating the converter at each of the plurality of frequencies. An inductive power transmitter further configured to operate the converter.
제13항에 있어서, 상기 비-공진 주파수는 1 내지 10 MHz인, 유도 전력 전송기.14. The inductive power transmitter of claim 13, wherein the non-resonant frequency is 1 to 10 MHz. 제12항에 있어서,
상기 제어기는 상기 복수의 주파수 각각에 대한 상기 유입 기간 동안 상기 전류의 피크 진폭을 결정하는 동안, 임계치 아래인 피크 진폭들을 무시하도록 구성되는, 유도 전력 전송기.
The method of claim 12,
Wherein the controller is configured to ignore peak amplitudes that are below a threshold while determining a peak amplitude of the current during the inrush period for each of the plurality of frequencies.
제12항에 있어서, 상기 주파수 범위는 100 내지 1,000 kHz인, 유도 전력 전송기.13. The inductive power transmitter of claim 12, wherein the frequency range is 100 to 1,000 kHz. 제12항에 있어서, 상기 주파수 범위 내에서 상기 결정된 피크 진폭들의 특성을 분석하는 것은,
최대를 식별하는 것;
상기 식별된 최대의 폭, 상기 식별된 최대의 피크의 크기, 또는 상기 최대가 발생하는 주파수를 포함하는 상기 식별된 최대의 특성들을 결정하는 것
을 포함하는, 유도 전력 전송기.
The method of claim 12, wherein analyzing the characteristics of the determined peak amplitudes within the frequency range,
Identifying the maximum;
Determining the identified maximum characteristics including the identified maximum width, the magnitude of the identified maximum peak, or the frequency at which the maximum occurs.
Containing, induction power transmitter.
제17항에 있어서, 상기 미리 결정된 파라미터는 상기 식별된 최대가 발생하는 주파수인, 유도 전력 전송기.18. The inductive power transmitter of claim 17, wherein the predetermined parameter is the frequency at which the identified maximum occurs. 제17항에 있어서, 상기 최대는 폭을 갖고, 상기 미리 결정된 파라미터는 상기 최대의 폭을 포함하는, 유도 전력 전송기.18. The inductive power transmitter of claim 17, wherein the maximum has a width and the predetermined parameter comprises the maximum width. 제19항에 있어서, 상기 특성이 미리 결정된 파라미터를 충족시키는 것에 기초하여 수신기를 탐지하는 것은 상기 식별된 최대의 폭이 50 kHz를 초과하여 걸치는지의 결정에 기초하여 상기 수신기를 탐지하는 것을 포함하는, 유도 전력 전송기.The method of claim 19, wherein detecting the receiver based on the characteristic meeting a predetermined parameter comprises detecting the receiver based on a determination of whether the identified maximum width spans more than 50 kHz. Induction power transmitter. 제17항에 있어서, 상기 미리 결정된 파라미터는 상기 식별된 최대의 피크의 크기를 포함하는, 유도 전력 전송기.18. The inductive power transmitter of claim 17, wherein the predetermined parameter comprises a magnitude of the identified maximum peak. 제12항에 있어서, 상기 제어기는,
상기 특성이 미리 결정된 파라미터를 충족시키는 것에 기초하여 상기 수신기를 탐지한 결과에 따라,
무선 전력을 상기 수신기로 전송하는 것,
상기 수신기가 상기 유도 전력 전송기를 포함하는 유도 결합 전력 전송 시스템과 호환되는 수신기인지를 식별하는 것,
상기 전송기를 대기 모드로 스위치하는 것; 또는
상기 전송기를 스위치 오프하는 것
중 하나 이상을 수행하도록 더 구성되는, 유도 전력 전송기.
The method of claim 12, wherein the controller,
Depending on the result of detecting the receiver based on the characteristic meeting a predetermined parameter,
Transmitting wireless power to the receiver,
Identifying whether the receiver is a receiver compatible with an inductively coupled power transmission system including the inductive power transmitter,
Switching the transmitter to a standby mode; or
Switching off the transmitter
Further configured to perform one or more of the inductive power transmitter.
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