KR102482045B1 - Apparatus for Detection Change of Impedance - Google Patents

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Abstract

임피던스 변화검출장치를 개시한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 무선으로 전력을 전송하는 장치에 있어서, 전원을 제공하는 전원장치와 전원을 인가받아 자속을 발생시키는 공진기와 상기 공진기의 임피던스 변화 여부를 수신하며, 상기 임피던스 변화정보에 따라 공진기에 전원을 제공할 지를 제어하는 제어부 및 코일을 포함하며, 상기 공진기가 발생시키는 자속에 의해 상기 코일에서 발생하는 유도전류를 이용하여 상기 공진기의 임피던스 변화 여부를 검출하고, 상기 공진기의 임피던스 변화 여부를 상기 제어부로 전달하는 임피던스 변화검출장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전송장치를 제공한다.An impedance change detection device is disclosed.
According to one aspect of this embodiment, in a device for transmitting power wirelessly, a power supply device for providing power and a resonator for generating magnetic flux by receiving power and whether or not the impedance change of the resonator is received, and the impedance change information and a control unit and a coil for controlling whether or not to supply power to the resonator according to the resonator, detecting whether or not the impedance of the resonator has changed by using an induced current generated in the coil by magnetic flux generated by the resonator, and changing the impedance of the resonator. It provides a wireless power transmission device comprising an impedance change detection device for transmitting whether or not to the control unit.

Description

임피던스 변화검출장치{Apparatus for Detection Change of Impedance}Impedance change detection device {Apparatus for Detection Change of Impedance}

본 실시예는 무선으로 전력을 송신하는 장치의 임피던스의 변화를 검출하는 장치에 관한 것이다.The present embodiment relates to a device for detecting a change in impedance of a device that wirelessly transmits power.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The contents described in this part merely provide background information on the present embodiment and do not constitute prior art.

무선 전력 전송이란 종래의 유선으로 된 전력선 대신 무선으로 가전기기나 전기 자동차 등에 전원을 공급하는 기술을 말하며, 사용자의 전기사용 편의성 증대, 감전에 대한 위험 감소, 주변 미관 조성 등의 장점으로 인해 여러 형태의 무선전력전송이 개발되고 있다. Wireless power transmission refers to a technology that wirelessly supplies power to home appliances or electric vehicles instead of conventional wired power lines. of wireless power transmission is being developed.

무선으로 전력을 전송함에 있어, 자기공명방식을 이용하여 전력을 전송할 수 있다. 자기공명방식의 무선전력 전송은 동일한 공진 주파수를 갖는 공진 기(Resonator) 사이에 형성되는 강한 자기결합(Strongly Magnetic Coupling) 현상을 이용하여 전력을 전송한다. When power is transmitted wirelessly, power may be transmitted using a magnetic resonance method. Wireless power transmission of the magnetic resonance method transmits power by using a strong magnetic coupling phenomenon formed between resonators having the same resonance frequency.

이때, 자기결합이 형성된 송신 공진기 및 수신 공진기의 주변으로 다른 수신 공진기 또는 금속 물질 등이 접근하는 경우, 송신 공진기가 방사하는 자속의 양은 감소하게 되며, 송신 장치의 임피던스도 이에 따라 변화한다. 이와 같이 다른 수신 공진기 또는 금속 물질 등이 접근하게 되면, 방사되는 자속의 양이 감소됨으로써 전력의 전송 효율이 떨어지는 문제가 있다. 임피던스 변화검출장치는 송신 장치의 임피던스의 변화를 검출함으로써, 이러한 접근을 감지한다. 그러나 종래의 임피던스 변화검출장치는 임피던스의 변화를 검출하기 위하여, 자기결합이 형성된 송신 공진기 및 수신 공진기의 결합계수를 측정하여 검출한다. 그러나 이와 같은 방법은 금속 물질의 접근과 같이 결합계수에 영향을 미치지 않으면서 방사되는 자속의 양을 감소시키는 경우, 이를 검출하지 못하는 문제점이 존재하고 있었다.At this time, when another receiving resonator or a metal material approaches the vicinity of the transmitting resonator and the receiving resonator in which magnetic coupling is formed, the amount of magnetic flux radiated by the transmitting resonator decreases and the impedance of the transmitting device changes accordingly. In this way, when another receiving resonator or a metal material approaches, the amount of radiated magnetic flux decreases, resulting in a problem in that power transmission efficiency decreases. An impedance change detection device detects this approach by detecting a change in the impedance of the transmitting device. However, conventional impedance change detection devices measure and detect coupling coefficients of a transmission resonator and a reception resonator in which magnetic coupling is formed in order to detect a change in impedance. However, this method has a problem of not detecting when the amount of radiated magnetic flux is reduced without affecting the coupling coefficient, such as the approach of a metal material.

본 실시예는, 외부 요인으로 인해 변화하는 무선전력 전송장치의 임피던스를 검출하는 장치 및 임피던스의 변화를 검출하는 장치를 포함하는 무선전력 전송장치를 제공하는 데 일 목적이 있다.An object of the present embodiment is to provide a wireless power transmitter including a device for detecting the impedance of the wireless power transmitter that changes due to external factors and a device for detecting a change in impedance.

본 실시예의 일 측면에 의하면, 무선전력 수신장치 측으로 무선으로 전력을 전송하는 장치에 있어서, 전원을 제공하는 전원장치; 상기 전원을 인가받아 기설정된 주파수를 갖는 자속을 발생시키는 공진기; 기 공진기의 임피던스의 변화에 대한 정보인 변화검출결과를 수신하고, 상기 변화검출결과에 따라 상기 전원을 상기 공진기 측에 제공할 지를 제어하는 제어부; 및 코일을 포함하며, 상기 공진기가 발생시키는 자속에 의해 상기 코일에서 발생하는 유도전류를 이용하여 상기 공진기의 임피던스의 변화를 검출하고, 상기 변화검출결과를 생성하여 상기 제어부로 전달하는 임피던스 변화검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전송장치를 제공한다.According to one aspect of this embodiment, in the device for wirelessly transmitting power to the wireless power receiver side, the power supply device for providing power; a resonator receiving the power and generating magnetic flux having a preset frequency; a control unit for receiving a change detection result, which is information about a change in impedance of the resonator, and controlling whether or not to supply the power to the resonator according to the change detection result; And an impedance change detection unit including a coil, detecting a change in the impedance of the resonator using an induced current generated in the coil by a magnetic flux generated by the resonator, and generating the change detection result to transmit to the control unit. It provides a wireless power transmission device characterized in that it comprises.

이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예의 일 측면에 따르면, 다른 수신 공진기가 접근하는 경우와 같이 결합계수에 영향을 미쳐 임피던스가 변화하는 경우 외에도, 금속 물질 등의 매질을 변화시키는 물질의 접근에 의해 임피던스가 변화하는 경우에도, 무선전력 전송장치의 임피던스 변화를 검출할 수 있는 장점이 있다. As described above, according to one aspect of the present embodiment, in addition to the case where the impedance is changed by affecting the coupling coefficient, such as when another receiving resonator approaches, the impedance is changed by the approach of a material that changes a medium such as a metal material. Even in the case of change, there is an advantage in that the impedance change of the wireless power transmitter can be detected.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선충전 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 임피던스 변화검출장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 공진부, 수신 공진부 및 임피던스 변화검출장치의 관계를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 임피던스 변화검출장치가 검출한 전압의 시간에 따른 변화를 도시한 그래프이다.1 is a diagram illustrating a wireless charging system according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram showing the configuration of an impedance change detection device according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram showing the relationship between a transmission resonator, a reception resonator, and an impedance change detection device according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph illustrating a change over time of a voltage detected by an impedance change detection device according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail through exemplary drawings. In adding reference numerals to components of each drawing, it should be noted that the same components have the same numerals as much as possible even if they are displayed on different drawings. In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함', '구비'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 '…부', '모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Also, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used in describing the components of the present invention. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the nature, order, or order of the corresponding component is not limited by the term. Throughout the specification, when a part 'includes' or 'includes' a certain component, it means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise stated. . In addition, the '... Terms such as 'unit' and 'module' refer to a unit that processes at least one function or operation, and may be implemented as hardware, software, or a combination of hardware and software.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선충전 시스템을 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a wireless charging system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선충전 시스템(100)은 전원장치(110), 송신 공진기(120), 제어부(130), 임피던스 변화검출장치(140), 수신 공진기(150), 필터(160) 및 정류기(170)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1, a wireless charging system 100 according to an embodiment of the present invention includes a power supply device 110, a transmission resonator 120, a controller 130, an impedance change detection device 140, and a reception resonator 150. ), a filter 160 and a rectifier 170.

송신 공진기(120)가 전력을 무선으로 송신할 수 있도록, 전원장치(110)는 송신 공진기(120)로 교류 전원을 공급한다. The power supply unit 110 supplies AC power to the transmission resonator 120 so that the transmission resonator 120 can transmit power wirelessly.

송신 공진기(120)는 전원장치(110)로부터 교류 전원을 수신하여, 공진 주파수를 갖는 자속을 방사한다. 송신 공진기(120)는 전원장치(110)로부터 통상의 교류 전원을 수신한다. 송신 공진기(120)는 코일(122) 및 커패시터(124)를 포함하고 있어, 송신 공진기(120)는 통상의 교류 전원을 수신하더라도 교류 전원을 코일(122) 및 커패시터(124)에 의해 형성되는 공진 주파수로 인버팅(Inverting)을 한다. 송신 공진기(120) 내의 코일(122)은 통상의 교류 전원을 수신하여, 공진 주파수를 갖는 자속을 방사한다.The transmission resonator 120 receives AC power from the power supply 110 and radiates magnetic flux having a resonant frequency. The transmission resonator 120 receives normal AC power from the power supply 110 . The transmission resonator 120 includes a coil 122 and a capacitor 124, so that the transmission resonator 120 receives AC power even if it receives normal AC power, and the resonance formed by the coil 122 and the capacitor 124. Inverting with frequency. The coil 122 in the transmission resonator 120 receives a normal AC power source and radiates magnetic flux having a resonant frequency.

제어부(130)는 스위치(미도시)를 포함하며, 전원장치(110)로부터 공급되는 전원을 송신 공진기(120)로 제공할 지를 제어한다. 제어부(130)는 임피던스 변화검출장치(140)로부터 임피던스 변화검출결과를 수신한다. 수신한 결과를 토대로, 제어부(130)는 스위치를 제어하여 송신 공진기(120)로 전원의 제공 여부를 결정한다. 제어부(130)가 임피던스 변화검출장치(140)로부터 임피던스가 감소하였음을 확인한 경우, 스위치를 오프(Off)시켜 송신 공진기(120)로 공급되는 전원을 차단한다. 반대로, 임피던스 변화검출장치(140)로부터 감소한 임피던스가 다시 회복되었음을 수신한 경우, 스위치를 온(On)시켜 송신 공진기(120)로 다시 전원이 공급되도록 한다.The controller 130 includes a switch (not shown) and controls whether power supplied from the power supply device 110 is provided to the transmission resonator 120 . The control unit 130 receives the impedance change detection result from the impedance change detection device 140 . Based on the received result, the control unit 130 controls the switch to determine whether or not to provide power to the transmission resonator 120 . When the control unit 130 confirms that the impedance has decreased from the impedance change detection device 140, the switch is turned off to cut off power supplied to the transmission resonator 120. Conversely, when it is received from the impedance change detection device 140 that the reduced impedance has been restored, the switch is turned on so that power is supplied to the transmission resonator 120 again.

임피던스 변화검출장치(140)는 송신 공진기(120)가 방사하는 자속을 수신하여 송신 공진기(120)의 임피던스의 변화를 검출하며, 임피던스 변화검출결과를 제어부(130)로 전송한다. 이에 대한 구체적인 설명은 도 2를 참조하여 설명하기로 한다.The impedance change detection device 140 receives the magnetic flux emitted from the transmission resonator 120, detects the change in impedance of the transmission resonator 120, and transmits the impedance change detection result to the control unit 130. A detailed description of this will be described with reference to FIG. 2 .

수신 공진기(150)는 송신 공진기(120)로부터 공진 주파수를 갖는 자속을 수신한다. 수신 공진기(140) 또한 송신 공진기(120)와 마찬가지로 코일(152) 및 커패시터(154)를 포함하고 있으며, 이에 따라 기 설정된 공진 주파수를 갖게 된다. 이때, 수신 공진기(150)의 기 설정된 공진 주파수와 송신 공진기(120)가 송신하는 자속의 공진 주파수가 일치하는 경우, 수신 공진기(150)는 최대의 효율로 전력을 수신할 수 있으며, 양 주파수의 차이가 크면 클수록 전력 수신의 효율은 떨어지게 된다. The receiving resonator 150 receives magnetic flux having a resonant frequency from the transmitting resonator 120 . The receiving resonator 140 also includes a coil 152 and a capacitor 154 like the transmitting resonator 120, and thus has a preset resonant frequency. At this time, when the preset resonant frequency of the receiving resonator 150 and the resonant frequency of the magnetic flux transmitted by the transmitting resonator 120 coincide, the receiving resonator 150 can receive power with maximum efficiency, and the frequency of both frequencies The larger the difference, the lower the efficiency of power reception.

수신 공진기(150)는 자속을 수신하여 유도전류를 발생시킨다. 수신 공진기 내에 포함된 코일(152)은 송신 공진기가 방사하는 자속을 수신하여 유도전류를 발생시킨다. The receiving resonator 150 receives magnetic flux and generates an induced current. The coil 152 included in the receiving resonator generates an induced current by receiving magnetic flux emitted from the transmitting resonator.

필터(160)는 수신 공진기(150)로부터 유도전류를 수신하여, 유도전류 내에 포함된 리플(Ripple) 또는 노이즈 값을 필터링한다.The filter 160 receives the induced current from the receiving resonator 150 and filters ripple or noise values included in the induced current.

정류기(170)는 필터링된 유도전류를 직류로 변환하여 전자기기(180)로 제공한다. 수신 공진기(150)로부터 발생한 유도전류는 교류의 성질을 가지고 있으므로, 정류기(170)를 이용하여 교류전류를 직류전류로 변환한다.The rectifier 170 converts the filtered induced current into direct current and provides it to the electronic device 180. Since the induced current generated from the receiving resonator 150 has the property of alternating current, the rectifier 170 converts the alternating current into direct current.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 임피던스 변화검출장치의 구성을 도시한 도면이다.2 is a diagram showing the configuration of an impedance change detection device according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 임피던스 변화검출장치(140)는 코일부(210) 및 임피던스 변화검출부(220)를 포함하여 구성된다. Referring to FIG. 2 , an impedance change detection device 140 according to an embodiment of the present invention includes a coil unit 210 and an impedance change detection unit 220 .

코일부(210)는 송신 공진기(120)의 코일(122)의 주변에 배치되어, 송신 공진기(120)가 방사하는 자속을 수신한다. 코일부(210)는 송신 공진기(120)의 코일(122)과 기 설정된 거리를 둔 채로 상, 하, 좌, 우 어디에도 배치될 수 있다. 여기서, 기 설정된 거리는 송신 공진기(120)가 방사하는 자속의 양에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 송신 공진기(120)가 방사하는 자속의 양이 적은 경우, 코일부(210)를 송신 공진기(120)의 코일(122)에 보다 가까운 거리에 배치할 수 있다. 또는, 그와 반대로, 송신 공진기(120)가 방사하는 자속의 양이 많은 경우, 코일부(210)를 송신 공진기(120)의 코일(122)에서 먼 거리에도 배치할 수 있다. 코일부(210)는 송신 공진기(120)가 방사하는 자속을 수신하여 유도전류를 발생시킨다. The coil unit 210 is disposed around the coil 122 of the transmission resonator 120 to receive magnetic flux emitted from the transmission resonator 120 . The coil unit 210 may be disposed anywhere on the top, bottom, left, or right side with a predetermined distance from the coil 122 of the transmission resonator 120 . Here, the preset distance may vary according to the amount of magnetic flux radiated by the transmission resonator 120 . For example, when the amount of magnetic flux radiated by the transmission resonator 120 is small, the coil unit 210 may be disposed closer to the coil 122 of the transmission resonator 120 . Alternatively, on the contrary, when the amount of magnetic flux radiated by the transmission resonator 120 is large, the coil unit 210 may be disposed at a far distance from the coil 122 of the transmission resonator 120 . The coil unit 210 receives magnetic flux emitted from the transmission resonator 120 and generates an induced current.

임피던스 변화검출부(220)는 코일부(210)가 발생시키는 유도전류 또는 코일부(210)의 전압을 측정하여 송신 공진기(120)의 임피던스의 변화를 검출한다. 송신 공진기(120)는 임피던스가 변화하는 경우, 방사하는 자속의 양도 함께 변화하게 되며, 이에 따라 임피던스 변화검출장치가 발생시키는 유도전류의 양도 변화한다. 임피던스 변화검출부(220)는 이와 같이 코일부(210)가 발생시키는 유도전류 또는 코일부(210)의 전압이 변화하는 지를 판단함으로써, 송신 공진기(120)의 임피던스가 변화하였는 지를 판단한다. The impedance change detector 220 detects a change in impedance of the transmission resonator 120 by measuring an induced current generated by the coil unit 210 or a voltage of the coil unit 210 . When the impedance of the transmission resonator 120 changes, the amount of radiated magnetic flux also changes, and accordingly, the amount of induced current generated by the impedance change detection device also changes. The impedance change detector 220 determines whether the impedance of the transmission resonator 120 has changed by determining whether the induced current generated by the coil unit 210 or the voltage of the coil unit 210 changes.

송신 공진기(120)의 임피던스가 변화하는 경우는 크게 두 가지의 경우가 있다. 하나는 송신 공진기(120)의 결합계수가 달라지는 경우이다. 예를 들어, 송신 공진기와 자기결합을 형성하고 있는 수신 공진기가 멀어지는 경우 또는 송신 공진기와 자기결합을 형성하고 있는 수신 공진기의 근처로 다른 수신 공진기가 더 접근하는 경우와 같이 결합계수가 달라지는 경우, 송신 공진기(120)의 임피던스는 변화한다. 다른 하나는 자기결합을 형성하고 있는 송신 공진기(120)와 수신 공진기(150) 사이의 매질이 변화하는 경우이다. 예를 들어, 자기결합을 형성하고 있는 송신 공진기(120)와 수신 공진기(150) 사이에 금속 물질이 접근하는 경우와 같이, 기존에 공기 중에서 자속을 방사하던 도중에 갑자기 금속 물질 등이 접근하여 매질이 변화하는 경우에도, 송신 공진기(120)가 방사하는 자속의 양이 변화하며 임피던스는 변화하게 된다. 임피던스 변화검출부(220)는 코일부(210)가 발생시키는 유도전류 등으로 송신 공진기(120)의 임피던스의 변화를 검출하기 때문에, 송신 공진기(120)의 임피던스의 변화 원인과는 관계없이 임피던스의 변화를 검출할 수 있다. 또한 임피던스 변화검출부(220)는 임피던스의 변화원인을 파악할 수 있다. 송신 공진기(120)의 임피던스의 변화 폭은 임피던스의 변화원인에 따라 달라지게 된다. 통상적으로 송신 공진기(120)의 결합계수가 달라지는 경우의 임피던스 변화 폭이 매질이 변화하는 경우의 임피던스 변화 폭보다 크다. 따라서 임피던스 변화검출부(220)는 유도전류 또는 전압이 변화하는 양을 파악함으로써, 임피던스의 변화폭과 함께 임피던스의 변화원인을 파악할 수 있다.There are two cases in which the impedance of the transmission resonator 120 changes. One is the case where the coupling coefficient of the transmission resonator 120 is different. For example, when the transmission resonator and the receiving resonator forming magnetic coupling are farther apart, or when the transmission resonator and the receiving resonator forming magnetic coupling are closer to each other, when the coupling coefficient changes, such as when another receiving resonator moves closer to the transmission resonator and the receiving resonator forming magnetic coupling The impedance of the resonator 120 changes. The other is a case where the medium between the transmission resonator 120 and the reception resonator 150 forming magnetic coupling is changed. For example, as in the case where a metal material approaches between the transmitting resonator 120 and the receiving resonator 150 forming magnetic coupling, while radiating magnetic flux in the air, a metal material suddenly approaches and the medium is damaged. Even in the case of change, the amount of magnetic flux radiated by the transmission resonator 120 changes and the impedance changes. Since the impedance change detection unit 220 detects the change in impedance of the transmission resonator 120 with the induced current generated by the coil unit 210, the change in impedance regardless of the cause of the change in the impedance of the transmission resonator 120. can be detected. In addition, the impedance change detection unit 220 may determine the cause of the change in impedance. The variation width of the impedance of the transmission resonator 120 varies depending on the cause of the impedance variation. In general, the width of impedance change when the coupling coefficient of the transmission resonator 120 is changed is greater than the width of impedance change when the medium is changed. Therefore, the impedance change detection unit 220 can determine the cause of the change in impedance together with the range of change in impedance by recognizing the amount of change in the induced current or voltage.

임피던스 변화검출부(220)는 포락선 검출기를 포함할 수 있으며, 이에 따라 코일부(210)가 발생시키는 유도전류 또는 코일부(210)의 전압을 지속적으로 파악할 수 있다. 임피던스 변화검출부(220)는 유도전류 또는 전압을 지속적으로 파악하며, 유도전류 또는 전압의 하강 에지(Falling Edge)와 상승 에지(Rising Edge)를 검출한다. 유도전류 또는 전압에 하강 에지 또는 상승 에지가 발생한 경우, 송신 공진기(120)의 임피던스가 변화하였음을 의미한다. 이에 대한 설명은 도 4를 참조하여 설명한다.The impedance change detector 220 may include an envelope detector, and accordingly, an induced current generated by the coil unit 210 or a voltage of the coil unit 210 may be continuously detected. The impedance change detection unit 220 continuously detects the induced current or voltage and detects a falling edge and a rising edge of the induced current or voltage. When a falling edge or a rising edge occurs in the induced current or voltage, it means that the impedance of the transmission resonator 120 has changed. A description thereof will be given with reference to FIG. 4 .

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 임피던스 변화검출장치가 검출한 전압의 시간에 따른 변화를 도시한 그래프이다.4 is a graph illustrating a change over time of a voltage detected by an impedance change detection device according to an embodiment of the present invention.

임피던스 변화검출부(220)는 검출한 전압에서 하강 에지 또는 상승 에지가 존재하는 지를 판단한다. t1과 t3일 때, 검출한 전압에서 하강 에지가 발생하고 있다. 임피던스 변화검출부(220)는 t1과 t3에서 하강 에지가 발생하였기 때문에, 송신 공진기(120)의 임피던스가 변화하며 송신 공진기(120)가 방사하는 자속의 양이 줄어들었음을 확인할 수 있다. 도 4를 참조하면, t1에서의 하강 폭이 t3에서의 하강 폭보다 큰 것을 확인할 수 있다. t1에서 임피던스 변화검출부(220)는, 예를 들어, 송신 공진기와 자기결합을 형성하고 있는 수신 공진기의 근처로 다른 수신 공진기가 더 접근하는 경우와 같이, 결합계수의 변화로 인한 임피던스의 변화를 검출한다. 또한 t3에서 임피던스 변화검출부(220)는, 예를 들어, 금속 물질이 접근하는 경우와 같이 기존에 공기 중에서 자속을 방사하던 도중에 갑자기 금속 물질 등이 접근하여 매질이 변화하는 경우와 같이, 매질의 변화로 인한 임피던스의 변화를 검출한다. 또한, t2와 t4일 때, 검출한 전압에서 상승 에지가 발생하고 있다. t2과 t4에서 상승 에지가 발생하였기 때문에, 임피던스 변화검출부(220)는 하강 에지를 발생시킨 원인, 즉, 방사하는 자속의 양을 감소시킨 원인이 해소되었음을 확인할 수 있다.The impedance change detector 220 determines whether a falling edge or a rising edge exists in the detected voltage. At t 1 and t 3 , a falling edge occurs at the detected voltage. The impedance change detector 220 can confirm that the impedance of the transmission resonator 120 changes and the amount of magnetic flux radiated by the transmission resonator 120 is reduced because falling edges occur at t 1 and t 3 . Referring to FIG. 4 , it can be confirmed that the drop width at t 1 is greater than the drop width at t 3 . At t 1 , the impedance change detection unit 220 detects a change in impedance due to a change in the coupling coefficient, for example, when another receiving resonator approaches the vicinity of a receiving resonator forming magnetic coupling with the transmitting resonator. detect In addition, the impedance change detection unit 220 at t 3 , for example, when a metal material approaches and the medium changes suddenly while radiating magnetic flux in the air, such as when a metal material approaches, Detect changes in impedance due to changes. Also, at times t 2 and t 4 , a rising edge occurs in the detected voltage. Since rising edges occur at t 2 and t 4 , the impedance change detector 220 can confirm that the cause of the falling edge, that is, the cause of reducing the amount of radiated magnetic flux has been resolved.

이와 같이, 임피던스 변화검출부(220)는 유도전류 또는 전압을 지속적으로 파악함으로써, 임피던스의 변화가 발생하였는지, 발생한 원인이 무엇인지 및 원인이 해소되었는 지를 검출할 수 있다. 임피던스 변화검출부(220)는 이러한 임피던스 변화검출결과를 제어부(130)로 전송한다. 제어부(130)는 임피던스 변화검출결과를 토대로 송신 공진기(120)가 방사하는 자속의 양이 줄어들었음을 확인한 경우, 송신 공진기(120)로 공급되는 전원을 차단한다. 제어부(130)는 이와 같이 전송 효율이 감소한 상태에서는 전력을 전송하지 않도록 제어할 수 있다. 반대로, 제어부(130)는 방사하는 자속의 양을 감소시킨 원인이 해소되었음을 확인한 경우, 송신 공진기(120)에 전원이 공급되도록 한다. In this way, the impedance change detection unit 220 can detect whether a change in impedance has occurred, the cause of the change, and whether the cause has been resolved by continuously recognizing the induced current or voltage. The impedance change detection unit 220 transmits the impedance change detection result to the control unit 130 . The control unit 130 cuts off the power supplied to the transmission resonator 120 when it is confirmed that the amount of magnetic flux radiated by the transmission resonator 120 is reduced based on the impedance change detection result. The control unit 130 may control power not to be transmitted in a state in which the transmission efficiency is reduced as described above. Conversely, the control unit 130 allows power to be supplied to the transmission resonator 120 when it is confirmed that the cause of the decrease in the amount of radiated magnetic flux has been resolved.

도 2에 도시된 임피던스 변화검출장치에 포함된 각 구성요소는 장치 내부의 소프트웨어적인 모듈 또는 하드웨어적인 모듈을 연결하는 통신 경로에 연결되어 상호 간에 유기적으로 동작한다. 이러한 구성요소는 하나 이상의 통신 버스 또는 신호선을 이용하여 통신한다.Each component included in the impedance change detection device shown in FIG. 2 is connected to a communication path connecting software modules or hardware modules inside the device and operates organically with each other. These components communicate using one or more communication buses or signal lines.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 공진부, 수신 공진부 및 임피던스 변화검출장치의 관계를 도시한 도면이다.3 is a diagram showing the relationship between a transmission resonator, a reception resonator, and an impedance change detection device according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 송신 공진부(120)의 코일(122)과 수신 공진부(150)의 코일(152)은 기 설정된 K1의 결합계수를 가지고, 임피던스 변화검출장치(140)의 코일부(210)는 송신 공진부(120)의 코일(122)과는 Kptu의 결합계수를 가지며, 수신 공진부(150)의 코일(152)과는 Kpru의 결합계수를 갖는다. 이때, Kptu는 큰 값을 갖도록 설정하여 코일부(210)는 송신 공진부(120)의 코일(122)과는 높은 결합관계를 갖도록 하고, Kpru는 작은 값을 갖도록 설정하여 코일부(210)는 수신 공진부(150)의 코일(152)과는 낮은 결합계수를 갖도록 한다. 임피던스 변화검출장치(140)의 코일부(210)가 송신 공진부의 코일(122)과 높은 결합관계를 갖기 때문에, 송신 공진부의 임피던스 변화에 민감하게 반응할 수 있으며, 즉각적으로 검출할 수 있다. 반면, 임피던스 변화검출장치(140)의 코일부(210)가 수신 공진부(150)의 코일(152)과는 낮은 결합관계를 갖기 때문에 코일부(210)는 수신 공진부(150)에 따른 임피던스의 변화에 덜 민감하게 반응을 할 수 있으며, 수신 공진부(150)에 따른 영향을 최소화할 수 있다. 이처럼, 임피던스 변화검출장치(140), 특히, 코일부(210)는 수신 공진부(150)에 대해서는 영향을 최소화하고, 송신 공진부(120)에 민감하게 반응을 함으로써, 송신 공진부(120)의 임피던스의 변화에 대하여 정확히 검출할 수 있게 된다.As shown in FIG. 3, the coil 122 of the transmission resonator 120 and the coil 152 of the reception resonator 150 have a predetermined coupling coefficient of K 1 , and the impedance change detection device 140 The coil unit 210 has a coupling coefficient of K ptu with the coil 122 of the transmission resonator 120 and a coupling coefficient of K pru with the coil 152 of the reception resonator 150 . At this time, K ptu is set to have a large value so that the coil unit 210 has a high coupling relationship with the coil 122 of the transmission resonator 120, and K pru is set to have a small value so that the coil unit 210 ) has a low coupling coefficient with the coil 152 of the receiving resonator 150. Since the coil unit 210 of the impedance change detection device 140 has a high coupling relationship with the coil 122 of the transmission resonance unit, it can react sensitively to the impedance change of the transmission resonance unit and can immediately detect it. On the other hand, since the coil unit 210 of the impedance change detection device 140 has a low coupling relationship with the coil 152 of the reception resonance unit 150, the coil unit 210 has an impedance according to the reception resonance unit 150. It can respond less sensitively to changes in , and the influence of the reception resonator 150 can be minimized. As such, the impedance change detecting device 140, in particular, the coil unit 210, minimizes the influence on the reception resonator 150 and reacts sensitively to the transmission resonator 120, thereby reducing the transmission resonator 120. It is possible to accurately detect the change in the impedance of

이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely an example of the technical idea of the present embodiment, and various modifications and variations can be made to those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present embodiment. Therefore, the present embodiments are not intended to limit the technical idea of the present embodiment, but to explain, and the scope of the technical idea of the present embodiment is not limited by these embodiments. The scope of protection of this embodiment should be interpreted according to the claims below, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of rights of this embodiment.

100: 무선충전 시스템 110: 전원장치
120: 송신 공진기 122, 152: 코일
124, 154: 커패시터 130: 제어부
140: 임피던스 변화검출장치 150: 수신 공진기
160: 필터 170: 정류기
180: 전자기기 210: 코일부
220: 임피던스 변화검출부100: wireless charging system 110: power supply
120: transmission resonator 122, 152: coil
124, 154: capacitor 130: control unit
140: impedance change detection device 150: receiving resonator
160: filter 170: rectifier
180: electronic device 210: coil unit
220: impedance change detection unit

Claims (5)

무선전력 수신장치 측으로 무선으로 전력을 전송하는 장치에 있어서,
전원을 제공하는 전원장치;
상기 전원을 인가받아 기설정된 주파수를 갖는 자속을 발생시키는 공진기;
상기 공진기의 임피던스의 변화에 대한 정보인 변화검출결과를 수신하고, 상기 변화검출결과에 따라 상기 전원을 상기 공진기 측에 제공할 지를 제어하는 제어부; 및
코일을 포함하며, 상기 공진기가 발생시키는 자속에 의해 상기 코일에서 검출되는 유도전류에 대해, 상기 유도전류의 포락선(envelope)을 이용하여 상기 공진기의 임피던스의 변화를 검출하고, 상기 변화검출결과를 생성하여 상기 제어부로 전달하는 임피던스 변화검출부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전송장치.In the device for wirelessly transmitting power to the wireless power receiver side,
a power supply that provides power;
a resonator receiving the power and generating magnetic flux having a preset frequency;
a control unit for receiving a change detection result, which is information about a change in impedance of the resonator, and controlling whether or not to supply the power to the resonator according to the change detection result; and
A coil is included, and a change in the impedance of the resonator is detected using an envelope of the induced current with respect to an induced current detected in the coil by a magnetic flux generated by the resonator, and the change detection result is generated. Impedance change detection unit for transmitting to the control unit
A wireless power transmission device comprising a. 제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 변화검출결과가 상기 임피던스의 변화를 나타내는 경우, 상기 공진기 측에 상기 전원의 공급을 차단하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전송장치. According to claim 1,
The control unit,
When the change detection result indicates a change in the impedance, the wireless power transmission device characterized in that the supply of the power to the resonator side is cut off. 제1항에 있어서,
상기 코일은,
상기 코일과 상기 공진기 간의 제1 결합계수가 상기 코일과 상기 무선전력 수신장치가 포함하는 공진기 간의 제2 결합계수보다 높은 값을 유지하도록, 기설정된 크기를 가진 채로, 상기 공진기에 대해 기설정된 거리에 위치하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전송장치. According to claim 1,
The coil is
A first coupling coefficient between the coil and the resonator maintains a higher value than a second coupling coefficient between the coil and the resonator included in the wireless power receiver, at a preset distance from the resonator while having a preset size. Wireless power transmission device, characterized in that located. 제1항에 있어서,
상기 임피던스 변화검출부는,
상기 유도전류의 포락선을 이용하여 상기 유도전류의 상승 에지(rising edge) 또는 하강 에지(falling edge)의 발생을 검출하고, 상기 상승 에지 또는 하강 에지에서의 상기 유도전류의 변화를 이용하여 상기 임피던스의 변화의 크기를 산정하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전송장치.According to claim 1,
The impedance change detection unit,
The occurrence of a rising edge or a falling edge of the induced current is detected using the envelope of the induced current, and the change of the induced current at the rising edge or falling edge is used to detect the impedance Wireless power transmission device, characterized in that for calculating the size of the change. 제4항에 있어서,
상기 임피던스 변화검출부는,
상기 임피던스의 변화의 크기를 이용하여, 상기 임피던스가 변화된 원인을 파악하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전송장치.
According to claim 4,
The impedance change detection unit,
Wireless power transmission device, characterized in that for determining the cause of the change in the impedance by using the size of the change in the impedance.
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