KR102491448B1 - 무선 전력 전송 모듈 및 이를 이용한 이물질 감지 방법 - Google Patents

무선 전력 전송 모듈 및 이를 이용한 이물질 감지 방법 Download PDF

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Abstract

무선 충전용 안테나에 설치된 복수의 근접 센서의 센싱값들을 이용하여 이물질을 감지하도록 한 무선 전력 전송 모듈 및 이를 이용한 이물질 감지 방법을 제시한다. 제시된 무선 전력 전송 모듈은 무선 충전을 위한 전력을 전송하는 안테나부, 충전 대상 기기의 무선 충전을 위한 전력을 생성하는 무선 충전부, 무선 충전부에서 생성된 전력을 변환하여 안테나부로 전송하는 전력 스위칭부 및 이물질이 근접하지 않은 상태에서 복수의 센서에서 측정된 측정값을 근거로 기초값을 설정하고, 이물질의 근접시 복수의 센서에서 측정된 측정값들과 설정된 기초값을 근거로 산출한 측정값의 변화량을 포함하는 기준값에 연계된 이물질 종류를 검출하는 제어부를 포함한다.

Description

무선 전력 전송 모듈 및 이를 이용한 이물질 감지 방법{WIRELESS POWER TRANSMISSION MODULE AND DETETING METHOD FOR FOREIGN OBJECT USING THE SAME}
본 발명은 무선 전력 전송 모듈 및 이를 이용한 이물질 감지 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선 전력 전송 모듈 사이의 이물질을 감지하는 무선 전력 전송 모듈 및 이를 이용한 이물질 감지 방법에 관한 것이다.
최근 휴대 단말, 전기 자동차 등의 충전 대상 기기의 무선 충전을 지원하기 위해 다양한 형태의 무선 전력 전송 기술이 개발되고 있다.
무선 전력 전송 기술은 케이블의 직접연결을 통해 배터리를 충전하지 않고, 안테나 간의 자기 유도 또는 자기 공진에 의해 배터리를 충전하기 위해 사용된다.
무선 전력 전송 기술은 WPC(Wireless Power Consortium)의 Qi, 파워매트의 PMA(Power Matters Alliance) 등에서 사용되는 자기유도방식과, Alliance for Wireless Power(A4WP) 등에서 사용되는 자기공명방식으로 구분된다.
무선 전력 전송 기술을 이용한 무선 충전시 충전기 측에 설치된 무선 전력 전송 모듈(이하, 무선 전력 송신 모듈)과 충전 대상 기기 측에 설치된 무선 전력 전송 모듈(이하, 무선 전력 수신 모듈)의 사이에 이물질이 존재하는 경우 충전 효율이 떨어지는 문제점이 있다.
또한, 무선 전력 송신 모듈에 금속 물질, 인체 등이 접근한 경우 발열 등의 이상 동작으로 인한 기기의 파손이 발생하는 문제점이 있다.
특히, 차량의 무선 충전에 사용되는 자기공명 방식의 무선 전력 전송 모듈은 무선 충전을 위해 대략 3.3kW급 이상의 높은 전력을 이용하기 때문에 인체가 접근한 경우 인체의 손상을 유발하게 된다.
이에, 충전 대상 기기와 생명체의 안전을 위해 이물질 감지 기술인 FOD(Foreign Object Detection) 및 LOD(Live Object Detection)의 중요성이 대두되고 있다.
종래의 이물질 감지 기술은 안테나를 통해 임피던스(Impedance)의 변화를 감지하여 전력을 조정하는 방식이다.
하지만, 임피던스의 변화는 충전 대상 기기 및 생명체에서 모두 발생하기 때문에, 종래의 이물질 감지 기술은 충전 대상 기기와 생명체에 대한 정확한 분별이 어려운 문제점이 있다.
특히, 종래의 이물질 감지 기술은 안테나가 커지는 경우 임피던스의 변화량을 더욱 분별하기 어려운 문제점이 있다.
한국등록특허 제10-1523573호(명칭: 전기에너지 유도전이장치)
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 무선 충전용 안테나에 설치된 복수의 근접 센서의 센싱값들을 이용하여 이물질을 감지하도록 한 무선 전력 전송 모듈 및 이를 이용한 이물질 감지 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 모듈은 복수의 센서가 설치되고, 무선 충전을 위한 전력을 전송하는 안테나부, 충전 대상 기기의 무선 충전을 위한 전력을 생성하는 무선 충전부, 무선 충전부에서 생성된 전력을 변환하여 안테나부로 전송하는 전력 스위칭부 및 이물질이 근접하지 않은 상태에서 복수의 센서에서 측정된 측정값을 근거로 기초값을 설정하고, 이물질의 근접시 복수의 센서에서 측정된 측정값들과 설정된 기초값을 근거로 산출한 측정값의 변화량을 포함하는 기준값에 연계된 이물질 종류를 검출하는 제어부를 포함한다.
안테나부는 차폐 시트 및 차폐 시트에 형성되는 안테나 패턴을 포함하고, 복수의 센서는 안테나 패턴과 설정 간격 이상 이격되어 배치될수 있다.
복수의 센서는 커패시터 방식의 근접 센서로 구성되고, 복수의 센서가 실장되는 영역의 차폐 시트가 제거될 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 모듈을 이용한 이물질 감지 방법은 이물질 감지를 위한 초기값을 설정하는 단계, 안테나에 설치된 복수의 센서들의 측정값과 초기값 및 기준값을 근거로 이물질 종류를 검출하는 단계, 검출한 이물질 종류가 충전 대상 기기 이외의 이물질이면 복수의 센서들의 측정값들 및 위치 정보를 근거로 이물질의 위치를 검출하는 단계 및 검출한 이물질 종류 및 위치를 근거로 무선 충전을 위해 출력되는 전력을 제어하는 단계를 포함한다.
초기값을 설정하는 단계는 복수의 센서들의 비동작 상태 및 동작 상태에서 각각 설정 시간 동안 신호 세기를 측정하는 단계, 측정한 신호 세기를 근거로 비동작 상태 및 동작 상태의 신호 평균값을 산출하는 단계, 비동작 상태의 최대 신호 세기 및 산출한 비동작 상태의 신호 평균값을 근거로 비동작 상태의 노이즈를 산출하는 단계, 비동작 상태 및 동작 상태의 신호 평균값을 근거로 신호 세기를 산출하는 단계, 비동작 상태의 노이즈 및 산출한 신호 세기를 근거로 신호대잡음비를 산출하는 단계 및 비동작 상태 및 동작 상태의 신호 평균값에 신호대잡음비를 반영하여 신호 초기값을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
이물질 종류를 검출하는 단계는 복수의 센서들로부터 수신한 측정값들의 평균값을 산출하는 단계, 산출한 평균값 및 초기값을 근거로 측정값의 변화량을 산출하는 단계 및 측정값의 변화량을 포함하는 기준값의 이물질을 이물질 종류를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 무선 전력 전송 모듈 및 이를 이용한 이물질 감지 방법은 무선 충전용 안테나에 설치된 복수의 근접 센서의 센싱값들을 이용하여 이물질을 감지함으로써, 임피던스를 이용하는 종래기술보다 정확하게 이물질의 종류를 검출할 수 있는 효과가 있다.
또한, 무선 전력 전송 모듈 및 이를 이용한 이물질 감지 방법은 무선 충전용 안테나에 설치된 복수의 근접 센서의 센싱값들을 이용하여 이물질을 감지함으로써, 이물질의 위치를 검출할 수 있는 효과가 있다.
또한, 무선 전력 전송 모듈 및 이를 이용한 이물질 감지 방법은 무선 충전용 안테나에 설치된 복수의 근접 센서의 센싱값들을 이용하여 이물질을 감지함으로써, 안테나의 크기가 증가하는 경우에도 이물질 검출의 정확도를 확보할 수 있는 효과가 있다.
또한, 무선 전력 전송 모듈 및 이를 이용한 이물질 감지 방법은 무선 충전용 안테나에 설치된 복수의 근접 센서의 센싱값들을 통해 감지한 이물질 종류를 근거로 출력 전력을 제어함으로써, 인체에 미치는 영향을 최소화하고, 이물질에 의한 기기 파손을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 모듈을 설명하기 위한 도면.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 모듈(100)을 이용한 이물질 감지 방법을 설명하기 위한 흐름도.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 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.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 모듈을 설명하면 아래와 같다. 도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 무선 전력 전송 모듈(100)은 안테나부(110), 측정부(120), 무선 충전부(130), 전력 스위칭부(140), AD 변환부(150), 제어부(160)를 포함하여 구성된다.
안테나부(110)는 무선 충전을 위한 전력을 전송한다. 이를 위해, 안테나부(110)는 차폐 시트(112)와 차폐 시트(112)의 일면에 형성되는 안테나 패턴(114)으로 구성된다. 이때, 안테나 패턴(114)은 무선 충전 방식에 따라 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 일례로, 도 1에서는 A4WP 방식의 무선 충전을 수행하는 안테나 패턴(114)의 형상을 도시한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 안테나부(110)는 이물질 감지를 위한 복수의 센서(170)가 배치된다. 이물질 감지 기술은 센서(170)와 이물질 사이의 면적과 거리에 의한 값이 중요하기 때문에, 안테나부(110)에 하나의 센서(170)만 적용하는 경우 이물질 또는 생명체의 위치에 따른 변수가 발생한다. 이를 보완하기 위해 안테나부(110)는 복수의 센서(170)가 배치된다. 이는 이물질의 위치에 따른 변수의 보완을 위해 복수의 센서(170)들에서 측정한 측정값들의 평균값을 이용하여 정확도를 확보하기 위함이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 안테나부(110)에 배치되는 센서(170)는 인체와 충전 대상 기기를 구분하기 위해 작은 변화도 감지할 수 있어야 하므로, 커패시터(Capacitive) 방식의 SAR 센서(170) 등과 같은 근접 센서(170)로 구성될 수 있다.
이때, 센서(170)는 커패시터 방식의 근접 센서(170)로 구성되기 때문에 주변 금속 환경(예를 들면, 안테나 패턴(114))에 민감하게 반응한다. 이에, 센서(170)는 안테나 패턴(114)과 최소 설정 거리 이상 이격되어 배치된다. 여기서, 최소 설정 거리는 안테나부(110)의 크기에 따라 다르게 설정될 수 있으며, 일반적인 차량용 안테나의 경우 대략 5mm 정도로 설정될 수 있다. 센서(170)는 상호 간 이격되어 배치되고, 센서(170)들의 감지 범위가 일부 중첩되도록 배치된다.
한편, 안테나부(110)는 커패시터 방식의 근접 센서(170)가 배치되기 때문에 무선 충전을 위한 전력 전송시 차폐 시트(112)에 흐르는 전류로 인해 커패시터의 변화가 심해진다. 이 경우, 센서(170)의 측정값이 영향을 줄 수 있으므로, 안테나부(110)는 천공, 커팅 등을 통해 차폐 시트(112)에 센서(170) 실장 영역을 형성한다. 즉, 안테나부(110)는 복수의 센서(170)들이 실장되는 영역에서 차폐 시트(112)를 제거하여 차폐 시트(112)로 인한 영향을 차단한다.
측정부(120)는 안테나부(110)를 통해 전송되는 무선 전력을 측정한다. 이때, 측정부(120)는 안테나부(110)의 임피던스 변화를 측정할 수도 있다. 즉, 무선 전력 전송 모듈(100)이 이물질 감지의 정확도를 높이기 위해 안테나부(110)에 설치된 센서(170)들의 측정값과 임피던스 변화를 모두 이용하는 경우, 측정부(120)는 안테나부(110)의 인피던스 변화를 측정한다.
무선 충전부(130)는 충전 대상 기기의 충전을 위한 무선 전력을 전송한다. 즉, 무선 충전부(130)는 제어부(160)의 제어에 따라 안테나부(110)에 인접한 충전 대상 기기의 충전을 위한 무선 전력을 생성하여 전력 스위칭부(140)로 전송한다.
전력 스위칭부(140)는 제어부(160)의 제어에 따라 무선 충전부(130)에서 전송되는 전력을 변환한다. 즉, 전력 스위칭부(140)는 이물질 감지시 제어부(160)의 제어에 따라 무선 충전부(130)에서 송출되는 전력을 저감시켜 안테나부(110)로 전송한다.
AD 변환부(150)는 안테나부(110)에 설치된 복수의 센서(170)들에서 측정한 측정값을 디지털 데이터로 변환하여 제어부(160)에게로 전송한다. 즉, 안테나부(110)에 설치된 복수의 센서(170)들을 아날로그값의 측정값을 측정하므로, AD 변환부(150)는 복수의 센서(170)들에서 측정한 측정값을 제어부(160)에서의 처리 가능한 디지털 데이터로 변환한다.
제어부(160)는 무선 전력 전송 모듈(100)의 각종 초기값을 설정한다. 즉, 제어부(160)는 무선 전력 전송 모듈(100)에 충전 대상 기기 및 이물질이 근접하지 않은 상태에서 안테나부(110)에 설치된 복수의 센서(170)들의 측정값에 대한 초기값을 설정한다. 제어부(160)는 온도와 같은 주변 환경에 따른 변화도 고려해야 하기 때문에 신호대잡음비를 반영하여 초기값을 설정한다.
이를 위해, 제어부(160)는 각 센서(170)들에 대해 비동작 상태의 신호와 동작 상태의 신호를 설정 시간 동안 측정한 후, 측정한 신호들에 대한 신호 평균값을 각각 산출한다. 이를 수학식으로 표시하면 하기의 수학식 1과 같다.
Figure 112016028058149-pat00001
여기서,
Figure 112016028058149-pat00002
는 센서(170) 비동작 상태의 신호 평균값이고,
Figure 112016028058149-pat00003
는 센서(170) 동작 상태의 신호 평균값이고, B(t)는 센서(170)의 비동작 상태에서 t 시간에 측정한 센서(170) 신호, A(t)는 센서(170)의 동작 상태에서 t 시간에 측정한 센서(170) 신호, n은 설정 시간(즉, 센서(170) 신호를 측정한 시간)이다.
제어부(160)는 비동작 상태의 노이즈를 산출한다. 즉, 하기의 수학식 2와 같이, 제어부(160)는 비동작 상태의 최대 신호에서 평균값을 감산하여 비동작 상태의 노이즈를 산출한다.
Figure 112016028058149-pat00004
여기서, Ns는 비동작 상태의 노이즈이고, max(B(t))는 비동작 상태의 최대 신호이다.
제어부(160)는 동작 상태의 신호 평균값과 비동작 상태의 신호 평균값을 이용하여 신호 세기를 산출한다. 즉, 하기의 수학식 3과 같이, 제어부(160)는 동작 상태의 신호 평균값에서 비동작 상태의 신호 평균값을 감산하여 신호 세기를 산출한다.
Figure 112016028058149-pat00005
제어부(160)는 기산출한 비동작 상태의 노이즈 및 신호 세기를 이용하여 SNR(신호대잡음비)를 산출한다. 즉, 하기 수학식 4와 같이, 제어부(160)는 비동작 상태의 노이즈 및 신호 세기의 비를 이용하여 SNR을 산출한다.
Figure 112016028058149-pat00006
제어부(160)는 기산출한 비동작 상태의 신호 평균값과 동작 상태의 신호 평균값에 SNR을 반영하여 비동작 상태와 동작 상태의 실제 신호 세기를 산출한다. 제어부(160)는 산출한 비동작 상태의 실제 신호 세기를 비동작 상태 신호 초기값으로 설정한다. 제어부(160)는 산출한 동작 상태의 실제 신호 세기를 동작 상태 신호 초기값으로 설정한다.
한편, 제어부(160)는 안테나의 임피던스에 대한 초기값을 더 설정할 수도 있다. 즉, 제어부(160)는 무선 전력 전송 모듈(100)에 충전 대상 기기 및 이물질이 근접하지 않은 상태에서 안테나부(110)의 임피던스를 설정 시간 동안 측정하고, 측정된 임피던스의 평균값을 임피던스 초기값으로 설정한다.
제어부(160)는 이물질 측정의 기준이 되는 기준값을 저장한다. 즉, 제어부(160)는 이물질의 종류에 따른 센서(170)의 측정값 변화량 범위, 안테나의 임피던스 변화량 범위를 포함하는 기준값을 저장한다. 이때, 제어부(160)는 다수의 실험을 거쳐 취득한 센서(170)의 측정값들 및 안테나의 임피던스를 이용하여 이물질별로 측정값의 변화량 범위 및 임피던스의 변화량 범위를 포함하는 기준값을 설정하여 저장한다.
제어부(160)는 AD 변환부(150)로부터 전송받은 센서(170)들의 측정값과 초기값 및 기준값을 근거로 이물질의 종류를 검출한다. 즉, 제어부(160)는 AD 변환부(150)로부터 전송받은 측정값들의 평균값을 산출한다. 제어부(160)는 산출한 평균값에서 초기값을 감산하여 측정값의 변화량을 산출한다. 제어부(160)는 산출한 변화량을 포함하는 기준값에 대응되는 이물질 종류를 측정된 이물질의 종류로 검출한다.
한편, 제어부(160)는 측정부(120)에서 측정한 안테나부(110)의 임피던스와 초기값 및 기준값을 근거로 이물질의 종류를 검출할 수도 있다. 즉, 제어부(160)는 이물질 검출의 정확도를 높이기 위해서 센서(170)들의 측정값과 안테나부(110)의 임피던스를 병행하여 이물질의 종류를 검출할 수도 있다. 제어부(160)는 측정부(120)에서 측정한 임피던스에서 초기값을 감산하여 임피던스의 변화량을 산출한다. 제어부(160)는 산출한 변화량을 포함하는 기준값에 대응되는 이물질 종류를 측정된 이물질의 종류로 검출한다. 제어부(160)는 측정값을 이용하여 검출한 이물질의 종류와 임피던스를 이용하여 검출한 이물질의 종류를 비교하여 이물질의 종류를 최종 검출할 수도 있다.
제어부(160)는 AD 변환부(150)로부터 전송받은 센서(170)들의 측정값을 근거로 이물질의 위치를 검출할 수도 있다. 즉, 제어부(160)는 기점출한 이물질의 종류가 충전 대상 기기 이외의 이물질(예를 들면, 사람, 금속물체 등)이면 AD 변환부(150)로부터 전송받은 센서(170)들의 측정값을 근거로 이물질의 위치를 검출한다. 이때, 제어부(160)는 이물질의 위치에 따라 센서(170)들의 측정값에 차이와 각 센서(170)들의 위치 정보를 이용하여 이물질이 위치를 검출한다.
제어부(160)는 검출한 이물질의 종류를 근거로 안테나부(110)로 출력되는 전력을 제어한다. 즉, 제어부(160)는 검출한 이물질이 충전 대상 기기이면 기설정된 전력(즉, 충전 대상 기기에서 충전을 위해 요구되는 전력)으로 변환하도록 전력 스위칭부(140)를 제어한다. 제어부(160)는 검출한 이물질이 인체인 경우 전력의 안테나부(110) 전송을 차단하거나, 인체에 영향을 미치지 않은 낮은 전력으로 변환하여 안테나부(110)로 전송하도록 전력 스위칭부(140)를 제어한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 모듈을 이용한 이물질 감지 방법을 설명하면 아래와 같다. 도 4 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 모듈을 이용한 이물질 감지 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
무선 전력 전송 모듈(100)은 이물질의 종류 및 위치 검출을 위한 초기값을 설정한다(S100). 이때, 무선 전력 전송 모듈(100)에 충전 대상 기기 및 이물질이 근접하지 않은 상태에서 안테나에 설치된 복수의 센서(170)들의 측정값에 대한 초기값을 설정한다. 무선 전력 전송 모듈(100)은 온도와 같은 주변 환경에 따른 변화도 고려해야 하기 때문에 신호대잡음비를 반영하여 초기값을 설정한다. 이를 첨부된 도 5를 참조하여 설명하면 아래와 같다.
무선 전력 전송 모듈(100)은 안테나에 설치된 센서(170)들의 비동작 상태와 동작 상태에서 각각 설정 시간 동안 신호 세기를 측정한다(S110). 즉, 무선 전력 전송 모듈(100)은 안테나에 설치된 센서(170)들의 비동작 상태에서 설정시간 동안 신호 세기를 측정하고, 동작 상태에서 설정 시간 동안 신호 세기를 측정한다.
무선 전력 전송 모듈(100)은 측정한 신호 세기를 근거로 비동작 상태 및 동작 상태의 신호 평균값을 산출한다(S120). 즉, 무선 전력 전송 모듈(100)은 비동작 상태에서 측정된 신호 세기들의 평균을 비동작 상태의 신호 평균값으로 산출한다. 무선 전력 전송 모듈(100)은 동작 상태에서 측정된 신호 세기들의 평균을 동작 상태의 신호 평균값으로 산출한다.
무선 전력 전송 모듈(100)은 센서(170)의 비동작 상태에서 노이즈를 산출한다(S130). 즉, 무선 전력 전송 모듈(100)은 센서(170)의 비동작 상태에서 측정된 신호 세기들 중에서 최대 신호 세기를 검출한다. 무선 전력 전송 모듈(100)은 검출한 최대 신호 세기에서 S120 단계에서 산출한 비동작 상태의 신호 평균값을 감산하여 비동작 상태의 노이즈를 산출한다.
무선 전력 전송 모듈(100)은 기산출한 신호 평균값을 근거로 센서(170)의 신호 세기를 산출한다(S140). 즉, 무선 전력 전송 모듈(100)은 S120 단계에서 산출한 동작 상태의 신호 평균값에서 비동작 상태의 신호 평균값을 감산하여 신호 세기를 산출한다.
무선 전력 전송 모듈(100)은 기산출한 비동작 상태의 노이즈 및 신호 세기를 근거로 신호대잡음비(SNR)을 산출한다(S150). 즉, 무선 전력 전송 모듈(100)은 S130 단계에서 산출한 비동작 상태의 노이즈와 S140 단계에서 산출한 신호 세기의 비를 이용하여 신호대잡음비를 산출한다.
무선 전력 전송 모듈(100)은 비동작 상태 및 동작 상태의 신호 평균값에 신호대잡음비를 반영하여 신호 초기값을 산출한다(S160). 즉, 무선 전력 전송 모듈(100)은 S120 단계에서 산출한 비동작 상태의 신호 평균값 및 동작 상태의 신호 평균값 각각에 S150 단계에서 산출한 신호대잡음비를 반영하여 비동작 상태 및 동작 상태의 실제 신호 세기를 산출한다. 무선 전력 전송 모듈(100)은 산출한 비동작 상태의 실제 신호 세기를 비동작 상태의 신호 초기값으로 설정한다. 무선 전력 전송 모듈(100)은 산출한 동작 상태의 실제 신호 세기를 동작 상태의 신호 초기값으로 설정한다.
한편, 무선 전력 전송 모듈(100)은 안테나의 임피던스에 대한 초기값을 더 설정할 수도 있다. 즉, 무선 전력 전송 모듈(100)은 충전 대상 기기 및 이물질이 근접하지 않은 상태에서 안테나의 임피던스를 설정 시간 동안 측정하고, 측정된 임피던스의 평균값을 임피던스 초기값으로 설정한다.
무선 전력 전송 모듈(100)은 안테나에 설치된 센서(170)들의 측정값과 기설정된 초기값 및 기준값을 근거로 이물질의 종류를 검출한다(S200). 무선 전력 전송 모듈(100)은 이물질의 종류에 따른 센서(170)의 측정값 변화량 범위, 안테나의 임피던스 변화량 범위를 포함하는 기준값을 저장한다. 무선 전력 전송 모듈(100)은 안테나에 설치된 센서(170)측의 측정값과 기설정된 초기값 및 기저장된 기준값을 근거로 이물질 종류를 검출한다. 이를 첨부된 도 6을 참조하여 설명하면 아래와 같다.
무선 전력 전송 모듈(100)은 센서(170)들로부터 수신한 측정값들의 평균값을 산출한다(S220). 즉, 무선 전력 전송 모듈(100)은 안테나의 설치된 복수의 센서(170)들로부터 수신한 측정값들의 평균값을 산출한다.
무선 전력 전송 모듈(100)은 산출한 평균값 및 초기값을 근거로 측정값의 변화량을 산출한다(S240). 즉, 무선 전력 전송 모듈(100)은 S220 단계에서 산출한 평균값에서 S100 단계에서 설치된 초기값(즉, 신호 초기값)을 감산하여 측정값의 변화량을 산출한다.
무선 전력 전송 모듈(100)은 측정값의 변화량 및 기준값을 근거로 이물질의 종류를 검출한다(S260). 즉, 무선 전력 전송 모듈(100)은 기준값에 포함된 측정값 변화량 범위들 중에서 S240 단계에서 산출한 측정값의 변화량을 포함하는 변화량 범위에 연계된 이물질 종류를 검출한다.
한편, 무선 전력 전송 모듈(100)은 이물질 검출의 정확도를 높이기 위해서 안테나의 임피던스 및 센서(170)들의 측정값을 병행하여 이물질 종류를 검출할 수도 있다. 즉, 무선 전력 전송 모듈(100)은 측정한 임피던스에서 초기값을 감산하여 임피던스의 변화량을 산출한다. 무선 전력 전송 모듈(100)은 산출한 변화량을 포함하는 기준값에 대응되는 이물질 종류를 측정된 이물질의 종류로 검출한다. 무선 전력 전송 모듈(100)은 센서(170)들의 측정값을 이용하여 검출한 이물질의 종류와 임피던스를 이용하여 검출한 이물질의 종류를 비교하여 이물질의 종류를 최종 검출한다.
검출한 이물질이 충전 대상 기기 이외의 이물질(즉, 사람, 금속 물체 등)이면(S300; 예), 무선 전력 전송 모듈(100)은 안테나에 설치된 센서(170)들의 측정값을 근거로 이물질의 위치를 검출한다(S400). 즉, 무선 전력 전송 모듈(100)은 S200 단계에서 검출한 이물질의 종류가 충전 대상 기기 이외의 이물질(예를 들면, 사람, 금속물체 등)이면 센서(170)들의 측정값을 근거로 이물질의 위치를 검출한다. 이때, 무선 전력 전송 모듈(100)은 이물질의 위치에 따른 센서(170)들의 측정값에 차이와 각 센서(170)들의 위치 정보를 이용하여 이물질이 위치를 검출한다.
무선 전력 전송 모듈(100)은 검출한 이물질의 종류 및 위치를 근거로 무선 충전을 위해 출력되는 전력을 제어한다(S500). 즉, 무선 전력 전송 모듈(100)은 S200 단계에서 검출한 이물질이 충전 대상 기기이면 기설정된 전력(즉, 충전 대상 기기에서 충전을 위해 요구되는 전력)으로 변환하여 출력한다. 무선 전력 전송 모듈(100)은 S200 단계에서 검출한 이물질이 인체인 경우 전력 전송을 차단하거나, 인체에 영향을 미치지 않은 낮은 전력으로 변환하여 출력한다.
상술한 바와 같이, 무선 전력 전송 모듈 및 이를 이용한 이물질 감지 방법은 무선 충전용 안테나에 설치된 복수의 근접 센서의 센싱값들을 이용하여 이물질을 감지함으로써, 임피던스를 이용하는 종래기술보다 정확하게 이물질의 종류를 검출할 수 있는 효과가 있다.
또한, 무선 전력 전송 모듈 및 이를 이용한 이물질 감지 방법은 무선 충전용 안테나에 설치된 복수의 근접 센서의 센싱값들을 이용하여 이물질을 감지함으로써, 이물질의 위치를 검출할 수 있는 효과가 있다.
또한, 무선 전력 전송 모듈 및 이를 이용한 이물질 감지 방법은 무선 충전용 안테나에 설치된 복수의 근접 센서의 센싱값들을 이용하여 이물질을 감지함으로써, 안테나의 크기가 증가하는 경우에도 이물질 검출의 정확도를 확보할 수 있는 효과가 있다.
또한, 무선 전력 전송 모듈 및 이를 이용한 이물질 감지 방법은 무선 충전용 안테나에 설치된 복수의 근접 센서의 센싱값들을 통해 감지한 이물질 종류를 근거로 출력 전력을 제어함으로써, 인체에 미치는 영향을 최소화하고, 이물질에 의한 기기 파손을 방지할 수 있는 효과가 있다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.
100: 무선 전력 전송 모듈 110: 안테나부
112: 차폐 시트 114: 안테나 패턴
120: 측정부 130: 무선 충전부
140: 전력 스위칭부 150: AD 변환부
160: 제어부 170: 센서

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 복수의 센서가 설치되고, 무선 충전을 위한 전력을 전송하는 안테나부;
    충전 대상 기기의 무선 충전을 위한 전력을 생성하는 무선 충전부;
    상기 무선 충전부에서 생성된 전력을 변환하여 상기 안테나부로 전송하는 전력 스위칭부; 및
    이물질 감지를 위한 신호 초기값을 설정하고, 상기 복수의 센서의 측정값과 상기 신호 초기값 및 기준값을 근거로 이물질 종류를 검출하고, 검출한 이물질 종류가 충전 대상 기기 이외의 이물질이면 상기 복수의 센서의 측정값들 및 위치 정보들을 근거로 이물질 위치를 검출하고, 상기 이물질 종류 및 상기 이물질 위치를 근거로
    상기 무선 충전부에서 출력되는 전력을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 안테나부는,
    차폐 시트; 및
    상기 차폐 시트에 형성되는 안테나 패턴을 포함하고,
    상기 복수의 센서는 상기 안테나 패턴과 설정 간격 이상 이격되어 배치되고,
    상기 차폐 시트는 상기 복수의 센서와 중첩되는 영역이 제거되어 상기 복수의 센서와 중첩되지 않도록 구성된 무선 전력 전송 모듈.
  3. 복수의 센서가 설치되고, 무선 충전을 위한 전력을 전송하는 안테나부;
    충전 대상 기기의 무선 충전을 위한 전력을 생성하는 무선 충전부;
    상기 무선 충전부에서 생성된 전력을 변환하여 상기 안테나부로 전송하는 전력 스위칭부; 및
    이물질 감지를 위한 신호 초기값을 설정하고, 상기 복수의 센서의 측정값과 상기 신호 초기값 및 기준값을 근거로 이물질 종류를 검출하고, 검출한 이물질 종류가 충전 대상 기기 이외의 이물질이면 상기 복수의 센서의 측정값들 및 위치 정보들을 근거로 이물질 위치를 검출하고, 상기 이물질 종류 및 상기 이물질 위치를 근거로
    상기 무선 충전부에서 출력되는 전력을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 복수의 센서의 비동작 상태에서 설정 시간 동안 측정된 신호 세기의 신호 평균값인 비동작 상태 신호 평균값과 상기 복수의 센서의 동작 상태에서 설정 시간 동안 측정된 신호 세기의 신호 평균값인 동작 상태 신호 평균값을 산출하고, 비동작 상태의 최대 신호 세기에서 상기 비동작 상태 신호 평균값을 감산한 비동작 상태 노이즈를 상기 동작 상태 신호 평균값에서 감산하여 신호 세기를 산출하고, 상기 비동작 상태 노이즈 및 상기 신호 세기를 이용해 산출한 신호대잡음비를 상기 비동작 상태 신호 평균값과 상기 동작 상태 신호 평균값에 반영한 신호 초기값을 산출하는 무선 전력 전송 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 신호 초기값에서 상기 복수의 센서로부터 수신한 측정값들의 평균값을 감산한 측정값 변화량을 산출하고, 상기 기준값에 포함된 측정값 변화량 범위들 중에서 상기 변화량을 산출하는 단계에서 산출한 측정값 변화량을 포함하는 측정값 변화량 범위에 연계된 이물질 종류를 검출하는 무선 전력 전송 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 안테나부의 임피던스를 측정하는 측정부를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    충전 대상 기기 및 이물질이 근접하지 않은 상태에서 상기 측정부에서 설정 시간 동안 측정한 임피던스의 평균값을 임피던스 초기값으로 설정하고,
    상기 임피던스 초기값을 설정한 후에 상기 측정부에서 측정한 임피던스에서 상기 임피던스 초기값을 감산하여 임피던스 변화량을 산출하고, 상기 임피던스 변화량에 연계된 이물질의 종류와 상기 측정값 변화량에 연계된 이물질의 종류를 비교하여 이물질의 종류를 최종 검출하는 무선 전력 전송 모듈.
  6. 삭제
  7. 무선 전력 전송 모듈이 수행하는 이물질 감지 방법에 있어서,
    이물질 감지를 위한 초기값을 설정하는 단계;
    안테나에 설치된 복수의 센서의 측정값과 상기 초기값 및 기준값을 근거로 이물질 종류를 검출하는 단계;
    상기 이물질 종류가 충전 대상 기기 이외의 이물질이면 상기 복수의 센서의 측정값들 및 위치 정보를 근거로 상기 이물질의 위치를 검출하는 단계; 및
    상기 이물질 종류 및 위치를 근거로 무선 충전을 위해 출력되는 전력을 제어하는 단계를 포함하고,
    상기 초기값을 설정하는 단계는,
    상기 복수의 센서의 비동작 상태 및 동작 상태에서 각각 설정 시간 동안 신호 세기를 측정하는 단계;
    상기 측정하는 단계에서 측정한 신호 세기를 근거로 비동작 상태 신호 평균값 및 동작 상태 신호 평균값을 산출하는 단계;
    상기 측정하는 단계에서 측정한 비동작 상태의 최대 신호 세기에서 상기 신호 평균값을 산출하는 단계에서 산출한 상기 비동작 상태 신호 평균값을 감산하여 상기 비동작 상태의 노이즈를 산출하는 단계;
    상기 신호 평균값을 산출하는 단계에서 산출한 상기 동작 상태 신호 평균값에서 상기 비동작 상태의 신호 평균값을 감산하여 신호 세기를 산출하는 단계;
    상기 비동작 상태의 노이즈 및 상기 신호 세기를 산출하는 단계에서 산출한 신호 세기를 근거로 신호대잡음비를 산출하는 단계; 및
    상기 신호 평균값을 산출하는 단계에서 산출한 상기 비동작 상태 신호 평균값과 상기 동작 상태 신호 평균값에 상기 신호대잡음비를 반영한 신호 초기값을 산출하는 단계를 포함하는 이물질 감지 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 이물질 종류를 검출하는 단계는,
    상기 복수의 센서로부터 수신한 측정값들의 평균값을 산출하는 단계;
    상기 평균값을 산출하는 단계에서 산출한 평균값에서 상기 신호 초기값을 감산하여 측정값 변화량을 산출하는 단계; 및
    상기 기준값에 포함된 측정값 변화량 범위들 중에서 상기 변화량을 산출하는 단계에서 산출한 측정값 변화량을 포함하는 측정값 변화량 범위에 연계된 이물질 종류를 검출하는 단계를 포함하는 이물질 감지 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 초기값을 설정하는 단계는,
    충전 대상 기기 및 이물질이 근접하지 않은 상태에서 설정 시간 동안 상기 안테나의 임피던스를 측정하는 단계; 및
    상기 임피던스를 측정하는 단계에서 측정된 임피던스의 평균값을 임피던스 초기값으로 설정하는 단계를 더 포함하는 이물질 감지 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 이물질 종류를 검출하는 단계는,
    상기 안테나의 임피던스를 측정하는 단계;
    상기 임피던스를 측정하는 단계에서 측정한 임피던스에서 상기 임피던스 초기값을 감산하여 임피던스 변화량을 산출하는 단계;
    상기 임피던스 변화량을 산출하는 단계에서 산출한 임피던스 변화량에 연계된 이물질의 종류를 검출하는 단계; 및
    상기 측정값 변화량 및 상기 임피던스 변화량을 근거로 검출한 이물질의 종류를 비교하여 이물질의 종류를 최종 검출하는 단계를 더 포함하는 이물질 감지 방법.
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