KR102502145B1 - Efficient wireless power charging apparatus and method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 효율적인 무선 전력 충전 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 전원부로부터 제공된 전원을 이용하여 전력을 송신하며 하나의 캐패시터와 하나의 인덕터를 포함하는 송신 공진부를 각각 포함하는 복수의 송신단과; 상기 송신 공진부로부터 전송된 전력을 수신하며 하나의 캐패시터와 하나의 인덕터를 포함하는 수신 공진부 및 수신된 전력을 이용하여 충전을 수행하는 부하를 각각 포함하는 적어도 하나의 수신단과; 상기 복수의 송신단 각각의 출력 전류를 결정한 후 상기 복수의 송신단 사이의 상호 인덕턴스를 고려하여 상기 결정된 출력 전류를 보상하여 상기 복수의 송신단 각각에 인가하는 제어부를 포함하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an efficient wireless power charging device and method thereof, comprising: a plurality of transmission terminals each including a transmission resonator unit that transmits power using power provided from a power supply unit and includes one capacitor and one inductor; at least one receiving end each including a receiving resonator that receives the power transmitted from the transmission resonator and includes a capacitor and an inductor and a load that performs charging using the received power; After determining the output current of each of the plurality of transmitting ends, the present invention relates to a device including a control unit for compensating for the determined output current in consideration of mutual inductance between the plurality of transmitting ends and applying the compensated output current to each of the plurality of transmitting ends.

Description

효율적인 무선 전력 충전 장치 및 그 방법{EFFICIENT WIRELESS POWER CHARGING APPARATUS AND METHOD THEREOF}Efficient wireless power charging device and method thereof {EFFICIENT WIRELESS POWER CHARGING APPARATUS AND METHOD THEREOF}

본 발명은 효율적인 무선 전력 충전 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 최대 효율로 충전이 가능한 무선 전력 충전 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an efficient wireless power charging device and method, and relates to a wireless power charging device and method capable of charging with maximum efficiency.

무선 전력 전송은 유선 대신 무선으로 전자기기에 전원을 공급하는 것을 말하며, 전원이 필요한 장치를 전원 콘센트에 연결하지 않고도 무선으로 충전이 가능하여 관련 연구가 활발히 진행되고 있다. 무선 전력 전송 기술은 자기유도방식, 자기공진방식 및 마이크로파 방식 등이 연구되고 있다.Wireless power transmission refers to supplying power to electronic devices wirelessly instead of wired, and since devices requiring power can be charged wirelessly without connecting to a power outlet, related research is being actively conducted. Magnetic induction method, magnetic resonance method, microwave method, etc. are being studied for wireless power transmission technology.

무선 전력 전송 장치는 무선으로 전력을 전송하는 송신단과 송신된 전력을 수신하는 수신단으로 구성된다. 송신단은 자기장을 생성하여 수신단에 복사하는 방식으로 전력을 수신단에 전달한다. 전력 전송을 위해 송신단과 수신단은 코일을 이용하는데, 동일한 공진 주파수를 가질 때 무선 전력 전송 장치에서 최대의 전력 전송이 발생할 수 있다.A wireless power transmitter includes a transmitter that wirelessly transmits power and a receiver that receives the transmitted power. The transmitter transmits power to the receiver by generating a magnetic field and radiating it to the receiver. For power transmission, a transmitter and a receiver use coils, and when they have the same resonant frequency, maximum power transfer can occur in a wireless power transmitter.

한편, 송신단과 수신단에 포함된 코일은 자기 인덕턴스 뿐만 아니라 송신단과 수신단 간의 상호 인덕턴스 및 송신 코일 간의 상호 인덕턴스를 가진다. 전력을 수신한 수신단에서는 충전 인프라가 갖추어지면 무선으로 전력 충전이 가능하며, 무선 충전은 전력 전송 효율을 최대가 되도록 충전 환경을 조성하는 것이 중요하다 . 이를 위해 송신단과 수신단 사이의 상호 인덕턴스를 최적화하고 송신 코일 사이의 상호 인덕턴스로 인해 발생하는 영향을 최소화할 수 있는 방안이 필요하다.Meanwhile, coils included in the transmitting end and the receiving end have self inductance as well as mutual inductance between the transmitting end and the receiving end and mutual inductance between the transmitting coils. At the receiving end that has received power, it is possible to charge power wirelessly if the charging infrastructure is equipped, and it is important to create a charging environment to maximize power transmission efficiency in wireless charging. To this end, a method for optimizing the mutual inductance between the transmitting end and the receiving end and minimizing the effect caused by the mutual inductance between the transmitting coils is required.

본 발명은 효율적인 무선 전력 충전 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an efficient wireless power charging device and method.

또한, 본 발명은 최대 효율로 전력을 충전할 수 있는 무선 전력 충전 장치 및 그 방법에 관한 것이다.In addition, the present invention relates to a wireless power charging device and method capable of charging power with maximum efficiency.

본 발명은 전원부로부터 제공된 전원을 이용하여 전력을 송신하며 하나의 캐패시터와 하나의 인덕터를 포함하는 송신 공진부를 각각 포함하는 복수의 송신단과; 상기 송신 공진부로부터 전송된 전력을 수신하며 하나의 캐패시터와 하나의 인덕터를 포함하는 수신 공진부 및 수신된 전력을 이용하여 충전을 수행하는 부하를 각각 포함하는 적어도 하나의 수신단과; 상기 복수의 송신단 각각의 출력 전류를 결정한 후 상기 복수의 송신단 사이의 상호 인덕턴스를 고려하여 상기 결정된 출력 전류를 보상하여 상기 복수의 송신단 각각에 인가하는 제어부를 포함하는 무선 전력 충전 장치에 관한 것이다.The present invention transmits power using power provided from the power supply unit and includes a plurality of transmission stages each including a transmission resonance unit including one capacitor and one inductor; at least one receiving end each including a receiving resonator that receives the power transmitted from the transmission resonator and includes a capacitor and an inductor and a load that performs charging using the received power; After determining the output current of each of the plurality of transmitting ends, the wireless power charging device includes a controller for compensating for the determined output current in consideration of mutual inductance between the plurality of transmitting ends and applying it to each of the plurality of transmitting ends.

여기서, 제어부는 상기 각 송신 공진부와 상기 각 수신 공진부 사이의 상호 인덕턴스를 결정하고, 상기 각각의 상호 인덕턴스를 이용하여 상기 복수의 송신단 및 상기 적어도 하나의 수신단에서 독립적으로 무선 충전을 수행하는 송신단 및 수신단으로 구성되는 적어도 하나의 서브셋을 결정하여 상기 출력 전류를 결정할 수 있다.Here, the control unit determines mutual inductance between each transmission resonator and each reception resonator, and uses the mutual inductance to independently perform wireless charging in the plurality of transmission terminals and the at least one reception terminal. And the output current may be determined by determining at least one subset consisting of a receiving end.

또한, 복수의 송신단이 제1 및 제2 송신단으로 구성되는 경우, 상기 제어부는 상기 제1 및 제2 송신단 사이의 상호 인덕턴스로 인해 상기 제1 및 제2 송신단 각각에 흐르는 전류의 켤레값에 해당되는 전류를 상기 제1 및 제2 송신단 각각에 인가할 수 있다.In addition, when a plurality of transmitting ends are composed of first and second transmitting ends, the control unit corresponds to a conjugate value of a current flowing through each of the first and second transmitting ends due to mutual inductance between the first and second transmitting ends. A current may be applied to each of the first and second transmitters.

한편, 본 발명은 전원부로부터 제공된 전원을 이용하여 하나의 캐패시터와 하나의 인덕터를 포함하는 수신 공진부 및 수신된 전력을 이용하여 충전을 수행하는 부하를 각각 포함하는 적어도 하나의 수신단에 전력을 송신하며, 하나의 캐패시터와 하나의 인덕터를 포함하는 송신 공진부를 각각 포함하는 복수의 송신단 각각의 출력 전류를 결정하는 과정과; 상기 복수의 송신단 사이의 상호 인덕턴스를 고려하여 상기 결정된 출력 전류를 보상하여 상기 복수의 송신단 각각에 인가하는 과정을 포함하는 무선 전력 충전 방법에 관한 것이다.On the other hand, the present invention transmits power to at least one receiver including a receiving resonator including one capacitor and one inductor using power supplied from the power supply and a load that performs charging using the received power, and , determining an output current of each of a plurality of transmission terminals each including a transmission resonator including one capacitor and one inductor; It relates to a wireless power charging method comprising compensating for the determined output current in consideration of mutual inductance between the plurality of transmitting ends and applying the compensated output current to each of the plurality of transmitting ends.

여기서, 출력 전류를 결정하는 과정은, 상기 복수의 송신 공진부와 상기 적어도 하나의 수신 공진부 사이의 상호 인덕턴스를 결정하는 과정과; 상기 복수의 송신단과 상기 적어도 하나의 수신단 사이에서 독립적으로 무선 충전을 수행하는 송신단 및 수신단으로 구성되는 적어도 하나의 서브셋을 상기 각각의 상호 인덕턴스를 이용하여 결정하는 과정과; 상기 서브셋을 이용하여 상기 복수의 송신단 각각의 출력 전류를 결정하는 과정을 포함할 수 있다.Here, the process of determining the output current may include determining a mutual inductance between the plurality of transmit resonator units and the at least one receive resonator unit; determining at least one subset composed of a transmitting end and a receiving end independently performing wireless charging between the plurality of transmitting ends and the at least one receiving end using the respective mutual inductance; The method may include determining an output current of each of the plurality of transmitters using the subset.

또한, 복수의 송신단이 제1 및 제2 송신단으로 구성되는 경우, 상기 인가하는 과정은, 상기 제1 및 제2 송신단 사이의 상호 인덕턴스로 인해 상기 제1 및 제2 송신단 각각에 흐르는 전류의 켤레값에 해당되는 전류를 상기 제1 및 제2 송신단 각각에 인가하는 과정을 포함할 수 있다.In addition, when a plurality of transmitting ends are composed of first and second transmitting ends, the applying process is a conjugate value of a current flowing through each of the first and second transmitting ends due to mutual inductance between the first and second transmitting ends. It may include a process of applying a current corresponding to each of the first and second transmission terminals.

본 발명은 송신 코일 사이의 상호 인덕턴스로 인해 발생하는 영향을 고려하여 송신 코일에 인가되는 전류를 조절하므로 최대 효율로 무선 충전을 진행할 수 있다.According to the present invention, since the current applied to the transmitting coil is adjusted in consideration of the effect caused by the mutual inductance between the transmitting coils, wireless charging can be performed with maximum efficiency.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 무선 전력 충전 장치의 구성도를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 무선 전력 충전 장치의 송신단 및 수신단을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 무선 전력 충전 장치의 제어부에서 송신단과 수신단 간의 상호 인덕턴스를 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 의한 무선 전력 충전 장치의 복수의 송신단 및 복수의 수신단의 연결 관계를 설명하기 위한 도면.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 의한 무선 전력 충전 장치의 서브셋(Subset)을 설정하여 복수의 송신단의 출력 전류를 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 의한 송신 코일 사이의 상호 결합을 고려하여 제1 및 제2 송신단에 인가되는 전류의 보상 방법을 설명하기 위한 도면.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 일 실시예에 의한 제1 및 제2 송신단에 인가되는 전류를 보상하는 경우에 관한 실험예를 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 무선 전력 충전 장치의 전력 충전 방법을 설명하기 위한 순서도.
1 is a diagram showing the configuration of a wireless power charging device according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram for explaining a transmitting end and a receiving end of a wireless power charging device according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram for explaining a method of determining mutual inductance between a transmitting end and a receiving end in a control unit of a wireless power charging device according to an embodiment of the present invention.
4A is a diagram for explaining a connection relationship between a plurality of transmitting ends and a plurality of receiving ends of a wireless power charging device according to an embodiment of the present invention;
4B is a diagram for explaining a method of determining output currents of a plurality of transmitters by setting a subset of a wireless power charging device according to an embodiment of the present invention.
5A to 5C are diagrams for explaining a method for compensating current applied to first and second transmission terminals in consideration of mutual coupling between transmission coils according to an embodiment of the present invention;
6A to 6C are diagrams illustrating experimental examples of compensating currents applied to first and second transmission terminals according to an embodiment of the present invention;
7 is a flowchart illustrating a power charging method of a wireless power charging device according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시예를 도면과 함께 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with drawings. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 무선 전력 충전 장치(10)의 구성도를 나타내는 도면이다.1 is a diagram showing the configuration of a wireless power charging device 10 according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 무선 전력 충전 장치(10)는 전원부(100), 증폭부(110), 통신부(120), 감지부(130), 공진부(140), 정류부(150), 변환부(160) 및 제어부(170)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the wireless power charging device 10 of the present invention includes a power supply unit 100, an amplification unit 110, a communication unit 120, a sensing unit 130, a resonator unit 140, a rectifier unit 150, It includes a conversion unit 160 and a control unit 170.

전원부(100)는 본 발명의 무선 전력 충전 장치(10)에 전원을 공급하며, 일 예로 AC(Alternating current) 또는 DC(Direct current) 전원을 공급한다.The power supply unit 100 supplies power to the wireless power charging device 10 of the present invention, and supplies AC (Alternating Current) or DC (Direct Current) power, for example.

증폭부(110)는 전원부(100)에서 공급된 전원을 증폭하며, 파워 앰프(Power amp)로 구성할 수 있다.The amplification unit 110 amplifies power supplied from the power supply unit 100 and may be configured as a power amplifier.

통신부(120)는 외부 장치 또는 본 발명의 무선 전력 충전 장치(10)의 내부에서의 통신을 위한 것으로, 블루투스(Bluetooth), 와이파이(Wi-fi) 등 근거리 통신 수단 또는 LTE, 5G(5th Generation) 등과 같은 다양한 이동 통신 규격에 따라 이동 통신망에 접속하여 통신할 수 있는 통신 수단을 포함할 수 있다.The communication unit 120 is for communication inside the external device or the wireless power charging device 10 of the present invention, and is a short-range communication means such as Bluetooth or Wi-fi or LTE or 5G (5G) It may include a communication means capable of communicating by accessing a mobile communication network according to various mobile communication standards, such as the like.

감지부(130)는 본 발명의 무선 전력 충전 장치(10)의 소정의 위치에서의 전압 또는 전류 등을 감지하며, 다양한 센서를 포함할 수 있다.The sensing unit 130 detects voltage or current at a predetermined position of the wireless power charging device 10 of the present invention, and may include various sensors.

공진부(140)는 코일 사이의 공진 현상에 의해 전력이 전송되도록 하며, 캐패시터 및 인덕터를 각각 포함하는 복수의 송신 공진부 및 적어도 하나의 수신 공진부를 포함한다.The resonator 140 transmits power by resonance between coils, and includes a plurality of transmit resonator units each including a capacitor and an inductor and at least one receive resonator unit.

정류부(150)는 교류 전류를 직류 전류로 변화하기 위한 것으로, 정류기(Rectifier)로 구성할 수 있다. 정류부(150)는 수신 공진부에서 발생한 전류를 정류한다.The rectifier 150 is for changing AC current into DC current, and may be configured as a rectifier. The rectifying unit 150 rectifies the current generated in the reception resonance unit.

변환부(160)는 충전을 위한 전압 조건을 충족하기 위해 충전을 위해 제공되는 전압을 일정하게 유지하기 위한 것으로, DC-DC 컨버터(Converter)로 구성할 수 있다. 변환부(160)는 전환 비율(conversion ratio)에 따라 전압을 조정할 수 있다.The conversion unit 160 is for maintaining a constant voltage provided for charging in order to meet a voltage condition for charging, and may be configured as a DC-DC converter. The conversion unit 160 may adjust the voltage according to a conversion ratio.

제어부(140)는 무선 전력 충전이 최대 효율로 진행될 수 있도록 공진부(140)의 상호 인덕턴스, 전류 또는 전압 등을 결정하는 등 본 발명의 무선 전력 충전 장치(10)를 전체적으로 제어한다.The control unit 140 controls the wireless power charging device 10 as a whole of the present invention, such as determining mutual inductance, current, or voltage of the resonator 140 so that wireless power charging can proceed with maximum efficiency.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 무선 전력 충전 장치(10)의 송신단(200) 및 수신단(210)을 설명하기 위한 도면이다.2 is a diagram for explaining the transmitting end 200 and the receiving end 210 of the wireless power charging device 10 according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 무선 전력 충전 장치(10)는 전력을 전송하는 송신단(200) 및 충전이 가능하도록 전력을 수신하는 수신단(210)을 포함한다.Referring to FIG. 2 , the wireless power charging device 10 of the present invention includes a transmitting end 200 for transmitting power and a receiving end 210 for receiving power to enable charging.

송신단(200)은 제어부(170), 전원부(100), 증폭부(110) 및 송신 공진부(220)를 포함하며, 수신단(210)은 수신 공진부(230), 정류부(150), 변환부(160) 및 부하(RL)를 포함한다. 도 2에서는 제어부(170)를 송신단(200)에 도시하였으나, 제어부(170)는 송신단(200) 뿐만 아니라 수신단(210)을 포함하여 본 발명의 무선 전력 충전 장치(10)를 전체적으로 제어하도록 구성할 수 있다.The transmitter 200 includes a control unit 170, a power supply unit 100, an amplifier 110, and a transmission resonator 220, and the receiver 210 includes a reception resonator 230, a rectifier 150, and a conversion unit. (160) and load R L . 2 shows the control unit 170 as the transmitting end 200, the control unit 170 is configured to control the wireless power charging device 10 of the present invention as a whole, including not only the transmitting end 200 but also the receiving end 210. can

또한, 도 2에서는 도시하지 않았으나 감지부(130)는 송신단(200) 및 수신단(210)의 소정의 위치에서의 전압 또는 전류를 감지하고, 통신부(120)를 통해 상호 통신할 수 있다. 일 예로, 블루투스 통신을 통해 감지된 전류 또는 전압을 송수신하거나, 제어 정보를 송수신할 수 있다.In addition, although not shown in FIG. 2 , the sensing unit 130 may sense voltage or current at predetermined positions of the transmitting end 200 and the receiving end 210 and communicate with each other through the communication unit 120 . For example, current or voltage sensed through Bluetooth communication may be transmitted/received or control information may be transmitted/received.

도 2에 도시된 각 문자에 대한 설명은 다음과 같다.A description of each character shown in FIG. 2 is as follows.

VP : 증폭부(110)의 출력 전압 V P : Output voltage of the amplifier 110

IP : 송신단(200)의 출력 전류I P : output current of the transmitting end 200

CP : 송신 공진부(220)의 캐패시턴스 C P : capacitance of the transmission resonator 220

LP : 송신 공진부(220)의 자기 인덕턴스L P : Self-inductance of the transmitting resonator 220

M : 상호 인덕턴스 M : mutual inductance

IS : 수신단(210)의 수신 전류I S : receiving current of the receiving terminal 210

CS : 수신 공진부(230)의 캐패시턴스 C S : capacitance of the receiving resonator 230

LS : 수신 공진부(230)의 자기 인덕턴스L S : self-inductance of the receiving resonator 230

VR : 정류부(150)의 출력 전압 V R : output voltage of the rectifier 150

VOut : 수신단(210)의 부하의 충전 전압V Out : Charging voltage of the load of the receiving end 210

RL : 수신단(210)의 부하 임피던스R L : Load impedance of the receiving end 210

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 무선 전력 충전 장치(10)의 제어부(170)에서 송신단과 수신단 간의 상호 인덕턴스를 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram for explaining a method of determining mutual inductance between a transmitting end and a receiving end in the control unit 170 of the wireless power charging device 10 according to an embodiment of the present invention.

본 발명에서 무선 전력 충전 장치(10)의 송신단(200)에서 수신단(210)에 최대 효율로 전력을 전송하기 위해서는 송신공진부 및 수신공진부 사이의 적절한 상호인덕턴스를 결정해야 한다. 일 예로, 본 발명의 제어부(170)는 출원번호 10-2019-0092894(출원일 : 2019.07.31)에서 설명한 방법을 통해 상호 인덕턴스를 결정할 수 있으며, 본 발명은 출원번호 10-2019-0092894에서 설명한 방법을 통해 결정된 상호 인덕턴스를 이용할 수 있다.In the present invention, in order to transmit power from the transmitting end 200 of the wireless power charging device 10 to the receiving end 210 with maximum efficiency, it is necessary to determine an appropriate mutual inductance between the transmitting resonator and the receiving resonant unit. For example, the control unit 170 of the present invention may determine the mutual inductance through the method described in Application No. 10-2019-0092894 (filed date: 2019.07.31), and the present invention is the method described in Application No. 10-2019-0092894 The mutual inductance determined through can be used.

일 예로, 도 3과 같이 무선 전력 충전 장치의 등가회로가 제1 내지 제t 송신 공진부(300,320,340), 제1 내지 제t 전원부(VS1, VS2, VSt), 제1 내지 제q 수신 공진부(310,330,350) 및 부하 저항(RL1, RL2, RLq)로 구성되는 경우를 살펴보도록 한다. 제1 내지 제t 전원부(VS1, VS2, VSt)에서 제1 내지 제t 송신 공진부(300,320,340)에 전원을 공급하면, 제1 내지 제t 송신 공진부(300,320,340)에는 입력 전압(VP1, VP2, VPt)이 발생하고, 제1 내지 제q 수신 공진부(310,330,350)에는 수신 전압(VR1, VR2, VRq)이 발생한다.For example, as shown in FIG. 3, the equivalent circuit of the wireless power charging device includes the first to t transmission resonators 300, 320, and 340, the first to t power supply units V S1 , V S2 , and V St , and the first to q reception units. A case consisting of the resonator units 310 , 330 , and 350 and the load resistors R L1 , R L2 , and R Lq will be described. When power is supplied to the first to t-th transmission resonators 300 , 320 , and 340 from the first to t-th power supply units V S1 , V S2 , and V St , the input voltage (V P1 , V P2 , and V Pt ) are generated, and reception voltages V R1 , V R2 , and V Rq are generated in the first to qth reception resonators 310 , 330 , and 350 .

이때, 효율적으로 제1 내지 제t 송신 공진부(300,320,340)에서 제1 내지 제q 수신 공진부(310,330,350)로 전력 전송을 하기 위한 상호 인덕턴스 값은 [수학식 1]과 같이 결정된다.At this time, a mutual inductance value for efficiently transmitting power from the first to t-th transmission resonators 300, 320, and 340 to the first to q-th reception resonators 310, 330, and 350 is determined as in [Equation 1].

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112020115400366-pat00001
Figure 112020115400366-pat00001

이때, Mtq : t번째 송신 공진부와 q번째 수신 공진부 사이의 상호 인덕턴스At this time, M tq : Mutual inductance between the t-th transmit resonator and the q-th receive resonator

IPt : t번째 송신 공진부의 입력 전류I Pt : input current of the t-th transmission resonator

w : 동작 각주파수w: operating angular frequency

RLq : q번째 수신 공진부의 부하 저항R Lq : load resistance of the qth reception resonator

VRq : q번째 수신 공진부의 수신 전압V Rq : receiving voltage of the qth receiving resonator

ZSq : q번째 수신 공진부의 임피던스,

Figure 112020115400366-pat00002
Z Sq : Impedance of the qth reception resonator,
Figure 112020115400366-pat00002

CSq : q번째 수신 공진부의 캐패시턴스C Sq : capacitance of the qth receiving resonator

LSq : q번째 수신 공진부의 자기 인덕턴스L Sq : Self-inductance of the qth receiving resonator

RSq : q번째 수신 공진부의 내부 저항R Sq : Internal resistance of the qth receiving resonator

본 발명은 상호 인덕턴스 값을 결정하기 위해서 어느 하나의 송신 공진부에만 전원을 공급하고 다른 공진부에는 전원 공급을 차단한 상태에서 [수학식 1]을 통해 상호 인덕턴스값을 결정한다.In the present invention, in order to determine the mutual inductance value, the mutual inductance value is determined through [Equation 1] in a state in which power is supplied to only one transmission resonance unit and power supply is cut off to the other resonance unit.

일 예로, 제1 송신 공진부(300)에만 전류 IP1을 공급하고 제2 송신 공진부 내지 제t 송신 공진부(320,340)에는 전원 공급을 차단한 후 제1 송신 공진부(300)에 관련된 상호 인덕턴스(M11, M12내지 M1q)을 결정한다. 이후, 제2 송신 공진부(320)에만 전류 IP2을 공급하고 제1 송신 공진부(300) 및 제3 송신 공진부(미도시) 내지 제t 공진부(340)에는 전원 공급을 차단한 후 제2 송신 공진부(320)에 관련된 상호 인덕턴스(M21, M22 내지 M2q)를 결정한다. 동일한 방법으로 제t 송신 공진부(340)까지 진행하면 모든 상호 인덕턴스 값을 결정할 수 있다. For example, after supplying the current I P1 only to the first transmission resonator 300 and cutting off the power supply to the second transmission resonator to the t-th transmission resonator 320 and 340, mutual interactions related to the first transmission resonator 300 Determine the inductance (M 11, M 12 to M 1q ). Thereafter, the current I P2 is supplied only to the second transmission resonator 320 and the power supply is cut off to the first transmission resonator 300 and the third transmission resonator (not shown) to the t-th resonator 340. Mutual inductances (M 21 , M 22 to M 2q ) related to the second transmission resonator 320 are determined. All mutual inductance values can be determined by proceeding to the t-th transmission resonator 340 in the same way.

한편, 상호 인덕턴스 값이 결정되면 상호 인덕턴스의 부호를 결정하는데, 상호 인덕턴스의 부호는 [수학식 2]와 같이 결정된다.Meanwhile, when the mutual inductance value is determined, the sign of the mutual inductance is determined, and the sign of the mutual inductance is determined as in [Equation 2].

[수학식 2][Equation 2]

if) VRq,in-phase > VRq,out of phase 의 경우 (+)if) V Rq,in-phase > V Rq,out of phase (+)

if) VRq,in-phase < VRq,out of phase 의 경우 (-)if) V Rq,in-phase < V Rq,out of phase (-)

이때, VRq,in-phase 는 기준 송신 공진부와 부호를 결정하기 위한 송신 공진부에 소정의 동일 크기 및 동일 위상 전류를 공급할 때, q번째 수신 공진부에서 발생하는 전압이며, VRq,out of phase 는 기준 송신 공진부와 부호를 결정하기 위한 송신 공진부에 소정의 동일 크기 및 서로 반대 위상 전류를 흘렸을 때, q번째 수신 공진부에서 발생하는 전압이다. 이때, 기준 송신 공진부 및 부호를 결정하기 위한 송신 공진부 이외에 다른 송신 공진부에는 전원 공급을 차단한다.In this case, V Rq,in-phase is a voltage generated in the q-th reception resonator when a predetermined current of the same magnitude and same phase is supplied to the reference transmission resonator and the transmission resonator for determining the code, and V Rq,out of phase is a voltage generated at the q-th receiving resonator when currents of the same magnitude and opposite phases flow to the reference transmission resonator and the transmission resonator for determining a code. At this time, the power supply is cut off to other transmission resonance units other than the reference transmission resonance unit and the transmission resonance unit for determining the code.

상호 인덕턴스의 부호가 (+)인 경우는 동일한 위상인 경우를 나타내며, (-)는 위상이 반대인 경우를 나타낸다. 또한, 기준 송신 공진부는 임의로 결정할 수 있으며, 기준 송신 공진부와 관련된 상호 인덕턴스의 부호는 모두 (+)가 된다.If the sign of the mutual inductance is (+), it indicates the case where the phase is the same, and (-) indicates the case where the phase is opposite. In addition, the reference transmission resonator can be arbitrarily determined, and all signs of mutual inductances related to the reference transmission resonator are (+).

일 예로, 제1 송신 공진부(300)를 기준 송신 공진부로 결정하면, 제1 송신 공진부(300)와 관련된 상호 인덕턴스(M11내지 M1q)의 부호는 모두 (+)가 된다.For example, when the first transmission resonator 300 is determined as the reference transmission resonator, the signs of mutual inductances M 11 to M 1q related to the first transmission resonator 300 all become (+).

제2 송신 공진부(320)와 관련된 상호 인덕턴스(M21 내지 M2q)의 부호를 결정하기 위해 기준이 되는 제1 송신 공진부(300) 및 부호를 결정하기 위한 제2 송신 공진부(320)에 동일 크기 및 동일 위상의 전류를 공급하여 제1 수신 공진부 내지 제q 수신 공진부(310,350)의 수신 전압을 측정한다. 이후, 제1 송신 공진부(300) 및 제2 송신 공진부(320)에 동일 크기 및 서로 반대 위상의 전류를 공급하여 제1 수신 공진부 내지 제q 수신 공진부(310,350)의 수신 전압을 측정한다. 제1 수신 공진부 내지 제q 수신 공진부(310,350)의 수신 전압이 측정되면 [수학식 2]를 이용하여 상호 인덕턴스의 부호를 결정한다.The first transmission resonator 300 as a reference for determining the sign of the mutual inductance (M 21 to M 2q ) related to the second transmission resonator 320 and the second transmission resonator 320 for determining the sign A current of the same magnitude and phase is supplied to the receiving voltages of the first to qth receiving resonators 310 and 350 . Thereafter, currents of the same magnitude and opposite phase are supplied to the first transmission resonator 300 and the second transmission resonator 320 to measure the received voltages of the first to qth reception resonators 310 and 350 . do. When the reception voltages of the first to qth reception resonators 310 and 350 are measured, a mutual inductance sign is determined using [Equation 2].

제3 송신 공진부(미도시) 내지 제t 송신 공진부(340)에 대해서도 앞서 살펴본 방법으로 상호 인덕턴스의 부호를 결정할 수 있다. 일 예로, 기준이 되는 제1 송신 공진부(300)와 제t 송신 공진부(340)에 동일 크기 및 동일 위상의 전류를 공급하고, 또한 동일 크기 및 서로 반대 위상의 전류를 공급하여 제1 수신 공진부 내지 제q 수신 공진부(310,350)의 수신 전압을 각각 측정한 후 [수학식 2]를 이용하여 상호 인덕턴스의 부호를 결정할 수 있다.The mutual inductance codes of the third transmission resonator (not shown) to the t-th transmission resonator 340 may also be determined by the method described above. For example, currents of the same magnitude and phase are supplied to the first transmission resonator 300 and the t-th transmission resonator 340 as references, and currents of the same magnitude and phase opposite to each other are supplied to receive the first signal. After measuring the reception voltages of the resonator to the q-th reception resonator 310 and 350, respectively, a mutual inductance sign may be determined using [Equation 2].

도 4a는 본 발명의 일 실시예에 의한 무선 전력 충전 장치(10)의 복수의 송신단(200a,200b,200c) 및 복수의 수신단(210a,210b,210c)의 연결 관계를 설명하기 위한 도면이다.4A is a diagram for explaining a connection relationship between a plurality of transmitting ends 200a, 200b, and 200c and a plurality of receiving ends 210a, 210b, and 210c of the wireless power charging device 10 according to an embodiment of the present invention.

이하에서 복수의 송신단에서 복수의 수신단에 전력을 전송하는 경우를 살펴보며, 수신단이 하나인 경우에도 동일유사하게 적용할 수 있다.Hereinafter, a case in which power is transmitted from a plurality of transmitting ends to a plurality of receiving ends will be described, and the same can be applied even when there is only one receiving end.

도 4a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 무선 전력 충전 장치(10)는 제1 내지 제t 송신단(200a,200b,200c) 및 제1 내지 제q 수신단(210a,210b,210c)으로 구성되어 제1 내지 제t 송신단(200a,200b,200c)에서 송신한 전력을 이용하여 제1 내지 제q 수신단(210a,210b,210c)에서 전력 충전이 진행될 수 있도록 한다. 이때, 제1 내지 제t 송신단(200a,200b,200c) 각각은 도2에서 살펴본 송신단(200)과 동일 또는 유사한 구성을 포함할 수 있으며, 제1 내지 제q 수신단(210a,210b,210c) 각각은 도2에서 살펴본 수신단(210)과 동일 또는 유사한 구성을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4A, the wireless power charging device 10 according to an embodiment of the present invention includes first through t transmitting terminals 200a, 200b, and 200c and first through q receiving terminals 210a, 210b, and 210c. It is configured so that power charging can proceed in the first through q-th receiving nodes 210a, 210b, and 210c using the power transmitted by the first to t-th transmitting nodes 200a, 200b, and 200c. At this time, each of the first to t-th transmitting ends 200a, 200b, and 200c may include the same or similar configuration as the transmitting terminal 200 described in FIG. 2, and the first to q-th receiving ends 210a, 210b, and 210c may include the same or similar configuration as the receiving end 210 of FIG. 2 .

또한, 제1 내지 제t 송신단(200a,200b,200c) 및 제1 내지 제q 수신단(210a,210b,210c) 각각은 캐패시턴스, 인덕턴스, 임피던스 등 각 구성 소자의 크기를 다른 수신단과 동일하게 구성하거나 서로 상이하게 구성할 수 있다. 일 예로, 전원부(100), 통신부(120) 및 제어부(170)는 각각 하나의 컴포넌트로 구성하여 무선 전력 충전 장치(10)에 전체에 적용하고, 증폭부(110), 송신공진부(220), 감지부(130)는 제1 내지 제t 송신단(200a,200b,200c) 각각에 포함되는 복수의 컴포넌트로 구성하며, 수신공진부(230), 정류부(150), 변환부(160), 감지부(130)은 제1 내지 제q 수신단(210a,210b,210c) 각각에 포함되는 복수의 컴포넌트로 구성할 수 있다. 또한, 제어부(170)는 전원부(100)로부터 공급된 전원을 이용하여 제1 내지 제t 송신단(200a,200b,200c)에 공급되는 전원을 제어한다.In addition, each of the first to t-th transmitting terminals 200a, 200b, and 200c and the first to q-th receiving terminals 210a, 210b, and 210c have the same size as the other receiving terminals, such as capacitance, inductance, and impedance, or They can be configured differently from each other. For example, the power supply unit 100, the communication unit 120, and the control unit 170 are configured as one component and applied to the wireless power charging device 10 as a whole, and the amplification unit 110 and the transmission resonator unit 220 , The sensing unit 130 is composed of a plurality of components included in each of the first to t-th transmitting ends 200a, 200b, and 200c, and includes a receiving resonance unit 230, a rectifying unit 150, a conversion unit 160, and a sensing unit. The unit 130 may be composed of a plurality of components included in each of the first to qth receiving terminals 210a, 210b, and 210c. In addition, the control unit 170 controls the power supplied to the first through t-th transmitting terminals 200a, 200b, and 200c by using the power supplied from the power supply unit 100.

도 4b는 본 발명의 일 실시예에 의한 무선 전력 충전 장치(10)의 서브셋(Subset)을 설정하여 복수의 송신단(200a,200b,200c)의 출력 전류(IP1, IP2, IPt)를 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.4B shows the output currents (I P1 , I P2 , I Pt ) of the plurality of transmitters 200a, 200b and 200c by setting a subset of the wireless power charging device 10 according to an embodiment of the present invention. It is a drawing for explaining how to determine.

본 발명에서 무선 전력 충전 장치(10)의 송신단(200)에서 수신단(210)에 최대 효율로 전력을 전송하기 위해서는 각 송신공진부에 인가되는 적절한 전류를 결정해야 한다. 일 예로, 본 발명의 제어부(170)는 출원번호 10-2020-0118743(출원일 : 2020.09.16)에서 설명한 방법을 통해 복수의 송신단(200a,200b,200c)의 각 송신공진부에 인가되는 전류를 결정할 수 있으며, 본 발명은 출원번호 10-2020-0118743에서 설명한 방법을 통해 결정된 각 송신공진부에 인가되는 전류를 이용할 수 있다. In the present invention, in order to transmit power from the transmitter 200 of the wireless power charging device 10 to the receiver 210 with maximum efficiency, it is necessary to determine an appropriate current applied to each transmission resonator. For example, the control unit 170 of the present invention controls the current applied to each transmission resonance unit of the plurality of transmission stages 200a, 200b, and 200c through the method described in Application No. 10-2020-0118743 (filed date: 2020.09.16). can be determined, and the present invention can use the current applied to each transmission resonance unit determined through the method described in Application No. 10-2020-0118743.

일 예로, 제어부(170)는 복수의 송신단 및 복수의 수신단 사이에서 전력이 송수신되기 때문에 충전 효율을 높이기 위해 다른 송신단 또는 수신단과 영향이 없는 독립적인 송신단 또는 수신단으로 볼 수 있는 서브셋(Subset)을 결정한다. 서브셋을 결정하면 더 빠르게 최대 효율을 위한 제1 내지 제t 송신단(200a,200b,200c)의 각 송신공진부에 인가되는 전류를 결정할 수 있다.For example, since power is transmitted and received between a plurality of transmitters and a plurality of receivers, the control unit 170 determines a subset that can be regarded as an independent transmitter or receiver that is not affected by other transmitters or receivers in order to increase charging efficiency. do. When the subset is determined, the current applied to each transmission resonator of the first through t-th transmission terminals 200a, 200b, and 200c for maximum efficiency can be determined more quickly.

제어부(170)는 상호 인덕턴스(Mtq)의 행렬을 이용하여 서브셋을 결정한다. 행렬에서 행은 송신단, 열은 수신단을 의미하며, i행 j열은 제i 송신단과 제j 수신단 사이의 상호 결합을 의미한다. 이와 같이 구성된 상태에서 소정의 상호 인덕턴스로부터 앞의 행과 열의 원소가 모두'0'이면 해당 상호 인덕턴스로부터 별도의 서브셋으로 본다.The control unit 170 determines a subset using a matrix of mutual inductance (M tq ). In the matrix, a row denotes a transmitting end, a column denotes a receiving end, and i row and j column denote mutual coupling between the ith transmitting end and the jth receiving end. In this configured state, if all the elements of the row and column preceding the predetermined mutual inductance are '0', it is regarded as a separate subset from the mutual inductance.

일 예로, 도 4b는 무선 충전 장치(10)가 제1 내지 제4 송신단(Tx1,Tx2,Tx3,Tx4) 및 제1 내지 제3 수신단(Rx1,Rx2,Rx3)으로 구성된 경우 서브셋을 결정하는 방법을 나타내고 있다. 도 4b에서 제1 수신단(Rx1)은 제1 및 제2 송신단(Tx1,Tx2)으로부터 전력을 전송받고, 제2 수신단(Rx2)은 제2 및 제3 송신단(Tx2,Tx3)으로부터 전력을 전송받으며, 제3 수신단(Rx3)은 제4 송신단(Tx4)으로부터 전력을 전송받는 경우를 나타내고 있다. 제3 수신단(Rx3)과 제4 송신단(Tx4) 사이의 상호 인덕턴스(M43)는 앞의 행과 열의 원소가 모두'0'이기 때문에 별도의 서브셋을 구성한다. 따라서, 상호 인덕턴스(M11,M21,M22,M32)가 하나의 서브셋을 구성하고, 상호 인덕턴스(M43)은 하나의 서브셋을 구성한다. 즉, 제3 수신단(Rx3) 및 제4 송신단(Tx4)이 하나의 서브셋을 구성하고, 나머지 송신단 및 수신단이 하나의 서브셋을 구성한다. As an example, FIG. 4B shows the wireless charging device 10 as first to fourth transmitting ends (Tx 1 , Tx 2 , Tx 3 , Tx 4 ) and first to third receiving ends (Rx 1 , Rx 2 , Rx 3 ). If configured, it shows how to determine the subset. In FIG. 4B , the first receiving end (Rx 1 ) receives power from the first and second transmitting ends (Tx 1 and Tx 2 ), and the second receiving end (Rx 2 ) receives power from the second and third transmitting ends (Tx 2 and Tx 3 ) . ), and the third receiving terminal (Rx 3 ) receives power from the fourth transmitting terminal (Tx 4 ). Mutual inductance (M 43 ) between the third receiving terminal (Rx 3 ) and the fourth transmitting terminal (Tx 4 ) constitutes a separate subset because elements in the previous row and column are all '0'. Accordingly, the mutual inductances M 11 , M 21 , M 22 , and M 32 constitute one subset, and the mutual inductance M 43 constitute one subset. That is, the third receiver (Rx 3 ) and the fourth transmitter (Tx 4 ) constitute one subset, and the remaining transmitters and receivers constitute one subset.

한편, 서브셋이 결정되면 각 서브셋에 최적화 알고리즘을 적용하여 제1 내지 제t 송신단(200a,200b,200c)의 각 송신공진부에 인가되는 전류를 결정한다. 일 예로, 무선 충전 장치(10)의 충전시 제한 조건을 고려하여

Figure 112020115400366-pat00003
을 구하며, 이때, Particle Swarm Optimization, Simmulated Annealing, Generic Algorithm 등을 이용할 수 있다. 또한, 충전 환경은 수많은 인자들이 작용할 수 있기 때문에 충전 제한 조건을 만족하는지 여부에 따라 결정된 제1 내지 제t 송신단(200a,200b,200c)의 각 송신공진부에 인가되는 전류를 조정한다.Meanwhile, when the subsets are determined, an optimization algorithm is applied to each subset to determine the current applied to each transmission resonator of the first through t-th transmission terminals 200a, 200b, and 200c. For example, in consideration of the limiting conditions when charging the wireless charging device 10
Figure 112020115400366-pat00003
is obtained, and at this time, Particle Swarm Optimization, Simmulated Annealing, Generic Algorithm, etc. can be used. In addition, since numerous factors may act on the charging environment, the current applied to each transmission resonator of the first to t-th transmission terminals 200a, 200b, and 200c determined according to whether or not the charging limiting condition is satisfied is adjusted.

일 예로, hill-climb 등의 방법을 사용하여 전류를 조정하는 방법을 살펴보면, 제어부(170)는 제1 내지 제q 수신단(210a,210b,210c)이 충전 제한 조건을 만족하는지 확인하며, 일 예로 충전 제한 조건은 제1 내지 제q 수신단(210a,210b,210c)의 부하에 공급되는 전력 및 전압이 미리 결정된 소정의 범위내에 있는지 여부로 확인할 수 있으며, 소정의 범위내에 있으며 충전 조건을 만족하는 것으로 판단하고, 소정의 범위 이하이거나 이상인 경우에는 충전 조건을 만족하지 않아 조정이 필요한 것으로 판단한다.For example, looking at a method of adjusting the current using a hill-climb method, the control unit 170 checks whether the first to q-th receiving ends 210a, 210b, and 210c satisfy the charging limit condition. The charging limiting condition can be confirmed by checking whether the power and voltage supplied to the loads of the first to q receiving terminals 210a, 210b, and 210c are within a predetermined range, and are within the predetermined range and satisfy the charging condition. If it is below or above the predetermined range, it is determined that the charging condition is not satisfied and needs to be adjusted.

제1 내지 제q 수신단(210a,210b,210c)의 부하에 공급되는 전력 및 전압이 소정의 범위 이하인 경우 각 수신단에 전력을 전송하는 송신단의 전류를 증가시키는 방향으로 조정하며, 제1 내지 제q 수신단(210a,210b,210c)의 부하에 공급되는 전력 및 전압이 소정의 범위 이상인 경우 각 수신단에 전력을 전송하는 송신단의 전류를 감소시키는 방향으로 조정한다. 이때, 제어부(170)는 제1 내지 제q 수신단(210a,210b,210c) 사이의 시급성을 고려하여 시급성이 높은 수신단에 전력을 전송하는 송신단의 전류를 먼저 조절할 수 있으며, 제1 내지 제q 수신단(210a,210b,210c) 사이의 시급성은 각 수신단의 현재 상태, 각 수신단의 부하에 공급되는 전력 및 전압과 미리 결정된 소정의 범위와의 차이를 고려하여 결정할 수 있다. 일 예로, 각 수신단의 부하에 공급되는 전력 및 전압이 소정의 범위에서 이격된 정도를 고려하여 이격된 차이가 높을수록 시급성이 높은 것으로 볼 수 있다.When the power and voltage supplied to the loads of the first to q receiving ends 210a, 210b, and 210c are within a predetermined range, the current of the transmitting end for transmitting power to each receiving end is adjusted in the direction of increasing, and the first to q When the power and voltage supplied to the loads of the receiving ends 210a, 210b, and 210c are within a predetermined range, the current of the transmitting end transmitting power to each receiving end is adjusted in a direction of decreasing. At this time, the control unit 170 may first adjust the current of the transmitting terminal for transmitting power to the receiving terminal with high urgency in consideration of the urgency between the first to q receiving terminals 210a, 210b and 210c, and may first adjust the current of the first to q receiving terminals. The urgency between (210a, 210b, 210c) can be determined in consideration of the current state of each receiving end, the difference between the power and voltage supplied to the load of each receiving end and a predetermined range. For example, in consideration of the degree to which the power and voltage supplied to the load of each receiving terminal are spaced apart within a predetermined range, the higher the distance difference, the higher the urgency.

또한, 어느 하나의 수신단이 해당 수신단에만 전력을 전송하는 송신단과 해당 수신단과 다른 수신단 모두에 전력을 전송하는 송신단으로부터 전력을 전송받는 경우에 해당 수신단의 부하에 공급되는 전력 및 전압이 소정의 범위 이하 또는 이상이어서 조정이 필요한 경우, 제어부(170)는 해당 수신단에만 전력을 전송하는 송신단에 흐르는 전류만 조절할 수 있다. 일예로, 도 4b에서 제1 수신단(Rx1)은 제1 및 제2 송신단(Tx1,Tx2)으로부터 전력을 전송받고 있는데, 제1 송신단(Tx1)은 제1 수신단(Rx1)에만 전력을 전송하며, 제2 송신단(Tx2)은 제1 및 제2 수신단(Rx1, Rx2 )에 전력을 전송한다. 따라서, 제1 수신단(Rx1)의 부하에 공급되는 전력 및 전압이 소정의 범위 이하 또는 이상이어서 조정이 필요한 경우에는 제1 송신단(Tx1)에 흐르는 전류만 조절할 수 있다.In addition, when one receiving end receives power from a transmitting end that transmits power only to the corresponding receiving end and a transmitting end that transmits power to both the corresponding receiving end and other receiving ends, the power and voltage supplied to the load of the corresponding receiving end are within a predetermined range or less. Alternatively, if there is an abnormality and adjustment is required, the controller 170 may adjust only the current flowing through the transmitting terminal that transmits power only to the corresponding receiving terminal. As an example, in FIG. 4B , the first receiving end (Rx 1 ) receives power from the first and second transmitting ends (Tx 1 and Tx 2 ), but the first transmitting end (Tx 1 ) only receives power from the first receiving end (Rx 1 ). Power is transmitted, and the second transmitter Tx 2 transmits power to the first and second receivers Rx 1 and Rx 2 . Accordingly, when the power and voltage supplied to the load of the first receiving terminal (Rx 1 ) are lower than or greater than a predetermined range and need to be adjusted, only the current flowing through the first transmitting terminal (Tx 1 ) may be adjusted.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 의한 송신 코일 사이의 상호 결합(mutual coupling)을 고려하여 제1 및 제2 송신단(200a,200b)에 인가되는 전류의 보상 방법을 설명하기 위한 도면이다.5A to 5C are diagrams for explaining a method of compensating current applied to first and second transmission terminals 200a and 200b in consideration of mutual coupling between transmission coils according to an embodiment of the present invention. am.

본 발명의 무선 전력 충전 장치(10)는 제1 내지 제t 송신단(200a,200b,200c)과 같이 복수의 송신단에서 전력을 전송하는 경우 제1 내지 제t 송신단(200a,200b,200c) 사이에서 상호 인덕턴스가 발생하며, 이로 인해 전력 전송 효율이 낮아지게 된다. 따라서, 제어부(140)는 제1 내지 제t 송신단(200a,200b,200c)의 출력 전류가 결정된 후에는 각 송신단의 송신 코일 사이에서 발생하는 상호 인덕턴스를 고려하여 제1 내지 제t 송신단(200a,200b,200c)의 출력 전류를 보상한다.The wireless power charging device 10 of the present invention transmits power from a plurality of transmitting ends such as the first to t transmitting ends 200a, 200b and 200c between the first to t transmitting ends 200a, 200b and 200c. Mutual inductance is generated, which lowers power transmission efficiency. Therefore, after the output currents of the first to t-th transmitting ends 200a, 200b, and 200c are determined, the controller 140 considers the mutual inductance generated between the transmitting coils of the first to t-th transmitting stages 200a, 200a, and 200c. 200b, 200c) compensates for the output current.

일 예로, 이하에서 제1 및 제2 송신단(200a,200b)에서 제1 수신단(210a)에 전력을 전송하여 충전하는 경우 제1 및 제2 송신단(200a,200b)의 출력 전류를 보상하는 방법을 살펴본다.As an example, a method for compensating the output current of the first and second transmitting ends 200a and 200b when charging the first receiving end 210a by transmitting power from the first and second transmitting ends 200a and 200b is described below. Take a look.

도 5a는 본 발명의 일 실시예에 의한 제1 및 제2 송신단(200a,200b)에서 제1 수신단(210a)에 전력을 전송하는 경우에 대한 등가회로를 나타내는 도면이다.5A is a diagram illustrating an equivalent circuit for a case in which power is transmitted from the first and second transmitting ends 200a and 200b to the first receiving end 210a according to an embodiment of the present invention.

도 5a에 도시된 문자에 대한 설명은 다음과 같다.A description of the characters shown in FIG. 5A is as follows.

VT1 : 제1 및 제2 송신단(200a,200b)의 제어부(170)의 출력 전압V T1 : Output voltage of the controller 170 of the first and second transmitters 200a and 200b

RTx1 : 제1 송신단(210a)의 증폭부(110)의 등가 내부 저항R Tx1 : Equivalent internal resistance of the amplifier 110 of the first transmitter 210a

RTx2 : 제2 송신단(200b)의 증폭부(110)의 등가 내부 저항R Tx2 : Equivalent internal resistance of the amplifier 110 of the second transmitter 200b

RP1 : 제1 송신단(200a)의 송신 공진부(220)의 등가 내부 저항R P1 : Equivalent internal resistance of the transmission resonator 220 of the first transmission terminal 200a

RP2 : 제2 송신단(200b)의 송신 공진부(220)의 등가 내부 저항R P2 : Equivalent internal resistance of the transmission resonator 220 of the second transmitter 200b

CP1 : 제1 송신단(200a)의 송신 공진부(220)의 캐패시턴스C P1 : capacitance of the transmission resonator 220 of the first transmission terminal 200a

CP2 : 제2 송신단(200b)의 송신 공진부(220)의 캐패시턴스C P2 : capacitance of the transmission resonator 220 of the second transmission terminal 200b

LP1 : 제1 송신단(200a)의 송신 공진부(220)의 자기 인덕턴스L P1 : Self inductance of the transmission resonator 220 of the first transmission terminal 200a

LP2 : 제2 송신단(200b)의 송신 공진부(220)의 자기 인덕턴스L P2 : Self-inductance of the transmission resonator 220 of the second transmitter 200b

M11 : 제1 송신단(200a)과 제1 수신단(210a) 사이의 상호 인덕턴스M 11 : Mutual inductance between the first transmitting end 200a and the first receiving end 210a

M21 : 제2 송신단(200b)과 제1 수신단(210a) 사이의 상호 인덕턴스M 21 : Mutual inductance between the second transmitting end 200b and the first receiving end 210a

MTx : 제1 및 제2 송신단(200a,200b) 사이의 상호 인덕턴스M Tx : Mutual inductance between the first and second transmitters 200a and 200b

IS : 제1 수신단(210a)의 수신 전류I S : received current of the first receiving terminal 210a

RS : 제1 수신단(210a)의 수신 공진부(230)의 등가 내부 저항R S : Equivalent internal resistance of the receiving resonator 230 of the first receiving end 210a

RL : 제1 수신단(210a) 부하 임피던스R L : load impedance of the first receiving terminal 210a

CS : 제1 수신단(210a) 수신공진부(230)의 캐패시턴스C S : capacitance of the receiving resonator 230 of the first receiving end 210a

w0 : 공진부(140)의 공진 각주파수w 0 : resonant angular frequency of the resonator 140

도 5a에서 제1 및 제2 송신단(200a,200b) 사이에서 상호 인덕턴스 MTx 를 가지면 MTx 에 의해 유도되는 전류가 발생하게 되어 제1 및 제2 송신단(200a,200b)에 인가되는 전류에 의해 원하는 전력 전송 효율을 얻기 어렵게 된다. 따라서, 제1 및 제2 송신단(200a,200b)에 전류를 인가하는 경우에는 상호 인덕턴스 MTx에 의해 유도되는 전류를 고려하여 제1 및 제2 송신단(200a,200b)에 인가되는 전류를 보상한다.In FIG. 5A, if mutual inductance M Tx is provided between the first and second transmitters 200a and 200b, by M Tx Since an induced current is generated, it is difficult to obtain desired power transmission efficiency due to the current applied to the first and second transmission terminals 200a and 200b. Therefore, when current is applied to the first and second transmission ends 200a and 200b, the current applied to the first and second transmission ends 200a and 200b is compensated by considering the current induced by the mutual inductance M Tx . .

제1 및 제2 송신단(200a,200b)에 인가되는 전류의 보상 방법을 살펴보면, 제1 송신단(200a)에 초기 전류 IP1을 인가하고, 제2 송신단(200b)에 초기 전류 IP2 를 인가하면 제1 송신단(200a)에 대한 등가회로는 도 5b와 같고, 제2 송신단(200b)에 대한 등가회로는 도 5c와 같이 나타낼 수 있다. 도 5b에서 제1 송신단(200a)에 대한 등가회로에 키르히호프 법칙을 적용하면 아래와 같은 수학식을 얻을 수 있다.Looking at the method of compensating the current applied to the first and second transmission ends 200a and 200b, if the initial current I P1 is applied to the first transmission end 200a and the initial current I P2 is applied to the second transmission end 200b An equivalent circuit for the first transmission terminal 200a is shown in FIG. 5B, and an equivalent circuit for the second transmission terminal 200b is shown in FIG. 5C. Applying Kirchhoff's law to the equivalent circuit for the first transmitter 200a in FIG. 5B, the following equation can be obtained.

Figure 112020115400366-pat00004
Figure 112020115400366-pat00004

이때, 제1 송신단(200a)에 대한 등가회로에서는 초기에 제1 송신단(200a)에 인가된 전류 Ip1과 제2 송신단(200b)에 의해 유도되는 전류 Iinduced2 가 합해져서 Ip1'이 흐르는 것을 알 수 있다.At this time, in the equivalent circuit for the first transmission terminal 200a, the current I p1 initially applied to the first transmission terminal 200a and the current I induced2 induced by the second transmission terminal 200b are summed so that I p1 'flows. Able to know.

또한, 도 5c에서 제2 송신단(200b)에 대한 등가회로 키르히호프 법칙을 적용하면 아래와 같은 수학식을 얻을 수 있다.In addition, if the equivalent circuit Kirchhoff's law is applied to the second transmitter 200b in FIG. 5C, the following equation can be obtained.

Figure 112020115400366-pat00005
Figure 112020115400366-pat00005

이때, 제2 송신단(200b)에 대한 등가회로에서는 초기에 제2 송신단(200b)에 인가된 전류 Ip2와 제1 송신단(200a)에 의해 유도되는 전류 Iinduced1 이 합해져서 Ip2'이 흐르는 것을 알 수 있다.At this time, in the equivalent circuit for the second transmission terminal 200b, the current I p2 initially applied to the second transmission terminal 200b and the current I induced1 induced by the first transmission terminal 200a are added to form I p2 '. Able to know.

상술한 바와같이 Ip1'및 Ip2'가 제1 및 제2 송신단(200a,200b)에 흐르게 되면 이에 의해 유도되는 전류가 다시 각 송신단에 영향을 미치게 되고, 각 등가회로에 키르히호프 법칙을 적용하면 아래와 같은 수학식을 얻을 수 있다.As described above, when I p1 'and I p2 ' flow through the first and second transmitting terminals 200a and 200b, the current induced thereby affects each transmitting terminal again, and Kirchhoff's law is applied to each equivalent circuit. By doing so, we can obtain the following equation:

Figure 112020115400366-pat00006
Figure 112020115400366-pat00006

Ip1'및 Ip2'에 의해 유도되는 전류가 각 송신단에 영향을 미쳐 Ip1''및 Ip2''이 각 송신단에 흐르게 되고 귀납적으로 최종적으로 각 송신단에 흐르는 전류Icomp1 및 Icomp2는 다음과 같이 나타낼 수 있다.The currents induced by I p1 'and I p2 ' affect each transmitting end so that I p1 '' and I p2 '' flow in each transmitting end, and inductively, the currents I comp1 and I comp2 finally flowing in each transmitting end are as follows can be expressed as

Figure 112020115400366-pat00007
Figure 112020115400366-pat00007

이 때, 시그마 항은 하나의 값으로 수렴하기 때문에 무한대 까지 계산하지 않고 i=N 까지의 값과 i=N+1 까지의 값의 차이가 0.01 이하인 경우부터는 근사가 가능하여 더 이상 계산하지 않아도 된다. At this time, since the sigma term converges to a single value, it is not calculated to infinity, and when the difference between the value up to i=N and the value up to i=N+1 is 0.01 or less, approximation is possible and no further calculation is required. .

MTx 에 의해 유도되는 전류의 영향을 고려하여 각 송신단에 흐르는 전류를 정리하면 다음과 같다.by M Tx Considering the effect of the induced current, the current flowing through each transmitting terminal is summarized as follows.

Icomp1 = Ip1 + Iinduced2, total I comp1 = I p1 + I induced2, total

Icomp2 = Ip2 + Iinduced1, total I comp2 = I p2 + I induced1, total

Ip1, Ip2는 송신코일 간의 상호결합을 고려하지 않는 경우 최고의 전력 전송 효율을 얻기 위해 각 송신단에 인가하는 전류이며 Iinduced1, total 및 Iinduced2, total는 송신코일 간의 상호결합에 의해 유도되는 전류이다. MTx 에 의해 유도되는 전류의 영향을 최소화 하기 위해서는 Icomp1 = Ip1, Icomp2 = Ip2 가 되도록 하거나, 최대한 Icomp1 ≒ Ip1, Icomp2 ≒ Ip2 가 되도록 각 송신단에 전류를 인가해야 한다. 이를 위해 제1 송신단(200a)에는 Icomp1의 켤레(conjugate) 값인 I* comp1를 인가하고, 제2 송신단(200b)에는 Icomp2의 켤레 값인 I* comp2를 인가하면 MTx 에 의해 유도되는 전류의 영향을 최소화 할 수 있다.I p1 and I p2 are the currents applied to each transmitting terminal to obtain the highest power transmission efficiency when the mutual coupling between the transmitting coils is not considered, and I induced1, total and I induced2, total are the currents induced by the mutual coupling between the transmitting coils am. by M Tx To minimize the effect of the induced current, current must be applied to each transmitter so that I comp1 = I p1, I comp2 = I p2 , or I comp1 ≒ I p1, I comp2 ≒ I p2 as much as possible. To this end, I * comp1 , which is a conjugate value of I comp1 , is applied to the first transmitter 200a, When I * comp2, which is the conjugate value of I comp2 , is applied to the second transmitter 200b, by M Tx The effect of induced current can be minimized.

도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 일 실시예에 의한 제1 및 제2 송신단(200a,200b)에 인가되는 전류를 보상하는 경우에 관한 실험예를 나타내는 도면이다.6A to 6C are diagrams illustrating experimental examples of compensating currents applied to the first and second transmission terminals 200a and 200b according to an embodiment of the present invention.

도 6a 내지 도 6c에서 RTx1 = RTx2 = 14mΩ, RP1 = RP2 = 0.6Ω, CP1 = CP2 = 4.1nF, LP1 = LP2 = 6.2uH, Ls = 6.8uH, RS = 1.5Ω, RL = 15Ω, CS = 6.3nF,

Figure 112020115400366-pat00008
, f0 = 1MHz 인 상태에서 실험하였다.In FIGS. 6A to 6C, R Tx1 = R Tx2 = 14mΩ, R P1 = R P2 = 0.6Ω, C P1 = C P2 = 4.1nF, L P1 = L P2 = 6.2uH, Ls = 6.8uH, R S = 1.5Ω, R L = 15Ω, C S = 6.3nF,
Figure 112020115400366-pat00008
, f 0 = 1 MHz.

또한, 도 6a는 M11 = 600nH, M21 = 300nH, MTx = 0 nH인 경우이고, 도 6b 및 도 6c는 M11 = 600nH, M21 = 300nH, MTx = 300 nH인 경우로 도6b는 제1 및 제2 송신단(200a,200b)에 인가되는 전류를 보상하지 않은 경우이고, 도6c는 제1 및 제2 송신단(200a,200b)에 인가되는 전류를 보상한 경우이다.6a shows M 11 = 600nH, M 21 = 300nH, M Tx = 0 nH, and FIGS. 6b and 6c show M 11 = 600nH, M 21 = 300nH, M Tx = 300 nH, and FIG. 6b is a case in which the current applied to the first and second transmission terminals 200a and 200b is not compensated, and FIG. 6C is a case in which the current applied to the first and second transmission terminals 200a and 200b is compensated.

도 6a 및 도 6b를 살펴보면, MTx 로 인해 전력 전송 효율이 급격하게 감소하는 것을 알 수 있으며, 도 6b 및 도 6c를 살펴보면, 제1 및 제2 송신단(200a,200b)에 인가되는 전류를 보상하면 전력 전송 효율이 높아지는 것을 알 수 있다.Referring to FIGS. 6A and 6B, it can be seen that the power transmission efficiency is rapidly reduced due to M Tx . Referring to FIGS. 6B and 6C, the current applied to the first and second transmitters 200a and 200b is compensated. It can be seen that the power transfer efficiency increases.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 무선 전력 충전 장치(10)의 전력 충전 방법을 설명하기 위한 순서도이다.7 is a flowchart illustrating a power charging method of the wireless power charging device 10 according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 본 발명은 전력 충전이 진행되지 않는 상태에서는 최소한의 전력 소모를 위하여 제1 내지 제t 송신단(200a,200b,200c)의 제어부(170)는 펄스 신호를 송신하여 제1 내지 제q 수신단(210a,210b,210c)의 부하의 존재 여부를 모니터링하는 대기모드를 진행한다(700). 부하의 존재를 확인하면(710의 예), 제어부(170)는 제1 내지 제t 송신단(200a,200b,200c) 및 제1 내지 제q 수신단(210a,210b,210c) 사이의 상호 인덕턴스(Mtq)를 결정한다(720).Referring to FIG. 7, in the present invention, in a state in which power charging is not in progress, the control unit 170 of the first to t-th transmitting terminals 200a, 200b, and 200c transmits a pulse signal to minimize power consumption, A standby mode for monitoring the existence of loads in the q-th receivers 210a, 210b, and 210c proceeds (700). When confirming the presence of a load (Yes in 710), the control unit 170 determines the mutual inductance (M) between the first to t-th transmitting ends 200a, 200b, and 200c and the first to q-th receiving ends 210a, 210b, and 210c. tq ) is determined (720).

상호 인덕턴스(Mtq)가 결정되면, 제어부(170)는 상호 인덕턴스(Mtq)에 관한 행렬을 생성하여 무선 충전 장치(10)의 서브셋을 결정하고(730), 각 서브셋에 최적화 알고리즘을 적용하여 제1 내지 제t 송신단(200a,200b,200c)의 최적의 출력 전류를 결정한다(740). 또한, 충전 환경은 수많은 인자들이 작용할 수 있지만 각 수학식 및 최적화 알고리즘은 모든 환경적 요인을 적용하기 어렵기 때문에 제어부(170)는 결정된 제1 내지 제t 송신단(200a,200b,200c)의 출력 전류를 조정한다(750). 또한, 제1 내지 제t 송신단(200a,200b,200c) 사이의 상호 인덕턴스(MTx)에 의해 유도되는 전류의 영향을 최소화하기 위해 제1 내지 제t 송신단(200a,200b,200c)의 출력 전류를 보상한다(760).When the mutual inductance (M tq ) is determined, the control unit 170 generates a matrix for the mutual inductance (M tq ) to determine a subset of the wireless charging device 10 (730), and applies an optimization algorithm to each subset to obtain Optimum output currents of the first through t-th transmitting terminals 200a, 200b, and 200c are determined (740). In addition, although numerous factors may act on the charging environment, since it is difficult to apply all environmental factors to each equation and optimization algorithm, the control unit 170 determines the output current of the first to t-th transmitters 200a, 200b, and 200c. Adjust (750). In addition, in order to minimize the effect of the current induced by the mutual inductance (M Tx ) between the first to t-th transmission terminals 200a, 200b, and 200c, the output current of the first to t-th transmission terminals 200a, 200b, and 200c Compensate (760).

제1 내지 제t 송신단(200a,200b,200c)의 출력 전류가 확정되면 제1 내지 제t 송신단(200a,200b,200c)은 제1 내지 제q 수신단(210a,210b,210c)에 전력을 공급하여 충전이 진행될 수 있도록 한다(770). 이때, 충전 진행 중에 부하의 위치가 변경되는 등으로 충전 환경이 변화될 수 있으므로 제어부(170)는 주기적으로 충전 환경에 대해 모니터링을 진행하여 충전 환경에 변화가 있는 경우(780의 예) 상호 인덕턴스(Mtq)를 결정하는 과정부터 제1 내지 제t 송신단(200a,200b,200c)의 출력 전류를 보상하는 과정까지 다시 진행한다.When the output currents of the first to t-th transmitting nodes 200a, 200b, and 200c are determined, the first to t-th transmitting nodes 200a, 200b, and 200c supply power to the first to q-th receiving nodes 210a, 210b, and 210c. so that charging can proceed (770). At this time, since the charging environment may change due to a change in the position of a load during charging, the control unit 170 periodically monitors the charging environment, and when there is a change in the charging environment (yes in 780), the mutual inductance ( The process of determining M tq ) to the process of compensating for the output currents of the first to t-th transmitters 200a, 200b, and 200c are performed again.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.Meanwhile, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the present invention.

그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention is not limited to the described embodiments, and should be defined by not only the scope of the claims to be described later, but also those equivalent to the scope of these claims.

100: 전원부 110: 증폭부
120: 통신부 130: 감지부
140: 공진부 150: 정류부
160: 변환부 170: 제어부
100: power supply unit 110: amplification unit
120: communication unit 130: detection unit
140: resonance unit 150: rectification unit
160: conversion unit 170: control unit

Claims (8)

무선 전력 충전 장치에 있어서,
전원부로부터 제공된 전원을 이용하여 전력을 송신하며 하나의 캐패시터와 하나의 인덕터를 포함하는 송신 공진부를 각각 포함하는 복수의 송신단과;
상기 송신 공진부로부터 전송된 전력을 수신하며 하나의 캐패시터와 하나의 인덕터를 포함하는 수신 공진부 및 수신된 전력을 이용하여 충전을 수행하는 부하를 각각 포함하는 적어도 하나의 수신단과;
상기 복수의 송신단 각각의 출력 전류를 결정한 후 상기 복수의 송신단 사이의 상호 인덕턴스를 고려하여 상기 결정된 출력 전류를 보상하여 상기 복수의 송신단 각각에 인가하는 제어부를 포함하며,
상기 복수의 송신단이 제1 및 제2 송신단으로 구성되는 경우,
상기 제어부는 상기 제1 및 제2 송신단 사이의 상호 인덕턴스로 인해 상기 제1 및 제2 송신단 각각에 흐르는 전류의 켤레값에 해당되는 전류를 상기 제1 및 제2 송신단 각각에 인가하는 장치.
In the wireless power charging device,
a plurality of transmitters each including a transmission resonator unit including one capacitor and one inductor for transmitting power using power supplied from the power supply unit;
at least one receiving end each including a receiving resonator that receives the power transmitted from the transmission resonator and includes a capacitor and an inductor and a load that performs charging using the received power;
After determining the output current of each of the plurality of transmitting ends, a control unit for compensating the determined output current in consideration of mutual inductance between the plurality of transmitting ends and applying the compensated output current to each of the plurality of transmitting ends,
When the plurality of transmitting ends are composed of first and second transmitting ends,
wherein the control unit applies a current corresponding to a conjugate value of a current flowing in each of the first and second transmission ends to the first and second transmission ends due to mutual inductance between the first and second transmission ends.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 각 송신 공진부와 상기 각 수신 공진부 사이의 상호 인덕턴스를 결정하고, 상기 각각의 상호 인덕턴스를 이용하여 상기 복수의 송신단 및 상기 적어도 하나의 수신단에서 독립적으로 무선 충전을 수행하는 송신단 및 수신단으로 구성되는 적어도 하나의 서브셋을 결정하여 상기 출력 전류를 결정하는 장치.
According to claim 1,
The control unit determines mutual inductance between each transmission resonator and each reception resonator, and uses each mutual inductance to independently perform wireless charging in the plurality of transmission terminals and the at least one reception terminal, and An apparatus for determining the output current by determining at least one subset comprising receiving ends.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 복수의 송신단이 제1 및 제2 송신단으로 구성되는 경우,
상기 제어부는 상기 제1 송신단에는 Icomp1의 켤레값인 I* comp1를 인가하고, 상기 제2 송신단에는 Icomp2의 켤레 값인 I* comp2를 인가하는 장치.
Figure 112022100510151-pat00009

이때, IP1 : 보상전 제1 송신단의 출력 전류
IP2 : 보상전 제2 송신단의 출력 전류
Icomp1 : 제1 및 제2 송신단 사이의 상호 인덕턴스로 인해 제1 송신단에 흐르는 전류
Icomp2 : 제1 및 제2 송신단 사이의 상호 인덕턴스로 인해 제2 송신단에 흐르는 전류
RTx1 : 제1 송신단에서 전원을 공급하는 전원부에서 공급된 전원을 증폭하여 출력하는 증폭부의 등가 내부 저항
RTx2 : 제2 송신단에서 전원을 공급하는 전원부에서 공급된 전원을 증폭하여 출력하는 증폭부의 등가 내부 저항
RP1 : 제1 송신단의 송신 공진부의 등가 내부 저항
RP2 : 제2 송신단의 송신 공진부의 등가 내부 저항
MTx : 제1 및 제2 송신단 사이의 상호 인덕턴스
wo : 제1 및 제2 송신단과 적어도 하나의 수신단 사이의 공진각주파수
According to claim 1,
When the plurality of transmitting ends are composed of first and second transmitting ends,
The control unit applies I * comp1 , which is a conjugate of I comp1 , to the first transmitter, A device that applies I * comp2 , a conjugate value of I comp2 , to the second transmitter.
Figure 112022100510151-pat00009

At this time, I P1 : output current of the first transmitting terminal before compensation
I P2 : output current of the second transmitter before compensation
I comp1 : current flowing through the first transmission terminal due to mutual inductance between the first and second transmission terminals
I comp2 : current flowing through the second transmission terminal due to mutual inductance between the first and second transmission terminals
R Tx1 : Equivalent internal resistance of the amplifier that amplifies and outputs the power supplied from the power supply unit that supplies power from the first transmitter
R Tx2 : Equivalent internal resistance of the amplifier that amplifies and outputs the power supplied from the power supply unit that supplies power from the second transmitter
R P1 : Equivalent internal resistance of the transmission resonator of the first transmitter
R P2 : Equivalent internal resistance of the transmission resonator of the second transmitter
M Tx : Mutual inductance between the first and second transmitters
w o : resonant angular frequency between the first and second transmitting ends and at least one receiving end
무선 전력 충전 방법에 있어서,
전원부로부터 제공된 전원을 이용하여 하나의 캐패시터와 하나의 인덕터를 포함하는 수신 공진부 및 수신된 전력을 이용하여 충전을 수행하는 부하를 각각 포함하는 적어도 하나의 수신단에 전력을 송신하며, 하나의 캐패시터와 하나의 인덕터를 포함하는 송신 공진부를 각각 포함하는 복수의 송신단 각각의 출력 전류를 결정하는 과정과;
상기 복수의 송신단 사이의 상호 인덕턴스를 고려하여 상기 결정된 출력 전류를 보상하여 상기 복수의 송신단 각각에 인가하는 과정을 포함하며,
상기 복수의 송신단이 제1 및 제2 송신단으로 구성되는 경우, 상기 인가하는 과정은,
상기 제1 및 제2 송신단 사이의 상호 인덕턴스로 인해 상기 제1 및 제2 송신단 각각에 흐르는 전류의 켤레값에 해당되는 전류를 상기 제1 및 제2 송신단 각각에 인가하는 과정을 포함하는 방법.
In the wireless power charging method,
Power is transmitted to at least one receiver including a receiving resonator including one capacitor and one inductor using power provided from the power supply and a load that performs charging using the received power, and the one capacitor and determining an output current of each of a plurality of transmission terminals, each of which includes a transmission resonator including one inductor;
Compensating for the determined output current in consideration of mutual inductance between the plurality of transmitting ends and applying the compensated output current to each of the plurality of transmitting ends,
When the plurality of transmitting ends are composed of first and second transmitting ends, the applying process,
and applying a current corresponding to a conjugate value of a current flowing through each of the first and second transmission ends to the first and second transmission ends due to mutual inductance between the first and second transmission ends.
제5항에 있어서,
상기 출력 전류를 결정하는 과정은,
상기 복수의 송신 공진부와 상기 적어도 하나의 수신 공진부 사이의 상호 인덕턴스를 결정하는 과정과;
상기 복수의 송신단과 상기 적어도 하나의 수신단 사이에서 독립적으로 무선 충전을 수행하는 송신단 및 수신단으로 구성되는 적어도 하나의 서브셋을 상기 각각의 상호 인덕턴스를 이용하여 결정하는 과정과;
상기 서브셋을 이용하여 상기 복수의 송신단 각각의 출력 전류를 결정하는 과정을 포함하는 방법.
According to claim 5,
The process of determining the output current,
determining mutual inductance between the plurality of transmission resonators and the at least one reception resonator;
determining at least one subset composed of a transmitting end and a receiving end independently performing wireless charging between the plurality of transmitting ends and the at least one receiving end using the respective mutual inductance;
and determining an output current of each of the plurality of transmitters using the subset.
삭제delete 제5항에 있어서,
상기 복수의 송신단이 제1 및 제2 송신단으로 구성되는 경우, 상기 인가하는 과정은,
상기 제1 송신단에는 Icomp1의 켤레값인 I* comp1를 인가하고, 상기 제2 송신단에는 Icomp2의 켤레 값인 I* comp2를 인가하는 과정을 포함하는 방법.
Figure 112022100510151-pat00010

이때, IP1 : 보상전 제1 송신단의 출력 전류
IP2 : 보상전 제2 송신단의 출력 전류
Icomp1 : 제1 및 제2 송신단 사이의 상호 인덕턴스로 인해 제1 송신단에 흐르는 전류
Icomp2 : 제1 및 제2 송신단 사이의 상호 인덕턴스로 인해 제2 송신단에 흐르는 전류
RTx1 : 제1 송신단에서 전원을 공급하는 전원부에서 공급된 전원을 증폭하여 출력하는 증폭부의 등가 내부 저항
RTx2 : 제2 송신단에서 전원을 공급하는 전원부에서 공급된 전원을 증폭하여 출력하는 증폭부의 등가 내부 저항
RP1 : 제1 송신단의 송신 공진부의 등가 내부 저항
RP2 : 제2 송신단의 송신 공진부의 등가 내부 저항
MTx : 제1 및 제2 송신단 사이의 상호 인덕턴스
wo : 제1 및 제2 송신단과 적어도 하나의 수신단 사이의 공진각주파수
According to claim 5,
When the plurality of transmitting ends are composed of first and second transmitting ends, the applying process,
To the first transmitter, I * comp1 , which is the conjugate of I comp1 , is applied, and and applying I * comp2, which is a conjugate value of I comp2 , to the second transmitter.
Figure 112022100510151-pat00010

At this time, I P1 : output current of the first transmitting terminal before compensation
I P2 : output current of the second transmitter before compensation
I comp1 : current flowing through the first transmission terminal due to mutual inductance between the first and second transmission terminals
I comp2 : Current flowing through the second transmission terminal due to mutual inductance between the first and second transmission terminals
R Tx1 : Equivalent internal resistance of the amplifier that amplifies and outputs the power supplied from the power supply unit that supplies power from the first transmitter
R Tx2 : Equivalent internal resistance of the amplifier that amplifies and outputs the power supplied from the power supply unit that supplies power from the second transmitter
R P1 : Equivalent internal resistance of the transmission resonator of the first transmitter
R P2 : Equivalent internal resistance of the transmission resonator of the second transmitter
M Tx : Mutual inductance between the first and second transmitters
w o : resonant angular frequency between the first and second transmitting ends and at least one receiving end
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