KR102573342B1 - Foreign Object Detection Method and Apparatus and System therefor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이물질 검출 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템에 관한 것으로서, 무선 전력 송신기에서의 이물질 검출 방법은 핑 단계에서 인버터에 입력되는 전류의 세기를 측정하는 단계와 수신기 타입 식별자가 포함된 패킷을 수신하는 단계와 상기 수신기 타입 식별자가 대응하는 이물질 검출을 위한 임계치를 결정하는 단계와 상기 측정된 전류 세기와 상기 임계치를 비교하여 이물질의 존재 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명은 보다 효과적으로 FO를 검출할 수 있는 장점이 있다.The present invention relates to a method for detecting a foreign substance and an apparatus and system therefor, and the method for detecting a foreign substance in a wireless power transmitter includes measuring the intensity of current input to an inverter in a ping step and receiving a packet including a receiver type identifier. The method may include determining a foreign material detection threshold value corresponding to the receiver type identifier and determining whether a foreign material exists by comparing the measured current intensity with the threshold value. Therefore, the present invention has the advantage of being able to detect FO more effectively.
Description
본 발명은 무선 전력 전송 기술에 관한 것으로서, 상세하게, 무선 충전 시스템상에서의 이물질 검출 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to wireless power transmission technology, and more particularly, to a method for detecting a foreign substance in a wireless charging system and an apparatus and system therefor.
최근 정보 통신 기술이 급속도로 발전함에 따라, 정보 통신 기술을 기반으로 하는 유비쿼터스 사회가 이루어지고 있다.Recently, as information and communication technology develops rapidly, a ubiquitous society based on information and communication technology has been established.
언제 어디서나 정보통신 기기들이 접속되기 위해서는 사회 모든 시설에 통신 기능을 가진 컴퓨최근 정보 통신 기술이 급속도로 발전함에 따라, 정보 통신 기술을 기반으로 하는 유비쿼터스 사회가 이루어지고 있다.In order to access information and communication devices anytime, anywhere, computers with communication functions in all facilities of society. Recently, as information and communication technology develops rapidly, a ubiquitous society based on information and communication technology is being established.
언제 어디서나 정보통신 기기들이 접속되기 위해서는 사회 모든 시설에 통신 기능을 가진 컴퓨터 칩을 내장시킨 센서들이 설치되어야 한다. 따라서 이들 기기나 센서의 전원 공급 문제는 새로운 과제가 되고 있다. 또한 휴대폰뿐만 아니라 블루투스 핸드셋과 아이팟 같은 뮤직 플레이어 등의 휴대기기 종류가 급격히 늘어나면서 배터리를 충전하는 작업이 사용자에게 시간과 수고를 요구하고 됐다. 이러한 문제를 해결하는 방법으로 무선 전력 전송 기술이 최근 들어 관심을 받고 있다. In order to access information and communication devices anytime and anywhere, sensors embedded with computer chips with communication functions must be installed in all social facilities. Therefore, the problem of supplying power to these devices or sensors is becoming a new challenge. In addition, as the types of portable devices such as mobile phones as well as Bluetooth handsets and music players such as iPods are rapidly increasing, the task of charging the batteries is requiring time and effort from users. As a method of solving this problem, a wireless power transfer technology has recently been attracting attention.
무선 전력 전송 기술(wireless power transmission 또는 wireless energy transfer)은 자기장의 유도 원리를 이용하여 무선으로 송신기에서 수신기로 전기 에너지를 전송하는 기술로서, 이미 1800년대에 전자기유도 원리를 이용한 전기 모터나 변압기가 사용되기 시작했고, 그 후로는 고주파, Microwave, 레이저 등과 같은 전자파를 방사해서 전기에너지를 전송하는 방법도 시도되었다. 우리가 흔히 사용하는 전동칫솔이나 일부 무선면도기도 실상은 전자기유도 원리로 충전된다. Wireless power transmission or wireless energy transfer is a technology that transmits electrical energy wirelessly from a transmitter to a receiver using the induction principle of a magnetic field. Electric motors or transformers using the principle of electromagnetic induction have already been used in the 1800s. After that, a method of transmitting electric energy by radiating electromagnetic waves such as high frequency, microwave, and laser was also attempted. In fact, electric toothbrushes and some cordless razors that we commonly use are charged using the principle of electromagnetic induction.
현재까지 무선을 이용한 에너지 전달 방식은 크게 자기 유도 방식, 자기 공진(Electromagnetic Resonance) 방식 및 단파장 무선 주파수를 이용한 RF 전송 방식 등으로 구분될 수 있다.Until now, energy transfer methods using wireless can be largely classified into magnetic induction methods, magnetic resonance (Electromagnetic Resonance) methods, and RF transmission methods using short-wavelength radio frequencies.
자기 유도 방식은 두 개의 코일을 서로 인접시킨 후 한 개의 코일에 전류를 흘려보내면 이 때 발생한 자속(MagneticFlux)이 다른 코일에 기전력을 일으키는 현상을 사용한 기술로서, 휴대폰과 같은 소형기기를 중심으로 빠르게 상용화가 진행되고 있다. 자기 유도 방식은 최대 수백 키로와트(kW)의 전력을 전송할 수 있고 효율도 높지만 최대 전송 거리가 1센티미터(cm) 이하이므로 일반적으로 충전기나 바닥에 인접시켜야 하는 단점이 있다.The magnetic induction method is a technology that uses a phenomenon that when two coils are placed adjacent to each other and current is passed through one coil, the magnetic flux generated at this time causes an electromotive force in the other coil. It is rapidly commercialized around small devices such as mobile phones. is in progress The magnetic induction method can transmit power of up to hundreds of kilowatts (kW) and has high efficiency, but the maximum transmission distance is less than 1 cm (cm), so it generally has a disadvantage that it must be adjacent to a charger or the floor.
자기 공진 방식은 전자기파나 전류 등을 활용하는 대신 전기장이나 자기장을 이용하는 특징이 있다. 자기 공진 방식은 전자파 문제의 영향을 거의 받지 않으므로 다른 전자 기기나 인체에 안전하다는 장점이 있다. 반면, 한정된 거리와 공간에서만 활용할 수 있으며 에너지 전달 효율이 다소 낮다는 단점이 있다.The magnetic resonance method is characterized by using an electric field or a magnetic field instead of using electromagnetic waves or current. The magnetic resonance method has the advantage that it is safe for other electronic devices or the human body because it is hardly affected by electromagnetic problems. On the other hand, it can be used only in a limited distance and space and has a disadvantage that the energy transfer efficiency is somewhat low.
단파장 무선 전력 전송 방식-간단히, RF 전송 방식-은 에너지가 라디오 파(RadioWave)형태로 직접 송수신될 수 있다는 점을 활용한 것이다. 이 기술은 렉테나(rectenna)를 이용하는 RF 방식의 무선 전력 전송 방식으로서, 렉테나는 안테나(antenna)와 정류기(rectifier)의 합성어로서 RF 전력을 직접 직류 전력으로 변환하는 소자를 의미한다. 즉, RF 방식은 AC 라디오파를 DC로 변환하여 사용하는 기술로서, 최근 효율이 향상되면서 상용화에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.The short-wavelength wireless power transmission scheme—briefly, the RF transmission scheme—takes advantage of the fact that energy can be directly transmitted and received in the form of radio waves. This technology is an RF wireless power transmission method using a rectenna, and the rectenna is a compound word of an antenna and a rectifier, and means an element that directly converts RF power into DC power. That is, the RF method is a technology that converts AC radio waves into DC and uses them. As efficiency has recently improved, research on commercialization has been actively conducted.
무선 전력 전송 기술은 모바일 뿐만 아니라 IT, 철도, 가전 산업 등 산업 전반에 다양하게 활용될 수 있다.Wireless power transmission technology can be used not only in mobile, but also in various industries such as IT, railway, and home appliance industries.
무선 충전 가능 영역에 무선 전력 수신기가 아닌 전도체-즉, FO(Foreign Object)가 존재하는 경우, FO에는 무선 전력 송신기로부터 송출된 전자기 신호가 유도되어 온도가 상승할 수 있다. 일 예로, FO는 동전, 클립, 핀, 볼펜 등을 포함할 수 있다.When a conductor other than a wireless power receiver, that is, a foreign object (FO) exists in the wireless charging area, the electromagnetic signal transmitted from the wireless power transmitter is induced in the FO, and the temperature may rise. For example, FO may include coins, clips, pins, ballpoint pens, and the like.
만약, 무선 전력 수신기와 무선 전력 송신기 사이에 FO가 존재하는 경우, 무선 충전 효율이 현저히 떨어질 뿐만 아니라 FO 주변 온도 상승으로 인해 무선 전력 수신기와 무선 전력 송신기의 온도가 함께 상승할 수 있다. 만약, 충전 영역에 위치한 FO가 제거되지 않는 경우, 전력 낭비가 초래될 뿐만 아니라 과열로 인해 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기의 손상이 야기될 수 있다.If the FO exists between the wireless power receiver and the wireless power transmitter, the wireless charging efficiency may significantly decrease and the temperature of the wireless power receiver and the wireless power transmitter may increase together due to the temperature increase around the FO. If the FO located in the charging area is not removed, power is wasted and overheating may cause damage to the wireless power transmitter and the wireless power receiver.
따라서, 충전 영역에 위치한 FO를 검출하는 것은 무선 충전 기술 분야에서 중요한 이슈로 부각되고 있다.Therefore, detecting the FO located in the charging area has emerged as an important issue in the field of wireless charging technology.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 무선 충전을 위한 이물질 검출 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공하는 것이다.The present invention was conceived to solve the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a method for detecting foreign matter for wireless charging and a device and system therefor.
본 발명의 다른 목적은 핑 단계에서 측정된 인버터 입력 전류 변화에 기반하여 이물질을 검출하는 것이 가능한 무선 전력 송신 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a wireless power transmission device capable of detecting a foreign substance based on a change in inverter input current measured in a ping step.
본 발명의 또 다른 목적은 수신기 타입에 기반하여 동적으로 이물질 존재 여부를 판단하기 위한 전류 변화 임계치 또는 임계 비율을 결정함으로써, 보다 정확한 이물질 검출이 가능한 이물질 검출 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a foreign matter detection method capable of more accurate foreign matter detection by determining a current change threshold or threshold ratio for dynamically determining the presence or absence of a foreign matter based on a receiver type, and an apparatus and system therefor. .
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below. You will be able to.
본 발명은 이물질 검출 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공할 수 있다.The present invention can provide a foreign material detection method and an apparatus and system therefor.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서의 이물질 검출 방법은 핑 단계에서 인버터에 입력되는 전류의 세기를 측정하는 단계와 수신기 타입 식별자가 포함된 패킷을 수신하는 단계와 상기 수신기 타입 식별자가 대응하는 이물질 검출을 위한 임계치를 결정하는 단계와 상기 측정된 전류 세기와 상기 임계치를 비교하여 이물질의 존재 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.A foreign matter detection method in a wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention includes measuring the intensity of current input to an inverter in a ping step, receiving a packet including a receiver type identifier, and the receiver type identifier corresponding to each other. The method may include determining a threshold value for detecting a foreign substance, and determining whether a foreign substance exists by comparing the measured current intensity with the threshold value.
일 예로, 상기 수신기 타입 식별자는 구성 및 식별 단계에서 구성 패킷에 포함되어 수신될 수 있다.For example, the receiver type identifier may be included in a configuration packet and received in the configuration and identification step.
다른 일 예로, 상기 수신기 타입 식별자는 협상 단계에서 FOD(Foreign Object Detection) 상태 패킷에 포함되어 수신될 수 있다.As another example, the receiver type identifier may be included in a Foreign Object Detection (FOD) status packet and received in the negotiation step.
또한, 상기 이물질 검출 방법은 상기 판단 결과, 이물질이 존재하면, 이물질 감지되었음을 알리는 소정 알람 신호를 출력하는 단계를 더 포함하고, 상기 알람 신호 출력 후 선택 단계로 진입할 수 있다.In addition, the foreign matter detection method may further include outputting a predetermined alarm signal informing that the foreign matter has been detected when the foreign matter is present as a result of the determination, and may enter a selection step after outputting the alarm signal.
또한, 상기 판단 결과, 이물질이 존재하지 않으면, 협상 단계 또는 전력 전송 단계로 진입할 수 있다.In addition, as a result of the determination, if the foreign matter does not exist, the negotiation step or the power transmission step may be entered.
또한, 상기 이물질 검출 방법은 상기 판단 결과, 이물질이 존재하면, 품질 인자 값에 기반한 이물질 검출 절차가 수행되는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the foreign material detection method may further include performing a foreign material detection procedure based on the quality factor value, if the foreign material exists as a result of the determination.
또한, 상기 이물질 검출 방법은 상기 품질 인자 값에 기반한 이물질 검출 절차를 통해 이물질이 존재하는 것으로 판단되면, NACK 패킷을 해당 무선 전력 수신기에 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the foreign matter detection method may further include transmitting a NACK packet to a corresponding wireless power receiver when it is determined that the foreign matter is present through the foreign matter detection procedure based on the quality factor value.
또한, 상기 이물질 검출 방법은 상기 품질 인자 값에 기반한 이물질 검출 절차를 통해 이물질이 존재하는 것으로 판단되면 ACK 패킷을 해당 무선 전력 수신기에 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.The foreign matter detection method may further include transmitting an ACK packet to a corresponding wireless power receiver when it is determined that a foreign matter is present through a foreign matter detection procedure based on the quality factor value.
또한, 상기 이물질 검출 방법은 상기 판단 결과, 이물질이 존재하지 않으면, 협상 단계에서 FOD 상태 패킷을 수신한 후 ACK 패킷을 해당 무선 전력 수신기에 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the foreign matter detection method may further include receiving an FOD status packet in the negotiation step and then transmitting an ACK packet to a corresponding wireless power receiver when the foreign matter does not exist as a result of the determination.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서의 이물질 검출 방법은 핑 단계에서 인버터에 입력되는 전류의 변화 비율을 산출하는 단계와 수신기 타입 식별자가 포함된 패킷을 수신하는 단계와 상기 수신기 타입 식별자가 대응하는 이물질 검출을 위한 전류 세기 임계 비율을 결정하는 단계와 상기 산출된 전류의 변화 비율과 상기 전류 세기 임계 비율을 비교하여 이물질의 존재 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.A foreign matter detection method in a wireless power transmitter according to another embodiment of the present invention includes calculating a rate of change of current input to an inverter in a ping step, receiving a packet including a receiver type identifier, and the receiver type identifier The method may include determining a current intensity threshold ratio for detecting a corresponding foreign material and determining whether a foreign material is present by comparing the calculated current change ratio with the current intensity threshold ratio.
여기서, 상기 인버터에 입력되는 전류의 변화 비율은 물체가 감지되지 않은 상태에서 초기 인버터에 입력되는 전류 세기 값 대비 핑 단계에서 측정된 인버터 입력 전류 세기 값의 변화 비율로 산출될 수 있다.Here, the rate of change of the current input to the inverter may be calculated as a rate of change of the current intensity value of the inverter input current measured in the ping step to the current intensity value input to the initial inverter in a state in which an object is not detected.
또한, 상기 이물질의 존재 여부를 판단하는 단계는 상기 산출된 전류의 변화 비율이 상기 전류 세기 임계 비율을 초과하면, 이물질이 존재하는 것으로 판단하는 단계와 상기 산출된 전류의 변화 비율이 상기 전류 세기 임계 비율보다 작거나 같으면, 이물질이 존재하지 않는 것으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the step of determining whether or not the foreign material exists includes determining that the foreign material is present when the calculated rate of change of current exceeds the current intensity threshold rate, and the calculated rate of change of current is the current intensity threshold rate. If it is less than or equal to the ratio, determining that the foreign matter does not exist may be included.
또한, 상기 수신기 타입 식별자는 구성 및 식별 단계에서 구성 패킷에 포함되어 수신될 수 있다.In addition, the receiver type identifier may be included in a configuration packet and received in the configuration and identification step.
또한, 상기 수신기 타입 식별자는 협상 단계에서 FOD(Foreign Object Detection) 상태 패킷에 포함되어 수신될 수 있다.Also, the receiver type identifier may be included in a Foreign Object Detection (FOD) status packet and received in the negotiation step.
또한, 상기 이물질 검출 방법은 상기 판단 결과, 이물질이 존재하면, 이물질 감지되었음을 알리는 소정 알람 신호를 출력하는 단계를 더 포함하고, 상기 알람 신호 출력 후 선택 단계로 진입할 수 있다.In addition, the foreign matter detection method may further include outputting a predetermined alarm signal informing that the foreign matter has been detected when the foreign matter is present as a result of the determination, and may enter a selection step after outputting the alarm signal.
또한, 상기 이물질 검출 방법은 상기 판단 결과, 이물질이 존재하지 않으면, 협상 단계 또는 전력 전송 단계로 진입하도록 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the foreign matter detection method may further include controlling to enter a negotiation step or a power transmission step when the foreign matter does not exist as a result of the determination.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 이물질 검출 장치는 핑 단계에서 인버터에 입력되는 전류의 세기를 측정하는 센싱부와 수신기 타입 식별자가 포함된 패킷을 수신하는 복조부와 상기 수신기 타입 식별자가 대응하는 이물질 검출을 위한 임계치를 결정하고, 상기 측정된 전류 세기와 상기 임계치를 비교하여 이물질의 존재 여부를 판단하는 제어부를 포함할 수 있다.A foreign matter detection apparatus according to another embodiment of the present invention includes a sensing unit for measuring the intensity of current input to an inverter in a ping step, a demodulation unit for receiving a packet including a receiver type identifier, and the receiver type identifier corresponding to each other. A control unit may be configured to determine a threshold value for detecting a foreign substance and compare the measured current intensity with the threshold value to determine whether a foreign substance is present.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 이물질 검출 장치는 핑 단계에서 인버터에 입력되는 전류의 세기를 측정하는 센싱부와 수신기 타입 식별자가 포함된 패킷을 수신하는 복조부와 상기 센싱부와 연동하여 상기 인버터에 입력되는 전류의 변화 비율을 산출하고, 상기 수신기 타입 식별자에 대응하는 이물질 검출을 위한 전류 세기 임계 비율을 결정하고, 상기 전류의 변화 비율과 상기 전류 세기 임계 비율을 비교하여 이물질의 존재 여부를 판단하는 제어부를 포함할 수 있다.An apparatus for detecting foreign matter according to another embodiment of the present invention includes a sensing unit for measuring the intensity of current input to an inverter in a ping step, a demodulation unit for receiving a packet including a receiver type identifier, and the sensing unit to detect the Calculate the rate of change of the current input to the inverter, determine the threshold rate of current intensity for detecting foreign matter corresponding to the receiver type identifier, and compare the rate of change of current with the threshold rate of current intensity to detect the existence of the foreign substance. It may include a control unit that determines.
또한, 상기 이물질 검출 장치는 전원으로부터 인가된 직류 전력을 특정 직류 전력으로 변환하는 직류-직류 컨버터; 및 상기 변환된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 상기 인버터를 포함하고, 상기 센싱부가 상기 직류-직류 컨버터와 상기 인덕터 사이에 흐르는 전류의 세기를 측정할 수 있다.In addition, the foreign matter detection device may include a DC-DC converter for converting DC power applied from a power source into specific DC power; and the inverter converting the converted DC power into AC power, and the sensing unit may measure the intensity of current flowing between the DC-DC converter and the inductor.
또한, 상기 이물질 검출 장치는 상기 교류 전력을 무선으로 송출하기 위한 공진 캐패시터와 인덕터로 구성된 LC 공진 회로를 더 포함할 수 있다.In addition, the foreign matter detection device may further include an LC resonance circuit including a resonance capacitor and an inductor for wirelessly transmitting the AC power.
본 발명의 또 다른 일 실시예는 상기 이물질 검출 방법들 중 어느 하나의 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체가 제공될 수 있다.Another embodiment of the present invention may be provided with a computer-readable recording medium recording a program for executing any one of the foreign material detection methods.
상기 본 발명의 양태들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.The above aspects of the present invention are only some of the preferred embodiments of the present invention, and various embodiments in which the technical features of the present invention are reflected are detailed descriptions of the present invention to be detailed below by those skilled in the art. It can be derived and understood based on.
본 발명에 따른 방법, 장치 및 시스템에 대한 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.Effects of the method, apparatus and system according to the present invention are described as follows.
본 발명은 무선 충전을 위한 이물질 검출 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공하는 장점이 있다.The present invention has the advantage of providing a foreign matter detection method for wireless charging and a device and system therefor.
또한, 본 발명은 보다 정확하게 이물질을 검출하는 것이 가능한 무선 전력 송신기를 제공하는 장점이 있다.In addition, the present invention has an advantage of providing a wireless power transmitter capable of more accurately detecting foreign matter.
또한, 본 발명은 불필요한 전력 낭비 및 이물질에 의한 발열 현상을 최소화시킬 수 있는 장점이 있다.In addition, the present invention has the advantage of minimizing unnecessary power waste and heat generation caused by foreign substances.
또한, 본 발명은 수신기의 타입에 따라 동적으로 이물질 존재 여부를 판단하기 위한 임계치를 결정함으로써, 보다 정확한 이물질 검출이 가능한 이물질 검출 방법 및 그를 이용한 장치 및 시스템을 제공하는 장점이 있다.In addition, the present invention has an advantage of providing a foreign material detection method capable of more accurate detection of a foreign material by determining a threshold for dynamically determining the existence of a foreign material according to a type of receiver, and an apparatus and system using the same.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects obtainable in the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below. will be.
도 1은 본 발명에 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명에 다른 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템에서의 감지 신호 전송 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 WPC 표준에 정의된 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 5는 WPC(Qi) 표준에 정의된 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 7은 상기 도 6에 따른 무선 전력 송신기와 연동되는 무선 전력 수신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 신호의 변조 및 복조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른, 패킷 포맷을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 WPC(Qi) 표준에 정의된 패킷의 종류를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질 검출 장치의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 12는 본 발명에 일 실시예에 따른 FOD 상태 패킷의 메시지 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 구성 패킷의 메시지 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기 타입 식별자에 대응되는 전류 변화 임계치가 정의된 수신기 타입 식별자 매핑 테이블이다.
도 15는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 수신기 타입 식별자에 대응되는 전류 변화 임계 비율이 정의된 수신기 타입 식별자 매핑 테이블이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치에서의 이물질 감지 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치에서의 이물질 감지 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 18은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치에서의 이물질 검출 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치에 장착되는 송신 코일의 일 실시 형태이다.
도 20a 내지 도 20b는 도 19에 따른 송신 코일의 위치 별 인덕터 입력 전류 세기와 송신 코일 입력 전류 세기의 측정 결과를 보여주는 그래프이다.
도 21 내지 22는 도 19의 Position 1에서 핑 단계에서 이물질이 충전 영역에 위치된 경우의 코일 전류 및 인버터 입력 전류의 변화 패턴을 보여준다.1 is a block diagram for explaining a wireless charging system according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram for explaining a wireless charging system according to another embodiment of the present invention.
3 is a diagram for explaining a detection signal transmission procedure in a wireless charging system according to an embodiment of the present invention.
4 is a state transition diagram for explaining a wireless power transmission procedure defined in the WPC standard.
5 is a state transition diagram for explaining a wireless power transmission procedure defined in the WPC (Qi) standard.
6 is a block diagram for explaining the structure of a wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram for explaining the structure of a wireless power receiver interworking with the wireless power transmitter of FIG. 6 .
8 is a diagram for explaining a method of modulating and demodulating a wireless power signal according to an embodiment of the present invention.
9 is a diagram for explaining a packet format according to an embodiment of the present invention.
10 is a diagram for explaining packet types defined in the WPC (Qi) standard according to an embodiment of the present invention.
11 is a block diagram for explaining the structure of a foreign matter detection device according to an embodiment of the present invention.
12 is a diagram for explaining a message structure of a FOD status packet according to an embodiment of the present invention.
13 is a diagram for explaining a message structure of a configuration packet according to an embodiment of the present invention.
14 is a receiver type identifier mapping table in which current change thresholds corresponding to receiver type identifiers are defined according to an embodiment of the present invention.
15 is a receiver type identifier mapping table in which current change threshold ratios corresponding to receiver type identifiers are defined according to another embodiment of the present invention.
16 is a flowchart illustrating a method of detecting a foreign object in a wireless power transmission device according to an embodiment of the present invention.
17 is a flowchart illustrating a method of detecting a foreign object in a wireless power transmission device according to another embodiment of the present invention.
18 is a flowchart illustrating a method of detecting a foreign material in a wireless power transmission device according to another embodiment of the present invention.
19 is an embodiment of a transmission coil mounted in a wireless power transmission device according to an embodiment of the present invention.
20A to 20B are graphs showing measurement results of the inductor input current intensity and the transmission coil input current intensity for each position of the transmission coil according to FIG. 19 .
21 and 22 show a change pattern of coil current and inverter input current when a foreign material is located in the charging area in the ping step in
이하, 본 발명의 실시예들이 적용되는 장치 및 다양한 방법들에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.Hereinafter, an apparatus and various methods to which embodiments of the present invention are applied will be described in more detail with reference to the drawings. The suffixes "module" and "unit" for components used in the following description are given or used together in consideration of ease of writing the specification, and do not have meanings or roles that are distinct from each other by themselves.
실시예의 설명에 있어서, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)는 두개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되거나 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 배치되어 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.In the description of the embodiment, in the case where it is described as being formed on the "top (top) or bottom (bottom)" of each component, the top (top) or bottom (bottom) means that two components are in direct contact with each other or One or more other components are formed by being disposed between two components. In addition, when expressed as “up (up) or down (down)”, it may include the meaning of not only the upward direction but also the downward direction based on one component.
실시예의 설명에 있어서, 무선 충전 시스템상에서 무선 전력을 송신하는 기능이 탑재된 장치는 설명의 편의를 위해 무선 파워 송신기, 무선 파워 송신 장치, 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 송신기, 송신단, 송신기, 송신 장치, 송신측, 무선 파워 전송 장치, 무선 파워 전송기 등을 혼용하여 사용하기로 한다. 또한, 무선 전력 송신 장치로부터 무선 전력을 수신하는 기능이 탑재된 장치에 대한 표현으로 설명의 편의를 위해 무선 전력 수신 장치, 무선 전력 수신기, 무선 파워 수신 장치, 무선 파워 수신기, 수신 단말기, 수신측, 수신 장치, 수신기 등이 혼용되어 사용될 수 있다.In the description of the embodiment, a device equipped with a function of transmitting wireless power on a wireless charging system is a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a transmitter, a transmitter, and a transmitter for convenience of description. , a transmitting side, a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, etc. will be used interchangeably. In addition, it is an expression for a device equipped with a function of receiving wireless power from a wireless power transmitter, and for convenience of explanation, a wireless power receiver, a wireless power receiver, a wireless power receiver, a wireless power receiver, a receiving terminal, a receiving side, A receiving device, a receiver, and the like may be used interchangeably.
본 발명에 따른 송신기는 패드 형태, 거치대 형태, AP(Access Point) 형태, 소형 기지국 형태, 스텐드 형태, 천장 매립 형태, 벽걸이 형태 등으로 구성될 수 있으며, 하나의 송신기는 복수의 무선 전력 수신 장치에 파워를 전송할 수도 있다. 이를 위해, 송신기는 적어도 하나의 무선 파워 전송 수단을 구비할 수도 있다. 여기서, 무선 파워 전송 수단은 전력 송신단 코일에서 자기장을 발생시켜 그 자기장의 영향으로 수신단 코일에서 전기가 유도되는 전자기유도 원리를 이용하여 충전하는 전자기 유도 방식에 기반한 다양한 무전 전력 전송 표준이 사용될 수 있다. 여기서, 무선파워 전송 수단은 무선 충전 기술 표준 기구인 WPC(Wireless Power Consortium) 및 PMA(Power Matters Alliance)에서 정의된 전자기 유도 방식의 무선 충전 기술을 포함할 수 있다.The transmitter according to the present invention may be configured in a pad type, a cradle type, an access point (AP) type, a small base station type, a stand type, a ceiling buried type, a wall hanging type, etc. Power can also be transmitted. To this end, the transmitter may include at least one wireless power transmission unit. Here, the wireless power transmission unit generates a magnetic field in the coil of the power transmitter and uses the principle of electromagnetic induction in which electricity is induced in the coil of the receiver under the influence of the magnetic field, and various wireless power transmission standards based on the electromagnetic induction method may be used. Here, the wireless power transmission unit may include an electromagnetic induction type wireless charging technology defined by the Wireless Power Consortium (WPC) and the Power Matters Alliance (PMA), which are wireless charging technology standard organizations.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기는 적어도 하나의 무선 전력 수신 수단이 구비될 수 있으며, 2개 이상의 송신기로부터 동시에 무선 파워를 수신할 수도 있다. 여기서, 무선 전력 수신 수단은 무선 충전 기술 표준 기구인 WPC(Wireless Power Consortium) 및 PMA(Power Matters Alliance)에서 정의된 전자기 유도 방식의 무선 충전 기술을 포함할 수 있다.In addition, the receiver according to an embodiment of the present invention may include at least one wireless power receiving unit, and may simultaneously receive wireless power from two or more transmitters. Here, the wireless power receiver may include electromagnetic induction type wireless charging technology defined by the Wireless Power Consortium (WPC) and the Power Matters Alliance (PMA), which are wireless charging technology standard organizations.
본 발명에 따른 수신기는 휴대폰(mobile phone), 스마트폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션, MP3 player, 전동 칫솔, 전자 태그, 조명 장치, 리모콘, 낚시찌, 스마트 워치와 같은 웨어러블 디바이스 등의 소형 전자 기기 등에 사용될 수 있으나, 이에 국한되지는 아니하며 본 발명에 따른 무선 전력 수신 수단이 장착되어 배터리 충전이 가능한 기기라면 족하다. The receiver according to the present invention is a mobile phone, a smart phone, a laptop computer, a digital broadcasting terminal, a PDA (Personal Digital Assistants), a PMP (Portable Multimedia Player), a navigation device, an MP3 player, an electric motor It can be used for small electronic devices such as toothbrushes, electronic tags, lighting devices, remote controls, fishing floats, and wearable devices such as smart watches, but is not limited thereto, and is equipped with a wireless power receiving means according to the present invention and can charge a battery. enough
도 1은 본 발명에 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.1 is a block diagram for explaining a wireless charging system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 무선 충전 시스템은 크게 무선으로 전력을 송출하는 무선 전력 송신단(10), 상기 송출된 전력을 수신하는 무선 전력 수신단(20) 및 수신된 전력을 공급 받는 전자기기(30)로 구성될 수 있다.Referring to FIG. 1, the wireless charging system includes a
일 예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20)은 무선 전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 동일한 주파수 대역을 이용하여 정보를 교환하는 인밴드(In-band) 통신을 수행할 수 있다. 다른 일예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20)은 무선 전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 상이한 별도의 주파수 대역을 이용하여 정보를 교환하는 대역외(Out-of-band) 통신을 수행할 수도 있다.For example, the
일 예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20) 사이에 교환되는 정보는 서로의 상태 정보뿐만 아니라 제어 정보도 포함될 수 있다. 여기서, 송수신단 사이에 교환되는 상태 정보 및 제어 정보는 후술할 실시예들의 설명을 통해 보다 명확해질 것이다.For example, information exchanged between the
상기 인밴드 통신 및 대역외 통신은 양방향 통신을 제공할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 다른 실시예에 있어서는 단방향 통신 또는 반이중 방식의 통신을 제공할 수도 있다.The in-band communication and the out-of-band communication may provide bi-directional communication, but are not limited thereto, and in another embodiment, uni-directional communication or half-duplex communication may be provided.
일 예로, 단방향 통신은 무선 전력 수신단(20)이 무선 전력 송신단(10)으로만 정보를 전송하는 것일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 전력 송신단(10)이 무선 전력 수신단(20)으로 정보를 전송하는 것일 수도 있다. For example, one-way communication may be transmission of information only from the wireless power receiver 20 to the
반이중 통신 방식은 무선 전력 수신단(20)과 무선 전력 송신단(10) 사이의 양방향 통신은 가능하나, 어느 한 시점에 어느 하나의 장치에 의해서만 정보 전송이 가능한 특징이 있다. The half-duplex communication method is characterized in that two-way communication is possible between the wireless power receiver 20 and the
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신단(20)은 전자 기기(30)의 각종 상태 정보를 획득할 수도 있다. 일 예로, 전자 기기(30)의 상태 정보는 현재 전력 사용량 정보, 실행중인 응용을 식별하기 위한 정보, CPU 사용량 정보, 배터리 충전 상태 정보, 배터리 출력 전압/전류 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 전자 기기(30)로부터 획득 가능하고, 무선 전력 제어에 활용 가능한 정보이면 족하다. The wireless power receiver 20 according to an embodiment of the present invention may obtain various state information of the
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신단(10)은 고속 충전 지원 여부를 지시하는 소정 패킷을 무선 전력 수신단(20)에 전송할 수 있다. 무선 전력 수신단(20)은 접속된 무선 전력 송신단(10)이 고속 충전 모드를 지원하는 것으로 확인된 경우, 이를 전자 기기(30)에 알릴 수 있다. 전자 기기(30)는 구비된 소정 표시 수단-예를 들면, 액정 디스플레이일 수 있음-을 통해 고속 충전이 가능함을 표시할 수 있다.In particular, the
또한, 전자 기기(30) 사용자는 액정 표시 수단에 표시된 소정 고속 충전 요청 버튼을 선택하여 무선 전력 송신단(10)이 고속 충전 모드로 동작하도록 제어할 수도 있다. 이 경우, 전자 기기(30)는 사용자에 의해 고속 충전 요청 버튼이 선택되면, 소정 고속 충전 요청 신호를 무선 전력 수신단(20)에 전송할 수 있다. 무선 전력 수신단(20)은 수신된 고속 충전 요청 신호에 상응하는 충전 모드 패킷을 생성하여 무선 전력 송신단(10)에 전송함으로써, 일반 저전력 충전 모드를 고속 충전 모드로 전환시킬 수 있다. In addition, the user of the
도 2는 본 발명에 다른 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.2 is a block diagram for explaining a wireless charging system according to another embodiment of the present invention.
일 예로, 도면 부호 200a에 도시된 바와 같이, 무선 전력 수신단(20)은 복수의 무선 전력 수신 장치로 구성될 수 있으며, 하나의 무선 전력 송신단(10)에 복수의 무선 전력 수신 장치가 연결되어 무선 충전을 수행할 수도 있다. 이때, 무선 전력 송신단(10)은 시분할 방식으로 복수의 무선 전력 수신 장치에 전력을 분배하여 송출할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며. 다른 일 예로, 무선 전력 송신단(10)은 무선 전력 수신 장치 별 할당된 상이한 주파수 대역을 이용하여 복수의 무선 전력 수신 장치에 전력을 분배하여 송출할 수 있다.For example, as shown at reference numeral 200a, the wireless power receiver 20 may be composed of a plurality of wireless power receivers, and a plurality of wireless power receivers are connected to one
이때, 하나의 무선 전력 송신 장치(10)에 연결 가능한 무선 전력 수신 장치의 개수는 무선 전력 수신 장치 별 요구 전력량, 배터리 충전 상태, 전자 기기의 전력 소비량 및 무선 전력 송신 장치의 가용 전력량 중 적어도 하나에 기반하여 적응적으로 결정될 수 있다.At this time, the number of wireless power receivers connectable to one
다른 일 예로, 도면 부호 200b에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신단(10)은 복수의 무선 전력 송신 장치로 구성될 수도 있다. 이 경우, 무선 전력 수신단(20)은 복수의 무선 전력 송신 장치와 동시에 연결될 수 있으며, 연결된 무선 전력 송신 장치들로부터 동시에 전력을 수신하여 충전을 수행할 수도 있다. 이때, 무선 전력 수신단(20)과 연결된 무선 전력 송신 장치의 개수는 무선 전력 수신단(20)의 요구 전력량, 배터리 충전 상태, 전자 기기의 전력 소비량, 무선 전력 송신 장치의 가용 전력량 등에 기반하여 적응적으로 결정될 수 있다.As another example, as shown in reference numeral 200b, the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템에서의 감지 신호 전송 절차를 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram for explaining a detection signal transmission procedure in a wireless charging system according to an embodiment of the present invention.
일 예로, 무선 전력 송신기는 3개의 송신 코일(111, 112, 113)이 장착될 수 있다. 각각의 송신 코일은 일부 영역이 다른 송신 코일과 서로 중첩될 수 있으며, 무선 전력 송신기는 각각의 송신 코일을 통해 무선 전력 수신기의 존재를 감지하기 위한 소정 감지 신호(117, 127)-예를 들면, 디지털 핑 신호-를 미리 정의된 순서로 순차적으로 송출한다.For example, the wireless power transmitter may be equipped with three transmission coils 111, 112, and 113. Each transmission coil may have a partial area overlapping with other transmission coils, and the wireless power transmitter may send predetermined detection signals 117 and 127 for detecting the presence of a wireless power receiver through each transmission coil - for example, Digital ping signals are sent sequentially in a predefined order.
상기 도 3에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신기는 도면 번호 110에 도시된 1차 감지 신호 송출 절차를 통해 감지 신호(117)를 순차적으로 송출하고, 무선 전력 수신기(115)로부터 신호 세기 지시자(Signal Strength Indicator, 116)가 수신된 송신 코일(111, 112)을 식별할 수 있다. 연이어, 무선 전력 송신기는 도면 번호 120에 도시된 2차 감지 신호 송출 절차를 통해 감지 신호(127)를 순차적으로 송출하고, 신호 세기 지시자(126)가 수신된 송신 코일(111, 112) 중 전력 전송 효율(또는 충전 효율)-즉, 송신 코일과 수신 코일 사이의 정렬 상태-이 좋은 송신 코일을 식별하고, 식별된 송신 코일을 통해 전력이 송출되도록-즉, 무선 충전이 이루어지도록- 제어할 수 있다. As shown in FIG. 3, the wireless power transmitter sequentially transmits the detection signal 117 through the primary detection signal transmission procedure shown in
상기의 도 3에서 보여지는 바와 같이, 무선 전력 송신기가 2회의 감지 신호 송출 절차를 수행하는 이유는 어느 송신 코일에 무선 전력 수신기의 수신 코일이 잘 정렬되어 있는지를 보다 정확하게 식별하기 위함이다.As shown in FIG. 3 above, the reason why the wireless power transmitter performs the detection signal transmission procedure twice is to more accurately identify to which transmission coil the receiving coil of the wireless power receiver is well aligned.
만약, 상기한 도 3의 도면 번호 110 및 120에 도시된 바와 같이, 제1 송신 코일(111), 제2 송신 코일(112)에 신호 세기 지시자(116, 126)가 수신된 경우, 무선 전력 송신기는 제1 송신 코일(111)과 제2 송신 코일(112) 각각에 수신된 신호 세기 지시자(126)에 기반하여 가장 정렬이 잘된 송신 코일을 선택하고, 선택된 송신 코일을 이용하여 무선 충전을 수행한다. If, as shown in
도 4는 WPC 표준에 정의된 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.4 is a state transition diagram for explaining a wireless power transmission procedure defined in the WPC standard.
도 4를 참조하면, WPC 표준에 따른 송신기로부터 수신기로의 파워 전송은 크게 선택 단계(Selection Phase, 410), 핑 단계(Ping Phase, 420), 식별 및 구성 단계(Identification and Configuration Phase, 430), 전력 전송 단계(Power Transfer Phase, 440) 단계로 구분될 수 있다.Referring to FIG. 4, power transmission from a transmitter to a receiver according to the WPC standard largely includes a selection phase (Selection Phase) 410, a ping phase (420), an identification and configuration phase (430), It can be divided into power transfer phase (Power Transfer Phase, 440).
선택 단계(410)는 파워 전송을 시작하거나 파워 전송을 유지하는 동안 특정 오류 또는 특정 이벤트가 감지되면, 천이되는 단계일 수 있다. 여기서, 특정 오류 및 특정 이벤트는 이하의 설명을 통해 명확해질 것이다. 또한, 선택 단계(410)에서 송신기는 인터페이스 표면에 물체가 존재하는지를 모니터링할 수 있다. 만약, 송신기가 인터페이스 표면에 물체가 놓여진 것이 감지되면, 핑 단계(420)로 천이할 수 있다(S401). 선택 단계(410)에서 송신기는 매우 짧은 펄스의 아날로그 핑(Analog Ping) 신호를 전송하며, 송신 코일의 전류 변화에 기반하여 인터페이스 표면의 활성 영역(Active Area)에 물체가 존재하는지를 감지할 수 있다. The
핑 단계(420)에서 송신기는 물체가 감지되면, 수신기를 활성화시키고, 수신기가 WPC 표준이 호환되는 수신기인지를 식별하기 위한 디지털 핑(Digital Ping)을 전송한다. 핑 단계(420)에서 송신기는 디지털 핑에 대한 응답 시그널-예를 들면, 신호 세기 지시자-을 수신기로부터 수신하지 못하면, 다시 선택 단계(410)로 천이할 수 있다(S402). 또한, 핑 단계(420)에서 송신기는 수신기로부터 파워 전송이 완료되었음을 지시하는 신호-즉, 충전 완료 신호-를 수신하면, 선택 단계(410)로 천이할 수도 있다(S403).In the
핑 단계(420)가 완료되면, 송신기는 수신기 식별 및 수신기 구성 및 상태 정보를 수집하기 위한 식별 및 구성 단계(430)로 천이할 수 있다(S404).When the
식별 및 구성 단계(430)에서 송신기는 원하지 않은 패킷이 수신되거나(unexpected packet), 미리 정의된 시간 동안 원하는 패킷이 수신되지 않거나(time out), 패킷 전송 오류가 있거나(transmission error), 파워 전송 계약이 설정되지 않으면(no power transfer contract) 선택 단계(410)로 천이할 수 있다(S405).In the identification and
수신기에 대한 식별 및 구성이 완료되면, 송신기는 무선 전력을 전송하는 전력 전송 단계(440)로 천이할 수 있다(S406).When the identification and configuration of the receiver is completed, the transmitter may transition to a
전력 전송 단계(440)에서, 송신기는 원하지 않은 패킷이 수신되거나(unexpected packet), 미리 정의된 시간 동안 원하는 패킷이 수신되지 않거나(time out), 기 설정된 파워 전송 계약에 대한 위반이 발생되거나(power transfer contract violation), 충전이 완료된 경우, 선택 단계(410)로 천이할 수 있다(S407).In the
또한, 전력 전송 단계(440)에서, 송신기는 송신기 상태 변화 등에 따라 파워 전송 계약을 재구성할 필요가 있는 경우, 식별 및 구성 단계(430)로 천이할 수 있다(S408).In addition, in the
상기한 파워 전송 계약은 송신기와 수신기의 상태 및 특성 정보에 기반하여 설정될 수 있다. 일 예로, 송신기 상태 정보는 최대 전송 가능한 파워량에 대한 정보, 최대 수용 가능한 수신기 개수에 대한 정보 등을 포함할 수 있으며, 수신기 상태 정보는 요구 전력에 대한 정보 등을 포함할 수 있다.The power transmission contract described above may be established based on state and characteristic information of a transmitter and a receiver. For example, the transmitter status information may include information on the maximum amount of transmittable power and information on the maximum number of receivers that can be accommodated, and the receiver status information may include information on required power.
도 5는 WPC(Qi) 표준에 정의된 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.5 is a state transition diagram for explaining a wireless power transmission procedure defined in the WPC (Qi) standard.
도 5를 참조하면, WPC(Qi) 표준에 따른 송신기로부터 수신기로의 파워 전송은 크게 선택 단계(Selection Phase, 510), 핑 단계(Ping Phase, 520), 식별 및 구성 단계(Identification and Configuration Phase, 530), 협상 단계(Negotiation Phase, 540), 보정 단계(Calibration Phase, 550), 전력 전송 단계(Power Transfer Phase, 560) 단계 및 재협상 단계(Renegotiation Phase, 570)로 구분될 수 있다.Referring to FIG. 5, power transmission from a transmitter to a receiver according to the WPC (Qi) standard largely includes a selection phase (510), a ping phase (520), and an identification and configuration phase (Identification and Configuration Phase). 530), a negotiation phase (Negotiation Phase, 540), a calibration phase (550), a power transfer phase (560), and a renegotiation phase (570).
선택 단계(510)는 파워 전송을 시작하거나 파워 전송을 유지하는 동안 특정 오류 또는 특정 이벤트가 감지되면, 천이되는 단계일 수 있다. 여기서, 특정 오류 및 특정 이벤트는 이하의 설명을 통해 명확해질 것이다. 또한, 선택 단계(510)에서 송신기는 인터페이스 표면에 물체가 존재하는지를 모니터링할 수 있다. 만약, 송신기가 인터페이스 표면에 물체가 놓여진 것이 감지되면, 핑 단계(520)로 천이할 수 있다. 선택 단계(510)에서 송신기는 매우 짧은 펄스의 아날로그 핑(Analog Ping) 신호를 전송하며, 송신 코일 또는 1차 코일(Primary Coil)의 전류 변화에 기반하여 인터페이스 표면의 활성 영역(Active Area)에 물체가 존재하는지를 감지할 수 있다. The
핑 단계(520)에서 송신기는 물체가 감지되면, 수신기를 활성화시키고, 수신기가 WPC 표준이 호환되는 수신기인지를 식별하기 위한 디지털 핑(Digital Ping)을 전송한다. 핑 단계(520)에서 송신기는 디지털 핑에 대한 응답 시그널-예를 들면, 신호 세기 패킷-을 수신기로부터 수신하지 못하면, 다시 선택 단계(510)로 천이할 수 있다. 또한, 핑 단계(520)에서 송신기는 수신기로부터 파워 전송이 완료되었음을 지시하는 신호-즉, 충전 완료 패킷-을 수신하면, 선택 단계(510)로 천이할 수도 있다.In the
핑 단계(520)가 완료되면, 송신기는 수신기를 식별하고 수신기 구성 및 상태 정보를 수집하기 위한 식별 및 구성 단계(530)로 천이할 수 있다.Once the
식별 및 구성 단계(530)에서 송신기는 원하지 않은 패킷이 수신되거나(unexpected packet), 미리 정의된 시간 동안 원하는 패킷이 수신되지 않거나(time out), 패킷 전송 오류가 있거나(transmission error), 파워 전송 계약이 설정되지 않으면(no power transfer contract) 선택 단계(510)로 천이할 수 있다.In the identification and
송신기는 식별 및 구성 단계(530)에서 수시된 구성 패킷(Configuration packet)의 협상 필드(Negotiation Field) 값에 기반하여 협상 단계(540)로의 진입이 필요한지 여부를 확인할 수 있다.The transmitter may check whether it is necessary to enter the
확인 결과, 협상이 필요하면, 송신기는 협상 단계(540)로 진입하여 소정 FOD 검출 절차를 수행할 수 있다.As a result of the check, if negotiation is necessary, the transmitter may enter the
반면, 확인 결과, 협상이 필요하지 않은 경우, 송신기는 곧바로 전력 전송 단계(560)로 진입할 수도 있다.On the other hand, as a result of confirmation, if negotiation is not required, the transmitter may directly enter the
협상 단계(540)에서, 송신기는 기준 품질 인자 값이 포함된 FOD(Foreign Object Detection) 상태 패킷을 수신할 수 있다. 이때, 송신기는 기준 품질 인자 값에 기반하여 FO 검출을 위한 임계치를 결정할 수 있다.In the
송신기가 기준 품질 인자 값에 기반하여 FO 검출을 위한 임계치를 결정하는 다양한 방법들에 대해서는 후술할 도면의 설명을 통해 상세히 설명하기로 한다.Various methods for the transmitter to determine the threshold for FO detection based on the reference quality factor value will be described in detail with reference to drawings to be described later.
송신기는 결정된 임계치 및 현재 측정된 품질 인자 값을 이용하여 충전 영역에 FO가 존재하는지를 검출할 수 있으며, FO 검출 결과에 전력 전송을 제어할 수 있다.The transmitter may detect whether FO exists in the charging area using the determined threshold value and the currently measured value of the quality factor, and may control power transmission based on the FO detection result.
일 예로, FO가 검출된 경우, 송신기는 선택 단계(510)로 회귀할 수 있다. 반면, FO가 검출되지 않은 경우, 송신기는 보정 단계(550)를 거쳐 전력 전송 단계(560)로 진입할 수도 있다. 상세하게, 송신기는 FO가 검출되지 않은 경우, 보정 단계(550)에서 송신기는 수신단에 수신된 전력의 세기를 결정하고, 송신단에서 전송한 전력의 세기를 결정하기 위해 수신단과 송신단에서의 전력 손실을 측정할 수 있다. 즉, 송신기는 보정 단계(550)에서 송신단의 송신 파워와 수신단의 수신 파워 사이의 차이에 기반하여 전력 손실을 예측할 수 있다. 일 실시예에 따른 송신기는 예측된 전력 손실을 반영하여 FOD 검출을 위한 임계치를 보정할 수도 있다.As an example, if FO is detected, the transmitter may return to
전력 전송 단계(560)에서, 송신기는 원하지 않은 패킷이 수신되거나(unexpected packet), 미리 정의된 시간 동안 원하는 패킷이 수신되지 않거나(time out), 기 설정된 파워 전송 계약에 대한 위반이 발생되거나(power transfer contract violation), 충전이 완료된 경우, 선택 단계(510)로 천이할 수 있다.In the
또한, 전력 전송 단계(560)에서, 송신기는 송신기 상태 변화 등에 따라 파워 전송 계약을 재구성할 필요가 있는 경우, 재협상 단계(570)로 천이할 수 있다. 이때, 재협상이 정상적으로 완료되면, 송신기는 전력 전송 단계(560)로 회귀할 수 있다.In addition, in the
상기한 파워 전송 계약은 송신기와 수신기의 상태 및 특성 정보에 기반하여 설정될 수 있다. 일 예로, 송신기 상태 정보는 최대 전송 가능한 파워량에 대한 정보, 최대 수용 가능한 수신기 개수에 대한 정보 등을 포함할 수 있으며, 수신기 상태 정보는 요구 전력에 대한 정보 등을 포함할 수 있다.The power transmission contract described above may be established based on state and characteristic information of a transmitter and a receiver. For example, the transmitter status information may include information on the maximum amount of transmittable power and information on the maximum number of receivers that can be accommodated, and the receiver status information may include information on required power.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.6 is a block diagram for explaining the structure of a wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면 무선 전력 송신기(600)는 크게, 전력 변환부(610), 전력 전송부(620), 통신부(630), 제어부(640), 센싱부(650)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기한 무선 전력 송신기(600)의 구성은 반드시 필수적인 구성은 아니어서, 그보다 많거나 적은 구성 요소를 포함하여 구성될 수도 있음을 주의해야 한다.Referring to FIG. 6 , the
도 6에 도시된 바와 같이, 전력 변환부(610)는 전원부(660)로부터 전원이 공급되면, 이를 소정 세기의 전력으로 변환하는 기능을 수행할 수 있다.As shown in FIG. 6 , when power is supplied from the
이를 위해, 전력 변환부(610)는 DC/DC 변환부(611), 증폭기(612)를 포함하여 구성될 수 있다.To this end, the
DC/DC 변환부(611)는 전원부(650)로부터 공급된 DC 전력을 제어부(640)의 제어 신호에 따라 특정 세기의 DC 전력으로 변환하는 기능을 수행할 수 있다.The DC/
이때, 센싱부(650)는 DC 변환된 전력의 전압/전류 등을 측정하여 제어부(640)에 제공할 수 있다. 또한, 센싱부(650)는 과열 발생 여부 판단을 위해 무선 전력 송신기(600)의 내부 온도를 측정하고, 측정 결과를 제어부(640)에 제공할 수도 있다. 일 예로, 제어부(640)는 센싱부(650)에 의해 측정된 전압/전류 값에 기반하여 적응적으로 전원부(650)로부터의 전원 공급을 차단하거나, 증폭기(612)에 전력이 공급되는 것을 차단할 수 있다. 이를 위해, 전력 변환부(610)의 일측에는 전원부(650)로부터 공급되는 전원을 차단하거나, 증폭기(612)에 공급되는 전력을 차단하기 위한 소정 전력 차단 회로가 가 더 구비될 수도 있다.In this case, the
증폭기(612)는 DC/DC 변환된 전력의 세기를 제어부(640)의 제어 신호에 따라 조정할 수 있다. 일 예로, 제어부(640)는 통신부(630)를 통해 무선 전력 수신기의 전력 수신 상태 정보 또는(및) 전력 제어 신호를 수신할 수 있으며, 수신된 전력 수신 상태 정보 또는(및) 전력 제어 신호에 기반하여 증폭기(612)의 증폭률을 동적으로 조정할 수 있다. 일 예로, 전력 수신 상태 정보는 정류기 출력 전압의 세기 정보, 수신 코일에 인가되는 전류의 세기 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 전력 제어 신호는 전력 증가를 요청하기 위한 신호, 전력 감소를 요청하기 위한 신호 등을 포함할 수 있다. The
전력 전송부(620)는 다중화기(621)(또는 멀티플렉서), 송신 코일(622)을 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 전력 전송부(620)는 전력 전송을 위한 특정 동작 주파수를 생성하기 위한 반송파 생성기(미도시)를 더 포함할 수도 있다.The
반송파 생성기는 다중화기(621)를 통해 전달 받은 증폭기(612)의 출력 DC 전력을 특정 주파수를 갖는 AC 전력으로 변환하기 위한 특정 주파수를 생성할 수 있다. 이상의 설명에서는 반송파 생성기에 의해 생성된 교류 신호가 다중화기(621)의 출력단에 믹싱되어 교류 전력이 생성되는 것으로 설명되고 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 다른 일 예는 증폭기(612) 이전단 또는 이후단에 믹싱될 수도 있음을 주의해야 한다. The carrier generator may generate a specific frequency for converting the output DC power of the
본 발명의 일 실시예에 따른각각의 송신 코일에 전달되는 AC 전력의 주파수가 서로 상이할 수도 있음을 주의해야 한다. 본 발명의 다른 일 실시예는 LC 공진 특성을 송신 코일마다 상이하게 조절하는 기능이 구비된 소정 주파수 제어기를 이용하여 각각의 송신 코일 별 공진주파수를 상이하게 설정할 수도 있다.It should be noted that frequencies of AC power delivered to respective transmission coils according to an embodiment of the present invention may be different from each other. In another embodiment of the present invention, the resonance frequency for each transmission coil may be set differently using a predetermined frequency controller equipped with a function of differently adjusting the LC resonance characteristics for each transmission coil.
도 6에 도시된 바와 같이, 전력 전송부(620)는 증폭기(612)의 출력 전력이 송신 코일에 전달되는 것을 제어하기 위한 다중화기(621)와 복수의 송신 코일(622)-즉, 제1 내지 제n 송신 코일-을 포함하여 구성될 수 있다.As shown in FIG. 6, the
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(640)는 복수의 무선 전력 수신기가 연결된 경우, 송신 코일 별 시분할 다중화를 통해 전력을 전송할 수도 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(600)에 3개의 무선 전력 수신기-즉, 제1 내지 3 무선 전력 수신기-가 각각 3개의 서로 다른 송신 코일-즉, 제1 내지 3 송신 코일-을 통해 식별된 경우, 제어부(640)는 다중화기(621)를 제어하여, 특정 타임 슬롯에 특정 송신 코일을 전력이 송출될 수 있도록 제어할 수 있다. 이때, 송신 코일 별 할당된 타임 슬롯의 길이에 따라 해당 무선 전력 수신기로 전송되는 전력의 양이 제어될 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 다른 일 예는 송신 코일 별 할당된 타일 슬롯 동안의 증폭기(612) 증폭률을 제어하여 무선 전력 수신기 별 송출 전력을 제어할 수도 있다.When a plurality of wireless power receivers are connected, the
제어부(640)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 제1 내지 제n 송신 코일(622)을 통해 감지 신호가 순차적으로 송출될 수 있도록 다중화기(621)를 제어할 수 있다. 이때, 제어부(640)는 감지 신호가 전송될 시점을 타이머(655)를 이용하여 식별할 수 있으며, 감신 신호 전송 시점이 도래하면, 다중화기(621)를 제어하여 해당 송신 코일을 통해 감지 신호가 송출될 수 있도록 제어할 수 있다. 일 예로, 타이머(655)는 핑 전송 단계 동안 소정 주기로 특정 이벤트 신호를 제어부(640)에 송출할 수 있으며, 제어부(640)는 해당 이벤트 신호가 감지되면, 다중화기(621)를 제어하여 해당 송신 코일을 통해 디지털 핑이 송출될 수 있도록 제어할 수 있다.The
또한, 제어부(640)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 복조부(632)로부터 어느 송신 코일을 통해 신호 세기 지시자(Signal Strength Indicator)가 수신되었는지를 식별하기 위한 소정 송신 코일 식별자 및 해당 송신 코일을 통해 수신된 신호 세기 지시자를 수신할 수 있다. 연이어, 제2차 감지 신호 송출 절차에서 제어부(640)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 신호 세기 지시자가 수신된 송신 코일(들)을 통해서만 감지 신호가 송출될 수 있도록 다중화기(621)를 제어할 수도 있다. 다른 일 예로, 제어부(640)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 신호 세기 지시자가 수신된 송신 코일이 복수개인 경우, 가장 큰 값을 갖는 신호 세기 지시자가 수신된 송신 코일을 제2차 감지 신호 송출 절차에서 감지 신호를 가장 먼저 송출할 송신 코일로 결정하고, 결정 결과에 따라 다중화기(621)를 제어할 수도 있다. In addition, the
변조부(631)는 제어부(640)에 의해 생성된 제어 신호를 변조하여 다중화기(621)에 전달할 수 있다. 여기서, 제어 신호를 변조하기 위한 변조 방식은 FSK(Frequency Shift Keying) 변조 방식, 맨체스터 코딩(Manchester Coding) 변조 방식, PSK(Phase Shift Keying) 변조 방식, 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation) 방식, 차등 2단계(Differential bi-phase) 변조 방식 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The
복조부(632)는 송신 코일을 통해 수신되는 신호가 감지되면, 감지된 신호를 복조하여 제어부(640)에 전송할 수 있다. 여기서, 복조된 신호에는 신호 세기 지시자, 무선 전력 전송 중 전력 제어를 위한 오류 정정(EC:Error Correction) 지시자, 충전 완료(EOC: End Of Charge) 지시자, 과전압/과전류/과열 지시자 등이 포함될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 전력 수신기의 상태를 식별하기 위한 각종 상태 정보가 포함될 수 있다.When a signal received through the transmission coil is detected, the
또한, 복조부(632)는 복조된 신호가 어느 송신 코일로부터 수신된 신호인지를 식별할 수 있으며, 식별된 송신 코일에 상응하는 소정 송신 코일 식별자를 제어부(640)에 제공할 수도 있다. In addition, the
또한, 복조부(632)는 송신 코일(623)을 통해 수신된 신호를 복조하여 제어부(640)에 전달할 수 있다. 일 예로, 복조된 신호는 신호 세기 지시자를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 복조 신호는 무선 전력 수신기의 각종 상태 정보를 포함할 수 있다. Also, the
일 예로, 무선 전력 송신기(600)는 무선 전력 전송에 사용되는 동일한 주파수를 이용하여 무선 전력 수신기와 통신을 수행하는 인밴드(In-Band) 통신을 통해 상기 신호 세기 지시자를 획득할 수 있다.For example, the
또한, 무선 전력 송신기(600)는 송신 코일(622)을 이용하여 무선 전력을 송출할 수 있을 뿐만 아니라 송신 코일(622)을 통해 무선 전력 수신기와 각종 정보를 교환할 수도 있다. 다른 일 예로, 무선 전력 송신기(600)는 송신 코일(622)-즉, 제1 내지 제n 송신 코일)에 각각 대응되는 별도의 코일을 추가로 구비하고, 구비된 별도의 코일을 이용하여 무선 전력 수신기와 인밴드 통신을 수행할 수도 있음을 주의해야 한다.In addition, the
이상이 도 6의 설명에서는 무선 전력 송신기(600)와 무선 전력 수신기가 인밴드 통신을 수행하는 것을 예를 들어 설명하고 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 무선 전력 신호 전송에 사용되는 주파수 대역과 상이한 주파수 대역을 통해 근거리 양방향 통신을 수행할 수 있다. 일 예로, 근거리 양방향 통신은 저전력 블루투스 통신, RFID 통신, UWB 통신, 지그비 통신 중 어느 하나일 수 있다.In the above description of FIG. 6, the
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기(600)는 무선 전력 수신기의 요청에 따라 고속 충전 모드 및 일반 저전력 충전 모드를 적응적으로 제공할할 수도 있다.In particular, the
무선 전력 송신기(600)는 고속 충전 모드가 지원 가능한 경우, 소정 패턴의 신호-이하 설명의 편의를 위해, 제1 패킷이라 명함-를 송출할 수 있다. 무선 전력 수신기(600)는 제1 패킷이 수신되면, 접속중인 무선 전력 송신기(600)가 고속 충전이 가능함을 식별할 수 있다. When the fast charging mode is supported, the
특히, 무선 전력 수신기는 고속 충전이 필요한 경우, 고속 충전을 요청하는 소정 제1 응답 패킷을 무선 전력 송신기(600)에 전송할 수 있다.In particular, when fast charging is required, the wireless power receiver may transmit a predetermined first response packet requesting fast charging to the
특히, 무선 전력 송신기(600)는 상기 제1 응답 패킷이 수신 후 소정 시간이 경과하면, 자동으로 고속 충전 모드로 전환하여 고속 충전을 개시할 수 있다.In particular, the
일 예로, 무선 전력 송신기(600)의 제어부(640)는 상기한 도 4 내지 도 5의 전력 전송 단계(440 또는 560)로 천이한 경우, 제1 패킷이 송신 코일(622)을 통해 송출되도록 제어할 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 다른 일 예는 상기 도 4의 식별 및 구성 단계(430) 또는 도 5의 식별 단계(530)에서 제1 패킷이 송출될 수도 있다.For example, the
본 발명의 또 다른 일 실시예는 무선 전력 송신기(600)가 송출하는 디지털 핑 신호에 고속 충전 지원 가능 여부를 식별할 수 있는 정보가 인코딩되어 전송될 수도 있음을 주의해야 한다.It should be noted that in another embodiment of the present invention, information for identifying whether fast charging is supported may be encoded and transmitted in the digital ping signal transmitted by the
무선 전력 수신기는 전력 전송 단계의 어느 시점에서든 고속 충전이 필요하면, 충전 모드가 고속 충전으로 설정된 소정 충전 모드 패킷을 무선 전력 송신기(600)에 전송할 수도 있다. 여기서, 충전 모드 패킷의 세부 구성은 후술할 도 8 내지 12의 설명을 통해 보다 명확히 하도록 한다.물론, 무선 전력 송신기(600)와 무선 전력 수신기는 충전 모드가 고속 충전 모드로 변경된 경우, 고속 충전 모드에 상응하는 전력이 송출 및 수신 가능할 수 있도록 내부 동작을 제어할 수 있다. 일 예로, 충전 모드가 일반 저전력 충전 모드에서 고속 충전 모드로 변경된 경우, 과전압(Over Voltage) 판단 기준, 과열(Over Temperature) 판단 기준, 저전압(Low Voltage)/고전압(High Voltage) 판단 기준, 최적 전압 레벨(Optimum Voltage Level), 전력 제어 옵셋 등의 값이 변경 설정될 수 있다. If high-speed charging is required at any point in the power transmission step, the wireless power receiver may transmit a predetermined charging mode packet in which the charging mode is set to high-speed charging to the
일 예로, 충전 모드가 일반 저전력 충전 모드에서 고속 충전 모드로 변경된 경우, 과전압(Over Voltage) 판단을 위한 임계 전압이 고속 충전이 가능하도록 높게 설정될 수 있다. 또 다른 일 예로, 과열 발생 여부를 판단하기 임계 온도가 고속 충전에 따른 온도 상승을 고려하여 높게 설정될 수 있다. 또 다른 일 예로, 송신단에서의 전력이 제어되는 최소 레벨을 의미하는 전력 제어 옵셋 값은 고속 충전 모드에서 빠르게 원하는 목표 전력 레벨로 수렴 가능하도록 일반 저전력 충전 모드에 비해 큰 값으로 설정될 수도 있다.For example, when the charging mode is changed from the normal low power charging mode to the fast charging mode, the threshold voltage for overvoltage determination may be set high to enable fast charging. As another example, a threshold temperature for determining whether overheating may occur may be set high in consideration of a temperature rise due to high-speed charging. As another example, the power control offset value, which means the minimum level at which the power of the transmitter is controlled, may be set to a larger value than that of the general low power charging mode so that the high-speed charging mode can quickly converge to a desired target power level.
도 7은 상기 도 6에 따른 무선 전력 송신기와 연동되는 무선 전력 수신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.FIG. 7 is a block diagram for explaining the structure of a wireless power receiver interworking with the wireless power transmitter of FIG. 6 .
도 7을 참조하면, 무선 전력 수신기(700)는 수신 코일(710), 정류부(720), 직류/직류 변환기(DC/DC Converter, 730), 부하(740), 센싱부(750), 통신부(760), 주제어부(770)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 통신부(760)는 복조부(761) 및 변조부(762)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 7 , the
상기한 도 7의 예에 도시된 무선 전력 수신기(700)는 인밴드 통신을 통해 무선 전력 송신기(600)와 정보를 교환할 수 있는 것으로 도시되어 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 통신부(760)는 무선 전력 신호 전송에 사용되는 주파수 대역과는 상이한 주파수 대역을 통해 근거리 양방향 통신을 제공할 수도 있다. The
수신 코일(710)을 통해 수신된 AC 전력은 정류부(720)에 전달할 수 있다. 정류기(720)는 AC 전력을 DC 전력으로 변환하여 직류/직류 변환기(730)에 전송할 수 있다. 직류/직류 변환기(730)는 정류기 출력 DC 전력의 세기를 부하(740)에 의해 요구되는 특정 세기로 변환한 후 부하(740)에 전달할 수 있다.AC power received through the receiving
센싱부(750)는 정류기(720) 출력 DC 전력의 세기를 측정하고, 이를 주제어부(770)에 제공할 수 있다. 또한, 센싱부(750)는 무선 전력 수신에 따라 수신 코일(710)에 인가되는 전류의 세기를 측정하고, 측정 결과를 주제어부(770)에 전송할 수도 있다. 또한, 센싱부(750)는 무선 전력 수신기(700)의 내부 온도를 측정하고, 측정된 온도 값을 주제어부(770)에 제공할 수도 있다. The
일 예로, 주제어부(770)는 측정된 정류기 출력 DC 전력의 세기가 소정 기준치 와 비교하여 과전압 발생 여부를 판단할 수 있다. 판단 결과, 과전압이 발생된 경우, 과전압이 발생되었음을 알리는 소정 패킷을 생성하여 변조부(762)에 전송할 수 있다. 여기서, 변조부(762)에 의해 변조된 신호는 수신 코일(710) 또는 별도의 코일(미도시)을 통해 무선 전력 송신기(600)에 전송될 수 있다. 또한, 주제어부(770)는 정류기 출력 DC 전력의 세기가 소정 기준치 이상인 경우, 감지 신호가 수신된 것으로 판단할 수 있으며, 감지 신호 수신 시, 해당 감지 신호에 대응되는 신호 세기 지시자가 변조부(762)를 통해무선 전력 송신기(600)에 전송될 수 있도록 제어할 수 있다.다른 일 예로, 복조부(761)는 수신 코일(710)과 정류기(720) 사이의AC 전력 신호 또는 정류기(720) 출력 DC 전력 신호를 복조하여 감지 신호의 수신 여부를 식별한 후 식별 결과를 주제어부(770)에 제공할 수 있다. 이때, 주제어부(770)는 감지 신호에 대응되는 신호 세기 지시자가 변조부(762)를 통해 전송될 수 있도록 제어할 수 있다.For example, the
특히, 본 발명의 실시예에 따른 주제어부(770)는 복조부(761)에 의해 복조된 정보에 기반하여 접속된 무선 전력 송신기가 고속 충전이 가능한 무선 전력 송신기인지 여부를 판단할 수도 있다. In particular, the
또한, 주제어부(770)는 상기 도 1의 전자 기기(30)로부터 고속 충전을 요청하는 소정 고속 충전 요청 신호가 수신된 경우, 수신된 고속 충전 요청 신호에 대응되는 충전 모드 패킷을 생성하여 변조부(762)에 전송할 수 있다. 여기서, 전자 기기로부터의 고속 충전 요청 신호는 소정 사용자 인터페이스상에서의 사용자 메뉴 선택에 따라 수신될 수 있다.In addition, when a predetermined fast charging request signal requesting fast charging is received from the
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 주제어부(770)는 접속된 무선 전력 송신기가 고속 충전 모드를 지원하는 것이 확인된 경우, 배터리 잔량에 기반하여 자동으로 무선 전력 송신기에 고속 충전을 요청하거나 무선 전력 송신기가 고속 충전을 중단하고 일반 저전력 충전 모드로 전환하도록 제어할 수도 있다.When it is confirmed that the connected wireless power transmitter supports the fast charging mode, the
또 다른 일 실시예에 따른 주제어부(770)는 일반 저전력 충전 모드로의 충전 중 전기 기기의 소비 전력을 실시간 모니터링할 수도 있다. 만약, 전자 기기의 소비 전력이 소정 기준치 이상인 경우, 주제어부(770)는 고속 충전 모드로의 전환을 요청하는 소정 충전 모드 패킷을 생성하여 변조부(762)에 전송할 수도 있다.The
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 주제어부(770)는 센싱부(750)에 의해 측정된 내부 온도 값을 소정 기준치와 비교하여 과열 발생 여부를 판단할 수 있다. 만약, 고속 충전 중 과열이 발생된 경우, 주제어부(770)는 무선 전력 송신기가 일반 저전력 충전 모드로 전환하도록 충전 모드 패킷을 생성하여 전송할 수도 있다.The
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 주제어부(770)는 배터리 충전률, 내부 온도, 정류기 출력 전압의 세기, 전자 기기에 탑재된 CPU 사용율, 사용자 메뉴 선택 중 적어도 하나에 기반하여 충전 모드의 변경이 필요한지 여부를 판단하고, 상기 판단 결과, 상기 충전 모드의 변경이 필요하면, 상기 변경할 충전 모드 값이 포함된 충전 모드 패킷을 생성하여 상기 무선 전력 송신기에 전송할 수도 있다.The
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 신호의 변조 및 복조 방법을 설명하기 위한 도면이다.8 is a diagram for explaining a method of modulating and demodulating a wireless power signal according to an embodiment of the present invention.
도 8의 도면 번호 810에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20)은 동일한 주기를 가지는 내부 클라 시그널에 기반하여 전송 대상 패킷을 인코딩하거나 디코딩할 수 있다.As shown in reference numeral 810 of FIG. 8 , the
이하에서는 상기 도 1 내지 도 8을 참조하여, 전송 대상 패킷의 인코딩 방법을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of encoding a to-be-transmitted packet will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 8.
상기 도 1을 참조하면, 무선 전력 송신단(10) 또는 무선 전력 수신단(20)가 특정 패킷을 전송하지 않는 경우, 무선 전력 신호는 도 1의 도면 번호 41에 도시된 바와 같이, 특정 주파수를 가진 변조되지 않은 교류 신호일 수 있다. 반면, 무선 전력 송신단(10) 또는 무선 전력 수신단(20)이 특정 패킷을 전송하는 경우, 무선 전력 신호는 도 1의 도면 번호 42에 도시된 바와 같이, 특정 변조 방식으로 변조된 교류 신호일 수 있다. 일 예로, 변조 방식은 진폭 변조 방식, 주파수 변조 방식, 주파수 및 진폭 변조 방식, 위상 변조 방식 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.Referring to FIG. 1, when the
무선 전력 송신단(10) 또는 무선 전력 수신단(20)에 의해 생성된 패킷의 이진 데이터는 도면 번호 820과 같이 차등 2단계 인코딩(Differential bi-phase encoding) 이 적용될 수 있다. 상세하게, 차등 2단계 인코딩은 데이터 비트 1을 인코딩하기 위하여 두 번의 상태 전이(transitions)를 갖도록 하고, 데이터 비트 0을 인코딩하기 위하여 한 번의 상태 전이를 갖도록 한다. 즉, 데이터 비트 1은 상기 클럭 신호의 상승 에지(rising edge) 및 하강 에지(falling edge)에서 HI 상태 및 LO 상태간의 전이가 발생하도록 인코딩된 것이고, 데이터 비트 0은 상기 클럭 신호의 상승 에지에서 HI 상태 및 LO 상태간의 전이가 발생하도록 인코딩된 것일 수 있다.Differential bi-phase encoding may be applied to the binary data of the packet generated by the
인코딩된 이진 데이터는 상기 도면 번호 830에 도시된 바와 같은, 바이트 인코딩 기법이 적용될 수 있다. 도면 번호 830을 참조하면, 일 실시예에 따른 바이트 인코딩 기법은 8비트의 인코딩된 이진 비트 스트림에 대해 해당 비트 스트림의 시작과 종류를 식별하기 위한 시작 비트(Start Bit) 및 종료 비트(Stop Bit), 해당 비트 스트림(바이트)의 오류 발생 여부를 감지하기 위한 페리티 비트(Parity Bit)가 삽입하는 방법일 수 있다.The encoded binary data may be subjected to a byte encoding technique as shown in reference numeral 830 above. Referring to reference number 830, a byte encoding technique according to an embodiment includes a start bit and a stop bit for identifying the start and type of a corresponding bit stream for an 8-bit encoded binary bit stream. , it may be a method of inserting a parity bit for detecting whether an error has occurred in the corresponding bit stream (byte).
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른, 패킷 포맷을 설명하기 위한 도면이다.9 is a diagram for explaining a packet format according to an embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20) 사이의 정보 교환에 사용되는 패킷 포맷(900)은 해당 패킷의 복조를 위한 동기 획득 및 해당 패킷의 정확한 시작 비트를 식별하기 위한 프리엠블(Preamble, 910) 필드, 해당 패킷에 포함된 메시지의 종류를 식별하기 위한 헤더(Header, 920) 필드, 해당 패킷의 내용(또는 페이로드(Payload))를 전송하기 위한 메시지(Message, 930) 필드 및 해당 패킷에 오류가 발생되었는지 여부를 식별하기 위한 체크썸(Checksum, 940) 필드를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 9 , a
도 9에 도시된 바와 같이, 패킷 수신단은 헤더(920) 값에 기반하여 해당 패킷에 포함된 메시지(930)의 크기를 식별할 수도 있다.As shown in FIG. 9 , the packet receiver may identify the size of the
또한, 헤더(920)는 무선 전력 전송 절차의 각 단계별로 정의될 수 있으며, 일부, 헤더(920) 값은 서로 다른 단계에서 동일한 값이 정의될 수도 있다. 일 예로, 도 9를 참조하면, 핑 단계의 전력 전송 종료(End Power Transfer) 및 전력 전송 단계의 전력 전송 종료에 대응되는 헤더 값은 0x02로 동일할 수 있음을 주의해야 한다.In addition, the
메시지(930)는 해당 패킷의 송신단에서 전송하고자 하는 데이터를 포함한다. 일 예로, 메시지(930) 필드에 포함되는 데이터는 상대방에 대한 보고 사항(report), 요청 사항(request) 또는 응답 사항(response)일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 패킷(900)은 해당 패킷을 전송한 송신단을 식별하기 위한 송신단 식별 정보, 해당 패킷을 수신할 수신단을 식별하기 위한 수신단 식별 정보 중 적어도 하나가 더 포함될 수도 있다. 여기서, 송신단 식별 정보 및 수신단 식별 정보는 IP 주소 정보, MAC 주소 정보, 제품 식별 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 충전 시스템상에서 수신단 및 송신단을 구분할 수 있는 정보이면 족하다.The
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 패킷(900)은 해당 패킷이 복수의 장치에 의해 수신되어야 하는 경우, 해당 수신 그룹을 식별하기 위한 소정 그룹 식별 정보가 더 포함될 수도 있다.If the
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기에서 무선 전력 송신기로 전송되는 패킷의 종류를 설명하기 위한 도면이다.10 is a diagram for explaining types of packets transmitted from a wireless power receiver to a wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention.
도 10을 참조하면, 무선 전력 수신기에서 무선 전력 송신기로 전송하는 패킷은 감지된 핑 신호의 세기 정보를 전송하기 위한 신호 세기(Signal Strength) 패킷, 송신기가 전력 전송을 중단하도록 요청하기 위한 전력 전송 종류(End Power Transfer), 제어 제어를 위한 제어 오류 패킷 수신 후 실제 전력을 조정하기까지 대기하는 시간 정보를 전송하기 위한 전력 제어 보류(Power Control Hold-off) 패킷, 수신기의 구성 정보를 전송하기 위한 구성 패킷, 수신기 식별 정보를 전송하기 위한 식별 패킷 및 확장 식별 패킷, 일반 요구 메시지를 전송하기 위한 일반 요구 패킷, 특별 요구 메시지를 전송하기 위한 특별 요구 패킷, FO 검출을 위한 기준 품질 인자 값을 전송하기 위한 FOD 상태 패킷, 송신기의 송출 전력을 제어하기 위한 제어 오류 패킷, 재협상 개시를 위한 재협상 패킷, 수신 전력의 세기 정보를 전송하기 위한 24비트 수신 전력 패킷 및 8비트 수신 전력 패킷 및 현재 부하의 충전 상태 정보를 전송하기 위한 충전 상태 패킷을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 10, the packets transmitted from the wireless power receiver to the wireless power transmitter include a signal strength packet for transmitting strength information of a detected ping signal and a power transmission type for requesting the transmitter to stop power transmission. (End Power Transfer), Power Control Hold-off packet to transmit waiting time information until actual power is adjusted after receiving a control error packet for control control, configuration to transmit configuration information of a receiver packet, identification packet and extended identification packet for transmitting receiver identification information, general request packet for transmitting general request message, special request packet for transmitting special request message, and reference quality factor value for FO detection. FOD status packet, control error packet for controlling transmit power of transmitter, renegotiation packet for initiating renegotiation, 24-bit received power packet and 8-bit received power packet for transmitting received power intensity information, and charging status information of current load It may include a charge status packet for transmitting.
상기한 무선 전력 수신기에서 무선 전력 송신기로 전송하는 패킷들은 무선 전력 전송에 사용되는 주파수 대역과 동일한 주파수 대역을 이용한 인밴드 통신을 이용하여 전송될 수 있다.Packets transmitted from the wireless power receiver to the wireless power transmitter may be transmitted using in-band communication using the same frequency band as that used for wireless power transmission.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질 검출 장치의 구조를 설명하기 위한 블록도이다. 11 is a block diagram for explaining the structure of a foreign matter detection device according to an embodiment of the present invention.
도 11을 참조하면, 이물질 검출 장치(1100)는 전원부(1101), 직류-직류 변환기(DC-DC Converter, 1102), 인버터(Inverter, 1103), 공진 캐패시터(1104), 송신 코일(1105), 품질 인자 측정부(1106), 복조부(1107), 변조부(1108), 센싱부(1109) 및 제어부(1110)를 포함하여 구성될 수 있다. Referring to FIG. 11, the foreign matter detection device 1100 includes a power supply unit 1101, a DC-
전원부(1101)는 외부 전원 단자를 통해 DC 전력을 인가 받아 직류-직류 변환기(1102)에 전달할 수 있다.The power supply unit 1101 may receive DC power through an external power terminal and transmit it to the DC-
직류-직류 변환기(1102)는 제어부(1110)의 제어에 따라 전원부(1101)로부터 수신되는 직류 전력의 세기를 특정 세기의 직류 전력으로 변환할 수 있다. 일 예로, 직류-직류 변환기(1102)는 전압의 세기 조절이 가능한 가변 전압기로 구성될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.The DC-
인버터(1103)는 변환된 직류 전력을 교류 전력으로 변환할 수 있다. 인버터(1103)는 구비된 복수의 스위치 제어를 통해 입력되는 직류 전력 신호를 교류 전력 신호로 변환하여 출력할 수 있다. The inverter 1103 may convert the converted DC power into AC power. The inverter 1103 may convert a DC power signal input through control of a plurality of switches into an AC power signal and output the converted AC power signal.
일 예로, 인버터(1103)는 풀 브릿지(Full Bridge) 회로를 포함하여 구성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 하프 브리지(Half Bridge)를 포함하여 구성될 수도 있다.For example, the inverter 1103 may include a full bridge circuit, but is not limited thereto, and may include a half bridge.
다른 일 예로, 인버터(1103)는 하프 브릿지 회로와 풀 브릿지 회로를 모두 포함하여 구성될 수도 있으며, 이 경우, 제어부(1110)는 인터버(1103)를 하프 브릿지로 동작시킬지 풀 브릿지로 동작시킬지 동적으로 결정할 수도 있다. As another example, the inverter 1103 may include both a half bridge circuit and a full bridge circuit. In this case, the control unit 1110 determines whether the inverter 1103 operates as a half bridge or a full bridge. can also be determined.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치는 무선 전력 수신 장치에 의해 요구되는 전력의 세기에 따라 적응적으로 인버터(1103)의 브릿지 모드를 제어할 수 있다. 일 예로, 무선 전력 수신 장치가 5W의 저전력을 요구하는 경우, 제어부(1110)는 인버터(1103)의 하프 브릿지 회로가 구동되도록 제어할 수 있다. The wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention may adaptively control the bridge mode of the inverter 1103 according to the intensity of power required by the wireless power receiver. For example, when the wireless power receiver requires low power of 5 W, the controller 1110 may control the half bridge circuit of the inverter 1103 to be driven.
반면, 무선 전력 수신 장치가 15W의 높은 전력을 요구하는 경우, 제어부(1110)는 풀 브릿지 회로가 구동되도록 제어할 수 있다. On the other hand, when the wireless power receiver requires high power of 15 W, the controller 1110 may control the full bridge circuit to be driven.
다른 일 예로, 무선 전력 송신 장치는 감지된 온도에 따라 적응적으로 풀 브리지 회로 또는 하프 브리지 회로를 선택 구동시킬 수도 있다. 일 예로, 하프 브리지 회로를 이용하여 무선 전력을 전송하는 중 무선 전력 송신 장치의 온도가 소정 기준치를 초과하는 경우, 제어부(1110)는 하프 브리지 회로를 비활성화시키고 풀 브릿지 회로를 활성화시킬 수 있다. 즉, 무선 전력 송신 장치는 동일 세기의 전력 전송을 위해 풀 브릿지 회로를 통해 전압은 상승시키고, 송신 코일(1105)에 흐르는 전류의 세기는 감소시킴으로써, 무선 전력 송신 장치의 온도를 기준치 이하로 낮출 수 있다. 일반적으로, 전자 기기에 장착되는 전자 부품에 발생되는 열의 양은 해당 전자 부품에 인가되는 전압의 세기보다 전류의 세기에 보다 민감할 수 있다. As another example, the wireless power transmitter may adaptively select and drive a full-bridge circuit or a half-bridge circuit according to the detected temperature. For example, when the temperature of the wireless power transmitter exceeds a predetermined reference value while transmitting wireless power using the half-bridge circuit, the controller 1110 may deactivate the half-bridge circuit and activate the full-bridge circuit. That is, the wireless power transmission device can lower the temperature of the wireless power transmission device below the reference value by increasing the voltage through the full bridge circuit and reducing the intensity of the current flowing through the transmission coil 1105 for power transmission of the same intensity. there is. In general, the amount of heat generated in an electronic component mounted in an electronic device may be more sensitive to the intensity of current than the intensity of voltage applied to the corresponding electronic component.
또한, 인버터(1103)는 직류 전력을 교류 전력으로 변환할 수 있을 뿐만 아니라 교류 전력의 세기를 변경시킬 수도 있다.In addition, the inverter 1103 can convert DC power into AC power as well as change the intensity of AC power.
일 예로, 인버터(1103)는 제어부(1110)의 제어에 따라 교류 전력 생성에 사용되는 기준 교류 신호(Reference Alternating Current Signal)의 주파수를 조절하여 출력되는 교류 전력의 세기를 조절할 수도 있다. 이를 위해, 인버터(1103)는 특정 주파수를 가지는 기준 교류 신호를 생성하는 주파수 발진기를 포함하여 구성될 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 다른 일 예는 주파수 발진기가 인버터(1103)와 별개로 구성되어 장착될 수도 있다.For example, the inverter 1103 may adjust the intensity of output AC power by adjusting the frequency of a reference alternating current signal used to generate AC power under the control of the controller 1110 . To this end, the inverter 1103 may include a frequency oscillator that generates a reference AC signal having a specific frequency, but this is only one embodiment, and another example is that the frequency oscillator is separate from the inverter 1103. It can also be configured and installed.
품질 인자 측정부(1106)는 공진 캐패시터(1104) 양단의 인덕턴스(또는 전압, 또는 전류) 값의 변화를 모니터링하여 해당 무선 전력 송신 장치의 송신 코일에 대한 품질 인자 값을 측정할 수 있다. 이때, 측정된 현재 품질 인자 값은 제어부(1110)에 전달되고, 제어부(1110)는 소정 기록 영역에 품질 인자 측정부(1106)로부터 전달 받은 측정된 현재 품질 인자 값을 저장할 수도 있다. The quality factor measuring unit 1106 may monitor a change in inductance (or voltage or current) value of both ends of the resonant capacitor 1104 to measure the quality factor value of the transmission coil of the corresponding wireless power transmission device. At this time, the measured current quality factor value is transmitted to the controller 1110, and the controller 1110 may store the measured current quality factor value received from the quality factor measurement unit 1106 in a predetermined recording area.
일 예로, 제어부(1110)는 상기한 도 4 내지 5의 선택 단계(410, 510)에서 품질 인자 값을 측정할 수 있다. 제어부(1110)는 무선 전력 수신기로부터 수신된 기준 품질 인자 기준 값(Reference Quality Factor Value, RQF_Value)에 기반하여 이물질 존재 여부를 판단하기 위한 이물질 감지 품질 인자 임계 값(Foreign Object Detection Quality Factor Threshold Value, FOD_QFT_Value)을 결정할 수 있다. 제어부(1110)는 측정된 품질 인자 값(Measured_Quality_Factor_Value, MQF_Value)과 FOD_QFT_Value를 비교하여 이물질 존재 여부를 판단하는 품질 인자 값에 기반한 이물질 감지 절차를 수행할 수 있다. For example, the controller 1110 may measure the quality factor value in the selection steps 410 and 510 of FIGS. 4 and 5 described above. The control unit 1110 controls the Foreign Object Detection Quality Factor Threshold Value (FOD_QFT_Value) to determine whether a foreign object exists based on the Reference Quality Factor Value (RQF_Value) received from the wireless power receiver. ) can be determined. The controller 1110 may compare the measured quality factor values (Measured_Quality_Factor_Value, MQF_Value) with FOD_QFT_Value to perform a foreign matter detection procedure based on the quality factor value to determine whether a foreign material exists.
여기서, RQF_Value는 성능 테스트를 위해 지정된 특정 무선 전력 송신기의 충전 영역상의 복수의 지점에서 측정된 품질 인자 값 중 가장 작은 값을 갖는 값으로 결정될 수 있다.Here, RQF_Value may be determined as a value having the smallest value among quality factor values measured at a plurality of points on a charging area of a specific wireless power transmitter designated for performance testing.
FOD_QFT_Value는 RQF_Value에서 기준 품질 인자 정확도와 생산 및 측정 오차를 뺀 값으로 결정될 수 있다.FOD_QFT_Value may be determined by subtracting reference quality factor accuracy and production and measurement errors from RQF_Value.
여기서, 기준 품질 인자 정확도는 이물질이 존재하지 않을 때 측정된 기준 품질 인자 값에 대한 오차의 허용 범위일 수 있다. 일 예로, 오차의 허용 범위가 적용된 기준 품질 인자 값은 무선 전력 수신 장치로부터 수신된 기준 품질 인자 값 대비 증가하거나 감소되는 비율로 설정될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. Here, the criterion quality factor accuracy may be an allowable range of error with respect to the criterion quality factor value measured when the foreign material does not exist. For example, the reference quality factor value to which the tolerance range of error is applied may be set at a rate of increase or decrease relative to the reference quality factor value received from the wireless power receiver, but is not limited thereto.
현재 WPC Qi 표준에서는 모든 제품에 대해 동일한 기준 품질 인자 정확도를 적용하도록 정의되어 있다. The current WPC Qi standard defines the same criterion quality factor accuracy for all products.
하지만, 기준 품질 인자 정확도는 해당 제품의 제조사 및 제품의 종류에 따라 상이한 값을 가질 수 있다. 일 예로, A사의 무선 전력 수신기와 B사의 무선 전력 수신기는 동일한 무선 전력 송신기와 연동하여 기준 품질 인자 값이 측정될 수 있다. 하지만 두 제품에 대해 측정된 기준 품질 인자 값의 정확도는 서로 상이할 수 있다. 따라서, 무선 전력 수신기 별 상이한 기준 품질 인자 정확도에 기반하여 결정되는 이물질 존재 여부를 판단하기 위한 FOD_QFT_Value는 이물질 존재 여부 판단을 위한 정확한 임계값이 아닐 수 있다. However, the reference quality factor accuracy may have different values depending on the manufacturer of the corresponding product and the type of product. For example, the wireless power receiver of company A and the wireless power receiver of company B may measure the reference quality factor value in association with the same wireless power transmitter. However, the accuracy of the measured reference quality factor values for the two products may differ from each other. Therefore, the FOD_QFT_Value for determining the presence or absence of a foreign material determined based on the accuracy of the different reference quality factors for each wireless power receiver may not be an accurate threshold value for determining the presence or absence of a foreign material.
일 예로, 동일 무선 전력 송신기에 대한 테스트 결과, A사의 무선 전력 수신기에 대해 측정된 기준 품질 인자 값은 100이고, B사의 무선 전력 수신기에 대해 측정된 기준 품질 인자 값은 70일 수 있다. 이 경우, B사의 무선 전력 수신기에 대응되는 기준 품질 인자 정확도는 +/- 7%, A사의 무선 전력 수신기에 대응되는 기준 품질 인자 정확도는 +/- 10%로 설정되는 것이 양사 모두 +/- 10%로 설정하는 것에 비해 보다 정확하게 이물질 감지할 확률이 높아질 수 있다. 하지만, 현재 WPC Qi 표준에 따른 FOD 인증 테스트 시 모든 무선 전력 수신기에 대해 동일한 기준 품질 인자 정확도를 적용하므로, 정확한 FOD 인증 테스트가 이루어지지 못하는 문제점이 있었다. As an example, as a test result for the same wireless power transmitter, the value of the standard quality factor measured for the wireless power receiver of company A may be 100, and the value of the standard quality factor measured for the wireless power receiver of company B may be 70. In this case, the reference quality factor accuracy corresponding to company B's wireless power receiver is +/- 7%, and the reference quality factor accuracy corresponding to company A's wireless power receiver is set to +/- 10%, which is +/- 10 for both companies. Compared to setting in %, the probability of detecting foreign matter more accurately may increase. However, since the same criterion quality factor accuracy is applied to all wireless power receivers during the FOD certification test according to the current WPC Qi standard, there is a problem in that an accurate FOD certification test cannot be performed.
복조부(1107)는 무선 전력 수신기로부터 수신되는 인밴드 신호를 복조하여 제어부(1110)에 전달한다. 일 예로, 복조부(1107)는 후술할 도 12의 FOD 상태 패킷 및 도 13의 구성 패킷을 복조하여 제어부(1110)에 전달할 수 있다. 여기서, FOD 상태 패킷 또는 구성 패킷에는 무선 전력 수신기의 종류 및 타입을 식별하기 위한 소정 수신기 타입 식별자가 포함될 수 있다. The demodulator 1107 demodulates the in-band signal received from the wireless power receiver and transmits it to the controller 1110. For example, the demodulator 1107 may demodulate and transmit the FOD status packet of FIG. 12 and the configuration packet of FIG. 13 to the control unit 1110, which will be described later. Here, the FOD status packet or the configuration packet may include a predetermined receiver type identifier for identifying the type and type of the wireless power receiver.
제어부(1110)는 수신된 수신기 타입 식별자에 기반하여 이물질 존재 여부를 판단하기 위한 소정 전류 변화 임계치(Delta_Current_Threshold)를 결정할 수 있다. 제어부(1110)는 핑 단계에서 측정된 I_rail의 변화량(Delta_RAIL_Current)와 결정된 전류 변화 임계치를 비교하여 이물질의 존재 여부를 판단할 수 있다. The controller 1110 may determine a predetermined current change threshold (Delta_Current_Threshold) for determining whether a foreign substance is present based on the received receiver type identifier. The controller 1110 may compare the amount of change in I_rail (Delta_RAIL_Current) measured in the ping step with the determined current change threshold to determine whether a foreign substance is present.
일 실시예로, 수신기 타입 식별자가 구성 패킷에 포함되어 수신되는 경우, 제어부(1110)는 상기 도 5의 식별 및 구성 단계(530)에서 이물질의 존재 여부를 판단할 수 있다.As an embodiment, when the receiver type identifier is included in the configuration packet and received, the controller 1110 may determine whether a foreign substance is present in the identification and
다른 일 실시예로, 수신기 타입 식별자가 FOD 상태 패킷에 포함되어 수신되는 경우, 제어부(1110)는 상기 도 5의 협상 단계(540)에서 이물질의 존재 여부를 판단할 수 있다.As another embodiment, when the receiver type identifier is included in the FOD status packet and received, the controller 1110 may determine whether a foreign substance exists in the
만약, 식별 및 구성 단계(530)에서 이물질이 존재하는 것으로 판단된 경우, 제어부(1110)는 무선 전력 송신기의 상태를 선택 단계(510)로 천이시킬 수 있다.If it is determined in the identification and
만약, 협상 단계(540)에서 이물질이 존재하는 것으로 판단된 경우, 제어부(1110)는 전력 전송 단계(560)로 진입시키지 않고, 선택 단계(510)로 진입시킬 수 있다.If it is determined in the
변조부(1108)는 제어부(1110)로부터 수신된 제어 패킷을 변조하여 송신 코일(1105)을 통해 전송한다. 일 예로, 제어부(1110)는 수신기 타입 식별자가 포함된 FOD 상태 패킷이 수신되면, 해당 수신기 타입 식별자에 대응되는 전류 변화 임계치를 결정하고, 기 측정된 핑 단계에서의 인버터(1103) 전류 변화량-즉, Delta_Rail_Current-과 결정된 전류 변화 임계치를 비교하여 이물질의 존재 여부를 최종적으로 판단할 수 있다. 이물질 존재 여부에 대한 판단 결과에 따라, 제어부(1110)는 ACK 패킷 또는 NACK 패킷을 생성하여 변조부(1108)에 전달할 수도 있다. The modulator 1108 modulates the control packet received from the controller 1110 and transmits the modulated control packet through the transmission coil 1105 . For example, when the FOD status packet including the receiver type identifier is received, the control unit 1110 determines a current change threshold value corresponding to the corresponding receiver type identifier, and determines the measured current change amount of the inverter 1103 in the ping step - that is, , Delta_Rail_Current- and the determined current change threshold value, it is possible to finally determine the existence of foreign matter. Depending on the result of determining whether or not a foreign substance is present, the controller 1110 may generate an ACK packet or a NACK packet and transmit it to the modulator 1108 .
여기서, ACK 패킷은 이물질 감지되지 않았음을 의미하고, NACK 패킷은 이물질이 감지되었음을 의미할 수 있다.Here, the ACK packet may mean that the foreign matter has not been detected, and the NACK packet may mean that the foreign matter has been detected.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 제어부(1110)는 Delta_Rail_Current와 Delta_Current_Threshold의 비교하여 이물질 존재 여부를 판단한 후, 품질 인자 값에 기반한 이물질 감지 절차를 수행할 수 있다. 이하 설명의 편의를 위해, Delta_Rail_Current와 Delta_Current_Threshold의 비교하여 이물질 존재 여부를 판단하는 절차를 전류 변화량에 기반한 이물질 감지 절차라 명하기로 한다.The controller 1110 according to another embodiment of the present invention may compare Delta_Rail_Current and Delta_Current_Threshold to determine whether a foreign substance is present, and then perform a foreign substance detection procedure based on the quality factor value. For convenience of description below, a procedure for determining the existence of a foreign substance by comparing Delta_Rail_Current with Delta_Current_Threshold will be referred to as a foreign substance detection procedure based on a change in current.
일 예로, 제어부(1110)는 전류 변화량에 기반한 이물질 감지 절차와 품질 인자 값에 기반한 이물질 감지 절차의 수행을 통해 모두 이물질이 존재하는 것으로 판단된 경우, 최종적으로 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.For example, the controller 1110 may finally determine that a foreign material exists when it is determined that a foreign material is present through both the foreign material detection procedure based on the amount of change in current and the foreign material detection procedure based on the quality factor value.
다른 일 예로, 제어부(1110)는 전류 변화량에 기반한 이물질 감지 절차와 품질 인자 값에 기반한 이물질 감지 절차 중 적어도 하나의 절차에서 이물질이 존재하는 것으로 판단된 경우, 최종적으로 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수도 있다.As another example, the controller 1110 may finally determine that a foreign material exists when it is determined that a foreign material is present in at least one of a foreign material detection procedure based on a change in current and a foreign material detection procedure based on a quality factor value. there is.
또 다른 일 예로, 제어부(1110)는 품질 인자 값에 기반한 이물질 감지 절차를 통해 이물질이 존재하는 것으로 판단된 경우, 전류 변화량에 기반한 이물질 감지 절차를 수행하도록 제어할 수 있다. 이 경우, 제어부(1110)는 전류 변화량에 기반한 이물질 감지 절차를 통해 이물질이 존재하는 것으로 판단된 경우에만, 최종적으로 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.As another example, the controller 1110 may control to perform a foreign material detection procedure based on a change in current when it is determined that a foreign material exists through the foreign material detection procedure based on the quality factor value. In this case, the controller 1110 may finally determine that a foreign material is present only when it is determined that the foreign material is present through a foreign material detection procedure based on the amount of change in current.
또 다른 일 예로, 제어부(1110)는 FOD 상태 패킷 수신 시 자신이 품질 인자 값에 기반한 이물질 감지 절차 수행이 불가한 경우, 전류 변화량에 기반한 이물질 감지 절차만을 수행하여 이물질의 존재 여부를 최종적으로 판단할 수도 있음을 주의해야 한다. 이때, 이물질이 존재하는 것으로 판단된 경우, 제어부(1110)는 상기 도 5의 협상 단계(540)에서 전력 전송 단계(560)로 진입하지 않고 충전 영역에 이물질이 존재함이 사용자 인지 가능하도록 특정 알림 수단을 제어할 수 있다. 일 예로, 알림 수단은 비퍼, LED 램프, 진동 소자, 액정 디스플레이 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. As another example, when the controller 1110 receives the FOD status packet and cannot perform the foreign matter detection process based on the quality factor value, the controller 1110 performs only the foreign matter detection process based on the amount of current change to finally determine the presence or absence of the foreign matter. It should be noted that there may be At this time, when it is determined that a foreign substance exists, the controller 1110 does not enter the
센싱부(1109)는 무선 전력 송신 장치의 특정 노드, 특정 부품, 특정 위치 등에서의 전압, 전류, 전력 및 온도 등을 측정할 수 있다. The sensing unit 1109 may measure voltage, current, power, temperature, etc. at a specific node, specific part, or specific location of the wireless power transmission device.
일 예로, 센싱부(1109)는 직류-직류 컨버터(1102)와 인버터(1103) 사이의 전류/전압/전력의 세기 또는(및) 전류/전압/전력의 세기 변화량을 측정하고, 측정 결과를 제어부(1110)에 전달할 수 있다. For example, the sensing unit 1109 measures the current/voltage/power intensity or/and current/voltage/power intensity variation between the DC-
이하 설명의 편의를 위해, 직류-직류 컨버터(1102)와 인버터(1103) 사이에 흐르는 전류를 I_rail, 직류-직류 컨버터(1102) 출력단 또는 인버터(1103) 입력단에 인가되는 전압을 V_rail, 직류-직류 컨버터(1102)에서 인버터(1103)에 전달되는 전력을 P_rail이라 명하기로 한다. For convenience of explanation below, the current flowing between the DC-
다른 일 예로, 센싱부(1109)는 송신 코일(1105)-즉, 인덕터-에 흐르는 전류의 세기와 송신 코일(1105)의 양단에 인가되는 전압의 세기를 측정하고, 측정 결과를 제어부(1110)에 전달할 수도 있다.As another example, the sensing unit 1109 measures the intensity of the current flowing through the transmission coil 1105 - that is, the inductor - and the intensity of the voltage applied to both ends of the transmission coil 1105, and transmits the measurement result to the control unit 1110. may be forwarded to.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(1110)는 핑 단계에서 센싱부(1109)로부터 수신되는 센싱 정보에 기반하여 인버터(1103)에 인가되는 전류의 세기(I_rail) 변화량를 산출하고, 산출된 전류 세기 변화량을 소정 기록 영역에 저장할 수 있다.The control unit 1110 according to an embodiment of the present invention calculates the amount of change in the intensity (I_rail) of the current applied to the inverter 1103 based on the sensing information received from the sensing unit 1109 in the ping step, and calculates the current intensity The amount of change can be stored in a predetermined recording area.
제어부(1110)는 식별 및 구성 단계에서 기 저장된 전류 세기 변화량과 소정 전류 변화 임계치를 비교하여 이물질 존재 가능성-즉, 확률-을 판단할 수 있다.The control unit 1110 may determine the possibility of foreign matter presence—that is, the probability—by comparing a pre-stored current intensity change amount with a predetermined current change threshold value in the identification and configuration step.
판단 결과, 이물질 존재 가능성이 높은 것으로 판단되면, 제어부(1110)는 기준 품질 인자 정확도를 일정 수준 낮게 조정할 수 있다. 일 예로, 이물질 존재 가능성이 높은 것으로 판단된 경우, 제어부(1110)는 기준 품질 인자 정확도를 +/-10%에서 +/-5%로 조정하여 FOD_QFT_Value를 결정할 수 있다. 이를 통해, 제어부(1110)는 품질 인자 값에 기반한 이물질 존재 여부 판단 시 이물질 검출 정확도를 향상시킬 수 있다. 반면, 판단 결과, 이물질 존재 가능성이 낮으면, 제어부(1110)는 미리 정의된 기준 품질 인자 정확도에 기반하여 FOD_QFT_Value를 결정할 수 있다. As a result of the determination, if it is determined that the presence of the foreign matter is high, the controller 1110 may adjust the accuracy of the reference quality factor to a certain level lower. For example, when it is determined that the possibility of foreign matter is high, the controller 1110 may determine the FOD_QFT_Value by adjusting the standard quality factor accuracy from +/-10% to +/-5%. Through this, the controller 1110 can improve the foreign matter detection accuracy when determining the presence or absence of foreign matter based on the quality factor value. On the other hand, as a result of the determination, if the possibility of existence of a foreign substance is low, the controller 1110 may determine the FOD_QFT_Value based on the accuracy of a predefined reference quality factor.
제어부(1110)는 MQF_Value가 FOD_QFT_Value보다 작은 경우, 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 이물질이 존재하는 경우, 제어부(1110)는 상기 도 5의 협상 단계(540)에서 전력 전송 단계(560)으로 진입하지 않을 수 있다. 이때, 제어부(1110)는 충전 영역에 이물질이 존재함을 사용자가 인지하도록 무선 전력 송신 장치에 구비된 소정 알림 수단을 제어할 수 있다. 여기서, 알림 수단은 비퍼, LED 램프, 진동 소자, 액정 디스플레이 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The controller 1110 may determine that a foreign substance exists when MQF_Value is smaller than FOD_QFT_Value. When a foreign substance exists, the controller 1110 may not enter the
제어부(1110)는 MQF_Value가 FOD_QFT_Value보다 크거나 같은 경우, 충전 영역에 이물질이 존재하지 않는 것으로 판단할 수 있다. 이물질이 존재하지 않는 경우, 제어부(1110)는 전력 전송 단계로 진입하여 해당 무선 전력 송신 장치에 의해 요구되는 전력이 전송되도록 제어할 수 있다. When MQF_Value is greater than or equal to FOD_QFT_Value, the controller 1110 may determine that no foreign matter exists in the charging area. When there is no foreign substance present, the controller 1110 may enter a power transmission step and control power required by the wireless power transmission device to be transmitted.
또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 제어부(1110)는 핑 단계에서 측정된 전류 값-예를 들면, 직류-직류 컨버터의 출력 전류(I_rail) 또는 송신 코일(1105)에 인가되는 전류(I_coil)일 수 있음-을 소정 기준 전류 값과 비교할 수 있다. 비교 결과, 측정된 전류 값이 기준 전류 값 보다 크면, 이물질의 존재 가능성이 낮은 것으로 판단할 수 있다. 이 경우, 제어부(1110)는 협상 단계에서 FOD 상태 패킷이 수신되어도 품질 인자 값에 기반한 이물질 판단 절차를 진행하지 않고, 전력 전송 단계로 진입할 수 있다.In addition, the control unit 1110 according to another embodiment of the present invention measures the current value measured in the ping step - for example, the output current (I_rail) of the DC-DC converter or the current (I_coil) applied to the transmission coil 1105 ) may be compared with a predetermined reference current value. As a result of the comparison, if the measured current value is greater than the reference current value, it may be determined that the possibility of the presence of foreign substances is low. In this case, even if the FOD status packet is received in the negotiation step, the control unit 1110 may enter the power transmission step without proceeding with the foreign matter determination procedure based on the quality factor value.
상기 도 11을 참조하면, 인버터 입력 전류(I_rail)은 DC 전력이고, 송신 코일(1105)에 흐르는 전류는 AC 전류이다. 특히, 핑 단계에서 인버터(1103)에 입력되는 전류는 일정한 레벨을 가지는 DC 전력이나, 인버터(1103) 출력 전력은 일정한 주기로 비연속적으로 전송되는 AC 전력이다. 따라서, I_rail의 시간 평균 값은 I_coil의 시간 평균 값에 비해 상대적으로 클 수 있다. 따라서, I_rail의 변화를 기반으로 이물질의 존재 가능성을 판단하는 것이 판단 오류 확률을 현저히 줄일 수 있다.Referring to FIG. 11, the inverter input current I_rail is DC power, and the current flowing through the transmission coil 1105 is AC current. In particular, in the ping step, the current input to the inverter 1103 is DC power having a constant level, but the output power of the inverter 1103 is AC power that is transmitted non-continuously at regular intervals. Therefore, the time average value of I_rail may be relatively larger than the time average value of I_coil. Therefore, judging the possibility of foreign matter based on the change in I_rail can significantly reduce the probability of error in judgment.
무선 전력 송신 장치의 충전 영역에 정상적인 무선 전력 수신 장치가 아닌 전도성 이물질이 위치하는 경우, 송신 코일과 이물질 사이의 상호 임피던스(Mutual Impedance) 값은 거의 0에 가까워진다. 이때, 인버터(1103)에 인가되는 전류(I_rail)의 세기는 급격히 증가된다. 따라서, 제어부(1110)는 핑 단계에서 인버터(1103)에 인가되는 전류(I_rail)의 세기 변화를 모니터링함으로써, 이물질의 존재 가능성을 판단할 수 있다.When a conductive foreign material, which is not a normal wireless power receiver, is located in the charging area of the wireless power transmitter, a mutual impedance value between the transmission coil and the foreign material approaches zero. At this time, the intensity of the current I_rail applied to the inverter 1103 is rapidly increased. Accordingly, the controller 1110 may determine the possibility of foreign matter by monitoring a change in the intensity of the current I_rail applied to the inverter 1103 in the ping step.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 무선 전력 송신 장치는 핑 단계에서의 인덕터에 인가되는 전류의 변화량에 기반하여 이물질의 존재 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 전력 전송을 적응적으로 차단함으로써, 장비 손상 및 전력 낭비를 최소화시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 발명에 따른 이물질 검출 장치는 전류 세기 변화에 기반한 이물질 검출 절차 수행 시 해당 무선 전력 수신기에 대응되는 타입 식별자에 기반하여 동적으로 전류 변화 임계치를 결정함으로써, 이물질에 대한 검출 정확도를 높일 수 있는 장점이 있다. As described above, the wireless power transmission device according to the present invention determines the presence of foreign substances based on the amount of change in the current applied to the inductor in the ping step, and adaptively blocks power transmission according to the determination result. It has the advantage of minimizing equipment damage and power waste. In addition, the foreign matter detection device according to the present invention dynamically determines the current change threshold based on the type identifier corresponding to the corresponding wireless power receiver when performing the foreign matter detection procedure based on the current intensity change, thereby increasing the detection accuracy of the foreign matter There are advantages.
도 12는 본 발명에 따른 FOD 상태 패킷의 메시지 구조를 설명하기 위한 도면이다. 12 is a diagram for explaining the message structure of a FOD status packet according to the present invention.
도 12를 참조하면, FOD 상태 패킷 메시지(1200)는 2바이트의 길이를 가질 수 있으며, 6비트 길이의 수신기 타입 식별자(Receiver Type Identifier, 1201), 2비트 길이의 모드(Mode, 1202) 필드 및 1바이트 길이의 기준 품질 인자 값(Reference Quality Factor Value, 1203)을 포함하여 구성될 수 있다. 상기 도 12에는 수신기 타입 식별자(1201) 필드의 길이가 6비트인 것으로 도시되어 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 당업자의 설계에 따라 6비트보다 작은 크기로 구성될 수 있음을 주의해야 한다. Referring to FIG. 12, the FOD
도면 번호 1204에 보여지는 바와 같이, 모드(1202) 필드가 이진수 ‘00’로 설정되면, 기준 품질 인자 값(1203) 필드에 무선 전력 수신기의 전원이 OFF된 상태에서 측정되어 결정된 기준 품질 인자 값이 기록되어 있음을 의미할 수 있다. As shown in
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 구성 패킷의 구조를 설명하기 위한 도면이다. 13 is a diagram for explaining the structure of a configuration packet according to an embodiment of the present invention.
도 13의 도면 번호 1301에 도시된 바와 같이, 구성 패킷의 메시지 포맷은 5바이트의 길이를 가질 수 있으며, 전력 등급(Power Class) 필드, 최대 전력(Maximum Power) 필드, 전력 제어(Power Control) 필드, 카운트(Count) 필드, 윈도우 사이즈(Window Size) 필드, 윈도우 옵셋(Window Offset) 필드 및 제1 내지 제3 예약 필드(1301 내지 1303) 등을 포함하여 구성될 수 있다. As shown in reference number 1301 of FIG. 13, the message format of the configuration packet may have a length of 5 bytes, and includes a power class field, a maximum power field, and a power control field. , a count field, a window size field, a window offset field, and first to third reserved fields 1301 to 1303.
전력 등급 필드에는 해당 무선 전력 수신기에 할당된 전력 등급이 기록될 수 있다. A power class assigned to a corresponding wireless power receiver may be recorded in the power class field.
최대 전력 필드에는 무선 전력 수신기의 정류기 출력단에서 제공할 수 있는 최대 전력의 세기 값이 기록될 수 있다. In the maximum power field, an intensity value of maximum power that can be provided from a rectifier output terminal of the wireless power receiver may be recorded.
일 예로, 전력 등급이 a이고 최대 전력이 b인 경우에 있어서, 무선 전력 수신 장치의 정류기 출력단에서 제공되길 바라는 최대 전력량(Pmax)는 (b/2)*10a로 산출될 수 있다. For example, when the power class is a and the maximum power is b, the maximum amount of power (Pmax) desired to be provided from the output terminal of the rectifier of the wireless power receiver may be calculated as (b/2)*10 a .
전력 제어 필드에는 무선 전력 송신기에서의 전력 제어가 어떤 알고리즘에 따라 이루어져야 하는지를 지시하기 위해 사용될 수 있다. 일 예로, 전력 제어 필드 값이 0이면, 표준에 정의된 전력 제어 알고리즘 적용을 의미하고, 전력 제어 필드 값이 1이면, 제조사에 의해 정의된 알고리즘에 따라 전력 제어가 이루어지는 것을 의미할 수 있다. The power control field may be used to indicate which algorithm should be used for power control in the wireless power transmitter. For example, if the power control field value is 0, it means that the power control algorithm defined in the standard is applied, and if the power control field value is 1, it means that power control is performed according to the algorithm defined by the manufacturer.
카운트 필드는 무선 전력 수신 장치가 식별 및 구성 단계에서 전송할 옵션 구성 패킷의 개수를 기록하기 위해 사용될 수 있다. The count field may be used to record the number of option configuration packets to be transmitted by the wireless power receiver in an identification and configuration step.
윈도우 사이즈 필드는 평균 수신 파워 산출을 위한 윈도우 크기를 기록하기 위해 사용될 수 있다. 일 예로, 윈도우 사이즈는 0보다 크고, 4ms 단위를 가지는 양의 정수 값일 수 있다. The window size field may be used to record the window size for average received power calculation. For example, the window size may be a positive integer value greater than 0 and having a unit of 4 ms.
윈도우 옵셋 필드는 평균 수신 파워 산출 윈도우 종료 시점부터 다음 수신 전력 패킷의 전송 시작 시점까지의 시간을 식별하기 위한 정보가 기록될 수 있다. 일 예로, 윈도우 옵셋은 0보다 크고, 4ms 단위를 가지는 양의 정수 값일 수 있다.In the window offset field, information for identifying a time from the end of the average received power calculation window to the start of transmission of the next received power packet may be recorded. For example, the window offset may be a positive integer value greater than 0 and having a unit of 4 ms.
상기한 도 11 내지 12에서 설명된 수신기 타입 식별자는 상기한 도 13의 제1 내지 제3 예약 필드(1301 내지 1303) 중 적어도 하나의 예약 필드에 기록되어 무선 전력 송신기에 전송될 수 있다.The receiver type identifier described in FIGS. 11 and 12 may be recorded in at least one reserved field among the first to third reserved fields 1301 to 1303 of FIG. 13 and transmitted to the wireless power transmitter.
여기서, 수신기 타입 식별자를 위해 할당되는 비트 수는 당업자의 설계에 따라 상이한 길이를 가질 수 있으며, 그 비트 수를 한정하지는 않는다. Here, the number of bits allocated for the receiver type identifier may have a different length according to a design by a person skilled in the art, and the number of bits is not limited.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기 타입 식별자에 대응되는 전류 변화 임계치가 정의된 수신기 타입 식별자 매핑 테이블이다.14 is a receiver type identifier mapping table in which current change thresholds corresponding to receiver type identifiers are defined according to an embodiment of the present invention.
도 14를 참조하면, 수신기 타입 식별자 필드는 6비트의 길이를 가지며, 0에서 63까지의 범위를 가질 수 있다. Referring to FIG. 14, the receiver type identifier field has a length of 6 bits and may range from 0 to 63.
도 14에 도시된 바와 같이, 전류 변화 임계치는 mA 단위를 가지고, 타입 식별자가 1씩 증가됨에 따라 100mA가 증가되도록 정의될 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 타입 식별자에 대응되는 전류 변화 임계치는 당업자의 설계에 따라 상이하게 정의될 수 있음을 주의해야 한다. 일 예로, 전류 변화 임계치는 타입 식별자가 1씩 증가됨에 따라 50mA가 증가되도록 정의될 수 있다.As shown in FIG. 14, the current change threshold has a mA unit and can be defined so that 100 mA increases as the type identifier increases by 1, but this is only one embodiment, and the current change corresponding to the type identifier It should be noted that the threshold may be defined differently according to the design of those skilled in the art. For example, the current change threshold may be defined to increase by 50 mA as the type identifier increases by 1.
또한, 상기한 도 13의 실시예는 수신기 타입 식별자 필드는 6비트의 길이를 가지는 것으로 설명되고 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 수신기 타입 식별자 필드의 길이는 6비트보다 크거나 작게 구성될 수도 있음을 주의해야 한다.In addition, in the embodiment of FIG. 13 described above, the receiver type identifier field is described as having a length of 6 bits, but this is only one embodiment, and the length of the receiver type identifier field may be greater than or less than 6 bits. It should be noted that there may be
만약, 무선 전력 수신기 A에 대한 사전 실험 결과, 핑 단계에서 무선 전력 수신기 A가 충전 영역에 위치되는 시점에 측정된 전류 변화량이 600mA인 경우, 무선 전력 수신기 A에 대응되는 수신기 타입 식별자는 이진수 “000101”이 할당될 수 있다. 일 예로, 무선 전력 수신기는 자신에 할당된 수신기 타입 식별자를 구성 및 식별 단계에서 구성 패킷을 통해 무선 전력 송신기에 전송할 수 있다. 다른 일 예로, 무선 전력 수신기는 자신에 할당된 수신기 타입 식별자를 협상 단계에서 FOD 상태 패킷을 통해 무선 전력 송신기에 전송할 수도 있다.If, as a result of the preliminary experiment on the wireless power receiver A, the current change measured at the time when the wireless power receiver A is located in the charging area in the ping step is 600mA, the receiver type identifier corresponding to the wireless power receiver A is a binary number “000101” ” can be assigned. For example, the wireless power receiver may transmit the receiver type identifier allocated to the wireless power receiver to the wireless power transmitter through a configuration packet in a configuration and identification step. As another example, the wireless power receiver may transmit the receiver type identifier allocated thereto to the wireless power transmitter through the FOD status packet in the negotiation step.
도 15는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 수신기 타입 식별자에 대응되는 전류 변화 임계 비율이 정의된 수신기 타입 식별자 매핑 테이블이다.15 is a receiver type identifier mapping table in which current change threshold ratios corresponding to receiver type identifiers are defined according to another embodiment of the present invention.
도 15를 참조하면, 수신기 타입 식별자는 2비트의 길이를 가지며, 전류 변화 임계 비율은 무선 전력 수신기가 충전 영역에 올려지지 않았을 때 측정된 디지털 핑 신호의 전류 값-이하, 설명의 편의를 위해, 초기 인버터 입력 전류 값(Initial_Inverter_Input_Current_Value)이라 명함- 대비 무선 전력 수신기가 충전 영역에 올려진 후 측정된 디지털 핑 신호의 전류 값(Measured_Inverter_Inpurt_Current_Value)-즉, 인버터 입력 전류 세기 값-의 변화 비율로 정의될 수 있다. 15, the receiver type identifier has a length of 2 bits, and the current change threshold ratio is the current value of the digital ping signal measured when the wireless power receiver is not placed on the charging area - or less, for convenience of explanation, The initial inverter input current value (Initial_Inverter_Input_Current_Value) can be defined as the change ratio of the current value of the digital ping signal measured after the wireless power receiver is placed on the charging area (Measured_Inverter_Input_Current_Value) - that is, the value of the inverter input current intensity - versus the business card. .
일 예로, 핑 단계에서의 전류 변화 비율은 As an example, the current change rate in the ping step is
{(Measured_Inverter_Inpurt_Current_Value-Initial_Inverter_Input_Current_Value)/(Initial_Inverter_Input_Current_Value)}*100{(Measured_Inverter_Inpurt_Current_Value-Initial_Inverter_Input_Current_Value)/(Initial_Inverter_Input_Current_Value)}*100
으로 계산될 수 있다. 만약, 특정 무선 전력 수신기에 상응하는 전류 변화 비율이 80인 경우, 해당 무선 전력 수신기에 대응되는 수신기 타입 식별자는 도 15에 도시된 바와 같이, 이진수 “10”으로 정의될 수 있다.can be calculated as If the current change ratio corresponding to a specific wireless power receiver is 80, the receiver type identifier corresponding to the wireless power receiver may be defined as a binary number “10” as shown in FIG. 15 .
상기한 도 15의 실시예에서는 수신기 타입 식별자가 2비트의 길이를 가지고, 각각의 수신기 타입 식별자에 대응되는 전류 변화 임계 비율이 20% 범위를 가지는 것으로 도시되어 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 수신기 타입 식별자의 길이 및 각각의 수신기 타입 식별자에 대응되는 전류 변화 임계 비율의 할당 범위는 당업자의 설계 및 적용되는 장비 및 시스템에 따라 상이하게 정의될 수 있음을 주의해야 한다. In the embodiment of FIG. 15, the receiver type identifier has a length of 2 bits and the current change threshold ratio corresponding to each receiver type identifier has a range of 20%, but this is only one embodiment. , the length of the receiver type identifier and the allocation range of the current change threshold ratio corresponding to each receiver type identifier may be defined differently depending on the design and applied equipment and systems by those skilled in the art.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치에서의 이물질 감지 방법을 설명하기 위한 순서도이다.16 is a flowchart illustrating a method of detecting a foreign object in a wireless power transmission device according to an embodiment of the present invention.
도 16을 참조하면, 무선 전력 송신 장치는 핑 단계에서 인버터에 인가되는 전류의 세기를 측정하고, 측정된 인버터 입력 전류 세기에 관한 정보를 소정 기록 영역에 저장할 수 있다(S1601).Referring to FIG. 16 , the wireless power transmission device may measure the intensity of current applied to the inverter in the ping step and store information on the measured intensity of the inverter input current in a predetermined recording area (S1601).
무선 전력 송신 장치는 수신기 타입 식별자가 포함된 패킷을 수신할 수 있다(S1602). 여기서, 수신기 타입 식별자는 구성 및 식별 단계에서 구성 패킷을 통해 수신될 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 다른 일 실시예는 협상 단계에서 FOD 상태 패킷을 통해 수신기 타입 식별자가 수신될 수도 있다.The wireless power transmitter may receive a packet including a receiver type identifier (S1602). Here, the receiver type identifier may be received through the configuration packet in the configuration and identification step, but this is only one embodiment, and in another embodiment, the receiver type identifier may be received through the FOD status packet in the negotiation step. .
무선 전력 송신 장치는 수신기 타입 식별자에 대응되는 전류 세기 임계치를 결정할 수 있다(S1603). 여기서, 전류 세기 임계치는 상기 도 14에서 설명된 수신기 타입 식별자 매핑 테이블을 참조하여 결정될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The wireless power transmission device may determine a current intensity threshold corresponding to the receiver type identifier (S1603). Here, the current intensity threshold may be determined by referring to the receiver type identifier mapping table described with reference to FIG. 14, but is not limited thereto.
무선 전력 송신 장치는 상기 1601 단계에서 저장된 인버터 입력 전류 세기와 전류 세기 임계치를 비교하여 충전 영역에 이물질이 존재하는지 여부를 판단할 수 있다(S1604). 일 예로, 무선 전력 송신 장치는 인버터 입력 전류 세기가 전류 세기 임계치를 초과하는 경우, 충전 영역에 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 반면, 인버터 입력 전류 세기가 전류 세기 임계치보다 작거나 같으면, 충전 영역에 이물질이 존재하지 않는 것으로 판단할 수 있다.The wireless power transmission device may compare the inverter input current intensity stored in step 1601 with the current intensity threshold to determine whether a foreign substance is present in the charging area (S1604). For example, when the inverter input current intensity exceeds the current intensity threshold, the wireless power transmission device may determine that a foreign substance is present in the charging area. On the other hand, if the inverter input current intensity is less than or equal to the current intensity threshold, it may be determined that no foreign matter exists in the charging area.
무선 전력 송신 장치는 이물질이 존재하는 것으로 판단하면, 이물질이 감지되었음을 알리는 소정 알람 신호를 출력한 후 선택 단계(510)로 진입할 수 있다(S1605).If it is determined that a foreign substance is present, the wireless power transmission apparatus may output a predetermined alarm signal indicating that a foreign substance has been detected and then enter the selection step 510 (S1605).
무선 전력 송신 장치는 상기한 1604 단계의 판단 결과, 이물질이 존재하지 않는 것으로 판단되면, 협상 단계 또는 전력 전송 단계로 진입할 수 있다(S1606).If it is determined that the foreign matter does not exist as a result of the determination in step 1604 described above, the wireless power transmission apparatus may enter a negotiation step or a power transmission step (S1606).
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치에서의 이물질 감지 방법을 설명하기 위한 순서도이다.17 is a flowchart illustrating a method of detecting a foreign object in a wireless power transmission device according to another embodiment of the present invention.
도 17을 참조하면, 무선 전력 송신 장치는 핑 단계에서 인버터에 입력되는 전류의 세기를 측정하고, 측정된 인버터 입력 전류 세기(Measured_I_Rail)에 관한 정보를 소정 기록 영역에 저장할 수 있다(S1701).Referring to FIG. 17 , the wireless power transmission device may measure the intensity of current input to the inverter in the ping step and store information on the measured intensity of inverter input current (Measured_I_Rail) in a predetermined recording area (S1701).
무선 전력 송신 장치는 물체가 감지되지 않은 상태에서 인버터에 입력되는 전류의 세기 정보-즉, 초기 인버터 입력 전류 값(Initial_Inverter_Input_Current_Value)에 대한 정보- 및 핑 단계에서 측정된 인버터 입력 전류 값(Measured_Inverter_Input_Current_Value)에 대한 정보를 이용하여 인버터 입력 전류(I_rail)의 변화 비율을 산출할 수 있다(S1702). 여기서, 인터버 입력 전류의 변화 비율은 {(Measured_Inverter_Inpurt_Current_Value-Initial_Inverter_Input_Current_Value)/(Initial_Inverter_Input_Current_Value)}*100으로 계산될 수 있다. The wireless power transmission device provides information on the intensity of current input to the inverter in a state where an object is not detected - that is, information on the initial inverter input current value (Initial_Inverter_Input_Current_Value) - and the measured inverter input current value (Measured_Inverter_Input_Current_Value) in the ping step. The change rate of the inverter input current (I_rail) can be calculated using the information (S1702). Here, the rate of change of the inverter input current may be calculated as {(Measured_Inverter_Inpurt_Current_Value-Initial_Inverter_Input_Current_Value)/(Initial_Inverter_Input_Current_Value)}*100.
무선 전력 송신 장치는 수신기 타입 식별자가 포함된 패킷을 수신할 수 있다(S1703). 여기서, 수신기 타입 식별자는 구성 및 식별 단계에서 구성 패킷을 통해 수신될 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 다른 일 실시예는 협상 단계에서 FOD 상태 패킷을 통해 수신기 타입 식별자가 수신될 수도 있다.The wireless power transmitter may receive a packet including a receiver type identifier (S1703). Here, the receiver type identifier may be received through the configuration packet in the configuration and identification step, but this is only one embodiment, and in another embodiment, the receiver type identifier may be received through the FOD status packet in the negotiation step. .
무선 전력 송신 장치는 수신기 타입 식별자에 대응되는 전류 세기 임계 비율을 결정할 수 있다(S1704). 여기서, 전류 세기 임계 비율은 상기 도 15에서 설명된 수신기 타입 식별자 매핑 테이블을 참조하여 결정될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The wireless power transmission device may determine a current intensity threshold ratio corresponding to the receiver type identifier (S1704). Here, the current intensity threshold ratio may be determined by referring to the receiver type identifier mapping table described in FIG. 15, but is not limited thereto.
무선 전력 송신 장치는 상기 1702 단계에서 산출된 인버터 입력 전류의 변화 비율과 상기 1704 단계에서 결정된 전류 세기 임계 비율을 비교하여 충전 영역에 이물질이 존재하는지 여부를 판단할 수 있다(S1705). 일 예로, 무선 전력 송신 장치는 인버터 입력 전류의 변화 비율이 전류 세기 임계 비율을 초과하는 경우, 충전 영역에 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 반면, 무선 전력 송신 장치는 인버터 입력 전류의 변화 비율이 전류 세기 임계 비율보다 작거나 같으면, 충전 영역에 이물질이 존재하지 않는 것으로 판단할 수 있다.The wireless power transmission device may compare the change ratio of the inverter input current calculated in step 1702 with the current intensity threshold ratio determined in step 1704 to determine whether foreign substances exist in the charging area (S1705). For example, the wireless power transmission device may determine that a foreign material is present in the charging area when the change rate of the inverter input current exceeds the current intensity threshold rate. On the other hand, the wireless power transmission device may determine that there is no foreign material in the charging area when the change rate of the inverter input current is less than or equal to the current intensity threshold rate.
무선 전력 송신 장치는 이물질이 존재하는 것으로 판단하면, 이물질이 감지되었음을 알리는 소정 알람 신호를 출력한 후 선택 단계(510)로 진입할 수 있다(S1706).If it is determined that a foreign substance is present, the wireless power transmission device may output a predetermined alarm signal indicating that a foreign substance has been detected, and then proceed to selection step 510 (S1706).
무선 전력 송신 장치는 상기한 1705 단계의 판단 결과, 이물질이 존재하지 않는 것으로 판단되면, 협상 단계 또는 전력 전송 단계로 진입할 수 있다(S1707).If it is determined that the foreign matter does not exist as a result of the determination in step 1705 described above, the wireless power transmission apparatus may enter a negotiation step or a power transmission step (S1707).
도 18은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치에서의 이물질 검출 방법을 설명하기 위한 순서도이다.18 is a flowchart illustrating a method of detecting a foreign material in a wireless power transmission device according to another embodiment of the present invention.
도 18을 참조하면, 무선 전력 송신 장치는 핑 단계에서의 인버터 입력 전류 세기 변화에 기반한 이물질 감지 절차 수행할 수 있다(S1801).Referring to FIG. 18 , the wireless power transmitter may perform a foreign matter detection procedure based on the change in inverter input current intensity in the ping step (S1801).
무선 전력 송신 장치는 인버터 입력 전류 세기 변화에 기반한 이물질 감지 절차를 통해 이물질이 존재 여부를 판단할 수 있다(S1802). 판단 결과, 이물질이 존재하는 것으로 판단된 경우, 협상 단계에서 품질 인자 값에 기반한 이물질 감지 절차 수행할 수 있다(S1803). 이때, 무선 전력 송신 장치는 품질 인자 임계 값을 결정하기 위해 사용되는 기준 품질 인자 정확도를 보정할 수 있다. 일 예로, 기준 품질 인자 정확도는 +/- 10%에서 +/- 5%로 조정되어 보다 정확하게 이물질이 감지되도록 제어될 수 있다.The wireless power transmission device may determine whether a foreign substance is present through a foreign substance detection procedure based on a change in inverter input current intensity (S1802). As a result of the determination, when it is determined that the foreign matter exists, a foreign matter detection procedure based on the quality factor value may be performed in the negotiation step (S1803). At this time, the wireless power transmitter may correct the accuracy of the reference quality factor used to determine the quality factor threshold. For example, the accuracy of the reference quality factor may be adjusted from +/- 10% to +/- 5% to more accurately detect the foreign material.
무선 전력 송신 장치는 협상 단계에서의 품질 인자 값에 기반한 이물질 감지 절차를 수행하여 이물질이 존재하는지를 판단할 수 있다(S1804). 판단 결과, 이물질이 존재하는 경우, 무선 전력 송신 장치는 NACK 패킷을 전송 후 선택 단계(510)로 진입할 수 있다(S1805). 반면, 상기한 1804 단계의 판단 결과, 이물질이 존재하지 않는 경우, 무선 전력 송신 장치는 ACK 패킷 전송 후(S1806) 전력 전송 단계로 진입하여 충전을 개시할 수 있다(S1807).The wireless power transmitter may determine whether a foreign material exists by performing a foreign matter detection procedure based on the quality factor value in the negotiation step (S1804). As a result of the determination, if a foreign substance exists, the wireless power transmission device may enter the
또한, 상기한 1802 단계의 판단 결과, 이물질이 존재하지 않는 경우, 무선 전력 송신 장치는 품질 인자 값에 기반한 이물질 감지 절차를 수행하지 않고 상기한 1806 단계를 수행할 수 있다. 이때, 무선 전력 송신 장치는 협상 단계에서 FOD 상태 패킷이 수신된 이후에 ACK 패킷을 생성하여 해당 무선 전력 수신기에 전송할 수도 있다.In addition, as a result of the determination in step 1802 described above, when the foreign matter does not exist, the wireless power transmitter may perform step 1806 without performing the foreign matter detection procedure based on the quality factor value. In this case, after the FOD status packet is received in the negotiation step, the wireless power transmitter may generate an ACK packet and transmit it to the corresponding wireless power receiver.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치에 장착되는 송신 코일의 일 실시 형태이다.19 is an embodiment of a transmission coil mounted in a wireless power transmission device according to an embodiment of the present invention.
도 19를 참조하면, 무선 전력 송신 장치는 3개의 송신 코일이 일정 영역 중첩되도록 배치될 수 있다. 도 19에 도시된 바와 같이, 송신 코일 블록의 중심인 Position 1과 그로부터 20mm 이격된 Position 2에 이물질이 위치되는 경우, 후술할 도 20a 내지 도 20b에 도시된 바와 같이, 인버터 입력 전류의 세기가 변경될 수 있다. 송신 코일 블록의 중심으로부터 40mm 이격된 위치인 Position 3에서는 모든 이물질에 대해 인버터 입력 전류의 변화가 크지 않은 특징이 있다.Referring to FIG. 19 , the wireless power transmission device may be arranged so that three transmission coils overlap a certain area. As shown in FIG. 19, when a foreign substance is located in
도 20a 내지 도 20b는 도 19에 따른 송신 코일의 위치 별 인덕터 입력 전류 세기와 송신 코일 입력 전류 세기의 측정 결과를 보여주는 그래프이다.20A to 20B are graphs showing measurement results of the inductor input current intensity and the transmission coil input current intensity for each position of the transmission coil according to FIG. 19 .
도 20a는 상기 도 19의 Position 1에서의 이물질 종류에 따른 인버터 입력 전류 세기와 송신 코일 입력 전류 세기의 측정 결과를 보여준다.FIG. 20A shows measurement results of inverter input current intensity and transmission coil input current intensity according to the type of foreign matter in
도 20b는 도면 번호 2002는 상기 도 19의 Position 2에서의 이물질 종류에 따른 인덕터 입력 전류 세기와 송신 코일 입력 전류 세기의 측정 결과를 보여준다.20B , reference numeral 2002 shows measurement results of the inductor input current intensity and the transmitting coil input current intensity according to the foreign material type in
도 20a 및 도 20b를 참조하면, Position 1에서 측정된 전류의 세기가 전체적으로 Position 2에서 측정된 전류의 세기보다 큰 것을 알 수 있다.Referring to FIGS. 20A and 20B , it can be seen that the current intensity measured at
또한, 도 20a 및 도 20b를 참조하면, 핑 전송 시 이물질이 없는 상태에서 측정된 전류의 세기가 이물질이 존재하는 상태에서 측정된 전류의 세기보다 큰 것을 알 수 있다. In addition, referring to FIGS. 20A and 20B , it can be seen that when a ping is transmitted, the current measured in a state in which there is no foreign substance is greater than the current measured in a state in which a foreign substance is present.
특히, 이물질이 없는 상태에서 이물질이 존재하는 상태로 변경된 경우, 인버터 입력 전류의 세기 변화가 송신 코일 전류의 세기 변화보다 큰 것을 알 수 있다.In particular, it can be seen that, when the state is changed from a state in which there is no foreign substance to a state in which the foreign substance is present, the change in the intensity of the inverter input current is greater than the change in the intensity of the transmitting coil current.
도 21 내지 22는 상기 도 19의 Position 1에서 핑 단계에서 이물질이 충전 영역에 위치된 경우의 코일 전류 및 인버터 입력 전류의 변화 패턴을 보여준다.21 and 22 show a change pattern of coil current and inverter input current when a foreign material is located in the charging area in the ping step in
도 21은 이물질이 10원짜리 동전인 경우이고, 도 22는 이물질이 500원짜리 동전인 경우에 있어서의 실험 결과를 보여준다.21 shows the case where the foreign material is a 10 won coin, and FIG. 22 shows the experimental results when the foreign material is a 500 won coin.
상기 도 21에 도시된 그래프는 이물질이 충전 영역에 위치되지 않은 제1 핑 전송 시점에서의 코일 전류 및 인버터 입력 전류의 변화량은 수십 mA이나, 이물질이 충전 영역에 위치된 제2 핑 전송 시점에서의 코일 전류 및 인버터 입력 전류의 변화량은 수백 mA인 것을 보여준다.In the graph shown in FIG. 21, the amount of change in the coil current and inverter input current at the first ping transmission time when the foreign material is not located in the charging area is several tens of mA, but at the second ping transmission time when the foreign material is located in the charging area The variation of coil current and inverter input current is shown to be hundreds of mA.
도 22을 참조하면, 이물질이 500원짜리인 경우, 이물질이 충전 영역에 위치된 제2 핑 전송 시점에서의 코일 전류 및 인버터 입력 전류의 변화량은 수천 mA인 것을 보여준다. Referring to FIG. 22 , when the foreign material is 500 won, changes in coil current and inverter input current are thousands of mA at the time of second ping transmission when the foreign material is located in the charging area.
상술한 실시예에 따른 방법들은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있으며, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.The methods according to the above-described embodiments may be produced as programs to be executed on a computer and stored in a computer-readable recording medium. Examples of the computer-readable recording medium include ROM, RAM, CD-ROM, and magnetic tape. , floppy disks, optical data storage devices, and the like, and also includes those implemented in the form of carrier waves (for example, transmission through the Internet).
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상술한 방법을 구현하기 위한 기능적인(function) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.The computer-readable recording medium is distributed to computer systems connected through a network, so that computer-readable codes can be stored and executed in a distributed manner. In addition, functional programs, codes, and code segments for implementing the above-described method can be easily inferred by programmers in the technical field to which the embodiment belongs.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. It is apparent to those skilled in the art that the present invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit and essential characteristics of the present invention.
따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.Accordingly, the above detailed description should not be construed as limiting in all respects and should be considered illustrative. The scope of the present invention should be determined by reasonable interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the present invention are included in the scope of the present invention.
Claims (21)
핑 단계에서 인버터에 입력되는 전류의 세기를 측정하는 단계;
수신기 타입 식별자가 포함된 패킷을 수신하는 단계;
상기 수신기 타입 식별자에 대응되는 상기 전류의 세기에 대한 임계치를 결정하는 단계;
측정된 상기 전류 세기와 상기 전류의 세기에 대한 임계치를 비교하여 이물질의 존재 여부를 판단하는 단계; 및
상기 판단 결과, 이물질이 존재하면, 품질 인자 값에 기반한 이물질 검출 절차가 수행되는 단계;를 포함하고,
상기 품질 인자 값에 기반한 이물질 검출 절차를 통해 이물질이 존재하는 것으로 판단되면, NACK 패킷을 해당 무선 전력 수신기에 전송하고,
상기 품질 인자 값에 기반한 이물질 검출 절차를 통해 이물질이 존재하지 않는 것으로 판단되면 ACK 패킷을 해당 무선 전력 수신기에 전송하는 이물질 검출 방법.A foreign material detection method in a wireless power transmitter,
measuring the intensity of current input to the inverter in the ping step;
Receiving a packet including a receiver type identifier;
determining a threshold for the strength of the current corresponding to the receiver type identifier;
comparing the measured current intensity with a threshold value for the current intensity to determine whether a foreign substance is present; and
As a result of the determination, if the foreign matter exists, performing a foreign matter detection procedure based on the quality factor value;
When it is determined that a foreign substance exists through a foreign substance detection procedure based on the quality factor value, a NACK packet is transmitted to a corresponding wireless power receiver,
A foreign material detection method for transmitting an ACK packet to a corresponding wireless power receiver when it is determined that the foreign material does not exist through a foreign material detection procedure based on the quality factor value.
상기 판단 결과, 이물질이 존재하지 않으면, 협상 단계에서 FOD 상태 패킷을 수신한 후 ACK 패킷을 해당 무선 전력 수신기에 전송하는 단계를 더 포함하는 이물질 검출 방법.According to claim 1,
If the foreign matter does not exist as a result of the determination, the foreign matter detection method further comprising the step of transmitting an ACK packet to a corresponding wireless power receiver after receiving the FOD status packet in the negotiation step.
핑 단계에서 인버터에 입력되는 전류의 변화 비율을 산출하는 단계;
수신기 타입 식별자가 포함된 패킷을 수신하는 단계;
상기 수신기 타입 식별자에 대응되는 전류의 변화에 대한 임계 비율을 결정하는 단계;
산출된 상기 전류의 변화 비율과 상기 전류의 변화에 대한 임계 비율을 비교하여 이물질의 존재 여부를 판단하는 단계; 및
상기 판단 결과, 이물질이 존재하면, 품질 인자 값에 기반한 이물질 검출 절차가 수행되는 단계;를 포함하고,
상기 품질 인자 값에 기반한 이물질 검출 절차를 통해 이물질이 존재하는 것으로 판단되면, NACK 패킷을 해당 무선 전력 수신기에 전송하고,
상기 품질 인자 값에 기반한 이물질 검출 절차를 통해 이물질이 존재하지 않는 것으로 판단되면 ACK 패킷을 해당 무선 전력 수신기에 전송하는 이물질 검출 방법.A foreign material detection method in a wireless power transmitter,
Calculating a rate of change of current input to the inverter in the ping step;
Receiving a packet including a receiver type identifier;
determining a threshold rate for a change in current corresponding to the receiver type identifier;
comparing the calculated rate of change of the current with a threshold rate of change of the current to determine whether a foreign substance is present; and
As a result of the determination, if the foreign matter exists, performing a foreign matter detection procedure based on the quality factor value;
When it is determined that a foreign substance exists through a foreign substance detection procedure based on the quality factor value, a NACK packet is transmitted to a corresponding wireless power receiver,
A foreign material detection method for transmitting an ACK packet to a corresponding wireless power receiver when it is determined that the foreign material does not exist through a foreign material detection procedure based on the quality factor value.
상기 인버터에 입력되는 상기 전류의 변화 비율은 물체가 감지되지 않은 상태에서 초기 인버터에 입력되는 전류 세기 값 대비 핑 단계에서 측정된 인버터 입력 전류 세기 값의 변화 비율로 산출되는 이물질 검출 방법.According to claim 10,
The change rate of the current input to the inverter is calculated as the change ratio of the inverter input current intensity value measured in the ping step to the current intensity value input to the initial inverter in a state where the object is not detected.
상기 이물질의 존재 여부를 판단하는 단계는
산출된 상기 전류의 변화 비율이 상기 전류의 변화에 대한 임계 비율을 초과하면, 이물질이 존재하는 것으로 판단하는 단계; 및
산출된 상기 전류의 변화 비율이 상기 전류의 변화에 대한 임계 비율보다 작거나 같으면, 이물질이 존재하지 않는 것으로 판단하는 단계를 포함하는 이물질 검출 방법.According to claim 10,
The step of determining whether the foreign matter exists
determining that a foreign substance is present when the calculated rate of change of the current exceeds a threshold rate for the change of the current; and
and determining that a foreign material does not exist when the calculated rate of change of the current is less than or equal to a threshold rate for the change of the current.
상기 수신기 타입 식별자는 구성 및 식별 단계에서 구성 패킷에 포함되어 수신되거나 협상 단계에서 FOD(Foreign Object Detection) 상태 패킷에 포함되어 수신되는 이물질 검출 방법.The method of claim 1 or 10,
The receiver type identifier is included in a configuration packet in the configuration and identification step and received in a foreign object detection (FOD) status packet in the negotiation step.
상기 판단 결과, 이물질이 존재하지 않으면, 협상 단계 또는 전력 전송 단계로 진입하는 이물질 검출 방법.The method of claim 1 or 10,
As a result of the determination, if the foreign matter does not exist, the foreign matter detection method enters the negotiation step or the power transmission step.
핑 단계에서 인버터에 입력되는 전류의 세기를 측정하는 센싱부;
수신기 타입 식별자가 포함된 패킷을 수신하는 복조부; 및
상기 수신기 타입 식별자에 대응되는 상기 전류의 세기에 대한 임계치를 결정하고, 측정된 상기 전류 세기와 상기 전류의 세기에 대한 임계치를 비교하여 이물질의 존재 여부를 판단하는 제어부;를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 판단 결과, 이물질이 존재하면, 품질 인자 값에 기반한 이물질 검출 절차가 수행되고,
상기 품질 인자 값에 기반한 이물질 검출 절차를 통해 이물질이 존재하는 것으로 판단되면, NACK 패킷을 해당 무선 전력 수신기에 전송하고,
상기 품질 인자 값에 기반한 이물질 검출 절차를 통해 이물질이 존재하지 않는 것으로 판단되면 ACK 패킷을 해당 무선 전력 수신기에 전송하는 이물질 검출 장치.In the foreign matter detection device,
a sensing unit for measuring the intensity of current input to the inverter in the ping step;
a demodulator for receiving a packet including a receiver type identifier; and
A control unit determining a threshold value for the intensity of the current corresponding to the receiver type identifier and comparing the measured current intensity with the threshold value for the intensity of the current to determine whether a foreign substance is present,
The control unit,
As a result of the determination, if a foreign substance exists, a foreign substance detection procedure based on the quality factor value is performed,
When it is determined that a foreign substance exists through a foreign substance detection procedure based on the quality factor value, a NACK packet is transmitted to a corresponding wireless power receiver,
A foreign material detection device for transmitting an ACK packet to a corresponding wireless power receiver when it is determined that the foreign material does not exist through a foreign material detection procedure based on the quality factor value.
핑 단계에서 인버터에 입력되는 전류의 변화 비율을 측정하는 센싱부;
수신기 타입 식별자가 포함된 패킷을 수신하는 복조부; 및
상기 센싱부와 연동하여 상기 인버터에 입력되는 전류의 변화 비율을 산출하고, 상기 수신기 타입 식별자에 대응되는 전류의 변화에 대한 임계 비율을 결정하고, 상기 전류의 변화 비율과 상기 전류의 변화에 대한 임계 비율을 비교하여 이물질의 존재 여부를 판단하는 제어부;를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 판단 결과, 이물질이 존재하면, 품질 인자 값에 기반한 이물질 검출 절차가 수행되고,
상기 품질 인자 값에 기반한 이물질 검출 절차를 통해 이물질이 존재하는 것으로 판단되면, NACK 패킷을 해당 무선 전력 수신기에 전송하고,
상기 품질 인자 값에 기반한 이물질 검출 절차를 통해 이물질이 존재하지 않는 것으로 판단되면 ACK 패킷을 해당 무선 전력 수신기에 전송하는 이물질 검출 장치.
In the foreign matter detection device,
a sensing unit for measuring a rate of change of current input to the inverter in the ping step;
a demodulator for receiving a packet including a receiver type identifier; and
In conjunction with the sensing unit, a rate of change of current input to the inverter is calculated, a threshold rate of change of current corresponding to the receiver type identifier is determined, and a rate of change of current and a threshold of change of current are determined. Including; a control unit that compares the ratio to determine the presence or absence of foreign matter;
The control unit,
As a result of the determination, if a foreign substance exists, a foreign substance detection procedure based on the quality factor value is performed,
When it is determined that a foreign substance exists through a foreign substance detection procedure based on the quality factor value, a NACK packet is transmitted to a corresponding wireless power receiver,
A foreign material detection device for transmitting an ACK packet to a corresponding wireless power receiver when it is determined that the foreign material does not exist through a foreign material detection procedure based on the quality factor value.
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