KR102598645B1 - Wireless power transfer appratus - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 무선 전력 전송 장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치는, 부분적으로 중첩되는 복수의 전송 코일을 구비하고, 상기 복수의 전송 코일에서 선택된 어느 하나의 코일 조합을 통해, 무선 전력 수신 장치에 무선으로 전력을 전송하는 전력 전송부와, 상기 복수의 전송 코일 중, 적어도 하나의 전송 코일이 포함되도록 상기 코일 조합을 생성하고, 상기 코일 조합에 포함된 전송 코일을 통해, 코일 선택 신호를 송출하고, 상기 전송 코일을 통해 상기 코일 선택 신호에 대한 응답 신호를 수신하며, 상기 응답 신호의 응답 세기 및 상기 무선 전력 수신 장치의 충전 효율을 기초로, 상기 코일 조합 중, 무선 전력 전송에 사용될 동작 코일 조합을 선택하는 제어부를 포함한다. 이에 따라, 부분적으로 중첩되는 멀티 코일에 있어서, 고효율의 충전 영역을 확대시킬 수 있다.The present invention relates to a wireless power transmission device. A wireless power transmission device according to an embodiment of the present invention includes a plurality of partially overlapping transmission coils, and wirelessly transmits power to a wireless power reception device through any one coil combination selected from the plurality of transmission coils. Generate the coil combination to include a power transmission unit and at least one transmission coil among the plurality of transmission coils, transmit a coil selection signal through the transmission coil included in the coil combination, and select the transmission coil. A control unit that receives a response signal to the coil selection signal through a control unit that selects an operating coil combination to be used for wireless power transmission among the coil combinations based on the response strength of the response signal and charging efficiency of the wireless power receiving device. Includes. Accordingly, in partially overlapping multi-coils, the highly efficient charging area can be expanded.
Description
본 발명은, 무선 전력 전송 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 무선 전력 수신 장치의 충전 영역을 확대시키고, 충전 효율을 상승시킬 수 있는 무선 전력 전송 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless power transmission device, and more specifically, to a wireless power transmission device that can expand the charging area of a wireless power receiving device and increase charging efficiency.
전자기기에 전력을 공급하기 위한 방법으로써, 상용전원과 전자기기에 물리적인 케이블 또는 전전자기기에 전력을 공급하기 위한 방법으로써, 상용전원과 전자기기에 물리적인 케이블 또는 전선을 연결하는 단자공급방식이 있다. 이러한, 단자 공급방식은, 케이블 또는 전선들이 상당한 공간을 차지하고, 정리가 용이하지 않으며, 단선의 위험이 있다.A method for supplying power to electronic devices, a terminal supply method that connects a physical cable or wire between a commercial power source and electronic devices, or a physical cable or wire as a method for supplying power to electronic devices. There is. In this terminal supply method, cables or wires take up a significant amount of space, are not easy to organize, and there is a risk of disconnection.
최근에는 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 무선 전력 전송 방식에 대한 연구가 논의되고 있다.Recently, research on wireless power transmission methods has been discussed to solve these problems.
무선 전력 전송 시스템은, 단일 코일 또는 멀티 코일을 통해 전력을 공급하는 무선 전력 전송 장치와, 무선 전력 전송 장치로부터 무선으로 공급되는 전력을 수신하여 이를 사용하는 무선 전력 수신 장치로 구성될 수 있다.The wireless power transmission system may be comprised of a wireless power transmission device that supplies power through a single coil or multiple coils, and a wireless power reception device that receives power wirelessly supplied from the wireless power transmission device and uses the same.
그러나, 종래의 단일 코일을 이용한 에너지 전달 방식은, 충전 영역이 제한적이므로, 다양한 크기의 무선 전력 수신 장치에 두루 사용될 수 없다는 문제가 있다.However, the conventional energy transfer method using a single coil has a limited charging area, so there is a problem that it cannot be used for wireless power reception devices of various sizes.
또한, 종래의 멀티 코일을 이용한 에너지 전달 방식은, 무선 전력 전송 장치에서 송출된 신호에 대한 응답 신호의 세기 만으로 충전에 사용될 코일을 선택하므로, 충전 효율은 더 뛰어남에도, 응답 세기가 낮아 선택되지 못하는 코일이 나타나게 되어 충전 효율이 저감된다는 문제가 있다.In addition, the conventional energy transfer method using a multi-coil selects the coil to be used for charging only based on the strength of the response signal to the signal transmitted from the wireless power transmission device, so although charging efficiency is superior, the response strength is low and cannot be selected. There is a problem that the charging efficiency is reduced due to the appearance of the coil.
본 발명의 목적은, 부분적으로 중첩되는 멀티 코일에 있어서, 고효율의 충전 영역을 확대시킬 수 있는 무선 전력 전송 장치를 제공함에 있다.The purpose of the present invention is to provide a wireless power transmission device that can expand a highly efficient charging area in partially overlapping multi-coils.
상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치는, 부분적으로 중첩되는 복수의 전송 코일을 구비하고, 상기 복수의 전송 코일에서 선택된 어느 하나의 코일 조합을 통해, 무선 전력 수신 장치에 무선으로 전력을 전송하는 전력 전송부와, 상기 복수의 전송 코일 중, 적어도 하나의 전송 코일이 포함되도록 상기 코일 조합을 생성하고, 상기 코일 조합에 포함된 전송 코일을 통해, 코일 선택 신호를 송출하고, 상기 전송 코일을 통해 상기 코일 선택 신호에 대한 응답 신호를 수신하며, 상기 응답 신호의 응답 세기 및 상기 무선 전력 수신 장치의 충전 효율을 기초로, 상기 코일 조합 중, 무선 전력 전송에 사용될 동작 코일 조합을 선택하는 제어부를 포함한다.In order to achieve the above object, a wireless power transmission device according to an embodiment of the present invention includes a plurality of partially overlapping transmitting coils, and receives wireless power through any one coil combination selected from the plurality of transmitting coils. Generating the coil combination to include a power transmitter that wirelessly transmits power to the device, and at least one transmitting coil among the plurality of transmitting coils, and sending a coil selection signal through the transmitting coil included in the coil combination. Transmitting and receiving a response signal to the coil selection signal through the transmitting coil, based on the response strength of the response signal and the charging efficiency of the wireless power receiving device, among the coil combinations, an operation to be used for wireless power transmission It includes a control unit that selects a coil combination.
본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치는, 무선 전력에 사용될 동작 코일을 선택하기 위하여, 무선 전력 수신 장치의 응답 신호 세기에 충전 효율에 비례하여 증가하는 가중치를 적용하여 코일을 선택하므로, 충전 효율이 높음에도, 동작 코일로 선택되지 못하는 경우를 방지할 수 있다In order to select an operating coil to be used for wireless power, the wireless power transmission device according to an embodiment of the present invention applies a weight that increases in proportion to charging efficiency to the response signal strength of the wireless power receiving device to select the coil, thereby charging. Even though efficiency is high, it can prevent cases where it is not selected as an operating coil.
또한, 무선 전력 전송 장치는, 단일 코일이 아닌 코일 조합을 통해, 무선 전력 수신 장치를 충전시키므로, 충전 시간이 감소되는 효과도 있다.Additionally, since the wireless power transmission device charges the wireless power reception device through a combination of coils rather than a single coil, charging time is reduced.
또한, 무선 전력 전송 장치는, 복수의 전송 코일을 통해 무선 전력 수신 장치를 충전시키므로, 단일 코일을 사용할 때보다 충전 영역이 확대되는 효과가 있다.Additionally, since the wireless power transmission device charges the wireless power reception device through a plurality of transmission coils, the charging area is expanded compared to when a single coil is used.
또한, 무선 전력 전송 장치는, 충전 영역의 확대로 인하여, 사용자 편의성이 증대될 수 있다.Additionally, the user convenience of the wireless power transmission device can be increased due to the expansion of the charging area.
또한, 무선 전력 전송 장치내의 복수의 전송 코일은, 데드존(dead zone)을 저감시키도록 부분적으로 중첩되어 배치되므로, 충전면 어느 위치에서도 무선 전력 수신 장치의 충전이 가능하다.Additionally, since the plurality of transmitting coils in the wireless power transmission device are arranged to partially overlap to reduce dead zones, the wireless power reception device can be charged at any position on the charging surface.
또한, 무선 전력 전송 장치는, 복수의 전송 코일에서 송출되는 각각의 코일 선택 신호의 송출 세기가, 충전면에서 동일하도록 공장 교정(factory calibration)될 수 있고, 이에 따라, 보다 정확하게 동작 코일 조합을 선택할 수 있게 된다.In addition, the wireless power transmission device can be factory calibrated so that the transmission strength of each coil selection signal transmitted from a plurality of transmission coils is the same in terms of charging, and thus more accurately selects the operating coil combination. It becomes possible.
또한, 무선 전력 전송 장치는, 동작 코일에서, 응답 신호 세기를 기초로, 메인 코일 및 보조 코일을 설정하고, 메인 코일을 통해서만 무선 전력 수신 장치와 통신하므로, 보조 코일에 의한 신호 간섭 없이, 무선 전력 수신 장치와 안정적으로 통신 가능하다.In addition, the wireless power transmission device sets the main coil and auxiliary coil in the operating coil based on the response signal strength, and communicates with the wireless power receiving device only through the main coil, so that wireless power is transmitted without signal interference by the auxiliary coil. It is possible to communicate stably with the receiving device.
도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 시스템의 내부 블록도의 일예이다.
도 2는, 도 1의 무선 전력 시스템 내의 무선 전력 전송 장치의 내부 블록도이다.
도 3은, 도 1의 무선 전력 시스템 내의 무선 전력 수신 장치의 내부 블록도이다.
도 4는, 도 2의 전력 전송부의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는, 도 4의 전력 전송부의 계층 구조를 나타내는 사시도이다.
도 6은, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은, 본 발명의 실시예에 따른, 동작 코일 조합 선택 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 8은, 코일 조합을 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는, 도 8의 코일 조합에 따른 코일 선택 신호의 일예를 도시하는 도면이다.
도 10은, 도 9의 코일 선택 신호의 공장 교정(factory calibration) 레벨을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은, 도 8의 동작 코일 조합을 선택하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는, 도 8의 동작 코일 조합을 선택하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은, 도 8의 동작 코일 조합을 선택하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 동작 코일 조합 선택 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 15는, 도 14의 설명에 참조되는 도면이다.
도 16은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 동작 코일 조합 선택 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 17은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 동작 코일 조합 선택 방법을 설명하기 위한 순서도이다.Figure 1 is an example of an internal block diagram of a wireless power system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an internal block diagram of a wireless power transmission device in the wireless power system of FIG. 1.
FIG. 3 is an internal block diagram of a wireless power reception device in the wireless power system of FIG. 1.
FIG. 4 is a diagram for explaining the structure of the power transmission unit of FIG. 2.
FIG. 5 is a perspective view showing the hierarchical structure of the power transmission unit of FIG. 4.
Figure 6 is a flowchart for explaining a wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a flowchart for explaining a method of selecting an operating coil combination according to an embodiment of the present invention.
Figure 8 is a diagram for explaining a method of generating a coil combination.
FIG. 9 is a diagram showing an example of a coil selection signal according to the coil combination of FIG. 8.
FIG. 10 is a diagram for explaining the factory calibration level of the coil selection signal of FIG. 9.
FIG. 11 is a diagram for explaining a method of selecting the operating coil combination of FIG. 8.
FIG. 12 is a diagram for explaining a method of selecting the operating coil combination of FIG. 8.
FIG. 13 is a diagram for explaining a method of selecting the operating coil combination of FIG. 8.
Figure 14 is a flowchart for explaining a method of selecting an operating coil combination according to another embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a diagram referred to in the description of FIG. 14.
Figure 16 is a flowchart for explaining a method of selecting an operating coil combination according to another embodiment of the present invention.
Figure 17 is a flowchart for explaining a method of selecting an operating coil combination according to another embodiment of the present invention.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.The suffixes “module” and “part” for components used in the following description are simply given in consideration of the ease of writing this specification, and do not in themselves give any particularly important meaning or role. Accordingly, the terms “module” and “unit” may be used interchangeably.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms containing ordinal numbers, such as first, second, etc., may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 또는 이들을 조합한 것들의 존재, 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In this application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 시스템의 내부 블록도의 일예이다.Figure 1 is an example of an internal block diagram of a wireless power system according to an embodiment of the present invention.
도면을 참조하여 설명하면, 무선 전력 시스템(10)은, 무선으로 전력을 전송하는 무선 전력 전송 장치(100) 및 무선 전송된 전력을 수신 받는 무선 전력 수신 장치(200)를 포함할 수 있다.When described with reference to the drawings, the
무선 전력 전송 장치(100)는, 전송 코일(181)의 자기장을 변화시켜, 수신 코일(281)에 전류가 유도되는 자기 유도 현상을 이용하여, 무선 전력 수신 장치(200)에 전력을 전달할 수 있다. 이때, 무선 전력 전송 장치(100) 및 무선 전력 수신 장치(200)는 WPC(Wireless Power Consortium)에서 정의된 전자기 유도 방식의 무선 충전방식을 이용할 수 있다.The wireless
무선 전력 전송 장치(100)는, 무선으로 전력을 전송하여, 무선 전력 수신 장치(200)를 충전시킬 수 있다.The wireless
실시예에 따라, 하나의 무선 전력 전송 장치(100)가, 복수의 무선 전력 수신 장치(200)를 충전할 수도 있다. 이때, 무선 전력 전송 장치(100)는, 시분할 방식으로 복수의 무선 전력 수신 장치(200)에 전력을 분배하여 전송할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 다른 일 예로, 무선 전력 전송 장치(100)는, 무선 전력 수신 장치(200) 별 할당된 상이한 주파수 대역을 이용하여 복수의 무선 전력 수신 장치(200)에 전력을 분배하여 전송할 수 있다. 하나의 무선 전력 전송 장치(100)에 연결 가능한 무선 전력 수신 장치(200)의 개수는, 무선 전력 수신 장치(200) 별 요구 전력량, 무선 전력 전송 장치(100)의 가용 전력량 등을 고려하여 적응적으로 결정될 수 있다.Depending on the embodiment, one wireless
또 다른 실시예에서, 복수의 무선 전력 전송 장치(100)가, 적어도 어느 하나의 무선 전력 수신 장치(200)를 충전하는 것도 가능하다. 이 경우, 적어도 어느 하나의 무선 전력 수신 장치(200)는, 복수의 무선 전력 전송 장치(100)와 동시에 연결될 수 있으며, 연결된 무선 전력 전송 장치(100)로부터 동시에 전력을 수신하여 충전을 수행할 수 있다. 이때, 무선 전력 전송 장치(100)의 개수는, 무선 전력 수신 장치(200) 별 요구 전력량, 무선 전력 전송 장치(100)의 가용 전력량 등을 고려하여 적응적으로 결정될 수 있다.In another embodiment, it is possible for a plurality of wireless
무선 전력 수신 장치(200)는, 무선 전력 전송 장치(100)로부터 전송된 전력을 수신 받을 수 있다.The wireless
예를 들어, 무선 전력 수신 장치(200)는, 모바일 폰(mobile phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 스마트 워치(Smart watch)와 같은, 웨어러블 디바이스, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션, MP3 player, 전동 칫솔, 조명 장치, 리모콘일 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 배터리 충전이 가능한 전자기기라면 족하다.For example, the wireless
무선 전력 전송 장치(100) 및 무선 전력 수신 장치(200)는 양방향 통신할 수 있다. 실시예에 따라, 무선 전력 전송 장치(100) 및 무선 전력 수신 장치(200)가, 단방향 통신 또는 반이중 통신하는 것도 가능하다.The wireless
이 때, 통신 방식은, 동일한 주파수 대역을 사용하는, 인밴드(in-band) 통신 방식 및/또는, 서로 상이한 주파수 대역을 사용하는, 아웃오브밴드(out-of-band) 통신 방식일 수 있다.At this time, the communication method may be an in-band communication method using the same frequency band and/or an out-of-band communication method using different frequency bands. .
일 예로, 무선 전력 전송 장치(100)와 무선 전력 수신 장치(200) 사이에 교환되는 정보는, 서로의 상태 정보, 전력 사용량 정보, 배터리 충전 정보, 배터리 출력 전압/전류 정보, 제어 정보 등을 포함할 수 있다.As an example, the information exchanged between the wireless
도 2는, 도 1의 무선 전력 시스템 내의 무선 전력 전송 장치의 내부 블록도이다.FIG. 2 is an internal block diagram of a wireless power transmission device in the wireless power system of FIG. 1.
도면을 참조하여 설명하면, 무선 전력 전송 장치(100)는, 상용 교류 전원(405)을 직류 전원으로 변환하는 컨버터(110)와, 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 무선 전력 구동부(170)와, 변환된 교류 전원을 이용하여 무선으로 전력을 전송하는 전력 전송부(180)를 구비할 수 있다.When described with reference to the drawings, the wireless
또한, 무선 전력 전송 장치(100)는, 전력 전달 및 통신을 위해, 무선 전력 전송 장치(100) 내의 내부 구성을 제어하는 제어부(160)와, 소정의 통신 방식에 의해, 무선 전력 수신 장치(200)와 통신하는 제1 통신부(140) 및 제2 통신부와, 무선 전력 전송 장치(100)를 흐르는 전류, 전력 전송부(180)의 온도 등을 센싱하는 센싱부(130)와, 무선 전력 전송 장치(100)의 구동을 위한 제어 프로그램 등을 저장하는 메모리(120)를 더 포함할 수 있다.In addition, the wireless
무선 전력 전송 장치(100)는, 직류 전원에 의해 동작하며, 이 직류 전원은 상용 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 컨버터(110)에 의해 공급될 수 있다.The wireless
컨버터(110)는, 상용 교류 전원(405)을 직류 전원으로 변환하여 출력할 수 있다. 도면에서는, 상용 교류 전원(405)을 단상 교류 전원으로 도시하고 있으나, 삼상 교류 전원일 수도 있다. 상용 교류 전원(405)의 종류에 따라 컨버터(110)의 내부 구조도 달라질 수 있다.The
한편, 컨버터(110)는, 스위칭 소자 없이 다이오드 등으로 이루어져, 별도의 스위칭 동작 없이 정류 동작을 수행할 수도 있다.Meanwhile, the
예를 들어, 단상 교류 전원인 경우, 4개의 다이오드가 브릿지 형태로 사용될 수 있으며, 삼상 교류 전원인 경우, 6개의 다이오드가 브릿지 형태로 사용될 수 있다. For example, in the case of a single-phase AC power source, four diodes can be used in a bridge form, and in the case of a three-phase AC power source, six diodes can be used in a bridge form.
한편, 컨버터(110)는, 예를 들어, 2개의 스위칭 소자 및 4개의 다이오드가 연결된 하프 브릿지형의 컨버터가 사용될 수 있으며, 삼상 교류 전원의 경우, 6개의 스위칭 소자 및 6개의 다이오드가 사용될 수도 있다. Meanwhile, the
제어부(160)는, 무선 전력 전송시, 컨버터(110)로부터의 직류 전원이 무선 전력 구동부(170)로 공급되는 경우, 전력 구동부(170)를 제어하여, 무선 전력 수신 장치(200)에 무선으로 전력을 전송할 수 있다. 이때, 무선 전력 구동부(170)는 직류 전원을 무선 전력 전송을 위한 교류 전원으로 변환할 수 있다.During wireless power transmission, when direct current power from the
구체적으로, 제어부(160)는, PWM 신호를 발생하는 PWM 발생부(160a), PWM 신호에 기초하여, 구동 신호(Sic)를 생성하여 출력하는 드라이버(160b)를 구비할 수 있다.Specifically, the
제어부(160)는, 전력 전송량, 무선 전력 구동부(170)에 흐르는 전류 값 등에 기초하여, PWM 신호의 듀티를 결정할 수 있다. PWM 발생부(160a)는, PWM 신호의 듀티를 기초로, PWM 신호를 발생시킬 수 있다. 드라이버(160b)는, PWM 신호를 기초로, 무선 전력 구동부(170)의 구동을 위한 구동 신호(Sic)를 출력할 수 있다.The
무선 전력 구동부(170)는, 직류 전원을 교류 전원으로 변환하기 위한 적어도 하나의 스위칭 소자(미도시)를 구비할 수 있다. 예를 들어, 스위칭 소자가 IBGT인 경우, 드라이버(160b)에서 게이트 구동 신호가 출력되어, 스위칭 소자의 게이트 단자에 입력될 수 있다. 또한, 게이트 구동 신호에 따라, 스위칭 소자가 스위칭 동작을 수행할 수 있다. 스위칭 소자의 스위칭 동작에 의해 직류 전원이 교류 전원으로 변환되어, 전력 전송부(180)에 출력될 수 있다.The
한편, 실시예에 따라, 무선 전력 구동부(170)가 제어부(160) 내의 구성으로 포함되는 것도 가능하다.Meanwhile, depending on the embodiment, the
전력 전송부(180)는, 복수의 전송 코일(181 내지 184, 이하 구분의 필요가 없는 경우, 181이라 함)을 포함할 수 있다. 복수의 전송 코일(181)은, 부분적으로 중첩될 수 있다.The
전력 전송부(180)는, 복수의 전송 코일(181)에서 선택된 어느 하나의 코일 조합을 통해, 무선 전력 수신 장치(200)에 무선으로 전력을 전송할 수 있다.The
전력 전송부(180)는, 복수의 전송 코일(181)의 일측에 배치되어, 누설되는 자기장을 차폐하는 차폐재(도 4의 190)를 더 포함할 수 있다.The
한편, 전력 전송부(180)의 구조에 대해서는, 도 4 이하에서 보다 상세하게 살펴본다.Meanwhile, the structure of the
제1 통신부(140)는, 무선 전력 수신 장치(200)와 제1 통신 방법으로 통신할 수 있다. 제1 통신부(140)는, 무선 전력 전송 장치(200)의 상태 정보, 전력 제어 정보 등을 소정 신호 처리하여 무선 전력 수신 장치(200)에 전송하고, 무선 전력 수신 장치(200)의 상태 정보, 전력 사용량 정보, 충전 효율 정보 등을 수신하여, 소정 신호 처리한 후, 제어부(160)에 전송할 수 있다.The
제2 통신부(150)는, 무선 전력 수신 장치(200)와 제1 통신 방법과는 상이한 제2 통신 방법으로 통신할 수 있다. 제2 통신부(140)도, 무선 전력 전송 장치(200)의 상태 정보, 전력 제어 정보 등을 소정 신호 처리하여 무선 전력 수신 장치(200)에 전송하고, 무선 전력 수신 장치(200)의 상태 정보, 전력 사용량 정보, 충전 효율 정보 등을 수신하여, 소정 신호 처리한 후, 제어부(160)에 전송할 수 있다.The
제1 통신부(140) 및 제2 통신부(150)는, 무선 전력 전송 장치(100)에서 송출되는 데이터 신호 및 무선 전력 수신 장치(200)로부터 수신되는 데이터 신호를 변복조(modulation/demodulation)하기 위한, 변복조부(미도시)를 더 포함할 수 있다.The
또한, 제1 통신부(140) 및 제2 통신부(150)는, 무선 전력 수신 장치(200)로부터의 데이터 신호를 필터링하는 필터부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이때, 필터부(미도시)는, 대역통과필터(Band Pass Filter:BPF)를 구비할 수 있다.Additionally, the
한편, 제1 통신 방법은, 무선 전력 수신 장치(200)와 동일한 주파수 대역을 사용하는 인밴드(in-band) 통신 방법일 수 있고, 제2 통신 방법은, 무선 전력 수신 장치(200)와 상이한 주파수 대역을 사용하는 아웃오브밴드(out-of-band) 통신 방법일 수 있다.Meanwhile, the first communication method may be an in-band communication method using the same frequency band as the wireless
무선 전력 전송 장치(100)는, 무선 전력 수신 장치(200)의 전력 정보를 기초로, 통신 방법을 변경할 수 있다.The wireless
한편, 무선 전력 전송 장치(100)의 통신 방법 변경에 대해서는, 도 17에서 보다 상세하게 살펴본다.Meanwhile, changes to the communication method of the wireless
센싱부(130)는, 무선 전력 수신 장치(200)로 전달되는 전력의 전압, 전류 등을 측정하여 제어부(160)에 제공할 수 있다. 또한, 센싱부(130)는, 무선 전력 전송 장치(100)의 과열 발생 여부 판단하기 위하여, 복수의 전송 코일(181) 또는, 차폐재(190)의 온도를 측정하고, 측정 결과를 제어부(160)에 제공할 수도 있다.The
이때, 제어부(160)는, 센싱부(130)에 의해 측정된 전압, 전류, 온도 정보 등을 기초로, 무선 전력 수신 장치(200)로의 무선 전력 전송을 중단할 수 있다.At this time, the
메모리(120)는, 전력 전송 장치(100)의 동작을 위한 프로그램을 저장할 수 있다.The
또한, 메모리(120)는, 충전면의 물체를 감지하기 위해, 복수의 전송 코일에서 송출되는 각각의 물체 감지 신호의 송출 세기를 저장할 수 있다.Additionally, the
또한, 메모리(120)는, 복수의 전송 코일에서 송출되는 각각의 코일 선택 신호의 송출 세기를 저장할 수 있다.Additionally, the
이때, 물체 감지 신호의 송출 세기 및 코일 선택 신호의 송출 세기는, 공장 교정(factory calibration)된 신호 일 수 있다.At this time, the transmission intensity of the object detection signal and the transmission intensity of the coil selection signal may be factory calibrated signals.
구체적으로, 본 발명의 복수의 전송 코일(181 내지 184)은 도 4와 같이, 부분적으로 겹쳐져 층을 형성하므로, 각각의 전송 코일에서, 동일한 송출 세기로 물체 감지 신호 및 코일 선택 신호를 송출하는 경우, 무선 전력 수신 장치(200)가 배치되는 충전면에서의 각각의 물체 감지 신호 및 코일 선택 신호의 세기는 상이할 수 있다.Specifically, the plurality of transmitting
이러한, 충전면에서의 물체 감지 신호 및 코일 선택 신호의 세기 차이는, 물체(object) 감지 및 동작 코일 조합에 있어서 오류를 일으킬 수 있다.This difference in intensity between the object detection signal and the coil selection signal on the charging surface may cause an error in the combination of object detection and operation coil.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 물체 감지 신호의 송출 세기 및 코일 선택 신호의 송출 세기를 각각의 전송 코일과, 무선 전력 수신 장치(200)가 배치되는 충전면 사이의 거리를 보상하여 설정할 수 있다.In order to solve this problem, the present invention can set the transmission intensity of the object detection signal and the transmission intensity of the coil selection signal by compensating for the distance between each transmitting coil and the charging surface on which the wireless
예를 들어, 충전면과 전송 코일 사이의 거리가 멀수록 물체 감지 신호의 송출 세기 및 코일 선택 신호의 송출 세기가 크도록 설정될 수 있다.For example, the longer the distance between the charging surface and the transmitting coil, the greater the transmission strength of the object detection signal and the greater the transmission strength of the coil selection signal.
이에 따라, 무선 전력 수신 장치(200)가 배치되는 충전면에서의 각각의 물체 감지 신호의 세기는 모두 동일할 수 있다. 또한, 충전면에서의 각각의 코일 선택 신호의 세기는 모두 동일할 수 있다.Accordingly, the strength of each object detection signal on the charging surface where the wireless
한편, 보상된 물체 감지 신호의 송출 세기 및 코일 선택 신호의 송출 세기는, 공장 교정(factory calibration)된 값으로써, 메모리(120)에 저장될 수 있다.Meanwhile, the transmission intensity of the compensated object detection signal and the transmission intensity of the coil selection signal may be stored in the
제어부(160)는, 무선 전력 전송 장치(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.The
제어부(160)는, 복수의 전송 코일(181) 중, 적어도 하나의 전송 코일이 포함되도록 코일 조합을 생성할 수 있다.The
또한, 제어부(160)는 코일 조합에 포함된 전송 코일을 통해, 코일 선택 신호를 송출하고, 코일 선택에 대한 응답 신호를 수신할 수 있다.Additionally, the
또한, 제어부(160)는, 응답 신호의 세기 및 무선 전력 수신 장치(200)의 충전 효율을 기초로 코일 조합 중, 무선 전력에 사용될 동작 코일 조합을 선택할 수 있다. Additionally, the
한편, 제어부(160)는, 복수의 전송 코일(181)을 통해 물체 감지 신호를 송출하고, 물체 감지 신호에 대한 전류 변화량을 기초로, 무효 전송 코일을 연산할 수 있다.Meanwhile, the
또한, 제어부(160)는, 무효 전송 코일을 제외하고, 유효 코일 조합을 생성할 수 있다. Additionally, the
한편, 제어부(160)는 전력 전송부(180)를 통해 수신 받은, 무선 전력 수신 장치(200)의 고유 정보를 기초로, 무선 전력 수신 장치(200)의 전력을 연산하고, 연산된 무선 전력 수신 장치(200)의 전력을 기초로, 동작 코일 개수를 연산할 수도 있다.Meanwhile, the
또한, 제어부(160)는, 동작 코일 개수에 따라, 코일 조합을 생성할 수 있다. Additionally, the
한편, 동작 코일 조합 선택 방법에 대해서는 도 7 내지 도 13에서, 유효 코일 조합에 대해서는 도 14 내지 도 15에서, 무선 전력 수신 장치(200)의 전력에 따른 코일 조합 생성에 대해서는 도 17에서 보다 상세하게 살펴본다.Meanwhile, the operating coil combination selection method is shown in more detail in FIGS. 7 to 13, the effective coil combination is shown in FIGS. 14 to 15, and the coil combination generation according to the power of the wireless
도 3은, 도 1의 무선 전력 시스템 내의 무선 전력 수신 장치의 내부 블록도이다.FIG. 3 is an internal block diagram of a wireless power reception device in the wireless power system of FIG. 1.
도면을 참조하여 설명하면, 무선 전력 수신 장치(200)는, 무선 전력 전송 장치(100)로부터 무선 전력을 수신하는 전력 수신부(280)와, 수신된 무선 전력을 정류하는 정류부(210)와, 정류된 무선 전력을 안정화하는 스위칭 레귤레이터(220)와, 스위칭 레귤레이터(220)를 제어하여, 부하에 동작 전원을 출력하는 스위칭 레귤레이터 제어부(230)를 포함할 수 있다.When described with reference to the drawings, the wireless
또한, 무선 전력 수신 장치(200)는, 무선 전력 전송 장치(100)와 통신하기 위한, 제1 통신부(240) 및 제2 통신부(150)를 더 포함할 수 있다.Additionally, the wireless
전력 수신부(280)는, 전력 전송부(180)로부터 전송된 무선 전력을 수신 받을 수 있다. 이를 위해, 전력 수신부(280)는, 수신 코일(281)을 구비할 수 있다.The
수신 코일(281)은, 복수의 전송 코일(181 내지 184) 중 어느 하나의 전송 코일에서 발생된 자기장에 의해, 유도 기전력이 발생될 수 있다. 유도 기전력에 의한 무선 전력이, 후술하는 정류부(210), 스위칭 레귤레이터(220)를 지나, 무선 전력을 사용하는 부하에 직접 공급되거나, 부하가 배터리인 경우, 전력은, 배터리를 충전하기 위해 이용될 수 있다.The receiving
수신 코일(281)은, 인쇄회로 기판(PCB)에 박막 형태의 도전성 패턴으로 형성될 수 있다. 수신 코일(281)은, 폐루프 형상으로, 수신 패드(미도시)에 인쇄될 수 있다. 수신 코일(281)의 극성은, 동일한 방향으로 극성을 갖도록 권회하는 형상일 수 있다.The receiving
정류부(210)는, 무선 전력 전송 장치(100)로부터의 무선 전력 수신 시, 수신 코일(281)을 통해 수신되는 무선 전력을 정류할 수 있다. 정류부(210)는, 적어도 하나의 다이오드 소자(미도시)를 포함할 수 있다.The
스위칭 레귤레이터(220)는, 스위칭 레귤레이터 제어부(230)의 제어에 의해, 정류된 무선 전력을, 배터리에 공급되는 충전 전원(v)으로 출력할 수 있다.The
스위칭 레귤레이터 제어부(230)는, 스위칭 레귤레이터로 레귤레이터 제어 신호(Src)를 인가하여, 충전 전원(v)이 출력되도록 제어할 수 있다.The switching
한편, 스위칭 레귤레이터(220)는, 스위칭 레귤레이터 제어부(230)의 레귤레이터 제어 신호(Src)에 따라, DC-DC 컨버팅을 수행하여, 출력 전압을 조절할 수 있다. 스위칭 레귤레이터(220)는, 레귤레이터 제어 신호(Src)를 기초로, 출력 전압을 제어하여 지정된 크기의 전압을 갖는 충전 전원(v)을 출력할 수 있다.Meanwhile, the
한편, 무선 전력 수신 장치(200)에는, 별도의 마이크로프로세서가 포함되지 않고, 정류된 충전 전원(v)이 스위칭 레귤레이터에 의해 소정 크기의 전압으로 출력되는 때에, 스위칭 레귤레이터 제어부(230)에 의해 스위칭 레귤레이터가 제어될 수 있다. 무선 전력 수신 장치(200)가 마이크로프로세서를 구비하지 않는 경우, 하드웨어 구성이 단순화되고, 소비 전력이 감소하는 효과가 있다.Meanwhile, the wireless
도 4는, 도 2의 전력 전송부의 구조를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는, 도 4의 전력 전송부의 계층 구조를 나타내는 사시도이다.FIG. 4 is a diagram for explaining the structure of the power transmission unit of FIG. 2, and FIG. 5 is a perspective view showing the hierarchical structure of the power transmission unit of FIG. 4.
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 전력 전송부(180)는, 제1 내지 제4 전송 코일(181 내지 184)을 포함할 수 있다.When described with reference to the drawings, the
전력 전송부(180)가 단일의 대형 전송 코일이 아닌, 제1 내지 제4 전송 코일(181 내지 184)을 구비함에 따라, 충전면의 자유도를 향상시키는 것은 물론, 대형 코일의 표류 자계(stray magnetic fields)로 인한 전력 효율 저감을 방지할 수 있게 된다.As the
제1 내지 제4 전송 코일(181 내지 184)은, 서로 일부 영역이 중첩되어 배치될 수 있다. 구체적으로, 도 4에서와 같이, 제1 전송 코일(181)은 제2 전송 코일(182)과 서로 일부 영역이 중첩되고, 제2 전송 코일(182)은, 제3 전송 코일(183)과 서로 일부 영역이 중첩되고, 제3 전송 코일(183)은, 제4 전송 코일(184)과 일부 영역이 중첩될 수 있다.The first to fourth transmitting coils 181 to 184 may be arranged with some areas overlapping with each other. Specifically, as shown in FIG. 4, the
제1 내지 제4 전송 코일(181 내지 184)의 중첩 영역은, 충전 불가능한 영역인 데드존(dead zone)이 최소가 되도록 설정될 수 있다. 구체적으로, 제1 내지 제4 전송 코일(181 내지 184)의 중첩 영역은, 충전 영역 중심부의 데드존이 최소가 되도록 설정될 수 있다.The overlapping area of the first to fourth transmission coils 181 to 184 may be set so that the dead zone, which is an unchargeable area, is minimized. Specifically, the overlapping area of the first to fourth transmission coils 181 to 184 may be set so that the dead zone at the center of the charging area is minimized.
제1 내지 제4 전송 코일(181 내지 184)은, 기설정된 외측 길이(ho), 내측 길이(hi), 외측 너비(wo), 내측 너비(wi), 두께 및 권선수로 제조될 수 있다. 또한, 제1 내지 제4 전송 코일(181 내지 184)의 외측 길이(ho), 내측 길이(hi), 외측 너비(wo), 내측 너비(wi)는, 동일할 수 있다.The first to fourth transmitting coils 181 to 184 may be manufactured with preset outer length (ho), inner length (hi), outer width (wo), inner width (wi), thickness, and number of turns. Additionally, the outer length (ho), inner length (hi), outer width (wo), and inner width (wi) of the first to fourth transmission coils 181 to 184 may be the same.
한편, 제4 전송 코일(184)은, 무선 전력 수신 장치(200)에 가장 근접하게 배치되므로, 제4 전송 코일(184)의 인덕턴스는, 제1 내지 제3 전송 코일(181 내지 183)의 인덕턴스 보다 작게 설정될 수 있다. 이는, 전력 전송부(180) 표면의 전력 전송량 또는 전력 효율을 일정하게 하기 위함이다.Meanwhile, since the
제1 내지 제4 전송 코일(181 내지 184)은 차폐재(190) 위에 배치될 수 있다. 차폐재(190)는 코발트(Co), 철(Fe), 니켈(Ni), 붕소(B), 규소(Si) 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 원소의 조합으로 이루어진 페라이트를 포함할 수 있다. 차폐재(190)는, 전송 코일의 일측에 배치되어, 누설되는 자기장을 차폐하고, 자기장의 방향성을 극대화할 수 있다.The first to fourth transmitting coils 181 to 184 may be disposed on the shielding
차폐재(190)는, 제1 내지 제4 전송 코일(181 내지 184)이 배치된 면적보다 큰 면적으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 4 내지 도 5에서와 같이, 차폐재(190)는, 제1 내지 제4 전송 코일(181 내지 184)의 가로 외측에서 a1 간격으로 연장되어 형성될 수 있다. 또한, 차폐재(190)는, 제1 내지 제4 전송 코일(181 내지 184)의 세로 외측에서 a1 간격으로 연장되어 형성될 수 있다.The shielding
차폐재(190)가 제1 내지 제4 전송 코일(181 내지 184)의 외측 길이보다 크게 형성됨으로써, 누설 자기장이 저감되고, 자기장의 방향성이 극대화될 수 있다.By forming the shielding
한편, 제1 내지 제4 전송 코일(181 내지 184)은 서로 일부 영역이 중첩되어 배치되므로, 중첩되지 않은 영역에 들뜸 현상이 발생될 수 있다. 예를 들어, 도 5에서, 제1 전송 코일(181)과 제2 전송 코일(182)은 서로 일부 영역만 중첩되므로, 중첩되지 않은 영역에 d1의 이격 거리가 발생될 수 있다.Meanwhile, since the first to fourth transmitting coils 181 to 184 are arranged with some areas overlapping with each other, a lifting phenomenon may occur in areas that do not overlap. For example, in FIG. 5, since only a portion of the
이러한 이격 거리에 의해, 제2 전송 코일(182)의 누설 자기장이 차폐되지 못하여, 무선 전력 전송 장치(100)의 전송 효율이 저감되는 것은 물론, 자기장의 방향이 분산될 수 있다. 또한, 이러한 이격 거리로 인하여, 무선 전력 전송 장치(100)가 외부 충격에 의해 쉽게 파손될 수 있다.Due to this separation distance, the leakage magnetic field of the
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위하여, 제1 내지 제4 전송 코일(181 내지 184)과 차폐재(190)가 층을 이루어 형성될 수 있다.In order to solve this problem, the present invention can be formed by forming the first to fourth transmission coils 181 to 184 and the shielding
보다 상세하게는, 전력 전송부(180)의 제1 층(ly1)에는, 기초(base) 차폐재(191)가 배치될 수 있다.More specifically, a
기초 차폐재(191)의 상측인 제2 층(ly2)에는, 제1 전송 코일(181)과, 제1 차폐재(192)가 배치될 수 있다.The
제1 전송 코일(181)의 상측인 제3 층(ly3)에는, 제1 전송 코일(181)과 부분적으로 겹쳐지는, 제2 전송 코일(182)이 배치될 수 있다. 이때, 제2 층(ly2)에 배치되는 제1 차폐재(192)가, 제1 전송 코일(181) 및 제2 전송 코일(182)의 중첩 구조로 인해 발생되는 들뜸 현상을 방지하게 된다.A
동일한 이치로, 전력 전송부(180)의 제3 층(ly3)에는, 제2 전송 코일(182) 뿐만 아니라, 제2 차폐재(193)도 배치될 수 있다.By the same logic, not only the
제2 전송 코일(182)의 상측인 제4 층(ly4)에는, 제2 전송 코일(182)과 부분적으로 겹쳐지는, 제3 전송 코일(183)이 배치될 수 있다. 이때, 제3 층(ly3)에 배치되는 제2 차폐재(193)가, 제2 전송 코일(182)과 제3 전송 코일(183)의 중첩 구조로 인해 발생되는 들뜸 현상을 방지하게 된다.A
또한, 전력 전송부(180)의 제4 층(ly4)에는, 제3 전송 코일(183) 뿐만 아니라, 제3 차폐재(194)도 배치될 수 있고, 제3 차폐재(194)는, 제3 전송 코일(183)과 제4 전송 코일(184)의 중첩 구조로 인한 들뜸 현상을 방지할 수 있다.In addition, in the fourth layer (ly4) of the
또한, 제1 내지 제4 전송 코일(181 내지 184)은 들뜸 현상 없이, 차폐재(190)(기초 차폐재(191) 및 제1 차폐재 내지 제3 차폐재(192 내지 194)를 포함한다.)에 접착되어야 하므로, 차폐재의 두께(tkf)는, 제1 내지 제4 전송 코일(181 내지 184)의 두께(tkc)와 동일한 것이 바람직하다.In addition, the first to fourth transmitting coils 181 to 184 must be adhered to the shielding material 190 (including the
한편, 도 5에서는 전력 전송부(180)의 각 층(layer)이 이격된 것으로 도시하나, 이는 설명의 편의를 위한 것이며, 전력 전송부(180)의 각 층은 서로 밀착될 수 있다.Meanwhile, in FIG. 5, each layer of the
전력 전송부(180)가 도 5에서와 같이, 배치됨에 따라, 부분적으로 겹쳐지는, 제1 내지 제4 전송 코일(181 내지 184)의 들뜸 현상이 방지되고, 외부 충격으로부터 제1 내지 제4 전송 코일(181 내지 184)의 이탈을 방지할 수 있다.As the
또한, 각각의 전송 코일 일측에 차폐재(190)가 배치되므로, 누설 자기장이 차폐되고, 자기장의 방향을 보다 집중시켜, 전송 효율이 상승될 수 있다.In addition, since the shielding
또한, 각각의 전송 코일 사이에 차폐재(190)가 배치됨에 따라, 멀티 코일에서 발생되는 열을 보다 쉽게 저감 시킬 수 있다.Additionally, as the shielding
한편, 제1 내지 제4 전송 코일(181 내지 184)은, 설명의 편의를 위해 도시하지 않은 케이스에 수용될 수 있다. 케이스의 일측면에는, 무선 전력 수신 장치(200)가 놓여질 수 있다. 무선 전력 수신 장치(200)가 케이스의 일측면에 놓여지는 경우, 전력 전송부(180)가 무선으로 전력을 전송하여, 무선 전력 수신 장치(200)를 충전시키므로, 무선 전력 수신 장치(200)가 놓여지는 케이스의 일측면을 충전면이라 명명할 수 있다. 또한, 충전면과 인터페이스 표면은 혼용하여 사용될 수 있다.Meanwhile, the first to fourth transmission coils 181 to 184 may be accommodated in a case not shown for convenience of explanation. The wireless
도 6은, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 방법을 설명하기 위한 순서도이다.Figure 6 is a flowchart for explaining a wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention.
도면을 참조하여 설명하면, 무선 전력 전송은 선택 단계(selection phase, S610), 핑 단계(ping phase, S620), 식별 및 구성 단계(identification and configuration phase, S630), 핸드오버 단계(handover phase, S640), 협상 단계(negotiation phase, S650), 보정 단계(calibration phase, S660), 전력 전송 단계(power transfer phase, S670) 및 재협상 단계(re-negotiation phase, S680)를 포함할 수 있다.When described with reference to the drawings, wireless power transmission includes a selection phase (S610), a ping phase (S620), an identification and configuration phase (S630), and a handover phase (S640). ), negotiation phase (S650), calibration phase (S660), power transfer phase (S670), and re-negotiation phase (re-negotiation phase, S680).
먼저, 선택 단계(S610)에서, 무선 전력 전송 장치(100)는, 감지 영역 내에 물체(object)들이 존재하는지 여부를 감지할 수 있다.First, in the selection step (S610), the wireless
무선 전력 전송 장치(100)는, 감지 영역 내에 물체(object)들이 존재하는지 여부를 감지하기 위하여, 물체 감지 신호에 대한 전력 변화(예를 들어, 전송 코일의 전류 변화)에 기초하여, 충전 영역에 물체(object)가 존재하는지 여부를 감지할 수 있다. 이때, 물체 감지 신호는, 매우 짧은 펄스의 아날로그 핑(Analog Ping: AP) 신호일 수 있다. 무선 전력 전송 장치(100)는 충전면에 물체(object)가 감지될 때까지 소정 주기로 아날로그 핑(AP) 신호를 송출할 수 있다.The wireless
무선 전력 전송 장치(100)가 복수의 전송 코일(181)을 구비하는 경우, 무선 전력 전송 장치(100)는, 물체 감지 신호를 복수의 전송 코일(181)을 통해, 소정 순서로 송출하고, 각각의 물체 감지 신호에 대한 전송 코일의 전류 변화량을 기초로, 충전 영역에 물체(object)가 존재하는지 여부를 감지할 수 있다.When the wireless
구체적으로, 무선 전력 전송 장치(100)는, 전류 변화량이 기설정된 전류 변화량 이상인 경우, 해당 전송 코일에 대응되는 충전 영역에 물체(object)가 존재한다고 연산할 수 있다. 이때, 해당 전송 코일을 후술하는 유효 코일 조합에 사용되는 유효 전송 코일이라고 명명할 수 있다.Specifically, when the amount of current change is greater than or equal to a preset amount of current change, the wireless
무선 전력 전송 장치(100)는, 전류 변화량이 기설정된 전류 변화량 미만인 경우, 해당 전송 코일에 대응되는 충전 영역에 물체(object)가 존재하지 않는다고 연산할 수 있다. 이때, 해당 전송 코일을 유효 코일 조합에 사용되지 않는 무효 전송 코일이라고 명명할 수 있다.When the amount of current change is less than a preset amount of current change, the wireless
다음, 무선 전력 전송 장치(100)가 복수의 전송 코일(181)을 구비하는 경우, 무선 전력 전송 장치(100)는, 선택 단계(S610)에서, 무선 전력에 사용될 동작 코일 조합을 선택할 수 있다.Next, when the wireless
구체적으로, 무선 전력 전송 장치(100)는, 선택 단계(S610)에서, 복수의 전송 코일(181) 중, 적어도 하나의 전송 코일이 포함되도록 코일 조합을 생성할 수 있다.Specifically, the wireless
또한, 무선 전력 전송 장치(100)는, 코일 조합에 포함된 전송 코일을 통해, 코일 선택 신호를 송출하고, 코일 선택 신호에 대한 응답 신호를 수신할 수 있다.Additionally, the wireless
또한, 무선 전력 전송 장치(100)는, 응답 신호의 세기 및 무선 전력 수신 장치의 충전 효율을 기초로 무선 전력에 사용될 동작 코일 조합을 선택할 수 있다.Additionally, the wireless
이때, 코일 선택 신호는, 디지털 핑(Digital Ping: DP) 신호 일 수 있다. 한편, 선택 단계(S610)에서 출력되는 디지털 핑(DP) 신호는, 후술하는 핑 단계(S620)에서 출력되는 디지털 핑(DP) 신호와 구분하기 위하여, 코일 선택 디지털 핑(Coil Selection Digital Ping: CSDP) 신호라고 명명할 수 있다.At this time, the coil selection signal may be a digital ping (DP) signal. Meanwhile, the digital ping (DP) signal output in the selection step (S610) is called Coil Selection Digital Ping (CSDP) in order to distinguish it from the digital ping (DP) signal output in the ping step (S620), which will be described later. ) can be named a signal.
코일 선택 디지털 핑 신호(CSDP)의 송출 세기는, 각각의 전송 코일과 무선 전력 수신 장치(200)가 배치되는 충전면 사이의 거리를 보상하여 설정될 수 있다.The transmission intensity of the coil selection digital ping signal (CSDP) can be set by compensating for the distance between each transmitting coil and the charging surface on which the wireless
코일 선택 디지털 핑 신호(CSDP)는, 핑 단계(S620)에서의 디지털 핑(DP) 신호와 주파수, 송출 세기 등의 특성이 다를 수 있다. 예를 들어, 코일 선택 디지털 핑 신호(CSDP)는, 디지털 핑(DP) 신호 보다 송출 세기가 작게 설정되어, 무선 전력 전송 장치(100)의 소비 전력을 저감시킬 수 있다.The coil selection digital ping signal (CSDP) may have characteristics such as frequency and transmission intensity different from the digital ping (DP) signal in the ping step (S620). For example, the transmission intensity of the coil selection digital ping signal (CSDP) is set to be lower than that of the digital ping (DP) signal, thereby reducing power consumption of the wireless
코일 선택 디지털 핑 신호(CSDP)는 효율적인 코일 조합 선택을 위하여 특화된 신호일 수 있다.The coil selection digital ping signal (CSDP) may be a specialized signal for efficient coil combination selection.
예를 들어, 무선 전력 전송 장치(100)는, 디지털 핑 신호(CSDP)를 송출하고, 무선 전력 수신 장치(200)의 고유 정보를 수신 받을 수 있다. 무선 전력 전송 장치(100)는, 고유 정보를 기초로, 무선 전력 수신 장치(200)의 전력을 연산할 수 있다. 무선 전력 전송 장치(100)는, 무선 전력 수신 장치(200)의 전력을 고려하여, 효율적인 코일 조합을 위한 동작 코일 개수를 연산하고, 연산된 동작 코일 개수에 따라 코일 조합을 생성할 수 있다.For example, the wireless
다음, 무선 전력 전송 장치(100)는, 선택 단계(S610)에서, 충전 영역에 이물질이 존재하는지 여부를 판단하기 위하여, 전력 전송부(180)의 품질 계수(Quality factor: Q factor) 및/또는 공진 주파수(fo)를 측정할 수 있다.Next, in the selection step (S610), the wireless
무선 전력 전송 장치(100)는, 선택 단계(S610)에서, 품질 계수(Q factor) 및/또는 공진 주파수(fo)의 변화량을 기초로, 충전 영역에 이물질이 존재하는지 여부를 연산할 수 있다.The wireless
또는, 무선 전력 전송 장치(100)는, 후술하는 협상 단계(S650)에서, 품질 계수(Q factor) 및/또는 공진 주파수(fo)의 변화량을 기초로, 충전 영역에 이물질이 존재하는지 여부를 연산할 수 있다.Alternatively, the wireless
이물질은, 동전, 키 등을 포함하는 금속성 물체일 수 있고, 이러한 이물질은, FO(Foreign Object)라 명명할 수 있다.Foreign substances may be metallic objects including coins, keys, etc., and such foreign substances may be named FO (Foreign Object).
한편, 상기 감지 영역은, 무선 전력 전송 장치(100)가 전력 전송 가능한 영역을 의미할 수 있다. 또는, 감지 영역은, 무선 전력 수신 장치(200)가 충전되는 충전 영역, 충전면, 인터페이스 표면의 활성 영역(active area)을 의미할 수도 있다.Meanwhile, the detection area may mean an area where the wireless
선택 단계(S610)에서, 무선 전력 전송 장치(100)는, 감지 영역 내의 물체(object)의 배치 또는 제거를 지속적으로 감지할 수 있다. 또한, 선택 단계(S610)에서, 무선 전력 전송 장치(100)가, 감지 영역 내의 물체(object)를 감지한 경우, 핑 단계(S620)로 천이할 수 있다.In the selection step (S610), the wireless
무선 전력 전송 장치(100)가 물체(object)를 감지한 경우, 무선 전력 전송 장치(100)는, 핑 단계(S620)에서, 무선 전력 수신 장치(200)를 활성화(awake) 시키고, 감지된 물체(object)가 무선 전력 수신 장치(200)인지를 식별하기 위한 수신 장치 감지 신호를 전송할 수 있다. 이때, 수신 장치 감지 신호는, 디지털 핑(Digital Ping: DP) 신호일 수 있다.When the wireless
무선 전력 수신 장치(200)는, 디지털 핑(DP) 신호를 변조하고, 변조된 디지털 핑(DP) 신호를 무선 전력 전송 장치(100)로 전송할 수 있다.The wireless
무선 전력 전송 장치(100)는, 변조된 디지털 핑(DP) 신호를 복조하고, 복조된 디지털 핑(DP) 신호로부터, 수신 장치 감지 신호에 대한 응답에 해당하는 디지털 형태의 감지 데이터를 획득할 수 있다.The wireless
무선 전력 전송 장치(100)는, 디지털 형태의 감지 데이터로부터, 전력 전송의 대상이 되는 무선 전력 수신 장치(200)를 인지할 수 있다.The wireless
예를 들어, 감지 데이터에는, 무선 전력 전송 장치(100)와 무선 전력 수신 장치(200) 사이의 유도 결합 정도에 대한 정보가 포함될 수 있다. 무선 전력 전송 장치(100)는, 무선 전력 전송 장치(100)와 무선 전력 수신 장치(200) 사이의 유도 결합 정도를 기초로, 무선 전력 수신 장치(200)를 식별할 수 있다.For example, the sensed data may include information about the degree of inductive coupling between the wireless
한편, 무선 전력 전송 장치(100)가 복수의 전송 코일(181)을 구비하는 경우, 상술한 핑 단계(S620)에서의 수신 장치 감지 신호의 송신과, 감지 데이터의 수신은, 선택 단계(S610)에서 선택된 동작 코일 조합을 통해 수행될 수 있다.Meanwhile, when the wireless
무선 전력 전송 장치(100)는, 핑 단계(S620)에서, 무선 전력 수신 장치(200)를 식별한 경우, 식별 및 구성 단계(S630)로 천이할 수 있다.When the wireless
또는, 무선 전력 전송 장치(100)는, 핑 단계(S620)에서, 디지털 형태의 감지 데이터를 수신 받지 못한 경우, 다시 선택 단계(S610)로 천이할 수 있다.Alternatively, if the wireless
식별 및 구성 단계(S630)에서, 무선 전력 전송 장치(100)는, 무선 전력 수신 장치(200)가 전송하는 식별 정보, 전력 정보 등을 수신하여, 전력 전달이 효율적으로 이루어지도록 제어할 수 있다.In the identification and configuration step (S630), the wireless
먼저, 식별 및 구성 단계(S630)에서, 무선 전력 수신 장치(200)는, 식별 데이터를 전송할 수 있다. First, in the identification and configuration step (S630), the wireless
식별 데이터에는, 무선 전력 전송 규약의 버전 정보, 무선 전력 수신 장치(200)의 제조 업체 정보, 기본 장치 식별자 정보, 확장 장치 식별자의 유무를 나타내는 정보 등이 포함될 수 있다.The identification data may include version information of the wireless power transmission protocol, manufacturer information of the wireless
또한, 식별 및 구성 단계(S630)에서, 무선 전력 수신 장치(200)는, 전력 데이터를 전송할 수 있다.Additionally, in the identification and configuration step (S630), the wireless
전력 데이터에는, 무선 전력 수신 장치(200)의 최대 전력에 대한 정보, 잔여 전력에 대한 정보, 전력 클래스 정보 등이 포함될 수 있다.The power data may include information about the maximum power of the wireless
무선 전력 전송 장치(100)는, 식별 데이터 및 전력 데이터를 기초로, 무선 전력 수신 장치(200)를 식별하고, 무선 전력 수신 장치(200)의 전력 정보를 획득할 수 있다.The wireless
무선 전력 전송 장치(100)는, 무선 전력 수신 장치(200)를 식별하고, 무선 전력 수신 장치(200)의 전력 정보를 획득한 경우, 핸드 오버 단계(S630)로 천이할 수 있다.When the wireless
또는, 무선 전력 전송 장치(100)는, 식별 및 구성 단계(S630)에서, 식별 데이터 및/또는 전력 데이터를 수신 받지 못한 경우, 선택 단계(S610)로 천이할 수 있다.Alternatively, if the wireless
무선 전력 전송 장치(100)는, 핸드 오버 단계(S640)에서, 무선 전력 수신 장치(200)와의 통신 방법 변경 여부를 연산할 수 있다.The wireless
구체적으로, 무선 전력 전송 장치(100)는, 무선 전력 수신 장치(200)와 인밴드(in-band) 통신 방법으로 통신하는 상태에서, 선택 단계(S610), 핑 단계(S620) 또는 식별 및 구성 단계(S630) 중, 적어도 어느 하나의 단계에서 획득한 무선 전력 수신 장치(200)의 전력 정보를 기초로, 인밴드(in-band) 통신을 유지할 것인지 또는 아웃오브밴드(out-of-band) 통신 방법으로 변경할 것인지 여부를 연산할 수 있다.Specifically, the wireless
한편, 무선 전력 전송 장치(100)는, 식별 및 구성 단계(S630) 또는 핸드 오버 단계(S640)에서 수신된 협상 필드(negotiation field) 값에 기초하여, 협상 단계(S650)로의 진입이 필요한지 여부를 연산할 수 있다.Meanwhile, the wireless
무선 전력 전송 장치(100)는, 연산 결과, 협상이 필요한 경우, 협상 단계(S650)로 천이하여, 이물질 검출(Foreign Object Detection: FOD) 절차를 수행할 수 있다.If negotiation is necessary as a result of the calculation, the wireless
또한, 무선 전력 전송 장치(100)는, 연산 결과, 협상이 불필요한 경우, 곧바로 전력 전송 단계(S670)로 천이할 수도 있다.Additionally, if negotiation is unnecessary as a result of the calculation, the wireless
무선 전력 전송 장치(100)는, 선택 단계(S610) 또는 협상 단계(S650)에서, 수신된 품질 계수(Q factor) 정보 및/또는 공진 주파수(fo) 정보를 기초로, 이물질(FO)을 검출할 수 있다.The wireless
예를 들어, 무선 전력 전송 장치(100)는, 정상 상태일 때, 기준 품질 계수(Q factor) 및/또는 기준 공진 주파수(fo)를 저장하고, 현재 수신된 품질 계수(Q factor) 및/또는 공진 주파수(fo)와 기준 품질 계수(Q factor) 및/또는 기준 공진 주파수(fo)를 비교하여, 충전 영역에 이물질이 존재하는지 여부를 연산할 수 있다. 이때, 정상 상태는, 충전 영역에 이물질 없이, 무선 전력 수신 장치(200)만 존재하는 경우를 의미할 수 있다.For example, when the wireless
무선 전력 전송 장치(100)는, 이물질이 검출되지 않은 경우, 보정 단계(S660)를 거쳐, 전력 전송 단계(S670)로 천이할 수 있다.If a foreign substance is not detected, the wireless
또는, 무선 전력 전송 장치(100)는, 이물질이 검출된 경우, 전력 전송을 수행하지 않고, 선택 단계(S610)로 천이할 수도 있다.Alternatively, when a foreign substance is detected, the wireless
보정 단계(S660)에서, 무선 전력 전송 장치(100)는, 무선 전력 전송 장치(100)의 송신 전력과, 무선 전력 수신 장치(200)의 수신 전력 차이를 기초로, 전력 손실을 연산할 수 있다.In the correction step (S660), the wireless
전력 전송 단계(S670)에서, 무선 전력 전송 장치(100)는, 무선 전력 수신 장치(200)로 전력을 전송할 수 있다.In the power transmission step (S670), the wireless
전력 전송 단계(S670)에서, 무선 전력 전송 장치(100)는, 전력을 전송하는 도중에, 무선 전력 수신 장치(200)로부터 전력 제어 정보를 수신하고, 수신한 전력 제어 정보에 대응하여, 전송 코일에 인가되는 전력의 특성을 조절할 수 있다.In the power transmission step (S670), while transmitting power, the wireless
예를 들어, 전력 제어 정보는, 제어 오류 데이터를 포함할 수 있고, 무선 전력 전송 장치(100)는, 제어 오류 데이터를 기초로, 전송 코일에 인가되는 전력을 증감시킬 수 있다.For example, the power control information may include control error data, and the wireless
전력 전송 단계(S670)에서, 무선 전력 전송 장치(100)는, 원하지 않은 데이터를 수신 받거나(unexpected data), 기 설정된 시간 동안, 원하는 데이터, 예를 들어, 전력 제어 정보를 수신 받지 못하거나(time out), 기 설정된 전력 전송 계약에 대한 위반이 발생되거나(power transfer contract violation), 충전이 완료된 경우, 선택 단계(S610)로 천이할 수 있다.In the power transmission step (S670), the wireless
또한, 전력 전송 단계(S670)에서, 무선 전력 전송 장치(100)는, 무선 전력 전송 장치(100) 또는, 무선 전력 수신 장치(200)의 상태 변화 등에 따라 전력 전송 협상을 재구성할 필요가 있는 경우, 재협상 단계(S680)로 천이할 수 있다. 이때, 무선 전력 전송 장치(100)는, 재협상이 정상적으로 완료되면, 전력 전송 단계(S670)로 회귀할 수 있다.Additionally, in the power transmission step (S670), the wireless
한편, 재협상은, 무선 전력 전송 장치(100)와 무선 전력 수신 장치(200)의 상태 정보에 기초하여 설정될 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 전송 장치(100)의 상태 정보는, 최대 전송 가능한 전송량에 대한 정보, 최대 수용 가능한 무선 전력 수신 장치(200)의 개수에 대한 정보 등을 포함할 수 있다. 또한, 무선 전력 수신 장치(200)의 상태 정보는 요구 전력에 대한 정보 등을 포함할 수 있다.Meanwhile, renegotiation may be set based on status information of the wireless
도 7은, 본 발명의 실시예에 따른, 동작 코일 조합 선택 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 8은, 코일 조합을 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 9는, 도 8의 코일 조합에 따른 코일 선택 신호의 일예를 도시하는 도면이고, 도 10은, 도 9의 코일 선택 신호의 공장 교정(factory calibration) 레벨을 설명하기 위한 도면이고, 도 11 내지 도 13은, 도 8의 동작 코일 조합을 선택하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 7 is a flowchart for explaining a method for selecting an operating coil combination according to an embodiment of the present invention, FIG. 8 is a diagram for explaining a method for generating a coil combination, and FIG. 9 is a coil combination of FIG. 8 It is a diagram showing an example of a coil selection signal according to , FIG. 10 is a diagram for explaining the factory calibration level of the coil selection signal of FIG. 9, and FIGS. 11 to 13 are diagrams showing the operating coil of FIG. 8. This diagram is intended to explain how to select a combination.
먼저, 제어부(160)는, 복수의 전송 코일(181 내지 184) 중, 적어도 하나의 전송 코일이 포함되도록 코일 조합을 생성할 수 있다(S710).First, the
도 8을 참조하면, 제어부(160)는, 기본 모드에서, 제1 내지 제4 전송 코일(181 내지 184) 중, 하나(single) 또는 두 개(dual)의 전송 코일을 선택하여, 코일 조합을 생성할 수 있다.Referring to FIG. 8, in the basic mode, the
제어부(160)는, 기본 모드에서 하나의 전송 코일을 선택하여 코일 조합을 생성하는 경우, 제1 내지 제4 전송 코일(181 내지 184) 중, 제1 전송 코일(181)을 선택하여 제1 코일 조합을 생성할 수 있다. 같은 이치로, 제어부(160)는, 제2 전송 코일(182)을 선택하여 제2 코일 조합, 제3 전송 코일(183)을 선택하여 제3 코일 조합, 제4 전송 코일(184)을 선택하여 제4 코일 조합을 생성할 수 있다.When generating a coil combination by selecting one transmitting coil in the basic mode, the
한편, 제어부(160)는, 기본 모드에서, 하나의 전송 코일을 선택하여, 코일 조합을 생성하는 경우, 선택된 하나의 전송 코일을 무선 전력 전송 및 통신을 수행할 메인 전송 코일로 설정할 수 있다.Meanwhile, in the basic mode, when selecting one transmitting coil and creating a coil combination, the
반면, 제어부(160)는, 제1 내지 제4 전송 코일(181 내지 184) 중, 두 개의 전송 코일을 선택하여, 코일 조합을 생성하는 경우, 어느 하나의 전송 코일을 무선 전력 전송 및 통신을 수행할 메인 전송 코일로 설정하고, 나머지 전송 코일을 무선 전력 전송을 보조할 보조 전송 코일로 설정할 수 있다.On the other hand, when the
따라서, 제어부(160)는, 기본 모드에서 두 개의 전송 코일을 선택하여 코일 조합을 생성하는 경우, 제1 전송 코일(181)과 제2 전송 코일(182)을 선택하되, 제1 전송 코일(181)을 메인 전송 코일로 설정하고 제2 전송 코일(182)을 보조 전송 코일로 설정한 제5 코일 조합, 제1 전송 코일(181)을 보조 전송 코일로 설정하고 제2 전송 코일(182)을 메인 전송 코일로 설정한 제6 코일 조합을 생성할 수 있다.Therefore, when creating a coil combination by selecting two transmitting coils in the basic mode, the
같은 이치로, 제어부(160)는, 제1 전송 코일(181)과 제4 전송 코일(184)을 선택하되, 제1 전송 코일(181)을 메인 전송 코일로 설정하고, 제4 전송 코일(184)을 보조 전송 코일로 설정한 제7 코일 조합, 제1 전송 코일(181)을 보조 전송 코일로 설정하고, 제4 전송 코일(184)을 메인 전송 코일로 설정한 제8 코일 조합을 생성할 수 있다.In the same way, the
또한, 제어부(160)는, 제2 전송 코일(182)과 제3 전송 코일(183)을 선택하되, 제2 전송 코일(182)을 메인 전송 코일로 설정하고, 제3 전송 코일(183)을 보조 전송 코일로 설정한 제9 코일 조합, 제2 전송 코일(182)을 보조 전송 코일로 설정하고, 제3 전송 코일(183)을 메인 전송 코일로 설정한 제10 코일 조합을 생성할 수 있다.In addition, the
또한, 제어부(160)는, 제3 전송 코일(183)과 제4 전송 코일(184)을 선택하되, 제3 전송 코일(183)을 메인 전송 코일로 설정하고, 제4 전송 코일(184)을 보조 전송 코일로 설정한 제11 코일 조합, 제3 전송 코일(183)을 보조 전송 코일로 설정하고, 제4 전송 코일(184)을 메인 전송 코일로 설정한 제12 코일 조합을 생성할 수 있다.In addition, the
한편, 제어부(160)가, 기본 모드에서, 제1 내지 제4 전송 코일(181 내지 184) 중, 두 개의 코일을 선택하여, 코일 조합을 생성하는 경우, 충전면에 수신 코일(281)이 놓여지는 위치를 고려하여 코일 조합을 생성할 수 있다.Meanwhile, when the
예를 들어, 도 8에서, 수신 코일(281)이 제1 전송 코일(181)과 제3 전송 코일(183)에만, 또는, 제2 전송 코일(182)과 제4 전송 코일(184)에만 놓여지는 경우는 없으므로, 상기 제1 내지 제12 코일 조합에, 제1 전송 코일(181)과 제3 전송 코일(183) 조합 및 제2 전송 코일(182)과 제4 전송 코일(184) 조합은 포함될 수 없다.For example, in Figure 8, the receiving
결국, 제어부(160)는 기본 모드에서 제1 내지 제4 전송 코일(181 내지 184) 중, 두 개의 코일을 선택하여, 코일 조합을 생성하는 경우, 서로 인접하는, 전송 코일로만 코일 조합을 생성할 수 있다.Ultimately, when the
한편, 제어부(160)가 제1 내지 제4 전송 코일(181 내지 184) 중, 하나 또는 두 개의 코일을 선택하여, 코일 조합을 생성하는 것은 기본 모드에 국한된 것이며, 코일 조합에 포함되는 코일 개수는, 무선 전력 수신 장치(200)의 전력(수신 코일의 크기에 비례한다)에 따라 달라질 수 있다.Meanwhile, the
예를 들어, 도 13에서와 같이, 무선 전력 수신 장치(200)의 전력이 큰 경우, 제어부(160)는, 제1 내지 제4 전송 코일(181 내지 184) 모두를 선택하여, 코일 조합을 생성할 수 있다.For example, as shown in FIG. 13, when the power of the wireless
다음, 제어부(160)는, 코일 조합에 포함된 전송 코일을 통해, 코일 선택 신호를 송출할 수 있다(S730).Next, the
구체적으로, 제어부(160)는, 도 9의 910과 같이, 미리 정의된 순서에 기반하여, 코일 선택 신호를 송출할 수 있다.Specifically, the
한편, 도 8에서와 같이, 제1 내지 제4 전송 코일(181 내지 184)에서 생성되는 코일 조합의 총 수는 12개일 수 있고, 제어부(160)는 각각의 코일 조합마다 코일 선택 신호를 총 12번 송출할 수 있다. 이때, 코일 선택 신호는, 디지털 핑(DP) 신호일 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 8, the total number of coil combinations generated from the first to fourth transmission coils 181 to 184 may be 12, and the
한편, 도 4 내지 도 5에서와 같이, 제1 전송 코일 내지 제4 전송 코일(181 내지 184)은 부분적으로 겹쳐져 층을 형성하므로, 각각의 전송 코일에서, 동일한 송출 세기로, 코일 선택 신호를 송출하는 경우, 무선 전력 수신 장치(200)가 배치되는 충전면에서의 각각의 코일 선택 신호의 세기는 상이할 수 있다.Meanwhile, as shown in FIGS. 4 and 5, the first to fourth transmission coils 181 to 184 partially overlap to form a layer, so each transmission coil transmits a coil selection signal with the same transmission intensity. In this case, the strength of each coil selection signal on the charging surface where the wireless
예를 들어, 각각의 전송 코일과 무선 전력 수신 장치(200)가 배치되는 충전면 사이의 거리에 따라, 코일 선택 신호의 송신 전압(Vrail)과 충전면에서의 수신 전압(Vrect)은 도 10과 같이 나타날 수 있다.For example, depending on the distance between each transmitting coil and the charging surface where the wireless
도 10에서, 1010은 제1 전송 코일(181)의 송신 전압(Vrail)에 대한 수신 전압(Vrect)의 변화 그래프이고, 1020은, 제2 전송 코일(182)의 송신 전압(Vrail)에 대한 수신 전압(Vrect)의 변화 그래프이고, 1030은 제3 전송 코일(183)의 송신 전압(Vrail)에 대한 수신 전압(Vrect)의 변화 그래프이고, 1040은 제4 전송 코일(184)의 송신 전압(Vrail)에 대한 수신 전압(Vrect)의 변화 그래프일 수 있다.In FIG. 10, 1010 is a graph of the change in the reception voltage (Vrect) with respect to the transmission voltage (Vrail) of the
도 10에서와 같이, 제1 내지 제4 전송 코일(181 내지 184)에서 7.6V의 동일한 세기로 코일 선택 신호를 송출한 경우에도, 충전면에서의 수신 전압(Vrect)은, 9V에서 10.3V까지 검출될 수 있다.As shown in Figure 10, even when the first to fourth transmitting coils 181 to 184 transmit the coil selection signal at the same intensity of 7.6V, the reception voltage (Vrect) on the charging side ranges from 9V to 10.3V. can be detected.
이러한 충전면에서의 코일 선택 신호의 세기 차이는, 후술하는 동작 코일 조합에 있어서 오류를 일으킬 수 있다.This difference in the strength of the coil selection signal on the charging surface may cause an error in the operation coil combination, which will be described later.
이러한 문제를 해결하기 위해, 메모리(120)는, 제1 내지 제4 전송 코일(181 내지 제184)에서 송출되는 각각의 코일 선택 신호의 송출세기를 저장하되, 송출 세기는, 충전면에서, 각각의 코일 선택 신호의 세기가 모두 동일하도록, 각각의 전송 코일과 무선 전력 수신 장치(200)가 배치되는 충전면 사이의 거리를 보상하여 설정될 수 있다.To solve this problem, the
한편, 제어부(160)는, 코일 조합에 포함되는, 메인 전송 코일의 디지털 핑(DP) 레벨로 디지털 핑 신호를 송출할 수 있다.Meanwhile, the
다음, 제어부(160)는, 코일 조합에 포함된 전송 코일을 통해, 코일 선택 신호에 대한 응답 신호를 수신할 수 있다(S750).Next, the
한편, 코일 선택 신호가 디지털 핑(DP) 신호이므로, 무선 전력 수신 장치(200)는, 데이터 패킷을 무선 전력 전송 장치(100)로 전송할 수 있다.Meanwhile, since the coil selection signal is a digital ping (DP) signal, the wireless
데이터 패킷에는, 무선 전력 수신 장치(200)의 고유 정보, 충전 효율 정보 등이 포함될 수 있다.The data packet may include unique information of the wireless
고유 정보에는, 무선 전력 수신 장치(200)의 제품 정보, 특히 소비 전력 정보가 포함될 수 있다.The unique information may include product information of the wireless
또한, 충전 효율 정보에는, 무선 전력 수신 장치(200)에 구비된 부하에 공급되는 공급 전력 정보와, 부하의 요구 전력 정보가 포함될 수 있다.Additionally, the charging efficiency information may include supply power information supplied to a load provided in the wireless
다음, 제어부(160)는, 코일 선택 신호에 대한 응답 신호의 응답 세기 및 무선 전력 수신 장치(200)의 충전 효율을 연산할 수 있다(S770).Next, the
구체적으로, 제어부(160)는, 코일 선택 신호에 대한 응답 신호의 응답 세기를 연산할 수 있다. 예를 들어, 응답 세기는, 전압(voltage)으로 표현될 수 있다.Specifically, the
또한, 제어부(160)는, 무선 전력 수신 장치(200)에 구비된 부하(예를 들어, 배터리)에 공급되는 공급 전력과, 부하의 요구 전력의 차이 또는 비율을 기초로, 무선 전력 수신 장치의 충전 효율 연산할 수 있다.In addition, the
상술한 바와 같이, 부하에 공급되는 공급 전력 및 부하의 요구 전력은, S750 단계에서, 무선 전력 수신 장치(200)로부터 수신되는 응답 신호에서 제공받을 수 있다.As described above, the supply power supplied to the load and the required power of the load can be provided from a response signal received from the wireless
한편, 유도 결합 방식에 의한 무선 전력 전달의 충전 효율은, 주파수 특성에 따른 영향은 적으나, 무선 전력 전송 장치(100) 및 무선 전력 수신 장치(200) 사이의 배열(alignment) 및 거리(distance)의 영향을 받을 수 있다.Meanwhile, the charging efficiency of wireless power transfer by inductive coupling has little effect on frequency characteristics, but is dependent on the alignment and distance between the wireless
또한, 충전 효율은, 각각의 전송 코일과, 수신 코일(281) 사이의 결합 계수 또는 상호 인덕턴스의 영향을 받을 수도 있다.Additionally, charging efficiency may be affected by the coupling coefficient or mutual inductance between each transmitting coil and the receiving
또한, 충전 효율은, 최대 전력 전송을 위한 무선 전력 전송 장치(100) 및 무선 전력 수신 장치(200)의 리액턴스의 영향을 받을 수도 있다.Additionally, charging efficiency may be affected by the reactance of the wireless
상기와 같이, 무선 전력 수신 장치(200)의 충전 효율이, 무선 전력 전송 장치(100) 및 무선 전력 수신 장치(200) 사이의 배열, 거리, 결합 계수, 상호 인덕턴스, 리액턴스 등에 따라 달라짐에도, 응답 신호의 응답 세기만으로, 무선 전력 전송에 사용될 동작 코일 또는 동작 코일 조합을 선택하는 경우, 충전 효율은 더 뛰어남에도, 응답 세기가 낮아 동작 코일 또는 동작 코일 조합으로 선택되지 못하는 전송 코일이 나타날 수 있다.As described above, although the charging efficiency of the wireless
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위하여, 응답 신호의 응답 세기뿐만 아니라, 무선 전력 수신 장치(200)의 충전 효율까지 고려하여, 동작 코일 조합을 선택할 수 있다.In order to solve this problem, the present invention can select an operating coil combination by considering not only the response strength of the response signal but also the charging efficiency of the wireless
즉, 제어부(160)는, 코일 선택 신호에 대한 응답 신호의 응답 세기 및 무선 전력 수신 장치(200)의 충전 효율 기초로, 코일 조합에서, 무선 전력 전송에 사용될 동작 코일 조합을 선택할 수 있다(S790).That is, the
구체적으로, 제어부(160)는, 코일 선택 신호에 대한 응답 신호가 수신되는 경우, 응답 신호의 응답 세기에 충전 효율에 비례하여 증가하는 가중치를 적용할 수 있다.Specifically, when a response signal to the coil selection signal is received, the
또한, 제어부(160)는, 코일 조합 중, 가중치가 적용된 응답 신호의 응답 세기가 가장 큰 코일 조합을 무선 전력에 사용될 동작 코일 조합으로 선택할 수 있다.Additionally, the
예를 들어, 기본 모드에서, 수신 코일(281)이 도 12a와 같이 놓여진 경우, 응답 신호가 가장 큰 코일 조합은, 제4 전송 코일(184)만을 포함하는 제4 코일 조합일 수 있다. 이때, 제4 코일 조합에 따른 응답 신호의 응답 세기는, 4.8V일 수 있다.For example, in the basic mode, when the receiving
한편, 제3 전송 코일(183)을 메인 전송 코일로 설정하고, 제4 전송 코일(184)을 보조 전송 코일로 설정한, 제11 코일 조합에 따른 응답 신호의 응답 세기는, 4.2V일 수 있다. 또한, 제3 전송 코일(183)을 보조 전송 코일로 설정하고, 제4 전송 코일(184)을 메인 전송 코일로 설정한, 제12 코일 조합에 따른 응답 신호의 응답 세기는, 4.3V일 수 있다. Meanwhile, the response strength of the response signal according to the 11th coil combination, in which the
제4 코일 조합에 따른 응답 신호의 응답 세기 보다 제11 코일 조합 또는 제12 코일 조합에 따른 응답 신호의 응답 세기가 작은 이유는, 제3 전송 코일(183)과 제4 전송 코일(184)이 중첩되어 배치되고, 수신 코일(281)이 제3 전송 코일(183)과 제4 전송 코일(184) 중 어느 하나의 전송 코일에 정렬되지 못하기 때문일 수 있다.The reason why the response strength of the response signal according to the 11th coil combination or the 12th coil combination is smaller than the response strength of the response signal according to the fourth coil combination is that the
그러나, 제3 전송 코일(183)과 제4 전송 코일(184)의 중첩 영역으로 인하여, 충전 효율은, 제4 전송 코일(184) 만으로 전력을 전송하는 경우보다, 제3 전송 코일(183)과 제4 전송 코일(184)의 코일 조합으로 전력을 전송하는 경우가, 더 클 수 있다.However, due to the overlapping area of the
따라서, 제어부(160)는, 제3 전송 코일(183)과 제4 전송 코일(184)의 코일 조합에 대한 응답 신호 세기에 충전 효율에 따른 가중치를 적용할 수 있다. 예를 들어, 제어부(160)는, 제11 코일 조합에 따른 응답 신호 세기인 4.2V에 가중치 1.1을 곱하거나, 4.2V에 가중치 0.6을 부가할 수 있다. 또한, 제어부(160)는, 제12 코일 조합에 따른 응답 신호 세기인 4.3V에 가중치 1.2를 곱하거나, 4.3V에 가중치 0.8V를 부가할 수 있다.Accordingly, the
응답 세기에 가중치를 적용한 결과, 제12 코일 조합에 따른 응답 세기가 제4 코일 조합에 따른 응답 세기보다 크므로, 제어부(160)는, 제3 전송 코일(183)과 제4 전송 코일(184)의 제12 코일 조합을 무선 전력에 사용될 동작 코일 조합으로 선택할 수 있다.As a result of applying weight to the response strength, the response strength according to the twelfth coil combination is greater than the response strength according to the fourth coil combination, so the
이에 따라, 본 발명의 무선 전력 전송 장치(100)는, 충전 효율이 뛰어난 제3 전송 코일(183) 및 제4 전송 코일(184) 조합으로 무선 전력 수신 장치(200)를 충전시킬 수 있다.Accordingly, the wireless
마찬가지로, 수신 코일(281)이 도 12b와 같이 놓여진 경우, 응답 신호가 가장 큰 코일 조합은 제1 전송 코일(181)만을 포함하는 제1 코일 조합일 수 있으나, 제1 전송 코일(181) 및 제4 전송 코일의 제7 코일 조합의 충전 효율이 제1 코일 조합보다 높으므로, 제어부(160)는 응답 세기에 충전 효율에 따른 가중치를 적용하여, 제7 코일 조합을 무선 전력에 사용될 동작 코일 조합으로 선택할 수 있다.Likewise, when the receiving
한편, 제어부(160)는, 전송 코일의 개수가 적은 코일 조합일수록 가중치가 커지도록 설정할 수 있다.Meanwhile, the
예를 들어, 무선 전력 수신 장치(200)가 도 11a와 같이, 전송 코일에 정렬(alignment) 되어 있는 경우, 제어부(160)는, 제3 전송 코일(183) 및 제4 전송 코일(184)을 포함하는 코일 조합 또는, 제1 전송 코일(181) 및 제4 전송 코일(184)을 포함하는 코일 조합 보다, 제4 전송 코일(184)을 포함하는 제4 코일 조합의 전송 코일 개수가 적으므로, 제4 코일 조합의 가중치에 선택적으로 가점을 부여할 수 있다. 결국 전송 코일의 개수가 적은 코일 조합일수록 가중치가 증가될 수 있다.For example, when the wireless
이에 따라, 제어부(160)는, 가중치가 적용된 응답 신호의 응답 신호 세기가 가장 큰 제4 코일 조합을 무선 전력에 사용될 동작 코일 조합으로 선택할 수 있다.Accordingly, the
한편, 코일 조합에 부가되는 가점은, 수신 코일(281)의 정렬(alignment) 여부를 고려하여 적절하게 설정될 수 있다.Meanwhile, the additional points added to the coil combination can be appropriately set in consideration of the alignment of the receiving
다음, 제어부(160)는, 동작 코일 조합 선택 이후, 도 6에서 설명한 단계들을 거쳐, 선택된 동작 코일 조합으로 무선 전력 수신 장치(200)를 충전시킬 수 있다.Next, after selecting the operating coil combination, the
선택된 동작 코일 조합에 포함된 동작 코일이 한 개인 경우, 해당 동작 코일이 메인 전송 코일이 되어, 제어부(160)는, 메인 전송 코일을 통해, 무선 전력 수신 장치(200)에 무선으로 전력을 전송하고, 해당 동작 코일을 통해, 무선 전력 수신 장치(200)와 통신할 수 있다.If there is only one operating coil included in the selected operating coil combination, the corresponding operating coil becomes the main transmission coil, and the
선택된 동작 코일 조합에 포함된 동작 코일이 복수 개인 경우, 제어부(160)는, 메인 전송 코일을 통해, 무선 전력 전송 및 통신하고, 나머지 보조 코일을 통해, 무선 전력 전송을 보조할 수 있다.When there are multiple operating coils included in the selected operating coil combination, the
도 14는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 동작 코일 조합 선택 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 15는, 도 14의 설명에 참조되는 도면이다.FIG. 14 is a flowchart for explaining a method of selecting an operating coil combination according to another embodiment of the present invention, and FIG. 15 is a diagram referenced in the description of FIG. 14 .
도면을 참조하여 설명하면, 무선 전력 전송 장치(100)는, 기본 모드에서, 상술한 S710과 같이, 코일 조합을 생성하는 경우, 동작 코일 조합으로 선택되지 않을 것이 자명함에도, 코일 선택 디지털 핑(SCDP) 신호를 송출하게 되는 경우가 있다.When explaining with reference to the drawings, in the basic mode, when generating a coil combination as in S710 described above, the
예를 들어, 수신 코일(281)이 도 12a와 같이 놓여진 경우, 제1 전송 코일(181) 및 제2 전송 코일(182)을 포함하는 코일 조합은, 응답 신호의 응답 세기 및 충전 효율이 떨어져 동작 코일 조합으로 선택되지 않을 것이 자명하다.For example, when the receiving
따라서, 이러한 코일 조합에 따른 코일 선택 신호는, 동작 코일 선택 시간의 지연은 물론, 충전 시간의 지연을 초래할 수 있다.Therefore, the coil selection signal according to this coil combination may cause a delay in the operation coil selection time as well as a delay in the charging time.
이러한 문제점을 해결하기 위해 제어부(160)는, 코일 선택 신호 송출 전, 물체 감지 신호를 출력하고, 물체 감지 신호를 기초로 무효 전송 코일을 연산할 수 있다. 또한, 제어부(160)는, 이러한 무효 코일을 제외하고, 코일 조합을 생성할 수 있다.To solve this problem, the
먼저, 제어부(160)는, 복수의 전송 코일을 통해 물체 감지 신호를 송출할 수 있다(S1410).First, the
구체적으로 제어부(160)는, 물체 감지 신호를 복수의 전송 코일을 통해, 소정 순서로 송출할 수 있다. 제어부(160)는 물체 감지 신호를 코일 선택 신호의 송출 전에 송출할 수 있다. 이때, 물체 감지 신호는 아날로그 핑(AP) 신호 일 수 있다. 또한, 물체 감지 신호가 출력되는 시간인 Tb는 120ms일 수 있다.Specifically, the
전력 전송부(180)가 제1 내지 제4 전송 코일(181 내지 184)를 구비하는 경우, 제어부(160)는 제1 전송 코일(181) 부터 제4 전송 코일(184)까지 순서대로 물체 감지 신호를 출력할 수 있다. 이에 따라, 도 15와 같이, 총 4 개의 물체 감지 신호가 출력될 수 있다. When the
한편, 도 4 내지 도 5에서와 같이, 제1 전송 코일 내지 제4 전송 코일(181 내지 184)은 부분적으로 겹쳐져 층을 형성하므로, 각각의 전송 코일에서, 동일한 송출 세기로, 물체 감지 신호를 송출하는 경우, 무선 전력 수신 장치(200)가 배치되는 충전면에서의 각각의 물체 감지 신호의 세기는 상이할 수 있다.Meanwhile, as shown in FIGS. 4 and 5, the first to fourth transmission coils 181 to 184 partially overlap to form a layer, so each transmission coil transmits an object detection signal with the same transmission intensity. In this case, the strength of each object detection signal on the charging surface where the wireless
이러한 충전면에서의 물체 감지 신호의 세기 차이는, 유효 코일 조합에 있어서 오류를 일으킬 수 있다Differences in the intensity of object detection signals on the charging surface may cause errors in effective coil combinations.
따라서, 제어부(160)는, 각각의 전송 코일과 무선 전력 수신 장치(200)가 놓여지는 충전면 사이의 거리를 보상하여 물체 감지 신호를 송출할 수 있다. 이에 따라, 충전면에서, 각각의 물체 감지 신호의 세기가 모두 동일할 수 있다.Accordingly, the
한편, 유도 결합 방식의 경우, 충전면에 무선 전력 수신 장치(200)를 포함한 물체(object)가 놓여지는 경우, 전송 코일의 전류가 변할 수 있다.Meanwhile, in the case of the inductive coupling method, when an object including the wireless
또한, 전력 전송부(180)가 도 4 내지 도 5와 같이 부분적으로 중첩되어 있는 경우, 수신 코일(281)이 도 12a와 같이 놓여져 있더라도, 제1 전송 코일(181) 및 제2 전송 코일(182)의 전류도 변할 수 있다. 그러나, 제1 전송 코일(181) 및 제2 전송 코일(182)의 전류 변화량은, 제3 전송 코일(183) 및 제4 전송 코일(184)의 전류 변화량 보다 작을 수 있다.In addition, when the
따라서, 제어부(160)는, 각각의 물체 감지 신호에 대한 전송 코일의 전류 변화량을 기초로, 무효 전송 코일을 연산할 수 있다(S1430). 무효 전송 코일은, 코일 조합에 사용되지 않는 전송 코일을 의미할 수 있다.Accordingly, the
제어부(160)는, 전류 변화량이 기설정된 전류 변화량 미만인 경우, 해당 전송 코일을 무효 전송 코일로 연산할 수 있다. 반대로, 제어부(160)는, 전류 변화량이 기설정된 전류 변화량 이상인 경우, 해당 전송 코일을 유효 전송 코일로 연산할 수 있다.If the current change amount is less than a preset current change amount, the
유효 전송 코일은, 후술하는, 유효 코일 조합에 포함되는 전송 코일을 의미할 수 있다. 예를 들어, 도 12a에서, 무효 전송 코일은, 제1 전송 코일(181) 및 제2 전송 코일(182)이고, 유효 전송 코일은, 제3 전송 코일(183) 및 제4 전송 코일(184)일 수 있다.The effective transmitting coil may refer to a transmitting coil included in an effective coil combination, which will be described later. For example, in FIG. 12A, the ineffective transmitting coils are the
제어부(160)는, 코일 조합 생성시, 무효 전송 코일을 제외할 수 있다(S1450). 또한, 제어부(160)는, 무효 전송 코일을 제외하고, 유효 코일 조합을 생성할 수 있다(S1470). 유효 코일 조합은, 코일 선택 신호를 출력할 코일 조합을 의미할 수 있다.The
예를 들어, 도 12a에서, 제어부(160)는, 코일 조합 시, 무효 전송 코일인 제1 전송 코일(181) 및 제2 전송 코일(182)을 제외하고, 유효 전송 코일인 제3 전송 코일(183) 및 제4 전송 코일(184)로 유효 코일 조합을 생성할 수 있다.For example, in FIG. 12A, when combining coils, the
한편, 제어부(160)는, 유효 전송 코일이 복수 개인 경우, 복수 개의 유효 전송 코일 중, 적어도 하나의 유효 전송 코일이 포함되도록 유효 코일 조합을 생성할 수 있다.Meanwhile, when there are a plurality of effective transmission coils, the
예를 들어, 도 12a에서, 제어부(160)가 복수 개의 유효 전송 코일 중, 하나의 유효 전송 코일만 선택하여 유효 코일 조합을 생성하는 경우, 제어부(160)는, 제3 전송 코일(183)을 선택하여, 제1 유효 코일 조합, 제4 전송 코일(184)을 선택하여, 제2 유효 코일 조합을 생성할 수 있다.For example, in FIG. 12A, when the
이때, 제어부(160)는, 3 전송 코일(183) 또는 제4 전송 코일(184)을, 무선 전력 전송 및 통신을 수행할 메인 전송 코일로 설정할 수 있다.At this time, the
또한, 도 12a에서, 제어부(160)가 복수 개의 유효 전송 코일 모두를 선택하여, 유효 코일 조합을 생성하는 경우, 제어부(160)는, 제3 전송 코일(183)과 제4 전송 코일(184)을 선택하되, 제3 전송 코일(183)을 메인 전송 코일로 설정하고 제4 전송 코일(184)을 보조 전송 코일로 설정한 제3 유효 코일 조합, 제3 전송 코일(183)을 보조 전송 코일로 설정하고 제4 전송 코일(184)을 메인 전송 코일로 설정한 제4 유효 코일 조합을 생성할 수 있다.Additionally, in FIG. 12A, when the
다음, 제어부(1490)는, 유효 코일 조합에서 동작 코일 조합을 선택할 수 있다(S1490).Next, the control unit 1490 may select an operating coil combination from the effective coil combinations (S1490).
구체적으로, 제어부(160)는, 유효 코일 조합에 포함된 유효 전송 코일을 통해, 코일 선택 신호를 송출하고, 코일 선택 신호에 대한 코일 선택 응답 신호를 수신할 수 있다.Specifically, the
도 7과의 차이점은, 제어부(160)가 유효 코일 조합만으로 코일 선택 신호를 송출하므로, 코일 선택 신호의 송출 횟수가 감소된다는 점이다.The difference from FIG. 7 is that the
예를 들어, 도 9에서, 코일 조합에 따른 코일 선택 신호의 송출 횟수는, 총 12번인 반면, 도 15에서, 유효 코일 조합에 따른 코일 선택 신호의 송출 횟수는, 총 4번으로 감소될 수 있다.For example, in Figure 9, the number of transmissions of the coil selection signal according to the coil combination is a total of 12, while in Figure 15, the number of transmissions of the coil selection signal according to the effective coil combination can be reduced to a total of 4. .
또한, 도 9에서, 코일 선택 신호의 송출 시간(Ta)은 약 1200ms인 반면, 도 15에서, 코일 선택 신호의 송출 시간(Tc)은, 약 400ms일 수 있다.Additionally, in FIG. 9, the transmission time (Ta) of the coil selection signal may be about 1200 ms, while in FIG. 15, the transmission time (Tc) of the coil selection signal may be about 400 ms.
또한, 도 15에서 물체 감지 신호의 송출 시간(Tb)을 포함하여, 코일 선택 시간을 산출하는 경우에도, 물체 감지 신호의 송출 주기는, 코일 선택 신호의 송출 주기 보다 3배이상 적으므로, 유효 코일 조합을 이용하여 코일 선택 신호를 송출하는 도 15의 경우가, 코일 조합을 이용하여 코일 선택 신호를 송출하는 도 9의 경우보다, 코일 선택 시간이 현저하게 감소하게 된다.In addition, even when calculating the coil selection time including the transmission time (Tb) of the object detection signal in FIG. 15, the transmission period of the object detection signal is more than 3 times less than the transmission period of the coil selection signal, so the effective coil In the case of FIG. 15 in which the coil selection signal is transmitted using a combination, the coil selection time is significantly reduced compared to the case in FIG. 9 in which the coil selection signal is transmitted using a coil combination.
실험적으로도, 도 9의 송출 시간 Ta는 약 1200ms 인 반면, 도 15의 송출 시간 Tb+Tc는 약 520ms로 절반 이상 감소된다.Experimentally, the transmission time Ta of FIG. 9 is about 1200 ms, while the transmission time Tb+Tc of FIG. 15 is reduced by more than half to about 520 ms.
나아가, 코일 선택 시간의 감소로, 전체 충전 시간이 감소될 수 있고, 코일 선택 신호의 송출 횟수가 감소되어, 무선 전력 전송 장치(100)의 소비 전력도 감소될 수 있다.Furthermore, by reducing the coil selection time, the total charging time can be reduced, the number of transmissions of the coil selection signal can be reduced, and the power consumption of the wireless
한편, 제어부(160)가 응답 신호를 수신한 경우, 도 7과 같이, 응답 신호의 응답 세기 및 상기 무선 전력 수신 장치의 충전 효율을 기초로, 상기 유효 코일 조합 중, 무선 전력 전송에 사용될 동작 코일 조합을 선택하고, 선택된 동작 코일 조합을 통해, 무선 전력 수신 장치(200)를 충전할 수 있다.Meanwhile, when the
구체적으로, 제어부(160)는, 코일 선택 신호에 대한 응답 신호가 수신되는 경우, 응답 신호의 응답 세기에 충전 효율에 비례하여 증가하는 가중치를 적용할 수 있다.Specifically, when a response signal to the coil selection signal is received, the
또한, 제어부(160)는, 전송 코일의 개수가 적은 코일 조합일수록 가중치가 커지도록 설정할 수 있다.Additionally, the
또한, 제어부(160)는, 코일 조합 중, 가중치가 적용된 응답 신호의 응답 세기가 가장 큰 코일 조합을 무선 전력에 사용될 동작 코일 조합으로 선택할 수 있다.Additionally, the
또한, 제어부(160)는, 동작 코일 조합 선택 이후, 도 6에서 설명한 단계들을 거쳐, 선택된 동작 코일 조합으로 무선 전력 수신 장치(200)를 충전시킬 수 있다.Additionally, after selecting the operating coil combination, the
도 16은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 동작 코일 조합 선택 방법을 설명하기 위한 순서도이다.Figure 16 is a flowchart for explaining a method of selecting an operating coil combination according to another embodiment of the present invention.
도면을 참조하여 설명하면, 무선 전력 전송 장치(100)가 도 7 내지 도 13과 같이, 제1 내지 제4 전송 코일(181 내지 184) 중, 하나(single) 또는 두 개(dual)의 전송 코일만을 선택하여, 코일 조합을 생성하는 경우, 무선 전력 전송 장치(100)에서 전송되는 전력량에 제한이 있을 수 있다.When described with reference to the drawings, the wireless
또한, 수신 코일(281)의 크기는, 무선 전력 수신 장치(200)의 요구 전력에 비례하여 커지는 것이 보통이므로, 제1 내지 제4 전송 코일(181 내지 184) 중, 하나(single) 또는 두 개(dual)의 전송 코일만을 선택하여, 코일 조합을 생성하는 경우, 무선 전력 전송 장치(100) 및 무선 전력 수신 장치(200)를 정렬(alignment)시킬 수 없어, 충전 효율이 감소될 수 있다.In addition, since the size of the receiving
이러한 문제를 해결하기 위하여, 무선 전력 전송 장치(100)는, 무선 전력 수신 장치(200)의 전력에 따라, 코일 조합에 포함되는 동작 코일의 개수를 변경시킬 수 있다.To solve this problem, the wireless
먼저, 전력 전송부(180)는, 무선 전력 수신 장치(200)로부터 고유 정보를 수신 받을 수 있다(S1610). 고유 정보에는, 무선 전력 수신 장치(200)의 제품 정보, 특히 소비 전력 정보가 포함될 수 있다.First, the
다음, 제어부(160)는, 고유 정보를 기초로, 무선 전력 수신 장치(200)의 전력을 연산할 수 있다(S1630). 이때, 전력은 무선 전력 수신 장치(200)의 소비 전력을 의미할 수 있다. 또는, 무선 전력 수신 장치(200)의 부하가 배터리인 경우, 전력은, 배터리의 요구 전력을 의미할 수도 있다.Next, the
다음, 제어부(160)는, 무선 전력 수신 장치(200)의 전력을 기초로, 무선 전력 전송을 위해 동작되어야 할 동작 코일 개수를 연산할 수 있다(S1650). 또한, 제어부(160)는, 동작되어야 할 동작 코일 개수에 따라, 코일 조합을 생성할 수 있다(S1670).Next, the
제어부(160)는, 연산된 상기 무선 전력 수신 장치(200)의 전력이 제1 범위에 포함되는 경우, 제1 내지 제4 전송 코일(181 내지 184) 중, 한 개 또는 두 개의 전송 코일이 포함되도록 전송 코일을 생성할 수 있다. 예를 들어, 제1 범위는 0W 내지 15W 범위일 수 있다.When the calculated power of the wireless
결국, 무선 전력 수신 장치(200)의 전력이 제1 범위에 포함되는 경우, 무선 전력 전송 장치(100)는, 도 7에서와 같이, 기본 모드로 동작할 수 있다. Ultimately, when the power of the wireless
제어부(160)는, 무선 전력 수신 장치(200)의 전력이, 제1 범위 보다 큰 제2 범위에 포함되는 경우, 제1 내지 제4 전송 코일(181 내지 184) 중, 세 개 또는 네 개의 전송 코일이 포함되도록 코일 조합을 생성할 수 있다. 예를 들어, 제2 범위는, 15W 내지 30W 범위일 수 있다.When the power of the wireless
제어부(160)는, 제2 범위에서, 세 개의 전송 코일을 선택하여 코일 조합을 생성하는 경우, 제1 전송 코일(181), 제2 전송 코일(182) 및 제3 전송 코일(183)을 선택하여, 제1 코일 조합을 생성할 수 있다. 같은, 이치로, 제어부(160)는, 제2 전송 코일(182), 제3 전송 코일(183) 및 제4 전송 코일(184)을 선택하여, 제2 코일 조합, 제3 전송 코일 (183), 제4 전송 코일(184) 및 제1 전송 코일(181)을 선택하여, 제3 코일 조합, 제4 전송 코일(184), 제1 전송 코일(181) 및 제2 전송 코일(182)을 선택하여, 제4 코일 조합을 생성할 수 있다.When generating a coil combination by selecting three transmission coils in the second range, the
또한, 제어부(160)는, 제2 범위에서, 네 개의 전송 코일을 선택하여 코일 조합을 생성하는 경우, 제1 내지 제4 전송 코일(181 내지 184)을 선택하여, 제5 코일 조합을 생성할 수 있다.In addition, when generating a coil combination by selecting four transmitting coils in the second range, the
제어부(160)는, 무선 전력 수신 장치의 전력이, 제2 범위 보다 큰 제3 범위에 포함되는 경우, 제1 내지 제4 전송 코일(181 내지 184) 모두를 코일 조합으로 선택할 수 있다. 예를 들어, 제3 범위는, 30W 내지 60W 범위일 수 있다.When the power of the wireless power receiving device is within the third range that is greater than the second range, the
무선 전력 전송 장치(100)가 무선 전력 전송 장치(200)의 용량에 따라, 코일 조합에 포함되는 전송 코일의 개수를 변경시킴에 따라, 무선 전력 전송 장치(100)는, 다양한 전력의 무선 전력 수신 장치(200)를 충전할 수 있게 된다.As the wireless
도 17은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 동작 코일 조합 선택 방법을 설명하기 위한 순서도이다.Figure 17 is a flowchart for explaining a method of selecting an operating coil combination according to another embodiment of the present invention.
도면을 참조하여 설명하면, 상술한 바와 같이, 무선 전력 전송 장치(100)는, 무선 전력 수신 장치(200)와 인밴드(in-band) 통신 방법으로 통신할 수 있다.When described with reference to the drawings, as described above, the wireless
무선 전력 전송 장치(100)는, 인밴드(in-band) 통신 시, 각종 제어 정보가 포함된 제1 전송 대상 패킷을 FSK(Frequency Shift Keying) 통신 방식에 의해 변조하여, 무선 전력 전송 장치(100)에 전송할 수 있다.During in-band communication, the wireless
또한, 무선 전력 수신 장치(100)는, 인밴드(in-band) 통신 시, 제2 전송 대상 패킷을 ASK(Amplitude-Shift Keying) 통신 방식에 의해 변조하여, 무선 전력 수신 장치(200)에 전송할 수 있다.In addition, during in-band communication, the wireless
제2 전송 대상 패킷에는, 수신 코일(281)에 인가되는 전류 세기 정보, 부하의 요구 전력 정보, 수신 전력 세기 정보, 상태 정보 등이 포함될 수 있다.The second transmission target packet may include current intensity information applied to the receiving
한편, FSK 통신 방식은, 수 바이트(byte)의 전송 대상 패킷을 전송하기에 유리할 뿐, 전송 대상 패킷의 용량이 커질수록 전송 속도가 감소된다는 문제가 있다.Meanwhile, the FSK communication method is only advantageous for transmitting a few bytes of packets to be transmitted, but there is a problem in that the transmission speed decreases as the capacity of the packet to be transmitted increases.
특히, 무선 전력 수신 장치(200)의 전력이 커질수록, 무선 전력 수신 장치(200)의 인증 또는 제어를 위해 전송되어야 할 데이터 용량도 증가하므로, 대용량의 무선 전력 수신 장치(200)의 경우, 통신 시간이 증가될 수 있다. 이러한 통신 시간의 증가는, 결국 충전 시간의 증가를 가져올 수 있다.In particular, as the power of the wireless
이러한 문제를 해결하기 위해, 제어부(160)는, 무선 전력 수신 장치(200)의 전력에 따라, 통신 방법을 가변할 수 있다.To solve this problem, the
먼저, 전력 전송부(180)는, 무선 전력 수신 장치(200)로부터 고유 정보를 수신 받을 수 있다(S1710).First, the
구체적으로, 무선 전력 수신 장치(200)는, 무선 전력 전송 장치(100)의 요청 또는 주기적으로, 인밴드 통신 방법을 통해, 무선 전력 수신 장치(200)의 고유 정보를 전송할 수 있다. 고유 정보에는, 무선 전력 수신 장치(200)의 제품 정보, 특히 소비 전력 정보와 디바이스 주소 정보가 포함될 수 있다.Specifically, the wireless
무선 전력 수신 장치(200)는, 도 6의 선택 단계(S610), 단계(S620) 또는 식별 및 구성 단계(S630) 중 적어도 하나의 단계에서 고유 정보를 전송할 수 있다.The wireless
다음, 제어부(160)는, 고유 정보를 기초로, 무선 전력 수신 장치(200)의 전력을 연산할 수 있다(S1730). 이때, 전력은 무선 전력 수신 장치(200)의 소비 전력을 의미할 수 있다. 또는, 무선 전력 수신 장치(200)의 부하가 배터리인 경우, 전력은, 배터리의 요구 전력을 의미할 수도 있다.Next, the
다음, 제어부(160)는, 인밴드 통신으로 무선 전력 수신 장치(200)와 통신하는 상태에서, 연산된 무선 전력 수신 장치(200)의 전력을 기초로, 무선 전력 수신 장치(200)와의 통신 방법 변경 여부를 연산할 수 있다(S1750).Next, the
제어부(160)는, 연산된 무선 전력 수신 장치의 전력이 기준 전력 미만인 경우, 인밴드 통신을 유지할 수 있다(S1770).The
이때, 기준 전력은, 도 16의 제2 범위의 상한 값 또는, 제3 범위의 하한 값과 동일 할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 수신 장치(200)의 전력 범위가 도 16에서와 같이, 제1 범위(0W~15W), 제2 범위(15W~30W) 및 제3 범위(30W~60W)로 구분되는 경우, 기준 전력은, 30W일 수 있다.At this time, the reference power may be equal to the upper limit of the second range or the lower limit of the third range in FIG. 16. For example, the power range of the wireless
제어부(160)는, 제1 통신부(140)를 통해, 인밴드 통신으로 무선 전력 수신 장치(200)와 통신할 수 있다.The
제1 통신부(140)는, 무선 전력 전송 장치(200)의 상태 정보, 전력 제어 정보 등을 소정 신호 처리하여, 무선 전력 수신 장치(200)에 인밴드 통신으로 전송하고, 무선 전력 수신 장치(200)의 상태 정보, 전력 사용량 정보, 충전 효율 정보 등을 인밴드 통신으로, 수신하여, 소정 신호 처리한 후, 제어부(160)에 전송할 수 있다.The
실시예에 따라, 제1 통신부(140)는, 제어부(160)의 일부 구성으로 포함될 수도 있다.Depending on the embodiment, the
제어부(160)는, 연산된 무선 전력 수신 장치(200)의 전력이 기준 전력 이상인 경우, 통신 방법을 변경하여, 아웃오브밴드(out-of-band) 통신으로, 무선 전력 수신 장치(200)와 통신할 수 있다(S1790).If the calculated power of the wireless
제어부(160)는, 제2 통신부(150)를 통해, 아웃오브밴드(out-of-band) 통신으로 무선 전력 수신 장치(200)와 통신할 수 있다.The
제2 통신부(140)는, 무선 전력 전송 장치(200)의 상태 정보, 전력 제어 정보 등을 소정 신호 처리하여 무선 전력 수신 장치(200)에 아웃오브밴드(out-of-band) 통신으로 전송하고, 무선 전력 수신 장치(200)의 상태 정보, 전력 사용량 정보, 충전 효율 정보 등을 아웃오브밴드(out-of-band) 통신으로 수신하여, 소정 신호 처리한 후, 제어부(160)에 전송할 수 있다.The
아웃오브밴드(out-of-band) 통신은 블루투스 통신, 또는 BLE (Bluetooth Low Energy) 통신, NFC(Near Field Communication), RFID(Radio Frequency Identification) 통신, 지그비(Zigbee) 통신 중 어느 하나일 수 있다.Out-of-band communication may be any one of Bluetooth communication, BLE (Bluetooth Low Energy) communication, NFC (Near Field Communication), RFID (Radio Frequency Identification) communication, or Zigbee communication. .
제2 통신부(150)는, 모듈형태로, 무선 전력 전송 장치(100)에 구비될 수 있다. 예를 들어, BLE 통신 모듈이, 무선 전력 전송 장치(100) 내에서, 제어부(160)와 전기적으로 연결될 수 있다.The
한편, 본 발명의 제어부(160)는, 전력 전송 장치(100)에 구비된 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 프로세서에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한, 인터넷을 통한 전송 등과 같은 캐리어 웨이브의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 프로세서가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.Meanwhile, the
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.In addition, although preferred embodiments of the present invention have been shown and described above, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and the technical field to which the invention pertains without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Of course, various modifications can be made by those of ordinary skill in the art, and these modifications should not be understood individually from the technical idea or perspective of the present invention.
10: 무선 전력 시스템
100: 무선 전력 전송 장치
160: 제어부
180: 전력 전송부
181: 제1 전송 코일
182: 제1 전송 코일
183: 제1 전송 코일
184: 제1 전송 코일
200: 무선 전력 수신 장치10: Wireless power system
100: wireless power transmission device
160: control unit
180: Power transmission unit
181: first transmitting coil
182: first transmitting coil
183: first transmitting coil
184: first transmitting coil
200: Wireless power receiving device
Claims (10)
상기 복수의 전송 코일 중, 적어도 하나의 전송 코일이 포함되도록 상기 코일 조합을 생성하고, 상기 코일 조합에 포함된 전송 코일을 통해, 코일 선택 신호를 송출하고, 상기 전송 코일을 통해 상기 코일 선택 신호에 대한 응답 신호를 수신하며, 상기 응답 신호의 응답 세기 및 상기 무선 전력 수신 장치의 충전 효율을 기초로, 상기 코일 조합 중, 무선 전력 전송에 사용될 동작 코일 조합을 선택하는 제어부;를 포함하며,
상기 제어부는
상기 코일 선택 신호에 대한 응답 신호가 수신되는 경우, 상기 응답 신호의 상기 응답 세기에, 상기 충전 효율에 비례하여 증가하는 가중치를 적용하고, 상기 코일 조합 중, 상기 가중치가 적용된 응답 신호의 응답 세기가 가장 큰 코일 조합을 상기 동작 코일 조합으로 선택하는 무선 전력 전송 장치.A power transmission unit comprising a plurality of partially overlapping transmission coils and wirelessly transmitting power to a wireless power reception device through one coil combination selected from the plurality of transmission coils; and
Among the plurality of transmitting coils, the coil combination is generated to include at least one transmitting coil, a coil selection signal is transmitted through the transmitting coil included in the coil combination, and the coil selection signal is transmitted through the transmitting coil. A control unit that receives a response signal and selects an operating coil combination to be used for wireless power transmission among the coil combinations based on the response strength of the response signal and charging efficiency of the wireless power receiving device,
The control unit
When a response signal to the coil selection signal is received, a weight that increases in proportion to the charging efficiency is applied to the response strength of the response signal, and among the coil combinations, the response strength of the response signal to which the weight is applied is A wireless power transmission device that selects the largest coil combination as the operating coil combination.
상기 전력 전송부는,
기설정된 순서에 따라, 부분적으로 겹쳐지도록 배치되는, 제1 내지 제4 전송 코일을 구비하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.According to paragraph 1,
The power transmission unit,
A wireless power transmission device comprising first to fourth transmission coils arranged to partially overlap according to a preset order.
상기 제어부는,
상기 제1 내지 제4 전송 코일 중, 하나 또는 두개의 전송 코일을 선택하여, 상기 코일 조합을 생성하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.According to paragraph 2,
The control unit,
A wireless power transmission device, characterized in that one or two transmission coils are selected from among the first to fourth transmission coils to generate the coil combination.
상기 제어부는,
상기 복수의 전송 코일 중, 하나의 전송 코일을 선택하여, 상기 코일 조합을 생성하는 경우, 상기 선택된 하나의 전송 코일을, 무선 전력 전송 및 통신을 수행할 메인 전송 코일로 설정하여, 상기 코일 선택 신호를 송출하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.According to paragraph 1,
The control unit,
When generating the coil combination by selecting one transmitting coil among the plurality of transmitting coils, the selected one transmitting coil is set as a main transmitting coil to perform wireless power transmission and communication, and the coil selection signal is provided. A wireless power transmission device characterized in that it transmits.
상기 제어부는,
상기 복수의 전송 코일 중, 두 개 이상의 전송 코일을 선택하여, 상기 코일 조합을 생성하는 경우, 어느 하나의 전송 코일을 무선 전력 전송 및 통신을 수행할 메인 전송 코일로 설정하고, 나머지 전송 코일을 무선 전력 전송을 보조할 보조 전송 코일로 설정하여, 상기 코일 선택 신호를 송출하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.According to paragraph 1,
The control unit,
When creating the coil combination by selecting two or more transmitting coils among the plurality of transmitting coils, one transmitting coil is set as the main transmitting coil to perform wireless power transmission and communication, and the remaining transmitting coils are set as the wireless transmitting coil. A wireless power transmission device characterized in that it is set as an auxiliary transmission coil to assist power transmission and transmits the coil selection signal.
상기 제어부는,
상기 전송 코일의 개수가 적은 코일 조합일수록, 상기 가중치가 커지도록 설정하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.According to paragraph 1,
The control unit,
A wireless power transmission device, wherein the weight is set to increase as the number of transmission coils decreases in the coil combination.
상기 제어부는,
상기 무선 전력 수신 장치에 구비된 부하에 공급되는 공급 전력과, 상기 부하의 요구 전력의 비율을 기초로, 상기 무선 전력 수신 장치의 충전 효율을 연산하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.According to paragraph 1,
The control unit,
A wireless power transmission device, characterized in that calculating the charging efficiency of the wireless power reception device based on the ratio of the power supplied to the load provided in the wireless power reception device and the required power of the load.
상기 복수의 전송 코일에서 송출되는 각각의 코일 선택 신호의 송출 세기를 저장하는 메모리;를 더 포함하고,
상기 송출 세기는,
각각의 전송 코일과, 상기 무선 전력 수신 장치가 배치되는 충전면 사이의 거리를 보상하여 설정되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.According to paragraph 1,
It further includes a memory that stores the transmission intensity of each coil selection signal transmitted from the plurality of transmission coils,
The transmission intensity is,
A wireless power transmission device, characterized in that it is set by compensating the distance between each transmission coil and the charging surface on which the wireless power reception device is placed.
상기 코일 선택 신호는,
디지털 핑 신호인 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.According to paragraph 1,
The coil selection signal is,
A wireless power transmission device characterized by a digital ping signal.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |