KR20110131954A - Wireless power transmission apparatus and method - Google Patents

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KR20110131954A
KR20110131954A KR1020100051672A KR20100051672A KR20110131954A KR 20110131954 A KR20110131954 A KR 20110131954A KR 1020100051672 A KR1020100051672 A KR 1020100051672A KR 20100051672 A KR20100051672 A KR 20100051672A KR 20110131954 A KR20110131954 A KR 20110131954A
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황찬수
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Abstract

PURPOSE: A wireless power transmitting apparatus and a method thereof are provided to easily recognize the presence of a non-target receiver using the transmit power, transfer efficiency, and reflected wave of wireless power. CONSTITUTION: A source part(630) transmits wireless power to a target receive. A controlling part(650) checks the change amount of receiving power which is measured at the target receiver. The controller determines the presence of a receiver which does not permit the reception of wireless power or a non-target receiver based on the transmission result of the wireless power which is transmitted to the target receiver. The transmission result of the wireless power includes one of the amount of the reflected wave reflected from the transmit power and target receiver of the wireless power.

Description

무선 전력 전송 장치 및 그 방법{Wireless Power Transmission Apparatus and Method}Wireless power transmission device and its method {Wireless Power Transmission Apparatus and Method}

기술분야는 무선 전력 전송 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 무선 전력 전송 장치는 무선 전력의 수신이 허용되지 않은 비(非)타겟 수신기를 인지하여 무선 전력의 전송을 제어할 수 있다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a wireless power transmitter and a method thereof, and the wireless power transmitter can control the transmission of wireless power by recognizing a non-target receiver that is not allowed to receive the wireless power.

휴대용 전자제품의 특성 상, 배터리 성능이 중요한 문제로 대두되고 있다. 일반적으로, 휴대용 전자제품은 전력선(Power Line)을 이용하여 전력(power)을 제공받는다. 반면, 무선 전력 전송 기술(Wireless Power Transmission)이 휴대용 전자제품에 적용되면, 휴대용 전자제품은 이동 중에도 전력선 없이 전력을 제공받을 수 있다. 무선 전력을 전송하는 송신기는 무선 전력을 수신하도록 허락된 휴대용 전자제품에게 무선 전력을 제공할 수 있다. 그러나, 송신기 주변에 복수 개의 휴대용 전자제품들이 있는 경우, 송신기는 허락되지 않은 휴대용 전자제품에게도 무선 전력을 제공하는 경우가 발생한다.Due to the nature of portable electronics, battery performance is an important issue. In general, portable electronic products are provided with power using a power line. On the other hand, when wireless power transmission technology is applied to portable electronic products, the portable electronic products can receive power without a power line on the go. A transmitter that transmits wireless power can provide wireless power to portable electronics that are permitted to receive wireless power. However, when there are a plurality of portable electronics around the transmitter, the transmitter may provide wireless power even to unauthorized portable electronics.

일 측면에 있어서, 무선 전력의 수신이 허용된 타겟 수신기에게 상기 무선 전력을 전송하는 소스부; 및 상기 타겟 수신기로 전송되는 상기 무선 전력의 전송 결과를 기초로, 상기 무선 전력을 수신 중인 비(非)타겟 수신기-상기 무선 전력의 수신이 비허용된 수신기-의 존재를 판단하는 제어부를 포함하는 무선 전력 전송 장치가 제공된다.In one aspect, a source unit for transmitting the wireless power to the target receiver is permitted to receive wireless power; And a controller for determining the existence of a non-target receiver receiving the wireless power, a receiver for which the reception of the wireless power is not allowed, based on a result of the transmission of the wireless power transmitted to the target receiver. A wireless power transfer device is provided.

상기 무선 전력의 전송 결과는 상기 무선 전력의 전송 전력량 및 상기 타겟 수신기로부터 반사되는 반사파의 양 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The transmission result of the wireless power may include at least one of the transmission power amount of the wireless power and the amount of the reflected wave reflected from the target receiver.

상기 제어부는, 상기 무선 전력의 전송 결과가 임계값보다 크면, 상기 비타겟 수신기가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.The controller may determine that the non-target receiver exists when the transmission result of the wireless power is larger than a threshold value.

상기 제어부는, 상기 타겟 수신기에서 측정되는 상기 무선 전력의 수신 전력량의 변화량을 확인하고, 상기 확인된 수신 전력량의 변화량이 설정된 임계값보다 크면, 상기 비타겟 수신기가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.The controller may determine a change amount of the received power amount of the wireless power measured by the target receiver, and determine that the non-target receiver exists if the change amount of the checked receive power amount is larger than a set threshold.

상기 제어부는, 상기 비타겟 수신기의 존재가 판단되면, 상기 무선 전력을 송수신하는데 필요한 주파수를 변경하며, 상기 변경된 주파수의 정보를 상기 타겟 수신기에게 전송하는 통신부를 더 포함할 수 있다.If it is determined that the non-target receiver is present, the controller may further include a communication unit configured to change a frequency required for transmitting and receiving the wireless power and to transmit the information of the changed frequency to the target receiver.

상기 제어부는, 상기 비타겟 수신기의 존재가 판단되면, 상기 타겟 수신기와 상기 소스부 간의 임피던스 매칭을 위한 정보를 변경하며, 상기 변경된 임피던스 매칭을 위한 정보를 상기 타겟 수신기에게 전송하는 통신부를 더 포함할 수 있다.The controller may further include a communication unit configured to change information for impedance matching between the target receiver and the source unit and to transmit the changed impedance matching information to the target receiver when it is determined that the non-target receiver is present. Can be.

상기 제어부는, 상기 비타겟 수신기의 존재가 판단되면, 빔포밍(Beam Forming)을 이용하여 상기 비타겟 수신기를 제외한 상기 타겟 수신기에 상기 무선 전력을 송신하도록 상기 소스부를 제어할 수 있다.When it is determined that the non-target receiver exists, the controller may control the source unit to transmit the wireless power to the target receiver except for the non-target receiver by using beam forming.

다른 측면에 있어서, 무선 전력의 수신이 허용된 타겟 수신기에게 상기 무선 전력을 전송하는 단계; 및 상기 타겟 수신기로 전송되는 상기 무선 전력의 전송 결과를 기초로, 상기 무선 전력을 수신 중인 비(非)타겟 수신기-상기 무선 전력의 수신이 비허용된 수신기-의 존재를 판단하는 단계를 포함하는 무선 전력 전송 방법이 제공된다.In another aspect, transmitting the wireless power to a target receiver that is allowed to receive wireless power; And determining the existence of a non-target receiver receiving the wireless power, a receiver for which the reception of the wireless power is not allowed, based on a result of the transmission of the wireless power transmitted to the target receiver. A wireless power transfer method is provided.

상기 판단하는 단계는, 상기 무선 전력의 전송 결과가 임계값보다 크면, 상기 비타겟 수신기가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.In the determining step, if the wireless power transmission result is greater than a threshold value, the non-target receiver may be determined to exist.

상기 판단하는 단계는, 상기 타겟 수신기에서 측정되는 상기 무선 전력의 수신 전력량의 변화량을 확인하는 단계; 및 상기 확인된 수신 전력량의 변화량이 설정된 임계값보다 크면, 상기 비타겟 수신기가 존재하는 것으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.The determining may include: checking a change amount of the received power amount of the wireless power measured by the target receiver; And determining that the non-target receiver exists if the amount of change in the received amount of received power is greater than a predetermined threshold value.

상기 비타겟 수신기의 존재가 판단되면, 상기 무선 전력을 송수신하는데 필요한 주파수를 변경하는 단계; 및 상기 변경된 주파수의 정보를 상기 타겟 수신기에게 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.If it is determined that the non-target receiver is present, changing a frequency required to transmit and receive the wireless power; And transmitting the changed frequency information to the target receiver.

상기 비타겟 수신기의 존재가 판단되면, 상기 타겟 수신기와 상기 소스부 간의 임피던스 매칭을 위한 정보를 변경하는 단계; 및 상기 변경된 임피던스 매칭을 위한 정보를 상기 타겟 수신기에게 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.Changing the information for impedance matching between the target receiver and the source unit when it is determined that the non-target receiver exists; And transmitting the information for the changed impedance matching to the target receiver.

상기 비타겟 수신기의 존재가 판단되면, 빔포밍(Beam Forming)을 이용하여 상기 비타겟 수신기를 제외한 상기 타겟 수신기에 상기 무선 전력을 송신하는 단계를 더 포함할 수 있다.If it is determined that the non-target receiver is present, the method may further include transmitting the wireless power to the target receiver except for the non-target receiver by using beam forming.

무선 전력 전송 장치 및 그 방법에 의하면, 무선 전력 전송 장치는 무선 전력의 수신이 비허용된 비타겟 수신기의 존재를 판단할 수 있다. 무선 전력 전송 장치는 무선 전력의 전송 전력량 또는 전송 효율 또는 반사파 등을 이용하여 쉽게 비타겟 수신기의 존재를 판단할 수 있다.According to the wireless power transmitter and the method thereof, the wireless power transmitter can determine the existence of a non-target receiver that is not allowed to receive wireless power. The wireless power transmitter may easily determine the existence of the non-target receiver by using the amount of transmission power or the transmission efficiency or the reflected wave of the wireless power.

또한, 무선 전력 전송 장치는 비타겟 수신기에게 최대한으로 무선 전력이 전송되지 않도록 할 수 있다. 이로써, 무선 전력 전송 비용을 지불하지 않은 수신기가 전력을 못 받게 함으로써 과금 업무를 용이하게 한다. 또한 이로써, 타겟 수신기로 무선 전력이 집중적으로 전송될 수 있으며, 결과적으로 타겟 수신기의 무선 전력 수신 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, the wireless power transmitter may prevent the wireless power from being transmitted to the non-target receiver as much as possible. This facilitates billing tasks by preventing the receiver from paying wireless power transfer costs without receiving power. In this way, wireless power may be intensively transmitted to the target receiver, and as a result, the wireless power reception efficiency of the target receiver may be improved.

도 1은 예시적인 실시 예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 나타낸다.
도 2는 일 실시예에 따른 meta-structured 공진기를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 공진기의 등가 회로를 나타낸 도면이다.
도 4는 다른 일 실시예에 따른 meta-structured 공진기를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4의 커패시터의 삽입 위치를 상세하게 나타내는 도면이다.
도 6은 일 예에 따른 무선 전력 송수신을 위한 시스템을 도시한 도면이다.
도 7은 도 6에 도시된 WP 송신기의 일 예를 도시한 블록도이다.
도 8은 소스부와 타겟 수신기 간에 사용될 주파수들을 도시한 도면이다.
도 9는 시간에 따라 변하는 주파수에 따른 타겟 수신기와 비타겟 수신기의 전송 효율을 도시한 도면이다.
도 10은 무선 전력 전송 방법의 일 예를 설명하기 위한 흐름도이다.1 illustrates a wireless power transfer system according to an exemplary embodiment.
2 is a diagram illustrating a meta-structured resonator according to an embodiment.
3 is a diagram illustrating an equivalent circuit of the resonator illustrated in FIG. 2.
4 is a diagram illustrating a meta-structured resonator according to another embodiment.
5 is a view illustrating in detail the insertion position of the capacitor of FIG.
6 is a diagram illustrating a system for wireless power transmission and reception according to an example.
FIG. 7 is a block diagram illustrating an example of the WP transmitter shown in FIG. 6.
8 is a diagram illustrating frequencies to be used between a source unit and a target receiver.
9 is a diagram illustrating transmission efficiency of a target receiver and a non-target receiver according to a frequency varying with time.
10 is a flowchart for explaining an example of a wireless power transmission method.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 무선 전력전송 시스템에 이용되는 무선 전력전송 기술을 설명한다. 무선전력전송 기술은 크게 전자기 유도 방식, 전파 수신 방식, 전장 혹은 자장의 공진방식 등 3가지 방식으로 구분할 수 있다. First, the wireless power transmission technology used in the wireless power transmission system will be described. Wireless power transmission technology can be classified into three types of electromagnetic induction method, radio wave reception method, electric field or magnetic field resonance method.

첫째, 전자기 유도 방식은 서로 다른 두 개의 코일을 가까이 접근 시킨 후 한쪽 코일에 교류 전류를 흐르게 하면 자속이 발생하게 되고 이를 통해 다른 코일 한쪽에도 기전력이 발생하는 현상을 이용한다. 전자기 유도방식은 전력 이용 효율이 대략 60~98%에 이르는 등 고효율 및 실용화가 가장 많이 진행되어 있다.First, the electromagnetic induction method uses a phenomenon in which magnetic flux is generated when an alternating current flows in one coil after approaching two different coils close to each other, and thus electromotive force is generated in the other coil. The electromagnetic induction method has the most high efficiency and practical use, such as the power utilization efficiency is approximately 60-98%.

둘째, 전파 수신 방식은 전파 에너지를 안테나로 수신하여 이용하는 것으로 교류 전파 파형을 정류회로를 통해 직류로 변환하여 전력을 얻는다. 전파수신방식은 가장 긴 거리간(수 m 이상) 무선전력전송이 가능하다.Second, in the radio wave reception method, radio wave energy is received and used by an antenna to convert an AC radio wave waveform into a direct current through a rectifier circuit to obtain power. Radio reception method is capable of transmitting wireless power over the longest distance (above several meters).

셋째, 공진방식은 전장 혹은 자장의 공진을 이용한 것으로 기기간에 동일 주파수로 공진하여 에너지를 전달한다. 자장의 공진을 이용하는 경우 LC공진기 구조를 활용한 자계공진(magnetic resonance coupling)을 이용하여 전력을 발생시킨다. 자계공진방식은 사용 주파수의 파장에 비해 짧은 거리의 근접장(near field)효과를 이용하는 기술로써, 전파 수신 방식과는 달리 비방사형(non-radiative) 에너지 전송이며, 송수신부간의 공진주파수를 일치시켜 전력을 전송한다. 자계공진방식을 통해 전력 전송효율은 약 50~60% 정도로 높아지며, 이 정도의 효율은 전파 방사를 통한 전파 수신형 보다 상당히 높은 것이다. 송수신기간 거리는 약 수 m로써, 비록 전파 수신 방식보다는 근거리에서 사용되는 기술이나, 수 mm 이내의 전자 유도형 방식보다는 매우 먼 거리에서도 전력 전송이 가능하게 된다.Third, the resonance method uses resonance of an electric field or a magnetic field, and transmits energy by resonating at the same frequency between devices. In case of using the resonance of the magnetic field, electric power is generated by using magnetic resonance coupling using the LC resonator structure. The magnetic resonance method is a technology that uses a near field effect of a short distance compared to the wavelength of the used frequency. Unlike the radio wave reception method, it is a non-radiative energy transmission, and matches the resonance frequency between the transmitter and the receiver. Send it. The magnetic resonance method increases the power transmission efficiency by about 50 ~ 60%, which is much higher than the radio wave reception type through radio wave radiation. Although the transmission / reception period distance is about several meters, although the technique used in the near field rather than the radio wave reception method, the power transmission is possible at a far distance than the electromagnetic induction type within a few mm.

도 1은 예시적인 실시 예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 나타낸다. 1 illustrates a wireless power transfer system according to an exemplary embodiment.

도 1의 예에서, 무선 전력 전송 시스템을 통해 전송되는 무선 전력은 공진 전력(resonance power)이라 가정한다. In the example of FIG. 1, it is assumed that the wireless power transmitted through the wireless power transmission system is resonance power.

도 1을 참조하면, 무선 전력 전송 시스템은 소스와 타겟으로 구성되는 소스-타겟 구조이다. 즉, 무선 전력 전송 시스템은 소스에 해당하는 공진 전력 전송 장치(110)와 타겟에 해당하는 공진 전력 수신 장치(120)를 포함한다. Referring to FIG. 1, a wireless power transmission system is a source-target structure consisting of a source and a target. That is, the wireless power transmission system includes a resonance power transmitter 110 corresponding to a source and a resonance power receiver 120 corresponding to a target.

공진 전력 전송 장치(110)는 외부의 전압 공급기로부터 에너지를 수신하여 공진 전력을 발생시키는 소스부(111) 및 소스 공진기(115)를 포함한다. 또한, 공진 전력 전송 장치(110)는 공진주파수 또는 임피던스 매칭을 수행하는 매칭 제어부(Matching control)(113)를 더 포함하여 구성될 수 있다. The resonance power transmitter 110 includes a source unit 111 and a source resonator 115 that generate energy by receiving energy from an external voltage supply device. In addition, the resonance power transmission apparatus 110 may further include a matching control 113 that performs resonance frequency or impedance matching.

소스부(111)는 외부의 전압 공급기로부터 에너지를 수신하여 공진 전력을 발생시킨다. 소스부(111)는 외부 장치로부터 입력되는 교류 신호의 신호 레벨을 원하는 레벨로 조정하기 위한 AC-AC Converter, AC-AC Converter로부터 출력되는 교류 신호를 정류함으로써 일정 레벨의 DC 전압을 출력하는 AC-DC Converter, AC-DC Converter에서 출력되는 DC 전압을 고속 스위칭함으로써 수 MHz ~ 수십MHz 대역의 AC 신호를 생성하는 DC-AC Inverter를 포함할 수 있다.The source unit 111 receives energy from an external voltage supply to generate resonance power. The source unit 111 rectifies an AC signal output from an AC-AC converter or an AC-AC converter for adjusting a signal level of an AC signal input from an external device to a desired level, thereby outputting a DC voltage having a predetermined level. It can include a DC-AC Inverter that generates an AC signal of several MHz to several tens of MHz band by fast switching the DC voltage output from the DC converter and the AC-DC converter.

매칭 제어부(Matching control)(113)는 소스 공진기(115)의 공진 대역폭(Resonance Bandwidth) 또는 소스 공진기(115)의 임피던스 매칭 주파수를 설정한다. 매칭 제어부(Matching control)(113)는 소스 공진 대역폭 설정부(도시 되지 않음) 또는 소스 매칭 주파수 설정부(도시 되지 않음) 중 적어도 하나를 포함한다. 소스 공진 대역폭 설정부는 소스 공진기(115)의 공진 대역폭(Resonance Bandwidth)을 설정한다. 소스 매칭 주파수 설정부는 소스 공진기(115)의 임피던스 매칭 주파수를 설정한다. 이때, 소스 공진기의 공진 대역폭(Resonance Bandwidth) 또는 소스 공진기의 임피던스 매칭 주파수 설정에 따라서 소스 공진기(115)의 Q-factor가 결정될 수 있다.The matching control 113 sets the resonance bandwidth of the source resonator 115 or the impedance matching frequency of the source resonator 115. The matching control unit 113 includes at least one of a source resonance bandwidth setting unit (not shown) or a source matching frequency setting unit (not shown). The source resonant bandwidth setting unit sets a resonance bandwidth of the source resonator 115. The source matching frequency setting unit sets the impedance matching frequency of the source resonator 115. In this case, the Q-factor of the source resonator 115 may be determined according to the resonance bandwidth of the source resonator or the impedance matching frequency of the source resonator.

소스 공진기(115)는 전자기(electromagnetic) 에너지를 타겟 공진기로 전달(transferring)한다. 즉, 소스 공진기(115)는 타겟 공진기(121)와의 마그네틱 커플링(41)을 통해 공진 전력을 타겟 장치(120)로 전달한다. 이때, 소스 공진기(115)는 설정된 공진 대역폭 내에서 공진한다.The source resonator 115 transfers electromagnetic energy to the target resonator. That is, the source resonator 115 transmits the resonance power to the target device 120 through the magnetic coupling 41 with the target resonator 121. At this time, the source resonator 115 resonates within the set resonance bandwidth.

공진 전력 수신 장치(120)는 타겟 공진기(121), 공진주파수 또는 임피던스 매칭을 수행하는 Matching control부(123) 및 수신된 공진 전력을 부하로 전달하기 위한 타겟부(125)를 포함한다. The resonance power receiver 120 includes a target resonator 121, a matching control unit 123 for performing resonance frequency or impedance matching, and a target unit 125 for transferring the received resonance power to a load.

타겟 공진기(121)는 소스 공진기(115)로부터 전자기(electromagnetic) 에너지를 수신한다. 이때, 타겟 공진기(121)는 설정된 공진 대역폭 내에서 공진한다.The target resonator 121 receives electromagnetic energy from the source resonator 115. At this time, the target resonator 121 resonates within the set resonance bandwidth.

Matching control부(123)는 타겟 공진기(121)의 공진 대역폭(Resonance Bandwidth) 또는 타겟 공진기(121)의 임피던스 매칭 주파수 중 적어도 하나를 설정한다. Matching control부(123)는 타겟 공진 대역폭 설정부(도시 되지 않음) 또는 타겟 매칭 주파수 설정부(도시 되지 않음) 중 적어도 하나를 포함한다. 타겟 공진 대역폭 설정부는 타겟 공진기(121)의 공진 대역폭(Resonance Bandwidth)을 설정한다. 타겟 매칭 주파수 설정부는 타겟 공진기(121)의 임피던스 매칭 주파수를 설정한다. 이때, 타겟 공진기(121)의 공진 대역폭(Resonance Bandwidth) 또는 타겟 공진기(121)의 임피던스 매칭 주파수 설정에 따라서 타겟 공진기(121)의 Q-factor가 결정될 수 있다.The matching control unit 123 sets at least one of a resonance bandwidth of the target resonator 121 or an impedance matching frequency of the target resonator 121. The matching control unit 123 includes at least one of a target resonance bandwidth setting unit (not shown) or a target matching frequency setting unit (not shown). The target resonance bandwidth setting unit sets a resonance bandwidth of the target resonator 121. The target matching frequency setting unit sets the impedance matching frequency of the target resonator 121. In this case, the Q-factor of the target resonator 121 may be determined according to the resonance bandwidth of the target resonator 121 or the impedance matching frequency of the target resonator 121.

타겟부(125)는 수신된 공진 전력을 부하로 전달한다. 이때, 타겟부(125)는 소스 공진기(115)로부터 타겟 공진기(121)로 수신되는 AC 신호를 정류하여 DC 신호를 생성하는 AC-DC Converter와, DC 신호의 신호 레벨을 조정함으로써 정격 전압을 디바이스(device) 또는 부하(load)로 공급하는 DC-DC Converter를 포함할 수 있다. The target unit 125 transfers the received resonance power to the load. At this time, the target unit 125 rectifies an AC signal received from the source resonator 115 to the target resonator 121 to generate a DC signal, and an AC-DC converter to adjust the signal level of the DC signal to adjust the device voltage. It may include a DC-DC converter that supplies a device or a load.

소스 공진기(115) 및 타겟 공진기(121)는 헬릭스(helix) 코일 구조의 공진기 또는 스파이럴(spiral) 코일 구조의 공진기, 또는 meta-structured 공진기로 구성될 수 있다.The source resonator 115 and the target resonator 121 may be configured as a helix coil structure resonator, a spiral coil structure resonator, or a meta-structured resonator.

도 1을 참조하면, 큐-펙터의 제어 과정은, 소스 공진기(115)의 공진 대역폭(Resonance Bandwidth) 및 타겟 공진기(121)의 공진 대역폭을 설정하고, 소스 공진기(115)와 타겟 공진기(121) 사이의 마그네틱 커플링을 통해 전자기(electromagnetic) 에너지를 상기 소스 공진기(115)로부터 상기 타겟 공진기(121)로 전달(transferring)하는 것을 포함한다. 이때, 소스 공진기(115)의 공진 대역폭은 타겟 공진기(121)의 공진 대역폭 보다 넓거나 좁게 설정될 수 있다. 즉, 소스 공진기(115)의 공진 대역폭이 타겟 공진기(121)의 공진 대역폭 보다 넓거나 좁게 설정됨으로써, 소스 공진기의 BW-factor와 상기 타겟 공진기의 BW-factor는 서로 불평형(unbalance) 관계가 유지된다. Referring to FIG. 1, the control process of the cue-factor sets the resonance bandwidth of the source resonator 115 and the resonance bandwidth of the target resonator 121, and the source resonator 115 and the target resonator 121. And transferring electromagnetic energy from the source resonator 115 to the target resonator 121 through magnetic coupling therebetween. In this case, the resonance bandwidth of the source resonator 115 may be set to be wider or narrower than the resonance bandwidth of the target resonator 121. That is, since the resonance bandwidth of the source resonator 115 is set wider or narrower than the resonance bandwidth of the target resonator 121, the BW-factor of the source resonator and the BW-factor of the target resonator are maintained in an unbalanced relationship with each other. .

공진 방식의 무선 전력 전송에서, 공진 대역폭은 중요한 factor이다. 소스 공진기(115)와 타겟 공진기(121) 사이의 거리 변화, 공진 임피던스의 변화, 임피던스 미스 매칭, 반사 신호 등을 모두 고려한 Q-factor를 Qt라 할 때, Qt는 수학식 1과 같이 공진 대역폭과 반비례 관계를 갖는다. In resonant wireless power transmission, the resonance bandwidth is an important factor. When Qt is a Q-factor that considers the distance change between the source resonator 115 and the target resonator 121, the change in the resonance impedance, the impedance mismatch, the reflected signal, and the like, Qt is equal to the resonance bandwidth as shown in Equation 1 below. Have an inverse relationship.

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

수학식 1에서, f0는 중심주파수,

Figure pat00002
는 대역폭,
Figure pat00003
는 공진기 사이의 반사 손실, BWS는 소스 공진기(115)의 공진 대역폭, BWD는 타겟 공진기(121)의 공진 대역폭을 나타낸다. 본 명세서에서 BW-factor는 1/ BWS 또는 1/BWD를 의미한다.In Equation 1, f 0 is the center frequency,
Figure pat00002
Is the bandwidth,
Figure pat00003
Is the reflection loss between the resonators, BW S is the resonance bandwidth of the source resonator 115, BW D is the resonance bandwidth of the target resonator 121. In the present specification, the BW-factor means 1 / BW S or 1 / BW D.

한편, 소스 공진기(115)와 타겟 공진기(121) 간의 거리가 달라지거나, 둘 중 하나의 위치가 변하는 등의 외부 영향에 의하여, 소스 공진기(115)와 타겟 공진기(121) 간의 임피던스 미스 매칭이 발생할 수 있다. 임피던스 미스 매칭은 전력 전달의 효율을 감소시키는 직접적인 원인이 될 수 있다. 매칭 제어부(Matching control)(113)는 전송신호의 일부가 반사되어 돌아오는 반사파를 감지함으로써, 임피던스 미스 매칭이 발생한 것으로 판단하고, 임피던스 매칭을 수행할 수 있다. 또한, 매칭 제어부(Matching control)(113)는 반사파의 파형 분석을 통해 공진 포인트를 검출함으로써, 공진 주파수를 변경할 수 있다. 여기서, 매칭 제어부(Matching control)(113)는 반사파의 파형에서 진폭(amplitude)이 최소인 주파수를 공진 주파수로 결정할 수 있다. On the other hand, impedance mismatching between the source resonator 115 and the target resonator 121 may occur due to external influences such as a change in distance between the source resonator 115 and the target resonator 121 or a change in one of the two positions. Can be. Impedance mismatch can be a direct cause of reducing the efficiency of power delivery. The matching control 113 may determine that impedance mismatch has occurred by sensing a reflected wave in which a part of the transmission signal is reflected and return, and perform impedance matching. In addition, the matching control 113 may change the resonance frequency by detecting the resonance point through the waveform analysis of the reflected wave. Here, the matching control 113 may determine a frequency having a minimum amplitude as the resonance frequency in the waveform of the reflected wave.

도 2는 일 실시예에 따른 meta-structured 공진기를 나타낸 도면이다.2 is a diagram illustrating a meta-structured resonator according to an embodiment.

도 2을 참조하면, meta-structured 공진기는 전송 선로(210) 및 커패시터(220)를 포함한다. 여기서 커패시터(220)는 전송 선로(210)의 특정 위치에 직렬로 삽입되고, 전계(electric field)는 커패시터에 갇히게 된다. Referring to FIG. 2, the meta-structured resonator includes a transmission line 210 and a capacitor 220. In this case, the capacitor 220 is inserted in series at a specific position of the transmission line 210, and the electric field is trapped in the capacitor.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이 meta-structured 공진기는 3차원 구조의 형태를 갖는다. 도 2에 도시된 것과 달리 공진기는 전송 선로가 x, z평면에 배치된 2차원 구조로의 구현될 수 있다.Also, as shown in FIG. 2, the meta-structured resonator has the form of a three-dimensional structure. Unlike the illustrated in FIG. 2, the resonator may be implemented in a two-dimensional structure in which transmission lines are arranged in x and z planes.

커패시터(220)는 집중 소자(lumped element 및 분산 소자(distributed element), 예를 들어 interdigital 커패시터나 높은 유전율을 갖는 기판을 가운데다 둔 gap 커패시터 등의 형태로 전송 선로(210)에 삽입된다. 커패시터(220)가 전송 선로(210)에 삽입됨에 따라 상기 공진기는 메타물질(metamaterial)의 특성을 가질 수 있다.The capacitor 220 is inserted into the transmission line 210 in the form of a lumped element and a distributed element, for example, an interdigital capacitor or a gap capacitor centered on a substrate having a high dielectric constant. As the 220 is inserted into the transmission line 210, the resonator may have a metamaterial characteristic.

여기서, 메타물질이란 자연에서 발견될 수 없는 특별한 전기적 성질을 갖는 물질로서, 인공적으로 설계된 구조를 갖는다. 자연계에 존재하는 모든 물질들의 전자기 특성은 고유의 유전율 또는 투자율을 가지며, 대부분의 물질들은 양의 유전율 및 양의 투자율을 갖는다. 대부분의 물질들에서 전계, 자계 및 포인팅 벡터에는 오른손 법칙이 적용되므로, 이러한 물질들을 RHM(Right Handed Material)이라고 한다. 그러나, 메타물질은 1보다 작은 유전율 또는 투자율을 가진 물질로서, 유전율 또는 투자율의 부호에 따라 ENG(epsilon negative) 물질, MNG(mu negative) 물질, DNG(double negative) 물질, NRI(negative refractive index) 물질, LH(left-handed) 물질 등으로 분류된다.Here, the metamaterial is a material having special electrical properties that cannot be found in nature, and has an artificially designed structure. The electromagnetic properties of all materials in nature have inherent permittivity or permeability, and most materials have positive permittivity and positive permeability. In most materials, the right-hand rule applies to electric fields, magnetic fields and pointing vectors, so these materials are called RHM (Right Handed Material). However, metamaterials are materials with a permittivity or permeability of less than 1, and according to the sign of permittivity or permeability, ENG (epsilon negative) material, MNG (mu negative) material, DNG (double negative) material, NRI (negative refractive index) Substances, and left-handed (LH) substances.

이 때, 집중 소자로서 삽입된 커패시터의 커패시턴스가 적절히 정해지는 경우, 상기 공진기는 메타물질의 특성을 가질 수 있다. 특히, 커패시터의 커패시턴스를 적절히 조절함으로써, 공진기는 음의 투자율을 가질 수 있으므로, 본 발명의 일실시예에 따른 공진기는 MNG 공진기로 불려질 수 있다.At this time, when the capacitance of the capacitor inserted as the lumped element is properly determined, the resonator may have the characteristics of the metamaterial. In particular, by appropriately adjusting the capacitance of the capacitor, the resonator may have a negative permeability, so that the resonator according to an embodiment of the present invention may be referred to as an MNG resonator.

상기 MNG 공진기는 전파 상수(propagation constant)가 0일 때의 주파수를 공진 주파수로 갖는 영번째 공진(Zeroth-Order Resonance) 특성을 가질 수 있다. MNG 공진기는 영번째 공진 특성을 가질 수 있으므로, 공진 주파수는 MNG 공진기의 물리적인 사이즈에 대해 독립적일 수 있다. 즉, 아래에서 다시 설명하겠지만, MNG 공진기에서 공진 주파수를 변경하기 위해서는 커패시터를 적절히 설계하는 것으로 충분하므로, MNG 공진기의 물리적인 사이즈를 변경하지 않을 수 있다.The MNG resonator may have a zero-order resonance characteristic having a frequency when the propagation constant is 0 as a resonance frequency. Since the MNG resonator may have a zeroth resonance characteristic, the resonant frequency may be independent of the physical size of the MNG resonator. That is, as will be described again below, in order to change the resonant frequency in the MNG resonator, it is sufficient to design the capacitor appropriately, so that the physical size of the MNG resonator may not be changed.

또한, 근접 필드(near field)에서 전계는 전송 선로(210)에 삽입된 직렬 커패시터(220)에 집중되므로, 직렬 커패시터(220)로 인하여 근접 필드에서는 자계(magnetic field)가 도미넌트(dominant)해진다. In addition, in the near field, the electric field is concentrated on the series capacitor 220 inserted into the transmission line 210, so that the magnetic field is dominant in the near field due to the series capacitor 220.

또한, MNG 공진기는 집중 소자로의 커패시터(220)을 이용하여 높은 큐-팩터(Q-Factor)를 가질 수 있으므로, 전력 전송의 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, since the MNG resonator may have a high Q-factor by using the capacitor 220 as the lumped element, the efficiency of power transmission may be improved.

또한, MNG 공진기는 임피던스 매칭을 위한 매칭기(230)를 포함할 수 있다. 이 때, 매칭기(230)는 MNG 공진기와의 결합을 위해 자계의 강도를 적절히 조절 가능(tunable)하고, 매칭기(230)에 의해 MNG 공진기의 임피던스는 조절된다. 그리고, 전류는 커넥터(240)를 통하여 MNG 공진기로 유입되거나 MNG 공진기로부터 유출된다.In addition, the MNG resonator may include a matcher 230 for impedance matching. At this time, the matcher 230 is appropriately tunable to the strength of the magnetic field for coupling with the MNG resonator, the impedance of the MNG resonator is adjusted by the matcher 230. The current flows into or out of the MNG resonator through the connector 240.

또한, 도 2에 명시적으로 도시되지 아니하였으나, MNG 공진기를 관통하는 마그네틱 코어가 더 포함될 수 있다. 이러한 마그네틱 코어는 전력 전송 거리를 증가시키는 기능을 수행할 수 있다. In addition, although not explicitly illustrated in FIG. 2, a magnetic core penetrating the MNG resonator may be further included. Such a magnetic core may perform a function of increasing a power transmission distance.

본 발명의 MNG 공진기가 갖는 특성들에 대해서는 아래에서 자세히 설명한다.The characteristics of the MNG resonator of the present invention will be described in detail below.

도 3은 도 2에 도시된 공진기의 등가 회로를 나타낸 도면이다.3 is a diagram illustrating an equivalent circuit of the resonator illustrated in FIG. 2.

도 2에 도시된 공진기는 도 3에 도시된 등가 회로로 모델링될 수 있다. 도 3의 등가 회로에서 CL은 도 2의 전송 선로의 중단부에 집중 소자의 형태로 삽입된 커패시터를 나타낸다.The resonator shown in FIG. 2 may be modeled with the equivalent circuit shown in FIG. 3. In the equivalent circuit of FIG. 3, C L represents a capacitor inserted in the form of a lumped element at the interruption of the transmission line of FIG. 2.

이 때, 도 2에 도시된 무선 전력 전송을 위한 공진기는 영번째 공진 특성을 갖는다. 즉, 전파 상수가 0인 경우, 무선 전력 전송을 위한 공진기는

Figure pat00004
를 공진 주파수로 갖는다고 가정한다. 이 때, 공진 주파수
Figure pat00005
는 하기 수학식 1과 같이 표현될 수 있다. 여기서, MZR은 Mu Zero Resonator를 의미한다.At this time, the resonator for wireless power transmission shown in FIG. 2 has a zeroth resonance characteristic. That is, when the propagation constant is 0, the resonator for wireless power transmission
Figure pat00004
Suppose we have a resonant frequency. At this time, the resonance frequency
Figure pat00005
May be expressed as Equation 1 below. Here, MZR means Mu Zero Resonator.

Figure pat00006
Figure pat00006

상기 수학식 1을 참조하면, 공진기의 공진 주파수

Figure pat00007
는
Figure pat00008
에 의해 결정될 수 있고, 공진 주파수
Figure pat00009
와 공진기의 물리적인 사이즈는 서로 독립적일 수 있음을 알 수 있다. 따라서, 공진 주파수
Figure pat00010
와 공진기의 물리적인 사이즈가 서로 독립적이므로, 공진기의 물리적인 사이즈는 충분히 작아질 수 있다.Referring to Equation 1, the resonant frequency of the resonator
Figure pat00007
Is
Figure pat00008
Can be determined by the resonant frequency
Figure pat00009
It can be seen that the physical size of the and the resonator may be independent of each other. Thus, resonant frequency
Figure pat00010
Since the physical sizes of the and resonators are independent of each other, the physical sizes of the resonators can be sufficiently small.

도 4은 다른 일 실시예에 따른 meta-structured 공진기를 나타낸 도면이다.4 illustrates a meta-structured resonator according to another embodiment.

도 4을 참조하면, meta-structured 공진기는 전송선로부(410) 및 커패시터(420)를 포함한다. 또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공진기는, 피딩부(430)를 더 포함하여 구성될 수 있다. Referring to FIG. 4, the meta-structured resonator includes a transmission line unit 410 and a capacitor 420. In addition, the resonator according to an embodiment of the present invention may further include a feeding unit 430.

전송선로부(410)는 복수의 전송 선로 쉬트(Sheet)가 병렬로 배치된다. 복수의 전송 선로 쉬트가 병렬로 배치되는 구성은, 도 5를 통하여 보다 상세하기 설명하기로 한다. In the transmission line unit 410, a plurality of transmission line sheets are arranged in parallel. A configuration in which a plurality of transmission line sheets are arranged in parallel will be described in more detail with reference to FIG. 5.

커패시터(420)는, 전송선로부(410)의 특정 위치에 삽입된다. 이때, 커패시터(420)는 전송선로부(410)의 중단에 직렬로 삽입될 수 있다. 이때, 공진기에 생성되는 전계(electric field)는 커패시터(420)에 갇히게 된다.The capacitor 420 is inserted at a specific position of the transmission line unit 410. In this case, the capacitor 420 may be inserted in series at the interruption of the transmission line unit 410. At this time, the electric field generated in the resonator is trapped in the capacitor 420.

커패시터(420)는 집중 소자(lumped element 및 분산 소자(distributed element), 예를 들어 interdigital 커패시터나 높은 유전율을 갖는 기판을 가운데다 둔 gap 커패시터 등의 형태로 전송 선로부(410)에 삽입될 수 있다. 커패시터(420)가 전송 선로부(410)에 삽입됨에 따라, 공진기는 메타물질(metamaterial)의 특성을 가질 수 있다.The capacitor 420 may be inserted into the transmission line unit 410 in the form of a lumped element and a distributed element, for example, an interdigital capacitor or a gap capacitor centered on a substrate having a high dielectric constant. As the capacitor 420 is inserted into the transmission line unit 410, the resonator may have a metamaterial characteristic.

피딩부(430)는 MNG 공진기에 전류를 공급(feeding)하는 기능을 수행할 수 있다. 이때, 피딩부(430)는, 공진기로 공급되는 전류를 복수의 전송 선로 쉬트로 균등하게 분배되도록 설계될 수 있다.The feeding unit 430 may perform a function of supplying current to the MNG resonator. In this case, the feeding unit 430 may be designed to distribute the current supplied to the resonator evenly to the plurality of transmission line sheets.

도 5는 도 4의 커패시터(420)의 삽입 위치를 상세하게 나타내는 도면이다. 5 is a view illustrating in detail the insertion position of the capacitor 420 of FIG.

도 5를 참조하면, 커패시터(420)는 전송선로부(410)의 중단부에 삽입된다. 이때, 전송선로부(410)의 중단부는 커패시터(420)가 삽입될 수 있도록 오픈(open)된 형태일 수 있으며, 각각의 전송 선로 쉬트들(410-1, 410-2, 410-n)은 중단부에서 서로 병렬 연결된 형태로 구성될 수 있다.Referring to FIG. 5, the capacitor 420 is inserted into the interruption portion of the transmission line unit 410. In this case, the interruption portion of the transmission line unit 410 may be open so that the capacitor 420 may be inserted, and each of the transmission line sheets 410-1, 410-2, and 410-n may be formed. It can be configured in the form of parallel to each other at the stop.

도 6은 일 예에 따른 무선 전력 송수신을 위한 시스템을 도시한 도면이다.6 is a diagram illustrating a system for wireless power transmission and reception according to an example.

도 6을 참조하면, 무선 전력 송수신을 위한 시스템은 무선 전력(WP: Wireless Power) 송신기(600), 타겟 수신기(700) 및 비타겟 수신기(800)를 포함한다.Referring to FIG. 6, a system for wireless power transmission and reception includes a wireless power (WP) transmitter 600, a target receiver 700, and a non-target receiver 800.

WP 송신기(600), 타겟 수신기(700) 및 비타겟 수신기(800)는 도 1을 참조하여 설명한 무선 전력 전송 시스템에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 1의 공진 전력 전송 장치(110)는 WP 송신기(600)의 소스부(630)이며, 도 1의 공진 전력 수신 장치(120)는 타겟 수신기(700)일 수 있다. 타겟 수신기(700) 및 비타겟 수신기(800)는 무선 전력 수신이 가능한 모든 디바이스이다.The WP transmitter 600, the target receiver 700, and the non-target receiver 800 may be used in the wireless power transmission system described with reference to FIG. 1. For example, the resonance power transmitter 110 of FIG. 1 may be a source unit 630 of the WP transmitter 600, and the resonance power receiver 120 of FIG. 1 may be a target receiver 700. The target receiver 700 and the non-target receiver 800 are all devices capable of receiving wireless power.

WP 송신기(600)는 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한 무선 전력 송신 기술을 이용하여, 공진 주파수를 통해 무선 전력을 발생시킨다. 커버리지(C)는 WP 송신기(600)의 송전 가능 영역이다. WP 송신기(600)는 무선 전력의 수신이 허용된 타겟 수신기에게 무선 전력을 전송할 수 있다.The WP transmitter 600 generates wireless power through the resonant frequency using the wireless power transmission technique described with reference to FIGS. 1 to 5. The coverage C is a power transmission region of the WP transmitter 600. The WP transmitter 600 may transmit wireless power to a target receiver that is allowed to receive wireless power.

도 6에 의하면, 타겟 수신기(700)는 커버리지(C)내에 위치하여 WP 송신기(600)로부터 무선 전력을 수신한다. 타겟 수신기(700)는 수신되는 무선 전력을 즉시 사용하거나 무선 전력으로 배터리를 충전할 수 있다. 타겟 수신기(700)는 무선 전력의 수신을 위한 과금을 사전에 마쳤거나 또는 인증 과정을 마침으로써 무선 전력을 수신할 수 있다. 즉, 타겟 수신기(700)는 무선 전력의 수신이 허용된 수신기에 해당한다. According to FIG. 6, the target receiver 700 is located in coverage C to receive wireless power from the WP transmitter 600. The target receiver 700 may immediately use the received wireless power or charge the battery with wireless power. The target receiver 700 may receive the wireless power by completing the charging for receiving the wireless power in advance or by completing the authentication process. That is, the target receiver 700 corresponds to a receiver that is allowed to receive wireless power.

도 7은 도 6에 도시된 WP 송신기(600)의 일 예를 도시한 블록도이다.FIG. 7 is a block diagram illustrating an example of the WP transmitter 600 shown in FIG. 6.

도 7을 참조하면, WP 송신기(600)는 통신부(610), 저장부(620), 소스부(630), 측정부(640) 및 제어부(650)를 포함한다.Referring to FIG. 7, the WP transmitter 600 includes a communication unit 610, a storage unit 620, a source unit 630, a measurement unit 640, and a control unit 650.

타겟 수신기(700)에게 무선 전력의 전송이 허용되면, 통신부(610)는 통신 채널을 통해 타겟 수신기(700)와 유무선 통신할 수 있다. 예를 들어, 통신부(610)는 타겟 수신기(700)로부터 무선 전력의 전송을 요청하는 메시지를 수신하고, 타겟 수신기(700)에게 무선 전력의 송수신에 필요한 주파수 정보와 임피던스 매칭 정보를 전송한다. 이로써, 무선 전력에 필요한 주파수와 임피던스 매칭이 사전에 상호 정의된다.If transmission of wireless power is allowed to the target receiver 700, the communication unit 610 may perform wired or wireless communication with the target receiver 700 through a communication channel. For example, the communication unit 610 receives a message requesting transmission of wireless power from the target receiver 700, and transmits frequency information and impedance matching information necessary for transmitting and receiving wireless power to the target receiver 700. In this way, the frequency and impedance matching required for wireless power are mutually defined in advance.

또한, 통신부(610)는 타겟 수신기(700)로부터 무선 전력의 수신 전력량을 수신한다. 수신 전력량은 타겟 수신기(700)에서 측정되는 무선 전력의 수신 효율일 수 있다.In addition, the communication unit 610 receives the received power amount of wireless power from the target receiver 700. The received power amount may be a reception efficiency of wireless power measured by the target receiver 700.

주파수 정보는 WP 송신기(600)와 타겟 수신기(700) 사이의 공진 주파수 동기화에 필요한 정보이다. 임피던스 매칭 정보는 WP 송신기(600)와 타겟 수신기(700) 사이의 임피던스 매칭에 필요한 정보이다. 임피던스 매칭에 대해서는 도1을 참조하여 설명하였다. The frequency information is information necessary for resonant frequency synchronization between the WP transmitter 600 and the target receiver 700. The impedance matching information is information necessary for impedance matching between the WP transmitter 600 and the target receiver 700. Impedance matching has been described with reference to FIG.

저장부(620)는 상술한 주파수 정보와 임피던스 매칭 정보를 저장한다. 또한, 저장부(620)는 WP 송신기(600)의 동작에 필요한 제어 프로그램을 저장한다.The storage unit 620 stores the above-described frequency information and impedance matching information. In addition, the storage unit 620 stores a control program necessary for the operation of the WP transmitter 600.

소스부(630)는 상호 정의된 주파수를 이용하여 공진 주파수를 동기화하고, 임피던스 매칭 주파수를 설정한다. 그리고, 소스부(630)는 무선 전력을 타겟 수신기(700)에게 전송한다. 소스부(630)는 도 1의 공진 전력 전송 장치(110)일 수 있다. 따라서, 소스부(630)의 상세한 설명은 생략한다.The source unit 630 synchronizes the resonant frequency using mutually defined frequencies, and sets the impedance matching frequency. The source unit 630 transmits wireless power to the target receiver 700. The source unit 630 may be the resonance power transmitter 110 of FIG. 1. Therefore, detailed description of the source unit 630 is omitted.

측정부(640)는 소스부(630)에서 타겟 수신기(700)로 전송되는 무선 전력의 전송 결과를 주기적으로 측정한다. 전송 결과는 무선 전력의 전송 효율, 전송 전력량 및 반사파(Reflected Wave)의 양 중 적어도 하나를 포함한다. 반사파는 무선 전력을 전송하는 전송신호의 일부가 타겟 수신기(700)로부터 반사되어 돌아오는 파(wave)로서, 도 1의 매칭 제어부(113)에서 측정될 수도 있다.The measurement unit 640 periodically measures the transmission result of the wireless power transmitted from the source unit 630 to the target receiver 700. The transmission result includes at least one of the transmission efficiency of the wireless power, the amount of transmission power, and the amount of the reflected wave. The reflected wave is a wave in which a portion of the transmission signal for transmitting the wireless power is reflected from the target receiver 700 and returned, may be measured by the matching controller 113 of FIG. 1.

제어부(650)는 임피던스 매칭이 설정되면, 무선 전력을 타겟 수신기(700)에게 전송하도록 소스부(630)를 제어한다. 또한, 제어부(650)는 타겟 수신기(700)로 전송되는 무선 전력의 전송 결과를 기초로, 무선 전력을 수신 중인 비(非)타겟 수신기(700)가 존재하는지를 판단한다. 비타겟 수신기(800)는 무선 전력의 수신이 비허용된 WP 수신기이다.When impedance matching is set, the controller 650 controls the source unit 630 to transmit wireless power to the target receiver 700. In addition, the controller 650 determines whether there is a non-target receiver 700 that is receiving the wireless power based on a result of the wireless power transmitted to the target receiver 700. The non-target receiver 800 is a WP receiver for which reception of wireless power is not allowed.

제어부(650)가 비타겟 수신기(800)의 존재 여부를 판단하는 방법에 대해 설명하면 다음과 같다. 제어부(650)는 측정부(640)에서 측정된 전송 결과의 변화량이 설정된 제1임계값(TH1)보다 크면, 비타겟 수신기(800)가 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 예를 들어, 제어부(650)는 측정된 전송 결과가 이전보다 감소한 경우, 감소량이 제1임계값(TH1)보다 크면, 비타겟 수신기(800)가 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 즉, 제어부(650)는 무선 전력의 전송이 허용되지 않은 비타겟 수신기(800)에게 무선 전력이 전송되고 있는 것으로 판단한다.The control unit 650 will be described with reference to the method of determining the existence of the non-target receiver 800 as follows. The controller 650 may determine that the non-target receiver 800 exists when the amount of change in the transmission result measured by the measurement unit 640 is greater than the set first threshold value TH1. For example, when the measured transmission result is decreased than before, if the amount of reduction is greater than the first threshold value TH1, the controller 650 may determine that the non-target receiver 800 exists. That is, the controller 650 determines that the wireless power is being transmitted to the non-target receiver 800 which is not allowed to transmit the wireless power.

또한, 제어부(650)는 타겟 수신기(700)에서 측정되는 수신 전력량의 변화량을 확인한다. 제어부(650)는 확인된 수신 전력량의 변화량이 설정된 제2임계값(TH2)보다 크면, 비타겟 수신기(800)가 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 예를 들어, 제어부(650)는 확인된 수신 전력량이 이전보다 감소한 경우, 감소량이 제2임계값(TH2)보다 크면, 비타겟 수신기(800)가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.In addition, the controller 650 checks the change amount of the received power measured by the target receiver 700. The controller 650 may determine that the non-target receiver 800 exists when the amount of change in the received amount of received power is greater than the set second threshold value TH2. For example, the controller 650 may determine that the non-target receiver 800 exists when the amount of the received received power decreases from the previous time when the amount of decrease is greater than the second threshold value TH2.

비타겟 수신기(800)가 존재하는 것으로 판단되면, 제어부(650)는 타겟 수신기(700)와 비타겟 수신기(800)가 서로 다른 수신효율을 갖도록 처리한다. 예를 들어, 제어부(650)는 타겟 수신기(700)의 수신효율은 최대가 되도록 하며, 비타겟 수신기(800)의 수신효율은 최소가 되도록 처리한다.If it is determined that the non-target receiver 800 exists, the controller 650 processes the target receiver 700 and the non-target receiver 800 to have different reception efficiencies. For example, the control unit 650 processes the reception efficiency of the target receiver 700 to be maximum, and the reception efficiency of the non-target receiver 800 to be minimum.

이를 위하여, 제어부(650)는, 비타겟 수신기(800)의 존재가 판단되면, 타겟 수신기(700)에게 무선 전력을 송신하는데 필요한 주파수를 변경한다. 그리고, 제 어부(650)는 변경된 주파수의 정보를 타겟 수신기(700)에게 전송하도록 통신부(610)를 제어한다. 변경된 주파수의 정보는 시간 별로 사용될 주파수의 패턴을 포함한다. 이로써, 소스부(630)와 타겟 수신기(700)는 변경된 주파수로 공진 주파수를 다시 동기화한다. To this end, when it is determined that the non-target receiver 800 exists, the controller 650 changes the frequency required to transmit wireless power to the target receiver 700. The control unit 650 controls the communication unit 610 to transmit the changed frequency information to the target receiver 700. The information of the changed frequency includes a pattern of frequencies to be used for each time. As a result, the source unit 630 and the target receiver 700 resynchronize the resonant frequency with the changed frequency.

도 8은 소스부(630)와 타겟 수신기(700) 간에 사용될 주파수들을 도시한 도면이다. 8 is a diagram illustrating frequencies to be used between the source unit 630 and the target receiver 700.

도 8에 도시된 바와 같이, 소스부(630)는 타겟 수신기(700)가 필요로 하는 무선 전력의 전송이 완료될 때까지, 무선 전력에 사용할 주파수를 제1 내지 제N주파수 중 하나로 랜덤하게 변경하면서 무선 전력을 타겟 수신기(700)에게 전송한다. As shown in FIG. 8, the source unit 630 randomly changes the frequency to be used for the wireless power to one of the first to Nth frequencies until the transmission of the wireless power required by the target receiver 700 is completed. While transmitting the wireless power to the target receiver 700.

도 9는 시간에 따라 변하는 주파수에 따른 타겟 수신기(700)와 비타겟 수신기(800)의 전송 효율을 도시한 도면이다.9 is a diagram illustrating transmission efficiency of the target receiver 700 and the non-target receiver 800 according to a frequency that changes with time.

도 9를 참조하면, 소스부(630)는 설정된 시간마다 다른 주파수를 이용하여 무선 전력을 타겟 수신기(700)에게 전송한다. 즉, 소스부(630)는 제4주파수(f4)→제1주파수(f1)→제2주파수(f2)→제5주파수(f5)→제3주파수(f3)→제4주파수(f4)의 순서로 주파수를 이용한다. 비타겟 수신기(800)에 설정된 주파수가 f12이고, f12가 제1주파수(f1)와 거의 동일한 경우, 비타겟 수신기(800)의 전송 효율은 소스부(630)가 제1주파수(f1)를 이용할 때 높으며, 그 외의 주파수를 사용할 때는 낮다. 이에 의해, 비타겟 수신기(800)가 무선 전력을 정상적으로 수신할 가능성은 낮아진다. Referring to FIG. 9, the source unit 630 transmits wireless power to the target receiver 700 by using a different frequency at each set time. That is, the source unit 630 is the fourth frequency (f 4 ) → the first frequency (f 1 ) → the second frequency (f 2 ) → the fifth frequency (f 5 ) → the third frequency (f 3 ) → fourth The frequencies are used in the order of the frequency f 4 . When the frequency set in the non-target receiver 800 is f 12 , and f 12 is almost equal to the first frequency f 1 , the transmission efficiency of the non-target receiver 800 is determined by the source unit 630 in the first frequency f. High when using 1 ) and low when using other frequencies. This reduces the likelihood that the non-target receiver 800 will normally receive wireless power.

또는, 제어부(650)는, 비타겟 수신기(800)의 존재가 판단되면, 타겟 수신기(700)와 소스부(630) 간의 임피던스 매칭을 위한 정보를 변경한다. 그리고, 제어부(650)는 변경된 임피던스 매칭을 위한 정보를 타겟 수신기(700)에게 전송하도록 통신부(610)를 제어한다. 이로써, 소스부(630)와 타겟 수신기(700)는 임피던스 매칭을 다시 설정한다.Alternatively, when it is determined that the non-target receiver 800 is present, the controller 650 changes information for impedance matching between the target receiver 700 and the source unit 630. The controller 650 controls the communication unit 610 to transmit the changed impedance matching information to the target receiver 700. As a result, the source unit 630 and the target receiver 700 set impedance matching again.

또는, 제어부(650)는, 비타겟 수신기(800)의 존재가 판단되면, 빔포밍(Beam Forming)을 이용하여, 비타겟 수신기(800)를 제외한 타겟 수신기(700)에 무선 전력을 전송하도록 소스부(630)를 제어한다.Alternatively, if it is determined that the non-target receiver 800 exists, the controller 650 may use a beam forming to transmit the wireless power to the target receiver 700 except for the non-target receiver 800. The unit 630 is controlled.

도 10은 무선 전력 전송 방법의 일 예를 설명하기 위한 흐름도이다.10 is a flowchart for explaining an example of a wireless power transmission method.

도 10의 무선 전력 전송 방법은 도 6 내지 도 9를 참조하여 설명한 WP 송신기(600)에 의해 동작될 수 있다.The wireless power transmission method of FIG. 10 may be operated by the WP transmitter 600 described with reference to FIGS. 6 to 9.

1010단계에서, WP 송신기는 타겟 수신기에게 무선 전력을 송신한다. 타겟 수신기는 WP 송신기로부터 무선 전력의 수신이 허용된 기기이다.In step 1010, the WP transmitter transmits wireless power to the target receiver. The target receiver is a device that is allowed to receive wireless power from the WP transmitter.

1020단계에서, WP 송신기는 타겟 수신기로 전송되는 무선 전력의 전송 결과를 주기적으로 측정한다. 전송 결과는 무선 전력의 전송 효율, 전송 전력량 및 반사파(Reflected Wave)의 양 중 적어도 하나를 포함한다. In step 1020, the WP transmitter periodically measures the transmission result of the wireless power transmitted to the target receiver. The transmission result includes at least one of the transmission efficiency of the wireless power, the amount of transmission power, and the amount of the reflected wave.

1030단계에서, WP 송신기는 1020단계에서 측정된 전송 결과의 변화량이 설정된 제1임계값(TH1)보다 크면, 1040단계에서, 타겟 수신기에서 측정되는 수신 전력량의 변화량을 확인한다.In step 1030, if the change amount of the transmission result measured in step 1020 is greater than the set first threshold value TH1, in step 1040, the WP transmitter checks the change amount of the received power amount measured by the target receiver.

1050단계에서, WP 송신기는 1040단계에서 확인된 수신 전력량의 변화량이 설정된 제2임계값(TH2)보다 크면, 1060단계에서, 비타겟 수신기가 존재하는 것으로 판단한다. 비타겟 수신기는 무선 전력의 수신이 허용되지 않은 기기임에도 불구하고, WP 송신기로부터 무선 전력을 수신하고 있는 기기이다.In step 1050, if the amount of change in the received power amount confirmed in step 1040 is greater than the set second threshold value TH2, in step 1060, the WP transmitter determines that the non-target receiver exists. A non-target receiver is a device that is receiving wireless power from a WP transmitter, even though it is not allowed to receive wireless power.

1070단계에서, WP 송신기는 타겟 수신기와 비타겟 수신기가 서로 다른 수신 효율을 갖도록 처리한다. 예를 들어, WP 송신기는 타겟 수신기에게 무선 전력을 송신하는데 필요한 주파수를 변경하고, 변경된 주파수의 정보를 타겟 수신기에게 전송한다. 이로써, WP 송신기와 타겟 수신기는 도 9에 도시된 바와 같이, 변경된 주파수를 통해 무선 전력을 송수신한다.In step 1070, the WP transmitter processes the target receiver and the non-target receiver to have different reception efficiency. For example, the WP transmitter changes the frequency required to transmit wireless power to the target receiver and transmits the information of the changed frequency to the target receiver. As a result, the WP transmitter and the target receiver transmit and receive wireless power through the changed frequency, as shown in FIG. 9.

또 다른 예로, WP 송신기는 타겟 수신기와 소스부 간의 임피던스 매칭을 위한 정보를 변경하고, 변경된 임피던스 매칭을 위한 정보를 타겟 수신기에게 전송한다. 이로써, WP 송신기와 타겟 수신기는 임피던스 매칭을 다시 설정한 후, 무선 전력을 송수신한다.As another example, the WP transmitter changes information for impedance matching between the target receiver and the source unit, and transmits the information for the changed impedance matching to the target receiver. Thus, the WP transmitter and the target receiver reestablish impedance matching, and then transmit and receive wireless power.

또 다른 예로, WP 송신기는 빔포밍을 이용하여, 비타겟 수신기를 제외한 타겟 수신기에게 무선 전력을 전송한다. As another example, the WP transmitter uses beamforming to transmit wireless power to a target receiver other than a non-target receiver.

1080단계에서, 무선 전력의 전송이 완료전이면, WP 송신기는 1020단계 내지 1070단계를 재수행한다.In step 1080, if the transmission of the wireless power is complete, the WP transmitter performs steps 1020 to 1070 again.

본 발명의 실시 예에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. Methods according to an embodiment of the present invention can be implemented in the form of program instructions that can be executed by various computer means and recorded in a computer readable medium. The computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. Program instructions recorded on the media may be those specially designed and constructed for the purposes of the present invention, or they may be of the kind well-known and available to those having skill in the computer software arts.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, but the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications and variations from such descriptions. This is possible.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the equivalents of the claims, as well as the claims.

110: 공진 전력 전송 장치 120: 공진 전력 수신 장치
600: WP 송신기 700: 타겟 수신기
800: 비타겟 수신기110: resonant power transmitter 120: resonant power receiver
600: WP transmitter 700: target receiver
800: non-target receiver

Claims (15)

무선 전력의 수신이 허용된 타겟 수신기에게 상기 무선 전력을 전송하는 소스부; 및
상기 타겟 수신기로 전송되는 상기 무선 전력의 전송 결과를 기초로, 상기 무선 전력을 수신 중인 비(非)타겟 수신기-상기 무선 전력의 수신이 비허용된 수신기-의 존재를 판단하는 제어부
를 포함하는 무선 전력 전송 장치.A source unit configured to transmit the wireless power to a target receiver that is allowed to receive wireless power; And
A controller for determining the presence of a non-target receiver receiving the wireless power, a receiver for which the reception of the wireless power is not allowed, based on a result of the transmission of the wireless power transmitted to the target receiver.
Wireless power transmission device comprising a. 제1항에 있어서,
상기 무선 전력의 전송 결과는 상기 무선 전력의 전송 전력량 및 상기 타겟 수신기로부터 반사되는 반사파의 양 중 적어도 하나를 포함하는, 무선 전력 전송 장치.The method of claim 1,
And the transmission result of the wireless power includes at least one of an amount of transmission power of the wireless power and an amount of reflected waves reflected from the target receiver. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 무선 전력의 전송 결과가 임계값보다 크면, 상기 비타겟 수신기가 존재하는 것으로 판단하는, 무선 전력 전송 장치.The method according to claim 1 or 2,
The controller determines that the non-target receiver exists when the transmission result of the wireless power is greater than a threshold value. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 타겟 수신기에서 측정되는 상기 무선 전력의 수신 전력량의 변화량을 확인하고, 상기 확인된 수신 전력량의 변화량이 설정된 임계값보다 크면, 상기 비타겟 수신기가 존재하는 것으로 판단하는, 무선 전력 전송 장치.The method according to claim 1 or 2,
The controller checks a change amount of the received power amount of the wireless power measured by the target receiver, and if the change amount of the checked received power amount is greater than a set threshold value, determining that the non-target receiver exists, wireless power transmission. Device. 제1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 비타겟 수신기의 존재가 판단되면, 상기 무선 전력을 송수신하는데 필요한 주파수를 변경하며,
상기 변경된 주파수의 정보를 상기 타겟 수신기에게 전송하는 통신부
를 더 포함하는, 무선 전력 전송 장치.The method of claim 1,
If it is determined that the non-target receiver is present, the controller changes a frequency required for transmitting and receiving the wireless power,
Communication unit for transmitting the information of the changed frequency to the target receiver
The wireless power transmission device further comprising. 제1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 비타겟 수신기의 존재가 판단되면, 상기 타겟 수신기와 상기 소스부 간의 임피던스 매칭을 위한 정보를 변경하며,
상기 변경된 임피던스 매칭을 위한 정보를 상기 타겟 수신기에게 전송하는 통신부
를 더 포함하는, 무선 전력 전송 장치.The method of claim 1,
If it is determined that the non-target receiver is present, the controller changes information for impedance matching between the target receiver and the source unit,
Communication unit for transmitting the changed impedance matching information to the target receiver
The wireless power transmission device further comprising. 제1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 비타겟 수신기의 존재가 판단되면, 빔포밍(Beam Forming)을 이용하여 상기 비타겟 수신기를 제외한 상기 타겟 수신기에 상기 무선 전력을 송신하도록 상기 소스부를 제어하는, 무선 전력 전송 장치.The method of claim 1,
If it is determined that the non-target receiver is present, the controller controls the source unit to transmit the wireless power to the target receiver except for the non-target receiver using beam forming. 무선 전력의 수신이 허용된 타겟 수신기에게 상기 무선 전력을 전송하는 단계; 및
상기 타겟 수신기로 전송되는 상기 무선 전력의 전송 결과를 기초로, 상기 무선 전력을 수신 중인 비(非)타겟 수신기-상기 무선 전력의 수신이 비허용된 수신기-의 존재를 판단하는 단계
를 포함하는 무선 전력 전송 방법.Transmitting the wireless power to a target receiver that is allowed to receive wireless power; And
Determining the existence of a non-target receiver receiving the wireless power, a receiver for which the reception of the wireless power is not allowed, based on the transmission result of the wireless power transmitted to the target receiver.
Wireless power transmission method comprising a. 제8항에 있어서,
상기 무선 전력의 전송 결과는 상기 무선 전력의 전송 전력량 및 상기 타겟 수신기로부터 반사되는 반사파의 양 중 적어도 하나를 포함하는, 무선 전력 전송 방법.The method of claim 8,
And the transmission result of the wireless power includes at least one of an amount of transmission power of the wireless power and an amount of reflected waves reflected from the target receiver. 제8항 또는 제9항에 있어서,
상기 판단하는 단계는, 상기 무선 전력의 전송 결과가 임계값보다 크면, 상기 비타겟 수신기가 존재하는 것으로 판단하는, 무선 전력 전송 방법.The method according to claim 8 or 9,
The determining may include determining that the non-target receiver exists when the transmission result of the wireless power is greater than a threshold value. 제8항 또는 제9항에 있어서,
상기 판단하는 단계는,
상기 타겟 수신기에서 측정되는 상기 무선 전력의 수신 전력량의 변화량을 확인하는 단계; 및
상기 확인된 수신 전력량의 변화량이 설정된 임계값보다 크면, 상기 비타겟 수신기가 존재하는 것으로 판단하는 단계
를 포함하는, 무선 전력 전송 방법.The method according to claim 8 or 9,
The determining step,
Checking a change amount of the received power amount of the wireless power measured by the target receiver; And
Determining that the non-target receiver exists if the amount of change in the received amount of received power is greater than a predetermined threshold value
Including, wireless power transmission method. 제8항에 있어서,
상기 비타겟 수신기의 존재가 판단되면,
상기 무선 전력을 송수신하는데 필요한 주파수를 변경하는 단계; 및
상기 변경된 주파수의 정보를 상기 타겟 수신기에게 전송하는 단계
를 더 포함하는, 무선 전력 전송 방법.The method of claim 8,
If it is determined that the non-target receiver is present,
Changing a frequency required to transmit and receive the wireless power; And
Transmitting the changed frequency information to the target receiver.
The wireless power transmission method further comprising. 제8항에 있어서,
상기 비타겟 수신기의 존재가 판단되면, 상기 타겟 수신기와 상기 소스부 간의 임피던스 매칭을 위한 정보를 변경하는 단계; 및
상기 변경된 임피던스 매칭을 위한 정보를 상기 타겟 수신기에게 전송하는 단계
를 더 포함하는, 무선 전력 전송 방법.The method of claim 8,
Changing the information for impedance matching between the target receiver and the source unit when it is determined that the non-target receiver exists; And
Transmitting the information for the changed impedance matching to the target receiver
The wireless power transmission method further comprising. 제8항에 있어서,
상기 비타겟 수신기의 존재가 판단되면,
빔포밍(Beam Forming)을 이용하여 상기 비타겟 수신기를 제외한 상기 타겟 수신기에 상기 무선 전력을 송신하는 단계
를 더 포함하는, 무선 전력 전송 방법.The method of claim 8,
If it is determined that the non-target receiver is present,
Transmitting the wireless power to the target receiver other than the non-target receiver using beam forming
The wireless power transmission method further comprising. 제8항 내지 제14항 중 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 프로그램을 기록하는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
A computer-readable recording medium for recording a program for executing the method of any one of claims 8 to 14 on a computer.
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