KR20130035138A - Apparatus for transmitting wireless power, apparatus for receiving wireless power, system for transmitting wireless power and method for controling impedence - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An apparatus for transmitting wireless power, an apparatus for receiving wireless power, a system for transmitting wireless power, and a method for controlling impedance are provided to improve power transmission efficiency by changing the impedance of a load terminal. CONSTITUTION: A receiver(131) receives power through a receiving resonant coil. An impedance regulator(132) changes the impedance value of a load terminal. The impedance regulator supplies the power from the receiver to the load terminal. A transmission unit(121) sends the power from a power source to the receiving resonant coil. A detection unit(122) detects the coupling coefficient value of the receiving resonant coil and a transmission resonant coil. [Reference numerals] (122) Detection unit; (132) Impedance regulator;

Description

무선전력 송신장치, 무선전력 수신장치, 무선전력 전송 시스템 및 임피던스 조절 방법{APPARATUS FOR TRANSMITTING WIRELESS POWER, APPARATUS FOR RECEIVING WIRELESS POWER, SYSTEM FOR TRANSMITTING WIRELESS POWER AND METHOD FOR CONTROLING IMPEDENCE}Wireless Power Transmitter, Wireless Power Receiver, Wireless Power Transmission System and Impedance Control Method

본 발명은 무선전력 송신장치, 무선전력 수신장치, 무선전력 전송 시스템 및 임피던스 조절 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless power transmitter, a wireless power receiver, a wireless power transmission system, and an impedance adjusting method.

무선으로 전기 에너지를 원하는 기기로 전달하는 무선전력전송 기술(wireless power transmission 또는 wireless energy transfer)은 이미 1800년대에 전자기유도 원리를 이용한 전기 모터나 변압기가 사용되기 시작했고, 그 후로는 라디오파나 레이저와 같은 전자파를 방사해서 전기에너지를 전송하는 방법도 시도되었다. 우리가 흔히 사용하는 전동칫솔이나 일부 무선면도기도 실상은 전자기유도 원리로 충전된다. 현재까지 무선 방식에 의한 에너지 전달 방식은 자기 유도, 자기 공진 및 단파장 무선 주파수를 이용한 원거리 송신 기술 등이 있다.In the 1800s, electric motors and transformers using electromagnetic induction principles began to be used, and then radio waves and lasers were used to transmit the electric energy to the desired devices wirelessly. A method of transmitting electrical energy by radiating the same electromagnetic wave has also been attempted. Our electric toothbrushes and some wireless shavers are actually charged with electromagnetic induction. To date, energy transmission methods using wireless methods include magnetic induction, magnetic resonance, and long-distance transmission technology using short wavelength radio frequencies.

최근에는 이와 같은 무선 전력 전송 기술 중 자기 공진을 이용한 에너지 전달 방식이 많이 사용되고 있다.Recently, among the wireless power transmission technologies, energy transmission schemes using magnetic resonance have been widely used.

자기 공진을 이용한 무선전력 전송 시스템은 송신부와 수신부에 형성된 전기신호가 코일을 통해 무선으로 전달되기 때문에 사용자는 휴대용 기기와 같은 전자기기를 손쉽게 충전할 수 있다.In a wireless power transmission system using magnetic resonance, a user can easily charge an electronic device such as a portable device because an electric signal formed in a transmitter and a receiver is wirelessly transmitted through a coil.

그러나, 송신부와 수신부간 코일의 전자적 결합에 의한 결합계수(K) 값은 주위상황에 의해 변할 수 있는 값이고, 일반적으로 수신부에 연결된 부하저항 값은 고정된 값이므로 결합계수(K) 값이 변함에 따라 전력전송 효율은 일정치 않고, 균일하지 못한 특성을 갖는다.However, the coupling coefficient (K) value due to the electromagnetic coupling of the coil between the transmitter and receiver is a value that can be changed by the surrounding situation. In general, the coupling coefficient (K) value is changed because the load resistance value connected to the receiver is a fixed value. Therefore, the power transmission efficiency is not constant and has a non-uniform characteristic.

본 발명은 결합계수에 따라 부하단의 임피던스를 변경시켜 주파수-전력 효율간 특성을 개선시키는 무선전력 송신장치, 무선전력 수신장치, 무선전력 전송 시스템 및 임피던스 조절 방법의 제공을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a wireless power transmitter, a wireless power receiver, a wireless power transmission system, and an impedance adjustment method for improving the frequency-power efficiency by changing the impedance of the load stage according to the coupling coefficient.

본 발명의 실시예에 따른 자기 공진을 이용하여 무선전력 수신장치 및 부하단에 전력을 제공하는 무선전력 송신장치에 있어서, In the wireless power transmitter and the wireless power transmitter for providing power to the load terminal using the magnetic resonance according to an embodiment of the present invention,

상기 무선전력 수신장치는 수신용 공진 코일을 통해 전력을 수신하는 수신부와 상기 무선전력 송신장치의 송신용 공진 코일과 상기 수신용 공진 코일의 결합계수 값에 따라 상기 부하단의 임피던스 값을 변경시켜 상기 수신부로부터 공급받는 전력을 상기 부하단에 전달하는 임피던스 조절부를 포함하고, 상기 무선전력 송신 장치는 전력소스로부터 전력을 공급받아 송신용 공진 코일에서 전력을 비방사 방식으로 상기 무선전력 수신장치의 수신용 공진 코일에 전송하는 송신부; 및 상기 송신용 공진 코일과 상기 수신용 공진 코일의 결합계수 값을 검출하는 검출부를 포함한다.The wireless power receiver may change an impedance value of the load terminal according to a coupling coefficient value of a receiver for receiving power through a reception resonance coil, a transmission resonance coil of the wireless power transmitter, and the reception resonance coil. An impedance control unit for transmitting the power supplied from the receiver to the load end, The wireless power transmission device receives power from the power source for the reception of the wireless power receiver in a non-radiating manner in the power supply resonant coil A transmitter for transmitting to the resonant coil; And a detector configured to detect a coupling coefficient value between the transmission resonance coil and the reception resonance coil.

본 발명의 실시예에 따른 자기 공진을 이용하여 무선전력 수신장치 및 부하단에 전력을 제공하는 무선전력 수신장치는 상기 무선전력 송신장치의 송신용 공진 코일과 커플링되는 수신용 공진 코일을 통해 전력을 수신하는 수신부; 상기 송신용 공진 코일과 상기 수신용 공진 코일의 결합계수 값을 검출하는 검출부; 및 상기 결합계수 값에 따라 상기 부하단의 임피던스 값을 변경시켜 상기 수신부로부터 공급받는 전력을 상기 부하단에 전달하는 임피던스 조절부를 포함한다.The wireless power receiver for providing power to the wireless power receiver and the load end by using the magnetic resonance according to an embodiment of the present invention power through the receiving resonant coil coupled to the transmission resonant coil of the wireless power transmitter. Receiving unit for receiving; A detector for detecting a coupling coefficient value of the transmission resonance coil and the reception resonance coil; And an impedance controller for changing the impedance value of the load terminal according to the coupling coefficient value to transfer the power supplied from the receiver to the load terminal.

본 발명의 실시예에 따른 자기 공진을 이용하여 부하단에 전력을 전송하는 무선전력 전송 시스템은 전력소스로부터 전력을 공급받아 송신용 공진 코일에서 전력을 비방사 방식으로 전송하는 송신부; 상기 송신용 공진 코일과 커플링되는 수신용 공진 코일을 통해 전력을 수신하는 수신부; 상기 송신용 공진 코일과 상기 수신용 공진 코일의 결합계수 값을 검출하는 검출부; 및 상기 결합계수 값에 따라 상기 부하단의 임피던스 값을 변경시켜 상기 수신부로부터 공급받는 전력을 상기 부하단에 전달하는 임피던스 조절부를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, a wireless power transmission system for transmitting power to a load end by using magnetic resonance includes a transmitter for receiving power from a power source and transmitting power from a resonant coil for transmission in a non-radiative manner; A receiver configured to receive power through a reception resonance coil coupled to the transmission resonance coil; A detector for detecting a coupling coefficient value of the transmission resonance coil and the reception resonance coil; And an impedance controller for changing the impedance value of the load terminal according to the coupling coefficient value to transfer the power supplied from the receiver to the load terminal.

본 발명의 실시예에 따른 무선전력 전송 시스템의 부하단의 임피던스를 조절하는 방법에 있어서, 상기 무선전력 전송 시스템은 전력소스로부터의 전력을 송신용 공진 코일을 통해 비방사 방식으로 전송하는 송신부와 상기 송신용 공진 코일과 커플링되는 수신용 공진 코일을 통해 전력을 수신하는 수신부와 상기 송신용 공진 코일과 상기 수신용 공진 코일의 결합계수 값을 검출하는 검출부와 상기 결합계수 값에 따라 상기 부하단의 임피던스 값을 변경시켜 상기 수신부로부터 공급받는 전력을 상기 부하단에 전달하는 임피던스 조절부를 포함하고, 상기 송신부가 일정한 전력을 상기 수신부에 전송하도록 제어하는 단계;In the method for adjusting the impedance of the load end of the wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention, the wireless power transmission system and the transmission unit for transmitting the power from the power source in a non-radiative manner through the transmission resonant coil and the A receiver for receiving electric power through a receiving resonant coil coupled to a transmitting resonant coil, a detector for detecting a coupling coefficient value of the transmitting resonant coil and the receiving resonant coil, and the load stage according to the coupling coefficient value. Changing an impedance value and including an impedance adjusting unit for transferring the power supplied from the receiving unit to the load end, and controlling the transmitting unit to transmit a constant power to the receiving unit;

상기 수신부에서 수신된 전력을 측정하는 단계; 상기 송신부에서 송신한 전력과 상기 수신부에서 수신된 전력을 이용하여 상기 결합계수 값을 검출하는 단계; 상기 결합계수 값에 따라 상기 부하단의 임피던스 값을 결정하는 단계; 및 상기 결정된 임피던스 값에 기초하여 상기 수신부가 수신한 전력을 상기 부하단에 전송하도록 상기 임피던스 조절부를 제어하는 단계를 포함한다.Measuring power received by the receiver; Detecting the coupling coefficient value using power transmitted from the transmitter and power received from the receiver; Determining an impedance value of the load stage according to the coupling coefficient value; And controlling the impedance controller to transmit the power received by the receiver to the load terminal based on the determined impedance value.

본 발명의 실시예에 따른 무선전력 전송 시스템의 부하단의 임피던스를 조절하는 방법에 있어서, 상기 무선전력 전송 시스템은 전력소스로부터의 전력을 송신용 공진 코일을 통해 비방사 방식으로 전송하는 송신부와 상기 송신용 공진 코일과 커플링되는 수신용 공진 코일을 통해 전력을 수신하는 수신부와 상기 송신용 공진 코일과 상기 수신용 공진 코일의 결합계수 값을 검출하는 검출부와 상기 결합계수 값에 따라 상기 부하단의 임피던스 값을 변경시켜 상기 수신부로부터 공급받는 전력을 상기 부하단에 전달하는 임피던스 조절부를 포함하고, 상기 전력소스에서 상기 송신부를 바라본 제1 입력 임피던스를 측정하는 단계; 상기 제1 입력 임피던스를 이용하여 결합계수 값을 검출하는 단계; 상기 검출된 결합계수 값에 따라 상기 부하단의 임피던스 값을 결정하는 단계; 및 상기 결정된 임피던스 값에 기초하여 상기 수신부가 수신한 전력을 상기 부하단에 전송하도록 상기 임피던스 조절부를 제어하는 단계를 포함한다.In the method for adjusting the impedance of the load end of the wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention, the wireless power transmission system and the transmission unit for transmitting the power from the power source in a non-radiative manner through the transmission resonant coil and the A receiver for receiving electric power through a receiving resonant coil coupled to a transmitting resonant coil, a detector for detecting a coupling coefficient value of the transmitting resonant coil and the receiving resonant coil, and the load stage according to the coupling coefficient value. Measuring a first input impedance of the power source as viewed from the power source, the impedance adjusting unit configured to transfer an electric power supplied from the receiver to the load terminal by changing an impedance value; Detecting a coupling coefficient value using the first input impedance; Determining an impedance value of the load stage according to the detected coupling coefficient value; And controlling the impedance controller to transmit the power received by the receiver to the load terminal based on the determined impedance value.

본 발명의 실시예에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.According to the embodiment of the present invention, the following effects can be obtained.

첫째, 결합계수에 따라 부하단의 임피던스를 변경시켜 전력전달 효율을 향상시킬 수 있다.First, the power transfer efficiency can be improved by changing the impedance of the load stage according to the coupling coefficient.

둘째, 결합계수에 따라 부하단의 임피던스를 변경시켜 주파수-전력효율간 그래프의 평탄도 특성을 향상시키고, 대량 생산시에도 균일한 특성을 얻을 수 있다.Second, the impedance of the load stage is changed according to the coupling coefficient to improve the flatness characteristic of the graph between frequency and power efficiency, and even characteristics can be obtained even in mass production.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전송 시스템의 등가회로를 나타낸다.
도 2는 무선전력 전송 시스템에 검출부와 임피던스 조절부를 적용하지 않은 경우, 결합계수(K) 값에 따른 주파수-전력전송 효율간 그래프를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선전력 전송 시스템의 구성을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 부하단 양단의 임피던스를 조절하는 방법을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 무선전력 전송 시스템에 검출부와 임피던스 조절부를 적용한 경우, 결합계수(K) 값에 따른 주파수-전력전송 효율간 그래프를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 임피던스 조절 방법을 도시한 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 임피던스 조절 방법을 도시한 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 임피던스 조절 방법을 도시한 흐름도이다.
1 shows an equivalent circuit of a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a graph between frequency-power transmission efficiency according to a coupling coefficient value when the detector and the impedance controller are not applied to the wireless power transmission system.
3 shows a configuration of a wireless power transmission system according to a first embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a method of controlling impedance of both ends of a load terminal according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating a graph between frequency-power transmission efficiency according to a coupling coefficient value when a detector and an impedance controller are applied to a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart illustrating a method of adjusting impedance according to the first embodiment of the present invention.
8 is a flowchart illustrating a method of adjusting impedance according to a second embodiment of the present invention.
9 is a flowchart illustrating a method of adjusting impedance according to a third embodiment of the present invention.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be easily understood by those skilled in the art.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전송 시스템의 등가회로를 나타낸다.1 shows an equivalent circuit of a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 무선전력 전송 시스템(100)은 전력 소스(10), 송신부(20), 수신부(30), 부하단(40)을 포함한다.Referring to FIG. 1, the wireless power transmission system 100 includes a power source 10, a transmitter 20, a receiver 30, and a load terminal 40.

전력 소스(10)에서 생성된 전력은 송신부(20)로 전달되고, 자기 공진 현상에 의해 송신부(20)와 공진을 이루는 수신부(30)로 전달된다. 수신부(30)로 전달된 전력은 정류회로(미도시)를 거쳐 부하단(40)으로 전달된다. 부하단(40)은 충전지 또는 기타 전력을 필요로 하는 임의의 장치를 의미할 수 있고, 본 발명의 실시예에서는 부하저항을 RL로 나타낸다.The power generated by the power source 10 is transmitted to the transmitter 20, and is transmitted to the receiver 30 that is in resonance with the transmitter 20 by a magnetic resonance phenomenon. Power delivered to the receiver 30 is delivered to the load stage 40 via a rectifier circuit (not shown). The load stage 40 may mean any device that requires a rechargeable battery or other power, and in the embodiment of the present invention, the load resistance is represented by RL.

보다 구체적으로 살펴보면, 전력 소스(10)는 소정 주파수의 교류 전력을 제공하는 교류 전력 소스이다.More specifically, the power source 10 is an AC power source providing AC power at a predetermined frequency.

송신부(20)는 송신 코일부(21)와 송신용 공진 코일부(22)로 구성된다. 송신 코일부(21)는 전력 소스(10)와 연결되며, 교류 전류가 흐르게 된다. 송신 코일부(21)에 교류 전류가 흐르면, 전자기 유도에 의해 물리적으로 이격되어 있는 송신용 공진 코일부(22)에도 교류 전류가 유도된다. 송신용 공진 코일부(22)로 전달된 전력은 자기 공진에 의해 송신부(20)와 공진 회로를 이루는 무선전력 수신장치(30)로 전달된다.The transmitting unit 20 is composed of a transmitting coil unit 21 and a transmitting resonant coil unit 22. The transmission coil unit 21 is connected to the power source 10, the alternating current flows. When an alternating current flows through the transmission coil part 21, an alternating current is also induced in the transmission resonant coil part 22 which is physically spaced by electromagnetic induction. Power transmitted to the resonant coil unit 22 for transmission is transmitted to the wireless power receiver 30 forming a resonant circuit with the transmitter 20 by magnetic resonance.

송신 코일부(21)는 양단이 각각 전력 소스(10)의 양단에 각각 연결되는 양단이 각각 전력 소스(10)의 양단에 각각 연결되는 송신 코일(L1)을 포함한다. 송신 코일부(21)는 캐패시터(미도시)를 추가로 포함할 수 있으며, 적절한 인덕턴스와 캐패시턴스 값을 갖는 회로를 형성한다. 여기서 캐패시턴스는 고정된 값일 수 있다.The transmitting coil unit 21 includes a transmitting coil L1 having both ends respectively connected to both ends of the power source 10, respectively connected to both ends of the power source 10. The transmitting coil unit 21 may further include a capacitor (not shown), and forms a circuit having appropriate inductance and capacitance values. Here, the capacitance may be a fixed value.

송신용 공진 코일부(22)는 송신용 공진 코일(L2), 캐패시터(C2), 저항(R2)를 포함한다. 송신용 공진 코일(L2)은 캐패시터(C2)의 일단에 연결된 일단과 저항(R2)의 일단에 연결된 타단을 포함한다. 저항(R2)의 타단은 캐패시터(C2)의 타단에 연결된다. 저항(R2)는 송신용 공진 코일(L2)에서 전력손실로 발생하는 량을 저항으로 나타낸 것을 의미한다.The transmission resonant coil unit 22 includes a transmission resonant coil L2, a capacitor C2, and a resistor R2. The resonant coil L2 for transmission includes one end connected to one end of the capacitor C2 and the other end connected to one end of the resistor R2. The other end of the resistor R2 is connected to the other end of the capacitor C2. The resistor R2 means that the amount generated by the power loss in the transmission resonant coil L2 is expressed as a resistance.

수신부(30)는 수신용 공진 코일부(31)와 수신 코일부(32)로 구성된다.The receiving unit 30 is composed of a receiving resonant coil unit 31 and a receiving coil unit 32.

수신용 공진 코일부(31)는 송신용 공진 코일부(22)와 공진주파수에서 자기 공진 상태를 유지한다. 즉, 수신용 공진 코일부(31)는 송신용 공진 코일부(22)와 커플링(coupling)되어 교류전류가 흐르게 되고, 비방사(Non-Radiative) 방식으로 수신부(30)측에 전력을 전달할 수 있다.The receiving resonant coil unit 31 maintains a self resonance state at the resonant frequency with the transmitting resonant coil unit 22. That is, the receiving resonant coil unit 31 is coupled with the transmitting resonant coil unit 22 to allow an AC current to flow, and transmit power to the receiving unit 30 in a non-radial manner. Can be.

수신 코일부(32)는 전자기 유도에 의해 수신용 공진 코일부(31)로부터 전력을 수신하고, 수신 코일부(32)로 전달된 전력은 정류회로(미도시)를 통해 정류되어 부하단(40)으로 전달된다.The receiving coil part 32 receives electric power from the receiving resonant coil part 31 by electromagnetic induction, and the power delivered to the receiving coil part 32 is rectified through a rectifier circuit (not shown) to load the load end 40. Is passed).

수신용 공진 코일부(31)는 수신용 공진 코일(L3), 캐패시터(C3), 저항(R3)을 포함한다. 수신용 공진 코일(L3)은 캐패시터(C3)의 일단에 연결된 일단과 저항(R3)의 일단에 연결된 타단을 포함한다. 저항(R3)의 타단은 캐패시터(C2)의 타단에 연결된다. 저항(R3)는 수신용 공진 코일(L3)에서 전력손실로 발생하는 량을 저항으로 나타낸 것을 의미한다.The reception resonant coil unit 31 includes a reception resonant coil L3, a capacitor C3, and a resistor R3. The receiving resonant coil L3 includes one end connected to one end of the capacitor C3 and the other end connected to one end of the resistor R3. The other end of the resistor R3 is connected to the other end of the capacitor C2. The resistor R3 means that the amount generated by the power loss in the reception resonant coil L3 is expressed as a resistance.

수신 코일부(32)는 양단이 각각 부하저항 RL의 양단에 연결되는 수신 코일(L4)을 포함한다. 수신 코일부(32)는 캐패시터(미도시)를 추가로 포함할 수 있으며, 적절한 인덕턴스와 캐패시턴스 값을 갖는 회로를 형성한다.The receiving coil part 32 includes a receiving coil L4 whose both ends are connected to both ends of the load resistor RL, respectively. The receiving coil unit 32 may further include a capacitor (not shown), and forms a circuit having an appropriate inductance and capacitance value.

임피던스가 매칭된 2개의 LC 회로 사이는 자기 공진에 의해 전력이 전송될 수 있다. 이와 같은 자기 공진에 의한 전력 전송은 전자기 유도에 의한 전력 전송보다 더 먼 거리까지 더 높은 효율로 전력 전달이 가능하게 한다.Power may be transferred by magnetic resonance between two impedance matched LC circuits. Such power transmission by magnetic resonance enables power transmission with higher efficiency over longer distances than power transmission by electromagnetic induction.

송신용 공진 코일부(22)가 수신용 공진 코일부(31)에 전력을 송신하면 수신용 공진 코일부(31)에 교류 전류가 흐른다. 수신용 공진 코일부(31)는 송신용 공진 코일부(22)로부터 수신한 전력을 전자기 유도에 의해 수신 코일부(32)로 전달한다. 수신 코일부(32)는 수신용 공진 코일부(31)로부터 수신한 전력을 정류 회로(미도시)를 통해 부하단(40)으로 전달한다.When the resonant coil unit 22 for transmission transmits power to the resonant coil unit 31 for reception, an AC current flows in the resonant coil unit 31 for reception. The receiving resonant coil unit 31 transfers the power received from the transmitting resonant coil unit 22 to the receiving coil unit 32 by electromagnetic induction. The reception coil unit 32 transfers the power received from the reception resonant coil unit 31 to the load terminal 40 through a rectifier circuit (not shown).

무선전력 전송 시스템의 전력전송 효율은 입력 전력(P1)과 부하단(40)에서 소모하는 출력 전력(PL)에 의해 계산될 수 있으며, 이는 제1 입력 임피던스(Z1), 제2 입력 임피던스(Z2), 제3 입력 임피던스(Z3), 제1 전류(I1), 제2 전류(I2) 및 제3 전류(I3)를 이용하여 구할 수 있다.Power transmission efficiency of the wireless power transmission system can be calculated by the input power (P1) and the output power (PL) consumed by the load stage 40, which is the first input impedance (Z1), the second input impedance (Z2) ), The third input impedance Z3, the first current I1, the second current I2, and the third current I3.

이하에서는 제1,2,3 입력 임피던스(Z1,Z2,Z3) 및 제1,2,3 전류(I1,I2,I3)에 관한 수학식을 표현해 보기로 한다.Hereinafter, the equations for the first, second and third input impedances Z1, Z2 and Z3 and the first, second and third currents I1, I2 and I3 will be described.

제3 입력 임피던스(Z3)는 수신용 공진 코일(L3)에서 부하단(40)을 바라보았을 때 측정되는 임피던스를 의미하고, [수학식 1]과 같이 표현될 수 있다.The third input impedance Z3 may refer to an impedance measured when the load resonant coil L3 is viewed from the load terminal 40 and may be expressed as Equation 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, w는 송신용 공진 코일(L2)와 수신용 공진 코일(L3)간 공진될 때의 공진주파수이고, M3는 수신용 공진 코일(L3)와 수신 코일(L4)간 상호 인덕턴스를 의미한다. 또한, RL은 부하저항을 의미한다. 송신용 공진 코일(L2)의 인덕턴스, 수신용 공진 코일(L3)의 인덕턴스 및 상호 인덕턴스 M3의 값은 고정된 값일 수 있다.Here, w is a resonant frequency when the resonant coil L2 for transmission and the resonant coil L3 are resonant, and M3 means mutual inductance between the resonant coil L3 and the receiving coil L4. In addition, RL means load resistance. The inductance of the transmitting resonant coil L2, the inductance of the receiving resonant coil L3, and the mutual inductance M3 may be fixed values.

[수학식 1]은 주파수 영역을 기준으로 한 수식이고, 이하의 수식들도 주파수 영역을 기준으로 한다.Equation 1 is an expression based on the frequency domain, and the following equations are also based on the frequency domain.

제2 입력 임피던스(Z2)는 송신부(20)에서 수신부(30)를 바라보았을 때 측정되는 임피던스를 의미하고, [수학식 2]와 같이 표현될 수 있다.The second input impedance Z2 refers to an impedance measured when the transmitter 20 looks at the receiver 30 and may be expressed as shown in [Equation 2].

[수학식 2] &Quot; (2) "

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서, M2는 송신용 공진 코일(L2)와 수신용 공진 코일(L3)간의 상호 인덕턴스를 의미하고, C3는 수신용 공진 코일부(31)를 등가회로로 변환시 표현되는 캐패시터를 의미한다. 또한, R3는 수신용 공진 코일(L3)에서 전력손실로 발생하는 량을 저항으로 나타낸 것을 의미한다.Here, M2 means mutual inductance between the transmitting resonant coil L2 and the receiving resonant coil L3, and C3 means a capacitor expressed when the receiving resonant coil unit 31 is converted into an equivalent circuit. In addition, R3 means that the amount generated by the power loss in the receiving resonant coil (L3) represented by the resistance.

캐패시터 C3, 누설저항 R3는 고정된 값일 수 있으나, 상호 인덕턴스 M2는 송신용 공진 코일(L2)와 수신용 공진 코일(L3)간의 결합계수(K)에 따라 변화될 수 있는 값이다. The capacitor C3 and the leakage resistance R3 may be fixed values, but the mutual inductance M2 may be changed depending on the coupling coefficient K between the transmission resonance coil L2 and the reception resonance coil L3.

제1 입력 임피던스(Z1)는 전력소스(10)에서 송신부(20) 측을 바라보았을 때 측정되는 임피던스를 의미하고, [수학식 3]과 같이 표현될 수 있다.The first input impedance Z1 refers to an impedance measured when the power source 10 looks toward the transmitter 20, and may be expressed as shown in [Equation 3].

[수학식 3]&Quot; (3) "

Figure pat00003
Figure pat00003

여기서, M1은 송신 코일(L1)과 송신용 공진 코일(L2)간 상호 인덕턴스를 의미한다. Here, M1 means mutual inductance between the transmitting coil L1 and the transmitting resonant coil L2.

수신용 공진 코일부(32)에 흐르는 전류를 I3이라고 하면, I3는 [수학식 4]와 같이 표현될 수 있다.If the current flowing in the reception resonant coil unit 32 is I3, I3 may be expressed as shown in [Equation 4].

[수학식 4]&Quot; (4) "

Figure pat00004
Figure pat00004

여기서, IL은 부하저항 RL에 흐르는 전류를 의미한다.IL denotes a current flowing through the load resistor RL.

송신용 공진 코일부(22)에 흐르는 전류를 I2라고 하면, I2는 [수학식 5]와 같이 표현될 수 있다.If the current flowing through the transmission resonant coil unit 22 is I2, I2 may be expressed as shown in [Equation 5].

[수학식 5][Equation 5]

Figure pat00005
Figure pat00005

송신 코일부(21)에 흐르는 전류를 I1이라고 하면, I1은 [수학식 6]과 같이 표현될 수 있다.If the current flowing in the transmitting coil unit 21 is I1, I1 can be expressed as shown in [Equation 6].

[수학식 6]&Quot; (6) "

Figure pat00006
Figure pat00006

여기서, M1은 송신 코일(L1)과 송신용 공진 코일(L2)간의 상호 인덕턴스를 의미하고, C2는 송신용 공진 코일부(22)를 등가회로로 변환시 표현되는 캐패시터를 의미한다. 또한, R2는 송신용 공진 코일(L2)에서 전력손실로 발생하는 량을 저항으로 나타낸 것을 의미한다.Here, M1 means mutual inductance between the transmitting coil L1 and the transmitting resonant coil L2, and C2 means a capacitor expressed when the transmitting resonant coil unit 22 is converted into an equivalent circuit. In addition, R2 means that the amount generated by the power loss in the transmission resonant coil (L2) represented by the resistance.

무선전력 전송 시스템에서 전력전송 효율을 측정하기 위해 입력 전력(P1)과 부하저항에서 소모하는 출력 전력(PL)을 [수학식1] 내지 [수학식 6]을 이용하여 구할 수 있다.In order to measure the power transmission efficiency in the wireless power transmission system, the output power PL consumed by the input power P1 and the load resistance may be obtained by using Equations 1 to 6.

입력 전력(P1)은 [수학식 7]과 같이 표현될 수 있다.The input power P1 may be expressed as shown in [Equation 7].

[수학식 7][Equation 7]

Figure pat00007
Figure pat00007

송신 코일부(21)에 흐르는 전류 I1은 [수학식 6]을 이용하여 구할 수 있고, 제1 입력 임피던스(Z1)은 [수학식 3]을 이용하여 구하기 가능하므로, 이 두 값을 통해 입력 전력 (P1)을 얻을 수 있다.Since the current I1 flowing in the transmitting coil unit 21 can be obtained using Equation 6, and the first input impedance Z1 can be obtained using Equation 3, the input power is obtained through these two values. (P1) can be obtained.

부하저항 RL에서 소모하는 출력 전력(PL)은 [수학식 8]과 같이 표현될 수 있다.The output power PL consumed by the load resistor RL can be expressed by Equation 8.

[수학식 8][Equation 8]

Figure pat00008
Figure pat00008

여기서, 부하저항 RL에 흐르는 전류(IL)은 [수학식 4]를 이용하여 구할 수 있고, 부하저항 RL은 고정된 값이므로, 이 두 값을 통해 출력 전력(PL)을 구할 수 있다.Here, the current IL flowing through the load resistor RL can be obtained using Equation 4, and since the load resistor RL is a fixed value, the output power PL can be obtained through these two values.

이와같이 계산된 입력 전력(P1)과 출력 전력(PL)을 통해 전력전송 효율(E)을 [수학식 9]와 같이 계산할 수 있다.The power transmission efficiency E may be calculated using Equation 9 through the input power P1 and the output power PL calculated as described above.

[수학식 9]&Quot; (9) "

Figure pat00009
Figure pat00009

송신 코일부(21)에 흐르는 전류 I1은 [수학식 5] 및 [수학식 6]에 의해 상호 인덕턴스 M2의 값에 따라 변할 수 있는 값이고, 제1 입력 임피던스(Z1) 역시, [수학식 2] 및 [수학식 3]에 의해 상호 인덕턴스 M2의 값에 따라 변할 수 있는 값이다. The current I1 flowing in the transmitting coil unit 21 is a value that can vary depending on the value of mutual inductance M2 by Equations 5 and 6, and the first input impedance Z1 is also represented by Equation 2 ] And [Equation 3] is a value that can vary depending on the value of the mutual inductance M2.

그런데, 상호 인덕턴스 M2는 [수학식 10]과 같이 표현될 수 있다.However, the mutual inductance M2 may be expressed as shown in [Equation 10].

[수학식 10]&Quot; (10) "

Figure pat00010
Figure pat00010

여기서, 결합계수(K)는 송신용 공진 코일(L2)와 수신용 공진 코일(L3)간의 전자기적 결합의 정도를 표시하는 것으로, 무선전력 전송 시스템(100)의 송신부(20) 및 수신부(30) 간의 거리, 방향, 위치 중 적어도 어느 하나에 의해 달라질 수 있는 값이다.Here, the coupling coefficient (K) indicates the degree of electromagnetic coupling between the transmission resonant coil (L2) and the reception resonant coil (L3), the transmitter 20 and the receiver 30 of the wireless power transmission system 100. Is a value that can vary depending on at least one of the distance, direction, and position.

결과적으로, 도 1에 도시된 본 발명의 한 실시예에 따르더라도 결합계수(K)에 의해 전력전송 효율이 여전히 변화될 수 있다.
As a result, even in accordance with one embodiment of the present invention shown in FIG. 1, the power transmission efficiency may still be changed by the coupling coefficient K. FIG.

도 2는 무선전력 전송 시스템에 검출부와 임피던스 조절부를 적용하지 않은 경우, 결합계수(K) 값에 따른 주파수-전력전달 효율간 그래프를 도시한 도면이다.2 is a graph illustrating a frequency-power transfer efficiency according to a coupling coefficient value when the detector and the impedance controller are not applied to the wireless power transmission system.

여기서, 부하저항 RL은 100ohm으로 고정된 값이고, 송신부(20)와 수신부(30)의 자기 공진 현상을 일으킬 때의 공진 주파수는 250KHz 인 경우를 예로 들어 설명한다.Here, the load resistance RL is a fixed value of 100 ohm, and the resonance frequency when causing the self-resonance phenomenon of the transmitter 20 and the receiver 30 is 250KHz will be described as an example.

도 2의 (a)는 결합계수 K가 0.5이고, 부하저항 RL은 100ohm인 경우이고, 도 2의 (b)는 결합계수 K가 0.3이고, 부하저항 RL은 100ohm인 경우, 주파수-전력전송 효율간 그래프를 나타낸다. 도 2의 (a) 그래프를 살펴보면, 과결합(over-coupling)으로 인하여 극점(pole)이 2개 발생한 것으로 공진주파수 250KHz에서 전력전송 효율이 대략 43%로 높지 않은 효율을 보인다. 도 2의 (b) 그래프 또한, 과결합(over-coupling)으로 인하여 극점(pole)이 2개 발생한 것으로 공진주파수 250KHz에서 전력전송 효율이 대략 80%로 높지 않은 효율을 보인다.2 (a) shows the case where the coupling coefficient K is 0.5 and the load resistance RL is 100 ohm, and FIG. 2 (b) shows the frequency-power transmission efficiency when the coupling coefficient K is 0.3 and the load resistance RL is 100 ohm. Liver graph is shown. Referring to the graph of FIG. 2 (a), two poles are generated due to over-coupling, and the power transmission efficiency is not as high as approximately 43% at the resonance frequency of 250 KHz. In addition, the graph of FIG. 2 (b) also shows that two poles are generated due to over-coupling, and the power transmission efficiency is not as high as approximately 80% at the resonance frequency of 250 KHz.

물론, 극점(pole)주파수에서는 전력전송 효율이 높을 수 있으나, 평탄도 특성이 좋지 않고, 극점(pole)주파수를 예측하기 쉽지 않기 때문에 대량 생산 시 균일한 특성을 얻기 힘들다.Of course, the power transmission efficiency may be high at the pole frequency, but since the flatness characteristics are not good and the pole frequency is not easy to predict, it is difficult to obtain uniform characteristics in mass production.

도 2의 (c)는 결합계수 K=0.15이고, 부하저항 RL은 100ohm인 경우, 주파수-전력전송 효율간 그래프를 나타낸다. 도 2의 (c) 그래프를 살펴보면, 공진주파수 250KHz에서 전력전송 효율이 대략 95%로 높은 효율을 보이며, 공진주파수 근처에서 일정한 전력전송 효율을 갖는 평탄도 특성도 우수하다. 평탄도 특성이 우수하기 때문에 대량 생산 시에도 균일한 특성을 얻을 수 있다.2 (c) shows a graph between frequency-power transmission efficiency when the coupling coefficient K = 0.15 and the load resistance RL are 100ohm. Referring to the graph of FIG. 2C, the power transmission efficiency is about 95% at the resonant frequency of 250 KHz, and the flatness characteristic having the constant power transmission efficiency near the resonant frequency is also excellent. Since the flatness characteristics are excellent, uniform characteristics can be obtained even in mass production.

도 2의 (d)는 결합계수 K=0.05이고, 부하저항 RL은 100ohm인 경우, 주파수-전력전송 효율간 그래프를 나타낸다. 도 2의 (d) 그래프를 살펴보면, 공진주파수 250KHz에서 전력전송 효율은 높으나, 효율이 높은 주파수 대역폭이 좁기 때문에 평탄도 특성이 좋지 않다.2 (d) shows a graph between frequency-power transmission efficiency when the coupling coefficient K = 0.05 and the load resistance RL are 100 ohm. Looking at the graph of Figure 2 (d), the power transmission efficiency is high at the resonant frequency 250KHz, but the flatness characteristics are not good because the high frequency bandwidth is narrow.

이와 같이 부하저항 RL이 고정된 값을 갖는 경우, 결합계수(K)는 송신부(20) 및 수신부(30)간의 거리, 방향, 위치 중 적어도 어느 하나에 의해 달라질 수 있는 값이므로 도 2의 (c)처럼, 공진주파수 근처에서 전력전송 효율을 높이려면, 부하단(40)의 임피던스 값을 조절하는 방법을 생각할 수 있다. 즉, 결합계수(K)에 따라 부하단(40)의 임피던스 값을 변경시켜 전력전송 효율을 높이는 방안이 필요하다. 또한, 이를 위해서는 결합계수(K) 값을 알아야 하므로 결합계수(K) 값을 측정하는 방법이 필요하다.
As described above, when the load resistance RL has a fixed value, the coupling coefficient K is a value that may vary depending on at least one of a distance, a direction, and a position between the transmitter 20 and the receiver 30. In order to increase the power transmission efficiency near the resonance frequency, a method of adjusting the impedance value of the load stage 40 can be considered. That is, there is a need for a method of increasing the power transmission efficiency by changing the impedance value of the load stage 40 according to the coupling coefficient (K). In addition, since this requires knowing the value of the coupling coefficient (K), a method of measuring the coupling coefficient (K) value is required.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선전력 전송 시스템의 구성을 나타낸다.3 shows a configuration of a wireless power transmission system according to a first embodiment of the present invention.

본 발명의 제1 실시예인 무선전력 전송 시스템(200)은 전력 소스(110), 무선전력 송신장치(120), 무선전력 수신장치(130), 부하단(140)을 포함한다.The wireless power transmission system 200 according to the first embodiment of the present invention includes a power source 110, a wireless power transmitter 120, a wireless power receiver 130, and a load terminal 140.

무선전력 송신장치(120)는 송신부(121), 검출부(122)를 포함할 수 있다.The wireless power transmitter 120 may include a transmitter 121 and a detector 122.

무선전력 수신장치(130)는 수신부(131), 임피던스 조절부(132)를 포함할 수 있다.The wireless power receiver 130 may include a receiver 131 and an impedance controller 132.

전력 소스(110), 송신부(121), 수신부(131), 부하단(140)은 도 1에서 설명한 것과 같으므로 자세한 설명은 생략한다.Since the power source 110, the transmitter 121, the receiver 131, and the load terminal 140 are the same as those described with reference to FIG. 1, a detailed description thereof will be omitted.

임피던스 조절부(132)는 도 4에서 상세히 설명한다.The impedance adjusting unit 132 will be described in detail with reference to FIG. 4.

검출부(122)는 송신용 공진 코일(L2)과 수신용 공진 코일(L3)의 결합계수(K) 값을 검출할 수 있다.The detector 122 may detect a value of the coupling coefficient K of the transmission resonant coil L2 and the reception resonant coil L3.

검출부(122)는 다음의 두 가지 방법을 이용하여 결합계수(K) 값을 검출할 수 있다.The detector 122 may detect the coupling coefficient K by using the following two methods.

첫 번째 방법을 설명한다.Explain the first method.

검출부(122)는 전력소스(110)에서 상기 송신부(121)를 바라본 제1 입력 임피던스(Z1)를 측정하고, 제1 입력 임피던스(Z1)에 기초하여 결합계수 값을 검출할 수 있다.The detector 122 may measure the first input impedance Z1 viewed by the power source 110 from the power source 110 and detect a coupling coefficient value based on the first input impedance Z1.

검출부(122)는 제1 입력 임피던스(Z1)를 이용하여 송신부(121)에서 수신부(131)를 바라본 제2 입력 임피던스(Z2)를 계산하고, 수신용 공진 코일(L3)에서 부하단(140)을 바라본 제3 입력 임피던스(Z3)를 계산하며, 제2 입력 임피던스(Z2) 및 상기 제3 입력 임피던스(Z3)에 기초하여 결합계수 값을 검출할 수 있다.The detector 122 calculates the second input impedance Z2 viewed from the transmitter 121 to the receiver 131 by using the first input impedance Z1, and loads 140 at the receiving resonance coil L3. The third input impedance Z3 may be calculated and the coupling coefficient value may be detected based on the second input impedance Z2 and the third input impedance Z3.

구체적으로, 검출부(122)는 측정된 제1 입력 임피던스(Z1) 및 [수학식 3]을 이용하여 제2 입력 임피던스(Z2)를 계산할 수 있고, 제3 입력 임피던스(Z3)를 [수학식 1]을 이용하여 계산할 수 있다. 검출부(122)는 제2 입력 임피던스(Z2) 및 상기 제3 입력 임피던스(Z3)에 기초하여 [수학식 2]를 이용해 상호 인덕턴스 M2에 관한 식을 유도하여 M2를 구할 수 있고, [수학식 10]을 통해 결합계수(K)를 검출할 수 있다.Specifically, the detector 122 may calculate the second input impedance Z2 by using the measured first input impedance Z1 and Equation 3, and calculate the third input impedance Z3 by Equation 1 ] Can be calculated. The detector 122 may derive an equation regarding the mutual inductance M2 using Equation 2 based on the second input impedance Z2 and the third input impedance Z3 to obtain M2. ] Can detect the coupling coefficient (K).

검출부(122)는 제1,2,3 입력 임피던스(Z1,Z2,Z3)와 상호 인덕턴스 M2, 결합계수 K간 lookup table을 만들어 결합계수 K를 구할 수도 있다.The detector 122 may obtain a coupling coefficient K by making a lookup table between the first, second, and third input impedances Z1, Z2, and Z3, mutual inductance M2, and coupling coefficient K.

두 번째 방법을 설명한다.Explain the second method.

두 번째 방법은 첫 번째 방법을 개선한 것으로, 부하단(140)의 부하저항을 개방시키고, 전력소스(110)에서 송신부(121)를 바라본 제1 입력 임피던스(Z1)를 측정하며, 제1 입력 임피던스(Z1)에 기초하여 결합계수 값을 검출하는 방법이다.The second method is an improvement of the first method, which opens the load resistance of the load terminal 140, measures the first input impedance Z1 viewed from the power source 110 toward the transmitter 121, and inputs the first input. The coupling coefficient value is detected based on the impedance Z1.

검출부(122)는 부하단(140)의 부하저항 RL을 개방시키는 제어신호를 부하단(140)에 전송한다. 부하단(140)의 부하저항 RL은 무한대 값을 갖는 것으로 해석할 수 있다. 그러면, [수학식 1]에서 아래와 같이 제3 입력 임피던스(Z3) 값은 0이 된다.The detector 122 transmits a control signal for opening the load resistor RL of the load terminal 140 to the load terminal 140. The load resistance RL of the load stage 140 may be interpreted as having an infinite value. Then, as shown in Equation 1, the value of the third input impedance Z3 is zero.

Figure pat00011
Figure pat00011

제3 입력 임피던스 Z3이 0이 되면, 제2 입력 임피던스 Z2는 [수학식 2]를 통해 아래와 같이 정리되고, When the third input impedance Z3 becomes 0, the second input impedance Z2 is arranged as follows through Equation 2,

Figure pat00012
Figure pat00012

제1 입력 임피던스 Z1은 [수학식 1]을 통해 다음과 같이 정리된다.The first input impedance Z1 is summarized as follows through Equation 1.

Figure pat00013
Figure pat00013

검출부(122)는 제2 입력 임피던스(Z2) 및 제3 입력 임피던스(Z3)에 기초하여 [수학식 2]를 이용해 상호 인덕턴스 M2에 관한 식을 유도하여 M2를 구할 수 있고, [수학식 10]을 통해 결합계수(K)를 검출할 수 있다.The detector 122 may derive an equation regarding the mutual inductance M2 using Equation 2 based on the second input impedance Z2 and the third input impedance Z3 to obtain M2. [Equation 10] Through the coupling coefficient (K) can be detected.

두 번째 방법은 사용되는 변수의 개수를 줄일 수 있어서 정확성을 높일 수 있고, 계산 속도를 향상시킬 수 있다.
The second method can reduce the number of variables used to increase accuracy and speed up computation.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 무선전력 전송 시스템의 구성을 나타낸다.4 shows a configuration of a wireless power transmission system according to a second embodiment of the present invention.

본 발명의 제2 실시예인 무선전력 전송 시스템(200)은 전력 소스(110), 무선전력 송신장치(120), 무선전력 수신장치(130), 부하단(140)을 포함한다.The wireless power transmission system 200 according to the second embodiment of the present invention includes a power source 110, a wireless power transmitter 120, a wireless power receiver 130, and a load terminal 140.

무선전력 송신장치(120)는 송신부(121)를 포함할 수 있다.The wireless power transmitter 120 may include a transmitter 121.

무선전력 수신장치(130)는 수신부(131), 검출부(122), 임피던스 조절부(132)를 포함할 수 있다.The wireless power receiver 130 may include a receiver 131, a detector 122, and an impedance controller 132.

전력 소스(110), 송신부(121), 수신부(131), 부하단(140)은 도 1에서 설명한 것과 같으므로 자세한 설명은 생략한다.Since the power source 110, the transmitter 121, the receiver 131, and the load terminal 140 are the same as those described with reference to FIG. 1, a detailed description thereof will be omitted.

임피던스 조절부(132)는 도 4에서 상세히 설명한다.The impedance adjusting unit 132 will be described in detail with reference to FIG. 4.

검출부(122)는 다음의 방법을 이용하여 송신용 공진 코일(L2)과 수신용 공진 코일(L3)의 결합계수(K) 값을 검출할 수 있다.The detector 122 may detect a coupling coefficient value of the transmission resonant coil L2 and the reception resonant coil L3 using the following method.

검출부(122)는 송신부(121)가 특정범위의 주파수 신호에 일정한 전력을 포함하여 무선전력 수신장치(130)에 전송하도록 제어할 수 있다. 특정한 범위의 주파수 신호는 100KHz 이상이 되는 주파수 신호일 수 있다.The detector 122 may control the transmitter 121 to transmit to the wireless power receiver 130 including a predetermined power in a frequency signal of a specific range. The frequency signal in a particular range may be a frequency signal of 100 KHz or more.

검출부(122)는 수신부(131)에서 수신된 전력을 측정할 수 있다. The detector 122 may measure the power received by the receiver 131.

검출부(122)는 상기 송신부(121)에서 송신한 전력과 상기 수신부(131)에서 수신한 전력을 이용하여 결합계수(K) 값을 검출할 수 있다.The detector 122 may detect a coupling coefficient value using the power transmitted from the transmitter 121 and the power received from the receiver 131.

구체적으로, 검출부(122)는 송신된 전력과 수신된 전력의 비율을 통해 전력전송 효율을 구할 수 있다. 위에서 구한 전력전송 효율은 주파수에 따른 전력전송 효율 관계를 나타내는 그래프로 표현될 수 있다. 표현된 그래프와 도 2의 그래프를 비교하여 결합계수 K값을 검출할 수 있다. In detail, the detector 122 may obtain power transmission efficiency based on a ratio of transmitted power and received power. The power transmission efficiency obtained above may be represented by a graph indicating a power transmission efficiency relationship according to frequency. Coupling coefficient K value can be detected by comparing the graph of FIG. 2 with the graph.

여기서, 주파수-전력전송 효율간 그래프는 도 2의 그래프에 있는 것에 한정되지 않고, 결합계수 K값에 따른 여러가지 그래프의 형태를 더 포함할 수 있다.Here, the graph between the frequency-power transmission efficiency is not limited to that in the graph of FIG. 2, and may further include various types of graphs according to the coupling coefficient K value.

검출부(122)는 검출된 결합계수 값에 따라 상기 부하단(140)의 임피던스 값을 결정한다. The detector 122 determines an impedance value of the load terminal 140 according to the detected coupling coefficient value.

검출부(122)는 결정된 임피던스 값에 기초하여 상기 수신부(131)가 수신한 전력을 부하단(140)에 전송하도록 임피던스 조절부(132)를 제어한다.The detector 122 controls the impedance controller 132 to transmit the power received by the receiver 131 to the load terminal 140 based on the determined impedance value.

이와 같이 결합계수에 따라 부하단(140)의 임피던스를 변경시켜 주파수-전력효율간 그래프의 평탄도 특성을 향상시키고, 대량 생산시에도 균일한 특성을 얻을 수 있다.
As such, by changing the impedance of the load stage 140 according to the coupling coefficient, the flatness characteristic of the graph between frequency and power efficiency can be improved, and even in mass production, uniform characteristics can be obtained.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 부하단 양단의 임피던스를 조절하는 방법을 도시한 도면이다.5 is a diagram illustrating a method of controlling impedance of both ends of a load terminal according to an exemplary embodiment of the present invention.

임피던스 조절부(132)는 위와 같은 방법으로 검출된 결합계수(K) 값에 따라 부하단(140)의 임피던스 값을 변경시킬 수 있다. 부하단(140)의 임피던스 값을 변경시키는 임피던스 조절부(132)는 다음의 두 가지 방법이 사용될 수 있다.The impedance adjusting unit 132 may change the impedance value of the load terminal 140 according to the coupling coefficient K value detected in the above manner. The impedance adjusting unit 132 for changing the impedance value of the load stage 140 may use the following two methods.

첫 번째, 임피던스 조절부(132)에 배터리 관리 소자(Battery Management IC, BMIC)(132a)를 위치하고, 배터리 관리 소자(132a)를 통해 부하단(140)의 임피던스 값을 변경시키는 방법이다.First, the battery management device (Battery Management IC, BMIC) 132a is placed in the impedance controller 132 and the impedance value of the load terminal 140 is changed through the battery management device 132a.

배터리 관리 소자(132a)는 배터리에 흐르는 전류량을 조정해주는 소자이다.The battery management element 132a is an element for adjusting the amount of current flowing through the battery.

도 5의 (a)를 참조하면, 부하단(140)의 임피던스는 [수학식 11]과 같이 표현될 수 있다. Referring to FIG. 5A, the impedance of the load terminal 140 may be expressed as shown in [Equation 11].

[수학식 11]&Quot; (11) "

Figure pat00014
Figure pat00014

여기서, Ic는 BMIC(Battery Management IC)(132a)를 통해 조절되는 전류이고, Vc는 부하저항 RL에 걸리는 전압이다. 부하저항 RL은 배터리 장치일 수 있다.Here, Ic is a current regulated through the battery management IC (BMIC) 132a, and Vc is a voltage applied to the load resistor RL. The load resistor RL may be a battery device.

부하저항 RL에 입력되는 전류 Ic는 BMIC(Battery Management IC)(132a)를 통해 조절될 수 있고, Vc를 알고 있다면, 부하단(140)의 임피던스를 변경시킬 수 있다.The current Ic input to the load resistor RL may be adjusted through a battery management IC (BMIC) 132a, and if the voltage Vc is known, the impedance of the load terminal 140 may be changed.

두 번째는, 임피던스 조절부(132)에 직류-직류 컨버터(DC-DC Converter)(132b)를 위치시키고, 직류-직류 컨버터(132b)를 통해 부하단(140)의 임피던스 값을 변경시키는 방법이다.Second, the DC-DC converter 132b is placed in the impedance controller 132 and the impedance value of the load terminal 140 is changed through the DC-DC converter 132b. .

직류-직류 컨버터(Converter)(132b)는 직류전압을 다른 직류전압으로 변환하는 역할을 하는 컨버터이고, 리니어 방식과 스위칭 방식이 사용될 수 있으나, 바람직하게는 스위칭 방식의 DC-DC 컨버터(Converter)가 사용될 수 있다. 스위칭 방식은 교류전류에서 정류된 비안정적인 직류를 스위칭 회로에 의해 펄스전류로 변환하여 출력 측에서 적절한 직류를 얻는 방식이다.The DC-DC converter 132b is a converter that converts a DC voltage into another DC voltage, and a linear method and a switching method may be used. Preferably, a DC-DC converter of a switching method is used. Can be used. The switching method is a method of obtaining an appropriate direct current at the output side by converting an unstable direct current rectified from an AC current into a pulse current by a switching circuit.

도 5의 (b)를 참조하면, 부하단(140)의 임피던스는 [수학식 12]와 같이 표현될 수 있다.Referring to FIG. 5B, the impedance of the load terminal 140 may be expressed as shown in [Equation 12].

[수학식 12][Equation 12]

Figure pat00015
Figure pat00015

여기서, Ed는 DC-DC 컨버터(132b)의 효율을 의미하고, Vout은 부하저항 RL(142)에 걸리는 전압을 의미하고, Vin은 부하단(140)에 걸리는 전압을 의미하고, Rin은 부하단(140)의 임피던스를 의미한다. Here, Ed denotes the efficiency of the DC-DC converter 132b, Vout denotes the voltage applied to the load resistor RL 142, Vin denotes the voltage applied to the load stage 140, and Rin denotes the load stage. Means an impedance of 140.

일반적으로, DC-DC 컨버터(132b)의 효율인 Ed, 부하단(140)에 걸리는 전압 Vin, 부하저항 RL은 고정된 값이므로, 직류-직류 컨버터(132b)를 통해 부하저항 RL에 걸리는 전압을 변화시킴으로써 부하단(140)의 임피던스 값을 변화시킬 수 있다.
In general, Ed, which is the efficiency of the DC-DC converter 132b, the voltage Vin applied to the load stage 140 and the load resistance RL are fixed values, so that the voltage applied to the load resistance RL through the DC-DC converter 132b is determined. By changing the impedance value of the load terminal 140 can be changed.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 무선전력 전송 시스템에 검출부와 임피던스 조절부를 적용한 경우, 결합계수(K) 값에 따른 주파수-전력전달 효율간 그래프를 도시한 도면이다.FIG. 6 is a graph illustrating a frequency-power transfer efficiency according to a coupling coefficient value when a detector and an impedance controller are applied to a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.

여기서, 부하저항 RL은 결합계수 K에 따라 변경된 값이고, 송신부(121)와 수신부(131)의 자기 공진 현상을 일으킬 때의 공진 주파수는 250KHz 인 경우를 예로 들어 설명한다.Here, the load resistance RL is a value changed according to the coupling coefficient K, and the resonance frequency when the self-resonance phenomenon of the transmitter 121 and the receiver 131 is 250 KHz will be described as an example.

도 6의 (a)는 결합계수 K가 0.5이고, 부하단의 임피던스 ZL은 20ohm인 경우이고, 도 6의 (b)는 결합계수 K가 0.3이고, 부하단의 임피던스 ZL은 100ohm인 경우이고, 도 6의 (c)는 결합계수 K가 0.15이고, 부하단의 임피던스 ZL은 100ohm인 경우이고, 도 6의 (d)는 결합계수 K가 0.05이고, 부하단의 임피던스 ZL은 400ohm인 경우, 주파수-전력전송 효율간 그래프를 나타낸다.6 (a) shows the case where the coupling coefficient K is 0.5 and the impedance ZL of the load stage is 20 ohm, FIG. 6 (b) shows the case where the coupling coefficient K is 0.3 and the impedance ZL of the load stage is 100 ohm. 6 (c) shows the case where the coupling coefficient K is 0.15 and the impedance ZL of the load stage is 100 ohm, and FIG. 6 (d) shows the frequency when the coupling coefficient K is 0.05 and the impedance ZL of the load stage is 400 ohm. -Graph of power transmission efficiency.

부하단의 임피던스 값은 검출부(122)에서 검출된 결합계수 K에 따라 전력전송 효율이 높아지도록 임피던스 조절부(132)를 통해 변경된 값이다. 도 6의 (a) 내지 (d)를 살펴보면, 도 2처럼 부하저항 RL의 값을 고정하였을 경우보다 결합계수 K에 따라 부하단의 임피던스 ZL를 변경시킨 경우, 공진주파수 250KHz 근처에서 전력전송 효율이 높음을 알 수 있다.
The impedance value of the load stage is a value changed through the impedance adjusting unit 132 to increase the power transmission efficiency according to the coupling coefficient K detected by the detector 122. Referring to (a) to (d) of FIG. 6, when the impedance ZL of the load stage is changed according to the coupling coefficient K than when the value of the load resistance RL is fixed as shown in FIG. 2, the power transmission efficiency is near the resonance frequency of 250 KHz. It can be seen that high.

도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 임피던스 조절 방법을 도시한 흐름도이다.7 is a flowchart illustrating a method of adjusting impedance according to the first embodiment of the present invention.

검출부(122)는 송신부(121)가 특정한 범위의 주파수 신호에 일정한 전력을 포함하여 수신부(131)에 전송하도록 제어한다(S11). 특정한 범위의 주파수 신호는 100KHz 이상이 되는 주파수 신호일 수 있다. The detector 122 controls the transmitter 121 to transmit the receiver 121 to the receiver 131 including a predetermined power in a frequency signal of a specific range (S11). The frequency signal in a particular range may be a frequency signal of 100 KHz or more.

검출부(122)는 수신부(131)에서 수신된 주파수 신호 및 전력을 측정한다(S12).The detector 122 measures the frequency signal and power received by the receiver 131 (S12).

검출부(122)는 송신부(121)에서 송신한 전력과 수신부(131)에서 수신된 전력을 이용하여 결합계수 값을 검출한다(S13). 구체적으로, 검출부(122)는 송신된 전력과 수신된 전력의 비율을 측정하여 전력효율을 구할 수 있고, 주파수에 따른 전력전송 효율 관계를 이용하여 결합계수 값을 검출한다.The detector 122 detects the coupling coefficient value using the power transmitted from the transmitter 121 and the power received from the receiver 131 (S13). In detail, the detector 122 may obtain a power efficiency by measuring a ratio of transmitted power and received power, and detects a coupling coefficient value using a power transmission efficiency relationship according to frequency.

검출부(122)는 검출된 결합계수 값에 따라 부하단(140)의 임피던스 값을 결정할 수 있다(S14).The detector 122 may determine an impedance value of the load terminal 140 according to the detected coupling coefficient value (S14).

검출부(122)는 결정된 임피던스 값에 기초하여 상기 부하단(140)에 전력을 전송하도록 상기 임피던스 조절부(132)를 제어할 수 있다(S15).The detector 122 may control the impedance controller 132 to transmit power to the load terminal 140 based on the determined impedance value (S15).

임피던스 조절부(132)는 검출부(122)의 제어에 따라 부하단(140)의 임피던스 값을 변경시킨다. 부하단(140)의 임피던스 값을 변경시키는 방법은 직류-직류 컨버터(DC-DC Converter)를 이용하는 방법과 배터리 관리 소자를 이용하는 방법이 있고, 각각의 방법은 도 5에서 설명한 것과 같다.The impedance adjuster 132 changes the impedance value of the load terminal 140 under the control of the detector 122. The method of changing the impedance value of the load stage 140 includes a method using a DC-DC converter and a method using a battery management element. Each method is the same as described with reference to FIG. 5.

이와 같이 검출된 결합계수 값에 따라 부하단의 임피던스를 변경시킨다면, 무선전력 송신장치(120)와 무선전력 수신장치(130)간의 거리, 방향, 위치에 맞추어 전력전달 효율을 향상시킬 수 있다.
If the impedance of the load terminal is changed according to the detected coupling coefficient value, the power transmission efficiency may be improved according to the distance, direction, and position between the wireless power transmitter 120 and the wireless power receiver 130.

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 임피던스 조절 방법을 도시한 흐름도이다.8 is a flowchart illustrating a method of adjusting impedance according to a second embodiment of the present invention.

검출부(122)는 제1 입력 임피던스를 측정한다(S21). 제1 입력 임피던스는 전력소스(110)에서 송신부(121)를 바라보았을 때 측정되는 임피던스이다.The detector 122 measures the first input impedance (S21). The first input impedance is an impedance measured when the power source 110 looks at the transmitter 121.

검출부(122)는 측정된 제1 입력 임피던스를 이용하여 결합계수 값을 검출할 수 있다(S22).The detector 122 may detect a coupling coefficient value using the measured first input impedance (S22).

구체적으로, 검출부(122)는 제1 입력 임피던스(Z1)를 이용하여 송신부(121)에서 수신부(131)를 바라본 제2 입력 임피던스(Z2)를 계산하고, 수신용 공진 코일(L3)에서 부하단(140)을 바라본 제3 입력 임피던스(Z3)를 계산하며, 제2 입력 임피던스(Z2) 및 상기 제3 입력 임피던스(Z3)에 기초하여 결합계수 값을 검출할 수 있다. Specifically, the detector 122 calculates the second input impedance Z2 viewed from the transmitter 121 to the receiver 131 by using the first input impedance Z1, and loads the load from the receiving resonance coil L3. The third input impedance Z3 as viewed at 140 may be calculated and a coupling coefficient value may be detected based on the second input impedance Z2 and the third input impedance Z3.

더 구체적으로, 검출부(122)는 측정된 제1 입력 임피던스(Z1) 및 [수학식 3]을 이용하여 제2 입력 임피던스(Z2)를 계산할 수 있고, 제3 입력 임피던스(Z3)를 [수학식 1]을 이용하여 계산할 수 있다. 검출부(122)는 제2 입력 임피던스(Z2) 및 상기 제3 입력 임피던스(Z3)에 기초하여 [수학식 2]를 이용해 상호 인덕턴스 M2에 관한 식을 유도하여 M2를 구할 수 있고, [수학식 10]을 통해 결합계수(K)를 검출할 수 있다.More specifically, the detector 122 may calculate the second input impedance Z2 using the measured first input impedance Z1 and Equation 3, and calculate the third input impedance Z3. 1] can be used. The detector 122 may derive an equation regarding the mutual inductance M2 using Equation 2 based on the second input impedance Z2 and the third input impedance Z3 to obtain M2. ] Can detect the coupling coefficient (K).

검출부(122)는 검출된 결합계수 값에 따라 부하단(140)의 임피던스 값을 결정할 수 있다(S23).The detector 122 may determine an impedance value of the load terminal 140 according to the detected coupling coefficient value (S23).

검출부(122)는 결정된 임피던스 값에 기초하여 상기 부하단(140)에 전력을 전송하도록 상기 임피던스 조절부(132)를 제어할 수 있다(S24).The detector 122 may control the impedance controller 132 to transmit power to the load terminal 140 based on the determined impedance value (S24).

임피던스 조절부(132)는 검출부(122)의 제어에 따라 부하단(140)의 임피던스 값을 변경시킨다. 부하단(140)의 임피던스 값을 변경시키는 방법은 직류-직류 컨버터(DC-DC Converter)를 이용하는 방법과 배터리 관리 소자를 이용하는 방법이 있고, 각각의 방법은 도 5에서 설명한 것과 같다.The impedance adjuster 132 changes the impedance value of the load terminal 140 under the control of the detector 122. The method of changing the impedance value of the load stage 140 includes a method using a DC-DC converter and a method using a battery management element. Each method is the same as described with reference to FIG. 5.

이와 같이 검출된 결합계수 값에 따라 부하단의 임피던스를 변경시킨다면, 무선전력 송신장치(120)와 무선전력 수신장치(130)간의 거리, 방향, 위치에 맞추어 전력전달 효율을 향상시킬 수 있다.If the impedance of the load terminal is changed according to the detected coupling coefficient value, the power transmission efficiency may be improved according to the distance, direction, and position between the wireless power transmitter 120 and the wireless power receiver 130.

도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 임피던스 조절 방법을 도시한 흐름도이다.9 is a flowchart illustrating a method of adjusting impedance according to a third embodiment of the present invention.

검출부(122)는 부하저항 RL을 개방시키는 제어신호를 부하단(140)에 전송한다(S31). The detector 122 transmits a control signal for opening the load resistor RL to the load terminal 140 (S31).

검출부(122)는 제1 입력 임피던스를 측정한다(S32). 제1 입력 임피던스는 전력소스(110)에서 송신부(121)를 바라보았을 때 측정되는 임피던스이다.The detector 122 measures the first input impedance (S32). The first input impedance is an impedance measured when the power source 110 looks at the transmitter 121.

검출부(122)는 측정된 제1 입력 임피던스를 이용하여 결합계수 값을 검출할 수 있다(S33).The detector 122 may detect a coupling coefficient value using the measured first input impedance (S33).

구체적으로, 검출부(122)는 제1 입력 임피던스(Z1)를 이용하여 송신부(121)에서 수신부(131)를 바라본 제2 입력 임피던스(Z2)를 계산하고, 수신용 공진 코일(L3)에서 부하단(140)을 바라본 제3 입력 임피던스(Z3)를 계산하며, 제2 입력 임피던스(Z2) 및 상기 제3 입력 임피던스(Z3)에 기초하여 결합계수 값을 검출할 수 있다.  Specifically, the detector 122 calculates the second input impedance Z2 viewed from the transmitter 121 to the receiver 131 by using the first input impedance Z1, and loads the load from the receiving resonance coil L3. The third input impedance Z3 as viewed at 140 may be calculated and a coupling coefficient value may be detected based on the second input impedance Z2 and the third input impedance Z3.

더 구체적으로, 검출부(122)는 측정된 제1 입력 임피던스(Z1) 및 [수학식 3]을 이용하여 제2 입력 임피던스(Z2)를 계산할 수 있고, 제3 입력 임피던스(Z3)를 [수학식 1]을 이용하여 계산할 수 있다. 검출부(122)는 제2 입력 임피던스(Z2) 및 상기 제3 입력 임피던스(Z3)에 기초하여 [수학식 2]를 이용해 상호 인덕턴스 M2에 관한 식을 유도하여 M2를 구할 수 있고, [수학식 10]을 통해 결합계수(K)를 검출할 수 있다.More specifically, the detector 122 may calculate the second input impedance Z2 using the measured first input impedance Z1 and Equation 3, and calculate the third input impedance Z3. 1] can be used. The detector 122 may derive an equation regarding the mutual inductance M2 using Equation 2 based on the second input impedance Z2 and the third input impedance Z3 to obtain M2. ] Can detect the coupling coefficient (K).

검출부(122)는 검출된 결합계수 값에 따라 부하단(140)의 임피던스 값을 결정할 수 있다(S34).The detector 122 may determine an impedance value of the load terminal 140 according to the detected coupling coefficient value (S34).

검출부(122)는 결정된 임피던스 값에 기초하여 상기 부하단(140)에 전력을 전송하도록 상기 임피던스 조절부(132)를 제어할 수 있다(S35).The detector 122 may control the impedance controller 132 to transmit power to the load terminal 140 based on the determined impedance value (S35).

임피던스 조절부(132)는 검출부(122)의 제어에 따라 부하단(140)의 임피던스 값을 변경시킨다. 부하단(140)의 임피던스 값을 변경시키는 방법은 직류-직류 컨버터(DC-DC Converter)를 이용하는 방법과 배터리 관리 소자를 이용하는 방법이 있고, 각각의 방법은 도 5에서 설명한 것과 같다.The impedance adjuster 132 changes the impedance value of the load terminal 140 under the control of the detector 122. The method of changing the impedance value of the load stage 140 includes a method using a DC-DC converter and a method using a battery management element. Each method is the same as described with reference to FIG. 5.

이 방법을 이용하면, 변수의 개수를 줄일 수 있어서 정확성을 높일 수 있고, 계산 속도를 향상시킬 수 있다.By using this method, the number of variables can be reduced, so that the accuracy can be increased and the calculation speed can be improved.

이와 같이 검출된 결합계수 값에 따라 부하단의 임피던스를 변경시킨다면, 무선전력 송신장치(120)와 무선전력 수신장치(130)간의 거리, 방향, 위치에 맞추어 전력전달 효율을 향상시킬 수 있다.
If the impedance of the load terminal is changed according to the detected coupling coefficient value, the power transmission efficiency may be improved according to the distance, direction, and position between the wireless power transmitter 120 and the wireless power receiver 130.

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 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해 되어서는 안될 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It should be understood that various modifications may be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the present invention.

110 : 전력 소스
120 : 무선전력 송신장치
121 : 송신부
121a : 송신 코일부
121b : 송신용 공진 코일부
122 : 검출부
130 : 무선전력 수신장치
131 : 수신부
131a : 수신용 공진 코일부
131b : 수신 코일부
132 : 임피던스 조절부
140 : 부하단
110: power source
120: wireless power transmitter
121: transmitter
121a: transmitting coil unit
121b: resonant coil unit for transmission
122: detector
130: wireless power receiver
131: receiving unit
131a: resonant coil unit for receiving
131b: receiving coil unit
132: impedance control unit
140: load stage

Claims (23)

자기 공진을 이용하여 무선전력 수신장치 및 부하단에 전력을 전송하는 무선전력 송신장치로서,
상기 무선전력 수신장치는 수신용 공진 코일을 통해 전력을 수신하는 수신부와 상기 무선전력 송신장치의 송신용 공진 코일과 상기 수신용 공진 코일의 결합계수 값에 따라 상기 부하단의 임피던스 값을 변경시켜 상기 수신부로부터 공급받는 전력을 상기 부하단에 전달하는 임피던스 조절부를 포함하고,
상기 무선전력 송신 장치는
전력소스로부터 전력을 공급받아 송신용 공진 코일에서 전력을 비방사 방식으로 상기 수신용 공진 코일에 전송하는 송신부; 및
상기 송신용 공진 코일과 상기 수신용 공진 코일의 결합계수 값을 검출하는 검출부를 포함하는 무선전력 송신장치.
A wireless power transmitter for transmitting power to a wireless power receiver and a load terminal using a magnetic resonance,
The wireless power receiver may change an impedance value of the load terminal according to a coupling coefficient value of a receiver for receiving power through a reception resonance coil, a transmission resonance coil of the wireless power transmitter, and the reception resonance coil. An impedance control unit for transmitting the power supplied from the receiver to the load end,
The wireless power transmission device
A transmitter for receiving power from a power source and transmitting power from the resonant coil for transmission to the receiving resonant coil in a non-radiative manner; And
And a detector configured to detect a coupling coefficient value of the transmission resonance coil and the reception resonance coil.
제1 항에 있어서, 상기 검출부는
상기 전력소스에서 상기 송신부를 바라본 제1 입력 임피던스를 측정하고, 상기 제1 입력 임피던스에 기초하여 상기 결합계수 값을 검출하는 무선전력 송신장치.
The method of claim 1, wherein the detection unit
And measuring a first input impedance viewed from the power source by the transmission unit, and detecting the coupling coefficient value based on the first input impedance.
제2 항에 있어서, 상기 검출부는
상기 제1 입력 임피던스를 이용하여 상기 송신부에서 상기 수신부를 바라본 제2 입력 임피던스를 계산하고, 상기 수신용 공진 코일에서 상기 부하단을 바라본 제3 입력 임피던스를 계산하며, 상기 제2 입력 임피던스 및 상기 제3 입력 임피던스에 기초하여 상기 결합계수 값을 검출하는 무선전력 송신장치.
The method of claim 2, wherein the detection unit
The second input impedance of the transmitter is viewed from the transmitter using the first input impedance, the third input impedance of the load terminal is calculated from the receiving resonant coil, and the second input impedance and the second power are calculated. Wireless power transmitter for detecting the coupling coefficient value based on the three input impedance.
제1 항에 있어서, 상기 검출부는
상기 부하단의 부하저항을 개방시키고, 상기 전력소스에서 상기 송신부를 바라본 제1 입력 임피던스를 측정하며, 상기 제1 입력 임피던스에 기초하여 상기 결합계수 값을 검출하는 무선전력 송신장치.
The method of claim 1, wherein the detection unit
Opening the load resistance of the load stage, measuring a first input impedance viewed from the power source, and detecting the coupling coefficient value based on the first input impedance.
제4 항에 있어서, 상기 검출부는
상기 제1 입력 임피던스를 이용하여 상기 송신부에서 상기 수신부를 바라본 제2 입력 임피던스를 계산하고, 상기 수신용 공진 코일에서 상기 부하단을 바라본 제3 입력 임피던스를 계산하며, 상기 제2 입력 임피던스 및 상기 제3 입력 임피던스에 기초하여 상기 결합계수 값을 검출하는 무선전력 송신장치.
The method of claim 4, wherein the detection unit
The second input impedance of the transmitter is viewed from the transmitter using the first input impedance, the third input impedance of the load terminal is calculated from the receiving resonant coil, and the second input impedance and the second power are calculated. Wireless power transmitter for detecting the coupling coefficient value based on the three input impedance.
자기공진을 이용하여 무선전력 송신장치로부터 전력을 수신하고, 수신한 전력을 부하단에 전송하는 무선전력 수신장치로서,
상기 무선전력 송신장치의 송신용 공진 코일과 커플링되는 수신용 공진 코일을 통해 전력을 수신하는 수신부;
상기 송신용 공진 코일과 상기 수신용 공진 코일의 결합계수 값을 검출하는 검출부; 및
상기 결합계수 값에 따라 상기 부하단의 임피던스 값을 변경시켜 상기 수신부로부터 공급받는 전력을 상기 부하단에 전달하는 임피던스 조절부를 포함하는 무선전력 수신장치.
A wireless power receiver for receiving power from a wireless power transmitter using magnetic resonance and transmitting the received power to a load end,
A receiver configured to receive power through a reception resonance coil coupled to the transmission resonance coil of the wireless power transmitter;
A detector for detecting a coupling coefficient value of the transmission resonance coil and the reception resonance coil; And
And an impedance controller for changing the impedance value of the load stage according to the coupling coefficient value to transfer the power supplied from the receiver to the load stage.
제6 항에 있어서, 상기 검출부는
상기 송신부가 일정한 전력을 상기 수신부에 전송하도록 제어하고, 상기 수신부가 수신한 전력을 이용하여 상기 결합계수 값을 검출하는 무선전력 수신장치.
The method of claim 6, wherein the detection unit
And controlling the transmitter to transmit constant power to the receiver, and detecting the coupling coefficient value using the power received by the receiver.
제6항에 있어서, 상기 임피던스 조절부는
직류-직류 컨버터에 해당하는 무선전력 수신장치.
The method of claim 6, wherein the impedance control unit
Wireless power receiver corresponding to DC-DC converter.
제6항에 있어서, 상기 임피던스 조절부는
배터리 관리 소자에 해당하는 무선전력 수신장치.
The method of claim 6, wherein the impedance control unit
Wireless power receiver corresponding to the battery management element.
자기 공진을 이용하여 부하단에 전력을 전송하는 무선전력 전송 시스템으로서,
전력소스로부터 전력을 공급받아 송신용 공진 코일에서 전력을 비방사 방식으로 전송하는 송신부;
상기 송신용 공진 코일과 커플링되는 수신용 공진 코일을 통해 전력을 수신하는 수신부;
상기 송신용 공진 코일과 상기 수신용 공진 코일의 결합계수 값을 검출하는 검출부; 및
상기 결합계수 값에 따라 상기 부하단의 임피던스 값을 변경시켜 상기 수신부로부터 공급받는 전력을 상기 부하단에 전달하는 임피던스 조절부를 포함하는 무선전력 전송 시스템.
A wireless power transmission system for transmitting power to the load end using the magnetic resonance,
A transmitter for receiving power from a power source and transmitting power in a non-radiative manner in a resonant coil for transmission;
A receiver configured to receive power through a reception resonance coil coupled to the transmission resonance coil;
A detector for detecting a coupling coefficient value of the transmission resonance coil and the reception resonance coil; And
And an impedance adjuster for changing the impedance value of the load stage according to the coupling coefficient value to transfer the power supplied from the receiver to the load stage.
제10 항에 있어서, 상기 검출부는
상기 전력소스에서 상기 송신부를 바라본 제1 입력 임피던스를 측정하고, 상기 제1 입력 임피던스에 기초하여 상기 결합계수 값을 검출하는 무선전력 전송 시스템.
The method of claim 10, wherein the detection unit
And measuring a first input impedance of the power source as viewed from the power source and detecting the coupling coefficient value based on the first input impedance.
제11 항에 있어서, 상기 검출부는
상기 제1 입력 임피던스를 이용하여 상기 송신부에서 상기 수신부를 바라본 제2 입력 임피던스를 계산하고, 상기 수신용 공진 코일에서 상기 부하단을 바라본 제3 입력 임피던스를 계산하며, 상기 제2 입력 임피던스 및 상기 제3 입력 임피던스에 기초하여 상기 결합계수 값을 검출하는 무선전력 전송 시스템.
The method of claim 11, wherein the detection unit
The second input impedance of the transmitter is viewed from the transmitter using the first input impedance, the third input impedance of the load terminal is calculated from the receiving resonant coil, and the second input impedance and the second power are calculated. Wireless power transmission system for detecting the coupling coefficient value based on the three input impedance.
제10 항에 있어서, 상기 검출부는
상기 부하단의 부하저항을 개방시키고, 상기 전력소스에서 상기 송신부를 바라본 제1 입력 임피던스를 측정하며, 상기 제1 입력 임피던스에 기초하여 상기 결합계수 값을 검출하는 무선전력 전송 시스템.
The method of claim 10, wherein the detection unit
Opening the load resistance of the load stage, measuring a first input impedance viewed from the power source, and detecting the coupling coefficient value based on the first input impedance.
제13 항에 있어서, 상기 검출부는
상기 제1 입력 임피던스를 이용하여 상기 송신부에서 상기 수신부를 바라본 제2 입력 임피던스를 계산하고, 상기 수신용 공진 코일에서 상기 부하단을 바라본 제3 입력 임피던스를 계산하며, 상기 제2 입력 임피던스 및 상기 제3 입력 임피던스에 기초하여 상기 결합계수 값을 검출하는 무선전력 전송 시스템.
The method of claim 13, wherein the detection unit
The second input impedance of the transmitter is viewed from the transmitter using the first input impedance, the third input impedance of the load terminal is calculated from the receiving resonant coil, and the second input impedance and the second power are calculated. Wireless power transmission system for detecting the coupling coefficient value based on the three input impedance.
제10 항에 있어서, 상기 검출부는
상기 송신부가 일정한 전력을 상기 수신부에 전송하도록 제어하고, 상기 수신부가 수신한 전력을 이용하여 상기 결합계수 값을 검출하는 무선전력 전송 시스템.
The method of claim 10, wherein the detection unit
And transmitting the control unit to transmit a constant power to the receiving unit, and detecting the coupling coefficient value using the power received by the receiving unit.
제10항에 있어서, 상기 임피던스 조절부는
직류-직류 컨버터에 해당하는 무선전력 전송 시스템.
The method of claim 10, wherein the impedance control unit
Wireless power transmission system corresponding to DC-DC converter.
제10항에 있어서, 상기 임피던스 조절부는
배터리 관리 소자에 해당하는 무선전력 전송 시스템.
The method of claim 10, wherein the impedance control unit
Wireless power transmission system corresponding to a battery management element.
무선전력 전송 시스템의 부하단의 임피던스를 조절하는 방법에 있어서,
상기 무선전력 전송 시스템은 전력소스로부터의 전력을 송신용 공진 코일을 통해 비방사 방식으로 전송하는 송신부와 상기 송신용 공진 코일과 커플링되는 수신용 공진 코일을 통해 전력을 수신하는 수신부와 상기 송신용 공진 코일과 상기 수신용 공진 코일의 결합계수 값을 검출하는 검출부와 상기 결합계수 값에 따라 상기 부하단의 임피던스 값을 변경시켜 상기 수신부로부터 공급받는 전력을 상기 부하단에 전달하는 임피던스 조절부를 포함하고,
상기 송신부가 일정한 전력을 상기 수신부에 전송하도록 제어하는 단계;
상기 수신부에서 수신된 전력을 측정하는 단계;
상기 송신부에서 송신한 전력과 상기 수신부에서 수신된 전력을 이용하여 상기 결합계수 값을 검출하는 단계;
상기 결합계수 값에 따라 상기 부하단의 임피던스 값을 결정하는 단계; 및
상기 결정된 임피던스 값에 기초하여 상기 수신부가 수신한 전력을 상기 부하단에 전송하도록 상기 임피던스 조절부를 제어하는 단계를 포함하는 임피던스 조절 방법.
In the method for adjusting the impedance of the load terminal of the wireless power transmission system,
The wireless power transmission system includes a transmission unit for transmitting power from a power source in a non-radiative manner through a transmission resonant coil and a reception unit for receiving power through a reception resonant coil coupled to the transmission resonant coil and the transmission unit. A detector for detecting a coupling coefficient value of the resonant coil and the receiving resonant coil, and an impedance controller for changing the impedance value of the load stage according to the coupling coefficient value to transfer the power supplied from the receiver to the load stage; ,
Controlling the transmitter to transmit a predetermined power to the receiver;
Measuring power received by the receiver;
Detecting the coupling coefficient value using power transmitted from the transmitter and power received from the receiver;
Determining an impedance value of the load stage according to the coupling coefficient value; And
And controlling the impedance controller to transmit the power received by the receiver to the load terminal based on the determined impedance value.
제18항에 있어서, 상기 임피던스 조절부는
직류-직류 컨버터에 해당하는 임피던스 조절 방법.
The method of claim 18, wherein the impedance control unit
Impedance adjustment method for DC-DC converters.
제18항에 있어서, 상기 임피던스 조절부는
배터리 관리 소자에 해당하는 임피던스 조절 방법.
The method of claim 18, wherein the impedance control unit
Impedance adjustment method for battery management elements.
무선전력 전송 시스템의 부하단의 임피던스를 조절하는 방법에 있어서,
상기 무선전력 전송 시스템은 전력소스로부터의 전력을 송신용 공진 코일을 통해 비방사 방식으로 전송하는 송신부와 상기 송신용 공진 코일과 커플링되는 수신용 공진 코일을 통해 전력을 수신하는 수신부와 상기 송신용 공진 코일과 상기 수신용 공진 코일의 결합계수 값을 검출하는 검출부와 상기 결합계수 값에 따라 상기 부하단의 임피던스 값을 변경시켜 상기 수신부로부터 공급받는 전력을 상기 부하단에 전달하는 임피던스 조절부를 포함하고,
상기 전력소스에서 상기 송신부를 바라본 제1 입력 임피던스를 측정하는 단계;
상기 제1 입력 임피던스를 이용하여 결합계수 값을 검출하는 단계;
상기 검출된 결합계수 값에 따라 상기 부하단의 임피던스 값을 결정하는 단계; 및
상기 결정된 임피던스 값에 기초하여 상기 수신부가 수신한 전력을 상기 부하단에 전송하도록 상기 임피던스 조절부를 제어하는 단계를 포함하는 임피던스 조절 방법.
In the method for adjusting the impedance of the load terminal of the wireless power transmission system,
The wireless power transmission system includes a transmission unit for transmitting power from a power source in a non-radiative manner through a transmission resonant coil and a reception unit for receiving power through a reception resonant coil coupled to the transmission resonant coil and the transmission unit. A detector for detecting a coupling coefficient value of the resonant coil and the receiving resonant coil, and an impedance controller for changing the impedance value of the load stage according to the coupling coefficient value to transfer the power supplied from the receiver to the load stage; ,
Measuring a first input impedance viewed from the power source at the transmitter;
Detecting a coupling coefficient value using the first input impedance;
Determining an impedance value of the load stage according to the detected coupling coefficient value; And
And controlling the impedance controller to transmit the power received by the receiver to the load terminal based on the determined impedance value.
제21항에 있어서, 상기 제1 입력 임피던스를 이용하여 결합계수 값을 검출하는 단계는
상기 제1 입력 임피던스를 이용하여 상기 송신부에서 상기 수신부를 바라본 제2 입력 임피던스를 계산하고, 상기 제2 입력 임피던스 및 상기 수신용 공진 코일에서 상기 부하단을 바라본 제3 입력 임피던스를 계산하며, 상기 제2 입력 임피던스 및 상기 제3 입력 임피던스에 기초하여 상기 결합계수 값을 검출하는 단계를 포함하는 임피던스 조절 방법.
The method of claim 21, wherein the detecting of the coupling coefficient value by using the first input impedance
The second input impedance of the transmitter is viewed from the transmitter using the first input impedance, and the second input impedance and the third input impedance of the load terminal from the receiving resonant coil are calculated. Detecting the coupling coefficient value based on a second input impedance and the third input impedance.
제21항에 있어서, 상기 전력소스에서 상기 송신부를 바라본 제1 입력 임피던스를 측정하는 단계는
상기 부하단의 부하저항을 개방시키고, 상기 제1 입력 임피던스를 측정하는 단계를 포함하는 임피던스 조절 방법.
The method of claim 21, wherein measuring the first input impedance of the power source as viewed from the transmitter
Opening the load resistance of the load stage and measuring the first input impedance.
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