KR20150047085A - Wireless power transfer apparatus and system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 무선 전력 전송분야에서, 무선 전력 전송장치 및 무선 충전 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless power transmission device and a wireless charging system in the field of wireless power transmission.
전통적으로 무선 전력 수신장치들에게 유선으로 전기 에너지를 공급하는 방법 대신에, 최근에는 접촉 없이 무선으로 전기 에너지를 공급하는 방법이 사용된다. 무선으로 에너지를 수신하는 무선 전력 수신장치는 상기 수신된 무선 전력에 의하여 직접 구동되거나, 상기 수신된 무선 전력을 이용하여 배터리를 충전하고 상기 충전된 전력에 의하여 구동될 수 있다.[0002] Instead of a method of supplying electrical energy to a wireless power receiving apparatus by wire, a method of wirelessly supplying electric energy without contact has been used. A wireless power receiving apparatus that receives energy wirelessly may be driven directly by the received wireless power, or may be powered by the charged power by charging the battery using the received wireless power.
자기 유도 방식의 무선 전력 전송에 대한 기술을 다루는 무선 전력 협의체(Wireless Power Consortium)는 2010년 4월 12일에 무선 전력 전송에서의 호환성(interoperability)에 대한 "무선 전력 전송 시스템 설명서, 제1권, 저전력, 파트 1: 인터페이스 정의, 버전 1.00 RC1(System Description Wireless Power Transfer, Volume 1, Low Power, Part 1: Interface Definition, Version 1.00 Release Candidate 1)" 표준 문서를 공개하였다. The Wireless Power Consortium, which deals with techniques for wireless power transmission of a self-induction type, is entitled " Wireless Power Transmission System Manual, Volume I, " on April 12, 2010 for interoperability in wireless power transmission, Low Power, Part 1: Interface Definition, Version 1.00 RC1 (System Description Wireless Power Transfer,
또 다른 기술표준협의체인 파워매터스얼라이언스(Power Matters Alliance)는 2012년 3월 설립되어, 인터페이스 표준의 제품군을 발전시키고, 유도 공진 전력을 제공하기 위하여 유도 결합 기술을 기반으로 한 표준 문서를 공개하였다. Another technical standards body, the Power Matters Alliance, was founded in March 2012 to develop a family of interface standards and to release standard documents based on inductive coupling technology to provide inductive resonant power.
그러나, 이러한 자기 유도 방식은 충전을 가능한 코일과 수신장치의 거리가 제한되는 문제를 가진다. 따라서, 이러한 문제들을 해결하기 위한 방안이 고려될 수 있다.
However, such a magnetic induction method has a problem that the distance between the coil and the receiving device which can be charged is limited. Therefore, a solution for solving such problems can be considered.
본 발명의 일 목적은 무선 전력 전송장치 및 무선 충전 시스템에서 충전 거리를 증가시키는 메커니즘을 제공하기 위한 것이다.It is an object of the present invention to provide a mechanism for increasing charge distance in a wireless power transmission device and a wireless charging system.
본 발명의 다른 일 목적은 무선 충전에서 유도 방식과 공진 방식 호환이 가능한 무선 전력 전송장치 및 무선 충전 시스템을 제공하는 것에 있다.It is another object of the present invention to provide a wireless power transmission device and a wireless charging system that are compatible with induction and resonance modes in wireless charging.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명과 관련하여 무선 전력 수신장치에 무선으로 전력을 전송하도록 형성되는 무선 전력 전송장치는, 무선 전력을 전송하도록 전류변화를 통하여 자속을 변환하는 전송코일을 구비하는 본체, 및 상기 자속 변환을 근거로 상기 무선 전력을 수신하며, 상기 수신된 무선 전력을 상기 수신장치로 전달하도록 상기 전송코일을 마주보도록 배치되는 중계코일을 구비하는 중계기를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a wireless power transmission apparatus for wirelessly transmitting power to a wireless power receiving apparatus, the wireless power transmission apparatus including a transmission coil for converting a magnetic flux through a current change to transmit wireless power And a relay coil having a relay coil arranged to receive the radio power based on the magnetic flux conversion and to face the transmission coil to transmit the received radio power to the receiving device.
실시예에 있어서, 상기 중계기는 상기 무선 전력 수신장치에 전력(power)을 제공하는 베이스 스테이션(base station)을 구비하고, 상기 중계코일은 최대 1.2 mm 의 거리로 상기 베이스 스테이션의 하부에 배치될 수 있다.In an embodiment, the repeater has a base station that provides power to the wireless power receiving device, and the relay coil may be disposed at a lower portion of the base station at a distance of up to 1.2 mm have.
실시예에 있어서, 상기 제1주파수 대역은 120 내지 140 kHz 이고, 입력 전압은 12V±5% 가 될 수 있다.In an embodiment, the first frequency band may be 120-140 kHz and the input voltage may be 12V +/- 5%.
실시예에 있어서, 상기 전송코일은 15WAG litz 와이어가 삼각형 형상을 가지도록 감기어 형성된다. 상기 전송코일의 외곽 높이(outer height)는 88.1 mm 이고 외곽 폭(outer width)은 63.1 mm 이고, 안쪽 높이(inner height)는 64.1 mm 이고, 안쪽 폭(inner width)은 39.1 mm 가 될 수 있다.In an embodiment, the transmission coil is wound so that a 15 Watt litz wire has a triangular shape. The outer coil of the transmission coil is 88.1 mm, the outer width is 63.1 mm, the inner height is 64.1 mm, and the inner width is 39.1 mm.
실시예에 있어서, 상기 본체에는 상기 코일에 중첩되는 차폐부가 배치되고, 상기 차폐부의 두께는 적어도 0.7mm 가 될 수 있다.In an embodiment, the body is provided with a shield which overlaps the coil, and the thickness of the shield is at least 0.7 mm.
실시예에 있어서, 상기 중계코일은 18WAG litz 와이어가 원형 형상을 가지도록 감기어 형성된다. 상기 중계코일의 외경(outer diameter)는 71.5 mm 이고 내경(inner diameter)는 25.3 mm 가 될 수 있다. 상기 중계코일은 두께가 1.3±0.3 mm 가 될 수 있다.In an embodiment, the relay coil is wound so that the 18 Watt litz wire has a circular shape. The outer diameter of the relay coil may be 71.5 mm and the inner diameter may be 25.3 mm. The relay coil may have a thickness of 1.3 0.3 mm.
실시예에 있어서, 상기 전송코일은 제1주파수 대역의 무선 전력을 전송하고, 상기 중계코일은 상기 수신된 제1주파수 대역의 무선 전력을 제2 주파수 대역의 무선 전력으로 변환하여 전송한다.In one embodiment, the transmission coil transmits radio power in a first frequency band, and the relay coil converts radio power in the received first frequency band into radio power in a second frequency band for transmission.
실시예에 있어서, 상기 제1주파수 대역은 상기 제2주파수 대역보다 저주파가 될 수 있다. 상기 전송코일은 유도 방식의 전력을 전송하는 자기장을 발생시키도록 형성되며, 상기 중계코일은 상기 자기장으로부터 유도된 전력을 이용하여 공진 주파수로 진동하는 자기장을 생성하도록 이루어질 수 있다.In an embodiment, the first frequency band may be lower than the second frequency band. The transmission coil is configured to generate a magnetic field that transmits inductive power, and the relay coil may be configured to generate a magnetic field that oscillates at a resonant frequency using power derived from the magnetic field.
실시예에 있어서, 상기 중계코일은, 상기 제1주파수 대역의 무선 전력을 수신하는 제1중계코일과, 상기 제1중계코일에서 수신된 무선 전력의 주파수를 상기 제2주파수 대역으로 변환하는 변환회로, 및 상기 변환회로와 연결되어, 상기 제2주파수 대역의 무선 전력을 전송하는 제2중계코일을 구비한다. The relay coil may include a first relay coil for receiving the radio power of the first frequency band, a conversion circuit for converting the frequency of the radio power received by the first relay coil to the second frequency band, And a second relay coil connected to the conversion circuit for transmitting the radio power of the second frequency band.
상기 제1중계코일과 제2중계코일은 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 상기 중계기는 상기 제1중계코일과 제2중계코일의 사이에 배치되는 차폐부재를 포함할 수 있다. The first relay coil and the second relay coil may be arranged to face each other. The repeater may include a shielding member disposed between the first relay coil and the second relay coil.
실시예에 있어서, 상기 전송코일은, 유도 방식의 전력을 송신하게 자기장을 발생시키도록 형성되는 제1 코일, 및 상기 제1 코일을 감싸도록 권선되며, 공진 방식의 전력을 송신하게 공진 주파수로 진동하는 자기장을 생성하도록 이루어지는 제2 코일을 포함한다.In an embodiment, the transmission coil may include a first coil formed to generate a magnetic field to transmit inductive mode power, and a second coil wound around the first coil, And a second coil configured to generate a magnetic field.
상기 무선 전력 전송장치의 제어부는, 상기 제1 및 제2 코일에 개별적으로 전력을 인가하고, 상기 전력 인가에 대한 상기 무선 전력 수신장치의 반응을 이용하여 상기 유도 방식 및 공진 방식 중 어느 방식으로 전력을 전송할 것인지 결정할 수 있다. Wherein the control unit of the wireless power transmission apparatus applies electric power to the first and second coils separately and controls the power of the wireless power transmission apparatus by using either the inductive mode or the resonant mode, To be transmitted.
상기 본체는 상기 전송코일에 전기적으로 연결되는 회로부를 더 포함하고, 상기 회로부는 복수의 커패시터들의 전기적 연결을 변경하여 상기 제1주파수 대역을 시프트할 수 있다. 상기 회로부는 상기 복수의 커패시터들 중에서 상기 무선 전력을 전송하는 공진회로에 포함되는 커패시터의 개수를 가변하도록 이루어질 수 있다.The body further includes a circuit portion electrically connected to the transmission coil, and the circuit portion may shift the first frequency band by changing the electrical connection of the plurality of capacitors. The circuit unit may be configured to vary the number of capacitors included in the resonant circuit that transmits the radio power among the plurality of capacitors.
또한, 본 발명은, 무선 전력을 송신하도록 형성되는 전송장치, 및 상기 전송장치로부터 무선 전력을 수신하도록 형성되는 수신장치를 포함하고, 상기 전송장치는, 무선 전력을 전송하도록 전류변화를 통하여 자속을 변환하는 전송코일을 구비하는 본체, 및 상기 자속 변환을 근거로 상기 무선 전력을 수신하며, 상기 수신된 무선 전력을 상기 수신장치로 전달하도록 상기 전송코일을 마주보도록 배치되는 중계코일을 구비하는 중계기를 포함하는 무선 충전 시스템을 개시한다.The present invention also relates to a wireless communication system including a transmitting apparatus formed to transmit wireless power and a receiving apparatus configured to receive wireless power from the transmitting apparatus, And a relay coil disposed to receive the radio power based on the magnetic flux conversion and arranged to face the transmission coil to transfer the received radio power to the reception device, / RTI >
본 발명은 중계기를 통하여, 자기 유도 방식을 이용하는 경우에 있어, 제한된 위치에 전송장치와 수신장치가 위치해야 충전이 이루어지는 단점을 해결할 수 있다. 또한, 이를 통하여 충전면에서 자유도가 증가할 뿐만 아니라 전송장치와 수신장치 간의 충전 거리가 증가할 수 있다.The present invention can solve the disadvantage that, when the magnetic induction method is used through the repeater, the transmission device and the receiving device are located at a limited position, charging is performed. In addition, through this, not only the degree of freedom is increased on the charging surface, but also the charging distance between the transmitting device and the receiving device can be increased.
또한, 본 발명은 유도 방식의 코일 및 공진 방식의 코일을 중계기와 조합하여, 유도/공진 호환형 코일을 구현한다. 본 발명의 유도/공진 호환형 코일은 기존에 이미 상용화된 유도 방식에 대해, 공진 방식으로 발전하기 위한 과도기적 기술을 제공할 수 있다.
Further, the present invention combines induction type coils and resonance type coils with repeaters to realize induction / resonance compatible coils. INDUSTRIAL APPLICABILITY The induction / resonance compatible coil of the present invention can provide a transient technology for generating a resonance method for an induction system that has already been commercialized.
도 1은 본 발명의 실시 예들에 따른 무선 전력 전송장치 및 무선 전력 수신장치를 개념적으로 나타낸 예시도이다.
도 2a 및 2b는 본 명세서에 개시된 실시 예들에서 채용 가능한 무선 전력 전송장치 및 무선 전력 수신장치의 구성을 예시적으로 나타낸 블록도이다.
도 3은 유도 결합 방식에 따라 무선 전력 전송장치로부터 무선 전력 수신장치에 무선으로 전력이 전달되는 개념을 도시한다.
도 4는 본 명세서에 개시된 실시 예들에서 채용 가능한 자기 유도 방식의 무선 전력 전송장치 및 무선 전력 수신장치의 구성의 일부를 예시적으로 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 명세서에 개시된 실시 예들에서 채용 가능한 유도 결합 방식에 따라 전력을 수신하는 하나 이상의 전송 코일들을 가지도록 구성된 무선 전력 전송장치의 블록도이다.
도 6은 공진 결합 방식에 따라 무선 전력 전송장치로부터 무선 전력 수신장치에 무선으로 전력이 전달되는 개념을 도시한다.
도 7은 본 명세서에 개시된 실시 예들에서 채용 가능한 공진 방식의 무선 전력 전송장치 및 무선 전력 수신장치의 구성의 일부를 예시적으로 나타낸 블록도이다.
도 8은 본 명세서에 개시된 실시 예들에서 채용 가능한 공진 결합 방식에 따라 전력을 수신하는 하나 이상의 전송 코일들을 가지도록 구성된 무선 전력 전송장치의 블록도이다.
도 9는 본 명세서에 개시된 실시 예들을 따르는 무선 전력 전달에 있어서 무선 전력 신호의 변조 및 복조를 통하여 무선 전력 전송장치와 전자 기기 사이에 패킷을 송수신하는 개념을 도시한다.
도 10은 본 명세서에 개시된 실시 예들을 따르는 무선 전력 전송에서 전력 제어 메시지를 송수신하기 위한 구성을 도시한다.
도 11은 본 명세서에 개시된 실시 예들을 따르는 무선 전력 전송에서 수행되는 변조 및 복조에서의 신호의 형태를 도시한다.
도 12는 본 명세서에 개시된 실시 예들을 따르는 무선 전력 전달방법에 사용되는 전력 제어 메시지를 포함하는 패킷을 도시한다.
도 13은 본 명세서에 개시된 실시 예들을 따르는 무선 전력 전송장치 및 무선 전력 수신장치의 동작 상태들을 도시한다.
도 14 내지 도 18은 상기 무선 전력 전송장치(100) 및 무선 전력 수신장치 간의 전력 제어 메시지를 포함하는 패킷들의 구조를 도시한다.
도 19는 무선 전력 전송장치가 하나 이상의 무선 전력 수신장치들에게 전력을 전달하는 방법을 도시한 개념도이다.
도 20은 중계기를 구비하는 전송장치를 나타내는 사시도이다.
도 21, 도 22 및 도 23은 각각 도 20에 도시된 전송코일, 중계코일 및 수신코일의 평면도이다.
도 24 및 도 25는 유도 방식과 공진 방식 호환이 가능한 충전방법의 개념도 및 블록다이어그램이다.
도 26은 도 20의 중계기의 구성도이다.
도 27a 및 도 27b는 유도 방식과 공진 방식 호환이 가능한 전송코일의 평면도 및 정면도이다.
도 28은 도 27a의 전송코일의 구동방법의 일 예를 나타내는 개념도이다.
도 29는 도 27a의 전송코일과 연결되는 회로의 블록다이어그램이다.FIG. 1 is an exemplary view conceptually showing a wireless power transmission apparatus and a wireless power reception apparatus according to embodiments of the present invention.
2A and 2B are block diagrams illustrating exemplary configurations of a wireless power transmission device and a wireless power reception device that can be employed in the embodiments disclosed herein.
3 illustrates a concept that power is transmitted from a wireless power transmission apparatus to a wireless power receiving apparatus wirelessly according to an inductive coupling scheme.
4 is a block diagram exemplarily showing a part of the configuration of a wireless power transmission apparatus and a wireless power reception apparatus of a magnetic induction type that can be employed in the embodiments disclosed herein.
5 is a block diagram of a wireless power transmission apparatus configured to have one or more transmission coils that receive power in accordance with an inductive coupling scheme employable in the embodiments disclosed herein.
FIG. 6 illustrates a concept that power is transmitted from a wireless power transmission apparatus to a wireless power reception apparatus wirelessly according to a resonant coupling scheme.
7 is a block diagram exemplarily showing a part of a configuration of a wireless power transmission apparatus and a wireless power reception apparatus of a resonance type usable in the embodiments disclosed herein.
8 is a block diagram of a wireless power transmission apparatus configured to have one or more transmission coils that receive power in accordance with a resonant coupling scheme employable in the embodiments disclosed herein.
9 illustrates a concept of transmitting and receiving packets between a wireless power transmission device and an electronic device through modulation and demodulation of a wireless power signal in wireless power transmission according to the embodiments disclosed herein.
10 illustrates a configuration for transmitting and receiving a power control message in a wireless power transmission according to the embodiments disclosed herein.
FIG. 11 illustrates the form of signals in modulation and demodulation performed in a wireless power transmission in accordance with the embodiments disclosed herein.
12 illustrates a packet including a power control message used in a wireless power transfer method in accordance with the embodiments disclosed herein.
13 illustrates operating states of a wireless power transmission apparatus and a wireless power receiving apparatus according to embodiments disclosed herein.
14 to 18 show the structure of packets including the power control message between the wireless
19 is a conceptual diagram showing a method by which a wireless power transmission apparatus transmits electric power to one or more wireless power reception apparatuses.
20 is a perspective view showing a transmission apparatus having a repeater.
Figs. 21, 22, and 23 are plan views of the transmission coil, the relay coil, and the reception coil shown in Fig. 20, respectively.
24 and 25 are a conceptual diagram and a block diagram of a charging method that is compatible with the induction method and the resonance method.
Fig. 26 is a configuration diagram of the relay device of Fig. 20; Fig.
27A and 27B are a plan view and a front view of a transmission coil which is compatible with the induction type and the resonance type.
FIG. 28 is a conceptual diagram showing an example of a method of driving the transmission coil of FIG. 27A. FIG.
Fig. 29 is a block diagram of a circuit connected to the transmission coil of Fig. 27A. Fig.
본 명세서에 개시된 기술은 무선 전력 전송(wireless power transmission)에 적용된다. 그러나 본 명세서에 개시된 기술은 이에 한정되지 않고, 상기 기술의 기술적 사상이 적용될 수 있는 모든 전력 전송 시스템 및 방법, 무선 충전회로 및 방법, 그 외 무선으로 전송되는 전력을 이용하는 방법 및 장치에도 적용될 수 있다.The techniques disclosed herein apply to wireless power transmission. However, the technology disclosed in this specification is not limited thereto, and can be applied to all power transmission systems and methods, wireless charging circuits and methods, and other methods and apparatus that utilize wirelessly transmitted power to which the technical idea of the technology can be applied .
본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.It is noted that the technical terms used herein are used only to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. It is also to be understood that the technical terms used herein are to be interpreted in a sense generally understood by a person skilled in the art to which the present invention belongs, Should not be construed to mean, or be interpreted in an excessively reduced sense. Further, when a technical term used herein is an erroneous technical term that does not accurately express the spirit of the present invention, it should be understood that technical terms that can be understood by a person skilled in the art are replaced. In addition, the general terms used in the present invention should be interpreted according to a predefined or prior context, and should not be construed as being excessively reduced.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.Also, the singular forms "as used herein include plural referents unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the term "comprising" or "comprising" or the like should not be construed as necessarily including the various elements or steps described in the specification, Or may be further comprised of additional components or steps.
또한, 또한, 본 명세서에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
Furthermore, suffixes "module" and " part "for components used in the present specification are given or mixed in consideration of ease of specification, and do not have their own meaning or role.
또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다. Furthermore, terms including ordinals such as first, second, etc. used in this specification can be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to like or similar elements throughout the several views, and redundant description thereof will be omitted.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. It is to be noted that the accompanying drawings are only for the purpose of facilitating understanding of the present invention, and should not be construed as limiting the scope of the present invention with reference to the accompanying drawings.
정의Justice
다대일 통신 방법: 송신기 (Tx) 하나가 다수의 수신기 (Rx)와 통신하는 방법Many-to-one communication method: how one transmitter (Tx) communicates with multiple receivers (Rx)
단방향 통신: 단지 수신기가 송신기 쪽으로만 필요한 메세지를 전송하는 통신 방법Unidirectional communication: a communication method in which a receiver only sends a necessary message to the transmitter side
양방향 통신: 송신기는 수신기로, 수신기는 송신기로, 즉 양쪽에서 메시지 전송이 가능한 통신 방법Bidirectional communication: A transmitter is a receiver and a receiver is a transmitter, that is, a communication method capable of transmitting messages on both sides
여기서, 송신기 및 수신기는 각각 송신장치 및 수신장치와 동일한 의미이며, 이하, 이들 용어는 혼용될 수 있다.
Here, the transmitter and the receiver are the same as the transmitter and the receiver, respectively, and these terms can be used in combination.
무선 전력 전송장치 및 무선 전력 수신장치 개념도Wireless power transmission device and wireless power receiving device conceptual diagram
도 1은 본 발명의 실시 예들에 따른 무선 전력 전송장치 및 무선 전력 수신장치를 개념적으로 나타낸 예시도이다.FIG. 1 is an exemplary view conceptually showing a wireless power transmission apparatus and a wireless power reception apparatus according to embodiments of the present invention.
도 1을 참조하여 알 수 있는 바와 같이, 상기 무선 전력 전송장치(100)는 상기 무선 전력 수신장치(200)가 필요로 하는 무선으로 전력을 전달하는 전력 전달 장치일 수 있다 .1, the wireless
또한, 상기 무선 전력 전송장치(100)는 무선으로 전력을 전달함으로써 상기 무선 전력 수신장치(200)의 배터리를 충전하는 무선 충전 장치일 수 있다.The wireless
그 밖에도, 상기 무선 전력 전송장치(100)는 접촉되지 않은 상태에서 전원이 필요한 무선 전력 수신장치(200)에게 전력을 전달하는 여러 가지 형태의 장치로 구현될 수 있다.In addition, the wireless
상기 무선 전력 수신장치(200)는 상기 무선 전력 전송장치(100)로부터 무선으로 전력을 수신하여 동작이 가능한 기기이다. 또한, 상기 무선 전력 수신장치(200)는 상기 수신된 무선 전력을 이용하여 배터리를 충전할 수 있다.The wireless
한편, 본 명세서에서 설명되는 무선으로 전력을 수신하는 무선 전력 수신장치는 휴대가 가능한 모든 전자 기기, 예컨대 키보드, 마우스, 영상 또는 음성의 보조 출력장치 등의 입출력장치를 비롯하여, 휴대폰, 셀룰러폰, 스마트 폰(smart phone), PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player)와, 태블릿, 혹은 멀티미디어 기기 등을 포괄하는 의미로 해석되어야 한다.Meanwhile, the wireless power receiving apparatus that receives power wirelessly as described in the present specification may be any portable electronic apparatus such as a keyboard, a mouse, an auxiliary output device such as a video or audio auxiliary output device, a cellular phone, a cellular phone, A smart phone, a PDA (Personal Digital Assistants), a PMP (Portable Multimedia Player), a tablet, or a multimedia device.
상기 무선 전력 수신장치(200)는, 후술하는 바와 같이, 이동 통신 단말기(예컨대 휴대폰, 셀룰러폰, 태블릿) 또는 멀티미디어 기기일 수 있다.
The wireless
한편, 상기 무선 전력 전송장치(100)는 하나 이상의 무선 전력 전달 방법을 이용하여 상기 무선 전력 수신장치(200)로 상호간 접촉이 없이 무선으로 전력을 전달할 수 있다. 즉, 상기 무선 전력 전송장치(100)는 상기 무선 전력 신호에 의한 자기 유도 현상에 기초한 유도 결합(Inductive Coupling) 방식과 특정한 주파수의 무선 전력 신호에 의한 전자기적 공진 현상에 기초한 공진 결합(Magnetic Resonance Coupling) 방식 중 하나 이상을 이용하여 전력을 전달할 수 있다.Meanwhile, the wireless
상기 유도 결합 방식에 의한 무선 전력 송신은 1차 코일 및 2차 코일을 이용하여 전력을 무선으로 전송하는 기술로, 자기 유도 현상에 의하여 하나의 코일에서 변화하는 자기장 통해 다른 코일 쪽에 전류가 유도됨으로써 전력이 전달되는 것을 말한다.The inductive coupling type wireless power transmission is a technique of wirelessly transmitting power by using a primary coil and a secondary coil, and a current is induced to the other coil through a magnetic field changing in one coil due to the magnetic induction phenomenon, .
상기 공진 결합 방식에 의한 무선 전력 송신은 상기 무선 전력 전송장치(100)에서 전송한 무선 전력 신호에 의하여 상기 무선 전력 수신장치(200)에서 공진이 발생하고, 상기 공진 현상에 의하여 상기 무선 전력 전송장치(100)로부터 상기 무선 전력 수신장치(200)로 전력이 전달되는 것을 말한다.
In the wireless power transmission by the resonance coupling method, resonance occurs in the wireless
이하에서는 본 명세서에 개시된 무선 전력 전송장치(100) 및 무선 전력 수신장치(200)에 관한 실시 예들을 구체적으로 설명한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 사용한다.
Hereinafter, embodiments of the wireless
도 2A 및 2B는 본 명세서에 개시된 실시 예들에서 채용 가능한 무선 전력 전송장치(100) 및 무선 전력 수신장치(200)의 구성을 예시적으로 나타낸 블록도이다.
2A and 2B are block diagrams illustrating a configuration of a wireless
무선 전력 전송장치Wireless power transmission device
도 2A를 참조하면, 상기 무선 전력 전송장치(100)는 전력 전달부(Power Transmission Unit)(110)를 포함하도록 구성된다. 상기 전력 전달부(110)는 전력 변환부(Power Conversion Unit)(111) 및 전력 송신 제어부(Power Transmission Control Unit)(112)를 포함하여 구성될 수 있다.
Referring to FIG. 2A, the wireless
상기 전력 변환부(111)는 송신측 전원 공급부(190)로부터 공급된 전력을 무선 전력 신호(wireless power signal)로 변환하여 상기 무선 전력 수신장치(200)로 전달한다. 상기 전력 변환부(111)에 의하여 전달되는 무선 전력 신호는 진동(oscillation)하는 특성을 가진 자기장(magnetic field) 또는 전자기장(electro-magnetic field)의 형태로 형성된다. 이를 위하여 상기 전력 변환부(111)는 상기 무선 전력 신호가 발생하는 코일을 포함하도록 구성될 수 있다.The
상기 전력 변환부(111)는 각 전력 전달 방식에 따라 다른 형태의 무선 전력 신호를 형성하기 위한 구성 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 전력 변환부(111)는 유도 결합 방식에 따라 상기 무선 전력 수신장치(200)의 2차 코일에 전류를 유도시키기 위하여 변화하는 자기장을 형성시키는 1차 코일을 포함하도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 전력 변환부(111)는 공진 결합 방식에 따라 상기 무선 전력 수신장치(200)에 공진 현상을 발생시키기 위하여 특정 공진 주파수를 가진 자기장을 형성시키는 코일(또는 안테나)를 포함하도록 구성될 수 있다.The
또한, 상기 전력 변환부(111)는 전술된 유도 결합 방식과 공진 결합 방식 중 하나 이상의 방법을 이용하여 전력을 전달할 수 있다.The
상기 전력 변환부(111)에 포함되는 구성 요소들 중 유도 결합 방식을 따르는 것들에 대하여는 도 4 및 도 5를 참조하여, 공진 결합 방식을 따르는 것들에 대하여는 도 7 및 도 8을 참조하여 후술된다.Among the components included in the
한편, 상기 전력 변환부(111)는 상기 무선 전력 신호를 형성시키기 위해 사용되는 주파수, 인가되는 전압, 전류 등의 특성을 조절할 수 있는 회로를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
The
상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 전력 전달부(110)에 포함되는 각 구성요소를 제어한다. 상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 무선 전력 공급 장치(100)를 제어하는 다른 제어부(미도시)와 통합되도록 구현될 수 있다.
The power
한편, 상기 무선 전력 신호가 도달할 수 있는 영역은 두 가지로 구분될 수 있다. 먼저, 활동 영역(active area)은 상기 무선 전력 수신장치(200)로 전력을 전달하는 무선 전력 신호가 통과하는 영역을 말한다. 다음으로, 감지 영역(semi-active area)은 상기 무선 전력 전송장치(100)가 상기 무선 전력 수신장치(200)의 존재를 감지할 수 있는 관심 영역을 말한다. 여기서, 상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 무선 전력 수신장치(200)가 상기 활동 영역 또는 감지 영역에 배치(placement)되거나 제거(removal)되었는지 여부에 대하여 감지할 수 있다. 구체적으로, 상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 전력 변환부(111)에서 형성되는 무선 전력 신호를 이용하거나, 별도로 구비된 센서에 의하여 상기 무선 전력 수신장치(200)가 상기 활동 영역 또는 감지 영역에 배치되었는지 여부를 검출할 수 있다. 예컨대, 상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 감지 영역에 존재하는 상기 무선 전력 수신장치(200)로 인하여 상기 무선 전력 신호가 영향을 받아, 상기 전력 변환부(111)의 상기 무선 전력 신호를 형성하기 위한 전력의 특성이 변화하는지 여부를 모니터링함으로써 상기 무선 전력 수신장치(200)의 존재를 검출할 수 있다. 다만, 상기 활동 영역 및 감지 영역은 유도 결합 방식 및 공진 결합 방식 등의 무선 전력 전달방식에 따라 다를 수 있다.
Meanwhile, an area where the wireless power signal can reach can be divided into two types. First, an active area refers to a region through which a wireless power signal that transmits power to the wireless
상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 무선 전력 수신장치(200)의 존재를 검출한 결과에 따라 상기 무선 전력 수신장치(200)를 식별하는 과정을 수행하거나, 무선 전력 전송을 시작할 것인지 여부를 결정할 수 있다.The power
또한, 상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 무선 전력 신호를 형성하기 위한 상기 전력 변환부(111)의 주파수, 전압, 전류 중 하나 이상의 특성을 결정할 수 있다. 상기 특성의 결정은 상기 무선 전력 전송장치(100) 측의 조건에 의하여 또는 상기 무선 전력 수신장치(200) 측의 조건에 의하여 이루어질 수 있다.
The power
상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 무선 전력 수신장치(200)로부터 전력 제어 메시지를 수신할 수 있다. 상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 수신된 전력 제어 메시지를 기초로 상기 전력 변환부(111)의 주파수, 전압, 전류 중 하나 이상의 특성을 결정할 수 있으며, 그 밖에 상기 전력 제어 메시지를 기초로 다른 제어 동작을 수행할 수 있다. The power
예를 들어, 상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 무선 전력 수신장치(200)의 정류된 전력량 정보, 충전 상태 정보 및 식별 정보 중 하나 이상을 포함하는 전력 제어 메시지에 따라 상기 무선 전력 신호를 형성시키기 위해 사용되는 주파수, 전류, 전압 중 하나 이상의 특성을 결정할 수 있다.
For example, the power
또한, 상기 전력 제어 메시지를 이용하는 그 밖의 다른 제어 동작으로서, 상기 무선 전력 전송장치(100)는 무선 전력 전달과 관련된 일반적인 제어 동작을 상기 전력 제어 메시지를 기초로 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 무선 전력 전송장치(100)는 상기 전력 제어 메시지를 통하여 상기 무선 전력 수신장치(200)와 관련된 청각적 또는 시각적으로 출력할 정보를 수신하거나, 기기간의 인증 등에 필요한 정보를 수신할 수도 있다.In addition, as another control operation using the power control message, the wireless
이와 같은 상기 전력 제어 메시지를 수신하기 위하여, 상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 무선 전력 신호를 통하여 수신하는 방법 및 그 외의 사용자 데이터를 수신하는 방법 중 적어도 하나를 이용할 수 있다.In order to receive the power control message, the power
상기 전력 제어 메시지를 수신하기 위하여, 상기 무선 전력 전송장치(100)는 상기 전력 변환부(111)와 전기적으로 연결된 변복조부(Power Communications Modulation/Demodulation Unit)(113)를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 변복조부(113)는 상기 무선 전력 수신장치(200)에 의하여 변조된 무선 전력 신호를 복조하여 상기 전력 제어 메시지를 수신하기 위하여 사용될 수 있다. In order to receive the power control message, the wireless
그 밖에, 어떤 실시 예에서는 상기 전력 송신 제어부(112)가 상기 무선 전력 전송장치(100)에 포함되어 있는 통신 수단(미도시)에 의하여 전력 제어 메시지가 포함되어 있는 사용자 데이터를 수신함으로써 전력 제어 메시지를 획득할 수도 있다.In addition, in some embodiments, the power
[In-band two-way communication을 지원 하는 경우][When supporting in-band two-way communication]
또한, 본 명세서에 개시된 실시 예들을 따르는 양방향 통신이 가능한 무선 전력 전송환경에서는, 상기 전력 송신 제어부(112)가 상기 무선 전력 수신장치(200)로 데이터를 전송할 수 있다. 상기 전력 송신 제어부(112)가 전송하는 데이터는 상기 무선 전력 수신장치(200)가 전력 제어 메시지를 보내도록 요청하는 것일 수 있다.
In addition, in the wireless power transmission environment capable of bidirectional communication according to the embodiments disclosed herein, the power
무선 전력 수신장치Wireless power receiving device
도 2B를 참조하면, 상기 무선 전력 수신장치는(200)는 전원 공급부(290)를 포함하도록 구성된다. 상기 전원 공급부(290)는 상기 무선 전력 수신장치(200)의 작동에 필요한 전력을 공급한다. 상기 전원 공급부(290)는 전력 수신부(291) 및 전력 수신 제어부(292)를 포함하여 구성될 수 있다.
Referring to FIG. 2B, the wireless
상기 전력 수신부(291)는 상기 무선 전력 전송장치(100)로부터 무선으로 전달되는 전력을 수신한다.The
상기 전력 수신부(291)는 무선 전력 전달 방식에 따라 상기 무선 전력 신호를 수신하기 위해 필요한 구성 요소를 포함할 수 있다. 또한, 상기 전력 수신부(291)는 하나 이상의 무선 전력 전달 방식에 따라 전력을 수신할 수 있으며, 이 경우 상기 전력 수신부(291)는 각 방식에 따라 필요한 서로 구성 요소들을 함께 포함할 수 있다.The
먼저, 상기 전력 수신부(291)는 진동하는 특성을 가진 자기장 또는 전자기장의 형태로 전달되는 무선 전력 신호를 수신하기 위한 코일을 포함하도록 구성될 수 있다. First, the
예컨대, 유도 결합 방식에 따른 구성 요소로서, 상기 전력 수신부(291)는 변화되는 자기장에 의하여 전류가 유도되는 2차 코일을 포함할 수 있다. 또한, 상기 전력 수신부(291)는 공진 결합 방식에 따른 구성 요소로서 특정 공진 주파수를 가진 자기장에 의하여 공진 현상이 발생되는 코일 및 공진 회로를 포함할 수 있다.For example, as a component according to an inductive coupling scheme, the
다만, 상기 전력 수신부(291)가 하나 이상의 무선 전력 전달 방식에 따라 전력을 수신하는 경우, 상기 전력 수신부(291)는 하나의 코일을 이용하여 수신하도록 구현되거나, 또는 각 전력 전달 방식에 따라 다르게 형성된 코일을 이용하여 수신하도록 구현될 수 있다.However, when the
상기 전력 수신부(291)에 포함되는 구성 요소들 중 유도 결합 방식을 따르는 것들에 대하여는 도 4를 참조하여, 공진 결합 방식을 따르는 것들에 대하여는 도 7을 참조하여 후술된다.
Among the components included in the
한편, 상기 전력 수신부(291)는 상기 무선 전력 신호를 직류로 변환하기 위한 정류 회로(rectifier) 및 평활 회로(regulator)를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 전력 수신부(291)는 수신된 전력 신호에 의하여 과전압 또는 과전류가 발생하지 않도록 방지하는 회로를 더 포함할 수 있다.
Meanwhile, the
상기 전력 수신 제어부(292)는 상기 전원 공급부(290)에 포함되는 각 구성요소를 제어한다.The power
구체적으로, 상기 전력 수신 제어부(292)는 상기 무선 전력 전송장치(100)로 전력 제어 메시지를 전달할 수 있다. 상기 전력 제어 메시지는 상기 무선 전력 전송장치(100)에게 무선 전력 신호의 전달을 개시하거나 종료하도록 지시하는 것일 수 있다. 또한 상기 전력 제어 메시지는 상기 무선 전력 전송장치(100)에게 상기 무선 전력 신호의 특성을 조절하도록 지시하는 것일 수 있다.Specifically, the power
이와 갈은 상기 전력 제어 메시지를 전송하기 위하여, 상기 전력 수신 제어부(292)는 상기 무선 전력 신호를 통하여 전송하는 방법 및 그 외의 사용자 데이터를 통하여 전송하는 방법 중 적어도 하나를 이용할 수 있다.In order to transmit the power control message, the
상기 전력 제어 메시지를 전송하기 위하여, 상기 무선 전력 수신장치(200)는 상기 전력 수신부(291)와 전기적으로 연결된 변복조부(Power Communications Modulation/Demodulation Unit)(293)를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 변복조부(293)는, 전술된 상기 무선 전력 전송장치(100)의 경우와 마찬가지로, 상기 무선 전력 신호를 통하여 상기 전력 제어 메시지를 전송하기 위하여 사용될 수 있다. 상기 변복조부(293)는 상기 무선 전력 송신장치(100)의 전력 변환부(111)를 흐르는 전류 및/또는 전압을 조절하는 수단으로 사용될 수 있다. 이하, 상기 무선 전력 전송장치(100) 측과 상기 무선 전력 수신장치(200) 측의 각각의 변복조부(113 및 293)가 무선 전력 신호를 통한 전력 제어 메시지의 송수신을 위하여 사용되는 방법에 대하여 설명된다.In order to transmit the power control message, the wireless
상기 전력 변환부(111)에 의하여 형성된 무선 전력 신호는 상기 전력 수신부(291)에 의하여 수신된다. 이때, 상기 전력 수신 제어부(292)는 상기 무선 전력 신호를 변조(modulation)하도록 상기 무선 전력 수신장치(200) 측의 변복조부(293)를 제어한다. 예컨대, 상기 전력 수신 제어부(292)는 상기 전력 수신부(291)과 연결된 변복조부(293)의 리액턴스(reactance)를 변경시킴으로써 상기 무선 전력 신호로부터 수신하는 전력량이 그에 따라 변하도록 변조 과정을 수행할 수 있다. 상기 무선 전력 신호로부터 수신되는 전력량의 변경은 상기 무선 전력 신호를 형성시키는 상기 전력 변환부(111)의 전류 및/또는 전압의 변경을 가져온다. 이 때, 상기 무선 전력 전송장치(100) 측의 변복조부(113)는 상기 전력 변환부(111)의 전류 및/또는 전압의 변경을 감지하여 복조(demodulation) 과정을 수행한다.The wireless power signal formed by the
즉, 상기 전력 수신 제어부(292)는 상기 무선 전력 전송장치(100)에게 전달하고자 하는 전력 제어 메시지를 포함하는 패킷(packet)을 생성하여 상기 패킷이 포함되도록 상기 무선 전력 신호를 변조하고, 상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 변복조부(113)의 복조 과정 수행 결과를 기초로 상기 패킷을 디코드함으로써, 상기 패킷에 포함되어 있는 상기 전력 제어 메시지를 획득할 수 있다. That is, the
그 밖에, 어떤 실시 예들에서는 상기 전력 수신 제어부(292)가 상기 무선 전력 수신장치(200)에 포함되어 있는 통신 수단(미도시)에 의하여 전력 제어 메시지가 포함되어 있는 사용자 데이터를 전송함으로써 전력 제어 메시지를 상기 무선 전력 전송장치(100)로 전송할 수도 있다.
In addition, in some embodiments, the power
[In-band two-way communication을 지원 하는 경우][When supporting in-band two-way communication]
또한, 본 명세서에 개시된 실시 예들을 따르는 양방향 통신이 가능한 무선 전력 전송환경에서는, 상기 전력 수신 제어부(292)가 상기 무선 전력 전송장치(100)로부터 전송되는 데이터를 수신할 수 있다. 상기 무선 전력 전송장치(100)로부터 전송되는 데이터는 전력 제어 메시지를 전송할 것을 요청하는 것일 수 있다.
In addition, in the wireless power transmission environment capable of bidirectional communication according to the embodiments disclosed herein, the power
그 밖에, 상기 전원 공급부(290)는 충전부(298) 및 배터리(299)를 더 포함하도록 구성될 수 있다.In addition, the
상기 전원 공급부(290)로부터 동작을 위한 전원을 공급받는 상기 무선 전력 수신장치(200)는 상기 무선 전력 전송장치(100)로부터 전달된 전력에 의하여 동작하거나, 또는 상기 전달된 전력을 이용하여 상기 배터리(299)를 충전한 후 상기 배터리(299)에 충전된 전력에 의하여 동작할 수 있다. 이때, 상기 전력 수신 제어부(292)는 상기 전달된 전력을 이용하여 충전을 수행하도록 상기 충전부(298)를 제어할 수 있다.
The wireless
이하에서, 본 명세서에 개시된 실시 예들에 적용 가능한 무선 전력 전송장치 및 무선 전력 수신장치에 대하여 설명된다. 먼저, 도 3 내지 도 5를 참조하여 상기 무선 전력 전송장치가 상기 무선 전력 수신장치로 유도 결합 방식에 따라 전력을 전달하는 방법이 개시된다.
Hereinafter, a wireless power transmission apparatus and a wireless power receiving apparatus applicable to the embodiments disclosed herein will be described. 3 to 5, a method of transmitting power by the wireless power transmission apparatus to the wireless power reception apparatus according to an inductive coupling scheme is disclosed.
유도 결합 방식Inductively coupled
도 3은 유도 결합 방식에 따라 무선 전력 전송장치로부터 무선 전력 수신장치에 무선으로 전력이 전달되는 개념을 도시한다.3 illustrates a concept that power is transmitted from a wireless power transmission apparatus to a wireless power receiving apparatus wirelessly according to an inductive coupling scheme.
무선 전력 전송장치(100) 의 전력 전달이 유도 결합 방식을 따르는 경우, 상기 전력 전달부(110) 내의 1차 코일(primary coil)에 흐르는 전류의 세기가 변화되면, 그 전류에 의해 1차 코일을 통과하는 자기장이 변화한다. 이와 같이 변화된 자기장은 상기 무선 전력 수신장치(200) 내의 2차 코일(secondary coil) 측에 유도 기전력을 발생시킨다.When the power transmission of the wireless
이 방식에 따르면, 상기 무선 전력 전송장치(100)의 상기 전력 변환부(111)는 자기 유도에서의 1차 코일로 동작하는 전송 코일(Tx coil)(1111a)를 포함하도록 구성된다. 또한 상기 무선 전력 수신장치(200)의 상기 전력 수신부(291)는 자기 유도에서의 2차 코일로 동작하는 수신 코일(Rx coil)(2911a)을 포함하도록 구성된다.According to this scheme, the
먼저 상기 무선 전력 전송장치(100) 측의 상기 전송 코일(1111a)과 상기 무선 전력 수신장치(200) 측의 수신 코일이 근접하도록 상기 무선 전력 전송장치(100) 및 상기 무선 전력 수신장치(200)를 배치한다. 그 후 상기 전력 송신 제어부(112)가 상기 전송 코일(1111a)의 전류가 변화되도록 제어하면, 상기 전력 수신부(291)는 상기 수신 코일(2911a)에 유도된 기전력을 이용하여 상기 무선 전력 수신장치(200)에 전원을 공급하도록 제어한다.The wireless
상기 유도 결합 방식에 의한 무선 전력 전달의 효율은, 주파수 특성에 따른 영향은 적으나, 각 코일을 포함하는 상기 무선 전력 전송장치(100) 및 상기 무선 전력 수신장치(200) 사이의 배열(alignment) 및 거리(distance)의 영향을 받게 된다.
The efficiency of the wireless power transmission by the inductively coupled system is less influenced by the frequency characteristics but is influenced by the alignment between the wireless
한편, 유도 결합 방식에 의한 무선 전력 전달을 위하여 상기 무선 전력 전송장치(100)는 평평한 표면(flat surface) 형태의 인터페이스 표면(interface surface)(미도시)을 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 인터페이스 표면의 상부에는 하나 이상의 무선 전력 수신장치가 놓일 수 있으며, 상기 인터페이스 표면의 하부에는 상기 전송 코일(1111a)가 장착될 수 있다. 그 경우, 상기 인터페이스 표면의 하부에는 장착된 상기 전송 코일(1111a)과 상기 인터페이스 표면의 상부에 위치한 무선 전력 수신장치(200)의 수신 코일(2911a) 사이의 수직 공간(vertical spacing)이 작게 형성됨으로써 상기 코일들 간의 거리는 유도 결합 방식에 의한 무선 전력 전달이 효율적으로 이루어질 수 있도록 충분히 작게 된다.
Meanwhile, the wireless
또한, 상기 인터페이스 표면의 상부에는 상기 무선 전력 수신장치(200)가 놓일 위치를 지시하는 배열 지시부(미도시)가 형성될 수 있다. 상기 배열 지시부는 상기 인터페이스 표면의 하부에 장착된 전송 코일(1111a)과 상기 수신 코일(2911a) 사이의 배열이 적합하게 이루어질 수 있는 상기 무선 전력 수신장치(200)의 위치를 지시한다. 상기 배열 지시부는 단순한 표시(marks)이거나, 상기 무선 전력 수신장치(200)의 위치를 가이드하는 돌출 구조의 형태로 형성될 수 있다. 또는 상기 배열 지시부는 상기 인터페이스 표면의 하부에 장착되는 자석과 같은 자성체의 형태로 형성되어, 상기 무선 전력 수신장치(200) 내부에 장착된 다른 극의 자성체와의 상호간 인력에 의하여 상기 코일들이 적합한 배열을 이루도록 가이드할 수도 있다.
In addition, an arrangement indicator (not shown) may be formed on the interface surface to indicate a position where the wireless
한편, 상기 무선 전력 전송장치(100)는 하나 이상의 전송 코일을 포함하도록 형성될 수 있다. 상기 무선 전력 전송장치(100)는 상기 하나 이상의 전송 코일 중에서 상기 무선 전력 수신장치(200)의 수신 코일(2911a)과 적합하게 배열된 일부의 코일을 선택적으로 이용하여 전력 전송 효율을 높일 수 있다. 상기 하나 이상의 전송 코일을 포함하는 무선 전력 전송장치(100)에 관하여 도 5를 참조하여 후술된다.
Meanwhile, the wireless
이하에서는, 본 명세서에 개시된 실시 예들에 적용 가능한 유도 결합 방식의 무선 전력 전송장치 및 무선 전력 수신장치의 구성에 대하여 구체적으로 설명된다.
Hereinafter, a configuration of an inductively coupled wireless power transmission apparatus and a wireless power reception apparatus applicable to the embodiments disclosed herein will be described in detail.
유도 결합 방식의 무선 전력 전송장치 및 무선 전력 수신장치Inductively coupled wireless power transmission apparatus and wireless power receiving apparatus
도 4는 본 명세서에 개시된 실시 예들에서 채용 가능한 자기 유도 방식의 무선 전력 전송장치(100) 및 무선 전력 수신장치(200)의 구성의 일부를 예시적으로 나타낸 블록도이다. 도 4A를 참조하여 상기 무선 전력 전송장치(100)에 포함된 상기 전력 전달부(110)의 구성에 대하여 설명하고, 도 4B를 참조하여 상기 무선 전력 수신장치(200)에 포함된 상기 전원 공급부(290)의 구성에 대하여 설명한다.
4 is a block diagram exemplarily showing a part of the configuration of the wireless
도 4A를 참조하면, 상기 무선 전력 전송장치(100)의 상기 전력 변환부(111)는 전송 코일(Tx coil)(1111a) 및 인버터(1112)를 포함하도록 구성될 수 있다.Referring to FIG. 4A, the
상기 전송 코일(1111a)는, 전술된 바와 같이, 전류의 변화에 따라 무선 전력 신호에 해당하는 자기장을 형성한다. 상기 전송 코일(1111a)은 평판 나선형태(Planar Spiral type) 또는 원통형 솔레노이드 형태(Cylindrical Solenoid type)로 구현될 수 있다.As described above, the
상기 인버터(1112)는 상기 전원 공급부(190)로부터 얻은 직류 입력(DC input)을 교류 파형(AC waveform)으로 변형시킨다. 상기 인버터(1112)에 의해 변형된 교류 전류는 상기 전송 코일(1111a) 및 커패시터(capacitor)(미도시)를 포함하는 진동 회로(resonant circuit)를 구동시킴으로써 자기장이 상기 전송 코일(1111a)에서 형성된다.
The
그 밖에, 상기 전력 변환부(111)는 위치 결정부(Positioning Unit)(1114)를 더 포함하도록 구성될 수 있다. In addition, the
상기 위치 결정부(1114)는 상기 유도 결합 방식에 의한 무선 전력 전달의 효율을 높이기 위하여 상기 전송 코일(1111a)을 이동 또는 회전시킬 수 있다. 이는, 전술된 바와 같이, 유도 결합 방식에 의한 전력 전달은 1차 및 2차 코일을 포함하는 상기 무선 전력 전송장치(100) 및 상기 무선 전력 수신장치(200) 사이의 배열(alignment) 및 거리(distance)의 영향을 받기 때문이다. 특히, 상기 위치 결정부(1114)는 상기 무선 전력 수신장치(200)가 상기 무선 전력 전송장치(100)의 활동 영역 내에 존재하지 않는 경우에 사용될 수 있다.The
따라서, 상기 위치 결정부(1114)는 상기 무선 전력 전송장치(100)의 상기 전송 코일(1111a)과 및 상기 무선 전력 수신장치(200)의 상기 수신 코일(2911a)의 중심간 거리(distance)가 일정 범위 이내가 되도록 상기 전송 코일(1111a)을 이동시키거나, 상기 전송 코일(1111a)과 상기 수신 코일(2911a)의 중심이 중첩되도록 상기 전송 코일(1111a)를 회전시키는 구동부(미도시)를 포함하도록 구성될 수 있다.The
이를 위하여, 상기 무선 전력 전송장치(100)는 상기 무선 전력 수신장치(200)의 위치를 감지하는 센서로 이루어진 위치 감지부(detection unit)(미도시)를 더 구비할 수 있고, 상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 위치 감지 센서로부터 수신한 상기 무선 전력 수신장치(200)의 위치 정보를 기초로 상기 위치 결정부(1114)를 제어할 수 있다.To this end, the wireless
또한, 이를 위하여 상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 변복조부(113)를 통하여 상기 무선 전력 수신장치(200)와의 배열 또는 거리에 대한 제어 정보를 수신하고, 상기 수신된 배열 또는 거리에 대한 제어 정보를 기초로 상기 위치 결정부(1114)를 제어할 수 있다.For this, the power
만약, 상기 전력 변환부(111)가 복수의 전송 코일을 포함하도록 구성되었다면, 상기 위치 결정부(1114)는 상기 복수의 전송 코일 중에서 어느 것이 전력 전달을 위하여 사용될 것인지 결정할 수 있다. 상기 복수의 전송 코일을 포함한 무선 전력 전송장치(100)의 구성에 대해서는 도 5를 참조하여 후술된다.
If the
한편, 상기 전력 변환부(111)는 전력 센싱부(1115)를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 무선 전력 전송장치(100) 측의 전력 센싱부(1115)는 상기 전송 코일(1111a)에 흐르는 전류 또는 전압을 모니터링한다. 상기 전력 센싱부(1115)는 무선 전력 전송장치(100)의 정상동작 여부를 확인하기 위한 것으로, 외부로부터 공급되는 전원의 전압 또는 전류를 검출하고, 상기 검출된 전압 또는 전류가 임계값을 초과하는지를 확인할 수 있다. 상기 전력 센싱부(1115)는, 도시되지 않았으나, 외부로부터 공급되는 전원의 전압 또는 전류를 검출하기 위한 저항과 상기 검출된 전원의 전압값 또는 전류값과 임계값을 비교하여 그 비교 결과를 출력하는 비교기를 포함할 수 있다. 상기 전력 센싱부(1115)의 상기 확인 결과를 기초로, 상기 전력 송신 제어부(112)는 스위칭부(미도시)를 제어하여 상기 전송 코일(1111a)로 인가되는 전원을 차단할 수 있다.
Meanwhile, the
도 4B를 참조하면, 상기 무선 전력 수신장치(200)의 상기 전원 공급부(290)는 수신 코일(Rx 코일)(2911a) 및 정류 회로(2913)를 포함하도록 구성될 수 있다.Referring to FIG. 4B, the
상기 전송 코일(1111a)로부터 형성된 자기장에 변화에 의하여 상기 수신 코일(2911a)에서 전류가 유도된다. 상기 수신 코일(2911a)의 구현 형태는, 상기 전송 코일(1111a)의 경우와 마찬가지로, 평판 나선 형태 또는 원통형 솔레노이드 형태일 수 있다.A current is induced in the
또한, 무선 전력의 수신 효율을 높이거나 공진 감지(resonant detection)를 위해 직/병렬 커패시터들(series and parallel capacitors)이 상기 수신 코일(2911a)과 연결되도록 구성될 수 있다.In addition, series and parallel capacitors may be connected to the receiving
상기 수신 코일(2911a)은 단일 코일 또는 복수의 코일 형태일 수 있다.The receiving
상기 정류 회로(2913)는 교류를 직류로 변환시키기 위하여 전류에 대하여 전파 정류(full-wave rectification)를 수행한다. 상기 정류 회로(2913)는, 예컨대, 4개의 다이오드로 이루어진 브릿지(full bridge) 정류 회로, 또는 능동 소자(active components)를 이용한 회로로 구현될 수 있다.The
그 밖에, 상기 정류 회로(2913)는 정류된 전류를 보다 평탄하고 안정적인 직류로 만들어 주는 평활 회로(regulator)를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 정류 회로(2913)의 출력 전원은 상기 전원 공급부(290)의 각 구성 요소들에게 공급된다. 또한, 상기 정류 회로(2913)은 출력되는 직류 전원을 상기 전원 공급부(290)의 각 구성 요소(예컨대, 충전부(298)와 같은 회로)에 필요한 전원에 맞추기 위하여 적정한 전압으로 변환하는 직류-직류 변환기(DC-DC converter)를 더 포함할 수 있다.In addition, the
상기 변복조부(293)는 상기 전력 수신부(291)과 연결되고, 직류 전류에 대해서는 저항(resistance)이 변하는 저항성 소자로 구성될 수 있고, 교류 전류에 대해서는 리액턴스(reactance)가 변하는 용량성 소자로 구성될 수 있다. 상기 전력 수신 제어부(292)는 상기 변복조부(293)의 저항 또는 리액턴스를 변경시킴으로써 상기 전력 수신부(291)에 수신되는 무선 전력 신호를 변조할 수 있다.The modulation and
한편, 상기 전원 공급부(290)는 전력 센싱부(2914)를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 무선 전력 수신장치(200) 측의 전력 센싱부(2914)는 상기 정류 회로(2913)에 의하여 정류된 전원의 전압 및/또는 전류를 모니터링하고, 상기 모니터링 결과 상기 정류된 전원의 전압 및/또는 전류가 임계값을 초과하는 경우 상기 전력 수신 제어부(292)는 적절한 전력을 전달하도록 상기 무선 전력 전송장치(100)에게 전력 제어 메시지를 송신한다.
The
하나 이상의 전송 코일을 포함하여 구성된 무선 전력 전송장치A wireless power transmission apparatus configured with one or more transmission coils
도 5는 본 명세서에 개시된 실시 예들에서 채용 가능한 유도 결합 방식에 따라 전력을 수신하는 하나 이상의 전송 코일들을 가지도록 구성된 무선 전력 전송장치의 블록도이다.5 is a block diagram of a wireless power transmission apparatus configured to have one or more transmission coils that receive power in accordance with an inductive coupling scheme employable in the embodiments disclosed herein.
도 5를 참조하면, 본 명세서에 개시된 실시 예들을 따르는 무선 전력 전송장치(100) 의 전력 변환부(111)는 하나 이상의 전송 코일들(1111a-1 내지 1111a-n)로 구성될 수 있다. 상기 하나 이상의 전송 코일들(1111a-1 내지 1111a-n)은 부분적으로 겹치는 1차 코일들의 배열(an array of partly overlapping primary coils)일 수 있다. 상기 하나 이상의 전송 코일들 중 일부에 의하여 활동 영역이 결정될 수 있다.Referring to FIG. 5, the
상기 하나 이상의 전송 코일들(1111a-1 내지 1111a-n)은 상기 인터페이스 표면의 하부에 장착될 수 있다. 또한, 상기 전력 변환부(111)는 상기 하나 이상의 전송 코일들(1111a-1 내지 1111a-n) 중 일부의 코일들의 연결을 수립하고 해제하는 다중화기(Multiplexer)(1113)를 더 포함할 수 있다. The one or
상기 인터페이스 표면의 상부에 놓인 무선 전력 수신장치(200)의 위치가 감지되면, 상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 무선 전력 수신장치(200)의 감지된 위치를 고려하여 상기 하나 이상의 전송 코일들(1111a-1 내지 1111a-n) 중 상기 무선 전력 수신장치(200)의 수신 코일(2911a)과 유도 결합 관계에 놓일 수 있는 코일들이 연결될 수 있도록 상기 다중화기(1113)를 제어할 수 있다. When the position of the wireless
이를 위하여 상기 전력 송신 제어부(112)가 상기 무선 전력 수신장치(200)의 위치 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 무선 전력 전송장치(100)에 구비된 상기 위치 감지부(미도시)에 의하여 상기 인터페이스 표면 상의 상기 무선 전력 수신장치(200)의 위치를 획득할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 하나 이상의 전송 코일들(1111a-1 내지 1111a-n)을 각각 이용하여 상기 인터페이스 표면 상의 물체로부터 무선 전력 신호의 강도를 나타내는 전력 제어 메시지 또는 상기 물체의 식별 정보를 나타내는 전력 제어 메시지를 수신하고, 상기 수신된 결과를 기초로 상기 하나 이상의 전송 코일들 중 어느 코일의 위치와 근접한지를 판단함으로써 상기 무선 전력 수신장치(200)의 위치 정보를 획득할 수도 있다.For this, the power
한편, 상기 활동 영역은 상기 인터페이스 표면의 일부로서, 상기 무선 전력 전송장치(100)가 상기 무선 전력 수신장치(200)에 무선으로 전력을 전달할 때 높은 효율의 자기장이 통과할 수 있는 부분을 의미할 수 있다. 이 때, 상기 활동 영역을 통과하는 자기장을 형성시키는 단일 전송 코일 또는 하나 이상의 전송 코일들의 조합을 주요 셀(primary cell)로 지칭할 수 있다. 따라서, 상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 무선 전력 수신장치(200)의 감지된 위치를 기초로 활동 영역을 결정하고, 상기 활동 영역에 대응되는 주요 셀의 연결을 수립하여 상기 무선 전력 수신장치(200)의 수신 코일(2911a)와 상기 주요 셀에 속한 코일들이 유도 결합 관계에 놓일 수 있도록 상기 다중화기(1113)을 제어할 수 있다.On the other hand, the active area is a part of the interface surface, which means that the high efficiency magnetic field can pass when the wireless
또한, 상기 전력 변환부(111)는 연결된 코일들과 진동 회로(resonant circuit)를 형성하도록 임피던스를 조절하는 임피던스 매칭부(impedance matching unit)(미도시)를 더 포함할 수 있다.
The
이하에서, 도 6 내지 도 8을 참조하여 무선 전력 전송장치가 공진 결합 방식에 따라 전력을 전달하는 방법이 개시된다.
Hereinafter, a method of transmitting power according to a resonant coupling scheme by a wireless power transmission apparatus is described with reference to FIGS.
공진 결합 방식Resonance coupling method
도 6은 공진 결합 방식에 따라 무선 전력 전송장치로부터 무선 전력 수신장치에 무선으로 전력이 전달되는 개념을 도시한다.FIG. 6 illustrates a concept that power is transmitted from a wireless power transmission apparatus to a wireless power reception apparatus wirelessly according to a resonant coupling scheme.
먼저, 공진(resonance)(또는 공명)에 대해 간략하게 설명하면 다음과 같다. 공진(resonance)이란, 진동계가 그 고유 진동수와 같은 진동수를 가진 외력을 주기적으로 받아 진폭이 뚜렷하게 증가하는 현상을 말한다. 공진은 역학적 진동 및 전기적 진동 등 모든 진동에서 일어나는 현상이다. 일반적으로 외부에서 진동계에 진동시킬 수 있는 힘을 가했을 때 그 진동계의 고유 진동수와 외부에서 가해주는 힘의 진동수가 같으면 그 진동은 심해지고 진폭도 커진다.First, the resonance (or resonance) will be briefly described as follows. Resonance refers to a phenomenon in which the vibration system receives an external force periodically having the same frequency as its natural frequency, and the amplitude thereof increases sharply. Resonance is a phenomenon occurring in all vibrations, such as mechanical vibration and electrical vibration. Generally, when a force capable of vibrating the vibration system is applied from the outside, if the natural frequency of the vibration system is equal to the frequency of the external force, the vibration becomes larger and the amplitude becomes larger.
같은 원리로, 일정 거리 내에서 떨어져 있는 복수의 진동체들이 서로 동일한 주파수로 진동하는 경우, 상기 복수의 진동체들은 상호 공진하며, 이 경우 상기 복수의 진동체들 간에는 저항이 감소하게 된다. 전기 회로에서는 인덕터과 커패시터를 사용하여 공진 회로를 만들 수 있다. In the same principle, when a plurality of vibrating bodies separated within a certain distance oscillate at the same frequency, the plurality of vibrating bodies resonate with each other, and in this case, the resistance between the vibrating bodies decreases. In an electric circuit, an inductor and a capacitor can be used to make a resonant circuit.
무선 전력 전송장치(100)의 전력 전달이 공진 결합 방식을 따르는 경우, 상기 전력 전달부(110)에서 교류 전원에 의하여 특정한 진동 주파수를 가진 자기장이 형성된다. 상기 형성된 자기장에 의하여 상기 무선 전력 수신장치(200)에서 공진 현상이 일어나는 경우 상기 무선 전력 수신장치(200) 내에서는 상기 공진 현상에 의하여 전력이 발생된다.When the power transmission of the wireless
공진 주파수는, 예를 들어, 다음 수학식 1과 같은 수식에 의하여 결정될 수 있다. The resonance frequency can be determined by, for example, the following equation (1).
여기서, 공진 주파수(f)는 회로 내의 인덕턴스(L) 및 커패시턴스(C)에 의하여 결정된다. 코일을 사용하여 자기장을 형성하는 회로에 있어서 상기 인덕턴스는 상기 코일의 회전 수 등에 의하여 결정되고, 상기 커패시턴스는 상기 코일 사이의 간격, 면적 등에 의하여 결정될 수 있다. 상기 공진 주파수를 결정하기 위하여 상기 코일 외에 용량성 공진 회로가 연결되도록 구성될 수도 있다.
Here, the resonance frequency f is determined by the inductance L and the capacitance C in the circuit. In a circuit for forming a magnetic field using a coil, the inductance is determined by the number of revolutions of the coil and the like, and the capacitance can be determined by an interval, an area, or the like between the coils. A capacitive resonance circuit may be connected to the coil to determine the resonance frequency.
도 6을 참조하면, 공진 결합 방식에 따라 무선으로 전력이 전송되는 경우, 상기 무선 전력 전송장치(100)의 상기 전력 변환부(111)는 자기장이 형성되는 전송 코일(Tx coil)(1111b) 및 상기 전송 코일(1111b)와 연결되고 특정한 진동 주파수를 결정하기 위한 공진 회로(1116)를 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 공진 회로(1116)는 용량성 회로(capacitors)를 이용하여 구현될 수 있으며, 상기 전송 코일(1111b)의 인덕턴스 및 상기 공진 회로(1116)의 커패시턴스를 기초로 상기 특정한 진동 주파수가 결정된다.Referring to FIG. 6, when power is transmitted wirelessly according to a resonant coupling scheme, the
상기 공진 회로(1116)의 회로 소자의 구성은 상기 전력 변환부(111)가 자기장을 형성할 수 있도록 다양한 형태로 이루어질 수 있으며, 도 6과 같이 상기 전송 코일(1111b)과 병렬로 연결되는 형태로 제한되지 아니한다.The configuration of the circuit elements of the
또한, 상기 무선 전력 수신장치(200)의 상기 전력 수신부(291)는 상기 무선 전력 전송장치(100)에서 형성된 자기장에 의하여 공진 현상이 일어날 수 있도록 구성된 공진 회로(2912) 및 수신 코일(Rx coil)(2911b)을 포함한다. 즉, 상기 공진 회로(2912)는 역시 용량성 회로를 이용하여 구현될 수 있으며, 상기 공진 회로(2912)는 상기 수신 코일(2911b)의 인덕턴스와 상기 공진 회로(2912)의 커패시턴스를 기초로 결정되는 공진 주파수가 상기 형성된 자기장의 공진 주파수와 동일하도록 구성된다.The
상기 공진 회로(2912)의 회로 소자의 구성은 상기 전력 수신부(291)가 상기 자기장에 의하여 공진이 일어날 수 있도록 다양한 형태로 이루어질 수 있으며, 도 6과 같이 상기 수신 코일(2911b)과 직렬로 연결되는 형태로 제한되지 아니한다. The configuration of the circuit elements of the
상기 무선 전력 전송장치(100)에서의 상기 특정한 진동 주파수는 LTx, CTx를 가지고 상기 수학식 1을 이용하여 획득될 수 있다. 여기서, 상기 무선 전력 수신장치(200)의 LRX 및 CRX를 상기 수학식 1에 대입한 결과가 상기 특정한 진동 주파수와 동일한 경우에 상기 무선 전력 수신장치(200)에서는 공진이 일어난다.The specific vibration frequency in the wireless
공진 결합에 의한 무선 전력 전송 방식에 따르면, 상기 무선 전력 전송장치(100) 및 상기 무선 전력 수신장치(200)가 각각 동일 주파수로 공진하는 경우 전자파가 근거리 전자장을 통해 전달되게 되므로, 주파수가 다르면 상기 기기간 에너지 전달이 없게 된다.According to the wireless power transmission scheme using the resonance coupling, when the wireless
따라서, 상기 공진 결합 방식에 의한 무선 전력 전달의 효율은, 주파수 특성에 따른 영향이 큰 반면, 각 코일을 포함하는 상기 무선 전력 전송장치(100) 및 상기 무선 전력 수신장치(200) 사이의 배열 및 거리에 따른 영향은 유도 결합 방식에 비해 상대적으로 작다.
Therefore, the efficiency of the wireless power transmission by the resonance coupling method is largely affected by the frequency characteristics, while the arrangement between the wireless
이하에서는, 본 명세서에 개시된 실시 예들에 적용 가능한 공진 결합 방식의 무선 전력 전송장치 및 무선 전력 수신장치의 구성에 대하여 구체적으로 설명된다.
Hereinafter, a configuration of a wireless power transmission apparatus and a wireless power reception apparatus of a resonance coupling type applicable to the embodiments disclosed herein will be described in detail.
공진 결합 방식의 무선 전력 전송장치Resonant coupling type wireless power transmission device
도 7은 본 명세서에 개시된 실시 예들에서 채용 가능한 공진 방식의 무선 전력 전송장치(100) 및 무선 전력 수신장치(200)의 구성의 일부를 예시적으로 나타낸 블록도이다.7 is a block diagram exemplarily showing a part of the configuration of the wireless
도 7A를 참조하여 상기 무선 전력 전송장치(100)에 포함된 상기 전력 전달부(110)의 구성에 대하여 설명된다.The configuration of the
상기 무선 전력 전송장치(100)의 상기 전력 변환부(111)는 전송 코일(Tx coil)(1111b), 인버터(1112) 및 공진 회로(1116)를 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 인버터(1112)는 상기 전송 코일(1111b) 및 상기 공진 회로(1116)와 연결되도록 구성될 수 있다.The
상기 전송 코일(1111b)은 유도 결합 방식에 따라 전력을 전달하기 위한 전송 코일(1111a)과 별도로 장착될 수 있으나, 하나의 단일 코일을 이용하여 유도 결합 방식 및 공진 결합 방식으로 전력을 전달할 수도 있다.The
상기 전송 코일(1111b)은, 전술된 바와 같이, 전력을 전달하기 위한 자기장을 형성한다. 상기 전송 코일(1111b) 및 상기 공진 회로(1116)는 교류 전원이 인가되면 진동이 발생할 수 있으며, 이 때 상기 전송 코일(1111b)의 인덕턴스 및 상기 공진 회로(1116)의 커패시턴스를 기초로 진동 주파수가 결정될 수 있다. The
이를 위하여 상기 인버터(1112)는 상기 전원 공급부(190) 로부터 얻은 직류 입력을 교류 파형으로 변형시키고, 상기 변형된 교류 전류가 상기 전송 코일(1111b) 및 상기 공진 회로(1116)에 인가된다.To this end, the
그 밖에, 상기 전력 변환부(111)는 상기 전력 변환부(111)의 공진 주파수 값을 변경시키기 위한 주파수 조절부(1117)를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 전력 변환부(111)의 공진 주파수는 수학식 1에 의하여 상기 전력 변환부(111)를 구성하는 회로내의 인덕턴스 및 커패시턴스를 기초로 결정되므로, 상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 인덕턴스 및/또는 커패시턴스가 변경되도록 상기 주파수 조절부(1117)를 제어함으로써 상기 전력 변환부(111)의 공진 주파수를 결정할 수 있다.In addition, the
상기 주파수 조절부(1117)는, 예를 들어, 상기 공진 회로(1116)에 포함된 커패시터 간의 거리를 조절하여 커패시턴스를 변경시킬 수 있는 모터를 포함하거나, 또는 상기 전송 코일(1111b)의 회전 수(number of turns) 또는 직경을 조절하여 인덕턴스를 변경시킬 수 있는 모터를 포함하거나, 또는 상기 커패시턴스 및/또는 인덕턴스를 결정하는 능동 소자들을 포함하도록 구성될 수 있다.The
한편, 상기 전력 변환부(111)는 전력 센싱부(1115)를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 전력 센싱부(1115)의 동작에 대해서는 전술된 바와 동일하다.
Meanwhile, the
도 7B를 참조하여 상기 무선 전력 수신장치(200)에 포함된 상기 전원 공급부(290)의 구성에 대하여 설명된다. 상기 전원 공급부(290)는, 전술된 바와 같이, 상기 수신 코일(Rx coil)(2911b) 및 공진 회로(2912)를 포함하도록 구성될 수 있다.The configuration of the
그 외에도, 상기 전원 공급부(290)의 전력 수신부(291)는 공진 현상에 의하여 생성된 교류 전류를 직류로 변환시키는 정류 회로(2913)를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 정류 회로(2913)는 전술된 바와 동일하게 구성될 수 있다.In addition, the
또한, 상기 전력 수신부(291)는 정류된 전원의 전압 및/또는 전류를 모니터링하는 전력 센싱부(2914)를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 전력 센싱부(2914)는 전술된 바와 동일하게 구성될 수 있다.
The
하나 이상의 전송 코일을 포함하여 구성된 무선 전력 전송장치A wireless power transmission apparatus configured with one or more transmission coils
도 8은 본 명세서에 개시된 실시 예들에서 채용 가능한 공진 결합 방식에 따라 전력을 수신하는 하나 이상의 전송 코일들을 가지도록 구성된 무선 전력 전송장치의 블록도이다.8 is a block diagram of a wireless power transmission apparatus configured to have one or more transmission coils that receive power in accordance with a resonant coupling scheme employable in the embodiments disclosed herein.
도 8을 참조하면, 본 명세서에 개시된 실시 예들을 따르는 무선 전력 전송장치(100)의 전력 변환부(111)는 하나 이상의 전송 코일들(1111b-1 내지 1111b-n) 및 각 전송 코일들과 연결된 공진 회로(1116-1 내지 1116-n)를 포함하도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 전력 변환부(111)는 상기 하나 이상의 전송 코일들(1111b-1 내지 1111b-n) 중 일부의 코일들의 연결을 수립하고 해제하는 다중화기(Multiplexer)(1113)를 더 포함할 수 있다. 8, the
상기 하나 이상의 전송 코일들(1111b-1 내지 1111b-n)은 동일한 공진 주파수를 갖도록 설정되거나, 일부가 서로 다른 공진 주파수를 갖도록 설정될 수 있다. 이는 상기 하나 이상의 전송 코일들(1111b-1 내지 1111b-n)과 각각 연결된 상기 공진 회로(1116-1 내지 1116-n)들이 어떠한 인덕턴스 및/또는 커패시턴스를 갖는지에 따라 결정된다.The one or more transmission coils 1111b-1 to 1111b-n may be set to have the same resonance frequency, or may be set so that some have different resonance frequencies. Which is determined according to what inductance and / or capacitance the resonant circuits 1116-1 through 1116-n respectively connected to the one or more transmission coils 1111b-1 through 1111b-n have.
이를 위하여, 상기 주파수 조절부(1117)는 상기 하나 이상의 전송 코일들(1111b-1 내지 1111b-n)과 각각 연결된 상기 공진 회로(1116-1 내지 1116-n)들의 인덕턴스 및/또는 커패시턴스를 변경시킬 수 있도록 구성될 수 있다.
The
In-band communicationIn-band communication
도 9는 본 명세서에 개시된 실시 예들을 따르는 무선 전력 전달에 있어서 무선 전력 신호의 변조 및 복조를 통하여 무선 전력 전송장치와 전자 기기 사이에 패킷을 송수신하는 개념을 도시한다.9 illustrates a concept of transmitting and receiving packets between a wireless power transmission device and an electronic device through modulation and demodulation of a wireless power signal in wireless power transmission according to the embodiments disclosed herein.
도 9를 참조하면, 무선 전력 전송장치(100)에 포함된 상기 전력 변환부(111)는 무선 전력 신호를 형성한다. 상기 무선 전력 신호는 상기 전력 변환부(111)에 포함된 전송 코일(1111)을 통하여 형성된다.Referring to FIG. 9, the
상기 전력 변환부(111)에 의하여 형성된 무선 전력 신호(10a)는 전자 기기(200)에 도달하여, 상기 전자 기기(200)에 포함된 전력 수신부(291)를 통하여 수신된다. 상기 형성된 무선 전력 신호는 상기 전력 수신부(291)에 포함된 수신 코일(2911)을 통하여 수신된다.The
상기 전력 수신 제어부(292)는 상기 전력 수신부(291)와 연결된 상기 변복조부(293)을 제어하여 상기 전자 기기(200)가 상기 무선 전력 신호를 수신하는 중에 상기 무선 전력 신호를 변조(modulation)한다. 상기 수신되는 무선 전력 신호가 변조되는 경우에 상기 무선 전력 신호는 자기장(magnetic field) 또는 전자기장(electro-magnetic field) 내에서 폐루프(closed-loop)를 형성하므로 상기 전자 기기(200)가 상기 무선 전력 신호를 수신하는 중에 상기 무선 전력 신호를 변조(modulation)하는 경우 상기 무선 전력 전송장치(100)는 변조된 무선 전력 신호(10b)를 감지할 수 있다. 상기 변복조부(113)는 상기 감지된 무선 전력 신호를 복조(demodulation)하고, 복조된 무선 전력 신호로부터 상기 패킷을 디코드할 수 있다.The power
한편, 상기 무선 전력 전송장치(100)와 상기 전자 기기(200) 간의 통신에 사용되는 변조 방법은 진폭 변조(Amplitude Modulation)일 수 있다. 전술된 바와 같이, 상기 진폭 변조 방식은 상기 전력 변환부(111)가 형성한 무선 전력 신호(10a)의 진폭을 상기 전자 기기(200) 측의 변복조부(293)가 변경시켜 상기 무선 전력 전송장치(100) 측의 변복조부(293)가 상기 변조된 무선 전력 신호(10b)의 진폭을 검출하는 백스캐터 변조(backscatter modulation) 방식일 수 있다.
Meanwhile, a modulation method used for communication between the wireless
무선 전력 신호의 변조 및 복조Modulation and demodulation of wireless power signals
이하, 도 10 및 도 11을 참조하여 상기 무선 전력 전송장치(100) 및 상기 전자 기기(200) 사이에서 송수신되는 패킷의 변조 및 복조에 대하여 설명된다.Modulation and demodulation of packets transmitted and received between the wireless
도 10은 본 명세서에 개시된 실시 예들을 따르는 무선 전력 전송에서 전력 제어 메시지를 송수신하기 위한 구성을 도시한다. 도 11은 본 명세서에 개시된 실시 예들을 따르는 무선 전력 전송에서 수행되는 변조 및 복조에서의 신호의 형태를 도시한다.10 illustrates a configuration for transmitting and receiving a power control message in a wireless power transmission according to the embodiments disclosed herein. FIG. 11 illustrates the form of signals in modulation and demodulation performed in a wireless power transmission in accordance with the embodiments disclosed herein.
도 10을 참조하면, 상기 전자 기기(200) 측의 상기 전력 수신부(291)를 통하여 수신되는 무선 전력 신호는 도 11의 (a)에 도시된 바와 같이 변조되지 않은 무선 전력 신호(51)이다. 상기 전력 수신부(291) 내의 공진 형성 회로(2912)에 의하여 설정된 공진 주파수에 따라 상기 전자 기기(200) 및 상기 무선 전력 전송장치(100) 사이에 공진 결합이 이루어지고, 상기 수신 코일(2911b)을 통하여 상기 무선 전력 신호(51)가 수신된다.Referring to FIG. 10, a wireless power signal received through the
전력 수신 제어부(292)는 상기 전력 수신부(291)을 통하여 수신되는 무선 전력 신호(51)를 상기 변복조부(293) 내의 부하 임피던스(Impedance)를 변경시킴으로써 변조한다. 상기 변복조부(293)는 상기 무선 전력 신호(51)를 변조하기 위한 수동 소자(2931) 및 능동 소자(2932)를 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 변복조부(293)는 상기 무선 전력 전송장치(100)로 전송하고자 하는 패킷이 포함되도록 상기 무선 전력 신호(51)를 변조한다. 이때, 상기 패킷은 상기 변복조부(293) 내의 상기 능동 소자(2932)에 입력될 수 있다.The power
그 후, 상기 무선 전력 전송장치(100) 측의 전력 송신 제어부(112)는 상기 변조된 무선 전력 신호(52)를 포락선 검출(Envelop Detection) 과정을 통하여 복조하고, 상기 검출된 신호(53)를 디지털 데이터(54)로 디코드한다. 상기 복조 과정은 변조된 무선 전력 신호에 의하여 상기 전력 변환부(111)를 흐르는 전류 또는 전압이 HI 상태(HI state) 및 LO 상태(state)로 두 가지 상태로 구분되는 것을 감지하고, 상기 상태들에 따라 구분되는 디지털 데이터를 기초로 상기 전자 기기(200)가 전송하고자 하는 패킷을 획득하는 것이다.Thereafter, the power
이하에서는, 상기 무선 전력 전송장치(100)가 복조된 디지털 데이터로부터 상기 전자 기기(200)가 전송하고자 하는 전력 제어 메시지를 획득하는 과정을 설명한다. Hereinafter, a process of acquiring the power control message to be transmitted by the
도 11의 (b)를 참조하면, 상기 전력 송신 제어부(112)는 포락선 검출된 신호로부터 클럭 신호(CLK)를 이용하여 인코딩된 비트를 검출한다. 상기 검출되는 인코딩된 비트는 상기 전자 기기(200) 측의 변조 과정에서 사용된 비트 인코딩 방법에 따라 인코딩 된 것이다. 어떤 실시 예들에서, 상기 비트 인코딩 방법은 NRZ(non-return to zero)일 수 있다. 어떤 실시 예들에서는, 상기 비트 인코딩 방법이 2-위상(bi-phase) 인코딩일 수 있다.Referring to FIG. 11 (b), the power
예컨대, 어떤 실시 예들에서, 상기 검출되는 비트는 차동 2-위상(differential bi-phase; DBP) 인코딩된 것일 수 있다. 상기 DBP 인코딩에 의하면, 상기 전자 기기(200) 측의 전력 수신 제어부(292)는 데이터 비트 1을 인코딩하기 위하여 두 번의 상태 전이(transitions)를 갖도록 하고, 데이터 비트 0을 인코딩하기 위하여 한 번의 상태 전이를 갖도록 한다. 즉, 데이터 비트 1은 상기 클럭 신호의 상승 에지(rising edge) 및 하강 에지(falling edge)에서 HI 상태 및 LO 상태간의 전이가 발생하도록 인코딩된 것이고, 데이터 비트 0은 상기 클럭 신호의 상승 에지에서 HI 상태 및 LO 상태간의 전이가 발생하도록 인코딩된 것일 수 있다.For example, in some embodiments, the detected bits may be differential bi-phase (DBP) encoded. According to the DBP encoding, the power
한편, 상기 전력 송신 제어부(112)는 비트 인코딩 방법에 따라 검출된 비트열로부터 패킷을 구성하는 바이트 포맷(byte format)을 이용하여 바이트 단위의 데이터를 획득할 수 있다. 어떤 실시 예들에서, 상기 검출된 비트열은 도 11의 (c)에 도시된 바와 같은 11 비트 비동기 직렬 포맷(11-bit asynchronous serial format)을 이용하여 전송된 것일 수 있다. 즉, 바이트의 시작을 알리는 시작 비트(start bit)와 종료를 알리는 종료 비트(stop)를 포함하고, 시작 비트와 종료 비트 사이에 데이터 비트들(b0 내지 b7)을 포함할 수 있다. 또한, 데이터의 오류를 검사하기 위한 패러티 비트(parity bit)가 추가될 수 있다. 상기 바이트 단위의 데이터는 전력 제어 메시지를 포함하는 패킷을 구성한다.
On the other hand, the power
[in-band two-way communication을 지원하는 경우][When in-band two-way communication is supported]
이상, 도 9에는 상기 무선 전력 전송 장치(100)가 형성한 반송파 신호(carrier signal)(10a)를 이용하여 상기 무선 전력 수신장치(200)가 패킷을 송신하는 것에 대하여 도시되었으나, 상기 무선 전력 전송 장치(100)도 위와 유사한 방식으로 상기 무선 전력 수신장치(200)에 데이터를 전송할 수 있다.Although the wireless
즉, 상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 변복조부(113)를 제어하여 상기 무선 전력 수신장치(200)에 보낼 데이터가 상기 반송파 신호(10a)에 실리도록 변조할 수 있다. 이와 같은 경우 상기 무선 전력 수신장치(200) 측의 상기 전력 수신 제어부(292)가 상기 변조된 상기 반송파 신호(10a)로부터 데이터를 획득할 수 있도록 상기 변복조부(293)를 제어하여 복조를 수행할 수 있다.
That is, the power
패킷 포맷Packet format
이하에서는, 본 명세서에 개시된 실시 예들을 따르는 무선 전력 신호를 이용한 통신에서 사용되는 패킷의 구조가 설명된다.Hereinafter, the structure of a packet used in communication using a wireless power signal according to the embodiments disclosed herein will be described.
도 12는 본 명세서에 개시된 실시 예들을 따르는 무선 전력 전달방법에 사용되는 전력 제어 메시지를 포함하는 패킷을 도시한다.12 illustrates a packet including a power control message used in a wireless power transfer method in accordance with the embodiments disclosed herein.
도 12의 (a)를 참조하면, 상기 무선 전력 전송장치(100) 및 상기 전자 기기(200)는 전송하고자 하는 데이터를 명령 패킷(command_packet)(510)의 형태로 송수신할 수 있다. 상기 명령 패킷(510)은 헤더(511) 및 메시지(512)를 포함하도록 구성될 수 있다.Referring to FIG. 12 (a), the wireless
상기 헤더(511)는 상기 메시지(512)에 포함되는 데이터의 종류를 지시하는 필드를 포함할 수 있다. 상기 데이터의 종류를 지시하는 필드가 나타내는 값을 기초로 상기 메시지의 크기 및 그 종류가 결정될 수 있다. The
또한, 상기 헤더(511)는 상기 패킷의 발신자를 식별할 수 있는 주소 필드를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 주소 필드는 상기 전자 기기(200)의 식별자 또는 상기 전자 기기(200)가 속한 그룹의 식별자를 나타낼 수 있다. 상기 전자 기기(200)가 상기 패킷(510)을 전송하고자 하는 경우에, 상기 전자 기기(200)는 상기 패킷(510)의 상기 주소 필드가 자신의 식별 정보를 나타내도록 상기 패킷(510)을 생성할 수 있다.In addition, the
상기 메시지(512)는 상기 패킷(510)의 발신자가 전송하고자 하는 데이터를 포함한다. 상기 메시지(512)에 포함되는 데이터는 상대방에 대한 보고 사항(report), 요청 사항(request) 또는 응답 사항(response)일 수 있다.The
한편, 어떤 실시 예에 있어서, 상기 명령 패킷(510)은 도 12의 (b)에 도시된 바와 같이 구성될 수 있다. 상기 명령 패킷(510)에 포함된 상기 헤더(511)는 일정한 크기로 표현될 수 있다. 예컨대, 상기 헤더(511)는 두 바이트의 크기일 수 있다.Meanwhile, in some embodiments, the
상기 헤더(511)는 수신 주소 필드를 포함하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 상기 수신 주소 필드는 6 비트의 크기일 수 있다.The
상기 헤더(511)는 OCF(Operation command field) 또는 OGF(Operation group field)를 포함하도록 구성될 수 있다. OGF는 상기 전자 기기(200)를 위한 커맨드의 그룹별로 부여되는 값이며, OCF는 상기 전자 기기(200)가 포함된 각 그룹 내에 존재하는 커맨드 별로 부여되는 값이다.The
상기 메시지(512)는 파라미터의 길이(length) 필드(5121)와 파라미터의 값(value) 필드(5122)로 구분하여 표현될 수 있다. 즉, 상기 패킷(510)의 발신자는 상기 메시지를 상기 전송하고자 하는 데이터를 표현하기 위해 필요한 하나 이상의 파라미터의 길이-값 쌍(5121a-5122a 등)의 형태로 구성할 수 있다.The
도 12의 (c)를 참조하면, 상기 무선 전력 전송장치(100) 및 상기 전자 기기(200)는 상기 명령 패킷(510)에 전송을 위한 프리앰블(520) 및 체크섬(530)을 부가한 패킷의 형태로 상기 데이터를 송수신 할 수 있다.12C, the wireless
상기 프리앰블(520)은 상기 무선 전력 전송장치(100)가 수신되는 데이터와 동기화를 수행하고 상기 명령 패킷(510)의 시작 비트를 정확히 검출하기 위해 사용된다. 상기 프리앰블(520)은 동일한 비트가 반복되도록 구성될 수 있다. 예컨대, 상기 프리앰블(520)은 상기 DBP 인코딩에 따른 데이터 비트 1이 11번 내지 25번 반복되도록 구성될 수 있다.The
상기 체크섬(530)은 전력 제어 메시지가 전송되는 도중에 상기 명령 패킷(510)에 발생할 수 있는 오류를 감지하기 위하여 사용된다.
The
동작 상태(Phases) Phases
이하에서, 상기 무선 전력 전송장치(100) 및 상기 무선 전력 수신장치(200)의 동작 상태들에 대하여 설명된다.Hereinafter, the operation states of the wireless
도 13은 본 명세서에 개시된 실시 예들을 따르는 무선 전력 전송장치(100) 및 무선 전력 수신장치(200)의 동작 상태들을 도시한다. 또한, 도 14 내지 도 18은 상기 무선 전력 전송장치(100) 및 무선 전력 수신장치(200)간의 전력 제어 메시지를 포함하는 패킷들의 구조를 도시한다.13 illustrates operating states of a wireless
도 13을 참조하면, 무선 전력 전송을 위한 상기 무선 전력 전송장치(100) 및 무선 전력 수신장치(200)의 동작 상태는 선택 상태(Selection Phase) (610), 검출 상태(Ping Phase)(620), 식별 및 설정 상태(Identification and Configuration Phase)(630), 그리고 전력 전송 상태(Power Transfer Phase)(640)로 구분될 수 있다.13, the operation states of the wireless
상기 선택 상태(610)에서는 상기 무선 전력 전송장치(100)가 무선으로 전력을 전송할 수 있는 범위 내에 물체(object)들이 존재하는지 여부를 감지하고, 상기 검출 상태(620)에서는 상기 무선 전력 전송장치(100)가 상기 감지된 물체로 검출 신호를 보내고, 상기 무선 전력 수신장치(200)는 상기 검출 신호에 대한 응답을 보낸다.In the selected
또한, 상기 식별 및 설정 상태(630)에서는 상기 무선 전력 전송장치(100)가 이전 상태들을 통하여 선택된 무선 전력 수신장치(200)를 식별하고 전력 전달을 위한 설정 정보를 획득한다. 상기 전력 전송 상태(640)에서는 상기 무선 전력 전송장치(100)가, 상기 무선 전력 수신장치(200)로부터 수신한 제어 메시지에 대응하여 전송하는 전력을 조절하면서, 상기 무선 전력 수신장치(200)로 전력을 전송한다.Also, in the identification and setting state 630, the wireless
이하에서는, 상기 각 동작 상태를 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the respective operation states will be described in detail.
1) 선택 상태 (Selection Phase) 1) Selection Phase
상기 선택 상태(610)에 있는 무선 전력 전송장치(100)는 감지 영역 내에 존재하는 무선 전력 수신장치(200)를 선택하기 위하여 검출 과정을 수행한다. 상기 감지 영역은, 전술된 바와 같이, 해당 영역 내의 물체가 상기 전력 변환부(111)의 전력의 특성에 영향을 미칠 수 있는 영역을 말한다. 상기 검출 상태(620)와 비교하여, 상기 선택 상태(610)에서 무선 전력 수신장치(200)의 선택을 위한 검출 과정은 전력 제어 메시지를 이용하여 상기 무선 전력 수신장치(200)로부터 응답을 수신하는 방식 대신에, 상기 무선 전력 전송장치(100) 측의 전력 변환부에서 무선 전력 신호를 형성하기 위한 전력량이 변화하는 것을 감지하여 일정 범위 내에 물체가 존재하는지 확인하는 과정이다. 상기 선택 상태(610)에서의 검출 과정은 후술될 검출 상태(620)에서 디지털 형식의 패킷을 이용하지 아니하고 무선 전력 신호를 이용하여 물체를 검출하는 점에서 아날로그 검출 과정(analog ping)으로 불릴 수 있다.The wireless
상기 선택 상태(610)의 무선 전력 전송장치(100)는 상기 감지 영역 내에 물체가 들어오고 나가는 것을 감지할 수 있다. 또한, 상기 무선 전력 전송장치(100)는 상기 감지 영역 내에 있는 물체들 중에서 무선으로 전력을 전달할 수 있는 무선 전력 수신장치(200)와 그 밖의 물체들(예를 들어, 열쇠, 동전 등)을 구분할 수 있다.The wireless
전술된 바와 같이, 유도 결합 방식 및 공진 결합 방식에 따라 무선으로 전력을 전송할 수 있는 거리가 다르므로 상기 선택 상태(610)에서 물체가 검출되는 감지 영역은 서로 다를 수 있다.As described above, since the distance over which the electric power can be transmitted wirelessly differs according to the inductive coupling method and the resonant coupling method, the sensing area where the object is detected in the selected
먼저, 유도 결합 방식에 따라 전력이 전송되는 경우에 상기 선택 상태(610)의 무선 전력 전송장치(100)는 물체들의 배치 및 제거를 감지하기 위하여 인터페이스 표면(미도시)을 모니터링할 수 있다.First, when power is transmitted according to the inductive coupling scheme, the wireless
또한, 상기 무선 전력 전송장치(100)는 상기 인터페이스 표면의 상부에 놓인 무선 전력 수신장치(200)의 위치를 감지할 수도 있다. 전술된 바와 같이, 하나 이상의 전송 코일을 포함하도록 형성된 무선 전력 전송장치(100)는 상기 선택 상태(610)에서 상기 검출 상태(620)로 진입하고, 상기 검출 상태(620)에서 각각의 코일을 이용하여 상기 물체로부터 검출 신호에 대한 응답이 전송되는지 여부를 확인하거나 또는 그 후 상기 식별 상태(630)로 진입하여 상기 물체로부터 식별 정보가 전송되는지 여부를 확인하는 방법을 수행할 수 있다. 상기 무선 전력 전송장치(100)는 이와 같은 과정을 통하여 획득한 상기 감지된 무선 전력 수신장치(200)의 위치에 기초하여 무선 전력 전송에 사용될 코일을 결정할 수 있다.In addition, the wireless
또한, 공진 결합 방식에 따라 전력이 전송되는 경우에 상기 선택 상태(610)의 무선 전력 전송장치(100)는 상기 감지 영역 내의 물체로 인한 상기 전력 변환부의 주파수, 전류, 전압 중 하나 이상이 변경되는 것을 감지함으로 써 상기 물체를 검출할 수 있다.In addition, when power is transmitted according to the resonant coupling scheme, the wireless
한편, 상기 선택 상태(610)의 무선 전력 전송장치(100)는 상기 유도 결합 방식 및 공진 결합 방식에 따른 검출 방법 중 적어도 하나의 방법에 의하여 물체를 검출할 수 있다. 상기 무선 전력 전송장치(100)는 각 전력 전송 방식에 따른 물체 검출 과정을 수행하고, 이후에 다른 상태들(620, 630, 640)로 진행하기 위하여 무선 전력 전달을 위한 결합 방식 중에서 상기 물체를 검출한 방식을 선택할 수 있다.Meanwhile, the wireless
한편, 상기 선택 상태(610)의 무선 전력 전송장치(100)는 물체를 검출하기 위하여 형성하는 무선 전력 신호와 이후 상태들(620, 630, 640)에서의 디지털 검출, 식별, 설정 및 전력 전송을 위하여 형성하는 무선 전력 신호는 그 주파수, 세기 등의 특성이 다를 수 있다. 이는 상기 무선 전력 전송장치(100)의 선택 상태(610)는 물체를 검출하기 위한 대기 상태(idle phase)에 해당하여, 상기 무선 전력 전송장치(100)가 대기 중의 소비 전력을 줄이거나, 또는 효율적인 물체 검출을 위하여 특화된 신호를 생성시킬 수 있도록 하기 위함이다.
On the other hand, the wireless
2) 검출 상태 (Ping Phase) 2) Detection status (Ping Phase)
상기 검출 상태(620)에 있는 상기 무선 전력 전송장치(100)가 전력 제어 메시지를 통해 상기 감지 영역 내에 존재하는 무선 전력 수신장치(200)를 검출하는 과정을 수행한다. 상기 선택 상태(610)에서 무선 전력 신호의 특성 등을 이용한 무선 전력 수신장치(200)의 검출 과정과 비교하여, 상기 검출 상태(620)에서의 검출 과정은 디지털 검출 과정(digital ping)이라 불릴 수 있다.The wireless
상기 검출 상태(620)에서 상기 무선 전력 전송장치(100)는 상기 무선 전력 수신장치(200)를 검출하기 위한 무선 전력 신호를 형성하고, 상기 무선 전력 수신장치(200)에 의하여 변조된 무선 전력 신호를 복조하고, 상기 복조된 무선 전력 신호로부터 상기 검출 신호에 대한 응답에 해당하는 디지털 데이터 형태의 전력 제어 메시지를 획득한다. 상기 무선 전력 전송장치(100)는 상기 검출 신호에 대한 응답에 해당하는 전력 제어 메시지를 수신함으로써 전력 전송의 대상이 되는 상기 무선 전력 수신장치(200)를 인지 할 수 있다.In the
상기 검출 상태(620)에 있는 상기 무선 전력 전송장치(100)가 디지털 검출 과정을 수행하기 위하여 형성하는 검출 신호는 특정 동작 포인트(operating point)의 전력 신호를 일정한 시간 동안 인가함으로써 형성되는 무선 전력 신호일 수 있다. 상기 동작 포인트는 전송 코일(Tx coil)에 인가되는 전압의 주파수, 듀티 사이클(duty cycle) 및 진폭을 의미할 수 있다. 상기 무선 전력 전송장치(100)는 상기 특정 동작 포인트의 전력 신호를 인가함으로써 생성된 상기 검출 신호를 일정한 시간 동안 생성하고, 상기 무선 전력 수신장치(200)로부터 전력 제어 메시지를 수신할 것을 시도할 수 있다.The detection signal formed by the wireless
한편, 상기 검출 신호에 대한 응답에 해당하는 전력 제어 메시지는 상기 무선 전력 수신장치(200)가 수신한 무선 전력 신호의 강도(strength)를 나타내는 메시지일 수 있다. 예를 들어, 상기 무선 전력 수신장치(200)는 도 14에 도시된 바와 같은 상기 검출 신호에 대한 응답으로서 수신된 무선 전력 신호의 강도를 나타내는 메시지가 포함된 신호 강도 패킷(Signal Strength Packet)( 5100)을 전송할 수 있다. 상기 패킷(5100)은 신호 강도를 나타내는 패킷임을 알리는 헤더(5120) 및 상기 무선 전력 수신장치(200)가 수신한 전력 신호의 강도를 나타내는 메시지(5130)를 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 메시지(5130) 내의 전력 신호의 강도는 상기 무선 전력 전송장치(100)와 상기 무선 전력 수신장치(200) 사이의 전력 전송을 위한 유도 결합 또는 공진 결합의 정도(degree of coupling)를 나타내는 값일 수 있다.Meanwhile, the power control message corresponding to the response to the detection signal may be a message indicating the strength of the wireless power signal received by the wireless
상기 무선 전력 전송장치(100)는 상기 검출 신호에 대한 응답 메시지를 수신하여 상기 무선 전력 수신장치(200)를 발견한 후에, 상기 디지털 검출 과정을 연장하여 식별 및 검출 상태(630)로 진입할 수 있다. 즉, 상기 무선 전력 전송장치(100)는 상기 무선 전력 수신장치(200)를 발견한 후에 상기 특정 동작 포인트의 전력 신호를 유지하여 상기 식별 및 검출 상태(630)에서 필요한 전력 제어 메시지를 수신할 수 있다.After receiving the response message to the detection signal and finding the wireless
다만, 상기 무선 전력 전송장치(100)가 전력을 전달할 수 있는 무선 전력 수신장치(200)를 발견하지 못한 경우, 상기 무선 전력 전송장치(100)의 동작 상태는 상기 선택 상태(610)로 되돌아갈 수 있다.
However, if the wireless
3) 식별 및 설정 상태 (Identification and Configuration Phase)3) Identification and Configuration Phase
상기 식별 및 설정 상태(630)의 무선 전력 전송장치(100)는 상기 무선 전력 수신장치(200)가 전송하는 식별 정보 및/또는 설정 정보를 수신하여 전력 전달이 효율적으로 이루어지도록 제어할 수 있다.The wireless
상기 식별 및 설정 상태(630)에서 상기 무선 전력 수신장치(200)는 자신의 식별 정보를 포함하는 전력 제어 메시지를 전송할 수 있다. 이를 위하여, 상기 무선 전력 수신장치(200)는, 예컨대, 도 15A에 도시된 바와 같은 무선 전력 수신장치(200)의 식별 정보를 나타내는 메시지가 포함된 식별 패킷(Identification Packet)(5200) 을 전송할 수 있다. 상기 패킷(5200)은 식별 정보를 나타내는 패킷임을 알리는 헤더(5220) 및 상기 무선 전력 수신장치의 식별 정보를 포함하는 메시지(5230)를 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 메시지(5230)는 무선 전력 전송을 위한 규약의 버전을 나타내는 정보(2531 및 5232), 상기 무선 전력 수신장치(200)의 제조 업체를 식별하는 정보(5233), 확장 장치 식별자의 유무를 나타내는 정보(5234) 및 기본 장치 식별자(5235)를 포함하도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 확장 장치 식별자의 유무를 나타내는 정보(5234)에 확장 장치 식별자가 존재하는 것으로 표시되는 경우, 도 15B에 도시된 바와 같은 확장 장치 식별자를 포함한 확장 식별 패킷(Extended Identification Packet)(5300) 이 별도로 전송될 수 있다. 상기 패킷(5300)은 확장 장치 식별자를 나타내는 패킷임을 알리는 헤더(5320) 및 확장 장치 식별자를 포함하는 메시지(5330)를 포함하도록 구성될 수 있다. 이와 같이 확장 장치 식별자가 사용되는 경우에, 상기 무선 전력 수신장치(200)를 식별하기 위하여 상기 제조 업체의 식별 정보(5233), 상기 기본 장치 식별자(5235) 및 상기 확장 장치 식별자(5330)에 기초한 정보가 사용될 수 있다.In the identifying and setting state 630, the wireless
상기 식별 및 설정 상태(630)에서 상기 무선 전력 수신장치(200)는 예상 최대 전력에 대한 정보를 포함하는 전력 제어 메시지를 전송할 수 있다. 이를 위하여, 상기 무선 전력 수신장치(200)는, 예컨대, 도 16에 도시된 바와 같은 설정 패킷(Configuration Packet)(5400) 을 전송할 수 있다. 상기 패킷은 설정 패킷임을 알리는 헤더(5420) 및 상기 예상 최대 전력에 대한 정보를 포함하는 메시지(5430)를 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 메시지(5430)는 전력 클래스(5431), 예상 최대 전력에 대한 정보(5432), 무선 전력 전송장치 측의 주요 셀의 전류를 결정하는 방법을 나타내는 지시자(5433), 선택적인 설정 패킷들의 수(5434)를 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 지시자(5433)는 무선 전력 전송을 위한 규약에 명시된 대로 상기 무선 전력 전송장치 측의 주요 셀의 전류가 결정될 것인지 여부를 나타내는 것일 수 있다.In the identifying and setting state 630, the wireless
한편, 상기 무선 전력 전송장치(100)는 상기 식별 정보 및/또는 설정 정보를 기초로 상기 무선 전력 수신장치(200)와 전력 충전에 사용되는 전력 전달 규약(power transfer contract)을 생성할 수 있다. 상기 전력 전달 규약은 상기 전력 전달 상태(640)에서의 전력 전달 특성을 결정하는 파라미터들의 한정 사항들(limits)을 포함할 수 있다.Meanwhile, the wireless
상기 무선 전력 전송장치(100)는 상기 전력 전달 상태(640)로 진입하기 전에 상기 식별 및 설정 상태(630)를 종료하고, 상기 선택 상태(610)로 되돌아 갈 수 있다. 예컨대, 상기 무선 전력 전송장치(100)는 무선으로 전력을 수신할 수 있는 다른 무선 전력 수신장치를 찾기 위하여 상기 식별 및 설정 상태(630)를 종료할 수 있다.
The wireless
4) 전력 전송 상태 (Power Transfer Phase) 4) Power Transfer Phase (Power Transfer Phase)
상기 전력 전송 상태(640)에서의 상기 무선 전력 전송장치(100)는 상기 무선 전력 수신장치(200)로 전력을 전송한다. The wireless
상기 무선 전력 전송장치(100)는 전력을 전송하는 도중에 상기 무선 전력 수신장치(200)로부터 전력 제어 메시지를 수신하고, 상기 수신한 전력 제어 메시지에 대응하여 상기 전송 코일에 인가되는 전력의 특성을 조절할 수 있다. 예를 들어, 상기 전송 코일의 전력 특성을 조절하기 위해 사용되는 전력 제어 메시지는 도 17에 도시된 바와 같은 제어 오류 패킷(Control Error Packet)( 5500)에 포함될 수 있다. 상기 패킷(5500)은 제어 오류 패킷임을 알리는 헤더(5520)와 제어 오류 값을 포함하는 메시지(5530)를 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 무선 전력 전송장치(100)는 상기 제어 오류 값에 따라 상기 전송 코일에 인가되는 전력을 조절할 수 있다. 즉, 상기 전송 코일에 인가되는 전류는 상기 제어 오류 값이 0인 경우에 유지되고, 음수(negative value)인 경우에 감소되고, 양수(positive value)인 경우에 증가하도록 조절될 수 있다.The wireless
상기 전력 전송 상태(640)에서 상기 무선 전력 전송장치(100)는 상기 식별 정보 및/또는 설정 정보를 기초로 생성된 전력 전달 규약(power transfer contract) 내의 파라미터들을 모니터링할 수 있다. 상기 파라미터들을 모니터링한 결과, 상기 무선 전력 수신장치(200)와의 전력 전송이 상기 전력 전달 규약 내에 포함되어 있는 한정 사항들을 위반하게 되는 경우에는 상기 무선 전력 전송장치(100)는 상기 전력 전송을 취소하고 상기 선택 상태(610)로 되돌아갈 수 있다.In the
상기 무선 전력 전송장치(100)는 상기 무선 전력 수신장치(200)로부터 전달된 전력 제어 메시지를 기초로 상기 전력 전송 상태(640)를 종료할 수 있다. The wireless
예를 들어, 상기 무선 전력 수신장치(200)가 전달된 전력을 이용하여 배터리를 충전하는 도중에 상기 배터리의 충전이 완료된 경우 상기 무선 전력 전송장치(100)로 무선 전력 전송을 중지할 것을 요청하는 전력 제어 메시지를 전달할 수 있다. 이 경우, 상기 무선 전력 전송장치(100)는 상기 전력 전송의 중지를 요청하는 메시지를 수신한 후, 무선 전력 전송을 종료하고 상기 선택 상태(610)로 되돌아 갈 수 있다.For example, if the charging of the battery is completed while the wireless
또 다른 예를 들어, 상기 무선 전력 수신장치(200)는 이미 생성된 전력 전달 규약을 갱신하기 위하여 재협상(renegotiation) 또는 재설정(reconfigure)을 요청하는 전력 제어 메시지를 전달할 수 있다. 상기 무선 전력 수신장치(200)는 현재 전송되는 전력량보다 많거나 적은 양의 전력이 필요한 경우에 상기 전력 전달 규약의 재협상을 요청하는 메시지를 전달할 수 있다. 이 경우, 상기 무선 전력 전송장치(100)는 상기 전력 전달 규약의 재협상을 요청하는 메시지를 수신한 후, 무선 전력 전송을 종료하고 상기 식별 및 설정 상태(630)로 되돌아 갈 수 있다.As another example, the wireless
이를 위하여, 상기 무선 전력 수신장치(200)가 전송하는 메시지는, 예컨대, 도 18에 도시된 바와 같은 전력 전송 중단 패킷(End Power Transfer Packet)(5600)일 수 있다. 상기 패킷(5600)은 전력 전송 중단 패킷임을 알리는 헤더(5620) 및 중단의 이유를 나타내는 전력 전송 중단 코드를 포함하는 메시지(5630)를 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 전력 전송 중단 코드는 충전 완료(Charge Complete), 내부 오류(Internal Fault), 과열(Over Temperature), 과전압(Over Voltage), 과전류(Over Current), 배터리 오류(Battery Failure), 재설정(Reconfigure), 무응답(No Response), 알려지지 않은 오류(Unknown) 중 어느 하나를 나타낼 수 있다.
To this end, the message transmitted by the wireless
다수의 전자 기기의 통신 방법A communication method of a plurality of electronic devices
이하, 하나의 무선 전력 송신장치로부터 하나 이상의 전자 기기들이 무선 전력 신호를 이용하여 통신을 수행하는 방법이 설명된다.Hereinafter, a method in which one or more electronic devices from one wireless power transmission apparatus performs communication using a wireless power signal will be described.
도 19는 무선 전력 전송장치가 하나 이상의 무선 전력 수신장치들에게 전력을 전달하는 방법을 도시한 개념도이다.19 is a conceptual diagram showing a method by which a wireless power transmission apparatus transmits electric power to one or more wireless power reception apparatuses.
상기 무선 전력 전송장치(100)는 하나 이상의 무선 전력 수신 장치(200, 200')들을 위하여 전력을 전송할 수 있다. 도 19에는 두 개의 전자 기기들(200, 200')이 도시되어 있으나, 본 명세서에 개시된 실시 예들을 따르는 방법은 도시된 전자 기기들의 숫자로 제한되지 아니한다. The wireless
상기 무선 전력 전송장치(100)의 무선 전력 전달 방식에 따라 상기 활동 영역 및 감지 영역은 차이가 있다. 따라서, 상기 무선 전력 전송장치(100)는 공진 결합 방식의 활동 영역 또는 감지 영역에 배치된 무선 전력 수신장치가 존재하는지 여부, 또는 유도 결합 방식의 활동 영역 또는 감지 영역에 배치된 무선 전력 수신 장치가 존재하는지 여부를 판단할 수 있다. 상기 판단 결과에 따라 각 무선 전력 전달 방식을 지원 하는 상기 무선 전력 전송 장치(100)는 각 무선 전력 수신장치에 대하여 전력 전달 방식을 변경할 수 있다.The active area and the sensing area differ depending on the wireless power transmission scheme of the wireless
본 명세서에 개시된 실시 예들에 따른 무선 전력 전송에서는, 상기 무선 전력 전송장치(100)가 동일한 무선 전력 전달 방식으로 하나 이상의 전자 기기들(200, 200')을 위하여 전력을 전송하는 경우에 상기 전자 기기들(200, 200')이 서로간 충돌 없이 상기 무선 전력 신호를 통하여 통신을 수행할 수 있다. In the wireless power transmission according to the embodiments disclosed herein, when the wireless
도 19에 도시된 바와 같이, 상기 무선 전력 전송장치(100)에 의하여 형성된 무선 전력 신호(10a)는 제 1 전자 기기(200') 및 제 2 전자 기기(200)에 도달한다. 상기 제 1 전자 기기(200') 및 제 2 전자 기기(200)는 상기 형성된 무선 전력 신호를 이용하여 전력 제어 메시지를 전송할 수 있다.The
상기 제 1 전자 기기(200') 및 제 2 전자 기기(200)는 무선 전력 신호를 수신하는 전력 수신장치로 동작한다. 본 명세서에 개시된 실시 예들에 따른 상기 전력 수신장치는 상기 형성된 무선 전력 신호를 수신하는 전력 수신부(291', 291); 상기 수신된 무선 전력 신호에 대하여 변조 및 복조를 수행하는 변복조부(293', 293); 및 전력 수신장치의 각 구성요소들을 제어하는 제어부(292', 292)를 포함하도록 구성될 수 있다.
The first electronic device 200 'and the second
이상에서는 WPC 규격을 중심으로 본 발명의 무선 전력 송수신 방법에 대하여 설명하였다. 나아가, 본 발명에서는 중계기를 통하여, 자기 유도 방식을 이용하는 경우에 있어, 충전거리를 증가시켜 충전면에서 자유도가 증가할 뿐만 아니라 전송장치와 수신장치 간의 충전 거리를 전달하는 방법을 제시한다. 이하, 이에 대하여 보다 상세히 설명한다.
The wireless power transmission / reception method of the present invention has been described above with reference to the WPC standard. Furthermore, the present invention proposes a method of increasing the charging distance to increase the degree of freedom in the charging surface and transferring the charging distance between the transmitting device and the receiving device, when the magnetic induction method is used through the repeater. Hereinafter, this will be described in more detail.
자기 유도 방식에서 충전거리를 증가시키는 방법How to increase charge distance in magnetic induction
이하, 도 20 내지 도 23을 참조하여, 무선 전력 전송장치 및 무선 충전 시스템에서 충전 거리를 증가시키는 방법에 대하여 설명한다. 보다 구체적으로, 자기 유도 방식에서 충전거리를 증가시키는 무선 전력 전송장치의 구조와 제어방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a method of increasing the charging distance in the wireless power transmission device and the wireless charging system will be described with reference to Figs. 20 to 23. Fig. More specifically, a structure and a control method of a wireless power transmission apparatus for increasing a charging distance in a magnetic induction manner will be described.
도 20은 중계기를 구비하는 전송장치를 나타내는 사시도이고, 도 21, 도 22 및 도 23은 각각 도 20에 도시된 전송코일, 중계코일 및 수신코일의 평면도이다.FIG. 20 is a perspective view showing a transmission apparatus having a repeater, and FIGS. 21, 22, and 23 are plan views of the transmission coil, the relay coil, and the reception coil shown in FIG. 20, respectively.
도 20을 참조하면, 전송장치(300)는 본체(310) 및 중계기(320)를 구비한다.Referring to FIG. 20, the
본체(310)는 무선 전력 수신장치(300a)에 전력(power)을 제공하는 베이스 스테이션(base station)이 될 수 있다. 상기 수신장치(300a)는, 예를 들어 스마트 폰과 같은 휴대 전자기기나, 디지털 TV, 전기레인지 및 전자버너 등과 같은 가전기기(appliance)가 될 수 있다.The
상기 베이스 스테이션은 근접 범위 유도 전력(near field inductive power)을 제공할 수 있는 장치로서, 동작영역(Active Area)을 가지게 된다. 동작영역은 베이스 스테이션이 전력을 수신장치(300a)에 공급할 때에, 자속이 관통하게 되는 베이스 스테이션의 인터페이스 면의 일부분이 될 수 있다. 이 경우에, 상기 코일으로부터 상기 베이스 스테이션의 일면(인터페이스 면)까지의 거리는 3.0 ±0.5 mm 가 될 수 있다.The base station is an apparatus capable of providing near field inductive power and has an active area. The operating area may be part of the interface surface of the base station through which the magnetic flux will pass when the base station supplies power to the
도시에 의하면, 상기 본체(310)는 전송코일(311, Primary Coil)을 구비한다. 상기 전송코일은 무선 전력을 전송하도록 전류변화를 통하여 자속을 변환하도록 이루어진다. 상기 전송코일(311)은 차폐부(312, Shielding)에 의해 감싸도록 형성될 수 있다. 일 예로 전송코일(311)은 차폐부에 일체로 형성될 수 있다. 차폐부(312)는 전송코일(311)의 동작에 의해, 회로기판에 장착된 소자들(일 예로, 마이크로 프로세서)이 전자기적인 영향을 받거나, 회로기판에 장착된 소자들의 동작에 의해 전송코일(311)이 전자기적인 영향을 받는 것을 방지하도록 형성된다. According to the illustrated embodiment, the
또한, 상기 본체(310)에는 전송코일(311)의 동작을 제어하는 제어부가 장착될 수 있다. 다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 제어부는 상기 본체와 별도로 구비될 수 있다. 이와 같이, 상기 전송장치(300)는 그 자체만으로 수신장치에 무선 전력을 전달할 수 있으나, 본 발명에서는 중계기(320)를 통하여 상기 무선 전력의 전달 거리를 증가시킨다.In addition, a control unit for controlling the operation of the
상기 중계기(320)는 상기 전송코일(311)의 자속 변환을 근거로 상기 무선 전력을 수신하고, 수신된 무선 전력을 상기 수신장치로 전달하도록 이루어진다. 도시에 의하면, 상기 중계기(320)는 중계코일(321)을 구비하며, 상기 중계코일(321)은 상기 수신된 무선 전력을 상기 수신장치로 전달하도록 상기 전송코일(311)을 마주보도록 배치된다. 이 경우에, 전송코일(311)과 중계코일(321)은 0 mm 내지 20 mm 의 거리로 서로 이격될 수 있다.The
또한, 상기 중계기(320)는 상기 무선 전력 수신장치에 전력(power)을 제공하는 베이스 스테이션(base station)을 구비하고, 상기 중계코일(321)은 최대 1.2 mm 의 거리로 상기 베이스 스테이션의 하부에 배치될 수 있다. 이 때에, 상기 무선 전력의 주파수 대역은 120 내지 140 kHz 이고, 상기 전송코일(311)에 대한 입력 전압은 12V±5% 이 될 수 있다.In addition, the
도 21을 참조하면, 전송코일(311)은 전류를 자속으로 변환시키도록, 와이어가 감기는 타입으로 형성된다. Referring to Fig. 21, the
전송코일(311)은 코일이 형성되지 않아 빈 공간으로 이루어진 중앙 영역(313)과, 상기 중앙 영역(313)의 외주를 따라 형성되며 코일이 권선된 코일영역(314)을 구비할 수 있다.The
보다 구체적으로, 상기 전송코일(311)은 15WAG litz 와이어가 삼각형 형상을 가지도록 감기어 형성될 수 있다. 나아가, 상기 전송코일(311)은 모서리가 라운드지게 형성된 삼각형의 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 전송코일(311)은 이등변삼각형의 변들을 따라 감기는 형태로 배치될 수 있다.More specifically, the
이 경우에, 상기 전송코일(311)의 외곽 높이(outer height)는 88.1 mm이고 외곽 폭(outer width)은 63.1 mm이고, 안쪽 높이(inner height)는 64.1 mm이고, 안쪽 폭(inner width)은 39.1 mm가 될 수 있다. 또한, 상기 코일은 두께(thickness)가 3.0±0.3 mm 가 되며, 상기 와이어는 상기 멀티 레이어(2 레이어)에서 레이어당 8번 감기도록 이루어진다.In this case, the outer coil of the
상기 전송코일(311)에 중첩되는 차폐부(312)는 두께가 적어도 0.7mm 가 되며, 이 경우에도 두께의 상한은 제한이 없으나 대략 10 mm 가 될 수 있다. 또한, 차폐부(312)는 높이가 100 mm 이고 폭이 70 mm 인 직사각형의 플레이트가 될 수 있다. The thickness of the shielding
또한, 도 22를 참조하면, 중계코일(321)은 자속 변환을 이용하여 기전력을 유도하고, 상기 기전력의 진폭에 따라 다시 자속 변환을 생성하도록 이루어진다.22, the
중계코일(321)은, 상기 전송코일(311)의 경우와 마찬가지로 실시 예들에 따라, 전류를 자속으로 변환시키도록, 와이어가 감기는 타입으로 형성된다. The
또한, 중계코일(321)은 코일이 형성되지 않아 빈 공간으로 이루어진 중앙 영역(323)과, 상기 중앙 영역(323)의 외주를 따라 형성되며 코일이 권선된 코일영역(324)을 구비할 수 있다.The
이 경우에, 또한, 무선 전력의 수신 효율을 높이거나 공진 감지(resonant detection)를 위해 직/병렬 커패시터들(series and parallel capacitors)이 상기 중계코일(321)과 연결되도록 구성될 수 있다.In this case, it is also possible to configure the series and parallel capacitors to be connected to the
보다 구체적으로, 상기 중계코일(321)은 18WAG litz 와이어가 원형 형상을 가지도록 감기어 형성될 수 있다. 이 경우에, 상기 중계코일(321)의 외경(outer diameter)는 71.5 mm이고 내경(inner diameter)는 25.3 mm 가 될 수 있다. 또한, 상기 중계코일(321)은 두께(thickness)가 1.3±0.3 mm 가 되며, 상기 와이어는 상기 단일 레이어에서 21번 감기도록 이루어진다.More specifically, the
이 경우에, 인터페이스면 파라미터로서, 전송코일과 중계코일의 거리는 Dz of 20 ± 0.5 mm 이고, 중계코일과 수신코일의 거리는 Dz of 1.2 ± 0.5 mm 가 될 수 있다. 또한, 코일 인덕턴스 범위(coil inductance range)는 전송코일이 L1 = 39.0 μH ± 10% 이고 중계코일이 L2 = 21.3 μH ± 10% 이 될 수 있다. 레졸넌트 커페시터 범위(resonant capacitor range)는 전송코일이 C1 = 38.3 nF ± 5% 이고 중계코일이 C2 = 51.0 nF ± 5% 이 될 수 있다.In this case, as the interface surface parameters, the distance between the transmission coil and the relay coil is Dz of 20 ± 0.5 mm, and the distance between the relay coil and the reception coil is Dz of 1.2 ± 0.5 mm. In addition, the coil inductance range may be L1 = 39.0 μH ± 10% for the transmission coil and L2 = 21.3 μH ± 10% for the relay coil. The resonant capacitor range can be C1 = 38.3 nF ± 5% for the transmit coil and C2 = 51.0 nF ± 5% for the relay coil.
도 23을 참조하면, 수신코일(331)은 유도방식에 의하여 무선 전력을 수신하는 코일이 될 수 있다. Referring to FIG. 23, the receiving
전송코일과 마찬가지로, 수신코일(331)은 코일이 형성되지 않아 빈 공간으로 이루어진 중앙 영역(333)과, 상기 중앙 영역(333)의 외주를 따라 형성되며 코일이 권선된 코일영역(334)을 구비할 수 있다.Like the transmission coil, the
이 경우에, 상기 수신코일(331)은 단일 코일 또는 복수의 코일 형태일 수 있다. 또한, 무선 전력의 수신 효율을 높이거나 공진 감지(resonant detection)를 위해 직/병렬 커패시터들(series and parallel capacitors)이 상기 수신코일(331)과 연결되도록 구성될 수 있다. In this case, the receiving
이 때에, 정류 회로가 구비되어, 교류를 직류로 변환시키기 위하여 전류에 대하여 전파 정류(full-wave rectification)를 수행한다. 상기 정류 회로는, 예컨대, 4개의 다이오드로 이루어진 브릿지(full bridge) 정류 회로, 또는 능동 소자(active components)를 이용한 회로로 구현될 수 있다.At this time, a rectifying circuit is provided, and full-wave rectification is performed on the current to convert the alternating current into direct current. The rectifier circuit may be implemented by, for example, a full bridge rectifier circuit including four diodes or a circuit using active components.
도시에 의하면, 상기 수신코일(331)은 와이어가 직사각형 형상을 가지도록 감기어 형성될 수 있으며, 2개의 단선 구리 코일이 평면상에서 권선된다. 이 경우에, 단선 구리 코일의 직경은 0.25±0.1 mm 이며, 수신코일의 외곽 높이(outer height)는 60.2 mm이고 외곽 폭(outer width)은 49.7 mm이고, 안쪽 높이(inner height)는 47.0 mm이고, 안쪽 폭(inner width)은 36.5 mm가 될 수 있다. According to the drawing, the receiving
이 경우에, 수신코일(331)의 인덕턴스는 14.8 ± 8μH 이고, 차폐부를 코일 하단에 부착한 경우 인덕턴스는 25.5 ± 8 μH의 값을 가질 수 있다. 이 경우에, 상기 수신코일(331)의 Q값은 55 내지 65 이며, 공진주파수는 150 ± 30 kHz 가 될 수 있다.In this case, the inductance of the receiving
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명에서는 전송코일-중계코일-수신코일을 배치하여, 충전면 상에서의 자유도와 함께, 전송장치와 수신장치간의 거리가 증가될 수 있다.
As described above, in the present invention, by arranging the transmission coil-relay coil-reception coil, the distance between the transmission device and the reception device can be increased along with the freedom on the charging surface.
무선충전 시스템에서 유도 방식과 공진 방식 호환이 가능한 송신장치 및 중계기Transmitter and repeater compatible with induction and resonance in wireless charging system
이하, 도 24 내지 도 29를 참조하여 무선충전 시스템에서 동작 영역 확장 방법에 대하여 설명한다. 보다 구체적으로, 무선전력의 이미 상용화된 유도 방식과 상용화되기 전인 공진 방식에 대해 두 가지 수신부에 모두 대응될 수 있는 무선 충전 송신부 구조에 대한 방법과 함께, 중계기를 이용하여 충전거리를 늘이는 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a method of expanding the operating area in the wireless charging system will be described with reference to FIGS. More particularly, the present invention relates to a method for a wireless charging transmitter structure that can be used for both receiving portions of an already-commercialized induction method of wireless power and a conventional resonance method, and a method of extending a charging distance using a repeater Explain.
WPC는 무선충전에서 이미 유도방식을 취하고 있고 전송장치 및 수신장치 간의 통신 방법을 정해놓고 있다. 이에 반해 공진 방식은 전자기 유도를 이용하는 기본 원리는 동일하나, 전송장치 및 수신장치의 주파수 matching 여부, Q 값의 고저에 따라 구분되고, 일반적으로 Q 값을 키워 전송장치 및 수신장치간 coupling을 증가, 전송 거리를 향상시킬 수 있다. 즉, 공진 방식에 의하면, 전송장치 및 수신장치 간의 보다 높은 커플링을 갖추어지며, 거리와 자세에 대한 자유도가 높아질 수 있다.WPC is already inductive in wireless charging and has set the communication method between transmission device and receiving device. On the other hand, the fundamental principle of using electromagnetic induction is the same, but the resonance method is classified according to the frequency matching of the transmitting device and the receiving device and the high and low of the Q value. Generally, the Q value is increased to increase the coupling between the transmitting device and the receiving device, The transmission distance can be improved. That is, according to the resonance method, a higher coupling between the transmission device and the reception device is provided, and the degree of freedom in distance and attitude can be increased.
자유도를 높이면서 동시에 전력 효율을 높이기 위해서는 전송장치 및 수신장치에 대한 코일 설계 기술이 필요하다. 둘의 방식이 별개로 개발되어 제품화가 이루어지면 호환이 필요 없겠지만, 이미 시장이 형성된 유도방식에서 새롭게 공진방식으로 진입하기 위해서는 과도기적으로 두 방식을 모두 대응할 수 있는 전송장치에 대한 필요성이 고려될 수 있다.In order to increase the degree of freedom and increase the power efficiency at the same time, coil design technology is required for transmission and reception devices. However, in order to enter into a new resonance mode in an induction mode in which a market has already been established, it may be considered that a transmission device capable of coping with both modes in a transitional period can be considered .
따라서, 본 발명에서는 무선 충전을 함에 있어 유도 방식의 수신장치와 공진 방식의 수신장치에 대해 호환 가능한 코일과 중계방법에 대하여 제시한다.Accordingly, in the present invention, a coil and a relaying method compatible with an inductive receiving apparatus and a receiving apparatus in a resonant manner are proposed in wireless charging.
도 24 및 도 25는 유도 방식과 공진 방식 호환이 가능한 충전방법의 개념도 및 블록다이어그램이고, 도 26은 도 20의 중계기의 구성도이며, 도 27a 및 도 27b는 유도 방식과 공진 방식 호환이 가능한 전송코일의 평면도 및 정면도이다.FIGS. 24 and 25 are a conceptual diagram and a block diagram of a charging method compatible with the induction method and the resonance method, FIG. 26 is a configuration diagram of the relay device of FIG. 20, FIGS. 27A and 27B illustrate transmission And a top view and a front view of the coil.
도 24 및 도 25를 참조하면, 전송코일(411)은 제1주파수 대역의 무선 전력을 전송하고, 중계코일(421)은 상기 수신된 제1주파수 대역의 무선 전력을 제2 주파수 대역의 무선 전력으로 변환하여 전송하도록 이루어진다.24 and 25, the
예를 들어, 전송코일(411)은 유도 방식의 전력을 전송하는 자기장을 발생시키도록 형성되며, 상기 중계코일(421)은 상기 자기장으로부터 유도된 전력을 이용하여 공진 주파수로 진동하는 자기장을 생성하도록 이루어진다. 이 경우에는, 상기 제1주파수 대역은 상기 제2주파수 대역보다 저주파가 될 수 있다. 중계코일에서 수행되는 공진 방식의 전력 전송을 통하여 수신장치는 공진 방식으로 전력을 수신할 수 있게 된다.For example, the
도 24의 (a)를 참조하면, 근접 거리에서 수백kHz 대역의 충전이 이루어지는 경우, 중계기를 두고 z축 방향 거리를 증가시킨 상태에서는 ISM band 대역 수신장치의 충전이 가능하게 된다.Referring to FIG. 24 (a), when charging is performed in the vicinity of a few hundred kHz band, the ISM band band receiving apparatus can be charged in a state where the distance in the z axis direction is increased with the repeater.
다른 예로서, 공진방식의 전력을 유도방식으로 전환하는 것도 가능하다. 보다 구체적으로, 전송코일(511)은 공진 방식의 전력을 전송하는 자기장을 발생시키도록 형성되며, 상기 중계코일(521)은 상기 자기장으로부터 유도된 전력을 이용하여 유도 방식의 자기장을 생성하도록 이루어진다. 이 경우에는, 상기 제1주파수 대역은 상기 제2주파수 대역보다 고주파가 될 수 있다. 중계코일(521)에서 수행되는 유도 방식의 전력 전송을 통하여 수신장치는 유도 방식으로 전력을 수신할 수 있게 된다.As another example, it is also possible to switch the resonance type power to the induction type. More specifically, the
이와 같이, 도 24의 (b)를 참조하면, ISM band 대역에 해당하는 수신장치는 전송장치(또는 중계기)와 근접 거리에서 충전이 되며, 수백 kHz 대역의 수신장치는 중계기를 두어 z축 방향 거리를 증가시킨 상태로 충전이 될 수 있다.Referring to FIG. 24 (b), a receiving apparatus corresponding to the ISM band band is charged at a close distance from the transmitting apparatus (or the repeater), and the receiving apparatus having a band of several hundred kHz is provided with a repeater, Can be charged in an increased state.
이와 같이, 중계코일에서 주파수를 변환하기 위하여, 도 26을 참조하면, 상기 중계코일(421)은 제1중계코일(421a), 변환회로(421b) 및 제2중계코일(421c)을 구비할 수 있다.26, the
상기 제1중계코일(421a)은 상기 제1주파수 대역의 무선 전력을 수신하며, 상기 변환회로(421b)가 상기 제1중계코일(421a)에서 수신된 무선 전력의 주파수를 상기 제2주파수 대역으로 변환한다. 이를 위하여, 제1주파수 대역은 상기 제2주파수 대역보다 고주파인 경우에, 상기 변환회로(421b)는 정류기(rectifier), 레귤레이터(regulator) 및 브리지 회로(bridge circuit)을 구비한다. 또한, 제1주파수 대역은 상기 제2주파수 대역보다 저주파인 경우에, 상기 변환회로(421b)는 정류기(rectifier), 레귤레이터(regulator) 및 파워 증폭기(power Amp)을 구비한다. The
상기 제2중계코일(421c)은 상기 변환회로(421b)와 연결되어, 상기 제2주파수 대역의 무선 전력을 전송하도록 이루어진다. 이 경우에, 상기 제1중계코일(421a)과 제2중계코일(421c)은 서로 마주보도록 배치되며, 차폐부재(422)가 상기 제1중계코일(421a)과 제2중계코일(421c)의 사이에 배치될 수 있다. The
이 때에, 상기 중계코일(421)은 전류를 자속으로 변환시키도록, 와이어가 감기는 타입으로 형성된다. 보다 구체적으로, 상기 중계코일(421)은 18WAG litz 와이어가 원형 형상을 가지도록 감기어 형성될 수 있다. 이 경우에, 상기 중계코일(321)의 외경(outer diameter)는 71.5 mm이고 내경(inner diameter)는 25.3 mm 가 될 수 있다. 또한, 상기 중계코일(321)은 두께(thickness)가 1.3±0.3 mm 가 되며, 상기 와이어는 상기 단일 레이어에서 21번 감기도록 이루어진다.At this time, the
또한, 상기 중계코일(421)의 인덕턴스는 21.3 ± 4 μH 이고, Q값은 15 내지 30 이며, 공진 주파수는 150 ± 20kHz의 값이 될 수 있다.In addition, the inductance of the
도 27a 및 도 27b를 참조하면, 전송코일(411)은 제1 및 제2 코일(411a, 411b)을 구비하며, 상기 제1 및 제2 코일(411a, 411b)은 서로 오버랩되도록 이루어진다.27A and 27B, the
제1 코일(411a)은 유도 방식의 전력을 송신하게 자기장을 발생시키도록 형성되며, 상기 제2 코일(411b)은 상기 제1 코일을 감싸도록 권선되며, 공진 방식의 전력을 송신하게 공진 주파수로 진동하는 자기장을 생성하도록 이루어진다.The
유도 방식의 제1 코일(411a)은 수백 kHz(100~200kHz) 대역을 지원하는 전송코일이고, 공진 방식의 제2 코일(411b)은 ISM band(6.78MHz) 대역을 지원하는 전송코일이 될 수 있다. The
두 코일간 z축 배치는 상하 간격을 두거나 동일 위치에 배치할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 코일(411a, 411b)은 리츠 와이어나 회로기판(PCB) 2층을 적층한 형태로도 구현될 수 있다. 이 경우에, 제1 코일(411a)의 직경이 제2 코일(411b)보다 작을 수 있으며, 상하 간격이 있는 경우에 제1 코일(411a)이 상측에 배치될 수 있다.The z-axis arrangement between the two coils can be placed at the top or bottom or at the same position. Also, the first and
보다 구체적으로, 전송코일(411)은 전류를 자속으로 변환시키도록, 멀티 레이어(2 레이어)에서 와이어가 감기는 타입으로 형성된다. 보다 구체적으로, 상기 전송코일(411)은 15WAG litz 와이어가 삼각형 형상을 가지도록 감기어 형성될 수 있다. More specifically, the
상기 전송코일(411)의 인덕턴스는 23.0 ± 4 μH의 값을 지니고, 차폐부(312)를 코일 하단에 부착한 경우 인덕턴스는 39.0 ± 4 μH의 값을 가질 수 있다. 이 경우에, 상기 전송코일(411)의 Q값은 450 내지 600 이며, 공진주파수는 150 ± 30 kHz 가 될 수 있다.The inductance of the
한편, 무선 전력 전송장치의 제어부는, 상기 제1 및 제2 코일에 개별적으로 전력을 인가하고, 상기 전력 인가에 대한 상기 무선 전력 수신장치의 반응을 이용하여 상기 유도 방식 및 공진 방식 중 어느 방식으로 전력을 전송할 것인지 결정한다. 이하, 이러한 결정 및 방식 전환에 대하여 보다 상세히 설명한다. 도 28은 도 27a의 전송코일의 구동방법의 일 예를 나타내는 개념도이며, 도 29는 도 27a의 전송코일과 연결되는 회로의 블록다이어그램이다.Meanwhile, the control unit of the wireless power transmission apparatus may be configured to apply power to the first and second coils individually, and to control the power of the wireless power transmission apparatus by any one of the induction method and the resonance method Decide whether to transmit power. Hereinafter, such determination and conversion of the system will be described in more detail. FIG. 28 is a conceptual diagram showing an example of a method of driving the transmission coil of FIG. 27A, and FIG. 29 is a block diagram of a circuit connected to the transmission coil of FIG. 27A.
도 28을 참조하면, 전송장치는 ISM band 주파수 대역의 수신부를 wake-up 하기 위한 digital ping 신호와 수백kHz 대역 수신부를 wake-up 하기 위한 digital ping 신호를 TDM 기반으로 순차적으로 생성하여, wake-up 된 수신장치에서 보내는 packet 정보에 따라 송출 주파수를 결정한다. 이를 통하여, 유도 및 공진 방식의 호환이 가능하게 된다.28, the transmitter sequentially generates a digital ping signal for waking up the receiver of the ISM band frequency band and a digital ping signal for waking up the receiver of the several hundred kHz band on a TDM basis, The transmission frequency is determined according to the packet information transmitted from the receiving apparatus. This makes it possible to achieve inductive and resonance compatibility.
도 29를 참조하면, 유도 및 공진 방식의 호환을 위하여, 상기 본체는 상기 전송코일에 전기적으로 연결되는 회로부를 포함하고, 상기 회로부는 복수의 커패시터들의 전기적 연결을 변경하여 상기 제1주파수 대역을 시프트한다.Referring to FIG. 29, for induction and resonance compatibility, the body includes a circuit portion electrically connected to the transmission coil, and the circuit portion shifts the first frequency band by changing the electrical connection of the plurality of capacitors, do.
도시에 의하면, 제어부는 구동회로부를 제어하도록 형성된다. 또한, 상기 구동회로부는 제1캐패시터(C1)에 연결되는 제1스위치(SW1)와, 제2캐패시터(C2)에 연결되는 제2스위치(SW2)를 구비하며, 상기 제1캐패시터(C1) 및 제2캐패시터(C2)는 병렬로 전송코일에 연결된다. According to the example, the control portion is formed to control the driving circuit portion. The driving circuit includes a first switch SW1 connected to the first capacitor C1 and a second switch SW2 connected to the second capacitor C2. The second capacitor C2 is connected in parallel to the transfer coil.
상기 제1 및 제2 스위치(SW1, SW2)는 전송방식이 유도방식인지 또는 공진방식인지 여부에 따라 상기 제1 및 제2 주파수 대역 중 어느 하나를 상기 전송코일에 가하도록 제어된다.The first and second switches SW1 and SW2 are controlled to apply any one of the first and second frequency bands to the transmission coil depending on whether the transmission scheme is an induction scheme or a resonance scheme.
상기에서 설명된 메커니즘에 의하면, 무선 충전을 함에 있어 유도 방식의 수신장치와 공진 방식의 수신장치에 대해 호환 가능한 중계방법이 구현될 수 있다.According to the above-described mechanism, a relay method compatible with an inductive receiving apparatus and a resonant receiving apparatus in wireless charging can be implemented.
이상 개시된 본 명세서에 기재된 실시 예에 따른 무선 전력 전송장치의 구성은 무선 충전기에만 적용 가능한 경우를 제외하면, 도킹 스테이션(docking station), 단말기 크래들 장치(cradle device), 기타 전자 장치 등과 같은 장치에도 적용될 수도 있음을 본 기술분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.The configuration of the wireless power transmission apparatus according to the embodiments disclosed herein may be applied to devices such as a docking station, a cradle device, and other electronic devices, May be readily apparent to those skilled in the art.
본 발명의 범위는 본 명세서에 개시된 실시 예들로 한정되지 아니하고, 본 발명은 본 발명의 사상 및 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 다양한 형태로 수정, 변경, 또는 개선될 수 있다.The scope of the present invention is not limited to the embodiments disclosed herein, and the present invention can be modified, changed, or improved in various forms within the scope of the present invention and the claims.
Claims (20)
무선 전력을 전송하도록 전류변화를 통하여 자속을 변환하는 전송코일을 구비하는 본체; 및
상기 자속 변환을 근거로 상기 무선 전력을 수신하며, 상기 수신된 무선 전력을 상기 수신장치로 전달하도록 상기 전송코일을 마주보도록 배치되는 중계코일을 구비하는 중계기;를 포함하는 무선 전력 전송장치.A wireless power transmission apparatus formed to transmit power wirelessly to a wireless power receiving apparatus,
A main body having a transmission coil for converting a magnetic flux through a current change to transmit wireless power; And
And a relay coil disposed to receive the wireless power based on the magnetic flux conversion and to face the transmission coil to transmit the received wireless power to the receiving device.
상기 중계기는 상기 무선 전력 수신장치에 전력(power)을 제공하는 베이스 스테이션(base station)을 구비하고,
상기 중계코일은 최대 1.2 mm 의 거리로 상기 베이스 스테이션의 하부에 배치되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송장치. The method according to claim 1,
The repeater having a base station for providing power to the wireless power receiving apparatus,
Wherein the relay coil is disposed at a lower portion of the base station at a distance of up to 1.2 mm.
상기 무선 전력의 주파수 대역은 120 내지 140 kHz 이고, 상기 전송코일에 대한 입력 전압은 12V±5% 인 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송장치.3. The method of claim 2,
Wherein the frequency band of the wireless power is 120 to 140 kHz and the input voltage to the transmission coil is 12V +/- 5%.
상기 전송코일은 15WAG litz 와이어가 삼각형 형상을 가지도록 감기어 형성되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송장치.The method according to claim 1,
Wherein the transmission coil is wound so that a 15 Watt litz wire has a triangular shape.
상기 전송코일의 외곽 높이(outer height)는 88.1 mm이고 외곽 폭(outer width)은 63.1 mm이고, 안쪽 높이(inner height)는 64.1 mm이고, 안쪽 폭(inner width)은 39.1 mm인 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송장치.5. The method of claim 4,
The outer coil of the transmission coil has an outer height of 88.1 mm, an outer width of 63.1 mm, an inner height of 64.1 mm, and an inner width of 39.1 mm. Wireless power transmission device.
상기 본체에는 상기 코일에 중첩되는 차폐부가 배치되고, 상기 차폐부의 두께는 적어도 0.7mm 가 되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송장치. The method according to claim 1,
Wherein a shielding portion overlapping the coil is disposed on the body, and the thickness of the shielding portion is at least 0.7 mm.
상기 중계코일은 18WAG litz 와이어가 원형 형상을 가지도록 감기어 형성되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송장치.The method according to claim 1,
Wherein the relay coil is wound so that the 18 Watt litz wire has a circular shape.
상기 중계코일의 외경(outer diameter)는 71.5 mm이고 내경(inner diameter)는 25.3 mm인 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송장치.5. The method of claim 4,
Wherein the relay coil has an outer diameter of 71.5 mm and an inner diameter of 25.3 mm.
상기 중계코일은 두께가 1.3±0.3 mm 인 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송장치.5. The method of claim 4,
Wherein the relay coil has a thickness of 1.3 +/- 0.3 mm.
상기 전송코일은 제1주파수 대역의 무선 전력을 전송하고, 상기 중계코일은 상기 수신된 제1주파수 대역의 무선 전력을 제2 주파수 대역의 무선 전력으로 변환하여 전송하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송장치.The method according to claim 1,
Wherein the transmission coil transmits radio power of a first frequency band and the relay coil converts the radio power of the received first frequency band into radio power of a second frequency band and transmits the radio power of the second frequency band. .
상기 제1주파수 대역은 상기 제2주파수 대역보다 저주파인 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송장치.11. The method of claim 10,
Wherein the first frequency band is lower in frequency than the second frequency band.
상기 전송코일은 유도 방식의 전력을 전송하는 자기장을 발생시키도록 형성되며, 상기 중계코일은 상기 자기장으로부터 유도된 전력을 이용하여 공진 주파수로 진동하는 자기장을 생성하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송장치.12. The method of claim 11,
Wherein the transmission coil is configured to generate a magnetic field that transmits inductive power and the relay coil is configured to generate a magnetic field that oscillates at a resonant frequency using power derived from the magnetic field. .
상기 중계코일은,
상기 제1주파수 대역의 무선 전력을 수신하는 제1중계코일;
상기 제1중계코일에서 수신된 무선 전력의 주파수를 상기 제2주파수 대역으로 변환하는 변환회로; 및
상기 변환회로와 연결되어, 상기 제2주파수 대역의 무선 전력을 전송하는 제2중계코일을 구비하는 무선 전력 전송장치. The method according to claim 1,
The relay coil includes:
A first relay coil for receiving radio power of the first frequency band;
A conversion circuit for converting the frequency of the radio power received in the first relay coil into the second frequency band; And
And a second relay coil connected to the conversion circuit for transmitting the radio power of the second frequency band.
상기 제1중계코일과 제2중계코일은 서로 마주보도록 배치되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송장치. 14. The method of claim 13,
Wherein the first relay coil and the second relay coil are arranged to face each other.
상기 중계기는 상기 제1중계코일과 제2중계코일의 사이에 배치되는 차폐부재를 더 포함하는 무선 전력 전송장치. 14. The method of claim 13,
Wherein the repeater further comprises a shielding member disposed between the first relay coil and the second relay coil.
상기 전송코일은,
유도 방식의 전력을 송신하게 자기장을 발생시키도록 형성되는 제1 코일; 및
상기 제1 코일을 감싸도록 권선되며, 공진 방식의 전력을 송신하게 공진 주파수로 진동하는 자기장을 생성하도록 이루어지는 제2 코일을 포함하는 무선 전력 전송장치.The method according to claim 1,
The transmission coil includes:
A first coil formed to generate a magnetic field to transmit inductive mode power; And
And a second coil wound to surround said first coil and configured to generate a magnetic field that oscillates at a resonant frequency to transmit resonant mode power.
상기 무선 전력 전송장치의 제어부는,
상기 제1 및 제2 코일에 개별적으로 전력을 인가하고, 상기 전력 인가에 대한 상기 무선 전력 수신장치의 반응을 이용하여 상기 유도 방식 및 공진 방식 중 어느 방식으로 전력을 전송할 것인지 결정하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송장치.17. The method of claim 16,
Wherein the control unit of the wireless power transmission apparatus comprises:
Wherein power is individually applied to the first and second coils and the power of the induction system or the resonance system is determined by using the response of the wireless power receiving apparatus to the power application Wireless power transmission device.
상기 본체는 상기 전송코일에 전기적으로 연결되는 회로부를 더 포함하고,
상기 회로부는 복수의 커패시터들의 전기적 연결을 변경하여 상기 제1주파수 대역을 시프트하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송장치.17. The method of claim 16,
The body further includes a circuit portion electrically connected to the transmission coil,
Wherein the circuit portion changes the electrical connection of the plurality of capacitors to shift the first frequency band.
상기 전송장치로부터 무선 전력을 수신하도록 형성되는 수신장치를 포함하고,
상기 전송장치는,
무선 전력을 전송하도록 전류변화를 통하여 자속을 변환하는 전송코일을 구비하는 본체; 및
상기 자속 변환을 근거로 상기 무선 전력을 수신하며, 상기 수신된 무선 전력을 상기 수신장치로 전달하도록 상기 전송코일을 마주보도록 배치되는 중계코일을 구비하는 중계기;를 포함하는 무선 충전 시스템.A transmission device formed to transmit wireless power; And
And a receiving device configured to receive wireless power from the transmitting device,
The transmission apparatus includes:
A main body having a transmission coil for converting a magnetic flux through a current change to transmit wireless power; And
And a relay coil disposed to receive the wireless power based on the magnetic flux conversion and arranged to face the transmission coil to transmit the received wireless power to the receiving device.
상기 중계코일은 상기 중계코일의 외경(outer diameter)는 71.5 mm이고 내경(inner diameter)는 25.3 mm인 원형 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 무선 충전 시스템.20. The method of claim 19,
Wherein the relay coil has a circular shape in which the outer diameter of the relay coil is 71.5 mm and the inner diameter thereof is 25.3 mm.
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