KR20160119530A - Method for wireless power transmission and apparatus therefor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 무선 전력 전송 기술에 관한 것으로서, 상세하게, 복수의 무선 전력 전송 방식을 지원하는 무선 전력 송수신기에서의 무선 전력 전송 및 수신 방법과 그를 위한 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
최근 정보 통신 기술이 급속도로 발전함에 따라, 정보 통신 기술을 기반으로 하는 유비쿼터스 사회가 이루어지고 있다.Recently, as the information and communication technology rapidly develops, a ubiquitous society based on information and communication technology is being made.
언제 어디서나 정보통신 기기들이 접속되기 위해서는 사회 모든 시설에 통신 기능을 가진 컴퓨터 칩을 내장시킨 센서들이 설치되어야 한다. 따라서 이들 기기나 센서의 전원 공급 문제는 새로운 과제가 되고 있다. 또한 휴대폰뿐만 아니라 블루투스 핸드셋과 아이팟 같은 뮤직 플레이어 등의 휴대기기 종류가 급격히 늘어나면서 배터리를 충전하는 작업이 사용자에게 시간과 수고를 요구하고 됐다. 이러한 문제를 해결하는 방법으로 무선 전력 전송 기술이 최근 들어 관심을 받고 있다.In order for information communication devices to be connected anytime and anywhere, sensors equipped with a computer chip having a communication function must be installed in all facilities of the society. Therefore, power supply problems of these devices and sensors are becoming a new challenge. In addition, mobile devices such as Bluetooth handsets and iPods, as well as mobile phones, have been rapidly increasing in number, and charging the battery has required users time and effort. As a way to solve this problem, wireless power transmission technology has recently attracted attention.
무선 전력 전송 기술(wireless power transmission 또는 wireless energy transfer)은 자기장의 유도 원리를 이용하여 무선으로 송신기에서 수신기로 전기 에너지를 전송하는 기술로서, 이미 1800년대에 전자기유도 원리를 이용한 전기 모터나 변압기가 사용되기 시작했고, 그 후로는 라디오파나 레이저와 같은 전자파를 방사해서 전기에너지를 전송하는 방법도 시도되었다. 우리가 흔히 사용하는 전동칫솔이나 일부 무선면도기도 실상은 전자기유도 원리로 충전된다.The wireless power transmission technology (wireless power transmission or wireless energy transfer) is a technology to transmit electric energy from the transmitter to the receiver wirelessly using the induction principle of the magnetic field. In the 1800s, electric motor or transformer Thereafter, a method of transmitting electric energy by radiating an electromagnetic wave such as a radio wave or a laser was tried. Our electric toothbrushes and some wireless shavers are actually charged with electromagnetic induction.
현재까지 무선을 이용한 에너지 전달 방식은 크게 자기 유도 방식, 자기 공진(Electromagnetic Resonance) 방식 및 단파장 무선 주파수를 이용한 RF 전송 방식 등으로 구분될 수 있다.Up to the present, energy transmission using radio may be roughly classified into a magnetic induction method, an electromagnetic resonance method, and an RF transmission method using a short wavelength radio frequency.
자기 유도 방식은 두 개의 코일을 서로 인접시킨 후 한 개의 코일에 전류를 흘려보내면 이 때 발생한 자속(MagneticFlux)이 다른 코일에 기전력을 일으키는 현상을 사용한 기술로서, 휴대폰과 같은 소형기기를 중심으로 빠르게 상용화가 진행되고 있다. 자기 유도 방식은 최대 수백 키로와트(kW)의 전력을 전송할 수 있고 효율도 높지만 최대 전송 거리가 1센티미터(cm) 이하이므로 일반적으로 충전기나 바닥에 인접시켜야 하는 단점이 있다.In the magnetic induction method, when two coils are adjacent to each other and a current is supplied to one coil, a magnetic flux generated at this time causes an electromotive force to the other coils. As a technology, . The magnetic induction method has the disadvantage that it can transmit power of up to several hundred kilowatts (kW) and the efficiency is high, but the maximum transmission distance is 1 centimeter (cm) or less, so it is usually adjacent to the charger or the floor.
자기 공진 방식은 전자기파나 전류 등을 활용하는 대신 전기장이나 자기장을 이용하는 특징이 있다. 자기 공진 방식은 전자파 문제의 영향을 거의 받지 않으므로 다른 전자 기기나 인체에 안전하다는 장점이 있다. 반면, 한정된 거리와 공간에서만 활용할 수 있으며 에너지 전달 효율이 다소 낮다는 단점이 있다.The self-resonance method is characterized by using an electric field or a magnetic field instead of using electromagnetic waves or currents. The self-resonance method is advantageous in that it is safe to other electronic devices or human body since it is hardly influenced by the electromagnetic wave problem. On the other hand, it can be used only at a limited distance and space, and has a disadvantage that energy transfer efficiency is somewhat low.
단파장 무선 전력 전송 방식-간단히, RF 전송 방식-은 에너지가 라디오 파(RadioWave)형태로 직접 송수신될 수 있다는 점을 활용한 것이다. 이 기술은 렉테나(rectenna)를 이용하는 RF 방식의 무선 전력 전송 방식으로서, 렉테나는 안테나(antenna)와 정류기(rectifier)의 합성어로서 RF 전력을 직접 직류 전력으로 변환하는 소자를 의미한다. 즉, RF 방식은 AC 라디오파를 DC로 변환하여 사용하는 기술로서, 최근 효율이 향상되면서 상용화에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.Short wavelength wireless power transmission - simply, RF transmission - takes advantage of the fact that energy can be transmitted and received directly in radio wave form. This technology is a RF power transmission system using a rectenna. Rectena is a combination of an antenna and a rectifier, which means a device that converts RF power directly into direct current power. That is, the RF method is a technique of converting an AC radio wave into DC and using it. Recently, as the efficiency has improved, commercialization has been actively researched.
무선 전력 전송 기술은 모바일 뿐만 아니라 IT, 철도, 가전 산업 등 산업 전반에 다양하게 활용될 수 있다.Wireless power transmission technology can be applied not only to mobile, but also to various industries such as IT, railroad, and household appliance industry.
하지만, 종래에는 복수의 무선 충전 방식을 지원하는 무선 전력 전송 방법이 제공되지 않았다.However, conventionally, a wireless power transmission method supporting a plurality of wireless charging schemes has not been provided.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 멀티 모드를 지원하는 무선 전력 송수신 장치에서의 무선 전력 전송 및 수신 방법과 그를 위한 장치를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for wireless power transmission and reception in a wireless power transceiver supporting multi-mode.
본 발명의 다른 목적은 전력 전송 효율을 향상시키는 것이 가능한 멀티 모드 무선 전력 전송 방법 및 그를 위한 장치를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a multimode wireless power transmission method capable of improving power transmission efficiency and an apparatus therefor.
본 발명의 또 다른 목적은 대역외 통신을 통해 무선 충전 방식 별 충전 효율을 비교하고, 이를 기반으로 최적의 무선 충전 방식을 적응적으로 선택하는 것이 가능한 멀티 모드 무선 전력 전송 방법 및 그를 위한 장치를 제공하는 것이다.Yet another object of the present invention is to provide a multimode wireless power transmission method and a device therefor, which can compare the charging efficiency of each wireless charging scheme through out-of-band communication and adaptively select an optimal wireless charging scheme based on the comparison .
본 발명의 또 다른 목적은 대역외 통신을 통해 무선 전력 수신 장치의 상태 정보를 전송함으로써, 충전 효율이 최대인 무선 전력 전송 방식으로 무선 전력을 수신하는 무선 전력 수신 방법 및 그를 위한 장치를 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a wireless power receiving method for receiving wireless power in a wireless power transmission scheme with the highest charging efficiency by transmitting status information of a wireless power receiving apparatus through out-of-band communication, and an apparatus therefor .
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not restrictive of the invention, unless further departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It will be possible.
본 발명은 멀티 모드 무선 전력 전송 방법, 멀티 모드 무선 전력 수신 방법 및 그를 위한 장치들을 제공할 수 있다.The present invention can provide a multimode wireless power transmission method, a multimode wireless power receiving method, and apparatuses therefor.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치에서의 무선 전력 전송 방법은 무선 전력 수신 장치와 대역외 통신을 설정하는 단계와 제1 내지 제n 무선 전력 전송 방식을 이용하여 미리 지정된 순서로 무선 전력을 전송하는 단계와 상기 대역외 통신을 통해 수신되는 상기 제1 내지 제n 무선 전력 전송 방식에 각각 대응되는 상기 무선 전력 수신 장치의 상태 정보에 기반하여 충전 효율이 최대인 무선 전력 전송 방식을 결정하는 단계와 상기 결정된 무선 전력 전송 방식으로 무선 전력을 전송하는 단계를 포함할 수 있다.The method of wireless power transmission in a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention includes a step of setting an out-of-band communication with a wireless power receiving apparatus, a step of setting a wireless power Based on state information of the wireless power receiving apparatuses corresponding to the first to n < th > wireless power transmission schemes received through the out-of-band communication, determines a wireless power transmission scheme having a maximum charging efficiency And transmitting wireless power in the determined wireless power transmission scheme.
여기서, 상기 제1 내지 제n 무선 전력 전송 방식은 전자기 유도 방식, 전자기 공진 방식, RF 방식 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.Here, the first to n-th wireless power transmission schemes may include at least one of an electromagnetic induction scheme, an electromagnetic resonance scheme, and an RF scheme.
또한, 상기 전자기 공진 방식을 최초로 활성화하여 상기 무선 전력을 전송할 수 있다.Also, the electromagnetic resonance method may be activated for the first time to transmit the wireless power.
또한, 상기 전자기 공진 방식에 이어 적어도 하나의 상기 전자기 유도 방식을 순차적으로 활성화시켜 상기 무선 전력을 전송할 수 있다.In addition, following the electromagnetic resonance method, at least one electromagnetic induction method may be sequentially activated to transmit the wireless power.
여기서, 상기 전자기 유도 방식은 WPC 방식, PMA 방식 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.Here, the electromagnetic induction method may include at least one of a WPC method and a PMA method.
여기서, 상기 전자기 공진 방식은 A4WP 방식일 수 있다.Here, the electromagnetic resonance method may be an A4WP method.
또한, 상기 대역외 통신은 블루투스 통신, 또는 BLE (Bluetooth Low Energy) 통신, NFC(Near Field Communication), RFID(Radio Frequency Identification) 통신, 지그비(Zigbee) 통신 중 어느 하나일 수 있다.The out-of-band communication may be any one of Bluetooth communication, Bluetooth low energy (BLE) communication, Near Field Communication (NFC), Radio Frequency Identification (RFID) communication and Zigbee communication.
또한, 상기 상태 정보는 상기 무선 전력 수신 장치에 구비된 정류기의 평균 출력 파워 정보, 상기 정류기에서의 출력 직류 전류 및 출력 직류 전압 세기 정보, 단위 시간 동안 부하에 충전된 충전량 정보, 상기 부하에 충전된 충전량 변화에 관한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The state information may include average output power information of a rectifier provided in the wireless power receiving apparatus, output DC current and output DC voltage intensity information of the rectifier, charging amount information charged in a load for a unit time, And information on a change in charge amount.
또한, 상기 무선 전력을 전송하는 단계는 특정 시점에 상기 제1 내지 제n 무선 전력 전송 방식 중 어느 하나의 무선 전력 전송 방식이 활성화되어 상기 무선 전력을 전송할 수 있다.In addition, the step of transmitting the wireless power may transmit the wireless power by activating any one of the first to n < th > wireless power transmission schemes at a specific point in time.
또한, 상기 제1 내지 제n 무선 전력 전송 방식은 전자기 유도 방식 및 전자기 공진 방식을 포함하되, 상기 전자기 공진 방식을 통해 상기 무선 전력 수신 장치가 감지 및 식별되면, 상기 대역외 통신을 설정할 수 있다.The first to n-th wireless power transmission systems may include an electromagnetic induction system and an electromagnetic resonance system. When the wireless power reception apparatus is detected and identified through the electromagnetic resonance system, the out-of-band communication may be established.
또한, 상기 무선 전력 전송 중 상기 충전 효율이 소정 기준치 이하로 떨어지면, 상기 무선 전력을 전송 중인 무선 전력 전송 방법을 제외한 나머지 무선 전력 전송 방법 중 상기 충전 효율이 가장 높은 무선 전력 전송 방법을 재 탐색하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, if the charging efficiency falls below a predetermined reference value during the wireless power transmission, searching for the wireless power transmission method having the highest charging efficiency among the remaining wireless power transmission methods except for the wireless power transmission method of transmitting the wireless power As shown in FIG.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치에서의 무선 전력 수신 방법은 무선 전력 송신 장치와 대역외 통신을 설정하는 단계와 제1 내지 제n 무선 전력 전송 방식을 이용하여 미리 지정된 순서로 무선 전력을 수신하는 단계와 상기 제1 내지 제n 무선 전력 전송 방식에 각각 대응되는 상기 무선 전력 수신 장치의 상태 정보를 상기 대역외 통신을 통해 상기 무선 전력 송신 장치에 전송하는 단계와 상기 무선 전력 수신 장치의 상태 정보에 기반하여 충전 효율이 최대인 무선 전력 전송 방식이 상기 무선 전력 송신 장치에 의해 결정되면, 상기 결정된 무선 전력 전송 방식으로 상기 무선 전력을 수신하는 단계를 포함할 수 있다.The method of wireless power receiving in a wireless power receiving apparatus according to another embodiment of the present invention includes the steps of setting an out-of-band communication with a wireless power transmitting apparatus, And transmitting the state information of the wireless power receiving apparatus corresponding to the first to the n-th wireless power transmission systems to the wireless power transmitting apparatus through the out-of-band communication, And receiving the wireless power in the determined wireless power transmission scheme when the wireless power transmission scheme having the maximum charging efficiency is determined by the wireless power transmission apparatus based on the state information of the wireless power transmission scheme.
여기서, 상기 제1 내지 제n 무선 전력 전송 방식은 전자기 유도 방식, 전자기 공진 방식, RF 방식 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.Here, the first to n-th wireless power transmission schemes may include at least one of an electromagnetic induction scheme, an electromagnetic resonance scheme, and an RF scheme.
이때, 상기 전자기 공진 방식으로 송출된 비콘 신호가 감지되면, 상기 대역외 통신 설정을 위한 광고 시그널을 송출하되, 상기 광고 시그널이 상기 무선 전력 송신 장치에 의해 감지되면, 상기 대역외 통신이 설정되고, 상기 전자기 공진 방식을 통해 상기 무선 전력을 수신할 수 있다.When the beacon signal transmitted through the electromagnetic resonance method is detected, an advertisement signal for setting the out-of-band communication is transmitted. When the advertisement signal is detected by the wireless power transmission device, the out- And can receive the wireless power through the electromagnetic resonance method.
또한, 상기 전자기 공진 방식에 이어 적어도 하나의 상기 전자기 유도 방식으로 상기 무선 전력을 수신할 수 있다.In addition, the electromagnetic resonance method may be followed by receiving the wireless power in at least one of the electromagnetic induction methods.
여기서, 상기 전자기 유도 방식은 WPC 방식, PMA 방식 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.Here, the electromagnetic induction method may include at least one of a WPC method and a PMA method.
여기서, 상기 전자기 공진 방식은 A4WP 방식일 수 있다.Here, the electromagnetic resonance method may be an A4WP method.
또한, 상기 대역외 통신은 블루투스 통신, NFC(Near Field Communication), RFID(Radio Frequency Identification) 통신, 지그비(Zigbee) 통신 중 어느 하나일 수 있다.The out-of-band communication may be any one of Bluetooth communication, Near Field Communication (NFC), Radio Frequency Identification (RFID) communication, and Zigbee communication.
또한, 상기 상태 정보는 상기 무선 전력 수신 장치의 정류기의 평균 출력 파워 정보, 상기 정류기의 직류 전류 및 직류 전압 세기 정보, 단위 시간 동안 부하에 충전된 충전량 정보, 상기 부하에 충전된 충전량 변화에 관한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The status information may include average output power information of the rectifier of the wireless power receiving apparatus, DC current and DC voltage intensity information of the rectifier, charging amount information charged in a load for a unit time, information on charging amount variation Or the like.
또한, 상기 무선 전력을 수신하는 단계는 특정 시점에 상기 제1 내지 제n 무선 전력 전송 방식 중 어느 하나의 무선 전력 전송 방식으로만 상기 무선 전력을 수신할 수 있다.Also, the receiving of the wireless power may receive the wireless power only at any one of the first through the n-th wireless power transmission schemes at a specific point in time.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치에 무선으로 전력을 전송하는 무선 전력 송신 장치는 무선 전력 수신 장치와 대역외 통신을 설정하는 수단과 제1 내지 제n 무선 전력 전송 방식을 이용하여 무선 전력을 전송하는 수단과 상기 대역외 통신을 통해 수신되는 상기 제1 내지 제n 무선 전력 전송 방식에 각각 대응되는 상기 무선 전력 수신 장치의 상태 정보에 기반하여 충전 효율이 최대인 무선 전력 전송 방식을 결정하는 수단과 상기 결정된 무선 전력 전송 방식으로 무선 전력을 전송하도록 제어할 수 있다.A wireless power transmission apparatus for wirelessly transmitting power to a wireless power receiving apparatus according to another embodiment of the present invention includes a wireless power receiving apparatus, a means for setting an out-of-band communication, And a wireless power transmission method having a maximum charging efficiency based on status information of the wireless power receiving apparatus corresponding to the first to n < th > wireless power transmission methods received via the out- And to control the wireless power transmission according to the determined wireless power transmission scheme.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치로부터 무선으로 전력을 수신하는 무선 전력 수신 장치는 무선 전력 송신 장치와 대역외 통신을 설정하는 수단과 제1 내지 제n 무선 전력 전송 방식을 이용하여 무선 전력을 수신하는 수단과 상기 제1 내지 제n 무선 전력 전송 방식에 각각 대응되는 상기 무선 전력 수신 장치의 상태 정보를 상기 대역외 통신을 통해 상기 무선 전력 송신 장치에 전송하는 수단을 포함하고, 상기 무선 전력 수신 장치의 상태 정보에 기반하여 충전 효율이 최대인 무선 전력 전송 방식이 상기 무선 전력 송신 장치에 의해 결정되면, 상기 결정된 무선 전력 전송 방식으로 상기 무선 전력을 수신하도록 제어할 수 있다.A wireless power receiving apparatus for wirelessly receiving power from a wireless power transmission apparatus according to another embodiment of the present invention includes a wireless power transmission apparatus, a means for setting an out-of-band communication, And means for transmitting status information of the wireless power receiving apparatus corresponding to the first to the n-th wireless power transmission systems to the wireless power transmission apparatus through the out-of-band communication, When the wireless power transmission apparatus having the maximum charging efficiency is determined by the wireless power transmission apparatus based on the state information of the wireless power receiving apparatus, the wireless power transmission apparatus can control to receive the wireless power in the determined wireless power transmission scheme.
상기 본 발명의 양태들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. And can be understood and understood.
본 발명에 따른 방법 및 장치에 대한 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.Effects of the method and apparatus according to the present invention will be described as follows.
본 발명은 멀티 모드 무선 전력 전송 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공하는 장점이 있다.The present invention has the advantage of providing a multimode wireless power transmission method and apparatus and system therefor.
또한, 본 발명은 전력 전송 효율을 향상시키는 것이 가능한 멀티 모드 무선 전력 전송 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공하는 장점이 있다.Further, the present invention has an advantage of providing a multimode wireless power transmission method capable of improving power transmission efficiency, and an apparatus and system therefor.
또한, 본 발명은 대역외 통신을 통해 무선 충전 방식 별 충전 효율을 비교하고, 이를 기반으로 최적의 무선 충전 방식을 적응적으로 선택함으로써, 고효율의 무선 충전 가능하게 하는 장점이 있다.In addition, the present invention has an advantage of enabling high-efficiency wireless charging by comparing the charging efficiency of each wireless charging method through out-of-band communication and adaptively selecting an optimal wireless charging method based on the comparison.
또한, 본 발명에 따른 복수의 무선 전력 전송 방식을 지원하는 무선 전력 송신 장치는 최적의 충전 효율을 유지함으로써, 충전 시간을 최소화시킬 수 있는 장점이 있다.In addition, the wireless power transmission apparatus supporting a plurality of wireless power transmission schemes according to the present invention has an advantage that the charging time can be minimized by maintaining the optimal charging efficiency.
또한, 본 발명에 따른 무선 전력 송신 장치는 항상 최적의 충전 효율을 유지함으로써, 전력 낭비를 최소화시킬 수 있는 장점이 있다.In addition, the wireless power transmission apparatus according to the present invention has an advantage that power waste can be minimized by always maintaining the optimum charging efficiency.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects obtained by the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description will be.
이하에 첨부되는 도면들은 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 본 발명에 대한 실시예들을 제공한다. 다만, 본 발명의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시예로 구성될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자기 유도 방식을 지원하는 무선 전력 전송 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자기 공진 방식을 지원하는 무선 전력 전송 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 RF 방식을 지원하는 무선 전력 전송 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 모드를 지원하는 무선 전력 송신 장치의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 트리플(Triple) 모드를 지원하는 무선 전력 송신 장치에서의 무선 전력 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 모드를 지원하는 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치 사이에서의 최적의 무선 전력 전송 방법을 결정하는 절차를 설명하기 위한 흐름도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are included to provide a further understanding of the invention and are incorporated in and constitute a part of this specification, illustrate embodiments of the invention and, together with the description, serve to explain the principles of the invention. It is to be understood, however, that the technical features of the present invention are not limited to the specific drawings, and the features disclosed in the drawings may be combined with each other to constitute a new embodiment.
1 is a diagram for explaining a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 illustrates a wireless power transmission system supporting an electromagnetic induction method according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
3 is a diagram illustrating a wireless power transmission system supporting an electromagnetic resonance method according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a wireless power transmission system supporting an RF scheme according to an embodiment of the present invention.
5 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power transmission apparatus supporting multi-mode according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a method of controlling a wireless power in a wireless power transmission apparatus supporting a triple mode according to an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart illustrating a procedure for determining an optimal wireless power transmission method between a wireless power transmission apparatus supporting a multimode and a wireless power reception apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 실시예들이 적용되는 장치 및 다양한 방법들에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an apparatus and various methods to which embodiments of the present invention are applied will be described in detail with reference to the drawings. The suffix "module" and " part "for the components used in the following description are given or mixed in consideration of ease of specification, and do not have their own meaning or role.
실시예의 설명에 있어서, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되거나 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 배치되어 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.In the description of the embodiments, when it is described as being formed on the "upper" or "lower" of each element, the upper or lower (lower) And that at least one further component is formed and arranged between the two components. Also, in the case of "upper (upper) or lower (lower)", it may include not only an upward direction but also a downward direction based on one component.
실시예의 설명에 있어서, 무선 전력 시스템상에서 무선 전력을 송신하는 장치는 설명의 편의를 위해 무선 파워 송신기, 무선 파워 송신 장치, 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 송신기, 송신단, 송신기, 송신 장치, 송신측, 무선 파워 전송 장치, 무선 파워 전송기 등을 혼용하여 사용하기로 한다. 또한, 무선 전력 송신 장치로부터 무선 전력을 수신하는 장치에 대한 표현으로 설명의 편의를 위해 무선 전력 수신 장치, 무선 전력 수신기, 무선 파워 수신 장치, 무선 파워 수신기, 수신 단말기, 수신측, 수신 장치, 수신기 등이 혼용되어 사용될 수 있다.In the description of the embodiments, an apparatus for transmitting wireless power on a wireless power system includes a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a transmitter, a transmitter, a transmitter, A wireless power transmission device, a wireless power transmitter, and the like are used in combination. Also, for the sake of convenience of explanation, it is to be understood that a wireless power receiving apparatus, a wireless power receiving apparatus, a wireless power receiving apparatus, a wireless power receiving apparatus, a receiving terminal, a receiving side, a receiving apparatus, Etc. may be used in combination.
본 발명에 따른 송신기는 패드 형태, 거치대 형태, AP(Access Point) 형태, 소형 기지국 형태, 스텐드 형태, 천장 매립 형태, 벽걸이 형태 등으로 구성될 수 있으며, 하나의 송신기는 복수의 무선 전력 수신 장치에 파워를 전송할 수도 있다. 이를 위해, 송신기는 적어도 하나의 무선 파워 전송 수단을 구비할 수도 있다. 여기서, 무선 파워 전송 수단은 전력 송신단 코일에서 자기장을 발생시켜 그 자기장의 영향으로 수신단 코일에서 전기가 유도되는 전자기유도 원리를 이용하여 충전하는 전자기 유도 방식, 송신 코일의 자기장을 특정 공진 주파수에 동조하여 근거리에 위치한 무선 파워 수신기에 전력을 공급하는 전자기 공진(Electromagnetic Resonance) 방식, RF 신호에 저전력의 에너지를 실어 원거리 수신기에 전력을 전송하는 RF 무선 파워 전송 방식 중 적어도 하나가 사용될 수 있다.The transmitter according to the present invention may be configured as a pad type, a cradle type, an access point (AP) type, a small base type, a stand type, a ceiling embedded type, a wall type, Power can also be transmitted. To this end, the transmitter may comprise at least one radio power transmission means. Here, the radio power transmission means includes an electromagnetic induction system that generates a magnetic field in a power transmitting terminal coil and charges the terminal using a electromagnetic induction principle in which electricity is induced in the receiving terminal coil by the influence of the magnetic field, At least one of an electromagnetic resonance method for supplying power to a nearby wireless power receiver, an RF wireless power transmission method for transmitting power to a remote receiver by applying low power energy to an RF signal, and the like.
전자기 공진 방식은 송수신 코일 간 자기 공진 현상을 이용하여 무선 전력을 전송하는 방식으로, 상세하게, 송신부 코일에서 특정 공진 주파수로 진동하는 자기장을 생성하여 동일한 공진 주파수로 설계된 수신부 코일에만 에너지가 집중적으로 전달되는 무선 충전 방식이다.The electromagnetic resonance method is a method of transmitting radio power using a self-resonance phenomenon between transmission and reception coils. Specifically, a transmission coil generates a magnetic field that oscillates at a specific resonance frequency, and energy is concentratedly transmitted only to a reception coil designed with the same resonance frequency Is a wireless charging system.
RF 무선 파워 전송 방식의 수신단은 렉테나(rectenna)가 구비될 수 있으며, 렉테나는 안테나와 저역통과 필터, 정류부, DC 통과 필터 및 부하 저항으로 구성이 된다. 안테나는 RF 신호를 수신하는 역할을 하며, 수신된 RF 신호는 저역 통화 필터를 거쳐 정류부로 전달될 수 있다. 정류부는 일 예로, 비선형 소자인 쇼트키 다이오드로 구성이 될 수 있으며, 이때, 다이오드에서는 DC 전력뿐만 아니라 RF 수신 신호의 고차 모드도 발생 될 수 있다. 이러한 고차 모드가 안테나로 재 방사가 일어나지 못하도록 저역 통과 필터를 안테나와 다이오드 사이에 위치시킬 수 있다. 또한, 수신단에는 RF 신호가 부하에 전달되는 것을 차단하고 DC 성분만 부하에 전달되도록 제어하기 위해 DC 통과 필터가 다이오드와 부하 사이에 위치할 수 있다.The receiver of the RF wireless power transmission system can be equipped with a rectenna, and the rectenna is composed of an antenna, a low-pass filter, a rectifier, a DC pass filter, and a load resistor. The antenna serves to receive the RF signal, and the received RF signal can be transmitted to the rectifying part through the low-pass filter. The rectifying part may be composed of a Schottky diode which is a non-linear element, for example, and a high-order mode of the RF received signal as well as DC power may be generated at the diode. A low-pass filter can be placed between the antenna and the diode to prevent this higher-order mode from re-emitting to the antenna. In addition, a DC pass filter may be placed between the diode and the load to control the receiving end to block the RF signal from being transmitted to the load and to transmit only the DC component to the load.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기는 복수의 무선 전력 수신 수단이 구비될 수 있으며, 2개 이상의 송신기로부터 동시에 무선 파워를 수신할 수도 있다. 여기서, 무선 전력 수신 수단은 상기 전자기 공진 방식, RF 무선 파워 전송 방식 등을 포함할 수 있다.Also, a receiver according to an embodiment of the present invention may include a plurality of wireless power receiving means, and may simultaneously receive wireless power from two or more transmitters. Here, the wireless power receiving means may include the electromagnetic resonance method, the RF wireless power transmission method, and the like.
또한, 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치는 무선 파워 전송에 사용되는 주파수 대역-즉, In-Band 대역-과는 상이한 별도의 대역외 주파수(Out-Of-Band frequency)를 이용하여 통신-즉, 대역외 통신-을 수행할 수도 있다. 일 예로, 대역외 통신 기술로는 블루투스 통신, NFC(Near Field Communication), RFID(Radio Frequency Identification) 통신, 지그비(Zigbee) 통신 등의 근거리 무선 통신이 적용될 수 있다. 다른 일 예로, 대역외 주파수 통신 기술은 WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access), LTE(Long Term Evolution)/LTE-Advanced 통신, Wi-Fi 통신 등의 이동 통신 기술이 적용될 수도 있다.In addition, the wireless power transmission apparatus and the wireless power reception apparatus can communicate with each other by using an extra out-of-band frequency different from a frequency band used for wireless power transmission, that is, an In-Band band. , And out-of-band communication. For example, short-range wireless communication such as Bluetooth communication, Near Field Communication (NFC), Radio Frequency Identification (RFID) communication, and Zigbee communication may be applied to the out-of-band communication technology. As another example, mobile communication technologies such as Wideband Code Division Multiple Access (WCDMA), Long Term Evolution (LTE) / LTE-Advanced communication, and Wi-Fi communication may be applied to the out-of-band frequency communication technology.
본 발명에 따른 수신기는 휴대폰(mobile phone), 스마트폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션, MP3 player, 전동 칫솔, 전자 태그, 조명 장치, 리모콘, 낚시찌 등의 소형 전자 기기 등에 사용될 수 있으나, 이에 국한되지는 아니하며 본 발명에 따른 무선 전력 수신 수단이 장착되어 배터리 충전이 가능한 기기라면 족하다.The receiver according to the present invention may be used in a mobile phone, a smart phone, a laptop computer, a digital broadcasting terminal, a PDA (Personal Digital Assistants), a PMP (Portable Multimedia Player), a navigation device, But it is not limited thereto, and it is sufficient if the wireless power receiving means according to the present invention is installed to charge the battery.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram for explaining a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참고하면, 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템은 전력 소스(100), 무선 전력 송신 장치(200), 무선 전력 수신 장치(300) 및 부하단(400)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a wireless power transmission system according to an embodiment may include a
특히, 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(200)와 무선 전력 수신 장치(300)는 대역외 양방향 통신(Out-Of-Band Bi-Directional Communication, 500)을 통해 정보를 교환할 수 있다.In particular, the wireless
실시예에서 전력 소스(100)는 무선 전력 송신 장치(200)에 포함될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.In an embodiment, the
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(200) 및 무선 전력 수신 장치(300)는 복수의 무선 전력 전송 방식을 지원할 수 있다. 일 예로, 무선 전력 전송 방식은 후술할 전자기 유도 방식, 전자기 공진 방식, RF 방식 등을 포함할 수 있다.The wireless
본 발명에 따른 무선 전력 송신 장치는 송신 코일, 송신 안테나, 주파수 변환기, 증폭기, 전류 및 전압 감지 센서, 대역외 통신 모듈, 마이크로 프로세서 중 적어도 하나가 구비될 수도 있다. 무선 전력 수신 장치(300)는 수신 안테나, 수신 코일, 정류기, 대역 필터, 대역외 통신 모듈, 마이크로 프로세서 중 적어도 하나가 구비될 수 있다.The wireless power transmission apparatus according to the present invention may include at least one of a transmission coil, a transmission antenna, a frequency converter, an amplifier, a current and voltage sensing sensor, an out-of-band communication module, and a microprocessor. The wireless
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자기 유도 방식을 지원하는 무선 전력 전송 시스템을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 2 illustrates a wireless power transmission system supporting an electromagnetic induction method according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
전자기 유도 방식이 지원되는 무선 전력 송신 장치(200)는 전력 소스(100)로부터 공급되는 AC 전원을 이용하여 자속(Magnetic Flux)을 발생시키는 1차 코일(21)을 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 무선 전력 수신 장치(300)는 자속을 통해 기전력을 발생시키는 2차 코일(31)을 포함하여 구성될 수 있다. 2차 코일(31)에 의해 발생된 기전력은 부하단(400)에 전달될 수 있다.The wireless
일 예로, 전자기 유도 방식을 지원하는 무선 전력 송신 장치(200)는 무선 충전 기술 표준 기구인 WPC(Wireless Power Consortium) 및 PMA(Power Matters Alliance)에서 정의된 유도 방식의 무선 충전 기술이 탑재될 수 있다.For example, the wireless
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자기 공진 방식을 지원하는 무선 전력 전송 시스템을 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram illustrating a wireless power transmission system supporting an electromagnetic resonance method according to an embodiment of the present invention.
전자기 공진 방식을 지원하는 무선 전력 송신 장치(200)는 송신 유도 코일(210) 및 송신 공진 코일(220)을 포함할 수 있으며, 무선 전력 수신 장치(300)는 수신 공진 코일(310), 수신 유도 코일(320) 및 정류부(330)를 포함할 수 있다.The wireless
일 예로, 전자기 공진 방식을 지원하는 무선 전력 송신 장치(200)는 무선 충전 기술 표준 기구인 A4WP(Alliance for Wireless Power)에서 정의된 공진 방식의 무선 충전 기술이 탑재될 수 있다.For example, the wireless
전력 소스(100)의 양단은 송신 유도 코일(210)의 양단과 연결될 수 있다.Both ends of the
송신 공진 코일(220)은 송신 유도 코일(210)과 일정한 거리를 두고 배치될 수 있다.The transmission
수신 공진 코일(310)은 수신 유도 코일(320)과 일정한 거리를 두고 배치될 수 있다.The reception
수신 유도 코일(320)의 양단은 정류부(330)의 양단과 연결될 수 있고, 부하단(400)은 정류부(330)의 양단과 연결될 수 있다. 실시예에서 부하단(400)은 무선 전력 수신 장치(300)에 포함될 수 있다.Both ends of the
전력 소스(100)에서 생성된 전력은 무선 전력 송신 장치(200)로 전달되고, 무선 전력 송신 장치(200)로 전달된 전력은 공진 현상에 의해 무선 전력 송신 장치(200)와 공진을 이루는 즉, 공진 주파수 값이 동일한 무선 전력 수신 장치(300)로 전달될 수 있다.The power generated by the
이하에서는 보다 구체적으로 전력전송 과정을 설명한다.More specifically, the power transmission process will be described below.
전력 소스(100)는 소정 주파수를 갖는 교류 전력을 생성하여 무선 전력 송신 장치(200)에 전달할 수 있다.The
송신 유도 코일(210)과 송신 공진 코일(220)은 유도 결합되어 있을 수 있다. 즉, 송신 유도 코일(210)은 전력 소스(100)로부터 공급받은 교류 전력에 의해 교류 전류가 발생되고, 이러한 교류 전류에 의한 전자기 유도에 의해 물리적으로 이격되어 있는 송신 공진 코일(220)에도 교류 전류가 유도될 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니며, 또 다른 실시예에서는 송신 유도 코일 (210)이 생략될 수도 있다.The
그 후, 송신 공진 코일(220)로 전달된 전력은 공진에 의해 무선 전력 송신 장치(200)와 주파수 공진 방식을 이용하여 동일한 공진 주파수를 갖는 무선 전력 수신 장치(300)로 전달될 수 있다.Thereafter, the power transmitted to the
임피던스가 매칭된 2개의 LC 회로 사이는 공진에 의해 전력이 전송될 수 있다. 이와 같은 공진에 의한 전력 전송은 전자기 유도 방식에 의한 전력 전송보다 더 먼 거리까지 더 높은 전송 효율로 전력 전달이 가능하게 한다.Power can be transmitted by resonance between two LC circuits whose impedance is matched. Such resonance-based power transmission enables power transmission to be performed at a higher transmission efficiency to a greater extent than the power transmission by the electromagnetic induction method.
수신 공진 코일(310)은 송신 공진 코일(220)로부터 주파수 공진 방식을 이용하여 전달된 전력을 수신할 수 있다. 수신된 전력으로 인해 수신 공진 코일(310)에는 교류 전류가 흐를 수 있고, 수신 공진 코일(310)로 전달된 전력은 전자기 유도에 의해 수신 공진 코일(310)과 유도 결합된 수신 유도 코일(320)로 전달될 수 있다. 수신 유도 코일(320)로 전달된 전력은 정류부(330)를 통해 정류되어 부하단(400)로 전달될 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니며, 또 다른 실시예에서는 수신 유도 코일 (320)이 생략될 수도 있다.The reception
실시예에서 송신 유도 코일(210), 송신 공진 코일(220), 수신 공진 코일(310), 수신 유도 코일(320)은 스파이럴(spiral) 또는 헬리컬(helical) 구조 중 어느 하나의 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정될 필요는 없다.The
송신 공진 코일(220)과 수신 공진 코일(310)은 공진 주파수에서 전력 전달이 가능하도록 공진 결합될 수 있다.The transmitting
송신 공진 코일(220)과 수신 공진 코일(310)의 공진 결합으로 인해, 무선 전력 송신 장치(200)와 무선 전력 수신 장치(300)간 전력 전송 효율은 크게 향상될 수 있다.The power transmission efficiency between the wireless
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 RF 방식을 지원하는 무선 전력 전송 시스템을 설명하기 위한 도면이다.4 is a diagram illustrating a wireless power transmission system supporting an RF scheme according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, RF 방식을 지원하는 무선 전력 송신 장치(200)는 전원 소스(100)로부터 공급되는 교류 전류를 직류 전류로 변환하는 AC/DC 변환기(41), AC/DC 변환된 직류 전류를 특정 RF 밴드의 마이크로파로 변환하는 주파수 변환기(42), 변환된 마이크로파를 빔 형태의 RF 신호로 변환하여 무선상에 송신하는 지향성 안테나(43) 등을 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 4, a wireless
RF 방식을 지원하는 무선 전력 수신 장치(300)는 렉테나를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 렉테나는 안테나와 저역통과 필터, 정류부, DC 통과 필터 및 부하 저항으로 구성될 수 있다. 안테나는 RF 신호를 수신하는 역할을 하며, 수신된 RF 신호는 저역 통과 필터를 거쳐 정류부로 전달될 수 있다. 정류부는 일 예로, 비선형 소자인 쇼트키 다이오드로 구성될 수 있으며, 이때, 다이오드에서는 DC 전력뿐만 아니라 RF 수신 신호의 고차 모드도 발생 될 수 있다. 이러한 고차 모드가 안테나로 재 방사가 일어나지 못하도록 저역 통과 필터를 안테나와 다이오드 사이에 위치시킬 수 있다. 또한, 무선 전력 수신 장치(300)는 RF 신호가 부하단(400)에 전달되는 것을 차단하고 DC 성분만 부하단(400)에 전달되도록 제어하기 위해 DC 통과 필터가 다이오드와 부하단(400) 사이에 추가적으로 구비될 수도 있다.The wireless
또한, RF 방식을 지원하는 무선 전력 송신 장치(200)와 무선 전력 수신 장치(300)는 각각 대역외 통신 모듈(45 및 46)이 구비되어, 무선 전력 제어를 위한 상태 정보를 교환할 수도 있다.In addition, the wireless
RF 방식을 지원하는 무선 전력 송신 장치(200)와 무선 전력 수신 장치(300)는 각각 내부 동작을 전체적으로 제어하는 제어부(미도시)를 포함하여 구성될 수도 있다.The wireless
일 예로, 무선 전력 송신 장치(200)의 제어부는 실시간 수신되는 무선 전력 수신 장치(300)의 상태 정보에 기반하여 RF 신호 송출을 중단/개시하거나 송출 RF 신호의 세기를 동적으로 제어할 수 있다. 또한, 무선 전력 수신 장치(300)의 제어부는 전력 수신 효율을 산출하는 기능, 부하단(400)에 인가되는 전류/전압의 제어 기능, 송신단에 송신 전력 증가 또는 감소를 요청하기 위한 소정 제어 파라메터를 생성하는 기능 등을 수행할 수 있다.For example, the controller of the wireless
상술한 바와 같이 무선 전력 송신 장치(200)는 전자기 유도 방식, 전자기 공진 방식, RF 방식 등으로 무선 전력 수신 장치(300)로 전력의 전송이 가능한데, 이 때, 무선 전력 송신 장치(200)와 무선 전력 수신 장치(300)는 In-Band 또는 Out-of-band 로 상호 통신할 수 있고 이를 통해 정보를 교환할 수도 있다.As described above, the wireless
여기서, 무선 전력 수신 장치(300)가 무선 전력 송신 장치(200)에 전송하는 상태 정보는 상기 무선 전력 수신 장치의 식별 정보, 상기 무선 전력 수신 장치에 의해 요구되는 전력량 정보, 상기 무선 전력 수신 장치의 충전 상태 정보, 상기 무선 전력 수신 장치에 탑재된 소프트웨어 버전 정보, 상기 무선 전력 수신 장치를 위한 인증 및 보안 정보, 상기 무선 전력 수신 장치에 대응되는 인접 및/또는 후보 무선 전력 송신 장치 리스트 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.Here, the status information transmitted from the wireless
무선 전력 송신 장치(200)가 무선 전력 송신 장치(300)에 전송하는 상태 정보는 최대 전송 파워 세기 정보, 현재 접속된 무선 전력 수신 장치의 개수 정보, 최대 서비스 가능한 무선 전력 수신 장치의 개수 정보, 가용 전송 파워량에 관한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The state information that the wireless
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(200)는 대역외 양방향 통신 채널을 통해 무선 전력 수신 장치(200)의 상태 정보를 수신할 수 있으며, 수신된 상태 정보에 기반하여 전력 전송 효율이 가장 좋은 무선 충전 방식을 식별하고, 식별된 무선 충전 방식으로 전력을 전송할 수 있다.The wireless
무선 전력 전송에서 품질 지수(Quality Factor)와 결합계수(Coupling Coefficient)는 중요한 의미를 가질 수 있다. 즉, 전력 전송 효율은 품질 지수 및 결합계수 각각과 비례 관계를 가질 수 있다. 따라서, 품질 지수 및 결합계수 중 적어도 어느 하나의 값이 커질수록 전력 전송 효율이 향상될 수 있다.In wireless power transmission, quality factor and coupling coefficient can have important meaning. That is, the power transmission efficiency can be proportional to the quality index and the coupling coefficient, respectively. Therefore, as the value of at least one of the quality index and the coupling coefficient increases, the power transmission efficiency can be improved.
품질 지수(Quality Factor)는 무선 전력 송신 장치(200) 또는 무선 전력 수신 장치(300) 부근에 축척할 수 있는 에너지의 지표를 의미할 수 있다.The quality factor may mean an index of energy that can be accumulated in the vicinity of the wireless
품질 지수(Quality Factor)는 동작 주파수(w), 코일의 형상, 치수, 소재 등에 따라 달라질 수 있다. 품질 지수는 다음의 식 1로 나타내어질 수 있다.The quality factor may vary depending on the operating frequency (w), the shape of the coil, the dimensions, and the material. The quality index can be expressed by the following equation (1).
[식 1][Formula 1]
Q=w*L/RQ = w * L / R
L은 코일의 인덕턴스이고, R은 코일자체에서 발생하는 전력손실량에 해당하는 저항을 의미한다.L is the inductance of the coil, and R is the resistance corresponding to the amount of power loss occurring in the coil itself.
품질 지수(Quality Factor)는 0에서 무한대의 값을 가질 수 있고, 품질지수가 클수록 무선 전력 송신 장치(200)와 무선 전력 수신 장치(300)간 전력 전송 효율이 향상될 수 있다.The quality factor can have a value from 0 to infinity. The larger the quality index, the higher the power transmission efficiency between the wireless
결합계수(Coupling Coefficient)는 송신 측 코일과 수신 측 코일 간 자기적 결합의 정도를 의미하는 것으로 0에서 1의 범위를 갖는다.Coupling coefficient means the degree of magnetic coupling between the transmitting coil and the receiving coil, and ranges from 0 to 1.
결합계수(Coupling Coefficient)는 송신 측 코일과 수신 측 코일의 상대적인 위치나 거리 등에 따라 달라질 수 있다.The coupling coefficient may vary depending on the relative position or distance between the transmitting coil and the receiving coil.
이하에서는 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 수신 장치가 전자기 유도 방식 및 전자기 공진 방식을 모두 지원하는 경우에, 무선 전력 전송을 제어하는 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of controlling the wireless power transmission when the wireless power transmission apparatus and the wireless power reception apparatus support both the electromagnetic induction method and the electromagnetic resonance method will be described in detail.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 모드를 지원하는 무선 전력 송신 장치의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.5 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power transmission apparatus supporting multi-mode according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 무선 전력 송신 장치(50)는 공진 파워 전송부(51), 제1 유도 파워 전송부(52), 제2 유도 파워 전송부(53), 대역외 통신부(54) 및 제어부(55)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 공진 파워 전송부(51), 제1 유도 파워 전송부(52) 및 제2 유도 파워 전송부(53)의 일부 구성은 공유될 수 있다. 일 예로, 전원 소스로부터 인가되는 교류 전류를 직류 전류로 변환하는 AC-DC 컨버터는 공진 방식 및 유도 방식에 공통적으로 사용될 수 있다. 다른 일 예로, AC-DC 컨버터를 통해 출력된 직류 전류가 인가되어 자기장을 유도하는 송신 코일도 공진 파워 전송부(51)와 제1 내지 제2 유도 파워 전송부(52 내지 53)에 의해 공유될 수도 있다. 공진 파워 전송부(51)는 상술한 도 3의 전자기 공진 방식으로 무선 전력을 송출하는 기능을 수행할 수 있다.5, the wireless
제1 내지 제2 유도 파워 전송부(52 내지 53)는 상술한 도 2의 전자기 유도 방식으로 무선 전력을 송출하는 기능을 수행할 수 있다.The first and second inductive
일 예로, 공진 파워 전송부(51)는 A4WP에 의해 정의된 무선 전력 전송 방식에 따라 무선 전력을 송출할 수 있으며, 제1 내지 제2 유도 파워 전송부(52 내지 53)은 각각 WPC 와 PMA에 의해 정의된 무선 전력 전송 방식으로 무선 전력을 송출할 수 있다.For example, the resonance
대역외 통신부(54)는 무선 전력 수신 장치로부터 상태 정보 및/또는 각종 제어 신호를 수신하거나 무선 전력 송신 장치(50)의 상태 정보 및/또는 각종 제어 신호를 무선 전력 수신 장치에 전송하는 기능을 수행할 수 있다.The out-of-
제어부(55)는 무선 전력 송신 장치(50)의 전체적인 동작을 제어하며, 특히, 무선 전력 송신 방식 별 전력 전송 효율 또는 충전 효율에 기반하여 최적의 무선 전력 송신 방식을 결정하고, 결정된 무선 전력 송신 방식으로 무선 전력이 송출될 수 있도록 제어할 수 있다. 여기서, 일 예로, 충전 효율은 단위 시간 동안 해당 무선 전력 수신 장치에 의해 충전된 충전량에 기반하여 산출될 수 있다. 다른 일 예로, 충전 효율은 대역외 통신 채널을 통해 수신된 무선 전력 수신 장치의 정류기 후단의 파워 정보에 기반하여 산출될 수도 있다.The
일 예로, 제어부(55)는 전력 전송 효율 및/또는 충전 효율이 가장 우수한 무선 전력 송신 방식으로 무선 전력이 송출되도록 상기 공진 파워 전송부(51) 및 제1 내지 유도 파워 전송부(52 내지 53)의 동작을 적응적으로 제어할 수 있다. For example, the
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(55)는 전원이 인가되면, 공진 파워 전송부(51)를 활성화시킬 수 있다.The
이때, 공진 파워 전송부(51)는 무선 전력 수신 장치의 감지 및 식별을 위한 비콘(beacon) 신호를 송출할 수 있다. 여기서, 비콘 신호는 무선 전력 수신 장치의 존재 여부를 감지하기 위한 Short 비콘 신호와 무선 전력 수신 장치의 존재 감지 시 무선 전력 수신 장치의 통신 기능을 가동시키고 이를 통해 무선 전력 수신 장치로부터 신호를 수신하여 무선 전력 수신 장치를 식별하기 위한 Long 비콘 신호로 구성될 수 있다. 상기 비콘 신호는 미리 정의된 시간 동안 펄스 형태로 전송될 수 있다. 또한, 상기 비콘 신호는 소정 주기로 반복 전송될 수도 있다.At this time, the resonant
연이어, 무선 전력 수신 장치는 비콘 신호가 감지되면, 대역외 통신 연결을 위한 광고 시그널을 송출할 수 있다. 여기서, 광고 시그널은 상향 링크 블루투스 신호일 수 있으며, 무선 전력 송신 장치(50)는 전원이 인가되면, 자동으로 블루투스 기능을 활성화시킬 수 있다. 따라서, 무선 전력 송신 장치(50)는 특정 무선 전력 수신 장치와의 블루투스 페어링이 설정되지 않아도, 무선 전력 수신 장치에 의해 브로드캐스팅되는 블루투스 신호를 감지할 수 있다.Subsequently, the wireless power receiving apparatus can transmit an advertisement signal for an out-of-band communication connection when a beacon signal is detected. Here, the advertisement signal may be an uplink Bluetooth signal, and the wireless
제어부(55)는 광고 시그널이 감지되면, 해당 무선 전력 수신 장치와의 대역외 통신 채널을 설정하고-즉, 블루투스 페어링을 설정하고-, 설정된 대역외 통신 채널을 통해 서로의 상태 정보를 교환할 수 있다.When the advertisement signal is detected, the
이 후, 제어부(55)는 공진 파워 전송부(51)를 통한 무선 전력 전송을 개시하고-즉, 충전을 시작하고-, 대역외 통신 채널을 통해 수신되는 무선 전력 수신 장치의 상태 정보에 기반하여 공진 방식에 대한 충전 효율-이하, 간단히, 공진 충전 효율이라 명함-을 산출할 수 있다.Thereafter, the
연이어, 제어부(55)는 공진 파워 전송부(51)의 동작을 비활성화시킨 후, 제1 유도 파워 전송부(52)의 동작을 활성화시킬 수 있다.Subsequently, the
활성화된 제1 유도 파워 전송부(52)는 무선 전력 전송을 개시하여 충전을 수행할 수 있다. 이 후, 제어부(55)는 대역외 통신 채널을 통해 수신된 무선 전력 수신 장치의 상태 정보에 기반하여 제1 유도 파워 전송부(52)에 상응하는 충전 효율-이하, 간단히, 제1 유도 충전 효율이라 명함-을 산출할 수 있다.The activated first inductive
연이어, 제어부(55)는 제1 유도 파워 전송부(52)의 동작을 비활성화시킨 후, 제2 유도 파워 전송부(53)의 동작을 활성화시킬 수 있다.Subsequently, the
활성화된 제2 유도 파워 전송부(53)는 무선 전력 전송을 개시하여 충전을 수행할 수 있다. 이 후, 제어부(55)는 대역외 통신 채널을 통해 수신된 무선 전력 수신 장치의 상태 정보에 기반하여 제2 유도 파워 전송부(53)에 상응하는 충전 효율-이하, 간단히, 제2 유도 충전 효율이라 명함-을 산출할 수 있다.The activated second inductive
제어부(55)는 상기 산출된 공진 충전 효율 및 제1 내지 제2 유도 충전 효율에 기반하여 충전 효율이 가장 좋은 무선 전력 전송 방식을 결정할 수 있다.The
상술한 실시예에서는 공진 파워 전송부(51), 제1 유도 파워 전송부(52), 제2 유도 파워 전송부(53)의 순서로 프로세스가 진행되나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 실시예에서는, 공진 파워 전송부(51), 제2 유도 파워 전송부(53), 제1 유도 파워 전송부(52)의 순서로 진행될 수도 있다. 또 다른 실시예서는 제1 또는 제2 유도 파워 전송부가 공진 파워 전송부보다 먼저 진행될 수도 있다.In the above-described embodiment, the process proceeds in the order of the resonance
제어부(55)는 결정된 무선 전력 전송 방식에 대응되는 전송부만을 활성화하고, 활성화된 전송부에 의해 무선 충전이 이루어지도록 제어할 수 있다. 여기서, 활성화된 전송부는 상기 공진 파워 전송부(51), 제1 유도 파워 전송부(52) 및 제2 유도 파워 전송부(53) 중 어느 하나일 수 있다.The
제어부(55)는 무선 전력 전송 방식이 결정된 이후에도 지속적으로 대역외 통신 채널을 통해 수신된 무선 전력 수신 장치의 상태 정보에 기반하여 충전 효율을 산출할 수 있으며, 산출된 충전 효율이 소정 기준치 이하로 떨어지면, 최적의 무선 전력 전송 방식을 결정하기 위한 상기 탐색 절차를 다시 수행할 수 있다.The
만약, 무선 전력 수신 장치의 충전이 완료되거나, 무선 전력 수신 장치의 존재가 더 이상 확인되지 않는 경우-즉, 무선 전력 수신 장치가 충전 영역을 벗어난 경우-, 제어부(55)는 무선 전력 전송을 중단하고, 대역외 통신 채널을 해제할 수 있다.If the charging of the wireless power receiving apparatus is completed or the presence of the wireless power receiving apparatus is no longer confirmed, that is, when the wireless power receiving apparatus is out of the charging area, the
제어부(55)는 접속된 무선 전력 수신 장치가 존재하지 않는 경우, 소정 주기로 상기 공진 파워 전송부(51)를 활성화하여, 비콘 신호가 송출될 수 있도록 제어할 수 있다.The
따라서, 본 발명에 따른 복수의 무선 전력 전송 방식을 지원하는 무선 전력 송신 장치(50)는 최적의 충전 효율을 유지함으로써, 충전 시간을 최소화시킬 수 있는 장점이 있다.Accordingly, the wireless
또한, 본 발명에 따른 무선 전력 송신 장치(50)는 항상 최적의 충전 효율을 유지함으로써, 전력 낭비를 최소화시킬 수 있는 장점이 있다.In addition, the wireless
상기한 도 5에는 도시되어 있지 않으나, 상기 무선 전력 송신 장치(50)는 상기 구성 요소들의 동작에 필요한 전원을 공급하는 전원부(미도시), 상기 무선 전력 송신 장치(50)의 동작에 필요한 소프트웨어, 각종 송신기 동작 제어를 위한 파라메터 설정 정보, 무선 전력 수신 장치의 상태 정보 등을 저장하기 위한 메모리(미도시) 중 적어도 하나를 더 포함하여 구성될 수 있다. Although not shown in FIG. 5, the wireless
또한, 상기한 도 5에서는 무선 전력 송신 장치(50)가 공진 방식 및 유도 방식으로 무선 충전을 수행할 수 있는 것으로 도시되어 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(50)는 RF 방식으로 무선 충전을 수행하는 RF 파워 전송부(미도시)를 더 포함할 수도 있음을 주의해야 한다.In FIG. 5, the wireless
또한, 상기한 도 5에서는 무선 전력 송신 장치(50)가 무선 전력 수신 장치로부터 수신된 상태 정보-예를 들면, 수신기 정류기 후단의 파워 세기 정보-에 기반하여 충전 효율을 산출하는 것으로 설명되고 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치가 무선 전력 전송 방식 별 충전 효율을 산출하고, 산출된 충전 효율에 기반하여 최적의 무선 전력 전송 방식을 결정할 수도 있다. 이 후, 무선 전력 수신 장치는 대역외 통신 채널을 통해 결정된 무선 전력 전송 방식에 관한 정보를 무선 전력 송신 장치(50)에 전송할 수도 있다.5, the wireless
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 트리플(Triple) 모드를 지원하는 무선 전력 송신 장치에서의 무선 전력 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.6 is a flowchart illustrating a method of controlling a wireless power in a wireless power transmission apparatus supporting a triple mode according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 무선 전력 송신 장치는 전원이 인가되면, 공진 방식의 A4WP 전송 모듈을 활성화시키고, WPC 전송 모듈 및 PMA 전송 모듈을 비활성시킬 수 있다(S601). 이때, 무선 전력 송신 장치는 블루투스 기능을 활성화시킬 수 있다.Referring to FIG. 6, when power is applied, the wireless power transmission apparatus activates the A4WP transmission module of the resonance type, and deactivates the WPC transmission module and the PMA transmission module (S601). At this time, the wireless power transmitting apparatus can activate the Bluetooth function.
무선 전력 송신 장치는 활성화된 A4WP 전송 모듈을 통해 수신기 감지 및 식별을 위한 Short Beacon 및 Long Beacon을 송출할 수 있다(S603).The wireless power transmitting apparatus can transmit a short beacon and a long beacon for detecting and identifying the receiver through the activated A4WP transmission module (S603).
무선 전력 송신 장치는 상향 링크 블루투스 신호를 통해 수신기가 감지 및 식별되면-즉, 수신기의 존재가 확인되면-, 해당 무선 전력 수신 장치와 블루투스 통신을 연결-즉, 블루투스 페어링-하고, A4WP 전송 모듈을 통한 충전을 수행할 수 있다(S605 내지 S609).When the receiver detects and identifies the receiver through the uplink Bluetooth signal, that is, when the presence of the receiver is confirmed, the wireless power transmission apparatus connects the Bluetooth wireless communication apparatus with the Bluetooth wireless communication apparatus, that is, Bluetooth pairing and transmits the A4WP transmission module (S605 to S609).
상기한 605 단계에서, 수신기가 감지되지 않는 경우, 무선 전력 송신 장치는 소정 주기로 상기한 603 단계를 수행할 수 있다.If the receiver is not detected in
무선 전력 송신 장치는 A4WP 전송 모듈을 통한 충전 중 상기 설정된 블루투스 통신 연결을 통해 해당 무선 전력 수신 장치로부터 상태 정보를 수신하고, 수신된 상태 정보에 기반하여 A4WP 충전 효율을 산출할 수 있다(S611 내지 S613). 여기서, 상태 정보는 무선 전력 수신 장치의 정류기의 평균 출력 파워 정보, 무선 전력 수신 장치의 정류기의 직류 전류/전압 세기 정보, 단위 시간 동안의 부하에 충전된 충전량 또는 충전량 변화에 관한 정보 등의 정보를 포함할 수 있다.The wireless power transmission apparatus can receive the status information from the wireless power receiving apparatus through the Bluetooth communication connection during charging through the A4WP transmission module and calculate the A4WP charging efficiency based on the received status information (S611 to S613 ). Here, the status information includes information such as average output power information of the rectifier of the wireless power receiving apparatus, DC current / voltage intensity information of the rectifier of the wireless power receiving apparatus, information on the amount of charge charged in the load for a unit time, .
무선 전력 송신 장치는 A4WP 충전 효율이 산출되면, A4WP 전송 모듈의 동작을 비활성시킨 후, WPC 전송 모듈을 활성화시킬 수 있다(S615).When the A4WP charging efficiency is calculated, the wireless power transmission apparatus can disable the operation of the A4WP transmission module and then activate the WPC transmission module (S615).
이 후, 무선 전력 송신 장치는 WPC 전송 모듈을 통해 해당 무선 전력 수신 장치로의 충전을 수행하고, 블루투스 통신 채널을 통해 무선 전력 수신 장치의 상태 정보를 수신하여 WPC 충전 효율을 산출할 수 있다(S617 내지 S619).Thereafter, the wireless power transmission device performs charging to the wireless power receiving device through the WPC transmission module, receives the status information of the wireless power receiving device through the Bluetooth communication channel, and calculates the WPC charging efficiency (S617 To S619).
무선 전력 송신 장치는 기 산출된 A4WP 충전 효율과 WPC 충전 효율을 비교할 수 있다(S621).The wireless power transmitting apparatus can compare the calculated A4WP charging efficiency with the WPC charging efficiency (S621).
비교 결과, WPC 충전 효율이 A4WP 충전 효율보다 좋으면, 무선 전력 송신 장치는 지금까지 최대 충전 효율인 무전 전력 전송 방식이 WPC 방식인 것으로 판단할 수 있다(S623).As a result of comparison, if the WPC charging efficiency is better than the A4WP charging efficiency, the wireless power transmitting apparatus can determine that the WPC method is the non-electric power transmission method, which is the maximum charging efficiency up to now (S623).
상기한 621 단계의 비교 결과, WPC 충전 효율이 A4WP 충전 효율보다 나쁜 경우, 무선 전력 송신 장치는 지금까지 최대 충전 효율인 무전 전력 전송 방식이 A4WP 방식인 것으로 판단할 수 있다(S625).If it is determined that the WPC charging efficiency is lower than the A4WP charging efficiency, the wireless power transmitting apparatus can determine that the wireless power transmitting method, which is the maximum charging efficiency, is the A4WP method (S625).
이 후, 무선 전력 송신 장치는 WPC 전송 모듈의 동작을 비활성화시킨 후, PMA 전송 모듈을 활성화하여 무선 충전을 수행할 수 있다(S627).Thereafter, the wireless power transmission device may disable the operation of the WPC transmission module and then activate the PMA transmission module to perform wireless charging (S627).
무선 전력 송신 장치는 WPC 전송 모듈을 통한 무선 충전 중 블루투스 통신 채널을 통해 무선 전력 수신 장치의 상태 정보를 수신하여 PMA 충전 효율을 산출할 수 있다(S629).The wireless power transmission apparatus can receive the status information of the wireless power receiving apparatus through the Bluetooth communication channel during wireless charging through the WPC transmission module to calculate the PMA charging efficiency (S629).
무선 전력 송신 장치는 산출된 PMA 충전 효율을 현재까지 식별된 최대 충전 효율(MAX 효율)과 비교할 수 있다(S631).The wireless power transmission apparatus can compare the calculated PMA charging efficiency with the maximum charging efficiency (MAX efficiency) so far identified (S631).
비교 결과, PMA 충전 효율이 지금까지의 MAX 효율을 초과하면, PMA가 최대 충전 효율을 갖는 무선 전력 전송 방식인 것으로 판단하고, PMA 전송 모듈을 이용하여 해당 무선 전력 수신 장치로의 충전을 수행할 수 있다. 반면, 비교 결과, PMA 충전 효율이 지금까지의 MAX 효율 이하이면, 현재 MAX 효율에 대응되는 무선 전력 전송 방식으로 충전을 수행할 수 있다(S633 내지 S635).As a result of the comparison, if the PMA charging efficiency exceeds the MAX efficiency so far, it is determined that the PMA is the wireless power transmission system having the maximum charging efficiency and the charging to the wireless power receiving apparatus can be performed using the PMA transmission module have. On the other hand, if the PMA charging efficiency is less than the MAX efficiency as a result of the comparison, the charging can be performed using the wireless power transmission scheme corresponding to the current MAX efficiency (S633 to S635).
무선 전력 송신 장치는 MAX 효율을 가지는 무선 전력 전송 방식으로 충전 중 무선 전력 수신 장치가 더 이상 존재하지 않는 것이 확인되거나 해당 무선 전력 수신 장치로의 충전이 완료된 것으로 확인되면, 블루투스 통신 연결을 해제하고(S637 내지 S639), 상기한 601 단계로 회귀할 수 있다.The wireless power transmission apparatus is a wireless power transmission system having MAX efficiency. When it is confirmed that the charging wireless power receiving apparatus no longer exists or charging to the wireless power receiving apparatus is completed, the wireless power transmission apparatus cancels the Bluetooth communication connection S637 to S639), the process may return to step 601 described above.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치는 충전 중 충전 효율이 소정 기준치 이하로 떨어지면, 현재 활성화되지 않은 무선 전력 전송 방식에 대한 충전 효율을 산출하고 이를 비교하여 최대 충전 효율인 무선 전력 전송 방식을 적응적으로 결정할 수 있다.The wireless power transmission apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention calculates the charging efficiency for the currently inactive wireless power transmission scheme and compares the charging efficiency for the currently inactive wireless power transmission scheme, Can be adaptively determined.
상기 도 6의 설명에서는 A4WP, WPC, PMA 순으로 충전 효율을 산출하고, 산출된 충전 효율에 기반하여 최적의 무선 전력 전송 방식을 선택하는 것으로 도시되어 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치는 A4WP, PMA, WPC 순으로 충전 효율을 산출하여 최적의 무선 전력 전송 방식을 결정할 수도 있음을 주의해야 한다.In the description of FIG. 6, the charging efficiency is calculated in the order of A4WP, WPC, and PMA, and an optimal wireless power transmission scheme is selected based on the calculated charging efficiency. However, this is only one embodiment, It should be noted that the wireless power transmission apparatus according to another embodiment of the present invention may determine the optimum wireless power transmission scheme by calculating the charging efficiency in the order of A4WP, PMA, and WPC.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 모드를 지원하는 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치 사이에서의 최적의 무선 전력 전송 방법을 결정하는 절차를 설명하기 위한 흐름도이다.7 is a flowchart illustrating a procedure for determining an optimal wireless power transmission method between a wireless power transmission apparatus supporting a multimode and a wireless power reception apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 7에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신 장치(700)는 제어부(710), WPC 전송모듈(720), PMA 전송 모듈(730) 및 A4WP 전송 모듈(740)을 포함하여 구성될 수 있다.7, the wireless
도 7을 참조하면, 무선 전력 송신 장치(700)에 전원이 인가되면, 제어부(710)는 A4WP 전송 모듈(710)를 활성화시키는 소정 제어 신호(Enable)를 송출할 수 있다(S701).Referring to FIG. 7, when power is applied to the wireless
A4WP 전송 모듈(710)은 무선 전력 수신 장치(760)의 감지 및 식별을 위한 비콘 신호를 송출한다(S703).The
무선 전력 수신 장치(760)는 비콘 신호가 감지되면, 상향 링크 블루투스 신호를 송출할 수 있다(S705). 여기서, 상향 링크 블루투스 신호는 무선 전력 수신 장치의 식별 정보 및 블루투스 통신 연결을 요청하는 광고 시그널일 수 있다.When the beacon signal is detected, the wireless
제어부(710)는 상향 링크 블루투스 신호가 감지되면, 무선 전력 수신 장치(760)와 블루투스 통신을 연결할 수 있다(S707).The
A4WP 전송 모듈(740)는 무선 전력을 송출하여 충전을 개시하고, 제어부(710)는 블루투스 통신 채널을 통해 무선 전력 수신 장치(760)로부터 A4WP 전송 방식에 대응하는 정류기 평균 출력 파워(P_rect) 정보를 수신할 수 있다(S709 내지 S711).The
연이어, 제어부(710)는 A4WP 전송 모듈(740)을 비활성화시킨 후, WPC 전송 모듈(720)를 활성화시킬 수 있다(S713 내지 S715).In turn, the
WPC 전송 모듈(720)은 무선 전력 전송을 개시하고(S717), 제어부(710)는 블루투스 통신 채널을 통해 무선 전력 수신 장치(760)로부터 WPC 전송 방식에 대응하는 정류기 평균 출력 파워(P_rect) 정보를 수신할 수 있다(S719).The
제어부(710)는 WPC 전송 모듈(720)을 비활성화시킨 후, PMA 전송 모듈(730)을 활성화시킬 수 있다(S721 내지 S723).The
PMA 전송 모듈(730)은 무선 전력 전송을 개시하고(S725), 제어부(710)는 블루투스 통신 채널을 통해 무선 전력 수신 장치(760)로부터 PMA 전송 방식에 대응하는 정류기 평균 출력 파워(P_rect) 정보를 수신할 수 있다(S727).The
제어부(710)는 PMA 전송 모듈(730)을 비활성화시키고(S729), 기 수신된 무선 전력 전송 방식 별 P_rect 값에 기반하여, 최고 충전 효율인 무선 전력 전송 방식을 결정할 수 있다(S731).The
이 후, 제어부(710)가 결정된 무선 전력 전송 방식에 대응되는 전송 모듈을 활성화시키면, 해당 전송 모듈은 무선 전력을 송출하여 충전을 수행할 수 있다(S733 내지 S735).Thereafter, when the
만약, 충전 중 무선 전력 수신 장치(760)의 존재가 더 이상 확인되지 않거나, 충전이 완료된 경우(S737), 제어부(710)는 블루투스 통신 연결을 해제하고(S739), 상기한 701 단계로 회귀할 수 있다. If the presence of the charging wireless
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(710)는 미리 정의된 순서로 각각의 전송 모듈을 순차적으로 활성화시키기 위한 소정 제어 신호를 해당 전송 모듈에 송출함과 동시에 블루투스 통신을 통해 무선 전력 수신 장치(760)는 해당 전송 모듈 또는 무선 전력 전송 방식이 활성화되었음을 지시하는 소정 제어 신호를 전송할 수도 있다. 따라서, 무선 전력 수신 장치(760)는 무선 전력 전송 방식을 전환하는 시점을 상기 무선 전력 송신 장치(700)로부터 수신되는 제어 신호를 통해 인지할 수 있다.The
상술한 실시예에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있으며, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.The method according to the above-described embodiments may be implemented as a program to be executed by a computer and stored in a computer-readable recording medium. Examples of the computer-readable recording medium include a ROM, a RAM, a CD- , A floppy disk, an optical data storage device, and the like, and may also be implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission over the Internet).
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상술한 방법을 구현하기 위한 기능적인(function) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.The computer readable recording medium may be distributed over a networked computer system so that computer readable code can be stored and executed in a distributed manner. And, functional program, code, and code segments for implementing the above-described method can be easily inferred by programmers in the technical field to which the embodiment belongs.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof.
따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.Accordingly, the above description should not be construed in a limiting sense in all respects and should be considered illustrative. The scope of the present invention should be determined by rational interpretation of the appended claims, and all changes within the scope of equivalents of the present invention are included in the scope of the present invention.
50: 무선 전력 송신 장치
51: 공진 파워 전송부
52: 제1 유도 파워 전송부
53: 제2 유도 파워 전송부
54: 대역외 통신부
55: 제어부
100: 전력 소스
300: 무선 전력 수신 장치
400: 부하단50: Wireless power transmission device
51: Resonance power transmission section
52: first induction power transmission section
53: second induction power transmission section
54: Out-of-band communication section
55:
100: Power source
300: Wireless power receiving device
400:
Claims (22)
무선 전력 수신 장치와 대역외 통신을 설정하는 단계;
제1 내지 제n 무선 전력 전송 방식을 이용하여 미리 지정된 순서로 무선 전력을 전송하는 단계;
상기 대역외 통신을 통해 수신되는 상기 제1 내지 제n 무선 전력 전송 방식에 각각 대응되는 상기 무선 전력 수신 장치의 상태 정보에 기반하여 충전 효율이 최대인 무선 전력 전송 방식을 결정하는 단계; 및
상기 결정된 무선 전력 전송 방식으로 무선 전력을 전송하는 단계
를 포함하는, 무선 전력 전송 방법.A wireless power transmission method in a wireless power transmission apparatus,
Establishing an out-of-band communication with the wireless power receiving device;
Transmitting wireless power in a predetermined order using first to n-th wireless power transmission schemes;
Determining a wireless power transmission scheme having a maximum charging efficiency based on state information of the wireless power receiving apparatus corresponding to the first to n-th wireless power transmission schemes received through the out-of-band communication; And
Transmitting the wireless power in the determined wireless power transmission scheme
/ RTI >
상기 제1 내지 제n 무선 전력 전송 방식은 전자기 유도 방식, 전자기 공진 방식, RF 방식 중 적어도 하나를 포함하는, 무선 전력 전송 방법.The method according to claim 1,
Wherein the first to n-th wireless power transmission schemes include at least one of an electromagnetic induction scheme, an electromagnetic resonance scheme, and an RF scheme.
상기 전자기 공진 방식을 최초로 활성화하여 상기 무선 전력을 전송하는, 무선 전력 전송 방법.3. The method of claim 2,
And activating the electromagnetic resonance method for the first time to transmit the wireless power.
상기 전자기 공진 방식에 이어 적어도 하나의 상기 전자기 유도 방식을 순차적으로 활성화시켜 상기 무선 전력을 전송하는, 무선 전력 전송 방법.The method of claim 3,
And sequentially activating at least one of the electromagnetic induction methods following the electromagnetic resonance method to transmit the wireless power.
상기 전자기 유도 방식은 WPC 방식, PMA 방식 중 적어도 하나를 포함하는, 무선 전력 전송 방법.5. The method of claim 4,
Wherein the electromagnetic induction method includes at least one of a WPC method and a PMA method.
상기 전자기 공진 방식은 A4WP 방식인, 무선 전력 전송 방법.The method of claim 3,
Wherein the electromagnetic resonance method is the A4WP method.
상기 대역외 통신은 블루투스 통신, BLE (Bluetooth Low Energy), NFC(Near Field Communication), RFID(Radio Frequency Identification) 통신, 지그비(Zigbee) 통신 중 어느 하나인, 무선 전력 전송 방법.The method according to claim 1,
Wherein the out-of-band communication is any one of Bluetooth communication, Bluetooth low energy (BLE), Near Field Communication (NFC), Radio Frequency Identification (RFID) communication and Zigbee communication.
상기 상태 정보는 상기 무선 전력 수신 장치에 구비된 정류기의 평균 출력 파워 정보, 상기 정류기에서의 출력 직류 전류 및 출력 직류 전압 세기 정보, 단위 시간 동안 부하에 충전된 충전량 정보, 상기 부하에 충전된 충전량 변화에 관한 정보 중 적어도 하나를 포함하는, 무선 전력 전송 방법.The method according to claim 1,
Wherein the status information includes average output power information of a rectifier provided in the wireless power receiving apparatus, output DC current and output DC voltage intensity information of the rectifier, charging amount information charged in a load for a unit time, And information regarding the wireless power transmission method.
상기 무선 전력을 전송하는 단계는 특정 시점에 상기 제1 내지 제n 무선 전력 전송 방식 중 어느 하나의 무선 전력 전송 방식이 활성화되어 상기 무선 전력을 전송하는, 무선 전력 전송 방법.The method according to claim 1,
Wherein the step of transmitting the wireless power comprises activating any one of the first to n < th > wireless power transmission schemes at a specific time to transmit the wireless power.
상기 제1 내지 제n 무선 전력 전송 방식은 전자기 유도 방식 및 전자기 공진 방식을 포함하되, 상기 전자기 공진 방식을 통해 상기 무선 전력 수신 장치가 감지 및 식별되면, 상기 대역외 통신을 설정하는, 무선 전력 전송 방법.The method according to claim 1,
Wherein the first to the n-th wireless power transmission systems include an electromagnetic induction system and an electromagnetic resonance system, and when the wireless power reception apparatus is detected and identified through the electromagnetic resonance system, Way.
상기 무선 전력 전송 중 상기 충전 효율이 소정 기준치 이하로 떨어지면, 상기 무선 전력을 전송 중인 무선 전력 전송 방법을 제외한 나머지 무선 전력 전송 방법 중 상기 충전 효율이 가장 높은 무선 전력 전송 방법을 재탐색하는 단계를 더 포함하는, 무선 전력 전송 방법.The method according to claim 1,
Searching for a wireless power transmission method having the highest charging efficiency among the remaining wireless power transmission methods other than the wireless power transmission method of transmitting the wireless power when the charging efficiency falls below a predetermined reference value during the wireless power transmission Wherein the wireless power transmission method comprises:
무선 전력 송신 장치와 대역외 통신을 설정하는 단계;
제1 내지 제n 무선 전력 전송 방식을 이용하여 미리 지정된 순서로 무선 전력을 수신하는 단계;
상기 제1 내지 제n 무선 전력 전송 방식에 각각 대응되는 상기 무선 전력 수신 장치의 상태 정보를 상기 대역외 통신을 통해 상기 무선 전력 송신 장치에 전송하는 단계; 및
상기 무선 전력 수신 장치의 상태 정보에 기반하여 충전 효율이 최대인 무선 전력 전송 방식이 상기 무선 전력 송신 장치에 의해 결정되면, 상기 결정된 무선 전력 전송 방식으로 상기 무선 전력을 수신하는 단계
를 포함하는, 무선 전력 수신 방법.A wireless power receiving method in a wireless power receiving apparatus,
Establishing an out-of-band communication with the wireless power transmission device;
Receiving wireless power in a predetermined order using first to n-th wireless power transmission schemes;
Transmitting status information of the wireless power receiving apparatus corresponding to the first to the n-th wireless power transmission systems to the wireless power transmission apparatus through the out-of-band communication; And
Receiving, by the wireless power transmission apparatus, the wireless power in a determined wireless power transmission scheme when a wireless power transmission scheme having a maximum charging efficiency based on state information of the wireless power reception apparatus is determined by the wireless power transmission apparatus;
/ RTI >
상기 제1 내지 제n 무선 전력 전송 방식은 전자기 유도 방식, 전자기 공진 방식, RF 방식 중 적어도 하나를 포함하는, 무선 전력 수신 방법.13. The method of claim 12,
Wherein the first to n-th wireless power transmission schemes include at least one of an electromagnetic induction scheme, an electromagnetic resonance scheme, and an RF scheme.
상기 전자기 공진 방식으로 송출된 비콘 신호가 감지되면, 상기 대역외 통신 설정을 위한 광고 시그널을 송출하되, 상기 광고 시그널이 상기 무선 전력 송신 장치에 의해 감지되면, 상기 대역외 통신이 설정되고, 상기 전자기 공진 방식을 통해 상기 무선 전력을 수신하는, 무선 전력 수신 방법.14. The method of claim 13,
Wherein when the beacon signal transmitted by the electromagnetic resonance method is detected, an advertisement signal for setting the out-of-band communication is transmitted, and when the advertisement signal is detected by the wireless power transmission apparatus, And receiving the wireless power through a resonant mode.
상기 전자기 공진 방식에 이어 적어도 하나의 상기 전자기 유도 방식으로 상기 무선 전력을 수신하는, 무선 전력 수신 방법.15. The method of claim 14,
Said electromagnetic resonance method followed by said at least one electromagnetic induction manner to receive said radio power.
상기 전자기 유도 방식은 WPC 방식, PMA 방식 중 적어도 하나를 포함하는, 무선 전력 수신 방법.16. The method of claim 15,
Wherein the electromagnetic induction method includes at least one of a WPC method and a PMA method.
상기 전자기 공진 방식은 A4WP 방식인, 무선 전력 수신 방법.16. The method of claim 15,
Wherein the electromagnetic resonance method is the A4WP method.
상기 대역외 통신은 블루투스 통신, BLE (Bluetooth Low Energy), NFC(Near Field Communication), RFID(Radio Frequency Identification) 통신, 지그비(Zigbee) 통신 중 어느 하나인, 무선 전력 수신 방법.13. The method of claim 12,
Wherein the out-of-band communication is any one of Bluetooth communication, Bluetooth low energy (BLE), Near Field Communication (NFC), Radio Frequency Identification (RFID) communication and Zigbee communication.
상기 상태 정보는 상기 무선 전력 수신 장치의 정류기의 평균 출력 파워 정보, 상기 정류기의 직류 전류 및 직류 전압 세기 정보, 단위 시간 동안 부하에 충전된 충전량 정보, 상기 부하에 충전된 충전량 변화에 관한 정보 중 적어도 하나를 포함하는, 무선 전력 수신 방법.13. The method of claim 12,
The status information includes at least one of average output power information of the rectifier of the wireless power receiving apparatus, DC current and DC voltage intensity information of the rectifier, charging amount information charged in a load for a unit time, And one of the first and second base stations.
상기 무선 전력을 수신하는 단계는 특정 시점에 상기 제1 내지 제n 무선 전력 전송 방식 중 어느 하나의 무선 전력 전송 방식으로만 상기 무선 전력을 수신하는, 무선 전력 수신 방법.13. The method of claim 12,
Wherein the step of receiving the wireless power comprises receiving the wireless power only at any one of the first to n < th > wireless power transmission schemes at a particular point in time.
무선 전력 수신 장치와 대역외 통신을 설정하는 수단;
제1 내지 제n 무선 전력 전송 방식을 이용하여 무선 전력을 전송하는 수단; 및
상기 대역외 통신을 통해 수신되는 상기 제1 내지 제n 무선 전력 전송 방식에 각각 대응되는 상기 무선 전력 수신 장치의 상태 정보에 기반하여 충전 효율이 최대인 무선 전력 전송 방식을 결정하는 수단
을 포함하고, 상기 결정된 무선 전력 전송 방식으로 무선 전력을 전송하도록 제어하는, 무선 전력 송신 장치.A wireless power transmission apparatus for wirelessly transmitting power to a wireless power receiving apparatus,
Means for establishing an out-of-band communication with the wireless power receiving device;
Means for transmitting wireless power using first through n-th wireless power transmission schemes; And
Means for determining a wireless power transmission scheme having a maximum charging efficiency based on state information of the wireless power receiving apparatus corresponding to the first to n < th > wireless power transmission schemes received through the out-
And controls to transmit wireless power in the determined wireless power transmission scheme.
무선 전력 송신 장치와 대역외 통신을 설정하는 수단;
제1 내지 제n 무선 전력 전송 방식을 이용하여 무선 전력을 수신하는 수단; 및
상기 제1 내지 제n 무선 전력 전송 방식에 각각 대응되는 상기 무선 전력 수신 장치의 상태 정보를 상기 대역외 통신을 통해 상기 무선 전력 송신 장치에 전송하는 수단
을 포함하고, 상기 무선 전력 수신 장치의 상태 정보에 기반하여 충전 효율이 최대인 무선 전력 전송 방식이 상기 무선 전력 송신 장치에 의해 결정되면, 상기 결정된 무선 전력 전송 방식으로 상기 무선 전력을 수신하도록 제어하는, 무선 전력 수신 장치.A wireless power receiving apparatus for wirelessly receiving power from a wireless power transmission apparatus,
Means for establishing an out-of-band communication with the wireless power transmission device;
Means for receiving wireless power using first through n-th wireless power transmission schemes; And
Means for transmitting status information of the wireless power receiving apparatus corresponding to the first to the n-th wireless power transmission systems to the wireless power transmitting apparatus through the out-of-band communication;
And controlling the wireless power transmission apparatus to receive the wireless power according to the determined wireless power transmission scheme when the wireless power transmission apparatus having the maximum charging efficiency is determined by the wireless power transmission apparatus based on status information of the wireless power reception apparatus , And a wireless power receiving device.
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