KR20180043993A - Coil Device Of Apparatus For Transmitting And Receiving Wireless Power And Thereof Production Method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 코일 장치와 코일 장치의 제조 방법 및 코일 장치를 포함하는 무선 전력 송수신 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a coil device, a method of manufacturing a coil device, and a wireless power transmission / reception device including a coil device.
휴대폰, 노트북과 같은 휴대용 단말은 전력을 저장하는 배터리와 배터리의 충전 및 방전을 위한 회로를 포함한다. 이러한 단말의 배터리가 충전되려면, 외부의 충전기로부터 전력을 공급받아야 한다. Portable terminals, such as mobile phones and laptops, include a battery for storing power and a circuit for charging and discharging the battery. In order for the battery of such a terminal to be charged, power must be supplied from an external charger.
일반적으로 배터리에 전력을 충전시키기 위한 충전장치와 배터리 간의 전기적 연결방식의 일 예로, 상용전원을 공급받아 배터리에 대응하는 전압 및 전류로 변환하여 해당 배터리의 단자를 통해 배터리로 전기에너지를 공급하는 단자공급방식을 들 수 있다. 이러한 단자공급방식은 물리적인 케이블(cable) 또는 전선의 사용이 동반된다. 따라서 단자공급방식의 장비들을 많이 취급하는 경우, 많은 케이블들이 상당한 작업 공간을 차지하고 정리가 곤란하며 외관상으로도 좋지 않다. 또한 단자공급방식은 단자들간의 서로 다른 전위차로 인한 순간방전현상, 이물질에 의한 소손 및 화재 발생, 자연방전, 배터리의 수명 및 성능 저하 등의 문제점을 야기할 수 있다.2. Description of the Related Art [0002] Generally, as an example of an electrical connection between a charging device and a battery for charging electric power of a battery, a commercial electric power is supplied to a terminal for converting electric power into voltage and current corresponding to the battery, Supply method. This type of terminal supply is accompanied by the use of physical cables or wires. Therefore, when handling a lot of terminal-supplied equipment, many cables occupy considerable work space, are difficult to organize, and are not well apparent. Also, the terminal supply method may cause problems such as instantaneous discharge due to different potential difference between terminals, burnout due to foreign substances, fire, natural discharge, battery life and deterioration of performance.
최근 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 무선으로 전력을 전송하는 방식을 이용한 충전시스템(이하 "무선 충전 시스템"이라 칭함.)과 제어방법들이 제시되고 있다. 또한, 무선 충전 시스템이 과거에는 일부 휴대용 단말에 기본 장착되지 않고 소비자가 별도 무선 충전 수신기 액세서리를 별도로 구매해야 했기에 무선 충전 시스템에 대한 수요가 낮았으나 무선 충전 사용자가 급격히 늘어날 것으로 예상되며 향후 단말 제조사에서도 무선충전 기능을 기본 탑재할 것으로 예상된다. In order to solve such a problem, a charging system (hereinafter referred to as a "wireless charging system") and a control method using a method of transmitting power wirelessly are proposed. In addition, since the wireless charging system has not been installed in some portable terminals in the past and the consumer has to purchase a separate wireless charging receiver accessory, the demand for the wireless charging system is low, but the wireless charging user is expected to increase rapidly. Wireless charging function is expected to be equipped basically.
일반적으로 무선 충전 시스템은 무선 전력 전송 방식으로 전기에너지를 공급하는 무선 전력 송신기와 무선 전력 송신기로부터 공급되는 전기에너지를 수신하여 배터리를 충전하는 무선 전력 수신기로 구성된다. Generally, a wireless charging system comprises a wireless power transmitter for supplying electric energy in a wireless power transmission mode and a wireless power receiver for receiving electric energy supplied from a wireless power transmitter to charge the battery.
이러한 무선 충전 시스템은 적어도 하나의 무선 전력 전송 방식(예를 들어, 전자기 유도 방식, 전자기 공진 방식, RF 무선 전력 전송 방식 등)에 의해 전력을 전송할 수 있다. Such a wireless charging system may transmit power by at least one wireless power transmission scheme (e.g., electromagnetic induction scheme, electromagnetic resonance scheme, RF wireless power transmission scheme, etc.).
일 예로, 무선 전력 전송 방식은 전력 송신기 코일에서 자기장을 발생시켜 그 자기장의 영향으로 수신기 코일에서 전기가 유도되는 전자기 유도 원리를 이용하여 충전하는 전자기 유도 방식에 기반한 다양한 무선 전력 전송 표준이 사용될 수 있다. 여기서, 전자기 유도 방식의 무선 전력 전송 표준은 WPC(Wireless Power Consortium) 또는/및 PMA(Power Matters Alliance)에서 정의된 전자기 유도 방식의 무선 충전 기술을 포함할 수 있다.For example, the wireless power transmission scheme may be based on a variety of wireless power transmission standards based on an electromagnetic induction scheme in which a magnetic field is generated in a power transmitter coil and charged using an electromagnetic induction principle in which electricity is induced in a receiver coil under the influence of its magnetic field . Here, the electromagnetic induction type wireless power transmission standard may include an electromagnetic induction wireless charging technique defined in a Wireless Power Consortium (WPC) or a Power Matters Alliance (PMA).
다른 일 예로, 무선 전력 전송 방식은 무선 전력 송신기의 송신 코일에 의해 발생되는 자기장을 특정 공진 주파수에 동조하여 근거리에 위치한 무선 전력 수신기에 전력을 전송하는 전자기 공진(Electromagnetic Resonance) 방식이 이용될 수도 있다. 여기서, 전자기 공진 방식은 무선 충전 기술 표준 기구인 A4WP(Alliance for Wireless Power) 표준 기구에서 정의된 공진 방식의 무선 충전 기술을 포함할 수 있다.In another example, the wireless power transmission scheme may employ an electromagnetic resonance scheme in which the magnetic field generated by the transmission coil of the wireless power transmitter is tuned to a specific resonance frequency to transmit power to a nearby wireless power receiver . Here, the electromagnetic resonance method may include a resonance-type wireless charging technique defined in the Alliance for Wireless Power (A4WP) standard mechanism, a wireless charging technology standard mechanism.
또 다른 일 예로, 무선 전력 전송 방식은 RF 신호에 저전력의 에너지를 실어 원거리에 위치한 무선 전력 수신기로 전력을 전송하는 RF 무선 전력 전송 방식이 이용될 수도 있다.In another example, a wireless power transmission scheme may use an RF wireless power transmission scheme that transmits power to a wireless power receiver located at a remote location by applying low-power energy to the RF signal.
한편, 무선 충전 시스템에 이용되는 코일은 가격이 다른 부품에 비하여 고가이다. 또한, 코일은 두께를 얇게 할 경우 저항이 증가하여 충전 효율이 떨어지는 문제가 있었다.On the other hand, the coil used in the wireless charging system is more expensive than the other components. Further, when the thickness of the coil is reduced, there is a problem that the resistance increases and the charging efficiency deteriorates.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 평면 코일을 이용한 코일 장치와 코일 장치의 제조 방법 및 코일 장치를 포함하는 무선 전력 송수신 장치를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a coil device using a plane coil, a method of manufacturing the coil device, and a wireless power transmitting / receiving device including the coil device.
또한, 본 발명은 저가의 평면 코일을 포함하는 코일 장치와 코일 장치의 제조 방법 및 코일 장치를 포함하는 무선 전력 송수신 장치를 제공하는 것이다.The present invention also provides a coil device including a low-cost flat coil, a method of manufacturing the coil device, and a wireless power transmitting / receiving device including the coil device.
또한, 본 발명은 대량 생산이 용이한 평면 코일을 포함하는 코일 장치와 코일 장치의 제조 방법 및 코일 장치를 포함하는 무선 전력 송수신 장치를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a coil device including a plane coil that is easy to mass-produce, a method of manufacturing the coil device, and a wireless power transmitting / receiving device including the coil device.
또한, 본 발명은 두께가 얇고 저항 값이 낮은 평면 코일을 포함하는 코일 장치와 코일 장치의 제조 방법 및 코일 장치를 포함하는 무선 전력 송수신 장치를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a coil device including a plane coil having a small thickness and a low resistance value, a method of manufacturing the coil device, and a wireless power transmitting / receiving device including the coil device.
또한, 본 발명은 저항 값이 균일한 평면 코일을 포함하는 코일 장치와 코일 장치의 제조 방법 및 코일 장치를 포함하는 무선 전력 송수신 장치를 제공하는 것이다.The present invention also provides a coil device including a plane coil having a uniform resistance value, a method of manufacturing the coil device, and a wireless power transmitting / receiving device including the coil device.
또한, 본 발명은 전자파방해 차단에 우수한 평면 코일을 포함하는 코일 장치와 코일 장치의 제조 방법 및 코일 장치를 포함하는 무선 전력 송수신 장치를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a coil device including a plane coil excellent in shielding electromagnetic interference, a method of manufacturing the coil device, and a wireless power transmitting / receiving device including the coil device.
또한, 본 발명은 차폐재와 일체화된 평면 코일을 포함하는 코일 장치와 코일 장치의 제조 방법 및 코일 장치를 포함하는 무선 전력 송수신 장치를 제공하는 것이다.The present invention also provides a coil device including a plane coil integrated with a shielding material, a method of manufacturing the coil device, and a wireless power transmitting / receiving device including the coil device.
또한, 본 발명은 복수의 평면 코일을 포함하는 코일 장치와 코일 장치의 제조 방법 및 코일 장치를 포함하는 무선 전력 송수신 장치를 제공하는 것이다.The present invention also provides a wireless power transmitting / receiving device including a coil device including a plurality of plane coils, a method of manufacturing the coil device, and a coil device.
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.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 일 실시예에 따른 코일 장치는 기판; 상기 기판 상에 배치된 차폐재; 및 상기 차폐재 상에 코일선이 연장되어 복수 회 턴하여 배치된 평면 코일;을 포함하고, 상기 평면 코일은 상기 코일선이 서로 이격될 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a coil device comprising: a substrate; A shielding material disposed on the substrate; And a planar coil having a plurality of turns and arranged with a coil wire extending on the shielding material, wherein the coil coils are spaced apart from each other.
또 다른 실시예에 따른 코일 장치는 상기 평면 코일은 나동선일 수 있다.In a coil device according to another embodiment, the plane coil may be a twisted wire.
또 다른 실시예에 따른 코일 장치는 상기 평면 코일이 프레스 공정에 의하여 형성될 수 있다.In the coil device according to another embodiment, the plane coil may be formed by a pressing process.
또 다른 실시예에 따른 코일 장치는 상기 평면 코일이 원 나선 형상 또는 사각 나선 형상으로 배치될 수 있다.In the coil device according to another embodiment, the plane coil may be arranged in a circular spiral shape or a square spiral shape.
또 다른 실시예에 따른 코일 장치는 상기 코일선의 단면이 직각 형상일 수 있다.In a coil device according to another embodiment, the coil wire may have a right-angled cross-section.
또 다른 실시예에 따른 코일 장치는 상기 코일선이 양측 상면에 모가 배치될 수 있다.In the coil device according to another embodiment, the coil line may be arranged at both sides of the coil device.
또 다른 실시예에 따른 코일 장치는 상기 모가 상기 상기 평면 코일의 두께가 두꺼워 질수록 깊이가 증가하여 배치될 수 있다.The coil device according to another embodiment may be disposed such that the depth increases as the thickness of the plane coil increases.
또 다른 실시예에 따른 코일 장치는 상기 평면 코일이 일면에 도금될 수 있다.The coil device according to another embodiment may be plated on one surface of the plane coil.
또 다른 실시예에 따른 코일 장치는 상기 평면 코일이 일면에 EMI 쉴드가 배치될 수 있다.In the coil device according to another embodiment, the EMI shield may be disposed on one surface of the plane coil.
또 다른 실시예에 따른 코일 장치는 상기 평면 코일이 상기 차폐재와 일체화될 수 있다.In the coil device according to another embodiment, the plane coil may be integrated with the shielding material.
또 다른 실시예에 따른 코일 장치는 상기 평면 코일이 복수의 층으로 배치될 수 있다.In a coil device according to another embodiment, the plane coil may be arranged in a plurality of layers.
또 다른 실시예에 따른 코일 장치는 상기 평면 코일이 제1층에 제1 코일이 배치되고, 제2층에 제2 코일이 배치되고, 상기 제1 코일과 상기 제2 코일 사이에 절연층이 배치될 수 있다.In the coil device according to another embodiment, the plane coil includes a first coil disposed in a first layer, a second coil disposed in a second layer, and an insulating layer disposed between the first coil and the second coil .
또 다른 실시예에 따른 코일 장치는 상기 제1 코일과 상기 제2 코일이 상기 절연층의 홀을 관통하여 연결될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the first coil and the second coil may be connected to each other through the hole of the insulating layer.
또 다른 실시예에 따른 코일 장치는 상기 평면 코일은 복수 개이고, 상기 복수 개의 평면 코일 중 적어도 하나는 중첩되어 배치될 수 있다.In the coil device according to another embodiment, a plurality of the plane coils may be provided, and at least one of the plurality of plane coils may be overlapped.
상술한 과제의 다른 해결 수단으로서, 기판, 상기 기판 상에 배치된 차폐재 및 상기 차폐재 상에 배치된 평면 코일을 포함하는 코일 장치; 및 상기 평면 코일에 연결되는 드라이브 회로;를 포함하고, 상기 평면 코일은 코일선이 연장되어 복수 회 턴하여 배치되고, 상기 코일선이 서로 이격되어 있는 무선 전력 송신 장치를 제공할 수 있다..According to another aspect of the present invention, there is provided a coil device comprising: a substrate; a shielding material disposed on the substrate; and a plane coil disposed on the shielding material; And a drive circuit connected to the plane coil, wherein the plane coil is extended by a plurality of turns of a coil line, and the coil lines are spaced apart from each other.
상술한 과제의 다른 해결 수단으로서, 기판, 상기 기판 상에 배치된 차폐재 및 상기 차폐재 상에 배치된 평면 코일을 포함하는 코일 장치; 및 상기 평면 코일에 연결되는 제어회로;를 포함하고, 상기 평면 코일은 코일선이 연장되어 복수 회 턴하여 배치되고, 상기 코일선이 서로 이격되어 있는 무선 전력 수신 장치를 제공할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a coil device comprising: a substrate; a shielding material disposed on the substrate; and a plane coil disposed on the shielding material; And a control circuit connected to the plane coil, wherein the plane coil is extended by a plurality of turns of a coil wire, and the coil wires are spaced apart from each other.
상술한 과제의 다른 해결 수단으로서, 평면 코일을 형성하는 단계; 기판 상에 차폐재를 배치하는 단계; 및 상기 차폐재 상에 평면 코일을 배치하는 단계;를 포함하고, 상기 평면 코일은 상기 코일선이 서로 이격되어 있는 코일 장치의 제조 방법을 제공할 수 있다.As another solution to the above-mentioned problem, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a plane coil; Disposing a shielding material on the substrate; And disposing a plane coil on the shielding material, wherein the plane coil is spaced apart from the coil lines.
또 다른 실시예에 따른 코일 장치의 제조 방법은 상기 평면 코일을 형성하는 단계는 금속 재질의 평판을 마련하는 단계를 포함할 수 있다.According to still another embodiment of the present invention, the step of forming the plane coil may include the step of providing a metal plate.
또 다른 실시예에 따른 코일 장치의 제조 방법은 상기 평면 코일을 형성하는 단계는 상기 평판을 프레스 공정에 의하여 상기 평면 코일을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to still another embodiment of the present invention, the step of forming the plane coil may further include the step of forming the plane coil by pressing the flat plate.
또 다른 실시예에 따른 코일 장치의 제조 방법은 상기 평면 코일을 형성하는 단계는 금속 재질의 제1 평판을 마련하는 단계를 포함할 수 있다.According to still another embodiment of the present invention, the step of forming the plane coil may include the step of providing a first flat plate made of a metal.
또 다른 실시예에 따른 코일 장치의 제조 방법은 상기 평면 코일을 형성하는 단계는 상기 제1 평판을 도금하거나 EMI 쉴드를 배치하여 제2 평판을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.In the method of manufacturing a coil device according to another embodiment, the step of forming the plane coil may further include forming a second flat plate by plating the first flat plate or disposing an EMI shield.
또 다른 실시예에 따른 코일 장치의 제조 방법은 상기 평면 코일을 형성하는 단계는 상기 제2 평판을 프레스 공정에 의하여 상기 평면 코일을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the step of forming the plane coil may further include forming the plane coil by pressing the second flat plate.
또 다른 실시예에 따른 코일 장치의 제조 방법은 상기 평면 코일이 나동선일 수 있다.According to still another embodiment of the present invention, the plane coil may be a flat coil.
또 다른 실시예에 따른 코일 장치의 제조 방법은 상기 코일선이 양측 상면에 모가 배치될 수 있다.In the method of manufacturing a coil device according to another embodiment, the coil lines may be arranged on both upper surfaces.
또 다른 실시예에 따른 코일 장치의 제조 방법은 상기 모가 상기 상기 평면 코일의 두께가 두꺼워 질수록 깊이가 증가하여 배치될 수 있다.According to still another embodiment of the present invention, the thickness of the planar coil may be increased as the thickness of the planar coil increases.
본 발명에 따른 무선 전력 송수신 장치 및 그의 제조 방법에 대한 효과를 설명하면 다음과 같다.Effects of the wireless power transmitting and receiving apparatus and the manufacturing method thereof according to the present invention are as follows.
첫째, 본 발명은 저가의 평면 코일을 제공할 수 있다.First, the present invention can provide a low-cost flat coil.
둘째, 본 발명은 대량 생산이 가능한 평면 코일을 제공할 수 있다.Second, the present invention can provide a planar coil capable of mass production.
둘째, 본 발명은 두께가 얇으면서 저항 값의 균일성이 높고 저항 값이 낮은 평면 코일을 제공할 수 있다.Second, the present invention can provide a flat coil having a small thickness and a high resistance value uniformity and a low resistance value.
셋째, 본 발명은 전자파방해 차단에 우수한 평면 코일을 제공할 수 있다.Third, the present invention can provide an excellent planar coil for shielding electromagnetic interference.
넷째, 본 발명은 평면 코일이 차폐재와 일체화되어 별도의 구성없이 평면 코일을 고정될 수 있다.Fourth, in the present invention, the plane coil is integrated with the shielding member so that the plane coil can be fixed without any other configuration.
다섯째, 본 발명은 일체화된 차폐재에 의하여 평면 코일이 외부 충격으로부터 보호될 수 있다.Fifth, the present invention can protect the plane coil from external impact by the integrated shielding material.
여섯째, 본 발명은 일체화된 차폐재에 의하여 평면 코일이 내열특성을 갖을 수 있다.Sixth, in the present invention, the planar coil can have a heat-resistant property by the integrated shielding material.
일곱째, 본발명은 복수개의 송신 코일을 이용하여 보다 넓은 충전 영역을 가질 수 있어, 사용자 편의성이 높다. Seventh, the present invention can have a wider charging area by using a plurality of transmission coils, and the user convenience is high.
여덟째, 본 발명은 복수개의 동일한 회로를 하나만 이용할 수 있어 무선 전력 송신기 자체의 크기를 줄일 수 있고, 사용되는 부품이 줄어 원가 절감의 효과가 있다.Eighth, the present invention can use only one of a plurality of identical circuits, so that the size of the wireless power transmitter itself can be reduced, and parts used are reduced, thereby reducing the cost.
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 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 다른 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템에서의 감지 신호 전송 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 WPC 표준에 정의된 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 5는 PMA 표준에 정의된 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 7은 상기 도 6에 따른 무선 전력 송신기와 연동되는 무선 전력 수신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 전자기 유도 방식의 무선 전력 전송 절차에 따른 패킷 포맷을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 전자기 유도 방식의 무선 전력 전송 절차에 따른 무선 전력 수신 장치가 핑 단계에서 전송 가능한 패킷의 종류를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 전자기 유도 방식의 무선 전력 전송 절차에 따른 식별 패킷의 메시지 포맷을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 전자기 유도 방식의 무선 전력 전송 절차에 따른 구성 패킷 및 전력 제어 보류 패킷의 메시지 포맷을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따른 전자기 유도 방식의 무선 전력 전송 절차에 따른 무선 전력 수신 장치가 전력 전송 단계에서 전송 가능한 패킷의 종류 및 그것의 메시지 포맷을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 일 실시예에 따른 코일 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 도 13의 코일장치의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 도 14의 코일장치에서 평면 코일의 단면을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 다른 실시예에 따른 코일 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 도 16의 코일장치의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 도 17의 코일장치에서 평면 코일의 단면을 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 또 다른 실시예에 따른 코일 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 20은 다른 실시예에 따른 평면 코일을 설명하기 위한 도면이다.
도 21은 또 다른 실시예에 따른 코일 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 22는 또 다른 실시예에 코일 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 23은 도 22의 코일 장치를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 24는 또 다른 실시예에 따른 코일 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 25는 일 실시예에 따른 복수의 코일을 포함하는 무선 전력 송신기에서 풀브리지 인버터(Full-bridge Invertor)를 포함하는 3개의 드라이브회로를 설명하기 위한 도면이다.
도 26은 일 실시예에 따른 복수의 코일을 포함하면서 하나의 드라이브회로를 포함하는 무선 전력 송신기를 설명하기 위한 도면이다.
도 27는 일 실시예에 따른 풀브리지 인버터(Full-bridge Invertor)를 포함하는 드라이브회로를 설명하기 위한 도면이다.
도 28은 일 실시예에 따른 복수의 송신 코일 중 어느 하나를 드라이브 회로와 연결하는 복수의 스위치를 설명하기 위한 도면이다.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 block diagram illustrating a wireless charging system according to an embodiment.
2 is a block diagram illustrating a wireless charging system according to another embodiment.
3 is a diagram for explaining a sensing signal transmission procedure in a wireless charging system according to an embodiment.
4 is a state transition diagram for explaining the wireless power transmission procedure defined in the WPC standard.
5 is a state transition diagram for explaining the wireless power transmission procedure defined in the PMA standard.
6 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power transmitter according to an embodiment.
7 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power receiver interworking with the wireless power transmitter according to the FIG.
8 is a diagram for explaining a packet format according to an electromagnetic induction wireless power transmission procedure according to an embodiment.
FIG. 9 is a diagram for explaining the types of packets that a wireless power receiving apparatus according to an electromagnetic induction wireless power transmission procedure according to an embodiment can transmit in a ping stage.
10 is a diagram for explaining a message format of an identification packet according to an electromagnetic induction wireless power transmission procedure according to an embodiment.
11 is a diagram for explaining a message format of a configuration packet and a power control hold packet according to an electromagnetic induction wireless power transmission procedure according to an embodiment.
FIG. 12 is a diagram for explaining a type of a packet that can be transmitted in a power transmission step and a message format thereof, in a wireless power receiving apparatus according to an electromagnetic induction wireless power transmission procedure according to an embodiment.
13 is a view for explaining a coil device according to an embodiment.
14 is a view for explaining a manufacturing method of the coil device of Fig.
Fig. 15 is a view for explaining a cross section of a plane coil in the coil device of Fig. 14; Fig.
16 is a view for explaining a coil device according to another embodiment.
Fig. 17 is a view for explaining a manufacturing method of the coil device of Fig. 16; Fig.
Fig. 18 is a view for explaining a cross section of a plane coil in the coil device of Fig. 17; Fig.
19 is a view for explaining a coil device according to still another embodiment.
20 is a view for explaining a planar coil according to another embodiment.
21 is a view for explaining a coil device according to still another embodiment.
22 is a view for explaining a coil device in another embodiment.
23 is an exploded perspective view for explaining the coil device of Fig.
24 is a view for explaining a coil device according to another embodiment.
25 is a view for explaining three drive circuits including a full-bridge inverter in a wireless power transmitter including a plurality of coils according to an embodiment.
26 is a view for explaining a wireless power transmitter including a plurality of coils including one drive circuit according to an embodiment.
27 is a view for explaining a drive circuit including a full-bridge inverter according to an embodiment.
28 is a view for explaining a plurality of switches for connecting any one of a plurality of transmission coils to a drive circuit according to an embodiment.
이하, 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 the embodiments 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.
이상에서, 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.The present invention is not necessarily limited to these embodiments, as long as all of the constituent elements of the embodiment are described as being combined or operated together. That is, within the scope of the present invention, all of the components may be selectively coupled to one or more of them. In addition, although all of the components may be implemented as one independent hardware, some or all of the components may be selectively combined to perform a part or all of the functions in one or a plurality of hardware. As shown in FIG. The codes and code segments constituting the computer program may be easily deduced by those skilled in the art. Such a computer program may be stored in a computer-readable storage medium, readable and executed by a computer, thereby realizing embodiments. As the storage medium of the computer program, a magnetic recording medium, an optical recording medium, a carrier wave medium, or the like may be included.
실시예의 설명에 있어서, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)", "전(앞) 또는 후(뒤)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(위) 또는 하(아래)" 및"전(앞) 또는 후(뒤)"는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되거나 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 배치되어 형성되는 것을 모두 포함한다. In the description of the embodiment, in the case of being described as being formed on the "upper or lower", "before" or "after" of each component, (Lower) "and" front or rear "encompass both that the two components are in direct contact with each other or that one or more other components are disposed between the two components.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.It is also to be understood that the terms such as " comprises, "" comprising," or "having ", as used herein, mean that a component can be implanted unless specifically stated to the contrary. But should be construed as including other elements. All terms, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs, unless otherwise defined. Commonly used terms, such as predefined terms, should be interpreted to be consistent with the contextual meanings of the related art, and are not to be construed as ideal or overly formal, unless expressly defined to the contrary.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In describing the components of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are intended to distinguish the constituent elements from other constituent elements, and the terms do not limit the nature, order or order of the constituent elements. When a component is described as being "connected", "coupled", or "connected" to another component, the component may be directly connected to or connected to the other component, It should be understood that an element may be "connected," "coupled," or "connected."
그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.
실시예의 설명에 있어서, 무선 전력 충전 시스템상에서 무선 전력을 송신하는 장치는 설명의 편의를 위해 무선 전력 송신기, 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 송신기, 송신단, 송신기, 송신 장치, 송신측, 무선 전력 전송 장치, 무선충전장치 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, 수신 단말기, 수신측, 수신 장치, 수신기 단말 등이 혼용되어 사용될 수 있다.In the description of the embodiments, an apparatus for transmitting wireless power on a wireless power charging system includes a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a transmitter, a transmitter, a transmitter, a transmitter, , A wireless charging device, or the like. In addition, a wireless power receiving device, a wireless power receiver, a receiving terminal, a receiving side, a receiving device, a receiver terminal, and the like may be used in combination for the sake of convenience of description in the expression for a device for receiving wireless power from a wireless power transmission device.
실시예에 따른 무선충전장치는 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 전력을 전송할 수도 있다. The wireless charging device according to the embodiment 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 may be transmitted to the device.
일 예로, 무선 전력 송신기는 통상적으로 책상이나 탁자 위 등에서 놓여서 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 자동차용으로도 개발되어 적용되어 차량 내에서 사용될 수 있다. 차량에 설치되는 무선 전력 송신기는 간편하고 안정적으로 고정 및 거치할 수 있는 거치대 형태로 제공될 수 있다. As an example, a wireless power transmitter can be used not only on a desk or on a table, but also developed for automobiles and used in a vehicle. A wireless power transmitter installed in a vehicle can be provided in a form of a stand that can be easily and stably fixed and mounted.
실시예에 따른 단말은 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 실시예에 따른 무선 전력 수신 수단이 장착되어 배터리 충전이 가능한 모바일 디바이스 기기(이하, "디바이스"라 칭함.)라면 족하고, 단말 또는 디바이스라는 용어는 혼용하여 사용될 수 있다. 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기는 차량, 무인 항공기, 에어 드론 등에도 탑재될 수 있다. 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, an MP3 player, (Hereinafter referred to as a " device ") capable of charging a battery by mounting a wireless power receiving means according to an embodiment, but not limited thereto, may be used for a small electronic device such as a toothbrush, an electronic tag, a lighting device, Quot;), and the term terminal or device may be used in combination. A wireless power receiver according to another embodiment may also be mounted on a vehicle, an unmanned aerial vehicle, an air drone or the like.
실시예에 따른 무선 전력 수신기는 적어도 하나의 무선 전력 전송 방식이 구비될 수 있으며, 2개 이상의 무선 전력 송신기로부터 동시에 무선 전력을 수신할 수도 있다. 여기서, 무선 전력 전송 방식은 상기 전자기 유도 방식, 전자기 공진 방식, RF 무선 전력 전송 방식 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 특히, 전자기 유도 방식을 지원하는 무선 전력 수신 수단은 무선 충전 기술 표준 기구인 WPC(Wireless Power Consortium) 및 PMA(Power Matters Alliance)에서 정의된 전자기 유도 방식의 무선 충전 기술을 포함할 수 있다. 또한 전자기 공진 방식을 지원하는 무선 전력 수신 수단은 무선 충전 기술 표준 기구인 A4WP(Alliance for Wireless Power) 표준 기구에서 정의된 공진 방식의 무선 충전 기술을 포함할 수 있다.A wireless power receiver according to an embodiment may include at least one wireless power transmission scheme and may receive wireless power from two or more wireless power transmitters at the same time. Here, the wireless power transmission scheme may include at least one of the electromagnetic induction scheme, the electromagnetic resonance scheme, and the RF wireless power transmission scheme. In particular, the wireless power receiving means for supporting the electromagnetic induction method may include an electromagnetic induction wireless charging technique defined by Wireless Power Consortium (WPC) and Power Matters Alliance (PMA). In addition, the wireless power receiving means for supporting the electromagnetic resonance method may include a resonance wireless charging technique defined in the A4WP (Alliance for Wireless Power) standard mechanism, which is a standard wireless charging technology standard.
일반적으로, 무선 전력 시스템을 구성하는 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기는 인밴드 통신 또는 BLE(Bluetooth Low Energy) 통신을 통해 제어 신호 또는 정보를 교환할 수 있다. 여기서, 인밴드 통신, BLE 통신은 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation) 방식, 주파수 변조 방식, 위상 변조 방식, 진폭 변조 방식, 진폭 및 위상 변조 방식 등으로 수행될 수 있다. 일 예로, 무선 전력 수신기는 수신 코일을 통해 유도된 전류를 소정 패턴으로 ON/OFF 스위칭하여 궤환 신호(feedback signal)를 생성함으로써 무선 전력 송신기에 각종 제어 신호 및 정보를 전송할 수 있다. 무선 전력 수신기에 의해 전송되는 정보는 수신 전력 세기 정보를 포함하는 다양한 상태 정보를 포함할 수 있다. 이때, 무선 전력 송신기는 수신 전력 세기 정보에 기반하여 충전 효율 또는 전력 전송 효율을 산출할 수 있다.Generally, a wireless power transmitter and a wireless power receiver that constitute a wireless power system can exchange control signals or information through in-band communication or Bluetooth low energy (BLE) communication. Here, the in-band communication and the BLE communication can be performed by a pulse width modulation method, a frequency modulation method, a phase modulation method, an amplitude modulation method, an amplitude and phase modulation method, and the like. For example, the wireless power receiver can transmit various control signals and information to the wireless power transmitter by generating a feedback signal by switching on / off the current induced through the reception coil in a predetermined pattern. The information transmitted by the wireless power receiver may include various status information including received power intensity information. At this time, the wireless power transmitter can calculate the charging efficiency or the power transmission efficiency based on the received power intensity information.
도 1은 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a wireless charging system according to an embodiment.
도 1을 참조하면, 무선 충전 시스템은 크게 무선으로 전력을 송출하는 무선 전력 송신기(10), 상기 송출된 전력을 수신하는 무선 전력 수신기(20) 및 수신된 전력을 공급 받는 전자기기(30)로 구성될 수 있다.Referring to FIG. 1, the wireless charging system includes a
일 예로, 무선 전력 송신기(10)과 무선 전력 수신기(20)은 무선 전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 동일한 주파수 대역을 이용하여 정보를 교환하는 인밴드(In-band) 통신을 수행할 수 있다. 다른 일예로, 무선 전력 송신기(10)과 무선 전력 수신기(20)은 무선 전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 상이한 별도의 주파수 대역을 이용하여 정보를 교환하는 대역외(Out-of-band) 통신을 수행할 수도 있다.For example, the
일 예로, 무선 전력 송신기(10)과 무선 전력 수신기(20) 사이에 교환되는 정보는 서로의 상태 정보뿐만 아니라 제어 정보도 포함될 수 있다. 여기서, 송수신기 사이에 교환되는 상태 정보 및 제어 정보는 후술할 실시예들의 설명을 통해 보다 명확해질 것이다.As an example, information exchanged between the
상기 인밴드 통신 및 대역외 통신은 양방향 통신을 제공할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 다른 실시예에 있어서는 단방향 통신 또는 반이중 방식의 통신을 제공할 수도 있다.The in-band communication and the out-of-band communication may provide bidirectional communication, but the present invention is not limited thereto. In another embodiment, the in-band communication and the out-of-band communication may be provided.
일 예로, 단방향 통신은 무선 전력 수신기(20)이 무선 전력 송신기(10)으로만 정보를 전송하는 것일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 전력 송신기(10)이 무선 전력 수신기(20)으로 정보를 전송하는 것일 수도 있다. In one example, the unidirectional communication may be that the
반이중 통신 방식은 무선 전력 수신기(20)과 무선 전력 송신기(10) 사이의 양방향 통신은 가능하나, 어느 한 시점에 어느 하나의 장치에 의해서만 정보 전송이 가능한 특징이 있다. In the half duplex communication mode, bi-directional communication is possible between the
일 실시예에 따른 무선 전력 수신기(20)은 전자 기기(30)의 각종 상태 정보를 획득할 수도 있다. 일 예로, 전자 기기(30)의 상태 정보는 현재 전력 사용량 정보, 실행중인 응용을 식별하기 위한 정보, CPU 사용량 정보, 배터리 충전 상태 정보, 배터리 출력 전압/전류 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 전자 기기(30)로부터 획득 가능하고, 무선 전력 제어에 활용 가능한 정보이면 족하다. The
특히, 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기(10)은 고속 충전 지원 여부를 지시하는 소정 패킷을 무선 전력 수신기(20)에 전송할 수 있다. 무선 전력 수신기(20)은 접속된 무선 전력 송신기(10)이 고속 충전 모드를 지원하는 것으로 확인된 경우, 이를 전자 기기(30)에 알릴 수 있다. 전자 기기(30)는 구비된 소정 표시 수단-예를 들면, 액정 디스플레이일 수 있음-을 통해 고속 충전이 가능함을 표시할 수 있다.In particular, the
또한, 전자 기기(30) 사용자는 액정 표시 수단에 표시된 소정 고속 충전 요청 버튼을 선택하여 무선 전력 송신기(10)이 고속 충전 모드로 동작하도록 제어할 수도 있다. 이 경우, 전자 기기(30)는 사용자에 의해 고속 충전 요청 버튼이 선택되면, 소정 고속 충전 요청 신호를 무선 전력 수신기(20)에 전송할 수 있다. 무선 전력 수신기(20)은 수신된 고속 충전 요청 신호에 상응하는 충전 모드 패킷을 생성하여 무선 전력 송신기(10)에 전송함으로써, 일반 저전력 충전 모드를 고속 충전 모드로 전환시킬 수 있다. In addition, the user of the
도 2는 다른 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.2 is a block diagram illustrating a wireless charging system according to another embodiment.
일 예로, 도면 부호 200a에 도시된 바와 같이, 무선 전력 수신기(20)은 복수의 무선 전력 수신 장치로 구성될 수 있으며, 하나의 무선 전력 송신기(10)에 복수의 무선 전력 수신 장치가 연결되어 무선 충전을 수행할 수도 있다. 이때, 무선 전력 송신기(10)은 시분할 방식으로 복수의 무선 전력 수신 장치에 전력을 분배하여 송출할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 다른 일 예로, 무선 전력 송신기(10)은 무선 전력 수신 장치 별 할당된 상이한 주파수 대역을 이용하여 복수의 무선 전력 수신 장치에 전력을 분배하여 송출할 수 있다.For example, as shown in 200a, the
이때, 하나의 무선 전력 송신 장치(10)에 연결 가능한 무선 전력 수신 장치의 개수는 무선 전력 수신 장치 별 요구 전력량, 배터리 충전 상태, 전자 기기의 전력 소비량 및 무선 전력 송신 장치의 가용 전력량 중 적어도 하나에 기반하여 적응적으로 결정될 수 있다.At this time, the number of wireless power receiving apparatuses connectable to one wireless
다른 일 예로, 도 200b에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신기(10)은 복수의 무선 전력 송신 장치로 구성될 수도 있다. 이 경우, 무선 전력 수신기(20)은 복수의 무선 전력 송신 장치와 동시에 연결될 수 있으며, 연결된 무선 전력 송신 장치들로부터 동시에 전력을 수신하여 충전을 수행할 수도 있다. 이때, 무선 전력 수신기(20)과 연결된 무선 전력 송신 장치의 개수는 무선 전력 수신기(20)의 요구 전력량, 배터리 충전 상태, 전자 기기의 전력 소비량, 무선 전력 송신 장치의 가용 전력량 등에 기반하여 적응적으로 결정될 수 있다.As another example, as shown in FIG. 200B, the
도 3은 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템에서의 감지 신호 전송 절차를 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram for explaining a sensing signal transmission procedure in a wireless charging system according to an embodiment.
일 예로, 무선 전력 송신기는 3개의 송신 코일(111, 112, 113)이 장착될 수 있다. 각각의 송신 코일은 일부 영역이 다른 송신 코일과 서로 중첩될 수 있으며, 무선 전력 송신기는 각각의 송신 코일을 통해 무선 전력 수신기의 존재를 감지하기 위한 소정 감지 신호(117, 127)-예를 들면, 디지털 핑 신호-를 미리 정의된 순서로 순차적으로 송출한다.As an example, the wireless power transmitter may be equipped with three transmit
상기 도 3에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신기는 도면 번호 110에 도시된 1차 감지 신호 송출 절차를 통해 감지 신호(117)를 순차적으로 송출하고, 무선 전력 수신기(115)로부터 신호 세기 지시자(Signal Strength Indicator, 116)(또는 신호 세기 패킷)가 수신된 송신 코일(111, 112)을 식별할 수 있다. 연이어, 무선 전력 송신기는 도면 번호 120에 도시된 2차 감지 신호 송출 절차를 통해 감지 신호(127)를 순차적으로 송출하고, 신호 세기 지시자(126)가 수신된 송신 코일(111, 112) 중 전력 전송 효율(또는 충전 효율)-즉, 송신 코일과 수신 코일 사이의 정렬 상태-이 좋은 송신 코일을 식별하고, 식별된 송신 코일을 통해 전력이 송출되도록-즉, 무선 충전이 이루어지도록- 제어할 수 있다. As shown in FIG. 3, the wireless power transmitter sequentially transmits the
상기의 도 3에서 보여지는 바와 같이, 무선 전력 송신기가 2회의 감지 신호 송출 절차를 수행하는 이유는 어느 송신 코일에 무선 전력 수신기의 수신 코일이 잘 정렬되어 있는지를 보다 정확하게 식별하기 위함이다.As shown in FIG. 3, the reason why the wireless power transmitter performs the two detection signal transmission procedures is to more accurately identify to which transmission coil the reception coil of the wireless power receiver is well aligned.
만약, 상기한 도 3의 도면 번호 110 및 120에 도시된 바와 같이, 제1 송신 코일(111), 제2 송신 코일(112)에 신호 세기 지시자(116, 126)가 수신된 경우, 무선 전력 송신기는 제1 송신 코일(111)과 제2 송신 코일(112) 각각에 수신된 신호 세기 지시자(126)에 기반하여 가장 정렬이 잘된 송신 코일을 선택하고, 선택된 송신 코일을 이용하여 무선 충전을 수행한다. If the
도 4는 WPC 표준에 정의된 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.4 is a state transition diagram for explaining the wireless power transmission procedure defined in the WPC standard.
도 4를 참조하면, WPC 표준에 따른 송신기로부터 수신기로의 파워 전송은 크게 선택 단계(Selection Phase, 410), 핑 단계(Ping Phase, 420), 식별 및 구성 단계(Identification and Configuration Phase, 430), 전력 전송 단계(Power Transfer Phase, 440) 단계로 구분될 수 있다.Referring to FIG. 4, power transmission from a transmitter to a receiver according to the WPC standard is largely divided into a
선택 단계(410)는 파워 전송을 시작하거나 파워 전송을 유지하는 동안 특정 오류 또는 특정 이벤트가 감지되면, 천이되는 단계일 수 있다. 여기서, 특정 오류 및 특정 이벤트는 이하의 설명을 통해 명확해질 것이다. 또한, 선택 단계(410)에서 송신기는 인터페이스 표면에 물체가 존재하는지를 모니터링할 수 있다. 만약, 송신기가 인터페이스 표면에 물체가 놓여진 것이 감지되면, 핑 단계(420)로 천이할 수 있다(S401). 선택 단계(410)에서 송신기는 매우 짧은 펄스의 아날로그 핑(Analog Ping) 신호를 전송하며, 송신 코일의 전류 변화에 기반하여 인터페이스 표면의 활성 영역(Active Area)에 물체가 존재하는지를 감지할 수 있다. The
핑 단계(420)에서 송신기는 물체가 감지되면, 수신기를 활성화시키고, 수신기가 WPC 표준이 호환되는 수신기인지를 식별하기 위한 디지털 핑(Digital Ping)을 전송한다. 핑 단계(420)에서 송신기는 디지털 핑에 대한 응답 시그널-예를 들면, 신호 세기 지시자-을 수신기로부터 수신하지 못하면, 다시 선택 단계(410)로 천이할 수 있다(S402). 또한, 핑 단계(420)에서 송신기는 수신기로부터 파워 전송이 완료되었음을 지시하는 신호-즉, 충전 완료 신호-를 수신하면, 선택 단계(410)로 천이할 수도 있다(S403).In
핑 단계(420)가 완료되면, 송신기는 수신기 식별 및 수신기 구성 및 상태 정보를 수집하기 위한 식별 및 구성 단계(430)로 천이할 수 있다(S404).Once the
식별 및 구성 단계(430)에서 송신기는 원하지 않은 패킷이 수신되거나(unexpected packet), 미리 정의된 시간 동안 원하는 패킷이 수신되지 않거나(time out), 패킷 전송 오류가 있거나(transmission error), 파워 전송 계약이 설정되지 않으면(no power transfer contract) 선택 단계(410)로 천이할 수 있다(S405).In the identifying and configuring
수신기에 대한 식별 및 구성이 완료되면, 송신기는 무선 전력을 전송하는 전력 전송 단계(440)로 천이할 수 있다(S406).Once the identification and configuration for the receiver is complete, the transmitter may transition to
전력 전송 단계(440)에서, 송신기는 원하지 않은 패킷이 수신되거나(unexpected packet), 미리 정의된 시간 동안 원하는 패킷이 수신되지 않거나(time out), 기 설정된 파워 전송 계약에 대한 위반이 발생되거나(power transfer contract violation), 충전이 완료된 경우, 선택 단계(410)로 천이할 수 있다(S407).In the
또한, 전력 전송 단계(440)에서, 송신기는 송신기 상태 변화 등에 따라 파워 전송 계약을 재구성할 필요가 있는 경우, 식별 및 구성 단계(430)로 천이할 수 있다(S408).In addition, in the
상기한 파워 전송 계약은 송신기와 수신기의 상태 및 특성 정보에 기반하여 설정될 수 있다. 일 예로, 송신기 상태 정보는 최대 전송 가능한 파워량에 대한 정보, 최대 수용 가능한 수신기 개수에 대한 정보 등을 포함할 수 있으며, 수신기 상태 정보는 요구 전력에 대한 정보 등을 포함할 수 있다.The power transmission contract may be set based on the status and characteristic information of the transmitter and the receiver. For example, the transmitter status information may include information on the maximum amount of transmittable power, information on the maximum number of receivable receivers, and the receiver status information may include information on the requested power and the like.
도 5은 PMA 표준에 정의된 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.5 is a state transition diagram for explaining a wireless power transmission procedure defined in the PMA standard;
도 5를 참조하면, PMA 표준에 따른 송신기로부터 수신기로의 파워 전송은 크게 대기 단계(Standby Phase, 510), 디지털 핑 단계(Digital Ping Phase, 520), 식별 단계(Identification Phase, 530), 전력 전송 단계(Power Transfer Phase, 540) 단계 및 충전 완료 단계(End of Charge Phase, 550)로 구분될 수 있다.Referring to FIG. 5, power transmission from a transmitter to a receiver according to the PMA standard is largely divided into a
대기 단계(510)는 파워 전송을 위한 수신기 식별 절차를 수행하거나 파워 전송을 유지하는 동안 특정 오류 또는 특정 이벤트가 감지되면, 천이되는 단계일 수 있다. 여기서, 특정 오류 및 특정 이벤트는 이하의 설명을 통해 명확해질 것이다. 또한, 대기 단계(510)에서 송신기는 충전 표면(Charging Surface)에 물체가 존재하는지를 모니터링할 수 있다. 만약, 송신기가 충전 표면에 물체가 놓여진 것이 감지되거나 RXID 재시도가 진행중인 경우, 디지털 핑 단계(520)로 천이할 수 있다(S501). 여기서, RXID는 PMA 호환 수신기에 할당되는 고유 식별자이다. 대기 단계(510)에서 송신기는 매우 짧은 펄스의 아날로그 핑(Analog Ping)을 전송하며, 송신 코일의 전류 변화에 기반하여 인터페이스 표면-예를 들면, 충전 베드-의 활성 영역(Active Area)에 물체가 존재하는지를 감지할 수 있다.The waiting
디지털 핑 단계(520)로 천이된 송신기는 감지된 물체가 PMA 호환 수신기인지를 식별하기 위한 디지털 핑 신호를 송출한다. 송신기가 전송한 디지털 핑 신호에 의해 수신기에 충분한 전력이 공급되는 경우, 수신기는 수신된 디지털 핑 신호를 PMA 통신 프로토콜에 따라 변조하여 소정 응답 시그널을 송신기에 전송할 수 있다. 여기서, 응답 시그널은 수신기에 수신된 전력의 세기를 지시하는 신호 세기 지시자가 포함될 수 있다. 디지털 핑 단계(520)에서 송신기는 유효한 응답 시그널이 수신되면, 식별 단계(530)로 천이할 수 있다(S502).The transmitter transited to the digital pinging
만약, 디지털 핑 단계(520)에서, 응답 시그널이 수신되지 않거나, PMA 호환 수신기가 아닌 것으로 확인되면-즉, FOD(Foreign Object Detection)인 경우-, 송신기는 대기 단계(510)로 천이할 수 있다(S503). 일 예로, FO(Foreign Object)는 동전, 키 등을 포함하는 금속성 물체일 수 있다.If the response signal is not received or it is determined that it is not a PMA compliant receiver, i.e., it is a Foreign Object Detection (FOD), at
식별 단계(530)에서, 송신기는 수신기 식별 절차가 실패하거나 수신기 식별 절차를 재수행하여야 하는 경우 및 미리 정의된 시간 동안 수신기 식별 절차를 완료하지 못한 경우에 대기 단계(510)로 천이할 수 있다(S504).In the identifying
송신기는 수신기 식별에 성공하면, 식별 단계(530)에서 전력 전송 단계(540)로 천이하여 충전을 개시할 수 있다(S505).If the transmitter succeeds in identifying the receiver, the transmitter may transition from the identifying
전력 전송 단계(540)에서, 송신기는 원하는 신호가 미리 정해진 시간 이내에 수신되지 않거나(Time Out), FO가 감지되거나, 송신 코일의 전압이 미리 정의된 기준치를 초과하는 경우, 대기 단계(510)으로 천이할 수 있다(S506).In the
또한, 전력 전송 단계(540)에서, 송신기는 내부 구비된 온도 센서에 의해 감지된 온도가 소정 기준치를 초과하는 경우, 충전 완료 단계(550)로 천이할 수 있다(S507).Also, in the
충전 완료 단계(550)에서, 송신기는 수신기가 충전 표면에서 제거된 것이 확인되면, 대기 상태(510)으로 천이할 수 있다(S509).In the
또한, 송신기는 Over Temperature 상태에서, 일정 시간 경과 후 측정된 온도가 기준치 이하로 떨어진 경우, 충전 완료 단계(550)에서 디지털 핑 단계(520)로 천이할 수 있다(S510).If the measured temperature drops below the reference value in the over temperature state, the transmitter may transition from the charging
디지털 핑 단계(520) 또는 전력 전송 단계(540)에서, 송신기는 수신기로부터 EOC(End Of Charge) 요청이 수신되면, 충전 완료 단계(550)로 천이할 수도 있다(S508 및 S511).In the
도 6은 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.6 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power transmitter according to an embodiment.
도 6을 참조하면 무선 전력 송신기(600)는 크게, 전력 변환부(610), 전력 전송부(620), 통신부(630), 제어부(640), 센싱부(650)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기한 무선 전력 송신기(600)의 구성은 반드시 필수적인 구성은 아니어서, 그보다 많거나 적은 구성 요소를 포함하여 구성될 수도 있음을 주의해야 한다.6, the
도 6에 도시된 바와 같이, 전력 변환부(610)는 전원부(660)로부터 전원이 공급되면, 이를 소정 세기의 전력으로 변환하는 기능을 수행할 수 있다.As shown in FIG. 6, when power is supplied from the
이를 위해, 전력 변환부(610)는 DC/DC 변환부(611), 증폭기(612)를 포함하여 구성될 수 있다.For this, the
DC/DC 변환부(611)는 전원부(660)로부터 공급된 DC 전력을 제어부(640)의 제어 신호에 따라 특정 세기의 DC 전력으로 변환하는 기능을 수행할 수 있다.The DC /
이때, 센싱부(650)는 DC 변환된 전력의 전압/전류 등을 측정하여 제어부(640)에 제공할 수 있다. 또한, 센싱부(650)는 과열 발생 여부 판단을 위해 무선 전력 송신기(600)의 내부 온도를 측정하고, 측정 결과를 제어부(640)에 제공할 수도 있다. 일 예로, 제어부(640)는 센싱부(650)에 의해 측정된 전압/전류 값에 기반하여 적응적으로 전원부(650)로부터의 전원 공급을 차단하거나, 증폭기(612)에 전력이 공급되는 것을 차단할 수 있다. 이를 위해, 전력 변환부(610)의 일측에는 전원부(650)로부터 공급되는 전원을 차단하거나, 증폭기(612)에 공급되는 전력을 차단하기 위한 소정 전력 차단 회로가 가 더 구비될 수도 있다.At this time, the
증폭기(612)는 DC/DC 변환된 전력의 세기를 제어부(640)의 제어 신호에 따라 조정할 수 있다. 일 예로, 제어부(640)는 통신부(630)를 통해 무선 전력 수신기의 전력 수신 상태 정보 또는(및) 전력 제어 신호를 수신할 수 있으며, 수신된 전력 수신 상태 정보 또는(및) 전력 제어 신호에 기반하여 증폭기(612)의 증폭률을 동적으로 조정할 수 있다. 일 예로, 전력 수신 상태 정보는 정류기 출력 전압의 세기 정보, 수신 코일에 인가되는 전류의 세기 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 전력 제어 신호는 전력 증가를 요청하기 위한 신호, 전력 감소를 요청하기 위한 신호 등을 포함할 수 있다. The
전력 전송부(620)는 다중화기(621)(또는 멀티플렉서), 송신 코일(622)을 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 전력 전송부(620)는 전력 전송을 위한 특정 동작 주파수를 생성하기 위한 반송파 생성기(미도시)를 더 포함할 수도 있다.The
반송파 생성기는 다중화기(621)를 통해 전달 받은 증폭기(612)의 출력 DC 전력을 특정 주파수를 갖는 AC 전력으로 변환하기 위한 특정 주파수를 생성할 수 있다. 이상의 설명에서는 반송파 생성기에 의해 생성된 교류 신호가 다중화기(621)의 출력단에 믹싱되어 교류 전력이 생성되는 것으로 설명되고 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 다른 일 예는 증폭기(612) 이전단 또는 이후단에 믹싱될 수도 있음을 주의해야 한다. The carrier generator may generate a specific frequency for converting the output DC power of the
일 실시예에 따른 각각의 송신 코일에 전달되는 AC 전력의 주파수가 서로 상이할 수도 있고, 다른 일 실시예는 LC 공진 특성을 송신 코일마다 상이하게 조절하는 기능이 구비된 소정 주파수 제어기를 이용하여 각각의 송신 코일 별 공진주파수를 상이하게 설정할 수도 있다.The frequency of the AC power transmitted to each of the transmission coils according to the embodiment may be different from each other, and another embodiment may be implemented by using a predetermined frequency controller having a function of adjusting the LC resonance characteristic for each transmission coil differently It is also possible to set different resonance frequencies for the respective transmission coils.
그러나, 복수의 송신 코일 각각에서 발생되는 공진 주파수가 상이한 경우, 이를 제어하는 별도의 주파수 제어기가 필요하여 무선 전력 송신기의 크기가 커질 수 있고, 따라서, 일 실시예에서는 무선 전력 송신기가 복수의 송신 코일을 포함하더라도 동일한 공진 주파수를 이용하여 전력을 전송하는 경우를 도 21 내지 도 23에서 설명한다.However, when the resonant frequencies generated in each of the plurality of transmission coils are different, a separate frequency controller for controlling the resonant frequencies is required, which may increase the size of the wireless power transmitter. Accordingly, in one embodiment, The case where power is transmitted using the same resonance frequency will be described with reference to FIGS. 21 to 23. FIG.
도 6에 도시된 바와 같이, 전력 전송부(620)는 증폭기(612)의 출력 전력이 송신 코일에 전달되는 것을 제어하기 위한 다중화기(621)와 복수의 송신 코일(622)-즉, 제1 내지 제n 송신 코일-을 포함하여 구성될 수 있다.6, the
일 실시예에 따른 제어부(640)는 복수의 무선 전력 수신기가 연결된 경우, 송신 코일 별 시분할 다중화를 통해 전력을 전송할 수도 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(600)에 3개의 무선 전력 수신기-즉, 제1 내지 3 무선 전력 수신기-가 각각 3개의 서로 다른 송신 코일-즉, 제1 내지 3 송신 코일-을 통해 식별된 경우, 제어부(640)는 다중화기(621)를 제어하여, 특정 타임 슬롯에 특정 송신 코일을 통해 전력이 송출될 수 있도록 제어할 수 있다. 이때, 송신 코일 별 할당된 타임 슬롯의 길이에 따라 해당 무선 전력 수신기로 전송되는 전력의 양이 제어될 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 다른 일 예는 송신 코일 별 할당된 타임 슬롯 동안의 증폭기(612) 증폭률을 제어하여 무선 전력 수신기 별 송출 전력을 제어할 수도 있다.The
제어부(640)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 제1 내지 제n 송신 코일(622)을 통해 감지 신호가 순차적으로 송출될 수 있도록 다중화기(621)를 제어할 수 있다. 이때, 제어부(640)는 감지 신호가 전송될 시점을 타이머(655)를 이용하여 식별할 수 있으며, 감지 신호 전송 시점이 도래하면, 다중화기(621)를 제어하여 해당 송신 코일을 통해 감지 신호가 송출될 수 있도록 제어할 수 있다. 일 예로, 타이머(650)는 핑 전송 단계 동안 소정 주기로 특정 이벤트 신호를 제어부(640)에 송출할 수 있으며, 제어부(640)는 해당 이벤트 신호가 감지되면, 다중화기(621)를 제어하여 해당 송신 코일을 통해 디지털 핑이 송출될 수 있도록 제어할 수 있다.The
또한, 제어부(640)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 복조부(632)로부터 어느 송신 코일을 통해 신호 세기 지시자(Signal Strength Indicator)가 수신되었는지를 식별하기 위한 소정 송신 코일 식별자 및 해당 송신 코일을 통해 수신된 신호 세기 지시자를 수신할 수 있다. 연이어, 제2차 감지 신호 송출 절차에서 제어부(640)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 신호 세기 지시자가 수신된 송신 코일(들)을 통해서만 감지 신호가 송출될 수 있도록 다중화기(621)를 제어할 수도 있다. 다른 일 예로, 제어부(640)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 신호 세기 지시자가 수신된 송신 코일이 복수개인 경우, 가장 큰 값을 갖는 신호 세기 지시자가 수신된 송신 코일을 제2차 감지 신호 송출 절차에서 감지 신호를 가장 먼저 송출할 송신 코일로 결정하고, 결정 결과에 따라 다중화기(621)를 제어할 수도 있다. In addition, the
변조부(631)는 제어부(640)에 의해 생성된 제어 신호를 변조하여 다중화기(621)에 전달할 수 있다. 여기서, 제어 신호를 변조하기 위한 변조 방식은 FSK(Frequency Shift Keying) 변조 방식, 맨체스터 코딩(Manchester Coding) 변조 방식, PSK(Phase Shift Keying) 변조 방식, 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation) 방식, 차등 2단계(Differential bi-phase) 변조 방식 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The
복조부(632)는 송신 코일을 통해 수신되는 신호가 감지되면, 감지된 신호를 복조하여 제어부(640)에 전송할 수 있다. 여기서, 복조된 신호에는 신호 세기 지시자, 무선 전력 전송 중 전력 제어를 위한 오류 정정(EC: Error Correction) 지시자, 충전 완료(EOC: End Of Charge) 지시자, 과전압/과전류/과열 지시자 등이 포함될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 전력 수신기의 상태를 식별하기 위한 각종 상태 정보가 포함될 수 있다.The
또한, 복조부(632)는 복조된 신호가 어느 송신 코일로부터 수신된 신호인지를 식별할 수 있으며, 식별된 송신 코일에 상응하는 소정 송신 코일 식별자를 제어부(640)에 제공할 수도 있다. Also, the
일 예로, 무선 전력 송신기(600)는 무선 전력 전송에 사용되는 동일한 주파수를 이용하여 무선 전력 수신기와 통신을 수행하는 인밴드(In-Band) 통신을 통해 상기 신호 세기 지시자를 획득할 수 있다. In one example, the
또한, 무선 전력 송신기(600)는 송신 코일(622)을 이용하여 무선 전력을 송출할 수 있을 뿐만 아니라 송신 코일(622)을 통해 무선 전력 수신기와 각종 정보를 교환할 수도 있다. 다른 일 예로, 무선 전력 송신기(600)는 송신 코일(622)-즉, 제1 내지 제n 송신 코일)에 각각 대응되는 별도의 코일을 추가로 구비하고, 구비된 별도의 코일을 이용하여 무선 전력 수신기와 인밴드 통신을 수행할 수도 있음을 주의해야 한다.In addition, the
이상이 도 6의 설명에서는 무선 전력 송신기(600)와 무선 전력 수신기가 인밴드 통신을 수행하는 것을 예를 들어 설명하고 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 무선 전력 신호 전송에 사용되는 주파수 대역과 상이한 주파수 대역을 통해 근거리 양방향 통신을 수행할 수 있다. 일 예로, 근거리 양방향 통신은 저전력 블루투스 통신, RFID 통신, UWB 통신, 지그비 통신 중 어느 하나일 수 있다.Although the
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기(600)는 무선 전력 수신기의 요청에 따라 고속 충전 모드 및 일반 저전력 충전 모드를 적응적으로 제공할 수도 있다.In particular, the
무선 전력 송신기(600)는 고속 충전 모드가 지원 가능한 경우, 소정 패턴의 신호-이하 설명의 편의를 위해, 제1 패킷이라 명함-를 송출할 수 있다. 무선 전력 수신기(600)는 제1 패킷이 수신되면, 접속중인 무선 전력 송신기(600)가 고속 충전이 가능함을 식별할 수 있다. The
특히, 무선 전력 수신기는 고속 충전이 필요한 경우, 고속 충전을 요청하는 소정 제1 응답 패킷을 무선 전력 송신기(600) 에 전송할 수 있다.In particular, the wireless power receiver may send a first response packet to the
특히, 무선 전력 송신기(600)는 상기 제1 응답 패킷이 수신 후 소정 시간이 경과하면, 자동으로 고속 충전 모드로 전환하여 고속 충전을 개시할 수 있다.In particular, the
일 예로, 무선 전력 송신기(600)의 제어부(640)는 상기한 도 4 내지 도 5의 전력 전송 단계(440 또는 540)로 천이한 경우, 제1 패킷이 송신 코일(622)을 통해 송출되도록 제어할 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 다른 일 예는 상기 도 4의 식별 및 구성 단계(430) 또는 도 5의 식별 단계(530)에서 제1 패킷이 송출될 수도 있다.For example, when the
또 다른 일 실시예는 무선 전력 송신기(600)가 송출하는 디지털 핑 신호에 고속 충전 지원 가능 여부를 식별할 수 있는 정보가 인코딩되어 전송될 수도 있음을 주의해야 한다.It should be noted that another embodiment may transmit encoded information that can identify whether or not fast charge support is available to the digital ping signal transmitted by the
무선 전력 수신기는 전력 전송 단계의 어느 시점에서든 고속 충전이 필요하면, 충전 모드가 고속 충전으로 설정된 소정 충전 모드 패킷을 무선 전력 송신기(600)에 전송할 수도 있다. 여기서, 충전 모드 패킷의 세부 구성은 후술할 도 7 내지 11의 설명을 통해 보다 명확히 하도록 한다. 물론, 무선 전력 송신기(600)와 무선 전력 수신기는 충전 모드가 고속 충전 모드로 변경된 경우, 고속 충전 모드에 상응하는 전력이 송출 및 수신 가능할 수 있도록 내부 동작을 제어할 수 있다. 일 예로, 충전 모드가 일반 저전력 충전 모드에서 고속 충전 모드로 변경된 경우, 과전압(Over Voltage) 판단 기준, 과열(Over Temperature) 판단 기준, 저전압(Low Voltage)/고전압(High Voltage) 판단 기준, 최적 전압 레벨(Optimum Voltage Level), 전력 제어 옵셋 등의 값이 변경 설정될 수 있다. The wireless power receiver may send a predetermined charge mode packet to the
일 예로, 충전 모드가 일반 저전력 충전 모드에서 고속 충전 모드로 변경된 경우, 과전압(Over Voltage) 판단을 위한 임계 전압이 고속 충전이 가능하도록 높게 설정될 수 있다. 또 다른 일 예로, 과열 발생 여부를 판단하기 임계 온도가 고속 충전에 따른 온도 상승을 고려하여 높게 설정될 수 있다. 또 다른 일 예로, 송신기에서의 전력이 제어되는 최소 레벨을 의미하는 전력 제어 옵셋 값은 고속 충전 모드에서 빠르게 원하는 목표 전력 레벨로 수렴 가능하도록 일반 저전력 충전 모드에 비해 큰 값으로 설정될 수도 있다.For example, when the charging mode is changed from the normal low-power charging mode to the fast-charging mode, the threshold voltage for determining the overvoltage may be set to be high enough to enable fast charging. As another example, the critical temperature for determining whether overheating occurs may be set high considering the temperature rise due to fast charging. As another example, the power control offset value, which means the minimum level at which the power at the transmitter is controlled, may be set to a larger value than the general low-power charging mode so that it can converge quickly to the desired target power level in the fast-charge mode.
도 7은 상기 도 6에 따른 무선 전력 송신기와 연동되는 무선 전력 수신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.7 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power receiver interworking with the wireless power transmitter according to the FIG.
도 7을 참조하면, 무선 전력 수신기(700)는 수신 코일(710), 정류기(720), 직류/직류 변환기(DC/DC Converter, 730), 부하(740), 센싱부(750), 통신부(760), 주제어부(770)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 통신부(760)는 복조부(761) 및 변조부(762) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.7, the
상기한 도 7의 예에 도시된 무선 전력 수신기(700)는 인밴드 통신을 통해 무선 전력 송신기(600)와 정보를 교환할 수 있는 것으로 도시되어 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 다른 일 실시예에 따른 통신부(760)는 무선 전력 신호 전송에 사용되는 주파수 대역과는 상이한 주파수 대역을 통해 근거리 양방향 통신을 제공할 수도 있다. Although the
수신 코일(710)을 통해 수신되는 AC 전력은 정류부(720)에 전달할 수 있다. 정류기(720)는 AC 전력을 DC 전력으로 변환하여 직류/직류 변환기(730)에 전송할 수 있다. 직류/직류 변환기(730)는 정류기 출력 DC 전력의 세기를 부하(740)에 의해 요구되는 특정 세기로 변환한 후 부하(740)에 전달할 수 있다. 또한 수신 코일(710)은 복수의 수신 코일(미도시)-즉, 제1 내지 제n 수신 코일-을 포함하여 구성될 수 있다. 일 실시예에 따른 각각의 수신 코일(미도시)에 전달되는 AC 전력의 주파수가 서로 상이할 수도 있고, 다른 일 실시예는 LC 공진 특성을 수신 코일마다 상이하게 조절하는 기능이 구비된 소정 주파수 제어기를 이용하여 각각의 수신 코일 별 공진주파수를 상이하게 설정할 수도 있다.AC power received through the receiving
센싱부(750)는 정류기(720) 출력 DC 전력의 세기를 측정하고, 이를 주제어부(770)에 제공할 수 있다. 또한, 센싱부(750)는 무선 전력 수신에 따라 수신 코일(710)에 인가되는 전류의 세기를 측정하고, 측정 결과를 주제어부(770)에 전송할 수도 있다. 또한, 센싱부(750)는 무선 전력 수신기(700)의 내부 온도를 측정하고, 측정된 온도 값을 주제어부(770)에 제공할 수도 있다. The
일 예로, 주제어부(770)는 측정된 정류기 출력 DC 전력의 세기가 소정 기준치 와 비교하여 과전압 발생 여부를 판단할 수 있다. 판단 결과, 과전압이 발생된 경우, 과전압이 발생되었음을 알리는 소정 패킷을 생성하여 변조부(762)에 전송할 수 있다. 여기서, 변조부(762)에 의해 변조된 신호는 수신 코일(710) 또는 별도의 코일(미도시)을 통해 무선 전력 송신기(600)에 전송될 수 있다. 또한, 주제어부(770)는 정류기 출력 DC 전력의 세기가 소정 기준치 이상인 경우, 감지 신호가 수신된 것으로 판단할 수 있으며, 감지 신호 수신 시, 해당 감지 신호에 대응되는 신호 세기 지시자가 변조부(762)를 통해 무선 전력 송신기(600)에 전송될 수 있도록 제어할 수 있다. 다른 일 예로, 복조부(761)는 수신 코일(710)과 정류기(720) 사이의 AC 전력 신호 또는 정류기(720) 출력 DC 전력 신호를 복조하여 감지 신호의 수신 여부를 식별한 후 식별 결과를 주제어부(770)에 제공할 수 있다. 이때, 주제어부(770)는 감지 신호에 대응되는 신호 세기 지시자가 변조부(762)를 통해 전송될 수 있도록 제어할 수 있다.For example, the
도 8은 일 실시에에 따른 전자기 유도 방식의 무선 전력 전송 절차에 따른 패킷 포맷을 설명하기 위한 도면이다.8 is a diagram for explaining a packet format according to an electromagnetic induction wireless power transmission procedure according to an embodiment.
도 8을 참조하면, 무선 전력 송신기과 무선 전력 수신기 사이의 정보 교환에 사용되는 패킷 포맷(800)은 해당 패킷의 복조를 위한 동기 획득 및 해당 패킷의 정확한 시작 비트를 식별하기 위한 프리엠블(Preamble, 810) 필드, 해당 패킷에 포함된 메시지의 종류를 식별하기 위한 헤더(Header, 820) 필드, 해당 패킷의 내용(또는 페이로드(Payload))를 전송하기 위한 메시지(Message, 830) 필드 및 해당 패킷에 오류가 발생되었는지 여부를 식별하기 위한 체크썸(Checksum, 840) 필드를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 8, a
도 8에 도시된 바와 같이, 패킷 수신기는 헤더(820) 값에 기반하여 해당 패킷에 포함된 메시지(830)의 크기를 식별할 수도 있다.As shown in FIG. 8, the packet receiver may identify the size of the
또한, 헤더(820)는 무선 전력 전송 절차의 각 단계별로 정의될 수 있으며, 일부, 헤더(820) 값은 서로 다른 단계에서 동일한 값이 정의될 수도 있다. 일 예로, 도 8을 참조하면, 핑 단계의 전력 전송 종료(End Power Transfer) 및 전력 전송 단계의 전력 전송 종료에 대응되는 헤더 값은 0x02로 동일할 수 있음을 주의해야 한다.In addition, the
메시지(830)는 해당 패킷의 송신기에서 전송하고자 하는 데이터를 포함한다. 일 예로, 메시지(830) 필드에 포함되는 데이터는 상대방에 대한 보고 사항(report), 요청 사항(request) 또는 응답 사항(response)일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The
다른 일 실시예에 따른 패킷(700)은 해당 패킷을 전송한 송신기를 식별하기 위한 송신기 식별 정보, 해당 패킷을 수신할 수신기를 식별하기 위한 수신기 식별 정보 중 적어도 하나가 더 포함될 수도 있다. 여기서, 송신기 식별 정보 및 수신기 식별 정보는 IP 주소 정보, MAC 주소 정보, 제품 식별 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 충전 시스템상에서 수신기 및 송신기를 구분할 수 있는 정보이면 족하다.The
또 다른 일 실시예에 따른 패킷(800)은 해당 패킷이 복수의 장치에 의해 수신되어야 하는 경우, 해당 수신 그룹을 식별하기 위한 소정 그룹 식별 정보가 더 포함될 수도 있다.The
도 9는 일 실시에에 따른 전자기 유도 방식의 무선 전력 전송 절차에 따른 무선 전력 수신 장치가 핑 단계에서 전송 가능한 패킷의 종류를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 9 is a diagram for explaining the kinds of packets that the wireless power receiving apparatus according to the electromagnetic induction type wireless power transmission procedure according to one embodiment can transmit in the ping stage.
도 9에 도시된 바와 간이, 핑 단계에서 무선 전력 수신 장치는 신호 세기 패킷 또는 전력 전송 중단 패킷을 전송할 수 있다.9, the wireless power receiving apparatus can transmit a signal strength packet or a power transmission stop packet.
도 9의 도면 번호 901을 참조하면, 일 실시예에 따른 신호 세기 패킷의 메시지 포맷은 1바이트의 크기를 갖는 신호 세기 값(Signal Strength Value)로 구성될 수 있다. 신호 세기 값은 송신 코일과 수신 코일 사이의 정합도(Degree of Coupling)를 가리킬 수 있으며, 디지털 핑 구간에서의 정류기 출력 전압, 출력 차단 스위치 등에서 측정된 개방 회로 전압, 수신 전력의 세기 등에 기반하여 산출된 값일 수 있다. 신호 세기 값은 최저 0에서 최고 255까지의 범위를 가질 수 있으며, 특정 변수에 대한 실제 측정 값(U)이 해당 변수의 최대 값(Umax)과 동일한 경우, 255의 값을 가질 수 있다.Referring to reference numeral 901 in FIG. 9, the message format of the signal strength packet according to an exemplary embodiment may be composed of a signal strength value having a size of 1 byte. The signal strength value may indicate the degree of coupling between the transmitting coil and the receiving coil and may be calculated based on the rectifier output voltage in the digital ping section, the open circuit voltage measured in the output blocking switch, Lt; / RTI > The signal strength value may range from a minimum of 0 to a maximum of 255 and may have a value of 255 if the actual measured value for a particular variable is equal to the maximum value of that variable (Umax).
일 예로, 신호 세기 값(Signal Strength Value)은 U/Umax*256로 산출될 수 있다.For example, the signal strength value may be calculated as U / Umax * 256.
상기 도 9의 도면 번호 902를 참조하면, 일 실시예에 따른 전력 전송 중단 패킷의 메시지 포맷은 1바이트의 크기를 갖는 전력 전송 중단 코드(End Power Transfer Code)로 구성될 수 있다.Referring to reference numeral 902 in FIG. 9, the message format of the power transmission stop packet according to an exemplary embodiment may be configured as an end power transfer code having a size of 1 byte.
무선 전력 수신 장치가 전력 전송 중단을 무선 전력 송신기에 요청하는 이유는 충전 완료(Charge Complete), 내부 오류(Internal Fault), 과열(Over Temperature), 과전압(Over Voltage), 과전류(Over Current), 배터리 손상(Battery Failure), 재구성(Reconfigure) 및 응답 없음(No Response) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 전력 전송 중단 코드는 새로운 전력 전송 중단 이유 각각에 대응하여 추가 정의될 수도 있음을 주의해야 한다.The reasons why the wireless power receiving apparatus requests the wireless power transmitter to stop the power transmission include charging completion, internal fault, overtemperature, overvoltage, overcurrent, battery But is not limited to, Battery Failure, Reconfigure, and No Response. It should be noted that the power transmission interruption code may be further defined in response to each new power transmission interruption reason.
충전 완료는 수신기 배터리의 충전이 완료되었음을 사용될 수 있다. 내부 오류는 수신기 내부 동작에 있어서의 소프트웨어적 또는 논리적인 오류가 감지되었을 때 사용될 수 있다. Charging complete can be used to indicate that the charging of the receiver battery is complete. Internal errors can be used when a software or logical error in the internal operation of the receiver is detected.
과열/과전압/과전류는 수신기에서 측정된 온도/전압/전류 값이 각각에 대해 정의된 임계값을 초과하였을 경우에 사용될 수 있다. Overheating / overvoltage / overcurrent can be used when the measured temperature / voltage / current value at the receiver exceeds the defined threshold for each.
배터리 손상은 수신기 배터리에 문제가 발생된 것으로 판단되었을 경우 사용될 수 있다. Battery damage can be used if it is determined that there is a problem with the receiver battery.
재구성은 전력 전송 조건에 대한 재협상이 필요한 경우 사용될 수 있다. 응답 없음은 제어 오류 패킷에 대한 송신기의 응답-즉, 전력의 세기를 증가시키거나 감소시키는 것을 의미함-이 정상적이지 않은 것으로 판단된 경우 사용될 수 있다.Reconfiguration can be used when renegotiation is required for power transmission conditions. No response can be used if the transmitter's response to the control error packet - meaning increasing or decreasing the strength of the power - is judged to be unhealthy.
도 10은 일 실시에에 따른 전자기 유도 방식의 무선 전력 전송 절차에 따른 식별 패킷의 메시지 포맷을 설명하기 위한 도면이다.10 is a diagram for explaining a message format of an identification packet according to an electromagnetic induction wireless power transmission procedure according to an embodiment.
도 10을 참조하면, 식별 패킷의 메시지 포맷은 버전 정보(Version Information) 필드, 제조사 정보(Manufacturer Information) 필드, 확장 지시자(Extension Indicator) 필드 및 기본 디바이스 식별 정보(Basic Device Identification Information) 필드를 포함하여 구성될 수 있다.10, the message format of the identification packet includes a Version Information field, a Manufacturer Information field, an Extension Indicator field, and a Basic Device Identification Information field Lt; / RTI >
버전 정보 필드에는 해당 무선 전력 수신 장치에 적용된 표준의 개정 버전 정보가 기록될 수 있다.In the version information field, revision version information of a standard applied to the wireless power receiving apparatus can be recorded.
제조사 정보 필드에는 해당 무선 전력 수신 장치를 제조한 제조사를 식별하기 위한 소정 식별 코드가 기록될 수 있다.In the manufacturer information field, a predetermined identification code for identifying the manufacturer of the wireless power receiving apparatus may be recorded.
확장 지시자 필드는 확장 디바이스 식별 정보를 포함하는 확장 식별 패킷이 존재하는지를 식별하기 위한 지시자일 수 있다. 일 예로, 확장 지시자 값이 0이면, 확장 식별 패킷이 존재하지 않음을 의미하고, 확장 지시자 값이 1이면, 확장 식별 패킷이 식별 패킷 이후에 존재함을 의미할 수 있다.The extension indicator field may be an indicator for identifying whether an extended identification packet including the extended device identification information exists. For example, if the value of the extension indicator is 0, it means that there is no extension identification packet, and if the extension indicator value is 1, it means that the extension identification packet exists after the identification packet.
도면 번호 1001 내지 1002를 참조하면, 확장 지시자 값이 0이면, 해당 무선 전력 수신기를 위한 디바이스 식별자는 제조사 정보와 기본 디바이스 식별 정보의 조합으로 이루어질 수 있다. 반면, 확장 지시자 값이 1이면, 해당 무선 전력 수신기를 위한 디바이스 식별자는 제조사 정보, 기본 디바이스 식별 정보 및 확장 디바이스 식별 정보의 조합으로 이루어질 수 있다.Referring to
도 11은 일 실시예에 따른 전자기 유도 방식의 무선 전력 전송 절차에 따른 구성 패킷 및 전력 제어 보류 패킷의 메시지 포맷을 설명하기 위한 도면이다.11 is a diagram for explaining a message format of a configuration packet and a power control hold packet according to an electromagnetic induction wireless power transmission procedure according to an embodiment.
도 11의 도면 번호 1101에 도시된 바와 같이, 구성 패킷의 메시지 포맷은 5바이트의 길이를 가질 수 있으며, 전력 등급(Power Class) 필드, 최대 전력(Maximum Power) 필드, 전력 제어(Power Control) 필드, 카운트(Count) 필드, 윈도우 사이즈(Window Size) 필드, 윈도우 옵셋(Window Offset) 필드 등을 포함하여 구성될 수 있다.11, the message format of the configuration packet may have a length of 5 bytes, and may include a power class field, a maximum power field, a power control field, A count field, a window size field, a window offset field, and the like.
전력 등급 필드에는 해당 무선 전력 수신기에 할당된 전력 등급이 기록될 수 있다.The power rating field may record the power rating assigned to the wireless power receiver.
최대 전력 필드에는 무선 전력 수신기의 정류기 출력단에서 제공할 수 있는 최대 전력의 세기 값이 기록될 수 있다.The maximum power field may record the intensity value of the maximum power that can be provided at the rectifier output of the wireless power receiver.
일 예로, 전력 등급이 a이고 최대 전력이 b인 경우에 있어서, 무선 전력 수신 장치의 정류기 출력단에서 제공되길 바라는 최대 전력량(Pmax)는 (b/2)*10a로 산출될 수 있다. For example, in the case where the power level is a and the maximum power is b, the maximum power amount Pmax desired to be provided at the rectifier output of the wireless power receiving apparatus can be calculated as (b / 2) * 10 a .
전력 제어 필드에는 무선 전력 송신기에서의 전력 제어가 어떤 알고리즘에 따라 이루어져야 하는지를 지시하기 위해 사용될 수 있다. 일 예로, 전력 제어 필드 값이 0이면, 표준에 정의된 전력 제어 알고리즘 적용을 의미하고, 전력 제어 필드 값이 1이면, 제조사에 의해 정의된 알고리즘에 따라 전력 제어가 이루어지는 것을 의미할 수 있다.The power control field can be used to indicate which algorithm should be used to control the power in the wireless power transmitter. For example, if the power control field value is 0, it implies applying the power control algorithm defined in the standard, and if the power control field value is 1, it means that the power control is performed according to the algorithm defined by the manufacturer.
카운트 필드는 무선 전력 수신 장치가 식별 및 구성 단계에서 전송할 옵션 구성 패킷의 개수를 기록하기 위해 사용될 수 있다.The count field may be used to record the number of option configuration packets that the wireless power receiving device will send in the identification and configuration phase.
윈도우 사이즈 필드는 평균 수신 파워 산출을 위한 윈도우 크기를 기록하기 위해 사용될 수 있다. 일 예로, 윈도우 사이즈는 0보다 크고, 4ms 단위를 가지는 양의 정수 값일 수 있다.The window size field may be used to record the window size for calculating the average received power. As an example, the window size may be a positive integer value that is greater than zero and has a unit of 4 ms.
윈도우 옵셋 필드는 평균 수신 파워 산출 윈도우 종료 시점부터 다음 수신 전력 패킷의 전송 시작 시점까지의 시간을 식별하기 위한 정보가 기록될 수 있다. 일 예로, 윈도우 옵셋은 0보다 크고, 4ms 단위를 가지는 양의 정수 값일 수 있다.In the window offset field, information for identifying the time from the end of the average reception power calculation window to the transmission start point of the next received power packet may be recorded. In one example, the window offset may be a positive integer value greater than zero and in units of 4 ms.
도면 번호 1102를 참조하면, 전력 제어 보류 패킷의 메시지 포맷은 전력 제어 보류 시간(T_delay)을 포함하여 구성될 수 있다. 전력 제어 보류 패킷은 식별 및 구성 단계 동안 복수개가 전송될 수 있다. 일 예로, 전력 제어 보류 패킷은 7개까지 전송될 수 있다. 전력 제어 보류 시간(T_delay)는 미리 정의된 전력 제어 보류 최소 시간(T_min: 5ms)과 전력 제어 보류 최대 시간(T_max: 205ms) 사이의 값을 가질 수 있다. 무선 전력 송신 장치는 식별 및 구성 단계에서 마지막으로 수신된 전력 제어 보류 패킷의 전력 제어 보류 시간을 이용하여 전력 제어를 수행할 수 있다. 또한, 무선 전력 송신 장치는 식별 및 구성 단계에서 전력 제어 보류 패킷이 수신되지 않은 경우, 상기 T_min 값을 T_delay 값으로 사용할 수 있다. Referring to reference numeral 1102, the message format of the power control hold packet may be configured to include a power control hold time (T_delay). A plurality of power control hold packets may be transmitted during the identification and configuration phase. For example, up to seven power control pending packets may be transmitted. The power control hold time (T_delay) may have a value between a predefined power control hold minimum time (T_min: 5 ms) and a power control hold maximum time (T_max: 205 ms). The wireless power transmission apparatus can perform power control using the power control retention time of the power control retention packet last received in the identification and configuration step. Also, the wireless power transmission apparatus can use the T_min value as the T_delay value when the power control hold packet is not received in the identification and configuration step.
전력 제어 보류 시간은 무선 전력 송신 장치가 가장 최근의 제어 오류 패킷 수신 후 실제 전력 제어를 수행하기 이전에 전력 제어를 수행하지 않고 대기해야 하는 시간을 의미할 수 있다.The power control retention time may refer to the time that the wireless power transmission apparatus should wait without performing the power control before performing the actual power control after receiving the latest control error packet.
도 12는 일 실시에에 따른 전자기 유도 방식의 무선 전력 전송 절차에 따른 무선 전력 수신 장치가 전력 전송 단계에서 전송 가능한 패킷의 종류 및 그것의 메시지 포맷을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 12 is a diagram for explaining a type of a packet that can be transmitted in a power transmission step and a message format thereof by a wireless power receiving apparatus according to an electromagnetic induction wireless power transmission procedure according to an embodiment.
도 12를 참조하면, 전력 전송 단계에서 무선 전력 수신 장치가 전송 가능한 패킷은 제어 오류 패킷(Control Error Packet), 전력 전송 중단 패킷(End Power Transfer Packet), 수신 전력 패킷(Received Power Packet), 충전 상태 패킷(Charge Status Packet), 제조사 별 정의된 패킷 등을 포함할 수 있다.12, a packet that can be transmitted by the wireless power receiving apparatus in the power transmission step includes a control error packet, an end power transfer packet, a received power packet, A packet (Charge Status Packet), a packet defined by a manufacturer, and the like.
도면 번호 1201은 1바이트의 제어 오류 값(Control Error Value)로 구성된 제어 오류 패킷(Control Error Packet)의 메시지 포맷을 보여준다. 여기서, 제어 오류 값은 -128부터 +127까지의 범위의 정수 값일 수 있다. 제어 오류 값이 음이면, 무선 전력 송신 장치의 송출 전력이 내려가고, 양이면, 무선 전력 송신 장치의 송출 전력이 올라갈 수 있다.
도면 번호 1202는 1바이트의 전력 전송 중단 코드(End Power Transfer Code)로 구성된 전력 전송 중단 패킷(End Power Transfer Packet)의 메시지 포맷을 보여준다.
도면 번호 1203은 1바이트의 수신 파워 값(Received Power Value)으로 구성된 수신 전력 패킷의 메시지 포맷(Received Power Packet)을 보여준다. 여기서, 수신 파워 값은 소정 구간 동안 산출된 평균 정류기 수신 전력 값에 대응될 수 있다. 실제 수신된 전력량(Preceived)은 구성 패킷(1001)에 포함된 최대 전력(Maximum Power) 및 전력 등급(Power Class)에 기반하여 산출될 수 있다. 일 예로, 실제 수신된 전력량은 (수신 파워 값/128)*(최대 전력/2)*(10전력등급)에 의해 산출될 수 있다.
도면 번호 1204는 1바이트의 충전 상태 값(Charge Status Value)로 구성된 충전 상태 패킷(Charge Status Packet)의 메시지 포맷을 보여준다. 충전 상태 값은 무선 전력 수신 장치의 배터리 충전량을 가리킬 수 있다. 일 예로, 충전 상태 값 0은 완전 방전 상태를 의미하고, 충전 상태 값 50은 50% 충전 상태, 충전 상태 값 100은 만충 상태를 의미할 수 있다. 무선 전력 수신 장치가 충전 배터리를 포함하지 않거나 충전 상태 정보를 제공할 수 없는 경우, 충전 상태 값은 OxFF로 설정될 수 있다.
<코일 장치><Coil Apparatus>
도 13은 일 실시예에 따른 코일 장치를 설명하기 위한 도면이다.13 is a view for explaining a coil device according to an embodiment.
일 실시예에 따른 코일 장치는 무선 전력 전송 장치의 송신 코일 또는 무선 전력 수신 장치의 수신 코일 중 적어도 어느 하나의 코일일 수 있다. 또한, 무선 전력 전송 장치에 제한되는 것은 아니고 유도되는 기전력을 무선으로 전달하는 코일을 이용하는 장치에 적용될 수 있다.The coil device according to an embodiment may be a coil of at least one of a transmission coil of a wireless power transmission device or a reception coil of a wireless power reception device. Further, the present invention is not limited to a wireless power transmission apparatus, and can be applied to an apparatus using a coil for wirelessly transmitting an induced electromotive force.
도 13을 참조하면, 일 실시예에 따른 코일 장치(1300)는 기판(1340)을 포함할 수 있다. 기판(1340)은 플렉서블(flexible)한 기판일 수 있고 리지드(rigid)한 기판일 수 있다. Referring to FIG. 13, a
일 실시예에 따른 코일 장치(1300)는 차폐재(1330)을 포함할 수 있다. 차폐재(1330)는 기판(1340)의 상면에 배치될 수 있다. 차폐재(1330)는 상부에 배치된 평면 코일(1310)에서 발생된 무선 전력을 충전 방향으로 가이드 할 수 있고, 하부에 배치된 각종 회로들을 전자기장으로부터 보호할 수 있다.The
일 실시예에 따른 코일 장치(1300)는 접착재(1320)를 포함할 수 있다. 접착재(1320)는 평면 코일(1310)과 차폐재(1330) 사이에 배치되고 접착력에 의하여 평면 코일(1310)을 고정할 수 있다. 또한, 접착재(1320)는 접착부재로 배치되어 평면 코일(1310)과 결합하여 평면 코일(1310)을 고정할 수 있다.The
일 실시예에 따른 코일 장치(1300)는 평면 코일(1310)을 포함할 수 있다. 평면 코일(1310)은 유도 코일 또는 공진 코일일 수 있다. 또한, 평면 코일(1310)은 제1 및 제2 코일을 포함할 수 있고, 상기 제1 코일은 유도 코일이고, 상기 제2 코일은 공진 코일일 수 있다. 평면 코일(1310)은 기판(1340) 상에 또는 차폐재(1320) 상에 배치될 수 있다.The
또한, 일 실시예에 따른 코일 장치(1300)의 평면 코일(1310)은 나선(spiral) 형상, 원 형상, 타원 형상, 레이스트랙(racetrack) 형상, 사각형 형상, 삼각(triangular) 형상 등으로 적어도 한번 턴(turn)하여 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 13과 같이 코일 장치(1300)를 상면에서 보았을 때, 평면 코일(1310)은 원 형상 또는 나선(spiral) 형상으로 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 평면 코일(1310)은 외측 영역에 배치되고 교류신호가 인가되거나 출력되는 일단(1311)에서 내측 영역에 배치되고 교류신호가 출력되거나 인가되는 타단(1312)으로 원 형상 또는 나선 형상으로 복수 회 턴하여 연장될 수 있다. 또한, 도 13에서 평면 코일(1310)은 13회 턴하여 배치되어 있으나, 이에 제한 되는 것은 아니다.In addition, the
또한, 일 실시예에 따른 코일 장치(1300)의 평면 코일(1310)은 나동선일 수 있다. 즉, 평면 코일(1310)의 코일선은 절연체인 피복이 코팅되지 않을 수 있다. In addition, the
종래의 기술인 에칭 공정을 이용하여 평면으로 형성된 코일은 제조 공정이 복잡하고 대량생산에 한계가 있었다. 또한, 에칭 공정을 이용하여 형성된 코일은 에칭 공정 특성상 코일선 간에 이격 거리를 증가 시키는데 한계가 있었다. 또한, 에칭 공정을 이용하여 형성된 코일은 에칭 공정 특성상 코일선의 상부가 에칭되는 부분이 상당히 많으므로 원재료 낭비가 심하였다. 또한, 에칭 공정을 이용하여 형성된 코일은 코일선의 상부가 에칭되는 부분이 많으므로 면적이 좁아지게 되어 저항이 증가하는 문제가 있었다. 또한, 에칭 공정을 이용하여 형성된 코일은 에칭되는 부분이 불규칙하여 저항 균일성이 떨어지는 문제가 있었다. Coils formed on a flat surface by using an etching process, which is a conventional technique, are complicated in the manufacturing process and are limited in mass production. In addition, the coil formed by the etching process has a limitation in increasing the separation distance between the coil lines due to the characteristics of the etching process. In addition, the coil formed by using the etching process has a lot of portions where the upper portion of the coil line is etched due to the characteristics of the etching process, so that waste of the raw material is severe. Further, since the coil formed by using the etching process has many portions where the upper portion of the coil line is etched, the area becomes narrow and the resistance increases. In addition, the coil formed using the etching process has a problem that the portion to be etched is irregular and the resistance uniformity is low.
일 실시예에 따른 코일 장치(1300)의 평면 코일(1310)은 프레스 공정에 의하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 평면 코일(1310)은 후술하는 코일장치의 제조방법의 설명과 같이 금속 재질의 평판을 프레스 공정 등을 이용하여 설계된 형상(예를 들어 상술한 나선(spiral) 형상, 원 형상, 타원 형상, 레이스트랙(racetrack) 형상, 사각형 형상, 삼각(triangular) 형상 등)으로 형성하여 배치될 수 있다. 이에, 평면 코일(1310)은 피복이 코팅되지 않고 나동선으로 배치될 수 있다. 또한, 평면 코일(1310)은 코일선이 서로 이격되어 배치 될 수 있다. 보다 구체적으로 평면 코일(1310)은 코일선이 나동선이므로 서로 접촉할 경우 코일의 기능을 할 수 없거나 인덕턴스 값이 바뀔 수 있으므로 이격거리(a1)만큼 이격되어 배치 될 수 있다. 보다 구체적으로, 이격거리(a1)는 0.1mm 이상 2.5mm 이하일 수 있다. 보다 구체적으로 이격거리(a1)는 0.7mm일 수 있다. 또한, 평면 코일(1310)은 코일선의 단면이 직각 형상일 수 있다. 또한, 평면 코일(1310)은 프레스 공정으로 인하여 절단부인 코일선의 양측 상면에 모가 배치될 수 있다. 평면 코일(1310)의 코일선의 두께(a2)는 0.01mm 이상 2.5mm 이하일 수 있다. 평면 코일(1310)의 코일선의 폭(a3)은 0.5mm 이상 2mm 이하일 수 있다. 예를 들어, 평면 코일(1310)의 코일선의 폭(a3)은 1.1mm일 수 있다.The
따라서, 일 실시예는 코일선이 피복으로 코팅된 고가의 코일을 사용하지 않고 저가의 평면 코일을 제공할 수 있다. 또한, 일 실시예는 프레스 공정을 이용하므로 대량 생산이 가능한 평면 코일을 제공할 수 있다. 또한, 일 실시예는 에칭 공정에 의하여 형성된 코일보다 두께가 얇으면서 저항 값의 균일성이 높고 저항 값이 낮은 평면 코일을 제공할 수 있다.Thus, one embodiment can provide a low cost flat coil without using expensive coils coated with a coil wire coating. In addition, one embodiment can provide a flat coil which can be mass-produced by using a pressing process. In addition, one embodiment can provide a planar coil having a thinner thickness than the coil formed by the etching process and having a high resistance uniformity and a low resistance value.
도 14는 도 13의 코일장치의 제조방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 15는 도 14의 코일장치에서 평면 코일의 단면을 설명하기 위한 도면이다.Fig. 14 is a view for explaining the manufacturing method of the coil device of Fig. 13, and Fig. 15 is a view for explaining a cross section of the plane coil in the coil device of Fig.
일 실시예에 따른 코일장치의 제조방법은 평면 코일(1411)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 코일장치의 제조방법은 기판 상에 차폐재를 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 코일장치의 제조방법은 차폐재 상에 접착재를 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 코일장치의 제조방법은 접착재 상에 평면 코일(1411)을 배치하는 단계를 포함할 수 있다. The method of manufacturing a coil device according to an embodiment may include forming a
도 14의 (a)를 참조하면, 평면 코일(1411)을 형성하는 단계는 금속 재질의 평판(1410)을 마련하는 단계를 포함할 수 있다. 평판(1410)은 도전성이 있는 재질이면 되므로 금속 재질이거나 금속재질을 포함할 수 있다. 또한, 평면 코일(1411)을 형성하는 단계는 평판(1410)을 프레스 공정에 의하여 평면 코일(1411)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 평판(1410)을 프레스 공정에 의하여 평면 코일(1411)을 형성하는 단계는 평판(1410)에서 필요 없는 부분을 제거하여 코일의 형상(예를 들어, 나선(spiral) 형상, 원 형상, 타원 형상, 레이스트랙(racetrack) 형상, 사각형 형상, 삼각(triangular) 형상 등)만을 남길 수 있다. 예를 들어, 도 14의 (b)와 같이, 평면 코일(1411)이 나선(spiral) 형상 또는 원 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 평면 코일(1411)을 형성하는 단계는 하나의 평판(1410)으로 한 개뿐만 아니라 두 개 이상의 평면 코일(1411)을 형성할 수 있다.Referring to FIG. 14 (a), the step of forming the
따라서, 일 실시예는 코일선이 피복으로 코팅된 고가의 코일을 사용하지 않고 저가의 평면 코일을 제공할 수 있다. 또한, 일 실시예는 프레스 공정을 이용하므로 대량 생산이 가능한 평면 코일을 제공할 수 있다. 또한, 일 실시예는 프레스 공정에서 제거된 평판을 재사용하여 평면 코일을 형성할 수 있으므로 제조비용을 절약할 수 있다. 또한, 일 실시예는 에칭 공정에 의하여 형성된 코일보다 두께가 얇으면서 저항 값의 균일성이 높고 저항 값이 낮은 평면 코일을 제공할 수 있다.Thus, one embodiment can provide a low cost flat coil without using expensive coils coated with a coil wire coating. In addition, one embodiment can provide a flat coil which can be mass-produced by using a pressing process. In addition, one embodiment can reduce the manufacturing cost by reusing the flat plate removed in the pressing process to form the plane coil. In addition, one embodiment can provide a planar coil having a thinner thickness than the coil formed by the etching process and having a high resistance uniformity and a low resistance value.
도 15는 도 14 (b)의 평면 코일(1411)의 코일선 Ⅰ-Ⅱ의 단면이다.Fig. 15 is a cross-section of the coil line I-II of the
평면 코일(1411)은 프레스 공정에 의해 형성될 경우 코일선의 상부에 절단되는 부분에 대응하여 모가 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 평면 코일(1411)의 모는 평판(1410)의 두께에 따라 다른 깊이의 모가 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 평면 코일(1411)의 모는 평판(1410)의 두께가 두꺼워 질수록 모의 깊이가 증가할 수 있다.When the
도 15의 (a) 내지 (c)는 평면 코일(1411)에서 Ⅰ에서 Ⅱ의 단면을 평면 코일(1411)의 두께에 따라 나타난 모습이다.Figs. 15A to 15C are cross-sectional views of the
도 15의 (a)를 참조하면, 평면 코일(1411a)은 코일선의 두께가 1.0mm 이하의 제1 두께(b1)일 경우 코일선의 상부에 절단된 부분과 대응하여 코일선의 두께의 1/100에 해당하는 제1 깊이(b2)의 모가 배치될 수 있다.Referring to FIG. 15A, the
도 15의 (b)를 참조하면, 평면 코일(1411b)은 코일선의 두께가 4.0mm 이하의 제2 두께(b3)일 경우 코일선의 상부에 절단된 부분과 대응하여 코일선의 두께의 1/10에 해당하는 제2 깊이(b4)의 모가 배치될 수 있다.15B, when the thickness of the coil wire is equal to or less than 4.0 mm and the thickness b3 of the coil wire is equal to or less than 4.0 mm, the
도 15의 (c)를 참조하면. 평면 코일(1411c)은 코일선의 두께가 4.0mm 초과의 제3 두께(b5)일 경우 코일선의 상부에 절단된 부분과 대응하여 코일선의 두께의 1/5에 해당하는 깊이(b6)의 모가 배치될 수 있다.15 (c). In the case of the third thickness b5 having the thickness of the coil line exceeding 4.0 mm, the
도 16은 다른 실시예에 따른 코일 장치를 설명하기 위한 도면이다.16 is a view for explaining a coil device according to another embodiment.
다른 실시예에 따른 코일 장치는 무선 전력 전송 장치의 송신 코일 또는 무선 전력 수신 장치의 수신 코일 중 적어도 어느 하나의 코일일 수 있다. 또한, 무선 전력 전송 장치에 제한되는 것은 아니고 유도되는 기전력을 무선으로 전달하는 코일을 이용하는 장치에 적용될 수 있다.The coil device according to another embodiment may be a coil of at least one of a transmission coil of the wireless power transmission device or a reception coil of the wireless power reception device. Further, the present invention is not limited to a wireless power transmission apparatus, and can be applied to an apparatus using a coil for wirelessly transmitting an induced electromotive force.
도 16을 참조하면, 다른 실시예에 따른 코일 장치(1500)는 기판(1540)을 포함할 수 있다. 기판(1540)은 플렉서블(flexible)한 기판일 수 있고 리지드(rigid)한 기판일 수 있다. Referring to FIG. 16, a
다른 실시예에 따른 코일 장치(1500)는 차폐재(1530)을 포함할 수 있다. 차폐재(1530)는 기판(1540)의 상면에 배치될 수 있다. 차폐재(1530)는 상부에 배치된 평면 코일(1510)에서 발생된 무선 전력을 충전 방향으로 가이드 할 수 있고, 하부에 배치된 각종 회로들을 전자기장으로부터 보호할 수 있다.The
다른 실시예에 따른 코일 장치(1500)는 접착재(1520)를 포함할 수 있다. 접착재(1520)는 평면 코일(1510)과 차폐재(1530) 사이에 배치되고 접착력에 의하여 평면 코일(1510)을 고정할 수 있다. 또한, 접착재(1520)는 접착부재로 배치되어 평면 코일(1510)과 결합하여 평면 코일(1510)을 고정할 수 있다.The
다른 실시예에 따른 코일 장치(1500)는 평면 코일(1510)을 포함할 수 있다. 평면 코일(1510)은 유도 코일 또는 공진 코일일 수 있다. 또한, 평면 코일(1510)은 제1 및 제2 코일을 포함할 수 있고, 상기 제1 코일은 유도 코일이고, 상기 제2 코일은 공진 코일일 수 있다. 평면 코일(1510)은 기판(1540) 상에 또는 차폐재(1520)상에 배치될 수 있다.The
또한, 다른 실시예에 따른 코일 장치(1500)의 평면 코일(1510)은 나선(spiral) 형상, 원 형상, 타원 형상, 레이스트랙(racetrack) 형상, 사각형 형상, 삼각(triangular) 형상 등으로 적어도 한번 턴(turn)하여 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 16과 같이 코일 장치(1500)를 상면에서 보았을 때, 평면 코일(1510)은 원 형상 또는 나선(spiral) 형상으로 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 평면 코일(1510)은 외측 영역에 배치되고 교류신호가 인가되거나 출력되는 일단(1514)에서 내측 영역에 배치되고 교류신호가 출력되거나 인가되는 타단(1515)으로 원 형상 또는 나선 형상으로 복수 회 턴하여 연장될 수 있다. 또한, 도 16에서 평면 코일(1510)은 13회 턴하여 배치되어 있으나, 이에 제한 되는 것은 아니다.The
또한, 다른 실시예에 따른 코일 장치(1500)의 평면 코일(1510)은 도금되거나 EMI된 나쉴드가 적용된 동선일 수 있다. 보다 구체적으로 평면 코일(1510)은 상부와 하부에 도금되거나 EMI 쉴드가 적용될 수 있다. 또한, 평면 코일(1510)은 상부만 도금되거나 EMI 쉴드가 적용될 수 있고, 하부만 도금되거나 EMI 쉴드가 적용될 수 있다. 예를 들어,, 평면 코일(1510)의 코일선은 제1 부분(1511) 내지 제3 부분(1513)을 포함할 수 있다. 제1 부분(1511)과 제3 부분(1512)은 도금 또는 EMI 쉴드 적용에 의해 형성된 것이고, 제2 부분(1512)는 나동선이다. 제1 부분(1511)는 나동선(1512)의 상부에 배치되고, 제2 부분(1513)은 나동선(1512)의 하부에 배치될 수 있다. 따라서, 평면 코일에 도금을 하여 코일의 전기적 특성(저항 감소 등), 물리적 특성(내구성 증가 등)을 사용 환경에 따라 변경할 수 있다. 또한, 평면 코일에 EMI 쉴드(EMI Shield)를 적용하여 전자파 규격을 충족 시킬 수 있다.In addition, the
또한, 평면 코일(1510)은 절연체인 피복이 코팅되지 않을 수 있다. Further, the
종래의 기술인 에칭 공정을 이용하여 평면으로 형성된 코일은 제조 공정이 복잡하고 대량생산에 한계가 있었다. 또한, 에칭 공정을 이용하여 형성된 코일은 에칭 공정 특성상 코일선 간에 이격 거리를 증가 시키는데 한계가 있었다. 또한, 에칭 공정을 이용하여 형성된 코일은 에칭 공정 특성상 코일선의 상부가 에칭되는 부분이 상당히 많으므로 원재료 낭비가 심하였다. 또한, 에칭 공정을 이용하여 형성된 코일은 코일선의 상부가 에칭되는 부분이 많으므로 면적이 좁아지게 되어 저항이 증가하는 문제가 있었다. 또한, 에칭 공정을 이용하여 형성된 코일은 에칭되는 부분이 불규칙하여 저항 균일성이 떨어지는 문제가 있었다. Coils formed on a flat surface by using an etching process, which is a conventional technique, are complicated in the manufacturing process and are limited in mass production. In addition, the coil formed by the etching process has a limitation in increasing the separation distance between the coil lines due to the characteristics of the etching process. In addition, the coil formed by using the etching process has a lot of portions where the upper portion of the coil line is etched due to the characteristics of the etching process, so that waste of the raw material is severe. Further, since the coil formed by using the etching process has many portions where the upper portion of the coil line is etched, the area becomes narrow and the resistance increases. In addition, the coil formed using the etching process has a problem that the portion to be etched is irregular and the resistance uniformity is low.
다른 실시예에 따른 코일 장치(1500)의 평면 코일(1510)은 프레스 공정에 의하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 평면 코일(1510)은 후술하는 코일장치의 제조방법의 설명과 같이 일면 또는 양면에 도금된 금속 재질의 평판을 프레스 공정 등을 이용하여 설계된 형상(예를 들어 상술한 나선(spiral) 형상, 원 형상, 타원 형상, 레이스트랙(racetrack) 형상, 사각형 형상, 삼각(triangular) 형상 등)으로 형성하여 배치될 수 있다. 이에, 평면 코일(1510)은 피복이 코팅되지 않고 일면 또는 양면에 도금된 나동선으로 배치될 수 있다. 또한, 평면 코일(1510)은 코일선이 서로 이격되어 배치 될 수 있다. 보다 구체적으로 평면 코일(1510)은 코일선이 도금된 나동선이므로 서로 접촉할 경우 코일의 기능을 할 수 없거나 인덕턴스 값이 바뀔 수 있으므로 이격거리(c1)만큼 이격되어 배치 될 수 있다. 보다 구체적으로, 이격거리(c1)는 0.1mm 이상 2.5mm 이하일 수 있다. 보다 구체적으로 이격거리(c1)는 0.7mm일 수 있다. 또한, 평면 코일(1510)은 코일선의 단면이 직각 형상일 수 있다. 또한, 평면 코일(1510)은 프레스 공정으로 인하여 절단부인 코일선의 양측 상면에 모가 배치될 수 있다. 평면 코일(1510)의 코일선의 두께(c2)는 0.01mm 이상 2.5mm 이하일 수 있다. 평면 코일(1510)의 코일선의 폭(c3)은 0.5mm 이상 2mm 이하일 수 있다. 예를 들어, 평면 코일(1510)의 코일선의 폭(c3)은 1.1mm일 수 있다.The
따라서, 다른 실시예는 코일선이 피복으로 코팅된 고가의 코일을 사용하지 않고 저가의 평면 코일을 제공할 수 있다. 또한, 다른 실시예는 프레스 공정을 이용하므로 대량 생산이 가능한 평면 코일을 제공할 수 있다. 또한, 다른 실시예는 에칭 공정에 의하여 형성된 코일보다 두께가 얇으면서 저항 값의 균일성이 높고 저항 값이 낮은 평면 코일을 제공할 수 있다. 또한, 다른 실시예는 코일선을 도금하여 전기적 또는 물리적 특성을 향상 시킬 수 있다. 또한, 다른 실시예는 코일선에 EMI 쉴드를 적용하여 전자파를 차단할 수 있다.Therefore, another embodiment can provide a low-cost flat coil without using an expensive coil coated with a coil wire. Further, another embodiment uses a pressing process, so that it is possible to provide a flat coil capable of mass production. Further, another embodiment can provide a planar coil having a thinner thickness than the coil formed by the etching process, a high uniformity of the resistance value, and a low resistance value. Further, other embodiments can improve the electrical or physical properties by plating the coil wire. In another embodiment, electromagnetic shielding may be applied by applying an EMI shield to the coil wire.
도 17은 도 16의 코일장치의 제조방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 18은 도 17의 코일장치에서 평면 코일의 단면을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 17 is a view for explaining the method of manufacturing the coil device of FIG. 16, and FIG. 18 is a view for explaining a cross section of the plane coil in the coil device of FIG.
다른 실시예에 따른 코일장치의 제조방법은 평면 코일(1630)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 다른 실시예에 따른 코일장치의 제조방법은 기판 상에 차폐재를 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 다른 실시예에 따른 코일장치의 제조방법은 차폐재 상에 접착재를 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 다른 실시예에 따른 코일장치의 제조방법은 접착재 상에 평면 코일(1630)을 배치하는 단계를 포함할 수 있다. The method of manufacturing a coil device according to another embodiment may include forming a
도 17의 (a)를 참조하면, 평면 코일(1630)을 형성하는 단계는 금속 재질의 제1 평판(1610)을 마련하는 단계를 포함할 수 있다. 제1 평판(1610)은 도전성이 있는 재질이면 되므로 금속 재질이거나 금속재질을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 17 (a), the step of forming the
도 17의 (b)를 참조하면, 평면 코일(1630)을 형성하는 단계는 제1 평판(1610)을 도금하거나 EMI 쉴드를 적용하여 제2 평판(1620)을 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 도 17의 (c)는 도 17의 (b)에서 제2 평판(1620)의 Ⅲ-Ⅳ의 단면을 나타낸 도면이다. 제2 평판(1620)은 제1 평판(1610)에 일면 또는 양면에 도금(1621)될 수 있다. 또한, 2 평판(1620)은 제1 평판(1610)에 일면 또는 양면에 EMI 쉴드가 적용될 수 있다.Referring to FIG. 17B, the step of forming the
또한, 평면 코일(1630)을 형성하는 단계는 제2 평판(1620)을 프레스 공정에 의하여 평면 코일(1630)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 제2 평판(1620)을 프레스 공정에 의하여 평면 코일(1630)을 형성하는 단계는 제2 평판(1620)에서 필요 없는 부분을 제거하여 코일의 형상(예를 들어, 나선(spiral) 형상, 원 형상, 타원 형상, 레이스트랙(racetrack) 형상, 사각형 형상, 삼각(triangular) 형상 등)만을 남길 수 있다. 예를 들어, 도 17의 (d)와 같이, 평면 코일(1630)이 나선(spiral) 형상 또는 원 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 평면 코일(1630)을 형성하는 단계는 하나의 제2 평판(1620)으로 한 개뿐만 아니라 두 개 이상의 평면 코일(1630)을 형성할 수 있다.In addition, the step of forming the
따라서, 다른 실시예는 코일선이 피복으로 코팅된 고가의 코일을 사용하지 않고 저가의 평면 코일을 제공할 수 있다. 또한, 다른 실시예는 프레스 공정을 이용하므로 대량 생산이 가능한 평면 코일을 제공할 수 있다. 또한, 다른 실시예는 프레스 공정에서 제거된 평판을 재사용하여 평면 코일을 형성할 수 있으므로 제조비용을 절약할 수 있다. 또한, 다른 실시예는 에칭 공정에 의하여 형성된 코일보다 두께가 얇으면서 저항 값의 균일성이 높고 저항 값이 낮은 평면 코일을 제공할 수 있다. 다른 실시예는 평면 코일에 도금 또는 EMI 쉴드를 적용하는 공정이 단순하다.Therefore, another embodiment can provide a low-cost flat coil without using an expensive coil coated with a coil wire. Further, another embodiment uses a pressing process, so that it is possible to provide a flat coil capable of mass production. Further, another embodiment can reduce the manufacturing cost since the flat coil removed can be formed by reusing the flat plate removed in the pressing process. Further, another embodiment can provide a planar coil having a thinner thickness than the coil formed by the etching process, a high uniformity of the resistance value, and a low resistance value. Another embodiment is a simple process of applying a plating or EMI shield to a plane coil.
도 18은 도 17 (d)의 평면 코일(1630)의 코일선 Ⅴ-Ⅵ의 단면이다.18 is a cross-section of the coil line V-VI of the
평면 코일(1630)은 프레스 공정에 의해 형성될 경우 코일선의 상부에 절단되는 부분에 대응하여 모가 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 평면 코일(1630)의 모는 평판(1630)의 두께에 따라 다른 깊이의 모가 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 평면 코일(1630)의 모는 평판(1630)의 두께가 두꺼워 질수록 모의 깊이가 증가할 수 있다.When the
도 18의 (a) 내지 (c)는 평면 코일(1630)에서 Ⅴ에서 Ⅵ의 단면을 평면 코일(1630)의 두께에 따라 나타난 모습이다.18A to 18C are cross-sectional views of the
도 18의 (a)를 참조하면, 평면 코일(1630a)은 도금 또는 EMI 쉴드가 적용된 제1부분(1631a) 또는 제3 부분(1633a)를 포함하고, 나동선인 제2 부분(1632a)을 포함할 수 있다. 평면 코일(1630a)은 코일선의 두께가 1.0mm 이하의 제1 두께(d1)일 경우 코일선의 상부에 절단된 부분과 대응하여 코일선의 두께의 1/100에 해당하는 제1 깊이(d2)의 모가 배치될 수 있다.18 (a), the
도 18의 (b)를 참조하면, 평면 코일(1630b)은 도금 또는 EMI 쉴드가 적용된 제1부분(1631b) 또는 제3 부분(1633b)를 포함하고, 나동선인 제2 부분(1632b)을 포함할 수 있다. 평면 코일(1630b)은 코일선의 두께가 4.0mm 이하의 제2 두께(d3)일 경우 코일선의 상부에 절단된 부분과 대응하여 코일선의 두께의 1/10에 해당하는 제2 깊이(d4)의 모가 배치될 수 있다.18B, the
도 18의 (c)를 참조하면. 평면 코일(1630c)은 도금 또는 EMI 쉴드가 적용된 제1부분(1631c) 또는 제3 부분(1633c)를 포함하고, 나동선인 제2 부분(1632c)을 포함할 수 있다. 평면 코일(1630c)은 코일선의 두께가 4.0mm 초과의 제3 두께(d5)일 경우 코일선의 상부에 절단된 부분과 대응하여 코일선의 두께의 1/5에 해당하는 깊이(d6)의 모가 배치될 수 있다.Referring to FIG. 18 (c). The
도 19는 또 다른 실시예에 따른 코일 장치를 설명하기 위한 도면이다.19 is a view for explaining a coil device according to still another embodiment.
또 다른 실시예에 따른 코일 장치는 무선 전력 전송 장치의 송신 코일 또는 무선 전력 수신 장치의 수신 코일 중 적어도 어느 하나의 코일일 수 있다. 또한, 무선 전력 전송 장치에 제한되는 것은 아니고 유도되는 기전력을 무선으로 전달하는 코일을 이용하는 장치에 적용될 수 있다.The coil device according to another embodiment may be a coil of at least one of a transmission coil of the wireless power transmission device or a reception coil of the wireless power reception device. Further, the present invention is not limited to a wireless power transmission apparatus, and can be applied to an apparatus using a coil for wirelessly transmitting an induced electromotive force.
도 19을 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 코일 장치(2100)는 기판(2130)을 포함할 수 있다. 기판(2130)은 플렉서블(flexible)한 기판일 수 있고 리지드(rigid)한 기판일 수 있다. Referring to FIG. 19, a
또 다른 실시예에 따른 코일 장치(2100)는 차폐재(2120)을 포함할 수 있다. 차폐재(2120)는 기판(2130)의 상면에 배치될 수 있다. 차폐재(2120)는 상부에 배치된 평면 코일(1310)에서 발생된 무선 전력을 충전 방향으로 가이드 할 수 있고, 하부에 배치된 각종 회로들을 전자기장으로부터 보호할 수 있다. 또한, 차폐재(2120)는 평면 코일(2110)과 일체화되어 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 차폐재(2120)는 평면 코일(2110)의 내측, 외측 및 바닥면에 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 차폐재(2120)는 기판(2130) 및 편면 코일(211)의 바닥면에 대응하고 제1 층인 바닥부(2123)와, 평면 코일(2110)의 외곽부와 대응한 측부(2122) 및 평면 코일(2110)의 내곽부와 대응한 중심부(2112)가 배치된 제2 층을 포함할 수 있다. 평면 코일(2110)은 차폐재(2120)의 제2 층에 배치될 수 있다. 차폐재(2120)의 측부(2122)의 높이는 평면 코일(2110)의 높이(f2)와 동일하거나 더 클 수 있다. 측부(2122)의 폭(f4)은 0.1mm이상 일 수 있다. 차폐재(2120)의 중심부(2112)의 높이는 평면 코일(2110)의 높이(f2)와 동일하거나 더 클 수 있다. 중심부(2112)의 폭(f5)은 평면 코일(2110)의 내측 길이와 대응될 수 있다. 이에, 차폐재(2120)는 평면 코일(2110)을 고정할 수 있다. 또한, 차폐재(2120)는 평면 코일(2110)을 외부 충격으로부터 보호할 수 있다.또 다른 실시예에 따른 코일 장치(2100)는 평면 코일(2110)을 포함할 수 있다. 평면 코일(2110)은 유도 코일 또는 공진 코일일 수 있다. 또한, 평면 코일(2110)은 제1 및 제2 코일을 포함할 수 있고, 상기 제1 코일은 유도 코일이고, 상기 제2 코일은 공진 코일일 수 있다. 평면 코일(2110)은 차폐재(2120) 내에 일체화되어 배치될 수 있다.The
또한, 또 다른 실시예에 따른 코일 장치(2100)의 평면 코일(2110)은 나선(spiral) 형상, 원 형상, 타원 형상, 레이스트랙(racetrack) 형상, 사각형 형상, 삼각(triangular) 형상 등으로 적어도 한번 턴(turn)하여 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 19와 같이 코일 장치(2100)를 상면에서 보았을 때, 평면 코일(2110)은 원 형상 또는 나선(spiral) 형상으로 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 평면 코일(2110)은 외측 영역에 배치되고 교류신호가 인가되거나 출력되는 일단(2111)에서 내측 영역에 배치되고 교류신호가 출력되거나 인가되는 타단(2112)으로 원 형상 또는 나선 형상으로 복수 회 턴하여 연장될 수 있다. 또한, 평면 코일(2110)의 일단(2111)은 차폐재(2120)의 측부(2122)와 접촉할 수 있다. 또한, 평면 코일(2110)의 타단(2112)은 차폐재(2120)의 중심부(2121)와 접촉할 수 있다. 또한, 도 19에서 평면 코일(2110)은 13회 턴하여 배치되어 있으나, 이에 제한 되는 것은 아니다.The
또한, 또 다른 실시예에 따른 코일 장치(2100)의 평면 코일(2110)은 나동선일 수 있다. 또한, 평면 코일(2110)은 일면 또는 양면에 도금되거나 EMI 쉴드가 적용될 수 있더, 또한, 평면 코일(2110)의 코일선은 절연체인 피복이 코팅되지 않을 수 있다. In addition, the
종래의 기술인 에칭 공정을 이용하여 평면으로 형성된 코일은 제조 공정이 복잡하고 대량생산에 한계가 있었다. 또한, 에칭 공정을 이용하여 형성된 코일은 에칭 공정 특성상 코일선 간에 이격 거리를 증가 시키는데 한계가 있었다. 또한, 에칭 공정을 이용하여 형성된 코일은 에칭 공정 특성상 코일선의 상부가 에칭되는 부분이 상당히 많으므로 원재료 낭비가 심하였다. 또한, 에칭 공정을 이용하여 형성된 코일은 코일선의 상부가 에칭되는 부분이 많으므로 면적이 좁아지게 되어 저항이 증가하는 문제가 있었다. 또한, 에칭 공정을 이용하여 형성된 코일은 에칭되는 부분이 불규칙하여 저항 균일성이 떨어지는 문제가 있었다. Coils formed on a flat surface by using an etching process, which is a conventional technique, are complicated in the manufacturing process and are limited in mass production. In addition, the coil formed by the etching process has a limitation in increasing the separation distance between the coil lines due to the characteristics of the etching process. In addition, the coil formed by using the etching process has a lot of portions where the upper portion of the coil line is etched due to the characteristics of the etching process, so that waste of the raw material is severe. Further, since the coil formed by using the etching process has many portions where the upper portion of the coil line is etched, the area becomes narrow and the resistance increases. In addition, the coil formed using the etching process has a problem that the portion to be etched is irregular and the resistance uniformity is low.
또 다른 실시예에 따른 코일 장치(2100)의 평면 코일(2110)은 프레스 공정에 의하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 평면 코일(2110)은 금속 재질의 평판 또는 도금되거나 EMI 쉴드가 적용된 평판을 프레스 공정 등을 이용하여 설계된 형상(예를 들어 상술한 나선(spiral) 형상, 원 형상, 타원 형상, 레이스트랙(racetrack) 형상, 사각형 형상, 삼각(triangular) 형상 등)으로 형성하여 배치될 수 있다. 이에, 평면 코일(2110)은 피복이 코팅되지 않고 나동선 또는 도금되거나 EMI 쉴드가 적용된 나동선으로 배치될 수 있다. 또한, 평면 코일(2110)은 코일선이 서로 이격되어 배치 될 수 있다. 보다 구체적으로 평면 코일(2110)은 코일선이 나동선이므로 서로 접촉할 경우 코일의 기능을 할 수 없거나 인덕턴스 값이 바뀔 수 있으므로 이격거리(f1)만큼 이격되어 배치 될 수 있다. 보다 구체적으로, 이격거리(f1)는 0.1mm 이상 2.5mm 이하일 수 있다. 보다 구체적으로 이격거리(f1)는 0.7mm일 수 있다. 또한, 평면 코일(2110)은 코일선의 단면이 직각 형상일 수 있다. 또한, 평면 코일(2110)은 프레스 공정으로 인하여 절단부인 코일선의 양측 상면에 모가 배치될 수 있다. 평면 코일(2110)의 코일선의 두께(f2)는 0.01mm 이상 2.5mm 이하일 수 있다. 평면 코일(2110)의 코일선의 폭(f3)은 0.5mm 이상 2mm 이하일 수 있다. 예를 들어, 평면 코일(2110)의 코일선의 폭(f3)은 1.1mm일 수 있다.The
따라서, 또 다른 실시예는 코일선이 피복으로 코팅된 고가의 코일을 사용하지 않고 저가의 평면 코일을 제공할 수 있다. 또한, 또 다른 실시예는 프레스 공정을 이용하므로 대량 생산이 가능한 평면 코일을 제공할 수 있다. 또한, 또 다른 실시예는 에칭 공정에 의하여 형성된 코일보다 두께가 얇으면서 저항 값의 균일성이 높고 저항 값이 낮은 평면 코일을 제공할 수 있다. 또한, 또 다른 실시예는 평면 코일이 차폐재와 일체화되어 별도의 구성없이 평면 코일을 고정될 수 있다. 또 다른 실시예는 일체화된 차폐재에 의하여 평면 코일이 외부 충격으로부터 보호될 수 있다. 또 다른 실시예는 일체화된 차폐재에 의하여 평면 코일이 내열특성을 갖을 수 있다.Therefore, another embodiment can provide an inexpensive flat coil without using an expensive coil coated with a coil wire. Further, another embodiment uses a pressing process to provide a flat coil capable of mass production. Still another embodiment provides a planar coil having a thinner thickness than a coil formed by an etching process, a uniform resistance value, and a low resistance value. In yet another embodiment, the planar coil may be integrated with the shielding material so that the planar coil can be fixed without a separate configuration. Still another embodiment can protect the plane coil from an external impact by the integrated shielding material. In another embodiment, the planar coil can have a heat-resistant property by the integrated shielding material.
도 20은 다른 실시예에 따른 평면 코일을 설명하기 위한 도면이다.20 is a view for explaining a planar coil according to another embodiment.
도 20을 참조하면, 다른 실시예에 따른 평면 코일(1710)은 사각형 형상으로 적어도 한번 턴(turn)하여 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 20과 같이 코일 장치(1700)를 상면에서 보았을 때, 평면 코일(1710)은 사각 형상 또는 사각 나선 형상으로 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 평면 코일(1710)은 외측 영역에 배치되고 교류신호가 인가되거나 출력되는 일단(1711)에서 내측 영역에 배치되고 교류신호가 출력되거나 인가되는 타단(1712)으로 사각 형상 또는 사각 나선 형상으로 복수 회 턴하여 연장될 수 있다. 즉, 평면 코일을 일단(1711)에서 직선으로 연장되다가 직각방향으로 경로가 변경되어 사각 형상이 되도록 1회 턴하고 내측에서 2회째 턴하는 식으로 복수 회 턴할 수 있다. 또한, 도 20에서 평면 코일(2110)은 13회 턴하여 배치되어 있으나, 이에 제한 되는 것은 아니다.Referring to FIG. 20, the
도 21은 또 다른 실시예에 따른 코일 장치를 설명하기 위한 도면이다.21 is a view for explaining a coil device according to still another embodiment.
도 21을 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 코일 장치는 도 13 내지 도 20에 따른 평면 코일(1810)에 제1 전선(1821) 및 제2 전선(1822)이 전기적으로 연결될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 전선(1821)은 제1 연결부(1831)에 의하여 평면 코일(1810)의 일단(1831)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 전선(1822)는 제2 연결부(1832)에 의하여 평면 코일(1810)의 타단(1832)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 연결부(1831) 및 제2 연결부(1832)는 납 땜에 의해 형성되거나 커넥터일 수 있다. 제1 전선(1821)과 제2 전선(1822)은 무선 전력 송신 장치의 전력변환부(610)에 의한 교류 전력 또는 교류 전류를 제공할 수 있고, 무선 전력 수신 장치의 정류기(720)로 교류 전력 또는 교류 전류를 제공할 수 있다. 제1 전선(1821)과 제2 전선(1822)은 에나멜 동선일 수 있다. 제1 전선(1821)과 제2 전선(1822)이 에나멜 동선일 경우, 제1 전선(1821)과 제2 전선(1822)의 두께는 평면 코일(1810)의 두께보다 클 수 있다.Referring to FIG. 21, in the coil device according to another embodiment, the first
도 22는 또 다른 실시예에 따른 코일 장치를 설명하기 위한 도면이다.22 is a view for explaining a coil device according to another embodiment.
도 22를 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 코일 장치는 복수의 층으로 배치된 평면 코일을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 평면 코일은 제1층에 배치된 제1 코일(1920) 및 제2층에 배치된 제2 코일(1910)을 포함할 수 있다. 평면 코일은 절연층(1930)을 포함할 수 있다. 절연층(1930)은 플렉서블(flexible)할 수 있고 리지드(rigid)할 수 있다. 절연층(1930)은 제1 코일(1920)과 제2 코일(1910)의 사이에 배치될 수 있다. 절연층(1930)은 제1 코일(1920)과 제2 코일(1920)이 연결될 수 있도록 홀(1931)이 배치될 수 있다. 또한, 평면 코일은 교류신호를 제공받거나 교류신호를 제공하기 위하여 제1 연장선(1921) 또는 제2 연장선(1911)을 포함할 수 있다. 제1 연장선(1921)은 연장되어 제1 코일(1920)과 연결될 수 있다. 제2 연장선(1911)은 연장되어 제2 코일(1910)과 연결될 수 있다. 예를 들어, 평면 코일은 제1 연장선(1921)으로부터 연장되어 절연층(1931)의 외측 영역에서부터 절연층(1931)의 내측 영역 방향으로 복수 회 턴하여 제1 코일(1920)이 배치되고, 제1 코일(1920)에서 홀(1931)을 관통하여 절연층(1930)의 내측 영역에서 절연층(1930)의 외측 영역 방향으로 복수 회 턴하여 제2 연장선(1911)까지 연장될 수 있다. 또한, 평면 코일은 두 층이 아닌 세 층 이상으로 배치될 수 도 있다.Referring to Fig. 22, a coil device according to another embodiment may include a plane coil arranged in a plurality of layers. More specifically, the plane coil may include a
도 21의 코일 장치와 도 22의 코일 장치를 비교하면, 도22의 복수의 층으로 배치된 평면 코일을 포함하는 코일 장치가 도 21의 한 개의 층으로 된 평면 코일을 포함하는 코일 장치보다 두께가 얇을 수 있다. 이는, 도 21의 코일 장치는 하나의 코일보다 두께가 두꺼운 에나멜 동선이 배치되기 때문이다. 따라서, 코일 장치는 복수의 층으로 배치된 평면 코일에 의하여 전체 두께가 얇아 질 수 있다.Comparing the coil device of FIG. 21 with the coil device of FIG. 22, it can be seen that the coil device comprising the plane coil arranged in the plurality of layers of FIG. 22 is thicker than the coil device comprising the plane coil of one layer of FIG. It can be thin. This is because the coil device of FIG. 21 has a thicker enamel copper wire than the one coil. Therefore, the coil device can be made thinner in its entire thickness by the plane coil arranged in plural layers.
도 23은 도 22의 코일 장치를 설명하기 위한 분해 사시도이다.23 is an exploded perspective view for explaining the coil device of Fig.
도 23을 참조하면, 도 22에 따른 코일 장치는 기판(2060)을 포함할 수 있다. 기판(2060)은 플렉서블(flexible)한 기판일 수 있고 리지드(rigid)한 기판일 수 있다. 또한, 코일 장치는 차폐재(2050)을 포함할 수 있다. 차폐재(2050)는 기판(2060)의 상면에 배치될 수 있다. 차폐재(2050)는 상부에 배치된 평면 코일(2010, 2020, 2030)에서 발생된 무선 전력을 충전 방향으로 가이드 할 수 있고, 하부에 배치된 각종 회로들을 전자기장으로부터 보호할 수 있다. 또한, 코일 장치는 접착제(2040)에 의하여 평면 코일(2010, 2020, 2030)을 차폐재(2050)에 고정할 수 있다. 또한, 코일 장치는 평면 코일(2010, 2020, 2030)이 차폐재(2050)와 일체화되어 고정될 수 있다. 또한, 코일 장치는 도 22의 복수의 층으로 배치된 평면 코일을 포함할 수 있따. 즉, 평면 코일은 제1 연장선(2022)에서 연장된 제1 코일(2020), 홀(2031)이 배치된 절연층(2030), 제2 연장선(2011)에서 연장된 제2 코일(2010)을 포함할 수 있다.Referring to Fig. 23, the coil apparatus according to Fig. 22 may include a
도 24는 또 다른 실시예에 따른 코일 장치를 설명하기 위한 도면이다.24 is a view for explaining a coil device according to another embodiment.
도 24를 참조하면, 또 다른 실시예인 코일 장치는 기판(2250), 기판(2250) 상에 배치된차폐재(2240)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 24, the coil device, which is another embodiment, may include a
또 다른 실시예인 코일 장치는 복수의 코일을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 코일은 제1 평면 코일(2211) 내지 제3 평면 코일(2213)을 포함할 수 있다. 또한, 일정한 크기의 충전 영역 내에서 균일한 전력 전송 또는 전력 수신을 수행하기 위해서, 복수의 코일 중 적어도 하나는 중첩되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 평면코일(2211)과 제2 평면코일(2212)는 차폐재(2240) 상에 일정 간격을 두고 나란히 제1층에 배치될 수 있고, 제3 평면코일(2213)은 제1 평면코일(2211)과 제2 평면 코일(2212) 위에 제2층에 중첩되어 배치될 수 있다. 또한, 제3 평면코일(2213)와 제1 평면코일(2211) 또는 제3 평면코일(2213)과 제2 평면 코일(2212) 사이에는 절연층(2220)이 배치될 수 있다. Still another embodiment, the coil device may include a plurality of coils. For example, the plurality of coils may include a
또한, 또 다른 실시예인 코일 장치는 복수의 코일을 차폐재(2240)에 고정하기 위하여 접착재(2240)을 포함할 수 있따. 또한, 코일 장치는 복수의 코일과 차페재(2240)가 일체로 형성될 수 있다. 이 경우, 코일 장치는 접착재(2240)가 제거될 수 있다.Still further, the coil device, which is another embodiment, may include an adhesive 2240 to secure a plurality of coils to the
따라서, 실시예는 복수개의 송신 또는 수신 코일을 이용하여 보다 넓은 충전 영역을 가질 수 있어, 사용자 편의성이 높다. Therefore, the embodiment can have a wider charging area by using a plurality of transmission or reception coils, thereby improving user convenience.
도 25는 일 실시예에 따른 복수의 코일을 포함하는 무선 전력 송신기에서 풀브리지 인버터(Full-bridge Invertor)를 포함하는 3개의 드라이브회로를 설명하기 위한 도면이다.25 is a view for explaining three drive circuits including a full-bridge inverter in a wireless power transmitter including a plurality of coils according to an embodiment.
도 25을 참조하면, 무선 전력 송신기가 포함하는 3개의 코일 각각이 상이한 인덕턴스를 가지는 경우, 각각의 코일과 연결되는 3개의 드라이브 회로(2510)와 동일한 공진 주파수를 발생시키기 위한 커패시터를 포함하는 3개의 LC 공진 회로(2520)가 필요하다.25, when three coils of a wireless power transmitter have different inductances, three
무선 전력 송신기가 복수의 코일을 포함하더라도, 무선 전력 송신기가 전력 전송을 수행하기 위해 발생시키는 공진 주파수는 송신 코일 각각에 따라 다를 수 없고, 무선 전력 송신기가 지원하는 표준 공진 주파수에 따라야 한다. Although the wireless power transmitter includes a plurality of coils, the resonant frequency that the wireless power transmitter generates to perform the power transmission should not depend on each of the transmit coils, and must conform to the standard resonant frequency supported by the wireless power transmitter.
LC 공진 회로(2520)에서 발생되는 공진 주파수는 코일의 인덕턴스와 커패시터의 커패시턴스에 따라 다를 수 있다.The resonance frequency generated in the
예를 들어, 공진 주파수(fr, resonant frequency)는 100Khz 일 수 있고, 코일과 연결되어 상기 공진 주파수를 발생시키는 커패시터의 커패시턴스(capacitance)가 200nF 인 경우, 하나의 커패시터만을 이용하려면 3개의 코일 모두 12.5uH를 만족해야 한다. 3개의 코일의 인덕턴스가 각각 상이하면 100khz의 공진 주파수를 발생시키기 위해서 각각 대응되는 서로 다른 커패시턴스를 가지는 3개의 커패시터가 필요하다. 이에 추가적으로 각각의 LC 공진 회로(2520)에서 교류 전압을 인가하기 위한 인버터를 포함하는 드라이브회로(2510) 역시 3개가 필요하다.For example, the resonant frequency (fr) may be 100 KHz, and when the capacitance of the capacitor connected to the coil to generate the resonance frequency is 200 nF, if only one capacitor is used, all three coils are 12.5 uH. When the inductances of the three coils are different from each other, three capacitors having different capacitances corresponding to each other are required in order to generate a resonance frequency of 100 kHz. In addition, three
도 26는 일 실시예에 따른 복수의 코일을 포함하면서 하나의 드라이브회로를 포함하는 무선 전력 송신기를 설명하기 위한 도면이다.26 is a view for explaining a wireless power transmitter including a plurality of coils and one drive circuit according to an embodiment.
도 26을 참조하면, 무선 전력 송신기의 3개의 코일의 인덕터스가 동일한 경우 무선 전력 송신기는 하나의 드라이브회로(2610)만을 포함할 수 있고, 하나의 드라이브회로(2610)와 3개의 코일 중에서 무선 전력 수신기의 코일과 전력 전송 효율이 가장 높은 무선 전력 송신기의 코일을 연결하도록 스위치(2630)를 제어할 수 있다.26, if the inductances of the three coils of the wireless power transmitter are the same, the wireless power transmitter may include only one
도 25과 비교할 때, 무선 전력 송신기는 드라이브회로(2610)를 하나만 사용함으로써 부품이 차지하는 면적을 줄일 수 있어 무선 전력 송신기 자체를 소형화할 수 있으며, 제조 시 소요되는 원 재료비를 줄일 수 있는 효과가 있다.Compared with FIG. 25, the wireless power transmitter can reduce the area occupied by the components by using only one
일 실시예로, 무선 전력 송신기는 무선 전력 송신기의 3개의 코일과 무선 전력 수신기의 코일 사이의 전력 전송 효율을 산출하기 위해 핑 단계에서 신호 세기 지시자를 이용할 수 있다. In one embodiment, the wireless power transmitter may use the signal strength indicator in the ping phase to calculate the power transfer efficiency between the three coils of the wireless power transmitter and the coils of the wireless power receiver.
또는 다른 실시예로, 무선 전력 송신기는 송수신 코일 사이의 결합 계수를 산출하여 결합 계수가 높은 무선 전력 송신기의 코일을 선택할 수 있다. Alternatively, the wireless power transmitter may calculate the coupling coefficient between the transmitting and receiving coils to select a coil of the wireless power transmitter having a high coupling coefficient.
또는 다른 실시예로, 무선 전력 송신기는 큐펙터(Q factor)를 산출하여 큐펙터가 높은 무선 전력 송신기의 코일을 식별하여 드라이브회로(2610)과 연결하도록 스위치(2630)를 제어할 수 있다.Alternatively, the wireless power transmitter may calculate a Q factor to control the
도 27은 일 실시예에 따른 풀브리지 인버터(Full-bridge Invertor)를 포함하는 드라이브회로를 설명하기 위한 도면이다.27 is a view for explaining a drive circuit including a full-bridge inverter according to an embodiment.
도 27을 참조하면, 무선 전력 송신기가 포함하는 전력 전송부는 전력 전송을 위한 특정 동작 주파수를 생성할 수 있다. 전력 전송부는 인버터(2710), 입력 전원(2720) 및 LC 공진 회로(2730)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 27, a power transmitter included in a wireless power transmitter may generate a specific operating frequency for power transmission. The power transfer section may include an
인버터(2710)은 입력 전원으로부터의 전압 신호를 변환하여 LC 공진 회로(2730)에 전달할 수 있다. 일 실시예로서, 인버터(2710)은 풀 브릿지 인버터(Full-Bridge inverter)일 수 있고, 또는 하프 브릿지 인버터(half- Bridge inverter) 일 수 있다. The
전력 전송부는 하프 브릿지 인버터에 의한 출력보다 더 높은 출력을 위해 풀 브릿지 인버터를 이용할 수 있다. 풀 브릿지 인버터는 하프 브릿지 인버터에 스위치 2개를 더 추가한 형태로 4개의 스위치를 이용하여 하프 브릿지 인버터보다 2배 높은 전압을 출력하여 LC 공진 회로(1280)에 인가할 수 있다.The power transfer section can use a full bridge inverter for higher output than the output by the half bridge inverter. The full bridge inverter can be applied to the LC resonance circuit 1280 by outputting a voltage two times higher than that of the half bridge inverter by using four switches in the form of adding two switches to the half bridge inverter.
도 28은 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 복수의 코일 중 어느 하나를 드라이브 회로와 연결하는 복수의 스위치를 설명하기 위한 도면이다.28 is a view for explaining a plurality of switches for connecting any one of a plurality of coils of a wireless power transmitter with a drive circuit according to an embodiment.
도 28을 참조하면, 전력 전송부는 입력 전압을 변환하는 드라이브회로(2810), 드라이브회로(2810)와 LC 공진회로를 연결하는 스위치(2820), 복수의 송신 코일(2830), 무선 전력 송신기의 복수의 코일과 직렬로 연결되는 하나의 커패시터(2840) 및 스위치(2820)의 개폐를 제어하는 제어부(2850)을 포함할 수 있다.28, the power transmission unit includes a
제어부(2850)는 무선 전력 송신기의 복수의 코일(2830) 중 무선 전력 수신기의 코일과 전력 전송 효율이 가장 높은 무선 전력 송신기의 코일을 식별하고, 식별된 무선 전력 송신기의 코일을 드라이브회로(2810)과 연결하도록 스위치를 닫는 제어를 수행할 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.
Claims (25)
상기 기판 상에 배치된 차폐재; 및
상기 차폐재 상에 코일선이 연장되어 복수 회 턴하여 배치된 평면 코일;을 포함하고,
상기 평면 코일은 상기 코일선이 서로 이격되어 있는 코일 장치.Board;
A shielding material disposed on the substrate; And
And a planar coil having a plurality of turns and arranged with a coil wire extending on the shielding material,
Wherein the coiled coil is spaced apart from the coiled coil.
상기 평면 코일은 나동선인 코일 장치.The method according to claim 1,
Wherein the plane coil is a twisted wire.
상기 평면 코일은 프레스 공정에 의하여 형성된 코일 장치.The method according to claim 1,
Wherein the plane coil is formed by a pressing process.
상기 평면 코일은 원 나선 형상 또는 사각 나선 형상으로 배치된 코일 장치.The method according to claim 1,
Wherein the plane coil is arranged in a circular spiral shape or a square spiral shape.
상기 코일선의 단면은 직각 형상인 코일 장치.The method according to claim 1,
Wherein the coil wire has a rectangular cross section.
상기 코일선은 양측 상면에 모가 배치된 코일 장치.6. The method of claim 5,
Wherein the coil lines are arranged on both upper surfaces of the coil.
상기 모는 상기 상기 평면 코일의 두께가 두꺼워 질수록 깊이가 증가하여 배치되는 코일 장치.The method according to claim 6,
Wherein the driving coil is disposed such that the depth thereof increases as the thickness of the plane coil increases.
상기 평면 코일은 일면에 도금된 코일 장치.The method according to claim 1,
Wherein the plane coil is plated on one surface.
상기 평면 코일은 일면에 EMI 쉴드가 배치된 코일 장치.The method according to claim 1,
And the EMI shield is disposed on one side of the plane coil.
상기 평면 코일은 상기 차폐재와 일체화된 코일 장치.The method according to claim 1,
And the plane coil is integrated with the shielding material.
상기 평면 코일은 복수의 층으로 배치된 코일 장치.The method according to claim 1,
Wherein the plane coil is disposed in a plurality of layers.
상기 평면 코일은 제1층에 제1 코일이 배치되고, 제2층에 제2 코일이 배치되고,
상기 제1 코일과 상기 제2 코일 사이에 절연층이 배치된 코일 장치.12. The method of claim 11,
Wherein the plane coil has a first coil disposed in a first layer, a second coil disposed in a second layer,
And an insulating layer is disposed between the first coil and the second coil.
상기 제1 코일과 상기 제2 코일은 상기 절연층의 홀을 관통하여 연결되는 코일 장치.13. The method of claim 12,
Wherein the first coil and the second coil are connected to each other through a hole of the insulating layer.
상기 평면 코일은 복수 개이고,
상기 복수 개의 평면 코일 중 적어도 하나는 중첩되어 배치되는 코일 장치.The method according to claim 1,
Wherein a plurality of the plane coils are provided,
Wherein at least one of the plurality of plane coils is overlapped.
상기 평면 코일에 연결되는 드라이브 회로;를 포함하고,
상기 평면 코일은 코일선이 연장되어 복수 회 턴하여 배치되고, 상기 코일선이 서로 이격되어 있는 무선 전력 송신 장치.A coil device including a substrate, a shielding material disposed on the substrate, and a plane coil disposed on the shielding material; And
And a drive circuit connected to the plane coil,
Wherein the plane coil is extended by a plurality of turns with the coil wire extended, and the coil wires are spaced apart from each other.
상기 평면 코일에 연결되는 제어회로;를 포함하고,
상기 평면 코일은 코일선이 연장되어 복수 회 턴하여 배치되고, 상기 코일선이 서로 이격되어 있는 무선 전력 수신 장치.A coil device including a substrate, a shielding material disposed on the substrate, and a plane coil disposed on the shielding material; And
And a control circuit coupled to the plane coil,
Wherein the plane coil is extended by a plurality of turns with the coil wire extended, and the coil wires are spaced apart from each other.
기판 상에 차폐재를 배치하는 단계; 및
상기 차폐재 상에 평면 코일을 배치하는 단계;를 포함하고,
상기 평면 코일은 코일선이 서로 이격되어 있는 코일 장치의 제조 방법.Forming a plane coil;
Disposing a shielding material on the substrate; And
And disposing a plane coil on the shielding material,
Wherein the plane coil has a coil line spaced from the coil line.
상기 평면 코일을 형성하는 단계는 금속 재질의 평판을 마련하는 단계를 포함하는 코일 장치의 제조 방법.18. The method of claim 17,
Wherein the step of forming the plane coil includes the step of providing a flat plate made of a metal material.
상기 평면 코일을 형성하는 단계는 상기 평판을 프레스 공정에 의하여 상기 평면 코일을 형성하는 단계를 더 포함하는 코일 장치의 제조 방법.19. The method of claim 18,
Wherein the step of forming the plane coil further comprises the step of forming the plane coil by pressing the flat plate.
상기 평면 코일을 형성하는 단계는 금속 재질의 제1 평판을 마련하는 단계를 포함하는 코일 장치의 제조 방법.18. The method of claim 17,
Wherein the step of forming the plane coil includes the step of providing a first flat plate made of a metal material.
상기 평면 코일을 형성하는 단계는 상기 제1 평판을 도금하거나 EMI 쉴드를 배치하여 제2 평판을 생성하는 단계를 더 포함하는 코일 장치의 제조 방법.21. The method of claim 20,
Wherein the step of forming the plane coil further comprises the step of plating the first flat plate or disposing an EMI shield to produce a second flat plate.
상기 평면 코일을 형성하는 단계는 상기 제2 평판을 프레스 공정에 의하여 상기 평면 코일을 형성하는 단계를 더 포함하는 코일 장치의 제조 방법.22. The method of claim 21,
Wherein the step of forming the plane coil further comprises the step of forming the plane coil by pressing the second flat plate.
상기 평면 코일은 나동선인 코일 장치의 제조 방법.18. The method of claim 17,
Wherein the plane coil is a twisted wire.
상기 코일선은 양측 상면에 모가 배치된 코일 장치의 제조 방법.18. The method of claim 17,
Wherein the coil wire is disposed on both upper surfaces.
상기 모는 상기 상기 평면 코일의 두께가 두꺼워 질수록 깊이가 증가하여 배치되는 코일 장치의 제조 방법.
25. The method of claim 24,
Wherein the plane coil is disposed with an increased depth as the thickness of the plane coil increases.
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