KR20180085476A

KR20180085476A - Apparatus and method for transmitting power wirelessly

Info

Publication number: KR20180085476A
Application number: KR1020170009051A
Authority: KR
Inventors: 한현석
Original assignee: 주식회사 히타치엘지 데이터 스토리지 코리아
Priority date: 2017-01-19
Filing date: 2017-01-19
Publication date: 2018-07-27

Abstract

The present invention relates to a wireless power transmitting method, and an apparatus thereof. According to an embodiment, the wireless power transmitting method comprises the steps of: transmitting power to a receiving apparatus through a primary coil selected as an operating coil; sequentially performing an LC resonance for one or more other primary coils with the receiving apparatus while the power is transmitted; and changing the operating coil on the basis of a response signal in accordance with the LC resonance when it is determined that the receiving apparatus is moved while the power is transmitted. When an error received by the primary coil transmitting the power from the receiving apparatus is equal to or greater than a predetermined value, it is determined that the receiving apparatus is moved. Also, the LC resonance with the receiving apparatus is sequentially and repeatedly performed for only other primary coils adjacent to the operating coil. In addition, the primary coil having the highest strength of a signal received through the LC resonance between the other primary coils and the receiving apparatus can be changed into the operating coil. Therefore, a charging stop phenomenon is reduced in a coil overlapping region of a multi-coil type wireless charger.

Description

[0001] Apparatus and method for transmitting power [0002]

본 발명은 무선으로 전력을 전송하는 장치와 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and a method for wirelessly transmitting power.

통신 및 정보 처리 기술이 발달함에 따라 스마트 폰 등은 스마트 단말기의 사용이 점차적으로 증가되고 있는데, 현재 스마트 단말에 많이 적용되고 있는 충전 방식은 전원에 연결된 어댑터를 스마트 단말기에 직접 연결하여 외부 전원을 공급받아 충전하거나 또는 호스트의 USB 단자를 통해 스마트 단말기에 연결하여 호스트의 USB 전원을 공급받아 충전하는 방식이다.As the communication and information processing technologies are developed, the use of smart terminals is gradually increasing. Currently, the charging method, which is widely applied to smart terminals, is to connect the adapter connected to the power source directly to the smart terminal, Or charging it to the smart terminal through the USB terminal of the host and charging it by receiving the USB power from the host.

최근에는, 연결 선을 통해 어댑터에 또는 호스트에 스마트 단말기를 직접 연결해야 하는 불편함을 줄이기 위하여, 전기적 접촉 없이 자기 결합을 이용하여 배터리를 무선으로 충전하는 무선 충전 방식이 점차 스마트 단말기에 적용되고 있다.Recently, in order to reduce the inconvenience of directly connecting a smart terminal to an adapter or a host via a connection line, a wireless charging method of wirelessly charging a battery using magnetic coupling without electrical contact is gradually applied to a smart terminal .

무선으로 전기 에너지를 공급하거나 공급받기 위한 방법이 몇 가지 있는데, 대표적으로 전자기 유도 현상에 기초한 유도 결합(Inductive Coupling) 방식과 특정 주파수의 무선 전력 신호에 의한 전자기적 공진 현상에 기초한 공진 결합(Electromagnetic Resonance Coupling) 방식이 있다.There are several methods to supply or supply electric energy wirelessly. Typical examples include an inductive coupling based on electromagnetic induction phenomenon and an electromagnetic resonance based on electromagnetic resonance phenomenon by a specific frequency radio power signal Coupling method.

두 방식 모두 무선 충전 장치와 스마트 단말과 같은 전자 기기 사이에 통신 채널을 형성하여 데이터를 주고 받음으로써 전력 전송의 안정성을 확보하고 전송 효율을 높일 수 있는데, 유도 결합 방식은 무선으로 전력을 전송하는 동안 전력 수신 장치가 이동하여 전송 효율이 저하되기도 하고, 공진 결합 방식은 통신 채널에 잡음이 발생하여 전력 전송이 중단되는 현상이 발생하기도 한다.In both methods, communication channels are formed between electronic devices such as a wireless charging device and a smart terminal to exchange data, thereby securing the stability of power transmission and increasing transmission efficiency. In the inductive coupling method, The transmission efficiency may be deteriorated due to the movement of the power receiving apparatus. In the resonant coupling scheme, noise may be generated in the communication channel, and the power transmission may be interrupted.

유도 결합 방식이 적용되는 다중 코일 유형의 무선 충전기는 수신 장치의 현재 위치를 파악하는 과정을 거쳐 최적 위치의 1차 코일을 선택한 후 선택된 1차 코일을 통한 무선 전력 전송을 시작한다. 무선 전력 전송이 진행 중에 수신 장치 위치가 변경되어 현재 1차 코일에서 전력 전송이 어려울 때, 송신 장치는 전력 전송 동작을 멈추고 다시 어떤 1차 코일이 수신 장치 위치에 가까운지 판단하는 과정을 거치고 다시 전력 전송을 시작한다.The multi-coil type wireless charger to which the inductively coupled method is applied starts a wireless power transmission through a selected primary coil after selecting a primary coil at an optimum position through a process of determining a current position of the receiving device. When the position of the receiving apparatus is changed during the wireless power transmission and current power transmission in the primary coil is difficult, the transmitting apparatus stops the power transmission operation and again determines which primary coil is close to the position of the receiving apparatus, Start transmission.

즉, 무선 전력 전송 중 수신 장치의 이동에 의해 최적의 1차 코일이 변경되면, 1차 코일을 바꾸기 위해 충전을 중단하는 현상이 발생한다.That is, when the optimum primary coil is changed by the movement of the receiving device during wireless power transmission, there occurs a phenomenon of stopping charging to change the primary coil.

본 발명은 이러한 상황을 감안한 것으로, 본 발명의 목적은 끊김 없이 전력을 무선으로 전송하는 데 있다.The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to seamlessly transmit power wirelessly.

또한, 본 발명의 다른 목적은 전력 전송 중단 없이 1차 코일을 변경하는 무선 충전 전송 방법과 장치를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a wireless charging transmission method and apparatus for changing a primary coil without interruption of power transmission.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 방법은, 동작 코일로 선택된 1차 코일을 통해 수신 장치에 전력을 전송하는 단계; 전력을 전송하는 도중 하나 이상의 다른 1차 코일을 순차적으로 수신 장치와 LC 공진시키는 단계; 및 전력을 전송하는 도중 수신 장치가 이동한 것으로 판단될 때 LC 공진에 따른 응답 신호를 근거로 동작 코일을 변경하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a wireless power transmission method including: transmitting power to a reception device through a primary coil selected as an operation coil; Sequentially resonating one or more other primary coils with the receiving device during transmission of power; And changing an operation coil based on a response signal according to LC resonance when it is determined that the receiving apparatus has moved during transmission of power.

일 실시예에서, 전력을 전송하는 1차 코일이 수신 장치로부터 수신하는 에러가 소정 값 이상일 때 수신 장치가 이동한 것으로 판단할 수 있다.In one embodiment, it may be determined that the receiving device has moved when the error received from the receiving device by the primary coil that transmits power is greater than or equal to a predetermined value.

일 실시예에서, 하나 이상의 다른 1차 코일을 순차적이고 반복적으로 수신 장치와 LC 공진시킬 수 있다.In one embodiment, one or more other primary coils may be sequentially and repeatedly LC resonated with the receiving device.

일 실시예에서, 동작 코일에 이웃하는 다른 1차 코일만을 순차적이고 반복적으로 수신 장치와 LC 공진시킬 수 있다.In one embodiment, only the other primary coils neighboring the operating coil can be sequentially and repeatedly LC resonated with the receiving device.

일 실시예에서, 하나 이상의 다른 1차 코일과 수신 장치와의 LC 공진을 통해 수신되는 신호의 강도가 가장 높은 1차 코일을 동작 코일로 변경할 수 있다.In one embodiment, the primary coil having the highest intensity of the signal received via the LC resonance of one or more other primary coils and the receiving device may be changed to an operating coil.

본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치는, 직류 전원을 교류로 변환하기 위한 인버터, 수신 장치의 2차 코일과의 자기 유도 결합에 의해 전력을 전송하기 위한 1차 코일을 포함하는 둘 이상의 공진 회로 및 공진 회로에 흐르는 전류 파형의 변화를 감지하기 위한 센싱부를 포함하는 전력 변환부; 둘 이상의 공진 회로를 인버터에 연결하기 위한 스위칭부; 및 스위칭부를 제어하여 인버터에 연결할 공진 회로를 선택하고, 센싱부가 감지하는 변화를 근거로 수신 장치가 보내는 메시지를 추출하고 추출되는 메시지를 근거로 인버터의 동작을 제어하여 수신 장치로의 전력 전송을 제어하기 위한 제어부를 포함하여 구성되고, 제어부는, 전력 변환부를 제어하여, 동작 코일로 선택된 1차 코일을 통해 수신 장치에 전력을 전송하면서 수신 장치가 이동하는지 여부를 판단하고, 선택된 1차 코일을 통해 전력을 전송하는 도중 하나 이상의 다른 1차 코일을 순차적으로 수신 장치와 LC 공진시키고, 전력을 전송하는 도중 수신 장치가 이동한 것으로 판단할 때 LC 공진에 따라 수신 장치로부터 수신되는 응답 신호를 근거로 동작 코일을 변경하는 것을 특징으로 한다.A wireless power transmission apparatus according to another embodiment of the present invention includes an inverter for converting a direct current power source into an alternating current, at least two coils for transmitting power by magnetic induction coupling with a secondary coil of the receiving apparatus, A power conversion unit including a resonance circuit and a sensing unit for sensing a change in a current waveform flowing in the resonance circuit; A switching unit for connecting two or more resonant circuits to the inverter; And controlling the switching unit to select a resonant circuit to be connected to the inverter, extracting a message sent from the receiving apparatus based on a change sensed by the sensing unit, controlling the operation of the inverter based on the extracted message, Wherein the control unit controls the power conversion unit to determine whether the receiving apparatus is moving while transmitting power to the receiving apparatus through the primary coil selected as the operating coil, One or more other primary coils are sequentially LC-resonated with the receiving device while power is being transmitted, and when it is determined that the receiving device has moved during the power transmission, based on the response signal received from the receiving device according to LC resonance And the coil is changed.

따라서, 다중 코일 방식의 무선 충전기의 코일 중첩 영역에서 충전 중단 현상이 줄게 된다.Therefore, the charging stop phenomenon is reduced in the coil overlap region of the multi-coil type wireless charger.

또한, 끊김 없이 전력을 전송하여 전력 수신 장치의 충전 시간을 줄일 수 있게 되고, 사용자 만족도를 높일 수 있게 된다.In addition, it is possible to reduce the charging time of the power receiving apparatus by transmitting power without interruption, and it is possible to increase the user satisfaction.

도 1은 무선 전력 전송 장치로부터 전자 기기로 전력이 무선으로 전송되는 것을 개념적으로 나타낸 것이고,
도 2는 전자기 유도 방식으로 전력을 무선으로 전송하기 위한 전송 장치의 전력 변환부의 회로 구성을 개념적으로 도시한 것이고,
도 3은 무선 전력 전송 장치와 수신 장치가 전력과 메시지를 주고 받기 위한 구성을 도시한 것이고,
도 4는 무선 전력 전송 장치와 수신 장치 사이 전력 전송을 제어하기 위한 루프를 블록으로 도시한 것이고,
도 5는 다중 코일 방식의 무선 전력 전송 장치 위에 놓인 전자 기기의 위치가 바뀌는 것을 도시한 것이고,
도 6은 종래 다중 코일 방식의 무선 전력 전송 장치에서 전력을 전송할 코일을 변경하는 과정을 도시한 것이고,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 다중 코일 방식의 무선 전력 전송 장치에서 전력을 전송할 코일을 변경하는 과정을 도시한 것이고,
도 8은 본 발명이 적용되는 다중 코일 방식의 무선 전력 전송 장치의 구성을 도시한 것이고,
도 9는 다중 코일 방식의 무선 전력 전송 장치에서 무선 수신 장치와 유도 결합할 1차 코일을 선택하기 위한 기능 블록을 개념적으로 도시한 것이고,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 무선 전력 전송 장치가 동작 코일을 변경하는 방법에 대한 동작 흐름도를 도시한 것이다.Figure 1 conceptually illustrates that power is transmitted wirelessly from a wireless power transmission device to an electronic device,
FIG. 2 conceptually shows a circuit configuration of a power conversion unit of a transmission apparatus for wirelessly transmitting power in an electromagnetic induction manner,
FIG. 3 illustrates a configuration in which a wireless power transmission apparatus and a reception apparatus transmit and receive messages and power,
Figure 4 is a block diagram of a loop for controlling power transmission between a wireless power transmission device and a receiving device,
Fig. 5 shows a change in the position of an electronic device placed on a multi-coil wireless power transmission device,
FIG. 6 illustrates a conventional method of changing a coil for transmitting power in a multi-coil wireless power transmission apparatus,
FIG. 7 illustrates a process of changing a coil for transmitting power in a multi-coil wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention,
FIG. 8 shows a configuration of a multi-coil wireless power transmission apparatus to which the present invention is applied,
FIG. 9 conceptually shows a functional block for selecting a primary coil to be inductively coupled with a radio receiving apparatus in a multi-coil wireless power transmission apparatus,
10 illustrates an operational flow diagram of a method for a wireless power transmission apparatus to change an operating coil in accordance with an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명에 따른 무선 전력 전송 장치에 대한 실시예를 첨부하는 도면에 의거하여 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a wireless power transmission apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 무선 전력 전송 장치로부터 전자 기기로 전력이 무선으로 전송되는 것을 개념적으로 나타낸 것이다.FIG. 1 conceptually illustrates that power is transmitted wirelessly from a wireless power transmission device to an electronic device.

무선 전력 전송 장치(100)는, 무선 전력 수신 장치 또는 전자 기기(200)가 필요로 하는 전력을 무선으로 전달하는 전력 전달 장치이거나, 무선으로 전력을 전달함으로써 전자 기기(200)의 배터리를 충전하기 위한 무선 충전 장치일 수 있고, 또는 접촉되지 않은 상태에서 전원이 필요한 전자 기기(200)에 전력을 전달하는 여러 가지 형태의 장치로 구현될 수 있다.The wireless power transmission apparatus 100 may be a wireless power receiving apparatus or a power transmitting apparatus that wirelessly transmits power required by the electronic apparatus 200 or wirelessly transmits power to charge the battery of the electronic apparatus 200 And may be implemented in various types of devices that transmit power to the electronic device 200 that requires power in an untouched state.

전자 기기(200)는 무선 전력 전송 장치(100)로부터 무선으로 전력을 수신하여 동작이 가능한 기기로, 무선으로 수신되는 전력을 이용하여 배터리를 충전할 수도 있다. 무선으로 전력을 수신하는 전자 기기는 휴대가 가능한 전자 기기, 예를 들어 스마트 폰이나 스마트 단말, 태블릿 컴퓨터, 멀티미디어 단말, 키보드, 마우스, 영상 또는 음성의 보조 장치 등의 입출력 장치, 보조 배터리 등을 포함할 수 있다.The electronic device 200 may receive power wirelessly from the wireless power transmission apparatus 100 and operate the device, and may charge the battery using power received wirelessly. Electronic devices that receive power wirelessly include portable electronic devices such as smart phones or smart terminals, tablet computers, multimedia terminals, input / output devices such as keyboards, mice, video or voice assist devices, can do.

무선 전력 전송 장치(100)의 무선 전력 신호에 의한 전자기 유도 현상에 기초한 유도 결합 방식, 즉 무선 전력 전송 장치(100)에서 전송하는 무선 전력 신호에 의하여 전자 기기(200)에서 공진이 발생하고 공진 현상에 의하여 무선 전력 전송 장치(100)로부터 전자 기기(200)로 접촉 없이 무선으로 전력이 전달될 수 있는데, 전자기 유도 현상에 의하여 1차 코일에서 교류 전류에 의해 자기장을 변화시켜 2차 코일 쪽에 전류를 유도함으로써 전력을 전달한다.Resonance occurs in the electronic device 200 due to the inductive coupling method based on the electromagnetic induction phenomenon caused by the wireless power signal of the wireless power transmission apparatus 100, that is, the wireless power signal transmitted from the wireless power transmission apparatus 100, The electric power can be transmitted from the wireless power transmission apparatus 100 to the electronic device 200 without being in contact with the electronic device 200. The electromagnetic induction phenomenon can change the magnetic field by the alternating current in the primary coil, Thereby delivering power.

무선 전력 전송 장치(100)의 1차 코일에 흐르는 전류의 세기가 변화하면, 그 전류에 의해 1차 코일 또는 송신 코일(primary coil, TX coil)을 통과하는 자기장이 변화하고, 변화된 자기장은 전자 기기(200) 내의 2차 코일 또는 수신 코일(secondary coil, RX coil) 측에 유도 기전력을 발생시킨다.When the intensity of the current flowing through the primary coil of the wireless power transmission apparatus 100 changes, the magnetic field passing through the primary coil or the primary coil changes due to the current, And generates an induced electromotive force on the secondary coil or the secondary coil (RX coil) side in the main body 200.

무선 전력 전송 장치(100) 측의 1차 코일과 전자 기기(200) 측의 수신 코일이 근접하도록 무선 전력 전송 장치(100) 및 전자 기기(200)를 배치하고, 무선 전력 전송 장치(100)가 1차 코일의 전류가 변화하도록 제어하면, 전자 기기(200)는 수신 코일에 유도된 기전력을 이용하여 배터리와 같은 부하에 전원을 공급한다.The wireless power transmission apparatus 100 and the electronic apparatus 200 are disposed so that the primary coil on the side of the wireless power transmission apparatus 100 and the reception coil on the side of the electronic apparatus 200 are close to each other, If the current of the primary coil is controlled to change, the electronic device 200 supplies power to a load such as a battery using the electromotive force induced in the receiving coil.

유도 결합 방식에 의한 무선 전력 전달의 효율은, 무선 전력 전송 장치(100)와 전자 기기(200) 사이의 배치와 거리의 영향을 받게 되므로, 무선 전력 전송 장치(100)는 평평한 인터페이스 표면을 포함하도록 구성되고 인터페이스 표면의 하부에는 1차 코일이 장착되고, 인터페이스 표면 상부에 하나 이상의 전자 기기가 놓일 수 있다. 인터페이스 표면 하부에 장착된 1차 코일과 인터페이스 표면 상부에 위치한 수신 코일 사이 공간을 충분히 작게 함으로써 유도 결합 방식에 의한 무선 전력 전달의 효율을 올릴 수 있다.The efficiency of the wireless power transmission by the inductive coupling scheme is affected by the arrangement and the distance between the wireless power transmission apparatus 100 and the electronic apparatus 200 so that the wireless power transmission apparatus 100 includes a flat interface surface A primary coil is mounted at the bottom of the interface surface, and one or more electronic devices may be placed above the interface surface. By reducing the space between the primary coil mounted on the lower part of the interface surface and the receiving coil located above the interface surface, the efficiency of wireless power transmission by the inductive coupling method can be increased.

인터페이스 표면 상부에는 전자 기기가 놓일 위치를 지시하는 마크가 표시될 수 있는데, 인터페이스 표면 하부에 장착된 1차 코일과 수신 코일 사이의 배열이 적합하게 이루어지도록 하는 전자 기기의 위치를 지시할 수 있다. 전자 기기의 위치를 안내하기 위한 돌출 형태의 구조물이 인터페이스 표면 상부에 형성될 수도 있고, 인터페이스 표면 하부에 자석과 같은 자성체를 형성하여 전자 기기 내부에 마련된 다른 극의 자성체와의 인력에 의하여 1차 코일과 수신 코일이 잘 배열되도록 안내할 수도 있다.Above the interface surface, a mark indicating the position at which the electronic device is to be placed may be indicated, which may indicate the position of the electronic device which makes the arrangement between the primary coil and the receiving coil mounted below the interface surface appropriate. A protruding structure for guiding the position of the electronic device may be formed on the upper surface of the interface, a magnetic body such as a magnet may be formed on the lower surface of the interface, and the magnetic force of the magnetic body, And the receiving coils may be arranged well.

도 2는 전자기 유도 방식으로 전력을 무선으로 전송하기 위한 전송 장치의 전력 변환부의 회로 구성을 개념적으로 도시한 것이다.2 conceptually shows a circuit configuration of a power conversion unit of a transmission apparatus for wirelessly transmitting power in an electromagnetic induction manner.

무선 전력 전송 장치는 크게 전원 및 인버터와 공진 회로로 구성되는 전력 변환부를 포함하여 구성될 수 있는데, 전원은 전압원이나 전류원이 될 수 있고 전력 변환부는 전원으로부터 공급되는 전력을 무선 전력 신호로 변환하여 수신 장치에 전달한다. 무선 전력 신호는 공진 특성을 갖는 자기장 또는 전자기장 형태로 형성되고, 공진 회로는 무선 전력 신호를 발생시키는 코일을 포함한다.The wireless power transmission device may include a power conversion unit including a power source and an inverter and a resonant circuit. The power source may be a voltage source or a current source. The power conversion unit converts power supplied from the power source into a wireless power signal, Device. The wireless power signal is formed in the form of a magnetic field or an electromagnetic field having a resonant characteristic, and the resonant circuit includes a coil for generating a wireless power signal.

인버터는 스위칭 소자와 제어 회로를 통해 직류 입력을 원하는 전압과 주파수의 교류 파형으로 변환하는데, 도 2에서는 풀 브리지(Full-bridge) 인버터를 도시한 것이고, 하프 브리지 인버터 등 다른 종류의 인버터도 가능하다.The inverter converts a DC input to an AC waveform of a desired voltage and frequency through a switching element and a control circuit. FIG. 2 shows a full-bridge inverter, and other types of inverters such as a half bridge inverter are also possible .

공진 회로는 자기 유도 방식으로 전력을 전송할 1차 코일(Lp)과 커패시터(Cp)를 포함하여 구성되는데, 코일과 커패시터가 전력 전송의 기본 공진 주파수를 결정한다. 1차 코일은 전류의 변화에 따라 무선 전력 신호에 해당하는 자기장을 형성하고, 평판 형태 또는 솔레노이드 형태로 구현될 수 있다.The resonant circuit includes a primary coil Lp and a capacitor Cp for transmitting power in a magnetic induction manner. The coil and the capacitor determine the fundamental resonant frequency of the power transmission. The primary coil forms a magnetic field corresponding to the radio power signal in accordance with the change of current, and can be realized in the form of a plate or a solenoid.

인버터에 의해 변환된 교류 전류가 공진 회로를 구동시킴으로써 1차 코일에 자기장이 형성되는데, 인버터가 공진 회로의 공진 주파수에 가까운 주파수의 교류를 생성하여 전송 장치의 전송 효율을 높일 수 있고, 인버터를 제어함으로써 전송 장치의 전송 효율을 변경할 수 있다.A magnetic field is formed in the primary coil by driving the resonance circuit by the alternating current converted by the inverter. The inverter generates an alternating current having a frequency close to the resonance frequency of the resonance circuit to increase the transmission efficiency of the transmission device, The transmission efficiency of the transmission apparatus can be changed.

도 3은 무선 전력 전송 장치와 수신 장치가 전력과 메시지를 주고 받기 위한 구성을 도시한 것이다.FIG. 3 illustrates a configuration in which a wireless power transmission apparatus and a reception apparatus send and receive power and messages.

전력 변환부는 수신 장치의 수신 상태와 상관 없이 일방적으로 전력을 전송할 뿐이므로, 수신 장치의 상태에 맞도록 전력을 전송하기 위해서는 수신 장치로부터 수신 상태와 관련된 피드백을 받기 위한 구성이 무선 전력 전송 장치에 필요하다.Since the power conversion unit only transmits power unilaterally regardless of the reception state of the reception apparatus, in order to transmit the power according to the state of the reception apparatus, a configuration for receiving feedback related to the reception state from the reception apparatus is required for the wireless power transmission apparatus Do.

무선 전력 전송 장치(100)는 전력 변환부(110), 통신부(120), 제어부(130) 및 전원부(140)를 포함하여 구성될 수 있고, 무선 전력 수신 장치(200)는 전력 수신부(210), 통신부(220) 및 제어부(230)를 포함하여 구성될 수 있고 수신되는 전력이 공급될 부하(250)를 더 포함하여 구성될 수 있다.The wireless power transmission apparatus 100 may include a power conversion unit 110, a communication unit 120, a controller 130 and a power unit 140. The wireless power reception apparatus 200 may include a power reception unit 210, A communication unit 220, and a control unit 230, and may further include a load 250 to which received power is to be supplied.

전력 변환부(110)는, 도 2의 인버터와 공진 회로로 구성되고, 무선 전력 신호를 형성시키기 위해 사용되는 주파수, 전압, 전류 등의 특성을 조절할 수 있는 회로를 더 포함하도록 구성될 수 있다.The power conversion unit 110 may be configured to include a circuit which is composed of an inverter and a resonant circuit of Fig. 2 and can control characteristics of frequency, voltage, current, etc. used for forming a wireless power signal.

통신부(120)는, 전력 변환부(110)에 연결되어, 전송 장치(100)로부터 자기 유도에 따라 무선으로 전력을 수신하는 수신 장치(200)에 의하여 변조되는 무선 전력 신호를 복조하여 전력 제어 메시지를 검출할 수 있다.The communication unit 120 is connected to the power conversion unit 110 and demodulates the wireless power signal modulated by the reception device 200 that receives power wirelessly according to the magnetic induction from the transmission device 100, Can be detected.

제어부(130)는, 통신부(120)가 검출하는 메시지를 기초로, 전력 변환부(110)의 동작 주파수, 전압, 전류 중 하나 이상의 특성을 결정하고, 전력 변환부(110)를 제어하여 전력 변환부(110)가 메시지에 적합한 무선 전력 신호를 생성하도록 할 수 있다. 통신부(120)와 제어부(130)는 하나의 모듈로 구성될 수 있다.The control unit 130 determines one or more characteristics of the operating frequency, voltage, and current of the power conversion unit 110 based on the message detected by the communication unit 120, and controls the power conversion unit 110 to perform power conversion Unit 110 to generate a wireless power signal suitable for the message. The communication unit 120 and the control unit 130 may be composed of one module.

전력 수신부(210)는, 전력 변환부(110)의 1차 코일에서 발생하는 자기장의 변화에 따라 유도 기전력이 발생하는 수신 코일과 커패시터로 구성되는 매칭 회로를 포함하고, 수신 코일에 흐르는 교류 전류를 정류하여 직류 전류를 출력하는 정류 회로를 포함할 수 있다.The power receiving unit 210 includes a matching circuit composed of a receiving coil and a capacitor for generating an induced electromotive force in accordance with a change in the magnetic field generated in the primary coil of the power converting unit 110, And a rectifying circuit for rectifying and outputting a direct current.

수신 장치의 통신부(220)는, 전력 수신부(210)에 연결되고, DC에서의 저항 부하 및/또는 AC에서의 용량성 부하를 조절하는 방식으로 전력 수신부의 부하를 조절함으로써, 전송 장치와 수신 장치 사이의 무선 전력 신호를 변화시켜 전력 제어 메시지를 전송 장치에 전송할 수 있다.The communication unit 220 of the receiving apparatus is connected to the power receiving unit 210 and adjusts the load of the power receiving unit in such a manner as to adjust the resistive load at DC and the capacitive load at AC, To transmit the power control message to the transmitting apparatus.

수신 장치의 제어부(230)는, 수신 장치에 포함된 각 구성 요소를 제어하는데, 전력 수신부(210)의 출력을 전류 또는 전압 형태로 측정하고, 이를 근거로 통신부(220)를 제어하여 무선 전력 전송 장치(100)에 전력 제어 메시지를 전달할 수 있다. 메시지는 무선 전력 전송 장치(100)로 하여금 무선 전력 신호의 전달을 시작하거나 종료하도록 지시할 수 있고 또한 무선 전력 신호의 특성을 조절하도록 할 수 있다.The control unit 230 of the receiving apparatus controls each component included in the receiving apparatus. The controller 230 measures the output of the power receiving unit 210 in the form of current or voltage, controls the communication unit 220 based on the measured current, And may transmit a power control message to the device 100. The message may direct the wireless power transmission apparatus 100 to start or terminate the transmission of the wireless power signal and may also cause the characteristics of the wireless power signal to be adjusted.

전송 장치의 전력 변환부(110)에 의하여 형성된 무선 전력 신호는 전력 수신부(210)에 의하여 수신되고, 수신 장치의 제어부(230)는 무선 전력 신호를 변조하도록 통신부(220)를 제어하는데, 제어부(230)는 통신부(220)의 리액턴스(reactance)를 변경시킴으로써 무선 전력 신호로부터 수신하는 전력량이 변하도록 하는 변조 과정을 수행할 수 있다. 무선 전력 신호로부터 수신되는 전력량이 변하면 무선 전력 신호를 형성시키는 전력 변환부(110)의 전류 및/또는 전압도 바뀌고, 무선 전력 전송 장치(100)의 통신부(120)는 전력 변환부(110)의 전류 및/또는 전압의 변경을 감지하여 복조 과정을 수행할 수 있다.The wireless power signal formed by the power conversion unit 110 of the transmission apparatus is received by the power reception unit 210 and the control unit 230 of the reception apparatus controls the communication unit 220 to modulate the wireless power signal, 230 may perform a modulation process to change the amount of power received from the wireless power signal by changing the reactance of the communication unit 220. [ When the amount of power received from the wireless power signal changes, the current and / or voltage of the power conversion unit 110 that forms the wireless power signal also changes, and the communication unit 120 of the wireless power transmission apparatus 100 transmits / The demodulation process can be performed by detecting a change in current and / or voltage.

수신 장치의 제어부(230)는, 무선 전력 전송 장치(100)에게 전달하고자 하는 메시지를 포함하는 패킷을 생성하고 생성되는 패킷을 포함하도록 무선 전력 신호를 변조하고, 전송 장치의 제어부(130)는 통신부(120)를 통해 추출한 패킷을 디코딩 하여 전력 제어 메시지를 획득할 수 있는데, 수신 장치의 제어부(230)는 수신되는 파워를 조절하기 위하여 전력 수신부(210)를 통해 수신되는 전력량을 근거로 무선 전력 신호의 특성을 변경을 요청하는 메시지를 전송할 수 있다.The control unit 230 of the receiving apparatus generates a packet including a message to be transmitted to the wireless power transmission apparatus 100 and modulates the wireless power signal to include a generated packet, The control unit 230 of the receiving apparatus decodes a packet extracted through the power control unit 120 and receives a power control message based on the amount of power received through the power receiving unit 210 to adjust the received power. Lt; RTI ID = 0.0 > a < / RTI >

도 4는 무선 전력 전송 장치와 수신 장치 사이 전력 전송을 제어하기 위한 루프를 블록으로 도시한 것이다.Figure 4 is a block diagram of a loop for controlling power transfer between a wireless power transmission device and a receiving device.

전송 장치(100)의 전력 변환부(110)에서 발생하는 자기장의 변화에 따라 수신 장치(200)의 전력 수신부(210)에서 전류가 유도되어 전력이 전송되고, 수신 장치의 제어부(230)는 원하는 제어 점, 즉 원하는 출력 전류 및/또는 전압을 선택하고, 전력 수신부(210)을 통해 수신되는 전력의 실제 제어 점을 결정한다.A current is induced in the power receiving unit 210 of the receiving apparatus 200 according to a change in the magnetic field generated by the power converting unit 110 of the transmitting apparatus 100 so that the power is transmitted, I.e., the desired output current and / or voltage, and determines the actual control point of the power received via the power receiver 210. [

수신 장치의 제어부(230)는 전력이 전송되는 동안 원하는 제어 점과 실제 제어 점을 이용하여 제어 에러 값을 계산하는데, 예를 들어 2개의 출력 전압 또는 전류의 차이를 제어 에러 값으로 취할 수 있다. 원하는 제어 점에 도달하기 위해 적은 전력이 요구되면, 예를 들어 마이너스 값이 되고, 원하는 제어 점에 도달하기 위해 더 많은 전력이 필요하면 플러스 값이 되도록 제어 에러 값을 결정할 수 있다. 수신 장치의 제어부(230)는 통신부(220)를 통해 전력 수신부(210)의 리액턴스를 시간에 따라 변경하는 방식으로 계산된 제어 에러 값을 포함하는 패킷을 생성하여 전송 장치(100)에 전송할 수 있다.The control unit 230 of the receiving apparatus calculates a control error value using a desired control point and an actual control point during power transmission, for example, taking a difference between two output voltages or currents as a control error value. The control error value can be determined to be a positive value if less power is required to reach the desired control point, for example a negative value, and if more power is needed to reach the desired control point. The control unit 230 of the receiving apparatus may generate a packet including the control error value calculated by a method of changing the reactance of the power receiving unit 210 with time through the communication unit 220 and transmit the generated packet to the transmitting apparatus 100 .

전송 장치의 통신부(120)는 수신 장치(200)에 의하여 변조되는 무선 전력 신호에 포함되는 패킷을 복조하여 메시지를 검출하는데, 제어 에러 값을 포함하는 제어 에러 패킷을 복조할 수 있다.The communication unit 120 of the transmission apparatus can demodulate the control error packet including the control error value by demodulating the packet included in the wireless power signal modulated by the reception apparatus 200 to detect the message.

전송 장치의 제어부(130)는, 통신부(120)를 통해 추출한 제어 에러 패킷을 디코딩 하여 제어 에러 값을 얻고, 전력 변환부(110)에 실제로 흐르는 실제 전류 값과 제어 에러 값을 이용하여 수신 장치가 원하는 전력을 전송하기 위한 새로운 전류 값을 결정할 수 있다.The control unit 130 of the transmission apparatus decodes the control error packet extracted through the communication unit 120 to obtain the control error value and controls the receiving apparatus to use the actual current value and the control error value actually flowing in the power conversion unit 110 A new current value for transmitting the desired power can be determined.

전송 장치의 제어부(130)는, 수신 장치로부터 제어 에러 패킷을 수신하는 과정으로부터 시스템이 안정화되면, 1차 코일에 흐르는 실제 전류 값이 새로운 전류 값이 되도록 새로운 동작 점, 즉 1차 코일에 인가되는 AC 전압의 크기, 주파수, 듀티 비 등이 새로운 값에 이르도록 전력 변환부(110)를 제어하고, 수신 장치가 추가로 제어 정보나 상태 정보를 통신할 수 있도록 새로운 동작 점을 계속 유지하도록 한다.When the system is stabilized in the process of receiving the control error packet from the receiving apparatus, the control unit 130 of the transmission apparatus determines whether the actual current value flowing through the primary coil is a new operating point, The power conversion unit 110 is controlled so that the magnitude, frequency, duty ratio, etc. of the AC voltage reaches the new value, and the new operating point is maintained so that the receiving apparatus can further communicate the control information and the state information.

무선 전력 전송 장치(100)와 무선 전력 수신 장치(200) 사이 상호 작용은 선택(selection), 핑(ping), 식별/구성(identification & configuration) 및 파워 전송(power transfer)을 포함하여 4가지 단계로 이루어질 수 있다. 선택 단계는 전송 장치가 인터페이스 표면 위에 놓인 대상물을 발견하기 위한 단계이고, 핑 단계는 대상물이 수신 장치를 포함하는 지 여부를 확인하는 단계이고, 식별/구성 단계는 수신 장치에 전력을 보내기 위한 준비 단계로 수신 장치로부터 적절한 정보를 수신하고 이를 근거로 수신 장치와 전력 전송 계약(Power Transfer Contract)을 체결하고, 파워 전송 단계는 전송 장치와 수신 장치의 상호 작용으로 실제로 전력을 무선으로 수신 장치에 전송하는 단계이다.The interaction between the wireless power transmission apparatus 100 and the wireless power receiving apparatus 200 is performed in four steps including selection, ping, identification & configuration, and power transfer. &Lt; / RTI > The selecting step is a step for detecting an object on which the transmitting apparatus is placed on the interface surface, the step for confirming whether or not the object includes the receiving apparatus, and the identifying / configuring step includes a preparing step for sending power to the receiving apparatus Receives the appropriate information from the receiving device and establishes a power transfer contract with the receiving device based thereon, and the power transmitting step transmits the power actually to the receiving device wirelessly with the interaction of the transmitting device and the receiving device .

핑 단계에서는, 수신 장치(200)가 1차 코일과 수신 코일의 자속 결합 정도를 가리키는 신호 강도 패킷(Signal Strength Packet, SSP)을 공진 파형의 변조를 통해 전송 장치(100)에 전송하는데, 신호 강도 패킷(SSP)은 수신 장치에서 정류한 전압을 모니터링 하여 생성하는 메시지로서, 송신 장치(100)는 이를 수신 장치(200)로부터 수신하여 전력 전송을 위한 초기 구동 주파수를 선정하는 데 활용할 수 있다.In the step of transmitting, the receiving apparatus 200 transmits a signal strength packet (SSP) indicating the degree of magnetic flux coupling between the primary coil and the receiving coil to the transmitting apparatus 100 through the modulation of the resonance waveform, The packet SSP is a message generated by monitoring the voltage rectified by the receiving device. The transmitting device 100 may receive the message from the receiving device 200 and use it to select an initial driving frequency for power transmission.

식별/구성 단계에서는, 수신 장치(200)의 버전, 제조사 코드, 장치 식별 정보 등을 포함하는 식별 패킷(Identification Packet), 수신 장치(200)의 최대 파워, 파워 전송 방법 등의 정보를 포함하는 구성 패킷(Configuration Packet) 등을 수신 장치(200)가 전송 장치(100)에 전송한다.In the identification / configuration step, a configuration including information such as an identification packet (identification packet) including a version of the receiving apparatus 200, a maker code, apparatus identification information, a maximum power of the receiving apparatus 200, And transmits a packet (Configuration Packet) or the like to the transmission apparatus 100 by the reception apparatus 200.

파워 전송 단계에서는, 수신 장치(200)가 전력 신호를 수신하는 동작 점과 파워 전송 계약에서 정한 동작 점과의 차이를 가리키는 제어 에러 패킷(Control Error Packet, CEP), 수신 장치(200)가 인터페이스 표면을 통해 수신하는 파워의 평균 값을 가리키는 수신 파워 패킷(Received Power Packet, RPP) 등을 수신 장치(200)가 전송 장치(100)에 전송한다.In the power transmission step, a control error packet (CEP) indicating the difference between the operating point at which the receiving apparatus 200 receives the power signal and the operating point defined in the power transmission contract, The receiving device 200 transmits to the transmitting apparatus 100 a received power packet (RPP) indicating an average value of the power received through the transmitting apparatus 100. [

수신 파워 패킷(RPP)은, 수신 장치의 전력 수신부(210)의 정류 전압, 부하 전류, 옵셋 전력 등을 감안한 수신 전력량 데이터로, 수신 장치(200)에 의해 전력을 수신 중에 계속하여 전송 장치(100)로 전송되고, 전송 장치(100)는 이를 수신하여 전력 제어를 위한 연산 인자로 사용한다.The received power packet RPP is the received power amount data in consideration of the rectified voltage, the load current, and the offset power of the power receiving unit 210 of the receiving apparatus and is continuously transmitted to the transmitting apparatus 100 , And the transmission apparatus 100 receives it and uses it as an operation factor for power control.

전송 장치의 통신부(120)는 각각 공진 파형의 변화로부터 패킷을 추출하고, 제어부(130)는 추출되는 패킷을 디코딩 하여 메시지를 얻고 이를 기초로 전력 변환부(110)를 제어하여 수신 장치(200)가 요청하는 대로 파워 전송 특성을 바꾸면서 전력을 무선으로 전송할 수 있다.The communication unit 120 of the transmission apparatus extracts a packet from a change in the resonance waveform, and the control unit 130 decodes the extracted packet to obtain a message, controls the power conversion unit 110 based on the decoded packet, Power can be transmitted wirelessly while changing the power transfer characteristics as required.

한편, 유도 결합에 의해 전력을 무선으로 전달 방식에서 그 효율은 주파수 특성에 따른 영향은 적으나, 전송 장치(100)와 수신 장치(200) 사이의 배열과 거리의 영향을 받게 된다.On the other hand, the efficiency of the wireless transmission of the power by the inductive coupling is less affected by the frequency characteristics, but is influenced by the arrangement and distance between the transmission apparatus 100 and the reception apparatus 200.

무선 전력 신호가 도달할 수 있는 영역을 두 가지로 구분할 수 있는데, 전송 장치(100)가 수신 장치(200)에 무선으로 전력을 전달할 때 높은 효율의 자기장이 통과할 수 있는 인터페이스 표면의 부분을 활동 영역이라고 할 수 있고, 전송 장치(100)가 수신 장치(200)의 존재를 감지할 수 있는 영역을 감지 영역이라 할 수 있다.The area in which the wireless power signal can reach can be divided into two areas: the portion of the interface surface through which a high efficiency magnetic field can pass when the transmitting device 100 wirelessly transmits power to the receiving device 200, And a region in which the transmission apparatus 100 can detect the presence of the reception apparatus 200 can be referred to as a detection region.

전송 장치의 제어부(130)는, 수신 장치(200)가 활동 영역 또는 감지 영역에 배치되거나 제거되었는지 여부에 대하여 감지할 수 있는데, 전력 변환부(110)에서 형성되는 무선 전력 신호를 이용하거나 별도로 구비되는 센서에 의하여 수신 장치(200)가 활동 영역 또는 감지 영역에 배치되었는지 여부를 검출할 수 있다.The control unit 130 of the transmission apparatus can detect whether or not the receiving apparatus 200 is disposed or removed in the active area or the sensing area. The control unit 130 may use the wireless power signal generated by the power conversion unit 110, It is possible to detect whether or not the receiving apparatus 200 is placed in the active area or the sensing area by the sensor.

예를 들어, 전송 장치의 제어부(130)는 감지 영역에 존재하는 수신 장치(200)로 인하여 무선 전력 신호가 영향을 받아 전력 변환부(110)의 무선 전력 신호를 형성하기 위한 전력의 특성이 변화하는지 여부를 모니터링 함으로써 수신 장치(200)의 존재를 검출할 수 있다. 전송 장치의 제어부(130)는 수신 장치(200)의 존재를 검출한 결과에 따라 수신 장치(200)를 식별하는 과정을 수행하거나 무선 전력 전송을 시작할 것인지 여부 등을 결정할 수 있다.For example, the control unit 130 of the transmission apparatus determines whether the characteristics of the power for forming the wireless power signal of the power conversion unit 110 are changed due to the wireless power signal being affected by the reception apparatus 200 existing in the sensing area The presence of the receiving apparatus 200 can be detected. The control unit 130 of the transmission apparatus can determine whether to perform the process of identifying the reception apparatus 200 or start the wireless power transmission according to a result of detecting the presence of the reception apparatus 200. [

전송 장치의 전력 변환부(110)는 위치 결정부를 더 포함할 수 있는데, 위치 결정부는 유도 결합 방식에 의한 무선 전력 전달의 효율을 높이기 위하여 1차 코일을 이동 또는 회전시킬 수 있고, 특히 수신 장치(200)가 전송장치(100)의 활동 영역 내에 존재하지 않는 경우에 사용될 수 있다.The power conversion unit 110 of the transmission apparatus may further include a position determination unit. The position determination unit may move or rotate the primary coil to increase the efficiency of the wireless power transmission by the inductive coupling method. In particular, 200 may not be present in the active area of the transmission apparatus 100. [

위치 결정부는 전송 장치(100)의 1차 코일과 수신 장치(200)의 수신 코일의 중심간 거리가 일정 범위 이내가 되도록 1차 코일을 이동시키거나 1차 코일과 수신 코일의 중심이 중첩되도록 1차 코일을 이동시키는 구동부를 포함하도록 구성될 수 있다. 이를 위해 전송 장치(100)는 수신 장치(200)의 위치를 감지하기 위한 센서나 감지부를 더 구비할 수 있고, 전송 장치의 제어부(130)는 감지부의 센서로부터 수신하는 수신 장치(200)에 대한 위치 정보를 기초로 위치 결정부를 제어할 수 있다.The position determining unit moves the primary coil so that the distance between the center of the primary coil of the transmitting device 100 and the center of the receiving coil of the receiving device 200 is within a certain range, And a driving unit for moving the car coil. For this, the transmission apparatus 100 may further include a sensor or a sensing unit for sensing the position of the receiving apparatus 200, and the controller 130 of the transmitting apparatus may include a sensor for sensing the position of the receiving apparatus 200, It is possible to control the positioning unit based on the position information.

또는, 전송 장치의 제어부(130)는 통신부(120)를 통하여 수신 장치(200)와의 배열 또는 거리에 대한 제어 정보를 수신하고 이를 기초로 위치 결정부를 제어할 수도 있다.Alternatively, the control unit 130 of the transmission apparatus may receive control information on the arrangement or distance with respect to the reception apparatus 200 through the communication unit 120, and may control the positioning unit based on the control information.

또한, 전송 장치(100)는 둘 이상 복수의 1차 코일을 포함하도록 형성되어 복수의 1차 코일 중에서 수신 장치(200)의 수신 코일과 적합하게 배열되는 일부의 코일을 선택적으로 이용하여 전송 효율을 높일 수 있는데, 이 경우 위치 결정부는 복수의 1차 코일 중에서 어느 것이 전력 전달을 위하여 사용될 것인지 결정할 수 있다.Further, the transmission apparatus 100 may be configured to include two or more primary coils and selectively use a part of the coils suitably arranged with the reception coils of the reception apparatus 200 among the plurality of primary coils, In which case the positioning portion can determine which of the plurality of primary coils is to be used for power transfer.

활동 영역을 통과하는 자기장을 형성시키는 단일 1차 코일 또는 하나 이상의 1차 코일들의 조합을 주요 셀(primary cell)로 지칭할 수 있는데, 전송 장치의 제어부(130)는, 수신 장치(200)의 위치를 감지하고 이를 기초로 활동 영역을 결정하고, 활동 영역에 대응되는 주요 셀을 구성하는 전송 모듈을 연결하고 해당 전송 모듈의 1차 코일과 수신 장치(200)의 수신 코일이 유도 결합될 수 있도록 제어할 수 있다.A single primary coil or a combination of one or more primary coils forming a magnetic field passing through the active area may be referred to as a primary cell, Detects the active area, determines the active area based on the detected active area, connects the transmission module constituting the main cell corresponding to the active area, controls the primary coil of the transmission module and the reception coil of the reception device 200 to be inductively coupled can do.

한편, 수신 장치(200)는 스마트 폰 또는 멀티미디어 재생 단말을 포함하는 스마트 폰이나 스마트 기기와 같은 전자 기기 내에 내장되고, 전자 기기가 전송 장치(100)의 인터페이스 표면 위에 수직이나 수평 방향으로 일정하지 않은 방향이나 위치로 놓이게 되므로, 전송 장치는 넓은 활동 영역을 필요로 한다.On the other hand, the receiving device 200 is embedded in an electronic device such as a smart phone or a smart device including a smart phone or a multimedia reproducing terminal, and the electronic device is not vertically or horizontally fixed on the interface surface of the transmitting device 100 Direction or position, the transmission apparatus needs a wide activity area.

활동 영역을 넓히기 위하여 복수 개의 전송 코일을 사용할 경우, 전송 코일 개수만큼 구동 회로가 필요하고 복수 개의 전송 코일에 대한 제어가 복잡해지므로, 제품화할 때 전송 장치 즉 무선 충전기의 비용 증가가 발생한다. 또한, 활동 영역을 확대하기 위하여 전송 코일의 위치를 바꾸는 방식을 적용하는 경우에도 전송 코일의 위치를 옮기기 위한 이송 메커니즘을 구비해야 하므로, 부피와 무게가 커지고 제작 비용이 많아지는 문제가 있다.When a plurality of transmission coils are used for widening the active area, a driving circuit is required for the number of transmission coils and control for a plurality of transmission coils is complicated, resulting in an increase in the cost of the transmission device, that is, the wireless charger. In addition, even if a method of changing the position of the transmission coil is applied to enlarge the active area, there is a problem that the transportation mechanism for moving the position of the transmission coil must be provided, so that the volume and weight are increased and the production cost is increased.

위치가 고정된 하나의 1차 코일을 가지고도 활동 영역을 확장하는 방법이 있다면 효과적이지만, 단순하게 1차 코일의 크기를 키운다면 1차 코일의 단위 면적당 자속 밀도가 떨어지고 송수신 코일 사이에 자기 결합력이 약해져 기대하는 만큼 활동 영역이 증가하지도 않고 전송 효율도 떨어지게 된다.However, if the size of the primary coil is simply increased, the magnetic flux density per unit area of the primary coil is lowered and the magnetic coupling force between the transmitting and receiving coils is reduced The activity area is not increased and the transmission efficiency is lowered as expected.

이와 같이, 활동 영역의 확대와 전송 효율의 향상을 위하여 1차 코일의 적절한 형상과 크기를 결정하는 것이 중요하다. 둘 이상의 1차 코일을 채용하는 다중 코일 방식이 무선 전력 전송 장치의 활동 영역을 확대하는 방법으로 효과적이다.Thus, it is important to determine the proper shape and size of the primary coil in order to expand the active area and improve the transmission efficiency. A multi-coil scheme employing two or more primary coils is effective as a method for expanding the active area of the wireless power transmission device.

도 5는 다중 코일 방식의 무선 전력 전송 장치 위에 놓인 전자 기기의 위치가 바뀌는 것을 도시한 것이다.Fig. 5 shows a change in the position of an electronic device placed on a multi-coil wireless power transmission device.

다중 코일 방식의 무선 전력 전송 장치는 위치를 달리하는 둘 이상의 1차 코일을 포함하여 둘 이상의 전자 기기에 동시에 전력을 전송할 수 있는데, 도 5와 같이 Coil 1 내지 Coil 3과 같이 3개의 1차 코일을 포함하는 다중 코일 방식의 무선 전력 전송 장치에서 Coil 1을 통해 스마트 폰으로 무선으로 전력을 전송하는 도중 스마트 폰이 이동하여 Coil 1의 중앙에서 벗어나는 경우, 전력 전송 효율이 떨어지고 수신 장치인 스마트 폰은 떨어진 전송 효율을 올리기 위한 여러 수단을 동원하면서 발열하게 된다.A multi-coil wireless power transmission apparatus can transmit power simultaneously to two or more electronic devices including two or more primary coils having different positions. As shown in FIG. 5, three primary coils such as Coil 1 to Coil 3 In a multi-coil wireless power transmission apparatus including Coil 1, when a smart phone moves away from the center of Coil 1 while power is transmitted to a smartphone wirelessly through a Coil 1, the power transmission efficiency is lowered, The heat is generated while using various means for increasing the transmission efficiency.

도 6은 종래 다중 코일 방식의 무선 전력 전송 장치에서 전력을 전송할 코일을 변경하는 과정을 도시한 것이다.FIG. 6 illustrates a conventional method of changing a coil for transmitting power in a multi-coil wireless power transmission apparatus.

다중 코일 방식의 무선 전력 전송 장치는, 수신 장치가 감지되면, 1차 코일들에 대해서 순차적으로 무선 전력 전송을 시도하고, 즉 LC 공진을 일으키고, 각 1차 코일의 무선 전력 신호에 대해 수신 장치로부터 수신되는 응답 신호를 근거로 최적의 1차 코일을 결정할 수 있다.When a receiving apparatus is detected, a multi-coil wireless power transmission apparatus attempts to sequentially transmit radio power to primary coils, that is, it causes LC resonance, and transmits a radio power signal of each primary coil from a receiving apparatus The optimum primary coil can be determined based on the received response signal.

도 6에서, 예를 들어 2개의 1차 코일(TX Coil #1과 TX Coil #2)을 통해 무선 전력 신호를 수신 장치에 전달하고, 수신 장치의 응답 신호가 1차 코일 #1에 대한 응답 신호의 강도가 더 크기 때문에 1차 코일 #1이 최적 1차 코일로 선택되어 1차 코일 #1을 통한 전력 전송 동작이 수행되고, 전송 장치는 전력 전송 동작 중 계속하여 수신 장치로부터 제어 에러 패킷을 수신 받고 이를 근거로 전송 장치 위에서 수신 장치의 이동 여부를 판단할 수 있다.In Figure 6, for example, a wireless power signal is transmitted to a receiving device via two primary coils (TX Coil # 1 and TX Coil # 2), and a response signal of the receiving device is transmitted as a response signal The primary coil # 1 is selected as the optimum primary coil so that the power transmission operation through the primary coil # 1 is performed, and the transmitting apparatus continuously receives the control error packet from the receiving apparatus during the power transmission operation Based on this, it is possible to determine whether the receiving apparatus is moved on the transmitting apparatus.

전송 코일 #1을 통한 전력 전송 동작이 수행되는 도중 수신 장치로부터 전달되는 제어 에러 값이 소정 값 이상이 되면, 즉 수신 장치의 위치가 옮겨졌다고 판단되면, 진행 중인 전력 전송을 멈추고 다시 1차 코일들에 대해서 순차적으로 무선 전력 전송을 시도하는데, 도 6의 예에서 1차 코일 #2에 대한 응답 신호가 더 크기 때문에, 1차 코일 #2가 최적 1차 코일로 선택되어 1차 코일 #2를 통한 전력 전송 동작이 수행된다.If it is determined that the control error value transmitted from the receiving device during the power transmission operation through the transmission coil # 1 is equal to or greater than a predetermined value, that is, the position of the receiving device is moved, the ongoing power transmission is stopped, 2, since the response signal to the primary coil # 2 is larger in the example of FIG. 6, the primary coil # 2 is selected as the optimum primary coil and is transmitted through the primary coil # 2 A power transmission operation is performed.

이와 같이, 종래에는 소정 1차 코일을 통해 전력을 전송하는 중에 전송 효율이 떨어지면 수신 장치가 이동했다고 판단하여, 전력 전송 동작을 멈추고 최적의 1차 코일을 결정하는 구간을 마련하여, 전력 전송이 연속되지 않고 중단되는 문제가 있다.In this way, conventionally, when the transmission efficiency drops during the transmission of power through the predetermined primary coil, it is determined that the receiving apparatus has moved, and a section for determining the optimum primary coil by stopping the power transmission operation is provided, There is a problem in that it is interrupted.

본 발명에서는, 전력 전송 동작이 진행 중 수신 장치로부터 전달되는 제어 에러 값이 소정 값 이상이 되어 전력 전송을 멈추고 최적의 동작 코일에 해당하는 1차 코일을 찾는 동작을 수행하는 대신, 소정 1차 코일을 통해 전력 전송 동작이 수행되는 도중 이웃하는 1차 코일들이 순차적으로 또한 반복적으로 LC 공진을 일으키고, 전력 전송 중인 1차 코일에 대한 제어 에러 값이 크게 될 때 이웃하는 1차 코일들에 대한 수신 장치의 응답 신호를 근거로 현재 1차 코일을 통한 전력 전송을 멈추고 바로 최적의 1차 코일을 통해 바로 전력 전송 동작을 이어갈 수 있도록 한다.In the present invention, instead of performing the operation of stopping the power transmission and searching for the primary coil corresponding to the optimum operation coil, the control error value transmitted from the receiving device during the power transmission operation is higher than the predetermined value, The neighboring primary coils sequentially and repeatedly cause LC resonance while the power transmission operation is being performed through the transmission line, and when the control error value for the primary coil during power transmission becomes large, The current power transmission through the primary coil is stopped and the power transmission operation can be continued immediately through the optimal primary coil.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 종래 다중 코일 방식의 무선 전력 전송 장치에서 전력을 전송할 코일을 변경하는 과정을 도시한 것이다.FIG. 7 illustrates a process of changing a coil for transmitting power in a conventional multi-coil wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.

1차 코일이 Coil #1, Coil #2, Coil #3 순서로 공간적으로 배치되는 전송 장치는, 수신 장치가 감지되면, 모든 1차 코일들에 대해 순차적으로 LC 공진을 일으키고, 수신 장치로부터 응답 신호, 예를 들어 수신 장치에서 보내는 신호 강도 패킷을 받아 동작 코일, 즉 최적의 1차 코일을 결정하는데, 도 7에서 Coil #2에 대한 신호 강도 값이 가장 커서 Coil #2가 동작 코일로 결정되고 Coil #2를 통해 무선 전력 전송 동작이 수행된다.The transmission apparatuses in which the primary coils are spatially arranged in the order of Coil # 1, Coil # 2 and Coil # 3 sequentially cause LC resonance for all the primary coils when the receiving apparatus is sensed, For example, an operating coil, that is, an optimal primary coil is determined by receiving a signal strength packet sent from a receiving apparatus. In FIG. 7, the signal intensity value for Coil # 2 is the largest, so Coil # 2 is determined as an operating coil, The wireless power transmission operation is performed through # 2.

Coil #2를 통해 무선 전력 전송 동작이 수행되는 도중, Coil #2에 이웃하는 Coil #1과 Coil #3은 순차적으로 또한 반복적으로 LC 공진을 일으키고, 수신 장치로부터 응답 신호, 즉 Coil #2를 통한 전력 전송에 따른 제어 에러 값을 근거로 수신 장치의 이동 여부를 판단하고, 수신 장치가 이동한 것으로 판단될 때 Coil #1과 Coil #3의 전력 전송 시도에 따라 수신되는 신호 강도 값을 근거로 최적의 1차 코일을 결정한다.Coil # 1 and Coil # 3 adjacent to Coil # 2 sequentially and repeatedly cause LC resonance while a wireless power transmission operation is performed through Coil # 2, and a response signal, that is, Coil # 2 And determines whether or not the receiving apparatus is moved based on the control error value according to the power transmission. When it is determined that the receiving apparatus has moved, it is determined based on the received signal intensity values according to the power transmission attempts of Coil # 1 and Coil # Is determined.

도 7에서, Coil #2를 통한 전력 전송에 에러가 소정 값 이상이 되고 Coil #1의 전력 전송 시도에 따른 신호 강도 값이 가장 크기 때문에, Coil #2를 통한 전력 전송을 멈추고 바로 Coil #1을 통한 전력 전송 동작을 수행한다. 도 7에서는, Coil #1을 통해 전력 전송 동작을 수행하는 도중, Coil #1에 이웃하는 Coil #2만 반복적으로 전력 전송 시도를 하는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 현재 전력이 전송되는 1차 코일을 제외한 모든 1차 코일에 대해서 전력 전송 시도를 순차적으로 또한 반복적으로 수행할 수도 있다.In FIG. 7, since the error is greater than a predetermined value in the power transmission through Coil # 2 and the signal strength value according to the power transmission attempt of Coil # 1 is greatest, the power transmission through Coil # 2 is stopped and Coil # Lt; / RTI > 7, only Coil # 2 neighboring Coil # 1 is repeatedly attempted to transmit power while performing a power transmission operation through Coil # 1. However, the present invention is not limited to this, The power transmission attempt may be sequentially and repeatedly performed for all the primary coils other than the transmitted primary coils.

도 8은 본 발명이 적용되는 다중 코일 방식의 무선 전력 전송 장치의 구성을 도시한 것이다.FIG. 8 shows a configuration of a multi-coil wireless power transmission apparatus to which the present invention is applied.

무선 전력 수신 장치(200)는, 2차 코일을 포함하는 매칭 회로와 정류 회로로 구성되는 전력 수신부(210) 및 전력 수신부(210)의 출력을 전류 또는 전압 형태로 측정하고 이를 근거로 전력 수신부(210)의 부하를 조절함으로써 전송 장치와 수신 장치 사이의 무선 전력 신호를 변화시켜 전력 제어 메시지를 전송 장치에 전송하기 위한 제어부(230)를 포함하여 구성될 수 있는데, 통신부와 제어부가 하나로 통합된 것을 제외하고는 도 3의 수신 장치 구성과 동일하다.The wireless power receiving apparatus 200 measures the output of the power receiving unit 210 and the power receiving unit 210, which are composed of a matching circuit including a secondary coil and a rectifying circuit, in the form of current or voltage, And a control unit 230 for changing a wireless power signal between the transmission apparatus and the reception apparatus by controlling the load of the communication unit 210 and transmitting the power control message to the transmission apparatus. And is the same as the receiving apparatus configuration of Fig.

전력 수신부(210)는 공진하는 전자기장의 형태로 전달되는 무선 전력 신호를 수신하기 위한 2차 코일과 커패시터를 포함하는 매칭 회로, 공진하면서 교류 형태로 수신되는 전력 신호를 직류로 변환하기 위한 정류 회로 및 직류 변환된 전력 신호의 전류 값 또는 전압 값을 측정하여 전력 신호의 전력량을 검출하기 위한 센싱부를 포함하여 구성될 수 있고, 수신되는 전력 신호에 의하여 과전압 또는 과전류가 발생하지 않도록 방지하는 회로를 더 포함할 수 있다.The power receiving unit 210 includes a matching circuit including a secondary coil and a capacitor for receiving a wireless power signal transmitted in the form of a resonating electromagnetic field, a rectifying circuit for converting a power signal received in a resonant AC mode into a direct current, And a sensing unit configured to measure a current value or a voltage value of the DC-converted power signal to detect a power amount of the power signal, and further includes a circuit for preventing an overvoltage or an overcurrent from being generated by the received power signal can do.

제어부(230)는, 전력 수신부(210)의 센싱부로부터 검출되는 전력량을 기초로 무선 전력 신호의 특성을 조절하기 위한 메시지를 생성하여 무선 전력 전송 장치(100)로 메시지를 전송할 수 있다. 또한, 제어부(230)는 무선 전력의 전송 시작이나 전송 종료를 요청하는 메시지를 생성하여 무선 전력 전송 장치(100)에 전송할 수 있다.The control unit 230 may generate a message for controlling the characteristics of the wireless power signal based on the amount of power detected from the sensing unit of the power receiving unit 210 and transmit the message to the wireless power transmission apparatus 100. [ In addition, the controller 230 may generate a message requesting transmission start or transmission end of the wireless power and transmit the generated message to the wireless power transmission apparatus 100.

무선 전력 수신 장치(200)를 포함하는 전자 기기, 예를 들어 무선 충전이 가능한 스마트 단말은, 무선 전력 수신 장치(200)를 통해 무선 전력 전송 장치(100)로부터 전달되는 전력을 공급 받아 동작하거나 또는 전달되는 전력을 이용하여 충전부를 통해 배터리를 충전하고 배터리에 충전된 전력을 이용하여 동작할 수 있다. 제어부(230)는 전력 수신부(210)를 통해 수신되는 전력을 이용하여 충전기를 충전하도록 충전부를 제어할 수 있다.An electronic device including the wireless power receiving apparatus 200, for example, a wireless terminal capable of charging can operate by being supplied with power transmitted from the wireless power transmitting apparatus 100 through the wireless power receiving apparatus 200, It is possible to charge the battery through the charging unit using the transmitted power and to operate using the electric power charged in the battery. The control unit 230 may control the charging unit to charge the charger using the power received through the power receiving unit 210.

도 8의 다중 코일 방식의 무선 전력 전송 장치(300)는 전력을 무선으로 전송하기 위한 1차 코일을 포함하는 전력 전송 모듈을 둘 이상 포함하고, 전력을 전송할 하나 이상의 모듈을 선택하고 모듈과의 연결하거나 연결을 끊고 연결된 모듈의 동작을 별개로 또는 통합하여 제어하기 위한 시스템 제어부(350)를 포함하여 구성될 수 있는데, 도 8에서는 2개의 전력 전송 모듈을 포함하는 것으로 도시되어 있다.The multi-coil wireless power transmission apparatus 300 of FIG. 8 includes at least two power transmission modules including a primary coil for wirelessly transmitting power, selects one or more modules to transmit power, Or a system controller 350 for disconnecting and disconnecting and controlling the operation of the connected module separately or integrally. In FIG. 8, it is shown to include two power transmission modules.

각 전력 전송 모듈은 1차 코일의 공진 회로와 인버터를 포함하는 전력 변환부(310)와 전력 변환부(310)의 동작을 제어하기 위한 제어부(330)를 포함하여 구성될 수 있는데, 제어부(330)는 도 3의 전송 장치 구성에서 통신부(120)과 제어부(130)를 통합한 형태가 되거나, 통신부(120)의 기능만으로 구성되고 제어부(130)의 기능은 시스템 제어부(350)가 담당할 수도 있다.Each power transmission module may include a power conversion unit 310 including a resonance circuit of the primary coil and an inverter, and a control unit 330 for controlling the operation of the power conversion unit 310. The control unit 330 The communication unit 120 and the control unit 130 may be integrated in the transmission apparatus configuration of FIG. 3 or only the functions of the communication unit 120 may be configured. The function of the control unit 130 may be performed by the system control unit 350 have.

또는, 다중 코일 방식의 무선 전력 전송 장치(300)에서 각 전력 전송 모듈은 1차 코일과 커패시터를 포함하는 공진 회로만으로 구성되고, 인버터는 각 전력 전송 모듈이 서로 공유하고, 1차 코일을 흐르는 전류의 파형의 변화로부터 수신 장치가 보내는 패킷을 추출하기 위한 센싱부는 각 전력 전송 모듈에 포함되거나 전력 전송 모듈과는 별개로 마련되어 각 전력 전송 모듈이 공유할 수도 있다. 인버터, 둘 이상의 공진 회로, 센싱부를 전력 변환부로 통칭할 수 있다. 전력 전송 모듈과 인버터 및/또는 센싱부의 연결을 선택하기 위한 스위칭부가 별도로 마련되고, 시스템 제어부(350)가 스위칭부를 제어하여 전력 전송 모듈을 선택하고, 제어부(330)의 역할을 통합하여 수행할 수도 있다.Alternatively, in the multi-coil type wireless power transmission apparatus 300, each of the power transmission modules is composed of only a resonant circuit including a primary coil and a capacitor, and the inverter controls the currents flowing through the primary coils A sensing unit for extracting a packet sent from the receiving apparatus from a change in waveform of the power transmission module may be included in each power transmission module or may be provided separately from the power transmission module and shared by each power transmission module. The inverter, two or more resonant circuits, and the sensing unit can be collectively referred to as a power conversion unit. The switching unit for selecting the connection between the power transmission module and the inverter and / or the sensing unit may be separately provided, and the system control unit 350 may control the switching unit to select the power transmission module, and may integrally perform the role of the control unit 330 have.

전력 전송 모듈의 1차 코일들은 전송 장치의 평평한 인터페이스 표면의 아래에 그 위치를 달리하거나 일부 중복된 상태로 배치될 수 있다.The primary coils of the power transmission module may be positioned under the flat interface surface of the transmission device, or may be placed in a partially overlapped state.

시스템 제어부(350)는, 각 모듈을 제어하여, 인터페이스 표면 위에 있는 수신 장치로부터 무선 전력 신호의 강도를 나타내는 전력 제어 메시지 또는 수신 장치의 식별 정보를 나타내는 전력 제어 메시지를 수신하고, 수신된 결과를 기초로 수신 장치가 하나 이상의 모듈 중 어느 모듈의 1차 코일과 가까운지 확인하고 어느 모듈을 통해 전력을 전송할 지를 판단할 수 있다.The system control unit 350 controls each module to receive a power control message indicating the strength of the wireless power signal or a power control message indicating identification information of the receiving apparatus from the receiving apparatus on the interface surface, To determine which of the one or more modules is closest to the primary coil of the module and to determine which module to transmit the power to.

시스템 제어부(350)는, 최적으로 결정된 모듈을 통해 전력을 전송하는 도중, 이웃하는 다른 모듈 또는 모든 다른 모듈을 통해 순차적으로 또한 반복적으로 전력 전송 시도를 하고, 각 모듈을 통해 신호 강도 값을 수신할 수 있다. 시스템 제어부(350)는, 동작 모듈로 선택된 모듈을 통해 전력을 전송하는 도중 수신 장치로부터 수신되는 제어 에러 값을 근거로 수신 장치의 이동 여부를 판단하고, 수신 장치가 이동되었다고 판단될 때 다른 모듈에서 수신되는 신호 강도 값을 근거로 동작 모듈을 바꾸는데, 최적의 모듈을 다시 선택하고 현재 모듈을 통한 전력 전송을 멈추고 다시 선택된 모듈을 통해 전력 전송 동작을 수행할 수 있다.The system control unit 350 sequentially and repeatedly transmits power through another neighboring module or all other modules during the transmission of power through the optimally determined module and receives a signal strength value through each module . The system control unit 350 determines whether or not the receiving apparatus is moved based on the control error value received from the receiving apparatus while power is being transmitted through the module selected as the operation module. When it is determined that the receiving apparatus has been moved, To change the operation module based on the received signal strength value, the optimum module can be selected again, the power transmission through the current module can be stopped, and the power transmission operation can be performed through the selected module again.

도 9는 다중 코일 방식의 무선 전력 전송 장치에서 무선 수신 장치와 유도 결합할 1차 코일을 선택하기 위한 기능 블록을 개념적으로 도시한 것이다.FIG. 9 conceptually illustrates a functional block for selecting a primary coil to be inductively coupled with a radio receiving apparatus in a multi-coil wireless power transmission apparatus.

수신 장치에 무선으로 전력을 공급하기 위한 전력 변환부에는 전압 소스 또는 전류 소스로부터 전력이 공급되고(Input Power), 공급되는 전력은 인버터에서 시스템 제어부의 제어에 따라 무선 전송을 위한 제어 점의 주파수, 전압, 듀티 비로 교류 전류로 변환되고(Inverter), 시스템 제어부에 의해 수신 장치와 자기 유도 결합될 1차 코일이 선택되고(Coil Selection), 선택된 코일로 인버터에서 생성되는 교류 전류가 인가되어 수신 장치에 무선으로 전력을 전송하고(Primary Coils), 1차 코일을 통해 흐르는 전류나 전압을 측정하고 1차 코일을 통해 흐르는 전류나 전압의 파형에 실린 진폭의 변화를 감지하여(Sensing), 실제 동작 점을 검출하고 수신 장치로부터 피드백 되는 패킷을 측정하고, 이를 기초로 수신 장치와의 자기 유도 결합 정도 또는 손실 전력량을 확인하고 자기 유도 결합 정도가 낮아 손실 전력량이 높다고 판단되면 수신 장치와 결합할 1차 코일을 다시 선택하여 1차 코일을 그대로 유지하거나 다른 1차 코일로 변경할 수 있다.Power is supplied from a voltage source or a current source to a power conversion unit for wirelessly supplying power to a receiving apparatus, and supplied power is controlled by a frequency of a control point for wireless transmission in the inverter under the control of the system control unit, The primary coil to be magnetically inductively coupled to the receiving device by the system controller is selected (Coil Selection), and the alternating current generated in the inverter is applied to the selected coil to be applied to the receiving device (Primary Coils), measures the current or voltage flowing through the primary coil, senses the change in the amplitude of the current flowing through the primary coil or the waveform of the voltage, senses the actual operating point Detects a packet to be fed back from the receiving apparatus, checks the degree of magnetic inductance coupling with the receiving apparatus or the amount of lost power based on the measured packet If it is determined that the high low loss power group inductive coupling degree reselect the primary coil to be coupled to a receiving device to maintain the primary coil as is, or can be changed to a different primary coil.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 무선 전력 전송 장치가 동작 코일을 변경하는 방법에 대한 동작 흐름도를 도시한 것이다.10 illustrates an operational flow diagram of a method for a wireless power transmission apparatus to change an operating coil in accordance with an embodiment of the present invention.

다중 코일 방식의 무선 전력 전송 장치(300)의 시스템 제어부(350)는 인터페이스 표면 위에 수신 장치(200) 또는 수신 장치를 포함하는 전자 기기가 올려져 있는지 감지하는데(S100), 각 전력 전송 모듈의 1차 코일에 교류 전류를 순차적으로 공급하고, 각 모듈에 포함된 센싱부로부터 1차 코일에 인가되는 교류 전류나 1차 코일에서 측정되는 전압의 파형에 발생하는 변화를 검출하고, 이를 통해 수신 장치가 인터페이스 표면 위에 놓여 있는지 확인할 수 있다. 또는, 전송 장치(300)는 별도의 센서를 통해 인터페이스 표면 상부에 수신 장치가 올려지는 지 감지할 수도 있다.The system control unit 350 of the multi-coil wireless power transmission apparatus 300 detects whether an electronic apparatus including a receiving apparatus 200 or a receiving apparatus is mounted on the interface surface (S100) The alternating current is sequentially supplied to the car coil to detect a change occurring in the waveform of the alternating current applied to the primary coil or the voltage measured at the primary coil from the sensing portion included in each module, You can see if it is over the interface surface. Alternatively, the transmitting apparatus 300 may sense whether the receiving apparatus is raised above the interface surface through a separate sensor.

시스템 제어부(350)는, 인터페이스 표면 위에 수신 장치(200)가 감지되면(S100에서 YES), 둘 이상의 전력 전송 모듈을 스위칭 하면서 인버터를 제어하여 각 모듈의 1차 코일에 유도 기전력을 발생시킬 수 있도록 하는 교류 전류를 순차적으로 공급하여 복수 개의 1차 코일 각각과 수신 장치(200)의 2차 코일을 LC 공진시켜 유도 결합 정도를 가리키는 신호 강도 패킷(SSP)을 측정하고 저장하는데(S110), 신호 강도 패킷 대신 아날로그 핑(ping) 전류 값을 측정할 수도 있다.The system controller 350 controls the inverter while switching the two or more power transmission modules so that the induction electromotive force can be generated in the primary coil of each module when the receiving device 200 is detected on the interface surface (YES in S100) (SSP) indicating the degree of inductance coupling is measured and stored (S110). The signal intensity packet SSP indicating the degree of inductance coupling is obtained by LC resonance of each of the plurality of primary coils and the secondary coil of the receiving device 200 It is also possible to measure the value of the analog ping current instead of the packet.

전송 장치(300)가 Coil #1 내지 Coil #3의 3개의 1차 코일(전력 전송 모듈)을 포함하는 경우, Coil #1, Coil #2, Coil #3 순서대로 전력 전송 모듈을 제어하여 LC 공진을 수행하여 수신 장치와 핑 단계를 수행하고 이를 통해 수신 장치(200)의 2차 코일과의 유도 결합 정도를 측정하고 저장하는데, 핑 단계에서 수신 장치(200)는 전력 전송 모듈의 1차 코일과 2차 코일의 유도 결합 정도를 가리키는 신호 강도 패킷(SSP)을 공진 파형의 변조를 통해 전송하고, 시스템 제어부(350)는 전력 전송 모듈의 센싱부를 통해 1차 코일을 흐르는 전류의 파형의 변화로부터 신호 강도 패킷을 추출하고 이를 디코딩 하고 저장할 수 있다.When the transmission apparatus 300 includes three primary coils (power transmission modules) of Coil # 1 to Coil # 3, the power transmission module is controlled in order of Coil # 1, Coil # 2, The receiving device 200 measures the degree of inductive coupling with the secondary coil of the receiving device 200 and stores the degree of inductively coupling with the secondary coil of the receiving device 200. In the step of receiving, (SSP) indicating the degree of induction coupling of the secondary coil through the modulation of the resonance waveform, and the system control unit 350 receives the signal from the change of the waveform of the current flowing through the primary coil through the sensing unit of the power transmission module It can extract the strength packets and decode and store them.

시스템 제어부(350)는, 신호 강도 값 중에서 가장 큰 값으로 측정된 전력 전송 모듈의 1차 코일을 최적 코일 또는 동작 코일로 선택할 수 있다(S120).The system controller 350 can select the primary coil of the power transmission module measured as the largest value among the signal intensity values as the optimum coil or the operation coil (S120).

또한, 시스템 제어부(350)는, 선택된 동작 코일을 통해 수신 장치에 전력을 보내기 위한 준비 단계로서 식별/구성 단계를 수행하여, 수신 장치로부터 적절한 정보를 수신하고 이를 근거로 수신 장치와 전력 전송 계약을 체결하는데, 수신 장치로부터 수신 장치의 버전, 제조사 코드, 장치 식별 정보 등을 포함하는 식별 패킷 및 수신 장치의 최대 파워, 파워 전송 방법 등의 정보를 포함하는 구성 패킷 등을 수신할 수 있다.In addition, the system control unit 350 performs the identification / configuration step as a preparatory step for sending power to the receiving apparatus through the selected operating coil, receives the appropriate information from the receiving apparatus, and based on this, An identification packet including a version of a receiving apparatus, a maker code, apparatus identification information, etc. from the receiving apparatus and a configuration packet including information such as a maximum power of the receiving apparatus, a power transmitting method, and the like can be received.

또한, 시스템 제어부(350)는, 수신 장치(200)의 상호 작용으로 실제로 전력을 무선으로 수신 장치에 전송하는 전력 전송 동작을 수행하는데, 수신 장치(200)가 전력 신호를 수신하는 동작 점과 파워 전송 계약에서 정한 동작 점과의 차이를 가리키는 제어 에러 패킷(CEP)을 전송하면 이를 수신하고 이를 근거로 전력 전송 모듈을 제어하여 공진 회로의 동작 점을 변경할 수 있다(S130).In addition, the system control unit 350 performs a power transmitting operation in which power is actually wirelessly transmitted to the receiving apparatus by the interaction of the receiving apparatus 200, (CEP) indicating a difference from the operating point defined in the transmission contract is received, the operating point of the resonance circuit can be changed by controlling the power transmission module based on the received control error packet (S130).

또한, 시스템 제어부(350)는, S120 단계에서 최적 코일 또는 동작 코일로 결정된 1차 코일에 이웃하는 다른 1차 코일들에 순차적으로 또한 반복적으로 유도 기전력을 발생시킬 수 있도록 하는 교류 전류를 공급하고, 각 모듈에 포함된 센싱부로부터 해당 1차 코일에 인가되는 교류 전류나 1차 코일에서 측정되는 전압의 파형에 발생하는 변화를 검출하는데, 각 1차 코일에 대해서 2차 코일의 자속 결합 정도를 가리키는 신호 강도 패킷을 수신할 수 있다(S140).In addition, the system controller 350 supplies the alternating current to the other primary coils adjacent to the primary coil determined as the optimum coil or the operation coil so as to sequentially and repeatedly generate the induced electromotive force, A change in the waveform of the alternating current applied to the corresponding primary coil or the voltage measured at the primary coil is detected from the sensing portion included in each module. For each primary coil, A signal strength packet may be received (S140).

시스템 제어부(350)는, 전력을 전송하고 있는 모듈을 통해 수신되는 제어 에러 패킷(CEP)에 포함된 제어 에러 값을 소정의 값과 비교하는데(S840), 제어 에러 값이 소정의 값보다 작은 경우(S150에서 NO), 수신 장치가 전력 수신 동작의 동작 점을 변경하는 등의 정상적인 전력 전송에 따른 제어 에러 값의 변화로 판단하고 해당 모듈을 통한 전력 전송 동작을 계속 수행할 수 있다.The system controller 350 compares the control error value included in the control error packet (CEP) received through the module that is transmitting power with a predetermined value (S840). If the control error value is smaller than the predetermined value (NO in S150), the receiving apparatus can determine that the control error value changes according to normal power transmission, such as changing the operating point of the power receiving operation, and continue the power transmitting operation through the module.

반면, 시스템 제어부(350)는, 제어 에러 값이 소정의 값보다 큰 경우(S150에서 YES), 수신 장치가 인터페이스 표면에서 이동한 것으로 판단하고, S140 단계를 통해 수신하는 신호 강도 패킷에 포함된 신호 강도 값을 근거로 신호 강도가 가장 큰 1차 코일을 최적의 1차 코일로 새로 선택하고(S120), 현재 모듈을 통한 전력 전송을 중지하고 새로 선택된 1차 코일을 포함하는 모듈을 통해 전력 전송 동작을 수행할 수 있다(S130). 즉, 시스템 제어부(350)는, 전력 전송 동작 도중 제어 에러 값이 커져 수신 장치가 이동한 것으로 판단되는 경우 S140 단계를 통해 얻은 신호 강도를 근거로 S120 단계와 S130 단계를 반복할 수 있다.On the other hand, when the control error value is larger than the predetermined value (YES in S150), the system control unit 350 determines that the receiving apparatus has moved on the interface surface, The primary coil having the largest signal strength is newly selected as the optimal primary coil based on the intensity value (S120), the power transmission through the current module is stopped, and the power transmission operation is performed through the module including the newly selected primary coil (S130). That is, when it is determined that the receiving apparatus has moved due to a large control error value during the power transmission operation, the system control unit 350 may repeat steps S120 and S130 based on the signal strength obtained in step S140.

이와 같이, 본 발명에 따른 다중 코일 방식의 무선 전력 전송 장치는, 전력 전송 도중 수신 장치가 이동하더라도 전력을 전송할 새로운 1차 코일을 결정하기 위해 충전을 중단하지 않고 끊김 없이 전력을 전송할 수 있게 되어 수신 장치의 충전 시간을 줄일 수 있게 된다.As described above, in the multi-coil wireless power transmission apparatus according to the present invention, even if the receiving apparatus moves during power transmission, it is possible to transmit power without interruption without stopping charging to determine a new primary coil to transmit power, The charging time of the device can be reduced.

본 발명은 기재된 실시예들에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, such modifications or variations are intended to fall within the scope of the appended claims.

100: 무선 전력 전송 장치 110: 전력 변환부
120: 통신부 130: 제어부
140: 전원부 200: 무선 전력 수신 장치(전자 기기)
210: 전력 수신부 220: 통신부
230: 제어부 250: 충전부
300: 다중 코일 방식의 무선 전력 전송 장치
310: 전력 변환부 330: 제어부
350: 시스템 제어부100: wireless power transmission device 110: power conversion section
120: communication unit 130:
140: Power supply unit 200: Wireless power receiving device (electronic device)
210: power receiving unit 220:
230: control unit 250:
300: Multi-coil wireless power transmission device
310: power conversion unit 330:
350:

Claims

Transmitting power to a receiving device via a primary coil selected as an operating coil;
Sequentially resonating one or more other primary coils with the receiving device while the power is being transmitted; And
And changing the operating coil based on a response signal according to the LC resonance when it is determined that the receiving apparatus has moved during the transmission of the power.

The method according to claim 1,
And when the error received from the receiving device by the primary coil that transmits the power is greater than or equal to a predetermined value, the receiving device determines that the receiving device has moved.

The method according to claim 1,
And LC resonates the one or more other primary coils sequentially and repeatedly with the receiving apparatus.

The method of claim 3,
And LC resonance of only the other primary coils adjacent to the operating coil sequentially and repeatedly with the receiving apparatus.

The method according to claim 1,
Wherein the primary coil having the highest intensity of the signal received through LC resonance between the at least one other primary coil and the receiving device is changed to the operating coil.

At least two resonance circuits including an inverter for converting a direct current power into an alternating current, a primary coil for transmitting electric power by magnetic induction coupling with a secondary coil of the receiving device, and a resonance circuit for detecting a change in the current waveform flowing in the resonance circuit A power converting unit including a sensing unit for performing a sensing operation;
A switching unit for connecting the at least two resonant circuits to the inverter; And
The control unit controls the switching unit to select a resonant circuit to be connected to the inverter, extracts a message sent from the receiving device based on a change sensed by the sensing unit, controls the operation of the inverter based on the extracted message, And a control unit for controlling the power transmission to the base station,
The control unit controls the power conversion unit to determine whether the receiving apparatus is moving while transmitting power to the receiving apparatus through the primary coil selected as the operating coil and transmits power through the selected primary coil And LC resonance of one or more other primary coils sequentially with the receiving device, and when it is determined that the receiving device has moved during the transmission of the power, based on a response signal received from the receiving device according to the LC resonance, And changes the operation coil.

The method according to claim 6,
Wherein the control unit determines that the receiving apparatus has moved when an error received from the receiving apparatus by the primary coil that transmits the power is equal to or greater than a predetermined value.

The method according to claim 6,
Wherein the control unit LC-resonates only the neighboring primary coils sequentially and repeatedly with the receiving apparatus.

The method according to claim 6,
Wherein the control unit changes the primary coil having the highest intensity of the signal received through the LC resonance between the at least one other primary coil and the receiving device to the operation coil.