KR20190076517A - Wireless Charging Apparatus With Enhanced Quality Factor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 무선 전력 전송 기술에 관한 것으로서, 상세하게, 개선된 품질 인자(Quality Factor) 값을 가지는 무선 충전 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
최근 정보 통신 기술이 급속도로 발전함에 따라, 정보 통신 기술을 기반으로 하는 유비쿼터스 사회가 이루어지고 있다.Recently, as the information and communication technology rapidly develops, a ubiquitous society based on information and communication technology is being made.
언제 어디서나 정보통신 기기들이 접속되기 위해서는 사회 모든 시설에 통신 기능을 가진 컴퓨터 칩을 내장시킨 센서들이 설치되어야 한다. 따라서 이들 기기나 센서의 전원 공급 문제는 새로운 과제가 되고 있다. 또한 휴대폰뿐만 아니라 블루투스 핸드셋과 아이팟 같은 뮤직 플레이어 등의 휴대기기 종류가 급격히 늘어나면서 배터리를 충전하는 작업이 사용자에게 시간과 수고를 요구하고 됐다. 이러한 문제를 해결하는 방법으로 무선 전력 전송 기술이 최근 들어 관심을 받고 있다.In order for information communication devices to be connected anytime and anywhere, sensors equipped with a computer chip having a communication function must be installed in all facilities of the society. Therefore, power supply problems of these devices and sensors are becoming a new challenge. In addition, mobile devices such as Bluetooth handsets and iPods, as well as mobile phones, have been rapidly increasing in number, and charging the battery has required users time and effort. As a way to solve this problem, wireless power transmission technology has recently attracted attention.
무선 전력 전송 기술(wireless power transmission 또는 wireless energy transfer)은 자기장의 유도 원리를 이용하여 무선으로 송신기에서 수신기로 전기 에너지를 전송하는 기술로서, 이미 1800년대에 전자기유도 원리를 이용한 전기 모터나 변압기가 사용되기 시작했고, 그 후로는 고주파, Microwave, 레이저 등과 같은 전자파를 방사해서 전기에너지를 전송하는 방법도 시도되었다.The wireless power transmission technology (wireless power transmission or wireless energy transfer) is a technology to transmit electric energy from the transmitter to the receiver wirelessly using the induction principle of the magnetic field. In the 1800s, electric motor or transformer And thereafter, a method of transmitting electrical energy by radiating electromagnetic waves such as high frequency, microwave, and laser has also been attempted.
우리가 흔히 사용하는 전동칫솔이나 일부 무선면도기도 실상은 전자기유도 원리로 충전된다.Our electric toothbrushes and some wireless shavers are actually charged with electromagnetic induction.
현재까지 무선을 이용한 에너지 전달 방식은 크게 자기 유도 방식, 자기 공진(Electromagnetic Resonance) 방식 및 단파장 무선 주파수를 이용한 RF 전송 방식 등으로 구분될 수 있다.Up to the present, energy transmission using radio may be roughly classified into a magnetic induction method, an electromagnetic resonance method, and an RF transmission method using a short wavelength radio frequency.
자기 유도 방식은 두 개의 코일을 서로 인접시킨 후 한 개의 코일에 전류를 흘려보내면 이 때 발생한 자속(MagneticFlux)이 다른 코일에 기전력을 일으키는 현상을 사용한 기술로서, 휴대폰과 같은 소형기기를 중심으로 빠르게 상용화가 진행되고 있다.In the magnetic induction method, when two coils are adjacent to each other and a current is supplied to one coil, a magnetic flux generated at this time causes an electromotive force to the other coils. As a technology, .
자기 유도 방식은 최대 수백 키로와트(kW)의 전력을 전송할 수 있고 효율도 높지만 최대 전송 거리가 1센티미터(cm) 이하이므로 일반적으로 충전기나 바닥에 인접시켜야 하는 단점이 있다.The magnetic induction method has the disadvantage that it can transmit power of up to several hundred kilowatts (kW) and the efficiency is high, but the maximum transmission distance is 1 centimeter (cm) or less, so it is usually adjacent to the charger or the floor.
자기 공진 방식은 전자기파나 전류 등을 활용하는 대신 전기장이나 자기장을 이용하는 특징이 있다. 자기 공진 방식은 전자파 문제의 영향을 거의 받지 않으므로 다른 전자 기기나 인체에 안전하다는 장점이 있다. 반면, 한정된 거리와 공간에서만 활용할 수 있으며 에너지 전달 효율이 다소 낮다는 단점이 있다.The self-resonance method is characterized by using an electric field or a magnetic field instead of using electromagnetic waves or currents. The self-resonance method is advantageous in that it is safe to other electronic devices or human body since it is hardly influenced by the electromagnetic wave problem. On the other hand, it can be used only at a limited distance and space, and has a disadvantage that energy transfer efficiency is somewhat low.
단파장 무선 전력 전송 방식-간단히, RF 전송 방식-은 에너지가 라디오 파(RadioWave)형태로 직접 송수신될 수 있다는 점을 활용한 것이다.Short wavelength wireless power transmission - simply, RF transmission - takes advantage of the fact that energy can be transmitted and received directly in radio wave form.
이 기술은 렉테나(rectenna)를 이용하는 RF 방식의 무선 전력 전송 방식으로서, 렉테나는 안테나(antenna)와 정류기(rectifier)의 합성어로서 RF 전력을 직접 직류 전력으로 변환하는 소자를 의미한다.This technology is a RF power transmission system using a rectenna. Rectena is a combination of an antenna and a rectifier, which means a device that converts RF power directly into direct current power.
즉, RF 방식은 AC 라디오파를 DC로 변환하여 사용하는 기술로서, 최근 효율이 향상되면서 상용화에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.That is, the RF method is a technique of converting an AC radio wave into DC and using it. Recently, as the efficiency has improved, commercialization has been actively researched.
무선 전력 전송 기술은 모바일 뿐만 아니라 IT, 철도, 가전 산업 등 산업 전반에 다양하게 활용될 수 있다.Wireless power transmission technology can be applied not only to mobile, but also to various industries such as IT, railroad, and household appliance industry.
다양한 분야의 기기에 무선 충전 장치가 적용됨에 따라, 최근에는 복수의 무선 전력 수신기를 동시에 충전하는 것이 가능한 무선 전력 송신 장치뿐만 아니라 NFC(Near Field Communication) 기능이 탑재한 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 수신 장치에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다.2. Description of the Related Art [0002] As wireless charging apparatuses are applied to devices in various fields, a wireless power transmission apparatus capable of simultaneously charging a plurality of wireless power receivers, a wireless power transmission apparatus equipped with an NFC (Near Field Communication) Research on devices is also actively under way.
무선 충전에서, 품질 인자(Quality Factor) 값은 충전 영역상의 이물질 존재 여부를 판단하기 위한 용도로 사용될 수 있다.In wireless charging, the Quality Factor value can be used to determine whether a foreign substance is present on the charging area.
무선 전력 송신 장치는 무선 전력 수신 장치로부터 수신되는 기준 품질 인자(Reference Quality Factor) 값에 기반하여 결정된 품질 인자 임계치와 전력 전송 단계로의 진입 이전에 측정한 품질 인자(Measured Quality Factor) 값을 비교하여 인터페이스 표면상의 이물질 존재 여부를 판단할 수 있다.The wireless power transmission apparatus compares a quality factor threshold determined based on a reference quality factor value received from the wireless power receiving apparatus with a measured quality factor value before entering the power transmission stage It is possible to judge whether or not there is foreign matter on the interface surface.
하지만, 인터페이스 표면에 배치된 무선 전력 수신기에 상응하여 측정되는 품질 인자 값이 너무 낮은 경우, 품질 인자 임계치를 이용한 이물질 검출이 용이하지 않은 문제점이 있었다.However, when the quality factor value measured in accordance with the wireless power receiver disposed on the interface surface is too low, it is not easy to detect foreign matter using the quality factor threshold.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 개선된 품질 인자 값을 가지는 무선 충전 장치들을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide wireless charging devices with improved quality factor values.
본 발명의 다른 목적은 이물질 검출 능력이 향상된 무선 전력 송신 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a radio power transmission apparatus with improved foreign matter detection capability.
본 발명의 다른 목적은 개선된 품질 인자 값을 가지는 무선 전력 수신 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a wireless power receiving apparatus having an improved quality factor value.
본 발명의 또 다른 목적은 복합 타입의 코일 유닛이 구비된 무선 전력 수신기가 인터페이스 표면에 배치되어도 이물질을 검출하는 것이 가능한 무선 전력 송신 장치를 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a wireless power transmitting apparatus capable of detecting foreign matter even when a wireless power receiver provided with a composite type coil unit is disposed on an interface surface.
본 발명의 또 다른 목적은 고용량의 배터리가 장착된 무선 전력 수신기가 인터페이스 표면에 배치되어도 이물질을 검출하는 것이 가능한 무선 전력 송신 장치를 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a wireless power transmission apparatus capable of detecting foreign matter even when a wireless power receiver equipped with a high capacity battery is disposed on an interface surface.
본 발명의 또 다른 목적은 이물질 검출 능력이 향상된 무선 전력 송신 장치를 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a radio power transmission apparatus with improved foreign matter detection capability.
본 발명의 또 다른 목적은 이물질 검출 능력이 향상된 무선 충전 시스템을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a wireless charging system with improved foreign matter detection capability.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not restrictive of the invention, unless further departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It will be possible.
본 발명은 개선된 품질 인자 값을 가지는 무선 충전 장치들을 제공할 수 있다.The present invention can provide wireless charging devices with improved quality factor values.
본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 송신기는 무선 전력 신호를 송신하는 1차 코일 유닛과 페라이트 재질의 제1 차폐 유닛과 상기 제1 차폐 유닛과 상기 1차 코일 유닛 사이에 배치되고 나노 크리스탈 재질인 제2 차폐 유닛을 포함하는 차폐 유닛을 포함하고, 상기 제2 차폐 유닛의 두께는 0.2mm 이상이고, 상기 제1 차폐 유닛의 두께는 1.0mm 이상일 수 있다.A wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention includes a primary coil unit for transmitting a wireless power signal, a first shielding unit made of a ferrite material, a first shielding unit made of a nano-crystal material Wherein the thickness of the second shielding unit is 0.2 mm or more, and the thickness of the first shielding unit is 1.0 mm or more.
여기서, 상기 제2 차폐 유닛은 복수 개의 상기 나노 크리스탈 재질의 합금 시트일 수 있다.Here, the second shielding unit may be a plurality of the nano-crystal alloy sheets.
또한, 상기 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기가 배치되는 충전 베드를 더 포함하고, 상기 제1 차폐 유닛과 상기 제2 차폐 유닛의 재질 및 두께는 상기 무선 전력 수신기의 배터리의 용량 및 상기 무선 전력 수신기에 배치되는 2차 코일 유닛의 안테나 구성 중 적어도 하나에 기반하여 결정될 수 있다.The material and thickness of the first shielding unit and the second shielding unit may be the same as the capacity of the battery of the wireless power receiver and the capacity of the battery of the wireless power receiver. May be determined based on at least one of the antenna configurations of the secondary coil unit being deployed.
여기서, 상기 안테나 구성은 무선 충전 안테나만을 포함하는 단일 타입 구성과 상기 무선 충전 안테나 및 근거리 무선 통신 안테나를 포함하는 복합 타입 구성을 포함할 수 있다. Here, the antenna configuration may include a single type configuration including only a wireless charging antenna, and a complex type configuration including the wireless charging antenna and the short-range wireless communication antenna.
또한, 상기 무선 전력 송신기는 상기 제1 차폐 유닛을 중심으로 상기 제2 차폐 유닛과 반대 면에 배치되는 금속 시트를 더 포함할 수 있다.The wireless power transmitter may further include a metal sheet disposed on the opposite side of the first shielding unit to the second shielding unit.
여기서, 상기 금속 시트는 알루미늄 재질일 수 있다.Here, the metal sheet may be made of aluminum.
본 발명에 따른 방법, 장치 및 시스템에 대한 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.Effects of the method, apparatus and system according to the present invention will be described as follows.
본 발명은 개선된 품질 인자 값을 가지는 무선 충전 장치들을 제공하는 장점이 있다.The present invention has the advantage of providing wireless charging devices with improved quality factor values.
또한, 본 발명은 이물질 검출 능력이 향상된 무선 전력 송신 장치를 제공하는 장점이 있다.In addition, the present invention has an advantage of providing a radio power transmission apparatus with improved foreign matter detection capability.
또한, 본 발명은 개선된 품질 인자 값을 가지는 무선 전력 수신 장치를 제공하는 장점이 있다.Further, the present invention is advantageous in providing a wireless power receiving apparatus having an improved quality factor value.
또한, 본 발명은 복합 타입의 코일 유닛이 구비된 무선 전력 수신기가 인터페이스 표면에 배치되어도 이물질을 검출하는 것이 가능한 무선 전력 송신 장치를 제공하는 장점이 있다.The present invention is also advantageous in that it provides a wireless power transmission device capable of detecting foreign matter even if a wireless power receiver equipped with a composite type coil unit is disposed on the interface surface.
또한, 본 발명은 이물질 검출 능력이 향상된 무선 전력 송신 장치를 제공하는 장점이 있다.In addition, the present invention has an advantage of providing a radio power transmission apparatus with improved foreign matter detection capability.
또한, 본 발명은 고용량의 배터리가 장착된 무선 전력 수신기가 인터페이스 표면에 배치되어도 이물질을 검출하는 것이 가능한 무선 전력 송신 장치를 제공하는 장점이 있다.Further, the present invention is advantageous in that it provides a wireless power transmission apparatus capable of detecting foreign matter even if a wireless power receiver equipped with a high capacity battery is disposed on the interface surface.
또한, 본 발명은 이물질 검출 능력이 향상된 무선 충전 시스템을 제공하는 장점이 있다.In addition, the present invention has an advantage of providing a wireless charging system with improved foreign matter detection capability.
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.
도 1은 본 발명에 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명에 다른 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 상기 도 3에 따른 무선 전력 송신기와 연동되는 무선 전력 수신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 6 내지 10b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 충전 시스템에서 품질 인자 측정을 위한 송수신기의 적층 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 11 내지 도 14c는 송수신기의 다양한 배치 구성들에 따른 품질 인자 값의 변화를 보여주는 실험 결과 테이블이다.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 송신기에서 품질 인자 값을 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a block diagram illustrating a wireless charging system according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating a wireless charging system according to another embodiment of the present invention.
3 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power receiver interworking with the wireless power transmitter of FIG.
5 is a state transition diagram for explaining a wireless power transmission procedure according to an embodiment of the present invention.
6 to 10B are views for explaining a stacking structure of a transceiver for quality factor measurement in a wireless charging system according to an embodiment of the present invention.
11 to 14C are experimental result tables showing the change in the quality factor value according to various configurations of the transceiver.
15 is a diagram for explaining a method of measuring a quality factor value in a wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 실시예들이 적용되는 장치 및 다양한 방법들에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an apparatus and various methods to which embodiments of the present invention are applied will be described in detail with reference to the drawings. The suffix "module" and " part "for the components used in the following description are given or mixed in consideration of ease of specification, and do not have their own meaning or role.
실시예의 설명에 있어서, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)는 두개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되거나 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 배치되어 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.In the description of the embodiment, in the case where it is described as being formed "above" or "below" each element, the upper or lower (lower) And that at least one further component is formed and arranged between the two components. Also, in the case of "upper (upper) or lower (lower)", it may include not only an upward direction but also a downward direction based on one component.
실시예의 설명에 있어서, 무선 충전 시스템상에서 무선 전력을 송신하는 기능이 탑재된 장치는 설명의 편의를 위해 무선 파워 송신기, 무선 파워 송신 장치, 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 송신기, 송신단, 송신기, 송신 장치, 송신측, 무선 파워 전송 장치, 무선 파워 전송기 등을 혼용하여 사용하기로 한다. 또한, 무선 전력 송신 장치로부터 무선 전력을 수신하는 기능이 탑재된 장치에 대한 표현으로 설명의 편의를 위해 무선 전력 수신 장치, 무선 전력 수신기, 무선 파워 수신 장치, 무선 파워 수신기, 수신 단말기, 수신측, 수신 장치, 수신기 등이 혼용되어 사용될 수 있다.In the description of the embodiments, an apparatus equipped with a function of transmitting wireless power on a wireless charging system includes a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a transmitter, a transmitter, , A transmitting side, a wireless power transmission device, a wireless power transmitter, and the like are used in combination. Further, for the sake of convenience of explanation, it is to be understood that a wireless power receiving apparatus, a wireless power receiving apparatus, a wireless power receiving apparatus, a wireless power receiving apparatus, a receiving terminal, a receiving side, A receiver, a receiver, and the like can be used in combination.
본 발명에 따른 송신기는 패드 형태, 거치대 형태, AP(Access Point) 형태, 소형 기지국 형태, 스텐드 형태, 천장 매립 형태, 벽걸이 형태 등으로 구성될 수 있으며, 하나의 송신기는 복수의 무선 전력 수신 장치에 파워를 전송할 수도 있다.The transmitter according to the present invention may be configured as a pad type, a cradle type, an access point (AP) type, a small base type, a stand type, a ceiling embedded type, a wall type, Power can also be transmitted.
이를 위해, 송신기는 적어도 하나의 무선 파워 전송 수단을 구비할 수도 있다.To this end, the transmitter may comprise at least one radio power transmission means.
여기서, 무선 파워 전송 수단은 전력 송신단 코일에서 자기장을 발생시켜 그 자기장의 영향으로 수신단 코일에서 전기가 유도되는 전자기유도 원리를 이용하여 충전하는 전자기 유도 방식에 기반한 다양한 무전 전력 전송 표준이 사용될 수 있다.Here, the radio power transmitting means may be various non-electric power transmission standards based on an electromagnetic induction method in which a magnetic field is generated in a power transmitting terminal coil and charged using an electromagnetic induction principle in which electricity is induced in a receiving terminal coil under the influence of the magnetic field.
여기서, 무선파워 전송 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.Here, the wireless power transmission means may include an electromagnetic induction wireless charging technique defined by Wireless Power Consortium (WPC) and Power Matters Alliance (PMA), which are standard wireless charging technologies.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기는 적어도 하나의 무선 전력 수신 수단이 구비될 수 있으며, 2개 이상의 송신기로부터 동시에 무선 파워를 수신할 수도 있다.Also, a receiver according to an embodiment of the present invention may include at least one wireless power receiving means, and may receive wireless power from two or more transmitters at the same time.
여기서, 무선 전력 수신 수단은 무선 충전 기술 표준 기구인 WPC(Wireless Power Consortium) Qi 표준 및 PMA(Power Matters Alliance) 표준에서 정의된 전자기 유도 방식의 무선 충전 기술을 포함할 수 있다.Here, the wireless power receiving means may include an electromagnetic induction wireless charging technique defined in a Wireless Power Consortium (WPC) Qi standard and a Power Matters Alliance (PMA) standard, which are standard wireless charging technologies.
본 발명에 따른 수신기는 휴대폰(mobile phone), 스마트폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션, MP3 player, 전동 칫솔, 전자 태그, 조명 장치, 리모콘, 낚시찌, 스마트 워치와 같은 웨어러블 디바이스 등의 소형 전자 기기 등에 사용될 수 있으나, 이에 국한되지는 아니하며 본 발명에 따른 무선 전력 수신 수단이 장착되어 배터리 충전이 가능한 기기라면 족하다.The receiver according to the present invention may be used in a mobile phone, a smart phone, a laptop computer, a digital broadcasting terminal, a PDA (Personal Digital Assistants), a PMP (Portable Multimedia Player), a navigation device, A portable electronic device such as a toothbrush, an electronic tag, a lighting device, a remote control, a fishing rod, a smart watch, etc. However, the present invention is not limited thereto. It suffices.
본 발명의 일 실시 예에 따른 수신기는 NFC 디바이스-예를 들면, NFC 태그(Tag)-가 구비될 수 있다.A receiver according to an embodiment of the present invention may be provided with an NFC device, for example, an NFC tag (Tag).
도 1은 본 발명에 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a wireless charging system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 무선 충전 시스템은 크게 무선으로 전력을 송출하는 무선 전력 송신단(10), 상기 송출된 전력을 수신하는 무선 전력 수신단(20) 및 수신된 전력을 공급 받는 전자기기(30)로 구성될 수 있다.Referring to FIG. 1, the wireless charging system includes a wireless
일 예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20)은 무선 전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 동일한 주파수 대역을 이용하여 정보를 교환하는 인밴드(In-band) 통신을 수행할 수 있다.For example, the wireless
다른 일예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20)은 무선 전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 상이한 별도의 주파수 대역을 이용하여 정보를 교환하는 대역외(Out-of-band) 통신을 수행할 수도 있다.In another example, the wireless
일 예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20) 사이에 교환되는 정보는 서로의 상태 정보뿐만 아니라 제어 정보도 포함될 수 있다. 여기서, 송수신단 사이에 교환되는 상태 정보 및 제어 정보는 후술할 실시예들의 설명을 통해 보다 명확해질 것이다.For example, information exchanged between the wireless
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 수신단(20)이 무선 전력 송신단(10)으로만 정보를 전송하는 것일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 전력 송신단(10)이 무선 전력 수신단(20)으로 정보를 전송하는 것일 수도 있다. For example, the unidirectional communication may be that the wireless power receiving terminal 20 transmits information only to the wireless
반이중 통신 방식은 무선 전력 수신단(20)과 무선 전력 송신단(10) 사이의 양방향 통신은 가능하나, 어느 한 시점에 어느 하나의 장치에 의해서만 정보 전송이 가능한 특징이 있다.In the half duplex communication mode, bidirectional communication is possible between the wireless power receiving terminal 20 and the wireless
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신단(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 wireless power receiving terminal 20 according to an embodiment of the present invention may acquire various status information of the
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신단(10)은 고속 충전 지원 여부를 지시하는 소정 패킷을 무선 전력 수신단(20)에 전송할 수 있다.In particular, the wireless
무선 전력 수신단(20)은 접속된 무선 전력 송신단(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.The wireless power receiving terminal 20 can inform the
또한, 전자 기기(30) 사용자는 액정 표시 수단에 표시된 소정 고속 충전 요청 버튼을 선택하여 무선 전력 송신단(10)이 고속 충전 모드로 동작하도록 제어할 수도 있다.Also, the user of the
이 경우, 전자 기기(30)는 사용자에 의해 고속 충전 요청 버튼이 선택되면, 소정 고속 충전 요청 신호를 무선 전력 수신단(20)에 전송할 수 있다.In this case, the
무선 전력 수신단(20)은 수신된 고속 충전 요청 신호에 상응하는 충전 모드 패킷을 생성하여 무선 전력 송신단(10)에 전송함으로써, 일반 저전력 충전 모드를 고속 충전 모드로 전환시킬 수 있다.The wireless power receiving terminal 20 may generate a charging mode packet corresponding to the received fast charging request signal and transmit the same to the wireless
도 2는 본 발명에 다른 실시 예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.2 is a block diagram illustrating a wireless charging system according to another embodiment of the present invention.
일 예로, 도면 부호 200a에 도시된 바와 같이, 무선 전력 수신단(20)은 복수의 무선 전력 수신 장치로 구성될 수 있으며, 하나의 무선 전력 송신단(10)에 복수의 무선 전력 수신 장치가 연결되어 무선 충전을 수행할 수도 있다.For example, as shown in 200a, the wireless power receiving terminal 20 may include a plurality of wireless power receiving devices, and a plurality of wireless power receiving devices may be connected to one wireless
여기서, 무선 전력 송신단(10)은 시분할 방식으로 복수의 무선 전력 수신 장치에 전력을 분배하여 송출할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며. 다른 일 예로, 무선 전력 송신단(10)은 무선 전력 수신 장치 별 할당된 상이한 주파수 대역을 이용하여 복수의 무선 전력 수신 장치에 전력을 분배하여 송출할 수 있다.Here, the wireless
이때, 하나의 무선 전력 송신 장치(10)에 연결 가능한 무선 전력 수신 장치의 개수는 무선 전력 수신 장치 별 요구 전력, 배터리 충전 상태, 전자 기기의 전력 소비량 및 무선 전력 송신 장치의 가용 전력 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, 도면 부호 200b에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신단(10)은 복수의 무선 전력 송신 장치로 구성될 수도 있다.As another example, as shown in 200b, the wireless
이 경우, 무선 전력 수신단(20)은 복수의 무선 전력 송신 장치와 동시에 연결될 수 있으며, 연결된 무선 전력 송신 장치들로부터 동시에 전력을 수신하여 충전을 수행할 수도 있다.In this case, the wireless power receiving terminal 20 may be connected to a plurality of wireless power transmission apparatuses at the same time, and may simultaneously receive power from connected wireless power transmission apparatuses to perform charging.
이때, 무선 전력 수신단(20)과 연결된 무선 전력 송신 장치의 개수는 무선 전력 수신단(20)의 요구 전력, 배터리 충전 상태, 전자 기기의 전력 소비량, 무선 전력 송신 장치의 가용 전력 등에 기반하여 적응적으로 결정될 수 있다.At this time, the number of wireless power transmission devices connected to the wireless power receiving terminal 20 is adaptively set based on the required power of the wireless power receiving terminal 20, the battery charging state, the power consumption amount of the electronic device, Can be determined.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.3 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면 무선 전력 송신기(300)는 크게, 전력 변환부(310), 전력 전송부(320), 통신부(330), 제어부(340), 센싱부(350)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기한 무선 전력 송신기(300)의 구성은 반드시 필수적인 구성은 아니어서, 그보다 많거나 적은 구성 요소를 포함하여 구성될 수도 있음을 주의해야 한다.3, the
도 3에 도시된 바와 같이, 전력 변환부(310)는 전원부(360)로부터 DC 전원이 공급되면, 이를 소정 세기의 교류 전력으로 변환하는 기능을 수행할 수 있다.3, when the DC power is supplied from the
이를 위해, 전력 변환부(310)는 DC/DC 변환부(311), 인버터(312) 및 주파수 생성기(313)를 포함하여 구성될 수 있다.The
여기서, 인버터(312)는 하프 브릿지 인버터 또는 풀 브릿지 인버터일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 직류 전력을 특정 동작 주파수를 가지는 교류 전력으로 변환할 수 있는 회로 구성이면 족하다.Here, the
DC/DC 변환부(311)는 전원부(350)로부터 공급된 DC 전력을 제어부(340)의 제어 신호에 따라 특정 세기의 DC 전력으로 변환하는 기능을 수행할 수 있다.The DC /
이때, 센싱부(350)는 DC 변환된 전력의 전압/전류 등을 측정하여 제어부(340)에 제공할 수 있다.At this time, the
또한, 센싱부(350)는 과열 발생 여부 판단을 위해 무선 전력 송신기(300)의 내부 온도를 측정하고, 측정 결과를 제어부(340)에 제공할 수도 있다.In addition, the
일 예로, 제어부(340)는 센싱부(350)에 의해 측정된 전압/전류 값에 기반하여 적응적으로 전원부(350)로부터의 전원 공급을 차단하거나, 인버터(312)에 전력이 공급되는 것을 차단할 수 있다.For example, the
이를 위해, 전력 변환부(310)의 일측에는 전원부(350)로부터 공급되는 전원을 차단하거나, 인버터(312)에 공급되는 전력을 차단하기 위한 소정 전력 차단 회로가 더 구비될 수도 있다.To this end, a power cutoff circuit for shutting off the power supplied from the
인버터(312)는 DC/DC 변환된 직류 전력을 주파수 생성기(313)에 의해 생성된 기준 교류 신호-예를 들면, 펄스 폭 변조 신호일 수 있음-에 기반하여 교류 전력으로 변환할 수 있다. 이때, 기준 교류 신호의 주파수 는 제어부(340)의 제어 신호에 따라 동적으로 변경될 수도 있다.The
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기(300)는 동작 주파수를 조절하여 송출 전력의 세기를 조절할 수도 있다.The
일 예로, 제어부(340)는 통신부(330)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 송출 전력의 세기를 조절할 수 있다.For example, the
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.For example, the power reception status information may include, but is not limited to, the intensity information of the rectifier output voltage, the intensity information of the current applied to the reception coil, and the like. The power control signal may include a signal for requesting power increase, a signal for requesting power reduction, and the like.
전력 전송부(320)는 다중화기(321)(또는 멀티플렉서), 송신 코일부(322)을 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 송신 코일부(322)는 제1 내지 제n 송신 코일로 구성될 수 있다.The
또한, 전력 전송부(320)는 전력 전송을 위한 특정 캐리어 주파수를 생성하기 위한 반송파 생성기(미도시)를 더 포함할 수도 있다. 이 경우, 반송파 생성기는 다중화기(321)를 통해 전달 받은 인버터(312)의 출력 교류 전력과 믹싱하기 위한 특정 캐리어 주파수를 생성할 수 있다.In addition, the
본 발명의 일 실시예는 각각의 송신 코일에 전달되는 AC 전력의 주파수가 서로 상이할 수도 있음을 주의해야 한다.It should be noted that one embodiment of the present invention may have different frequencies of AC power delivered to each transmit coil.
본 발명의 다른 일 실시예는 LC 공진 특성을 송신 코일마다 상이하게 조절하는 기능이 구비된 소정 주파수 제어기를 이용하여 각각의 송신 코일 별 공진 주파수를 상이하게 설정할 수도 있다.In another embodiment of the present invention, the resonance frequency of each transmission coil may be set differently by using a predetermined frequency controller having a function of controlling LC resonance characteristics for different transmission coils.
다중화기(321)는 제어부(340)에 의해 선택된 송신 코일로 교류 전력을 전달하기 위한 스위치 기능을 수행할 수 있다. 제어부(340)는 송신 코일 별 무선 전력 수신기로부터 수신되는 소정 신호 세기 지시자에 기반하여 해당 무선 전력 수신기로의 전력 전송에 사용할 송신 코일을 선택할 수 있다.The
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(340)는 복수의 무선 전력 수신기가 연결된 경우, 송신 코일 별 시분할 다중화를 통해 전력을 전송할 수도 있다.The
예를 들어, 무선 전력 송신기(300)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(340)는 다중화기(321)를 제어하여, 특정 타임 슬롯에 특정 송신 코일을 통해서만 교류 전력이 송출될 수 있도록 제어할 수도 있다.For example, if three wireless power receivers-i. E., The first through third wireless power receivers-are each identified through three different transmit coils-i. E., First through third transmit coils-in the
이때, 송신 코일 별 할당된 타임 슬롯의 길이에 따라 해당 무선 전력 수신기로 전송되는 전력의 양이 제어될 수 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 다른 일 예는 송신 코일 별 할당된 타임 슬롯 동안 DC/DC 변환기(311)의 출력 직류 전력의 세기를 제어하여 무선 전력 수신기 별 송출 전력을 제어할 수도 있다.At this time, the amount of power transmitted to the corresponding wireless power receiver can be controlled according to the length of the time slot allocated for each transmission coil, but this is only one embodiment. DC power of the DC /
제어부(340)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 제1 내지 제n 송신 코일(322)을 통해 감지 신호가 순차적으로 송출될 수 있도록 다중화기(321)를 제어할 수 있다.The
이때, 제어부(340)는 감지 신호가 전송될 시점을 타이머(355)를 이용하여 식별할 수 있으며, 감지 신호 전송 시점이 도래하면, 다중화기(321)를 제어하여 해당 송신 코일을 통해 감지 신호가 송출될 수 있도록 제어할 수 있다.At this time, the
일 예로, 타이머(350)는 감지 신호를 전송해야 하는 단계 동안 소정 주기로 특정 이벤트 신호를 제어부(340)에 송출할 수 있으며, 제어부(340)는 해당 이벤트 신호가 감지될 때마다, 다중화기(321)를 제어하여 해당 송신 코일을 통해 특정 감지 신호가이 송출될 수 있도록 제어할 수 있다.For example, the
또한, 제어부(340)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 복조부(332)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.In addition, the
연이어, 제2차 감지 신호 송출 절차에서 제어부(340)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 신호 세기 지시자가 수신된 송신 코일(들)을 통해서만 감지 신호가 송출될 수 있도록 다중화기(321)를 제어할 수도 있다.The
다른 일 예로, 제어부(340)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(321)를 제어할 수도 있다.In another example, when there are a plurality of transmit coils in which the signal strength indicator is received during the first differential sense signal transmission procedure, the
통신부(330)는 변조부(331)와 복조부(332) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.The
변조부(331)는 제어부(340)에 의해 생성된 제어 신호를 변조하여 다중화기(321)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(332)는 송신 코일을 통해 특정 신호가 감지되면, 감지된 신호를 복조하여 제어부(340)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.When a specific signal is detected through the transmission coil, the
또한, 복조부(332)는 복조된 신호가 어느 송신 코일로부터 수신된 신호인지를 식별할 수 있으며, 식별된 송신 코일에 상응하는 소정 송신 코일 식별자를 제어부(340)에 제공할 수도 있다.In addition, the
또한, 복조부(332)는 송신 코일(323)을 통해 수신된 신호를 복조하여 제어부(340)에 전달할 수 있다. 일 예로, 복조된 신호는 신호 세기 지시자를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 복조 신호는 무선 전력 수신기의 각종 상태 정보를 포함할 수 있다. The
일 예로, 무선 전력 송신기(300)는 무선 전력 전송에 사용되는 동일한 주파수를 이용하여 무선 전력 수신기와 통신을 수행하는 인밴드(In-Band) 통신을 통해 상기 신호 세기 지시자를 획득할 수도 있다.In one example, the
또한, 무선 전력 송신기(300)는 송신 코일부(322)을 이용하여 무선 전력을 송출할 수 있을 뿐만 아니라 송신 코일부(322)을 통해 무선 전력 수신기와 각종 제어 신호 및 상태 정보를 교환할 수도 있다. 다른 일 예로, 송신 코일부(322)의 제1 내지 제n 송신 코일에 각각 대응되는 별도의 코일이 무선 전력 송신기(300)에 추가로 구비될 수 있으며, 구비된 별도의 코일을 이용하여 무선 전력 수신기와 인밴드 통신을 수행할 수도 있음을 주의해야 한다.In addition, the
이상이 도 3의 설명에서는 무선 전력 송신기(300)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.In the description of FIG. 3, the
일 예로, 근거리 양방향 통신은 저전력 블루투스 통신, RFID 통신, UWB 통신, 지그비 통신 중 어느 하나일 수 있다.For example, the near-end bi-directional communication may be any one of low-power Bluetooth communication, RFID communication, UWB communication, and Zigbee communication.
또한, 이상의 도 3의 설명에서는 무선 전력 송신기(300)의 전력 전송부(320)가 다중화기(321)와 복수의 송신 코일(322)을 포함하나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 다른 일 실시예에 따른 전력 전송부(320)는 하나의 송신 코일로 구성될 수도 있음을 주의해야 한다.3, the
이 경우, 전력 전송부(320)는 송신 코일 선택을 위한 다중화기(321) 또는 코일 선택 회로(미도시)를 포함하지 않을 수도 있다.In this case, the
도 4는 상기 도 3에 따른 무선 전력 송신기와 연동되는 무선 전력 수신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.4 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power receiver interworking with the wireless power transmitter of FIG.
도 4를 참조하면, 무선 전력 수신기(400)는 수신 코일(410), 정류기(420), 직류/직류 변환기(DC/DC Converter, 430), 부하(440), 센싱부(450), 통신부(460), 주제어부(470)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 통신부(460)는 복조부(461) 및 변조부(462) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.4, the
상기한 도 4의 예에 도시된 무선 전력 수신기(400)는 인밴드 통신을 통해 무선 전력 송신기(300)와 정보를 교환할 수 있는 것으로 도시되어 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 통신부(460)는 무선 전력 신호 전송에 사용되는 주파수 대역과는 상이한 주파수 대역을 통해 근거리 양방향 통신을 제공할 수도 있다.Although the
수신 코일(410)을 통해 수신되는 AC 전력은 정류기(420)에 전달할 수 있다. 정류기(420)는 AC 전력을 DC 전력으로 변환하여 직류/직류 변환기(430)에 전송할 수 있다. 직류/직류 변환기(430)는 정류기 출력 DC 전력의 세기를 부하(440)에 의해 요구되는 특정 세기로 변환한 후 부하(440)에 전달할 수 있다.The AC power received through the receive
센싱부(450)는 정류기(420) 출력 DC 전력의 세기를 측정하고, 이를 주제어부(470)에 제공할 수 있다. 또한, 센싱부(450)는 무선 전력 수신에 따라 수신 코일(410)에 인가되는 전류의 세기를 측정하고, 측정 결과를 주제어부(470)에 전송할 수도 있다. 또한, 센싱부(450)는 무선 전력 수신기(400)의 내부 온도를 측정하고, 측정된 온도 값을 주제어부(470)에 제공할 수도 있다.The
일 예로, 주제어부(470)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(462)에 전송할 수 있다.For example, the
여기서, 변조부(462)에 의해 변조된 신호는 수신 코일(410) 또는 별도의 코일(미도시)을 통해 무선 전력 송신기(300)에 전송될 수 있다.Here, the signal modulated by the
또한, 주제어부(470)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(462)를 통해 무선 전력 송신기(300)에 전송될 수 있도록 제어할 수 있다.The
다른 일 예로, 복조부(761)는 수신 코일(410)과 정류기(420) 사이의 AC 전력 신호 또는 정류기(420) 출력 DC 전력 신호를 복조하여 감지 신호의 수신 여부를 식별한 후 식별 결과를 주제어부(470)에 제공할 수 있다.The demodulation unit 761 demodulates the AC power signal between the
이때, 주제어부(470)는 감지 신호에 대응되는 신호 세기 지시자가 변조부(462)를 통해 전송될 수 있도록 제어할 수 있다.At this time, the
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치에서의 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.5 is a state transition diagram for explaining a wireless power transmission procedure in a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 무선 충전을 위한 무선 전력 전송 절차는 크게 선택 단계(Selection Phase, 510), 핑 단계(Ping Phase, 520), 식별 및 구성 단계(Identification and Configuration Phase, 530), 협상 단계(Negotiation Phase, 540), 보정 단계(Calibration Phase, 550), 전력 전송 단계(Power Transfer Phase, 560) 단계 및 재협상 단계(Renegotiation Phase, 570)로 구분될 수 있다.Referring to FIG. 5, a wireless power transmission procedure for wireless charging includes a
송신기는 상기 무선 전력 전송 절차에 포함된 단계들 중 선택 단계(510)를 제외한 어느 하나의 단계에서 특정 오류 또는 특정 이벤트를 감지하면, 선택 단계(510)로 회귀할 수 있다. 여기서, 특정 오류 및 특정 이벤트는 이하의 설명을 통해 명확해질 것이다.If the transmitter detects a specific error or a specific event in any of the steps except the
또한, 선택 단계(510)에서 송신기는 인터페이스 표면-예를 들면, 충전 영역 또는 충전 베드-에 물체가 존재하는지를 모니터링할 수 있다.Also, in a
만약, 송신기가 인터페이스 표면에 물체가 놓여진 것이 감지되면, 핑 단계(520)로 천이할 수 있다. 선택 단계(510)에서 송신기는 매우 짧은 펄스의 아날로그 핑(Analog Ping) 신호를 전송하며, 송신 코일 또는 1차 코일(Primary Coil)의 전류 변화에 기반하여 인터페이스 표면의 활성 영역(Active Area)에 물체가 존재하는지를 감지할 수 있다.If the transmitter detects that an object has been placed on the interface surface, it may transition to a
핑 단계(520)에서 송신기는 물체가 감지되면, 수신기를 활성화시키고, 수신기가 WPC 표준이 호환되는 수신기인지를 식별하기 위한 디지털 핑(Digital Ping)을 전송한다.At
핑 단계(520)에서 송신기는 디지털 핑에 대한 응답 시그널-예를 들면, 신호 세기 패킷-을 수신기로부터 수신하지 못하면, 다시 선택 단계(510)로 천이할 수 있다. 또한, 핑 단계(520)에서 송신기는 수신기로부터 파워 전송이 완료되었음을 지시하는 신호-즉, 충전 완료 패킷-을 수신하면, 선택 단계(510)로 천이할 수도 있다.If the transmitter does not receive a response signal to the digital ping (e. G., A signal strength packet) from the receiver in
핑 단계(520)가 완료되면, 송신기는 수신기를 식별하고 수신기 구성 및 상태 정보를 수집하기 위한 식별 및 구성 단계(530)로 천이할 수 있다.Once the
식별 및 구성 단계(530)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(510)로 천이할 수 있다.In the identifying and configuring
송신기는 식별 및 구성 단계(530)에서 수시된 구성 패킷(Configuration packet)의 협상 필드(Negotiation Field) 값에 기반하여 협상 단계(540)로의 진입이 필요한지 여부를 확인할 수 있다.The transmitter may determine whether an entry to the
확인 결과, 협상이 필요하면, 송신기는 협상 단계(540)로 진입하여 소정 FOD 검출 절차를 수행할 수 있다.If it is determined that negotiation is required, the transmitter may enter
반면, 확인 결과, 협상이 필요하지 않은 경우, 송신기는 곧바로 전력 전송 단계(560)로 진입할 수도 있다.On the other hand, if it is determined that negotiation is not required, the transmitter may immediately enter the
협상 단계(540)에서, 송신기는 기준 품질 인자 값이 포함된 FOD(Foreign Object Detection) 상태 패킷을 수신할 수 있다. 이때, 송신기는 기준 품질 인자 값에 기반하여 FO 검출을 위한 임계치를 결정할 수 있다.At
송신기는 결정된 FO 검출을 위한 임계치 및 현재 측정된 품질 인자 값을 이용하여 충전 영역에 FO가 존재하는지를 검출할 수 있으며, FO 검출 결과에 따라 전력 전송을 제어할 수 있다. 일 예로, FO가 검출된 경우, 전력 전송이 중단될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The transmitter can detect whether the FO exists in the charging area using the determined threshold value for FO detection and the currently measured quality factor value, and can control the power transmission according to the FO detection result. As an example, if FO is detected, power transmission may be interrupted, but is not limited to this.
FO가 검출된 경우, 송신기는 선택 단계(510)로 회귀할 수 있다. 반면, FO가 검출되지 않은 경우, 송신기는 보정 단계(550)를 거쳐 전력 전송 단계(560)로 진입할 수도 있다.If FO is detected, the transmitter may return to
상세하게, 송신기는 FO가 검출되지 않은 경우, 송신기는 보정 단계(550)에서 수신단에 수신된 전력의 세기를 결정하고, 송신단에서 전송한 전력의 세기를 결정하기 위해 수신단과 송신단에서의 전력 손실을 측정할 수 있다. In detail, if the FO is not detected, the transmitter determines the strength of the power received at the receiving end in the correcting
송신기는 보정 단계(550)에서 송신단의 송신 파워와 수신단의 수신 파워 사이의 차이에 기반하여 전력 손실을 예측할 수 있다. 일 실시예에 따른 송신기는 예측된 전력 손실을 반영하여 FOD 검출을 위한 임계치를 보정할 수도 있다.The transmitter can predict the power loss based on the difference between the transmit power of the transmitting end and the received power of the receiving end in the correcting
전력 전송 단계(540)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(510)로 천이할 수 있다.In the
또한, 전력 전송 단계(440)에서, 송신기는 송신기 상태 변화 등에 따라 파워 전송 계약을 재구성할 필요가 있는 경우, 재협상 단계(570)로 천이할 수 있다. 이때, 재협상이 정상적으로 완료되면, 송신기는 전력 전송 단계(560)로 회귀할 수 있다.Also, in the
상기한 파워 전송 계약은 송신기와 수신기의 상태 및 특성 정보에 기반하여 설정될 수 있다. 일 예로, 송신기 상태 정보는 최대 전송 가능한 전력에 대한 정보, 가용 전력에 관한 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. In one example, the transmitter status information may include information on the maximum transmittable power, information on available power, information on the maximum acceptable number of receivers, and the receiver status information may include information on the required power, have.
여기서, 수신기는 송신기의 가용 전력에 관한 정보 및 현재 수신되고 있는 전력에 기반하여 요구 전력을 결정할 수 있다.Here, the receiver can determine the required power based on the information about the available power of the transmitter and the currently received power.
선택 단계(510)에서 물체가 감지되는 경우, 무선 전력 송신기는 무선전력 공진 회로(예를 들어 전력전송 코일 및/또는 공진 캐패시터)의 품질 인자를 측정할 수 있다.If an object is sensed in the
본 발명의 일 실시예에서는 선택단계(510)에서 물체가 감지되면, 충전 영역에 이물질과 함께 무선 전력 수신기가 놓였는지 판단하기 위하여-즉, FO를 검출하기 위하여- 품질 인자를 측정할 수 있다.In one embodiment of the present invention, if an object is sensed in a
무선 전력 송신기에 구비되는 코일은 환경 변화에 의해 인덕턴스 및/또는 코일 내 직렬저항 성분이 감소될 수 있고, 이로 인해 품질 인자 값이 감소하게 된다. 측정된 품질 인자 값을 이용하여 이물질의 존재 여부를 판단하기 위해, 무선 전력 송신기는 충전 영역에 이물질이 배치되지 않은 상태에서 미리 측정된 기준 품질 인자 값을 무선 전력 수신기로부터 수신할 수 있다.The coil included in the wireless power transmitter can be reduced in inductance and / or series resistance component in the coil due to environmental changes, thereby reducing the quality factor value. In order to determine the presence of a foreign object using the measured quality factor value, the wireless power transmitter may receive a pre-measured reference quality factor value from the wireless power receiver without any foreign matter placed in the charging area.
협상 단계(540)에서 수신된 기준 품질 인자 값과 측정된 품질 인자 값을 비교하여 이물질 존재 여부를 판단할 수 있다. 그러나 기준 품질 인자 값이 낮은 무선 전력 수신기의 경우-일 예로, 무선 전력 수신기의 타입, 용도 및 특성 등에 따라 특정 무선 전력 수신기는 낮은 기준 품질 인자 값을 가질 수 있음-, 이물질이 존재하는 경우에 측정되는 품질 인자 값과 기준 품질 인자 값 사이의 큰 차이가 없어 이물질 존재 여부를 판단하기 어려운 문제가 발생할 수 있다.In the
상기한 문제점을 해결하기 위해 기준 품질 인자 값이 높은 무선 전력 수신기를 제공하는 것이 중요하다.In order to solve the above problems, it is important to provide a wireless power receiver having a high reference quality factor value.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 충전 시스템에서 품질 인자 측정을 위한 송수신기의 적층 구조를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 6 is a view for explaining a stacking structure of a transceiver for quality factor measurement in a wireless charging system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
도 6을 참조하면, 무선 전력 송신기(610)는 1차 코일 유닛(611)과 제1 차폐 유닛(612)을 포함하고, 무선 전력 수신기(620)는 2차 코일 유닛(621)과 배터리(622)를 포함할 수 있다.6, the
도 6에 도시된 바와 같이, 1차 코일 유닛(611)과 2차 코일 유닛(621)은 일정 간격(dz) 이격되게 배치시킬 수 있다. 이를 위해, 1차 코일 유닛(611)과 2차 코일 유닛(621) 사이에는 두께가 dz인 아크릴판(630)이 배치될 수 있다. 여기서, dz는 해당 시스템에 적용되는 표준 규격에 따라 상이하게 결정될 수 있다. 일 예로, dz는 2.9mm일 수 있다.As shown in FIG. 6, the
실제 구현에 있어서, 아크릴판(630) 및 후술한 도면들에 개시되는 아크릴판은 무선 전력 송신기에 구비되는 충전 베드와 무선 전력 수신기에 구비되어 충전 베드상에 배치되는 외장 커버-예를 들면, 배터리 일체형 스마트폰의 하우징 후면부 또는 배터리 분리형 스마트폰의 배터리 커버 등일 수 있으나 이에 한정되지는 않음-로 대체될 수 있음을 주의해야 한다.In an actual implementation, the
일 실시 예에 따른 1차 코일 유닛(611)과 2차 코일 유닛(621)은 리츠 와이어(Litz Wire)를 이용하여 코일이 구성될 수 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 인쇄 회로 기판에 패턴 인쇄된 패턴 코일 또는 구리판을 에칭한 에칭 코일 등이 사용될 수도 있다.The
도 6의 실시 예 및 후술할 도면들의 실시 예에서 설명되는 1차 코일 유닛 및 2차 코일 유닛은 각각 무선 충전을 위한 안테나, 근거리 무선 통신을 위한 안테나, 모바일 결재를 위한 안테나 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.The primary coil unit and the secondary coil unit described in the embodiment of FIG. 6 and the drawings described later include at least one of an antenna for wireless charging, an antenna for short-range wireless communication, and an antenna for mobile payment, Lt; / RTI >
일 예로, 1차 코일 유닛(611)는 무선 전력 송신용 안테나-즉, 송신 코일-을 포함하는 단일 안테나로 구성되고, 2차 코일 유닛(621)은 무선 전력 수신용 안테나-즉, 수신 코일-과 근거리 무선 통신용 안테나-예를 들면, NFC(Near Field Communication) 안테나-가 통합 구성된 복합 안테나로 구성될 수 있다.In one example, the
다른 일 예로, 1차 코일 유닛(611)과 2차 코일 유닛(621)은 각각 송신 코일 및 수신 코일을 포함하는 단일 타입 안테나로 구성될 수도 있다.In another example, the
또 다른 일 예로, 1차 코일 유닛(611)는 무선 충전용 안테나와 근거리 무선 통신용 안테나를 포함하는 복합 타입 안테나로 구성되고, 2차 코일 유닛(621)은 무선 전력 수신용 안테나로만 구성된 단일 타입 안테나로 구성될 수 있다.In another example, the
또 다른 일 예로, 1차 코일 유닛(611)과 2차 코일 유닛(621) 중 적어도 하나는 모바일 결재를 위한 모바일 결재용 안테나를 더 포함하여 구성될 수도 있다.In another example, at least one of the
1차 코일 유닛(611)은 무선 충전을 위한 복수의 송신 코일을 포함하여 구성될 수도 있다.The
제1 차폐 유닛(612)의 재질은 페라이트(Ferrite) 재질, 아몰퍼스(Amorphous) 재질, 나노 크리스탈(Nano Crystal) 재질, 샌더스트 재질 등이 사용될 수 있다.The
바람직하게, 제1 차폐 유닛(612)은 페라이트(Ferrite) 재질로 구현될 수 있다. 여기서, 페라이트의 두께는 약 1mm일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 전력 송신기(610) 및 무선 전력 수신기(620)의 종류 및 세부 구성 태양에 따라 상이한 두께를 가지도록 구현될 수 있다.Preferably, the
일 예로, 무선 전력 수신기(620)의 2차 코일 유닛(621)이 무선 충전 안테나와 근거리 통신 안테나를 포함하는 복합 타입이면, 2차 코일 유닛(621)이 무선 충전 안테나만을 포함하는 단일 타입에 비해 제1 차폐 유닛(612)의 두께가 증가될 수 있다.For example, if the
도 7은 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 무선 충전 시스템에서 품질 인자 측정을 위한 송수신기의 적층 구조를 설명하기 위한 도면이다.7 is a view for explaining a lamination structure of a transceiver for quality factor measurement in a wireless charging system according to another embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 무선 전력 송신기(710)는 1차 코일 유닛(711)과 제1 차폐 유닛(712)을 포함하고, 무선 전력 수신기(720)는 2차 코일 유닛(721)과 제2 차폐 유닛(722) 및 배터리(723)를 포함할 수 있다.7, the
일 실시예에 따른 1차 코일 유닛(711)과 2차 코일 유닛(721)은 리츠 와이어(Litz Wire)를 이용하여 코일이 구성될 수 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 인쇄 회로 기판에 패턴 인쇄된 패턴 코일 또는 구리판을 에칭한 에칭 코일 등이 사용될 수도 있다.The
여기서, 제2 차폐 유닛(722)은 배터리(723)의 2차 코일 유닛(721) 대향면에 배치될 수 있다.Here, the
제2 차폐 유닛(722)의 크기 및 두께는 배터리(723)의 크기 또는(및) 용량에 기반하여 결정될 수 있다.The size and thickness of the
일 예로, 제2 차폐 유닛(722)의 재질로는 페라이트(Ferrite) 재질, 아몰퍼스(Amorphous) 재질, 나노 크리스탈(Nano Crystal) 재질, 샌더스트 재질 등이 사용될 수 있다.As the material of the
바람직하게, 제2 차폐 유닛(722)은 나노 크리스탈(Nano Crystal) 재질의 합금을 리본 형태, 시트 형태 또는 코어 형태 등으로 제작한 후 사용될 수 있다.Preferably, the
특히, 나노 크리스탈 합금은 투자율이 높고, 포화 자속 밀도가 높으면서 낮은 보자력을 갖는다.In particular, nano-crystal alloys have high magnetic permeability, high saturation magnetic flux density, and low coercive force.
또한, 나노 크리스탈 코어는 초박의 리본이 권선되어 원통 형태의 코어를 만든 다음 열처리되어 제작되므로 최소환의 와전류 손실 특성을 가질 수 있는 장점이 있다.In addition, the nanocrystalline core has a merit of having a minimum circular eddy current loss characteristic since an ultra-thin ribbon is wound to form a cylindrical core and then heat-treated.
또한, 나노 크리스탈 합금은 전력 손실이 낮고 온도에 대한 안정성이 높은 장점이 있을 뿐만 아니라 내마모성, 내식성이 우수한 장점이 있다.In addition, the nanocrystalline alloy has advantages of low power loss, high temperature stability, abrasion resistance and corrosion resistance.
또한, 나노 크리스탈 합금은 Fe, Si, B에 소량의 Cu, Mo, Nb, Ni, Co를 혼합하여 구성된 Fe계 나도 크리스탈 합금일 수 있다. 나노 크리스탈 합금은 동일 성능의 Co계 아몰퍼스 합금에 비해서도 자기적 특성이 뛰어날 뿐만 아니라 가격 경쟁력이 높은 장점이 있다.The nano-crystal alloy may be an Fe-based or a crystal alloy composed of a small amount of Cu, Mo, Nb, Ni and Co mixed with Fe, Si and B. Nanocrystalline alloys are superior to the Co-based amorphous alloys of the same performance in terms of magnetic properties and high price competitiveness.
본 발명에 따른 무선 전력 수신기(720)는 2차 코일 유닛(721)과 배터리(723) 사이에 제2 차폐 유닛(722)을 구비함으로써, 높은 품질 인자 값을 가질 수 있다.The
또한, 제2 차폐 유닛(722)는 특정 접착 부재를 이용하여 배터리(723)의 일면에 부착될 수도 있다.Further, the
일 실시예에 따른 제2 차폐 유닛(722)은 나노 크리스탈 합금으로 구성된 평면 시트 형태를 가질 수 있으며, 두께는 약 0.1mm로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 해당 무선 전력 수신기의 구성 태양에 따라 상이한 두께를 가지도록 구현될 수 있다.The
도 7에 도시된 바와 같이, 1차 코일 유닛(711)과 2차 코일 유닛(721)은 일정 간격(dz) 이격되게 배치시킬 수 있다. 이를 위해, 1차 코일 유닛(711)과 2차 코일 유닛(721) 사이에는 두께가 dz인 아크릴판(730)이 배치될 수 있다. 여기서, dz는 해당 시스템에 적용되는 표준 규격에 따라 상이하게 결정될 수 있다. 일 예로, dz는 2.9mm일 수 있다.7, the
제1 차폐 유닛(712)의 재질은 페라이트(Ferrite) 재질, 아몰퍼스(Amorphous) 재질, 나노 크리스탈(Nano Crystal) 재질, 샌더스트 재질 등이 사용될 수 있다.The
바람직하게, 제1 차폐 유닛(712)은 페라이트(Ferrite) 재질로 구현될 수 있다. 여기서, 페라이트의 두께는 약 1.6mm일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 전력 송신기(710) 및 무선 전력 수신기(720)의 종류 및 세부 구성 태양에 따라 제1 차폐 유닛(712)에 사용되는 페라이트는 상이한 두께를 가지도록 구현될 수 있다.Preferably, the
일 예로, 무선 전력 수신기(720)의 2차 코일 유닛(721)이 무선 충전 안테나와 근거리 통신 안테나를 포함하는 복합 타입이면, 2차 코일 유닛(621)이 무선 충전 안테나만을 포함하는 단일 타입에 비해 제1 차폐 유닛(612)의 두께가 증가되게 구현될 수 있다.For example, if the
상기 도 7의 실시 예에 따른 아크릴판(730)은 기준 품질 인자 측정을 위한 실험 조건일 뿐 실제 무선 충전 시스템에는 사용되지 않음을 주의해야 한다. 일 예로, 실제 무선 충전 시스템에서는 1차 코일 유닛(711)과 2차 코일 유닛(721) 사이에는 인터페이스 표면이 배치될 수 있다. 여기서, 인터페이스 표면은 무선 전력 수신기가 충전 영역에 배치될 수 있도록 구성된 충전 베드로서, 무선 전력 송신기의 일측에 구성될 수 있다.It should be noted that the
본 실시 예에 및 이하의 실시 예에서 2차 코일 유닛의 내부 구성에 따라 무선 전력 수신기의 배터리 일면에 배치되는 제2 차폐 유닛의 개수 및(또는) 제2 차폐 유닛의 두께가 결정될 수도 있다.The number of the second shielding units disposed on one side of the battery of the wireless power receiver and / or the thickness of the second shielding unit may be determined according to the internal configuration of the secondary coil unit in this embodiment and the following embodiments.
일 예로, 2차 코일 유닛이 복합 안테나인 경우, 단일 안테나에 비해 배터리 일면에 배치되는 제2 차폐 유닛의 개수가 증가되거나 제2 차폐 유닛의 두께가 증가될 수 있다.For example, when the secondary coil unit is a composite antenna, the number of the second shielding units disposed on one side of the battery may be increased or the thickness of the second shielding unit may be increased as compared with a single antenna.
본 실시 예 및 이하의 실시 예에서 2차 코일 유닛의 내부 구성이 고려되어, 무선 전력 송신기에 배치되는 제1 차폐 유닛의 재질, 개수 및 두께 중 적어도 하나가 결정될 수도 있다.In the present embodiment and the following embodiments, the internal configuration of the secondary coil unit is considered, so that at least one of the material, the number, and the thickness of the first shielding unit disposed in the wireless power transmitter may be determined.
일 예로, 2차 코일 유닛이 단일 안테나이면, 제1 차폐 유닛의 재질로 페라이트 재질이 사용되고, 2차 코일 유닛이 복합 안테나이면, 제2 차폐 유닛의 재질로 나노 크리스탈 합금 재질이 사용될 수 있다.For example, if the secondary coil unit is a single antenna, a ferrite material is used as the material of the first shielding unit, and if the secondary coil unit is a composite antenna, a nano-crystal alloy material may be used as the material of the second shielding unit.
도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 무선 충전 시스템에서 품질 인자 측정을 위한 송수신기의 적층 구조를 설명하기 위한 도면이다.8 is a view for explaining a lamination structure of a transceiver for quality factor measurement in a wireless charging system according to another embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 무선 전력 송신기(810)는 1차 코일 유닛(811)과 제1 차폐 유닛(812)을 포함하고, 무선 전력 수신기(820)는 2차 코일 유닛(821), 제2 차폐 유닛(822), 배터리(823) 및 제2 금속 시트(824)를 포함하여 구성될 수 있다.8, the
일 실시예에 따른 1차 코일 유닛(811)과 2차 코일 유닛(821)은 리츠 와이어(Litz Wire)를 이용하여 코일이 구성될 수 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 인쇄 회로 기판에 패턴 인쇄된 패턴 코일 또는 구리판을 에칭한 에칭 코일 등이 사용될 수도 있다.The
여기서, 제2 차폐 유닛(822)은 배터리(823)의 2차 코일 유닛(821) 대향면에 배치될 수 있다. 일 예로, 제2 차폐 유닛(822)의 재질로는 페라이트(Ferrite) 재질, 아몰퍼스(Amorphous) 재질, 나노 크리스탈(Nano Crystal) 재질, 샌더스트 재질 등이 사용될 수 있다.Here, the
바람직하게, 제2 차폐 유닛(822)은 나노 크리스탈(Nano Crystal) 재질의 리본 형태, 시트 형태 또는 코어 형태 등으로 제작되어 적용될 수 있다.The
특히, 나노 크리스탈 합금은 투자율이 높고, 포화 자속 밀도가 높으면서 낮은 보자력을 갖는다.In particular, nano-crystal alloys have high magnetic permeability, high saturation magnetic flux density, and low coercive force.
또한, 나노 크리스탈 코어는 초박의 리본이 권선되어 원통 형태의 코어를 만든 다음 열처리되어 제작되므로 최소환의 와전류 손실 특성을 가질 수 있는 장점이 있다. 또한, 나노 크리스탈 합금은 전력 손실이 낮고 온도에 대한 안정성이 높은 장점이 있을 뿐만 아니라 내마모성, 내식성이 우수한 장점이 있다.In addition, the nanocrystalline core has a merit of having a minimum circular eddy current loss characteristic since an ultra-thin ribbon is wound to form a cylindrical core and then heat-treated. In addition, the nanocrystalline alloy has advantages of low power loss, high temperature stability, abrasion resistance and corrosion resistance.
또한, 나노 크리스탈 합금은 Fe, Si, B에 소량의 Cu, Mo, Nb, Ni, Co를 혼합하여 구성된 Fe계 나도 크리스탈 합금일 수 있다. 나노 크리스탈 합금은 동일 성능의 Co계 아몰퍼스 합금에 비해서도 자기적 특성이 뛰어날 뿐만 아니라 가격 경쟁력이 높은 장점이 있다.The nano-crystal alloy may be an Fe-based or a crystal alloy composed of a small amount of Cu, Mo, Nb, Ni and Co mixed with Fe, Si and B. Nanocrystalline alloys are superior to the Co-based amorphous alloys of the same performance in terms of magnetic properties and high price competitiveness.
본 발명에 따른 무선 전력 수신기(820)는 배터리(823) 일면에 제2 차폐 유닛(822)을 배치하고, 배터리(823)의 타면에 제2 금속 시트(824)를 배치함으로써, 높은 품질 인자 값을 가질 수 있다.The
제1 차폐 유닛(812)의 재질은 페라이트(Ferrite) 재질, 아몰퍼스(Amorphous) 재질, 나노 크리스탈(Nano Crystal) 재질, 샌더스트 재질 등이 사용될 수 있다.The
바람직하게, 제1 차폐 유닛(812)은 페라이트(Ferrite) 재질로 구현될 수 있다. 여기서, 페라이트의 두께는 약 1mm일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 전력 송신기(810)의 종류 및 구성 태양에 따라 상이한 두께를 가지도록 구현될 수 있다.Preferably, the
일 예로, 무선 전력 수신기(820)의 2차 코일 유닛(821)이 무선 충전 안테나와 근거리 통신 안테나를 포함하는 복합 타입이면, 2차 코일 유닛(821)이 무선 충전 안테나만을 포함하는 단일 타입에 비해 제1 차폐 유닛(812)의 두께가 증가되게 구현될 수 있다.In one example, if the
제2 금속 시트(824)로 순수 알루미늄 또는 알루미늄 합금이 사용될 수 있으며, 제2 금속 시트(824)의 두께는 약 0.5mm로 구성될 수 있다.Pure aluminum or an aluminum alloy may be used for the
도 8에 도시된 바와 같이, 1차 코일 유닛(811)과 2차 코일 유닛(821)은 일정 간격(dz) 이격되게 배치된 후 품질 인자 값이 측정될 수 있다. 이를 위해, 1차 코일 유닛(811)과 2차 코일 유닛(821) 사이에는 두께가 dz인 아크릴판(830)이 배치될 수 있다. 여기서, dz는 해당 시스템에 적용되는 표준 규격에 따라 상이하게 결정될 수 있다. 일 예로, dz는 2.9mm일 수 있다.As shown in FIG. 8, the quality factor value can be measured after the
상기 도 8의 실시 예에 따른 아크릴판(830)은 기준 품질 인자 측정을 위한 실험 조건일 뿐 실제 무선 충전 시스템에는 사용되지 않음을 주의해야 한다. 일 예로, 실제 무선 충전 시스템에서는 1차 코일 유닛(811)과 2차 코일 유닛(821) 사이에는 인터페이스 표면이 배치될 수 있다. 여기서, 인터페이스 표면은 무선 전력 수신기가 충전 영역에 배치될 수 있도록 구성된 충전 베드로서, 무선 전력 송신기의 일측에 구성될 수 있다.It should be noted that the
도 9는 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 무선 충전 시스템에서 품질 인자 측정을 위한 송수신기의 적층 구조를 설명하기 위한 도면이다.9 is a view for explaining a lamination structure of a transceiver for quality factor measurement in a wireless charging system according to another embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 무선 전력 송신기(910)는 1차 코일 유닛(911), 제1 차폐 유닛(912) 및 제1 금속 시트(913)을 포함하고, 무선 전력 수신기(920)는 2차 코일 유닛(921)과 제2 차폐 유닛(922), 배터리(923) 및 제2 금속 시트(924)를 포함하여 구성될 수 있다.9, the
일 실시예에 따른 1차 코일 유닛(911)과 2차 코일 유닛(921)을 구성하는 코일로 리츠 와이어(Litz Wire)가 사용될 수 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 인쇄 회로 기판에 패턴 인쇄된 패턴 코일 또는 구리판을 에칭한 에칭 코일 등이 사용될 수도 있다.Although a coiled Litz Wire constituting the
여기서, 제2 차폐 유닛(922)은 배터리(923)의 2차 코일 유닛(921) 대향면에 배치될 수 있다. 일 예로, 제2 차폐 유닛(922)의 재질로는 페라이트(Ferrite) 재질, 아몰퍼스(Amorphous) 재질, 나노 크리스탈(Nano Crystal) 재질, 샌더스트 재질 등이 사용될 수 있다.Here, the
바람직하게, 제2 차폐 유닛(922)은 나노 크리스탈(Nano Crystal) 재질의 합금을 리본 형태, 시트 형태 또는 코어 형태 등으로 제작한 후 사용될 수 있다.Preferably, the
일 예로, 나노 크리스탈) 합금은 투자율이 높고, 포화 자속 밀도가 높으면서 낮은 보자력을 갖는다. 일 예로, 나노 크리스탈 코어는 초박의 리본이 권선되어 원통 형태의 코어를 만든 다음 열처리되어 제작될 수 있으며, 최소환의 와전류 손실 특성을 가지도록 제작될 수 있다.For example, nano-crystal) alloys have high magnetic permeability, high saturation magnetic flux density, and low coercive force. For example, the nanocrystalline core can be made by winding a thin ribbon into a cylindrical core, then heat treating the core, and fabricating the nanocrystalline core to have a minimum ring eddy current loss characteristic.
또한, 나노 크리스탈 합금은 전력 손실이 낮고 온도에 대한 안정성이 높은 장점이 있을 뿐만 아니라 내마모성, 내식성이 우수한 장점이 있다.In addition, the nanocrystalline alloy has advantages of low power loss, high temperature stability, abrasion resistance and corrosion resistance.
또한, 나노 크리스탈 합금은 Fe, Si, B에 소량의 Cu, Mo, Nb, Ni, Co를 혼합하여 구성된 Fe계 나도 크리스탈 합금일 수 있다. 나노 크리스탈 합금은 동일 성능의 Co계 아몰퍼스 합금에 비해서도 자기적 특성이 뛰어날 뿐만 아니라 가격 경쟁력이 높은 장점이 있다.The nano-crystal alloy may be an Fe-based or a crystal alloy composed of a small amount of Cu, Mo, Nb, Ni and Co mixed with Fe, Si and B. Nanocrystalline alloys are superior to the Co-based amorphous alloys of the same performance in terms of magnetic properties and high price competitiveness.
본 발명에 따른 무선 전력 수신기(920)는 배터리(923) 일면에 제2 차폐 유닛(922)을 배치하고, 배터리(923)의 타면에 제2 금속 시트(924)를 배치함으로써, 높은 품질 인자 값을 가질 수 있다.The
또한, 본 발명에 따른 무선 전력 송신기(910)는 제1 차폐 유닛(912) 뿐만 아니라 상기한 도 6 내지 도 8의 실시 예와 비교하여 제1 금속 시트(913)를 더 구비함으로써, 송신 코일에 대한 높은 품질 인자 값을 가질 수 있다.Further, the
일 예로, 제2 금속 시트(924)로 순수 알루미늄 또는 알루미늄 합금이 사용될 수 있으며, 제2 금속 시트(824)의 두께는 약 0.5mm로 구성될 수 있다.For example, pure aluminum or aluminum alloy may be used for the
도 9에 도시된 바와 같이, 1차 코일 유닛(911)과 2차 코일 유닛(921)은 일정 간격(dz) 이격되게 배치된 후 품질 인자 값이 측정될 수 있다. 이를 위해, 1차 코일 유닛(911)과 2차 코일 유닛(921) 사이에는 두께가 dz인 아크릴판(930)이 배치될 수 있다. 여기서, dz는 해당 시스템에 적용되는 표준 규격에 따라 상이하게 결정될 수 있다. 일 예로, dz는 2.9mm일 수 있다.9, the quality factor value can be measured after the
상기 도 9의 실시 예에 따른 아크릴판(930)은 기준 품질 인자 측정을 위한 실험 조건일 뿐 실제 무선 충전 시스템에는 사용되지 않음을 주의해야 한다. 일 예로, 실제 무선 충전 시스템에서는 1차 코일 유닛(911)과 2차 코일 유닛(921) 사이에는 인터페이스 표면이 배치될 수 있다. 여기서, 인터페이스 표면은 무선 전력 수신기가 충전 영역에 배치될 수 있도록 구성된 충전 베드로서, 무선 전력 송신기의 일측에 구성될 수 있다.It should be noted that the
상기한 도 9의 실시 예에서, 무선 전력 수신기(920)는 2차 코일 유닛(921)과 제2 차폐 유닛(922) 및 배터리(923)를 포함하고, 무선 전력 송신기(910)는 1차 코일 유닛(911), 제1 차폐 유닛(912) 및 제1 금속 시트(913)을 포함하여 구성될 수도 있다. 즉, 상기 도 9의 실시 예에서, 무선 전력 수신기(920)는 제2 금속 시트(924)를 포함하지 않을 수도 있다.9, the
도 10a는 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 무선 충전 시스템에서 품질 인자 측정을 위한 송수신기의 적층 구조를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 10A is a view illustrating a stacked structure of a transceiver for quality factor measurement in a wireless charging system according to another embodiment of the present invention. FIG.
도 10a에 따른 무선 충전 시스템(1000)은 무선 전력 송신기(1010)과 무선 전력 수신기(1020)를 포함하여 구성될 수 있다.The
도 10a를 참조하면, 무선 전력 송신기(1010)는 1차 코일 유닛(1011), 제1 송신 차폐 유닛(1012), 제2 송신 차폐 유닛(1013) 및 제1 금속 시트(1014)을 포함하고, 무선 전력 수신기(1020)는 2차 코일 유닛(1021)과 수신 차폐 유닛(1022), 배터리(1023) 및 제2 금속 시트(1024)를 포함하여 구성될 수 있다.10A, a
일 실시예에 따른 1차 코일 유닛(1011)과 2차 코일 유닛(1021)을 구성하는 코일로 리츠 와이어(Litz Wire)가 사용될 수 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 인쇄 회로 기판에 패턴 인쇄된 패턴 코일 또는 구리판을 에칭한 에칭 코일 등이 사용될 수도 있다.Although a coiled Litz Wire constituting the
여기서, 제2 차폐 유닛(1022)은 배터리(1023)의 2차 코일 유닛(1021) 대향면에 배치될 수 있다. 일 예로, 제2 차폐 유닛(1022)의 재질로는 페라이트(Ferrite) 재질, 아몰퍼스(Amorphous) 재질, 나노 크리스탈(Nano Crystal) 재질, 샌더스트 재질 등이 사용될 수 있다.Here, the
바람직하게, 제2 차폐 유닛(1022)의 재질은 나노 크리스탈(Nano Crystal) 합금 재질이 사용될 수 있다.Preferably, the material of the
본 발명에 따른 무선 전력 수신기(1020)는 제2차 코일 유닛(1021)에 대향하는 배터리(1023) 일면에 제2 차폐 유닛(1022)을 배치하고, 배터리(1023)의 타면에 제2 금속 시트(1024)를 배치함으로써, 높은 품질 인자 값을 가질 수 있다.The
본 발명에 따른 무선 전력 송신기(1010)는 제1 송신 차폐 유닛(1012)과 제2 송신 차폐 유닛(1013)이 1차 코일 유닛(1011)과 제1 금속 시트(1014) 사이에 배치되는 이중 차폐 구조를 가질 수 있다.The
일 예로, 제1 송신 차폐 유닛(1012)의 재질은 나노 크리스탈 합금이고, 제2 송신 차폐 유닛(1012)의 재질은 페라이트일 수 있다.For example, the material of the first
여기서, 제1 송신 차폐 유닛(1012)은 나노 크리스탈 합금 재질의 단일 시트로 구성될 수도 있다. 이때, 나노 크리스탈 시트의 두께는 0.2mm이상일 수 있다.Here, the first
제2 송신 차폐 유닛(1013)은 1mm 이상 1.6mm 이하의 두께를 가지는 한 장의 페라이트 시트로 구성될 수 있다.The second
일 예로, 제1 금속 시트(1014) 및 제2 금속 시트(1024)는 순수 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 구성될 수 있으며, 제1 금속 시트(1014) 및 제2 금속 시트(1024)의 두께는 0.5mm 이상으로 구성될 수 있다.For example, the
도 10a에 도시된 바와 같이, 1차 코일 유닛(1011)과 2차 코일 유닛(1021)은 일정 간격(dz) 이격되게 배치된 후 품질 인자 값이 측정될 수 있다. 이를 위해, 1차 코일 유닛(1011)과 2차 코일 유닛(1021) 사이에는 두께가 dz인 아크릴판(1030)이 배치될 수 있다. 여기서, dz는 해당 시스템에 적용되는 표준 규격에 따라 상이하게 결정될 수 있다. 일 예로, dz는 2.9mm일 수 있다.As shown in FIG. 10A, the quality factor value may be measured after the
도 10b는 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 무선 충전 시스템에서 품질 인자 측정을 위한 송수신기의 적층 구조를 설명하기 위한 도면이다.10B is a view for explaining a lamination structure of a transceiver for quality factor measurement in a wireless charging system according to another embodiment of the present invention.
도 10b에 따른 무선 충전 시스템(1100)은 무선 전력 송신기(1110)과 무선 전력 수신기(1120)를 포함하여 구성될 수 있다.The
도 10b를 참조하면, 무선 전력 송신기(1110)는 1차 코일 유닛(1111), 제1 송신 차폐 유닛(1112), 제2 송신 차폐 유닛(1113) 및 금속 시트(1114)을 포함하고, 무선 전력 수신기(1120)는 2차 코일 유닛(1121)과 수신 차폐 유닛(1122) 및 배터리(1123)를 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 도 10a에 따른 무선 전력 수신기(1020)에 비교하여 제2 금속 시트(1024)가 제거되어 구성될 수 있다.10B, a
일 실시예에 따른 1차 코일 유닛(1111)은 복합 타입 안테나로 구성되고, 2차 코일 유닛(1121)은 단일 타입 멀티 코일 안테나로 구성될 수 있다. 여기서, 1차 코일 유닛(1111)과 2차 코일 유닛(1121)에 사용되는 코일은 리츠 와이어(Litz Wire)가 사용될 수 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 인쇄 회로 기판에 패턴 인쇄된 패턴 코일 또는 구리판을 에칭한 에칭 코일 등이 사용될 수도 있다.The
실시 예에 따른 복합 타입 안테나는 코일 형태의 무선 충전용 안테나와 NFC 안테나를 포함하여 구성될 수 있다.The composite type antenna according to the embodiment may include a coil-type wireless recharging antenna and an NFC antenna.
다른 실시 예에 따른 복합 타입 안테나는 코일 형태의 무선 충전용 안테나, NFC 안테나 및 무선 결재를 위한 보안 결재용 안테나를 포함하여 구성될 수 있다.The composite type antenna according to another embodiment may be configured to include a wireless charging antenna in the form of a coil, an NFC antenna, and a security payment antenna for wireless settlement.
제2 차폐 유닛(1122)은 배터리(1123)의 2차 코일 유닛(1121) 대향면에 배치될 수 있다. 일 예로, 제2 차폐 유닛(1122)의 재질로는 페라이트(Ferrite) 재질, 아몰퍼스(Amorphous) 재질, 나노 크리스탈(Nano Crystal) 재질, 샌더스트 재질 등이 사용될 수 있다.The
바람직하게, 제2 차폐 유닛(1122)의 재질은 나노 크리스탈(Nano Crystal) 합금 재질이 사용될 수 있다. 일 예로, 제2 차폐 유닛(1122)은 0.1mm 이상의 두께를 가지는 나노 크리스탈(Nano Crystal) 합금 시트가 사용될 수 있다.Preferably, the material of the
본 발명에 따른 무선 전력 송신기(1110)는 1차 코일 유닛(1111)과 제1 금속 시트(1114) 사이에 제1 송신 차폐 유닛(1112)과 제2 송신 차폐 유닛(1113)이 배치되는 이중 차폐 구조를 가질 수 있다.A
일 예로, 제1 송신 차폐 유닛(1112)의 재질은 나노 크리스탈 합금 재질이고, 제2 송신 차폐 유닛(1012)의 재질은 페라이트 재질일 수 있다. 특히, 본 실시 예에 따른 제1 송신 차폐 유닛(1112)은 2장의 나노 크리스탈 시트로 구성될 수 있다.For example, the first
여기서, 각각의 나노 크리스탈 시트는 약 0.1mm의 두께를 가질 수 있다.Here, each nanocrystal sheet may have a thickness of about 0.1 mm.
또한, 제2 송신 차폐 유닛(1012)은 1.0mm 이상의 두께를 가지는 페라이트 시트로 구성될 수 있다.Further, the second
일 예로, 금속 시트(1114)는 순수 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 구성될 수 있다. 일 예로, 금속 시트(1114)의 두께는 0.5mm 이상일 수 있다.In one example, the
도 10b에 도시된 바와 같이, 1차 코일 유닛(1111)과 2차 코일 유닛(1121)은 일정 간격(dz) 이격되게 배치된 후 품질 인자 값이 측정될 수 있다. 이를 위해, 1차 코일 유닛(1111)과 2차 코일 유닛(1121) 사이에는 두께가 dz인 아크릴판(1130)이 배치될 수 있다.As shown in FIG. 10B, the quality factor value can be measured after the
여기서, dz는 해당 시스템에 적용되는 표준 규격에 따라 상이하게 결정될 수 있다. 일 예로, dz는 2.9mm일 수 있다.Here, dz can be determined differently according to a standard standard applied to the system. In one example, dz can be 2.9 mm.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 송수신기의 다양한 배치 구성들에 따른 품질 인자 값 변화를 보여주는 실험 결과 테이블이다.11 is a table of experimental results showing changes in quality factor values according to various configurations of a transceiver according to an embodiment of the present invention.
도면 번호 1101을 참조하면, 배치 타입 1(1103)과 배치 타입 2(1104)에 따른 무선 전력 수신기는 배터리와 2차 코일 유닛을 포함하고, 무선 전력 송신기는 1차 코일 유닛과 제1 차폐 유닛을 포함하여 구성될 수 있다.Referring to reference numeral 1101, a wireless power receiver according to
이때, 배치 타입 1(1103)의 제1 차폐 유닛의 재질은 페라이트이고, 배치 타입 2(1104)의 제1 차폐 유닛의 재질은 아몰퍼스이다.At this time, the material of the first shielding unit of the arrangement type 1 (1103) is ferrite and the material of the first shielding unit of the arrangement type 2 (1104) is amorphous.
본 실험에 있어서, 1차 코일 유닛과 2차 코일 유닛은 리츠 와이어(Litz Wire)로 구성된 코일이 사용되었다. 특히, 1차 코일 유닛은 3개의 송신 코일을 포함하는 멀티 코일 구조를 가진다.In this experiment, a coil composed of a Litz wire was used for the primary coil unit and the secondary coil unit. In particular, the primary coil unit has a multi-coil structure including three transmission coils.
도면 번호 1101에 보여지는 바와 같이, 인터페이스 표면에 수신기가 배치되지 않은 상태에서 측정된 배치 타입 1(1103)과 배치 타입 2(1104)의 품질 인자 값은 각각 100과 81.72이다.As shown in the
또한, 인터페이스 표면에 수신기가 배치된 상태에서 측정된 배치 타입 1(1103)과 배치 타입 2(1104)의 품질 인자 값은 후술할 도 15에서 설명되는 바와 같이, 수신기 배치 위치 별 측정된 품질 인자 값 중 최소값으로 결정되며, 각각 33.45와 30.42이다.The quality factor values of the
즉, 무선 전력 송신기는 아몰퍼스 재질보다 페라이트 재질의 제1 차폐 유닛이 배치되었을 때, 높은 품질 인자 값을 가지는 것을 알 수 있다.That is, it can be seen that the wireless power transmitter has a high quality factor value when the first shielding unit made of ferrite material is disposed rather than the amorphous material.
도면 번호 1102를 참조하면, 배치 타입 3(1105)과 배치 타입 4(1106)에 따른 무선 전력 수신기는 제2 금속 시트, 배터리, 제2 차폐 유닛 및 2차 코일 유닛을 포함하고, 무선 전력 송신기는 1차 코일 유닛, 제1 차폐 유닛 및 제2 금속 시트를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to reference numeral 1102, a wireless power receiver according to
이때, 배치 타입 3(1105)의 제2 차폐 유닛의 재질은 아몰퍼스이고, 배치 타입 4(1106)의 제2 차폐 유닛의 재질은 나노 크리스탈이다.At this time, the material of the second shielding unit of the
배치 타입 3(1105) 및 배치 타입 4(1106)에 사용된 제1 차폐 유닛은 모두 페라이트 재질이 사용된다.All of the first shielding units used in the
도면 번호 1102에 도시된 바와 같이, 인터페이스 표면에 수신기가 배치되지 않은 상태에서 측정된 배치 타입 3(1105)과 배치 타입 4(1106)의 품질 인자 값은 각각 104과 105.17이다.As shown in the
또한, 인터페이스 표면에 수신기가 배치된 상태에서 측정된 배치 타입 3(1105)과 배치 타입 4(1106)의 품질 인자 값은 하기 도 15 및 그것의 설명과 같이, 수신기 배치 위치 별 측정된 품질 인자 값 중 최소값으로 결정되며, 각각 48.13과 52.96이다.The quality factor values of the
즉, 무선 전력 수신기는 아몰퍼스 재질보다 나노 크리스탈 재질의 제2 차폐 유닛이 배치되었을 때, 높은 품질 인자 값을 가지는 것을 알 수 있다.That is, it can be seen that the radio power receiver has a high quality factor value when the second shielding unit made of nano-crystal material is disposed rather than the amorphous material.
또한, 도면 번호 1101과 도면 번호 1102를 비교하면, 적어도 무선 전력 수신기에 제2 차폐 유닛이 추가 배치되면, 품질 인자 값이 높아지는 것을 알 수 있다.Also, when the
또한, 도면 번호 1101과 도면 번호 1102를 비교하면, 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기 각각에 제1 금속 시트와 제2 금속 시트를 추가 배치하고, 무선 전력 수신기에 제2 차폐 유닛을 추가 배치하면, 높은 품질 인자 값을 획득할 수 있음을 알 수 있다.In addition, when the
도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 송수신기의 다양한 배치 구성들에 따른 품질 인자 값 변화를 보여주는 실험 결과 테이블이다.12 is an experimental result table showing changes in quality factor values according to various arrangements of a transceiver according to another embodiment of the present invention.
도면 번호 1201을 참조하면, 배치 타입 5(1210)에 따른 무선 전력 수신기는 배터리를 포함하지 않은 무부하 수신기이고, 배치 타입 6(1220)에 따른 무선 전력 수신기는 배터리를 포함한 수신기일 수 있다.Referring to reference numeral 1201, a wireless power receiver according to arrangement type 5 (1210) is a no-load receiver that does not include a battery, and a wireless power receiver according to arrangement type 6 (1220) may be a receiver including a battery.
무선 전력 송신기는 1차 코일 유닛과 제1 차폐 유닛을 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 배치 타입 5(1210) 및 배치 타입 6(1220)에 상응하는 제1 차폐 유닛의 재질은 모두 페라이트일 수 있다.The wireless power transmitter may comprise a primary coil unit and a first shielding unit. Here, the material of the first shielding unit corresponding to the
본 실험에 있어서, 1차 코일 유닛과 2차 코일 유닛은 리츠 와이어(Litz Wire)로 구성되고. 특히, 1차 코일 유닛은 3개의 송신 코일을 포함하는 멀티 코일 구조를 가진다.In this experiment, the primary coil unit and secondary coil unit consist of Litz Wire. In particular, the primary coil unit has a multi-coil structure including three transmission coils.
도면 번호 1201에 보여지는 바와 같이, 인터페이스 표면에 수신기가 배치되지 않은 상태에서 측정된 배치 타입 5(1210)와 배치 타입 6(1220)의 품질 인자 값은 각각 113.97과 80.00이다. 즉, 무부하 상태에서 높은 품질 인자 값이 측정되는 것을 알 수 있다.As shown in the
또한, 인터페이스 표면에 수신기가 배치된 상태에서 측정된 배치 타입 5(1210)과 배치 타입 6(1220)의 품질 인자 값은 하기 도 15 및 그것의 설명과 같이, 수신기 배치 위치 별 측정된 품질 인자 값 중 최소값으로 결정되며, 각각 72.53과 34.12이다.The quality factor values of the
즉, 배터리를 포함하는 수신기가 배치되었을 때보다 무부하 상태의 수신기가 배치되었을 때 높은 품질 인자 값이 측정되는 것을 알 수 있다.That is, it can be seen that a high quality factor value is measured when a no-load receiver is placed than when a receiver including a battery is placed.
도면 번호 1202는 배터리와 2차 코일 유닛으로 구성된 무선 전력 수신기가 아크릴판에 배치된 상태에서, 무선 전력 송신기의 제1 차폐 유닛의 재질에 따라 측정된 품질 인자 값을 보여준다.
도면 번호 1202에서 보여지는 바와 같이, 배치 타입 6(1220), 배치 타입 7(1230) 및 배치 타입 8(1240) 각각에 대응되는 제1 차폐 유닛의 재질은 각각 페라이트, 아몰퍼스 및 나노 크리스탈이다.As shown in the
상기 도 12의 실험 결과에 따르면, 여기서, 상기 3개의 재질 중 페라이트 재질로 제1 차폐 유닛이 구성되었을 때, 가장 높은 품질 인자 값이 측정되는 것을 알 수 있다.According to the results of FIG. 12, it can be seen that the highest quality factor is measured when the first shielding unit is composed of ferrite material among the three materials.
도 13은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 송수신기의 다양한 배치 구성들에 따른 품질 인자 값 변화를 보여주는 실험 결과 테이블이다.13 is an experimental result table showing changes in quality factor values according to various arrangements of a transceiver according to another embodiment of the present invention.
상세하게 도 13은 무선 전력 수신기에 장착되는 배터리의 용량에 따른 품질 인자 값의 변화를 보여주는 실험 결과 테이블이다.13 is an experimental result table showing a change in the quality factor value according to the capacity of the battery mounted in the wireless power receiver.
본 실험에 있어서, 1차 코일 유닛과 2차 코일 유닛은 리츠 와이어(Litz Wire)로 구성되고. 특히, 1차 코일 유닛은 3개의 송신 코일을 포함하는 멀티 코일 구조를 가지고, 무선 충전 안테나만을 포함하는 2차 코일 유닛이 사용되었다.In this experiment, the primary coil unit and secondary coil unit consist of Litz Wire. In particular, the primary coil unit has a multi-coil structure including three transmission coils, and a secondary coil unit including only a wireless charging antenna is used.
도 13을 참조하면, 배치 타입 9(1310), 배치 타입 10(1320) 및 배치 타입 11(1330)에 대응되는 배터리 용량이 각각 1800mA/2600mA/3000mA이다.13, the battery capacities corresponding to the arrangement type 9 (1310), the arrangement type 10 (1320) and the arrangement type 11 (1330) are respectively 1800 mA / 2600 mA / 3000 mA.
도면 번호 1301을 참조하면, 수신기가 배치된 상태에서 배치 타입 9(1310), 배치 타입 10(1320) 및 배치 타입 11(1330)에 대응하여 측정된 품질 인자 값은 각각 55.03/53.5/53.3인 것을 보여준다.Referring to reference numeral 1301, the quality factor values measured corresponding to the arrangement type 9 (1310), the arrangement type 10 (1320) and the arrangement type 11 (1330) in a state in which the receiver is disposed are 55.03 / 53.5 / 53.3 Show.
즉, 무선 전력 수신기에 장착되는 배터리 용량이 작을수록 보다 높은 품질 인자 값이 측정되는 것을 알 수 있다.That is, it can be seen that the lower the capacity of the battery mounted in the wireless power receiver, the higher the quality factor value is measured.
본 발명의 일 실시 예는 해당 무선 전력 수신기에 장착되는 배터리의 용량에 따라 제2 차폐 유닛의 재질, 두께(또는 시트의 개수) 등이 결정될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the material, thickness (or number of sheets), and the like of the second shielding unit may be determined according to the capacity of the battery mounted in the wireless power receiver.
일 예로, 수신기가 배치된 상태에서 측정되는 품질 인자 값이 적어도 50을 초과하도록 제2 차폐 유닛의 재질, 두께 등이 결정될 수 있다.In one example, the material, thickness, etc. of the second shielding unit can be determined so that the quality factor value measured in the state in which the receiver is placed exceeds at least 50.
본 발명의 다른 실시 예는 해당 무선 전력 수신기에 장착되는 배터리의 용량에 따라 제1 차폐 유닛의 재질, 두께(또는 시트의 개수) 등이 결정될 수도 있다.In another embodiment of the present invention, the material, the thickness (or the number of sheets) of the first shielding unit and the like may be determined according to the capacity of the battery mounted in the wireless power receiver.
일 예로, 배터리 용량이 1800mA이면, 제1 차폐 유닛의 재질로 아몰퍼스가 사용되고, 배터리 용량이 3000mA이면 제1 차폐 유닛의 재질로 페라이트가 적용될 수 있다.For example, if the battery capacity is 1800 mA, amorphous is used as the material of the first shielding unit, and if the battery capacity is 3000 mA, ferrite may be applied as the material of the first shielding unit.
본 발명의 또 다른 실시 예는 해당 무선 전력 수신기에 장착되는 배터리의 용량에 따라 무선 전력 송신기는 1차 코일 유닛과 제1 차폐 유닛 사이에 추가적인 차폐 유닛이 포함되게 구성될 수 있다.Yet another embodiment of the present invention is that the wireless power transmitter may be configured to include an additional shielding unit between the primary coil unit and the first shielding unit, depending on the capacity of the battery mounted in the wireless power receiver.
이하 설명의 편의를 위해, 제1 차폐 유닛을 제1 송신 차폐 유닛, 차 코일 유닛과 제1 차폐 유닛 사이에 추가되는 차폐 유닛을 제2 송신 차폐 유닛이라 명하기로 한다.For convenience of explanation, the first shielding unit will be referred to as a first transmission shielding unit, and the shielding unit added between the car coil unit and the first shielding unit will be referred to as a second transmission shielding unit.
일 예로, 배터리 용량이 소정 제1 기준 범위를 만족하면, 제1 두께를 가지는 1장의 나노 크리스탈 합금 시트가 1차 코일 유닛과 제1 차폐 유닛 사이에 추가적으로 배치될 수 있다.For example, if the battery capacity meets a predetermined first reference range, one sheet of nanocrystalline alloy sheet having a first thickness may be additionally disposed between the primary coil unit and the first shielding unit.
다른 일 예로, 배터리 용량이 소정 제2 기준 범위를 만족하면, 제1 두께를 가지는 2장의 나노 크리스탈 합금 시트가 1차 코일 유닛과 제1 차폐 유닛 사이에 추가적으로 배치될 수 있다.In another example, if the battery capacity satisfies a predetermined second reference range, two sheets of nanocrystalline alloy sheets having a first thickness may be additionally disposed between the primary coil unit and the first shielding unit.
본 발명의 또 다른 실시 예는 무선 전력 수신기에 배치되는 2차 코일 유닛이 무선 충전 안테나와 근거리 무선 통신 안테나를 포함하는 복합 타입의 안테나인 경우, 무선 전력 송신기는 제1 송신 차폐 유닛과 제2 송신 차폐 유닛을 포함하여 구성될 수 있다.Yet another embodiment of the present invention is that when the secondary coil unit disposed in the wireless power receiver is a hybrid type antenna comprising a wireless charging antenna and a short-range wireless communication antenna, the wireless power transmitter comprises a first transmission shield unit and a second transmission And a shielding unit.
여기서, 제1 송신 차폐 유닛은 페라이트 재질로 구성되고, 제2 송신 차폐 유닛은 소정 두께-예를 들면, 0.1mm-를 가지는 적어도 2장의 나노 크리스탈 시트로 구성될 수 있다. 물론, 이 경우, 제2 차폐 유닛은 나노 크리스탈 재질로 구성될 수 있다.Here, the first transmission shielding unit may be made of a ferrite material, and the second transmission shielding unit may be composed of at least two sheets of nano-crystal sheets having a predetermined thickness, for example, 0.1 mm. Of course, in this case, the second shielding unit may be made of a nano-crystal material.
도 14a는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 송수신기의 다양한 배치 구성들에 따른 품질 인자 값 변화를 보여주는 실험 결과 테이블이다.14A is an experimental result table showing changes in quality factor values according to various arrangements of a transceiver according to another embodiment of the present invention.
상세하게, 도 14a는 무선 전력 수신기에 배치되는 2차 코일 유닛의 안테나 구성에 따른 품질 인자 값 변화를 보여주는 실험 결과 테이블이다.In detail, FIG. 14A is an experimental result table showing a change in quality factor value according to the antenna configuration of the secondary coil unit disposed in the wireless power receiver.
도 14a를 참조하면, 배치 타입 12(1410)에 따른 무선 전력 수신기는 무선 충전 안테나만이 포함된 2차 코일 유닛으로 구성되고, 배치 타입 13(1420)에 따른 무선 전력 수신기는 무선 충전 안테나 및 근거리 통신 안테나-예를 들면, NFC 안테나-를 포함하는 복합 타입의 2차 코일 유닛으로 구성된다. 여기서, 2차 코일 유닛의 구조를 제외하고, 배치 타입 12(1410)와 배치 타입 13(1420)의 나머지 송수신기 배치 구성은 동일함을 주의해야 한다.14A, a wireless power receiver according to arrangement type 12 (1410) is composed of a secondary coil unit including only a wireless charging antenna, and a wireless power receiver according to arrangement type 13 (1420) And a communication antenna, for example, an NFC antenna. Note that, except for the structure of the secondary coil unit, the arrangement of the remaining transceivers of the arrangement type 12 (1410) and the arrangement type 13 (1420) is the same.
도면 번호, 1410을 참조하면, 배치 타입 12(1410)에 상응하여 측정된 품질 인자 값이 배치 타입 13(1420)에 상응하여 측정된 품질 인자 값보다 큰 것을 알 수 있다.Referring to reference numeral 1410, it can be seen that the quality factor value measured corresponding to batch type 12 (1410) is greater than the quality factor value measured corresponding to batch type 13 (1420).
상기한 도 14a의 실험 결과에 기초하여, 본 발명의 실시 예는 2차 코일 유닛의 안테나 구성 태양에 기반하여 제1 차폐 유닛, 제2 차폐 유닛 중 적어도 하나의 재질 및 두께가 결정될 수 있다.Based on the experimental result of FIG. 14A, the embodiment of the present invention can determine the material and thickness of at least one of the first shielding unit and the second shielding unit based on the antenna configuration of the secondary coil unit.
본 발명의 다른 실시 예는 2차 코일 유닛의 안테나 구성 태양에 따라 1차 코일 유닛과 제1 차폐 유닛 사이에 추가적인 차폐 유닛이 배치될 수도 있다. 이때, 추가적으로 배치되는 차폐 유닛의 재질 또는/및 두께(또는 시트의 개수)는 배터리 용량, 2차 코일 유닛의 안테나 구성 태양 중 적어도 하나에 기초하여 결정될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, an additional shielding unit may be disposed between the primary coil unit and the first shielding unit according to the antenna configuration of the secondary coil unit. At this time, the material and / or the thickness (or the number of sheets) of the additional shielding unit may be determined based on at least one of the battery capacity and the antenna configuration of the secondary coil unit.
도 14b는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 송수신기의 다양한 배치 구성들에 따른 품질 인자 값 변화를 보여주는 실험 결과 테이블이다.FIG. 14B is an experimental result table showing changes in quality factor values according to various arrangements of a transceiver according to another embodiment of the present invention. FIG.
상세하게, 도 14b는 무선 전력 수신기의 2차 코일 유닛이 복합 타입이고, 배터리 용량이 3000mA일 때, 무선 전력 송신기에 배치되는 제1 송신 차폐 유닛의 두께에 따른 품질 인자 값의 변화를 보여주는 실험 결과 테이블이다.In detail, FIG. 14B shows an experimental result showing the change in the quality factor value according to the thickness of the first transmission shielding unit disposed in the wireless power transmitter when the secondary coil unit of the wireless power receiver is a hybrid type and the battery capacity is 3000 mA Table.
도 14b를 참조하면, 배치 타입 14(1430) 및 배치 타입 15(1430)에 따른 무선 전력 수신기는 복합 타입의 2차 코일 유닛, 나노 크리스탈 재질의 수신 차폐 유닛 및 3000mA의 배터리를 포함하여 구성된다.14B, a wireless power receiver according to arrangement type 14 (1430) and arrangement type 15 (1430) comprises a composite type secondary coil unit, a nano-crystal receiving shield unit and a 3000 mA battery.
배치 타입 14(1430) 및 배치 타입 15(1430)에 따른 무선 전력 송신기는 리츠 와이어로 구성된 3코일의 1차 코일 유닛, 나노 크리스탈 재질의 제1 송신 차폐 유닛, 페라이트 재질의 제2 송신 차폐 유닛 및 금속 시트를 포함하여 구성된다. 여기서, 제2 송신 차폐 유닛의 페라이트 두께는 1.6mm이고, 금속 시트의 두께는 0.5mm이다.The wireless power transmitter according to arrangement type 14 (1430) and arrangement type 15 (1430) comprises a three-coil primary coil unit consisting of Litz wire, a first transmission shielding unit made of nanocrystals, a second transmission shielding unit made of ferrite, And a metal sheet. Here, the ferrite thickness of the second transmission shield unit is 1.6 mm, and the thickness of the metal sheet is 0.5 mm.
특히, 본 실험에서 배치 타입 14(1430)와 배치 타입 15(1430)의 제1 송신 차폐 유닛을 구성하는 나노 크리스탈 시트는 도면 번호 1441에 도시된 바와 같이 서로 상이하게 각각 0,1mm와 0.2mm의 두께로 배치될 수 있다.Particularly, in this experiment, the nano-crystal sheets constituting the first transmission shielding unit of the arrangement type 14 (1430) and the arrangement type 15 (1430) are different from each other as 0, 1, Thickness.
도면 번호 1442를 참조하면, 수신기가 배치되었을 때 배치 타입 14(1430)과 배치 타입 15(1440)에 상응하는 품질 인자 값은 각각 47.21와 49.58로 측정된 것을 보여준다.Referring to reference numeral 1442, quality factor values corresponding to placement type 14 (1430) and placement type 15 (1440) when the receiver is placed are measured as 47.21 and 49.58, respectively.
상기 도 14b에서 보여지는 실험 결과에 따르면, 만약, 배치 타입 14(1430)과 배치 타입 15(1440)에 상응하는 무선 전력 수신기가 인터페이스 표면에 배치된 상태에서 적어도 50이상의 품질 인자 값이 측정되기 위해서는 적어도 약 0.2mm를 초과하는 나노 크리스탈 시트가 1차 코일 유닛과 제2 송신 차폐 유닛 사이에 배치되는 것이 바람직할 수 있다.According to the experimental results shown in FIG. 14B, if a quality factor value of at least 50 is measured in a state where a wireless power receiver corresponding to the placement type 14 (1430) and the placement type 15 (1440) It may be desirable that a nanocrystal sheet of at least about 0.2 mm is disposed between the primary coil unit and the second transmission shielding unit.
복합 타입의 2차 코일 유닛을 무선 충전 안테나만이 포함된 2차 코일 유닛으로 구성되고, 배치 타입 13(1420)에 따른 무선 전력 수신기는 무선 충전 안테나 및 근거리 통신 안테나-예를 들면, NFC 안테나-를 포함하는 복합 타입의 2차 코일 유닛으로 구성된다. 여기서, 2차 코일 유닛의 구조를 제외하고, 배치 타입 12(1410)와 배치 타입 13(1420)의 나머지 송수신기 배치 구성은 동일함을 주의해야 한다.The hybrid type secondary coil unit is composed of a secondary coil unit including only a wireless charging antenna, and the wireless power receiver according to the arrangement type 13 (1420) is composed of a wireless charging antenna and a short range communication antenna - for example, Of the secondary coil unit. Note that, except for the structure of the secondary coil unit, the arrangement of the remaining transceivers of the arrangement type 12 (1410) and the arrangement type 13 (1420) is the same.
도면 번호, 1410을 참조하면, 배치 타입 12(1410)에 상응하여 측정된 품질 인자 값이 배치 타입 13(1420)에 상응하여 측정된 품질 인자 값보다 큰 것을 알 수 있다.Referring to reference numeral 1410, it can be seen that the quality factor value measured corresponding to batch type 12 (1410) is greater than the quality factor value measured corresponding to batch type 13 (1420).
상기한 도 14의 실험 결과에 기초하여, 본 발명의 실시 예는 2차 코일 유닛의 안테나 구성 태양에 기반하여 제1 차폐 유닛, 제2 차폐 유닛 중 적어도 하나의 재질 및 두께가 결정될 수 있다.Based on the experimental results of Fig. 14, the embodiment of the present invention can determine the material and thickness of at least one of the first shielding unit and the second shielding unit based on the antenna configuration of the secondary coil unit.
본 발명의 다른 실시 예는 2차 코일 유닛의 안테나 구성 태양에 따라 1차 코일 유닛과 제1 차폐 유닛 사이에 추가적인 차폐 유닛이 배치될 수도 있다. 이때, 추가적으로 배치되는 차폐 유닛의 재질 또는/및 두께(또는 시트의 개수)는 배터리 용량, 2차 코일 유닛의 안테나 구성 태양 중 적어도 하나에 기초하여 결정될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, an additional shielding unit may be disposed between the primary coil unit and the first shielding unit according to the antenna configuration of the secondary coil unit. At this time, the material and / or the thickness (or the number of sheets) of the additional shielding unit may be determined based on at least one of the battery capacity and the antenna configuration of the secondary coil unit.
도 14c는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 송수신기의 다양한 배치 구성들에 따른 품질 인자 값의 변화를 보여주는 실험 결과 테이블이다.FIG. 14C is an experimental result table showing changes in quality factor values according to various configurations of a transceiver according to another embodiment of the present invention. FIG.
상세하게, 도 14c는 무선 전력 수신기의 2차 코일 유닛이 복합 타입이고, 배터리 용량이 2600mA일 때, 무선 전력 송신기에 배치되는 제1 송신 차폐 유닛의 두께에 따른 품질 인자 값의 변화를 보여주는 실험 결과 테이블이다.In detail, FIG. 14C shows experimental results showing the change in the quality factor value according to the thickness of the first transmission shielding unit disposed in the wireless power transmitter when the secondary coil unit of the wireless power receiver is a hybrid type and the battery capacity is 2600 mA Table.
도 14c를 참조하면, 배치 타입 15(1450) 및 배치 타입 16(1460)에 따른 무선 전력 수신기는 복합 타입의 2차 코일 유닛, 나노 크리스탈 재질의 수신 차폐 유닛 및 2600mA의 배터리를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 14C, a wireless power receiver according to arrangement type 15 (1450) and arrangement type 16 (1460) comprises a composite type secondary coil unit, a nano-crystal receive shield unit and a 2600 mA battery.
배치 타입 16(1450) 및 배치 타입 17(1460)에 따른 무선 전력 송신기는 리츠 와이어로 구성된 3코일의 1차 코일 유닛, 나노 크리스탈 재질의 제1 송신 차폐 유닛, 페라이트 재질의 제2 송신 차폐 유닛 및 금속 시트를 포함하여 구성된다. 여기서, 제2 송신 차폐 유닛의 페라이트 두께는 1.6mm이고, 금속 시트의 두께는 0.5mm이다.The wireless power transmitter according to arrangement type 16 (1450) and arrangement type 17 (1460) comprises a three-coil primary coil unit consisting of Litz wire, a first transmission shielding unit made of nano crystal, a second transmission shielding unit made of ferrite, And a metal sheet. Here, the ferrite thickness of the second transmission shield unit is 1.6 mm, and the thickness of the metal sheet is 0.5 mm.
특히, 본 실험에서 배치 타입 16(1450)와 배치 타입 17(1460)의 제1 송신 차폐 유닛을 구성하는 나노 크리스탈 시트는 도면 번호 1461에 도시된 바와 같이 서로 상이하게 각각 0,1mm와 0.2mm의 두께로 배치될 수 있다.Particularly, in this experiment, the nano-crystal sheets constituting the first transmission shielding unit of the arrangement type 16 (1450) and the arrangement type 17 (1460) are different from each other as 0,1, Thickness.
도면 번호 1462를 참조하면, 수신기가 배치되었을 때 배치 타입 16(1450)과 배치 타입 17(1460)에 상응하는 품질 인자 값은 각각 46.61과 50.03으로 측정된 것을 보여준다.Referring to reference numeral 1462, quality factor values corresponding to placement type 16 (1450) and placement type 17 (1460) when the receiver is deployed are measured to be 46.61 and 50.03, respectively.
상기 도 14c에서 보여지는 실험 결과에 따르면, 만약, 배치 타입 16(1450)과 배치 타입 17(1460)에 상응하는 무선 전력 수신기가 인터페이스 표면에 배치된 상태에서 적어도 50이상의 품질 인자 값이 측정되기 위해서는 적어도 약 0.2mm이상의 나노 크리스탈 시트가 1차 코일 유닛과 제2 송신 차폐 유닛 사이에 배치되는 것이 바람직할 수 있다.According to the experimental results shown in FIG. 14C, if a quality factor value of at least 50 is measured in a state where a wireless power receiver corresponding to the arrangement type 16 (1450) and the arrangement type 17 (1460) It may be desirable that a nanocrystal sheet of at least about 0.2 mm or more is disposed between the primary coil unit and the second transmission shielding unit.
복합 타입의 2차 코일 유닛을 무선 충전 안테나만이 포함된 2차 코일 유닛으로 구성되고, 배치 타입 13(1420)에 따른 무선 전력 수신기는 무선 충전 안테나 및 근거리 통신 안테나-예를 들면, NFC 안테나-를 포함하는 복합 타입의 2차 코일 유닛으로 구성된다. 여기서, 2차 코일 유닛의 구조를 제외하고, 배치 타입 12(1410)와 배치 타입 13(1420)의 나머지 송수신기 배치 구성은 동일함을 주의해야 한다.The hybrid type secondary coil unit is composed of a secondary coil unit including only a wireless charging antenna, and the wireless power receiver according to the arrangement type 13 (1420) is composed of a wireless charging antenna and a short range communication antenna - for example, Of the secondary coil unit. Note that, except for the structure of the secondary coil unit, the arrangement of the remaining transceivers of the arrangement type 12 (1410) and the arrangement type 13 (1420) is the same.
도면 번호, 1410을 참조하면, 배치 타입 12(1410)에 상응하여 측정된 품질 인자 값이 배치 타입 13(1420)에 상응하여 측정된 품질 인자 값보다 큰 것을 알 수 있다.Referring to reference numeral 1410, it can be seen that the quality factor value measured corresponding to batch type 12 (1410) is greater than the quality factor value measured corresponding to batch type 13 (1420).
상기한 도 14의 실험 결과에 기초하여, 본 발명의 실시 예는 2차 코일 유닛의 안테나 구성 태양에 기반하여 제1 차폐 유닛, 제2 차폐 유닛 중 적어도 하나의 재질 및 두께가 결정될 수 있다.Based on the experimental results of Fig. 14, the embodiment of the present invention can determine the material and thickness of at least one of the first shielding unit and the second shielding unit based on the antenna configuration of the secondary coil unit.
본 발명의 다른 실시 예는 2차 코일 유닛의 안테나 구성 태양에 따라 1차 코일 유닛과 제1 차폐 유닛 사이에 추가적인 차폐 유닛이 배치될 수도 있다. 이때, 추가적으로 배치되는 차폐 유닛의 재질 또는/및 두께(또는 시트의 개수)는 배터리 용량, 2차 코일 유닛의 안테나 구성 태양 중 적어도 하나에 기초하여 결정될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, an additional shielding unit may be disposed between the primary coil unit and the first shielding unit according to the antenna configuration of the secondary coil unit. At this time, the material and / or the thickness (or the number of sheets) of the additional shielding unit may be determined based on at least one of the battery capacity and the antenna configuration of the secondary coil unit.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 인증용 무선 전력 송신기가 품질 인자 값을 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.15 is a diagram for explaining a method of measuring a quality factor value by a wireless power transmitter for authentication according to an embodiment of the present invention.
도 15를 참조하면, 인증용 무선 전력 송신기-예를 들면, MP1일 수 있음-는 인터페이스 표면(520)의 중앙(CENTER)인 제5 지점(1515)과 제5 지점(1515)을 중심으로 상(TOP)/하(BOTTOM)/좌(LEFT)/우(RIGHT) 각각 5mm 이동한 지점에 무선 전력 수신기를 배치시킨 상태에서 LCR METER를 이용하여 품질 인자 값을 측정할 수 있다.15, the wireless power transmitter for authentication - which may be, for example, MP1 - may include a
LCR 미터는 전자 부품의 인덕턴스(L), 캐패시턴스(C) 및 저항(R)을 측정하기 위한 전자 계측 장비이다.The LCR meter is an electronic measuring instrument for measuring the inductance (L), capacitance (C) and resistance (R) of an electronic component.
상세하게, 인증용 무선 전력 송신기는 인터페이스 표면(1520) 중심에서 우측 방향으로 5mm 이동된 제1 지점(1511), 중심에서 좌측 방향으로 5mm 이동된 제2 지점(1512), 중심에서 위쪽 방향으로 5mm 이동된 제3 지점(1513), 중심에서 아래쪽 방향으로 5mm 이동된 제4 지점(1515) 및 인터페이스 표면(1520)의 중심인 제5 지점(1515) 각각에 무선 전력 수신기(1530)를 배치시킨 상태-이때, 이물질은 배치되지 않음-에서 기준 동작 주파수에 대한 각각의 품질 인자 값을 측정할 수 있다.Specifically, the wireless power transmitter for authentication includes a
여기서, 품질 인자 값 측정을 위해 사용되는 기준 동작 주파수는 100Khz이고, 송신 코일에는 작은 전압이 인가될 수 있다.Here, the reference operating frequency used for measuring the quality factor value is 100 KHz, and a small voltage may be applied to the transmitting coil.
일 예로, 송신 코일에 인가되는 전압은 0.85 +/- 0.25 V rms(root mean square)일 수 있으나, 이에 한정되는 않으며, 송신 코일에 인가되는 전압은 0.5V에서 1,2V 사이의 어느 값이 사용될 수 있다.For example, the voltage applied to the transmitting coil may be 0.85 +/- 0.25 V rms (root mean square), but is not limited thereto. The voltage applied to the transmitting coil may be any value between 0.5 V and 1, 2 V .
인증용 무선 전력 송신기와 LCR 미터를 이용하여 기준 품질 인자 값을 결정할 때 사용된 기준 동작 주파수는 상용 무선 전력 송신기에서 품질 인자 값을 측정할 때 사용되는 동작 주파수-이하, 측정 동작 주파수라 명하기로 함-와 상이할 수 있다.The reference operating frequency used to determine the reference quality factor value using the wireless power transmitter for authentication and the LCR meter is the operating frequency used to measure the quality factor value in commercial wireless power transmitters - Can be different.
무선 전력 송신기는 기준 동작 주파수와 측정 동작 주파수가 상이한 경우, 그것들의 주파수 차이를 고려하여 품질 인자 임계 값을 보정할 수도 있다.The wireless power transmitter may correct the quality factor threshold value in consideration of the frequency difference between the reference operating frequency and the measured operating frequency.
또한, 인증용 무선 전력 송신기와 상용 무선 전력 송신기와의 디자인 차이를 고려하여 품질 인자 임계 값이 보정될 수도 있다.In addition, the quality factor threshold value may be corrected in consideration of the design difference between the wireless power transmitter for authentication and the commercial wireless power transmitter.
상기 제1 내지 제5 지점(1511 내지 1515) 각각에서 측정된 품질 인자 값 중 가장 작은 값이 해당 무선 전력 수신기에 대응되는 기준 품질 인자 값으로 결정될 수 있다.The smallest one of the quality factor values measured at each of the first to
무선 전력 수신기는 자신의 기준 품질 인자 값을 내부 메모리에 유지하고, 상기 도 5의 협상 단계(540)에서 무선 전력 송신기에 기준 품질 인자 값이 포함된 FOD 상태 패킷을 전송할 수 있다.The wireless power receiver may maintain its reference quality factor value in the internal memory and may transmit the FOD status packet including the reference quality factor value to the wireless power transmitter in the
전력 전송 단계로의 진입 이전에 이물질을 검출하는 방식은 검출 단계에서 이물질에 많은 에너지가 흡수되지 않을 뿐만 아니라 무선 전력 수신기에 의해 요구되는 전력 레벨에 관계 없이 높은 정밀도로 이물질을 검출할 수 있는 장점이 있다.A method of detecting a foreign matter before entering the power transmission step is advantageous in that not much energy is absorbed in foreign matter in the detection step and foreign matter can be detected with high accuracy regardless of the power level required by the wireless power receiver have.
하지만, 기준 품질 인자 값이 낮은 무선 전력 수신기의 경우, 이물질 배치에 따른 품질 인자 강하 비율이 낮으므로 이물질 검출 성능이 떨어지는 문제점이 있다.However, in the case of a wireless power receiver having a low reference quality factor value, there is a problem that the quality factor drop ratio due to the arrangement of the foreign matter is low, so that the foreign matter detection performance deteriorates.
따라서, 전력 전송 이전 이물질 검출 방식(FOD Method Before Power Transfer)이 정상적으로 동작하기 위해서는 무선 전력 수신기가 일정 수준 이상의 기준 품질 인자 값을 가지도록 구성하는 것이 매우 중요할 수 있다.Therefore, it is very important to configure the wireless power receiver to have a reference quality factor value equal to or higher than a certain level in order for the FOD method before power transfer to operate normally.
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 (6)
페라이트 재질의 제1 차폐 유닛과 상기 제1 차폐 유닛과 상기 1차 코일 유닛 사이에 배치되고 나노 크리스탈 재질인 제2 차폐 유닛을 포함하는 차폐 유닛
을 포함하고,
상기 제2 차폐 유닛의 두께는 0.2mm 이상이고, 상기 제1 차폐 유닛의 두께는 1.0mm 이상인 무선 전력 송신기.A primary coil unit for transmitting a wireless power signal; And
A shielding unit comprising a first shielding unit made of a ferrite material and a second shielding unit disposed between the first shielding unit and the primary coil unit and made of nano-
/ RTI >
Wherein the thickness of the second shielding unit is at least 0.2 mm, and the thickness of the first shielding unit is at least 1.0 mm.
상기 제2 차폐 유닛은 복수 개의 상기 나노 크리스탈 재질의 합금 시트인 무선 전력 송신기.The method according to claim 1,
Wherein the second shielding unit is an alloy sheet of a plurality of the nanocrystals.
무선 전력 수신기가 배치되는 충전 베드를 더 포함하고,
상기 제1 차폐 유닛과 상기 제2 차폐 유닛의 재질 및 두께는 상기 무선 전력 수신기의 배터리의 용량 및 상기 무선 전력 수신기에 배치되는 2차 코일 유닛의 안테나 구성 중 적어도 하나에 기반하여 결정되는 무선 전력 송신기.The method according to claim 1,
Further comprising a charging bed in which a wireless power receiver is disposed,
Wherein the material and thickness of the first shielding unit and the second shielding unit are determined based on at least one of a capacity of a battery of the wireless power receiver and an antenna configuration of a secondary coil unit disposed in the wireless power receiver, .
상기 안테나 구성은 무선 충전 안테나만을 포함하는 단일 타입 구성과 상기 무선 충전 안테나 및 근거리 무선 통신 안테나를 포함하는 복합 타입 구성을 포함하는 무선 전력 송신기.The method of claim 3,
Wherein the antenna configuration comprises a single type configuration comprising only a wireless charging antenna and a hybrid type configuration comprising the wireless charging antenna and the short range wireless communication antenna.
상기 제1 차폐 유닛을 중심으로 상기 제2 차폐 유닛과 반대 면에 배치되는 금속 시트를 더 포함하는 무선 전력 송신기.The method according to claim 1,
And a metal sheet disposed on the opposite side of the second shielding unit with respect to the first shielding unit.
상기 금속 시트는 알루미늄 재질인 무선 전력 송신기.6. The method of claim 5,
Wherein the metal sheet is an aluminum material.
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KR1020170178363A KR20190076517A (en) | 2017-12-22 | 2017-12-22 | Wireless Charging Apparatus With Enhanced Quality Factor |
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CN113993365A (en) * | 2021-10-28 | 2022-01-28 | 横店集团东磁股份有限公司 | Magnetic shielding structure for wireless charging and preparation method thereof |
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2017
- 2017-12-22 KR KR1020170178363A patent/KR20190076517A/en unknown
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