KR20190138052A - 무선 전력 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 무선 전력 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 시스템은, 전원이 인가되는 경우, 자속이 형성되고, 상기 자속에 의해 자기장이 발생되는 1차 코일과, 1차 코일의 일측에 배치되어, 누설되는 자기장을 차폐하는 차폐 부재와, 차폐 부재의 온도를 감지하는 온도 감지부와, 1차 코일을 통해 무선 전력이 전송되도록 제어하는 메인 제어부를 구비하는 무선 전력 송신 장치 및 1차 코일에서 발생된 자기장에 의해 유도 자기장이 발생되는 2차 코일을 구비하는 무선 전력 수신 장치를 포함하고, 메인 제어부는, 온도 감지부에서 감지된 차폐 부재의 온도 정보를 기초로, 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 수신 장치 사이의 이물질 존재 여부를 연산한다. 이에 따라, 무선 전력 전송 장치 및 무선 전력 수신 장치 사이의 이물질을 용이하게 검출할 수 있다.

Description

무선 전력 시스템{WIRELESS POWER TRANSMITTING SYSTEM}
본 발명은, 무선 전력 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 무선 전력 전송 장치 및 무선 전력 수신 장치 사이의 이물질을 용이하게 검출할 수 있는 무선 전력 시스템에 관한 것이다.
전자기기에 전력을 공급하기 위한 방법으로써, 상용전원과 전자기기에 물리적인 케이블 또는 전선을 연결하는 단자공급방식이 있다. 이러한, 단자 공급방식은, 케이블 또는 전선들이 상당한 공간을 차지하고, 정리가 용이하지 않으며, 단선의 위험이 있다.
최근에는 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 무선 전력 전송 방식에 대한 연구가 논의되고 있다. 무선 전력 전송 시스템은, 전력을 공급하는 무선 전력 전송 장치와, 무선 전력 전송 장치로부터 무선으로 공급되는 전력을 수신하여 이를 사용하는 무선 전력 수신 장치로 구성될 수 있다.
무선 전력 공급 방법으로는 유도 결합 방식(inductive coupling) 방식이 주로 사용되고 있으며, 이 방식은, 인접한 두 개의 코일(coil) 중 1차 코일에 흐르는 전류의 세기를 변화시키면, 그 전류에 의해 자기장이 변하고, 이로 인하여 2차 코일을 지나는 자속이 변하게 되어, 2차 코일 측에 유도 기전력이 생기는 원리를 이용한다. 즉, 이 방식에 따르면, 두 개 도선을 공간적으로 움직이지 않고도 두 개 코일을 이격시킨 채 1차 코일의 전류만 변화시키면, 유도 기전력이 생기게 된다.
그러나, 이러한 유도 결합 방식도, 무접점 충전이라는 특성으로 인하여, 충전시에 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치 사이에 이물질이 삽입되는 경우, 이물질로 인한 열화 현상으로 인하여, 과부하, 제품 소손, 폭발 등의 문제점이 발생될 수 있다.
따라서, 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치의 이물질을 보다 용이하게 감지하고, 화재 등을 방지할 수 있는 방법이 요구된다 할 것이다.
본 발명의 목적은, 코어에 배치된 온도 감지부를 통해, 코어의 온도를 감지하고, 그 온도 기울기를 통해, 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 수신 장치 사이의 이물질을 보다 용이하게 감지할 수 있는 무선 전력 시스템을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 시스템은, 전원이 인가되는 경우, 자속이 형성되고, 상기 자속에 의해 자기장이 발생되는 1차 코일과, 1차 코일의 일측에 배치되어, 누설되는 자기장을 차폐하는 차폐 부재와, 차폐 부재의 온도를 감지하는 온도 감지부와, 1차 코일을 통해 무선 전력이 전송되도록 제어하는 메인 제어부를 구비하는 무선 전력 송신 장치 및 1차 코일에서 발생된 자기장에 의해 유도 자기장이 발생되는 2차 코일을 구비하는 무선 전력 수신 장치를 포함하고, 메인 제어부는, 온도 감지부에서 감지된 차폐 부재의 온도 정보를 기초로, 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 수신 장치 사이의 이물질 존재 여부를 연산한다.
본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 시스템은, 차폐 부재의 온도 정보를 통해, 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 수신 장치 사이의 이물질을 감지하고, 이물질 감지시, 전원을 차단하여, 폭발, 화재 등의 위험으로부터 사용자를 보호할 수 있다.
또한, 무선 전력 시스템은, 이물질을 감지하기 위하여, 무선 전력 송수신 장치 내에 인가되는 전압 또는 전류를 이용하는 것이 아닌, 차폐 부재의 온도를 이용하므로, 별도의 전압 전류 측정 회로가 필요 없어, 회로 설계 면에서 보다 유리하다.
또한, 무선 전력 시스템은, NTC, PTC와 같은, 온도 센서를 통해, 차폐 부재의 온도를 감지하여, 이물질을 감지하므로, 전압을 감지하기 위한 OP amp, 전류를 감지하기 위한, Transformer 등이 필요 없어 제조 비용이 감소되는 효과가 있다.
또한, 종래 무선 전력 시스템은, 온도 정보를 이용하여 이물질을 감지하는 경우에도, 코어 온도가 아닌, 코일 온도를 측정하는 바, 코일은, 자성체 상에 다수회 권취되어 있어, 센서의 배치 위치에 따라, 측정 온도가 달라져, 정확한 이물질 감지가 어렵다는 문제점이 있다. 반면, 본 발명의 무선 전력 시스템은, 평면의 페라이트 플레이트의 온도를 감지하여, 이물질을 판단하므로, 보다 정확한 이물질 감지가 가능하다.
또한, 종래 온도 감지 방식은, 코일 온도가 기설정된 온도 이상인 경우, 이물질로 인식하는 반면, 본 발명의 무선 전력 시스템은, 코어 온도의 기울기 정보를 이용하므로, 무선 전력 송신 장치가 최종 온도에 도달하기 전에 전원을 차단하여, 화재를 방지함은 물론, 이물질로 인한 기기 손상을 방지할 수 있다는 장점이 있다.
즉, 본 발명의 무선 전력 시스템은, 기울기 정보를 이용하여 이물질을 감지하므로, 보다 신속한 대응이 가능하다는 차이가 있다.
또한, 본 발명의 무선 전력 시스템은, 이물질은 감지한 경우, 상용 교류 전원이 인가되는 컨버터는 물론, 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는, 무선 전력 제어부도 제어하여, 전원을 차단하므로, 완전한 전원 차단 및 이로 인한 안정성이 향상된다.
도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 시스템의 내부 블록도의 일예이다.
도 2는, 도 1의 전력 송신부의 설명을 위한 참조도면이다.
도 3은, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 시스템의 동작 방법에 대한 순서도이다.
도 4는, 도 3의 설명에 참조되는 도면이다.
도 5는, 도 3의 설명에 참조되는 도면이다.
도 6은, 도 1의 전력 송신 장치 및 전력 수신 장치가 적용된 홈 어플라이언스의 일예인 가습청정장치를 도시한 도면이다.
도 7은, 도 1의 전력 송신 장치 및 전력 수신 장치가 적용된 홈 어플라이언스의 일예인 가습청정장치를 도시한 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 또는 이들을 조합한 것들의 존재, 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 시스템의 내부 블록도의 일예이다.
도면을 참조하여 설명하면, 무선 전력 시스템(10)은, 무선 전력 송신 장치(100) 및 무선 전력 수신 장치(200)를 포함할 수 있다.
무선 전력 송신 장치(100)는, 상용 교류 전원(405)을 직류 전원으로 변환하는 컨버터(110)와, 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 무선 전력 구동부(130)와, 무선 전력 구동부를 제어하는 무선 전력 제어부(120)와, 교류 전원이 인가되는 경우, 자기장이 발생되어 무선 전력 수신 장치(200)로 무선 전력을 전송하는 전력 송신부(140)와, 전력 송신부(140)의 온도를 감지하는 온도 감지부(150)와, 온도 감지부(150)에서 감지된 온도를 기초로, 무선 전력 송신 장치(100)를 제어하는 메인 제어부(160)를 포함할 수 있다.
또한, 무선 전력 송신 장치(100)는, 무선 전력 송신 장치(100) 및 무선 전력 수신 장치(200) 사이에 이물질이 없는 상태(이하 '정상 상태'라 함)에서, 전력 송신부(140)의 온도 기울기 값을 저장하는 메모리(170)와, 무선 전력 송신 장치(100) 및 무선 전력 수신 장치(200) 사이에 이물질이 존재하는 상태(이하 '에러 상태'라 함)에서, 에러 상태를 표시하는 표시부(180)를 더 포함할 수 있다.
무선 전력 송신 장치(100)는, 직류 전원에 의해 동작하며, 이 직류 전원은, 상용 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 컨버터(110)에 의해 공급될 수 있다.
컨버터(110)는, 상용 교류 전원(405)을 직류 전원으로 변환하여 출력할 수 있다. 도면에서는, 상용 교류 전원(405)을 단상 교류 전원으로 도시하고 있으나, 삼상 교류 전원일 수도 있다. 상용 교류 전원(405)의 종류에 따라 컨버터(110)의 내부 구조도 달라질 수 있다.
한편, 컨버터(110)는, 스위칭 소자 없이 다이오드 등으로 이루어져, 별도의 스위칭 동작 없이 정류 동작을 수행할 수도 있다.
예를 들어, 단상 교류 전원인 경우, 4개의 다이오드가 브릿지 형태로 사용될 수 있으며, 삼상 교류 전원인 경우, 6개의 다이오드가 브릿지 형태로 사용될 수 있다.
한편, 컨버터(110)는, 예를 들어, 2개의 스위칭 소자 및 4개의 다이오드가 연결된 하프 브릿지형의 컨버터가 사용될 수 있으며, 삼상 교류 전원의 경우, 6개의 스위칭 소자 및 6개의 다이오드가 사용될 수도 있다.
컨버터(110)가, 스위칭 소자를 구비하는 경우, 해당 스위칭 소자의 스위칭 동작에 의해, 승압 동작, 역률 개선 및 직류전원 변환을 수행할 수 있다.
무선 전력 송신 장치(100)는, 컨버터(110)로부터의 직류 전원을 전력 송신부(140)를 이용하여, 무선 전력 수신 장치에 전송할 수 있다.
또는, 무선 전력 송신 장치(100)는, 메인 제어부(160)로부터의 데이터, 예를 들어, 무선 전력 송신 장치(100) 및 무선 전력 수신 장치(200)가 홈 어플라이언스에 장착되는 경우, 무선 전력 송신 장치(100)는, 운전 모드, 운전 상태, 에러 정보 등의 데이터를 전력 송신부(140)를 통해, 무선 전력 수신 장치(200)에 전송 및/또는 수신 할 수 있다. 이때, 무선 전력 송신 장치(100) 및 무선 전력 수신 장치(200)는, 데이터를 필터링하는 필터부(미도시)를 더 구비할 수도 있다.
이하, 무선 전력 전송 장치(100)가 무선으로 전력을 송신하는 것을 위주로 설명하나, 상술한 바와 같이, 본 발명의 무선 전력 전송 장치(100)는, 전력 송신부(140)를 이용하여 데이터도 송, 수신할 수 있다.
무선 전력 구동부(130)는, 컨버터(110)에 의해 변환된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하며, 전력 송신부(140) 내의 1차 코일(143)은 변환된 교류 전원을 이용하여, 무선 전력을 전송할 수 있다.
보다 상세하게는, 메인 제어부(160)는, 무선 전력 전송시, 컨버터(110)로부터의 직류 전원이 무선 전력 구동부(130)로 공급되는 경우, 1차 코일(143)을 통해, 무선 전력이 무선 전력 수신 장치(200)로 전송 되도록 제어할 수 있다. 이때, 무선 전력 구동부(130)는, 직류 전원을 무선 전력 전송을 위한 교류 전원으로 변환할 수 있다.
전력 송신부(140)는, 1차 코일(143) 및 차폐 부재(141)를 포함할 수 있다. 1차 코일(143)은, 무선 전력 구동부(130)에 의해 변환된 교류 전원이 인가되는 경우, 자속이 형성되고, 자속에 의해 형성된 자기장이 발생될 수 있다. 1차 코일(143)에서 발생된 자기장에 의해, 2차 코일(243)에 유도 기전력이 발생하고, 이에 따라, 무선 전력 송신 장치(100)에서 무선 전력 수신 장치(200)로 무선 전력이 전송될 수 있다.
1차 코일(143)은, 차폐 부재(141) 상에, 권회 되는 형상으로 배치될 수 있다. 1차 코일(143)의 극성은, 동일한 방향으로 극성을 갖도록 권회되는 형상일 수 있다. 1차 코일(143)은, 차폐 부재(141) 상에, 폐루프 형상으로 권회될 수 있다. 이때, 권회되는 형상은, 원형, 사각형, 타원형 등 그 형상에 구애 받지 않는다.
또한, 1차 코일(143)은, 평형 코일 뿐만 아니라, 싱글 코어 또는 멀티 코어의 피복 코일 선을 평면 상에서 감아 돌린 에어 코일을 적용하는 것도 가능하고, 평면 형상의 코일을 복수 층으로 적측 시킨 복수 코일을 적용하는 것도 가능하다.
한편, 차폐 부재(141)는, 1차 코일(143)의 일측에 배치되어, 누설되는 자기장을 차폐할 수 있다.
차폐 부재(141)는, 1차 코일(143) 영역과 동일한 크기의 영역, 또는 1차 코일(143) 보다 더 큰 크기의 영역을 가질 수 있다.
차폐 부재(141)는, 1차 코일(143)의 자기장 중, 전력 전송 방향의 반대 방향에 형성되어, 외부로 누설되는 자기장을 차폐할 수 있다. 차폐 부재(141)는, 전력 전송 방향의 반대 방향에 형성되어, 외부로의 전력 누출을 차단함으로써, 1차 코일(143)에서 발생되는 자기장의 방향성을 극대화할 수 있다.
한편, 무선 전력 구동부(130)에서의 교류 전원 변환 동작을 위해, 무선 전력 구동부(130)는, 무선 전력 제어부(120)에 의해 제어될 수 있다.
이를 위해, 무선 전력 제어부(120)는, 펄스폭 가변(PWM) 기반의 PWM 신호를 발생하는 PWM 발생부(120a)와, PWM 신호에 기초하여, 무선 전력 구동부(130)를 구동하는 구동 신호(Sic)를 생성하여 출력하는 드라이버(120b)를 구비할 수 있다.
무선 전력 구동부(130)는, 직류 전원을 교류 전원으로 변환하기 위한 적어도 하나의 스위칭 소자(미도시)를 구비할 수 있다. 예를 들어 스위칭 소자가 IGBT인 경우, 드라이버(120b)에서 게이트 구동 신호가, 출력되어, 스위칭 소자의 게이트 단자에 입력될 수 있다. 또한, 게이트 구동 신호에 따라, 스위칭 소자가 스위칭 동작을 수행할 수 있다. 스위칭 소자의 스위칭 동작에 의해 직류 전원이 교류 전원으로 변환되어, 전력 송신부(140)에 출력될 수 있다.
한편, 무선 전력 제어부(120)는, 무선 전력 구동부(130)에 흐르는 전류를 감지하는 전류 감지부(미도시)를 더 구비하고, 감지된 전류 정보를 메인 제어부(160)로 전달할 수 있다. 메인 제어부(160)는, 감지된 전류 정보에 기초하여, PWM 신호의 듀티를 결정할 수 있다.
한편, 메모리(170)는, 전력 전송 장치(100) 내의 동작을 위한 프로그램이 저장될 수 있다.
특히, 메모리(170)는, 무선 전력 전송 장치(100) 및 무선 전력 수신 장치 사이에 이물질이 존재하지 않는 상태에서, 1차 코일에 교류 전원이 인가된 이후, 소정 주기 마다 연산된, 차폐 부재 온도의 기울기 값(이하 기설정된 기울기 값이라 함)을 저장할 수 있다.
또한, 표시부(180)는, 무선 전력 송신 장치(100) 및 무선 전력 수신 장치(200) 사이에 이물질이 존재하는 경우, 메인 제어부(160)의 제어에 의해, 에러 정보를 소정의 표시 수단을 통해 표시할 수 있다.
또는, 무선 전력 송신 장치(100)는, 소정의 오디오 출력 수단을 더 구비하고, 오디오 출력 수단은, 무선 전력 송신 장치(100) 및 무선 전력 수신 장치(200) 사이에 이물질이 존재하는 경우, 메인 제어부(160)의 제어에 의해, 소정의 경고음 또는 안내 음성을 출력할 수 있다.
무선 전력 수신 장치(200)는, 무선 전력 송신 장치(100)로부터 무선 전력을 수신 받을 수 있다.
무선 전력 수신 장치(200)는, 무선 전력 송신 장치(100)로부터 무선 전력을 수신하는 전력 수신부(240)와, 수신된 무선 전력을 정류하는 정류부(210)와, 정류된 무선 전력을 안정화하는 스위칭 레귤레이터(230)와, 스위칭 레귤레이터(230)를 제어하여, 부하에 동작 전원을 출력하는 스위칭 레귤레이터 제어부(250)를 포함할 수 있다.
전력 수신부(240)는, 전력 송신부(140)로부터 전송된 무선 전력을 수신 받을 수 있다. 이를 위해, 전력 수신부(240)는, 2차 코일(243)과, 수신 패드(241)를 구비할 수 있다.
2차 코일(243)은, 1차 코일(143)에서 발생된 자기장에 의해, 유도 기전력이 발생될 수 있다. 유도 기전력에 의한 무선 전력이, 후술하는 정류부(210), 스위칭 레귤레이터(230)를 지나, 무선 전력을 사용하는 부하에 공급될 수 있다.
수신 패드(241)는, 인쇄회로기판(Printed Circuit Board: PCB) 또는, 인쇄회로기판 조립(Printed Circuit Board Assembly: PCBA)일 수 있다. 수신 패드(241)는, 에폭시 수지, 페놀 수지, 페라이트/에폭시 복합 재료로 형성될 수 있다. 바람직하게는, 수신 패드(241)는, 연자성체(Soft ferrite) 기판으로 일 수 있다.
이 때, 2차 코일(243)은, 인쇄회로 기판(PCB)에 박막 형태의 도전성 패턴으로 형성될 수 있다. 2차 코일(243)은, 폐루프 형상으로, 수신 패드(241)에 인쇄될 수 있다. 2차 코일(243)의 극성은, 동일한 방향으로 극성을 갖도록 권회하는 형상일 수 있다.
또한, 2차 코일(243)은, 인쇄회로 기판(PCB) 상에서 단층 또는 다층 기판으로 형성되는 인쇄 회로 패턴으로 형성될 수도 있다. 인쇄회로 기판(PCB)이 다층 기반으로 형성되는 인쇄회로기판(PCB)인 경우, 2차 코일(243)은, 최하층에 형성될 수 있다. 이 때, 최하층은, 1차 코일(143)과 마주보는 면을 의미할 수 있다. 2차 코일(243)이 1차 코일(143)과 마주보는 면에 위치함에 따라, 무선 전력의 전송 손실을 최소화 할 수 있다.
정류부(210)는, 무선 전력 송신 장치(100)로부터의 무선 전력 수신 시, 2차 코일(243)을 통해 수신되는 무선 전력을 정류할 수 있다. 정류부(210)는, 적어도 하나의 다이오드 소자(미도시)를 포함할 수 있다.
스위칭 레귤레이터(230)는, 스위칭 레귤레이터 제어부(250)의 제어에 의해, 정류된 무선 전력을, 부하, 예를 들어, 무선 전력 수신 장치(200)가 홈 어플라이언스에 장착되는 경우, 동작 상태를 표시하는 디스플레이부, 사용자 명령을 입력 받는 입력부 등에 공급되는 동작 전원으로 출력할 수 있다.
스위칭 레귤레이터 제어부(250)는, 스위칭 레귤레이터로 레귤레이터 제어 신호(Src)를 인가하여, 동작 전원이 출력되도록 제어할 수 있다.
스위칭 레귤레이터 제어부(250)는, 부하의 동작을 제어하는 해당 부하의 제어부일 수 있다. 예를 들어, 부하가 홈 어플라이언스의 입출력 장치인 경우, 스위칭 레귤레이터 제어부(250)는, 입출력 제어부일 수 있다. 이때, 입출력 제어부는, 스위칭 레귤레이터(230)로 레귤레이터 제어 신호(Src)를 인가하여, 입출력 신호에 따라 상이한 크기의 전압으로 동작 전원이 출력되도록 제어할 수 있다.
한편, 스위칭 레귤레이터(230)는, 스위칭 레귤레이터 제어부(250)의 레귤레이터 제어 신호(Src)에 따라, DC-DC 컨버팅을 수행하여, 출력 전압을 조절할 수 있다. 스위칭 레귤레이터(230)는, 레귤레이터 제어 신호(Src)를 기초로, 출력 전압을 제어하여 지정된 크기의 전압을 갖는 동작 전원(v)을 출력할 수 있다.
한편, 무선 전력 수신 장치(200)에는, 별도의 마이크로프로세서가 포함되지 않고, 정류된 동작 전원(v)이 스위칭 레귤레이터에 의해 소정 크기의 전압으로 출력되는 때에, 스위칭 레귤레이터 제어부(250)에 의해 스위칭 레귤레이터가 제어될 수 있다. 무선 전력 수신 장치(200)가 마이크로프로세서를 구비하지 않는 경우, 하드웨어 구성이 단순화되고, 소비 전력이 감소하는 효과가 있다.
상술한 바와 같이, 무선 전력 송신 장치(100) 내, 1차 코일(143)에 교류 전원이 인가되는 경우, 차폐 부재(141) 주위에 소정 모양(예를 들어, 나선형)으로 자기장이 발생되며, 이에 따라, 무선 전력 수신 장치(200)에 유도 전류가 발생되어, 무선 전력이 전송될 수 있다.
그러나, 무선 전력 송신 장치(100)와 무선 전력 수신 장치(200) 사이에 이물질이 존재하는 경우, 전력 전송 효율이 감소되어, 1차 코일(143)에 보다 높은 교류 전원이 인가될 수 있다. 이에 따라, 2차 코일(243)의 온도도 상승될 수 있다.
또는, 무선 전력 송신 장치(100)와 무선 전력 수신 장치(200) 사이에 이물질이 도전성 물질인 경우, 이물질에 의해 유도 전류가 발생하여, 이물질의 열화 현상이 발생될 수 있다.
즉, 무선 전력 송신 장치(100)와 무선 전력 수신 장치(200) 사이에 이물질이 존재하는 경우, 화재 가능성 또는 기기 손상이 발생될 수 있다. 본 발명의 무선 전력 송신 장치(100)는 이러한 문제점을 해결하기 위해, 차폐 부재(141)의 온도를 감지하는 온도 감지부(150)를 구비할 수 있다.
온도 감지부(150)는, 차폐 부재(141)의 온도를 감지할 수 있다. 온도 감지부(150)는, 차폐 부재(141)의 온도를 감지하여, 메인 제어부(160)에 전송할 수 있다.
온도 감지부(150)는, 1차 코일(143)에 교류 전원이 인가된 이후, 소정 주기로 차폐 부재 온도를 감지하여, 메인 제어부(160)에 전송할 수 있다. 예를 들어, 소정 주기는, 10초 일 수 있다.
메인 제어부(160)는, 온도 감지부(150)에서 감지된 차폐 부재(141)의 온도 정보를 기초로, 무선 전력 송신 장치(100) 및 무선 전력 수신 장치(200) 사이의 이물질의 존재 여부를 연산할 수 있다.
메인 제어부(160)는, 온도 감지부(150)로부터 차폐 부재(141)의 온도 정보를 수신 받아, 상기 소정 주기마다, 차폐 부재 온도의 기울기를 연산할 수 있다.
메인 제어부(160)는, 상기 소정 주기마다 연산된 복수의 상기 차폐 부재 온도의 기울기 중, 적어도 어느 하나가, 기설정된 기울기 값 이상인 경우, 무선 전력 송신 장치(100) 및 무선 전력 수신 장치(200) 사이에 이물질이 존재하는 것으로 연산할 수 있다.
이에 따라, 종래, 전압, 전류 검출 방식보다, 제조 비용이 감소되고, 회로 설계 면에서 유리하다는 장점이 있다. 또한, 종래 코일 온도 검출 방식의 경우, 온도 센서 배치 위치에 따라, 이물질 감지 결과가 부정확하다는 문제점을 해결할 수 있다.
메인 제어부(160)는, 무선 전력 송신 장치(100) 및 무선 전력 수신 장치(200) 사이에 이물질이 존재하는 것으로 연산한 경우, 컨버터(110)를 제어하여, 1차 코일(143)에 인가되는 교류 전원을 차단할 수 있다.
예를 들어, 메인 제어부(160)는, 이물질을 감지한 경우, 컨버터(110)에 스위치 오프(off) 신호를 전송하여, 직류 전원이 무선 전력 제어부(120)에 전송되지 못하도록 제어할 수 있다.
또한, 메인 제어부(160)는, 무선 전력 송신 장치(100) 및 무선 전력 수신 장치(200) 사이에 이물질이 존재하는 것으로 연산한 경우, PWM 발생부(120a)를 제어하여, 1차 코일(143)에 인가되는 교류 전원을 차단할 수 있다.
예를 들어, 메인 제어부(160)는, 이물질을 감지한 경우, 듀티 비를 제어하여, 무선 전력 구동부(130)가 1차 코일(143)에 교류 전원을 공급하지 못하도록 제어할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 무선 전력 시스템(10)은, 이물질은 감지한 경우, 상용 교류 전원이 인가되는 컨버터(110)는 물론, 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는, 무선 전력 구동부(130)도 제어하여, 전원을 차단하므로, 완전한 전원 차단 및 이로 인한 안정성이 향상된다.
도 2는, 도 1의 전력 송신부의 설명을 위한 참조도면이다.
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 전력 송신부(140)는, 1차 코일(143) 및 차폐 부재(141)를 포함할 수 있다.
1차 코일(143)은, 교류 전원이 인가되는 경우, 자속이 형성되고, 자속에 의해 자기장이 발생될 수 있다. 1차 코일에서 발생된 자기장에 의해 2차 코일(243)에 유도 자기장이 발생될 수 있다.
1차 코일(143)은, 차폐 부재(141) 상면에 배치될 수 있다. 이때, 차폐 부재(141)의 상면은, 2차 코일(243)과 마주보는 면으로 정의될 수 있다.
1차 코일(143)은, 차폐 부재(141)의 평면과 평행하게 감겨질 수 있다. 1차 코일(143)은, 차폐 부재(141) 상면에, 권회 되는 형상으로 배치될 수 있다. 1차 코일(143)의 극성은, 동일한 방향으로 극성을 갖도록 권회되는 형상일 수 있다. 도 2에서, 1차 코일(143)은, 차폐 부재(141) 상면에 사각형 형상으로 권회되는 것으로 도시되나, 본 발명은, 권회되는 형상에 구속되지 않는다.
실시예에 따라, 1차 코일(143) 중심부에 영구 자석(미도시)이 배치될 수도 있다. 영구 자석은, 1차 코일(143)로부터 발생하는 전자기파를 차폐할 수 있다.
차폐 부재(141)는, 1차 코일(143)의 일측에 배치되어, 누설되는 자기장을 차폐할 수 있다.
구체적으로, 1차 코일(143)은, 교류 전류가 인가되면, 자기력선이 형성되고, 이로 인해, 자기장이 형성되며 차폐 부재(141)에는 1차 코일(143)에서 형성된 자기장과 동일한 위상을 가지는 자기장이 형성될 수 있다.
1차 코일(143)에서 형성된 자속과 동일한 위상의 자속이 1차 코일(143) 측으로 전담됨으로써, 1차 코일(143)의 성능이 향상되며, 동시에 전자기 파의 차단이 가능할 수 있다.
차폐 부재(141)는, 무선 전력이 전송되는 방향과 반대 방향에 위치할 수 있다. 차폐 부재(141)는, 1차 코일(143)에 의해 발생된 전자기 에너지를 집속할 수 있다. 차폐 부재(141)는, 1차 코일(143)에 의해 발생된 자기장을 집중시키고, 전력 전송의 유효 거리를 증가시킬 수 있다. 이를 위해, 차폐 부재(141)는, 높은 투자율을 지닌 물질로 구성될 수 있다.
차폐 부재(141)는, 외부로 누설되는 자기장을 보다 완벽하게 차폐하기 위하여, 다층 구조로 형성될 수도 있다.
차폐 부재(141)는, 차폐 부재(141)의 상면 방향으로, 무선 전력을 송신하고, 외부로의 전력 누출을 차단함으로써, 1차 코일(143)에서 발생되는 자기장의 방향성을 극대화할 수 있다.
차폐 부재(141)는, 코발트(Co), 철(Fe), 니켈(Ni), 붕소(B), 규소(Si) 등 높은 투자율과 깨지지 않는 성질을 가진 코발트 계열의 비정질금속일 수 있다. 보다 바람직하게는, 차폐 부재(141)는, 페라이트 재질의 코어를 여러 겹으로 적층하여 하나로 만든 페라이트 플레이트(ferrite plate)일 수 있다.
차폐 부재(141)는, 1차 코일(143)의 영역과 동일한 크기의 영역 또는 1차 코일(143) 보다 더 큰 크기의 영역을 가질 수 있다.
온도 감지부(150)는, 차폐 부재(141)의 중심부의 온도를 감지할 수 있다. 온도 감지부(150)는, 온도가 증가함에 따라 저항이 상승하는 정특성(Positive Temperature Coefficient: PTC) 서미스터, 또는, 온도가 증가함에 따라, 저항이 감소하는 부특성(Negative Temperature Coefficient: NTC) 서미스터일 수 있다.
온도 감지부(150)는, 1차 코일(143)에 교류 전원이 인가된 이후, 소정 주기로 차폐 부재(141)의 온도를 감지하여, 메인 제어부(160)에 전송할 수 있다.
메인 제어부(160)는, 온도 감지부에서 감지된, 차폐 부재(141)의 온도 정보를 기초로, 차폐 부재 온도의 기울기를 연산하고, 차폐 부재 온도의 기울기가, 기설정된 기울기 값 이상인 경우, 무선 전력 전송 장치(100) 및 무선 전력 수신 장치(200) 사이에 이물질이 존재하는 것으로 연산할 수 있다.
한편, 종래 온도 감지 방식에 의한 이물질 감지 방법은, 코일의 온도를 검출하고, 이를 기초로, 무선 전력 전송 장치(100) 및 무선 전력 수신 장치(200) 사이의 이물질을 감지하였다.
그러나, 코일의 경우, 자성체 상에 다수회 권회되는 형상으로 배치되는 것이 일반적이고, 따라서, 온도 센서의 배치 위치에 따라, 코일의 측정 온도가 달라진다는 문제점이 있다. 따라서, 종래 방식의 경우, 어느 위치에서, 어떠한 코일의 온도를 측정한 것인가에 따라, 동일한 무선 전력 전송 장치라 할지라도, 그 결과가 상이할 수 있다.
반면, 본 발명의 무선 전력 전송 장치(100)는, 페라이트 플레이트의 중심부의 온도를 감지하므로, 종래 방식에 비해, 보다 정확한 결과를 도출할 수 있게 된다.
도 3은, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 시스템의 동작 방법에 대한 순서도이고, 도 4 내지 도 5는, 도 3의 설명에 참조되는 도면이다.
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른, 무선 전력 송신 장치(100)는, 전원을 인가 받을 수 있다(S310). 구체적으로, 컨버터(110)는, 상용 교류 전원(405)을 직류 전원으로 변환하여 무선 전력 구동부(130)에 출력할 수 있다.
무선 전력 구동부(130)는, 무선 전력 제어부(120)의 제어에 의해, 컨버터(110)에서 변화된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여, 1차 코일(143)에 변환된 교류 전원을 인가할 수 있다.
한편, 1차 코일(143)에 교류 전원이 인가되는 경우, 1차 코일(143)에 자기장이 발생되며, 나아가 코일 온도가 상승될 수 있다. 이때, 차폐 부재(141)의 온도도, 코일 온도와 동일한 경향성으로 상승될 수 있다. 즉, 도 4(d)와 같이, 차폐 부재(141)의 온도도, 시간에 따라 점차 증가 되다가 일정 온도에서 수렴될 수 있다.
코일 온도와의 차이점은, 차폐 부재(141)의 온도를 이용하는 것이, 보다 안정적이고, 정확한 온도 변화 값을 출력할 수 있다는 점이다.
즉, 상술한 바와 같이, 코일 온도를 이용하는 경우, 온도 센서의 배치 위치에 따라, 동일한 무선 전력 전송 장치라 할지라도 상이한 온도 값이 도출될 수 있어 부정확한 반면, 차폐 부재(141)의 온도를 이용하는 경우, 동일한 결과 값이 출력되어, 보다 정확한 이물질 감지가 가능하다.
한편, 이물질의 종류에 따라, 코어 온도의 변화량이 달라질 수 있다. 예를 들어, 도 4에서, 이물질이 각각 구리(도 4(a)), 동전(도 4(b)), 알루미늄 호일(도 4(c))인 경우, 이물질의 온도 기울기는, 물론, 차폐 부재(141)의 온도 기울기도 각기 상이한 것을 알 수 있다.
온도 감지부(150)는, 차폐 부재(141)의 온도 변화를 감지할 수 있다(S330). 온도 감지부(150)는, 도 5에서와 같이, 1차 코일(143)에 전원이 인가된 이후, 소정 주기로, 차폐 부재 온도를 감지하여, 메인 제어부(160)에 전송할 수 있다. 예를 들어, 소정 주기는, 10초 일 수 있다.
온도 감지부(150)는, 1차 코일(143)에 전원이 인가된 이후, 소정 주기로 소정 횟수만큼 차폐 부재 온도를 감지하여, 메인 제어부(160)에 전송할 수 있다. 예를 들어, 온도 감지부(150)는, 10초 주기로, 3회만큼, 차폐 부재 온도를 감지할 수 있다.
온도 감지부(150)가 기설정된 횟수만큼만 차폐 부재(141)의 온도를 측정하는 경우, 메인 제어부(160)의 연산량이 감소될 수 있다.
한편, 무선 전력 송신 장치(100) 및 무선 전력 수신 장치(200) 사이에 이물질이 존재할 때, 무선 전력 송신 장치(100) 및/또는 무선 전력 수신 장치(200)의 온도가, 정상 상태일 때, 무선 전력 송신 장치(100) 및/또는 무선 전력 수신 장치(200)의 온도 보다 높을 수 있다.
예를 들어, 무선 전력 송신 장치(100)와 무선 전력 수신 장치(200) 사이에 이물질이 존재하는 경우, 전력 전송 효율이 감소되어, 1차 코일(143)에 보다 높은 교류 전원이 인가될 수 있다. 이에 따라, 2차 코일(243)의 온도도 상승될 수 있다.
다른 예로, 무선 전력 송신 장치(100)와 무선 전력 수신 장치(200) 사이에 이물질이 도전성 물질인 경우, 이물질에 의해 유도 전류가 발생하여, 이물질의 열화 현상이 발생될 수 있다.
즉, 도 5에서와 같이, 이물질이 존재 하지 않은 경우, 차폐 부재(141)의 온도(S51) 보다, 이물질이 존재하는 경우, 차폐 부재(141)의 온도(S53)가 더 클 수 있다.
메인 제어부(160)는, 온도 감지부(150)에서 감지된 차폐 부재의 온도 정보를 기초로, 무선 전력 송신 장치(100) 및 무선 전력 수신 장치(200) 사이의 이물질 존재 여부를 연산할 수 있다.
메인 제어부(160)는, 온도 감지부(150)로부터 차폐 부재(141)의 온도 정보를 수신 받아, 소정 주기 마다, 차폐 부재 온도의 기울기를 연산할 수 있다(S350).
메인 제어부(160)는, 차폐 부재 온도의 기울기가, 기설정된 기울기 값 이상인 경우, 무선 전력 송신 장치(100) 및 무선 전력 수신 장치(200) 사이에 이물질이 존재하는 것으로 연산할 수 있다(S370).
이때, 기설정된 기울기 값은, 무선 전력 송신 장치(100) 및 무선 전력 수신 장치(200) 사이에 이물질이 존재하지 않는 상태에서, 1차 코일(143)에 전원이 인가된 이후, 소정 주기마다 연산된, 차폐 부재(141)의 온도 기울기 값일 수 있다.
메인 제어부(160)는, 동일 주기에서, 해당 주기에 연산된, 차폐 부재 온도의 기울기와, 해당 주기에 기설정된 기울기 값을 비교하여, 무선 전력 송신 장치(100) 및 무선 전력 수신 장치(200) 사이의 이물질 존재 여부를 연산할 수 있다.
메인 제어부(160)는, 동일 주기에서, 해당 주기에 연산된 차폐 부재 온도의 기울기가, 해당 주기에 기설정된 기울기 값 이상인 경우, 무선 전력 송신 장치(100) 및 무선 전력 수신 장치(200) 사이에 이물질이 존재하는 것으로 연산할 수 있다.
예를 들어, 도 5에서, 1차 코일(143)에 교류 전원이 인가된 이후, 제1 주기(T1)에 기설정된 기울기 값은 1일 수 있다. 또한, 제2 주기(T2)에 기설정된 기울기 값은 0.5일 수 있다. 또한, 제3 주기(T3)에서 기설정된 기울기 값은 0.3일 수 있다.
또한, 무선 전력 송신 장치(100)와 무선 전력 수신 장치(200) 사이에 이물질이 존재하는 경우, 1차 코일(143)에 교류 전원이 인가된 이후, 제1 주기(T1)에 메인 제어부(160)에 의해 연산된 차폐 부재 온도의 기울기는 2, 제2 주기(T2)에 연산된 차폐 부재 온도의 기울기는 1.2, 제3 주기(T3)에 연산된 차폐 부재 온도의 기울기는, 0.8일 수 있다.
메인 제어부(160)는, 제1 주기(T1)에서, 차폐 부재 온도의 기울기가, 기설정된 기울기 값 보다 크므로(2>1), 무선 전력 송신 장치(100) 및 무선 전력 수신 장치(200) 사이에 이물질이 존재하는 것으로 연산할 수 있다.
한편, 종래 온도 감지 방식은, 코일 온도가 기설정된 온도 이상이거나, 기설정된 온도에 도달한 경우, 이물질로 인식하는 반면, 본 발명은, 소정 주기에서 연산된 온도 기울기 정보를 이용하므로, 무선 전력 송신 장치(100)가 최종 온도에 도달하기 전에 이물질을 감지하고 전원을 차단하여, 보다 신속한 대응이 가능하다는 이점이 있다.
한편, 온도 감지부(150)가, 1차 코일(143)에 전원이 인가된 이후, 소정 주기로 소정 횟수만큼 차폐 부재 온도를 감지하는 경우, 메인 제어부(160)의 연산량이 감소될뿐더러, 전력 수신 장치(200)의 위치 변화가 거의 없는 경우에, 이물질 감지 효과가 극대화 될 수 있다.
예를 들어, 전력 송신 장치(100) 및 전력 수신 장치(200)가, 초기 위치에서 변화가 거의 없어, 기기 사용 중, 이물질이 전력 송신 장치(100) 및 전력 수신 장치(200) 사이에 투입되는 경우가 적은 경우, 초기에 이물질 감지 여부가 중요하므로, 초기에 10초 주기로 3회만큼만, 차폐 부재 온도를 감지하고도, 이물질 감지 효과가 극대화 될 수 있다.
한편, 메모리(170)는, 이물질의 종류에 따른, 온도 기울기 정보를 저장할 수도 있다. 이때, 메인 제어부(160)는, 온도 감지부(150)에서 감지된 차폐 부재 온도 정보를 기초로, 이물질의 종류를 특정할 수 있다.
예를 들어, 메모리(170)는, 이물질이 동전(도 4(b))인 경우, 10초 주기로 3회 연산된 온도 기울기 정보를 저장할 수 있다. 온도 기울기는 각각 2.2, 1.6, 0.8일 수 있다. 메인 제어부(160)는, 온도 감지부(150)에서 감지된 온도 정보를 기초로 연산된 차폐 부재(141)의 온도 기울기가, 2.2, 1.6, 0.8인 경우, 이물질이 동전이라고 연산할 수 있다.
메인 제어부(160)는, 무선 전력 송신 장치(100) 및 무선 전력 수신 장치(200) 사이에 이물질이 존재하는 것으로 연산한 경우, 1차 코일(143)에 인가되는 전원을 차단할 수 있다(S390).
메인 제어부(160)는, 무선 전력 송신 장치(100) 및 무선 전력 수신 장치(200) 사이에 이물질이 존재하는 것으로 연산한 경우, 컨버터(110)를 제어하여, 1차 코일(143)에 인가되는 교류 전원을 차단할 수 있다(1차 전원 차단).
또한, 메인 제어부(160)는, 1차 전원 차단 후, PWM 발생부(120a)를 제어하여, 1차 코일(143)에 인가되는 교류 전원을 차단할 수 있다(2차 전원 차단).
본 발명의 무선 전력 시스템(10)은, 이물질을 감지한 경우, 1, 2차 전원 차단을 통해, 화재 및 기기 손상을 보다 완벽하게 방지할 수 있게 된다.
도 6 내지 도 7은, 도 1의 전력 송신 장치 및 전력 수신 장치가 적용된 홈 어플라이언스의 일예인 가습청정장치를 도시한 도면이다.
도면을 참조하여 설명하면, 도 6의 가습청정장치는, 에어클린모듈(300) 및 에어클린모듈(300) 상측에 거치되는 에어워시모듈(400)을 포함할 수 있다.
에어클린모듈(300)은, 외부 공기를 흡입한 후 여과하고, 여과공기를 에어워시모듈(400)에 제공할 수 있다. 에어워시모듈(400)은, 여과 공기를 공급받아 수분을 제공하는 가습을 실시하고, 가습공기를 외부로 토출할 수 있다.
에어워시모듈(400)은 물이 저장되는 수조(500)를 포함할 수 있다. 수조(500)는 에어워시모듈(400)이 분리될 때, 에어클린모듈(300)에서 분리가능할 수 있다. 에어워시모듈(400)은 에어클린모듈(300) 위에 거치될 수 있다.
사용자는 에어워시모듈(400)을 에어클린모듈(300)에서 분리할 수 있고, 분리된 에어워시모듈(400)을 청소할 수 있다. 사용자는 에어워시모듈(400)이 분리된 에어클린모듈(300) 내부를 청소할 수도 있다. 상기 에어워시모듈(400)이 분리된 경우, 상기 에어클린모듈(300)의 상면이 사용자에게 개방될 수 있다.
사용자는 상기 에어워시모듈(400)에 물을 공급할 수 있다. 에어워시모듈(400)에는 외부에서 수조(500)로 물을 공급할 수 있는 급수유로(309)가 형성될 수 있다.
급수유로(309)는 공기가 토출되는 토출유로(307)와 분리되어 구성될 수 있다. 상기 급수유로(309)는 어느 때나 상기 수조에 물을 공급할 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 에어워시모듈(400)이 작동 중일 때에도 급수유로를 통해 물을 공급할 수 있다. 다른 예로, 상기 에어워시모듈(400)이 에어클린모듈(300)에 결합된 상태에서도 급수유로를 통해 물을 공급할 수 있다. 또 다른 예로, 상기 에어워시모듈(400)이 에어클린모듈(300)에서 분리될 상태일 때에도 급수유로를 통해 물을 공급할 수 있다.
에어클린모듈(300)은 베이스바디(310)와, 상기 베이스바디(310)에 배치되고, 공기를 여과시키는 필터어셈블리(20)와, 상기 베이스바디(310)에 배치되고, 공기를 유동시키는 송풍유닛(미도시)을 포함할 수 있다.
에어워시모듈(400)은 가습을 위한 물이 저장되고, 에어클린모듈(300)에 분리가능하게 거치되는 수조(500)와, 수조(500)에 배치되고, 수조(500) 내부에 배치되고, 수조의 물을 분사하는 워터링유닛(미도시)과, 워터링유닛에서 분사된 물에 의해 적셔지고, 유동되는 공기에 수분을 제공하는 가습매체(미도시)와, 수조(500)에 결합되고, 내부를 볼 수 있는 재질로 형성된 비주얼바디(410)와, 비주얼바디(410)에 분리가능하게 거치되고, 공기가 토출되는 토출유로(307) 및 물이 공급되는 급수유로(309)가 형성된 탑커버어셈블리(430)를 포함할 수 있다.
조작모듈(450)은, 탑커버어셈블리(430)에 결합될 수 있다.
조작모듈(450)은 사용자의 조작신호를 입력 받을 수 있다. 조작모듈(450)은 사용자에게 수위 정보를 전달할 수 있다. 조작모듈(450)에 급수유로(309)가 배치될 수 있다. 상기 조작모듈(450)은 탑커넥터(470)와 전기적으로 연결되고, 탑커넥터(470)로부터 전원을 제공받을 수 있다.
조작모듈(450)은 토출그릴과 결합되고 내측에 급수유로(309) 중 적어도 일부가 형성된 조작하우징의 내부에 형성된 조작공간에 입력부(445)가 구비되고, 입력부(445)를 제어하는 입력 제어부(미도시)가 포함될 수 있다.
입력부(445)는 사용자의 터치 조작을 감지할 수 있는 터치패널일 수 있다. 입력부(445)는 정압식 또는 정전용량 방식으로 사용자의 터치 조작을 입력받을 수 있다. 본 실시예와 달리 상기 입력부(445)는 버튼일 수 있다.
입력부(445)는 상부조작하우징의 저면에 배치될 수 있다. 입력부(445)는 발광부재(미도시)가 배치될 수 있고, 선택적으로 상기 발광부재에서 빛이 발생될 수 있다.
입력부(445)는 상부조작하우징에 은닉될 수 있고, 작동 시에만 발광되어 사용자에게 위치가 노출될 수 있다. 입력부(445) 및 입출력제어부(미도시)의 전원은 베이스커넥터(460)를 통해 제공받을 수 있다.
탑커넥터(470)는 조작모듈(450)과 조립되어 탑커버어셈블리(430)를 구성할 수 있다. 탑커넥터(470) 및 베이스커넥터(460)를 분리할 수 있기 때문에, 탑커버어셈블리(430)를 비주얼바디(410)에 분리 가능하게 거치할 수 있고, 베이스바디(310)로부터 전원 또는 전기신호를 송수신할 수 있다.
탑커넥터(470)가 베이스커넥터(460) 상측에 거치될 때, 베이스커넥터(460)와 전기적으로 연결되고, 탑커넥터(470)가 베이스커넥터(460)에서 분리될 때, 베이스커넥터(460)와 전기적으로 단절될 수 있다.
구체적으로, 베이스커넥터(460)는 무선 전력 송신 장치(100)를 포함하고, 탑커넥터(470)는 무선 전력 수신 장치(200)를 포함하여, 비접촉방식으로 조작모듈(450)에 전원을 공급할 수 있다.
탑커버어셈블리(430)가 비주얼바디(410)에 거치되면, 무선 전력 송신 장치(100)와 무선 전력 수신 장치(200)에 유도기전력이 발생하며, 비주얼바디(410)의 전원부로부터 인가되는 전원이 무선 전력 수신 장치(200)의 탑커버어셈블리(430)로 공급될 수 있다.
무선 전력 송신 장치(100)와 무선 전력 수신 장치(200)는 상호 대응하는 위치에 배치될 수 있다. 또한, 탑커버어셈블리(430)가 거치된 상태에서 무선 전력 송신 장치(100)와 무선 전력 수신 장치(200)는 일정거리 이하로 근접하도록 설치될 수 있다.
탑커버어셈블리(430)가 비주얼바디(410)에 거치되면, 베이스바디(310)로부터 전원부를 통해 전원이 공급되고, 탑커버어셈블리(430)의 조작모듈(450)로 전원이 공급되어, 입력부(445)를 통한 사용자의 터치입력 또는 키입력을 통한 신호입력이 가능해진다. 또한, 입력부(445)를 통한 신호입력에 대응하여 발광모듈이 동작하여 소정의 빛이 발광될 수 있다. 발광모듈이 발광하여 빛을 조사함에 따라, 사용자는 터치조작 또는 키입력 상태를 시각적으로 확인할 수 있게 된다. 또한, 조작모듈의 조명이 동작하여 사용자의 터치 등에 의한 키입력에 대응하는 조명이 점등될 수 있다.
탑커버어셈블리(430)가 비주얼바디(410)로부터 분리되면, 무선 전력 송신 장치(100)와 무선 전력 수신 장치(200)간의 전원공급은 차단될 수 있다. 탑커버어셈블리(430)가 일정거리 미만으로 비주얼바디(410)로부터 분리되는 경우에는 전원공급이 유지될 수 있으나, 상호 전력공급이 불가능한 거리로 분리되는 경우 전원공급은 즉시 중단될 수 있다.
한편, 가습 청정 장치는, 탑커버어셈블리(430)는 비주얼바디(410)로부터 분리됨에 따라, 분리 및 거치 과정에서 이물질이 위치할 수 있다.
이때, 메인 제어부(160)는, 온도 감지부(150)에서 감지된 차폐 부재(141)의 온도 정보를 기초로, 베이스커넥터(460) 및 탑커넥터(470) 사이의 이물질 존재 여부를 연산할 수 있다.
첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
마찬가지로, 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나, 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
10: 무선 전력 시스템
100: 무선 전력 송신 장치
200: 무선 전력 수신 장치
141: 차폐 부재
143: 1차 코일
150: 온도 감지부
241: 수신 패드
243: 2차 코일
160: 메인 제어부

Claims (10)

  1. 전원이 인가되는 경우, 자속이 형성되고, 상기 자속에 의해 자기장이 발생되는 1차 코일과, 상기 1차 코일의 일측에 배치되어, 누설되는 자기장을 차폐하는 차폐 부재와, 상기 차폐 부재의 온도를 감지하는 온도 감지부와, 상기 1차 코일을 통해 무선 전력이 전송되도록 제어하는 메인 제어부를 구비하는 무선 전력 송신 장치; 및
    상기 1차 코일에서 발생된 자기장에 의해 유도 자기장이 발생되는 2차 코일을 구비하는 무선 전력 수신 장치;를 포함하고,
    상기 메인 제어부는,
    상기 온도 감지부에서 감지된 상기 차폐 부재의 온도 정보를 기초로, 상기 무선 전력 송신 장치 및 상기 무선 전력 수신 장치 사이의 이물질 존재 여부를 연산하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 온도 감지부는,
    상기 1차 코일에 상기 전원이 인가 된 이후, 소정 주기로 차폐 부재 온도를 감지하여, 상기 메인 제어부에 전송하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 메인 제어부는,
    상기 온도 감지부로부터 상기 차폐 부재의 온도 정보를 수신 받아, 상기 소정 주기 마다, 상기 차폐 부재 온도의 기울기를 연산하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 메인 제어부는,
    상기 차폐 부재 온도의 기울기가, 기설정된 기울기 값 이상인 경우, 상기 무선 전력 송신 장치 및 상기 무선 전력 수신 장치 사이에 이물질이 존재하는 것으로 연산하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 무선 전력 송신 장치는,
    상기 기설정된 기울기 값을 저장하는 메모리;를 더 포함하고,
    상기 기설정된 기울기 값은,
    상기 무선 전력 송신 장치 및 상기 무선 전력 수신 장치 사이에 이물질이 존재하지 않는 상태에서, 상기 1차 코일에 상기 전원이 인가 된 이후, 상기 소정 주기 마다 연산된, 상기 차폐 부재의 온도 기울기 값인 것을 특징으로 하는 무선 전력 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 무선 전력 송신 장치는,
    상용 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 컨버터;
    상기 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여, 상기 1차 코일에 출력하는 무선 전력 구동부; 및
    상기 무선 전력 구동부를 제어하는 무선 전력 제어부;를 더 포함하며,
    상기 메인 제어부는,
    상기 무선 전력 송신 장치 및 상기 무선 전력 수신 장치 사이에 이물질이 존재하는 것으로 연산한 경우, 상기 컨버터를 제어하여, 상기 1차 코일에 인가되는 상기 교류 전원을 차단하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 무선 전력 제어부는,
    PWM 신호를 발생하는 PWM 발생부와, 상기 PWM 신호에 기초하여, 상기 무선 전력 구동부를 구동하는 구동 신호를 생성하여 출력하는 드라이버를 구비하고,
    상기 메인 제어부는,
    상기 무선 전력 송신 장치 및 상기 무선 전력 수신 장치 사이에 이물질이 존재하는 것으로 연산한 경우, 상기 PWM 발생부를 제어하여, 상기 1차 코일에 인가되는 상기 교류 전원을 차단하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 무선 전력 송신 장치는,
    상기 메인 제어부가, 상기 무선 전력 송신 장치 및 상기 무선 전력 수신 장치 사이에 이물질이 존재하는 것으로 연산한 경우, 에러 정보를 표시하는 표시부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무전 전력 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 차폐 부재는,
    페라이트 플레이트인 것을 특징으로 하는 무전 전력 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 2차 코일은,
    인쇄회로기판(PCB)에 박막 형태로 형성되는 것을 특징으로 하고, 상기 인쇄회로기판(PCB)이 다층 기반으로 형성되는 인쇄회로기판(PCB)인 경우, 최하층에 형성되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 시스템.
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