KR20200040526A - 무선전력 송신장치 - Google Patents

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KR20200040526A
KR20200040526A KR1020180120560A KR20180120560A KR20200040526A KR 20200040526 A KR20200040526 A KR 20200040526A KR 1020180120560 A KR1020180120560 A KR 1020180120560A KR 20180120560 A KR20180120560 A KR 20180120560A KR 20200040526 A KR20200040526 A KR 20200040526A
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wireless power
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frequency signal
unit
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KR1020180120560A
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이은수
곽형걸
정병상
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은, 충전 영역 상에 위치한 무선전력 수신장치로 전력 주파수 신호를 송신하는 송신 코일을 포함하는 충전 모듈 및 상기 충전 영역 상에 위치하는 이물질(Foreign Object)을 검출하는 이물질 감지모듈을 포함하고, 상기 이물질 감지모듈은, 상기 송신 코일의 제1 축 방향으로 배열된 복수의 제1 축 코일, 상기 송신 코일의 제2 축 방향으로 배열된 복수의 제2 축 코일 및 상기 복수의 제1 및 제2 축 코일에 순차적으로 기준 주파수 신호를 인가하고, 상기 복수의 제1 및 제2 축 코일에서 순차적으로 출력된 복수의 제1 및 제2 축 센싱 주파수 신호를 기반으로 상기 이물질의 위치를 감지하는 이물질 감지부를 포함하는 무선전력 송신장치를 제공한다.

Description

무선전력 송신장치{Wireless power transmission apparatus}
본 발명은 이물질(Foreign Object) 검출이 용이한 무선전력 송신장치에 관한 것이다.
자기장의 유도 원리를 이용하는 무선 전력 전송 기술(wireless power transmission 또는 wireless energy transfer)은 무선으로 송신기에서 수신기로 전기 에너지를 전송하는 기술이다.
무선 전력 전송 기술은 이미 1800년대에 전자기유도 원리를 이용한 전기 모터나 변압기가 사용되기 시작했고, 그 후로는 고주파, Microwave, 레이저 등과 같은 전자파를 방사해서 전기에너지를 전송하는 방법도 시도되었다.
우리가 흔히 사용하는 전동칫솔이나 일부 무선면도기도 실상은 전자기유도 원리로 충전된다.
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.
무선 전력 전송 기술은 모바일 뿐만 아니라 IT, 철도, 가전 산업 등 산업 전반에 다양하게 활용될 수 있다.
무선 충전 가능 영역에 무선 전력 수신기가 아닌 전도체-즉, 이물질(FO: Foreign Object)가 존재하는 경우, 이물질(FO)에는 무선 전력 송신기로부터 송출된 전자기 신호가 유도되어 온도가 상승할 수 있다. 일 예로, 이물질(FO)은 동전, 클립, 핀, 볼펜 등을 포함할 수 있다.
만약, 무선 전력 수신기와 무선 전력 송신기 사이에 이물질(FO)이 존재하는 경우, 무선 충전 효율이 현저히 떨어질 뿐만아니라 이물질(FO) 주변 온도 상승으로 인해 무선 전력 수신기와 무선 전력 송신기의 온도가 함께 상승할 수 있다. 만약, 충전 영역에 위치한 이물질(FO)이 제거되지 않는 경우, 전력 낭비가 초래될 뿐만 아니라 과열로 인해 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기의 손상을 야기시킬 수 있다.
종래 기술인 US 공개특허 제2015-0276965호 (공개일 2015.10.01)에는 유도성 전송 시스템을 위한 금속 이질물 탐지 시스템이 개시된다.
도 1은 종래 기술에 따른 이물질 탐지 시스템에 따른 검출계의 코일을 나타낸 도이다.
도 1을 참조하면, 검출계의 코일(LA, LB) 각각은 하나의 코일이 지그재그로 배열되며, 검출계의 코일(LA, LB)은 서로 교차되게 배열될 수 있다.
이때, 이물질(FO)이 배치되는 경우, 검출계의 코일(LA, LB)은 인덕턴스가 된다. 여기서, 검출계의 코일(LA, LB)의 양단에 연결된 검출계는 인덕턴스의 변화량에 따라 이물질(FO)을 검출할 수 있다. 하지만, 종래 기술은 이물질(FO)을 검출할 수 있으나, 이물질(FO)의 위치를 검출하기 어렵다.
최근 들어, 무선 충전 기술 분야에서는 이물질(FO)의 위치를 정확하게 검출하는 것이 중요한 이슈로 부각되어, 연구가 진행 중에 있다.
본 발명의 목적은, 이물질(Foreign Object)의 위치를 검출하는 무선전력 송신장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 목적은, 충전 영역의 제1 축 방향으로 배열된 복수의 제1 축 코일과, 충역 영역의 제2 축 방향으로 배열된 복수의 제2 축 코일을 이용하여 이물질의 개수 및 정확한 위치를 검출하는 무선전력 송신장치를 제공함에 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명에 다른 무선전력 송신장치는, 충전 모듈이 무선전력 수신장치에 전력 주파수 신호 송신 중 충전 영역 상에 위치하는 이물질을 검출하는 이물질 감지 모듈을 포함할 수 있다.
또한, 이물질 감지 모듈은 이물질의 위치를 정확하게 검출하기 위하여, 서로 교차하는 방향으로 복수의 코일을 배열할 수 있다.
본 발명에 따른 무선전력 송신장치는, 충전 모듈이 무선전력 수신장치에 전력 주파수 신호 송신 중 충전 영역 상에 위치하는 이물질을 검출하는 이물질 감지모듈을 포함함으로써, 이물질의 개수 및 위치를 감지하기 용이한 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 무선전력 송신장치는, 무선 충전 중 실시간으로 이물질을 감지할 수 있는 이점이 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 종래 기술에 따른 이물질 탐지 시스템에 따른 검출계의 코일을 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명에 따른 무선전력 송신장치의 제어 구성을 나타낸 제어블록도이다.
도 3은 도 2에 나타낸 송신코일의 배치구조를 나타낸 구조도이다.
도 4는 본 발명에 따른 제1 및 제2 코일 감지부의 코일 구조를 간략하게 나타낸 도이다.
도 5는 도 2에 나타낸 이물질 감지 모듈을 나타낸 제어 블록도이다.
도 6은 도 5에 나타낸 이물질 감지 모듈을 나타낸 회로도이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
이하에서는, 실시예에 따른 무선전력 송신장치를 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명에 따른 무선전력 송신장치의 제어 구성을 나타낸 제어블록도이다.
도 2를 참조하면, 무선전력 송신장치(100)는 충전모듈(110) 및 이물질 감지모듈(150)을 포함할 수 있다.
충전모듈(110)은 정류 회로부(122), 인버터부(124) 및 송신부(126)를 포함할 수 있다.
먼저, 정류 회로부(122)는 외부 전원(미도시)으로부터 입력된 교류 입력 전원(Vin)을 직류 전력(Vdc)으로 정류할 수 있다. 이때, 정류 회로부(122)는 적어도 하나의 다이오드를 포함할 수 있다. 예를 들어, 정류 회로부(122)는 반파 정류회로, 전파 정류회로, 브릿지 전파 정류회로 및 PFC(Power Factor Correction) 회로 중 어느 하나로 구현될 수 있다.
실시 예에서, 정류 회로부(122)는 직류 입력 전원(Vin)이 입력되는 경우 사용되지 않을 수 있다.
인버터부(124)는 직류 전력(Vdc)을 교류 타입의 구동 전원(Vac)으로 변환할 수 있다. 즉, 인버터부(124)는 적어도 하나의 스위칭 소자를 포함할 수 있다. 또한, 상기 적어도 하나의 스위칭 소자는 미리 정해진 구동 주파수에 따라 턴온 및 턴오프 동작을 반복적으로 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 적어도 하나의 스위칭 소자는 IGBT 소자 또는 FET 소자 등을 포함할 수 있다.
구동 전원(Vac)이 입력되는 경우, 송신부(126)는 충전 패드 상에 배치된 무선전력 수신장치(130)로 전력 주파수 신호(Fo)를 송신할 수 있다.
전력 주파수 신호(Fo)를 송신하기 위해, 송신부(126)는 제1 내지 제3 송신 코일(L1, L2, L3) 및 제1 내지 제3 커패시터(C1, C2, C3)를 포함할 수 있다.
이때, 제1 내지 제3 송신 코일(L1, L2, L3) 및 제1 내지 제3 커패시터(C1, C2, C3) 각각은 직렬 공진회로, 병렬 공진회로 및 직병렬 공진회로 중 어느 하나로 구현될 수 있다.
여기서, 제1 내지 제3 송신 코일(L1, L2, L3) 각각은 교류 전력(Vac)와 제1 내지 제3 커패시터(C1, C2, C3)의 커패시턴스에 의해서 정의되는 전력 주파수 신호(Fo)를 송신한다.
이물질 감지모듈(150)은 제1 및 제2 감지코일부(160, 170) 및 이물질 감지부(180)를 포함할 수 있다.
제1 감지코일부(160)는 제1 내지 제3 송신 코일(L1, L2, L3) 상에 제1 방향으로 서로 분리 배열된 복수의 제1 축 코일(미도시)을 포함할 수 있다.
또한, 제2 감지코일부(170)는 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 제1 내지 제3 송신 코일(L1, L2, L3) 상에 서로 분리 배열된 복수의 제2 축 코일(미도시)을 포함할 수 있다.
실시 예에서, 상기 복수의 제1 및 제2 축 코일은 도 4에서 자세하게 설명하기로 한다.
이물질 감지부(180)는 제1 및 제2 감지 코일부(160, 170)로 기준 주파수 신호를 인가하고, 제1 및 제2 감지 코일부(160, 170) 각각에서 출력된 센싱 주파수 신호를 입력받아 이물질을 감지할 수 있다.
이때, 이물질 감지부(180)는 이물질을 감지하면, 이물질의 위치에 대응하는 이물질 감지신호(S1)을 출력할 수 있다.
이물질 감지신호(S1)가 입력되면, 충전 모듈(110)은 이물질의 위치를 확인할 수 있다. 예를 들어, 충전 모듈(110)은 이물질 감지신호(S1)에 따라 제1 내지 제3 송신 코일(L1, L2, L3) 중 어느 하나에 이물질이 위치한 것으로 확인하면, 이물질의 위치에 대응하는 적어도 하나의 송신 코일로 공급되는 구동 전원(Vac)를 차단할 수 있다.
실시 예에 따른 이물질 감지모듈(150)은 후술하는 도 4에서 자세하게 설명한다.
도 3은 도 2에 나타낸 송신코일의 배치구조를 나타낸 구조도이다.
도 3(a)는 원형으로 권선된 제1 내지 제3 송신 코일(L1, L2, L3)을 나타내며, 도 3(b)는 각형으로 권선된 제1 내지 제3 송신 코일(L1, L2, L3)를 나타낸다.
도 3(a) 및 도 3(b)을 참조하면, 제2 송신 코일(L2)는 제1 송신 코일(L1) 및 제3 송신 코일(L3)과 서로 중첩되게 배치될 수 있다.
즉, 제2 송신 코일(L2)의 제1 영역부(a1)는 제1 송신 코일(L1)와 중첩되며, 제2 송신 코일(L2)의 제2 영역부(a2)는 제3 송신 코일(L3)와 중첩될 수 있다.
도 3에 나타낸 송신코일의 배치구조는 하나의 실시 예일 뿐이며, 이에 한정을 두지 않는다.
도 4는 본 발명에 따른 제1 및 제2 코일 감지부의 코일 구조를 간략하게 나타낸 도이다.
도 4를 참조하면, 제1 코일 감지부(160)는 제1 내지 제4 코일(SL11 내지 SL14)을 포함하고, 제2 감지 코일부(170)는 제5 내지 제11 코일(SL21 내지 SL27)을 포함할 수 있다.
제1 내지 제4 코일(SL11 내지 SL14)은 제1 내지 제3 송신 코일(L1, L2, L3)의 제1 축 방향(X)으로 배열될 수 있다. 이때, 제1 내지 제4 코일(SL11 내지 SL14) 각각은 서로 개별적으로 동작할 수 있다.
제5 내지 제11 코일(SL21 내지 SL27)은 제1 축 방향(X)과 교차되게 제1 내지 제3 송신 코일(L1, L2, L3)의 제2 축 방향(Y)으로 배열될 수 있다. 또한, 제5 내지 제11 코일(SL21 내지 SL27) 각각은 서로 개별적으로 동작할 수 있다.
실시 예에서, 제1 축 방향(X)으로 배열되는 제1 코일 감지부(160)는 4개의 제1 내지 제4 코일(SL11 내지 SL14)로 설명하며, 제2 축 방향(Y)으로 배열되는 복수의 제2 감지 코일부(170)는 7개의 제5 내지 제11 코일(SL21 내지 SL27)로 설명하지만, 코일들의 개수에 대하여 한정을 두지 않는다.
제1 내지 제4 코일(SL11 내지 SL14) 및 제5 내지 제11 코일(SL21 내지 SL27)에 순차적으로 기준 주파수 신호(Fb)를 인가할 수 있다.
이후, 이물질 감지부(180)는 제1 내지 제4 코일(SL11 내지 SL14) 및 제5 내지 제11 코일(SL21 내지 SL27)에서 순차적으로 출력된 제1 내지 제12 센싱 주파수 신호(Fs1 내지 Fs11)를 입력받을 수 있다.
이물질 감지부(180)는 제1 내지 제11 센싱 주파수 신호(Fs1 내지 Fs11) 각각을 기반으로 충전 영역 상에 위치하는 이물질의 위치를 검출할 수 있다.
예를 들어, 제1 내지 제11 센싱 주파수 신호(Fs1 내지 Fs11) 중 제1 센싱 주파수 신호(Fs1)가 기준 주파수 신호(Fb)보다 크게 변경된 주파수이면, 이물질 감지부(180)는 제1 센싱 주파수 신호(Fs1)를 출력한 제1 코일(SL11) 상에 이물질이 위치한 것으로 판단한다.
이후, 제5 센싱 주파수 신호(Fs5)가 기준 주파수 신호(Fb)보다 크게 변경된 주파수이면, 이물질 감지부(180)는 제5 센싱 주파수 신호(Fs5)를 출력한 제5 코일(SL21) 상에 이물질이 위치한 것으로 판단한다.
결과적으로, 이물질 감지부(180)는 제1 코일(SL11) 및 제5 코일(SL21)이 서로 교차하는 부분에 이물질이 위치한 것을 검출할 수 있다.
이물질 감지부(180)는 제1 내지 제11 센싱 주파수 신호(Fs1 내지 Fs11)를 기반으로 이물질의 위치 및 개수를 검출할 수 있다. 자세한 설명은 도 4에서 후술하기로 한다.
즉, 도 3에 나타낸 바와 같이, 제1 내지 제4 코일(SL11 내지 SL14) 및 제5 코일 내지 제11 코일(SL21 내지 SL27)은 서로 교차하는 부분이 28개가 발생될 수 있다.
이때, 이물질이 28개의 교차하는 부분에 위치하는 경우, 이물질 검출부(160)는 이물질의 위치를 정확하게 검출할 수 있다.
도 5는 도 2에 나타낸 이물질 감지 모듈을 나타낸 제어 블록도이다.
도 5를 참조하면, 이물질 감지 모듈(150)은 제1 및 제2 감지코일부(160, 170) 및 이물질 감지부(180)를 포함할 수 있다.
도 2 및 도 3에서 설명한 바와 같이, 제1 및 제2 감지코일부(160, 170) 각각은 제1 내지 4 코일(SL11 내지 SL14) 및 제5 내지 제11 코일(SL21 내지 SL27) 각각을 포함하는 것으로 설명한다.
이물질 감지부(180)은 전원 공급부(191), 신호 인가부(192), 증폭부(193), 필터부(194), 전압 검출부(195) 및 제어부(196)를 포함할 수 있다.
전원 공급부(191)는 전력 주파수 신호(Fo)보다 높은 기준 주파수 신호(Fb)를 생성할 수 있다. 이때, 전원 공급부(191)는 기준 주파수 신호(Fb)를 제1 내지 4 코일(SL11 내지 SL14) 및 제5 내지 제11 코일(SL21 내지 SL27)로 인가할 수 있다.
신호 인가부(192)는 전원 공급부(191)와 제1 내지 4 코일(SL11 내지 SL14) 및 제5 내지 제11 코일(SL21 내지 SL27)을 순차적으로 연결할 수 있다.
제어부(196)의 제어에 의해, 신호 인가부(192)는 제1 내지 4 코일(SL11 내지 SL14) 및 제5 내지 제11 코일(SL21 내지 SL27)로 순차적으로 기준 주파수 신호(Fb)를 인가하는 먹스(MUX)일 수 있다.
또한, 제어부(196)의 제어에 의해, 신호 인가부(192)는 제1 내지 4 코일(SL11 내지 SL14) 및 제5 내지 제11 코일(SL21 내지 SL27) 각각으로 기준 주파수 신호(Fb)를 인가되게 스위칭 동작하는 또는 양방향 스위치일 수 있다.
상기 스위치는 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT, Insulated Gate Bipolar Transistor)일 수 있다. 또한, 상기 스위치는 2개의 절연 게이트 양극성 트랜지스터의 게이트가 서로 연결되어, 동시에 스위칭 온 및 오프 동작이 되도록 서로 직렬 연결될 수 있다. 이때, 2개의 절연 게이트 양극성 트랜지스터가 스위칭 오프 동작 시, 2개의 절연 게이트 양극성 트랜지스터는 제1 내지 4 코일(SL11 내지 SL14) 및 제5 내지 제11 코일(SL21 내지 SL27)에서 생성된 자기장이 신호 인가부(192)로 공급되는 것을 방지할 수 있다.
증폭부(193)는 제1 내지 4 코일(SL11 내지 SL14) 및 제5 내지 제11 코일(SL21 내지 SL27)의 타측에 연결될 수 있다.
이때, 증폭부(193)는 제1 내지 4 코일(SL11 내지 SL14) 및 제5 내지 제11 코일(SL21 내지 SL27)의 타측에 연결된 공진 커패시터(미도시), 오피엠프(미도시) 및 게인 저항(미도시)을 포함할 수 있다.
여기서, 공진 커패시터는 제1 내지 4 코일(SL11 내지 SL14) 및 제5 내지 제11 코일(SL21 내지 SL27)과 직렬 공진회로를 구성할 수 있다. 또한, 공진 커패시터는 제1 내지 제11 센싱 주파수 신호(Fs1 내지 Fs11)를 생성할 수 있다.
어피엠프는 게인 저항과 제1 내지 4 코일(SL11 내지 SL14) 및 제5 내지 제11 코일(SL21 내지 SL27)의 가변 인덕턴스 및 가변 저항값 중 적어도 하나에 의해 전압 게인이 가변되어, 제1 내지 제11 증폭 주파수 신호(Ff1 내지 Ff11)를 출력할 수 있다.
여기서, 제1 내지 제11 증폭 주파수 신호(Ff1 내지 Ff11)는 복수의 제1 및 제2 축 증폭 주파수 신호이며, 이에 한정을 두지 않는다.
필터부(194)는 밴드 스탑 필터(194_1) 및 밴드 패스 필터(194_2)를 포함할 수 있다.
무선전력 수신장치(130)로 전력 주파수 신호(Fo)를 송신하는 경우, 밴드 스탑 필터(194_1)는 제1 내지 제11 증폭 주파수 신호(Ff1 내지 Ff11)에 포함된 전력 주파수 신호(Fo)를 차단 또는 억제하는 필터일 수 있다.
또한, 밴드 패스 필터(194_2)는 제1 내지 제11 증폭 주파수 신호(Ff1 내지 Ff11)에서 특정 주파수 신호(Fp)를 통과시키는 밴드 패스 필터일 수 있다.
전압 검출부(195)는 밴드 패스 필터(194_2)에서 출력된 특정 주파수 신호(Fp)에 대응하는 출력 전압(Vo)을 출력할 수 있다.
즉, 전압 검출부(195)는 제1 내지 제11 증폭 주파수 신호(Ff1 내지 Ff11) 각각에서 밴드 패스 필터(194_2)를 통과한 각각의 특정 주파수 신호(Fp)에 대응하는 출력 전압(Vo)를 출력할 수 있다.
전압 검출부(195)에서 출력된 출력 전압(Vo)을 기반으로, 제어부(196)는 이물질의 개수 및 위치를 검출할 수 있다.
예를 들어, 제1 증폭 주파수 신호(Ff1)에 대응하는 특정 주파수 신호(Fp)가 입력되고, 제5 증폭 주파수 신호(Ff5)에 대응하는 특정 주파수 신호(Fp)가 입력되는 경우, 전압 검출부(195)는 제1 코일(SL11) 및 제5 코일(SL21)의 서로 교차되는 부분 또는 영역에 한 개의 이물질이 위치한 것으로 검출 및 판단할 수 있다.
이와 같이, 제어부(195)는 출력 전압(V0)의 개수에 따라 이물질의 개수 및 위치를 검출할 수 있다.
도 6은 도 5에 나타낸 이물질 감지 모듈을 나타낸 회로도이다.
도 6을 참조하면, 이물질 감지 모듈(150)은 제1 내지 4 코일(SL11 내지 SL14) 및 제5 내지 제11 코일(SL21 내지 SL27), 전원 공급부(191), 신호 인가부(192), 증폭부(193), 필터부(194), 전압 검출부(195) 및 제어부(196)를 포함할 수 있다.
전원 공급부(191)는 신호 인가부(192)로 기준 주파수 신호(Fb)를 공급할 수 있다.
설정된 신호 인가 기준 또는 제어부(196)의 제어에 따라, 신호 인가부(192)는 설정된 시간 주기로 기준 주파수 신호(Fb)를 연결된 제1 내지 4 코일(SL11 내지 SL14) 및 제5 내지 제11 코일(SL21 내지 SL27)로 순차적으로 인가할 수 있다.
증폭부(193)는 제1 내지 4 코일(SL11 내지 SL14) 및 제5 내지 제11 코일(SL21 내지 SL27) 각각의 타측에 연결된 공진 커패시터(C), 오피엠프(OP) 및 게인 저항(Rr)을 포함할 수 있다.
공진 커패시터(C)는 제1 내지 4 코일(SL11 내지 SL14) 및 제5 내지 제11 코일(SL21 내지 SL27) 각각과 직렬 공진 회로를 구성할 수 있다.
이때, 공진 커패시터(C) 및 게인 저항(R)은 설정된 값이며, 제1 내지 4 코일(SL11 내지 SL14) 및 제5 내지 제11 코일(SL21 내지 SL27) 각각에 배치된 이물질에 따라 가변 인덕턴스 및 가변 저항값 중 적어도 하나에 따라 가변된 전압 게인에 따라 오피엠프(OP)는 출력되는 제1 내지 제11 증폭 주파수 신호(Ff1 내지 Ff11)의 증폭도를 변경할 수 있다.
필터부(194)는 밴드 스탑 필터(194_1) 및 밴드 패스 필터(194_2)를 포함할 수 있다. 밴드 스탑 필터(194_1) 및 밴드 패스 필터(194_2)는 이물질의 종류에 따라 특정 주파수 신호(Fp)를 결정할 수 있다.
즉, 필터부(194)는 제1 내지 제11 증폭 주파수 신호(Ff1 내지 Ff11) 중 특정 주파수 신호(Fp)를 통과시킬 수 있다.
전압 검출부(195)는 밴드 패스 필터(194_2)에서 출력된 특정 주파수 신호(Fp)에 대응하는 출력 전압(Vo)을 출력할 수 있다.
이때, 전압 검출부(195)는 다이오드(D) 및 커패시터(Cp)을 포함할 수 있다.
여기서, 다이오드(D) 및 커패시터(Cp)는 클리퍼 회로로 구현될 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
전압 검출부(195)에서 출력된 출력 전압(Vo)을 기반으로, 제어부(196)는 이물질의 개수 및 위치를 검출할 수 있다.
전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

Claims (9)

  1. 충전 영역 상에 위치한 무선전력 수신장치로 전력 주파수 신호를 송신하는 송신 코일을 포함하는 충전 모듈; 및
    상기 충전 영역 상에 위치하는 이물질(Foreign Object)을 검출하는 이물질 감지모듈을 포함하고,
    상기 이물질 감지모듈은,
    상기 송신 코일의 제1 축 방향으로 배열된 복수의 제1 축 코일;
    상기 송신 코일의 제2 축 방향으로 배열된 복수의 제2 축 코일; 및
    상기 복수의 제1 및 제2 축 코일에 순차적으로 기준 주파수 신호를 인가하고, 상기 복수의 제1 및 제2 축 코일에서 순차적으로 출력된 복수의 제1 및 제2 축 센싱 주파수 신호를 기반으로 상기 이물질의 위치를 검출하는 이물질 감지부를 포함하는,
    무선전력 송신장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 제1 및 제2 축 코일의 적어도 일부분은,
    상기 송신 코일 상에 중첩되게 배열된,
    무선전력 송신장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 제1 및 제2 축 코일은,
    상기 이물질의 재질 또는 종류에 따라 인덕턴스 및 저항 값 중 적어도 하나가 가변되는,
    무선전력 송신장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준 주파수 신호는,
    상기 전력 주파수 신호보다 높은 주파수인,
    무선전력 송신장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 이물질 감지부는,
    상기 기준 주파수 신호를 인가하는 전원 공급부;
    상기 전원 공급부와 상기 복수의 제1 및 제2 축 코일의 일측을 순차적으로 연결하는 신호 인가부;
    상기 복수의 제1 및 제2 축 코일의 타측에 연결되며, 상기 복수의 제1 및 제2 축 센싱 주파수 신호를 상기 복수의 제1 및 제2 축 코일의 가변 인덕턴스 및 가변 저항 값에 대응되게 증폭한 복수의 제1 및 제2 축 증폭 주파수 신호를 출력하는 증폭부;
    상기 복수의 제1 및 제2 축 증폭 주파수 신호 각각에서 특정 주파수 신호를 통과시키는 필터부;
    상기 특정 주파수 신호에 대응하는 출력 전압을 출력하는 전압 검출부; 및
    상기 신호 인가부를 제어하며, 상기 출력 전압을 기반으로 상기 복수의 제1 및 제2 축 코일 중 서로 교차하는 부분에 대응하는 상기 이물질의 위치를 감지하는 제어부를 포함하는,
    무선전력 송신장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 신호 인가부는,
    상기 제어부의 제어에 따라 상기 복수의 제1 및 제2 축 코일로 순차적으로 상기 기준 주파수 신호를 인가하는 먹스(MUX) 또는 상기 복수의 제1 및 제2 축 코일 각각에 연결된 복수의 스위치인,
    무선전력 송신장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 증폭부는,
    상기 복수의 제1 및 제2 축 코일의 가변 인덕턴스 및 가변 저항 값에 대응되게 게인값이 가변되는 오피엠프인,
    무선전력 송신장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 필터부는,
    상기 복수의 제1 및 제2 축 증폭 주파수 신호에서 상기 전력 주파수 신호를 차단하는 밴드 스탑 필터; 및
    상기 복수의 제1 및 제2 축 증폭 주파수 신호에서 상기 특정 주파수 신호만을 통과시키는 밴드 패스 필터를 포함하는,
    무선전력 송신장치.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 출력 전압의 개수를 기반으로, 상기 복수의 제1 및 제2 축 코일 중 서로 교차하는 부분의 개수를 결정하고, 상기 부분의 개수에 대응하여 상기 이물질의 개수 및 위치를 감지하는,
    무선전력 송신장치.
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KR20230064815A (ko) * 2021-11-04 2023-05-11 한국전자기술연구원 무선 전력 전송 시스템
WO2024050706A1 (zh) * 2022-09-06 2024-03-14 华为数字能源技术有限公司 一种无线充电设备及无线充电系统

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