KR20210011237A - Wireless power transfer apparatus and system including the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 무선 전력 전송 장치 및 이를 포함하는 무선 전력 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 무지향성의 전력 전송이 가능한 무선 전력 전송 장치 및 이를 포함하는 무선 전력 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless power transmission device and a wireless power system including the same, and more particularly, to a wireless power transmission device capable of omnidirectional power transmission and a wireless power system including the same.
일반적으로 전자기기에 전력을 공급하는 경우, 전자기기에 물리적인 케이블 또는 전선을 연결하여 상용전원을 공급하는 단자 공급 방식이 사용된다. 이러한, 단자 공급 방식은, 케이블 또는 전선들이 상당한 공간을 차지하고, 정리가 용이하지 않으며, 단선의 위험이 있다.In general, when power is supplied to an electronic device, a terminal supply method of supplying commercial power by connecting a physical cable or wire to the electronic device is used. In such a terminal supply method, cables or wires occupy considerable space, are not easy to arrange, and there is a risk of disconnection.
최근에는 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 무선 전력 전송 방식에 대한 연구가 논의되고 있다.In recent years, in order to solve this problem, research on a wireless power transmission method has been discussed.
무선 전력 전송 시스템은, 단일 코일 또는 멀티 코일을 통해 전력을 공급하는 무선 전력 전송 장치와, 무선 전력 전송 장치로부터 무선으로 공급되는 전력을 수신하여 이를 사용하는 무선 전력 수신 장치로 구성될 수 있다.The wireless power transmission system may include a wireless power transmission device that supplies power through a single coil or multiple coils, and a wireless power reception device that receives and uses power wirelessly supplied from the wireless power transmission device.
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.As a wireless power supply method, an inductive coupling method is mainly used, and this method changes the magnetic field by the current when the intensity of the current flowing through the primary coil among two adjacent coils is changed. , As a result, the magnetic flux passing through the secondary coil is changed, and an induced electromotive force is generated on the secondary coil side. That is, according to this method, when only the current of the primary coil is changed while the two coils are spaced apart without spatially moving the two conductors, induced electromotive force is generated.
한편, 종래 기술 1(한국 공개특허공보 제10-2012-0127991호)와 같은, 일반적인 무선 전력 전송 시스템의 경우, 1차 코일에서 형성되는 자계에 의한 전력 전송의 지향성으로 인해, 유도 기전력의 생성을 위한 2차 코일의 위치 및 방향이 미리 정해져 있어, 2차 코일이 정해진 위치 및 방향에 위치하지 않는 경우, 전력 전송의 효율이 급감하거나, 전력 전송이 불가능한 문제점이 있다.On the other hand, in the case of a general wireless power transmission system such as prior art 1 (Korean Patent Laid-Open No. 10-2012-0127991), the generation of induced electromotive force is prevented due to the directivity of power transmission by a magnetic field formed in the primary coil. Since the position and direction of the secondary coil for the purpose is determined in advance, if the secondary coil is not located at the predetermined position and direction, there is a problem in that the efficiency of power transmission is sharply reduced or power transmission is impossible.
본 발명은, 복수의 코어에 권취된 복수의 코일에 각각 흐르는, 코어 쌍의 개수에 대응하는 위상 차를 가지는 전류에 의해 자계가 형성되도록 함으로써, 무지향성의 전력 전송이 가능한 무선 전력 전송 장치 및 이를 포함하는 시스템을 제공함에 있다. The present invention, by forming a magnetic field by a current having a phase difference corresponding to the number of core pairs, each flowing through a plurality of coils wound around a plurality of cores, a wireless power transmission device capable of omnidirectional power transmission and the same It is to provide a system including.
상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치는, 코어들 사이의 각도가 모두 동일한, 세 쌍 이상의 복수의 코어와, 복수의 코어에 각각 권취되는 복수의 코일과, 복수의 코어를 둘러싸는 루프 코일을 포함할 수 있다. In order to achieve the above object, a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention includes a plurality of cores having the same angle between the cores, three or more pairs, a plurality of coils each wound on a plurality of cores, and a plurality of It may include a loop coil surrounding the core of.
상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치는, 세 쌍 이상의 복수의 코어를 구비하는 코어 유닛, 복수의 코어에 길이 방향으로 각각 권취되는 복수의 코일, 및 코어 유닛을 둘러싸는 루프 코일을 포함하고, 복수의 코어 중, 인접한 코어 사이의 각도가 모두 동일하고, 복수의 코어 중, 코어 쌍을 이루는 두 코어에 각각 권취된 코일들에 흐르는 전류의 위상이 동일하고, 복수의 코어 중, 코어 쌍을 이루지 않는 인접한 두 코어에 각각 권취된 코일들에 흐르는 전류의 위상 차는, 복수의 코어의 코어 쌍의 개수에 대응할 수 있다.In order to achieve the above object, a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention includes a core unit including a plurality of cores of three or more pairs, a plurality of coils each wound around a plurality of cores in a longitudinal direction, and a core unit. It includes an enclosing loop coil, and among a plurality of cores, the angles between adjacent cores are all the same, and among the plurality of cores, the phases of the current flowing through the coils respectively wound on two cores forming a core pair are the same, and a plurality of Among the cores of, the phase difference of the current flowing through the coils respectively wound around two adjacent cores not forming a core pair may correspond to the number of core pairs of a plurality of cores.
상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 시스템은, 세 쌍 이상의 복수의 제1 코어를 구비하는 제1 코어 유닛, 복수의 제1 코어에 길이 방향으로 각각 권취되는 복수의 송신 코일, 및 제1 코어 유닛을 둘러싸는 루프 코일을 포함하고, 복수의 제1 코어 중, 인접한 코어 사이의 각도가 모두 동일하고, 복수의 제1 코어 중, 코어 쌍을 이루는 두 코어에 각각 권취된 송신 코일들에 흐르는 전류의 위상이 동일하고, 복수의 제1 코어 중, 코어 쌍을 이루지 않는 인접한 두 코어에 각각 권취된 송신 코일들에 흐르는 전류의 위상 차는, 복수의 제1 코어의 코어 쌍의 개수에 대응하는 것을 특징으로 하는 무전 전력 전송 장치를 포함할 수 있다.In order to achieve the above object, a wireless power system according to an embodiment of the present invention includes a first core unit having a plurality of first cores of three or more pairs, and a plurality of transmissions each wound around a plurality of first cores in a longitudinal direction. A coil and a loop coil surrounding the first core unit, wherein the angles between adjacent cores among the plurality of first cores are all the same, and among the plurality of first cores, each of the two cores forming a core pair is wound. The phase difference of the current flowing through the transmitting coils having the same phase of the current flowing through the transmitting coils and each of the plurality of first cores being wound around two adjacent cores not forming a core pair is It may include a wireless power transmission device, characterized in that corresponding to the number.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 무선 전력 수신 장치의 위치 및 방향에 상관없이 전력 전송 효율이 일정한, 무지향성(6-자유도)의 전력 전송이 가능한 환경을 제공할 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, it is possible to provide an environment in which non-directional (6-degree of freedom) power transmission is possible in which power transmission efficiency is constant regardless of the position and direction of the wireless power receiving device.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 전력 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 전력 전송 장치의 내부 블록도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 전력 수신 장치의 내부 블록도이다.
도 4a 및 4b는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 전력 전송 장치에 구비된 코어 유닛 및 복수의 코일의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 및 5b는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른, 무선 전력 전송 장치에 구비된 코어 유닛 및 복수의 코일의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 전력 시스템을 설명하기 위한 도면이다.1 is a block diagram illustrating a wireless power system according to an embodiment of the present invention.
2 is an internal block diagram of an apparatus for transmitting power wirelessly according to an embodiment of the present invention.
3 is an internal block diagram of an apparatus for receiving wireless power according to an embodiment of the present invention.
4A and 4B are diagrams for explaining structures of a core unit and a plurality of coils provided in a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.
5A and 5B are diagrams for explaining the structure of a core unit and a plurality of coils provided in a wireless power transmission apparatus according to another embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating a wireless power system according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 도면에서는 본 발명을 명확하고 간략하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분의 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 참조부호를 사용한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, in order to clearly and briefly describe the present invention, the illustration of parts not related to the description is omitted, and the same reference numerals are used for identical or extremely similar parts throughout the specification.
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.The suffixes "module" and "unit" for the constituent elements used in the following description are given in consideration of only the ease of writing in the present specification, and do not impart a particularly important meaning or role by themselves. Therefore, the "module" and "unit" may be used interchangeably with each other.
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.In the present application, terms such as "comprises" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or additional possibility of additions or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof, is not preliminarily excluded.
또한, 본 명세서에서, 다양한 요소들을 설명하기 위해 제1, 제2 등의 용어가 이용될 수 있으나, 이러한 요소들은 이러한 용어들에 의해 제한되지 아니한다. 이러한 용어들은 한 요소를 다른 요소로부터 구별하기 위해서만 이용된다. In addition, in this specification, terms such as first and second may be used to describe various elements, but these elements are not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one element from another.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 전력 시스템을 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a wireless power system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 무선 전력 시스템(10)은, 예를 들면, 무선으로 전력을 전송하는 무선 전력 전송 장치(100) 및 전송된 전력을 수신하는 무선 전력 수신 장치(200)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the
무선 전력 전송 장치(100)는, 예를 들면, 코일(181)에 흐르는 전류에 의한 자기장의 변화에 따라, 무선 전력 수신 장치(200)에 구비된 코일(281)에 전류가 유도되는 자기 유도 현상을 이용하여, 무선 전력 수신 장치(200)에 무선으로 전력을 전달할 수 있다. 이때, 무선 전력 전송 장치(100) 및 무선 전력 수신 장치(200)는, 예를 들면, WPC(Wireless Power Consortium) 또는 PMA(Power Matters Alliance)에서 정의된 전자기 유도 방식의 무선 충전방식을 이용할 수 있다. 또는, 무선 전력 전송 장치(100) 및 무선 전력 수신 장치(200)는, 예를 들면, A4WP(Alliance for Wireless Power)에서 정의된 자기공명 방식의 무선 충전방식을 이용할 수 있다.The wireless
일 실시예에 따라, 하나의 무선 전력 전송 장치(100)는, 복수의 무선 전력 수신 장치(200)에 전력을 전송할 수 있다. 이때, 무선 전력 전송 장치(100)는, 예를 들면, 시분할 방식에 따라 복수의 무선 전력 수신 장치(200)에 전력을 전송할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 복수의 무선 전력 수신 장치(200) 각각에 할당된 상이한 주파수 대역을 이용하여 복수의 무선 전력 수신 장치(200)에 전력을 전송할 수도 있다. According to an embodiment, one wireless
한편, 하나의 무선 전력 전송 장치(100)로부터 전력을 수신할 수 있는 무선 전력 수신 장치(200)의 개수는, 예를 들면, 복수의 무선 전력 수신 장치(200) 각각의 요구 전력량, 무선 전력 전송 장치(100)의 가용 전력량 등을 고려하여 적응적으로 결정될 수 있다.Meanwhile, the number of wireless
또 다른 실시예에 따르면, 복수의 무선 전력 전송 장치(100)가, 적어도 하나의 무선 전력 수신 장치(200)에 전력을 전송할 수 있다. 이 경우, 적어도 하나의 무선 전력 수신 장치(200)는, 예를 들면, 복수의 무선 전력 전송 장치(100)와 동시에 연결될 수 있으며, 연결된 무선 전력 전송 장치(100)로부터 동시에 전력을 수신할 수 있다. According to another embodiment, a plurality of wireless
한편, 무선 전력 전송 장치(100)의 개수는, 예를 들면, 적어도 하나의 무선 전력 수신 장치(200) 각각의 요구 전력량, 무선 전력 전송 장치(100)의 가용 전력량 등을 고려하여 적응적으로 결정될 수 있다.Meanwhile, the number of wireless
무선 전력 수신 장치(200)는, 예를 들면, 무선 전력 전송 장치(100)로부터 전송된 전력을 수신할 수 있다.The
예를 들면, 무선 전력 수신 장치(200)는, 모바일 폰(mobile phone), 노트북 (laptop computer), 스마트 워치(smart watch)와 같은 웨어러블 디바이스, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션, MP3 player, 전동 칫솔, 조명 장치, 리모컨과 같은 전자기기일 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 배터리 충전이 가능한 전자기기라면 족하다.For example, the wireless
무선 전력 전송 장치(100) 및 무선 전력 수신 장치(200)는, 예를 들면, 상호 간에 통신할 수 있다. 실시예에 따라, 무선 전력 전송 장치(100) 및 무선 전력 수신 장치(200)는, 단방향 통신 또는 반이중 통신하는 것도 가능하다.The wireless
이 때, 통신 방식은, 동일한 주파수 대역을 사용하는 인밴드(in-band) 통신 방식 및/또는 서로 상이한 주파수 대역을 사용하는 아웃오브밴드(out-of-band) 통신 방식일 수 있다.In this case, the communication method may be an in-band communication method using the same frequency band and/or an out-of-band communication method using different frequency bands.
한편, 무선 전력 전송 장치(100)와 무선 전력 수신 장치(200)가 상호 간에 송수신하는 데이터는, 장치의 상태에 관한 데이터, 전력 사용량에 관한 데이터, 배터리 충전에 관한 데이터, 배터리의 출력 전압 및/또는 출력 전류에 관한 데이터, 제어 명령과 관련된 데이터 등을 포함할 수 있다.On the other hand, the data transmitted and received between the wireless
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 전력 전송 장치의 내부 블록도이다.2 is an internal block diagram of an apparatus for transmitting power wirelessly according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 무선 전력 전송 장치(100)는, 예를 들면, 무선 전력 전송 장치(100)에 구비된 각 구성을 제어하는 제어부(160), 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 무선 전력 구동부(170) 및 변환된 교류 전원을 이용하여 무선으로 전력을 전송하는 전력 전송부(180)를 구비할 수 있다.Referring to FIG. 2, the wireless
또한, 무선 전력 전송 장치(100)는, 예를 들면, 상용 교류 전원(405)을 직류 전원으로 변환하는 컨버터(110), 무선 전력 전송 장치(100)의 구동을 위한 제어 프로그램 등을 저장하는 메모리(120), 전력 전송부(180)에 구비된 구성에 입력되는 전류 및/또는 전압을 감지하는 센싱부(130), 및/또는 소정의 통신 방식에 따라, 무선 전력 수신 장치(200)와 통신하는 제1 및 제2 통신부(140, 150)를 더 포함할 수 있다.In addition, the wireless
컨버터(110)는, 예를 들면, 입력된 교류 전원을 직류 전원으로 정류하여 출력할 수 있다. 이때, 교류 전원은, 예를 들면, 단상 교류 전원 또는 3상 교류 전원일 수 있다. 예를 들면, 무선 전력 전송 장치(100)에 구비된 각 구성은 컨버터(110)로부터 출력된 직류 전원에 의해 동작할 수 있다.The
도면에서는, 상용 교류 전원(405)을 단상 교류 전원으로 도시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 삼상 교류 전원일 수도 있다. 한편, 상용 교류 전원(405)의 종류에 따라 컨버터(110)의 내부 구조도 달라질 수 있다.In the drawings, the commercial
컨버터(110)는, 예를 들면, 브릿지 다이오드를 구비할 수 있다. 예를 들면, 각각 서로 직렬 연결되는 상암 다이오드 소자 및 하암 다이오드 소자가 한 쌍이 되며, 총 두 쌍 또는 세 쌍의 상, 하암 다이오드 소자가 서로 병렬로 연결될 수 있다. 한편, 컨버터(110)는, 예를 들면, 복수의 스위칭 소자를 더 포함할 수도 있다. The
메모리(120)는, 예를 들면, 제어부(160)의 처리 또는 제어를 위한 프로그램 등, 무선 전력 전송 장치(100) 전반의 동작을 위한 다양한 데이터를 저장할 수 있다.The
센싱부(130)는, 예를 들면, 전력 전송부(180)에 입력되는 전류, 전압, 코일(181)의 온도 등을 감지할 수 있다. 예를 들면, 전력 전송부(180)가 코일(181) 및 코일(181)에 접속되는 커패시터를 구비하는 경우, 센싱부(130)는, 코일 및 커패시터 전체의 양단에 인가되는 전압(V1)과, 코일 양단에 인가되는 전압(V2)을 모두 감지할 수 있다.The
제1 및 제2 통신부(140, 150)는, 예를 들면, 무선 전력 수신 장치(200)와 통신할 수 있다. The first and
제1 통신부(140)는, 예를 들면, 제1 통신 방법으로 통신할 수 있다. 제1 통신부(140)는, 예를 들면, 장치의 상태에 관한 데이터, 전력 사용량에 관한 데이터 등을 포함하는 신호를 무선 전력 수신 장치(200)에 전송할 수 있고, 무선 전력 수신 장치(200)로부터 장치의 상태에 관한 데이터, 전력 사용량에 관한 데이터, 배터리 충전에 관한 데이터 등을 포함하는 신호를 수신할 수 있다.The
제2 통신부(150)는, 무선 전력 수신 장치(200)와 제1 통신 방법과는 상이한 제2 통신 방법으로 통신할 수 있다. 제2 통신부(150)는, 예를 들면, 장치의 상태에 관한 데이터, 전력 사용량에 관한 데이터 등을 포함하는 신호를 무선 전력 수신 장치(200)에 전송할 수 있고, 무선 전력 수신 장치(200)로부터 장치의 상태에 관한 데이터, 전력 사용량에 관한 데이터, 배터리 충전에 관한 데이터 등을 포함하는 신호를 수신할 수 있다.The
제1 및 제2 통신부(140, 150)는, 예를 들면, 무선 전력 전송 장치(100)에서 송출되는 신호 및 무선 전력 수신 장치(200)로부터 수신되는 신호를 변복조(modulation/demodulation)하기 위한, 변복조부(미도시)를 더 포함할 수 있다.The first and
제1 및 제2 통신부(140, 150)는, 예를 들면, 무선 전력 수신 장치(200)로부터 수신되는 신호를 필터링하는 필터부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이때, 필터부는, 예를 들면, 대역통과필터(Band Pass Filter; BPF)를 구비할 수 있다.The first and
한편, 제1 통신 방법은, 예를 들면, 무선 전력 수신 장치(200)와 동일한 주파수 대역을 사용하는 인밴드(in-band) 통신 방법일 수 있다. 또한, 제2 통신 방법은, 예를 들면, 무선 전력 수신 장치(200)와 상이한 주파수 대역을 사용하는 아웃오브밴드(out-of-band) 통신 방법일 수 있다.Meanwhile, the first communication method may be, for example, an in-band communication method using the same frequency band as the wireless
한편, 무선 전력 전송 장치(100)에서 사용되는 통신 방법은, 예를 들면, 무선 전력 수신 장치(200)에 대한 데이터 등에 기초하여, 제1 및 제2 통신 방법 중 적어도 어느 하나로 변경될 수 있다. Meanwhile, the communication method used in the wireless
제어부(160)는, 예를 들면, 무선 전력 전송 장치(100)에 구비된 각 구성과 연결될 수 있고, 제어부(160)는, 예를 들면, 무선 전력 전송 장치(100)에 구비된 각 구성과 상호 간에 신호를 송수신할 수 있고, 각 구성의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.The
제어부(160)는, 예를 들면, 제1 및 제2 통신부(140, 150) 중 적어도 하나를 통해, 무선 전력 수신 장치(200)와 통신할 수 있다.The
제어부(160)는, 예를 들면, 펄스폭 변조 방식(pulse width modulation; PWM)의 신호를 발생하는 PWM 발생부(160a) 및 PWM 신호에 기초하여, 구동 신호(Sic)를 생성하여 무선 전력 구동부(170)로 출력하는 드라이버(160b)를 구비할 수 있다.The
무선 전력 구동부(170)는, 예를 들면, 직류 전원을 교류 전원으로 변환하기 위한 적어도 하나의 스위칭 소자(미도시)를 구비할 수 있다. 예를 들면, 스위칭 소자가 IBGT인 경우, 드라이버(160b)에서 출력된 구동 신호(Sic)가 스위칭 소자의 게이트 단자에 입력될 수 있다. The
한편, 무선 전력 구동부(170)에 구비된 스위칭 소자는, 예를 들면, 구동 신호(Sic)에 따라, 스위칭 동작을 수행할 수 있고, 스위칭 소자의 스위칭 동작에 의해 직류 전원이 교류 전원으로 변환되어, 전력 전송부(180)에 출력될 수 있다.Meanwhile, the switching element provided in the
무선 전력 구동부(170)는, 예를 들면, 복수의 스위칭 소자를 구비하는 인버터(미도시)를 구비할 수 있다. The
전력 전송부(180)는, 예를 들면, 코일(181)을 포함할 수 있다. 전력 전송부(180)의 코일(181)은, 예를 들면, 동일/유사한 복수의 코일(미도시)를 포함할 수 있다.The
전력 전송부(180)는, 예를 들면, 코어(미도시)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 코어는 코일(181)의 중앙에 삽입되도록 배치될 수 있고, 코일(181)은 코어에 권취될 수 있다. The
한편, 전력 전송부(180)가 복수의 코일을 구비하는 경우, 전력 전송부(180)는, 예를 들면, 복수의 코어를 포함할 수 있다. 이때, 복수의 코어 각각은, 복수의 코일의 중앙에 각각 삽입되도록 배치될 수 있다.Meanwhile, when the
코어는, 예를 들면, 코일(181)의 내부 공간에서 발생하는 자기 저항을 감소시켜, 코일(181)에 흐르는 전류로 인한 자기장의 자속 밀도를 증가시킬 수 있다.The core may increase the magnetic flux density of a magnetic field due to a current flowing through the
코어는, 예를 들면, 페라이트(ferrite) 재질을 포함할 수 있고, 순철, 규소강, 규소강대 철-알루미늄 합금, 철-규소-알루미늄 합금, 철-니켈 합금 등의 재질을 포함할 수 있다. The core may include, for example, a ferrite material, and may include a material such as pure iron, silicon steel, silicon steel-to-iron-aluminum alloy, iron-silicon-aluminum alloy, and iron-nickel alloy.
코어는, 예를 들면, 소정의 폭과 길이를 갖는 형상으로 구성될 수 있다. 본 발명에서는 단면적이 사각형인 형상을 예시로 설명하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 원형을 포함한 어떠한 형상으로도 구성될 수 있다. The core may be configured in a shape having a predetermined width and length, for example. In the present invention, a shape having a square cross section is described as an example, but the present invention is not limited thereto, and may be configured in any shape including a circle.
한편, 전력 전송부(180)에 포함된 복수의 코어는, 예를 들면, 두 개의 코어가 서로 쌍(이하, 코어 쌍)을 이루도록 구성될 수 있다. 이때, 복수의 코어는, 예를 들면, 세 쌍 이상의 코어 쌍으로 구성될 수 있다. Meanwhile, the plurality of cores included in the
한편, 코어 쌍을 이루는 두 코어에 각각 권취된 코일(181)은, 예를 들면, 서로 평행하게 권취될 수 있다.Meanwhile, the
복수의 코어는, 예를 들면, 서로 연결될 수 있다. 예를 들면, 복수의 코어는, 일단이 서로 연결되고, 타단이 기 설정된 복수의 방향으로 각각 연장되도록 형성될 수 있다. The plurality of cores may be connected to each other, for example. For example, the plurality of cores may be formed such that one end is connected to each other and the other end extends in a plurality of preset directions, respectively.
복수의 코어는, 예를 들면, 동일 평면 상에 위치할 수 있다. 이때, 코어 쌍을 이루는 두 코어는, 예를 들면, 동일 직선 상에 위치할 수 있다.A plurality of cores may be located on the same plane, for example. In this case, the two cores forming the core pair may be positioned on the same straight line, for example.
이때, 복수의 코어는, 예를 들면, 복수의 코어 중 인접한 두 코어 사이의 각도가 모두 동일하도록 형성될 수 있다. 이때, 두 코어 사이의 각도는, 예를 들면, 복수의 코어의 개수, 즉, 코어 쌍의 개수에 대응될 수 있다. 예를 들면, 인접한 두 코어 사이의 각도는 360°를 복수의 코어의 개수로 나눈 값, 즉, 180°를 코어 쌍의 개수로 나눈 값에 해당할 수 있다.In this case, the plurality of cores may be formed so that the angles between two adjacent cores among the plurality of cores are all the same. In this case, the angle between the two cores may correspond to the number of a plurality of cores, that is, the number of core pairs. For example, the angle between two adjacent cores may correspond to a value obtained by dividing 360° by the number of a plurality of cores, that is, a value obtained by dividing 180° by the number of core pairs.
예를 들면, 복수의 코어의 코어 쌍이 세 개인 경우, 인접한 두 코어 사이의 각도는 모두 60°로 동일할 수 있다. For example, when there are three core pairs of a plurality of cores, the angle between two adjacent cores may be the same as 60°.
예를 들면, 복수의 코어의 코어 쌍이 네 개인 경우, 인접한 두 코어 사이의 각도는 모두 45°로 동일할 수 있다.For example, when there are four core pairs of a plurality of cores, the angle between two adjacent cores may be the same as 45°.
한편, 제어부(160)는, 예를 들면, 복수의 코어에 각각 권취된 코일(181)에, 서로 상이한 위상의 전류가 흐르도록, 무선 전력 구동부(170)를 제어할 수 있다. 제어부(160)는, 예를 들면, 복수의 코어에 각각 권취된 코일(181)에 서로 상이한 위상의 교류 전류가 흐르도록, 무선 전력 구동부(170)에 포함된, 인버터에 구비된 복수의 스위칭 소자의 스위칭 동작을 제어할 수 있다.Meanwhile, the
예를 들면, 제어부(160)는, 코어 쌍을 이루는 두 코어에 각각 권취된 코일(181)에는, 동일 위상의 전류가 흐르도록, 무선 전력 구동부(170)를 제어할 수 있다. For example, the
한편, 예를 들면, 제어부(160)는, 코어 쌍을 이루지 않는 두 코어에 각각 권취된 코일(181)에는, 상이한 위상의 전류가 흐르도록, 무선 전력 구동부(170)를 제어할 수 있다. On the other hand, for example, the
이때, 코어 쌍을 이루지 않는 두 코어에 각각 권취된 코일(181)에 흐르는 전류의 위상 차는, 예를 들면, 복수의 코어의 개수, 즉, 코어 쌍의 개수에 대응될 수 있다. 예를 들면, 코어 쌍을 이루지 않는 두 코어에 각각 권취된 코일(181)에 흐르는 전류의 위상 차는, 360°를 복수의 코어의 개수로 나눈 값, 즉, 180°를 코어 쌍의 개수로 나눈 값에 해당할 수 있다. At this time, the phase difference of the current flowing through the
예를 들면, 복수의 코어의 코어 쌍이 세 개인 경우, 코어 쌍을 이루지 않는, 인접한 두 코어에 각각 권취된 코일(181)에 흐르는 전류는, 60°의 위상 차를 가질 수 있다.For example, when there are three core pairs of a plurality of cores, the current flowing through the
예를 들면, 복수의 코어의 코어 쌍이 네 개인 경우, 코어 쌍을 이루지 않는, 인접한 두 코어에 각각 권취된 코일(181)에 흐르는 전류는, 45°의 위상 차를 가질 수 있다.For example, when there are four core pairs of a plurality of cores, the current flowing through the
한편, 전력 전송부(180)의 코일(181)은, 예를 들면, 루프 코일을 더 포함할 수 있다. 루프 코일은, 예를 들면, 도전성 부재로 구성될 수 있고, 코어를 둘러싸는 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 루프 코일은, 폐루프(closed loop) 형상으로 형성될 수 있다.Meanwhile, the
루프 코일은, 예를 들면, 코일(181)이 코어에 권취되는 방향과 수직인 방향으로, 코어를 둘러싸도록 배치될 수 있다. The loop coil may be disposed to surround the core in a direction perpendicular to a direction in which the
제어부(160)는, 예를 들면, 루프 코일에 교류 전류가 흐르도록 무선 전력 구동부(170)를 제어할 수 있다. The
한편, 코일(181)은, 예를 들면, 무선 전력 수신 장치(200)에 구비된 코일(281)과 이격되어 있어, 누설 인덕턴스가 높고, 결합 계수(coupling factor)가 낮으므로 전송 효율이 낮을 수 있다. On the other hand, the
이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치(100)에 구비된 전력 전송부(180)는, 예를 들면, 코일(181)에 접속되는 커패시터 소자(미도시)를 더 포함할 수 있고, 무선 전력 수신 장치(200)에 구비된 코일(281)과 공진 회로가 형성되도록 할 수 있다. In order to solve this problem, the
코일(181)에 접속되는 커패시터 소자는, 예를 들면, 코일(181)에 직렬 접속될 수 있다. 실시예에 따라, 코일(181)에 병렬 접속되어 공진 회로를 형성할 수도 있다.The capacitor element connected to the
전력 전송부(180)는, 예를 들면, 전력 전송의 공진 주파수를 결정할 수 있다.The
전력 전송부(180)는, 예를 들면, 코일(181)의 일측에 배치되어, 누설되는 자기장을 차폐하는 차폐재(미도시)를 더 포함할 수도 있다.The
제어부(160)는, 예를 들면, 전력 전송부(180)에 구비된 코일(181)을 통해, 신호를 송수신할 수 있다.The
제어부(160)는, 예를 들면, 코일(181)을 통해, 충전 영역에 위치하는 물체의 존재를 판단하기 위한, 물체 감지 신호가 출력되도록 무선 전력 전송 장치(100)에 구비된 각 구성을 제어할 수 있다. 물체 감지 신호는, 예를 들면, 매우 짧은 펄스의 아날로그 핑(analog ping; AP) 신호일 수 있다. The
제어부(160)는, 예를 들면, 물체 감지 신호의 출력에 따라 코일(181)에 흐르는 전류의 변화량에 기초하여, 충전 영역에 물체가 존재하는지 여부를 판단할 수 있다.The
제어부(160)는, 예를 들면, 코일(181)을 통해, 무선 전력 수신 장치(200)를 활성화(awake)시키기 위한, 수신 장치 감지 신호가 출력되도록 무선 전력 전송 장치(100)에 구비된 각 구성을 제어할 수 있다. 수신 장치 감지 신호는, 예를 들면, 디지털 핑(digital ping; DP) 신호 일 수 있다.The
디지털 핑(DP) 신호는, 예를 들면, 무선 전력 수신 장치(200)와의 통신 설정을 시도하기 위하여, 아날로그 핑(AP) 신호에 비해 듀티가 크게 설정될 수 있다.The digital ping (DP) signal may have a higher duty than the analog ping (AP) signal in order to attempt to establish communication with the wireless
한편, 제어부(160)는, 예를 들면, 코일(181)을 통해, 무선 전력 수신 장치(200)로부터 출력되는, 수신 장치 감지 신호에 대한 응답 신호를 수신할 수 있다. 예를 들면, 무선 전력 수신 장치(200)는, 디지털 핑(DP) 신호를 변조(modulate)할 수 있고, 변조된 디지털 핑(DP) 신호를 응답 신호로서 무선 전력 전송 장치(100)로 전송할 수 있다.Meanwhile, the
제어부(160)는, 예를 들면, 수신 장치 감지 신호에 대한 응답 신호에 기초하여, 충전 영역에 위치하는 물체가 무선 전력 수신 장치(200)인지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들면, 제어부(160)는, 응답 신호로서 수신된, 변조된 디지털 핑(DP) 신호를 복조(demodulate)하여 디지털 형태의 데이터를 획득할 수 있고, 획득한 데이터에 기초하여, 충전 영역에 위치하는 물체가 무선 전력 수신 장치(200)인지 여부를 판단할 수 있다.The
제어부(160)는, 예를 들면, 코일(181)의 품질 계수(quality factor; Q)를 산출할 수 있다. 예를 들면, 제어부(160)는, 센싱부(130)를 통해, 코일(181) 및 코일(181)에 접속된 커패시터에 인가되는 전압(V1)과, 코일(181)의 양단에 인가되는 전압(V2)을 검출할 수 있고, 이에 기초하여, 코일(181)의 품질 계수를 산출할 수 있다. The
구체적으로, 제어부(160)는, 예를 들면, 이하 수학식 1에 따라 코일(181)의 품질 계수를 산출할 수 있다. Specifically, the
본 발명에서는, 품질 계수를 산출하기 위해, 코일(181) 및 커패시터에 인가되는 전압(V1)과, 코일(181)의 양단에 인가되는 전압(V2)을 검출하는 것으로 설명하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 코일(181)의 양단에 인가되는 전압(V2)과 커패시터의 양단에 인가되는 전압(V3)을 검출하여 품질 계수를 산출할 수도 있다.In the present invention, in order to calculate the quality factor, it is described as detecting the voltage V1 applied to the
제어부(160)는, 예를 들면, 무선 전력 전송 장치(100)에 구비된 각 구성을 제어하여, 전력 전송부(180)를 통해 무선 전력 수신 장치(200)에 전력을 전송할 수 있다.The
제어부(160)는, 예를 들면, 복수의 코일을 구비하는 경우, 전력 전송부(180)는, 예를 들면, 코일부 또는 코일 유닛으로 명명할 수 있다. 한편, 전력 전송부(180)에 구비된 코일(181)은, 예를 들면, 무선 전력 수신 장치(200)에 구비된 코일(281)과의 구분을 위해, 전송 코일로 명명할 수도 있다.When the
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 전력 수신 장치의 내부 블록도이다.3 is an internal block diagram of an apparatus for receiving wireless power according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 무선 전력 수신 장치(200)는, 예를 들면, 무선 전력 전송 장치(100)로부터 전력을 무선으로 수신하는 전력 수신부(280), 수신된 전력을 정류하는 정류부(210), 정류된 전력을 안정화하는 스위칭 레귤레이터(220) 및/또는 스위칭 레귤레이터(220)를 제어하여, 부하에 동작 전원을 출력하는 스위칭 레귤레이터 제어부(230)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the
또한, 무선 전력 수신 장치(200)는, 예를 들면, 무선 전력 전송 장치(100)와 통신하기 위한, 제1 통신부(240) 및 제2 통신부(250)를 더 포함할 수 있다.In addition, the
전력 수신부(280)는, 예를 들면, 전력 전송부(180)로부터 전송된 전력을 수신할 수 있다. 이를 위해, 전력 수신부(280)는, 예를 들면, 적어도 하나의 코일(281)을 구비할 수 있다. 이하, 전력 수신부(280)에 구비된 코일(281)을 수신 코일로 명명할 수 있다.The
수신 코일(281)은, 예를 들면, 코일(181)에서 발생된 자기장에 의해, 유도 기전력이 발생될 수 있다. 유도 기전력에 의한 전력은, 예를 들면, 정류부(210) 및 스위칭 레귤레이터(220)를 통해, 부하에 공급될 수 있다. 예를 들면, 부하가 배터리인 경우, 유도 기전력에 의한 전력은, 배터리를 충전하기 위해 이용될 수 있다. 본 발명에서는, 정류부(210) 및 스위칭 레귤레이터(220)를 통해 전력이 공급되는 부하가 배터리인 것으로 설명하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.The receiving
수신 코일(281)은, 예를 들면, 인쇄회로 기판(PCB)에 박막 형태의 도전성 패턴으로 형성될 수 있다. 수신 코일(281)은, 예를 들면, 폐루프(closed loop) 형상으로, 패드(미도시)에 인쇄될 수 있다. 수신 코일(281)의 극성은, 예를 들면, 동일한 방향으로 극성을 갖도록 권회하는 형상일 수 있다.The receiving
전력 수신부(280)는, 예를 들면, 코어(미도시)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 코어는 수신 코일(281)의 중앙에 삽입되도록 배치될 수 있고, 수신 코일(281)은 코어에 권취될 수 있다. The
한편, 전력 수신부(280)가 복수의 수신 코일을 구비하는 경우, 전력 수신부(280)는, 예를 들면, 복수의 코어를 포함할 수 있다. 이때, 복수의 코어 각각은, 복수의 수신 코일의 중앙에 각각 삽입되도록 배치될 수 있다.Meanwhile, when the
한편, 무선 전력 수신 장치(200)는, 예를 들면, 무선 전력 전송 장치(100)에 구비된 전력 전송부(180)와 공진 회로를 형성하기 위한, 적어도 하나의 커패시터(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이때, 커패시터는, 예를 들면, 수신 코일(281)에 직렬 또는 병렬 접속될 수 있다.Meanwhile, the wireless
한편, 무선 전력 수신 장치(200)는, 예를 들면, 수신 코일(281)의 일측에 배치되어, 누설되는 자기장을 차폐하는 차폐재(미도시)를 더 포함할 수도 있다.Meanwhile, the wireless
정류부(210)는, 예를 들면, 수신 코일(281)을 통해 수신되는 전력을 정류할 수 있다. 정류부(210)는, 적어도 하나의 다이오드(미도시)를 포함할 수 있다.The rectifying
스위칭 레귤레이터(220)는, 예를 들면, 스위칭 레귤레이터 제어부(230)의 제어에 따라, 정류부(210)에서 정류된 전력을 배터리에 공급할 수 있다. 예를 들면, 스위칭 레귤레이터(220)는, 정류부(210)에서 정류된 전력을 배터리에 공급되는 충전 전원(v)으로 출력할 수 있다.The
스위칭 레귤레이터 제어부(230)는, 예를 들면, 스위칭 레귤레이터(220)로 레귤레이터 제어 신호(Src)를 출력하여, 충전 전원(v)이 배터리로 출력되도록 제어할 수 있다.The
한편, 스위칭 레귤레이터(220)는, 예를 들면, 스위칭 레귤레이터 제어부(230)의 레귤레이터 제어 신호(Src)에 따라, DC-DC 컨버팅을 수행하여, 출력 전압을 조절할 수 있다. 스위칭 레귤레이터(220)는, 예를 들면, 레귤레이터 제어 신호(Src)를 기초로, 소정 크기의 전압을 갖는 충전 전원(v)을 출력할 수 있다.Meanwhile, the
한편, 무선 전력 수신 장치(200)에는, 예를 들면, 별도의 프로세서(processor)가 포함되지 않고, 정류된 충전 전원(v)이 스위칭 레귤레이터(220)에 의해 소정 크기의 전압으로 출력되는 때에, 스위칭 레귤레이터 제어부(230)에 의해 스위칭 레귤레이터(220)가 제어될 수 있다. 무선 전력 수신 장치(200)가 프로세서를 구비하지 않는 경우, 하드웨어 구성이 단순화되고, 소비 전력이 감소하는 효과가 있다.On the other hand, in the wireless
도 4a 및 4b는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 전력 전송 장치에 구비된 코어 유닛 및 복수의 코일의 구조를 설명하기 위한 도면이다.4A and 4B are diagrams for explaining structures of a core unit and a plurality of coils provided in a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 4a를 참조하면, 무선 전력 전송 장치(100)에 포함된 전력 전송부(180)는, 세 개의 코어 쌍, 즉 여섯 개의 코어(411a, 411b, 412a, 412b, 413a, 413b)를 구비하는 코어 유닛(400)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4A, the
복수의 코어(411a, 411b, 412a, 412b, 413a, 413b)의 일단은 코어 유닛(400)의 중앙에서 모두 연결될 수 있고, 타단은 복수의 방향으로 각각 연장되도록 형성될 수 있다. 이때, 코어의 타단이 연장되는 복수의 방향은, 복수의 코어의 개수에 대응될 수 있다.One end of the plurality of
한편, 복수의 코어(411a, 411b, 412a, 412b, 413a, 413b)는, 각각 별도로 형성되어 상호 간에 연결될 수도 있고, 상호 간에 중단 없이 연속적으로 하나로 형성될 수도 있다. Meanwhile, the plurality of
복수의 코어(411a, 411b, 412a, 412b, 413a, 413b)는, 동일 평면 상에 위치할 수 있다. 이때, 코어 쌍을 이루는, 제1 및 제4 코어(411a, 411b)와, 제2 및 제5 코어(412a, 412b)와, 제3 및 제6 코어(413a, 413b)는, 각각 동일 직선 상에 위치할 수 있다.The plurality of
복수의 코어(411a, 411b, 412a, 412b, 413a, 413b)는, 인접한 두 코어 사이의 각도가 모두 동일하도록 형성될 수 있다. 코어 유닛(400)의 코어 쌍이 세 개인 경우, 인접한 두 코어 사이의 각도는 모두 60°로 동일할 수 있다. The plurality of
복수의 코어(411a, 411b, 412a, 412b, 413a, 413b)에는, 복수의 코일(181a, 181b, 182a, 182b, 183a, 183b)이 각각 권취될 수 있다. A plurality of
이때, 코어 쌍을 이루는 두 코어(411a&411b, 412a&412b, 413a&413b)에 각각 권취된 코일(181a&181b, 182a&182b, 183a&183b)은, 서로 평행하게 권취될 수 있다.At this time, the
한편, 복수의 코어(411a, 411b, 412a, 412b, 413a, 413b)에 각각 권취된, 복수의 코일(181a, 181b, 182a, 182b, 183a, 183b)에 흐르는 전류의 위상은 서로 상이할 수 있다. On the other hand, the phases of the currents flowing through the plurality of
한편, 전력 전송부(180)는, 루프 코일(420)을 포함할 수 있다. 루프 코일(420)은, 코어 유닛(400)을 둘러싸는 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 루프 코일(420)은 복수의 코어(411a, 411b, 412a, 412b, 413a, 413b)를 모두 둘러싸는 폐루프(closed loop) 형상으로 형성될 수 있다. Meanwhile, the
루프 코일(420)은, 코어 유닛(400)와 동일 평면 상에 위치할 수 있다. 루프 코일(420)은, 복수의 코일(181a, 181b, 182a, 182b, 183a, 183b)의 권취 방향에 수직인 방향으로, 복수의 코어(411a, 411b, 412a, 412b, 413a, 413b)를 둘러싸도록 배치될 수 있다.The
도 4b를 참조하면, 제1 및 제4 코어(411a, 411b)에 각각 권취된 코일(181a, 181b)에는 다음 수학식 2와 같은 제1 교류 전류(421)가 흐를 수 있고, 제2 및 제5 코어(412a, 412b)에 각각 권취된 코일(182a, 182b)에는 다음 수학식 3과 같은 제2 교류 전류(422)가 흐를 수 있고, 제3 및 제6 코어(413a, 413b)에 각각 권취된 코일(183a, 183b)에는 다음 수학식 4와 같은 제3 교류 전류(423)가 흐를 수 있다.Referring to FIG. 4B, a first AC current 421 as shown in Equation 2 below may flow through the
즉, 코어 쌍을 이루는 두 코어에 각각 권취된 코일에는 동일 위상의 전류가 흐를 수 있고, 코어 쌍을 이루지 않는 인접한 두 코일에는 60°의 위상 차를 가지는 전류가 흐를 수 있다.That is, a current of the same phase may flow through a coil wound around two cores forming a core pair, and a current having a phase difference of 60° may flow through two adjacent coils not forming a core pair.
한편, 복수의 코일(181a, 181b, 182a, 182b, 183a, 183b) 각각에 흐르는 교류 전류는 시간의 흐름에 따라 변하므로, 이로 인해 복수의 코일(181a, 181b, 182a, 182b, 183a, 183b)에 흐르는 전류에 의해 형성되는 자기장 역시 시간의 흐름에 따라 변하게 된다. On the other hand, since the alternating current flowing in each of the plurality of
도 5a 및 5b는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른, 무선 전력 전송 장치에 구비된 코어 유닛 및 복수의 코일의 구조를 설명하기 위한 도면이다. 도 4a 내지 4c에서 설명한 내용과 중복되는 내용에 대해서는 상세한 설명을 생략하도록 한다.5A and 5B are diagrams for explaining structures of a core unit and a plurality of coils provided in a wireless power transmission apparatus according to another embodiment of the present invention. Detailed descriptions of contents overlapping with those described in FIGS. 4A to 4C will be omitted.
도 5a를 참조하면, 무선 전력 전송 장치(100)에 포함된 전력 전송부(180)는, 네 개의 코어 쌍, 즉 여덟 개의 코어(511a, 511b, 512a, 512b, 513a, 513b, 514a, 514b)를 구비하는 코어 유닛(500)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5A, the
복수의 코어(511a, 511b, 512a, 512b, 513a, 513b, 514a, 514b)의 일단은 코어 유닛(500)의 중앙에서 모두 연결될 수 있고, 타단은 복수의 방향으로 각각 연장되도록 형성될 수 있다. 이때, 코어의 타단이 연장되는 복수의 방향은, 복수의 코어의 개수에 대응될 수 있다.One end of the plurality of
복수의 코어(511a, 511b, 512a, 512b, 513a, 513b, 514a, 514b)는, 인접한 두 코어 사이의 각도가 모두 동일하도록 형성될 수 있다. 코어 유닛(500)의 코어 쌍이 세 개인 경우, 인접한 두 코어 사이의 각도는 모두 45°로 동일할 수 있다. The plurality of
복수의 코어(511a, 511b, 512a, 512b, 513a, 513b, 514a, 514b)에는, 복수의 코일(181a, 181b, 182a, 182b, 183a, 183b, 184a, 184b)이 각각 권취될 수 있다.In the plurality of
이때, 코어 쌍을 이루는 두 코어(511a&511b, 512a&512b, 513a&513b, 514a&514b)에 각각 권취된 코일(181a&181b, 182a&182b, 183a&183b, 184a&184b)은, 서로 평행하게 권취될 수 있다.At this time, the
한편, 전력 전송부(180)는, 루프 코일(520)을 포함할 수 있다. 루프 코일(520)은, 코어 유닛(500)을 둘러싸는 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 루프 코일(520)은 복수의 코어(511a, 511b, 512a, 512b, 513a, 513b, 514a, 514b)를 모두 둘러싸는 폐루프(closed loop) 형상으로 형성될 수 있다. Meanwhile, the
루프 코일(520)은, 코어 유닛(500)과 동일 평면 상에 위치할 수 있다. 루프 코일(520)은, 복수의 코일(181a, 181b, 182a, 182b, 183a, 183b, 184a, 184b)의 권취 방향에 수직인 방향으로, 복수의 코어(511a, 511b, 512a, 512b, 513a, 513b, 514a, 514b)를 둘러싸도록 배치될 수 있다.The
한편, 복수의 코어(511a, 511b, 512a, 512b, 513a, 513b, 514a, 514b)에 각각 권취된, 복수의 코일(181a, 181b, 182a, 182b, 183a, 183b, 184a, 184b)에 흐르는 전류의 위상은 서로 상이할 수 있다. On the other hand, current flowing through a plurality of
도 5b를 참조하면, 제1 및 제5 코어(511a, 511b)에 각각 권취된 코일(181a, 181b)에는 상기 수학식 2와 같은 제1 교류 전류(521)가 흐를 수 있고, 제2 및 제6 코어(512a, 512b)에 각각 권취된 코일(182a, 182b)에는 다음 수학식 5와 같은 제2 교류 전류(522)가 흐를 수 있고, 제3 및 제7 코어(513a, 513b)에 각각 권취된 코일(183a, 183b)에는 다음 수학식 6과 같은 제3 교류 전류(523)가 흐를 수 있고, 제4 및 제8 코어(514a, 514b)에 각각 권취된 코일(184a, 184b)에는 다음 수학식 7과 같은 제4 교류 전류(524)가 흐를 수 있다.Referring to FIG. 5B, a first AC current 521 as shown in Equation 2 may flow through the
즉, 코어 쌍을 이루는 두 코어에 각각 권취된 코일에는 동일 위상의 전류가 흐를 수 있고, 코어 쌍을 이루지 않는 인접한 두 코일에는 45°의 위상 차를 가지는 전류가 흐를 수 있다.That is, a current of the same phase may flow through a coil wound on each of two cores forming a core pair, and a current having a phase difference of 45° may flow through two adjacent coils not forming a core pair.
한편, 복수의 코일(181a, 181b, 182a, 182b, 183a, 183b, 184a, 184b) 각각에 흐르는 교류 전류는 시간의 흐름에 따라 변하므로, 이로 인해 복수의 코일(181a, 181b, 182a, 182b, 183a, 183b, 184a, 184b)에 흐르는 전류에 의해 형성되는 자기장 역시 시간의 흐름에 따라 변하게 된다. On the other hand, since the alternating current flowing through each of the plurality of
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 전력 시스템을 설명하기 위한 도면이다. 6 is a diagram illustrating a wireless power system according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 무선 전력 전송 장치(100)에 포함된 전력 전송부(180)는, 예를 들면, 코어 유닛(400)의 일 측에 배치되어, 누설되는 자기장을 차폐하는 차폐재(190)를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 복수의 코일(181a, 181b, 182a, 182b, 183a, 183b)이 각각 권취된 복수의 코어(411a, 411b, 412a, 412b, 413a, 413b)는, 차폐재(190)의 상면에 배치될 수 있다.Referring to FIG. 6, the
한편, 루프 코일(420)은, 예를 들면, 복수의 코어(411a, 411b, 412a, 412b, 413a, 413b)를 둘러싸도록, 차폐재(180)의 상면에 배치될 수 있다.Meanwhile, the
차폐재(190)는, 예를 들면, 코발트(Co), 철(Fe), 니켈(Ni), 붕소(B), 규소(Si) 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 원소의 조합으로 이루어진 페라이트를 포함할 수 있다. The shielding
차폐재(190)의 면적은, 예를 들면, 누설 자기장이 저감되고, 자기장의 방향성이 극대화될 수 있도록, 코어 유닛(400)이 배치된 면적보다 크게 형성될 수 있다.The area of the shielding
한편, 무선 전력 수신 장치(200)에 포함된 전력 수신부(280)는, 예를 들면, 전력 전송부(180)와 동일/유사하게, 복수의 코어(611a, 611b, 612a, 612b, 613a, 613b)와, 복수의 코어(611a, 611b, 612a, 612b, 613a, 613b)에 각각 권취되는 복수의 수신 코일(281a, 281b, 282a, 282b, 283a, 283b)을 포함할 수 있다.On the other hand, the
한편, 전력 수신부(280)에 포함된 복수의 코어는, 예를 들면, 두 개의 코어가 서로 쌍(이하, 코어 쌍)을 이루도록 구성될 수 있다. 이때, 전력 수신부(280)에 포함된 복수의 코어는, 예를 들면, 세 쌍 이상의 코어 쌍으로 구성될 수 있다. Meanwhile, a plurality of cores included in the
한편, 복수의 수신 코일(281a, 281b, 282a, 282b, 283a, 283b)에서 생성된 유도 기전력에 의한 전력은, 예를 들면, 전력 수신부(280)에 포함된 정류부(210)로 각각 전달될 수 있고, 스위칭 레귤레이터(220)를 통해, 부하에 공급될 수 있다.On the other hand, the power by the induced electromotive force generated by the plurality of receiving coils (281a, 281b, 282a, 282b, 283a, 283b), for example, can be transmitted to each of the
상기와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 무선 전력 수신 장치(200)의 위치 및 방향에 상관없이 전력 전송 효율이 일정한, 무지향성(6-자유도)의 전력 전송이 가능하도록 자기장이 형성될 수 있다.As described above, according to various embodiments of the present invention, a magnetic field is formed so that power transmission efficiency is constant and omni-directional (6-degree of freedom) power transmission is possible regardless of the position and direction of the wireless
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.The accompanying drawings are only for making it easier to understand the embodiments disclosed in the present specification, and the technical idea disclosed in the present specification is not limited by the accompanying drawings, and all changes and equivalents included in the spirit and scope of the present invention It should be understood to include water or substitutes.
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.In addition, although the preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described above, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and the technical field to which the present invention belongs without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. In addition, various modifications are possible by those of ordinary skill in the art, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or prospect of the present invention.
Claims (10)
상기 복수의 코어에 길이 방향으로 각각 권취되는 복수의 코일; 및
상기 코어 유닛을 둘러싸는 루프 코일을 포함하고,
상기 복수의 코어 중, 인접한 코어 사이의 각도가 모두 동일하고,
상기 복수의 코어 중, 코어 쌍을 이루는 두 코어에 각각 권취된 코일들에 흐르는 전류의 위상이 동일하고,
상기 복수의 코어 중, 코어 쌍을 이루지 않는 인접한 두 코어에 각각 권취된 코일들에 흐르는 전류의 위상 차는, 상기 복수의 코어의 코어 쌍의 개수에 대응하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.A core unit having a plurality of cores of three or more pairs;
A plurality of coils each wound around the plurality of cores in a longitudinal direction; And
Includes a loop coil surrounding the core unit,
Among the plurality of cores, the angles between adjacent cores are all the same,
Of the plurality of cores, the phases of the current flowing through the coils respectively wound on two cores forming a core pair are the same,
A wireless power transmission device, wherein a phase difference of the current flowing through coils each wound around two adjacent cores not forming a core pair, among the plurality of cores, corresponds to the number of core pairs of the plurality of cores.
상기 복수의 코어와 상기 루프 코일은, 동일 평면 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.The method of claim 1,
The plurality of cores and the loop coil, wireless power transmission device, characterized in that located on the same plane.
상기 복수의 코어 중, 상기 쌍을 이루는 두 코어는 동일 직선 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.The method of claim 2,
Among the plurality of cores, the two cores forming the pair are wireless power transmission device, characterized in that located on the same straight line.
상기 복수의 코어는,
일단이 서로 연결되고, 타단이 기 설정된 복수의 방향으로 각각 연장되어 형성되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.The method of claim 3,
The plurality of cores,
One end is connected to each other, and the other end is a wireless power transmission device, characterized in that formed by extending each in a plurality of preset directions.
상기 위상 차는,
180도 위상을 상기 코어 쌍의 개수로 나눈 값에 해당하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.The method of claim 4,
The phase difference is,
A wireless power transmission device, characterized in that it corresponds to a value obtained by dividing the 180 degree phase by the number of core pairs.
상기 인접한 코어 사이의 각도는,
상기 위상 차와 동일한 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.The method of claim 5,
The angle between the adjacent cores,
Wireless power transmission device, characterized in that the same as the phase difference.
상기 쌍을 이루는 두 코어에 각각 권취된 코일들은, 서로 평행하게 권취되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.The method of claim 6,
The coils wound on each of the two cores forming the pair are wound in parallel with each other.
차폐재를 더 포함하고,
상기 복수의 코어는,
상기 차폐재의 전면에 모두 배치되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.The method of claim 7,
Including a shielding material,
The plurality of cores,
Wireless power transmission device, characterized in that all disposed on the front surface of the shielding material.
복수의 스위칭 소자를 구비하고, 상기 복수의 스위칭 소자의 스위칭 동작에 따라 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 인버터; 및
상기 인버터의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 코어 쌍을 이루는 두 코어에 각각 권취된 코일들에 위상이 동일한 교류 전류가 흐르고, 상기 코어 쌍을 이루지 않는 인접한 두 코어에 각각 권취된 코일들에 상기 위상 차를 가지는 전류가 흐르도록, 상기 인버터를 제어하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.The method of claim 8,
An inverter having a plurality of switching elements and converting DC power into AC power according to a switching operation of the plurality of switching elements; And
Further comprising a control unit for controlling the operation of the inverter,
The control unit,
The inverter so that an alternating current having the same phase flows through coils wound on each of the two cores forming the core pair, and a current having the phase difference flows through coils wound on each adjacent two cores not forming the core pair. Wireless power transmission device, characterized in that to control the.
상기 복수의 제1 코어에 길이 방향으로 각각 권취되는 복수의 송신 코일; 및
상기 코어 유닛을 둘러싸는 루프 코일을 포함하고,
상기 복수의 제1 코어 중, 인접한 코어 사이의 각도가 모두 동일하고,
상기 복수의 제1 코어 중, 코어 쌍을 이루는 두 코어에 각각 권취된 송신 코일들에 흐르는 전류의 위상이 동일하고,
상기 복수의 제1 코어 중, 코어 쌍을 이루지 않는 인접한 두 코어에 각각 권취된 송신 코일들에 흐르는 전류의 위상 차는, 상기 복수의 제1 코어의 코어 쌍의 개수에 대응하는 것을 특징으로 하는 무전 전력 전송 장치; 및
상기 무선 전력 전송 장치로부터 전력을 수신하는 무선 전력 수신 장치를 포함하는 무선 전력 시스템. A first core unit having a plurality of first cores of three or more pairs;
A plurality of transmission coils each wound around the plurality of first cores in a longitudinal direction; And
Includes a loop coil surrounding the core unit,
Of the plurality of first cores, the angles between adjacent cores are all the same,
Among the plurality of first cores, the phases of the current flowing through the transmitting coils respectively wound around two cores forming a core pair are the same,
Among the plurality of first cores, the phase difference of the current flowing through the transmitting coils each wound around two adjacent cores not forming a core pair corresponds to the number of core pairs of the plurality of first cores. Transmission device; And
A wireless power system comprising a wireless power receiving device receiving power from the wireless power transmitting device.
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