KR20220105002A - Apparatus and method for transmitting power wirelessly - Google Patents
Apparatus and method for transmitting power wirelessly Download PDFInfo
- Publication number
- KR20220105002A KR20220105002A KR1020210007508A KR20210007508A KR20220105002A KR 20220105002 A KR20220105002 A KR 20220105002A KR 1020210007508 A KR1020210007508 A KR 1020210007508A KR 20210007508 A KR20210007508 A KR 20210007508A KR 20220105002 A KR20220105002 A KR 20220105002A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- coil
- power
- primary
- wireless power
- inverter
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 36
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 110
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 8
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 abstract description 9
- 238000004904 shortening Methods 0.000 abstract 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 24
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 16
- 230000008859 change Effects 0.000 description 14
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 7
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 7
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 7
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 230000004044 response Effects 0.000 description 6
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 4
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 241000699670 Mus sp. Species 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 230000007723 transport mechanism Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
- H02J50/90—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving detection or optimisation of position, e.g. alignment
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
- H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
- H01F27/2804—Printed windings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
- H01F38/14—Inductive couplings
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
- H02J50/005—Mechanical details of housing or structure aiming to accommodate the power transfer means, e.g. mechanical integration of coils, antennas or transducers into emitting or receiving devices
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
- H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
- H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
- H02J50/40—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using two or more transmitting or receiving devices
- H02J50/402—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using two or more transmitting or receiving devices the two or more transmitting or the two or more receiving devices being integrated in the same unit, e.g. power mats with several coils or antennas with several sub-antennas
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
- H02J50/80—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the exchange of data, concerning supply or distribution of electric power, between transmitting devices and receiving devices
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
Abstract
Description
이 명세서는 무선으로 전력을 전송하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 둘 이상의 전송 코일이 펼쳐지거나 중첩하도록 전송 코일의 위치를 변경하는 장치에 관한 것이다.This specification relates to an apparatus and method for wirelessly transmitting power, and more particularly, to an apparatus for changing the position of a transmitting coil so that two or more transmitting coils are unfolded or overlapped.
통신 및 정보 처리 기술이 발달함에 따라 스마트 폰 등은 스마트 기기의 사용이 점차적으로 증가되고 있는데, 현재 스마트 기기에 많이 적용되고 있는 충전 방식은 전원에 연결된 어댑터를 스마트 기기에 직접 연결하여 외부 전원을 공급받아 충전하거나 또는 호스트의 USB 단자를 통해 스마트 기기에 연결하여 호스트의 USB 전원을 공급받아 충전하는 방식이다.With the development of communication and information processing technology, the use of smart devices for smart phones is gradually increasing. The charging method currently widely applied to smart devices is to supply external power by directly connecting an adapter connected to a power source to the smart device. It is a method of charging by receiving and charging, or by connecting to a smart device through the USB terminal of the host and receiving USB power from the host.
최근에는, 연결 선을 통해 어댑터에 또는 호스트에 스마트 기기를 직접 연결해야 하는 불편함을 줄이기 위하여, 전기적 접촉 없이 자기 결합을 이용하여 배터리를 무선으로 충전하는 무선 충전 방식이 점차 스마트 기기에 적용되고 있다.Recently, in order to reduce the inconvenience of having to directly connect a smart device to an adapter or a host through a connection line, a wireless charging method of wirelessly charging a battery using magnetic coupling without electrical contact is gradually applied to smart devices. .
또한, 스마트 폰의 주변 기기로 스마트 와치(Watch)나 스마트 이어폰 등의 사용이 폭발적으로 증가하고 있고, 이러한 주변 기기도 스마트 폰과 마찬가지로 무선 충전 기능이 도입되어 편리하게 충전할 수 있다.In addition, the use of smart watches and smart earphones as peripheral devices of smart phones is increasing explosively, and wireless charging functions are introduced to these peripheral devices like smart phones, so that they can be conveniently charged.
현대인들은 스마트 폰, 스마트 와치, 스마트 이어폰 등의 스마트 기기를 매일 몸에 휴대하여 가지고 다니기 때문에 이들을 동시에 충전할 수 있도록 하나의 무선 충전기에 복수 개의 전송 코일을 채용하는 것이 유리하고, 복수 개의 코일로 구성되는 멀티 코일을 채용한 무선 충전기도 출시되고 있다.Since modern people carry smart devices such as smart phones, smart watches, and smart earphones on their body every day, it is advantageous to employ a plurality of transmitting coils in one wireless charger so that they can be charged at the same time, and it is composed of a plurality of coils. A wireless charger employing a multi-coil that can be used is also on the market.
한편, 현재 상용화되고 있는 무선 충전기의 경우, 15W 이하의 저전력만 충전이 가능하며 전송 거리도 짧아서, 무선 충전을 위해서 전력 수신 장치인 스마트 기기를 전력 전송 장치인 무선 충전기에 접촉시켜야 한다. 이와 같이 기존의 전력 전송 장치에서는 전력 전송 능력이 낮고 전송 거리가 짧은 문제가 있다.On the other hand, in the case of a currently commercialized wireless charger, only low power of 15W or less can be charged and the transmission distance is short. For wireless charging, a smart device, which is a power receiving device, must be brought into contact with a wireless charger, which is a power transmitting device, for wireless charging. As described above, there is a problem in that the power transmission capability is low and the transmission distance is short in the conventional power transmission device.
아직 표준 규격이 정해지지 않았지만, 태블릿이나 노트북과 같이 큰 동작 전류를 필요로 하고 대용량 배터리를 채용하는 전자 기기를 무선으로 충전할 수 있는 무선 충전기의 개발 필요성도 증가하고 있다.Although a standard specification has not yet been established, the need for developing a wireless charger capable of wirelessly charging electronic devices that require a large operating current and employ a large-capacity battery, such as a tablet or laptop, is also increasing.
이 명세서는 이러한 상황을 감안한 것으로, 이 명세서의 목적은 복수 개의 전자 기기를 동시에 무선 충전 가능하고 또한 높은 용량의 전력을 무선으로 전송할 수 있도록 하는 전송 코일을 제공하는 데 있다.This specification is in view of this situation, and an object of this specification is to provide a transmission coil capable of simultaneously wirelessly charging a plurality of electronic devices and wirelessly transmitting high-capacity power.
이 명세서의 다른 목적은 복수 개의 전자 기기를 동시에 무선 충전하고 또한 고용량 배터리를 채용하는 전자 기기를 무선으로 충전할 수 있는 무선 충전기를 제공하는 데 있다.Another object of the present specification is to provide a wireless charger capable of simultaneously wirelessly charging a plurality of electronic devices and wirelessly charging an electronic device employing a high-capacity battery.
상기한 과제를 실현하기 위한 이 명세서의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치는, 이격되어 배치되는 제1 코일과 제2 코일을 포함하여, 수신 장치의 2차 코일에 전력을 전송하기 위한, 둘 이상의 1차 코일; 직류 전원을 교류로 변환하여 둘 이상의 1차 코일에 공급하되 둘 이상의 1차 코일의 개수에 대응하는 개수를 포함하는 인버터; 둘 이상의 1차 코일 중 적어도 제1 코일을 이동시키기 위한 코일 이동부를 포함하여 구성되되, 코일 이동부는 제1 코일을 제1 위치에서 제2 코일이 있는 제2 위치로 이동시켜 제2 위치에서 제1 코일과 제2 코일을 중첩시키는 것을 특징으로 한다.A wireless power transmission device according to an embodiment of this specification for realizing the above object, including a first coil and a second coil that are spaced apart, for transmitting power to the secondary coil of the receiving device, two more than one primary coil; an inverter that converts direct current power into alternating current and supplies it to two or more primary coils, including a number corresponding to the number of two or more primary coils; and a coil moving unit for moving at least a first coil among the two or more primary coils, wherein the coil moving unit moves the first coil from the first position to a second position where the second coil is located to move the first coil from the second position. It is characterized in that the coil and the second coil are overlapped.
이 명세서의 다른 실시예에 따른 무선 전력 전송 방법은, 제1 위치에 전자 기기가 놓일 때, 제1 코일을 통해 전자 기기에 전력을 무선으로 전송하는 단계; 제1 위치에 전자 기기가 없고 제2 위치에 전가 기기가 놓일 때, 제1 코일을 제2 위치로 이동시켜 제2 코일과 중첩시키는 단계; 및 제1 코일과 제2 코일을 통해 제2 위치에 놓인 전자 기기에 전력을 무선으로 전송하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.Wireless power transmission method according to another embodiment of this specification, when the electronic device is placed in a first position, wirelessly transmitting power to the electronic device through a first coil; when there is no electronic device in the first position and the electric device is placed in the second position, moving the first coil to the second position to overlap the second coil; and wirelessly transmitting power to the electronic device placed at the second position through the first coil and the second coil.
하나의 무선 충전기로 여러 전자 기기를 동시에 무선 충전할 수 있을 뿐만 아니라 고용량의 전력을 필요로 하는 전자 기기도 무선으로 충전할 수 있게 된다.A single wireless charger can not only wirelessly charge several electronic devices at the same time, but also wirelessly charge electronic devices that require high-capacity power.
또한, 여러 전자 기기를 동시에 무선 충전할 때 전력 전송 효율을 서로 비슷하게 유지할 수 있고, 고용량 배터리를 채용하는 전자 기기를 충전할 때에는 1차 코일과 2차 코일과의 거리를 가깝게 하여 충전 효율을 높일 수 있게 된다.In addition, power transmission efficiency can be maintained similar to each other when wirelessly charging multiple electronic devices at the same time, and when charging electronic devices employing high-capacity batteries, the charging efficiency can be increased by making the distance between the primary coil and the secondary coil closer. there will be
도 1은 무선 전력 전송 장치로부터 전자 기기로 전력이 무선으로 전송되는 것을 개념적으로 나타낸 것이고,
도 2는 전자기 유도 방식으로 전력을 무선으로 전송하기 위한 전송 모듈의 전력 변환부의 회로 구성을 개념적으로 도시한 것이고,
도 3은 무선 전력 전송 모듈과 수신 모듈이 전력과 메시지를 주고받기 위한 구성을 도시한 것이고,
도 4는 무선 전력 전송 모듈과 수신 모듈 사이 전력 전송을 제어하기 위한 루프를 블록으로 도시한 것이고,
도 5는 이 명세서에 따른 무선 충전기에 채용되는 멀티 코일을 위에서 본 평면도를 도시한 것이고,
도 6은 이 명세서에 따른 무선 충전기에 채용되는 멀티 코일을 옆에서 본 측면도를 도시한 것이고,
도 7은 이 명세서에 따라 고용량 출력을 위해 멀티 코일을 구성하는 일부 코일을 이동시켜 중첩시키는 과정을 도시한 것이고,
도 8은 이 명세서의 일 실시예에 따라 멀티 코일을 구성하는 각 전송 코일을 개별적으로 구동할 때 인버터와의 연결을 도시한 것이고,
도 9는 이 명세서의 다른 실시예에 따라 멀티 코일을 구성하는 전송 코일들을 중첩시켜 직렬로 연결하여 구동할 때 인버터와의 연결을 도시한 것이고,
도 10은 이 명세서에 따라 멀티 코일을 구성하는 1차 코일을 이동시키는 무선 전력 전송 모듈의 구성을 기능 블록으로 도시한 것이고,
도 11은 이 명세서에 따라 멀티 코일을 통해 복수 개의 전자 기기를 동시에 무선 충전하거나 멀티 코일을 중첩하여 대용량 전자 기기를 무선 충전하는 방법에 대한 동작 흐름도를 도시한 것이고,
도 12는 이 명세서에 따른 충전기의 분해 사시도를 도시한 것이다.1 is a conceptual diagram illustrating that power is wirelessly transmitted from a wireless power transmission device to an electronic device;
2 is a schematic diagram of a circuit configuration of a power converter of a transmission module for wirelessly transmitting power in an electromagnetic induction method;
3 is a diagram illustrating a configuration for a wireless power transmission module and a reception module to exchange power and a message;
4 is a block diagram illustrating a loop for controlling power transmission between a wireless power transmission module and a reception module,
Figure 5 shows a plan view from above of a multi-coil employed in a wireless charger according to this specification,
6 is a side view of a multi-coil employed in a wireless charger according to this specification, viewed from the side;
7 shows a process of overlapping by moving some coils constituting a multi-coil for high-capacity output according to this specification;
Figure 8 shows the connection with the inverter when individually driving each transmission coil constituting the multi-coil according to an embodiment of this specification,
9 is a diagram illustrating a connection with an inverter when driving by overlapping transmission coils constituting a multi-coil according to another embodiment of the present specification and connected in series;
10 is a functional block showing the configuration of a wireless power transmission module for moving the primary coil constituting the multi-coil according to this specification,
11 is an operation flowchart for a method of wirelessly charging a plurality of electronic devices simultaneously through a multi-coil or wirelessly charging a large-capacity electronic device by overlapping multi-coils according to this specification;
12 shows an exploded perspective view of a charger according to this specification.
이하, 이 명세서에 따른 무선 전력 전송 장치 및 방법에 대한 실시예를 첨부하는 도면에 의거하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of a wireless power transmission apparatus and method according to this specification will be described in detail based on the accompanying drawings.
도 1은 무선 전력 전송 장치로부터 전자 기기로 전력이 무선으로 전송되는 것을 개념적으로 나타낸 것이다.1 is a conceptual diagram illustrating wireless power transmission from a wireless power transmission device to an electronic device.
무선 전력 전송 장치(1)는, 전자 기기(2)가 필요로 하는 전력을 무선으로 전달하는 전력 전달 장치이거나, 무선으로 전력을 전달함으로써 전자 기기(2)의 배터리를 충전하기 위한 무선 충전 장치일 수 있고, 또는 접촉되지 않은 상태에서 전원이 필요한 전자 기기(2)에 전력을 전달하는 여러 가지 형태의 장치로 구현될 수 있다.The wireless
전자 기기(2)는 무선 전력 전송 장치(1)로부터 무선으로 전력을 수신하여 동작이 가능한 기기로, 무선으로 수신되는 전력을 이용하여 배터리를 충전할 수도 있다. 무선으로 전력을 수신하는 전자 기기는 휴대가 가능한 전자 기기, 예를 들어 스마트 폰이나 스마트 단말, 태블릿 컴퓨터, 멀티미디어 단말, 키보드, 마우스, 영상 또는 음성의 보조 장치 등의 입출력 장치, 보조 배터리 등을 포함할 수 있다.The
무선 전력 전송 장치(1)의 무선 전력 신호에 의한 전자기 유도 현상에 기초한 유도 결합 방식, 즉 무선 전력 전송 장치(1)에서 전송하는 무선 전력 신호에 의하여 전자 기기(2)에서 공진이 발생하고 공진 현상에 의하여 무선 전력 전송 장치(1)로부터 전자 기기(2)로 접촉 없이 무선으로 전력이 전달될 수 있는데, 전자기 유도 현상에 의하여 1차 코일에서 교류 전류에 의해 자기장을 변화시켜 2차 코일 쪽에 전류를 유도함으로써 전력을 전달한다.Resonance occurs in the
무선 전력 전송 장치(1)의 1차 코일에 흐르는 전류의 세기가 변화하면, 그 전류에 의해 1차 코일 또는 전송 코일(primary coil, TX coil)을 통과하는 자기장이 변화하고, 변화된 자기장은 전자 기기(2) 내의 2차 코일 또는 수신 코일(secondary coil, RX coil) 측에 유도 기전력을 발생시킨다.When the intensity of the current flowing in the primary coil of the
무선 전력 전송 장치(1) 측의 1차 코일과 전자 기기(2) 측의 2차 코일이 근접하도록 무선 전력 전송 장치(1) 및 전자 기기(2)를 배치하고, 무선 전력 전송 장치(1)가 1차 코일의 전류가 변화하도록 제어하면, 전자 기기(2)는 2차 코일에 유도된 기전력을 이용하여 배터리와 같은 부하에 전원을 공급한다.The
유도 결합 방식에 의한 무선 전력 전달의 효율은, 무선 전력 전송 장치(1)와 전자 기기(2) 사이의 배치와 거리의 영향을 받게 되므로, 무선 전력 전송 장치(1)는 평평한 인터페이스 표면을 포함하도록 구성되고 인터페이스 표면의 하부에는 1차 코일이 장착되고, 인터페이스 표면 상부에 하나 이상의 전자 기기가 놓일 수 있다. 인터페이스 표면 하부에 장착된 1차 코일과 인터페이스 표면 상부에 위치한 2차 코일 사이 공간을 충분히 작게 함으로써 유도 결합 방식에 의한 무선 전력 전달의 효율을 올릴 수 있다.Since the efficiency of wireless power transfer by the inductive coupling method is affected by the arrangement and distance between the
인터페이스 표면 상부에는 전자 기기가 놓일 위치를 지시하는 마크가 표시될 수 있는데, 인터페이스 표면 하부에 장착된 1차 코일과 2차 코일 사이의 배열이 적합하게 이루어지도록 하는 전자 기기의 위치를 지시할 수 있다. 전자 기기의 위치를 안내하기 위한 돌출 형태의 구조물이 인터페이스 표면 상부에 형성될 수도 있고, 인터페이스 표면 하부에 자석과 같은 자성체를 형성하여 전자 기기 내부에 마련된 다른 극의 자성체와의 인력에 의하여 1차 코일과 2차 코일이 잘 배열되도록 안내할 수도 있다.A mark indicating a position where the electronic device is to be placed may be displayed on the upper portion of the interface surface, and may indicate the position of the electronic device so that the arrangement between the primary coil and the secondary coil mounted under the interface surface is properly made. . A protruding structure for guiding the position of the electronic device may be formed on the interface surface, and a magnetic material such as a magnet is formed under the interface surface to form a primary coil by attraction with a magnetic material of another pole provided inside the electronic device. You can also guide the and secondary coils to be well aligned.
도 2는 전자기 유도 방식으로 전력을 무선으로 전송하기 위한 전송 모듈의 전력 변환부의 회로 구성을 개념적으로 도시한 것이다.2 is a conceptual diagram illustrating a circuit configuration of a power converter of a transmission module for wirelessly transmitting power in an electromagnetic induction method.
무선 전력 전송 모듈은 크게 전원 및 인버터와 공진 회로로 구성되는 전력 변환부를 포함하여 구성될 수 있는데, 전원은 전압원이나 전류원이 될 수 있고 전력 변환부는 전원으로부터 공급되는 전력을 무선 전력 신호로 변환하여 무선 전력 수신 모듈에 전달한다. 무선 전력 신호는 공진 특성을 갖는 자기장 또는 전자기장 형태로 형성되고, 공진 회로는 무선 전력 신호를 발생시키는 코일을 포함한다.The wireless power transmission module may be largely configured to include a power source and a power conversion unit composed of an inverter and a resonance circuit, the power source may be a voltage source or a current source, and the power conversion unit converts the power supplied from the power source into a wireless power signal to wirelessly It is transmitted to the power receiving module. The wireless power signal is formed in the form of a magnetic or electromagnetic field having resonance characteristics, and the resonance circuit includes a coil for generating a wireless power signal.
인버터는 스위칭 소자와 제어 회로를 통해 직류 입력을 원하는 전압과 주파수의 교류 파형으로 변환하는데, 도 2에서는 풀 브리지(Full-bridge) 인버터를 도시한 것이고, 하프 브리지 인버터 등 다른 종류의 인버터도 가능하다.The inverter converts a DC input into an AC waveform of a desired voltage and frequency through a switching element and a control circuit. FIG. 2 shows a full-bridge inverter, and other types of inverters such as a half-bridge inverter are also possible. .
공진 회로는 자기 유도 방식으로 전력을 전송할 1차 코일(Lp)과 커패시터(Cp)를 포함하여 구성되는데, 코일과 커패시터가 전력 전송의 기본 공진 주파수를 결정한다. 1차 코일은 전류의 변화에 따라 무선 전력 신호에 해당하는 자기장을 형성하고, 평판 형태 또는 솔레노이드 형태로 구현될 수 있다.The resonant circuit is configured to include a primary coil (Lp) and a capacitor (Cp) to transmit power in a magnetic induction manner, and the coil and capacitor determine a fundamental resonant frequency of power transmission. The primary coil forms a magnetic field corresponding to a wireless power signal according to a change in current, and may be implemented in the form of a flat plate or a solenoid.
인버터에 의해 변환된 교류 전류가 공진 회로를 구동시킴으로써 1차 코일에 자기장이 형성되는데, 인버터가 포함된 스위치의 온/오프 타이밍을 제어하여 공진 회로의 공진 주파수에 가까운 주파수의 교류를 생성하여 전송 모듈의 전송 효율을 높일 수 있고, 인버터를 제어함으로써 전송 모듈의 전송 효율을 변경할 수 있다.The alternating current converted by the inverter drives the resonance circuit, thereby creating a magnetic field in the primary coil. By controlling the on/off timing of the switch that includes the inverter, it generates an alternating current with a frequency close to the resonance frequency of the resonance circuit and transmits the module. The transmission efficiency of the transmission module can be increased, and the transmission efficiency of the transmission module can be changed by controlling the inverter.
도 3은 무선 전력 전송 모듈과 수신 모듈이 전력과 메시지를 주고받기 위한 구성을 도시한 것이다.3 illustrates a configuration for a wireless power transmission module and a reception module to exchange power and a message.
전력 변환부는 수신 모듈의 수신 상태와 상관없이 일방적으로 전력을 전송할 뿐이므로, 수신 모듈의 상태에 맞도록 전력을 전송하기 위해서는 수신 모듈로부터 수신 상태와 관련된 피드백을 받기 위한 구성이 무선 전력 전송 모듈에 필요하다.Since the power converter only transmits power unilaterally regardless of the reception state of the reception module, in order to transmit power to match the state of the reception module, a configuration for receiving feedback related to the reception state from the reception module is required for the wireless power transmission module do.
무선 전력 전송 모듈(100)은 전력 변환부(110), 통신부(120), 제어부(130) 및 전원부(140)를 포함하여 구성될 수 있고, 무선 전력 수신 모듈(200)은 전력 수신부(210), 통신부(220) 및 제어부(230)를 포함하여 구성될 수 있고 수신되는 전력이 공급될 부하(또는 전원부)(240)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 부하(240)는 전력 수신부(210)로부터 공급되는 전력으로 내부 배터리를 충전하기 위한 충전부를 포함할 수 있다.The wireless
전력 변환부(110)는, 도 2의 인버터와 공진 회로로 구성되고, 무선 전력 신호를 형성시키기 위해 사용되는 주파수, 전압, 전류 등의 특성을 조절할 수 있는 회로를 더 포함하도록 구성될 수 있다.The
통신부(120)는, 전력 변환부(110)에 연결되어, 전송 모듈(100)로부터 자기 유도에 따라 무선으로 전력을 수신하는 수신 모듈(200)에 의하여 변조되는 무선 전력 신호를 복조하여 전력 제어 메시지를 검출할 수 있다.The
제어부(130)는, 통신부(120)가 검출하는 메시지를 기초로, 전력 변환부(110)의 동작 주파수, 전압, 전류 중 하나 이상의 특성을 결정하고, 전력 변환부(110)를 제어하여 전력 변환부(110)가 메시지에 적합한 무선 전력 신호를 생성하도록 할 수 있다. 통신부(120)와 제어부(130)는 하나의 모듈로 구성될 수 있다.The
전력 수신부(210)는, 전력 변환부(110)의 1차 코일에서 발생하는 자기장의 변화에 따라 유도 기전력이 발생하는 2차 코일과 커패시터로 구성되는 매칭 회로를 포함하고, 2차 코일에 흐르는 교류 전류를 정류하여 직류 전류를 출력하는 정류 회로를 포함할 수 있다.The
수신 모듈의 통신부(220)는, 전력 수신부(210)에 연결되고, DC에서의 저항 부하 및/또는 AC에서의 용량성 부하를 조절하는 방식으로 전력 수신부의 부하를 조절함으로써, 전송 모듈과 수신 모듈 사이의 무선 전력 신호를 변화시켜 전력 제어 메시지를 전송 모듈에 전송할 수 있다.The
수신 모듈의 제어부(230)는, 수신 모듈에 포함된 각 구성 요소를 제어하는데, 전력 수신부(210)의 출력을 전류 또는 전압 형태로 측정하고, 이를 근거로 통신부(220)를 제어하여 무선 전력 전송 모듈(100)에 전력 제어 메시지를 전달할 수 있다. 메시지는 무선 전력 전송 모듈(100)로 하여금 무선 전력 신호의 전달을 시작하거나 종료하도록 지시할 수 있고 또한 무선 전력 신호의 특성을 조절하도록 할 수 있다.The
전송 모듈의 전력 변환부(110)에 의하여 형성된 무선 전력 신호는 전력 수신부(210)에 의하여 수신되고, 수신 모듈의 제어부(230)는 무선 전력 신호를 변조하도록 통신부(220)를 제어하는데, 제어부(230)는 통신부(220)의 리액턴스(reactance)를 변경시킴으로써 무선 전력 신호로부터 수신하는 전력량이 변하도록 하는 변조 과정을 수행할 수 있다. 무선 전력 신호로부터 수신되는 전력량이 변하면 무선 전력 신호를 형성시키는 전력 변환부(110)의 전류 및/또는 전압도 바뀌고, 무선 전력 전송 모듈(100)의 통신부(120)는 전력 변환부(110)의 전류 및/또는 전압의 변경을 감지하여 복조 과정을 수행할 수 있다.The wireless power signal formed by the
수신 모듈의 제어부(230)는, 무선 전력 전송 모듈(100)에게 전달하고자 하는 메시지를 포함하는 패킷을 생성하고 생성되는 패킷을 포함하도록 무선 전력 신호를 변조하고, 전송 모듈의 제어부(130)는 통신부(120)를 통해 추출한 패킷을 디코딩 하여 전력 제어 메시지를 획득할 수 있는데, 수신 모듈의 제어부(230)는 수신되는 파워를 조절하기 위하여 전력 수신부(210)를 통해 수신되는 전력량을 근거로 무선 전력 신호의 특성을 변경을 요청하는 메시지를 전송할 수 있다.The
도 4는 무선 전력 전송 모듈과 수신 모듈 사이 전력 전송을 제어하기 위한 루프를 블록으로 도시한 것이다.4 is a block diagram illustrating a loop for controlling power transmission between a wireless power transmission module and a reception module.
전송 모듈(100)의 전력 변환부(110)에서 발생하는 자기장의 변화에 따라 수신 모듈(200)의 전력 수신부(210)에서 전류가 유도되어 전력이 전송되고, 수신 모듈의 제어부(230)는 원하는 제어 점, 즉 원하는 출력 전류 및/또는 전압을 선택하고, 전력 수신부(210)을 통해 수신되는 전력의 실제 제어 점을 결정한다.A current is induced in the
수신 모듈(100)의 제어부(230)는 전력이 전송되는 동안 원하는 제어 점과 실제 제어 점을 이용하여 제어 에러 값을 계산하는데, 예를 들어 2개의 출력 전압 또는 전류의 차이를 제어 에러 값으로 취할 수 있다. 원하는 제어 점에 도달하기 위해 적은 전력이 요구되면, 예를 들어 마이너스 값이 되고, 원하는 제어 점에 도달하기 위해 더 많은 전력이 필요하면 플러스 값이 되도록 제어 에러 값을 결정할 수 있다. 수신 모듈(200)의 제어부(230)는 통신부(220)를 통해 전력 수신부(210)의 리액턴스를 시간에 따라 변경하는 방식으로 계산된 제어 에러 값을 포함하는 패킷을 생성하여 전송 모듈(100)에 전송할 수 있다.The
전송 모듈의 통신부(120)는 수신 모듈(200)에 의하여 변조되는 무선 전력 신호에 포함되는 패킷을 복조하여 메시지를 검출하는데, 제어 에러 값을 포함하는 제어 에러 패킷을 복조할 수 있다.The
전송 모듈의 제어부(130)는, 통신부(120)를 통해 추출한 제어 에러 패킷을 디코딩 하여 제어 에러 값을 얻고, 전력 변환부(110)에 실제로 흐르는 실제 전류 값과 제어 에러 값을 이용하여 수신 모듈이 원하는 전력을 전송하기 위한 새로운 전류 값을 결정할 수 있다.The
전송 모듈의 제어부(130)는, 수신 모듈로부터 제어 에러 패킷을 수신하는 과정으로부터 시스템이 안정화되면, 1차 코일에 흐르는 실제 전류 값이 새로운 전류 값이 되도록 새로운 동작 점, 즉 1차 코일에 인가되는 AC 전압의 크기, 주파수, 듀티 비 등이 새로운 값에 이르도록 전력 변환부(110)를 제어하고, 수신 모듈이 추가로 제어 정보나 상태 정보를 통신할 수 있도록 새로운 동작 점을 계속 유지하도록 한다.When the system is stabilized from the process of receiving the control error packet from the receiving module, the
무선 전력 전송 모듈(100)과 무선 전력 수신 모듈(200) 사이 상호 작용은 선택(selection), 핑(ping), 식별/구성(identification & configuration) 및 파워 전송(power transfer)을 포함하여 4가지 단계로 이루어질 수 있다. 선택 단계는 전송 모듈이 인터페이스 표면 위에 놓인 대상물을 발견하기 위한 단계이고, 핑 단계는 대상물이 수신 모듈을 포함하는 지 여부를 확인하는 단계이고, 식별/구성 단계는 수신 모듈에 전력을 보내기 위한 준비 단계로 수신 모듈로부터 적절한 정보를 수신하고 이를 근거로 수신 모듈과 전력 전송 계약(Power Transfer Contract)을 체결하고, 파워 전송 단계는 전송 모듈과 수신 모듈의 상호 작용으로 실제로 전력을 무선으로 수신 모듈에 전송하는 단계이다.The interaction between the wireless
핑 단계에서는, 수신 모듈(200)이 1차 코일과 수신 코일의 자속 결합 정도를 가리키는 신호 강도 패킷(Signal Strength Packet, SSP)을 공진 파형의 변조를 통해 전송 모듈(100)에 전송하는데, 신호 강도 패킷(SSP)은 수신 모듈에서 정류한 전압을 모니터링 하여 생성하는 메시지로서, 전송 모듈(100)은 이를 수신 모듈(200)로부터 수신하여 전력 전송을 위한 초기 구동 주파수를 선정하는 데 활용할 수 있다.In the ping step, the receiving
식별/구성 단계에서는, 수신 모듈(200)의 버전, 제조사 코드, 장치 식별 정보 등을 포함하는 식별 패킷(Identification Packet), 수신 모듈(200)의 최대 파워, 파워 전송 방법 등의 정보를 포함하는 구성 패킷(Configuration Packet) 등을 수신 모듈(200)이 전송 모듈(100)에 전송한다.In the identification/configuration step, an identification packet including the version of the
파워 전송 단계에서는, 수신 모듈(200)이 전력 신호를 수신하는 동작 점과 파워 전송 계약에서 정한 동작 점과의 차이를 가리키는 제어 에러 패킷(Control Error Packet, CEP), 수신 모듈(200)이 인터페이스 표면을 통해 수신하는 파워의 평균 값을 가리키는 수신 파워 패킷(Received Power Packet, RPP) 등을 수신 모듈(200)이 전송 모듈(100)에 전송한다.In the power transmission step, a control error packet (Control Error Packet, CEP) indicating the difference between the operating point at which the
수신 파워 패킷(RPP)은, 수신 모듈의 전력 수신부(210)의 정류 전압, 부하 전류, 옵셋 전력 등을 감안한 수신 전력량 데이터로, 수신 모듈(200)에 의해 전력을 수신 중에 계속하여 전송 모듈(100)로 전송되고, 전송 모듈(100)은 이를 수신하여 전력 제어를 위한 연산 인자로 사용한다.The reception power packet (RPP) is received power amount data in consideration of the rectified voltage, load current, offset power, etc. of the
전송 모듈의 통신부(120)는 각각 공진 파형의 변화로부터 패킷을 추출하고, 제어부(130)는 추출되는 패킷을 디코딩 하여 메시지를 얻고 이를 기초로 전력 변환부(110)를 제어하여 수신 모듈(200)이 요청하는 대로 파워 전송 특성을 바꾸면서 전력을 무선으로 전송할 수 있다.The
한편, 유도 결합에 의해 전력을 무선으로 전달 방식에서 그 효율은 주파수 특성에 따른 영향은 적으나, 전송 모듈(100)과 수신 모듈(200) 사이의 배열과 거리의 영향을 받게 된다.On the other hand, in the method of wirelessly transmitting power by inductive coupling, the efficiency has little effect depending on the frequency characteristic, but is affected by the arrangement and distance between the
무선 전력 신호가 도달할 수 있는 영역을 두 가지로 구분할 수 있는데, 전송 모듈(100)이 수신 모듈(200)에 무선으로 전력을 전달할 때 높은 효율의 자기장이 통과할 수 있는 인터페이스 표면의 부분을 활동 영역이라고 할 수 있고, 전송 모듈(100)이 수신 모듈(200)의 존재를 감지할 수 있는 영역을 감지 영역이라 할 수 있다.The area where the wireless power signal can reach can be divided into two types, and when the
전송 모듈의 제어부(130)는, 수신 모듈(200)이 활동 영역 또는 감지 영역에 배치되거나 제거되었는지 여부에 대하여 감지할 수 있는데, 전력 변환부(110)에서 형성되는 무선 전력 신호를 이용하거나 별도로 구비되는 센서에 의하여 수신 모듈(200)이 활동 영역 또는 감지 영역에 배치되었는지 여부를 검출할 수 있다.The
예를 들어, 전송 모듈의 제어부(130)는 감지 영역에 존재하는 수신 모듈(200)로 인하여 무선 전력 신호가 영향을 받아 전력 변환부(110)의 무선 전력 신호를 형성하기 위한 전력의 특성이 변화하는지 여부를 모니터링 함으로써 수신 모듈(200)의 존재를 검출할 수 있다. 전송 모듈의 제어부(130)는 수신 모듈(200)의 존재를 검출한 결과에 따라 수신 모듈(200)을 식별하는 과정을 수행하거나 무선 전력 전송을 시작할 것인지 여부 등을 결정할 수 있다.For example, the
전송 모듈의 전력 변환부(110)는 위치 결정부를 더 포함할 수 있는데, 위치 결정부는 유도 결합 방식에 의한 무선 전력 전달의 효율을 높이기 위하여 1차 코일을 이동 또는 회전시킬 수 있고, 특히 수신 모듈(200)이 전송 모듈(100)의 활동 영역 내에 존재하지 않는 경우에 사용될 수 있다.The
위치 결정부는 전송 모듈(100)의 1차 코일과 수신 모듈(200)의 2차 코일의 중심간 거리가 일정 범위 이내가 되도록 1차 코일을 이동시키거나 1차 코일과 수신 코일의 중심이 중첩되도록 1차 코일을 이동시키는 구동부를 포함하도록 구성될 수 있다. 이를 위해 전송 모듈(100)은 수신 모듈(200)의 위치를 감지하기 위한 센서나 감지부를 더 구비할 수 있고, 전송 모듈의 제어부(130)는 감지부의 센서로부터 수신하는 수신 모듈(200)에 대한 위치 정보를 기초로 위치 결정부를 제어할 수 있다.The positioning unit moves the primary coil so that the distance between the centers of the primary coil of the transmitting
또는, 전송 모듈의 제어부(130)는 통신부(120)를 통하여 수신 모듈(200)과의 배열 또는 거리에 대한 제어 정보를 수신하고 이를 기초로 위치 결정부를 제어할 수도 있다.Alternatively, the
또한, 전송 모듈(100)은 둘 이상 복수의 1차 코일을 포함하도록 형성되어 복수의 1차 코일 중에서 수신 모듈(200)의 수신 코일과 적합하게 배열되는 일부의 코일을 선택적으로 이용하여 전송 효율을 높일 수 있는데, 이 경우 위치 결정부는 복수의 1차 코일 중에서 어느 것이 전력 전달을 위하여 사용될 것인지 결정할 수 있다.In addition, the
활동 영역을 통과하는 자기장을 형성시키는 단일 1차 코일 또는 하나 이상의 1차 코일들의 조합을 주요 셀(primary cell)로 지칭할 수 있는데, 전송 모듈의 제어부(130)는, 수신 모듈(200)의 위치를 감지하고 이를 기초로 활동 영역을 결정하고, 활동 영역에 대응되는 주요 셀을 구성하는 전송 모듈을 연결하고 해당 전송 모듈의 1차 코일과 수신 모듈(200)의 2차 코일이 유도 결합될 수 있도록 제어할 수 있다.A single primary coil or a combination of one or more primary coils that form a magnetic field passing through the active region may be referred to as a primary cell. to detect and determine the active area based on this, connect the transmission module constituting the main cell corresponding to the active area, and inductively couple the primary coil of the transmission module and the secondary coil of the receiving
한편, 수신 모듈(200)은 스마트 폰 또는 멀티미디어 재생 단말을 포함하는 스마트 폰이나 스마트 기기와 같은 전자 기기 내에 내장되고, 전자 기기가 전송 모듈(100)의 인터페이스 표면 위에 수직이나 수평 방향으로 일정하지 않은 방향이나 위치로 놓이게 되므로, 전송 모듈은 넓은 활동 영역을 필요로 한다.On the other hand, the receiving
활동 영역을 넓히기 위하여 복수 개의 1차 코일을 사용할 경우, 1차 코일 개수만큼 구동 회로가 필요하고 복수 개의 1차 코일에 대한 제어가 복잡해지므로, 제품화할 때 전송 모듈 즉 무선 충전기의 비용 증가가 발생한다. 또한, 활동 영역을 확대하기 위하여 전송 코일의 위치를 바꾸는 방식을 적용하는 경우에도 1차 코일의 위치를 옮기기 위한 이송 메커니즘을 구비해야 하므로, 부피와 무게가 커지고 제작 비용이 많아지는 문제가 있다.When a plurality of primary coils are used to expand the active area, a driving circuit is required as many as the number of primary coils and the control of the plurality of primary coils becomes complicated, so the cost of the transmission module, that is, the wireless charger increases when commercialized. . In addition, even when the method of changing the position of the transmission coil is applied to expand the active area, since a transport mechanism for moving the position of the primary coil must be provided, there is a problem in that the volume and weight increase and the manufacturing cost increases.
위치가 고정된 하나의 1차 코일을 가지고도 활동 영역을 확장하는 방법이 있다면 효과적이지만, 단순하게 1차 코일의 크기를 키운다면 1차 코일의 단위 면적당 자속 밀도가 떨어지고 송수신 코일 사이에 자기 결합력이 약해져 기대하는 만큼 활동 영역이 증가하지도 않고 전송 효율도 떨어지게 된다.It is effective if there is a method of expanding the active area even with one primary coil having a fixed position, but if the size of the primary coil is simply increased, the magnetic flux density per unit area of the primary coil decreases and the magnetic coupling force between the transmitting and receiving coils decreases. It is weakened, so that the active area does not increase as expected and the transmission efficiency decreases.
이와 같이, 활동 영역의 확대와 전송 효율의 향상을 위하여 1차 코일의 적절한 형상과 크기를 결정하는 것이 중요하다. 둘 이상의 1차 코일을 채용하는 다중 코일 방식이 무선 전력 전송 모듈의 활동 영역을 확대하는 방법으로 효과적이다.As such, it is important to determine an appropriate shape and size of the primary coil to expand the active area and improve transmission efficiency. A multi-coil method employing two or more primary coils is effective as a method of expanding the active area of the wireless power transmission module.
이 명세서에서는 무선 전력 전송 모듈의 활동 영역을 확대하고 복수 개의 전자 기기를 동시에 무선 충전할 수 있도록, 멀티 코일을 구성하는 둘 이상 1차 코일을 소정 간격으로 전송 모듈의 인터페이스에 나란히 배치할 수 있다.In this specification, two or more primary coils constituting a multi-coil may be arranged side by side on the interface of the transmission module at a predetermined interval to expand the active area of the wireless power transmission module and wirelessly charge a plurality of electronic devices at the same time.
또한, 이 명세서에서는 태블릿이나 노트북과 같이 동작 전류가 큰 전자 기기를 무선 충전할 수 있도록, 나란히 배치된 둘 이상의 1차 코일 중 일부를 이동시켜 1차 코일들을 서로 중첩시킬 수 있다.In addition, in this specification, in order to wirelessly charge an electronic device having a large operating current, such as a tablet or a laptop, some of two or more primary coils arranged side by side may be moved to overlap the primary coils.
멀티 코일을 구성하는 둘 이상의 1차 코일을 서로 중첩시키기 위해, 1차 코일을 이동시키기 위한 장치, 예를 들어 레일, 이동 축 및 이동 수단을 마련하고, 이동할 1차 코일에 부착된 이동 축을 레일에 결합하고 이동 수단이 레일을 따라 이동 축을 이동시킬 수 있다.In order to superimpose two or more primary coils constituting a multi-coil with each other, a device for moving the primary coil, for example, a rail, a moving shaft, and a moving means are provided, and a moving shaft attached to the primary coil to be moved is attached to the rail. coupled and the moving means may move the axis of movement along the rail.
멀티 코일을 구성하는 둘 이상의 1차 코일이 각각 전자 기기를 충전할 때 각 1차 코일은 서로 다른 인버터에 연결되어 개별적으로 동작하고, 둘 이상의 1차 코일을 중첩하여 하나의 전자 기기를 중전력 이상으로 충전할 때는 중첩되는 둘 이상의 1차 코일을 직렬로 연결하고 하나의 인버터를 통해 동작시킬 수 있다. 이를 위해, 각 1차 코일과 이에 대응하는 인버터의 연결을 제어하기 위한 스위치부가 구비될 수 있다.When two or more primary coils constituting a multi-coil charge an electronic device, each primary coil is connected to a different inverter and operates individually When charging with , two or more overlapping primary coils can be connected in series and operated through one inverter. To this end, a switch unit for controlling the connection between each primary coil and a corresponding inverter may be provided.
또한, 멀티 코일을 구성하는 둘 이상의 1차 코일이 대응하는 인버터와 함께 독립적인 전송 모듈을 구성하여 개별적으로 동작할 때, 각 전송 모듈의 전송 효율을 일정하게 유지하기 위하여 각 1차 코일에서 인터페이스 표면까지의 거리를 일정하게 유지할 수 있다. 즉, 인터페이스 위에서 보는 평면 기준으로 1차 코일들이 펼쳐져 있을 때, 측면 기준으로 각 1차 코일이 같은 높이에 배치될 수 있다.In addition, when two or more primary coils constituting a multi-coil constitute an independent transmission module together with a corresponding inverter and operate individually, in order to keep the transmission efficiency of each transmission module constant, the interface surface at each primary coil distance can be kept constant. That is, when the primary coils are spread out in terms of a plane viewed from above the interface, each primary coil may be disposed at the same height in terms of the side.
같은 높이에 배치되는 둘 이상의 1차 코일 중 일부를 이동시켜 중첩시키기 위해, 측면 기준으로 1차 코일의 이동을 안내하는 레일이 중첩될 위치까지 이동할 1차 코일들의 위치를 상승시키거나 하강시킬 수 있다.In order to overlap by moving some of the two or more primary coils disposed at the same height, the position of the primary coils to be moved to a position where the rail guiding the movement of the primary coil on a side basis will overlap may be raised or lowered. .
도 5는 이 명세서에 따른 무선 충전기에 채용되는 멀티 코일을 위에서 본 평면도를 도시한 것이고, 도 6은 이 명세서에 따른 무선 충전기에 채용되는 멀티 코일을 옆에서 본 측면도를 도시한 것이고, 도 7은 이 명세서에 따라 고용량 출력을 위해 멀티 코일을 구성하는 일부 코일을 이동시켜 중첩시키는 과정을 도시한 것이다.Figure 5 shows a top view of the multi-coil employed in the wireless charger according to this specification, Figure 6 shows a side view of the multi-coil employed in the wireless charger according to this specification from the side, Figure 7 is According to this specification, it shows a process of overlapping by moving some coils constituting the multi-coil for high-capacity output.
도 5 내지 도 7에서는 무선 전력 전송 장치의 전송 코일을 구성하는 멀티 코일(115)이 3개의 1차 코일(115_1, 115_2, 115_3)로 구성되는 것으로 도시하고 있지만, 이 명세서는 여기에 한정되지 않고 멀티 코일이 2개 또는 4개 이상의 1차 코일로 구성될 수도 있다.5 to 7, the multi-coil 115 constituting the transmission coil of the wireless power transmission device is illustrated as being composed of three primary coils 115_1, 115_2, 115_3, but this specification is not limited thereto. The multi-coil may be composed of two or four or more primary coils.
또한, 도 5와 도 6에서 3개의 1차 코일(115_1, 115_2, 115_3)이 가운데에 있는 제2 1차 코일(115_2)을 중심으로 한 방향으로 나란히 배치(제2 1차 코일(115_2)을 중심으로 제1 및 제3 1차 코일(115_1, 115_3)이 180도를 이룬 형태로 배치)되어 있지만, 이 명세서는 이에 한정되지 않는다. 제2 1차 코일(115_2)을 중심으로 제1 및 제3 1차 코일(115_1, 115_3)이 90도 꺾인 형태로 배치될 수도 있고, 꺾인 각도가 90도와 다른 각도, 예를 들어 120도 또는 60도가 될 수도 있다. 이러한 각도는 전송 장치에서 전자 기기를 놓을 인터페이스의 평면 모양을 어떻게 할 것인지에 따라 달라질 수 있다.In addition, in FIGS. 5 and 6 , the three primary coils 115_1 , 115_2 , 115_3 are arranged side by side in a direction centered on the second primary coil 115_2 in the middle (the second primary coil 115_2 ) Although the first and third primary coils 115_1 and 115_3 are arranged at a 180 degree angle to the center, this specification is not limited thereto. The first and third primary coils 115_1 and 115_3 may be arranged in a 90-degree bent shape around the second primary coil 115_2, and the bent angle is different from 90 degrees, for example 120 degrees or 60 degrees. it might be the way This angle may vary depending on how the transmission device will plan the shape of the interface on which the electronic device is to be placed.
3개의 1차 코일 주변에 제1 및 제3 1차 코일(115_1, 115_3)의 이동을 안내할 레일(119)가 배치될 수 있다. 1차 코일의 아래에는 페라이트(Ferrite) 시트가 배치될 수 있다.A
3개의 1차 코일이 펼쳐져 있는 상태에서는 제1 내지 제3 1차 코일(115_1, 115_2, 115_3)이 페라이트 시트 위에 같은 높이로 배치된다. 제1 내지 제3 1차 코일(115_1, 115_2, 115_3)이 중첩되는 상태에서는 제1 및 제3 1차 코일(115_1, 115_3)이 제2 1차 코일(115_2) 위에 배치될 수 있다.In a state in which the three primary coils are spread out, the first to third primary coils 115_1 , 115_2 , and 115_3 are disposed at the same height on the ferrite sheet. In a state in which the first to third primary coils 115_1 , 115_2 , and 115_3 overlap each other, the first and third primary coils 115_1 and 115_3 may be disposed on the second primary coil 115_2 .
이 명세서는 여기에 한정되지 않는데, 제1 및 제3 1차 코일(115_1, 115_3)이 제2 1차 코일(115_2) 아래에 배치될 수 있고, 제1 및 제3 1차 코일(115_1, 115_3) 중 하나가 제2 1차 코일(115_2) 위에 배치되고 다른 하나가 제2 1차 코일(115_2) 아래에 배치될 수도 있다. 제1 및 제3 1차 코일(115_1, 115_3)이 제2 1차 코일(115_2) 위로 이동하는 경우, 제2 1차 코일(115_2)은 페라이트 시트에 고정 또는 접착될 수 있다.This specification is not limited thereto, but the first and third primary coils 115_1 and 115_3 may be disposed below the second primary coil 115_2, and the first and third primary coils 115_1 and 115_3 ) may be disposed above the second primary coil 115_2 and the other may be disposed below the second primary coil 115_2. When the first and third primary coils 115_1 and 115_3 move over the second primary coil 115_2 , the second primary coil 115_2 may be fixed or adhered to the ferrite sheet.
도 6과 도 7에 도시한 것과 같이, 제1 및 제3 1차 코일(115_1, 115_3)은 제1 및 제2 레일(119_1, 119_2)을 따라 순차적으로 이동하여 제2 1차 코일(115_2)과 중첩될 수 있다. 제1 및 제3 1차 코일(115_1, 115_3)에 부착된 이동 축(Axis)이 제1 및 제2 레일(119_1, 119_2)에 결합하고, 소정의 이동 수단이 이동 축을 이동시켜 제1 및 제3 1차 코일(115_1, 115_3)이 제2 1차 코일(115_2)과 분리되어 펼쳐지거나 또는 제2 1차 코일(115_2)과 중첩될 수 있다.6 and 7 , the first and third primary coils 115_1 and 115_3 sequentially move along the first and second rails 119_1 and 119_2 to the second primary coil 115_2. can be overlapped with A moving axis attached to the first and third primary coils 115_1 and 115_3 is coupled to the first and second rails 119_1 and 119_2, and a predetermined moving means moves the moving axis to move the first and second rails. 3 The primary coils 115_1 and 115_3 may be spread apart from the second primary coil 115_2 , or may overlap the second primary coil 115_2 .
레일(119_1, 119_2)은, 이동할 제1 코일의 이동 축과 결합하는데, 이동하는 제1 코일이 펼쳐지는 제1 위치에서 놓이는 높이(제1 높이)가 일정한 제1 부분, 해당 제1 코일이 다른 제1 코일과 중첩하는 제2 위치에서 놓이는 높이(제2 높이)(제1 높이와 제2 높이가 서로 다르다)가 일정한 제2 부분, 및 제1 위치와 제2 위치 사이에 경사지는 제3 부분으로 구성될 수 있다.The rails 119_1 and 119_2 are coupled to the axis of movement of the first coil to be moved, and the first portion having a constant height (first height) placed in the first position where the moving first coil is unfolded, the first coil is different A second portion having a constant height (second height) (first height and second height different from each other) lying in a second position overlapping the first coil, and a third portion inclined between the first position and the second position can be composed of
제1 내지 제3 1차 코일(115_1, 115_2, 115_3)은 다층의 나선형 경로로 코일 패턴을 형성한 PCB(Printed Circuit Board) 제조 방식의 PCB 패턴 또는 리츠 전선으로 제조될 수 있다. PCB 패턴 코일의 경우 두께가 1~2mm 정도이고 3개의 코일을 중첩하더라도 두께가 3~6mm 정도에 불과하다.The first to third primary coils 115_1 , 115_2 , and 115_3 may be manufactured using a printed circuit board (PCB) manufacturing method in which a coil pattern is formed in a multi-layer spiral path or a litz wire. In the case of a PCB pattern coil, the thickness is about 1~2mm, and even if three coils are overlapped, the thickness is only about 3~6mm.
1차 코일과 2차 코일 사이 거리는 10mm 이내 범위에서 동작하는 경우가 일반적이므로, 1차 코일의 두께에 따라 3개의 1차 코일을 펼친 상태에서 1차 코일과 인터페이스 표면까지 거리를 조절할 수 있다.Since the distance between the primary coil and the secondary coil is generally within 10 mm, the distance between the primary coil and the interface surface can be adjusted in the state where the three primary coils are unfolded according to the thickness of the primary coil.
이와 같이, 3개의 1차 코일은 펼쳐져서 페라이트 시트 위에 놓인 상태에서도 인터페이스 표면과 거리를 가깝게 유지시켜 3개의 1차 코일이 개별적으로 동작할 때에도 전력 전송 효율을 유지할 수 있다.In this way, even when the three primary coils are spread out and placed on the ferrite sheet, the distance from the interface surface is kept close, so that power transmission efficiency can be maintained even when the three primary coils are individually operated.
또한, 3개의 1차 코일이 중첩된 상태에서는 가장 위에 올라가는 1차 코일과 인터페이스 표면 사이의 거리가 더 가까워져 수신 장치의 2차 코일과 중첩된 1차 코일과의 거리가 더 줄어들고 1차 코일과 2차 코일 사이 결합 계수가 증가하여 전력 전송 효율을 더 높일 수 있다.In addition, in the state in which the three primary coils are overlapped, the distance between the uppermost primary coil and the interface surface becomes closer, and the distance between the secondary coil of the receiving device and the overlapped primary coil is further reduced, and the primary coil and the second coil are further reduced. The coupling coefficient between the primary coils can be increased to further increase the power transmission efficiency.
도 8은 이 명세서의 일 실시예에 따라 멀티 코일을 구성하는 각 전송 코일을 개별적으로 구동할 때 인버터와의 연결을 도시한 것이고, 도 9는 이 명세서의 다른 실시예에 따라 멀티 코일을 구성하는 전송 코일들을 중첩시켜 직렬로 연결하여 구동할 때 인버터와의 연결을 도시한 것이다.8 is a diagram illustrating a connection with an inverter when each transmitting coil constituting a multi-coil is individually driven according to an embodiment of this specification, and FIG. 9 is a multi-coil constituting a multi-coil according to another embodiment of this specification It shows the connection with the inverter when the transmission coils are overlapped and connected in series to drive.
예를 들어 3개의 1차 코일이 펼쳐져 있을 때에는, 인터페이스 위에 올려진 전자 기기를 개별적으로 충전하기 위해, 도 8과 같이 각 1차 코일이 대응하는 인버터에 연결될 수 있다.For example, when three primary coils are spread out, each primary coil may be connected to a corresponding inverter as shown in FIG. 8 in order to individually charge an electronic device mounted on the interface.
반면, 높은 출력, 예를 들어 30W 이상으로 전자 기기에 전력을 전송하기 위해 3개의 1차 코일 중 2개를 이동시켜 중첩시킬 때에는, 도 9와 같이 1차 코일을 직렬로 연결하고 하나의 인버터를 통해 직렬 연결된 3개의 1차 코일을 구동할 수 있는데, 직렬 연결된 1차 코일에 연결할 인버터는 중첩 위치에 원래 있던 1차 코일에 대응하는 인버터일 수 있다.On the other hand, when moving and overlapping two of the three primary coils in order to transmit power to an electronic device with a high output, for example, 30W or more, the primary coil is connected in series as shown in FIG. 9 and one inverter is used. Three primary coils connected in series can be driven through the
이를 위해, 1차 코일의 펼쳐진 상태 또는 중첩된 상태에 따라 각 인버터와 각 1차 코일의 연결을 제어하기 위한 스위치가 마련될 수 있다.To this end, a switch for controlling the connection between each inverter and each primary coil according to the unfolded state or the overlapped state of the primary coil may be provided.
도 10은 이 명세서에 따라 멀티 코일을 구성하는 전송 코일을 이동시키는 무선 전력 전송 모듈의 구성을 기능 블록으로 도시한 것이다.10 is a functional block illustrating the configuration of a wireless power transmission module for moving a transmission coil constituting a multi-coil according to this specification.
도 10의 전송 모듈(100)은, 전력 변환부(110), 통신부(120), 제어부(130), 전원부(140) 및 코일 이동부(150)를 포함하여 구성될 수 있다.The
수신 모듈(200)과 무선 전력 전송을 위한 구성인 통신부(120)와 전원부(140)의 기능은 도 3을 참조로 설명한 것과 비슷하므로 설명을 생략한다.Since the functions of the
전력 변환부(110)는 인버터(111), 공진 회로(113), 및 스위치부(117)를 포함하여 구성될 수 있는데, 인버터(111)와 공진 회로(113)의 기능도 도 2를 참조로 설명한 것과 같기 때문에 설명을 생략한다.The
공진 회로(113)은 둘 이상의 1차 코일로 구성되는 멀티 코일(115)과 1차 코일에 연결되는 커패시터(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다.The
멀티 코일(115)의 일부 1차 코일은 레일(119)에 결합되어 코일 이동부(150)에 의해 그 위치가 바뀔 수 있다.Some of the primary coils of the multi-coil 115 may be coupled to the
코일 이동부(150)는 레일(119)의 안내에 따라 일부 1차 코일(115)의 위치를 변경할 수 있는데, 멀티 코일(115)을 구성하는 둘 이상의 1차 코일을 개별적으로 이동시키거나 또는 둘 이상의 1차 코일을 동시에 이동시킬 수도 있다. 또한, 둘 이상의 코일이 나열된 제1 방향으로 전송 코일(115)을 이동시키거나 추가로 제1 방향과 수직인 제2 방향으로도 전송 코일(115)을 이동시킬 수 있다.The
스위치부(117)은 멀티 코일(115)을 구성하는 둘 이상의 1차 코일과 각 1차 코일에 대응하는 인버터(111)의 연결 상태를 바꿀 수 있다.The
멀티 코일(115)을 구성하는 둘 이상의 1차 코일이 펼쳐져 있을 때에는, 각 1차 코일이 저마다 전력을 전송할 수 있도록, 1차 코일마다 대응하는 인버터(111)를 연결할 수 있다.When two or more primary coils constituting the multi-coil 115 are spread out, an
반면, 멀티 코일(115)을 구성하는 둘 이상의 1차 코일이 그 위치를 바꾸어 둘 이상의 1차 코일이 서로 중첩되어 있을 때에는, 중첩된 위치에 놓인 전자 기기에 고출력의 전력을 전송할 수 있도록, 중첩된 둘 이상의 1차 코일을 서로 직렬로 연결하고 직렬 연결된 1차 코일을 하나의 인버터(111)에 연결할 수 있다.On the other hand, when the two or more primary coils constituting the multi-coil 115 change their positions so that the two or more primary coils overlap each other, the superimposed superimposed power can be transmitted to the electronic device placed in the overlapped position Two or more primary coils may be connected in series with each other, and the series connected primary coils may be connected to one
또는, 1차 코일이 서로 중첩되더라도, 중첩된 둘 이상의 1차 코일을 서로 직렬로 연결하지 않고 각 1차 코일을 대응하는 인버터(111)에 연결하되, 제어부(130)가 각 인버터(111)를 제어하여 인버터와 공진 회로로 구성되는 각 구동 회로의 동작 타이밍이 서로 같도록 제어할 수도 있다.Alternatively, even if the primary coils overlap each other, each primary coil is connected to a
제어부(130)는, 코일 이동부(150)를 제어하여, 펼쳐진 1차 코일을 중첩 위치로 이동시키거나 또는 중첩 위치에 이동된 1차 코일을 원래 펼쳐진 위치로 이동시킬 수 있다.The
제어부(130)는, 둘 이상의 1차 코일이 중첩 위치에 중첩된 상태에서 중첩 위치에 전자 기기가 검출되지 않을 때에는, 중첩 위치에 있는 1차 코일 중에서 이동 가능한 1차 코일을 원래 펼쳐진 위치로 바로 이동시킬 수 있는데, 이는 사용자가 펼쳐진 위치에 전자 기기를 놓았을 때 전자 기기를 검출하기 위한 것이다.When the electronic device is not detected in the overlapping position in a state in which two or more primary coils are overlapped in the overlapping position, the
또한, 제어부(130)는, 스위치부(117)를 제어하여, 각 1차 코일과 대응하는 인버터(111) 사이의 연결을 바꿀 수 있는데, 1차 코일이 펼쳐진 위치에 있을 때에는 1차 코일을 대응하는 인버터(111)에 1대1로 연결하고, 1차 코일이 중첩 위치로 이동되었을 때에는 중첩된 위치에 있는 1차 코일을 직렬로 연결하고 직렬 연결된 1차 코일들을 하나의 인버터(111)에 연결할 수 있다.In addition, the
또한, 제어부(130)는, 활동 영역에 전자 기기가 놓인 위치와 전자 기기의 개수의 조합에 따라 1차 코일의 이동 여부 및 코일과 인버터의 연결 상태를 결정할 수 있다.Also, the
예를 들어, 제어부(130)는 전자 기기가 이동이 가능한 1차 코일이 펼쳐진 위치에 놓일 때에는 1차 코일을 이동시키지 않는다.For example, the
또한, 제어부(130)는, 전자 기기가 1차 코일이 중첩되는 위치에만 놓일 때에는 이동이 가능한 1차 코일을 해당 중첩 위치로 이동시킬 수도 있다.Also, when the electronic device is placed only at the position where the primary coils overlap, the
또한, 제어부(130)는, 전자 기기가 중첩 위치에 하나 놓이고 1차 코일이 펼쳐진 제1 위치에도 하나 놓일 때에는, 1차 코일이 펼쳐진 위치 중에서 전자 기기가 놓이지 않은 제2 위치에 펼쳐진 1차 코일을 중첩 위치로 이동시키고 전자 기기가 놓인 제1 위치에 펼쳐진 1차 코일은 이동시키지 않을 수 있다.In addition, when one electronic device is placed in an overlapping position and one is also placed in a first position in which the primary coil is unfolded, the
도 11은 이 명세서에 따라 멀티 코일을 통해 복수 개의 전자 기기를 동시에 무선 충전하거나 멀티 코일을 중첩하여 대용량 전자 기기를 무선 충전하는 방법에 대한 동작 흐름도를 도시한 것이다.11 is a flowchart illustrating a method of wirelessly charging a plurality of electronic devices simultaneously through a multi-coil or wirelessly charging a large-capacity electronic device by overlapping multi-coils according to this specification.
제어부(130)는, 이동이 가능한 제1 1차 코일(Coil_1)의 동작 회로(제1 1차 코일에 연결되는 인버터)를 구동하여, 제1 1차 코일(Coil_1)이 펼쳐진 제1 위치에 전자 기기가 놓여 있는지를 확인하기 위한 검출 신호를 출력한다(S111).The
제어부(130)는, 응답 신호를 확인하여(S112), 응답 신호가 있으면(S112에서 YES), 제1 위치에 전력 수신 모듈을 포함하는 전자 기기가 놓여 있다고 판단하여, 제1 1차 코일(Coil_1)의 동작 회로를 제어하여 제1 1차 코일(Coil_1)을 통해 전력을 전송한다(S113).The
제어부(130)는, 이동이 가능한 제3 1차 코일(Coil_3)의 동작 회로(제3 1차 코일에 연결되는 인버터)를 구동하여, 제3 1차 코일(Coil_1)이 펼쳐진 제3 위치에 전자 기기가 놓여 있는지를 확인하기 위한 검출 신호를 출력한다(S114).The
제어부(130)는, 응답 신호를 확인하여(S115), 응답 신호가 있으면(S115에서 YES), 제3 위치에 전력 수신 모듈을 포함하는 전자 기기가 놓여 있다고 판단하여, 제3 1차 코일(Coil_3)의 동작 회로를 제어하여 제3 1차 코일(Coil_1)을 통해 전력을 전송한다(S116).The
제어부(130)는, 제2 위치에 고정된 제2 1차 코일(Coil_2)의 동작 회로(제2 1차 코일에 연결되는 인버터)를 구동하여, 제2 위치에 전자 기기가 놓여 있는지를 확인하기 위한 검출 신호를 출력한다(S117).The
제어부(130)는, 응답 신호를 확인하여(S118), 응답 신호가 있으면(S118에서 YES), 제2 위치에 전력 수신 모듈을 포함하는 전자 기기가 놓여 있다고 판단하고, 제1 위치 또는 제3 위치에도 전자 기기가 놓여 충전 중인지 즉, 1차 코일(Coil_1) 또는 제3 코일(Coil_3)이 동작하여 전력을 전송하고 있는지 확인한다(S119).The
제어부(130)는, 제1 1차 코일(Coil_1) 또는 제3 코일(Coil_3)이 동작을 수행하고 있다면(S119에서 YES), 제2 1차 코일(Coil_2)의 동작 회로를 제어하여 제3 1차 코일(Coil_1)을 통해 전력을 전송한다(S120).If the first primary coil (Coil_1) or the third coil (Coil_3) is performing an operation (YES in S119), the
반면, 제어부(130)는, 제1 1차 코일(Coil_1)과 제3 코일(Coil_3)이 동작을 수행하고 있지 않다면(S119에서 NO), 제2 위치에 놓인 전자 기기를 고출력으로 전력을 전송하기 위해, 제1 1차 코일(Coil_1)과 제3 코일(Coil_3)을 제2 위치로 이동시키고, 제1 내지 제3 1차 코일(Coil_1, Coil_2, Coil_3)을 직렬로 연결하고 직렬 연결된 1차 코일을 하나의 인버터에 연결한다(S121).On the other hand, if the first primary coil (Coil_1) and the third coil (Coil_3) are not performing an operation (NO in S119), the
그리고, 제어부(130)는, 직렬 연결된 제1 내지 제3 1차 코일(Coil_1, Coil_2, Coil_3)을 통해 제2 위치에 놓인 전자 기기에 전력을 고출력으로 전송할 수 있다(S122).In addition, the
S119 단계에서, 제1 1차 코일(Coil_1)과 제3 1차 코일(Coil_3) 중 하나만 동작하고 있는 경우, S121과 S122 단계에서 동작하고 있지 않는 1차 코일을 제2 위치로 이동시키고 이동한 1차 코일과 제2 1차 코일을 직렬 연결하고 직렬 연결된 1차 코일을 통해 전자 기기에 전력을 전송할 수도 있다.In step S119, when only one of the first primary coil (Coil_1) and the third primary coil (Coil_3) is operating, the primary coil that is not operating in steps S121 and S122 is moved to the second position and moved 1 The primary coil and the second primary coil may be connected in series and power may be transmitted to the electronic device through the series-connected primary coil.
제어부(130)는, S121 단계에서 1차 코일들을 직렬로 연결하지 않고 각각 대응하는 인버터에 연결된 상태를 유지하면서, 각 인버터의 동작 타이밍을 서로 동기시키면서 전력을 전송할 수도 있다.The
인터페이스 위에 놓인 전자 기기를 검출하기 위한 검출 신호를 출력하는 S111, S114 및 S117 단계는 순차적으로 수행되지 않고 동시에 수행될 수도 있다.Steps S111, S114, and S117 of outputting a detection signal for detecting the electronic device placed on the interface are not sequentially performed, but may be performed simultaneously.
도 12는 이 명세서에 따른 충전기의 분해 사시도를 도시한 것이다.12 shows an exploded perspective view of a charger according to this specification.
전자 기기에 유도 전력을 제공하는 무선 전력 전송 장치 또는 충전기(1)는, 상면에 충전 대상인 수신 모듈을 포함하는 전자 기기가 놓이고 동작 영역을 갖는 안착 면이 형성될 수 있고, 안착 면에 전자 기기가 놓이면 충전기가 이를 감지하여 무선 충전을 시작할 수 있다.The wireless power transmission device or
충전기(1)는 전면 케이스(161)와 후면 케이스(162) 사이에 전송 장치의 공진 회로(113)를 구성하는 1차 코일(115)이 장착될 수 있다. 1차 코일(115)은 소정 간격으로 이격된 둘 이상의 PCB 코일로 구성되는 멀티 코일이고, 그 중 일부가 코일 이동부(150)와 결합하여 레일(119)을 따라 그 위치를 바꿀 수 있다.In the
코일 이동부(150)가 전송 코일(115)과 연결되어 멀티 코일(115)을 구성하는 각 코일을 이동시킬 수 있는데, 레일(119)을 따라 코일을 이동시키면서 코일이 배치되는 수직 방향의 위치가 바뀔 수 있다. 각 코일이 펼쳐진 상태에서는 측면 기준으로 각 코일이 배치되는 수직 방향의 위치가 서로 같아 충전기(1)의 인터페이스 표면까지 거리가 같다. 또한, 하나 이상의 코일이 중첩 위치로 이동하여 중첩 위치에서 둘 이상의 코일이 중첩될 수 있도록 하기 위해 이동하는 코일을 안내하는 레일(119)이 수직 방향의 위치를 변경하는 구간을 포함하도록 설계될 수 있다.The
1차 코일이 펼쳐진 상태에서는 복수 개의 전자 기기를 동시에 같은 효율로 충전할 수 있고, 1차 코일이 중첩된 상태에서는 전자 기기를 고출력으로 충전할 수 있다.In a state in which the primary coil is unfolded, a plurality of electronic devices may be simultaneously charged with the same efficiency, and in a state in which the primary coils are overlapped, the electronic device may be charged with high output.
1차 코일(115) 아래에 차폐부(170)가 형성될 수 있다. 즉, 차폐부(170)는, 충전기(100)의 후면 케이스(162)와 전송 코일(115)의 사이에 형성될 수 있고, 1차 코일(115)의 외곽을 기준으로 적어도 일부가 초과하도록 형성될 수 있다.A
차폐부(170)는, 1차 코일(115)의 동작에 의해 회로 기판(미도시)에 장착되어 전송 장치의 인버터(111), 통신부(120) 및 제어부(130)를 구성하는 마이크로 프로세서, 메모리 등의 소자가 전자기적인 영향을 받거나 회로 기판에 장착된 소자들의 동작에 의해 1차 코일(115)이 전자기적인 영향을 받는 것을 방지할 수 있는데, 도금이 필요 없는 스테인리스나 티타늄 재질로 이루어질 수 있다.The
또한, 1차 코일(115)과 회로 기판(미도시) 사이에 페라이트 시트(미도시)가 마련되어, 1차 코일(115)이나 회로 기판에서 발생하는 와 전류(Eddy current) 등의 전자파 장애가 다른 부품에 영향을 미치지 않도록 할 수 있다.In addition, a ferrite sheet (not shown) is provided between the
충전기(1)는, 1차 코일을 포함하는 전력 변환부, 통신부, 제어부, 전원부 등이 하나의 몸체에 구비되는 구조로 형성되거나 또는 전송 코일과 차폐부(170)가 장착되는 제1 몸체 및 제1 몸체와 연결되어 전송 코일의 동작을 제어하기 위한 변환부, 통신부, 제어부, 전원부 등을 포함하는 제2 몸체로 분리되어 구성될 수 있다.The
또한, 충전기(1)의 몸체에는 디스플레이나 스피커와 같은 출력부, 사용자 입력부, 전원을 공급하기 위한 소켓이나 외부 기기가 결합되는 인터페이스 등이 배치될 수 있다. 수신 장치의 정렬 여부를 표시하도록 디스플레이가 전면 케이스(161)의 상면에 형성될 수 있고, 사용자 입력부와 소켓 등은 몸체 측면에 배치될 수 있다.In addition, an output unit such as a display or a speaker, a user input unit, a socket for supplying power, or an interface to which an external device is coupled may be disposed on the body of the
특히, 충전기(1)는, 둘 이상의 1차 코일이 중첩된 상태로 중첩 위치에서 무선 충전하는 동안 중첩 위치로 이동한 1차 코일이 원래 있던 위치에는 충전이 가능하지 않다는 것을 사용자에게 알릴 수 있다.In particular, the
즉 충전기(1)는, 1차 코일이 펼쳐진 제1 위치에 소정의 표시를 하되, 1차 코일이 제1 위치에 있을 때 제1 위치가 충전이 가능하다는 것을 알리도록 표시하는 제1 디스플레이 상태와 1차 코일이 제1 위치에서 중첩 위치로 이동했을 때 제1 위치가 충전이 불가능하다는 것을 알리도록 표시하는 제2 디스플레이 상태를 서로 다르게 할 수 있다. 이때 제2 디스플레이 상태는 아무 것도 표시하지 않는 상태일 수도 있다.That is, the
이에 따라, 이동하는 1차 코일이 펼쳐진 상태에서 놓이는 제1 위치가 제2 디스플레이 상태로 표시되면, 사용자가 제1 위치가 무선 충전이 안되는 위치로 판단하여 충전하고자 하는 전자 기기를 놓지 않고 제1 디스플레이 상태로 표시되는 다른 위치로 전자 기기를 놓도록 유도할 수 있다.Accordingly, when the first position in which the moving primary coil is placed in an unfolded state is displayed as the second display state, the user determines that the first position is a position where wireless charging is not possible and does not put the electronic device to be charged on the first display You may be prompted to place the electronic device in another location indicated by the status.
따라서, 1차 코일이 펼쳐진 상태에서 복수 개의 전자 기기를 동시에 같은 효율로 무선 충전할 수 있고, 또한 둘 이상의 1차 코일이 중첩된 상태에서 중첩 위치에 놓인 전자 기기를 높은 출력과 높은 효율로 무선 충전할 수 있게 된다. 또한, 1차 코일이 그 위치를 변경하는 경우에도 사용자가 충전 가능한 위치를 쉽게 확인할 수 있게 된다.Accordingly, it is possible to wirelessly charge a plurality of electronic devices at the same time with the same efficiency in a state in which the primary coil is unfolded, and also wirelessly charge an electronic device placed in an overlapping position in a state in which two or more primary coils are overlapped with high output and high efficiency. be able to do In addition, even when the primary coil changes its position, the user can easily check the charging position.
이 명세서에 기재된 무선 전력 전송 장치 및 방법은 아래와 같이 설명될 수 있다.The wireless power transmission apparatus and method described in this specification may be described as follows.
일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치는, 이격되어 배치되는 제1 코일과 제2 코일을 포함하여, 수신 장치의 2차 코일에 전력을 전송하기 위한, 둘 이상의 1차 코일; 직류 전원을 교류로 변환하여 둘 이상의 1차 코일에 공급하되 둘 이상의 1차 코일의 개수에 대응하는 개수를 포함하는 인버터; 둘 이상의 1차 코일 중 적어도 제1 코일을 이동시키기 위한 코일 이동부를 포함하여 구성되되, 코일 이동부는 제1 코일을 제1 위치에서 제2 코일이 있는 제2 위치로 이동시켜 제2 위치에서 제1 코일과 제2 코일을 중첩시킬 수 있다.A wireless power transmission device according to an embodiment, including a first coil and a second coil that are spaced apart, for transmitting power to the secondary coil of the receiving device, two or more primary coils; an inverter that converts direct current power into alternating current and supplies it to two or more primary coils, including a number corresponding to the number of two or more primary coils; and a coil moving unit for moving at least a first coil among the two or more primary coils, wherein the coil moving unit moves the first coil from the first position to a second position where the second coil is located so as to move the first coil from the second position to the first position. The coil and the second coil may be overlapped.
일 실시예에서, 제1 위치에서 제1 코일과 제2 위치에서 제2 코일이 수직 방향을 기준으로 같은 위치인 제1 높이에 위치할 수 있다.In one embodiment, the first coil at the first position and the second coil at the second position may be located at the same first height with respect to the vertical direction.
일 실시예에서, 제1 코일은 제1 위치에서 제2 위치로 이동할 때 수직 방향을 기준으로 제1 높이에서 제1 높이보다 높은 제2 높이로 이동할 수 있다.In an embodiment, the first coil may move from a first height to a second height higher than the first height in a vertical direction when moving from the first position to the second position.
일 실시예에서, 무선 전력 전송 장치는 제1 코일을 제1 위치와 제2 위치 사이에 이동하는 것을 안내하는 레일을 더 포함하여 구성되고, 레일은 제1 코일을 제1 위치에 제1 높이로 안내하는 제1 부분, 제1 코일을 제2 위치에 제2 높이로 안내하는 제2 부분 및 제1 부분과 제2 부분 사이에 제1 높이와 제2 높이 차이만큼 경사지는 제3 부분으로 구성될 수 있다.In one embodiment, the wireless power transfer device further comprises a rail for guiding the movement of the first coil between the first position and the second position, wherein the rail moves the first coil to the first position at a first height. a first portion for guiding, a second portion for guiding the first coil to a second position at a second height, and a third portion inclined between the first portion and the second portion by a difference of the first height and the second height. can
일 실시예에서, 무선 전력 전송 장치는 둘 이상의 1차 코일과 인버터의 연결을 제어하기 위한 스위치부를 더 포함하여 구성될 수 있다.In one embodiment, the wireless power transmitter may be configured to further include a switch for controlling the connection of two or more primary coils and the inverter.
일 실시예에서, 스위치부는 제1 코일이 제1 위치에 있을 때 제1 코일을 대응하는 제1 인버터에 연결하고 제2 코일을 대응하는 제2 인버터에 연결할 수 있다.In an embodiment, the switch unit may connect the first coil to the corresponding first inverter and connect the second coil to the corresponding second inverter when the first coil is in the first position.
일 실시예에서, 스위치부는 제1 코일이 제2 위치에 있을 때 제1 코일과 제2 코일을 직렬 연결하고 직렬 연결된 제1 코일과 제2 코일을 하나의 인버터에 연결할 수 있다.In an embodiment, the switch unit may connect the first coil and the second coil in series when the first coil is in the second position, and connect the series-connected first coil and the second coil to one inverter.
일 실시예에서, 1차 코일은 PCB 패턴의 코일일 수 있다.In one embodiment, the primary coil may be a coil of a PCB pattern.
일 실시예에서, 무선 전력 전송 장치는 1차 코일 아래에 배치되는 페라이트 시트를 더 포함하고, 제2 코일은 페라이트 시트에 고정될 수 있다.In an embodiment, the wireless power transmitter further includes a ferrite sheet disposed under the primary coil, and the second coil may be fixed to the ferrite sheet.
일 실시예에서, 1차 코일은 코일 이동부에 의해 제1 위치와 다른 제3 위치에서 제2 위치로 이동하는 제3 코일을 더 포함하고, 제1 코일과 제3 코일은 제2 코일을 중심으로 60도, 90도, 120도 또는 180도 각도로 배치될 수 있다.In an embodiment, the primary coil further includes a third coil moving from a third position different from the first position to a second position by the coil moving unit, and the first coil and the third coil are centered on the second coil. may be disposed at an angle of 60 degrees, 90 degrees, 120 degrees or 180 degrees.
다른 실시예에 따른 무선 전력 전송 방법은, 제1 위치에 전자 기기가 놓일 때, 제1 코일을 통해 전자 기기에 전력을 무선으로 전송하는 단계; 제1 위치에 전자 기기가 없고 제2 위치에 전가 기기가 놓일 때, 제1 코일을 제2 위치로 이동시켜 제2 코일과 중첩시키는 단계; 및 제1 코일과 제2 코일을 통해 제2 위치에 놓인 전자 기기에 전력을 무선으로 전송하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.A wireless power transmission method according to another embodiment includes: when the electronic device is placed in a first position, wirelessly transmitting power to the electronic device through a first coil; when there is no electronic device in the first position and the electric device is placed in the second position, moving the first coil to the second position to overlap the second coil; and wirelessly transmitting power to the electronic device placed at the second position through the first coil and the second coil.
일 실시예에서, 중첩시키는 단계는 제2 위치에서 중첩된 제1 코일과 제2 코일을 직렬 연결하고 직렬 연결된 제1 코일과 제2 코일을 하나의 인버터에 연결하는 단계를 포함할 수 있다.In an embodiment, the overlapping may include series-connecting the overlapping first coil and the second coil at the second position and connecting the series-connected first coil and the second coil to one inverter.
본 발명은 기재된 실시예들에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.The present invention is not limited to the described embodiments, and it is apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Accordingly, it should be said that such modifications or variations are included in the claims of the present invention.
1: 무선 전력 전송 장치
2: 전자 기기
100: 무선 전력 전송 모듈
110: 전력 변환부
111: 인버터
113: 공진 회로
115: 1차 코일
117: 스위치부
119: 레일
120: 통신부
130: 제어부
140: 전원부
150: 코일 이동부
161: 전면 케이스
162: 후면 케이스
170: 차폐부
200: 무선 전력 수신 모듈
210: 전력 수신부
220: 통신부
230: 제어부
240: 부하1: wireless power transmission device 2: electronic device
100: wireless power transmission module 110: power conversion unit
111: inverter 113: resonant circuit
115: primary coil 117: switch unit
119: rail 120: communication unit
130: control unit 140: power unit
150: coil moving unit 161: front case
162: rear case 170: shield
200: wireless power receiving module 210: power receiving unit
220: communication unit 230: control unit
240: load
Claims (12)
직류 전원을 교류로 변환하여 상기 둘 이상의 1차 코일에 공급하되 상기 둘 이상의 1차 코일의 개수에 대응하는 개수를 포함하는 인버터;
상기 둘 이상의 1차 코일 중 적어도 상기 제1 코일을 이동시키기 위한 코일 이동부를 포함하여 구성되되,
상기 코일 이동부는 상기 제1 코일을 제1 위치에서 상기 제2 코일이 있는 제2 위치로 이동시켜 상기 제2 위치에서 상기 제1 코일과 제2 코일을 중첩시키는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.Two or more primary coils, including a first coil and a second coil disposed to be spaced apart, for transmitting power to the secondary coil of the receiving device;
an inverter that converts direct current power into alternating current and supplies it to the two or more primary coils, the inverter including a number corresponding to the number of the two or more primary coils;
Doedoe comprising a coil moving part for moving at least the first coil among the two or more primary coils,
The coil moving unit moves the first coil from a first position to a second position where the second coil is located so that the first coil and the second coil are overlapped at the second position.
상기 제1 위치에서 상기 제1 코일과 상기 제2 위치에서 상기 제2 코일이 수직 방향을 기준으로 같은 위치인 제1 높이에 위치하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.The method of claim 1,
The wireless power transmitter, characterized in that the first coil in the first position and the second coil in the second position are positioned at the same first height with respect to the vertical direction.
상기 제1 코일은, 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로 이동할 때, 상기 수직 방향을 기준으로 상기 제1 높이에서 상기 제1 높이보다 높은 제2 높이로 이동하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.3. The method of claim 2,
The first coil, when moving from the first position to the second position, wireless power transmission device, characterized in that moving from the first height to a second height higher than the first height in the vertical direction .
상기 제1 코일을 상기 제1 위치와 제2 위치 사이에 이동하는 것을 안내하는 레일을 더 포함하여 구성되고,
상기 레일은, 상기 제1 코일을 상기 제1 위치에 상기 제1 높이로 안내하는 제1 부분, 상기 제1 코일을 상기 제2 위치에 상기 제2 높이로 안내하는 제2 부분 및 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에 상기 제1 높이와 상기 제2 높이 차이만큼 경사지는 제3 부분으로 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.4. The method of claim 3,
and a rail for guiding movement of the first coil between the first position and the second position;
The rail includes a first portion guiding the first coil to the first position to the first height, a second portion guiding the first coil to the second position to the second height, and the first portion and a third portion inclined by a difference between the first height and the second height between the second portion and the wireless power transmitter.
상기 둘 이상의 1차 코일과 상기 인버터의 연결을 제어하기 위한 스위치부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.The method of claim 1,
Wireless power transmission device, characterized in that it further comprises a switch for controlling the connection between the two or more primary coils and the inverter.
상기 스위치부는, 상기 제1 코일이 상기 제1 위치에 있을 때, 상기 제1 코일을 대응하는 제1 인버터에 연결하고, 상기 제2 코일을 대응하는 제2 인버터에 연결하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.6. The method of claim 5,
The switch unit, when the first coil is in the first position, connects the first coil to a corresponding first inverter, and connects the second coil to a corresponding second inverter. transmission device.
상기 스위치부는, 상기 제1 코일이 상기 제2 위치에 있을 때, 상기 제1 코일과 상기 제2 코일을 직렬 연결하고, 상기 직렬 연결된 제1 코일과 제2 코일을 하나의 인버터에 연결하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.7. The method of claim 6,
The switch unit, when the first coil is in the second position, connects the first coil and the second coil in series, and connects the series-connected first coil and the second coil to one inverter A wireless power transmission device.
상기 1차 코일은 PCB 패턴의 코일인 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.The method of claim 1,
The primary coil is a wireless power transmission device, characterized in that the coil of the PCB pattern.
상기 1차 코일 아래에 배치되는 페라이트 시트를 더 포함하고,
상기 제2 코일은 상기 페라이트 시트에 고정되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.The method of claim 1,
Further comprising a ferrite sheet disposed under the primary coil,
The second coil is a wireless power transmission device, characterized in that fixed to the ferrite sheet.
상기 1차 코일은 상기 코일 이동부에 의해 상기 제1 위치와 다른 제3 위치에서 상기 제2 위치로 이동하는 제3 코일을 더 포함하고,
상기 제1 코일과 제3 코일은 상기 제2 코일을 중심으로 60도, 90도, 120도 또는 180도 각도로 배치되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.The method of claim 1,
The primary coil further includes a third coil moving from a third position different from the first position to the second position by the coil moving unit,
The first coil and the third coil are wireless power transmitter, characterized in that disposed at an angle of 60 degrees, 90 degrees, 120 degrees or 180 degrees with respect to the second coil.
상기 제1 위치에 전자 기기가 없고 제2 위치에 전가 기기가 놓일 때, 상기 제1 코일을 상기 제2 위치로 이동시켜 제2 코일과 중첩시키는 단계; 및
상기 제1 코일과 제2 코일을 통해 상기 제2 위치에 놓인 전자 기기에 전력을 무선으로 전송하는 단계를 포함하여 이루어지는 무선 전력 전송 방법.wirelessly transmitting power to the electronic device through a first coil when the electronic device is placed in the first position;
moving the first coil to the second position to overlap the second coil when there is no electronic device in the first position and an electric device is placed in the second position; and
and transmitting power wirelessly to the electronic device placed at the second position through the first coil and the second coil.
상기 중첩시키는 단계는, 상기 제2 위치에서 중첩된 제1 코일과 제2 코일을 직렬 연결하고, 상기 직렬 연결된 제1 코일과 제2 코일을 하나의 인버터에 연결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 방법.12. The method of claim 11,
The overlapping step may include serially connecting a first coil and a second coil overlapped at the second position, and connecting the series-connected first coil and the second coil to one inverter. A wireless power transfer method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210007508A KR20220105002A (en) | 2021-01-19 | 2021-01-19 | Apparatus and method for transmitting power wirelessly |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210007508A KR20220105002A (en) | 2021-01-19 | 2021-01-19 | Apparatus and method for transmitting power wirelessly |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20220105002A true KR20220105002A (en) | 2022-07-26 |
Family
ID=82609763
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020210007508A KR20220105002A (en) | 2021-01-19 | 2021-01-19 | Apparatus and method for transmitting power wirelessly |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20220105002A (en) |
-
2021
- 2021-01-19 KR KR1020210007508A patent/KR20220105002A/en active Search and Examination
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105515216B (en) | Apparatus and method for wireless power transmission | |
US20190371515A1 (en) | Multiple coils for transmitting power wirelessly | |
KR102145497B1 (en) | Method and apparatus for transmitting power wirelessly | |
US10819163B2 (en) | Apparatus and method for transmitting power wirelessly | |
US20150349545A1 (en) | Apparatus for wirelessly transmitting power | |
US20230238836A1 (en) | Apparatus and method for transmitting power wirelessly | |
KR20220085442A (en) | Apparatus and method for transmitting power wirelessly | |
KR20220105002A (en) | Apparatus and method for transmitting power wirelessly | |
KR102565136B1 (en) | Coil for transmitting and receiving power wirelessly | |
KR20210100878A (en) | Apparatus and method for transmitting power wirelessly | |
US11936215B2 (en) | Apparatus and method for transmitting power wirelessly | |
KR20220117683A (en) | Apparatus and method for transmitting power wirelessly | |
KR20220123938A (en) | Multiple coils for transmitting power wirelessly | |
KR20210058360A (en) | Apparatus and method for transmitting power wirelessly | |
KR20210100876A (en) | Apparatus and method for transmitting power wirelessly | |
KR20230032508A (en) | Wireless charger embedded in cup holder | |
KR20220102869A (en) | Apparatus and method for receiving power wirelessly | |
KR20190138534A (en) | Coil for transmitting and receiving power wirelessly | |
KR20220119881A (en) | Method for transmitting power wirelessly and apparatus for maintaining temperature | |
KR20210105588A (en) | Apparatus and method for transmitting power wirelessly | |
KR20240018857A (en) | Apparatus and method for transmitting power wirelessly | |
KR20180085476A (en) | Apparatus and method for transmitting power wirelessly | |
KR20220067867A (en) | Wireless charging apparatus and wireless charging method | |
KR20230011607A (en) | Apparatus and method for transmitting power wirelessly | |
KR20210112529A (en) | Power relay apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination |