KR20230115946A

KR20230115946A - Wireless power transmitter

Info

Publication number: KR20230115946A
Application number: KR1020230093864A
Authority: KR
Inventors: 박재희; 권용일
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2016-07-18
Filing date: 2023-07-19
Publication date: 2023-08-03
Also published as: KR20230115949A; KR20230115952A; KR20230115947A; KR20230115951A; KR20230117290A; KR20230115955A; KR20230115954A; KR20230079329A; KR20230115945A; KR20230115956A; KR20230115948A; KR20230117289A; KR20180009294A; KR20230115950A; KR20230115953A; KR20230079330A; KR20230117291A; KR20230117292A; KR102628358B1

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 FOD(Foreign Object Detection) 상태 패킷을 무선 전력 수신기로부터 수신하는 수신부; 및 이물질이 무선 전력 송신기의 충전 영역에 존재하는지 아닌지를 나타내는 응답을 상기 무선 전력 수신기에게 전송하는 송신부를 포함하고, 상기 FOD 상태 패킷은 모드 비트 필드를 포함하며, 상기 모드 비트 필드는 상기 FOD 상태 패킷이 상기 무선 전력 수신기의 기준 피크 주파수를 포함하는지를 나타내고, 상기 기준 피크 주파수는 상기 무선 전력 수신기에게 미리 할당되며, 상기 응답은 전송된 전력 신호의 측정된 피크 주파수와 상기 FOD 상태 패킷에 포함된 상기 기준 피크 주파수에 기초한 적응적 임계 주파수를 이용하여 결정된다.A wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention includes a receiver configured to receive a Foreign Object Detection (FOD) status packet from a wireless power receiver; and a transmitter for transmitting to the wireless power receiver a response indicating whether a foreign object exists in a charging area of the wireless power transmitter, wherein the FOD status packet includes a mode bit field, wherein the mode bit field comprises the FOD status packet indicates whether the reference peak frequency of the wireless power receiver is included, the reference peak frequency is pre-allocated to the wireless power receiver, and the response is the measured peak frequency of the transmitted power signal and the reference included in the FOD status packet. It is determined using an adaptive threshold frequency based on the peak frequency.

Description

Wireless power transmitter {WIRELESS POWER TRANSMITTER}

본 발명은 무선 전력 전송 기술에 관한 것으로서, 상세하게, 무선 전력 송신 장치에서 이물질을 검출하는 방법 및 그를 위한 장치에 관한 것이다.The present invention relates to wireless power transmission technology, and more particularly, to a method for detecting a foreign substance in a wireless power transmission device and an apparatus therefor.

최근 정보 통신 기술이 급속도로 발전함에 따라, 정보 통신 기술을 기반으로 하는 유비쿼터스 사회가 이루어지고 있다.Recently, as information and communication technology develops rapidly, a ubiquitous society based on information and communication technology has been established.

언제 어디서나 정보통신 기기들이 접속되기 위해서는 사회 모든 시설에 통신 기능을 가진 컴퓨터 칩을 내장시킨 센서들이 설치되어야 한다. 따라서 이들 기기나 센서의 전원 공급 문제는 새로운 과제가 되고 있다. 또한 휴대폰뿐만 아니라 블루투스 핸드셋과 아이팟 같은 뮤직 플레이어 등의 휴대기기 종류가 급격히 늘어나면서 배터리를 충전하는 작업이 사용자에게 시간과 수고를 요구하고 됐다. 이러한 문제를 해결하는 방법으로 무선 전력 전송 기술이 최근 들어 관심을 받고 있다.In order to access information and communication devices anytime and anywhere, sensors embedded with computer chips with communication functions must be installed in all social facilities. Therefore, the problem of supplying power to these devices or sensors is becoming a new challenge. In addition, as the types of portable devices such as mobile phones as well as Bluetooth handsets and music players such as iPods are rapidly increasing, the task of charging the batteries is requiring time and effort from users. As a method of solving this problem, a wireless power transfer technology has recently been attracting attention.

무선 전력 전송 기술(wireless power transmission 또는 wireless energy transfer)은 자기장의 유도 원리를 이용하여 무선으로 송신기에서 수신기로 전기 에너지를 전송하는 기술로서, 이미 1800년대에 전자기유도 원리를 이용한 전기 모터나 변압기가 사용되기 시작했고, 그 후로는 고주파, Microwave, 레이저 등과 같은 전자파를 방사해서 전기에너지를 전송하는 방법도 시도되었다. 우리가 흔히 사용하는 전동칫솔이나 일부 무선면도기도 실상은 전자기유도 원리로 충전된다.Wireless power transmission or wireless energy transfer is a technology that transmits electrical energy wirelessly from a transmitter to a receiver using the induction principle of a magnetic field. Electric motors or transformers using the principle of electromagnetic induction have already been used in the 1800s. After that, a method of transmitting electric energy by radiating electromagnetic waves such as high frequency, microwave, and laser was also attempted. In fact, electric toothbrushes and some cordless razors that we commonly use are charged using the principle of electromagnetic induction.

현재까지 무선을 이용한 에너지 전달 방식은 크게 자기 유도 방식, 자기 공진(Electromagnetic Resonance) 방식 및 단파장 무선 주파수를 이용한 RF 전송 방식 등으로 구분될 수 있다.Until now, energy transfer methods using wireless can be largely classified into magnetic induction methods, magnetic resonance (Electromagnetic Resonance) methods, and RF transmission methods using short-wavelength radio frequencies.

자기 유도 방식은 두 개의 코일을 서로 인접시킨 후 한 개의 코일에 전류를 흘려보내면 이 때 발생한 자속(MagneticFlux)이 다른 코일에 기전력을 일으키는 현상을 사용한 기술로서, 휴대폰과 같은 소형기기를 중심으로 빠르게 상용화가 진행되고 있다. 자기 유도 방식은 최대 수백 키로와트(kW)의 전력을 전송할 수 있고 효율도 높지만 최대 전송 거리가 1센티미터(cm) 이하이므로 일반적으로 충전기나 바닥에 인접시켜야 하는 단점이 있다.The magnetic induction method is a technology that uses a phenomenon that when two coils are placed adjacent to each other and current is passed through one coil, the magnetic flux generated at this time causes an electromotive force in the other coil. It is rapidly commercialized around small devices such as mobile phones. is in progress The magnetic induction method can transmit power of up to hundreds of kilowatts (kW) and has high efficiency, but the maximum transmission distance is less than 1 cm (cm), so it generally has a disadvantage that it must be adjacent to a charger or the floor.

자기 공진 방식은 전자기파나 전류 등을 활용하는 대신 전기장이나 자기장을 이용하는 특징이 있다. 자기 공진 방식은 전자파 문제의 영향을 거의 받지 않으므로 다른 전자 기기나 인체에 안전하다는 장점이 있다. 반면, 한정된 거리와 공간에서만 활용할 수 있으며 에너지 전달 효율이 다소 낮다는 단점이 있다.The magnetic resonance method is characterized by using an electric field or a magnetic field instead of using electromagnetic waves or current. The magnetic resonance method has the advantage that it is safe for other electronic devices or the human body because it is hardly affected by electromagnetic problems. On the other hand, it can be used only in a limited distance and space and has a disadvantage that the energy transfer efficiency is somewhat low.

단파장 무선 전력 전송 방식-간단히, RF 전송 방식-은 에너지가 라디오 파(RadioWave)형태로 직접 송수신될 수 있다는 점을 활용한 것이다. 이 기술은 렉테나(rectenna)를 이용하는 RF 방식의 무선 전력 전송 방식으로서, 렉테나는 안테나(antenna)와 정류기(rectifier)의 합성어로서 RF 전력을 직접 직류 전력으로 변환하는 소자를 의미한다. 즉, RF 방식은 AC 라디오파를 DC로 변환하여 사용하는 기술로서, 최근 효율이 향상되면서 상용화에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.The short-wavelength wireless power transmission scheme—briefly, the RF transmission scheme—takes advantage of the fact that energy can be directly transmitted and received in the form of radio waves. This technology is an RF wireless power transmission method using a rectenna, and the rectenna is a compound word of an antenna and a rectifier, and means an element that directly converts RF power into DC power. That is, the RF method is a technology that converts AC radio waves into DC and uses them. As efficiency has recently improved, research on commercialization has been actively conducted.

무선 전력 전송 기술은 모바일 뿐만 아니라 IT, 철도, 가전 산업 등 산업 전반에 다양하게 활용될 수 있다.Wireless power transmission technology can be used not only in mobile, but also in various industries such as IT, railway, and home appliance industries.

무선 충전 가능 영역에 무선 전력 수신기가 아닌 전도체-즉, FO(Foreign Object)가 존재하는 경우, FO에는 무선 전력 송신기로부터 송출된 전자기 신호가 유도되어 온도가 상승할 수 있다. 일 예로, FO는 동전, 클립, 핀, 볼펜 등을 포함할 수 있다.When a conductor other than a wireless power receiver, that is, a foreign object (FO) exists in the wireless charging area, the electromagnetic signal transmitted from the wireless power transmitter is induced in the FO, and the temperature may rise. For example, FO may include coins, clips, pins, ballpoint pens, and the like.

만약, 무선 전력 수신기와 무선 전력 송신기 사이에 FO가 존재하는 경우, 무선 충전 효율이 현저히 떨어질 뿐만 아니라 FO 주변 온도 상승으로 인해 무선 전력 수신기와 무선 전력 송신기의 온도가 함께 상승할 수 있다. 만약, 충전 영역에 위치한 FO가 제거되지 않는 경우, 전력 낭비가 초래될 뿐만 아니라 과열로 인해 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기의 손상이 야기될 수 있다.If the FO exists between the wireless power receiver and the wireless power transmitter, the wireless charging efficiency may significantly decrease and the temperature of the wireless power receiver and the wireless power transmitter may increase together due to the temperature increase around the FO. If the FO located in the charging area is not removed, power is wasted and overheating may cause damage to the wireless power transmitter and the wireless power receiver.

따라서, 충전 영역에 위치한 FO를 검출하는 것은 무선 충전 기술 분야에서 중요한 이슈로 부각되고 있다.Therefore, detecting the FO located in the charging area has emerged as an important issue in the field of wireless charging technology.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 무선 충전을 위한 이물질 검출 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공하는 것이다.The present invention was conceived to solve the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a method for detecting foreign matter for wireless charging and a device and system therefor.

본 발명의 다른 목적은 동작 주파수 대역 내 특정 주파수에 상응하여 측정된 품질 인자 값에 기반하여 이물질을 검출하는 것이 가능한 무선 전력 송신기를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a wireless power transmitter capable of detecting a foreign material based on a quality factor value measured corresponding to a specific frequency within an operating frequency band.

본 발명의 다른 목적은 동작 주파수 대역 내 특정 주파수에 상응하여 측정된 품질 인자 평균 값에 기반하여 이물질을 검출하는 것이 가능한 무선 전력 송신기를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a wireless power transmitter capable of detecting a foreign material based on an average value of a quality factor measured corresponding to a specific frequency within an operating frequency band.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below. You will be able to.

본 발명은 무선 충전을 위한 이물질 검출 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공할 수 있다.The present invention may provide a method for detecting foreign matter for wireless charging and an apparatus and system therefor.

상기 응답은 상기 무선 전력 송신기에 의해 전송된 상기 전력 신호의 상기 측정된 피크 주파수가 상기 적응적 임계 주파수보다 클 때 상기 이물질이 상기 충전 영역에 존재하는 것을 나타낼 수 있다.The response may indicate that the foreign material is present in the charging area when the measured peak frequency of the power signal transmitted by the wireless power transmitter is greater than the adaptive threshold frequency.

상기 응답은 상기 무선 전력 송신기에 의해 전송된 상기 전력 신호의 상기 측정된 피크 주파수가 상기 적응적 임계 주파수와 같거나 상기 적응적 임계 주파수보다 작을 때 상기 이물질이 상기 충전 영역에 존재하지 않는 것을 나타낼 수 있다.The response may indicate that the foreign matter is not present in the charging area when the measured peak frequency of the power signal transmitted by the wireless power transmitter is equal to or less than the adaptive threshold frequency. there is.

상기 전력 신호의 상기 피크 주파수는 상기 이물질이 상기 충전 영역에 존재할 때 상기 기준 피크 주파수로부터 쉬프트될 수 있다.The peak frequency of the power signal may be shifted from the reference peak frequency when the foreign material is present in the charging area.

상기 기준 피크 주파수는 상기 무선 전력 송신기의 동작 주파수 대역 내 품질 인자에 대응하는 주파수를 포함할 수 있다.The reference peak frequency may include a frequency corresponding to a quality factor within an operating frequency band of the wireless power transmitter.

상기 이물질이 상기 충전 영역에 존재하는 것을 나타내는 응답을 전송하면, 무선 전력의 전송을 중단할 수 있다.When a response indicating that the foreign material is present in the charging area is transmitted, transmission of wireless power may be stopped.

상기 FOD 상태 패킷은 2bit 길이의 모드 필드 및 1byte의 데이터 값을 포함하고, 상기 FOD 상태 패킷의 상기 데이터 값은 상기 모드 필드의 값에 의해 정해질 수 있다.The FOD status packet includes a mode field with a length of 2 bits and a data value of 1 byte, and the data value of the FOD status packet may be determined by the value of the mode field.

상기 FOD 상태 패킷은 2byte의 길이를 갖고, 상기 FOD 상태 패킷의 1byte는 6bit 길이의 예약 필드 및 2bit 길이의 모드 필드를 포함하고, 상기 모드 필드는 상기 FOD 상태 패킷이 상기 무선 전력 수신기의 기준 피크 주파수에 관한 정보를 포함하는지를 나타낼 수 있다.The FOD status packet has a length of 2 bytes, and 1 byte of the FOD status packet includes a 6-bit long reservation field and a 2-bit long mode field, wherein the mode field determines whether the FOD status packet corresponds to a reference peak frequency of the wireless power receiver. It can indicate whether it includes information about.

상기 무선 전력 수신기의 존재를 감지하기 위하여 감지 신호를 상기 무선 전력 수신기에 송출하는 송신 코일부를 더 포함하고, 상기 송신 코일부는 복수의 송신 코일을 포함하고, 상기 감지 신호에 대한 응답으로 상기 무선 전력 수신기에 의해 전송된 신호 세기 지시자를 수신하고, 상기 제어부는 상기 복수의 송신 코일 중 상기 신호 세기 지시자를 수신한 송신 코일을 전력 전송 코일로 선택할 수 있다.A transmission coil unit for transmitting a detection signal to the wireless power receiver to detect the presence of the wireless power receiver, wherein the transmission coil unit includes a plurality of transmission coils, and the wireless power receiver is in response to the detection signal. A signal strength indicator transmitted by a receiver is received, and the control unit may select a transmission coil that has received the signal strength indicator among the plurality of transmission coils as a power transmission coil.

상기 수신부는 상기 무선 전력 송신기와 상기 무선 전력 수신기 간 정보 교환을 위한 패킷을 더 수신하고, 상기 정보 교환을 위한 패킷은 신호 세기(Signal Strength) 패킷, 전력 전송 종료(End Power Transfer) 패킷, 전력 제어 보류(Power Control Hold-off) 패킷, 구성 패킷, 수신기 식별 정보를 전송하기 위한 식별 패킷, 확장 식별 패킷, 일반 요구 패킷, 특별 요구 패킷, 제어 오류 패킷, 재협상 패킷, 24비트 수신 전력 패킷, 8비트 수신 전력 패킷 및 충전 상태 패킷 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The receiving unit further receives packets for information exchange between the wireless power transmitter and the wireless power receiver, and the packets for information exchange include a signal strength packet, an end power transfer packet, and a power control packet. Power Control Hold-off Packet, Configuration Packet, Identification Packet to Send Receiver Identification Information, Extended Identification Packet, General Request Packet, Special Request Packet, Control Error Packet, Renegotiation Packet, 24-bit Receive Power Packet, 8-bit It may include at least one of a received power packet and a charging status packet.

본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서의 이물질 검출 방법은 1 주파수에 대한 제1 품질 인자 값을 측정하는 단계와 제2 주파수에 대한 제2 품질 인자 값을 측정하는 단계와 상기 제1 품질 인자 값과 상기 제2 품질 인자 값에 기반하여 충전 영역상의 이물질의 존재 상태를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.A foreign matter detection method in a wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention includes measuring a first quality factor value for one frequency and measuring a second quality factor value for a second frequency, and the first quality factor value. The method may include determining a presence state of the foreign matter in the filling area based on the factor value and the second quality factor value.

일 예로, 상기 제2 주파수가 상기 제1 주파수보다 크며, 상기 제2 품질 인자 값이 상기 제1 품질 인자 값보다 크면, 상기 충전 영역에 이물질이 존재하는 것으로 판단될 수 있다.For example, when the second frequency is greater than the first frequency and the value of the second quality factor is greater than the value of the first quality factor, it may be determined that a foreign material is present in the charging area.

다른 일 예로, 상기 제2 품질 인자 값이 상기 제1 품질 인자 값보다 크면, 상기 충전 영역에 정렬되지 않은 무선 전력 수신기가 존재하는 것으로 판단될 수 있다.As another example, if the value of the second quality factor is greater than the value of the first quality factor, it may be determined that a wireless power receiver that is not aligned in the charging area exists.

또한, 상기 이물질 검출 방법은 결정된 상기 이물질의 존재 상태에 따라 무선 전력을 송신하는 단계를 더 포함하고, 상기 이물질 존재 여부 상태는 이물질 존재 상태 및 이물질 미존재 상태를 포함할 수 있다.The foreign matter detection method may further include transmitting wireless power according to the determined existence state of the foreign matter, and the foreign matter existence state may include a foreign substance existence state and a foreign substance non-existence state.

또한, 상기 이물질 존재 상태는 상기 제2 품질 인자 값이 상기 제1 품질 인자 값보다 큰 상태를 포함할 수 있다.Also, the presence state of the foreign matter may include a state in which the value of the second quality factor is greater than the value of the first quality factor.

또한, 상기 이물질 미존재 상태는 상기 제2 품질 인자 값이 상기 제1 품질 인자 값보다 작거나 같은 상태를 포함할 수 있다.Also, the non-existence state of the foreign matter may include a state in which the value of the second quality factor is less than or equal to the value of the first quality factor.

또한, 상기 이물질 검출 방법은 상기 판단 결과, 상기 충전 영역에 이물질의 존재가 감지되면, 소정 알람 신호를 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.The foreign matter detection method may further include outputting a predetermined alarm signal when the existence of a foreign matter is detected in the charging area as a result of the determination.

또한, 상기 이물질 검출 방법은 상기 이물질의 존재가 감지되었을 때, 전력 전송 중인 경우, 전력 전송을 일시 중단시키는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the foreign matter detection method may further include temporarily stopping power transmission when power is being transmitted when the existence of the foreign matter is detected.

또한, 상기 이물질 검출 방법은 상기 전력 전송이 일시 중단된 상태에서 상기 감지된 이물질이 충전 영역에서 제거되었는지 확인하는 단계를 더 포함하되, 상기 확인 결과, 상기 감지된 이물질이 제거된 경우, 상기 일시 중단된 전력 전송이 재개될 수 있다.In addition, the foreign matter detection method further includes checking whether the detected foreign matter is removed from the charging area in a state in which the power transmission is temporarily suspended. As a result of the checking, when the detected foreign matter is removed, the temporary stopping power transfer can be resumed.

또한, 상기 이물질 검출 방법은 상기 알람 신호 출력 후 선택 단계로 진입하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the foreign matter detection method may further include entering into a selection step after outputting the alarm signal.

또한, 상기 이물질 검출 방법은 상기 알림 신호 출력 후 상기 선택 단계로의 진입 전 상기 감지된 이물질이 충전 영역에서 제거되었는지 확인하는 단계를 더 포함하고, 상기 확인 결과, 상기 이물질이 제거된 경우, 상기 선택 단계로 진입할 수 있다.The foreign matter detection method may further include checking whether the detected foreign material is removed from the charging area after the notification signal is output and before entering the selection step, and as a result of the check, when the foreign material is removed, the selection step can be entered.

또한, 상기 제2 품질 인자 값에서 상기 제1 품질 인자 값을 뺀 값이 소정 기준치를 초과하면, 상기 충전 영역에 이물질이 존재하는 것으로 판단될 수 있다.In addition, when a value obtained by subtracting the value of the first quality factor from the value of the second quality factor exceeds a predetermined reference value, it may be determined that a foreign material is present in the filling area.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서의 이물질 검출 방법은 동작 주파수 대역 내 소정 상한 주파수 대역에 상응하는 제1 품질 인자 평균 값을 산출하는 단계와 상기 동작 주파수 대역 내 소정 하한 주파수 대역에 상응하는 제2 품질 인자 평균 값을 산출하는 단계와 상기 제1 품질 인자 평균 값과 상기 제2 품질 인자 평균 값에 기반하여 상기 무선 전력 송신기의 충전 영역에 이물질이 존재하는지 판단하는 단계를 포함할 수 있다.A foreign material detection method in a wireless power transmitter according to another embodiment of the present invention includes calculating an average value of a first quality factor corresponding to a predetermined upper limit frequency band within an operating frequency band, and a predetermined lower limit frequency band within the operating frequency band. Calculating a corresponding average value of the second quality factor, and determining whether a foreign material exists in the charging area of the wireless power transmitter based on the average value of the first quality factor and the average value of the second quality factor. there is.

일 예로, 상기 제1 품질 인자 평균 값이 상기 제2 품질 인자 평균 값보다 크면, 상기 충전 영역에 이물질이 존재하는 것으로 판단될 수 있다.For example, when the average value of the first quality factor is greater than the average value of the second quality factor, it may be determined that a foreign material is present in the filling area.

다른 일 예로, 상기 제1 품질 인자 평균 값에서 상기 제2 품질 인자 평균 값을 뺀 값이 소정 기준치를 초과하면 상기 충전 영역에 이물질이 존재하는 것으로 판단될 수도 있다.As another example, when a value obtained by subtracting the average value of the second quality factor from the average value of the first quality factor exceeds a predetermined reference value, it may be determined that a foreign material is present in the filling area.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기에 구비되는 이물질 검출 장치는 미리 설정된 동작 주파수 대역 내 제1 주파수에 대한 제1 품질 인자 값을 측정하고, 상기 동작 주파수 대역 내 제2 주파수에 대한 제2 품질 인자 값을 측정하는 품질 인자 측정부와 상기 제1 품질 인자 값과 상기 제2 품질 인자 값에 기반하여 충전 영역에 이물질이 존재하는지 판단하는 검출부를 포함할 수 있다.A foreign material detection apparatus provided in a wireless power transmitter according to another embodiment of the present invention measures a first quality factor value for a first frequency within a preset operating frequency band, and measures a value for a second quality factor within the operating frequency band. It may include a quality factor measurement unit that measures a second quality factor value and a detection unit that determines whether a foreign material is present in the filling area based on the first quality factor value and the second quality factor value.

일 예로, 상기 제2 주파수가 상기 제1 주파수보다 크고, 상기 제2 품질 인자 값이 상기 제1 품질 인자 값보다 크면, 상기 검출부가 상기 충전 영역에 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.For example, when the second frequency is greater than the first frequency and the value of the second quality factor is greater than the value of the first quality factor, the detection unit may determine that a foreign substance is present in the filling area.

다른 일 예로, 상기 제2 주파수가 상기 제1 주파수보다 크고, 상기 제2 품질 인자 값이 상기 제1 품질 인자 값보다 크면, 상기 검출부가 상기 충전 영역에 정렬되지 않은 무선 전력 수신기가 존재하는 것으로 판단할 수도 있다.As another example, if the second frequency is greater than the first frequency and the value of the second quality factor is greater than the value of the first quality factor, the detection unit determines that a wireless power receiver that is not aligned with the charging area exists. You may.

또한, 상기 이물질 검출 장치는 상기 판단 결과, 상기 충전 영역에 이물질의 존재가 감지되면, 소정 알람 신호를 출력하는 알람부를 더 포함할 수 있다.In addition, the foreign matter detection device may further include an alarm unit that outputs a predetermined alarm signal when the existence of a foreign material is detected in the charging area as a result of the determination.

또한, 상기 이물질 검출 장치는 상기 이물질의 존재가 감지되었을 때, 전력 전송 중인 경우, 상기 전력 전송을 일시 중단시키는 제어부를 더 포함할 수 있다.In addition, the foreign matter detection device may further include a control unit that temporarily suspends the power transmission when the presence of the foreign matter is detected and power transmission is in progress.

또한, 상기 제어부가 상기 전력 전송이 일시 중단된 상태에서 상기 감지된 이물질이 충전 영역에서 제거되었는지 확인하고, 상기 확인 결과, 상기 감지된 이물질이 제거된 경우, 상기 일시 중단된 전력 전송을 재개시킬 수도 있다.In addition, the control unit may check whether the detected foreign material is removed from the charging area while the power transmission is temporarily suspended, and, as a result of the check, if the detected foreign material is removed, the temporarily suspended power transmission may be resumed. there is.

또한, 상기 제어부가 상기 알람 신호 출력 후 선택 단계로 진입하도록 제어할 수 있다.In addition, the control unit may control to enter a selection step after outputting the alarm signal.

또한, 상기 알림 신호 출력 후 상기 선택 단계로의 진입 전 상기 제어부가 상기 감지된 이물질이 충전 영역에서 제거되었는지 확인하고, 상기 확인 결과, 상기 이물질이 제거된 경우, 상기 선택 단계로 진입하도록 제어할 수 있다.In addition, after the notification signal is output, before entering the selection step, the control unit may check whether the detected foreign matter is removed from the charging area, and if the foreign matter is removed as a result of the check, control to enter the selection step. there is.

또한, 상기 제2 주파수가 상기 제1 주파수보다 크고, 상기 제2 품질 인자 값에서 상기 제1 품질 인자 값을 뺀 값이 소정 기준치를 초과하면, 상기 검출부가 상기 충전 영역에 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.In addition, when the second frequency is greater than the first frequency and a value obtained by subtracting the first quality factor value from the second quality factor value exceeds a predetermined reference value, the detection unit determines that a foreign substance is present in the filling area. can do.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기에 구비되는 이물질 검출 장치는 소정 동작 주파수 대역 내 품질 인자 값을 측정하는 품질 인자 측정부와 상기 동작 주파수 대역 내 소정 상한 주파수 대역에 상응하여 측정된 적어도 하나의 상기 품질 인자 값에 기반하여 제1 품질 인자 평균 값을 산출하고 상기 동작 주파수 대역 내 소정 하한 주파수 대역에 상응하여 측정된 적어도 하나의 상기 품질 인자 값에 기반하여 제2 품질 인자 평균 값을 산출하는 평균 산출부와 상기 제1 품질 인자 평균 값과 상기 제2 품질 인자 평균 값에 기반하여 상기 무선 전력 송신기의 충전 영역에 이물질이 존재하는지 판단하는 검출부를 포함할 수 있다.A foreign material detection apparatus provided in a wireless power transmitter according to another embodiment of the present invention includes a quality factor measurement unit for measuring a quality factor value within a predetermined operating frequency band and a quality factor measurement unit measured corresponding to a predetermined upper limit frequency band within the operating frequency band. A first quality factor average value is calculated based on the at least one quality factor value, and a second quality factor average value is calculated based on the at least one quality factor value measured corresponding to a predetermined lower limit frequency band within the operating frequency band. It may include an average calculation unit that calculates and a detection unit that determines whether a foreign substance is present in a charging area of the wireless power transmitter based on the average value of the first quality factor and the average value of the second quality factor.

일 예로, 상기 검출부가 상기 제1 품질 인자 평균 값이 상기 제2 품질 인자 평균 값보다 크면, 상기 충전 영역에 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.For example, if the average value of the first quality factor is greater than the average value of the second quality factor, the detection unit may determine that a foreign material is present in the filling area.

다른 일 예로, 상기 검출부가 상기 제1 품질 인자 평균 값에서 상기 제2 품질 인자 평균 값을 뺀 값이 소정 기준치를 초과하면 상기 충전 영역에 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수도 있다.As another example, the detection unit may determine that a foreign material is present in the filling area when a value obtained by subtracting the average value of the second quality factor from the average value of the first quality factor exceeds a predetermined reference value.

본 발명의 또 다른 일 실시예는 상기 이물질 검출 방법들 중 어느 하나의 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체가 제공될 수 있다.Another embodiment of the present invention may be provided with a computer-readable recording medium recording a program for executing any one of the foreign material detection methods.

상기 본 발명의 양태들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.The above aspects of the present invention are only some of the preferred embodiments of the present invention, and various embodiments in which the technical features of the present invention are reflected are detailed descriptions of the present invention to be detailed below by those skilled in the art. It can be derived and understood based on.

본 발명에 따른 방법, 장치 및 시스템에 대한 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.Effects of the method, apparatus and system according to the present invention are described as follows.

본 발명은 무선 충전을 위한 이물질 검출 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공하는 장점이 있다.The present invention has the advantage of providing a foreign matter detection method for wireless charging and a device and system therefor.

또한, 본 발명은 동작 주파수 대역 내 특정 주파수에 상응하여 측정된 품질 인자 값에 기반하여 이물질을 검출하는 것이 가능한 무선 전력 송신기를 제공하는 장점이 있다.In addition, the present invention has an advantage of providing a wireless power transmitter capable of detecting a foreign material based on a quality factor value measured corresponding to a specific frequency within an operating frequency band.

또한, 본 발명은 동작 주파수 대역 내 특정 주파수에 상응하여 측정된 품질 인자 평균 값에 기반하여 이물질을 검출하는 것이 가능한 무선 전력 송신기를 제공하는 장점이 있다.In addition, the present invention has an advantage of providing a wireless power transmitter capable of detecting a foreign material based on an average value of a quality factor measured corresponding to a specific frequency within an operating frequency band.

또한, 본 발명은 이물질 검출 오류를 최소화시키는 장점이 있을 뿐만 아니라 이를 통해 불필요한 전력 낭비 및 장비 손상을 최소화시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있다.In addition, the present invention has the advantage of minimizing foreign matter detection errors, and through this, an effect of minimizing unnecessary power waste and equipment damage can be expected.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects obtainable in the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below. will be.

도 1은 본 발명에 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명에 다른 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템에서의 감지 신호 전송 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 7은 상기 도 6에 따른 무선 전력 송신기와 연동되는 무선 전력 수신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 신호의 변조 및 복조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른, 패킷 포맷을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 패킷의 종류를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 FOD 상태 패킷의 메시지 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 FOD 상태 패킷의 메시지 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 FOD 상태 패킷의 메시지 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 FO 검출 장치의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 품질 인자 값에 기반한 FO 검출 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 16은 도 15의 실시예에 상응하는 FO 검출 장치의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 17은 본 발명의 다른 일 실시예에 품질 인자 값에 기반한 FO 검출 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 18은 도 17의 실시예에 상응하는 FO 검출 장치의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 19 내지 도 23은 상기 도 15 내지 도 18의 실시예들의 논리적인 근거를 설명하기 위한 실험 결과 그래프이다.
도 24는 무선전력 송신기의 충전 영역에 무선전력 수신기와 이물질의 배치에 따른 품질 인자 값과 최대 품질 인자 피크(Peak) 주파수 사이의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질 검출 장치에서의 이물질 검출을 위한 상태 천이 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 26은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이물질 검출 장치에서의 이물질 검출을 위한 상태 천이 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 27은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 FOD 상태 패킷의 메시지 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 28은 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질 검출 장치에서의 이물질 검출을 위한 상태 천이 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 29는 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질 검출 장치에서의 이물질 검출을 위한 상태 천이 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 30은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 FOD 상태 패킷의 메시지 구조를 설명하기 위한 도면이다. 1 is a block diagram for explaining a wireless charging system according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram for explaining a wireless charging system according to another embodiment of the present invention.
3 is a diagram for explaining a detection signal transmission procedure in a wireless charging system according to an embodiment of the present invention.
4 is a state transition diagram for explaining a wireless power transmission procedure according to an embodiment of the present invention.
5 is a state transition diagram for explaining a wireless power transmission procedure according to another embodiment of the present invention.
6 is a block diagram for explaining the structure of a wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram for explaining the structure of a wireless power receiver interworking with the wireless power transmitter of FIG. 6 .
8 is a diagram for explaining a method of modulating and demodulating a wireless power signal according to an embodiment of the present invention.
9 is a diagram for explaining a packet format according to an embodiment of the present invention.
10 is a diagram for explaining types of packets according to an embodiment of the present invention.
11 is a diagram for explaining a message structure of a FOD status packet according to another embodiment of the present invention.
12 is a diagram for explaining a message structure of a FOD status packet according to another embodiment of the present invention.
13 is a diagram for explaining a message structure of a FOD status packet according to another embodiment of the present invention.
14 is a block diagram for explaining the structure of an FO detection device according to an embodiment of the present invention.
15 is a flowchart illustrating a method for detecting FO based on quality factor values according to an embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a block diagram for explaining the structure of a FO detection device corresponding to the embodiment of FIG. 15 .
17 is a flowchart for explaining a method for detecting FO based on a quality factor value according to another embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a block diagram for explaining the structure of a FO detection device corresponding to the embodiment of FIG. 17 .
19 to 23 are experimental result graphs for explaining the logical basis of the embodiments of FIGS. 15 to 18.
24 is a diagram for explaining a relationship between a quality factor value according to the arrangement of a wireless power receiver and foreign substances in a charging area of a wireless power transmitter and a maximum quality factor peak frequency.
25 is a diagram for explaining a state transition procedure for detecting a foreign material in a foreign material detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
26 is a diagram for explaining a state transition procedure for detecting a foreign material in a foreign material detection apparatus according to another embodiment of the present invention.
27 is a diagram for explaining the message structure of a FOD status packet according to another embodiment of the present invention.
28 is a diagram for explaining a state transition procedure for detecting a foreign material in a foreign material detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
29 is a diagram for explaining a state transition procedure for detecting a foreign material in a foreign material detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
30 is a diagram for explaining a message structure of a FOD status packet according to another embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시예들이 적용되는 장치 및 다양한 방법들에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.Hereinafter, an apparatus and various methods to which embodiments of the present invention are applied will be described in more detail with reference to the drawings. The suffixes "module" and "unit" for components used in the following description are given or used together in consideration of ease of writing the specification, and do not have meanings or roles that are distinct from each other by themselves.

실시예의 설명에 있어서, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)는 두개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되거나 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 배치되어 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.In the description of the embodiment, in the case where it is described as being formed on the "top (top) or bottom (bottom)" of each component, the top (top) or bottom (bottom) means that two components are in direct contact with each other or One or more other components are formed by being disposed between two components. In addition, when expressed as “up (up) or down (down)”, it may include the meaning of not only the upward direction but also the downward direction based on one component.

실시예의 설명에 있어서, 무선 충전 시스템상에서 무선 전력을 송신하는 기능이 탑재된 장치는 설명의 편의를 위해 무선 파워 송신기, 무선 파워 송신 장치, 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 송신기, 송신단, 송신기, 송신 장치, 송신측, 무선 파워 전송 장치, 무선 파워 전송기 등을 혼용하여 사용하기로 한다. 또한, 무선 전력 송신 장치로부터 무선 전력을 수신하는 기능이 탑재된 장치에 대한 표현으로 설명의 편의를 위해 무선 전력 수신 장치, 무선 전력 수신기, 무선 파워 수신 장치, 무선 파워 수신기, 수신 단말기, 수신측, 수신 장치, 수신기 등이 혼용되어 사용될 수 있다.In the description of the embodiment, a device equipped with a function of transmitting wireless power on a wireless charging system is a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a transmitter, a transmitter, and a transmitter for convenience of description. , a transmitting side, a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, etc. will be used interchangeably. In addition, it is an expression for a device equipped with a function of receiving wireless power from a wireless power transmitter, and for convenience of explanation, a wireless power receiver, a wireless power receiver, a wireless power receiver, a wireless power receiver, a receiving terminal, a receiving side, A receiving device, a receiver, and the like may be used interchangeably.

본 발명에 따른 송신기는 패드 형태, 거치대 형태, AP(Access Point) 형태, 소형 기지국 형태, 스텐드 형태, 천장 매립 형태, 벽걸이 형태 등으로 구성될 수 있으며, 하나의 송신기는 복수의 무선 전력 수신 장치에 파워를 전송할 수도 있다. 이를 위해, 송신기는 적어도 하나의 무선 파워 전송 수단을 구비할 수도 있다. 여기서, 무선 파워 전송 수단은 전력 송신단 코일에서 자기장을 발생시켜 그 자기장의 영향으로 수신단 코일에서 전기가 유도되는 전자기유도 원리를 이용하여 충전하는 전자기 유도 방식에 기반한 다양한 무전 전력 전송 표준이 사용될 수 있다. 여기서, 무선파워 전송 수단은 무선 충전 기술 표준 기구인 WPC(Wireless Power Consortium) 및 PMA(Power Matters Alliance)에서 정의된 전자기 유도 방식의 무선 충전 기술을 포함할 수 있다.The transmitter according to the present invention may be configured in a pad type, a cradle type, an access point (AP) type, a small base station type, a stand type, a ceiling buried type, a wall hanging type, etc. Power can also be transmitted. To this end, the transmitter may include at least one wireless power transmission unit. Here, the wireless power transmission unit generates a magnetic field in the coil of the power transmitter and uses the principle of electromagnetic induction in which electricity is induced in the coil of the receiver under the influence of the magnetic field, and various wireless power transmission standards based on the electromagnetic induction method may be used. Here, the wireless power transmission unit may include an electromagnetic induction type wireless charging technology defined by the Wireless Power Consortium (WPC) and the Power Matters Alliance (PMA), which are wireless charging technology standard organizations.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기는 적어도 하나의 무선 전력 수신 수단이 구비될 수 있으며, 2개 이상의 송신기로부터 동시에 무선 파워를 수신할 수도 있다. 여기서, 무선 전력 수신 수단은 무선 충전 기술 표준 기구인 WPC(Wireless Power Consortium) 및 PMA(Power Matters Alliance)에서 정의된 전자기 유도 방식의 무선 충전 기술을 포함할 수 있다.In addition, the receiver according to an embodiment of the present invention may include at least one wireless power receiving unit, and may simultaneously receive wireless power from two or more transmitters. Here, the wireless power receiver may include electromagnetic induction type wireless charging technology defined by the Wireless Power Consortium (WPC) and the Power Matters Alliance (PMA), which are wireless charging technology standard organizations.

본 발명에 따른 수신기는 휴대폰(mobile phone), 스마트폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션, MP3 player, 전동 칫솔, 전자 태그, 조명 장치, 리모콘, 낚시찌, 스마트 워치와 같은 웨어러블 디바이스 등의 소형 전자 기기 등에 사용될 수 있으나, 이에 국한되지는 아니하며 본 발명에 따른 무선 전력 수신 수단이 장착되어 배터리 충전이 가능한 기기라면 족하다.The receiver according to the present invention is a mobile phone, a smart phone, a laptop computer, a digital broadcasting terminal, a PDA (Personal Digital Assistants), a PMP (Portable Multimedia Player), a navigation device, an MP3 player, an electric motor It can be used for small electronic devices such as toothbrushes, electronic tags, lighting devices, remote controls, fishing floats, and wearable devices such as smart watches, but is not limited thereto, and is equipped with a wireless power receiving means according to the present invention and can charge a battery. enough

도 1은 본 발명에 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.1 is a block diagram for explaining a wireless charging system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 무선 충전 시스템은 크게 무선으로 전력을 송출하는 무선 전력 송신단(10), 상기 송출된 전력을 수신하는 무선 전력 수신단(20) 및 수신된 전력을 공급 받는 전자기기(20)로 구성될 수 있다.Referring to FIG. 1, the wireless charging system includes a wireless power transmitter 10 that wirelessly transmits power, a wireless power receiver 20 that receives the transmitted power, and an electronic device 20 that receives the received power. can be configured.

일 예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20)은 무선 전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 동일한 주파수 대역을 이용하여 정보를 교환하는 인밴드(In-band) 통신을 수행할 수 있다. 다른 일예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20)은 무선 전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 상이한 별도의 주파수 대역을 이용하여 정보를 교환하는 대역외(Out-of-band) 통신을 수행할 수도 있다.For example, the wireless power transmitter 10 and the wireless power receiver 20 may perform in-band communication for exchanging information using the same frequency band as an operating frequency used for wireless power transmission. As another example, the wireless power transmitter 10 and the wireless power receiver 20 perform out-of-band communication for exchanging information using a separate frequency band different from the operating frequency used for wireless power transmission. can also be done

일 예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20) 사이에 교환되는 정보는 서로의 상태 정보뿐만 아니라 제어 정보도 포함될 수 있다. 여기서, 송수신단 사이에 교환되는 상태 정보 및 제어 정보는 후술할 실시예들의 설명을 통해 보다 명확해질 것이다.For example, information exchanged between the wireless power transmitter 10 and the wireless power receiver 20 may include control information as well as status information of each other. Here, status information and control information exchanged between the transmitting and receiving terminals will become more clear through the description of embodiments to be described later.

상기 인밴드 통신 및 대역외 통신은 양방향 통신을 제공할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 다른 실시예에 있어서는 단방향 통신 또는 반이중 방식의 통신을 제공할 수도 있다.The in-band communication and the out-of-band communication may provide bi-directional communication, but are not limited thereto, and in another embodiment, uni-directional communication or half-duplex communication may be provided.

일 예로, 단방향 통신은 무선 전력 수신단(20)이 무선 전력 송신단(10)으로만 정보를 전송하는 것일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 전력 송신단(10)이 무선 전력 수신단(20)으로 정보를 전송하는 것일 수도 있다. For example, one-way communication may be transmission of information only from the wireless power receiver 20 to the wireless power transmitter 10, but is not limited thereto, and the wireless power transmitter 10 transmits information to the wireless power receiver 20. may be to transmit.

반이중 통신 방식은 무선 전력 수신단(20)과 무선 전력 송신단(10) 사이의 양방향 통신은 가능하나, 어느 한 시점에 어느 하나의 장치에 의해서만 정보 전송이 가능한 특징이 있다.The half-duplex communication method is characterized in that two-way communication is possible between the wireless power receiver 20 and the wireless power transmitter 10, but information can be transmitted only by one device at any one time.

본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신단(20)은 전자 기기(30)의 각종 상태 정보를 획득할 수도 있다. 일 예로, 전자 기기(30)의 상태 정보는 현재 전력 사용량 정보, 실행중인 응용을 식별하기 위한 정보, CPU 사용량 정보, 배터리 충전 상태 정보, 배터리 출력 전압/전류 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 전자 기기(30)로부터 획득 가능하고, 무선 전력 제어에 활용 가능한 정보이면 족하다.The wireless power receiver 20 according to an embodiment of the present invention may obtain various state information of the electronic device 30. For example, the status information of the electronic device 30 may include current power usage information, information for identifying an application being executed, CPU usage information, battery charge state information, battery output voltage/current information, etc., but is limited thereto. It is not, and information obtainable from the electronic device 30 and usable for wireless power control is sufficient.

특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신단(10)은 고속 충전 지원 여부를 지시하는 소정 패킷을 무선 전력 수신단(20)에 전송할 수 있다. 무선 전력 수신단(20)은 접속된 무선 전력 송신단(10)이 고속 충전 모드를 지원하는 것으로 확인된 경우, 이를 전자 기기(30)에 알릴 수 있다. 전자 기기(30)는 구비된 소정 표시 수단-예를 들면, 액정 디스플레이일 수 있음-을 통해 고속 충전이 가능함을 표시할 수 있다.In particular, the wireless power transmitter 10 according to an embodiment of the present invention may transmit a predetermined packet indicating whether to support fast charging to the wireless power receiver 20. When it is confirmed that the connected wireless power transmitter 10 supports the fast charging mode, the wireless power receiver 20 may inform the electronic device 30 of this. The electronic device 30 may display that high-speed charging is possible through a predetermined display unit provided therein, which may be, for example, a liquid crystal display.

또한, 전자 기기(30) 사용자는 액정 표시 수단에 표시된 소정 고속 충전 요청 버튼을 선택하여 무선 전력 송신단(10)이 고속 충전 모드로 동작하도록 제어할 수도 있다. 이 경우, 전자 기기(30)는 사용자에 의해 고속 충전 요청 버튼이 선택되면, 소정 고속 충전 요청 신호를 무선 전력 수신단(20)에 전송할 수 있다. 무선 전력 수신단(20)은 수신된 고속 충전 요청 신호에 상응하는 충전 모드 패킷을 생성하여 무선 전력 송신단(10)에 전송함으로써, 일반 저전력 충전 모드를 고속 충전 모드로 전환시킬 수 있다.In addition, the user of the electronic device 30 may control the wireless power transmitter 10 to operate in the fast charging mode by selecting a predetermined fast charging request button displayed on the liquid crystal display unit. In this case, when the fast charging request button is selected by the user, the electronic device 30 may transmit a predetermined fast charging request signal to the wireless power receiver 20 . The wireless power receiver 20 may convert the normal low power charging mode into the fast charging mode by generating a charging mode packet corresponding to the received fast charging request signal and transmitting the packet to the wireless power transmitter 10 .

도 2는 본 발명에 다른 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.2 is a block diagram for explaining a wireless charging system according to another embodiment of the present invention.

일 예로, 도면 부호 200a에 도시된 바와 같이, 무선 전력 수신단(20)은 복수의 무선 전력 수신 장치로 구성될 수 있으며, 하나의 무선 전력 송신단(10)에 복수의 무선 전력 수신 장치가 연결되어 무선 충전을 수행할 수도 있다. 이때, 무선 전력 송신단(10)은 시분할 방식으로 복수의 무선 전력 수신 장치에 전력을 분배하여 송출할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며. 다른 일 예로, 무선 전력 송신단(10)은 무선 전력 수신 장치 별 할당된 상이한 주파수 대역을 이용하여 복수의 무선 전력 수신 장치에 전력을 분배하여 송출할 수 있다.For example, as shown at reference numeral 200a, the wireless power receiver 20 may be composed of a plurality of wireless power receivers, and a plurality of wireless power receivers are connected to one wireless power transmitter 10 to provide wireless Charging can also be performed. At this time, the wireless power transmitter 10 may distribute and transmit power to a plurality of wireless power receivers in a time division manner, but is not limited thereto. As another example, the wireless power transmitter 10 may distribute and transmit power to a plurality of wireless power receivers using different frequency bands allocated to each wireless power receiver.

이때, 하나의 무선 전력 송신 장치(10)에 연결 가능한 무선 전력 수신 장치의 개수는 무선 전력 수신 장치 별 요구 전력량, 배터리 충전 상태, 전자 기기의 전력 소비량 및 무선 전력 송신 장치의 가용 전력량 중 적어도 하나에 기반하여 적응적으로 결정될 수 있다.At this time, the number of wireless power receivers connectable to one wireless power transmitter 10 depends on at least one of the amount of power required for each wireless power receiver, the state of charge of the battery, the power consumption of the electronic device, and the amount of available power of the wireless power transmitter. can be adaptively determined based on

다른 일 예로, 도면 부호 200b에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신단(10)은 복수의 무선 전력 송신 장치로 구성될 수도 있다. 이 경우, 무선 전력 수신단(20)은 복수의 무선 전력 송신 장치와 동시에 연결될 수 있으며, 연결된 무선 전력 송신 장치들로부터 동시에 전력을 수신하여 충전을 수행할 수도 있다. 이때, 무선 전력 수신단(20)과 연결된 무선 전력 송신 장치의 개수는 무선 전력 수신단(20)의 요구 전력량, 배터리 충전 상태, 전자 기기의 전력 소비량, 무선 전력 송신 장치의 가용 전력량 등에 기반하여 적응적으로 결정될 수 있다.As another example, as shown in reference numeral 200b, the wireless power transmitter 10 may be composed of a plurality of wireless power transmitters. In this case, the wireless power receiver 20 may be simultaneously connected to a plurality of wireless power transmitters, and may simultaneously receive power from the connected wireless power transmitters and perform charging. At this time, the number of wireless power transmitters connected to the wireless power receiver 20 is adaptively based on the amount of power required by the wireless power receiver 20, the state of charge of the battery, the power consumption of the electronic device, and the amount of available power of the wireless power transmitter. can be determined

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템에서의 감지 신호 전송 절차를 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram for explaining a detection signal transmission procedure in a wireless charging system according to an embodiment of the present invention.

일 예로, 무선 전력 송신기는 3개의 송신 코일(111, 112, 113)이 장착될 수 있다. 각각의 송신 코일은 일부 영역이 다른 송신 코일과 서로 중첩될 수 있으며, 무선 전력 송신기는 각각의 송신 코일을 통해 무선 전력 수신기의 존재를 감지하기 위한 소정 감지 신호(117, 127)-예를 들면, 디지털 핑 신호-를 미리 정의된 순서로 순차적으로 송출한다.For example, the wireless power transmitter may be equipped with three transmission coils 111, 112, and 113. Each transmission coil may have a partial area overlapping with other transmission coils, and the wireless power transmitter may send predetermined detection signals 117 and 127 for detecting the presence of a wireless power receiver through each transmission coil - for example, Digital ping signals are sent sequentially in a predefined order.

상기 도 3에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신기는 도면 번호 110에 도시된 1차 감지 신호 송출 절차를 통해 감지 신호(117)를 순차적으로 송출하고, 무선 전력 수신기(115)로부터 신호 세기 지시자(Signal Strength Indicator, 116)가 수신된 송신 코일(111, 112)을 식별할 수 있다. 연이어, 무선 전력 송신기는 도면 번호 120에 도시된 2차 감지 신호 송출 절차를 통해 감지 신호(127)를 순차적으로 송출하고, 신호 세기 지시자(126)가 수신된 송신 코일(111, 112) 중 전력 전송 효율(또는 충전 효율)-즉, 송신 코일과 수신 코일 사이의 정렬 상태-이 좋은 송신 코일을 식별하고, 식별된 송신 코일을 통해 전력이 송출되도록-즉, 무선 충전이 이루어지도록- 제어할 수 있다.As shown in FIG. 3, the wireless power transmitter sequentially transmits the detection signal 117 through the primary detection signal transmission procedure shown in reference number 110, and the signal strength indicator (Signal Strength Indicator) from the wireless power receiver 115 The strength indicator 116 may identify the received transmission coils 111 and 112 . Subsequently, the wireless power transmitter sequentially transmits the detection signal 127 through the secondary detection signal transmission procedure shown in reference numeral 120, and transmits power among the transmission coils 111 and 112 having received the signal strength indicator 126. Efficiency (or charging efficiency) - that is, the alignment between the transmitting coil and the receiving coil - is identified, and power is transmitted through the identified transmitting coil - that is, wireless charging is performed - can be controlled. .

상기의 도 3에서 보여지는 바와 같이, 무선 전력 송신기가 2회의 감지 신호 송출 절차를 수행하는 이유는 어느 송신 코일에 무선 전력 수신기의 수신 코일이 잘 정렬되어 있는지를 보다 정확하게 식별하기 위함이다.As shown in FIG. 3 above, the reason why the wireless power transmitter performs the detection signal transmission procedure twice is to more accurately identify to which transmission coil the receiving coil of the wireless power receiver is well aligned.

만약, 상기한 도 3의 도면 번호 110 및 120에 도시된 바와 같이, 제1 송신 코일(111), 제2 송신 코일(112)에 신호 세기 지시자(116, 126)가 수신된 경우, 무선 전력 송신기는 제1 송신 코일(111)과 제2 송신 코일(112) 각각에 수신된 신호 세기 지시자(126)에 기반하여 가장 정렬이 잘된 송신 코일을 선택하고, 선택된 송신 코일을 이용하여 무선 충전을 수행한다.If, as shown in reference numerals 110 and 120 of FIG. 3 above, when the signal strength indicators 116 and 126 are received by the first transmission coil 111 and the second transmission coil 112, the wireless power transmitter selects the most aligned transmission coil based on the signal strength indicator 126 received in each of the first transmission coil 111 and the second transmission coil 112, and performs wireless charging using the selected transmission coil. .

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.4 is a state transition diagram for explaining a wireless power transmission procedure according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 송신기로부터 수신기로의 파워 전송은 크게 선택 단계(Selection Phase, 410), 핑 단계(Ping Phase, 420), 식별 및 구성 단계(Identification and Configuration Phase, 430), 전력 전송 단계(Power Transfer Phase, 440) 단계로 구분될 수 있다.Referring to FIG. 4, power transmission from a transmitter to a receiver largely includes a selection phase (Selection Phase) 410, a ping phase (420), an identification and configuration phase (430), and a power transmission phase ( Power Transfer Phase, 440) can be divided into stages.

선택 단계(410)는 파워 전송을 시작하거나 파워 전송을 유지하는 동안 특정 오류 또는 특정 이벤트가 감지되면, 천이되는 단계일 수 있다. 여기서, 특정 오류 및 특정 이벤트는 이하의 설명을 통해 명확해질 것이다. 또한, 선택 단계(410)에서 송신기는 인터페이스 표면에 물체가 존재하는지를 모니터링할 수 있다. 만약, 송신기가 인터페이스 표면에 물체가 놓여진 것이 감지되면, 핑 단계(420)로 천이할 수 있다(S401). 선택 단계(410)에서 송신기는 매우 짧은 펄스의 아날로그 핑(Analog Ping) 신호를 전송하며, 송신 코일의 전류 변화에 기반하여 인터페이스 표면의 활성 영역(Active Area)에 물체가 존재하는지를 감지할 수 있다.The selection step 410 may be a transition step when a specific error or specific event is detected while power transmission is started or maintained. Here, specific errors and specific events will become clear through the following description. Also, in selection step 410, the transmitter may monitor whether an object is present on the interface surface. If the transmitter detects that an object is placed on the interface surface, it may transition to a ping step (420) (S401). In the selection step 410, the transmitter transmits an analog ping signal of a very short pulse, and based on the current change of the transmitting coil, it is possible to detect whether an object exists in the active area of the interface surface.

핑 단계(420)에서 송신기는 물체가 감지되면, 수신기를 활성화시키고, 감지된 물체가 무선전력 수신기인지를 식별하기 위한 디지털 핑(Digital Ping)을 전송한다. 핑 단계(420)에서 송신기는 디지털 핑에 대한 응답 시그널-예를 들면, 신호 세기 지시자-을 수신기로부터 수신하지 못하면, 다시 선택 단계(410)로 천이할 수 있다(S402). 또한, 핑 단계(420)에서 송신기는 수신기로부터 파워 전송이 완료되었음을 지시하는 신호-즉, 충전 완료 신호-를 수신하면, 선택 단계(410)로 천이할 수도 있다(S403).In the ping step 420, when an object is detected, the transmitter activates the receiver and transmits a digital ping to identify whether the detected object is a wireless power receiver. In the ping step 420, if the transmitter does not receive a digital ping response signal—eg, a signal strength indicator—from the receiver, it may transition to the selection step 410 again (S402). In addition, in the ping step 420, when the transmitter receives a signal indicating that power transmission has been completed—ie, a charge completion signal—from the receiver, the transmitter may proceed to the selection step 410 (S403).

핑 단계(420)가 완료되면, 송신기는 수신기 식별 및 수신기 구성 및 상태 정보를 수집하기 위한 식별 및 구성 단계(430)로 천이할 수 있다(S404).When the ping step 420 is completed, the transmitter may transition to the identification and configuration step 430 for collecting receiver identification and receiver configuration and status information (S404).

식별 및 구성 단계(430)에서 송신기는 원하지 않은 패킷이 수신되거나(unexpected packet), 미리 정의된 시간 동안 원하는 패킷이 수신되지 않거나(time out), 패킷 전송 오류가 있거나(transmission error), 파워 전송 계약이 설정되지 않으면(no power transfer contract) 선택 단계(410)로 천이할 수 있다(S405).In the identification and configuration step 430, the transmitter determines whether an undesired packet has been received (unexpected packet), a desired packet has not been received for a predefined period of time (time out), there is a packet transmission error (transmission error), or a power transmission agreement. If this is not set (no power transfer contract), the process may proceed to the selection step 410 (S405).

수신기에 대한 식별 및 구성이 완료되면, 송신기는 무선 전력을 전송하는 전력 전송 단계(240)로 천이할 수 있다(S406).When the identification and configuration of the receiver is completed, the transmitter may transition to a power transmission step 240 of transmitting wireless power (S406).

전력 전송 단계(440)에서, 송신기는 원하지 않은 패킷이 수신되거나(unexpected packet), 미리 정의된 시간 동안 원하는 패킷이 수신되지 않거나(time out), 기 설정된 파워 전송 계약에 대한 위반이 발생되거나(power transfer contract violation), 충전이 완료된 경우, 선택 단계(410)로 천이할 수 있다(S407).In the power transmission step 440, the transmitter receives an unwanted packet (unexpected packet), a desired packet is not received for a predefined time (time out), or a violation of a preset power transmission contract occurs (power transmission step 440). transfer contract violation), when charging is completed, it may transition to the selection step (410) (S407).

또한, 전력 전송 단계(440)에서, 송신기는 송신기 상태 변화 등에 따라 파워 전송 계약을 재구성할 필요가 있는 경우, 식별 및 구성 단계(430)로 천이할 수 있다(S408).In addition, in the power transmission step 440, the transmitter may transition to the identification and configuration step 430 when it is necessary to reconfigure the power transmission contract according to a change in the transmitter state (S408).

상기한 파워 전송 계약은 송신기와 수신기의 상태 및 특성 정보에 기반하여 설정될 수 있다. 일 예로, 송신기 상태 정보는 최대 전송 가능한 파워량에 대한 정보, 최대 수용 가능한 수신기 개수에 대한 정보 등을 포함할 수 있으며, 수신기 상태 정보는 요구 전력에 대한 정보 등을 포함할 수 있다.The power transmission contract described above may be established based on state and characteristic information of a transmitter and a receiver. For example, the transmitter status information may include information on the maximum amount of transmittable power and information on the maximum number of receivers that can be accommodated, and the receiver status information may include information on required power.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.5 is a state transition diagram for explaining a wireless power transmission procedure according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 송신기로부터 수신기로의 파워 전송은 크게 선택 단계(Selection Phase, 510), 핑 단계(Ping Phase, 520), 식별 및 구성 단계(Identification and Configuration Phase, 530), 협상 단계(Negotiation Phase, 540), 보정 단계(Calibration Phase, 550), 전력 전송 단계(Power Transfer Phase, 560) 단계 및 재협상 단계(Renegotiation Phase, 560)로 구분될 수 있다.Referring to FIG. 5, power transmission from a transmitter to a receiver largely includes a selection phase (Selection Phase, 510), a ping phase (520), an identification and configuration phase (530), and a negotiation phase (Negotiation). Phase 540), calibration phase 550, power transfer phase 560, and renegotiation phase 560.

선택 단계(510)는 파워 전송을 시작하거나 파워 전송을 유지하는 동안 특정 오류 또는 특정 이벤트가 감지되면, 천이되는 단계일 수 있다. 여기서, 특정 오류 및 특정 이벤트는 이하의 설명을 통해 명확해질 것이다. 또한, 선택 단계(510)에서 송신기는 인터페이스 표면에 물체가 존재하는지를 모니터링할 수 있다. 만약, 송신기가 인터페이스 표면에 물체가 놓여진 것이 감지되면, 핑 단계(520)로 천이할 수 있다. 그러나 아날로그 핑은 다른 대체 수단으로 대체될 수 있다. 다른 대체 수단은 근접센서, 자기장 변화를 감지하는 홀센서, 압력센서 또는 생략 중 적어도 하나의 수단일 수 있다. 선택 단계(510)에서 송신기는 매우 짧은 펄스의 아날로그 핑(Analog Ping) 신호를 전송하며, 송신 코일 또는 1차 코일(Primary Coil)의 전류 변화에 기반하여 인터페이스 표면의 활성 영역(Active Area)에 물체가 존재하는지를 감지할 수 있다.The selection step 510 may be a transition step when a specific error or a specific event is detected while power transmission is started or power transmission is maintained. Here, specific errors and specific events will become clear through the following description. Also, in selection step 510, the transmitter may monitor whether an object is present on the interface surface. If the transmitter detects that an object is placed on the interface surface, it may transition to step 520 of pinging. However, analog pings can be substituted for other alternatives. Another alternative means may be at least one of a proximity sensor, a Hall sensor for detecting a change in magnetic field, a pressure sensor, or omission. In the selection step 510, the transmitter transmits a very short pulse analog ping signal, and based on the current change of the transmitting coil or primary coil, the object is placed in the active area of the interface surface. can detect the presence of

본 발명의 일 실시예에서는 선택단계(510)에서 물체가 감지되면, 충전 영역에 이물질과 함께 무선전력 수신기가 놓였는지 판단하기 위하여 품질인자 값을 측정할 수 있다. 무선 전력 송신기의 코일은 환경 변화에 의해 인덕턴스 및/또는 코일내 직렬 저항성분이 감소될 수 있고, 이로 인해 품질인자가 감소하게 된다. 측정된 품질인자를 이용하여 이물질 존재여부를 판단하기 위해, 무선전력 송신기는 이물질이 없는 상태에서 미리 측정된 기준 품질인자 값을 무선전력 수신기로부터 수신할 수 있다. (협상단계 540) 수신된 기준 품질인자 값과 측정된 품질인자 값을 비교하여 이물질 존재여부를 판단할 수 있다. 그러나 기준 품질인자 값이 낮은 무선전력수신기의 경우(무선전력 수신기의 특성에 따라 무선전력 수신기는 낮은 기준 품질인자를 가질 수 있다.), 이물질이 존재하는 경우 측정되는 품질 인자 값이 큰 차이가 없어 이물질 존재 여부를 판단하기 어려운 문제가 발생할 수 있다. 따라서 다른 판단요소를 더 고려하거나, 다른 방법을 이용하여 이물질 존재여부를 판단해야 한다.In one embodiment of the present invention, when an object is detected in the selection step 510, a quality factor value may be measured to determine whether the wireless power receiver is placed in the charging area together with a foreign object. In the coil of the wireless power transmitter, the inductance and/or the series resistance component in the coil may be reduced due to environmental changes, thereby reducing the quality factor. In order to determine the existence of a foreign material using the measured quality factor, the wireless power transmitter may receive a pre-measured standard quality factor value from the wireless power receiver in a state in which there is no foreign material. (Negotiation step 540) It is possible to determine whether a foreign substance exists by comparing the received reference quality factor value with the measured quality factor value. However, in the case of a wireless power receiver with a low reference quality factor (the wireless power receiver may have a low reference quality factor depending on the characteristics of the wireless power receiver), there is no significant difference in the measured quality factor value when foreign substances are present. Difficulty in determining the existence of foreign substances may occur. Therefore, it is necessary to further consider other judgment factors or determine the presence of foreign substances by using other methods.

본 발명의 또다른 실시예에서는 선택단계(510)에서 물체가 감지되면, 충전영역에 이물질과 함께 무선전력 수신기가 놓였는지 판단하기 위하여 특정 주파수 영역 내(ex 동작 주파수 영역)품질인자 값을 측정할 수 있다. 무선 전력 송신기의 코일은 환경 변화에 의해 인덕턴스 및/또는 코일 내 직렬 저항성분이 감소될 수 있고, 이로 인해 무선 전력 송신기의 코일의 공진 주파수가 변경(시프트)될 수 있다. 즉, 최대 품질인자가 측정되는 품질인자 peak 주파수가 이동할 수 있다.In another embodiment of the present invention, when an object is detected in the selection step 510, a quality factor value within a specific frequency range (ex operating frequency range) can be measured to determine whether the wireless power receiver is placed in the charging area together with a foreign material. can The inductance and/or series resistance component in the coil of the coil of the wireless power transmitter may be reduced due to environmental changes, and as a result, the resonant frequency of the coil of the wireless power transmitter may be changed (shifted). That is, the quality factor peak frequency at which the maximum quality factor is measured may shift.

일 예로, 무선 전력 수신기는 높은 투자율을 갖는 마그네틱 실드(차폐재)를 포함하기 때문에, 높은 투자율은 무선전력 송신기의 코일에서 측정되는 인덕턴스 값을 증가 시킬 수 있다. 반면에 금속물질의 이물질은 인덕턴스를 감소시킨다.For example, since the wireless power receiver includes a magnetic shield (shielding material) having a high permeability, the high permeability may increase an inductance value measured in a coil of the wireless power transmitter. On the other hand, foreign matter of metal material reduces inductance.

예를 들어 무선 전력 송신기의 코일의 공진 주파수가 100kHz라고 할 때, 무선전력수신기 또는 이물질이 충전영역에 올라왔을 때 달라자는 품질인자의 그래프는 아래와 같이 변경된다.For example, when the resonant frequency of the coil of the wireless power transmitter is 100 kHz, the graph of the quality factor to be changed when the wireless power receiver or foreign matter is placed on the charging area is changed as follows.

무선전력 수신기의 경우, L값이 증가시키기 때문에 공진주파수는 작아지게 되어 주파수 축상 왼쪽으로 이동(쉬프트)하게 된다.In the case of a wireless power receiver, since the L value increases, the resonant frequency decreases and moves (shifts) to the left on the frequency axis.

이물질의 경우, L값을 감소시키기 때문에 공진주파수는 커지게 되어 주파수 축 상 오른쪽으로 이동(쉬프트)하게 된다.In the case of foreign matter, since the L value is reduced, the resonant frequency increases and moves (shifts) to the right on the frequency axis.

측정된 최대 품질인자 피크(peak) 주파수(측정된 peak 주파수)를 이용하여 이물질 존재여부를 판단하기 위해, 무선전력 송신기는 이물질이 없는 상태에서 미리 측정된 기준 최대 품질인자 주파수(기준 peak 주파수) 값을 무선전력 수신기로부터 수신할 수 있다. (협상단계 540) 수신된 기준 peak 주파수 값과 측정된 peak 주파수 값을 비교하여 이물질 존재여부를 판단할 수 있다.In order to determine the presence of foreign substances using the measured maximum quality factor peak frequency (measured peak frequency), the wireless power transmitter measures the reference maximum quality factor frequency (standard peak frequency) value in advance in the absence of foreign substances. can be received from the wireless power receiver. (Negotiation step 540) It is possible to determine whether a foreign substance exists by comparing the received reference peak frequency value with the measured peak frequency value.

이 방법은 품질인자 값 비교 방법과 함께 사용될 수도 있다. 기준 품질인자 값과 측정된 품질인자값 비교 결과 큰 차이가 없는 경우(ex 10%차이 이하(참고, 10%를 초과하는 경우는 바로 이물질로 판단할 수 있다.)) 기준 peak 주파수와 측정된 peak 주파수를 비교하여 이물질을 판단할 수 있다. 자세한 비교 방법은 아래의 도1-30의 실시예에서 설명한다.This method may be used together with the quality factor value comparison method. If there is no significant difference as a result of comparing the standard quality factor value and the measured quality factor value (ex 10% difference or less (note, if it exceeds 10%, it can be judged as a foreign substance)) the reference peak frequency and the measured peak Foreign matter can be determined by comparing frequencies. A detailed comparison method will be described in the embodiment of FIGS. 1-30 below.

핑 단계(520)에서 송신기는 물체가 감지되면, 수신기를 활성화시키고, 감지된 물체가 무선 전력 수신기인지를 식별하기 위한 디지털 핑(Digital Ping)을 전송한다. 핑 단계(520)에서 송신기는 디지털 핑에 대한 응답 시그널-예를 들면, 신호 세기 패킷-을 수신기로부터 수신하지 못하면, 다시 선택 단계(510)로 천이할 수 있다. 또한, 핑 단계(520)에서 송신기는 수신기로부터 파워 전송이 완료되었음을 지시하는 신호-즉, 충전 완료 패킷-을 수신하면, 선택 단계(510)로 천이할 수도 있다.In the ping step 520, when an object is detected, the transmitter activates the receiver and transmits a digital ping to identify whether the detected object is a wireless power receiver. In the ping step 520, if the transmitter does not receive a digital ping response signal (for example, a signal strength packet) from the receiver, it may proceed to the selection step 510 again. In addition, in the ping step 520, when the transmitter receives a signal indicating that power transmission has been completed—that is, a charge completion packet—from the receiver, the transmitter may proceed to the selection step 510.

핑 단계(520)가 완료되면, 송신기는 수신기를 식별하고 수신기 구성 및 상태 정보를 수집하기 위한 식별 및 구성 단계(530)로 천이할 수 있다.Once the ping phase 520 is complete, the transmitter may transition to an identification and configuration phase 530 to identify the receiver and collect receiver configuration and status information.

식별 및 구성 단계(530)에서 송신기는 원하지 않은 패킷이 수신되거나(unexpected packet), 미리 정의된 시간 동안 원하는 패킷이 수신되지 않거나(time out), 패킷 전송 오류가 있거나(transmission error), 파워 전송 계약이 설정되지 않으면(no power transfer contract) 선택 단계(510)로 천이할 수 있다.In the identification and configuration step 530, the transmitter determines whether an undesired packet has been received (unexpected packet), a desired packet has not been received for a predefined period of time (time out), there is a packet transmission error (transmission error), or a power transmission agreement. If this is not set (no power transfer contract), the process may proceed to selection step 510 .

송신기는 식별 및 구성 단계(530)에서 수시된 구성 패킷(Configuration packet)의 협상 필드(Negotiation Field) 값에 기반하여 협상 단계(540)로의 진입이 필요한지 여부를 확인할 수 있다.The transmitter may check whether it is necessary to enter the negotiation step 540 based on the negotiation field value of the configuration packet received in the identification and configuration step 530.

확인 결과, 협상이 필요하면, 송신기는 협상 단계(540)로 진입하여 소정 FOD 검출 절차를 수행할 수 있다.As a result of the check, if negotiation is necessary, the transmitter may enter the negotiation step 540 and perform a predetermined FOD detection procedure.

반면, 확인 결과, 협상이 필요하지 않은 경우, 송신기는 곧바로 전력 전송 단계(560)로 진입할 수도 있다.On the other hand, as a result of confirmation, if negotiation is not required, the transmitter may directly enter the power transmission step 560.

협상 단계(540)에서, 송신기는 기준 품질 인자 값 또는 기준 최대 품질인자 peak 주파수가 포함된 FOD(Foreign Object Detection) 상태 패킷을 수신할 수 있다. 이때, 송신기는 기준 품질 인자 값 또는 기준 최대 품질인자 peak 주파수에 기반하여 FO 검출을 위한 임계치를 결정할 수 있다.In the negotiation step 540, the transmitter may receive a Foreign Object Detection (FOD) status packet including a reference quality factor value or a reference maximum quality factor peak frequency. In this case, the transmitter may determine a threshold for FO detection based on a reference quality factor value or a reference maximum quality factor peak frequency.

송신기가 기준 품질 인자 값 또는 기준 최대 품질인자 peak 주파수에 기반하여 FO 검출을 위한 임계치를 결정하는 다양한 방법들에 대해서는 후술할 도면의 설명을 통해 상세히 설명하기로 한다.Various methods for the transmitter to determine the threshold for FO detection based on the reference quality factor value or the reference maximum quality factor peak frequency will be described in detail with reference to drawings to be described later.

송신기는 결정된 임계치 및 현재 측정된 품질 인자 값을 이용하여 충전 영역에 FO가 존재하는지를 검출할 수 있으며, FO 검출 결과에 전력 전송을 제어할 수 있다.The transmitter may detect whether FO exists in the charging area using the determined threshold value and the currently measured value of the quality factor, and may control power transmission based on the FO detection result.

일 예로, FO가 검출된 경우, 송신기는 선택 단계(510)로 회귀할 수 있다. 반면, FO가 검출되지 않은 경우, 송신기는 보정 단계(550)를 거쳐 전력 전송 단계(560)로 진입할 수도 있다. 상세하게, 송신기는 FO가 검출되지 않은 경우, 보정 단계(550)에서 송신기는 수신기에 수신된 전력의 세기를 결정하고, 송신기에서 전송한 전력의 세기를 결정하기 위해 수신기와 송신기에서의 전력 손실을 측정할 수 있다. 즉, 송신기는 보정 단계(550)에서 송신기의 송신 파워와 수신기의 수신 파워 사이의 차이에 기반하여 전력 손실을 예측할 수 있다. 일 실시예에 따른 송신기는 예측된 전력 손실을 반영하여 FOD 검출을 위한 임계치를 보정할 수도 있다.As an example, if FO is detected, the transmitter may return to selection step 510 . On the other hand, if FO is not detected, the transmitter may go through the calibration step 550 and enter the power transfer step 560. In detail, when the transmitter does not detect the FO, in the calibration step 550, the transmitter determines the strength of the power received by the receiver, and calculates the power loss in the receiver and the transmitter to determine the strength of the power transmitted by the transmitter. can be measured That is, the transmitter may estimate power loss based on the difference between the transmission power of the transmitter and the reception power of the receiver in the calibration step 550 . The transmitter according to an embodiment may correct the threshold for FOD detection by reflecting the predicted power loss.

전력 전송 단계(540)에서, 송신기는 원하지 않은 패킷이 수신되거나(unexpected packet), 미리 정의된 시간 동안 원하는 패킷이 수신되지 않거나(time out), 기 설정된 파워 전송 계약에 대한 위반이 발생되거나(power transfer contract violation), 충전이 완료된 경우, 선택 단계(510)로 천이할 수 있다.In the power transmission step 540, the transmitter either receives an unwanted packet (unexpected packet), does not receive a desired packet for a predefined time period (time out), or a violation of a preset power transmission contract occurs (power transmission step 540). transfer contract violation), when charging is completed, the selection step 510 may be performed.

또한, 전력 전송 단계(440)에서, 송신기는 송신기 상태 변화 등에 따라 파워 전송 계약을 재구성할 필요가 있는 경우, 재협상 단계(570)로 천이할 수 있다. 이때, 재협상이 정상적으로 완료되면, 송신기는 전력 전송 단계(560)로 회귀할 수 있다.In addition, in the power transmission step 440, the transmitter may transition to the renegotiation step 570 if it is necessary to reconfigure the power transmission contract according to a change in transmitter status. At this time, if renegotiation is normally completed, the transmitter may return to power transmission step 560.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.6 is a block diagram for explaining the structure of a wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면 무선 전력 송신기(600)는 크게, 전력 변환부(610), 전력 전송부(620), 통신부(630), 제어부(640), 센싱부(650)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기한 무선 전력 송신기(600)의 구성은 반드시 필수적인 구성은 아니어서, 그보다 많거나 적은 구성 요소를 포함하여 구성될 수도 있음을 주의해야 한다.Referring to FIG. 6 , the wireless power transmitter 600 may include a power conversion unit 610, a power transmission unit 620, a communication unit 630, a control unit 640, and a sensing unit 650. . It should be noted that the configuration of the wireless power transmitter 600 described above is not necessarily an essential configuration, and may be configured to include more or fewer components.

도 6에 도시된 바와 같이, 전력 변환부(610)는 전원부(660)로부터 전원이 공급되면, 이를 소정 세기의 전력으로 변환하는 기능을 수행할 수 있다.As shown in FIG. 6 , when power is supplied from the power source 660, the power conversion unit 610 may perform a function of converting the power into power of a predetermined intensity.

이를 위해, 전력 변환부(610)는 DC/DC 변환부(611), 증폭기(612)를 포함하여 구성될 수 있다. DC/DC 변환부(611)는 전원부(650)로부터 공급된 DC 전력을 제어부(640)의 제어 신호에 따라 특정 세기의 DC 전력으로 변환하는 기능을 수행할 수 있다.To this end, the power converter 610 may include a DC/DC converter 611 and an amplifier 612 . The DC/DC conversion unit 611 may perform a function of converting DC power supplied from the power supply unit 650 into DC power of a specific intensity according to a control signal from the control unit 640 .

이때, 센싱부(650)는 DC 변환된 전력의 전압/전류 등을 측정하여 제어부(640)에 제공할 수 있다. 또한, 센싱부(650)는 과열 발생 여부 판단을 위해 무선 전력 송신기(600)의 내부 온도를 측정하고, 측정 결과를 제어부(640)에 제공할 수도 있다. 일 예로, 제어부(640)는 센싱부(650)에 의해 측정된 전압/전류 값에 기반하여 적응적으로 전원부(650)로부터의 전원 공급을 차단하거나, 증폭기(612)에 전력이 공급되는 것을 차단할 수 있다. 이를 위해, 전력 변환부(610)의 일측에는 전원부(650)로부터 공급되는 전원을 차단하거나, 증폭기(612)에 공급되는 전력을 차단하기 위한 소정 전력 차단 회로가 가 더 구비될 수도 있다.In this case, the sensing unit 650 may measure the voltage/current of the DC-converted power and provide the measured voltage/current to the control unit 640 . In addition, the sensing unit 650 may measure the internal temperature of the wireless power transmitter 600 to determine whether overheating has occurred and provide the measurement result to the control unit 640 . For example, the control unit 640 may adaptively cut off power supply from the power supply unit 650 or cut off power supply to the amplifier 612 based on the voltage/current value measured by the sensing unit 650. can To this end, a predetermined power cut-off circuit may be further provided on one side of the power converter 610 to cut off the power supplied from the power supply unit 650 or the power supplied to the amplifier 612.

증폭기(612)는 DC/DC 변환된 전력의 세기를 제어부(640)의 제어 신호에 따라 조정할 수 있다. 일 예로, 제어부(640)는 통신부(630)를 통해 무선 전력 수신기의 전력 수신 상태 정보 또는(및) 전력 제어 신호를 수신할 수 있으며, 수신된 전력 수신 상태 정보 또는(및) 전력 제어 신호에 기반하여 증폭기(612)의 증폭률을 동적으로 조정할 수 있다. 일 예로, 전력 수신 상태 정보는 정류기 출력 전압의 세기 정보, 수신 코일에 인가되는 전류의 세기 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 전력 제어 신호는 전력 증가를 요청하기 위한 신호, 전력 감소를 요청하기 위한 신호 등을 포함할 수 있다.The amplifier 612 may adjust the intensity of DC/DC converted power according to a control signal from the controller 640 . For example, the controller 640 may receive power reception state information or/and a power control signal of the wireless power receiver through the communication unit 630, based on the received power reception state information or/and power control signal. Thus, the amplification factor of the amplifier 612 can be dynamically adjusted. For example, the power reception state information may include information on the intensity of a rectifier output voltage, information on the intensity of a current applied to a receiving coil, etc., but is not limited thereto. The power control signal may include a signal for requesting a power increase, a signal for requesting a power decrease, and the like.

전력 전송부(620)는 다중화기(621)(또는 멀티플렉서), 송신 코일(622)을 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 전력 전송부(620)는 전력 전송을 위한 특정 동작 주파수를 생성하기 위한 반송파 생성기(미도시)를 더 포함할 수도 있다.The power transmitter 620 may include a multiplexer 621 (or multiplexer) and a transmission coil 622 . In addition, the power transmitter 620 may further include a carrier generator (not shown) for generating a specific operating frequency for power transmission.

반송파 생성기는 다중화기(621)를 통해 전달 받은 증폭기(612)의 출력 DC 전력을 특정 주파수를 갖는 AC 전력으로 변환하기 위한 특정 주파수를 생성할 수 있다. 이상의 설명에서는 반송파 생성기에 의해 생성된 교류 신호가 다중화기(621)의 출력단에 믹싱되어 교류 전력이 생성되는 것으로 설명되고 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 다른 일 예는 증폭기(612) 이전단 또는 이후단 또는 증폭기(612)를 대신하여 구비되는 인버터를 통해 AC 전력이 생성될 수도 있음을 주의해야 한다. 여기서, 인버터는 하프 브릿지(Half Bridge) 인버터, 풀 브릿지(Full Bridge) 인버터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The carrier generator may generate a specific frequency for converting the output DC power of the amplifier 612 received through the multiplexer 621 into AC power having a specific frequency. In the above description, it is described that the AC signal generated by the carrier generator is mixed with the output terminal of the multiplexer 621 to generate AC power, but this is only one embodiment, and another example is before the amplifier 612 It should be noted that AC power may also be generated through a stage or a subsequent stage or an inverter provided in place of the amplifier 612 . Here, the inverter may include at least one of a half bridge inverter and a full bridge inverter.

본 발명의 일 실시예에 따른각각의 송신 코일에 전달되는 AC 전력의 주파수가 서로 상이할 수도 있음을 주의해야 한다. 본 발명의 다른 일 실시예는 LC 공진 특성을 송신 코일마다 상이하게 조절하는 기능이 구비된 소정 주파수 제어기를 이용하여 각각의 송신 코일 별 공진주파수를 상이하게 설정할 수도 있다.It should be noted that frequencies of AC power delivered to respective transmission coils according to an embodiment of the present invention may be different from each other. In another embodiment of the present invention, the resonance frequency for each transmission coil may be set differently using a predetermined frequency controller equipped with a function of differently adjusting the LC resonance characteristics for each transmission coil.

도 6에 도시된 바와 같이, 전력 전송부(620)는 증폭기(612)의 출력 전력이 송신 코일에 전달되는 것을 제어하기 위한 다중화기(621)와 복수의 송신 코일(622)-즉, 제1 내지 제n 송신 코일-을 포함하여 구성될 수 있다.As shown in FIG. 6, the power transmission unit 620 includes a multiplexer 621 and a plurality of transmission coils 622 for controlling the transmission of the output power of the amplifier 612 to the transmission coil - that is, the first to n-th transmission coils.

본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(640)는 복수의 무선 전력 수신기가 연결된 경우, 송신 코일 별 시분할 다중화를 통해 전력을 전송할 수도 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(600)에 3개의 무선 전력 수신기-즉, 제1 내지 3 무선 전력 수신기-가 각각 3개의 서로 다른 송신 코일-즉, 제1 내지 3 송신 코일-을 통해 식별된 경우, 제어부(640)는 다중화기(621)를 제어하여, 특정 타임 슬롯에 특정 송신 코일을 전력이 송출될 수 있도록 제어할 수 있다. 이때, 송신 코일 별 할당된 타임 슬롯의 길이에 따라 해당 무선 전력 수신기로 전송되는 전력의 양이 제어될 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 다른 일 예는 송신 코일 별 할당된 타일 슬롯 동안의 증폭기(612) 증폭률을 제어하여 무선 전력 수신기 별 송출 전력을 제어할 수도 있다.When a plurality of wireless power receivers are connected, the control unit 640 according to an embodiment of the present invention may transmit power through time division multiplexing for each transmission coil. For example, when three wireless power receivers in the wireless power transmitter 600—that is, first to third wireless power receivers—are respectively identified through three different transmission coils—that is, first to third transmission coils— , The controller 640 may control the multiplexer 621 to transmit power to a specific transmission coil at a specific time slot. At this time, the amount of power transmitted to the corresponding wireless power receiver may be controlled according to the length of the time slot allocated to each transmitting coil, but this is only one embodiment, and another example is during the tile slot allocated to each transmitting coil. Transmission power for each wireless power receiver may be controlled by controlling the amplification rate of the amplifier 612 of the amplifier 612 .

제어부(640)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 제1 내지 제n 송신 코일(622)을 통해 감지 신호가 순차적으로 송출될 수 있도록 다중화기다중화기(621)를 제어할 수 있다. 이때, 제어부(640)는 감지 신호가 전송될 시점을 타이머(655)를 이용하여 식별할 수 있으며, 감신 신호 전송 시점이 도래하면, 다중화기(621)를 제어하여 해당 송신 코일을 통해 감지 신호가 송출될 수 있도록 제어할 수 있다. 일 예로, 타이머(650)는 핑 전송 단계 동안 소정 주기로 특정 이벤트 신호를 제어부(640)에 송출할 수 있으며, 제어부(640)는 해당 이벤트 신호가 감지되면, 다중화기(621)를 제어하여 해당 송신 코일을 통해 디지털 핑이 송출될 수 있도록 제어할 수 있다.The control unit 640 may control the multiplexer/multiplexer 621 so that detection signals are sequentially transmitted through the first through n-th transmission coils 622 during the first detection signal transmission procedure. At this time, the control unit 640 can identify the timing at which the sensing signal is transmitted using the timer 655, and when the sensing signal transmission timing arrives, the control unit 640 controls the multiplexer 621 so that the sensing signal is transmitted through the corresponding transmission coil. You can control it so that it can be sent out. For example, the timer 650 may transmit a specific event signal to the control unit 640 at predetermined intervals during the ping transmission step, and when the corresponding event signal is detected, the control unit 640 controls the multiplexer 621 to transmit the corresponding event signal. It can be controlled so that digital ping can be sent through the coil.

또한, 제어부(640)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 복조부(632)로부터 어느 송신 코일을 통해 신호 세기 지시자(Signal Strength Indicator)가 수신되었는지를 식별하기 위한 소정 송신 코일 식별자 및 해당 송신 코일을 통해 수신된 신호 세기 지시자를 수신할 수 있다. 연이어, 제2차 감지 신호 송출 절차에서 제어부(640)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 신호 세기 지시자가 수신된 송신 코일(들)을 통해서만 감지 신호가 송출될 수 있도록 다중화기(621)를 제어할 수도 있다. 다른 일 예로, 제어부(640)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 신호 세기 지시자가 수신된 송신 코일이 복수개인 경우, 가장 큰 값을 갖는 신호 세기 지시자가 수신된 송신 코일을 제2차 감지 신호 송출 절차에서 감지 신호를 가장 먼저 송출할 송신 코일로 결정하고, 결정 결과에 따라 다중화기(621)를 제어할 수도 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전력 전송부(620)는 하나의 송신코일을 포함하는 구성될 수도 있다.In addition, the control unit 640 provides a predetermined transmission coil identifier and a corresponding transmission coil for identifying through which transmission coil the signal strength indicator was received from the demodulation unit 632 during the first detection signal transmission procedure. It is possible to receive the signal strength indicator received through. Subsequently, in the second detection signal transmission procedure, the control unit 640 controls the multiplexer 621 so that the detection signal is transmitted only through the transmission coil(s) having received the signal strength indicator during the first detection signal transmission procedure. You may. As another example, when there are a plurality of transmission coils receiving the signal strength indicator during the first detection signal transmission procedure, the control unit 640 transmits the second detection signal to the transmission coil having the signal strength indicator having the largest value. In the procedure, a transmission coil to transmit a detection signal first is determined, and the multiplexer 621 may be controlled according to the determined result. The power transmission unit 620 according to another embodiment of the present invention may be configured to include one transmission coil.

변조부(631)는 제어부(640)에 의해 생성된 제어 신호를 변조하여 다중화기(621)에 전달할 수 있다. 여기서, 제어 신호를 변조하기 위한 변조 방식은 FSK(Frequency Shift Keying) 변조 방식, 맨체스터 코딩(Manchester Coding) 변조 방식, PSK(Phase Shift Keying) 변조 방식, 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation) 방식, 차등 2단계(Differential bi-phase) 변조 방식 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The modulator 631 may modulate the control signal generated by the control unit 640 and transmit the modulated signal to the multiplexer 621 . Here, the modulation method for modulating the control signal is a frequency shift keying (FSK) modulation method, a Manchester coding modulation method, a phase shift keying (PSK) modulation method, a pulse width modulation method, and a differential 2 Differential bi-phase modulation may be included, but is not limited thereto.

복조부(632)는 송신 코일을 통해 수신되는 신호가 감지되면, 감지된 신호를 복조하여 제어부(640)에 전송할 수 있다. 여기서, 복조된 신호에는 신호 세기 지시자, 무선 전력 전송 중 전력 제어를 위한 오류 정정(EC:Error Correction) 지시자, 충전 완료(EOC: End Of Charge) 지시자, 과전압/과전류/과열 지시자 등이 포함될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 전력 수신기의 상태를 식별하기 위한 각종 상태 정보가 포함될 수 있다.When a signal received through the transmission coil is detected, the demodulator 632 may demodulate and transmit the detected signal to the controller 640 . Here, the demodulated signal may include a signal strength indicator, an error correction (EC) indicator for power control during wireless power transmission, an end of charge (EOC) indicator, an overvoltage/overcurrent/overheat indicator, etc. , but is not limited thereto, and various state information for identifying the state of the wireless power receiver may be included.

또한, 복조부(632)는 복조된 신호가 어느 송신 코일로부터 수신된 신호인지를 식별할 수 있으며, 식별된 송신 코일에 상응하는 소정 송신 코일 식별자를 제어부(640)에 제공할 수도 있다.In addition, the demodulation unit 632 may identify from which transmission coil the demodulated signal is received, and may provide the control unit 640 with a predetermined transmission coil identifier corresponding to the identified transmission coil.

또한, 복조부(632)는 송신 코일(623)을 통해 수신된 신호를 복조하여 제어부(640)에 전달할 수 있다. 일 예로, 복조된 신호는 신호 세기 지시자를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 복조 신호는 무선 전력 수신기의 각종 상태 정보를 포함할 수 있다. Also, the demodulator 632 may demodulate the signal received through the transmission coil 623 and transmit the demodulated signal to the controller 640 . For example, the demodulated signal may include a signal strength indicator, but is not limited thereto, and the demodulated signal may include various state information of the wireless power receiver.

일 예로, 무선 전력 송신기(600)는 무선 전력 전송에 사용되는 동일한 주파수를 이용하여 무선 전력 수신기와 통신을 수행하는 인밴드(In-Band) 통신을 통해 상기 신호 세기 지시자를 획득할 수 있다.For example, the wireless power transmitter 600 may acquire the signal strength indicator through in-band communication that communicates with the wireless power receiver using the same frequency used for wireless power transmission.

또한, 무선 전력 송신기(600)는 송신 코일(622)을 이용하여 무선 전력을 송출할 수 있을 뿐만 아니라 송신 코일(622)을 통해 무선 전력 수신기와 각종 정보를 교환할 수도 있다. 다른 일 예로, 무선 전력 송신기(600)는 송신 코일(622)-즉, 제1 내지 제n 송신 코일)에 각각 대응되는 별도의 코일을 추가로 구비하고, 구비된 별도의 코일을 이용하여 무선 전력 수신기와 인밴드 통신을 수행할 수도 있음을 주의해야 한다.In addition, the wireless power transmitter 600 can transmit wireless power using the transmission coil 622 and exchange various types of information with the wireless power receiver through the transmission coil 622 . As another example, the wireless power transmitter 600 further includes separate coils corresponding to the transmission coils 622 (that is, the first to nth transmission coils), and uses the provided separate coils to transmit wireless power. It should be noted that in-band communication may be performed with the receiver.

이상이 도 6의 설명에서는 무선 전력 송신기(600)와 무선 전력 수신기가 인밴드 통신을 수행하는 것을 예를 들어 설명하고 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 무선 전력 신호 전송에 사용되는 주파수 대역과 상이한 주파수 대역을 통해 근거리 양방향 통신을 수행할 수 있다. 일 예로, 근거리 양방향 통신은 저전력 블루투스 통신, RFID 통신, UWB 통신, 지그비 통신 중 어느 하나일 수 있다.In the above description of FIG. 6, the wireless power transmitter 600 and the wireless power receiver perform in-band communication as an example, but this is only one embodiment and a frequency band used for wireless power signal transmission. Short-distance two-way communication may be performed through a frequency band different from the above. For example, short-distance two-way communication may be any one of low power Bluetooth communication, RFID communication, UWB communication, and ZigBee communication.

특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기(600)는 무선 전력 수신기의 요청에 따라 고속 충전 모드 및 일반 저전력 충전 모드를 적응적으로 제공할할 수도 있다.In particular, the wireless power transmitter 600 according to an embodiment of the present invention may adaptively provide a fast charging mode and a general low power charging mode according to a request of a wireless power receiver.

무선 전력 송신기(600)는 고속 충전 모드가 지원 가능한 경우, 소정 패턴의 신호-이하 설명의 편의를 위해, 제1 패킷이라 명함-를 송출할 수 있다. 무선 전력 수신기(600)는 제1 패킷이 수신되면, 접속중인 무선 전력 송신기(600)가 고속 충전이 가능함을 식별할 수 있다.When the fast charging mode is supported, the wireless power transmitter 600 may transmit a signal of a predetermined pattern - for convenience of description below, a business card referred to as a first packet. When the first packet is received, the wireless power receiver 600 may identify that the connected wireless power transmitter 600 is capable of high-speed charging.

특히, 무선 전력 수신기는 고속 충전이 필요한 경우, 고속 충전을 요청하는 소정 제1 응답 패킷을 무선 전력 송신기(6000에 전송할 수 있다.In particular, when fast charging is required, the wireless power receiver may transmit a predetermined first response packet requesting fast charging to the wireless power transmitter 6000 .

특히, 무선 전력 송신기(600)는 상기 제1 응답 패킷이 수신 후 소정 시간이 경과하면, 자동으로 고속 충전 모드로 전환하여 고속 충전을 개시할 수 있다.In particular, the wireless power transmitter 600 may automatically switch to a fast charging mode and start fast charging when a predetermined time elapses after receiving the first response packet.

일 예로, 무선 전력 송신기(600)의 제어부(640)는 상기한 도 4 내지 도 5의 전력 전송 단계(440 또는 540)로 천이한 경우, 제1 패킷이 송신 코일(622)을 통해 송출되도록 제어할 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 다른 일 예는 상기 도 4의 식별 및 구성 단계(430) 또는 도 5의 식별 단계(530)에서 제1 패킷이 송출될 수도 있다.For example, the control unit 640 of the wireless power transmitter 600 controls the first packet to be transmitted through the transmission coil 622 when the transition to the power transmission step 440 or 540 of FIGS. 4 to 5 is performed. However, this is only one embodiment, and in another example of the present invention, the first packet may be transmitted in the identification and configuration step 430 of FIG. 4 or the identification step 530 of FIG.

본 발명의 또 다른 일 실시예는 무선 전력 송신기(600)가 송출하는 디지털 핑 신호에 고속 충전 지원 가능 여부를 식별할 수 있는 정보가 인코딩되어 전송될 수도 있음을 주의해야 한다.It should be noted that in another embodiment of the present invention, information for identifying whether fast charging is supported may be encoded and transmitted in the digital ping signal transmitted by the wireless power transmitter 600 .

무선 전력 수신기는 전력 전송 단계의 어느 시점에서든 고속 충전이 필요하면, 충전 모드가 고속 충전으로 설정된 소정 충전 모드 패킷을 무선 전력 송신기(600)에 전송할 수도 있다. 여기서, 충전 모드 패킷의 세부 구성은 후술할 도 8 내지 12의 설명을 통해 보다 명확히 하도록 한다.물론, 무선 전력 송신기(600)와 무선 전력 수신기는 충전 모드가 고속 충전 모드로 변경된 경우, 고속 충전 모드에 상응하는 전력이 송출 및 수신 가능할 수 있도록 내부 동작을 제어할 수 있다. 일 예로, 충전 모드가 일반 저전력 충전 모드에서 고속 충전 모드로 변경된 경우, 과전압(Over Voltage) 판단 기준, 과열(Over Temperature) 판단 기준, 저전압(Low Voltage)/고전압(High Voltage) 판단 기준, 최적 전압 레벨(Optimum Voltage Level), 전력 제어 옵셋 등의 값이 변경 설정될 수 있다.If high-speed charging is required at any point in the power transmission step, the wireless power receiver may transmit a predetermined charging mode packet in which the charging mode is set to high-speed charging to the wireless power transmitter 600 . Here, the detailed configuration of the charging mode packet will be further clarified through the description of FIGS. 8 to 12 to be described later. Of course, when the charging mode is changed to the fast charging mode, the wireless power transmitter 600 and the wireless power receiver are in the fast charging mode. It is possible to control the internal operation so that the power corresponding to can be transmitted and received. For example, when the charging mode is changed from the general low-power charging mode to the high-speed charging mode, the overvoltage criterion, the over temperature criterion, the low voltage/high voltage criterion, and the optimal voltage Values such as level (optimum voltage level) and power control offset may be changed and set.

일 예로, 충전 모드가 일반 저전력 충전 모드에서 고속 충전 모드로 변경된 경우, 과전압(Over Voltage) 판단을 위한 임계 전압이 고속 충전이 가능하도록 높게 설정될 수 있다. 또 다른 일 예로, 과열 발생 여부를 판단하기 임계 온도가 고속 충전에 따른 온도 상승을 고려하여 높게 설정될 수 있다. 또 다른 일 예로, 송신단에서의 전력이 제어되는 최소 레벨을 의미하는 전력 제어 옵셋 값은 고속 충전 모드에서 빠르게 원하는 목표 전력 레벨로 수렴 가능하도록 일반 저전력 충전 모드에 비해 큰 값으로 설정될 수도 있다.For example, when the charging mode is changed from the normal low power charging mode to the fast charging mode, the threshold voltage for overvoltage determination may be set high to enable fast charging. As another example, a threshold temperature for determining whether overheating may occur may be set high in consideration of a temperature rise due to high-speed charging. As another example, the power control offset value, which means the minimum level at which the power of the transmitter is controlled, may be set to a larger value than that of the general low power charging mode so that the high-speed charging mode can quickly converge to a desired target power level.

도 7은 상기 도 6에 따른 무선 전력 송신기와 연동되는 무선 전력 수신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.FIG. 7 is a block diagram for explaining the structure of a wireless power receiver interworking with the wireless power transmitter of FIG. 6 .

도 7을 참조하면, 무선 전력 수신기(700)는 수신 코일(710), 정류기(720), 직류/직류 변환기(DC/DC Converter, 730), 부하(740), 센싱부(750), 통신부(760), 주제어부(770)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 통신부(760)는 복조부(761) 및 변조부(762)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 7 , the wireless power receiver 700 includes a receiving coil 710, a rectifier 720, a DC/DC converter 730, a load 740, a sensing unit 750, and a communication unit ( 760) and a main control unit 770. Here, the communication unit 760 may include a demodulation unit 761 and a modulation unit 762.

상기한 도 7의 예에 도시된 무선 전력 수신기(700)는 인밴드 통신을 통해 무선 전력 송신기(600)와 정보를 교환할 수 있는 것으로 도시되어 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 통신부(760)는 무선 전력 신호 전송에 사용되는 주파수 대역과는 상이한 주파수 대역을 통해 근거리 양방향 통신을 제공할 수도 있다.The wireless power receiver 700 shown in the example of FIG. 7 is shown as being able to exchange information with the wireless power transmitter 600 through in-band communication, but this is only one embodiment, and the present invention The communication unit 760 according to another embodiment of may provide short-range two-way communication through a frequency band different from a frequency band used for wireless power signal transmission.

수신 코일(710)을 통해 수신된 AC 전력은 정류부(720)에 전달할 수 있다. 정류기(720)는 AC 전력을 DC 전력으로 변환하여 직류/직류 변환기(730)에 전송할 수 있다. 직류/직류 변환기(730)는 정류기 출력 DC 전력의 세기를 부하(740)에 의해 요구되는 특정 세기로 변환한 후 부하(740)에 전달할 수 있다.AC power received through the receiving coil 710 may be transmitted to the rectifier 720 . The rectifier 720 may convert AC power into DC power and transmit it to the DC/DC converter 730 . The DC/DC converter 730 may convert the intensity of the DC power output from the rectifier into a specific intensity required by the load 740 and then transfer the intensity to the load 740 .

센싱부(750)는 정류기(720) 출력 DC 전력의 세기를 측정하고, 이를 주제어부(770)에 제공할 수 있다. 또한, 센싱부(750)는 무선 전력 수신에 따라 수신 코일(710)에 인가되는 전류의 세기를 측정하고, 측정 결과를 주제어부(770)에 전송할 수도 있다. 또한, 센싱부(750)는 무선 전력 수신기(700)의 내부 온도를 측정하고, 측정된 온도 값을 주제어부(770)에 제공할 수도 있다.The sensing unit 750 may measure the intensity of DC power output from the rectifier 720 and provide it to the main control unit 770 . In addition, the sensing unit 750 may measure the intensity of current applied to the receiving coil 710 according to wireless power reception and transmit the measurement result to the main controller 770 . Also, the sensing unit 750 may measure the internal temperature of the wireless power receiver 700 and provide the measured temperature value to the main controller 770 .

일 예로, 주제어부(770)는 측정된 정류기 출력 DC 전력의 세기가 소정 기준치 와 비교하여 과전압 발생 여부를 판단할 수 있다. 판단 결과, 과전압이 발생된 경우, 과전압이 발생되었음을 알리는 소정 패킷을 생성하여 변조부(762)에 전송할 수 있다. 여기서, 변조부(762)에 의해 변조된 신호는 수신 코일(710) 또는 별도의 코일(미도시)을 통해 무선 전력 송신기(600)에 전송될 수 있다. 또한, 주제어부(770)는 정류기 출력 DC 전력의 세기가 소정 기준치 이상인 경우, 감지 신호가 수신된 것으로 판단할 수 있으며, 감지 신호 수신 시, 해당 감지 신호에 대응되는 신호 세기 지시자가 변조부(762)를 통해무선 전력 송신기(600)에 전송될 수 있도록 제어할 수 있다. 다른 일 예로, 복조부(761)는 수신 코일(710)과 정류기(720) 사이의AC 전력 신호 또는 정류기(720) 출력 DC 전력 신호를 복조하여 감지 신호의 수신 여부를 식별한 후 식별 결과를 주제어부(770)에 제공할 수 있다. 이때, 주제어부(770)는 감지 신호에 대응되는 신호 세기 지시자가 변조부(761)를 통해 전송될 수 있도록 제어할 수 있다.For example, the main control unit 770 may determine whether an overvoltage occurs by comparing the measured intensity of the output DC power of the rectifier with a predetermined reference value. As a result of the determination, when an overvoltage occurs, a predetermined packet notifying that an overvoltage has occurred may be generated and transmitted to the modulator 762 . Here, the signal modulated by the modulator 762 may be transmitted to the wireless power transmitter 600 through the receiving coil 710 or a separate coil (not shown). In addition, the main control unit 770 may determine that the detection signal is received when the intensity of the DC power output from the rectifier is greater than or equal to a predetermined reference value, and when the detection signal is received, the signal strength indicator corresponding to the detection signal is displayed by the modulator 762 ), it can be controlled to be transmitted to the wireless power transmitter 600. As another example, the demodulator 761 demodulates the AC power signal between the receiving coil 710 and the rectifier 720 or the DC power signal output from the rectifier 720 to identify whether or not the detection signal has been received, and then controls the identification result. It can be provided to unit 770. At this time, the main controller 770 may control the signal strength indicator corresponding to the detection signal to be transmitted through the modulator 761 .

특히, 본 발명의 실시예에 따른 주제어부(770)는 복조부(760)에 의해 복조된 정보에 기반하여 접속된 무선 전력 송신기가 고속 충전이 가능한 무선 전력 송신기인지 여부를 판단할 수도 있다.In particular, the main controller 770 according to an embodiment of the present invention may determine whether or not the wireless power transmitter connected to the wireless power transmitter capable of high-speed charging is based on information demodulated by the demodulator 760 .

또한, 주제어부(770)는 상기 도 1의 전자 기기(30)로부터 고속 충전을 요청하는 소정 고속 충전 요청 신호가 수신된 경우, 수신된 고속 충전 요청 신호에 대응되는 충전 모드 패킷을 생성하여 변조부(761)에 전송할 수 있다. 여기서, 전자 기기로부터의 고속 충전 요청 신호는 소정 사용자 인터페이스상에서의 사용자 메뉴 선택에 따라 수신될 수 있다.In addition, when a predetermined fast charging request signal requesting fast charging is received from the electronic device 30 of FIG. (761). Here, the fast charging request signal from the electronic device may be received according to a user menu selection on a predetermined user interface.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 주제어부(770)는 접속된 무선 전력 송신기가 고속 충전 모드를 지원하는 것이 확인된 경우, 배터리 잔량에 기반하여 자동으로 무선 전력 송신기에 고속 충전을 요청하거나 무선 전력 송신기가 고속 충전을 중단하고 일반 저전력 충전 모드로 전환하도록 제어할 수도 있다.When it is confirmed that the connected wireless power transmitter supports the fast charging mode, the main control unit 770 according to another embodiment of the present invention automatically requests fast charging to the wireless power transmitter based on the remaining battery capacity or wireless power The transmitter can also be controlled to stop fast charging and switch to normal low power charging mode.

또 다른 일 실시예에 따른 주제어부(770)는 일반 저전력 충전 모드로의 충전 중 전기 기기의 소비 전력을 실시간 모니터링할 수도 있다. 만약, 전자 기기의 소비 전력이 소정 기준치 이상인 경우, 주제어부(770)는 고속 충전 모드로의 전환을 요청하는 소정 충전 모드 패킷을 생성하여 변조부(761)에 전송할 수도 있다.The main controller 770 according to another embodiment may monitor the power consumption of the electric device in real time during charging in a general low power charging mode. If the power consumption of the electronic device is equal to or greater than a predetermined reference value, the main control unit 770 may generate a predetermined charging mode packet requesting conversion to the fast charging mode and transmit the packet to the modulator 761 .

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 주제어부(770)는 센싱부(750)에 의해 측정된 내부 온도 값을 소정 기준치와 비교하여 과열 발생 여부를 판단할 수 있다. 만약, 고속 충전 중 과열이 발생된 경우, 주제어부(770)는 무선 전력 송신기가 일반 저전력 충전 모드로 전환하도록 충전 모드 패킷을 생성하여 전송할 수도 있다.The main controller 770 according to another embodiment of the present invention may compare the internal temperature value measured by the sensing unit 750 with a predetermined reference value to determine whether overheating occurs. If overheating occurs during fast charging, the main controller 770 may generate and transmit a charging mode packet so that the wireless power transmitter switches to a general low power charging mode.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 주제어부(770)는 배터리 충전률, 내부 온도, 정류기 출력 전압의 세기, 전자 기기에 탑재된 CPU 사용율, 사용자 메뉴 선택 중 적어도 하나에 기반하여 충전 모드의 변경이 필요한지 여부를 판단하고, 상기 판단 결과, 상기 충전 모드의 변경이 필요하면, 상기 변경할 충전 모드 값이 포함된 충전 모드 패킷을 생성하여 상기 무선 전력 송신기에 전송할 수도 있다.The main control unit 770 according to another embodiment of the present invention changes the charging mode based on at least one of the battery charging rate, internal temperature, strength of the rectifier output voltage, CPU usage rate mounted in the electronic device, and user menu selection. It is determined whether or not the charging mode is necessary, and as a result of the determination, if the charging mode needs to be changed, a charging mode packet including the charging mode value to be changed may be generated and transmitted to the wireless power transmitter.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 신호의 변조 및 복조 방법을 설명하기 위한 도면이다.8 is a diagram for explaining a method of modulating and demodulating a wireless power signal according to an embodiment of the present invention.

도 8의 도면 번호 810에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20)은 동일한 주기를 가지는 내부 클락 시그널에 기반하여 전송 대상 패킷을 인코딩하거나 디코딩할 수 있다.As shown in reference numeral 810 of FIG. 8 , the wireless power transmitter 10 and the wireless power receiver 20 may encode or decode a packet to be transmitted based on an internal clock signal having the same period.

이하에서는 상기 도 1 내지 도 8을 참조하여, 전송 대상 패킷의 인코딩 방법을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of encoding a to-be-transmitted packet will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 8.

상기 도 1을 참조하면, 무선 전력 송신단(10) 또는 무선 전력 수신단(20)가 특정 패킷을 전송하지 않는 경우, 무선 전력 신호는 도 1의 도면 번호 41에 도시된 바와 같이, 특정 주파수를 가진 변조되지 않은 교류 신호일 수 있다. 반면, 무선 전력 송신단(10) 또는 무선 전력 수신단(20)이 특정 패킷을 전송하는 경우, 무선 전력 신호는 도 1의 도면 번호 42에 도시된 바와 같이, 특정 변조 방식으로 변조된 교류 신호일 수 있다. 일 예로, 변조 방식은 진폭 변조 방식, 주파수 변조 방식, 주파수 및 진폭 변조 방식, 위상 변조 방식 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.Referring to FIG. 1, when the wireless power transmitter 10 or the wireless power receiver 20 does not transmit a specific packet, the wireless power signal is modulated with a specific frequency, as shown in reference numeral 41 of FIG. It may be an unresolved AC signal. On the other hand, when the wireless power transmitter 10 or the wireless power receiver 20 transmits a specific packet, the wireless power signal may be an AC signal modulated by a specific modulation method, as shown in reference numeral 42 of FIG. 1. For example, the modulation method may include an amplitude modulation method, a frequency modulation method, a frequency and amplitude modulation method, a phase modulation method, and the like, but is not limited thereto.

무선 전력 송신단(10) 또는 무선 전력 수신단(20)에 의해 생성된 패킷의 이진 데이터는 도면 번호 820과 같이 차등 2단계 인코딩(Differential bi-phase encoding) 이 적용될 수 있다. 상세하게, 차등 2단계 인코딩은 데이터 비트 1을 인코딩하기 위하여 두 번의 상태 전이(transitions)를 갖도록 하고, 데이터 비트 0을 인코딩하기 위하여 한 번의 상태 전이를 갖도록 한다. 즉, 데이터 비트 1은 상기 클럭 신호의 상승 에지(rising edge) 및 하강 에지(falling edge)에서 HI 상태 및 LO 상태간의 전이가 발생하도록 인코딩된 것이고, 데이터 비트 0은 상기 클럭 신호의 상승 에지에서 HI 상태 및 LO 상태간의 전이가 발생하도록 인코딩된 것일 수 있다.Differential bi-phase encoding may be applied to the binary data of the packet generated by the wireless power transmitter 10 or the wireless power receiver 20, as shown in reference number 820. Specifically, differential two-level encoding has two state transitions to encode data bit 1 and one state transition to encode data bit 0. That is, data bit 1 is encoded such that a transition between the HI state and the LO state occurs at the rising edge and falling edge of the clock signal, and data bit 0 is HI at the rising edge of the clock signal. It may be encoded such that transitions between states and LO states occur.

인코딩된 이진 데이터는 상기 도면 번호 830에 도시된 바와 같은, 바이트 인코딩 기법이 적용될 수 있다. 도면 번호 830을 참조하면, 일 실시예에 따른 바이트 인코딩 기법은 8비트의 인코딩된 이진 비트 스트림에 대해 해당 비트 스트림의 시작과 종류를 식별하기 위한 시작 비트(Start Bit) 및 종료 비트(Stop Bit), 해당 비트 스트림(바이트)의 오류 발생 여부를 감지하기 위한 페리티 비트(Parity Bit)가 삽입하는 방법일 수 있다.The encoded binary data may be subjected to a byte encoding technique as shown in reference numeral 830 above. Referring to reference number 830, a byte encoding technique according to an embodiment includes a start bit and a stop bit for identifying the start and type of a corresponding bit stream for an 8-bit encoded binary bit stream. , it may be a method of inserting a parity bit for detecting whether an error has occurred in the corresponding bit stream (byte).

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른, 패킷 포맷을 설명하기 위한 도면이다.9 is a diagram for explaining a packet format according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20) 사이의 정보 교환에 사용되는 패킷 포맷(900)은 해당 패킷의 복조를 위한 동기 획득 및 해당 패킷의 정확한 시작 비트를 식별하기 위한 프리엠블(Preamble, 910) 필드, 해당 패킷에 포함된 메시지의 종류를 식별하기 위한 헤더(Header, 920) 필드, 해당 패킷의 내용(또는 페이로드(Payload))를 전송하기 위한 메시지(Message, 930) 필드 및 해당 패킷에 오류가 발생되었는지 여부를 식별하기 위한 체크썸(Checksum, 940) 필드를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 9 , a packet format 900 used for information exchange between a wireless power transmitter 10 and a wireless power receiver 20 is used to obtain synchronization for demodulation of a corresponding packet and to identify an accurate start bit of the corresponding packet. A preamble (910) field for transmission, a header (920) field for identifying the type of message included in the corresponding packet, and a message (Message, 930) field and a checksum field 940 for identifying whether an error has occurred in the corresponding packet.

도 9에 도시된 바와 같이, 패킷 수신단은 헤더(920) 값에 기반하여 해당 패킷에 포함된 메시지(930)의 크기를 식별할 수도 있다.As shown in FIG. 9 , the packet receiver may identify the size of the message 930 included in the corresponding packet based on the header 920 value.

또한, 헤더(920)는 무선 전력 전송 절차의 각 단계별로 정의될 수 있으며, 일부, 헤더(920) 값은 서로 다른 단계에서 동일한 값이 정의될 수도 있다. 일 예로, 도 9를 참조하면, 핑 단계의 전력 전송 종료(End Power Transfer) 및 전력 전송 단계의 전력 전송 종료에 대응되는 헤더 값은 0x02로 동일할 수 있음을 주의해야 한다.In addition, the header 920 may be defined for each step of the wireless power transmission procedure, and the same value of the header 920 may be partially defined in different steps. For example, referring to FIG. 9 , it should be noted that the header value corresponding to end power transfer of the ping step and power transfer end of the power transfer step may be the same as 0x02.

메시지(930)는 해당 패킷의 송신단에서 전송하고자 하는 데이터를 포함한다. 일 예로, 메시지(930) 필드에 포함되는 데이터는 상대방에 대한 보고 사항(report), 요청 사항(request) 또는 응답 사항(response)일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The message 930 includes data to be transmitted by the transmitter of the corresponding packet. For example, data included in the field of the message 930 may be a report, a request, or a response to the other party, but is not limited thereto.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 패킷(900)은 해당 패킷을 전송한 송신단을 식별하기 위한 송신단 식별 정보, 해당 패킷을 수신할 수신단을 식별하기 위한 수신단 식별 정보 중 적어도 하나가 더 포함될 수도 있다. 여기서, 송신단 식별 정보 및 수신단 식별 정보는 IP 주소 정보, MAC 주소 정보, 제품 식별 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 충전 시스템상에서 수신단 및 송신단을 구분할 수 있는 정보이면 족하다.The packet 900 according to another embodiment of the present invention may further include at least one of transmitter identification information for identifying a transmitter that has transmitted the packet and receiver identification information for identifying a receiver to receive the packet. Here, the transmitting end identification information and the receiving end identification information may include IP address information, MAC address information, product identification information, etc., but are not limited thereto, and any information capable of distinguishing between a receiving end and a transmitting end on a wireless charging system is sufficient.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 패킷(900)은 해당 패킷이 복수의 장치에 의해 수신되어야 하는 경우, 해당 수신 그룹을 식별하기 위한 소정 그룹 식별 정보가 더 포함될 수도 있다.If the packet 900 according to another embodiment of the present invention is to be received by a plurality of devices, it may further include predetermined group identification information for identifying the corresponding receiving group.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기에서 무선 전력 송신기로 전송되는 패킷의 종류를 설명하기 위한 도면이다.10 is a diagram for explaining types of packets transmitted from a wireless power receiver to a wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 무선 전력 수신기에서 무선 전력 송신기로 전송하는 패킷은 감지된 핑 신호의 세기 정보를 전송하기 위한 신호 세기(Signal Strength) 패킷, 송신기가 전력 전송을 중단하도록 요청하기 위한 전력 전송 종류(End Power Transfer), 제어 제어를 위한 제어 오류 패킷 수신 후 실제 전력을 조정하기까지 대기하는 시간 정보를 전송하기 위한 전력 제어 보류(Power Control Hold-off) 패킷, 수신기의 구성 정보를 전송하기 위한 구성 패킷, 수신기 식별 정보를 전송하기 위한 식별 패킷 및 확장 식별 패킷, 일반 요구 메시지를 전송하기 위한 일반 요구 패킷, 특별 요구 메시지를 전송하기 위한 특별 요구 패킷, FO 검출을 위한 기준 품질 인자 값을 전송하기 위한 FOD 상태 패킷, 송신기의 송출 전력을 제어하기 위한 제어 오류 패킷, 재협상 개시를 위한 재협상 패킷, 수신 전력의 세기 정보를 전송하기 위한 24비트 수신 전력 패킷 및 8비트 수신 전력 패킷 및 현재 부하의 충전 상태 정보를 전송하기 위한 충전 상태 패킷을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 10, the packets transmitted from the wireless power receiver to the wireless power transmitter include a signal strength packet for transmitting strength information of a detected ping signal and a power transmission type for requesting the transmitter to stop power transmission. (End Power Transfer), Power Control Hold-off packet to transmit waiting time information until actual power is adjusted after receiving a control error packet for control control, configuration to transmit configuration information of a receiver packet, identification packet and extended identification packet for transmitting receiver identification information, general request packet for transmitting general request message, special request packet for transmitting special request message, and reference quality factor value for FO detection. FOD status packet, control error packet for controlling transmit power of transmitter, renegotiation packet for initiating renegotiation, 24-bit received power packet and 8-bit received power packet for transmitting received power intensity information, and charging status information of current load It may include a charge status packet for transmitting.

상기한 무선 전력 수신기에서 무선 전력 송신기로 전송하는 패킷들은 무선 전력 전송에 사용되는 주파수 대역과 동일한 주파수 대역을 이용한 인밴드 통신을 이용하여 전송될 수 있다.Packets transmitted from the wireless power receiver to the wireless power transmitter may be transmitted using in-band communication using the same frequency band as that used for wireless power transmission.

도 11은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 FOD 상태 패킷의 메시지 구조를 설명하기 위한 도면이다.11 is a diagram for explaining a message structure of a FOD status packet according to another embodiment of the present invention.

도 11을 참조하면, FOD 상태 패킷 메시지(1140)는 1바이트의 길이를 가질 수 있으며, 6비트 길이의 최대 품질 인자 값을 위한 동작 주파수(Operating Frequency for Maximum Quality Factor Value, 1140) 필드 및 2비트 길이의 모드(Mode, 1142) 필드를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 11, the FOD status packet message 1140 may have a length of 1 byte, and includes an Operating Frequency for Maximum Quality Factor Value (1140) field of 6 bits and 2 bits. It can be configured by including a mode (Mode, 1142) field of the length.

본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 최대 품질 인자 값을 가지는 동작 주파수에서 측정된 품질 인자 값보다 높은 품질 인자 값이 측정되는 상위 대역의 동작 주파수가 존재하면, 충전 영역에 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 여기서, 상위 대역의 동작 주파수는 동작 주파수 대역 내 최대 품질 인자 값을 가지는 동작 주파수보다 큰 어떤 주파수를 의미한다.In the wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention, if there is an operating frequency of an upper band at which a quality factor value higher than the quality factor value measured at the operating frequency having the maximum quality factor value exists, foreign matter is present in the charging area. can be judged to be Here, the operating frequency of the upper band means a certain frequency higher than the operating frequency having the maximum quality factor value within the operating frequency band.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 최대 품질 인자 값을 가지는 동작 주파수보다 상위 대역의 품질인자 peak 동작 주파수(핑 단계 이전 측정된 품질인자 값 중, 최대 품질 인자 값이 측정되는 동작 주파수)가 존재하면, 충전 영역에 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.In the wireless power transmitter according to another embodiment of the present invention, the peak operating frequency of a quality factor higher than the operating frequency having the maximum quality factor value (the operating frequency at which the maximum quality factor value is measured among the quality factor values measured before the ping step) ) is present, it can be determined that a foreign substance is present in the charging area.

일 예로, 최대 품질 인자 값을 위한 동작 주파수(1141)는 상기 도 5의 식별 및 구성 단계(530)에서 확인된 무선 전력 송신기의 타입에 상응하는 최대 품질 인자 값을 위한 동작 주파수일 수 있다. 일 예로, 이를 위해 무선 전력 수신기에는 접속 가능한 무선 전력 송신기 타입 별 최대 품질 인자 값을 위한 동작 주파수 정보가 소정 기록 영역에 유지될 수 있다. 최대 품질 인자 값을 위한 동작 주파수는 무선 전력 송신기의 전력 등급, 디자인 형태, 제조사, 적용된 표준 등에 따라 상이할 수 있다. For example, the operating frequency 1141 for the maximum quality factor value may be the operating frequency for the maximum quality factor value corresponding to the type of wireless power transmitter identified in the identification and configuration step 530 of FIG. 5 . For example, for this purpose, operating frequency information for a maximum quality factor value for each wireless power transmitter type accessible to the wireless power receiver may be maintained in a predetermined recording area. The operating frequency for the maximum quality factor value may be different depending on the power class of the wireless power transmitter, the design type, the manufacturer, and the applied standard.

따라서, 해당 무선 전력 수신기와 관련하여 어느 동작 주파수 또는 어느 동작 주파수 범위에서 최대 품질 인자 값을 가지는지가 확인되면, 해당 무선 전력 송신기는 이물질의 존재 여부를 탐색하기 위해 품질 인자 값을 측정해야 하는 주파수 범위가 최소화될 수 있다. 즉, 무선 전력 송신기는 최대 품질 인자 값을 위한 동작 주파수보다 낮은 주파수 대역에 대한 품질 인자 값 측정을 수행하지 않아도 된다.Therefore, if it is confirmed in which operating frequency or which operating frequency range the wireless power receiver has the maximum quality factor value, the wireless power transmitter has a frequency range in which the quality factor value must be measured in order to detect the presence or absence of foreign matter. can be minimized. That is, the wireless power transmitter does not have to measure the quality factor value for a frequency band lower than the operating frequency for the maximum quality factor value.

다른 일 예로, 최대 품질 인자 값을 위한 동작 주파수(1141)는 WPC 표준에 정의된 특정 코일 타입-예를 들면, MP-A1 타입일 수 있으나, 이에 한정되지는 않음-의 송신 코일이 장착된 무선 전력 송신기에 상응하는 최대 품질 인자 값을 위한 동작 주파수일 수도 있다. 이는 MP-A1타입을 기준으로, 다른 타입의 무선 전력 송신기가 디자인적 차이와 제품 특성을 고려하여, 수신된 최대 품질 인자값 크기를 조정(scaling)하여 이물질 존재여부 판단에 사용할 수 있다.As another example, the operating frequency 1141 for the maximum quality factor value is a radio equipped with a transmission coil of a specific coil type defined in the WPC standard, for example, but not limited to the MP-A1 type. It may also be the operating frequency for the maximum quality factor value corresponding to the power transmitter. Based on the MP-A1 type, other types of wireless power transmitters can use it to determine the presence of foreign substances by scaling the received maximum quality factor value in consideration of design differences and product characteristics.

본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 상기한 도 5의 핑 단계(520)(또는 핑 단계 이전)에서 동작 주파수 대역 중 특정 상한 주파수에 대한 품질 인자 값 a1을 측정하여 저장할 수 있다. 또는 기설정된 주파수 범위(동작 주파수 범위 내)에서 측정한 품질 인자 중 최대 품질인자와 상기 최대 품질인자가 측정되는 주파수를 저장할 수 있다. 이 후, 무선 전력 송신기는 협상 단계(540)에서 FOD 상태 패킷(1140)을 통해 수신된 최대 품질 인자 값을 위한 동작 주파수(1141)에서 품질 인자 값 a2를 측정하고, a1이 a2보다 크면, 충전 영역에 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수도 있다. 또는, 무선 전력 송신기는 협상단계(540)에서 FOD 상태 패킷(1140)을 통해 수신된 최대 품질 인자 값을 위한 동작 주파수와 핑단계(520)(또는 핑 단계 이전)에서 측정된 최대 품질인자가 측정되는 주파수를 비교하여 이물질 존재 여부를 판단할 수 있다.The wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention may measure and store the quality factor value a1 for a specific upper limit frequency among operating frequency bands in the ping step 520 of FIG. 5 (or before the ping step). Alternatively, a maximum quality factor among quality factors measured in a preset frequency range (within an operating frequency range) and a frequency at which the maximum quality factor is measured may be stored. Thereafter, the wireless power transmitter measures the quality factor value a2 at the operating frequency 1141 for the maximum quality factor value received through the FOD status packet 1140 in the negotiation step 540, and if a1 is greater than a2, charging It may be determined that a foreign substance is present in the region. Alternatively, the wireless power transmitter measures the operating frequency for the maximum quality factor value received through the FOD status packet 1140 in the negotiation step 540 and the maximum quality factor measured in the ping step 520 (or before the ping step) It is possible to determine the existence of a foreign substance by comparing the frequency of the foreign matter.

핑 단계(520)에서 측정된 최대 품질인자가 측정되는 주파수가 수신된 최대 품질인자 동작주파수보다 크면 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 이 원리에 대해서는 아래에서 상세히 설명한다.If the frequency at which the maximum quality factor measured in the ping step 520 is measured is greater than the operating frequency of the received maximum quality factor, it may be determined that a foreign substance is present. This principle is explained in detail below.

본 실시예에서는 무선 전력 송신기가 핑 단계(520)(또는 핑단계 이전)에서 동작 주파수 대역 중 상한 주파수에 대한 품질 인자 값만을 측정할 수도 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 다른 실시예는 하한 주파수 및 상한 주파수에 대한 품질 인자 값을 모두 측정할 수도 있다. 또 다른 실시예는 하한 주파수부터 상한 주파수까지 스위핑하여 각 주파수별 품질 인자 값을 측정할 수 있다. In this embodiment, the wireless power transmitter may measure only the quality factor value for the upper limit frequency of the operating frequency band in the ping step 520 (or before the ping step), but this is only one embodiment, and other embodiments Both the quality factor values for the lower limit frequency and the upper limit frequency may be measured. Another embodiment may measure the quality factor value for each frequency by sweeping from the lower limit frequency to the upper limit frequency.

또 다른 실시예는 특정 주파수 영역 내에서 스위핑하여 각 주파수 별 품질 인자 값을 측정할 수 있다.Another embodiment may measure the quality factor value for each frequency by sweeping within a specific frequency domain.

일 실시예에 따른 최대 품질 인자 값을 위한 동작 주파수(1141) 필드에는 동작 주파수 내 하한 주파수-즉, 최저 주파수-로부터의 주파수 옵셋 값이 기록될 수 있다. 이때, 옵셋 단위는 실제 10KHz를 의미할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 그보다 작거나 클 수도 있다. 일 예로, 해당 무선 전력 송신기의 동작 주파수 대역이 하한 주파수 100KHz에서 상한 주파수 300KHz 사이이고, 옵셋 단위가 10KHz이고, 최대 품질 인자 값을 위한 동작 주파수(1141) 필드에 기록된 값이 이진수 000011이면, 실제 최대 품질 인자 값을 위한 주파수는 130KHz(100KHz+3*10KHz)일 수 있다.In the operating frequency 1141 field for the maximum quality factor value according to an embodiment, a frequency offset value from a lower limit frequency within the operating frequency, that is, the lowest frequency, may be recorded. In this case, the offset unit may actually mean 10 KHz, but is not limited thereto, and may be smaller or larger than that. For example, if the operating frequency band of the corresponding wireless power transmitter is between the lower limit frequency of 100 KHz and the upper limit frequency of 300 KHz, the offset unit is 10 KHz, and the value recorded in the operating frequency 1141 field for the maximum quality factor value is binary 000011, the actual The frequency for the maximum quality factor value may be 130 KHz (100 KHz + 3 * 10 KHz).

또 다른 실시예로, 무선전력 송신기는 핑단계 이전, 전체 동작주파수 대역 또는 전체 동작 주파수 대역 중 특정 주파수 대역을 스위핑하여 품질 인자 값을 측정할 수 있다. As another embodiment, the wireless power transmitter may measure the quality factor value by sweeping all operating frequency bands or a specific frequency band among all operating frequency bands before the pinging step.

또 다른 실시예로, 도 11의 최대 품질인자 값을 위한 동작 주파수가 삽입되는 필드(1141) 대신 기준 품질 인자 값보다 기 설정된 값(or 비율)만큼 품질 인자 값이 낮아지는 동작 주파수 값이 필드(1141)에 삽입될 수도 있다.In another embodiment, instead of the field 1141 in which the operating frequency for the maximum quality factor value of FIG. 11 is inserted, a field ( 1141) may be inserted.

무선 전력 송신기는 핑 단계(520)(또는 핑단계 이전)에서 기준 동작 주파수(예를들어 품질인자 값을 측정하기 위한 동작 주파수는 100kHz이다.)에서 측정된 품질인자 값(B1)과 상기 수신된 동작주파수 보다 큰 동작주파수에서 측정한 품질인자 값(B2)을 비교하여 이물질 존재여부를 판단할 수 있다.The wireless power transmitter measures the quality factor value B1 measured at the reference operating frequency (eg, the operating frequency for measuring the quality factor value is 100 kHz) in the ping step 520 (or before the ping step) and the received It is possible to determine the existence of a foreign substance by comparing the quality factor value (B2) measured at a higher operating frequency than the operating frequency.

이 때, B1 보다 B2가 크면 이물질이 존재한다고 판단할 수 있다.At this time, if B2 is greater than B1, it can be determined that a foreign substance is present.

도 12는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 FOD 상태 패킷의 메시지 구조를 설명하기 위한 도면이다.12 is a diagram for explaining a message structure of a FOD status packet according to another embodiment of the present invention.

도 12를 참조하면, FOD 상태 패킷 메시지(1150)는 2바이트의 길이를 가질 수 있으며, 6비트 길이의 최대 품질 인자 값을 위한 동작 주파수(Operating Frequency for Maximum Quality Factor Value, 1151) 필드, 2비트 길이의 모드(Mode, 1152) 필드 및 1바이트 길이의 기준 품질 인자 값(Reference Quality Factor Value, 1153)을 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 12, the FOD status packet message 1150 may have a length of 2 bytes, and includes an Operating Frequency for Maximum Quality Factor Value (1151) field of 6 bits, 2 bits. It may be configured to include a length mode (Mode, 1152) field and a 1-byte long reference quality factor value (Reference Quality Factor Value, 1153).

무선 전력 송신기는 모드(1152) 값을 통해 수신된 FOD 상태 패킷에 최대 품질 인자 값을 위한 동작 주파수(1151)이 포함되었는지를 확인할 수도 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 모드(1152) 값에 관계 없이 FOD 상태 패킷에는 항상 최대 품질 인자 값을 위한 동작 주파수(1151)이 포함될 수도 있다.The wireless power transmitter may check whether the operating frequency 1151 for the maximum quality factor value is included in the received FOD status packet through the value of the mode 1152, but is not limited thereto, regardless of the value of the mode 1152. The FOD status packet may always include the operating frequency 1151 for the maximum quality factor value.

무선전력 송신기는 도 12의 FOD 상태 패킷을 수신하면, 기준 품질 인자값과 핑단계(520)(또는 핑단계 이전)에서 측정된 품질인자 값과 비교하여 이물질의 존재 여부를 판단할 수도 있고(방법 1), 또는 최대 품질 인자 값을 위한 동작 주파수와 핑단계(520)(또는 핑단계 이전)에서 측정된 최대 품질 인자 값에 대응하는 최대 동작 주파수를 비교하여 이물질의 존재 여부를 판단할 수도 있다(방법 2, 도 11의 실시예들).When the wireless power transmitter receives the FOD status packet of FIG. 12, it may compare the reference quality factor value with the quality factor value measured in the ping step 520 (or before the ping step) to determine the presence of a foreign substance (method 1) Alternatively, the presence or absence of foreign substances may be determined by comparing the operating frequency for the maximum quality factor value with the maximum operating frequency corresponding to the maximum quality factor value measured in the ping step 520 (or before the ping step) ( Method 2, embodiments of FIG. 11).

또는, 복합적인 방법으로 이물질의 존재 여부를 판단할 수도 있다.Alternatively, the presence or absence of a foreign material may be determined by a complex method.

일 실시예로, 무선전력 송신기는 방법 1로 이물질 존재 여부를 판단할 수 있다. 이때 수신된 기준품질 인자 값을 기반으로 두 개의 임계값(임계값 1:Q_Threshold 1 및 임계값 2: Q_Threshold 2)을 결정할 수 있다. 임계값 1은 임계값 2보다 높은 값을 갖는다.As an embodiment, the wireless power transmitter may determine whether or not a foreign substance is present in Method 1. At this time, two threshold values (threshold 1: Q_Threshold 1 and threshold 2: Q_Threshold 2) may be determined based on the received reference quality factor value. Threshold 1 has a higher value than threshold 2.

핑단계(520) 이전 측정된 품질 인자 값이 임계값 2보다 작으면, 무선전력 송신기는 이물질이 존재한다고 판단할 수 있다.If the value of the quality factor measured before the ping step 520 is less than the threshold value 2, the wireless power transmitter may determine that a foreign substance exists.

핑단계(520) 이전 측정된 품질 인자 값이 임계값 1보다 작고 임계값 2보다 크거나 같으면, 무선전력 송신기는 방법 2를 통해 이물질이 존재여부를 판단할 수 있다.If the quality factor value measured before the ping step 520 is less than threshold 1 and greater than or equal to threshold 2, the wireless power transmitter may determine whether a foreign substance is present through method 2.

도 13은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 FOD 상태 패킷의 메시지 구조를 설명하기 위한 도면이다.13 is a diagram for explaining a message structure of a FOD status packet according to another embodiment of the present invention.

도 13을 참조하면, FOD 상태 패킷 메시지(1160)는 2바이트의 길이를 가질 수 있으며, 6비트 길이의 무선 전력 송신기 타입(Tx Type, 1161), 2비트 길이의 모드(Mode, 1162) 필드 및 1바이트 길이의 최대 품질 인자 값을 위한 동작 주파수(Operating Frequency for Maximum Quality Factor Value, 1163) 필드를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 13, the FOD status packet message 1160 may have a length of 2 bytes, and may include a 6-bit long wireless power transmitter type (Tx Type, 1161) field, a 2-bit long mode (Mode, 1162) field, and It may be configured to include an Operating Frequency for Maximum Quality Factor Value (1163) field of 1 byte length.

무선 전력 송신기는 모드(1162) 값을 통해 수신된 FOD 상태 패킷에 무선 전력 송신기 타입(1161) 정보 및 최대 품질 인자 값을 위한 동작 주파수(1163) 정보가 포함되었는지를 확인할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 모드(1162) 값에 관계 없이 FOD 상태 패킷에는 항상 무선 전력 송신기 타입(1161) 정보와 최대 품질 인자 값을 위한 동작 주파수(1163) 정보가 포함될 수도 있다.The wireless power transmitter may check whether wireless power transmitter type 1161 information and operating frequency 1163 information for the maximum quality factor value are included in the FOD status packet received through the mode 1162 value, but is not limited thereto. Regardless of the value of the mode 1162, the FOD status packet may always include wireless power transmitter type 1161 information and operating frequency 1163 information for the maximum quality factor value.

일 예로, 무선 전력 송신기 타입(1161)은 WPC(Qi) 인증 시 등록된 무선 전력 송신기를 고유하게 식별하기 위한 소정 송신기 디자인 번호(Tx Design Number)를 지시하는 값(소정의 분류 번호)일 수 있다.For example, the wireless power transmitter type 1161 may be a value (predetermined classification number) indicating a predetermined transmitter design number (Tx Design Number) for uniquely identifying a registered wireless power transmitter upon WPC (Qi) authentication. .

다른 일 예로, 무선 전력 송신기 타입(1161)은 공통된 디자인적 특징 및 성능 특성을 가지는 무선 전력 송신기를 분류하기 위한 소정 분류 번호일 수도 있다.As another example, the wireless power transmitter type 1161 may be a predetermined classification number for classifying wireless power transmitters having common design characteristics and performance characteristics.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 최대 품질 인자 값을 가지는 동작 주파수보다 상위 대역의 품질 인자 피크(peak) 동작 주파수(핑 단계 이전 측정된 품질인자 값 중, 최대 품질 인자 값이 측정되는 동작 주파수)가 존재하면, 충전 영역에 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.In the wireless power transmitter according to another embodiment of the present invention, the quality factor peak operating frequency of a higher band than the operating frequency having the maximum quality factor value (of the quality factor values measured before the ping step, the maximum quality factor value is measured operating frequency), it can be determined that a foreign material is present in the charging area.

이하 설명의 편의를 위해, 이물질이 존재하지 않을 때 측정된 기준 품질 인자 값(1223)을 RQF_NO_FO, 특정 이물질이 존재할 때 측정된 품질 인자 값을 QF_FO라 명하기로 한다. 일 예로, 특정 이물질은 직경이 22mm이고 두께가 1mm인 알루미늄 디스크인 Foreign Object #4-이하, 설명의 편의를 위해 FO4와 혼용해서 사용하기로 함-일 수 있으나 이에 한정되지는 않으며, 일반 상용 동전 중 어느 하나가 사용될 수도 있다.For convenience of explanation, the reference quality factor value 1223 measured when no foreign matter exists is referred to as RQF_NO_FO, and the quality factor value measured when a specific foreign matter exists is referred to as QF_FO. As an example, the specific foreign substance may be Foreign Object #4, which is an aluminum disk with a diameter of 22 mm and a thickness of 1 mm - hereinafter, for convenience of description, it will be used in combination with FO4 - but is not limited thereto, and a common commercial coin Any one of them may be used.

무선 전력 송신기가 핑 단계를 수행하기 이전-즉, 선택 단계-에서 현재 품질 인자 값을 측정한다. 무선 전력 송신기는 협상 단계에서 무선 전력 수신기로부터 수신된 기준 품질 인자 값(Reference Quality Factor Value)과, 송신기 별 디자인적 차이를 고려하기 위한 생산 및 측정 오차 값(production and measurement tolerance)과 기준 품질 인자 정확도(Accuracy of Reference Quality Factor)를 고려하여 이물질의 존재 여부를 판단하기 위한 품질 인자 임계치를 결정한다.Before the wireless power transmitter performs the ping step - that is, the selection step - the current quality factor value is measured. The wireless power transmitter determines the reference quality factor value received from the wireless power receiver in the negotiation phase, production and measurement tolerance and reference quality factor accuracy to consider the design difference for each transmitter. (Accuracy of Reference Quality Factor) is taken into consideration to determine the quality factor threshold for determining the presence or absence of foreign substances.

기준 품질 인자 값은 테스트 전력 전송기(TPT: Test Power Transmitter)- 예를 들면, WPC Qi 표준에 정의된 MP1(MP-A1) 타입의 송신기-의 충전 영역 중 5개 영역 (중간, 5mm 좌우 상하 이동한 4개 위치)에서 측정된 품질 인자 값 중 가장 작은 값을 의미한다. 테스트 전력 송신기인 MP1과 상용 무선 전력 송신기의 디자인적인 차이-예를 들면, 송신 코일의 인덕턴스 값 등을 포함함-에 따라 실제 충전 영역에서 측정되는 품질 인자 값은 송신기 별 상이할 수 있다. 이를 보정해 주는 오차를 생산 및 측정 오차라 한다.The reference quality factor value is defined as 5 areas (middle, 5 mm left and right up and down movement) of the charging area of the test power transmitter (TPT: Test Power Transmitter) - for example, a transmitter of the MP1 (MP-A1) type defined in the WPC Qi standard. It means the smallest value among the quality factor values measured at 4 positions). Depending on the design difference between the test power transmitter MP1 and the commercial wireless power transmitter (eg, including the inductance value of the transmission coil), the quality factor value measured in the actual charging area may be different for each transmitter. The error that compensates for this is called production and measurement error.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 FO 검출 장치의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.14 is a block diagram for explaining the structure of an FO detection device according to an embodiment of the present invention.

도 14를 참조하면, FO 검출 장치(1900)는 구동부(1902), 공진 캐패시터(1903), 송신 코일(1904), 품질 인자 측정부(1905), 복조부(1906) 및 제어부(1907)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 14, the FO detection device 1900 includes a driving unit 1902, a resonant capacitor 1903, a transmission coil 1904, a quality factor measurement unit 1905, a demodulation unit 1906, and a control unit 1907. can be configured.

구동부(1902)는 전원(1901)으로부터 인가된 DC 전력을 AC 전력으로 변환하고, 제어부(1907)의 제어 신호에 따라 AC 전력의 세기를 조절할 수 있다. 구동부(1902)는 특정 주파수 신호를 생성하는 주파수 발진기 및 주파수 발진기에 의해 발진된 교류 신호를 증폭시키는 인버터 등을 포함하여 구성될 수 있다.The driving unit 1902 may convert DC power applied from the power source 1901 into AC power and adjust the strength of the AC power according to a control signal from the control unit 1907 . The driver 1902 may include a frequency oscillator that generates a specific frequency signal and an inverter that amplifies an AC signal oscillated by the frequency oscillator.

상기 구동부는 상기 제어부의 제어신호에 따라 상기 교류신호의 주파수(동작 주파수)및 듀티, 진폭 중 적어도 하나를 변경할 수 있다.The driver may change at least one of a frequency (operating frequency), duty, and amplitude of the AC signal according to a control signal of the control unit.

품질 인자 측정부(1905)는 공진 캐패시터(1903)의 양단의 인덕턴스 변화(또는 전압, 또는 전류)를 모니터링하여 송신 코일에 대한 품질 인자 값을 측정할 수 있다. 측정된 현재 품질 인자 값은 제어부(1907)에 전달된다. The quality factor measurement unit 1905 may measure a quality factor value for the transmission coil by monitoring a change in inductance (or voltage or current) of both ends of the resonant capacitor 1903 . The measured current quality factor value is transmitted to the control unit 1907.

복조부(1906)는 무선 전력 수신기로부터 수신되는 신호를 복조하여 제어부(1907)에 전달한다. 일 예로, 복조부(1906)는 FOD 상태 패킷을 복조하여 제어부(1907)에 전달할 수 있다.The demodulator 1906 demodulates the signal received from the wireless power receiver and transmits it to the control unit 1907. For example, the demodulator 1906 may demodulate the FOD status packet and transmit it to the controller 1907.

제어부(1907)는 품질 인자 측정부에서 측정된 품질인자 값을 수신하고 메모리에 기록할 수 있다. 또는 기록된 품질인자 값을 읽어들 일 수 있다. 제어부는 구동부의 동작주파수를 제어할 수 있다. 구동부의 동작 주파수를 제어하여 해당 동작 주파수별 품질 인자를 측정할 수 있다.The control unit 1907 may receive the value of the quality factor measured by the quality factor measuring unit and record it in a memory. Alternatively, the recorded quality factor value can be read. The control unit may control the operating frequency of the driving unit. The operating frequency of the driving unit may be controlled to measure a quality factor for each corresponding operating frequency.

제어부(1907)는 FOD 상태 패킷에 포함된 기준 품질 인자 값, 최대 품질인자 값을 위한 동작주파수(기준 peak 주파수), 기준 품질 인자값 대비 기설정 값 이하에 대응하는 동작주파수(ex> 기준 품질인자값 대비 5%이하 품질인자가 측정되는 동작주파수)중 적어도 하나에 기반하여 해당 무선 전력 수신기를 위한 품질 인자 임계값을 결정할 수 있다.The control unit 1907 controls the reference quality factor value included in the FOD status packet, the operating frequency for the maximum quality factor value (reference peak frequency), and the operating frequency corresponding to the reference quality factor value less than a preset value (ex> reference quality factor value). A quality factor threshold for a corresponding wireless power receiver may be determined based on at least one of operating frequencies at which a quality factor of 5% or less is measured.

제어부(1907)는 결정된 품질 인자 임계값과 품질 인자 측정부(1905)에 의해 측정된 현재 품질 인자 값을 비교 및/또는 수신된 동작주파수(임계 주파수) 및 측정된 동작주파수(최대품질인자 대응 동작주파수 또는 기준 품질인자의 5% 이하 대응 동작주파수)하여 충전 영역에 FO가 존재하는지를 판단할 수 있다.The control unit 1907 compares the determined quality factor threshold value with the current quality factor value measured by the quality factor measuring unit 1905 and/or the received operating frequency (threshold frequency) and the measured operating frequency (maximum quality factor corresponding operation). frequency or operating frequency corresponding to 5% or less of the reference quality factor), it is possible to determine whether the FO exists in the charging area.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 제어부(1907)는 품질 인자 값을 측정할 수도 있다. 이 경우, 기 설정된 주파수 범위 내에서 동작 주파수를 변경시키면서 주파수 별품질 인자 값을 측정할 수 있다. 일 실시예로, 제어부(1907)는 공진 캐패시터(1903) 양단의 전압차를 이용하여 품질 인자 값을 측정할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.The controller 1907 according to another embodiment of the present invention may measure the quality factor value. In this case, the quality factor value for each frequency may be measured while changing the operating frequency within a preset frequency range. As an embodiment, the controller 1907 may measure the quality factor value using a voltage difference across the resonant capacitor 1903, but is not limited thereto.

본 발명의 일 실시예에 따른 품질 인자 측정부(1905)는 제어부(1907)에 공진 캐패시터(1903)의 양단 전압을 측정하여 제어부(1907)에 전달하는 회로 구성을 포함할 수 있다.The quality factor measurer 1905 according to an embodiment of the present invention may include a circuit configuration in which the controller 1907 measures the voltage at both ends of the resonant capacitor 1903 and transmits the measured voltage to the controller 1907.

제어부(1907)에 측정되는 품질 인자 값은 전기 회로의 전압, 전류, 저항, 임피던스, 캐패시턴스, 품질 인자 값 등을 측정하는 LCR Meter와 같은 계측 기기를 이용하여 측정한 송신코일의 품질 인자 값에 대응되는 값일 수 있다.The quality factor value measured by the control unit 1907 corresponds to the quality factor value of the transmission coil measured using a measuring device such as an LCR Meter that measures the voltage, current, resistance, impedance, capacitance, and quality factor value of the electric circuit. value can be

제어부(1907)는 판단 결과에 따라 계속 충전을 진행하거나 충전을 중단하고 선택 단계로 회귀할 수 있다.Depending on the determination result, the controller 1907 may continue charging or stop charging and return to the selection step.

제어부(1907)가 FOD 상태 패킷에 기반하여 적응적으로 품질 인자 임계값을 결정하는 구체적인 기능 및 결정된 품질 인자 임계값에 기반하여 FO를 검출하는 기능에 대한 상세한 설명은 상술한 도 1 내지 도 14의 설명으로 대체하기로 한다.A detailed description of the function of the control unit 1907 to adaptively determine the quality factor threshold based on the FOD status packet and the function of detecting the FO based on the determined quality factor threshold is shown in FIGS. 1 to 14 described above. to be replaced with an explanation.

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 품질 인자 값에 기반한 FO 검출 방법을 설명하기 위한 순서도이다.15 is a flowchart illustrating a method for detecting FO based on quality factor values according to an embodiment of the present invention.

도 15를 참조하면, 무선 전력 송신기는 미리 설정된 동작 주파수 대역 내 제1 주파수에 대한 제1 품질 인자 값을 측정할 수 있다(S2001). 여기서, 동작 주파수 대역은 100KHz부터 210KHz사이의 주파수 대역으로 미리 설정될 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 해당 무선 전력 송신기의 설정 및 구성 태양, 또는(및) 적용된 표준 규격에 따라 상이한 동작 주파수 대역이 설정될 수 있음을 주의해야 한다. 따라서 S2001단계가 생략되고 S2003에 단계로 대체되어 특정 주파수에 대한 품질 인자 값을 측정할 수 있다.Referring to FIG. 15 , the wireless power transmitter may measure a first quality factor value for a first frequency within a preset operating frequency band (S2001). Here, the operating frequency band may be preset to a frequency band between 100 KHz and 210 KHz, but this is only one embodiment, and different operations according to the setting and configuration aspects of the wireless power transmitter, or (and) applied standards It should be noted that the frequency band can be set. Therefore, step S2001 is omitted and replaced with step S2003 so that the quality factor value for a specific frequency can be measured.

무선 전력 송신기는 동작 주파수 대역 내 제1 주파수보다 큰 제2 주파수에 대한 제2 품질 인자 값을 측정할 수 있다(S2003).The wireless power transmitter may measure a second quality factor value for a second frequency greater than the first frequency within an operating frequency band (S2003).

무선 전력 송신기는 제1 품질 인자 값과 제2 품질 인자 값의 크기를 비교할 수 있다(S2005).The wireless power transmitter may compare the size of the first quality factor value and the second quality factor value (S2005).

일 실시예로, 제1 주파수는 12내지 11g의 최대 품질 인자 값을 위한 동작 주파수(Operating frequency for peak Q Factor value)일 수 있다. 이를 위해 S2005단계는 협상단계에서 FOD status packet을 수신하여 제1 주파수를 확인하고, 확인된 제1 주파수에 대응되는 제1 품질 인자 값과 제1 주파수보다 큰 제2 주파수에 대응되는 제2 품질 인자 값을 비교할 수 있다.As an embodiment, the first frequency may be an operating frequency for a peak Q Factor value of 12 to 11 g. To this end, in step S2005, the FOD status packet is received in the negotiation step, the first frequency is checked, and the first quality factor value corresponding to the checked first frequency and the second quality factor corresponding to the second frequency greater than the first frequency are checked. values can be compared.

또 다른 실시예로 제 1 주파수는 100khz일 수 있다. 무선전력 송/수신기간 미리 약속된 주파수를 100kHz로 정해 놓고, 기준 품질 인자값을 측정, 송수신 하기 때문에 제 1 주파수는 100kHz 일 수 있다.In another embodiment, the first frequency may be 100 khz. The first frequency may be 100 kHz because the prearranged frequency is set to 100 kHz during the wireless power transmission/reception period and the standard quality factor value is measured and transmitted/received.

비교 결과, 제1 품질 인자 값이 제2 품질 인자 값보다 크면, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기가 충전 영역상에 정렬되어 배치된 것으로 판단할 수 있다(S2007). 여기서, 송신 공진 코일(1차 코일)과 수신 공진 코일(2차 코일) 사이의 결합 계수가 높은 상태를 정렬이 잘된 상태를 의미할 수 있다.As a result of the comparison, if the value of the first quality factor is greater than the value of the second quality factor, the wireless power transmitter may determine that the wireless power receivers are aligned and disposed on the charging area (S2007). Here, a state in which the coupling coefficient between the transmission resonant coil (primary coil) and the reception resonant coil (secondary coil) is high may mean a well-aligned state.

상기 2005 단계의 비교 결과, 제1 품질 인자 값보다 제2 품질 인자 값이 크면, 무선 전력 송신기는 충전 영역상에 이물질이 존재하거나 정렬되지 않은 무선 전력 수신기가 배치된 것으로 판단할 수 있다(S2009).As a result of the comparison in step 2005, if the value of the second quality factor is greater than the value of the first quality factor, the wireless power transmitter may determine that a foreign substance is present or that the wireless power receiver is not aligned in the charging area (S2009). .

다른 일 실시예로, 상기 2005 단계의 비교 결과, 제1 품질 인자 값보다 제2 품질 인자 값이 크면, 충전 영역에 이물질이 존재하는 것만을 지시하는 것일 수도 있다.As another embodiment, as a result of the comparison in step 2005, if the value of the second quality factor is greater than the value of the first quality factor, it may indicate only the existence of foreign matter in the filling area.

이물질 존재하는 상태에서 미스어라인먼트(정렬이 되지 않은) 상태보다 제2 주파수에 대응되는 품질 인자 값이 제1 주파수에 대응되는 품질 인자 값보다 더 크게 나타날 수 있다. 작은 영향을 주는 이물질은 정렬이 되지 않은 것과 유사한 품질 인자 값을 가질 수 있으나, 비교적 큰 영향을 주는 이물질의 존재 시 측정되는 품질 인자 값은 정렬이 되지 않은 수신기가 존재할 때 측정된 품질 인자 값과 비교적 큰 차이를 보일 수 있다.A quality factor value corresponding to the second frequency may appear larger than a quality factor value corresponding to the first frequency than in a misalignment (not aligned) state in the presence of foreign matter. A foreign substance having a small influence may have a quality factor value similar to that of an unaligned receiver, but the quality factor value measured in the presence of a foreign substance having a relatively large influence is comparable to the quality factor value measured in the presence of an unaligned receiver. can make a big difference.

일 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 이물질 또는 정렬이 되지 않은 무선 전력 수신기가 배치된 것으로 판단되면, 현재 전력 전송중인 경우, 전력 전송을 중단시키고, 이물질 또는 정렬되지 않은 무선 전력 수신기가 배치되었음을 지시하는 소정 알람 신호를 출력할 수 있다.If it is determined that a foreign object or a misaligned wireless power receiver is disposed, the wireless power transmitter according to an embodiment stops power transmission when power is currently being transmitted, and indicates that a foreign object or misaligned wireless power receiver is disposed. A predetermined alarm signal may be output.

무선 전력 송신기는 알람 신호 출력 후 일정 시간 대기 후 선택 단계로 진입하여 수신기를 다시 탐색할 수 있다. 충전 영역에 배치된 이물질이 사용자에 의해 제거하거나 정렬되지 않은 무선 전력 수신기가 사용자에 의해 정상적으로 재배치되는데 소요되는 시간을 고려하여 상기 선택 단계로의 진입 전 대기하는 시간이 결정될 수 있다.After outputting the alarm signal, the wireless power transmitter waits for a certain period of time and then enters a selection stage to search for the receiver again. A waiting time before entering the selection step may be determined in consideration of a time required for a user to remove a foreign object disposed in the charging area or for a wireless power receiver that is not aligned to be normally rearranged by a user.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 상기 선택 단계로의 진입 전 상기 제1 주파수 및 제2 주파수에 대한 품질 인자 값을 측정하고 이를 비교하여 충전 영역에 배치된 이물질이 제거되었는지 확인할 수 있다. 이물질 제거가 확인된 경우에, 무선 전력 송신기는 선택 단계로 진입할 수 있다.The wireless power transmitter according to another embodiment of the present invention measures quality factor values for the first frequency and the second frequency before entering the selection step and compares them to determine whether foreign substances disposed in the charging area are removed. there is. When the removal of the foreign matter is confirmed, the wireless power transmitter may enter a selection step.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 상기 선택 단계로의 진입 전 상기 제1 주파수 및 제2 주파수에 대한 품질 인자 값을 측정하고 이를 비교하여 무선 전력 수신기가 정렬되었는지 확인할 수 있다. 확인 결과, 무선 전력 수신기가 정렬된 경우, 무선 전력 송신기는 선택 단계로 진입할 수도 있다.The wireless power transmitter according to another embodiment of the present invention may determine whether the wireless power receivers are aligned by measuring and comparing quality factor values for the first frequency and the second frequency before entering the selection step. As a result of checking, when the wireless power receivers are aligned, the wireless power transmitter may enter a selection step.

일 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 상기한 2001 단계 내지 2009 단계를 상기한 도 5의 선택 단계(510)에서 수행할 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 협상 단계(540)이전의 어느 단계-예를 들면, 선택 단계(510), 핑 단계(520) 및 식별 및 구성 단계(530) 중 어느 하나의 단계일 수 있음-에서 수행할 수도 있다.The wireless power transmitter according to an embodiment may perform steps 2001 to 2009 in the selection step 510 of FIG. 5, but this is only one embodiment, and any previous negotiation step 540 It may be performed in steps - for example, which may be any one of selection step 510, ping step 520, and identification and configuration step 530.

다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 상기한 2001 단계 내지 2009 단계를 상기 도 4 또는 도 5의 전력 전송 단계(440 또는 560)에서 수행할 수도 있다. 이 경우, 무선 전력 송신기는 동작 주파수 조절을 이용한 전력 제어가 수행되는 동안 주파수 별 품질 인자 값을 측정하고, 이를 비교하여 충전 영역에 이물질이 존재하는지를 판단할 수도 있다.The wireless power transmitter according to another embodiment may perform steps 2001 to 2009 in the power transmission step 440 or 560 of FIG. 4 or 5. In this case, the wireless power transmitter may measure a quality factor value for each frequency while power control using operating frequency adjustment is performed, and compare the quality factor values to determine whether a foreign substance is present in the charging area.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 미리 설정된 동작 주파수 대역 내에서 최대 품질인자 값이 측정되는 품질인자 peak 주파수를 결정(또는 획득)할 수 있다.(S2001,S2003) 미리 설정된 동작 주파수 대역(또는 특정 주파수 대역)내의 주파수를 스위핑 하며 최대 품질인자 값이 측정되는 동작 주파수를 찾을 수 있다. 무선 전력송신기는 무선 전력 수신기로부터 기준 peak 주파수를 포함하는 FOD Status 패킷을 수신하고, 기준 peak 주파수와 획득된 품질인자 peak 동작 주파수를 비교하여 이물질 존재 여부를 판단할 수 있다. 기준 peak 주파수와 직접 비교할 수 있고, 송신 코일 또는 디자인, 제품의 오차등을 고려하여 임계 주파수를 결정하고, 획득된 품질인자 peak 동작 주파수 임계 주파수를 비교할 수도 있다.The wireless power transmitter according to another embodiment of the present invention may determine (or obtain) a quality factor peak frequency at which a maximum quality factor value is measured within a preset operating frequency band (S2001, S2003). (S2001, S2003) Preset operation By sweeping frequencies within a frequency band (or a specific frequency band), the operating frequency at which the maximum quality factor value is measured can be found. The wireless power transmitter may receive the FOD Status packet including the reference peak frequency from the wireless power receiver, and compare the reference peak frequency with the acquired quality factor peak operating frequency to determine whether a foreign substance is present. It can be directly compared with the reference peak frequency, the critical frequency can be determined in consideration of errors in the transmission coil or design, and the product, and the obtained quality factor peak operating frequency can be compared with the critical frequency.

도 16은 도 15의 실시예에 상응하는 FO 검출 장치의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.FIG. 16 is a block diagram for explaining the structure of a FO detection device corresponding to the embodiment of FIG. 15 .

도 16을 참조하면, FO 검출 장치(2100)는 제1 품질 인자 측정부(2110), 제2 품질 인자 측정부(2120), 검출부(2130), 알람부(2140) 및 제어부(2150)를 포함하여 구성될 수 있다. 또 다른 실시예로, 제 1 품질 인자 측정부와 제2 품질인자 측정부가 하나의 모듈 또는 장치로 통합 구성될 수 있다. 이 경우, 동일한 측정부가 제어부(2150)의 동작 주파수 조정에 따라 제1 품질 인자 값 및 제2 품질 인자 값을 측정할 수 있다. 또는 동일한 측정부가 제어부의 동작 주파수 조정에 따라 최대 품질인자 값을 측정하고 해당 최대 품질인자 값에 대응 하는 품질인자 peak 동작 주파수를 메모리에 저장할 수 있다.Referring to FIG. 16, the FO detection device 2100 includes a first quality factor measurement unit 2110, a second quality factor measurement unit 2120, a detection unit 2130, an alarm unit 2140, and a control unit 2150. can be configured. As another embodiment, the first quality factor measuring unit and the second quality factor measuring unit may be integrated into one module or device. In this case, the same measuring unit may measure the first quality factor value and the second quality factor value according to the adjustment of the operating frequency of the control unit 2150 . Alternatively, the same measuring unit may measure the maximum quality factor value according to the control unit's operating frequency adjustment and store the quality factor peak operating frequency corresponding to the maximum quality factor value in memory.

제1 품질 인자 측정부(2110)는 미리 설정된 동작 주파수 대역 내 제1 주파수에 대응되는 제1 품질 인자 값을 측정할 수 있다.The first quality factor measurer 2110 may measure a first quality factor value corresponding to a first frequency within a preset operating frequency band.

제2 품질 인자 측정부(2120)는 미리 설정된 동작 주파수 대역 내 제2 주파수에 대응되는 제2 품질 인자 값을 측정할 수 있다. 여기서, 제2 주파수는 제1 주파수보다 크고, 제1 주파수와 제2 주파수 사이의 주파수 차이는 동작 주파수 대역의 대역의 대역폭에 기반하여 결정될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 일 예로, 제1 주파수와 제2 주파수는 각각 동작 주파수 대역의 하한 주파수와 상한 주파수로 결정될 수 있다.The second quality factor measurement unit 2120 may measure a second quality factor value corresponding to a second frequency within a preset operating frequency band. Here, the second frequency is greater than the first frequency, and the frequency difference between the first frequency and the second frequency may be determined based on the bandwidth of the operating frequency band, but is not limited thereto. For example, the first frequency and the second frequency may be determined as the lower limit frequency and the upper limit frequency of the operating frequency band, respectively.

검출부(2130)는 제1 품질 인자 값 및 제2 품질 인자 값에 기반하여 충전 영역에 이물질이 존재하는지를 판단할 수 있다. 또는 품질인자 peak 동작 주파수와 무선전력 수신부로부터 수신한 기준 품질인자 peak 동작 주파수를 기반으로 충전영역에 이물질이 존재하는지를 판단할 수 있다.The detection unit 2130 may determine whether a foreign material is present in the filling area based on the first quality factor value and the second quality factor value. Alternatively, it may be determined whether a foreign substance is present in the charging area based on the quality factor peak operating frequency and the reference quality factor peak operating frequency received from the wireless power receiver.

일 예로, 검출부(2130)는 제2 품질 인자 값이 제1 품질 인자 값보다 크면, 충전 영역상에 이물질이 배치되거나 정렬되지 않은 무선 전력 수신기가 배치된 것으로 판단할 수 있다. 반면, 검출부(2130)는 제2 품질 인자 값이 제1 품질 인자 값보다 작으면, 충전 영역상에 정렬된 무선 전력 수신기가 배치된 것으로 판단할 수 있다.For example, when the value of the second quality factor is greater than the value of the first quality factor, the detection unit 2130 may determine that a foreign material is disposed or a wireless power receiver that is not aligned is disposed on the charging area. On the other hand, if the value of the second quality factor is smaller than the value of the first quality factor, the detector 2130 may determine that the wireless power receivers are arranged in the charging area.

다른 일 예로, 검출부(2130)는 제2 품질 인자 값이 제1 품질 인자 값보다 소정 기준치이상 크면, 충전 영역상에 이물질이 배치되거나 정렬되지 않은 무선 전력 수신기가 배치된 것으로 판단할 수도 있다. 반면, 검출부(2130)는 제1 품질 인자 값이 제2 품질 인자 값보다 크거나 제2 품질 인자 값과 제1 품질 인자 값의 차이가 소정 기준치보다 작으면, 충전 영역상에 정렬된 무선 전력 수신기가 배치된 것으로 판단할 수 있다.As another example, if the value of the second quality factor is greater than the value of the first quality factor by a predetermined reference value, the detector 2130 may determine that a foreign substance is disposed or a wireless power receiver that is not aligned is disposed in the charging area. On the other hand, if the first quality factor value is greater than the second quality factor value or the difference between the second quality factor value and the first quality factor value is smaller than a predetermined reference value, the detector 2130 detects the wireless power receivers aligned on the charging area. can be judged to have been placed.

또 다른 일 예로, 검출부(2130)는 동작 주파수 대역 내 주파수 변화에 따른 품질 인자 값의 변화 비율에 기반하여 충전 영역상에 이물질이 배치되거나 정렬되지 않은 무선 전력 수신기가 배치된 것으로 판단할 수도 있다.As another example, the detector 2130 may determine that a foreign substance is disposed or an unaligned wireless power receiver is disposed on the charging area based on a change ratio of a quality factor value according to a change in frequency within an operating frequency band.

여기서, 변화 비율은 제2 품질 인자 값에서 제1 품질 인자 값을 뺀 값을 제1 품질 인자 값으로 나누어 산출될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 주파수 변화에 따른 품질 인자 값의 변화 비율을 산출할 수 있는 수식이면 충분하다.Here, the rate of change may be calculated by dividing the value obtained by subtracting the value of the first quality factor from the value of the second quality factor by the value of the first quality factor, but is not limited thereto. Any formula that can do that is enough.

검출부(2130)는 산출된 변화 비율이 0보다 크거나, 소정 양수인 제1 임계치 이상인 경우, 충전 영역상에 이물질이 배치되거나 정렬되지 않은 무선 전력 수신기가 배치된 것으로 판단할 수 있다.The detection unit 2130 may determine that a foreign material is disposed or an unaligned wireless power receiver is disposed on the charging area when the calculated change ratio is greater than 0 or greater than a first threshold value, which is a predetermined positive number.

반면, 검출부(2130)는 산출된 변화 비율이 0보다 작거나, 소정 음수인 제2 임계치 이하인 경우, 충전 영역상에 정렬된 무선 전력 수신기가 배치된 것으로 판단할 수 있다.On the other hand, the detector 2130 may determine that the wireless power receivers aligned on the charging area are disposed when the calculated change ratio is less than 0 or less than a second critical value, which is a predetermined negative number.

검출부(2130)는 이물질 또는 정렬이 안된 무선 전력 수신기가 검출된 경우, 검출 결과를 제어부(2150)에 전달할 수 있다.The detection unit 2130 may transmit a detection result to the control unit 2150 when a foreign object or a misaligned wireless power receiver is detected.

알람부(2140)는 제어부(2150)의 제어에 따라 충전 영역상에 이물질이 존재하거나 정렬되지 않은 무선 전력 수신기가 존재함을 지시하는 소정 알람 신호를 구비된 알람 수단을 통해 출력할 수 있다. 여기서, 알람 수단은 부저(buzzer), LED 램프, 진동, 액정 디스플레이 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.Under the control of the controller 2150, the alarm unit 2140 may output a predetermined alarm signal indicating that there is a foreign substance on the charging area or a misaligned wireless power receiver through an alarm means. Here, the alarm means may include, but is not limited to, a buzzer, an LED lamp, a vibration, a liquid crystal display, and the like.

일 실시예에 따른 제어부(2150)는 이물질 또는 정렬되지 않은 무선 전력 수신기가 배치된 것으로 판단되면, 현재 전력 전송중인 경우, 전력 전송이 중단되도록 상기한 도 15의 전력 전송부(1660)를 제어하고, 이물질 또는 정렬되지 않은 무선 전력 수신기가 배치되었음을 지시하는 소정 알람 신호가 출력되도록 알람부(2140)를 제어할 수 있다.If it is determined that a foreign object or a misaligned wireless power receiver is disposed, the control unit 2150 according to an embodiment controls the power transmission unit 1660 of FIG. 15 to stop power transmission when power is currently being transmitted, and , the alarm unit 2140 may be controlled to output a predetermined alarm signal indicating that a foreign object or misaligned wireless power receiver is disposed.

제어부(2150)는 알람 신호 출력 후 일정 시간 대기 후 선택 단계로 진입하여 수신기를 다시 탐색할 수 있다.After the alarm signal is output, the controller 2150 waits for a predetermined time and then enters the selection step to search for the receiver again.

충전 영역에 배치된 이물질이 사용자에 의해 제거하거나 정렬되지 않은 무선 전력 수신기가 사용자에 의해 정상적으로 재배치되는데 소요되는 시간을 고려하여 상기 선택 단계로의 진입 전 대기하는 시간이 결정될 수 있다.A waiting time before entering the selection step may be determined in consideration of a time required for a user to remove a foreign object disposed in the charging area or for a wireless power receiver that is not aligned to be normally rearranged by a user.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 제어부(2150)는 상기 선택 단계로의 진입 전 상기 제1 주파수 및 제2 주파수에 대한 품질 인자 값을 측정하도록 상기 제1 내지 제2 품질 인자 측정부(2110, 2120)을 제어하고, 측정된 제1 내지 2 품질 인자 값을 비교하여 충전 영역에 배치된 이물질이 제거되었는지 확인할 수도 있다. 이물질 제거가 확인된 경우에, 제어부(2150)는 선택 단계로 진입할 수 있다.The control unit 2150 according to another embodiment of the present invention measures the first and second quality factor measurement units 2110, 2120), and by comparing the measured values of the first and second quality factors, it may be checked whether the foreign matter disposed in the charging area is removed. When the removal of foreign substances is confirmed, the controller 2150 may enter a selection step.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 제어부(2150)는 상기 선택 단계로의 진입 전 상기 제1 주파수 및 제2 주파수에 대한 품질 인자 값을 측정하도록 제어하고, 측정된 제1 내지 제2 품질 인자 값에 기반하여 무선 전력 수신기가 정상적으로 정렬되었는지 확인할 수 있다. 확인 결과, 무선 전력 수신기가 정상적으로 정렬된 경우, 제어부(2150)는 선택 단계로 진입할 수도 있다.The control unit 2150 according to another embodiment of the present invention controls to measure quality factor values for the first frequency and the second frequency before entering the selection step, and measures first and second quality factors. Based on the values, it can be confirmed whether the wireless power receivers are properly aligned. As a result of checking, when the wireless power receivers are normally aligned, the controller 2150 may enter a selection step.

또 다른 실시예로, 상기 이물질 검출 단계는 선택 단계-즉, 핑 단계 이전-에서 수행될 수 있다. 이 경우, 선택 단계에서 이물질 검출되면, 무선 전력 송신기는 핑 단계로 진입하지 않고 선택 단계를 유지할 수 있다.As another embodiment, the foreign matter detection step may be performed in a selection step - that is, before the ping step. In this case, if the foreign matter is detected in the selection step, the wireless power transmitter may maintain the selection step without entering the ping step.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 제어부(2150)는 무선 전력 수신기로의 전력 전송 중-즉, 상기 도 4 내지 도 5의 전력 전송 단계(440, 560)-에 이물질이 감지되면, 전력 전송을 일시 중단시키고, 이물질이 감지되었음을 지시하는 소정 알람 신호를 출력할 수 있다. 알람 신호 출력 중 감지된 이물질이 충전 영역에서 제거된 것이 확인된 경우, 제어부(2150)는 전력 전송이 재개되도록 제어할 수 있다.The control unit 2150 according to another embodiment of the present invention transmits power when a foreign substance is detected during power transmission to the wireless power receiver - that is, in the power transmission steps 440 and 560 of FIGS. 4 and 5 may be temporarily suspended, and a predetermined alarm signal indicating that a foreign substance has been detected may be output. When it is confirmed that the detected foreign matter is removed from the charging area while the alarm signal is being output, the controller 2150 may control power transmission to be resumed.

도 17은 본 발명의 다른 일 실시예에 품질 인자 값에 기반한 FO 검출 방법을 설명하기 위한 순서도이다.17 is a flowchart for explaining a method for detecting FO based on a quality factor value according to another embodiment of the present invention.

도 17을 참조하면, 무선 전력 송신기는 미리 설정된 동작 주파수 대역을 미리 설정된 동작 주파수 대역을 일정 주파수 간격을 가지는 제1 주파수 내지 제N 주파수로 구분할 수 있다(S2201). 여기서, 동작 주파수 대역은 크게 하한 주파수 대역, 중간 주파수 대역 및 상한 주파수 대역으로 구분될 수 있다. 여기서, 각각의 주파수 대역의 크기는 사용자 설정에 따라 달라질 수 있음을 주의해야 한다. 일 예로, 동작 주파수 대역이 100KHz부터 210KHz사이이고, 해당 동작 주파수 대역 내 특정 주파수를 구분하기 위한 주파수 간격이 10KHz으로 설정된 경우, 해당 동작 주파수 대역은 제1 내지 제12 주파수로 구분될 수 있다. 여기서, 제1 내지 제3 주파수는 하한 주파수 대역(100KHz~130KHz), 제4 내지 제9 주파수는 중간 주파수 대역(130KHz~180KHz), 제10 내지 제12 주파수는 상한 주파수 대역(180KHz~210KHz)으로 구분될 수 있다. 이는 하나의 실시예에 불과하며, 해당 무선 전력 송신기의 설정 및 구성 태양, 또는(및) 적용된 표준 규격에 따라 상이한 동작 주파수 대역 및 주파수 간격이 설정될 수 있음을 주의해야 한다.Referring to FIG. 17, the wireless power transmitter may divide the preset operating frequency band into a first to Nth frequency having a predetermined frequency interval (S2201). Here, the operating frequency band may be largely divided into a lower limit frequency band, an intermediate frequency band, and an upper limit frequency band. Here, it should be noted that the size of each frequency band may vary according to user settings. For example, when the operating frequency band is between 100 KHz and 210 KHz and the frequency interval for distinguishing a specific frequency within the corresponding operating frequency band is set to 10 KHz, the operating frequency band may be divided into first to twelfth frequencies. Here, the first to third frequencies are the lower limit frequency band (100 KHz to 130 KHz), the fourth to ninth frequencies are the middle frequency band (130 KHz to 180 KHz), and the tenth to twelfth frequencies are the upper limit frequency band (180 KHz to 210 KHz). can be distinguished. It should be noted that this is only one embodiment, and different operating frequency bands and frequency intervals may be set according to the setting and configuration aspects of the wireless power transmitter or (and) applied standards.

무선 전력 송신기는 상한 주파수 대역에 포함된 제(N-K+1) 주파수 내지 제N 주파수에 대해 측정된 품질 인자 값(들)의 평균 값(a1)을 산출할 수 있다(S2203).The wireless power transmitter may calculate an average value a1 of quality factor value(s) measured for the (N-K+1)th frequency to the Nth frequency included in the upper frequency band (S2203).

또한, 무선 전력 송신기는 상한 주파수 대역에 포함된 제1 주파수 내지 제K 주파수에 대해 측정된 품질 인자 값(들)의 평균 값(a2)를 산출할 수 있다(S2205).In addition, the wireless power transmitter may calculate an average value a2 of quality factor value(s) measured for the first to Kth frequencies included in the upper limit frequency band (S2205).

무선 전력 송신기는 a1과 a2의 크기를 비교할 수 있다(S2207).The wireless power transmitter may compare the sizes of a1 and a2 (S2207).

비교 결과, 하한 주파수 대역에 대한 품질 인자 평균 값(a2)이 상한 주파수 대역에 대한 품질 인자 값 평균 값(a1)보다 크면, 무선 전력 송신기는 충전 영역상에 정렬된 무선 전력 수신기가 배치된 것으로 판단할 수 있다(S2209). 여기서, 송신 공진 코일(1차 코일)과 수신 공진 코일(2차 코일) 사이의 결합 계수가 높은 상태가 정렬이 잘된 상태를 의미할 수 있다. As a result of the comparison, if the average quality factor value (a2) for the lower limit frequency band is greater than the average value (a1) of the quality factor values for the upper limit frequency band, the wireless power transmitter determines that the wireless power receivers are aligned on the charging area. It can (S2209). Here, a state in which a coupling coefficient between the transmission resonant coil (primary coil) and the reception resonant coil (secondary coil) is high may mean a well-aligned state.

상기한 2207 단계의 비교 결과, a2가 a1보다 작거나 같으면, 무선 전력 송신기는 충전 영역상에 이물질 또는 정렬되지 않은 무선 전력 수신기가 배치된 것으로 판단할 수 있다(S2211).As a result of the comparison in step 2207, if a2 is less than or equal to a1, the wireless power transmitter may determine that a foreign object or a misaligned wireless power receiver is disposed on the charging area (S2211).

무선 전력 송신기는 충전 영역상에 이물질 또는 정렬되지 않은 무선 전력 수신기가 배치되었음을 지시하는 소정 알람 신호를 출력할 수 있다(S2213).The wireless power transmitter may output a predetermined alarm signal indicating that a foreign object or a misaligned wireless power receiver is disposed on the charging area (S2213).

일 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 상기한 2201 단계 내지 2213 단계를 상기한 도 5의 선택 단계(510)에서 수행할 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 협상 단계(540) 이전의 어느 단계-예를 들면, 선택 단계(510), 핑 단계(520) 및 식별 및 구성 단계(530) 중 어느 하나의 단계일 수 있음-에서 수행할 수도 있다.The wireless power transmitter according to an embodiment may perform steps 2201 to 2213 in the selection step 510 of FIG. 5, but this is only one embodiment, and any one prior to the negotiation step 540 It may be performed in steps - for example, which may be any one of selection step 510, ping step 520, and identification and configuration step 530.

다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 상기한 2201 단계 내지 2213 단계를 상기 도 4 또는 도 5의 전력 전송 단계(440 또는 560)에서 수행할 수도 있다. 이 경우, 무선 전력 송신기는 동작 주파수 조절을 이용한 전력 제어를 수행하는 동안 주파수 별 품질 인자 값을 측정할 수 있다. 또한, 무선 전력 송신기는 상기 측정된 주파수 별 품질 인자 값을 이용하여 상한 주파수 대역의 품질 인자 평균 값과 하한 주파수 대역의 품질 인자 평균 값을 산출한 후 이를 비교하여 충전 영역에 이물질이 존재하는지를 판단할 수도 있다.The wireless power transmitter according to another embodiment may perform steps 2201 to 2213 in the power transmission step 440 or 560 of FIG. 4 or 5 . In this case, the wireless power transmitter may measure a quality factor value for each frequency while performing power control using operating frequency adjustment. In addition, the wireless power transmitter calculates the average value of the quality factor of the upper limit frequency band and the average value of the quality factor of the lower limit frequency band using the measured quality factor value for each frequency, and then compares them to determine whether foreign matter exists in the charging area. may be

이상의 도 17의 실시예에서는 단순히 상한 주파수 대역의 품질 인자 평균 값(a1)과 하한 주파수 대역의 품질 인자 평균 값(a2)의 크기를 비교하여 이물질의 존재 여부를 판단하는 것으로 설명되고 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 주파수 변화에 따른 품질 인자 평균 값의 증가 또는 감소 여부뿐만 아니라 품질 인자 평균 값의 증가량/감소량에 더 기반하여 이물질 또는 정렬되지 않은 무선 전력 수신기가 충전 영역에 배치되었는지 여부를 판단할 수도 있다. 일 예로, a2에서 a1을 뺀 값이 음수이고, a2와 a1의 차이 값의 절대 값이 소정 임계치를 초과하는 경우, 무선 전력 송신기는 이물질 또는 정렬되지 않은 무선 전력 수신기가 충전 영역상에 배치된 것으로 판단할 수 있다.In the above embodiment of FIG. 17, it is explained that the presence or absence of a foreign substance is determined by simply comparing the size of the average value of the quality factor (a1) of the upper limit frequency band and the average value of the quality factor (a2) of the lower limit frequency band. is only an embodiment of the present invention, and the wireless power transmitter according to another embodiment of the present invention is foreign matter or alignment further based on the increase/decrease of the average value of the quality factor as well as whether the average value of the quality factor increases or decreases according to the frequency change. It may be determined whether a wireless power receiver that is not configured is disposed in the charging area. For example, if the value obtained by subtracting a1 from a2 is a negative number and the absolute value of the difference between a2 and a1 exceeds a predetermined threshold, the wireless power transmitter determines that a foreign object or an unaligned wireless power receiver is disposed on the charging area. can judge

도 18은 도 17의 실시예에 상응하는 FO 검출 장치의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.FIG. 18 is a block diagram for explaining the structure of a FO detection device corresponding to the embodiment of FIG. 17 .

도 18을 참조하면, FO 검출 장치(2300)는 동작 주파수 분할부(2310), 품질 인자 측정부(2320), 평균 산출부(2330), 검출부(2340), 알람부(2350) 및 제어부(2360)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 18, the FO detection device 2300 includes an operating frequency division unit 2310, a quality factor measurement unit 2320, an average calculation unit 2330, a detection unit 2340, an alarm unit 2350, and a control unit 2360. ).

동작 주파수 분할부(2310)는 미리 정의된 동작 주파수 대역을 소정 주파수 간격으로 분할하여 품질 인자 값을 측정할 제1 내지 제N 주파수로 구분하고, 구분된 주파수를 하한 주파수 대역, 중간 주파수 대역, 상한 주파수 대역으로 구분할 수 있다. 여기서, 하한 주파수 대역 및 하한 주파수 대역에 포함되는 측정 대상 주파수의 개수는 미리 정의되어 소정 기록 영역에 유지될 수 있다. 동작 주파수 대역, 주파수 간격, 하한/상한 주파수 대역에 포함되는 측정 대상 주파수의 개수 등은 무선 전력 송신기에 탑재된 소정 사용자 인터페이스 수단 또는(및) 해당 무선 전력 송신기와 유선 또는 무선 통신망을 통해 연동되는 외부 서버를 통해 변경될 수 있음을 주의해야 한다.The operating frequency divider 2310 divides the predefined operating frequency band into predetermined frequency intervals, divides the quality factor value into first to Nth frequencies to be measured, and divides the divided frequencies into a lower limit frequency band, an intermediate frequency band, and an upper limit frequency band. It can be divided into frequency bands. Here, the lower limit frequency band and the number of measurement target frequencies included in the lower limit frequency band may be predefined and maintained in a predetermined recording area. The operating frequency band, frequency interval, and the number of frequency targets to be measured included in the lower/upper limit frequency bands are determined by a predetermined user interface means installed in the wireless power transmitter or (and) an external device interlocked with the wireless power transmitter through a wired or wireless communication network. Be aware that it can be changed through the server.

품질 인자 측정부(2320)는 제1 내지 제N 주파수에 대응되는 품질 인자 값을 측정할 수 있다. 일 실시예에 다른 품질 인자 측정부(2340)는 하한 주파수 대역 및 상한 주파수 대역에 포함된 측정 대상 주파수에 대한 품질 인자 값만을 측정할 수도 있다.The quality factor measurer 2320 may measure quality factor values corresponding to the first through Nth frequencies. According to an embodiment, the quality factor measurer 2340 may measure only the quality factor values for the measurement target frequencies included in the lower limit frequency band and the upper limit frequency band.

평균 산출부(2330)는 하한 주파수 대역에 대해 측정된 품질 인자 값(들)의 평균 값(a2)과 상한 주파수 대역에 대해 측정된 품질 인자 값(들)의 평균 값(a1)을 산출할 수 있다.The average calculation unit 2330 may calculate an average value (a2) of quality factor value(s) measured for the lower limit frequency band and an average value (a1) of quality factor value(s) measured for the upper limit frequency band. there is.

검출부(2340)는 a1 및 a2에 기반하여 충전 영역상에 배치된 이물질 또는 정렬되지 않은 무선 전력 수신기를 검출하고, 검출 결과를 제어부(2360)에 전달할 수 있다. 일 예로, 검출부(2340)는 a1에서 a2를 뺀 값이 양수인 경우-즉, 동작 주파수 대역 내 주파수가 증가할수록 품질 인자 값의 평균이 증가하는 경우-, 충전 영역상에 이물질 또는 정렬되지 않은 무선 전력 수신기가 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 반면, 검출부(2340)는 a1에서 a2를 뺀 값이 음수인 경우-즉, 동작 주파수 대역 내 주파수가 증가할수록 품질 인자 값의 평균이 감소하는 경우- 충전 영역상에 정렬된 무선 전력 수신기가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.The detection unit 2340 may detect foreign substances or misaligned wireless power receivers disposed on the charging area based on a1 and a2 and transmit the detection result to the controller 2360 . For example, when the value obtained by subtracting a2 from a1 is a positive number—that is, when the average value of the quality factor increases as the frequency within the operating frequency band increases—the detection unit 2340 detects foreign matter or unaligned wireless power on the charging area. It can be determined that a receiver exists. On the other hand, if the value obtained by subtracting a2 from a1 is a negative number—that is, if the average of the quality factor values decreases as the frequency within the operating frequency band increases—the detection unit 2340 detects whether there are wireless power receivers aligned on the charging area. can be judged to be

다른 일 예로, 검출부(2340)는 동작 주파수 대역 내 주파수 변화에 따른 품질 인자 평균 값의 증가 또는 감소 여부뿐만 아니라 품질 인자 평균 값의 증가량/감소량을 더 고려하여 이물질 또는 정렬되지 않은 무선 전력 수신기가 충전 영역에 배치되었는지 여부를 판단할 수도 있다. 일 예로, a2에서 a1을 뺀 값이 음수이고, a2와 a1 차이 값의 절대치가 소정 임계치를 초과하는 경우, 무선 전력 송신기는 이물질 또는 정렬되지 않은 무선 전력 수신기가 충전 영역상에 배치된 것으로 판단할 수 있다.As another example, the detection unit 2340 further considers the increase/decrease amount of the average value of the quality factor as well as whether the average value of the quality factor increases or decreases according to the change in frequency within the operating frequency band, so that the foreign matter or the unaligned wireless power receiver is charged. It can also be determined whether or not it is placed in an area. For example, if the value obtained by subtracting a1 from a2 is a negative number and the absolute value of the difference between a2 and a1 exceeds a predetermined threshold, the wireless power transmitter may determine that a foreign object or an unaligned wireless power receiver is disposed in the charging area. can

알람부(2350)는 제어부(2360)의 제어에 따라 충전 영역상에 이물질이 존재하거나 정렬되지 않은 무선 전력 수신기가 존재함을 지시하는 소정 알람 신호를 구비된 알람 수단을 통해 출력할 수 있다. 여기서, 알람 수단은 부저(buzzer), LED 램프, 진동, 액정 디스플레이 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.Under the control of the controller 2360, the alarm unit 2350 may output a predetermined alarm signal indicating that a foreign substance is present on the charging area or that the wireless power receiver is not aligned through the alarm unit provided therewith. Here, the alarm means may include, but is not limited to, a buzzer, an LED lamp, a vibration, a liquid crystal display, and the like.

도 19 내지 도 23은 상기 도 15 내지 도 18의 실시예들의 논리적인 근거를 설명하기 위한 실험 결과 그래프이다.19 to 23 are experimental result graphs for explaining the logical basis of the embodiments of FIGS. 15 to 18.

도 19의 도면 번호 2411을 참조하면, 충전 영역상에 제1 수신기만이 배치된 경우, 무선 전력 송신기에서 측정된 품질 인자 값은 동작 주파수 대역(100KHz~210KHz) 내 주파수가 증가함에 따라 감소하는 것을 보여준다. 반면, 도면 번호 2412를 참조하면 충전 영역상에 제1 수신기와 이물질인 FO4가 배치된 경우, 무선 전력 송신기에서 측정된 품질 인자 값은 동작 주파수 대역 내 주파수가 증가함에 따라 증가하는 것을 보여준다.Referring to reference number 2411 of FIG. 19, when only the first receiver is disposed on the charging area, the quality factor value measured by the wireless power transmitter decreases as the frequency within the operating frequency band (100 KHz to 210 KHz) increases. show On the other hand, referring to reference number 2412, when the first receiver and foreign matter FO4 are disposed on the charging area, the quality factor value measured by the wireless power transmitter increases as the frequency within the operating frequency band increases.

도면 번호 2413을 참조하면, 충전 영역에 제1 수신기만이 배치되었을 때 동작 주파수가 100KHz에서 측정된 품질 인자 값은 44이고 동작 주파수가 210KHz에서 측정된 품질 인자 값은 40인 것을 알 수 있다. 반면, 충전 영역에 제1 수신기와 이물질인 FO4가 배치된 경우, 동작 주파수가 100KHz에서 측정된 품질 인자 값은 27.1이고 동작 주파수가 210KHz에서 측정된 품질 인자 값은 30.5인 것을 알 수 있다. 여기서, FO4는 WPC 표준에 정의된 표준 규격의 이물질을 의미한다.Referring to reference number 2413, it can be seen that when only the first receiver is disposed in the charging area, the quality factor value measured at an operating frequency of 100 KHz is 44 and the quality factor value measured at an operating frequency of 210 KHz is 40. On the other hand, when the first receiver and foreign matter FO4 are disposed in the charging area, it can be seen that the quality factor value measured at an operating frequency of 100 KHz is 27.1 and the quality factor value measured at an operating frequency of 210 KHz is 30.5. Here, FO4 means a standard foreign material defined in the WPC standard.

상기한 도 19에 도시된 실험 결과는 충전 영역에 무선 전력 수신기가 정렬되어 배치된 경우, 동작 주파수 대역 내 주파수가 증가됨에 따라 품질 인자 값이 감소하나, 충전 영역에 이물질이 배치되는 경우, 동작 주파수 대역 내 주파수가 증가됨에 따라 품질 인자 값이 증가하는 것을 보여준다. The experimental results shown in FIG. 19 above show that when the wireless power receivers are aligned and disposed in the charging area, the quality factor value decreases as the frequency within the operating frequency band increases, but when foreign substances are placed in the charging area, the operating frequency It shows that the value of the quality factor increases as the in-band frequency increases.

도 20은 상기 도 19의 제1 수신기와는 다른 제조사에 의해 생성된 제2 수신기에 대한 실험 결과이다.FIG. 20 is an experiment result of a second receiver produced by a different manufacturer from the first receiver of FIG. 19 .

도 20의 도면 번호 2421을 참조하면, 충전 영역상에 제2 수신기만이 배치된 경우, 무선 전력 송신기에서 측정된 품질 인자 값은 동작 주파수 대역(100KHz~210KHz) 내 주파수가 증가함에 따라 품질 인자 값이 감소하는 것을 보여준다. 반면, 도면 번호 2422를 참조하면 충전 영역상에 제2 수신기와 이물질인 FO4가 배치된 경우, 무선 전력 송신기에서 측정된 품질 인자 값은 동작 주파수 대역 내 주파수가 증가함에 따라 증가하는 것을 보여준다.Referring to reference number 2421 of FIG. 20, when only the second receiver is disposed on the charging area, the quality factor value measured by the wireless power transmitter increases as the frequency within the operating frequency band (100 KHz to 210 KHz) increases. shows this decrease. On the other hand, referring to reference number 2422, when the second receiver and foreign matter FO4 are disposed on the charging area, the quality factor value measured by the wireless power transmitter increases as the frequency within the operating frequency band increases.

실제로, 도면 번호 2423을 참조하면, 충전 영역에 제2 수신기만이 배치되었을 때, 동작 주파수가 100KHz에서 측정된 품질 인자 값은 39.5이고 동작 주파수가 210KHz에서 측정된 품질 인자 값은 31.1인 것을 알 수 있다. 반면, 충전 영역에 제2 수신기와 이물질인 FO4가 배치된 경우, 동작 주파수가 100KHz에서 측정된 품질 인자 값은 24.9이고 동작 주파수가 210KHz에서 측정된 품질 인자 값은 26.1인 것을 알 수 있다.In fact, referring to reference number 2423, it can be seen that when only the second receiver is placed in the charging area, the quality factor value measured at an operating frequency of 100 KHz is 39.5 and the quality factor value measured at an operating frequency of 210 KHz is 31.1. there is. On the other hand, when the second receiver and foreign matter FO4 are placed in the charging area, it can be seen that the quality factor value measured at an operating frequency of 100 KHz is 24.9 and the quality factor value measured at an operating frequency of 210 KHz is 26.1.

상기한 도 20에 도시된 실험 결과는 상기 도 19의 실험 결과와 동일하게, 충전 영역에 무선 전력 수신기가 정렬되어 배치된 경우, 동작 주파수 대역 내 주파수가 증가됨에 따라 품질 인자 값이 감소하나, 충전 영역에 이물질이 배치되는 경우, 동작 주파수 대역 내 주파수가 증가됨에 따라 품질 인자 값이 증가하는 것을 보여준다.The experimental result shown in FIG. 20 is the same as the experimental result of FIG. 19, when the wireless power receivers are arranged and arranged in the charging area, the quality factor value decreases as the frequency within the operating frequency band increases, but the charging area decreases. It is shown that the quality factor value increases as the frequency within the operating frequency band increases when a foreign material is disposed in the region.

도 21은 동작 주파수 대역에서 표준에 정의된 이물질인 FO4와 10센트 동전에 대해 측정된 품질 인자 값을 보여준다.21 shows the quality factor values measured for FO4, a foreign material defined in the standard, and a dime coin in an operating frequency band.

도 21의 도면 번호 2431과 2432는 각각 10센트 동전과 FO4에 대해 측정된 품질 인자 값의 변화 패턴을 보여준다. 도면 번호 2431과 2432에 도시된 바와 같이, 무선 전력 수신기가 아닌 이물질이 충전 영역에 놓여진 경우, 동작 주파수 대역 내 주파수가 증가함에 따라 품질 인자 값이 증가되는 것을 알 수 있다.Reference numerals 2431 and 2432 in FIG. 21 show the change patterns of the measured quality factor values for the dime coin and FO4, respectively. As shown in reference numerals 2431 and 2432, when a foreign substance other than the wireless power receiver is placed in the charging area, it can be seen that the quality factor value increases as the frequency within the operating frequency band increases.

단, 10센트 동전의 경우, 중간 주파수 대역에서 측정된 일부 품질 인자 값이 상한 주파수 대역에서 측정된 품질 인자 값에 비해 큰 것을 보여준다. 따라서, 잘못된 측정 결과에 따라 잘못된 판단이 발생되는 것을 최소화하기 위해, 상술한 도 17 내지 도 18에서 설명한 바와 같이, 하한 주파수 대역과 상한 주파수 대역 각각에 대해 산출되는 품질 인자 평균 값을 기반으로 이물질 존재 여부가 판단될 수 있다.However, in the case of the 10-cent coin, some quality factor values measured in the middle frequency band are larger than the quality factor values measured in the upper frequency band. Therefore, in order to minimize the occurrence of erroneous judgments based on erroneous measurement results, as described above with reference to FIGS. 17 to 18 , the presence of foreign substances is based on the average value of the quality factor calculated for each of the lower and upper frequency bands. whether can be judged.

도 22는 상기한 제1 내지 제2 수신기와는 다른 제조사에 의해 출시된 제3 수신기에 대한 실험 결과를 보여준다.22 shows an experiment result for a third receiver released by a different manufacturer from the first and second receivers described above.

도 22의 도면 번호 2441을 참조하면, 제3 수신기만이 충전 영역에 배치된 경우, 주파수 증가에 따라 품질 인자 값이 감소하나, 도면 번호 2442 내지 2443과 같이, 충전 영역에 이물질-예를 들면, FO4 또는 10cent-이 추가 배치되는 경우, 주파수 증가에 따라 품질 인자 값이 증가하는 것을 보여준다.Referring to reference number 2441 of FIG. 22, when only the third receiver is disposed in the charging area, the quality factor value decreases as the frequency increases, but as shown in reference numbers 2442 to 2443, foreign matter in the charging area - for example, When FO4 or 10 cent- is additionally placed, it shows that the value of the quality factor increases as the frequency increases.

도 23은 제품 인증에 사용되는 표준 무선 전력 송신기와 표준 무선 전력 수신 모듈에 대한 실험 결과를 보여준다.23 shows test results for a standard wireless power transmitter and a standard wireless power reception module used for product certification.

도 23의 도면 번호 2452를 참조하면, 표준 무선 전력 송신기에 표준 무선 전력 수신 모듈이 배치된 경우, 동작 주파수 대역 내 주파수가 증가함에 따라 품질 인자 값이 감소하는 것을 알 수 있다. 물론, 도면 번호 2451에 도시된 바와 같이, 표준 무선 전력 송신기의 충전 영역에 아무것도 배치되지 않은 경우에도, 동작 주파수 대역 내 주파수가 증가함에 따라 품질 인자 값이 감소하는 것을 알 수 있다. 다만, 도면 번호 2453을 참조하면, 표준 무선 전력 송신기의 충전 영역에 표준 무선 전력 수신 모듈이 배치된 상태에서 측정된 품질 인자 값이 충전 영역에 아무것도 배치되지 않은 경우에 비해 전체적으로 일정 수준 작아지는 것을 알 수 있다.Referring to reference number 2452 of FIG. 23 , when a standard wireless power reception module is disposed in a standard wireless power transmitter, it can be seen that the quality factor value decreases as the frequency within an operating frequency band increases. Of course, as shown in reference number 2451, even when nothing is placed in the charging area of the standard wireless power transmitter, it can be seen that the quality factor value decreases as the frequency within the operating frequency band increases. However, referring to drawing number 2453, it can be seen that the quality factor value measured in a state in which the standard wireless power reception module is disposed in the charging area of the standard wireless power transmitter is generally lowered to a certain level compared to the case where nothing is disposed in the charging area. can

도 24는 무선전력 송신기의 충전 영역에 무선전력 수신기와 이물질의 배치에 따른 품질 인자 값과 최대 품질 인자 피크(Peak) 주파수 사이의 관계를 설명하기 위한 도면이다.24 is a diagram for explaining a relationship between a quality factor value according to the arrangement of a wireless power receiver and foreign substances in a charging area of a wireless power transmitter and a maximum quality factor peak frequency.

도 24에 도시된 테이블은 무선 전력 수신기만 충전 영역에 배치되었을 때와 무선 전력 수신기와 이물질이 함께 충전 영역에 배치되었을 때의 최대 품질 인자 피크 주파수가 얼마나 쉬프트되는지를 보여준다. 이때, 최대 품질 인자 피크 주파수를 이용하여 이물질 존재 여부를 판단할 수 있다.The table shown in FIG. 24 shows how much the peak frequency of the maximum quality factor is shifted when only the wireless power receiver is disposed in the charging area and when the wireless power receiver and foreign matter are disposed in the charging area together. In this case, it is possible to determine whether or not a foreign substance is present using the maximum quality factor peak frequency.

무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기로부터 기준 품질 인자 피크 주파수에 관한 정보를 수신하고, 수신된 정보에 기반하여 임계 주파수를 결정할 수 있다. 여기서, 임계 주파수는 코일의 디자인, 회로 특성, 오차 등을 고려하여 결정될 수 있다. 임계 주파수와 상기 도 24의 피크 주파수를 비교하여 무선 전력 송신기는 이물질의 존재 여부를 결정할 수 있다.The wireless power transmitter may receive information about the reference quality factor peak frequency from the wireless power receiver and determine a threshold frequency based on the received information. Here, the critical frequency may be determined in consideration of coil design, circuit characteristics, errors, and the like. By comparing the critical frequency with the peak frequency of FIG. 24, the wireless power transmitter can determine whether a foreign substance exists.

도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질 검출 장치에서의 이물질 검출을 위한 상태 천이 절차를 설명하기 위한 도면이다.25 is a diagram for explaining a state transition procedure for detecting a foreign material in a foreign material detection apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 25를 참조하면, 이물질 검출 장치는 선택 단계(2510)에서 물체가 감지되면, 복수의 동작 주파수에 대한 공진 회로의 품질 인자 값을 측정할 수 있다(S2501). 여기서, 품질 인자 값이 측정되는 동작 주파수의 개수는 2~6개일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 그 보다 많은 개수일 수도 있다. 품질 인자 값이 측정되는 동작 주파수 값은 미리 정의된 동작 주파수 범위내에서 선택된 값이며, 일정 주파수 간격을 가지도록 선택될 수 있다. 일 예로, 이물질 검출 장치의 동작 주파수 범위가 100KHz부터 220KHz까지이고, 측정되는 동작 주파수의 개수가 5인 경우, 품질 인자 값이 측정되는 동작 주파수 값은 100KHz, 130KHz, 160KHz, 190KHz 및 220KHz일 수 있다.Referring to FIG. 25 , when an object is detected in the selection step 2510, the foreign matter detection apparatus may measure the quality factor values of the resonance circuit for a plurality of operating frequencies (S2501). Here, the number of operating frequencies for which the quality factor value is measured may be 2 to 6, but is not limited thereto, and may be larger than that. An operating frequency value at which the quality factor is measured is a value selected within a predefined operating frequency range, and may be selected to have a predetermined frequency interval. For example, when the operating frequency range of the foreign matter detection device is from 100 KHz to 220 KHz and the number of measured operating frequencies is 5, the operating frequency values at which the quality factor is measured may be 100 KHz, 130 KHz, 160 KHz, 190 KHz, and 220 KHz. .

이물질 검출 장치는 측정된 품질 인자 값들에 기반하여 충전 영역에 이물질이 배치되었는지 여부-즉, 이물질의 존재 여부-를 판단할 수 있다(S2502).The foreign matter detection apparatus may determine whether or not a foreign material is disposed in the filling area based on the measured quality factor values (ie, whether or not a foreign material exists) in the filling area (S2502).

일 예로, 이물질 검출 장치는 동작 주파수가 증가됨에 따라 품질 인자 값이 증가하면, 충전 영역에 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 반면, 이물질 검출 장치는 동작 주파수가 증가됨에 따라 품질 인자 값이 감소하면, 충전 영역에 이물질이 존재하지 않는 것으로 판단할 수 있다.For example, the foreign material detection apparatus may determine that a foreign material is present in the charging area when the quality factor value increases as the operating frequency increases. On the other hand, the foreign matter detection device may determine that there is no foreign matter in the charging area when the quality factor value decreases as the operating frequency increases.

다른 일 예로, 이물질 검출 장치는 인접 동작 주파수에 대한 품질 인자 값 변화량을 산출하고, 산출된 변화량의 평균이 소정 기준치-예를 들면, 기준치는 0일 수 있으나, 이에 한정되지는 않음-를 초과하는 경우, 충전 영역에 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 여기서, 인접 동작 주파수는 품질 인자 값이 측정되는 동작 주파수들 중 가장 근접한 두 개의 동작 주파수를 의미한다.As another example, the foreign matter detection device calculates the amount of change in the quality factor value for adjacent operating frequencies, and the average of the calculated amount of change exceeds a predetermined reference value—for example, the reference value may be 0, but is not limited thereto. In this case, it may be determined that a foreign substance is present in the charging area. Here, the adjacent operating frequencies refer to two operating frequencies closest to each other among operating frequencies for which quality factor values are measured.

또 다른 일 예로, 이물질 검출 장치는 인접 동작 주파수에 대한 품질 인자 값의 기울기를 산출하고, 산출된 기울기의 평균이 소정 제1 기준치를 초과하는 경우, 충전 영역에 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 반면, 산출된 기울기의 평균이 소정 제2 기준치 이하인 경우, 충전 영역에 이물질이 존재하지 않는 것으로 판단할 수 있다. 여기서, 제1 기준치와 제2 기준치는 상이한 값을 가질 수 있으며, 이 경우, 제1 기준치가 제2 기준치보다 크다.As another example, the foreign matter detection apparatus may calculate a slope of quality factor values for adjacent operating frequencies, and determine that a foreign substance is present in the charging area when an average of the calculated slopes exceeds a predetermined first reference value. . On the other hand, when the average of the calculated slopes is equal to or less than the predetermined second reference value, it may be determined that no foreign matter is present in the charging area. Here, the first reference value and the second reference value may have different values, and in this case, the first reference value is greater than the second reference value.

이물질 검출 장치는 이물질 존재 여부에 대한 판단이 완료되면, 핑 단계(2520)로 진입할 수 있다.When the determination of whether the foreign matter exists is completed, the foreign matter detection apparatus may enter the ping step 2520 .

핑 단계(2520)에서 이물질 검출 장치는 무선 전력 수신기를 식별하기 위한 소정 전력 신호-예를 들면, 디지털 핑-을 주기적으로 전송할 수 있다.In the ping operation 2520, the foreign matter detection device may periodically transmit a predetermined power signal (eg, digital ping) for identifying the wireless power receiver.

이물질 검출 장치는 핑 단계(2520)에서 신호 세기 지시자가 수신되면, 식별 및 구성 단계(2530)로 진입하여 무선 전력 수신기를 식별하고, 식별된 무선 전력 수신기를 위한 각종 구성 파라메터를 설정할 수 있다.When the signal strength indicator is received in the ping step 2520, the foreign matter detection device may enter the identification and configuration step 2530 to identify the wireless power receiver and set various configuration parameters for the identified wireless power receiver.

무선 전력 수신기에 대한 식별 및 구성이 완료되면, 이물질 검출 장치는 협상 단계(2540)로 진입하여 식별된 무선 전력 수신기로부터 이물질 감지 상태 패킷(FOD Status Packet)을 수신할 수 있다(S2503). 여기서, 이물질 감지 상태 패킷에는 기준 품질 인자 값이 포함될 수 있다.When the identification and configuration of the wireless power receiver is completed, the foreign matter detection apparatus may enter a negotiation step (2540) and receive a foreign matter detection status packet (FOD Status Packet) from the identified wireless power receiver (S2503). Here, the foreign matter detection status packet may include a reference quality factor value.

이물질 검출 장치는 상기한 2502 단계의 판단 결과에 따라, 식별된 무선 전력 수신기에 NAK 응답 신호 또는 ACK 응답 신호를 전송할 수 있다(S2504). 이때, 이물질 검출 장치는 수신된 이물질 감지 상태 패킷에 기반하여 이물질 존재 여부를 판단하기 위한 임계 값(또는 임계 범위)를 결정하지 않을 수 있다. 상기 2502 단계의 판단 결과, 이물질이 존재하는 경우, 이물질 검출 장치는 NAK 응답 신호를 식별된 무선 전력 수신기에 전송한 후 선택 단계(2510)로 천이할 수 있다. 이때, 이물질 검출 장치는 전력 전송을 중단하고, 이물질이 검출되었음을 지시하는 소정 경고 알람을 출력할 수 있다.The foreign matter detection apparatus may transmit a NAK response signal or an ACK response signal to the identified wireless power receiver according to the determination result of step 2502 described above (S2504). In this case, the foreign material detection apparatus may not determine a threshold value (or threshold range) for determining whether a foreign material exists based on the received foreign material detection status packet. As a result of the determination in step 2502, if there is a foreign substance, the foreign substance detection device may transmit a NAK response signal to the identified wireless power receiver and then proceed to a selection step 2510. At this time, the foreign matter detection device may stop power transmission and output a predetermined warning alarm indicating that the foreign matter has been detected.

일 예로, 상기 2502 단계의 판단 결과, 이물질이 존재하지 않는 경우, 이물질 검출 장치는 ACK 응답 신호를 전송한 후, 전력 전송 단계(2550)로 천이할 수 있다. 다른 일 예로, 이물질 검출 장치는 상기 2502 단계의 판단 결과, 이물질이 존재하지 않는 경우, 상기한 도 5의 보정 단계(550)를 거쳐 전력 전송 단계(2550)로 천이할 수도 있다.For example, as a result of the determination in step 2502, if the foreign substance does not exist, the foreign substance detection apparatus may transmit an ACK response signal and then proceed to power transmission step 2550. As another example, if the foreign matter detection device does not exist as a result of the determination in step 2502, it may go through the correction step 550 of FIG. 5 and proceed to the power transmission step 2550.

이물질 검출 장치는 전력 전송 단계(2550)에 진입하여 해당 무선 전력 수신기에 대한 무선 충전을 개시할 수 있다.The foreign matter detection device may enter the power transmission step 2550 and initiate wireless charging of the corresponding wireless power receiver.

이물질 검출에 따라 선택 단계(2510)로 천이한 이물질 검출 장치는 주기적으로 복수의 동작 주파수에 대한 공진 회로의 품질 인자 값 측정하고, 측정된 품질 인자 값들에 기반하여 이물질이 제거되었는지 여부를 판단할 수도 있다. 판단 결과, 이물질이 제거된 경우, 이물질 검출 장치는 전력 전송 단계(2550)로 진입하여 해당 무선 전력 수신기로의 전력 전송을 재개할 수 있다. 반면, 이물질 검출에 따라 선택 단계(2510)로 천이한 후 소정 시간 동안 감지된 이물질이 제거되지 않은 경우, 이물질 검출 장치는 감지된 이물질이 제거되지 않았음을 지시하는 소정 경고 알람을 출력할 수 있다.Upon detection of the foreign matter, the foreign matter detection device that has transitioned to the selection step 2510 may periodically measure the quality factor values of the resonance circuit for a plurality of operating frequencies and determine whether or not the foreign matter is removed based on the measured quality factor values. there is. As a result of the determination, when the foreign matter is removed, the foreign matter detection apparatus may enter the power transmission step 2550 and resume power transmission to the corresponding wireless power receiver. On the other hand, if the detected foreign material is not removed for a predetermined time after transitioning to the selection step 2510 according to the detection of the foreign material, the foreign material detection device may output a predetermined warning alarm indicating that the detected foreign material has not been removed. .

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이물질 검출 장치는 상기 2501 단계의 판단 결과에 상응하는 이물질 상태 정보(FO Status Information)를 포함하는 소정 이물질 존재 상태 패킷(FO Presence Status Packet)을 해당 무선 전력 수신기에 더 전송할 수도 있다. 일 예로, 이물질 상태 정보가 ‘0’이면, 이물질이 감지되지 않았음을 의미하고, ‘1’이면, 이물질이 감지되었음을 의미할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The foreign matter detection apparatus according to another embodiment of the present invention sends a predetermined foreign matter presence status packet (FO Presence Status Packet) including foreign matter status information (FO Status Information) corresponding to the determination result of step 2501 to the corresponding wireless power receiver. You may send more. For example, if the foreign matter state information is '0', it means that the foreign matter is not detected, and if it is '1', it may mean that the foreign matter is detected, but is not limited thereto.

도 26은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이물질 검출 장치에서의 이물질 검출을 위한 상태 천이 절차를 설명하기 위한 도면이다.26 is a diagram for explaining a state transition procedure for detecting a foreign material in a foreign material detection apparatus according to another embodiment of the present invention.

무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기의 구성 형태 및 타입에 따라 상기한 도 5의 협상 단계(540), 보정 단계(550) 및 재협상 단계(570) 중 적어도 하나가 수행되지 않을 수도 있다.At least one of the negotiation step 540, the correction step 550, and the renegotiation step 570 of FIG. 5 may not be performed according to the configuration and type of the wireless power transmitter and the wireless power receiver.

도 26를 참조하면, 이물질 검출 장치는 선택 단계(2610)에서 물체가 감지되면, 복수의 동작 주파수에 대한 공진 회로의 품질 인자 값을 측정할 수 있다(S2601). 여기서, 품질 인자 값이 측정되는 동작 주파수의 개수는 2~6개일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 그 보다 많은 개수일 수도 있다. 품질 인자 값이 측정되는 동작 주파수 값은 미리 정의된 동작 주파수 범위 내에서 선택되는 값이며, 일정한 주파수 간격을 가지도록 선택될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 일 예로, 이물질 검출 장치의 동작 주파수 범위가 100KHz부터 200KHz까지이고, 측정되는 동작 주파수의 개수가 3인 경우, 품질 인자 값이 측정되는 동작 주파수 값은 100KHz, 150KHz 및 200KHz로 선택될 수 있다.Referring to FIG. 26 , when an object is detected in the selection step 2610, the foreign matter detection apparatus may measure the quality factor values of the resonance circuit for a plurality of operating frequencies (S2601). Here, the number of operating frequencies for which the quality factor value is measured may be 2 to 6, but is not limited thereto, and may be larger than that. An operating frequency value at which the quality factor value is measured is a value selected within a predefined operating frequency range, and may be selected to have a constant frequency interval, but is not limited thereto. For example, when the operating frequency range of the foreign matter detection device is from 100 KHz to 200 KHz and the number of measured operating frequencies is 3, the operating frequency values at which the quality factor is measured may be selected from 100 KHz, 150 KHz, and 200 KHz.

이물질 검출 장치는 측정된 품질 인자 값들에 기반하여 충전 영역에 이물질이 배치되었는지 여부-즉, 이물질의 존재 여부-를 판단할 수 있다(S2602).The foreign matter detection apparatus may determine whether or not a foreign material is placed in the filling area based on the measured quality factor values (ie, whether or not the foreign material exists) (S2602).

이물질 검출 장치는 이물질 존재 여부에 대한 판단이 완료되면, 핑 단계(2620)로 진입할 수 있다.When the determination of whether the foreign material exists is completed, the foreign material detection apparatus may enter a ping operation 2620 .

핑 단계(2620)에서 이물질 검출 장치는 무선 전력 수신기를 식별하기 위한 소정 전력 신호-예를 들면, 디지털 핑-을 주기적으로 전송할 수 있다.In the ping operation 2620, the foreign matter detection device may periodically transmit a predetermined power signal (eg, digital ping) for identifying the wireless power receiver.

이물질 검출 장치는 핑 단계(2620)에서 신호 세기 지시자가 수신되면, 식별 및 구성 단계(2630)로 진입하여 무선 전력 수신기를 식별하고, 식별된 무선 전력 수신기를 위한 각종 구성 파라메터를 설정할 수 있다.When the signal strength indicator is received in the ping step 2620, the foreign matter detection device may enter the identification and configuration step 2630 to identify the wireless power receiver and set various configuration parameters for the identified wireless power receiver.

무선 전력 수신기에 대한 식별 및 구성이 완료되면, 이물질 검출 장치는 상기한 2602 단계의 판단 결과에 상응하는 이물질 상태 정보가 포함된 이물질 존재 상태 패킷을 식별된 무선 전력 수신기에 전송할 수 있다(S2603). 일 예로, 이물질 상태 정보가 ‘0’이면, 이물질이 감지되지 않았음을 의미하고, ‘1’이면, 이물질이 감지되었음을 의미할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.When the identification and configuration of the wireless power receiver is completed, the foreign matter detection apparatus may transmit a foreign matter presence status packet including foreign matter status information corresponding to the determination result of step 2602 to the identified wireless power receiver (S2603). For example, if the foreign matter state information is '0', it means that the foreign matter is not detected, and if it is '1', it may mean that the foreign matter is detected, but is not limited thereto.

이물질 검출 장치는 식별 및 구성 단계(2630)에서 상기 2602 단계의 판단 결과. 충전 영역에 이물질 존재하면, 선택 단계(2610)로 천이할 수 있다. 이때, 이물질 검출 장치는 전력 전송을 중단하고, 이물질이 검출되었음을 지시하는 소정 경고 알람을 출력할 수 있다.The determination result of step 2602 in the identification and configuration step 2630 of the foreign matter detection device. If a foreign substance is present in the filling area, the selection step 2610 may be performed. At this time, the foreign matter detection device may stop power transmission and output a predetermined warning alarm indicating that the foreign matter has been detected.

상기 2602 단계의 판단 결과, 이물질이 존재하지 않는 경우, 이물질 검출 장치는 전력 전송 단계(2640)로 천이할 수 있다.As a result of the determination in step 2602, when the foreign substance does not exist, the foreign substance detection apparatus may proceed to power transmission step 2640.

이물질 검출 장치는 전력 전송 단계(2640)에 진입하여 해당 무선 전력 수신기에 대한 무선 충전을 개시할 수 있다.The foreign matter detection device may enter the power transmission step 2640 and initiate wireless charging of the corresponding wireless power receiver.

이물질 검출에 따라 선택 단계(2610)로 천이한 이물질 검출 장치는 주기적으로 복수의 동작 주파수에 대한 공진 회로의 품질 인자 값 측정하고, 측정된 품질 인자 값들에 기반하여 이물질이 제거되었는지 여부를 판단할 수도 있다. 판단 결과, 이물질이 제거된 경우, 이물질 검출 장치는 전력 전송 단계(2640)로 진입하여 해당 무선 전력 수신기로의 전력 전송을 재개할 수 있다. 반면, 이물질 검출에 따라 선택 단계(2610)로 천이한 후 소정 시간 동안 감지된 이물질이 제거되지 않은 경우, 이물질 검출 장치는 감지된 이물질이 제거되지 않았음을 지시하는 소정 경고 알람을 출력할 수 있다. 만약, 이물질이 제거되지 않은 경우, 이물질 검출 장치는 계속 선택 단계(2610)를 유지할 수 있다.The foreign material detection apparatus, which has transitioned to the selection step 2610 according to the detection of the foreign matter, periodically measures the quality factor values of the resonance circuit for a plurality of operating frequencies, and may determine whether or not the foreign matter is removed based on the measured quality factor values. there is. As a result of the determination, when the foreign matter is removed, the foreign matter detection device may enter a power transmission step 2640 and resume power transmission to the corresponding wireless power receiver. On the other hand, if the detected foreign material is not removed for a predetermined time after transitioning to the selection step 2610 according to the detection of the foreign material, the foreign material detection device may output a predetermined warning alarm indicating that the detected foreign material has not been removed. . If the foreign matter is not removed, the foreign matter detection apparatus may continue to select step 2610 .

도 27은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 FOD 상태 패킷의 메시지 구조를 설명하기 위한 도면이다.27 is a diagram for explaining the message structure of a FOD status packet according to another embodiment of the present invention.

도 27을 참조하면, FOD 상태 패킷 메시지(2700)는 2바이트의 길이를 가질 수 있으며, 6비트 길이의 제1 데이터(2701) 필드, 2비트 길이의 모드(Mode, 2702) 필드 및 1바이트 길이의 기준 품질 인자 값(Reference Quality Factor Value, 2703) 필드를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 27, the FOD status packet message 2700 may have a length of 2 bytes, and includes a 6-bit first data 2701 field, a 2-bit mode field, and a 1-byte length field. It may be configured to include a reference quality factor value (Reference Quality Factor Value, 2703) field of.

도면 번호 2704에 보여지는 바와 같이, 모드(2702) 필드가 이진수 ‘00’으로 설정되면, 제1 데이터(2701) 필드의 모든 비트는 0으로 기록되고, 기준 품질 인자 값(2703) 필드에 해당 무선 전력 수신기의 전원이 OFF된 상태에서 측정되어 결정된 기준 품질 인자 값이 기록된다. 반면, 모드(2702) 필드가 이진수 ‘01’로 설정되면, 제1 데이터(2701) 필드에는 해당 무선 전력 수신기의 전원이 OFF된 상태에서 측정된 품질 인자 값이 기준 품질 인자 값에 비해 5% 낮은 동작 주파수가 기록될 수 있다. 기준 품질 인자 값(1403) 필드에 해당 무선 전력 수신기의 전원이 OFF된 상태에서 측정되어 결정된 기준 품질 인자 값이 기록될 수 있다. 일 예로, 상기 도 20을 참조하면, 수신기 2의 기준 품질 인자 값은 동작 주파수가 100KHz일 때 측정된 39.5일 수 있다. 이때, 기준 품질 인자 값 대비 5% 낮은 품질 인자 값은 37.525이다. 따라서, 상기 도 20의 도면 번호 2423을 참조하면, 기준 품질 인자 값 대비 5% 낮은 품질 인자 값을 가지는 동작 주파수는 120KHz와 130KHz 사이의 어느 값일 수 있다.As shown in reference number 2704, when the mode 2702 field is set to '00' in binary, all bits of the first data 2701 field are recorded as 0, and the reference quality factor value 2703 field corresponds to the radio The value of the reference quality factor measured and determined while the power of the power receiver is turned off is recorded. On the other hand, when the mode 2702 field is set to binary '01', the first data 2701 field indicates that the quality factor value measured while the wireless power receiver is powered off is 5% lower than the reference quality factor value. Operating frequency can be recorded. In the reference quality factor value 1403 field, a reference quality factor value determined by measuring while the power of the corresponding wireless power receiver is turned off may be recorded. For example, referring to FIG. 20, the reference quality factor value of receiver 2 may be 39.5 measured when the operating frequency is 100 KHz. At this time, the quality factor value 5% lower than the standard quality factor value is 37.525. Accordingly, referring to reference number 2423 of FIG. 20 , an operating frequency having a quality factor value 5% lower than the reference quality factor value may be any value between 120 KHz and 130 KHz.

상기한 도 27의 실시예에서는 기준 품질 인자 값 대비 5% 낮은 품질 인자 값을 가지는 동작 주파수에 상응하는 값이 제1 데이터(2701) 필드에 기록되는 것으로 설명되고 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 당업자의 설계에 따라 5%가 아닌 다른 값-예를 들면, 7%-으로 설정될 수도 있다.In the embodiment of FIG. 27 described above, it is described that a value corresponding to an operating frequency having a quality factor value 5% lower than the reference quality factor value is recorded in the first data 2701 field, but this is only one example. And, according to the design of those skilled in the art, it may be set to a value other than 5% - for example, 7%.

도 28은 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질 검출 장치에서의 이물질 검출을 위한 상태 천이 절차를 설명하기 위한 도면이다.28 is a diagram for explaining a state transition procedure for detecting a foreign material in a foreign material detection apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 28을 참조하면, 이물질 검출 장치는 선택 단계(2810)에서 물체가 감지되면, 동작 주파수 대역의 하한 주파수를 포함하는 복수의 동작 주파수에 대한 공진 회로의 품질 인자 값을 측정할 수 있다(S2801). 여기서, 품질 인자 값이 측정되는 동작 주파수의 개수는 2~8개일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 그 보다 많은 개수일 수도 있다. 품질 인자 값이 측정되는 동작 주파수들은 미리 정의된 동작 주파수 범위내에서 선택되는 값이며, 일정 주파수 간격을 가지도록 선택될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 동작 주파수 범위내에서 임의로 선택될 수도 있다. 일 예로, 이물질 검출 장치의 동작 주파수 범위가 100KHz부터 220KHz까지일 수 있다. 이때, 하한 주파수는 100KHz이고, 측정되는 동작 주파수의 개수가 7인 경우, 품질 인자 값이 측정되는 동작 주파수 값은 100KHz, 120KHz, 140KHz, 160KHz, 180KHz, 200KHz 및 220KHz일 수 있다.Referring to FIG. 28, when an object is detected in the selection step 2810, the foreign matter detection apparatus may measure the quality factor values of the resonance circuit for a plurality of operating frequencies including the lower limit frequency of the operating frequency band (S2801). . Here, the number of operating frequencies for which the quality factor value is measured may be 2 to 8, but is not limited thereto and may be larger than that. The operating frequencies at which the quality factor values are measured are values selected within a predefined operating frequency range, and may be selected to have a predetermined frequency interval, but are not limited thereto, and may be arbitrarily selected within the operating frequency range. For example, the operating frequency range of the foreign material detection device may be from 100 KHz to 220 KHz. In this case, when the lower limit frequency is 100 KHz and the number of measured operating frequencies is 7, the operating frequency values at which the quality factor is measured may be 100 KHz, 120 KHz, 140 KHz, 160 KHz, 180 KHz, 200 KHz, and 220 KHz.

이물질 검출 장치는 동작 주파수 별 측정된 품질 인자 값을 소정 기록 영역에 기록할 수 있다.The foreign material detection apparatus may record the measured quality factor value for each operating frequency in a predetermined recording area.

이물질 검출 장치는 품질 인자 값 측정이 완료되면, 핑 단계(2820)로 진입할 수 있다.When the quality factor measurement is completed, the foreign material detection apparatus may enter a ping operation 2820 .

핑 단계(2820)에서 이물질 검출 장치는 무선 전력 수신기를 식별하기 위한 소정 전력 신호-예를 들면, 디지털 핑-을 주기적으로 전송할 수 있다.In the ping operation 2820, the foreign matter detection device may periodically transmit a predetermined power signal (eg, digital ping) for identifying the wireless power receiver.

이물질 검출 장치는 핑 단계(2820)에서 신호 세기 지시자가 수신되면, 식별 및 구성 단계(2830)로 진입하여 무선 전력 수신기를 식별하고, 식별된 무선 전력 수신기를 위한 각종 구성 파라메터를 설정할 수 있다.When the signal strength indicator is received in the ping step 2820, the foreign matter detection device may enter the identification and configuration step 2830 to identify the wireless power receiver and set various configuration parameters for the identified wireless power receiver.

무선 전력 수신기에 대한 식별 및 구성이 완료되면, 이물질 검출 장치는 협상 단계(2840)로 진입하여 식별된 무선 전력 수신기로부터 이물질 감지 상태 패킷(FOD Status Packet)을 수신할 수 있다(S2802). 여기서, 이물질 감지 상태 패킷에는 기준 품질 인자 값 대비 5% 낮은 품질 인자 값을 가지는 동작 주파수-이하 설명의 편의를 위해 ‘임계 주파수’라 명함-에 대한 정보가 포함될 수 있다.When the identification and configuration of the wireless power receiver is completed, the foreign matter detection apparatus may enter a negotiation step (2840) and receive a foreign matter detection status packet (FOD Status Packet) from the identified wireless power receiver (S2802). Here, the foreign matter detection state packet may include information on an operating frequency having a quality factor value 5% lower than the reference quality factor value - referred to as a 'critical frequency' for convenience of description below.

이물질 검출 장치는 상기한 2801 단계에서 측정된 하한 주파수에 대응되는 품질 인자 값(Q1)과 임계 주파수보다 큰 동작 주파수에서 측정된 품질 인자 값(Q2)를 비교하여 이물질 존재 여부를 판단할 수 있다(S2803). 여기서, Q2는 임계 주파수보다 큰 동작 주파수들에서 측정된 품질 인자 값들 중 가장 큰 값을 가지는 품질 인자 값일 수 있다.The foreign matter detection apparatus may compare the quality factor value Q1 corresponding to the lower limit frequency measured in step 2801 and the quality factor value Q2 measured at an operating frequency greater than the threshold frequency to determine whether a foreign matter exists ( S2803). Here, Q2 may be a quality factor value having the largest value among quality factor values measured at operating frequencies greater than the critical frequency.

만약, Q2가 Q1보다 크면, 이물질 검출 장치는 충전 영역에 이물질이 배치된 것으로 판단할 수 있다. 반면, Q2가 Q1보다 작으면, 이물질 검출 장치는 충전 영역에 이물질이 배치되지 않은 것으로 판단할 수 있다.If Q2 is greater than Q1, the foreign matter detection device may determine that a foreign matter is disposed in the charging area. On the other hand, if Q2 is smaller than Q1, the foreign matter detection device may determine that no foreign matter is disposed in the charging area.

다른 일 실시예에 따른 이물질 검출 장치는 2801 단계에서 측정된 동작 주파수 별 품질 인자 값에 기반하여 임계 주파수에 대응되는 품질 인자 값을 결정 (또는 추정)할 수 있다. 일 예로, 2801 단계에서 품질 인자 값 측정에 사용된 복수의 동작 주파수 중 임계 주파수와 동일한 주파수가 포함된 경우, 해당 동작 주파수에서 측정된 품질 인자 값이 임계 주파수에서 측정된 품질 인자 값이 된다. 하지만, 2801 단계에서 품질 인자 값의 측정에 사용된 복수의 동작 주파수 중 임계 주파수와 동일한 주파수가 포함되지 않은 경우, 임계 주파수와 가장 근접한 동작 주파수에서 측정된 적어도 하나의 품질 인자 값에 기반하여 임계 주파수에 대응되는 품질 인자 값이 추정될 수도 있다. 일 예로, 임계 주파수와 가장 근접한 2개의 동작 주파수에서 측정된 품질 인자 값을 이용하여 선형 함수를 유도하고, 유도된 선형 함수에 임계 주파수를 대입하여 임계 주파수에 대응되는 품질 인자 값을 추정할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. The foreign matter detection apparatus according to another embodiment may determine (or estimate) a quality factor value corresponding to a threshold frequency based on the quality factor value for each operating frequency measured in step 2801 . For example, if the same frequency as the critical frequency is included among the plurality of operating frequencies used to measure the quality factor value in step 2801, the quality factor value measured at the corresponding operating frequency becomes the quality factor value measured at the critical frequency. However, if the same frequency as the threshold frequency is not included among the plurality of operating frequencies used to measure the quality factor value in step 2801, the threshold frequency is determined based on at least one quality factor value measured at the operating frequency closest to the threshold frequency. A quality factor value corresponding to may be estimated. For example, a linear function may be derived using quality factor values measured at two operating frequencies closest to the critical frequency, and the quality factor value corresponding to the critical frequency may be estimated by substituting the critical frequency into the derived linear function. , but is not limited thereto.

이물질 검출 장치는 상기한 2803 단계의 판단 결과에 따라, 식별된 무선 전력 수신기에 NAK 응답 신호 또는 ACK 응답 신호를 전송할 수 있다(S2804). 이때, 이물질 검출 장치는 수신된 이물질 감지 상태 패킷에 기반하여 이물질 존재 여부를 판단하기 위한 임계 값(또는 임계 범위)를 결정하지 않을 수도 있다. 상기 2803 단계의 판단 결과, 이물질이 존재하는 경우, 이물질 검출 장치는 NAK 응답 신호를 식별된 무선 전력 수신기에 전송한 후 선택 단계(2810)로 천이할 수 있다. 이때, 이물질 검출 장치는 전력 전송을 중단하고, 이물질이 검출되었음을 지시하는 소정 경고 알람을 출력할 수 있다.The foreign matter detection apparatus may transmit a NAK response signal or an ACK response signal to the identified wireless power receiver according to the determination result of step 2803 (S2804). In this case, the foreign material detection apparatus may not determine a threshold value (or threshold range) for determining whether a foreign material is present or not based on the received foreign material detection status packet. As a result of the determination in step 2803, if a foreign substance exists, the foreign substance detection device may transmit a NAK response signal to the identified wireless power receiver and then proceed to a selection step 2810. At this time, the foreign matter detection device may stop power transmission and output a predetermined warning alarm indicating that the foreign matter has been detected.

일 예로, 상기 2802 단계의 판단 결과, 이물질이 존재하지 않는 경우, 이물질 검출 장치는 ACK 응답 신호를 전송한 후, 전력 전송 단계(2850)로 천이할 수 있다. 다른 일 예로, 이물질 검출 장치는 상기 2803 단계의 판단 결과, 이물질이 존재하지 않는 경우, 상기한 도 5의 보정 단계(550)를 거쳐 전력 전송 단계(2850)로 천이할 수도 있다.For example, as a result of the determination in step 2802, if the foreign matter does not exist, the foreign matter detection apparatus may transmit an ACK response signal and then proceed to power transmission step 2850. As another example, if the foreign matter detection device does not exist as a result of the determination in step 2803, it may go through the correction step 550 of FIG. 5 and proceed to the power transmission step 2850.

이물질 검출 장치는 전력 전송 단계(2850)에 진입하여 해당 무선 전력 수신기에 대한 무선 충전을 개시할 수 있다.The foreign matter detection device may enter the power transmission step 2850 and initiate wireless charging of the corresponding wireless power receiver.

이물질 검출에 따라 선택 단계(2810)로 천이한 이물질 검출 장치는 주기적으로 복수의 동작 주파수에 대한 공진 회로의 품질 인자 값 측정하고, 측정된 품질 인자 값들에 기반하여 이물질이 제거되었는지 여부를 판단할 수도 있다. 판단 결과, 이물질이 제거된 경우, 이물질 검출 장치는 전력 전송 단계(2850)로 진입하여 해당 무선 전력 수신기로의 전력 전송을 재개할 수 있다. 반면, 이물질 검출에 따라 선택 단계(2810)로 천이한 후 소정 시간 동안 감지된 이물질이 제거되지 않은 경우, 이물질 검출 장치는 감지된 이물질이 제거되지 않았음을 지시하는 소정 경고 알람을 출력할 수 있다.The foreign matter detection apparatus, which has transitioned to the selection step 2810 according to the foreign matter detection, periodically measures the quality factor values of the resonant circuit for a plurality of operating frequencies, and may determine whether or not the foreign matter is removed based on the measured quality factor values. there is. As a result of the determination, when the foreign matter is removed, the foreign matter detection device may enter a power transmission step 2850 and resume power transmission to the corresponding wireless power receiver. On the other hand, if the detected foreign material is not removed for a predetermined time after transitioning to the selection step 2810 according to the detection of the foreign material, the foreign material detection device may output a predetermined warning alarm indicating that the detected foreign material has not been removed. .

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이물질 검출 장치는 상기 2801 단계의 판단 결과에 상응하는 이물질 상태 정보(FO Status Information)를 포함하는 소정 이물질 존재 상태 패킷(FO Presence Status Packet)을 해당 무선 전력 수신기에 더 전송할 수도 있다. 일 예로, 이물질 상태 정보가 ‘0’이면, 이물질이 감지되지 않았음을 의미하고, ‘1’이면, 이물질이 감지되었음을 의미할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The foreign matter detection apparatus according to another embodiment of the present invention sends a predetermined foreign matter presence status packet (FO Presence Status Packet) including foreign matter status information (FO Status Information) corresponding to the determination result of step 2801 to the corresponding wireless power receiver. You may send more. For example, if the foreign matter state information is '0', it means that the foreign matter is not detected, and if it is '1', it may mean that the foreign matter is detected, but is not limited thereto.

도 29는 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질 검출 장치에서의 이물질 검출을 위한 상태 천이 절차를 설명하기 위한 도면이다.29 is a diagram for explaining a state transition procedure for detecting a foreign material in a foreign material detection apparatus according to an embodiment of the present invention.

본 실시예에 따른 이물질 검출 장치는 선택 단계(2910)에서 물체가 감지되면, 복수의 동작 주파수에 대한 공진 회로의 품질 인자 값을 측정할 수 있다(S2901).When an object is detected in the selection step 2910, the foreign matter detection apparatus according to the present embodiment may measure the quality factor values of the resonance circuit for a plurality of operating frequencies (S2901).

이물질 검출 장치는 협상 단계에서 임계 주파수가 포함된 FOD 상태 패킷이 수신되면, 임계 주파수보다 크거나 같은 적어도 2개 이상의 동작 주파수를 식별하고, 식별된 동작 주파수에서 측정된 품질 인자 값을 추출할 수 있다(S2903).When the FOD status packet including the threshold frequency is received in the negotiation step, the foreign matter detection device may identify at least two operating frequencies greater than or equal to the threshold frequency, and extract a quality factor value measured at the identified operating frequencies. (S2903).

이물질 검출 장치는 임계 주파수보다 크거나 같은 동작 주파수 각각에 대응되는 품질 인자 값을 비교하여 이물질의 존재 여부를 판단할 수 있다(S2904). 일 예로, 동작 주파수가 증가됨에 따라 품질 인자 값이 증가하는 경우, 이물질 검출 장치는 충전 영역에 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 반면, 동작 주파수가 증가됨에 따라 품질 인자 값이 감소하는 경우, 이물질 검출 장치는 충전 영역에 이물질이 존재하지 않는 것으로 판단할 수 있다.The foreign matter detection apparatus may compare quality factor values corresponding to each operating frequency greater than or equal to the threshold frequency to determine whether a foreign matter exists (S2904). For example, when the quality factor value increases as the operating frequency increases, the foreign material detection device may determine that a foreign material exists in the charging area. On the other hand, when the quality factor value decreases as the operating frequency increases, the foreign material detection device may determine that there is no foreign material in the charging area.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 이물질 검출 장치는 선택 단계에서 물체가 감지되면, 동작 주파수 대역 내 품질 인자 값을 스캔할 수도 있다.When an object is detected in the selection step, the foreign matter detection apparatus according to another embodiment of the present invention may scan a quality factor value within an operating frequency band.

여기서, 동작 주파수 대역은 서로 중복되지 않는 복수의 하부 주파수 영역으로 구분될 수 있다. 일 예로, 동작 주파수 대역은 하한 주파수를 포함하는 제1 주파수 영역 및 상한 주파수를 포함하는 제2 주파수 영역으로 구분될 수 있다.Here, the operating frequency band may be divided into a plurality of lower frequency domains that do not overlap each other. For example, the operating frequency band may be divided into a first frequency domain including the lower limit frequency and a second frequency domain including the upper limit frequency.

일 예로, 동작 주파수 대역이 100KHz에서 200KHz인 경우, 제1 주파수 영역은 하한 주파수 100KHz을 포함하는 100KHz~150KHz이고, 제2 주파수 영역은 상한 주파수는 200KHz을 포함하는 151KHz~200KHz일 수 있다.For example, when the operating frequency band is 100 KHz to 200 KHz, the first frequency region is 100 KHz to 150 KHz including the lower limit frequency of 100 KHz, and the second frequency region has an upper limit frequency of 200 KHz. It may be 151 KHz to 200 KHz.

이물질 검출 장치는 제1 주파수 영역 내 주파수를 일정 주파수 단위로 변경하면서 품질 인자 값을 스캔하고, 가장 높은 품질 인자 값이 측정되는 동작 주파수(제1 주파수)를 식별할 수 있다. 또한, 이물질 검출 장치는 제2 주파수 영역 내 주파수를 변경하면서 품질 인자 값을 스캔하고, 가장 높은 품질 인자 값이 측정되는 동작 주파수(제2 주파수)를 식별할 수 있다. 이물질 검출 장치는 제1 주파수에 대응되는 품질 인자 값(Q4)과 제2 주파수에 대응되는 품질 인자 값(Q5)을 비교하여 충전 영역에 이물질이 존재하는지 판단할 수 있다. 일 예로, Q5가 Q4보다 크면, 이물질 검출 장치는 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 반대로, Q5가 Q4보다 작으면, 이물질 검출 장치는 이물질이 존재하는 않는 것으로 판단할 수 있다.The foreign material detection apparatus may scan the quality factor value while changing the frequency within the first frequency region by a predetermined frequency unit, and identify an operating frequency (first frequency) at which the highest quality factor value is measured. Also, the foreign material detection apparatus may scan the quality factor value while changing the frequency within the second frequency domain, and identify an operating frequency (second frequency) at which the highest quality factor value is measured. The foreign matter detection apparatus may compare the quality factor value Q4 corresponding to the first frequency and the quality factor value Q5 corresponding to the second frequency to determine whether foreign matter exists in the charging area. For example, if Q5 is greater than Q4, the foreign material detection device may determine that a foreign material is present. Conversely, if Q5 is smaller than Q4, the foreign matter detection device may determine that the foreign matter does not exist.

도 30은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 FOD 상태 패킷의 메시지 구조를 설명하기 위한 도면이다.30 is a diagram for explaining a message structure of a FOD status packet according to another embodiment of the present invention.

도 30을 참조하면, FOD 상태 패킷 메시지(3000)는 2바이트의 길이를 가질 수 있으며, 6비트 길이의 예약(3001) 필드, 2비트 길이의 모드(Mode, 3002) 필드 및 제1 데이터(3003) 필드 및 제2 데이터 필드(3004)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기한 도 30의 실시예에서는 제1 데이터(3003) 필드의 크기가 3비트이고, 제2 데이터(3004)의 필드의 크기가 5비트인 것으로 도시되어 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 이에 한정되지는 않는다. 예약(3001) 필드의 모든 비트는 0으로 기록된다.Referring to FIG. 30, the FOD status packet message 3000 may have a length of 2 bytes, and may include a 6-bit long reservation field 3001, a 2-bit long mode field 3002, and first data 3003. ) field and the second data field 3004. In the embodiment of FIG. 30 described above, it is shown that the size of the first data 3003 field is 3 bits and the size of the second data 3004 field is 5 bits, but this is only one embodiment, It is not limited to this. All bits of the Reserved 3001 field are written as 0.

도면 번호 3005에 보여지는 바와 같이, 모드(3002) 필드가 이진수 ‘00’으로 설정되면, 제1 데이터(3003) 필드 및 제2 데이터(3004) 필드에는 해당 무선 전력 수신기의 전원이 OFF된 상태에서 측정되어 결정된 기준 품질 인자 값이 기록된다. 반면, 모드(3002) 필드가 이진수 ‘01’로 설정되면, 제1 데이터(3003) 필드에는 임계 주파수 정보가 제2 데이터(3004) 필드에는 하한 주파수에 상응하는 품질 인자 값 대비 임계 주파수에 상응하는 품질 인자 값의 비율 정보가 각각 기록될 수 있다.As shown in reference number 3005, when the mode 3002 field is set to '00' in binary, the first data 3003 field and the second data 3004 field include a state in which the power of the corresponding wireless power receiver is turned off. The measured and determined reference quality factor values are recorded. On the other hand, if the mode 3002 field is set to binary '01', the first data 3003 field contains critical frequency information, and the second data 3004 field contains the quality factor value corresponding to the lower limit frequency versus the critical frequency. Ratio information of quality factor values may be recorded respectively.

상술한 실시예에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있으며, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.The method according to the above-described embodiment may be produced as a program to be executed on a computer and stored in a computer-readable recording medium. Examples of the computer-readable recording medium include ROM, RAM, CD-ROM, and magnetic tape. , floppy disks, optical data storage devices, and the like, and also includes those implemented in the form of carrier waves (for example, transmission through the Internet).

컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상술한 방법을 구현하기 위한 기능적인(function) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.The computer-readable recording medium is distributed to computer systems connected through a network, so that computer-readable codes can be stored and executed in a distributed manner. In addition, functional programs, codes, and code segments for implementing the above-described method can be easily inferred by programmers in the technical field to which the embodiment belongs.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.It is apparent to those skilled in the art that the present invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit and essential characteristics of the present invention.

따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.Accordingly, the above detailed description should not be construed as limiting in all respects and should be considered illustrative. The scope of the present invention should be determined by reasonable interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the present invention are included in the scope of the present invention.

Claims

a receiving unit for receiving a Foreign Object Detection (FOD) status packet from a wireless power receiver; and
A transmitter for transmitting to the wireless power receiver a response indicating whether a foreign substance is present in a charging area of the wireless power transmitter;
The FOD status packet includes a mode bit field;
The mode bit field indicates whether the FOD status packet includes a reference peak frequency of the wireless power receiver,
The reference peak frequency is pre-allocated to the wireless power receiver,
Wherein the response is determined using an adaptive threshold frequency based on the measured peak frequency of the transmitted power signal and the reference peak frequency included in the FOD status packet.

According to claim 1,
The response indicates that the foreign material is present in the charging area when the measured peak frequency of the power signal transmitted by the wireless power transmitter is greater than the adaptive threshold frequency.

According to claim 1,
The response indicates that the foreign matter is not present in the charging area when the measured peak frequency of the power signal transmitted by the wireless power transmitter is equal to or less than the adaptive threshold frequency. power transmitter.

According to claim 2,
The peak frequency of the power signal is shifted from the reference peak frequency when the foreign matter is present in the charging area.

According to claim 1,
The reference peak frequency includes a frequency corresponding to a quality factor within an operating frequency band of the wireless power transmitter.

According to claim 1,
The wireless power transmitter stopping the transmission of wireless power when transmitting a response indicating that the foreign material is present in the charging area.

According to claim 1,
The FOD status packet includes a 2-bit mode field and a 1-byte data value,
The data value of the FOD status packet is determined by the value of the mode field.
wireless power transmitter.

According to claim 1,
The FOD status packet has a length of 2 bytes,
1 byte of the FOD status packet includes a 6-bit reserved field and a 2-bit mode field,
The mode field indicates whether the FOD status packet includes information about a reference peak frequency of the wireless power receiver.
wireless power transmitter.

According to claim 1,
Further comprising a transmission coil unit for transmitting a detection signal to the wireless power receiver to detect the existence of the wireless power receiver,
The transmission coil unit includes a plurality of transmission coils, receives a signal strength indicator transmitted by the wireless power receiver in response to the detection signal,
The control unit selects a transmission coil that has received the signal strength indicator among the plurality of transmission coils as a power transmission coil.
wireless power transmitter.

According to claim 1,
The receiving unit further receives a packet for information exchange between the wireless power transmitter and the wireless power receiver,
The packets for the information exchange include a signal strength packet, an end power transfer packet, a power control hold-off packet, a configuration packet, an identification packet for transmitting receiver identification information, A wireless power transmitter comprising at least one of an extended identification packet, a general request packet, a special request packet, a control error packet, a renegotiation packet, a 24-bit received power packet, an 8-bit received power packet, and a charging status packet.