WO2016080751A1 - 무선 전력 송신 장치 및 그의 이물질 검출 방법 - Google Patents

무선 전력 송신 장치 및 그의 이물질 검출 방법 Download PDF

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WO2016080751A1
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wireless power
input current
ping
inverter
foreign matter
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PCT/KR2015/012391
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박재희
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엘지이노텍 주식회사
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02J50/60—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power responsive to the presence of foreign objects, e.g. detection of living beings
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    • H04B5/70—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes
    • H04B5/79—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes for data transfer in combination with power transfer
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    • H02J50/80—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the exchange of data, concerning supply or distribution of electric power, between transmitting devices and receiving devices

Definitions

  • the present invention relates to wireless charging, and more particularly, to a foreign matter detection method of a wireless power transmission apparatus included in a wireless charging system.
  • the wireless power transmission / reception technology may be applied to not only battery charging of a portable terminal, but also power supply for home electronic products, power supply for an electric vehicle or a subway.
  • Wireless power transmission and reception techniques use the principle of magnetic induction.
  • the transmission coil of the wireless power transmitter and the reception coil of the wireless power receiver need to be aligned. If a foreign object (FO) exists between the wireless power transmitter and the wireless power receiver, not only the efficiency of power transmission and reception is lowered, but also the temperature around the area where the wireless power transmitter and the foreign material touches increases. It may cause burns or fire.
  • FO foreign object
  • the wireless power transmitter periodically transmits a ping signal for determining the existence of the wireless power receiver and, if there is a wireless power receiver, undergoes identification and configuration. Power transfer to the wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter While transmitting power, calculates the amount of power loss due to a foreign matter, and when the amount of power loss is greater than or equal to a predetermined level, determines that a foreign matter exists and stops the power transmission. Alternatively, during the power transmission, the wireless power transmitter detects the temperature of the surface, and when the temperature rises above a predetermined level, determines that there is a foreign substance, and may stop the power transmission.
  • the time for detecting the foreign matter is delayed, and heat generation is already generated, and the power transmission is stopped after the charging efficiency is lowered.
  • the wireless power receiver when receiving the received power information from the wireless power receiver, there is a problem of continuously transmitting power with a low charging efficiency.
  • the wireless power transmitter even when the wireless power receiver does not exist, there is a problem that the wireless power transmitter generates heat due to continuous transmission of a ping signal.
  • An object of the present invention is to provide a foreign material detection method of a wireless power transmission apparatus included in a wireless charging system.
  • the foreign material detection method of the wireless power transmission apparatus periodically outputting a ping signal for sensing the wireless power receiver, detecting an input current for the ping signal, sensing Comparing the input current with a preset current value, and when the detected input current for the plurality of ping signals exceeds the preset current value, determining that there is a foreign substance on the surface of the wireless power transmitter. Steps.
  • the plurality of ping signals may be a plurality of ping signals that are continuous two or more times.
  • the sensed input current is 1.3 times or more of the preset current value, it may be determined that foreign matter exists on the surface of the wireless power transmitter.
  • the preset current value may be an input current that is expected to be detected with respect to a ping signal when no foreign matter is present on the surface of the wireless power transmitter.
  • the method may further include transmitting an alarm message to the foreign matter detection guide unit.
  • the foreign material detection guide may be a display provided in the wireless power transmitter, or may be a display provided in the wireless power receiver.
  • the display may be guided to a vehicle display or a speaker.
  • Wireless power transmission apparatus includes a current sensor for sensing the input current, an inverter for converting the input current into an AC waveform, a resonant circuit driven by the inverter, and a control unit for controlling the inverter
  • the current sensor detects an input current for a ping signal that is periodically output in order to detect a wireless power receiver, and the controller compares the detected input current with a preset current value and outputs a plurality of ping signals. If the detected input current exceeds the preset current value, it is determined that the foreign matter exists.
  • the plurality of ping signals may be a plurality of ping signals that are continuous two or more times.
  • the controller may be set to transmit an alarm message to the foreign substance detection guide unit when it is determined that the foreign substance exists.
  • the controller may control the inverter to stop the output of the ping signal or the transmission of power when it is determined that the foreign substance exists.
  • the inverter may be a half-bridge inverter or a full-bridge inverter.
  • the controller may control the inverter by using a pulse width modulation (PWM) scheme.
  • PWM pulse width modulation
  • the resonant circuit may include at least one primary coil and a capacitor.
  • the resonant circuit may comprise three primary coils.
  • the wireless power transmission method of the wireless power transmission apparatus includes the step of periodically outputting a ping signal to detect the wireless power receiver, the wireless power transmission device while outputting the ping signal Detecting whether there is a foreign substance on the apparatus, transmitting an alarm message to an external device when detecting the foreign substance, and performing setting for power transmission to the wireless power receiver when detecting the wireless power receiver. And transmitting power to the wireless power receiver.
  • foreign matter existing on the wireless power transmission apparatus may be detected with high sensitivity even before the power transmission starts. Accordingly, the efficiency of the wireless charging can be increased, and low-temperature burns of the user due to foreign substances can be prevented.
  • the surface of the wireless power transmitter prevents a phenomenon that the surface of the wireless power transmitter is kept at a high temperature for a long time due to the foreign matter, thereby increasing the durability of the wireless power transmitter.
  • FIG. 1 is a block diagram of a wireless charging system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a wireless power transmitter and a wireless power receiver arranged in accordance with one embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an example of a circuit diagram of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is another example of a circuit diagram of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a wireless power transmission method of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a foreign material detection method of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is an example of a transmission coil used to simulate a foreign matter detection method according to an embodiment of the present invention.
  • 10 is a graph measuring input current when a wireless power receiver is placed on a surface.
  • FIG. 11 is a graph measuring input current with respect to a ping signal when a 10-won coin is placed on line 1 (L1) of FIG. 8.
  • FIG. 12 is a graph measuring input current with respect to a ping signal when a 500 won coin is placed on line 1 of FIG. 8.
  • ordinal numbers such as second and first
  • first and second components may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • second component may be referred to as the first component, and similarly, the first component may also be referred to as the second component.
  • FIG. 1 is a block diagram of a wireless charging system according to an embodiment of the present invention.
  • the wireless charging system 10 includes a power source 100, a wireless power transmitter 200, a wireless power receiver 300, and a load 400. .
  • the wireless power transmitter 200 is connected to a power source 100 and receives power from the power source 100.
  • the wireless power transmitter 200 wirelessly transmits power to the wireless power receiver 300.
  • the wireless power transmitter 200 may transmit power using an electromagnetic induction method.
  • the wireless power transmission apparatus 200 may include a power conversion unit 210 and a communication / control unit 220.
  • the power converter 210 converts electrical energy received from the power supply 100 into a power signal.
  • the power signal may mean an oscillating magnetic field.
  • the power converter 210 may include at least one primary coil.
  • the transmitting coil may include three transmitting coils (L primary (L P ), L Left (L L ), L Right (L R )).
  • the controller 220 controls power transmission of the wireless power transmitter 200.
  • the controller 220 may adjust the transmit power to a level requested by the wireless power receiver 300.
  • the wireless power receiver 300 wirelessly receives power from the wireless power transmitter 200.
  • the wireless power receiver 300 supplies the received power to the load stage 400.
  • the wireless power receiver 300 may include a power pickup unit 310 and a control / communication unit 320.
  • the power receiver 310 converts the power signal received from the wireless power transmitter 200 into electrical energy.
  • the power receiver 310 may include a secondary coil.
  • the controller 320 controls power transmission of the wireless power receiver 300. For example, the controller 320 may adjust the transmission power to a level suitable for the load stage 400.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a wireless power transmitter and a wireless power receiver arranged in accordance with one embodiment of the present invention.
  • the wireless power transmitter 1200 and the wireless power receiver 1300 of FIG. 2 correspond to the wireless power transmitter 200 and the wireless power receiver 300 of FIG. 1, respectively.
  • the apparatus 1200 for transmitting power wirelessly includes a shielding layer 1210, a coil layer 1220 disposed on the shielding layer 1210, and a surface layer 1230 disposed on the coil layer 1220. do.
  • the coil layer 1220 may be mixed with a transmitting coil or a primary coil, and the surface layer 1230 may be mixed with an interface surface.
  • Coil layer 1220 may include at least one coil wound on a plane in a spiral or helical shape, each coil being round, racetracked. Shape, rectangular shape, triangular shape, rounded polygon shape, and the like.
  • the coil layer 1220 and the surface layer 1230 may be spaced apart at predetermined intervals.
  • the coil layer 1220 may include at least one coil.
  • the coil layer 1220 may be a single transmitting coil, two transmitting coils arranged side by side, or one transmitting coil L P stacked on two transmitting coils L L and L R arranged side by side. It may include.
  • the wireless power receiver 1300 includes a shielding layer 1310, a coil layer 1320 disposed on the shielding layer 1310, and a surface layer 1330 disposed on the coil layer 1320.
  • the coil layer 1320 may be mixed with a receiving coil or a secondary coil, and the surface layer 1330 may be mixed with an interface surface.
  • the coil layer 1320 may include at least one coil wound in a spiral or helical shape on a plane, each coil being round in shape, racetrack. Shape, rectangular shape, triangular shape, rounded polygon shape, and the like.
  • the coil layer 1320 and the surface layer 1330 may be spaced apart at predetermined intervals.
  • the surface layer 1230 of the wireless power transmitter 1200 and the surface layer 1330 of the wireless power receiver 1300 face each other, and the coil layer 1220 and the coil layer 1320 correspond to each other. Can be aligned in position.
  • the wireless power transmitter 1200 needs to detect this.
  • the wireless power transmission apparatus 1200 may detect the foreign matter using Equation 1 in a power transfer step.
  • P TX is power transmitted by the wireless power transmitter 1200
  • P RX is power received by the wireless power receiver 1300
  • P TXloss is a previously estimated loss value generated during power transmission.
  • the wireless power transmitter 1200 may determine that a foreign substance exists on the wireless power transmitter 1200.
  • the sensitivity of the foreign material detection is low, and since the foreign material is detected in the process of performing the power transmission, there is a problem in that the efficiency of power transmission is lowered.
  • This method is useful as a foreign material detection method when the wireless power receiver does not send the received power information or when the wireless power receiver is not placed on the wireless power transmitter.
  • a method for detecting a foreign matter according to an embodiment of the present invention will be described.
  • FIG 3 is a block diagram of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4 is an example of a circuit diagram of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 5 is an embodiment of the present invention Another example of a circuit diagram of a wireless power transmission apparatus according to an example.
  • the wireless power transmitter 200 includes a current sensor 210-1, an inverter 210-2, a resonant circuit 210-3, and a controller 220.
  • the current sensor 210-1 detects an input current input to the inverter 210-2 and transfers it to the controller 220.
  • the current sensor 210-1 may be mixed with the sensing unit.
  • the inverter 210-2 converts the input DC current into an AC waveform to drive the resonant circuit 210-3.
  • the inverter 210-2 may be a half bridge inverter as shown in FIG. 4 or a full bridge inverter as shown in FIG. 5. 4 to 5 illustrate only some structures of the half bridge inverter and the full bridge inverter, respectively, but generally known hybrid bridge inverters and full bridge inverters may be applied.
  • the resonant circuit 210-3 includes a primary coil part and a capacitor C P connected in series.
  • the primary coil unit may include at least one primary coil connected in parallel.
  • 4 to 5 illustrate one example of the resonant circuit 210-3 including three primary coils (eg, L P , L L , L R ), but the present invention is not limited thereto.
  • the current sensor 210-1, the inverter 210-2, and the resonance circuit 210-3 may be included in the power converter 210 of the wireless power transmitter 200 of FIG. 1.
  • the controller 220 receives a message from the wireless power receiver, decodes it, and controls power transmission. In particular, the controller 220 controls the inverter 210-2 by using a value output from the current sensor 210-1.
  • the current sensor 210-1 senses an input current for a ping signal that is periodically output.
  • the ping signal is a signal output by the wireless power transmitter in order to detect the wireless power receiver.
  • the input current means a current input to the inverter 210-2.
  • the controller 220 compares the input current sensed by the current sensor 210-1 with a preset current value, and when the input current sensed for a plurality of ping signals exceeds a preset current value, the wireless power transmitter. It is determined that foreign matter exists on the surface of the 200.
  • the controller 220 transmits an alarm message to the foreign substance detection guide unit, or controls the inverter 210-2 to transmit the output of the ping signal or the power. Can be set to stop.
  • the controller 220 may control the inverter 210-2 by using a pulse width modulation (PWM) scheme.
  • PWM pulse width modulation
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a wireless power transmission method of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a foreign material detection method of the wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the wireless power transmitter outputs a ping signal (S500).
  • the ping signal is a signal periodically output by the wireless power transmitter to detect the wireless power receiver.
  • the ping signal may be output every predetermined period, for example, every 400 ms.
  • the ping signal may be a signal having a predetermined peak value.
  • the wireless power transmitter detects whether foreign matter exists on the wireless power transmitter while outputting a ping signal (S510). A process of detecting the foreign matter by the wireless power transmitter will be described in detail with reference to FIG. 7.
  • the wireless power transmitter periodically outputs a ping signal (S600) and senses an input current for the ping signal (S610).
  • the input current may be sensed by a current sensor included in the wireless power transmitter, and means a current input to the inverter.
  • the wireless power transmitter compares the detected input current with a preset current value.
  • the preset current value may be a current that is expected to be detected with respect to the ping signal when no foreign matter exists on the surface of the wireless power transmitter.
  • the wireless power transmitter determines that there is no foreign material and continues to output a ping signal.
  • a threshold value that is, when it corresponds to a normal ping
  • the wireless power transmitter determines that there is no foreign material and continues to output a ping signal.
  • the difference between the input current sensed for the ping signal and the preset current value exceeds the threshold value, that is, when the difference corresponds to an abnormal ping
  • the number of abnormal pings is counted (S630). If the abnormal ping is repeated two or more times (S640), the wireless power transmitter determines that there is a foreign material on the surface (S650). On the other hand, if only one abnormal ping appears, the wireless power transmitter determines that there is no foreign substance and may continue to output the ping signal.
  • the wireless power transmitter may determine that a foreign substance exists on the surface of the wireless power transmitter.
  • the wireless power transmitter may determine that a foreign substance exists on the surface of the wireless power transmitter. This is because if the detected input current for the ping signal is 1.3 times or more of the preset current value, if the state persists, the surface temperature of the wireless power transmitter may increase rapidly, which may cause burns and a fire to the user.
  • the wireless power transmitter When the wireless power transmitter detects the foreign matter according to the method described with reference to FIG. 7, the wireless power transmitter transmits an alarm message to the foreign substance detection guide unit (S520).
  • the foreign material detection guide may be a portable terminal including a wireless power receiver, an electronic device mounted on a vehicle, an electronic device connected to a home network, a display device, a speaker device, or the like.
  • the foreign substance detection guide may output an alarm message for a foreign substance through a voice or a screen. Accordingly, the user can remove the foreign matter on the wireless power transmission device.
  • the wireless power transmitter continuously outputs a ping signal (S530) and detects the wireless power receiver (S540).
  • the wireless power transmitter may detect the wireless power receiver by sensing an input current to the ping signal.
  • the wireless power transmitter collects information of the wireless power receiver through an identification and configuration process and performs a setting for power transmission (S550). In operation S560, the wireless power transmitter transmits power to the wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter according to the embodiment of the present invention detects a foreign substance on the wireless power transmitter before a power transfer phase and transmits an alarm message to the foreign substance detection guide. do. Accordingly, the phenomenon in which the surface temperature of the wireless power transmitter increases before the start of charging can be prevented, and the efficiency of wireless charging can be improved.
  • two primary coils L L , L R are arranged side by side, and the other primary coil L P is disposed on the two primary coils L L , L R.
  • the simulation was performed using the structure of the coil. To this end, an input voltage of 3.5 to 4.5V was applied, and a ping signal was output in 5s units. Depending on the value of the input voltage and the circuit design, the input current for the ping signal can vary.
  • FIG. 9 is a graph measuring input current for a ping signal when no foreign matter is present on the surface
  • FIG. 10 is a graph measuring input current when a wireless power receiver is placed on the surface
  • 8 is a graph measuring input current for a ping signal when a 10-won coin is placed on a line 1 (L1) of FIG. 8
  • FIG. 12 is a graph for a ping signal when a 500 won coin is placed on a line 1 of FIG. 8. This is a graph measuring the input current.
  • the wireless power transmitter when the wireless power transmitter outputs a ping signal, an input current having a constant peak value was measured before the foreign material or the wireless power receiver is placed on the wireless power transmitter. However, after the wireless power receiver is placed on the wireless power transmitter, the input current is greatly increased, and the value is continuously maintained. This is because the wireless power receiver transmits its information to the wireless power transmitter, and thus an identification and configuration process is performed.
  • the input current for the ping signal is measured to be higher than the expected current value.
  • foreign matters of the wireless power transmission apparatus may be detected and the user may be notified.

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Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 이물질 검출 방법은 무선 전력 수신 장치를 감지하기 위한 핑(Ping) 신호를 주기적으로 출력하는 단계, 상기 핑 신호에 대한 입력 전류를 감지하는 단계, 감지된 입력 전류를 미리 설정된 전류 값과 비교하는 단계, 그리고 복수의 핑 신호에 대하여 감지된 입력 전류가 상기 미리 설정된 전류값을 초과하면, 상기 무선 전력 송신 장치의 표면 상에 이물질이 존재하는 것으로 판단하는 단계를 포함한다.

Description

무선 전력 송신 장치 및 그의 이물질 검출 방법
본 발명은 무선 충전에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선 충전 시스템에 포함되는 무선 전력 송신 장치의 이물질 검출 방법에 관한 것이다.
무선 통신 기술의 발달에 따라, 전자기기에게 무선으로 전력을 공급하는 무선 전력 송수신 기술에 대한 관심이 높아지고 있다. 이러한 무선 전력 송수신 기술은 휴대 단말의 배터리 충전뿐만 아니라, 가정용 전자제품에 대한 전력 공급, 전기자동차나 지하철에 대한 전력 공급 등에도 다양하게 적용될 수 있다.
무선 전력 송수신 기술은 자기 유도의 원리를 이용한다. 이때, 전력 송수신의 효율을 높이기 위하여 무선 전력 송신 장치의 송신 코일과 무선 전력 수신 장치의 수신 코일이 정렬될 필요가 있다. 만약, 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치 사이에 이물질(Foreign Object, FO)이 존재하면, 전력 송수신의 효율이 낮아질 뿐만 아니라, 무선 전력 송신 장치와 이물질이 닿는 영역 주변의 온도가 상승하여 사용자의 화상 또는 화재를 초래할 우려가 있다.
이러한 이물질의 대표적인 예는 디스크(disc) 형상의 동전, 수은전지, 링(ring) 형상의 액세서리, 호일(foil) 타입의 얇은 금속판 등이며, 철이나 알루미늄 소재의 이물질이 특히 문제가 된다.
일반적으로, 무선 전력 송신 장치는 무선 전력 수신 장치의 존재 여부를 판별하기 위한 핑(ping) 신호를 주기적으로 송출하고, 무선 전력 수신 장치가 존재하는 경우 식별 및 설정(Identification 및 configuration) 과정을 거친 후, 무선 전력 수신 장치에게 전력을 전송(power transfer)한다.
전력을 전송하는 동안, 무선 전력 송신 장치는 이물질로 인한 전력 손실(power loss)량을 계산하며, 전력 손실량이 소정 수준 이상인 경우 이물질이 존재하는 것으로 판단하고, 전력 전송을 중단할 수 있다. 또는, 전력을 전송하는 동안, 무선 전력 송신 장치는 표면의 온도를 검출하며, 온도가 소정 수준 이상으로 상승한 경우 이물질이 존재하는 것으로 판단하고, 전력 전송을 중단할 수도 있다.
다만, 이러한 방법에 따를 경우, 이물질을 검출하는 시기가 늦어져 이미 발열이 발생하며, 충전 효율이 낮아진 후 전력 전송을 중단하게 된다. 또한, 무선 전력 수신 장치로부터 수신 전력 정보를 받지 못하는 경우에는, 충전 효율이 낮은 상태로 계속하여 전력을 전송하는 문제가 있다. 또한, 무선 전력 수신 장치가 존재하지 않는 경우에도 계속적인 핑 신호의 송출로 인하여 무선 전력 송신 장치가 발열되는 문제가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 무선 충전 시스템에 포함되는 무선 전력 송신 장치의 이물질 검출 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 이물질 검출 방법은 무선 전력 수신 장치를 감지하기 위한 핑(Ping) 신호를 주기적으로 출력하는 단계, 상기 핑 신호에 대한 입력 전류를 감지하는 단계, 감지된 입력 전류를 미리 설정된 전류 값과 비교하는 단계, 그리고 복수의 핑 신호에 대하여 감지된 입력 전류가 상기 미리 설정된 전류값을 초과하면, 상기 무선 전력 송신 장치의 표면 상에 이물질이 존재하는 것으로 판단하는 단계를 포함한다.
상기 복수의 핑 신호는 2회 이상 연속되는 복수의 핑 신호일 수 있다.
상기 감지된 입력 전류가 상기 미리 설정된 전류 값의 1.3배 이상인 경우, 상기 무선 전력 송신 장치의 표면 상에 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
상기 미리 설정된 전류 값은, 상기 무선 전력 송신 장치의 표면 상에 이물질이 존재하지 않을 경우 핑 신호에 대하여 감지될 것으로 예상되는 입력 전류일 수 있다.
이물질이 존재하는 것으로 판단되는 경우, 이물질 검출 안내부에게 알람 메시지를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이물질 검출 안내부는 무선전력송신장치에 구비된 디스플레이일 수 있고, 무선전력수신장치에 구비된 디스플레이가 될수 있다. 예를 들면 사용자 휴대단말기의 디스플레이나 차량에 배치된 송신기의 경우 차량용 디스플레이나 스피커로 안내될 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치는 입력 전류를 감지하는 전류 센서, 입력 전류를 교류 파형으로 변환하는 인버터, 상기 인버터에 의하여 구동되는 공진 회로, 그리고 상기 인버터를 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 전류 센서는 무선 전력 수신 장치를 감지하기 위하여 주기적으로 출력되는 핑(Ping) 신호에 대한 입력 전류를 감지하고, 상기 제어부는 감지된 입력 전류를 미리 설정된 전류 값과 비교하고, 복수의 핑 신호에 대하여 감지된 입력 전류가 상기 미리 설정된 전류값을 초과하면 이물질이 존재하는 것으로 판단한다.
상기 복수의 핑 신호는 2회 이상 연속되는 복수의 핑 신호일 수 있다.
상기 제어부는, 이물질이 존재하는 것으로 판단되는 경우 이물질 검출 안내부에게 알람 메시지를 전송하는 것으로 설정될 수 있다.
상기 제어부는, 이물질이 존재하는 것으로 판단되는 경우 핑 신호의 출력 또는 전력의 전송을 멈추도록 상기 인버터를 제어할 수 있다.
상기 인버터는 하프 브릿지 인버터(half-bridge inverter) 또는 풀 브릿지 인버터(full-bridge inverter)일 수 있다.
상기 제어부는, PWM(pulse width modulation) 방식을 이용하여 상기 인버터를 제어할 수 있다.
상기 공진 회로는 적어도 하나의 일차 코일 및 캐패시터를 포함할 수 있다.
상기 공진 회로는 세 개의 일차 코일을 포함할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 무선 전력 송신 방법은 무선 전력 수신 장치를 감지하기 위하여 주기적으로 핑(ping) 신호를 출력하는 단계, 상기 핑 신호를 출력하는 동안 상기 무선 전력 송신 장치 상에 이물질이 존재하는지를 검출하는 단계, 상기 이물질을 검출하면, 외부 장치에게 알람 메시지를 전송하는 단계, 상기 무선 전력 수신 장치를 검출하면, 상기 무선 전력 수신 장치로의 전력 전송을 위한 설정을 수행하는 단계, 그리고 상기 무선 전력 수신 장치에게 전력을 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 전력 전송을 시작하기 전 단계에서도 무선 전력 송신 장치 상에 존재하는 이물질을 높은 감도로 검출할 수 있다. 이에 따라, 무선 충전의 효율을 높일 수 있으며, 이물질로 인한 사용자의 저온 화상을 방지할 수 있다. 또한, 이물질로 인하여 무선 전력 송신 장치의 표면이 장시간 고온으로 지속되는 현상을 방지하여, 무선 전력 송신 장치의 내구성을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 무선 충전 시스템의 블록도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따라 정렬된 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 수신 장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 회로도의 일 예이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 회로도의 다른 예이다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 무선 전력 전송 방법을 나타내는 순서도이다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 이물질 검출 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 이물질 감지 방법을 시뮬레이션하기 위하여 사용된 송신 코일의 예이다.
도 9는 표면 상에 이물질이 존재하지 않는 경우의 핑 신호에 대한 입력 전류를 측정한 그래프이다.
도 10은 표면 상에 무선 전력 수신 장치가 놓인 경우의 입력 전류를 측정한 그래프이다.
도 11은 도 8의 라인 1(L1) 상에 10원 동전을 올린 경우의 핑 신호에 대한 입력 전류를 측정한 그래프이다.
도 12는 도 8의 라인 1 상에 500원 동전을 올린 경우의 핑 신호에 대한 입력 전류를 측정한 그래프이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 무선 충전 시스템의 블록도를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 무선 충전 시스템(10)은 전원(100), 무선 전력 송신 장치(power transmitter, 200), 무선 전력 수신 장치(power receiver, 300) 및 부하단(load, 400)를 포함한다.
무선 전력 송신 장치(200)는 전원(100)에 연결되며, 전원(100)으로부터 전력을 수신한다. 그리고, 무선 전력 송신 장치(200)는 무선 전력 수신 장치(300)에게 무선으로 전력을 송신한다. 이때, 무선 전력 송신 장치(200)는 전자기 유도(electromagnetic induction) 방식을 이용하여 전력을 송신할 수 있다. 이를 위하여, 무선 전력 송신 장치(200)는 전력 변환부(power conversion unit, 210) 및 제어부(communication/control unit, 220)를 포함할 수 있다. 전력 변환부(210)는 전원(100)으로부터 입력 받은 전기 에너지(electrical energy)를 전력 신호(power signal)로 변환한다. 여기서, 전력 신호는 진동 자기장(oscillating magnetic field)을 의미할 수 있다. 이를 위하여, 전력 변환부(210)는 적어도 하나의 송신 코일(primary coil)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 송신 코일은 3개의 송신 코일(Lprimary(LP), LLeft(LL), LRight(LR))을 포함할 수 있다. 그리고, 제어부(220)는 무선 전력 송신 장치(200)의 전력 전송을 제어한다. 예를 들어, 제어부(220)는 무선 전력 수신 장치(300)가 요청하는 수준으로 전송 전력을 조절할 수 있다.
무선 전력 수신 장치(300)는 무선 전력 송신 장치(200)로부터 무선으로 전력을 수신한다. 그리고, 무선 전력 수신 장치(300)는 수신한 전력을 부하단(400)에게 공급한다. 이를 위하여, 무선 전력 수신 장치(300)는 전력 수신부(power pickup unit, 310) 및 제어부(communication/control unit, 320)를 포함할 수 있다. 전력 수신부(310)는 무선 전력 송신 장치(200)로부터 수신한 전력 신호를 전기 에너지로 변환한다. 이를 위하여, 전력 수신부(310)는 수신 코일(secondary coil)을 포함할 수 있다. 그리고, 제어부(320)는 무선 전력 수신 장치(300)의 전력 전송을 제어한다. 예를 들어, 제어부(320)는 부하단(400)에 적합한 수준으로 전송 전력을 조절할 수 있다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따라 정렬된 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 수신 장치를 나타내는 도면이다. 도 2의 무선 전력 송신 장치(1200) 및 무선 전력 수신 장치(1300)는 도 1의 무선 전력 송신 장치(200) 및 무선 전력 수신 장치(300)에 각각 대응한다.
도 2를 참조하면, 무선 전력 송신 장치(1200)는 차폐층(1210), 차폐층(1210) 상에 배치되는 코일층(1220) 및 코일층(1220) 상에 배치되는 표면층(1230)을 포함한다. 코일층(1220)은 송신 코일 또는 일차 코일(primary coil)과 혼용될 수 있으며, 표면층(1230)은 인터페이스 표면(interface surface)과 혼용될 수 있다. 코일층(1220)은 평면 상에 스파이럴(spiral) 또는 헬리컬(helical) 형상으로 권선(wire wound)된 적어도 하나의 코일을 포함할 수 있으며, 각 코일은 라운드(round) 형상, 레이스트랙(racetrack) 형상, 직사각형(rectangular) 형상, 삼각형 형상(triangular), 모서리가 둥근 다각형 형상 등일 수 있다. 코일층(1220)과 표면층(1230)은 소정 간격으로 이격될 수 있다. 코일층(1220)은 적어도 하나의 코일을 포함할 수 있다. 예를 들면, 코일층(1220)은 단일의 송신 코일, 나란히 배치된 두 개의 송신 코일, 또는 나란히 배치된 두 개의 송신 코일(LL, LR) 상에 적층된 하나의 송신 코일(LP)을 포함할 수 있다.
그리고, 무선 전력 수신 장치(1300)는 차폐층(1310), 차폐층(1310) 상에 배치되는 코일층(1320) 및 코일층(1320) 상에 배치되는 표면층(1330)을 포함한다. 코일층(1320)은 수신 코일 또는 이차 코일(secondary coil)과 혼용될 수 있으며, 표면층(1330)은 인터페이스 표면(interface surface)과 혼용될 수 있다. 코일층(1320)은 평면 상에 스파이럴(spiral) 또는 헬리컬(helical) 형상으로 권선(wire wound)된 적어도 하나의 코일을 포함할 수 있으며, 각 코일은 라운드(round) 형상, 레이스트랙(racetrack) 형상, 직사각형(rectangular) 형상, 삼각형 형상(triangular), 모서리가 둥근 다각형 형상 등일 수 있다. 코일층(1320)과 표면층(1330)은 소정 간격으로 이격될 수 있다.
무선 충전을 위하여, 무선 전력 송신 장치(1200)의 표면층(1230)과 무선 전력 수신 장치(1300)의 표면층(1330)은 서로 마주보며, 코일층(1220)과 코일층(1320)은 서로 대응하는 위치에 정렬될 수 있다.
만약, 무선 전력 송신 장치(1200)의 표면층(1230) 상에 이물질(foreign object, FO)이 존재하는 경우, 무선 전력 송신 장치(1200)는 이를 검출할 필요가 있다. 일반적으로, 무선 전력 송신 장치(1200)는 전력 전송(power transfer) 단계에서 수학식 1을 이용하여 이물질을 검출할 수 있다.
[수학식 1]
FOloss=PTX-PTXloss-PRX
여기서, PTX는 무선 전력 송신 장치(1200)가 송신하는 전력이고, PRX는 무선 전력 수신 장치(1300)가 수신하는 전력이며, PTXloss는 전력 전송 시 발생하는 미리 예상된 손실 값이다. 무선 전력 송신 장치(1200)는 FOloss가 임계값(Pfod _ th), 예를 들면 250 내지 350mW를 초과하는 경우, 무선 전력 송신 장치(1200) 상에 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 다만, 이러한 방법에 따를 경우 이물질 검출의 감도가 낮으며, 전력 전송을 수행하는 과정에서 이물질을 검출하는 것이므로 전력 전송의 효율이 낮아지는 문제가 있다.
따라서, 무선 전력 송신 장치(1200) 상의 이물질을 전력 전송 단계 이전에 미리 감지하여 표면층(1230)의 온도가 상승하는 것을 방지하고, 무선 충전의 효율을 높일 필요가 있다. 이러한 방법은 무선 전력 수신 장치가 수신 전력 정보를 보내주지 않거나, 무선 전력 수신 장치가 무선 전력 송신 장치 상에 놓이지 않은 경우의 이물질 검출 방법으로 유용하다. 이하, 본 발명의 실시예에 따라 이물질을 검출하는 방법을 설명한다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 블록도이고, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 회로도의 일 예이고, 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 회로도의 다른 예이다.
도 3 내지 5를 참조하면, 무선 전력 송신 장치(200)는 전류 센서(210-1), 인버터(210-2), 공진 회로(resonant circuit, 210-3) 및 제어부(220)를 포함한다.
전류 센서(210-1)는 인버터(210-2)에 입력되는 입력 전류를 감지하며, 이를 제어부(220)에게 전달한다. 본 명세서에서, 전류 센서(210-1)는 감지부와 혼용될 수 있다.
인버터(210-2)는 입력되는 DC 전류를 AC 파형으로 변환하여, 공진 회로(210-3)를 구동한다. 인버터(210-2)는 도 4와 같은 하프 브릿지 인버터(half bridge inverter) 또는 도 5와 같은 풀 브릿지 인버터(full bridge inverter)일 수 있다. 도 4 내지 도 5에서는 각각 하프 브릿지 인버터 및 풀 브릿지 인버터의 일부 구조만을 도시하고 있으나, 일반적으로 공지된 하브 브릿지 인버터 및 풀 브릿지 인버터가 적용될 수 있다.
공진 회로(210-3)는 직렬 연결된 일차 코일부 및 캐패시터(CP)를 포함한다. 일차 코일부는 병렬 연결된 적어도 하나의 일차 코일을 포함할 수 있다. 도 4 내지 5에서는 공진 회로(210-3)의 일 예로 3개의 일차 코일(예, LP, LL, LR)을 포함하는 것으로 도시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
전류 센서(210-1), 인버터(210-2) 및 공진 회로(210-3)는 도 1의 무선 전력 송신 장치(200)의 전력 변환부(210)에 포함될 수 있다.
제어부(220)는 무선 전력 수신 장치로부터 메시지를 수신하고, 이를 디코딩하며, 전력 전송을 제어한다. 특히, 제어부(220)는 전류 센서(210-1)가 출력하는 값을 이용하여 인버터(210-2)를 제어한다.
본 발명의 한 실시예에 따르면, 전류 센서(210-1)는 주기적으로 출력되는 핑(Ping) 신호에 대한 입력 전류를 감지한다. 여기서, 핑 신호는 무선 전력 수신 장치를 감지하기 위하여 무선 전력 송신 장치가 출력하는 신호이다. 그리고, 입력 전류는 인버터(210-2)에 입력되는 전류를 의미한다.
제어부(220)는 전류 센서(210-1)에 의하여 감지된 입력 전류를 미리 설정된 전류 값과 비교하며, 복수의 핑 신호에 대하여 감지된 입력 전류가 미리 설정된 전류값을 초과하면, 무선 전력 송신 장치(200)의 표면 상에 이물질이 존재하는 것으로 판단한다.
무선 전력 송신 장치(200) 상에 이물질이 존재하는 것으로 판단한 경우, 제어부(220)는 이물질 검출 안내부에게 알람 메시지를 전송하거나, 인버터(210-2)를 제어하여 핑 신호의 출력 또는 전력의 전송을 멈추도록 설정될 수 있다. 이때, 제어부(220)는 PWM(pulse width modulation) 방식을 이용하여 인버터(210-2)를 제어할 수 있다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 무선 전력 전송 방법을 나타내는 순서도이고, 도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 이물질 검출 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 무선 전력 송신 장치는 핑(Ping) 신호를 출력한다(S500). 핑 신호는 무선 전력 수신 장치를 감지하기 위하여 무선 전력 송신 장치가 주기적으로 출력하는 신호이다. 핑 신호는 미리 설정된 주기, 예를 들면 400ms마다 출력될 수 있다. 핑 신호는 소정의 피크 값을 가지는 신호일 수 있다.
무선 전력 송신 장치는 핑 신호를 출력하는 동안 무선 전력 송신 장치 상에 이물질이 존재하는지를 검출한다(S510). 무선 전력 송신 장치가 이물질을 검출하는 과정은 도 7을 이용하여 상세히 설명한다. 도 7을 참조하면, 무선 전력 송신 장치가 핑 신호를 주기적으로 출력하며(S600), 핑 신호에 대한 입력 전류를 감지한다(S610). 입력 전류는 무선 전력 송신 장치에 포함되는 전류 센서에 의하여 감지될 수 있으며, 인버터에 입력되는 전류를 의미한다. 그리고, 무선 전력 송신 장치는 감지된 입력 전류를 미리 설정된 전류 값과 비교한다(S620). 여기서, 미리 설정된 전류 값은 무선 전력 송신 장치의 표면 상에 이물질이 존재하지 않을 경우 핑 신호에 대하여 감지될 것으로 예상되는 전류일 수 있다. 감지된 입력 전류와 미리 설정된 전류 값 간의 차이가 임계치 이하인 경우, 즉 정상 핑(normal ping)에 해당하는 경우, 무선 전력 송신 장치는 이물질이 존재하지 않는 것으로 판단하고 계속하여 핑 신호를 출력할 수 있다. 한편, 핑 신호에 대하여 감지된 입력 전류와 미리 설정된 전류 값 간의 차이가 임계치를 초과하는 경우, 즉 비정상 핑(abnormal ping)에 해당하는 경우, 비정상 핑의 횟수를 카운트한다(S630). 비정상 핑이 2회 이상 반복되는 경우(S640), 무선 전력 송신 장치는 표면 상에 이물질이 존재하는 것으로 판단한다(S650). 반면, 비정상 핑이 1회만 나타나는 경우, 무선 전력 송신 장치는 이물질이 존재하지 않는 것으로 판단하고 계속하여 핑 신호를 출력할 수 있다. 무선 전력 송신 장치 상에 동전 등의 이물질이 존재하는 경우, 핑 신호에 인가되는 전류는 바깥으로 빠져 나가지 못하고 무선 전력 송신 장치의 표면에 머물게 된다. 이에 따라, 핑 신호에 대하여 감지된 입력 전류는 예상되는 전류보다 높게 나타날 수 있다. 이때, 무선 전력 송신 장치는 핑 신호에 대하여 감지된 입력 전류가 2회 이상 연속하여 미리 설정된 전류 값을 초과하는 경우, 무선 전력 송신 장치의 표면 상에 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 여기서, 무선 전력 송신 장치는 핑 신호에 대하여 감지된 입력 전류가 미리 설정된 전류 값의 1.3배 이상인 경우, 무선 전력 송신 장치의 표면 상에 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 핑 신호에 대하여 감지된 입력 전류가 미리 설정된 전류 값의 1.3배 이상인 경우, 이러한 상태가 지속되면 무선 전력 송신 장치의 표면 온도가 급격히 상승하여 사용자의 화상 및 화재를 초래할 수 있기 때문이다.
도 7에서 설명한 방법에 따라 무선 전력 송신 장치가 이물질을 감지한 경우, 무선 전력 송신 장치는 이물질 검출 안내부에게 알람 메시지를 전송한다(S520). 이물질 검출 안내부는 무선 전력 수신 장치가 포함되는 휴대 단말, 차량에 장착된 전자 장치, 홈 네트워크에 연결된 전자 장치, 디스플레이 장치, 스피커 장치 등일 수 있다. 이물질 검출 안내부는 이물질에 대한 알람 메시지를 음성 또는 화면을 통하여 출력할 수 있다. 이에 따라, 사용자는 무선 전력 송신 장치 상의 이물질을 제거할 수 있다.
이후, 무선 전력 송신 장치는 계속하여 핑 신호를 출력하고(S530), 무선 전력 수신 장치를 검출한다(S540). 무선 전력 송신 장치는 핑 신호에 대한 입력 전류를 감지함으로써 무선 전력 수신 장치를 검출할 수 있다.
그리고, 무선 전력 송신 장치는 식별 및 설정 과정(Identification & configuration phase)을 통하여 무선 전력 수신 장치의 정보를 수집하며, 전력 전송을 위한 설정을 수행한다(S550). 그리고, 무선 전력 송신 장치는 무선 전력 수신 장치에게 전력을 전송한다(S560).
도 6 내지 7에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치는 전력 전송 과정(power transfer phase) 이전에 무선 전력 송신 장치 상의 이물질을 감지하고, 이물질 검출 안내부에게 알람 메시지를 전송한다. 이에 따라, 충전 시작 전에 무선 전력 송신 장치의 표면 온도가 높아지는 현상을 방지할 수 있으며, 무선 충전의 효율을 높일 수 있다.
이하, 본 발명의 한 실시예에 따른 이물질 감지 방법의 시뮬레이션 결과를 설명한다. 도 8에서 예시된 바와 같이, 두 개의 일차 코일(LL, LR)이 나란히 배치되고, 두 개의 일차 코일(LL, LR) 상에 나머지 하나의 일차 코일(LP)이 배치되는 송신 코일의 구조를 이용하여 시뮬레이션을 수행하였다. 이를 위하여, 3.5 내지 4.5V의 입력 전압을 인가하고, 5s 단위로 핑 신호가 출력되도록 설정하였다. 입력 전압의 값 및 회로 설계에 따라 핑 신호에 대한 입력 전류는 달라질 수 있다.
도 9는 표면 상에 이물질이 존재하지 않는 경우의 핑 신호에 대한 입력 전류를 측정한 그래프이고, 도 10은 표면 상에 무선 전력 수신 장치가 놓인 경우의 입력 전류를 측정한 그래프이며, 도 11은 도 8의 라인 1(L1) 상에 10원 동전을 올린 경우의 핑 신호에 대한 입력 전류를 측정한 그래프이고, 도 12는 도 8의 라인 1 상에 500원 동전을 올린 경우의 핑 신호에 대한 입력 전류를 측정한 그래프이다.
도 9를 참조하면, 무선 전력 송신 장치가 5s 단위로 핑 신호를 출력하는 경우, 일정한 피크 값을 가지는 주기적인 입력 전류가 측정되었다.
도 10을 참조하면, 무선 전력 송신 장치가 핑 신호를 출력하는 경우, 무선 전력 송신 장치 상에 이물질이나 무선 전력 수신 장치가 놓이기 전에는 일정한 피크 값을 가지는 입력 전류가 측정되었다. 그러나, 무선 전력 송신 장치 상에 무선 전력 수신 장치가 놓인 후에는 입력 전류가 크게 상승한 후, 그 값을 지속적으로 유지하였다. 이는 무선 전력 수신 장치가 무선 전력 송신 장치에게 자신의 정보를 송신하고, 이에 따라 식별 및 설정 과정(identification & configuration) 과정이 진행되기 때문이다.
도 11을 참조하면, 무선 전력 송신 장치가 핑 신호를 출력하는 경우, 동전이 놓이기 전에는 600mA의 피크 값을 가지는 입력 전류가 측정되었다. 그러나, 10원 동전이 올려진 후 1400mA의 피크 값을 가지는 입력 전류가 반복하여 측정되었다.
도 12를 참조하면, 무선 전력 송신 장치가 핑 신호를 출력하는 경우, 동전이 놓이기 전에는 600mA의 피크 값을 가지는 입력 전류가 측정되었다. 그러나, 500원 동전이 올려진 후 4000mA의 피크 값을 가지는 입력 전류가 반복하여 측정되었다.
이와 같이, 무선 전력 송신 장치 상에 이물질이 놓이는 경우, 핑 신호에 대한 입력 전류가 예상되는 전류 값보다 높게 측정됨을 알 수 있다. 이를 이용하여 무선 전력 송신 장치의 이물질을 검출할 수 있으며, 사용자에게 알릴 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (15)

  1. 무선 전력 송신 장치의 이물질 검출 방법에 있어서,
    무선 전력 수신 장치를 감지하기 위한 핑(Ping) 신호를 주기적으로 출력하는 단계,
    상기 핑 신호에 대한 입력 전류를 감지하는 단계,
    감지된 입력 전류를 미리 설정된 전류 값과 비교하는 단계, 그리고
    복수의 핑 신호에 대하여 감지된 입력 전류가 상기 미리 설정된 전류값을 초과하면, 상기 무선 전력 송신 장치의 표면 상에 이물질이 존재하는 것으로 판단하는 단계
    를 포함하는 이물질 검출 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 핑 신호는 2회 이상 연속되는 복수의 핑 신호인 이물질 검출 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 감지된 입력 전류가 상기 미리 설정된 전류 값의 1.3배 이상인 경우, 상기 무선 전력 송신 장치의 표면 상에 이물질이 존재하는 것으로 판단하는 이물질 검출 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 미리 설정된 전류 값은, 상기 무선 전력 송신 장치의 표면 상에 이물질이 존재하지 않을 경우 핑 신호에 대하여 감지될 것으로 예상되는 입력 전류인 이물질 검출 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    이물질이 존재하는 것으로 판단되는 경우, 이물질 검출 안내부에게 알람 메시지를 전송하는 단계
    를 더 포함하는 이물질 검출 방법.
  6. 입력 전류를 감지하는 전류 센서,
    입력 전류를 교류 파형으로 변환하는 인버터,
    상기 인버터에 의하여 구동되는 공진 회로, 그리고
    상기 인버터를 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 전류 센서는 무선 전력 수신 장치를 감지하기 위하여 주기적으로 출력되는 핑(Ping) 신호에 대한 입력 전류를 감지하고,
    상기 제어부는 감지된 입력 전류를 미리 설정된 전류 값과 비교하고, 복수의 핑 신호에 대하여 감지된 입력 전류가 상기 미리 설정된 전류값을 초과하면 이물질이 존재하는 것으로 판단하는
    무선 전력 송신 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 핑 신호는 2회 이상 연속되는 복수의 핑 신호인 무선 전력 송신 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는, 이물질이 존재하는 것으로 판단되는 경우 이물질 검출 안내부에게 알람 메시지를 전송하는 것으로 설정되는 무선 전력 송신 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는, 이물질이 존재하는 것으로 판단되는 경우 핑 신호의 출력 또는 전력의 전송을 멈추도록 상기 인버터를 제어하는 무선 전력 송신 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 인버터는 하프 브릿지 인버터(half-bridge inverter) 또는 풀 브릿지 인버터(full-bridge inverter)인 무선 전력 송신 장치.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는, PWM(pulse width modulation) 방식을 이용하여 상기 인버터를 제어하는 무선 전력 송신 장치.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 공진 회로는 적어도 하나의 일차 코일 및 캐패시터를 포함하는 무선 전력 송신 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 공진 회로는 세 개의 일차 코일을 포함하는 무선 전력 송신 장치.
  14. 무선 전력 송신 장치의 무선 전력 송신 방법에 있어서,
    무선 전력 수신 장치를 감지하기 위하여 주기적으로 핑(ping) 신호를 출력하는 단계,
    상기 핑 신호를 출력하는 동안 상기 무선 전력 송신 장치 상에 이물질이 존재하는지를 검출하는 단계,
    상기 이물질을 검출하면, 외부 장치에게 알람 메시지를 전송하는 단계,
    상기 무선 전력 수신 장치를 검출하면, 상기 무선 전력 수신 장치로의 전력 전송을 위한 설정을 수행하는 단계, 그리고
    상기 무선 전력 수신 장치에게 전력을 전송하는 단계
    를 포함하는 무선 전력 송신 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 이물질이 존재하는지를 검출하는 단계는,
    상기 핑 신호에 대하여 인버터에 입력되는 입력 전류를 감지하는 단계,
    감지된 입력 전류를 미리 설정된 전류 값과 비교하는 단계, 그리고
    복수의 핑 신호에 대하여 감지된 입력 전류가 상기 미리 설정된 전류값을 초과하면, 상기 무선 전력 송신 장치의 표면 상에 이물질이 존재하는 것으로 판단하는 단계
    를 포함하는 무선 전력 송신 방법.
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