WO2017034154A1 - Wireless power transmission device and method for controlling same - Google Patents

Wireless power transmission device and method for controlling same Download PDF

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WO2017034154A1
WO2017034154A1 PCT/KR2016/007638 KR2016007638W WO2017034154A1 WO 2017034154 A1 WO2017034154 A1 WO 2017034154A1 KR 2016007638 W KR2016007638 W KR 2016007638W WO 2017034154 A1 WO2017034154 A1 WO 2017034154A1
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WO
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wireless power
receiver
power
power transmitter
transmitter
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/007638
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French (fr)
Korean (ko)
Inventor
임성현
Original Assignee
엘지이노텍(주)
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters

Definitions

  • the present invention relates to a wireless charging technology, and more particularly, to a method for controlling a wireless power transmitter having a plurality of transmitters.
  • Wireless power transmission or wireless energy transfer is a technology that transmits electrical energy wirelessly from a transmitter to a receiver using the principle of induction of magnetic field, which is already used by electric motors or transformers using the electromagnetic induction principle in the 1800s. Since then, there have been attempts to transmit electrical energy by radiating electromagnetic waves such as radio waves and lasers. Electric toothbrushes and some wireless razors that we commonly use are actually charged with the principle of electromagnetic induction.
  • energy transmission using wireless may be classified into electromagnetic induction, electromagnetic resonance, and RF transmission using short wavelength radio frequency.
  • the electromagnetic induction method uses a phenomenon that magnetic flux generated at this time causes electromotive force to other coils when two coils are adjacent to each other and current flows through one coil, and is rapidly commercialized in small devices such as mobile phones. Is going on. Electromagnetic induction is capable of transmitting power of up to several hundred kilowatts (kW) and has high efficiency, but the maximum transmission distance is less than 1 centimeter (cm).
  • Electromagnetic resonant method is characterized by using an electric or magnetic field instead of using electromagnetic waves or current. Electromagnetic resonant method is hardly affected by the electromagnetic wave problem has the advantage that it is safe for other electronic devices or the human body. On the other hand, it can be utilized only in limited distances and spaces, and has a disadvantage in that energy transmission efficiency is rather low.
  • Short-wavelength wireless power transmission schemes implies, RF transmission schemes—utilize the fact that energy can be transmitted and received directly in the form of RadioWave.
  • This technology is a wireless power transmission method of the RF method using a rectenna, a compound word of an antenna and a rectifier (rectifier) refers to a device that converts RF power directly into direct current power.
  • the RF method is a technology that converts AC radio waves to DC and uses them. Recently, research on commercialization has been actively conducted as efficiency is improved.
  • Wireless power transfer technology can be used in various industries, such as the mobile, IT, railroad and consumer electronics industries.
  • the present invention has been devised to solve the above-mentioned limitations of the prior art, and an object of the present invention is to provide a wireless power transmission apparatus having a plurality of wireless power transmitters having excellent charging efficiency.
  • Another object of the present invention is to provide a wireless power transmission apparatus for searching for a wireless power transmitter having excellent charging efficiency.
  • an apparatus for transmitting power wirelessly may include a first sensor configured to detect a position of the receiver on a charging pad; A multiplexer for multiplexing and supplying power to at least one wireless power transmitter corresponding to the position of the receiver; And a power converter configured to control the multiplexed power based on power transmission efficiency for each of the at least one wireless power transmitter.
  • 1 to 4 are diagrams for schematically explaining the operating principle of electromagnetic induction and electromagnetic resonance.
  • FIG. 5 is a system configuration diagram illustrating a wireless power transmission method of the electromagnetic resonance method according to an embodiment.
  • FIG. 6 is a view for explaining the type and characteristics of the wireless power transmitter in the electromagnetic resonance method according to the embodiment.
  • FIG. 7 is a view for explaining the type and characteristics of the wireless power receiver in the electromagnetic resonance method according to the embodiment.
  • FIG. 8 is an equivalent circuit diagram of a wireless power transmission system in an electromagnetic resonance method according to an embodiment.
  • FIG. 9 is a state transition diagram illustrating a state transition procedure of a wireless power transmitter in an electromagnetic resonance method according to an embodiment.
  • FIG. 10 is a state transition diagram of a wireless power receiver supporting an electromagnetic resonance method according to an embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram for describing an operating area of a wireless power receiver according to a rectifier output voltage in an electromagnetic resonance method according to an embodiment.
  • FIG. 12 is a view for explaining a wireless charging system of the electromagnetic induction method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a state transition diagram of a wireless power transmitter supporting the electromagnetic induction scheme according to the embodiment.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a wireless power system including a plurality of transmitters and charging in a magnetic induction manner.
  • 15 to 20 are views illustrating various forms of coils according to embodiments.
  • 21 is a block diagram of a wireless power transmission apparatus including a plurality of wireless power transmitters to which the present invention is applied, according to an embodiment.
  • FIG. 22 is a block diagram illustrating the wireless power transmitter of FIG. 21.
  • 23 (a) and 23 (b) are examples of pulse signals for searching for a wireless power transmitter having excellent charging efficiency.
  • 24 is a diagram illustrating an example of a wireless power transmission apparatus for adjusting wireless power.
  • 25 is a diagram illustrating an apparatus for transmitting wireless power according to another embodiment of the present invention.
  • An apparatus for transmitting power wirelessly includes a first sensor for detecting a position of the receiver on a charging pad, a multiplexer for multiplexing and supplying power to at least one wireless power transmitter corresponding to the position of the receiver; The multiplexed power may be controlled based on power transmission efficiency of at least one wireless power transmitter.
  • the apparatus for transmitting wireless power on the wireless power system is a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a transmitter, a transmitter, a transmitter, a transmitter, a transmitter, A wireless power transmitter, a wireless power transmitter, and the like will be used interchangeably.
  • a wireless power receiver a wireless power receiver, a wireless power receiver, a wireless power receiver, a wireless power receiver, a receiver terminal, a receiver, a receiver, a receiver Or the like can be used in combination.
  • the wireless power transmitter according to the present invention may be configured in a pad form, a cradle form, an access point (AP) form, a small base station form, a stand form, a ceiling embed form, a wall mount form, a vehicle embed form, a vehicle mount form, and the like.
  • the transmitter of may transmit power to a plurality of wireless power receiver at the same time.
  • the wireless power transmitter may provide at least one wireless power transmission scheme (eg, electromagnetic induction scheme, electromagnetic resonance scheme, etc.).
  • at least one wireless power transmission scheme eg, electromagnetic induction scheme, electromagnetic resonance scheme, etc.
  • the wireless power transmission scheme may use various wireless power transmission standards based on an electromagnetic induction scheme in which a magnetic field is generated in the power transmitter coil and charged using an electromagnetic induction principle in which electricity is induced in the receiver coil under the influence of the magnetic field.
  • the electromagnetic induction wireless power transmission standard may include an electromagnetic induction wireless charging technology defined by the Wireless Power Consortium (WPC) or / and the Power Matters Alliance (PMA).
  • the wireless power transmission method may use an electromagnetic resonance method of transmitting power to a wireless power receiver located at a short distance by tuning a magnetic field generated by a transmission coil of the wireless power transmitter to a specific resonance frequency.
  • the electromagnetic resonance method may include a wireless charging technology of a resonance method defined in A4WP (Alliance for Wireless Power) which is a wireless charging technology standard apparatus.
  • the wireless power transmission method may use an RF wireless power transmission method that transmits power to a wireless power receiver located at a far distance by putting low power energy on an RF signal.
  • the wireless power transmitter according to the present invention may be designed to support at least two or more wireless power transmission methods of the electromagnetic induction method, the electromagnetic resonance method, and the RF wireless power transmission method.
  • the wireless power transmitter may be adaptively used for the wireless power receiver based on the type, state, power required of the wireless power receiver, as well as the wireless power transmission scheme supported by the wireless power transmitter and the wireless power receiver. Can be determined.
  • the wireless power receiver may be provided with at least one wireless power transmission scheme, and may simultaneously receive wireless power from two or more wireless power transmitters.
  • the wireless power transmission method may include at least one of the electromagnetic induction method, the electromagnetic resonance method, and the RF wireless power transmission method.
  • the wireless power receiver includes a mobile phone, a smart phone, a laptop computer, a digital broadcasting terminal, a personal digital assistant (PDA), a portable multimedia player (PMP), navigation, and an MP3 player. It may be mounted on a small electronic device such as an electric toothbrush, an electronic tag, a lighting device, a remote control, a fishing bobber, and the like, but is not limited thereto.
  • the wireless power receiver according to another embodiment of the present invention may be mounted in a vehicle, an unmanned aerial vehicle, an air drone, or the like.
  • 1 to 4 are diagrams for schematically explaining the operating principle of electromagnetic induction and electromagnetic resonance according to the embodiment.
  • the wireless power transmission system may include a power source 100, a wireless power transmitter 200, a wireless power receiver 300, and a load terminal 400.
  • the power source 100 may be included in the wireless power transmitter 200, but is not limited thereto.
  • the apparatus 200 for transmitting power wirelessly may include a transmission induction coil 210 and a transmission resonance coil 220.
  • the wireless power receiver 300 may include a reception resonance coil 310, a reception induction coil 320, and a rectifier 330.
  • Both ends of the power source 100 may be connected to both ends of the transmission induction coil 210.
  • the transmission resonant coil 220 may be disposed at a predetermined distance from the transmission induction coil 210.
  • the reception resonance coil 310 may be disposed at a predetermined distance from the reception induction coil 320.
  • Both ends of the receiving induction coil 320 may be connected to both ends of the rectifier 330, and the load terminal 400 may be connected to both ends of the rectifier 330.
  • the load stage 400 may be included in the wireless power receiver 300.
  • the power generated by the power source 100 is delivered to the wireless power transmitter 200, and the power delivered to the wireless power transmitter 200 resonates with the wireless power transmitter 200 by a resonance phenomenon.
  • the resonance frequency values may be transmitted to the same wireless power receiver 300.
  • the transmitting device and the receiving device may transmit power in an inductive or resonant manner by using one transmitting / receiving coil.
  • the power source 100 may generate AC power having a predetermined frequency and transmit the generated AC power to the wireless power transmitter 200.
  • the transmission induction coil 210 and the transmission resonant coil 220 may be inductively coupled. That is, the alternating current is generated by the alternating current power supplied from the power source 100, and the alternating current is also transmitted to the transmitting resonance coil 220 physically spaced by the electromagnetic induction by the alternating current. Can be derived. Alternatively, a power source may be connected directly to the transmission resonant coil to allow current to flow.
  • the power delivered to the transmission resonant coil 220 may be transmitted to the wireless power receiver 300 having the same resonance frequency by the resonance using the wireless power transmitter 200 and the frequency resonance scheme.
  • Power may be transferred by resonance between two impedance matched LC circuits. Such resonance power transmission enables power transmission with higher transmission efficiency over longer distances than power transmission by electromagnetic induction.
  • the reception resonance coil 310 may receive power transmitted from the transmission resonance coil 220 by using the frequency resonance method.
  • An AC current may flow in the reception resonant coil 310 due to the received power, and the power delivered to the reception resonant coil 310 may be inductively coupled to the reception resonant coil 310 by electromagnetic induction. Can be delivered.
  • Power delivered to the receiving induction coil 320 may be rectified through the rectifying unit 330 and transferred to the load stage 400.
  • the transmission induction coil 210, the transmission resonance coil 220, the reception resonance coil 310, and the reception induction coil 320 may have any one of a spiral or a helical structure.
  • the present invention is not limited thereto.
  • the transmit resonant coil 220 and the receive resonant coil 310 may be resonantly coupled to enable power transmission at a resonant frequency.
  • the power transmission efficiency between the wireless power transmitter 200 and the wireless power receiver 300 may be greatly improved.
  • the above wireless power transmission system has described power transmission by the resonant frequency method.
  • the wireless power transmitter 200 has one transmission induction coil 210 and one transmission resonance coil 220, but the present disclosure is not limited thereto, and the plurality of transmission induction coils 210 may be used. ) And a plurality of transmission resonant coils 220. Detailed examples will be described later.
  • Embodiments of the present invention can be applied to power transmission by the electromagnetic induction method in addition to the resonance frequency method.
  • the reception when the wireless power transmission system performs power transmission based on electromagnetic induction, the reception includes the transmission resonant coil 220 and the wireless power receiver 300 included in the wireless power transmitter 200.
  • the resonant coil 310 may be omitted.
  • Quality factor and coupling coefficient may have important meanings in wireless power transmission. That is, the power transmission efficiency may have a proportional relationship with each of the quality index and the coupling coefficient. Therefore, as the value of at least one of the quality index and the coupling coefficient increases, power transmission efficiency may be improved.
  • the quality factor may refer to an index of energy that may be accumulated in the vicinity of the wireless power transmitter 200 or the wireless power receiver 300.
  • the quality factor may vary depending on the operating frequency w, the shape, dimensions, materials, and the like of the coil.
  • the quality index can be represented by the following equation.
  • L is the inductance of the coil
  • R is the resistance corresponding to the amount of power loss generated in the coil itself.
  • the quality factor may have an infinite value from 0, and as the quality index increases, power transmission efficiency between the wireless power transmitter 200 and the wireless power receiver 300 may be improved.
  • Coupling Coefficient refers to the degree of magnetic coupling between the transmitting coil and the receiving coil and has a range of 0 to 1.
  • Coupling coefficient may vary according to the relative position or distance between the transmitting coil and the receiving coil.
  • 2 is an equivalent circuit diagram of a transmission induction coil.
  • the transmission induction coil 210 may be composed of an inductor L1 and a capacitor C1, and may be configured as a circuit having appropriate inductance and capacitance values.
  • the transmission induction coil 210 may be configured as an equivalent circuit having both ends of the inductor L1 connected to both ends of the capacitor C1. That is, the transmission induction coil 210 may be configured as an equivalent circuit in which the inductor L1 and the capacitor C1 are connected in parallel.
  • the capacitor C1 may be a variable capacitor, and impedance matching may be performed as the capacitance of the capacitor C1 is adjusted.
  • Equivalent circuits of the transmit resonant coil 220, the receive resonant coil 310, and the receive induction coil 320 may also be the same as or similar to those shown in FIG. 2, but are not limited thereto.
  • FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of a power source and a wireless power transmission apparatus according to an embodiment.
  • the transmission induction coil 210 and the transmission resonant coil 220 may be formed of inductors L1 and L2 and capacitors C1 and C2 having inductance values and capacitance values, respectively.
  • FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of a wireless power receiver according to an embodiment.
  • the reception resonance coil 310 and the reception induction coil 320 may be formed of inductors L3 and L4 and capacitors C3 and C4 having inductance values and capacitance values, respectively.
  • the rectifier 330 may convert the DC power received from the reception induction coil 320 to DC power to transfer the converted DC power to the load terminal 400.
  • the rectifier 330 may include a rectifier and a smoothing circuit.
  • the rectifier may be a silicon rectifier and may be equivalent to the diode D1 as shown in FIG. 4, but is not limited thereto.
  • the rectifier may convert AC power received from the reception induction coil 320 to DC power.
  • the smoothing circuit may output the smooth DC power by removing the AC component included in the DC power converted by the rectifier.
  • the rectifying capacitor C5 may be used, but is not limited thereto.
  • the DC power transmitted from the rectifier 330 may be a DC voltage or a DC current, but is not limited thereto.
  • the load stage 400 can be any rechargeable battery or device that requires direct current power.
  • the load stage 400 may mean a battery.
  • the wireless power receiver 300 may be mounted on an electronic device that requires power, such as a mobile phone, a notebook, a mouse, and the like. Accordingly, the reception resonance coil 310 and the reception induction coil 320 may have a shape that matches the shape of the electronic device.
  • the wireless power transmitter 200 may exchange information with the wireless power receiver 300 using in band or out of band communication.
  • band communication may refer to a communication of exchanging information between the wireless power transmitter 200 and the wireless power receiver 300 using a signal having a frequency used for wireless power transmission.
  • the wireless power receiver 300 may further include a switch, and may or may not receive power transmitted from the wireless power transmitter 200 through a switching operation of the switch. Accordingly, the wireless power transmitter 200 may detect an on or off signal of a switch included in the wireless power receiver 300 by detecting the amount of power consumed by the wireless power transmitter 200.
  • the wireless power receiver 300 may change the amount of power consumed by the wireless power transmitter 200 by changing the amount of power absorbed by the resistor using a resistor and a switch.
  • the apparatus 200 for transmitting power wirelessly may acquire state information of the load terminal 400 by detecting a change in power consumed.
  • the switch and the resistive element can be connected in series.
  • the state information of the load stage 400 may include information about the current charge amount and the charge amount trend of the load stage 400.
  • the load stage 400 may be included in the wireless power receiver 300.
  • the switch when the switch is opened, the power absorbed by the resistive element becomes zero, and the power consumed by the wireless power transmitter 200 also decreases.
  • the wireless power transmitter 200 may detect power consumed by the wireless power transmitter 200 and perform digital communication with the wireless power receiver 300.
  • the apparatus 200 for transmitting power wirelessly may receive state information of the load terminal 400 according to the above operation and may transmit power appropriate thereto.
  • the wireless power transmitter 200 may include a resistor and a switch on the side of the wireless power transmitter 200 to transmit the state information of the wireless power transmitter 200 to the wireless power receiver 300.
  • the state information of the wireless power transmitter 200 may include the maximum amount of power that the wireless power transmitter 200 may transmit, and the wireless power receiver 300 that the wireless power transmitter 200 provides power. The number and the amount of available power of the wireless power transmission apparatus 200 may be included.
  • Out-of-band communication refers to a communication for exchanging information for power transmission by using a separate frequency band instead of a resonant frequency band.
  • Each of the wireless power transmitter 200 and the wireless power receiver 300 may be equipped with an out-of-band communication module so that information necessary for power transmission may be exchanged between the wireless power transmitter 200 and the wireless power receiver 300.
  • the out of band communication module may be mounted to the power source 100, but is not limited thereto.
  • the out-of-band communication module may use a short range communication method such as Bluetooth, Zigbee, WLAN, or Near Field Communication (NFC), but is not limited thereto.
  • the wireless transmission system is briefly illustrated and described. Hereinafter, the wireless transmission system will be described in more detail.
  • FIG. 5 is a system configuration diagram illustrating a wireless power transmission method of the electromagnetic resonance method according to an embodiment.
  • the wireless power transmission system may include a wireless power transmitter 500 and a wireless power receiver 600.
  • the wireless power transmitter 500 transmits wireless power to one wireless power receiver 600, but the wireless power transmitter 500 wirelessly transmits to a plurality of wireless power receivers 600.
  • the power may be transmitted, and the wireless power receiver 600 may be implemented to be capable of receiving wireless power simultaneously from the plurality of wireless power transmitters 500.
  • the wireless power transmitter 500 may transmit power to the wireless power receiver 600 by generating a magnetic field using a specific power transmission frequency, for example, a resonance frequency.
  • the wireless power receiver 600 may receive power by tuning to the same frequency as the power transmission frequency used by the wireless power transmitter 500.
  • the frequency used for power transmission may be a 6.78MHz band, but is not limited thereto.
  • Power transmitted by the wireless power transmitter 500 may be transferred to the wireless power receiver 600 which is in resonance with the wireless power transmitter 500.
  • the maximum number of wireless power receivers 600 that can receive power from one wireless power transmitter 500 includes the maximum transmit power level of the wireless power transmitter 500, the maximum power reception level of the wireless power receiver 600, the wireless It may be determined based on the physical structures of the power transmitter 500 and the wireless power receiver 600.
  • the wireless power transmitter 500 and the wireless power receiver 600 may perform bidirectional communication in a frequency band different from a frequency band (for example, a resonance frequency band) for wireless power transmission.
  • the bidirectional communication may use a half-duplex Bluetooth Low Energy (BLE) communication protocol, but is not limited thereto.
  • BLE Bluetooth Low Energy
  • the wireless power transmitter 500 and the wireless power receiver 600 may exchange characteristic and state information (eg, power negotiation information for power control) with each other through the bidirectional communication.
  • characteristic and state information eg, power negotiation information for power control
  • the wireless power receiver 600 may transmit predetermined power reception state information for controlling the power level received from the wireless power transmitter 500 to the wireless power transmitter 500 through bidirectional communication.
  • 500 may dynamically control the transmit power level based on the received power reception state information.
  • the wireless power transmitter 500 may not only optimize power transmission efficiency, but also prevent load damage due to over-voltage, and prevent unnecessary waste of power due to under-voltage. It can provide a function to.
  • the wireless power transmitter 500 performs a function of authenticating and identifying the wireless power receiver 600 through two-way communication, identifying an incompatible device or an unchargeable object, and identifying a valid load. You may.
  • the wireless power transmitter 500 includes a power supplier 510, a power conversion unit 520, a matching circuit 530, a transmission resonator 540, and a main controller. , 550, and a communication unit 560.
  • the communication unit may include a data transmitter and a data receiver.
  • the power supply unit 510 may supply a specific supply voltage to the power converter 520 under the control of the main controller 550.
  • the supply voltage may be a DC voltage or an AC voltage, but is not limited thereto.
  • the power converter 520 may convert the voltage received from the power supply 510 into a specific voltage under the control of the main controller 550.
  • the power converter 520 may include at least one of a DC / DC converter, an AC / DC converter, and a power amplifier.
  • the matching circuit 530 is a circuit that matches the impedance between the power converter 520 and the transmission resonator 540 to maximize power transmission efficiency.
  • the transmission resonator 540 may wirelessly transmit power using a specific resonance frequency according to the voltage applied from the matching circuit 530.
  • the wireless power receiver 600 includes a reception resonator 610, a rectifier 620, a DC-DC converter 630, a load 640, a main controller 650. ) And a communication unit 660.
  • the communication unit may include a data transmitter and a data receiver.
  • the reception resonator 610 may receive power transmitted by the transmission resonator 540 through a resonance phenomenon.
  • the rectifier 620 may convert an AC voltage applied from the receiver resonator 610 into a DC voltage.
  • the DC-DC converter 630 may convert the rectified DC voltage into a specific DC voltage required for the load 640.
  • the main controller 650 controls the operations of the rectifier 620 and the DC-DC converter 630 or generates characteristics and status information of the wireless power receiver 600 and controls the communication unit 660 to control the wireless power transmitter 500.
  • the characteristics and state information of the wireless power receiver 600 may be transmitted to.
  • the main controller 650 may control the operation of the rectifier 620 and the DC-DC converter 630 by monitoring the intensity of the output voltage and the current in the rectifier 620 and the DC-DC converter 630. have.
  • the intensity information of the monitored output voltage and current may be transmitted to the wireless power transmitter 500 through the communication unit 660.
  • the main controller 650 compares the rectified DC voltage with a predetermined reference voltage to determine whether it is an over-voltage state or an under-voltage state, and a system error state is detected according to the determination result. If so, the detection result may be transmitted to the wireless power transmitter 500 through the communication unit 660.
  • the main controller 650 when the main controller 650 detects a system error condition, the main controller 650 controls the operation of the rectifier 620 and the DC-DC converter 630 or blocks a predetermined overcurrent including a switch and / or a zener diode to prevent damage to the load.
  • the circuit may be used to control the power applied to the load 640.
  • the main controller 550 or 650 and the communication unit 560 or 660 of each of the transceivers are shown as being configured with different modules, respectively, which is just one embodiment, and another embodiment of the present invention. It should be considered that the main controller 550 or 650 and the communication unit 560 or 660 may each be configured as a single module.
  • a new wireless power receiver is added to a charging area during charging, a connection with a wireless power receiver being charged is released, charging of the wireless power receiver is completed, and the like. If an event is detected, a power redistribution procedure for the remaining charged wireless power receivers may be performed. In this case, the power redistribution result may be transmitted to the wireless power receiver (s) connected through the out-of-band communication.
  • FIG. 6 is a view for explaining the type and characteristics of the wireless power transmitter in the electromagnetic resonance method according to an embodiment.
  • the wireless power transmitter and the wireless power receiver may be classified into types and characteristics by class and category, respectively.
  • the type and characteristics of the wireless power transmitter can be largely identified through the following three parameters.
  • the wireless power transmitter may be identified by a rating determined according to the strength of the maximum power applied to the transmission resonator 540.
  • the rating of the wireless power transmitter is a predefined maximum input for each rating specified in the wireless power transmitter rating table (hereinafter, referred to as Table 1) below the maximum value of the power P TX_IN_COIL applied to the transmission resonator 540. It may be determined by comparing with the power P TX _IN_MAX .
  • P TX _IN_COIL may be an average real value calculated by dividing a product of voltage V (t) and current I (t) applied to the transmission resonator 540 for a unit time by a corresponding unit time.
  • the class of the wireless power transmitter may be determined as class 3.
  • the wireless power transmitter may be identified according to Minimum Category Support Requirements corresponding to the identified class.
  • the minimum category support requirement may be a supportable number of wireless power receivers corresponding to the highest level category among wireless power receiver categories that a wireless power transmitter of a corresponding class can support. That is, the minimum category support requirement may be the minimum number of maximum category devices that the wireless power transmitter can support.
  • the wireless power transmitter may support all categories of wireless power receivers corresponding to the maximum category or less according to the minimum category requirement.
  • the wireless power transmitter can support a wireless power receiver of a category higher than the category specified in the minimum category support requirement, the wireless power transmitter may not be limited to supporting the wireless power receiver.
  • a class 3 wireless power transmitter should support at least one category 5 wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter may support the wireless power receiver 100 corresponding to a category lower than the category level corresponding to the minimum category support requirement.
  • the wireless power transmitter may support the wireless power receiver having the higher level category.
  • the wireless power transmitter may be identified by the maximum number of devices that can be supported corresponding to the identified class.
  • the maximum supportable device number may be identified by the maximum supportable number of wireless power receivers corresponding to the lowest level category among the categories supported in the corresponding class, hereinafter, simply the maximum number of devices that can be supported by a business card. .
  • a class 3 wireless power transmitter should be able to support up to two wireless power receivers of at least category 3.
  • the wireless power transmitter can support more than the maximum number of devices corresponding to its class, it is not limited to supporting more than the maximum number of devices.
  • the wireless power transmitter according to the present invention should perform wireless power transmission at least up to the number defined in Table 1 within the available power, unless there is a special reason for not allowing the power transmission request of the wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter may not accept the power transmission request of the wireless power receiver.
  • power adjustment of the wireless power receiver may be controlled.
  • the wireless power transmitter may not accept the power transmission request of the corresponding wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter may not accept the power transmission request of the corresponding wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter may not accept the power transmission request of the corresponding wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter according to the present invention may perform a power redistribution procedure based on the amount of power currently available.
  • the power redistribution procedure may further perform the power redistribution procedure by considering at least one of a category, a wireless power reception state, a required power amount, a priority, and a power consumption amount to be described later of the power transmission target wireless power receiver.
  • At least one information of the category, the wireless power reception state, the required power amount, the priority, and the power consumption of the wireless power receiver is transmitted from the wireless power receiver to the wireless power transmitter through at least one control signal through the out-of-band communication channel. Can be.
  • the wireless power transmitter may transmit the power redistribution result to the corresponding wireless power receiver through out-of-band communication.
  • the wireless power receiver may recalculate the estimated time to complete charging based on the received power redistribution result and transmit the recalculation result to the microprocessor of the connected electronic device. Subsequently, the microprocessor may control the display of the electronic device to display the estimated time required for recharging completion. In this case, the displayed charging completion time required may be controlled to disappear after being displayed on a predetermined time screen.
  • the microprocessor may control to display information on the recalculated reason.
  • the wireless power transmitter may also transmit information on the reason for the power redistribution generated when the power redistribution result is transmitted to the wireless power receiver.
  • FIG. 7 is a view for explaining the type and characteristics of the wireless power receiver in the electromagnetic resonance method according to the embodiment.
  • the average output power P RX _ OUT of the receiving resonator 610 is a voltage V (t) and a current I (t) output by the receiving resonator 610 for a unit time. It may be a real value calculated by dividing the product by the corresponding unit time.
  • the category of the wireless power receiver may be defined based on the maximum output power P RX _ OUT_MAX of the receiving resonator 610, as shown in Table 2 below.
  • the category 3 wireless power receiver may supply 5W of power to the charging port of the load.
  • FIG. 8 is an equivalent circuit diagram of a wireless power transmission system in an electromagnetic resonance method according to an embodiment.
  • FIG. 8 is an equivalent circuit diagram of a wireless power transmission system supporting an electromagnetic resonance method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 shows the interface point on an equivalent circuit in which reference parameters, which will be described later, are measured.
  • I TX and I TX _COIL are root mean square (RMS) currents applied to the matching circuit (or matching network) 720 of the wireless power transmitter and RMS currents applied to the transmission resonator coil 725 of the wireless power transmitter, respectively. do.
  • RMS root mean square
  • Z TX _IN refers to an input impedance after the power supply / amplifier / filter 710 of the wireless power transmitter and an input impedance before the matching circuit 720.
  • Z TX _IN_COIL means the input impedance after the matching circuit 720 and before the transmission resonator coil 725.
  • L1 and L2 mean an inductance value of the transmission resonator coil 725 and an inductance value of the reception resonator coil 727, respectively.
  • Z RX _ IN denotes an input impedance at the rear end of the matching circuit 730 of the wireless power receiver and the front end of the filter / rectifier / load 740 of the wireless power receiver.
  • the resonance frequency used for the operation of the wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention may be 6.78 MHz ⁇ 15 kHz, but is not limited thereto.
  • the wireless power transfer system may provide simultaneous charging (multiple charging) for a plurality of wireless power receivers, in which case the amount of change in the received power of the remaining wireless power receivers may exceed the predetermined threshold even if a new wireless power receiver is added or deleted. Can be controlled so as not to exceed.
  • the amount of change in the received power may be ⁇ 10%, but is not limited thereto. If it is impossible to control the received power change amount not to exceed the reference value, the wireless power transmitter may not accept the power transmission request from the newly added wireless power receiver.
  • the condition for maintaining the received power variation amount should not overlap with the existing wireless power receiver when the wireless power receiver is added to or deleted from the charging area.
  • the real part of the Z TX _IN may be inversely related to the load resistance of the rectifier, hereinafter referred to as R RECT . That is, increasing R RECT may decrease Z TX _IN, and decreasing R RECT may increase Z TX _IN .
  • Resonator Coupling Efficiency may be the maximum power reception ratio calculated by dividing the power transmitted from the receiver resonator coil to the load 740 by the power carried in the resonant frequency band by the transmitter resonator coil 725. have.
  • Resonator matching efficiency between the wireless power transmitter and wireless power receiver can be calculated if the reference port impedance (Z TX_IN) and receiving a reference port impedance (Z _IN RX) of the cavity resonator is a transmission that is perfectly matched.
  • the following table shows three examples of the minimum resonator matching efficiency according to the class of the wireless power transmitter and the class of the wireless power receiver according to the embodiment of the present invention.
  • the minimum resonator matching efficiency corresponding to the class and category shown in Table 3 may increase.
  • FIG. 9 is a state transition diagram illustrating a state transition procedure of a wireless power transmitter in an electromagnetic resonance method according to an embodiment.
  • a state of the wireless power transmitter is largely configured as a configuration state 810, a power save state 820, a low power state 830, and a power transfer state. , 840), a local fault state 850, and a locking fault state 860.
  • the wireless power transmitter may transition to configuration state 810.
  • the wireless power transmitter may transition to the power saving state 820 when the predetermined reset timer expires or the initialization procedure is completed in the configuration state 810.
  • the wireless power transmitter may generate a beacon sequence and transmit it through the resonant frequency band.
  • the wireless power transmitter may control the beacon sequence to be started within a predetermined time after entering the power saving state 820.
  • the wireless power transmitter may control the beacon sequence to be started within 50 ms after the power saving state 820 transition, but is not limited thereto.
  • the wireless power transmitter may periodically generate and transmit a first beacon sequence for detecting the wireless power receiver, and detect a load variation of a reception resonator.
  • the first beacon and the first beacon sequence will be referred to as short beacon and short beacon sequences, respectively.
  • the short beacon sequence may be repeatedly generated and transmitted at a predetermined time interval tCYCLE for a short period (tSHORT_BEACON) to save standby power of the wireless power transmitter until the wireless power receiver is detected.
  • tSHORT_BEACON may be set to 30 ms or less and tCYCLE to 250 ms ⁇ 5 ms, respectively.
  • the current strength of the short beacon is more than a predetermined reference value, and may increase gradually over a period of time.
  • the minimum current strength of the short beacon may be set sufficiently large so that the wireless power receiver of category 2 or higher of Table 2 may be detected.
  • the wireless power transmitter according to the present invention may be provided with a predetermined sensing means for detecting a change in reactance and resistance in a reception resonator according to a short beacon.
  • the wireless power transmitter may periodically generate and transmit a second beacon sequence for supplying sufficient power for booting and responding to the wireless power receiver.
  • the second beacon and the second beacon sequence will be referred to as long beacon and long beacon sequences, respectively.
  • the wireless power receiver may broadcast a predetermined response signal through the out-of-band communication channel.
  • the Long Beacon sequence may be generated and transmitted at a predetermined time interval (t LONG _BEACON_PERIOD ) during a relatively long period (t LONG_BEACON ) compared to the Short Beacon to supply sufficient power for booting the wireless power receiver.
  • t LONG _BEACON may be set to 105 ms + 5 ms and t LONG _BEACON_PERIOD may be set to 850 ms, respectively.
  • the current strength of the long beacon may be relatively strong compared to the current strength of the short beacon.
  • the long beacon may maintain a constant power during the transmission interval.
  • the wireless power transmitter may wait to receive a predetermined response signal during the long beacon transmission period.
  • the response signal will be referred to as an advertisement signal.
  • the wireless power receiver may broadcast the advertisement signal through an out-of-band communication frequency band different from the resonant frequency band.
  • the advertisement signal may include message identification information for identifying a message defined in the corresponding out-of-band communication standard, unique service for identifying whether the wireless power receiver is a legitimate or compatible receiver for the wireless power transmitter, or wireless power receiver identification.
  • Information, output power information of the wireless power receiver, rated voltage / current information applied to the load, antenna gain information of the wireless power receiver, information for identifying the category of the wireless power receiver, wireless power receiver authentication information, with overvoltage protection Information on whether or not, may include at least one or any one of the software version information mounted on the wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter may transition from the power saving state 820 to the low power state 830 and then establish an out-of-band communication link with the wireless power receiver. Subsequently, the wireless power transmitter may perform a registration procedure for the wireless power receiver via the established out-of-band communication link. For example, when the out-of-band communication is Bluetooth low power communication, the wireless power transmitter may perform Bluetooth pairing with the wireless power receiver and exchange at least one of state information, characteristic information, and control information with each other through the paired Bluetooth link. have.
  • the wireless power transmitter transmits a predetermined control signal to the wireless power receiver for initiating charging through out-of-band communication in the low power state 830, that is, the predetermined control signal requesting that the wireless power receiver delivers power to the load.
  • the state of the wireless power transmitter may transition from the low power state 830 to the power transfer state 840.
  • the state of the wireless power transmitter may transition to the power saving state 820 in the low power state 830.
  • the wireless power transmitter may be driven by a separate Link Expiration Timer for connection with each wireless power receiver, and the wireless power receiver may indicate that the wireless power transmitter is present in the wireless power transmitter at a predetermined time period. Must be sent before the link expiration timer expires.
  • the link expiration timer is reset each time the message is received and an out-of-band communication link established between the wireless power receiver and the wireless power receiver may be maintained if the link expiration timer has not expired.
  • the state of the wireless power transmitter May transition to a power saving state 820.
  • the wireless power transmitter in the low power state 830 may drive a predetermined registration timer when a valid advertisement signal is received from the wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter of the low power state 830 may transition to the power saving state 820.
  • the wireless power transmitter may output a predetermined notification signal indicating that registration has failed through notification display means (for example, an LED lamp, a display screen, a beeper, etc.) provided in the wireless power transmitter.
  • the wireless power transmitter may transition to the low power state 830 when charging of all connected wireless power receivers is completed.
  • the wireless power receiver may allow registration of a new wireless power receiver in states other than configuration state 810, local failure state 850, and lock failure state 860.
  • the wireless power transmitter may dynamically control the transmission power based on state information received from the wireless power receiver in the power transmission state 840.
  • the receiver state information transmitted from the wireless power receiver to the wireless power transmitter is for reporting the required power information, voltage and / or current information measured at the rear of the rectifier, charging state information, overcurrent and / or overvoltage and / or overheating state. It may include at least one of information indicating whether the means for interrupting or reducing the power delivered to the load according to the information, overcurrent or overvoltage is activated.
  • the receiver state information may be transmitted at a predetermined cycle or whenever a specific event occurs.
  • a means for cutting off or reducing power delivered to the load according to the overcurrent or overvoltage may be provided using at least one of an ON / OFF switch and a Zener diode.
  • Receiver state information transmitted from the wireless power receiver to the wireless power transmitter is information indicating that the external power is connected to the wireless power receiver by wire, information indicating that the out-of-band communication method has been changed (for example, NFC (Near Field Communication) to at least one of (BLE) (Bluetooth Low Energy (BLE) communication) may be further included.
  • NFC Near Field Communication
  • BLE Bluetooth Low Energy
  • a wireless power transmitter may receive power for each wireless power receiver based on at least one of its currently available power, priority for each wireless power receiver, and the number of connected wireless power receivers. May be adaptively determined.
  • the power strength for each wireless power receiver may be determined by the ratio of power to the maximum power that can be processed by the rectifier of the wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter may transmit a predetermined power control command including information about the determined power strength to the corresponding wireless power receiver.
  • the wireless power receiver may determine whether power control is possible using the power strength determined by the wireless power transmitter, and transmit the determination result to the wireless power transmitter through a predetermined power control response message.
  • the wireless power receiver may transmit predetermined receiver state information indicating whether wireless power control is possible according to the power control command of the wireless power transmitter before receiving the power control command.
  • the power transmission state 840 may be any one of a first state 841, a second state 842, and a third state 843 according to a power reception state of a connected wireless power receiver.
  • the first state 841 may mean that power reception states of all wireless power receivers connected to the wireless power transmitter are normal voltages.
  • the second state 842 may mean that there is no wireless power receiver in which the power reception state of the at least one wireless power receiver connected to the wireless power transmitter is a low voltage state and a high voltage state.
  • the third state 843 may mean that a power reception state of at least one wireless power receiver connected to the wireless power transmitter is a high voltage state.
  • the wireless power transmitter may transition to the lock failure state 860 when a system error is detected in the power saving state 820, the low power state 830, or the power transfer state 840.
  • the wireless power transmitter in the lock failure state 860 may transition to the configuration state 810 or the power saving state 820 when it is determined that all connected wireless power receivers have been removed from the charging area.
  • the wireless power transmitter may transition to local failure state 850 if a local failure is detected.
  • the wireless power transmitter having the local failure state 850 may transition back to the lock failure state 860.
  • transition to configuration state 810 may occur.
  • the wireless power transmitter may cut off the power supplied to the wireless power transmitter.
  • the wireless power transmitter may transition to a local failure state 850 when a failure such as an overvoltage, an overcurrent, an overheat, or the like is detected, but is not limited thereto.
  • the wireless power transmitter may transmit a predetermined power control command to at least one connected wireless power receiver to reduce the strength of the power received by the wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter may transmit a predetermined control command to the connected at least one wireless power receiver to stop charging of the wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter can prevent device damage due to overvoltage, overcurrent, overheating, and the like.
  • the wireless power transmitter may transition to the lock failure state 860 when the intensity of the output current of the transmission resonator is greater than or equal to the reference value.
  • the wireless power transmitter transitioned to the lock failure state 860 may attempt to make the intensity of the output current of the transmission resonator less than or equal to the reference value for a predetermined time.
  • the attempt may be repeated for a predetermined number of times. If the lock failure state 860 is not released despite the repetition, the wireless power transmitter transmits a predetermined notification signal indicating that the lock failure state 860 is not released to the user by using a predetermined notification means. can do. In this case, when all the wireless power receivers located in the charging area of the wireless power transmitter are removed from the charging area by the user, the lock failure state 860 may be released.
  • the lock failure state 860 is automatically released.
  • the state of the wireless power transmitter may automatically transition from the lock failure state 860 to the power saving state 820 to perform the detection and identification procedure for the wireless power receiver again.
  • the wireless power transmitter of the power transmission state 840 transmits continuous power, and adaptively controls the output power based on the state information of the wireless power receiver and a predefined optimal voltage region setting parameter. have.
  • the optimal voltage region setting parameter may include at least one of a parameter for identifying a low voltage region, a parameter for identifying an optimal voltage region, a parameter for identifying a high voltage region, and a parameter for identifying an overvoltage region. It may include.
  • the wireless power transmitter may increase the output power if the power reception state of the wireless power receiver is in the low voltage region, and reduce the output power if the wireless power receiver is in the high voltage region.
  • the wireless power transmitter may control the transmission power to maximize the power transmission efficiency.
  • the wireless power transmitter may control the transmission power so that the deviation of the amount of power required by the wireless power receiver is equal to or less than the reference value.
  • the wireless power transmitter may stop power transmission when the rectifier output voltage of the wireless power receiver reaches a predetermined overvoltage region, that is, when an over voltage is detected.
  • FIG. 10 is a state transition diagram of a wireless power receiver supporting an electromagnetic resonance method according to an embodiment.
  • a state of a wireless power receiver may be classified into a disabled state 910, a boot state 920, an enable state 930 (or an on state), and a system error state.
  • System Error State, 940 can be configured.
  • the state of the wireless power receiver may be determined based on the intensity of the output voltage at the rectifier terminal of the wireless power receiver, hereinafter, referred to as a V RECT business card.
  • the activation state 930 may be divided into an optimum voltage state 931, a low voltage state 932, and a high voltage state 933 according to the value of V RECT .
  • the wireless power receiver in the inactive state 910 may transition to the boot state 920 if the measured V RECT value is greater than or equal to a predefined V RECT_BOOT value.
  • boot state 920 the wireless power receiver establishes an out-of-band communication link with the wireless power transmitter and V RECT Wait until the value reaches the power required by the load stage.
  • Wireless power receiver in boot state 920 is V RECT When it is confirmed that the value has reached the power required for the load stage, the transition to the active state 930 may begin charging.
  • the wireless power receiver in the activated state 930 may transition to the boot state 920 when charging is confirmed to be completed or stopped.
  • the wireless power receiver in the activated state 930 may transition to the system error state 940 when a predetermined system error is detected.
  • the system error may include overvoltage, overcurrent and overheating as well as other predefined system error conditions.
  • the wireless power receiver in the activated state 930 is V RECT If the value falls below the V RECT _BOOT value, it may transition to an inactive state 910.
  • the wireless power receiver in the boot state 920 or the system error state 940 may transition to the inactive state 910 when the V RECT value drops below the V RECT_BOOT value.
  • FIG. 11 is a diagram for describing an operating area of a wireless power receiver according to a rectifier output voltage in an electromagnetic resonance method according to an embodiment.
  • V RECT _ BOOT when the V RECT value is smaller than the predetermined V RECT _ BOOT , the wireless power receiver is maintained in an inactive state 910.
  • the wireless power receiver transitions to the boot state 920 and may broadcast the advertisement signal within a predetermined time. Thereafter, when the advertisement signal is detected by the wireless power transmitter, the wireless power transmitter may transmit a predetermined connection request signal for establishing an out-of-band communication link to the wireless power receiver.
  • V RECT_MIN the minimum output voltage at the rectifier for normal charging
  • V RECT _ MIN If the V RECT value exceeds V RECT _ MIN , the state of the wireless power receiver transitions from the boot state 920 to the activated state 930 and may begin charging the load.
  • V RECT _ MAX which is a predetermined reference value for determining the overvoltage
  • the activation state 930 is divided into a low voltage state (932), an optimal voltage state (931), and a high voltage state (933) according to the value of V RECT . Can be.
  • the wireless power receiver transitioned to the high voltage state 933 may suspend the operation of cutting off the power supplied to the load during the predetermined time period, which is referred to as the high voltage state holding time for convenience of description below.
  • the high voltage state holding time may be determined in advance so that no damage occurs to the wireless power receiver and the load in the high voltage state 933.
  • the wireless power receiver may transmit a predetermined message indicating overvoltage occurrence to the wireless power transmitter through the out-of-band communication link within a predetermined time.
  • the wireless power receiver may control the voltage applied to the load by using the overvoltage blocking means provided to prevent damage of the load due to the overvoltage in the system error state 930.
  • the overvoltage blocking means provided to prevent damage of the load due to the overvoltage in the system error state 930.
  • an ON / OFF switch or a zener diode may be used as the overvoltage blocking means.
  • the wireless power receiver may transmit a predetermined message indicating the occurrence of overheating to the wireless power transmitter.
  • the wireless power receiver may reduce the heat generated internally by driving the provided cooling fan.
  • the wireless power receiver may receive wireless power in cooperation with a plurality of wireless power transmitters.
  • the wireless power receiver may transition to the system error state 940 when it is determined that the wireless power transmitter determined to receive the actual wireless power is different from the wireless power transmitter to which the actual out-of-band communication link is established.
  • FIG. 12 is a view for explaining a wireless charging system of the electromagnetic induction method according to an embodiment of the present invention.
  • the electromagnetic charging type wireless charging system includes a wireless power transmitter 500 and a wireless power receiver 600.
  • the electronic device including the wireless power receiver 600 is positioned on the wireless power transmitter 500, the coils of the wireless power transmitter 500 and the wireless power receiver 600 may be coupled to each other by an electromagnetic field.
  • the wireless power transmitter 500 may modulate the power signal and change the frequency to generate an electromagnetic field for power transmission.
  • the wireless power receiver 600 receives power by demodulating electromagnetic signals according to a protocol set to be suitable for a wireless communication environment, and controls the power output strength of the wireless power transmitter 500 based on the received power.
  • the feedback signal may be transmitted to the wireless power transmitter 500 through in-band communication.
  • the wireless power transmitter 500 may increase or decrease the transmission power by controlling an operating frequency according to a control signal for power control.
  • the amount (or increase / decrease) of the transmitted power may be controlled by using a feedback signal transmitted from the wireless power receiver 600 to the wireless power transmitter 500.
  • communication between the wireless power receiver 600 and the wireless power transmitter 500 is not limited to in-band communication using the above-described feedback signal, but out of band having a separate communication module. It may also be achieved using -of-band communication.
  • a short range wireless communication module such as Bluetooth, Bluetooth Low Energy (BLE), NFC, or Zigbee may be used.
  • a frequency modulation scheme may be used as a protocol for exchanging state information and control signals between the wireless power transmitter 500 and the wireless power receiver 600.
  • the device identification information, the charging state information, the power control signal, etc. may be exchanged through the protocol.
  • the wireless power transmitter 500 may detect a feedback signal transmitted from the signal generator 1080 and the wireless power receiver 600 generating a power signal.
  • Coil L1 and capacitors C1 and C2 located between the power supply terminals V_Bus and GND, and switches SW1 and SW2 whose operation is controlled by the signal generator 1080.
  • the signal generator 1080 controls the demodulator 1024 for demodulating the feedback signal transmitted through the coil L1, the frequency driver 1026 for changing the frequency, the modulator 1024, and the frequency driver 1026. It may be configured to include a transmission control unit 1022 for.
  • the feedback signal transmitted through the coil L1 is demodulated by the demodulator 1024 and then input to the transmission controller 1022.
  • the transmission controller 1022 controls the frequency driver 1026 based on the demodulated signal.
  • the frequency of the power signal transmitted to the coil L1 may be changed.
  • the wireless power receiver 600 includes a modulator 1052 for transmitting a feedback signal through the coil L2, a rectifier 1054 for converting an AC signal received through the coil L2 into a DC signal, And a reception controller 1060 for controlling the modulator 1052 and the rectifier 1054.
  • the reception controller 1060 is configured to supply the output DC voltage of the power supply 1062 and the rectifier 1054 to supply power necessary for the operation of the rectifier 1054 and the other wireless power receiver 1050.
  • the operating state of the wireless charging system supporting the electromagnetic induction method may be classified into a standby state, a signal detection state, an identification confirmation state, a power transmission state, and a charging completion state. Conversion to different operation states may be performed according to a feedback communication result between the wireless power receiver 600 and the wireless power transmitter 500. The conversion between the standby state and the signal detection state may be made through a predetermined receiver detection method for detecting the presence of the wireless power receiver 600.
  • FIG. 13 is a state transition diagram of a wireless power transmitter supporting the electromagnetic induction scheme according to the embodiment.
  • the operation state of the wireless power transmitter is largely in a standby state (STANDBY, 1110), a signal detection state (PING, 1120), an identification confirmation state (IDENTIFICATION, 1130), and a power transfer state (POWER TRANSFER, 1140). ) And the charging completion state (END OF CHARGE, 1150).
  • the wireless power transmitter monitors the charging area to detect whether a chargeable receiving device is located.
  • a wireless power transmitter may use a method of monitoring a change in a magnetic field, capacitance, or inductance.
  • the wireless power transmitter may transition from the standby state 1110 to the signal detection state 1120 (S912).
  • the wireless power transmitter may connect with a rechargeable receiver and determine whether the receiver is using a valid wireless charging technology. In addition, in the signal detection state 220, the wireless power transmitter may perform an operation for distinguishing other devices that generate a dark current (parasitic current).
  • the wireless power transmitter may transmit a digital ping having a structure according to a preset frequency and time for connection with a rechargeable receiver.
  • the wireless power receiver may respond by modulating the power signal according to a protocol set in the electromagnetic induction scheme. If a valid signal according to a wireless charging technology used by the wireless power transmitter is received, the wireless power transmitter may transition from the signal detection state 1120 to the identification confirmation state 1130 without blocking transmission of the power signal (S924). . In the case of the wireless power transmitter that does not support the operation of the identification check state 1130, the wireless power transmitter may transition to the power transmission state 1140 (S924 and S934).
  • the wireless power transmitter may transition from the signal detection state 1120 to the charging completion state 1150 (S926).
  • the feedback signal is not received for a predetermined time-the wireless power transmitter blocks the transmission of the power signal. It may transition to the standby state 1110 (S922).
  • the identification confirmation state 1130 may be optionally included.
  • Unique receiver identification information for each wireless power receiver may be pre-allocated and maintained, and the wireless power receiver needs to inform the wireless power transmitter that the device can be charged according to a specific wireless charging technology when a digital ping is detected.
  • the wireless power receiver may transmit its own identification information to the wireless power transmitter through feedback communication.
  • the wireless power transmitter supporting the identification check state 1130 may determine validity of receiver identification information sent from the wireless power receiver. If it is determined that the received receiver identification information is valid, the wireless power transmitter may transition to the power transmission state 1140 (S936). If the received receiver identification information is not valid or is not determined to be valid within a predetermined time, the wireless power transmitter may block transmission of the power signal and may transition to the standby state 1110 (S932).
  • the wireless power transmitter may control the strength of the transmitted power based on the feedback signal received from the wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter in the power transmission state 1140 may determine that there is no violation of the acceptable operating range and acceptable limits that may occur, for example, due to detection of a new device.
  • the wireless power transmitter may stop the transmission of the power signal and transition to the charging completion state 1150 (S946).
  • the wireless power transmitter may block the transmission of the power signal and may transition to the charging completion state 1150 (S944).
  • the wireless power transmitter may stop the transmission of the power signal and transition to the standby state 1110 (S942).
  • the new charging procedure may be resumed when the receiving device to be charged is detected in the charging area of the wireless power transmitter.
  • the wireless power transmitter may transition to the charging completion state 1150 when the charging completion signal is input from the wireless power receiver or when the temperature exceeds the preset range during operation.
  • the wireless power transmitter may block transmission of the power signal and wait for a predetermined time.
  • the predetermined time may vary according to a component such as a coil included in the wireless power transmitter, a range of the charging region, or an allowable limit of the charging operation in order to transmit the power signal by the electromagnetic induction method.
  • the wireless power transmitter may transition to the signal detection state 220 to connect with the wireless power receiver located on the charging surface (S954).
  • the wireless power transmitter may also monitor the charging surface to see if the wireless power receiver is removed for a period of time. If it is detected that the wireless power receiver has been removed from the charging surface, the wireless power transmitter may transition to the standby state 1110 (S952).
  • the wireless power transmitter may block power transmission and monitor the internal temperature change. If the internal temperature drops to a predetermined range or value, the wireless power transmitter may transition to the signal detection state 1120 (S954). At this time, the temperature change range or value for changing the state of the wireless power transmitter may vary according to the manufacturing technology and method of the wireless power transmitter. While monitoring the temperature change, the wireless power transmitter can monitor the charging surface to see if the wireless power receiver is removed. If it is detected that the wireless power receiver has been removed from the charging surface, the wireless power transmitter may transition to the standby state 1110 (S952).
  • FIG. 14 is provided with a plurality of transmitters and wirelessly charges in a magnetic induction manner. A diagram illustrating an example of a power system.
  • the wireless power transmitter 500 may include a charging pad 290, and the charging pad 290 may include a plurality of power transmitters ((1,1) to (1,5)).
  • the wireless power receiver 600 may be described as a terminal 600.
  • the plurality of transmitters may include a coil and a power source, respectively, and one controller may be controlled through one controller.
  • Each of the plurality of power transmitters (1, 1) to (1, 5) may include a transmission coil 14-1 to 14-5 and a plurality of first magnets 12-1 to 12-5. .
  • the plurality of transmission coils 14-1 to 14-5 and the plurality of first magnets 12-1 to 12-5 may be disposed adjacent to an upper surface of the charging pad 290.
  • the transmitting coils 14-1 to 14-5 and the magnets 12-1 to 12-5 may be disposed on the same surface.
  • each of the plurality of power transmitters (1,1) to (1,5) may include a transmission coil 14-1 to 14-5 or a transmission coil arrangement.
  • the transmission coil arrangement is a unit for controlling a plurality of transmission coils in a bundle.
  • the magnet is excluded from the component.
  • the transmission coils 14-1 to 14-5 may be transmission transmission coils and / or transmission resonance coils illustrated in FIG. 1.
  • both the transmission induction coil and the transmission resonant coil may be used, whereas in the case of the electromagnetic induction method, only the transmission induction coil may be used.
  • Each of the plurality of transmission coils 14-1 to 14-5 may be disposed to surround each of the plurality of first magnets 12-1 to 12-5.
  • the first transmission coil 14-1 may surround the first magnet 12-1
  • the second transmission coil 14-2 may surround the second magnet 12-2
  • the third transmission coil 14-3 may surround the third magnet 12-3, and the fourth transmission coil 14-4 may be configured to surround the fourth magnet 12-4
  • the fifth transmitting coil 14-5 may be configured to surround the fifth magnet 12-5.
  • this drawing is a sectional drawing, it is difficult to display it on a drawing.
  • the plurality of transmission coils may be in various forms and arranged in various forms.
  • a plurality of transmission coils may be arranged in a cell form so as to cover the charging pads without gaps.
  • the transmitting coil may have a hole in the center (Hi to Wi part).
  • the coil may be disposed to surround the central hole (Ho ⁇ Wo part).
  • the coil may be arranged to surround the central hole (Hi to Wi part) in a stacked structure.
  • the receiving coil can also be configured with FIG.
  • the transmitting coil may be configured in a disk shape with holes.
  • a plurality of coil arrays may be disposed in the disc portion, or stacked coils may be disposed.
  • the transmitting coil may be configured of a plurality of coil arrays.
  • the transmitting coil may be configured in a cell shape and configured in an arrangement form.
  • the transmitting coil may be composed of stacked coils.
  • the third coil c may be disposed at the bottom of the second coil b at the top of the first coil a.
  • the first coil to the third coil may be arranged while being spaced apart from each other. This allows more power to be delivered to the receiving coil.
  • the transmission coils 14-1 to 14-5 have several numbers of turns, and may be spaced apart from adjacent transmission coils 14-1 to 14-5, but are not limited thereto.
  • the transmitting coils 14-1 to 14-5 may be arranged to be parallel to the virtual horizontal plane.
  • the central area of the transmitting coils 14-1 to 14-5 having such a structure may be an empty space.
  • the plurality of power transmitters (1,1) to (1,5) are arranged in a line, this is only an example, and a plurality of power transmitters may be configured in a stacked structure.
  • the plurality of first magnets 12-1 to 12-5 may be disposed in the central region of the transmitting coils 14-1 to 14-5.
  • the thickness of the plurality of first magnets 12-1 to 12-5 may be equal to or greater than or less than the thickness of the transmission coils 14-1 to 14-5.
  • the plurality of first magnets 12-1 to 12-5 according to the intensity of magnetic flux density required for the plurality of first magnets 12-1 to 12-5 and the occupied area of the magnets 12-1 to 12-5. ) And the area of the plurality of first magnets 12-1 to 12-5 may vary.
  • the wireless power receiver 600 may include a shielding member, a receiving coil, and a second magnet.
  • the receiving coil and the second magnet may be disposed on the same side.
  • the second magnet may be configured for aligning the coil using the second magnet when the wireless power transmitter includes the first magnet, and the wireless power transmitter detects that the wireless power receiver is approaching the charging pad. It may be a configuration for.
  • the wireless power receiver may feed back the signal strength to the power received through the receiving coil to perform at least one operation such as alignment of the receiving coil, selection of an active transmitting coil, and detection of the wireless power receiver.
  • the wireless power receiver may be detected by the wireless power transmitter due to a change in current generated when the wireless power receiver rises on the charging pad.
  • the wireless power receiver 600 is expressed as being in contact with the charging pad 510 of the wireless power transmitter 500, the wireless power receiver 600 may be spaced apart from the charging pad 510 at a predetermined distance. .
  • the wireless power receiver 600 may be larger or smaller in size than each of the plurality of power transmitters (1,1) to (1,5), but is not limited thereto.
  • the receiving coil may be the receiving resonance coil and / or the receiving induction coil shown in FIG. 1.
  • both the reception resonance coil and the reception induction coil are used, whereas in the case of the electromagnetic induction method, only the reception induction coil may be used.
  • the receiving coil may be arranged to surround the second magnet.
  • the receiving coil has several turns and can be spaced between adjacent receiving coils.
  • the receiving coil may be arranged to be parallel to the virtual horizontal plane.
  • the central region of the receiving coil having such a structure may be an empty space.
  • the second magnet may be disposed in the central region of the receiving coil.
  • the central region of the receiving coil may be smaller than the central region of the transmitting coils 14-1 to 14-5, but is not limited thereto.
  • the thickness of the second magnet may be equal to or greater than or less than the thickness of the receiving coil.
  • the thickness of the second magnet and the area of the second magnet may vary depending on the strength of the magnetic flux density required for the second magnet and the area occupied by the second magnet.
  • the second magnet allows the charging pad 290 to detect whether the wireless power receiver 600 is close to or touched.
  • the charging pad 290 may further include a Hall sensor 16-1 to 16-5.
  • the hall sensors 16-1 to 16-5 may be disposed between the top surface of the charging pad 290 and the first magnets 12-1 to 12-5, but are not limited thereto.
  • the hall sensors 16-1 to 16-5 may be disposed closer to the top surface of the charging pad 290 than the first magnets 12-1 to 12-5.
  • the hall sensors 16-1 to 16-5 are connected to the charging pad 290 between the first magnets 12-1 to 12-5 of the charging pad 290 and the second magnet of the wireless power receiver 300. Can be deployed.
  • the hall sensors 16-1 to 16-5 detect only the intensity of the magnetic flux density of the first magnets 12-1 to 12-5 when the wireless power receiver 600 is not present. However, when the wireless power receiver 300 comes close to the charging pad 290, the Hall sensors 16-1 to 16-5 have strengths of magnetic flux densities of the first magnets 12-1 to 12-5. In addition, the intensity of the magnetic flux density of the second magnet can be detected.
  • the charging pad 290 is charged by the wireless power receiver 600 based on the intensity of the magnetic flux density of the first magnets 12-1 to 12-5 detected when the wireless power receiver 600 is not present.
  • the intensity of the magnetic flux density of the first magnets 12-1 to 12-5 and the intensity of the magnetic flux density of the second magnet which are detected when placed on 290 are detected, and the variation width ⁇ of the magnetic flux density is a threshold value. In this case, it is determined that the wireless power receiver 600 is placed on the charging pad 290 for charging, and the wireless power receiver 3600 may be charged.
  • the wireless power transmitter 500 may recognize and charge the wireless power receiver 600 even through a change value of the impedance.
  • the Hall sensors 16-1 to 16-5 are described as being disposed between the top surface of the charging pad 290 and the first magnets 12-1 to 12-5, but this is one embodiment. In another embodiment of the present invention, the Hall sensors 16-1 to 16-5 are disposed on one side of the lower ends of the first magnets 12-1 to 12-5, or the transmitting coils 14-1 to. It should be noted that it may be disposed on the lower side of 14-5).
  • the second magnet may be made of a material causing a change width? Of the magnetic flux density above a threshold value.
  • the threshold may be 32G.
  • the threshold required by the standard may be 40G.
  • the second magnet may be an electrical sheet (electronic sheet).
  • the electrical steel sheet may contain at least 1% to 5% of silicon (Si), but is not limited thereto.
  • the silicon content of the second magnet may vary so as to cause a change in the magnetic flux density ⁇ above the threshold required by the standard or the customer.
  • the receiving coil and the second magnet may be attached to the rear surface of the shielding member by using an adhesive.
  • a printed circuit board on which electronic components including a power source, an AC power generator, and a controller are mounted may be disposed on the shield member.
  • the shielding member may shield the magnetic field induced by the coil so that the magnetic field does not affect the electronic component, thereby preventing malfunction of the electronic component.
  • the wireless transmitter 200 calculates the occupancy of the area of the receiver 600 using the hall sensors 16-1 to 16-5 and uses the plurality of power transmitters ((1, 1) to (1, 5). You can distribute the power differentially to)).
  • 21 is a block diagram of a wireless power transmission apparatus including a plurality of wireless power transmitters to which the present invention is applied, according to an embodiment.
  • the wireless power transmitter 500 may include a power source 1410, a multiplexer 1420, a power converter 1430, a first sensor 1440, and a plurality of transmitters 1450-1 to 1450-n. ) May be included.
  • the power generated by the power source 1410 may be delivered to the wireless power transmitter 500, and may generate and transmit AC power having a predetermined frequency to the wireless power transmitter 500.
  • the first sensor 1440 may be disposed on the charging pad 290 to detect the wireless power receiver 600.
  • the first sensor 1440 may be a physical sensor (eg, a position sensing sensor) to determine the location of the wireless power receiver 600, and measure a current amount, a magnetic flux density change, etc. of the wireless power receiver 600. It may be a sensor for detecting the position.
  • the first sensor 1440 may detect the position of the wireless power receiver 600 by detecting a change in the impedance of the wireless power transmitter 500.
  • the first sensor 1440 may receive location information through the in-band communication (or out-of-band communication) with the wireless power receiver 600.
  • the multiplexer 1420 multiplexes and supplies power to at least one wireless power transmitter corresponding to the position of the wireless power receiver 600.
  • the multiplexer 1420 may receive location information of the wireless power receiver 600 from the first sensor 1440 and specify a transmitter to transmit power among the plurality of transmitters 1450-1 to 1450-n.
  • the multiplexer 1420 may further include an amplifier to control power of the power source 1410 to be transmitted to the plurality of wireless power transmitters 1450-1 through 150-n.
  • the power converter 1430 may control power based on power transmission efficiency of the multiplexed power for each of the plurality of wireless power transmitters 1450-1 to 1450-n.
  • the power converter 1430 may receive power transmission efficiency transmitted to the receiver 600 for each of the wireless power transmitters 1450-1 to 1450-n from a second sensor to be described later.
  • FIG. 22 will be described in more detail.
  • FIG. 22 is a block diagram illustrating the wireless power transmitter of FIG. 21.
  • the wireless power transmitter 500 may further include a second sensor 1440-2 and a plurality of amplifiers 1460-1 to 1460-n in addition to the components of FIG. 15.
  • the first sensor 1440-1 functions as the first sensor 1440 of FIG. 15, and the first sensor is a sensor that detects the position of the wireless power receiver 600.
  • the first sensor 1440-1 may specify a wireless power transmitter and transmit specific information to the multiplexer 1420.
  • the second sensor 1440-2 may satisfy alignment with the receiver 600 and a preset level among the plurality of wireless power transmitters 1450-1-1450-n corresponding to the position of the receiver 600. You can select a wireless power transmitter.
  • the second sensor 1440-2 may select a group of wireless power transmitters (or transmitting coils) with excellent alignment, and may select the best wireless power transmitter.
  • the power transmitter having excellent alignment refers to a power transmitter having a large magnetic field formed with the wireless power receiver 600 and having excellent power filled in a battery included in the wireless power receiver.
  • the second sensor may receive necessary charging information from the wireless power receiver 600 through in-band (or out-of-band) communication.
  • the second sensor may detect an area of the receiver 600 on the charging pad 290 and transmit the detected area to the power converter 1430.
  • the second sensor may determine the charging efficiency of each of the wireless power transmitters and transmit the same to the power converter 1430.
  • the second sensor 1440-2 may select a transmitter to transmit wireless power and transmit selection information to the power converter 1430. Transmission of the selection information will be described below with reference to FIG. 17.
  • the first sensor 1440-1 transmits specific information to the multiplexer 1420
  • the second sensor 1440-2 transmits the selection information to the power converter 1430, but is not limited thereto. It doesn't happen.
  • the power converter 1430 will be described as a component that generally controls the wireless power transmission apparatus.
  • the first sensor 1440-1 detects the position of the receiver 600, and transmits specific information of the detected receiver 600 to the multiplexer 1420.
  • a first transmitter 1450-1, a second transmitter 1450-2, and a fifth transmitter 1450-5 are currently specified. That is, the first sensor 1440-1 indicates that the first, second, and fifth transmitters 1450-1, 1450-2, and 1450-5 transmit the wireless power to the receiver 600 in terms of efficiency. To judge.
  • the second sensor 1440-2 is most aligned with the receiver 600 among the detected first, second, and fifth transmitters 1450-1, 1450-2, and 1450-5. You can choose a transmitter that fits you well. Here, it is determined that the fifth transmitter 1450-5 has the best alignment with the receiver 600.
  • the power converter 1430 may receive the selection information from the second sensor 1440-2 and transmit wireless power to the receiver 600 only through the fifth transmitter 1450-5.
  • the second sensor 1440-2 may select a transmitter group and transmit the selection information to the power converter 1430.
  • the power converter 1430 may control the first sensor 1440-1 and the second sensor 1440-2 to perform the above-described functions.
  • the power converter 1430 may re-discover the transmitter having excellent alignment with the receiver 600 by changing the direction of the magnetic field by changing the current flow of the plurality of transmitters 1450-1 to 1450-n. If necessary, communication with the receiver 600 may be performed.
  • the multiplexer 1420 may be connected to the plurality of amplifiers 1460-1 to 1460-n.
  • the plurality of amplifiers 1460-1-1460-n perform a function of transmitting power of the power source 1410 evenly to the plurality of transmitters 1450-1-1450-n.
  • the plurality of amplifiers 1460-1 to 1460-n have been described as being configured separately from the multiplexer 1420, they may be included in the multiplexer 1420.
  • 24 is a diagram illustrating an example of a wireless power transmission apparatus for adjusting wireless power.
  • a specific or selected transmitter from the first sensor 1440-1 and the second sensor 1440-2 may transmit power to the receiver 600.
  • the power conversion unit 1430, the specified first transmitter and the second transmitter is excellent in alignment with the receiver 600, and transmits power at high power, and the third and fourth transmitters transmit wireless power at low power.
  • the transmitter may be controlled to transmit to the receiver 600.
  • the power converter 1430 may transmit wireless power to the receiver 600 at 5V power to the first transmitter and the second transmitter, and transmit power to less than 5V to the third and fourth transmitters.
  • 25 is a diagram illustrating an apparatus for transmitting wireless power according to another embodiment of the present invention.
  • the wireless power transmitter 500 may be applied with an electromagnetic induction method defined in a wireless power consortium (WPC) or / and a power matters alliance (PMA), but an electromagnetic resonance method and an RF transmission method may also be used.
  • WPC wireless power consortium
  • PMA power matters alliance
  • an electromagnetic resonance method and an RF transmission method may also be used.
  • the electromagnetic induction method will be described by employing the electromagnetic induction method defined in the WPC standard.
  • the wireless power transmitter 500 includes a system unit 1830, a power converter 1820, a transmission communication & control unit 1810, a multiplexer 1420, a sensor 1440, and a plurality of transmitters 1840-1840. -5).
  • the plurality of transmitters 1840-1 to 1840-5 generate AC current by AC power supplied from the system unit 1830. Due to the electromagnetic induction by such an alternating current, alternating current is also induced in the receiver 600 that is physically spaced apart. However, this may be different if the electromagnetic induction method and the electromagnetic resonance method.
  • the power converter 1820 may convert the power into a specific voltage.
  • the power converter 1820 may include at least one of a DC / DC converter, an AC / DC converter, and a power amplifier, but is not limited thereto. Do not.
  • the power converter 1820 may not include a module for controlling the wireless power transmitter 500.
  • the transmission communication & control unit 1810 may control not only the power conversion unit 1820 but also communication with components other than the wireless power transmission apparatus 500, but is not limited thereto.
  • the transmission communication & control unit 1810 can include a matching circuit for maximizing power transmission efficiency.
  • the transmit communication & control unit 1810 can include a rectifier and a smoothing circuit.
  • the rectifier may be used as a silicon rectifier and may be equivalent to the diode D1, but is not limited thereto.
  • the system unit 1830 is a unit defined in the WPC standard, and provides all functions (e.g., external power terminal input means, provide power input, control a plurality of wireless power transmitters, and user interface) of electronic devices (e.g., base stations and wireless power transmitters) And the like).
  • the system unit 1830 may be included in the electronic device if wireless power transmission is possible.
  • the wireless power transmitter 500 for supplying power to the receiver 600 detects a position of the receiver 600 on the charging pad 290 and multiplexes power with at least one wireless power transmitter corresponding to the position of the receiver. And supply the multiplexed power based on the power transmission efficiency of each wireless power transmitter.
  • the above-described wireless power transmission and reception method may transmit and receive wireless power using an electromagnetic induction method and an electromagnetic resonance method, and may use the above method at the time of transmission and reception.
  • the wireless power transmission and reception apparatus 500 may transmit and receive wireless power using an RF method using an antenna.
  • the method according to the embodiment described above may be stored in a computer-readable recording medium that is produced as a program for execution on a computer, and examples of the computer-readable recording medium include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape , Floppy disks, optical data storage devices, and the like, and also include those implemented in the form of carrier waves (eg, transmission over the Internet).
  • the computer readable recording medium can be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.
  • functional programs, codes, and code segments for implementing the above-described method may be easily inferred by programmers in the art to which the embodiments belong.
  • the present invention relates to wireless charging technology, and may be applied to an apparatus and system for controlling wireless power transmission.

Abstract

A wireless power transmission device is disclosed. The device comprises: a first sensor for detecting the position of a receiver on a charging pad; and a multiplexing unit for multiplexing power and supplying same to at least one wireless power transmitter corresponding to the position of the receiver, wherein the multiplexed power is power controlled on the basis of the power transmission efficiency of each of the at least one wireless power transmitter. Accordingly, enhancements in device efficiency and user convenience may be expected.

Description

무선 전력 송신 장치 및 그 제어 방법Wireless power transmitter and control method
본 발명은 무선 충전 기술에 관한 것으로서, 더 상세하게는 복수의 송신기를 구비한 무선 전력 송신 장치 그 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless charging technology, and more particularly, to a method for controlling a wireless power transmitter having a plurality of transmitters.
최근 정보 통신 기술이 급속도로 발전함에 따라, 정보 통신 기술을 기반으로 하는 유비쿼터스 사회가 이루어지고 있다.Recently, with the rapid development of information and communication technology, a ubiquitous society based on information and communication technology is being made.
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 핸드셋, 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 for telecommunications devices to be connected anytime and anywhere, sensors incorporating computer chips with communication functions must be installed in all social facilities. Therefore, the problem of power supply of these devices and sensors is a new problem. In addition, as the number of mobile devices such as Bluetooth handsets and music players has rapidly increased, charging a battery requires users time and effort. In recent years, wireless power transmission technology has been attracting attention as a way to solve this problem.
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 라디오파나 레이저와 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 principle of induction of magnetic field, which is already used by electric motors or transformers using the electromagnetic induction principle in the 1800s. Since then, there have been attempts to transmit electrical energy by radiating electromagnetic waves such as radio waves and lasers. Electric toothbrushes and some wireless razors that we commonly use are actually charged with the principle of electromagnetic induction.
현재까지 무선을 이용한 에너지 전달 방식은 크게 전자기 유도 방식, 자기 공진(Electromagnetic Resonance) 방식 및 단파장 무선 주파수를 이용한 RF 전송 방식 등으로 구분될 수 있다.To date, energy transmission using wireless may be classified into electromagnetic induction, electromagnetic resonance, and RF transmission using short wavelength radio frequency.
전자기 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. 전자기 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 electromagnetic induction method uses a phenomenon that magnetic flux generated at this time causes electromotive force to other coils when two coils are adjacent to each other and current flows through one coil, and is rapidly commercialized in small devices such as mobile phones. Is going on. Electromagnetic induction is capable of transmitting power of up to several hundred kilowatts (kW) and has high efficiency, but the maximum transmission distance is less than 1 centimeter (cm).
전자기 공진 방식은 전자기파나 전류 등을 활용하는 대신 전기장이나 자기장을 이용하는 특징이 있다. 전자기 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.Electromagnetic resonant method is characterized by using an electric or magnetic field instead of using electromagnetic waves or current. Electromagnetic resonant method is hardly affected by the electromagnetic wave problem has the advantage that it is safe for other electronic devices or the human body. On the other hand, it can be utilized only in limited distances and spaces, and has a disadvantage in that energy transmission efficiency is rather 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.Short-wavelength wireless power transmission schemes—simply, RF transmission schemes—utilize the fact that energy can be transmitted and received directly in the form of RadioWave. This technology is a wireless power transmission method of the RF method using a rectenna, a compound word of an antenna and a rectifier (rectifier) refers to a device that converts RF power directly into direct current power. In other words, the RF method is a technology that converts AC radio waves to DC and uses them. Recently, research on commercialization has been actively conducted as efficiency is improved.
무선 전력 전송 기술은 모바일 뿐만 아니라 IT, 철도, 가전 산업 등 산업 전반에 다양하게 활용될 수 있다.Wireless power transfer technology can be used in various industries, such as the mobile, IT, railroad and consumer electronics industries.
최근에는 복수의 무선 전력 송신기를 탑재한 기기가 등장하기도 하나, 사용자 편의성이 더욱 고려된 무선 전력 송신 장치의 대두가 요청된다.Recently, a device equipped with a plurality of wireless power transmitters has appeared, but there has been a demand for a wireless power transmitter having more user convenience.
본 발명은 상술한 종래 기술의 한계점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 충전 효율이 우수한 복수의 무선 전력 송신기를 구비한 무선 전력 송신 장치를 제공함에 있다.The present invention has been devised to solve the above-mentioned limitations of the prior art, and an object of the present invention is to provide a wireless power transmission apparatus having a plurality of wireless power transmitters having excellent charging efficiency.
본 발명의 다른 목적은 충전 효율이 우수한 무선 전력 송신기를 검색하는 무선 전력 송신 장치를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a wireless power transmission apparatus for searching for a wireless power transmitter having excellent charging efficiency.
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.Technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned above will be clearly understood by those skilled in the art from the following description. Could be.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치는 충전 패드상의 상기 수신기의 위치를 감지하는 제1 센서; 상기 수신기의 위치에 대응되는 적어도 하나의 무선 전력 송신기로 전력을 다중화하여 공급하기 위한 다중화부; 및 다중화된 전력을 상기 적어도 하나의 무선 전력 송신기 별 전력 전송 효율에 기초하여, 전력을 제어하는 전력변환부를 포함할 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, an apparatus for transmitting power wirelessly may include a first sensor configured to detect a position of the receiver on a charging pad; A multiplexer for multiplexing and supplying power to at least one wireless power transmitter corresponding to the position of the receiver; And a power converter configured to control the multiplexed power based on power transmission efficiency for each of the at least one wireless power transmitter.
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 will be described in detail below by those skilled in the art. Can be derived and understood.
본 발명에 따른 방법 및 장치에 대한 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.The effects on the method and apparatus according to the present invention are described as follows.
첫째, 충전 효율이 우수한 복수의 무선 전력 송신기를 구비한 무선 전력 송신 장치를 제공됨으로써, 사용자 편의성 및 장치 효율성이 향상될 수 있다.First, by providing a wireless power transmitter having a plurality of wireless power transmitter with excellent charging efficiency, user convenience and device efficiency can be improved.
둘째, 충전 효율이 우수한 무선 전력 송신기를 검색하는 무선 전력 송신 장치를 제공됨으로써, 사용자 편의성 및 장치 효율성이 향상될 수 있다.Second, by providing a wireless power transmitter for searching for a wireless power transmitter with excellent charging efficiency, user convenience and device efficiency may be improved.
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 above-mentioned effects, and other effects not mentioned above may be clearly understood by those skilled in the art from the following description. will be.
이하에 첨부되는 도면들은 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 본 발명에 대한 실시예들을 제공한다. 다만, 본 발명의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시예로 구성될 수 있다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings are provided to facilitate understanding of the present invention, and provide embodiments of the present invention together with the detailed description. However, the technical features of the present invention are not limited to the specific drawings, and the features disclosed in the drawings may be combined with each other to constitute new embodiments.
도 1 내지 도 4는 전자기 유도 및 전자기 공진의 동작 원리를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.1 to 4 are diagrams for schematically explaining the operating principle of electromagnetic induction and electromagnetic resonance.
도 5는 실시예에 따른 전자기 공진 방식의 무선 전력 전송 방법을 설명하기 위한 시스템 구성도이다.5 is a system configuration diagram illustrating a wireless power transmission method of the electromagnetic resonance method according to an embodiment.
도 6은 실시예에 따른 전자기 공진 방식에서의 무선 전력 송신기의 타입 및 특성을 설명하기 위한 도면이다.6 is a view for explaining the type and characteristics of the wireless power transmitter in the electromagnetic resonance method according to the embodiment.
도 7은 실시예에 따른 전자기 공진 방식에서의 무선 전력 수신기의 타입 및 특성을 설명하기 위한 도면이다.7 is a view for explaining the type and characteristics of the wireless power receiver in the electromagnetic resonance method according to the embodiment.
도 8은 실시예에 따른 전자기 공진 방식에서의 무선 전력 전송 시스템의 등가 회로도이다.8 is an equivalent circuit diagram of a wireless power transmission system in an electromagnetic resonance method according to an embodiment.
도 9는 실시예에 따른 전자기 공진 방식에서의 무선 전력 송신기 상태 천이 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.9 is a state transition diagram illustrating a state transition procedure of a wireless power transmitter in an electromagnetic resonance method according to an embodiment.
도 10은 실시예에 따른 전자기 공진 방식을 지원하는 무선 전력 수신기의 상태 천이도이다.10 is a state transition diagram of a wireless power receiver supporting an electromagnetic resonance method according to an embodiment.
도 11은 실시예에 따른 전자기 공진 방식에 있어서의 정류기출력전압에 따른 무선 전력 수신기의 동작 영역을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 11 is a diagram for describing an operating area of a wireless power receiver according to a rectifier output voltage in an electromagnetic resonance method according to an embodiment.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 전자기 유도 방식의 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 도면이다.12 is a view for explaining a wireless charging system of the electromagnetic induction method according to an embodiment of the present invention.
도 13은 실시예에 따른 전자기 유도 방식을 지원하는 무선 전력 송신기의 상태 천이도이다.13 is a state transition diagram of a wireless power transmitter supporting the electromagnetic induction scheme according to the embodiment.
도 14는 복수의 송신기가 구비되고, 자기 유도 방식으로 충전하는 무선 전력 시스템의 일 예를 나타내는 도면이다.14 is a diagram illustrating an example of a wireless power system including a plurality of transmitters and charging in a magnetic induction manner.
도 15 내지 도 20은 실시예에 따른 코일의 다양한 형태을 나타내는 도면이다.15 to 20 are views illustrating various forms of coils according to embodiments.
도 21은 실시예에 따라 본 발명이 적용된 복수의 무선 전력 송신기를 구비한 무선 전력 송신 장치의 블록도를 나타내는 도면이다.21 is a block diagram of a wireless power transmission apparatus including a plurality of wireless power transmitters to which the present invention is applied, according to an embodiment.
도 22는 도 21의 무선 전력 송신 장치를 더 구체화한 블록도이다.FIG. 22 is a block diagram illustrating the wireless power transmitter of FIG. 21.
도 23(a) 및 도 23(b)는 충전 효율이 우수한 무선 전력 송신기를 검색하기 위한 펄스 신호의 일 예이다.23 (a) and 23 (b) are examples of pulse signals for searching for a wireless power transmitter having excellent charging efficiency.
도 24는 무선 전력을 조절하는 무선 전력 송신 장치의 일 예를 나타내는 도면이다.24 is a diagram illustrating an example of a wireless power transmission apparatus for adjusting wireless power.
도 25는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치를 나타내는 도면이다.25 is a diagram illustrating an apparatus for transmitting wireless power according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치는 충전 패드상의 상기 수신기의 위치를 감지하는 제1 센서, 수신기의 위치에 대응되는 적어도 하나의 무선 전력 송신기로 전력을 다중화하여 공급하기 위한 다중화부 및 다중화된 전력을 적어도 하나의 무선 전력 송신기 별 전력 전송 효율에 기초하여 전력을 제어할 수 있다.An apparatus for transmitting power wirelessly according to an embodiment of the present invention includes a first sensor for detecting a position of the receiver on a charging pad, a multiplexer for multiplexing and supplying power to at least one wireless power transmitter corresponding to the position of the receiver; The multiplexed power may be controlled based on power transmission efficiency of at least one wireless power transmitter.
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 accompanying drawings. The suffixes "module" and "unit" for components used in the following description are given or used in consideration of ease of specification, and do not have distinct meanings or roles from each other.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.In the above description, all elements constituting the embodiments of the present invention are described as being combined or operating in combination, but the present invention is not necessarily limited to the embodiments. In other words, within the scope of the present invention, all of the components may be selectively operated in combination with one or more. In addition, although all of the components may be implemented in one independent hardware, each or all of the components may be selectively combined to perform some or all functions combined in one or a plurality of hardware. It may be implemented as a computer program having a. Codes and code segments constituting the computer program may be easily inferred by those skilled in the art. Such a computer program may be stored in a computer readable storage medium and read and executed by a computer, thereby implementing embodiments of the present invention. The storage medium of the computer program may include a magnetic recording medium, an optical recording medium, a carrier wave medium, and the like.
실시예의 설명에 있어서, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)", "전(앞) 또는 후(뒤)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(위) 또는 하(아래)" 및"전(앞) 또는 후(뒤)"는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되거나 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 배치되어 형성되는 것을 모두 포함한다.In the description of the embodiments, in the case of being described as being formed at "up (up) or down (down)", "before (front) or back (back)" of each component, "up (up) or down (Below) "and" before (before) or after (behind) "include both in which the two components are in direct contact with each other or one or more other components are formed disposed between the two components.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.In addition, the terms "comprise", "comprise" or "having" described above mean that the corresponding component may be included, unless otherwise stated, and thus excludes other components. It should be construed that it may further include other components instead. All terms, including technical and scientific terms, have the same meanings as commonly understood by one of ordinary skill in the art unless otherwise defined. Terms commonly used, such as terms defined in a dictionary, should be interpreted to coincide with the contextual meaning of the related art, and shall not be construed in an ideal or excessively formal sense unless explicitly defined in the present invention.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in describing the component of this invention, terms, such as 1st, 2nd, A, B, (a), (b), can be used. These terms are only for distinguishing the components from other components, and the nature, order or order of the components are not limited by the terms. If a component is described as being "connected", "coupled" or "connected" to another component, that component may be directly connected to or connected to that other component, but there may be another configuration between each component. It should be understood that the elements may be "connected", "coupled" or "connected".
실시예의 설명에 있어서, 무선 전력 시스템상에서 무선 전력을 송신하는 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.In the description of the embodiment, the apparatus for transmitting wireless power on the wireless power system is a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a transmitter, a transmitter, a transmitter, a transmitter, A wireless power transmitter, a wireless power transmitter, and the like will be used interchangeably.
또한, 무선 전력 송신 장치로부터 무선 전력을 수신하는 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 addition, as a representation of a device for receiving wireless power from a wireless power transmitter, for convenience of description, a wireless power receiver, a wireless power receiver, a wireless power receiver, a wireless power receiver, a receiver terminal, a receiver, a receiver, a receiver Or the like can be used in combination.
본 발명에 따른 무선 전력 송신기는 패드 형태, 거치대 형태, AP(Access Point) 형태, 소형 기지국 형태, 스탠드 형태, 천장 매립 형태, 벽걸이 형태, 차량 매립 형태, 차량 거치 형태 등으로 구성될 수 있으며, 하나의 송신기는 복수의 무선 전력 수신 장치에 동시에 파워를 전송할 수 있다.The wireless power transmitter according to the present invention may be configured in a pad form, a cradle form, an access point (AP) form, a small base station form, a stand form, a ceiling embed form, a wall mount form, a vehicle embed form, a vehicle mount form, and the like. The transmitter of may transmit power to a plurality of wireless power receiver at the same time.
이를 위해, 무선 파워 송신기는 적어도 하나의 무선 전력 전송 방식(가령, 전자기 유도 방식, 전자기 공진 방식 등을 포함)을 제공할 수도 있다.To this end, the wireless power transmitter may provide at least one wireless power transmission scheme (eg, electromagnetic induction scheme, electromagnetic resonance scheme, etc.).
일 예로, 무선 전력 전송 방식은 전력 송신단 코일에서 자기장을 발생시켜 그 자기장의 영향으로 수신단 코일에서 전기가 유도되는 전자기 유도 원리를 이용하여 충전하는 전자기 유도 방식에 기반한 다양한 무전 전력 전송 표준이 사용될 수 있다. 여기서, 전자기 유도 방식의 무선파워 전송 표준은 WPC(Wireless Power Consortium) 또는/및 PMA(Power Matters Alliance)에서 정의된 전자기 유도 방식의 무선 충전 기술을 포함할 수 있다.For example, the wireless power transmission scheme may use various wireless power transmission standards based on an electromagnetic induction scheme in which a magnetic field is generated in the power transmitter coil and charged using an electromagnetic induction principle in which electricity is induced in the receiver coil under the influence of the magnetic field. . Here, the electromagnetic induction wireless power transmission standard may include an electromagnetic induction wireless charging technology defined by the Wireless Power Consortium (WPC) or / and the Power Matters Alliance (PMA).
다른 일 예로, 무선 전력 전송 방식은 무선 파워 송신기의 송신 코일에 의해 발생되는 자기장을 특정 공진 주파수에 동조하여 근거리에 위치한 무선 파워 수신기에 전력을 전송하는 전자기 공진(Electromagnetic Resonance) 방식이 이용될 수도 있다. 일 예로, 전자기 공진 방식은 무선 충전 기술 표준 기구인 A4WP(Alliance for Wireless Power)에서 정의된 공진 방식의 무선 충전 기술을 포함할 수 있다.As another example, the wireless power transmission method may use an electromagnetic resonance method of transmitting power to a wireless power receiver located at a short distance by tuning a magnetic field generated by a transmission coil of the wireless power transmitter to a specific resonance frequency. . For example, the electromagnetic resonance method may include a wireless charging technology of a resonance method defined in A4WP (Alliance for Wireless Power) which is a wireless charging technology standard apparatus.
또 다른 일 예로, 무선 전력 전송 방식은 RF 신호에 저전력의 에너지를 실어 원거리에 위치한 무선 파워 수신기로 전력을 전송하는 RF 무선 파워 전송 방식이 이용될 수도 있다.As another example, the wireless power transmission method may use an RF wireless power transmission method that transmits power to a wireless power receiver located at a far distance by putting low power energy on an RF signal.
본 발명의 또 다른 일 예로, 본 발명에 따른 무선 파워 송신기는 상기한 전자기 유도 방식, 전자기 공진 방식, RF 무선 파워 전송 방식 중 적어도 2개 이상의 무선 전력 전송 방식을 지원할 수 있도록 설계될 수도 있다.As another example of the present invention, the wireless power transmitter according to the present invention may be designed to support at least two or more wireless power transmission methods of the electromagnetic induction method, the electromagnetic resonance method, and the RF wireless power transmission method.
이 경우, 무선 파워 송신기는 무선 파워 송신기 및 무선 파워 수신기에서 지원 가능한 무선 전력 전송 방식뿐만 아니라 무선 파워 수신기의 종류, 상태, 요구 전력 등에 기반하여 적응적으로 해당 무선 파워 수신기를 위해 사용될 무선 전력 전송 방식을 결정할 수 있다.In this case, the wireless power transmitter may be adaptively used for the wireless power receiver based on the type, state, power required of the wireless power receiver, as well as the wireless power transmission scheme supported by the wireless power transmitter and the wireless power receiver. Can be determined.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 파워 수신기는 적어도 하나의 무선 전력 전송 방식이 구비될 수 있으며, 2개 이상의 무선 파워 송신기로부터 동시에 무선 전력을 수신할 수도 있다. 여기서, 무선 전력 전송 방식은 상기 전자기 유도 방식, 전자기 공진 방식, RF 무선 파워 전송 방식 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.In addition, the wireless power receiver according to an embodiment of the present invention may be provided with at least one wireless power transmission scheme, and may simultaneously receive wireless power from two or more wireless power transmitters. Herein, the wireless power transmission method may include at least one of the electromagnetic induction method, the electromagnetic resonance method, and the RF wireless power transmission method.
본 발명에 따른 무선 전력 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 등의 소형 전자 기기 등에 탑재될 수 있으나, 이에 국한되지는 아니하며 본 발명에 따른 무선 전력 수신 수단이 장착되어 배터리 충전이 가능한 기기라면 족하다. 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 파워 수신기는 차량, 무인 항공기, 에어 드론 등에도 탑재될 수 있다.The wireless power receiver according to the present invention includes a mobile phone, a smart phone, a laptop computer, a digital broadcasting terminal, a personal digital assistant (PDA), a portable multimedia player (PMP), navigation, and an MP3 player. It may be mounted on a small electronic device such as an electric toothbrush, an electronic tag, a lighting device, a remote control, a fishing bobber, and the like, but is not limited thereto. The wireless power receiver according to another embodiment of the present invention may be mounted in a vehicle, an unmanned aerial vehicle, an air drone, or the like.
도 1 내지 도 4는 실시예에 따른 전자기 유도 및 전자기 공진의 동작 원리를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.1 to 4 are diagrams for schematically explaining the operating principle of electromagnetic induction and electromagnetic resonance according to the embodiment.
도 1을 참고하면, 상기 무선 전력 전송 시스템은 전력 소스(100), 무선 전력 송신 장치(200), 무선 전력 수신 장치(300) 및 부하단(400, LOAD)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the wireless power transmission system may include a power source 100, a wireless power transmitter 200, a wireless power receiver 300, and a load terminal 400.
전력 소스(100)는 무선 전력 송신 장치(200)에 포함될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.The power source 100 may be included in the wireless power transmitter 200, but is not limited thereto.
무선 전력 송신 장치(200)는 송신 유도 코일(210) 및 송신 공진 코일(220)을 포함할 수 있다.The apparatus 200 for transmitting power wirelessly may include a transmission induction coil 210 and a transmission resonance coil 220.
무선 전력 수신 장치(300)는 수신 공진 코일(310), 수신 유도 코일(320) 및 정류부(330)를 포함할 수 있다. The wireless power receiver 300 may include a reception resonance coil 310, a reception induction coil 320, and a rectifier 330.
전력 소스(100)의 양단은 송신 유도 코일(210)의 양단과 연결될 수 있다.Both ends of the power source 100 may be connected to both ends of the transmission induction coil 210.
송신 공진 코일(220)은 송신 유도 코일(210)과 일정한 거리를 두고 배치될 수 있다.The transmission resonant coil 220 may be disposed at a predetermined distance from the transmission induction coil 210.
수신 공진 코일(310)은 수신 유도 코일(320)과 일정한 거리를 두고 배치될 수 있다.The reception resonance coil 310 may be disposed at a predetermined distance from the reception induction coil 320.
수신 유도 코일(320)의 양단은 정류부(330, RECTIFIER)의 양단과 연결될 수 있고, 부하단(400, LOAD)은 정류부(330, RECTIFIER)의 양단과 연결될 수 있다. 실시예에서 부하단(400, LOAD)는 무선 전력 수신 장치(300)에 포함될 수 있다.Both ends of the receiving induction coil 320 may be connected to both ends of the rectifier 330, and the load terminal 400 may be connected to both ends of the rectifier 330. In an embodiment, the load stage 400 may be included in the wireless power receiver 300.
전력 소스(100)에서 생성된 전력은 무선 전력 송신 장치(200)로 전달되고, 무선 전력 송신 장치(200)로 전달된 전력은 공진 현상에 의해 무선 전력 송신 장치(200)와 공진을 이루는 즉, 공진 주파수 값이 동일한 무선 전력 수신 장치(300)로 전달될 수 있다.The power generated by the power source 100 is delivered to the wireless power transmitter 200, and the power delivered to the wireless power transmitter 200 resonates with the wireless power transmitter 200 by a resonance phenomenon. The resonance frequency values may be transmitted to the same wireless power receiver 300.
위 설명은 일 실시예에 불과하며, 송신 장치와 수신 장치는 각각 하나의 송신/수신 코일을 이용하여 유도 또는 공진 방식으로 전력을 전송할 수도 있다.The above description is only an example, and the transmitting device and the receiving device may transmit power in an inductive or resonant manner by using one transmitting / receiving coil.
이하에서는 보다 구체적으로 전력전송 과정을 설명한다.Hereinafter, the power transmission process will be described in more detail.
전력 소스(100)는 소정 주파수를 갖는 교류 전력을 생성하여 무선 전력 송신 장치(200)에 전달할 수 있다.The power source 100 may generate AC power having a predetermined frequency and transmit the generated AC power to the wireless power transmitter 200.
송신 유도 코일(210)과 송신 공진 코일(220)은 유도 결합되어 있을 수 있다. 즉, 송신 유도 코일(210)은 전력 소스(100)로부터 공급받은 교류 전력에 의해 교류 전류가 발생되고, 이러한 교류 전류에 의한 전자기 유도에 의해 물리적으로 이격 되어 있는 송신 공진 코일(220)에도 교류 전류가 유도될 수 있다. 또는, 송신 공진 코일에 직접적으로 전력소스가 연결되어 전류를 흐르게 할 수도 있다.The transmission induction coil 210 and the transmission resonant coil 220 may be inductively coupled. That is, the alternating current is generated by the alternating current power supplied from the power source 100, and the alternating current is also transmitted to the transmitting resonance coil 220 physically spaced by the electromagnetic induction by the alternating current. Can be derived. Alternatively, a power source may be connected directly to the transmission resonant coil to allow current to flow.
그 후, 송신 공진 코일(220)로 전달된 전력은 공진에 의해 무선 전력 송신 장치(200)와 주파수 공진 방식을 이용하여 동일한 공진 주파수를 갖는 무선 전력 수신 장치(300)로 전달될 수 있다.Thereafter, the power delivered to the transmission resonant coil 220 may be transmitted to the wireless power receiver 300 having the same resonance frequency by the resonance using the wireless power transmitter 200 and the frequency resonance scheme.
임피던스가 매칭된 2개의 LC 회로 사이는 공진에 의해 전력이 전송될 수 있다. 이와 같은 공진에 의한 전력 전송은 전자기 유도 방식에 의한 전력 전송보다 더 먼 거리까지 더 높은 전송 효율로 전력 전달이 가능하게 한다.Power may be transferred by resonance between two impedance matched LC circuits. Such resonance power transmission enables power transmission with higher transmission efficiency over longer distances than power transmission by electromagnetic induction.
수신 공진 코일(310)은 송신 공진 코일(220)로부터 주파수 공진 방식을 이용하여 전달된 전력을 수신할 수 있다. 수신된 전력으로 인해 수신 공진 코일(310)에는 교류 전류가 흐를 수 있고, 수신 공진 코일(310)로 전달된 전력은 전자기 유도에 의해 수신 공진 코일(310)과 유도 결합된 수신 유도 코일(320)로 전달될 수 있다. 수신 유도 코일(320)로 전달된 전력은 정류부(330)를 통해 정류되어 부하단(400)로 전달될 수 있다.The reception resonance coil 310 may receive power transmitted from the transmission resonance coil 220 by using the frequency resonance method. An AC current may flow in the reception resonant coil 310 due to the received power, and the power delivered to the reception resonant coil 310 may be inductively coupled to the reception resonant coil 310 by electromagnetic induction. Can be delivered. Power delivered to the receiving induction coil 320 may be rectified through the rectifying unit 330 and transferred to the load stage 400.
실시예에서 송신 유도 코일(210), 송신 공진 코일(220), 수신 공진 코일(310), 수신 유도 코일(320)은 스파이럴(spiral) 또는 헬리컬(helical) 구조 중 어느 하나의 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정될 필요는 없다.In an embodiment, the transmission induction coil 210, the transmission resonance coil 220, the reception resonance coil 310, and the reception induction coil 320 may have any one of a spiral or a helical structure. However, the present invention is not limited thereto.
송신 공진 코일(220)과 수신 공진 코일(310)은 공진 주파수에서 전력 전달이 가능하도록 공진 결합될 수 있다.The transmit resonant coil 220 and the receive resonant coil 310 may be resonantly coupled to enable power transmission at a resonant frequency.
송신 공진 코일(220)과 수신 공진 코일(310)의 공진 결합으로 인해, 무선 전력 송신 장치(200)와 무선 전력 수신 장치(300)간 전력 전송 효율은 크게 향상될 수 있다.Due to the resonance coupling of the transmission resonance coil 220 and the reception resonance coil 310, the power transmission efficiency between the wireless power transmitter 200 and the wireless power receiver 300 may be greatly improved.
이상의 무선 전력 전송 시스템은 공진 주파수 방식에 의한 전력 전달을 설명하였다.The above wireless power transmission system has described power transmission by the resonant frequency method.
또한, 실시 예에서는 무선 전력 송신 장치(200)가 하나의 송신 유도 코일(210) 및 하나의 송신 공진 코일(220)을 가진 것으로 설명하였으나, 이에 한정될 필요는 없고, 복수의 송신 유도 코일(210) 및 복수의 송신 공진 코일(220)을 포함할 수 있다. 자세한 예는 후술하기로 한다.In addition, in the exemplary embodiment, the wireless power transmitter 200 has one transmission induction coil 210 and one transmission resonance coil 220, but the present disclosure is not limited thereto, and the plurality of transmission induction coils 210 may be used. ) And a plurality of transmission resonant coils 220. Detailed examples will be described later.
본 발명의 실시예에는 이러한 공진 주파수 방식 이외에도 전자기 유도 방식에 의한 전력 전달에도 적용될 수 있다.Embodiments of the present invention can be applied to power transmission by the electromagnetic induction method in addition to the resonance frequency method.
즉, 실시예에서 무선 전력 전송 시스템이 전자기 유도를 기반으로 전력 전송을 수행하는 경우, 무선 전력 송신 장치(200)에 포함된 송신 공진 코일(220)과 무선 전력 수신 장치(300)에 포함된 수신 공진 코일(310)이 생략될 수 있다.That is, in the embodiment, when the wireless power transmission system performs power transmission based on electromagnetic induction, the reception includes the transmission resonant coil 220 and the wireless power receiver 300 included in the wireless power transmitter 200. The resonant coil 310 may be omitted.
무선 전력 전송에서 품질 지수(Quality Factor)와 결합계수(Coupling Coefficient)는 중요한 의미를 가질 수 있다. 즉, 전력 전송 효율은 품질 지수 및 결합계수 각각과 비례 관계를 가질 수 있다. 따라서, 품질 지수 및 결합계수 중 적어도 어느 하나의 값이 커질수록 전력 전송 효율이 향상될 수 있다.Quality factor and coupling coefficient may have important meanings in wireless power transmission. That is, the power transmission efficiency may have a proportional relationship with each of the quality index and the coupling coefficient. Therefore, as the value of at least one of the quality index and the coupling coefficient increases, power transmission efficiency may be improved.
품질 지수(Quality Factor)는 무선 전력 송신 장치(200) 또는 무선 전력 수신 장치(300) 부근에 축척할 수 있는 에너지의 지표를 의미할 수 있다.The quality factor may refer to an index of energy that may be accumulated in the vicinity of the wireless power transmitter 200 or the wireless power receiver 300.
품질 지수(Quality Factor)는 동작 주파수(w), 코일의 형상, 치수, 소재 등에 따라 달라질 수 있다. 품질 지수는 다음의 식 1로 나타내어질 수 있다.The quality factor may vary depending on the operating frequency w, the shape, dimensions, materials, and the like of the coil. The quality index can be represented by the following equation.
[식 1][Equation 1]
Q=w*L/RQ = w * L / R
L은 코일의 인덕턴스이고, R은 코일자체에서 발생하는 전력손실량에 해당하는 저항을 의미한다.L is the inductance of the coil, and R is the resistance corresponding to the amount of power loss generated in the coil itself.
품질 지수(Quality Factor)는 0에서 무한대의 값을 가질 수 있고, 품질지수가 클수록 무선 전력 송신 장치(200)와 무선 전력 수신 장치(300)간 전력 전송 효율이 향상될 수 있다.The quality factor may have an infinite value from 0, and as the quality index increases, power transmission efficiency between the wireless power transmitter 200 and the wireless power receiver 300 may be improved.
결합계수(Coupling Coefficient)는 송신 측 코일과 수신 측 코일 간 자기적 결합의 정도를 의미하는 것으로 0에서 1의 범위를 갖는다.Coupling Coefficient refers to the degree of magnetic coupling between the transmitting coil and the receiving coil and has a range of 0 to 1.
결합계수(Coupling Coefficient)는 송신 측 코일과 수신 측 코일의 상대적인 위치나 거리 등에 따라 달라질 수 있다.Coupling coefficient may vary according to the relative position or distance between the transmitting coil and the receiving coil.
도 2는 송신 유도 코일의 등가 회로도이다.2 is an equivalent circuit diagram of a transmission induction coil.
도 2에 도시된 바와 같이, 송신 유도 코일(210)은 인덕터(L1)와 캐패시터(C1)로 구성될 수 있으며, 이들에 의해 적절한 인덕턴스와 캐패시턴스 값을 갖는 회로로 구성될 수 있다.As shown in FIG. 2, the transmission induction coil 210 may be composed of an inductor L1 and a capacitor C1, and may be configured as a circuit having appropriate inductance and capacitance values.
송신 유도 코일(210)은 인덕터(L1)의 양단이 캐패시터(C1)의 양단에 연결된 등가회로로 구성될 수 있다. 즉, 송신 유도 코일(210)은 인턱터(L1)와 캐패시터(C1)가 병렬로 연결된 등가회로로 구성될 수 있다.The transmission induction coil 210 may be configured as an equivalent circuit having both ends of the inductor L1 connected to both ends of the capacitor C1. That is, the transmission induction coil 210 may be configured as an equivalent circuit in which the inductor L1 and the capacitor C1 are connected in parallel.
캐패시터(C1)는 가변 캐패시터일 수 있으며, 캐패시터(C1)의 캐패시턴스가 조절됨에 따라 임피던스 매칭이 수행될 수 있다. 송신 공진 코일(220), 수신 공진 코일(310), 수신 유도 코일(320)의 등가 회로도 또한, 도 2에 도시된 것과 동일하거나 유사할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.The capacitor C1 may be a variable capacitor, and impedance matching may be performed as the capacitance of the capacitor C1 is adjusted. Equivalent circuits of the transmit resonant coil 220, the receive resonant coil 310, and the receive induction coil 320 may also be the same as or similar to those shown in FIG. 2, but are not limited thereto.
도 3은 실시예에 따른 전력 소스와 무선 전력 송신 장치의 등가 회로도이다.3 is an equivalent circuit diagram of a power source and a wireless power transmission apparatus according to an embodiment.
도 3에 도시된 바와 같이, 송신 유도 코일(210)과 송신 공진 코일(220)은 각각 인덕턴스 값과 캐패시턴스 값을 갖는 인덕터(L1, L2)와 캐패시터(C1, C2)로 구성될 수 있다.As shown in FIG. 3, the transmission induction coil 210 and the transmission resonant coil 220 may be formed of inductors L1 and L2 and capacitors C1 and C2 having inductance values and capacitance values, respectively.
도 4는 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치의 등가 회로도이다.4 is an equivalent circuit diagram of a wireless power receiver according to an embodiment.
도 4에 도시된 바와 같이, 수신 공진 코일(310)과 수신 유도 코일(320)은 각각 인덕턴스 값과 캐패시턴스 값을 갖는 인덕터(L3, L4)와 캐패시터(C3, C4)로 구성될 수 있다.As shown in FIG. 4, the reception resonance coil 310 and the reception induction coil 320 may be formed of inductors L3 and L4 and capacitors C3 and C4 having inductance values and capacitance values, respectively.
정류부(330)는 수신 유도 코일(320)로부터 전달받은 교류 전력을 직류 전력을 변환하여 변환된 직류 전력을 부하단(400)에 전달할 수 있다.The rectifier 330 may convert the DC power received from the reception induction coil 320 to DC power to transfer the converted DC power to the load terminal 400.
구체적으로, 정류부(330)는 도시되지 않았지만 정류기와 평활 회로를 포함할 수 있다. 실시예에서 정류기는 실리콘 정류기가 사용될 수 있고, 도 4에 도시된 바와 같이, 다이오드(D1)로 등가화 될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.Specifically, although not shown, the rectifier 330 may include a rectifier and a smoothing circuit. In an embodiment, the rectifier may be a silicon rectifier and may be equivalent to the diode D1 as shown in FIG. 4, but is not limited thereto.
정류기는 수신 유도 코일(320)로부터 전달받은 교류 전력을 직류 전력을 변환할 수 있다.The rectifier may convert AC power received from the reception induction coil 320 to DC power.
평활 회로는 정류기에서 변환된 직류 전력에 포함된 교류 성분을 제거하여 매끄러운 직류 전력을 출력할 수 있다. 실시예에서 평활 회로는 도 4에 도시된 바와 같이, 정류 캐패시터(C5)가 사용될 수 있으나, 이에 한정될 필요는 없다.The smoothing circuit may output the smooth DC power by removing the AC component included in the DC power converted by the rectifier. In the exemplary embodiment, as shown in FIG. 4, the rectifying capacitor C5 may be used, but is not limited thereto.
정류부(330)로부터 전달된 직류 전력은 직류 전압이나 직류 전류일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.The DC power transmitted from the rectifier 330 may be a DC voltage or a DC current, but is not limited thereto.
부하단(400)는 직류 전력을 필요로 하는 임의의 충전지 또는 장치일 수 있다. 예를 들어, 부하단(400)는 배터리를 의미할 수 있다.The load stage 400 can be any rechargeable battery or device that requires direct current power. For example, the load stage 400 may mean a battery.
무선 전력 수신 장치(300)는 휴대폰, 노트북, 마우스 등 전력이 필요한 전자기기에 장착될 수 있다. 이에 따라, 수신 공진 코일(310) 및 수신 유도 코일(320)은 전자기기의 형태에 맞는 형상을 가질 수 있다.The wireless power receiver 300 may be mounted on an electronic device that requires power, such as a mobile phone, a notebook, a mouse, and the like. Accordingly, the reception resonance coil 310 and the reception induction coil 320 may have a shape that matches the shape of the electronic device.
무선 전력 송신 장치(200)는 무선 전력 수신 장치(300)와 인밴드(In band) 또는 아웃 오브 밴드(out of band) 통신을 이용하여 정보를 교환할 수 있다.The wireless power transmitter 200 may exchange information with the wireless power receiver 300 using in band or out of band communication.
인밴드(In band) 통신은 무선 전력 전송에 사용되는 주파수를 갖는 신호를 이용하여 무선 전력 송신 장치(200)와 무선 전력 수신 장치(300) 간 정보를 교환하는 통신을 의미할 수 있다. 이를 위해 무선 전력 수신 장치(300)는 스위치를 더 포함할 수 있고, 스위치의 스위칭 동작을 통해 무선 전력 송신 장치(200)에서 송신되는 전력을 수신하거나, 수신하지 않을 수 있다. 이에 따라, 무선 전력 송신 장치(200)는 무선 전력 송신 장치(200)에서 소모되는 전력량을 검출하여 무선 전력 수신 장치(300)에 포함된 스위치의 온 또는 오프 신호를 인식할 수 있다.In band communication may refer to a communication of exchanging information between the wireless power transmitter 200 and the wireless power receiver 300 using a signal having a frequency used for wireless power transmission. To this end, the wireless power receiver 300 may further include a switch, and may or may not receive power transmitted from the wireless power transmitter 200 through a switching operation of the switch. Accordingly, the wireless power transmitter 200 may detect an on or off signal of a switch included in the wireless power receiver 300 by detecting the amount of power consumed by the wireless power transmitter 200.
구체적으로, 무선 전력 수신 장치(300)는 저항 소자와 스위치를 이용해 저항에서 흡수하는 전력량을 변화시켜 무선 전력 송신 장치(200)에서 소모되는 전력량을 변경시킬 수 있다. 무선 전력 송신 장치(200)는 소모되는 전력의 변화를 감지하여 부하단(400)의 상태 정보를 획득할 수 있다. 스위치와 저항 소자는 직렬로 연결될 수 있다. 실시예에서 부하단(400)의 상태 정보는 부하단(400)의 현재 충전량, 충전량 추이에 대한 정보를 포함할 수 있다. 부하단(400)은 무선 전력 수신 장치(300)에 포함될 수 있다.In detail, the wireless power receiver 300 may change the amount of power consumed by the wireless power transmitter 200 by changing the amount of power absorbed by the resistor using a resistor and a switch. The apparatus 200 for transmitting power wirelessly may acquire state information of the load terminal 400 by detecting a change in power consumed. The switch and the resistive element can be connected in series. In an embodiment, the state information of the load stage 400 may include information about the current charge amount and the charge amount trend of the load stage 400. The load stage 400 may be included in the wireless power receiver 300.
더 구체적으로, 스위치가 개방되면, 저항 소자가 흡수하는 전력은 0이 되고, 무선 전력 송신 장치(200)에서 소모되는 전력도 감소한다.More specifically, when the switch is opened, the power absorbed by the resistive element becomes zero, and the power consumed by the wireless power transmitter 200 also decreases.
스위치가 단락되면, 저항 소자가 흡수하는 전력은 0보다 크게 되고, 무선 전력 송신 장치(200)에서 소모되는 전력은 증가한다. 무선 전력 수신 장치에서 이와 같은 동작을 반복하면, 무선 전력 송신 장치(200)는 무선 전력 송신 장치(200)에서 소모되는 전력을 검출하여 무선 전력 수신 장치(300)와 디지털 통신을 수행할 수 있다.When the switch is short-circuited, the power absorbed by the resistor element is greater than zero, and the power consumed by the wireless power transmitter 200 increases. When the wireless power receiver repeats such an operation, the wireless power transmitter 200 may detect power consumed by the wireless power transmitter 200 and perform digital communication with the wireless power receiver 300.
무선 전력 송신 장치(200)는 위와 같은 동작에 따라 부하단(400)의 상태 정보를 수신하고, 그에 적합한 전력을 송신할 수 있다.The apparatus 200 for transmitting power wirelessly may receive state information of the load terminal 400 according to the above operation and may transmit power appropriate thereto.
이와는 반대로, 무선 전력 송신 장치(200) 측에 저항 소자와 스위치를 구비하여 무선 전력 송신 장치(200)의 상태 정보를 무선 전력 수신 장치(300)에 전송하는 것도 가능하다. 실시예에서 무선 전력 송신 장치(200)의 상태 정보는 무선 전력 송신 장치(200)가 전송할 수 있는 최대공급 전력량, 무선 전력 송신 장치(200)가 전력을 제공하고 있는 무선 전력 수신 장치(300)의 개수 및 무선 전력 송신 장치(200)의 가용 전력량에 대한 정보를 포함할 수 있다.On the contrary, the wireless power transmitter 200 may include a resistor and a switch on the side of the wireless power transmitter 200 to transmit the state information of the wireless power transmitter 200 to the wireless power receiver 300. In the embodiment, the state information of the wireless power transmitter 200 may include the maximum amount of power that the wireless power transmitter 200 may transmit, and the wireless power receiver 300 that the wireless power transmitter 200 provides power. The number and the amount of available power of the wireless power transmission apparatus 200 may be included.
다음으로, 아웃 오브 밴드 통신에 대해 설명한다.Next, out-of-band communication will be described.
아웃 오브 밴드 통신은 공진 주파수 대역이 아닌 별도의 주파수 대역을 이용하여 전력 전송에 필요한 정보를 교환하는 통신을 말한다. 무선 전력 송신 장치(200)및 무선 전력 수신 장치(300) 각각에 아웃 오브 밴드 통신 모듈이 장착되어 양자 간에 전력 전송에 필요한 정보가 교환될 수 있다. 아웃 오브 밴드 통신 모듈은 전력 소스(100)에 장착될 수도 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 실시예에서 아웃 오브 밴드 통신 모듈은 블루투스(BlueTooth), 지그비(Zigbee), 무선랜, NFC(Near Field Communication)와 같은 근거리 통신 방식을 사용할 수 있으나, 이에 한정될 필요는 없다.Out-of-band communication refers to a communication for exchanging information for power transmission by using a separate frequency band instead of a resonant frequency band. Each of the wireless power transmitter 200 and the wireless power receiver 300 may be equipped with an out-of-band communication module so that information necessary for power transmission may be exchanged between the wireless power transmitter 200 and the wireless power receiver 300. The out of band communication module may be mounted to the power source 100, but is not limited thereto. In an embodiment, the out-of-band communication module may use a short range communication method such as Bluetooth, Zigbee, WLAN, or Near Field Communication (NFC), but is not limited thereto.
상술한 바와 같이 무선 전송 시스템이 간단하게 도시하고 설명하였으나, 이하에서는 보다 상세하게 무선 전송 시스템을 설명하기로 한다.As described above, the wireless transmission system is briefly illustrated and described. Hereinafter, the wireless transmission system will be described in more detail.
도 5는 실시예에 따른 전자기 공진 방식의 무선 전력 전송 방법을 설명하기 위한 시스템 구성도이다.5 is a system configuration diagram illustrating a wireless power transmission method of the electromagnetic resonance method according to an embodiment.
도 5를 참조하면, 무선 전력 전송 시스템은 무선 전력 송신기(500)와 무선 전력 수신기(600)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 5, the wireless power transmission system may include a wireless power transmitter 500 and a wireless power receiver 600.
본 명세서에서는 상기 도 5과 같이 무선 전력 송신기(500)는 하나의 무선 전력 수신기(600)에 무선 파워를 전송하는 것으로 설명하였으나, 무선 전력 송신기(500)는 복수의 무선 전력 수신기(600)에 무선 파워를 전송할 수 있고, 무선 전력 수신기(600)는 복수의 무선 전력 송신기(500)로부터 동시에 무선 전력을 수신할 수 있는 것으로 구현될 수 있다.In the present specification, as illustrated in FIG. 5, the wireless power transmitter 500 transmits wireless power to one wireless power receiver 600, but the wireless power transmitter 500 wirelessly transmits to a plurality of wireless power receivers 600. The power may be transmitted, and the wireless power receiver 600 may be implemented to be capable of receiving wireless power simultaneously from the plurality of wireless power transmitters 500.
무선 전력 송신기(500)는 특정 전력 전송 주파수-예를 들면, 공진 주파수를 이용하여 자기장을 발생시켜 무선 전력 수신기(600)에 전력을 송신할 수 있다.The wireless power transmitter 500 may transmit power to the wireless power receiver 600 by generating a magnetic field using a specific power transmission frequency, for example, a resonance frequency.
무선 전력 수신기(600)는 무선 전력 송신기(500)에 의해 사용되는 전력 전송 주파수와 동일한 주파수로 동조하여 전력을 수신할 수 있다. 일 예로, 전력 전송을 위해 사용되는 주파수는 6.78MHz 대역일 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 무선 전력 송신기(500)에 의해 전송된 전력은 무선 전력 송신기(500)와 공진을 이루는 무선 전력 수신기(600)에 전달될 수 있다.The wireless power receiver 600 may receive power by tuning to the same frequency as the power transmission frequency used by the wireless power transmitter 500. For example, the frequency used for power transmission may be a 6.78MHz band, but is not limited thereto. Power transmitted by the wireless power transmitter 500 may be transferred to the wireless power receiver 600 which is in resonance with the wireless power transmitter 500.
하나의 무선 전력 송신기(500)로부터 전력을 수신할 수 있는 무선 전력 수신기(600)의 최대 개수는 무선 전력 송신기(500)의 최대 전송 파워 레벨, 무선 전력 수신기(600)의 최대 전력 수신 레벨, 무선 전력 송신기(500) 및 무선 전력 수신기(600)의 물리적인 구조에 기반하여 결정될 수 있다.The maximum number of wireless power receivers 600 that can receive power from one wireless power transmitter 500 includes the maximum transmit power level of the wireless power transmitter 500, the maximum power reception level of the wireless power receiver 600, the wireless It may be determined based on the physical structures of the power transmitter 500 and the wireless power receiver 600.
무선 전력 송신기(500)와 무선 전력 수신기(600)는 무선 전력 전송을 위한 주파수 대역(가령, 공진 주파수 대역)과는 상이한 주파수 대역으로 양방향 통신을 수행할 수 있다. 여기서, 양방향 통신은 반이중 방식의 BLE(Bluetooth Low Energy) 통신 프로토콜이 사용될 수 있으나 이에 대해서는 한정하지 않는다.The wireless power transmitter 500 and the wireless power receiver 600 may perform bidirectional communication in a frequency band different from a frequency band (for example, a resonance frequency band) for wireless power transmission. Here, the bidirectional communication may use a half-duplex Bluetooth Low Energy (BLE) communication protocol, but is not limited thereto.
무선 전력 송신기(500)와 무선 전력 수신기(600)는 상기 양방향 통신을 통해 서로의 특성 및 상태 정보(가령, 전력 제어를 위한 전력 협상 정보)를 교환할 수 있다.The wireless power transmitter 500 and the wireless power receiver 600 may exchange characteristic and state information (eg, power negotiation information for power control) with each other through the bidirectional communication.
구체적으로, 무선 전력 수신기(600)는 무선 전력 송신기(500)로부터 수신되는 전력 레벨을 제어하기 위한 소정 전력 수신 상태 정보를 양방향 통신을 통해 무선 전력 송신기(500)에 전송할 수 있으며, 무선 전력 송신기(500)는 수신된 전력 수신 상태 정보에 기반하여 동적으로 전송 전력 레벨을 제어할 수 있다. 이를 통해, 무선 전력 송신기(500)는 전력 전송 효율을 최적화시킬 수 있을 뿐만 아니라 과전압(Over-Voltage)에 따른 부하 파손을 방지하는 기능, 저전압(Under-Voltage)에 따라 불필요한 전력이 낭비되는 것을 방지하는 기능 등을 제공할 수 있다.Specifically, the wireless power receiver 600 may transmit predetermined power reception state information for controlling the power level received from the wireless power transmitter 500 to the wireless power transmitter 500 through bidirectional communication. 500 may dynamically control the transmit power level based on the received power reception state information. Through this, the wireless power transmitter 500 may not only optimize power transmission efficiency, but also prevent load damage due to over-voltage, and prevent unnecessary waste of power due to under-voltage. It can provide a function to.
또한, 무선 전력 송신기(500)는 양방향 통신을 통해 무선 전력 수신기(600)에 대한 인증 및 식별하는 기능, 호환되지 않는 장치 또는 충전이 불가능한 물체를 식별하는 기능, 유효한 부하를 식별하는 기능 등을 수행할 수도 있다.In addition, the wireless power transmitter 500 performs a function of authenticating and identifying the wireless power receiver 600 through two-way communication, identifying an incompatible device or an unchargeable object, and identifying a valid load. You may.
이하에서는, 보다 구체적으로 공진 방식의 무선 전력 전송 과정을 상기 도 5을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the wireless power transmission process of the resonance method will be described in detail with reference to FIG. 5.
무선 전력 송신기(500)는 전원공급부(power supplier, 510), 전력변환부(Power Conversion Unit, 520), 매칭회로(Matching Circuit, 530), 송신공진기(Transmission Resonator, 540), 주제어부(Main Controller, 550) 및 통신부(Communication Unit, 560)를 포함하여 구성될 수 있다. 통신부는 데이터 송신기(Data Transmitter)와 데이터 수신기(Data receiver)를 포함할 수 있다.The wireless power transmitter 500 includes a power supplier 510, a power conversion unit 520, a matching circuit 530, a transmission resonator 540, and a main controller. , 550, and a communication unit 560. The communication unit may include a data transmitter and a data receiver.
전원공급부(510)는 주(住)제어부(550)의 제어에 따라 전력변환부(520)에 특정 공급 전압을 공급할 수 있다. 이때, 공급 전압은 DC 전압 또는 AC 전압일 수 있으나 이에 대해서는 한정하지 않는다.The power supply unit 510 may supply a specific supply voltage to the power converter 520 under the control of the main controller 550. In this case, the supply voltage may be a DC voltage or an AC voltage, but is not limited thereto.
전력변환부(520)는 주제어부(550)의 제어에 따라 전력공급부(510)로부터 수신된 전압을 특정 전압으로 변환시킬 수 있다. 이를 위해, 전력변환부(520)는 DC/DC 변환기(DC/DC convertor), AC/DC 변환기(AC/DC convertor), 파워 증폭기(Power amplifier) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.The power converter 520 may convert the voltage received from the power supply 510 into a specific voltage under the control of the main controller 550. To this end, the power converter 520 may include at least one of a DC / DC converter, an AC / DC converter, and a power amplifier.
매칭회로(530)는 전력 전송 효율을 극대화시키기 위해 전력변환부(520)와 송신공진기(540) 사이의 임피던스를 정합하는 회로이다.The matching circuit 530 is a circuit that matches the impedance between the power converter 520 and the transmission resonator 540 to maximize power transmission efficiency.
송신공진기(540)는 매칭회로(530)로부터 인가된 전압에 따라 특정 공진 주파수를 이용하여 무선으로 전력을 전송할 수 있다.The transmission resonator 540 may wirelessly transmit power using a specific resonance frequency according to the voltage applied from the matching circuit 530.
무선 전력 수신기(600)는 수신공진기(Reception Resonator, 610), 정류기(Rectifier, 620), DC-DC 변환기(DC-DC Converter, 630), 부하(Load, 640), 주제어부(Main Controller, 650) 및 통신부(Communication Unit, 660)를 포함하여 구성될 수 있다. 통신부는 데이터 송신기(Data Transmitter)와 데이터 수신기(Data receiver)를 포함할 수 있다.The wireless power receiver 600 includes a reception resonator 610, a rectifier 620, a DC-DC converter 630, a load 640, a main controller 650. ) And a communication unit 660. The communication unit may include a data transmitter and a data receiver.
수신공진기(610)는 공진 현상을 통해 송신공진기(540)에 의해 송출된 전력을 수신할 수 있다.The reception resonator 610 may receive power transmitted by the transmission resonator 540 through a resonance phenomenon.
정류기(620)는 수신공진기(610)로부터 인가되는 AC 전압을 DC 전압으로 변환하는 기능을 수행할 수 있다.The rectifier 620 may convert an AC voltage applied from the receiver resonator 610 into a DC voltage.
DC-DC 변환기(630)는 정류된 DC 전압을 부하(640)에 요구되는 특정 DC 전압으로 변환할 수 있다.The DC-DC converter 630 may convert the rectified DC voltage into a specific DC voltage required for the load 640.
주제어부(650)는 정류기(620) 및 DC-DC 변환기(630)의 동작을 제어하거나 무선 전력 수신기(600)의 특성 및 상태 정보를 생성하고 통신부(660)를 제어하여 무선 전력 송신기(500)에 상기 무선 전력 수신기(600)의 특성 및 상태 정보를 전송할 수 있다. 일 예로, 주제어부(650)는 정류기(620)와 DC-DC 변환기(630)에서의 출력 전압 및 전류의 세기를 모니터링하여 정류기(620) 및 DC-DC 변환기(630)의 동작을 제어할 수 있다.The main controller 650 controls the operations of the rectifier 620 and the DC-DC converter 630 or generates characteristics and status information of the wireless power receiver 600 and controls the communication unit 660 to control the wireless power transmitter 500. The characteristics and state information of the wireless power receiver 600 may be transmitted to. For example, the main controller 650 may control the operation of the rectifier 620 and the DC-DC converter 630 by monitoring the intensity of the output voltage and the current in the rectifier 620 and the DC-DC converter 630. have.
모니터링된 출력 전압 및 전류의 세기 정보는 통신부(660)를 통해 무선 전력 송신기(500)에 전송될 수 있다.The intensity information of the monitored output voltage and current may be transmitted to the wireless power transmitter 500 through the communication unit 660.
또한, 주제어부(650)는 정류된 DC 전압을 소정 기준 전압과 비교하여 과전압 상태(Over-Voltage State)인지 저전압 상태(Under-Voltage State)인지를 판단하고, 판단 결과에 따라 시스템 오류 상태가 감지되면, 감지 결과를 통신부(660)를 통해 무선 전력 송신기(500)에 전송할 수도 있다.In addition, the main controller 650 compares the rectified DC voltage with a predetermined reference voltage to determine whether it is an over-voltage state or an under-voltage state, and a system error state is detected according to the determination result. If so, the detection result may be transmitted to the wireless power transmitter 500 through the communication unit 660.
또한, 주제어부(650)는 시스템 오류 상태가 감지되면, 부하의 훼손을 방지하기 위해 정류기(620) 및 DC-DC 변환기(630)의 동작을 제어하거나 스위치 및/또는 제너 다이오드를 포함한 소정 과전류 차단 회로를 이용하여 부하(640)에 인가되는 전력을 제어할 수도 있다.In addition, when the main controller 650 detects a system error condition, the main controller 650 controls the operation of the rectifier 620 and the DC-DC converter 630 or blocks a predetermined overcurrent including a switch and / or a zener diode to prevent damage to the load. The circuit may be used to control the power applied to the load 640.
상기한 도 5에서는 송수신기 각각의 주제어부(550 또는 650)와 통신부(560 또는 660)가 각각 서로 다른 모듈로 구성된 것으로 도시되어 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 다른 일 실시예는 주제어부(550 또는 650)와 통신부(560 또는 660)가 각각 하나의 모듈로 구성될 수도 있음을 고려해야 한다.In FIG. 5, the main controller 550 or 650 and the communication unit 560 or 660 of each of the transceivers are shown as being configured with different modules, respectively, which is just one embodiment, and another embodiment of the present invention. It should be considered that the main controller 550 or 650 and the communication unit 560 or 660 may each be configured as a single module.
본 발명에 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기(500)는 충전 중 충전 영역에 새로운 무선 전력 수신기가 추가되거나, 충전 중인 무선 전력 수신기와의 접속이 해제되거나, 무선 전력 수신기의 충전이 완료되는 등의 이벤트가 감지되면, 나머지 충전 대상 무선 전력 수신기들을 위한 전력 재분배 절차를 수행할 수도 있다. 이때, 전력 재분배 결과는 대역외 통신을 통해 접속된 무선 전력 수신기(들)에 전송될 수 있다.In the wireless power transmitter 500 according to an embodiment of the present invention, a new wireless power receiver is added to a charging area during charging, a connection with a wireless power receiver being charged is released, charging of the wireless power receiver is completed, and the like. If an event is detected, a power redistribution procedure for the remaining charged wireless power receivers may be performed. In this case, the power redistribution result may be transmitted to the wireless power receiver (s) connected through the out-of-band communication.
도 6은 일 실시예에 따른 전자기 공진 방식에서의 무선 전력 송신기의 타입 및 특성을 설명하기 위한 도면이다.6 is a view for explaining the type and characteristics of the wireless power transmitter in the electromagnetic resonance method according to an embodiment.
무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기는 각각 등급(Class)과 카테고리(Category)로 타입 및 특성이 분류될 수 있다. 무선 전력 송신기의 타입 및 특성은 크게 다음의 3가지 파라메터(parameter)를 통해 식별될 수 있다.The wireless power transmitter and the wireless power receiver may be classified into types and characteristics by class and category, respectively. The type and characteristics of the wireless power transmitter can be largely identified through the following three parameters.
첫번째로, 무선 전력 송신기는 송신 공진기(540)에 인가되는 최대 전력의 세기에 따라 결정되는 등급에 의해 식별될 수 있다.First, the wireless power transmitter may be identified by a rating determined according to the strength of the maximum power applied to the transmission resonator 540.
여기서, 무선 전력 송신기의 등급은 송신 공진기(540)에 인가되는 파워(PTX_IN_COIL)의 최대 값을 아래의 무선 전력 송신기 등급 테이블(이하, 테이블 1이라 명명)에 명기된 등급 별 미리 정의된 최대 입력 파워(PTX _IN_MAX)와 비교하여 결정될 수 있다. 여기서, PTX _IN_COIL은 송신공진기(540)에 단위 시간 동안 인가되는 전압(V(t))과 전류(I(t))의 곱을 해당 단위 시간으로 나누어 산출되는 평균 실수 값일 수 있다.Here, the rating of the wireless power transmitter is a predefined maximum input for each rating specified in the wireless power transmitter rating table (hereinafter, referred to as Table 1) below the maximum value of the power P TX_IN_COIL applied to the transmission resonator 540. It may be determined by comparing with the power P TX _IN_MAX . Here, P TX _IN_COIL may be an average real value calculated by dividing a product of voltage V (t) and current I (t) applied to the transmission resonator 540 for a unit time by a corresponding unit time.
<테이블 1><Table 1>
Figure PCTKR2016007638-appb-I000001
Figure PCTKR2016007638-appb-I000001
상기 테이블 1에 개시된 등급은 일 실시예에 불과하며, 새로운 등급이 추가되거나 삭제될 수도 있다. 또한, 등급 별 최대 입력 파워, 최소 카테고리 지원 요구 조건, 지원 가능 최대 디바이스 개수에 대한 값도 무선 전력 송신기의 용도, 형상 및 구현 형태 등에 따라 변경될 수도 있음을 고려해야 한다.The ratings disclosed in Table 1 above are merely exemplary, and new ratings may be added or deleted. In addition, it should be considered that the values for the maximum input power for each class, the minimum category support requirement, and the maximum number of devices that can be supported may also be changed according to the purpose, shape, and implementation of the wireless power transmitter.
일 예로, 상기 테이블 1을 참조하면, 송신 공진기(540)에 인가되는 파워(PTX_IN_COIL)의 최대 값이 등급 3에 대응되는 PTX _IN_MAX 값보다 크거나 같고, 등급 4에 대응되는 PTX _IN_MAX 값보다 작은 경우, 해당 무선 전력 송신기의 등급은 등급 3으로 결정될 수 있다.For example, with reference to the table 1, the maximum value of P TX _IN_MAX greater than or equal to a value corresponding to grade 3 of the power (P TX_IN_COIL) to be applied to the transmission resonator (540), P TX _IN_MAX value corresponding to grade 4 If smaller, the class of the wireless power transmitter may be determined as class 3.
두번째로, 무선 전력 송신기는 식별된 등급에 대응되는 최소 카테고리 지원 요구 조건(Minimum Category Support Requirements)에 따라 식별될 수도 있다.Second, the wireless power transmitter may be identified according to Minimum Category Support Requirements corresponding to the identified class.
최소 카테고리 지원 요구 조건은 해당 등급의 무선 전력 송신기가 지원 가능한 무선 전력 수신기 카테고리 중 가장 높은 수준의 카테고리에 해당되는 무선 전력 수신기의 지원 가능 개수일 수 있다. 즉, 최소 카테고리 지원 요구 조건은 해당 무선 전력 송신기가 지원 가능한 최대 카테고리 디바이스의 최소 개수일 수 있다.The minimum category support requirement may be a supportable number of wireless power receivers corresponding to the highest level category among wireless power receiver categories that a wireless power transmitter of a corresponding class can support. That is, the minimum category support requirement may be the minimum number of maximum category devices that the wireless power transmitter can support.
이때, 무선 전력 송신기는 상기 최소 카테고리 요구 조건에 따른 최대 카테고리 이하에 해당하는 모든 카테고리의 무선 전력 수신기를 지원할 수 있다.In this case, the wireless power transmitter may support all categories of wireless power receivers corresponding to the maximum category or less according to the minimum category requirement.
다만, 만약, 무선 전력 송신기가 상기 최소 카테고리 지원 요구 조건에 명시된 카테고리보다 더 높은 카테고리의 무선 전력 수신기를 지원할 수 있다면, 무선 전력 송신기가 해당 무선 전력 수신기를 지원하는 것을 제한하지는 않을 수 있다.However, if the wireless power transmitter can support a wireless power receiver of a category higher than the category specified in the minimum category support requirement, the wireless power transmitter may not be limited to supporting the wireless power receiver.
일 예로, 상기 테이블 1을 참조하면, 등급 3인 무선 전력 송신기는 적어도 하나의 카테고리 5인 무선 전력 수신기를 지원해야 한다. 물론, 이 경우, 무선 전력 송신기는 최소 카테고리 지원 요구 조건에 해당되는 카테고리 수준 보다 낮은 수준의 카테고리에 해당되는 무선 전력 수신기(100)를 지원할 수 있다.For example, referring to Table 1 above, a class 3 wireless power transmitter should support at least one category 5 wireless power receiver. Of course, in this case, the wireless power transmitter may support the wireless power receiver 100 corresponding to a category lower than the category level corresponding to the minimum category support requirement.
또한, 무선 전력 송신기는 최소 카테고리 지원 요구 조건에 대응되는 카테고리보다 더 높은 수준의 카테고리를 지원 가능한 것으로 판단되면, 더 높은 수준의 카테고리를 갖는 무선 전력 수신기를 지원할 수도 있음을 고려해야 한다.In addition, if it is determined that the wireless power transmitter can support a higher level category than the category corresponding to the minimum category support requirement, it should be considered that the wireless power transmitter may support the wireless power receiver having the higher level category.
세번째로, 무선 전력 송신기는 식별된 등급에 대응되는 지원 가능 최대 디바이스 개수에 의해 식별될 수도 있다. 여기서, 지원 가능 최대 디바이스 개수는 해당 등급에서 지원 가능한 카테고리 중 가장 낮은 수준의 카테고리에 해당되는 무선 전력 수신기의 최대 지원 가능 개수-이하, 간단히 지원 가능 디바이스의 최대 개수라 명함-에 의해 식별될 수도 있다.Third, the wireless power transmitter may be identified by the maximum number of devices that can be supported corresponding to the identified class. Here, the maximum supportable device number may be identified by the maximum supportable number of wireless power receivers corresponding to the lowest level category among the categories supported in the corresponding class, hereinafter, simply the maximum number of devices that can be supported by a business card. .
일 예로, 상기 테이블 1을 참조하면, 등급 3의 무선 전력 송신기는 최소 카테고리 3인 무선 전력 수신기를 최대 2개까지 지원할 수 있어야 한다.For example, referring to Table 1 above, a class 3 wireless power transmitter should be able to support up to two wireless power receivers of at least category 3.
다만, 무선 전력 송신기가 자신의 등급에 상응하는 최대 디바이스 개수 이상을 지원할 수 있는 경우, 최대 디바이스 개수 이상을 지원하는 것을 제한하지는 않는다.However, when the wireless power transmitter can support more than the maximum number of devices corresponding to its class, it is not limited to supporting more than the maximum number of devices.
본 발명에 따른 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기의 전력 전송 요청을 허락하지 않을 특별한 이유가 없는 경우, 가용한 파워 내에서 적어도 상기 테이블 1에 정의된 개수까지는 무선 전력 전송을 수행할 있어야 한다.The wireless power transmitter according to the present invention should perform wireless power transmission at least up to the number defined in Table 1 within the available power, unless there is a special reason for not allowing the power transmission request of the wireless power receiver.
일 예로, 무선 전력 송신기는 해당 전력 전송 요청을 수용할 정도의 가용한 파워가 남아있지 않는 경우, 해당 무선 전력 수신기의 전력 전송 요청을 수락하지 않을 수 있다. 또는, 무선전력 수신기의 전력 조정을 제어할 수 있다.For example, when there is no power available to accommodate the power transmission request, the wireless power transmitter may not accept the power transmission request of the wireless power receiver. Alternatively, power adjustment of the wireless power receiver may be controlled.
다른 일 예로, 무선 전력 송신기는 전력 전송 요청을 수락하면 수용 가능한 무선 전력 수신기의 개수를 초과하는 경우, 해당 무선 전력 수신기의 전력 전송 요청을 수락하지 않을 수 있다.As another example, if the wireless power transmitter exceeds the number of acceptable wireless power receivers when the wireless power transmitter accepts the power transmission request, the wireless power transmitter may not accept the power transmission request of the corresponding wireless power receiver.
또 다른 일 예로, 무선 전력 송신기는 전력 전송을 요청한 무선 전력 수신기의 카테고리가 자신의 등급에서 지원 가능한 카테고리 수준을 초과하는 경우, 해당 무선 전력 수신기의 전력 전송 요청을 수락하지 않을 수 있다.As another example, when the category of the wireless power receiver requesting power transmission exceeds the category level supported by its class, the wireless power transmitter may not accept the power transmission request of the corresponding wireless power receiver.
또 다른 일 예로, 무선 전력 송신기는 내부 온도가 기준치 이상을 초과하는 경우, 해당 무선 전력 수신기의 전력 전송 요청을 수락하지 않을 수 있다.As another example, when the internal temperature exceeds a reference value, the wireless power transmitter may not accept the power transmission request of the corresponding wireless power receiver.
특히, 본 발명에 따른 무선 전력 송신기는 현재 가용한 전력량에 기반하여 전력 재분배 절차를 수행할 수 있다. 이때, 전력 재분배 절차는 전력 전송 대상 무선 전력 수신기의 후술할 카테고리, 무선 전력 수신 상태, 요구 전력량, 우선 순위, 소모 전력량 중 적어도 하나를 더 고려하여 전력 재분배 절차를 수행할 수 있다.In particular, the wireless power transmitter according to the present invention may perform a power redistribution procedure based on the amount of power currently available. In this case, the power redistribution procedure may further perform the power redistribution procedure by considering at least one of a category, a wireless power reception state, a required power amount, a priority, and a power consumption amount to be described later of the power transmission target wireless power receiver.
여기서, 상기 무선 전력 수신기의 카테고리, 무선 전력 수신 상태, 요구 전력량, 우선 순위, 소모 전력량 중 적어도 하나의 정보는 대역외 통신 채널을 통해 적어도 하나의 제어 신호를 통해 무선 전력 수신기로부터 무선 전력 송신기에 전달될 수 있다.Here, at least one information of the category, the wireless power reception state, the required power amount, the priority, and the power consumption of the wireless power receiver is transmitted from the wireless power receiver to the wireless power transmitter through at least one control signal through the out-of-band communication channel. Can be.
무선 전력 송신기는 전력 재분배 절차가 완료되면, 전력 재분배 결과를 대역외 통신을 통해 해당 무선 전력 수신기에 전송할 수 있다.When the power redistribution procedure is completed, the wireless power transmitter may transmit the power redistribution result to the corresponding wireless power receiver through out-of-band communication.
무선 전력 수신기는 수신된 전력 재분배 결과에 기반하여 충전 완료까지의 예상 소요 시간을 재산출하고, 재산출 결과를 연결된 전자기기의 마이크로 프로세서에 전송할 수 있다. 연이어, 마이크로 프로세서는 전자기기에 구비된 디스플레이에 재산출된 충전 완료 예상 소요 시간이 표시되도록 제어할 수 있다. 이때, 표시된 충전 완료 예상 소요 시간은 일정 시간 화면에 표시된 후 사라지도록 제어될 수 있다.The wireless power receiver may recalculate the estimated time to complete charging based on the received power redistribution result and transmit the recalculation result to the microprocessor of the connected electronic device. Subsequently, the microprocessor may control the display of the electronic device to display the estimated time required for recharging completion. In this case, the displayed charging completion time required may be controlled to disappear after being displayed on a predetermined time screen.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 마이크로 프로세서는 충전 완료 예상 시간이 재산출된 경우, 재산출된 이유에 대한 정보가 함께 표시되도록 제어할 수도 있다. 이를 위해, 무선 전력 송신기는 전력 재분배 결과 전송 시 해당 전력 재분배가 발생된 이유에 관한 정보도 함께 무선 전력 수신기에 전송할 수도 있다.According to another embodiment of the present invention, when the estimated time to complete charging is recalculated, the microprocessor may control to display information on the recalculated reason. To this end, the wireless power transmitter may also transmit information on the reason for the power redistribution generated when the power redistribution result is transmitted to the wireless power receiver.
도 7은 실시예에 따른 전자기 공진 방식에서의 무선 전력 수신기의 타입 및 특성을 설명하기 위한 도면이다.7 is a view for explaining the type and characteristics of the wireless power receiver in the electromagnetic resonance method according to the embodiment.
도 7에 도시된 바와 같이, 수신공진기(610)의 평균 출력 파워(PRX _OUT)는 단위 시간 동안 수신공진기(610)에 의해 출력되는 전압(V(t))와 전류(I(t))의 곱을 해당 단위 시간으로 나누어 산출되는 실수 값일 수 있다.As shown in FIG. 7, the average output power P RX _ OUT of the receiving resonator 610 is a voltage V (t) and a current I (t) output by the receiving resonator 610 for a unit time. It may be a real value calculated by dividing the product by the corresponding unit time.
무선 전력 수신기의 카테고리는 하기 테이블 2에 도시된 바와 같이, 수신공진기(610)의 최대 출력 파워(PRX _OUT_MAX)에 기반하여 정의될 수 있다.The category of the wireless power receiver may be defined based on the maximum output power P RX _ OUT_MAX of the receiving resonator 610, as shown in Table 2 below.
<테이블 2><Table 2>
Figure PCTKR2016007638-appb-I000002
Figure PCTKR2016007638-appb-I000002
일 예로, 부하단에서의 충전 효율이 80%이상인 경우, 카테고리 3의 무선 전력 수신기는 부하의 충전 포트에 5W의 전력을 공급할 수 있다.For example, when the charging efficiency at the load stage is 80% or more, the category 3 wireless power receiver may supply 5W of power to the charging port of the load.
상기 테이블 2에 개시된 카테고리는 일 실시예에 불과하며, 새로운 카테고리가 추가되거나 삭제될 수도 있다. 또한, 상기 테이블 2에 보여지는 카테고리 별 최대 출력 파워, 응용 어플리케이션의 예도 무선 전력 수신기의 용도, 형상 및 구현 형태 등에 따라 변경될 수도 있음을 주의해야 한다.The categories disclosed in Table 2 above are merely exemplary, and new categories may be added or deleted. In addition, it should be noted that the maximum output power for each category and application examples shown in Table 2 may also be changed depending on the purpose, shape, and implementation of the wireless power receiver.
도 8은 실시예에 따른 전자기 공진 방식에서의 무선 전력 전송 시스템의 등가 회로도이다.8 is an equivalent circuit diagram of a wireless power transmission system in an electromagnetic resonance method according to an embodiment.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 공진 방식을 지원하는 무선 전력 전송 시스템의 등가 회로도이다.8 is an equivalent circuit diagram of a wireless power transmission system supporting an electromagnetic resonance method according to an embodiment of the present invention.
상세하게, 도 8은 후술할 레퍼런스 파라메터들이 측정되는 등가 회로상에서의 인터페이스 지점을 보여준다.In detail, FIG. 8 shows the interface point on an equivalent circuit in which reference parameters, which will be described later, are measured.
이하에서는, 상기 도 8에 표시된 레퍼런스 파라메터들의 의미를 간단히 설명하기로 한다.Hereinafter, the meanings of the reference parameters shown in FIG. 8 will be briefly described.
ITX와 ITX _COIL은 각각 무선 전력 송신기의 매칭 회로(또는 매칭 네트워크)(720)에 인가되는 RMS(Root Mean Square) 전류와 무선 전력 송신기의 송신 공진기 코일(725)에 인가되는 RMS 전류를 의미한다.I TX and I TX _COIL are root mean square (RMS) currents applied to the matching circuit (or matching network) 720 of the wireless power transmitter and RMS currents applied to the transmission resonator coil 725 of the wireless power transmitter, respectively. do.
ZTX _IN 은 무선 전력 송신기의 전원부/증폭기/필터(710) 후단의 입력 임피던스(Input Impedance)와 매칭 회로(720) 전단의 입력 임피던스(Input Impedance)를 의미한다.Z TX _IN refers to an input impedance after the power supply / amplifier / filter 710 of the wireless power transmitter and an input impedance before the matching circuit 720.
ZTX _IN_COIL은 매칭 회로(720) 후단 및 송신 공진기 코일(725) 전단에서의 입력 임피던스를 의미한다.Z TX _IN_COIL means the input impedance after the matching circuit 720 and before the transmission resonator coil 725.
L1과 L2는 각각 송신 공진기 코일(725)의 인덕턴스(Inductance) 값과 수신 공진기 코일(727)의 인덕턴스 값을 의미한다.L1 and L2 mean an inductance value of the transmission resonator coil 725 and an inductance value of the reception resonator coil 727, respectively.
ZRX _IN은 무선전력수신기의 매칭 회로(730) 후단과 무선전력수신기의 필터/정류기/부하(740) 전단에서의 입력 임피던스를 의미한다.Z RX _ IN denotes an input impedance at the rear end of the matching circuit 730 of the wireless power receiver and the front end of the filter / rectifier / load 740 of the wireless power receiver.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 동작에 사용되는 공진 주파수는 6.78MHz ± 15㎑일 수 있으나, 이에 대해서는 한정하지 않는다.The resonance frequency used for the operation of the wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention may be 6.78 MHz ± 15 kHz, but is not limited thereto.
무선 전력 전송 시스템은 복수의 무선 전력 수신기에 대한 동시 충전(멀티 충전)을 제공할 수 있으며, 이 경우, 무선 전력 수신기가 새로 추가되거나 삭제되더라도 남아 있는 무선 전력 수신기의 수신 파워 변화량은 소정 기준치 이상을 초과하지 않도록 제어될 수 있다. 일 예로, 수신 파워 변화량은 ±10%일 수 있으나 이에 국한되지는 않는다. 만약, 수신 파워 변화량이 기준치 이상 초과되지 않도록 제어하는 것이 불가능할 경우, 무선 전력 송신기는 새롭게 추가된 무선 전력 수신기로부터 전력 전송 요청을 수락하지 않을 수도 있다.The wireless power transfer system may provide simultaneous charging (multiple charging) for a plurality of wireless power receivers, in which case the amount of change in the received power of the remaining wireless power receivers may exceed the predetermined threshold even if a new wireless power receiver is added or deleted. Can be controlled so as not to exceed. For example, the amount of change in the received power may be ± 10%, but is not limited thereto. If it is impossible to control the received power change amount not to exceed the reference value, the wireless power transmitter may not accept the power transmission request from the newly added wireless power receiver.
상기 수신 파워 변화량을 유지하기 위한 조건은 무선 전력 수신기가 충전 영역에 추가 또는 삭제 시 기존 무선 전력 수신기와 중첩되지 않아야 한다.The condition for maintaining the received power variation amount should not overlap with the existing wireless power receiver when the wireless power receiver is added to or deleted from the charging area.
무선 전력 수신기의 매칭 회로(730)가 정류기에 연결된 경우, 상기 ZTX _IN의 실수부(Real Part)는 정류기의 부하 저항-이하, RRECT이라 명함-과 역의 관계일 수 있다. 즉, RRECT의 증가는 ZTX _IN을 감소시키고, RRECT의 감소는 ZTX _IN을 증가시킬 수 있다.When the matching circuit 730 of the wireless power receiver is connected to the rectifier, the real part of the Z TX _IN may be inversely related to the load resistance of the rectifier, hereinafter referred to as R RECT . That is, increasing R RECT may decrease Z TX _IN, and decreasing R RECT may increase Z TX _IN .
본 발명에 따른 공진기 정합 효율(Resonator Coupling Efficiency)은 수신공진기 코일에서 부하(740)로 전달되는 파워를 송신공진기 코일(725)에서 공진 주파수 대역에 실어주는 파워로 나누어 산출되는 최대 파워 수신 비율일 수 있다. 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기 사이의 공진기 정합 효율은 송신공진기의 레퍼런스 포트 임피던스(ZTX_IN)과 수신공진기의 레퍼런스 포트 임피던스(ZRX _IN)가 완벽하게 매칭되는 경우에 산출될 수 있다.Resonator Coupling Efficiency according to the present invention may be the maximum power reception ratio calculated by dividing the power transmitted from the receiver resonator coil to the load 740 by the power carried in the resonant frequency band by the transmitter resonator coil 725. have. Resonator matching efficiency between the wireless power transmitter and wireless power receiver can be calculated if the reference port impedance (Z TX_IN) and receiving a reference port impedance (Z _IN RX) of the cavity resonator is a transmission that is perfectly matched.
하기 테이블 은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 등급 및 무선 전력 수신기의 클래스에 따른 최소 공진기 정합 효율의 3 예이다.The following table shows three examples of the minimum resonator matching efficiency according to the class of the wireless power transmitter and the class of the wireless power receiver according to the embodiment of the present invention.
<테이블 3><Table 3>
Figure PCTKR2016007638-appb-I000003
Figure PCTKR2016007638-appb-I000003
만약, 복수의 무선 전력 수신기가 사용될 경우, 상기 테이블 3에 표시된 클래스 및 카테고리에 대응되는 최소 공진기 정합 효율은 증가할 수도 있다.If a plurality of wireless power receivers are used, the minimum resonator matching efficiency corresponding to the class and category shown in Table 3 may increase.
도 9는 실시예에 따른 전자기 공진 방식에서의 무선 전력 송신기 상태 천이 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.9 is a state transition diagram illustrating a state transition procedure of a wireless power transmitter in an electromagnetic resonance method according to an embodiment.
도 9를 참조하면, 무선 전력 송신기의 상태는 크게 구성 상태(Configuration State, 810), 전력 절약 상태(Power Save State, 820), 저전력 상태(Low Power State, 830), 전력 전송 상태(Power Transfer State, 840), 로컬 장애 상태(Local Fault State, 850) 및 잠금 장애 상태(Latching Fault State, 860)을 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 9, a state of the wireless power transmitter is largely configured as a configuration state 810, a power save state 820, a low power state 830, and a power transfer state. , 840), a local fault state 850, and a locking fault state 860.
무선 전력 송신기에 전력이 인가되면, 무선 전력 송신기는 구성 상태(810)로 천이할 수 있다. 무선 전력 송신기는 구성 상태(810)에서 소정 리셋 타이머가 만료되거나 초기화 절차가 완료되면, 전력 절약 상태(820)로 천이할 수 있다.When power is applied to the wireless power transmitter, the wireless power transmitter may transition to configuration state 810. The wireless power transmitter may transition to the power saving state 820 when the predetermined reset timer expires or the initialization procedure is completed in the configuration state 810.
전력 절약 상태(820)에서, 무선 전력 송신기는 비콘 시퀀스를 생성하여 공진 주파수 대역을 통해 전송할 수 있다.In the power saving state 820, the wireless power transmitter may generate a beacon sequence and transmit it through the resonant frequency band.
여기서, 무선 전력 송신기는 전력 절약 상태(820)에 진입한 후 소정 시간 이내에 비콘 시퀀스가 개시될 수 있도록 제어할 수 있다. 일 예로, 무선 전력 송신기는 전력 절약 상태(820) 천이 후 50ms 이내에 비콘 시퀀스가 개시될 수 있도록 제어할 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.Here, the wireless power transmitter may control the beacon sequence to be started within a predetermined time after entering the power saving state 820. For example, the wireless power transmitter may control the beacon sequence to be started within 50 ms after the power saving state 820 transition, but is not limited thereto.
전력 절약 상태(820)에서, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기를 감지하기 위한 제1 비콘 시퀀스(First Beacon Sequece)를 주기적으로 생성하여 전송하고, 수신 공진기의 임피던스 변화(Load Variation)를 감지할 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해 제1 비콘과 제1 비콘 시퀀스를 각각 Short Beacon과 Short Beacon 시퀀스라 명하기로 한다.In the power saving state 820, the wireless power transmitter may periodically generate and transmit a first beacon sequence for detecting the wireless power receiver, and detect a load variation of a reception resonator. . Hereinafter, for convenience of description, the first beacon and the first beacon sequence will be referred to as short beacon and short beacon sequences, respectively.
특히, Short Beacon 시퀀스는 무선 전력 수신기가 감지되기 전까지 무선 전력 송신기의 대기 전력이 절약될 수 있도록 짧은 구간 동안(tSHORT_BEACON) 일정 시간 간격(tCYCLE)으로 반복 생성되어 전송될 수 있다. 일 예로, tSHORT_BEACON은 30ms이하, tCYCLE은 250ms ±5 ms로 각각 설정될 수 있다. 또한, Short Beacon의 전류 세기는 소정 기준치이상이고, 일정 시간 구간 동안 점증적으로 증가될 수 있다. 일 예로, Short Beacon의 최소 전류 세기는 상기 테이블 2의 카테고리 2 이상의 무선 전력 수신기가 감지될 수 있도록 충분히 크게 설정될 수 있다.In particular, the short beacon sequence may be repeatedly generated and transmitted at a predetermined time interval tCYCLE for a short period (tSHORT_BEACON) to save standby power of the wireless power transmitter until the wireless power receiver is detected. As an example, tSHORT_BEACON may be set to 30 ms or less and tCYCLE to 250 ms ± 5 ms, respectively. In addition, the current strength of the short beacon is more than a predetermined reference value, and may increase gradually over a period of time. As an example, the minimum current strength of the short beacon may be set sufficiently large so that the wireless power receiver of category 2 or higher of Table 2 may be detected.
본 발명에 따른 무선 전력 송신기는 Short Beacon에 따른 수신 공진기에서의 리액턴스(reactance) 및 저항(resistance) 변화를 감지하기 위한 소정 센싱 수단이 구비될 수 있다.The wireless power transmitter according to the present invention may be provided with a predetermined sensing means for detecting a change in reactance and resistance in a reception resonator according to a short beacon.
또한, 전력 절약 상태(820)에서, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기의 부팅(Booting) 및 응답에 필요한 충분한 전력을 공급하기 위한 제2 비콘 시퀀스를 주기적으로 생성하여 전송할 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해 제2 비콘과 제2 비콘 시퀀스를 각각 Long Beacon과 Long Beacon 시퀀스라 명하기로 한다.In addition, in the power saving state 820, the wireless power transmitter may periodically generate and transmit a second beacon sequence for supplying sufficient power for booting and responding to the wireless power receiver. Hereinafter, for convenience of description, the second beacon and the second beacon sequence will be referred to as long beacon and long beacon sequences, respectively.
즉, 무선 전력 수신기는 제2 비콘 시퀀스를 통해 부팅이 완료되면, 대역외 통신 채널을 통해 소정 응답 신호를 브로드캐스팅할 수 있다.That is, when booting is completed through the second beacon sequence, the wireless power receiver may broadcast a predetermined response signal through the out-of-band communication channel.
특히, Long Beacon 시퀀스는 무선 전력 수신기의 부팅에 필요한 충분한 전원을 공급하기 위해 Short Beacon에 비해 상대적으로 긴 구간 동안(tLONG_BEACON)동안 일정 시간 간격(tLONG _BEACON_PERIOD)으로 생성되어 전송될 수 있다. 일 예로, tLONG _BEACON은 105 ms+5 ms, tLONG _BEACON_PERIOD 은 850ms로 각각 설정될 수 있으며, Long Beacon의 전류 세기는 Short Beacon의 전류 세기에 비해 상대적으로 강할 수 있다. 또한, Long Beacon은 전송 구간 동안 일정 세기의 파워가 유지될 수 있다.In particular, the Long Beacon sequence may be generated and transmitted at a predetermined time interval (t LONG _BEACON_PERIOD ) during a relatively long period (t LONG_BEACON ) compared to the Short Beacon to supply sufficient power for booting the wireless power receiver. For example, t LONG _BEACON may be set to 105 ms + 5 ms and t LONG _BEACON_PERIOD may be set to 850 ms, respectively. The current strength of the long beacon may be relatively strong compared to the current strength of the short beacon. In addition, the long beacon may maintain a constant power during the transmission interval.
이 후, 무선 전력 송신기는 수신 공진기의 임피던스 변화가 감지된 후, 무선 전력 송신기는 Long Beacon 전송 구간 동안 소정 응답 시그널의 수신을 대기할 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해 상기 응답 시그널을 광고 시그널(Advertisement Signal)이라 명하기로 한다. 여기서, 무선 전력 수신기는 공진 주파수 대역과는 상이한 대역외 통신 주파수 대역을 통해 광고 시그널을 브로드캐스팅할 수 있다.Thereafter, after the wireless power transmitter detects a change in the impedance of the reception resonator, the wireless power transmitter may wait to receive a predetermined response signal during the long beacon transmission period. Hereinafter, for convenience of description, the response signal will be referred to as an advertisement signal. Here, the wireless power receiver may broadcast the advertisement signal through an out-of-band communication frequency band different from the resonant frequency band.
일 예로, 광고 시그널은 해당 대역외 통신 표준에 정의된 메시지를 식별하기 위한 메시지 식별 정보, 무선 전력 수신기가 적법한 또는 해당 무선 전력 송신기에 호환 가능한 수신기인지를 식별하기 위한 고유한 서비스 또는 무선 전력 수신기 식별 정보, 무선 전력 수신기의 출력 파워 정보, 부하에 인가되는 정격 전압/전류 정보, 무선 전력 수신기의 안테나 이득 정보, 무선 전력 수신기의 카테고리를 식별하기 위한 정보, 무선 전력 수신기 인증 정보, 과전압 보호 기능의 탑재 여부에 관한 정보, 무선 전력 수신기에 탑재된 소프트웨어 버전 정보 중 적어도 하나 또는 어느 하나를 포함할 수 있다.For example, the advertisement signal may include message identification information for identifying a message defined in the corresponding out-of-band communication standard, unique service for identifying whether the wireless power receiver is a legitimate or compatible receiver for the wireless power transmitter, or wireless power receiver identification. Information, output power information of the wireless power receiver, rated voltage / current information applied to the load, antenna gain information of the wireless power receiver, information for identifying the category of the wireless power receiver, wireless power receiver authentication information, with overvoltage protection Information on whether or not, may include at least one or any one of the software version information mounted on the wireless power receiver.
무선 전력 송신기는 광고 시그널이 수신되면, 전력 절약 상태(820)에서 저전력 상태(830)로 천이한 후, 무선 전력 수신기와의 대역외 통신 링크를 설정할 수 있다. 연이어, 무선 전력 송신기는 설정된 대역외 통신 링크를 통해 무선 전력 수신기에 대한 등록 절차를 수행할 수 있다. 일 예로, 대역외 통신이 블루투스 저전력 통신인 경우, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기와 블루투스 페어링을 수행하고, 페어링된 블루투스 링크를 통해 서로의 상태 정보, 특성 정보 및 제어 정보 중 적어도 하나를 교환할 수 있다.When the advertisement signal is received, the wireless power transmitter may transition from the power saving state 820 to the low power state 830 and then establish an out-of-band communication link with the wireless power receiver. Subsequently, the wireless power transmitter may perform a registration procedure for the wireless power receiver via the established out-of-band communication link. For example, when the out-of-band communication is Bluetooth low power communication, the wireless power transmitter may perform Bluetooth pairing with the wireless power receiver and exchange at least one of state information, characteristic information, and control information with each other through the paired Bluetooth link. have.
무선 전력 송신기가 저전력 상태(830)에서 대역외 통신을 통해 충전을 개시하기 위한 소정 제어 신호-즉, 무선 전력 수신기가 부하에 전력을 전달하도록 요청하는 소정 제어 신호-를 무선 전력 수신기에 전송하면, 무선 전력 송신기의 상태는 저전력 상태(830)에서 전력 전송 상태(840)로 천이될 수 있다.When the wireless power transmitter transmits a predetermined control signal to the wireless power receiver for initiating charging through out-of-band communication in the low power state 830, that is, the predetermined control signal requesting that the wireless power receiver delivers power to the load. The state of the wireless power transmitter may transition from the low power state 830 to the power transfer state 840.
만약, 저전력 상태(830)에서 대역외 통신 링크 설정 절차 또는 등록 절차가 정상적으로 완료되지 않은 경우, 무선 전력 송신기의 상태는 저전력 상태(830)에서 전력 절약 상태(820)에 천이될 수 있다.If the out-of-band communication link establishment procedure or registration procedure in the low power state 830 is not normally completed, the state of the wireless power transmitter may transition to the power saving state 820 in the low power state 830.
무선 전력 송신기는 각 무선 전력 수신기와의 접속을 위한 별도의 분리된 링크 만료 타이머(Link Expiration Timer)가 구동될 수 있으며, 무선 전력 수신기는 소정 시간 주기로 무선 전력 송신기에 자신이 존재함을 알리는 소정 메시지를 링크 만료 타이머가 만료되기 이전에 전송해야 한다. 링크 만료 타이머는 상기 메시지가 수신될 때마다 리셋되며, 링크 만료 타이머가 만료되지 않으면 무선 전력 수신기와 무선 전력 수신기 사이에 설정된 대역외 통신 링크는 유지될 수 있다.The wireless power transmitter may be driven by a separate Link Expiration Timer for connection with each wireless power receiver, and the wireless power receiver may indicate that the wireless power transmitter is present in the wireless power transmitter at a predetermined time period. Must be sent before the link expiration timer expires. The link expiration timer is reset each time the message is received and an out-of-band communication link established between the wireless power receiver and the wireless power receiver may be maintained if the link expiration timer has not expired.
만약, 저전력 상태(830) 또는 전력 전송 상태(840)에서, 무선 전력 송신기와 적어도 하나의 무선 전력 수신기 사이에 설정된 대역외 통신 링크에 대응되는 모든 링크 만료 타이머가 만료된 경우, 무선 전력 송신기의 상태는 전력 절약 상태(820)로 천이될 수 있다.If, in the low power state 830 or the power transfer state 840, all link expiration timers corresponding to the out-of-band communication link established between the wireless power transmitter and the at least one wireless power receiver have expired, the state of the wireless power transmitter May transition to a power saving state 820.
또한, 저전력 상태(830)의 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기로부터 유효한 광고 시그널이 수신되면 소정 등록 타이머를 구동시킬 수 있다. 이때, 등록 타이머가 만료되면, 저전력 상태(830)의 무선 전력 송신기는 전력 절약 상태(820)로 천이할 수 있다. 이때, 무선 전력 송신기는 등록에 실패하였음을 알리는 소정 알림 신호를 무선 전력 송신기에 구비된 알림 표시 수단(가령, LED 램프, 디스플레이 화면, 비퍼(beeper) 등)을 통해 출력할 수도 있다.In addition, the wireless power transmitter in the low power state 830 may drive a predetermined registration timer when a valid advertisement signal is received from the wireless power receiver. In this case, when the registration timer expires, the wireless power transmitter of the low power state 830 may transition to the power saving state 820. In this case, the wireless power transmitter may output a predetermined notification signal indicating that registration has failed through notification display means (for example, an LED lamp, a display screen, a beeper, etc.) provided in the wireless power transmitter.
또한, 전력 전송 상태(840)에서, 무선 전력 송신기는 접속된 모든 무선 전력 수신기의 충전이 완료되면, 저전력 상태(830)로 천이될 수 있다.In addition, in the power transfer state 840, the wireless power transmitter may transition to the low power state 830 when charging of all connected wireless power receivers is completed.
특히, 무선 전력 수신기는 구성 상태(810), 로컬 장애 상태(850) 및 잠금 장애 상태(860)를 제외한 나머지 상태에서 새로운 무선 전력 수신기의 등록을 허용할 수 있다.In particular, the wireless power receiver may allow registration of a new wireless power receiver in states other than configuration state 810, local failure state 850, and lock failure state 860.
또한, 무선 전력 송신기는 전력 전송 상태(840)에서 무선 전력 수신기로부터 수신되는 상태 정보에 기반하여 전송 전력을 동적으로 제어할 수 있다.In addition, the wireless power transmitter may dynamically control the transmission power based on state information received from the wireless power receiver in the power transmission state 840.
이때, 무선 전력 수신기로부터 무선 전력 송신기에 전송되는 수신기 상태 정보는 요구 전력 정보, 정류기 후단에서 측정된 전압 및/또는 전류 정보, 충전 상태 정보, 과전류 및/또는 과전압 및/또는 과열 상태를 통보하기 위한 정보, 과전류 또는 과전압에 따라 부하에 전달되는 전력을 차단하거나 감소시키는 수단이 활성화되었는지 여부를 지시하는 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이때, 수신기 상태 정보는 미리 지정된 주기로 전송되거나 특정 이벤트가 발생될 때마다 전송될 수 있다. 또한, 상기 과전류 또는 과전압에 따라 부하에 전달되는 전력을 차단하거나 감소시키는 수단은 ON/OFF 스위치, 제너 다이오드 중 적어도 하나를 이용하여 제공될 수 있다.At this time, the receiver state information transmitted from the wireless power receiver to the wireless power transmitter is for reporting the required power information, voltage and / or current information measured at the rear of the rectifier, charging state information, overcurrent and / or overvoltage and / or overheating state. It may include at least one of information indicating whether the means for interrupting or reducing the power delivered to the load according to the information, overcurrent or overvoltage is activated. In this case, the receiver state information may be transmitted at a predetermined cycle or whenever a specific event occurs. In addition, a means for cutting off or reducing power delivered to the load according to the overcurrent or overvoltage may be provided using at least one of an ON / OFF switch and a Zener diode.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기로부터 무선 전력 송신기에 전송되는 수신기 상태 정보는 무선 전력 수신기에 유선으로 외부 전원이 연결되었음을 알리는 정보, 대역외 통신 방식이 변경되었음을 알리는 정보(가령, NFC(Near Field Communication)에서 BLE(Bluetooth Low Energy) 통신으로 변경)중 적어도 하나를 더 포함할 수도 있다.Receiver state information transmitted from the wireless power receiver to the wireless power transmitter according to another embodiment of the present invention is information indicating that the external power is connected to the wireless power receiver by wire, information indicating that the out-of-band communication method has been changed (for example, NFC (Near Field Communication) to at least one of (BLE) (Bluetooth Low Energy (BLE) communication) may be further included.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 자신의 현재 가용한 전력, 무선 전력 수신기 별 우선 순위, 접속된 무선 전력 수신기의 개수 중 적어도 하나에 기반하여 무선 전력 수신기 별 수신해야 할 파워 세기를 적응적으로 결정할 수도 있다. 여기서, 무선 전력 수신기 별 파워 세기는 해당 무선 전력 수신기의 정류기에서 처리 가능한 최대 파워 대비 얼마의 비율로 파워를 수신해야 하는지로 결정될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, a wireless power transmitter may receive power for each wireless power receiver based on at least one of its currently available power, priority for each wireless power receiver, and the number of connected wireless power receivers. May be adaptively determined. Here, the power strength for each wireless power receiver may be determined by the ratio of power to the maximum power that can be processed by the rectifier of the wireless power receiver.
이 후, 무선 전력 송신기는 결정된 파워 세기에 관한 정보가 포함된 소정 전력 제어 명령을 해당 무선 전력 수신기에 전송할 수 있다. 이때, 무선 전력 수신기는 무선 전력 송신기에 의해 결정된 파워 세기로 전력 제어가 가능한지 여부를 판단하고, 판단 결과를 소정 전력 제어 응답 메시지를 통해 무선 전력 송신기에 전송할 수 있다.Thereafter, the wireless power transmitter may transmit a predetermined power control command including information about the determined power strength to the corresponding wireless power receiver. In this case, the wireless power receiver may determine whether power control is possible using the power strength determined by the wireless power transmitter, and transmit the determination result to the wireless power transmitter through a predetermined power control response message.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기는 무선 전력 송신기의 전력 제어 명령에 따라 무선 전력 제어가 가능한지 여부를 지시하는 소정 수신기 상태 정보를 상기 전력 제어 명령을 수신하기 이전에 전송할 수도 있다.The wireless power receiver according to another embodiment of the present invention may transmit predetermined receiver state information indicating whether wireless power control is possible according to the power control command of the wireless power transmitter before receiving the power control command.
전력 전송 상태(840)는 접속된 무선 전력 수신기의 전력 수신 상태에 따라 제1 상태(841), 제2 상태(842) 및 제3 상태(843) 중 어느 하나의 상태일 수 있다.The power transmission state 840 may be any one of a first state 841, a second state 842, and a third state 843 according to a power reception state of a connected wireless power receiver.
일 예로, 제1 상태(841)는 무선 전력 송신기에 접속된 모든 무선 전력 수신기의 전력 수신 상태가 정상 전압인 상태임을 의미할 수 있다.For example, the first state 841 may mean that power reception states of all wireless power receivers connected to the wireless power transmitter are normal voltages.
제2 상태(842)는 무선 전력 송신기에 접속된 적어도 하나의 무선 전력 수신기의 전력 수신 상태가 저전압 상태이고 고전압 상태인 무선 전력 수신기가 존재하지 않음을 의미할 수 있다.The second state 842 may mean that there is no wireless power receiver in which the power reception state of the at least one wireless power receiver connected to the wireless power transmitter is a low voltage state and a high voltage state.
제3 상태(843)는 무선 전력 송신기에 접속된 적어도 하나의 무선 전력 수신기의 전력 수신 상태가 고전압 상태임을 의미할 수 있다.The third state 843 may mean that a power reception state of at least one wireless power receiver connected to the wireless power transmitter is a high voltage state.
무선 전력 송신기는 전력 절약 상태(820) 또는 저전력 상태(830) 또는 전력 전송 상태(840)에서 시스템 오류가 감지되면, 잠금 장애 상태(860)로 천이될 수 있다.The wireless power transmitter may transition to the lock failure state 860 when a system error is detected in the power saving state 820, the low power state 830, or the power transfer state 840.
잠금 장애 상태(860)의 무선 전력 송신기는 접속된 모든 무선 전력 수신기가 충전 영역에서 제거된 것으로 판단되면, 구성 상태(810) 또는 전력 절약 상태(820)로 천이할 수 있다.The wireless power transmitter in the lock failure state 860 may transition to the configuration state 810 or the power saving state 820 when it is determined that all connected wireless power receivers have been removed from the charging area.
또한, 잠금 장애 상태(860)에서, 무선 전력 송신기는 로컬 장애가 감지되면, 로컬 장애 상태(850)로 천이할 수 있다. 여기서, 로컬 장애 상태(850)인 무선 전력 송신기는 로컬 장애가 해제되면, 다시 잠금 장애 상태(860)로 천이될 수 있다.In addition, in lock failure state 860, the wireless power transmitter may transition to local failure state 850 if a local failure is detected. Herein, when the local failure is released, the wireless power transmitter having the local failure state 850 may transition back to the lock failure state 860.
반면, 구성 상태(810), 전력 절약 상태(820), 저전력 상태(830), 전력 전송 상태(840) 중 어느 하나의 상태에서 로컬 장애 상태(850)로 천이된 경우, 무선 전력 송신기는 로컬 장애가 해제되면, 구성 상태(810)로 천이될 수 있다.On the other hand, when the transition to the local failure state 850 in any one of the configuration state 810, power saving state 820, low power state 830, power transmission state 840, the wireless power transmitter has a local failure Once released, transition to configuration state 810 may occur.
무선 전력 송신기는 로컬 장애 상태(850)로 천이되면, 무선 전력 송신기에 공급되는 전원을 차단할 수도 있다. 일 예로, 무선 전력 송신기는 과전압, 과전류, 과열 등의 장애가 감지되면 로컬 장애 상태(850)로 천이될 수 있으나 이에 국한되지는 않는다.When the wireless power transmitter transitions to the local failure state 850, the wireless power transmitter may cut off the power supplied to the wireless power transmitter. For example, the wireless power transmitter may transition to a local failure state 850 when a failure such as an overvoltage, an overcurrent, an overheat, or the like is detected, but is not limited thereto.
일 예로, 무선 전력 송신기는 과전류, 과전압, 과열 등이 감지되면, 무선 전력 수신기에 의해 수신되는 전력의 세기를 감소시키기 위한 소정 전력 제어 명령을 접속된 적어도 하나의 무선 전력 수신기에 전송할 수도 있다.For example, when an overcurrent, an overvoltage, an overheat, or the like is detected, the wireless power transmitter may transmit a predetermined power control command to at least one connected wireless power receiver to reduce the strength of the power received by the wireless power receiver.
다른 일 예로, 무선 전력 송신기는 과전류, 과전압, 과열 등이 감지되면, 무선 전력 수신기의 충전을 중단시키기 위한 소정 제어 명령을 접속된 적어도 하나의 무선 전력 수신기에 전송할 수도 있다.As another example, when an overcurrent, an overvoltage, an overheat, or the like is detected, the wireless power transmitter may transmit a predetermined control command to the connected at least one wireless power receiver to stop charging of the wireless power receiver.
상기와 같은 전력 제어 절차를 통해, 무선 전력 송신기는 과전압, 과전류, 과열 등에 따른 기기 파손을 미연에 방지할 수 있다.Through the above power control procedure, the wireless power transmitter can prevent device damage due to overvoltage, overcurrent, overheating, and the like.
무선 전력 송신기는 송신 공진기의 출력 전류의 세기가 기준치 이상인 경우, 잠금 장애 상태(860)로 천이할 수 있다. 이때, 잠금 장애 상태(860)로 천이된 무선 전력 송신기는 송신 공진기의 출력 전류의 세기를 미리 지정된 시간 동안 기준치 이하가 되도록 시도할 수 있다. 여기서, 상기 시도는 미리 지정된 회수 동안 반복 수행될 수 있다. 만약, 반복 수행에도 불구하고, 잠금 장애 상태(860)가 해제되지 않는 경우, 무선 전력 송신기는 소정 알림 수단을 이용하여 사용자에게 잠금 장애 상태(860)가 해제되지 않음을 지시하는 소정 알림 신호를 송출할 수 있다. 이때, 무선 전력 송신기의 충전 영역에 위치한 모든 무선 전력 수신기가 사용자에 의해 충전 영역에서 제거되면, 잠금 장애 상태(860)가 해제될 수 있다.The wireless power transmitter may transition to the lock failure state 860 when the intensity of the output current of the transmission resonator is greater than or equal to the reference value. At this time, the wireless power transmitter transitioned to the lock failure state 860 may attempt to make the intensity of the output current of the transmission resonator less than or equal to the reference value for a predetermined time. Here, the attempt may be repeated for a predetermined number of times. If the lock failure state 860 is not released despite the repetition, the wireless power transmitter transmits a predetermined notification signal indicating that the lock failure state 860 is not released to the user by using a predetermined notification means. can do. In this case, when all the wireless power receivers located in the charging area of the wireless power transmitter are removed from the charging area by the user, the lock failure state 860 may be released.
반면, 송신 공진기의 출력 전류의 세기가 미리 지정된 시간 이내에 기준치 이하로 떨어지거나 상기 미리 지정된 반복 수행 동안 송신 공진기의 출력 전류의 세기가 기준치 이하로 떨어지는 경우, 잠금 장애 상태(860)는 자동으로 해제될 수 있으며, 이때, 무선 전력 송신기의 상태는 잠금 장애 상태(860)에서 전력 절약 상태(820)로 자동 천이되어 무선 전력 수신기에 대한 감지 및 식별 절차를 다시 수행할 수 있다.On the other hand, when the intensity of the output current of the transmission resonator falls below the reference value within a predetermined time or during the predetermined repetition, the lock failure state 860 is automatically released. In this case, the state of the wireless power transmitter may automatically transition from the lock failure state 860 to the power saving state 820 to perform the detection and identification procedure for the wireless power receiver again.
전력 전송 상태(840)의 무선 전력 송신기는 연속된 전력을 송출하고, 무선 전력 수신기의 상태 정보 및 미리 정의된 최적 전압 영역(Optimal Voltage Region) 설정 파라메터에 기반하여 적응적으로 송출 전력을 제어할 수 있다.The wireless power transmitter of the power transmission state 840 transmits continuous power, and adaptively controls the output power based on the state information of the wireless power receiver and a predefined optimal voltage region setting parameter. have.
일 예로, 최적 전압 영역(Optimal Voltage Region) 설정 파라메터는 저전압 영역을 식별하기 위한 파라메터, 최적 전압 영역을 식별하기 위한 파라메터, 고전압 영역을 식별하기 위한 파라메터, 과전압 영역을 식별하기 위한 파라메터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.For example, the optimal voltage region setting parameter may include at least one of a parameter for identifying a low voltage region, a parameter for identifying an optimal voltage region, a parameter for identifying a high voltage region, and a parameter for identifying an overvoltage region. It may include.
무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기의 전력 수신 상태가 저전압 영역에 있으면, 송출 전력을 증가시키고, 고전압 영역에 있으면, 송출 전력을 감소시킬 수 있다.The wireless power transmitter may increase the output power if the power reception state of the wireless power receiver is in the low voltage region, and reduce the output power if the wireless power receiver is in the high voltage region.
또한, 무선 전력 송신기는 전력 전송 효율이 최대화되도록 송출 전력을 제어할 수도 있다.In addition, the wireless power transmitter may control the transmission power to maximize the power transmission efficiency.
또한, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기에 의해 요구된 전력량의 편차가 기준치 이하가 되도록 송출 전력을 제어할 수도 있다.In addition, the wireless power transmitter may control the transmission power so that the deviation of the amount of power required by the wireless power receiver is equal to or less than the reference value.
또한, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기의 정류기 출력 전압이 소정 과전압 영역에 도달한 경우-즉, Over Voltage가 감지된 경우-, 전력 전송을 중단할 수도 있다.In addition, the wireless power transmitter may stop power transmission when the rectifier output voltage of the wireless power receiver reaches a predetermined overvoltage region, that is, when an over voltage is detected.
도 10은 실시예에 따른 전자기 공진 방식을 지원하는 무선 전력 수신기의 상태 천이도이다.10 is a state transition diagram of a wireless power receiver supporting an electromagnetic resonance method according to an embodiment.
도 10을 참조하면, 무선 전력 수신기의 상태는 크게 비활성화 상태(Disable State, 910), 부트 상태(Boot State, 920), 활성화 상태(Enable State, 930)(또는, On state) 및 시스템 오류 상태(System Error State, 940)을 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 10, a state of a wireless power receiver may be classified into a disabled state 910, a boot state 920, an enable state 930 (or an on state), and a system error state. System Error State, 940) can be configured.
이때, 무선 전력 수신기의 상태는 무선 전력 수신기의 정류기단에서의 출력 전압의 세기-이하, 설명의 편의를 위해 VRECT이라 명함-에 기반하여 결정될 수 있다.In this case, the state of the wireless power receiver may be determined based on the intensity of the output voltage at the rectifier terminal of the wireless power receiver, hereinafter, referred to as a V RECT business card.
활성화 상태(930)는 VRECT의 값에 따라 최적 전압 상태(Optimum Voltage State, 931), 저전압 상태(Low Voltage State, 932) 및 고전압 상태(High Voltage State, 933)로 구분될 수 있다.The activation state 930 may be divided into an optimum voltage state 931, a low voltage state 932, and a high voltage state 933 according to the value of V RECT .
비활성화 상태(910)의 무선 전력 수신기는 측정된 VRECT 값이 미리 정의된 VRECT_BOOT 값보다 크거나 같으면, 부트 상태(920)로 천이할 수 있다.The wireless power receiver in the inactive state 910 may transition to the boot state 920 if the measured V RECT value is greater than or equal to a predefined V RECT_BOOT value.
부트 상태(920)에서, 무선 전력 수신기는 무선 전력 송신기와의 대역외 통신 링크를 설정하고 VRECT 값이 부하단에 요구되는 전력에 도달할 때까지 대기할 수 있다.In boot state 920, the wireless power receiver establishes an out-of-band communication link with the wireless power transmitter and V RECT Wait until the value reaches the power required by the load stage.
부트 상태(920)의 무선 전력 수신기는 VRECT 값이 부하단에 요구되는 전력에 도달된 것이 확인되면, 활성화 상태(930)로 천이하여 충전을 시작할 수 있다.Wireless power receiver in boot state 920 is V RECT When it is confirmed that the value has reached the power required for the load stage, the transition to the active state 930 may begin charging.
활성화 상태(930)의 무선 전력 수신기는 충전이 완료되거나 충전이 중단된 것이 확인되면, 부트 상태(920)로 천이될 수 있다.The wireless power receiver in the activated state 930 may transition to the boot state 920 when charging is confirmed to be completed or stopped.
또한, 활성화 상태(930)의 무선 전력 수신기는 소정 시스템 오류가 감지되면, 시스템 오류 상태(940)로 천이할 수 있다. 여기서, 시스템 오류는 과전압, 과전류 및 과열뿐만 아니라 미리 정의된 다른 시스템 오류 조건이 포함될 수 있다.In addition, the wireless power receiver in the activated state 930 may transition to the system error state 940 when a predetermined system error is detected. Here, the system error may include overvoltage, overcurrent and overheating as well as other predefined system error conditions.
또한, 활성화 상태(930)의 무선 전력 수신기는 VRECT 값이 VRECT _BOOT 값 이하로 떨어지면, 비활성화 상태(910)로 천이될 수도 있다.In addition, the wireless power receiver in the activated state 930 is V RECT If the value falls below the V RECT _BOOT value, it may transition to an inactive state 910.
또한, 부트 상태(920) 또는 시스템 오류 상태(940)의 무선 전력 수신기는 VRECT 값이 VRECT_BOOT 값 이하로 떨어지면, 비활성화 상태(910)로 천이될 수도 있다.In addition, the wireless power receiver in the boot state 920 or the system error state 940 may transition to the inactive state 910 when the V RECT value drops below the V RECT_BOOT value.
이하에서는, 활성화 상태(930)내에서의 무선 전력 수신기의 상태 천이를 후술할 도 11을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the state transition of the wireless power receiver in the activated state 930 will be described in detail with reference to FIG. 11 to be described later.
도 11은 실시예에 따른 전자기 공진 방식에 있어서의 정류기출력전압에 따른 무선 전력 수신기의 동작 영역을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 11 is a diagram for describing an operating area of a wireless power receiver according to a rectifier output voltage in an electromagnetic resonance method according to an embodiment.
도 11을 참조하면, VRECT 값이 소정 VRECT _ BOOT 보다 작으면, 무선 전력 수신기는 비활성화 상태(910)에 유지된다.Referring to FIG. 11, when the V RECT value is smaller than the predetermined V RECT _ BOOT , the wireless power receiver is maintained in an inactive state 910.
이 후, VRECT 값이 VRECT _BOOT 이상으로 증가되면, 무선 전력 수신기는 부트 상태(920)로 천이되며, 미리 지정된 시간 이내에 광고 시그널을 브로드캐스팅할 수 있다. 이 후, 광고 시그널이 무선 전력 송신기에 의해 감지되면, 무선 전력 송신기는 대역외 통신 링크 설정을 위한 소정 연결 요청 시그널을 무선 전력 수신기에 전송할 수 있다.Thereafter, if the V RECT value is increased above V RECT _BOOT , the wireless power receiver transitions to the boot state 920 and may broadcast the advertisement signal within a predetermined time. Thereafter, when the advertisement signal is detected by the wireless power transmitter, the wireless power transmitter may transmit a predetermined connection request signal for establishing an out-of-band communication link to the wireless power receiver.
무선 전력 수신기는 대역외 통신 링크가 정상적으로 설정되고, 등록에 성공한 경우, VRECT 값이 정상적인 충전을 위한 정류기에서의 최소 출력 전압-이하, 설명의 편의를 위해 VRECT_MIN이라 명함-에 도달할 때까지 대기할 수 있다.If the out-of-band communication link is established normally and the registration is successful, the wireless power receiver will have until the V RECT value reaches the minimum output voltage at the rectifier for normal charging, hereinafter referred to as V RECT_MIN for convenience of explanation. I can wait.
VRECT 값이 VRECT _MIN을 초과하면, 무선 전력 수신기의 상태는 부트 상태(920)에서 활성화 상태(930)로 천이되며 부하에 충전을 시작할 수 있다.If the V RECT value exceeds V RECT _ MIN , the state of the wireless power receiver transitions from the boot state 920 to the activated state 930 and may begin charging the load.
만약, 활성화 상태(930)에서 VRECT 값이 과전압을 판단하기 위한 소정 기준치인 VRECT _MAX을 초과하면, 무선 전력 수신기는 활성화 상태(930)에서 시스템 오류 상태(940)로 천이될 수 있다.If the V RECT value in the activation state 930 exceeds V RECT _ MAX , which is a predetermined reference value for determining the overvoltage, the wireless power receiver may transition from the activation state 930 to the system error state 940.
도 11을 참조하면, 활성화 상태(930)는 VRECT의 값에 따라 저전압 상태(Low Voltage State, 932), 최적 전압 상태(Optimum Voltage State, 931) 및 고전압 상태(High Voltage State, 933)로 구분될 수 있다.Referring to FIG. 11, the activation state 930 is divided into a low voltage state (932), an optimal voltage state (931), and a high voltage state (933) according to the value of V RECT . Can be.
저전압 상태(932)는 VRECT _BOOT <= VRECT <= VRECT _ MIN인 상태를 의미하고, 최적 전압 상태(931)은 VRECT _MIN < VRECT <=VRECT _ HIGH인 상태를 의미하고, 고전압 상태(933)는 VRECT_HIGH < VRECT <=VRECT_MAX인 상태를 의미할 수 있다.The low voltage state 932 means a state where V RECT _BOOT <= V RECT <= V RECT _ MIN , and the optimal voltage state 931 means a state where V RECT _MIN <V RECT <= V RECT _ HIGH , The high voltage state 933 may mean a state in which V RECT_HIGH <V RECT <= V RECT_MAX .
특히, 고전압 상태(933)로 천이된 무선 전력 수신기는 부하에 공급되는 전력을 차단하는 동작을 미리 지정된 시간-이하 설명의 편의를 위해 고전압 상태 유지 시간이라 명함- 동안 유보시킬 수도 있다. 이때, 고전압 상태 유지 시간은 고전압 상태(933)에서 무선 전력 수신기 및 부하에 피해가 발생되지 않도록 미리 결정될 수 있다.In particular, the wireless power receiver transitioned to the high voltage state 933 may suspend the operation of cutting off the power supplied to the load during the predetermined time period, which is referred to as the high voltage state holding time for convenience of description below. In this case, the high voltage state holding time may be determined in advance so that no damage occurs to the wireless power receiver and the load in the high voltage state 933.
무선 전력 수신기는 시스템 오류 상태(940)로 천이되면, 과전압 발생을 지시하는 소정 메시지를 미리 지정된 시간 이내에 대역외 통신 링크를 통해 무선 전력 송신기에 전송할 수 있다.When the wireless power receiver transitions to the system error state 940, the wireless power receiver may transmit a predetermined message indicating overvoltage occurrence to the wireless power transmitter through the out-of-band communication link within a predetermined time.
또한, 무선 전력 수신기는 시스템 오류 상태(930)에서 과전압에 따른 부하의 피해를 방지하기 위해 구비된 과전압 차단 수단을 이용하여 부하에 인가되는 전압을 제어할 수도 있다. 여기서, 과전압 차단 수단으로 ON/OFF 스위치 또는/및 제너다이오드 등이 사용될 수 있다. In addition, the wireless power receiver may control the voltage applied to the load by using the overvoltage blocking means provided to prevent damage of the load due to the overvoltage in the system error state 930. Here, an ON / OFF switch or a zener diode may be used as the overvoltage blocking means.
상기 실시예에서는 무선 전력 수신기에 과전압이 발생되어 시스템 오류 상태(940)로 천이된 경우, 무선 전력 수신기에서의 시스템 오류 대응 방법 및 수단을 설명하고 있으나 이는 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 다른 실시예는 무선 전력 수신기에 과열, 과전류 등에 의해서도 시스템 오류 상태로 천이될 수도 있다. In the above embodiment, when an overvoltage occurs in the wireless power receiver and transitions to the system error state 940, the method and means for responding to the system error in the wireless power receiver are described. However, this is only one embodiment. Another embodiment may transition to a system error state by overheating, overcurrent, or the like in the wireless power receiver.
일 예로, 과열에 따라 시스템 오류 상태로 천이된 경우, 무선 전력 수신기는 과열 발생을 알리는 소정 메시지를 무선 전력 송신기에 전송할 수 있다. 이때, 무선 전력 수신기는 구비된 냉각팬 등을 구동하여 내부 발생된 열을 감소시킬 수도 있다.For example, when a transition to a system error state occurs due to overheating, the wireless power receiver may transmit a predetermined message indicating the occurrence of overheating to the wireless power transmitter. In this case, the wireless power receiver may reduce the heat generated internally by driving the provided cooling fan.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기는 복수의 무선 전력 송신기와 연동하여 무선 전력을 수신할 수도 있다. 이 경우, 무선 전력 수신기는 실제 무선 전력을 수신하기로 결정된 무선 전력 송신기와 실제 대역외 통신 링크가 설정된 무선 전력 송신기가 서로 상이한 것으로 판단되면, 시스템 오류 상태(940)로 천이할 수도 있다.The wireless power receiver according to another embodiment of the present invention may receive wireless power in cooperation with a plurality of wireless power transmitters. In this case, the wireless power receiver may transition to the system error state 940 when it is determined that the wireless power transmitter determined to receive the actual wireless power is different from the wireless power transmitter to which the actual out-of-band communication link is established.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 전자기 유도 방식의 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 도면이다.12 is a view for explaining a wireless charging system of the electromagnetic induction method according to an embodiment of the present invention.
도 12를 참조하면, 전자기 유도 방식의 무선 충전 시스템은 무선 전력 송신기(500)와 무선 전력 수신기(600)을 포함한다. 무선 전력 수신기(600)를 포함하는 전자 기기를 무선 전력 송신기(500)상에 위치시키면 무선 전력 송신기(500)와 무선 전력 수신기(600)의 코일은 전자기장에 의해 서로 결합될 수 있다.Referring to FIG. 12, the electromagnetic charging type wireless charging system includes a wireless power transmitter 500 and a wireless power receiver 600. When the electronic device including the wireless power receiver 600 is positioned on the wireless power transmitter 500, the coils of the wireless power transmitter 500 and the wireless power receiver 600 may be coupled to each other by an electromagnetic field.
무선 전력 송신기(500)는 전력 전송을 위한 전자기장을 생성하기 위해 전력 신호를 변조하고, 주파수를 변경할 수 있다. 무선 전력 수신기(600)는 무선 통신 환경에 적합하도록 설정된 프로토콜에 따른 전자기 신호를 복조하여 전력을 수신하고, 수신된 전력의 세기에 기반하여 무선 전력 송신기(500)의 송출 전력 세기를 제어하기 위한 소정 피드백 신호를 인-밴드 통신을 통해 무선 전력 송신기(500)에 전송할 수 있다. 일 예로, 무선 전력 송신기(500)는 전력 제어를 위한 제어 신호에 따라 동작 주파수를 제어하여 송출 전력을 증가시키거나 감소시킬 수 있다.The wireless power transmitter 500 may modulate the power signal and change the frequency to generate an electromagnetic field for power transmission. The wireless power receiver 600 receives power by demodulating electromagnetic signals according to a protocol set to be suitable for a wireless communication environment, and controls the power output strength of the wireless power transmitter 500 based on the received power. The feedback signal may be transmitted to the wireless power transmitter 500 through in-band communication. For example, the wireless power transmitter 500 may increase or decrease the transmission power by controlling an operating frequency according to a control signal for power control.
전송되는 전력의 양(혹은 증가/감소)은 무선 전력 수신기(600)에서 무선 전력 송신기(500)로 전달되는 피드백신호를 이용하여 제어될 수 있다. 또한, 무선 전력 수신기(600)와 무선 전력 송신기(500) 사이의 통신은 상술한 피드백신호를 이용하는 인 밴드(in-band) 통신에만 한정되는 것은 아니며, 별도 통신 모듈을 구비한 아웃 오브 밴드 (out-of-band) 통신을 이용하여 이루어질 수도 있다. 예를 들어, 블루투스, BLE(Bluetooth Low Energy), NFC, Zigbee 등의 근거리 무선통신 모듈이 이용될 수도 있다.The amount (or increase / decrease) of the transmitted power may be controlled by using a feedback signal transmitted from the wireless power receiver 600 to the wireless power transmitter 500. In addition, communication between the wireless power receiver 600 and the wireless power transmitter 500 is not limited to in-band communication using the above-described feedback signal, but out of band having a separate communication module. It may also be achieved using -of-band communication. For example, a short range wireless communication module such as Bluetooth, Bluetooth Low Energy (BLE), NFC, or Zigbee may be used.
전자기 유도 방식에서 무선 전력 송신기(500)와 무선 전력 수신기(600) 사이의 상태 정보 및 제어 신호 교환을 위한 프로토콜은 주파수 변조 방식이 사용될 수 있다. 상기 프로토콜을 통해 장치 식별 정보, 충전 상태 정보, 전력 제어 신호 등이 교환될 수 있다.In the electromagnetic induction scheme, a frequency modulation scheme may be used as a protocol for exchanging state information and control signals between the wireless power transmitter 500 and the wireless power receiver 600. The device identification information, the charging state information, the power control signal, etc. may be exchanged through the protocol.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기(500)는 상기 도 12에 도시된 바와 같이, 전력 신호를 생성하는 신호 발생기(1080), 무선 전력 수신기(600)로부터 전달되는 피드백 신호를 감지할 수 있는 전원 공급단(V_Bus, GND) 사이에 위치한 코일(L1) 및 캐패시터(C1, C2), 및 신호 발생기(1080)에 의해 동작이 제어되는 스위치(SW1, SW2)를 포함한다. 신호 발생기(1080)는 코일(L1)을 통해 전달된 피드백 신호의 복조를 위한 복조부(1024), 주파수 변경을 위한 주파수 구동부(1026), 변조부(1024)와 주파수 구동부(1026)을 제어하기 위한 송신 제어부(1022)를 포함하여 구성될 수 있다. 코일(L1)을 통해 전달된 피드백 신호는 복조부(1024)에 의해 복조된 후 송신 제어부(1022)로 입력되고, 송신 제어부(1022)는 복조된 신호에 기반하여 주파수 구동부(1026)를 제어하여 코일(L1)로 전달되는 전력 신호의 주파수를 변경할 수 있다.As illustrated in FIG. 12, the wireless power transmitter 500 according to an embodiment of the present invention may detect a feedback signal transmitted from the signal generator 1080 and the wireless power receiver 600 generating a power signal. Coil L1 and capacitors C1 and C2 located between the power supply terminals V_Bus and GND, and switches SW1 and SW2 whose operation is controlled by the signal generator 1080. The signal generator 1080 controls the demodulator 1024 for demodulating the feedback signal transmitted through the coil L1, the frequency driver 1026 for changing the frequency, the modulator 1024, and the frequency driver 1026. It may be configured to include a transmission control unit 1022 for. The feedback signal transmitted through the coil L1 is demodulated by the demodulator 1024 and then input to the transmission controller 1022. The transmission controller 1022 controls the frequency driver 1026 based on the demodulated signal. The frequency of the power signal transmitted to the coil L1 may be changed.
무선 전력 수신기(600)는 코일(L2)을 통해 피드백 신호를 전송하기 위한 변조부(1052), 코일(L2)을 통해 수신된 교류(AC) 신호를 DC 신호로 변환하기 위한 정류부(1054), 변조부(1052)와 정류부(1054)를 제어하기 위한 수신 제어기(1060)를 포함할 수 있다. 수신 제어기(1060)는 정류기(1054) 및 기타 무선 전력 수신기(1050)의 동작에 필요한 전원을 공급하기 위한 전원 공급부(1062), 정류기(1054)기 출력 DC 전압을 충전 대상(부하, 1068)의 충전 요건에 맞는 DC 전압으로 변경하기 위한 DC-DC 변환부(1064), 변환된 전력이 출력되는 부하(1068), 및 수신 전력 상태 및 충전 대상의 상태 등을 무선 전력 송신기(500)에 제공하기 위한 피드백 신호를 발생시키는 피드백 통신부(1066)을 포함할 수 있다.The wireless power receiver 600 includes a modulator 1052 for transmitting a feedback signal through the coil L2, a rectifier 1054 for converting an AC signal received through the coil L2 into a DC signal, And a reception controller 1060 for controlling the modulator 1052 and the rectifier 1054. The reception controller 1060 is configured to supply the output DC voltage of the power supply 1062 and the rectifier 1054 to supply power necessary for the operation of the rectifier 1054 and the other wireless power receiver 1050. Providing the wireless power transmitter 500 with the DC-DC converter 1064 for changing the DC voltage to meet the charging requirements, the load 1068 for outputting the converted power, and the received power state and the state of the charging target. It may include a feedback communication unit 1066 for generating a feedback signal for.
전자기 유도 방식을 지원하는 무선 충전 시스템의 동작 상태는 크게 대기 상태, 신호 탐지 상태, 식별 확인 상태, 전력 전송 상태, 충전 완료 상태로 구분될 수 있다. 서로 다른 동작 상태로의 변환은 무선 전력 수신기(600)와 무선 전력 송신기(500) 사이의 피드백 통신 결과에 따라 이루어질 수 있다. 대기 상태와 신호 탐지 상태 사이의 변환은 무선 전력 수신기(600)의 존재 여부를 감지하기 위한 소정 수신기 탐지 방법을 통해 이루어질 수 있다.The operating state of the wireless charging system supporting the electromagnetic induction method may be classified into a standby state, a signal detection state, an identification confirmation state, a power transmission state, and a charging completion state. Conversion to different operation states may be performed according to a feedback communication result between the wireless power receiver 600 and the wireless power transmitter 500. The conversion between the standby state and the signal detection state may be made through a predetermined receiver detection method for detecting the presence of the wireless power receiver 600.
도 13은 실시예에 따른 전자기 유도 방식을 지원하는 무선 전력 송신기의 상태 천이도이다.13 is a state transition diagram of a wireless power transmitter supporting the electromagnetic induction scheme according to the embodiment.
도 13에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신기의 동작 상태는 크게 대기 상태(STANDBY, 1110), 신호 탐지 상태(PING, 1120), 식별 확인 상태(IDENTIFICATION, 1130), 전력 전송 상태(POWER TRANSFER, 1140) 및 충전 완료 상태(END OF CHARGE, 1150)로 구분될 수 있다.As shown in FIG. 13, the operation state of the wireless power transmitter is largely in a standby state (STANDBY, 1110), a signal detection state (PING, 1120), an identification confirmation state (IDENTIFICATION, 1130), and a power transfer state (POWER TRANSFER, 1140). ) And the charging completion state (END OF CHARGE, 1150).
도 13을 참조하면, 대기 상태(1110) 동안 무선 전력 송신기는 충전 가능한 수신 장치가 위치하는지를 감지하기 위해 충전 영역을 감시한다. 충전 가능한 수신 장치를 감지하기 위해 무선 전력 송신기는 자기장(magnetic field), 정전 용량(capacitance), 혹은 유도 용량(inductance) 등의 변화를 감시하는 방법이 사용될 수 있다. 충전 가능한 수신 장치가 발견되면, 무선 전력 송신기는 대기 상태(1110)에서 신호 탐지 상태(1120)로 천이할 수 있다(S912).Referring to FIG. 13, during the standby state 1110, the wireless power transmitter monitors the charging area to detect whether a chargeable receiving device is located. In order to detect a rechargeable receiver, a wireless power transmitter may use a method of monitoring a change in a magnetic field, capacitance, or inductance. When the rechargeable receiver is found, the wireless power transmitter may transition from the standby state 1110 to the signal detection state 1120 (S912).
신호 탐지 상태(1120)에서 무선 전력 송신기는 충전 가능한 수신 장치와 연결하고 수신 장치가 유효한 무선 충전 기술을 사용하고 있는지를 확인할 수 있다. 또한, 신호 탐지 상태(220)에서는 무선 전력 송신기는 암전류(기생전류, parasitic current)를 발생시키는 또 다른 장치들을 구별해 내기 위한 동작을 수행할 수도 있다.In the signal detection state 1120, the wireless power transmitter may connect with a rechargeable receiver and determine whether the receiver is using a valid wireless charging technology. In addition, in the signal detection state 220, the wireless power transmitter may perform an operation for distinguishing other devices that generate a dark current (parasitic current).
또한, 신호 탐지 상태(1120)에서 무선 전력 송신기는 충전 가능한 수신 장치와의 연결을 위해 기 설정된 주파수와 시간에 따른 구조를 가지는 디지털 핑(digital ping)을 송출할 수 있다. 무선 전력 송신기에서 무선 전력 수신기로 충분한 전력 신호가 전달되면, 무선 전력 수신기는 전자기 유도 방식에서 설정된 프로토콜에 따라 전력 신호를 변조하여 응답할 수 있다. 만약, 무선 전력 송신기가 사용하는 무선 충전 기술에 따른 유효 신호가 수신되면, 무선 전력 송신기는 전력 신호의 전송 차단 없이 신호 탐지 상태(1120)에서 식별확인상태(1130)로 천이할 수 있다(S924). 식별 확인 상태(1130)의 동작을 지원하지 않는 무선 전력 송신기의 경우 전력 전송 상태(1140)로 천이할 수도 있다(S924 및 S934).In addition, in the signal detection state 1120, the wireless power transmitter may transmit a digital ping having a structure according to a preset frequency and time for connection with a rechargeable receiver. When a sufficient power signal is transmitted from the wireless power transmitter to the wireless power receiver, the wireless power receiver may respond by modulating the power signal according to a protocol set in the electromagnetic induction scheme. If a valid signal according to a wireless charging technology used by the wireless power transmitter is received, the wireless power transmitter may transition from the signal detection state 1120 to the identification confirmation state 1130 without blocking transmission of the power signal (S924). . In the case of the wireless power transmitter that does not support the operation of the identification check state 1130, the wireless power transmitter may transition to the power transmission state 1140 (S924 and S934).
만약, 충전 완료 신호를 무선 전력 수신기로부터 받으면, 무선 전력 송신기는 신호 탐지 상태(1120)에서 충전 완료 상태(1150)로 천이할 수 있다(S926).If the charging completion signal is received from the wireless power receiver, the wireless power transmitter may transition from the signal detection state 1120 to the charging completion state 1150 (S926).
만약, 신호 탐지 상태(S1120)에서 무선 전력 수신기로부터의 아무런 반응이 감지되지 않으면-일 예로, 소정 시간 동안 피드백 신호가 수신되지 않는 경우를 포함함-, 무선 전력 송신기는 전력 신호의 전송을 차단하고 대기 상태로(1110)로 천이할 수도 있다(S922).If no response from the wireless power receiver is detected in the signal detection state S1120-for example, the feedback signal is not received for a predetermined time-the wireless power transmitter blocks the transmission of the power signal. It may transition to the standby state 1110 (S922).
무선 전력 송신기에 따라 식별 확인 상태(1130)는 선택적으로 포함될 수 있다.According to the wireless power transmitter, the identification confirmation state 1130 may be optionally included.
무선 전력 수신기 별 고유한 수신기 식별 정보가 미리 할당되어 유지될 수 있으며, 무선 전력 수신기는 디지털 핑이 감지되면 특정 무선 충전 기술에 따라 충전될 수 있는 기기임을 무선 전력 송신기에 알릴 필요가 있다. 이러한 수신기 식별 정보 확인을 위해 무선 전력 수신기는 자신의 고유한 식별 정보를 피드백 통신을 통해 무선 전력 송신기에 전송할 수 있다.Unique receiver identification information for each wireless power receiver may be pre-allocated and maintained, and the wireless power receiver needs to inform the wireless power transmitter that the device can be charged according to a specific wireless charging technology when a digital ping is detected. In order to confirm the receiver identification information, the wireless power receiver may transmit its own identification information to the wireless power transmitter through feedback communication.
식별 확인 상태(1130)를 지원하는 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기가 보내온 수신기 식별 정보의 유효성을 판단할 수 있다. 만약, 수신된 수신기 식별 정보가 유효하다고 판단되면, 무선 전력 송신기는 전력 전송 상태(1140)로 천이할 수 있다(S936). 만약, 수신된 수신기 식별 정보가 유효하지 않거나 정해진 시간 내에 유효성이 판단되지 않는 경우, 무선 전력 송신기는 전력 신호의 전송을 차단하고 대기 상태(1110)로 천이할 수 있다(S932).The wireless power transmitter supporting the identification check state 1130 may determine validity of receiver identification information sent from the wireless power receiver. If it is determined that the received receiver identification information is valid, the wireless power transmitter may transition to the power transmission state 1140 (S936). If the received receiver identification information is not valid or is not determined to be valid within a predetermined time, the wireless power transmitter may block transmission of the power signal and may transition to the standby state 1110 (S932).
전력 전송 상태(1140)에서는 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기로부터 수신되는 피드백 신호에 기반하여 송출 전력의 세기를 제어할 수 있다. 아울러, 전력 전송 상태(1140)의 무선 전력 송신기는 예를 들면 새로운 장치의 감지 등으로 인해 발생할 수 있는 적합한 동작 영역과 허용 한계에 대한 위반이 없음을 확인할 수도 있다.In the power transmission state 1140, the wireless power transmitter may control the strength of the transmitted power based on the feedback signal received from the wireless power receiver. In addition, the wireless power transmitter in the power transmission state 1140 may determine that there is no violation of the acceptable operating range and acceptable limits that may occur, for example, due to detection of a new device.
만약, 전력 전송 상태(1140)에서 소정 충전 완료 신호가 무선 전력 수신기로부터 수신되는 경우, 무선 전력 송신기는 전력 신호의 전송을 중단하고 충전 완료 상태(1150)로 천이할 수 있다(S946). 또한, 전력 전송 상태(1140)에서 동작 중 내부 온도가 기 설정된 값을 초과하는 경우, 무선 전력 송신기는 전력 신호의 전송을 차단하고 충전 완료 상태(1150)로 천이할 수도 있다(S944).If the predetermined charging completion signal is received from the wireless power receiver in the power transmission state 1140, the wireless power transmitter may stop the transmission of the power signal and transition to the charging completion state 1150 (S946). In addition, when the internal temperature exceeds the preset value during operation in the power transmission state 1140, the wireless power transmitter may block the transmission of the power signal and may transition to the charging completion state 1150 (S944).
또한, 전력 전송 상태(1140)에서 시스템 오류 등이 감지되는 경우, 무선 전력 송신기는 전력 신호의 전송을 중단하고 대기 상태(1110)로 천이할 수도 있다(S942). 새로운 충전 절차는 충전 대상인 수신 기기가 무선 전력 송신기의 충전 영역에서 감지되는 경우 재개될 수 있다.In addition, when a system error or the like is detected in the power transmission state 1140, the wireless power transmitter may stop the transmission of the power signal and transition to the standby state 1110 (S942). The new charging procedure may be resumed when the receiving device to be charged is detected in the charging area of the wireless power transmitter.
앞에서 설명한 바와 같이, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기로부터 충전 완료 신호가 입력되거나 동작 중 온도가 기 설정된 범위를 넘어서는 경우 충전 완료 상태(1150)로 천이할 수 있다.As described above, the wireless power transmitter may transition to the charging completion state 1150 when the charging completion signal is input from the wireless power receiver or when the temperature exceeds the preset range during operation.
만약 충전 완료 상태(1150)로의 천이가 충전 완료 신호에 의한 경우라면, 무선 전력 송신기는 전력 신호의 전송을 차단하고 일정 시간 동안 대기할 수도 있다. 여기서 일정 시간은 전자기 유도 방식으로 전력 신호를 전달하기 위해 무선 전력 송신기가 구비한 코일 등의 구성 요소, 충전 영역의 범위, 혹은 충전 동작의 허용 한계 등에 따라 달라질 수 있다. 충전 완료 상태(1150)에서 일정 시간이 지난 후, 무선 전력 송신기는 충전 표면에 위치한 무선 전력 수신기와 연결하기 위해 신호 탐지 상태(220)로 천이할 수 있다(S954). 또한, 무선 전력 송신기는 일정 시간 동안 무선 전력 수신 장치가 제거되는지를 인지하기 위해 충전 표면을 감시할 수도 있다. 만약, 무선 전력 수신 장치가 충전 표면에서 제거된 것이 감지되면, 무선 전력 송신 장치는 대기 상태(1110)로 천이할 수 있다(S952).If the transition to the charging completion state 1150 is caused by the charging completion signal, the wireless power transmitter may block transmission of the power signal and wait for a predetermined time. Here, the predetermined time may vary according to a component such as a coil included in the wireless power transmitter, a range of the charging region, or an allowable limit of the charging operation in order to transmit the power signal by the electromagnetic induction method. After a certain period of time in the charging completion state 1150, the wireless power transmitter may transition to the signal detection state 220 to connect with the wireless power receiver located on the charging surface (S954). The wireless power transmitter may also monitor the charging surface to see if the wireless power receiver is removed for a period of time. If it is detected that the wireless power receiver has been removed from the charging surface, the wireless power transmitter may transition to the standby state 1110 (S952).
만약, 충전 완료 상태(S1150)로의 천이가 무선 전력 송신기의 내부 온도 때문인 경우, 무선 전력 송신기는 전력 전송을 차단하고 내부 온도 변화를 감시할 수 있다. 만약, 내부 온도가 일정 범위 혹은 값으로 떨어지면, 무선 전력 송신기는 신호 탐지 상태(1120)로 천이할 수 있다(S954). 이때 무선 전력 송신기의 상태를 천이시키기 위한 온도 변화 범위 혹은 값은 무선 전력 송신기의 제조 기술과 방법에 따라 달라질 수 있다. 온도 변화를 감시하는 동안 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신 장치가 제거되는지를 인지하기 위해 충전 표면을 감시할 수 있다. 만약 무선 전력 수신 장치가 충전 표면에서 제거된 것이 감지되면, 무선 전력 송신기는 대기 상태(1110)로 천이할 수 있다(S952).도 14는 복수의 송신기가 구비되고, 자기 유도 방식으로 충전하는 무선 전력 시스템의 일 예를 나타내는 도면이다.If the transition to the charging completion state S1150 is due to the internal temperature of the wireless power transmitter, the wireless power transmitter may block power transmission and monitor the internal temperature change. If the internal temperature drops to a predetermined range or value, the wireless power transmitter may transition to the signal detection state 1120 (S954). At this time, the temperature change range or value for changing the state of the wireless power transmitter may vary according to the manufacturing technology and method of the wireless power transmitter. While monitoring the temperature change, the wireless power transmitter can monitor the charging surface to see if the wireless power receiver is removed. If it is detected that the wireless power receiver has been removed from the charging surface, the wireless power transmitter may transition to the standby state 1110 (S952). FIG. 14 is provided with a plurality of transmitters and wirelessly charges in a magnetic induction manner. A diagram illustrating an example of a power system.
도 14에 따르면, 무선 전력 송신 장치(500)는 충전 패드(290)를 포함할 수 있으며, 충전 패드(290)는 복수의 전력 송신기((1,1)~(1,5))를 포함할 수 있고, 무선 전력 수신 장치(600)는 단말기(600)로 상정하여 설명하기로 한다.According to FIG. 14, the wireless power transmitter 500 may include a charging pad 290, and the charging pad 290 may include a plurality of power transmitters ((1,1) to (1,5)). The wireless power receiver 600 may be described as a terminal 600.
여기서 복수의 송신기는 코일과 전력 소스를 각각 포함하고, 제어부는 하나가 존재하여 하나의 콘트롤러를 통해 제어될 수도 있다.Here, the plurality of transmitters may include a coil and a power source, respectively, and one controller may be controlled through one controller.
복수의 전력 송신기((1,1)~(1,5)) 각각은 송신 코일(14-1~14-5) 및 복수의 제1 자석(12-1~12-5)를 포함할 수 있다. 복수의 송신 코일(14-1~14-5) 및 복수의 제1 자석(12-1~12-5)은 충전 패드(290)의 상면에 인접하여 배치될 수 있다. 송신 코일(14-1~14-5) 및 자석(12-1~12-5)은 동일 면 상에 배치될 수 있다.Each of the plurality of power transmitters (1, 1) to (1, 5) may include a transmission coil 14-1 to 14-5 and a plurality of first magnets 12-1 to 12-5. . The plurality of transmission coils 14-1 to 14-5 and the plurality of first magnets 12-1 to 12-5 may be disposed adjacent to an upper surface of the charging pad 290. The transmitting coils 14-1 to 14-5 and the magnets 12-1 to 12-5 may be disposed on the same surface.
또 다른 실시예에서, 복수의 전력 송신기((1,1)~(1,5)) 각각은 송신 코일(14-1~14-5) 또는 송신코일 배열을 포함할 수 있다. 상기 송신코일 배열은 복수의 송신 코일을 묶어 제어하는 단위이다. 여기서 자석은 구성요소에서 제외된다.In yet another embodiment, each of the plurality of power transmitters (1,1) to (1,5) may include a transmission coil 14-1 to 14-5 or a transmission coil arrangement. The transmission coil arrangement is a unit for controlling a plurality of transmission coils in a bundle. Here the magnet is excluded from the component.
송신 코일(14-1~14-5)은 도 1에 도시된 송신 유도 코일 및/또는 송신 공진 코일일 수 있다. 예컨대, 공진 방식의 경우 송신 유도 코일과 송신 공진 코일 모두가 사용되는데 반해, 전자기 유도 방식의 경우 송신 유도 코일만 사용될 수 있다.The transmission coils 14-1 to 14-5 may be transmission transmission coils and / or transmission resonance coils illustrated in FIG. 1. For example, in the case of the resonance method, both the transmission induction coil and the transmission resonant coil may be used, whereas in the case of the electromagnetic induction method, only the transmission induction coil may be used.
복수의 송신 코일(14-1~14-5) 각각은 복수의 제1 자석(12-1~12-5) 각각을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 가령, 제1 송신 코일(14-1)은 제1 자석(12-1)을 둘러쌀 수 있고, 제2 송신 코일(14-2)은 제2 자석(12-2)을 둘러쌀 수 있으며, 제3 송신 코일(14-3)은 제3 자석(12-3)을 둘러쌀 수 있고, 제4 송신 코일(14-4)은 제4 자석(12-4)을 둘러싸도록 구성될 수 있고, 제5 송신 코일(14-5)은 제5 자석(12-5)을 둘러싸도록 구성될 수 있다. 다만, 본 도면은 단면도이므로, 도면상에 표시되기는 어렵다.Each of the plurality of transmission coils 14-1 to 14-5 may be disposed to surround each of the plurality of first magnets 12-1 to 12-5. For example, the first transmission coil 14-1 may surround the first magnet 12-1, the second transmission coil 14-2 may surround the second magnet 12-2, The third transmission coil 14-3 may surround the third magnet 12-3, and the fourth transmission coil 14-4 may be configured to surround the fourth magnet 12-4, The fifth transmitting coil 14-5 may be configured to surround the fifth magnet 12-5. However, since this drawing is a sectional drawing, it is difficult to display it on a drawing.
복수의 송신 코일은 다양한 형태이며 다양한 형태로 배치 될 수 있다. 가령 복수의 송신 코일이 빈틈없이 충전 패드를 커버할 수 있도록 셀 형식으로 배치될 수 있다.The plurality of transmission coils may be in various forms and arranged in various forms. For example, a plurality of transmission coils may be arranged in a cell form so as to cover the charging pads without gaps.
이하에서 도 15 내지 도 20을 참고하여 코일의 모양을 설명하기로 한다.Hereinafter, the shape of the coil will be described with reference to FIGS. 15 to 20.
도 15에 따르면, 송신 코일은 중앙에 홀을 둘 수 있다(Hi~Wi 부분). 그리고 송신 코일은 중앙의 홀을 감싸도록 코일이 배치될 수 있다(Ho~Wo 부분). 또한, 송신 코일은 적층된 구조로 중앙의 홀(Hi~Wi부분)을 감싸도록 코일이 배치될 수 있다. 또한, 수신 코일도 도 15와 구성될 수 있음은 당연하다.According to FIG. 15, the transmitting coil may have a hole in the center (Hi to Wi part). In addition, the coil may be disposed to surround the central hole (Ho ~ Wo part). In addition, the coil may be arranged to surround the central hole (Hi to Wi part) in a stacked structure. Of course, the receiving coil can also be configured with FIG.
도 16에 따르면, 송신 코일은 구멍이 뚫린 원반 모양으로 구성될 수 있다. 원반 부분에는 복수의 코일배열이 배치되거나, 적층된 코일이 배치될 수 있다.According to FIG. 16, the transmitting coil may be configured in a disk shape with holes. A plurality of coil arrays may be disposed in the disc portion, or stacked coils may be disposed.
도 17에 따르면, 송신 코일은 복수의 코일배열로 구성될 수 있다.According to FIG. 17, the transmitting coil may be configured of a plurality of coil arrays.
도 18에 따르면, 송신 코일은 셀모양로 구성되어 배열형태로 구성될 수 있다.According to FIG. 18, the transmitting coil may be configured in a cell shape and configured in an arrangement form.
도 19 및 도 20에 따르면, 송신 코일은 적층된 코일로 구성될 수 있다. 구체적으로 제1 코일(a)이 맨 위에 제2 코일(b)가 중간에 제3코일(c)가 맨 아래 배치될 수 있다. 제1 코일 내지 제3 코일은 이격되어 배치되면서도 서로 적층되어 구성될 수 있다. 이에 따라 보다 더 큰 전력이 수신 코일에 전달될 수 있다.According to FIG. 19 and FIG. 20, the transmitting coil may be composed of stacked coils. In detail, the third coil c may be disposed at the bottom of the second coil b at the top of the first coil a. The first coil to the third coil may be arranged while being spaced apart from each other. This allows more power to be delivered to the receiving coil.
송신 코일(14-1~14-5)은 수개의 권수(number of turns)를 가지고, 인접하는 송신 코일(14-1~14-5)사이는 이격 될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 송신 코일(14-1~14-5)은 가상의 수평면에 평행하도록 배치될 수 있다. 이와 같은 구조를 갖는 송신 코일(14-1~14-5)의 중앙 영역은 빈 공간일 수 있다.The transmission coils 14-1 to 14-5 have several numbers of turns, and may be spaced apart from adjacent transmission coils 14-1 to 14-5, but are not limited thereto. The transmitting coils 14-1 to 14-5 may be arranged to be parallel to the virtual horizontal plane. The central area of the transmitting coils 14-1 to 14-5 having such a structure may be an empty space.
복수의 전력 송신기((1,1)~(1,5))가 일렬로 배열되는 것으로 설명되었으나, 이는 일 실시예에 불과하고, 적층된 구조로 복수의 전력 송신기가 구성될 수 있다.Although it has been described that the plurality of power transmitters (1,1) to (1,5) are arranged in a line, this is only an example, and a plurality of power transmitters may be configured in a stacked structure.
복수의 제1 자석(12-1~12-5)은 송신 코일(14-1~14-5)의 중앙 영역에 배치될 수 있다. 복수의 제1 자석(12-1~12-5)의 두께는 송신 코일(14-1~14-5)의 두께와 같거나 이보다 크거나 작을 수 있다. 복수의 제1 자석(12-1~12-5)에 요구되는 자속 밀도의 세기와 자석(12-1~12-5)의 점유 면적에 따라 복수의 제1 자석(12-1~12-5)의 두께와 복수의 제1 자석(12-1~12-5)의 면적은 달라질 수 있다.The plurality of first magnets 12-1 to 12-5 may be disposed in the central region of the transmitting coils 14-1 to 14-5. The thickness of the plurality of first magnets 12-1 to 12-5 may be equal to or greater than or less than the thickness of the transmission coils 14-1 to 14-5. The plurality of first magnets 12-1 to 12-5 according to the intensity of magnetic flux density required for the plurality of first magnets 12-1 to 12-5 and the occupied area of the magnets 12-1 to 12-5. ) And the area of the plurality of first magnets 12-1 to 12-5 may vary.
무선 전력 수신 장치(600)는 차폐 부재, 수신 코일 및 제2 자석을 포함할 수 있다. 수신 코일및 제2 자석은 동일 면 상에 배치될 수 있다. The wireless power receiver 600 may include a shielding member, a receiving coil, and a second magnet. The receiving coil and the second magnet may be disposed on the same side.
제 2 자석은 무선 전력 송신 장치가 제 1 자석을 포함할 때, 제 2 자석을 이용하여 코일을 정렬시키기 위한 구성일 수 있고, 무선 전력 송신 장치가 무선 전력 수신 장치가 충전 패드에 접근 하는 것을 감지하기 위한 구성일 수 있다.The second magnet may be configured for aligning the coil using the second magnet when the wireless power transmitter includes the first magnet, and the wireless power transmitter detects that the wireless power receiver is approaching the charging pad. It may be a configuration for.
본 발명의 또다른 실시예에서는 제 2자석을 포함하지 않을 수 있다. 자석 없이 무선 전력 수신장치는 수신코일을 통해 수신되는 전력을 신호세기를 피드백하여 수신 코일의 정렬 또는 액티브 송신 코일의 선택, 무선 전력 수신기 검출 등 적어도 하나의 동작이 이뤄질 수 있다. 또한 무선 전력 수신장치가 충전패드에 올라갈 때 발생하는 전류의 변화 등으로 무선 전력 수신 장치가 무선 전력 송신장치에서 검출될 수 있다.In another embodiment of the present invention may not include a second magnet. Without the magnet, the wireless power receiver may feed back the signal strength to the power received through the receiving coil to perform at least one operation such as alignment of the receiving coil, selection of an active transmitting coil, and detection of the wireless power receiver. In addition, the wireless power receiver may be detected by the wireless power transmitter due to a change in current generated when the wireless power receiver rises on the charging pad.
무선 전력 수신 장치(600)는 무선 전력 송신 장치(500)의 충전 패드(510)에 접한 것으로 표현되었으나, 무선 전력 수신 장치(600)는 일정거리를 두고 충전 패드(510)와 거리를 둘 수 있다.Although the wireless power receiver 600 is expressed as being in contact with the charging pad 510 of the wireless power transmitter 500, the wireless power receiver 600 may be spaced apart from the charging pad 510 at a predetermined distance. .
무선 전력 수신 장치(600)는 복수의 전력 송신기((1,1)~(1,5)) 각각보다 크기가 더 클수도 더 작을 수도 있으나, 이에 대해서는 한정하지 않는다.The wireless power receiver 600 may be larger or smaller in size than each of the plurality of power transmitters (1,1) to (1,5), but is not limited thereto.
수신 코일은 도 1에 도시된 수신 공진 코일 및/또는 수신 유도 코일일 수 있다. 예컨대, 공진 방식의 경우 수신 공진 코일 및 수신 유도 코일 모두가 사용되는데 반해, 전자기 유도 방식의 경우 수신 유도 코일만 사용될 수 있다.The receiving coil may be the receiving resonance coil and / or the receiving induction coil shown in FIG. 1. For example, in the case of the resonance method, both the reception resonance coil and the reception induction coil are used, whereas in the case of the electromagnetic induction method, only the reception induction coil may be used.
수신 코일은 제2 자석을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 수신 코일은 수개의 권수를 가지고, 인접하는 수신 코일 사이는 이격될 수 있다. 수신 코일은 가상의 수평면에 평행하도록 배치될 수 있다. 이와 같은 구조를 갖는 수신 코일의 중앙 영역은 빈 공간일 수 있다.The receiving coil may be arranged to surround the second magnet. The receiving coil has several turns and can be spaced between adjacent receiving coils. The receiving coil may be arranged to be parallel to the virtual horizontal plane. The central region of the receiving coil having such a structure may be an empty space.
제2 자석은 수신 코일의 중앙 영역에 배치될 수 있다. 수신 코일의 중앙 영역은 송신 코일(14-1~14-5)의 중앙 영역보다 더 작을 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 제2 자석의 두께는 수신 코일의 두께와 같거나 이보다 크거나 작을 수 있다. 제2 자석에 요구되는 자속 밀도의 세기와 제2 자석의 점유 면적에 따라 제2 자석의 두께와 제2 자석의 면적은 달라질 수 있다.The second magnet may be disposed in the central region of the receiving coil. The central region of the receiving coil may be smaller than the central region of the transmitting coils 14-1 to 14-5, but is not limited thereto. The thickness of the second magnet may be equal to or greater than or less than the thickness of the receiving coil. The thickness of the second magnet and the area of the second magnet may vary depending on the strength of the magnetic flux density required for the second magnet and the area occupied by the second magnet.
제2 자석은 무선 전력 수신 장치(600)의 근접 내지 접촉 여부가 충전 패드(290)에 의해 감지되도록 하여 준다.The second magnet allows the charging pad 290 to detect whether the wireless power receiver 600 is close to or touched.
이러한 감지를 위해 충전 패드(290)는 홀 센서(Hall sensor, 16-1~16-5)를 더 포함할 수 있다. 홀 센서(16-1~16-5)는 충전 패드(290)의 상면과 제1 자석(12-1~12-5) 사이에 배치될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 홀 센서(16-1~16-5)는 제1 자석(12-1~12-5)보다 충전 패드(290)의 상면과 더 인접하도록 배치될 수 있다. 홀 센서(16-1~16-5)는 충전 패드(290)의 제1 자석(12-1~12-5)과 무선 전력 수신 장치(300)의 제2 자석 사이의 충전 패드(290)에 배치될 수 있다.For this sensing, the charging pad 290 may further include a Hall sensor 16-1 to 16-5. The hall sensors 16-1 to 16-5 may be disposed between the top surface of the charging pad 290 and the first magnets 12-1 to 12-5, but are not limited thereto. The hall sensors 16-1 to 16-5 may be disposed closer to the top surface of the charging pad 290 than the first magnets 12-1 to 12-5. The hall sensors 16-1 to 16-5 are connected to the charging pad 290 between the first magnets 12-1 to 12-5 of the charging pad 290 and the second magnet of the wireless power receiver 300. Can be deployed.
홀 센서(16-1~16-5)는 무선 전력 수신 장치(600)가 없을 때에는 제1 자석(12-1~12-5)의 자속 밀도의 세기만을 감지한다. 하지만, 무선 전력 수신 장치(300)가 충전 패드(290)로 근접하게 되는 경우, 홀 센서(16-1~16-5)는 제1 자석(12-1~12-5)의 자속 밀도의 세기뿐만 아니라 제2 자석의 자속 밀도의 세기를 감지할 수 있다.The hall sensors 16-1 to 16-5 detect only the intensity of the magnetic flux density of the first magnets 12-1 to 12-5 when the wireless power receiver 600 is not present. However, when the wireless power receiver 300 comes close to the charging pad 290, the Hall sensors 16-1 to 16-5 have strengths of magnetic flux densities of the first magnets 12-1 to 12-5. In addition, the intensity of the magnetic flux density of the second magnet can be detected.
따라서, 충전 패드(290)는 무선 전력 수신 장치(600)가 없을 때에 감지되는 제1 자석(12-1~12-5)의 자속 밀도의 세기를 기준으로 무선 전력 수신 장치(600)가 충전 패드(290) 상에 놓여졌을 때 감지되는 제1 자석(12-1~12-5)의 자속 밀도의 세기 및 제2 자석의 자속 밀도의 세기를 감지하여 그 자속 밀도의 변화폭(α)이 임계값 이상인 경우 무선 전력 수신 장치(600)가 충전을 위해 충전 패드(290)에 놓여진 것으로 판단하고 무선 전력 수신 장치(3600)에 대한 충전이 진행될 수 있다.Therefore, the charging pad 290 is charged by the wireless power receiver 600 based on the intensity of the magnetic flux density of the first magnets 12-1 to 12-5 detected when the wireless power receiver 600 is not present. The intensity of the magnetic flux density of the first magnets 12-1 to 12-5 and the intensity of the magnetic flux density of the second magnet which are detected when placed on 290 are detected, and the variation width α of the magnetic flux density is a threshold value. In this case, it is determined that the wireless power receiver 600 is placed on the charging pad 290 for charging, and the wireless power receiver 3600 may be charged.
또는, 무선 전력 송신 장치(500)는 임피던스의 변화값을 통해서도 무선 전력 수신 장치(600)를 인식하여 충전할 수 있다.Alternatively, the wireless power transmitter 500 may recognize and charge the wireless power receiver 600 even through a change value of the impedance.
상기한 예에서는 홀 센서(16-1~16-5)가 충전 패드(290)의 상면과 제1 자석(12-1~12-5) 사이에 배치되는 것으로 설명되고 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 다른 일 실시예는 홀 센서(16-1~16-5)가 제1 자석(12-1~12-5)의 하단 일측에 배치되거나, 송신 코일(14-1~14-5)의 하단 일측에 배치될 수도 있음을 주의해야 한다.In the above example, the Hall sensors 16-1 to 16-5 are described as being disposed between the top surface of the charging pad 290 and the first magnets 12-1 to 12-5, but this is one embodiment. In another embodiment of the present invention, the Hall sensors 16-1 to 16-5 are disposed on one side of the lower ends of the first magnets 12-1 to 12-5, or the transmitting coils 14-1 to. It should be noted that it may be disposed on the lower side of 14-5).
이를 위해, 제2 자석은 임계값 이상의 자속 밀도의 변화폭(α)을 유발시키는 물질로 이루어질 수 있다. 예컨대, 임계값은 32G일 수 있다. 표준에서 요구되는 임계값은 40G일 수 있다.To this end, the second magnet may be made of a material causing a change width? Of the magnetic flux density above a threshold value. For example, the threshold may be 32G. The threshold required by the standard may be 40G.
제2 자석은 전기 강판(electrical sheet, 전자 電磁鋼板)일 수 있다. 예컨대, 전기 강판은 적어도 1% 내지 5%의 규소(Si)가 함유될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 표준이나 고객사에서 요구하는 임계값 이상의 자속 밀도의 변화폭(α)이 유발되도록 제2 자석의 규소 함유량은 달라질 수 있다.The second magnet may be an electrical sheet (electronic sheet). For example, the electrical steel sheet may contain at least 1% to 5% of silicon (Si), but is not limited thereto. The silicon content of the second magnet may vary so as to cause a change in the magnetic flux density α above the threshold required by the standard or the customer.
예컨대, 수신 코일과 제2 자석은 점착제를 이용하여 차폐 부재의 배면에 부착될 수 있다. 차폐 부재 상에는 전력 소스, 교류 전력 생성부 및 제어부를 포함하는 전자 부품들이 실장된 인쇄회로기판이 배치될 수 있다.For example, the receiving coil and the second magnet may be attached to the rear surface of the shielding member by using an adhesive. A printed circuit board on which electronic components including a power source, an AC power generator, and a controller are mounted may be disposed on the shield member.
차폐 부재는 코일에 의해 유도된 자기장을 차폐하여 자기장이 전자 부품에 영향을 미치지 않게 하여 전자 부품의 오동작을 방지하여 줄 수 있다.The shielding member may shield the magnetic field induced by the coil so that the magnetic field does not affect the electronic component, thereby preventing malfunction of the electronic component.
무선 전송 장치(200)는 홀 센서(16-1~16-5)를 이용하여 수신 장치(600)의 면적에 대한 점유율을 연산하여, 복수의 전력 송신기((1,1)~(1,5))에 차등적으로 전력을 분배할 수 있다.The wireless transmitter 200 calculates the occupancy of the area of the receiver 600 using the hall sensors 16-1 to 16-5 and uses the plurality of power transmitters ((1, 1) to (1, 5). You can distribute the power differentially to)).
도 21은 실시예에 따라 본 발명이 적용된 복수의 무선 전력 송신기를 구비한 무선 전력 송신 장치의 블록도를 나타내는 도면이다.21 is a block diagram of a wireless power transmission apparatus including a plurality of wireless power transmitters to which the present invention is applied, according to an embodiment.
도 21에 따르면, 무선 전력 송신 장치(500)는 전력 소스(1410), 다중화부(1420), 전력변환부(1430), 제1 센서(1440), 복수의 송신기(1450-1~1450-n)를 포함할 수 있다.According to FIG. 21, the wireless power transmitter 500 may include a power source 1410, a multiplexer 1420, a power converter 1430, a first sensor 1440, and a plurality of transmitters 1450-1 to 1450-n. ) May be included.
전력 소스(1410) 에서 생성된 전력은 무선 전력 송신 장치(500)로 전달할 수 있고, 소정 주파수를 갖는 교류 전력을 생성하여 무선 전력 송신 장치(500)에 전달할 수 있다.The power generated by the power source 1410 may be delivered to the wireless power transmitter 500, and may generate and transmit AC power having a predetermined frequency to the wireless power transmitter 500.
제1 센서(1440)는 충전 패드(290) 상에 배치되어, 무선 전력 수신 장치(600)를 감지할 수 있다. 제1 센서(1440)는 무선 전력 수신 장치(600)의 위치를 파악하기 위해 물리적인 센서(가령, 위치 감지 센서)일 수 있고, 무선 전력 수신 장치(600)의 전류량, 자속 밀도 변화 등을 측정하여 위치를 감지하는 센서일 수 있다. 또한, 제1 센서(1440)는 무선 전력 송신 장치(500)의 임피던스 변화를 감지하여 무선 전력 수신 장치(600)의 위치를 파악할 수 있다.The first sensor 1440 may be disposed on the charging pad 290 to detect the wireless power receiver 600. The first sensor 1440 may be a physical sensor (eg, a position sensing sensor) to determine the location of the wireless power receiver 600, and measure a current amount, a magnetic flux density change, etc. of the wireless power receiver 600. It may be a sensor for detecting the position. In addition, the first sensor 1440 may detect the position of the wireless power receiver 600 by detecting a change in the impedance of the wireless power transmitter 500.
또한, 제1 센서(1440)는 무선 전력 수신 장치(600)와 인밴드 통신(또는 아웃오브밴드 통신)을 통해서 위치 정보를 수신할 수도 있다.In addition, the first sensor 1440 may receive location information through the in-band communication (or out-of-band communication) with the wireless power receiver 600.
다중화부(1420)는 무선 전력 수신 장치(600)의 위치에 대응되는 적어도 하나의 무선 전력 송신기로 전력을 다중화하여 공급한다. 다중화부(1420)는 제1 센서(1440)로부터 무선 전력 수신 장치(600)의 위치 정보를 수신하고, 복수의 송신기(1450-1~1450-n) 중에서 전력을 전송할 송신기를 특정할 수 있다.The multiplexer 1420 multiplexes and supplies power to at least one wireless power transmitter corresponding to the position of the wireless power receiver 600. The multiplexer 1420 may receive location information of the wireless power receiver 600 from the first sensor 1440 and specify a transmitter to transmit power among the plurality of transmitters 1450-1 to 1450-n.
다중화부(1420)는 증폭기를 더 포함하여, 복수의 무선 전력 송신기(1450-1~150-n)로 전력 소스(1410)의 전력이 전송되도록 제어할 수 있다.The multiplexer 1420 may further include an amplifier to control power of the power source 1410 to be transmitted to the plurality of wireless power transmitters 1450-1 through 150-n.
전력 변환부(1430)는 다중화된 전력을 복수의 무선 전력 송신기(1450-1~1450-n) 별로 전력 전송 효율에 기초하여, 전력을 제어할 수 있다. 전력 변환부(1430)는 무선 전력 송신기(1450-1~1450-n) 별로 수신기(600)로 전송되는 전력 전송 효율을 후술할 제2 센서로부터 수신할 수 있다. 이하 도 22에서 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.The power converter 1430 may control power based on power transmission efficiency of the multiplexed power for each of the plurality of wireless power transmitters 1450-1 to 1450-n. The power converter 1430 may receive power transmission efficiency transmitted to the receiver 600 for each of the wireless power transmitters 1450-1 to 1450-n from a second sensor to be described later. Hereinafter, FIG. 22 will be described in more detail.
도 22는 도 21의 무선 전력 송신 장치를 더 구체화한 블록도이다.FIG. 22 is a block diagram illustrating the wireless power transmitter of FIG. 21.
도 22에 따르면, 무선 전력 송신 장치(500)는 도 15의 구성요소 이외에 제2 센서(1440-2) 및 복수의 증폭기(1460-1~1460-n)를 더 포함할 수 있다.According to FIG. 22, the wireless power transmitter 500 may further include a second sensor 1440-2 and a plurality of amplifiers 1460-1 to 1460-n in addition to the components of FIG. 15.
제1 센서(1440-1)는 도 15의 제1 센서(1440)의 기능을 하고, 제1 센서가 무선 전력 수신 장치(600)의 위치를 감지하는 센서이다.The first sensor 1440-1 functions as the first sensor 1440 of FIG. 15, and the first sensor is a sensor that detects the position of the wireless power receiver 600.
제1 센서(1440-1)는 무선 전력 송신기를 특정하여, 다중화부(1420)로 특정 정보를 전송할 수 있다.The first sensor 1440-1 may specify a wireless power transmitter and transmit specific information to the multiplexer 1420.
제2 센서(1440-2)는 수신기(600)의 위치에 대응되는 복수의 무선 전력 송신기(1450-1~1450-n) 중에서 상기 수신기(600)와 얼라인먼트(Alignment)와 기 설정된 수준을 만족하는 무선 전력 송신기를 선택할 수 있다. 제2 센서(1440-2)는 얼라인먼트가 우수한 무선 전력 송신기 (또는 송신 코일) 군을 선택할 수 있고, 가장 우수한 무선 전력 송신기를 선택할 수도 있다.The second sensor 1440-2 may satisfy alignment with the receiver 600 and a preset level among the plurality of wireless power transmitters 1450-1-1450-n corresponding to the position of the receiver 600. You can select a wireless power transmitter. The second sensor 1440-2 may select a group of wireless power transmitters (or transmitting coils) with excellent alignment, and may select the best wireless power transmitter.
여기서, 얼라인먼트가 뛰어난 전력 송신기는 무선 전력 수신기(600)와 형성되는 자기장 크기가 가장 커서, 무선 전력 수신 장치에 구비된 배터리에 파워가 우수하게 채워지는 전력 송신기를 의미한다.Herein, the power transmitter having excellent alignment refers to a power transmitter having a large magnetic field formed with the wireless power receiver 600 and having excellent power filled in a battery included in the wireless power receiver.
제2 센서는 필요한 경우, 무선 전력 수신기(600)로부터 필요로 하는 충전 정보를 인밴드(또는 아웃오브밴드) 통신을 통해 수신할 수 있다.If necessary, the second sensor may receive necessary charging information from the wireless power receiver 600 through in-band (or out-of-band) communication.
또다른 실시예에서 제2 센서는 충전 패드(290) 상의 수신기(600)의 면적을 감지하여, 전력 변환부(1430)로 전송할 수 있다.In another embodiment, the second sensor may detect an area of the receiver 600 on the charging pad 290 and transmit the detected area to the power converter 1430.
또다른 실시예에서 제2 센서는, 무선 전력 송신기 각각의 충전 효율을 판단하여, 전력 변환부(1430)로 전송할 수도 있다.In another embodiment, the second sensor may determine the charging efficiency of each of the wireless power transmitters and transmit the same to the power converter 1430.
또한, 제2 센서(1440-2)는 무선 전력 송신할 송신기를 선택하여 전력 변환부(1430)로 선택 정보를 전송할 수 있다. 선택 정보 전송하는 것을 이하 도 17에서 설명하기로 한다.In addition, the second sensor 1440-2 may select a transmitter to transmit wireless power and transmit selection information to the power converter 1430. Transmission of the selection information will be described below with reference to FIG. 17.
본 명세서에서는 제1 센서(1440-1)가 특정 정보를 다중화부(1420)로 전송하고 제2 센서(1440-2)가 선택 정보를 전력변환부(1430)로 전송하는 것으로 상정하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에서는 전력 변환부(1430)가 무선 전력 송신 장치를 전반적으로 제어하는 구성요소로 상정하여 설명하기로 한다.In the present specification, it is assumed that the first sensor 1440-1 transmits specific information to the multiplexer 1420, and the second sensor 1440-2 transmits the selection information to the power converter 1430, but is not limited thereto. It doesn't happen. In addition, in the present specification, the power converter 1430 will be described as a component that generally controls the wireless power transmission apparatus.
도 23(a)에 따르면, 제1 센서(1440-1)가 수신기(600)의 위치를 감지하고, 감지된 수신기(600)의 특정 정보를 다중화부(1420)에 전송한다. 예를 들면, 현재 제1 송신기(1450-1), 제2 송신기(1450-2), 제5 송신기(1450-5)가 특정되었다. 즉, 수신기(600)로 상기의 제1, 2, 5 송신기(1450-1, 1450-2, 1450-5)가 무선 전력을 전송하는 것이 효율성 면에서 우수하다고 제1 센서(1440-1)가 판단한다.According to FIG. 23A, the first sensor 1440-1 detects the position of the receiver 600, and transmits specific information of the detected receiver 600 to the multiplexer 1420. For example, a first transmitter 1450-1, a second transmitter 1450-2, and a fifth transmitter 1450-5 are currently specified. That is, the first sensor 1440-1 indicates that the first, second, and fifth transmitters 1450-1, 1450-2, and 1450-5 transmit the wireless power to the receiver 600 in terms of efficiency. To judge.
도 23(b)에 따르면, 제2 센서(1440-2)는 감지된 제1, 제2, 제5 송신기(1450-1, 1450-2, 1450-5) 중에서 수신기(600)와 얼라인먼트가 가장 잘 맞는 송신기를 선택할 수 있다. 여기서는, 제5 송신기(1450-5)가 수신기(600)와 가장 얼라인먼트가 우수한 것으로 판단된다.According to FIG. 23B, the second sensor 1440-2 is most aligned with the receiver 600 among the detected first, second, and fifth transmitters 1450-1, 1450-2, and 1450-5. You can choose a transmitter that fits you well. Here, it is determined that the fifth transmitter 1450-5 has the best alignment with the receiver 600.
이때, 전력 변환부(1430)는 제2 센서(1440-2)로부터 선택 정보를 수신하여, 제5 송신기(1450-5)만 통해서 무선 전력을 수신기(600)로 전송할 수 있다. 다만 이는 하나의 실시예에 불과하고, 제2 센서(1440-2)는 송신기 군을 선택하여 선택 정보를 전력 변환부(1430)로 전송할 수도 있다.In this case, the power converter 1430 may receive the selection information from the second sensor 1440-2 and transmit wireless power to the receiver 600 only through the fifth transmitter 1450-5. However, this is only an example, and the second sensor 1440-2 may select a transmitter group and transmit the selection information to the power converter 1430.
또한, 전력 변환부(1430)가 주도적으로 제1 센서(1440-1) 및 제2 센서(1440-2)를 제어하여 상술한 기능을 수행할 수도 있다.In addition, the power converter 1430 may control the first sensor 1440-1 and the second sensor 1440-2 to perform the above-described functions.
또한, 전력 변환부(1430)는 복수의 송신기(1450-1~1450-n)의 전류흐름을 다르게 하여 자기장의 방향을 바꿔 수신기(600)와 얼라인먼트가 우수한 송신기를 재검색할 수 있다. 필요한 경우, 수신기(600)와 통신을 수행할 수도 있다.In addition, the power converter 1430 may re-discover the transmitter having excellent alignment with the receiver 600 by changing the direction of the magnetic field by changing the current flow of the plurality of transmitters 1450-1 to 1450-n. If necessary, communication with the receiver 600 may be performed.
다중화부(1420)는 복수의 증폭기(1460-1~1460-n)와 연결될 수 있다. 복수의 증폭기(1460-1~1460-n)는 전력 소스(1410)의 전력이 고르게 복수의 송신기(1450-1~1450-n)에 전달되도록 하는 기능을 수행한다.The multiplexer 1420 may be connected to the plurality of amplifiers 1460-1 to 1460-n. The plurality of amplifiers 1460-1-1460-n perform a function of transmitting power of the power source 1410 evenly to the plurality of transmitters 1450-1-1450-n.
복수의 증폭기(1460-1~1460-n)은 다중화부(1420)와 별도로 구성되는 것으로 설명하였으나, 다중화부(1420) 내부에 포함될 수 있다.Although the plurality of amplifiers 1460-1 to 1460-n have been described as being configured separately from the multiplexer 1420, they may be included in the multiplexer 1420.
도 24는 무선 전력을 조절하는 무선 전력 송신 장치의 일 예를 나타내는 도면이다.24 is a diagram illustrating an example of a wireless power transmission apparatus for adjusting wireless power.
도 24에 따르면, 제1 센서(1440-1) 및 제2 센서(1440-2)로부터 특정 또는 선택된 송신기가 전력을 수신기(600)로 전송할 수 있다.According to FIG. 24, a specific or selected transmitter from the first sensor 1440-1 and the second sensor 1440-2 may transmit power to the receiver 600.
이때, 전력 전환부(1430)는 특정된 제1 송신기 및 제2 송신기는 수신기(600)와 얼라인먼트가 우수하여, 높은 파워로 전력을 전송하고, 제3 및 제 4 송신기는 낮은 파워로 무선 전력을 수신기(600)로 전송하도록 송신기를 제어할 수 있다. 가령, 전력 전환부(1430)는 제1 송신기 및 제2 송신기에 5V 파워로 무선 전력을 수신기(600)로 전송하고 제3 및 제4 송신기로는 5V 미만으로 파워를 전송할 수 있다.At this time, the power conversion unit 1430, the specified first transmitter and the second transmitter is excellent in alignment with the receiver 600, and transmits power at high power, and the third and fourth transmitters transmit wireless power at low power. The transmitter may be controlled to transmit to the receiver 600. For example, the power converter 1430 may transmit wireless power to the receiver 600 at 5V power to the first transmitter and the second transmitter, and transmit power to less than 5V to the third and fourth transmitters.
도 25는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치를 나타내는 도면이다.25 is a diagram illustrating an apparatus for transmitting wireless power according to another embodiment of the present invention.
여기서, 무선 전력 송신 장치(500)는 WPC(Wireless Power Consortium) 또는/및 PMA(Power Matters Alliance)에 정의된 전자기 유도 방식이 적용될 수 있으나, 전자기 공진 방식 및 RF 전송 방식 또한 이용될 수 있다. 다만, 본 명세서에서는 전자기 유도 방식 중에서 WPC 표준에 정의된 전자기 유도 방식을 채용하여 설명하기로 한다.Here, the wireless power transmitter 500 may be applied with an electromagnetic induction method defined in a wireless power consortium (WPC) or / and a power matters alliance (PMA), but an electromagnetic resonance method and an RF transmission method may also be used. However, in the present specification, the electromagnetic induction method will be described by employing the electromagnetic induction method defined in the WPC standard.
무선 전력 송신 장치(500)는 시스템 유닛(1830), 전력 변환부(1820), 송신 통신&제어 유닛(1810), 다중화부(1420), 센서(1440), 복수의 송신기(1840-1~1840-5)를 포함할 수 있다.The wireless power transmitter 500 includes a system unit 1830, a power converter 1820, a transmission communication & control unit 1810, a multiplexer 1420, a sensor 1440, and a plurality of transmitters 1840-1840. -5).
복수의 송신기(1840-1~1840-5)는 시스템 유닛(1830)로부터 공급받은 교류 전력에 의해 교류 전류를 발생시킨다. 이러한 교류 전류에 의한 전자기 유도로 인해 물리적으로 이격 되어 있는 수신기(600)에도 교류 전류가 유도된다. 다만, 이는 전자기 유도 방식이고 전자기 공진 방식이라면 다르게 동작될 수 있다.The plurality of transmitters 1840-1 to 1840-5 generate AC current by AC power supplied from the system unit 1830. Due to the electromagnetic induction by such an alternating current, alternating current is also induced in the receiver 600 that is physically spaced apart. However, this may be different if the electromagnetic induction method and the electromagnetic resonance method.
전력변환부(1820)는 시스템 유닛(1830)로부터 파워(가령, 5V INPUT)를 입력받는 경우, 특정 전압으로 변환시킬 수 있다. 전력변환부(1820)는 DC/DC 변환기(DC/DC convertor), AC/DC 변환기(AC/DC convertor), 파워 증폭기(Power amplifier) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있으나, 이에 대해서는 한정하지는 않는다.When the power converter 1820 receives power (for example, 5V INPUT) from the system unit 1830, the power converter 1820 may convert the power into a specific voltage. The power converter 1820 may include at least one of a DC / DC converter, an AC / DC converter, and a power amplifier, but is not limited thereto. Do not.
전력 변환부(1820)는 상술한 전력 변환부(1430)와는 다르게 무선 전력 송신 장치(500)를 제어하는 모듈은 구비하지 않을 수 있다.Unlike the power converter 1430, the power converter 1820 may not include a module for controlling the wireless power transmitter 500.
송신 통신&제어 유닛(1810)은 전력변환부(1820)를 제어할 뿐 아니라, 무선 파워 송신 장치(500) 외의 구성요소와 통신을 수행하도록 제어할 수 있으나, 이에 대해서는 한정하지는 않는다.The transmission communication & control unit 1810 may control not only the power conversion unit 1820 but also communication with components other than the wireless power transmission apparatus 500, but is not limited thereto.
송신 통신&제어 유닛(1810)은 전력 전송 효율을 극대화시키기 위한 정합회로를 포함할 수 있다. 송신 통신& 제어 유닛(1810)는 정류기와 평활 회로를 포함할 수 있다. 정류기는 실리콘 정류기가 사용될 수 있고, 다이오드(D1)로 등가화 될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.The transmission communication & control unit 1810 can include a matching circuit for maximizing power transmission efficiency. The transmit communication & control unit 1810 can include a rectifier and a smoothing circuit. The rectifier may be used as a silicon rectifier and may be equivalent to the diode D1, but is not limited thereto.
시스템 유닛(1830)은 WPC 표준에서 정의되는 유닛으로 전자장치(가령, 기지국, 무선 파워 송신 장치)의 모든 기능(가령, 외부 전원 단자 입력 수단 제공파워 입력 제공, 복수의 무선 파워 전송기 제어, 유저 인터페이스 등)을 포함할 수 있다. 시스템 유닛(1830)은 무선 파워 송신이 가능하다면, 전자기기에 포함될 수 있다.The system unit 1830 is a unit defined in the WPC standard, and provides all functions (e.g., external power terminal input means, provide power input, control a plurality of wireless power transmitters, and user interface) of electronic devices (e.g., base stations and wireless power transmitters) And the like). The system unit 1830 may be included in the electronic device if wireless power transmission is possible.
수신기(600)에 전력을 공급하는 무선 전력 송신 장치(500)는 충전 패드(290) 상에 수신기(600)의 위치를 감지하고, 수신기의 위치에 대응되는 적어도 하나의 무선 전력 송신기로 전력을 다중화하여 공급하며, 다중화된 전력을 무선 전력 송신기 별 전력 전송 효율에 기초하여, 전력을 제어할 수 있다.The wireless power transmitter 500 for supplying power to the receiver 600 detects a position of the receiver 600 on the charging pad 290 and multiplexes power with at least one wireless power transmitter corresponding to the position of the receiver. And supply the multiplexed power based on the power transmission efficiency of each wireless power transmitter.
상술한 무선 파워 송수신 방식은 전자기 유도 방식, 전자기 공진 방식을 이용하여 무선 파워를 송수신할 수 있고, 송신시와 수신시에 상기 방식을 교차로 이용할 수 있다. 또한, 무선 파워 송수신 장치(500)는 안테나를 이용한 RF 방식을 이용하여 무선 파워를 송수신할 수 있다.The above-described wireless power transmission and reception method may transmit and receive wireless power using an electromagnetic induction method and an electromagnetic resonance method, and may use the above method at the time of transmission and reception. In addition, the wireless power transmission and reception apparatus 500 may transmit and receive wireless power using an RF method using an antenna.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 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.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 features of the present invention. Accordingly, the above detailed description should not be construed as limiting in all aspects and should be considered as illustrative. The scope of the invention should be determined by reasonable interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the invention are included in the scope of the invention.
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 embodiment described above may be stored in a computer-readable recording medium that is produced as a program for execution on a computer, and examples of the computer-readable recording medium include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape , Floppy disks, optical data storage devices, and the like, and also include those implemented in the form of carrier waves (eg, transmission over 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 can be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion. In addition, functional programs, codes, and code segments for implementing the above-described method may be easily inferred by programmers in the art to which the embodiments belong.
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 features 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 aspects and should be considered as illustrative. The scope of the invention should be determined by reasonable interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the invention are included in the scope of the invention.
본 발명은 무선 충전 기술에 관한 것으로서, 무선 전력 전송을 제어하는 장치 및 시스템에 적용될 수 있다.The present invention relates to wireless charging technology, and may be applied to an apparatus and system for controlling wireless power transmission.

Claims (16)

  1. 무선 전력 수신기에 전력을 공급하는 무선 전력 송신 장치에 있어서,In the wireless power transmitter for supplying power to the wireless power receiver,
    충전 패드 상의 상기 수신기의 위치를 감지하는 제1 센서;A first sensor sensing a position of the receiver on a charging pad;
    상기 수신기의 위치에 대응되는 적어도 하나의 무선 전력 송신기로 전력을 다중화하여 공급하기 위한 다중화부; 및A multiplexer for multiplexing and supplying power to at least one wireless power transmitter corresponding to the position of the receiver; And
    다중화된 전력을 상기 적어도 하나의 무선 전력 송신기 별 전력 전송 효율에 기초하여, 전력을 제어하는 전력변환부;를 포함하는 무선 전력 송신 장치.And a power converter configured to control the multiplexed power based on power transmission efficiency for each of the at least one wireless power transmitter.
  2. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 제1 센서는,The first sensor,
    상기 수신기가 상기 충전 패드에 접근되는 경우, 자속 밀도의 변화 또는 임피던스의 변화를 통해 상기 수신기의 위치를 감지하는 무선 전력 송신 장치.When the receiver approaches the charging pad, the wireless power transmitter for detecting the position of the receiver through a change in magnetic flux density or a change in impedance.
  3. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 제1 센서는,The first sensor,
    상기 수신기의 위치에 대응되는 적어도 하나의 무선 전력 송신기를 특정하여, 특정 정보를 상기 다중화부로 전송하는 무선 전력 송신 장치.Wireless power transmitter for specifying at least one wireless power transmitter corresponding to the position of the receiver, and transmits specific information to the multiplexer.
  4. 제3항에 있어서,The method of claim 3,
    상기 제1 센서는,The first sensor,
    펄스 신호 형태로 상기 특정 정보를 생성하여 상기 다중화부로 전송하는 무선 전력 송신 장치.Wireless power transmitter for generating the specific information in the form of a pulse signal and transmits to the multiplexer.
  5. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 수신기의 위치에 대응되는 적어도 하나의 무선 전력 송신기 중에서 상기 수신기와 얼라인먼트(Alignment)가 기 설정된 수준을 만족하는 무선 전력 송신기를 선택하고, 선택 정보를 상기 전력변환부로 전송하는 제2 센서;를 포함하는 무선 전력 송신 장치.A second sensor selecting at least one wireless power transmitter corresponding to a position of the receiver, wherein the wireless power transmitter satisfies a preset level, and transmits selection information to the power converter; Wireless power transmitter.
  6. 제5항에 있어서,The method of claim 5,
    상기 제2 센서는,The second sensor,
    펄스 신호 형태로 상기 선택 정보를 생성하여 상기 전력변환부로 전송하는 무선 전력 송신 장치.Wireless power transmitter for generating the selection information in the form of a pulse signal and transmits to the power converter.
  7. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 적어도 하나의 무선 전력 송신기 각각에 대응되는 적어도 하나의 증폭기;를 포함하며,At least one amplifier corresponding to each of the at least one wireless power transmitter;
    상기 적어도 하나의 증폭기는 상기 다중화부와 연결되는 무선 전력 송신 장치.The at least one amplifier is connected to the multiplexing unit wireless power transmission apparatus.
  8. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 전력변환부는,The power converter,
    상기 수신기의 면적에 대한 점유율을 기초하여, 상기 무선 전력 송신기 각각의 전력을 차등적으로 조정하는 무선 전력 송신 장치.And differentially adjust the power of each of the wireless power transmitters based on occupancy of the area of the receiver.
  9. 무선 전력 수신기에 전력을 공급하는 무선 전력 송신 장치의 제어 방법에 있어서,A control method of a wireless power transmitter for supplying power to a wireless power receiver,
    충전 패드상의 상기 수신기의 위치를 감지하는 단계;Sensing the position of the receiver on a charging pad;
    상기 수신기의 위치에 대응되는 적어도 하나의 무선 전력 송신기로 전력을 다중화하여 공급하는 단계; 및Multiplexing and supplying power to at least one wireless power transmitter corresponding to the position of the receiver; And
    다중화된 전력을 상기 적어도 하나의 무선 전력 송신기 별 전력 전송 효율에 기초하여, 전력을 제어하는 단계;를 포함하는 무선 전력 송신 장치의 제어 방법.And controlling power based on power transmission efficiency of each of the at least one wireless power transmitter.
  10. 제9항에 있어서,The method of claim 9,
    상기 감지하는 단계는,The detecting step,
    상기 수신기가 상기 충전 패드에 접근되는 경우, 자속 밀도의 변화 또는 임피던스의 변화를 통해 상기 수신기의 위치를 감지하는 무선 전력 송신 장치의 제어 방법.When the receiver is approaching the charging pad, the control method of the wireless power transmitter for detecting the position of the receiver through a change in magnetic flux density or a change in impedance.
  11. 제9항에 있어서,The method of claim 9,
    상기 감지하는 단계는,The detecting step,
    상기 수신기의 위치에 대응되는 적어도 하나의 무선 전력 송신기를 특정하여, 특정 정보를 다중화부로 제공하는 단계;를 더 포함하는 무선 전력 송신 장치의 제어 방법.Specifying at least one wireless power transmitter corresponding to the position of the receiver, and providing specific information to the multiplexer; Control method of a wireless power transmission apparatus further comprising.
  12. 제11항에 있어서,The method of claim 11,
    상기 다중화부로 제공하는 단계는,Providing to the multiplexer,
    펄스 신호 형태로 상기 특정 정보를 생성하여 상기 다중화부로 제공하는 무선 전력 송신 장치의 제어 방법.And controlling the wireless power transmitter to generate the specific information in the form of a pulse signal and provide the specific information to the multiplexer.
  13. 제9항에 있어서,The method of claim 9,
    상기 수신기의 위치에 대응되는 적어도 하나의 무선 전력 송신기 중에서 상기 수신기와 얼라인먼트(Alignment)가 기 설정된 수준을 만족하는 무선 전력 송신기를 선택하고, 선택 정보를 전력변환부로 전송하는 단계;를 더 포함하는 무선 전력 송신 장치의 제어 방법.Selecting a wireless power transmitter that satisfies a preset level of alignment with the receiver among at least one wireless power transmitter corresponding to the position of the receiver, and transmitting selection information to a power converter; Control method of the power transmission device.
  14. 제13항에 있어서,The method of claim 13,
    상기 전력 변환부로 전송하는 단계는,The step of transmitting to the power converter,
    펄스 신호 형태로 상기 선택 정보를 생성하여 상기 전력변환부로 전송하는 무선 전력 송신 장치의 제어 방법.And generating the selection information in a pulse signal form and transmitting the generated selection information to the power conversion unit.
  15. 제9항에 있어서,The method of claim 9,
    상기 적어도 하나의 무선 전력 송신기 각각에 대응되는 적어도 하나의 증폭기를 포함하며,At least one amplifier corresponding to each of the at least one wireless power transmitter,
    상기 적어도 하나의 증폭기는 상기 다중화부와 연결되는, 무선 전력 송신 장치의 제어 방법.And the at least one amplifier is connected to the multiplexer.
  16. 제9항에 있어서,The method of claim 9,
    상기 전력을 제어하는 단계는,Controlling the power,
    상기 수신기의 면적에 대한 점유율에 기초하여, 상기 무선 전력 송신기 각각의 전력을 차등적으로 조정하는, 무선 전력 송신 장치의 제어 방법.And controlling the power of each of the wireless power transmitters differentially based on a share of the area of the receiver.
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