WO2018080049A1 - 무선 전력 송수신 장치의 무선 충전 코일 및 그의 제조 방법. - Google Patents

무선 전력 송수신 장치의 무선 충전 코일 및 그의 제조 방법. Download PDF

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WO2018080049A1
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wireless power
coils
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shielding material
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임성현
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엘지이노텍 주식회사
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    • H01F2005/027—Coils wound on non-magnetic supports, e.g. formers wound on formers for receiving several coils with perpendicular winding axes, e.g. for antennae or inductive power transfer

Definitions

  • the present invention relates to a wireless charging coil of a wireless power transmission and reception device and a manufacturing method thereof.
  • Portable terminals such as mobile phones and laptops include a battery that stores power and circuits for charging and discharging the battery. In order for the battery of the terminal to be charged, power must be supplied from an external charger.
  • the terminal is supplied with commercial power and converted into a voltage and a current corresponding to the battery to supply electrical energy to the battery through the terminal of the battery.
  • Supply method This terminal supply method is accompanied by the use of a physical cable (cable) or wire. Therefore, when handling a lot of terminal supply equipment, many cables occupy considerable working space, are difficult to organize, and are not good in appearance.
  • the terminal supply method may cause problems such as instantaneous discharge phenomenon due to different potential difference between the terminals, burnout and fire caused by foreign substances, natural discharge, deterioration of battery life and performance.
  • a charging system (hereinafter referred to as a "wireless charging system") and a control method using a method of transmitting power wirelessly have been proposed.
  • the wireless charging system was not pre-installed in some portable terminals in the past and the consumer had to separately purchase a wireless charging receiver accessory, the demand for the wireless charging system was low, but the number of wireless charging users is expected to increase rapidly. It is expected to be equipped with wireless charging function.
  • the wireless charging system includes a wireless power transmitter for supplying electrical energy through a wireless power transmission method and a wireless power receiver for charging the battery by receiving the electrical energy supplied from the wireless power transmitter.
  • the wireless charging system may transmit power by at least one wireless power transmission method (eg, electromagnetic induction method, electromagnetic resonance method, RF wireless power transmission method, etc.).
  • wireless power transmission method eg, electromagnetic induction method, electromagnetic resonance method, RF wireless power transmission method, etc.
  • the wireless power transmission scheme may use various wireless power transmission standards based on an electromagnetic induction scheme that generates a magnetic field in the power transmitter coil and charges 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 in close proximity 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 an A4WP (Alliance for Wireless Power) standard device, which is a wireless charging technology standard device.
  • 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 energy of low power in an RF signal.
  • the wireless power transmitter or the wireless power receiver may include a plurality of coils.
  • the wireless power transmitter or wireless power receiver can extend the charging area by using multiple coils than when including a single coil.
  • a shielding agent may be disposed to remove high frequency noise generated from a plurality of coils and satisfy EMI (electromagnetic wave) standards.
  • each coil may vary according to the separation distance from the shielding material which affects the magnetic field generated in the coil.
  • a separate configuration for fixing the plurality of coils is required, and even if the plurality of coils are fixed in a separate configuration, they may be separated from the fixed position by external impact.
  • the present invention has been devised to solve the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a wireless charging coil and a manufacturing method thereof of a wireless power transceiver.
  • the present invention provides a wireless charging coil and a method of manufacturing the same of a wireless power transmitting and receiving device fixed a plurality of coils.
  • the present invention is to provide a wireless charging coil and a method of manufacturing the wireless power transceiver of a plurality of coils are protected from external shock.
  • the present invention is to provide a wireless charging coil and a method of manufacturing the wireless power transmitting and receiving device having a plurality of coils having heat resistance characteristics.
  • the present invention is to provide a wireless charging coil and a method of manufacturing the wireless power transmitting and receiving device comprising a plurality of coils with reduced manufacturing costs.
  • the present invention provides a shielding material integrated wireless charging coil and a method of manufacturing the shielding material of a wireless power transmission / reception apparatus having improved adhesion when the shielding material is mounted on a wiring board or the like.
  • the present invention provides a shielding material integrated wireless charging coil and a method of manufacturing the same for a wireless power transmission and reception device having a high strength of the shielding material.
  • the shielding material integrated wireless charging coil according to an embodiment a plurality of coils for transmitting or receiving wireless power; And a shielding material integrated with one or more coils of the plurality of coils.
  • a shielding integrated wireless charging coil may include a plurality of coils including first coils to third coils, and the first coil and the second coil may be integrated with the shielding material.
  • the shielding integrated wireless charging coil according to another embodiment may be disposed in contact with the inside and the outside of the first coil and in contact with the inside and the outside of the second coil.
  • the shielding integrated wireless charging coil may be provided with a burr cutout on an upper surface of the shielding material.
  • the shield integrated wireless charging coil may be provided with a burr cutout at an outer wall of the shield.
  • the burr cutout portion may be disposed on an extension line of a normal line at one point of the plurality of coil cross-sections, toward a normal line direction.
  • the shielding material is disposed in contact with the inner side and the outer side of the first coil, is disposed in contact with the inner side and the outer side of the second coil, and the inner side of the third coil. Can be placed in contact.
  • the shielding integrated wireless charging coil may be provided with a burr cutout on an upper surface of the shielding material.
  • a shielding integrated wireless charging coil may be provided with a burr cutout at an outer wall of the shielding material.
  • the burr cutout portion may be disposed on an extension line of a normal line at one point of the plurality of coil cross-sections, toward a normal line direction.
  • a plurality of transmission coils may include first to third coils, and the first to third coils may be integrated with the shielding material.
  • the shielding material is disposed in contact with the inside and the outside of the first coil, is disposed in contact with the inside and the outside of the second coil, and the inside and the third coil. It may be placed in contact with the outside.
  • the shielding integrated wireless charging coil may be provided with a burr cutout on an upper surface of the shielding material.
  • a shielding integrated wireless charging coil may be provided with a burr cutout at an outer wall of the shielding material.
  • the burr cutout portion may be disposed on an extension line of a normal line at one point of the plurality of coil cross-sections, toward a normal line direction.
  • a method for manufacturing a shielding-integrated wireless charging coil comprising a first coil to a third coil and a shielding material for transmitting or receiving wireless power, wherein the first coil and the first coil are formed on the bottom surface of the mold. Placing two coils; Generating a cavity by including an at least one gate and placing an upper mold on the lower mold; Filling the cavity by introducing a shield in a liquid state into the at least one gate; Curing the shield in the liquid state; And removing the lower mold and the upper mold; may provide a method of manufacturing a shielding-integrated wireless charging coil comprising a.
  • a method of manufacturing a shielding integrated wireless charging coil may further include removing the burrs formed in correspondence with the gate after removing the lower mold and the upper mold. Way.
  • a method of manufacturing a shielding integrated wireless charging coil includes removing the lower mold and the upper mold, and disposing the third coil on the upper surface of the shield, the first coil, and the second coil. It may further include.
  • a method of manufacturing a shielding integrated wireless charging coil may include a groove on the bottom surface.
  • the groove may be disposed between the outside of the first coil and the outside of the second coil.
  • a method of manufacturing a shielding integrated wireless charging coil further includes removing the lower mold and the upper mold, and arranging the third coil to overlap the upper surfaces of the first coil and the second coil. can do.
  • the gate may be located on the upper or lower surface of the lower die or the upper die.
  • a method of manufacturing a shielding integrated wireless charging coil may cut a burr formed in correspondence with the gate to form a burr cut on an upper surface or a lower surface of the shielding material.
  • a method of manufacturing a shielding integrated wireless charging coil may include the gate located at an outer wall of the lower mold or the upper mold.
  • a method of manufacturing a shielding integrated wireless charging coil may cut a burr formed in correspondence with the gate to form a burr cutout portion on an outer wall of the shielding material.
  • the gate may be formed on an extension line of a normal line at one point of cross sections of the first coil to the third coil, and toward the normal direction.
  • a method of manufacturing a shielding integrated wireless charging coil may include cutting a burr formed in correspondence to the gate, and extending the normal to one point of the cross section of the first coil to the third coil. Burr cuts may be formed in the direction.
  • a plurality of coils for transmitting AC power A plurality of resonance circuits corresponding to the plurality of coils; One drive circuit connected to the plurality of resonant circuits; A plurality of switches connecting the plurality of resonant coils and the one drive circuit; And a shielding material integrated with one or more coils of the plurality of coils.
  • a plurality of coils may include first to third coils, and the first coil and the second coil may be integrated with the shielding material.
  • the shielding material may be disposed inside and outside the first coil, and may be disposed inside and outside the second coil.
  • the shielding material may be disposed extending from the vertical outer side of the first coil to the first interval and extending from the horizontal outer side of the first coil to the second interval.
  • the third coil may be disposed to overlap the upper surface of the shielding material, the first coil, and the second coil.
  • the first coil and the second coil may be disposed in the same direction, and the third coil may be disposed in a 90 degree direction of the first coil.
  • the shielding material may be disposed inside and outside the first coil, inside and outside the second coil, and inside the third coil.
  • the shielding material may be disposed extending from the vertical outer side of the first coil to the first interval and extending from the horizontal outer side of the first coil to the second interval.
  • the third coil may be disposed to overlap the upper surface of the first coil and the second coil.
  • the first coil to the third coil may be arranged in the same direction.
  • a plurality of transmission coils may include first coils to third coils, and the first coils to the third coils may be integrated with the shielding material.
  • the shielding material may be disposed inside and outside the first coil, inside and outside the second coil, and disposed inside and outside the third coil. .
  • the shielding material may be disposed extending from the vertical outer side of the first coil to the first interval and extending from the horizontal outer side of the first coil to the second interval.
  • the third coil may be disposed to overlap the upper surface of the shielding material, the first coil, and the second coil.
  • the first coil to the third coil may be arranged in the same direction.
  • a plurality of coils for receiving AC power;
  • a control circuit for controlling the plurality of coils to receive the AC power;
  • a shielding material integrated with one or more coils of the plurality of coils.
  • a plurality of coils may include first to third coils, and the first coil and the second coil may be integrated with the shielding material.
  • the shielding material may be disposed inside and outside the first coil, and may be disposed inside and outside the second coil.
  • the shielding material may be disposed extending from the longitudinal outer side of the first coil to the first interval and extending from the horizontal outer side of the first coil to the second interval.
  • the third coil may be disposed to overlap the upper surface of the shielding material, the first coil, and the second coil.
  • the first coil and the second coil may be disposed in the same direction, and the third coil may be disposed in a 90 degree direction of the first coil.
  • the shielding material may be disposed inside and outside the first coil, inside and outside the second coil, and inside the third coil.
  • the shielding material may be disposed extending from the longitudinal outer side of the first coil to the first interval and extending from the horizontal outer side of the first coil to the second interval.
  • the third coil may be disposed to overlap the upper surface of the first coil and the second coil.
  • the first coil to the third coil may be arranged in the same direction.
  • a plurality of transmitting coils may include first to third coils, and the first to third coils may be integrated with the shielding material.
  • the shielding material may be disposed inside and outside the first coil, inside and outside the second coil, and disposed inside and outside the third coil. .
  • the shielding material may be disposed extending from the longitudinal outer side of the first coil to the first interval and extending from the horizontal outer side of the first coil to the second interval.
  • the third coil may be disposed to overlap the upper surface of the shielding material, the first coil, and the second coil.
  • the first coil to the third coil may be arranged in the same direction.
  • the first coil and the second coil are disposed on the bottom surface of the lower die.
  • Doing; Placing an upper mold including one or more gates on the lower mold to create a cavity; Filling the cavity by introducing a shield in a liquid state into the at least one gate; Curing the shield in the liquid state; And removing the lower mold and the upper mold; may provide a method of manufacturing a wireless power transmitter comprising a.
  • the method of manufacturing a wireless power transmitter according to still another embodiment may further include removing the burrs formed in correspondence with the gate after removing the lower mold and the upper mold.
  • the method of manufacturing a wireless power transmitter may further include disposing the third coil and the third coil overlapping the upper surface of the shielding material, the first coil, and the second coil after removing the lower mold and the upper mold. can do.
  • a method of manufacturing a wireless power transmitter may include a groove in the bottom surface of the die.
  • the groove may be disposed between the outside of the first coil and the outside of the second coil.
  • the method of manufacturing a wireless power transmitter according to another embodiment may further include disposing the third coil and the third coil overlapping the upper surfaces of the first coil and the second coil after removing the lower mold and the upper mold. have.
  • a method of manufacturing a wireless power transmitter has a diameter of the groove, the inner length of the first coil, the inner length of the second coil and the outer length of the third coil, the sum of the sum, The disposing the first coil and the second coil on the bottom surface of the third coil is disposed in the groove, the first coil is disposed overlapping the bottom surface and the third coil, and the second coil May be disposed to overlap the bottom surface and the third coil.
  • a first coil and a second coil are disposed on a bottom surface of a lower die.
  • Placing an upper mold including one or more gates on the lower mold to create a cavity; Filling the cavity by introducing a shield in a liquid state into the at least one gate; Curing the shield in the liquid state; And removing the lower mold and the upper mold; may provide a method of manufacturing a wireless power receiver comprising a.
  • the method of manufacturing a wireless power receiver according to still another embodiment may further include removing the burrs formed in correspondence with the gate after removing the lower mold and the upper mold.
  • a method of manufacturing a wireless power receiver further includes: disposing the third mold and the upper mold, and disposing the third coil on the upper surface of the shielding material, the first coil, and the second coil. It may include.
  • the lower die may include a groove on the bottom surface.
  • the groove may be disposed between the outside of the first coil and the outside of the second coil.
  • the method of manufacturing a wireless power receiver may further include disposing the third coil and the third coil overlapping the upper surfaces of the first coil and the second coil after removing the lower mold and the upper mold. have.
  • a method of manufacturing a wireless power receiver has a diameter of the groove, the inner length of the first coil, the inner length of the second coil, and the length of the length between the outside of the third coil.
  • the disposing the first coil and the second coil on the bottom surface of the third coil is disposed in the groove, the first coil is disposed overlapping the bottom surface and the third coil, and the second coil May be disposed to overlap the bottom surface and the third coil.
  • the wireless charging coil of the wireless power transmission and reception apparatus according to the present invention and the effect on the manufacturing method thereof are as follows.
  • the present invention is integrated with the shielding material can be fixed a plurality of coils without a separate configuration.
  • a plurality of coils can be protected from external impact by an integrated shield.
  • a plurality of coils may have heat resistance characteristics by an integrated shielding material.
  • the present invention does not require a separate configuration for fixing a plurality of coils can be reduced manufacturing costs.
  • the present invention can have a wider charging area by using a plurality of transmission coils, so that user convenience is high.
  • the present invention can use only one of a plurality of the same circuit can reduce the size of the wireless power transmitter itself, there is a cost reduction effect is reduced components used.
  • the present invention can utilize the component elements defined in the published wireless power transfer standard, and can comply with the already defined standard.
  • the present invention can improve the adhesion when the shielding material is mounted on the wiring board.
  • the present invention can provide a shielding material with increased strength.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a wireless charging system according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a wireless charging system according to another embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram for describing a detection signal transmission procedure in a wireless charging system according to an embodiment.
  • FIG. 4 is a state transition diagram for explaining a wireless power transmission procedure defined in the WPC standard.
  • 5 is a state transition diagram for explaining a wireless power transmission procedure defined in the PMA standard.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power transmitter according to an embodiment.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power receiver interworking with the wireless power transmitter according to FIG. 6.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a packet format according to a wireless power transfer procedure of an electromagnetic induction method, according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram for describing a type of a packet that can be transmitted in a ping step by a wireless power receiver according to an electromagnetic induction wireless power transmission procedure according to one embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram for describing a message format of an identification packet according to an electromagnetic induction wireless power transmission procedure according to one embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a message format of a configuration packet and a power control suspend packet according to an electromagnetic induction wireless power transmission procedure according to an embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram for describing a type of a packet that can be transmitted in a power transmission step and a message format thereof by a wireless power receiver according to an electromagnetic induction wireless power transmission procedure according to one embodiment.
  • FIG. 13 is a view for explaining the arrangement of the plurality of coils and the configuration of the shielding material according to an embodiment.
  • FIG. 14 is a view for explaining a configuration in which one or more coils and a shielding material are integrated according to another embodiment.
  • FIG. 15 is a view for explaining a method of manufacturing the integrated one or more coils and the shielding material according to another embodiment of FIG. 14.
  • 16 is a view for explaining a configuration in which one or more coils and a shielding material are integrated according to another embodiment.
  • FIG. 17 is a view for explaining a method of manufacturing the integrated one or more coils and the shielding material according to another embodiment of FIG. 16.
  • FIG. 18 is a view for explaining a configuration in which a plurality of coils and a shielding material are integrated according to still another embodiment.
  • FIG. 19 is a view for explaining a method of manufacturing a plurality of integrated coils and shielding material of another embodiment according to FIG.
  • 20 is a view illustrating a shielding integrated wireless charging coil and a method of manufacturing the same according to an embodiment.
  • 21 is a view for explaining a shielding-integrated wireless charging coil and a manufacturing method thereof according to another embodiment.
  • 22 is a view for explaining a shielding-integrated wireless charging coil and a method of manufacturing the same according to another embodiment.
  • 23 is a view for explaining a shielding-integrated wireless charging coil and a method of manufacturing the same according to another embodiment.
  • 24 is a diagram for describing three drive circuits including a full-bridge inverter in a wireless power transmitter including a plurality of coils, according to an exemplary embodiment.
  • 25 is a diagram for describing a wireless power transmitter including a plurality of coils and a single drive circuit, according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 26 is a diagram for describing a drive circuit including a full-bridge inverter according to an embodiment.
  • FIG. 27 is a diagram illustrating a plurality of switches connecting one of a plurality of transmission coils to a drive circuit according to an exemplary embodiment.
  • the present invention is not necessarily limited to these embodiments, although all of the components constituting the embodiments are described as being combined or operating in combination. 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 the embodiments.
  • the storage medium of the computer program may include a magnetic recording medium, an optical recording medium, a carrier wave medium, and the like.
  • the apparatus for transmitting wireless power on the wireless power charging system is a wireless power transmitter, wireless power transmitter, wireless power transmitter, wireless power transmitter, transmitter, transmitter, transmitter, transmitting side for convenience of description.
  • a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, and a wireless charging device will be used in combination.
  • 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 Terminals and the like may be used interchangeably.
  • Wireless charging apparatus may be configured in the form of a pad, a cradle, an access point (AP), a small base station, a stand, a ceiling buried, a wall, etc., one transmitter receives a plurality of wireless power It may also transmit power to the device.
  • AP access point
  • AP small base station
  • stand a stand
  • ceiling buried
  • wall etc.
  • the wireless power transmitter may not only be used on a desk or a table, but also may be developed and applied to an automobile and used in a vehicle.
  • the wireless power transmitter installed in the vehicle may be provided in the form of a cradle that can be fixed and mounted simply and stably.
  • Terminal is a mobile phone (smart phone), smart phone (smart phone), laptop computer (laptop computer), digital broadcasting terminal, PDA (Personal Digital Assistants), PMP (Portable Multimedia Player), navigation, MP3 player, electric It may be used in small electronic devices such as a toothbrush, an electronic tag, a lighting device, a remote control, a fishing bobber, and the like, but is not limited to this.
  • the term “terminal” or “device” may be used interchangeably.
  • the wireless power receiver according to another embodiment may be mounted in a vehicle, an unmanned aerial vehicle, an air drone, or the like.
  • 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, electromagnetic resonance method, RF wireless power transmission method.
  • the wireless power receiving means supporting the electromagnetic induction method may include a wireless charging technology of the electromagnetic induction method defined by the Wireless Power Consortium (WPC) and the Power Matters Alliance (PMA) which are wireless charging technology standard organizations.
  • the wireless power receiving means supporting the electromagnetic resonance method may include a wireless charging technology of the resonance method defined in the A4WP (Alliance for Wireless Power) standard mechanism that is a wireless charging technology standard mechanism.
  • A4WP Alliance for Wireless Power
  • the wireless power transmitter and the wireless power receiver constituting the wireless power system may exchange control signals or information through in-band communication or Bluetooth low energy (BLE) communication.
  • in-band communication and BLE communication may be performed by a pulse width modulation method, a frequency modulation method, a phase modulation method, an amplitude modulation method, an amplitude and phase modulation method, or the like.
  • the wireless power receiver may transmit various control signals and information to the wireless power transmitter by generating a feedback signal by switching ON / OFF the current induced through the receiving coil in a predetermined pattern.
  • the information transmitted by the wireless power receiver may include various state information including received power strength information.
  • the wireless power transmitter may calculate the charging efficiency or the power transmission efficiency based on the received power strength information.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a wireless charging system according to an embodiment.
  • a wireless charging system includes a wireless power transmitter 10 that transmits power wirelessly, a wireless power receiver 20 that receives the transmitted power, and an electronic device 30 that receives the received power. Can be configured.
  • the wireless power transmitter 10 and the wireless power receiver 20 may perform in-band communication for exchanging information using the same frequency band as the operating frequency used for wireless power transmission.
  • the wireless power transmitter 10 and the wireless power receiver 20 perform out-of-band communication in which information is exchanged using a separate frequency band different from an operating frequency used for wireless power transmission. It can also be done.
  • the information exchanged between the wireless power transmitter 10 and the wireless power receiver 20 may include control information as well as status information of each other.
  • the status information and control information exchanged between the transceivers will be more apparent through the description of the embodiments to be described later.
  • the in-band communication and the out-of-band communication may provide bidirectional communication, but are not limited thereto. In another embodiment, the in-band communication and the out-of-band communication may provide one-way communication or half-duplex communication.
  • unidirectional communication may be the wireless power receiver 20 to transmit information only to the wireless power transmitter 10, but is not limited thereto.
  • the wireless power transmitter 10 may transmit information to the wireless power receiver 20. It may be to transmit.
  • bidirectional communication between the wireless power receiver 20 and the wireless power transmitter 10 is possible, but at one time, only one device may transmit information.
  • the wireless power receiver 20 may obtain various state information of the electronic device 30.
  • the state information of the electronic device 30 may include current power usage information, information for identifying a running application, CPU usage information, battery charge status information, battery output voltage / current information, and the like.
  • the information may be obtained from the electronic device 30 and may be utilized for wireless power control.
  • the wireless power transmitter 10 may transmit a predetermined packet indicating whether to support fast charging to the wireless power receiver 20.
  • the wireless power receiver 20 may notify the electronic device 30 when it is determined that the connected wireless power transmitter 10 supports the fast charging mode.
  • the electronic device 30 may indicate that fast charging is possible through predetermined display means provided, for example, it may be a liquid crystal display.
  • the user of the electronic device 30 may control the wireless power transmitter 10 to operate in the fast charge mode by selecting a predetermined fast charge request button displayed on the liquid crystal display means.
  • the electronic device 30 may transmit a predetermined fast charge request signal to the wireless power receiver 20.
  • the wireless power receiver 20 may generate a charging mode packet corresponding to the received fast charging request signal and transmit the charging mode packet to the wireless power transmitter 10 to convert the normal low power charging mode into the fast charging mode.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a wireless charging system according to another embodiment.
  • the wireless power receiver 20 may be configured with a plurality of wireless power receivers, and a plurality of wireless power receivers are connected to one wireless power transmitter 10 so that the wireless Charging may also be performed.
  • the wireless power transmitter 10 may distribute and transmit power to a plurality of wireless power receivers in a time division manner, but is not limited thereto.
  • the wireless power transmitter 10 may be configured for each wireless power receiver. By using different allocated frequency bands, power may be distributed and transmitted to a plurality of wireless power receivers.
  • the number of wireless power receivers that can be connected to one wireless power transmitter 10 may include at least one of a required power amount for each wireless power receiver, a battery charge state, power consumption of an electronic device, and available power amount of the wireless power transmitter. Can be adaptively determined based on the
  • the wireless power transmitter 10 may be configured with a plurality of wireless power transmitters.
  • the wireless power receiver 20 may be simultaneously connected to a plurality of wireless power transmitters, and may simultaneously receive power from the connected wireless power transmitters and perform charging.
  • the number of wireless power transmitters connected to the wireless power receiver 20 may be adaptively based on the required power amount of the wireless power receiver 20, the state of charge of the battery, the power consumption of the electronic device, the available power amount of the wireless power transmitter, and the like. Can be determined.
  • FIG. 3 is a diagram for describing a detection signal transmission procedure in a wireless charging system according to an embodiment.
  • the wireless power transmitter may be equipped with three transmitting coils 111, 112, and 113. Each transmission coil may overlap some other area with another transmission coil, and the wireless power transmitter may detect a predetermined detection signal 117, 127 for detecting the presence of the wireless power receiver through each transmission coil, for example, Digital ping signals are sent sequentially in a predefined order.
  • the wireless power transmitter sequentially transmits the detection signal 117 through the primary detection signal transmission procedure illustrated in FIG. 110, and receives a signal strength indicator from the wireless power receiver 115.
  • the strength indicator 116 (or signal strength packet) may identify the received transmission coils 111, 112.
  • the wireless power transmitter sequentially transmits the detection signal 127 through the secondary detection signal transmission procedure shown in FIG. 120, and transmits power among the transmission coils 111 and 112 where the signal strength indicator 126 is received.
  • the reason why the wireless power transmitter performs two sensing signal transmission procedures is to more accurately identify which transmitting coil is well aligned with the receiving coil of the wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter Based on the signal strength indicator 126 received at each of the first transmitting coil 111 and the second transmitting coil 112 selects the best-aligned transmitting coil and performs wireless charging using the selected transmitting coil. .
  • FIG. 4 is a state transition diagram for explaining a wireless power transmission procedure defined in the WPC standard.
  • power transmission from a transmitter to a receiver according to the WPC standard is largely selected from a selection phase 410, a ping phase 420, an identification and configuration phase 430, It may be divided into a power transfer phase 440.
  • the selection step 410 may be a step of transitioning when a specific error or a specific event is detected while starting or maintaining the power transmission.
  • the transmitter may monitor whether an object exists on the interface surface. If the transmitter detects that an object is placed on the interface surface, it may transition to the ping step 420 (S401).
  • the transmitter transmits a very short pulse of an analog ping signal, and may detect whether an object exists in an active area of the interface surface based on a change in current of a transmitting coil.
  • ping step 420 when an object is detected, the transmitter activates the receiver and sends a digital ping to identify whether the receiver is a receiver that is compliant with the WPC standard. If the transmitter does not receive a response signal (for example, a signal strength indicator) from the receiver in response to the digital ping in step 420, it may transition back to the selection step 410 (S402). In addition, in the ping step 420, when the transmitter receives a signal indicating that power transmission is completed, that is, a charging completion signal, from the receiver, the transmitter may transition to the selection step 410 (S403).
  • a response signal for example, a signal strength indicator
  • the transmitter may transition to the identification and configuration step 430 for collecting receiver identification and receiver configuration and status information (S404).
  • the transmitter receives an unexpected packet, a desired packet has not been received for a predefined time, a packet transmission error, or a power transmission contract. If this is not set (no power transfer contract) it may transition to the selection step (410) (S405).
  • the transmitter may transition to a power transmission step 440 for transmitting wireless power (S406).
  • the transmitter receives an unexpected packet, the desired packet has not been received for a predefined time, or a violation of a preset power transfer contract occurs. transfer contract violation), if the filling is completed, the transition to the selection step (410) (S407).
  • the transmitter may transition to the identification and configuration step 430 (S408).
  • the power transmission contract may be set based on state and characteristic information of the transmitter and the receiver.
  • the transmitter state information may include information about the maximum amount of power that can be transmitted, information about the maximum number of receivers that can be accommodated, and the receiver state information may include information about required power.
  • 5 is a state transition diagram for explaining a wireless power transmission procedure defined in the PMA standard.
  • power transmission from a transmitter to a receiver according to the PMA standard is largely performed in a standby phase (Standby Phase, 510), a digital ping phase (520), an identification phase (Identification Phase, 530), and power transmission. It may be divided into a power transfer phase 540 and an end of charge phase 550.
  • the waiting step 510 may be a step of transitioning when a specific error or a specific event is detected while performing a receiver identification procedure for power transmission or maintaining power transmission.
  • specific errors and specific events will be apparent from the following description.
  • the transmitter may monitor whether an object exists on a charging surface. If the transmitter detects that an object is placed on the charging surface or the RXID retry is in progress, the transmitter may transition to the digital ping step 520 (S501).
  • RXID is a unique identifier assigned to a PMA compatible receiver.
  • the transmitter transmits a very short pulse of analog ping, and an object is placed on the active surface of the interface surface-for example, the charging bed-based on the current change of the transmitting coil. You can detect if it exists.
  • the transmitter transitioned to digital ping step 520 sends a digital ping signal to identify whether the detected object is a PMA compatible receiver.
  • the receiver may modulate the received digital ping signal according to the PMA communication protocol to transmit a predetermined response signal to the transmitter.
  • the response signal may include a signal strength indicator indicating the strength of the power received by the receiver.
  • the transmitter may transition to the identification step 530 (S502).
  • the transmitter may transition to the standby step 510.
  • the Foreign Object may be a metallic object including coins, keys, and the like.
  • the transmitter may transition to the waiting step 510 if the receiver identification procedure fails or the receiver identification procedure needs to be re-executed and if the receiver identification procedure has not been completed for a predefined time ( S504).
  • the transmitter transitions to the power transmission step 540 in the identification step 530 and starts charging (S505).
  • the transmitter goes to standby step 510 if the desired signal is not received within a predetermined time (Time Out), or if the FO is detected or the voltage of the transmitting coil exceeds a predefined threshold. It may transition (S506).
  • the transmitter may transition to the charging completion step 550 (S507).
  • the transmitter may transition to the standby state 510 (S509).
  • the transmitter may transition from the charging completion step 550 to the digital ping step 520 (S510).
  • the transmitter when the transmitter receives an end of charge (EOC) request from the receiver, the transmitter may transition to the charging completion step 550 (S508 and S511).
  • EOC end of charge
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power transmitter according to an embodiment.
  • the wireless power transmitter 600 may largely include a power converter 610, a power transmitter 620, a communication unit 630, a controller 640, and a sensor 650.
  • the configuration of the wireless power transmitter 600 is not necessarily an essential configuration, and may include more or fewer components.
  • the power converter 610 may perform a function of converting the power into power of a predetermined intensity.
  • the power converter 610 may include a DC / DC converter 611 and an amplifier 612.
  • the DC / DC converter 611 may perform a function of converting DC power supplied from the power supply unit 660 into DC power having a specific intensity according to a control signal of the controller 640.
  • the sensing unit 650 may measure the voltage / current of the DC-converted power and provide the same to the control unit 640. In addition, the sensing unit 650 may measure the internal temperature of the wireless power transmitter 600 to determine whether overheating occurs, and provide the measurement result to the controller 640. For example, the controller 640 may adaptively block power supply from the power supply unit 650 or block power supply to the amplifier 612 based on the voltage / current value measured by the sensing unit 650. Can be. To this end, one side of the power converter 610 may be further provided with a predetermined power cut-off circuit for cutting off the power supplied from the power supply unit 650, or cut off the power supplied to the amplifier 612.
  • the amplifier 612 may adjust the intensity of the DC / DC converted power according to the control signal of the controller 640.
  • the controller 640 may receive power reception state information or (and) power control signal of the wireless power receiver through the communication unit 630, and may be based on the received power reception state information or (and) power control signal.
  • the amplification factor of the amplifier 612 can be dynamically adjusted.
  • the power reception state information may include, but is not limited to, strength information of the rectifier output voltage and strength information of a current applied to the receiving coil.
  • the power control signal may include a signal for requesting power increase, a signal for requesting power reduction, and the like.
  • the power transmitter 620 may include a multiplexer 621 (or a multiplexer) and a transmission coil 622.
  • the power transmitter 620 may further include a carrier generator (not shown) for generating a specific operating frequency for power transmission.
  • the carrier generator may generate a specific frequency for converting the output DC power of the amplifier 612 received through the multiplexer 621 into AC power having a specific frequency.
  • the AC signal generated by the carrier generator is mixed with the output terminal of the multiplexer 621 to generate AC power.
  • this is only one embodiment, and the other example is before the amplifier 612. Note that it may be mixed in stages or later.
  • Frequency of AC power delivered to each transmission coil may be different from each other, and another embodiment each using a predetermined frequency controller with a function to adjust the LC resonance characteristics differently for each transmission coil It is also possible to set different resonant frequencies for each transmission coil.
  • the wireless power transmitter may include the plurality of transmission coils. 21 to 23 illustrate a case in which power is transmitted using the same resonant frequency, even if including.
  • the power transmitter 620 includes a multiplexer 621 and a plurality of transmit coils 622—that is, a first to control the output power of the amplifier 612 to be transmitted to the transmit coil. To n-th transmission coils.
  • the controller 640 may transmit power through time division multiplexing for each transmission coil.
  • three wireless power receivers i.e., the first to third wireless power receivers, are each identified through three different transmitting coils, i.e., the first to third transmitting coils.
  • the controller 640 may control the multiplexer 621 to control power to be transmitted through a specific transmission coil in a specific time slot.
  • the amount of power transmitted to the corresponding wireless power receiver may be controlled according to the length of the time slot allocated to each transmitting coil, but this is only one embodiment.
  • By controlling the amplification factor of the amplifier 612 of the wireless power receiver may be controlled to transmit power.
  • the controller 640 may control the multiplexer 621 to sequentially transmit the sensing signals through the first to nth transmitting coils 622 during the first sensing signal transmission procedure.
  • the controller 640 may identify a time point at which the detection signal is transmitted by using the timer 655.
  • the control unit 640 controls the multiplexer 621 to detect the detection signal through the corresponding transmission coil. Can be controlled to be sent.
  • the timer 650 may transmit a specific event signal to the controller 640 at a predetermined period during the ping transmission step.
  • the controller 640 controls the multiplexer 621 to transmit the specific event signal.
  • the digital ping can be sent through the coil.
  • control unit 640 stores a predetermined transmission coil identifier and a corresponding transmission coil for identifying which transmission coil has received a signal strength indicator from the demodulator 632 during the first detection signal transmission procedure. Signal strength indicator received through the can be received. Subsequently, in the second detection signal transmission procedure, the control unit 640 controls the multiplexer 621 so that the detection signal may be transmitted only through the transmission coil (s) in which the signal strength indicator was received during the first detection signal transmission procedure. You may. As another example, the controller 640 transmits the second sensed signal to the transmit coil in which the signal strength indicator having the largest value is received when there are a plurality of transmit coils in which the signal intensity indicator is received during the first sensed signal transmit procedure. In the procedure, the sensing signal may be determined as the transmitting coil to be transmitted first, and the multiplexer 621 may be controlled according to the determination result.
  • the modulator 631 may modulate the control signal generated by the controller 640 and transmit the modulated control signal to the multiplexer 621.
  • the modulation scheme for modulating the control signal is a frequency shift keying (FSK) modulation scheme, a Manchester coding modulation scheme, a PSK (Phase Shift Keying) modulation scheme, a pulse width modulation scheme, a differential 2 Differential bi-phase modulation schemes may be included, but is not limited thereto.
  • the demodulator 632 may demodulate the detected signal and transmit the demodulated signal to the controller 640.
  • the demodulated signal may include a signal strength indicator, an error correction (EC) indicator for controlling power during wireless power transmission, an end of charge (EOC) indicator, an overvoltage / overcurrent / overheat indicator, and the like.
  • EC error correction
  • EOC end of charge
  • the present invention is not limited thereto, and may include various state information for identifying a state of the wireless power receiver.
  • the demodulator 632 may identify from which transmission coil the demodulated signal is received, and may provide the control unit 640 with a predetermined transmission coil identifier corresponding to the identified transmission coil.
  • the wireless power transmitter 600 may obtain the signal strength indicator through in-band communication that communicates with the wireless power receiver using the same frequency used for wireless power transmission.
  • the wireless power transmitter 600 may not only transmit wireless power using the transmission coil 622 but also exchange various information with the wireless power receiver through the transmission coil 622.
  • the wireless power transmitter 600 further includes a separate coil corresponding to each of the transmission coils 622 (that is, the first to nth transmission coils), and wireless power using the separate coils provided. Note that in-band communication with the receiver may also be performed.
  • the wireless power transmitter 600 and the wireless power receiver perform in-band communication by way of example.
  • this is only one embodiment, and is a frequency band used for wireless power signal transmission.
  • Short-range bidirectional communication may be performed through a frequency band different from that of FIG.
  • the short-range bidirectional communication may be any one of low power Bluetooth communication, RFID communication, UWB communication, and Zigbee communication.
  • the wireless power transmitter 600 may adaptively provide a fast charging mode and a general low power charging mode according to a request of the wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter 600 may transmit a signal of a predetermined pattern-a business card called a first packet-for convenience of description.
  • the wireless power receiver 600 may identify that the wireless power transmitter 600 being connected is capable of fast charging.
  • the wireless power receiver may transmit a predetermined first response packet to the wireless power transmitter 600 requesting fast charging.
  • the wireless power transmitter 600 may automatically switch to the fast charging mode and start fast charging.
  • the first packet is transmitted through the transmission coil 622.
  • the first packet may be sent in the identification and configuration step 430 of FIG. 4 or the identification step 530 of FIG. 5.
  • information for identifying whether fast charging is supported may be encoded and transmitted in the digital ping signal transmitted by the wireless power transmitter 600.
  • the wireless power receiver may transmit a predetermined charging mode packet to the wireless power transmitter 600 in which the charging mode is set to fast charging.
  • the wireless power transmitter 600 and the wireless power receiver may control an internal operation so that power corresponding to the fast charging mode may be transmitted and received.
  • the over voltage judgment criteria, the over temperature judgment criteria, the low voltage / high voltage judgment criteria, the optimum voltage Values such as level (Optimum Voltage Level), power control offset, etc. may be changed and set.
  • the threshold voltage for determining the overvoltage may be set to be high to enable fast charging.
  • the threshold temperature may be set to be high in consideration of the temperature rise due to the fast charging.
  • the power control offset value which means the minimum level at which power is controlled in the transmitter, may be set to a larger value than the general low power charging mode so that the power control offset value may quickly converge to a desired target power level in the fast charging mode.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power receiver interworking with the wireless power transmitter according to FIG. 6.
  • the wireless power receiver 700 includes a receiving coil 710, a rectifier 720, a DC / DC converter 730, a load 740, a sensing unit 750, and a communication unit ( 760), and may include a main controller 770.
  • the communication unit 760 may include at least one of a demodulator 761 and a modulator 762.
  • the wireless power receiver 700 illustrated in the example of FIG. 7 is illustrated as being capable of exchanging information with the wireless power transmitter 600 through in-band communication, this is only one embodiment.
  • the communication unit 760 according to the embodiment may provide short-range bidirectional communication through a frequency band different from the frequency band used for wireless power signal transmission.
  • the AC power received through the receiving coil 710 may be transferred to the rectifier 720.
  • the rectifier 720 may convert AC power into DC power and transmit the DC power to the DC / DC converter 730.
  • the DC / DC converter 730 may convert the strength of the rectifier output DC power into a specific intensity required by the load 740 and then transfer it to the load 740.
  • the receiving coil 710 may include a plurality of receiving coils (not shown), that is, the first to nth receiving coils.
  • Frequency of AC power delivered to each receiving coil may be different from each other, another embodiment is a predetermined frequency controller with a function to adjust the LC resonance characteristics differently for each receiving coil It is also possible to set a different resonant frequency for each receiving coil by using a.
  • the sensing unit 750 may measure the intensity of the rectifier 720 output DC power and provide the same to the main controller 770. In addition, the sensing unit 750 may measure the strength of the current applied to the receiving coil 710 according to the wireless power reception, and may transmit the measurement result to the main controller 770. In addition, the sensing unit 750 may measure the internal temperature of the wireless power receiver 700 and provide the measured temperature value to the main controller 770.
  • the main controller 770 may determine whether the overvoltage is generated by comparing the measured intensity of the rectifier output DC power with a predetermined reference value. As a result of the determination, when the overvoltage is generated, a predetermined packet indicating that the overvoltage has occurred may be generated and transmitted to the modulator 762.
  • the signal modulated by the modulator 762 may be transmitted to the wireless power transmitter 600 through the receiving coil 710 or a separate coil (not shown).
  • the main controller 770 may determine that a sensing signal has been received. When the sensing signal is received, a signal strength indicator corresponding to the sensing signal may be modulated.
  • the demodulator 761 demodulates an AC power signal or a rectifier 720 output DC power signal between the receiving coil 710 and the rectifier 720 to identify whether a detection signal is received, and then, the main subject of the identification result. It may be provided to the unit 770. In this case, the main controller 770 may control the signal strength indicator corresponding to the sensing signal to be transmitted through the modulator 762.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a packet format according to a wireless power transfer procedure of an electromagnetic induction method, according to an exemplary embodiment.
  • a packet format 800 used for exchanging information between a wireless power transmitter and a wireless power receiver includes a preamble 810 for acquiring synchronization for demodulation of a corresponding packet and identifying a correct start bit of the corresponding packet.
  • a header 820 for identifying the type of a message included in the packet
  • a message (Message, 830) field for transmitting the contents (or payload) of the packet
  • a corresponding packet It may be configured to include a checksum (840) field for identifying whether an error has occurred.
  • the packet receiver may identify the size of the message 830 included in the packet based on the header 820 value.
  • header 820 may be defined in each step of the wireless power transmission procedure, and in some, the same value may be defined in different steps of the header 820.
  • header values corresponding to end power transfer of the ping step and end of power transfer of the power transfer step may be equal to 0x02.
  • the message 830 includes data to be transmitted by the transmitter of the packet.
  • the data included in the message 830 field may be a report, a request, or a response to the counterpart, but is not limited thereto.
  • the packet 700 may further include at least one of transmitter identification information for identifying a transmitter that transmitted the packet and receiver identification information for identifying a receiver to receive the packet.
  • the transmitter identification information and the receiver identification information may include IP address information, MAC address information, product identification information, and the like, but are not limited thereto.
  • the transmitter identification information and the receiver identification information may be information capable of distinguishing a receiver and a transmitter on a wireless charging system.
  • the packet 800 may further include predetermined group identification information for identifying the corresponding reception group when the packet is to be received by a plurality of devices.
  • FIG. 9 is a diagram for describing a type of a packet that can be transmitted in a ping step by a wireless power receiver according to an electromagnetic induction wireless power transmission procedure according to one embodiment.
  • the wireless power receiver may transmit a signal strength packet or a power transmission stop packet.
  • a message format of a signal strength packet may be configured as a signal strength value having a size of 1 byte.
  • the signal strength value may indicate a degree of coupling between the transmitting coil and the receiving coil, and is calculated based on the rectifier output voltage in the digital ping period, the open circuit voltage measured by the output disconnect switch, the intensity of the received power, and the like. It may be a value.
  • the signal strength value may range from a minimum of 0 to a maximum of 255, and may have a value of 255 when the actual measured value U for a particular variable is equal to the maximum value Umax of the variable.
  • the signal strength value may be calculated as U / Umax * 256.
  • a message format of a power transmission interruption packet may be configured as an end power transfer code having a size of 1 byte.
  • the reason why the wireless power receiver requests the wireless power transmitter to stop power transmission is because of charge complete, internal fault, over temperature, over voltage, over current, and battery. It may include, but is not limited to, Battery Failure, Reconfigure, and No Response. It should be noted that the power transfer abort code may be further defined in response to each new power transfer abort reason.
  • the charging completion may be used that the charging of the receiver battery is completed.
  • Internal errors can be used when a software or logical error in receiver internal operation is detected.
  • the overheat / overvoltage / overcurrent can be used when the temperature / voltage / current values measured at the receiver exceed the thresholds defined for each.
  • Battery damage can be used if it is determined that a problem has occurred with the receiver battery.
  • Reconfiguration can be used when renegotiation for power transfer conditions is required. No response may be used if it is determined that the transmitter's response to the control error packet, i.e., to increase or decrease the power strength, is not normal.
  • FIG. 10 is a diagram for describing a message format of an identification packet according to an electromagnetic induction wireless power transmission procedure according to one embodiment.
  • a message format of an identification packet includes a version information field, a manufacturer information field, an extension indicator field, and a basic device identification information field. Can be configured.
  • revision version information of a standard applied to a corresponding wireless power receiver may be recorded.
  • a predetermined identification code for identifying the manufacturer who manufactured the corresponding wireless power receiver may be recorded.
  • the extension indicator field may be an indicator for identifying whether an extension identification packet including extension device identification information exists. For example, if the extension indicator value is 0, it may mean that there is no extension identification packet. If the extension indicator value is 1, it may mean that the extension identification packet is present after the identification packet.
  • the device identifier for the corresponding wireless power receiver may be a combination of manufacturer information and basic device identification information.
  • the extended indicator value is 1
  • the device identifier for the corresponding wireless power receiver may be a combination of manufacturer information, basic device identification information and extended device identification information.
  • FIG. 11 illustrates a message format of a configuration packet and a power control suspend packet according to an electromagnetic induction wireless power transmission procedure according to an embodiment.
  • a message format of a configuration packet may have a length of 5 bytes, and includes a power class field, a maximum power field, and a power control field. , A count field, a window size field, a window offset field, and the like.
  • the power class assigned to the wireless power receiver may be recorded in the power class field.
  • the strength value of the maximum power that can be provided by the rectifier output of the wireless power receiver may be recorded.
  • the maximum power amount Pmax desired to be provided at the rectifier output of the wireless power receiver may be calculated as (b / 2) * 10 a .
  • the power control field may be used to indicate according to which algorithm the power control in the wireless power transmitter should be made. For example, if the power control field value is 0, this means that the power control algorithm is defined in the standard, and if the power control field value is 1, it may mean that power control is performed according to an algorithm defined by the manufacturer.
  • the count field may be used to record the number of option configuration packets to be transmitted by the wireless power receiver in the identification and configuration steps.
  • the window size field may be used to record the window size for calculating the average received power.
  • the window size may be a positive integer value greater than 0 and having a unit of 4 ms.
  • the window offset field may record information for identifying the time from the end of the average received power calculation window to the start of the transmission of the next received power packet.
  • the window offset may be a positive integer value greater than 0 and having a unit of 4 ms.
  • a message format of a power control hold packet may be configured to include a power control hold time T_delay.
  • a plurality of power control pending packets may be sent during the identification and configuration phase. For example, up to seven power control pending packets may be transmitted.
  • the power control hold time T_delay may have a value between a predefined power control hold minimum time T_min: 5 ms and a power control hold maximum time T_max: 205 ms.
  • the apparatus for transmitting power wirelessly may perform power control by using the power control holding time of the last power control holding packet received in the identification and configuration step.
  • the wireless power transmitter may use the T_min value as the T_delay value when the power control pending packet is not received in the identification and configuration steps.
  • the power control holding time may refer to a time during which the wireless power transmitter waits without performing power control after receiving the most recent control error packet and before performing the actual power control.
  • FIG. 12 is a diagram for describing a type of a packet that can be transmitted in a power transmission step and a message format thereof by a wireless power receiver according to an electromagnetic induction wireless power transmission procedure according to one embodiment.
  • a packet transmittable by a wireless power receiver in a power transmission step includes a control error packet, an end power transfer packet, a received power packet, and a charging state. It may include a packet (Charge Status Packet), a packet defined by the manufacturer.
  • Reference numeral 1201 shows a message format of a control error packet composed of a control error value of 1 byte.
  • the control error value may be an integer value in the range of -128 to +127. If the control error value is negative, the power output of the wireless power transmitter may be lowered. If the control error value is negative, the power output of the wireless power transmitter may increase.
  • Reference numeral 1202 shows a message format of an End Power Transfer Packet composed of one byte of an End Power Transfer Code.
  • Reference numeral 1203 shows a message format of a received power packet composed of a received power value of 1 byte.
  • the received power value may correspond to the average rectifier received power value calculated during the predetermined period.
  • the actual received power amount P received may be calculated based on a maximum power and a power class included in the configuration packet 1001. For example, the actual received power amount may be calculated by (received power value / 128) * (maximum power / 2) * (10 power rating ).
  • Reference numeral 1204 shows a message format of a charge status packet composed of a charge status value of 1 byte.
  • the charge state value may indicate a battery charge of the wireless power receiver.
  • the charge state value 0 may mean a fully discharged state
  • the charge state value 50 may indicate a 50% charge state
  • the charge state value 100 may mean a full state. If the wireless power receiver does not include the rechargeable battery or cannot provide the charging status information, the charging status value may be set to OxFF.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an arrangement of a plurality of coils and a distance from a shielding material, according to an exemplary embodiment.
  • the wireless power transmitter or the wireless power receiver may include a plurality of coils.
  • the plurality of coils may be three.
  • at least one of the plurality of coils may be overlapped.
  • the first coil 1310 and the second coil 1320 are disposed in the first layer side by side at a predetermined interval on the shielding material 1340, and the third coil 1330 is formed of the first coil 1310 and the first coil.
  • the two coils 1320 may be disposed to overlap the second layer.
  • the first coil 1310, the second coil 1320, and the third coil 1330 may be manufactured according to the specifications of the coils defined by the WPC or the PMA when the coils are disposed in the wireless power transmitter. It may be the same within a range of possible.
  • the coil of the wireless power transmitter may have a standard as shown in Table 1 below.
  • Table 1 is a specification for the coil of the wireless power transmitter of the A13 type defined in the WPC, the first coil 1310, the second coil 1320 and the third coil 1330 are defined in Table 1 It can be made of outer length, inner length, outer width, inner width, thickness and number of turns. Of course, the first coil 1310, the second coil 1320, and the third coil 1330 may have the same physical characteristics within an error range by the same manufacturing process.
  • each of the first coil 1310 and the second coil 1320 is disposed in contact with the shielding material, but the third coil 1330 may be spaced apart from the shielding material by a predetermined height.
  • the centrally located third coil 1330 is located farther from the shield than the first coil 1310 and the second coil 1320 so that the measured inductance is different from that of the first coil 1310 and the second coil 1320.
  • the length of the conductive wire constituting the third coil 1330 may be slightly longer than that of the first coil 1310 and the second coil 1320, so that the inductance may be adjusted in the same manner.
  • the length of the conductive wire constituting the third coil 1330 is slightly longer than that of the first coil 1210 and the second coil 1320, so that the third coil 1330 may be the first coil 1330. And despite being located farther from the shield than the second coil 1320, the inductance of the three coils may be equal to 12.5 uH. In one embodiment, the same inductance of the coil means that it has an error range within ⁇ 0.5 uH.
  • the overlapping coils may have a smaller inductance measured as the distance from the shield is farther away, and the length of the overlapped coil may be longer to increase the inductance as the distance from the shield is farther away.
  • an adhesive (not shown) may be disposed between the first coil 1310, the second coil 1320, or the third coil 1330 and the shielding material.
  • the plurality of coils of the wireless power transmission and reception apparatus have a problem of being separated from the external shock from a fixed position.
  • FIG. 14 is a view for explaining a configuration in which one or more coils and a shielding material are integrated according to another embodiment.
  • a wireless power transmitter or a wireless power receiver may include a plurality of coils.
  • the plurality of coils may be three.
  • at least one of the plurality of coils may overlap each other in order to perform uniform power transmission or power reception in a charging region of a constant size.
  • the first coil 1410, the second coil 1420, and the third coil 1430 may be manufactured with the outer length, inner length, outer width, inner width, thickness, and number of turns defined in Table 1. have.
  • the first coil 1410 and the second coil 1420 are arranged side by side at a second interval (a2) of the shielding material 1440, and the third coil 1430 is a shielding material 1440, the first coil 1410 and the second coil 1420 may be disposed to overlap the third layer (a3).
  • the first to third coils 1410 to 1430 may be all disposed in the same direction, and any one coil may be disposed in the other direction.
  • the first coil 1410 and the second coil 1420 are disposed in the same direction
  • the third coil 1430 is 90 degrees of the first coil 1410 or the second coil 1420. Can be arranged in a direction.
  • the third coil 1430 may be fixed to the first coil 1410, the second coil 1420, or the shield 1440 by an adhesive (not shown).
  • the wireless power transmitter or the wireless power receiver may include a shield 1440 integrated with one or more coils.
  • Shielding material 1440 is a group consisting of Fe, Ni, Co, Mn, Al, Zn, Cu, Ba, Ti, Sn, Sr, P, B, N, C, W, Cr, Bi, Li, Y, Cd It may include an alloy or ferrite consisting of one or a combination of two or more elements selected from.
  • the shielding material 1440 may be an area larger than an area where a plurality of coils are disposed.
  • the shielding member 1440 may be disposed in an area larger than the area in which the first coil 1410 and the second coil 1420 are disposed. More specifically, as illustrated in FIG. 14, the shielding member 1440 may be extended to the first interval b1 from the longitudinal outer side of the first coil 1410 or the second coil 1420.
  • the shielding material 1440 may extend from the horizontal outer side of the first coil 1410 or the second coil 1420 to the second interval b2.
  • the first interval b1 and the second interval b2 may have the same length and may be different.
  • the first interval b1 or the second interval b2 may be 1 mm to 1.5 mm.
  • the shielding member 1440 disposed larger than the first coil 1410 or the second coil 1420 may guide the magnetic field generated by the first coil 1410 or the second coil 1420 in the charging direction.
  • the shielding member 1440 disposed larger than the first coil 1410 or the second coil 1420 may guide the magnetic field received by the first coil 1410 or the second coil 1420 in the charging direction. Therefore, the first interval b1 or the second interval b2 is not limited to the length, as long as it is long enough to guide the magnetic field of the coil.
  • the shielding material 1440 and one or more coils may be integrated.
  • a shielding member 1440 may be disposed in the first layer a1.
  • a shielding material 1440, a first coil 1410, and a second coil 1420 may be disposed.
  • the third coil 1430 may be disposed on the third layer a3.
  • the shielding member 1440 may include first to sixth regions 1441 to 1446.
  • the first region 1441 may be disposed on the second layer a2 and disposed outside the first coil 1410.
  • the second region 1442 may be disposed in the second layer a2 and disposed inside the first coil 1410.
  • the third region 1443 may be disposed in the second layer a2 and disposed between the outside of the first coil 1410 and the outside of the second coil 1420.
  • the fourth region 1444 may be disposed in the second layer a2 and disposed inside the second coil 1420.
  • the fifth region 1445 may be disposed on the second layer a2 and disposed outside the second coil 1420.
  • the sixth region 1446 may be located on the first layer a1. That is, the sixth region 1446 may include all of the first layer a1 in which only the shielding material 1440 is disposed.
  • the first coil 1410 or the second coil 1420 may be fixed without an adhesive by the first to fifth regions 1441 to 1445 of the shielding member 1440.
  • the first coil 1410 or the second coil 1420 may be protected from external shock by the first to fifth regions 1441 to 1445 of the shielding member 1440.
  • heat resistance of the first coil 1410 or the second coil 1420 may be improved by the first to fifth regions 1441 to 1445 of the shielding material.
  • the first to fifth regions 1441 to 1445 of the shielding member 1440 may guide the magnetic field transmitted and received by the first coil 1410 or the second coil 1420 in the charging direction.
  • the third coil 1430 may be in contact with the first to fifth regions 1441 to 1445 of the shielding member 1440, thereby increasing the inductance of the third coil 1430. That is, the third coil 1430 may be in contact with the first to fifth regions 1441 to 1445 of the shielding material 1440, so that the third coil 1430 may be adjusted in the same manner as the inductances of the first coil 1410 and the second coil 1420. have.
  • the third coil 1430 when the third coil 1430 is disposed in the 90-degree direction of the first coil 1410 or the second coil 1420, the area in which the third coil 1430 comes into contact with the shielding member 1440 is widened. The inductance of the third coil 1430 may be further increased.
  • FIG. 15 is a view for explaining a method of manufacturing the integrated one or more coils and the shielding material according to another embodiment of FIG. 14.
  • 15A to 15E are process flowcharts illustrating a method of manufacturing the integrated one or more coils and the shielding material, which is another embodiment.
  • a method of manufacturing one or more coils and a shielding material may include disposing a first coil 1510 and a second coil 1520 in a lower die 1550.
  • Lower mold 1550 may include a side and a bottom surface. The bottom surface may be a grooveless and flat surface.
  • the first coil 1510 and the second coil 1520 may be disposed on the bottom surface of the lower mold 1550.
  • a method of manufacturing the integrated one or more coils and shields may include (b) arranging the upper mold 1560 on the lower mold 1550 to generate a cavity 1580.
  • the cavity 1580 may be an inner space in which a shield of a casting liquid or powder state is filled.
  • the cavity 1570 may include first to sixth regions 1581 to 1586.
  • the first region 1581 of the cavity may be a space between the side surface of the lower die 1550 and the outside of the first coil 1510.
  • the second region 1582 of the cavity may be a space inside the first coil 1510.
  • the third region 1583 of the cavity may be a space between the outside of the first coil 1510 and the outside of the second coil 1520.
  • the fourth region 1584 of the cavity may be a space inside the second coil 1520.
  • the fifth region 1585 of the cavity may be a space between the outer side of the second coil 1520 and the side surface of the lower die 1550.
  • the sixth region 1586 of the cavity may be an upper space of the first coil 1510 and the second coil 1520. That is, the sixth region 1586 of the cavity may be a space of a layer in which the first coil 1510 and the second coil 1520 are not disposed.
  • the gate 1570 may be a passage for injecting a shield in a liquid or powder state as a casting into the cavity 1580.
  • the gate 1570 may be one or plural.
  • the gate 1570 may be integrally disposed in the upper mold 1560, and may be connected through a hole (not shown) disposed in the upper mold 1560.
  • the gate 1570 may be included in the lower mold 1550. That is, the gate may be integrally disposed in the lower die, and may be connected through a hole disposed in the lower die (not shown).
  • the gates 1570 may be disposed to correspond to the first to fifth regions 1581 to 1585 of the cavity.
  • a method of manufacturing one or more coils and shields may include filling (c) a cavity 1580 by injecting a shield 1540 in a liquid or powder state as a casting into one or more gates 1570.
  • a molding process such as transfer molding or injection molding may be used to integrally form one or more coils and the shielding material.
  • a method of manufacturing one or more coils and shields may include curing (not shown) the injected shield 1540.
  • a method of manufacturing one or more coils and shields may include removing (d) the lower mold 1550 and the upper mold 1560 when the shield 1540 is cured.
  • the shield and one or more coils may be integrated.
  • the first to sixth regions 1541 to 1546 of the shielding material may correspond to the first to sixth regions 1581 to 1586 of the cavity in FIG. 15B.
  • the shielding material 1540 may generate an embossed or intaglio burr (not shown) corresponding to the gate 1570 into which the casting is injected after the lower mold 1550 and the upper mold 1560 are removed. If an embossed burr is produced, the step of cutting the embossed burr may be added.
  • a method of manufacturing one or more coils and a shielding material may include disposing the third coil 1530 on the upper surface of the shielding material 1540, the first coil 1510, and the second coil 1520. e).
  • the third coil 1530 may be fixed to the first coil 1510, the second coil 1520, or the shielding member 1540 by an adhesive (not shown).
  • the outer, inner and lower surfaces of the first coils 1410 and 1510 and the second coils 1420 and 1520 contact the shielding materials 1440 and 1540.
  • an outer portion of the third coils 1430 and 1530 contacts the shielding materials 1440 and 1540. That is, the first coils 1410 and 1510, the second coils 1420 and 1520, and the third coils 1430 and 1530 are integrally formed with the shielding materials 1440 and 1540.
  • 16 is a view for explaining a configuration in which one or more coils and a shielding material are integrated according to another embodiment.
  • a wireless power transmitter or a wireless power receiver may include a plurality of coils.
  • the plurality of coils may be three.
  • at least one of the plurality of coils may overlap each other in order to perform uniform power transmission or power reception in a charging region of a constant size.
  • the first coil 1610, the second coil 1620 and the third coil 1630 may be manufactured with the outer length, the inner length, the outer width, the inner width, the thickness and the number of turns defined in Table 1. have.
  • the first coil 1610 and the second coil 1620 are arranged in the second layer a5 of the shielding member 1640 side by side at a predetermined interval, and the third coil 1630 is the third layer of the shielding member 1640.
  • the first coil 1610 and the second coil 1620 may be overlapped with each other and disposed in (a6).
  • the first to third coils 1610 to 1630 may be all disposed in the same direction, and any one coil may be disposed in the other direction.
  • the first coils to the third coils 1610 to 1630 are arranged in the same direction.
  • the third coil 1630 may be fixed to the first coil 1610, the second coil 1620, or the shield 1640 by an adhesive (not shown).
  • the wireless power transmitter or the wireless power receiver may include a shield 1640 integrated with one or more coils.
  • Shielding material 1440 is a group consisting of Fe, Ni, Co, Mn, Al, Zn, Cu, Ba, Ti, Sn, Sr, P, B, N, C, W, Cr, Bi, Li, Y, Cd It may include an alloy or ferrite consisting of one or a combination of two or more elements selected from.
  • the shield 1640 may be an area larger than an area where a plurality of coils are disposed.
  • the shielding member 1640 may be disposed in an area larger than an area in which the first coil 1610 and the second coil 1620 are disposed. More specifically, as illustrated in FIG. 16, the shielding member 1640 may be extended to the first interval b3 at the longitudinal outer side of the first coil 1610 or the second coil 1620.
  • the shielding member 1640 may extend from the horizontal outer side of the first coil 1610 or the second coil 1620 at a second interval b4.
  • the first interval b3 and the second interval b4 may have the same length and may be different.
  • the first interval b3 or the second interval b4 may be 1 mm to 1.5 mm.
  • the shielding member 1640 disposed larger than the first coil 1610 or the second coil 1620 may guide the magnetic field generated by the first coil 1610 or the second coil 1620 in the charging direction.
  • the shielding member 1640 disposed larger than the first coil 1610 or the second coil 1620 may guide the magnetic field received by the first coil 1610 or the second coil 1620 in the charging direction. Therefore, the first interval b3 or the second interval b4 may be a length enough to guide the magnetic field of the coil, and thus is not limited thereto.
  • the shielding member 1640 and one or more coils may be integrated.
  • the shielding member 1640 may be disposed in the first layer a4.
  • the shielding member 1640, the first coil 1610, and the second coil 1620 may be disposed.
  • the shield 1640 and a third coil 1630 may be disposed.
  • the shield 1640 may include first to seventh regions 1641 to 1647.
  • the first region 1641 may be disposed on the second layer a5 and disposed outside the first coil 1610.
  • the second region 1644 may be disposed on the second layer a2 and disposed inside the first coil 1610.
  • the third region 1643 may be disposed in the second layer a5 and disposed between the outside of the first coil 1610 and the outside of the second coil 1620.
  • the fourth region 1644 may be disposed on the second layer a5 and disposed inside the second coil 1620.
  • the fifth region 1645 may be disposed on the second layer a5 and disposed outside the second coil 1620.
  • the sixth region 1646 may be located in the first layer a4. That is, the sixth region 1646 may include all of the first layer a4 in which only the shielding member 1640 is disposed.
  • the seventh region 1647 may be disposed in the third layer a6 and disposed inside the third coil 1630. That is, the seventh region 1647 may extend from the third region 1643 and be disposed to the inner side of the third coil 1630.
  • the first coil 1610 or the second coil 1620 may be fixed without an adhesive by the first to fifth regions 1641 to 1645 of the shielding member 1640.
  • the third coil 1630 may increase the fixing force by the seventh region 1647 of the shielding material disposed therein.
  • the first coil 1610 or the second coil 1620 may be protected from external shock by the first to fifth regions 1641 to 1645 of the shielding member 1640.
  • the first coil 1610 or the second coil 1620 may have improved heat resistance by the first to fifth regions 1641 to 1645 of the shielding member 1640.
  • the third coil 1630 may have improved heat resistance by the seventh region 1647 of the shielding material.
  • the first to seventh regions 1641 to 1647 of the shielding member 1640 may guide the magnetic field transmitted and received by the first coil 1610 or the second coil 1620 in the charging direction.
  • the seventh region 1647 of the shielding material may guide the magnetic field transmitted and received by the third coil 1630 in the charging direction.
  • the third coil 1630 may be in contact with the seventh region 1647 of the shielding material, so that the inductance of the third coil 1630 may be improved. That is, the third coil 1630 is in contact with the seventh region 1647 of the shielding material and can be adjusted in the same manner as the inductances of the first coil 1610 and the second coil 1620.
  • FIG. 17 is a view for explaining a method of manufacturing the integrated one or more coils and the shielding material according to another embodiment of FIG. 16.
  • 17A to 17E are process flowcharts illustrating a method of manufacturing the integrated one or more coils and the shielding material, which is another embodiment.
  • a method of manufacturing an integrated one or more coils and shields includes disposing a first coil 1710 and a second coil 1720 in a lower die 1750.
  • Lower mold 1750 may include side and bottom surfaces.
  • the first coil 1510 and the second coil 1520 may be disposed on the bottom surface of the lower mold 1550.
  • the bottom surface may include the grooves 1751.
  • the groove 1751 may be disposed between the outside of the first coil 1710 and the outside of the second coil 1720.
  • the groove 1175 may have a shape corresponding to the shape of the inner side of the third coil 1730.
  • the depth of the groove 1741 may be equal to the thickness of the third coil 1730.
  • a method of manufacturing one or more coils and shields may include (b) arranging an upper mold 1760 on a lower mold 1750 to generate a cavity 1780.
  • the cavity 1780 may be an inner space in which a shield of a casting liquid or powder state is filled.
  • the cavity 1770 may include first to seventh regions 1781 to 1787.
  • the first region 1781 of the cavity may be a space between the side of the lower die 1750 and the outside of the first coil 1710.
  • the second region 1742 of the cavity may be a space inside the first coil 1710.
  • the third region 1783 of the cavity may be a space between the outside of the first coil 1710 and the outside of the second coil 1720.
  • the fourth region 1784 of the cavity may be a space inside the second coil 1720.
  • the fifth region 1785 of the cavity may be a space between the outside of the second coil 1720 and the side surface of the lower die 1750.
  • the sixth region 1868 of the cavity may be an upper space of the first coil 1710 and the second coil 1720. That is, the sixth region 1868 of the cavity may be a space of a layer in which the first coil 1710 and the second coil 1720 are not disposed.
  • the seventh region 1787 of the cavity may be a space disposed by the lower groove 1175. That is, the seventh region 1787 of the cavity may be a space extending from the third region 1731 of the cavity.
  • the gate 1770 may be a passage for injecting a shield in a liquid or powder state as a casting into the cavity 1780.
  • the gate 1770 may be integrally disposed in the prize die 1760, and may be connected through a hole (not shown) disposed in the prize die 1760.
  • the gate 1770 has been described as being included in the upper mold 1760 in another embodiment, the gate 1770 may be included in the lower mold 1750. That is, the gate may be integrally disposed in the lower die, and may be connected through a hole disposed in the lower die (not shown).
  • the gates 1770 may be disposed corresponding to the first to fifth regions 1781 to 1785 of the cavity.
  • a method of manufacturing one or more coils and shields may include filling (c) the cavity 1780 by injecting a shield material 1740 in a liquid or powder state as a casting into the one or more gates 1770. can do. That is, a molding process such as transfer molding or injection molding may be used to integrally form one or more coils and the shielding material.
  • a method of manufacturing one or more coils and shields may include curing the injected shield 1740 (not shown).
  • a method of manufacturing one or more coils and shields may include removing (d) the lower die 1750 and the upper die 1760 when the shield 1740 is cured.
  • the shield and one or more coils may be integrated.
  • the first to seventh regions 1741 to 1747 of the shielding material may correspond to the first to seventh regions 1781 to 1787 of the cavity in FIG. 17B.
  • the shielding member 1740 may generate an embossed or intaglio burr (not shown) corresponding to the gate 1770 into which the casting is introduced. If an embossed burr is produced, the step of cutting the embossed burr may be added.
  • a method of manufacturing one or more coils and a shielding material includes a step (e) in which a third coil 1730 is disposed on the upper surfaces of the first coil 1710 and the second coil 1720. can do.
  • the third coil 1730 may be fixed to the first coil 1710, the second coil 1720, or the shielding member 1740 by an adhesive (not shown).
  • An inner side of the third coil 1730 may be fixedly integrated with the seventh region 1747 of the shielding material.
  • the outer, inner and lower surfaces of the first coils 1610 and 1710 and the second coils 1620 and 1720 contact the shielding members 1640 and 1740.
  • the inner and outer portions of the third coils 1630 and 1730 contact the shielding members 1640 and 1740. That is, the first coils 1610 and 1710, the second coils 1620 and 1720, and the third coils 1630 and 1730 are integrally formed with the shielding materials 1640 and 1740.
  • FIG. 18 is a view for explaining a configuration in which a plurality of coils and a shielding material are integrated according to still another embodiment.
  • a wireless power transmitter or a wireless power receiver may include a plurality of coils.
  • the plurality of coils may be three.
  • at least one of the plurality of coils may overlap each other in order to perform uniform power transmission or power reception in a charging region of a constant size.
  • the first coil 1810, the second coil 1820, and the third coil 1830 may be manufactured with the outer length, inner length, outer width, inner width, thickness, and number of turns defined in Table 1. have.
  • the first coil 1810 and the second coil 1820 are arranged in the second layer a8 of the shielding material 1840 side by side at a predetermined interval, and the third coil 1830 is the third layer of the shielding material 1840.
  • the first coil 1810 and the second coil 1820 may be overlapped with each other and disposed in (a9).
  • the first to third coils 1810 to 1830 may all be arranged in the same direction, and any one coil may be arranged in the other direction. For example, as shown in FIG. 18, the first to third coils 1810 to 1830 are arranged in the same direction.
  • the wireless power transmitter or the wireless power receiver may include a shield 1640 integrated with one or more coils.
  • Shielding material 1440 is a group consisting of Fe, Ni, Co, Mn, Al, Zn, Cu, Ba, Ti, Sn, Sr, P, B, N, C, W, Cr, Bi, Li, Y, Cd It may include an alloy or ferrite consisting of one or a combination of two or more elements selected from.
  • the shield 1840 may be an area larger than an area where a plurality of coils are disposed.
  • the shielding material 1840 may be disposed in an area larger than an area in which the first coil 1810 and the second coil 1820 are disposed.
  • the shielding member 1840 may be extended to the first interval b5 from the longitudinal outer side of the first coil 1810 or the second coil 1820.
  • the shielding member 1840 may extend from the horizontal outer side of the first coil 1810 or the second coil 1820 to the second interval b6.
  • the first interval b5 and the second interval b6 may have the same length and may be different.
  • the first interval b5 or the second interval b6 may be 1 mm to 1.5 mm.
  • the shielding member 1840 disposed larger than the first coil 1810 or the second coil 1820 may guide the magnetic field generated by the first coil 1810 or the second coil 1820 in the charging direction.
  • the shielding member 1840 disposed larger than the first coil 1810 or the second coil 1820 may guide the magnetic field received by the first coil 1810 or the second coil 1820 in the charging direction. Therefore, the first interval b5 or the second interval b6 may be a length sufficient to guide the magnetic field of the coil, and thus is not limited to the above length.
  • the shielding member 1840 and the plurality of coils may be integrated.
  • a shielding member 1840 may be disposed in the first layer a7.
  • a shielding material 1840, a first coil 1810, and a second coil 1820 may be disposed.
  • a shielding material 1840 and a third coil 1830 may be disposed.
  • the shielding member 1840 may include first to ninth regions 1841 to 1849. The first region 1841 may be disposed on the second layer a8 and disposed outside the first coil 1810.
  • the second region 1842 may be disposed in the second layer a8 and disposed inside the first coil 1810.
  • the third region 1843 may be disposed in the second layer a8 and disposed between the outside of the first coil 1810 and the outside of the second coil 1820.
  • the fourth region 1804 may be disposed in the second layer a8 and disposed inside the second coil 1820.
  • the fifth region 1845 may be disposed in the second layer a8 and disposed outside the second coil 1820.
  • the sixth region 1846 may be located in the first layer a7. That is, the sixth region 1846 may include the entirety of the first layer a7 in which only the shielding material 1840 is disposed.
  • the seventh region 1847 may be disposed on the third layer a9 and disposed inside the third coil 1830.
  • the seventh region 1847 may extend from the third region 1843 and be disposed to the inner side of the third coil 1830.
  • the eighth region 1848 may be disposed on the third layer a9 and disposed outside the third coil 1830. That is, the eighth region 1848 may extend from the second region 1842 disposed inside the first coil 1810 and be disposed outside the first coil 1830.
  • the ninth region 1849 may be disposed in the third layer a9 and disposed outside the third coil 1830. That is, the ninth region 1849 may extend from the fourth region 1834 disposed inside the second coil 1820 and may be disposed outside the first coil 1830.
  • the first to third coils 1810 to 1830 may be fixed without adhesive by the first to ninth regions 1841 to 1849 of the shielding material.
  • the first to third coils 1810 to 1830 may be protected from external shock by the first to ninth regions 1841 to 1849 of the shielding material.
  • the first to third coils 1810 to 1830 may have improved heat resistance by the first to fifth regions 1841 to 1849 of the shielding material.
  • the first to ninth regions 1841 to 1849 of the shielding material may guide the magnetic field transmitted and received by the first to third coils 1810 to 1830 in the charging direction.
  • the third coil 1630 may be in contact with the seventh to ninth regions 1847 to 1849 of the shielding material, so that the inductance of the third coil 1830 may be improved. That is, the third coil 1830 may be in contact with the seventh to ninth regions 1847 to 1849 of the shielding material, so that the third coil 1830 may be adjusted in the same manner as the inductance of the first coil 1810 and the second coil 1820.
  • FIG. 19 is a view for explaining a method of manufacturing the integrated one or more coils and the shielding material according to another embodiment according to FIG. 18.
  • 19A to 19E are process flow diagrams illustrating a method of manufacturing an integrated one or more coils and shields, which is another embodiment.
  • a method of manufacturing one or more coils and a shielding material may include disposing a first coil to a third coil 1910 to 1930 in a lower mold 1950.
  • the lower die 1950 may include side and bottom surfaces.
  • the bottom surface may include the groove 1951.
  • the groove 1951 has a diameter of the sum of the inner length c1 of the first coil 1910, the inner length c2 of the second coil 1920, and the length d1 between the outer sides of the third coil 1930.
  • the depth e1 of the groove may be equal to the thickness of the third coil 1930.
  • the third coil 1930 may be disposed in the groove 1951.
  • the first coil 1910 may be disposed to overlap the bottom surface of the lower mold 1950 and the third coil 1930.
  • the second coil 1920 may be disposed to overlap the bottom surface of the lower die 1950 and the third coil 1930.
  • the method of manufacturing the integrated one or more coils and the shield may include the step (b) of placing the upper mold 1960 on the lower mold 1950 to generate the cavity 1980.
  • the cavity 1980 may be an interior space filled with a casting liquid or powder shield.
  • the cavity 1970 may include first to ninth regions 1981 to 1989.
  • the first region 1981 of the cavity may be a space between the side of the lower die 1950 and the outside of the first coil 1910.
  • the second region 1982 of the cavity may be a space inside the first coil 1910.
  • the third region 1983 of the cavity may be a space between the outside of the first coil 1910 and the outside of the second coil 1920.
  • the fourth region 1984 of the cavity may be a space inside the second coil 1920.
  • the fifth region 1985 of the cavity may be a space between the outer side of the second coil 1920 and the side of the lower die 1950.
  • the sixth region 1986 of the cavity may be an upper space of the first coil 1910 and the second coil 1920.
  • the sixth region 1986 of the cavity may be a space of a layer in which the first coils to the third coils 1910 to 1930 are not disposed.
  • the seventh region 1987 of the cavity may be located in the lower groove 1951 and may be a space inside the third coil 1930.
  • the gate 1970 may be a passage for injecting a shield in a liquid or powder state as a casting into the cavity 1980.
  • the gate 1970 may be one or plural.
  • the gate 1970 may be integrally disposed in the prize die 1960, and may be connected through a hole (not shown) disposed in the prize die 1960.
  • the gate 1970 is described as being included in the upper mold 1960 in another embodiment, the gate 1970 may be included in the lower mold 1950. That is, the gate may be integrally disposed in the lower die, and may be connected through a hole disposed in the lower die (not shown).
  • the gates 1970 may be disposed to correspond to the first to fifth regions 1981 to 1985 of the cavity.
  • a method of manufacturing one or more coils and shields includes filling the cavity 1980 by injecting a shield material 1940 in a liquid or powder state as a casting into the one or more gates 1970. can do. That is, a molding process such as transfer molding or injection molding may be used to integrally form one or more coils and the shielding material.
  • a method of manufacturing one or more coils and shields may include curing the injected shield 1940.
  • the method of manufacturing the integrated one or more coils and the shield may include removing (d) the lower mold 1950 and the upper mold 1960 when the shield 1940 is cured.
  • the shield and one or more coils may be integrated.
  • the first to ninth regions 1941 to 1949 of the shielding material may correspond to the first to ninth regions 1981 to 1989 of the cavity in FIG. 19B.
  • the shield 1940 may have an embossed or intaglio burr (not shown) corresponding to the gate 1970 into which the casting is injected after removing the lower mold 1950 and the upper mold 1960. If an embossed burr is produced, the step of cutting the embossed burr may be added.
  • the outer, inner and lower surfaces of the first coils 1810 and 1910 and the second coils 1820 and 1920 contact the shielding materials 1840 and 1940.
  • inner and outer portions of the third coils 1830 and 1930 are in contact with the shielding members 1840 and 1940. That is, the first coils 1810 and 1910, the second coils 1820 and 1920, and the third coils 1830 and 1930 are integrally formed with the shielding materials 1840 and 1940.
  • 20 is a view illustrating a shielding integrated wireless charging coil and a method of manufacturing the same according to an embodiment.
  • one or more coils of a plurality of coils may be integrated with the shielding material by a manufacturing method thereof.
  • the first coil 2010 and the second coil 2020 may be integrally formed with the shielding material 2040.
  • an embossed burr may be generated corresponding to the gate into which the casting is injected.
  • a separate step for cutting the embossed burr must be added.
  • the burr cutout of the burr of the embossed burr still remains, and thus there is a limit in obtaining perfect adhesiveness when mounting a wiring board or the like.
  • the shield-integrated wireless charging coil is gated on the upper or lower mold upper or lower surface such that a burr cutout is formed on the upper surface (ie, opposite to the mounting surface) of the shielding material when the shielding integrated wireless charging coil is mounted on a wiring board or the like. Can be formed.
  • the bur cut portion 2041 may be disposed on an upper surface of the shielding material 2040.
  • the adhesiveness can be further improved when the wiring board or the like is mounted.
  • 21 is a view for explaining a shielding-integrated wireless charging coil and a manufacturing method thereof according to another embodiment.
  • one or more coils of a plurality of coils may be integrated with the shielding material by a method of manufacturing the same.
  • the first coil 2110 and the second coil 2120 may be integrally formed with the shielding material 2140.
  • an embossed burr may be generated corresponding to the gate into which the casting is injected.
  • a separate step for cutting the embossed burr must be added.
  • the burr cutout of the burr of the embossed burr still remains, and thus there is a limit in obtaining perfect adhesiveness when mounting a wiring board or the like.
  • the shield-integrated wireless charging coil has an upper mold or lower mold outer wall such that a burr cutout is formed on the outer wall portion of the shield (ie, a surface perpendicular to the mounting surface) when the shielding integrated wireless charging coil is mounted on a wiring board or the like.
  • the gate can be formed in.
  • the shielding material-integrated wireless charging coil may include a shielding material 2140 including first to fourth outer wall parts 2140a to 2140b.
  • the first outer wall portion 2140a and the third outer wall portion 2140c of the shielding material may be disposed to correspond to both the first coil 2110 and the second coil 2120.
  • the second outer wall portion 2140b of the shielding material may be disposed corresponding to only the first coil 2110.
  • the fourth outer wall portion 2140d of the shielding material may be disposed corresponding to only the second coil 2110.
  • the bur cut portion 2141 may be disposed on the first outer wall portion 2140a or the third outer wall portion 2140c.
  • the adhesiveness may be further improved when the wiring board or the like is mounted.
  • 22 is a view for explaining a shielding-integrated wireless charging coil and a method of manufacturing the same according to another embodiment.
  • one or more coils of a plurality of coils may be integrated with the shielding material by a manufacturing method thereof.
  • the first coil 2210 and the second coil 2220 may be integrally formed with the shielding material 2240.
  • a shielding integrated wireless charging coil forms a gate at an outer wall of an upper mold or a lower mold to introduce a shielding material, which is a casting liquid or powder, from a side of the upper mold or the lower mold, thereby providing a coupling part ( Z1, Z2) may be formed.
  • the bonding portion refers to a portion where strength can be reduced due to factors such as fluidity, viscosity change, and injected time difference when injecting a shield material in a liquid or powder state. Therefore, there is a problem that cracks are likely to occur depending on the environment in which the coupling portion is formed, and a manufacturing method considering the formation of the coupling portion is required.
  • the shielding material injected through the gate is configured to match (path symmetrically) the path lengths that are split and re- met by a plurality of coils, upper molds or lower molds. However, they must be met while maintaining the same curing time and viscosity.
  • the shielding integrated wireless charging coil according to another embodiment may be disposed on an extension line of the normal line m at one point c of the coil end face toward the normal direction when the gate is formed on the outer wall of the upper mold or the lower mold. Can form.
  • disconnected the burr formed corresponding to the gate can be formed in the normal line direction on the extension line of the normal line m in one point c of a coil cross section.
  • the shielding integrated wireless charging coil may include a shielding material 2240 including first to fourth outer wall parts 2240a to 2240b.
  • the first outer wall portion 2240a and the third outer wall portion 2240c of the shielding material may be disposed to correspond to both the first coil 2210 and the second coil 2220.
  • the second outer wall portion 2240b of the shielding material may be disposed corresponding to only the first coil 2210.
  • the fourth outer wall portion 2240d of the shielding material may correspond to only the second coil 2210.
  • the bur cutting portion 2241 may be disposed on the second outer wall portion 2140b or the fourth outer wall portion 2140d in the normal line direction on an extension line of the normal line m at one point c of the coil cross section.
  • the shielding material of a liquid or powder state flows toward the normal m direction of a coil, and is classified through the part corresponding to a coil in a metal mold
  • the sorted shields are mixed with each other by moving to the opposite side of the gate while surrounding the coil. For this reason, the time until mixing with each other can be made as constant as possible, and since hardening advances in the state which is equal to each other, the intensity
  • 23 is a view for explaining a shielding-integrated wireless charging coil and a method of manufacturing the same according to another embodiment.
  • one or more coils of the plurality of coils may be integrated with the shielding material by a manufacturing method thereof.
  • the first coil 2310 and the second coil 2320 may be integrally formed with the shielding material 2240.
  • an integrated wireless charging coil may include a plurality of gates formed on an outer wall of an upper mold or a lower mold to introduce a shield material, which is a casting liquid or powder, from the side of the upper mold or the lower mold, thereby joining the shield.
  • the portions Z3, Z4, and Z5 may be formed.
  • the bonding portion refers to a portion where strength can be reduced due to factors such as fluidity, viscosity change, and injected time difference when injecting a shield material in a liquid or powder state. Therefore, there is a problem that cracks are likely to occur depending on the environment in which the coupling portion is formed, and a manufacturing method considering the formation of the coupling portion is required.
  • the shielding material injected through the gate is configured to match (path symmetrically) the path lengths that are split and re- met by a plurality of coils, upper molds or lower molds. However, they must be met while maintaining the same curing time and viscosity.
  • the shield-integrated wireless charging coil when the plurality of gates are formed in the outer wall of the upper mold or the lower mold, may extend along the extension lines of the normals m1 and m2 at one point c1 and c2 of each coil section. It can be formed so as to be arranged toward the direction of each normal.
  • disconnected the burr formed corresponding to the gate on the extension line of each normal line m1, m2 in one point c1, c2 of each coil end surface toward the direction of each normal line Can be formed. For example, referring to FIG.
  • the shielding material integrated wireless charging coil may include a shielding material 2340 including first to fourth outer wall parts 2340a to 2340b.
  • the first outer wall portion 2340a and the third outer wall portion 2340c of the shielding material may be disposed to correspond to both the first coil 2310 and the second coil 2320.
  • the second outer wall portion 2340b of the shielding material may correspond to only the first coil 2310.
  • the fourth outer wall portion 2340d of the shielding material may correspond to only the second coil 2310.
  • the first burr cutout portion 2341 is the first outer wall portion 2140a or the third outer wall portion 2140c on an extension line of the normal line m1 at one point c1 of the cross section of the first coil 2310 toward the normal line direction. ) May be disposed.
  • the second burr cutout portion 2342 is formed on the extension line of the normal line m2 at one point c2 of the cross section of the second coil 2320 toward the normal line direction, so that the first outer wall portion 2140a or the third outer wall portion ( 2140c).
  • the shielding material of a liquid or powder state flows toward the normal line (m1, m2) direction of each coil, and is classified through the part corresponding to each coil of a metal mold
  • the sorted shielding material mixes with each other by moving the opposite side to the gate while surrounding each coil. For this reason, the time until mixing with each other can be made as constant as possible, and since hardening advances in the state equal to each other, the intensity
  • 24 is a diagram for describing three drive circuits including a full-bridge inverter in a wireless power transmitter including a plurality of coils, according to an exemplary embodiment.
  • each of the three coils included in the wireless power transmitter has different inductances
  • three coils including a capacitor for generating the same resonant frequency as the three drive circuits 2510 connected to each coil are included.
  • LC resonant circuit 2520 is required.
  • the resonant frequency generated by the wireless power transmitter to perform power transmission cannot be different for each of the transmitting coils, and should be in accordance with the standard resonant frequency supported by the wireless power transmitter.
  • the resonant frequency generated by the LC resonant circuit 2520 may vary according to the inductance of the coil and the capacitance of the capacitor.
  • the resonant frequency (fr, resonant frequency) may be 100Khz, and the capacitance of the capacitor connected to the coil to generate the resonance frequency is 200nF, to use only one capacitor, all three coils are 12.5. uH must be satisfied. If the inductances of the three coils are different from each other, three capacitors having different capacitances are required to generate a resonance frequency of 100 kHz. In addition, three drive circuits 2510 including an inverter for applying an AC voltage in each LC resonant circuit 2520 are also required.
  • 25 is a diagram for describing a wireless power transmitter including a plurality of coils and a single drive circuit, according to an exemplary embodiment.
  • the wireless power transmitter may include only one drive circuit 2610, and one drive circuit 2610 and the wireless power receiver among the three coils.
  • the switch 2630 may be controlled to connect the coil of the wireless power transmitter with the coil having the highest power transmission efficiency.
  • the wireless power transmitter can reduce the area occupied by using only one drive circuit 2610, thereby miniaturizing the wireless power transmitter itself, and reducing raw material costs required for manufacturing. .
  • the wireless power transmitter may use the signal strength indicator in the ping step to calculate the power transfer efficiency between the three coils of the wireless power transmitter and the coil of the wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter may select a coil of the wireless power transmitter having a high coupling coefficient by calculating a coupling coefficient between the transmission and reception coils.
  • the wireless power transmitter may control the switch 2630 to calculate a factor (Q factor) to identify a coil of the wireless power transmitter having a high factor and to connect with the drive circuit 2610.
  • Q factor a factor
  • FIG. 26 is a diagram for describing a drive circuit including a full-bridge inverter according to an embodiment.
  • a power transmitter included in a wireless power transmitter may generate a specific operating frequency for power transmission.
  • the power transmission unit may include an inverter 2710, an input power supply 2720, and an LC resonant circuit 2730.
  • the inverter 2710 may convert a voltage signal from an input power source and transmit the converted voltage signal to the LC resonant circuit 2730.
  • inverter 2710 may be a full-bridge inverter or may be a half-bridge inverter.
  • the power transmitter may use a full bridge inverter for higher output than the output by the half bridge inverter.
  • the full bridge inverter may be applied to the LC resonant circuit 1280 by outputting a voltage twice as high as that of the half bridge inverter using four switches in the form of adding two more switches to the half bridge inverter.
  • FIG. 27 is a diagram illustrating a plurality of switches connecting one of a plurality of coils of a wireless power transmitter to a drive circuit according to an exemplary embodiment.
  • the power transmitter includes a drive circuit 2810 for converting an input voltage, a switch 2820 for connecting the drive circuit 2810 and an LC resonant circuit, a plurality of transmission coils 2830, and a plurality of wireless power transmitters.
  • One capacitor 2840 connected in series with the coil of the control unit 2850 may include a control unit 2850 for controlling the opening and closing of the switch.
  • the controller 2850 identifies a coil of the wireless power receiver and a coil of the wireless power transmitter having the highest power transmission efficiency among the plurality of coils 2830 of the wireless power transmitter, and drives the coil of the identified wireless power transmitter in the drive circuit 2810.
  • the control according to the embodiment described above can be performed as a program for execution on a computer, can be stored in a computer-readable recording medium, and a computer-readable recording medium. Examples include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage, and the like, and may also be implemented in the form of a carrier wave (for example, 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.

Landscapes

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Abstract

본 발명은 무선 전력 송수신 장치 및 그의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기는, 교류 전력을 송신하는 복수개의 코일; 상기 복수개의 코일에 대응되는 복수개의 공진 회로; 상기 복수개의 공진 회로에 연결되는 하나의 드라이브 회로; 상기 복수개의 공진 코일과 상기 하나의 드라이브 회로를 연결하는 복수개의 스위치; 및 상기 복수개의 코일 중 하나 이상의 코일과 일체화된 차폐재를 포함할 수 있다.

Description

무선 전력 송수신 장치의 무선 충전 코일 및 그의 제조 방법.
본 발명은 무선 전력 송수신 장치의 무선 충전 코일 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
휴대폰, 노트북과 같은 휴대용 단말은 전력을 저장하는 배터리와 배터리의 충전 및 방전을 위한 회로를 포함한다. 이러한 단말의 배터리가 충전되려면, 외부의 충전기로부터 전력을 공급받아야 한다.
일반적으로 배터리에 전력을 충전시키기 위한 충전장치와 배터리 간의 전기적 연결방식의 일 예로, 상용전원을 공급받아 배터리에 대응하는 전압 및 전류로 변환하여 해당 배터리의 단자를 통해 배터리로 전기에너지를 공급하는 단자공급방식을 들 수 있다. 이러한 단자공급방식은 물리적인 케이블(cable) 또는 전선의 사용이 동반된다. 따라서 단자공급방식의 장비들을 많이 취급하는 경우, 많은 케이블들이 상당한 작업 공간을 차지하고 정리가 곤란하며 외관상으로도 좋지 않다. 또한 단자공급방식은 단자들간의 서로 다른 전위차로 인한 순간방전현상, 이물질에 의한 소손 및 화재 발생, 자연방전, 배터리의 수명 및 성능 저하 등의 문제점을 야기할 수 있다.
최근 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 무선으로 전력을 전송하는 방식을 이용한 충전시스템(이하 "무선 충전 시스템"이라 칭함.)과 제어방법들이 제시되고 있다. 또한, 무선 충전 시스템이 과거에는 일부 휴대용 단말에 기본 장착되지 않고 소비자가 별도 무선 충전 수신기 액세서리를 별도로 구매해야 했기에 무선 충전 시스템에 대한 수요가 낮았으나 무선 충전 사용자가 급격히 늘어날 것으로 예상되며 향후 단말 제조사에서도 무선충전 기능을 기본 탑재할 것으로 예상된다.
일반적으로 무선 충전 시스템은 무선 전력 전송 방식으로 전기에너지를 공급하는 무선 전력 송신기와 무선 전력 송신기로부터 공급되는 전기에너지를 수신하여 배터리를 충전하는 무선 전력 수신기로 구성된다.
이러한 무선 충전 시스템은 적어도 하나의 무선 전력 전송 방식(예를 들어, 전자기 유도 방식, 전자기 공진 방식, RF 무선 전력 전송 방식 등)에 의해 전력을 전송할 수 있다.
일 예로, 무선 전력 전송 방식은 전력 송신기 코일에서 자기장을 발생시켜 그 자기장의 영향으로 수신기 코일에서 전기가 유도되는 전자기 유도 원리를 이용하여 충전하는 전자기 유도 방식에 기반한 다양한 무선 전력 전송 표준이 사용될 수 있다. 여기서, 전자기 유도 방식의 무선 전력 전송 표준은 WPC(Wireless Power Consortium) 또는/및 PMA(Power Matters Alliance)에서 정의된 전자기 유도 방식의 무선 충전 기술을 포함할 수 있다.
다른 일 예로, 무선 전력 전송 방식은 무선 전력 송신기의 송신 코일에 의해 발생되는 자기장을 특정 공진 주파수에 동조하여 근거리에 위치한 무선 전력 수신기에 전력을 전송하는 전자기 공진(Electromagnetic Resonance) 방식이 이용될 수도 있다. 여기서, 전자기 공진 방식은 무선 충전 기술 표준 기구인 A4WP(Alliance for Wireless Power) 표준 기구에서 정의된 공진 방식의 무선 충전 기술을 포함할 수 있다.
또 다른 일 예로, 무선 전력 전송 방식은 RF 신호에 저전력의 에너지를 실어 원거리에 위치한 무선 전력 수신기로 전력을 전송하는 RF 무선 전력 전송 방식이 이용될 수도 있다.
한편, 무선 전력 송신기 또는 무선 전력 수신기는 복수의 코일을 포함할 수 있다. 무선 전력 송신기 또는 무선 전력 수신기는 단일 코일을 포함할 때 보다 복수의 코일을 사용함으로써 충전 영역을 확장할 수 있다. 또한 복수의 코일에서 발생하는 고주파 노이즈를 제거하고 EMI(전자파) 규격을 만족하기 위하여 차폐제를 배치할 수 있다.
다만, 코일의 배치에 따라 코일 상호간에 중첩되는 영역이 발생할 수 있다. 또한 코일에서 발생하는 자기장에 영향을 주는 차폐재와의 이격 거리에 따라 각 코일의 인덕턴스(inductance)가 달라질 수 있다. 또한, 복수의 코일을 고정하기 위한 별도의 구성이 필요하고, 복수의 코일을 별도의 구성으로 고정하여도 외부 충격에 의하여 고정 위치에서 이탈될 수 있다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 무선 전력 송수신 장치의 무선 충전 코일 및 그의 제조 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 복수의 코일이 고정된 무선 전력 송수신 장치의 무선 충전 코일 및 그의 제조 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 복수의 코일이 외부 충격으로부터 보호되는 무선 전력 송수신 장치의 무선 충전 코일 및 그의 제조 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 복수의 코일이 내열특성을 갖는 무선 전력 송수신 장치의 무선 충전 코일 및 그의 제조 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 제작 비용이 감소된 복수의 코일을 포함하는 무선 전력 송수신 장치의 무선 충전 코일 및 그의 제조 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 차폐재를 배선 기판 등에 실장 시에 밀착성을 높인 무선 전력 송수신 장치의 차폐재 일체형 무선 충전 코일 및 그의 제조 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 차폐재의 강도를 높인 무선 전력 송수신 장치의 차폐재 일체형 무선 충전 코일 및 그의 제조 방법을 제공하는 것이다.
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.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 일 실시예에 따른 차폐재 일체형 무선 충전 코일은 무선 전력을 송신 또는 수신하는 복수개의 코일; 및 상기 복수개의 코일 중 하나 이상의 코일과 일체화된 차폐재를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 차폐재 일체형 무선 충전 코일은 복수개의 코일은 제1코일 내지 제3코일을 포함하고, 상기 제1코일 및 상기 제2코일이 상기 차폐재와 일체화될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 차폐재 일체형 무선 충전 코일은 상기 차폐재는 상기 제1코일의 내측 및 외측과 접촉하여 배치되고, 상기 제2코일의 내측 및 외측과 접촉하여 배치될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 차폐재 일체형 무선 충전 코일은 상기 차폐재의 상면에 버(burr) 절단부가 배치될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 차폐재 일체형 무선 충전 코일은 상기 차폐의 외벽부에 버(burr) 절단부가 배치될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 차폐재 일체형 무선 충전 코일은 상기 버(burr) 절단부는 상기 복수개의 코일 단면 일점에서의 법선의 연장선상에, 법선 방향을 향해서 배치될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 차폐재 일체형 무선 충전 코일은 상기 차폐재는 상기 제1코일의 내측 및 외측과 접촉하여 배치되고, 상기 제2코일의 내측 및 외측과 접촉하여 배치되고, 상기 제3코일의 내측과 접촉하여 배치될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 차폐재 일체형 무선 충전 코일은 상기 차폐재의 상면에 버(burr) 절단부가 배치될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 차폐재 일체형 무선 충전 코일은 상기 차폐재의 외벽부에 버(burr) 절단부가 배치될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 차폐재 일체형 무선 충전 코일은 상기 버(burr) 절단부는 상기 복수개의 코일 단면 일점에서의 법선의 연장선상에, 법선 방향을 향해서 배치될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 차폐재 일체형 무선 충전 코일은 복수개의 송신 코일은 제1코일 내지 제3코일을 포함하고, 상기 제1코일 내지 상기 제3코일이 상기 차폐재와 일체화될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 차폐재 일체형 무선 충전 코일은 상기 차폐재는 상기 제1코일의 내측 및 외측과 접촉하여 배치되고, 상기 제2코일의 내측 및 외측과 접촉하여 배치되고, 상기 제3코일의 내측 및 외측과 접촉하여 배치될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 차폐재 일체형 무선 충전 코일은 상기 차폐재의 상면에 버(burr) 절단부가 배치될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 차폐재 일체형 무선 충전 코일은 상기 차폐재의 외벽부에 버(burr) 절단부가 배치될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 차폐재 일체형 무선 충전 코일은 상기 버(burr) 절단부는 상기 복수개의 코일 단면 일점에서의 법선의 연장선상에, 법선 방향을 향해서 배치될 수 있다.
상술한 과제의 다른 해결 수단으로서, 무선 전력을 송신 또는 수신하는 제1코일 내지 제3코일 및 차폐재를 포함하는 차폐재 일체형 무선 충전 코일의 제조방법에 있어서, 하금형의 바닥면에 제1코일과 제2코일을 배치하는 단계; 하나 이상의 게이트를 포함하며 상금형을 상기 하금형 상에 배치하여 캐비티를 생성하는 단계; 상기 하나 이상의 게이트에 액체 상태의 차폐재를 투입하여 상기 캐비티를 채우는 단계; 상기 액체 상태의 차폐재를 경화시키는 단계; 및 상기 하금형과 상기 상금형을 제거하는 단계;를 포함하는 차폐재 일체형 무선 충전 코일의 제조방법을 제공할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 차폐재 일체형 무선 충전 코일의 제조방법은 상기 하금형과 상기 상금형을 제거한 후 상기 게이트에 대응하여 생성된 양각의 버를 제거하는 단계를 더 포함하는 차폐재 일체형 무선 충전 코일의 제조방법.
또 다른 실시예에 따른 차폐재 일체형 무선 충전 코일의 제조방법은 상기 하금형과 상기 상금형을 제거한 후 상기 제3코일을 상기 차폐재, 상기 제1코일 및 상기 제2코일의 상면에 중첩되어 배치하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 차폐재 일체형 무선 충전 코일의 제조방법은 상기 하금형은 상기 바닥면에 홈을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 차폐재 일체형 무선 충전 코일의 제조방법은 상기 홈은 상기 제1코일의 외측과 상기 제2코일의 외측 사이에 배치될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 차폐재 일체형 무선 충전 코일의 제조방법은 상기 하금형과 상기 상금형을 제거한 후 상기 제3코일을 상기 제1코일 및 상기 제2코일의 상면에 중첩되어 배치하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 차폐재 일체형 무선 충전 코일의 제조방법은 상기 게이트는 상기 하금형 또는 상금형의 상면 또는 하면에 위치할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 차폐재 일체형 무선 충전 코일의 제조방법은 상기 게이트에 대응하여 형성된 양각의 버(burr)를 절단하여, 상기 차폐재의 상면 또는 하면에 버(burr) 절단부를 형성할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 차폐재 일체형 무선 충전 코일의 제조방법은 상기 게이트는 상기 하금형 또는 상금형의 외벽부에 위치할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 차폐재 일체형 무선 충전 코일의 제조방법은 상기 게이트에 대응하여 형성된 양각의 버(burr)를 절단하여, 상기 차폐재의 외벽부에 버(burr) 절단부를 형성할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 차폐재 일체형 무선 충전 코일의 제조방법은 상기 게이트는 상기 제1코일 내지 제3코일 단면의 일점에서의 법선의 연장선상에, 법선 방향을 향해서 형성될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 차폐재 일체형 무선 충전 코일의 제조방법은 상기 게이트에 대응하여 형성된 양각의 버(burr)를 절단하여, 상기 제1코일 내지 제3코일 단면 일점에서의 법선의 연장선상에, 법선 방향을 향해서 버(burr) 절단부를 형성할 수 있다.
상술한 과제의 다른 해결 수단으로서, 교류 전력을 송신하는 복수개의 코일; 상기 복수개의 코일에 대응되는 복수개의 공진 회로; 상기 복수개의 공진 회로에 연결되는 하나의 드라이브 회로; 상기 복수개의 공진 코일과 상기 하나의 드라이브 회로를 연결하는 복수개의 스위치; 및 상기 복수개의 코일 중 하나 이상의 코일과 일체화된 차폐재를 포함하는 무선 전력 송신기를 제공할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 복수개의 코일은 제1코일 내지 제3코일을 포함하고, 상기 제1코일 및 상기 제2코일이 상기 차폐재와 일체화될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 상기 차폐재는 상기 제1코일의 내측 및 외측에 배치되고, 상기 제2코일의 내측 및 외측에 배치되될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 상기 차폐재는 상기 제1코일의 세로 외측에서 제1간격으로 연장되어 배치되고, 상기 제1코일의 가로 외측에서 제2간격으로 연장되어 배치될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 상기 제3코일은 상기 차폐재, 상기 제1코일 및 상기 제2코일 상면에 중첩하여 배치될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 상기 제1코일 및 상기 제2코일은 동일한 방향으로 배치되고, 상기 제3코일은 상기 제1코일의 90도 방향으로 배치될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 상기 차폐재는 상기 제1코일의 내측 및 외측에 배치되고, 상기 제2코일의 내측 및 외측에 배치되고, 상기 제3코일의 내측에 배치될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 상기 차폐재는 상기 제1코일의 세로 외측에서 제1간격으로 연장되어 배치되고, 상기 제1코일의 가로 외측에서 제2간격으로 연장되어 배치될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 상기 제3코일은 상기 제1코일 및 상기 제2코일 상면에 중첩하여 배치될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 상기 제1코일 내지 상기 제3코일은 동일한 방향으로 배치될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 복수개의 송신 코일은 제1코일 내지 제3코일을 포함하고, 상기 제1코일 내지 상기 제3코일이 상기 차폐재와 일체화될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 상기 차폐재는 상기 제1코일의 내측 및 외측에 배치되고, 상기 제2코일의 내측 및 외측에 배치되고, 상기 제3코을의 내측 및 외측에 배치될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 상기 차폐재는 상기 제1코일의 세로 외측에서 제1간격으로 연장되어 배치되고, 상기 제1코일의 가로 외측에서 제2간격으로 연장되어 배치될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 상기 제3코일은 상기 차폐재, 상기 제1코일 및 상기 제2코일 상면에 중첩하여 배치될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 상기 제1코일 내지 상기 제3코일은 동일한 방향으로 배치될 수 있다.
상술한 과제의 다른 해결 수단으로서, 교류 전력을 수신하는 복수개의 코일; 상기 복수개의 코일이 상기 교류 전력을 수신하도록 제어하는 제어회로; 및 상기 복수개의 코일 중 하나 이상의 코일과 일체화된 차폐재를 포함하는 무선 전력 수신기를 제공할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 무선 전력 수신기는 복수개의 코일은 제1코일 내지 제3코일을 포함하고, 상기 제1코일 및 상기 제2코일이 상기 차폐재와 일체화될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 무선 전력 수신기는 상기 차폐재는 상기 제1코일의 내측 및 외측에 배치되고, 상기 제2코일의 내측 및 외측에 배치될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 무선 전력 수신기는 상기 차폐재는 상기 제1코일의 세로 외측에서 제1간격으로 연장되어 배치되고, 상기 제1코일의 가로 외측에서 제2간격으로 연장되어 배치될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 무선 전력 수신기는 상기 제3코일은 상기 차폐재, 상기 제1코일 및 상기 제2코일 상면에 중첩하여 배치될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 무선 전력 수신기는 상기 제1코일 및 상기 제2코일은 동일한 방향으로 배치되고, 상기 제3코일은 상기 제1코일의 90도 방향으로 배치될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 무선 전력 수신기는 상기 차폐재는 상기 제1코일의 내측 및 외측에 배치되고, 상기 제2코일의 내측 및 외측에 배치되고, 상기 제3코일의 내측에 배치될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 무선 전력 수신기는 상기 차폐재는 상기 제1코일의 세로 외측에서 제1간격으로 연장되어 배치되고, 상기 제1코일의 가로 외측에서 제2간격으로 연장되어 배치될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 무선 전력 수신기는 상기 제3코일은 상기 제1코일 및 상기 제2코일 상면에 중첩하여 배치될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 무선 전력 수신기는 상기 제1코일 내지 상기 제3코일은 동일한 방향으로 배치될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 무선 전력 수신기는 복수개의 송신 코일은 제1코일 내지 제3코일을 포함하고, 상기 제1코일 내지 상기 제3코일이 상기 차폐재와 일체화될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 무선 전력 수신기는 상기 차폐재는 상기 제1코일의 내측 및 외측에 배치되고, 상기 제2코일의 내측 및 외측에 배치되고, 상기 제3코을의 내측 및 외측에 배치될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 무선 전력 수신기는 상기 차폐재는 상기 제1코일의 세로 외측에서 제1간격으로 연장되어 배치되고, 상기 제1코일의 가로 외측에서 제2간격으로 연장되어 배치될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 무선 전력 수신기는 상기 제3코일은 상기 차폐재, 상기 제1코일 및 상기 제2코일 상면에 중첩하여 배치될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 무선 전력 수신기는 상기 제1코일 내지 상기 제3코일은 동일한 방향으로 배치될 수 있다.
상술한 과제의 다른 해결 수단으로서, 무선 전력을 송신하는 제1코일 내지 제3코일 및 차폐재를 포함하는 무선 전력 송신기의 제조방법에 있어서, 하금형의 바닥면에 제1코일과 제2코일을 배치하는 단계; 하나 이상의 게이트를 포함하는 상금형을 상기 하금형 상에 배치하여 캐비티를 생성하는 단계; 상기 하나 이상의 게이트에 액체 상태의 차폐재를 투입하여 상기 캐비티를 채우는 단계; 상기 액체 상태의 차폐재를 경화시키는 단계; 및 상기 하금형과 상기 상금형을 제거하는 단계;를 포함하는 무선 전력 송신기의 제조방법을 제공할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 제조방법는 상기 하금형과 상기 상금형을 제거한 후 상기 게이트에 대응하여 생성된 양각의 버를 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 제조방법는 상기 하금형과 상기 상금형을 제거한 후 상기 제3코일을 상기 차폐재, 상기 제1코일 및 상기 제2코일의 상면에 중첩되어 배치하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 제조방법은 상기 하금형은 상기 바닥면에 홈을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 제조방법은 상기 홈은 상기 제1코일의 외측과 상기 제2코일의 외측 사이에 배치될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 제조방법은 상기 하금형과 상기 상금형을 제거한 후 상기 제3코일을 상기 제1코일 및 상기 제2코일의 상면에 중첩되어 배치하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 제조방법은 상기 홈의 직경은 상기 제1코일의 내측길이, 상기 제2코일의 내측길이 및 상기 제3코일의 외측간 길이의 합의 크기이고, 상기 하금형의 바닥면에 제1코일과 제2코일을 배치하는 단계는 상기 제3코일을 상기 홈에 배치하고, 상기 제1코일을 상기 바닥면과 상기 제3코일에 중첩하여 배치하고, 상기 제2코일을 상기 바닥면과 상기 제3코일에 중첩하여 배치할 수 있다.
상술한 과제의 다른 해결 수단으로서, 무선 전력을 수신하는 제1코일 내지 제3코일 및 차폐재를 포함하는 무선 전력 수신기의 제조방법에 있어서, 하금형의 바닥면에 제1코일과 제2코일을 배치하는 단계; 하나 이상의 게이트를 포함하는 상금형을 상기 하금형 상에 배치하여 캐비티를 생성하는 단계; 상기 하나 이상의 게이트에 액체 상태의 차폐재를 투입하여 상기 캐비티를 채우는 단계; 상기 액체 상태의 차폐재를 경화시키는 단계; 및 상기 하금형과 상기 상금형을 제거하는 단계;를 포함하는 무선 전력 수신기의 제조방법를 제공할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 무선 전력 수신기의 제조방법은 상기 하금형과 상기 상금형을 제거한 후 상기 게이트에 대응하여 생성된 양각의 버를 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 무선 전력 수신기의 제조방법은 상기 하금형과 상기 상금형을 제거한 후 상기 제3코일을 상기 차폐재, 상기 제1코일 및 상기 제2코일의 상면에 중첩되어 배치하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 무선 전력 수신기의 제조방법은 상기 하금형은 상기 바닥면에 홈을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 무선 전력 수신기의 제조방법은 상기 홈은 상기 제1코일의 외측과 상기 제2코일의 외측 사이에 배치될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 무선 전력 수신기의 제조방법은 상기 하금형과 상기 상금형을 제거한 후 상기 제3코일을 상기 제1코일 및 상기 제2코일의 상면에 중첩되어 배치하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 무선 전력 수신기의 제조방법은 상기 홈의 직경은 상기 제1코일의 내측길이, 상기 제2코일의 내측길이 및 상기 제3코일의 외측간 길이의 합의 크기이고, 상기 하금형의 바닥면에 제1코일과 제2코일을 배치하는 단계는 상기 제3코일을 상기 홈에 배치하고, 상기 제1코일을 상기 바닥면과 상기 제3코일에 중첩하여 배치하고, 상기 제2코일을 상기 바닥면과 상기 제3코일에 중첩하여 배치할 수 있다.
본 발명에 따른 무선 전력 송수신 장치의 무선 충전 코일 및 그의 제조 방법에 대한 효과를 설명하면 다음과 같다.
첫째, 본 발명은 차폐재와 일체화되어 별도의 구성없이 복수의 코일이 고정시킬 수 있다.
둘째, 본 발명은 일체화된 차폐재에 의하여 복수의 코일이 외부 충격으로부터 보호될 수 있다.
셋째, 본 발명은 일체화된 차폐재에 의하여 복수의 코일이 내열특성을 갖을 수 있다.
넷째, 본 발명은 복수의 코일을 고정하기 위하여 별도의 구성이 필요 없으므로 제작 비용이 감소될 수 있다.
다섯째, 본발명은 복수개의 송신 코일을 이용하여 보다 넓은 충전 영역을 가질 수 있어, 사용자 편의성이 높다.
여섯째, 본 발명은 복수개의 동일한 회로를 하나만 이용할 수 있어 무선 전력 송신기 자체의 크기를 줄일 수 있고, 사용되는 부품이 줄어 원가 절감의 효과가 있다.
일곱째, 본 발명은 공표된 무선 전력 전송 표준에 정의된 부품 소자를 이용할 수 있어, 이미 정의된 표준에 따를 수 있다.
여덟째, 본 발명은 차폐재를 배선 기판 등에 실장 시 밀착성을 높일 수 있다.
아홉째, 본 발명은 강도를 높인 차폐재를 제공할 수 있다.
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.
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.
도 1은 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 다른 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템에서의 감지 신호 전송 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 WPC 표준에 정의된 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 5는 PMA 표준에 정의된 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 7은 상기 도 6에 따른 무선 전력 송신기와 연동되는 무선 전력 수신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 8은 일 실시에에 따른 전자기 유도 방식의 무선 전력 전송 절차에 따른 패킷 포맷을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 일 실시에에 따른 전자기 유도 방식의 무선 전력 전송 절차에 따른 무선 전력 수신 장치가 핑 단계에서 전송 가능한 패킷의 종류를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 일 실시에에 따른 전자기 유도 방식의 무선 전력 전송 절차에 따른 식별 패킷의 메시지 포맷을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 일 실시에에 따른 전자기 유도 방식의 무선 전력 전송 절차에 따른 구성 패킷 및 전력 제어 보류 패킷의 메시지 포맷을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 일 실시에에 따른 전자기 유도 방식의 무선 전력 전송 절차에 따른 무선 전력 수신 장치가 전력 전송 단계에서 전송 가능한 패킷의 종류 및 그것의 메시지 포맷을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 일 실시예에 따른 복수의 코일의 배치 및 차폐재의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 다른 실시예에 따른 하나 이상의 코일과 차폐재가 일체화된 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 도 14에 따른 다른 실시예의 일체화된 하나 이상의 코일과 차폐재의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 또 다른 실시예에 따른 하나 이상의 코일과 차폐재가 일체화된 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 도 16에 따른 또 다른 실시예의 일체화된 하나 이상의 코일과 차폐재의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 또 다른 실시예에 따른 복수의 코일과 차폐재가 일체화된 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 도 18에 따른 다른 실시예의 일체화된 복수의 코일과 차폐재의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 20은 일 실시예에 따른 차폐재 일체형 무선 충전 코일 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 21은 다른 실시예에 따른 차폐재 일체형 무선 충전 코일 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 22는 또 다른 실시예에 따른 차폐재 일체형 무선 충전 코일 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 23은 또 다른 실시예에 따른 차폐재 일체형 무선 충전 코일 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 24는 일 실시예에 따른 복수의 코일을 포함하는 무선 전력 송신기에서 풀브리지 인버터(Full-bridge Invertor)를 포함하는 3개의 드라이브회로를 설명하기 위한 도면이다.
도 25는 일 실시예에 따른 복수의 코일을 포함하면서 하나의 드라이브회로를 포함하는 무선 전력 송신기를 설명하기 위한 도면이다.
도 26은 일 실시예에 따른 풀브리지 인버터(Full-bridge Invertor)를 포함하는 드라이브회로를 설명하기 위한 도면이다.
도 27은 일 실시예에 따른 복수의 송신 코일 중 어느 하나를 드라이브 회로와 연결하는 복수의 스위치를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 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.
이상에서, 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, 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.
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.
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.
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.
그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
실시예의 설명에 있어서, 무선 전력 충전 시스템상에서 무선 전력을 송신하는 장치는 설명의 편의를 위해 무선 전력 송신기, 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 송신기, 송신단, 송신기, 송신 장치, 송신측, 무선 전력 전송 장치, 무선 전력 전송기, 무선충전장치 등을 혼용하여 사용하기로 한다. 또한, 무선 전력 송신 장치로부터 무선 전력을 수신하는 장치에 대한 표현으로 설명의 편의를 위해 무선 전력 수신 장치, 무선 전력 수신기, 무선 전력 수신 장치, 무선 전력 수신기, 수신 단말기, 수신측, 수신 장치, 수신기 단말 등이 혼용되어 사용될 수 있다.
실시예에 따른 무선충전장치는 패드 형태, 거치대 형태, AP(Access Point) 형태, 소형 기지국 형태, 스텐드 형태, 천장 매립 형태, 벽걸이 형태 등으로 구성될 수 있으며, 하나의 송신기는 복수의 무선 전력 수신 장치에 전력을 전송할 수도 있다.
일 예로, 무선 전력 송신기는 통상적으로 책상이나 탁자 위 등에서 놓여서 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 자동차용으로도 개발되어 적용되어 차량 내에서 사용될 수 있다. 차량에 설치되는 무선 전력 송신기는 간편하고 안정적으로 고정 및 거치할 수 있는 거치대 형태로 제공될 수 있다.
실시예에 따른 단말은 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 사용될 수 있으나, 이에 국한되지는 아니하며 실시예에 따른 무선 전력 수신 수단이 장착되어 배터리 충전이 가능한 모바일 디바이스 기기(이하, "디바이스"라 칭함.)라면 족하고, 단말 또는 디바이스라는 용어는 혼용하여 사용될 수 있다. 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기는 차량, 무인 항공기, 에어 드론 등에도 탑재될 수 있다.
실시예에 따른 무선 전력 수신기는 적어도 하나의 무선 전력 전송 방식이 구비될 수 있으며, 2개 이상의 무선 전력 송신기로부터 동시에 무선 전력을 수신할 수도 있다. 여기서, 무선 전력 전송 방식은 상기 전자기 유도 방식, 전자기 공진 방식, RF 무선 전력 전송 방식 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 특히, 전자기 유도 방식을 지원하는 무선 전력 수신 수단은 무선 충전 기술 표준 기구인 WPC(Wireless Power Consortium) 및 PMA(Power Matters Alliance)에서 정의된 전자기 유도 방식의 무선 충전 기술을 포함할 수 있다. 또한 전자기 공진 방식을 지원하는 무선 전력 수신 수단은 무선 충전 기술 표준 기구인 A4WP(Alliance for Wireless Power) 표준 기구에서 정의된 공진 방식의 무선 충전 기술을 포함할 수 있다.
일반적으로, 무선 전력 시스템을 구성하는 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기는 인밴드 통신 또는 BLE(Bluetooth Low Energy) 통신을 통해 제어 신호 또는 정보를 교환할 수 있다. 여기서, 인밴드 통신, BLE 통신은 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation) 방식, 주파수 변조 방식, 위상 변조 방식, 진폭 변조 방식, 진폭 및 위상 변조 방식 등으로 수행될 수 있다. 일 예로, 무선 전력 수신기는 수신 코일을 통해 유도된 전류를 소정 패턴으로 ON/OFF 스위칭하여 궤환 신호(feedback signal)를 생성함으로써 무선 전력 송신기에 각종 제어 신호 및 정보를 전송할 수 있다. 무선 전력 수신기에 의해 전송되는 정보는 수신 전력 세기 정보를 포함하는 다양한 상태 정보를 포함할 수 있다. 이때, 무선 전력 송신기는 수신 전력 세기 정보에 기반하여 충전 효율 또는 전력 전송 효율을 산출할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 무선 충전 시스템은 크게 무선으로 전력을 송출하는 무선 전력 송신기(10), 상기 송출된 전력을 수신하는 무선 전력 수신기(20) 및 수신된 전력을 공급 받는 전자기기(30)로 구성될 수 있다.
일 예로, 무선 전력 송신기(10)과 무선 전력 수신기(20)은 무선 전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 동일한 주파수 대역을 이용하여 정보를 교환하는 인밴드(In-band) 통신을 수행할 수 있다. 다른 일예로, 무선 전력 송신기(10)과 무선 전력 수신기(20)은 무선 전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 상이한 별도의 주파수 대역을 이용하여 정보를 교환하는 대역외(Out-of-band) 통신을 수행할 수도 있다.
일 예로, 무선 전력 송신기(10)과 무선 전력 수신기(20) 사이에 교환되는 정보는 서로의 상태 정보뿐만 아니라 제어 정보도 포함될 수 있다. 여기서, 송수신기 사이에 교환되는 상태 정보 및 제어 정보는 후술할 실시예들의 설명을 통해 보다 명확해질 것이다.
상기 인밴드 통신 및 대역외 통신은 양방향 통신을 제공할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 다른 실시예에 있어서는 단방향 통신 또는 반이중 방식의 통신을 제공할 수도 있다.
일 예로, 단방향 통신은 무선 전력 수신기(20)이 무선 전력 송신기(10)으로만 정보를 전송하는 것일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 전력 송신기(10)이 무선 전력 수신기(20)으로 정보를 전송하는 것일 수도 있다.
반이중 통신 방식은 무선 전력 수신기(20)과 무선 전력 송신기(10) 사이의 양방향 통신은 가능하나, 어느 한 시점에 어느 하나의 장치에 의해서만 정보 전송이 가능한 특징이 있다.
일 실시예에 따른 무선 전력 수신기(20)은 전자 기기(30)의 각종 상태 정보를 획득할 수도 있다. 일 예로, 전자 기기(30)의 상태 정보는 현재 전력 사용량 정보, 실행중인 응용을 식별하기 위한 정보, CPU 사용량 정보, 배터리 충전 상태 정보, 배터리 출력 전압/전류 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 전자 기기(30)로부터 획득 가능하고, 무선 전력 제어에 활용 가능한 정보이면 족하다.
특히, 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기(10)은 고속 충전 지원 여부를 지시하는 소정 패킷을 무선 전력 수신기(20)에 전송할 수 있다. 무선 전력 수신기(20)은 접속된 무선 전력 송신기(10)이 고속 충전 모드를 지원하는 것으로 확인된 경우, 이를 전자 기기(30)에 알릴 수 있다. 전자 기기(30)는 구비된 소정 표시 수단-예를 들면, 액정 디스플레이일 수 있음-을 통해 고속 충전이 가능함을 표시할 수 있다.
또한, 전자 기기(30) 사용자는 액정 표시 수단에 표시된 소정 고속 충전 요청 버튼을 선택하여 무선 전력 송신기(10)이 고속 충전 모드로 동작하도록 제어할 수도 있다. 이 경우, 전자 기기(30)는 사용자에 의해 고속 충전 요청 버튼이 선택되면, 소정 고속 충전 요청 신호를 무선 전력 수신기(20)에 전송할 수 있다. 무선 전력 수신기(20)은 수신된 고속 충전 요청 신호에 상응하는 충전 모드 패킷을 생성하여 무선 전력 송신기(10)에 전송함으로써, 일반 저전력 충전 모드를 고속 충전 모드로 전환시킬 수 있다.
도 2는 다른 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
일 예로, 도면 부호 200a에 도시된 바와 같이, 무선 전력 수신기(20)은 복수의 무선 전력 수신 장치로 구성될 수 있으며, 하나의 무선 전력 송신기(10)에 복수의 무선 전력 수신 장치가 연결되어 무선 충전을 수행할 수도 있다. 이때, 무선 전력 송신기(10)은 시분할 방식으로 복수의 무선 전력 수신 장치에 전력을 분배하여 송출할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 다른 일 예로, 무선 전력 송신기(10)은 무선 전력 수신 장치 별 할당된 상이한 주파수 대역을 이용하여 복수의 무선 전력 수신 장치에 전력을 분배하여 송출할 수 있다.
이때, 하나의 무선 전력 송신 장치(10)에 연결 가능한 무선 전력 수신 장치의 개수는 무선 전력 수신 장치 별 요구 전력량, 배터리 충전 상태, 전자 기기의 전력 소비량 및 무선 전력 송신 장치의 가용 전력량 중 적어도 하나에 기반하여 적응적으로 결정될 수 있다.
다른 일 예로, 도 200b에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신기(10)은 복수의 무선 전력 송신 장치로 구성될 수도 있다. 이 경우, 무선 전력 수신기(20)은 복수의 무선 전력 송신 장치와 동시에 연결될 수 있으며, 연결된 무선 전력 송신 장치들로부터 동시에 전력을 수신하여 충전을 수행할 수도 있다. 이때, 무선 전력 수신기(20)과 연결된 무선 전력 송신 장치의 개수는 무선 전력 수신기(20)의 요구 전력량, 배터리 충전 상태, 전자 기기의 전력 소비량, 무선 전력 송신 장치의 가용 전력량 등에 기반하여 적응적으로 결정될 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템에서의 감지 신호 전송 절차를 설명하기 위한 도면이다.
일 예로, 무선 전력 송신기는 3개의 송신 코일(111, 112, 113)이 장착될 수 있다. 각각의 송신 코일은 일부 영역이 다른 송신 코일과 서로 중첩될 수 있으며, 무선 전력 송신기는 각각의 송신 코일을 통해 무선 전력 수신기의 존재를 감지하기 위한 소정 감지 신호(117, 127)-예를 들면, 디지털 핑 신호-를 미리 정의된 순서로 순차적으로 송출한다.
상기 도 3에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신기는 도면 번호 110에 도시된 1차 감지 신호 송출 절차를 통해 감지 신호(117)를 순차적으로 송출하고, 무선 전력 수신기(115)로부터 신호 세기 지시자(Signal Strength Indicator, 116)(또는 신호 세기 패킷)가 수신된 송신 코일(111, 112)을 식별할 수 있다. 연이어, 무선 전력 송신기는 도면 번호 120에 도시된 2차 감지 신호 송출 절차를 통해 감지 신호(127)를 순차적으로 송출하고, 신호 세기 지시자(126)가 수신된 송신 코일(111, 112) 중 전력 전송 효율(또는 충전 효율)-즉, 송신 코일과 수신 코일 사이의 정렬 상태-이 좋은 송신 코일을 식별하고, 식별된 송신 코일을 통해 전력이 송출되도록-즉, 무선 충전이 이루어지도록- 제어할 수 있다.
상기의 도 3에서 보여지는 바와 같이, 무선 전력 송신기가 2회의 감지 신호 송출 절차를 수행하는 이유는 어느 송신 코일에 무선 전력 수신기의 수신 코일이 잘 정렬되어 있는지를 보다 정확하게 식별하기 위함이다.
만약, 상기한 도 3의 도면 번호 110 및 120에 도시된 바와 같이, 제1 송신 코일(111), 제2 송신 코일(112)에 신호 세기 지시자(116, 126)가 수신된 경우, 무선 전력 송신기는 제1 송신 코일(111)과 제2 송신 코일(112) 각각에 수신된 신호 세기 지시자(126)에 기반하여 가장 정렬이 잘된 송신 코일을 선택하고, 선택된 송신 코일을 이용하여 무선 충전을 수행한다.
도 4는 WPC 표준에 정의된 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 4를 참조하면, WPC 표준에 따른 송신기로부터 수신기로의 파워 전송은 크게 선택 단계(Selection Phase, 410), 핑 단계(Ping Phase, 420), 식별 및 구성 단계(Identification and Configuration Phase, 430), 전력 전송 단계(Power Transfer Phase, 440) 단계로 구분될 수 있다.
선택 단계(410)는 파워 전송을 시작하거나 파워 전송을 유지하는 동안 특정 오류 또는 특정 이벤트가 감지되면, 천이되는 단계일 수 있다. 여기서, 특정 오류 및 특정 이벤트는 이하의 설명을 통해 명확해질 것이다. 또한, 선택 단계(410)에서 송신기는 인터페이스 표면에 물체가 존재하는지를 모니터링할 수 있다. 만약, 송신기가 인터페이스 표면에 물체가 놓여진 것이 감지되면, 핑 단계(420)로 천이할 수 있다(S401). 선택 단계(410)에서 송신기는 매우 짧은 펄스의 아날로그 핑(Analog Ping) 신호를 전송하며, 송신 코일의 전류 변화에 기반하여 인터페이스 표면의 활성 영역(Active Area)에 물체가 존재하는지를 감지할 수 있다.
핑 단계(420)에서 송신기는 물체가 감지되면, 수신기를 활성화시키고, 수신기가 WPC 표준이 호환되는 수신기인지를 식별하기 위한 디지털 핑(Digital Ping)을 전송한다. 핑 단계(420)에서 송신기는 디지털 핑에 대한 응답 시그널-예를 들면, 신호 세기 지시자-을 수신기로부터 수신하지 못하면, 다시 선택 단계(410)로 천이할 수 있다(S402). 또한, 핑 단계(420)에서 송신기는 수신기로부터 파워 전송이 완료되었음을 지시하는 신호-즉, 충전 완료 신호-를 수신하면, 선택 단계(410)로 천이할 수도 있다(S403).
핑 단계(420)가 완료되면, 송신기는 수신기 식별 및 수신기 구성 및 상태 정보를 수집하기 위한 식별 및 구성 단계(430)로 천이할 수 있다(S404).
식별 및 구성 단계(430)에서 송신기는 원하지 않은 패킷이 수신되거나(unexpected packet), 미리 정의된 시간 동안 원하는 패킷이 수신되지 않거나(time out), 패킷 전송 오류가 있거나(transmission error), 파워 전송 계약이 설정되지 않으면(no power transfer contract) 선택 단계(410)로 천이할 수 있다(S405).
수신기에 대한 식별 및 구성이 완료되면, 송신기는 무선 전력을 전송하는 전력 전송 단계(440)로 천이할 수 있다(S406).
전력 전송 단계(440)에서, 송신기는 원하지 않은 패킷이 수신되거나(unexpected packet), 미리 정의된 시간 동안 원하는 패킷이 수신되지 않거나(time out), 기 설정된 파워 전송 계약에 대한 위반이 발생되거나(power transfer contract violation), 충전이 완료된 경우, 선택 단계(410)로 천이할 수 있다(S407).
또한, 전력 전송 단계(440)에서, 송신기는 송신기 상태 변화 등에 따라 파워 전송 계약을 재구성할 필요가 있는 경우, 식별 및 구성 단계(430)로 천이할 수 있다(S408).
상기한 파워 전송 계약은 송신기와 수신기의 상태 및 특성 정보에 기반하여 설정될 수 있다. 일 예로, 송신기 상태 정보는 최대 전송 가능한 파워량에 대한 정보, 최대 수용 가능한 수신기 개수에 대한 정보 등을 포함할 수 있으며, 수신기 상태 정보는 요구 전력에 대한 정보 등을 포함할 수 있다.
도 5은 PMA 표준에 정의된 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 5를 참조하면, PMA 표준에 따른 송신기로부터 수신기로의 파워 전송은 크게 대기 단계(Standby Phase, 510), 디지털 핑 단계(Digital Ping Phase, 520), 식별 단계(Identification Phase, 530), 전력 전송 단계(Power Transfer Phase, 540) 단계 및 충전 완료 단계(End of Charge Phase, 550)로 구분될 수 있다.
대기 단계(510)는 파워 전송을 위한 수신기 식별 절차를 수행하거나 파워 전송을 유지하는 동안 특정 오류 또는 특정 이벤트가 감지되면, 천이되는 단계일 수 있다. 여기서, 특정 오류 및 특정 이벤트는 이하의 설명을 통해 명확해질 것이다. 또한, 대기 단계(510)에서 송신기는 충전 표면(Charging Surface)에 물체가 존재하는지를 모니터링할 수 있다. 만약, 송신기가 충전 표면에 물체가 놓여진 것이 감지되거나 RXID 재시도가 진행중인 경우, 디지털 핑 단계(520)로 천이할 수 있다(S501). 여기서, RXID는 PMA 호환 수신기에 할당되는 고유 식별자이다. 대기 단계(510)에서 송신기는 매우 짧은 펄스의 아날로그 핑(Analog Ping)을 전송하며, 송신 코일의 전류 변화에 기반하여 인터페이스 표면-예를 들면, 충전 베드-의 활성 영역(Active Area)에 물체가 존재하는지를 감지할 수 있다.
디지털 핑 단계(520)로 천이된 송신기는 감지된 물체가 PMA 호환 수신기인지를 식별하기 위한 디지털 핑 신호를 송출한다. 송신기가 전송한 디지털 핑 신호에 의해 수신기에 충분한 전력이 공급되는 경우, 수신기는 수신된 디지털 핑 신호를 PMA 통신 프로토콜에 따라 변조하여 소정 응답 시그널을 송신기에 전송할 수 있다. 여기서, 응답 시그널은 수신기에 수신된 전력의 세기를 지시하는 신호 세기 지시자가 포함될 수 있다. 디지털 핑 단계(520)에서 송신기는 유효한 응답 시그널이 수신되면, 식별 단계(530)로 천이할 수 있다(S502).
만약, 디지털 핑 단계(520)에서, 응답 시그널이 수신되지 않거나, PMA 호환 수신기가 아닌 것으로 확인되면-즉, FOD(Foreign Object Detection)인 경우-, 송신기는 대기 단계(510)로 천이할 수 있다(S503). 일 예로, FO(Foreign Object)는 동전, 키 등을 포함하는 금속성 물체일 수 있다.
식별 단계(530)에서, 송신기는 수신기 식별 절차가 실패하거나 수신기 식별 절차를 재수행하여야 하는 경우 및 미리 정의된 시간 동안 수신기 식별 절차를 완료하지 못한 경우에 대기 단계(510)로 천이할 수 있다(S504).
송신기는 수신기 식별에 성공하면, 식별 단계(530)에서 전력 전송 단계(540)로 천이하여 충전을 개시할 수 있다(S505).
전력 전송 단계(540)에서, 송신기는 원하는 신호가 미리 정해진 시간 이내에 수신되지 않거나(Time Out), FO가 감지되거나, 송신 코일의 전압이 미리 정의된 기준치를 초과하는 경우, 대기 단계(510)으로 천이할 수 있다(S506).
또한, 전력 전송 단계(540)에서, 송신기는 내부 구비된 온도 센서에 의해 감지된 온도가 소정 기준치를 초과하는 경우, 충전 완료 단계(550)로 천이할 수 있다(S507).
충전 완료 단계(550)에서, 송신기는 수신기가 충전 표면에서 제거된 것이 확인되면, 대기 상태(510)으로 천이할 수 있다(S509).
또한, 송신기는 Over Temperature 상태에서, 일정 시간 경과 후 측정된 온도가 기준치 이하로 떨어진 경우, 충전 완료 단계(550)에서 디지털 핑 단계(520)로 천이할 수 있다(S510).
디지털 핑 단계(520) 또는 전력 전송 단계(540)에서, 송신기는 수신기로부터 EOC(End Of Charge) 요청이 수신되면, 충전 완료 단계(550)로 천이할 수도 있다(S508 및 S511).
도 6은 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 6을 참조하면 무선 전력 송신기(600)는 크게, 전력 변환부(610), 전력 전송부(620), 통신부(630), 제어부(640), 센싱부(650)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기한 무선 전력 송신기(600)의 구성은 반드시 필수적인 구성은 아니어서, 그보다 많거나 적은 구성 요소를 포함하여 구성될 수도 있음을 주의해야 한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 전력 변환부(610)는 전원부(660)로부터 전원이 공급되면, 이를 소정 세기의 전력으로 변환하는 기능을 수행할 수 있다.
이를 위해, 전력 변환부(610)는 DC/DC 변환부(611), 증폭기(612)를 포함하여 구성될 수 있다.
DC/DC 변환부(611)는 전원부(660)로부터 공급된 DC 전력을 제어부(640)의 제어 신호에 따라 특정 세기의 DC 전력으로 변환하는 기능을 수행할 수 있다.
이때, 센싱부(650)는 DC 변환된 전력의 전압/전류 등을 측정하여 제어부(640)에 제공할 수 있다. 또한, 센싱부(650)는 과열 발생 여부 판단을 위해 무선 전력 송신기(600)의 내부 온도를 측정하고, 측정 결과를 제어부(640)에 제공할 수도 있다. 일 예로, 제어부(640)는 센싱부(650)에 의해 측정된 전압/전류 값에 기반하여 적응적으로 전원부(650)로부터의 전원 공급을 차단하거나, 증폭기(612)에 전력이 공급되는 것을 차단할 수 있다. 이를 위해, 전력 변환부(610)의 일측에는 전원부(650)로부터 공급되는 전원을 차단하거나, 증폭기(612)에 공급되는 전력을 차단하기 위한 소정 전력 차단 회로가 가 더 구비될 수도 있다.
증폭기(612)는 DC/DC 변환된 전력의 세기를 제어부(640)의 제어 신호에 따라 조정할 수 있다. 일 예로, 제어부(640)는 통신부(630)를 통해 무선 전력 수신기의 전력 수신 상태 정보 또는(및) 전력 제어 신호를 수신할 수 있으며, 수신된 전력 수신 상태 정보 또는(및) 전력 제어 신호에 기반하여 증폭기(612)의 증폭률을 동적으로 조정할 수 있다. 일 예로, 전력 수신 상태 정보는 정류기 출력 전압의 세기 정보, 수신 코일에 인가되는 전류의 세기 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 전력 제어 신호는 전력 증가를 요청하기 위한 신호, 전력 감소를 요청하기 위한 신호 등을 포함할 수 있다.
전력 전송부(620)는 다중화기(621)(또는 멀티플렉서), 송신 코일(622)을 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 전력 전송부(620)는 전력 전송을 위한 특정 동작 주파수를 생성하기 위한 반송파 생성기(미도시)를 더 포함할 수도 있다.
반송파 생성기는 다중화기(621)를 통해 전달 받은 증폭기(612)의 출력 DC 전력을 특정 주파수를 갖는 AC 전력으로 변환하기 위한 특정 주파수를 생성할 수 있다. 이상의 설명에서는 반송파 생성기에 의해 생성된 교류 신호가 다중화기(621)의 출력단에 믹싱되어 교류 전력이 생성되는 것으로 설명되고 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 다른 일 예는 증폭기(612) 이전단 또는 이후단에 믹싱될 수도 있음을 주의해야 한다.
일 실시예에 따른 각각의 송신 코일에 전달되는 AC 전력의 주파수가 서로 상이할 수도 있고, 다른 일 실시예는 LC 공진 특성을 송신 코일마다 상이하게 조절하는 기능이 구비된 소정 주파수 제어기를 이용하여 각각의 송신 코일 별 공진주파수를 상이하게 설정할 수도 있다.
그러나, 복수의 송신 코일 각각에서 발생되는 공진 주파수가 상이한 경우, 이를 제어하는 별도의 주파수 제어기가 필요하여 무선 전력 송신기의 크기가 커질 수 있고, 따라서, 일 실시예에서는 무선 전력 송신기가 복수의 송신 코일을 포함하더라도 동일한 공진 주파수를 이용하여 전력을 전송하는 경우를 도 21 내지 도 23에서 설명한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 전력 전송부(620)는 증폭기(612)의 출력 전력이 송신 코일에 전달되는 것을 제어하기 위한 다중화기(621)와 복수의 송신 코일(622)-즉, 제1 내지 제n 송신 코일-을 포함하여 구성될 수 있다.
일 실시예에 따른 제어부(640)는 복수의 무선 전력 수신기가 연결된 경우, 송신 코일 별 시분할 다중화를 통해 전력을 전송할 수도 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(600)에 3개의 무선 전력 수신기-즉, 제1 내지 3 무선 전력 수신기-가 각각 3개의 서로 다른 송신 코일-즉, 제1 내지 3 송신 코일-을 통해 식별된 경우, 제어부(640)는 다중화기(621)를 제어하여, 특정 타임 슬롯에 특정 송신 코일을 통해 전력이 송출될 수 있도록 제어할 수 있다. 이때, 송신 코일 별 할당된 타임 슬롯의 길이에 따라 해당 무선 전력 수신기로 전송되는 전력의 양이 제어될 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 다른 일 예는 송신 코일 별 할당된 타임 슬롯 동안의 증폭기(612) 증폭률을 제어하여 무선 전력 수신기 별 송출 전력을 제어할 수도 있다.
제어부(640)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 제1 내지 제n 송신 코일(622)을 통해 감지 신호가 순차적으로 송출될 수 있도록 다중화기(621)를 제어할 수 있다. 이때, 제어부(640)는 감지 신호가 전송될 시점을 타이머(655)를 이용하여 식별할 수 있으며, 감지 신호 전송 시점이 도래하면, 다중화기(621)를 제어하여 해당 송신 코일을 통해 감지 신호가 송출될 수 있도록 제어할 수 있다. 일 예로, 타이머(650)는 핑 전송 단계 동안 소정 주기로 특정 이벤트 신호를 제어부(640)에 송출할 수 있으며, 제어부(640)는 해당 이벤트 신호가 감지되면, 다중화기(621)를 제어하여 해당 송신 코일을 통해 디지털 핑이 송출될 수 있도록 제어할 수 있다.
또한, 제어부(640)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 복조부(632)로부터 어느 송신 코일을 통해 신호 세기 지시자(Signal Strength Indicator)가 수신되었는지를 식별하기 위한 소정 송신 코일 식별자 및 해당 송신 코일을 통해 수신된 신호 세기 지시자를 수신할 수 있다. 연이어, 제2차 감지 신호 송출 절차에서 제어부(640)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 신호 세기 지시자가 수신된 송신 코일(들)을 통해서만 감지 신호가 송출될 수 있도록 다중화기(621)를 제어할 수도 있다. 다른 일 예로, 제어부(640)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 신호 세기 지시자가 수신된 송신 코일이 복수개인 경우, 가장 큰 값을 갖는 신호 세기 지시자가 수신된 송신 코일을 제2차 감지 신호 송출 절차에서 감지 신호를 가장 먼저 송출할 송신 코일로 결정하고, 결정 결과에 따라 다중화기(621)를 제어할 수도 있다.
변조부(631)는 제어부(640)에 의해 생성된 제어 신호를 변조하여 다중화기(621)에 전달할 수 있다. 여기서, 제어 신호를 변조하기 위한 변조 방식은 FSK(Frequency Shift Keying) 변조 방식, 맨체스터 코딩(Manchester Coding) 변조 방식, PSK(Phase Shift Keying) 변조 방식, 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation) 방식, 차등 2단계(Differential bi-phase) 변조 방식 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
복조부(632)는 송신 코일을 통해 수신되는 신호가 감지되면, 감지된 신호를 복조하여 제어부(640)에 전송할 수 있다. 여기서, 복조된 신호에는 신호 세기 지시자, 무선 전력 전송 중 전력 제어를 위한 오류 정정(EC: Error Correction) 지시자, 충전 완료(EOC: End Of Charge) 지시자, 과전압/과전류/과열 지시자 등이 포함될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 전력 수신기의 상태를 식별하기 위한 각종 상태 정보가 포함될 수 있다.
또한, 복조부(632)는 복조된 신호가 어느 송신 코일로부터 수신된 신호인지를 식별할 수 있으며, 식별된 송신 코일에 상응하는 소정 송신 코일 식별자를 제어부(640)에 제공할 수도 있다.
일 예로, 무선 전력 송신기(600)는 무선 전력 전송에 사용되는 동일한 주파수를 이용하여 무선 전력 수신기와 통신을 수행하는 인밴드(In-Band) 통신을 통해 상기 신호 세기 지시자를 획득할 수 있다.
또한, 무선 전력 송신기(600)는 송신 코일(622)을 이용하여 무선 전력을 송출할 수 있을 뿐만 아니라 송신 코일(622)을 통해 무선 전력 수신기와 각종 정보를 교환할 수도 있다. 다른 일 예로, 무선 전력 송신기(600)는 송신 코일(622)-즉, 제1 내지 제n 송신 코일)에 각각 대응되는 별도의 코일을 추가로 구비하고, 구비된 별도의 코일을 이용하여 무선 전력 수신기와 인밴드 통신을 수행할 수도 있음을 주의해야 한다.
이상이 도 6의 설명에서는 무선 전력 송신기(600)와 무선 전력 수신기가 인밴드 통신을 수행하는 것을 예를 들어 설명하고 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 무선 전력 신호 전송에 사용되는 주파수 대역과 상이한 주파수 대역을 통해 근거리 양방향 통신을 수행할 수 있다. 일 예로, 근거리 양방향 통신은 저전력 블루투스 통신, RFID 통신, UWB 통신, 지그비 통신 중 어느 하나일 수 있다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기(600)는 무선 전력 수신기의 요청에 따라 고속 충전 모드 및 일반 저전력 충전 모드를 적응적으로 제공할 수도 있다.
무선 전력 송신기(600)는 고속 충전 모드가 지원 가능한 경우, 소정 패턴의 신호-이하 설명의 편의를 위해, 제1 패킷이라 명함-를 송출할 수 있다. 무선 전력 수신기(600)는 제1 패킷이 수신되면, 접속중인 무선 전력 송신기(600)가 고속 충전이 가능함을 식별할 수 있다.
특히, 무선 전력 수신기는 고속 충전이 필요한 경우, 고속 충전을 요청하는 소정 제1 응답 패킷을 무선 전력 송신기(600) 에 전송할 수 있다.
특히, 무선 전력 송신기(600)는 상기 제1 응답 패킷이 수신 후 소정 시간이 경과하면, 자동으로 고속 충전 모드로 전환하여 고속 충전을 개시할 수 있다.
일 예로, 무선 전력 송신기(600)의 제어부(640)는 상기한 도 4 내지 도 5의 전력 전송 단계(440 또는 540)로 천이한 경우, 제1 패킷이 송신 코일(622)을 통해 송출되도록 제어할 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 다른 일 예는 상기 도 4의 식별 및 구성 단계(430) 또는 도 5의 식별 단계(530)에서 제1 패킷이 송출될 수도 있다.
또 다른 일 실시예는 무선 전력 송신기(600)가 송출하는 디지털 핑 신호에 고속 충전 지원 가능 여부를 식별할 수 있는 정보가 인코딩되어 전송될 수도 있음을 주의해야 한다.
무선 전력 수신기는 전력 전송 단계의 어느 시점에서든 고속 충전이 필요하면, 충전 모드가 고속 충전으로 설정된 소정 충전 모드 패킷을 무선 전력 송신기(600)에 전송할 수도 있다. 여기서, 충전 모드 패킷의 세부 구성은 후술할 도 7 내지 11의 설명을 통해 보다 명확히 하도록 한다. 물론, 무선 전력 송신기(600)와 무선 전력 수신기는 충전 모드가 고속 충전 모드로 변경된 경우, 고속 충전 모드에 상응하는 전력이 송출 및 수신 가능할 수 있도록 내부 동작을 제어할 수 있다. 일 예로, 충전 모드가 일반 저전력 충전 모드에서 고속 충전 모드로 변경된 경우, 과전압(Over Voltage) 판단 기준, 과열(Over Temperature) 판단 기준, 저전압(Low Voltage)/고전압(High Voltage) 판단 기준, 최적 전압 레벨(Optimum Voltage Level), 전력 제어 옵셋 등의 값이 변경 설정될 수 있다.
일 예로, 충전 모드가 일반 저전력 충전 모드에서 고속 충전 모드로 변경된 경우, 과전압(Over Voltage) 판단을 위한 임계 전압이 고속 충전이 가능하도록 높게 설정될 수 있다. 또 다른 일 예로, 과열 발생 여부를 판단하기 임계 온도가 고속 충전에 따른 온도 상승을 고려하여 높게 설정될 수 있다. 또 다른 일 예로, 송신기에서의 전력이 제어되는 최소 레벨을 의미하는 전력 제어 옵셋 값은 고속 충전 모드에서 빠르게 원하는 목표 전력 레벨로 수렴 가능하도록 일반 저전력 충전 모드에 비해 큰 값으로 설정될 수도 있다.
도 7은 상기 도 6에 따른 무선 전력 송신기와 연동되는 무선 전력 수신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 7을 참조하면, 무선 전력 수신기(700)는 수신 코일(710), 정류기(720), 직류/직류 변환기(DC/DC Converter, 730), 부하(740), 센싱부(750), 통신부(760), 주제어부(770)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 통신부(760)는 복조부(761) 및 변조부(762) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
상기한 도 7의 예에 도시된 무선 전력 수신기(700)는 인밴드 통신을 통해 무선 전력 송신기(600)와 정보를 교환할 수 있는 것으로 도시되어 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 다른 일 실시예에 따른 통신부(760)는 무선 전력 신호 전송에 사용되는 주파수 대역과는 상이한 주파수 대역을 통해 근거리 양방향 통신을 제공할 수도 있다.
수신 코일(710)을 통해 수신되는 AC 전력은 정류부(720)에 전달할 수 있다. 정류기(720)는 AC 전력을 DC 전력으로 변환하여 직류/직류 변환기(730)에 전송할 수 있다. 직류/직류 변환기(730)는 정류기 출력 DC 전력의 세기를 부하(740)에 의해 요구되는 특정 세기로 변환한 후 부하(740)에 전달할 수 있다. 또한 수신 코일(710)은 복수의 수신 코일(미도시)-즉, 제1 내지 제n 수신 코일-을 포함하여 구성될 수 있다. 일 실시예에 따른 각각의 수신 코일(미도시)에 전달되는 AC 전력의 주파수가 서로 상이할 수도 있고, 다른 일 실시예는 LC 공진 특성을 수신 코일마다 상이하게 조절하는 기능이 구비된 소정 주파수 제어기를 이용하여 각각의 수신 코일 별 공진주파수를 상이하게 설정할 수도 있다.
센싱부(750)는 정류기(720) 출력 DC 전력의 세기를 측정하고, 이를 주제어부(770)에 제공할 수 있다. 또한, 센싱부(750)는 무선 전력 수신에 따라 수신 코일(710)에 인가되는 전류의 세기를 측정하고, 측정 결과를 주제어부(770)에 전송할 수도 있다. 또한, 센싱부(750)는 무선 전력 수신기(700)의 내부 온도를 측정하고, 측정된 온도 값을 주제어부(770)에 제공할 수도 있다.
일 예로, 주제어부(770)는 측정된 정류기 출력 DC 전력의 세기가 소정 기준치 와 비교하여 과전압 발생 여부를 판단할 수 있다. 판단 결과, 과전압이 발생된 경우, 과전압이 발생되었음을 알리는 소정 패킷을 생성하여 변조부(762)에 전송할 수 있다. 여기서, 변조부(762)에 의해 변조된 신호는 수신 코일(710) 또는 별도의 코일(미도시)을 통해 무선 전력 송신기(600)에 전송될 수 있다. 또한, 주제어부(770)는 정류기 출력 DC 전력의 세기가 소정 기준치 이상인 경우, 감지 신호가 수신된 것으로 판단할 수 있으며, 감지 신호 수신 시, 해당 감지 신호에 대응되는 신호 세기 지시자가 변조부(762)를 통해 무선 전력 송신기(600)에 전송될 수 있도록 제어할 수 있다. 다른 일 예로, 복조부(761)는 수신 코일(710)과 정류기(720) 사이의 AC 전력 신호 또는 정류기(720) 출력 DC 전력 신호를 복조하여 감지 신호의 수신 여부를 식별한 후 식별 결과를 주제어부(770)에 제공할 수 있다. 이때, 주제어부(770)는 감지 신호에 대응되는 신호 세기 지시자가 변조부(762)를 통해 전송될 수 있도록 제어할 수 있다.
도 8은 일 실시에에 따른 전자기 유도 방식의 무선 전력 전송 절차에 따른 패킷 포맷을 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 무선 전력 송신기과 무선 전력 수신기 사이의 정보 교환에 사용되는 패킷 포맷(800)은 해당 패킷의 복조를 위한 동기 획득 및 해당 패킷의 정확한 시작 비트를 식별하기 위한 프리엠블(Preamble, 810) 필드, 해당 패킷에 포함된 메시지의 종류를 식별하기 위한 헤더(Header, 820) 필드, 해당 패킷의 내용(또는 페이로드(Payload))를 전송하기 위한 메시지(Message, 830) 필드 및 해당 패킷에 오류가 발생되었는지 여부를 식별하기 위한 체크썸(Checksum, 840) 필드를 포함하여 구성될 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 패킷 수신기는 헤더(820) 값에 기반하여 해당 패킷에 포함된 메시지(830)의 크기를 식별할 수도 있다.
또한, 헤더(820)는 무선 전력 전송 절차의 각 단계별로 정의될 수 있으며, 일부, 헤더(820) 값은 서로 다른 단계에서 동일한 값이 정의될 수도 있다. 일 예로, 도 8을 참조하면, 핑 단계의 전력 전송 종료(End Power Transfer) 및 전력 전송 단계의 전력 전송 종료에 대응되는 헤더 값은 0x02로 동일할 수 있음을 주의해야 한다.
메시지(830)는 해당 패킷의 송신기에서 전송하고자 하는 데이터를 포함한다. 일 예로, 메시지(830) 필드에 포함되는 데이터는 상대방에 대한 보고 사항(report), 요청 사항(request) 또는 응답 사항(response)일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
다른 일 실시예에 따른 패킷(700)은 해당 패킷을 전송한 송신기를 식별하기 위한 송신기 식별 정보, 해당 패킷을 수신할 수신기를 식별하기 위한 수신기 식별 정보 중 적어도 하나가 더 포함될 수도 있다. 여기서, 송신기 식별 정보 및 수신기 식별 정보는 IP 주소 정보, MAC 주소 정보, 제품 식별 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 충전 시스템상에서 수신기 및 송신기를 구분할 수 있는 정보이면 족하다.
또 다른 일 실시예에 따른 패킷(800)은 해당 패킷이 복수의 장치에 의해 수신되어야 하는 경우, 해당 수신 그룹을 식별하기 위한 소정 그룹 식별 정보가 더 포함될 수도 있다.
도 9는 일 실시에에 따른 전자기 유도 방식의 무선 전력 전송 절차에 따른 무선 전력 수신 장치가 핑 단계에서 전송 가능한 패킷의 종류를 설명하기 위한 도면이다.
도 9에 도시된 바와 간이, 핑 단계에서 무선 전력 수신 장치는 신호 세기 패킷 또는 전력 전송 중단 패킷을 전송할 수 있다.
도 9의 도면 번호 901을 참조하면, 일 실시예에 따른 신호 세기 패킷의 메시지 포맷은 1바이트의 크기를 갖는 신호 세기 값(Signal Strength Value)로 구성될 수 있다. 신호 세기 값은 송신 코일과 수신 코일 사이의 정합도(Degree of Coupling)를 가리킬 수 있으며, 디지털 핑 구간에서의 정류기 출력 전압, 출력 차단 스위치 등에서 측정된 개방 회로 전압, 수신 전력의 세기 등에 기반하여 산출된 값일 수 있다. 신호 세기 값은 최저 0에서 최고 255까지의 범위를 가질 수 있으며, 특정 변수에 대한 실제 측정 값(U)이 해당 변수의 최대 값(Umax)과 동일한 경우, 255의 값을 가질 수 있다.
일 예로, 신호 세기 값(Signal Strength Value)은 U/Umax*256로 산출될 수 있다.
상기 도 9의 도면 번호 902를 참조하면, 일 실시예에 따른 전력 전송 중단 패킷의 메시지 포맷은 1바이트의 크기를 갖는 전력 전송 중단 코드(End Power Transfer Code)로 구성될 수 있다.
무선 전력 수신 장치가 전력 전송 중단을 무선 전력 송신기에 요청하는 이유는 충전 완료(Charge Complete), 내부 오류(Internal Fault), 과열(Over Temperature), 과전압(Over Voltage), 과전류(Over Current), 배터리 손상(Battery Failure), 재구성(Reconfigure) 및 응답 없음(No Response) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 전력 전송 중단 코드는 새로운 전력 전송 중단 이유 각각에 대응하여 추가 정의될 수도 있음을 주의해야 한다.
충전 완료는 수신기 배터리의 충전이 완료되었음을 사용될 수 있다. 내부 오류는 수신기 내부 동작에 있어서의 소프트웨어적 또는 논리적인 오류가 감지되었을 때 사용될 수 있다.
과열/과전압/과전류는 수신기에서 측정된 온도/전압/전류 값이 각각에 대해 정의된 임계값을 초과하였을 경우에 사용될 수 있다.
배터리 손상은 수신기 배터리에 문제가 발생된 것으로 판단되었을 경우 사용될 수 있다.
재구성은 전력 전송 조건에 대한 재협상이 필요한 경우 사용될 수 있다. 응답 없음은 제어 오류 패킷에 대한 송신기의 응답-즉, 전력의 세기를 증가시키거나 감소시키는 것을 의미함-이 정상적이지 않은 것으로 판단된 경우 사용될 수 있다.
도 10은 일 실시에에 따른 전자기 유도 방식의 무선 전력 전송 절차에 따른 식별 패킷의 메시지 포맷을 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, 식별 패킷의 메시지 포맷은 버전 정보(Version Information) 필드, 제조사 정보(Manufacturer Information) 필드, 확장 지시자(Extension Indicator) 필드 및 기본 디바이스 식별 정보(Basic Device Identification Information) 필드를 포함하여 구성될 수 있다.
버전 정보 필드에는 해당 무선 전력 수신 장치에 적용된 표준의 개정 버전 정보가 기록될 수 있다.
제조사 정보 필드에는 해당 무선 전력 수신 장치를 제조한 제조사를 식별하기 위한 소정 식별 코드가 기록될 수 있다.
확장 지시자 필드는 확장 디바이스 식별 정보를 포함하는 확장 식별 패킷이 존재하는지를 식별하기 위한 지시자일 수 있다. 일 예로, 확장 지시자 값이 0이면, 확장 식별 패킷이 존재하지 않음을 의미하고, 확장 지시자 값이 1이면, 확장 식별 패킷이 식별 패킷 이후에 존재함을 의미할 수 있다.
도면 번호 1001 내지 1002를 참조하면, 확장 지시자 값이 0이면, 해당 무선 전력 수신기를 위한 디바이스 식별자는 제조사 정보와 기본 디바이스 식별 정보의 조합으로 이루어질 수 있다. 반면, 확장 지시자 값이 1이면, 해당 무선 전력 수신기를 위한 디바이스 식별자는 제조사 정보, 기본 디바이스 식별 정보 및 확장 디바이스 식별 정보의 조합으로 이루어질 수 있다.
도 11은 일 실시예에 따른 전자기 유도 방식의 무선 전력 전송 절차에 따른 구성 패킷 및 전력 제어 보류 패킷의 메시지 포맷을 설명하기 위한 도면이다.
도 11의 도면 번호 1101에 도시된 바와 같이, 구성 패킷의 메시지 포맷은 5바이트의 길이를 가질 수 있으며, 전력 등급(Power Class) 필드, 최대 전력(Maximum Power) 필드, 전력 제어(Power Control) 필드, 카운트(Count) 필드, 윈도우 사이즈(Window Size) 필드, 윈도우 옵셋(Window Offset) 필드 등을 포함하여 구성될 수 있다.
전력 등급 필드에는 해당 무선 전력 수신기에 할당된 전력 등급이 기록될 수 있다.
최대 전력 필드에는 무선 전력 수신기의 정류기 출력단에서 제공할 수 있는 최대 전력의 세기 값이 기록될 수 있다.
일 예로, 전력 등급이 a이고 최대 전력이 b인 경우에 있어서, 무선 전력 수신 장치의 정류기 출력단에서 제공되길 바라는 최대 전력량(Pmax)는 (b/2)*10a로 산출될 수 있다.
전력 제어 필드에는 무선 전력 송신기에서의 전력 제어가 어떤 알고리즘에 따라 이루어져야 하는지를 지시하기 위해 사용될 수 있다. 일 예로, 전력 제어 필드 값이 0이면, 표준에 정의된 전력 제어 알고리즘 적용을 의미하고, 전력 제어 필드 값이 1이면, 제조사에 의해 정의된 알고리즘에 따라 전력 제어가 이루어지는 것을 의미할 수 있다.
카운트 필드는 무선 전력 수신 장치가 식별 및 구성 단계에서 전송할 옵션 구성 패킷의 개수를 기록하기 위해 사용될 수 있다.
윈도우 사이즈 필드는 평균 수신 파워 산출을 위한 윈도우 크기를 기록하기 위해 사용될 수 있다. 일 예로, 윈도우 사이즈는 0보다 크고, 4ms 단위를 가지는 양의 정수 값일 수 있다.
윈도우 옵셋 필드는 평균 수신 파워 산출 윈도우 종료 시점부터 다음 수신 전력 패킷의 전송 시작 시점까지의 시간을 식별하기 위한 정보가 기록될 수 있다. 일 예로, 윈도우 옵셋은 0보다 크고, 4ms 단위를 가지는 양의 정수 값일 수 있다.
도면 번호 1102를 참조하면, 전력 제어 보류 패킷의 메시지 포맷은 전력 제어 보류 시간(T_delay)을 포함하여 구성될 수 있다. 전력 제어 보류 패킷은 식별 및 구성 단계 동안 복수개가 전송될 수 있다. 일 예로, 전력 제어 보류 패킷은 7개까지 전송될 수 있다. 전력 제어 보류 시간(T_delay)는 미리 정의된 전력 제어 보류 최소 시간(T_min: 5ms)과 전력 제어 보류 최대 시간(T_max: 205ms) 사이의 값을 가질 수 있다. 무선 전력 송신 장치는 식별 및 구성 단계에서 마지막으로 수신된 전력 제어 보류 패킷의 전력 제어 보류 시간을 이용하여 전력 제어를 수행할 수 있다. 또한, 무선 전력 송신 장치는 식별 및 구성 단계에서 전력 제어 보류 패킷이 수신되지 않은 경우, 상기 T_min 값을 T_delay 값으로 사용할 수 있다.
전력 제어 보류 시간은 무선 전력 송신 장치가 가장 최근의 제어 오류 패킷 수신 후 실제 전력 제어를 수행하기 이전에 전력 제어를 수행하지 않고 대기해야 하는 시간을 의미할 수 있다.
도 12는 일 실시에에 따른 전자기 유도 방식의 무선 전력 전송 절차에 따른 무선 전력 수신 장치가 전력 전송 단계에서 전송 가능한 패킷의 종류 및 그것의 메시지 포맷을 설명하기 위한 도면이다.
도 12를 참조하면, 전력 전송 단계에서 무선 전력 수신 장치가 전송 가능한 패킷은 제어 오류 패킷(Control Error Packet), 전력 전송 중단 패킷(End Power Transfer Packet), 수신 전력 패킷(Received Power Packet), 충전 상태 패킷(Charge Status Packet), 제조사 별 정의된 패킷 등을 포함할 수 있다.
도면 번호 1201은 1바이트의 제어 오류 값(Control Error Value)로 구성된 제어 오류 패킷(Control Error Packet)의 메시지 포맷을 보여준다. 여기서, 제어 오류 값은 -128부터 +127까지의 범위의 정수 값일 수 있다. 제어 오류 값이 음이면, 무선 전력 송신 장치의 송출 전력이 내려가고, 양이면, 무선 전력 송신 장치의 송출 전력이 올라갈 수 있다.
도면 번호 1202는 1바이트의 전력 전송 중단 코드(End Power Transfer Code)로 구성된 전력 전송 중단 패킷(End Power Transfer Packet)의 메시지 포맷을 보여준다.
도면 번호 1203은 1바이트의 수신 파워 값(Received Power Value)으로 구성된 수신 전력 패킷의 메시지 포맷(Received Power Packet)을 보여준다. 여기서, 수신 파워 값은 소정 구간 동안 산출된 평균 정류기 수신 전력 값에 대응될 수 있다. 실제 수신된 전력량(Preceived)은 구성 패킷(1001)에 포함된 최대 전력(Maximum Power) 및 전력 등급(Power Class)에 기반하여 산출될 수 있다. 일 예로, 실제 수신된 전력량은 (수신 파워 값/128)*(최대 전력/2)*(10전력등급)에 의해 산출될 수 있다.
도면 번호 1204는 1바이트의 충전 상태 값(Charge Status Value)로 구성된 충전 상태 패킷(Charge Status Packet)의 메시지 포맷을 보여준다. 충전 상태 값은 무선 전력 수신 장치의 배터리 충전량을 가리킬 수 있다. 일 예로, 충전 상태 값 0은 완전 방전 상태를 의미하고, 충전 상태 값 50은 50% 충전 상태, 충전 상태 값 100은 만충 상태를 의미할 수 있다. 무선 전력 수신 장치가 충전 배터리를 포함하지 않거나 충전 상태 정보를 제공할 수 없는 경우, 충전 상태 값은 OxFF로 설정될 수 있다.
도 13은 일 실시예에 따른 복수의 코일의 배치 및 차폐재와의 거리를 설명하기 위한 도면이다.
도 13을 참조하면, 무선 전력 송신기 또는 무선 전력 수신기는 복수의 코일을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 코일은 3개일 수 있다. 일정한 크기의 충전 영역 내에서 균일한 전력 전송 또는 전력 수신을 수행하기 위해서, 복수의 코일 중 적어도 하나는 중첩되어 배치될 수 있다. 도 13에서 제1코일(1310)과 제2코일(1320)은 차폐재(1340) 위에 일정 간격을 두고 나란히 제1층에 배치되어 있고, 제3코일(1330)은 제1코일(1310) 및 제2코일(1320) 위에 제2층에 중첩되어 배치될 수 있다.
제1코일(1310), 제2코일(1320) 및 제3코일(1330)은 무선 전력 송신기에 배치되는 코일일 경우 WPC 또는 PMA에서 정의한 코일의 규격대로 제조될 수 있고, 각각의 물리적 특성이 허용될 수 있는 정도의 범위 내에서 동일할 수 있다.
예를 들어, 무선 전력 송신기의 코일은 하기 표 1과 같은 규격을 가질 수 있다.
Parameter Symbol Value
외측 길이(Outer length)) dol 53.2±0.5 mm
내측 길이(Inner length) dil 27.5±0.5 mm
외측 너비(Outer width) dow 45.2±0.5 mm
내측 너비(Inner width) diw 19.5±0.5 mm
두께(thickness) dc 1.5±0.5 mm
권선수(Number of turns per layer) N 12 turns
층수(Number of layers) 1
표 1은 WPC에 정의된 A13 타입의 무선 전력 송신기의 코일에 대한 규격이며, 일 실시예로 제1코일(1310), 제2코일(1320) 및 제3코일(1330)은 표 1에 정의된 외측 길이, 내측 길이, 외측 너비, 내측 너비, 두께 및 권선수로 제조될 수 있다. 물론, 동일한 제조 공정에 의해 제1코일(1310), 제2코일(1320) 및 제3코일(1330)은 오차 범위 내에서 물리적 특성이 동일할 수 있다.
예를 들어, 제1코일(1310) 및 제2코일(1320)은 각각의 일면이 차폐재와 접촉하여 배치되지만, 제3코일(1330)은 차폐재로부터 소정 높이만큼 이격되어 배치될 수 있다.
중앙에 위치하는 제3코일(1330)은 제1코일(1310) 및 제2코일(1320)보다 차폐재로부터 더 멀리 위치하여 측정된 인덕턴스가 제1코일(1310) 및 제2코일(1320)과 다를 수 있어, 제3코일(1330)을 구성하는 도선의 길이를 제1코일(1310) 및 제2코일(1320)보다 조금 더 길게 하여 인덕턴스를 동일하게 조정할 수 있다.
일 실시예에서, 제3코일(1330)을 구성하는 도선의 길이를 제1코일(1210) 및 제2코일(1320)보다 조금 더 길게하여, 제3코일(1330)이 제1코일(1330) 및 제2코일(1320)보다 차폐재로부터 더 멀리 위치함에도 불구하고, 3개의 코일의 인덕턴스가 12.5uH로 동일할 수 있다. 일 실시예에서 코일의 인덕턴스가 동일하다는 것은 ±0.5uH 내의 오차범위를 가지는 것을 의미한다.
중첩되어 위치하는 코일은 차폐재와의 거리가 멀리 떨어질수록 측정되는 인덕턴스가 작을 수 있고, 차폐재와의 거리가 멀수록 인덕턴스를 증가시키기 위해 중첩되어 위치하는 코일의 길이를 더 길게 할 수 있다.
한편, 제1코일(1310), 제2코일(1320) 및 제3코일(1330)의 인덕턴스가 상이한 경우에는, 각각의 인덕턴스에 따라 상이한 커패시터를 포함하는 공진 회로와 이러한 공진 회로에서 발생되는 공진 주파수를 제어할 수 있는 각각의 드라이브회로가 필요할 수 있다.
일 실시예에서 제1코일(1310), 제2코일(1320) 또는 제3코일(1330)과 차폐재 사이에는 접착재(미도시)가 배치될 수 있다.
따라서, 일 실시예에 따른 무선 전력 송수신 장치의 복수의 코일은 고정시키기 위하여 별도의 접착재 등의 구성이 필요한 문제가 있다. 또한 일 실시예에 따른 무선 전력 송수신 장치의 복수의 코일은 외부 충격으로부터 고정 위치에서 이탈되는 문제가 있다.
도 14는 다른 실시예에 따른 하나 이상의 코일과 차폐재가 일체화된 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 14을 참조하면, 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신기 또는 무선 전력 수신기는 복수의 코일을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 코일은 3개일 수 있다. 또한, 일정한 크기의 충전 영역 내에서 균일한 전력 전송 또는 전력 수신을 수행하기 위해서, 복수의 코일 중 적어도 하나는 중첩되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1코일(1410), 제2코일(1420) 및 제3코일(1430)은 표 1에 정의된 외측 길이, 내측 길이, 외측 너비, 내측 너비, 두께 및 권선수로 제조될 수 있다. 제1코일(1410)과 제2코일(1420)은 일정 간격을 두고 나란히 차폐재(1440)의 제2층(a2)에 배치되어 있고, 제3코일(1430)은 차폐재(1440), 제1코일(1410) 및 제2코일(1420) 위에 위치한 제3층(a3)에 중첩되어 배치될 수 있다. 제1코일 내지 제3코일(1410 내지 1430)은 모두 동일한 방향으로 배치될 수 있고, 어느 하나의 코일이 다른 방향으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 14와 같이 제1 코일(1410)과 제2 코일(1420)은 동일한 방향으로 배치되고 제3 코일(1430)이 제1 코일(1410) 또는 제2코일(1420)의 90도 방향으로 배치될 수 있다.
다른 실시예에서 제3코일(1430)은 접착재(미도시)에 의해 제1코일(1410), 제2코일(1420) 또는 차폐재(1440)와 고정될 수 있다.
다른 실시예에 따른 무선 전력 송신기 또는 무선 전력 수신기는 하나 이상의 코일과 일체화된 차폐재(1440)를 포함할 수 있다. 차폐재(1440)는 Fe, Ni, Co, Mn, Al, Zn, Cu, Ba, Ti, Sn, Sr, P, B, N, C, W, Cr, Bi, Li, Y, Cd 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 원소의 조합으로 이루어진 합금 또는 페라이트를 포함할 수 있다.
또한, 차폐재(1440)는 복수의 코일이 배치된 면적보다 큰 면적일 수 있다. 예를 들어, 차폐재(1440)는 제1코일(1410) 및 제2코일(1420)이 배치된 면적보다 큰 면적으로 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 도14와 같이 제1코일(1410) 또는 제2코일(1420)의 세로 외측에서 제1간격(b1)으로 차폐재(1440)가 연장되어 배치될 수 있다. 제1코일(1410) 또는 제2코일(1420)의 가로 외측에서 제2간격(b2)으로 차폐재(1440)가 연장되어 배치될 수 있다. 제1간격(b1)과 제2간격(b2)은 길이가 동일 할 수 있고, 또한 상이할 수 있다. 보다 구체적으로 길이가 동일할 경우 제1간격(b1) 또는 제2간격(b2)은 1mm에서 1.5mm일 수 있다. 제1코일(1410) 또는 제2코일(1420)보다 크게 배치된 차폐재(1440)는 제1코일(1410) 또는 제2코일(1420)에서 생성된 자기장을 충전 방향으로 가이드 할 수 있다. 또한, 제1코일(1410) 또는 제2코일(1420)보다 크게 배치된 차폐재(1440)는 제1코일(1410) 또는 제2코일(1420)로 수신되는 자기장을 충전 방향으로 가이드 할 수 있다. 따라서, 제1간격(b1) 또는 제2간격(b2)은 코일의 자기장을 가이드할 정도의 길이이면 되므로 상기 길이로 제한되는 것은 아니다.
또한, 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신기 또는 무선 전력 수신기는 차폐재(1440)와 하나 이상의 코일이 일체화될 수 있다. 예를 들어, 도14와 같이 제1층(a1)은 차폐재(1440)가 배치될 수 있다. 제2층(a2)은 차폐재(1440), 제1코일(1410) 및 제2코일(1420)가 배치될 수 있다. 제3층(a3)은 제3코일(1430)이 배치될 수 있다. 또한, 차폐재(1440)는 제1영역 내지 제6영역(1441 내지 1446)을 포함할 수 있다. 제1영역(1441)은 제2층(a2)에 위치하고 제1코일(1410)의 외측에 배치될 수 있다. 제2영역(1442)은 제2층(a2)에 위치하고 제1코일(1410)의 내측에 배치될 수 있다. 제3영역(1443)은 제2층(a2)에 위치하고 제1코일(1410)의 외측과 제2 코일(1420)의 외측의 사이에 배치될 수 있다. 제4영역(1444)은 제2층(a2)에 위치하고 제2코일(1420)의 내측에 배치될 수 있다. 제5영역(1445)은 제2층(a2)에 위치하고 제2코일(1420)의 외측에 배치될 수 있다. 제6영역(1446)은 제1층(a1)에 위치할 수 있다. 즉, 제6영역(1446)은 차폐재(1440)만 배치된 제1층(a1)의 전부를 포함할 수 있다.
따라서, 제1코일(1410) 또는 제2코일(1420)은 차폐재(1440)의 제1영역 내지 제5영역(1441 내지 1445)에 의해 접착제 없이 고정될 수 있다. 또한, 제1코일(1410) 또는 제2코일(1420)은 차폐재(1440)의 제1영역 내지 제5영역(1441 내지 1445)에 의해 외부의 충격으로부터 보호될 수 있다. 또한, 제1코일(1410) 또는 제2코일(1420)은 차폐재의 제1영역 내지 제5영역(1441 내지 1445)에 의해 내열특성이 향상될 수 있다. 차폐재(1440)의 제1영역 내지 제5영역(1441 내지 1445)은 제1코일(1410) 또는 제2코일(1420)의 송수신되는 자기장을 충전 방향으로 가이드 할 수 있다. 또한, 제3코일(1430)은 차폐재(1440)의 제1영역 내지 제5영역(1441 내지 1445)에 접촉하게 되어 제3코일(1430)의 인덕턴스가 증가될 수 있다. 즉, 제3코일(1430)은 차폐재(1440)의 제1영역 내지 제5영역(1441 내지 1445)에 접촉하게 되어 제1코일(1410) 및 제2코일(1420)의 인덕턴스와 동일하게 조정할 수 있다. 또한, 제3코일(1430)이 제1 코일(1410) 또는 제2코일(1420)의 90도 방향으로 배치될 경우, 제3코일(1430)은 차폐재(1440)와 접촉하게 되는 면적이 넓어 지므로 제3코일(1430)의 인덕턴스를 더욱 증가시킬 수 있다.
도 15는 도 14에 따른 다른 실시예의 일체화된 하나 이상의 코일과 차폐재의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 15의 a 내지 e는 다른 실시예인 일체화된 하나 이상의 코일과 차폐재의 제조 방법을 도시한 공정순서도이다.
도 15를 참조하면, 다른 실시예 따른 일체화된 하나 이상의 코일과 차폐재의 제조 방법은 하금형(1550)에 제1코일(1510)과 제2코일(1520)을 배치하는 단계(a)를 포함할 수 있다. 하금형(1550)은 측면과 바닥면을 포함할 수 있다. 바닥면은 홈이 없고 평탄한 면일 수 있다. 제1코일(1510)과 제2코일(1520)은 하금형(1550)의 바닥면에 배치될 수 있다
다른 실시예에 따른 일체화된 하나 이상의 코일과 차폐재의 제조 방법은 상금형(1560)을 하금형(1550) 상에 배치하여 캐비티(1580)를 생성하는 단계(b)를 포함할 수 있다.
캐비티(1580)는 주조물인 액체 또는 분말 상태의 차폐재가 채워지는 내부 공간일 수 있다. 예를 들어, 도 15의 (b)와 같이 캐비티(1570)는 제1영역 내지 제6영역(1581 내지 1586)을 포함할 수 있다. 캐비티의 제1영역(1581)은 하금형(1550)의 측면과 제1 코일(1510)의 외측의 사이의 공간일 수 있다. 캐비티의 제2영역(1582)는 제1코일(1510)의 내측의 공간일 수 있다. 캐비티의 제3영역(1583)은 제1코일(1510)의 외측과 제2코일(1520)의 외측 사이의 공간일 수 있다. 캐비티의 제4영역(1584)는 제2코일(1520)의 내측의 공간일 수 있다. 캐비티의 제5영역(1585)는 제2코일(1520)의 외측과 하금형(1550)의 측면의 사이의 공간일 수 있다. 캐비티의 제6영역(1586)은 제1코일(1510) 및 제2코일(1520)의 상부 공간일 수 있다. 즉, 캐비티의 제6영역(1586)은 제1코일(1510) 및 제2코일(1520)이 배치되지 않은 층의 공간일 수 있다.
게이트(1570)는 캐비티(1580)에 주조물인 액체 또는 분말 상태의 차폐재를 투입하기 위한 통로일 수 있다. 게이트(1570)는 하나 또는 복수 개일 수 있다. 게이트(1570)는 상금형(1560)에 일체로 배치될 수 있고, 상금형(1560)에 배치된 홀(미도시)을 통해 연결될 수 있다. 게이트(1570)는 다른 실시예에서 상금형(1560)에 포함된 것으로 설명하였으나 하금형(1550)에 포함할 수 있다. 즉, 게이트가 하금형에 일체로 배치될 수 있고, 하금형에 배치된 홀을 통해 연결될 수 있다(미도시). 게이트(1570)는 복수 개일 경우 캐비티의 제1영역 내지 제5영역(1581 내지 1585)에 대응하여 배치될 수 있다.
다른 실시예에 따른 일체화된 하나 이상의 코일과 차폐재의 제조 방법은 하나 이상의 게이트(1570)에 주조물인 액체 또는 분말 상태의 차폐재(1540)를 투입하여 캐비티(1580)를 채우는 단계(c)를 포함할 수 있다. 즉, 하나 이상의 코일과 차폐재를 일체로 형성하기 위하여 트랜스퍼 성형, 사출 성형 등의 성형공정을 이용할 수 있다. 다른 실시예에 따른 일체화된 하나 이상의 코일과 차폐재의 제조 방법은 투입된 차폐재(1540)를 경화시키는 단계(미도시)를 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따른 일체화된 하나 이상의 코일과 차폐재의 제조 방법은 차폐재(1540)가 경화되면 하금형(1550)과 상금형(1560)을 제거하는 단계(d)를 포함할 수 있다. 이에, 차폐재와 하나 이상의 코일이 일체화될 수 있다. 도 15의 (d)에서 차폐재의 제1영역 내지 제6영역(1541 내지 1546)은 도 15의 (b)에서 캐비티의 제1영역 내지 제6영역(1581 내지 1586)과 대응될 수 있다. 또한, 차폐재(1540)는 하금형(1550)과 상금형(1560)을 제거 후 주조물이 투입된 게이트(1570)에 대응하여 양각 또는 음각 형태의 버(burr, 미도시)가 생성될 수 있다. 양각의 버(burr)가 생성된 경우, 양각의 버(burr)를 절단하는 단계가 추가될 수 있다.
다른 실시예에 따른 일체화된 하나 이상의 코일과 차폐재의 제조 방법은 제3코일(1530)이 차폐재(1540), 제1코일(1510) 및 제2코일(1520)의 상면에 중첩되어 배치되는 단계(e)를 포함할 수 있다. 이때, 제3코일(1530)은 접착재(미도시)에 의해 제1코일(1510), 제2코일(1520) 또는 차폐재(1540)와 고정될 수 있다.
따라서, 제1코일(1410, 1510) 및 제2코일(1420, 1520)의 외측, 내측 및 하면은 차폐재(1440, 1540)와 접촉한다. 또한 제3코일(1430, 1530)의 외측 일부는 차폐재(1440, 1540)와 접촉한다. 즉, 제1코일(1410, 1510), 제2코일(1420, 1520) 및 제3코일(1430, 1530)을 차폐재(1440, 1540)와 일체로 형성된다.
도 16은 또 다른 실시예에 따른 하나 이상의 코일과 차폐재가 일체화된 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 16을 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신기 또는 무선 전력 수신기는 복수의 코일을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 코일은 3개일 수 있다. 또한, 일정한 크기의 충전 영역 내에서 균일한 전력 전송 또는 전력 수신을 수행하기 위해서, 복수의 코일 중 적어도 하나는 중첩되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1코일(1610), 제2코일(1620) 및 제3코일(1630)은 표 1에 정의된 외측 길이, 내측 길이, 외측 너비, 내측 너비, 두께 및 권선수로 제조될 수 있다. 제1코일(1610)과 제2코일(1620)은 일정 간격을 두고 나란히 차폐재(1640)의 제2층(a5)에 배치되어 있고, 제3코일(1630)은 차폐재(1640)의 제3층(a6)에 배치되어 제1코일(1610) 및 제2코일(1620)과 중첩되어 배치될 수 있다. 제1코일 내지 제3코일(1610 내지 1630)은 모두 동일한 방향으로 배치될 수 있고, 어느 하나의 코일이 다른 방향으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 16과 같이 제1코일 내지 제3코일(1610 내지 1630)은 동일한 방향으로 배치되어 있는 모습이다.
또 다른 실시예에서 제3코일(1630)은 접착재(미도시)에 의해 제1코일(1610), 제2코일(1620) 또는 차폐재(1640)와 고정될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신기 또는 무선 전력 수신기는 하나 이상의 코일과 일체화된 차폐재(1640)를 포함할 수 있다. 차폐재(1440)는 Fe, Ni, Co, Mn, Al, Zn, Cu, Ba, Ti, Sn, Sr, P, B, N, C, W, Cr, Bi, Li, Y, Cd 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 원소의 조합으로 이루어진 합금 또는 페라이트를 포함할 수 있다.
또한, 차폐재(1640)는 복수의 코일이 배치된 면적보다 큰 면적일 수 있다. 예를 들어, 차폐재(1640)는 제1코일(1610) 및 제2코일(1620)이 배치된 면적보다 큰 면적으로 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 도16과 같이 제1코일(1610) 또는 제2코일(1620)의 세로 외측에서 제1간격(b3)으로 차폐재(1640)가 연장되어 배치될 수 있다. 제1코일(1610) 또는 제2코일(1620)의 가로 외측에서 제2간격(b4)으로 차폐재(1640)가 연장되어 배치될 수 있다. 제1간격(b3)과 제2간격(b4)은 길이가 동일 할 수 있고, 또한 상이할 수 있다. 보다 구체적으로 길이가 동일할 경우 제1간격(b3) 또는 제2간격(b4)은 1mm에서 1.5mm일 수 있다. 제1코일(1610) 또는 제2코일(1620)보다 크게 배치된 차폐재(1640)는 제1코일(1610) 또는 제2코일(1620)에서 생성된 자기장을 충전 방향으로 가이드 할 수 있다. 또한, 제1코일(1610) 또는 제2코일(1620)보다 크게 배치된 차폐재(1640)는 제1코일(1610) 또는 제2코일(1620)로 수신되는 자기장을 충전 방향으로 가이드 할 수 있다. 따라서, 제1간격(b3) 또는 제2간격(b4)은 코일의 자기장을 가이드할 정도의 길이이면 되므로 상기 길이로 제한되는 것은 아니다.
또한, 또 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신기 또는 무선 전력 수신기는 차폐재(1640)와 하나 이상의 코일이 일체화될 수 있다. 예를 들어, 도16과 같이 제1층(a4)은 차폐재(1640)가 배치될 수 있다. 제2층(a5)은 차폐재(1640), 제1코일(1610) 및 제2코일(1620)가 배치될 수 있다. 제3층(a6)은 차폐재(1640) 및 제3코일(1630)이 배치될 수 있다. 또한, 차폐재(1640)는 제1영역 내지 제7영역(1641 내지 1647)을 포함할 수 있다. 제1영역(1641)은 제2층(a5)에 위치하고 제1코일(1610)의 외측에 배치될 수 있다. 제2영역(1642)은 제2층(a2)에 위치하고 제1코일(1610)의 내측에 배치될 수 있다. 제3영역(1643)은 제2층(a5)에 위치하고 제1코일(1610)의 외측과 제2 코일(1620)의 외측의 사이에 배치될 수 있다. 제4영역(1644)은 제2층(a5)에 위치하고 제2코일(1620)의 내측에 배치될 수 있다. 제5영역(1645)은 제2층(a5)에 위치하고 제2코일(1620)의 외측에 배치될 수 있다. 제6영역(1646)은 제1층(a4)에 위치할 수 있다. 즉, 제6영역(1646)은 차폐재(1640)만 배치된 제1층(a4)의 전부를 포함할 수 있다. 제7영역(1647)은 제3층(a6)에 위치하고 제3코일(1630)의 내측에 배치될 수 있다. 즉, 제7영역(1647)은 제3영역(1643)에서 연장되어 제3코일(1630)의 내측까지 배치될 수 있다.
따라서, 제1코일(1610) 또는 제2코일(1620)은 차폐재(1640)의 제1영역 내지 제5영역(1641 내지 1645)에 의해 접착제 없이 고정될 수 있다. 또한, 제3코일(1630)은 내부에 배치된 차폐재의 제7영역(1647)에 의하여 고정력이 증가할 수 있다. 또한, 제1코일(1610) 또는 제2코일(1620)은 차폐재(1640)의 제1영역 내지 제5영역(1641 내지 1645)에 의해 외부의 충격으로부터 보호될 수 있다. 또한, 제1코일(1610) 또는 제2코일(1620)은 차폐재(1640)의 제1영역 내지 제5영역(1641 내지 1645)에 의해 내열특성이 향상될 수 있다. 또한, 제3코일(1630) 은 차폐재의 제7영역(1647)에 의해 내열특성이 향상될 수 있다. 차폐재(1640)의 제1영역 내지 제7영역(1641 내지 1647)은 제1코일(1610) 또는 제2코일(1620)의 송수신되는 자기장을 충전 방향으로 가이드 할 수 있다. 차폐재의 제7영역(1647)는 제3코일(1630)의 송수신되는 자기장을 충전 방향으로 가이드 할 수 있다. 또한, 제3코일(1630)은 차폐재의 제7영역(1647)에 접촉하게 되어 제3코일(1630)의 인덕터스가 향상될 수 있다. 즉, 제3코일(1630)은 차폐재의 제7영역(1647)에 접촉하게 되어 제1코일(1610) 및 제2코일(1620)의 인덕턴스와 동일하게 조정할 수 있다.
도 17은 도 16에 따른 또 다른 실시예의 일체화된 하나 이상의 코일과 차폐재의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 17의 a 내지 e는 또 다른 실시예인 일체화된 하나 이상의 코일과 차폐재의 제조 방법을 도시한 공정순서도이다.
도 17을 참조하면, 또 다른 실시예 따른 일체화된 하나 이상의 코일과 차폐재의 제조 방법은 하금형(1750)에 제1코일(1710)과 제2코일(1720)을 배치하는 단계(a)를 포함할 수 있다. 하금형(1750)은 측면과 바닥면을 포함할 수 있다. 제1코일(1510)과 제2코일(1520)은 하금형(1550)의 바닥면에 배치될 수 있다. 바닥면은 홈(1751)을 포함할 수 있다. 홈(1751)은 제1코일(1710)의 외측과 제2코일(1720)의 외측 사이에 배치될 수 있다. 홈(1751)은 제3코일(1730)의 내측의 형상과 대응되는 형상일 수 있다. 홈(1741)의 깊이는 제3코일(1730)의 두께와 동일할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 일체화된 하나 이상의 코일과 차폐재의 제조 방법은 상금형(1760)을 하금형(1750) 상에 배치하여 캐비티(1780)를 생성하는 단계(b)를 포함할 수 있다.
캐비티(1780)는 주조물인 액체 또는 분말 상태의 차폐재가 채워지는 내부 공간일 수 있다. 예를 들어, 도 17의 (b)와 같이 캐비티(1770)는 제1영역 내지 제7영역(1781 내지 1787)을 포함할 수 있다. 캐비티의 제1영역(1781)은 하금형(1750)의 측면과 제1 코일(1710)의 외측의 사이의 공간일 수 있다. 캐비티의 제2영역(1782)는 제1코일(1710)의 내측의 공간일 수 있다. 캐비티의 제3영역(1783)은 제1코일(1710)의 외측과 제2코일(1720)의 외측 사이의 공간일 수 있다. 캐비티의 제4영역(1784)는 제2코일(1720)의 내측의 공간일 수 있다. 캐비티의 제5영역(1785)는 제2코일(1720)의 외측과 하금형(1750)의 측면의 사이의 공간일 수 있다. 캐비티의 제6영역(1786)은 제1코일(1710) 및 제2코일(1720)의 상부 공간일 수 있다. 즉, 캐비티의 제6영역(1786)은 제1코일(1710) 및 제2코일(1720)이 배치되지 않은 층의 공간일 수 있다. 캐비티의 제7영역(1787)은 하금형의 홈(1751)에 의해 배치된 공간일 수 있다. 즉, 캐비티의 제7영역(1787)은 캐비티의 제3영역(1731)에서 연장되어 배치된 공간일 수 있다.
게이트(1770)는 캐비티(1780)에 주조물인 액체 또는 분말 상태의 차폐재를 투입하기 위한 통로일 수 있다. 게이트(1770)는 하나 또는 복수 개일 수 있다. 게이트(1770)는 상금형(1760)에 일체로 배치될 수 있고, 상금형(1760)에 배치된 홀(미도시)을 통해 연결될 수 있다. 게이트(1770)는 또 다른 실시예에서 상금형(1760)에 포함된 것으로 설명하였으나 하금형(1750)에 포함할 수 있다. 즉, 게이트가 하금형에 일체로 배치될 수 있고, 하금형에 배치된 홀을 통해 연결될 수 있다(미도시). 게이트(1770)는 복수 개일 경우 캐비티의 제1영역 내지 제5영역(1781 내지 1785)에 대응하여 배치될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 일체화된 하나 이상의 코일과 차폐재의 제조 방법은 하나 이상의 게이트(1770)에 주조물인 액체 또는 분말 상태의 차폐재(1740)를 투입하여 캐비티(1780)를 채우는 단계(c)를 포함할 수 있다. 즉, 하나 이상의 코일과 차폐재를 일체로 형성하기 위하여 트랜스퍼 성형, 사출 성형 등의 성형공정을 이용할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 일체화된 하나 이상의 코일과 차폐재의 제조 방법은 투입된 차폐재(1740)를 경화시키는 단계(미도시)를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 일체화된 하나 이상의 코일과 차폐재의 제조 방법은 차폐재(1740)가 경화되면 하금형(1750)과 상금형(1760)을 제거하는 단계(d)를 포함할 수 있다. 이에, 차폐재와 하나 이상의 코일이 일체화될 수 있다. 도 17의 (d)에서 차폐재의 제1영역 내지 제7영역(1741 내지 1747)은 도 17의 (b)에서 캐비티의 제1영역 내지 제7영역(1781 내지 1787)과 대응될 수 있다.또한, 차폐재(1740)는 하금형(1750)과 상금형(1760)을 제거 후 주조물이 투입된 게이트(1770)에 대응하여 양각 또는 음각 형태의 버(burr, 미도시)가 생성될 수 있다. 양각의 버(burr)가 생성된 경우, 양각의 버(burr)를 절단하는 단계가 추가될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 일체화된 하나 이상의 코일과 차폐재의 제조 방법은 제3코일(1730)이 제1코일(1710) 및 제2코일(1720)의 상면에 중첩되어 배치되는 단계(e)를 포함할 수 있다. 이때, 제3코일(1730)은 접착재(미도시)에 의해 제1코일(1710), 제2코일(1720) 또는 차폐재(1740)와 고정될 수 있다. 제3코일(1730)은 내측이 차폐재의 제7영역(1747)과 일체화되어 고정될 수 있다.
따라서, 제1코일(1610, 1710) 및 제2코일(1620, 1720)의 외측, 내측 및 하면은 차폐재(1640, 1740)와 접촉한다. 또한 제3코일(1630, 1730)의 내측 및 외측 일부는 차폐재(1640, 1740)와 접촉한다. 즉, 제1코일(1610, 1710), 제2코일(1620, 1720) 및 제3코일(1630, 1730)을 차폐재(1640, 1740)와 일체로 형성된다.
도 18은 또 다른 실시예에 따른 복수의 코일과 차폐재가 일체화된 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 18을 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신기 또는 무선 전력 수신기는 복수의 코일을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 코일은 3개일 수 있다. 또한, 일정한 크기의 충전 영역 내에서 균일한 전력 전송 또는 전력 수신을 수행하기 위해서, 복수의 코일 중 적어도 하나는 중첩되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1코일(1810), 제2코일(1820) 및 제3코일(1830)은 표 1에 정의된 외측 길이, 내측 길이, 외측 너비, 내측 너비, 두께 및 권선수로 제조될 수 있다. 제1코일(1810)과 제2코일(1820)은 일정 간격을 두고 나란히 차폐재(1840)의 제2층(a8)에 배치되어 있고, 제3코일(1830)은 차폐재(1840)의 제3층(a9)에 배치되어 제1코일(1810) 및 제2코일(1820)과 중첩되어 배치될 수 있다. 제1코일 내지 제3코일(1810 내지 1830)은 모두 동일한 방향으로 배치될 수 있고, 어느 하나의 코일이 다른 방향으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 18과 같이 제1코일 내지 제3코일(1810 내지 1830)은 동일한 방향으로 배치되어 있는 모습이다.
또 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신기 또는 무선 전력 수신기는 하나 이상의 코일과 일체화된 차폐재(1640)를 포함할 수 있다. 차폐재(1440)는 Fe, Ni, Co, Mn, Al, Zn, Cu, Ba, Ti, Sn, Sr, P, B, N, C, W, Cr, Bi, Li, Y, Cd 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 원소의 조합으로 이루어진 합금 또는 페라이트를 포함할 수 있다.
또한, 차폐재(1840)는 복수의 코일이 배치된 면적보다 큰 면적일 수 있다. 예를 들어, 차폐재(1840)는 제1코일(1810) 및 제2코일(1820)이 배치된 면적보다 큰 면적으로 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 도18과 같이 제1코일(1810) 또는 제2코일(1820)의 세로 외측에서 제1간격(b5)으로 차폐재(1840)가 연장되어 배치될 수 있다. 제1코일(1810) 또는 제2코일(1820)의 가로 외측에서 제2간격(b6)으로 차폐재(1840)가 연장되어 배치될 수 있다. 제1간격(b5)과 제2간격(b6)은 길이가 동일 할 수 있고, 또한 상이할 수 있다. 보다 구체적으로 길이가 동일할 경우 제1간격(b5) 또는 제2간격(b6)은 1mm에서 1.5mm일 수 있다. 제1코일(1810) 또는 제2코일(1820)보다 크게 배치된 차폐재(1840)는 제1코일(1810) 또는 제2코일(1820)에서 생성된 자기장을 충전 방향으로 가이드 할 수 있다. 또한, 제1코일(1810) 또는 제2코일(1820)보다 크게 배치된 차폐재(1840)는 제1코일(1810) 또는 제2코일(1820)로 수신되는 자기장을 충전 방향으로 가이드 할 수 있다. 따라서, 제1간격(b5) 또는 제2간격(b6)은 코일의 자기장을 가이드할 정도의 길이이면 되므로 상기 길이로 제한되는 것은 아니다.
또한, 또 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신기 또는 무선 전력 수신기는 차폐재(1840)와 복수의 코일이 일체화될 수 있다. 예를 들어, 도18과 같이 제1층(a7)은 차폐재(1840)가 배치될 수 있다. 제2층(a8)은 차폐재(1840), 제1코일(1810) 및 제2코일(1820)가 배치될 수 있다. 제3층(a9)은 차폐재(1840) 및 제3코일(1830)이 배치될 수 있다. 또한, 차폐재(1840)는 제1영역 내지 제9영역(1841 내지 1849)을 포함할 수 있다. 제1영역(1841)은 제2층(a8)에 위치하고 제1코일(1810)의 외측에 배치될 수 있다. 제2영역(1842)은 제2층(a8)에 위치하고 제1코일(1810)의 내측에 배치될 수 있다. 제3영역(1843)은 제2층(a8)에 위치하고 제1코일(1810)의 외측과 제2 코일(1820)의 외측의 사이에 배치될 수 있다. 제4영역(1844)은 제2층(a8)에 위치하고 제2코일(1820)의 내측에 배치될 수 있다. 제5영역(1845)은 제2층(a8)에 위치하고 제2코일(1820)의 외측에 배치될 수 있다. 제6영역(1846)은 제1층(a7)에 위치할 수 있다. 즉, 제6영역(1846)은 차폐재(1840)만 배치된 제1층(a7)의 전부를 포함할 수 있다. 제7영역(1847)은 제3층(a9)에 위치하고 제3코일(1830)의 내측에 배치될 수 있다. 즉, 제7영역(1847)은 제3영역(1843)에서 연장되어 제3코일(1830)의 내측까지 배치될 수 있다. 제8영역(1848)은 제3층(a9)에 위치하고 제3코일(1830)의 외측에 배치될 수 있다. 즉, 제8영역(1848)은 제1코일(1810)의 내측에 배치된 제2영역(1842)에서 연장되어 제3코일의(1830)의 외측에 배치될 수 있다. 제9영역(1849)은 제3층(a9)에 위치하고 제3코일(1830)의 외측에 배치될 수 있다. 즉, 제9영역(1849)은 제2코일(1820)의 내측에 배치된 제4영역(1844)에서 연장되어 제3코일의(1830)의 외측에 배치될 수 있다.
따라서, 제1코일 내지 제3코일(1810 내지 1830)은 차폐재의 제1영역 내지 제9영역(1841 내지 1849)에 의해 접착제 없이 고정될 수 있다. 또한, 제1코일 내지 제3코일(1810 내지 1830)은 차폐재의 제1영역 내지 제9영역(1841 내지 1849)에 의해 외부의 충격으로부터 보호될 수 있다. 또한, 제1코일 내지 제3코일(1810 내지 1830)은 차폐재의 제1영역 내지 제5영역(1841 내지 1849)에 의해 내열특성이 향상될 수 있다. 또한 차폐재의 제1영역 내지 제9영역(1841 내지 1849)은 제1코일 내지 제3코일(1810 내지 1830)의 송수신되는 자기장을 충전 방향으로 가이드 할 수 있다. 또한, 제3코일(1630)은 차폐재의 제7영역 내지 제9영역(1847 내지 1849)에 접촉하게 되어 제3코일(1830)의 인덕터스가 향상될 수 있다. 즉, 제3코일(1830)은 차폐재의 제7영역 내지 제9영역(1847 내지 1849)에 접촉하게 되어 제1코일(1810) 및 제2코일(1820)의 인덕턴스와 동일하게 조정할 수 있다.
도 19는 도 18에 따른 또 다른 실시예의 일체화된 하나 이상의 코일과 차폐재의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 19의 a 내지 e는 또 다른 실시예인 일체화된 하나 이상의 코일과 차폐재의 제조 방법을 도시한 공정순서도이다.
도 19를 참조하면, 또 다른 실시예 따른 일체화된 하나 이상의 코일과 차폐재의 제조 방법은 하금형(1950)에 제1코일 내지 제3코일(1910 내지 1930)을 배치하는 단계(a)를 포함할 수 있다. 하금형(1950)은 측면과 바닥면을 포함할 수 있다. 바닥면은 홈(1951)을 포함할 수 있다. 홈은(1951)의 직경은 제1코일(1910)의 내측길이(c1), 제2코일(1920)의 내측길이(c2) 및 제3코일(1930)의 외측간 길이(d1)의 합의 길이일 수 있다. 홈의 깊이(e1)는 제3코일(1930)의 두께와 동일할 수 있다. 제3코일(1930)은 홈(1951)에 배치될 수 있다. 제1코일(1910)은 하금형(1950)의 바닥면과 제3코일(1930)에 중첩하여 배치될 수 있다. 제2코일(1920)은 하금형(1950)의 바닥면과 제3코일(1930)에 중첩하여 배치될 수 있다.
다른 실시예에 따른 일체화된 하나 이상의 코일과 차폐재의 제조 방법은 상금형(1960)을 하금형(1950) 상에 배치하여 캐비티(1980)를 생성하는 단계(b)를 포함할 수 있다.
캐비티(1980)는 주조물인 액체 또는 분말 상태의 차폐재가 채워지는 내부 공간일 수 있다. 예를 들어, 도 19의 (b)와 같이 캐비티(1970)는 제1영역 내지 제9영역(1981 내지 1989)을 포함할 수 있다. 캐비티의 제1영역(1981)은 하금형(1950)의 측면과 제1 코일(1910)의 외측의 사이의 공간일 수 있다. 캐비티의 제2영역(1982)는 제1코일(1910)의 내측의 공간일 수 있다. 캐비티의 제3영역(1983)은 제1코일(1910)의 외측과 제2코일(1920)의 외측 사이의 공간일 수 있다. 캐비티의 제4영역(1984)는 제2코일(1920)의 내측의 공간일 수 있다. 캐비티의 제5영역(1985)는 제2코일(1920)의 외측과 하금형(1950)의 측면의 사이의 공간일 수 있다. 캐비티의 제6영역(1986)은 제1코일(1910) 및 제2코일(1920)의 상부 공간일 수 있다. 즉, 캐비티의 제6영역(1986)은 제1코일 내지 제3코일(1910 내지 1930)이 배치되지 않은 층의 공간일 수 있다. 캐비티의 제7영역(1987)은 하금형의 홈(1951)에 위치하고 제3코일(1930)의 내측의 공간일 수 있다.
게이트(1970)는 캐비티(1980)에 주조물인 액체 또는 분말 상태의 차폐재를 투입하기 위한 통로일 수 있다. 게이트(1970)는 하나 또는 복수 개일 수 있다. 게이트(1970)는 상금형(1960)에 일체로 배치될 수 있고, 상금형(1960)에 배치된 홀(미도시)을 통해 연결될 수 있다. 게이트(1970)는 또 다른 실시예에서 상금형(1960)에 포함된 것으로 설명하였으나 하금형(1950)에 포함할 수 있다. 즉, 게이트가 하금형에 일체로 배치될 수 있고, 하금형에 배치된 홀을 통해 연결될 수 있다(미도시). 게이트(1970)는 복수 개일 경우 캐비티의 제1영역 내지 제5영역(1981 내지 1985)에 대응하여 배치될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 일체화된 하나 이상의 코일과 차폐재의 제조 방법은 하나 이상의 게이트(1970)에 주조물인 액체 또는 분말 상태의 차폐재(1940)를 투입하여 캐비티(1980)를 채우는 단계(c)를 포함할 수 있다. 즉, 하나 이상의 코일과 차폐재를 일체로 형성하기 위하여 트랜스퍼 성형, 사출 성형 등의 성형공정을 이용할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 일체화된 하나 이상의 코일과 차폐재의 제조 방법은 투입된 차폐재(1940)를 경화시키는 단계(미도시)를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 일체화된 하나 이상의 코일과 차폐재의 제조 방법은 차폐재(1940)가 경화되면 하금형(1950)과 상금형(1960)을 제거하는 단계(d)를 포함할 수 있다. 이에, 차폐재와 하나 이상의 코일이 일체화될 수 있다. 도 19의 (d)에서 차폐재의 제1영역 내지 제9영역(1941 내지 1949)은 도 19의 (b)에서 캐비티의 제1영역 내지 제9영역(1981 내지 1989)과 대응될 수 있다.
또한, 차폐재(1940)는 하금형(1950)과 상금형(1960)을 제거 후 주조물이 투입된 게이트(1970)에 대응하여 양각 또는 음각 형태의 버(burr, 미도시)가 생성될 수 있다. 양각의 버(burr)가 생성된 경우, 양각의 버(burr)를 절단하는 단계가 추가될 수 있다.
따라서, 제1코일(1810, 1910) 및 제2코일(1820, 1920)의 외측, 내측 및 하면은 차폐재(1840, 1940)와 접촉한다. 또한 제3코일(1830, 1930)의 내측 및 외측 일부는 차폐재(1840, 1940)와 접촉한다. 즉, 재1코일(1810, 1910), 제2코일(1820, 1920) 및 제3코일(1830, 1930)을 차폐재(1840, 1940)와 일체로 형성된다.
도 20은 일 실시예에 따른 차폐재 일체형 무선 충전 코일 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하 설명의 경우, 도 14, 도 16 및 도 18에 따른 차폐재 일체형 무선 충전 코일 및 그 제조 방법과 설명이 중복되는 부분을 제외하고 차이가 나는 구성을 중점으로 설명한다.
도 20을 참조하면, 일 실시예에 따른 차폐재 일체형 무선 충전 코일은 그 제조 방법에 의하여 복수의 코일 중 하나 이상의 코일이 차폐재와 일체화될 수 있다. 예를 들어, 제1코일(2010) 및 제2코일(2020)은 차폐재(2040)와 일체로 형성될 수 있다.
또한, 상금형 또는 하금형 상에 배치된 게이트를 통하여 주조물인 액체 또는 분말 상태의 차폐재가 투입될 때, 주조물이 투입된 게이트에 대응하여 양각의 버(burr)가 생성될 수 있다. 이 경우 차폐재 일체형 무선 충전 코일을 배선 기판 등에 실장 할 때, 양각의 버(burr)를 절단하기 위한 별도의 단계가 추가되어야만 한다. 또한 별도의 단계를 추가하더라도, 양각의 버(burr)를 절단한 버(burr) 절단부는 여전히 남아 있어, 배선 기판 등의 실장 시 완벽한 밀착성을 얻는 데에 한계가 있다.
일 실시예에 따른 차폐재 일체형 무선 충전 코일은 배선 기판 등에 실장 할 때, 버(burr) 절단부가 차폐재의 상면(즉, 실장면과 반대면)에 형성되도록, 상금형 또는 하금형 상면 또는 하면에 게이트를 형성할 수 있다. 예를 들어, 도 20과 같이, 버 절단부(2041)는 차폐재(2040)의 상면에 배치될 수 있다. 실시예에 따른 차폐재 일체형 무선 충전 코일은 버(burr) 절단부가 실장면에 형성되지 않기 때문에 배선 기판 등의 실장 시에 밀착성을 더 높일 수 있다.
도 21은 다른 실시예에 따른 차폐재 일체형 무선 충전 코일 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하 설명의 경우, 도 14, 도 16 및 도 18에 따른 차폐재 일체형 무선 충전 코일 및 그 제조 방법과 설명이 중복되는 부분을 제외하고 차이가 나는 구성을 중점으로 설명한다.
도 21을 참조하면, 다른 실시예에 따른 차폐재 일체형 무선 충전 코일은 그 제조 방법에 의하여 복수의 코일 중 하나 이상의 코일이 차폐재와 일체화될 수 있다. 예를 들어, 제1코일(2110) 및 제2코일(2120)은 차폐재(2140)와 일체로 형성될 수 있다.
또한, 상금형 또는 하금형 상에 배치된 게이트를 통하여 주조물인 액체 또는 분말 상태의 차폐재가 투입될 때, 주조물이 투입된 게이트에 대응하여 양각의 버(burr)가 생성될 수 있다. 이 경우 차폐재 일체형 무선 충전 코일을 배선 기판 등에 실장 할 때, 양각의 버(burr)를 절단하기 위한 별도의 단계가 추가되어야만 한다. 또한 별도의 단계를 추가하더라도, 양각의 버(burr)를 절단한 버(burr) 절단부는 여전히 남아 있어, 배선 기판 등의 실장 시 완벽한 밀착성을 얻는 데에 한계가 있다.
다른 실시예에 따른 차폐재 일체형 무선 충전 코일은 배선 기판 등에 실장 할 때, 버(burr) 절단부가 차폐재의 외벽부(즉, 실장면과 수직한 면)에 형성되도록, 상금형 또는 하금형의 외벽부에 게이트를 형성할 수 있다. 예를 들어, 도 21을 참조하면, 차폐재 일체형 무선 충전 코일은 제1외벽부 내지 제4외벽부(2140a 내지 2140b)를 포함하는 차폐재(2140)를 포함할 수 있다. 차폐재의 제1외벽부(2140a) 및 제3외벽부(2140c)는 제1코일(2110) 및 제2코일(2120)에 모두 대응하여 배치될 수 있다. 차폐재의 제2외벽부(2140b)는 제1코일(2110)만 대응하여 배치될 수 있다. 차폐재의 제4외벽부(2140d)는 제2코일(2110)만 대응하여 배치될 수 있다. 버 절단부(2141)는 상기 제1외벽부(2140a) 또는 제3외벽부(2140c)에 배치될 수 있다. 다른 실시예에 따른 차폐재 일체형 무선 충전 코일은 버(burr) 절단부가 실장면에 형성되지 않기 때문에 배선 기판 등의 실장 시에 밀착성을 더 높일 수 있다.
도 22는 또 다른 실시예에 따른 차폐재 일체형 무선 충전 코일 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하 설명의 경우, 도 14, 도 16 및 도 18에 따른 차폐재 일체형 무선 충전 코일 및 그 제조 방법과 설명이 중복되는 부분을 제외하고 차이가 나는 구성을 중점으로 설명한다.
도 22를 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 차폐재 일체형 무선 충전 코일은 그 제조 방법에 의하여 복수의 코일 중 하나 이상의 코일이 차폐재와 일체화될 수 있다. 예를 들어, 제1코일(2210) 및 제2코일(2220)은 차폐재(2240)와 일체로 형성될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 차폐재 일체형 무선 충전 코일은 상금형 또는 하금형의 외벽부에 게이트를 형성하여 주조물인 액체 또는 분말 상태의 차폐재를 상금형 또는 하금형의 측방으로부터 유입함으로써, 차폐재 내에 결합부(Z1, Z2)가 형성될 수 있다. 결합부란, 액체 또는 분말 상태의 차폐재를 주입할 때, 유동성, 점성의 변동, 주입된 시간차 등의 요인으로 인하여 강도가 저하될 수 있는 부분을 말한다. 따라서, 결합부는 형성되는 환경에 따라서 크랙이 발생하기 쉬운 문제가 있어, 이 결합부의 형성을 고려한 제조방법이 요구된다. 결합부를 고려하여 최선의 강도를 가지도록 하기 위해서는, 게이트를 통하여 주입된 차폐재가 복수의 코일, 상금형 또는 하금형에 의하여 갈라졌다가 다시 만나게 되는 경로 길이가 일치하도록(경로가 대칭되도록) 구성하여, 동등한 경화 시간 및 점도를 유지한 상태에서 만나도록 해야 한다.
또 다른 실시예에 따른 차폐재 일체형 무선 충전 코일은 상금형 또는 하금형의 외벽부에 게이트를 형성 시, 코일단면의 일점(c)에서의 법선(m)의 연장선상에, 법선 방향을 향해서 배치되도록 형성 할 수 있다. 또한, 게이트에 대응하여 형성된 버(burr)를 절단한 버(burr) 절단부는 코일 단면의 일점(c)에서의 법선(m)의 연장선상에, 법선 방향을 향해서 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 22를 참조하면, 차폐재 일체형 무선 충전 코일은 제1외벽부 내지 제4외벽부(2240a 내지 2240b)를 포함하는 차폐재(2240)를 포함할 수 있다. 차폐재의 제1외벽부(2240a) 및 제3외벽부(2240c)는 제1코일(2210) 및 제2코일(2220)에 모두 대응하여 배치될 수 있다. 차폐재의 제2외벽부(2240b)는 제1코일(2210)만 대응하여 배치될 수 있다. 차폐재의 제4외벽부(2240d)는 제2코일(2210)만 대응하여 배치될 수 있다. 버 절단부(2241)는 코일 단면의 일점(c)에서의 법선(m)의 연장선상에, 법선 방향을 향해서 상기 제2외벽부(2140b) 또는 제4외벽부(2140d)에 배치될 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 액체 또는 분말 상태의 차폐재는 코일의 법선(m) 방향을 향해서 유입되고, 금형 중 코일에 해당하는 부분을 통해 분류된다. 분류된 차폐재는 코일을 둘러 쌓면서 게이트에 반대측으로 이동하여 서로 섞인다. 이 때문에, 서로 섞일 때까지의 시간을 최대한 일정하게 할 수 있고, 서로 균등한 상태에서 경화가 진행되기 때문에 결합부(Z1, Z2)의 강도를 높일 수 있다. 따라서, 보다 강도가 높은 차폐재를 성형할 수 있다.
특히, 무선 충전 시에 코일에 발생하는 열에 의하여 차폐재에 대한 응력이 발생하여도, 결합부에 충분한 강도를 확보할 수 있고, 크랙을 방지할 수 있어 강도가 높은 차폐재를 성형할 수 있다.
도 23은 또 다른 실시예에 따른 차폐재 일체형 무선 충전 코일 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하 설명의 경우, 도 14, 도 16 및 도 18에 따른 차폐재 일체형 무선 충전 코일 및 그 제조 방법과 설명이 중복되는 부분을 제외하고 차이가 나는 구성을 중점으로 설명한다.
도 23을 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 차폐재 일체형 무선 충전 코일은 그 제조 방법에 의하여 복수의 코일 중 하나 이상의 코일이 차폐재와 일체화될 수 있다. 예를 들어, 제1코일(2310) 및 제2코일(2320)은 차폐재(2240)와 일체로 형성될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 차폐재 일체형 무선 충전 코일은 상금형 또는 하금형의 외벽부에 복수의 게이트를 형성하여 주조물인 액체 또는 분말 상태의 차폐재를 상금형 또는 하금형의 측방으로부터 유입함으로써, 차폐재 내에 결합부(Z3, Z4, Z5)가 형성될 수 있다. 결합부란, 액체 또는 분말 상태의 차폐재를 주입할 때, 유동성, 점성의 변동, 주입된 시간차 등의 요인으로 인하여 강도가 저하될 수 있는 부분을 말한다. 따라서, 결합부는 형성되는 환경에 따라서 크랙이 발생하기 쉬운 문제가 있어, 이 결합부의 형성을 고려한 제조방법이 요구된다. 결합부를 고려하여 최선의 강도를 가지도록 하기 위해서는, 게이트를 통하여 주입된 차폐재가 복수의 코일, 상금형 또는 하금형에 의하여 갈라졌다가 다시 만나게 되는 경로 길이가 일치하도록(경로가 대칭되도록) 구성하여, 동등한 경화 시간 및 점도를 유지한 상태에서 만나도록 해야 한다.
또 다른 실시예에 따른 차폐재 일체형 무선 충전 코일은 상금형 또는 하금형의 외벽부에 복수의 게이트를 형성 시, 각 코일단면의 일점(c1, c2)에서의 각 법선(m1, m2)의 연장선상에, 각 법선의 방향을 향해서 배치되도록 형성 할 수 있다. 또한, 게이트에 대응하여 형성된 버(burr)를 절단한 버(burr) 절단부는 각 코일 단면의 일점(c1, c2)에서의 각 법선(m1, m2)의 연장선상에, 각 법선의 방향을 향해서 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 23을 참조하면, 차폐재 일체형 무선 충전 코일은 제1외벽부 내지 제4외벽부(2340a 내지 2340b)를 포함하는 차폐재(2340)를 포함할 수 있다. 차폐재의 제1외벽부(2340a) 및 제3외벽부(2340c)는 제1코일(2310) 및 제2코일(2320)에 모두 대응하여 배치될 수 있다. 차폐재의 제2외벽부(2340b)는 제1코일(2310)만 대응하여 배치될 수 있다. 차폐재의 제4외벽부(2340d)는 제2코일(2310)만 대응하여 배치될 수 있다. 제1 버 절단부(2341)는 제1 코일(2310) 단면의 일점(c1)에서의 법선(m1)의 연장선상에, 법선 방향을 향해서 상기 제1외벽부(2140a) 또는 제3외벽부(2140c)에 배치될 수 있다. 또한 제2 버 절단부(2342)는 제2 코일(2320) 단면의 일점(c2)에서의 법선(m2)의 연장선상에, 법선 방향을 향해서 상기 제1외벽부(2140a) 또는 제3외벽부(2140c)에 배치될 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 액체 또는 분말 상태의 차폐재는 각 코일의 법선(m1, m2) 방향을 향해서 유입되고, 금형 중 각 코일에 해당하는 부분을 통해 분류된다. 분류된 차폐재는 각 코일을 둘러 쌓면서 게이트에 반대측으로 이동하여 서로 섞인다. 이 때문에, 서로 섞일 때까지의 시간을 최대한 일정하게 할 수 있고, 서로 균등한 상태에서 경화가 진행되기 때문에 결합부(Z3, Z4, Z5)의 강도를 높일 수 있다. 따라서, 보다 강도가 높은 차폐재를 성형할 수 있다.
특히, 무선 충전 시에 코일에 발생하는 열에 의하여 차폐재에 대한 응력이 발생하여도, 결합부에 충분한 강도를 확보할 수 있고, 크랙을 방지할 수 있어 강도가 높은 차폐재를 성형할 수 있다.
도 24는 일 실시예에 따른 복수의 코일을 포함하는 무선 전력 송신기에서 풀브리지 인버터(Full-bridge Invertor)를 포함하는 3개의 드라이브회로를 설명하기 위한 도면이다.
도 24을 참조하면, 무선 전력 송신기가 포함하는 3개의 코일 각각이 상이한 인덕턴스를 가지는 경우, 각각의 코일과 연결되는 3개의 드라이브 회로(2510)와 동일한 공진 주파수를 발생시키기 위한 커패시터를 포함하는 3개의 LC 공진 회로(2520)가 필요하다.
무선 전력 송신기가 복수의 코일을 포함하더라도, 무선 전력 송신기가 전력 전송을 수행하기 위해 발생시키는 공진 주파수는 송신 코일 각각에 따라 다를 수 없고, 무선 전력 송신기가 지원하는 표준 공진 주파수에 따라야 한다.
LC 공진 회로(2520)에서 발생되는 공진 주파수는 코일의 인덕턴스와 커패시터의 커패시턴스에 따라 다를 수 있다.
예를 들어, 공진 주파수(fr, resonant frequency)는 100Khz 일 수 있고, 코일과 연결되어 상기 공진 주파수를 발생시키는 커패시터의 커패시턴스(capacitance)가 200nF 인 경우, 하나의 커패시터만을 이용하려면 3개의 코일 모두 12.5uH를 만족해야 한다. 3개의 코일의 인덕턴스가 각각 상이하면 100khz의 공진 주파수를 발생시키기 위해서 각각 대응되는 서로 다른 커패시턴스를 가지는 3개의 커패시터가 필요하다. 이에 추가적으로 각각의 LC 공진 회로(2520)에서 교류 전압을 인가하기 위한 인버터를 포함하는 드라이브회로(2510) 역시 3개가 필요하다.
도 25는 일 실시예에 따른 복수의 코일을 포함하면서 하나의 드라이브회로를 포함하는 무선 전력 송신기를 설명하기 위한 도면이다.
도 25를 참조하면, 무선 전력 송신기의 3개의 코일의 인덕터스가 동일한 경우 무선 전력 송신기는 하나의 드라이브회로(2610)만을 포함할 수 있고, 하나의 드라이브회로(2610)와 3개의 코일 중에서 무선 전력 수신기의 코일과 전력 전송 효율이 가장 높은 무선 전력 송신기의 코일을 연결하도록 스위치(2630)를 제어할 수 있다.
도 24와 비교할 때, 무선 전력 송신기는 드라이브회로(2610)를 하나만 사용함으로써 부품이 차지하는 면적을 줄일 수 있어 무선 전력 송신기 자체를 소형화할 수 있으며, 제조 시 소요되는 원 재료비를 줄일 수 있는 효과가 있다.
일 실시예로, 무선 전력 송신기는 무선 전력 송신기의 3개의 코일과 무선 전력 수신기의 코일 사이의 전력 전송 효율을 산출하기 위해 핑 단계에서 신호 세기 지시자를 이용할 수 있다.
또는 다른 실시예로, 무선 전력 송신기는 송수신 코일 사이의 결합 계수를 산출하여 결합 계수가 높은 무선 전력 송신기의 코일을 선택할 수 있다.
또는 다른 실시예로, 무선 전력 송신기는 큐펙터(Q factor)를 산출하여 큐펙터가 높은 무선 전력 송신기의 코일을 식별하여 드라이브회로(2610)과 연결하도록 스위치(2630)를 제어할 수 있다.
도 26은 일 실시예에 따른 풀브리지 인버터(Full-bridge Invertor)를 포함하는 드라이브회로를 설명하기 위한 도면이다.
도 26을 참조하면, 무선 전력 송신기가 포함하는 전력 전송부는 전력 전송을 위한 특정 동작 주파수를 생성할 수 있다. 전력 전송부는 인버터(2710), 입력 전원(2720) 및 LC 공진 회로(2730)을 포함할 수 있다.
인버터(2710)은 입력 전원으로부터의 전압 신호를 변환하여 LC 공진 회로(2730)에 전달할 수 있다. 일 실시예로서, 인버터(2710)은 풀 브릿지 인버터(Full-Bridge inverter)일 수 있고, 또는 하프 브릿지 인버터(half- Bridge inverter) 일 수 있다.
전력 전송부는 하프 브릿지 인버터에 의한 출력보다 더 높은 출력을 위해 풀 브릿지 인버터를 이용할 수 있다. 풀 브릿지 인버터는 하프 브릿지 인버터에 스위치 2개를 더 추가한 형태로 4개의 스위치를 이용하여 하프 브릿지 인버터보다 2배 높은 전압을 출력하여 LC 공진 회로(1280)에 인가할 수 있다.
도 27은 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 복수의 코일 중 어느 하나를 드라이브 회로와 연결하는 복수의 스위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 27을 참조하면, 전력 전송부는 입력 전압을 변환하는 드라이브회로(2810), 드라이브회로(2810)와 LC 공진회로를 연결하는 스위치(2820), 복수의 송신 코일(2830), 무선 전력 송신기의 복수의 코일과 직렬로 연결되는 하나의 커패시터(2840) 및 스위치(2820)의 개폐를 제어하는 제어부(2850)을 포함할 수 있다.
제어부(2850)는 무선 전력 송신기의 복수의 코일(2830) 중 무선 전력 수신기의 코일과 전력 전송 효율이 가장 높은 무선 전력 송신기의 코일을 식별하고, 식별된 무선 전력 송신기의 코일을 드라이브회로(2810)과 연결하도록 스위치를 닫는 제어를 수행할 수 있다.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.
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.
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.

Claims (10)

  1. 무선 전력을 송신 또는 수신하는 복수개의 코일; 및
    상기 복수개의 코일 중 하나 이상의 코일과 일체화된 차폐재를 포함하고,
    상기 복수개의 코일은 제1코일, 제2코일 및 제3코일을 포함하고,
    상기 제1코일과 상기 제2코일은 상기 차폐재의 일면 상에 배치되고,
    상기 제3코일은 상기 차폐재, 상기 제1코일 및 상기 제2코일의 일면 상에 중첩하여 배치되는 차폐재 일체형 무선 충전 코일.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차폐재는 상기 제1코일의 내측 및 외측과 접촉하여 배치되고, 상기 제2코일의 내측 및 외측과 접촉하여 배치되는 차폐재 일체형 무선 충전 코일.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 차폐재는 버(burr) 절단부가 배치되는 차폐재 일체형 무선 충전 코일.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 버(burr) 절단부는 상기 복수개의 코일 단면 일점에서의 법선의 연장선상에, 법선 방향을 향해서 배치되는 차폐재 일체형 무선 충전 코일.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 차폐재는 상기 제1코일의 내측 및 외측과 접촉하여 배치되고, 상기 제2코일의 내측 및 외측과 접촉하여 배치되고, 상기 제3코일의 내측과 접촉하여 배치되는 차폐재 일체형 무선 충전 코일.
  6. 무선 전력을 송신 또는 수신하는 제1코일, 제2코일, 제3코일 및 차폐재를 포함하는 차폐재 일체형 무선 충전 코일의 제조방법에 있어서,
    하금형의 바닥면에 제1코일과 제2코일을 배치하는 단계;
    하나 이상의 게이트를 포함하며 상금형을 상기 하금형 상에 배치하여 캐비티를 생성하는 단계;
    상기 하나 이상의 게이트에 액체 상태의 차폐재를 투입하여 상기 캐비티를 채우는 단계;
    상기 액체 상태의 차폐재를 경화시키는 단계; 및
    상기 하금형과 상기 상금형을 제거하는 단계;를 포함하는 차폐재 일체형 무선 충전 코일의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 하금형과 상기 상금형을 제거한 후 상기 제3코일을 상기 차폐재, 상기 제1코일 및 상기 제2코일의 상면에 중첩되어 배치하는 단계를 더 포함하는 차폐재 일체형 무선 충전 코일의 제조방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 하금형은 상기 바닥면에 상기 제1코일의 외측과 상기 제2코일의 외측 사이에 배치되는 홈을 포함하는 차폐재 일체형 무선 충전 코일의 제조방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 게이트에 대응하여 형성된 양각의 버(burr)를 절단하여, 상기 차폐재에 버(burr) 절단부를 형성하는 차폐재 일체형 무선 충전 코일의 제조방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 게이트는 상기 제1코일 내지 제3코일 단면의 일점에서의 법선의 연장선상에, 법선 방향을 향해서 형성되는 차폐재 일체형 무선 충전 코일의 제조방법.
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