WO2018169206A1 - Wireless charging device - Google Patents

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WO2018169206A1
WO2018169206A1 PCT/KR2018/001443 KR2018001443W WO2018169206A1 WO 2018169206 A1 WO2018169206 A1 WO 2018169206A1 KR 2018001443 W KR2018001443 W KR 2018001443W WO 2018169206 A1 WO2018169206 A1 WO 2018169206A1
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WO
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coil
wireless power
disposed
antenna
pattern region
Prior art date
Application number
PCT/KR2018/001443
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French (fr)
Korean (ko)
Inventor
임성현
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엘지이노텍(주)
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Priority claimed from KR1020170059938A external-priority patent/KR20180120048A/en
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    • H01F27/34Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
    • H01F27/36Electric or magnetic shields or screens
    • H01F27/366Electric or magnetic shields or screens made of ferromagnetic material
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    • H01F27/30Fastening or clamping coils, windings, or parts thereof together; Fastening or mounting coils or windings on core, casing, or other support
    • HELECTRICITY
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/70Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the reduction of electric, magnetic or electromagnetic leakage fields
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H1/00Constructional details of impedance networks whose electrical mode of operation is not specified or applicable to more than one type of network
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B5/00Near-field transmission systems, e.g. inductive loop type

Definitions

  • the present invention relates to a wireless charging technology, and more particularly, to a wireless charging device having an EMI filter and capable of blocking unnecessary electromagnetic waves generated during wireless charging.
  • 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 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 a charging function.
  • Wireless power transmission or wireless energy transfer is a technology that transmits electrical energy wirelessly from a transmitter to a receiver using the principle of induction of magnetic field, which is already used by electric motors or transformers using the electromagnetic induction principle in the 1800s. Since then, there have been attempts to transmit electrical energy by radiating electromagnetic waves such as radio waves, lasers, high frequencies, and microwaves. Electric toothbrushes and some wireless razors that we commonly use are actually charged with the principle of electromagnetic induction.
  • 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.
  • energy transmission using wireless may be classified into magnetic induction, electromagnetic resonance, and RF transmission using short wavelength radio frequency.
  • 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 magnetic induction method uses the phenomenon that magnetic flux generated at this time causes electromotive force to other coils when two coils are adjacent to each other and current flows to one coil, and is rapidly commercialized in small devices such as mobile phones. Is going on. Magnetic induction is capable of transmitting power of up to several hundred kilowatts (kW) and has high efficiency, but the maximum transmission distance is less than 1 centimeter (cm).
  • the magnetic resonance method is characterized by using an electric or magnetic field instead of using electromagnetic waves or current. Since the magnetic resonance method is hardly affected by the electromagnetic wave problem, it has the advantage of being safe for other electronic devices or the human body. On the other hand, it can be utilized only in limited distances and spaces, and has a disadvantage in that energy transmission efficiency is rather low.
  • the short wavelength wireless power transmission scheme implies, the RF transmission scheme— takes advantage of the fact that energy can be transmitted and received directly in the form of RadioWave.
  • This technology is a wireless power transmission method of the RF method using a rectenna, a compound word of an antenna and a rectifier (rectifier) refers to a device that converts RF power directly into direct current power.
  • the RF method is a technology that converts AC radio waves to DC and uses them. Recently, research on commercialization has been actively conducted as efficiency is improved.
  • Wireless power transfer technology can be widely used not only in mobile but also in the automobile, IT, railroad and consumer electronics industries.
  • Electro Magnetic Interference EMI
  • Korean Patent Application No. 10-2013-7033209 (a receiver for receiving wireless power and a method for receiving wireless power thereof) is provided separately from a coil for receiving power energy and an outer side of the coil to provide near field communication (Near Field Communication, A receiver for a wireless charging system has been disclosed that includes a coil.
  • the wireless power transmitter may include both a wireless power transmission antenna and a short range wireless communication antenna, and signals transmitted and received by each antenna may act as electromagnetic interference (EMI).
  • EMI electromagnetic interference
  • wireless power signals that include relatively higher power may affect as a barrier to near field communication.
  • the wireless power transmitter generates an AC power signal having a specific operating frequency and wirelessly transmits the generated AC power signal through a transmission coil.
  • the wireless power transmitter may generate harmonic signals of other bands as well as signals of a desired operating frequency band.
  • a wireless power transmitter may be mounted in a vehicle.
  • the harmonic component generated by the wireless power transmitter may act as an interference component for vehicle radio wave reception.
  • the present invention has been devised to solve the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a wireless power transmitter equipped with an Electro Magnetic Interference (EMI) filter.
  • EMI Electro Magnetic Interference
  • Another object of the present invention is to provide a wireless power transmitter having an EMI filter that is integrated with a NFC (Near Field Communication) antenna on one substrate to block unnecessary electromagnetic fields.
  • NFC Near Field Communication
  • the present invention provides a wireless power transmitter using an electromagnetic interference filter capable of blocking a harmonic signal of a wireless power signal that may affect a short range wireless communication antenna.
  • the present invention can provide a wireless power transmitter equipped with an electromagnetic interference filter.
  • a wireless power transmitter is disposed between a charging bed and a transmitting coil assembly and the charging bed and the transmitting coil assembly, and includes an antenna substrate and a transmitting coil assembly including a near field communication antenna and an electromagnetic interference filter. And a control circuit board connected to the antenna substrate to control short range wireless communication and wireless charging.
  • the electromagnetic interference filter may be disposed on a first surface of the antenna substrate and the short range wireless communication antenna may be disposed on a second surface of the antenna substrate.
  • the electromagnetic interference filter may be disposed inside the short range wireless communication antenna so as not to overlap the short range wireless communication antenna.
  • the transmitting coil assembly may include a plurality of transmitting coils having a step, and the shape of the electromagnetic interference filter may be determined based on the step.
  • the electromagnetic interference filter may include a first lead connected to a ground terminal and a plurality of pattern filters branched from the first lead, and the slit direction of the pattern filter may be different according to the step difference.
  • the slit direction of the pattern filter may be perpendicular to each other according to the step difference.
  • the plurality of transmission coils and the short range wireless communication antenna may be disposed not to overlap each other.
  • the short range wireless communication antenna may be a near field communication (NFC) antenna.
  • NFC near field communication
  • the NFC antenna has a loop shape, and one end and the other end of the loop may be connected to the negative signal terminal and the positive signal terminal disposed on the first surface through first through second through holes provided in the antenna substrate, respectively. have.
  • the loop may have a plurality of turns, and in some sections of the loop, the plurality of turns may cross each other through the first surface.
  • a terminal branched from one side of the outermost turn of the loop may be connected to a ground terminal disposed on the first surface through a third through hole provided in the antenna substrate.
  • first surface may face the charging bed
  • second surface may face the transmitting coil assembly
  • the electromagnetic interference filter may block a signal in a frequency band exceeding an operating frequency band for wireless charging.
  • Another embodiment of the present invention may provide a wireless charging device.
  • a wireless charging device includes a coil assembly, a first substrate disposed on the coil assembly, and an electromagnetic interference filter disposed on a first surface of the first substrate; And a wireless communication antenna disposed on a second surface of the first substrate, wherein the coil assembly includes a plurality of coils, and the electromagnetic interference filter includes a plurality of different pattern regions corresponding to the plurality of coils. It may include.
  • the coil assembly may include a first coil, a second coil, and a third coil, wherein the first coil and the second coil are disposed on a second substrate, and the third coil is the first coil.
  • the plurality of different pattern regions disposed on the coil and the second coil, and the plurality of different pattern regions include a first pattern region corresponding to the first coil or the second coil and a second pattern region corresponding to the third coil. can do.
  • the electromagnetic interference filter according to the embodiment may include a first conductive line disposed in a loop shape on the second surface.
  • the first pattern region may be connected through a first connection structure positioned at both side regions of the first conductive line, and the second pattern region may be connected through a second connection structure positioned in a center region of the first conductive line.
  • the first connection structure according to the embodiment may be a plurality.
  • the first pattern region may include a second connection lead connected to the first connection structure, and the second pattern region may include a third connection lead connected to the second connection structure.
  • the conductive wire may be smaller in width than the first conductive wire or the second conductive wire.
  • the first pattern region may include a first slit structure disposed in a first direction in the second connection conductor, and the second pattern region may be arranged in a second direction in the third connection conductor. It may include a slit structure.
  • the first direction and the second direction may be different from each other.
  • the first direction and the second direction according to the embodiment may be perpendicular to each other.
  • the first pattern region may be spaced apart from the first coil or the second coil, and the second pattern region may be disposed in contact with the third coil.
  • the first pattern region and the second pattern region may have different inductance values.
  • the first pattern area may be smaller than an area in which the first coil or the second coil is disposed.
  • the second pattern area may be larger than an area in which the third coil is disposed.
  • an area of the first pattern region and the second pattern region may be different from each other.
  • the first pattern region and the second pattern region according to the embodiment may have different shapes.
  • the second pattern region may be disposed between the first pattern regions.
  • a spacer may be disposed between the first pattern region and the second pattern region.
  • a spacer may be disposed between the first pattern region and the second pattern region.
  • the second connection lead may have a straight shape
  • the third connection lead may have a curved shape
  • the first slit structure may include a plurality of spaced apart conductive wires, and the plurality of spaced apart conductive wires may have different lengths.
  • the second slit structure may include a plurality of spaced apart conductive wires, and the plurality of spaced apart conductive wires may have different lengths.
  • the width of the first connection structure may be smaller than the width of the second connection structure.
  • a wireless power transmitter includes: a wireless power transmission antenna for transmitting a wireless power signal in a first operating frequency band; A near field communication antenna for transmitting and receiving a near field communication signal in a second operating frequency band; And an electromagnetic interference filter for blocking harmonic signals of the first operating frequency band.
  • the electromagnetic interference filter may include: a first filter configured to pass a signal above a first cutoff frequency; And a second filter passing the signal below the second cutoff frequency. It may include.
  • the first filter may include a first antenna having a first pattern
  • the second filter may include a second antenna having a second pattern
  • the first antenna may have a first length determined based on the first cutoff frequency
  • the second antenna may have a second length determined based on the second cutoff frequency
  • the slit of the first pattern and the slit direction of the second pattern may be orthogonal to each other.
  • the first antenna and the second antenna may not be overlapped and stacked on different layers.
  • the wireless power transmission antenna and the short range wireless communication antenna may be spaced apart on the same plane.
  • the first antenna and the second antenna may be spaced apart on the same plane as the short range wireless communication antenna.
  • the first antenna is located outside the short range communication antenna and is arranged to surround the short range communication antenna
  • the second antenna is located inside the short range communication antenna and surrounded by the short range communication antenna. Can be.
  • the wireless power transmission antenna may be disposed overlapping at a different layer from at least one of the first antenna and the second antenna.
  • the present invention has the advantage of providing a wireless charging device equipped with an Electromagnetic Interference (EMI) filter.
  • EMI Electromagnetic Interference
  • the present invention integrates and implements an EMI filter on a substrate on which a Near Field Communication (NFC) antenna is disposed, thereby providing a wireless power transmitter having an EMI filter capable of increasing process efficiency and reducing material costs.
  • NFC Near Field Communication
  • the present invention has the advantage that the product thickness can be minimized by disposing the EMI filter and the NFC (Near Field Communication) antenna on each side of one substrate.
  • a user by performing a short range wireless communication in a wireless power transmitter, a user can secure a payment means using short range wireless communication.
  • the present invention may be used in various ways such as starting the vehicle, checking the position of the vehicle, or checking user authentication through the short range wireless communication.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a wireless charging system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a wireless charging system according to another embodiment of the present invention.
  • 3 is a view for explaining an electromagnetic interference problem generated during wireless charging in a vehicle.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of a wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view for explaining the structure of the antenna substrate first surface according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view for explaining the structure of the antenna substrate second surface according to an embodiment of the present invention.
  • connection terminal 7 is a view for explaining the configuration of the connection terminal disposed on one surface of the antenna substrate according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a view for explaining the structure of a transmitting coil assembly according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a detailed structure of reference numeral 900 of FIG. 5.
  • FIG. 10 shows a substrate equipped with an electromagnetic interference filter according to the prior art.
  • FIG. 11 is a graph showing experimental results showing EMI shielding performance of the electromagnetic interference filter of FIG. 10.
  • FIG. 12 is a graph showing experimental results showing EMI shielding performance of the electromagnetic interference filter of FIG. 5.
  • FIGS. 13A to 13D are diagrams for describing an arrangement of a wireless power transmission antenna and a short range wireless communication antenna according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a view for explaining the harmonics of the wireless power signal and the frequency band of the short-range wireless communication signal according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a diagram for describing an electromagnetic interference filter, according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating a matching circuit of an electromagnetic interference filter according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • Wireless power transmitter is disposed between the charging bed and the transmitting coil assembly and the charging bed and the transmitting coil assembly, the antenna substrate and the transmitting coil assembly including a near field communication antenna and electromagnetic interference filter and It may include a control circuit board connected to the antenna substrate to control short-range wireless communication and wireless charging.
  • the top (bottom) or the bottom (bottom) is the two components are in direct contact with each other or One or more other components are all included disposed between the two components.
  • up (up) or down (down) may include the meaning of the down direction as well as the up direction based on one component.
  • the apparatus for transmitting wireless power on the wireless power system is a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a transmitter, a transmitter, a transmitter, a transmitter, a transmitter, A wireless power transmitter, a wireless power transmitter, and the like will be used interchangeably.
  • a wireless power receiver, a wireless power receiver, a wireless power receiver, a wireless power receiver, a wireless power receiver, a receiver terminal, a receiver, a receiver, a receiver Or the like can be used in combination.
  • Transmitter 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 floor buried, a wall hanging, etc.
  • one transmitter is a plurality of wireless Wireless power may also be transmitted to the power receiving device.
  • the transmitter may comprise at least one wireless power transmission means.
  • various wireless power transmission standards based on an electromagnetic induction method for generating a magnetic field in a power transmitter coil and charging using an electromagnetic induction principle in which electricity is induced in the receiver coil under the influence of the magnetic field may be used.
  • the receiver according to an embodiment of the present invention may be provided with at least one wireless power receiving means, and may simultaneously receive wireless power from two or more transmitters.
  • the wireless power receiver according to the present invention may be mounted on one side of the transportation device, but is not limited thereto, and the wireless power receiver may be a device capable of charging a battery by mounting the wireless power receiver according to the present invention.
  • types and characteristics may be classified into classes and categories, respectively.
  • the type and characteristics of the wireless power transmitter can be largely identified through the following three parameters.
  • the wireless power transmitter may be identified by a rating determined according to the strength of the maximum power applied to the resonant circuit.
  • the rating of the wireless power transmitter is a maximum value of the power (PTX_IN_COIL) applied to the resonant circuit and the predefined maximum input power (PTX_IN_MAX) for each rating specified in the wireless power transmitter rating table (hereinafter referred to as Table 1). Can be determined by comparison.
  • PTX_IN_COIL may be an average real value calculated by dividing the product of the voltage V (t) and the current I (t) applied to the resonant circuit for a unit time by the corresponding unit time.
  • the grade disclosed in Table 1 is merely an example, and a new grade may be added or deleted.
  • the values for the maximum input power for each class, the minimum category support requirement, and the maximum number of devices that can be supported may also change according to the purpose, shape, and implementation of the wireless power transmitter.
  • the wireless power transmitter may be identified according to Minimum Category Support Requirements corresponding to the identified class.
  • the minimum category support requirement may be a supportable number of wireless power receivers corresponding to a category of the highest level among wireless power receiver categories that can be supported by a wireless power transmitter of a corresponding class. That is, the minimum category support requirement may be the minimum number of maximum category devices that the wireless power transmitter can support. In this case, the wireless power transmitter may support all categories of wireless power receivers corresponding to the maximum category or less according to the minimum category requirement.
  • the wireless power transmitter can support a wireless power receiver of a category higher than the category specified in the minimum category support requirement, the wireless power transmitter may not be limited to supporting the wireless power receiver.
  • a class 3 wireless power transmitter should support at least one category 5 wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter may support the wireless power receiver corresponding to a category lower than the category level corresponding to the minimum category support requirement.
  • the wireless power transmitter may support a wireless power receiver having a higher level category if it is determined that the wireless power transmitter can support a higher level category than the category corresponding to the minimum category support requirement.
  • the wireless power transmitter may be identified by the maximum number of devices that can be supported corresponding to the identified class.
  • the maximum supportable device number may be identified by the maximum supportable number of wireless power receivers corresponding to the lowest level category among the categories supported in the corresponding class, hereinafter, simply the maximum number of devices that can be supported by a business card. .
  • a class 3 wireless power transmitter should be able to support up to two wireless power receivers of at least category 3.
  • the wireless power transmitter can support more than the maximum number of devices corresponding to its class, it is not limited to supporting more than the maximum number of devices.
  • the wireless power transmitter according to the present invention should be able to perform wireless power transmission at least up to the number defined in Table 1 within the available power, unless there is a special reason for not allowing the power transmission request of the wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter may not accept the power transmission request of the wireless power receiver.
  • power adjustment of the wireless power receiver may be controlled.
  • the wireless power transmitter may not accept the power transmission request of the corresponding wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter may not accept the power transmission request of the corresponding wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter may not accept the power transmission request of the corresponding wireless power receiver.
  • the average output voltage PRX_OUT of the receiver may be a real value calculated by dividing the product of the voltage V (t) and the current I (t) output by the rectifier for a unit time by the corresponding unit time.
  • the category of the wireless power receiver may be defined based on the maximum output voltage PRX_OUT_MAX of the rectifier, as shown in Table 2 below.
  • TBD Bluetooth handset Category 2 3.5 W Feature Phone Category 3 6.5 W Smartphone Category 4 13 W Tablet Category 5 25 W Small laptop Category 6 37.5 W laptop Category 6 50 W TBD
  • the category 3 wireless power receiver may supply 5W of power to the charging port of the load.
  • the grades and categories disclosed in Table 1 and Table 2 are merely exemplary, and some grades and categories may be added or deleted.
  • the maximum input power for each grade and category shown in Table 1 and Table 2 and an example of an application may be changed depending on the purpose, shape and implementation form as well as the wireless charging standard applied to the wireless power transmitter and the wireless power receiver. Be careful.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a wireless charging system according to an embodiment of the present invention.
  • a wireless charging system includes a wireless power transmitter 10 that largely 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 for exchanging information 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 transmitting and receiving end may include information for identifying a category of the wireless power receiver, information for identifying a current power reception state of the wireless power receiver, information on whether the overvoltage protection function is installed, wireless Software version information, power control request information, and the like mounted on the power receiver may be included.
  • 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.
  • the unidirectional communication may be performed by the wireless power receiver 20 only transmitting information 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.
  • the electronic device 30 may transmit a predetermined quick charge request signal to the wireless power receiver 20.
  • the wireless power receiver 20 may convert the normal low power charging mode into the fast charging mode by generating a charging mode packet corresponding to the received fast charging request signal to the wireless power transmitter 10.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a wireless charging system according to another embodiment of the present invention.
  • 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 the plurality of wireless power receivers in a time division manner, but is not limited thereto.
  • the wireless power transmitter 10 may distribute and transmit power to a plurality of wireless power receivers by using different frequency bands allocated for each wireless power receiver.
  • the number of wireless power receivers that can be connected to one wireless power transmitter 10 may include at least one of required power for each wireless power receiver, a state of charge of a battery, power consumption of an electronic device, and available power 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 connected to a plurality of wireless power transmitters at the same time, 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 is adaptively based on the required power of the wireless power receiver 20, the state of charge of the battery, the power consumption of the electronic device, the available power of the wireless power transmitter, and the like. Can be determined.
  • the wireless charging system can be used not only in buildings such as homes or office spaces, but also mounted in vehicles.
  • a wireless charging system mounted inside the vehicle can be used to charge a passenger's portable device, including the driver.
  • the wireless power transmitter mounted on the vehicle may be equipped with an antenna capable of performing short-range wireless communication.
  • the short range wireless communication may be Near Field Communication (NFC) communication, but may include other Bluetooth communication, beacon communication, Zigbee communication, Wi-Fi communication, and the like.
  • NFC Near Field Communication
  • the wireless power transmitter mounted in a vehicle may perform various functions by performing short range wireless communication with a user's portable device.
  • a wireless power transmitter mounted on a vehicle may perform a financial settlement service (eg, a high-pass service or a fueling settlement service) that occurs while driving a vehicle through short-range wireless communication with a portable device.
  • a financial settlement service eg, a high-pass service or a fueling settlement service
  • the remote start service of the vehicle may be used through short-range wireless communication with the portable device, and as a driver of the vehicle, it may be determined whether the vehicle has the access right to the driving.
  • the location information of the vehicle may be transmitted to the portable device through the wireless power transmitter to allow the user to confirm the location of the vehicle.
  • the wireless power transmitter may transmit a payment request signal to the portable device via short-range wireless communication, and the portable device may transmit a response signal thereto.
  • the portable device may transmit a remote start signal to the wireless power transmitter via near field communication.
  • the wireless power transmitter may transmit a signal including the location information of the vehicle to the portable device.
  • the wireless power transmitter may transmit control signals of various operations using short-range wireless communication.
  • 3 is a view for explaining an electromagnetic interference problem generated during wireless charging in a vehicle.
  • a wireless power transmitter 100 may be mounted on one side of the vehicle.
  • the wireless power transmitter 100 may generate an AC power signal using a vehicle internal power source, and wirelessly propagate the AC power signal through the provided transmission coil to charge the wireless power receiver 600 disposed in the charging bed. .
  • An audio video navigation (AVN) system mounted on one side of the vehicle centerfayer may be connected to an antenna mounted inside or outside the vehicle.
  • the vehicle occupant may listen to radio or watch TV broadcast using radio waves received through an internal / external antenna.
  • the wireless power transmitter may generate an AC power signal in an operating frequency band and wirelessly transmit it through a transmission coil.
  • harmonic components as well as the AC power signal may be output.
  • some harmonic components may correspond to the FM / AM radio frequency band and / or the TV viewing frequency band.
  • the harmonic component may act as an interference to the radio reception signal and / or the TV reception signal, which may degrade the radio listening sensitivity or (and) TV reception sensitivity.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of a wireless charging device (hereinafter, referred to as a wireless power transmitter) according to an embodiment of the present invention.
  • the wireless power transmitter 400 includes a charging bed 410, a first substrate 420 (hereinafter referred to as an antenna substrate), a coil assembly 430 (hereinafter referred to as a transmit coil assembly), and a second substrate 440 (hereinafter referred to as a shielding member). ) And a control circuit board 450.
  • An NFC antenna may be disposed on a first surface of the antenna substrate 420, and an EMI filter may be disposed on a second surface of the antenna substrate 420.
  • the first surface may be a surface in contact with the transmitting coil assembly 430
  • the second surface may be a surface in contact with the charging bed 410, but is not limited thereto.
  • the antenna substrate 420 may be electrically connected to the control circuit board 450.
  • An NFC antenna and an EMI filter may be disposed on one surface and the other surface of the antenna substrate 420, respectively.
  • the NFC antenna and the EMI filter may be pattern printed on the antenna substrate 420.
  • the NFC antenna and the EMI filter may be pattern printed on the corresponding surface of the antenna substrate 420 so as not to overlap each other.
  • the EMI filter may be implemented such that a frequency signal exceeding an operating frequency band for wireless charging is cut off.
  • the operating frequency band may be 110 kHz to 205 kHz, but is not limited thereto and may be different according to a standard specification applied to a wireless power transmitter.
  • the EMI filter may be disposed inside the loop of the NFC antenna.
  • the NFC antenna and the transmitting coil assembly 430 may be disposed so as not to overlap each other.
  • the transmitting coil assembly 430 may include a plurality of coils, and adjacent coils may be partially overlapped.
  • the transmitting coil assembly 430 may include three coils, and adjacent coils may be partially overlapped.
  • the shape of the EIM filter will be described in detail with reference to FIG. 5 to be described later.
  • the shielding member 440 may block electromagnetic waves generated by the transmitting coil assembly 430 from being transmitted to the control circuit board 450.
  • the shielding member 440 may include a heat dissipation structure for dissipating heat generated by the transmitting coil 430.
  • the shielding member 440 may further include a receiving part (not shown) for receiving the transmitting coil assembly 430.
  • the receiving part may be made of the same material as the shielding member 440 or may be made of a different material.
  • the shielding member 440 and the receiving portion may be composed of a sand dust block that is integrally injection molded.
  • the shielding member 440 may be implemented in the form of a ferrite shielding sheet and / or a metal sheet to which the shielding sheet is attached, and the receiving portion may be molded of plastic resin and bound to the metal sheet.
  • the shielding member 440 has a terminal at one side thereof and may be connected to both ends of the coil of the transmitting coil assembly 430.
  • the transmitting coil assembly 430 may be electrically connected to the control circuit board 450 through the corresponding terminal.
  • the control circuit board 450 may include a power converter for converting an external power source into an AC power signal for wireless charging.
  • control circuit board 450 may include a modulator and a demodulator for in-band and / or out-of-band communication with the wireless power receiver.
  • control circuit board 450 may include a sensing circuit that measures a voltage, a current, a temperature, etc. at a specific position in the wireless power transmitter 400.
  • control circuit board 450 may include a controller for controlling the overall operation of the wireless power transmitter 400.
  • the controller may be implemented in the form of a microprocessor, a digital signal processor (DSP), an ASIC, and may operate in conjunction with a memory in which programs and various data are stored, but the form of the controller is not particularly limited.
  • control circuit board 450 may include an NFC processing processor for NFC signal processing.
  • the transmission coil assembly 430 may include a plurality of transmission coils having a step, and the shape of the electromagnetic interference filter disposed on one surface of the antenna substrate 420 may be determined based on the step.
  • the electromagnetic interference filter may include a conductive line connected to the ground terminal and a plurality of pattern filters branched from the conductive line.
  • the slit direction of the pattern filter may be different depending on the step of the transmitting coil.
  • the slit directions of the pattern filters having different steps may be disposed to be orthogonal to each other.
  • FIG. 5 is a view for explaining the structure of the antenna substrate first surface according to an embodiment of the present invention.
  • an electromagnetic interference filter-a business card called an EMI filter-is disposed for convenience of description.
  • the second surface 5b of FIG. 6 will be described later.
  • a near field communication antenna may be disposed.
  • the near field communication antenna may include a near field communication (NFC) antenna, a radio frequency identification (RFID) communication antenna, a magnetic security transfer (MST) antenna, etc.
  • NFC near field communication
  • RFID radio frequency identification
  • MST magnetic security transfer
  • the first to third coils 801, 802, and 803 are mounted on the wireless power transmitter, and include a transmitting coil assembly in which two adjacent coils are partially overlapped.
  • a three coil wireless power transmitter will be described as an example.
  • the first surface 5a of the antenna substrate 500 is largely branched from one side of the loop-shaped first conductor 503 and the first conductor 503 to have a comb-shaped slit structure and has a first shape.
  • the first pattern filter 511 and the second pattern filter 512 disposed in the pattern region, the third pattern filter 513 and the connection terminal 530 disposed in the second pattern region may be included.
  • the first to third pattern filters 511, 512, and 513 are electrically connected to each other through the first conductive line 503.
  • the slit arrangement of the third pattern filter 511 disposed in the center of the first surface 5a may be different from the slit arrangement of the first pattern filter 511 and the second pattern filter 512.
  • the slit arrangement direction of the third pattern filter 513 and the slit arrangement direction of the first pattern filter 511 and the second pattern filter 512 may be designed to be orthogonal to each other. .
  • the third pattern filter 513 may be disposed to correspond to the shape or outer diameter of the first transmission coil 801 disposed at the upper center in the transmission coil assembly having the three coil structure of FIG. 8.
  • the third pattern filter 513 may be designed to be larger than the outer diameter of the first transmission coil 801 and disposed inside the loop of the first conductive line 503.
  • the first pattern filter 511 and the second pattern filter 512 may also be designed to be disposed inside the loop of the first conductive line 503.
  • the first pattern region may have a first slit structure
  • the second pattern region may have a second slit structure
  • the first slit structure includes a plurality of spaced apart conductive wires, and the plurality of spaced conductive wires may have different lengths.
  • the second slit structure includes a plurality of spaced apart conductive wires, and the plurality of spaced apart conductive wires may have different lengths.
  • coil lengths of the third coil 803 disposed in the center and the first coil 801 and the second coil 802 disposed in the side may be different, and accordingly, the center and the side
  • the inductance values of the transmitting coils arranged at may be different.
  • the first pattern region and the second pattern region may also have different inductance values, shapes, and lengths, thereby optimizing the electromagnetic interference shielding effect.
  • the first pattern region and the second pattern region also have different inductance values, shapes, and lengths, thereby optimizing the electromagnetic interference shielding effect.
  • An area of the first pattern region may be smaller than an area where the first coil 801 or the second coil 802 is disposed.
  • An area of the second pattern region may be larger than an area where the third coil 803 is disposed. Therefore, electromagnetic waves generated in the third coil 803 disposed in contact with the second substrate in the center can be effectively blocked.
  • the NFC antenna 540 may be disposed on the second surface 5b of the antenna substrate 500 along the outer diameter of the first conductive wire 503 having a loop shape. .
  • the actual NFC antenna 540 is disposed in the corresponding area of the second surface 5b corresponding to the card number 520 of the first surface 5a, hereinafter referred to as 520, for convenience of description. Be careful.
  • one end 542 and the other end 543 of the NFC antenna 540 are connected through the through holes (Through Hole or Via Hole), respectively (see FIG. 7). It may be electrically connected to a corresponding terminal of the 530.
  • some sections 509 of the windings of the NFC antenna 540 may be designed to be disposed in the NFC antenna region 520 of the first surface 5a. Both ends of the portion 509 of the winding of the NFC antenna 540 may be connected to reference numerals 544 and 545 of FIG. 6, which will be described later, through through holes, respectively.
  • First to fifth connection structures 504, 505, 506, 507, and 508 for electrically connecting the first conductive line 503 and the pattern filters 511, 512, and 513 are disposed on the first surface 5a. Can be.
  • connection structures disposed on the first surface 5a to electrically connect the first conductive wires 503 and the respective pattern filters may be different according to the design purpose of those skilled in the art.
  • the first pattern filter 511 may be connected to the first conductive line 503 through the first to second connecting structures 504 and 505 and the formulation 2 connecting conductive line 540.
  • Current flowing through the first pattern filter 511 through the first to second connection structures 504 and 505 and the second connection lead 540-1 may be evenly distributed to each slit.
  • the second pattern filter 512 may be connected to the first conductive line 503 through the third to fourth connecting structures 506 and 507 and the second connecting conductive line 540-2. Current flowing through the second pattern filter 512 through the third to fourth connection structures 506 and 507 and the second connection lead 540-2 may be evenly distributed to each slit.
  • the third pattern filter 513 may be connected to the first conductive line 503 through the fifth connecting structure 508 and the third connecting conductive line 550. Current flowing through the third pattern filter 513 through the fifth connection structure 508 and the third connection lead 550 may be evenly distributed to each slit.
  • the second connection leads 540-1 and 540-2 may have a straight line shape. Therefore, the electromagnetic interference filter may be disposed so as not to overlap the NFC antenna disposed on the second surface.
  • the third connection lead 550 may have a curved shape. Therefore, the third connection lead 550 may be disposed in consideration of the shape and arrangement of the electromagnetic interference filter and the coil module.
  • a spacer 560 may be disposed between the first pattern region and the second pattern region that are separated from the third pattern region through the third pattern region and the third connection lead 550.
  • Each pattern region or pattern filter may be divided by the spacer 560 to form an optimized electromagnetic interference filter according to the coil shape.
  • the arrangement structure 900 of the spacers 560 forming the boundaries of the different patterns is shown in detail in FIG. 9.
  • One end and the other end of the first wire 503 disposed adjacent to each other may be connected to the first terminal 531 and the second terminal 532 of the connection terminal 530, respectively.
  • both the first terminal 531 and the second terminal 532 may be connected to ground.
  • connection terminal 530 disposed on the first surface 5a of the antenna substrate 500 will be described in detail with reference to FIG. 7 to be described later.
  • FIG. 6 is a view for explaining the structure of the antenna substrate second surface according to an embodiment of the present invention.
  • an NFC antenna 540 having a loop shape may be disposed on the second surface 5b of the antenna substrate 500.
  • NFC antenna 540 may have a plurality of windings.
  • 544 and 545 may be electrically connected to each other by a conductive wire 509 disposed on the first surface 5a, as described above with reference to FIG. 5.
  • one end 542 and the other end 543 of the NFC antenna 540 has the advantage that can be arranged on the line of the same turn.
  • one end 542 may be connected to the third terminal 533 of FIG. 7 to be described later through the through hole
  • the other end 543 may be connected to the fourth terminal 534 of FIG. 7 to be described later through the through hole.
  • NFC communication may be applied with a differential Manchester encoding scheme.
  • the third terminal 533 and the fourth terminal 534 may be connected to the positive signal terminal and the negative signal terminal, respectively, but are not limited thereto, and may be connected to the opposite side.
  • the fifth terminal 535 may be connected to the ground terminal provided in the control circuit board 450.
  • connection terminal disposed on the antenna substrate is a view for explaining the structure of the connection terminal disposed on the antenna substrate according to an embodiment of the present invention.
  • connection terminal 530 may be disposed on one side of the first surface 5a on which the pattern filter is disposed, as in the above-described embodiment of FIG. 5.
  • connection terminal 530 may be electrically connected to a corresponding terminal provided with the control circuit board 450.
  • connection terminal 530 may include first to fifth terminals 531, 531, 533, 534, and 535.
  • the first terminal 511 and the second terminal 512 may be connected to one end and the other end of the first conductive line 503, respectively. Both the first terminal 511 and the second terminal 512 may be connected to the ground terminal provided in the control circuit board 450.
  • the third terminal 533 and the fourth terminal 534 may be connected to one end 542 and the other end 543 of the NFC antenna 540 through the first through hole 536 and the second through hole 537, respectively. have.
  • the third terminal 533 and the fourth terminal 534 may be connected to the positive signal terminal and the negative signal terminal provided on the control circuit board 450, respectively.
  • the present invention is not limited thereto and may be connected in reverse.
  • the fifth terminal 535 may be connected to the terminal 541 branched from the winding middle of the NFC antenna 540 through the third through hole 538.
  • the branch may be branched from one side of the outermost turn of the NFC antenna 540, the branching position is not limited.
  • the fifth terminal 535 may be connected to the ground terminal provided in the control circuit board 450.
  • FIG. 8 is a view for explaining the structure of a coil assembly (hereinafter referred to as a transmitting coil assembly) according to an embodiment of the present invention.
  • the transmitting coil assembly 800 includes a first coil 801, a second coil 802, a third coil 803, a substrate 810, a receiving part 820, and a connection terminal 830. It may be configured to include.
  • connection terminal 830 may be disposed on one side of the substrate 810 and may be electrically connected to the control circuit board 450.
  • the first coil 801 and the second coil 802 are disposed adjacent to each other at a central portion of the substrate 810, and formed on the first coil 801 and the second coil 802. Three coils 803 may be disposed.
  • the third coil 803 may be disposed to overlap some regions of the first coil 801 and the second coil 802.
  • the first coil 801 and the second coil 802 disposed on both side surfaces of the third coil 803 and the third coil 803 disposed on the substrate 810 have mutually different heights from the substrate 810. Can be different.
  • a step may be formed between the third coil 803, the first coil 801, and the second coil 802.
  • the winding length of the third coil 803 and the winding length of the first coil 801 and the second coil 802 may be designed differently.
  • the impedance characteristics of the third coil 803 and the impedance characteristics of the first coil 801 and the second coil 802 may be different from each other due to the step, and accordingly, the high frequency characteristics of the third coil 803 are different.
  • the high frequency characteristics of the first and second coils 801 and 802 may be different. Therefore, as shown in FIG. 5, the shape of the pattern filter and the direction of the slit may be designed to be different from the center and side.
  • the accommodating part 820 may be plastic injection-molded to accommodate the transmitting coil, but this is only one embodiment, and the substrate 810 and the accommodating part 820 are integrated into one. It may be injection molded in the form of a sand dust block. One side of the sandust block may include an accommodating groove for accommodating the connection terminal 830.
  • the wireless charging device may be a wireless power transmitter or a wireless power receiver.
  • Wireless charging device comprises a coil assembly; A first substrate disposed on the coil assembly; An electromagnetic interference filter disposed on the first surface of the first substrate; And a wireless communication antenna disposed on a second surface of the first substrate, wherein the coil assembly includes a plurality of coils, and the electromagnetic interference filter includes a plurality of different pattern regions corresponding to the plurality of coils. It may include.
  • the coil assembly may include a first coil, a second coil, and a third coil, wherein the first coil and the second coil are disposed on a second substrate, and the third coil is the first coil.
  • the plurality of different pattern regions disposed on the coil and the second coil, and the plurality of different pattern regions include a first pattern region corresponding to the first coil or the second coil and a second pattern region corresponding to the third coil. can do.
  • the electromagnetic interference filter according to the embodiment may include a first conductive line disposed in a loop shape on the second surface.
  • the first pattern region may be connected through a first connection structure positioned at both side regions of the first conductive line, and the second pattern region may be connected through a second connection structure positioned in a center region of the first conductive line.
  • the first connection structure according to the embodiment may be a plurality.
  • the first pattern region may include a second connection lead connected to the first connection structure, and the second pattern region may include a third connection lead connected to the second connection structure.
  • the conductive wire may be smaller in width than the first conductive wire or the second conductive wire.
  • the first pattern region may include a first slit structure disposed in a first direction in the second connection conductor, and the second pattern region may be arranged in a second direction in the third connection conductor. It may include a slit structure.
  • the first direction and the second direction may be different from each other.
  • the first direction and the second direction according to the embodiment may be perpendicular to each other.
  • the first pattern region may be spaced apart from the first coil or the second coil, and the second pattern region may be disposed in contact with the third coil.
  • the first pattern region and the second pattern region may have different inductance values.
  • the first pattern area may be smaller than an area in which the first coil or the second coil is disposed.
  • the second pattern area may be larger than an area in which the third coil is disposed.
  • an area of the first pattern region and the second pattern region may be different from each other.
  • the first pattern region and the second pattern region according to the embodiment may have different shapes.
  • the second pattern region may be disposed between two first pattern regions.
  • a spacer may be disposed between the first pattern region and the second pattern region.
  • the second connection lead may have a straight shape
  • the third connection lead may have a curved shape
  • the first slit structure may include a plurality of spaced apart conductive wires, and the plurality of spaced apart conductive wires may have different lengths.
  • the second slit structure may include a plurality of spaced apart conductive wires, and the plurality of spaced apart conductive wires may have different lengths.
  • the width of the first connection structure may be smaller than the width of the second connection structure.
  • FIG. 10 shows a substrate equipped with an electromagnetic interference filter according to the prior art.
  • the conventional electromagnetic interference filter 1010 is an electromagnetic interference filter 1010 regardless of the arrangement form of the coils disposed in the coil assembly and the height difference from the bottom surface of the substrate constituting the coil assembly. All the slits 1011 constituting the are arranged in the same direction.
  • the height difference of the coils may be generated when the third coil 803 is disposed to overlap some regions of the first coil 801 and the second coil 802, as described above with reference to FIG. 8. .
  • the impedance characteristics and the high frequency characteristics of the may vary.
  • FIG. 11 is a graph showing experimental results showing EMI shielding performance of the electromagnetic interference filter of FIG. 10.
  • Reference numerals 1110 and 1120 of FIG. 11 show patterns of change in peak and average values of electromagnetic waves measured in an AM frequency band and an FM frequency band, respectively.
  • the EMI shielding performance in the AM frequency band satisfies the peak reference value (PK, 1211). It can be seen that AV 1212 is not satisfied.
  • the measured value is smaller than the reference value, it is determined that the EMI shielding performance in the corresponding frequency band satisfies the reference value, and when the measured value is larger than the reference value, the EMI shielding performance in the corresponding frequency band satisfies the reference value. Can be judged.
  • the electromagnetic interference filter of FIG. 10 does not satisfy not only the average reference value AV and 1222 but also the peak reference value PK and 1221 in the FM frequency band.
  • FIG. 12 is a graph showing experimental results showing EMI shielding performance of the electromagnetic interference filter of FIG. 5.
  • Reference numerals 1210 and 1220 of FIG. 12 show patterns of change in peak and average values of electromagnetic waves measured in an AM frequency band and an FM frequency band, respectively.
  • the electromagnetic interference filter to which the direction and pattern of the slit is applied in consideration of the coil arrangement shape and the step is used in the AM frequency band (PK, 1111) and average reference value (AV, 1112). It can be seen that all satisfy.
  • the electromagnetic interference filter disclosed in FIG. 5 satisfies both the average reference value (AV, 1122) and the peak reference value (PK, 1121) even in the FM frequency band. Can be.
  • the wireless charging device including the electromagnetic interference filter designed in consideration of the coil arrangement and the step is superior to the EMI shielding performance compared to the electromagnetic interference filter, which is not considered the conventional coil arrangement and step.
  • FIGS. 13A to 13D are diagrams for describing an arrangement of a wireless power transmission antenna and a short range wireless communication antenna according to an embodiment of the present invention.
  • the wireless power transmission antenna 1310 is not limited to the wireless power transmission scheme.
  • the wireless power transmission antenna may receive power by at least one of electromagnetic induction, electromagnetic resonance, RF wireless power transmission, or other wireless power transmission.
  • the wireless power transmission antenna is not limited to various wireless power transmission standards that are applied by the same wireless power transmission scheme.
  • a wireless power antenna that receives power according to an electromagnetic induction scheme may receive power by at least one of a Wireless Power Consortium (WPC) and / or a Power Matters Alliance (PMA).
  • WPC Wireless Power Consortium
  • PMA Power Matters Alliance
  • a wireless power antenna that receives power according to an electromagnetic resonance method may receive power in a resonance method defined by an A4WP (Alliance for Wireless Power) standard apparatus.
  • A4WP Alliance for Wireless Power
  • the present invention is due to the fact that the near field communication antenna 1320 may be affected by the transmission and reception of a signal by a magnetic field, a power signal, or an RF signal for wireless power transmission. Accordingly, the present invention is located in an area where the near field communication antenna 1320 may receive radio interference from the radio power transmitting antenna 1310 in relation to the arrangement of the near field communication antenna 1320 and the wireless power transmitting antenna 1310. Arrangement in any case may be included as an embodiment. That is, according to the present invention, the short range wireless communication antenna 1320 is disposed on the short distance wireless communication antenna 1320 and the wireless power transmission antenna 1310 for wireless power transmission (for example, a power signal or a power control signal). Any placement case can be included if it can be affected.
  • the wireless power transfer is fast charging (e.g. when the output voltage is 5V and the output current is 2A) other than normal charging (e.g. when the output voltage is 9V and the output current is 1.67A)
  • the distance may be greater, and the present invention is not limited to the adjacent distance between the short range wireless communication antenna 1320 and the wireless power transmission antenna 1310.
  • the wireless power transmission antenna 1310 and the short range wireless communication antenna 1320 may be adjacent to each other.
  • the short range wireless communication antenna 1320 and the wireless power transmission antenna 1310 may be disposed adjacent to each other, but may not be overlapped on the same plane.
  • the wireless power transmitting antenna 1310 and the short range wireless communication antenna 1320 may be disposed on different planes, and overlapping areas when viewed from the front of the wireless power transmitter even when disposed on different planes. It can be arranged so that they do not overlap. This is to reduce the influence of the short range wireless communication antenna 1320 by the wireless power signal.
  • the number, size, and position of the short range wireless communication antenna 1320 are not limited to FIGS. 13A to 13D.
  • the control module (not shown) of the short range wireless communication antenna 1320 controls one short range wireless communication antenna 1320, it may be classified into a one-way structure, and one control module has two control modules. When controlling the short range wireless communication antenna 1320, it may be classified into a 2-way structure.
  • the number of control modules included in the wireless power transmitter may also include a plurality of one-way structures corresponding to the number of short range wireless communication antennas 1320. In order to expand an area in which short-range wireless communication is allowed (an area capable of transmitting and receiving short-range wireless communication signals), a plurality of short range wireless communication antennas 1320 and a plurality of control modules may be included in the wireless power transmitter.
  • one short range wireless communication antenna 1320 included in the wireless power transmitter 1300a may be disposed outside the one wireless power transmitting antenna 1310 on the same plane.
  • a plurality of short range wireless communication antennas 1320 included in the wireless power transmitter 300b may be provided.
  • the short range wireless communication antenna 1320 may be disposed adjacent to the left and right sides on the same plane as the wireless power transmission antenna 1310.
  • the short range wireless communication antenna 1320 disposed on both sides of the wireless power transmission antenna 1310 may extend a recognition area of the short range wireless communication signal.
  • the wireless power transmission antenna 1310 and the short range wireless communication antenna 1320 may be spaced apart on the same plane.
  • a plurality of short range wireless communication antennas 1320 may be disposed inside and outside of the wireless power transmitter antenna 1310 included in the wireless power transmitter 1300c.
  • the near field communication antenna 1320 may be disposed inside or outside the coplanar wireless power antenna and may be disposed on different planes.
  • the wireless power transmission antenna 1310 may generate a wireless power signal, and the closer the region of the wireless power transmission antenna 1310 is located, the greater the strength of the wireless power signal may be.
  • the short range wireless communication antenna 1320 may be interrupted by a wireless power signal in transmitting and receiving short range wireless communication signals.
  • the electromagnetic interference filter 1330 may be configured to perform the wireless power transmission antenna 1310. It may be arranged in an overlapping area.
  • a plurality of wireless power transmission antennas 1310 may be disposed inside and outside the short range wireless communication antenna 1320.
  • Each of the plurality of wireless power transmission antennas 1310 may generate a wireless power signal, and the closer the region to which the wireless power transmission antenna 1310 is located, the greater the strength of the wireless power signal may be. Accordingly, the short range wireless communication antenna 1320 disposed surrounded by the wireless power transmitting antenna 1310 may interfere with the wireless power signal in the transmission and reception of the short range wireless communication signal. As shown in FIG. 13C, the electromagnetic interference filter may be disposed to overlap with the wireless power transmission antenna 1310, and the antenna of the electromagnetic interference filter may also have a different pattern according to the arrangement position and the arrangement of the wireless power transmission antenna.
  • FIG. 14 is a view for explaining the harmonics of the wireless power signal and the frequency band of the short-range wireless communication signal according to an embodiment of the present invention.
  • a frequency band in which a high frequency signal of a frequency band 1410 of a wireless power signal that can be transmitted and received by a wireless power transmission antenna and a frequency band 1420 of short range wireless communication may overlap.
  • the wireless power signal may have a preset operating frequency according to a standard specification of the wireless power transmission method and the wireless power transmission antenna.
  • a standard specification of the wireless power transmission method and the wireless power transmission antenna As an ideal system, pure sinusoidal inputs cannot be processed without distortion. Since real systems are not ideal, they can't send or receive perfect sinusoids from either the signal's sender or receiver, and the airwaves in the air are almost sinusoidal, and they're not perfect sinusoids. Also.
  • a multiplication component may exist as a fundamental physical property of frequency, and unwanted multiplication components from the user's point of view may cause noise, or obstacles, to antennas of other communication systems.
  • the multiplication factor can be called the multiplication frequency and is also called harmonics.
  • the wireless power transmission antenna may be set to different operating frequencies according to the wireless power transmission method, and the operating frequency band of 125 kHz or 13.56 MHz may be set according to the electromagnetic induction method, and the electromagnetic resonance method may be several tens of kHz to several MHz.
  • the operating frequency band may be set, and when the RF wireless power transmission method, an operating frequency band of 2.45 GHz or 5.8 GHz may be set.
  • a frequency band used to transmit and receive the wireless power signal 1410 transmitted and received by the wireless power transmission antenna may be defined as a first frequency band.
  • Near-field wireless communication may be NFC communication, and NFC communication uses a frequency band of 13.56 MHz and is a kind of electronic tag (RFID) technology that enables fast two-way communication between NFC devices.
  • NFC communication can support the transmission and reception of data in both directions at a distance of less than 10cm.
  • the frequency band used for transmitting and receiving the short range wireless communication signal 1420 transmitted and received by the short range wireless communication antenna may be defined as a second frequency band.
  • the electromagnetic interference filter included in the wireless power transmitter may remove an obstacle to communication performance of the short range wireless communication antenna by blocking harmonics of the wireless power signal.
  • the electromagnetic interference filter may include a first filter 1430 passing a signal above a first cutoff frequency and a second filter 1440 passing a signal below a second cutoff frequency.
  • the first filter may be a high pass filter that passes a signal above the first cutoff frequency
  • the second filter may be a low pass filter that passes a signal below the second cutoff frequency
  • the electromagnetic interference filter may block signals other than a pass band between the first cutoff frequency and the second cutoff frequency, and the high frequency signals other than the second cutoff frequency may be removed from the first cutoff frequency of the wireless power signal. Accordingly, the short range wireless communication signal 1420 may not be affected by the high frequency of the wireless power signal 1410.
  • FIG. 15 is a diagram for describing an electromagnetic interference filter, according to an exemplary embodiment.
  • the wireless power transmitter 1500 may wirelessly perform a short range wireless communication antenna 1510, a first filter 1520 and a second filter 1530 included in an electromagnetic wave blocking filter, and a wireless power transmitter 1500.
  • Capacitive Sensing Sensor 540 that can sense whether a power receiver (not shown) is located, and a matching circuit 1550 that can control the frequency band cut off from the EMI filter. Can be.
  • the components shown in FIG. 15 are not essential, such that a wireless power transmitter 1500 with more or fewer components may be implemented.
  • any one of the first antenna of the first filter 1520 and the second antenna of the second filter 1530 may have a first pattern having slits in the horizontal direction, and the other one of the slits in the vertical direction with respect to the horizontal direction. It may have a second pattern having a. According to the orthogonality of the first antenna of the first filter 1520 and the second antenna of the second filter 1530, the signals blocked by each of the first filter 510 and the second filter 1520 may influence each other. It can block harmonics of wireless power signals independently without receiving them.
  • the first antenna of the first filter 1520 and the second antenna of the second filter 1530 may have a pattern in a vertical direction to each other, and the first antenna and the second antenna are not overlapped and stacked on different layers. Can be arranged.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating a matching circuit of an electromagnetic interference filter according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • each of the first antenna and the second antenna of each of the first filter and the second filter of FIG. 15 may be an inductor (L) 1610 which is an inductive element in the electromagnetic interference filter.
  • the matching circuit 1620 is an RLC resonant circuit, and the matching circuit 1620 may include capacitors C and 1621 and resistors R and 1622.
  • the low pass filter and the high pass filter may have a cut-off frequency, which may be determined by the element value of each filter circuit.
  • the cutoff frequency may be determined based on the length of the first antenna and the second antenna as the inductance element of the filter.
  • each of the first antenna and the second antenna may be determined as the first length and the second length based on the first cutoff frequency and the second cutoff frequency, respectively.
  • the matching circuit 1620 may include a circuit in which a resistor 1622 and a capacitor 1621 are connected in series, and may configure a low pass filter using a voltage applied to the capacitor 1621 as an output value.
  • a high pass filter may be configured by using, as an output value, a voltage applied to the resistor 1622 in a circuit in which the resistor 1622 and the capacitor 1621 are connected in series.
  • the cutoff frequency fc may be 1 / (2 ⁇ ⁇ ⁇ R ⁇ C).
  • the present invention can be used in the field of wireless charging, and in particular, can be applied to a wireless power transmitter having an electromagnetic shielding structure.

Abstract

The present invention relates to a wireless charging device. A wireless charging device, according to one embodiment of the present invention, comprises: a coil assembly; a first substrate disposed on the coil assembly; an electromagnetic interference (EMI) filter disposed on a first surface of the first substrate; and a wireless communications antenna disposed on a second surface of the first substrate, wherein the coil assembly includes a plurality of coils, and the EMI filter can include a plurality of different pattern regions corresponding to the plurality of coils. Therefore, the wireless charging device having the EMI filter can be provided.

Description

무선 충전 장치Wireless charging device
본 발명은 무선 충전 기술에 관한 것으로서, 상세하게 EMI 필터가 구비되어 무선 충전 시 발생되는 불필요한 전자파를 차단하는 것이 가능한 무선 충전 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wireless charging technology, and more particularly, to a wireless charging device having an EMI filter and capable of blocking unnecessary electromagnetic waves generated during wireless charging.
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.In general, as an example of an electrical connection method between a charging device and a battery for charging power to a battery, 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. In addition, 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.
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 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. Recently, in order to solve this problem, 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. In addition, since the wireless charging system was not pre-installed in some 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 a charging function.
무선 전력 전송 기술(wireless power transmission 또는 wireless energy transfer)은 자기장의 유도 원리를 이용하여 무선으로 송신기에서 수신기로 전기 에너지를 전송하는 기술로서, 이미 1800년대에 전자기유도 원리를 이용한 전기 모터나 변압기가 사용되기 시작했고, 그 후로는 라디오파나 레이저, 고주파, 마이크로웨이브와 같은 전자파를 방사해서 전기에너지를 전송하는 방법도 시도되었다. 우리가 흔히 사용하는 전동칫솔이나 일부 무선면도기도 실상은 전자기유도 원리로 충전된다. Wireless power transmission or wireless energy transfer is a technology that transmits electrical energy wirelessly from a transmitter to a receiver using the principle of induction of magnetic field, which is already used by electric motors or transformers using the electromagnetic induction principle in the 1800s. Since then, there have been attempts to transmit electrical energy by radiating electromagnetic waves such as radio waves, lasers, high frequencies, and microwaves. Electric toothbrushes and some wireless razors that we commonly use are actually charged with the principle of electromagnetic induction.
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. In general, 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.
현재까지 무선을 이용한 에너지 전달 방식은 크게 자기 유도 방식, 자기 공진(Electromagnetic Resonance) 방식 및 단파장 무선 주파수를 이용한 RF 전송 방식 등으로 구분될 수 있다.To date, energy transmission using wireless may be classified into magnetic induction, electromagnetic resonance, and RF transmission using short wavelength radio frequency.
일 예로, 무선 전력 전송 방식은 전력 송신단 코일에서 자기장을 발생시켜 그 자기장의 영향으로 수신단 코일에서 전기가 유도되는 전자기 유도 원리를 이용하여 충전하는 전자기 유도 방식에 기반한 다양한 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.For example, 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. . Here, the electromagnetic induction wireless power transmission standard may include an electromagnetic induction wireless charging technology defined by the Wireless Power Consortium (WPC) or / and the Power Matters Alliance (PMA).
다른 일 예로, 무선 전력 전송 방식은 무선 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.As another example, 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. . Here, 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.
자기 유도 방식은 두 개의 코일을 서로 인접시킨 후 한 개의 코일에 전류를 흘려보내면 이 때 발생한 자속(MagneticFlux)이 다른 코일에 기전력을 일으키는 현상을 사용한 기술로서, 휴대폰과 같은 소형기기를 중심으로 빠르게 상용화가 진행되고 있다. 자기 유도 방식은 최대 수백 키로와트(kW)의 전력을 전송할 수 있고 효율도 높지만 최대 전송 거리가 1센티미터(cm) 이하이므로 일반적으로 충전기나 바닥에 인접시켜야 하는 단점이 있다.The magnetic induction method uses the phenomenon that magnetic flux generated at this time causes electromotive force to other coils when two coils are adjacent to each other and current flows to one coil, and is rapidly commercialized in small devices such as mobile phones. Is going on. Magnetic induction is capable of transmitting power of up to several hundred kilowatts (kW) and has high efficiency, but the maximum transmission distance is less than 1 centimeter (cm).
자기 공진 방식은 전자기파나 전류 등을 활용하는 대신 전기장이나 자기장을 이용하는 특징이 있다. 자기 공진 방식은 전자파 문제의 영향을 거의 받지 않으므로 다른 전자 기기나 인체에 안전하다는 장점이 있다. 반면, 한정된 거리와 공간에서만 활용할 수 있으며 에너지 전달 효율이 다소 낮다는 단점이 있다.The magnetic resonance method is characterized by using an electric or magnetic field instead of using electromagnetic waves or current. Since the magnetic resonance method is hardly affected by the electromagnetic wave problem, it has the advantage of being safe for other electronic devices or the human body. On the other hand, it can be utilized only in limited distances and spaces, and has a disadvantage in that energy transmission efficiency is rather low.
단파장 무선 전력 전송 방식-간단히, RF 전송 방식-은 에너지가 라디오 파(RadioWave)형태로 직접 송수신될 수 있다는 점을 활용한 것이다. 이 기술은 렉테나(rectenna)를 이용하는 RF 방식의 무선 전력 전송 방식으로서, 렉테나는 안테나(antenna)와 정류기(rectifier)의 합성어로서 RF 전력을 직접 직류 전력으로 변환하는 소자를 의미한다. 즉, RF 방식은 AC 라디오파를 DC로 변환하여 사용하는 기술로서, 최근 효율이 향상되면서 상용화에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.The short wavelength wireless power transmission scheme—simply, the RF transmission scheme— takes advantage of the fact that energy can be transmitted and received directly in the form of RadioWave. This technology is a wireless power transmission method of the RF method using a rectenna, a compound word of an antenna and a rectifier (rectifier) refers to a device that converts RF power directly into direct current power. In other words, the RF method is a technology that converts AC radio waves to DC and uses them. Recently, research on commercialization has been actively conducted as efficiency is improved.
무선 전력 전송 기술은 모바일 뿐만 아니라 차량, IT, 철도, 가전 산업 등 산업 전반에 다양하게 활용될 수 있다.Wireless power transfer technology can be widely used not only in mobile but also in the automobile, IT, railroad and consumer electronics industries.
무선 충전과 같이, 전자기장을 이용하는 장치는 EMI(Electro Magnetic Interference)의 규제를 받아 일정 크기 이상의 전자파를 방출하는 것을 제한 받고 있다.Devices using electromagnetic fields, such as wireless charging, are restricted from emitting electromagnetic waves of a predetermined size or more under the regulation of Electro Magnetic Interference (EMI).
한편, 한국특허 출원번호 10-2013-7033209(무선 전력 수신을 위한 수신기 및 그의 무선 전력 수신 방법)에는 전력 에너지를 수신하기 위한 코일과 상기 코일의 외곽에 별도로 구비되어 근거리 무선 통신(Near Field Communication, 이하 "NFC"라 칭함.) 코일을 포함하는 무선 충전 시스템용 수신기가 개시된 바 있다. Meanwhile, Korean Patent Application No. 10-2013-7033209 (a receiver for receiving wireless power and a method for receiving wireless power thereof) is provided separately from a coil for receiving power energy and an outer side of the coil to provide near field communication (Near Field Communication, A receiver for a wireless charging system has been disclosed that includes a coil.
무선 전력 송신기는 무선 전력 송신 안테나와 근거리 무선 통신 안테나를 모두 포함할 수 있는데, 각각의 안테나가 송수신하는 신호들은 상호간에 전자 방해 잡음(EMI, Electro Magnetic Interference)로 작용할 수 있다. 일반적으로, 상대적으로 보다 높은 전력을 포함하는 무선 전력 신호가 근거리 무선 통신의 장애 요인으로서 영향을 줄 수 있다.The wireless power transmitter may include both a wireless power transmission antenna and a short range wireless communication antenna, and signals transmitted and received by each antenna may act as electromagnetic interference (EMI). In general, wireless power signals that include relatively higher power may affect as a barrier to near field communication.
따라서, 무선 전력 신호에 의해 근거리 무선 통신 안테나가 받을 수 있는 통신 장애 영향을 경감시킬 수 있는 방법이 필요하다. Accordingly, there is a need for a method capable of alleviating the effects of a communication failure that a short range wireless communication antenna may receive by a wireless power signal.
무선 전력 송신기는 특정 동작 주파수를 가지는 교류 전력 신호를 생성하고, 생성된 교류 전력 신호를 송신 코일을 통해 무선으로 전송한다. The wireless power transmitter generates an AC power signal having a specific operating frequency and wirelessly transmits the generated AC power signal through a transmission coil.
이때, 무선 전력 송신기는 원하는 동작 주파수 대역의 신호뿐만 아니라 다른 대역의 고조파 신호들를 발생시킬 수 있다. In this case, the wireless power transmitter may generate harmonic signals of other bands as well as signals of a desired operating frequency band.
이러한 고조파 신호는 무선 전력 송신기 주변의 다른 전자 기기의 동작에 영향을 주는 문제점이 있다. These harmonic signals have a problem that affects the operation of other electronic devices around the wireless power transmitter.
일 예로, 무선 전력 송신기가 차량에 장착될 수 있다. 이때, 무선 전력 송신기에 의해 생성되는 고조파 성분은 차량 라디오 전파 수신에 간섭 성분으로 작용할 수 있다.As an example, a wireless power transmitter may be mounted in a vehicle. In this case, the harmonic component generated by the wireless power transmitter may act as an interference component for vehicle radio wave reception.
따라서, 무선 충전에 사용되는 동작 주파수 대역을 제외한 나머지 불필요한 주파수 성분을 차단하는 것은 매우 중요하다.Therefore, it is very important to block unnecessary frequency components except the operating frequency band used for wireless charging.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 전자기장 간섭(EMI: Electro Magnetic Interference) 필터가 구비된 무선 전력 송신기를 제공하는 것이다.The present invention has been devised to solve the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a wireless power transmitter equipped with an Electro Magnetic Interference (EMI) filter.
본 발명의 다른 목적은 하나의 기판에 NFC(Near Field Communication) 안테나와 통합 구현되어 불필요한 전자기장을 차단하는 EMI 필터가 구비된 무선 전력 송신기를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a wireless power transmitter having an EMI filter that is integrated with a NFC (Near Field Communication) antenna on one substrate to block unnecessary electromagnetic fields.
본 발명의 또 다른 목적은 근거리 무선 통신 안테나를 포함하는 무선 전력 송신기를 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a wireless power transmitter including a near field communication antenna.
본 발명은 근거리 무선 통신 안테나에 영향을 줄 수 있는 무선 전력 신호의 고조파 신호를 차단할 수 있는 전자파 간섭 필터를 이용하는 무선 전력 송신기를 제공한다. The present invention provides a wireless power transmitter using an electromagnetic interference filter capable of blocking a harmonic signal of a wireless power signal that may affect a short range wireless communication antenna.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned above will be clearly understood by those skilled in the art from the following description. Could be.
본 발명은 전자기장 간섭 필터가 구비된 무선 전력 송신기를 제공할 수 있다.The present invention can provide a wireless power transmitter equipped with an electromagnetic interference filter.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 충전 베드와 송신 코일 어셈블리와 상기 충전 베드와 상기 송신 코일 어셈블리 사이에 배치되며, 근거리 무선 통신 안테나 및 전자기장 간섭 필터를 포함하는 안테나 기판과 상기 송신 코일 어셈블리 및 상기 안테나 기판과 연결되어 근거리 무선 통신 및 무선 충전을 제어하는 제어회로기판을 포함할 수 있다.A wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention is disposed between a charging bed and a transmitting coil assembly and the charging bed and the transmitting coil assembly, and includes an antenna substrate and a transmitting coil assembly including a near field communication antenna and an electromagnetic interference filter. And a control circuit board connected to the antenna substrate to control short range wireless communication and wireless charging.
여기서, 상기 안테나 기판의 제1면에 상기 전자기장 간섭 필터가 배치되고 상기 안테나 기판의 제2면에 상기 근거리 무선 통신 안테나가 배치될 수 있다.Here, the electromagnetic interference filter may be disposed on a first surface of the antenna substrate and the short range wireless communication antenna may be disposed on a second surface of the antenna substrate.
또한, 상기 전자기장 간섭 필터는 상기 근거리 무선 통신 안테나와 중첩되지 않게 상기 근거리 무선 통신 안테나의 내부에 배치될 수 있다.In addition, the electromagnetic interference filter may be disposed inside the short range wireless communication antenna so as not to overlap the short range wireless communication antenna.
또한, 상기 송신 코일 어셈블리는 단차를 가지는 복수의 송신 코일을 포함하고, 상기 단차에 기반하여 상기 전자기장 간섭 필터의 형태가 결정될 수 있다.In addition, the transmitting coil assembly may include a plurality of transmitting coils having a step, and the shape of the electromagnetic interference filter may be determined based on the step.
또한, 상기 전자기장 간섭 필터는 접지 단자에 연결된 제1도선 및 상기 제1도선에서 분기된 복수의 패턴필터를 포함하고, 상기 단차에 따라 상기 패턴필터의 슬릿 방향이 상이할 수 있다.In addition, the electromagnetic interference filter may include a first lead connected to a ground terminal and a plurality of pattern filters branched from the first lead, and the slit direction of the pattern filter may be different according to the step difference.
여기서, 상기 단차에 따라 상기 패턴필터의 슬릿 방향이 서로 직교할 수 있다.Here, the slit direction of the pattern filter may be perpendicular to each other according to the step difference.
또한, 상기 복수의 송신 코일과 상기 근거리 무선 통신 안테나는 서로 중첩되지 않게 배치될 수 있다.In addition, the plurality of transmission coils and the short range wireless communication antenna may be disposed not to overlap each other.
또한, 상기 근거리 무선 통신 안테나는 NFC(Near Field Communication) 안테나일 수 있다.The short range wireless communication antenna may be a near field communication (NFC) antenna.
여기서, 상기 NFC 안테나는 루프 형태이고, 상기 루프의 일단과 타단은 각각 상기 안테나 기판에 구비된 제1 내지 제2 관통 구멍을 통해 상기 제1면에 배치된 음극 신호 단자와 양극 신호 단자에 연결될 수 있다.Here, the NFC antenna has a loop shape, and one end and the other end of the loop may be connected to the negative signal terminal and the positive signal terminal disposed on the first surface through first through second through holes provided in the antenna substrate, respectively. have.
또한, 상기 루프는 복수의 턴을 가지고, 상기 루프의 일부 구간에서 상기 복수의 턴이 상기 제1면을 통해 상호 교차될 수 있다.In addition, the loop may have a plurality of turns, and in some sections of the loop, the plurality of turns may cross each other through the first surface.
또한, 상기 루프의 최외곽 턴의 일측에서 분기된 단자가 상기 안테나 기판에 구비된 제3 관통 구멍을 통해 상기 제1면에 배치된 접지 단자에 연결될 수 있다.In addition, a terminal branched from one side of the outermost turn of the loop may be connected to a ground terminal disposed on the first surface through a third through hole provided in the antenna substrate.
또한, 상기 제1면은 상기 충전 베드에 대면하고, 상기 제2면은 상기 송신 코일 어셈블리에 대면할 수 있다.In addition, the first surface may face the charging bed, and the second surface may face the transmitting coil assembly.
또한, 상기 전자기장 간섭 필터는 무선 충전을 위한 동작 주파수 대역을 초과하는 주파수 대역의 신호를 차단할 수 있다.In addition, the electromagnetic interference filter may block a signal in a frequency band exceeding an operating frequency band for wireless charging.
본 발명의 다른 일 실시예는 무선 충전 장치를 제공할 수 있다. Another embodiment of the present invention may provide a wireless charging device.
실시예에 따른 무선 충전 장치는 코일 어셈블리와 상기 코일 어셈블리 상에 배치되는 제1 기판과 상기 제1 기판의 제1면 상에 배치되는 전자기장 간섭 필터; 및 상기 제1 기판의 제2면 상에 배치되는 무선 통신 안테나를 포함하고, 상기 코일 어셈블리는 복수 개의 코일을 포함하고, 상기 전자기장 간섭 필터는 상기 복수 개의 코일에 대응되는 서로 다른 복수 개의 패턴 영역을 포함할 수 있다.In an embodiment, a wireless charging device includes a coil assembly, a first substrate disposed on the coil assembly, and an electromagnetic interference filter disposed on a first surface of the first substrate; And a wireless communication antenna disposed on a second surface of the first substrate, wherein the coil assembly includes a plurality of coils, and the electromagnetic interference filter includes a plurality of different pattern regions corresponding to the plurality of coils. It may include.
실시예에 따른 상기 코일 어셈블리는, 제1 코일, 제2코일 및 제3 코일을 포함하고, 상기 제1 코일 및 상기 제2 코일은 제2 기판 상에 배치되고, 상기 제3 코일은 상기 제1 코일 및 상기 제2 코일 상에 배치되고, 상기 서로 다른 복수 개의 패턴 영역은, 상기 제1 코일 또는 상기 제2 코일에 대응되는 제1 패턴 영역 및 상기 제3 코일에 대응되는 제2 패턴 영역을 포함할 수 있다.In an embodiment, the coil assembly may include a first coil, a second coil, and a third coil, wherein the first coil and the second coil are disposed on a second substrate, and the third coil is the first coil. The plurality of different pattern regions disposed on the coil and the second coil, and the plurality of different pattern regions include a first pattern region corresponding to the first coil or the second coil and a second pattern region corresponding to the third coil. can do.
실시예에 따른 상기 전자기장 간섭 필터는 상기 제2면 상에 루프 형태로 배치되는 제1 도선을 포함할 수 있다.The electromagnetic interference filter according to the embodiment may include a first conductive line disposed in a loop shape on the second surface.
실시예에 따른 상기 제1 패턴 영역은 상기 제1 도선의 양측 영역에 위치한 제1 연결 구조를 통하여 연결되고, 상기 제2 패턴 영역은 상기 제1 도선의 중앙 영역에 위치한 제2 연결 구조를 통하여 연결될 수 있다.In an embodiment, the first pattern region may be connected through a first connection structure positioned at both side regions of the first conductive line, and the second pattern region may be connected through a second connection structure positioned in a center region of the first conductive line. Can be.
실시예에 따른 상기 제1 연결 구조는 복수 개일 수 있다.The first connection structure according to the embodiment may be a plurality.
실시예에 따른 상기 제1 패턴 영역은 상기 제1 연결 구조와 연결되는 제2 연결 도선을 포함하고, 상기 제2 패턴 영역은 상기 제2 연결 구조와 연결되는 제3 연결 도선을 포함하고 상기 제3 도선은 상기 제1 도선 또는 상기 제2 도선 보다 폭이 작을 수 있다.In an embodiment, the first pattern region may include a second connection lead connected to the first connection structure, and the second pattern region may include a third connection lead connected to the second connection structure. The conductive wire may be smaller in width than the first conductive wire or the second conductive wire.
실시예에 따른 상기 제1 패턴 영역은 상기 제2 연결 도선에서 제1 방향으로 배치되는 제1 슬릿 구조를 포함하고, 상기 제2 패턴 영역은 상기 제3 연결 도선에서 제2 방향으로 배치되는 제2 슬릿 구조를 포함할 수 있다.In an embodiment, the first pattern region may include a first slit structure disposed in a first direction in the second connection conductor, and the second pattern region may be arranged in a second direction in the third connection conductor. It may include a slit structure.
실시예에 따른 상기 제1 방향과 상기 제2 방향은 서로 다를 수 있다.According to an embodiment, the first direction and the second direction may be different from each other.
실시예에 따른 상기 제1 방향과 상기 제2 방향은 서로 직교할 수 있다.The first direction and the second direction according to the embodiment may be perpendicular to each other.
실시예에 따른 상기 제1 패턴 영역은 상기 제1 코일 또는 상기 제2 코일과 이격되어 배치되고, 상기 제2 패턴 영역은 상기 제3 코일과 접촉하여 배치될 수 있다.In an embodiment, the first pattern region may be spaced apart from the first coil or the second coil, and the second pattern region may be disposed in contact with the third coil.
실시예에 따른 상기 제1 패턴 영역과 상기 제2 패턴 영역은 인덕턴스값이 서로 다를 수 있다.In some embodiments, the first pattern region and the second pattern region may have different inductance values.
실시예에 따른 상기 제1 패턴 영역은 상기 제1 코일 또는 상기 제2 코일이 배치되는 면적보다 작을 수 있다. The first pattern area may be smaller than an area in which the first coil or the second coil is disposed.
실시예에 따른 상기 제2 패턴 영역은 상기 제3 코일이 배치되는 면적보다 큰 수 있다.The second pattern area may be larger than an area in which the third coil is disposed.
실시예에 따른 상기 제1 패턴 영역과 상기 제2 패턴 영역은 면적이 서로 다를 수 있다.In an exemplary embodiment, an area of the first pattern region and the second pattern region may be different from each other.
실시예에 따른 상기 제1 패턴 영역과 상기 제2 패턴 영역은 모양이 서로 다를 수 있다.The first pattern region and the second pattern region according to the embodiment may have different shapes.
실시예에 따른 상기 제1 패턴 영역 사이에 상기 제2 패턴 영역이 배치될 수 있다.The second pattern region may be disposed between the first pattern regions.
실시예에 따른 상기 제1 패턴 영역과 상기 제2 패턴 영역 사이에는 이격부가 배치될 수 있다.In an embodiment, a spacer may be disposed between the first pattern region and the second pattern region.
실시예에 따른 상기 제1 패턴 영역과 상기 제2 패턴 영역 사이에는 이격부가 배치될 수 있다.In an embodiment, a spacer may be disposed between the first pattern region and the second pattern region.
실시예에 따른 상기 제2 연결 도선은 직선 형상을 가지고, 상기 제3 연결 도선은 곡선 형상을 가질 수 있다.The second connection lead may have a straight shape, and the third connection lead may have a curved shape.
실시예에 따른 상기 제1 슬릿 구조는 복수 개의 이격된 도선으로 구성되며, 상기 복수 개의 이격된 도선은 길이가 서로 다를 수 있다.According to an embodiment, the first slit structure may include a plurality of spaced apart conductive wires, and the plurality of spaced apart conductive wires may have different lengths.
실시예에 따른 상기 제2 슬릿 구조는 복수 개의 이격된 도선으로 구성되며, 상기 복수 개의 이격된 도선은 길이가 서로 다를 수 있다.According to an embodiment, the second slit structure may include a plurality of spaced apart conductive wires, and the plurality of spaced apart conductive wires may have different lengths.
실시예에 따른, 상기 제1 연결 구조의 폭은 상기 제2 연결 구조의 폭보다 작을 수 있다.According to an embodiment, the width of the first connection structure may be smaller than the width of the second connection structure.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기는, 제1 동작 주파수 대역에서 무선 전력 신호를 전송하는 무선 전력 송신 안테나; 제2 동작 주파수 대역에서 근거리 무선 통신 신호를 송수신하는 근거리 무선 통신 안테나; 및 상기 제1 동작 주파수 대역의 고조파 신호를 차단하는 전자파 간섭 필터; 를 포함하며, 상기 전자파 간섭 필터는, 제1 차단 주파수 이상의 신호를 통과시키는 제1 필터; 및 제2 차단 주파수 이하의 신호를 통과시키는 제2 필터; 를 포함할 수 있다.In accordance with another aspect of the present invention, a wireless power transmitter includes: a wireless power transmission antenna for transmitting a wireless power signal in a first operating frequency band; A near field communication antenna for transmitting and receiving a near field communication signal in a second operating frequency band; And an electromagnetic interference filter for blocking harmonic signals of the first operating frequency band. The electromagnetic interference filter may include: a first filter configured to pass a signal above a first cutoff frequency; And a second filter passing the signal below the second cutoff frequency. It may include.
실시예에 따라, 상기 제1 필터는 제1 패턴을 갖는 제1 안테나를 포함하며, 상기 제2 필터는 제2 패턴을 갖는 제2 안테나를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the first filter may include a first antenna having a first pattern, and the second filter may include a second antenna having a second pattern.
실시예에 따라, 상기 제1 안테나는 상기 제1 차단 주파수에 기초하여 결정되는 제1 길이를 가지며, 상기 제2 안테나는 상기 제2 차단 주파수에 기초하여 결정되는 제2 길이를 가질 수 있다.According to an embodiment, the first antenna may have a first length determined based on the first cutoff frequency, and the second antenna may have a second length determined based on the second cutoff frequency.
실시예에 따라, 상기 제1 패턴의 슬릿 및 상기 제2 패턴의 슬릿 방향은 서로 직교하여 배치될 수 있다.In some embodiments, the slit of the first pattern and the slit direction of the second pattern may be orthogonal to each other.
실시예에 따라, 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나는 중첩되지 않으며 서로 상이한 층에 적층되어 배치될 수 있다.According to an embodiment, the first antenna and the second antenna may not be overlapped and stacked on different layers.
실시예에 따라, 상기 무선 전력 송신 안테나와 상기 근거리 무선 통신 안테나는 동일 평면 상에 이격되어 배치될 수 있다.In some embodiments, the wireless power transmission antenna and the short range wireless communication antenna may be spaced apart on the same plane.
실시예에 따라, 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나는 상기 근거리 무선 통신 안테나와 동일 평면 상에 이격되어 배치될 수 있다.In some embodiments, the first antenna and the second antenna may be spaced apart on the same plane as the short range wireless communication antenna.
실시예에 따라, 상기 제1 안테나는 상기 근거리 통신 안테나의 외곽에 위치하며 상기 근거리 통신 안테나를 둘러싸도록 배치되며, 상기 제2 안테나는 상기 근거리 통신 안테나의 내곽에 위치하며 상기 근거리 통신 안테나에 의해 둘러싸일 수 있다.According to an embodiment, the first antenna is located outside the short range communication antenna and is arranged to surround the short range communication antenna, and the second antenna is located inside the short range communication antenna and surrounded by the short range communication antenna. Can be.
실시예에 따라, 상기 무선 전력 송신 안테나는 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나 중 적어도 하나와 상이한 층에서 중첩되어 배치될 수 있다.According to an embodiment, the wireless power transmission antenna may be disposed overlapping at a different layer from at least one of the first antenna and the second antenna.
상기 본 발명의 양태들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.The above aspects of the present invention are only some of the preferred embodiments of the present invention, and various embodiments in which the technical features of the present invention are reflected will be described in detail below by those skilled in the art. Can be derived and understood.
본 발명에 따른 방법 및 장치에 대한 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.The effects on the method and apparatus according to the present invention are described as follows.
본 발명은 전자기장 간섭(EMI: Electro Magnetic Interference) 필터가 구비된 무선 충전 장치를 제공하는 장점이 있다.The present invention has the advantage of providing a wireless charging device equipped with an Electromagnetic Interference (EMI) filter.
또한, 본 발명은 EMI 필터를 NFC(Near Field Communication) 안테나가 배치된기판에 통합 구현함으로써, 공정 효율을 높이고 재료비를 절감하는 것이 가능한 EMI 필터가 구비된 무선 전력 송신기를 제공하는 장점이 있다.In addition, the present invention integrates and implements an EMI filter on a substrate on which a Near Field Communication (NFC) antenna is disposed, thereby providing a wireless power transmitter having an EMI filter capable of increasing process efficiency and reducing material costs.
또한, 본 발명은 EMI 필터와 NFC(Near Field Communication) 안테나를 하나의 기판 양면에 각각 배치함으로써 제품 두께를 최소화시킬 수 있는 장점이 있다.In addition, the present invention has the advantage that the product thickness can be minimized by disposing the EMI filter and the NFC (Near Field Communication) antenna on each side of one substrate.
또한, 본 발명은 무선 전력 송신기에서 근거리 무선 통신을 수행함으로써, 사용자는 근거리 무선 통신을 이용한 결제 수단을 확보할 수 있다.In addition, according to the present invention, by performing a short range wireless communication in a wireless power transmitter, a user can secure a payment means using short range wireless communication.
또한, 본 발명은 근거리 무선 통신 안테나가 포함된 무선 전력 송신기가 차량에 장착되는 경우, 근거리 무선 통신을 통해 차량의 시동, 차량의 위치 확인 또는 사용자 인증 확인 등의 다양한 사용이 가능하다. In addition, when the wireless power transmitter including the short range wireless communication antenna is mounted in the vehicle, the present invention may be used in various ways such as starting the vehicle, checking the position of the vehicle, or checking user authentication through the short range wireless communication.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects obtainable in the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned above may be clearly understood by those skilled in the art from the following description. will be.
이하에 첨부되는 도면들은 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 본 발명에 대한 실시예들을 제공한다. 다만, 본 발명의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시예로 구성될 수 있다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings are provided to facilitate understanding of the present invention, and provide embodiments of the present invention together with the detailed description. However, the technical features of the present invention are not limited to the specific drawings, and the features disclosed in the drawings may be combined with each other to constitute new embodiments.
도 1은 본 발명에 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a wireless charging system according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명에 다른 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.2 is a block diagram illustrating a wireless charging system according to another embodiment of the present invention.
도 3은 차량에서의 무선 충전 시 발생되는 전자기장 간섭 문제를 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining an electromagnetic interference problem generated during wireless charging in a vehicle.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 분해 사시도이다.4 is an exploded perspective view of a wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 기판 제1면의 구조를 설명하기 위한 도면이다.5 is a view for explaining the structure of the antenna substrate first surface according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 기판 제2면의 구조를 설명하기 위한 도면이다.6 is a view for explaining the structure of the antenna substrate second surface according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 기판의 일면에 배치되는 연결 단자의 구성을 설명하기 위한 도면이다.7 is a view for explaining the configuration of the connection terminal disposed on one surface of the antenna substrate according to an embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 코일 어셈블리의 구조를 설명하기 위한 도면이다.8 is a view for explaining the structure of a transmitting coil assembly according to an embodiment of the present invention.
도 9는 상기 도 5의 도면 번호 900의 세부 구조를 보여주는 도면이다.FIG. 9 is a diagram illustrating a detailed structure of reference numeral 900 of FIG. 5.
도 10은 종래 기술에 따른 전자기장 간섭 필터가 장착된 기판을 보여준다.10 shows a substrate equipped with an electromagnetic interference filter according to the prior art.
도 11은 상기한 도 10의 전자기장 간섭 필터에 대한 EMI 차폐 성능을 보여주는 실험 결과 그래프이다.FIG. 11 is a graph showing experimental results showing EMI shielding performance of the electromagnetic interference filter of FIG. 10.
도 12는 상기한 도 5의 전자기장 간섭 필터에 대한 EMI 차폐 성능을 보여주는 실험 결과 그래프이다.FIG. 12 is a graph showing experimental results showing EMI shielding performance of the electromagnetic interference filter of FIG. 5.
도 13a 내지 도 13d는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 안테나와 근거리 무선 통신 안테나의 배치를 설명하기 위한 도면이다.13A to 13D are diagrams for describing an arrangement of a wireless power transmission antenna and a short range wireless communication antenna according to an embodiment of the present invention.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 신호의 고조파와 근거리 무선 통신 신호의 주파수 대역을 설명하기 위한 도면이다.14 is a view for explaining the harmonics of the wireless power signal and the frequency band of the short-range wireless communication signal according to an embodiment of the present invention.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자파 간섭 필터를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 15 is a diagram for describing an electromagnetic interference filter, according to an exemplary embodiment.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자파 간섭 필터의 매칭(matching) 회로를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 16 is a diagram illustrating a matching circuit of an electromagnetic interference filter according to an exemplary embodiment of the present invention.
본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 송신기는 충전 베드와 송신 코일 어셈블리와 상기 충전 베드와 상기 송신 코일 어셈블리 사이에 배치되며, 근거리 무선 통신 안테나 및 전자기장 간섭 필터를 포함하는 안테나 기판과 상기 송신 코일 어셈블리 및 상기 안테나 기판과 연결되어 근거리 무선 통신 및 무선 충전을 제어하는 제어회로기판을 포함할 수 있다.Wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention is disposed between the charging bed and the transmitting coil assembly and the charging bed and the transmitting coil assembly, the antenna substrate and the transmitting coil assembly including a near field communication antenna and electromagnetic interference filter and It may include a control circuit board connected to the antenna substrate to control short-range wireless communication and wireless charging.
이하, 본 발명의 실시예들이 적용되는 장치 및 다양한 방법들에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.Hereinafter, an apparatus and various methods to which embodiments of the present invention are applied will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. The suffixes "module" and "unit" for components used in the following description are given or used in consideration of ease of specification, and do not have distinct meanings or roles from each other.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체 등이 포함될 수 있다.In the above description, all elements constituting the embodiments of the present invention are described as being combined or operating in combination, but the present invention is not necessarily limited to the embodiments. In other words, within the scope of the present invention, all of the components may be selectively operated in combination with one or more. In addition, although all of the components may be implemented in one independent hardware, each or all of the components may be selectively combined to perform some or all functions combined in one or a plurality of hardware. It may be implemented as a computer program having a. Codes and code segments constituting the computer program may be easily inferred by those skilled in the art. Such a computer program may be stored in a computer readable storage medium and read and executed by a computer, thereby implementing embodiments of the present invention. The storage medium of the computer program may include a magnetic recording medium, an optical recording medium, and the like.
실시예의 설명에 있어서, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)는 두개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되거나 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 배치되어 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)"로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.In the description of the embodiments, where it is described as being formed on the "top" or "bottom" of each component, the top (bottom) or the bottom (bottom) is the two components are in direct contact with each other or One or more other components are all included disposed between the two components. In addition, when expressed as "up (up) or down (down)" may include the meaning of the down direction as well as the up direction based on one component.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.In addition, the terms "comprise", "comprise" or "having" described above mean that the corresponding component may be included, unless otherwise stated, and thus excludes other components. It should be construed that it may further include other components instead. All terms, including technical and scientific terms, have the same meanings as commonly understood by one of ordinary skill in the art unless otherwise defined. Terms commonly used, such as terms defined in a dictionary, should be interpreted to coincide with the contextual meaning of the related art, and shall not be construed in an ideal or excessively formal sense unless explicitly defined in the present invention.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in describing the component of this invention, terms, such as 1st, 2nd, A, B, (a), (b), can be used. These terms are only for distinguishing the components from other components, and the nature, order or order of the components are not limited by the terms. If a component is described as being "connected", "coupled" or "connected" to another component, that component may be directly connected to or connected to that other component, but there may be another configuration between each component. It is to be understood that the elements may be "connected", "coupled" or "connected".
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.In the following description of the present invention, when it is determined that the subject matter of the present invention may be unnecessarily obscured by those skilled in the art with respect to the related well-known technology, the detailed description thereof will be omitted.
실시예의 설명에 있어서, 무선 전력 시스템상에서 무선 전력을 송신하는 장치는 설명의 편의를 위해 무선 파워 송신기, 무선 파워 송신 장치, 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 송신기, 송신단, 송신기, 송신 장치, 송신측, 무선 파워 전송 장치, 무선 파워 전송기 등을 혼용하여 사용하기로 한다. 또한, 무선 전력 송신 장치로부터 무선 전력을 수신하는 장치에 대한 표현으로 설명의 편의를 위해 무선 전력 수신 장치, 무선 전력 수신기, 무선 파워 수신 장치, 무선 파워 수신기, 수신 단말기, 수신측, 수신 장치, 수신기 등이 혼용되어 사용될 수 있다.In the description of the embodiment, the apparatus for transmitting wireless power on the wireless power system is a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a transmitter, a transmitter, a transmitter, a transmitter, A wireless power transmitter, a wireless power transmitter, and the like will be used interchangeably. In addition, as a representation of a device for receiving wireless power from a wireless power transmitter, for convenience of description, a wireless power receiver, a wireless power receiver, a wireless power receiver, a wireless power receiver, a receiver terminal, a receiver, a receiver, a receiver Or the like can be used in combination.
본 발명에 따른 송신기는 패드 형태, 거치대 형태, AP(Access Point) 형태, 소형 기지국 형태, 스텐드 형태, 천장 매립 형태, 바닥 매립 형태, 벽걸이 형태 등으로 구성될 수 있으며, 하나의 송신기는 복수의 무선 전력 수신 장치에 무선 전력을 전송할 수도 있다. 이를 위해, 송신기는 적어도 하나의 무선 파워 전송 수단을 구비할 수도 있다. 여기서, 무선 파워 전송 수단에는 전력 송신단 코일에서 자기장을 발생시켜 그 자기장의 영향으로 수신단 코일에서 전기가 유도되는 전자기 유도 원리를 이용하여 충전하는 전자기 유도 방식에 기반한 다양한 무전 전력 전송 표준이 사용될 수 있다. Transmitter according to the present invention 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 floor buried, a wall hanging, etc., one transmitter is a plurality of wireless Wireless power may also be transmitted to the power receiving device. To this end, the transmitter may comprise at least one wireless power transmission means. Here, various wireless power transmission standards based on an electromagnetic induction method for generating a magnetic field in a power transmitter coil and charging using an electromagnetic induction principle in which electricity is induced in the receiver coil under the influence of the magnetic field may be used.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기는 적어도 하나의 무선 전력 수신 수단이 구비될 수 있으며, 2개 이상의 송신기로부터 동시에 무선 전력을 수신할 수도 있다. 본 발명에 따른 무선 전력 수신기는 운송 장치의 일측에 장착될 수 있으나, 이에 국한되지는 아니하며 본 발명에 따른 무선 전력 수신 수단이 장착되어 배터리 충전이 가능한 기기라면 족하다. In addition, the receiver according to an embodiment of the present invention may be provided with at least one wireless power receiving means, and may simultaneously receive wireless power from two or more transmitters. The wireless power receiver according to the present invention may be mounted on one side of the transportation device, but is not limited thereto, and the wireless power receiver may be a device capable of charging a battery by mounting the wireless power receiver according to the present invention.
본 발명에 따른 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기는 각각 등급(Class)과 카테고리(Category)로 타입 및 특성이 분류될 수 있다.In the wireless power transmitter and the wireless power receiver according to the present invention, types and characteristics may be classified into classes and categories, respectively.
무선 전력 송신기의 타입 및 특성은 크게 다음의 3가지 파라메터를 통해 식별될 수 있다.The type and characteristics of the wireless power transmitter can be largely identified through the following three parameters.
첫째, 무선 전력 송신기는 공진 회로에 인가되는 최대 전력의 세기에 따라 결정되는 등급에 의해 식별될 수 있다.First, the wireless power transmitter may be identified by a rating determined according to the strength of the maximum power applied to the resonant circuit.
여기서, 무선 전력 송신기의 등급은 공진 회로에 인가되는 파워(PTX_IN_COIL)의 최대 값을 하기 무선 전력 송신기 등급 테이블-이하, 표 1이라 명함-에 명기된 등급 별 미리 정의된 최대 입력 파워(PTX_IN_MAX)와 비교하여 결정될 수 있다. 여기서, PTX_IN_COIL은 공진 회로에 단위 시간 동안 인가되는 전압(V(t))과 전류(I(t))의 곱을 해당 단위 시간으로 나누어 산출되는 평균 실수 값일 수 있다.Here, the rating of the wireless power transmitter is a maximum value of the power (PTX_IN_COIL) applied to the resonant circuit and the predefined maximum input power (PTX_IN_MAX) for each rating specified in the wireless power transmitter rating table (hereinafter referred to as Table 1). Can be determined by comparison. Here, PTX_IN_COIL may be an average real value calculated by dividing the product of the voltage V (t) and the current I (t) applied to the resonant circuit for a unit time by the corresponding unit time.
등급(Class)Class 최대 입력 파워Input power 최소 카테고리지원 요구 조건Minimum Category Support Requirements 지원 가능 최대 디바이스의 개수Maximum number of devices that can be supported
등급 1 Grade 1 2W2 W 1 x 등급11 x Grade 1 1 x 등급11 x Grade 1
등급 2Grade 2 10W10 W 1 x 등급31 x Grade 3 2 x 등급22 x Grade 2
등급 3Grade 3 16W16 W 1 x 등급41 x Grade 4 2 x 등급32 x Grade 3
등급 4Grade 4 33W33 W 1 x 등급51 x Grade 5 3 x 등급33 x Grade 3
등급 5Grade 5 50W50 W 1 x 등급61 x Grade 6 4 x 등급34 x Grade 3
등급 6Grade 6 70W70 W 1 x 등급61 x Grade 6 5 x 등급35 x Grade 3
상기 표 1에 개시된 등급은 일 실시예에 불과하며, 새로운 등급이 추가되거나 삭제될 수도 있다. 또한, 등급 별 최대 입력 파워, 최소 카테고리 지원 요구 조건, 지원 가능 최대 디바이스 개수에 대한 값도 무선 전력 송신기의 용도, 형상 및 구현 형태 등에 따라 변경될 수도 있음을 주의해야 한다.The grade disclosed in Table 1 is merely an example, and a new grade may be added or deleted. In addition, it should be noted that the values for the maximum input power for each class, the minimum category support requirement, and the maximum number of devices that can be supported may also change according to the purpose, shape, and implementation of the wireless power transmitter.
일 예로, 상기 표 1을 참조하면, 공진 회로에 인가되는 파워(PTX_IN_COIL)의 최대 값이 등급 3에 대응되는 PTX_IN_MAX 값보다 크거나 같고, 등급 4에 대응되는 PTX_IN_MAX 값보다 작은 경우, 해당 무선 전력 송신기의 등급은 등급 3으로 결정될 수 있다.For example, referring to Table 1, when the maximum value of the power (PTX_IN_COIL) applied to the resonant circuit is greater than or equal to the PTX_IN_MAX value corresponding to class 3, and smaller than the PTX_IN_MAX value corresponding to class 4, the corresponding wireless power transmitter May be determined as Class 3.
둘째, 무선 전력 송신기는 식별된 등급에 대응되는 최소 카테고리 지원 요구 조건(Minimum Category Support Requirements)에 따라 식별될 수도 있다. Second, the wireless power transmitter may be identified according to Minimum Category Support Requirements corresponding to the identified class.
여기서, 최소 카테고리 지원 요구 조건은 해당 등급의 무선 전력 송신기가 지원 가능한 무선 전력 수신기 카테고리 중 가장 높은 수준의 카테고리에 해당되는 무선 전력 수신기의 지원 가능 개수일 수 있다. 즉, 최소 카테고리 지원 요구 조건은 해당 무선 전력 송신기가 지원 가능한 최대 카테고리 디바이스의 최소 개수일 수 있다. 이때, 무선 전력 송신기는 상기 최소 카테고리 요구 조건에 따른 최대 카테고리 이하에 해당하는 모든 카테고리의 무선 전력 수신기를 지원할 수 있다.Here, the minimum category support requirement may be a supportable number of wireless power receivers corresponding to a category of the highest level among wireless power receiver categories that can be supported by a wireless power transmitter of a corresponding class. That is, the minimum category support requirement may be the minimum number of maximum category devices that the wireless power transmitter can support. In this case, the wireless power transmitter may support all categories of wireless power receivers corresponding to the maximum category or less according to the minimum category requirement.
다만, 만약, 무선 전력 송신기가 상기 최소 카테고리 지원 요구 조건에 명시된 카테고리보다 더 높은 카테고리의 무선 전력 수신기를 지원할 수 있다면, 무선 전력 송신기가 해당 무선 전력 수신기를 지원하는 것을 제한하지는 않을 수 있다.However, if the wireless power transmitter can support a wireless power receiver of a category higher than the category specified in the minimum category support requirement, the wireless power transmitter may not be limited to supporting the wireless power receiver.
일 예로, 상기 표 1을 참조하면, 등급 3인 무선 전력 송신기는 적어도 하나의 카테고리 5인 무선 전력 수신기를 지원해야 한다. 물론, 이 경우, 무선 전력 송신기는 최소 카테고리 지원 요구 조건에 해당되는 카테고리 수준 보다 낮은 수준의 카테고리에 해당되는 무선 전력 수신기를 지원할 수 있다. For example, referring to Table 1 above, a class 3 wireless power transmitter should support at least one category 5 wireless power receiver. Of course, in this case, the wireless power transmitter may support the wireless power receiver corresponding to a category lower than the category level corresponding to the minimum category support requirement.
또한, 무선 전력 송신기는 최소 카테고리 지원 요구 조건에 대응되는 카테고리보다 더 높은 수준의 카테고리를 지원 가능한 것으로 판단되면, 더 높은 수준의 카테고리를 갖는 무선 전력 수신기를 지원할 수도 있음을 주의해야 한다.In addition, it should be noted that the wireless power transmitter may support a wireless power receiver having a higher level category if it is determined that the wireless power transmitter can support a higher level category than the category corresponding to the minimum category support requirement.
셋째, 무선 전력 송신기는 식별된 등급에 대응되는 지원 가능 최대 디바이스 개수에 의해 식별될 수도 있다. 여기서, 지원 가능 최대 디바이스 개수는 해당 등급에서 지원 가능한 카테고리 중 가장 낮은 수준의 카테고리에 해당되는 무선 전력 수신기의 최대 지원 가능 개수-이하, 간단히 지원 가능 디바이스의 최대 개수라 명함-에 의해 식별될 수도 있다. Third, the wireless power transmitter may be identified by the maximum number of devices that can be supported corresponding to the identified class. Here, the maximum supportable device number may be identified by the maximum supportable number of wireless power receivers corresponding to the lowest level category among the categories supported in the corresponding class, hereinafter, simply the maximum number of devices that can be supported by a business card. .
일 예로, 상기 표 1을 참조하면, 등급 3의 무선 전력 송신기는 최소 카테고리 3인 무선 전력 수신기를 최대 2개까지 지원할 수 있어야 한다.For example, referring to Table 1 above, a class 3 wireless power transmitter should be able to support up to two wireless power receivers of at least category 3.
다만, 무선 전력 송신기가 자신의 등급에 상응하는 최대 디바이스 개수 이상을 지원할 수 있는 경우, 최대 디바이스 개수 이상을 지원하는 것을 제한하지는 않는다. However, when the wireless power transmitter can support more than the maximum number of devices corresponding to its class, it is not limited to supporting more than the maximum number of devices.
본 발명에 따른 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기의 전력 전송 요청을 허락하지 않을 특별한 이유가 없는 경우, 가용한 파워 내에서 적어도 상기 표 1에 정의된 개수까지는 무선 전력 전송을 수행할 수 있어야 한다.The wireless power transmitter according to the present invention should be able to perform wireless power transmission at least up to the number defined in Table 1 within the available power, unless there is a special reason for not allowing the power transmission request of the wireless power receiver.
일 예로, 무선 전력 송신기는 해당 전력 전송 요청을 수용할 정도의 가용한 파워가 남아있지 않는 경우, 해당 무선 전력 수신기의 전력 전송 요청을 수락하지 않을 수 있다. 또는, 무선전력 수신기의 전력 조정을 제어할 수 있다.For example, when there is no power available to accommodate the power transmission request, the wireless power transmitter may not accept the power transmission request of the wireless power receiver. Alternatively, power adjustment of the wireless power receiver may be controlled.
다른 일 예로, 무선 전력 송신기는 전력 전송 요청을 수락하면 수용 가능한 무선 전력 수신기의 개수를 초과하는 경우, 해당 무선 전력 수신기의 전력 전송 요청을 수락하지 않을 수 있다.As another example, if the wireless power transmitter exceeds the number of acceptable wireless power receivers when the wireless power transmitter accepts the power transmission request, the wireless power transmitter may not accept the power transmission request of the corresponding wireless power receiver.
또 다른 일 예로, 무선 전력 송신기는 전력 전송을 요청한 무선 전력 수신기의 카테고리가 자신의 등급에서 지원 가능한 카테고리 수준을 초과하는 경우, 해당 무선 전력 수신기의 전력 전송 요청을 수락하지 않을 수 있다.As another example, when the category of the wireless power receiver requesting power transmission exceeds the category level supported by its class, the wireless power transmitter may not accept the power transmission request of the corresponding wireless power receiver.
또 다른 일 예로, 무선 전력 송신기는 내부 온도가 기준치 이상을 초과하는 경우, 해당 무선 전력 수신기의 전력 전송 요청을 수락하지 않을 수 있다. As another example, when the internal temperature exceeds a reference value, the wireless power transmitter may not accept the power transmission request of the corresponding wireless power receiver.
이하에서는 무선 전력 수신기의 타입 및 특성을 설명하기로 한다.Hereinafter, the type and characteristics of the wireless power receiver will be described.
수신기의 평균 출력 전압(PRX_OUT)은 단위 시간 동안 정류기에 의해 출력되는 전압(V(t))와 전류(I(t))의 곱을 해당 단위 시간으로 나누어 산출되는 실수 값일 수 있다.The average output voltage PRX_OUT of the receiver may be a real value calculated by dividing the product of the voltage V (t) and the current I (t) output by the rectifier for a unit time by the corresponding unit time.
무선 전력 수신기의 카테고리는 하기 표 2에 도시된 바와 같이, 정류기의 최대 출력 전압(PRX_OUT_MAX)에 기반하여 정의될 수 있다.The category of the wireless power receiver may be defined based on the maximum output voltage PRX_OUT_MAX of the rectifier, as shown in Table 2 below.
카테고리(Category)Category 최대 입력 파워Input power 응용 예 Application example
카테고리 1Category 1 TBDTBD 블루투스 핸드셋Bluetooth handset
카테고리 2Category 2 3.5W3.5 W 피쳐폰Feature Phone
카테고리 3Category 3 6.5W6.5 W 스마트폰Smartphone
카테고리 4Category 4 13W13 W 테블릿Tablet
카테고리 5Category 5 25W25 W 소형 랩탑Small laptop
카테고리 6Category 6 37.5W37.5 W 랩탑laptop
카테고리 6Category 6 50W50 W TBDTBD
일 예로, 부하단에서의 충전 효율이 80%이상인 경우, 카테고리 3의 무선 전력 수신기는 부하의 충전 포트에 5W의 전력을 공급할 수 있다.For example, when the charging efficiency at the load stage is 80% or more, the category 3 wireless power receiver may supply 5W of power to the charging port of the load.
상기 표 1 및 표 2에 개시된 등급 및 카테고리는 일 실시예에 불과하며, 일부 등급 및 카테고리가 추가되거나 삭제될 수도 있다. 또한, 상기 표1 및 표 2에 보여지는 등급 및 카테고리 별 최대 입력 파워, 응용 어플리케이션의 예도 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기에 적용되는 무선 충전 표준뿐만 아니라 용도, 형상 및 구현 형태 등에 따라 변경될 수 있음을 주의해야 한다.The grades and categories disclosed in Table 1 and Table 2 are merely exemplary, and some grades and categories may be added or deleted. In addition, the maximum input power for each grade and category shown in Table 1 and Table 2, and an example of an application may be changed depending on the purpose, shape and implementation form as well as the wireless charging standard applied to the wireless power transmitter and the wireless power receiver. Be careful.
도 1은 본 발명에 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a wireless charging system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 무선 충전 시스템은 크게 무선으로 전력을 송출하는 무선 전력 송신단(10), 상기 송출된 전력을 수신하는 무선 전력 수신단(20) 및 수신된 전력을 공급 받는 전자기기(30)로 구성될 수 있다.Referring to FIG. 1, a wireless charging system includes a wireless power transmitter 10 that largely 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.
일 예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20)은 무선 전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 동일한 주파수 대역을 이용하여 정보를 교환하는 인밴드(In-band) 통신을 수행할 수 있다. For example, the wireless power transmitter 10 and the wireless power receiver 20 may perform in-band communication for exchanging information using the same frequency band as the operating frequency used for wireless power transmission.
다른 일예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20)은 무선 전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 상이한 별도의 주파수 대역을 이용하여 정보를 교환하는 대역외(Out-of-band) 통신을 수행할 수도 있다.In another example, the wireless power transmitter 10 and the wireless power receiver 20 perform out-of-band communication for exchanging information using a separate frequency band different from an operating frequency used for wireless power transmission. It can also be done.
일 예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20) 사이에 교환되는 정보는 서로의 상태 정보뿐만 아니라 제어 정보도 포함될 수 있다. 여기서, 송수신단 사이에 교환되는 상태 정보 및 제어 정보는 무선 전력 수신기의 카테고리를 식별하기 위한 정보, 무선 전력 수신기의 현재 전력 수신 상태를 식별하기 위한 정보, 과전압 보호 기능의 탑재 여부에 관한 정보, 무선 전력 수신기에 탑재된 소프트웨어 버전 정보, 전력 제어 요청 정보 등을 포함할 수 있다.For example, 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. Here, the status information and control information exchanged between the transmitting and receiving end may include information for identifying a category of the wireless power receiver, information for identifying a current power reception state of the wireless power receiver, information on whether the overvoltage protection function is installed, wireless Software version information, power control request information, and the like mounted on the power receiver may be included.
상기 인밴드 통신 및 대역외 통신은 양방향 통신을 제공할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 다른 실시예에 있어서는 단방향 통신 또는 반이중 방식의 통신을 제공할 수도 있다.The in-band communication and the out-of-band communication may provide 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.
일 예로, 단방향 통신은 무선 전력 수신단(20)이 무선 전력 송신단(10)으로만 정보를 전송하는 것일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 전력 송신단(10)이 무선 전력 수신단(20)으로 정보를 전송하는 것일 수도 있다. For example, the unidirectional communication may be performed by the wireless power receiver 20 only transmitting information 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.
반이중 통신 방식은 무선 전력 수신단(20)과 무선 전력 송신단(10) 사이의 양방향 통신은 가능하나, 어느 한 시점에 어느 하나의 장치에 의해서만 정보 전송이 가능한 특징이 있다. In the half-duplex communication method, 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.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신단(20)은 전자 기기(30)의 각종 상태 정보를 획득할 수도 있다. 일 예로, 전자 기기(30)의 상태 정보는 현재 전력 사용량 정보, 실행중인 응용을 식별하기 위한 정보, CPU 사용량 정보, 배터리 충전 상태 정보, 배터리 출력 전압/전류 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 전자 기기(30)로부터 획득 가능하고, 무선 전력 제어에 활용 가능한 정보이면 족하다. The wireless power receiver 20 according to an embodiment of the present invention may obtain various state information of the electronic device 30. For example, the 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.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신단(10)은 고속 충전 지원 여부를 지시하는 소정 패킷을 무선 전력 수신단(20)에 전송할 수 있다. 무선 전력 수신단(20)은 접속된 무선 전력 송신단(10)이 고속 충전 모드를 지원하는 것으로 확인된 경우, 이를 전자 기기(30)에 알릴 수 있다. 전자 기기(30)는 구비된 소정 표시 수단-예를 들면, 액정 디스플레이일 수 있음-을 통해 고속 충전이 가능함을 표시할 수 있다.In particular, the wireless power transmitter 10 according to an embodiment of the present invention may transmit a predetermined packet indicating whether to support fast charging to the wireless power receiver 20. 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.
또한, 전자 기기(30) 사용자는 액정 표시 수단에 표시된 소정 고속 충전 요청 버튼을 선택하여 무선 전력 송신단(10)이 고속 충전 모드로 동작하도록 제어할 수도 있다. 이 경우, 전자 기기(30)는 사용자에 의해 고속 충전 요청 버튼이 선택되면, 소정 고속 충전 요청 신호를 무선 전력 수신단(20)에 전송할 수 있다. 무선 전력 수신단(20)은 수신된 고속 충전 요청 신호에 상응하는 충전 모드 패킷을 생성하여 무선 전력 송신단(10)에 전송함으로써, 일반 저전력 충전 모드를 고속 충전 모드로 전환시킬 수 있다. In addition, the user of the electronic device 30 may control the wireless power transmitter 10 to operate in the fast charge mode by selecting a predetermined fast charge request button displayed on the liquid crystal display. In this case, when the quick charge request button is selected by the user, the electronic device 30 may transmit a predetermined quick charge request signal to the wireless power receiver 20. The wireless power receiver 20 may convert the normal low power charging mode into the fast charging mode by generating a charging mode packet corresponding to the received fast charging request signal to the wireless power transmitter 10.
도 2는 본 발명에 다른 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.2 is a block diagram illustrating a wireless charging system according to another embodiment of the present invention.
일 예로, 도면 부호 200a에 도시된 바와 같이, 무선 전력 수신단(20)은 복수의 무선 전력 수신 장치로 구성될 수 있으며, 하나의 무선 전력 송신단(10)에 복수의 무선 전력 수신 장치가 연결되어 무선 충전을 수행할 수도 있다. 이때, 무선 전력 송신단(10)은 시분할 방식으로 복수의 무선 전력 수신 장치에 전력을 분배하여 송출할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며. 다른 일 예로, 무선 전력 송신단(10)은 무선 전력 수신 장치 별 할당된 상이한 주파수 대역을 이용하여 복수의 무선 전력 수신 장치에 전력을 분배하여 송출할 수 있다.For example, as illustrated by reference numeral 200a, 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. In this case, the wireless power transmitter 10 may distribute and transmit power to the plurality of wireless power receivers in a time division manner, but is not limited thereto. As another example, the wireless power transmitter 10 may distribute and transmit power to a plurality of wireless power receivers by using different frequency bands allocated for each wireless power receiver.
이때, 하나의 무선 전력 송신 장치(10)에 연결 가능한 무선 전력 수신 장치의 개수는 무선 전력 수신 장치 별 요구 전력, 배터리 충전 상태, 전자 기기의 전력 소비량 및 무선 전력 송신 장치의 가용 전력 중 적어도 하나에 기반하여 적응적으로 결정될 수 있다.In this case, the number of wireless power receivers that can be connected to one wireless power transmitter 10 may include at least one of required power for each wireless power receiver, a state of charge of a battery, power consumption of an electronic device, and available power of the wireless power transmitter. Can be adaptively determined based on the
다른 일 예로, 도면 부호 200b에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신단(10)은 복수의 무선 전력 송신 장치로 구성될 수도 있다. 이 경우, 무선 전력 수신단(20)은 복수의 무선 전력 송신 장치와 동시에 연결될 수 있으며, 연결된 무선 전력 송신 장치들로부터 동시에 전력을 수신하여 충전을 수행할 수도 있다. 이때, 무선 전력 수신단(20)과 연결된 무선 전력 송신 장치의 개수는 무선 전력 수신단(20)의 요구 전력, 배터리 충전 상태, 전자 기기의 전력 소비량, 무선 전력 송신 장치의 가용 전력 등에 기반하여 적응적으로 결정될 수 있다.As another example, as shown at 200b, the wireless power transmitter 10 may be configured with a plurality of wireless power transmitters. In this case, the wireless power receiver 20 may be connected to a plurality of wireless power transmitters at the same time, and may simultaneously receive power from the connected wireless power transmitters and perform charging. In this case, the number of wireless power transmitters connected to the wireless power receiver 20 is adaptively based on the required power of the wireless power receiver 20, the state of charge of the battery, the power consumption of the electronic device, the available power of the wireless power transmitter, and the like. Can be determined.
최근, 무선 충전 시스템은 가정 혹은 업무용 공간 등의 건물에서 사용될 수 있을 뿐만 아니라 차량 내부에도 탑재되어 사용되고 있다. 차량 내부에 탑재된 무선 충전 시스템은 운전자를 포함한 탑승자의 휴대용 장치를 충전하기 위해 사용될 수 있다. Recently, the wireless charging system can be used not only in buildings such as homes or office spaces, but also mounted in vehicles. A wireless charging system mounted inside the vehicle can be used to charge a passenger's portable device, including the driver.
한편, 차량에 탑재된 무선 전력 송신기에도 근거리 무선 통신을 수행할 수 있는 안테나가 탑재될 수 있다. 일 실시예로, 근거리 무선 통신은 NFC(Near Field Communication) 통신일 수 있으나, 그 밖의 블루투스 통신, 비콘 통신, 지그비 통신, 와이파이 통신 등을 포함할 수 있다. On the other hand, the wireless power transmitter mounted on the vehicle may be equipped with an antenna capable of performing short-range wireless communication. In one embodiment, the short range wireless communication may be Near Field Communication (NFC) communication, but may include other Bluetooth communication, beacon communication, Zigbee communication, Wi-Fi communication, and the like.
차량에 탑재된 무선 전력 송신기는 사용자의 휴대용 디바이스와 근거리 무선 통신을 수행하여 다양한 기능을 수행할 수 있다. 실시예에 따라, 차량에 탑재된 무선 전력 송신기는 휴대용 디바이스와 근거리 무선 통신을 통해 차량 주행 중 발생하는 금융 결재 서비스(예를 들어, 하이 패스(High-Pass)서비스, 주유 결재 서비스)를 수행할 수 있다. 또한, 휴대용 디바이스와의 근거리 무선 통신을 통해 차량의 원격 시동 서비스를 이용할 수 있으며, 차량의 운전자로서 주행에 대한 접근 권한이 있는지 여부를 확인할 수 있다. 또한, 무선 전력 송신기를 매개로 하여 차량의 위치 정보를 휴대용 디바이스로 전송하여 차량의 위치를 사용자가 확인하도록 할 수도 있다. The wireless power transmitter mounted in a vehicle may perform various functions by performing short range wireless communication with a user's portable device. According to an embodiment, a wireless power transmitter mounted on a vehicle may perform a financial settlement service (eg, a high-pass service or a fueling settlement service) that occurs while driving a vehicle through short-range wireless communication with a portable device. Can be. In addition, the remote start service of the vehicle may be used through short-range wireless communication with the portable device, and as a driver of the vehicle, it may be determined whether the vehicle has the access right to the driving. In addition, the location information of the vehicle may be transmitted to the portable device through the wireless power transmitter to allow the user to confirm the location of the vehicle.
일 실시예로, 무선 전력 송신기는 휴대용 디바이스로 근거리 무선 통신을 통해 결재 요청 신호를 전송할 수 있고, 휴대용 디바이스는 그에 대한 응답 신호를 전송할 수 있다. In one embodiment, the wireless power transmitter may transmit a payment request signal to the portable device via short-range wireless communication, and the portable device may transmit a response signal thereto.
일 실시예로, 휴대용 디바이스는 근거리 무선 통신을 통해 원격 시동 신호를 무선 전력 송신기로 전송할 수 있다. 일 실시예로, 무선 전력 송신기는 휴대용 디바이스로 차량의 위치 정보가 포함된 신호를 전송할 수 있다. 이외에도 일 실시예로 무선 전력 송신기는 근거리 무선 통신을 이용하여 다양한 동작의 제어 신호를 전송할 수 있다.In one embodiment, the portable device may transmit a remote start signal to the wireless power transmitter via near field communication. In one embodiment, the wireless power transmitter may transmit a signal including the location information of the vehicle to the portable device. In addition, in one embodiment, the wireless power transmitter may transmit control signals of various operations using short-range wireless communication.
도 3은 차량에서의 무선 충전 시 발생되는 전자기장 간섭 문제를 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining an electromagnetic interference problem generated during wireless charging in a vehicle.
도 3에 도시된 바와 같이, 차량 내부 일측에는 무선 전력 송신기(100)가 장착될 수 있다. 무선 전력 송신기(100)는 차량 내부 전원을 이용하여 교류 전력 신호를 생성하고, 구비된 송신 코일을 통해 교류 전력 신호를 무선으로 전파하여 충전 베드에 배치된 무선 전력 수신기(600)를 충전할 수 있다.As shown in FIG. 3, a wireless power transmitter 100 may be mounted on one side of the vehicle. The wireless power transmitter 100 may generate an AC power signal using a vehicle internal power source, and wirelessly propagate the AC power signal through the provided transmission coil to charge the wireless power receiver 600 disposed in the charging bed. .
차량 센터페이아 일측에 장착되는 AVN(Audio Video Navigation) 시스템은 차량 내/외부에 장착된 안테나와 연결될 수 있다. 차량 탑승자는 차량 내/외부 안테나를 통해 수신되는 전파를 이용하여 라디오를 청취하거나 TV 방송을 시청할 수 있다.An audio video navigation (AVN) system mounted on one side of the vehicle centerfayer may be connected to an antenna mounted inside or outside the vehicle. The vehicle occupant may listen to radio or watch TV broadcast using radio waves received through an internal / external antenna.
무선 전력 송신기(100)와 무선 전력 수신기(600) 사이에 충전이 개시되면, 무선 전력 송신기는 동작 주파수 대역에서 교류 전력 신호를 생성하여 송신 코일을 통해 무선으로 전송할 수 있다. 이때, 교류 전력 신호 뿐만 아니라 고조파 성분이 출력될 수 있다. 이때, 일부 고조파 성분은 FM/AM 라디오 주파수 대역 또는(및) TV 시청 주파수 대역에 해당될 수 있다. 이 경우, 해당 고조파 성분은 라디오 수신 신호 또는(및) TV 수신 신호에 간섭으로 작용할 수 있으며, 이는 라디오 청취 감도 또는(및)_ TV 수신 감도를 열화시킬 수 있다. When charging is started between the wireless power transmitter 100 and the wireless power receiver 600, the wireless power transmitter may generate an AC power signal in an operating frequency band and wirelessly transmit it through a transmission coil. In this case, harmonic components as well as the AC power signal may be output. In this case, some harmonic components may correspond to the FM / AM radio frequency band and / or the TV viewing frequency band. In this case, the harmonic component may act as an interference to the radio reception signal and / or the TV reception signal, which may degrade the radio listening sensitivity or (and) TV reception sensitivity.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 장치(이하, 무선 전력 송신기)의 분해 사시도이다.4 is an exploded perspective view of a wireless charging device (hereinafter, referred to as a wireless power transmitter) according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 무선 전력 송신기(400)는 충전 베드(410), 제1 기판(420, 이하 안테나 기판), 코일 어셈블리(430, 이하 송신 코일 어셈블리), 제2 기판(440, 이하 차폐부재) 및 제어회로기판(450)을 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 4, the wireless power transmitter 400 includes a charging bed 410, a first substrate 420 (hereinafter referred to as an antenna substrate), a coil assembly 430 (hereinafter referred to as a transmit coil assembly), and a second substrate 440 (hereinafter referred to as a shielding member). ) And a control circuit board 450.
안테나 기판(420)의 제1면에는 NFC 안테나가 배치되고, 제2면에는 EMI 필터가 배치될 수 있다. 여기서, 제1면은 송신 코일 어셈블리(430)에 접하는 면이고, 제2면은 충전 베드(410)에 접하는 면일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.An NFC antenna may be disposed on a first surface of the antenna substrate 420, and an EMI filter may be disposed on a second surface of the antenna substrate 420. Here, the first surface may be a surface in contact with the transmitting coil assembly 430, the second surface may be a surface in contact with the charging bed 410, but is not limited thereto.
안테나 기판(420)은 제어회로기판(450)과 전기적으로 연결될 수 있다.The antenna substrate 420 may be electrically connected to the control circuit board 450.
안테나 기판(420)의 일면과 타면에는 각각 NFC 안테나와 EMI 필터가 배치될 수 있다. 일 예로, NFC 안테나와 EMI 필터는 안테나 기판(420)에 패턴 인쇄될 수 있다. 이때, NFC 안테나와 EMI 필터는 상호 중첩되지 않도록 안테나 기판(420)의 해당 면에 패턴 인쇄될 수 있다.An NFC antenna and an EMI filter may be disposed on one surface and the other surface of the antenna substrate 420, respectively. For example, the NFC antenna and the EMI filter may be pattern printed on the antenna substrate 420. In this case, the NFC antenna and the EMI filter may be pattern printed on the corresponding surface of the antenna substrate 420 so as not to overlap each other.
일 예로, EMI 필터는 무선 충전을 위한 동작 주파수 대역을 초과하는 주파수 신호가 차단되도록 구현될 수 있다. 일 예로, 동작 주파수 대역은 110kHz ~ 205kHz일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 전력 송신기에 적용된 표준 규격에 따라 상이할 수 있다.For example, the EMI filter may be implemented such that a frequency signal exceeding an operating frequency band for wireless charging is cut off. For example, the operating frequency band may be 110 kHz to 205 kHz, but is not limited thereto and may be different according to a standard specification applied to a wireless power transmitter.
일 예로, NFC 안테나가 루프형 안테나인 경우, EMI 필터는 NFC 안테나의 루프 내부에 배치될 수 있다. 또한, NFC 안테나와 송신 코일 어셈블리(430)는 서로 중첩되지 않도록 배치될 수도 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 코일 어셈블리(430)는 복수의 코일을 포함하여 구성될 수 있으며, 인접한 코일은 일부 중첩되게 배치될 수 있다. 일 예로, 도 4에 도시된 바와 같이, 송신 코일 어셈블리(430)는 3개의 코일로 구성되고, 인접한 코일이 일부 중첩되게 배치될 수 있다.For example, when the NFC antenna is a loop antenna, the EMI filter may be disposed inside the loop of the NFC antenna. In addition, the NFC antenna and the transmitting coil assembly 430 may be disposed so as not to overlap each other. The transmitting coil assembly 430 according to an embodiment of the present invention may include a plurality of coils, and adjacent coils may be partially overlapped. For example, as illustrated in FIG. 4, the transmitting coil assembly 430 may include three coils, and adjacent coils may be partially overlapped.
EIM 필터의 형태는 후술할 도 5를 통해 상세히 설명하기로 한다. The shape of the EIM filter will be described in detail with reference to FIG. 5 to be described later.
차폐부재(440)는 송신 코일 어셈블리(430)에 의해 발생되는 전자기파가 제어회로기판(450)에 전달되는 것을 차단할 수 있다. 또한, 차폐부재(440)는 송신 코일(430)에 의해 발생되는 열을 방열시키기 위한 방열 구조를 포함할 수도 있다. The shielding member 440 may block electromagnetic waves generated by the transmitting coil assembly 430 from being transmitted to the control circuit board 450. In addition, the shielding member 440 may include a heat dissipation structure for dissipating heat generated by the transmitting coil 430.
차폐부재(440)는 송신 코일 어셈블리(430)을 수용하기 위한 수용부(미도시) 더 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 수용부는 차폐부재(440)와 동일 재질로 구성되거나 다른 재질로 구성될 수도 있다. The shielding member 440 may further include a receiving part (not shown) for receiving the transmitting coil assembly 430. Here, the receiving part may be made of the same material as the shielding member 440 or may be made of a different material.
일 예로, 차폐부재(440)와 수용부는 일체형으로 사출 성형되는 샌더스트 블록으로 구성될 수 있다. 다른 일 예로, 차폐부재(440)는 페라이트 계열의 차폐시트 및(또는) 차폐 시트가 부착된 금속판 형태로 구현되고, 수용부는 플라스틱 수지로 성형되어 금속판에 결속될 수 있다.For example, the shielding member 440 and the receiving portion may be composed of a sand dust block that is integrally injection molded. As another example, the shielding member 440 may be implemented in the form of a ferrite shielding sheet and / or a metal sheet to which the shielding sheet is attached, and the receiving portion may be molded of plastic resin and bound to the metal sheet.
차폐부재(440)는 일측에 단자가 구비되어 송신 코일 어셈블리(430)의 코일 양단과 연결될 수 있다. 물론, 송신 코일 어셈블리(430)은 해당 단자를 통해 제어회로기판(450)과 전기적으로 연결될 수 있다.The shielding member 440 has a terminal at one side thereof and may be connected to both ends of the coil of the transmitting coil assembly 430. Of course, the transmitting coil assembly 430 may be electrically connected to the control circuit board 450 through the corresponding terminal.
제어회로기판(450)은 외부 전원을 무선 충전을 위한 교류 전력 신호로 변환하기 위한 전력 변환기를 포함할 수 있다. The control circuit board 450 may include a power converter for converting an external power source into an AC power signal for wireless charging.
또한, 제어회로기판(450)은 무선 전력 수신기와의 인밴드 또는(및) 대역외 통신을 위한 변조기 및 복조기를 포함할 수 있다. In addition, the control circuit board 450 may include a modulator and a demodulator for in-band and / or out-of-band communication with the wireless power receiver.
또한, 제어회로기판(450)은 무선 전력 송신기(400) 내 특정 위치에서의 전압, 전류, 온도 등을 측정하는 센싱 회로를 포함할 수도 있다. In addition, the control circuit board 450 may include a sensing circuit that measures a voltage, a current, a temperature, etc. at a specific position in the wireless power transmitter 400.
또한, 제어회로기판(450)은 무선 전력 송신기(400)의 전체적인 동작을 제어하기 위한 제어기가 포함될 수 있다. 여기서, 제어기는 마이크로 프로세서, DSP(Digital Signal Processor), ASIC의 형태로 구현될 수 있으며, 프로그램 및 각종 데이터가 저정된 메모리와 연동하여 동작할 수 있으나, 제어기의 형태는 특별히 한정되지는 않는다. In addition, the control circuit board 450 may include a controller for controlling the overall operation of the wireless power transmitter 400. Here, the controller may be implemented in the form of a microprocessor, a digital signal processor (DSP), an ASIC, and may operate in conjunction with a memory in which programs and various data are stored, but the form of the controller is not particularly limited.
또한, 제어회로기판(450)은 NFC 신호 처리를 위한 NFC 처리 프로세서를 포함할 수 있다.In addition, the control circuit board 450 may include an NFC processing processor for NFC signal processing.
송신 코일 어셈블리(430)는 단차를 가지는 복수의 송신 코일을 포함할 수 있으며, 단차에 기반하여 안테나 기판(420)의 일면에 배치되는 전자기장 간섭 필터의 형태가 결정될 수 있다.The transmission coil assembly 430 may include a plurality of transmission coils having a step, and the shape of the electromagnetic interference filter disposed on one surface of the antenna substrate 420 may be determined based on the step.
일 예로, 전자기장 간섭 필터는 접지 단자에 연결된 도선과 해당 도선에서 분기된 복수의 패턴필터를 포함할 수 있다. 이 경우, 송신 코일의 단차에 따라 패턴필터의 슬릿 방향이 상이할 수 있다. 일 예로, 단차가 상이한 패턴필터의 슬릿 방향은 서로 직교하게 배치될 수 있다.For example, the electromagnetic interference filter may include a conductive line connected to the ground terminal and a plurality of pattern filters branched from the conductive line. In this case, the slit direction of the pattern filter may be different depending on the step of the transmitting coil. For example, the slit directions of the pattern filters having different steps may be disposed to be orthogonal to each other.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 기판 제1면의 구조를 설명하기 위한 도면이다.5 is a view for explaining the structure of the antenna substrate first surface according to an embodiment of the present invention.
일 실시예에 따른 안테나 기판(500)의 제1면(5a)에는 전자기장 간섭 필터-이하 설명의 편의를 위해, EMI 필터라 명함-가 배치되고, 후술할 도 6의 제2면(5b)에는 근거리 무선 통신 안테나가 배치될 수 있다. On the first surface 5a of the antenna substrate 500 according to an embodiment, an electromagnetic interference filter-a business card called an EMI filter-is disposed for convenience of description. The second surface 5b of FIG. 6 will be described later. A near field communication antenna may be disposed.
여기서, 근거리 무선 통신 안테나는 근접무선통신(NFC: Near Field Comunication) 안테나, 무선주파수식별(RFID: Radio Frequency Identification) 통신 안테나, 마그네틱보안전송(MST: Magnetic Security Transfer) 안테나 등을 포함할 수 있으나, 이하에서는 근거리 무선 통신 안테나가 NFC 통신 안테나인 것을 예를 들어 설명하기로 한다.Here, the near field communication antenna may include a near field communication (NFC) antenna, a radio frequency identification (RFID) communication antenna, a magnetic security transfer (MST) antenna, etc. Hereinafter, the short range wireless communication antenna will be described with an example of an NFC communication antenna.
이하의 실시예에서는 후술할 도 8에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신기에 제1 내지 제3 코일(801, 802, 803)이 장착되고, 인접한 두 코일이 일부 중첩되게 배치되는 송신 코일 어셈블리를 포함하는 쓰리 코일 무선 전력 송신기를 예를 들어 설명하기로 한다. In the following embodiment, as shown in FIG. 8 to be described later, the first to third coils 801, 802, and 803 are mounted on the wireless power transmitter, and include a transmitting coil assembly in which two adjacent coils are partially overlapped. A three coil wireless power transmitter will be described as an example.
도 5를 참조하면, 안테나 기판(500)의 제1면(5a)은 크게 루프 형상의 제1도선(503), 제1도선(503)의 일측에서 분기되어 빗살 모양의 슬릿 구조를 가지며 제1 패턴 영역에 배치되는 제1 패턴 필터(511) 및 제2 패턴 필터(512)와 제2 패턴 영역에 배치되는 제3패턴필터(513) 및 연결 단자(530)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 제1 내지 제3패턴필터(511, 512, 513)는 제1도선(503)을 통해 서로 전기적으로 연결되어 있음을 주의해야 한다.Referring to FIG. 5, the first surface 5a of the antenna substrate 500 is largely branched from one side of the loop-shaped first conductor 503 and the first conductor 503 to have a comb-shaped slit structure and has a first shape. The first pattern filter 511 and the second pattern filter 512 disposed in the pattern region, the third pattern filter 513 and the connection terminal 530 disposed in the second pattern region may be included. Here, it should be noted that the first to third pattern filters 511, 512, and 513 are electrically connected to each other through the first conductive line 503.
제1면(5a)의 중앙에 배치되는 제3패턴필터(511)의 슬릿 배치 형태는 제1패턴필터(511) 및 제2패턴필터(512)의 슬릿 배치 형태와 상이할 수 있다. 일 예로, 도 5에 도시된 바와 같이, 제3패턴필터(513)의 슬릿 배치 방향과 제1패턴필터(511) 및 제2패턴필터(512)의 슬릿 배치 방향이 서로 직교하게 설계될 수 있다. The slit arrangement of the third pattern filter 511 disposed in the center of the first surface 5a may be different from the slit arrangement of the first pattern filter 511 and the second pattern filter 512. For example, as shown in FIG. 5, the slit arrangement direction of the third pattern filter 513 and the slit arrangement direction of the first pattern filter 511 and the second pattern filter 512 may be designed to be orthogonal to each other. .
또한, 제3패턴필터(513)는 하기 도 8의 쓰리 코일 구조를 가지는 송신 코일 어셈블리에서 중앙 상단에 배치된 제1 송신코일(801)의 형태 또는 외경에 대응되게 배치될 수 있다. In addition, the third pattern filter 513 may be disposed to correspond to the shape or outer diameter of the first transmission coil 801 disposed at the upper center in the transmission coil assembly having the three coil structure of FIG. 8.
일 예로, 제3패턴필터(513)는 제1송신코일(801)의 외경보다 크고, 제1도선(503)의 루프 내부에 배치되도록 설계될 수 있다. 물론, 제1패턴필터(511) 및 제2패턴필터(512)도 제1도선(503)의 루프 내부에 배치되도록 설계될 수 있다.For example, the third pattern filter 513 may be designed to be larger than the outer diameter of the first transmission coil 801 and disposed inside the loop of the first conductive line 503. Of course, the first pattern filter 511 and the second pattern filter 512 may also be designed to be disposed inside the loop of the first conductive line 503.
제1 패턴 영역은 제1 슬릿 구조를 가질 수 있고, 제2 패턴 영역은 제2 슬릿 구조를 가질 수 있다.The first pattern region may have a first slit structure, and the second pattern region may have a second slit structure.
제1 슬릿 구조는 복수 개의 이격된 도선으로 구성되며, 복수 개의 이격된 도선은 길이가 서로 다를 수 있다. The first slit structure includes a plurality of spaced apart conductive wires, and the plurality of spaced conductive wires may have different lengths.
제2 슬릿 구조는 복수 개의 이격된 도선으로 구성되며, 복수 개의 이격된 도선은 길이가 서로 다를 수 있다. The second slit structure includes a plurality of spaced apart conductive wires, and the plurality of spaced apart conductive wires may have different lengths.
후술할 도 8을 참조하면, 중앙에 배치되는 제3 코일(803)과 측면에 배치되는 제1 코일(801) 및 제2 코일(802)의 코일 길이는 상이할 수 있으며, 그에 따라 중앙과 측면에 배치된 송신 코일의 인덕턴스 값이 상이할 수 있다.Referring to FIG. 8 to be described later, coil lengths of the third coil 803 disposed in the center and the first coil 801 and the second coil 802 disposed in the side may be different, and accordingly, the center and the side The inductance values of the transmitting coils arranged at may be different.
코일의 상이한 인덕턴스 값을 고려하여, 제1 패턴 영역과 제2 패턴 영역도 인덕턴스 값, 형상, 길이를 상이하게 하여, 전자기파 간섭 차폐 효과를 최적화할 수 있다.In consideration of different inductance values of the coil, the first pattern region and the second pattern region may also have different inductance values, shapes, and lengths, thereby optimizing the electromagnetic interference shielding effect.
코일의 상이한 위치 관계를 고려하여, 제1 패턴 영역과 제2 패턴 영역도 인덕턴스 값, 형상, 길이를 상이하게 하여, 전자기파 간섭 차폐 효과를 최적화 할 수 있다.In consideration of the different positional relationship of the coils, the first pattern region and the second pattern region also have different inductance values, shapes, and lengths, thereby optimizing the electromagnetic interference shielding effect.
제1 패턴 영역의 면적은 제1 코일(801) 또는 제2 코일(802)이 배치되는 면적보다 작을 수 있다. An area of the first pattern region may be smaller than an area where the first coil 801 or the second coil 802 is disposed.
제2 패턴 영역의 면적은 제3 코일(803)이 배치되는 면적보다 클 수 있다. 따라서, 중앙에 제2기판과 접하여 배치되는 제3 코일(803)에서 발생하는 전자기파가 효과적으로 차단될 수 있다.An area of the second pattern region may be larger than an area where the third coil 803 is disposed. Therefore, electromagnetic waves generated in the third coil 803 disposed in contact with the second substrate in the center can be effectively blocked.
상술한 도 5 및 후술할 도 6을 참조하면, 루프 형태를 갖는 제1도선(503)의 외경을 따라 안테나 기판(500)의 제2면(5b)에는 NFC 안테나(540)가 배치될 수 있다. 실제 NFC 안테나(540)는 제1면(5a)의 도면 번호 520-이하, 설명의 편의를 위해, NFC 안테나 영역(520)이라 명함-에 대응되는 제2면(5b)의 해당 영역에 배치됨을 주의해야 한다. 5 and 6 to be described later, the NFC antenna 540 may be disposed on the second surface 5b of the antenna substrate 500 along the outer diameter of the first conductive wire 503 having a loop shape. . The actual NFC antenna 540 is disposed in the corresponding area of the second surface 5b corresponding to the card number 520 of the first surface 5a, hereinafter referred to as 520, for convenience of description. Be careful.
다만, NFC 안테나(540)의 권선이 복수인 경우, NFC 안테나(540)의 일단(542)과 타단(543)은 관통 구멍(Through Hole or Via Hole)을 통해 각각 후술할 도 7의 연결 단자(530)의 해당 단자에 전기적으로 연결될 수 있다. 이를 위해, NFC 안테나(540) 권선 중 일부 구간(509)이 제1면(5a)의 NFC 안테나 영역(520)에 배치되도록 설계될 수 있다. NFC 안테나(540) 권선 중 일부 구간(509)의 양단은 관통 구멍을 통해 각각 후술할 도 6의 도면 번호 544 및 545에 연결될 수 있다. However, when there are a plurality of windings of the NFC antenna 540, one end 542 and the other end 543 of the NFC antenna 540 are connected through the through holes (Through Hole or Via Hole), respectively (see FIG. 7). It may be electrically connected to a corresponding terminal of the 530. To this end, some sections 509 of the windings of the NFC antenna 540 may be designed to be disposed in the NFC antenna region 520 of the first surface 5a. Both ends of the portion 509 of the winding of the NFC antenna 540 may be connected to reference numerals 544 and 545 of FIG. 6, which will be described later, through through holes, respectively.
제1면(5a)에는 제1도선(503)과 패턴필터(511, 512, 513)를 전기적으로 연결하기 위한 제1 내지 제5연결구조(504, 505, 506, 507, 508)가 배치될 수 있다. First to fifth connection structures 504, 505, 506, 507, and 508 for electrically connecting the first conductive line 503 and the pattern filters 511, 512, and 513 are disposed on the first surface 5a. Can be.
여기서, 제1도선(503)과 각각의 패턴필터를 전기적으로 연결하기 위해 제1면(5a)에 배치되는 연결구조의 개수 및 위치는 당업자의 설계 목적에 따라 상이할 수 있다. Here, the number and positions of the connection structures disposed on the first surface 5a to electrically connect the first conductive wires 503 and the respective pattern filters may be different according to the design purpose of those skilled in the art.
도 5를 참조하면, 제1패턴필터(511)는 제1 내지 제2연결구조(504, 505) 및 제제2 연결 도선(540)을 통해 제1도선(503)과 연결될 수 있다. 제1 내지 제2연결구조(504, 505) 및 제2 연결 도선(540-1)을 통해 제1패턴필터(511)에 흐르는 전류가 각각의 슬릿에 균등하게 분배될 수 있다.Referring to FIG. 5, the first pattern filter 511 may be connected to the first conductive line 503 through the first to second connecting structures 504 and 505 and the formulation 2 connecting conductive line 540. Current flowing through the first pattern filter 511 through the first to second connection structures 504 and 505 and the second connection lead 540-1 may be evenly distributed to each slit.
또한, 제2패턴필터(512)는 제3 내지 제4 연결구조(506, 507) 및 제2 연결 도선(540-2)를 통해 제1도선(503)과 연결될 수 있다. 제3 내지 제4연결구조(506, 507) 및 제2 연결 도선(540-2)을 통해 제2 패턴필터(512)에 흐르는 전류가 각각의 슬릿에 균등하게 분배될 수 있다.In addition, the second pattern filter 512 may be connected to the first conductive line 503 through the third to fourth connecting structures 506 and 507 and the second connecting conductive line 540-2. Current flowing through the second pattern filter 512 through the third to fourth connection structures 506 and 507 and the second connection lead 540-2 may be evenly distributed to each slit.
또한, 제3패턴필터(513)은 제5 연결구조(508) 및 제3 연결 도선(550)을 통해 제1도선(503)과 연결될 수 있다. 제5 연결구조(508) 및 제3 연결 도선(550)을 통해 제3패턴필터(513)에 흐르는 전류가 각각의 슬릿에 균등하게 분배될 수 있다.In addition, the third pattern filter 513 may be connected to the first conductive line 503 through the fifth connecting structure 508 and the third connecting conductive line 550. Current flowing through the third pattern filter 513 through the fifth connection structure 508 and the third connection lead 550 may be evenly distributed to each slit.
제2 연결 도선(540-1 및 540-2)는 직선 형상을 가질 수 있다. 따라서, 전자기파 간섭 필터가 제2면에 배치되는 NFC 안테나와 중첩되지 않도록 배치될 수 있다.The second connection leads 540-1 and 540-2 may have a straight line shape. Therefore, the electromagnetic interference filter may be disposed so as not to overlap the NFC antenna disposed on the second surface.
제3 연결 도선(550)은 곡선 형상을 가질 수 있다. 따라서, 제3 연결 도선(550)은 전자기판 간섭 필터와 코일 모듈의 형상 및 배치 관계를 고려하여 배치될 수 있다.The third connection lead 550 may have a curved shape. Therefore, the third connection lead 550 may be disposed in consideration of the shape and arrangement of the electromagnetic interference filter and the coil module.
제3 패턴 영역과 제3 연결 도선(550)을 통해 제3 패턴 영역과 구분되는 제1 패턴 영역 및 제2 패턴 영역의 사이에는 이격부(560)가 배치될 수 있다. 이격부(560)에 의하여 각 패턴 영역 또는 패턴 필터가 구분되고, 코일 형상에 따른 최적화된 전자기파 간섭 필터를 형성할 수 있다.A spacer 560 may be disposed between the first pattern region and the second pattern region that are separated from the third pattern region through the third pattern region and the third connection lead 550. Each pattern region or pattern filter may be divided by the spacer 560 to form an optimized electromagnetic interference filter according to the coil shape.
상이한 패턴의 경계를 형성하는 이격부(560)의 배치 구조(900)는 도 9에 상세히 도시되어 있다. The arrangement structure 900 of the spacers 560 forming the boundaries of the different patterns is shown in detail in FIG. 9.
제1도선(503)의 서로 인접하게 배치된 일단과 타단은 각각 연결단자(530)의 제1단자(531)와 제2단자(532)에 연결될 수 있다. 일 예로, 제1단자(531)과 제2단자(532)는 모두 접지에 연결될 수 있다.One end and the other end of the first wire 503 disposed adjacent to each other may be connected to the first terminal 531 and the second terminal 532 of the connection terminal 530, respectively. For example, both the first terminal 531 and the second terminal 532 may be connected to ground.
안테나 기판(500)의 제1면(5a)에 배치되는 연결 단자(530)의 세부 구성은 후술할 도 7을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.A detailed configuration of the connection terminal 530 disposed on the first surface 5a of the antenna substrate 500 will be described in detail with reference to FIG. 7 to be described later.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 기판 제2면의 구조를 설명하기 위한 도면이다.6 is a view for explaining the structure of the antenna substrate second surface according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 안테나 기판(500)의 제2면(5b)에는 루프 형태의 NFC 안테나(540)가 배치될 수 있다. NFC 안테나(540)는 복수의 권선을 가질 수 있다.Referring to FIG. 6, an NFC antenna 540 having a loop shape may be disposed on the second surface 5b of the antenna substrate 500. NFC antenna 540 may have a plurality of windings.
일 예로, 도 6에 도시된 바와 같이, NFC 안테나(540)의 턴 수가 2인 경우, 도면 번호 610에 보여지는 바와 같이, 일부 구간에서 두 개의 턴이 상호 교차되게 배치될 수 있다. For example, as shown in FIG. 6, when the number of turns of the NFC antenna 540 is 2, as shown in reference numeral 610, two turns may be arranged to cross each other in some sections.
도면 번호 544와 545는 앞서 도 5에서 설명된 바와 같이, 제1면(5a)에 배치되는 도선(509)에 의해 상호 전기적으로 연결될 수 있다. 544 and 545 may be electrically connected to each other by a conductive wire 509 disposed on the first surface 5a, as described above with reference to FIG. 5.
이에 따라, 도면 번호 620에 도시된 바와 같이, NFC 안테나(540)의 일단(542)과 타단(543)은 동일 턴의 선상에 배치될 수 있는 장점이 있다. 여기서, 일단(542)은 관통 구멍을 통해 후술할 도 7의 제3단자(533)에 연결되고, 타단(543)은 관통 구멍을 통해 후술할 도 7의 제4단자(534)에 연결될 수 있다. Accordingly, as shown in reference numeral 620, one end 542 and the other end 543 of the NFC antenna 540 has the advantage that can be arranged on the line of the same turn. Here, one end 542 may be connected to the third terminal 533 of FIG. 7 to be described later through the through hole, and the other end 543 may be connected to the fourth terminal 534 of FIG. 7 to be described later through the through hole. .
일 예로, NFC 통신은 차등 맨체스터(Differential Manchester) 인코딩 방식이 적용될 수 있다. 이 경우, 제3단자(533)와 제4단자(534)는 각각 양극 신호 단자와 음극 신호 단자에 연결될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 반대로 연결될 수도 있다. For example, NFC communication may be applied with a differential Manchester encoding scheme. In this case, the third terminal 533 and the fourth terminal 534 may be connected to the positive signal terminal and the negative signal terminal, respectively, but are not limited thereto, and may be connected to the opposite side.
NFC 안테나(540)의 최외곽 턴의 일측에서 분기된 단자-이하 설명의 편의를 위해 분기 단자(541)라 명함-는 관통 구멍을 통해 후술할 도 7의 제5단자(535)에 연결될 수 있다. 여기서, 제5단자(535)는 제어회로기판(450)에 구비된 접지 단자에 연결될 수 있다.A terminal branched from one side of the outermost turn of the NFC antenna 540-a branch terminal 541 for convenience of explanation, may be connected to the fifth terminal 535 of FIG. 7 to be described later through a through hole. . Here, the fifth terminal 535 may be connected to the ground terminal provided in the control circuit board 450.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 기판에 배치되는 연결 단자의 구조를 설명하기 위한 도면이다.7 is a view for explaining the structure of the connection terminal disposed on the antenna substrate according to an embodiment of the present invention.
일 실시예에 따른 연결 단자(530)는 상기한 도 5의 실시 예에서와 같이, 패턴필터가 배치되는 제1면(5a)의 일측에 배치될 수 있다.The connection terminal 530 according to an embodiment may be disposed on one side of the first surface 5a on which the pattern filter is disposed, as in the above-described embodiment of FIG. 5.
연결 단자(530)에 포함된 각 단자는 제어회로기판(450)과 구비된 해당 단자와전기적으로 연결될 수 있다.Each terminal included in the connection terminal 530 may be electrically connected to a corresponding terminal provided with the control circuit board 450.
도 7에 도시된 바와 같이, 연결 단자(530)는 제1 내지 제5단자(531, 531, 533, 534, 535)를 포함할 수 있다. As illustrated in FIG. 7, the connection terminal 530 may include first to fifth terminals 531, 531, 533, 534, and 535.
제1단자(511)와 제2단자(512)는 각각 제1도선(503)의 일단과 타단에 연결될 수 있다. 제1단자(511)와 제2단자(512)는 모두 제어회로기판(450)에 구비된 접지 단자에 연결될 수 있다.The first terminal 511 and the second terminal 512 may be connected to one end and the other end of the first conductive line 503, respectively. Both the first terminal 511 and the second terminal 512 may be connected to the ground terminal provided in the control circuit board 450.
제3단자(533)과 제4단자(534)는 각각 제1관통구멍(536) 및 제2관통구멍(537)을 통해 NFC 안테나(540)의 일단(542)과 타단(543)에 연결될 수 있다.The third terminal 533 and the fourth terminal 534 may be connected to one end 542 and the other end 543 of the NFC antenna 540 through the first through hole 536 and the second through hole 537, respectively. have.
NFC 통신에 차등 맨체스터(Differential Manchester) 인코딩 방식이 적용되는 경우, 제3단자(533)와 제4단자(534)는 각각 제어회로기판(450)에 구비된 양극 신호 단자와 음극 신호 단자에 연결될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 반대로 연결될 수도 있다.When differential Manchester encoding is applied to the NFC communication, the third terminal 533 and the fourth terminal 534 may be connected to the positive signal terminal and the negative signal terminal provided on the control circuit board 450, respectively. However, the present invention is not limited thereto and may be connected in reverse.
제5단자(535)는 제3관통구멍(538)을 통해 NFC 안테나(540)의 권선 중간에서 분기된 단자(541)에 연결될 수 있다. 일 예로, NFC 안테나(540)의 최외곽 턴의 일측에서 분기될 수 있으나, 분기되는 위치가 제한되는 것은 아니다.The fifth terminal 535 may be connected to the terminal 541 branched from the winding middle of the NFC antenna 540 through the third through hole 538. For example, although the branch may be branched from one side of the outermost turn of the NFC antenna 540, the branching position is not limited.
제5단자(535)는 제어회로기판(450)에 구비된 접지 단자에 연결될 수 있다.The fifth terminal 535 may be connected to the ground terminal provided in the control circuit board 450.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 어셈블리(이하 송신 코일 어셈블리)의 구조를 설명하기 위한 도면이다.8 is a view for explaining the structure of a coil assembly (hereinafter referred to as a transmitting coil assembly) according to an embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 송신 코일 어셈블리(800)는 제1코일(801), 제2코일(802), 제3코일(803), 기판(810), 수용부(820) 및 연결단자(830)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 8, the transmitting coil assembly 800 includes a first coil 801, a second coil 802, a third coil 803, a substrate 810, a receiving part 820, and a connection terminal 830. It may be configured to include.
연결단자(830)는 기판(810)의 일측에 배치되며, 제어회로기판(450)과 전기적으로 연결될 수 있다.The connection terminal 830 may be disposed on one side of the substrate 810 and may be electrically connected to the control circuit board 450.
도 8에 도시된 바와 같이, 기판(810)의 중앙부에 제1코일(801)과 제2코일(802)이 상호 인접하게 배치하고, 제1코일(801)과 제2코일(802) 위에 제3코일(803)이 배치될 수 있다. As shown in FIG. 8, the first coil 801 and the second coil 802 are disposed adjacent to each other at a central portion of the substrate 810, and formed on the first coil 801 and the second coil 802. Three coils 803 may be disposed.
이때, 제3코일(803)은 제1코일(801) 및 제2코일(802)의 일부 영역이 중첩되게 배치될 수 있다. 기판(810)에 배치된 제3코일(803)과 제3코일(803)의 양 측면에 각각 배치된 제1코일(801) 및 제2코일(802)은 기판(810)으로부터의 높이가 서로 상이할 수 있다. In this case, the third coil 803 may be disposed to overlap some regions of the first coil 801 and the second coil 802. The first coil 801 and the second coil 802 disposed on both side surfaces of the third coil 803 and the third coil 803 disposed on the substrate 810 have mutually different heights from the substrate 810. Can be different.
즉, 제3코일(803)과 제1코일(801) 및 제2코일(802) 사이에는 단차가 형성될 수 있다. 단차에 따른 커플링 특성을 보상하기 위해, 제3코일(803)의 권선 길이와 제1코일(801) 및 제2코일(802)의 권선 길이는 상이하게 설계될 수 있다. That is, a step may be formed between the third coil 803, the first coil 801, and the second coil 802. In order to compensate the coupling characteristic according to the step, the winding length of the third coil 803 and the winding length of the first coil 801 and the second coil 802 may be designed differently.
이 경우, 단차에 의해 제3코일(803)의 임피던스 특성과 제1코일(801) 및 제2코일(802)의 임피던스 특성은 서로 달라질 수 있으며, 이에 따라 제3코일(803)에서의 고주파 특성과 나머지 제1코일(801) 및 제2코일(802)에서의 고주파 특성은 상이할 수 있다. 따라서, 상기한 도 5에 도시된 바와 같이, 패턴필터의 형태 및 슬릿의 방향이 중앙과 측면에서 상이하도록 설계될 수 있다.In this case, the impedance characteristics of the third coil 803 and the impedance characteristics of the first coil 801 and the second coil 802 may be different from each other due to the step, and accordingly, the high frequency characteristics of the third coil 803 are different. The high frequency characteristics of the first and second coils 801 and 802 may be different. Therefore, as shown in FIG. 5, the shape of the pattern filter and the direction of the slit may be designed to be different from the center and side.
도 8에 도시된 바와 같이, 수용부(820)는 송신 코일을 수용할 수 있도록 플라스틱 사출 성형될 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 기판(810), 수용부(820)가 하나로 통합된 샌더스트 블록의 형태로 사출 성형될 수도 있다. 샌더스트 블록의 일측에는 연결단자(830)를 수용하기 위한 수용 홈이 포함될 수도 있다.As shown in FIG. 8, the accommodating part 820 may be plastic injection-molded to accommodate the transmitting coil, but this is only one embodiment, and the substrate 810 and the accommodating part 820 are integrated into one. It may be injection molded in the form of a sand dust block. One side of the sandust block may include an accommodating groove for accommodating the connection terminal 830.
실시예에 따른 무선 충전 장치는 무선 전력 송신기 또는 무선 전력 수신기 일 수 있다.The wireless charging device according to the embodiment may be a wireless power transmitter or a wireless power receiver.
실시예에 따른 무선 충전 장치는 코일 어셈블리; 상기 코일 어셈블리 상에 배치되는 제1 기판; 상기 제1 기판의 제1면 상에 배치되는 전자기장 간섭 필터; 및 상기 제1 기판의 제2면 상에 배치되는 무선 통신 안테나;를 포함하고, 상기 코일 어셈블리는 복수 개의 코일을 포함하고, 상기 전자기장 간섭 필터는 상기 복수 개의 코일에 대응되는 서로 다른 복수 개의 패턴 영역을 포함할 수 있다.Wireless charging device according to an embodiment comprises a coil assembly; A first substrate disposed on the coil assembly; An electromagnetic interference filter disposed on the first surface of the first substrate; And a wireless communication antenna disposed on a second surface of the first substrate, wherein the coil assembly includes a plurality of coils, and the electromagnetic interference filter includes a plurality of different pattern regions corresponding to the plurality of coils. It may include.
실시예에 따른 상기 코일 어셈블리는, 제1 코일, 제2코일 및 제3 코일을 포함하고, 상기 제1 코일 및 상기 제2 코일은 제2 기판 상에 배치되고, 상기 제3 코일은 상기 제1 코일 및 상기 제2 코일 상에 배치되고, 상기 서로 다른 복수 개의 패턴 영역은, 상기 제1 코일 또는 상기 제2 코일에 대응되는 제1 패턴 영역 및 상기 제3 코일에 대응되는 제2 패턴 영역을 포함할 수 있다.In an embodiment, the coil assembly may include a first coil, a second coil, and a third coil, wherein the first coil and the second coil are disposed on a second substrate, and the third coil is the first coil. The plurality of different pattern regions disposed on the coil and the second coil, and the plurality of different pattern regions include a first pattern region corresponding to the first coil or the second coil and a second pattern region corresponding to the third coil. can do.
실시예에 따른 상기 전자기장 간섭 필터는 상기 제2면 상에 루프 형태로 배치되는 제1 도선을 포함할 수 있다.The electromagnetic interference filter according to the embodiment may include a first conductive line disposed in a loop shape on the second surface.
실시예에 따른 상기 제1 패턴 영역은 상기 제1 도선의 양측 영역에 위치한 제1 연결 구조를 통하여 연결되고, 상기 제2 패턴 영역은 상기 제1 도선의 중앙 영역에 위치한 제2 연결 구조를 통하여 연결될 수 있다.In an embodiment, the first pattern region may be connected through a first connection structure positioned at both side regions of the first conductive line, and the second pattern region may be connected through a second connection structure positioned in a center region of the first conductive line. Can be.
실시예에 따른 상기 제1 연결 구조는 복수 개일 수 있다.The first connection structure according to the embodiment may be a plurality.
실시예에 따른 상기 제1 패턴 영역은 상기 제1 연결 구조와 연결되는 제2 연결 도선을 포함하고, 상기 제2 패턴 영역은 상기 제2 연결 구조와 연결되는 제3 연결 도선을 포함하고 상기 제3 도선은 상기 제1 도선 또는 상기 제2 도선 보다 폭이 작을 수 있다.In an embodiment, the first pattern region may include a second connection lead connected to the first connection structure, and the second pattern region may include a third connection lead connected to the second connection structure. The conductive wire may be smaller in width than the first conductive wire or the second conductive wire.
실시예에 따른 상기 제1 패턴 영역은 상기 제2 연결 도선에서 제1 방향으로 배치되는 제1 슬릿 구조를 포함하고, 상기 제2 패턴 영역은 상기 제3 연결 도선에서 제2 방향으로 배치되는 제2 슬릿 구조를 포함할 수 있다.In an embodiment, the first pattern region may include a first slit structure disposed in a first direction in the second connection conductor, and the second pattern region may be arranged in a second direction in the third connection conductor. It may include a slit structure.
실시예에 따른 상기 제1 방향과 상기 제2 방향은 서로 다를 수 있다.According to an embodiment, the first direction and the second direction may be different from each other.
실시예에 따른 상기 제1 방향과 상기 제2 방향은 서로 직교할 수 있다.The first direction and the second direction according to the embodiment may be perpendicular to each other.
실시예에 따른 상기 제1 패턴 영역은 상기 제1 코일 또는 상기 제2 코일과 이격되어 배치되고, 상기 제2 패턴 영역은 상기 제3 코일과 접촉하여 배치될 수 있다.In an embodiment, the first pattern region may be spaced apart from the first coil or the second coil, and the second pattern region may be disposed in contact with the third coil.
실시예에 따른 상기 제1 패턴 영역과 상기 제2 패턴 영역은 인덕턴스값이 서로 다를 수 있다.In some embodiments, the first pattern region and the second pattern region may have different inductance values.
실시예에 따른 상기 제1 패턴 영역은 상기 제1 코일 또는 상기 제2 코일이 배치되는 면적보다 작을 수 있다. The first pattern area may be smaller than an area in which the first coil or the second coil is disposed.
실시예에 따른 상기 제2 패턴 영역은 상기 제3 코일이 배치되는 면적보다 큰 수 있다.The second pattern area may be larger than an area in which the third coil is disposed.
실시예에 따른 상기 제1 패턴 영역과 상기 제2 패턴 영역은 면적이 서로 다를 수 있다.In an exemplary embodiment, an area of the first pattern region and the second pattern region may be different from each other.
실시예에 따른 상기 제1 패턴 영역과 상기 제2 패턴 영역은 모양이 서로 다를 수 있다.The first pattern region and the second pattern region according to the embodiment may have different shapes.
실시예에 따른 상기 제2 패턴 영역은 두 개의 상기 제1 패턴 영역 사이에 배치될 수 있다.The second pattern region may be disposed between two first pattern regions.
실시예에 따른 상기 제1 패턴 영역과 상기 제2 패턴 영역 사이에는 이격부가 배치될 수 있다.In an embodiment, a spacer may be disposed between the first pattern region and the second pattern region.
실시예에 따른 상기 제2 연결 도선은 직선 형상을 가지고, 상기 제3 연결 도선은 곡선 형상을 가질 수 있다.The second connection lead may have a straight shape, and the third connection lead may have a curved shape.
실시예에 따른 상기 제1 슬릿 구조는 복수 개의 이격된 도선으로 구성되며, 상기 복수 개의 이격된 도선은 길이가 서로 다를 수 있다.According to an embodiment, the first slit structure may include a plurality of spaced apart conductive wires, and the plurality of spaced apart conductive wires may have different lengths.
실시예에 따른 상기 제2 슬릿 구조는 복수 개의 이격된 도선으로 구성되며, 상기 복수 개의 이격된 도선은 길이가 서로 다를 수 있다.According to an embodiment, the second slit structure may include a plurality of spaced apart conductive wires, and the plurality of spaced apart conductive wires may have different lengths.
실시예에 따른, 상기 제1 연결 구조의 폭은 상기 제2 연결 구조의 폭보다 작을 수 있다.According to an embodiment, the width of the first connection structure may be smaller than the width of the second connection structure.
도 10은 종래 기술에 따른 전자기장 간섭 필터가 장착된 기판을 보여준다.10 shows a substrate equipped with an electromagnetic interference filter according to the prior art.
도 10에 도시된 바와 같이, 종래의 전자기장 간섭 필터(1010)는 코일 어셈블리에 배치된 코일들의 배치 형태 및 코일 어셈블리를 구성하는 기판의 바닥면으로부터의 높이 차이에 관계없이, 전자기장 간섭 필터(1010)를 구성하는 모든 슬릿(1011)이 동일 방향으로 배치되었다. As shown in FIG. 10, the conventional electromagnetic interference filter 1010 is an electromagnetic interference filter 1010 regardless of the arrangement form of the coils disposed in the coil assembly and the height difference from the bottom surface of the substrate constituting the coil assembly. All the slits 1011 constituting the are arranged in the same direction.
여기서, 코일들의 높이 차이는 상기한 도 8에서 설명한 바와 같이, 제3코일(803)이 제1코일(801) 및 제2코일(802)의 일부 영역이 중첩되게 배치되는 경우에 발생될 수 있다. Here, the height difference of the coils may be generated when the third coil 803 is disposed to overlap some regions of the first coil 801 and the second coil 802, as described above with reference to FIG. 8. .
이때, 기판(810)의 상단에 배치된 제3코일(803)과 제3코일(803)의 하단 양 측에 각각 배치된 제1코일(801) 및 제2코일(802)은 단차에 의해 각각의 임피던스 특성 및 고주파 특성이 달라질 수 있다.At this time, the third coil 803 and the second coil 801 and the second coil 802 disposed on both sides of the lower end of the third coil 803 disposed on the top of the substrate 810, respectively, by a step The impedance characteristics and the high frequency characteristics of the may vary.
도 11은 상기한 도 10의 전자기장 간섭 필터에 대한 EMI 차폐 성능을 보여주는 실험 결과 그래프이다.FIG. 11 is a graph showing experimental results showing EMI shielding performance of the electromagnetic interference filter of FIG. 10.
도 11의 도면 번호, 1110 및 1120은 각각 AM 주파수 대역과 FM 주파수 대역에서 측정된 전자기파의 피크 값과 평균 값의 변화 패턴을 보여준다. Reference numerals 1110 and 1120 of FIG. 11 show patterns of change in peak and average values of electromagnetic waves measured in an AM frequency band and an FM frequency band, respectively.
도 11의 도면 번호 1110에 도시된 바와 같이, 코일 배치 형태 및 단차가 고려되지 않은 종래의 전자기장 간섭 필터는 AM 주파수 대역에의 EMI 차폐 성능이 피크 기준치(PK, 1211)를 만족하나, 평균 기준치(AV, 1212)를 만족하지 못하는 것을 알 수 있다. 여기서, 측정 값이 해당 기준치보다 작으면, 해당 주파수 대역에서의 EMI 차폐 성능이 기준치를 만족하는 것으로 판단되고, 측정 값이 해당 기준치보다 크면, 해당 주파수 대역에서의 EMI 차폐 성능이 기준치를 만족하는 것으로 판단될 수 있다. As shown in reference numeral 1110 of FIG. 11, in the conventional electromagnetic interference filter, in which the coil arrangement form and the step are not considered, the EMI shielding performance in the AM frequency band satisfies the peak reference value (PK, 1211). It can be seen that AV 1212 is not satisfied. Here, when the measured value is smaller than the reference value, it is determined that the EMI shielding performance in the corresponding frequency band satisfies the reference value, and when the measured value is larger than the reference value, the EMI shielding performance in the corresponding frequency band satisfies the reference value. Can be judged.
또한, 도 11의 도면번호 1120을 참조하면, 도 10의 전자기장 간섭 필터는 FM 주파수 대역에 있어서, 평균 기준치(AV, 1222)뿐만 아니라 피크 기준치(PK, 1221)도 만족하지 못하는 것을 알 수 있다. In addition, referring to reference numeral 1120 of FIG. 11, it can be seen that the electromagnetic interference filter of FIG. 10 does not satisfy not only the average reference value AV and 1222 but also the peak reference value PK and 1221 in the FM frequency band.
도 12는 상기한 도 5의 전자기장 간섭 필터에 대한 EMI 차폐 성능을 보여주는 실험 결과 그래프이다.FIG. 12 is a graph showing experimental results showing EMI shielding performance of the electromagnetic interference filter of FIG. 5.
도 12의 도면 번호, 1210 및 1220은 각각 AM 주파수 대역과 FM 주파수 대역에서 측정된 전자기파의 피크 값과 평균 값의 변화 패턴을 보여준다. Reference numerals 1210 and 1220 of FIG. 12 show patterns of change in peak and average values of electromagnetic waves measured in an AM frequency band and an FM frequency band, respectively.
도 12의 도면 번호 1210에 도시된 바와 같이, 코일 배치 형태 및 단차를 고려하여 슬릿의 방향 및 패턴이 적용된 전자기장 간섭 필터는 AM 주파수 대역에서 피크 기준치(PK, 1111) 및 평균 기준치(AV, 1112)를 모두 만족하는 것을 알 수 있다. As shown in reference numeral 1210 of FIG. 12, the electromagnetic interference filter to which the direction and pattern of the slit is applied in consideration of the coil arrangement shape and the step is used in the AM frequency band (PK, 1111) and average reference value (AV, 1112). It can be seen that all satisfy.
또한, 상기 도 12의 도면번호 1220을 참조하면, 상기한 도 5에 개시된 전자기장 간섭 필터는 FM 주파수 대역에 있어서도, 평균 기준치(AV, 1122) 및 피크 기준치(PK, 1121)를 모두 만족하는 것을 알 수 있다.In addition, referring to reference numeral 1220 of FIG. 12, it is understood that the electromagnetic interference filter disclosed in FIG. 5 satisfies both the average reference value (AV, 1122) and the peak reference value (PK, 1121) even in the FM frequency band. Can be.
따라서, 코일 배치 형태 및 단차를 고려하여 설계된 전자기파 간섭 필터를 포함하는 무선 충전 장치는 종래 코일 배치 형태 및 단차가 고려되지 않은 전자기파 간섭 필터에 비해 EMI 차폐 성능이 우수한 것을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that the wireless charging device including the electromagnetic interference filter designed in consideration of the coil arrangement and the step is superior to the EMI shielding performance compared to the electromagnetic interference filter, which is not considered the conventional coil arrangement and step.
도 13a 내지 도 13d는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 안테나와 근거리 무선 통신 안테나의 배치를 설명하기 위한 도면이다.13A to 13D are diagrams for describing an arrangement of a wireless power transmission antenna and a short range wireless communication antenna according to an embodiment of the present invention.
본 발명에서 무선 전력 송신 안테나(1310)는 무선 전력 전송 방식에 제한되지 않는다. 다시 말해서, 무선 전력 송신 안테나는 전자기 유도 방식, 전자기 공진 방식, RF 무선 전력 전송 방식 또는 그 밖의 무선 전력 전송 방식 중 적어도 어느 하나에 의해 전력을 수신할 수 있다.In the present invention, the wireless power transmission antenna 1310 is not limited to the wireless power transmission scheme. In other words, the wireless power transmission antenna may receive power by at least one of electromagnetic induction, electromagnetic resonance, RF wireless power transmission, or other wireless power transmission.
또한, 본 발명에서 무선 전력 송신 안테나는 동일한 무선 전력 전송 방식의 적용을 받는 다양한 무선 전력 전송 표준에 제한되지 않는다. 다시 말해서, 전자기 유도 방식에 따라 전력을 수신하는 무선 전력 안테나는 WPC(Wireless Power Consortium) 또는/및 PMA(Power Matters Alliance) 중 적어도 어느 하나의 표준에 의해 전력을 수신할 수 있다. 또한, 전자기 공진 방식에 따라 전력을 수신하는 무선 전력 안테나는 A4WP(Alliance for Wireless Power) 표준 기구에서 정의된 공진 방식으로 전력을 수신할 수 있다.In addition, in the present invention, the wireless power transmission antenna is not limited to various wireless power transmission standards that are applied by the same wireless power transmission scheme. In other words, a wireless power antenna that receives power according to an electromagnetic induction scheme may receive power by at least one of a Wireless Power Consortium (WPC) and / or a Power Matters Alliance (PMA). In addition, a wireless power antenna that receives power according to an electromagnetic resonance method may receive power in a resonance method defined by an A4WP (Alliance for Wireless Power) standard apparatus.
본 발명은 무선 전력 전송을 위한 자기장, 전력 신호 또는 RF 신호에 의해 근거리 무선 통신 안테나(1320)가 신호의 송수신에 영향을 받을 수 있다는 점에 기인한다. 따라서, 본 발명은 근거리 무선 통신 안테나(1320)와 무선 전력 송신 안테나(1310)의 배치와 관련하여 근거리 무선 통신 안테나(1320)가 무선 전력 송신 안테나(1310)로부터 전파 장애를 받을 수 있는 영역에 위치하는 어떠한 경우의 배치도 실시예로 포함할 수 있다. 즉, 본 발명은 근거리 무선 통신 안테나(1320)와 무선 전력 송신 안테나(1310)의 인접하는 배치 구조상 근거리 무선 통신 안테나(1320)가 무선 전력 전송(예를 들어, 전력 신호 또는 전력 제어 신호)에 대한 영향을 받을 수 경우라면 어떠한 배치 경우라도 포함할 수 있다. The present invention is due to the fact that the near field communication antenna 1320 may be affected by the transmission and reception of a signal by a magnetic field, a power signal, or an RF signal for wireless power transmission. Accordingly, the present invention is located in an area where the near field communication antenna 1320 may receive radio interference from the radio power transmitting antenna 1310 in relation to the arrangement of the near field communication antenna 1320 and the wireless power transmitting antenna 1310. Arrangement in any case may be included as an embodiment. That is, according to the present invention, the short range wireless communication antenna 1320 is disposed on the short distance wireless communication antenna 1320 and the wireless power transmission antenna 1310 for wireless power transmission (for example, a power signal or a power control signal). Any placement case can be included if it can be affected.
특히, 무선 전력 전송이 일반 충전(예를 들어, 출력 전압이 5V이고 출력 전류가 2A인 경우) 이외 고속 충전(예를 들어, 출력 전압이 9V이고, 출력 전류가 1.67A인 경우)의 경우 인접하는 거리가 더 멀어질 수 있으며, 본 발명은 근거리 무선 통신 안테나(1320)와 무선 전력 송신 안테나(1310)의 인접 거리에 대한 제한이 없다. In particular, if the wireless power transfer is fast charging (e.g. when the output voltage is 5V and the output current is 2A) other than normal charging (e.g. when the output voltage is 9V and the output current is 1.67A) The distance may be greater, and the present invention is not limited to the adjacent distance between the short range wireless communication antenna 1320 and the wireless power transmission antenna 1310.
도 13a 내지 도 13d를 참조하면, 무선 전력 송신 안테나(1310)와 근거리 무선 통신 안테나(1320)는 인접하여 배치될 수 있다. 실시예에 따라, 근거리 무선 통신 안테나(1320)와 무선 전력 송신 안테나(1310)는 인접하여 배치될 수 있으나, 동일 평면 상에서 겹치지 않도록 배치될 수 있다. 실시예에 따라, 무선 전력 송신 안테나(1310)과 근거리 무선 통신 안테나(1320)는 다른 평면상에 배치될 수 있으며, 다른 평면상에 배치된 경우에도 무선 전력 송신기의 정면에서 바라봤을 때 중첩되는 영역이 없도록 겹치지 않게 배치될 수 있다. 무선 전력 신호에 의해 근거리 무선 통신 안테나(1320)가 받을 영향을 경감시키기 위함이다.13A to 13D, the wireless power transmission antenna 1310 and the short range wireless communication antenna 1320 may be adjacent to each other. According to an embodiment, the short range wireless communication antenna 1320 and the wireless power transmission antenna 1310 may be disposed adjacent to each other, but may not be overlapped on the same plane. According to an embodiment, the wireless power transmitting antenna 1310 and the short range wireless communication antenna 1320 may be disposed on different planes, and overlapping areas when viewed from the front of the wireless power transmitter even when disposed on different planes. It can be arranged so that they do not overlap. This is to reduce the influence of the short range wireless communication antenna 1320 by the wireless power signal.
근거리 무선 통신 안테나(1320)의 개수, 크기 및 배치된 위치는 도 13a 내지 도 13d에 한정되지 않는다. The number, size, and position of the short range wireless communication antenna 1320 are not limited to FIGS. 13A to 13D.
근거리 무선 통신 안테나(1320)의 제어 모듈(도면 미도시)이 하나의 근거리 무선 통신 안테나(1320)를 제어하는 경우 원웨이(1-WAY)구조로 분류될 수 있으며, 하나의 제어 모듈이 두개의 근거리 무선 통신 안테나(1320)를 제어하는 경우 투웨이(2-WAY)구조로 분류될 수 있다. 실시예에 따라, 무선 전력 송신기에 포함되는 제어 모듈의 개수도 근거리 무선 통신 안테나(1320)의 개수에 대응하여 복수개의 원웨이 구조를 포함할 수 있다. 근거리 무선 통신이 허용되는 영역(근거리 무선 통신 신호의 송수신이 가능한 영역)을 확장하기 위해, 복수 개의 근거리 무선 통신 안테나(1320) 및 복수 개의 제어 모듈이 무선 전력 송신기에 포함될 수 있다.When the control module (not shown) of the short range wireless communication antenna 1320 controls one short range wireless communication antenna 1320, it may be classified into a one-way structure, and one control module has two control modules. When controlling the short range wireless communication antenna 1320, it may be classified into a 2-way structure. According to an embodiment, the number of control modules included in the wireless power transmitter may also include a plurality of one-way structures corresponding to the number of short range wireless communication antennas 1320. In order to expand an area in which short-range wireless communication is allowed (an area capable of transmitting and receiving short-range wireless communication signals), a plurality of short range wireless communication antennas 1320 and a plurality of control modules may be included in the wireless power transmitter.
도 13a와 같이, 무선 전력 송신기(1300a)에 포함되는 1개의 근거리 무선 통신 안테나(1320)는 동일 평면상 1개의 무선 전력 송신 안테나(1310)의 외곽에 배치될 수 있다. As shown in FIG. 13A, one short range wireless communication antenna 1320 included in the wireless power transmitter 1300a may be disposed outside the one wireless power transmitting antenna 1310 on the same plane.
도 13b와 같이, 무선 전력 송신기(300b)에 포함되는 근거리 무선 통신 안테나(1320)는 복수 개일 수 있다. 근거리 무선 통신 안테나(1320)는 무선 전력 송신 안테나(1310)와 동일 평면상 좌우측에 인접하여 배치될 수 있다. 무선 전력 송신 안테나(1310)의 양 측면에 배치되는 근거리 무선 통신 안테나(1320)는 근거리 무선 통신 신호의 인식 영역을 확장시킬 수 있다.As illustrated in FIG. 13B, a plurality of short range wireless communication antennas 1320 included in the wireless power transmitter 300b may be provided. The short range wireless communication antenna 1320 may be disposed adjacent to the left and right sides on the same plane as the wireless power transmission antenna 1310. The short range wireless communication antenna 1320 disposed on both sides of the wireless power transmission antenna 1310 may extend a recognition area of the short range wireless communication signal.
일 실시예에 따라, 무선 전력 송신 안테나(1310)와 근거리 무선 통신 안테나(1320)는 동일 평면 상에 이격되어 배치될 수 있다.According to an embodiment, the wireless power transmission antenna 1310 and the short range wireless communication antenna 1320 may be spaced apart on the same plane.
도 13c와 같이, 무선 전력 송신기(1300c)에 포함되는 무선 전력 송신 안테나(1310)의 내곽 및 외곽에 복수의 근거리 무선 통신 안테나(1320)가 배치될 수 있다. 안테나의 크기에 따라, 근거리 무선 통신 안테나(1320)는 동일 평면상 무선 전력 안테나의 내곽 또는 외곽에 배치될 수 있으며, 상이한 평면상에 배치될 수 있다.As illustrated in FIG. 13C, a plurality of short range wireless communication antennas 1320 may be disposed inside and outside of the wireless power transmitter antenna 1310 included in the wireless power transmitter 1300c. Depending on the size of the antenna, the near field communication antenna 1320 may be disposed inside or outside the coplanar wireless power antenna and may be disposed on different planes.
무선 전력 송신 안테나(1310)는 무선 전력 신호를 발생시킬 수 있으며, 무선 전력 송신 안테나(1310)가 위치하는 영역에 근접할수록 무선 전력 신호의 세기는 커질 수 있다. 근거리 무선 통신 안테나(1320)는 근거리 무선 통신 신호의 송수신에 있어서 무선 전력 신호에 의해 간섭 받을 수 있다.The wireless power transmission antenna 1310 may generate a wireless power signal, and the closer the region of the wireless power transmission antenna 1310 is located, the greater the strength of the wireless power signal may be. The short range wireless communication antenna 1320 may be interrupted by a wireless power signal in transmitting and receiving short range wireless communication signals.
근거리 무선 통신 안테나(1320)가 근거리 무선 통신의 장애 요인으로서 무선 전력 송신 안테나(1310)에서 발생되는 무선 전력 신호의 영향을 덜 받기 위해, 전자파 간섭 필터(1330)이 무선 전력 송신 안테나(1310)이 위치한 영역에 중첩하여 배치될 수 있다.In order for the near field communication antenna 1320 to be less affected by the wireless power signal generated by the wireless power transmission antenna 1310 as a obstacle to the near field communication, the electromagnetic interference filter 1330 may be configured to perform the wireless power transmission antenna 1310. It may be arranged in an overlapping area.
도 13d와 같이, 복수개의 무선 전력 송신 안테나(1310)가 근거리 무선 통신 안테나(1320)의 내곽 및 외곽에 배치될 수 있다. As illustrated in FIG. 13D, a plurality of wireless power transmission antennas 1310 may be disposed inside and outside the short range wireless communication antenna 1320.
복수의 무선 전력 송신 안테나(1310) 각각은 무선 전력 신호를 발생시킬 수 있으며, 무선 전력 송신 안테나(1310)가 위치하는 영역에 근접할수록 무선 전력 신호의 세기는 커질 수 있다. 이에 따라, 무선 전력 송신 안테나(1310)에 의해 둘러싸여 배치된 근거리 무선 통신 안테나(1320)는 근거리 무선 통신 신호의 송수신에 있어서 무선 전력 신호에 의해 간섭 받을 수 있다. 도 13c와 같이, 전자파 간섭 필터는 무선 전력 송신 안테나(1310)와 중첩하여 배치될 수 있으며, 무선 전력 송신 안테나의 배치 위치 및 배치 형태에 따라 전자파 간섭 필터의 안테나 역시 상이한 패턴을 가질 수 있다.Each of the plurality of wireless power transmission antennas 1310 may generate a wireless power signal, and the closer the region to which the wireless power transmission antenna 1310 is located, the greater the strength of the wireless power signal may be. Accordingly, the short range wireless communication antenna 1320 disposed surrounded by the wireless power transmitting antenna 1310 may interfere with the wireless power signal in the transmission and reception of the short range wireless communication signal. As shown in FIG. 13C, the electromagnetic interference filter may be disposed to overlap with the wireless power transmission antenna 1310, and the antenna of the electromagnetic interference filter may also have a different pattern according to the arrangement position and the arrangement of the wireless power transmission antenna.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 신호의 고조파와 근거리 무선 통신 신호의 주파수 대역을 설명하기 위한 도면이다.14 is a view for explaining the harmonics of the wireless power signal and the frequency band of the short-range wireless communication signal according to an embodiment of the present invention.
도 14를 참조하면, 무선 전력 송신 안테나가 송수신할 수 있는 무선 전력 신호의 주파수 대역(1410)의 고주파 신호와 근거리 무선 통신의 주파수 대역(1420)이 중첩되는 주파수 대역이 존재할 수 있다.Referring to FIG. 14, a frequency band in which a high frequency signal of a frequency band 1410 of a wireless power signal that can be transmitted and received by a wireless power transmission antenna and a frequency band 1420 of short range wireless communication may overlap.
무선 전력 신호는 무선 전력 전송 방식 및 무선 전력 송신 안테나의 표준 스펙에 따라 기 설정된 동작 주파수를 가질 수 있다. 이상적인 시스템으로서 순수 정현파를 입력 받아 왜곡시키지 않고 처리를 할 수는 없다. 실제 시스템은 이상적이지 않기 때문에 신호의 송신측이든 수신측이든 완벽한 정현파를 주고 받을 수 없으며 공중에 존재하는 전파도 거의 정현파에 가까울 뿐 완벽한 정현파가 아니기 때문에 기본적으로 고조파가 섞일 수 있다. 또한. 주파수의 기본적인 물리적 성질로서 체배 성분이 존재할 수 있으며, 사용자 입장에서 원하지 않은 체배 성분은 다른 통신 시스템의 안테나에게 노이즈 즉, 장애 요인이 될 수 있다. 체배 성분은 체배 주파수로 불릴 수 있으며, 고조파라고도 한다. The wireless power signal may have a preset operating frequency according to a standard specification of the wireless power transmission method and the wireless power transmission antenna. As an ideal system, pure sinusoidal inputs cannot be processed without distortion. Since real systems are not ideal, they can't send or receive perfect sinusoids from either the signal's sender or receiver, and the airwaves in the air are almost sinusoidal, and they're not perfect sinusoids. Also. A multiplication component may exist as a fundamental physical property of frequency, and unwanted multiplication components from the user's point of view may cause noise, or obstacles, to antennas of other communication systems. The multiplication factor can be called the multiplication frequency and is also called harmonics.
무선 전력 송신 안테나는 무선 전력 전송 방식에 따라 동작 주파수가 달리 설정될 수 있으며, 전자기 유도 방식에 의할 경우 125kHz 또는 13.56MHz의 동작 주파수 대역이 설정될 수 있으며, 전자기 공진 방식 수십 kHz 내지 수 MHz의 동작 주파수 대역이 설정될 수 있으며, RF 무선 전력 전송 방식에 의할 경우 2.45GHz 또는 5.8GHz의 동작 주파수 대역이 설정될 수 있다. The wireless power transmission antenna may be set to different operating frequencies according to the wireless power transmission method, and the operating frequency band of 125 kHz or 13.56 MHz may be set according to the electromagnetic induction method, and the electromagnetic resonance method may be several tens of kHz to several MHz. The operating frequency band may be set, and when the RF wireless power transmission method, an operating frequency band of 2.45 GHz or 5.8 GHz may be set.
실시예에 따라, 무선 전력 송신 안테나에서 송수신되는 무선 전력 신호(1410)의 송수신에 사용되는 주파수 대역이 제1 주파수 대역으로 정의될 수 있다.According to an embodiment, a frequency band used to transmit and receive the wireless power signal 1410 transmitted and received by the wireless power transmission antenna may be defined as a first frequency band.
근거리 무선 통신은 NFC 통신일 수 있으며, NFC 통신은 13.56MHz의 주파수 대역을 사용하며, NFC 디바이스 간의 빠른 양방향 통신이 가능한 전자 태그(RFID) 기술의 일종이다. NFC 통신은 10cm 이내의 거리에서 양방향으로 데이터의 송수신을 지원할 수 있다.Near-field wireless communication may be NFC communication, and NFC communication uses a frequency band of 13.56 MHz and is a kind of electronic tag (RFID) technology that enables fast two-way communication between NFC devices. NFC communication can support the transmission and reception of data in both directions at a distance of less than 10cm.
실시예에 따라, 근거리 무선 통신 안테나에서 송수신되는 근거리 무선 통신 신호(1420)의 송소신에 사용되는 주파수 대역이 제2 주파수 대역으로 정의될 수 잇다.According to an embodiment, the frequency band used for transmitting and receiving the short range wireless communication signal 1420 transmitted and received by the short range wireless communication antenna may be defined as a second frequency band.
일 실시예에 따른, 무선 전력 송신기에 포함된 전자파 간섭 필터는 무선 전력 신호의 고조파를 차단하여 근거리 무선 통신 안테나의 통신 수행에 장애 요소를 제거할 수 있다.According to an embodiment, the electromagnetic interference filter included in the wireless power transmitter may remove an obstacle to communication performance of the short range wireless communication antenna by blocking harmonics of the wireless power signal.
전자파 간섭 필터는 제1 차단 주파수 이상의 신호를 통과시키는 제1 필터(1430)와 제2 차단 주파수 이하의 신호를 통과 시키는 제2 필터(1440)를 포함할 수 있다.The electromagnetic interference filter may include a first filter 1430 passing a signal above a first cutoff frequency and a second filter 1440 passing a signal below a second cutoff frequency.
제1 필터는 제1 차단 주파수 이상의 신호를 통과시키는 고역 통과 필터(High Pass Filter)일 수 있으며, 제2 필터는 제2 차단 주파수 이하의 신호를 통과시키는 저역 통과 필터일 수 있다. The first filter may be a high pass filter that passes a signal above the first cutoff frequency, and the second filter may be a low pass filter that passes a signal below the second cutoff frequency.
전자파 간섭 필터는 제1 차단 주파수 및 제2 차단 주파수 사이의 통과 대역 이외의 신호를 차단할 수 있고, 무선 전력 신호의 제1 차단 주파수부터 제2 차단 주파수 이외 고주파 신호는 제거될 수 있다. 이에 따라 근거리 무선 통신 신호(1420)는 무선 전력 신호(1410)의 고주파에 의한 간섭을 받지 않을 수 있다.The electromagnetic interference filter may block signals other than a pass band between the first cutoff frequency and the second cutoff frequency, and the high frequency signals other than the second cutoff frequency may be removed from the first cutoff frequency of the wireless power signal. Accordingly, the short range wireless communication signal 1420 may not be affected by the high frequency of the wireless power signal 1410.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자파 간섭 필터를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 15 is a diagram for describing an electromagnetic interference filter, according to an exemplary embodiment.
도 15를 참조하면, 무선 전력 송신기(1500)는 근거리 무선 통신 안테나(1510), 전자파 차단 필터에 포함되는 제1 필터(1520) 및 제2 필터(1530), 무선 전력 송신기(1500) 상에 무선 전력 수신기(도면 미도시)가 위치하는지 감지할 수 있는 정전식 감응(Capacitive Sensing) 센서(540) 및 전자파 차단 필터에서 차단되는 주파수 대역을 제어할 수 있는 매칭(matching) 회로(1550)을 포함할 수 있다. 도 15에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성 요소들을 갖는 무선 전력 송신기(1500)가 구현될 수도 있다.Referring to FIG. 15, the wireless power transmitter 1500 may wirelessly perform a short range wireless communication antenna 1510, a first filter 1520 and a second filter 1530 included in an electromagnetic wave blocking filter, and a wireless power transmitter 1500. Capacitive Sensing Sensor 540 that can sense whether a power receiver (not shown) is located, and a matching circuit 1550 that can control the frequency band cut off from the EMI filter. Can be. The components shown in FIG. 15 are not essential, such that a wireless power transmitter 1500 with more or fewer components may be implemented.
제1 필터(1520)의 제1 안테나와 제2 필터(1530)의 제2 안테나 중 어느 하나는 수평 방향의 슬릿을 갖는 제1 패턴을 가질 수 있으며, 다른 하나는 수평 방향에 대한 수직 방향의 슬릿을 갖는 제2 패턴을 가질 수 있다. 제1 필터(1520)의 제1 안테나와 제2 필터(1530)의 제2 안테나의 직교성(orthogonality)에 따라 제1 필터(510)와 제2 필터(1520) 각각에서 차단되는 신호는 서로 영향을 받지 않고 독립적으로 무선 전력 신호의 고조파를 차단할 수 있다.Any one of the first antenna of the first filter 1520 and the second antenna of the second filter 1530 may have a first pattern having slits in the horizontal direction, and the other one of the slits in the vertical direction with respect to the horizontal direction. It may have a second pattern having a. According to the orthogonality of the first antenna of the first filter 1520 and the second antenna of the second filter 1530, the signals blocked by each of the first filter 510 and the second filter 1520 may influence each other. It can block harmonics of wireless power signals independently without receiving them.
제1 필터(1520)의 제1 안테나와 제2 필터(1530)의 제2 안테나는 상호간에 수직 방향의 패턴을 가질 수 있고, 제1 안테나 및 제2 안테나는 중첩되지 않으며 서로 상이한 층에 적층되어 배치될 수 있다. The first antenna of the first filter 1520 and the second antenna of the second filter 1530 may have a pattern in a vertical direction to each other, and the first antenna and the second antenna are not overlapped and stacked on different layers. Can be arranged.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자파 간섭 필터의 매칭(matching) 회로를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 16 is a diagram illustrating a matching circuit of an electromagnetic interference filter according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 16을 참조하면, 도 15의 제1 필터 및 제2 필터 각각의 제1 안테나 및 제2 안테나는 전자파 간섭 필터에서 유도성 소자인 인덕터(L, 1610)일 수 있다. 매칭 회로(1620)는 RLC 공진 회로로서, 매칭 회로(1620)는 커패시터(C, 1621) 및 저항(R, 1622)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 16, each of the first antenna and the second antenna of each of the first filter and the second filter of FIG. 15 may be an inductor (L) 1610 which is an inductive element in the electromagnetic interference filter. The matching circuit 1620 is an RLC resonant circuit, and the matching circuit 1620 may include capacitors C and 1621 and resistors R and 1622.
저역 통과 필터 및 고역 통과 필터는 차단 주파수(cut-off frequency)를 가질 수 있으며, 차단 주파수는 각각의 필터 회로의 소자값에 의해 결정될 수 있다. 일 실시예에 따라, 차단 주파수는 필터의 인덕턴스 소자로서 제1 안테나 제2 안테나의 길이에 기초하여 결정될 수 있다. 다시 말해서, 제1 안테나 및 제2 안테나 각각은 제1 차단 주파수 및 제2 차단 주파수에 기초하여 각각 제1 길이 및 제2 길이로 결정될 수 있다.The low pass filter and the high pass filter may have a cut-off frequency, which may be determined by the element value of each filter circuit. According to an embodiment, the cutoff frequency may be determined based on the length of the first antenna and the second antenna as the inductance element of the filter. In other words, each of the first antenna and the second antenna may be determined as the first length and the second length based on the first cutoff frequency and the second cutoff frequency, respectively.
매칭 회로(1620)는 저항(1622)와 커패시터(1621)가 직렬 연결된 회로를 포함할 수 있으며, 커패시터(1621)에 인가되는 전압을 출력값으로 하여 저역 통과 필터를 구성할 수 있다. 동시에, 저항(1622)와 커패시터(1621)가 직렬 연결된 회로에서 저항(1622)에 인가되는 전압을 출력값으로 하여 고역 통과 필터를 구성할 수 있다. 이 때, 차단 주파수(fc)는 1/(2·π·R·C)일 수 있다.The matching circuit 1620 may include a circuit in which a resistor 1622 and a capacitor 1621 are connected in series, and may configure a low pass filter using a voltage applied to the capacitor 1621 as an output value. At the same time, a high pass filter may be configured by using, as an output value, a voltage applied to the resistor 1622 in a circuit in which the resistor 1622 and the capacitor 1621 are connected in series. In this case, the cutoff frequency fc may be 1 / (2 · π · R · C).
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. It is apparent to those skilled in the art that the present invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit and essential features of the present invention.
따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.Accordingly, the above detailed description should not be construed as limiting in all aspects and should be considered as illustrative. The scope of the invention should be determined by reasonable interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the invention are included in the scope of the invention.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. It is apparent to those skilled in the art that the present invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit and essential features of the present invention.
따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.Accordingly, the above detailed description should not be construed as limiting in all aspects and should be considered as illustrative. The scope of the invention should be determined by reasonable interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the invention are included in the scope of the invention.
본 발명은 무선 충전 분야에 이용될 수 있으며, 특히, 전자파 차폐 구조를 가지는 무선 전력 송신기에 적용될 수 있다.The present invention can be used in the field of wireless charging, and in particular, can be applied to a wireless power transmitter having an electromagnetic shielding structure.

Claims (10)

  1. 코일 어셈블리;Coil assembly;
    상기 코일 어셈블리 상에 배치되는 제1 기판; A first substrate disposed on the coil assembly;
    상기 제1 기판의 제1면 상에 배치되는 전자기장 간섭 필터; 및An electromagnetic interference filter disposed on the first surface of the first substrate; And
    상기 제1 기판의 제2면 상에 배치되는 무선 통신 안테나A wireless communication antenna disposed on a second surface of the first substrate
    를 포함하고,Including,
    상기 코일 어셈블리는 복수 개의 코일을 포함하고, The coil assembly includes a plurality of coils,
    상기 전자기장 간섭 필터는 상기 복수 개의 코일에 대응되는 서로 다른 복수 개의 패턴 영역을 포함하는 무선 충전 장치.The electromagnetic interference filter includes a plurality of different pattern regions corresponding to the plurality of coils.
  2. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 코일 어셈블리는,The coil assembly,
    제1코일, 제2코일 및 제3 코일을 포함하고,A first coil, a second coil, and a third coil,
    상기 제1코일 및 상기 제2코일은 제2 기판 상에 배치되고, The first coil and the second coil are disposed on a second substrate,
    상기 제3코일은 상기 제1코일 및 상기 제2코일 상에 배치되고, The third coil is disposed on the first coil and the second coil,
    상기 서로 다른 복수 개의 패턴 영역은,The plurality of different pattern regions,
    상기 제1코일 또는 상기 제2코일에 대응되는 제1 패턴 영역과 상기 제3코일에 대응되는 제2 패턴 영역을 포함하는 무선 충전 장치.And a second pattern region corresponding to the first coil or the second coil and a second pattern region corresponding to the third coil.
  3. 제2항에 있어서,The method of claim 2,
    상기 전자기장 간섭 필터는 상기 제2면 상에 루프 형태로 배치되는 제1 도선을 포함하고, 상기 제1 패턴 영역은 상기 제1 도선의 양측 영역에 위치한 제1 연결 구조를 통하여 연결되고, 상기 제2 패턴 영역은 상기 제1 도선의 중앙 영역에 위치한 제2 연결 구조를 통하여 연결되며, 상기 제1 연결 구조는 복수 개이고 상기 제1 연결 구조의 폭은 상기 제2 연결 구조의 폭보다 작은 무선 충전 장치.The electromagnetic interference filter may include a first conductive line arranged in a loop shape on the second surface, and the first pattern region may be connected through a first connection structure positioned at both sides of the first conductive line, and the second conductive line may be connected to the second conductive line. The pattern region is connected through a second connection structure located in the center region of the first conductive wire, the first connection structure is a plurality of wireless charging device is smaller than the width of the second connection structure of the first connection structure.
  4. 제3항에 있어서,The method of claim 3,
    상기 제1 패턴 영역은 상기 제1 연결 구조와 연결되는 제2 연결 도선을 포함하고,The first pattern region includes a second connection lead connected to the first connection structure.
    상기 제2 패턴 영역은 상기 제2 연결 구조와 연결되는 제3 연결 도선을 포함하고The second pattern region includes a third connection lead connected to the second connection structure.
    상기 제3 연결 도선은 상기 제1 도선 또는 상기 제2 연결 도선 보다 폭이 작은 무선 충전 장치.The third connecting lead has a smaller width than the first or second connecting lead.
  5. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein
    상기 제1 패턴 영역은 상기 제2 연결 도선에서 제1 방향으로 배치되는 제1 슬릿 구조를 포함하고, The first pattern region includes a first slit structure disposed in a first direction in the second connection lead,
    상기 제2 패턴 영역은 상기 제3 연결 도선에서 제2 방향으로 배치되는 제2 슬릿 구조를 포함하며, The second pattern region includes a second slit structure disposed in a second direction in the third connecting lead line.
    여기서, 상기 제1 슬릿 구조 및 상기 제2 슬릿 구조는 길이가 서로 다른 복수 개의 이격된 도선으로 구성되고, 상기 제1 방향과 상기 제2 방향은 서로 다른 무선 충전 장치.Here, the first slit structure and the second slit structure is composed of a plurality of spaced apart conductive wires of different lengths, wherein the first direction and the second direction is different from each other.
  6. 제5항에 있어서, The method of claim 5,
    상기 제1 방향과 상기 제2 방향은 서로 직교하는 무선 충전 장치.And the first direction and the second direction are perpendicular to each other.
  7. 제2항에 있어서, The method of claim 2,
    상기 제1 패턴 영역은 상기 제1코일 또는 상기 제2코일과 이격되어 배치되고, The first pattern region is disposed spaced apart from the first coil or the second coil,
    상기 제2 패턴 영역은 상기 제3 코일과 접촉하여 배치되고, 상기 제1 패턴 영역과 상기 제2 패턴 영역은 인덕턴스값이 서로 다른 무선 충전 장치. The second pattern region is disposed in contact with the third coil, wherein the first pattern region and the second pattern region are different inductance value.
  8. 제2항에 있어서, The method of claim 2,
    상기 제1 패턴 영역은 상기 제1코일 또는 상기 제2코일이 배치되는 면적보다 작고, 상기 제2 패턴 영역은 상기 제3코일이 배치되는 면적보다 큰 무선 충전 장치. And the first pattern region is smaller than an area where the first coil or the second coil is disposed, and the second pattern region is larger than an area where the third coil is disposed.
  9. 제2항에 있어서, The method of claim 2,
    상기 제1 패턴 영역과 상기 제2 패턴 영역은 면적, 모양 중 적어도 하나가 상이한 무선 충전 장치.The wireless charging device, wherein the first pattern region and the second pattern region differ in at least one of an area and a shape.
  10. 제2항에 있어서, The method of claim 2,
    상기 제1코일 및 상기 제2코일에 각각 상응하는 상기 제1 패턴 영역 사이에 상기 제2 패턴 영역이 배치되는, 무선 충전 장치.The second charging region is disposed between the first pattern region corresponding to the first coil and the second coil, respectively.
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