KR20160096397A - Wireless power transfer method, apparatus and system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 무선 전력 전송 및 수신분야에서, 무선 전력 수신방법, 무선 전력 수신장치 및 무선 충전 시스템에 관한 것으로, 무선으로 전력이 수신되도록 자속을 전류로 변경하는 전력 수신부와 상기 전력 수신부와 연결되어, 상기 전력 수신부로부터 수신되는 전력을 제어하도록 공진 주파수를 변경하는 전력 제어부를 포함하고, 상기 전력 제어부는 제1커패시터와 상기 제1커패시터와 병렬로 연결된 제2커패시터와 상기 제2커패시터와 직렬로 연결되어, 제1방향의 전류를 통과시키는 제1스위치 및 상기 제1방향과 반대방향인 제2방향의 전류를 통과시키는 제2스위치 및 상기 제1 및 제2 스위치를 제어하는 스위치 제어부로 구성된 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a wireless power receiving method, a wireless power receiving apparatus, and a wireless charging system in the field of wireless power transmission and reception, including a power receiving unit for changing a magnetic flux to a current to receive power wirelessly, And a power control unit for changing a resonance frequency to control power received from the power receiving unit, wherein the power control unit includes a first capacitor, a second capacitor connected in parallel with the first capacitor, and a second capacitor connected in series with the second capacitor A first switch for passing a current in a first direction, a second switch for passing a current in a second direction opposite to the first direction, and a switch control unit for controlling the first and second switches. do.
Description
본 발명은 무선 전력 전송 및 수신분야에서, 무선 전력 수신방법, 무선 전력 수신장치 및 무선 충전 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless power receiving method, a wireless power receiving apparatus and a wireless charging system in the field of wireless power transmission and reception.
전통적으로 무선 전력 수신장치들에게 유선으로 전기 에너지를 공급하는 방법 대신에, 최근에는 접촉 없이 무선으로 전기 에너지를 공급하는 방법이 사용된다. 무선으로 에너지를 수신하는 무선 전력 수신장치는 상기 수신된 무선 전력에 의하여 직접 구동되거나, 상기 수신된 무선 전력을 이용하여 배터리를 충전하고 상기 충전된 전력에 의하여 구동될 수 있다.[0002] Instead of a method of supplying electrical energy to a wireless power receiving apparatus by wire, a method of wirelessly supplying electric energy without contact has been used. A wireless power receiving apparatus that receives energy wirelessly may be driven directly by the received wireless power, or may be powered by the charged power by charging the battery using the received wireless power.
상기 무선 전력을 전송하는 무선 전력 전송장치와 무선 전력을 수신하는 무선 전력 수신장치 간에 원활한 무선 전력을 전송하기 위하여, 무선 전력의 전송과 관련된 기술의 규격화(즉, 표준화)가 진행되고 있다. In order to transmit smooth wireless power between the wireless power transmission apparatus for transmitting the wireless power and the wireless power reception apparatus for receiving wireless power, standardization (i.e., standardization) of technology related to transmission of wireless power is underway.
상기 무선 전력의 전송과 관련된 기술의 표준화의 일환으로, 자기 유도 방식의 무선 전력 전송에 대한 기술을 다루는 무선 전력 협의체(Wireless Power Consortium)는 2010년 4월 12일에 무선 전력 전송에서의 호환성(interoperability)에 대한 "무선 전력 전송 시스템 설명서, 제1권, 저전력, 파트 1: 인터페이스 정의, 버전 1.00 RC1(System Description Wireless Power Transfer, Volume 1, Low Power, Part 1: Interface Definition, Version 1.00 Release Candidate 1)" 표준 문서를 공개하였다. As part of the standardization of the technology relating to the transmission of the above-mentioned wireless power, the Wireless Power Consortium, which deals with the technology for the wireless power transmission of the self-induction type, announced on April 12, 2010 that the interoperability "1. Description, Version 1.00
한편, 또 다른 기술표준협의체인 파워매터스얼라이언스(Power Matters Alliance)는 2012년 3월 설립되어, 인터페이스 표준의 제품군을 발전시키고, 유도 공진 전력을 제공하기 위하여 유도 결합 기술을 기반으로 한 표준 문서를 공개하였다.Meanwhile, Power Matters Alliance, another technical standards body, was established in March 2012 to develop a family of interface standards and to release standard documents based on inductive coupling technology to provide inductive resonant power. Respectively.
상기와 같은 전자기유도를 이용한 무선 충전 방식은 우리 생활에서 이미 자주 접하고 있다. 예를 들어, 전자기유도를 이용한 무선 충전 방식은 전동 칫솔, 무선커피포트 등에서 상용화되어 활용되고 있다. The wireless charging method using electromagnetic induction as described above is already frequently encountered in our lives. For example, a wireless charging method using electromagnetic induction is commercially available in electric toothbrushes, wireless coffee ports, and the like.
최근에는, 중전력을 요하는 주방기기 분야에서, 무선으로 전력을 전송 및 수신하기 위한, 전력 전송 방법 및 그 장치에 대한 개발의 필요성이 대두되고 있다. In recent years, there has been a need to develop a power transmission method and apparatus for transmitting and receiving power wirelessly in the field of kitchen equipment requiring heavy electric power.
현재, 무선으로 전력을 전송하는데 있어서, 전송장치와 수신장치 사이에 정렬 상태에 따라 전력 전송의 효율이 매우 달라지는 문제가 있다. Currently, there is a problem in that power transmission efficiency varies greatly depending on the alignment state between the transmission device and the reception device in wirelessly transmitting power.
이를 해결하기 위하여, 종래에는 정렬 상태를 감지하여, 사용자에게 수신장치의 위치를 변경하도록 인지시키는 방법을 개발하였다. 하지만, 상기와 같은 경우, 사용자가 직접 수신장치를 이동시켜야 하기 때문에, 사용자가 직접 이동시킬 수 없는 상황에 대처하지 못하는 문제가 있다. In order to solve this problem, conventionally, a method of detecting the alignment state and recognizing the user to change the position of the receiving apparatus has been developed. However, in such a case, since the user must directly move the receiving apparatus, there is a problem that the user can not cope with a situation in which the user can not directly move the receiving apparatus.
이에, 본 발명에서는 무선 전력 전송장치와 무선 전력 수신장치의 정렬 상태가 기 설정된 정렬 상태를 유지하도록 무선 전력 전송장치를 자동으로 이동시키는 방법을 제안한다. Accordingly, the present invention proposes a method of automatically moving the wireless power transmission apparatus so that the alignment state of the wireless power transmission apparatus and the wireless power reception apparatus maintains a predetermined alignment state.
본 발명은, 무선 전력 전송장치에서 전송되는 전력의 효율을 최대화하는 것을 일 목적으로 한다. An object of the present invention is to maximize the efficiency of power transmitted from a wireless power transmission apparatus.
또한, 본 발명은, 무선 전력 전송장치와 무선 전력 수신장치의 정렬 상태의 유지를 위하여, 무선 전력 전송장치를 이동시키는 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다. It is another object of the present invention to provide a method of moving a wireless power transmission apparatus for maintaining an alignment state between a wireless power transmission apparatus and a wireless power reception apparatus.
무선으로 전력을 전송하도록 전류를 자속으로 전환하는 코일을 포함하는 전력 전달부와 상기 전력 전달부와 인접한 영역에 배치되고, 상기 전력 전달부와 맞닿는 영역에 위치한 수신장치의 정렬 상태를 감지하는 센서부와 상기 전력전달부의 하부에 배치되어, 상기 전력전달부를 이동시키도록 형성된 이동부 및 무선으로 전력의 수신이 가능한 수신장치에 전력을 전송하도록 상기 전력전달부, 센서부 및 이동부를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 센서부에 의하여 감지된 수신장치의 정렬 상태에 근거하여, 상기 전력전달부의 위치를 이동시키도록 이동부를 제어하는 것을 특징으로 한다.A power transmitting portion including a coil for converting a current into a magnetic flux to transmit power wirelessly and a sensor portion disposed in a region adjacent to the power transmitting portion and sensing an alignment state of a receiving device located in an area in contact with the power transmitting portion, And a controller for controlling the power transmitting unit, the sensor unit, and the moving unit to transmit power to a moving unit that is disposed at a lower portion of the power transmitting unit and moves the power transmitting unit and that can receive power wirelessly And the control unit controls the moving unit to move the position of the power transmitting unit based on the alignment state of the receiving apparatus sensed by the sensor unit.
일 실시 예에 있어서, 상기 이동부는 제1방향으로 왕복 이동하도록 형성된 제1구동축과 상기 전력 전달부의 하단면과 연결되며, 상기 제1구동축이 관통하도록 형성되어, 상기 제1구동축의 이동에 따라, 상기 전력 전달부를 이동시키는 제1고정부와 상기 제1방향과 직교하는 제2방향으로 왕복 이동하도록 형성된 제2구동축과 상기 제1고정부의 하단면과 연결되며, 상기 제2구동축이 관통하도록 형성되어, 상기 제2구동축의 이동에 따라 상기 전력 전달부를 이동시키는 제2고정부 및 상기 제어부의 제어명령에 근거하여, 상기 제1 및 제2구동축을 이동시키는 모터로 이루어진 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the moving unit may include a first driving shaft formed to reciprocate in the first direction and a lower end surface of the power transmitting unit, the first driving shaft passing through the moving unit, A first fixing portion for moving the power transmitting portion, a second driving shaft formed to reciprocate in a second direction perpendicular to the first direction, and a second driving shaft connected to a lower end surface of the first fixing portion, And a motor for moving the first and second driving shafts based on a control command from the control unit and a second fixing unit for moving the power transmission unit according to the movement of the second driving shaft.
일 실시 예에 있어서, 상기 센서부는 복수로 구비되고, 상기 복수의 센서부는 상기 전력 전달부의 외곽에 서로 이격하여 배치되는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the plurality of sensor units are provided, and the plurality of sensor units are disposed apart from each other on the outer periphery of the power transmission unit.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어부는 상기 복수의 센서부 각각으로부터 수신된 신호에 기초하여, 상기 수신장치의 정렬상태를 판단하고, 상기 수신장치의 정렬상태가 기 설정된 정렬상태를 비교하여, 상기 기 설정된 정렬상태를 갖도록 상기 수신장치를 이동시키는 것을 특징으로 한다. In one embodiment, the controller determines an alignment state of the receiver based on a signal received from each of the plurality of sensor units, compares the alignment state of the receiver with a preset alignment state, And the receiver is moved so as to have the set alignment state.
일 실시 예에 있어서, 상기 수신장치의 정렬 상태와 관련된 정보가 사용자에게 인지되도록 시각적, 청각적 및 촉각적 방식 중 적어도 하나의 방식으로 알림을 출력하는 알림부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the notification unit may further include a notification unit for outputting a notification in at least one of a visual, auditory, and tactile manner so that information related to the alignment state of the receiving apparatus is recognized by the user.
일 실시 예에 있어서, 상기 전력 전달부를 기준으로 기 설정된 거리 이내에 위치한 외부 장치로부터 신호를 수신하는 NFC 태그부와 상기 제어부는 상기 수신장치로부터 NFC 태그부를 통하여 신호가 수신되면, 상기 수신장치의 정렬 상태를 감지하도록 상기 센서부를 제어하는 것을 특징으로 한다. In one embodiment, an NFC tag unit for receiving a signal from an external device located within a predetermined distance based on the power transmission unit, and a control unit for controlling the NFC tag unit to receive the signal from the NFC tag unit, The control unit controls the sensor unit so as to detect the sensor unit.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어부는 상기 수신장치의 정렬 상태가 기 설정된 정렬상태와 일치하는 경우, 상기 수신장치에 무선으로 전력을 전송하도록 상기 전력 전달부를 제어하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the controller controls the power transmission unit to transmit power to the receiver wirelessly when the alignment status of the receiver matches a predetermined alignment status.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어부는 상기 전력 전달부를 통하여 전력의 전송 중, 기 설정된 주기마다 상기 수신장치의 정렬 상태를 검출하는 것을 특징으로 한다. In one embodiment, the control unit detects an alignment state of the receiver at predetermined intervals during power transmission through the power transmission unit.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어부는 상기 전력의 전송 중, 상기 수신장치의 정렬 상태가 기 설정된 정렬상태와 일치하지 않음이 감지되는 경우, 상기 전력의 전송을 중단하고, 상기 전력 전달부가 상기 기 설정된 정렬상태를 갖도록 상기 이동부를 제어하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, when the control unit detects that the alignment state of the receiving apparatus does not coincide with the preset alignment state during transmission of the power, the control unit stops transmission of the power, And controls the moving unit to have an alignment state.
무선으로 전력을 수신하는 수신장치를 감지하는 단계와 무선으로 전력을 전송하도록 전류를 자속으로 전환하는 코일로 구성된 전력 전달부와 상기 수신장치 간의 정렬 상태를 검출하는 단계와 상기 검출된 정렬 상태에 근거하여, 상기 전력 전달부의 위치를 이동시키는 단계 및 상기 전력 전달부의 이동이 완료되면, 전력을 전송하는 단계를 포함한다.Detecting a receiving device that receives power wirelessly, detecting an alignment state between the power transmitting section and the receiving apparatus, the power transmitting section including a coil for switching a current to a magnetic flux to transmit power wirelessly, Moving the position of the power transmission unit, and transmitting power when the movement of the power transmission unit is completed.
본 발명은 무선 전력 전송장치와 무선 전력 수신장치의 정렬 상태를 판단하고, 상기 무선 전력 전송장치를 이동시킴으로써, 기 설정된 정렬 상태로 정렬 후, 전력을 전송할 수도 있다. 이를 통하여, 본 발명은 사용자가 정렬 상태를 인지하지 못하는 상황에서도, 전력 효율을 유지하면서 전력을 전송할 수 있다. The present invention may determine the alignment state of the wireless power transmission apparatus and the wireless power reception apparatus, and may transmit the power after aligning the wireless power transmission apparatus to the predetermined alignment state. Accordingly, the present invention can transmit power while maintaining power efficiency even when the user does not recognize the alignment state.
또한, 본 발명은, 전력 전송 중에도, 전력 효율을 유지하도록 정렬 상태를 판단할 수 있다. 이를 통하여, 본 발명은 전력 낭비를 최소화시킬 수 있다. Further, the present invention can determine the alignment state so as to maintain the power efficiency even during power transmission. Through this, the present invention can minimize power waste.
도 1은 본 발명의 실시 예들에 따른 무선 전력 전송장치 및 무선 전력 수신장치를 개념적으로 나타낸 예시도이다.
도 2a 및 2b는 본 명세서에 개시된 실시 예들에서 채용 가능한 무선 전력 전송장치 및 무선 전력 수신장치의 구성을 예시적으로 나타낸 블록도이다.
도 3은 유도 결합 방식에 따라 무선 전력 전송장치로부터 무선 전력 수신장치에 무선으로 전력이 전달되는 개념을 도시한다.
도 4는 본 명세서에 개시된 실시 예들에서 채용 가능한 자기 유도 방식의 무선 전력 전송장치 및 무선 전력 수신장치의 구성의 일부를 예시적으로 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 명세서에 개시된 실시 예들에서 채용 가능한 유도 결합 방식에 따라 전력을 수신하는 하나 이상의 전송 코일들을 가지도록 구성된 무선 전력 전송장치의 블록도이다.
도 6은 공진 결합 방식에 따라 무선 전력 전송장치로부터 무선 전력 수신장치에 무선으로 전력이 전달되는 개념을 도시한다.
도 7은 본 명세서에 개시된 실시 예들에서 채용 가능한 공진 방식의 무선 전력 전송장치 및 무선 전력 수신장치의 구성의 일부를 예시적으로 나타낸 블록도이다.
도 8은 본 명세서에 개시된 실시 예들에서 채용 가능한 공진 결합 방식에 따라 전력을 수신하는 하나 이상의 전송 코일들을 가지도록 구성된 무선 전력 전송장치의 블록도이다.
도 9는 본 명세서에 개시된 실시 예들을 따르는 무선 전력 전달에 있어서 무선 전력 신호의 변조 및 복조를 통하여 무선 전력 전송장치와 전자 기기 사이에 패킷을 송수신하는 개념을 도시한다.
도 10은 본 명세서에 개시된 실시 예들을 따르는 무선 전력 전송에서 전력 제어 메시지를 송수신하기 위한 구성을 도시한다.
도 11a, 도 11b 및 도 11c는 본 명세서에 개시된 실시 예들을 따르는 무선 전력 전송에서 수행되는 변조 및 복조에서의 신호의 형태를 도시한다.
도 12a, 도 12b 및 도 12c는 본 명세서에 개시된 실시 예들을 따르는 무선 전력 전달방법에 사용되는 전력 제어 메시지를 포함하는 패킷을 도시한다.
도 13은 본 명세서에 개시된 실시 예들을 따르는 무선 전력 전송장치 및 무선 전력 수신장치의 동작 상태들을 도시한다.
도 14 내지 도 18은 상기 무선 전력 전송장치(100) 및 무선 전력 수신장치 간의 전력 제어 메시지를 포함하는 패킷들의 구조를 도시한다.
도 19는 무선 전력 전송장치가 하나 이상의 무선 전력 수신장치들에게 전력을 전달하는 방법을 도시한 개념도이다.
도 20 및 도 21a, 도 21b 및 도 21c는 무선 전력 전송장치를 이동시키기 위한 구조를 도시한 구조도들이다.
도 22는 무선 전력 전송장치의 제어방법을 나타낸 흐름도이다. 도 23a, 도 23b, 도 23c 및 도 23d는 상기 도 22의 제어방법을 설명한 개념도들이다.
도 24는 도 22의 제어방법을 나타낸 개념도이다.
도 25는 무선 전력 전송장치의 전력 전송 중, 정렬 상태에 따른 제어방법을 나타낸 흐름도이다. FIG. 1 is an exemplary view conceptually showing a wireless power transmission apparatus and a wireless power reception apparatus according to embodiments of the present invention.
2A and 2B are block diagrams illustrating exemplary configurations of a wireless power transmission device and a wireless power reception device that can be employed in the embodiments disclosed herein.
3 illustrates a concept that power is transmitted from a wireless power transmission apparatus to a wireless power receiving apparatus wirelessly according to an inductive coupling scheme.
4 is a block diagram exemplarily showing a part of the configuration of a wireless power transmission apparatus and a wireless power reception apparatus of a magnetic induction type that can be employed in the embodiments disclosed herein.
5 is a block diagram of a wireless power transmission apparatus configured to have one or more transmission coils that receive power in accordance with an inductive coupling scheme employable in the embodiments disclosed herein.
FIG. 6 illustrates a concept that power is transmitted from a wireless power transmission apparatus to a wireless power reception apparatus wirelessly according to a resonant coupling scheme.
7 is a block diagram exemplarily showing a part of a configuration of a wireless power transmission apparatus and a wireless power reception apparatus of a resonance type usable in the embodiments disclosed herein.
8 is a block diagram of a wireless power transmission apparatus configured to have one or more transmission coils that receive power in accordance with a resonant coupling scheme employable in the embodiments disclosed herein.
9 illustrates a concept of transmitting and receiving packets between a wireless power transmission device and an electronic device through modulation and demodulation of a wireless power signal in wireless power transmission according to the embodiments disclosed herein.
10 illustrates a configuration for transmitting and receiving a power control message in a wireless power transmission according to the embodiments disclosed herein.
11A, 11B, and 11C illustrate the form of signals in modulation and demodulation performed in a wireless power transmission in accordance with the embodiments disclosed herein.
12A, 12B and 12C illustrate a packet including a power control message used in a wireless power transfer method according to the embodiments disclosed herein.
13 illustrates operating states of a wireless power transmission apparatus and a wireless power receiving apparatus according to embodiments disclosed herein.
14 to 18 show the structure of packets including the power control message between the wireless
19 is a conceptual diagram showing a method by which a wireless power transmission apparatus transmits electric power to one or more wireless power reception apparatuses.
20 and 21A, 21B and 21C are structural diagrams showing a structure for moving the wireless power transmission device.
22 is a flowchart showing a control method of the wireless power transmission apparatus. 23A, 23B, 23C, and 23D are conceptual diagrams illustrating the control method of FIG. 22. FIG.
24 is a conceptual diagram showing the control method of Fig.
25 is a flowchart showing a control method according to the alignment state during power transmission of the wireless power transmission apparatus.
본 명세서에 개시된 기술은 무선 전력 전송(wireless power transmission)에 적용된다. 그러나 본 명세서에 개시된 기술은 이에 한정되지 않고, 상기 기술의 기술적 사상이 적용될 수 있는 모든 전력 전송 시스템 및 방법, 무선 충전회로 및 방법, 그 외 무선으로 전송되는 전력을 이용하는 방법 및 장치에도 적용될 수 있다.The techniques disclosed herein apply to wireless power transmission. However, the technology disclosed in this specification is not limited thereto, and can be applied to all power transmission systems and methods, wireless charging circuits and methods, and other methods and apparatus that utilize wirelessly transmitted power to which the technical idea of the technology can be applied .
본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.It is noted that the technical terms used herein are used only to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. It is also to be understood that the technical terms used herein are to be interpreted in a sense generally understood by a person skilled in the art to which the present invention belongs, Should not be construed to mean, or be interpreted in an excessively reduced sense. Further, when a technical term used herein is an erroneous technical term that does not accurately express the spirit of the present invention, it should be understood that technical terms that can be understood by a person skilled in the art are replaced. In addition, the general terms used in the present invention should be interpreted according to a predefined or prior context, and should not be construed as being excessively reduced.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.Also, the singular forms "as used herein include plural referents unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the term "comprising" or "comprising" or the like should not be construed as necessarily including the various elements or steps described in the specification, Or may be further comprised of additional components or steps.
또한, 또한, 본 명세서에서 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.
Furthermore, suffixes "module" and " part "for components used in the present specification are given or mixed in consideration of ease of specification, and do not have their own meaning or role.
또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다. Furthermore, terms including ordinals such as first, second, etc. used in this specification can be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to like or similar elements throughout the several views, and redundant description thereof will be omitted.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. It is to be noted that the accompanying drawings are only for the purpose of facilitating understanding of the present invention, and should not be construed as limiting the scope of the present invention with reference to the accompanying drawings.
정의Justice
다대일 통신 방법: 송신기 (Tx) 하나가 다수의 수신기 (Rx)와 통신하는 방법Many-to-one communication method: how one transmitter (Tx) communicates with multiple receivers (Rx)
단방향 통신: 단지 수신기가 송신기 쪽으로만 필요한 메세지를 전송하는 통신 방법Unidirectional communication: a communication method in which a receiver only sends a necessary message to the transmitter side
양방향 통신: 송신기는 수신기로, 수신기는 송신기로, 즉 양쪽에서 메시지 전송이 가능한 통신 방법Bidirectional communication: A transmitter is a receiver and a receiver is a transmitter, that is, a communication method capable of transmitting messages on both sides
여기서, 송신기 및 수신기는 각각 송신장치 및 수신장치와 동일한 의미이며, 이하, 이들 용어는 혼용될 수 있다.
Here, the transmitter and the receiver are the same as the transmitter and the receiver, respectively, and these terms can be used in combination.
무선 전력 전송장치 및 무선 전력 수신장치 개념도Wireless power transmission device and wireless power receiving device conceptual diagram
도 1은 본 발명의 실시 예들에 따른 무선 전력 전송장치 및 무선 전력 수신장치를 개념적으로 나타낸 예시도이다.FIG. 1 is an exemplary view conceptually showing a wireless power transmission apparatus and a wireless power reception apparatus according to embodiments of the present invention.
도 1을 참조하여 알 수 있는 바와 같이, 상기 무선 전력 전송장치(100)는 상기 무선 전력 수신장치(200)가 필요로 하는 무선으로 전력을 전달하는 전력 전달 장치일 수 있다 .1, the wireless
또한, 상기 무선 전력 전송장치(100)는 무선으로 전력을 전달함으로써 상기 무선 전력 수신장치(200)의 배터리를 충전하는 무선 충전 장치일 수 있다.The wireless
그 밖에도, 상기 무선 전력 전송장치(100)는 접촉되지 않은 상태에서 전원이 필요한 무선 전력 수신장치(200)에게 전력을 전달하는 여러 가지 형태의 장치로 구현될 수 있다.In addition, the wireless
상기 무선 전력 수신장치(200)는 상기 무선 전력 전송장치(100)로부터 무선으로 전력을 수신하여 동작이 가능한 기기이다. 또한, 상기 무선 전력 수신장치(200)는 상기 수신된 무선 전력을 이용하여 배터리를 충전할 수 있다.The wireless
한편, 본 명세서에서 설명되는 무선으로 전력을 수신하는 무선 전력 수신장치는 휴대가 가능한 모든 전자 기기, 예컨대 키보드, 마우스, 영상 또는 음성의 보조 출력장치 등의 입출력장치를 비롯하여, 휴대폰, 셀룰러폰, 스마트 폰(smart phone), PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player)와, 태블릿, 혹은 멀티미디어 기기 등을 포괄하는 의미로 해석되어야 한다.Meanwhile, the wireless power receiving apparatus that receives power wirelessly as described in the present specification may be any portable electronic apparatus such as a keyboard, a mouse, an auxiliary output device such as a video or audio auxiliary output device, a cellular phone, a cellular phone, A smart phone, a PDA (Personal Digital Assistants), a PMP (Portable Multimedia Player), a tablet, or a multimedia device.
상기 무선 전력 수신장치(200)는, 후술하는 바와 같이, 이동 통신 단말기(예컨대 휴대폰, 셀룰러폰, 태블릿) 또는 멀티미디어 기기일 수 있다.
The wireless
한편, 상기 무선 전력 전송장치(100)는 하나 이상의 무선 전력 전달 방법을 이용하여 상기 무선 전력 수신장치(200)로 상호간 접촉이 없이 무선으로 전력을 전달할 수 있다. 즉, 상기 무선 전력 전송장치(100)는 상기 무선 전력 신호에 의한 자기 유도 현상에 기초한 유도 결합(Inductive Coupling) 방식과 특정한 주파수의 무선 전력 신호에 의한 전자기적 공진 현상에 기초한 공진 결합(Magnetic Resonance Coupling) 방식 중 하나 이상을 이용하여 전력을 전달할 수 있다.Meanwhile, the wireless
상기 유도 결합 방식에 의한 무선 전력 송신은 1차 코일 및 2차 코일을 이용하여 전력을 무선으로 전송하는 기술로, 자기 유도 현상에 의하여 하나의 코일에서 변화하는 자기장 통해 다른 코일 쪽에 전류가 유도됨으로써 전력이 전달되는 것을 말한다.The inductive coupling type wireless power transmission is a technique of wirelessly transmitting power by using a primary coil and a secondary coil, and a current is induced to the other coil through a magnetic field changing in one coil due to the magnetic induction phenomenon, .
상기 공진 결합 방식에 의한 무선 전력 송신은 상기 무선 전력 전송장치(100)에서 전송한 무선 전력 신호에 의하여 상기 무선 전력 수신장치(200)에서 공진이 발생하고, 상기 공진 현상에 의하여 상기 무선 전력 전송장치(100)로부터 상기 무선 전력 수신장치(200)로 전력이 전달되는 것을 말한다.
In the wireless power transmission by the resonance coupling method, resonance occurs in the wireless
이하에서는 본 명세서에 개시된 무선 전력 전송장치(100) 및 무선 전력 수신장치(200)에 관한 실시 예들을 구체적으로 설명한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 사용한다.
Hereinafter, embodiments of the wireless
도 2a 및 2b는 본 명세서에 개시된 실시 예들에서 채용 가능한 무선 전력 전송장치(100) 및 무선 전력 수신장치(200)의 구성을 예시적으로 나타낸 블록도이다.
2A and 2B are block diagrams illustrating exemplary configurations of a wireless
무선 전력 전송장치Wireless power transmission device
도 2a를 참조하면, 상기 무선 전력 전송장치(100)는 전력 전달부(Power Transmission Unit)(110)를 포함하도록 구성된다. 상기 전력 전달부(110)는 전력 변환부(Power Conversion Unit)(111) 및 전력 송신 제어부(Power Transmission Control Unit)(112)를 포함하여 구성될 수 있다.
Referring to FIG. 2A, the wireless
상기 전력 변환부(111)는 송신측 전원 공급부(190)로부터 공급된 전력을 무선 전력 신호(wireless power signal)로 변환하여 상기 무선 전력 수신장치(200)로 전달한다. 상기 전력 변환부(111)에 의하여 전달되는 무선 전력 신호는 진동(oscillation)하는 특성을 가진 자기장(magnetic field) 또는 전자기장(electro-magnetic field)의 형태로 형성된다. 이를 위하여 상기 전력 변환부(111)는 상기 무선 전력 신호가 발생하는 코일을 포함하도록 구성될 수 있다.The
상기 전력 변환부(111)는 각 전력 전달 방식에 따라 다른 형태의 무선 전력 신호를 형성하기 위한 구성 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 전력 변환부(111)는 유도 결합 방식에 따라 상기 무선 전력 수신장치(200)의 2차 코일에 전류를 유도시키기 위하여 변화하는 자기장을 형성시키는 1차 코일을 포함하도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 전력 변환부(111)는 공진 결합 방식에 따라 상기 무선 전력 수신장치(200)에 공진 현상을 발생시키기 위하여 특정 공진 주파수를 가진 자기장을 형성시키는 코일(또는 안테나)를 포함하도록 구성될 수 있다.The
또한, 상기 전력 변환부(111)는 전술된 유도 결합 방식과 공진 결합 방식 중 하나 이상의 방법을 이용하여 전력을 전달할 수 있다.The
상기 전력 변환부(111)에 포함되는 구성 요소들 중 유도 결합 방식을 따르는 것들에 대하여는 도 4 및 도 5를 참조하여, 공진 결합 방식을 따르는 것들에 대하여는 도 7 및 도 8을 참조하여 후술된다.Among the components included in the
한편, 상기 전력 변환부(111)는 상기 무선 전력 신호를 형성시키기 위해 사용되는 주파수, 인가되는 전압, 전류 등의 특성을 조절할 수 있는 회로를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
The
상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 전력 전달부(110)에 포함되는 각 구성요소를 제어한다. 상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 무선 전력 공급 장치(100)를 제어하는 다른 제어부(미도시)와 통합되도록 구현될 수 있다.
The power
한편, 상기 무선 전력 신호가 도달할 수 있는 영역은 두 가지로 구분될 수 있다. 먼저, 활동 영역(active area)은 상기 무선 전력 수신장치(200)로 전력을 전달하는 무선 전력 신호가 통과하는 영역을 말한다. 다음으로, 감지 영역(semi-active area)은 상기 무선 전력 전송장치(100)가 상기 무선 전력 수신장치(200)의 존재를 감지할 수 있는 관심 영역을 말한다. 여기서, 상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 무선 전력 수신장치(200)가 상기 활동 영역 또는 감지 영역에 배치(placement)되거나 제거(removal)되었는지 여부에 대하여 감지할 수 있다. 구체적으로, 상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 전력 변환부(111)에서 형성되는 무선 전력 신호를 이용하거나, 별도로 구비된 센서에 의하여 상기 무선 전력 수신장치(200)가 상기 활동 영역 또는 감지 영역에 배치되었는지 여부를 검출할 수 있다. 예컨대, 상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 감지 영역에 존재하는 상기 무선 전력 수신장치(200)로 인하여 상기 무선 전력 신호가 영향을 받아, 상기 전력 변환부(111)의 상기 무선 전력 신호를 형성하기 위한 전력의 특성이 변화하는지 여부를 모니터링함으로써 상기 무선 전력 수신장치(200)의 존재를 검출할 수 있다. 다만, 상기 활동 영역 및 감지 영역은 유도 결합 방식 및 공진 결합 방식 등의 무선 전력 전달방식에 따라 다를 수 있다.
Meanwhile, an area where the wireless power signal can reach can be divided into two types. First, an active area refers to a region through which a wireless power signal that transmits power to the wireless
상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 무선 전력 수신장치(200)의 존재를 검출한 결과에 따라 상기 무선 전력 수신장치(200)를 식별하는 과정을 수행하거나, 무선 전력 전송을 시작할 것인지 여부를 결정할 수 있다.The power
또한, 상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 무선 전력 신호를 형성하기 위한 상기 전력 변환부(111)의 주파수, 전압, 전류 중 하나 이상의 특성을 결정할 수 있다. 상기 특성의 결정은 상기 무선 전력 전송장치(100) 측의 조건에 의하여 또는 상기 무선 전력 수신장치(200) 측의 조건에 의하여 이루어질 수 있다.
The power
상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 무선 전력 수신장치(200)로부터 전력 제어 메시지를 수신할 수 있다. 상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 수신된 전력 제어 메시지를 기초로 상기 전력 변환부(111)의 주파수, 전압, 전류 중 하나 이상의 특성을 결정할 수 있으며, 그 밖에 상기 전력 제어 메시지를 기초로 다른 제어 동작을 수행할 수 있다. The power
예를 들어, 상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 무선 전력 수신장치(200)의 정류된 전력량 정보, 충전 상태 정보 및 식별 정보 중 하나 이상을 포함하는 전력 제어 메시지에 따라 상기 무선 전력 신호를 형성시키기 위해 사용되는 주파수, 전류, 전압 중 하나 이상의 특성을 결정할 수 있다.
For example, the power
또한, 상기 전력 제어 메시지를 이용하는 그 밖의 다른 제어 동작으로서, 상기 무선 전력 전송장치(100)는 무선 전력 전달과 관련된 일반적인 제어 동작을 상기 전력 제어 메시지를 기초로 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 무선 전력 전송장치(100)는 상기 전력 제어 메시지를 통하여 상기 무선 전력 수신장치(200)와 관련된 청각적 또는 시각적으로 출력할 정보를 수신하거나, 기기간의 인증 등에 필요한 정보를 수신할 수도 있다.In addition, as another control operation using the power control message, the wireless
이와 같은 상기 전력 제어 메시지를 수신하기 위하여, 상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 무선 전력 신호를 통하여 수신하는 방법 및 그 외의 사용자 데이터를 수신하는 방법 중 적어도 하나를 이용할 수 있다.In order to receive the power control message, the power
상기 전력 제어 메시지를 수신하기 위하여, 상기 무선 전력 전송장치(100)는 상기 전력 변환부(111)와 전기적으로 연결된 변복조부(Power Communications Modulation/Demodulation Unit)(113)를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 변복조부(113)는 상기 무선 전력 수신장치(200)에 의하여 변조된 무선 전력 신호를 복조하여 상기 전력 제어 메시지를 수신하기 위하여 사용될 수 있다. In order to receive the power control message, the wireless
그 밖에, 어떤 실시 예에서는 상기 전력 송신 제어부(112)가 상기 무선 전력 전송장치(100)에 포함되어 있는 통신 수단(미도시)에 의하여 전력 제어 메시지가 포함되어 있는 사용자 데이터를 수신함으로써 전력 제어 메시지를 획득할 수도 있다.In addition, in some embodiments, the power
[In-band two-way communication을 지원 하는 경우][When supporting in-band two-way communication]
또한, 본 명세서에 개시된 실시 예들을 따르는 양방향 통신이 가능한 무선 전력 전송환경에서는, 상기 전력 송신 제어부(112)가 상기 무선 전력 수신장치(200)로 데이터를 전송할 수 있다. 상기 전력 송신 제어부(112)가 전송하는 데이터는 상기 무선 전력 수신장치(200)가 전력 제어 메시지를 보내도록 요청하는 것일 수 있다.
In addition, in the wireless power transmission environment capable of bidirectional communication according to the embodiments disclosed herein, the power
무선 전력 수신장치Wireless power receiving device
도 2b를 참조하면, 상기 무선 전력 수신장치는(200)는 전원 공급부(290)를 포함하도록 구성된다. 상기 전원 공급부(290)는 상기 무선 전력 수신장치(200)의 작동에 필요한 전력을 공급한다. 상기 전원 공급부(290)는 전력 수신부(291) 및 전력 수신 제어부(292)를 포함하여 구성될 수 있다.
Referring to FIG. 2B, the wireless
상기 전력 수신부(291)는 상기 무선 전력 전송장치(100)로부터 무선으로 전달되는 전력을 수신한다.The
상기 전력 수신부(291)는 무선 전력 전달 방식에 따라 상기 무선 전력 신호를 수신하기 위해 필요한 구성 요소를 포함할 수 있다. 또한, 상기 전력 수신부(291)는 하나 이상의 무선 전력 전달 방식에 따라 전력을 수신할 수 있으며, 이 경우 상기 전력 수신부(291)는 각 방식에 따라 필요한 서로 구성 요소들을 함께 포함할 수 있다.The
먼저, 상기 전력 수신부(291)는 진동하는 특성을 가진 자기장 또는 전자기장의 형태로 전달되는 무선 전력 신호를 수신하기 위한 코일을 포함하도록 구성될 수 있다. First, the
예컨대, 유도 결합 방식에 따른 구성 요소로서, 상기 전력 수신부(291)는 변화되는 자기장에 의하여 전류가 유도되는 2차 코일을 포함할 수 있다. 또한, 상기 전력 수신부(291)는 공진 결합 방식에 따른 구성 요소로서 특정 공진 주파수를 가진 자기장에 의하여 공진 현상이 발생되는 코일 및 공진 회로를 포함할 수 있다.For example, as a component according to an inductive coupling scheme, the
다만, 상기 전력 수신부(291)가 하나 이상의 무선 전력 전달 방식에 따라 전력을 수신하는 경우, 상기 전력 수신부(291)는 하나의 코일을 이용하여 수신하도록 구현되거나, 또는 각 전력 전달 방식에 따라 다르게 형성된 코일을 이용하여 수신하도록 구현될 수 있다.However, when the
상기 전력 수신부(291)에 포함되는 구성 요소들 중 유도 결합 방식을 따르는 것들에 대하여는 도 4를 참조하여, 공진 결합 방식을 따르는 것들에 대하여는 도 7을 참조하여 후술된다.
Among the components included in the
한편, 상기 전력 수신부(291)는 상기 무선 전력 신호를 직류로 변환하기 위한 정류 회로(rectifier) 및 평활 회로(regulator)를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 전력 수신부(291)는 수신된 전력 신호에 의하여 과전압 또는 과전류가 발생하지 않도록 방지하는 회로를 더 포함할 수 있다.
Meanwhile, the
상기 전력 수신 제어부(292)는 상기 전원 공급부(290)에 포함되는 각 구성요소를 제어한다.The power
구체적으로, 상기 전력 수신 제어부(292)는 상기 무선 전력 전송장치(100)로 전력 제어 메시지를 전달할 수 있다. 상기 전력 제어 메시지는 상기 무선 전력 전송장치(100)에게 무선 전력 신호의 전달을 개시하거나 종료하도록 지시하는 것일 수 있다. 또한 상기 전력 제어 메시지는 상기 무선 전력 전송장치(100)에게 상기 무선 전력 신호의 특성을 조절하도록 지시하는 것일 수 있다.Specifically, the power
이와 갈은 상기 전력 제어 메시지를 전송하기 위하여, 상기 전력 수신 제어부(292)는 상기 무선 전력 신호를 통하여 전송하는 방법 및 그 외의 사용자 데이터를 통하여 전송하는 방법 중 적어도 하나를 이용할 수 있다.In order to transmit the power control message, the
상기 전력 제어 메시지를 전송하기 위하여, 상기 무선 전력 수신장치(200)는 상기 전력 수신부(291)와 전기적으로 연결된 변복조부(Power Communications Modulation/Demodulation Unit)(293)를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 변복조부(293)는, 전술된 상기 무선 전력 전송장치(100)의 경우와 마찬가지로, 상기 무선 전력 신호를 통하여 상기 전력 제어 메시지를 전송하기 위하여 사용될 수 있다. 상기 변복조부(293)는 상기 무선 전력 송신장치(100)의 전력 변환부(111)를 흐르는 전류 및/또는 전압을 조절하는 수단으로 사용될 수 있다. 이하, 상기 무선 전력 전송장치(100) 측과 상기 무선 전력 수신장치(200) 측의 각각의 변복조부(113 및 293)가 무선 전력 신호를 통한 전력 제어 메시지의 송수신을 위하여 사용되는 방법에 대하여 설명된다.In order to transmit the power control message, the wireless
상기 전력 변환부(111)에 의하여 형성된 무선 전력 신호는 상기 전력 수신부(291)에 의하여 수신된다. 이때, 상기 전력 수신 제어부(292)는 상기 무선 전력 신호를 변조(modulation)하도록 상기 무선 전력 수신장치(200) 측의 변복조부(293)를 제어한다. 예컨대, 상기 전력 수신 제어부(292)는 상기 전력 수신부(291)과 연결된 변복조부(293)의 리액턴스(reactance)를 변경시킴으로써 상기 무선 전력 신호로부터 수신하는 전력량이 그에 따라 변하도록 변조 과정을 수행할 수 있다. 상기 무선 전력 신호로부터 수신되는 전력량의 변경은 상기 무선 전력 신호를 형성시키는 상기 전력 변환부(111)의 전류 및/또는 전압의 변경을 가져온다. 이 때, 상기 무선 전력 전송장치(100) 측의 변복조부(113)는 상기 전력 변환부(111)의 전류 및/또는 전압의 변경을 감지하여 복조(demodulation) 과정을 수행한다.The wireless power signal formed by the
즉, 상기 전력 수신 제어부(292)는 상기 무선 전력 전송장치(100)에게 전달하고자 하는 전력 제어 메시지를 포함하는 패킷(packet)을 생성하여 상기 패킷이 포함되도록 상기 무선 전력 신호를 변조하고, 상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 변복조부(113)의 복조 과정 수행 결과를 기초로 상기 패킷을 디코드함으로써, 상기 패킷에 포함되어 있는 상기 전력 제어 메시지를 획득할 수 있다. That is, the
그 밖에, 어떤 실시 예들에서는 상기 전력 수신 제어부(292)가 상기 무선 전력 수신장치(200)에 포함되어 있는 통신 수단(미도시)에 의하여 전력 제어 메시지가 포함되어 있는 사용자 데이터를 전송함으로써 전력 제어 메시지를 상기 무선 전력 전송장치(100)로 전송할 수도 있다.
In addition, in some embodiments, the power
[In-band two-way communication을 지원 하는 경우][When supporting in-band two-way communication]
또한, 본 명세서에 개시된 실시 예들을 따르는 양방향 통신이 가능한 무선 전력 전송환경에서는, 상기 전력 수신 제어부(292)가 상기 무선 전력 전송장치(100)로부터 전송되는 데이터를 수신할 수 있다. 상기 무선 전력 전송장치(100)로부터 전송되는 데이터는 전력 제어 메시지를 전송할 것을 요청하는 것일 수 있다.
In addition, in the wireless power transmission environment capable of bidirectional communication according to the embodiments disclosed herein, the power
그 밖에, 상기 전원 공급부(290)는 충전부(298) 및 배터리(299)를 더 포함하도록 구성될 수 있다.In addition, the
상기 전원 공급부(290)로부터 동작을 위한 전원을 공급받는 상기 무선 전력 수신장치(200)는 상기 무선 전력 전송장치(100)로부터 전달된 전력에 의하여 동작하거나, 또는 상기 전달된 전력을 이용하여 상기 배터리(299)를 충전한 후 상기 배터리(299)에 충전된 전력에 의하여 동작할 수 있다. 이때, 상기 전력 수신 제어부(292)는 상기 전달된 전력을 이용하여 충전을 수행하도록 상기 충전부(298)를 제어할 수 있다.
The wireless
이하에서, 본 명세서에 개시된 실시 예들에 적용 가능한 무선 전력 전송장치 및 무선 전력 수신장치에 대하여 설명된다. 먼저, 도 3 내지 도 5를 참조하여 상기 무선 전력 전송장치가 상기 무선 전력 수신장치로 유도 결합 방식에 따라 전력을 전달하는 방법이 개시된다.
Hereinafter, a wireless power transmission apparatus and a wireless power receiving apparatus applicable to the embodiments disclosed herein will be described. 3 to 5, a method of transmitting power by the wireless power transmission apparatus to the wireless power reception apparatus according to an inductive coupling scheme is disclosed.
유도 결합 방식Inductively coupled
도 3은 유도 결합 방식에 따라 무선 전력 전송장치로부터 무선 전력 수신장치에 무선으로 전력이 전달되는 개념을 도시한다.3 illustrates a concept that power is transmitted from a wireless power transmission apparatus to a wireless power receiving apparatus wirelessly according to an inductive coupling scheme.
무선 전력 전송장치(100) 의 전력 전달이 유도 결합 방식을 따르는 경우, 상기 전력 전달부(110) 내의 1차 코일(primary coil)에 흐르는 전류의 세기가 변화되면, 그 전류에 의해 1차 코일을 통과하는 자기장이 변화한다. 이와 같이 변화된 자기장은 상기 무선 전력 수신장치(200) 내의 2차 코일(secondary coil) 측에 유도 기전력을 발생시킨다.When the power transmission of the wireless
이 방식에 따르면, 상기 무선 전력 전송장치(100)의 상기 전력 변환부(111)는 자기 유도에서의 1차 코일로 동작하는 전송 코일(Tx coil)(1111a)를 포함하도록 구성된다. 또한 상기 무선 전력 수신장치(200)의 상기 전력 수신부(291)는 자기 유도에서의 2차 코일로 동작하는 수신 코일(Rx coil)(2911a)을 포함하도록 구성된다.According to this scheme, the
먼저 상기 무선 전력 전송장치(100) 측의 상기 전송 코일(1111a)과 상기 무선 전력 수신장치(200) 측의 수신 코일이 근접하도록 상기 무선 전력 전송장치(100) 및 상기 무선 전력 수신장치(200)를 배치한다. 그 후 상기 전력 송신 제어부(112)가 상기 전송 코일(1111a)의 전류가 변화되도록 제어하면, 상기 전력 수신부(291)는 상기 수신 코일(2911a)에 유도된 기전력을 이용하여 상기 무선 전력 수신장치(200)에 전원을 공급하도록 제어한다.The wireless
상기 유도 결합 방식에 의한 무선 전력 전달의 효율은, 주파수 특성에 따른 영향은 적으나, 각 코일을 포함하는 상기 무선 전력 전송장치(100) 및 상기 무선 전력 수신장치(200) 사이의 배열(alignment) 및 거리(distance)의 영향을 받게 된다.
The efficiency of the wireless power transmission by the inductively coupled system is less influenced by the frequency characteristics but is influenced by the alignment between the wireless
한편, 유도 결합 방식에 의한 무선 전력 전달을 위하여 상기 무선 전력 전송장치(100)는 평평한 표면(flat surface) 형태의 인터페이스 표면(interface surface)(미도시)을 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 인터페이스 표면의 상부에는 하나 이상의 무선 전력 수신장치가 놓일 수 있으며, 상기 인터페이스 표면의 하부에는 상기 전송 코일(1111a)가 장착될 수 있다. 그 경우, 상기 인터페이스 표면의 하부에는 장착된 상기 전송 코일(1111a)과 상기 인터페이스 표면의 상부에 위치한 무선 전력 수신장치(200)의 수신 코일(2911a) 사이의 수직 공간(vertical spacing)이 작게 형성됨으로써 상기 코일들 간의 거리는 유도 결합 방식에 의한 무선 전력 전달이 효율적으로 이루어질 수 있도록 충분히 작게 된다.
Meanwhile, the wireless
또한, 상기 인터페이스 표면의 상부에는 상기 무선 전력 수신장치(200)가 놓일 위치를 지시하는 배열 지시부(미도시)가 형성될 수 있다. 상기 배열 지시부는 상기 인터페이스 표면의 하부에 장착된 전송 코일(1111a)과 상기 수신 코일(2911a) 사이의 배열이 적합하게 이루어질 수 있는 상기 무선 전력 수신장치(200)의 위치를 지시한다. 상기 배열 지시부는 단순한 표시(marks)이거나, 상기 무선 전력 수신장치(200)의 위치를 가이드하는 돌출 구조의 형태로 형성될 수 있다. 또는 상기 배열 지시부는 상기 인터페이스 표면의 하부에 장착되는 자석과 같은 자성체의 형태로 형성되어, 상기 무선 전력 수신장치(200) 내부에 장착된 다른 극의 자성체와의 상호간 인력에 의하여 상기 코일들이 적합한 배열을 이루도록 가이드할 수도 있다.
In addition, an arrangement indicator (not shown) may be formed on the interface surface to indicate a position where the wireless
한편, 상기 무선 전력 전송장치(100)는 하나 이상의 전송 코일을 포함하도록 형성될 수 있다. 상기 무선 전력 전송장치(100)는 상기 하나 이상의 전송 코일 중에서 상기 무선 전력 수신장치(200)의 수신 코일(2911a)과 적합하게 배열된 일부의 코일을 선택적으로 이용하여 전력 전송 효율을 높일 수 있다. 상기 하나 이상의 전송 코일을 포함하는 무선 전력 전송장치(100)에 관하여 도 5를 참조하여 후술된다.
Meanwhile, the wireless
이하에서는, 본 명세서에 개시된 실시 예들에 적용 가능한 유도 결합 방식의 무선 전력 전송장치 및 무선 전력 수신장치의 구성에 대하여 구체적으로 설명된다.
Hereinafter, a configuration of an inductively coupled wireless power transmission apparatus and a wireless power reception apparatus applicable to the embodiments disclosed herein will be described in detail.
유도 결합 방식의 무선 전력 전송장치 및 무선 전력 수신장치Inductively coupled wireless power transmission apparatus and wireless power receiving apparatus
도 4는 본 명세서에 개시된 실시 예들에서 채용 가능한 자기 유도 방식의 무선 전력 전송장치(100) 및 무선 전력 수신장치(200)의 구성의 일부를 예시적으로 나타낸 블록도이다. 도 4a를 참조하여 상기 무선 전력 전송장치(100)에 포함된 상기 전력 전달부(110)의 구성에 대하여 설명하고, 도 4b를 참조하여 상기 무선 전력 수신장치(200)에 포함된 상기 전원 공급부(290)의 구성에 대하여 설명한다.
4 is a block diagram exemplarily showing a part of the configuration of the wireless
도 4a를 참조하면, 상기 무선 전력 전송장치(100)의 상기 전력 변환부(111)는 전송 코일(Tx coil)(1111a) 및 인버터(1112)를 포함하도록 구성될 수 있다.Referring to FIG. 4A, the
상기 전송 코일(1111a)는, 전술된 바와 같이, 전류의 변화에 따라 무선 전력 신호에 해당하는 자기장을 형성한다. 상기 전송 코일(1111a)은 평판 나선형태(Planar Spiral type) 또는 원통형 솔레노이드 형태(Cylindrical Solenoid type)로 구현될 수 있다.As described above, the
상기 인버터(1112)는 상기 전원 공급부(190)로부터 얻은 직류 입력(DC input)을 교류 파형(AC waveform)으로 변형시킨다. 상기 인버터(1112)에 의해 변형된 교류 전류는 상기 전송 코일(1111a) 및 커패시터(capacitor)(미도시)를 포함하는 진동 회로(resonant circuit)를 구동시킴으로써 자기장이 상기 전송 코일(1111a)에서 형성된다.
The
그 밖에, 상기 전력 변환부(111)는 위치 결정부(Positioning Unit)(1114)를 더 포함하도록 구성될 수 있다. In addition, the
상기 위치 결정부(1114)는 상기 유도 결합 방식에 의한 무선 전력 전달의 효율을 높이기 위하여 상기 전송 코일(1111a)을 이동 또는 회전시킬 수 있다. 이는, 전술된 바와 같이, 유도 결합 방식에 의한 전력 전달은 1차 및 2차 코일을 포함하는 상기 무선 전력 전송장치(100) 및 상기 무선 전력 수신장치(200) 사이의 배열(alignment) 및 거리(distance)의 영향을 받기 때문이다. 특히, 상기 위치 결정부(1114)는 상기 무선 전력 수신장치(200)가 상기 무선 전력 전송장치(100)의 활동 영역 내에 존재하지 않는 경우에 사용될 수 있다.The
따라서, 상기 위치 결정부(1114)는 상기 무선 전력 전송장치(100)의 상기 전송 코일(1111a)과 및 상기 무선 전력 수신장치(200)의 상기 수신 코일(2911a)의 중심간 거리(distance)가 일정 범위 이내가 되도록 상기 전송 코일(1111a)을 이동시키거나, 상기 전송 코일(1111a)과 상기 수신 코일(2911a)의 중심이 중첩되도록 상기 전송 코일(1111a)를 회전시키는 구동부(미도시)를 포함하도록 구성될 수 있다.The
이를 위하여, 상기 무선 전력 전송장치(100)는 상기 무선 전력 수신장치(200)의 위치를 감지하는 센서로 이루어진 위치 감지부(detection unit)(미도시)를 더 구비할 수 있고, 상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 위치 감지 센서로부터 수신한 상기 무선 전력 수신장치(200)의 위치 정보를 기초로 상기 위치 결정부(1114)를 제어할 수 있다.To this end, the wireless
또한, 이를 위하여 상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 변복조부(113)를 통하여 상기 무선 전력 수신장치(200)와의 배열 또는 거리에 대한 제어 정보를 수신하고, 상기 수신된 배열 또는 거리에 대한 제어 정보를 기초로 상기 위치 결정부(1114)를 제어할 수 있다.For this, the power
만약, 상기 전력 변환부(111)가 복수의 전송 코일을 포함하도록 구성되었다면, 상기 위치 결정부(1114)는 상기 복수의 전송 코일 중에서 어느 것이 전력 전달을 위하여 사용될 것인지 결정할 수 있다. 상기 복수의 전송 코일을 포함한 무선 전력 전송장치(100)의 구성에 대해서는 도 5를 참조하여 후술된다.
If the
한편, 상기 전력 변환부(111)는 전력 센싱부(1115)를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 무선 전력 전송장치(100) 측의 전력 센싱부(1115)는 상기 전송 코일(1111a)에 흐르는 전류 또는 전압을 모니터링한다. 상기 전력 센싱부(1115)는 무선 전력 전송장치(100)의 정상동작 여부를 확인하기 위한 것으로, 외부로부터 공급되는 전원의 전압 또는 전류를 검출하고, 상기 검출된 전압 또는 전류가 임계값을 초과하는지를 확인할 수 있다. 상기 전력 센싱부(1115)는, 도시되지 않았으나, 외부로부터 공급되는 전원의 전압 또는 전류를 검출하기 위한 저항과 상기 검출된 전원의 전압값 또는 전류값과 임계값을 비교하여 그 비교 결과를 출력하는 비교기를 포함할 수 있다. 상기 전력 센싱부(1115)의 상기 확인 결과를 기초로, 상기 전력 송신 제어부(112)는 스위칭부(미도시)를 제어하여 상기 전송 코일(1111a)로 인가되는 전원을 차단할 수 있다.
Meanwhile, the
도 4b를 참조하면, 상기 무선 전력 수신장치(200)의 상기 전원 공급부(290)는 수신 코일(Rx 코일)(2911a) 및 정류 회로(2913)를 포함하도록 구성될 수 있다.Referring to FIG. 4B, the
상기 전송 코일(1111a)로부터 형성된 자기장에 변화에 의하여 상기 수신 코일(2911a)에서 전류가 유도된다. 상기 수신 코일(2911a)의 구현 형태는, 상기 전송 코일(1111a)의 경우와 마찬가지로, 평판 나선 형태 또는 원통형 솔레노이드 형태일 수 있다.A current is induced in the
또한, 무선 전력의 수신 효율을 높이거나 공진 감지(resonant detection)를 위해 직/병렬 커패시터들(series and parallel capacitors)이 상기 수신 코일(2911a)과 연결되도록 구성될 수 있다.In addition, series and parallel capacitors may be connected to the receiving
상기 수신 코일(2911a)은 단일 코일 또는 복수의 코일 형태일 수 있다.The receiving
상기 정류 회로(2913)는 교류를 직류로 변환시키기 위하여 전류에 대하여 전파 정류(full-wave rectification)를 수행한다. 상기 정류 회로(2913)는, 예컨대, 4개의 다이오드로 이루어진 브릿지(full bridge) 정류 회로, 또는 능동 소자(active components)를 이용한 회로로 구현될 수 있다.The
그 밖에, 상기 정류 회로(2913)는 정류된 전류를 보다 평탄하고 안정적인 직류로 만들어 주는 평활 회로(regulator)를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 정류 회로(2913)의 출력 전원은 상기 전원 공급부(290)의 각 구성 요소들에게 공급된다. 또한, 상기 정류 회로(2913)은 출력되는 직류 전원을 상기 전원 공급부(290)의 각 구성 요소(예컨대, 충전부(298)와 같은 회로)에 필요한 전원에 맞추기 위하여 적정한 전압으로 변환하는 직류-직류 변환기(DC-DC converter)를 더 포함할 수 있다.In addition, the
상기 변복조부(293)는 상기 전력 수신부(291)과 연결되고, 직류 전류에 대해서는 저항(resistance)이 변하는 저항성 소자로 구성될 수 있고, 교류 전류에 대해서는 리액턴스(reactance)가 변하는 용량성 소자로 구성될 수 있다. 상기 전력 수신 제어부(292)는 상기 변복조부(293)의 저항 또는 리액턴스를 변경시킴으로써 상기 전력 수신부(291)에 수신되는 무선 전력 신호를 변조할 수 있다.The modulation and
한편, 상기 전원 공급부(290)는 전력 센싱부(2914)를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 무선 전력 수신장치(200) 측의 전력 센싱부(2914)는 상기 정류 회로(2913)에 의하여 정류된 전원의 전압 및/또는 전류를 모니터링하고, 상기 모니터링 결과 상기 정류된 전원의 전압 및/또는 전류가 임계값을 초과하는 경우 상기 전력 수신 제어부(292)는 적절한 전력을 전달하도록 상기 무선 전력 전송장치(100)에게 전력 제어 메시지를 송신한다.
The
하나 이상의 전송 코일을 포함하여 구성된 무선 전력 전송장치A wireless power transmission apparatus configured with one or more transmission coils
도 5는 본 명세서에 개시된 실시 예들에서 채용 가능한 유도 결합 방식에 따라 전력을 수신하는 하나 이상의 전송 코일들을 가지도록 구성된 무선 전력 전송장치의 블록도이다.5 is a block diagram of a wireless power transmission apparatus configured to have one or more transmission coils that receive power in accordance with an inductive coupling scheme employable in the embodiments disclosed herein.
도 5를 참조하면, 본 명세서에 개시된 실시 예들을 따르는 무선 전력 전송장치(100) 의 전력 변환부(111)는 하나 이상의 전송 코일들(1111a-1 내지 1111a-n)로 구성될 수 있다. 상기 하나 이상의 전송 코일들(1111a-1 내지 1111a-n)은 부분적으로 겹치는 1차 코일들의 배열(an array of partly overlapping primary coils)일 수 있다. 상기 하나 이상의 전송 코일들 중 일부에 의하여 활동 영역이 결정될 수 있다.Referring to FIG. 5, the
상기 하나 이상의 전송 코일들(1111a-1 내지 1111a-n)은 상기 인터페이스 표면의 하부에 장착될 수 있다. 또한, 상기 전력 변환부(111)는 상기 하나 이상의 전송 코일들(1111a-1 내지 1111a-n) 중 일부의 코일들의 연결을 수립하고 해제하는 다중화기(Multiplexer)(1113)를 더 포함할 수 있다. The one or
상기 인터페이스 표면의 상부에 놓인 무선 전력 수신장치(200)의 위치가 감지되면, 상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 무선 전력 수신장치(200)의 감지된 위치를 고려하여 상기 하나 이상의 전송 코일들(1111a-1 내지 1111a-n) 중 상기 무선 전력 수신장치(200)의 수신 코일(2911a)과 유도 결합 관계에 놓일 수 있는 코일들이 연결될 수 있도록 상기 다중화기(1113)를 제어할 수 있다. When the position of the wireless
이를 위하여 상기 전력 송신 제어부(112)가 상기 무선 전력 수신장치(200)의 위치 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 무선 전력 전송장치(100)에 구비된 상기 위치 감지부(미도시)에 의하여 상기 인터페이스 표면 상의 상기 무선 전력 수신장치(200)의 위치를 획득할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 하나 이상의 전송 코일들(1111a-1 내지 1111a-n)을 각각 이용하여 상기 인터페이스 표면 상의 물체로부터 무선 전력 신호의 강도를 나타내는 전력 제어 메시지 또는 상기 물체의 식별 정보를 나타내는 전력 제어 메시지를 수신하고, 상기 수신된 결과를 기초로 상기 하나 이상의 전송 코일들 중 어느 코일의 위치와 근접한지를 판단함으로써 상기 무선 전력 수신장치(200)의 위치 정보를 획득할 수도 있다.For this, the power
한편, 상기 활동 영역은 상기 인터페이스 표면의 일부로서, 상기 무선 전력 전송장치(100)가 상기 무선 전력 수신장치(200)에 무선으로 전력을 전달할 때 높은 효율의 자기장이 통과할 수 있는 부분을 의미할 수 있다. 이 때, 상기 활동 영역을 통과하는 자기장을 형성시키는 단일 전송 코일 또는 하나 이상의 전송 코일들의 조합을 주요 셀(primary cell)로 지칭할 수 있다. 따라서, 상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 무선 전력 수신장치(200)의 감지된 위치를 기초로 활동 영역을 결정하고, 상기 활동 영역에 대응되는 주요 셀의 연결을 수립하여 상기 무선 전력 수신장치(200)의 수신 코일(2911a)와 상기 주요 셀에 속한 코일들이 유도 결합 관계에 놓일 수 있도록 상기 다중화기(1113)을 제어할 수 있다.On the other hand, the active area is a part of the interface surface, which means that the high efficiency magnetic field can pass when the wireless
또한, 상기 전력 변환부(111)는 연결된 코일들과 진동 회로(resonant circuit)를 형성하도록 임피던스를 조절하는 임피던스 매칭부(impedance matching unit)(미도시)를 더 포함할 수 있다.
The
이하에서, 도 6 내지 도 8을 참조하여 무선 전력 전송장치가 공진 결합 방식에 따라 전력을 전달하는 방법이 개시된다.
Hereinafter, a method of transmitting power according to a resonant coupling scheme by a wireless power transmission apparatus is described with reference to FIGS.
공진 결합 방식Resonance coupling method
도 6은 공진 결합 방식에 따라 무선 전력 전송장치로부터 무선 전력 수신장치에 무선으로 전력이 전달되는 개념을 도시한다.FIG. 6 illustrates a concept that power is transmitted from a wireless power transmission apparatus to a wireless power reception apparatus wirelessly according to a resonant coupling scheme.
먼저, 공진(resonance)(또는 공명)에 대해 간략하게 설명하면 다음과 같다. 공진(resonance)이란, 진동계가 그 고유 진동수와 같은 진동수를 가진 외력을 주기적으로 받아 진폭이 뚜렷하게 증가하는 현상을 말한다. 공진은 역학적 진동 및 전기적 진동 등 모든 진동에서 일어나는 현상이다. 일반적으로 외부에서 진동계에 진동시킬 수 있는 힘을 가했을 때 그 진동계의 고유 진동수와 외부에서 가해주는 힘의 진동수가 같으면 그 진동은 심해지고 진폭도 커진다.First, the resonance (or resonance) will be briefly described as follows. Resonance refers to a phenomenon in which the vibration system receives an external force periodically having the same frequency as its natural frequency, and the amplitude thereof increases sharply. Resonance is a phenomenon occurring in all vibrations, such as mechanical vibration and electrical vibration. Generally, when a force capable of vibrating the vibration system is applied from the outside, if the natural frequency of the vibration system is equal to the frequency of the external force, the vibration becomes larger and the amplitude becomes larger.
같은 원리로, 일정 거리 내에서 떨어져 있는 복수의 진동체들이 서로 동일한 주파수로 진동하는 경우, 상기 복수의 진동체들은 상호 공진하며, 이 경우 상기 복수의 진동체들 간에는 저항이 감소하게 된다. 전기 회로에서는 인덕터과 커패시터를 사용하여 공진 회로를 만들 수 있다. In the same principle, when a plurality of vibrating bodies separated within a certain distance oscillate at the same frequency, the plurality of vibrating bodies resonate with each other, and in this case, the resistance between the vibrating bodies decreases. In an electric circuit, an inductor and a capacitor can be used to make a resonant circuit.
무선 전력 전송장치(100)의 전력 전달이 공진 결합 방식을 따르는 경우, 상기 전력 전달부(110)에서 교류 전원에 의하여 특정한 진동 주파수를 가진 자기장이 형성된다. 상기 형성된 자기장에 의하여 상기 무선 전력 수신장치(200)에서 공진 현상이 일어나는 경우 상기 무선 전력 수신장치(200) 내에서는 상기 공진 현상에 의하여 전력이 발생된다.When the power transmission of the wireless
공진 주파수는, 예를 들어, 다음 수학식 1과 같은 수식에 의하여 결정될 수 있다. The resonance frequency can be determined by, for example, the following equation (1).
[수학식 1][Equation 1]
여기서, 공진 주파수(f)는 회로 내의 인덕턴스(L) 및 커패시턴스(C)에 의하여 결정된다. 코일을 사용하여 자기장을 형성하는 회로에 있어서 상기 인덕턴스는 상기 코일의 회전 수 등에 의하여 결정되고, 상기 커패시턴스는 상기 코일 사이의 간격, 면적 등에 의하여 결정될 수 있다. 상기 공진 주파수를 결정하기 위하여 상기 코일 외에 용량성 공진 회로가 연결되도록 구성될 수도 있다.
Here, the resonance frequency f is determined by the inductance L and the capacitance C in the circuit. In a circuit for forming a magnetic field using a coil, the inductance is determined by the number of revolutions of the coil and the like, and the capacitance can be determined by an interval, an area, or the like between the coils. A capacitive resonance circuit may be connected to the coil to determine the resonance frequency.
도 6을 참조하면, 공진 결합 방식에 따라 무선으로 전력이 전송되는 경우, 상기 무선 전력 전송장치(100)의 상기 전력 변환부(111)는 자기장이 형성되는 전송 코일(Tx coil)(1111b) 및 상기 전송 코일(1111b)와 연결되고 특정한 진동 주파수를 결정하기 위한 공진 회로(1116)를 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 공진 회로(1116)는 용량성 회로(capacitors)를 이용하여 구현될 수 있으며, 상기 전송 코일(1111b)의 인덕턴스 및 상기 공진 회로(1116)의 커패시턴스를 기초로 상기 특정한 진동 주파수가 결정된다.Referring to FIG. 6, when power is transmitted wirelessly according to a resonance coupling scheme, the
상기 공진 회로(1116)의 회로 소자의 구성은 상기 전력 변환부(111)가 자기장을 형성할 수 있도록 다양한 형태로 이루어질 수 있으며, 도 6과 같이 상기 전송 코일(1111b)과 병렬로 연결되는 형태로 제한되지 아니한다.The configuration of the circuit elements of the
또한, 상기 무선 전력 수신장치(200)의 상기 전력 수신부(291)는 상기 무선 전력 전송장치(100)에서 형성된 자기장에 의하여 공진 현상이 일어날 수 있도록 구성된 공진 회로(2912) 및 수신 코일(Rx coil)(2911b)을 포함한다. 즉, 상기 공진 회로(2912)는 역시 용량성 회로를 이용하여 구현될 수 있으며, 상기 공진 회로(2912)는 상기 수신 코일(2911b)의 인덕턴스와 상기 공진 회로(2912)의 커패시턴스를 기초로 결정되는 공진 주파수가 상기 형성된 자기장의 공진 주파수와 동일하도록 구성된다.The
상기 공진 회로(2912)의 회로 소자의 구성은 상기 전력 수신부(291)가 상기 자기장에 의하여 공진이 일어날 수 있도록 다양한 형태로 이루어질 수 있으며, 도 6과 같이 상기 수신 코일(2911b)과 직렬로 연결되는 형태로 제한되지 아니한다. The configuration of the circuit elements of the
상기 무선 전력 전송장치(100)에서의 상기 특정한 진동 주파수는 LTx, CTx를 가지고 상기 수학식 1을 이용하여 획득될 수 있다. 여기서, 상기 무선 전력 수신장치(200)의 LRX 및 CRX를 상기 수학식 1에 대입한 결과가 상기 특정한 진동 주파수와 동일한 경우에 상기 무선 전력 수신장치(200)에서는 공진이 일어난다.The specific vibration frequency in the wireless
공진 결합에 의한 무선 전력 전송 방식에 따르면, 상기 무선 전력 전송장치(100) 및 상기 무선 전력 수신장치(200)가 각각 동일 주파수로 공진하는 경우 전자파가 근거리 전자장을 통해 전달되게 되므로, 주파수가 다르면 상기 기기간 에너지 전달이 없게 된다.According to the wireless power transmission scheme using resonance coupling, when the wireless
따라서, 상기 공진 결합 방식에 의한 무선 전력 전달의 효율은, 주파수 특성에 따른 영향이 큰 반면, 각 코일을 포함하는 상기 무선 전력 전송장치(100) 및 상기 무선 전력 수신장치(200) 사이의 배열 및 거리에 따른 영향은 유도 결합 방식에 비해 상대적으로 작다.
Therefore, the efficiency of the wireless power transmission by the resonance coupling method is largely affected by the frequency characteristics, while the arrangement between the wireless
이하에서는, 본 명세서에 개시된 실시 예들에 적용 가능한 공진 결합 방식의 무선 전력 전송장치 및 무선 전력 수신장치의 구성에 대하여 구체적으로 설명된다.
Hereinafter, a configuration of a wireless power transmission apparatus and a wireless power reception apparatus of a resonance coupling type applicable to the embodiments disclosed herein will be described in detail.
공진 결합 방식의 무선 전력 전송장치Resonant coupling type wireless power transmission device
도 7은 본 명세서에 개시된 실시 예들에서 채용 가능한 공진 방식의 무선 전력 전송장치(100) 및 무선 전력 수신장치(200)의 구성의 일부를 예시적으로 나타낸 블록도이다.7 is a block diagram exemplarily showing a part of the configuration of the wireless
도 7a를 참조하여 상기 무선 전력 전송장치(100)에 포함된 상기 전력 전달부(110)의 구성에 대하여 설명된다.The configuration of the
상기 무선 전력 전송장치(100)의 상기 전력 변환부(111)는 전송 코일(Tx coil)(1111b), 인버터(1112) 및 공진 회로(1116)를 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 인버터(1112)는 상기 전송 코일(1111b) 및 상기 공진 회로(1116)와 연결되도록 구성될 수 있다.The
상기 전송 코일(1111b)은 유도 결합 방식에 따라 전력을 전달하기 위한 전송 코일(1111a)과 별도로 장착될 수 있으나, 하나의 단일 코일을 이용하여 유도 결합 방식 및 공진 결합 방식으로 전력을 전달할 수도 있다.The
상기 전송 코일(1111b)은, 전술된 바와 같이, 전력을 전달하기 위한 자기장을 형성한다. 상기 전송 코일(1111b) 및 상기 공진 회로(1116)는 교류 전원이 인가되면 진동이 발생할 수 있으며, 이 때 상기 전송 코일(1111b)의 인덕턴스 및 상기 공진 회로(1116)의 커패시턴스를 기초로 진동 주파수가 결정될 수 있다. The
이를 위하여 상기 인버터(1112)는 상기 전원 공급부(190) 로부터 얻은 직류 입력을 교류 파형으로 변형시키고, 상기 변형된 교류 전류가 상기 전송 코일(1111b) 및 상기 공진 회로(1116)에 인가된다.To this end, the
그 밖에, 상기 전력 변환부(111)는 상기 전력 변환부(111)의 공진 주파수 값을 변경시키기 위한 주파수 조절부(1117)를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 전력 변환부(111)의 공진 주파수는 수학식 1에 의하여 상기 전력 변환부(111)를 구성하는 회로내의 인덕턴스 및 커패시턴스를 기초로 결정되므로, 상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 인덕턴스 및/또는 커패시턴스가 변경되도록 상기 주파수 조절부(1117)를 제어함으로써 상기 전력 변환부(111)의 공진 주파수를 결정할 수 있다.In addition, the
상기 주파수 조절부(1117)는, 예를 들어, 상기 공진 회로(1116)에 포함된 커패시터 간의 거리를 조절하여 커패시턴스를 변경시킬 수 있는 모터를 포함하거나, 또는 상기 전송 코일(1111b)의 회전 수(number of turns) 또는 직경을 조절하여 인덕턴스를 변경시킬 수 있는 모터를 포함하거나, 또는 상기 커패시턴스 및/또는 인덕턴스를 결정하는 능동 소자들을 포함하도록 구성될 수 있다.The
한편, 상기 전력 변환부(111)는 전력 센싱부(1115)를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 전력 센싱부(1115)의 동작에 대해서는 전술된 바와 동일하다.
Meanwhile, the
도 7b를 참조하여 상기 무선 전력 수신장치(200)에 포함된 상기 전원 공급부(290)의 구성에 대하여 설명된다. 상기 전원 공급부(290)는, 전술된 바와 같이, 상기 수신 코일(Rx coil)(2911b) 및 공진 회로(2912)를 포함하도록 구성될 수 있다.The configuration of the
그 외에도, 상기 전원 공급부(290)의 전력 수신부(291)는 공진 현상에 의하여 생성된 교류 전류를 직류로 변환시키는 정류 회로(2913)를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 정류 회로(2913)는 전술된 바와 동일하게 구성될 수 있다.In addition, the
또한, 상기 전력 수신부(291)는 정류된 전원의 전압 및/또는 전류를 모니터링하는 전력 센싱부(2914)를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 전력 센싱부(2914)는 전술된 바와 동일하게 구성될 수 있다.
The
하나 이상의 전송 코일을 포함하여 구성된 무선 전력 전송장치A wireless power transmission apparatus configured with one or more transmission coils
도 8은 본 명세서에 개시된 실시 예들에서 채용 가능한 공진 결합 방식에 따라 전력을 수신하는 하나 이상의 전송 코일들을 가지도록 구성된 무선 전력 전송장치의 블록도이다.8 is a block diagram of a wireless power transmission apparatus configured to have one or more transmission coils that receive power in accordance with a resonant coupling scheme employable in the embodiments disclosed herein.
도 8을 참조하면, 본 명세서에 개시된 실시 예들을 따르는 무선 전력 전송장치(100)의 전력 변환부(111)는 하나 이상의 전송 코일들(1111b-1 내지 1111b-n) 및 각 전송 코일들과 연결된 공진 회로(1116-1 내지 1116-n)를 포함하도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 전력 변환부(111)는 상기 하나 이상의 전송 코일들(1111b-1 내지 1111b-n) 중 일부의 코일들의 연결을 수립하고 해제하는 다중화기(Multiplexer)(1113)를 더 포함할 수 있다. 8, the
상기 하나 이상의 전송 코일들(1111b-1 내지 1111b-n)은 동일한 공진 주파수를 갖도록 설정되거나, 일부가 서로 다른 공진 주파수를 갖도록 설정될 수 있다. 이는 상기 하나 이상의 전송 코일들(1111b-1 내지 1111b-n)과 각각 연결된 상기 공진 회로(1116-1 내지 1116-n)들이 어떠한 인덕턴스 및/또는 커패시턴스를 갖는지에 따라 결정된다.The one or more transmission coils 1111b-1 to 1111b-n may be set to have the same resonance frequency, or may be set so that some have different resonance frequencies. Which is determined according to what inductance and / or capacitance the resonant circuits 1116-1 through 1116-n respectively connected to the one or more transmission coils 1111b-1 through 1111b-n have.
이를 위하여, 상기 주파수 조절부(1117)는 상기 하나 이상의 전송 코일들(1111b-1 내지 1111b-n)과 각각 연결된 상기 공진 회로(1116-1 내지 1116-n)들의 인덕턴스 및/또는 커패시턴스를 변경시킬 수 있도록 구성될 수 있다.
The
InIn -- bandband communicationcommunication
도 9는 본 명세서에 개시된 실시 예들을 따르는 무선 전력 전달에 있어서 무선 전력 신호의 변조 및 복조를 통하여 무선 전력 전송장치와 전자 기기 사이에 패킷을 송수신하는 개념을 도시한다.9 illustrates a concept of transmitting and receiving packets between a wireless power transmission device and an electronic device through modulation and demodulation of a wireless power signal in wireless power transmission according to the embodiments disclosed herein.
도 9를 참조하면, 무선 전력 전송장치(100)에 포함된 상기 전력 변환부(111)는 무선 전력 신호를 형성한다. 상기 무선 전력 신호는 상기 전력 변환부(111)에 포함된 전송 코일(1111)을 통하여 형성된다.Referring to FIG. 9, the
상기 전력 변환부(111)에 의하여 형성된 무선 전력 신호(10a)는 전자 기기(200)에 도달하여, 상기 전자 기기(200)에 포함된 전력 수신부(291)를 통하여 수신된다. 상기 형성된 무선 전력 신호는 상기 전력 수신부(291)에 포함된 수신 코일(2911)을 통하여 수신된다.The
상기 전력 수신 제어부(292)는 상기 전력 수신부(291)와 연결된 상기 변복조부(293)을 제어하여 상기 전자 기기(200)가 상기 무선 전력 신호를 수신하는 중에 상기 무선 전력 신호를 변조(modulation)한다. 상기 수신되는 무선 전력 신호가 변조되는 경우에 상기 무선 전력 신호는 자기장(magnetic field) 또는 전자기장(electro-magnetic field) 내에서 폐루프(closed-loop)를 형성하므로 상기 전자 기기(200)가 상기 무선 전력 신호를 수신하는 중에 상기 무선 전력 신호를 변조(modulation)하는 경우, 상기 무선 전력 전송장치(100)는 변조된 무선 전력 신호(10b)를 감지할 수 있다. 상기 변복조부(113)는 상기 감지된 무선 전력 신호를 복조(demodulation)하고, 복조된 무선 전력 신호로부터 상기 패킷을 디코드할 수 있다.The power
한편, 상기 무선 전력 전송장치(100)와 상기 전자 기기(200) 간의 통신에 사용되는 변조 방법은 진폭 변조(Amplitude Modulation)일 수 있다. 전술된 바와 같이, 상기 진폭 변조 방식은 상기 전력 변환부(111)가 형성한 무선 전력 신호(10a)의 진폭을 상기 전자 기기(200) 측의 변복조부(293)가 변경시켜 상기 무선 전력 전송장치(100) 측의 변복조부(293)가 상기 변조된 무선 전력 신호(10b)의 진폭을 검출하는 백스캐터 변조(backscatter modulation) 방식일 수 있다.
Meanwhile, a modulation method used for communication between the wireless
무선 전력 신호의 변조 및 복조Modulation and demodulation of wireless power signals
이하, 도 10 및 도 11a, 도 11b 및 도 11c를 참조하여 상기 무선 전력 전송장치(100) 및 상기 전자 기기(200) 사이에서 송수신되는 패킷의 변조 및 복조에 대하여 설명된다.Hereinafter, modulation and demodulation of packets transmitted and received between the wireless
도 10은 본 명세서에 개시된 실시 예들을 따르는 무선 전력 전송에서 전력 제어 메시지를 송수신하기 위한 구성을 도시한다. 도 11은 본 명세서에 개시된 실시 예들을 따르는 무선 전력 전송에서 수행되는 변조 및 복조에서의 신호의 형태를 도시한다.10 illustrates a configuration for transmitting and receiving a power control message in a wireless power transmission according to the embodiments disclosed herein. FIG. 11 illustrates the form of signals in modulation and demodulation performed in a wireless power transmission in accordance with the embodiments disclosed herein.
도 10을 참조하면, 상기 전자 기기(200) 측의 상기 전력 수신부(291)를 통하여 수신되는 무선 전력 신호는 도 11a에 도시된 바와 같이 변조되지 않은 무선 전력 신호(51)이다. 상기 전력 수신부(291) 내의 공진 형성 회로(2912)에 의하여 설정된 공진 주파수에 따라 상기 전자 기기(200) 및 상기 무선 전력 전송장치(100) 사이에 공진 결합이 이루어지고, 상기 수신 코일(2911b)을 통하여 상기 무선 전력 신호(51)가 수신된다.Referring to FIG. 10, a wireless power signal received through the
전력 수신 제어부(292)는 상기 전력 수신부(291)을 통하여 수신되는 무선 전력 신호(51)를 상기 변복조부(293) 내의 부하 임피던스(Impedance)를 변경시킴으로써 변조한다. 상기 변복조부(293)는 상기 무선 전력 신호(51)를 변조하기 위한 수동 소자(2931) 및 능동 소자(2932)를 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 변복조부(293)는 상기 무선 전력 전송장치(100)로 전송하고자 하는 패킷이 포함되도록 상기 무선 전력 신호(51)를 변조한다. 이때, 상기 패킷은 상기 변복조부(293) 내의 상기 능동 소자(2932)에 입력될 수 있다.The power
그 후, 상기 무선 전력 전송장치(100) 측의 전력 송신 제어부(112)는 상기 변조된 무선 전력 신호(52)를 포락선 검출(Envelop Detection) 과정을 통하여 복조하고, 상기 검출된 신호(53)를 디지털 데이터(54)로 디코드한다. 상기 복조 과정은 변조된 무선 전력 신호에 의하여 상기 전력 변환부(111)를 흐르는 전류 또는 전압이 HI 상태(HI state) 및 LO 상태(state)로 두 가지 상태로 구분되는 것을 감지하고, 상기 상태들에 따라 구분되는 디지털 데이터를 기초로 상기 전자 기기(200)가 전송하고자 하는 패킷을 획득하는 것이다.Thereafter, the power
이하에서는, 상기 무선 전력 전송장치(100)가 복조된 디지털 데이터로부터 상기 전자 기기(200)가 전송하고자 하는 전력 제어 메시지를 획득하는 과정을 설명한다. Hereinafter, a process of acquiring the power control message to be transmitted by the
도 11b를 참조하면, 상기 전력 송신 제어부(112)는 포락선 검출된 신호로부터 클럭 신호(CLK)를 이용하여 인코딩된 비트를 검출한다. 상기 검출되는 인코딩된 비트는 상기 전자 기기(200) 측의 변조 과정에서 사용된 비트 인코딩 방법에 따라 인코딩 된 것이다. 어떤 실시 예들에서, 상기 비트 인코딩 방법은 NRZ(non-return to zero)일 수 있다. 어떤 실시 예들에서는, 상기 비트 인코딩 방법이 2-위상(bi-phase) 인코딩일 수 있다.Referring to FIG. 11B, the power
예컨대, 어떤 실시 예들에서, 상기 검출되는 비트는 차동 2-위상(differential bi-phase; DBP) 인코딩된 것일 수 있다. 상기 DBP 인코딩에 의하면, 상기 전자 기기(200) 측의 전력 수신 제어부(292)는 데이터 비트 1을 인코딩하기 위하여 두 번의 상태 전이(transitions)를 갖도록 하고, 데이터 비트 0을 인코딩하기 위하여 한 번의 상태 전이를 갖도록 한다. 즉, 데이터 비트 1은 상기 클럭 신호의 상승 에지(rising edge) 및 하강 에지(falling edge)에서 HI 상태 및 LO 상태간의 전이가 발생하도록 인코딩된 것이고, 데이터 비트 0은 상기 클럭 신호의 상승 에지에서 HI 상태 및 LO 상태간의 전이가 발생하도록 인코딩된 것일 수 있다.For example, in some embodiments, the detected bits may be differential bi-phase (DBP) encoded. According to the DBP encoding, the power
한편, 상기 전력 송신 제어부(112)는 비트 인코딩 방법에 따라 검출된 비트열로부터 패킷을 구성하는 바이트 포맷(byte format)을 이용하여 바이트 단위의 데이터를 획득할 수 있다. 어떤 실시 예들에서, 상기 검출된 비트열은 도 11c에 도시된 바와 같은 11 비트 비동기 직렬 포맷(11-bit asynchronous serial format)을 이용하여 전송된 것일 수 있다. 즉, 바이트의 시작을 알리는 시작 비트(start bit)와 종료를 알리는 종료 비트(stop)를 포함하고, 시작 비트와 종료 비트 사이에 데이터 비트들(b0 내지 b7)을 포함할 수 있다. 또한, 데이터의 오류를 검사하기 위한 패러티 비트(parity bit)가 추가될 수 있다. 상기 바이트 단위의 데이터는 전력 제어 메시지를 포함하는 패킷을 구성한다.
On the other hand, the power
[in-band two-way communication을 지원하는 경우][When in-band two-way communication is supported]
이상, 도 9에는 상기 무선 전력 전송 장치(100)가 형성한 반송파 신호(carrier signal)(10a)를 이용하여 상기 무선 전력 수신장치(200)가 패킷을 송신하는 것에 대하여 도시되었으나, 상기 무선 전력 전송 장치(100)도 위와 유사한 방식으로 상기 무선 전력 수신장치(200)에 데이터를 전송할 수 있다.Although the wireless
즉, 상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 변복조부(113)를 제어하여 상기 무선 전력 수신장치(200)에 보낼 데이터가 상기 반송파 신호(10a)에 실리도록 변조할 수 있다. 이와 같은 경우 상기 무선 전력 수신장치(200) 측의 상기 전력 수신 제어부(292)가 상기 변조된 상기 반송파 신호(10a)로부터 데이터를 획득할 수 있도록 상기 변복조부(293)를 제어하여 복조를 수행할 수 있다.
That is, the power
패킷 포맷Packet format
이하에서는, 본 명세서에 개시된 실시 예들을 따르는 무선 전력 신호를 이용한 통신에서 사용되는 패킷의 구조가 설명된다.Hereinafter, the structure of a packet used in communication using a wireless power signal according to the embodiments disclosed herein will be described.
도 12a, 도 12b 및 도 12c는 본 명세서에 개시된 실시 예들을 따르는 무선 전력 전달방법에 사용되는 전력 제어 메시지를 포함하는 패킷을 도시한다.12A, 12B and 12C illustrate a packet including a power control message used in a wireless power transfer method according to the embodiments disclosed herein.
도 12a를 참조하면, 상기 무선 전력 전송장치(100) 및 상기 전자 기기(200)는 전송하고자 하는 데이터를 명령 패킷(command_packet)(510)의 형태로 송수신할 수 있다. 상기 명령 패킷(510)은 헤더(511) 및 메시지(512)를 포함하도록 구성될 수 있다.Referring to FIG. 12A, the wireless
상기 헤더(511)는 상기 메시지(512)에 포함되는 데이터의 종류를 지시하는 필드를 포함할 수 있다. 상기 데이터의 종류를 지시하는 필드가 나타내는 값을 기초로 상기 메시지의 크기 및 그 종류가 결정될 수 있다. The
또한, 상기 헤더(511)는 상기 패킷의 발신자를 식별할 수 있는 주소 필드를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 주소 필드는 상기 전자 기기(200)의 식별자 또는 상기 전자 기기(200)가 속한 그룹의 식별자를 나타낼 수 있다. 상기 전자 기기(200)가 상기 패킷(510)을 전송하고자 하는 경우에, 상기 전자 기기(200)는 상기 패킷(510)의 상기 주소 필드가 자신의 식별 정보를 나타내도록 상기 패킷(510)을 생성할 수 있다.In addition, the
상기 메시지(512)는 상기 패킷(510)의 발신자가 전송하고자 하는 데이터를 포함한다. 상기 메시지(512)에 포함되는 데이터는 상대방에 대한 보고 사항(report), 요청 사항(request) 또는 응답 사항(response)일 수 있다.The
한편, 어떤 실시 예에 있어서, 상기 명령 패킷(510)은 도 12b에 도시된 바와 같이 구성될 수 있다. 상기 명령 패킷(510)에 포함된 상기 헤더(511)는 일정한 크기로 표현될 수 있다. 예컨대, 상기 헤더(511)는 두 바이트의 크기일 수 있다.Meanwhile, in some embodiments, the
상기 헤더(511)는 수신 주소 필드를 포함하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 상기 수신 주소 필드는 6 비트의 크기일 수 있다.The
상기 헤더(511)는 OCF(Operation command field) 또는 OGF(Operation group field)를 포함하도록 구성될 수 있다. OGF는 상기 전자 기기(200)를 위한 커맨드의 그룹별로 부여되는 값이며, OCF는 상기 전자 기기(200)가 포함된 각 그룹 내에 존재하는 커맨드 별로 부여되는 값이다.The
상기 메시지(512)는 파라미터의 길이(length) 필드(5121)와 파라미터의 값(value) 필드(5122)로 구분하여 표현될 수 있다. 즉, 상기 패킷(510)의 발신자는 상기 메시지를 상기 전송하고자 하는 데이터를 표현하기 위해 필요한 하나 이상의 파라미터의 길이-값 쌍(5121a-5122a 등)의 형태로 구성할 수 있다.The
도 12c를 참조하면, 상기 무선 전력 전송장치(100) 및 상기 전자 기기(200)는 상기 명령 패킷(510)에 전송을 위한 프리앰블(520) 및 체크섬(530)을 부가한 패킷의 형태로 상기 데이터를 송수신 할 수 있다.12C, the wireless
상기 프리앰블(520)은 상기 무선 전력 전송장치(100)가 수신되는 데이터와 동기화를 수행하고 상기 명령 패킷(510)의 시작 비트를 정확히 검출하기 위해 사용된다. 상기 프리앰블(520)은 동일한 비트가 반복되도록 구성될 수 있다. 예컨대, 상기 프리앰블(520)은 상기 DBP 인코딩에 따른 데이터 비트 1이 11번 내지 25번 반복되도록 구성될 수 있다.The
상기 체크섬(530)은 전력 제어 메시지가 전송되는 도중에 상기 명령 패킷(510)에 발생할 수 있는 오류를 감지하기 위하여 사용된다.
The
동작 상태(Operation status ( PhasesPhases ) )
이하에서, 상기 무선 전력 전송장치(100) 및 상기 무선 전력 수신장치(200)의 동작 상태들에 대하여 설명된다.Hereinafter, the operation states of the wireless
도 13은 본 명세서에 개시된 실시 예들을 따르는 무선 전력 전송장치(100) 및 무선 전력 수신장치(200)의 동작 상태들을 도시한다. 또한, 도 14 내지 도 18은 상기 무선 전력 전송장치(100) 및 무선 전력 수신장치(200)간의 전력 제어 메시지를 포함하는 패킷들의 구조를 도시한다.13 illustrates operating states of a wireless
도 13을 참조하면, 무선 전력 전송을 위한 상기 무선 전력 전송장치(100) 및 무선 전력 수신장치(200)의 동작 상태는 선택 상태(Selection Phase) (610), 검출 상태(Ping Phase)(620), 식별 및 설정 상태(Identification and Configuration Phase)(630), 그리고 전력 전송 상태(Power Transfer Phase)(640)로 구분될 수 있다.13, the operation states of the wireless
상기 선택 상태(610)에서는 상기 무선 전력 전송장치(100)가 무선으로 전력을 전송할 수 있는 범위 내에 물체(object)들이 존재하는지 여부를 감지하고, 상기 검출 상태(620)에서는 상기 무선 전력 전송장치(100)가 상기 감지된 물체로 검출 신호를 보내고, 상기 무선 전력 수신장치(200)는 상기 검출 신호에 대한 응답을 보낸다.In the selected
또한, 상기 식별 및 설정 상태(630)에서는 상기 무선 전력 전송장치(100)가 이전 상태들을 통하여 선택된 무선 전력 수신장치(200)를 식별하고 전력 전달을 위한 설정 정보를 획득한다. 상기 전력 전송 상태(640)에서는 상기 무선 전력 전송장치(100)가, 상기 무선 전력 수신장치(200)로부터 수신한 제어 메시지에 대응하여 전송하는 전력을 조절하면서, 상기 무선 전력 수신장치(200)로 전력을 전송한다.Also, in the identification and setting
이하에서는, 상기 각 동작 상태를 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the respective operation states will be described in detail.
1) 선택 상태 (1) Selection status ( SelectionSelection PhasePhase ) )
상기 선택 상태(610)에 있는 무선 전력 전송장치(100)는 감지 영역 내에 존재하는 무선 전력 수신장치(200)를 선택하기 위하여 검출 과정을 수행한다. 상기 감지 영역은, 전술된 바와 같이, 해당 영역 내의 물체가 상기 전력 변환부(111)의 전력의 특성에 영향을 미칠 수 있는 영역을 말한다. 상기 검출 상태(620)와 비교하여, 상기 선택 상태(610)에서 무선 전력 수신장치(200)의 선택을 위한 검출 과정은 전력 제어 메시지를 이용하여 상기 무선 전력 수신장치(200)로부터 응답을 수신하는 방식 대신에, 상기 무선 전력 전송장치(100) 측의 전력 변환부에서 무선 전력 신호를 형성하기 위한 전력량이 변화하는 것을 감지하여 일정 범위 내에 물체가 존재하는지 확인하는 과정이다. 상기 선택 상태(610)에서의 검출 과정은 후술될 검출 상태(620)에서 디지털 형식의 패킷을 이용하지 아니하고 무선 전력 신호를 이용하여 물체를 검출하는 점에서 아날로그 검출 과정(analog ping)으로 불릴 수 있다.The wireless
상기 선택 상태(610)의 무선 전력 전송장치(100)는 상기 감지 영역 내에 물체가 들어오고 나가는 것을 감지할 수 있다. 또한, 상기 무선 전력 전송장치(100)는 상기 감지 영역 내에 있는 물체들 중에서 무선으로 전력을 전달할 수 있는 무선 전력 수신장치(200)와 그 밖의 물체들(예를 들어, 열쇠, 동전 등)을 구분할 수 있다.The wireless
전술된 바와 같이, 유도 결합 방식 및 공진 결합 방식에 따라 무선으로 전력을 전송할 수 있는 거리가 다르므로 상기 선택 상태(610)에서 물체가 검출되는 감지 영역은 서로 다를 수 있다.As described above, since the distance over which the electric power can be transmitted wirelessly differs according to the inductive coupling method and the resonant coupling method, the sensing area where the object is detected in the selected
먼저, 유도 결합 방식에 따라 전력이 전송되는 경우에 상기 선택 상태(610)의 무선 전력 전송장치(100)는 물체들의 배치 및 제거를 감지하기 위하여 인터페이스 표면(미도시)을 모니터링할 수 있다.First, when power is transmitted according to the inductive coupling scheme, the wireless
또한, 상기 무선 전력 전송장치(100)는 상기 인터페이스 표면의 상부에 놓인 무선 전력 수신장치(200)의 위치를 감지할 수도 있다. 전술된 바와 같이, 하나 이상의 전송 코일을 포함하도록 형성된 무선 전력 전송장치(100)는 상기 선택 상태(610)에서 상기 검출 상태(620)로 진입하고, 상기 검출 상태(620)에서 각각의 코일을 이용하여 상기 물체로부터 검출 신호에 대한 응답이 전송되는지 여부를 확인하거나 또는 그 후 상기 식별 상태(630)로 진입하여 상기 물체로부터 식별 정보가 전송되는지 여부를 확인하는 방법을 수행할 수 있다. 상기 무선 전력 전송장치(100)는 이와 같은 과정을 통하여 획득한 상기 감지된 무선 전력 수신장치(200)의 위치에 기초하여 무선 전력 전송에 사용될 코일을 결정할 수 있다.In addition, the wireless
또한, 공진 결합 방식에 따라 전력이 전송되는 경우에 상기 선택 상태(610)의 무선 전력 전송장치(100)는 상기 감지 영역 내의 물체로 인한 상기 전력 변환부의 주파수, 전류, 전압 중 하나 이상이 변경되는 것을 감지함으로써 상기 물체를 검출할 수 있다.In addition, when power is transmitted according to the resonant coupling scheme, the wireless
한편, 상기 선택 상태(610)의 무선 전력 전송장치(100)는 상기 유도 결합 방식 및 공진 결합 방식에 따른 검출 방법 중 적어도 하나의 방법에 의하여 물체를 검출할 수 있다. 상기 무선 전력 전송장치(100)는 각 전력 전송 방식에 따른 물체 검출 과정을 수행하고, 이후에 다른 상태들(620, 630, 640)로 진행하기 위하여 무선 전력 전달을 위한 결합 방식 중에서 상기 물체를 검출한 방식을 선택할 수 있다.Meanwhile, the wireless
한편, 상기 선택 상태(610)의 무선 전력 전송장치(100)에 있어서, 물체를 검출하기 위하여 형성하는 무선 전력 신호와 이후 상태들(620, 630, 640)에서의 디지털 검출, 식별, 설정 및 전력 전송을 위하여 형성하는 무선 전력 신호는 그 주파수, 세기 등의 특성이 다를 수 있다. 이는 상기 무선 전력 전송장치(100)의 선택 상태(610)는 물체를 검출하기 위한 대기 상태(idle phase)에 해당하여, 상기 무선 전력 전송장치(100)가 대기 중의 소비 전력을 줄이거나, 또는 효율적인 물체 검출을 위하여 특화된 신호를 생성시킬 수 있도록 하기 위함이다.
On the other hand, in the wireless
2) 검출 상태 (2) Detection status ( PingPing PhasePhase ) )
상기 검출 상태(620)에 있는 상기 무선 전력 전송장치(100)가 전력 제어 메시지를 통해 상기 감지 영역 내에 존재하는 무선 전력 수신장치(200)를 검출하는 과정을 수행한다. 상기 선택 상태(610)에서 무선 전력 신호의 특성 등을 이용한 무선 전력 수신장치(200)의 검출 과정과 비교하여, 상기 검출 상태(620)에서의 검출 과정은 디지털 검출 과정(digital ping)이라 불릴 수 있다.The wireless
상기 검출 상태(620)에서 상기 무선 전력 전송장치(100)는 상기 무선 전력 수신장치(200)를 검출하기 위한 무선 전력 신호를 형성하고, 상기 무선 전력 수신장치(200)에 의하여 변조된 무선 전력 신호를 복조하고, 상기 복조된 무선 전력 신호로부터 상기 검출 신호에 대한 응답에 해당하는 디지털 데이터 형태의 전력 제어 메시지를 획득한다. 상기 무선 전력 전송장치(100)는 상기 검출 신호에 대한 응답에 해당하는 전력 제어 메시지를 수신함으로써 전력 전송의 대상이 되는 상기 무선 전력 수신장치(200)를 인지 할 수 있다.In the
상기 검출 상태(620)에 있는 상기 무선 전력 전송장치(100)가 디지털 검출 과정을 수행하기 위하여 형성하는 검출 신호는 특정 동작 포인트(operating point)의 전력 신호를 일정한 시간 동안 인가함으로써 형성되는 무선 전력 신호일 수 있다. 상기 동작 포인트는 전송 코일(Tx coil)에 인가되는 전압의 주파수, 듀티 사이클(duty cycle) 및 진폭을 의미할 수 있다. 상기 무선 전력 전송장치(100)는 상기 특정 동작 포인트의 전력 신호를 인가함으로써 생성된 상기 검출 신호를 일정한 시간 동안 생성하고, 상기 무선 전력 수신장치(200)로부터 전력 제어 메시지를 수신할 것을 시도할 수 있다.The detection signal formed by the wireless
한편, 상기 검출 신호에 대한 응답에 해당하는 전력 제어 메시지는 상기 무선 전력 수신장치(200)가 수신한 무선 전력 신호의 강도(strength)를 나타내는 메시지일 수 있다. 예를 들어, 상기 무선 전력 수신장치(200)는 도 14에 도시된 바와 같은 상기 검출 신호에 대한 응답으로서 수신된 무선 전력 신호의 강도를 나타내는 메시지가 포함된 신호 강도 패킷(Signal Strength Packet)(5100)을 전송할 수 있다. 상기 패킷(5100)은 신호 강도를 나타내는 패킷임을 알리는 헤더(5120) 및 상기 무선 전력 수신장치(200)가 수신한 전력 신호의 강도를 나타내는 메시지(5130)를 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 메시지(5130) 내의 전력 신호의 강도는 상기 무선 전력 전송장치(100)와 상기 무선 전력 수신장치(200) 사이의 전력 전송을 위한 유도 결합 또는 공진 결합의 정도(degree of coupling)를 나타내는 값일 수 있다.Meanwhile, the power control message corresponding to the response to the detection signal may be a message indicating the strength of the wireless power signal received by the wireless
상기 무선 전력 전송장치(100)는 상기 검출 신호에 대한 응답 메시지를 수신하여 상기 무선 전력 수신장치(200)를 발견한 후에, 상기 디지털 검출 과정을 연장하여 식별 및 검출 상태(630)로 진입할 수 있다. 즉, 상기 무선 전력 전송장치(100)는 상기 무선 전력 수신장치(200)를 발견한 후에 상기 특정 동작 포인트의 전력 신호를 유지하여 상기 식별 및 검출 상태(630)에서 필요한 전력 제어 메시지를 수신할 수 있다.After receiving the response message to the detection signal and finding the wireless
다만, 상기 무선 전력 전송장치(100)가 전력을 전달할 수 있는 무선 전력 수신장치(200)를 발견하지 못한 경우, 상기 무선 전력 전송장치(100)의 동작 상태는 상기 선택 상태(610)로 되돌아갈 수 있다.
However, if the wireless
3) 식별 및 설정 상태 (3) Identification and setting status ( IdentificationIdentification andand ConfigurationConfiguration PhasePhase ))
상기 식별 및 설정 상태(630)의 무선 전력 전송장치(100)는 상기 무선 전력 수신장치(200)가 전송하는 식별 정보 및/또는 설정 정보를 수신하여 전력 전달이 효율적으로 이루어지도록 제어할 수 있다.The wireless
상기 식별 및 설정 상태(630)에서 상기 무선 전력 수신장치(200)는 자신의 식별 정보를 포함하는 전력 제어 메시지를 전송할 수 있다. 이를 위하여, 상기 무선 전력 수신장치(200)는, 예컨대, 도 15a에 도시된 바와 같은 무선 전력 수신장치(200)의 식별 정보를 나타내는 메시지가 포함된 식별 패킷(Identification Packet)(5200) 을 전송할 수 있다. 상기 패킷(5200)은 식별 정보를 나타내는 패킷임을 알리는 헤더(5220) 및 상기 무선 전력 수신장치의 식별 정보를 포함하는 메시지(5230)를 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 메시지(5230)는 무선 전력 전송을 위한 규약의 버전을 나타내는 정보(2531 및 5232), 상기 무선 전력 수신장치(200)의 제조 업체를 식별하는 정보(5233), 확장 장치 식별자의 유무를 나타내는 정보(5234) 및 기본 장치 식별자(5235)를 포함하도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 확장 장치 식별자의 유무를 나타내는 정보(5234)에 확장 장치 식별자가 존재하는 것으로 표시되는 경우, 도 15b에 도시된 바와 같은 확장 장치 식별자를 포함한 확장 식별 패킷(Extended Identification Packet)(5300) 이 별도로 전송될 수 있다. 상기 패킷(5300)은 확장 장치 식별자를 나타내는 패킷임을 알리는 헤더(5320) 및 확장 장치 식별자를 포함하는 메시지(5330)를 포함하도록 구성될 수 있다. 이와 같이 확장 장치 식별자가 사용되는 경우에, 상기 무선 전력 수신장치(200)를 식별하기 위하여 상기 제조 업체의 식별 정보(5233), 상기 기본 장치 식별자(5235) 및 상기 확장 장치 식별자(5330)에 기초한 정보가 사용될 수 있다.In the identifying and setting
상기 식별 및 설정 상태(630)에서 상기 무선 전력 수신장치(200)는 예상 최대 전력에 대한 정보를 포함하는 전력 제어 메시지를 전송할 수 있다. 이를 위하여, 상기 무선 전력 수신장치(200)는, 예컨대, 도 16에 도시된 바와 같은 설정 패킷(Configuration Packet)(5400) 을 전송할 수 있다. 상기 패킷은 설정 패킷임을 알리는 헤더(5420) 및 상기 예상 최대 전력에 대한 정보를 포함하는 메시지(5430)를 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 메시지(5430)는 전력 클래스(5431), 예상 최대 전력에 대한 정보(5432), 무선 전력 전송장치 측의 주요 셀의 전류를 결정하는 방법을 나타내는 지시자(5433), 선택적인 설정 패킷들의 수(5434)를 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 지시자(5433)는 무선 전력 전송을 위한 규약에 명시된 대로 상기 무선 전력 전송장치 측의 주요 셀의 전류가 결정될 것인지 여부를 나타내는 것일 수 있다.In the identifying and setting
한편, 상기 무선 전력 전송장치(100)는 상기 식별 정보 및/또는 설정 정보를 기초로 상기 무선 전력 수신장치(200)와 전력 충전에 사용되는 전력 전달 규약(power transfer contract)을 생성할 수 있다. 상기 전력 전달 규약은 상기 전력 전달 상태(640)에서의 전력 전달 특성을 결정하는 파라미터들의 한정 사항들(limits)을 포함할 수 있다.Meanwhile, the wireless
상기 무선 전력 전송장치(100)는 상기 전력 전달 상태(640)로 진입하기 전에 상기 식별 및 설정 상태(630)를 종료하고, 상기 선택 상태(610)로 되돌아 갈 수 있다. 예컨대, 상기 무선 전력 전송장치(100)는 무선으로 전력을 수신할 수 있는 다른 무선 전력 수신장치를 찾기 위하여 상기 식별 및 설정 상태(630)를 종료할 수 있다.
The wireless
4) 전력 전송 상태 (4) Power transmission status ( PowerPower TransferTransfer PhasePhase ) )
상기 전력 전송 상태(640)에서의 상기 무선 전력 전송장치(100)는 상기 무선 전력 수신장치(200)로 전력을 전송한다. The wireless
상기 무선 전력 전송장치(100)는 전력을 전송하는 도중에 상기 무선 전력 수신장치(200)로부터 전력 제어 메시지를 수신하고, 상기 수신한 전력 제어 메시지에 대응하여 상기 전송 코일에 인가되는 전력의 특성을 조절할 수 있다. 예를 들어, 상기 전송 코일의 전력 특성을 조절하기 위해 사용되는 전력 제어 메시지는 도 17에 도시된 바와 같은 제어 오류 패킷(Control Error Packet)( 5500)에 포함될 수 있다. 상기 패킷(5500)은 제어 오류 패킷임을 알리는 헤더(5520)와 제어 오류 값을 포함하는 메시지(5530)를 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 무선 전력 전송장치(100)는 상기 제어 오류 값에 따라 상기 전송 코일에 인가되는 전력을 조절할 수 있다. 즉, 상기 전송 코일에 인가되는 전류는 상기 제어 오류 값이 0인 경우에 유지되고, 음수(negative value)인 경우에 감소되고, 양수(positive value)인 경우에 증가하도록 조절될 수 있다.The wireless
상기 전력 전송 상태(640)에서 상기 무선 전력 전송장치(100)는 상기 식별 정보 및/또는 설정 정보를 기초로 생성된 전력 전달 규약(power transfer contract) 내의 파라미터들을 모니터링할 수 있다. 상기 파라미터들을 모니터링한 결과, 상기 무선 전력 수신장치(200)와의 전력 전송이 상기 전력 전달 규약 내에 포함되어 있는 한정 사항들을 위반하게 되는 경우에는 상기 무선 전력 전송장치(100)는 상기 전력 전송을 취소하고 상기 선택 상태(610)로 되돌아갈 수 있다.In the power transmission state 640, the wireless
상기 무선 전력 전송장치(100)는 상기 무선 전력 수신장치(200)로부터 전달된 전력 제어 메시지를 기초로 상기 전력 전송 상태(640)를 종료할 수 있다. The wireless
예를 들어, 상기 무선 전력 수신장치(200)가 전달된 전력을 이용하여 배터리를 충전하는 도중에 상기 배터리의 충전이 완료된 경우 상기 무선 전력 전송장치(100)로 무선 전력 전송을 중지할 것을 요청하는 전력 제어 메시지를 전달할 수 있다. 이 경우, 상기 무선 전력 전송장치(100)는 상기 전력 전송의 중지를 요청하는 메시지를 수신한 후, 무선 전력 전송을 종료하고 상기 선택 상태(610)로 되돌아 갈 수 있다.For example, if the charging of the battery is completed while the wireless
또 다른 예를 들어, 상기 무선 전력 수신장치(200)는 이미 생성된 전력 전달 규약을 갱신하기 위하여 재협상(renegotiation) 또는 재설정(reconfigure)을 요청하는 전력 제어 메시지를 전달할 수 있다. 상기 무선 전력 수신장치(200)는 현재 전송되는 전력량보다 많거나 적은 양의 전력이 필요한 경우에 상기 전력 전달 규약의 재협상을 요청하는 메시지를 전달할 수 있다. 이 경우, 상기 무선 전력 전송장치(100)는 상기 전력 전달 규약의 재협상을 요청하는 메시지를 수신한 후, 무선 전력 전송을 종료하고 상기 식별 및 설정 상태(630)로 되돌아 갈 수 있다.As another example, the wireless
이를 위하여, 상기 무선 전력 수신장치(200)가 전송하는 메시지는, 예컨대, 도 18에 도시된 바와 같은 전력 전송 중단 패킷(End Power Transfer Packet)(5600)일 수 있다. 상기 패킷(5600)은 전력 전송 중단 패킷임을 알리는 헤더(5620) 및 중단의 이유를 나타내는 전력 전송 중단 코드를 포함하는 메시지(5630)를 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 전력 전송 중단 코드는 충전 완료(Charge Complete), 내부 오류(Internal Fault), 과열(Over Temperature), 과전압(Over Voltage), 과전류(Over Current), 배터리 오류(Battery Failure), 재설정(Reconfigure), 무응답(No Response), 알려지지 않은 오류(Unknown) 중 어느 하나를 나타낼 수 있다.
To this end, the message transmitted by the wireless
다수의 전자 기기의 통신 방법A communication method of a plurality of electronic devices
이하, 하나의 무선 전력 송신장치로부터 하나 이상의 전자 기기들이 무선 전력 신호를 이용하여 통신을 수행하는 방법이 설명된다.Hereinafter, a method in which one or more electronic devices from one wireless power transmission apparatus performs communication using a wireless power signal will be described.
도 19는 무선 전력 전송장치가 하나 이상의 무선 전력 수신장치들에게 전력을 전달하는 방법을 도시한 개념도이다.19 is a conceptual diagram showing a method by which a wireless power transmission apparatus transmits electric power to one or more wireless power reception apparatuses.
상기 무선 전력 전송장치(100)는 하나 이상의 무선 전력 수신 장치(200, 200')들을 위하여 전력을 전송할 수 있다. 도 19에는 두 개의 전자 기기들(200, 200')이 도시되어 있으나, 본 명세서에 개시된 실시 예들을 따르는 방법은 도시된 전자 기기들의 숫자로 제한되지 아니한다. The wireless
상기 무선 전력 전송장치(100)의 무선 전력 전달 방식에 따라 상기 활동 영역 및 감지 영역은 차이가 있다. 따라서, 상기 무선 전력 전송장치(100)는 공진 결합 방식의 활동 영역 또는 감지 영역에 배치된 무선 전력 수신장치가 존재하는지 여부, 또는 유도 결합 방식의 활동 영역 또는 감지 영역에 배치된 무선 전력 수신 장치가 존재하는지 여부를 판단할 수 있다. 상기 판단 결과에 따라 각 무선 전력 전달 방식을 지원하는 상기 무선 전력 전송 장치(100)는 각 무선 전력 수신장치에 대하여 전력 전달 방식을 변경할 수 있다.The active area and the sensing area differ depending on the wireless power transmission scheme of the wireless
본 명세서에 개시된 실시 예들에 따른 무선 전력 전송에서는, 상기 무선 전력 전송장치(100)가 동일한 무선 전력 전달 방식으로 하나 이상의 전자 기기들(200, 200')을 위하여 전력을 전송하는 경우에 상기 전자 기기들(200, 200')이 서로간 충돌없이 상기 무선 전력 신호를 통하여 통신을 수행할 수 있다. In the wireless power transmission according to the embodiments disclosed herein, when the wireless
도 19에 도시된 바와 같이, 상기 무선 전력 전송장치(100)에 의하여 형성된 무선 전력 신호(10a)는 제 1 전자 기기(200') 및 제 2 전자 기기(200)에 도달한다. 상기 제 1 전자 기기(200') 및 제 2 전자 기기(200)는 상기 형성된 무선 전력 신호를 이용하여 전력 제어 메시지를 전송할 수 있다.The
상기 제 1 전자 기기(200') 및 제 2 전자 기기(200)는 무선 전력 신호를 수신하는 전력 수신장치로 동작한다. 본 명세서에 개시된 실시 예들에 따른 상기 전력 수신장치는 상기 형성된 무선 전력 신호를 수신하는 전력 수신부(291', 291); 상기 수신된 무선 전력 신호에 대하여 변조 및 복조를 수행하는 변복조부(293', 293); 및 전력 수신장치의 각 구성요소들을 제어하는 제어부(292', 292)를 포함하도록 구성될 수 있다.
The first electronic device 200 'and the second
이상에서는 WPC 규격을 중심으로 본 발명의 무선 전력 송수신 방법에 대하여 설명하였다. 나아가, 본 발명에서는 중전력용 무선 전력 전송 장치, 무선 전력 수신 장치 및 무선 충전 시스템을 제안한다. 여기에서, 중전력용 무선 전력 전송 장치는, 중전력의 무선 전력을 무선 전력 수신 장치로 전달하는 무선 전력 전송 장치를 의미한다. 나아가, 중전력용 무선 전력 수신 장치는, 상기 무선 전력 전송 장치로부터 전달되는 중전력을 수신하는 무선 전력 수신 장치를 의미한다.The wireless power transmission / reception method of the present invention has been described above with reference to the WPC standard. Furthermore, the present invention proposes a wireless power transmission device for a medium power, a wireless power reception device, and a wireless charging system. Here, the medium-power wireless power transmission apparatus refers to a wireless power transmission apparatus that transmits a medium-power wireless power to a wireless power receiving apparatus. Further, the wireless power receiving apparatus for heavy power means a wireless power receiving apparatus for receiving a heavy power transmitted from the wireless power transmission apparatus.
여기에서, 중전력은 수십 W 이상 급의 전력을 의미하며, 이러한 중전력을 이용하는 가전기기(appliance)는, 예를 들어, 착즙기(citrus press), 핸드블렌더(handblender), 분쇄기(blender), 주스기(jeicer), 스마트팬(smart pan), 전기주전자(kettle), 밥솥(rice cooker) 등이 될 수 있다.Here, the heavy electric power means electric power of several tens W or more, and appliances using such heavy electric power can be used, for example, as a citrus press, a handblender, a blender, Jeicer, smart pan, electric kettle, rice cooker, and the like.
이하에서는 무선 전력 전송장치와 무선 전력 수신장치의 정렬 상태가 기 설정된 정렬 상태가 되도록 무선 전력 전송장치를 이동시키는 구조 및 방법에 대하여 도면과 함께 보다 구체적으로 설명한다. 도 20 및 도 21a, 도 21b 및 도 21c는 무선 전력 전송장치를 이동시키기 위한 구조를 도시한 구조도들이다. 도 22는 무선 전력 전송장치의 제어방법을 나타낸 흐름도이다. 도 23a, 도 23b, 도 23c 및 도 23d는 상기 도 22의 제어방법을 설명한 개념도들이다. 도 24는 도 22의 제어방법을 나타낸 개념도이다. 도 25는 무선 전력 전송장치의 전력 전송 중, 정렬 상태에 따른 제어방법을 나타낸 흐름도이다. Hereinafter, a structure and a method for moving the wireless power transmission apparatus such that the alignment state of the wireless power transmission apparatus and the wireless power reception apparatus are in a predetermined alignment state will be described in detail with reference to the drawings. 20 and 21A, 21B and 21C are structural diagrams showing a structure for moving the wireless power transmission device. 22 is a flowchart showing a control method of the wireless power transmission apparatus. 23A, 23B, 23C, and 23D are conceptual diagrams illustrating the control method of FIG. 22. FIG. 24 is a conceptual diagram showing the control method of Fig. 25 is a flowchart showing a control method according to the alignment state during power transmission of the wireless power transmission apparatus.
본 발명에 따른 무선 전력 전송장치(100)는 앞서 설명한 구성요소들 중 하나 또는 그 이상의 구성요소들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 무선 전력 전송장치(100)는 전력 전달부(110), 센서부, 이동부 및 제어부를 포함할 수 있다. The wireless
상기 전력 전달부(110)는 무선으로 전력을 전송하도록 전류를 자속으로 변경하는 적어도 하나의 코일을 포함할 수 있다. 또한, 도 20에 도시된 바와 같이, 상기 전력 전달부(110) 상기 코일을 감싸는 차폐부재(2070)를 더 포함할 수 있다. 상기 차폐 부재(2070)는 전력의 손실을 막는 역할을 수행할 수 있다. The
상기 센서부는 상기 전력 전달부(110)와 인접한 영역에 배치되어, 상기 전력 전달부(110)와 맞닿는 영역에 위치한 무선 전력 수신장치의 정렬 상태를 감지할 수 있다. 즉, 상기 센서부(2010)는 상기 전력 전달부(110)로부터 전송되는 전력의 수신이 가능한 무선 전력 수신장치와 상기 무선 전력 전달부 사이의 상대적인 위치에 기초한 정렬 상태를 감지할 수 있다. The sensor unit may be disposed in a region adjacent to the
상기 센서부는 인접한 영역에 위치한 물체의 위치를 감지하는 것으로, 다양한 센서들로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 센서부는 홀 센서, IR 센서 등이 될 수 있다. 상기 홀 센서는 홀 효과를 이용한 것으로, 자기장의 변화를 통하여, 물체의 위치를 감지할 수 있다. 상기 IR 센서는 적외선을 이용하여, 빛의 차단 여부에 따라 물체의 위치를 감지할 수 있다. The sensor unit senses the position of an object located in an adjacent area, and may be composed of various sensors. For example, the sensor unit may be a hall sensor, an IR sensor, or the like. The Hall sensor uses a Hall effect, and can sense the position of an object through a change in magnetic field. The IR sensor can detect the position of an object according to whether the light is blocked by using infrared rays.
상기 센서부는 복수로 구비될 수 있다. 또한, 상기 복수의 센서부들은 상기 전력 전달부(110)의 외곽에 서로 이격하여 배치될 수 있다. The plurality of sensor units may be provided. In addition, the plurality of sensor units may be spaced apart from each other on the outer surface of the
예를 들어, 도 20을 참조하면, 상기 센서부(2010a, 2010b)는 상기 전력 전달부(110)를 기준으로, 서로 맞은 편에 위치할 수 있다. 또한, 비록 도시되지는 않았지만, 상기 센서부(2010)는 상기 도시된 센서부 이외에 추가로 2개가 더 구비될 수 있다. 이 경우, 4개의 센서부는 전력 전달부(110)를 중심으로 4개가 서로 이격하여 배치될 수 있다. For example, referring to FIG. 20, the
상기 센서부의 위치는 전력 전달부(110)을 구성하는 코일의 모양 및 크기에 의하여 결정될 수 있다. The position of the sensor unit may be determined depending on the shape and size of the coils constituting the
예를 들어, 상기 센서부의 위치는 무선 전력 전송장치의 전력 전달부와 무선 전력 수신장치의 전력 전달부가 위치한 평면인 x-y 평면에 대하여, 하기의 [수학식 1]로 정의될 수 있다. For example, the position of the sensor unit may be defined by the following equation (1) with respect to the x-y plane where the power transfer unit of the wireless power transmission apparatus and the power transmission unit of the wireless power reception apparatus are located.
[수학식 1][Equation 1]
(x0, y0) : 무선 전력 전송장치의 전력 전달부의 중심좌표, (x1, y1) : 무선 전력 수신장치의 전력 수신부의 중심좌표, r : 무선 전력 전송장치의 전력 전달부의 반경
(x1, y1): center coordinate of the power receiving unit of the wireless power receiving apparatus, r: radius of the power transmitting unit of the wireless power transmission apparatus
이때, 상기 센서부의 위치(k)는 기 설정된 오프셋이 a라고 할 경우, r<k<k+a 일 수 있다. 상기 기 설정된 오프셋은, 무선 전력 수신장치로 전송되는 전력 효율이 유지될 수 있는 범위를 결정하는 숫자를 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 전력 전달부의 지름이, 220mm일 때, 전력 효율이 유지될 수 있는 지름이 230mm인 경우, 기 설정된 오프셋은 5mm일 수 있다. In this case, the position (k) of the sensor unit may be r < k < k + a, where a predetermined offset is a. The predetermined offset may be a number that determines the range in which the power efficiency transmitted to the wireless power receiving apparatus can be maintained. For example, if the diameter of the power transmission part is 220 mm, and the diameter of the power efficiency can be maintained to be 230 mm, the preset offset may be 5 mm.
또한, 상기 센서부는 상기 코일과 함께 차폐부재(2070)로 둘러싸여질 수 있다. In addition, the sensor portion may be surrounded by the shielding
상기 이동부는 전력 전달부(110)와 연결되어, 제어부의 제어에 의하여, 상기 전력 전달부(110)를 이동시키도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 이동부는 상기 전력 전달부(110)의 하단부와 연결되어, 상기 제어부의 제어신호에 따라 상하좌우 중 적어도 하나의 방향으로 상기 전력 전달부(110)를 이동시킬 수 있다. The moving unit may be connected to the
보다 구체적으로, 상기 이동부는 회전하도록 형성된 제1이동축(2030), 상기 전력 전달부(110)의 하단면과 연결되며, 상기 제1이동축(2030)이 관통하도록 형성되어, 상기 제1이동축(2030)의 회전에 따라 상기 전력 전달부를 왕복 이동시키는 제1고정부(2040), 상기 제1이동축(2030)과 직교하도록 배치되며, 왕복 이동하도록 형성된 제2이동축(2130), 상기 제1고정부(2040)의 하단면과 연결되며, 상기 제2이동축(2130)이 관통하도록 형성되어, 상기 제2이동축(2130)의 회전에 따라 상기 전력 전달부를 왕복 이동시키는 제2고정부(2140) 및 상기 제1 및 제2이동축(2030, 2130)을 이동시키도록 상기 제1 및 제2이동축(2030, 2130)의 일단에 연결된 모터(2050, 2150) 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. More specifically, the moving unit includes a first moving
또한, 도 20에 도시된 바와 같이, 상기 이동부는 상기 제1이동축(2030), 상기 제1고정부(2040) 및 상기 모터(2050)를 지탱하고, 상기 제2고정부(2050)와 연결되도록 제1연결부(2060)을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 이동부는 상기 제2이동축(2130), 상기 제2고정부(2140) 및 상기 모터(2150)를 지탱하도록 제2연결부(2160)를 더 포함할 수 있다. 20, the moving part supports the first moving
상기 제1이동축(2030)은 상기 전력 전달부(110)를 형성하는 코일을 기준으로, 상기 코일을 제1방향으로 왕복 이동시킬 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제어부는 상기 전력 전달부(110)를 가로 방향으로 이동시키기 위하여, 상기 제1이동축(2030)에 연결된 모터(2050)를 이용하여, 상기 제1이동축(2030)을 회전시킬 수 있다. 이때, 상기 제1이동축(2030)의 외곽에는 상기 제1고정부(2040)를 이동시키도록 나선형 홈이 형성될 수 있다. 즉, 상기 제어부는 상기 제1이동축(2030)의 회전을 통하여, 상기 제1고정부(2040)를 직선으로 이동시킬 수 있다. 이때, 상기 제1이동축(2030)이 이동되면, 상기 제1이동축(2030)이 관통하는 상기 제1고정부(2040)가 이동될 수 있다. The first moving
상기 제1고정부(2040)는 상기 전력 전달부(110)와 연결될 수 있다. 또한, 상기 제1고정부(2040)는 상기 제1이동축(2030)과 맞물리는 홈을 형성할 수 있다. 이때, 상기 제1고정부(2040)는 상기 제1이동축(2030)의 이동에 따라 함께 이동될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제어부는 상기 제1이동축(2030)에 연결된 모터(2050)를 이용하여, 상기 제1이동축(2030)을 회전시킬 수 있다. The
이때, 상기 제1고정부(2040)는 상기 제1이동축(2030)의 회전에 따라, 직선으로 이동될 수 있다. 즉, 상기 제1고정부(2040)는 상기 제1이동축(2030)이 제1회전방향으로 회전하면, 상기 제1회전방향에 대응되는 제1직선방향으로 이동하고, 상기 제1회전방향과 반대인 제2회전방향으로 이동하면, 제1직선방향과 반대방향인 제2직선방향으로 이동될 수 있다. At this time, the
마찬가지로, 상기 제2이동축(2130)은 상기 제1이동축(2030)에 직교하도록 배치될 수 있다. 상기 제어부는 상기 제2이동축(2130)의 회전을 통하여, 상기 제2고정부(2140)를 직선으로 왕복 이동시킬 수 있다. 이때, 상기 제2이동축(2130)이 상기 제1이동축(2030)에 직교하도록 배치되었기 때문에, 상기 제어부는 상기 제1이동축(2030)에 의한 제1고정부(2040)의 왕복 이동 방향과 상기 제2이동축(2130)에 의한 제2고정부(2140)의 왕복 이동 방향은 서로 직교할 수 있다. Similarly, the second moving
한편, 상기 이동부는 제1 및 제2이동축(2030, 2130)의 2축을 가지며, 선형으로 이동되는 구조를 가질 수도 있지만, 다중축을 가질 수도 있다. 예를 들어, 상기 이동부는 상기 제1 및 제2이동축(2030, 2130)의 방향과 다른 방향을 갖는 제3 및 제4이동축을 추가적으로 구비할 수 있다. 이 경우, 상기 이동부는 보다 다양한 방향으로 정확도를 갖고 상기 전력 전달부(110)를 이동시킬 수 있다. Meanwhile, the moving unit has two axes of the first and second moving
또 다른 예로, 상기 이동부는 전자석을 이용한 구조를 가질 수도 있다. 예를 들어, 상기 이동부는 상기 전력 전달부(110)의 외곽에 전자석을 배치하여, 상기 전력 전달부(110)를 이동시킬 수 있다. As another example, the moving unit may have a structure using an electromagnet. For example, the moving unit may move the
이와 같이, 상기 이동부는 당업자에 의하여, 용이하게 변경 가능한 범위 내에서, 어떠한 구조도 사용 가능할 수 있다. As such, any structure can be used by the person skilled in the art within the range in which the moving part can easily be changed.
상기 제어부는 상기 전력 전달부, 센서부 및 이동부를 제어하여, 상기 무선 전력 전송장치와 무선 전력 수신장치의 정렬 상태를 기 설정된 정렬 상태와 일치시킬 수 있다. The controller may control the power transmission unit, the sensor unit, and the moving unit to match the alignment state of the wireless power transmission apparatus and the wireless power reception apparatus to a predetermined alignment state.
우선, 상기 제어부는 상기 무선 전력 전송장치를 기준으로 기 설정된 거리 이내에 위치한 무선 전력 수신장치를 감지할 수 있다(S2210). 이 과정을 앞서 설명한 아날로그 핑 과정이라고 명명할 수 있다. First, the control unit can detect a wireless power receiving apparatus located within a predetermined distance based on the wireless power transmission apparatus (S2210). This process can be called the analogue ping process described above.
상기 무선 전력 수신장치의 감지는 다양한 방식으로 구현될 수 있다. The sensing of the wireless power receiving apparatus may be implemented in various ways.
예를 들어, 상기 무선 전력 수신장치의 감지는 무선 전력 전송장치가 대기 상태에서, 무선 전력 신호를 출력하고, 상기 무선 전력 신호에 대한 응답 신호로 감지할 수 있다. 상기 무선 전력 신호를 PING 신호라고도 명명할 수 있다. For example, the sensing of the wireless power receiving device may output a wireless power signal and sense it as a response signal to the wireless power signal when the wireless power transmission device is in a standby state. The wireless power signal may also be referred to as a PING signal.
또 다른 예로, 상기 무선 전력 전송장치는 근거리 통신을 이용하여, 무선 전력 수신장치를 감지할 수 있다. 상기 근거리 통신은 기 설정된 거리 이내에 위치한 두 장치간의 무선 통신을 의미하는 것으로, 예를 들어, NFC 태그, 블루투스 등이 될 수 있다. 상기 근거리 통신은 저전력으로 통신이 가능하므로, 무선 전력 전송장치는 대기 상태에서, 큰 전력 소모 없이 무선 전력 수신장치를 감지할 수 있다. As another example, the wireless power transmission apparatus can detect a wireless power receiving apparatus using near field communication. The short-range communication refers to wireless communication between two devices located within a predetermined distance, for example, an NFC tag, Bluetooth, or the like. Since the short-range communication can communicate with low power, the wireless power transmission apparatus can detect the wireless power reception apparatus in a standby state without consuming large power consumption.
상기 무선 전력 수신장치가 감지되면, 상기 제어부는 상기 센서부를 통하여, 무선 전력 수신장치와 무선 전력 전송장치 간의 정렬 상태를 감지할 수 있다(S2220). If the wireless power receiving apparatus is detected, the controller can detect an alignment state between the wireless power receiving apparatus and the wireless power transmitting apparatus through the sensor unit (S2220).
상기 정렬 상태의 감지는 상기 아날로그 핑 상태 및 디지털 핑 상태에서, 상기 무선 전력 수신장치의 감지 후, 데이터를 수신하는 설정상태에 진입 전에 이루어질 수 있다. 즉 본 발명은, 상기 검출상태와 설정상태 사이에 정렬 상태를 감지하는 단계를 더 포함할 수 있다. The detection of the alignment state may be performed in the analog ping state and the digital ping state before entering the set state for receiving data after detection of the wireless power receiving apparatus. That is, the present invention may further include detecting an alignment state between the detection state and the setting state.
또한, 상기 센서부를 통하여, 상기 정렬 상태가 감지되면, 상기 제어부는 상기 감지된 정렬 상태가 기 설정된 정렬 상태와 일치하는지 여부를 판단할 수 있다(S2230). In addition, if the alignment state is detected through the sensor unit, the controller may determine whether the detected alignment state matches a predetermined alignment state (S2230).
상기 기 설정된 정렬 상태는 상기 무선 전력 전송장치가 상기 무선 전력 수신장치에게 전송되는 전력이 최대 효율을 가지는 정렬 상태일 수 있다. 이때, 상기 기 설정된 정렬 상태는 무선 전력 전송장치의 전력 전달부의 크기와 무선 전력 수신 장치의 전력 수신부의 크기에 따라 결정될 수 있다.
The predetermined alignment state may be an alignment state in which the power transmitted from the wireless power transmission apparatus to the wireless power reception apparatus has the maximum efficiency. At this time, the predetermined alignment state can be determined according to the size of the power transfer unit of the wireless power transmission apparatus and the size of the power reception unit of the wireless power reception apparatus.
예를 들어, 상기 무선 전력 전송장치의 전력 전달부의 크기가 상기 무선 전력 수신장치의 전력 수신부의 크기와 동일한 경우, 상기 기 설정된 정렬 상태는 상기 무선 전력 전송장치의 전력 전달부의 위치와 동일한 위치에 상기 무선 전력 수신장치의 전력 수신부가 위치한 상태를 의미할 수 있다. 다시 말해서, 상기 무선 전력 전달장치의 전력 전달부와 무선 전력 수신장치가 서로 포개어져 위치하는 경우를 의미할 수 있다. For example, if the size of the power transfer unit of the wireless power transmission apparatus is equal to the size of the power reception unit of the wireless power reception apparatus, the predetermined alignment state may be the same as the position of the power transmission unit of the wireless power transmission apparatus. It may mean that the power receiving unit of the wireless power receiving apparatus is located. In other words, the power transmission unit of the wireless power transmission apparatus and the wireless power reception apparatus may be overlapped with each other.
또 다른 예로, 상기 무선 전력 전송장치의 전력 전달부의 크기가 상기 무선 전력 수신장치의 전력 수신부의 크기보다 작은 경우, 상기 기 설정된 정렬 상태는 상기 무선 전력 전송장치의 전력 전달부 내부에 무선 전력 수신장치의 전력 수신부가 위치하는 상태를 의미할 수 있다. As another example, when the size of the power transfer unit of the wireless power transmission apparatus is smaller than the size of the power reception unit of the wireless power reception apparatus, the predetermined alignment state may be established within the power transmission unit of the wireless power transmission apparatus, May be a state in which the power receiving unit of the mobile station is located.
또 다른 예로, 상기 무선 전력 전송장치의 전력 전달부의 크기가 상기 무선 전력 수신장치의 전력 수신부의 크기보다 큰 경우, 상기 기 설정된 정렬 상태는 상기 무선 전력 전력 전송장치의 전력 전달부의 중심이 상기 무선 전력 수신장치의 전력 수신부의 중심과 일치하는 상태를 의미할 수 있다.As another example, when the size of the power transfer unit of the wireless power transmission apparatus is larger than the size of the power reception unit of the wireless power reception apparatus, the predetermined alignment state may be set such that the center of the power transmission unit of the wireless power transmission apparatus is the wireless power It may mean a state coinciding with the center of the power receiving unit of the receiving apparatus.
상기 제어부는 상기 감지된 정렬상태가 기 설정된 정렬 상태와 일치하지 않는 경우, 상기 전력 전달부를 이동시키도록 상기 이동부를 제어할 수 있다(S2240).The controller may control the moving unit to move the power transmission unit when the detected alignment state does not match the preset alignment state (S2240).
예를 들어, 도 23b에 도시된 바와 같이, 상기 제어부는 상기 전력 전달부의 외곽에 이격하여 배치된 4개의 센서부(2010a, 2010b, 2010c, 2010d) 중 3개의 센서부(2010a, 2010c, 2010d)로부터 상기 무선 전력 수신장치를 감지하고, 1개의 센서부(2010b)로부터 상기 무선 전력 수신장치를 감지하지 않았다는 신호에 근거하여, 상기 이동부가 이동될 방향을 결정할 수 있다. 예를 들어, 상기 이동부가 이동될 방향은 상기 무선 전력 수신장치를 감지하지 않은 1개의 센서부(2010b)가 위치한 방향일 수 있다. For example, as shown in FIG. 23B, the controller may include three
또 다른 예로, 도 23c를 참조하면, 상기 제어부는 상기 4개의 센서부(2010a, 2010b, 2010c, 2010d) 중 2개의 센서부(2010a, 2010c)로부터 상기 무선 전력 수신장치를 감지하고, 나머지 2개의 센서부(2010b, 2010c)로부터 상기 무선 전력 수신장치를 감지하지 않았다는 신호를 수신할 수 있다. 이때, 상기 무선 전력 전송장치의 전력 전달부의 이동 방향은 상기 무선 전력 수신장치를 감지하지 않았다는 신호를 전송한 2개의 센서부(2010b, 2010c)가 위치한 방향일 수 있다. 23C, the controller detects the wireless power receiving apparatus from two
또 다른 예로, 도 23d를 참조하면, 상기 제어부는 상기 4개의 센서부(2010a, 2010b, 2010c, 2010d) 중 1개의 센서부(2010a)로부터 상기 무선 전력 수신장치를 감지하고, 나머지 3개의 센서부(2010b, 2010c, 2010d)로부터 상기 무선 전력 신호를 감지하지 않았다는 신호를 수신할 수 있다. 이때, 상기 무선 전력 전송장치의 전력 전달부의 이동 방향은 상기 무선 전력 수신장치를 감지하지 않았다는 신호를 전송한 3개의 센서부(2010b, 2010c, 2010d)가 위치한 방향일 수 있다.23D, the controller senses the wireless power receiving apparatus from one
이를 통하여, 상기 제어부는 상기 무선 전력 전송장치와 상기 무선 전력 수신장치의 정렬상태를 판단하고, 상기 무선 전력 전송장치의 이동 방향을 결정할 수 있다. 또한, 상기 제어부는 상기 이동부를 통하여, 상기 결정된 이동 방향으로 무선 전력 전송장치의 전력 전달부를 이동시킬 수 있다. Accordingly, the controller can determine the alignment state of the wireless power transmission apparatus and the wireless power reception apparatus, and determine the movement direction of the wireless power transmission apparatus. In addition, the control unit may move the power transmission unit of the wireless power transmission apparatus in the determined movement direction through the movement unit.
상기 전력 전달부의 이동이 종료되면, 상기 제어부는 상기 무선 전력 전송장치가 상기 무선 전력 수신장치에 전력을 전송하도록 상기 전력 전달부를 제어할 수 있다(S2250). When the movement of the power transmission unit is terminated, the control unit may control the power transmission unit to transmit power to the wireless power reception device (S2250).
일 예로, 도 24에 첫번째 도면에 도시된 바와 같이, 무선 전력 전송장치의 전력 전달부 위에, 무선으로 전력을 수신할 수 있는 무선 전력 수신장치(예를 들어, 무선 주전자)가 놓여져 있을 수 있다. 이때, 상기 제어부는 NFC 태그를 이용하여, NFC 신호를 수신함으로써, 상기 무선 주전자의 존재 유무를 감지할 수 있다. As an example, a wireless power receiving device (e.g., a wireless kettle) capable of receiving power wirelessly may be placed on the power transfer portion of the wireless power transmission device, as shown in the first drawing in Fig. At this time, the controller can detect the presence or absence of the wireless kettle by receiving the NFC signal using the NFC tag.
상기 무선 전력 수신장치가 감지되면, 상기 제어부는 센서부를 통하여, 상기 무선 전력 수신장치와 무선 전력 전송장치 간의 정렬 상태를 감지할 수 있다. 예를 들어, 도 24의 두번째 도면에 도시된 바와 같이, 상기 제어부는 무선 전력 전송장치의 중심과 무선 전력 수신장치의 중심이 일치하지 않는 것을 감지할 수 있다. When the wireless power receiving apparatus is detected, the controller can sense an alignment state between the wireless power receiving apparatus and the wireless power transmitting apparatus through the sensor unit. For example, as shown in the second diagram of FIG. 24, the controller may detect that the center of the wireless power transmission apparatus and the center of the wireless power reception apparatus do not coincide with each other.
이 경우, 상기 제어부는 상기 무선 전력 전송장치를 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 도 24의 세번째 도면에 도시된 바와 같이, 상기 제어부는 상기 무선 전력 전송장치의 전력 전달부의 중심이 무선 전력 수신장치의 전력 수신부의 중심과 일치하도록 상기 무선 전력 전송장치의 전력 전달부를 이동시킬 수 있다. In this case, the controller may move the wireless power transmission apparatus. For example, as shown in the third diagram of FIG. 24, the control unit may control the power transmission unit of the wireless power transmission apparatus such that the center of the power transmission unit of the wireless power transmission apparatus coincides with the center of the power reception unit of the wireless power reception apparatus Can be moved.
상기 제어부는 상기 이동이 종료되면, 상기 무선 전력 수신장치에 전력을 전송할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부는 상기 무선 전력 수신장치에게 전력을 전송할 수 있다. The control unit may transmit power to the wireless power receiving apparatus when the movement is completed. For example, the control unit may transmit power to the wireless power receiving apparatus.
이와 달리, 상기 판단 결과, 상기 제어부는 상기 감지된 정렬상태가 기 설정된 정렬 상태와 일치하는 경우, 상기 전력 전달부의 이동 없이, 곧바로 상기 전력 전달부를 통하여 상기 무선 전력 수신장치에 전력을 전송할 수 있다(S2250). 보다 구체적으로, 상기 제어부는 상기 감지된 정렬상태가 기 설정된 정렬상태와 일치하는 경우, 상기 전력 전달부를 이동시키지 않고, 기 설정된 순서에 따라 상기 무선 전력 수신장치로부터 데이터를 수신하는 설정상태, 교섭상태 및 전력 전달 상태에 진입할 수 있다. 예를 들어, 도 23a에 도시된 바와 같이, 상기 제어부는 4개의 센서부(2010a, 2010b, 2010c, 2010d)를 통하여 수신된 신호가 무선 전력 수신장치를 감지하였다는 신호인 경우, 상기 감지된 정렬 상태가 기 설정된 정렬 상태와 일치한다고 판단하고, 곧바로 전력을 전송할 수 있다.
Alternatively, if it is determined that the detected alignment state matches the preset alignment state, the controller may transmit power to the wireless power reception apparatus through the power transmission unit without moving the power transmission unit S2250). More specifically, when the detected alignment state coincides with the predetermined alignment state, the control unit does not move the power transmission unit, but does not move the setting unit to receive data from the wireless power receiving apparatus in a preset order, And enter a power delivery state. For example, as shown in FIG. 23A, when the signal received through the four
또한, 상기 제어부는 상기 무선 전력 전송장치와 무선 전력 수신장치의 정렬 상태와 관련된 알람 정보를, 사용자에게 제공할 수 있다. 즉, 사용자는 알람을 통하여, 전력 충전을 위하여, 무선 전력 전송장치 위에 무선 전력 수신장치를 놓아둔 경우, 상기 무선 전력 수신장치에 전력이 제대로 전송되었는지 여부를 인지할 수 있다. In addition, the controller may provide the user with alarm information related to the alignment state of the wireless power transmission apparatus and the wireless power reception apparatus. That is, when the user puts the wireless power receiving apparatus on the wireless power transmission apparatus for charging the electric power through the alarm, the user can recognize whether or not the power is properly transmitted to the wireless power receiving apparatus.
상기 알람 정보는 시각적, 청각적 및 촉각적 방식 중 적어도 하나의 방식으로 출력될 수 있다. 이때, 상기 무선 전력 전송장치는 알람 정보의 제공을 위하여, 디스플레이부, 스피커부 및 발광부 등을 더 구비할 수 있다. The alarm information may be output in at least one of a visual, auditory, and tactile manner. At this time, the wireless power transmission apparatus may further include a display unit, a speaker unit, and a light emitting unit for providing alarm information.
예를 들어, 상기 제어부는 상기 디스플레이부를 통하여, "현재 무선 전력 수신장치가 올바른 위치에 놓여져 있지 않습니다"라는 알람 정보를 제공할 수 있다. 또한, 상기 디스플레이부에는 "무선 전력 수신장치를 오른쪽으로 이동해주세요", "무선 전력 수신장치를 오른쪽으로 이동합니다"라는 문구 등 다양한 알람 정보가 출력될 수 있다. 또한, 상기 제어부는 상기 정렬 상태가 기 설정된 정렬 상태와 일치하는 경우, "전력 전송을 시작합니다"라는 알람 정보를 상기 디스플레이부에 출력시킬 수 있다. For example, the control unit can provide alarm information indicating "the wireless power receiving apparatus is currently not in the correct position" through the display unit. In addition, various alarm information such as "Move the wireless power receiving device to the right "," Move the wireless power receiving device to the right " Also, the control unit may output alarm information to the display unit, "Start power transmission" when the alignment status matches the predetermined alignment status.
또 다른 예로, 상기 제어부는 발광부(예를 들어, LED, 발광소자, 발광 램프 등)을 통하여, 발광 신호를 출력할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제어부는 상기 정렬 상태가 기 설정된 정렬 상태와 일치하지 않는 경우, 빨간색 빛을 발광시키고, 상기 정렬 상태가 기 설정된 정렬 상태와 일치하는 경우, 초록색 빛을 발광시킬 수 있다. As another example, the control unit may output a light emission signal through a light emitting unit (e.g., an LED, a light emitting device, a light emitting lamp, and the like). More specifically, the controller may emit red light when the alignment state does not match the predetermined alignment state, and may emit green light when the alignment state matches the predetermined alignment state.
또 다른 예로, 상기 제어부는 스피커부를 통하여, 음성 알람을 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부는 스피커 부를 통하여, "무선 전력 수신장치를 오른쪽으로 이동해주세요"라는 음성 알람을 제공할 수 있다. 또한, 상기 제어부는 상기 정렬 상태가 기 설정된 정렬 상태와 일치하는 경우, "전력 전송을 시작합니다"라는 음성을 출력할 수 있다. As another example, the control unit may provide a voice alarm through the speaker unit. For example, the control unit can provide a voice alarm "please move the wireless power receiving device to the right" through the speaker unit. In addition, the control unit may output a voice message "start power transmission" when the alignment status matches the preset alignment status.
상기 알람 정보는 하나의 방식으로 제공될 수도 있고, 적어도 두 개의 방식이 함께 제공될 수도 있다. 예를 들어, 상기 제어부는 발광부에 빨간색 빛을 발광시키면서, 음성으로 "무선 전력 수신장치를 오른쪽으로 이동해주세요"라는 알람 정보를 제공할 수 있다. The alarm information may be provided in one manner, or at least two schemes may be provided together. For example, the control unit may provide alarm information such as "please move the wireless power receiving apparatus to the right" by voice while emitting red light to the light emitting portion.
이를 통하여, 사용자는 무선 전력 전송장치와 무선 전력 수신장치 사이의 전력이 제대로 전송되고 있는지 여부, 무선 전력 전송장치와 무선 전력 수신장치의 정렬 상태 등과 관련된 정보를 인지할 수 있다.
Through this, the user can recognize information related to whether the power between the wireless power transmission apparatus and the wireless power reception apparatus is being transmitted properly, the alignment state of the wireless power transmission apparatus and the wireless power reception apparatus, and the like.
한편, 상기 제어부는 상기 전력의 전송 중, 기 설정된 주기마다 상기 무선 전력 수신장치의 정렬 상태를 감지할 수 있다(S2510). 즉, 상기 제어부는 전력 전송 중일 때에도 기 설정된 주기 마다 정렬 상태를 감지함으로써, 전력 전송 계속 중에도, 상기 무선 전력 수신장치로 전송되는 전력의 효율이 유지되는지 여부를 체크할 수 있다. Meanwhile, the control unit may sense the alignment state of the wireless power receiving apparatus at predetermined intervals during transmission of the power (S2510). That is, even when the power is being transmitted, the control unit can check whether the efficiency of the power transmitted to the wireless power receiving apparatus is maintained even during the power transmission continuation by detecting the alignment state every predetermined period.
상기 제어부는 상기 전력 전송 중 상기 감지된 정렬 상태가 기 설정된 정렬 상태와 일치하는지 여부를 판단할 수 있다(S2520). The controller may determine whether the detected alignment state matches the predetermined alignment state during the power transmission (S2520).
상기 판단 결과, 상기 제어부는 상기 감지된 정렬 상태가 기 설정된 정렬 상태와 일치하지 않는 경우, 상기 전력의 전송을 중단하고, 상기 무선 전력 전송장치에 구비된 전력 전달부를 이동시킬 수 있다(S2530). 이때, 상기 전력의 전송을 중단하는 것은, 상기 무선 전력 전송장치의 이동 중의 전력 전송으로 인한 열 발생을 감소시켜, 전력 효율의 감소를 방지하기 위함이다. 또한, 상기 무선전력 전송장치의 이동 중의 전력 전송으로 인한, 위험성을 방지하기 위함이다. As a result of the determination, if the detected alignment state does not coincide with the predetermined alignment state, the control unit may stop the power transmission and move the power transmission unit included in the wireless power transmission apparatus (S2530). At this time, stopping transmission of the power is to reduce heat generation due to power transmission during movement of the wireless power transmission apparatus, thereby preventing a reduction in power efficiency. In addition, the present invention is intended to prevent a danger due to power transmission during movement of the wireless power transmission apparatus.
상기 전력의 전송을 중단한 후, 상기 제어부는 상기 무선 전력 전송장치의 전력 전달부를 앞서 도 22에서 설명한 방식으로 이동시킬 수 있다. After the transmission of the power is stopped, the control unit may move the power transfer unit of the wireless power transmission apparatus in the manner described above with reference to FIG.
또한, 상기 제어부는 상기 이동이 종료되어, 상기 정렬 상태가 기 설정된 정렬 상태와 일치한다고 판단되면, 다시 중단되었던 전력을 전송할 수 있다(S2540). If it is determined that the movement is completed and the alignment state matches the predetermined alignment state, the controller may transmit the power that was interrupted again (S2540).
또한, 상기 판단 결과, 상기 감지된 정렬 상태가 기 설정된 정렬 상태와 일치하는 경우, 상기 전력의 전송을 중단하지 않고, 계속하여, 전력을 전송할 수 있다. As a result of the determination, if the detected alignment state coincides with the predetermined alignment state, power can be continuously transmitted without stopping transmission of the power.
본 발명은 무선 전력 전송장치와 무선 전력 수신장치의 정렬 상태를 판단하고, 상기 무선 전력 전송장치를 이동시킴으로써, 기 설정된 정렬 상태로 정렬 후, 전력을 전송할 수도 있다. 이를 통하여, 본 발명은 사용자가 정렬 상태를 인지하지 못하는 상황에서도, 전력 효율을 유지하면서 전력을 전송할 수 있다. The present invention may determine the alignment state of the wireless power transmission apparatus and the wireless power reception apparatus, and may transmit the power after aligning the wireless power transmission apparatus to the predetermined alignment state. Accordingly, the present invention can transmit power while maintaining power efficiency even when the user does not recognize the alignment state.
또한, 본 발명은, 전력 전송 중에도, 전력 효율을 유지하도록 정렬 상태를 판단할 수 있다. 이를 통하여, 본 발명은 전력 낭비를 최소화시킬 수 있다. Further, the present invention can determine the alignment state so as to maintain the power efficiency even during power transmission. Through this, the present invention can minimize power waste.
이상 개시된 본 명세서에 기재된 실시 예에 따른 무선 전력 전송장치의 구성은 무선 충전기에만 적용 가능한 경우를 제외하면, 도킹 스테이션(docking station), 단말기 크래들 장치(cradle device), 기타 전자 장치 등과 같은 장치에도 적용될 수도 있음을 본 기술분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.The configuration of the wireless power transmission apparatus according to the embodiments disclosed herein may be applied to devices such as a docking station, a cradle device, and other electronic devices, May be readily apparent to those skilled in the art.
본 발명의 범위는 본 명세서에 개시된 실시 예들로 한정되지 아니하고, 본 발명은 본 발명의 사상 및 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 다양한 형태로 수정, 변경, 또는 개선될 수 있다.The scope of the present invention is not limited to the embodiments disclosed herein, and the present invention can be modified, changed, or improved in various forms within the scope of the present invention and the claims.
Claims (10)
상기 전력 전달부와 인접한 영역에 배치되고, 상기 전력 전달부와 맞닿는 영역에 위치한 수신장치의 정렬 상태를 감지하는 센서부;
상기 전력전달부의 하부에 배치되어, 상기 전력전달부를 이동시키도록 형성된 이동부 및
무선으로 전력의 수신이 가능한 수신장치에 전력을 전송하도록 상기 전력전달부, 센서부 및 이동부를 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는
상기 센서부에 의하여 감지된 수신장치의 정렬 상태에 근거하여, 상기 전력전달부의 위치를 이동시키도록 상기 이동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송장치. A power transmitting portion including a coil for converting a current into a magnetic flux so as to transmit power wirelessly;
A sensor unit disposed in an area adjacent to the power transmission unit and sensing an alignment state of a receiver positioned in an area in contact with the power transmission unit;
A moving portion disposed below the power transmitting portion and configured to move the power transmitting portion,
And a control unit for controlling the power transmitting unit, the sensor unit, and the moving unit to transmit power to a receiving device capable of receiving power wirelessly,
The control unit
And controls the moving unit to move the position of the power transmitting unit based on an alignment state of the receiving apparatus sensed by the sensor unit.
상기 이동부는
회전하도록 형성된 제1이동축;
상기 전력 전달부의 하단면과 연결되며, 상기 제1이동축이 관통하도록 형성되어, 상기 제1이동축의 회전에 따라, 상기 전력 전달부를 왕복 이동시키는 제1고정부;
상기 제1이동축과 직교하는 방향으로 배치되어, 회전하도록 형성된 제2이동축;
상기 제1고정부의 하단면과 연결되며, 상기 제2이동축이 관통하도록 형성되어, 상기 제2이동축의 회전에 따라 상기 전력 전달부를 왕복 이동시키는 제2고정부; 및
상기 제어부의 제어명령에 근거하여, 상기 제1 및 제2이동축을 이동시키는 모터로 이루어진 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송장치.The method according to claim 1,
The moving unit
A first moving shaft formed to rotate;
A first fixing part connected to a lower end surface of the power transmitting part and formed to penetrate the first moving shaft and reciprocating the power transmitting part according to the rotation of the first moving shaft;
A second moving shaft disposed to be perpendicular to the first moving shaft and configured to rotate;
A second fixing part connected to a lower end surface of the first fixing part and formed to penetrate through the second moving shaft and reciprocating the power transmitting part according to the rotation of the second moving shaft; And
And a motor for moving the first and second movement axes based on a control command of the control unit.
상기 센서부는 복수로 구비되고,
상기 복수의 센서부는 상기 전력 전달부의 외곽에 서로 이격하여 배치되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송장치. The method according to claim 1,
The sensor unit includes a plurality of sensor units,
Wherein the plurality of sensor units are disposed apart from each other on an outer periphery of the power transmission unit.
상기 제어부는
상기 복수의 센서부 각각으로부터 수신된 신호에 기초하여, 상기 수신장치의 정렬상태를 판단하고,
상기 수신장치의 정렬상태가 기 설정된 정렬상태를 비교하여, 상기 기 설정된 정렬상태를 갖도록 상기 수신장치를 이동시키는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송장치. The method of claim 3,
The control unit
Determining an alignment state of the receiving apparatus based on a signal received from each of the plurality of sensor units,
Wherein the receiving device compares the alignment status of the receiver with the predetermined alignment status, and moves the receiver to have the predetermined alignment status.
상기 수신장치의 정렬 상태와 관련된 정보가 사용자에게 인지되도록 시각적, 청각적 및 촉각적 방식 중 적어도 하나의 방식으로 알림을 출력하는 알림부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송장치.The method according to claim 1,
Further comprising a notification unit configured to output a notification in at least one of a visual, auditory, and tactile manner so that information related to the alignment state of the receiving apparatus is recognized by the user.
상기 전력 전달부를 기준으로 기 설정된 거리 이내에 위치한 외부 장치로부터 신호를 수신하는 NFC 태그부;
상기 제어부는
상기 수신장치로부터 NFC 태그부를 통하여 신호가 수신되면, 상기 수신장치의 정렬 상태를 감지하도록 상기 센서부를 제어하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송장치. The method according to claim 1,
An NFC tag unit receiving a signal from an external device located within a predetermined distance based on the power transmission unit;
The control unit
And controls the sensor unit to sense an alignment state of the receiver when a signal is received from the receiver through the NFC tag unit.
상기 제어부는
상기 수신장치의 정렬 상태가 기 설정된 정렬상태와 일치하는 경우, 상기 수신장치에 무선으로 전력을 전송하도록 상기 전력 전달부를 제어하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송장치.The method according to claim 1,
The control unit
And controls the power transfer unit to wirelessly transmit power to the receiving apparatus when the alignment state of the receiving apparatus matches a preset alignment state.
상기 제어부는
상기 전력 전달부를 통하여 전력의 전송 중, 기 설정된 주기마다 상기 수신장치의 정렬 상태를 검출하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송장치. 8. The method of claim 7,
The control unit
And detects an alignment state of the receiver at predetermined intervals during transmission of electric power through the electric power transmission unit.
상기 제어부는
상기 전력의 전송 중, 상기 수신장치의 정렬 상태가 기 설정된 정렬상태와 일치하지 않음이 감지되는 경우, 상기 전력의 전송을 중단하고, 상기 전력 전달부가 상기 기 설정된 정렬상태를 갖도록 상기 이동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송장치. 9. The method of claim 8,
The control unit
When transmission of the power is detected that the alignment state of the receiver does not coincide with the preset alignment state, the transmission of the power is stopped, and the power transmission unit controls the movement unit to have the predetermined alignment state Wherein the wireless power transmission device comprises:
무선으로 전력을 전송하도록 전류를 자속으로 전환하는 코일로 구성된 전력 전달부와 상기 수신장치 간의 정렬 상태를 검출하는 단계;
상기 검출된 정렬 상태에 근거하여, 상기 전력 전달부의 위치를 이동시키는 단계; 및
상기 전력 전달부의 이동이 완료되면, 전력을 전송하는 단계를 포함하는 무선 전력 전송장치의 제어방법.Sensing a receiving device that receives power wirelessly;
Detecting an alignment state between a power transmission unit constituted by a coil for converting a current into a magnetic flux to transmit power wirelessly and the receiving apparatus;
Moving the position of the power transmission unit based on the detected alignment state; And
And transmitting power when the movement of the power transmission unit is completed.
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KR101896461B1 (en) * | 2018-02-09 | 2018-09-07 | 유형근 | The apparatus of recharging by wireless power transfer |
KR20210027811A (en) * | 2019-09-03 | 2021-03-11 | 엘지전자 주식회사 | Wireless power transfer apparatus and system including the same |
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- 2015-02-05 KR KR1020150017982A patent/KR20160096397A/en not_active Ceased
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