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KR20170005589A - Apparatus for transmitting wireless power and system for transmitting wireless power - Google Patents

Apparatus for transmitting wireless power and system for transmitting wireless power Download PDF

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KR20170005589A
KR20170005589A KR1020150095810A KR20150095810A KR20170005589A KR 20170005589 A KR20170005589 A KR 20170005589A KR 1020150095810 A KR1020150095810 A KR 1020150095810A KR 20150095810 A KR20150095810 A KR 20150095810A KR 20170005589 A KR20170005589 A KR 20170005589A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
wireless power
transmission
coil
transmitting
transmission coil
Prior art date
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Withdrawn
Application number
KR1020150095810A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
박재희
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지이노텍 주식회사 filed Critical 엘지이노텍 주식회사
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Priority to US15/742,370 priority patent/US20180205268A1/en
Priority to PCT/KR2016/006912 priority patent/WO2017007163A1/en
Publication of KR20170005589A publication Critical patent/KR20170005589A/en
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    • H02J17/00
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/14Inductive couplings
    • H02J7/025

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치는, 본 발명의 실시예에 따른 무선전력 송신장치는 무선 전력 수신 장치에 교류전력을 송신하는 복수의 송신 코일들을 포함하는 송신코일부와, 상기 무선 전력 수신 장치로부터 수신된 고유정보(RXID)에 기초하여 상기 무선 전력 수신 장치의 크기를 판단하고, 상기 무선 전력 수신 장치의 크기에 따라 복수의 송신 코일 중 하나를 선택하는 송신측 제어부를 포함한다. A wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention is a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention includes a transmission coil unit including a plurality of transmission coils for transmitting AC power to a wireless power reception apparatus, And a transmitting side controller for determining the size of the wireless power receiving device based on the unique information (RXID) received from the receiving device and selecting one of the plurality of transmitting coils according to the size of the wireless power receiving device.

Description

무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 송신 시스템{APPARATUS FOR TRANSMITTING WIRELESS POWER AND SYSTEM FOR TRANSMITTING WIRELESS POWER}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a wireless power transmission apparatus and a wireless power transmission system,

본 발명은 무선전력 송신장치 및 무선전력 전송 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless power transmission apparatus and a wireless power transmission system.

최근 정보 통신 기술이 급속도로 발전함에 따라, 정보 통신 기술을 기반으로 하는 유비쿼터스 사회가 이루어지고 있다. 언제 어디서나 정보통신 기기들이 접속되기 위해서는 사회 모든 시설에 통신 기능을 가진 컴퓨터 칩을 내장시킨 센서들이 설치되어야 한다. 따라서 이들 기기나 센서의 전원 공급 문제는 새로운 과제가 되고 있다. 또한 휴대폰뿐만 아니라 블루투스 헤드셋과 아이팟 같은 뮤직 플레이어 등의 휴대기기 종류가 급격히 늘어나면서 배터리를 충전하는 작업이 사용자에게 시간과 수고를 요구하고 됐다. 이러한 문제를 해결하는 방법으로 무선 전력 전송 기술이 최근 들어 관심을 받고 있다. Recently, as the information and communication technology rapidly develops, a ubiquitous society based on information and communication technology is being made. In order for information communication devices to be connected anytime and anywhere, sensors equipped with a computer chip having a communication function must be installed in all facilities of the society. Therefore, power supply problems of these devices and sensors are becoming a new challenge. In addition, mobile devices such as Bluetooth headsets and iPods, as well as mobile phones, have been rapidly increasing in number, and charging the battery has required users time and effort. As a way to solve this problem, wireless power transmission technology has recently attracted attention.

무선 전력 전송 기술(wireless power transmission 또는 wireless energy transfer)은 자기장의 유도 원리를 이용하여 무선으로 송신기에서 수신기로 전기 에너지를 전송하는 기술로서, 이미 1800년대에 전자기유도 원리를 이용한 전기 모터나 변압기가 사용되기 시작했고, 그 후로는 라디오파나 레이저와 같은 전자파를 방사해서 전기에너지를 전송하는 방법도 시도되었다. 우리가 흔히 사용하는 전동칫솔이나 일부 무선면도기도 실상은 전자기유도 원리로 충전된다.The wireless power transmission technology (wireless power transmission or wireless energy transfer) is a technology to transmit electric energy from the transmitter to the receiver wirelessly using the induction principle of the magnetic field. In the 1800s, electric motor or transformer Thereafter, a method of transmitting electric energy by radiating an electromagnetic wave such as a radio wave or a laser was tried. Our electric toothbrushes and some wireless shavers are actually charged with electromagnetic induction.

현재까지 무선을 이용한 에너지 전달 방식은 크게 자기 유도 방식, 자기 공진(Electromagnetic Resonance) 방식 및 단파장 무선 주파수를 이용한 전력 전송 방식 등으로 구분될 수 있다.Until now, energy transmission using radio has been largely divided into a magnetic induction system, a magnetic resonance system, and a power transmission system using a short wavelength radio frequency.

자기 유도 방식은 두 개의 코일을 서로 인접시킨 후 한 개의 코일에 전류를 흘려보내면 이 때 발생한 자속(MagneticFlux)이 다른 코일에 기전력을 일으키는 현상을 사용한 기술로서, 휴대폰과 같은 소형기기를 중심으로 빠르게 상용화가 진행되고 있다. 자기 유도 방식은 최대 수백 키로와트(kW)의 전력을 전송할 수 있고 효율도 높지만 최대 전송 거리가 1센티미터(cm) 이하이므로 일반적으로 충전기나 바닥에 인접시켜야 하는 단점이 있다.In the magnetic induction method, when two coils are adjacent to each other and a current is supplied to one coil, a magnetic flux generated at this time causes an electromotive force to the other coils. As a technology, . The magnetic induction method has the disadvantage that it can transmit power of up to several hundred kilowatts (kW) and the efficiency is high, but the maximum transmission distance is 1 centimeter (cm) or less, so it is usually adjacent to the charger or the floor.

자기 공진 방식은 전자기파나 전류 등을 활용하는 대신 전기장이나 자기장을 이용하는 특징이 있다. 자기 공진 방식은 전자파 문제의 영향을 거의 받지 않으므로 다른 전자 기기나 인체에 안전하다는 장점이 있다. 반면, 한정된 거리와 공간에서만 활용할 수 있으며 에너지 전달 효율이 다소 낮다는 단점이 있다.The self-resonance method is characterized by using an electric field or a magnetic field instead of using electromagnetic waves or currents. The self-resonance method is advantageous in that it is safe to other electronic devices or human body since it is hardly influenced by the electromagnetic wave problem. On the other hand, it can be used only at a limited distance and space, and has a disadvantage that energy transfer efficiency is somewhat low.

단파장 무선 전력 전송 방식-간단히, RF 방식-은 에너지가 라디오 파(RadioWave)형태로 직접 송수신될 수 있다는 점을 활용한 것이다. 이 기술은 렉테나(rectenna)를 이용하는 RF 방식의 무선 전력 전송 방식으로서, 렉테나는 안테나(antenna)와 정류기(rectifier)의 합성어로서 RF 전력을 직접 직류 전력으로 변환하는 소자를 의미한다. 즉, RF 방식은 AC 라디오파를 DC로 변환하여 사용하는 기술로서, 최근 효율이 향상되면서 상용화에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.Short wavelength wireless power transmission - simply, the RF method - takes advantage of the fact that energy can be transmitted and received directly in the form of RadioWaves. This technology is a RF power transmission system using a rectenna. Rectena is a combination of an antenna and a rectifier, which means a device that converts RF power directly into direct current power. That is, the RF method is a technique of converting an AC radio wave into DC and using it. Recently, as the efficiency has improved, commercialization has been actively researched.

무선 전력 전송 기술은 모바일 뿐만 아니라 IT, 철도, 가전 산업 등 산업 전반에 다양하게 활용될 수 있다.Wireless power transmission technology can be applied not only to mobile, but also to various industries such as IT, railroad, and household appliance industry.

최근에는 자기 유도 방식과 자기 공진 방식을 복합적으로 적용한 송신부에 대한 개발이 활발해지고 있다. 이는 수신부의 전력 공급 방식의 종류에 관계없이 수신부에 전력을 공급할 수 있기 때문이다.In recent years, the development of a transmitter having a combination of a magnetic induction method and a magnetic resonance method has been actively developed. This is because power can be supplied to the receiving unit irrespective of the type of the power supply system of the receiving unit.

한편, 무선전력 수신장치의 종류가 다양해짐에 따라 복수의 코일들을 포함하는 무선전력 송신장치가 제공되고 있으나, 적은 전력을 필요로 하는 수신 장치가 높은 전력을 수신하여 파열되는 문제점이 있다.Meanwhile, a wireless power transmission apparatus including a plurality of coils is provided according to various kinds of wireless power receiving apparatuses. However, there is a problem that a receiving apparatus requiring less power ruptures by receiving high power.

본 발명은 무선전력 수신장치의 크기에 따라 선택적으로 전력을 송신하는 복수의 송신 코일들이 배치되는 무선전력 송신장치의 제공을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a wireless power transmission apparatus in which a plurality of transmission coils for selectively transmitting power are disposed according to the size of a wireless power receiving apparatus.

본 발명은 무선전력 송신장치가 무선전력 수신장치를 판별하기 위한 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention aims to provide a method for the wireless power transmission apparatus to identify a wireless power reception apparatus.

본 발명의 실시예에 따른 무선전력 송신장치는 무선 전력 수신 장치에 교류전력을 송신하는 복수의 송신 코일들을 포함하는 송신코일부와, 상기 무선 전력 수신 장치로부터 수신된 고유정보(RXID)에 기초하여 상기 무선 전력 수신 장치의 크기를 판단하고, 상기 무선 전력 수신 장치의 크기에 따라 복수의 송신 코일 중 하나를 선택하는 송신측 제어부를 포함한다. A wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention includes a transmission coil unit including a plurality of transmission coils for transmitting AC power to a wireless power reception apparatus, and a transmission coil unit for transmitting, based on the unique information (RXID) received from the wireless power reception apparatus And a transmitting side controller for determining the size of the wireless power receiving device and selecting one of the plurality of transmitting coils according to the size of the wireless power receiving device.

실시예에 따른 무선전력 전송시스템은 상기 무선전력 송신장치와 상기 무선전력 송신장치로부터 전력을 수신하는 무선전력 수신장치를 포함한다.A wireless power transmission system according to an embodiment includes the wireless power transmission apparatus and a wireless power reception apparatus that receives power from the wireless power transmission apparatus.

본 발명은 무선전력 수신장치의 크기에 따라 송신 코일을 선택적으로 구동하여 송신 효율을 향상시키는 효과를 가진다. The present invention has the effect of selectively improving the transmission efficiency by selectively driving the transmission coil according to the size of the wireless power receiving apparatus.

또한, 무선 전력 수신 장치의 크기에 따른 송신 코일을 선택하여 높은 결합계수를 가져 전송 효율을 향상시키는 효과를 가진다. In addition, a transmission coil according to the size of the wireless power receiving apparatus is selected to have a high coupling coefficient, thereby improving the transmission efficiency.

도 1은 자기 유도 방식 등가회로이다.
도 2는 자기 공진 방식 등가회로이다.
도 3a 및 3b는 무선전력전송 시스템을 구성하는 서브 시스템 중 하나로 송신부를 나타낸 블록도이다.
도 4는 무선전력전송 시스템을 구성하는 서브 시스템 중 하나로 수신부를 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 송신코일부를 나타내는 평면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 송신코일부를 나타내는 평면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 송신코일부를 나타내는 평면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 송신코일부를 나타내는 평면도이다.
도 9와 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 구동부를 나타내는 회로도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 충전 방법을 설명하는 흐름도이다.
1 is a magnetic induction equivalent circuit.
2 is a self-resonant-type equivalent circuit.
3A and 3B are block diagrams showing a transmitter as one of sub-systems constituting a wireless power transmission system.
4 is a block diagram illustrating a receiving unit as one of the subsystems constituting the wireless power transmission system.
5 is a plan view showing a transmission coil part according to an embodiment of the present invention.
6 is a plan view showing a transmission coil according to another embodiment of the present invention.
7 is a plan view showing a transmitting coil part according to another embodiment of the present invention.
8 is a plan view showing a transmission coil according to another embodiment of the present invention.
9 and 10 are circuit diagrams illustrating a driving unit according to an embodiment of the present invention.
11 is a flowchart illustrating a charging method of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시예에 의한 무선으로 전력을 전송하는 기능을 구비한 무선 전력 송신 장치와 무선으로 전력을 수신하는 무선 전력 수신 장치를 포함한 무선전력전송 시스템을 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시 예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a wireless power transmission system including a wireless power transmission apparatus having a function of wirelessly transmitting power and a wireless power reception apparatus wirelessly receiving power according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The following embodiments are provided by way of example so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in other forms. In the drawings, the size and thickness of an apparatus may be exaggerated for convenience. Like reference numerals designate like elements throughout the specification.

실시예는 무선 전력 전송을 위하여 저주파(50kHz)부터 고주파(15MHz)까지의 다양한 종류의 주파수 대역을 선택적으로 사용하며, 시스템 제어를 위하여 데이터 및 제어신호를 교환할 수 있는 통신시스템을 포함할 수도 있다.Embodiments may include a communication system that selectively uses various types of frequency bands from a low frequency (50 kHz) to a high frequency (15 MHz) for wireless power transmission and can exchange data and control signals for system control .

실시예는 배터리를 사용하거나 필요로 하는 전자기기를 사용하는 휴대단말 산업, 스마트 시계 산업, 컴퓨터 및 노트북 산업, 가전기기 산업, 전기자동차 산업, 의료기기 산업, 로봇 산업 등 다양한 산업분야에 적용될 수 있다.The embodiments can be applied to various industrial fields such as a mobile terminal industry using a battery or an electronic device required, a smart clock industry, a computer and notebook industry, a household appliance industry, an electric car industry, a medical device industry, and a robot industry .

실시예는 하나 또는 복수개의 전송 코일을 사용하여 한 개 이상의 다수기기에 전력 전송이 가능한 시스템을 고려할 수 있다.Embodiments may consider a system capable of power transmission to one or more multiple devices using one or more transmission coils.

실시예에 따르면 스마트폰, 노트북 등 모바일 기기에서의 배터리 부족문제를 해결할 수 있고, 일 예로 테이블에 무선충전패드를 놓고 그 위에서 스마트폰, 노트북을 사용하면 자동으로 배터리가 충전되어 장시간 사용할 수 있게 된다. 또한 까페, 공항, 택시, 사무실, 식당 등 공공장소에 무선충전패드를 설치하면 모바일기기 제조사별로 상이한 충전단자에 상관없이 다양한 모바일기기를 충전할 수 있다. 또한 무선전력전송 기술이 청소기, 선풍기 등의 생활가전제품에 적용되면 전원케이블을 찾아 다닐 필요가 없게 되고 가정 내에서 복잡한 전선이 사라지면서 건물 내 배선이 줄고 공간활용 폭도 넓어질 수 있다. 또한 현재의 가정용 전원으로 전기자동차를 충전할 경우 많은 시간이 소요되지만 무선전력전송 기술을 통해서 고전력을 전송한다면 충전시간을 줄일 수 있게 되고 주차장 바닥에 무선충전시설을 설치하게 되면 전기자동차 주변에 전원케이블을 준비 해야 하는 불편함을 해소 할 수 있다.According to the embodiment, it is possible to solve the battery shortage problem in a mobile device such as a smart phone and a notebook. For example, when a wireless charging pad is placed on a table and a smart phone or a notebook is used on the table, the battery is automatically charged and can be used for a long time . In addition, by installing wireless charging pads in public places such as cafes, airports, taxis, offices, restaurants, etc., mobile devices manufacturers can charge various mobile devices regardless of charging terminals. In addition, when wireless power transmission technology is applied to household electrical appliances such as cleaners, electric fans, etc., there is no need to look for power cables and complex wires can be eliminated in the home, which can reduce wiring in buildings and increase the space utilization. In addition, it takes a lot of time to charge the electric car with the current household power, but if the high power is transmitted through the wireless power transmission technology, the charging time can be reduced. If the wireless charging facility is installed at the bottom of the parking lot, It is possible to solve the inconvenience of having to prepare.

실시예에서 사용되는 용어와 약어는 다음과 같다.The terms and abbreviations used in the examples are as follows.

무선전력전송 시스템 (Wireless Power Transfer System): 자기장 영역 내에서 무선 전력 전송을 제공하는 시스템 Wireless Power Transfer System: A system that provides wireless power transmission within a magnetic field region

무선 전력 송신 장치(Wireless Power Transfer System-Charger): 자기장 영역 내에서 전력수신기에게 무선전력전송을 제공하며 시스템 전체를 관리하는 장치.Wireless Power Transfer System-Charger: A device that provides wireless power transmission to a power receiver within a magnetic field area and manages the entire system.

무선 전력 수신 장치(Wireless Power Transfer System-Device): 자기장 영역 내에서 전력송신기로부터 무선전력 전송을 제공받는 장치.Wireless Power Transfer System-Device: A device that is provided with a wireless power transmission from a power transmitter within a magnetic field area.

충전 영역(Charging Area): 자기장 영역 내에서 실제적인 무선 전력 전송이 이루어지는 지역이며, 응용 제품의 크기, 요구 전력, 동작주파수에 따라 변할 수 있다.Charging Area: A region where actual wireless power transmission occurs within the magnetic field region, and may vary depending on the size, required power, and operating frequency of the application product.

S 파라미터(Scattering parameter): S 파라미터는 주파수 분포상에서 입력전압 대 출력전압의 비로 입력 포트 대 출력 포트의 비(Transmission; S21) 또는 각각의 입/출력 포트의 자체 반사값, 즉 자신의 입력에 의해 반사되어 돌아오는 출력의 값(Reflection; S11, S22).Scattering parameter: The S parameter is the ratio of the input port to the output port in terms of the input voltage to the output voltage on the frequency distribution (Transmission S21) or the self reflection value of each input / output port, Reflection (S11, S22) of the reflected output.

품질 지수 Q(Quality factor): 공진에서 Q의 값은 주파수 선택의 품질을 의미하고 Q 값이 높을수록 공진 특성이 좋으며, Q 값은 공진기에서 저장되는 에너지와 손실되는 에너지의 비로 표현됨.Quality factor Q: The value of Q in resonance means the quality of frequency selection. The higher the Q value, the better the resonance characteristics. The Q value is expressed as the ratio of the energy stored in the resonator to the energy lost.

무선으로 전력을 전송하는 원리를 살펴보면, 무선 전력 전송 원리로 크게 자기 유도 방식과 자기 공진 방식이 있다.The principles of wireless power transmission include magnetic induction and self-resonance.

자기 유도 방식은 소스 인덕터(Ls)와 부하 인덕터(Ll)를 서로 근접시켜 한쪽의 소스 인덕터(Ls)에 전류를 흘리면 발생하는 자속을 매개로 부하 인덕터(Ll)에도 기전력이 발생하는 비접촉 에너지 전송기술이다. 그리고 자기 공진 방식은 2개의 공진기를 결합하는 것으로 2개의 공진기 간의 고유 주파수에 의한 자기 공진이 발생하여 동일 주파수로 진동 하면서 동일 파장 범위에서 전기장 및 자기장을 형성시키는 공명 기법을 활용하여 에너지를 무선으로 전송하는 기술이다.
The magnetic induction method is a noncontact energy transfer technique in which an electromotive force is generated in the load inductor Ll via a magnetic flux generated when the source inductor Ls and the load inductor Ll are brought close to each other and a current is supplied to one of the source inductors Ls. to be. The self-resonance method combines two resonators to generate self-resonance by the natural frequency between the two resonators. By resonating at the same frequency and using the resonance technique to form an electric field and a magnetic field in the same wavelength range, Technology.

도 1은 자기 유도 방식 등가회로이다.1 is a magnetic induction equivalent circuit.

도 1을 참조하면, 자기 유도 방식 등가회로에서 무선 전력 송신 장치는 전원을 공급하는 장치에 따른 소스 전압(Vs), 소스 저항(Rs), 임피던스 매칭을 위한 소스 커패시터(Cs) 그리고 무선 전력 수신 장치와의 자기적 결합을 위한 소스 코일(Ls)로 구현될 수 있고, 무선 전력 수신 장치는 무선 전력 수신 장치의 등가 저항인 부하 저항(Rl), 임피던스 매칭을 위한 부하 커패시터(Cl) 그리고 무선 전력 송신 장치와의 자기적 결합을 위한 부하 코일(Ll)로 구현될 수 있고, 소스 코일(Ls)과 부하 코일(Ll)의 자기적 결합 정도는 상호 인덕턴스(Msl)로 나타낼 수 있다.Referring to FIG. 1, in a magnetic induction equivalent circuit, a wireless power transmission apparatus includes a source voltage Vs, a source resistance Rs, a source capacitor Cs for impedance matching, And the wireless power receiving device may be implemented as a load resistance Rl that is an equivalent resistance of the wireless power receiving device, a load capacitor Cl for impedance matching, And the magnetic coupling between the source coil Ls and the load coil Ll can be expressed by mutual inductance Msl.

도 1에서 임피던스 매칭을 위한 소스 커패시터(Cs)와 부하 커패시터(Cl)이 없는 오로지 코일로만 이루어진 자기 유도 등가회로로부터 입력전압 대 출력전압의 비(S21)를 구하여 이로부터 최대 전력 전송 조건을 찾으면 최대 전력 전송 조건은 이하 수학식 1을 충족한다.In FIG. 1, the ratio S21 of the input voltage to the output voltage is obtained from the magnetic induction equivalent circuit consisting only of the coil without the source capacitor Cs and the load capacitor Cl for impedance matching, The power transmission condition satisfies Equation (1) below.

[수학식 1][Equation 1]

Ls/Rs=Ll/RlLs / Rs = L1 / R1

상기 수학식 1에 따라 송신 코일(Ls)의 인덕턴스와 소스 저항(Rs)의 비와 부하 코일(Ll)의 인덕턴스와 부하 저항(Rl)의 비가 같을 때 최대 전력 전송이 가능하다. 인덕턴스만 존재하는 시스템에서는 리액턴스를 보상할 수 있는 커패시터가 존재하지 않기 때문에 최대 전력 전달이 이루어지는 지점에서 입/출력 포트의 자체 반사값(S11)의 값은 0이 될 수 없고, 상호 인덕턴스(Msl) 값에 따라 전력 전달 효율이 크게 변화할 수 있다. 따라서, 임피던스 매칭을 위한 보상 커패시터로써 무선 전력 송신 장치에 소스 커패시터(Cs)가 부가될 수 있고, 무선 전력 수신 장치 에 부하 커패시터(Cl)가 부가될 수 있다. 상기 보상 커패시터(Cs, Cl)는 예로 수신 코일(Ls) 및 부하 코일(Ll) 각각에 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다. 또한 임피던스 매칭을 위하여 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 수신 장치 각각에는 보상 커패시터 뿐만 아니라 추가적인 커패시터 및 인덕터와 같은 수동 소자가 더 부가될 수 있다.
The maximum power transmission is possible when the ratio of the inductance of the transmission coil Ls to the source resistance Rs and the ratio of the inductance of the load coil Ll to the load resistance Rl are equal to each other. Since there is no capacitor capable of compensating for reactance in a system in which there is only an inductance, the value of the self reflection value S11 of the input / output port can not be zero at the point where the maximum power is transmitted, and the mutual inductance Msl, The power transfer efficiency can vary greatly depending on the value. Therefore, the source capacitor Cs can be added to the wireless power transmission apparatus as a compensation capacitor for impedance matching, and the load capacitor Cl can be added to the wireless power reception apparatus. The compensation capacitors Cs and Cl may be connected in series or in parallel to the receiving coil Ls and the load coil Ll, respectively. Further, for the impedance matching, each of the wireless power transmitting apparatus and the wireless power receiving apparatus may be further provided with a passive element such as an additional capacitor and an inductor as well as a compensation capacitor.

도 2는 자기 공진 방식 등가회로이다.2 is a self-resonant-type equivalent circuit.

도 2를 참조하면, 자기 공진 방식 등가회로에서 무선 전력 송신 장치는 소스 전압(Vs), 소스 저항(Rs) 그리고 소스 인덕터(Ls)의 직렬 연결로 폐회로를 구성하는 소스 코일(Source coil)과 송신측 공진 인덕터(L1)와 송신측 공진 커패시터(C1)의 직렬 연결로 폐회로를 구성하는 송신측 공진 코일(Resonant coil)로 구현되고, 무선 전력 수신 장치는 부하 저항(Rl)와 부하 인덕터(Ll)의 직렬 연결로 폐회로를 구성하는 부하 코일(Load coil)과 수신측 공진 인덕터(L2)와 수신측 공진 커패시터(C2)의 직렬 연결로 폐회로를 구성하는 수신측 공진 코일로 구현되며, 소스 인덕터(Ls)와 송신측 인덕터(L1)는 K01의 결합계수로 자기적으로 결합되고, 부하 인덕터(Ll)와 부하측 공진 인덕터(L2)는 K23의 결합계수로 자기적으로 결합되고, 송신측 공진 인덕터(L1)와 수신측 공진 인덕터(L2)는 L12의 결합 계수로 자기적으로 결합된다. 또 다른 실시예의 등가회로에서는 소스 코일 및/또는 부하 코일을 생략하고 송신측 공진 코일과 수신측 공진 코일만으로 이루어질 수도 있다. 2, in a self-resonant type equivalent circuit, a radio power transmission apparatus includes a source coil constituting a closed circuit by a series connection of a source voltage Vs, a source resistance Rs and a source inductor Ls, Side resonant coil constituting a closed circuit by a series connection of the side resonant inductor L1 and the transmission side resonant capacitor C1 and the wireless power receiving apparatus is implemented by a load resistor R1 and a load inductor L1, Side resonance coil constituting a closed circuit by a series connection of a load coil constituting a closed circuit by a series connection of the resonance inductor L2 and a resonance inductor L2 on the reception side and a resonance capacitor C2 on the reception side, The load inductor L1 and the load side resonance inductor L2 are magnetically coupled to each other by a coupling coefficient of K23 and the transmission side inductor L1 is magnetically coupled to the transmission side inductor L1 ) And the receiving-side resonance inductor (L2) And is magnetically coupled to the coupling coefficient. In the equivalent circuit of another embodiment, the source coil and / or the load coil may be omitted and only the transmission-side resonance coil and the reception-side resonance coil may be formed.

자기 공진 방식은 두 공진기의 공진 주파수가 동일할 때에는 무선 전력 송신 장치의 공진기의 에너지의 대부분이 무선 전력 수신 장치의 공진기로 전달되어 전력 전달 효율이 향상될 수 있고, 자기 공진 방식에서의 효율은 이하 수학식 2를 충족할 때 좋아진다.When the resonance frequencies of the two resonators are the same, most of the energy of the resonator of the wireless power transmission apparatus is transmitted to the resonator of the wireless power receiving apparatus so that the power transmission efficiency can be improved, and the efficiency in the self- It is better when the equation (2) is satisfied.

[수학식 2]&Quot; (2) "

k/Γ >> 1 (k는 결합계수, Γ 감쇄율)k / Γ >> 1 (k is the coupling coefficient, Γ attenuation factor)

자기 공진 방식에서 효율을 증가시키기 위하여 임피던스 매칭을 위한 소자를 부가할 수 있고, 임피던스 매칭 소자는 인덕터 및 커패시터와 같은 수동 소자가 될 수 있다.In order to increase the efficiency in the self-resonant mode, an element for impedance matching can be added, and the impedance matching element can be a passive element such as an inductor and a capacitor.

이와 같은 무선 전력 전송 원리를 바탕으로 자기 유도 방식 또는 자기 공진 방식으로 전력을 전달하기 위한 무선전력전송 시스템을 살펴본다.
Based on such a wireless power transmission principle, a wireless power transmission system for transmitting power by a magnetic induction method or a self resonance method will be described.

<무선 전력 송신 장치><Wireless power transmission device>

도 3a 및 도 3b는 무선전력전송 시스템을 구성하는 서브 시스템 중 하나로 무선 전력 송신 장치를 나타낸 블록도이다.FIGS. 3A and 3B are block diagrams illustrating a wireless power transmission apparatus as one of the sub-systems constituting the wireless power transmission system.

도 3a를 참조하면, 실시예에 따른 무선전력전송 시스템은 무선 전력 송신 장치(1000)와 무선 전력 송신 장치(1000)로부터 무선으로 전력을 전송받는 무선 전력 수신 장치(2000)를 포함할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(1000)는 입력되는 교류 신호를 전력 변환하여 교류 신호로 출력하는 전력변환부(101)와 상기 전력변환부(101)로부터 출력되는 교류 신호에 기초하여 자기장을 생성하여 충전 영역 내의 무선 전력 수신 장치(2000)에 전력을 제공하는 공진회로부(102) 및 상기 전력변환부(101)의 전력 변환을 제어하고, 상기 전력변환부(101)의 출력 신호의 진폭과 주파수를 조절하고, 상기 공진회로부(102)의 임피던스 매칭을 수행하며, 상기 전력변환부(101) 및 상기 공진회로부(102)로부터 임피던스, 전압, 전류 정보를 센싱하며, 상기 무선 전력 수신 장치(2000)와 무선 통신할 수 있는 제어부(103)를 포함할 수 있다. 상기 전력변환부(101)는 교류신호를 직류로 변환하는 전력변환부, 직류의 레벨을 가변하여 직류를 출력하는 전력변환부, 직류를 교류로 변환하는 전력변환부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그리고 상기 공진회로부(102)는 코일과 상기 코일과 공진할 수 있는 임피던스 매칭부를 포함할 수 있다. 또한 상기 제어부(103)는 임피던스, 전압, 전류 정보를 센싱하기 위한 센싱부와 무선 통신부를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3A, a wireless power transmission system according to an embodiment may include a wireless power transmission apparatus 1000 and a wireless power reception apparatus 2000 receiving wireless power from a wireless power transmission apparatus 1000. FIG. The wireless power transmission apparatus 1000 includes a power conversion unit 101 for converting an input AC signal into an AC signal and outputting the AC signal as an AC signal, and a magnetic field generator for generating a magnetic field based on the AC signal output from the power conversion unit 101, A resonance circuit section 102 for providing power to the wireless power receiving apparatus 2000 and a control section for controlling the power conversion of the power conversion section 101 and adjusting the amplitude and frequency of the output signal of the power conversion section 101, Voltage, and current information from the power conversion unit 101 and the resonance circuit unit 102 and performs wireless communication with the wireless power reception apparatus 2000. The wireless power reception apparatus 2000 performs impedance matching of the resonance circuit unit 102, And a control unit 103 that can control the operation of the apparatus. The power conversion unit 101 may include at least one of a power conversion unit that converts an AC signal to DC, a power conversion unit that outputs a DC by varying the level of the DC, and a power conversion unit that converts DC into AC . The resonance circuit unit 102 may include a coil and an impedance matching unit capable of resonating with the coil. The control unit 103 may include a sensing unit and a wireless communication unit for sensing impedance, voltage, and current information.

구체적으로 도 3b를 참조하면, 상기 무선 전력 송신 장치(1000)는 송신측 교류/직류 변환부(1100), 송신측 직류/교류 변환부(1200), 송신측 임피던스 매칭부(1300), 송신 코일부(1400) 그리고 송신측 통신 및 제어부(1500)을 포함할 수 있다. 3B, the wireless power transmission apparatus 1000 includes a transmitting side AC / DC converting unit 1100, a transmitting side DC / AC converting unit 1200, a transmitting side impedance matching unit 1300, A portion 1400 and a sender communication and control portion 1500. [

송신측 교류/직류 변환부(1100)는 송신측 통신 및 제어부(1500)의 제어 하에 외부로부터 제공되는 교류 신호를 직류 신호로 변환하는 전력 변환부로써, 상기 송신측 교류/직류 변환부(1100)는 서브 시스템으로 정류기(1110)와 송신측 직류/직류 변환부(1120)을 포함할 수 있다. 상기 정류기(1110)는 제공되는 교류 신호를 직류 신호로 변환하는 시스템으로써 이를 구현하는 실시예로 고주파수 동작 시 상대적으로 높은 효율을 가지는 다이오드 정류기, 원-칩(one-chip)화가 가능한 동기 정류기 또는 원가 및 공간 절약이 가능하고 및 데드 타임(Dead time)의 자유도가 높은 하이브리드 정류기가 될 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니고, 교류를 직류로 변환하는 시스템이라면 적용 가능하다. 또한 상기 송신측 직류/직류 변환부(1120)는 송신측 통신 및 제어부(1500)의 제어 하에 상기 정류기(1110)으로부터 제공되는 직류 신호의 레벨을 조절하는 것으로 이를 구현하는 예로 입력 신호의 레벨을 낮추는 벅 컨버터(Buck converter), 입력 신호의 레벨을 높이는 부스트 컨버터(Boost converter), 입력 신호의 레벨을 낮추거나 높일 수 있는 벅 부스트 컨버터(Buck Boost converter) 또는 축 컨버터(Cuk converter)가 될 수 있다. 또한 상기 송신측 직류/직류 변환부(1120)는 전력 변환 제어 기능을 하는 스위치소자와 전력 변환 매개 역할 또는 출력 전압 평활 기능을 하는 인덕터 및 커패시터, 전압 이득을 조절 또는 전기적인 분리 기능(절연 기능)을 하는 트랜스 등을 포함할 수 있으며, 입력되는 직류 신호에 포함된 리플 성분 또는 맥동 성분(직류 신호에 포함된 교류 성분)을 제거하는 기능을 할 수 있다. 그리고 상기 송신측 직류/직류 변환부(1120)의 출력 신호의 지령치와 실제 출력 치와의 오차는 피드백 방식을 통해 조절될 수 있고, 이는 상기 송신측 통신 및 제어부(1500)에 의하여 이루어 질 수 있다.The transmitting side AC / DC converting unit 1100 is a power converting unit for converting an AC signal provided from the outside under the control of the transmitting side communication and control unit 1500 to a DC signal. The transmitting side AC / DC converting unit 1100 includes: May include a rectifier 1110 and a transmission side DC / DC converter 1120 as a subsystem. The rectifier 1110 converts a supplied AC signal into a DC signal. The rectifier 1110 may be a diode rectifier having a relatively high efficiency in high-frequency operation, a synchronous rectifier capable of one-chip operation, And a hybrid rectifier capable of saving space and having a high degree of freedom in dead time. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to a system that converts AC to DC. The transmitting side DC / DC converting unit 1120 adjusts the level of the DC signal provided from the rectifier 1110 under the control of the transmitting side communication and control unit 1500. As an example of implementing the DC signal, A buck converter, a boost converter that boosts the level of the input signal, a buck-boost converter or a Cuk converter that can raise or lower the level of the input signal. Also, the transmission side DC / DC converter 1120 includes a switch element that performs a power conversion control function, an inductor and a capacitor that perform a power conversion medium function or an output voltage smoothing function, a voltage gain control function or an electrical isolation function (insulation function) And may have a function of removing a ripple component or a ripple component (AC component included in the DC signal) included in the input DC signal. The error between the command value of the output signal of the transmitting side DC / DC converting unit 1120 and the actual output value can be adjusted through the feedback method and can be performed by the transmitting side communication and control unit 1500 .

송신측 직류/교류 변환부(1200)는 송신측 통신 및 제어부(1500)의 제어 하에 송신측 교류/직류 변환부(1100)으로부터 출력되는 직류 신호를 교류 신호로 변환하고, 변환된 교류 신호의 주파수를 조절할 수 있는 시스템으로 이를 구현하는 예로 하프 브릿지 인버터(Half bridge inverter) 또는 풀 브릿지 인버터(Full bridge inverter)가 있다. 그리고 무선전력전송 시스템은 직류를 교류로 변환하는 다양한 증폭기가 적용될 수 있고, 예로 A급, B급, AB급, C급, E 급 F급 증폭기가 있다. 또한 상기 송신측 직류/교류 변환부(1200)는 출력 신호의 주파수를 생성하는 오실레이터(Ocillator)와 출력 신호를 증폭하는 파워 증폭부를 포함할 수 있다.The transmission side DC / AC conversion unit 1200 converts the DC signal output from the transmission side AC / DC conversion unit 1100 into an AC signal under the control of the transmission side communication and control unit 1500 and outputs the converted AC signal frequency A half bridge inverter or a full bridge inverter is an example of implementing this system. In the wireless power transmission system, various amplifiers for converting direct current to alternating current can be applied. For example, class A, class B, class AB, class C, class E class F amplifier. The transmission side DC / AC conversion unit 1200 may include an oscillator for generating a frequency of an output signal and a power amplifier for amplifying an output signal.

송신측 임피던스 매칭부(1300)는 서로 다른 임피던스를 가진 지점에서 반사파를 최소화하여 신호의 흐름을 좋게 한다. 무선 전력 송신 장치(1000)와 무선 전력 수신 장치 (2000)의 두 코일은 공간적으로 분리되어 있어 자기장의 누설이 많으므로 무선 전력 송신 장치(1000)와 무선 전력 수신 장치 (2000)의 두 연결단 사이의 임피던스 차이를 보정하여 전력 전달 효율을 향상시킬 수 있다. 상기 송신측 임피던스 매칭부(1300)는 인덕터, 커패시터 그리고 저항 소자로 구성될 수 있고, 통신 및 제어부(1500)의 제어 하에 상기 인덕터의 인덕턴스와 커패시터의 커패시턴스 그리고 저항의 저항 값을 가변하여 임피던스 매칭을 위한 임피던스 값을 조정할 수 있다. 그리고 무선전력전송 시스템이 자기 유도 방식으로 전력을 전송하는 경우, 송신측 임피던스 매칭부(1300)는 직렬 공진 구조 또는 병렬 공진 구조를 가질 수 있고, 무선 전력 송신 장치(1000)와 무선 전력 수신 장치 (2000) 사이의 유도 결합 계수를 증가시켜 에너지 손실을 최소화 할 수 있다. 그리고 무선전력전송 시스템이 자기 공진 방식으로 전력을 전송하는 경우, 송신측 임피던스 매칭부(1300)는 무선 전력 송신 장치(1000)와 무선 전력 수신 장치 (2000) 간의 이격 거리가 변화되거나 금속성 이물질(FO; Foreign Object), 다수의 디바이스에 의한 상호 영향 등에 따라 코일의 특성의 변화로 에너지 전송 선로상의 매칭 임피던스 변화에 따른 임피던스 매칭의 실시간 보정을 가능하게 할 수 있고, 그 보정 방식으로써 커패시터를 이용한 멀티 매칭 방식, 멀티 안테나를 이용한 매칭 방식, 멀티 루프를 이용한 방식 등이 될 수 있다.The transmission-side impedance matching unit 1300 minimizes the reflected waves at points having different impedances to improve the signal flow. Since the two coils of the wireless power transmitting apparatus 1000 and the wireless power receiving apparatus 2000 are spatially separated and have a large leakage of magnetic field, the wireless power transmitting apparatus 1000 and the wireless power receiving apparatus 2000, The power transmission efficiency can be improved. The impedance matching unit 1300 may include an inductor, a capacitor, and a resistor. Under the control of the communication and control unit 1500, the inductance of the inductor, the capacitance of the capacitor, The impedance value can be adjusted. When the wireless power transmission system transmits power in a self-induction manner, the transmission-side impedance matching unit 1300 may have a series resonance structure or a parallel resonance structure, and may include a wireless power transmission apparatus 1000 and a wireless power reception apparatus 2000) can be increased to minimize the energy loss. When the wireless power transmission system transmits power in a self-resonant manner, the transmission-side impedance matching unit 1300 may determine that the distance between the wireless power transmission apparatus 1000 and the wireless power reception apparatus 2000 is changed or the metallic foreign matter FO ; Foreign Object), mutual influences by a plurality of devices, and the like, it is possible to make real-time correction of impedance matching according to a change in matching impedance on an energy transmission line due to a change in characteristics of a coil, Method, a matching method using a multi-antenna, a method using a multi-loop, and the like.

송신측 코일(1400)은 복수개의 코일 또는 단수개의 코일로 구현될 수 있고, 송신측 코일(1400)이 복수개로 구비되는 경우 이들은 서로 이격되어 배치되거나 서로 중첩되어 배치될 수 있고, 이들이 중첩되어 배치되는 경우 중첩되는 면적은 자속 밀도의 편차를 고려하여 결정할 수 있다. 또한 송신측 코일(1400)을 제작할 때 내부 저항 및 방사 저항을 고려하여 제작할 수 있고, 이 때 저항 성분이 작으면 품질 지수(Quality factor)가 높아지고 전송 효율이 상승할 수 있다.The transmitting coil 1400 may be implemented as a plurality of coils or a plurality of coils. If a plurality of transmitting coils 1400 are provided, they may be spaced apart from each other, The overlapping area can be determined in consideration of the deviation of the magnetic flux density. Also, when the transmission coil 1400 is manufactured, it can be manufactured in consideration of the internal resistance and the radiation resistance. If the resistance component is small, the quality factor can be increased and the transmission efficiency can be increased.

통신 및 제어부(1500)는 송신측 제어부(1510)와 송신측 통신부(1520)를 포함할 수 있다. 상기 송신측 제어부(1510)는 무선 전력 수신 장치 (2000)의 전력 요구량, 현재 충전량 그리고 무선 전력 방식을 고려하여 상기 송신측 교류/직류 변환부(1100)의 출력 전압을 조절하는 역할을 할 수 있다. 그리고 최대 전력 전송 효율를 고려하여 상기 송신측 직류/교류 변환부(1200)를 구동하기 위한 주파수 및 스위칭 파형들을 생성하여 전송될 전력을 제어할 수 있다. 또한, 송신측 제어부(1510)는 무선 전력 수신 장치로부터 수신된 고유정보(RXID)에 기초하여 무선 전력 수신 장치의 크기를 판단할 수 있다. 즉, 상기 무선 전력 수신 장치의 크기에 따라 복수의 송신 코일 중 하나를 선택할 수 있다. 상기 고유정보(RXID)는 RXID 메시지, 인증정보(certification version), 식별정보, 오류검출코드(CRC)를 포함할 수 있으나 이에 대해 한정하는 것은 아니다. 상기 RXID 메시지는 무선 전력 수신 장치의 전력량 정보를 포함할 수 있다.The communication and control unit 1500 may include a transmission side control unit 1510 and a transmission side communication unit 1520. The transmitting-side controller 1510 may control the output voltage of the transmitting-side AC / DC converter 1100 in consideration of the power demand of the wireless power receiving apparatus 2000, the current charging amount, and the wireless power scheme . The frequency and switching waveforms for driving the transmission side DC / AC conversion unit 1200 may be generated in consideration of the maximum power transmission efficiency to control power to be transmitted. In addition, the transmitting-side control unit 1510 can determine the size of the wireless power receiving apparatus based on the unique information (RXID) received from the wireless power receiving apparatus. That is, one of the plurality of transmission coils can be selected according to the size of the wireless power receiving apparatus. The unique information RXID may include an RXID message, a certification version, identification information, and an error detection code (CRC), but is not limited thereto. The RXID message may include information on the amount of power of the wireless power receiving apparatus.

또한 무선 전력 수신 장치(2000)의 저장부(미도시)로부터 독출한 제어에 요구되는 알고리즘, 프로그램 또는 어플리케이션을 이용하여 무선 전력 수신 장치 (2000)의 동작 전반을 제어할 수 있다. 한편 상기 송신측 제어부(1510)는 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤유닛(Micro Controller Unit) 또는 마이콤(Micom)이라고 지칭할 수 있다. 상기 송신측 통신부(1520)는 수신측 통신부(2620)와 통신을 수행할 수 있고, 통신 방식의 일 예로 블루투스, NFC, Zigbee 등의 근거리 통신 방식을 이용할 수 있다. 상기 송신측 통신부(1520)와 수신측 통신부(2620)는 서로간에 충전 상황 정보 및 충전 제어 명령 등의 송수신을 진행할 수 있다. 그리고 상기 충전 상황 정보로는 무선 전력 수신 장치 (2000)의 개수, 배터리 잔량, 충전 횟수, 사용량, 배터리 용량, 배터리 비율 그리고 무선 전력 송신 장치(1000)의 전송 전력량 등을 포함할 수 있다. 또한 송신측 통신부(1520)는 무선 전력 수신 장치 (2000)의 충전 기능을 제어하는 충전 기능 제어 신호를 송신할 수 있고, 상기 충전 기능 제어 신호는 무선 전력 수신 장치 (2000)를 제어하여 충전 기능을 인에이블(enabled) 또는 디스에이블(disabled)하게 하는 제어 신호일 수 있다.Also, the overall operation of the wireless power receiving apparatus 2000 can be controlled using an algorithm, a program, or an application required for the control read from the storage unit (not shown) of the wireless power receiving apparatus 2000. Meanwhile, the transmission-side controller 1510 may be referred to as a microprocessor, a microcontroller unit, or a microcomputer. The transmission-side communication unit 1520 can perform communication with the reception-side communication unit 2620, and can use a short-distance communication scheme such as Bluetooth, NFC, Zigbee, etc. as a communication scheme. The transmission side communication unit 1520 and the reception side communication unit 2620 can transmit and receive the charging status information and the charging control command to each other. The charging status information may include the number of the wireless power receiving apparatuses 2000, the battery remaining amount, the number of charging times, the usage amount, the battery capacity, the battery ratio, and the transmission power amount of the wireless power transmission apparatus 1000. Further, the transmission side communication unit 1520 can transmit a charging function control signal for controlling the charging function of the wireless power receiving apparatus 2000, and the charging function control signal controls the wireless power receiving apparatus 2000 to perform the charging function And may be a control signal that enables or disables the device.

이처럼, 송신측 통신부(1520)는 별도의 모듈로 구성되는 아웃-오브-밴드(out-of-band) 형식으로 통신될 수도 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 무선 전력 송신 장치가 전송하는 전력신호를 이용하여 무선 전력 수신 장치가 무선 전력 송신 장치에 전달하는 피드백 신호를 이용하는 인-밴드(in-band) 형식으로 통신을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 무선 전력 수신 장치는 피드백 신호를 변조하여 충전 개시, 충전 종료, 배터리 상태 등의 정보를 피드백 신호를 통해 송신기에 전달할 수도 있다. 또한 상기 송신측 통신부(1520)는 상기 송신측 제어부(1510)와 별도로 구성될 수 있고, 상기 무선 전력 수신 장치 (2000) 또한 수신측 통신부(2620)가 수신 장치의 제어부(2610)에 포함되거나 별도로 구성될 수 있다.As described above, the transmitting-side communication unit 1520 may be communicated in an out-of-band format, which is a separate module, but the present invention is not limited thereto. And may perform communication in an in-band format using a feedback signal transmitted from the wireless power receiving apparatus to the wireless power transmitting apparatus. For example, the wireless power receiving apparatus may modulate the feedback signal to transmit information such as start of charge, end of charge, battery state, etc. to the transmitter through a feedback signal. The transmitting side communication unit 1520 may be configured separately from the transmitting side control unit 1510 and the receiving side communication unit 2620 may be included in the control unit 2610 of the receiving apparatus, Lt; / RTI &gt;

< 무선 전력 수신 장치 ><Wireless Power Receiving Device>

도 4는 무선전력전송 시스템을 구성하는 서브 시스템 중 하나로 무선 전력 수신 장치를 나타낸 블록도이다.4 is a block diagram illustrating a wireless power receiving apparatus as one of the subsystems constituting the wireless power transmission system.

도 4를 참조하면, 무선전력전송 시스템은 무선 전력 송신 장치(1000)와 상기 무선 전력 송신 장치(1000)로부터 무선으로 전력을 전송받는 무선 전력 수신 장치 (2000)를 포함할 수 있고, 상기 무선 전력 수신 장치 (2000)는 수신측 코일부(2100), 수신측 임피던스 매칭부(2200), 수신측 교류/직류 변환부(2300), 수신측 직류/직류변환부(2400), 부하(2500) 및 수신측 통신 및 제어부(2600)를 포함할 수 있다.4, a wireless power transmission system may include a wireless power transmission device 1000 and a wireless power reception device 2000 receiving wireless power from the wireless power transmission device 1000, The receiving apparatus 2000 includes a receiving side coil part 2100, a receiving side impedance matching part 2200, a receiving side AC / DC converting part 2300, a receiving side DC / DC converting part 2400, a load 2500, And a receiving-side communication and control unit 2600.

수신측 코일부(2100)은 자기 유도 방식 또는 자기 공진 방식을 통해 전력을 수신할 수 있다. 이와 같이 전력 수신 방식에 따라서 유도 코일 또는 공진 코일 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 그리고 수신측 코일부(2100)는 근거리 통신용 안테나(NFC: Near Field Communication)를 함께 구비할 수 있다. 그리고 상기 수신측 코일부(2100)은 송신측 코일부(1400)와 동일할 수 있고, 수신 안테나의 치수는 무선 전력 수신 장치 (2000)의 전기적 특성에 따라 달라질 수 있다.The receiving side coil part 2100 can receive power through a magnetic induction method or a self resonance method. As described above, at least one of the induction coil and the resonance coil may be included according to the power reception scheme. The receiving side coil part 2100 may be equipped with a near field communication (NFC) antenna. The receiving side coil part 2100 may be the same as the transmitting side coil part 1400 and the dimensions of the receiving antenna may be changed according to the electrical characteristics of the wireless power receiving device 2000.

수신측 임피던스 매칭부(2200)는 무선 전력 송신 장치(1000)와 무선 전력 수신 장치 (2000) 사이의 임피던스 매칭을 수행한다. The reception side impedance matching unit 2200 performs impedance matching between the wireless power transmission apparatus 1000 and the wireless power reception apparatus 2000.

상기 수신측 교류/직류 변환부(2300)는 수신측 코일부(2100)으로부터 출력되는 교류 신호를 정류하여 직류 신호를 생성한다. The receiving-side AC / DC converter 2300 rectifies the AC signal output from the receiving-side coil part 2100 to generate a DC signal.

수신측 직류/직류변환부(2400)는 수신측 교류/직류 변환부(2300)에서 출력되는 직류 신호의 레벨을 부하(2500)의 용량에 맞게 조정할 수 있다.The receiving-side DC / DC converting section 2400 can adjust the level of the DC signal output from the receiving-side AC / DC converting section 2300 to the capacity of the load 2500.

상기 부하(2500)는 배터리, 디스플레이, 음성 출력 회로, 메인 프로세서 그리고 각종 센서들을 포함할 수 있다. The load 2500 may include a battery, a display, a voice output circuit, a main processor, and various sensors.

수신측 통신 및 제어부(2600)는 송신측 통신 및 제어부(1500)로부터 웨이크-업 전력에 의해 활성화 될 수 있고, 상기 송신측 통신 및 제어부(1500)와 통신을 수행하고, 무선 전력 수신 장치 (2000)의 서브 시스템의 동작을 제어할 수 있다.The receiving side communication and control unit 2600 can be activated by the wake-up power from the transmitting side communication and control unit 1500 and perform communication with the transmitting side communication and control unit 1500, Can control the operation of the subsystem of the &lt; / RTI &gt;

상기 무선 전력 수신 장치 (2000)는 단수 또는 복수개로 구성되어 무선 전력 송신 장치 (1000)로부터 동시에 에너지를 무선으로 전달 받을 수 있다. 즉 자기 공진 방식의 무선전력전송 시스템에서는 하나의 무선 전력 송신 장치 (1000)로부터 복수의 타켓 무선 전력 수신 장치 (2000)가 전력을 공급받을 수 있다. 이때 상기 무선 전력 송신 장치 (1000)의 송신측 매칭부(1300)는 복수개의 무선 전력 수신 장치 (2000)들 사이의 임피던스 매칭을 적응적으로 수행할 수 있다. 이는 자기 유도 방식에서 서로 독립적인 수신측 코일부를 복수개 구비하는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.The wireless power receiving apparatus 2000 may include a single or a plurality of wireless power receiving apparatuses 2000 and may simultaneously receive energy from the wireless power transmitting apparatus 1000. That is, in the wireless power transmission system of the self resonance type, a plurality of target wireless power receiving apparatuses 2000 can receive power from one wireless power transmission apparatus 1000. At this time, the transmitting-side matching unit 1300 of the wireless power transmission apparatus 1000 may adaptively perform impedance matching between the plurality of wireless power receiving apparatuses 2000. This can be equally applied to a case where a plurality of reception side coil portions independent from each other in the magnetic induction system are provided.

또한 상기 무선 전력 수신 장치 (2000)가 복수개로 구성된 경우 전력 수신 방식이 동일한 시스템이거나, 서로 다른 종류의 시스템이 될 수 있다. 이 경우, 무선 전력 송신 장치 (1000)는 자기 유도 방식 또는 자기 공진 방식으로 전력을 전송하는 시스템이거나 양 방식을 혼용한 시스템일 수 있다.When the plurality of wireless power receiving apparatuses 2000 are provided, the power receiving systems may be the same system or different systems. In this case, the wireless power transmission apparatus 1000 may be a system that transmits power by a magnetic induction method or a self-resonant method, or a system that mixes both methods.

한편 무선전력전송 시스템의 신호의 크기와 주파수 관계를 살펴보면, 자기 유도 방식의 무선 전력 전송의 경우, 무선 전력 송신 장치 (1000)에서 송신측 교류/직류 변환부(1100)은 수십 또는 수백 V대(예를 들어 110V~220V)의 수십 또는 수백 Hz 대(예를 들어 60Hz)의 교류 신호를 인가 받아 수V 내지 수십V, 수백V(예를 들어 10V~20V)의 직류 신호로 변환하여 출력할 수 있고, 송신측 직류/교류 변환부(1200)는 직류 신호를 인가 받아 KHz대(예를 들어 125KHz)의 교류 신호를 출력할 수 있다. 그리고 무선 전력 수신 장치(2000)의 수신측 교류/직류 변환부(2300)는 KHz대(예를 들어 125KHz)의 교류 신호를 입력 받아 수V 내지 수십V, 수백V대(예를 들어 10V~20V)의 직류 신호로 변환하여 출력할 수 있고, 수신측 직류/직류변환부(2400)는 부하(2500)에 적합한, 예를 들어 5V의 직류 신호를 출력하여 상기 부하(2500)에 전달할 수 있다. 그리고 자기 공진 방식의 무선 전력 전송의 경우, 무선 전력 송신 장치 (1000)에서 송신측 교류/직류 변환부(1100)은 수십 또는 수백 V대(예를 들어 110V~220V)의 수십 또는 수백 Hz 대(예를 들어 60Hz)의 교류 신호를 인가 받아 수V 내지 수십V, 수백V(예를 들어 10V~20V)의 직류 신호로 변환하여 출력할 수 있고, 송신측 직류/교류 변환부(1200)는 직류 신호를 인가받아 MHz대(예를 들어 6.78MHz)의 교류 신호를 출력할 수 있다. 그리고 무선 전력 수신 장치(2000)의 수신측 교류/직류 변환부(2300)는 MHz(예를 들어 6.78MHz)의 교류 신호를 입력 받아 수V 내지 수십V, 수백V (예를 들어 10V~20V)의 수신측 직류 신호로 변환하여 출력할 수 있고, 직류/직류변환부(2400)는 부하(2500)에 적합한, 예를 들어 5V의 직류 신호를 출력하여 상기 부하(2500)에 전달할 수 있다.Meanwhile, in the case of the wireless power transmission of the magnetic induction type, the transmission side AC / DC conversion unit 1100 in the wireless power transmission apparatus 1000 may transmit data of several tens or several hundreds V ( (For example, 10V to 20V), by receiving AC signals of several tens or hundreds of Hz (for example, 60Hz) of a predetermined voltage (for example, 110V to 220V) And the transmitting side DC / AC converting unit 1200 can receive an AC signal and output an AC signal of KHz band (for example, 125 KHz). The receiving AC / DC converting unit 2300 of the wireless power receiving apparatus 2000 receives AC signals of KHz band (for example, 125KHz) and receives AC signals of several V to several tens V, several hundred V (for example, 10V to 20V And the receiving side DC / DC converting section 2400 can output a DC signal of, for example, 5V suitable for the load 2500 and transmit the DC signal to the load 2500. In the case of the wireless power transmission of the self-resonance type, the transmitting side AC / DC converting unit 1100 in the wireless power transmitting apparatus 1000 may transmit power of several tens or hundreds of Hz (for example, 110V to 220V) (For example, 60 Hz), and can convert and output a DC signal of several V to several tens V and several hundred V (for example, 10 V to 20 V), and the transmission side DC / AC conversion unit 1200 can output DC It is possible to output an AC signal of MHz band (for example, 6.78 MHz). The receiving AC / DC converting unit 2300 of the wireless power receiving apparatus 2000 receives the AC signal of MHz (for example, 6.78 MHz) and receives the AC signal of several V to several tens V, several hundred V (for example, 10V to 20V) And the DC / DC conversion unit 2400 can output a DC signal of, for example, 5V suitable for the load 2500 and transmit it to the load 2500. The DC /

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 송신코일부를 나타내는 평면도이다.5 is a plan view showing a transmission coil part according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 도 4의 송신코일부(1400)는 복수의 송신 코일들을 포함하는 송신코일부(100a)로 구현될 수 있고, 송신코일부(100a)는 제1송신 코일(110a)과, 제1송신코일(110a)의 내측에 배치되는 제2송신 코일(120a)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 5, the transmitting coil part 1400 of FIG. 4 may be implemented as a transmitting coil part 100a including a plurality of transmitting coils, and the transmitting coil part 100a may include a first transmitting coil 110a, And a second transmission coil 120a disposed inside the first transmission coil 110a.

제1송신 코일(110a)와 제2송신 코일(120a)은 무선 전력 송신 장치(1000)에서 실질적으로 전력을 송신한다. 이 때 제1송신 코일(110a)와 제2송신 코일(120a)은 충전 방식에 따라, 송신 유도 코일 또는 송신 공진 코일 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 제1송신 코일(110a)와 제2송신 코일(120a)은 중앙 영역에 공간을 갖도록 형성된다. 여기서, 제1송신 코일(110a)와 제2송신 코일(120a)은 수 차례 감은 도선일 수 있다. 예컨대, 제1송신 코일(110a)와 제2송신 코일(120a)은 헬리컬 타입(helical type) 또는 스파이럴 타입(spiral type)으로 형성될 수 있다. 그리고 제1송신 코일(110a)와 제2송신 코일(120a)은 원형 또는 사각형의 형태로 형성될 수 있다. 또한, 도선은 도전성 물질로 이루어지고, 절연성 물질로 코팅될 수 있다. The first transmission coil 110a and the second transmission coil 120a substantially transmit power in the wireless power transmission apparatus 1000. [ In this case, the first transmission coil 110a and the second transmission coil 120a may include at least one of a transmission induction coil and a transmission resonance coil according to a charging scheme. The first transmission coil 110a and the second transmission coil 120a are formed to have a space in the central region. Here, the first transmission coil 110a and the second transmission coil 120a may be wires wound several times. For example, the first transmission coil 110a and the second transmission coil 120a may be formed of a helical type or a spiral type. The first transmission coil 110a and the second transmission coil 120a may be formed in a circular or rectangular shape. Further, the lead wire is made of a conductive material and can be coated with an insulating material.

송신측 제어부(1510)는 무선 전력 수신 장치로부터 수신된 고유정보(RXID)에 기초하여 무선 전력 수신 장치(2000)의 크기를 판단할 수 있다. 즉, 상기 무선 전력 수신 장치(2000)의 크기에 따라 복수의 송신 코일 중 하나를 선택할 수 있다. 예컨대, 무선 전력 수신 장치(2000)의 크기가 기준값보다 큰 경우, 상기 제1 송신코일이 동작할 수 있고, 무선 전력 수신 장치(2000)의 크기가 기준값보다 작은 경우, 상기 제2 송신코일이 동작할 수 있다. 상기 기준값은 상기 복수의 송신 코일들의 직경의 평균값일 수 있으나, 이에 대해 한정하는 것은 아니다.Side controller 1510 can determine the size of the wireless power receiving apparatus 2000 based on the unique information (RXID) received from the wireless power receiving apparatus. That is, one of the plurality of transmission coils can be selected according to the size of the wireless power receiving apparatus 2000. For example, when the size of the wireless power receiving apparatus 2000 is larger than the reference value, the first transmission coil may operate, and when the size of the wireless power receiving apparatus 2000 is smaller than the reference value, can do. The reference value may be an average value of the diameters of the plurality of transmission coils, but is not limited thereto.

실시예에서, 제1송신 코일(110a)와 제2송신 코일(120a)은 원형의 형태일 수 있고, 제1송신 코일(110a)의 직경(d1)은 54mm 이상 56mm 이하이고, 제2송신 코일(120a)의 직경(d2)은 29mm 이상 31mm 이하일 수 있으나 이에 대해 한정하는 것은 아니다.The first transmission coil 110a and the second transmission coil 120a may have a circular shape and the diameter d1 of the first transmission coil 110a is 54 mm or more and 56 mm or less, The diameter d2 of the protrusion 120a may be 29 mm or more and 31 mm or less, but is not limited thereto.

제1송신 코일(110a)의 중심과 제2송신 코일(120a)의 중심이 일치할 수 있으나, 이에 대해 한정하는 것은 아니다.The center of the first transmission coil 110a and the center of the second transmission coil 120a may coincide with each other, but the present invention is not limited thereto.

제1송신 코일(110a)와 제2송신 코일(120a)은 동일한 충전 방식을 가질 수 있다. 실시예에 따라, 제1송신 코일(110a)와 제2송신 코일(120a)은 상이한 충전 방식을 가질 수 있다. The first transmission coil 110a and the second transmission coil 120a may have the same charging scheme. According to an embodiment, the first transmission coil 110a and the second transmission coil 120a may have different charging schemes.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(1000)는 무선 전력 수신 장치(2000)가 식별되는 경우, 무선 전력 수신 장치(2000)의 코일의 크기에 따라 제1송신 코일(110a)와 제2송신 코일(120a)을 선택적으로 구동하여 무선 전력 송신 장치의 송신 효율이 향상되는 효과가 있다. 이때, 무선 전력 수신 장치(2000)의 코일의 크기는 무선 전력 수신 장치(2000)로부터 수신되는 고유정보를 해석하여 계산될 수 있다.That is, when the wireless power receiving apparatus 2000 is identified, the wireless power transmitting apparatus 1000 according to an embodiment of the present invention may include a first transmitting coil 110a and a second transmitting coil 110b depending on the size of the coil of the wireless power receiving apparatus 2000 The second transmission coil 120a is selectively driven to improve the transmission efficiency of the wireless power transmission apparatus. At this time, the size of the coil of the wireless power receiving apparatus 2000 can be calculated by interpreting the unique information received from the wireless power receiving apparatus 2000.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 송신코일부를 나타내는 평면도이다.6 is a plan view showing a transmission coil according to another embodiment of the present invention.

도 6를 참조하면, 도 4의 송신코일부(1400)는 복수의 송신 코일들을 포함하는 송신코일부(100b)로 구현될 수 있고, 송신코일부(100b)는 제1송신 코일(110b)과, 제1송신코일(110b)의 내측에 배치되는 제2송신 코일(120b)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 6, the transmitting coil part 1400 of FIG. 4 may be implemented as a transmitting coil part 100b including a plurality of transmitting coils, the transmitting coil part 100b may include a first transmitting coil 110b, And a second transmission coil 120b disposed inside the first transmission coil 110b.

제1송신 코일(110b)와 제2송신 코일(120b)은 타원형의 형태일 수 있고, 제1송신 코일(110b)의 가로폭(d3)은 54mm 이상 56mm 이하이고, 세로폭(d6)은 47mm 이상 49mm이하이고, 제2송신 코일(120b)의 가로폭(d4)은 29mm 이상 31mm 이하이고, 세로폭(d5)은 19mm 이상 21mm이하일 수 있으나 이에 대해 한정하는 것은 아니다.The first transmission coil 110b and the second transmission coil 120b may have an elliptical shape and the transverse width d3 of the first transmission coil 110b is 54 mm or more and 56 mm or less and the longitudinal width d6 is 47 mm And the width d4 of the second transmission coil 120b may be 29 mm or more and 31 mm or less and the longitudinal width d5 may be 19 mm or more and 21 mm or less.

제1송신 코일(110b)의 중심과 제2송신 코일(120b)의 중심이 일치할 수 있으나, 이에 대해 한정하는 것은 아니다.The center of the first transmission coil 110b and the center of the second transmission coil 120b may coincide with each other, but the present invention is not limited thereto.

제1송신 코일(110b)와 제2송신 코일(120b)은 동일한 충전 방식을 가질 수 있다. 실시예에 따라 제1송신 코일(110b)와 제2송신 코일(120b)는 상이한 충전 방식을 가질 수 있다. The first transmission coil 110b and the second transmission coil 120b may have the same charging scheme. According to the embodiment, the first transmission coil 110b and the second transmission coil 120b may have different charging schemes.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(1000)는 무선 전력 수신 장치(2000)가 탐지되는 경우, 무선 전력 수신 장치(2000)의 코일의 크기에 따라 제1송신 코일(110b)와 제2송신 코일(120b)을 선택적으로 구동하여 무선 전력 송신 장치의 송신 효율이 향상되는 효과가 있다. 이때, 무선 전력 수신 장치(2000)의 코일의 크기는 무선 전력 수신 장치(2000)로부터 수신되는 고유정보를 해석하여 계산될 수 있다.
That is, in the wireless power transmission apparatus 1000 according to the embodiment of the present invention, when the wireless power receiving apparatus 2000 is detected, according to the size of the coil of the wireless power receiving apparatus 2000, The second transmission coil 120b is selectively driven to improve the transmission efficiency of the wireless power transmission apparatus. At this time, the size of the coil of the wireless power receiving apparatus 2000 can be calculated by interpreting the unique information received from the wireless power receiving apparatus 2000.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 송신코일부를 나타내는 평면도이다.7 is a plan view showing a transmitting coil part according to another embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 도 4의 송신코일부(1400)는 복수의 송신 코일들을 포함하는 송신코일부(100c)로 구현될 수 있고, 송신코일부(100c)는 제1송신 코일(110b)과, 제1송신 코일(110b)의 내측에 배치되는 제2송신 코일(120b)과, 제1송신 코일(110b)와 제2송신 코일(120c) 사이에 차폐부(130a)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 7, the transmission coil section 1400 of FIG. 4 may be implemented as a transmission coil section 100c including a plurality of transmission coils, and the transmission coil section 100c may include a first transmission coil 110b, A second transmission coil 120b disposed inside the first transmission coil 110b and a shielding portion 130a between the first transmission coil 110b and the second transmission coil 120c.

제1송신 코일(110c)와 제2송신 코일(120c)은 원형의 형태일 수 있고, 제1송신 코일(110c)의 직경은 54mm 이상 56mm 이하이고, 제2송신 코일(120c)의 직경은 29mm 이상 31mm 이하이고, 차폐부(130a)의 직경은 41mm 이상 43mm 이하일 수 있으나 이에 대해 한정하는 것은 아니다.The first transmission coil 110c and the second transmission coil 120c may be in the form of a circle and the diameter of the first transmission coil 110c is 54 mm or more and 56 mm or less and the diameter of the second transmission coil 120c is 29 mm Or more and 31 mm or less, and the diameter of the shielding portion 130a may be 41 mm or more and 43 mm or less, but the present invention is not limited thereto.

제1송신 코일(110c)의 중심과 제2송신 코일(120c)의 중심이 일치할 수 있으나, 이에 대해 한정하는 것은 아니다.The center of the first transmission coil 110c and the center of the second transmission coil 120c may coincide with each other, but the present invention is not limited thereto.

제1송신 코일(110c)와 제2송신 코일(120c)은 동일한 충전 방식을 가질 수 있다. 실시예에 따라 제1송신 코일(110c)와 제2송신 코일(120c)는 상이한 충전 방식을 가질 수 있다. The first transmission coil 110c and the second transmission coil 120c may have the same charging scheme. According to the embodiment, the first transmission coil 110c and the second transmission coil 120c may have different charging schemes.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(1000)는 무선 전력 수신 장치(2000)가 탐지되는 경우, 무선 전력 수신 장치(2000)의 코일의 크기에 따라 제1송신 코일(110c)와 제2송신 코일(120c)을 선택적으로 구동하여 무선 전력 송신 장치의 송신 효율이 향상되는 효과가 있다. 이때, 무선 전력 수신 장치(2000)의 코일의 크기는 무선 전력 수신 장치(2000)로부터 수신되는 고유정보를 해석하여 계산될 수 있다.That is, in the wireless power transmission apparatus 1000 according to the embodiment of the present invention, when the wireless power receiving apparatus 2000 is detected, according to the size of the coil of the wireless power receiving apparatus 2000, The second transmission coil 120c is selectively driven to improve the transmission efficiency of the wireless power transmission apparatus. At this time, the size of the coil of the wireless power receiving apparatus 2000 can be calculated by interpreting the unique information received from the wireless power receiving apparatus 2000.

또한, 실시예에서, 차폐부(130a)는 제1송신 코일(110c)와 제2송신 코일(120c)에서 발생한 자기장 중 일부 자기장의 전송경로를 변경할 수 있다. 차폐부(130a)는 이종 타입의 자성체를 포함하고, 예컨대, 스피넬(spinel)타입, 헥사(hexa) 타입, 샌더스트(sandust)타입, 퍼멀로이(fermalloy) 타입의 자성체를 포함할 수 있으나 이에 대해 한정하는 것은 아니다. 즉, 송신코일부(100c)는 제1송신 코일(110c)와 제2송신코일(120c) 사이에 차폐부(130a)를 배치하여 송신코일들간의 간섭을 방지하여 전송 효율을 향상시킬 수 있다.
Also, in the embodiment, the shielding portion 130a can change the transmission path of some of the magnetic fields generated in the first transmission coil 110c and the second transmission coil 120c. The shielding portion 130a may include a magnetic material of a different type and may include, for example, a spinel type, a hexa type, a sandust type, a fermalloy type magnetic material, It does not. That is, the transmitting coil part 100c can improve the transmission efficiency by preventing the interference between the transmitting coils by arranging the shielding part 130a between the first transmitting coil 110c and the second transmitting coil 120c.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 송신코일부를 나타내는 평면도이다.8 is a plan view showing a transmission coil according to another embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 도 4의 송신코일부(1400)는 복수의 송신 코일들을 포함하는 송신코일부(100d)로 구현될 수 있고, 송신코일부(100d)는 제1송신 코일(110d)과, 제1송신 코일(110d)의 내측에 배치되는 제2송신 코일(120d)과, 제1송신 코일(110d)와 제2송신 코일(120d) 사이에 차폐장치(130b)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 8, the transmitting coil part 1400 of FIG. 4 may be implemented as a transmitting coil part 100d including a plurality of transmitting coils, and the transmitting coil part 100d may include a first transmitting coil 110d, A second transmission coil 120d disposed inside the first transmission coil 110d and a shielding device 130b between the first transmission coil 110d and the second transmission coil 120d.

제1송신 코일(110d)와 제2송신 코일(120d)은 타원형의 형태일 수 있고, 제1송신 코일(110d)의 가로폭은 54mm 이상 56mm 이하이고, 세로폭은 47mm 이상 49mm이하이고, 제2송신 코일(120d)의 가로폭은 29mm 이상 31mm 이하이고, 세로폭은 19mm 이상 21mm이하일 수 있으나 이에 대해 한정하는 것은 아니다.The first transmission coil 110d and the second transmission coil 120d may have an elliptic shape. The width of the first transmission coil 110d may be 54 mm or more and 56 mm or less, the vertical width may be 47 mm or more and 49 mm or less, 2 Transmission coil 120d may have a transverse width of 29 mm or more and 31 mm or less and a transverse width of 19 mm or more and 21 mm or less, but the invention is not limited thereto.

제1송신 코일(110d)의 중심과 제2송신 코일(120d)의 중심이 일치할 수 있으나, 이에 대해 한정하는 것은 아니다.The center of the first transmission coil 110d and the center of the second transmission coil 120d may coincide with each other, but the present invention is not limited thereto.

제1송신 코일(110d)와 제2송신 코일(120d)는 동일한 충전 방식을 가질 수 있다. 실시예에 따라 제1송신 코일(110d)와 제2송신 코일(120d)는 상이한 충전 방식을 가질 수 있다. The first transmission coil 110d and the second transmission coil 120d may have the same charging scheme. According to an embodiment, the first transmission coil 110d and the second transmission coil 120d may have different charging schemes.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(1000)는 무선 전력 수신 장치(2000)가 탐지되는 경우, 무선 전력 수신 장치(2000)의 코일의 크기에 따라 제1송신 코일(110d)와 제2송신 코일(120d)을 선택적으로 구동하여 무선 전력 송신 장치의 송신 효율이 향상되는 효과가 있다. 이때, 무선 전력 수신 장치(2000)의 코일의 크기는 무선 전력 수신 장치(2000)로부터 수신되는 고유정보를 해석하여 계산될 수 있다.That is, when the wireless power receiving apparatus 2000 is detected, the wireless power transmitting apparatus 1000 according to an exemplary embodiment of the present invention may include a first transmitting coil 110d and a second transmitting coil 110d according to the size of the coil of the wireless power receiving apparatus 2000 The second transmission coil 120d is selectively driven to improve the transmission efficiency of the wireless power transmission apparatus. At this time, the size of the coil of the wireless power receiving apparatus 2000 can be calculated by interpreting the unique information received from the wireless power receiving apparatus 2000.

또한, 실시예에서, 차폐부(130b)는 제1송신 코일(110d)와 제2송신 코일(120d)에서 발생한 자기장 중 일부 자기장의 전송경로를 변경할 수 있다. 차폐부(130b)는 이종 타입의 자성체를 포함하고, 예컨대, 스피넬(spinel)타입, 헥사(hexa) 타입, 샌더스트(sandust)타입, 퍼멀로이(fermalloy) 타입의 자성체를 포함할 수 있으나 이에 대해 한정하는 것은 아니다. 즉, 송신코일부(100d)는 제1송신 코일(110d)와 제2송신코일(120d) 사이에 차폐부(130b)를 배치하여 송신코일들간의 간섭을 방지하여 전송 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, in the embodiment, the shielding portion 130b can change the transmission path of some of the magnetic fields generated in the first transmission coil 110d and the second transmission coil 120d. The shielding portion 130b may include a magnetic material of a different type and may include, for example, a spinel type, a hexa type, a sandust type, a fermalloy type, It does not. That is, the transmitting coil part 100d can improve the transmission efficiency by preventing the interference between the transmitting coils by disposing the shielding part 130b between the first transmitting coil 110d and the second transmitting coil 120d.

도 9와 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 구동부를 나타내는 회로도이다.9 and 10 are circuit diagrams illustrating a driving unit according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 도 4의 송신측 직류/교류 변환부(1200)를 하프 브릿지 인버터(half bridge inverter)로 구현하여 무선 전력 수신 장치(2000)에서 수신된 고유 정보(RXID)에 따라, 전력이 기준 전력 이상이거나, 무선 전력 수신 장치(2000)의 크기가 기준값보다 큰 경우, 인덕터(L1)이 동작하도록 스위치(SW0)이 온(on)되고, 무선 전력 수신 장치(2000)로부터 수신된 고유 정보(RXID)에 따라, 전력이 기준 전력 미만이거나, 무선 전력 수신 장치(2000)의 크기가 기준값보다 작은 경우, , 인덕터(L2)가 동작하도록 스위치(SW1)이 온(on)될 수 있다. 커패시터(C1, C2)는 임피던스 매칭을 수행하기 위해 동작할 수 있다. 예컨대, 실시예에서 상기 기준 전력은 5W일 수 있으나 이에 대해 한정하는 것은 아니다.9, the transmitting side DC / AC converting unit 1200 of FIG. 4 is implemented as a half bridge inverter, and the power (power) The switch SW0 is turned on so that the inductor L1 operates so that the power of the wireless power receiving apparatus 2000 is the same as the power received from the wireless power receiving apparatus 2000. [ When the power is less than the reference power or the size of the wireless power receiving apparatus 2000 is smaller than the reference value according to the information RXID, the switch SW1 may be turned on so that the inductor L2 is operated. The capacitors C1 and C2 may be operated to perform impedance matching. For example, in an embodiment, the reference power may be 5 W, but is not limited thereto.

상기 기준값은 상기 복수의 송신 코일들의 직경의 평균값일 수 있고, 상기 기준 전력은 5W일 수 있으나 이에 대해 한정하는 것은 아니다.The reference value may be an average value of the diameters of the plurality of transmission coils, and the reference power may be 5 W, but is not limited thereto.

즉, 인덕터(L1)는 도 5 내지 도 8의 제1송신 코일(110a, 110b, 110c, 110d)일 수 있고, 인덕터(L2)는 도 5 내지 도 8의 제2송신 코일(120a, 120b, 120c, 120d)일 수 있다. That is, the inductor L1 may be the first transmission coil 110a, 110b, 110c, or 110d of FIGS. 5 to 8 and the inductor L2 may be the second transmission coil 120a, 120b, 120c, and 120d.

도 10를 참조하면, 도 4의 송신측 직류/교류 변환부(1200)를 풀 브릿지 인버터(full bridge inverter)로 구현하여 무선 전력 수신 장치(2000)에서 수신된 고유 정보(RXID)에 따라, 전력이 기준 전력 이상이거나 무선 전력 수신 장치(2000)의 크기가 기준값보다 큰 경우, 인덕터(L1)이 동작하도록 스위치(SW0)이 온(on)되고, 무선 전력 수신 장치(2000)로부터 수신된 고유 정보(RXID)에 따라, 전력이 기준 전력 이하이거나 무선 전력 수신 장치(2000)의 크기가 기준값보다 작은 경우, 인덕터(L2)가 동작하도록 스위치(SW1)이 온(on)될 수 있다. 커패시터(C1, C2)는 임피던스 매칭을 수행하기 위해 동작할 수 있다. 예컨대, 실시예에서 상기 기준 전력은 5W일 수 있으나 이에 대해 한정하는 것은 아니다.10, the transmitter-side DC / AC converting unit 1200 of FIG. 4 is implemented as a full bridge inverter, and power (power) The switch SW0 is turned on so that the inductor L1 is operated and the specific information received from the wireless power receiving apparatus 2000 is transmitted to the wireless power receiving apparatus 2000. [ The switch SW1 may be turned on so that the inductor L2 is operated when the power is less than the reference power or the size of the wireless power receiving apparatus 2000 is smaller than the reference value according to the RXID. The capacitors C1 and C2 may be operated to perform impedance matching. For example, in an embodiment, the reference power may be 5 W, but is not limited thereto.

즉, 인덕터(L1)는 도 5 내지 도 8의 제1송신 코일(110a, 110b, 110c, 110d)일 수 있고, 인덕터(L2)는 도 5 내지 도 8의 제2송신 코일(120a, 120b, 120c, 120d)일 수 있다. That is, the inductor L1 may be the first transmission coil 110a, 110b, 110c, or 110d of FIGS. 5 to 8 and the inductor L2 may be the second transmission coil 120a, 120b, 120c, and 120d.

실시예에 따라, 무선 전력 수신 장치(2000)로부터 수신된 고유 정보(RXID)에 따라, 전력이 기준 전력 이상이거나, 무선 전력 수신 장치(2000)의 크기가 기준값보다 큰 경우, 도 10의 풀 브릿지 인버터를 구동할 수 있고, 무선 전력 수신 장치(2000)로부터 수신된 고유 정보(RXID)에 따라, 전력이 기준 전력 이하이거나, 무선 전력 수신 장치(2000)의 크기가 기준값보다 작은 경우 도 9의 하프 브릿지 인버터를 구동할 수 있으나 이에 대해 한정하는 것은 아니다. 상기 기준값은 상기 복수의 송신 코일들의 직경의 평균값일 수 있고, 상기 기준 전력은 5W일 수 있으나 이에 대해 한정하는 것은 아니다.According to the embodiment, when the power is higher than the reference power or the size of the wireless power receiving apparatus 2000 is larger than the reference value, according to the unique information (RXID) received from the wireless power receiving apparatus 2000, If the power is less than the reference power or the size of the wireless power receiving apparatus 2000 is smaller than the reference value according to the unique information (RXID) received from the wireless power receiving apparatus 2000, The bridge inverter may be driven, but is not limited thereto. The reference value may be an average value of the diameters of the plurality of transmission coils, and the reference power may be 5 W, but is not limited thereto.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 충전 방법을 설명하는 흐름도이다.11 is a flowchart illustrating a charging method of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 11을 참조하면, 무선 전력 송신 장치(1000)는 스탠바이 상태에서 아날로그 신호를 송신한다(S1210). Referring to FIG. 11, the wireless power transmission apparatus 1000 transmits an analog signal in a standby state (S1210).

무선 전력 송신 장치(1000)는 무선 전력 수신 장치(2000)가 검색된 경우, 무선 전력 수신 장치(2000)에 디지털 신호를 송신한다(S1220). 상기 디지털 신호의 주파수는 285kHz 이상 315kHz 이하일 수 있고, 예컨대 28ms 이하의 시간 동안 5회 이하의 디지털 신호를 송신할 수 있고, 무선 전력 수신 장치(2000)의 응답이 없으면 스탠바이(standby) 상태로 돌아갈 수 있다.When the wireless power receiving apparatus 2000 is searched, the wireless power transmitting apparatus 1000 transmits a digital signal to the wireless power receiving apparatus 2000 (S1220). The frequency of the digital signal may be 285 kHz or higher and 315 kHz or lower, for example, five or less digital signals may be transmitted for a time period of 28 ms or less, and the wireless power receiving apparatus 2000 may return to a standby state have.

무선 전력 수신 장치(2000)는 전력 신호를 무선 전력 송신 장치(1000)로 송신할 수 있다(S1230). 상기 전력 신호의 주파수는 215kHz 이상 220kHz 이하일 수 있으나 이에 대해 한정하는 것은 아니다.The wireless power receiving apparatus 2000 can transmit the power signal to the wireless power transmitting apparatus 1000 (S1230). The frequency of the power signal may be 215 kHz or more and 220 kHz or less, but is not limited thereto.

무선 전력 송신 장치(1000)는 무선 전력 수신 장치(2000)로부터 수신된 전력 신호가 유효한 경우(S1130), 무선 전력 수신 장치(2000)의 고유정보(RXID)를 수신할 수 있다(S1140).The wireless power transmission apparatus 1000 can receive the unique information RXID of the wireless power receiving apparatus 2000 when the power signal received from the wireless power receiving apparatus 2000 is valid (S1130) (S1140).

무선 전력 송신 장치(1000)는 상기 고유 정보(RXID)의 유효여부를 판단하고(S1150), 유효한 경우 상기 고유 정보(RXID)에 따라 무선 전력 수신 장치(2000)의 전력과 기준 전력을 비교할 수 있다(S1160).The wireless power transmission apparatus 1000 determines whether the unique information RXID is valid in step S1150 and may compare the power of the wireless power receiving apparatus 2000 with the reference power according to the unique information RXID (S1160).

무선 전력 수신 장치(2000)의 전력이 기준 전력보다 큰 경우, 무선 전력 송신 장치(1000)는 제1송신 코일을 선택하여 전력을 전달할 수 있고(S1170), 무선 전력 수신 장치(2000)의 전력이 기준 전력보다 작은 경우, 무선 전력 송신 장치(1000)는 제2송신 코일을 선택하여 전력을 전달할 수 있다(S1180).When the power of the wireless power receiving apparatus 2000 is larger than the reference power, the wireless power transmitting apparatus 1000 can select the first transmitting coil to transmit the power (S1170), and the power of the wireless power receiving apparatus 2000 If it is smaller than the reference power, the wireless power transmission apparatus 1000 may select the second transmission coil and transmit the power (S1180).

이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술할 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification, but should be defined by the claims.

100a, 100b, 100c; 송신 코일부
110a, 110b, 110c, 110d; 제1 송신 코일
120a, 120b, 120c, 120d; 제2 송신 코일
130a, 130b; 차폐부
100a, 100b, 100c; Transmitting coil part
110a, 110b, 110c, 110d; The first transmission coil
120a, 120b, 120c, 120d; The second transmission coil
130a, 130b; Shielding portion

Claims (12)

무선 전력 수신 장치에 교류전력을 송신하는 복수의 송신 코일들을 포함하는 송신코일부; 및
상기 무선 전력 수신 장치로부터 수신된 고유정보(RXID)에 기초하여 상기 무선 전력 수신 장치의 크기를 판단하고, 상기 무선 전력 수신 장치의 크기에 따라 복수의 송신 코일 중 하나를 선택하는 송신측 제어부를 포함하는 무선 전력 송신 장치.
A transmitting coil part including a plurality of transmitting coils for transmitting AC power to a wireless power receiving device; And
And a transmitting side control unit for determining the size of the wireless power receiving apparatus based on the unique information (RXID) received from the wireless power receiving apparatus and selecting one of the plurality of transmitting coils according to the size of the wireless power receiving apparatus Gt;
제1항에 있어서,
상기 송신 코일들은 제1 송신코일과,
상기 제1 송신코일의 내측에 배치되는 제2 송신 코일을 포함하고,
상기 무선 전력 수신 장치의 크기가 기준값보다 큰 경우, 상기 제1 송신코일이 동작하는 무선 전력 송신 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the transmit coils comprise a first transmit coil,
And a second transmission coil disposed inside the first transmission coil,
Wherein when the size of the wireless power receiving apparatus is larger than a reference value, the first transmission coil operates.
제2항에 있어서,
상기 무선 전력 수신 장치의 크기가 기준값보다 작은 경우, 상기 제2 송신코일이 동작하는 무선 전력 송신 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein when the size of the wireless power receiving apparatus is smaller than a reference value, the second transmission coil operates.
제1항에 있어서,
상기 무선 전력 수신 장치의 크기에 따라 하프 브릿지 또는 풀 브릿지 중 하나를 선택하여 구동하는 구동부를 더 포함하는 무선 전력 송신 장치.
The method according to claim 1,
Further comprising a driver for selectively driving one of a half bridge or a full bridge depending on a size of the wireless power receiving apparatus.
제1항에 있어서,
상기 송신 코일들은 동일한 충전 방식을 갖는 무선 전력 송신 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the transmitting coils have the same charging scheme.
제1항에 있어서,
상기 송신 코일들은 상이한 충전 방식을 갖는 무선 전력 송신 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the transmit coils have a different charging scheme.
제2항에 있어서,
상기 송신 코일들은 원형이고,
상기 제1송신 코일의 직경은 54mm 이상 56mm 이하이고, 상기 제2송신 코일의 직경은 29mm 이상 31mm 이하인 무선 전력 송신 장치.
3. The method of claim 2,
The transmitting coils are circular,
The diameter of the first transmission coil is 54 mm or more and 56 mm or less, and the diameter of the second transmission coil is 29 mm or more and 31 mm or less.
제2항에 있어서,
상기 송신 코일들은 타원형이고,
상기 제1송신 코일의 가로폭은 54mm 이상 56mm 이하이고, 세로폭은 47mm 이상 49mm이하이고,
상기 제2송신 코일의 가로폭은 29mm 이상 31mm 이하이고, 세로폭은 19mm 이상 21mm이하인 무선 전력 송신 장치.
3. The method of claim 2,
The transmitting coils are elliptical,
The first transmission coil has a transverse width of 54 mm or more and 56 mm or less, a longitudinal width of 47 mm or more and 49 mm or less,
Wherein the width of the second transmission coil is 29 mm or more and 31 mm or less and the vertical width is 19 mm or more and 21 mm or less.
제4항에 있어서,
상기 구동부는 상기 무선 전력 수신 장치의 크기가 기준값보다 작은 경우, 하프 브릿지를 구동하는 무선 전력 송신 장치.
5. The method of claim 4,
Wherein the driving unit drives the half bridge when the size of the wireless power receiving apparatus is smaller than a reference value.
제4항에 있어서,
상기 구동부는 상기 무선 전력 수신 장치의 크기가 기준값보다 큰 경우, 풀 브릿지를 구동하는 무선 전력 송신 장치.
5. The method of claim 4,
Wherein the driving unit drives the full bridge when the size of the wireless power receiving apparatus is larger than a reference value.
제2항에 있어서,
상기 제1 송신 코일의 중심과 상기 제2 송신 코일의 중심이 일치하는 무선 전력 송신 장치.
3. The method of claim 2,
The center of the first transmission coil coincides with the center of the second transmission coil.
제1항 내지 제11항의 무선 전력 송신 장치; 및
상기 무선전력 송신장치로부터 전력을 수신하는 무선 전력 수신 장치를 포함하는 무선 전력 전송 시스템.
11. A wireless power transmission apparatus according to any one of claims 1 to 11; And
And a wireless power receiving device for receiving power from the wireless power transmitting device.
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