KR20160011143A - Wireless power transfer method, apparatus and system - Google Patents

Abstract

Translated fromKorean

본 발명은 무선 전력 전송분야에서, 무선 전력 전송방법, 무선 전력 전송장치 및 무선 충전 시스템에 관한 것으로, 무선 전력 수신장치에 무선으로 전력을 전송하도록 형성되는 무선 전력 전송 장치의 외부 물체 검출방법에 있어서, 일정 시간 동안 상기 무선전력 전송장치 내의 코일에 흐르는 전류의 주파수 특성을 획득하여, 상기 획득한 주파수 특성을 이용하여, 피크 값에 대응하는 피크 주파수를 검출하고, 상기 피크 주파수를 상기 무선 전력 전송 장치의 공진 주파수와 비교하고, 상기 비교를 통하여, 상기 전송장치에 상기 외부 물체가 놓여졌는지를 검출하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a wireless power transmission method, a wireless power transmission apparatus, and a wireless charging system in a wireless power transmission field, and more particularly, to an external object detection method of a wireless power transmission apparatus configured to transmit power wirelessly to a wireless power reception apparatus A frequency characteristic of a current flowing in a coil in the wireless power transmission apparatus for a predetermined time is obtained, a peak frequency corresponding to a peak value is detected using the obtained frequency characteristic, And comparing the resonance frequency of the external object with the resonance frequency of the external object.

Description

Translated fromKorean

무선 전력 전송방법, 무선 전력 전송장치 및 무선 충전 시스템{WIRELESS POWER TRANSFER METHOD, APPARATUS AND SYSTEM}[0001] WIRELESS POWER TRANSFER METHOD, APPARATUS AND SYSTEM [0002] BACKGROUND OF THE INVENTION [0003]

본 발명은 무선 전력 전송분야에서, 무선 전력 전송방법, 무선 전력 전송장치 및 무선 충전 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless power transmission method, a wireless power transmission device and a wireless charging system in the field of wireless power transmission.

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 1.00Release Candidate 1, Interface Definition, Version 1.00 RC1 (System Description Wireless Power Transfer,Volume 1, Low Power, Part 1: Low Power, Part 1: "We released the standard document.

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, 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, electric toothbrushes, wireless coffee pots, and the like.

한편, 무선 전력 수신장치에 무선으로 전력을 전송하도록 형성되는 무선 전력 전송 장치에 수신장치가 아닌 외부 물체가 놓여져 있는 경우에는 전력을 전송하기 이전에 외부 물체가 놓여져 있음을 전송 장치가 판단해야 할 필요가 있다.On the other hand, when an external object other than the receiving apparatus is placed in a wireless power transmission apparatus configured to transmit power wirelessly to a wireless power receiving apparatus, it is necessary to determine that an external object is placed before the power is transmitted .

이에, 본 발명에서는, 무선 전력 수신장치에 무선으로 전력을 전송하도록 형성되는 무선 전력 전송 장치의 외부 물체 검출방법을 제공한다.Accordingly, the present invention provides a method of detecting an external object in a wireless power transmission apparatus that is configured to wirelessly transmit power to a wireless power receiving apparatus.

본 발명은, 무선 전력 전송 장치에 수신장치가 아닌 외부 물체가 놓여져 있는 경우에 전력을 전송하기 이전에 외부 물체가 놓여져 있음을 전송 장치가 판단할 수 있는 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a method by which a transmission apparatus can determine that an external object is placed before transmitting power when an external object is placed in the wireless power transmission apparatus, not the reception apparatus.

무선 전력 수신장치에 무선으로 전력을 전송하도록 형성되는 무선 전력 전송 장치의 외부 물체 검출방법에 있어서, 일정 시간 동안 상기 무선전력 전송장치 내의 코일에 흐르는 전류의 주파수 특성을 획득하는 단계와 상기 획득한 주파수 특성을 이용하여, 피크 값에 대응하는 피크 주파수를 검출하고, 상기 피크 주파수를 상기 무선 전력 전송 장치의 공진 주파수와 비교하는 단계 및 상기 비교를 통하여, 상기 전송장치에 상기 외부 물체가 놓여졌는지를 검출하는 단계를 포함한다.A method for detecting an external object in a wireless power transmission apparatus configured to transmit power wirelessly to a wireless power receiving apparatus, the method comprising: obtaining a frequency characteristic of a current flowing in a coil in the wireless power transmission apparatus for a predetermined period of time; Detecting a peak frequency corresponding to a peak value and comparing the peak frequency with a resonant frequency of the wireless power transmission apparatus using the characteristic and detecting whether the external object is placed in the transmission apparatus .

일 실시 예에 있어서, 상기 전류의 주파수 특성을 획득하는 단계 이전에, 상기 수신 장치로 아날로그 검출 신호(analog ping signal)를 전송하는 단계 및 상기 코일에 흐르는 전류가 제1임계값 이상이면 상기 외부 물체가 놓여져 있지 않은 것으로 판단하는 단계를 더 포함한다.In one embodiment, prior to the step of acquiring the frequency characteristic of the current, transmitting an analog ping signal to the receiving device, and if the current flowing in the coil is above a first threshold value, It is determined that there is no set-up data.

일 실시 예에 있어서, 상기 제1주파수와 상기 공진 주파수를 비교하는 단계는, 상기 전류의 피크 값이 제2임계값 이하인지를 판단하는 단계 및 상기 피크 주파수와 상기 공진 주파수의 차가 상기 수신 장치가 놓여진 것으로 판단하기 위한 주파수의 오차 범위인 임계 주파수 이상이면 상기 외부 물체가 놓여진 것으로 판단하는 단계를 포함한다.In one embodiment, the step of comparing the first frequency and the resonance frequency may include the steps of: determining whether the peak value of the current is equal to or less than a second threshold value; and comparing the difference between the peak frequency and the resonance frequency, And judging that the external object is placed when the frequency is equal to or higher than a threshold frequency which is an error range of frequency for judging that the external object is placed.

일 실시 예에 있어서, 상기 외부 물체가 놓여졌는지를 검출하는 단계 이후에, 상기 수신 장치로 디지털 검출 신호(digital ping signal)를 전송하는 단계를 더 포함한다.In one embodiment, the method further comprises transmitting a digital ping signal to the receiving device after detecting whether the external object has been placed.

일 실시 예에 있어서, 상기 코일에 흐르는 전류는 상기 송신 장치 내의 인버터에 인가되는 펄스 폭 변조(PWM: Pulse Width Modulation)에 의해 생성된다.In one embodiment, the current flowing through the coil is generated by pulse width modulation (PWM) applied to an inverter in the transmitter.

일 실시 예에 있어서, 상기 펄스 폭 변조(PWM: Pulse Width Modulation) 신호는 기준 시간 동안 생성되며, 상기 기준 시간은 상기 일정 시간보다 짧은 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the pulse width modulation (PWM) signal is generated during a reference time, and the reference time is shorter than the predetermined time.

이를 통하여, 본 발명은, 무선 전력 수신장치에 무선으로 전력을 전송하도록 형성되는 무선 전력 전송 장치에 외부 물체가 놓여져 있음을 검출할 수 있다.Accordingly, the present invention can detect that an external object is placed in a wireless power transmission apparatus that is configured to wirelessly transmit power to a wireless power receiving apparatus.

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 4a 및 도 4b는 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 7a 및 도 7b는 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 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 20은 본 명세서에 개시된 실시 예들에서 채용 가능한 자기 유도 방식의 무선 전력 전송 장치의 구성의 일부를 예시적으로 나타낸 회로도이다.
도 21 및 도 22는 본 명세서에 개시된 실시 예들에서 채용 가능한 자기 유도 방식의 무선 전력 전송 장치의 외부 물체 검출방법을 나타내는 순서도이다.
도 23a 및 도 23b는 각각 본 발명에 따른 무선 전력 전송 장치의 전송 코일 내의 전류의 시간 특성 및 주파수 특성을 도시한 것이다.
도 24a 및 도 24b는 저전력 수신 장치 및 중전력 수신 장치에 대하여, 무선 전력 전송 장치의 전송 코일 내의 전류의 주파수 특성을 도시한 것이다.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.
4A and 4B are block diagrams illustrating a portion of a 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.
7A and 7B are block diagrams 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 power control messages between the wireless power transmission apparatus and the wireless power reception apparatus.
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 is a circuit diagram exemplarily showing a part of the configuration of a radio-frequency power transmission apparatus of a magnetic induction type that can be employed in the embodiments disclosed in this specification.
21 and 22 are flowcharts showing a method of detecting an external object of a wireless power transmission apparatus of a magnetic induction type that can be employed in the embodiments disclosed herein.
23A and 23B show time characteristics and frequency characteristics of the current in the transmission coil of the wireless power transmission apparatus according to the present invention, respectively.
24A and 24B show the frequency characteristics of the current in the transmission coil of the wireless power transmission apparatus for the low power reception apparatus and the medium power reception 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 전송장치는 상기 무선 전력 수신장치(200)가 필요로 하는 무선으로 전력을 전달하는 전력 전달 장치일 수 있다 .1, the wireless power transmission apparatus may be a power transmission apparatus that transmits power wirelessly required by the wirelesspower receiving apparatus 200. [

또한, 상기 무선 전력 전송장치는 무선으로 전력을 전달함으로써 상기 무선 전력 수신장치(200)의 배터리를 충전하는 무선 충전 장치일 수 있다.The wireless power transmission apparatus may be a wireless charging apparatus that charges the battery of the wirelesspower receiving apparatus 200 by transmitting power wirelessly.

그 밖에도, 상기 무선 전력 전송장치는 접촉되지 않은 상태에서 전원이 필요한 무선 전력 수신장치(200)에게 전력을 전달하는 여러 가지 형태의 장치로 구현될 수 있다.In addition, the wireless power transmission apparatus may be implemented as various types of apparatuses that transmit power to the wirelesspower receiving apparatus 200 that requires power in a non-contact state.

상기 무선 전력 수신장치(200)는 상기 무선 전력 전송장치로부터 무선으로 전력을 수신하여 동작이 가능한 기기이다. 또한, 상기 무선 전력 수신장치(200)는 상기 수신된 무선 전력을 이용하여 배터리를 충전할 수 있다.The wirelesspower receiving apparatus 200 is a device capable of operating by receiving power wirelessly from the wireless power transmission apparatus. Also, the wirelesspower receiving apparatus 200 can charge the battery using the received wireless power.

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 wirelesspower receiving apparatus 200 may be a mobile communication terminal (e.g., a cellular phone, a cellular phone, a tablet) or a multimedia device, as described later.

한편, 상기 무선 전력 전송장치는 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 전송장치는 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 power transmission apparatus can transmit power wirelessly to the wirelesspower receiving apparatus 200 without mutual contact using one or more wireless power transmission methods. That is, the wireless power transmission apparatus uses an inductive coupling based on a magnetic induction phenomenon by the wireless power signal and a magnetic resonance coupling based on an electromagnetic resonance phenomenon by a wireless power signal of a specific frequency More than one can be used to deliver power.

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 전송장치에서 전송한 무선 전력 신호에 의하여 상기 무선 전력 수신장치(200)에서 공진이 발생하고, 상기 공진 현상에 의하여 상기 무선 전력 전송장치로부터 상기 무선 전력 수신장치(200)로 전력이 전달되는 것을 말한다.
In the wireless power transmission by the resonance coupling method, resonance occurs in the wirelesspower receiving apparatus 200 due to a wireless power signal transmitted from the wireless power transmission apparatus, And power is transmitted to thepower receiving apparatus 200.

이하에서는 본 명세서에 개시된 무선 전력 전송장치 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 power transmission apparatus and wirelesspower receiving apparatus 200 disclosed in the present specification will be described in detail. In the drawings, the same reference numerals as possible are used to denote the same or similar components, even if they are shown in different drawings.

도 2a 및 2b는 본 명세서에 개시된 실시 예들에서 채용 가능한 무선 전력 전송장치 및 무선 전력 수신장치(200)의 구성을 예시적으로 나타낸 블록도이다.
2A and 2B are block diagrams illustrating exemplary configurations of a wireless power transmission apparatus and a wirelesspower reception apparatus 200 that can be employed in the embodiments disclosed herein.

무선 전력 전송장치Wireless power transmission device

도 2a를 참조하면, 상기 무선 전력 전송장치는 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 power transmission apparatus is configured to include apower transmission unit 110. FIG. Thepower transmission unit 110 may include apower conversion unit 111 and a powertransmission control unit 112.

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.Thepower conversion unit 111 converts the power supplied from the transmissionpower supply unit 190 into a wireless power signal and transmits the wireless power signal to the wirelesspower reception apparatus 200. The radio power signal transmitted by thepower converter 111 is formed in the form of a magnetic field or an electro-magnetic field having oscillation characteristics. For this, thepower conversion unit 111 may be configured to include a coil for generating the wireless power signal.

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.Thepower conversion unit 111 may include components for forming different types of wireless power signals according to each power transmission scheme. For example, thepower conversion unit 111 may be configured to include a primary coil that forms a changing magnetic field in order to induce a current in the secondary coil of the wirelesspower receiving apparatus 200 according to an inductive coupling scheme have. Thepower conversion unit 111 may be configured to include a coil (or antenna) that forms a magnetic field having a specific resonance frequency in order to generate a resonance phenomenon in the wirelesspower receiving apparatus 200 according to a resonance coupling scheme have.

또한, 상기 전력 변환부(111)는 전술된 유도 결합 방식과 공진 결합 방식 중 하나 이상의 방법을 이용하여 전력을 전달할 수 있다.Thepower conversion unit 111 may transmit power using one or more of the inductive coupling method and the resonant coupling method described above.

상기 전력 변환부(111)에 포함되는 구성 요소들 중 유도 결합 방식을 따르는 것들에 대하여는 도 4a, 도 4b 및 도 5를 참조하여, 공진 결합 방식을 따르는 것들에 대하여는 도 7 a, 도 7b및 도 8을 참조하여 후술된다.Referring to FIGS. 4A, 4B, and 5, those elements in the inductive coupling scheme among the elements included in thepower conversion unit 111 will be described with reference to FIGS. 7A, 7B, 8 below.

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.
Thepower conversion unit 111 may further include a circuit for adjusting characteristics of a frequency, an applied voltage, and a current used for forming the wireless power signal.

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 powertransmission control unit 112 controls each component included in thepower transmission unit 110. The powertransmission control unit 112 may be integrated with another control unit (not shown) that controls the wirelesspower supply apparatus 100.

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 전송장치가 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 wirelesspower receiving apparatus 200 passes. Next, a semi-active area refers to a region of interest in which the wireless power transmission apparatus can detect the presence of the wirelesspower receiving apparatus 200. [ Here, the powertransmission control unit 112 may detect whether the wirelesspower receiving apparatus 200 is placed in or removed from the active region or the sensing region. Specifically, the powertransmission control unit 112 uses the wireless power signal generated by thepower conversion unit 111 or the wirelesspower reception apparatus 200 is connected to the active area or the sensing area by a separately provided sensor It can be detected whether or not it has been deployed. For example, the powertransmission control unit 112 receives the wireless power signal due to the wirelesspower receiving apparatus 200 existing in the sensing area, and forms the wireless power signal of thepower conversion unit 111 The presence of the wirelesspower receiving apparatus 200 can be detected by monitoring whether or not the characteristic of the power for the wirelesspower receiving apparatus 200 changes. However, the active area and the sensing area may differ depending on a wireless power transmission scheme such as an inductive coupling scheme and a resonant coupling scheme.

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 powertransmission control unit 112 may perform the process of identifying the wirelesspower receiving apparatus 200 according to a result of detecting the presence of the wirelesspower receiving apparatus 200 or may determine whether to start wireless power transmission have.

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 측의 조건에 의하여 또는 상기 무선 전력 수신장치(200) 측의 조건에 의하여 이루어질 수 있다.
The powertransmission control unit 112 may determine at least one of a frequency, a voltage, and a current of thepower conversion unit 111 for forming the wireless power signal. The determination of the characteristics may be made according to the condition of the wireless power transmission apparatus side or the condition of the wirelesspower reception apparatus 200 side.

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 powertransmission control unit 112 may receive a power control message from the wirelesspower receiving apparatus 200. [ The powertransmission control unit 112 may determine one or more characteristics of the frequency, voltage, and current of thepower conversion unit 111 based on the received power control message, Operation can be performed.

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 powertransmission control unit 112 may form the wireless power signal according to a power control message including at least one of the rectified power amount information, the charging status information and the identification information of the wirelesspower receiving apparatus 200 It is possible to determine at least one of the characteristics of the frequency, current, and voltage to be used.

또한, 상기 전력 제어 메시지를 이용하는 그 밖의 다른 제어 동작으로서, 상기 무선 전력 전송장치는 무선 전력 전달과 관련된 일반적인 제어 동작을 상기 전력 제어 메시지를 기초로 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 무선 전력 전송장치는 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 power transmission apparatus can perform a general control operation related to wireless power transmission based on the power control message. For example, the wireless power transmission apparatus may receive information to be audibly or visually output related to the wirelesspower receiving apparatus 200 through the power control message, or may receive information necessary for authentication between devices.

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 powertransmission control unit 112 may use at least one of a method of receiving through the wireless power signal and a method of receiving other user data.

상기 전력 제어 메시지를 수신하기 위하여, 상기 무선 전력 전송장치는 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 power transmission apparatus may further include a power communication modulation /demodulation unit 113 electrically connected to thepower conversion unit 111. Themodem unit 113 may be used to demodulate the wireless power signal modulated by the wirelesspower receiving apparatus 200 and receive the power control message.

그 밖에, 어떤 실시 예에서는 상기 전력 송신 제어부(112)가 상기 무선 전력 전송장치에 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 powertransmission control unit 112 may acquire a power control message by receiving user data including a power control message by communication means (not shown) included in the wireless power transmission apparatus It is possible.

[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 powertransmission control unit 112 may transmit data to the wirelesspower receiving apparatus 200. [ The data transmitted by the powertransmission control unit 112 may be a request for the wirelesspower receiving apparatus 200 to send a power control message.

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 wirelesspower receiving apparatus 200 is configured to include apower supply unit 290. Thepower supply unit 290 supplies power required for operation of the wirelesspower receiving apparatus 200. Thepower supply unit 290 may include apower receiving unit 291 and a powerreceiving control unit 292.

상기 전력 수신부(291)는 상기 무선 전력 전송장치로부터 무선으로 전달되는 전력을 수신한다.Thepower receiving unit 291 receives power transmitted from the wireless power transmission apparatus to the wireless network.

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.Thepower receiving unit 291 may include components necessary for receiving the wireless power signal according to a wireless power transmission scheme. In addition, thepower receiver 291 may receive power according to one or more wireless power transmission schemes. In this case, thepower receiver 291 may include necessary components according to each scheme.

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, thepower receiving unit 291 may be configured to include a coil for receiving a radio power signal transmitted in the form of a magnetic field or an electromagnetic field having an oscillating characteristic.

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, thepower receiving unit 291 may include a secondary coil whose current is induced by a changing magnetic field. Thepower receiving unit 291 may include a coil and a resonant circuit that generate a resonance phenomenon by a magnetic field having a specific resonance frequency as a component according to a resonant coupling scheme.

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 thepower receiving unit 291 receives power according to one or more wireless power transmission schemes, thepower receiving unit 291 may be configured to receive using one coil, And may be implemented to receive using a coil.

상기 전력 수신부(291)에 포함되는 구성 요소들 중 유도 결합 방식을 따르는 것들에 대하여는 도 4a 및 도 4b를 참조하여, 공진 결합 방식을 따르는 것들에 대하여는 도 7a 및 도 7b를 참조하여 후술된다.
Among the components included in thepower receiving unit 291, those following the inductive coupling scheme will be described with reference to FIGS. 4A and 4B, and those with the resonant coupling scheme will be described later with reference to FIGS. 7A and 7B.

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, thepower receiving unit 291 may further include a rectifier and a regulator for converting the radio power signal into a direct current. Thepower receiving unit 291 may further include a circuit for preventing an overvoltage or an overcurrent from occurring due to the received power signal.

상기 전력 수신 제어부(292)는 상기 전원 공급부(290)에 포함되는 각 구성요소를 제어한다.The powerreception control unit 292 controls the components included in thepower supply unit 290.

구체적으로, 상기 전력 수신 제어부(292)는 상기 무선 전력 전송장치로 전력 제어 메시지를 전달할 수 있다. 상기 전력 제어 메시지는 상기 무선 전력 전송장치에게 무선 전력 신호의 전달을 개시하거나 종료하도록 지시하는 것일 수 있다. 또한 상기 전력 제어 메시지는 상기 무선 전력 전송장치에게 상기 무선 전력 신호의 특성을 조절하도록 지시하는 것일 수 있다.Specifically, the powerreception control unit 292 may transmit a power control message to the wireless power transmission apparatus. The power control message may be to instruct the wireless power transmission apparatus to start or terminate transmission of the wireless power signal. The power control message may also direct the wireless power transmission device to adjust the characteristics of the wireless power signal.

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, thepower control unit 292 may use at least one of a method of transmitting through the wireless power signal and a method of transmitting through the other user data.

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 전송장치의 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 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 wirelesspower receiving apparatus 200 may further include a power communication modulation /demodulation unit 293 electrically connected to thepower receiving unit 291. Themodem unit 293 may be used to transmit the power control message through the wireless power signal, as in the case of the wireless power transmission apparatus described above. Themodem unit 293 may be used as a means for adjusting the current and / or voltage flowing through thepower conversion unit 111 of the wirelesspower transmission apparatus 100. Hereinafter, a method in which the modulation anddemodulation units 113 and 293 on the wireless power transmission apparatus side and the wirelesspower reception apparatus 200 side are used for transmission and reception of a power control message through a wireless power signal will be described.

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 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 thepower conversion unit 111 is received by thepower receiving unit 291. At this time, the powerreception control unit 292 controls themodem unit 293 of the wirelesspower receiving apparatus 200 to modulate the wireless power signal. For example, the powerreception control unit 292 may modify the reactance of themodem unit 293 connected to thepower reception unit 291 so that the amount of power received from the wireless power signal changes accordingly have. A change in the amount of power received from the wireless power signal results in a change in the current and / or voltage of thepower conversion unit 111 forming the wireless power signal. At this time, the modulation /demodulation unit 113 on the side of the wireless power transmission apparatus detects a change in the current and / or voltage of thepower conversion unit 111 and performs a demodulation process.

즉, 상기 전력 수신 제어부(292)는 상기 무선 전력 전송장치에게 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, thepower reception controller 292 generates a packet including a power control message to be transmitted to the wireless power transmission apparatus, modulates the wireless power signal to include the packet, 112 can obtain the power control message included in the packet by decoding the packet based on the demodulation process result of themodem unit 113. [

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 전송장치로 전송할 수도 있다.
In addition, in some embodiments, the powerreception control unit 292 transmits user data including a power control message by communication means (not shown) included in the wirelesspower reception apparatus 200, To the wireless power transmission apparatus.

[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 전송장치로부터 전송되는 데이터를 수신할 수 있다. 상기 무선 전력 전송장치로부터 전송되는 데이터는 전력 제어 메시지를 전송할 것을 요청하는 것일 수 있다.
In addition, in a wireless power transmission environment capable of bidirectional communication according to the embodiments disclosed herein, the powerreception control unit 292 can receive data transmitted from the wireless power transmission apparatus. The data transmitted from the wireless power transmission apparatus may be to request to transmit a power control message.

그 밖에, 상기 전원 공급부(290)는 충전부(298) 및 배터리(299)를 더 포함하도록 구성될 수 있다.In addition, thepower supply unit 290 may be configured to further include acharging unit 298 and abattery 299.

상기 전원 공급부(290)로부터 동작을 위한 전원을 공급받는 상기 무선 전력 수신장치(200)는 상기 무선 전력 전송장치로부터 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 wirelesspower receiving apparatus 200 receiving the power for operation from thepower supply unit 290 operates by the power transmitted from the wireless power transmission apparatus or by thebattery 299 using the transmitted power, Thebattery 299 can be operated by the electric power charged in thebattery 299. At this time, the powerreceiving control unit 292 may control the chargingunit 298 to perform charging using the transmitted power.

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 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 power transmission apparatus follows the inductive coupling scheme, when the intensity of the current flowing through the primary coil in thepower transmission unit 110 is changed, a magnetic field passing through the primary coil . The thus changed magnetic field generates an induced electromotive force on the secondary coil side of the wirelesspower receiving apparatus 200.

이 방식에 따르면, 상기 무선 전력 전송장치의 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, thepower conversion unit 111 of the wireless power transmission apparatus is configured to include a transmission coil (Tx coil) 1111a that operates as a primary coil in magnetic induction. Thepower receiving unit 291 of the wirelesspower receiving apparatus 200 is configured to include a receiving coil (Rx coil) 2911a that operates as a secondary coil in magnetic induction.

먼저 상기 무선 전력 전송장치 측의 상기 전송 코일(1111a)과 상기 무선 전력 수신장치(200) 측의 수신 코일이 근접하도록 상기 무선 전력 전송장치 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 power transmission apparatus and the wirelesspower receiving apparatus 200 are arranged so that thetransmission coil 1111a on the wireless power transmission apparatus side and the reception coil on the wirelesspower reception apparatus 200 side are close to each other. Thereafter, when the powertransmission control unit 112 controls the current of thetransmission coil 1111a to be changed, thepower receiving unit 291 receives the power from the wirelesspower receiving apparatus 200 to be supplied with power.

상기 유도 결합 방식에 의한 무선 전력 전달의 효율은, 주파수 특성에 따른 영향은 적으나, 각 코일을 포함하는 상기 무선 전력 전송장치 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 and distance between the wireless power transmission apparatus including the coils and the wirelesspower reception apparatus 200 distance).

한편, 유도 결합 방식에 의한 무선 전력 전달을 위하여 상기 무선 전력 전송장치는 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.
On the other hand, for inductive coupling wireless power transmission, the wireless power transmission device may be configured to include an interface surface (not shown) in the form of a flat surface. One or more wireless power receiving devices may be disposed on the interface surface, and thetransmission coil 1111a may be mounted on a lower surface of the interface. In this case, the vertical spacing between thetransmission coil 1111a mounted on the lower surface of the interface and thereception coil 2911a of the wirelesspower receiving apparatus 200 located above the interface surface is made small The distance between the coils is sufficiently small so that wireless power transmission by the inductive coupling method can be efficiently performed.

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 wirelesspower receiving apparatus 200 is to be placed. The arrangement indicator indicates the position of the wirelesspower receiving apparatus 200 in which the arrangement between thetransmission coil 1111a mounted on the lower surface of the interface and thereception coil 2911a can be suitably adjusted. The arrangement indicator may be a simple mark or may be formed in the form of a protruding structure for guiding the position of the wirelesspower receiving apparatus 200. Or the array directing part is formed in the form of a magnetic body such as a magnet mounted on the lower surface of the interface so that the coils are arranged in an appropriate array by mutual attracting force with other magnetic bodies mounted inside the wirelesspower receiving apparatus 200 As shown in FIG.

한편, 상기 무선 전력 전송장치는 하나 이상의 전송 코일을 포함하도록 형성될 수 있다. 상기 무선 전력 전송장치는 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 전송장치에 관하여 도 5를 참조하여 후술된다.
Meanwhile, the wireless power transmission apparatus may be configured to include one or more transmission coils. The wireless power transmission apparatus may selectively use a part of the coils suitably arranged with thereception coil 2911a of the wirelesspower receiving apparatus 200 among the one or more transmission coils to increase the power transmission efficiency. A wireless power transmission apparatus including the one or more transmission coils will be described below with reference to Fig.

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 4a 및 도 4b는 본 명세서에 개시된 실시 예들에서 채용 가능한 자기 유도 방식의 무선 전력 전송장치 및 무선 전력 수신장치(200)의 구성의 일부를 예시적으로 나타낸 블록도이다. 도 4a를 참조하여 상기 무선 전력 전송장치에 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.
4A and 4B are block diagrams illustrating a portion of the configuration of a wireless power transmission apparatus and a wirelesspower transmission apparatus 200 of a magnetic induction type that can be employed in the embodiments disclosed herein. 4A, the configuration of thepower transfer unit 110 included in the wireless power transmission apparatus will be described. Referring to FIG. 4B, the configuration of thepower supply unit 290 included in the wirelesspower reception apparatus 200 will be described. The configuration will be described.

도 4a를 참조하면, 상기 무선 전력 전송장치의 상기 전력 변환부(111)는 전송 코일(Tx coil)(1111a) 및 인버터(1112)를 포함하도록 구성될 수 있다.Referring to FIG. 4A, thepower conversion unit 111 of the wireless power transmission apparatus may be configured to include a transmission coil (Tx coil) 1111a and aninverter 1112. FIG.

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, thetransmission coil 1111a forms a magnetic field corresponding to a radio power signal in accordance with a change in current. Thetransmission coil 1111a may be implemented as a planar spiral type or a cylindrical solenoid type.

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.
Theinverter 1112 transforms a DC input obtained from thepower supply unit 190 into an AC waveform. An alternating current deformed by theinverter 1112 is formed in thetransmission coil 1111a by driving a resonant circuit including thetransmission coil 1111a and a capacitor (not shown) .

그 밖에, 상기 전력 변환부(111)는 위치 결정부(Positioning Unit)(1114)를 더 포함하도록 구성될 수 있다.In addition, thepower conversion unit 111 may be further configured to include apositioning unit 1114.

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 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 전송장치의 활동 영역 내에 존재하지 않는 경우에 사용될 수 있다.Thepositioning unit 1114 may move or rotate thetransmission coil 1111a to increase the efficiency of the wireless power transmission by the inductive coupling scheme. This is because, as described above, the power transmission by the inductively-coupled method is performed by adjusting the alignment and distance between the wireless power transmission apparatus including the primary and secondary coils and the wireless power- Because it is affected. In particular, thepositioning unit 1114 may be used when the wirelesspower receiving apparatus 200 is not in the active area of the wireless power transmission apparatus.

따라서, 상기 위치 결정부(1114)는 상기 무선 전력 전송장치의 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.Therefore, thepositioning unit 1114 may determine that the distance between the center of thetransmission coil 1111a of the wireless power transmission apparatus and thereception coil 2911a of the wirelesspower reception apparatus 200 is within a certain range And a driving unit (not shown) for moving thetransmission coil 1111a so that the center of thetransmission coil 1111a and thereception coil 2911a overlap with each other or rotating thetransmission coil 1111a so as to overlap the center of thetransmission coil 1111a and thereception coil 2911a .

이를 위하여, 상기 무선 전력 전송장치는 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.The wireless power transmission apparatus may further include a position detection unit (not shown) configured to detect a position of the wirelesspower reception apparatus 200, May control thepositioning unit 1114 based on position information of the wirelesspower receiving apparatus 200 received from the position sensing sensor.

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 powertransmission control unit 112 receives control information on the arrangement or distance with the wirelesspower receiving apparatus 200 through the modulation /demodulation unit 113, and transmits control information on the received arrangement or distance Theposition determining unit 1114 can be controlled based on the position information.

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 전송장치의 구성에 대해서는 도 5를 참조하여 후술된다.
If thepower conversion unit 111 is configured to include a plurality of transmission coils, thepositioning unit 1114 can determine which of the plurality of transmission coils is to be used for power transmission. The configuration of the wireless power transmission apparatus including the plurality of transmission coils will be described later with reference to Fig.

한편, 상기 전력 변환부(111)는 전력 센싱부(1115)를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 무선 전력 전송장치 측의 전력 센싱부(1115)는 상기 전송 코일(1111a)에 흐르는 전류 또는 전압을 모니터링한다. 상기 전력 센싱부(1115)는 무선 전력 전송장치의 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, thepower conversion unit 111 may be configured to further include apower sensing unit 1115. Thepower sensing unit 1115 on the radio power transmission apparatus side monitors the current or voltage flowing in thetransmission coil 1111a. Thepower sensing unit 1115 is used to check whether the wireless power transmission apparatus operates normally. Thepower sensing unit 1115 can detect a voltage or current of a power source supplied from the outside and check whether the detected voltage or current exceeds a threshold value . Thepower sensing unit 1115 compares a voltage or current value of the detected power source with a threshold value and outputs a result of the comparison. And a comparator. Based on the result of the detection by thepower sensing unit 1115, the powertransmission control unit 112 may control the switching unit (not shown) to cut off the power applied to thetransmission coil 1111a.

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, thepower supply unit 290 of the wirelesspower receiving apparatus 200 may be configured to include a receiving coil (Rx coil) 2911a and arectifying circuit 2913.

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 thereception coil 2911a by a change in the magnetic field formed from thetransmission coil 1111a. The receivingcoil 2911a may be in the form of a flat spiral or cylindrical solenoid, as in the case of the transmittingcoil 1111a.

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 receivingcoil 2911a to enhance reception efficiency of the wireless power or to detect resonance.

상기 수신 코일(2911a)은 단일 코일 또는 복수의 코일 형태일 수 있다.The receivingcoil 2911a may be in the form of a single coil or a plurality of coils.

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.Therectifying circuit 2913 performs full-wave rectification on the current to convert the alternating current into direct current. Therectifier circuit 2913 may be implemented by, for example, a full bridge rectifier circuit including four diodes or a circuit using active components.

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, therectifying circuit 2913 may further include a regulator for converting the rectified current into a more flat and stable direct current. The output power of therectifying circuit 2913 is supplied to the respective components of thepower supply unit 290. Therectifying circuit 2913 is a DC-DC converter that converts the output DC power to an appropriate voltage to match the power required for each component of the power supply unit 290 (for example, a circuit similar to the charging unit 298) (DC-DC converter).

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 anddemodulation unit 293 may be constituted by a resistive element connected to thepower receiving unit 291 and having a resistance varying with respect to a direct current and a capacitive element whose reactance is changed with respect to an alternating current . The powerreceiving control unit 292 may modulate the wireless power signal received by thepower receiving unit 291 by changing the resistance or reactance of themodem unit 293.

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 전송장치에게 전력 제어 메시지를 송신한다.
Thepower supply unit 290 may further include apower sensing unit 2914. Thepower sensing unit 2914 of the wirelesspower receiving apparatus 200 monitors the voltage and / or the current of the power source rectified by therectifying circuit 2913 and monitors the voltage and / or current of the rectified power source When the current exceeds the threshold value, the powerreceiving control unit 292 transmits a power control message to the wireless power transmission apparatus to transmit appropriate power.

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 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, thepower conversion section 111 of the wireless power transmission apparatus according to the embodiments disclosed herein may be configured with one ormore transmission coils 1111a-1 to 1111a-n. The one ormore transmission coils 1111a-1 to 1111a-n may be an array of partly overlapping primary coils. An active area may be determined by a portion of the one or more transmission coils.

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 ormore transmission coils 1111a-1 to 1111a-n may be mounted below the interface surface. Thepower conversion unit 111 may further include amultiplexer 1113 for establishing and releasing connection of some of the one ormore transmission coils 1111a-1 to 1111a-n .

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 wirelesspower receiving apparatus 200 located on the interface surface is sensed, the powertransmission control unit 112 controls the transmission power of the one ormore transmission coils 1111a-1 to 1111a-n of the wirelesspower receiving apparatus 200 can be connected to the receivingcoils 2911a of the wirelesspower receiving apparatus 200. [

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 전송장치에 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 powertransmission control unit 112 may acquire the location information of the wirelesspower receiving apparatus 200. For example, the powertransmission control unit 112 may acquire the position of the wirelesspower receiving apparatus 200 on the interface surface by the position sensing unit (not shown) provided in the wireless power transmission apparatus. As another example, the powertransmission control unit 112 may use the one ormore transmission coils 1111a-1 to 1111a-n to generate a power control message indicating the strength of the wireless power signal from an object on the interface surface, Acquiring position information of the wirelesspower receiving apparatus 200 by receiving a power control message indicating identification information of the object and determining which coil of the one or more transmission coils is close to the position based on the received result, You may.

한편, 상기 활동 영역은 상기 인터페이스 표면의 일부로서, 상기 무선 전력 전송장치가 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 may be a part of the interface surface, and may refer to a portion through which a high efficiency magnetic field can pass when the wireless power transmission apparatus transmits power wirelessly to the wirelesspower reception apparatus 200. At this time, a single transmission coil or a combination of one or more transmission coils for forming a magnetic field passing through the active region may be referred to as a primary cell. Therefore, the powertransmission control unit 112 determines an activity area based on the sensed position of the wirelesspower receiving apparatus 200, establishes connection of major cells corresponding to the active area, 200 and the coils belonging to the main cell can be placed in the inductive coupling relationship with each other.

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.
Thepower conversion unit 111 may further include an impedance matching unit (not shown) for adjusting the impedance to form a resonant circuit with the coils connected thereto.

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 전송장치의 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 power transmission apparatus follows the resonant coupling scheme, a magnetic field having a specific vibration frequency is formed by the AC power source in thepower transmission unit 110. When a resonance phenomenon occurs in the wirelesspower receiving apparatus 200 due to the magnetic field, power is generated in the wirelesspower receiving apparatus 200 by the resonance phenomenon.

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).

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 전송장치의 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 the resonant coupling scheme, thepower conversion unit 111 of the wireless power transmission apparatus includes a transmission coil (Tx coil) 1111b in which a magnetic field is formed, And aresonance circuit 1116 connected to theresonance circuit 1111b and for determining a specific oscillation frequency. Theresonant circuit 1116 can be implemented using capacitors and the specific oscillation frequency is determined based on the inductance of thetransmission coil 1111b and the capacitance of theresonant circuit 1116. [

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 theresonant circuit 1116 may be variously configured to form a magnetic field by thepower conversion unit 111 and may be connected in parallel with thetransmission coil 1111b as shown in FIG. It is not limited.

또한, 상기 무선 전력 수신장치(200)의 상기 전력 수신부(291)는 상기 무선 전력 전송장치에서 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.Thepower receiving unit 291 of the wirelesspower receiving apparatus 200 includes aresonant circuit 2912 and a receiving coil (Rx coil) 2911b configured to cause a resonance phenomenon by a magnetic field formed in the wireless power transmission apparatus, . That is, theresonance circuit 2912 may be implemented using a capacitive circuit, and theresonance circuit 2912 is determined based on the inductance of thereception coil 2911b and the capacitance of theresonance circuit 2912 And the resonance frequency is equal to the resonance frequency of the magnetic field formed.

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 theresonant circuit 2912 may be variously configured to allow thepower receiving unit 291 to resonate by the magnetic field and may be connected in series with the receivingcoil 2911b as shown in FIG. But is not limited to.

상기 무선 전력 전송장치에서의 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 power transmission apparatus may be obtained usingEquation 1 with LTx, CTx. Here, resonance occurs in the wirelesspower receiving apparatus 200 when the result of substituting the LRX and CRX of the wirelesspower receiving apparatus 200 intoEquation 1 is equal to the specific vibration frequency.

상기 공진 결합 방식에 의한 무선 전력 전달의 효율은, 주파수 특성에 따른 영향이 큰 반면, 각 코일을 포함하는 상기 무선 전력 전송장치 및 상기 무선 전력 수신장치(200) 사이의 배열 및 거리에 따른 영향은 유도 결합 방식에 비해 상대적으로 작다.
The efficiency of the wireless power transmission by the resonance coupling method is largely influenced by the frequency characteristics, while the influence of the arrangement and the distance between the wireless power transmission apparatus including the coils and the wirelesspower reception apparatus 200 Is relatively small compared with the inductive coupling method.

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 7a 및 도 7b는 본 명세서에 개시된 실시 예들에서 채용 가능한 공진 방식의 무선 전력 전송장치 및 무선 전력 수신장치(200)의 구성의 일부를 예시적으로 나타낸 블록도이다.7A and 7B are block diagrams exemplarily showing a part of the configuration of a wireless power transmission apparatus and a wirelesspower receiving apparatus 200 of a resonance type that can be employed in the embodiments disclosed herein.

도 7a를 참조하여 상기 무선 전력 전송장치에 포함된 상기 전력 전달부(110)의 구성에 대하여 설명된다.The configuration of thepower transmission unit 110 included in the wireless power transmission apparatus will be described with reference to FIG. 7A.

상기 무선 전력 전송장치의 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.Thepower conversion unit 111 of the wireless power transmission apparatus may be configured to include a transmission coil (Tx coil) 1111b, aninverter 1112, and aresonant circuit 1116. [ Theinverter 1112 may be configured to be connected to thetransmission coil 1111b and theresonant circuit 1116.

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.Thetransmission coil 1111b may be mounted separately from thetransmission coil 1111a for transmitting electric power according to the inductive coupling scheme, but it may also transmit power using an inductive coupling scheme or a resonant coupling scheme using one single coil.

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.Thetransmission coil 1111b forms a magnetic field for transmitting electric power, as described above. Thetransmission coil 1111b and theresonant circuit 1116 may be vibrated when the AC power is applied and at this time the oscillation frequency is set to a value based on the inductance of thetransmission coil 1111b and the capacitance of theresonant circuit 1116 Can be determined.

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, theinverter 1112 transforms a DC input obtained from thepower supply unit 190 into an AC waveform, and the transformed AC current is applied to thetransmission coil 1111b and theresonance circuit 1116.

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, thepower conversion unit 111 may further include afrequency adjustment unit 1117 for changing the resonance frequency value of thepower conversion unit 111. Since the resonance frequency of thepower conversion unit 111 is determined based on the inductance and the capacitance in the circuit constituting thepower conversion unit 111 according toEquation 1, the powertransmission control unit 112 controls the inductance and / The resonance frequency of thepower converter 111 can be determined by controlling thefrequency adjuster 1117 so that the capacitance is changed.

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.Thefrequency adjuster 1117 may include a motor capable of changing the capacitance by adjusting the distance between the capacitors included in theresonant circuit 1116 or may include a motor for changing the number of rotations of thetransmission coil 1111b number of turns, or a motor capable of changing the inductance by adjusting the diameter, or it may be configured to include active elements that determine the capacitance and / or inductance.

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, thepower conversion unit 111 may be configured to further include apower sensing unit 1115. The operation of thepower sensing unit 1115 is the same as described above.

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 thepower supply unit 290 included in the wirelesspower receiving apparatus 200 will be described with reference to FIG. Thepower supply 290 may be configured to include the receive coil (Rx coil) 2911b and theresonant circuit 2912, as described above.

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, thepower receiving unit 291 of thepower supply unit 290 may be configured to further include arectifying circuit 2913 that converts the alternating current generated by the resonance phenomenon to direct current. Therectifying circuit 2913 may be constructed in the same manner as described above.

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.Thepower receiving unit 291 may further include apower sensing unit 2914 for monitoring the voltage and / or current of the rectified power. Thepower sensing unit 2914 may be configured as described above.

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 전송장치의 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, thepower conversion section 111 of the wireless power transmission apparatus according to the embodiments disclosed herein includes one or more transmission coils 1111b-1 to 1111b-n and a resonance circuit 1116-1 through 1116-n). Thepower conversion unit 111 may further include amultiplexer 1113 for establishing and releasing a connection of some of the one or more transmission coils 1111b-1 to 1111b-n .

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.
Thefrequency adjuster 1117 may change the inductance and / or capacitance of the resonant circuits 1116-1 through 1116-n connected to the one or more transmission coils 1111b-1 through 1111b-n, Or < / RTI >

[[In-band communication]][[In-band communication]]

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 전송장치에 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, thepower conversion unit 111 included in the wireless power transmission apparatus forms a wireless power signal. The wireless power signal is formed through atransmission coil 1111 included in thepower conversion unit 111.

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.Thewireless power signal 10a formed by thepower conversion unit 111 reaches theelectronic device 200 and is received through thepower receiving unit 291 included in theelectronic device 200. [ The generated radio power signal is received through a receivingcoil 2911 included in thepower receiving unit 291.

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 전송장치는 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 powerreception control unit 292 controls the modulation /demodulation unit 293 connected to thepower reception unit 291 to modulate the wireless power signal while theelectronic device 200 receives the wireless power signal . When the received wireless power signal is modulated, the wireless power signal forms a closed-loop within a magnetic field or an electro-magnetic field, When modulating the wireless power signal while receiving the power signal, the wireless power transmission apparatus can sense the modulatedwireless power signal 10b.Demodulation unit 113 demodulates the detected radio power signal and decodes the packet from the demodulated radio power signal.

한편, 상기 무선 전력 전송장치와 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 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 power transmission apparatus and theelectronic device 200 may be amplitude modulation. As described above, in the amplitude modulation method, the modulation /demodulation unit 293 of theelectronic device 200 side changes the amplitude of thewireless power signal 10a formed by thepower conversion unit 111,Demodulating unit 293 may be a backscatter modulation method for detecting the amplitude of the modulatedwireless power signal 10b.

무선 전력 신호의 변조 및 복조Modulation and demodulation of wireless power signals

이하, 도 10, 도 11a, 도 11b 및 도 11c을 참조하여 상기 무선 전력 전송장치 및 상기 전자 기기(200) 사이에서 송수신되는 패킷의 변조 및 복조에 대하여 설명된다.Modulation and demodulation of packets transmitted and received between the wireless power transmission apparatus and theelectronic apparatus 200 will be described below with reference to Figs. 10, 11A, 11B, and 11C.

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.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.

도 10을 참조하면, 상기 전자 기기(200) 측의 상기 전력 수신부(291)를 통하여 수신되는 무선 전력 신호는 도 11a 에 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 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 thepower receiving unit 291 on theelectronic device 200 side is awireless power signal 51 that is not modulated as shown in FIG. 11A. Resonance coupling is performed between theelectronic device 200 and the wireless power transmission apparatus according to the resonance frequency set by theresonance forming circuit 2912 in thepower receiving unit 291,Power signal 51 is received.

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 전송장치로 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 powerreception control unit 292 modulates thewireless power signal 51 received through thepower reception unit 291 by changing the load impedance in themodem unit 293. The modulation anddemodulation unit 293 may be configured to include apassive element 2931 and anactive element 2932 for modulating thewireless power signal 51. [ Themodem unit 293 modulates thewireless power signal 51 to include a packet to be transmitted to the wireless power transmission apparatus. At this time, the packet may be input to theactive element 2932 in themodem unit 293.

그 후, 상기 무선 전력 전송장치 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(LO 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 powertransmission control unit 112 of the wireless power transmission apparatus side demodulates the modulatedwireless power signal 52 through an envelope detection process, and outputs the detectedsignal 53 as digital data 54). The demodulation process detects that a current or a voltage flowing through thepower conversion unit 111 is divided into two states by a HI state and an LO state by the modulated wireless power signal, Theelectronic device 200 acquires a packet to be transmitted by theelectronic device 200 based on digital data classified according to the type of the digital data.

이하에서는, 상기 무선 전력 전송장치가 복조된 디지털 데이터로부터 상기 전자 기기(200)가 전송하고자 하는 전력 제어 메시지를 획득하는 과정을 설명한다.Hereinafter, the process of acquiring the power control message to be transmitted by theelectronic device 200 from the digital data demodulated by the wireless power transmission apparatus will be described.

도 11b 를 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 powertransmission control unit 112 detects an encoded bit using a clock signal CLK from an envelope-detected signal. The detected encoded bits are encoded according to the bit encoding method used in the modulation process on theelectronic device 200 side. In some embodiments, the bit encoding method may be NRZ (non-return to zero). In some embodiments, the bit encoding method may be bi-phase encoding.

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 powerreception control unit 292 of theelectronic device 200 has two state transitions to encode thedata bit 1, and one state transition to encode thedata bit 0, . That is, the data bit 1 is encoded such that the transition between the HI state and the LO state occurs at the rising edge and the falling edge of the clock signal, and the data bit 0 is at the rising edge of HI State and the LO state may be encoded to occur.

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 powertransmission control unit 112 can obtain data in units of bytes by using a byte format that forms a packet from the bit stream detected according to the bit encoding method. In some embodiments, the detected bit stream may be transmitted using an 11-bit asynchronous serial format as shown in FIG. 11C. That is, it may include a start bit indicating the start of the byte and a stop bit indicating the end, and may include data bits (b0 through b7) between the start bit and the end bit. In addition, a parity bit for checking the error of the data may be added. The byte-by-byte data constitutes a packet including a power control message.

[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 wirelesspower receiving apparatus 200 shown in FIG. 9 transmits a packet using acarrier signal 10a formed by the wirelesspower transmission apparatus 100, Thedevice 100 may also transmit data to the wirelesspower receiving device 200 in a similar manner.

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 powertransmission control unit 112 may control the modulation /demodulation unit 113 to modulate the data to be sent to the wirelesspower reception apparatus 200 to be written on thecarrier signal 10a. In this case, thedemodulation unit 293 is controlled to demodulate the powerreception control unit 292 of the wirelesspower receiving apparatus 200 so that the powerreception control unit 292 can acquire data from the modulatedcarrier signal 10a .

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 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 power transmission apparatus and theelectronic device 200 may transmit and receive data to be transmitted in the form of a command packet (command_packet) 510. Thecommand packet 510 may be configured to include aheader 511 and amessage 512.

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.Theheader 511 may include a field indicating a type of data included in themessage 512. The size and type of the message can be determined based on a value indicated by a field indicating the type of the data.

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, theheader 511 may include an address field for identifying a sender of the packet. For example, the address field may indicate an identifier of theelectronic device 200 or an identifier of a group to which theelectronic device 200 belongs. When theelectronic device 200 wants to transmit thepacket 510, theelectronic device 200 generates thepacket 510 so that the address field of thepacket 510 indicates its own identification information can do.

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.Themessage 512 includes data that the sender of thepacket 510 wants to transmit. The data included in themessage 512 may be a report, a request, or a response to the other party.

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, theinstruction packet 510 may be configured as shown in FIG. 12B. Theheader 511 included in thecommand packet 510 may be represented by a predetermined size. For example, theheader 511 may be two bytes in size.

상기 헤더(511)는 수신 주소 필드(5111)를 포함하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 상기 수신 주소 필드는 6 비트의 크기일 수 있다.Theheader 511 may be configured to include a destination address field 5111. For example, the destination address field may be six bits in size.

상기 헤더(511)는 OCF(Operation command field)(5112) 또는 OGF(Operation group field)(5113)를 포함하도록 구성될 수 있다. OGF(5113)는 상기 전자 기기(200)를 위한 커맨드의 그룹별로 부여되는 값이며, OCF(5112)는 상기 전자 기기(200)가 포함된 각 그룹 내에 존재하는 커맨드 별로 부여되는 값이다.Theheader 511 may be configured to include an operation command field (OCF) 5112 or an operation group field (OGF) 5113. TheOGF 5113 is a value assigned to each group of commands for theelectronic device 200. TheOCF 5112 is a value assigned to each command included in each group including theelectronic device 200. [

상기 메시지(512)는 파라미터의 길이(length) 필드(5121a)와 파라미터의 값(value) 필드(5122a)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.Themessage 512 may be divided into aparameter length field 5121a and aparameter value field 5122a. That is, the sender of thepacket 510 may configure the message in the form of length-value pairs (5121a-5122a, etc.) of one or more parameters required to express the data to be transmitted.

도 12c를 참조하면, 상기 무선 전력 전송장치 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.Referring to FIG. 12C, the wireless power transmission apparatus and theelectronic device 200 transmit and receive the data in the form of a packet in which apreamble 520 and achecksum 530 for transmission are added to thecommand packet 510 .

상기 프리앰블(520)은 상기 무선 전력 전송장치가 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.Thepreamble 520 is used for the wireless power transmission apparatus to perform synchronization with the received data and accurately detect the start bit of thecommand packet 510. Thepreamble 520 may be configured to repeat the same bit. For example, thepreamble 520 may be configured such that the data bit 1 according to the DBP encoding is repeated 11 to 25 times.

상기 체크섬(530)은 전력 제어 메시지가 전송되는 도중에 상기 명령 패킷(510)에 발생할 수 있는 오류를 감지하기 위하여 사용된다.
Thechecksum 530 is used to detect an error that may occur in thecommand packet 510 during the transmission of the power control message.

동작 상태(Phases)Phases

이하에서, 일대일 통신에 있어서, 상기 무선 전력 전송장치 및 상기 무선 전력 수신장치(200)의 동작 상태들에 대하여 설명된다.Hereinafter, the operation states of the wireless power transmission apparatus and the wirelesspower reception apparatus 200 in the one-to-one communication will be described.

도 13은 본 명세서에 개시된 실시 예들을 따르는 무선 전력 전송장치 및 무선 전력 수신장치(200)의 동작 상태들을 도시한다. 또한, 도 14 내지 도 18은 상기 무선 전력 전송장치 및 무선 전력 수신장치(200)간의 전력 제어 메시지를 포함하는 패킷들의 구조를 도시한다.13 illustrates operating states of a wireless power transmission apparatus and a wirelesspower receiving apparatus 200 according to the embodiments disclosed herein. 14 to 18 illustrate the structure of packets including the power control message between the wireless power transmission apparatus and the wirelesspower reception apparatus 200. FIG.

도 13을 참조하면, 익스클루시브 방식을 따르는, 무선 전력 전송을 위한 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, an operation state of a wirelesspower receiving apparatus 200 for wireless power transmission according to an exclusive scheme includes aSelection Phase 610, aPing Phase 620, An Identification and Configuration Phase 630, and a Power Transfer Phase 640. [0064]

상기 선택 상태(610)에서는 상기 무선 전력 전송장치가 무선으로 전력을 전송할 수 있는 범위 내에 물체(object)들이 존재하는지 여부를 감지하고, 상기 검출 상태(620)에서는 상기 무선 전력 전송장치가 상기 감지된 물체로 검출 신호를 보내고, 상기 무선 전력 수신장치(200)는 상기 검출 신호에 대한 응답을 보낸다.In the selectedstate 610, the wireless power transmission apparatus senses whether or not objects exist within a range capable of wirelessly transmitting power, and in thedetection state 620, The wirelesspower receiving apparatus 200 sends a detection signal to the object, and the wirelesspower receiving apparatus 200 sends a response to the detection signal.

또한, 상기 식별 및 설정 상태(630)에서는 상기 무선 전력 전송장치가 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 전송장치가, 상기 무선 전력 수신장치(200)로부터 수신한 제어 메시지에 대응하여 전송하는 전력을 조절하면서, 상기 무선 전력 수신장치(200)로 전력을 전송한다.Also, in the identifying and setting state 630, the wireless power transmission apparatus identifies the selected wirelesspower receiving apparatus 200 through the previous states and acquires setting information for power transmission. In the power transmission state 640, the wireless power transmission apparatus transmits power to the wirelesspower reception apparatus 200 while adjusting power to be transmitted in response to the control message received from the wirelesspower reception apparatus 200 do.

이하에서는, 상기 각 동작 상태를 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the respective operation states will be described in detail.

1) 선택 상태 (Selection Phase)1) Selection Phase

상기 선택 상태(610)에 있는 무선 전력 전송장치는 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 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 power transmission apparatus in the selectedstate 610 performs a detection process to select the wirelesspower receiving apparatus 200 existing in the sensing area. As described above, the sensing area refers to an area where an object in the area can affect the characteristics of the power of thepower conversion part 111. [ The detection process for selecting the wirelesspower receiving apparatus 200 in the selectedstate 610, as compared with thedetection state 620, receives a response from the wirelesspower receiving apparatus 200 using the power control message The power conversion unit of the wireless power transmission apparatus side detects the change of the amount of power for forming the wireless power signal and checks whether an object exists within a certain range. The detection process in the selectedstate 610 may be referred to as an analog detection process (analog ping) in that an object is detected using a wireless power signal without using a digital format packet in adetection state 620 to be described later .

상기 선택 상태(610)의 무선 전력 전송장치는 상기 감지 영역 내에 물체가 들어오고 나가는 것을 감지할 수 있다. 또한, 상기 무선 전력 전송장치는 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 power transmission apparatus in the selectedstate 610 may detect that an object enters or exits the sensing area. In addition, the wireless power transmission apparatus can distinguish the wirelesspower receiving apparatus 200 and other objects (e.g., keys, coins, etc.) capable of wirelessly transmitting power among objects in the sensing area.

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 selectedstate 610 may be different from each other.

먼저, 유도 결합 방식에 따라 전력이 전송되는 경우에 상기 선택 상태(610)의 무선 전력 전송장치는 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 power transmission apparatus of the selectedstate 610 may monitor the interface surface (not shown) to detect placement and removal of objects.

또한, 상기 무선 전력 전송장치는 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 전송장치는 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 전송장치는 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 power transmission apparatus may sense the position of the wirelesspower receiving apparatus 200 placed on the interface surface. As described above, a wireless power transmission apparatus configured to include one or more transmission coils enters thedetection state 620 in the selectedstate 610 and uses the respective coils in thedetection state 620 to determine (630) and confirms whether or not the identification information is transmitted from the object. The method of the present invention may be used to confirm whether or not a response to the detection signal is transmitted from the object. The wireless power transmission apparatus can determine a coil to be used for wireless power transmission based on the position of the sensed wirelesspower receiving apparatus 200 obtained through the above process.

또한, 공진 결합 방식에 따라 전력이 전송되는 경우에 상기 선택 상태(610)의 무선 전력 전송장치는 상기 감지 영역 내의 물체로 인한 상기 전력 변환부의 주파수, 전류, 전압 중 하나 이상이 변경되는 것을 감지함으로써 상기 물체를 검출할 수 있다.Also, when power is transmitted according to the resonant coupling scheme, the wireless power transmission apparatus of the selectedstate 610 detects that at least one of frequency, current, and voltage of the power conversion unit due to an object in the sensing area is changed The object can be detected.

한편, 상기 선택 상태(610)의 무선 전력 전송장치는 상기 유도 결합 방식 및 공진 결합 방식에 따른 검출 방법 중 적어도 하나의 방법에 의하여 물체를 검출할 수 있다. 상기 무선 전력 전송장치는 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 power transmission apparatus in the selectedstate 610 can detect an object by at least one of the inductive coupling method and the resonant coupling method detection method. The wireless power transmission apparatus performs an object detection process according to each power transmission method and then detects the object among the combining methods for wireless power transmission in order to proceed toother states 620, 630, and 640 You can choose.

한편, 상기 선택 상태(610)의 무선 전력 전송장치에 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 전송장치의 선택 상태(610)는 물체를 검출하기 위한 대기 상태(idle phase)에 해당하여, 상기 무선 전력 전송장치가 대기 중의 소비 전력을 줄이거나, 또는 효율적인 물체 검출을 위하여 특화된 신호를 생성시킬 수 있도록 하기 위함이다.
On the other hand, in the wireless power transmission apparatus of the selectedstate 610, the wireless power signal to be formed for detecting an object and the digital detection, identification, setting, and power transmission in the followingstates 620, 630 and 640 The generated wireless power signal may have different characteristics such as frequency, intensity, and the like. This is because the selectedstate 610 of the wireless power transmission apparatus corresponds to an idle phase for detecting an object, so that the wireless power transmission apparatus can reduce the power consumption in the air or provide a specialized signal To be able to generate the data.

2) 검출 상태 (Ping Phase)2) Detection status (Ping Phase)

상기 검출 상태(620)에 있는 상기 무선 전력 전송장치가 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 power transmission apparatus in thedetection state 620 detects a wirelesspower reception apparatus 200 existing in the sensing area through a power control message. In comparison with the detection process of the wirelesspower receiving apparatus 200 using the characteristics of the wireless power signal in the selectedstate 610, the detection process in thedetection state 620 may be referred to as digital ping have.

상기 검출 상태(620)에서 상기 무선 전력 전송장치는 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 전송장치는 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 thedetection state 620, the wireless power transmission apparatus forms a wireless power signal for detecting the wirelesspower receiving apparatus 200, demodulates the wireless power signal modulated by the wirelesspower receiving apparatus 200 And obtains a power control message in the form of digital data corresponding to the response to the detection signal from the demodulated radio power signal. The wireless power transmission apparatus can recognize the wirelesspower receiving apparatus 200 that is a target of power transmission by receiving a power control message corresponding to a response to the detection signal.

상기 검출 상태(620)에 있는 상기 무선 전력 전송장치가 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 전송장치는 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 power transmission apparatus in thedetection state 620 to perform the digital detection process may be a wireless power signal formed by applying a power signal of a specific operating point for a predetermined time. The operating point may refer to a frequency, a duty cycle and an amplitude of a voltage applied to the Tx coil. The wireless power transmission apparatus can generate the detection signal generated by applying the power signal of the specific operating point for a predetermined time and attempt to receive the power control message from the wirelesspower receiving apparatus 200. [

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 전송장치와 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 wirelesspower receiving apparatus 200. For example, the wirelesspower receiving apparatus 200 may include asignal strength packet 5100 including a message indicating the strength of a received wireless power signal as a response to the detection signal as shown in FIG. 14 Can be transmitted. Thepacket 5100 may be configured to include aheader 5120 indicating that the packet is a packet indicating the signal strength and amessage 5130 indicating the strength of the power signal received by the wirelesspower receiving apparatus 200. The strength of the power signal in themessage 5130 may be a value indicative of the degree of coupling of inductive coupling or resonant coupling for power transmission between the wireless power transmission device and the wirelesspower receiving device 200. [

상기 무선 전력 전송장치는 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 전송장치는 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.The wireless power transmission apparatus may receive the response message to the detection signal and detect the wirelesspower receiving apparatus 200 and then extend the digital detection process to enter the identification and detection state 630. [ That is, the wireless power transmission apparatus can receive the power control message required in the identification and detection state 630 by keeping the power signal of the specific operating point after discovery of the wirelesspower receiving apparatus 200.

다만, 상기 무선 전력 전송장치가 전력을 전달할 수 있는 무선 전력 수신장치(200)를 발견하지 못한 경우, 상기 무선 전력 전송장치의 동작 상태는 상기 선택 상태(610)로 되돌아갈 수 있다.
However, if the wireless power transmission apparatus does not find the wirelesspower receiving apparatus 200 capable of transmitting the power, the operational state of the wireless power transmission apparatus may be returned to the selectedstate 610.

3) 식별 및 설정 상태 (Identification and Configuration Phase)3) Identification and Configuration Phase

상기 식별 및 설정 상태(630)의 무선 전력 전송장치는 상기 무선 전력 수신장치(200)가 전송하는 식별 정보 및/또는 설정 정보를 수신하여 전력 전달이 효율적으로 이루어지도록 제어할 수 있다.The wireless power transmission apparatus in the identification and setting state 630 may receive the identification information and / or the setting information transmitted from the wirelesspower receiving apparatus 200 and control the power transmission to be performed efficiently.

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 state 630, the wirelesspower receiving apparatus 200 may transmit a power control message including its identification information. For this purpose, the wirelesspower receiving apparatus 200 can transmit an identification packet (Identification Packet) 5200 including a message indicating identification information of the wirelesspower receiving apparatus 200 as shown in FIG. 15A have. Thepacket 5200 may be configured to include aheader 5220 indicating that it is a packet indicating identification information, and amessage 5230 including identification information of the wireless power receiving apparatus. Themessage 5230 includesinformation 2531 and 5232 indicating a version of a protocol for wireless power transmission,information 5233 identifying a manufacturer of the wirelesspower receiving apparatus 200, information indicating the presence or absence of an extension device identifier Abase station identifier 5234 and abase unit identifier 5235. [ In addition, when it is indicated that the extension device identifier exists in theinformation 5234 indicating the presence or absence of the extension device identifier, anExtended Identification Packet 5300 including the extension device identifier as shown in FIG. Can be transmitted separately. Thepacket 5300 may be configured to include aheader 5320 indicating that the packet is an extension device identifier, and amessage 5330 including an extension device identifier. When the extension device identifier is used as described above, it is possible to identify the wirelesspower receiving apparatus 200 based on theidentification information 5233 of the manufacturer, thebase unit identifier 5235 and theextension unit identifier 5330 Information can be used.

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 state 630, the wirelesspower receiving apparatus 200 may transmit a power control message including information on the estimated maximum power. For this purpose, the wirelesspower receiving apparatus 200 can transmit, for example, a configuration packet (Configuration Packet) 5400 as shown in FIG. The packet may be configured to include aheader 5420 indicating that it is a configuration packet and amessage 5430 containing information on the expected maximum power. Themessage 5430 includes apower class 5431,information 5432 about the expected maximum power, anindicator 5433 indicating how to determine the current of the primary cell on the wireless power transmission side, 5434). Theindicator 5433 may indicate whether or not the current of the main cell of the wireless power transmission apparatus side is to be determined as specified in the protocol for wireless power transmission.

한편, 상기 무선 전력 전송장치는 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 power transmission apparatus can generate a power transfer contract to be used for power charging with the wirelesspower receiving apparatus 200 based on the identification information and / or the setting information. The power transfer protocol may include limits of parameters that determine the power transfer characteristics in the power transfer state 640. [

상기 무선 전력 전송장치는 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 전송장치는 무선으로 전력을 수신할 수 있는 다른 무선 전력 수신장치를 찾기 위하여 상기 식별 및 설정 상태(630)를 종료할 수 있다.
The wireless power transmission apparatus may terminate the identification and setting state 630 and return to the selectedstate 610 before entering the power delivery state 640. [ For example, the wireless power transmission apparatus may terminate the identification and setting state 630 to find another wireless power receiving apparatus capable of receiving power wirelessly.

4) 전력 전송 상태 (Power Transfer Phase)4) Power Transfer Phase (Power Transfer Phase)

상기 전력 전송 상태(640)에서의 상기 무선 전력 전송장치는 상기 무선 전력 수신장치(200)로 전력을 전송한다.The wireless power transmission apparatus in the power transmission state 640 transmits power to the wirelesspower receiving apparatus 200. [

상기 무선 전력 전송장치는 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 전송장치는 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 power transmission apparatus may receive a power control message from the wirelesspower receiving apparatus 200 during transmission of power and may adjust characteristics of power applied to the transmission coil in accordance with the received power control message. For example, a power control message used to adjust the power characteristic of the transmission coil may be included in acontrol error packet 5500 as shown in FIG. Thepacket 5500 may be configured to include aheader 5520 indicating that the packet is a control error packet and amessage 5530 including a control error value. The wireless power transmission apparatus may adjust the power applied to the transmission coil according to the control error value. That is, the current applied to the transmission coil is maintained when the control error value is 0, decreased when the control value is a negative value, and can be adjusted to increase when the control value is a positive value.

상기 전력 전송 상태(640)에서 상기 무선 전력 전송장치는 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 전송장치는 상기 전력 전송을 취소하고 상기 선택 상태(610)로 되돌아갈 수 있다.In the power transfer state 640, the wireless power transmission device may monitor parameters in a power transfer contract generated based on the identification information and / or configuration information. As a result of monitoring the parameters, if the power transmission to the wirelesspower receiving apparatus 200 violates the limitations contained in the power transfer protocol, the wireless power transmission apparatus cancels the power transmission, It is possible to return tostep 610.

상기 무선 전력 전송장치는 상기 무선 전력 수신장치(200)로부터 전달된 전력 제어 메시지를 기초로 상기 전력 전송 상태(640)를 종료할 수 있다.The wireless power transmission apparatus may terminate the power transmission state 640 based on the power control message transmitted from the wirelesspower receiving apparatus 200. [

예를 들어, 상기 무선 전력 수신장치(200)가 전달된 전력을 이용하여 배터리를 충전하는 도중에 상기 배터리의 충전이 완료된 경우 상기 무선 전력 전송장치로 무선 전력 전송을 중지할 것을 요청하는 전력 제어 메시지를 전달할 수 있다. 이 경우, 상기 무선 전력 전송장치는 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 wirelesspower receiving apparatus 200 is charging the battery using the transmitted power, a power control message requesting the wireless power transmission apparatus to stop the wireless power transmission . In this case, the wireless power transmission apparatus may terminate the wireless power transmission and return to the selectedstate 610 after receiving the message requesting the suspension of the power transmission.

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 전송장치는 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 wirelesspower receiving apparatus 200 may transmit a power control message requesting renegotiation or reconfiguration to update the already generated power transfer protocol. The wirelesspower receiving apparatus 200 may transmit a message requesting renegotiation of the power transfer protocol when a power amount that is more or less than the currently transmitted power amount is required. In this case, the wireless power transmission apparatus may terminate the wireless power transmission and return to the identification and setting state 630 after receiving the message requesting renegotiation of the power transfer protocol.

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 wirelesspower receiving apparatus 200 may be, for example, an EndPower Transfer Packet 5600 as shown in FIG. Thepacket 5600 may be configured to include aheader 5620 indicating that the packet is a power transmission interruption packet and amessage 5630 including a power transmission interruption code indicating the reason for the interruption. The power transmission interruption code may be a code for determining whether or not the power transmission interruption code is in a state of charge completion, an internal fault, an over temperature, an over voltage, an over current, a battery failure, a reconfigure, No Response, or Unknown.

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 전송장치는 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 power transmission apparatus may transmit power for one or more wirelesspower receiving apparatuses 200, 200 '. Although twoelectronic devices 200 and 200 'are shown in FIG. 19, the method according to the embodiments disclosed herein is not limited to the number of electronic devices shown.

상기 무선 전력 전송장치의 무선 전력 전달 방식에 따라 상기 활동 영역 및 감지 영역은 차이가 있다. 따라서, 상기 무선 전력 전송장치는 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 power transmission apparatus. Accordingly, the wireless power transmission apparatus may be configured to determine whether there is a wireless power receiving apparatus disposed in an active region or a sensing region of a resonant coupling scheme, or whether there is a wireless power receiving apparatus disposed in an active region or an inductive coupling type sensing region Can be determined. According to the determination result, the wirelesspower transmission apparatus 100 supporting each wireless power transmission scheme can change the power transmission scheme for each wireless power reception apparatus.

본 명세서에 개시된 실시 예들에 따른 무선 전력 전송에서는, 상기 무선 전력 전송장치가 동일한 무선 전력 전달 방식으로 하나 이상의 전자 기기들(200, 200')을 위하여 전력을 전송하는 경우에 상기 전자 기기들(200, 200')이 서로간 충돌 없이 상기 무선 전력 신호를 통하여 통신을 수행할 수 있다.In the wireless power transmission according to the embodiments disclosed herein, when the wireless power transmission device transmits power for one or moreelectronic devices 200, 200 'in the same wireless power transfer scheme, theelectronic devices 200 , 200 'can communicate through the wireless power signal without collision.

도 19에 도시된 바와 같이, 상기 무선 전력 전송장치에 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.As shown in FIG. 19, thewireless power signal 10a formed by the wireless power transmission device reaches the first electronic device 200 'and the secondelectronic device 200. The first electronic device 200 'and the secondelectronic device 200 may transmit a power control message using the generated wireless power signal.

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 secondelectronic device 200 operate as power receiving devices for receiving wireless power signals. The power receiving apparatus according to embodiments disclosed herein may include a power receiving unit (291 ', 291) for receiving the formed wireless power signal; A modulation and demodulation unit (293 ', 293) for modulating and demodulating the received wireless power signal; And controlunits 292 'and 292 for controlling the respective components of the power receiving apparatus.

외부 물체 검출 방법External object detection method

이하에서는 무선 전력 수신장치에 무선으로 전력을 전송하도록 형성되는 무선 전력 전송 장치에 외부 물체가 근접하거나 또는 놓여져 있는 경우에 상기 외부 물체의 검출방법(FOD: Foreign Object Detection)에 대하여, 도면과 함께 보다 구체적으로 살펴본다.Hereinafter, a method of detecting a foreign object (FOD: Foreign Object Detection) when an external object is close to or lying on a wireless power transmission apparatus that is configured to transmit power wirelessly to a wireless power receiving apparatus, We will look at it in detail.

도 20은 본 명세서에 개시된 실시 예들에서 채용 가능한 자기 유도 방식의 무선 전력 전송 장치의 구성의 일부를 예시적으로 나타낸 회로도이다. 도 4a 및 도 7a의 무선 전력 전송 장치의 블록도를 참조하면, 도 20의 상기 회로도는 도 4a 및 도 7a에 개시된 전원 공급부(190), 인버터(1112) 및 전송 코일(1111a)에 커패시터(1111c)를 더 포함한다.20 is a circuit diagram exemplarily showing a part of the configuration of a radio-frequency power transmission apparatus of a magnetic induction type that can be employed in the embodiments disclosed in this specification. Referring to the block diagram of the wireless power transmission apparatus of Figs. 4A and 7A, the circuit diagram of Fig. 20 shows apower supply unit 190, aninverter 1112 and atransmission coil 1111a shown in Figs. 4A and 7A, ).

도시에 의하면, 상기 전원 공급부(190)는 상기 인버터(1112)와 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 상기 전원 공급부(190)는 상기 전송 장치(100)에 직류 입력(DC input)을 제공하고, 상기 직류 입력은 상기 전송 장치(100)의 상기 인버터(1112)로 제공되어 교류 파형(AC waveform)으로 변형된다.According to the illustrated example, thepower supply unit 190 is electrically connected to theinverter 1112. For example, thepower supply 190 provides a DC input to thetransmission device 100 and the DC input is provided to theinverter 1112 of thetransmission device 100 to generate an AC waveform AC waveform).

상기 인버터(1112)는 직류를 교류로 변환시키기 위하여 전류에 대하여 반파 정류 (half-wave rectification) 또는 전파 정류 (full-wave rectification)를 수행한다.Theinverter 1112 performs half-wave rectification or full-wave rectification on the current to convert the direct current to alternating current.

상기 인버터(1112)는 상기 무선 전력 전송 장치(100)에 외부 물체가 놓여져 있는지를 검출하기 위한 신호를 출력한다. 보다 구체적으로, 상기 인버터(1112)는 상기 무선 전력 전송 장치(100)에 외부 물체가 놓여져 있는지를 검출하기 위해 기준 시간(△T1) 동안 생성된 펄스 폭 변조(PWM: Pulse Width Modulation) 신호를 입력받아 반파 정류 또는 전파 정류된 신호를 출력하여 상기 전송 코일(1111a)로 전송한다.Theinverter 1112 outputs a signal for detecting whether an external object is placed in the wirelesspower transmission apparatus 100. More specifically, theinverter 1112 inputs a pulse width modulation (PWM) signal generated during the reference time ΔT1 to detect whether an external object is placed in the wirelesspower transmission apparatus 100 And outputs a half-wave rectified or full-wave rectified signal to thetransmission coil 1111a.

상기 전송 코일(1111a)은 상기 인버터(1112)로부터 출력된 반파 정류 또는 전파 정류된 전류를 자속으로 변환시킨다. 상기 전송 코일(1111a)은 도 4b 및 도 7b에 도시된 수신 장치(200)의 수신 코일(2911b)로 전력을 무선으로 전송하며, 자기 유도 현상에 의하여 상기 전송 코일(1111a)에서 변화하는 자기장을 통해 상기 수신 코일(2911b) 쪽에 전류가 유도됨으로써 전력이 전달된다.Thetransmission coil 1111a converts the half-wave rectified or full-wave rectified current output from theinverter 1112 into magnetic flux. Thetransmission coil 1111a wirelessly transmits power to thereception coil 2911b of thereception apparatus 200 shown in FIG. 4B and FIG. 7B and generates a magnetic field changing in thetransmission coil 1111a A current is induced on the receivingcoil 2911b side to transmit electric power.

상기 커패시터(1111c)는 상기 전송 코일(1111a) 및 상기 인버터(1112) 간에 배치되며, 상기 전송 코일(1111a)의 인덕턴스 및 자신의 커패시턴스에 기반하여 위에서 제시된 수학식 1과 같은 공진 주파수를 생성하도록 구성되어, 상기 전송 장치의 공진주파수를 결정한다.Thecapacitor 1111c is disposed between thetransmission coil 1111a and theinverter 1112 and is configured to generate a resonance frequency as shown inEquation 1 based on the inductance of thetransmission coil 1111a and the capacitance of thetransmission coil 1111a Thereby determining the resonant frequency of the transmission device.

상기에서 설명된 커패시터(1111c)를 구비하는 전송장치는 상기 전송장치에 수신장치가 아니라, 외부 물체가 놓여져 있는지를 검출하도록 이루어진다. 이하, 이러한 검출 프로세스에 대하여, 도 21 및 도 22를 참조하여 설명한다.The transmission apparatus having thecapacitor 1111c described above is configured to detect whether or not an external object is placed in the transmission apparatus, not the reception apparatus. Hereinafter, such a detection process will be described with reference to Figs. 21 and 22. Fig.

도 21 및 도 22는 본 명세서에 개시된 실시 예들에서 채용 가능한 자기 유도 방식의 무선 전력 전송 장치의 외부 물체 검출방법을 나타내는 순서도이다. 상기 외부 물체 검출방법은 도 4a 및 도 7a에 도시된 상기 전송 장치의 전력 송신 제어부(112)에 의해 수행된다.21 and 22 are flowcharts showing a method of detecting an external object of a wireless power transmission apparatus of a magnetic induction type that can be employed in the embodiments disclosed herein. The external object detection method is performed by the powertransmission control unit 112 of the transmission apparatus shown in Figs. 4A and 7A.

도 21의 상기 외부 물체 검출방법은 아날로그 검출(analog ping) 단계(2100), 전송 코일에 흐르는 전류의 주파수 특성 획득 단계(2200), 디지털 검출 (digital ping) 단계(2300), 식별 및 설정 단계(2400) 및 전력 전송 단계(2500)을 포함한다.The external object detection method of FIG. 21 includes ananalog ping step 2100, a frequencycharacteristic acquisition step 2200 of a current flowing through the transmission coil, adigital ping step 2300, 2400 and apower transmission step 2500. [

도 21을 참조하면 식별 및 설정 단계(2400) 및 전력 전송 단계(2500)는 각각 도 13의 식별 및 설정 상태(630) 및 전력 전송 상태(640)에 해당한다. 따라서, 식별 및 설정 단계(2400) 및 전력 전송 단계(2500)에 대한 설명은 전술한 식별 및 설정 상태(630) 및 전력 전송 상태(640)에 대한 설명으로 갈음한다.Referring to FIG. 21, the identifying and settingstep 2400 and thepower transmitting step 2500 correspond to the identifying and setting state 630 and the power transmitting state 640 of FIG. 13, respectively. Accordingly, the description of the identifying and settingstep 2400 and thepower transfer step 2500 is replaced with the description of the identification and setting state 630 and the power transfer state 640 described above.

도 21의 상기 아날로그 검출 단계(2100)는 도 22에 도시된 바와 같이 아날로그 검출 신호 전송 단계(2110) 및 전류 비교 단계(2120)를 포함한다.Theanalog detection step 2100 of FIG. 21 includes an analog detectionsignal transmission step 2110 and acurrent comparison step 2120 as shown in FIG.

상기 아날로그 검출 신호 전송 단계(2110)에서 상기 전송 장치는 상기 수신 장치로 아날로그 검출 신호(analog ping signal)를 전송한다.In the analog detectionsignal transmission step 2110, the transmission apparatus transmits an analog ping signal to the reception apparatus.

이 단계에서, 수신 장치 또는 외부 물체가 전송장치에 놓여져 있는지 여부가 판단될 수 있다. 이러한 판단은 전류의 비교를 통하여 수행되며, 따라서 신호의 전송 후에 전류 비교 단계가 진행된다.In this step, it can be judged whether or not the receiving apparatus or the external object is placed in the transmitting apparatus. This determination is made through a comparison of the currents, so the current comparison step proceeds after the signal is transmitted.

보다 구체적으로, 상기 전류 비교 단계(2120)에서 상기 전송 장치는 상기 전송 코일(1111a)에 흐르는 전류(I_coil)가 제1 임계값(I_{coil_thr}) 이상(I_coil > I_{coil_thr})이면, 상기 전송 장치에 상기 수신 장치 또는 외부 물체가 놓여져 있지 않은 것으로 판단한다.More specifically, the transmission unit is a current (I_coil) flowing through the transmission coil (1111a), the first threshold value (I_{coil_thr)} or more (I_coil> I_{coil_thr)} in thecurrent comparison step 2120 , It is determined that the receiving apparatus or the external object is not placed in the transmitting apparatus.

이는 상기 전송 장치에 상기 수신 장치 또는 외부 물체가 놓여져 있지 않은 경우에 해당하며, 상기 전송 장치는 상기 수신 장치 또는 외부 물체가 놓여져 있는지를 판단하기 위해 상기 전송 장치는 상기 아날로그 검출 신호 전송 단계(2110)를 반복하여 수행한다.The transmission device transmits the analog detection signal to the analog detectionsignal transmission step 2110 in order to determine whether the reception device or the external object is placed, .

한편, 상기 전류 비교 단계(2120)에서 상기 전송 장치는 상기 전송 코일(1111a)에 흐르는 전류(I_coil)가 제1 임계값(I_{coil_thr}) 이하(I_coil < I_{coil_thr})이면, 상기 전송 장치에 상기 수신 장치 또는 외부 물체가 놓여져 있는 것으로 판단한다.On the other hand, if the transmission unit is a current (I_coil) is a first threshold value (I_{coil_thr)} or less (I_coil <I_{coil_thr)} flowing through the transmission coil (1111a) in thecurrent comparison step 2120, It is determined that the receiving apparatus or the external object is placed in the transmitting apparatus.

또한 상기 전송 장치에 상기 수신 장치가 놓여져 있는지 또는 상기 외부 물체가 놓여져 있는지를 판단하기 위하여, 상기 전송 장치는 상기 주파수 특성 획득 단계(2200)를 수행한다. 상기 주파수 특성 획득 단계(2200)는 주파수 영역 변환 단계(2210), 전류 비교 단계(2220) 및 공진 주파수 비교 단계(2230)를 포함한다.Also, in order to determine whether the receiving apparatus is placed on the transmission apparatus or whether the external object is placed on the transmission apparatus, the transmission apparatus performs the frequency characteristic acquiring step (2200). The frequencycharacteristic acquiring step 2200 includes a frequencydomain transforming step 2210, a current comparingstep 2220 and a resonantfrequency comparing step 2230. [

상기 주파수 영역 변환 단계(2210)는 일정 시간(△T2) 동안 상기 전송 코일(1111a)에 흐르는 전류의 시간 영역 값을 주파수 영역 값으로 변환하여 상기 전류의 주파수 특성을 획득한다.The frequencydomain transforming step 2210 transforms the time domain value of the current flowing through thetransmission coil 1111a into a frequency domain value for a predetermined time ΔT2 to obtain the frequency characteristic of the current.

상기 전류 비교 단계(2220)는 상기 전류의 피크 값(I_{coil_peak})이 제2 임계값(I_{coil_thr}) 이상이면 상기 전송 장치에 상기 수신 장치 및 상기 외부 물체가 놓여져 있지 않은 것으로 판단한다.Thecurrent comparison step 2220 determines that that if the peak value of the electric current (I_{coil_peak)} is the second threshold value (I_{coil_thr)} over to the transmission device is the receiving device and the external object is not placed .

이는 상기 전송 장치에 상기 수신 장치 또는 외부 물체가 놓여져 있지 않은 경우에 해당하며, 상기 전송 장치는 상기 수신 장치 또는 외부 물체가 놓여져 있는지를 판단하기 위해 전술한 상기 아날로그 검출 신호 전송 단계(2110)를 반복하여 수행한다.This corresponds to the case where the receiving apparatus or the external object is not placed in the transmitting apparatus, and the transmitting apparatus repeats the above-described analog detectingsignal transmitting step 2110 to determine whether the receiving apparatus or the external object is placed .

한편 상기 전류 비교 단계(2220)에서 상기 전류의 피크 값(I_{coil_peak})이 제2 임계값(I_{coil_thr}) 이하이면, 상기 전송 장치에 상기 수신 장치 또는 상기 외부 물체가 놓여져 있는 것으로 판단한다.The determination is made that if the peak value of the electric current from the current comparison step_{(2220) (I coil _ peak} ) is the second threshold value (I_{coil_thr)} or less, in the transfer apparatus is put the receiving device or the external object; do.

또한 상기 전송 장치에 상기 수신 장치가 놓여져 있는지 또는 상기 외부 물체가 놓여져 있는지를 판단하기 위하여, 상기 전송 장치는 상기 공진 주파수 비교 단계(2230)를 수행한다. 상기 공진 주파수 비교 단계(2230)는 상기 전송 장치에 놓여져 있는 것이 상기 수신 장치인지 아니면 상기 외부 물체인지를 판단하는 단계가 될 수 있다.Also, in order to determine whether the receiving apparatus is placed on the transmitting apparatus or whether the external apparatus is placed on the transmitting apparatus, the transmitting apparatus performs the resonant frequency comparing step (2230). The resonancefrequency comparing step 2230 may be a step of determining whether the receiver is the receiving apparatus or the external object.

상기 공진 주파수 비교 단계(2230)는 상기 획득한 주파수 특성을 이용하여, 피크 값에 대응하는 피크 주파수(Freq_peak)를 검출하고, 상기 피크 주파수(Freq_peak)를 상기 무선 전력 전송 장치의 공진 주파수(Freq_{offset_thr})와 비교한다. 상기 피크 주파수(Freq_peak)와 상기 공진 주파수(Freq_resonance)의 차이가 상기 수신 장치가 놓여진 것으로 판단하기 위한 주파수의 오차 범위인 임계 주파수(Freq_{offset_thr}) 이상(Fp- Fr > F_{offset_thr})이면, 상기 전송 장치에 상기 외부 물체가 놓여진 것으로 판단한다.The resonancefrequency comparing step 2230 detects the peak frequency Freq_peak corresponding to the peak value using the obtained frequency characteristic and compares the peak frequency Freq_peak with the resonance frequency of the radio power transmission device compared with Freq_{offset_thr).} The peak frequency (Freq_peak) and the resonance frequency_(resonance Freq) difference between the reception device is the error range of the critical frequency of a frequency to be determined are placed (Freq_{offset_thr)} above (Fp- Fr> of F_{_offsetthr} ), It is determined that the external object is placed on the transmission apparatus.

이는 비정상 동작하는 경우에 해당하며, 상기 전송 장치는 상기 수신 장치로 무선 전력을 전송하기 위한 상기 디지털 검출 (digital ping) 단계(2300), 식별 및 설정 단계(2400) 및 전력 전송 단계(2500)를 수행하지 않는다.This corresponds to the case of an abnormal operation, and the transmitting apparatus includes the digital pingingstep 2300, the identifying and settingstep 2400 and thepower transmitting step 2500 for transmitting the wireless power to the receiving apparatus Do not perform.

이 경우에, 상기 수신 장치로 무선 전력을 전송하기 위한 각 단계의 수행 대신에, 비정상 동작의 해결을 위한 다른 단계가 수행될 수 있다.In this case, other steps for solving the abnormal operation may be performed instead of performing each step for transmitting wireless power to the receiving device.

이러한 예로서, 상기 전송 장치는 이러한 비정상 동작을 사용자에게 통보하기 위해, 상기 전송 장치에 이를 표시하거나 알림 신호를 발생시킬 수 있다. 또한 상기 전송 장치는 상기 알림 신호를 상기 전송 장치를 제어하는 장치로 대역 외 통신을 이용하여 전송하거나 또는 상기 수신 장치로 대역 내 또는 대역 외 통신을 이용하여 전송할 수 있다.As an example of this, the transmitting apparatus may display it or generate a notification signal to notify the user of the abnormal operation. The transmission apparatus may transmit the notification signal to the apparatus for controlling the transmission apparatus using out-of-band communication, or may transmit the notification signal to the reception apparatus using in-band or out-of-band communication.

한편 상기 공진 주파수 비교 단계(2230)에서, 상기 상기 공진 주파수(Freq_resonance)의 차이가 상기 수신 장치가 놓여진 것으로 판단하기 위한 주파수의 오차 범위인 임계 주파수(Freq_{offset_thr}) 이하(Fp- Fr < F_{offset_thr})이면, 상기 전송 장치에 상기 수신 장치가 놓여진 것으로 판단한다.On the other hand, the resonance frequency in thecomparison step 2230, wherein the resonance frequency_(resonance Freq) which the receiving device is a critical frequency range of the frequency error to determine that placed (Freq_{offset_thr)} or less (Fp- Fr difference < If the_offset F_{_thr),} it is determined that the transmission device is the receiving device is placed.

이는 정상 동작하는 경우에 해당하며, 상기 전송 장치는 상기 수신 장치로 무선 전력을 전송하기 위한 상기 디지털 검출 (digital ping) 단계(2300), 식별 및 설정 단계(2400) 및 전력 전송 단계(2500)를 수행한다.This corresponds to the case of normal operation, and the transmitting apparatus includes the digital pingingstep 2300, the identifying and settingstep 2400 and thepower transmitting step 2500 to transmit the wireless power to the receiving apparatus .

상기 디지털 검출 (digital ping) 단계(2300)에서 상기 무선 전력 전송장치는 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 전송장치는 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 thedigital ping step 2300, the wireless power transmission apparatus forms a wireless power signal for detecting the wirelesspower receiving apparatus 200, and wirelessly transmits the wireless power, which is modulated by the wirelesspower receiving apparatus 200 Demodulates the power signal, and obtains a power control message in the form of digital data corresponding to the response to the detection signal from the demodulated radio power signal. The wireless power transmission apparatus can recognize the wirelesspower receiving apparatus 200 that is a target of power transmission by receiving a power control message corresponding to a response to the detection signal.

상기 식별 및 설정 단계(2400) 및 전력 전송 단계(2500)는 전술한 바와 같이 도 13을 참조하여 상기 식별 및 설정 상태(630) 및 전력 전송 상태(640)에 대한 설명으로 갈음한다.The identifying and settingstep 2400 and thepower transmitting step 2500 are replaced with a description of the identifying and setting state 630 and the power transmitting state 640 with reference to FIG. 13 as described above.

도 23a 및 도 23b는 각각 본 발명에 따른 무선 전력 전송 장치의 전송 코일 내의 전류의 시간 특성 및 주파수 특성을 도시한 것이다.23A and 23B show time characteristics and frequency characteristics of the current in the transmission coil of the wireless power transmission apparatus according to the present invention, respectively.

도 20 및 도 23a를 참조하면, 상기 전송 코일(1111a)에 흐르는 전류의 주파수 특성을 획득하기 위한 일정 시간(△T2 = T2 - T0)은 펄스 폭 변조 신호가 상기 전송 코일(1111a)에 인가되는 기준 시간(△T1 = T1 - T0) 이상이어야 한다.Referring to FIG. 20 and FIG. 23A, a predetermined time (? T2 = T2 - T0) for obtaining the frequency characteristic of the current flowing through thetransmission coil 1111a is set so that a pulse width modulation signal is applied to thetransmission coil 1111a Should be at least the reference time (? T1 = T1 - T0).

즉 상기 기준 시간(△T1) 동안 펄스 폭 변조 신호를 상기 인버터(1112)에 인가하면, 상기 기준 시간 보다 큰 상기 일정 시간(△T2) 동안 상기 전송 코일(1111a)에 흐르는 전류를 측정해야 한다.That is, when the pulse width modulation signal is applied to theinverter 1112 during the reference time (? T1), the current flowing in thetransmission coil 1111a during the predetermined time? T2 longer than the reference time must be measured.

도 23b는 상기 전송 장치에 수신 장치 및 외부 물체가 놓여지지 않은 경우(TX only), 수신 장치가 놓여진 경우(TX + RX), 수신 장치 및 외부 물체가 놓여진 경우(TX + RX + FO), 수신 장치가 이격되어 놓여진 경우(TX + gap + RX) 및 외부 물체가 놓여진 경우 (TX + FO)에 대하여 상기 전송 코일(1111a)에 흐르는 전류의 주파수 특성을 도시한 것이다. 일 실시예에 따르면 80 ~ 120 KHz의 주파수 대역에 대하여 상기 전송 코일(1111a)에 흐르는 전류의 주파수 특성을 도시하였다.(TX + RX) when the receiving apparatus is placed, (TX + RX + FO) when the receiving apparatus and the external object are placed (TX + RX + FO) (TX + gap + RX) where the device is spaced apart and a case where an external object is placed (TX + FO). The frequency characteristic of the current flowing in thetransmission coil 1111a is shown for a frequency band of 80 to 120 KHz according to an embodiment.

도 23b에서 볼 수 있는 바와 같이, 외부 물체가 놓여진 경우(TX + RX + FO, TX + FO)에 피크 주파수는 공진 주파수인 100KHz보다 높은 주파수로 이동함을 알 수 있다. 여기서 공진 주파수를 무선 전력 전송 장치(TX only)의 공진 주파수인 100KHz로 설정하였으나, 수신 장치가 놓여진 경우(TX + RX)에 100KHz 보다 낮은 주파수 대역으로 이동된 주파수로 설정할 수도 있음은 물론이다.As can be seen from FIG. 23B, it can be seen that the peak frequency shifts to a frequency higher than 100 KHz, which is the resonance frequency, when an external object is placed (TX + RX + FO, TX + FO). Here, the resonance frequency is set to 100 KHz, which is the resonance frequency of the wireless power transmission apparatus (TX only), but it may be set to a frequency shifted to a frequency band lower than 100 KHz when the receiving apparatus is placed (TX + RX).

도 24a 및 도 24b는 저전력 수신 장치 및 중전력 수신 장치에 대하여, 무선 전력 전송 장치의 전송 코일 내의 전류의 주파수 특성을 도시한 것이다. 도 24a는 저전력 수신(Low Power RX) 장치에 대하여, 도 24b는 중전력 수신(Middle Power RX) 장치에 대한 주파수 특성을 도시하였다.24A and 24B show the frequency characteristics of the current in the transmission coil of the wireless power transmission apparatus for the low power reception apparatus and the medium power reception apparatus. FIG. 24A shows a frequency characteristic for a low power RX device, and FIG. 24B shows a frequency characteristic for a middle power RX device.

도 24a에서 보는 바와 같이, 외부 물체가 놓여진 경우(TX + RX + FO, TX + FO)에 피크 주파수는 모두 115KHz이상으로 이동하여 공진 주파수인 100KHz와의 차이가 커서 상기 외부 물체가 놓여진 것으로 판단이 용이하다. 뿐만 아니라, 외부 물체가 놓여진 경우(TX + RX + FO, TX + FO)의 전류의 피크 값이 수신 장치가 놓여진 경우(TX + RX, TX + gap + RX)의 전류의 피크 값보다 커서 상기 외부 물체가 놓여진 것으로 판단이 용이하다.As shown in FIG. 24A, when the external object is placed (TX + RX + FO, TX + FO), the peak frequency shifts to more than 115 KHz and the difference from 100 KHz which is the resonance frequency is large and it is easy to judge that the external object is placed Do. In addition, the peak value of the current of (TX + RX + FO, TX + FO) when the external object is placed is larger than the peak value of the current of (TX + RX, TX + gap + RX) It is easy to judge that an object is placed.

도 24b에서 보는 바와 같이, 중전력 수신 장치의 경우에는 수신 장치와 외부 물체가 모두 놓여진 경우(TX + RX + FO)에 피크 주파수는 공진 주파수에 비하여 고주파수 대역으로의 변위가 크지 않아, 외부 물체만 놓여진 경우(TX + FO)보다 판단이 용이하지 않은 면이 있다. 하지만 외부 물체만 놓여진 경우(TX + FO)에도 전류 피크 값이 수신 장치가 놓여진 경우(TX + RX, TX + gap + RX)의 전류의 피크 값과 구별될 수 있을 정도로 커서 상기 외부 물체가 놓여진 것으로 판단할 수 있음은 물론이다.As shown in FIG. 24B, in the case of the medium power receiving apparatus, when the receiving apparatus and the external object are both placed (TX + RX + FO), the peak frequency is not so large as compared with the resonance frequency, (TX + FO) when it is placed. However, when only the external object is placed (TX + FO), the current peak value is large enough to be distinguished from the peak value of the current (TX + RX, TX + gap + RX) Of course.

이를 통하여, 본 발명은, 하나 또는 그 이상의 무선 전력 수신장치와 통신을 수행하는 무선 전력 전송장치에 있어서, 외부 물체가 놓여져 있음을 용이하게 판단할 수 있다.Accordingly, the present invention can easily determine that an external object is placed in a wireless power transmission apparatus that performs communication with one or more wireless power receiving apparatuses.

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 (14)

Translated fromKorean

무선 전력 수신장치에 무선으로 전력을 전송하도록 형성되는 무선 전력 전송 장치의 외부 물체 검출방법에 있어서,
일정 시간 동안 상기 무선전력 전송장치 내의 코일에 흐르는 전류의 주파수 특성을 획득하는 단계;
상기 획득한 주파수 특성을 이용하여, 피크 값에 대응하는 피크 주파수를 검출하고, 상기 피크 주파수를 상기 무선 전력 전송 장치의 공진 주파수와 비교하는 단계; 및
상기 비교를 통하여, 상기 전송장치에 상기 외부 물체가 놓여졌는지를 검출하는 단계를 포함하는, 무선 전력 전송 장치의 외부 물체 검출방법.A method for detecting an external object in a wireless power transmission apparatus formed to transmit power wirelessly to a wireless power receiving apparatus,
Obtaining a frequency characteristic of a current flowing in a coil in the wireless power transmission apparatus for a predetermined time;
Detecting a peak frequency corresponding to a peak value using the obtained frequency characteristic, and comparing the peak frequency with a resonant frequency of the wireless power transmission device; And
And detecting, through the comparison, whether the external object is placed on the transmission apparatus.제1항에 있어서,
상기 전류의 주파수 특성을 획득하는 단계 이전에,
상기 수신 장치로 아날로그 검출 신호(analog ping signal)를 전송하는 단계; 및
상기 코일에 흐르는 전류가 제1 임계값 이상이면 상기 외부 물체가 놓여져 있지 않은 것으로 판단하는 단계를 더 포함하는, 무선 전력 전송 장치의 외부 물체 검출방법.The method according to claim 1,
Prior to the step of obtaining the frequency characteristic of the current,
Transmitting an analog ping signal to the receiving device; And
And determining that the external object is not placed if the current flowing through the coil is greater than or equal to a first threshold value.제1항에 있어서,
상기 제1 주파수와 상기 공진 주파수를 비교하는 단계는,
상기 전류의 피크 값이 제2 임계값 이하인지를 판단하는 단계; 및
상기 피크 주파수와 상기 공진 주파수의 차가 상기 수신 장치가 놓여진 것으로 판단하기 위한 주파수의 오차 범위인 임계 주파수 이상이면 상기 외부 물체가 놓여진 것으로 판단하는 단계를 포함하는, 무선 전력 전송 장치의 외부 물체 검출방법.The method according to claim 1,
Wherein the step of comparing the first frequency with the resonance frequency comprises:
Determining whether a peak value of the current is equal to or less than a second threshold value; And
And determining that the external object is placed if the difference between the peak frequency and the resonant frequency is greater than a threshold frequency that is an error range of a frequency for determining that the receiving apparatus is placed.제1항에 있어서,
상기 외부 물체가 놓여졌는지를 검출하는 단계 이후에,
상기 수신 장치로 디지털 검출 신호(digital ping signal)를 전송하는 단계를 더 포함하는, 무선 전력 전송 장치의 외부 물체 검출방법.The method according to claim 1,
After the step of detecting whether the external object is laid,
Further comprising transmitting a digital ping signal to the receiving device. &Lt; Desc / Clms Page number 17 &gt;제1항에 있어서,
상기 코일에 흐르는 전류는 상기 송신 장치 내의 인버터에 인가되는 펄스 폭 변조(PWM: Pulse Width Modulation)에 의해 생성되는, 무선 전력 전송 장치의 외부 물체 검출방법.The method according to claim 1,
Wherein a current flowing through the coil is generated by pulse width modulation (PWM) applied to an inverter in the transmission apparatus.제5항에 있어서,
상기 펄스 폭 변조(PWM: Pulse Width Modulation) 신호는 기준 시간 동안 생성되며, 상기 기준 시간은 상기 일정 시간보다 짧은 것을 특징으로 하는, 무선 전력 전송 장치의 외부 물체 검출방법.6. The method of claim 5,
Wherein the pulse width modulation (PWM) signal is generated during a reference time, and the reference time is shorter than the predetermined time.무선 전력 수신장치에 무선으로 전력을 전송하도록 형성되는 무선 전력 전송 장치에 있어서,
상기 무선전력 수신장치로 무선 전력 신호를 제공하는 전력 변환부; 및
상기 무선 전력 신호를 제어하기 위한 전력 송신 제어부를 포함하고,
상기 전력 송신 제어부는
일정 시간 동안 상기 무선전력 전송장치 내의 코일에 흐르는 전류의 주파수 특성을 획득하는 단계;
상기 획득한 주파수 특성을 이용하여, 피크 값에 대응하는 피크 주파수를 검출하고, 상기 피크 주파수를 상기 무선 전력 전송 장치의 공진 주파수와 비교하는 단계; 및
상기 비교를 통하여, 상기 전송장치에 상기 외부 물체가 놓여졌는지를 검출하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는, 무선 전력 전송 장치.A wireless power transmission apparatus formed to transmit power wirelessly to a wireless power receiving apparatus,
A power converter for providing a wireless power signal to the wireless power receiver; And
And a power transmission control section for controlling the wireless power signal,
The power transmission control unit
Obtaining a frequency characteristic of a current flowing in a coil in the wireless power transmission apparatus for a predetermined time;
Detecting a peak frequency corresponding to a peak value using the obtained frequency characteristic, and comparing the peak frequency with a resonant frequency of the wireless power transmission device; And
And performing, through the comparison, detecting whether the external object is placed on the transmission apparatus.제7항에 있어서,
상기 전력 송신 제어부는
상기 전류의 주파수 특성을 획득하는 단계 이전에,
상기 수신 장치로 아날로그 검출 신호(analog ping signal)를 전송하는 단계; 및
상기 코일에 흐르는 전류가 제1임계값 이상이면 상기 외부 물체가 놓여져 있지 않은 것으로 판단하는 단계를 더 수행하는 것을 특징으로 하는, 무선 전력 전송 장치.8. The method of claim 7,
The power transmission control unit
Prior to the step of obtaining the frequency characteristic of the current,
Transmitting an analog ping signal to the receiving device; And
And determining that the external object is not placed if the current flowing through the coil is equal to or greater than a first threshold value.제7항에 있어서,
상기 전력 송신 제어부는
상기 전류의 피크 값이 제2임계값 이하인지를 판단하는 단계;
상기 피크 주파수와 상기 공진 주파수의 차가 상기 수신 장치가 놓여진 것으로 판단하기 위한 주파수의 오차 범위인 임계 주파수보다 이상이면 상기 외부 물체가 놓여져 있는 것으로 판단하는 단계를 더 수행하는 것을 특징으로 하는, 무선 전력 전송 장치.8. The method of claim 7,
The power transmission control unit
Determining whether a peak value of the current is equal to or less than a second threshold value;
And determining that the external object is present if the difference between the peak frequency and the resonance frequency is greater than a threshold frequency that is an error range of a frequency for determining that the receiving apparatus is placed, Device.제7항에 있어서,
상기 외부 물체가 놓여졌는지를 검출하는 단계 이후에,
상기 수신 장치로 디지털 검출 신호(digital ping signal)를 전송하는 단계를 더 수행하는 것을 특징으로 하는, 무선 전력 전송 장치.8. The method of claim 7,
After the step of detecting whether the external object is laid,
Further comprising the step of transmitting a digital ping signal to the receiving device.제7항에 있어서,
상기 코일에 흐르는 전류는 상기 송신 장치 내의 인버터에 인가되는 펄스 폭 변조(PWM: Pulse Width Modulation)에 의해 생성되는, 무선 전력 전송 장치.8. The method of claim 7,
Wherein the current flowing through the coil is generated by pulse width modulation (PWM) applied to an inverter in the transmitter.제11항에 있어서,
상기 전력 변환부는
상기 전류를 자속으로 변환시키도록 형성되는 코일을 포함하는, 무선 전력 전송 장치.12. The method of claim 11,
The power conversion unit
And a coil formed to convert the current into magnetic flux.제12항에 있어서,
상기 전력 변환부는
상기 코일 및 상기 인버터 간에 배치되며, 상기 코일의 인덕턴스 및 자신의 커패시턴스에 기반하여 상기 공진주파수를 생성하도록 구성되는 커패시터를 더 포함하는, 무선 전력 전송 장치.13. The method of claim 12,
The power conversion unit
And a capacitor disposed between the coil and the inverter and configured to generate the resonant frequency based on an inductance of the coil and its capacitance.제13항에 있어서,
상기 전력변환부는
상기 커패시터에 연결되어, 전원 공급부로부터의 직류 입력을 교류 파형으로 변환하되, 기준 시간 동안 상기 펄스 폭 변조된 신호를 생성하여 상기 코일로 전달하도록 구성되는 인버터를 더 포함하고,
상기 기준 시간은 상기 일정 시간보다 짧은 것을 특징으로 하는, 무선 전력 전송 장치.14. The method of claim 13,
The power conversion unit
And an inverter coupled to the capacitor to convert the DC input from the power supply to an AC waveform and to generate and transmit the pulse width modulated signal to the coil for a reference time,
And the reference time is shorter than the predetermined time.

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