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KR102867840B1 - Apparatus and method for detecting foreign object in wireless power transmitting system - Google Patents

Apparatus and method for detecting foreign object in wireless power transmitting system

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KR102867840B1
KR102867840B1 KR1020240041655A KR20240041655A KR102867840B1 KR 102867840 B1 KR102867840 B1 KR 102867840B1 KR 1020240041655 A KR1020240041655 A KR 1020240041655A KR 20240041655 A KR20240041655 A KR 20240041655A KR 102867840 B1 KR102867840 B1 KR 102867840B1
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KR
South Korea
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wireless power
power
foreign substance
signal
power transmission
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정춘길
황병욱
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지이 하이브리드 테크놀로지스, 엘엘씨
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Abstract

본 발명은 무선 전력 전송 시스템에서 이물질 감지 장치 및 방법에 관한 것이다. 이러한 본 명세서는 최초 충전 전 이물질 감지 동작을 수행함, 충전이 개시될 때까지 이물질이 감지되지 않은 경우, 충전 중 이물질 감지 동작을 수행함 및 상기 전력 신호를 수신하는 중 이물질이 감지되지 않은 경우, 온도센서를 기초로 전력을 제한함을 포함한다.The present invention relates to a device and method for detecting foreign substances in a wireless power transfer system. The present specification includes performing a foreign substance detection operation prior to initial charging, performing a foreign substance detection operation during charging if no foreign substance is detected before charging begins, and limiting power based on a temperature sensor if no foreign substance is detected while receiving the power signal.

Description

무선 전력 전송 시스템에서 이물질 감지 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING FOREIGN OBJECT IN WIRELESS POWER TRANSMITTING SYSTEM}{APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING FOREIGN OBJECT IN WIRELESS POWER TRANSMITTING SYSTEM}

본 발명은 무선전력 전송에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무선 전력 전송 시스템에서 이물질 감지 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to wireless power transmission, and more particularly, to a device and method for detecting foreign substances in a wireless power transmission system.

일반적으로 휴대폰, 노트북, PDA와 같은 휴대용 단말기(Portable Terminal)가 충전되려면, 휴대용 단말기가 외부의 충전기로부터 전기에너지(또는 전력)을 공급받아야 한다. 이러한 휴대용 단말기는 공급되는 전기에너지를 저장하는 배터리셀과 배터리셀의 충전 및 방전(휴대용 단말기로 전기에너지를 공급)을 위한 회로를 포함한다. Typically, to charge portable terminals such as cell phones, laptops, and PDAs, they must receive electrical energy (or power) from an external charger. These portable terminals include battery cells that store the supplied electrical energy and circuits for charging and discharging the battery cells (supplying electrical energy to the portable terminal).

배터리셀에 전기에너지를 충전시키기 위한 충전기와 배터리셀간의 전기적 연결방식은, 상용전원을 공급받아 배터리셀에 대응하는 전압 및 전류로 변환하여 해당 배터리셀의 단자를 통해 배터리셀로 전기에너지를 공급하는 단자공급방식을 포함한다. The electrical connection method between the charger and the battery cell for charging electric energy to the battery cell includes a terminal supply method that receives commercial power, converts it into voltage and current corresponding to the battery cell, and supplies electric energy to the battery cell through the terminal of the battery cell.

이러한 단자공급방식은 물리적인 케이블(cable) 또는 전선의 사용이 동반된다. 따라서 단자공급방식의 장비들을 많이 취급하는 경우, 많은 케이블들이 상당한 작업 공간을 차지하고 정리가 곤란하며 외관상으로도 좋지 않다. 또한 단자공급방식은, 단자들간의 서로 다른 전위차로 인한 순간방전현상, 이물질에 의한 소손 및 화재발생, 자연방전, 배터리팩의 수명 및 성능 저하 등의 문제점을 야기할 수 있다. This terminal supply method involves the use of physical cables or wires. Therefore, when handling a large number of terminal-fed devices, the numerous cables take up significant workspace, are difficult to manage, and are visually unsightly. Furthermore, this terminal supply method can cause problems such as instantaneous discharge due to different potentials between terminals, damage and fire caused by foreign substances, spontaneous discharge, and reduced battery pack lifespan and performance.

최근에는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 무선전력 전송방식을 이용한 충전시스템(이하 무선전력 전송 시스템)과 제어방법들이 제시되고 있다. 무선전력 전송방식을 비접촉(contactless) 전력 전송방식 또는 무접점(no point of contact) 전력 전송방식이라 하기도 한다. 무선전력 전송 시스템은, 무선전력 전송방식으로 전기에너지를 공급하는 무선전력 전송장치와, 상기 무선전력 전송장치로부터 무선으로 공급되는 전기에너지를 수신하여 배터리셀을 충전하는 무선전력 수신장치로 구성된다. Recently, charging systems (hereinafter referred to as wireless power transmission systems) and control methods utilizing wireless power transmission have been proposed to solve the above-mentioned problems. Wireless power transmission is also called contactless power transmission or no-point-of-contact power transmission. A wireless power transmission system is composed of a wireless power transmission device that supplies electric energy using wireless power transmission, and a wireless power reception device that receives the electric energy wirelessly supplied from the wireless power transmission device and charges a battery cell.

단자공급방식에서는 충전기와 단말기간에 단자연결만 잘 된다면 이물질과 같이 충전을 방해하는 장해요인이 존재할 가능성이 크지 않다. 반면, 무선전력 전송 시스템은 무접점 충전이라는 특성으로 인하여, 충전시에 무선전력 수신장치와 무선전력 전송장치 사이에 이물질이 삽입될 수 있다. 무선전력 전송장치와 무선전력 수신장치 사이에 금속과 같은 이물질이 끼게 될 경우, 이물질로 인하여 전력전송이 원활히 이루어지지 못함은 물론, 과부하 및 이물질 발열로 인한 제품의 소손 및 폭발 등의 문제점이 발생할 수 있다. 따라서, 무선전력 전송 시스템에서 이물질을 감지할 수 있는 장치 및 방법이 요구된다.In the terminal-supply method, as long as the terminal connection between the charger and the terminal is secure, there is little chance of interference such as foreign substances interfering with charging. However, due to the contactless nature of wireless power transmission systems, foreign substances can be inserted between the wireless power receiver and the wireless power transmitter during charging. If a foreign substance, such as metal, becomes lodged between the wireless power transmitter and the wireless power receiver, not only can power transmission be impeded due to the foreign substance, but overload and foreign substance heat generation can also lead to problems such as product damage or explosion. Therefore, a device and method capable of detecting foreign substances in wireless power transmission systems are required.

본 발명의 기술적 과제는 무선 전력 전송 시스템에서 이물질 감지 장치 및 방법을 제공함에 있다. The technical problem of the present invention is to provide a device and method for detecting foreign substances in a wireless power transmission system.

본 발명의 다른 기술적 과제는 초기 인식 단계에서 이물질을 감지하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.Another technical object of the present invention is to provide a device and method for detecting a foreign substance in an initial recognition stage.

본 발명의 또 다른 기술적 과제는 무선 전력 전송 시스템에서 1차 코일에 유기되는 전류를 기반으로 이물질을 감지하는 장치 및 방법을 제공함에 있다. Another technical problem of the present invention is to provide a device and method for detecting a foreign substance based on a current induced in a primary coil in a wireless power transmission system.

본 발명의 또 다른 기술적 과제는 무선 전력 전송 시스템에서 이물질 감지에 대응하여 파워를 제한하는 동작을 수행하는 장치 및 방법을 제공함에 있다. Another technical problem of the present invention is to provide a device and method for performing an operation of limiting power in response to detection of a foreign substance in a wireless power transmission system.

본 발명의 또 다른 기술적 과제는 무선 전력 전송 시스템에서 이물질 감지 기능을 구비한 무선전력 전송 장치 및 방법을 제공함에 있다. Another technical problem of the present invention is to provide a wireless power transmission device and method having a foreign substance detection function in a wireless power transmission system.

본 발명의 일 양태에 따르면, 무선전력 수신장치에서 이물질을 검출하는 방법은 최초 충전 전 이물질 감지 동작을 수행하는 단계, 충전이 개시될 때까지 이물질이 감지되지 않은 경우, 단방향 통신 또는 양방향 통신을 이용하여 충전 중 이물질 감지 동작을 수행하는 단계 및 상기 충전 중 이물질 감지 동작에서 이물질이 감지되지 않은 경우, 감지가 안된 미세한 이물을 온도센서로 감지하여 전력을 제한하는 단계를 포함한다.According to one aspect of the present invention, a method for detecting a foreign substance in a wireless power receiving device includes the steps of performing a foreign substance detection operation before initial charging, performing a foreign substance detection operation during charging using one-way communication or two-way communication if no foreign substance is detected until charging begins, and detecting a minute foreign substance that was not detected using a temperature sensor and limiting power if no foreign substance is detected in the foreign substance detection operation during charging.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 이물질을 검출하는 무선전력 수신장치는 무선전력 전송장치에 구비된 1차 코어블락과 자기 유도 또는 자기 공진에 의해 결합함으로써 무선 전력을 상기 무선전력 전송장치로부터 수신하는 2차 코어블락, 상기 2차 코어블락에 연결되고, 상기 2차 코어블락에서 생성되는 AC 파형(waveform)에 대한 전파 정류(full-wave rectification)를 수행하여 제어 유닛과 외부 부하에 전력을 제공하는 정류 유닛 및 상기 외부 부하에 연결되는 출력 단자의 초기전압을 측정하고, 상기 초기전압이 기준전압 범위에 존재하는 경우 상기 무선전력 수신장치를 이물질 검출 페이즈(phase)로 진입하도록 제어하는 제어 유닛을 포함하며, 상기 제어 유닛은 최초 충전 전 이물질 감지 동작을 수행하거나, 충전이 개시될 때까지 이물질이 감지되지 않은 경우 단방향 통신 또는 양방향 통신을 이용하여 충전 중 이물질 감지 동작을 수행하거나, 상기 충전 중 이물질 감지 동작에서 이물질이 감지되지 않은 경우 감지가 안된 미세한 이물을 온도센서로 감지하여 전력을 제한한다.According to another aspect of the present invention, a wireless power receiving device for detecting a foreign substance includes a second core block for receiving wireless power from a wireless power transmitting device by coupling with a first core block provided in the wireless power transmitting device through magnetic induction or magnetic resonance, a rectifying unit connected to the second core block and performing full-wave rectification on an AC waveform generated in the second core block to provide power to a control unit and an external load, and a control unit for measuring an initial voltage of an output terminal connected to the external load and controlling the wireless power receiving device to enter a foreign substance detection phase when the initial voltage exists within a reference voltage range, wherein the control unit performs a foreign substance detection operation before the initial charging, or performs a foreign substance detection operation during charging using one-way communication or two-way communication when no foreign substance is detected until charging begins, or, when no foreign substance is detected in the foreign substance detection operation during charging, detects a minute foreign substance that was not detected using a temperature sensor and limits power.

본 발명에 따른 무선전력 전송장치는 충전 시작 전부터 충전 중 임의의 시점에서 이물질을 검출할 수 있기 때문에 이물질이 검출될 확률이 높아질 수 있다. 또한 각 단계별로 이물질을 검출하는 방법이 명확히 정의됨으로써 이물질 검출의 구현이 용이해진다. 나아가, 무선전력 전송장치는 무선전력 수신장치와 주고받는 정보에 기반하여 이물질을 검출할 수도 있고, 상기 정보없이 스스로 이물질을 검출할 수도 있어 다양한 제품에 호환되는 이물질 검출이 가능해진다. 이와 같이 이물질이 감지될 경우 무선전력 전송을 중단하거나 사용자로 하여금 이물질을 제거하도록 함으로써, 이물질에 의한 기기의 손상을 방지할 수 있다.The wireless power transmission device according to the present invention can detect foreign substances at any point during charging, from before charging begins, thereby increasing the probability of detecting foreign substances. Furthermore, the method for detecting foreign substances at each stage is clearly defined, facilitating the implementation of foreign substance detection. Furthermore, the wireless power transmission device can detect foreign substances based on information exchanged with a wireless power receiving device, or can detect foreign substances on its own without such information, thereby enabling compatible foreign substance detection across a variety of products. In this way, if a foreign substance is detected, wireless power transmission can be halted or the user can be prompted to remove the foreign substance, thereby preventing damage to the device caused by the foreign substance.

도 1은 본 발명의 일례에 따른 무선전력 전송 시스템의 구성요소들을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일례에 따른 무선전력 전송 시스템에서 이물질 검출을 수행하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 다른 예에 따른 무선전력 전송 시스템에서 이물질 검출을 수행하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 다른 예에 따른 무선전력 전송 시스템에서 이물질 검출을 수행하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일례에 따른 무선전력 전송 시스템에서 이물질 검출을 수행하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 다른 예에 따른 무선전력 전송 시스템의 동작 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 다른 예에 따른 무선전력 전송 시스템의 동작 흐름도이다.
도 8는 본 발명의 일례에 따른 무선전력 전송장치를 도시한 블록도이다.
도 9는 본 발명의 다른 예에 따른 무선전력 전송장치를 도시한 블록도이다.
도 10은 본 발명의 일례에 따른 무선전력 수신장치를 도시한 블록도이다.
FIG. 1 illustrates components of a wireless power transmission system according to an example of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart illustrating a method for performing foreign substance detection in a wireless power transmission system according to an example of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart illustrating a method for performing foreign substance detection in a wireless power transmission system according to another example of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart illustrating a method for performing foreign substance detection in a wireless power transmission system according to another example of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart illustrating a method for performing foreign substance detection in a wireless power transmission system according to an example of the present invention.
Figure 6 is an operation flowchart of a wireless power transmission system according to another example of the present invention.
Figure 7 is an operation flowchart of a wireless power transmission system according to another example of the present invention.
Figure 8 is a block diagram illustrating a wireless power transmission device according to an example of the present invention.
FIG. 9 is a block diagram illustrating a wireless power transmission device according to another example of the present invention.
FIG. 10 is a block diagram illustrating a wireless power receiving device according to an example of the present invention.

이하에서 사용되는 "무선 전력" 이라는 용어는, 물리적인 전자기 전도체들의 사용없이 송신기로부터 수신기로 송신되는 전기장, 자기장, 전자기장 등과 관련된 임의의 형태의 에너지를 의미하도록 사용된다. 무선전력은 전력 신호(power signal)라고 불릴 수도 있으며, 1차 코일과 2차 코일에 의해 둘러싸이는(enclosed) 진동하는 자속(oscillating magnetic flux)을 의미할 수 있다. 예를 들어, 이동 전화기, 코드리스(codeless) 전화기, iPod, MP3 플레이어, 헤드셋 등을 포함하는 디바이스들을 무선으로 충전하기 위해 시스템에서의 전력 변환이 여기에 설명된다. 일반적으로, 무선 에너지 전달의 기본적인 원리는, 예를 들어, 자기 유도 커플링 방식이나, 30MHz 미만의 주파수들을 사용하는 자기 공진 커플링(즉, 공진 유도) 방식을 모두 포함한다. 그러나, 비교적 높은 방사 레벨들에서의, 예를 들어, 135kHz (LF) 미만 또는 13.56MHz (HF)에서의 라이센스-면제 동작이 허용되는 주파수들을 포함하는 다양한 주파수들이 이용될 수도 있다. The term "wireless power" as used hereinafter is used to mean any form of energy involving electric, magnetic, or electromagnetic fields that is transmitted from a transmitter to a receiver without the use of physical electromagnetic conductors. Wireless power, which may also be referred to as a power signal, may refer to an oscillating magnetic flux enclosed by a primary and secondary coil. Power conversion in a system is described herein for wirelessly charging devices including, for example, mobile phones, cordless phones, iPods, MP3 players, headsets, etc. In general, the basic principles of wireless energy transfer include both magnetic inductive coupling and magnetic resonant coupling (i.e., resonant induction) using frequencies below 30 MHz. However, various frequencies may be utilized, including frequencies that allow license-exempt operation at relatively high radiation levels, for example, below 135 kHz (LF) or at 13.56 MHz (HF).

도 1은 본 발명의 일례에 따른 무선전력 전송 시스템의 구성요소들을 도시한 것이다. FIG. 1 illustrates components of a wireless power transmission system according to an example of the present invention.

도 1을 참조하면, 무선전력 전송 시스템(100)은 무선전력 전송장치(110)와 하나의 무선전력 수신장치(150-1) 또는 n개의 무선전력 수신장치(150-1,...,150-n)를 포함한다. Referring to FIG. 1, a wireless power transmission system (100) includes a wireless power transmission device (110) and one wireless power reception device (150-1) or n wireless power reception devices (150-1,...,150-n).

무선전력 전송장치(110)는 1차 코어블락(primary core block)를 포함한다. 1차 코어블락은 코어(core) 및 하나 또는 그 이상의 1차 코일(primary coil)을 포함할 수 있다. 무선전력 전송장치(110)는 임의의 적합한 형태를 가질 수 있으나, 한 가지 바람직한 형태는 전력 전송 표면을 가진 평탄한 플랫폼이며, 이 플랫폼상에 또는 그 근처에 각각의 무선전력 수신장치(150-1,...,150-n)가 위치할 수 있다. The wireless power transmission device (110) includes a primary core block. The primary core block may include a core and one or more primary coils. The wireless power transmission device (110) may have any suitable shape, but one preferred shape is a flat platform having a power transmission surface, on or near which each of the wireless power reception devices (150-1,...,150-n) may be positioned.

무선전력 수신장치(150-1,...,150-n)는 무선전력 전송장치(110)로부터 분리가능하고, 각각의 무선전력 수신장치(150-1,...,150-n)는 무선전력 전송장치(110)의 근처에 있을 때 무선전력 전송장치(110)의 1차 코어블락에 의해 발생되는 전자기장과 결합되는 2차 코어블락(secondary core block)을 구비한다. 2차 코어블락은 코어 및 하나 또는 그 이상의 2차 코일(secondary coil)을 포함할 수 있다. The wireless power receiving devices (150-1,...,150-n) are separable from the wireless power transmitting device (110), and each wireless power receiving device (150-1,...,150-n) has a secondary core block that is coupled with an electromagnetic field generated by a primary core block of the wireless power transmitting device (110) when it is near the wireless power transmitting device (110). The secondary core block may include a core and one or more secondary coils.

무선전력 전송장치(110)는 직접적인 전기 접촉 없이 무선전력 수신장치(150-1,...,150-n)로 전력을 전송한다. 이때, 1차 코어블락과 2차 코어블락은 서로 자기 유도 커플링 또는 공진 유도 커플링되었다고 한다. 1차 코일 또는 2차 코일은 임의의 적합한 형태들을 가질 수 있으나, 예컨대, 페라이트 또는 비정질 금속과 같은 고투자율의 형성물의 주위에 감긴 동선일 수 있다. The wireless power transmission device (110) transmits power to the wireless power reception devices (150-1,...,150-n) without direct electrical contact. At this time, the primary core block and the secondary core block are said to be magnetically coupled or resonantly coupled to each other. The primary coil or the secondary coil may have any suitable shape, but may be, for example, a copper wire wound around a high-permeability formation such as ferrite or an amorphous metal.

무선전력 수신장치(150-1,...,150-n)는 보통 외부 부하(도시되지 않음. 여기서는 무선전력 수신장치의 실제 부하라고도 함)에 연결되어, 무선전력 전송장치(110)로부터 무선으로 수신한 전력을 외부 부하에 공급한다. 예를 들어 무선전력 수신장치(150-1,...,150-n)는 각각 휴대형 전기 또는 전자 디바이스 또는 재충전가능 배터리셀 또는 전지와 같이 전력을 소비하거나 저장하는 물체로 운반할 수 있다. The wireless power receivers (150-1,...,150-n) are typically connected to an external load (not shown, also referred to as the actual load of the wireless power receiver here) and supply power wirelessly received from the wireless power transmitter (110) to the external load. For example, the wireless power receivers (150-1,...,150-n) can be carried by objects that consume or store power, such as portable electric or electronic devices or rechargeable battery cells or batteries, respectively.

도 2는 본 발명의 일례에 따른 무선전력 전송 시스템에서 이물질 검출을 수행하는 방법을 나타내는 순서도이다.FIG. 2 is a flowchart illustrating a method for performing foreign substance detection in a wireless power transmission system according to an example of the present invention.

도 2를 참조하면, 최초 충전 전 이물질 감지 동작을 수행한다(S200). 일 예로, 최초 충전 전 이물질 감지 동작은 다음 도 5와 같다. Referring to FIG. 2, a foreign substance detection operation is performed before the first charge (S200). As an example, the foreign substance detection operation before the first charge is as shown in FIG. 5.

최초 충전 전 이물질이 감지되면(S205), 이물질 감지에 대응하는 전력 제한 동작을 수행한다(S225). If a foreign substance is detected before the first charge (S205), a power limiting operation corresponding to the foreign substance detection is performed (S225).

최초 충전 전 이물질이 감지되지 않은 경우(S205), 충전이 시작되면 충전 중 이물질 감지 동작을 수행한다(S210). If no foreign matter is detected before the first charge (S205), when charging begins, a foreign matter detection operation is performed during charging (S210).

일 예로, 충전 중 단방향 통신을 수행하여 이물질을 감지할 수 있다. 일 예로, 충전 중 단방향 통신을 이용한 이물질 감지 동작은 다음 도 6과 같다.For example, one-way communication can be performed during charging to detect foreign substances. For example, the foreign substance detection operation using one-way communication during charging is as shown in FIG. 6.

다른 예로, 충전 중 양방향 통신을 수행하여 이물질을 감지할 수 있다. 일 예로, 충전 중 양방향 통신을 이용한 이물질 감지 동작은 다음 도 7과 같다. As another example, foreign matter can be detected by performing two-way communication during charging. As an example, the foreign matter detection operation using two-way communication during charging is as shown in Figure 7 below.

또 다른 예로, 충전 중 상기 단방향 통신 및 상기 양방향 통신을 동시에 수행하거나 독립적으로 수행하여 이물질을 감지할 수 있다.As another example, the one-way communication and the two-way communication may be performed simultaneously or independently during charging to detect foreign substances.

충전 중 이물질이 감지되면(S215), 상기 단계 S225와 같이 이물질 감지 대응 전력 제한 동작을 수행한다.If a foreign substance is detected during charging (S215), a power limit operation in response to foreign substance detection is performed as in step S225 above.

충전 중 이물질이 감지되지 않은 경우(S215), 감지가 안된 미세한 이물로 전력전송에 문제가 생길 경우 전력 전송을 보호하기 위하여 온도센서(또는 써미스터)를 기준으로 파워를 제한한다(예, 전력을 끊는다)(S220). 상기 온도센서는 수신 장치에 부착되거나 송신 장치에 부착될 수 있다.If no foreign matter is detected during charging (S215), and if a problem occurs in power transmission due to a small foreign matter that is not detected, power is limited (e.g., power is cut off) based on a temperature sensor (or thermistor) to protect power transmission (S220). The temperature sensor may be attached to the receiving device or the transmitting device.

또는, 상기 단계 S225에서 이물질 감지 대응 전력 제한 동작이 수행된 이후에도, 감지가 안된 미세한 이물로 전력전송에 문제가 생길 경우 전력 전송을 보호하기 위하여 온도센서(또는 써미스터)를 기준으로 파워를 제한한다.Alternatively, even after the power limiting operation in response to foreign matter detection is performed in step S225, if a problem occurs in power transmission due to a minute foreign matter that is not detected, the power is limited based on the temperature sensor (or thermistor) to protect power transmission.

도 3은 본 발명의 다른 예에 따른 무선전력 전송 시스템에서 이물질 검출을 수행하는 방법을 나타내는 순서도이다.FIG. 3 is a flowchart illustrating a method for performing foreign substance detection in a wireless power transmission system according to another example of the present invention.

도 3을 참조하면, 최초 충전 전 이물질 감지 동작을 수행한다(S300). 일 예로, 최초충전 전 이물질 감지 동작은 다음 도 5와 같다.Referring to FIG. 3, a foreign substance detection operation is performed before the first charge (S300). As an example, the foreign substance detection operation before the first charge is as shown in FIG. 5.

최초 충전 전 이물질이 감지되면(S305), 이물질 감지에 대응하는 전력 제한 동작을 수행한다(S315).If a foreign substance is detected before the first charge (S305), a power limiting operation corresponding to the foreign substance detection is performed (S315).

최초 충전 전 이물질이 감지되지 않은 경우(S305), 감지가 안된 미세한 이물로 전력전송에 문제가 생길 경우 전력 전송을 보호하기 위하여 온도센서(또는 써미스터)를 기준으로 파워를 제한한다(예, 전력을 끊는다)(S310). 상기 온도센서는 수신 장치에 부착되거나 송신 장치에 부착될 수 있다.If no foreign matter is detected prior to the initial charge (S305), and if a problem occurs in power transmission due to a small foreign matter that was not detected, power is limited (e.g., power is cut off) based on a temperature sensor (or thermistor) to protect power transmission (S310). The temperature sensor may be attached to the receiving device or the transmitting device.

또는, 상기 단계 S315에서 이물질 감지 대응 전력 제한 동작이 수행된 이후에도, 감지가 안된 미세한 이물로 전력전송에 문제가 생길 경우 전력 전송을 보호하기 위하여 온도센서(또는 써미스터)를 기준으로 파워를 제한한다.Alternatively, even after the power limiting operation in response to foreign matter detection is performed in step S315, if a problem occurs in power transmission due to a minute foreign matter that is not detected, the power is limited based on the temperature sensor (or thermistor) to protect power transmission.

도 4는 본 발명의 다른 예에 따른 무선전력 전송 시스템에서 이물질 검출을 수행하는 방법을 나타내는 순서도이다.FIG. 4 is a flowchart illustrating a method for performing foreign substance detection in a wireless power transmission system according to another example of the present invention.

도 4를 참조하면, 충전이 시작되면 충전 중 이물질 감지 동작을 수행한다(S400). Referring to Fig. 4, when charging starts, a foreign substance detection operation is performed during charging (S400).

일 예로, 충전 중 단방향 통신을 수행하여 이물질을 감지할 수 있다. 일 예로, 충전 중 단방향 통신을 이용한 이물질 감지 동작은 다음 도 6과 같다.For example, one-way communication can be performed during charging to detect foreign substances. For example, the foreign substance detection operation using one-way communication during charging is as shown in FIG. 6.

다른 예로, 충전 중 양방향 통신을 수행하여 이물질을 감지할 수 있다. 일 예로, 충전 중 양방향 통신을 이용한 이물질 감지 동작은 다음 도 7과 같다. As another example, foreign matter can be detected by performing two-way communication during charging. As an example, the foreign matter detection operation using two-way communication during charging is as shown in Figure 7 below.

또 다른 예로, 충전 중 상기 단방향 통신 및 상기 양방향 통신을 동시에 수행하거나 독립적으로 수행하여 이물질을 감지할 수 있다.As another example, the one-way communication and the two-way communication may be performed simultaneously or independently during charging to detect foreign substances.

충전 중 이물질이 감지되면(S405), 이물질 감지에 대응하는 전력 제한 동작을 수행한다(S415).If a foreign substance is detected during charging (S405), a power limiting operation corresponding to the detection of the foreign substance is performed (S415).

충전 중 이물질이 감지되지 않은 경우(S405), 감지가 안된 미세한 이물로 전력전송에 문제가 생길 경우 전력 전송을 보호하기 위하여 온도센서(또는 써미스터)를 기준으로 파워를 제한한다(예, 전력을 끊는다)(S410). 상기 온도센서는 수신 장치에 부착되거나 송신 장치에 부착될 수 있다.If no foreign matter is detected during charging (S405), and if a problem occurs in power transmission due to a small foreign matter that is not detected, power is limited (e.g., power is cut off) based on a temperature sensor (or thermistor) to protect power transmission (S410). The temperature sensor may be attached to the receiving device or the transmitting device.

또는, 상기 단계 S415에서 이물질 감지 대응 전력 제한 동작이 수행된 이후에도, 감지가 안된 미세한 이물로 전력전송에 문제가 생길 경우 전력 전송을 보호하기 위하여 온도센서(또는 써미스터)를 기준으로 파워를 제한한다.Alternatively, even after the power limiting operation in response to foreign matter detection is performed in step S415, if a problem occurs in power transmission due to a minute foreign matter that is not detected, the power is limited based on the temperature sensor (or thermistor) to protect power transmission.

이제 본 발명에 따라서 이물질을 감지하는 동작을 최초충전 전과 충전 이후(예, 단방향 통신이용 또는 양방향 통신이용)를 구분하여 설명한다.Now, according to the present invention, the operation of detecting a foreign substance is described by distinguishing between before the first charge and after the charge (e.g., using one-way communication or two-way communication).

<1. 최초충전 전 이물질 감지 동작><1. Foreign substance detection operation before first charge>

도 5는 본 발명의 일례에 따른 무선전력 전송 시스템에서 이물질 검출을 수행하는 방법을 설명하는 흐름도이다. 상기 도 2의 단계 S200 또는 상기 도 3의 단계 S300에 해당한다.Fig. 5 is a flowchart illustrating a method for detecting foreign substances in a wireless power transmission system according to an example of the present invention. This corresponds to step S200 of Fig. 2 or step S300 of Fig. 3.

도 5를 참조하면, 핑 페이즈에서 무선전력 전송장치는 디지털 핑을 수행하며, 이때 무선전력 전송장치는 동작점의 전력 신호를 무선전력 수신장치로 전송한다(S500).Referring to FIG. 5, in the ping phase, the wireless power transmission device performs a digital ping, and at this time, the wireless power transmission device transmits a power signal of the operating point to the wireless power reception device (S500).

핑 페이즈의 전력 신호를 수신하면, 무선전력 수신장치는 상기 전력 신호를 수신한 세기를 지시하는 신호세기 패킷을 생성하여 무선전력 전송장치로 전송한다(S505). 그리고 무선전력 수신장치는 무선전력 수신장치의 고유한 ID를 지시하는 식별 패킷과 무선전력 수신장치의 구성정보를 생성하고, 식별 패킷과 구성정보를 무선전력 전송장치로 전송한다(S510). When receiving a power signal of the ping phase, the wireless power receiving device generates a signal strength packet indicating the strength of the received power signal and transmits it to the wireless power transmitting device (S505). Then, the wireless power receiving device generates an identification packet indicating a unique ID of the wireless power receiving device and configuration information of the wireless power receiving device, and transmits the identification packet and the configuration information to the wireless power transmitting device (S510).

무선전력 수신장치는 수신전력을 측정한다(S515). 이때부터 초기전압 Vi를 설정하는 단계로 진입한다. The wireless power receiver measures the received power (S515). From this point on, it enters the stage of setting the initial voltage V i .

무선전력 수신장치는 과전압 전력(over voltage power: OVP), 과전류 전력(over current power: OCP), 만충전(full charge) 등 종료 사유가 발생하는지 판단한다(S520). 만약 OVP, OCP, 만충전, 기타 충전의 종류 사유가 발생하면, 무선전력 수신장치는 충전을 종료한다(S525). 만약 종류 사유가 발생하지 않으면, 무선전력 수신장치는 무선전력 전송장치로부터 무선전력을 수신하는 상태인지, 즉 충전 중인지 판단한다(S530). The wireless power receiver determines whether a termination reason, such as overvoltage power (OVP), overcurrent power (OCP), or full charge, has occurred (S520). If OVP, OCP, full charge, or any other type of charging reason has occurred, the wireless power receiver terminates charging (S525). If no type of reason has occurred, the wireless power receiver determines whether it is receiving wireless power from the wireless power transmitter, i.e., whether it is charging (S530).

단계 S530에서 만약 충전 중이면, 무선전력 수신장치는 요구전력 대비 수신전력을 비교하여 그 결과를 기반으로 전력 제어 패킷을 생성하여 무선전력 전송장치로 전송한다(S535). 단계 S535에서 만약 충전중이 아니면, 무선전력 수신장치는 초기전압 Vi가 홀드 상태인지 판단한다(S540). 초기전압 Vi의 정상상태의 값이 기준전압 범위(예를 들어 7.0V~10.5V) 내에 존재하는 경우, 무선전력 수신장치는 초기 설정이 완료된다. 이로서 초기전압 Vi는 홀드 상태가 되고, 무선전력 수신장치는 이물질 검출 페이즈로 진입할 수 있다. In step S530, if charging is in progress, the wireless power receiver compares the received power with the required power, generates a power control packet based on the result, and transmits it to the wireless power transmitter (S535). In step S535, if charging is not in progress, the wireless power receiver determines whether the initial voltage V i is in a hold state (S540). If the normal value of the initial voltage V i is within the reference voltage range (e.g., 7.0 V to 10.5 V), the initial setting of the wireless power receiver is completed. As a result, the initial voltage V i is in a hold state, and the wireless power receiver can enter the foreign substance detection phase.

만약 Vi 홀드 상태가 아니면, 무선전력 수신장치는 충전 중인 경우와 마찬가지로 전력 제어 패킷을 생성하여 무선전력 전송장치로 전송한다(S535). 만약 Vi 홀드 상태이면, 무선전력 수신장치는 이물질 검출 페이즈로 진입한다. 여기서, 무선전력 수신장치는 이물질 상태 패킷을 생성하여 무선전력 전송장치로 전송한다(S545). If it is not in the V i hold state, the wireless power receiver generates a power control packet and transmits it to the wireless power transmitter, just as it would during charging (S535). If it is in the V i hold state, the wireless power receiver enters the foreign substance detection phase. Here, the wireless power receiver generates a foreign substance status packet and transmits it to the wireless power transmitter (S545).

본 발명에 따른 이물질 상태 패킷은 프리앰블(preamble), 헤더(header), 메시지 및 체크섬(checksum)을 포함한다. 프리앰블은 최소 11비트부터 최대 25비트로 구성될 수 있며, 모든 비트의 값이 0으로 설정될 수 있다. 프리앰블은 무선전력 전송장치가 이물질 상태 패킷의 헤더의 시작비트를 정확히 감지하고, 들어오는 데이터에 동기를 맞추기 위해 사용된다. The foreign substance status packet according to the present invention includes a preamble, a header, a message, and a checksum. The preamble may consist of a minimum of 11 bits and a maximum of 25 bits, and all bits may be set to 0. The preamble is used by the wireless power transmission device to accurately detect the start bit of the header of the foreign substance status packet and synchronize with incoming data.

헤더는 패킷의 타입을 지시하며, 8비트로 구성될 수 있다. 일례로서, 이물질 상태 패킷의 헤더의 값은 '0x00'일 수 있다. 이 경우, 메시지는 그 값이 0, 즉 '0x00'으로 설정될 수 있다. 다른 예로서, 이물질 상태 패킷의 헤더의 값은 충전 상태 패킷(charge status packet)의 헤더와 동일한 '0x05'일 수 있다. 다만, 충전 상태 패킷의 1바이트 메시지의 값이 '0x00'으로 설정됨으로써, 이물질 상태 패킷임이 지시될 수 있다. 즉, 이물질 상태 패킷은 충전 상태 패킷에 포함된다. The header indicates the type of the packet and may consist of 8 bits. As an example, the value of the header of the foreign substance status packet may be '0x00'. In this case, the message may be set to the value 0, i.e., '0x00'. As another example, the value of the header of the foreign substance status packet may be '0x05', which is the same as the header of the charge status packet. However, by setting the value of the 1-byte message of the charge status packet to '0x00', it may be indicated that it is a foreign substance status packet. That is, the foreign substance status packet is included in the charge status packet.

무선전력 전송장치는 수신된 패킷의 헤더 또는 메시지의 값을 기반으로, 수신된 패킷이 이물질 상태 패킷인지 확인한다. 그리고 이물질 상태 패킷이 수신된 것으로 판명되면, 무선전력 전송장치는 이물질 검출을 수행한다(S550). 이물질 상태 패킷을 확인하는 동작 및 이물질 검출은 무선전력 전송장치의 제어 유닛에 의해 수행된다. The wireless power transmission device determines whether the received packet is a foreign object packet based on the value of the header or message of the received packet. If a foreign object packet is determined to have been received, the wireless power transmission device performs foreign object detection (S550). The operation of checking for a foreign object packet and detecting the foreign object are performed by the control unit of the wireless power transmission device.

<2. 충전 중 이물질 감지><2. Detection of foreign substances during charging>

<2-1. 충전 중 단방향 통신을 이용한 이물질 감지><2-1. Detection of foreign substances using one-way communication during charging>

도 6은 본 발명의 다른 예에 따른 무선전력 전송 시스템의 동작 흐름도이다. 상기 도 2의 단계 S210 또는 상기 도 4의 단계 S400에 해당한다. Fig. 6 is a flowchart of the operation of a wireless power transmission system according to another example of the present invention. It corresponds to step S210 of Fig. 2 or step S400 of Fig. 4.

도 6을 참조하면, 무선전력 전송장치는 무선전력 수신장치를 탐색한다(S600). 이때, 무선전력 전송장치는 무선전력 수신장치가 검색될 때까지 충전 대기상태에 놓여있다. Referring to FIG. 6, the wireless power transmission device searches for a wireless power reception device (S600). At this time, the wireless power transmission device is placed in a charging standby state until a wireless power reception device is found.

만약 감지된 물체가 무선전력 수신장치이면, 무선전력 전송장치는 충전 모드로 진입하여, 무선 전력을 무선전력 수신장치로 전송한다(S605). 충전 모드에서는 무선전력 전송장치가 1차 코일에 전력을 인가하여 유도 자기장 또는 공진을 발생시킨다. If the detected object is a wireless power receiver, the wireless power transmitter enters charging mode and transmits wireless power to the wireless power receiver (S605). In charging mode, the wireless power transmitter applies power to the primary coil, generating an induced magnetic field or resonance.

무선전력 전송장치는 1차 코일에 흐르는 전류를 측정하고, 무선전력 전송장치는 1차 코일에서 흐르는 전류로부터 전류 측정값을 획득한다(S610). 무선전력 전송장치가 측정하는 전류는 교류전류일 수 있다. 상기 전류 측정값은 무선전력 전송장치 내의 제어 유닛이 인식하기에 적합한 DC 수치로 변환된 것일 수 있다. 즉, 무선전력 전송장치는 1차 코일에 흐르는 상대적으로 높은 교류 전류를 측정하고, 상기 측정된 고전류를 제어 유닛이 해석하는데 적합한 수치인 전류 측정값으로 표 1과 같이 맵핑한다. A wireless power transmission device measures a current flowing in a primary coil, and obtains a current measurement value from the current flowing in the primary coil (S610). The current measured by the wireless power transmission device may be an alternating current. The current measurement value may be converted into a DC value suitable for recognition by a control unit within the wireless power transmission device. That is, the wireless power transmission device measures a relatively high alternating current flowing in the primary coil, and maps the measured high current into a current measurement value, which is a value suitable for interpretation by the control unit, as shown in Table 1.

무선전력 전송장치는 기준 전류 Iref, 기준 범위(Ilow~Ihigh), 기준 AC 신호, 이물질 감지 시기 t와 같은 파라미터들 중 어느 하나 또는 2 이상의 조합을 사용하여, 이물질 감지를 수행한다(S615). 그리고 기준 전류 Iref, 기준 범위(Ilow~Ihigh), 기준 AC 신호, 이물질 감지 시기 t와 같은 파라미터들은 초기 설정 값으로서 무선전력 전송장치에 미리 저장되어 있을 수 있다. The wireless power transmission device performs foreign substance detection using one or a combination of two or more of the following parameters: reference current I ref , reference range (I low ~ I high ), reference AC signal, and foreign substance detection time t (S615). In addition, parameters such as reference current I ref , reference range (I low ~ I high ), reference AC signal, and foreign substance detection time t may be stored in advance in the wireless power transmission device as initial setting values.

무선전력 전송장치는 이물질이 감지되지 않으면 지속적으로 무선전력 수신장치로 전력을 전송한다(S620). 그리고 무선전력 전송장치는 시스템 또는 표준에 의해 미리 정해진 시점 t에 다시 1차 코일의 전류 측정값을 획득하며(S610), 이를 기반으로 이물질 감지를 시도할 수 있다(S615). If no foreign matter is detected, the wireless power transmission device continuously transmits power to the wireless power reception device (S620). Then, the wireless power transmission device obtains the current measurement value of the primary coil again at a time point t predetermined by the system or standard (S610), and based on this, attempts to detect the foreign matter (S615).

반면, 무선전력 전송장치는 이물질이 감지되면 무선전력 수신장치로 전송되던 무선전력을 차단한다(S625).On the other hand, when a foreign substance is detected, the wireless power transmission device blocks the wireless power being transmitted to the wireless power reception device (S625).

<2-2. 충전 중 양방향 통신을 이용한 이물질 감지 동작><2-2. Foreign substance detection using two-way communication during charging>

도 7은 본 발명의 다른 예에 따른 무선전력 전송 시스템의 동작 흐름도이다. 상기 도 2의 단계 S210 또는 상기 도 4의 단계 S400에 해당한다. Fig. 7 is a flowchart illustrating the operation of a wireless power transmission system according to another example of the present invention. It corresponds to step S210 of Fig. 2 or step S400 of Fig. 4.

일 예로, 양방향 통신을 수행함이란 전송장치에서 수신장치로 전력을 송신하면, 수신장치에서 수신 전력(received power) 값을 전송장치에게 알려주고, 전력 손실(power loss)이 소정의 기준값이상이면 FOD로 판단하는 것을 말한다. 예를 들어, 양방향 통신을 수행함이란 전송장치에서 수신장치로 7 내지 10W의 전력을 송신하고 수신장치에서 5W의 전력을 수신한 경우, 수신 전력 값 '5W'을 전송장치에게 알려주고, 전력 손실이 2W이상이어서 소정의 기준값인 1W보다 크므로 FOD로 판단한다. 이를 통해, 전력 전송 단계에 있어서 FOD를 검출할 수 있다.For example, performing two-way communication means that when power is transmitted from a transmitting device to a receiving device, the receiving device notifies the transmitting device of the received power value, and if the power loss is greater than a predetermined reference value, it is determined as FOD. For example, performing two-way communication means that when a transmitting device transmits 7 to 10 W of power to a receiving device and the receiving device receives 5 W of power, the receiving device notifies the transmitting device of the received power value of '5 W', and if the power loss is greater than 2 W, which is greater than the predetermined reference value of 1 W, it is determined as FOD. Through this, FOD can be detected during the power transmission stage.

도 7을 참조하여 양방향 통신을 구체적으로 설명하면, 무선전력 전송장치는 무선전력 수신장치를 탐색한다(S700). 이때, 무선전력 전송장치는 무선전력 수신장치가 검색될 때까지 충전 대기상태에 놓여있다. Referring to Figure 7, a two-way communication is described in detail. The wireless power transmission device searches for a wireless power reception device (S700). At this time, the wireless power transmission device is placed in a charging standby state until the wireless power reception device is discovered.

만약 감지된 물체가 무선전력 수신장치이면, 무선전력 전송장치는 충전 모드로 진입하여, 무선 전력을 무선전력 수신장치에게 전송한다(S705). 충전 모드에서는 무선전력 전송장치가 1차 코일에 전력을 인가하여 유도 자기장 또는 공진을 발생시킨다. If the detected object is a wireless power receiver, the wireless power transmitter enters charging mode and transmits wireless power to the wireless power receiver (S705). In charging mode, the wireless power transmitter applies power to the primary coil, generating an induced magnetic field or resonance.

무선전력 전송장치는 측정된 송신 전력을 지시하는 송신전력 측정보고를 무선전력 수신장치에게 전송한다(S710). 일 예로, 무선전력 전송장치는 송신전력 측정보고를 FSK 신호로 무선전력 수신장치에게 전송한다. 여기서, FSK 신호는 FSK 방식을 이용하여 전송되는 신호를 말한다.The wireless power transmitter transmits a transmission power measurement report indicating the measured transmission power to the wireless power receiver (S710). For example, the wireless power transmitter transmits the transmission power measurement report to the wireless power receiver as an FSK signal. Here, the FSK signal refers to a signal transmitted using the FSK method.

상기 FSK 신호는 단순한 전력 양(예, 송신 전력양)을 포함할 수 있다. 이때, 무선전력 전송장치는 상기 FSK 신호를 일정한 주기로 전송할 수 있다. 왜냐하면 무선전력 수신장치가 상기 FSK 신호의 전송 시점에 대해서 알지 못할 수 있기 때문이다. 상기 일정한 주기는 일정 개수의 데이터 신호가 전송되는 구간(예, ASK 신호가 일정)일 수 있다.The FSK signal may include a simple amount of power (e.g., a transmission power amount). In this case, the wireless power transmission device may transmit the FSK signal at a constant period. This is because the wireless power reception device may not be aware of the transmission time of the FSK signal. The constant period may be a section in which a constant number of data signals are transmitted (e.g., a constant ASK signal).

일 예로, 상기 송신전력양은 무선전력 전송장치가 AC 전류 신호에 따라 주 코일에서 생성되는 전력을 측정한 값일 수 있다.For example, the above transmission power amount may be a value obtained by measuring the power generated in the main coil according to the AC current signal of the wireless power transmission device.

상기 FSK 신호는 수신장치에서 요구되는 1개의 고정된 전력주파수(f0, 예를 들어 145kHz)를 변환 시키는 일정범위의 가변주파수(예, 140 또는 140.3Khz)를 스위칭(switching)하거나 셀렉트(select)하여, 0값과 1값을 전송하는 신호를 말한다. 다른 예로, 위상을 이용하여 0값과 1값을 포함하는 데이터 신호를 전송하는 신호를 말한다.The above FSK signal refers to a signal that transmits the values 0 and 1 by switching or selecting a variable frequency (e.g., 140 or 140.3 kHz) within a certain range that converts one fixed power frequency (f 0 , e.g., 145 kHz) required by a receiving device. As another example, it refers to a signal that transmits a data signal including the values 0 and 1 using the phase.

일 예로, 무선전력 전송장치는 AC 전류 신호에 따라 주 코일에서 생성되는 전력을 측정하고, 측정된 생성 전력을 지시하는 송신전력 측정보고를 구성하여, 무선전력 수신장치로 전송할 수 있다. 이와 같이 무선전력 전송장치에서 무선전력 수신장치로의 경로로 제어정보가 전송되거나(예를 들어, FSK 신호로 제어정보가 전송될 수 있고), 무선전력 수신장치에서 무선전력 전송장치로의 경로로 제어정보가 전송되는 양방향 통신이 가능하다.For example, a wireless power transmitter can measure the power generated in the main coil according to an AC current signal, construct a transmission power measurement report indicating the measured generated power, and transmit it to a wireless power receiver. In this way, bidirectional communication is possible, in which control information is transmitted from the wireless power transmitter to the wireless power receiver (for example, the control information can be transmitted as an FSK signal), or in which control information is transmitted from the wireless power receiver to the wireless power transmitter.

무선전력 전송장치는 인버터를 이용하여 PWM을 수행하고, 무선전력 수신장치의 필요 전력(또는 요구 전력)에 허용된 주파수를 발생한다. The wireless power transmission device performs PWM using an inverter and generates a frequency allowed for the power required (or requested power) of the wireless power reception device.

무선전력 수신장치의 필요 전력이 듀티 사이클(duty cycle) 또는 전압을 발생시키며, 듀티 사이클 또는 전압 값이 무선전력 전송장치의 전력 값이다. 즉, 무선전력 전송장치의 전력은 인버터에 인가된 전압, 듀티 설정 및 주파수으로 나타내어 질 수 있다.The required power of a wireless power receiver generates a duty cycle or voltage, and the duty cycle or voltage value is the power value of the wireless power transmitter. In other words, the power of a wireless power transmitter can be expressed by the voltage applied to the inverter, the duty setting, and the frequency.

무선전력 전송장치가 전력을 전송하는 단계에 있어서, 설정된 값(예, 전압, 듀티 주파수)을 FSK 방식으로 무선전력 수신장치에게 "송신 전력 값"을 전송한다. In the step of transmitting power by a wireless power transmission device, a set value (e.g., voltage, duty frequency) is transmitted to a wireless power reception device as a “transmission power value” using the FSK method.

이때, 무선전력 수신장치는 기존의 데이터 신호(예, ASK 신호)의 수신을 를 멈추고, FSK의 신호를 수신한다. 일 예로, FSK 신호의 수신 동작은 FSK 신호의 복조(demodulation) 동작을 포함한다.At this time, the wireless power receiving device stops receiving existing data signals (e.g., ASK signals) and receives FSK signals. For example, the receiving operation of the FSK signal includes a demodulation operation of the FSK signal.

상기 FSK 신호는 일정한 주기(750)로 전송될 수 있다. 예를 들어 상기 일정한 주기(750)는 소정의 시간(예, 3초 5초) 또는 소정의 개수의 데이터 신호(예, ASK 신호)의 전송 구간 일 수 있다.The above FSK signal can be transmitted at a constant cycle (750). For example, the constant cycle (750) can be a transmission period of a predetermined time (e.g., 3 seconds or 5 seconds) or a predetermined number of data signals (e.g., ASK signals).

상기 FSK 신호는 무선 전력과 동시에 전송될 수도 있다. 즉, S705 및 S710은 동시에 수행될 수도 있다. The above FSK signal may be transmitted simultaneously with wireless power. That is, S705 and S710 may be performed simultaneously.

이어서, 무선전력 수신장치는 송신전력 측정보고를 기초로 이물질을 감지한다(S715). 예를 들어, 무선전력 수신장치에서 측정한 수신전력 값과 생성 전력 측정보고를 포함하는 FSK 신호를 연산하여 그 차이값이 소정의 기준값 이상이면 FOD로 판단한다. 다른 예로, 무선전력 수신장치는 '수신전력-전송전력'이 소정의 기준값 이상이면 FOD로 판단한다.Next, the wireless power receiver detects foreign matter based on the transmission power measurement report (S715). For example, the wireless power receiver calculates the received power value measured by the wireless power receiver and the FSK signal including the generated power measurement report, and if the difference between them exceeds a predetermined threshold, it determines that there is an FOD. In another example, the wireless power receiver determines that there is an FOD if the 'received power - transmitted power' exceeds a predetermined threshold.

일 예로, 상기 측정한 수신전력 값은 송신전력 측정보고에 의해 지시되는 전력과, 요구 전력간의 차이가 임계치보다 큰지 같은지 또는 작은지를 지시하는 정보일 수 있다. 예를 들어, 송신전력 측정보고에 의해 지시되는 전력과 요구 전력간의 차이가 임계치보다 크면 '수신전력 측정결과=1'로 설정되고, 송신전력 측정보고에 의해 지시되는 전력과 요구 전력간의 차이가 임계치보다 작거나 같으면 '수신전력 측정결과=0'로 설정될 수 있다. 또는 반대로, 송신전력 측정보고에 의해 지시되는 전력과 요구 전력간의 차이가 임계치보다 크거나 같은 때 '수신전력 측정결과=1'로 설정되고, 송신전력 측정보고에 의해 지시되는 전력과 요구 전력간의 차이가 임계치보다 작은 때에 '수신전력 측정결과=0'로 설정될 수도 있다. 예를 들어, 임계치가 1W라 하자. 상기의 예와 같이 송신전력 측정보고에 의해 지시되는 전력이 12W이고, 요구 전력은 10W인 상황에서, 그 차이는 2W이고 이는 임계치인 1W보다 크다. 이 경우 수신전력 측정결과는 1을 지시한다. 송신전력 측정보고에 의해 지시되는 전력과 요구 전력간의 차이가 임계치 보다 크면, 이는 이물질이 감지된 것을 의미할 수 있다. 따라서, 무선전력 전송장치(40)는 이를 이물질 감지 선언으로 인식할 수 있다. For example, the measured reception power value may be information indicating whether the difference between the power indicated by the transmission power measurement report and the requested power is greater than, equal to, or less than a threshold. For example, if the difference between the power indicated by the transmission power measurement report and the requested power is greater than the threshold, 'reception power measurement result = 1' may be set, and if the difference between the power indicated by the transmission power measurement report and the requested power is less than or equal to the threshold, 'reception power measurement result = 0' may be set. Or conversely, if the difference between the power indicated by the transmission power measurement report and the requested power is greater than or equal to the threshold, 'reception power measurement result = 1' may be set, and if the difference between the power indicated by the transmission power measurement report and the requested power is less than the threshold, 'reception power measurement result = 0' may be set. For example, let's say the threshold is 1W. In the above example, in a situation where the power indicated by the transmission power measurement report is 12W and the requested power is 10W, the difference is 2W, which is greater than the threshold of 1W. In this case, the reception power measurement result indicates 1. If the difference between the power indicated by the transmission power measurement report and the required power is greater than the threshold, this may indicate that a foreign substance has been detected. Accordingly, the wireless power transmission device (40) may recognize this as a declaration of foreign substance detection.

무선전력 수신장치는 무선전력 전송장치로 이물질 감지 결과를 포함하는 ASK 신호를 전송한다(S720). The wireless power receiving device transmits an ASK signal including the result of foreign substance detection to the wireless power transmitting device (S720).

상기 ASK 신호는 전력제어용 신호, FOD 검출 신호, 긴급(emergency) 신호 또는 완충 신호 등을 포함할 수 있다.The above ASK signal may include a power control signal, an FOD detection signal, an emergency signal, a buffer signal, etc.

또한, 상기 ASK 신호는 무선전력 수신장치의 요구 전력 정보를 포함할 수 있다. 요구 전력 정보는 무선전력 전송장치가 자기 유도 방식에 기반하여 무선전력을 생성하도록 요구하는 정보를 말하며, 무선전력 전송장치가 요구 전력 정보를 확인하고 요구 전력 정보에서 지시한 전력이 유도되도록 제어신호를 발생시키도록 하는 정보이다. 예를 들어, 요구 전력 정보가 10W를 지시할 때, 무선전력 전송장치는 10W가 전송되도록 제어신호를 발생시킨다. In addition, the ASK signal may include power demand information of the wireless power receiver. The power demand information refers to information that requests the wireless power transmitter to generate wireless power based on a magnetic induction method, and is information that causes the wireless power transmitter to check the power demand information and generate a control signal so that the power indicated by the power demand information is induced. For example, when the power demand information indicates 10W, the wireless power transmitter generates a control signal so that 10W is transmitted.

상기 ASK 신호는 제어 에러 패킷(control error packet), 렉티파이드 패킷(rectified packet) 또는 차저 스테이트(charger state) 형태로 전송될 수 있다.The above ASK signal can be transmitted in the form of a control error packet, a rectified packet, or a charger state.

이어서, 무선전력 전송장치는 수신한 ASK 신호를 기초로 무선 전력을 전송할 수 있다(S725).Next, the wireless power transmission device can transmit wireless power based on the received ASK signal (S725).

데이터 신호(예, ASK 신호 또는 FSK 신호)는 송신과 수신을 동시에 하는 것이 불가능하므로 송신 도는 수신이 순차적으로 수행된다. 반면, 유도 주파수를 통해서 전력은 계속 발생하기 때문에 전력 신호와 데이터 신호가 동시에 송신되는 것은 가능하다. 따라서, ASK 신호 및 FSK 신호가 송수신되는 시점과 무관하게 무선 전력은 동시 또는 수시로 전송될 수 있다.Data signals (e.g., ASK or FSK signals) cannot be transmitted and received simultaneously, so transmission and reception are performed sequentially. Conversely, because power is continuously generated through the induction frequency, simultaneous transmission of power and data signals is possible. Therefore, wireless power can be transmitted simultaneously or at any time, regardless of the timing of ASK and FSK signals being transmitted and received.

상기 단계 S720 및 단계 S725에 따라서 ASK 신호와 무선 전력을 복수회 송수신될 수 있다. According to the above steps S720 and S725, the ASK signal and wireless power can be transmitted and received multiple times.

단계 S710에 대하여 일정한 주기(750)가 경과되면 무선전력 전송장치는 측정된 송신 전력을 지시하는 송신전력 측정보고를 무선전력 수신장치에게 전송한다(S730). 일 예로, 무선전력 전송장치는 송신전력 측정보고를 FSK 신호로 무선전력 수신장치에게 전송한다. 상기 일정한 주기(750)는 소정의 시간(예, 3초 5초) 또는 소정의 개수의 데이터 신호(예, ASK 신호)의 전송 구간 일 수 있다.When a predetermined period (750) has elapsed for step S710, the wireless power transmitter transmits a transmission power measurement report indicating the measured transmission power to the wireless power receiver (S730). For example, the wireless power transmitter transmits the transmission power measurement report to the wireless power receiver as an FSK signal. The predetermined period (750) may be a transmission section of a predetermined time (e.g., 3 seconds or 5 seconds) or a predetermined number of data signals (e.g., ASK signals).

한편, 무선전력 수신장치에서 이물질이 검출된 것으로 판단되면, 무선전력 전송장치는 이물질 검출에 대한 조치를 수행할 수 있다(도면 미표시). 예를 들어, 무선전력 전송장치는 주 코일의 구동이 감소 또는 중단되는 차단 모드로 진입할 수 있다. 이로써 기생 부하의 발열이 방지되고, 비효율적인 유도전력의 공급이 제한 또는 중단될 수 있다. Meanwhile, if a foreign object is detected in the wireless power receiver, the wireless power transmitter can take action to detect the foreign object (not shown in the drawing). For example, the wireless power transmitter can enter a shutdown mode, reducing or stopping the operation of the main coil. This prevents heat generation in the parasitic load and limits or stops the supply of inefficient inductive power.

도 8는 본 발명의 일례에 따른 무선전력 전송장치를 도시한 블록도이다.Figure 8 is a block diagram illustrating a wireless power transmission device according to an example of the present invention.

도 8를 참조하면, 무선전력 전송장치(800)는 1차 코일(810), 전기 구동 유닛(820), 제어 유닛(830) 및 전류 측정 유닛(840)을 포함한다.Referring to FIG. 8, a wireless power transmission device (800) includes a primary coil (810), an electric drive unit (820), a control unit (830), and a current measurement unit (840).

전기 구동 유닛(820)은 1차 코일(810)에 연결되어 전자기장을 발생하기 위해 1차 코일(810)에 전기 구동 신호, 예컨대 AC 신호를 인가한다. The electric drive unit (820) is connected to the primary coil (810) and applies an electric drive signal, for example, an AC signal, to the primary coil (810) to generate an electromagnetic field.

제어 유닛(830)은 전기 구동 유닛(820)에 연결되고, 1차 코일(810)이 유도 자기장을 발생시키거나, 자기공진을 일으킬 때 필요한 상기 AC 신호를 제어해주는 제어신호(831)를 생성하며, 이를 전기 구동 유닛(820)에 입력한다. The control unit (830) is connected to the electric drive unit (820), generates a control signal (831) that controls the AC signal required when the primary coil (810) generates an induced magnetic field or causes magnetic resonance, and inputs the control signal (831) to the electric drive unit (820).

제어 유닛(830)은 무선전력 전송장치(800)의 핑(ping) 페이즈(phase), ID 식별 및 구성 페이즈, 이물질 검출 페이즈 및 전력 전송 페이즈에서의 동작을 제어한다. 그리고 제어 유닛(830)은 각 페이즈에서 필요한 패킷을 생성하여 무선전력 수신장치로 전송하거나, 무선전력 수신장치로부터 패킷을 수신할 수 있다. The control unit (830) controls the operation of the wireless power transmission device (800) in the ping phase, ID identification and configuration phase, foreign substance detection phase, and power transmission phase. In addition, the control unit (830) can generate necessary packets in each phase and transmit them to the wireless power reception device, or receive packets from the wireless power reception device.

여기서, 핑 페이즈는 무선전력을 수신 가능한 물체를 발견(discover)하는 시도로 정의될 수 있다. 핑 페이즈에서, 제어 유닛(830)은 디지털 핑(digital ping)을 수행하는데, 제어 유닛(830)은 1차 코일(810)이 동작점의 전력 신호(power signal at an operating point)를 전송하도록 제어신호(831)를 전기 구동 유닛(820)에 인가한다. 그리고 무선전력 수신장치로부터 특정 시간구간(time window) 내에서 정상적인(correct) 신호강도패킷(signal strength packet)이 수신되면, 제어 유닛(830)은 무선전력 전송장치(800)의 상태를 ID 식별 및 구성 페이즈로 천이시킨다. Here, the ping phase can be defined as an attempt to discover an object capable of receiving wireless power. In the ping phase, the control unit (830) performs a digital ping, and the control unit (830) applies a control signal (831) to the electric drive unit (820) so that the primary coil (810) transmits a power signal at an operating point. Then, when a correct signal strength packet is received from the wireless power receiving device within a specific time window, the control unit (830) transitions the state of the wireless power transmitting device (800) to the ID identification and configuration phase.

또한, ID 식별 및 구성 페이즈에서, 제어 유닛(830)은 무선전력 수신장치를 식별하고, 무선전력 수신장치의 구성정보(configuration information)를 수집한다. 이때, 제어 유닛(830)은 식별 패킷(dentification packet) 또는 식별 패킷과 구성정보를 무선전력 수신장치로부터 수신한다. Additionally, in the ID identification and configuration phase, the control unit (830) identifies the wireless power receiving device and collects configuration information of the wireless power receiving device. At this time, the control unit (830) receives an identification packet or an identification packet and configuration information from the wireless power receiving device.

또한, 이물질 검출 페이즈에서, 제어 유닛(830)은 이물질 검출(foreign object detection: FOD)을 수행하고, 이물질이 검출되지 않는 경우 무선전력 전송장치(800)를 전력 전송 페이즈로 천이시키며, 무선전력이 전송되도록 제어신호(831)를 전기 구동 유닛(820)에 인가한다. 반면, 이물질이 검출되는 경우, 제어 유닛(830)은 제어신호(831)의 인가를 중단하고, 응급 모드(emergency mode)로 진입한다. 이에 따르면, 무선전력 전송장치(800)가 본격적으로 무선전력을 무선전력 수신장치로 전송하는 전력 전송 페이즈 이전에, 이물질 검출이 수행된다. 즉, 무선전력 전송장치(800)와 무선전력 수신장치가 서로 간의 식별(또는 인식)을 완료한 직후에 이물질 검출이 수행되기 때문에, 무선전력을 전송하는 도중에 이물질 검출을 수행함에 따른 위험을 사전에 방지할 수 있다. In addition, in the foreign object detection phase, the control unit (830) performs foreign object detection (FOD), and if no foreign object is detected, transitions the wireless power transmission device (800) to the power transmission phase and applies a control signal (831) to the electric drive unit (820) so that wireless power is transmitted. On the other hand, if a foreign object is detected, the control unit (830) stops applying the control signal (831) and enters an emergency mode. Accordingly, foreign object detection is performed before the power transmission phase in which the wireless power transmission device (800) actively transmits wireless power to the wireless power reception device. That is, since foreign object detection is performed immediately after the wireless power transmission device (800) and the wireless power reception device complete identification (or recognition) of each other, the risk of performing foreign object detection during wireless power transmission can be prevented in advance.

본 실시예는 이물질 검출 페이즈와 전력 전송 페이즈를 별개로 구분하였으나, 상기 2 페이즈들은 하나의 페이즈로 통합되어 제어될 수 있다. 또는 이물질 검출 페이즈는 전력 전송 페이즈에 속하여 하나의 절차로 제어될 수도 있다. 이하에서는 이물질 검출 페이즈를 독립적인 지위를 가지는 것으로 보고 설명한다. Although this embodiment separates the foreign substance detection phase and the power transmission phase, the two phases can be integrated and controlled as a single phase. Alternatively, the foreign substance detection phase can be included in the power transmission phase and controlled as a single procedure. In the following description, the foreign substance detection phase is assumed to have an independent status.

전류 측정 유닛(840)은 1차 코일(810)에서 흐르는 전류로부터 전류 측정값 Imeasured을 획득하여 제어 유닛(830)으로 입력한다. 상기 전류 측정값 Imeasured는 제어 유닛(830)이 인식하기에 적합한 DC 수치로 변환된 것일 수 있다. 즉, 전류 측정 유닛(840)은 1차 코일(810)에 흐르는 상대적으로 높은 교류 전류를 측정하고, 상기 측정된 고전류를 제어 유닛(830)이 해석하는데 적합한 수치인 전류 측정값 Imeasured로 맵핑(mapping)하며, 상기 전류 측정값 Imeasured를 제어 유닛(830)으로 입력한다. The current measuring unit (840) obtains a current measurement value I measured from the current flowing in the primary coil (810) and inputs it to the control unit (830). The current measurement value I measured may be converted into a DC value suitable for recognition by the control unit (830). That is, the current measuring unit (840) measures a relatively high alternating current flowing in the primary coil (810), maps the measured high current into a current measurement value I measured , which is a value suitable for interpretation by the control unit (830), and inputs the current measurement value I measured to the control unit (830).

이하에서, 이물질(foreign object) 검출을 위해 무선전력 전송장치(800)의 각 구성요소가 어떠한 동작을 수행하는지 구체적으로 개시된다. Below, the operation performed by each component of the wireless power transmission device (800) to detect a foreign object is specifically disclosed.

제어 유닛(830)이 기준 AC 신호에 해당하는 제어신호(831)를 전기 구동 유닛(820)에 보내면, 전기 구동 유닛(820)은 상기 기준 AC 신호를 1차 코일(810)에 인가한다. 여기서, 기준 AC 신호는 이물질이 없는 환경, 즉 무선전력의 송신에 장해요소가 없는 환경에서, 무선전력의 전송 효율이 정상 범위에 머물도록 하는(또는 수신장치의 요구전력 수준을 만족시킬 수 있는) AC 신호로서 실험적으로 얻어지는 값일 수 있다. 1차 코일(810)에 기준 AC 신호가 인가되면 1차 코일(810)에는 기준 전류 Iref가 흐르게 되고, 이때 무선전력 Wref가 전송된다. When the control unit (830) sends a control signal (831) corresponding to a reference AC signal to the electric drive unit (820), the electric drive unit (820) applies the reference AC signal to the primary coil (810). Here, the reference AC signal may be an experimentally obtained value as an AC signal that allows the transmission efficiency of wireless power to remain in a normal range (or can satisfy the required power level of the receiving device) in an environment without foreign substances, i.e., an environment without any obstacles to wireless power transmission. When the reference AC signal is applied to the primary coil (810), a reference current I ref flows in the primary coil (810), and at this time, wireless power W ref is transmitted.

그런데 만약에 무선전력 전송장치(800)와 무선전력 수신장치 사이에 이물질이 나타나면, 무선전력 수신장치는 이물질에 의해 소비되는 전력 WFO를 제외한 나머지 전력인 Wref-WFO만을 수신한다. 무선전력 수신장치의 입장에서, W F0만큼 수신하지 못하면 더 많은 전력을 요구하기 위해 전력 상승요청 메시지를 무선전력 전송장치(800)로 전송한다. 전력 상승요청 메시지는 제어 오류(control error) 패킷이라 불릴 수도 있다. 이와 반대로, 무선전력 수신장치가 요구전력 이상의 전력을 수신하면, 전력 하강요청 메시지를 무선전력 전송장치(800)로 전송할 수 있다. However, if a foreign substance appears between the wireless power transmitter (800) and the wireless power receiver, the wireless power receiver receives only the remaining power W ref -W FO excluding the power W FO consumed by the foreign substance. From the perspective of the wireless power receiver, if it does not receive as much as W F0 , it transmits a power increase request message to the wireless power transmitter (800) to request more power. The power increase request message may also be called a control error packet. Conversely, if the wireless power receiver receives power exceeding the required power, it can transmit a power decrease request message to the wireless power transmitter (800).

무선전력 수신장치는 요구전력이 만족될 때까지 전력 상승요청 메시지 또는 전력 하강요청 메시지를 계속적으로 무선전력 전송장치(800)로 전송할 수 있다. 예를 들어 전력 상승요청 메시지를 수신한 무선전력 전송장치(800)는 그에 따른 응답으로서 더 높은 전력이 전송되도록 1차 코일(810)에 흐르는 전류의 세기를 상승시킨다. 보다 구체적으로, 1차 코일(810)에 더 큰 전류가 흐르도록 하기 위해, 제어 유닛(830)은 기준 AC 신호 보다 더 큰 AC 신호가 1차 코일(810)에 인가될 수 있도록 제어신호(831)를 조정할 수 있다. 이러한 일련의 과정을 통칭하여 전력 제어(power control)라 한다. The wireless power receiver can continuously transmit a power increase request message or a power decrease request message to the wireless power transmitter (800) until the required power is satisfied. For example, the wireless power transmitter (800) that receives the power increase request message increases the intensity of the current flowing in the primary coil (810) so that higher power can be transmitted in response thereto. More specifically, in order to allow a greater current to flow in the primary coil (810), the control unit (830) can adjust the control signal (831) so that an AC signal greater than the reference AC signal can be applied to the primary coil (810). This series of processes is collectively referred to as power control.

전력 제어의 결과, 1차 코일(810)에서의 전류 측정값이 일정 구간보다 커지는 상태가 발생할 수 있다. 요구전력의 전송을 위해 1차 코일(810)에 기준 전류 Iref 보다 더 큰 전류인 Imeasured가 흐르고 있다는 것은, 무선 전력의 전송 효율이 떨어지는 것을 의미하며, 그와 동시에 무선전력 수신장치 이외에 이물질에 의해 일정한 전력이 지속적으로 소비되고 있음을 의미할 수 있다. 이와 같이 1차 코일(810)에 전류가 상대적으로 과다하게 흐를 경우, 제어 유닛(830)은 이물질이 존재하는 것으로 결정한다. 즉, 제어 유닛(830)은 전류 측정값 Imeasured을 기반으로 무선전력의 송신에 장해를 일으키는 요소, 예컨대 금속과 같은 이물질을 감지할 수 있다. As a result of power control, a state in which the current measurement value in the primary coil (810) becomes larger than a certain range may occur. If a current I measured greater than the reference current I ref flows in the primary coil (810) for transmission of the required power, this means that the transmission efficiency of the wireless power is reduced, and at the same time, this may mean that a certain amount of power is continuously consumed by a foreign substance other than the wireless power receiving device. In this case, when a relatively excessive amount of current flows in the primary coil (810), the control unit (830) determines that a foreign substance exists. That is, the control unit (830) can detect an element that causes an obstacle to the transmission of wireless power, such as a foreign substance such as metal, based on the current measurement value I measured .

제어 유닛(830)은 이물질 감지를 위해 기준 전류 Iref, 기준 범위(Ilow~Ihigh), 기준 AC 신호, 이물질 감지 시기 t와 같은 파라미터들 중 어느 하나 또는 2 이상의 조합을 사용할 수 있다. 그리고 기준 전류 Iref, 기준 범위(Ilow~Ihigh), 기준 AC 신호, 이물질 감지 시기 t와 같은 파라미터들은 초기 설정 값으로서 제어 유닛(830)에 저장되어 있을 수 있다. 기준 전류 Iref, 기준 범위(Ilow~Ihigh)는 기준값(reference value)라 불릴 수 있다. The control unit (830) may use one or a combination of two or more of the following parameters for detecting foreign substances: a reference current I ref , a reference range (I low to I high ), a reference AC signal, and a foreign substance detection time t . Parameters such as the reference current I ref , the reference range (I low to I high ), the reference AC signal, and the foreign substance detection time t may be stored in the control unit (830) as initial values. The reference current I ref and the reference range (I low to I high ) may be referred to as reference values.

일례로서, 제어 유닛(830)은 전류 측정값 Imeasured와 기준 전류 Iref를 비교한다. 그리고 전류 측정값 Imeasured가 기준 전류 Iref를 초과하면(즉, Imeasured > Iref), 이물질이 감지된 것으로 판단한다. 반면, 상기 전류 측정값 Imeasured이 기준 전류 Iref 이하이면(즉, Imeasured ≤ Iref), 이물질이 없는 것으로 판단한다. 여기서, 기준 전류 Iref는 무선전력 수신장치의 정격 전력(W)에 따라 예를 들어 다음과 같이 정의될 수 있다. As an example, the control unit (830) compares the current measurement value I measured with the reference current I ref . If the current measurement value I measured exceeds the reference current I ref (i.e., I measured > I ref ), it is determined that a foreign substance is detected. On the other hand, if the current measurement value I measured is less than or equal to the reference current I ref (i.e., I measured ≤ I ref ), it is determined that no foreign substance is present. Here, the reference current I ref can be defined, for example, as follows, depending on the rated power (W) of the wireless power receiving device.

Rx power
(unit : W)
Rx power
(unit: W)
Tx AC current
(unit : A)
Tx AC current
(unit: A)
Max AC current
(unit : A)
Max AC current
(unit: A)
2.52.5 0.9980.998 1.051.05 33 1.3281.328 1.51.5 44 1.6641.664 1.851.85 55 1.9251.925 2.052.05

표 1을 참조하면, 무선전력 수신장치(Rx)의 정격 전력(W)가 2.5W, 3W, 4W, 5W일 때, 무선전력 전송장치(Tx)의 1차 코어블락에 흐르는 AC 전류는 실험적으로 각각 0.998A, 1.328A, 1.664A, 1.925A이다. 그리고, 1차 코어블락에서 허용되는 기준 전류, 즉 Iref의 크기는 각각 1.05A, 1.5A, 1.85A, 2.05A이다. Referring to Table 1, when the rated power (W) of the wireless power receiver (Rx) is 2.5 W, 3 W, 4 W, and 5 W, the AC currents flowing in the primary core block of the wireless power transmitter (Tx) are experimentally 0.998 A, 1.328 A, 1.664 A, and 1.925 A, respectively. In addition, the allowable reference currents in the primary core block, i.e., I ref , are 1.05 A, 1.5 A, 1.85 A, and 2.05 A, respectively.

다른 예로서, 제어 유닛(830)은 상기 전류 측정값 Imeasured가 기준 범위(Ilow~Ihigh)에 속하는지 검사한다. 그리고 전류 측정값 Imeasured가 기준 범위에 속하면(즉, Ilow ≤ Imeasured ≤ Ihigh) 이물질이 없는 것으로 판단한다. 반면, 전류 측정값 Imeasured가 기준 범위에 속하지 않으면(즉, Imeasured > Ihigh 또는 Imeasured < Ilow) 이물질이 감지된 것으로 판단한다. As another example, the control unit (830) checks whether the current measurement value I measured falls within the reference range (I low to I high ). If the current measurement value I measured falls within the reference range (i.e., I low ≤ I measured ≤ I high ), it is determined that there is no foreign substance. On the other hand, if the current measurement value I measured does not fall within the reference range (i.e., I measured > I high or I measured < I low ), it is determined that a foreign substance has been detected.

제어 유닛(830)은 시스템 또는 표준에 의해 미리 정해진 시점 t에 이물질 감지를 시도할 수 있다. The control unit (830) may attempt to detect a foreign substance at a point in time t predetermined by the system or standard.

일례로서, 제어 유닛(830)이 이물질 감지를 시도하는 시점 t는 매 전력 제어 시점 이후가 될 수 있다. 예를 들어, 무선전력 전송장치(800)가 무선전력 수신장치로부터 전력 상승요청 메시지 또는 전력 하강요청 메시지를 수신하여 AC 신호를 상승 또는 하강시킨 이후에, 1차 코일(810)에 흐르는 전류 측정값을 이용하여 이물질 감지를 시도할 수 있다. As an example, the point in time t at which the control unit (830) attempts to detect a foreign substance may be after each power control point in time. For example, after the wireless power transmission device (800) receives a power increase request message or a power decrease request message from the wireless power reception device and increases or decreases the AC signal, the foreign substance detection may be attempted using the current measurement value flowing in the primary coil (810).

다른 예로서, 제어 유닛(830)이 이물질 감지를 시도하는 시점 t는 미리 정해진 일정한 감지 주기(detection period)가 될 수도 있다. 예를 들어, 감지 주기는 적어도 이물질이 일정 온도 이상으로 발열하는데 까지 걸리는 시간 보다는 짧아야 한다. 왜냐하면 이물질의 발열이 심해지면 화재 및 신체의 화상 등으로 안전성에 심각한 문제를 야기할 수 있기 때문이다. 따라서, 감지 주기는 실험에 의해 안정성이 검증된 값으로 설정됨이 바람직하며, 이로써 무선충전 중 이물질로 인한 발열 등 충전 중 야기될 수 있는 여러 가지 위험성을 막을 수 있다. As another example, the time point t at which the control unit (830) attempts to detect a foreign substance may be a predetermined, constant detection period. For example, the detection period should be at least shorter than the time it takes for the foreign substance to heat up to a certain temperature or higher. This is because if the foreign substance heats up too much, it may cause serious safety problems such as fire and body burns. Therefore, it is preferable that the detection period be set to a value whose stability has been verified through experiments, thereby preventing various risks that may arise during charging, such as heat generation due to a foreign substance during wireless charging.

이물질이 감지되면 제어 유닛(830)은 1차 코일(810)에 AC 신호를 인가하지 않도록 전기 구동 유닛(820)을 제어하여 무선전력의 전송을 차단한다. When a foreign substance is detected, the control unit (830) controls the electric drive unit (820) to not apply an AC signal to the primary coil (810), thereby blocking the transmission of wireless power.

도 9는 본 발명의 다른 예에 따른 무선전력 전송장치를 도시한 블록도이다.FIG. 9 is a block diagram illustrating a wireless power transmission device according to another example of the present invention.

도 9을 참조하면, 무선전력 전송장치(900)는 m개의 1차 코일(910-1,...910-m)을 포함하는 1차 코어블락(910), 스위칭 유닛(920), 전기 구동 유닛(930), 제어 유닛(940) 및 전류 측정 유닛(950)을 포함한다. Referring to FIG. 9, a wireless power transmission device (900) includes a primary core block (910) including m primary coils (910-1,...910-m), a switching unit (920), an electric drive unit (930), a control unit (940), and a current measurement unit (950).

스위칭 유닛(920)은 스위칭 방식에 의해 m개의 1차 코일(910-1,...910-m)의 모두 또는 적어도 하나를 선택적으로 전기 구동 유닛(930)과 연결한다. The switching unit (920) selectively connects all or at least one of the m primary coils (910-1,...910-m) to the electric drive unit (930) by means of a switching method.

전기 구동 유닛(930)은 스위칭 유닛(920)을 통해 m개의 1차 코일(910-1,...910-m)과 연결될 수 있고, 전자기장을 발생하기 위해 n개의 1차 코일(910-1,...310-n)에 동시에 또는 n개의 1차 코일(910-1,...310-n) 중에서 선택된 적어도 하나의 1차 코일에 전기 구동 신호들을 인가한다. The electric drive unit (930) can be connected to m primary coils (910-1,...910-m) via a switching unit (920), and applies electric drive signals to n primary coils (910-1,...310-n) simultaneously or to at least one primary coil selected from among n primary coils (910-1,...310-n) to generate an electromagnetic field.

제어 유닛(940)은 전기 구동 유닛(930)에 연결되어, n개의 1차 코일(910-1,...310-n)이 유도 자기장을 발생시키거나 공진을 일으킬 때 필요한 AC 신호를 제어해주는 제어신호(941)를 생성한다. The control unit (940) is connected to the electric drive unit (930) and generates a control signal (941) that controls the AC signal required when n primary coils (910-1,...310-n) generate an induced magnetic field or cause resonance.

전류 측정 유닛(950)은 m개의 1차 코일(910-1,...910-m)에 흐르는 전류를 개별적으로 또는 합산하여 측정한다. 특히 전류 측정 유닛(840)이 측정하는 전류는 교류전류일 수 있다. 전류 측정 유닛(840)은 전류 센서(current sensor)일 수 있다. 또는 전류 측정 유닛(840)은 1차 코일에 흐르는 고전류를 저전류로 낮추어 사용하는 변압기(transformer)일 수 있다. The current measuring unit (950) measures the current flowing through m primary coils (910-1,...910-m) individually or in total. In particular, the current measured by the current measuring unit (840) may be an alternating current. The current measuring unit (840) may be a current sensor. Alternatively, the current measuring unit (840) may be a transformer that reduces the high current flowing through the primary coil to a low current.

일례로서, 전류 측정 유닛(950)은 m개의 1차 코일(910-1,...910-m)에서 전류가 흐르는 1차 코일만 선택하고, 선택된 1차 코일 각각에 흐르는 전류를 개별적으로 측정하며, 다수의 개별적인 전류 측정값 I1, I2,...Im들을 획득하여 제어 유닛(940)으로 입력한다. 전류 측정값 I1, I2,...Im들은 제어 유닛(940)이 인식하기에 적합한 DC 수치로 변환된 것일 수 있다. 즉, 전류 측정 유닛(950)은 1차 코일(910-1,...,910-m)에 흐르는 상대적으로 높은 교류 전류를 측정하고, 상기 측정된 고전류를 제어 유닛(940)이 해석하는데 적합한 수치인 전류 측정값 I1, I2,...Im로 표 1과 같이 맵핑(mapping)하며, 상기 전류 측정값 I1, I2,...Im를 제어 유닛(940)으로 입력한다.As an example, the current measurement unit (950) selects only primary coils in which current flows from m primary coils (910-1,...910-m), individually measures the current flowing in each of the selected primary coils, and obtains a plurality of individual current measurement values I 1 , I 2 ,...I m and inputs them to the control unit (940). The current measurement values I 1 , I 2 ,...I m may be converted into DC values suitable for recognition by the control unit (940). That is, the current measurement unit (950) measures a relatively high alternating current flowing in the primary coil (910-1,...,910-m), maps the measured high current into current measurement values I 1 , I 2 ,...I m , which are suitable values for interpretation by the control unit (940), as shown in Table 1, and inputs the current measurement values I 1 , I 2 ,...I m to the control unit (940).

다른 예로서, 전류 측정 유닛(950)은 m개의 1차 코일(910-1,...910-m)에서 전류가 흐르는 1차 코일만 선택하고, 선택된 1차 코일 전체에 흐르는 전류를 측정하고, 하나의 전체 전류 측정값 ISELECTED을 제어 유닛(940)으로 입력한다.As another example, the current measuring unit (950) selects only the primary coils in which current flows from m primary coils (910-1,...910-m), measures the current flowing through the entire selected primary coils, and inputs one overall current measurement value I SELECTED to the control unit (940).

또 다른 예로서, 전류 측정 유닛(950)은 m개의 1차 코일(910-1,...910-m) 전체에서 흐르는 총 전류를 측정하고, 하나의 전체 전류 측정값 ITOTAL을 제어 유닛(940)으로 입력한다.As another example, the current measuring unit (950) measures the total current flowing through all m primary coils (910-1,...910-m) and inputs one total current measurement value I TOTAL to the control unit (940).

제어 유닛(940)은 이물질 감지를 위해 기준 전류 Iref, 기준 범위(Ilow~Ihigh), 기준 AC 신호, 이물질 감지 시기 t와 같은 파라미터들 중 어느 하나 또는 2 이상의 조합을 사용할 수 있다. 그리고 기준 전류 Iref, 기준 범위(Ilow~Ihigh), 기준 AC 신호, 이물질 감지 시기 t와 같은 파라미터들은 초기 설정 값으로서 제어 유닛(940)에 저장되어 있을 수 있다. The control unit (940) may use one or a combination of two or more of the following parameters for detecting foreign substances: a reference current I ref , a reference range (I low to I high ) , a reference AC signal, and a foreign substance detection time t. The following parameters may be stored in the control unit (940) as initial values:

일례로서, 제어 유닛(940)은 전류 측정값 I1, I2,...Im들과 기준 전류 Iref를 각각 비교한다. 그리고 전류 측정값 전류 측정값 I1, I2,...Im들 중 적어도 하나가 기준 전류 Iref를 초과하면(즉, I1 or I2 or ...Im > Iref), 이물질이 감지된 것으로 판단한다. 반면, 상기 전류 측정값 I1, I2,...Im이 모두 기준 전류 Iref 이하이면(즉, I1 and I2 and ...Im ≤ Iref), 이물질이 없는 것으로 판단한다. As an example, the control unit (940) compares the current measurement values I 1 , I 2 ,...I m with the reference current I ref . If at least one of the current measurement values I 1 , I 2 ,...I m exceeds the reference current I ref (i.e., I 1 or I 2 or...I m > I ref ), it is determined that a foreign substance is detected. On the other hand, if all of the current measurement values I 1 , I 2 ,...I m are less than or equal to the reference current I ref (i.e., I 1 and I 2 and...I m ≤ I ref ), it is determined that no foreign substance is present.

다른 예로서, 제어 유닛(830)은 상기 전류 측정값 I1, I2,...Im들이 각각 기준 범위(Ilow~Ihigh)에 속하는지 검사한다. 그리고 전류 측정값 I1, I2,...Im들 중 적어도 하나가 기준 범위에 속하면(즉, Ilow ≤ I1 or I2 or ...Im ≤ Ihigh) 이물질이 없는 것으로 판단한다. 반면, 전류 측정값 I1, I2,...Im들이 모두 기준 범위에 속하지 않으면(즉, I1 and I2 and ...Im > Ihigh 또는 I1 and I2 and ... Im < Ilow) 이물질이 감지된 것으로 판단한다. As another example, the control unit (830) checks whether the current measurement values I 1 , I 2 ,...I m each fall within a reference range (I low to I high ). If at least one of the current measurement values I 1 , I 2 ,...I m falls within the reference range (i.e., I low ≤ I 1 or I 2 or...I m ≤ I high ), it is determined that there is no foreign substance. On the other hand, if all of the current measurement values I 1 , I 2 ,...I m do not fall within the reference range (i.e., I 1 and I 2 and...I m > I high or I 1 and I 2 and...I m < I low ), it is determined that a foreign substance is detected.

또 다른 예로서, 제어 유닛(940)은 전류 측정값 ISELECTED와 기준 전류 Iref를 비교한다. 그리고 전류 측정값 ISELECTED가 기준 전류 Iref를 초과하면(즉, ISELECTED > Iref), 이물질이 감지된 것으로 판단한다. 반면, 상기 전류 측정값 ISELECTED이 기준 전류 Iref 이하이면(즉, ISELECTED ≤ Iref), 이물질이 없는 것으로 판단한다. As another example, the control unit (940) compares the current measurement value I SELECTED with the reference current I ref . If the current measurement value I SELECTED exceeds the reference current I ref (i.e., I SELECTED > I ref ), it is determined that a foreign substance has been detected. On the other hand, if the current measurement value I SELECTED is less than or equal to the reference current I ref (i.e., I SELECTED ≤ I ref ), it is determined that no foreign substance is present.

또 다른 예로서, 제어 유닛(940)은 상기 전류 측정값 ISELECTED가 기준 범위(Ilow~Ihigh)에 속하는지 검사한다. 그리고 전류 측정값 ISELECTED가 기준 범위에 속하면(즉, Ilow ≤ ISELECTED ≤ Ihigh) 이물질이 없는 것으로 판단한다. 반면, 전류 측정값 ISELECTED가 기준 범위에 속하지 않으면(즉, ISELECTED > Ihigh 또는 ISELECTED < Ilow) 이물질이 감지된 것으로 판단한다. As another example, the control unit (940) checks whether the current measurement value I SELECTED falls within the reference range (I low to I high ). If the current measurement value I SELECTED falls within the reference range (i.e., I low ≤ I SELECTED ≤ I high ), it is determined that there is no foreign matter. On the other hand, if the current measurement value I SELECTED does not fall within the reference range (i.e., I SELECTED > I high or I SELECTED < I low ), it is determined that a foreign matter has been detected.

또 다른 예로서, 제어 유닛(940)은 전류 측정값 ITOTAL가 기준 전류 Iref를 비교한다. 그리고 전류 측정값 ITOTAL가 기준 전류 Iref를 초과하면(즉, ITOTAL > Iref), 이물질이 감지된 것으로 판단한다. 반면, 상기 전류 측정값 ITOTAL이 기준 전류 Iref 이하이면(즉, ITOTAL ≤ Iref), 이물질이 없는 것으로 판단한다. As another example, the control unit (940) compares the current measurement value I TOTAL with the reference current I ref . If the current measurement value I TOTAL exceeds the reference current I ref (i.e., I TOTAL > I ref ), it is determined that a foreign substance has been detected. On the other hand, if the current measurement value I TOTAL is less than or equal to the reference current I ref (i.e., I TOTAL ≤ I ref ), it is determined that no foreign substance is present.

또 다른 예로서, 제어 유닛(940)은 상기 전류 측정값 ITOTAL가 기준 범위(Ilow~Ihigh)에 속하는지 검사한다. 그리고 전류 측정값 ITOTAL가 기준 범위에 속하면(즉, Ilow ≤ ITOTAL ≤ Ihigh) 이물질이 없는 것으로 판단한다. 반면, 전류 측정값 ITOTAL가 기준 범위에 속하지 않으면(즉, ITOTAL > Ihigh 또는 ITOTAL < Ilow) 이물질이 감지된 것으로 판단한다. As another example, the control unit (940) checks whether the current measurement value I TOTAL falls within the reference range (I low to I high ). If the current measurement value I TOTAL falls within the reference range (i.e., I low ≤ I TOTAL ≤ I high ), it is determined that there is no foreign matter. On the other hand, if the current measurement value I TOTAL does not fall within the reference range (i.e., I TOTAL > I high or I TOTAL < I low ), it is determined that a foreign matter has been detected.

제어 유닛(940)은 시스템 또는 표준에 의해 미리 정해진 시점 t에 이물질 감지를 시도할 수 있다. The control unit (940) may attempt to detect a foreign substance at a predetermined time t by the system or standard.

일례로서, 제어 유닛(940)이 이물질 감지를 시도하는 시점 t는 매 전력 제어 시점 이후가 될 수 있다. 예를 들어, 무선전력 전송장치(900)가 무선전력 수신장치로부터 전력 상승요청 메시지 또는 전력 하강요청 메시지를 수신하여 AC 신호를 상승 또는 하강시킨 이후에, 1차 코어블락(910)에 흐르는 전류 측정값을 이용하여 이물질 감지를 시도할 수 있다. As an example, the point in time t at which the control unit (940) attempts to detect a foreign substance may be after each power control point in time. For example, after the wireless power transmission device (900) receives a power increase request message or a power decrease request message from the wireless power reception device and increases or decreases the AC signal, the foreign substance detection may be attempted using the current measurement value flowing in the primary core block (910).

다른 예로서, 제어 유닛(940)이 이물질 감지를 시도하는 시점 t는 미리 정해진 일정한 감지 주기(detection period)가 될 수도 있다. 예를 들어, 감지 주기는 적어도 이물질이 일정 온도 이상으로 발열하는데 까지 걸리는 시간 보다는 짧아야 한다. 왜냐하면 이물질의 발열이 심해지면 화재 및 신체의 화상 등으로 안전성에 심각한 문제를 야기할 수 있기 때문이다. 따라서, 감지 주기는 실험에 의해 안정성이 검증된 값으로 설정됨이 바람직하며, 이로써 무선충전 중 이물질로 인한 발열 등 충전 중 야기될 수 있는 여러 가지 위험성을 막을 수 있다. As another example, the time point t at which the control unit (940) attempts to detect a foreign substance may be a predetermined, constant detection period. For example, the detection period should be at least shorter than the time it takes for the foreign substance to heat up to a certain temperature or higher. This is because if the foreign substance heats up too much, it may cause serious safety problems such as fire and body burns. Therefore, it is preferable that the detection period be set to a value whose stability has been verified through experiments, thereby preventing various risks that may arise during charging, such as heat generation due to a foreign substance during wireless charging.

이물질이 감지되면 제어 유닛(940)은 1차 코어블락(910)에 AC 신호를 인가하지 않도록 전기 구동 유닛(930)을 제어하여 무선전력의 전송을 차단한다. When a foreign substance is detected, the control unit (940) controls the electric drive unit (930) to not apply an AC signal to the primary core block (910), thereby blocking the transmission of wireless power.

도 1의 무선전력 전송장치(110)는 도 8의 무선전력 전송장치(800)일 수도 있고, 도 9의 무선전력 전송장치(900)일 수도 있다. The wireless power transmission device (110) of FIG. 1 may be the wireless power transmission device (800) of FIG. 8 or the wireless power transmission device (900) of FIG. 9.

본 발명에 따르면, 이물질 감지를 위해 무선전력 수신장치가 약속된 정보 전달 규격에 의거하여 특정한 정보를 무선전력 전송장치로 전송할 필요가 없기 때문에 시그널링 오버헤드(signaling overhead)가 줄어들 수 있다. According to the present invention, signaling overhead can be reduced because the wireless power receiving device does not need to transmit specific information to the wireless power transmitting device based on the promised information transmission standard for foreign substance detection.

이물질의 발열 전에 이물질을 최소한의 지연으로 감지하는 것은 매우 중요한 기술적 이슈이다. 왜냐하면 이물질의 성질상 쉽게 발열되는 것일 경우, 이물질 감지까지 지연이 길어지는 것은 심각한 문제를 야기할 수 있기 때문이다. 그러나, 본 발명에 따르면, 무선전력 전송장치가 자체적으로 이물질을 감지할 수 있기 때문에 이물질 감지를 위한 지연(delay), 예컨대 무선전력 수신장치가 특정한 정보를 생성하는 시간, 상기 특정한 정보가 무선전력 전송장치로 전송되는 시간, 무선전력 전송장치가 상기 특정한 정보를 디코딩하여 해석하는 시간이 불필요해지는 효과가 있다. Detecting a foreign substance with minimal delay before it generates heat is a very important technical issue. This is because, if the foreign substance is easily heated by nature, a long delay until detection of the foreign substance can cause serious problems. However, according to the present invention, since the wireless power transmission device can detect the foreign substance on its own, there is an effect that the delay for detecting the foreign substance, such as the time for the wireless power reception device to generate specific information, the time for the specific information to be transmitted to the wireless power transmission device, and the time for the wireless power transmission device to decode and interpret the specific information, is unnecessary.

나아가, 무선전력 수신장치가 상기 특정한 정보를 전송할 수 없는 낮은 버전의 모델인 경우라 할지라도, 본 발명에 따른 무선전력 전송 시스템은 상기 모델에 대하여도 호환성을 제공할 수 있다 Furthermore, even if the wireless power receiving device is a low-version model that cannot transmit the specific information, the wireless power transmission system according to the present invention can provide compatibility with the model.

도 10은 본 발명의 일례에 따른 무선전력 수신장치를 도시한 블록도이다.FIG. 10 is a block diagram illustrating a wireless power receiving device according to an example of the present invention.

도 10을 참조하면, 무선전력 수신장치(1000)는 2차 코일(1010), 정류 유닛(1020) 및 제어 유닛(1030)을 포함한다.Referring to FIG. 10, a wireless power receiving device (1000) includes a secondary coil (1010), a rectifying unit (1020), and a control unit (1030).

정류 유닛(1020)은 2차 코일(1010)에서 생성되는 AC 파형(waveform)에 대한 전파 정류(full-wave rectification)를 제공한다. 예를 들어, 정류 유닛(1020)은 풀 프릿지 구성에서의 4개의 다이오드를 사용할 수 있다. 또한 정류 유닛(1020)은 제어 유닛(1030)과 외부 부하(1040)에 전력을 제공할 수 있다. The rectifier unit (1020) provides full-wave rectification for the AC waveform generated by the secondary coil (1010). For example, the rectifier unit (1020) may use four diodes in a full-fridge configuration. The rectifier unit (1020) may also provide power to the control unit (1030) and an external load (1040).

제어 유닛(1030)은 정류 유닛(1020)으로부터 전력을 공급받아 각 페이즈에서의 패킷 생성과 전송, 무선전력 전송제어 등의 동작을 수행한다. 일례로서, 패킷의 전송을 위해 부하 변조(load modulation) 기법이 사용될 수 있다. 이 경우 2차 코일(1010)을 통해 패킷이 전송되며, 무선전력 전송을 위한 주파수 대역과 동일한 주파수 대역이 사용된다. 다른 예로서, 패킷의 전송을 위해 무선전력 전송을 위한 주파수 대역과 다른 별도의 주파수 대역이 사용되며, RFID(radio frequency identification) 또는 블루투스(bluetooth) 또는 NFC(near field communication) 등의 기법을 통해 패킷이 전송될 수 있다. The control unit (1030) receives power from the rectifier unit (1020) and performs operations such as packet generation and transmission in each phase and wireless power transmission control. As an example, a load modulation technique may be used to transmit packets. In this case, packets are transmitted through the secondary coil (1010), and the same frequency band as the frequency band for wireless power transmission is used. As another example, a separate frequency band different from the frequency band for wireless power transmission is used to transmit packets, and the packets may be transmitted through techniques such as RFID (radio frequency identification), Bluetooth, or NFC (near field communication).

ID 식별 및 구성 페이즈에서, 제어 유닛(1030)은 무선전력 수신장치(1000)의 고유한 ID를 지시하는 식별 패킷과 무선전력 수신장치(1000)의 구성정보를 생성하고, 식별 패킷과 구성정보를 무선전력 전송장치로 전송한다. In the ID identification and configuration phase, the control unit (1030) generates an identification packet indicating a unique ID of the wireless power receiving device (1000) and configuration information of the wireless power receiving device (1000), and transmits the identification packet and configuration information to the wireless power transmitting device.

그리고 제어 유닛(1030)은 외부 부하에 연결되는 출력 단자의 초기전압 Vi을 측정할 수 있다. 초기전압 Vi은 ID 식별 및 구성 페이즈를 완료한 이후 무선전력을 수신하는 전력 전송 페이즈 이전에 제어 유닛(1030)에서 측정되는 전압이다. 또는 초기전압 Vi은 무선충전이 시작되기 전 대기 상태에서 출력 단자의 전압으로서 정의될 수도 있다. And the control unit (1030) can measure the initial voltage V i of the output terminal connected to the external load. The initial voltage V i is a voltage measured by the control unit (1030) before the power transmission phase for receiving wireless power after completing the ID identification and configuration phase. Alternatively, the initial voltage V i may be defined as the voltage of the output terminal in a standby state before wireless charging starts.

초기전압 Vi의 정상상태의 값이 기준전압 범위(예를 들어 7.0V~10.5V) 내에 존재하는 경우 제어 유닛(1030)은 이물질 검출 페이즈로 진입하고, 이물질 검출을 위한 이물질 상태 패킷(foreign object status packet)을 생성하여 무선전력 전송장치로 전송한다. 이물질 상태 패킷은 무선전력 전송장치에서 이물질 검출을 개시(initiate) 또는 트리거(trigger) 하는데 사용된다. If the steady-state value of the initial voltage V i is within the reference voltage range (e.g., 7.0 V to 10.5 V), the control unit (1030) enters the foreign object detection phase and generates a foreign object status packet for foreign object detection and transmits it to the wireless power transmission device. The foreign object status packet is used to initiate or trigger foreign object detection in the wireless power transmission device.

전력 전송 페이즈에서, 제어 유닛(1030)은 2차 코일(1010)을 통해 수신되는 전력을 측정하고, 전력 제어 패킷을 생성하여 무선전력 전송장치로 전송할 수 있다. 즉, 제어 유닛(1030)은 무선전력 전송 제어에 필요한 패킷을 이용하여 요구전력을 수신할 수 있다. In the power transmission phase, the control unit (1030) can measure the power received through the secondary coil (1010), generate a power control packet, and transmit it to the wireless power transmission device. That is, the control unit (1030) can receive the required power using the packet required for wireless power transmission control.

상술한 모든 기능은 상기 기능을 수행하도록 코딩된 소프트웨어나 프로그램 코드 등에 따른 마이크로프로세서, 제어기, 마이크로제어기, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등과 같은 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 상기 코드의 설계, 개발 및 구현은 본 발명의 설명에 기초하여 당업자에게 자명하다고 할 것이다.All of the functions described above can be performed by a processor such as a microprocessor, controller, microcontroller, ASIC (Application Specific Integrated Circuit), etc., according to software or program code coded to perform the functions described above. The design, development, and implementation of the code will be apparent to those skilled in the art based on the description of the present invention.

이상 본 발명에 대하여 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시켜 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명은 이하의 특허청구범위의 범위 내의 모든 실시예들을 포함한다고 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to specific embodiments, those skilled in the art will appreciate that various modifications and variations can be made to the present invention without departing from the technical spirit and scope of the invention. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and encompasses all embodiments within the scope of the following claims.

Claims (10)

무선전력 수신장치에서 이물질을 검출하는 방법에 있어서,
충전 전 이물질 감지 동작을 수행하는 단계; 및
양방향 통신을 이용하여 충전 중 이물질 감지 동작을 수행하는 단계
를 포함하고,
상기 양방향 통신을 이용하는 충전 중 이물질 감지 동작을 수행하는 단계는,
충전 모드에서 1차 코일에 전력을 인가하여 유도 자기장 또는 공진을 발생시키는 무선전력 전송장치로부터, 측정된 송신전력을 지시하는 송신전력 측정보고를 수신하는 단계;
상기 측정된 송신전력과 측정한 수신전력의 차이값을 기초로 이물질을 감지하는 단계; 및
상기 이물질 감지 결과를 포함하는 ASK 신호를 상기 무선전력 전송장치로 전송하는 단계
를 포함하는, 방법.
In a method for detecting foreign substances in a wireless power receiving device,
A step of performing a foreign substance detection operation before charging; and
Step for performing foreign substance detection during charging using two-way communication
Including,
The step of performing a foreign substance detection operation during charging using the above two-way communication is as follows:
A step of receiving a transmission power measurement report indicating measured transmission power from a wireless power transmission device that generates an induced magnetic field or resonance by applying power to a primary coil in a charging mode;
A step of detecting a foreign substance based on the difference between the measured transmission power and the measured reception power; and
A step of transmitting an ASK signal including the foreign substance detection result to the wireless power transmission device.
A method comprising:
제 1 항에 있어서, 상기 송신전력 측정보고는 FSK 방식을 이용하여 전송되는 FSK 신호로 전송되며,
상기 FSK 신호는 AC 신호에 따라 상기 1차 코일에서 생성되는 전력을 측정한 송신전력량을 포함하는, 방법.
In the first paragraph, the transmission power measurement report is transmitted as an FSK signal transmitted using the FSK method,
A method wherein the above FSK signal includes a transmission power amount measured by the power generated in the primary coil according to an AC signal.
제 2 항에 있어서,
상기 FSK 신호는 소정의 주기마다 반복적으로 전송되며,
상기 소정의 주기는 소정의 개수의 데이터 신호가 전송되는 구간인 것을 특징으로 하는, 방법.
In the second paragraph,
The above FSK signal is transmitted repeatedly at regular intervals,
A method, characterized in that the above predetermined period is a section in which a predetermined number of data signals are transmitted.
제 2 항에 있어서,
상기 FSK 신호는 요구되는 고정된 전력주파수를 변환시키는 일정범위의 가변주파수를 스위칭(switching)하거나 셀렉트(select)하여 0 또는 1을 전송하는 신호인 것을 특징으로 하는, 방법.
In the second paragraph,
A method characterized in that the above FSK signal is a signal that transmits 0 or 1 by switching or selecting a variable frequency within a certain range that converts a required fixed power frequency.
제 1 항에 있어서,
상기 ASK 신호는 상기 무선전력 전송장치가 자기 유도 방식에 기반하여 무선전력을 생성하도록 요구하는 정보인 요구 전력 정보를 포함하는, 방법.
In the first paragraph,
A method wherein the ASK signal includes power demand information, which is information requesting the wireless power transmission device to generate wireless power based on a magnetic induction method.
이물질을 검출하는 무선전력 수신장치로서,
무선전력 전송장치에 구비된 1차 코어블락과 자기 유도 또는 자기 공진에 의해 결합함으로써 무선 전력을 상기 무선전력 전송장치로부터 수신하는 2차 코어블락;
상기 2차 코어블락에 연결되고, 상기 2차 코어블락에서 생성되는 AC 파형(waveform)에 대한 전파 정류(full-wave rectification)를 수행하여 제어 유닛과 외부 부하에 전력을 제공하는 정류 유닛; 및
상기 외부 부하에 연결되는 출력 단자의 전압을 측정하고, 상기 전압이 기준전압 범위에 존재하는 경우 상기 무선전력 수신장치를 이물질 검출 페이즈(phase)로 진입하도록 제어하는 제어 유닛
을 포함하고,
상기 제어 유닛은, 충전 전 이물질 감지 동작을 수행하고, 양방향 통신을 이용하여 충전 중 이물질 감지 동작을 수행하고,
상기 제어 유닛은, 충전 모드에서 1차 코일에 전력을 인가하여 유도 자기장 또는 공진을 발생시키는 상기 무선전력 전송장치로부터, 측정된 송신전력을 지시하는 송신전력 측정보고를 수신하고, 상기 측정된 송신전력과 측정한 수신전력의 차이값을 기초로 이물질을 감지하고, 상기 이물질 감지 결과를 포함하는 ASK 신호를 상기 무선전력 전송장치로 전송하도록 제어하여, 상기 양방향 통신을 이용하는 충전 중 이물질 감지 동작을 수행하는 것인, 무선전력 수신장치.
As a wireless power receiving device for detecting foreign substances,
A secondary core block that receives wireless power from a wireless power transmission device by coupling with a primary core block provided in the wireless power transmission device through magnetic induction or magnetic resonance;
A rectifier unit connected to the secondary core block and performing full-wave rectification on an AC waveform generated from the secondary core block to provide power to the control unit and an external load; and
A control unit that measures the voltage of the output terminal connected to the external load and controls the wireless power receiving device to enter a foreign substance detection phase when the voltage exists within the reference voltage range.
Including,
The above control unit performs a foreign substance detection operation before charging and performs a foreign substance detection operation during charging using two-way communication.
The control unit receives a transmission power measurement report indicating measured transmission power from the wireless power transmission device that applies power to a primary coil in a charging mode to generate an induced magnetic field or resonance, detects a foreign substance based on a difference value between the measured transmission power and the measured reception power, and controls the wireless power reception device to transmit an ASK signal including the foreign substance detection result, thereby performing a foreign substance detection operation during charging using the two-way communication.
제 6 항에 있어서, 상기 송신전력 측정보고는 FSK 방식을 이용하여 전송되는 FSK 신호로 전송되며,
상기 FSK 신호는 AC 신호에 따라 상기 1차 코일에서 생성되는 전력을 측정한 송신전력량을 포함하는, 무선전력 수신장치.
In the 6th paragraph, the transmission power measurement report is transmitted as an FSK signal transmitted using the FSK method,
A wireless power receiving device, wherein the FSK signal includes a transmission power amount measured by the power generated in the primary coil according to an AC signal.
제 7 항에 있어서,
상기 FSK 신호는 소정의 주기마다 반복적으로 전송되며,
상기 소정의 주기는 소정의 개수의 데이터 신호가 전송되는 구간인 것을 특징으로 하는, 무선전력 수신장치.
In paragraph 7,
The above FSK signal is transmitted repeatedly at regular intervals,
A wireless power receiving device, characterized in that the above predetermined period is a section in which a predetermined number of data signals are transmitted.
제 7 항에 있어서,
상기 FSK 신호는 요구되는 고정된 전력주파수를 변환시키는 일정범위의 가변주파수를 스위칭하거나 셀렉트하여 0 또는 1을 전송하는 신호인 것을 특징으로 하는, 무선전력 수신장치.
In paragraph 7,
A wireless power receiving device characterized in that the above FSK signal is a signal that transmits 0 or 1 by switching or selecting a variable frequency of a certain range that converts a required fixed power frequency.
제 6 항에 있어서,
상기 ASK 신호는 상기 무선전력 전송장치가 자기 유도 방식에 기반하여 무선전력을 생성하도록 요구하는 정보인 요구 전력 정보를 포함하는, 무선전력 수신장치.
In paragraph 6,
A wireless power receiving device, wherein the ASK signal includes required power information, which is information requesting the wireless power transmitting device to generate wireless power based on a magnetic induction method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008206231A (en) 2007-02-16 2008-09-04 Seiko Epson Corp Power reception control device, power transmission control device, non-contact power transmission system, power reception device, power transmission device, and electronic device
JP2010220418A (en) 2009-03-17 2010-09-30 Olympus Imaging Corp Electronic apparatus, charger, and charging system
JP2011211760A (en) 2010-03-26 2011-10-20 Panasonic Electric Works Co Ltd Contactless power supply device and contactless charging system
JP2012257404A (en) 2011-06-09 2012-12-27 Toyota Motor Corp Power reception device, vehicle, power transmission device, and non-contact power supply system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008206231A (en) 2007-02-16 2008-09-04 Seiko Epson Corp Power reception control device, power transmission control device, non-contact power transmission system, power reception device, power transmission device, and electronic device
JP2010220418A (en) 2009-03-17 2010-09-30 Olympus Imaging Corp Electronic apparatus, charger, and charging system
JP2011211760A (en) 2010-03-26 2011-10-20 Panasonic Electric Works Co Ltd Contactless power supply device and contactless charging system
JP2012257404A (en) 2011-06-09 2012-12-27 Toyota Motor Corp Power reception device, vehicle, power transmission device, and non-contact power supply system

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