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KR20150077678A - Wireless power transmitting method and wireless power transmitter performing the same - Google Patents

Wireless power transmitting method and wireless power transmitter performing the same Download PDF

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KR20150077678A
KR20150077678A KR1020130166411A KR20130166411A KR20150077678A KR 20150077678 A KR20150077678 A KR 20150077678A KR 1020130166411 A KR1020130166411 A KR 1020130166411A KR 20130166411 A KR20130166411 A KR 20130166411A KR 20150077678 A KR20150077678 A KR 20150077678A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
wireless power
receiver
transmitter
power transmission
communication
Prior art date
Application number
KR1020130166411A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
임승옥
원윤재
임용석
김영한
박용주
Original Assignee
전자부품연구원
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Publication date
Application filed by 전자부품연구원 filed Critical 전자부품연구원
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type

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  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
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Abstract

A wireless power transmitting method is performed in a wireless power transmitter which supplies wireless power to at least one receiver by using an in-band communication method. The wireless power transmitting method includes a step (a) of receiving device information and state information from the at least one receiver by being changed into a communication mode at a specific point; and a step (b) of transmitting wireless power to the at least one receiver by being changed into a wireless power transmission mode. Therefore, the wireless power transmitter performs a transmitting and receiving process with high bandwidth in a communication mode and improves a data transmission speed, and shorts communication time. At the same time, it increases wireless power transmission time and improves the wireless charge efficiency of a wireless power transmitting system.

Description

무선 전력 전송 방법 및 이를 수행하는 무선 전력 송신기{WIRELESS POWER TRANSMITTING METHOD AND WIRELESS POWER TRANSMITTER PERFORMING THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a wireless power transmission method and a wireless power transmitter for performing the wireless power transmission method.

본 발명은 무선 전력 전송 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 무선 전력 송신기에서 품질 지수(Quality factor)를 기준으로 통신 모드와 무선 전력 전송 모드를 구별하여 무선 전력을 공급하는 무선 전력 전송 기술에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wireless power transmission technology, and more particularly, to a wireless power transmission technology for supplying wireless power by distinguishing a communication mode from a wireless power transmission mode on the basis of a quality factor in a wireless power transmitter will be.

무선 전력 전송은 빛이나 적외선 이외의 전자파 방사를 통해 신호를 전송하는 기술에 해당한다. 무선 전력 전송은 전선으로부터 자유를 추구하는 것으로 전기기기 사용자들이 가장 원하는 기술 중의 하나이다.Wireless power transmission is a technology that transmits signals through electromagnetic radiation other than light or infrared rays. Wireless power transmission is one of the most desirable technologies for electric appliance users in pursuit of freedom from electric wires.

보다 구체적으로, 무선 전력 전송은 전원과 전자기기 사이에 접점 없이 전력을 전달하는 방식으로, 전도 방식, 자기 유도 방식(inductive coupling), 자기 공진 유도 방식(resonant magnetic coupling) 및 전자기파 방식(RF-based wireless power) 등을 이용하여 구현되고 있으며, 광학 방식, 초음파 방식 등을 이용하는 방법 또한 연구되고 있다.More specifically, the wireless power transmission is a method of transmitting power without a contact between a power source and an electronic device, and it is a method of conducting electric power, inductive coupling, resonant magnetic coupling and RF-based wireless power), and a method using an optical system and an ultrasound system is also being studied.

특히, 자기 공진 유도 방식은 전원 측에서 일정 주파수의 전자기장을 형성시키고, 전자기장 내에 같은 주파수로 공지되는 수신기를 위치시키면 일종의 에너지 터널이 형성되며, 이 에너지 터널을 이용하여 에너지를 전송하는 방식에 해당한다.Particularly, in the self-resonance induction system, a kind of energy tunnel is formed when an electromagnetic field of a certain frequency is formed on a power source side and a receiver known by the same frequency is placed in an electromagnetic field, and energy is transmitted by using this energy tunnel .

자기 공진 유도 방식을 이용한 무선 전력 전송 서비스를 제공하는 전자기기들은, 보다 효율적인 무선 전력 전송을 위하여 충전기기들의 충전 및 전력 수신 상태에 대한 모니터링 정보들을 무선 통신을 통해 수신한다.Electronic devices that provide a wireless power transmission service using a self-resonance induction method receive monitoring information on charging and power receiving states of charging devices through wireless communication for more efficient wireless power transmission.

여기에서, 무선 통신 방법은 크게 무선 전력 전송 주파수를 반송파로 이용하는 대역 내(in-band) 통신 방식과, 블루투스, 지그비, 와이파이, LTE 등과 같이 기존 주변 통신 방식을 사용하는 대역 외(out-band) 통신 방식으로 구별된다.The wireless communication method includes an in-band communication method using a wireless power transmission frequency as a carrier wave and an out-band communication method using an existing peripheral communication method such as Bluetooth, ZigBee, WiFi, LTE, Communication method.

통신 모듈을 포함하는 충전기기는 내장된 통신 모듈을 통한 대역 외 통신 방식을 이용하는 것이 용이하나, 별도의 통신 모듈을 포함하지 않는 충전기기는 대여 내 통신을 이용하는 것이 효율적이다.
The charger including the communication module is easy to use the out-of-band communication method through the built-in communication module, but it is effective that the charger that does not include the separate communication module uses the intra-lending communication.

한국등록특허 제1171938호(2012.08.01.등록)는 자기공진유도 방식을 이용한 멀티노드 무선 전력 전송 시스템 및 그 충전 방법에 관한 것으로, 송신기가 자기장 통신을 통하여 송신기로부터 각 수신기까지의 거리를 파악한 후, 일부 수신기를 리피터로 사용할 수 있도록 제어하거나 일부 수신기의 전력수신 기능을 차단함으로써 전체 멀티노드 무선 전력 전송 시스템의 효율적인 충전을 달성할 수 있는 효과를 개시하고 있다.Korean Patent No. 1171938 (registered on Aug. 1, 2012) is related to a multi-node wireless power transmission system using a self-resonance induction method and a charging method thereof. The transmitter analyzes the distance from the transmitter to each receiver through magnetic field communication , An efficient charging of an entire multi-node wireless power transmission system can be achieved by controlling some receivers to be used as repeaters or by blocking the power receiving function of some receivers.

한국등록특허 제1110325호(2012.01.19.등록)는 공진 및 자기장 통신을 이용한 무선 충전 시스템에 관한 것으로 충전이 필요한 다수의 단말기들의 충전환경 정보를 모니터링하고 그 정보를 기반으로 단말기들을 동시에 또는 우선 순위별로 충전할 수 있도록 할 수 있다.
Korean Registered Patent No. 1110325 (registered on Jan. 19, 2012) is a wireless charging system using resonance and magnetic field communication. It monitors the charging environment information of a plurality of terminals requiring charging, and based on the information, So that it can be charged at a very low rate.

이러한 선행기술들은 무선 전력 전송 주파수 대역을 반송 주파수로 이용하는 대역 내(in-band) 통신 방식을 사용하고 있으나, 무선 전력 전송을 위해 높은 품질 지수를 가지는 안테나를 이용하고 있어, 통신에 적합하지 않은 문제점을 가지고 있다.
These prior arts use an in-band communication method that uses a wireless power transmission frequency band as a carrier frequency, but use an antenna having a high quality index for wireless power transmission, Lt; / RTI >

한국등록특허 제1171938호(2012.08.01.등록)Korea registered patent No. 1171938 (registered on August 1, 2012) 한국등록특허 제1110325호(2012.01.19.등록)Korean Registered Patent No. 1110325 (registered on January 19, 2012)

본 발명은 무선 전력 송신기의 무선 통신 효율을 높일 수 있는 무선 전력 전송 기술을 제공하고자 한다.An aspect of the present invention is to provide a wireless power transmission technology capable of enhancing wireless communication efficiency of a wireless power transmitter.

본 발명은 무선 전력 전송 시스템의 무선 충전 효율을 높일 수 있는 무선 전력 전송 기술을 제공하고자 한다.
The present invention provides a wireless power transmission technology capable of enhancing wireless charging efficiency of a wireless power transmission system.

실시예들 중에서, 무선 전력 전송 방법은 대역 내(in-band) 통신 방식을 이용하는 적어도 하나의 수신기에 무선 전력을 공급하는 무선 전력 송신기에서 수행된다. 무선 전력 전송 방법은 (a) 특정 시점에 통신 모드로 전환하여 상기 적어도 하나의 수신기로부터 기기 정보 또는 상태 정보를 수신하는 단계; 및 (b) 무선 전력 전송 모드로 전환하여 상기 적어도 하나의 수신기에 무선 전력을 송신하는 단계를 포함한다.In embodiments, the wireless power transmission method is performed in a wireless power transmitter that provides wireless power to at least one receiver using an in-band communication scheme. The wireless power transmission method includes the steps of: (a) switching to a communication mode at a specific time point to receive device information or status information from the at least one receiver; And (b) switching to a wireless power transmission mode to transmit wireless power to the at least one receiver.

여기에서, 상기 통신 모드는 공진 안테나 내 인덕터와 커패시터를 가변하여 품질 지수(Quality factor)를 특정 수치 이상으로 높이고, 상기 무선 전력 전송 모드는 상기 공진 안테나의 품질 지수를 특정 수치 이상으로 낮출 수 있다.Here, the communication mode may vary the inductance and the capacitor in the resonant antenna to raise the quality factor to a specific value or more, and in the radio power transmission mode, the quality index of the resonant antenna may be lowered to a specific value or more.

일 실시예에서, 상기 (a) 단계는 통신 구역 내 존재하는 적어도 하나의 수신기에 대하여 합류 요청 신호를 송신하는 단계를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, step (a) may further comprise transmitting a join request signal to at least one receiver present in the communication zone.

일 실시예에서, 상기 (a) 단계는 상기 기기 정보를 수신하면, 상기 기기 정보를 기초로 상기 적어도 하나의 수신기가 무선 전력 전송 대상인지 여부를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the step (a) may further include, upon receiving the device information, determining whether the at least one receiver is a wireless power transmission object based on the device information.

일 실시예에서, 상기 (b) 단계는 상기 기기 정보에 포함된 공진 주파수 정보에 따라 임피던스 매칭을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the step (b) may further include the step of performing impedance matching according to the resonance frequency information included in the device information.

일 실시예에서, 상기 (b) 단계는 상기 공진 안테나가 직렬 공진에 해당하는 경우, 상기 인덕터의 크기를 증가시키고, 상기 인덕터의 증가된 비율만큼 상기 커패시터를 감소시켜 품질 지수를 높일 수 있다.In one embodiment, the step (b) may increase the size of the inductor and decrease the capacitor by an increased ratio of the inductor, if the resonant antenna corresponds to a series resonance.

일 실시예에서, 상기 (a) 단계는 공진 안테나의 품질 지수를 낮추되, 공진 주파수를 유지하여 무선 전력을 지속적으로 송신할 수 있다.In one embodiment, the step (a) may lower the quality index of the resonant antenna and maintain the resonant frequency to continuously transmit the wireless power.

일 실시예에서, 무선 전력 전송 방법은 상기 (a) 및 (b) 단계를 주기적으로 반복 수행할 수 있다.In one embodiment, the wireless power transmission method may repeat the above-mentioned steps (a) and (b) periodically.

실시예들 중에서, 대역 내(in-band) 통신 방식을 이용하는 적어도 하나의 수신기에 무선 전력을 공급하는 무선 전력 송신기는 (a) 통신 모드 또는 무선 전력 전송 모드를 선택하는 제어부; (b) 상기 통신 모드에서 상기 적어도 하나의 수신기로부터 기기 정보 또는 상태 정보를 수신하는 무선 통신부; 및 (c) 상기 무선 전력 전송 모드에서 상기 적어도 하나의 수신기에 무선 전력을 송신하는 공진 안테나를 포함한다.In embodiments, a wireless power transmitter that provides wireless power to at least one receiver using an in-band communication scheme includes: (a) a controller for selecting a communication mode or a wireless power transmission mode; (b) a wireless communication unit for receiving device information or status information from the at least one receiver in the communication mode; And (c) a resonant antenna that transmits radio power to the at least one receiver in the wireless power transfer mode.

일 실시예에서, 상기 공진 안테나는 상기 통신 모드에서, 인덕터와 커패시터를 가변하여 품질 지수(Quality factor)를 특정 수치 이상으로 높이고, 상기 무선 전력 전송 모드에서, 품질 지수를 특정 수치 이하로 낮출 수 있다.In one embodiment, the resonant antenna may vary the inductor and the capacitor to increase the quality factor to a specific value or higher in the communication mode, and lower the quality index to a certain value or less in the wireless power transmission mode .

일 실시예에서, 상기 공진 안테나는 직렬 공진에 해당하는 경우, 상기 인덕터의 크기를 증가시키고, 상기 인덕터의 증가된 비율만큼 상기 커패시터를 감소시켜 품질 지수를 높일 수 있다.In one embodiment, if the resonant antenna corresponds to a series resonance, the size of the inductor may be increased, and the capacitor may be decreased by an increased ratio of the inductor to increase the quality index.

일 실시예에서, 상기 공진 안테나는 상기 통신 모드에서 품질 지수를 낮추되, 공진 주파수를 유지하여 무선 전력을 지속적으로 송신할 수 있다.
In one embodiment, the resonant antenna can lower the quality index in the communication mode and maintain the resonant frequency to continuously transmit wireless power.

개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.The disclosed technique may have the following effects. It is to be understood, however, that the scope of the disclosed technology is not to be construed as limited thereby, as it is not meant to imply that a particular embodiment should include all of the following effects or only the following effects.

본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 기술은 품질 지수를 기준으로 통신 모드와 무선 전력 전송 모드로 구분하고, 통신 모드에서 무선 통신을 수행함으로써 무선 통신 효율을 높일 수 있다.The wireless power transmission technology according to an embodiment of the present invention can divide the wireless power transmission mode into the communication mode and the wireless power transmission mode based on the quality index and perform the wireless communication in the communication mode.

본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 기술은 통신 모드에서 높은 대역폭을 통해 송수신하여 데이터 전송 속도를 향상시키고 통신 시간을 단축시킴과 동시에 무선 전력 전송 시간을 증가시켜 무선 전력 전송 시스템의 무선 충전 효율을 높일 수 있다.
The wireless power transmission technology according to an embodiment of the present invention improves the data transmission speed and communication time by transmitting and receiving through the high bandwidth in the communication mode and increases the wireless power transmission time to increase the wireless charging efficiency .

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 전체 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1에 있는 송신기와 수신기의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 2에 있는 송신기의 공진 안테나에 대한 품질 지수를 나타내는 그래프이다.
도 4는 도 2에 있는 송신기에서 품질 지수를 조절이 가능한 공진 안테나의 회로도이다.
도 5은 도 1에 있는 무선 전력 송신기에서 수행되는 무선 전력 전송 방법을 나타내는 흐름도이다.
1 is a block diagram schematically showing the overall configuration of a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram showing the configuration of a transmitter and a receiver shown in FIG.
3 is a graph showing a quality index for the resonant antenna of the transmitter in FIG.
4 is a circuit diagram of a resonance antenna capable of adjusting the quality index in the transmitter shown in FIG.
5 is a flow chart illustrating a wireless power transmission method performed in the wireless power transmitter of FIG.

본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The description of the present invention is merely an example for structural or functional explanation, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described in the text. That is, the embodiments are to be construed as being variously embodied and having various forms, so that the scope of the present invention should be understood to include equivalents capable of realizing technical ideas.

한편, 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.Meanwhile, the meaning of the terms described in the present invention should be understood as follows.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.The terms "first "," second ", and the like are intended to distinguish one element from another, and the scope of the right should not be limited by these terms. For example, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" to another element, it may be directly connected to the other element, but there may be other elements in between. On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between. On the other hand, other expressions that describe the relationship between components, such as "between" and "between" or "neighboring to" and "directly adjacent to" should be interpreted as well.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the singular " include "or" have "are to be construed as including a stated feature, number, step, operation, component, It is to be understood that the combination is intended to specify that it does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
All terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs, unless otherwise defined. Commonly used predefined terms should be interpreted to be consistent with the meanings in the context of the related art and can not be interpreted as having ideal or overly formal meaning unless explicitly defined in the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 전체 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram schematically showing the overall configuration of a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 무선 전력 전송 시스템(100)은 자기장 영역 내에서 무선 전력을 전송하는 시스템으로, 무선 전력 송신기(110)(예를 들어, 무선 전력 송신 장치, 이하 '송신기'라 함)와 복수의 무선 전력 수신기(120)(예를 들어, 무선 충전 기기, 이하 '수신기'라 함)를 포함한다. 송신기(110)는 자기공진유도 방식을 통해 무선으로 전력을 공급하고, 수신기(120)는 송신기(110)와 임의의 거리만큼 이격되어 송신기(110)로부터 무선으로 전력을 공급받는다. 여기에서, 자기 공진 유도 방식은 앞서 설명한 바와 같이, 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 공진에 의하여 에너지의 무선 전송 효율을 극대화시킨 무선 전력 전송 방법에 해당한다. 송신기(110)와 수신기(120)는 상호 공진 주파수를 설정하여 공진 채널을 형성하고, 형성된 채널을 통해 무선 전력을 송신하거나 또는 수신할 수 있다.
1, a wireless power transmission system 100 is a system for transmitting wireless power within a magnetic field region and includes a wireless power transmitter 110 (e.g., a wireless power transmitter, hereinafter referred to as a transmitter) And a plurality of wireless power receivers 120 (e.g., wireless charging devices, hereinafter referred to as "receivers"). The transmitter 110 wirelessly supplies power through a self-resonant induction method, and the receiver 120 receives power wirelessly from the transmitter 110 by being spaced apart from the transmitter 110 by a certain distance. Here, the self-resonance induction method corresponds to a wireless power transmission method in which the efficiency of wireless transmission of energy is maximized by resonance between a transmitting antenna and a receiving antenna, as described above. Transmitter 110 and receiver 120 may establish a resonant frequency to establish a resonant frequency and transmit or receive wireless power over the formed channel.

송신기(110)는 전력을 자기장 영역 내에서 복수의 수신기(120)에게 무선 전력을 공급하고, 무선 전력송신 시스템을 관리하는 장치에 해당한다.Transmitter 110 corresponds to a device that supplies power to a plurality of receivers 120 within a magnetic field region and manages the wireless power transmission system.

보다 구체적으로, 송신기(110)는 외부로부터 전력을 공급 받아 무선으로 송신할 무선 전력으로 변환하고, 무선 전력을 지기 공진 유도를 통해 수신기(120)에 송신한다. 또한, 송신기(110)는 복수의 수신기(120)부터 수신기(120)의 기기 정보 또는 상태 정보를 수신하고, 송신기(110)의 상태를 모니터링한다. 송신기(110)는 안테나의 품질 지수를 기준으로 통신 모드와 무선 전력 전송 모드를 제공한다. More specifically, the transmitter 110 receives power from the outside, converts the power into radio power to be transmitted by radio, and transmits the radio power to the receiver 120 through grounding resonance induction. In addition, the transmitter 110 receives device information or status information from the plurality of receivers 120 to the receiver 120, and monitors the status of the transmitter 110. Transmitter 110 provides a communication mode and a wireless power transmission mode based on the quality index of the antenna.

여기에서, 통신 모드는 낮은 품질 지수를 통해 송신기와 수신기간의 무선 통신에 적합하고, 무선 전력 전송 모드는 높은 품질 지수를 통해 무선 전력 전송에 적합한다. 품질 지수(Quality Factor)는 공진의 날카로움을 나태내는 양에 해당한다.Here, the communication mode is suitable for wireless communication between the transmitter and the receiver through a low quality index, and the wireless power transmission mode is suitable for wireless power transmission through a high quality index. The quality factor corresponds to the amount of resonance sharpness.

한편, 송신기(110)는 수신기(120)의 무선 통신을 통해 수신기(120)의 기기 정보 또는 상태 정보를 수신할 수 있다. 여기에서, 무선 통신은 근거리 기기 간에 자기장 유도를 이용하여 양방향 데이터 통신이 가능한 자기장 통신에 해당할 수 있다. 특히, 주파수 사용의 효율성을 높이기 위하여 자기장 영역 내에서 무선 전력 전송과 같은 주파수를 무선 통신에 사용하는 대역 내(in-band) 자기장 통신에 해당할 수 있다.Meanwhile, the transmitter 110 may receive the device information or status information of the receiver 120 through the wireless communication of the receiver 120. Here, the wireless communication may correspond to the magnetic field communication capable of bidirectional data communication using the induction of the magnetic field between the local devices. In particular, it may correspond to an in-band magnetic field communication in which a frequency such as a wireless power transmission is used for wireless communication in a magnetic field region in order to increase the efficiency of frequency use.

또한, 수신기(120)의 기기 정보는 수신기(120)의 식별정보, 위치, 공진 주파수 정보 등을 포함하고, 상태 정보는 수신기(120)의 위치, 충전상태 및 수신 강도 세기(송신기(110)로부터 수신한 무선 전력의 크기)를 포함할 수 있다.In addition, the device information of the receiver 120 includes identification information of the receiver 120, position, resonance frequency information, etc., and the state information includes the position of the receiver 120, the state of charge, The size of the received wireless power).

일 실시예에서, 송신기(110)는 수신한 상태 정보를 기초로 복수의 수신기(120)에 대한 충전 여부, 충전 순서 등을 결정할 수 있다.In one embodiment, the transmitter 110 may determine whether to charge the plurality of receivers 120, the charging order, and so on, based on the received status information.

보다 구체적으로, 송신기(110)는 효과적으로 복수의 수신기(120)들을 관리를 위하여 통신이 가능한 지역에서 미리 수신기(120)를 인식 및 인증하고 무선 전력 전송에 필요한 데이터를 교환하여 무선 전력 전송을 위한 기본준비 절차가 선행되어야 한다. 따라서, 송신기(110)는 송신기(110)와 수신기(120)간의 거리를 기초로 충전 지역과 통신 지역으로 구분된 가상의 공간을 설정하고, 송신기(110)는 통신 지역 안에 들어온 수신기(120)들에 대해 관리를 시작하며, 이들 중 무선 전력 전송이 가능한 지역인 충전 지역에 위치한 수신기(120)에 실제적인 무선 전력을 공급한다. 여기에서, 충전 지역은 자기장 영역 내에서 실제적인 무선 전력 전송이 가능한 지역에 해당하고, 응용 제품의 크기, 요구 전력, 동작 주파수에 따라 변할 수 있다. 통신 지역은 자기장 영역 내에서 수신기(120)를 관리하기 위한 지역에 해당하고, 충전 지역보다 넓을 수 있다.More specifically, the transmitter 110 may recognize and authenticate the receiver 120 in advance in an area where communication is possible for managing a plurality of receivers 120, exchange data necessary for the wireless power transmission, Preparatory procedures must be preceded. The transmitter 110 sets a virtual space divided into a charging area and a communication area based on the distance between the transmitter 110 and the receiver 120. The transmitter 110 sets a virtual space divided into a charging area and a communication area, And supplies actual wireless power to the receiver 120 located in the charging area, which is a region where wireless power transmission is possible. Here, the charging area corresponds to an area where actual wireless power transmission is possible within the magnetic field area, and may vary depending on the size of the application, the required power, and the operating frequency. The communication area corresponds to an area for managing the receiver 120 in the magnetic field area, and may be wider than the charging area.

일 실시예에서, 송신기(110)는 시분할 기반의 스케줄링 기법을 통해 복수의 수신기(120)에 무선전력을 공급할 수 있다.In one embodiment, the transmitter 110 may provide wireless power to a plurality of receivers 120 via a time division based scheduling technique.

일 실시예에서, 송신기(110)는 고정형 또는 이동형으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 송신기(110)가 고정형으로 구현되는 경우, 실내에서는 천장이나 테이블 등의 가구 등에 설치될 수 있고, 실외에서는 버스 정류장이나 지하철역 등에 임플란트 형식으로 설치될 수 있으며, 차량이나 기차, 지하철과 같은 이동체의 내부에 설치될 수도 있다. 다른 예를 들어, 송신기(110)가 이동형으로 구현되는 경우, 송신기(110) 자체가 별도의 이동형 장치로 구현될 수 있고, 노트북 컴퓨터의 덮개 등과 같이 다른 디지털 기기의 일부로서 구현될 수도 있다.
In one embodiment, the transmitter 110 may be implemented as a fixed or mobile type. For example, when the transmitter 110 is implemented as a fixed type, it may be installed in a room such as a ceiling or a table in a room, or in an implant type such as a bus stop or a subway station outside, Or may be installed inside the same moving body. In another example, if the transmitter 110 is implemented in a mobile manner, the transmitter 110 itself may be implemented as a separate mobile device, or may be implemented as part of another digital device, such as a lid of a notebook computer.

수신기(120)는 송신기(110)에서 송신된 무선 전력을 자기 공진 유도를 통해 수신하여 부하에 공급하고, 수신기(120)의 상태를 모니터링하여 송신기(110)에 무선 통신을 통해 송신한다. 여기에서, 수신기(120)의 상태, 즉, 상태 정보는 송신기(110)로부터 수신한 무선 전력에 대한 수신 강도 세기를 포함할 수 있다. The receiver 120 receives the radio power transmitted from the transmitter 110 through self-resonance induction, supplies the received power to the load, monitors the state of the receiver 120, and transmits the radio power to the transmitter 110 through the wireless communication. Here, the state of the receiver 120, i.e., the state information, may include a received strength intensity for the wireless power received from the transmitter 110.

일 실시예에서, 수신기(120)는 각종 모바일 단말기, 디지털 카메라, 노트북 컴퓨터 등 배터리를 구비하는 모든 디지털 기기를 포함할 수 있고, 또한, 지중, 수중, 건물 내부 등 접근이 용이하지 않은 곳에 배치되는 센서 및 계측기 등의 전자기기를 포함할 수 있다.
In one embodiment, the receiver 120 may include any digital device having a battery, such as various mobile terminals, a digital camera, a notebook computer, etc., and may be located in a location that is not easily accessible, such as underground, Electronic devices such as sensors and instruments.

도 2는 도 1에 있는 송신기(110)와 수신기(120)의 구성을 나타내는 블록도이다.2 is a block diagram showing the configuration of the transmitter 110 and the receiver 120 shown in FIG.

도 2를 참조하면, 송신기(110)는 제1 공진 안테나(210), 전력 변환부(220), 무선 통신부(230) 및 제어부(240)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the transmitter 110 includes a first resonant antenna 210, a power conversion unit 220, a wireless communication unit 230, and a control unit 240.

제1 공진 안테나(210)는 후술하는 전력 변환부(220)에서 생성한 무선 전력을 자기 공진 유도 방식을 통해 송신하고, 송신기(110)와 수신기(120)간에 데이터를 송수신한다.The first resonant antenna 210 transmits radio power generated by a power conversion unit 220 to be described later through a self resonance induction method and transmits and receives data between the transmitter 110 and the receiver 120.

일 실시예에서, 제1 공진 안테나는 인덕터와 커패시터가 직렬 또는 병렬 연결된 형태로 구현될 수 있다.In one embodiment, the first resonant antenna may be implemented in the form of an inductor and a capacitor connected in series or in parallel.

예를 들어, 제1 공진 안테나는 가변 인덕터 및 가변 커패시터를 포함할 수 있고, 후술하는 제어부의 제어에 따라 인덕터 및 커패시터의 크기를 변경, 즉, 임피던스 매칭을 수행할 수 있다. 제1 공진 안테나는 임피던스 매칭을 통해 송신기의 주파수를 수신기의 공진 주파수와 일치시켜 자기 결합(Magnetic coupling)을 수행할 수 있다.For example, the first resonant antenna may include a variable inductor and a variable capacitor, and the magnitude of the inductor and the capacitor may be changed, that is, impedance matching may be performed under the control of a control unit described later. The first resonant antenna can perform magnetic coupling by matching the frequency of the transmitter with the resonant frequency of the receiver through impedance matching.

구체적인 구성에 대해서는 도 4을 참조하여 후술한다.The specific configuration will be described later with reference to Fig.

일 실시예에서, 제1 공진 안테나는 통신 모드에서, 인덕터와 커패시터를 가변하여 품질 지수를 특정 수치 이상으로 높이고, 무선 전력 전송 모드에서, 품질 지수를 특정 수치 이하로 낮출 수 있다.In one embodiment, the first resonant antenna can vary the inductance and the capacitor in a communication mode to raise the quality index above a certain value, and in a wireless power transfer mode, the quality index can be lowered below a certain value.

즉, 통신 모드에 해당하는 경우, 제1 공진 안테나는 품질 지수를 높여 주파수 대역폭을 넓히고, 높은 대역폭을 이용하여 데이터 전송 속도를 향상시킬 수 있다. 이와 달리, 무선 전력 전송 모드에 해당하는 경우, 제1 공진 안테나는 품질 지수를 낮춰 주파수 대역폭을 좁히는 반면, 무선 전력 전송 효율을 높일 수 있다.That is, in the case of the communication mode, the first resonant antenna can increase the quality index to widen the frequency bandwidth and improve the data transmission rate using the high bandwidth. Alternatively, in the case of the wireless power transmission mode, the first resonant antenna can lower the quality index to narrow the frequency bandwidth, while enhancing the wireless power transmission efficiency.

일 실시예에서, 제1 공진 안테나는 직렬 공진(인덕터와 커패시터가 직렬 연결)에 해당하는 경우, 상기 인덕터의 크기를 증가시키고, 상기 인덕터의 증가된 비율만큼 상기 커패시터의 크기를 감소시켜 품질 지수를 높일 수 있다. 이를 통해, 공진 주파수를 일정하게 유지하고 품질 지수만을 조절할 수 있다.In one embodiment, if the first resonant antenna corresponds to a series resonance (an inductor and a capacitor are connected in series), the size of the inductor is increased and the size of the capacitor is decreased by an increased ratio of the inductor, . This allows the resonant frequency to remain constant and to control only the quality index.

다른 일 실시예에서, 제1 공진 안테나는 병렬 공진에 해당하는 경우, 직렬 공진과는 반대로 상기 인덕터의 크기를 감소시키고, 상기 인덕터의 감소된 비율만큼 상기 커패시터의 크기를 증가시켜 품질 지수를 높일 수 있다.In another embodiment, if the first resonant antenna corresponds to a parallel resonance, the size of the inductor as opposed to the series resonance may be reduced, and the size of the capacitor may be increased by a reduced ratio of the inductor to increase the quality index have.

일 실시예에서, 제1 공진 안테나는 통신 모드에서 품질 지수를 낮추되, 공진 주파수를 유지하여 무선 전력을 지속적으로 송신할 수 있다.
In one embodiment, the first resonant antenna can lower the quality index in the communication mode and maintain the resonant frequency to continuously transmit wireless power.

전력 변환부(220)는 외부의 전력 공급원으로부터 전력을 공급 받아 송신기(110)와 수신기(120)간의 공진 주파수 대역을 갖는 AC 전력으로 변환한다.The power conversion unit 220 receives power from an external power supply source and converts the AC power into AC power having a resonance frequency band between the transmitter 110 and the receiver 120.

일 실시예에서, 전력 변환부(220)는 변환된 무선 전력을 증폭하여 출력하는 전력 증폭기를 더 포함할 수 있고, 무선 전력의 세기 변화를 통해 무선 전력 전송의 효율을 높일 수 있다.
In one embodiment, the power conversion unit 220 may further include a power amplifier for amplifying and outputting the converted wireless power, and may increase the efficiency of the wireless power transmission through a change in the intensity of the wireless power.

무선 통신부(230)는 자기장 통신 프로토콜을 이용하여 수신기(120)와의 자기장 통신을 수행한다. The wireless communication unit 230 performs magnetic field communication with the receiver 120 using a magnetic field communication protocol.

일 실시예에서, 무선 통신부(230)는 수신한 수신기(120)의 상태 정보를 자기장 신호 형태에서 송신기(110)에서 이용 가능한 형태의 신호로 변환하고, 수신기(120)에 송신할 신호(예를 들어, 합류 요청 신호)를 자기장 신호로 변환할 수 있다.In one embodiment, the wireless communication unit 230 converts the received state information of the receiver 120 into a signal of a type available in the transmitter 110 in the form of a magnetic field signal, For example, a merge request signal) into a magnetic field signal.

보다 구체적으로, 무선 통신부(230)는 양방향 통신을 지원하며 송신기(110)에서 전송을 원하는 정보를 자기장 통신 프로토콜 패킷으로 생성한다. 생성된 패킷은 매체 접근 제어 계층(Media access control layer, MAC layer)과 디지털 신호 처리(DSP)를 거쳐 디지털 아날로그 변환기(DAC)를 통해 아날로그 신호로 변환되고 증폭기를 통해 증폭될 수 있다. 한편, 증폭된 신호는 제1 공진 안테나(210)를 통해 증폭된 전류를 생성하고, 상기 전류는 수신기(120)의 제2 공진 안테나(250)에 유도 전류를 발생시켜 수신기(120)에 전달될 수 있다.
More specifically, the wireless communication unit 230 supports bi-directional communication and generates information to be transmitted from the transmitter 110 as a magnetic field communication protocol packet. The generated packet can be converted to an analog signal via a digital accessory control (MAC) layer and a digital signal processor (DSP), and then amplified through an amplifier. The amplified signal generates an amplified current through the first resonant antenna 210 and the current is transmitted to the receiver 120 by generating an induced current in the second resonant antenna 250 of the receiver 120 .

제어부(240)는 제1 공진 안테나(210), 전력 변환부(220) 및 무선 통신부(230) 각각을 제어하고, 상기 구성요소들간의 데이터 흐름을 제어한다. 또한, 제어부(240)는 송신기의 상태를 통신 모드와 전력 송신 모드로 상호 전환하도록 제어(또는 선택)할 수 있다.The control unit 240 controls the first resonant antenna 210, the power conversion unit 220, and the wireless communication unit 230, and controls the data flow between the components. In addition, the control unit 240 may control (or select) the state of the transmitter to switch between the communication mode and the power transmission mode.

일 실시예에서, 제어부(240)는 무선 통신부(230)를 통해 통해 통신 구역 내 존재하는 적어도 하나의 수신기(120)에 대하여 합류 요청 신호를 송신할 수 있다.In one embodiment, the control unit 240 may transmit a join request signal to at least one receiver 120 in the communication zone via the wireless communication unit 230.

여기에서, 합류 요청 신호는 수신기(120)로 하여금 무선 전력 전송 시스템(100) 내에 포함시키기 위해, 해당 수신기(120)의 기기 정보를 송신기(110)로 송신하도록 요청하는 신호에 해당할 수 있다.Here, the confluence request signal may correspond to a signal requesting the receiver 120 to transmit the device information of the receiver 120 to the transmitter 110 for inclusion in the wireless power transmission system 100.

일 실시예에서, 제어부(240)는 수신기(120)의 기기 정보를 수신하면, 기기 정보를 기초로 적어도 하나의 수신기(120)가 무선 전력 전송 대상인지 여부를 결정할 수 있다.In one embodiment, the control unit 240, upon receiving the device information of the receiver 120, may determine whether at least one receiver 120 is a wireless power transmission object based on the device information.

즉, 제어부(240)는 무선 전력 전송 대상에 대한 인증을 수행하고, 보다 구체적으로, 제어부(240)는 수신한 수신기(120)의 식별 번호, 공진 주파수 및 충전 상태 등을 기초로 충전 대상인지 여부를 결정할 수 있다.That is, the control unit 240 performs authentication for the wireless power transmission target, and more specifically, the control unit 240 determines whether or not the wireless power transmission target is the charging target based on the identification number, the resonance frequency, Can be determined.

예를 들어, 수신기(120)의 공진 주파수가 송신기(110)의 주파수 범위에 해당되지 않는 경우, 제어부(240)는 해당 수신기(120)를 비 충전 대상으로 결정할 수 있다. 다른 예를 들어, 충전 상태를 기초로 수신기(120)의 충전 비율이 특정 기준 이하이면(90% 이하), 제어부(240)는 해당 수신기(120)를 충전 대상으로 결정할 수 있다.
For example, when the resonant frequency of the receiver 120 does not correspond to the frequency range of the transmitter 110, the controller 240 can determine the receiver 120 as a non-charging object. For example, if the charging rate of the receiver 120 is below a predetermined criterion (90% or less) based on the charging state, the controller 240 can determine the receiver 120 to be charged.

수신기(120)는 제2 공진 안테나(250), 전력 관리부(260), 무선 통신부(270) 및 제어부(280)를 포함한다.The receiver 120 includes a second resonant antenna 250, a power management unit 260, a wireless communication unit 270, and a control unit 280.

제2 공진 안테나(250)는 송신기(110)에서 공급되는 무선 전력을 수신한다. 또한, 제2 공진 안테나(250)는 송신기(110)와 수신기(120) 간의 무선 통신에 사용될 수 있다. 예를 들어, 제2 공진 안테나는 앞서 설명한 제1 공진 안테나와 동일하게 구현될 수 있다.The second resonant antenna 250 receives the radio power supplied from the transmitter 110. In addition, the second resonant antenna 250 may be used for wireless communication between the transmitter 110 and the receiver 120. For example, the second resonant antenna may be implemented in the same manner as the first resonant antenna described above.

전력 관리부(260)는 수신된 무선 전력을 부하에서 사용 가능한 전력으로 변환하여 공급한다. 여기에서, 부하는 수신기(120)의 배터리 등에 해당할 수 있다.The power management unit 260 converts the received radio power into available power in the load and supplies the converted power. Here, the load may correspond to the battery of the receiver 120 or the like.

일 실시예에서, 전력 관리부(260)는 수신기(120)의 상태를 모니터링 한다. 여기에서, 수신기(120)의 상태 정보는 충전 상태 및 수신 강도 세기(송신기(110)로부터 수신한 무선 전력의 크기)를 포함할 수 있다.In one embodiment, the power management unit 260 monitors the status of the receiver 120. [ Here, the state information of the receiver 120 may include the state of charge and the intensity of the received power (the magnitude of the wireless power received from the transmitter 110).

무선 통신부(270)는 자기장 통신 프로토콜을 통해 수신기(120)의 상태 정보를 송신하거나 또는 송신기(110)로부터 합류 요청 정보를 수신할 수 있다. 무선 통신부(270)는 상태 정보를 자기장 신호로 변환하거나 또는 수신된 합류 요청 정보를 수신기(120)에서 이용 가능한 포맷의 신호로 변환할 수 있다. 무선 통신부(270)는 제2 안테나를 통해 전달된 자기장 신호를 증폭기를 통해 인식할 수 있는 규모의 파형으로 변형하고, 필터를 거쳐 노이즈가 제거하며, 아날로그 디지털 변환기(ADC)를 통해 디지털화할 수 있다. 무선 통신부(230)는 디지털화된 신호를 매체 접근 제어 계층(Media access control layer, MAC layer)과 디지털 신호 처리(DSP)를 거쳐 패킷 데이터 형태로 변환 및 복원할 수 있다.The wireless communication unit 270 may transmit the status information of the receiver 120 via the magnetic field communication protocol or may receive the merging request information from the transmitter 110. [ The wireless communication unit 270 may convert the status information into a magnetic field signal or convert the received merging request information into a signal of a format usable in the receiver 120. [ The wireless communication unit 270 transforms the magnetic field signal transmitted through the second antenna into a waveform having a scale that can be recognized by the amplifier, removes noise through a filter, and digitizes the signal through an analog-to-digital converter . The wireless communication unit 230 can convert and restore the digitized signal into a packet data format through a media access control layer (MAC layer) and a digital signal processing (DSP).

제어부(280)는 제2 공진 안테나(250), 전력 관리부(260), 무선 통신부(270) 각각을 제어할 수 있고, 상기 구성요소들간의 데이터 흐름을 제어한다.
The control unit 280 can control the second resonant antenna 250, the power management unit 260, and the wireless communication unit 270, respectively, and controls the data flow between the components.

도 3은 도 2에 있는 송신기의 공진 안테나에 대한 품질 지수를 나타내는 그래프이다.3 is a graph showing a quality index for the resonant antenna of the transmitter in FIG.

도 3을 참조하면, X축과 Y축은 각각 주파수와 송신기의 출력을 나타낸다.Referring to FIG. 3, the X axis and the Y axis represent the frequency and the transmitter output, respectively.

윗부분이 뾰족한 그래프는 무선 전력 전송을 위해 품질 지수가 높은 안테나의 주파수 특성을 나타내고, 다른 그래프는 주파수 대역이 상대적으로 넓어 무선 통신에 적합한 안테나의 주파수 특성을 나타낸다.The top graph shows the frequency characteristics of the antenna with high quality index for wireless power transmission and the other graph shows the frequency characteristics of the antenna suitable for wireless communication because the frequency band is relatively wide.

여기에서, 품질 지수(Q)는 안테나의 직렬 공진시 하기의 수학식 1과 같이 표현된다.Here, the quality index (Q) is expressed by the following formula (1) upon series resonance of the antenna.

Figure pat00001
Figure pat00001

여기에서, w0는 공진 주파수, L은 송신기의 인덕터 성분, R은 저항 성분, C는 커패시터 성분에 해당한다.Here, w0 is a resonance frequency, L is an inductor component of the transmitter, R is a resistance component, and C is a capacitor component.

품질 지수는 안테나의 병렬 공진시 하기의 수학식 2와 같이 표현된다.
The quality index is expressed as Equation (2) below at the parallel resonance of the antenna.

Figure pat00002
Figure pat00002

따라서, 직렬 공진시 인덕터의 크기에 비례하여 품질 지수가 높아지거나 또는 낮아질 수 있다.
Therefore, the quality index can be increased or decreased in proportion to the size of the inductor in series resonance.

도 4는 도 2에 있는 송신기에서 품질 지수를 조절이 가능한 공진 안테나의 회로도이다.4 is a circuit diagram of a resonance antenna capable of adjusting the quality index in the transmitter shown in FIG.

도 4를 참조하면, 제1 공진 안테나(210)는 복수 개의 인덕터와 복수 개의 커패시터가 상호 직렬 연결되어 구현된다.Referring to FIG. 4, the first resonant antenna 210 includes a plurality of inductors and a plurality of capacitors connected in series.

제1 인덕터(L1)와 제2 인덕터(L2) 내지 제n 인덕터(Ln)는 각각 스위치에 의해 직렬 연결되고, 제1 커패시터(C1)와 제2 커패시터(C2) 내지 제n 커패시터(Cn)는 각각 스위치에 의해 병렬 연결된다. 여기에서, 제1 인덕터 내지 제n 인덕터는 동일하거나 또는 상이한 용량을 가질 수 있고, 이와 마찬가지로, 제1 커패시터 내지 제n 커패시터 또한 동일하거나 또는 상이한 용량을 가질 수 있으나, 임피던스 매칭의 편의를 위해 동일한 용량을 가지는 것이 바람직하다.The first inductor L1 and the second inductors L2 to nn are connected in series by a switch and the first capacitor C1 and the second to nth capacitors Cn to Cn are connected in series. And are connected in parallel by switches. Here, the first to n < th > inductors may have the same or different capacitances, and similarly, the first to n < th > capacitors may have the same or different capacitances. However, for the sake of impedance matching, .

도 4는 본 발명의 일 실시예에 지나지 아니하며, 본 발명은 이에 국한되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 공진 안테나(210)는 도 4와 달리 복수 개의 인덕터로 구현될 수 있거나 또는 복수 개의 커패시터로 구현될 수 있고, 또한, 직렬 공진 또는 병렬 공진 및 이를 조합한 형태로 구현될 수 있음은 통상의 기술자에게 자명하다 할 것이다.FIG. 4 is merely an example of the present invention, and the present invention is not limited thereto. For example, the first resonant antenna 210 may be implemented as a plurality of inductors or a plurality of capacitors, unlike FIG. 4, and may also be implemented as a series resonant or parallel resonant and combinations thereof Will be apparent to those skilled in the art.

제1 공진 안테나(210)는 통상의 상태에서 제1 및 제11 스위치들만을 턴온(turn-on)시켜 제1 인덕터 및 제1 커패시터만으로 구현될 수 있다.The first resonant antenna 210 may be implemented by only a first inductor and a first capacitor by turning on only the first and eleventh switches in a normal state.

한편, 제어부(240)에서 무선 전력 전송 모드를 선택한 경우, 제1 공진 안테나(210)는 제11 스위치를 턴오프(turn-off)시키고, 제21, 제22 및 제23 스위치들을 턴온시켜 제1 및 제2 인덕터와 제1 커패시터로 구현될 수 있다. 즉, 인덕터의 크기가 종래 L1에서 L1 + L2로 커짐에 따라 품질 지수를 높일 수 있다.Meanwhile, when the controller 240 selects the wireless power transmission mode, the first resonant antenna 210 turns off the eleventh switch, turns on the twenty-first, twenty-second, and twenty-third switches, And a second capacitor and a second inductor. That is, as the size of the inductor increases from L1 to L1 + L2, the quality index can be increased.

이와 마찬가지로, 제1 공진 안테나(210)는 제21 스위치를 턴오프시키고, 제n1, n2 및 n3 스위치들을 턴온시켜 제1 내지 제n 인덕터로 구현될 수 있다. 따라서, 품질 지수는 종래 보다 더욱 높아질 수 있다.Likewise, the first resonant antenna 210 may be implemented as first through n-th inductors by turning off the twenty-first switch and turning on the n1, n2, and n3 switches. Therefore, the quality index can be higher than before.

반면, 제어부(240)에서 통신 모드를 선택한 경우, 제1 공진 안테나(210)는 제1 및 제11 스위치들만을 턴온시키고, 이외의 스위치들은 턴오프시켜 품질 지수가 낮은 대신 넓은 대역폭을 가질 수 있다.On the other hand, when the communication mode is selected in the control unit 240, the first resonant antenna 210 turns on only the first and eleventh switches and turns off the other switches so that the quality index is low, .

이와 유사하게, 제1 공진 안테나(210)는 제2 내지 제n 커패시터를 이용하여 품질 지수를 높이거나 또는 낮출 수 있다.Similarly, the first resonant antenna 210 can increase or decrease the quality index using the second to n-th capacitors.

일 실시예에서, 제어부(240)는 제1 공진 안테나가 직렬 공진에 해당하는 경우, 인덕터의 크기를 증가시키고, 인덕터의 증가된 비율만큼 커패시터를 감소시켜 품질 지수를 높일 수 있다.In one embodiment, if the first resonant antenna corresponds to a series resonance, the control unit 240 may increase the size of the inductor and increase the quality index by reducing the capacitor by an increased ratio of the inductor.

예를 들어, 제1 공진 안테나(210)는 제1 인덕터 및 제1 커패시터로 구현된 상태에서, 각각 동일한 용량의 제2 인덕터 및 제2 커패시터를 연결시켜 공진 주파수는 유지시키고, 품질 지수만을 향상시킬 수 있다.For example, the first resonant antenna 210 may be formed of a first inductor and a first capacitor, and the second inductor and the second capacitor of the same capacity may be connected to each other to maintain the resonance frequency, .

제1 공진 안테나(210)는 무선 전력 전송 모드에서의 전력 크기보다는 작으나, 유지된 공지 주파수를 통해 무선 전력을 수신기(120)로 전송할 수 있다.
The first resonant antenna 210 is smaller than the power magnitude in the wireless power transmission mode, but can transmit the wireless power to the receiver 120 through the maintained known frequency.

시분할 기반의 스케줄링 기법을 사용하는 경우, 송신기(110)는 통신 모드와 무선 전력 전송 모드 간의 전환을 주기적으로 반복 수행할 수 있다.When using the time division based scheduling scheme, the transmitter 110 may periodically repeat switching between the communication mode and the wireless power transmission mode.

보다 구체적으로, 송신기(110)는 1초 동안 통신 모드로 전환하여 수신기(120)의 상태 정보 등을 수신하거나 또는 합류 요청 정보를 송신할 수 있고, 59초 동안 무선 전력 전송 모드로 전환하여 높은 효율로 수신기(120)에 무선 전력을 전송할 수 있다. 송신기(110)는 1분 주기로 이를 반복적으로 수행할 수 있다.More specifically, the transmitter 110 may switch to the communication mode for one second to receive the status information of the receiver 120 or the like, or may transmit the join request information, and may switch to the wireless power transmission mode for 59 seconds, Lt; / RTI > to the receiver 120. < RTI ID = 0.0 > The transmitter 110 may repeatedly perform this in a cycle of one minute.

일 실시예에서, 송신기(110)는 시분할 기반의 스케줄링 기법을 통해 복수의 수신기(120)에 대해 무선 전력을 순차적으로 공급할 수 있다.In one embodiment, the transmitter 110 may sequentially supply the wireless power to the plurality of receivers 120 through a time-division-based scheduling technique.

예를 들어, 송신기(110)는 전력 전송 구간을 3등분하여, 제1 구간에서는 제1 수신기에, 제2 구간에서는 제2 수신기에, 제3 구간에서는 제3 수신기에 매칭되는 공진 주파수를 변경하는 형식으로 무선 전력을 공급할 수 있다.
For example, the transmitter 110 divides the power transmission interval into three equal parts, changes the resonance frequency matched to the first receiver in the first section, to the second receiver in the second section, and to the third receiver in the third section Wireless power can be supplied.

도 5은 도 1에 있는 무선 전력 송신기에서 수행되는 무선 전력 전송 방법을 나타내는 흐름도이다.5 is a flow chart illustrating a wireless power transmission method performed in the wireless power transmitter of FIG.

도 5를 참조하면, 무선 전력 송수신기(120)간의 거리를 측정하는 방법은 무선 전력 전송 시스템(100)에서 수행된다. Referring to FIG. 5, a method for measuring the distance between wireless power transceivers 120 is performed in a wireless power transmission system 100.

수신기(120)는 송신기(110)로부터 수신한 무선 전력에 대한 수신 강도 세기(RSSI)를 측정한다(S510).The receiver 120 measures the RSSI of the received radio power from the transmitter 110 (S510).

수신기(120)는 무선 통신부(230)를 통해 송신기(110)에 측정된 수신 강도 세기를 전송하고, 송신기(110)는 측정된 수신 강도 세기를 무선 통신부(230)를 통해 수신한다(S520).The receiver 120 transmits the measured strength of received strength to the transmitter 110 via the wireless communication unit 230 and the transmitter 110 receives the measured strength of received strength through the wireless communication unit 230 at step S520.

일 실시예에서, 송신기(110)는 입력 임피던스를 측정할 수 있다. 여기에서, 입력 임피던스는 송신기(110) 측에서 바라본 등가회로의 임피던스에 해당하고, 송신기(110)는 외부 전력 공급원과 연결된 노드의 전압과 전류를 측정하여 입력 임피던스를 산출할 수 있다.In one embodiment, the transmitter 110 may measure the input impedance. Here, the input impedance corresponds to the impedance of the equivalent circuit viewed from the transmitter 110 side, and the transmitter 110 can calculate the input impedance by measuring the voltage and current of the node connected to the external power supply source.

송신기(110)는 송신기(110)의 상태 정보와 수신한 수신 강도 세기를 기초로 송신기(110)와 수신기(120)간의 거리를 산출한다(S530).The transmitter 110 calculates the distance between the transmitter 110 and the receiver 120 based on the state information of the transmitter 110 and the received intensity of the received signal (S530).

여기에서, 송신기(110)의 상태 정보는 앞서 설명한 바와 같이, 공급하는 무선 전력의 크기, 송신기(110)의 위치 정보 및 수신기(120)에 의해 변동 가능한 입력 임피던스 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.Here, the state information of the transmitter 110 may include at least one of the size of the wireless power to be supplied, the position information of the transmitter 110, and the input impedance information that can be changed by the receiver 120, as described above .

일 실시예에서, 수신한 수신 강도 세기가 특정 크기를 초과한 경우, 송신기(110)의 제어부(240)는 수신기(120)가 송신기(110)로부터 근거리에 위치한 것으로 판단하여, 임력 임피던스의 변화를 기초로 송신기(110)와 수신기(120)에 대한 거리를 산출할 수 있다.
The control unit 240 of the transmitter 110 determines that the receiver 120 is located at a short distance from the transmitter 110 so that the change of the impedance of the receiver 120 The distance to the transmitter 110 and the receiver 120 can be calculated based on the distance.

상기에서는 본 출원의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims It can be understood that

100 : 무선 전력 전송 시스템
110 : 송신기
120 : 수신기
210 : 제1 공진 안테나
220 : 전력 변환부
230 : 무선 통신부
240 : 제어부
250 : 제2 공진 안테나
260 : 전력 관리부
270 : 무선 통신부
280 : 제어부
100: Wireless power transmission system
110: Transmitter
120: receiver
210: first resonant antenna
220:
230:
240:
250: second resonant antenna
260:
270:
280:

Claims (12)

대역 내(in-band) 통신 방식을 이용하는 적어도 하나의 수신기에 무선 전력을 공급하는 무선 전력 송신기에서 수행되는 무선 전력 전송 방법에 있어서,
(a) 특정 시점에 통신 모드로 전환하여 상기 적어도 하나의 수신기로부터 기기 정보 또는 상태 정보를 수신하는 단계; 및
(b) 무선 전력 전송 모드로 전환하여 상기 적어도 하나의 수신기에 무선 전력을 송신하는 단계를 포함하는 무선 전력 전송 방법.
A wireless power transmission method performed in a wireless power transmitter that provides wireless power to at least one receiver using an in-band communication scheme,
(a) receiving device information or status information from the at least one receiver by switching to a communication mode at a particular time; And
(b) switching to a wireless power transmission mode to transmit wireless power to the at least one receiver.
제1항에 있어서,
상기 통신 모드는 공진 안테나 내 인덕터와 커패시터를 가변하여 품질 지수(Quality factor)를 특정 수치 이상으로 높이고,
상기 무선 전력 전송 모드는 상기 공진 안테나의 품질 지수를 특정 수치 이상으로 낮추는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 방법.
The method according to claim 1,
In the communication mode, an inductor and a capacitor in a resonant antenna are varied to increase a quality factor to a specific value or more,
Wherein the wireless power transmission mode lowers the quality index of the resonant antenna to a specific value or higher.
제1항에 있어서, 상기 (a) 단계는
통신 구역 내 존재하는 적어도 하나의 수신기에 대하여 합류 요청 신호를 송신하는 단계를 더 포함하는 무선 전력 전송 방법.
The method of claim 1, wherein step (a)
And transmitting a join request signal to at least one receiver present in the communication zone.
제3항에 있어서, 상기 (a) 단계는
상기 기기 정보를 수신하면, 상기 기기 정보를 기초로 상기 적어도 하나의 수신기가 무선 전력 전송 대상인지 여부를 결정하는 단계를 더 포함하는 무선 전력 전송 방법.
4. The method of claim 3, wherein step (a)
And upon receiving the device information, determining whether the at least one receiver is a wireless power transmission subject based on the device information.
제4항에 있어서, 상기 (b) 단계는
상기 기기 정보에 포함된 공진 주파수 정보에 따라 임피던스 매칭을 수행하는 단계를 더 포함하는 무선 전력 전송 방법.
5. The method of claim 4, wherein step (b)
And performing impedance matching according to the resonance frequency information included in the device information.
제1항에 있어서, 상기 (b) 단계는
상기 공진 안테나가 직렬 공진에 해당하는 경우, 상기 인덕터의 크기를 증가시키고, 상기 인덕터의 증가된 비율만큼 상기 커패시터를 감소시켜 품질 지수를 높이는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신 방법.
2. The method of claim 1, wherein step (b)
And increasing the quality index by increasing the size of the inductor and decreasing the capacitor by an increased ratio of the inductor when the resonant antenna corresponds to a series resonance.
제1항에 있어서, 상기 (a) 단계는
공진 안테나의 품질 지수를 낮추되, 공진 주파수를 유지하여 무선 전력을 지속적으로 송신하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 방법.
The method of claim 1, wherein step (a)
The quality index of the resonant antenna is lowered, and the resonant frequency is maintained to continuously transmit the radio power.
제1항에 있어서,
상기 (a) 및 (b) 단계를 주기적으로 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the steps (a) and (b) are repeated periodically.
대역 내(in-band) 통신 방식을 이용하는 적어도 하나의 수신기에 무선 전력을 공급하는 무선 전력 송신기에 있어서,
(a) 통신 모드 또는 무선 전력 전송 모드를 선택하는 제어부;
(b) 상기 통신 모드에서 상기 적어도 하나의 수신기로부터 기기 정보 또는 상태 정보를 수신하는 무선 통신부; 및
(c) 상기 무선 전력 전송 모드에서 상기 적어도 하나의 수신기에 무선 전력을 송신하는 공진 안테나를 포함하는 무선 전력 송신기.
1. A wireless power transmitter for providing wireless power to at least one receiver using an in-band communication scheme,
(a) a control unit for selecting a communication mode or a wireless power transmission mode;
(b) a wireless communication unit for receiving device information or status information from the at least one receiver in the communication mode; And
(c) a resonant antenna for transmitting wireless power to the at least one receiver in the wireless power transfer mode.
제9항에 있어서, 상기 공진 안테나는
상기 통신 모드에서, 인덕터와 커패시터를 가변하여 품질 지수(Quality factor)를 특정 수치 이상으로 높이고,
상기 무선 전력 전송 모드에서, 품질 지수를 특정 수치 이하로 낮추는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신기.
The antenna according to claim 9, wherein the resonant antenna
In the communication mode, the inductor and the capacitor are varied to increase the quality factor to a specific value or more,
And in the wireless power transfer mode, lowering the quality index to a certain value or less.
제9항에 있어서, 상기 공진 안테나는
직렬 공진에 해당하는 경우, 상기 인덕터의 크기를 증가시키고, 상기 인덕터의 증가된 비율만큼 상기 커패시터를 감소시켜 품질 지수를 높이는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신기.
The antenna according to claim 9, wherein the resonant antenna
To increase the size of the inductor and to reduce the capacitor by an increased ratio of the inductor to increase the quality index if it is a series resonance.
제9항에 있어서, 상기 공진 안테나는
상기 통신 모드에서 품질 지수를 낮추되, 공진 주파수를 유지하여 무선 전력을 지속적으로 송신하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신기.
The antenna according to claim 9, wherein the resonant antenna
Wherein the quality index is lowered in the communication mode, and the wireless power is continuously transmitted while maintaining the resonance frequency.
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