WO2018194409A1 - Foreign material detection method for wireless charging and device therefor - Google Patents

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WO2018194409A1
WO2018194409A1 PCT/KR2018/004589 KR2018004589W WO2018194409A1 WO 2018194409 A1 WO2018194409 A1 WO 2018194409A1 KR 2018004589 W KR2018004589 W KR 2018004589W WO 2018194409 A1 WO2018194409 A1 WO 2018194409A1
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WO
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foreign matter
wireless power
transmitter
quality factor
receiver
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PCT/KR2018/004589
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French (fr)
Korean (ko)
Inventor
박재희
권용일
Original Assignee
엘지이노텍(주)
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    • G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G01R23/02—Arrangements for measuring frequency, e.g. pulse repetition rate; Arrangements for measuring period of current or voltage
    • G01R23/15—Indicating that frequency of pulses is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values, by making use of non-linear or digital elements (indicating that pulse width is above or below a certain limit)
    • G—PHYSICS
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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/60—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power responsive to the presence of foreign objects, e.g. detection of living beings
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    • H02J50/80—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the exchange of data, concerning supply or distribution of electric power, between transmitting devices and receiving devices
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    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters

Definitions

  • the present invention relates to wireless power transfer technology, and more particularly, to a method and apparatus for detecting foreign matter disposed in a charging region of a wireless power transmitter.
  • Wireless power transmission or wireless energy transfer is a technology that transmits electrical energy wirelessly from a transmitter to a receiver using the principle of induction of magnetic field, which is already used by electric motors or transformers using the electromagnetic induction principle in the 1800s. Since then, there have been attempts to transmit electrical energy by radiating electromagnetic waves such as high frequency, microwaves, and lasers.
  • energy transmission using wireless may be classified into magnetic induction, electromagnetic resonance, and RF transmission using short wavelength radio frequency.
  • the magnetic induction method uses a phenomenon that magnetic flux generated at this time causes electromotive force to other coils when two coils are adjacent to each other and current flows through one coil. It's going on.
  • Magnetic induction is capable of transmitting power of up to several hundred kilowatts (kW) and has high efficiency, but the maximum transmission distance is less than 1 centimeter (cm).
  • the magnetic resonance method is characterized by using an electric or magnetic field instead of using electromagnetic waves or current. Since the magnetic resonance method is hardly affected by the electromagnetic wave problem, it has the advantage of being safe for other electronic devices or the human body. On the other hand, it can be utilized only in limited distances and spaces, and has a disadvantage in that energy transmission efficiency is rather low.
  • the short wavelength wireless power transmission scheme implies, the RF transmission scheme— takes advantage of the fact that energy can be transmitted and received directly in the form of RadioWave.
  • This technology is a wireless power transmission method of the RF method using a rectenna, a compound word of an antenna and a rectifier (rectifier) refers to a device that converts RF power directly into direct current power.
  • the RF method is a technology that converts AC radio waves to DC and uses them. Recently, research on commercialization has been actively conducted as efficiency is improved.
  • Wireless power transfer technology can be used in various industries, such as the mobile, IT, railroad and consumer electronics industries.
  • the FO may include a coin, a clip, a pin, a ballpoint pen, and the like.
  • the reference quality factor in the standard is a fryer with a specific transmit coil design defined in the standard that is measured for a specific operating frequency, which may be 100 kHz, with the receiver positioned at the charging interface and free of foreign material in the vicinity. It may be defined as a quality factor of the primary coil.
  • each transmission coil design has its own inductance, capacitance, and resistance, the initial quality factor values are different, and the values vary according to each receiver.
  • the transmitter can measure the quality factor by the voltage amplification ratio of the coil unit.
  • the amplified voltage is difficult to measure to a stable value, the error of the quality factor value is very large.
  • the present invention has been devised to solve the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a method for detecting foreign matter for wireless charging and an apparatus and system therefor.
  • Another object of the present invention is to provide a foreign matter detection method and apparatus therefor, which can detect foreign matter more accurately using a reference value corresponding to a transmitter type.
  • Another object of the present invention is to detect foreign matter using an equivalent series resistance calculated using a reference quality factor value and a reference peak frequency corresponding to a transmitter type, and an equivalent series resistance calculated using a measured quality factor value and a measured peak frequency. It is to provide a foreign matter detection method and apparatus therefor that can be performed.
  • the present invention can provide a foreign matter detection method and apparatus therefor.
  • the foreign material detection method in the wireless power transmitter detects an object disposed in a charging region, and measures a quality factor value in an operating frequency band to search for a measured peak frequency having the maximum quality factor value. Storing the measured peak frequency and the measured quality factor value corresponding to the measured peak frequency, transmitting information about the transmitter type to the identified wireless power receiver, a reference quality factor value corresponding to the transmitter type, and The method may include receiving a reference peak frequency and detecting a foreign substance using at least one of the reference quality factor value and the reference peak frequency.
  • the reference quality factor value and the reference peak frequency may be received in the foreign matter detection status packet in the negotiation step.
  • the detecting of the foreign matter may include calculating a measurement equivalent series resistance using the measurement quality factor value and the measurement peak frequency and calculating a reference equivalent series resistance using the reference quality factor value and the reference peak frequency. And determining whether a foreign substance exists by using the measured equivalent series resistance and the reference equivalent series resistance.
  • the determining of the presence of the foreign matter may include determining whether the foreign matter exists by comparing the ratio of the measured equivalent series resistance and the reference equivalent series resistance with a predetermined ratio threshold.
  • the information about the transmitter type may be transmitted in the identification and configuration step.
  • the information about the transmitter type may be transmitted at the request of the identified wireless power receiver.
  • the reference peak frequency may be a frequency having a maximum quality factor value in the operating frequency band in a state where the identified wireless power receiver is disposed in a charging region of a wireless power transmitter corresponding to the transmitter type.
  • the foreign matter detection method may further include transmitting an ACK response or a NACK response or a No Decision (ND) response to the wireless power receiver according to the detection result.
  • ND No Decision
  • the foreign matter detection method may further include outputting a predetermined warning alarm after transmitting the response.
  • the foreign matter detection status packet may further include mode information, and based on the mode information, it may be identified whether the reference peak frequency and the reference quality factor value are included in the foreign matter detection status packet.
  • the detecting of the foreign matter may include a first determination step of determining whether there is a foreign matter using the measured quality factor value and the reference quality factor value, and whether the foreign matter is present using the measured peak frequency and the reference peak frequency.
  • the method may include detecting the foreign matter based on the second determination step of determining, the determination result of the first determination step, and the second determination step.
  • the foreign matter detection apparatus for detecting a foreign substance disposed in the charging region is a frequency measuring unit for measuring a quality factor value within an operating frequency band and a measured frequency factor value when an object is detected.
  • a computer-readable recording medium may be provided that records a program for executing any one of the foreign matter detection methods.
  • the present invention has an advantage of providing a foreign matter detection method for wireless charging and an apparatus and system therefor.
  • the present invention has the advantage of providing a foreign matter detection method and apparatus and system therefor capable of detecting foreign matter more accurately.
  • another object of the present invention is to provide a foreign matter detection method and apparatus therefor capable of detecting foreign matter more accurately by using a reference quality factor value and a reference peak frequency corresponding to a transmitter type.
  • the present invention is to detect the foreign matter by using the equivalent series resistance calculated using the reference quality factor value and the reference peak frequency corresponding to the transmitter type and the equivalent series resistance calculated using the measured quality factor value and the measured peak frequency. It is advantageous to provide a foreign matter detection method and apparatus therefor which are possible.
  • the present invention has the advantage that it is possible to accurately detect the foreign matter regardless of the type of the wireless power transmitter in which the wireless power receiver is disposed.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a wireless charging system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a state transition diagram for explaining a wireless power transmission procedure according to an embodiment of the present invention.
  • 5A is a flowchart illustrating a foreign material detection procedure in a negotiation step according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a foreign material detection procedure in a wireless power transmission system according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram for describing a method of modulating and demodulating a wireless power signal according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining types of packets according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a view for explaining the structure of the foreign matter detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a block diagram for explaining the configuration of a foreign matter detection apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a message structure of a foreign matter detection status packet according to an embodiment of the present invention.
  • 14A is a diagram for explaining a message structure of a foreign matter detection status packet according to another embodiment of the present invention.
  • 14B is a diagram illustrating a message structure of an extended foreign object detection status packet according to an embodiment of the present invention.
  • 15 is a block diagram illustrating a configuration of a wireless charging system according to an embodiment of the present invention.
  • 16 is a view for explaining the structure of a foreign object detection status packet message according to another embodiment of the present invention.
  • 17A to 17I are diagrams for describing a foreign substance detection scenario according to an embodiment of the present invention.
  • the method when a foreign material detection method in a wireless power transmitter detects an object disposed in a charging region, the method detects a measurement peak frequency having a maximum quality factor value by measuring a quality factor value in an operating frequency band. Storing the measured peak frequency and the measured quality factor value corresponding to the measured peak frequency, transmitting information about the transmitter type to the identified wireless power receiver, a reference quality factor value corresponding to the transmitter type, and The method may include receiving a reference peak frequency and detecting a foreign substance using at least one of the reference quality factor value and the reference peak frequency.
  • module and “unit” for components used in the following description may be implemented as hardware components, including, for example, circuit elements, microprocessors, memory, sensors, and the like. This is merely an example, and some or all of the components may be implemented in software.
  • the top (bottom) or the bottom (bottom) is the two components are in direct contact with each other or One or more other components are all included disposed between the two components.
  • up (up) or down (down) may include the meaning of the down direction as well as the up direction based on one component.
  • a device equipped with a function for transmitting wireless power on the wireless charging system is a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a transmitter, a transmitter, a transmitter for convenience of description.
  • a transmitter side, a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, and the like will be used interchangeably.
  • a wireless power receiver, a wireless power receiver, a wireless power receiver, a wireless power receiver, a wireless power receiver, a receiver terminal, a receiver, Receivers, receivers and the like can be used interchangeably.
  • the transmitter according to the present invention may be configured in a pad form, a cradle form, an access point (AP) form, a small base station form, a stand form, a ceiling buried form, a wall hanging form, and the like. You can also transfer power.
  • the transmitter may comprise at least one wireless power transmission means.
  • the wireless power transmission means may use various wireless power transmission standards based on an electromagnetic induction method that generates a magnetic field in the power transmitter coil and charges using the electromagnetic induction principle in which electricity is induced in the receiver coil under the influence of the magnetic field.
  • the wireless power transmission standard may include, but is not limited to, a standard technology of an electromagnetic induction method defined by the Wireless Power Consortium (WPC) and the Power Matters Alliance (PMA), which are wireless charging technology standard organizations.
  • WPC Wireless Power Consortium
  • PMA Power Matters Alliance
  • the receiver according to an embodiment of the present invention may be provided with at least one wireless power receiving means, and may receive wireless power from one or more transmitters.
  • the receiver according to the present invention is a mobile phone, smart phone, laptop computer, digital broadcasting terminal, PDA (Personal Digital Assistants), PMP (Portable Multimedia Player), navigation, MP3 player, electric It may be used in a small electronic device such as a toothbrush, an electronic tag, a lighting device, a remote control, a fishing bobber, a wearable device such as a smart watch, but the present invention is not limited thereto. It is enough.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a wireless charging system according to an embodiment of the present invention.
  • a wireless charging system includes a wireless power transmitter 10 that largely transmits power wirelessly, a wireless power receiver 20 that receives the transmitted power, and an electronic device 30 that receives the received power. Can be configured.
  • the wireless power transmitter 10 and the wireless power receiver 20 may perform in-band communication for exchanging information using the same frequency band as the operating frequency used for wireless power transmission.
  • the wireless power transmitter 10 and the wireless power receiver 20 perform out-of-band communication for exchanging information using a separate frequency band different from an operating frequency used for wireless power transmission. It can also be done.
  • the information exchanged between the wireless power transmitter 10 and the wireless power receiver 20 may include control information as well as status information of each other.
  • the status information and control information exchanged between the transmitting and receiving end will be more clear through the description of the embodiments to be described later.
  • the wireless power receiver 20 may obtain various state information of the electronic device 30.
  • the state information of the electronic device 30 may include current power usage information, information for identifying a running application, CPU usage information, battery charge status information, battery output voltage / current information, and the like.
  • the information may be obtained from the electronic device 30 and may be utilized for wireless power control.
  • the wireless power transmitter 10 may be configured with a plurality of wireless power transmitters.
  • the wireless power receiver 20 may be connected to a plurality of wireless power transmitters at the same time, and may simultaneously receive power from the connected wireless power transmitters and perform charging.
  • the number of wireless power transmitters connected to the wireless power receiver 20 may be adaptively based on the required power of the wireless power receiver 20, the state of charge of the battery, the power consumption of the electronic device, and the available power of the wireless power transmitter. Can be determined.
  • FIG. 4 is a state transition diagram for explaining a wireless power transmission procedure.
  • the transmitter may monitor whether an object exists on the interface surface. If the transmitter detects that an object is placed on the interface surface, it may transition to ping step 420.
  • the transmitter When the transmitter detects an object, the transmitter enters the ping step 420 to wake up the receiver and transmits a digital ping for identifying whether the detected object is a wireless power receiver. If in ping step 420 the transmitter does not receive a response signal (eg, a signal strength packet) to the digital ping from the receiver, it may transition back to selection step 410. Also, in ping step 420, the transmitter may transition to selection step 410 upon receiving a signal from the receiver indicating that power transmission is complete, i.e., a charging complete packet.
  • a response signal eg, a signal strength packet
  • the transmitter receiving the FOD Status Packet may determine the presence or absence of the foreign matter by using at least one foreign matter detection method which will be described later.
  • the transmitter may transmit an ACK / NACK response to the receiver according to the determination result of the presence of the foreign matter.
  • the transmitter may transmit an ACK response.
  • the transmitter may transmit a NACK response.
  • the transmitter may receive information regarding the strength of the received power from the receiver in the correcting step 450, hereinafter, a business card called received power strength information for convenience of description.
  • the transmitter may transition to renegotiation step 470 if it is necessary to reconfigure the power transmission contract in accordance with a change in transmitter status.
  • the resonant frequency (f_resonant) is Is calculated.
  • a transmitter may identify a frequency value corresponding to a quality factor value having a maximum value among quality factor values measured in an operating frequency band, and store the same in a memory.
  • the quality factor of the transmitting coil can be measured in various ways.
  • the measuring circuit for measuring the quality factor of the transmitting coil is driven by a sinusoidal voltage, and may include a resonance coil and a resonance capacitor connected in series.
  • the inductance value of the resonant capacitor may be selected such that the resonant frequency of the wireless charging system is in the appropriate range.
  • the resonance frequency may be 100 kHz, but is not limited thereto.
  • the quality factor of the transmission coil may be calculated as the ratio of the root mean square (RMS) voltage applied to the corresponding transmission coil and the RMS voltage applied to the corresponding system at the resonance frequency.
  • RMS root mean square
  • the resonant frequency may change due to the receiving coil assembly (or secondary coil assembly) and the friendly metal components.
  • the copper metal part may mean a metal part constituting an electronic device equipped with a wireless power receiver or attached as an accessory to an electronic device.
  • the transmitter may determine the presence of the foreign matter based on the reference value received from the receiver.
  • the basic foreign matter detection method in the negotiation step 430 includes a step in which the transmitter receives a predetermined reference value from the receiver, a step in which the transmitter adjusts the boundary value based on the received reference value, and compares the measured value with the boundary value.
  • the transmitter may include determining whether the foreign material exists and transmitting the ACK or NACK response to the receiver according to a result of the determination of the presence of the foreign material by the transmitter.
  • the reference value may be a reference quality factor value and / or a reference peak frequency, but is not limited thereto.
  • each transmitter may have different initial quality factor values.
  • Table 1 shows that the initial quality factor values measured by the LCR meter are different for each transmitter type. Referring to Table 1 below, since all transmitters have different initial quality factor values, compensating for such initial quality factor values is very difficult, but may be an important challenge. In addition, since the actual transmitter has a lower accuracy for measuring the quality factor value than the LCR meter, it is difficult to compensate for the measured value.
  • the resonant frequency when the receiver is not disposed in the charging region is similar. Since the resonant frequency is determined by the L and C values, the other characteristic values are not very relevant. The peak frequency for each transmission coil type is measured close enough to the reference operating frequency. Thus, the initial quality factor value may be approximately equal to the quality factor value measured at 100 kHz, which is the reference operating frequency in most transmitters.
  • the foreign material detection method using the peak frequency is much more reliable since the initial value for such compensation is constant even if a conversion (or compensation) between the measured value and the reference value is required.
  • the transmitter designer may only consider changing the peak frequency value for each transmitter design purpose.
  • the difference between the receiver types of the peak frequencies measured by the LCR meter for each transmission coil type is very small.
  • the difference in peak frequency for each transmission coil type is less than 5%-except Type 5, or less than 5 kHz.
  • the difference may be a numerical value within a range predictable by the transmitter designer.
  • Type 4 39 ( ⁇ 9%) 35.15 ( ⁇ 25%) 86.6 ( ⁇ 1%) 93.2 ( ⁇ 2%)
  • the transmitter since the compensation (conversion) of the quality factor value is difficult, there is a problem that the accuracy of the foreign material detection is inferior.
  • the reference peak frequency of the wireless power receiver is the peak frequency measured at the primary coil of the test wireless power transmitter # MP1, i.e., the reference transmitter, with the corresponding wireless power receiver placed in the charging area with no foreign matter around. It can be defined as.
  • Positioning the wireless power receiver in the charging region of the reference transmitter is as follows.
  • the secondary coil of the wireless power receiver is aligned with the primary coil of # MP1 which is a test wireless power transmitter.
  • the receiving coil of the wireless power receiver may be disposed in the center of the charging area.
  • the wireless power receiver can be moved and moved along a distance offset unit-for example, +/- 5 mm-along the X and Y axes of the charging region—that is, the charging face or the charging bed—without rotation.
  • a reference peak frequency at the center position and four offset positions of the charging region may be determined, and the largest value may be selected (determined) as a reference peak frequency corresponding to the corresponding wireless power transmitter.
  • the voltage applied to the coil of the test wireless power transmitter that is, the range of the primary coil voltage may be 0.85 ⁇ 0.25 Vrms.
  • the wireless power receiver may report its reference peak frequency value to the wireless power transmitter using a predetermined packet, for example, a FOD Status Packet.
  • a predetermined packet for example, a FOD Status Packet.
  • the reference peak frequency may be reported with an accuracy of 5 kHz or more.
  • the change of the transmission coil resonance frequency may be detected, and the presence of the foreign matter may be determined according to the detection result.
  • the resonance frequency may be measured as a peak frequency corresponding to the quality factor value.
  • the wireless power receiver can provide the wireless power transmitter with information about the reference peak frequency so that it is possible to determine whether the increase in the peak frequency measured at the wireless power transmitter is due to foreign matter.
  • the reference peak frequency may be a peak frequency measured at the transmitting coil of the test wireless power transmitter # MP1 when only the wireless power receiver is disposed in the charging region without foreign matter in the surroundings.
  • the foreign material detection method based on the change of the peak frequency according to an embodiment of the present invention can be made through the following four steps.
  • the wireless power transmitter measures the peak frequency of the transmitting coil before starting power transmission.
  • the wireless power transmitter may measure the peak frequency of the transmitting coil before initiating a digital ping to wake up the wireless power receiver.
  • the wireless power receiver may transmit a reference peak frequency value to the wireless power transmitter.
  • the wireless power receiver may transmit a reference peak frequency value by using a foreign object detection status packet in a negotiation step.
  • the wireless power transmitter may determine an appropriate threshold value using the reference peak frequency value.
  • the wireless power transmitter may determine an appropriate boundary value at the negotiation stage.
  • the wireless power transmitter may determine a boundary value in consideration of design differences (that is, characteristic differences) between its own transmission coil and the transmission coil of the test wireless power transmitter.
  • the wireless power transmitter may stop the power transmission in the negotiation step if the peak frequency value measured in its transmission coil exceeds the threshold value. That is, when the measured peak frequency value exceeds the boundary value, the wireless power transmitter may determine that the foreign matter exists in the charging region.
  • the transmitter has no information to transmit to the receiver for foreign material detection before entering the power transmission step.
  • information necessary for detecting foreign matters that the wireless power transmitter may provide to the receiver before entering the power transmission step may include transmission coil type information, a transmission coil assembly, or a primary coil unit. At least one of the information on the resonant frequency of the), the quality factor of the transmitting coil assembly or the primary coil unit (primary coil unit).
  • the receiver when the receiver receives information on the transmission coil type from the transmitter, the receiver reads from a memory provided with reference values (eg, reference quality factor values, reference peak frequency values, etc.) corresponding to the previously stored transmission coil types. I can send it to a transmitter.
  • reference values eg, reference quality factor values, reference peak frequency values, etc.
  • the transmitter may receive a reference value mapped to its transmission coil type. Therefore, the transmitter does not need to compensate the reference value separately.
  • the reference peak frequency value measured corresponding to the transmitter having the received resonance frequency characteristic may be transmitted to the transmitter.
  • the transmitter since the transmitter receives a reference peak frequency value suitable for its type, there is an advantage that it is not necessary to perform a procedure for compensating a separate reference peak frequency value.
  • the transmitter may provide the receiver with information about the transmission coil type or information about the resonant frequency in the negotiation step.
  • the wireless power receiver may request information about a design of the connected wireless power transmitter using a general request packet (S551).
  • the information about the design of the wireless power transmitter may include information for identifying the type and number of coils included in the transmitting coil assembly (or unit) mounted in the transmitter.
  • the wireless power transmitter when the wireless power transmitter receives a general request packet requesting information about the design of the wireless power transmitter, the wireless power transmitter may be configured to identify whether the transmitting coil unit mounted on the transmitter comprises a single coil or a plurality of coils. / Transmit a predetermined response packet including a plurality of type indicators and a transmission coil type constituting the transmission coil unit, for example, may be the Power Transmitter Design Packet of FIG. 5B to be described later-to the wireless power receiver It may be (S552).
  • the power transmitter design packet 560 may include a singular / plural type field 561 and a transmission coil type field 562.
  • the transmission coil type recorded in the transmission coil type field 562 may be a reference design number or a power interface indicator for uniquely identifying the corresponding transmission coil, but is not limited thereto. Does not.
  • the reference design number may mean a designated number of coil designs defined in the standard.
  • the power interface indicator may refer to an indicator that can be expressed as a common characteristic between the respective transmission designs.
  • the wireless power receiver determines a reference value based on information included in the power transmitter design packet, for example, information about a transmission coil type. Can be determined (S553).
  • the reference value may include a frequency shift value, a reference peak frequency value, a reference quality factor value, and the like.
  • the wireless power receiver stores and stores the reference value (s) corresponding to each transmission coil type (or transmission coil unit) in the internal memory in advance, and when the power transmitter design packet is received from the transmitter, The corresponding reference value can be read.
  • a reference value corresponding to each transmission coil type is described as being stored and maintained in a memory.
  • the wireless power receiver according to another embodiment corresponds to each resonance frequency of the transmission coil.
  • the reference value may be stored in memory and maintained.
  • the wireless power transmitter may transmit a resonant frequency value corresponding to the mounted transmission coil to the receiver by using a predetermined packet, for example, a power transmitter design packet.
  • the wireless power receiver may transmit a foreign matter detection status packet including the determined reference value to the wireless power transmitter (S554).
  • the wireless power transmitter may perform a predetermined foreign matter detection procedure based on the reference value included in the foreign matter detection status packet.
  • the wireless power transmitter may transmit an ACK response to the wireless power transmitter according to the foreign matter detection result (S555).
  • the wireless power receiver may send to the wireless power transmitter a packet requesting information about the capability of the wireless power transmitter, for example via a general request packet, upon receipt of a normal response.
  • the wireless power transmitter may transmit a packet including its capability information, for example, a power transmitter capability packet to the wireless power receiver (S556).
  • the wireless power receiver may send a predetermined packet including a guaranteed power value (eg, a special request packet) to the wireless power transmitter to receive the guaranteed power. If it is possible to provide the guaranteed power value required by the receiver, the wireless power transmitter may transmit a normal response to the wireless power receiver (S557).
  • a guaranteed power value eg, a special request packet
  • the wireless power receiver may terminate the negotiation procedure by sending a packet indicating that the negotiation has ended, for example, may be sent via a special request packet, to the wireless power transmitter.
  • 5C is a flowchart illustrating a foreign material detection procedure in a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
  • the wireless power transmitter 510 may measure a quality factor value at a predetermined reference operating frequency before entering the ping step (S501).
  • the reference operating frequency at which the quality factor value is measured may be a resonance frequency, but is not limited thereto.
  • the wireless power transmitter 510 may store the measured quality factor value in the internal memory (S502).
  • the wireless power transmitter 510 may enter the ping step and perform the sensing signal transmission procedure described with reference to FIG. 3 (S503).
  • the wireless power receiver 520 may enter an identification and configuration step and transmit information about its transmitter type (Tx_Type) to the wireless power receiver 520 (S504).
  • the wireless power receiver 510 may read a reference quality factor value corresponding to the received transmitter type from the corresponding memory (S505).
  • the wireless power receiver 510 may maintain a table to which reference quality factor values for each transmitter type are mapped (hereinafter, referred to as a reference quality factor mapping table) for convenience of description.
  • the electronic device may interwork with a specific server through a wired / wireless communication network and receive update information on the reference quality factor mapping table from the corresponding server.
  • the manufacturer or vendor of the wireless power transmitter may register a reference quality factor value for the wireless power transmitter in the server.
  • the wireless power receiver 520 may transmit the read reference quality factor value to the wireless power transmitter 510 (S506).
  • the wireless power transmitter 510 may detect the foreign matter by comparing the measured quality factor value with the determined threshold value (S508). Here, if the measured quality factor value is smaller than the threshold value, the wireless power transmitter 510 may determine that foreign matter exists in the charging area.
  • the wireless power transmitter 510 may transmit an ACK response or a NACK response to the wireless power receiver 520 according to the foreign matter detection result.
  • the reference peak frequency means the frequency at which the highest quality factor value is measured in the transmitter of the corresponding transmitter type
  • the reference quality factor value means the quality factor value measured at the reference peak frequency
  • the wireless power receiver 620 may transmit the extracted reference quality factor value and / or information about the reference peak frequency to the wireless power transmitter 610 (S605) corresponding to the received transmitter type.
  • the wireless power receiver 620 may transmit the information about the reference quality factor value and / or the reference peak frequency to the wireless power transmitter 610 using the foreign matter detection status packet.
  • the order of performing the first judgment and the second judgment may be reversed. That is, the first determination may be performed after the second determination.
  • the wireless power transmitter 610 may transmit an ACK response or a NACK response to the wireless power receiver 620 according to the foreign matter detection result (610).
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a foreign material detection procedure in a wireless power transmission system according to another embodiment of the present invention.
  • the wireless power transmitter 710 may measure the quality factor value and the peak frequency in the operating frequency band before entering the ping step (S701).
  • the wireless power transmitter 710 may measure a quality factor value at predetermined frequency intervals within an operating frequency band, and determine a frequency having a maximum quality factor value as a peak frequency.
  • the wireless power transmitter 710 may transmit information about the transmitter type to the wireless power receiver 720 using a predetermined transmitter type packet.
  • the wireless power transmitter 710 may calculate reference equivalent series resistances (Reference ESR, ESR_reference) using the received reference peak frequency PF_reference and reference quality factor value Q_reference (S708).
  • ESR_reference is And ESR_measured is It can be calculated as
  • the ratio of ESR_referenc and ESR_measured may be calculated as follows.
  • Wireless power transmitter Wow If the ratio of exceeds the predefined ratio threshold value it can be determined that the foreign matter is present.
  • the ratio threshold value can be determined by the experimental result. For example, If it is larger than 0.2, it can be determined that foreign matter exists.
  • the wireless power transmitter 10 and the wireless power receiver 20 may encode or decode a transmission target packet based on an internal clock signal having the same period.
  • the wireless power signal is modulated with a specific frequency, as shown by reference numeral 41 of FIG. 1.
  • AC signal may not be.
  • the wireless power signal may be an AC signal modulated by a specific modulation scheme as shown in FIG.
  • the modulation scheme may include, but is not limited to, an amplitude modulation scheme, a frequency modulation scheme, a frequency and amplitude modulation scheme, a phase modulation scheme, and the like.
  • the encoded binary data may be applied with a byte encoding scheme, as shown at 830.
  • the byte encoding scheme includes a start bit and a stop bit for identifying a start and type of a corresponding bit stream for an 8-bit encoded binary bit stream.
  • the method may be a method of inserting a parity bit for detecting whether an error of a corresponding bit stream (byte) occurs.
  • FIG. 9 is a diagram for describing a packet format according to an embodiment of the present invention.
  • a packet format 900 used for information exchange between the wireless power transmitter 10 and the wireless power receiver 20 may be used for acquiring synchronization for demodulating the packet and identifying the correct start bit of the packet.
  • the packet receiver may identify the size of the message 930 included in the packet based on the header 920 value.
  • the header 920 may be defined in each step of the wireless power transfer procedure, and in part, the header 920 value may be defined to have the same value in different steps of the wireless power transfer procedure.
  • a header value corresponding to an end power transfer of a ping step and an end of power transfer of a power transfer step may be equal to 0x02.
  • the message 930 includes data to be transmitted at the transmitting end of the packet.
  • the data included in the message 930 field may be a report, a request, or a response to the counterpart, but is not limited thereto.
  • the packet 900 may further include at least one of a transmitter identification information for identifying a transmitter that transmitted the packet and a receiver identification information for identifying a receiver for receiving the packet.
  • the transmitter identification information and the receiver identification information may include IP address information, MAC address information, product identification information, and the like, but are not limited thereto and may be information capable of distinguishing a receiver and a transmitter from a wireless charging system.
  • the packet 900 may further include predetermined group identification information for identifying the corresponding reception group when the packet is to be received by a plurality of devices.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining types of packets according to an embodiment of the present invention.
  • a table 1010 is a packet transmitted from a wireless power receiver to a wireless power transmitter, and a table 1010 is a packet transmitted from a wireless power transmitter to a wireless power receiver.
  • the packet transmitted from the wireless power receiver to the wireless power transmitter includes a signal strength packet for transmitting strength information of the detected ping signal, an end power transfer type for requesting the transmitter to stop power transmission, Power Control Hold-off packet for transmitting time information waiting to adjust actual power after receiving control error packet for control control, configuration packet for transmitting configuration information of receiver, receiver identification information Transmitting identification packets and extended identification packets for transmission, general request packets for sending general request messages, special request packets for sending special request messages, reference quality factor values for FO detection and / or reference peak frequency values FOD Status Packet, Extended FOD Status Packet Control error packet to control the outgoing power of transmitter, re Packet re-negotiation for the disclosure, may include a 24-bit and 8-bit packets received power received power packet and the current state of charge packets for transmitting charging status information of the load for transferring the intensity information of the received power.
  • the packet transmitted from the wireless power transmitter to the wireless power transmitter may include a power transmitter design packet for identifying the power transmitter design.
  • a transmitter type packet may be additionally defined and used by a wireless power transmitter to transmit information about its transmitter type.
  • the transmitter type packet used by the wireless power transmitter to transmit information about its transmitter type is determined in the identification and configuration step 430 or negotiation step 440 of FIG. 4 after communication with the wireless power receiver is connected. Can be sent.
  • a power transmitter design packet used to transmit information about design characteristics of a transmitting coil unit equipped with a wireless power transmitter may be transmitted in a negotiation step 440.
  • a predetermined identifier or identification code for identifying at least one of manufacturer information, model name information, and power class information of the corresponding wireless power transmitter may be recorded.
  • the message field of the power transmitter design packet contains information for identifying the type of coil used in the transmitting coil assembly or transmitting coil unit mounted on the corresponding wireless power transmitter, that is, the transmitting coil type information and the coil of the coil included in the transmitting coil unit. It may include at least one of information about the number.
  • the information on the number of coils may be information for identifying whether the number of coils is single or plural, but is not limited thereto.
  • the packets may be transmitted using in-band communication using the same frequency band as the frequency band used for wireless power transmission.
  • FIG. 11 is a view for explaining the structure of the foreign matter detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the foreign matter detection apparatus described in the following embodiments may be a wireless power transmitter or some components mounted in the wireless power transmitter.
  • the foreign matter detection device 1100 includes a power supply 1101, a DC-DC converter 1110, an inverter 1120, a resonant circuit 1130, a measurement unit 1140,
  • the communication unit 1160, the sensing unit 1170, the alarm unit 1175, and the controller 1180 may be configured to be included.
  • the foreign matter detection apparatus 1100 according to the present embodiment may be mounted on a measuring device for authentication of a wireless power transmitter or a wireless power receiver.
  • the resonant circuit 1130 includes a resonant capacitor 1131 and an inductor (or a transmitting coil) 1132, and the communication unit 1160 includes at least one of a demodulator 1116 and a modulator 1162. Can be.
  • the power supply 1101 may receive DC power from an external power supply terminal or a battery and transmit the DC power to the DC-DC converter 1110.
  • the battery may be mounted inside the foreign matter detection device 1100 and may be configured to be charged, but this is only one embodiment, and the power unit 1101 of the foreign matter detection device 1100 in the form of an auxiliary battery or an external battery may be used. It may be connected via a predetermined cable.
  • the DC-DC converter 1110 may convert the intensity of the DC power input from the power supply unit 1101 into the DC power of a specific intensity under the control of the controller 1180.
  • the DC-DC converter 1110 may be configured as a variable voltage regulator capable of adjusting the strength of the voltage, but is not limited thereto.
  • the inverter 1120 may convert the converted DC power into AC power.
  • the inverter 1120 may convert a DC power signal input through a plurality of switch controls provided into an AC power signal and output the converted AC power signal.
  • the inverter 1120 may include a full bridge circuit, but is not limited thereto.
  • the inverter 1120 may include a half bridge.
  • the inverter 1120 may include both a half bridge circuit and a full bridge circuit.
  • the controller 1180 may operate the inverter 1120 as a half bridge or a full bridge. Can be determined and controlled.
  • the wireless power transmission apparatus may adaptively control the bridge mode of the inverter 1120 according to the strength of the power required by the wireless power receiver.
  • the bridge mode includes a half bridge mode and a full bridge mode.
  • the controller 1180 may control the inverter 1120 to operate in the half bridge mode.
  • the controller 1180 may control to operate in the full bridge mode.
  • the wireless power transmitter may adaptively determine the bridge mode according to the sensed temperature and drive the inverter 1120 according to the determined bridge mode.
  • the controller 1180 may deactivate the half bridge mode and control the full bridge mode to be activated. That is, the wireless power transmitter increases the voltage through the full bridge circuit and decreases the strength of the current flowing through the resonant circuit 1130 to transmit power of the same intensity, thereby reducing the internal temperature of the wireless power transmitter below a predetermined reference value. Can be controlled to maintain.
  • the amount of heat generated in an electronic component mounted on an electronic device may be more sensitive to the strength of the current than the strength of the voltage applied to the electronic component.
  • the inverter 1120 may not only convert DC power into AC power but also change the strength of the AC power.
  • the inverter 1120 may adjust the intensity of the AC power output by adjusting the frequency of a reference alternating current signal used to generate AC power under the control of the controller 1180.
  • the inverter 1120 may be configured to include a frequency oscillator for generating a reference AC signal having a specific frequency, but this is only one embodiment, another example is that the frequency oscillator is separate from the inverter 1120 Is configured to be mounted on one side of the foreign matter detection device 1100.
  • the foreign matter detection device 1100 may further include a gate driver (not shown) for controlling a switch provided in the inverter 1120.
  • the gate driver may receive at least one pulse width modulation signal from the controller 1180, and control the switch of the inverter 1120 according to the received pulse width modulation signal.
  • the controller 1180 may control the intensity of the output power of the inverter 1120 by controlling the duty cycle of the pulse width modulated signal, that is, the duty rate and the phase.
  • the controller 1180 may adaptively control the duty cycle and phase of the pulse width modulated signal based on the feedback signal received from the wireless transmission receiver.
  • the measurement unit 1140 may calculate a quality factor value and an inductance value for the resonance circuit 1130 by measuring voltage, current, and impedance of both ends of the resonance capacitor 1131 according to the control signal of the controller 1180.
  • the calculated quality factor value and inductance value may be transferred to the controller 1180, and the controller 1180 may store the quality factor value and inductance value received from the measurement unit 1140 in a predetermined recording area.
  • the measuring unit 1140 is a memory (not shown) provided by measuring a quality factor value corresponding to a predetermined reference operating frequency under the control of the controller 1180-a business card called a reference measurement quality factor value for convenience of description. Can be stored in a predetermined recording area.
  • the measurement unit 1140 may measure the quality factor value in the operating frequency band in a predetermined frequency unit under the control of the controller 1180, and transmit the measurement result to the controller 1180.
  • the controller 1180 suspends power transmission and measures the quality factor value at a plurality of different frequencies in the operating frequency band before entering the ping step. ) Can be requested.
  • the controller 1180 may identify a frequency corresponding to the largest value among the measured quality factor values, and determine the identified frequency as the measured peak frequency.
  • the controller 1180 may store a measurement peak frequency and a quality factor value at the measurement peak frequency, that is, a measurement quality factor value, in a memory (not shown).
  • the controller 1180 When the FOD status packet is received from the modulator 1162 in the negotiation step, the controller 1180 includes information included in the FOD status packet, for example, a reference quality factor value and a reference peak frequency corresponding to the transmitter type. Based on the threshold value (or threshold range) for determining whether there is a foreign matter can be determined.
  • the threshold value or threshold range
  • the FOD status packet may include at least one of a reference quality factor value Q_reference and a reference peak frequency value PF_reference corresponding to the corresponding transmitter type.
  • the controller 1180 may calculate the measurement equivalent series resistance ESR_measured using the received reference quality factor value and the reference peak frequency.
  • controller 1180 may calculate the reference equivalent series resistance ESR_reference using the measurement quality factor value and the measurement peak frequency.
  • the controller 1180 may determine whether a foreign substance exists using the ESR_measured and the ESR_reference.
  • the communication unit 1230 may obtain a Foreign Object Detection (FOD) Status Packet (FOD) in the negotiation step.
  • the communication unit 1230 may receive a control error packet, a received power packet, and the like for power control in the power transmission step.
  • FOD Foreign Object Detection
  • FOD Status Packet
  • the foreign matter detection status packet may include at least one of a reference quality factor value Q_reference and a reference peak frequency PF_reference corresponding to the transmitter type.
  • the controller 1290 may finally determine whether there is a foreign substance based on the foreign substance detection result of the detector 1250.
  • the controller 1290 may transmit an ACK response, NACK response, or ND (No Decision) response to the wireless power receiver according to the determination result of the presence of the foreign matter.
  • FIG. 13 is a view for explaining the structure of a foreign matter detection status packet message according to an embodiment of the present invention.
  • the foreign material detection status packet message 1300 is shown in reference numeral 1304, when the mode 1302 field is set to binary '00', all bits of the first data 1301 field are written as 0.
  • the second data 1303 field information corresponding to the quality factor value measured and determined using the authentication wireless power transmitter in a state where the power of the wireless power receiver is turned off may be recorded.
  • the quality factor value may be measured at a predetermined reference operating frequency.
  • the reference operating frequency may be 100 KHz, but is not limited thereto.
  • the reference peak frequency value may mean a frequency having the largest quality factor value in the operating frequency band while only the wireless power receiver is disposed in the charging region of the transmitter corresponding to the transmitter type.
  • the reference peak frequency is not a peak frequency determined based on the quality factor value measured at the authentication wireless power transmitter.
  • FIG. 14A illustrates a structure of a foreign object detection status packet message according to another embodiment of the present invention.
  • the receiver transmits a foreign object detection status packet in which the mode 1412 field is set to binary '10' to the transmitter so that the transmitter detects the foreign object detection based on the information included in its foreign object detection status packet and its transmission coil type. It is also possible to control to perform a procedure of correcting (converting) a reference value.
  • the reception controller 1521 determines the information corresponding to the information corresponding to the authentication wireless power transmitter—for example, the reference peak frequency value corresponding to the authentication wireless power transmitter ( Or a foreign material detection status packet or an extended foreign material detection status packet including a frequency shift value), a reference quality factor value corresponding to the authentication wireless power transmitter, and the packet generated by the modulator 1622. 1510).
  • Some of the components of the foreign matter detection apparatus of FIG. 12, or some of the functions and operations of the components may be additionally provided or mounted on the wireless power transmitter 1510 of FIG. 15.
  • 16 is a view for explaining the structure of a foreign object detection status packet message according to another embodiment of the present invention.
  • the foreign object detection status packet message 1600 may have a length of 2 bytes, and a 6-bit reserved field 1601, a 2-bit mode 1612 field, and 1 byte. It may be configured to include a reference value field of length (Reference Value, 1603).
  • the version may include at least one of a software version, a protocol version, a standard version, and a hardware version mounted on the wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter may check whether the field values included in the received foreign object detection status packet are normal, and if the received packet is not normal, the wireless power transmitter may transmit a Not-Defined (ND) response to the wireless power receiver. . That is, if there is no appropriate response defined for the received packet, the wireless power transmitter may send an ND response to the wireless power receiver and ignore the contents of the received packet.
  • ND Not-Defined
  • the foreign matter detection procedure according to the present embodiment may be completed before entering the power transmission step.
  • the wireless power receiver controls not to provide power above a predetermined reference value to the output terminal of the wireless power receiver until the power signal transmission of the wireless power transmitter is stopped. can do.
  • 17A to 17C are diagrams for explaining a scenario of transition from a negotiation step to a power transmission step in the foreign matter detection method according to an embodiment of the present invention.
  • the receiver may transmit a first FOD status packet to the transmitter. If the received first FOD status packet is normal, the transmitter may perform a first foreign matter detection procedure based on the first FOD status packet. As a result of the first foreign matter detection, if no foreign matter exists, the transmitter may generate an ACK response and transmit it to the receiver.
  • the receiver may transmit a first FOD status packet to the transmitter. If the first FOD status packet is not normal, the transmitter may generate and transmit an ND response to the receiver.
  • the receiver may send a second FOD status packet to the transmitter. If the second FOD status packet is normal, the transmitter may perform a foreign matter detection procedure based on the received second FOD status packet. As a result of the foreign object detection, if there is no foreign object, the transmitter may generate an ACK response and transmit it to the receiver.
  • the receiver may send a second FOD status packet to the transmitter. If the second FOD status packet is not normal, the transmitter may generate an ND response and transmit it to the receiver.
  • the receiver since the receiver has not received at least one NACK response or none of the ND responses in response to the first to second FOD status packets, the receiver may enter the power transmission step.
  • the receiver may transmit a first FOD status packet to the transmitter. If the received first FOD status packet is normal, the transmitter may perform a first foreign matter detection procedure based on the first FOD status packet. As a result of the detection of the first foreign matter, if the foreign matter exists, the transmitter may generate a NACK response and transmit it to the receiver.
  • the receiver output may be limited to be below the reference value until the power signal received from the transmitter is removed without entering the power transmission step.
  • the second FOD status packet when the NACK is received in response to the first FOD status packet, the second FOD status packet may not be transmitted. In this case, since at least one NACK response is received, the receiver output may be limited to be below a reference value until the power signal received from the transmitter is removed without entering the power transmission step.
  • Restricting the receiver output to be below the reference value may mean that the receiver does not request the requested amount of power from the transmitter. Or it may mean not attempting to receive power greater than 5 Watts from the transmitter. The same may also be interpreted in the following description.
  • the receiver output may be limited to be below the reference value until the power signal received from the transmitter is removed without entering the power transmission step.
  • the receiver may send a second FOD status packet to the transmitter. If the second FOD status packet is normal, the transmitter may perform a second foreign matter detection procedure based on the second FOD status packet. As a result of the detection of the second foreign matter, if the foreign matter exists, the transmitter may generate a NACK response and transmit it to the receiver.
  • the receiver output may be limited to be below the reference value until the power signal received from the transmitter is removed without entering the power transmission step.
  • the receiver may transmit a first FOD status packet to the transmitter. If the first FOD status packet is not normal, the transmitter may generate and transmit an ND response to the receiver.
  • the receiver may send a second FOD status packet to the transmitter. If the second FOD status packet is not normal, the transmitter may generate and transmit an ND response to the receiver.
  • the receiver since the receiver receives only the ND response in response to all FOD status packets, the receiver may limit the output of the receiver to be below the reference value without entering the power transmission step.
  • the receiver may send a second FOD status packet to the transmitter. If the second FOD status packet is not normal, the transmitter may generate and transmit an ND response to the receiver.
  • the receiver output may be limited to be below the reference value until the power signal received from the transmitter is removed without entering the power transmission step.
  • the second FOD status packet when the NACK is received in response to the first FOD status packet, the second FOD status packet may not be transmitted. In this case, since at least one NACK response is received, the receiver output may be limited to be below a reference value until the power signal received from the transmitter is removed without entering the power transmission step.
  • the receiver may transmit a first FOD status packet to the transmitter. If the first FOD status packet is not normal, the transmitter may generate and transmit an ND response to the receiver.
  • the receiver may send a second FOD status packet to the transmitter.
  • the transmitter may perform the foreign matter detection procedure based on the second FOD status packet if the received second FOD status packet is normal. As a result of the detection, if a foreign object exists, the transmitter may generate a NACK response and transmit it to the receiver.
  • the receiver output can be limited to be below the reference value until the power signal received from the transmitter is removed without entering the power transmission step. have.
  • the methods according to the embodiments described above may be stored in a computer-readable recording medium that is produced as a program for execution in a computer, and examples of the computer-readable recording medium may include ROM, RAM, CD-ROM, and magnetic tape. , Floppy disks, optical data storage, and the like.
  • the computer readable recording medium can be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.
  • functional programs, codes, and code segments for implementing the above-described method may be easily inferred by programmers in the art to which the embodiments belong.
  • the present invention can be used in the field of wireless charging, and in particular, it can be applied to an apparatus for detecting a foreign matter disposed in the charging area.

Landscapes

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Abstract

The present invention relates to a foreign material detection method and a device and system therefor. A method for detecting a foreign material in a wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention may include: a step for measuring a quality factor value in an operation frequency band to search for the measurement peak frequency at which the quality factor value is largest, when an object disposed in a charging area is sensed; a step for storing the measurement peak frequency and a measurement quality factor value corresponding to the measurement peak frequency; a step for transmitting information about a transmitter type to an identified wireless power receiver; a step for receiving a reference quality factor value and a reference peak frequency corresponding to the transmitter type; and a step for using at least one among the reference quality factor value and the reference peak frequency to detect a foreign material. Accordingly, the present invention is advantageous in that a foreign material can be detected more effectively and accurately.

Description

무선 충전을 위한 이물질 검출 방법 및 그를 위한 장치Foreign object detection method for wireless charging and device therefor
본 발명은 무선 전력 전송 기술에 관한 것으로서, 상세하게, 무선 전력 송신기의 충전 영역에 배치된 이물질을 검출하는 방법 및 그를 위한 장치에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to wireless power transfer technology, and more particularly, to a method and apparatus for detecting foreign matter disposed in a charging region of a wireless power transmitter.
최근 정보 통신 기술이 급속도로 발전함에 따라, 정보 통신 기술을 기반으로 하는 유비쿼터스 사회가 이루어지고 있다.Recently, with the rapid development of information and communication technology, a ubiquitous society based on information and communication technology is being made.
언제 어디서나 정보통신 기기들이 접속되기 위해서는 사회 모든 시설에 통신 기능을 가진 컴퓨터 칩을 내장시킨 센서들이 설치되어야 한다. 따라서 이들 기기나 센서의 전원 공급 문제는 새로운 과제가 되고 있다.In order for telecommunications devices to be connected anytime and anywhere, sensors incorporating computer chips with communication functions must be installed in all social facilities. Therefore, the problem of power supply of these devices and sensors is a new problem.
또한 휴대폰뿐만 아니라 블루투스 핸드셋과 아이팟 같은 뮤직 플레이어 등의 휴대기기 종류가 급격히 늘어나면서 배터리를 충전하는 작업이 사용자에게 시간과 수고를 요구하고 됐다. 이러한 문제를 해결하는 방법으로 무선 전력 전송 기술이 최근 들어 관심을 받고 있다.In addition, as the number of mobile devices such as Bluetooth handsets and music players such as iPods has increased rapidly, charging a battery has required users time and effort. In recent years, wireless power transmission technology has been attracting attention as a way to solve this problem.
무선 전력 전송 기술(wireless power transmission 또는 wireless energy transfer)은 자기장의 유도 원리를 이용하여 무선으로 송신기에서 수신기로 전기 에너지를 전송하는 기술로서, 이미 1800년대에 전자기유도 원리를 이용한 전기 모터나 변압기가 사용되기 시작했고, 그 후로는 고주파, Microwave, 레이저 등과 같은 전자파를 방사해서 전기에너지를 전송하는 방법도 시도되었다.Wireless power transmission or wireless energy transfer is a technology that transmits electrical energy wirelessly from a transmitter to a receiver using the principle of induction of magnetic field, which is already used by electric motors or transformers using the electromagnetic induction principle in the 1800s. Since then, there have been attempts to transmit electrical energy by radiating electromagnetic waves such as high frequency, microwaves, and lasers.
우리가 흔히 사용하는 전동칫솔이나 일부 무선면도기도 실상은 전자기유도 원리로 충전된다.Electric toothbrushes and some wireless razors that we commonly use are actually charged with the principle of electromagnetic induction.
현재까지 무선을 이용한 에너지 전달 방식은 크게 자기 유도 방식, 자기 공진(Electromagnetic Resonance) 방식 및 단파장 무선 주파수를 이용한 RF 전송 방식 등으로 구분될 수 있다.To date, energy transmission using wireless may be classified into magnetic induction, electromagnetic resonance, and RF transmission using short wavelength radio frequency.
자기 유도 방식은 두 개의 코일을 서로 인접시킨 후 한 개의 코일에 전류를 흘려보내면 이때 발생한 자속(MagneticFlux)이 다른 코일에 기전력을 일으키는 현상을 사용한 기술로서, 휴대폰과 같은 소형기기를 중심으로 빠르게 상용화가 진행되고 있다.The magnetic induction method uses a phenomenon that magnetic flux generated at this time causes electromotive force to other coils when two coils are adjacent to each other and current flows through one coil. It's going on.
자기 유도 방식은 최대 수백 키로와트(kW)의 전력을 전송할 수 있고 효율도 높지만 최대 전송 거리가 1센티미터(cm) 이하이므로 일반적으로 충전기나 바닥에 인접시켜야 하는 단점이 있다.Magnetic induction is capable of transmitting power of up to several hundred kilowatts (kW) and has high efficiency, but the maximum transmission distance is less than 1 centimeter (cm).
자기 공진 방식은 전자기파나 전류 등을 활용하는 대신 전기장이나 자기장을 이용하는 특징이 있다. 자기 공진 방식은 전자파 문제의 영향을 거의 받지 않으므로 다른 전자 기기나 인체에 안전하다는 장점이 있다. 반면, 한정된 거리와 공간에서만 활용할 수 있으며 에너지 전달 효율이 다소 낮다는 단점이 있다.The magnetic resonance method is characterized by using an electric or magnetic field instead of using electromagnetic waves or current. Since the magnetic resonance method is hardly affected by the electromagnetic wave problem, it has the advantage of being safe for other electronic devices or the human body. On the other hand, it can be utilized only in limited distances and spaces, and has a disadvantage in that energy transmission efficiency is rather low.
단파장 무선 전력 전송 방식-간단히, RF 전송 방식-은 에너지가 라디오 파(RadioWave)형태로 직접 송수신될 수 있다는 점을 활용한 것이다.The short wavelength wireless power transmission scheme—simply, the RF transmission scheme— takes advantage of the fact that energy can be transmitted and received directly in the form of RadioWave.
이 기술은 렉테나(rectenna)를 이용하는 RF 방식의 무선 전력 전송 방식으로서, 렉테나는 안테나(antenna)와 정류기(rectifier)의 합성어로서 RF 전력을 직접 직류 전력으로 변환하는 소자를 의미한다. 즉, RF 방식은 AC 라디오파를 DC로 변환하여 사용하는 기술로서, 최근 효율이 향상되면서 상용화에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.This technology is a wireless power transmission method of the RF method using a rectenna, a compound word of an antenna and a rectifier (rectifier) refers to a device that converts RF power directly into direct current power. In other words, the RF method is a technology that converts AC radio waves to DC and uses them. Recently, research on commercialization has been actively conducted as efficiency is improved.
무선 전력 전송 기술은 모바일 뿐만 아니라 IT, 철도, 가전 산업 등 산업 전반에 다양하게 활용될 수 있다.Wireless power transfer technology can be used in various industries, such as the mobile, IT, railroad and consumer electronics industries.
무선 충전 가능 영역에 무선 전력 수신기가 아닌 전도체-즉, FO(Foreign Object)가 존재하는 경우, FO에는 무선 전력 송신기로부터 송출된 전자기 신호가 유도되어 온도가 상승할 수 있다. 일 예로, FO는 동전, 클립, 핀, 볼펜 등을 포함할 수 있다.When a conductor other than a wireless power receiver, that is, a Foreign Object (FO), exists in the wirelessly chargeable area, an electromagnetic signal transmitted from the wireless power transmitter may be induced in the FO to increase the temperature. For example, the FO may include a coin, a clip, a pin, a ballpoint pen, and the like.
만약, 무선 전력 수신기와 무선 전력 송신기 사이에 FO가 존재하는 경우, 무선 충전 효율이 현저히 떨어질 뿐만 아니라 FO 주변 온도 상승으로 인해 무선 전력 수신기와 무선 전력 송신기의 온도가 함께 상승할 수 있다.If the FO is present between the wireless power receiver and the wireless power transmitter, not only the wireless charging efficiency is significantly lowered but also the temperature of the wireless power receiver and the wireless power transmitter may rise together due to an increase in the ambient temperature of the FO.
만약, 충전 영역에 위치한 FO가 제거되지 않는 경우, 전력 낭비가 초래될 뿐만 아니라 과열로 인해 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기의 손상을 야기시킬 수 있다.If the FO located in the charging area is not removed, not only power waste but also overheating may cause damage to the wireless power transmitter and the wireless power receiver.
따라서, 충전 영역에 위치한 FO를 정확히 검출하는 것은 무선 충전 기술 분야에서 중요한 이슈로 부각되고 있다.Therefore, accurately detecting the FO located in the charging area is an important issue in the field of wireless charging technology.
종래에는 측정된 품질 인자 값과 기준 품질 인자 값에 기반하여 결정되는 임계 값에 기반하여 이물질 존재 여부를 판단하는 방법 및 무선 전력 경로 손실에 기반하여 무선 전력 전송 경로상의 이물질 존재 여부를 판단하는 방법이 개시된 바 있다.Conventionally, a method of determining whether there is a foreign substance based on a threshold value determined based on a measured quality factor value and a reference quality factor value, and a method of determining whether there is a foreign substance on a wireless power transmission path based on a wireless power path loss, It has been disclosed.
하지만, 상기 방법들은 수신기 및 송신기 종류에 따라 이물질 검출 정확도가 떨어지는 문제점이 있었다.However, the above methods have a problem in that foreign matter detection accuracy is lowered according to the type of receiver and transmitter.
현재 표준에 정의된 품질인자 기반의 이물질 검출 방법의 문제점은 아래 두 가지 요인으로 요약할 수 있다.Problems of the quality factor-based foreign material detection method defined in the current standard can be summarized by the following two factors.
1. 송신기의 송신 코일 디자인(송신기 타입)별 차이를 고려한 품질인자 보정(디자인 간 품질인자 값 전환)의 어려움.1. Difficulty in quality factor correction (transformation of quality factor values between designs) taking into account the differences in transmitter coil design (transmitter type).
2. 송신기의 품질인자 측정 정확도.2. Accuracy factor measurement accuracy of the transmitter.
상기 1번 문제와 관련하여, 종래의 기준 품질인자 값은 표준화된(표준에 정의된) 특정 송신 코일 디자인을 기준으로 측정된다.In connection with problem 1 above, conventional reference quality factor values are measured based on a standardized (specified in standard) specific transmission coil design.
표준에서의 기준 품질인자는 수신기가 충전 인터페이스에 위치되고 주변에 이물질이 없는 상태에서, 특정 동작주파수-예를 들면, 100kHz일 수 있음-에 대해 측정되는 표준에 정의된 특정 송신 코일 디자인을 가지는 프라이머리 코일(Primary Coil)의 품질 인자로 정의될 수 있다.The reference quality factor in the standard is a fryer with a specific transmit coil design defined in the standard that is measured for a specific operating frequency, which may be 100 kHz, with the receiver positioned at the charging interface and free of foreign material in the vicinity. It may be defined as a quality factor of the primary coil.
그러나, 상용 무선 전력 송신기에는 표준에 정의된 특정 송신 코일 디자인 이외에 다른 디자인의 송신 코일이 적용될 수 있다. 따라서, 무선 전력 송신기를 디자인할 때 서로 다른 송신코일 디자인 특징을 반영하여 기준 품질 인자 값을 보정(또는 전환)해야 한다.However, commercial coil power transmitters can be applied with other design coils in addition to the specific transmission coil design defined in the standard. Therefore, when designing a wireless power transmitter, it is necessary to correct (or switch) the reference quality factor value by reflecting different transmission coil design features.
하지만, 각각의 송신코일 디자인 별로 다른 고유의 인덕턴스와 캐패시턴스, 저항을 갖기 때문에 초기 품질 인자 값도 다르며, 각각의 수신기에 따라 변하는 값도 다르다.However, since each transmission coil design has its own inductance, capacitance, and resistance, the initial quality factor values are different, and the values vary according to each receiver.
2번 문제에 관하여, 일예로 송신기는 품질인자는 코일 유닛의 전압 증폭비로 측정할 수 있다. 그러나 증폭된 전압은 안정된 값으로 측정하기 어렵기 때문에 품질 인자 값의 오차가 매우 크다.As regards problem 2, for example, the transmitter can measure the quality factor by the voltage amplification ratio of the coil unit. However, because the amplified voltage is difficult to measure to a stable value, the error of the quality factor value is very large.
특히, Friendly 이물질(수신기가 포함된 전자기기(30)의 케이스, 베터리 및 기타 회로들)이 다수 포함된 휴대폰이나 기타 전자장치는 낮은 기준 품질인자 값이 측정되기 때문에, 작은 오차에도 이물질의 존재 여부를 정확히 판단하기 어려운 문제가 있다.In particular, mobile phones or other electronic devices including a large number of friendly foreign matters (cases, batteries, and other circuits of the electronic device 30 including the receivers) measure low reference quality factors, and therefore, whether or not there are foreign matters even with small errors. There is a problem that is difficult to judge accurately.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 무선 충전을 위한 이물질 검출 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공하는 것이다.The present invention has been devised to solve the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a method for detecting foreign matter for wireless charging and an apparatus and system therefor.
본 발명의 다른 목적은 송신기 타입에 대응되는 기준 값을 이용하여 이물질을 보다 정확하게 검출하는 것이 가능한 이물질 검출 방법 및 그를 위한 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a foreign matter detection method and apparatus therefor, which can detect foreign matter more accurately using a reference value corresponding to a transmitter type.
본 발명의 또 다른 목적은 송신 코일 디자인 별 특성 차이에 따른 기준 품질인자 값 또는 이물질 판단을 위한 소정 기준 값의 보정이 어려운 문제를 해결하기 위하여, 송신 타입 정보 교환 및 송신 타입 정보에 대응되는 기준 값을 이용하여 동적으로 기준 품질인자 값을 보정하는 것이 가능한 이물질 검출 방법 및 그를 위한 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to solve the problem that it is difficult to correct the reference quality factor value or the predetermined reference value for determining the foreign matter according to the characteristics of the transmission coil design, the reference value corresponding to the transmission type information exchange and transmission type information It is to provide a foreign matter detection method and apparatus therefor capable of dynamically correcting the reference quality factor value using.
본 발명의 또 다른 목적은 송신기 타입에 대응되는 기준 피크 주파수 값을 이용하여 이물질을 보다 정확하게 검출하는 것이 가능한 이물질 검출 방법 및 그를 위한 장치를 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a foreign matter detection method and apparatus therefor that can detect foreign matter more accurately by using a reference peak frequency value corresponding to a transmitter type.
본 발명의 또 다른 목적은 증폭된 전압의 불안정함에 기인하여 측정되는 품질인자 값이 큰 오차를 가지는 문제를 해결하기 위하여 기준 피크 주파수 값을 이용하는 이물질 검출 방법 및 그를 위한 장치를 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a foreign material detection method and apparatus for using the reference peak frequency value in order to solve the problem that the quality factor value measured due to instability of the amplified voltage has a large error.
본 발명의 다른 목적은 송신기 타입에 대응되는 기준 품질 인자 값 및 기준 피크 주파수를 이용하여 계산된 등가 직렬 저항과 측정 품질 인자 값과 측정 피크 주파수를 이용하여 계산된 등가 직렬 저항을 이용하여 이물질을 검출하는 것이 가능한 이물질 검출 방법 및 그를 위한 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to detect foreign matter using an equivalent series resistance calculated using a reference quality factor value and a reference peak frequency corresponding to a transmitter type, and an equivalent series resistance calculated using a measured quality factor value and a measured peak frequency. It is to provide a foreign matter detection method and apparatus therefor that can be performed.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned above will be clearly understood by those skilled in the art from the following description. Could be.
본 발명은 이물질 검출 방법 및 그를 위한 장치를 제공할 수 있다.The present invention can provide a foreign matter detection method and apparatus therefor.
본 발명의 제1 양태에 따른 무선 전력 송신기에서의 이물질 검출 방법은 충전 영역에 배치된 물체를 감지하면, 동작 주파수 대역 내 품질 인자 값을 측정하여 상기 품질 인자 값이 최대인 측정 피크 주파수를 탐색하는 단계와 상기 측정 피크 주파수 및 상기 측정 피크 주파수에 대응되는 측정 품질 인자 값을 저장하는 단계와 식별된 무선 전력 수신기에 송신기 타입에 관한 정보를 전송하는 단계와 상기 송신기 타입에 대응되는 기준 품질 인자 값 및 기준 피크 주파수를 수신하는 단계와 상기 기준 품질 인자 값 및 상기 기준 피크 주파수 중 적어도 하나를 이용하여 이물질을 검출하는 단계를 포함할 수 있다.The foreign material detection method in the wireless power transmitter according to the first aspect of the present invention detects an object disposed in a charging region, and measures a quality factor value in an operating frequency band to search for a measured peak frequency having the maximum quality factor value. Storing the measured peak frequency and the measured quality factor value corresponding to the measured peak frequency, transmitting information about the transmitter type to the identified wireless power receiver, a reference quality factor value corresponding to the transmitter type, and The method may include receiving a reference peak frequency and detecting a foreign substance using at least one of the reference quality factor value and the reference peak frequency.
또한, 상기 기준 품질 인자 값 및 상기 기준 피크 주파수는 협상 단계에서 이물질 검출 상태 패킷에 포함되어 수신될 수 있다.In addition, the reference quality factor value and the reference peak frequency may be received in the foreign matter detection status packet in the negotiation step.
또한, 상기 이물질을 검출하는 단계는 상기 측정 품질 인자 값과 상기 측정 피크 주파수를 이용하여 측정 등가 직렬 저항을 산출하는 단계와 상기 기준 품질 인자 값과 상기 기준 피크 주파수를 이용하여 기준 등가 직렬 저항을 산출하는 단계와 상기 측정 등가 직렬 저항 및 기준 등가 직렬 저항을 이용하여 이물질 존재 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.The detecting of the foreign matter may include calculating a measurement equivalent series resistance using the measurement quality factor value and the measurement peak frequency and calculating a reference equivalent series resistance using the reference quality factor value and the reference peak frequency. And determining whether a foreign substance exists by using the measured equivalent series resistance and the reference equivalent series resistance.
여기서, 상기 이물질 존재 여부를 판단하는 단계는 상기 측정 등가 직렬 저항과 상기 기준 등가 직렬 저항의 비율을 소정 비율 임계 값과 비교하여 이물질 존재 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.The determining of the presence of the foreign matter may include determining whether the foreign matter exists by comparing the ratio of the measured equivalent series resistance and the reference equivalent series resistance with a predetermined ratio threshold.
또한, 상기 송신기 타입에 관한 정보는 식별 및 구성 단계에서 전송될 수 있다.In addition, the information about the transmitter type may be transmitted in the identification and configuration step.
또한, 상기 송신기 타입에 관한 정보는 상기 식별된 무선 전력 수신기의 요청에 따라 전송될 수 있다.In addition, the information about the transmitter type may be transmitted at the request of the identified wireless power receiver.
또한, 상기 기준 피크 주파수는 상기 송신기 타입에 대응되는 무선 전력 송신기의 충전 영역에 상기 식별된 무선 전력 수신기가 배치된 상태에서 상기 동작 주파수 대역 내 최대 품질 인자 값을 가지는 주파수일 수 있다.The reference peak frequency may be a frequency having a maximum quality factor value in the operating frequency band in a state where the identified wireless power receiver is disposed in a charging region of a wireless power transmitter corresponding to the transmitter type.
또한, 상기 이물질 검출 방법은 상기 검출 결과에 따라, 상기 무선 전력 수신기로 ACK 응답 또는 NACK 응답 또는 ND(No Decision) 응답을 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.The foreign matter detection method may further include transmitting an ACK response or a NACK response or a No Decision (ND) response to the wireless power receiver according to the detection result.
여기서, 상기 이물질 검출 방법은 상기 응답 전송 후 소정 경고 알람을 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.Here, the foreign matter detection method may further include outputting a predetermined warning alarm after transmitting the response.
또한, 상기 이물질 검출 상태 패킷은 모드 정보를 더 포함하고, 상기 모드 정보에 기반하여 상기 기준 피크 주파수 및 상기 기준 품질 인자 값이 상기 이물질 검출 상태 패킷에 포함되었는지가 식별될 수 있다.In addition, the foreign matter detection status packet may further include mode information, and based on the mode information, it may be identified whether the reference peak frequency and the reference quality factor value are included in the foreign matter detection status packet.
또한, 상기 이물질을 검출하는 단계는 상기 측정 품질 인자 값과 상기 기준 품질 인자 값을 이용하여 이물질 존재 여부를 판단하는 제1 판단 단계와 상기 측정 피크 주파수와 상기 기준 피크 주파수를 이용하여 이물질 존재 여부를 판단하는 제2 판단 단계와 상기 제1 판단 단계 및 상기 제2 판단 단계의 판단 결과에 기반하여 이물질을 검출하는 단계를 포함할 수 있다.The detecting of the foreign matter may include a first determination step of determining whether there is a foreign matter using the measured quality factor value and the reference quality factor value, and whether the foreign matter is present using the measured peak frequency and the reference peak frequency. The method may include detecting the foreign matter based on the second determination step of determining, the determination result of the first determination step, and the second determination step.
여기서, 상기 제1 판단 단계 및 상기 제2 판단 단계 중 적어도 어느 하나의 단계에서 이물질이 존재하는 것으로 판단되면, 이물질이 검출된 것으로 최종 확정할 수 있다.Here, when it is determined that the foreign matter is present in at least one of the first determination step and the second determination step, it may be finally determined that the foreign matter is detected.
본 발명의 제2 양태에 따른 충전 영역에 배치된 이물질을 검출하는 이물질 검출 장치는 물체가 감지되면, 동작 주파수 대역 내 품질 인자 값을 측정하는 측정부와 상기 측정된 품질 인자 값이 최대인 주파수인 측정 피크 주파수를 탐색하는 탐색부와 송신기 타입에 관한 정보를 전송하고, 상기 송신기 타입에 대응되는 기준 품질 인자 값 및 기준 피크 주파수를 수신하는 통신부와 상기 기준 품질 인자 값 및 상기 기준 피크 주파수 중 적어도 하나를 이용하여 이물질을 검출하는 검출부를 포함할 수 있다.The foreign matter detection apparatus for detecting a foreign substance disposed in the charging region according to the second aspect of the present invention is a frequency measuring unit for measuring a quality factor value within an operating frequency band and a measured frequency factor value when an object is detected. A searcher for searching for a measured peak frequency and information about a transmitter type, transmitting a reference quality factor value and a reference peak frequency corresponding to the transmitter type, and at least one of the reference quality factor value and the reference peak frequency It may include a detection unit for detecting the foreign matter using.
본 발명의 또 다른 일 실시예는 상기 이물질 검출 방법들 중 어느 하나의 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체가 제공될 수 있다.In another embodiment of the present invention, a computer-readable recording medium may be provided that records a program for executing any one of the foreign matter detection methods.
상기 본 발명의 양태들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.The above aspects of the present invention are only some of the preferred embodiments of the present invention, and various embodiments in which the technical features of the present invention are reflected will be described in detail below by those skilled in the art. Can be derived and understood.
본 발명에 따른 방법, 장치 및 시스템에 대한 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.The effects on the method, apparatus and system according to the present invention are described as follows.
본 발명은 무선 충전을 위한 이물질 검출 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공하는 장점이 있다.The present invention has an advantage of providing a foreign matter detection method for wireless charging and an apparatus and system therefor.
또한, 본 발명은 보다 정확하게 이물질을 검출하는 것이 가능한 이물질 검출 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공하는 장점이 있다.In addition, the present invention has the advantage of providing a foreign matter detection method and apparatus and system therefor capable of detecting foreign matter more accurately.
또한, 본 발명의 다른 목적은 송신기 타입에 대응되는 기준 품질 인자 값 및 기준 피크 주파수를 이용하여 이물질을 보다 정확하게 검출하는 것이 가능한 이물질 검출 방법 및 그를 위한 장치를 제공하는 장점이 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a foreign matter detection method and apparatus therefor capable of detecting foreign matter more accurately by using a reference quality factor value and a reference peak frequency corresponding to a transmitter type.
또한, 본 발명은 송신기 타입에 대응되는 기준 품질 인자 값 및 기준 피크 주파수를 이용하여 계산된 등가 직렬 저항과 측정 품질 인자 값과 측정 피크 주파수를 이용하여 계산된 등가 직렬 저항을 이용하여 이물질을 검출하는 것이 가능한 이물질 검출 방법 및 그를 위한 장치를 제공하는 장점이 있다.In addition, the present invention is to detect the foreign matter by using the equivalent series resistance calculated using the reference quality factor value and the reference peak frequency corresponding to the transmitter type and the equivalent series resistance calculated using the measured quality factor value and the measured peak frequency. It is advantageous to provide a foreign matter detection method and apparatus therefor which are possible.
또한, 본 발명은 무선 전력 수신기가 배치되는 무선 전력 송신기의 종류에 관계 없이 정확하게 이물질을 검출할 수 있는 장점이 있다.In addition, the present invention has the advantage that it is possible to accurately detect the foreign matter regardless of the type of the wireless power transmitter in which the wireless power receiver is disposed.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects obtainable in the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned above may be clearly understood by those skilled in the art from the following description. will be.
도 1은 본 발명에 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a wireless charging system according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명에 다른 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.2 is a block diagram illustrating a wireless charging system according to another embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템에서의 감지 신호 전송 절차를 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining a detection signal transmission procedure in a wireless charging system according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.4 is a state transition diagram for explaining a wireless power transmission procedure according to an embodiment of the present invention.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 협상 단계에서의 이물질 검출 절차를 설명하기 위한 흐름도이다.5A is a flowchart illustrating a foreign material detection procedure in a negotiation step according to an embodiment of the present invention.
도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 송신기 디자인 패킷의 메시지 구조를 설명하기 위한 도면이다.5B is a diagram illustrating a message structure of a power transmitter design packet according to an embodiment of the present invention.
도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서의 이물질 검출 절차를 설명하기 위한 흐름도이다.5C is a flowchart illustrating a foreign material detection procedure in a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서의 이물질 검출 절차를 설명하기 위한 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a foreign material detection procedure in a wireless power transmission system according to another embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서의 이물질 검출 절차를 설명하기 위한 흐름도이다.7 is a flowchart illustrating a foreign material detection procedure in a wireless power transmission system according to another embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 신호의 변조 및 복조 방법을 설명하기 위한 도면이다.8 is a diagram for describing a method of modulating and demodulating a wireless power signal according to an embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른, 패킷 포맷을 설명하기 위한 도면이다.9 is a diagram for describing a packet format according to an embodiment of the present invention.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 패킷의 종류를 설명하기 위한 도면이다.10 is a diagram for explaining types of packets according to an embodiment of the present invention.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질 검출 장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.11 is a view for explaining the structure of the foreign matter detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 12는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이물질 검출 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.12 is a block diagram for explaining the configuration of a foreign matter detection apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질 검출 상태 패킷의 메시지 구조를 설명하기 위한 도면이다.13 is a diagram illustrating a message structure of a foreign matter detection status packet according to an embodiment of the present invention.
도 14a는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이물질 검출 상태 패킷의 메시지 구조를 설명하기 위한 도면이다.14A is a diagram for explaining a message structure of a foreign matter detection status packet according to another embodiment of the present invention.
도 14b는 본 발명의 일 실시예에 따른 확장 이물질 검출 상태 패킷의 메시지 구조를 설명하기 위한 도면이다.14B is a diagram illustrating a message structure of an extended foreign object detection status packet according to an embodiment of the present invention.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.15 is a block diagram illustrating a configuration of a wireless charging system according to an embodiment of the present invention.
도 16은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 이물질 검출 상태 패킷 메시지의 구조를 설명하기 위한 도면이다.16 is a view for explaining the structure of a foreign object detection status packet message according to another embodiment of the present invention.
도 17a 내지 도 17i는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이물질 검출 시나리오를 설명하기 위한 도면들이다.17A to 17I are diagrams for describing a foreign substance detection scenario according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 송신기에서의 이물질 검출 방법은 충전 영역에 배치된 물체를 감지하면, 동작 주파수 대역 내 품질 인자 값을 측정하여 상기 품질 인자 값이 최대인 측정 피크 주파수를 탐색하는 단계와 상기 측정 피크 주파수 및 상기 측정 피크 주파수에 대응되는 측정 품질 인자 값을 저장하는 단계와 식별된 무선 전력 수신기에 송신기 타입에 관한 정보를 전송하는 단계와 상기 송신기 타입에 대응되는 기준 품질 인자 값 및 기준 피크 주파수를 수신하는 단계와 상기 기준 품질 인자 값 및 상기 기준 피크 주파수 중 적어도 하나를 이용하여 이물질을 검출하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, when a foreign material detection method in a wireless power transmitter detects an object disposed in a charging region, the method detects a measurement peak frequency having a maximum quality factor value by measuring a quality factor value in an operating frequency band. Storing the measured peak frequency and the measured quality factor value corresponding to the measured peak frequency, transmitting information about the transmitter type to the identified wireless power receiver, a reference quality factor value corresponding to the transmitter type, and The method may include receiving a reference peak frequency and detecting a foreign substance using at least one of the reference quality factor value and the reference peak frequency.
이하, 본 발명의 실시예들이 적용되는 장치 및 다양한 방법들에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.Hereinafter, an apparatus and various methods to which embodiments of the present invention are applied will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. The suffixes "module" and "unit" for components used in the following description are given or used in consideration of ease of specification, and do not have distinct meanings or roles from each other.
또한, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 하드웨어적이 구성 요소-예를 들면, 회로 소자, 마이크로 프로세서, 메모리, 센서 등을 포함함-로 구현될 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 해당 구성 요소의 일부 기능 또는 전체가 소프트웨어로 구현될 수도 있다.In addition, the suffixes "module" and "unit" for components used in the following description may be implemented as hardware components, including, for example, circuit elements, microprocessors, memory, sensors, and the like. This is merely an example, and some or all of the components may be implemented in software.
실시예의 설명에 있어서, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)는 두개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되거나 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 배치되어 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.In the description of the embodiments, where it is described as being formed on the "top" or "bottom" of each component, the top (bottom) or the bottom (bottom) is the two components are in direct contact with each other or One or more other components are all included disposed between the two components. In addition, when expressed as "up (up) or down (down)" may include the meaning of the down direction as well as the up direction based on one component.
실시예의 설명에 있어서, 무선 충전 시스템상에서 무선 전력을 송신하는 기능이 탑재된 장치는 설명의 편의를 위해 무선 파워 송신기, 무선 파워 송신 장치, 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 송신기, 송신단, 송신기, 송신 장치, 송신측, 무선 파워 전송 장치, 무선 파워 전송기 등을 혼용하여 사용하기로 한다. 또한, 무선 전력 송신 장치로부터 무선 전력을 수신하는 기능이 탑재된 장치에 대한 표현으로 설명의 편의를 위해 무선 전력 수신 장치, 무선 전력 수신기, 무선 파워 수신 장치, 무선 파워 수신기, 수신 단말기, 수신측, 수신 장치, 수신기 등이 혼용되어 사용될 수 있다.In the description of the embodiment, a device equipped with a function for transmitting wireless power on the wireless charging system is a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a transmitter, a transmitter, a transmitter for convenience of description. , A transmitter side, a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, and the like will be used interchangeably. In addition, as a representation of a device equipped with a function for receiving wireless power from the wireless power transmitter, for convenience of description, a wireless power receiver, a wireless power receiver, a wireless power receiver, a wireless power receiver, a receiver terminal, a receiver, Receivers, receivers and the like can be used interchangeably.
본 발명에 따른 송신기는 패드 형태, 거치대 형태, AP(Access Point) 형태, 소형 기지국 형태, 스텐드 형태, 천장 매립 형태, 벽걸이 형태 등으로 구성될 수 있으며, 하나의 송신기는 복수의 무선 전력 수신 장치에 파워를 전송할 수도 있다. 이를 위해, 송신기는 적어도 하나의 무선 파워 전송 수단을 구비할 수도 있다. 여기서, 무선 파워 전송 수단은 전력 송신단 코일에서 자기장을 발생시켜 그 자기장의 영향으로 수신단 코일에서 전기가 유도되는 전자기유도 원리를 이용하여 충전하는 전자기 유도 방식에 기반한 다양한 무전 전력 전송 표준이 사용될 수 있다. 일 예로, 무선 전력 전송 표준은 무선 충전 기술 표준 기구인 WPC(Wireless Power Consortium) 및 PMA(Power Matters Alliance)에서 정의된 전자기 유도 방식의 표준 기술을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The transmitter according to the present invention may be configured in a pad form, a cradle form, an access point (AP) form, a small base station form, a stand form, a ceiling buried form, a wall hanging form, and the like. You can also transfer power. To this end, the transmitter may comprise at least one wireless power transmission means. Herein, the wireless power transmission means may use various wireless power transmission standards based on an electromagnetic induction method that generates a magnetic field in the power transmitter coil and charges using the electromagnetic induction principle in which electricity is induced in the receiver coil under the influence of the magnetic field. For example, the wireless power transmission standard may include, but is not limited to, a standard technology of an electromagnetic induction method defined by the Wireless Power Consortium (WPC) and the Power Matters Alliance (PMA), which are wireless charging technology standard organizations.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기는 적어도 하나의 무선 전력 수신 수단이 구비될 수 있으며, 1개 이상의 송신기로부터 무선 파워를 수신할 수도 있다.In addition, the receiver according to an embodiment of the present invention may be provided with at least one wireless power receiving means, and may receive wireless power from one or more transmitters.
본 발명에 따른 수신기는 휴대폰(mobile phone), 스마트폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션, MP3 player, 전동 칫솔, 전자 태그, 조명 장치, 리모콘, 낚시찌, 스마트 워치와 같은 웨어러블 디바이스 등의 소형 전자 기기 등에 사용될 수 있으나, 이에 국한되지는 아니하며 본 발명에 따른 무선 전력 수신 수단이 장착되어 배터리 충전이 가능한 기기라면 족하다.The receiver according to the present invention is a mobile phone, smart phone, laptop computer, digital broadcasting terminal, PDA (Personal Digital Assistants), PMP (Portable Multimedia Player), navigation, MP3 player, electric It may be used in a small electronic device such as a toothbrush, an electronic tag, a lighting device, a remote control, a fishing bobber, a wearable device such as a smart watch, but the present invention is not limited thereto. It is enough.
도 1은 본 발명에 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a wireless charging system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 무선 충전 시스템은 크게 무선으로 전력을 송출하는 무선 전력 송신단(10), 상기 송출된 전력을 수신하는 무선 전력 수신단(20) 및 수신된 전력을 공급 받는 전자기기(30)로 구성될 수 있다.Referring to FIG. 1, a wireless charging system includes a wireless power transmitter 10 that largely transmits power wirelessly, a wireless power receiver 20 that receives the transmitted power, and an electronic device 30 that receives the received power. Can be configured.
일 예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20)은 무선 전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 동일한 주파수 대역을 이용하여 정보를 교환하는 인밴드(In-band) 통신을 수행할 수 있다.For example, the wireless power transmitter 10 and the wireless power receiver 20 may perform in-band communication for exchanging information using the same frequency band as the operating frequency used for wireless power transmission.
인밴드 통신에 있어서, 무선 전력 송신단(10)에 의해 송출된 전력 신호(41)가 무선 전력 수신단(20)에 수신되면, 무선 전력 수신단(20)은 수신된 전력 신호를 변조하고, 변조된 신호(42)가 무선 전력 송신단(10)에 전송될 수 있다.In in-band communication, when the power signal 41 transmitted by the wireless power transmitter 10 is received by the wireless power receiver 20, the wireless power receiver 20 modulates the received power signal and modulates the received signal. 42 may be transmitted to the wireless power transmitter 10.
다른 일예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20)은 무선 전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 상이한 별도의 주파수 대역을 이용하여 정보를 교환하는 대역외(Out-of-band) 통신을 수행할 수도 있다.In another example, the wireless power transmitter 10 and the wireless power receiver 20 perform out-of-band communication for exchanging information using a separate frequency band different from an operating frequency used for wireless power transmission. It can also be done.
일 예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20) 사이에 교환되는 정보는 서로의 상태 정보뿐만 아니라 제어 정보도 포함될 수 있다. 여기서, 송수신단 사이에 교환되는 상태 정보 및 제어 정보는 후술할 실시예들의 설명을 통해 보다 명확해질 것이다.For example, the information exchanged between the wireless power transmitter 10 and the wireless power receiver 20 may include control information as well as status information of each other. Here, the status information and control information exchanged between the transmitting and receiving end will be more clear through the description of the embodiments to be described later.
상기 인밴드 통신 및 대역외 통신은 양방향 통신을 제공할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 다른 실시예에 있어서는 단방향 통신 또는 반이중 방식의 통신을 제공할 수도 있다.The in-band communication and the out-of-band communication may provide bidirectional communication, but are not limited thereto. In another embodiment, the in-band communication and the out-of-band communication may provide one-way communication or half-duplex communication.
일 예로, 단방향 통신은 무선 전력 수신단(20)이 무선 전력 송신단(10)으로만 정보를 전송하는 것일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 전력 송신단(10)이 무선 전력 수신단(20)으로만 정보를 전송하는 것일 수도 있다.For example, the unidirectional communication may be performed by the wireless power receiver 20 only transmitting information to the wireless power transmitter 10, but is not limited thereto. The wireless power transmitter 10 may only be transmitted to the wireless power receiver 20. It may be to transmit information.
반이중 통신 방식은 무선 전력 수신단(20)과 무선 전력 송신단(10) 사이의 양방향 통신은 가능하나, 어느 한 시점에 어느 하나의 장치에 의해서만 정보 전송이 가능한 특징이 있다.In the half-duplex communication method, bidirectional communication between the wireless power receiver 20 and the wireless power transmitter 10 is possible, but at one time, only one device may transmit information.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신단(20)은 전자 기기(30)의 각종 상태 정보를 획득할 수도 있다. 일 예로, 전자 기기(30)의 상태 정보는 현재 전력 사용량 정보, 실행중인 응용을 식별하기 위한 정보, CPU 사용량 정보, 배터리 충전 상태 정보, 배터리 출력 전압/전류 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 전자 기기(30)로부터 획득 가능하고, 무선 전력 제어에 활용 가능한 정보이면 족하다.The wireless power receiver 20 according to an embodiment of the present invention may obtain various state information of the electronic device 30. For example, the state information of the electronic device 30 may include current power usage information, information for identifying a running application, CPU usage information, battery charge status information, battery output voltage / current information, and the like. The information may be obtained from the electronic device 30 and may be utilized for wireless power control.
도 2는 본 발명에 다른 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.2 is a block diagram illustrating a wireless charging system according to another embodiment of the present invention.
일 예로, 도면 부호 200a에 도시된 바와 같이, 무선 전력 수신단(20)은 복수의 무선 전력 수신 장치로 구성될 수 있으며, 하나의 무선 전력 송신단(10)에 복수의 무선 전력 수신 장치가 연결되어 무선 충전을 수행할 수도 있다. 이때, 무선 전력 송신단(10)은 시분할 방식으로 복수의 무선 전력 수신 장치에 전력을 분배하여 송출할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며. 다른 일 예로, 무선 전력 송신단(10)은 무선 전력 수신 장치 별 할당된 상이한 주파수 대역을 이용하여 복수의 무선 전력 수신 장치에 전력을 분배하여 송출할 수 있다.For example, as illustrated by reference numeral 200a, the wireless power receiver 20 may be configured with a plurality of wireless power receivers, and a plurality of wireless power receivers are connected to one wireless power transmitter 10 so that the wireless Charging may also be performed. In this case, the wireless power transmitter 10 may distribute and transmit power to the plurality of wireless power receivers in a time division manner, but is not limited thereto. As another example, the wireless power transmitter 10 may distribute and transmit power to a plurality of wireless power receivers by using different frequency bands allocated for each wireless power receiver.
이때, 하나의 무선 전력 송신단(10)에 연결 가능한 무선 전력 수신 장치의 개수는 무선 전력 수신 장치 별 요구 전력량, 배터리 충전 상태, 전자 기기의 전력 소비량 및 무선 전력 송신 장치의 가용 전력량 중 적어도 하나에 기반하여 적응적으로 결정될 수 있다.In this case, the number of wireless power receivers that can be connected to one wireless power transmitter 10 is based on at least one of the required power amount for each wireless power receiver, battery charge state, power consumption of the electronic device, and available power of the wireless power transmitter. Can be determined adaptively.
다른 일 예로, 도면 부호 200b에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신단(10)은 복수의 무선 전력 송신 장치로 구성될 수도 있다. 이 경우, 무선 전력 수신단(20)은 복수의 무선 전력 송신 장치와 동시에 연결될 수 있으며, 연결된 무선 전력 송신 장치들로부터 동시에 전력을 수신하여 충전을 수행할 수도 있다. 이때, 무선 전력 수신단(20)과 연결된 무선 전력 송신 장치의 개수는 무선 전력 수신단(20)의 요구 전력량, 배터리 충전 상태, 전자 기기의 전력 소비량, 무선 전력 송신 장치의 가용 전력량 등에 기반하여 적응적으로 결정될 수 있다.As another example, as shown at 200b, the wireless power transmitter 10 may be configured with a plurality of wireless power transmitters. In this case, the wireless power receiver 20 may be connected to a plurality of wireless power transmitters at the same time, and may simultaneously receive power from the connected wireless power transmitters and perform charging. In this case, the number of wireless power transmitters connected to the wireless power receiver 20 may be adaptively based on the required power of the wireless power receiver 20, the state of charge of the battery, the power consumption of the electronic device, and the available power of the wireless power transmitter. Can be determined.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템에서의 감지 신호 전송 절차를 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining a detection signal transmission procedure in a wireless charging system according to an embodiment of the present invention.
일 예로, 무선 전력 송신기는 3개의 송신 코일(111, 112, 113)이 장착될 수 있다. 각각의 송신 코일은 일부 영역이 다른 송신 코일과 서로 중첩될 수 있으며, 무선 전력 송신기는 각각의 송신 코일을 통해 무선 전력 수신기의 존재를 감지하기 위한 소정 감지 신호(117, 127)-예를 들면, 디지털 핑 신호-를 미리 정의된 순서로 순차적으로 송출한다.For example, the wireless power transmitter may be equipped with three transmitting coils 111, 112, and 113. Each transmission coil may overlap some other area with another transmission coil, and the wireless power transmitter may detect a predetermined detection signal 117, 127 for detecting the presence of the wireless power receiver through each transmission coil, for example, Digital ping signals are sent sequentially in a predefined order.
상기 도 3에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신기는 도면 번호 110에 도시된 1차 감지 신호 송출 절차를 통해 감지 신호(117)를 순차적으로 송출하고, 무선 전력 수신기(115)로부터 신호 세기 지시자(Signal Strength Indicator, 116)가 수신된 송신 코일(111, 112)을 식별할 수 있다. 연이어, 무선 전력 송신기는 도면 번호 120에 도시된 2차 감지 신호 송출 절차를 통해 감지 신호(127)를 순차적으로 송출하고, 신호 세기 지시자(126)가 수신된 송신 코일(111, 112) 중 전력 전송 효율(또는 충전 효율)-즉, 송신 코일과 수신 코일 사이의 정렬 상태-이 좋은 송신 코일을 식별하고, 식별된 송신 코일을 통해 전력이 송출되도록-즉, 무선 충전이 이루어지도록- 제어할 수 있다.As shown in FIG. 3, the wireless power transmitter sequentially transmits the detection signal 117 through the primary detection signal transmission procedure illustrated in FIG. 110, and receives a signal strength indicator from the wireless power receiver 115. The strength indicator 116 can identify the received transmission coils 111, 112. Subsequently, the wireless power transmitter sequentially transmits the detection signal 127 through the secondary detection signal transmission procedure shown in FIG. 120, and transmits power among the transmission coils 111 and 112 where the signal strength indicator 126 is received. The efficiency (or charging efficiency)-that is, the alignment between the transmitting coil and the receiving coil-can identify a good transmitting coil and control that power can be sent through the identified transmitting coil-i.e. wireless charging is made. .
상기의 도 3에서 보여지는 바와 같이, 무선 전력 송신기가 2회의 감지 신호 송출 절차를 수행하는 이유는 어느 송신 코일에 무선 전력 수신기의 수신 코일이 잘 정렬되어 있는지를 보다 정확하게 식별하기 위함이다. 다른 일 실시예에 따른 감지 신호 송출 절차는 1차(또는 1회)만 수행될 수도 있다.As shown in FIG. 3, the reason why the wireless power transmitter performs two sensing signal transmission procedures is to more accurately identify which transmitting coil is well aligned with the receiving coil of the wireless power receiver. According to another embodiment, the detection signal transmission procedure may be performed only once (or once).
만약, 상기한 도 3의 도면 번호 110 및 120에 도시된 바와 같이, 제1 송신 코일(111), 제2 송신 코일(112)에 신호 세기 지시자(116, 126)가 수신된 경우, 무선 전력 송신기는 제1 송신 코일(111)과 제2 송신 코일(112) 각각에 수신된 신호 세기 지시자(126)에 기반하여 가장 정렬이 잘된 송신 코일을 선택하고, 선택된 송신 코일을 이용하여 무선 충전을 수행한다.If the signal strength indicators 116 and 126 are received at the first transmission coil 111 and the second transmission coil 112, as shown in the reference numerals 110 and 120 of FIG. 3, the wireless power transmitter. Based on the signal strength indicator 126 received at each of the first transmitting coil 111 and the second transmitting coil 112 selects the best-aligned transmitting coil and performs wireless charging using the selected transmitting coil. .
도 4는 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.4 is a state transition diagram for explaining a wireless power transmission procedure.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 송신기로부터 수신기로의 파워 전송은 크게 선택 단계(Selection Phase, 410), 핑 단계(Ping Phase, 420), 식별 및 구성 단계(Identification and Configuration Phase, 430), 협상 단계(Negotiation Phase, 440), 보정 단계(Calibration Phase, 450), 전력 전송 단계(Power Transfer Phase, 460) 단계 및 재협상 단계(Renegotiation Phase, 470)로 구분될 수 있다.Referring to FIG. 4, power transmission from a transmitter to a receiver according to an embodiment of the present invention is largely selected as a selection phase 410, a ping phase 420, an identification and configuration phase. , 430, a negotiation phase 440, a calibration phase 450, a power transfer phase 460, and a renegotiation phase 470.
선택 단계(410)는 파워 전송을 시작하거나 파워 전송을 유지하는 동안 특정 오류 또는 특정 이벤트가 감지되면, 천이되는 단계-예를 들면, 도면 부호 S402, S404, S408, S410 및 S412를 포함함-일 수 있다. 여기서, 특정 오류 및 특정 이벤트는 이하의 설명을 통해 명확해질 것이다.Selecting step 410 transitions if a specific error or specific event is detected while initiating or maintaining power transfer, e.g., includes reference numerals S402, S404, S408, S410, and S412. Can be. Here, specific errors and specific events will be apparent from the following description.
또한, 선택 단계(410)에서 송신기는 인터페이스 표면에 물체가 존재하는지를 모니터링할 수 있다. 만약, 송신기가 인터페이스 표면에 물체가 놓여진 것이 감지되면, 핑 단계(420)로 천이할 수 있다.In addition, in the selection step 410, the transmitter may monitor whether an object exists on the interface surface. If the transmitter detects that an object is placed on the interface surface, it may transition to ping step 420.
일 예로, 선택 단계(410)에서 송신기는 매우 짧은 펄스의 아날로그 핑(Analog Ping) 신호를 전송하며, 송신 코일 또는 1차 코일(Primary Coil)의 전류 변화에 기반하여 인터페이스 표면의 활성 영역(Active Area)에 물체가 존재하는지를 감지할 수 있다. 여기서, 활성 영역은 송신기상에서의 무선 충전이 가능한 영역을 의미할 수 있다.For example, in the selection step 410, the transmitter transmits an analog ping signal of a very short pulse, and the active area of the interface surface based on the current change of the transmitting coil or the primary coil. You can detect the presence of an object in). Here, the active area may mean an area in which wireless charging is possible on the transmitter.
다른 일 예로, 선택 단계(410)에서 송신기는 구비된 센서를 이용하여 인터페이스 표면의 활성 영역(Active Area)에 물체가 존재하는지를 감지할 수도 있다. 일 예로, 센서는 홀 센서, 압력 센서, 정전 용량 센서, 전류 센서, 전압 센서, 빛 감지 센서 등을 포함할 수 있으며, 이들 중 적어도 하나의 센서를 이용하여 활성 영역에 전도성 물체가 배치되었는지가 감지될 수 있다.As another example, in the selection step 410, the transmitter may detect whether an object exists in an active area of the interface surface using a sensor provided. For example, the sensor may include a hall sensor, a pressure sensor, a capacitive sensor, a current sensor, a voltage sensor, a light sensor, and the like, and detect whether a conductive object is disposed in an active area by using at least one of them. Can be.
송신기는 물체를 감지하면, 핑 단계(420)에 진입하여 수신기를 활성화(Wake up)시키고, 감지된 물체가 무선 전력 수신기인지를 식별하기 위한 디지털 핑(Digital Ping)을 전송할 수 있다. 핑 단계(420)에서 송신기는 디지털 핑에 대한 응답 시그널-예를 들면, 신호 세기 패킷-을 수신기로부터 수신하지 못하면, 다시 선택 단계(410)로 천이할 수 있다. 또한, 핑 단계(420)에서 송신기는 수신기로부터 파워 전송이 완료되었음을 지시하는 신호-즉, 충전 완료 패킷-을 수신하면, 선택 단계(410)로 천이할 수도 있다.When the transmitter detects an object, the transmitter enters the ping step 420 to wake up the receiver and transmits a digital ping for identifying whether the detected object is a wireless power receiver. If in ping step 420 the transmitter does not receive a response signal (eg, a signal strength packet) to the digital ping from the receiver, it may transition back to selection step 410. Also, in ping step 420, the transmitter may transition to selection step 410 upon receiving a signal from the receiver indicating that power transmission is complete, i.e., a charging complete packet.
핑 단계(420)가 완료되면, 송신기는 수신기를 식별하고 수신기 구성 및 상태 정보를 수집하기 위한 식별 및 구성 단계(430)로 천이할 수 있다.Once the ping step 420 is complete, the transmitter may transition to the identification and configuration step 430 to identify the receiver and collect receiver configuration and status information.
또한, 식별 및 구성 단계(430)에서 송신기는 원하지 않은 패킷이 수신되거나(unexpected packet), 미리 정의된 시간 동안 원하는 패킷이 수신되지 않거나(time out), 패킷 전송 오류가 있거나(transmission error), 파워 전송 계약이 설정되지 않으면(no power transfer contract) 선택 단계(410)로 천이할 수 있다.In addition, in the identification and configuration step 430, the transmitter may receive an unexpected packet, a desired packet has not been received for a predefined time, a packet transmission error, or a power failure. If a transfer contract is not established (no power transfer contract), it may transition to selection step 410.
송신기는 식별 및 구성 단계(430)에서 수신된 구성 패킷(Configuration packet)의 협상 필드(Negotiation Field) 값에 기반하여 협상 단계(440)로의 진입이 필요한지 여부를 확인할 수 있다.The transmitter may determine whether entry into the negotiation step 440 is required based on a negotiation field value of the configuration packet received in the identification and configuration step 430.
수신기는 수신할 수 있는 전력 레벨에 따라 기준 전력 프로파일(Baseline Power Profile) 및 확장 전력 프로파일(Extended Power Profile)로 구분될 수 있다.The receiver may be divided into a baseline power profile and an extended power profile according to the power level that can be received.
확정 전력 프로파일을 가지는 수신기는 전력 전송 단계로의 진입 이전에 일부 이물질 검출 절차(FOD Extensions의 일부 기능)를 수행할 수 있다. 반면, 기준 전력 프로파일을 가지는 수신기는 전력 전송 단계로 진입하기 이전에 이물질 검출 절차를 수행할 수 없다.Receivers with a definite power profile may perform some foreign object detection procedures (some functions of FOD Extensions) prior to entering the power transfer phase. On the other hand, a receiver having a reference power profile cannot perform the foreign material detection procedure before entering the power transmission step.
수신기의 무선 전력 수신 성능이 향상됨에 따라 고전력 수신이 가능하게 되었으며, 그에 따라 충전 영역에 배치된 이물질을 검출하는 기능의 중요성이 높아지고 있다. 수신기는 협상 필드를 1로 설정하여 전력 전송 단계 이전에 이물질 검출 절차를 수행하고, 후술하는 보정 단계를 통해 전력 전송 단계에서의 이물질 검출 성능 향상을 도모할 수 있다.As the wireless power reception performance of the receiver is improved, high power reception is possible, and accordingly, the importance of the function of detecting the foreign matter disposed in the charging area is increasing. The receiver may set the negotiation field to 1 to perform the foreign matter detection procedure before the power transmission step, and improve the foreign material detection performance in the power transmission step through a correction step described later.
송신기는 협상필드가 1로 설정된 구성 패킷을 수신기로부터 수신하면 수신기에 정상 응답(ACK response)를 전송하여 수신기를 협상 단계로 진입시킬 수 있다.When the transmitter receives a configuration packet having the negotiation field set to 1 from the receiver, the transmitter may enter the receiver into a negotiation phase by transmitting an ACK response to the receiver.
구성 패킷 및 정상 응답에 따라 송신기 및 수신기가 협상 단계에 진입하면, 송신기 및 수신기는 소정 이물질 검출 절차를 수행할 수 있다.When the transmitter and the receiver enter the negotiation stage according to the configuration packet and the normal response, the transmitter and the receiver may perform a predetermined foreign object detection procedure.
협상 단계에서는 수신기가 적어도 한번 이물질 검출 상태 패킷(FOD Status Packet)을 송신기에게 전송한다.In the negotiation phase, the receiver transmits a foreign matter detection status packet to the transmitter at least once.
FOD Status Packet을 수신한 송신기는 후술할 적어도 하나의 이물질 검출 방법을 이용하여 이물질의 존재 여부를 판단할 수 있다.The transmitter receiving the FOD Status Packet may determine the presence or absence of the foreign matter by using at least one foreign matter detection method which will be described later.
이물질 존재 여부에 대한 판단 결과에 따라 송신기는 수신기에게 ACK/NACK 응답을 전송할 수 있다.The transmitter may transmit an ACK / NACK response to the receiver according to the determination result of the presence of the foreign matter.
또는, FOD Status Packet에 미리 정의된 정보가 수신되지 않거나 오류가 발생한 경우, 송신기는 비정의 응답(ND(non-defined) Response)를 전송할 수도 있다.Alternatively, when no information defined in the FOD Status Packet is received or an error occurs, the transmitter may transmit a non-defined response (ND).
이물질 존재 여부의 판단 결과, 이물질이 검출되지 않은 경우, 송신기는 ACK 응답을 전송할 수 있다.As a result of the determination of the presence of the foreign matter, when no foreign matter is detected, the transmitter may transmit an ACK response.
또한, 이물질이 검출된 경우, 송신기는 NACK 응답을 전송할 수 있다.In addition, when a foreign object is detected, the transmitter may transmit a NACK response.
일 예로, 만약 수신기가 NACK 응답을 수신하는 경우, 수신기는 5W를 초과하는 전력을 송신기에 요구하지 않도록 스스로 요구 전력 파라메터를 제한할 수 있다. 다른 일 예로, 수신기는 NACK 응답을 수신하는 경우, 전력 중단, 협상 중단을 요청하는 소정 제어 메시지를 송신기에 전송할 수도 있다. 만약 송신기가 NACK 응답을 전송한 경우, 송신기는 수신기로부터의 추가적인 통신과 관계없이 일정 시간 내에 선택 단계로 되돌아갈 수 있다.As an example, if the receiver receives a NACK response, the receiver may limit the required power parameter by itself so that the transmitter does not require more than 5W of power. As another example, when the receiver receives a NACK response, the receiver may transmit a predetermined control message to the transmitter requesting power interruption and negotiation termination. If the transmitter sent a NACK response, the transmitter may return to the selection phase within a certain time regardless of further communication from the receiver.
반면, 이물질이 검출되지 않은 경우, 송신기는 송신 전력에 대한 협상 단계(440)를 완료하고, 보정 단계(450)를 거쳐 전력 전송 단계(460)로 진입할 수도 있다.On the other hand, when the foreign matter is not detected, the transmitter may complete the negotiation step 440 for the transmission power and may enter the power transmission step 460 through the correction step 450.
상세하게, 이물질이 검출되지 않은 경우, 송신기는 보정 단계(450)에서 수신기로부터 수신 전력의 세기에 관한 정보-이하, 설명의 편의를 위해, 수신 전력 세기 정보라 명함-를 수신할 수 있다.In detail, when no foreign matter is detected, the transmitter may receive information regarding the strength of the received power from the receiver in the correcting step 450, hereinafter, a business card called received power strength information for convenience of description.
일 예로, 송신기는 현재 송출중인 전력의 세기와 수신 전력 세기를 비교하여 해당 수신기의 동지 이물질(Friendly FO)-수신기가 포함된 전자기기(30)의 케이스, 배터리 및 기타 회로들을 포함할 수 있음-에 의해 누수되는 전력을 산출할 수 있다.For example, the transmitter compares the strength of the power currently being transmitted with the strength of the received power, and may include the case of the electronic device 30 including the receiver FO, the battery, and other circuits of the corresponding receiver. The power leaked by can be calculated.
다른 일 예로, 송신기는 전력 전송 과정에서 수신기에 도달되지 못하고 방사된 전력-즉, 누수 전력-을 산출할 수도 있다. 산출된 누수 전력을 기반으로, 송신기는 전력 전송 중 충전 영역에 추가되는 이물질을 보다 정확하게 검출할 수 있다.As another example, the transmitter may calculate the radiated power, that is, the leaked power, which is not reached by the receiver during the power transmission process. Based on the calculated leakage power, the transmitter can more accurately detect foreign matter added to the charging region during power transmission.
또 다른 실시 예로, 송신단에서 전송한 전력의 세기를 결정하기 위해 수신단과 송신단에서의 전력 손실이 측정될 수 있다. 송신기는 보정 단계(450)에서 송신단에서의 송신 전력과 수신단에서의 수신 전력 사이의 세기 차이에 기반하여 전력 손실-즉, 경로 손실-을 예측할 수 있다.In another embodiment, power loss at the receiver and the transmitter may be measured to determine the strength of the power transmitted from the transmitter. The transmitter may predict the power loss (i.e., path loss) based on the strength difference between the transmit power at the transmit end and the receive power at the receive end in the correction step 450.
전력 전송 단계(460)에서, 송신기는 원하지 않은 패킷이 수신되거나(unexpected packet), 미리 정의된 시간 동안 원하는 패킷이 수신되지 않거나(time out), 기 설정된 파워 전송 계약에 대한 위반이 발생되거나(power transfer contract violation), 충전이 완료된 경우, 선택 단계(410)로 진입할 수 있다.In the power transfer step 460, the transmitter receives an unexpected packet, an outgoing desired packet for a predefined time, or a violation of a preset power transfer contract. transfer contract violation), if the filling is complete, the selection step 410 may be entered.
또한, 전력 전송 단계(460)에서, 송신기는 송신기 상태 변화 등에 따라 파워 전송 계약을 재구성할 필요가 있는 경우, 재협상 단계(470)로 천이할 수 있다.In addition, in power transmission step 460, the transmitter may transition to renegotiation step 470 if it is necessary to reconfigure the power transmission contract in accordance with a change in transmitter status.
또한, 수신기는 수신 전력 상태 등에 따라 파워 전송 계약을 재구성할 필요가 있는 경우, 재협상 단계(470)로 천이할 수도 있다. 이때, 재협상이 정상적으로 완료되면, 송신기는 전력 전송 단계(460)로 회귀할 수 있다.In addition, the receiver may transition to renegotiation step 470 if it is necessary to reconfigure the power transmission contract according to the received power state or the like. At this time, if the renegotiation is normally completed, the transmitter may return to the power transmission step (460).
상기한 파워 전송 계약은 송신기와 수신기의 상태 및 특성 정보에 기반하여 설정될 수 있다. 일 예로, 송신기 상태 정보는 최대 전송 가능한 파워에 대한 정보, 최대 수용 가능한 수신기 개수에 대한 정보 등을 포함할 수 있으며, 수신기 상태 정보는 요구 전력에 대한 정보 등을 포함할 수 있다.The power transmission contract may be set based on state and characteristic information of the transmitter and the receiver. For example, the transmitter state information may include information on the maximum transmittable power, information on the maximum acceptable number of receivers, and the like. The receiver state information may include information on required power.
전력 전송 단계로의 진입 이전에 이물질을 검출하는 방법을 도 4의 무선 전력 전송 절차를 참고하여 설명하기로 한다.A method of detecting a foreign substance before entering the power transmission step will be described with reference to the wireless power transmission procedure of FIG. 4.
본 발명의 일 실시예에 따른 송신기는 선택단계(410)에서 물체가 감지되면, 충전 영역에 이물질과 함께 무선 전력 수신기가 배치되었는지를 판단하기 위하여 무선 전력 공진 회로(예를 들어, 공진 코일 및/또는 공진 캐패시터, 또는 송신 코일 유닛)의 품질 인자 및/또는 피크 주파수(품질 인자가 최대인 주파수)를 측정할 수 있다. 여기서, 품질 인자 값은 핑 단계(420)로의 진입 이전에 측정될 수 있다. 이때, 측정을 위한 전압(또는 전력, 또는 전류)은 무선 전력 수신기를 웨이크업(Wake-up) 시키지 않는 낮은 전압이 이용될 수 있다. 또한, 품질 인자 값은 무선 전력 전송에 사용되는 동작 주파수 대역 내에서 일정 주파수 단위로 샘플링하여 측정될 수도 있다.According to an embodiment of the present invention, when an object is detected in the selection step 410, a wireless power resonant circuit (eg, a resonant coil and / or the like) may be used to determine whether a wireless power receiver is disposed together with a foreign material in a charging area. Or the quality factor and / or peak frequency (frequency at which the quality factor is maximum) of the resonant capacitor or transmitting coil unit. Here, the quality factor value may be measured prior to entering the ping step 420. In this case, a low voltage that does not wake up the wireless power receiver may be used as the voltage (or power or current) for the measurement. In addition, the quality factor value may be measured by sampling in a predetermined frequency unit within an operating frequency band used for wireless power transmission.
송신 코일은 주변 환경 변화에 따라 인덕턴스 및/또는 해당 송신 코일 내 직렬 저항 성분이 감소될 수 있고, 이로 인해 해당 송신 코일에서의 공진 주파수가 변경(시프트)될 수 있다. 즉, 동작 주파수 대역 내 최대 품질 인자 값이 측정되는 주파수인 품질 인자 피크 주파수가 주파수 축 상에서 이동될 수 있다.The transmission coil may reduce inductance and / or series resistance components in the transmission coil according to changes in the surrounding environment, thereby changing (shifting) the resonance frequency in the transmission coil. That is, the quality factor peak frequency, which is the frequency at which the maximum quality factor value in the operating frequency band is measured, may be shifted on the frequency axis.
일 예로, 무선 전력 수신기는 높은 투자율을 갖는 마그네틱 실드(차폐재)를 포함하기 때문에, 높은 투자율은 송신 코일에서 측정되는 인덕턴스 값을 증가시킬 수 있다. 반면에 금속 타입의 이물질은 인덕턴스 값을 감소시킬 수 있다.As an example, since the wireless power receiver includes a magnetic shield (shield) having a high permeability, the high permeability may increase the inductance value measured at the transmitting coil. On the other hand, the foreign material of the metal type can reduce the inductance value.
일반적으로 LC 공진 회로의 경우, 공진 주파수(f_resonant)는
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로 계산된다.In general, for an LC resonant circuit, the resonant frequency (f_resonant) is
Figure PCTKR2018004589-appb-I000001
Is calculated.
송신기의 충전 영역에 무선 전력 수신기만이 배치되면-즉, 충전 영역에 이물질이 존재하지 않는 경우-, L값은 증가되므로 공진 주파수는 작아지게 된다. 즉, 공진 주파수는 주파수 축 상에서 왼쪽으로 이동(시프트)하게 된다. 이는 수신기의 차폐재의 높은 투자율 때문에 자기장 세기가 증가하고 이에 따라 L값이 증가하기 때문이다.If only the wireless power receiver is placed in the charging region of the transmitter-i.e., no foreign matter is present in the charging region-the L value is increased so that the resonance frequency becomes smaller. That is, the resonant frequency is shifted (shifted) to the left on the frequency axis. This is because the magnetic field strength increases due to the high permeability of the shielding material of the receiver and thus the L value increases.
반면, 송신기의 무선 전력 수신기와 함께 충전 영역에 이물질이 배치되면, L값이 감소시키므로 공진 주파수는 커지게 된다. 즉, 공진 주파수는 주파수 축 상에서 오른쪽으로 이동(시프트)하게 된다.On the other hand, when the foreign material is disposed in the charging region together with the wireless power receiver of the transmitter, the resonance frequency is increased because the L value is reduced. That is, the resonant frequency is shifted (shifted) to the right on the frequency axis.
본 발명의 일 실시예에 따른 송신기는 동작 주파수 대역 내 측정된 품질 인자 값 중 최대 값을 가지는 품질 인자 값에 대응되는 주파수 값을 확인하고, 이를 메모리에 저장할 수 있다.A transmitter according to an embodiment of the present invention may identify a frequency value corresponding to a quality factor value having a maximum value among quality factor values measured in an operating frequency band, and store the same in a memory.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 송신기는 동작 주파수 대역 내 코일 유닛(또는 공진 캐패시터)의 입/출력 전압 증폭률이 가장 큰 값을 가지는 주파수 값을 확인하고, 이를 메모리에 저장할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, a transmitter may identify a frequency value having the largest input / output voltage amplification factor of a coil unit (or a resonant capacitor) in an operating frequency band and store the same in a memory.
이하 설명의 편의를 위해 동작 주파수 대역 내 품질 인자 값이 최대인 주파수 또는 전압 증폭률이 가장 큰 값을 가지는 주파수를 품질 인자 피크 주파수(Quality Factor Peak Frequency) 또는 설명의 편의를 위해 간단히 피크 주파수라 명하기로 한다.For convenience of description, the frequency with the highest quality factor value in the operating frequency band or the frequency with the highest voltage amplification factor will be referred to as a quality factor peak frequency or simply a peak frequency for convenience of explanation. Shall be.
송신 코일의 품질인자는 다양한 방법으로 측정될 수 있다.The quality factor of the transmitting coil can be measured in various ways.
일 예로, 송신 코일의 품질인자를 측정하기 위한 측정 회로는 정현파(Sinusoidal) 전압에 의해 구동되며, 직렬로 연결된 공진 코일과 공진 캐패시터를 포함하여 구성될 수 있다.For example, the measuring circuit for measuring the quality factor of the transmitting coil is driven by a sinusoidal voltage, and may include a resonance coil and a resonance capacitor connected in series.
공진 캐패시터의 인덕턴스 값은 해당 무선 충전 시스템의 공진 주파수가 적절한 범위에 있도록 선택될 수 있다. 일 예로, 공진 주파수는 100kHz일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 송신 코일의 품질인자는 해당 송신 코일에 인가되는 RMS(Root Mean Square) 전압과 공진 주파수에서 해당 시스템에 인가되는 RMS 전압의 비율로 계산될 수 있다.The inductance value of the resonant capacitor may be selected such that the resonant frequency of the wireless charging system is in the appropriate range. For example, the resonance frequency may be 100 kHz, but is not limited thereto. The quality factor of the transmission coil may be calculated as the ratio of the root mean square (RMS) voltage applied to the corresponding transmission coil and the RMS voltage applied to the corresponding system at the resonance frequency.
무선 전력 수신기가 무선 전력 송신기의 충전 영역에 배치될 때, 공진 주파수는 수신 코일 어셈블리(또는 2차 코일 어셈블리(Secondary Coil Assembly)) 및 동지 금속 부품(Friendly Metal Components)들에 기인하여 변경될 수 있다. 여기서, 동지 금속 부품은 무선 전력 수신기가 장착된 전자 기기를 구성하는 또는 전자기기에 액세서리로 부착된 금속 부품을 의미할 수 있다.When the wireless power receiver is placed in the charging region of the wireless power transmitter, the resonant frequency may change due to the receiving coil assembly (or secondary coil assembly) and the friendly metal components. . Here, the copper metal part may mean a metal part constituting an electronic device equipped with a wireless power receiver or attached as an accessory to an electronic device.
송신기는 동작 주파수 대역을 스윕(Sweep)하여 RMS 전압-즉, 송신 코일 대비 시스템의 RMS 전압-의 비율이 가장 높은 피크 주파수를 탐색할 수 있다. 이때, RMS 전압은 적절한 범위에 있는 전압일 수 있다. 해당 송신 코일의 품질인자는 탐색된 피크 주파수에서 측정된 가장 높은 비율에 상응할 수 있다.The transmitter can sweep the operating frequency band to find the peak frequency with the highest ratio of the RMS voltage—that is, the ratio of the RMS voltage of the system to the transmitting coil. In this case, the RMS voltage may be a voltage in an appropriate range. The quality factor of the corresponding transmission coil may correspond to the highest ratio measured at the found peak frequency.
협상 단계(430)에서 송신기는 수신기로부터 수신된 기준 값에 기반하여 이물질의 존재 여부를 판단할 수도 있다.In the negotiation step 430, the transmitter may determine the presence of the foreign matter based on the reference value received from the receiver.
협상 단계(430)에서의 기본적인 이물질 검출 방법은 송신기가 수신기로부터 소정 기준 값을 수신하는 단계와 송신기가 수신된 기준 값에 기반하여 경계 값을 조절하는 단계와 미리 측정된 측정 값과 경계 값을 비교하여 송신기가 이물질의 존재 여부를 판단하는 단계와 송신기가 이물질 존재 여부에 대한 판단 결과에 따라 ACK 또는 NACK 응답을 수신기에 송신하는 단계를 포함할 수 있다.The basic foreign matter detection method in the negotiation step 430 includes a step in which the transmitter receives a predetermined reference value from the receiver, a step in which the transmitter adjusts the boundary value based on the received reference value, and compares the measured value with the boundary value. The transmitter may include determining whether the foreign material exists and transmitting the ACK or NACK response to the receiver according to a result of the determination of the presence of the foreign material by the transmitter.
여기서, 기준 값은 기준 품질인자 값 및/또는 기준 피크 주파수일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.Here, the reference value may be a reference quality factor value and / or a reference peak frequency, but is not limited thereto.
일 예로, 기준 값은 해당 송신기의 송신 코일 타입에 따라 보상(전환)될 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 송신기에서 측정된 측정 값이 기준 송신 코일 타입에 맞게 보상(전환)될 수도 있다.For example, the reference value may be compensated (switched) according to the transmitter coil type of the corresponding transmitter, but this is only one embodiment, and the measured value measured by the transmitter may be compensated (switched) according to the reference transmitter coil type. have.
하지만, 종래의 기준 송신 코일 어셈블리-즉, 표준에 정의된 송신 코일 디자인으로 설계된 송신 코일 어셈블리-에서 측정된 기준 품질인자 값을 이용한 이물질 검출 방법의 단점은 다음과 같다.However, the disadvantages of the foreign material detection method using the reference quality factor values measured in the conventional reference transmission coil assembly, that is, the transmission coil assembly designed with the transmission coil design defined in the standard are as follows.
일반적으로, 각 송신기의 설계에 있어서, 송신 코일 어셈블리는 인덕턴스 L, 캐패시턴스 C 및 코일 직경 D 등에 있어서 서로 다른 특성 값을 가질 수 있다.In general, in the design of each transmitter, the transmitting coil assembly may have different characteristic values in inductance L, capacitance C, coil diameter D, and the like.
품질 인자 값은 이러한 특성 값의 영향을 받기 때문에 각 송신기는 초기 품질인자 값이 상이할 수 있다. 하기 표 1은 LCR 미터로 측정된 초기 품질인자 값이 각 송신기 타입 별로 상이함을 보여준다. 하기 표 1을 참조하면, 모든 송신기는 서로 다른 초기 품질인자 값을 가지므로, 그러한 초기 품질인자 값을 보상하는 것은 매우 어렵지만, 중요한 해결 과제일 수 있다. 게다가, 실제 송신기는 LCR 미터에 비해 품질인자 값 측정에 대한 정확도가 낮으므로, 측정 값에 대한 보상이 어려운 문제점이 있다.Since the quality factor values are affected by these characteristic values, each transmitter may have different initial quality factor values. Table 1 shows that the initial quality factor values measured by the LCR meter are different for each transmitter type. Referring to Table 1 below, since all transmitters have different initial quality factor values, compensating for such initial quality factor values is very difficult, but may be an important challenge. In addition, since the actual transmitter has a lower accuracy for measuring the quality factor value than the LCR meter, it is difficult to compensate for the measured value.
Figure PCTKR2018004589-appb-T000001
Figure PCTKR2018004589-appb-T000001
반면, 대부분의 송신기 설계에 있어서, 상기 표 1에서 보여지는 바와 같이, 충전 영역에 수신기가 배치되지 않은 경우의 공진 주파수는 유사하다. 공진 주파수는 L 값과 C 값에 의해 결정되기 때문에 다른 특성 값은 크게 관련이 없다. 송신 코일 타입 별 피크 주파수는 기준 동작 주파수에 충분히 근접하게 측정된다. 따라서, 초기 품질 인자 값은 대부분의 송신기에서 기준 동작 주파수인 100kHz에서 측정된 품질 인자 값과 거의 동일할 수 있다.On the other hand, in most transmitter designs, as shown in Table 1 above, the resonant frequency when the receiver is not disposed in the charging region is similar. Since the resonant frequency is determined by the L and C values, the other characteristic values are not very relevant. The peak frequency for each transmission coil type is measured close enough to the reference operating frequency. Thus, the initial quality factor value may be approximately equal to the quality factor value measured at 100 kHz, which is the reference operating frequency in most transmitters.
따라서, 피크 주파수를 이용한 이물질 검출 방법은 측정 값과 기준 값 사이의 변환(또는 보상)이 요구될지라도 그러한 보상을 위한 초기 값이 일정하므로 훨씬 신뢰할 수 있다. 송신기 설계자는 각각의 송신기 설계 목적에 따라 피크 주파수 값의 변경만을 고려할 수 있다.Therefore, the foreign material detection method using the peak frequency is much more reliable since the initial value for such compensation is constant even if a conversion (or compensation) between the measured value and the reference value is required. The transmitter designer may only consider changing the peak frequency value for each transmitter design purpose.
만약, 송신기 설계자가 상용 송신기 제품에 상응하는 파라메터 값들을 기준 송신기에 대응되는 파라메터 값으로 변환(보상)하고자 한다면, 상용 송신기 제품은 수신기 별 기준 값과의 차이가 유사하게 측정되어야 한다.If a transmitter designer wants to convert (compensate) parameter values corresponding to a commercial transmitter product to a parameter value corresponding to a reference transmitter, the commercial transmitter product should be measured similarly to a difference from the reference value for each receiver.
하지만, 몇몇 상용 송신기 제품 설계에 있어서, 수신기 타입 별 상용 송신기 제품에서 측정되는 품질 인자 값은 상당한 차이를 가진다. 이는 상기 보상을 매우 어렵게 만드는 문제점이 있다.However, in some commercial transmitter product designs, the quality factor values measured in commercial transmitter products by receiver type have significant differences. This has the problem of making the compensation very difficult.
실제, 하기 표 2를 참조하면, 송신 코일 타입 별 수신기의 타입에 따른 LCR 미터에 의해 측정된 품질 인자 값이 상당한 차이를 가지는 것을 알 수 있다.In fact, referring to Table 2 below, it can be seen that the quality factor value measured by the LCR meter according to the type of receiver for each transmission coil type has a significant difference.
하지만, 피크 주파수 측면에서, 송신 코일 타입 별 LCR 미터에 의해 측정된 피크 주파수의 수신기 타입 별 차이는 매우 작은 것을 보여준다. 표 2를 참조하면, 대부분의 송신 코일 타입 별 피크 주파수의 차이는 5% 미만-단, 타입 5는 제외-, 또는 5kHz 미만인 것을 알 수 있다. 상기 차이는 송신기 설계자가 예상 가능한 범위의 수치일 수 있다.However, in terms of peak frequency, the difference between the receiver types of the peak frequencies measured by the LCR meter for each transmission coil type is very small. Referring to Table 2, it can be seen that the difference in peak frequency for each transmission coil type is less than 5%-except Type 5, or less than 5 kHz. The difference may be a numerical value within a range predictable by the transmitter designer.
Tx coilsTx coils Q value(with phone: 제1 수신기)(by LCR meter)Q value (with phone: first receiver) (by LCR meter) Q value(with phone: 제2 수신기)(by LCR meter)Q value (with phone: second receiver) (by LCR meter) Resonant frequency with제1 수신기(by LCR meter)Resonant frequency with first receiver (by LCR meter) Resonant frequency with제2 수신기 (by LCR meter)Resonant frequency with second receiver (by LCR meter)
타입1 Type 1 43.0443.04 46.8746.87 87.287.2 91.791.7
타입2 Type 2 37.9(▼12%)37.9 (▼ 12%) 33.37(▼29%)33.37 (▼ 29%) 88.7(▲2%)88.7 (▲ 2%) 94.5(▲3%)94.5 (▲ 3%)
타입3 Type 3 58.05(▲35%)58.05 (▲ 35%) 54.32(▲16%)54.32 (▲ 16%) 88.2(▲1%)88.2 (▲ 1%) 91.9(▲0%)91.9 (▲ 0%)
타입4Type 4 39(▼9%)39 (▼ 9%) 35.15(▼25%)35.15 (▼ 25%) 86.6(▼1%)86.6 (▼ 1%) 93.2(▲2%)93.2 (▲ 2%)
타입5 Type 5 46.35(▲8%)46.35 (▲ 8%) 44.34(▼5%)44.34 (▼ 5%) 120.4(▲38%)120.4 (▲ 38%) 124.4(▲36%)124.4 (▲ 36%)
타입6Type 6 41.72(▼3%)41.72 (▼ 3%) 44.29(▼6%)44.29 (▼ 6%) 82.2(▼6%)82.2 (▼ 6%) 88.2(▼4%)88.2 (▼ 4%)
타입7 Type 7 30.85(▼28%)30.85 (▼ 28%) 34.5(▼26%)34.5 (▼ 26%) 88.5(▲1%)88.5 (▲ 1%) 93.7(▲2%)93.7 (▲ 2%)
위와 같이 품질인자 값의 보상(전환)이 어렵기 때문에 이물질 검출에 대한 정확도가 떨어지는 문제가 있다. 이 문제를 해결하기 위해서는 송신기가 기준 피크 주파수에 관한 정보를 이용하거나, 송신기가 송신 코일 타입 정보를 수신기에 전송하고, 수신기로부터 수신된 송신 코일 타입 정보에 대응되는 기준 값을 이용하는 것이 바람직할 수 있다.As described above, since the compensation (conversion) of the quality factor value is difficult, there is a problem that the accuracy of the foreign material detection is inferior. In order to solve this problem, it may be desirable for the transmitter to use the information on the reference peak frequency, or the transmitter transmits the transmission coil type information to the receiver, and uses a reference value corresponding to the transmission coil type information received from the receiver. .
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 기준 피크 주파수를 이용하여 이물질을 검출하는 방법과 해당 송신기의 타입 정보 및(또는) 해당 송신기에 장착된 송신 코일 타입 정보에 대응되는 기준 값을 이용하여 이물질을 검출하는 방법을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a foreign substance is detected using a method of detecting a foreign substance using a reference peak frequency according to an embodiment of the present invention and a reference value corresponding to type information of the transmitter and / or transmission coil type information mounted on the transmitter. The detection method will be described in detail.
1. 기준 피크 주파수를 이용한 이물질 검출 방법.1. Foreign material detection method using reference peak frequency.
무선 전력 수신기의 기준 피크 주파수는 주변에 이물질이 없이 충전 영역에 해당 무선 전력 수신기가 배치된 상태에서 테스트 무선 전력 송신기인 #MP1-즉, 기준 송신기-의 송신 코일(Primary Coil)에서 측정된 피크 주파수로 정의될 수 있다.The reference peak frequency of the wireless power receiver is the peak frequency measured at the primary coil of the test wireless power transmitter # MP1, i.e., the reference transmitter, with the corresponding wireless power receiver placed in the charging area with no foreign matter around. It can be defined as.
기준 송신기의 충전 영역에 무선 전력 수신기를 배치하는 것은 다음과 같다.Positioning the wireless power receiver in the charging region of the reference transmitter is as follows.
우선 무선 전력 수신기의 수신 코일(Secondary Coil)을 테스트 무선 전력 송신기인 #MP1의 송신 코일(Primary Coil)에 정렬시킨다. 일 예로, 무선 전력 수신기의 수신 코일이 충전 영역의 중앙에 배치될 수 있다.First, the secondary coil of the wireless power receiver is aligned with the primary coil of # MP1 which is a test wireless power transmitter. For example, the receiving coil of the wireless power receiver may be disposed in the center of the charging area.
무선 전력 수신기는 회전 없이 충전 영역-즉, 충전 면 또는 충전 베드일 수 있음-의 X축 및 Y축을 따라 일정 거리 옵셋 단위-예를 들면, +/-5mm-로 움직이며 이동될 수 있다.The wireless power receiver can be moved and moved along a distance offset unit-for example, +/- 5 mm-along the X and Y axes of the charging region—that is, the charging face or the charging bed—without rotation.
충전 영역의 중앙 위치 및 4개의 옵셋 위치에서의 기준 피크 주파수가 결정되고, 가장 큰 값이 해당 무선 전력 송신기에 대응되는 기준 피크 주파수로 선택(결정)될 수 있다. 이때, 테스트 무선 전력 송신기의 코일에 인가되는 전압-즉, Primary Coil Voltage-의 범위는 0.85 ± 0.25 Vrms일 수 있다.A reference peak frequency at the center position and four offset positions of the charging region may be determined, and the largest value may be selected (determined) as a reference peak frequency corresponding to the corresponding wireless power transmitter. At this time, the voltage applied to the coil of the test wireless power transmitter, that is, the range of the primary coil voltage may be 0.85 ± 0.25 Vrms.
무선 전력 수신기는 자신의 기준 피크 주파수 값을 소정 패킷-예를 들면, 이물질 검출 상태 패킷(FOD Status Packet)-을 이용하여 무선 전력 송신기에 보고할 수 있다. 여기서, 기준 피크 주파수는 5kHz 이상의 정확도를 가지고 보고될 수 있다.The wireless power receiver may report its reference peak frequency value to the wireless power transmitter using a predetermined packet, for example, a FOD Status Packet. Here, the reference peak frequency may be reported with an accuracy of 5 kHz or more.
이하에서는 상기 보고된 기준 피크 주파수를 이용하여 이물질을 검출하는 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 이물질 검출 방법은 송신 코일 공진 주파수의 변화를 감지하고, 감지 결과에 따라 이물질 존재 여부가 결정될 수 있다.Hereinafter, a method of detecting a foreign substance using the reported reference peak frequency will be described in detail. That is, in the foreign matter detection method according to the embodiment of the present invention, the change of the transmission coil resonance frequency may be detected, and the presence of the foreign matter may be determined according to the detection result.
송신 코일 주변의 환경 변화는 전형적으로 해당 송신 코일의 인덕턴스 감소를 야기시킨다. 그 결과 송신 코일의 공진 주파수는 증가된다. 이때, 공진 주파수는 해당 품질 인자 값에 대응되는 피크 주파수로 측정될 수 있다.Environmental changes around the transmitting coil typically cause a reduction in the inductance of the transmitting coil. As a result, the resonant frequency of the transmitting coil is increased. In this case, the resonance frequency may be measured as a peak frequency corresponding to the quality factor value.
무선 전력 송신기에서 측정된 피크 주파수의 증가가 이물질에 기인한 것인지를 판단하는 것이 가능하도록, 무선 전력 수신기는 무선 전력 송신기에 기준 피크 주파수에 관한 정보를 제공할 수 있다. 기준 피크 주파수는 주변에 이물질이 없이 충전 영역에 무선 전력 수신기만이 배치되었을 때, 테스트 무선 전력 송신기인 #MP1의 송신 코일에서 측정되는 피크 주파수일 수 있다.The wireless power receiver can provide the wireless power transmitter with information about the reference peak frequency so that it is possible to determine whether the increase in the peak frequency measured at the wireless power transmitter is due to foreign matter. The reference peak frequency may be a peak frequency measured at the transmitting coil of the test wireless power transmitter # MP1 when only the wireless power receiver is disposed in the charging region without foreign matter in the surroundings.
본 발명의 일 실시예에 따른 피크 주파수 변화에 기반한 이물질 검출 방법은 다음의 4 단계를 통해 이루어질 수 있다.The foreign material detection method based on the change of the peak frequency according to an embodiment of the present invention can be made through the following four steps.
첫째, 무선 전력 송신기는 전력 전송을 시작하기 전에 송신 코일의 피크 주파수를 측정한다. 일 예로, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기를 깨우기 위한 디지털 핑을 시작하기 전에 송신 코일의 피크 주파수를 측정할 수 있다.First, the wireless power transmitter measures the peak frequency of the transmitting coil before starting power transmission. As an example, the wireless power transmitter may measure the peak frequency of the transmitting coil before initiating a digital ping to wake up the wireless power receiver.
둘째, 무선 전력 수신기는 기준 피크 주파수 값을 무선 전력 송신기에 전송할 수 있다. 일 예로, 무선 전력 수신기는 협상 단계에서 이물질 검출 상태 패킷을 이용하여 기준 피크 주파수 값을 전송할 수 있다.Second, the wireless power receiver may transmit a reference peak frequency value to the wireless power transmitter. For example, the wireless power receiver may transmit a reference peak frequency value by using a foreign object detection status packet in a negotiation step.
셋째, 무선 전력 송신기는 기준 피크 주파수 값을 이용하여 적절한 경계 값(threshold value)을 결정할 수 있다. 무선 전력 송신기는 협상 단계에서 적절한 경계 값을 결정할 수 있다. 이때, 무선 전력 송신기는 자신의 송신 코일과 테스트 무선 전력 송신기의 송신 코일의 설계 차이-즉, 특성 차이-를 고려하여 경계 값을 결정할 수 있다.Third, the wireless power transmitter may determine an appropriate threshold value using the reference peak frequency value. The wireless power transmitter may determine an appropriate boundary value at the negotiation stage. In this case, the wireless power transmitter may determine a boundary value in consideration of design differences (that is, characteristic differences) between its own transmission coil and the transmission coil of the test wireless power transmitter.
넷째, 무선 전력 송신기는 자신의 송신 코일에서 측정된 피크 주파수 값이 상기 경계 값을 초과하면, 협상 단계에서 전력 전송을 중단할 수 있다. 즉, 무선 전력 송신기는 측정된 피크 주파수 값이 경계 값을 초과하면, 충전 영역에 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.Fourth, the wireless power transmitter may stop the power transmission in the negotiation step if the peak frequency value measured in its transmission coil exceeds the threshold value. That is, when the measured peak frequency value exceeds the boundary value, the wireless power transmitter may determine that the foreign matter exists in the charging region.
이하에서는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 송신기의 타입 정보 및(또는) 해당 송신기에 장착된 송신 코일 타입 정보에 대응되는 기준 값을 이용하여 이물질을 검출하는 방법을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of detecting a foreign substance using a reference value corresponding to the type information of the transmitter and / or the transmission coil type information mounted on the transmitter according to another embodiment of the present invention will be described in detail.
종래의 이물질 검출 방법에 있어서, 송신기는 전력 전송 단계로의 진입 이전에 이물질 검출을 위해 수신기에 전송하는 정보가 없었다.In the conventional foreign material detection method, the transmitter has no information to transmit to the receiver for foreign material detection before entering the power transmission step.
다음은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기가 전력 전송 단계로의 진입 이전에 수신기에 제공할 수 있는 이물질 검출에 필요한 정보는 송신 코일 타입 정보, 송신 코일 어셈블리 또는 송신 코일 유닛(Primary coil unit)의 공진 주파수에 관한 정보, 송신 코일 어셈블리 또는 송신 코일 유닛(Primary coil unit)의 품질 인자에 관한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.Next, information necessary for detecting foreign matters that the wireless power transmitter may provide to the receiver before entering the power transmission step according to an embodiment of the present invention may include transmission coil type information, a transmission coil assembly, or a primary coil unit. At least one of the information on the resonant frequency of the), the quality factor of the transmitting coil assembly or the primary coil unit (primary coil unit).
일 예로, 수신기가 송신기로부터 송신 코일 타입에 관한 정보를 수신하는 경우, 수신기는 미리 저장된 송신 코일 타입에 대응되는 기준 값(ex, 기준 품질인자 값, 기준 피크 주파수 값 등)을 구비된 메모리로부터 읽어 들여 송신기에 전송할 수 있다.For example, when the receiver receives information on the transmission coil type from the transmitter, the receiver reads from a memory provided with reference values (eg, reference quality factor values, reference peak frequency values, etc.) corresponding to the previously stored transmission coil types. I can send it to a transmitter.
이를 통해, 송신기는 자기의 송신 코일 타입에 매핑되는 기준 값을 수신할 수 있다. 따라서, 송신기는 별도로 기준 값을 보상하지 않아도 되는 장점이 있다.Through this, the transmitter may receive a reference value mapped to its transmission coil type. Therefore, the transmitter does not need to compensate the reference value separately.
예를 들어, 제4타입의 송신코일을 구비한 송신기가 제1타입에 대응되는 기준 품질인자 값을 수신기로부터 수신하는 경우, 송신기는 제1타입에 대응되는 기준 품질인자 값에 기반하여 제4타입의 기준 품질인자 값을 계산(또는 예측)할 수 있다. 이때, 계산(또는 예측)된 제4타입에 대응되는 기준 품질인자 값은 실제 제4타입에 대응되는 기준 품질 인자 값과는 소정 허용 오차 범위를 벗어날 정도로 상이할 수 있다. 이는 이물질 검출 정확도를 저하시킬 수 있다. 본 실시예에 따른 송신 코일 타입 정보 교환을 통한 이물질 검출 방법은 기준 값 보상(전환) 시 발생되는 오차로 인해 이물질 검출에 대한 정확도가 저하되는 것을 미연에 방지할 수 있는 장점이 있다.For example, when a transmitter having a transmission coil of the fourth type receives a reference quality factor value corresponding to the first type from the receiver, the transmitter is based on the reference quality factor value corresponding to the first type. A reference quality factor value of may be calculated (or predicted). In this case, the reference quality factor value corresponding to the calculated (or predicted) fourth type may be different from the reference quality factor value corresponding to the fourth type so as to deviate from a predetermined tolerance range. This may lower the foreign matter detection accuracy. The foreign material detection method through the exchange coil type information exchange according to the present embodiment has an advantage of preventing the accuracy of the foreign material detection from being lowered due to an error generated during reference value compensation (switching).
이상에서는 기준 품질 인자 값에 기반하여 이물질을 검출하는 방법을 중심으로 본 실시예에 가지는 특징 및 장점이 설명되었으나, 기준 피크 주파수 값 기반하여 이물질을 검출하는 방식도 동일한 장점 및 효과가 기대될 수 있다.In the above, the features and advantages of the present embodiment have been described with reference to a method of detecting a foreign substance based on a reference quality factor value, but the same advantages and effects may be expected in a method of detecting a foreign substance based on a reference peak frequency value. .
수신기가 송신기로부터 해당 송신기의 Primary coil unit의 공진 주파수에 관한 정보를 수신하는 경우, 수신된 공진 주파수 특성을 가지는 송신기에 대응하여 측정된 기준 피크 주파수 값을 송신기에 전송할 수 있다. 이때, 송신기는 자신의 타입에 맞는 기준 피크 주파수 값을 수신하므로, 별도 기준 피크 주파수 값을 보상하는 절차를 수행하지 않아도 되는 장점이 있다.When the receiver receives information on the resonance frequency of the primary coil unit of the transmitter from the transmitter, the reference peak frequency value measured corresponding to the transmitter having the received resonance frequency characteristic may be transmitted to the transmitter. At this time, since the transmitter receives a reference peak frequency value suitable for its type, there is an advantage that it is not necessary to perform a procedure for compensating a separate reference peak frequency value.
일 실시예로 송신기는 송신 코일 타입에 관한 정보 또는 공진 주파수에 관한 정보를 협상 단계에서 수신기에게 제공할 수 있다.In one embodiment, the transmitter may provide the receiver with information about the transmission coil type or information about the resonant frequency in the negotiation step.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 협상 단계에서의 이물질 검출 절차를 설명하기 위한 흐름도이다.5A is a flowchart illustrating a foreign material detection procedure in a negotiation step according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 도 5a 및 도 5b를 참조하여 협상 단계에서의 이물질 검출 절차를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the foreign matter detection procedure in the negotiation step will be described in detail with reference to FIGS. 5A and 5B.
도 5a를 참조하면, 협상 단계가 시작되면, 무선 전력 수신기는 일반 요구 패킷(General Request Packet)을 이용하여 접속된 무선 전력 송신기의 디자인에 관한 정보를 요청할 수 있다(S551). 일 예로, 무선 전력 송신기의 디자인에 관한 정보는 해당 송신기에 장착된 송신 코일 어셈블리(또는 유닛)에 포함된 코일의 타입 식별 및 개수 식별을 위한 정보가 포함될 수 있다.Referring to FIG. 5A, when the negotiation step is started, the wireless power receiver may request information about a design of the connected wireless power transmitter using a general request packet (S551). For example, the information about the design of the wireless power transmitter may include information for identifying the type and number of coils included in the transmitting coil assembly (or unit) mounted in the transmitter.
일 예로, 무선 전력 송신기는 무선 전력 송신기의 디자인에 관한 정보를 요청하는 일반 요구 패킷이 수신되면, 해당 송신기에 장착된 송신 코일 유닛이 단일 코일로 구성되었는지 복수의 코일로 구성되었는지를 식별하기 위한 단일/복수 타입 지시자 및 송신 코일 유닛을 구성하는 송신 코일 타입이 포함된 소정 응답 패킷-예를 들면, 후술할 도 5b의 전력 송신기 디자인 패킷(Power Transmitter Design Packet)일 수 있음-을 무선 전력 수신기에 전송할 수 있다(S552).For example, when the wireless power transmitter receives a general request packet requesting information about the design of the wireless power transmitter, the wireless power transmitter may be configured to identify whether the transmitting coil unit mounted on the transmitter comprises a single coil or a plurality of coils. / Transmit a predetermined response packet including a plurality of type indicators and a transmission coil type constituting the transmission coil unit, for example, may be the Power Transmitter Design Packet of FIG. 5B to be described later-to the wireless power receiver It may be (S552).
도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 송신기 디자인 패킷의 구조를 설명하기 위한 도면이다.5B is a diagram for explaining the structure of a power transmitter design packet according to an embodiment of the present invention.
도 5b를 참조하면, 전력 송신기 디자인 패킷(560)은 단수/복수 타입 필드(561)와 송신 코일 타입 필드(562)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 5B, the power transmitter design packet 560 may include a singular / plural type field 561 and a transmission coil type field 562.
일 예로, 송신 코일 타입 필드(562)에 기록되는 송신 코일 타입은 해당 송신 코일을 고유하게 식별하기 위한 레퍼런스 디자인 넘버(Reference Design Number) 또는 파워 인터페이스 인디케이터(Power Interface Indicator)일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 레퍼런스 디자인 넘버는 표준에 정의된 코일 디자인의 지정된 번호를 의미할 수 있다. 파워 인터페이스 인디케이터는 각각의 송신 디자인들 간의 공통 특성으로 표현할 수 있는 인디케이터를 의미할 수 있다.For example, the transmission coil type recorded in the transmission coil type field 562 may be a reference design number or a power interface indicator for uniquely identifying the corresponding transmission coil, but is not limited thereto. Does not. The reference design number may mean a designated number of coil designs defined in the standard. The power interface indicator may refer to an indicator that can be expressed as a common characteristic between the respective transmission designs.
상기 도 5b의 실시예에서는 단수/복수 타입(561) 필드가 2비트이고, 송신 코일 타입(562) 필드가 1바이트인 것으로 도시되어 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 당업자의 설계에 따라 각 필드에 할당되는 비트의 수는 상이할 수도 있음을 주의해야 한다.In the embodiment of FIG. 5B, the singular / plural type 561 field is shown as 2 bits and the transmission coil type 562 field is shown as 1 byte. However, this is only one embodiment. Note that the number of bits allocated to each field may be different.
일 예로, 단수/복수 타입(561) 필드의 비트 수는 송신 코일 유닛에 최대로 포함될 수 있는 송신 코일의 개수에 대응하여 결정될 수도 있다. 또한, 송신 코일 타입(562) 필드는 표준에 정의된 서로 다른 타입의 송신 코일 개수에 기반하여 결정될 수도 있다.As an example, the number of bits of the singular / plural type 561 field may be determined corresponding to the number of transmitting coils that can be included in the transmitting coil unit at a maximum. In addition, the transmission coil type 562 field may be determined based on the number of different types of transmission coils defined in the standard.
상기한 도 5a를 참조하면, 무선 전력 수신기는 전력 송신기 디자인 패킷이 수신되면, 해당 전력 송신기 디자인 패킷에 포함된 정보-예를 들면, 송신 코일 타입에 관한 정보일 수 있음-에 기반하여 기준 값을 결정할 수 있다(S553). 여기서, 기준 값은 주파수 이동 값 또는 기준 피크 주파수 값, 기준 품질인자 값 등을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5A, when a power transmitter design packet is received, the wireless power receiver determines a reference value based on information included in the power transmitter design packet, for example, information about a transmission coil type. Can be determined (S553). Here, the reference value may include a frequency shift value, a reference peak frequency value, a reference quality factor value, and the like.
무선 전력 수신기는 내부 메모리에는 송신 코일 타입 별 (또는 송신 코일 유닛) 그에 대응되는 기준 값(들)이 미리 저장되어 유지되고, 전력 송신기 디자인 패킷이 송신기로부터 수신되면, 메모리를 참조하여 송신 코일 타입에 대응되는 기준 값을 읽어 들일 수 있다. The wireless power receiver stores and stores the reference value (s) corresponding to each transmission coil type (or transmission coil unit) in the internal memory in advance, and when the power transmitter design packet is received from the transmitter, The corresponding reference value can be read.
이상의 실시 예에서는 송신 코일 타입 별로 그에 대응되는 기준 값이 메모리에 저장되어 유지되는 것으로 설명되고 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 다른 실시 예에 따른 무선 전력 수신기는 송신 코일의 공진 주파수 별로 대응되는 기준 값을 메모리에 저장하여 유지할 수도 있다. 이 경우, 무선 전력 송신기는 소정 패킷-예를 들면, 전력 송신기 디자인 패킷-을 이용하여 탑재된 송신 코일에 대응되는 공진 주파수 값을 수신기에 전송할 수도 있다.In the above embodiment, a reference value corresponding to each transmission coil type is described as being stored and maintained in a memory. However, this is only one embodiment, and the wireless power receiver according to another embodiment corresponds to each resonance frequency of the transmission coil. The reference value may be stored in memory and maintained. In this case, the wireless power transmitter may transmit a resonant frequency value corresponding to the mounted transmission coil to the receiver by using a predetermined packet, for example, a power transmitter design packet.
무선 전력 수신기는 결정된 기준 값이 포함된 이물질 검출 상태 패킷을 무선 전력 송신기에 전송할 수 있다(S554).The wireless power receiver may transmit a foreign matter detection status packet including the determined reference value to the wireless power transmitter (S554).
무선 전력 송신기는 이물질 검출 상태 패킷에 포함된 기준 값에 기반하여 소정 이물질 검출 절차를 수행할 수 있다. 무선 전력 송신기는 이물질 검출 결과에 따라 정상 응답(ACK Response)을 무선 전력 송신기에 전송할 수 있다(S555).The wireless power transmitter may perform a predetermined foreign matter detection procedure based on the reference value included in the foreign matter detection status packet. The wireless power transmitter may transmit an ACK response to the wireless power transmitter according to the foreign matter detection result (S555).
무선 전력 수신기는 정상 응답이 수신되면 무선 전력 송신기의 캐퍼빌러티(Capability)에 관한 정보를 요구하는 패킷-예를 들면, 일반 요구 패킷을 통해 요구할 수 있음-을 무선 전력 송신기에 전송할 수 있다. 무선 전력 송신기는 자신의 캐퍼빌러티 정보가 포함된 패킷-예를 들면, 전력 송신기 캐퍼빌러티 패킷(Power Transmitter Capability Packet)-을 무선 전력 수신기에 전송할 수 있다(S556).The wireless power receiver may send to the wireless power transmitter a packet requesting information about the capability of the wireless power transmitter, for example via a general request packet, upon receipt of a normal response. The wireless power transmitter may transmit a packet including its capability information, for example, a power transmitter capability packet to the wireless power receiver (S556).
무선 전력 수신기는 보장된 전력을 수신하기 위해 보장 전력 값(Guaranteed Power Value)이 포함된 소정 패킷-예를 들면, 특별 요구 패킷(Specific Request Packet)-을 무선 전력 송신기에 전송할 수 있다. 무선 전력 송신기는 수신기에 의해 요구된 보장 전력 값을 제공 가능한 경우, 정상 응답을 무선 전력 수신기에 전송할 수 있다(S557).The wireless power receiver may send a predetermined packet including a guaranteed power value (eg, a special request packet) to the wireless power transmitter to receive the guaranteed power. If it is possible to provide the guaranteed power value required by the receiver, the wireless power transmitter may transmit a normal response to the wireless power receiver (S557).
무선 전력 수신기는 협상이 종료되었음을 지시하는 패킷-예를 들면, 특별 요구 패킷을 통해 전송될 수 있음-을 무선 전력 송신기에 전송함으로써, 협상 절차를 종료할 수 있다.The wireless power receiver may terminate the negotiation procedure by sending a packet indicating that the negotiation has ended, for example, may be sent via a special request packet, to the wireless power transmitter.
도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서의 이물질 검출 절차를 설명하기 위한 흐름도이다.5C is a flowchart illustrating a foreign material detection procedure in a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
도 5c를 참조하면, 무선 전력 송신기(510)는 선택 단계에서 물체가 감지되면, 핑 단계로의 진입 이전에 소정 기준 동작 주파수에서의 품질 인자 값을 측정할 수 있다(S501). 여기서, 품질 인자 값이 측정된 기준 동작 주파수는 공진 주파수(resonance frequency)일 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 무선 전력 송신기(510)는 측정된 품질 인자 값을 내부 메모리에 저장할 수 있다(S502).Referring to FIG. 5C, when an object is detected in the selection step, the wireless power transmitter 510 may measure a quality factor value at a predetermined reference operating frequency before entering the ping step (S501). Here, the reference operating frequency at which the quality factor value is measured may be a resonance frequency, but is not limited thereto. The wireless power transmitter 510 may store the measured quality factor value in the internal memory (S502).
무선 전력 송신기(510)는 핑 단계로 진입하여 상기한 도 3에서 설명된 감지 신호 전송 절차를 수행할 수 있다(S503).The wireless power transmitter 510 may enter the ping step and perform the sensing signal transmission procedure described with reference to FIG. 3 (S503).
무선 전력 송신기(510)는 무선 전력 수신기(520)가 감지되면, 식별 및 구성 단계로 진입하여 자신의 송신기 타입(Tx_Type)에 관한 정보를 무선 전력 수신기(520)에 전송할 수 있다(S504).When the wireless power transmitter 510 is detected, the wireless power receiver 520 may enter an identification and configuration step and transmit information about its transmitter type (Tx_Type) to the wireless power receiver 520 (S504).
무선 전력 수신기(510)는 수신된 송신기 타입에 대응하는 기준 품질 인자 값을 해당 메모리에서 읽을 수 있다(S505). 일 예로, 무선 전력 수신기(510)에는 송신기 타입 별 기준 품질 인자 값이 매핑된 테이블-이하, 설명의 편의를 위해 기준 품질 인자 매핑 테이블이라 명함-이 유지될 수 있다.The wireless power receiver 510 may read a reference quality factor value corresponding to the received transmitter type from the corresponding memory (S505). For example, the wireless power receiver 510 may maintain a table to which reference quality factor values for each transmitter type are mapped (hereinafter, referred to as a reference quality factor mapping table) for convenience of description.
또한, 무선 전력 수신기(510)에 저장된 기준 품질 인자 매핑 테이블은 갱신될 수 있다. 일 예로, 유/무선 통신 연결이 가능한 전자 기기에 탑재된 무선 전력 수신기(510)는 전자 기기를 통해 갱신 정보를 획득할 수 있으며, 획득된 갱신 정보에 기반하여 기준 품질 인자 매핑 테이블을 자동 갱신할 수 있다.In addition, the reference quality factor mapping table stored in the wireless power receiver 510 may be updated. For example, the wireless power receiver 510 mounted in an electronic device capable of wired / wireless communication connection may obtain update information through the electronic device, and automatically update the reference quality factor mapping table based on the obtained update information. Can be.
전자기기는 유/무선 통신망을 통해 특정 서버와 연동될 수 있으며, 해당 서버로부터 기준 품질 인자 매핑 테이블에 대한 갱신 정보를 수신할 수 있다. 무선 전력 송신기 제조사 또는 판매자는 해당 무선 전력 송신기에 대한 기준 품질 인자 값을 서버에 등록할 수 있다.The electronic device may interwork with a specific server through a wired / wireless communication network and receive update information on the reference quality factor mapping table from the corresponding server. The manufacturer or vendor of the wireless power transmitter may register a reference quality factor value for the wireless power transmitter in the server.
무선 전력 수신기(520)는 읽어 들인 기준 품질 인자 값을 무선 전력 송신기(510)로 전송할 수 있다(S506).The wireless power receiver 520 may transmit the read reference quality factor value to the wireless power transmitter 510 (S506).
무선 전력 송신기(510)는 수신된 기준 품질 인자 값에 기반하여 이물질 검출을 위한 임계 값을 결정할 수 있다(S507). 일 예로, 임계 값은 기준 품질 인자 값보다 소정 비율만큼 작은 값으로 결정될 수 있다.The wireless power transmitter 510 may determine a threshold value for foreign material detection based on the received reference quality factor value (S507). As an example, the threshold value may be determined as a value smaller than the reference quality factor value by a predetermined ratio.
무선 전력 송신기(510)는 측정된 품질 인자 값과 결정된 임계 값을 비교하여 이물질을 검출할 수 있다(S508). 여기서, 측정된 품질 인자 값이 임계 값보다 작으면, 무선 전력 송신기(510)는 충전 영역에 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.The wireless power transmitter 510 may detect the foreign matter by comparing the measured quality factor value with the determined threshold value (S508). Here, if the measured quality factor value is smaller than the threshold value, the wireless power transmitter 510 may determine that foreign matter exists in the charging area.
무선 전력 송신기(510)는 이물질 검출 결과에 따라 ACK 응답 또는 NACK 응답을 무선 전력 수신기(520)에 전송할 수 있다.The wireless power transmitter 510 may transmit an ACK response or a NACK response to the wireless power receiver 520 according to the foreign matter detection result.
무선 전력 수신기(520)는 무선 전력 송신기(510)로부터 NACK 응답이 수신되면, 무선 전력 송신기(510)가 전력 전송을 완전히 중단할 때까지 출력 단자를 통해 전자 기기(또는 배터리/부하)에 일정 세기 이상의 전력이 공급되지 않도록 제어할 수 있다. 여기서, 일정 세기 이상의 전력은 5W가 기준일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.When the wireless power receiver 520 receives a NACK response from the wireless power transmitter 510, the wireless power receiver 520 may receive a constant power on the electronic device (or battery / load) through the output terminal until the wireless power transmitter 510 completely stops transmitting power. The above power can be controlled so as not to be supplied. Here, the power of a certain intensity or more may be 5W as a reference, but is not limited thereto.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서의 이물질 검출 절차를 설명하기 위한 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a foreign material detection procedure in a wireless power transmission system according to another embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 무선 전력 송신기(610)는 선택 단계에서 물체가 감지되면, 핑 단계로의 진입 이전에 동작 주파수 대역 내 품질 인자 값 및 피크 주파수를 측정할 수 있다(S601). 일 예로, 무선 전력 송신기(610)는 동작 주파수 대역 내 일정 주파수 간격으로 품질 인자 값을 측정하고, 품질 인자 값이 최대인 주파수를 피크 주파수로 결정할 수 있다. 여기서, 결정된 피크 주파수(PF_measured) 및 피크 주파수에 대응하여 측정된 품질 인자 값(Q_measured)은 무선 전력 송신기(610)의 내부 메모리에 저장될 수 있다.Referring to FIG. 6, when an object is detected in the selection step, the wireless power transmitter 610 may measure the quality factor value and the peak frequency in the operating frequency band before entering the ping step (S601). For example, the wireless power transmitter 610 may measure a quality factor value at a predetermined frequency interval within an operating frequency band, and determine a frequency having a maximum quality factor value as a peak frequency. Here, the determined peak frequency PF_measured and the quality factor value Q_measured measured corresponding to the peak frequency may be stored in the internal memory of the wireless power transmitter 610.
무선 전력 수신기(620)는 협상 단계에서 무선 전력 송신기(610)로 송신기 타입에 관한 정보를 요청할 수 있다(S602). 일 예로, 무선 전력 수신기(620)는 일반 요구 패킷(General Request Packet)을 이용하여 송신기 타입(Tx_type)에 관한 정보를 무선 전력 송신기(610)에 요청할 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 이에 한정되지는 않는다.The wireless power receiver 620 may request information on the transmitter type from the wireless power transmitter 610 in the negotiation step (S602). For example, the wireless power receiver 620 may request the wireless power transmitter 610 about the transmitter type (Tx_type) using a general request packet, but this is only one embodiment. It is not limited to this.
무선 전력 송신기(610)는 자신의 송신기 타입에 관한 정보를 무선 전력 수신기(620)에 전송할 수 있다. 일 예로, 무선 전력 송신기(610)는 소정 송신기 타입 패킷을 이용하여 송신기 타입을 무선 전력 수신기(620)에 전송할 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 이에 한정되지는 않는다.The wireless power transmitter 610 may transmit information about its transmitter type to the wireless power receiver 620. As an example, the wireless power transmitter 610 may transmit the transmitter type to the wireless power receiver 620 using a predetermined transmitter type packet, but this is merely an example and the present invention is not limited thereto.
무선 전력 수신기(620)는 수신된 송신기 타입에 대응하여 미리 저장된 기준 품질 인자 값(Q_reference) 및/또는 기준 피크 주파수(PF_reference)를 미리 저장된 기준 품질 인자 매핑 테이블을 참조하여 추출할 수 있다(S604).The wireless power receiver 620 may extract a pre-stored reference quality factor value Q_reference and / or a reference peak frequency PF_reference corresponding to the received transmitter type with reference to the pre-stored reference quality factor mapping table (S604). .
여기서, 기준 피크 주파수는 해당 송신기 타입의 송신기에서 가장 높은 품질 인자 값이 측정되는 주파수를 의미하고, 기준 품질 인자 값은 기준 피크 주파수에서 측정된 품질 인자 값을 의미한다.Here, the reference peak frequency means the frequency at which the highest quality factor value is measured in the transmitter of the corresponding transmitter type, and the reference quality factor value means the quality factor value measured at the reference peak frequency.
무선 전력 수신기(620)는 수신된 송신기 타입에 대응하여 추출된 기준 품질 인자 값 및/또는 기준 피크 주파수에 관한 정보를 무선 전력 송신기(610)에 전송할 수 있다(S605). 여기서, 무선 전력 수신기(620)는 이물질 검출 상태 패킷을 이용하여 기준 품질 인자 값 및/또는 기준 피크 주파수에 관한 정보를 무선 전력 송신기(610)에 전송할 수 있다.The wireless power receiver 620 may transmit the extracted reference quality factor value and / or information about the reference peak frequency to the wireless power transmitter 610 (S605) corresponding to the received transmitter type. Here, the wireless power receiver 620 may transmit the information about the reference quality factor value and / or the reference peak frequency to the wireless power transmitter 610 using the foreign matter detection status packet.
무선 전력 송신기(610)는 이물질 검출 상태 패킷에 포함된 정보에 기반하여 이물질 검출을 위한 품질 인자 임계 값 및 피크 주파수 임계 값을 결정할 수 있다(S606). 일 예로, 품질 인자 임계 값은 기준 품질 인자 값보다 일정 비율 작은 값으로 결정되고, 피크 주파수 임계 값은 기준 피크 주파수 값보다 일정 비율 큰 값으로 결정될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 설계자의 설계에 따라 상이하게 결정될 수도 있다. 일정 비율은 미리 정해진 오차 범위 값으로 대체될 수도 있다. 예를 들어 오차 범위 값은 5kHz일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The wireless power transmitter 610 may determine a quality factor threshold and a peak frequency threshold for the foreign material detection based on the information included in the foreign matter detection status packet (S606). For example, the quality factor threshold value may be determined as a predetermined ratio smaller than the reference quality factor value, and the peak frequency threshold value may be determined as a predetermined ratio larger than the reference peak frequency value, but is not limited thereto. It may be determined differently accordingly. The ratio may be replaced with a predetermined error range value. For example, the error range value may be 5 kHz, but is not limited thereto.
무선 전력 송신기(610)는 측정된 품질 인자 값(Q_measured)와 품질 인자 임계 값을 비교하여 이물질 존재 여부를 판단할 수 있다(S607)-이하, 제1 판단이라 명함-.The wireless power transmitter 610 may determine whether there is a foreign substance by comparing the measured quality factor value Q_measured and the quality factor threshold value (S607)-hereinafter, the first business card.
무선 전력 송신기(610)는 측정된 피크 주파수와 피크 주파수 임계 값을 비교하여 이물질 존재 여부를 판단할 수 있다(S608)-이하, 제2 판단이라 명함-.The wireless power transmitter 610 may determine whether there is a foreign substance by comparing the measured peak frequency with the peak frequency threshold value (S608) —hereinafter referred to as a second determination card.
여기서, 제1 판단과 제2 판단의 수행 순서가 역전될 수도 있다. 즉, 제2 판단 후 제1 판단이 수행될 수 있다.Here, the order of performing the first judgment and the second judgment may be reversed. That is, the first determination may be performed after the second determination.
무선 전력 송신기(610)는 제1 판단 및 제2 판단 중 적어도 하나의 판단 결과가 이물질이 검출인 경우, 이물질이 검출된 것으로 최종 확정할 수 있다(S609).When at least one of the first determination and the second determination determines that the foreign matter is detected, the wireless power transmitter 610 may finally determine that the foreign matter has been detected (S609).
무선 전력 송신기(610)는 이물질 검출 결과에 따라 ACK 응답 또는 NACK 응답 을 무선 전력 수신기(620)에 전송할 수 있다(610).The wireless power transmitter 610 may transmit an ACK response or a NACK response to the wireless power receiver 620 according to the foreign matter detection result (610).
무선 전력 송신기(610)로부터 NACK 응답이 수신되면, 무선 전력 수신기(620)는 무선 전력 송신기(610)가 전력 전송을 완전히 중단할 때까지 출력 단자를 통해 전자 기기(또는 배터리/부하)에 일정 세기 이상의 전력이 공급되지 않도록 제어할 수 있다. 여기서, 일정 세기 이상의 전력은 5W가 기준일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.When a NACK response is received from the wireless power transmitter 610, the wireless power receiver 620 may constantly power the electronic device (or battery / load) through the output terminal until the wireless power transmitter 610 completely stops transmitting power. The above power can be controlled so as not to be supplied. Here, the power of a certain intensity or more may be 5W as a reference, but is not limited thereto.
도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서의 이물질 검출 절차를 설명하기 위한 흐름도이다.7 is a flowchart illustrating a foreign material detection procedure in a wireless power transmission system according to another embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 무선 전력 송신기(710)는 선택 단계에서 물체가 감지되면, 핑 단계로의 진입 이전에 동작 주파수 대역 내 품질 인자 값 및 피크 주파수를 측정할 수 있다(S701). 무선 전력 송신기(710)는 동작 주파수 대역 내 일정 주파수 간격으로 품질 인자 값을 측정하고, 품질 인자 값이 최대인 주파수를 피크 주파수로 결정할 수 있다.Referring to FIG. 7, when an object is detected in the selection step, the wireless power transmitter 710 may measure the quality factor value and the peak frequency in the operating frequency band before entering the ping step (S701). The wireless power transmitter 710 may measure a quality factor value at predetermined frequency intervals within an operating frequency band, and determine a frequency having a maximum quality factor value as a peak frequency.
무선 전력 송신기(710)는 결정된 피크 주파수(PF_measured) 및 피크 주파수에 대응하여 측정된 품질 인자 값(Q_measured)을 내부 메모리에 저장할 수 있다(S702).The wireless power transmitter 710 may store the determined peak frequency PF_measured and the quality factor value Q_measured corresponding to the peak frequency in the internal memory (S702).
무선 전력 송신기(710)는 핑 단계로 진입하여 상기한 도 3에서 설명된 감지 신호 전송 절차를 수행할 수 있다(S703).The wireless power transmitter 710 may enter the ping phase and perform the sensing signal transmission procedure described with reference to FIG. 3 (S703).
무선 전력 송신기(710)는 무선 전력 수신기(720)가 감지되면, 식별 및 구성 단계로 진입하고, 식별 및 구성 단계에서 자신의 송신기 타입(Tx_Type)에 관한 정보를 무선 전력 수신기(720)에 전송할 수 있다(S704).When the wireless power receiver 720 is detected, the wireless power transmitter 710 enters an identification and configuration step, and transmits information about its transmitter type (Tx_Type) to the wireless power receiver 720 in the identification and configuration step. There is (S704).
일 예로, 무선 전력 송신기(710)는 소정 송신기 타입 패킷을 이용하여 송신기 타입에 관한 정보를 무선 전력 수신기(720)에 전송할 수 있다.For example, the wireless power transmitter 710 may transmit information about the transmitter type to the wireless power receiver 720 using a predetermined transmitter type packet.
다른 일 예로, 무선 전력 송신기(710)는 식별 및 구성 단계에서 무선 전력 수신기(720)의 요청에 따라 송신기 타입에 관한 정보를 무선 전력 수신기(720)에 제공할 수도 있다.As another example, the wireless power transmitter 710 may provide information about the transmitter type to the wireless power receiver 720 at the request of the wireless power receiver 720 in the identification and configuration step.
무선 전력 수신기(720)는 수신된 송신기 타입에 대응하는 기준 품질 인자 값 및 기준 피크 주파수를 해당 메모리를 참조하여 읽을 수 있다(S705).The wireless power receiver 720 may read a reference quality factor value and a reference peak frequency corresponding to the received transmitter type with reference to the corresponding memory (S705).
일 예로, 무선 전력 수신기(720)에는 송신기 타입 별 기준 품질 인자 값이 매핑된 기준 품질 인자 매핑 테이블이 유지될 수 있다.For example, the wireless power receiver 720 may maintain a reference quality factor mapping table to which reference quality factor values for each transmitter type are mapped.
또한, 무선 전력 수신기(720)에 저장된 기준 품질 인자 매핑 테이블은 갱신될 수 있다.In addition, the reference quality factor mapping table stored in the wireless power receiver 720 may be updated.
일 예로, 유/무선 통신 연결이 가능한 전자 기기에 탑재된 무선 전력 수신기(720)는 전자 기기를 통해 갱신 정보를 획득할 수 있으며, 획득된 갱신 정보에 기반하여 기준 품질 인자 매핑 테이블을 자동 갱신할 수 있다.For example, the wireless power receiver 720 mounted in an electronic device capable of wired / wireless communication connection may acquire update information through the electronic device, and automatically update the reference quality factor mapping table based on the obtained update information. Can be.
전자기기는 유/무선 통신망을 통해 특정 서버와 연동될 수 있으며, 해당 서버로부터 기준 품질 인자 매핑 테이블에 대한 갱신 정보를 수신할 수 있다. 무선 전력 송신기 제조사 또는 판매자는 해당 송신기 별 기준 품질 인자 값 및 기준 피크 주파수를 서버에 등록할 수 있다.The electronic device may interwork with a specific server through a wired / wireless communication network and receive update information on the reference quality factor mapping table from the corresponding server. The manufacturer or seller of the wireless power transmitter may register the reference quality factor value and the reference peak frequency for each transmitter in the server.
무선 전력 수신기(720)는 기준 품질 인자 값 및 기준 피크 주파수를 무선 전력 송신기(710)로 전송할 수 있다(S706). 여기서, 기준 품질 인자 값 및 기준 피크 주파수는 해당 송신기 타입에 대응하는 무선 전력 송신기에서 충전 영역의 중앙에서 이물질이 배치되지 않은 상태에서 측정된 값일 수 있다.The wireless power receiver 720 may transmit a reference quality factor value and a reference peak frequency to the wireless power transmitter 710 (S706). Here, the reference quality factor value and the reference peak frequency may be values measured in a state where no foreign matter is disposed in the center of the charging region in the wireless power transmitter corresponding to the corresponding transmitter type.
무선 전력 송신기(710)는 기 저장된 측정 피크 주파수(PF_measured)와 측정 품질 인자 값(Q_measured)을 이용하여 측정 등가 직렬 저항(Measured ESR(Equivalent Series Resistance), ESR_measured)을 계산할 수 있다(S707).The wireless power transmitter 710 may calculate a measured equivalent series resistance (ESR) and an ESR_measured (S707) using the previously stored measurement peak frequency PF_measured and the measurement quality factor value Q_measured.
여기서, ESR은 RLC 직렬 회로에서 캐패시터 등에 기생하는 직렬 저항 성분이다. 전기 회로에 사용되는 실제 커패시터 및 인덕터는 커패시턴스 또는 인덕턴스만 있는 이상적인 부품이 아니다. 그러나 저항과 직렬로 연결되면 매우 근사적으로 이상적인 캐패시터 및 인덕터로 간주될 수 있다. 이 저항은 등가 직렬 저항(ESR)로 정의된다.Here, ESR is a series resistance component parasitic to a capacitor or the like in an RLC series circuit. Actual capacitors and inductors used in electrical circuits are not ideal components with only capacitance or inductance. However, when connected in series with a resistor, it can be considered very close to an ideal capacitor and inductor. This resistance is defined as the equivalent series resistance (ESR).
무선 전력 송신기(710)는 수신된 기준 피크 주파수(PF_reference)와 기준 품질 인자 값(Q_reference)을 이용하여 기준 등가 직렬 저항(Reference ESR, ESR_reference)을 계산할 수 있다(S708).The wireless power transmitter 710 may calculate reference equivalent series resistances (Reference ESR, ESR_reference) using the received reference peak frequency PF_reference and reference quality factor value Q_reference (S708).
무선 전력 송신기(710)는 ESR_measured와 ESR_reference을 이용하여 이물질을 검출할 수 있다(S709). 일 예로, 무선 전력 송신기(710)는 ESR_reference와 ESR_measured의 비율을 소정 임계 값과 비교하여 이물질의 존재 여부를 판단할 수 있다.The wireless power transmitter 710 may detect the foreign matter by using the ESR_measured and the ESR_reference (S709). As an example, the wireless power transmitter 710 may compare the ratio of the ESR_reference and the ESR_measured with a predetermined threshold value to determine whether there is a foreign substance.
무선 전력 송신기(710)는 이물질 검출 결과에 따라 ACK 응답 또는 NACK 응답 을 무선 전력 수신기(720)에 전송할 수 있다.The wireless power transmitter 710 may transmit an ACK response or a NACK response to the wireless power receiver 720 according to the foreign matter detection result.
무선 전력 송신기(510)로부터 NACK 응답이 수신되면, 무선 전력 수신기(720)는 무선 전력 송신기(710)가 전력 전송을 완전히 중단할 때까지 출력 단자를 통해 전자 기기(또는 배터리/부하)에 일정 세기 이상의 전력이 공급되지 않도록 제어할 수 있다. 여기서, 일정 세기 이상의 전력은 5W가 기준일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.When a NACK response is received from the wireless power transmitter 510, the wireless power receiver 720 receives a constant charge on the electronic device (or battery / load) through the output terminal until the wireless power transmitter 710 completely stops transmitting power. The above power can be controlled so as not to be supplied. Here, the power of a certain intensity or more may be 5W as a reference, but is not limited thereto.
이하에서는 ESR과 품질 인자 값(Q) 및 주파수의 관계를 설명하기로 한다.Hereinafter, the relationship between the ESR, the quality factor value (Q), and the frequency will be described.
이상적인 RLC 직렬 회로 및 TRF 수신기(Tuned Radio Frequency Receiver)에서의 품질 인자 값 Q는 하기의 수식 1:The quality factor value Q in an ideal RLC series circuit and a tuned radio frequency receiver (TRF receiver) is given by Equation 1:
Figure PCTKR2018004589-appb-I000002
(수식 1)
Figure PCTKR2018004589-appb-I000002
(Formula 1)
여기서, R, L 및 C는 각각 저장, 인덕턴스, 캐패시턴스를 의미하고, Here, R, L and C respectively mean storage, inductance, capacitance,
Figure PCTKR2018004589-appb-I000003
이고
Figure PCTKR2018004589-appb-I000004
는 공진 주파수를 의미한다.
Figure PCTKR2018004589-appb-I000003
ego
Figure PCTKR2018004589-appb-I000004
Means resonant frequency.
Figure PCTKR2018004589-appb-I000005
이므로,
Figure PCTKR2018004589-appb-I000006
이 된다.
Figure PCTKR2018004589-appb-I000005
Because of,
Figure PCTKR2018004589-appb-I000006
Becomes
ESR은 항상 표준 주파수에서 측정된 AC 저항이고, 높은 ESR은 부품의 노화, 발열 및 리플 전류를 증가시킬 수 있다.ESR is always an AC resistance measured at standard frequency, and high ESR can increase component aging, heat generation, and ripple current.
Figure PCTKR2018004589-appb-I000007
로 계산될 수 있다.
Figure PCTKR2018004589-appb-I000007
It can be calculated as
따라서, 상기 실시 예에서 ESR_reference는
Figure PCTKR2018004589-appb-I000008
로 계산되고, ESR_measured는
Figure PCTKR2018004589-appb-I000009
로 계산될 수 있다.Therefore, in the above embodiment, ESR_reference is
Figure PCTKR2018004589-appb-I000008
And ESR_measured is
Figure PCTKR2018004589-appb-I000009
It can be calculated as
Figure PCTKR2018004589-appb-I000010
: 무선충전기가 측정한 Q-factor
Figure PCTKR2018004589-appb-I000010
: Q-factor measured by wireless charger
Figure PCTKR2018004589-appb-I000011
: 무선 충전기가 측정한 Peak frequency
Figure PCTKR2018004589-appb-I000011
: Peak frequency measured by the wireless charger
Figure PCTKR2018004589-appb-I000012
: 무선충전기 타입 코일에서의 기준 Q-factor(수신기 배치, 이물질 없는 상태)
Figure PCTKR2018004589-appb-I000012
: Reference Q-factor in wireless charger type coil (receiver placement, no foreign substance)
Figure PCTKR2018004589-appb-I000013
: 무선충전기 타입 코일에서의 기준 Peak frequency(수신기 배치, 이물질 없는 상태)
Figure PCTKR2018004589-appb-I000013
: Reference peak frequency in wireless charger type coil (receiver placement, no foreign substance)
Figure PCTKR2018004589-appb-I000014
: 무선충전기의 공진 캐패시터의 캐패시턴스
Figure PCTKR2018004589-appb-I000014
: Capacitance of resonant capacitor of wireless charger
이때, ESR_referenc와 ESR_measured의 비율은 하기와 같이 계산될 수 있다.At this time, the ratio of ESR_referenc and ESR_measured may be calculated as follows.
Figure PCTKR2018004589-appb-I000015
Figure PCTKR2018004589-appb-I000015
Figure PCTKR2018004589-appb-I000016
Figure PCTKR2018004589-appb-I000016
일 실시예에 따른 무선 전력 송신기는
Figure PCTKR2018004589-appb-I000017
와
Figure PCTKR2018004589-appb-I000018
의 비율이 미리 정의된 비율 임계 값을 초과하면 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 여기서, 비율 임계 값은 실험 결과에 의해 결정될 수 있다. 일 예로,
Figure PCTKR2018004589-appb-I000019
이 0.2보다 크면 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다. Wireless power transmitter according to an embodiment
Figure PCTKR2018004589-appb-I000017
Wow
Figure PCTKR2018004589-appb-I000018
If the ratio of exceeds the predefined ratio threshold value it can be determined that the foreign matter is present. Here, the ratio threshold value can be determined by the experimental result. For example,
Figure PCTKR2018004589-appb-I000019
If it is larger than 0.2, it can be determined that foreign matter exists.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 신호의 변조 및 복조 방법을 설명하기 위한 도면이다.8 is a diagram for describing a method of modulating and demodulating a wireless power signal according to an embodiment of the present invention.
도 8의 도면 번호 810에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20)은 동일한 주기를 가지는 내부 클락 시그널에 기반하여 전송 대상 패킷을 인코딩하거나 디코딩할 수 있다.As shown in reference numeral 810 of FIG. 8, the wireless power transmitter 10 and the wireless power receiver 20 may encode or decode a transmission target packet based on an internal clock signal having the same period.
이하에서는, 전송 대상 패킷의 인코딩 방법을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of encoding a transmission target packet will be described in detail.
상기 도 1을 참조하면, 무선 전력 송신단(10) 또는 무선 전력 수신단(20)이 특정 패킷을 전송하지 않는 경우, 무선 전력 신호는 도 1의 도면 번호 41에 도시된 바와 같이, 특정 주파수를 가진 변조되지 않은 교류 신호일 수 있다.Referring to FIG. 1, when the wireless power transmitter 10 or the wireless power receiver 20 does not transmit a specific packet, the wireless power signal is modulated with a specific frequency, as shown by reference numeral 41 of FIG. 1. AC signal may not be.
반면, 무선 전력 송신단(10) 또는 무선 전력 수신단(20)이 특정 패킷을 전송하는 경우, 무선 전력 신호는 도 1의 도면 번호 42에 도시된 바와 같이, 특정 변조 방식으로 변조된 교류 신호일 수 있다. 일 예로, 변조 방식은 진폭 변조 방식, 주파수 변조 방식, 주파수 및 진폭 변조 방식, 위상 변조 방식 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.On the other hand, when the wireless power transmitter 10 or the wireless power receiver 20 transmits a specific packet, the wireless power signal may be an AC signal modulated by a specific modulation scheme as shown in FIG. For example, the modulation scheme may include, but is not limited to, an amplitude modulation scheme, a frequency modulation scheme, a frequency and amplitude modulation scheme, a phase modulation scheme, and the like.
무선 전력 송신단(10) 또는 무선 전력 수신단(20)에 의해 생성된 패킷의 이진 데이터는 도면 번호 820과 같이 차등 2단계 인코딩(Differential bi-phase encoding) 이 적용될 수 있다. 상세하게, 차등 2단계 인코딩은 데이터 비트 1을 인코딩하기 위하여 두 번의 상태 전이(transitions)를 갖도록 하고, 데이터 비트 0을 인코딩하기 위하여 한 번의 상태 전이를 갖도록 한다. 즉, 데이터 비트 1은 상기 클럭 신호의 상승 에지(rising edge) 및 하강 에지(falling edge)에서 HI 상태 및 LO 상태간의 전이가 발생하도록 인코딩된 것이고, 데이터 비트 0은 상기 클럭 신호의 상승 에지에서 HI 상태 및 LO 상태간의 전이가 발생하도록 인코딩된 것일 수 있다.Differential bi-phase encoding may be applied to binary data of a packet generated by the wireless power transmitter 10 or the wireless power receiver 20 as shown in FIG. Specifically, differential two-stage encoding allows two state transitions to encode data bit 1 and one state transition to encode data bit zero. That is, data bit 1 is encoded such that a transition between a HI state and a LO state occurs at a rising edge and a falling edge of the clock signal, and data bit 0 is HI at the rising edge of the clock signal. The transition between state and LO state may be encoded to occur.
인코딩된 이진 데이터는 상기 도면 번호 830에 도시된 바와 같은, 바이트 인코딩 기법이 적용될 수 있다. 도면 번호 830을 참조하면, 일 실시예에 따른 바이트 인코딩 기법은 8비트의 인코딩된 이진 비트 스트림에 대해 해당 비트 스트림의 시작과 종류를 식별하기 위한 시작 비트(Start Bit) 및 종료 비트(Stop Bit), 해당 비트 스트림(바이트)의 오류 발생 여부를 감지하기 위한 페리티 비트(Parity Bit)를 삽입하는 방법일 수 있다.The encoded binary data may be applied with a byte encoding scheme, as shown at 830. Referring to FIG. 830, the byte encoding scheme according to an embodiment includes a start bit and a stop bit for identifying a start and type of a corresponding bit stream for an 8-bit encoded binary bit stream. The method may be a method of inserting a parity bit for detecting whether an error of a corresponding bit stream (byte) occurs.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른, 패킷 포맷을 설명하기 위한 도면이다.9 is a diagram for describing a packet format according to an embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20) 사이의 정보 교환에 사용되는 패킷 포맷(900)은 해당 패킷의 복조를 위한 동기 획득 및 해당 패킷의 정확한 시작 비트를 식별하기 위한 프리엠블(Preamble, 910) 필드, 해당 패킷에 포함된 메시지의 종류를 식별하기 위한 헤더(Header, 920) 필드, 해당 패킷의 내용(또는 페이로드(Payload))를 전송하기 위한 메시지(Message, 930) 필드 및 해당 패킷에 오류가 발생되었는지 여부를 확인하기 위한 체크썸(Checksum, 940) 필드를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 9, a packet format 900 used for information exchange between the wireless power transmitter 10 and the wireless power receiver 20 may be used for acquiring synchronization for demodulating the packet and identifying the correct start bit of the packet. Preamble (910) field, a header (Header, 920) field for identifying the type of the message included in the packet, a message for transmitting the contents (or payload) of the packet (Message, 930) and a checksum (940) field for checking whether an error has occurred in the corresponding packet.
패킷 수신단은 헤더(920) 값에 기반하여 해당 패킷에 포함된 메시지(930)의 크기를 식별할 수도 있다.The packet receiver may identify the size of the message 930 included in the packet based on the header 920 value.
또한, 헤더(920)는 무선 전력 전송 절차의 각 단계별로 정의될 수 있으며, 일부, 헤더(920) 값은 무선 전력 전송 절차의 서로 다른 단계에서 동일한 값을 가지도록 정의될 수도 있다. 일 예로, 후술할 도 6을 참조하면, 핑 단계의 전력 전송 종료(End Power Transfer) 및 전력 전송 단계의 전력 전송 종료에 대응되는 헤더 값은 0x02로 동일할 수 있음을 주의해야 한다.In addition, the header 920 may be defined in each step of the wireless power transfer procedure, and in part, the header 920 value may be defined to have the same value in different steps of the wireless power transfer procedure. For example, referring to FIG. 6 to be described later, it should be noted that a header value corresponding to an end power transfer of a ping step and an end of power transfer of a power transfer step may be equal to 0x02.
메시지(930)는 해당 패킷의 송신단에서 전송하고자 하는 데이터를 포함한다. 일 예로, 메시지(930) 필드에 포함되는 데이터는 상대방에 대한 보고 사항(report), 요청 사항(request) 또는 응답 사항(response)일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The message 930 includes data to be transmitted at the transmitting end of the packet. For example, the data included in the message 930 field may be a report, a request, or a response to the counterpart, but is not limited thereto.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 패킷(900)은 해당 패킷을 전송한 송신단을 식별하기 위한 송신단 식별 정보, 해당 패킷을 수신할 수신단을 식별하기 위한 수신단 식별 정보 중 적어도 하나가 더 포함될 수도 있다. 여기서, 송신단 식별 정보 및 수신단 식별 정보는 IP 주소 정보, MAC 주소 정보, 제품 식별 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 충전 시스템상에서 수신단 및 송신단을 구분할 수 있는 정보이면 족하다.The packet 900 according to another embodiment of the present invention may further include at least one of a transmitter identification information for identifying a transmitter that transmitted the packet and a receiver identification information for identifying a receiver for receiving the packet. Here, the transmitter identification information and the receiver identification information may include IP address information, MAC address information, product identification information, and the like, but are not limited thereto and may be information capable of distinguishing a receiver and a transmitter from a wireless charging system.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 패킷(900)은 해당 패킷이 복수의 장치에 의해 수신되어야 하는 경우, 해당 수신 그룹을 식별하기 위한 소정 그룹 식별 정보가 더 포함될 수도 있다.The packet 900 according to another embodiment of the present invention may further include predetermined group identification information for identifying the corresponding reception group when the packet is to be received by a plurality of devices.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 패킷의 종류를 설명하기 위한 도면이다.10 is a diagram for explaining types of packets according to an embodiment of the present invention.
도 10을 참조하면, 도면 번호 1010의 테이블은 무선 전력 수신기에서 무선 전력 송신기로 전송되는 패킷이고, 도면 번호 1020의 테이블은 무선 전력 송신기에서 무선 전력 수신기로 전송되는 패킷이다.Referring to FIG. 10, a table 1010 is a packet transmitted from a wireless power receiver to a wireless power transmitter, and a table 1010 is a packet transmitted from a wireless power transmitter to a wireless power receiver.
무선 전력 수신기에서 무선 전력 송신기로 전송되는 패킷은 감지된 핑 신호의 세기 정보를 전송하기 위한 신호 세기(Signal Strength) 패킷, 송신기가 전력 전송을 중단하도록 요청하기 위한 전력 전송 종류(End Power Transfer), 제어 제어를 위한 제어 오류 패킷 수신 후 실제 전력을 조정하기까지 대기하는 시간 정보를 전송하기 위한 전력 제어 보류(Power Control Hold-off) 패킷, 수신기의 구성 정보를 전송하기 위한 구성 패킷, 수신기 식별 정보를 전송하기 위한 식별 패킷 및 확장 식별 패킷, 일반 요구 메시지를 전송하기 위한 일반 요구 패킷, 특별 요구 메시지를 전송하기 위한 특별 요구 패킷, FO 검출을 위한 기준 품질 인자 값 및/또는 기준 피크 주파수 값을 전송하기 위한 FOD 상태 패킷, 확장 FOD 상태 패킷 송신기의 송출 전력을 제어하기 위한 제어 오류 패킷, 재협상 개시를 위한 재협상 패킷, 수신 전력의 세기 정보를 전송하기 위한 24비트 수신 전력 패킷 및 8비트 수신 전력 패킷 및 현재 부하의 충전 상태 정보를 전송하기 위한 충전 상태 패킷을 포함할 수 있다.The packet transmitted from the wireless power receiver to the wireless power transmitter includes a signal strength packet for transmitting strength information of the detected ping signal, an end power transfer type for requesting the transmitter to stop power transmission, Power Control Hold-off packet for transmitting time information waiting to adjust actual power after receiving control error packet for control control, configuration packet for transmitting configuration information of receiver, receiver identification information Transmitting identification packets and extended identification packets for transmission, general request packets for sending general request messages, special request packets for sending special request messages, reference quality factor values for FO detection and / or reference peak frequency values FOD Status Packet, Extended FOD Status Packet Control error packet to control the outgoing power of transmitter, re Packet re-negotiation for the disclosure, may include a 24-bit and 8-bit packets received power received power packet and the current state of charge packets for transmitting charging status information of the load for transferring the intensity information of the received power.
일 예로, 무선 전력 송신기에서 무선 전력 송신기로 전송되는 패킷은 전력 송신기 디자인을 식별하기 위한 전력 송신기 디자인(Power Transmitter Design) 패킷을 포함할 수 있다.For example, the packet transmitted from the wireless power transmitter to the wireless power transmitter may include a power transmitter design packet for identifying the power transmitter design.
다른 일 예는, 무선 전력 송신기가 자신의 송신기 타입에 관한 정보를 전송하기 위해 사용되는 송신기 타입 패킷이 추가 정의되어 사용될 수도 있다.As another example, a transmitter type packet may be additionally defined and used by a wireless power transmitter to transmit information about its transmitter type.
무선 전력 송신기가 자신의 송신기 타입에 관한 정보를 전송하기 위해 사용되는 송신기 타입 패킷은 해당 무선 전력 수신기와의 통신이 연결된 후 상기한 도 4의 식별 및 구성 단계(430) 또는 협상단계(440)에서 전송될 수 있다.The transmitter type packet used by the wireless power transmitter to transmit information about its transmitter type is determined in the identification and configuration step 430 or negotiation step 440 of FIG. 4 after communication with the wireless power receiver is connected. Can be sent.
또한, 무선 전력 송신기가 장착된 송신 코일 유닛의 디자인 특성에 관한 정보를 전송하기 위해 사용되는 전력 송신기 디자인 패킷은 협상단계(440)에서 전송될 수 있다.In addition, a power transmitter design packet used to transmit information about design characteristics of a transmitting coil unit equipped with a wireless power transmitter may be transmitted in a negotiation step 440.
송신기 타입 패킷의 메시지 필드에는 해당 무선 전력 송신기의 제조사 정보, 모델명 정보, 전력 클래스 정보 중 적어도 하나의 정보를 식별 가능하게 하는 소정 식별자 또는 식별 코드가 기록될 수 있다.In the message field of the transmitter type packet, a predetermined identifier or identification code for identifying at least one of manufacturer information, model name information, and power class information of the corresponding wireless power transmitter may be recorded.
전력 송신기 디자인 패킷의 메시지 필드는 해당 무선 전력 송신기에 장착된 송신 코일 어셈블리 또는 송신 코일 유닛에 사용된 코일의 종류를 식별하기 위한 정보-즉, 송신 코일 타입 정보-와 송신 코일 유닛에 포함된 코일의 개수에 관한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 코일의 개수에 대한 정보는 단수인지 복수인지를 식별하기 위한 정보일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The message field of the power transmitter design packet contains information for identifying the type of coil used in the transmitting coil assembly or transmitting coil unit mounted on the corresponding wireless power transmitter, that is, the transmitting coil type information and the coil of the coil included in the transmitting coil unit. It may include at least one of information about the number. Here, the information on the number of coils may be information for identifying whether the number of coils is single or plural, but is not limited thereto.
상기한 패킷들은 무선 전력 전송에 사용되는 주파수 대역과 동일한 주파수 대역을 이용한 인밴드 통신을 이용하여 전송될 수 있다.The packets may be transmitted using in-band communication using the same frequency band as the frequency band used for wireless power transmission.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질 검출 장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.11 is a view for explaining the structure of the foreign matter detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
이하의 실시 예에서 설명되는 이물질 검출 장치는 무선 전력 송신기이거나 무선 전력 송신기에 탑재되는 일부 구성 요소일 수 있다.The foreign matter detection apparatus described in the following embodiments may be a wireless power transmitter or some components mounted in the wireless power transmitter.
도 11을 참조하면, 이물질 검출 장치(1100)는 전원부(1101), 직류-직류 변환기(DC-DC Converter, 1110), 인버터(Inverter, 1120), 공진 회로(1130), 측정부(1140), 통신부(1160), 센싱부(1170), 알람부(1175) 및 제어부(1180)을 포함하여 구성될 수 있다. 본 실시예에 따른 이물질 검출 장치(1100)는 무선 전력 송신 장치 또는 무선 전력 수신 장치의 인증을 위한 계측 기기 등에 장착될 수 있다.Referring to FIG. 11, the foreign matter detection device 1100 includes a power supply 1101, a DC-DC converter 1110, an inverter 1120, a resonant circuit 1130, a measurement unit 1140, The communication unit 1160, the sensing unit 1170, the alarm unit 1175, and the controller 1180 may be configured to be included. The foreign matter detection apparatus 1100 according to the present embodiment may be mounted on a measuring device for authentication of a wireless power transmitter or a wireless power receiver.
공진 회로(1130)는 공진 캐패시터(1131) 및 인덕터(또는 송신 코일)(1132)을 포함하여 구성되며, 통신부(1160)는 복조부(1161)와 변조부(1162) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.The resonant circuit 1130 includes a resonant capacitor 1131 and an inductor (or a transmitting coil) 1132, and the communication unit 1160 includes at least one of a demodulator 1116 and a modulator 1162. Can be.
전원부(1101)는 외부 전원 단자 또는 배터리로부터 DC 전력을 인가 받아 직류-직류 변환기(1110)에 전달할 수 있다. 여기서, 배터리는 이물질 검출 장치(1100)의 내부에 장착되어 충전 가능하게 구성될 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 보조 배터리 또는 외장 배터리의 형태로 이물질 검출 장치(1100)의 전원부(1101) 소정 케이블을 통해 연결될 수도 있다.The power supply 1101 may receive DC power from an external power supply terminal or a battery and transmit the DC power to the DC-DC converter 1110. Here, the battery may be mounted inside the foreign matter detection device 1100 and may be configured to be charged, but this is only one embodiment, and the power unit 1101 of the foreign matter detection device 1100 in the form of an auxiliary battery or an external battery may be used. It may be connected via a predetermined cable.
직류-직류 변환기(1110)는 제어부(1180)의 제어에 따라 전원부(1101)로부터 입력되는 직류 전력의 세기를 특정 세기의 직류 전력으로 변환할 수 있다. 일 예로, 직류-직류 변환기(1110)는 전압의 세기 조절이 가능한 가변 전압기로 구성될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.The DC-DC converter 1110 may convert the intensity of the DC power input from the power supply unit 1101 into the DC power of a specific intensity under the control of the controller 1180. For example, the DC-DC converter 1110 may be configured as a variable voltage regulator capable of adjusting the strength of the voltage, but is not limited thereto.
인버터(1120)는 변환된 직류 전력을 교류 전력으로 변환할 수 있다. 인버터(1120)는 구비된 복수의 스위치 제어를 통해 입력되는 직류 전력 신호를 교류 전력 신호로 변환하여 출력할 수 있다.The inverter 1120 may convert the converted DC power into AC power. The inverter 1120 may convert a DC power signal input through a plurality of switch controls provided into an AC power signal and output the converted AC power signal.
일 예로, 인버터(1120)는 풀 브릿지(Full Bridge) 회로를 포함하여 구성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 하프 브리지(Half Bridge)를 포함하여 구성될 수도 있다.For example, the inverter 1120 may include a full bridge circuit, but is not limited thereto. The inverter 1120 may include a half bridge.
다른 일 예로, 인버터(1120)는 하프 브릿지 회로와 풀 브릿지 회로를 모두 포함하여 구성될 수도 있으며, 이 경우, 제어부(1180)는 인터버(1120)를 하프 브릿지로 동작시킬지 풀 브릿지로 동작시킬지 동적으로 결정하여 제어할 수 있다.As another example, the inverter 1120 may include both a half bridge circuit and a full bridge circuit. In this case, the controller 1180 may operate the inverter 1120 as a half bridge or a full bridge. Can be determined and controlled.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치는 무선 전력 수신 장치에 의해 요구되는 전력의 세기에 따라 적응적으로 인버터(1120)의 브릿지 모드를 제어할 수 있다. The wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention may adaptively control the bridge mode of the inverter 1120 according to the strength of the power required by the wireless power receiver.
여기서, 브릿지 모드는 하프 브리짓 모드 및 풀 브릿지 모드를 포함한다. 일 예로, 무선 전력 수신 장치가 5W의 저전력을 요구하는 경우, 제어부(1180)는 인버터(1120)가 하프 브릿지 모드로 동작하도록 제어할 수 있다.Here, the bridge mode includes a half bridge mode and a full bridge mode. For example, when the wireless power receiver requires 5 W of low power, the controller 1180 may control the inverter 1120 to operate in the half bridge mode.
반면, 무선 전력 수신 장치가 15W의 전력을 요구하는 경우, 제어부(1180)는 풀 브릿지 모드로 동작되도록 제어할 수 있다. 다른 일 예로, 무선 전력 송신 장치는 감지된 온도에 따라 적응적으로 브릿지 모드를 결정하고, 결정된 브릿지 모드에 따라 인버터(1120)를 구동시킬 수도 있다.On the other hand, when the wireless power receiver requires 15 W of power, the controller 1180 may control to operate in the full bridge mode. As another example, the wireless power transmitter may adaptively determine the bridge mode according to the sensed temperature and drive the inverter 1120 according to the determined bridge mode.
일 예로, 하프 브리지 모드를 통해 무선 전력을 전송하는 중 무선 전력 송신 장치의 온도가 소정 기준치를 초과하는 경우, 제어부(1180)는 하프 브리지 모드를 비활성화시키고 풀 브릿지 모드가 활성화되도록 제어할 수 있다. 즉, 무선 전력 송신 장치는 동일 세기의 전력 전송을 위해 풀 브릿지 회로를 통해 전압은 상승시키고, 공진 회로(1130)에 흐르는 전류의 세기는 감소시킴으로써, 무선 전력 송신 장치의 내부 온도가 소정 기준치 이하를 유지하도록 제어할 수 있다.For example, when the temperature of the wireless power transmitter exceeds a predetermined reference value while transmitting wireless power through the half bridge mode, the controller 1180 may deactivate the half bridge mode and control the full bridge mode to be activated. That is, the wireless power transmitter increases the voltage through the full bridge circuit and decreases the strength of the current flowing through the resonant circuit 1130 to transmit power of the same intensity, thereby reducing the internal temperature of the wireless power transmitter below a predetermined reference value. Can be controlled to maintain.
일반적으로, 전자 기기에 장착되는 전자 부품에 발생되는 열의 양은 해당 전자 부품에 인가되는 전압의 세기보다 전류의 세기에 보다 민감할 수 있다. In general, the amount of heat generated in an electronic component mounted on an electronic device may be more sensitive to the strength of the current than the strength of the voltage applied to the electronic component.
또한, 인버터(1120)는 직류 전력을 교류 전력으로 변환할 수 있을 뿐만 아니라 교류 전력의 세기를 변경시킬 수도 있다.In addition, the inverter 1120 may not only convert DC power into AC power but also change the strength of the AC power.
일 예로, 인버터(1120)는 제어부(1180)의 제어에 따라 교류 전력 생성에 사용되는 기준 교류 신호(Reference Alternating Current Signal)의 주파수를 조절하여 출력되는 교류 전력의 세기를 조절할 수도 있다. 이를 위해, 인버터(1120)는 특정 주파수를 가지는 기준 교류 신호를 생성하는 주파수 발진기를 포함하여 구성될 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 다른 일 예는 주파수 발진기가 인버터(1120)와 별개로 구성되어 이물질 검출 장치(1100)의 일측에 장착될 수 있다.For example, the inverter 1120 may adjust the intensity of the AC power output by adjusting the frequency of a reference alternating current signal used to generate AC power under the control of the controller 1180. To this end, the inverter 1120 may be configured to include a frequency oscillator for generating a reference AC signal having a specific frequency, but this is only one embodiment, another example is that the frequency oscillator is separate from the inverter 1120 Is configured to be mounted on one side of the foreign matter detection device 1100.
다른 일 예로, 이물질 검출 장치(1100)는 인버터(1120)에 구비된 스위치를 제어하기 위한 게이트 드라이버(Gate Driver, 미도시) 더 포함하여 구성될 수 있다. 이 경우, 게이트 드라이버는 제어부(1180)로부터 적어도 하나의 펄스 폭 변조 신호를 수신할 수 있으며, 수신된 펄스 폭 변조 신호에 따라 인버터(1120)의 스위치를 제어할 있다. 제어부(1180)는 펄스 폭 변조 신호의 듀티 사이클(Duty Cycle)-즉, 듀티 레이트(Duty Rate)- 및 위상(Phase)를 제어하여 인버터(1120) 출력 전력의 세기를 제어할 수 있다. 제어부(1180)는 무선 전려 수신 장치로부터 수신되는 피드백 신호에 기반하여 적응적으로 펄스 폭 변조 신호의 듀티 사이클 및 위상을 제어할 수 있다.As another example, the foreign matter detection device 1100 may further include a gate driver (not shown) for controlling a switch provided in the inverter 1120. In this case, the gate driver may receive at least one pulse width modulation signal from the controller 1180, and control the switch of the inverter 1120 according to the received pulse width modulation signal. The controller 1180 may control the intensity of the output power of the inverter 1120 by controlling the duty cycle of the pulse width modulated signal, that is, the duty rate and the phase. The controller 1180 may adaptively control the duty cycle and phase of the pulse width modulated signal based on the feedback signal received from the wireless transmission receiver.
측정부(1140)는 제어부(1180)의 제어 신호에 따라 공진 캐패시터(1131) 양단의 전압, 전류, 임피던스 등을 측정하여 공진 회로(1130)에 대한 품질 인자 값 및 인덕턴스 값을 산출할 수 있다. 이때, 산출된 품질 인자 값 및 인덕턴스 값은 제어부(1180)에 전달되고, 제어부(1180)는 소정 기록 영역에 측정부(1140)로부터 전달 받은 품질 인자 값 및 인덕턴스 값을 저장할 수도 있다.The measurement unit 1140 may calculate a quality factor value and an inductance value for the resonance circuit 1130 by measuring voltage, current, and impedance of both ends of the resonance capacitor 1131 according to the control signal of the controller 1180. In this case, the calculated quality factor value and inductance value may be transferred to the controller 1180, and the controller 1180 may store the quality factor value and inductance value received from the measurement unit 1140 in a predetermined recording area.
측정부(1140)는 제어부(1180)의 제어에 따라 소정 기준 동작 주파수에 대응되는 품질 인자 값-이하 설명의 편의를 위해, 기준 측정 품질 인자 값이라 명함-을 측정하여 구비된 메모리(미도시)의 소정 기록 영역에 저장할 수 있다.The measuring unit 1140 is a memory (not shown) provided by measuring a quality factor value corresponding to a predetermined reference operating frequency under the control of the controller 1180-a business card called a reference measurement quality factor value for convenience of description. Can be stored in a predetermined recording area.
또한, 측정부(1140)는 제어부(1180)의 제어에 따라 동작 주파수 대역 내 품질 인자 값을 일정 주파수 단위로 측정하고, 측정 결과를 제어부(1180)로 전송할 수 있다.In addition, the measurement unit 1140 may measure the quality factor value in the operating frequency band in a predetermined frequency unit under the control of the controller 1180, and transmit the measurement result to the controller 1180.
일 예로, 제어부(1180)는 선택 단계에서 물체가 감지되면, 전력 전송을 일시 중단하고, 핑 단계로의 진입 이전에 동작 주파수 대역 내 복수의 서로 다른 주파수에서 품질 인자 값을 측정하도록 측정부(1140)에 요청할 수 있다. 제어부(1180)는 측정된 품질 인자 값들 중 가장 큰 값에 대응되는 주파수를 식별하고, 식별된 주파수를 측정 피크 주파수로 결정할 수 있다.As an example, when an object is detected in the selection step, the controller 1180 suspends power transmission and measures the quality factor value at a plurality of different frequencies in the operating frequency band before entering the ping step. ) Can be requested. The controller 1180 may identify a frequency corresponding to the largest value among the measured quality factor values, and determine the identified frequency as the measured peak frequency.
제어부(1180)는 측정 피크 주파수 및 측정 피크 주파수에서의 품질 인자 값-즉, 측정 품질 인자 값-을 메모리(미도시)에 저장할 수 있다.The controller 1180 may store a measurement peak frequency and a quality factor value at the measurement peak frequency, that is, a measurement quality factor value, in a memory (not shown).
제어부(1180)는 협상 단계에서 변조부(1162)로부터 FOD 상태 패킷이 수신되면, FOD 상태 패킷에 포함된 정보-예를 들면, 송신기 타입에 대응되는 기준 품질 인자 값 및 기준 피크 주파수를 포함함-에 기반하여 이물질 존재 여부를 판단하기 위한 임계 값(또는 임계 범위)를 결정할 수 있다. 여기서, 임계 값(또는 임계 범위)를 결정하는 방법은 상술한 도면들의 설명을 통해 보다 명확해질 것이다.When the FOD status packet is received from the modulator 1162 in the negotiation step, the controller 1180 includes information included in the FOD status packet, for example, a reference quality factor value and a reference peak frequency corresponding to the transmitter type. Based on the threshold value (or threshold range) for determining whether there is a foreign matter can be determined. Here, the method of determining the threshold value (or threshold range) will become clearer through the description of the above-described drawings.
FOD 상태 패킷은 해당 송신기 타입에 대응하는 기준 품질 인자 값(Q_reference), 기준 피크 주파수 값(PF_reference) 중 적어도 하나가 포함될 수도 있다.The FOD status packet may include at least one of a reference quality factor value Q_reference and a reference peak frequency value PF_reference corresponding to the corresponding transmitter type.
제어부(1180)는 수신된 기준 품질 인자 값 및 기준 피크 주파수를 이용하여 측정 등가 직렬 저항(ESR_measured)을 계산할 수 있다.The controller 1180 may calculate the measurement equivalent series resistance ESR_measured using the received reference quality factor value and the reference peak frequency.
또한, 제어부(1180)는 측정 품질 인자 값과 측정 피크 주파수를 이용하여 기준 등가 직렬 저항(ESR_reference)을 계산할 수 있다.In addition, the controller 1180 may calculate the reference equivalent series resistance ESR_reference using the measurement quality factor value and the measurement peak frequency.
제어부(1180)는 ESR_measured와 ESR_reference을 이용하여 이물질의 존재 여부를 판단할 수도 있다.The controller 1180 may determine whether a foreign substance exists using the ESR_measured and the ESR_reference.
제어부(1180)가 송신기 타입에 대응되는 기준 품질 인자 값 및 기준 피크 주파수 중 적어도 하나를 이용하여 이물질을 검출하는 세부적인 절차 및 방법은 상술한 도 4 내지 7의 설명으로 대체한다.The detailed procedure and method for detecting the foreign matter using at least one of the reference quality factor value and the reference peak frequency corresponding to the transmitter type by the controller 1180 will be replaced with the above-described description of FIGS. 4 to 7.
도 12는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이물질 검출 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.12 is a block diagram for explaining the configuration of a foreign matter detection apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 12를 참조하면, 이물질 검출 장치(1200)는 측정부(1210), 탐색부(1220), 통신부(1230), 결정부(1240), 검출부(1250), 알람부(1260), 저장부(1270), 전송부(1280) 및 제어부(1290)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기한 이물질 검출 장치(1200)의 구성은 반드시 필수적인 것은 아니어서, 일부 구성이 추가되거나 삭제될 수도 있다.Referring to FIG. 12, the foreign matter detection apparatus 1200 includes a measurement unit 1210, a search unit 1220, a communication unit 1230, a determination unit 1240, a detection unit 1250, an alarm unit 1260, and a storage unit ( 1270, a transmitter 1280, and a controller 1290. Since the configuration of the foreign matter detection apparatus 1200 is not necessarily essential, some components may be added or deleted.
전송부(1280)는 무선 전력 전송을 위한 DC-DC 변환기, 인버터, 공진 회로 등을 포함하여 구성될 수 있다.The transmitter 1280 may include a DC-DC converter, an inverter, a resonant circuit, and the like for wireless power transmission.
측정부(1210)는 선택 단계에서 충전 영역에 배치된 물체가 감지되면, 전력 전송을 일시 중단시키고, 품질 인자 값을 측정할 수 있다. 여기서, 품질 인자 값은 가용 주파수 대역(또는 동작 주파수 대역) 내 결정된 복수의 주파수에서 측정될 수 있다. 일 예로, 가용 주파수 대역은 88KHz~151KHz일 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 당업자의 설계 목적 및 적용된 무선 전력 전송 기술(또는 표준)에 따라 상이할 수 있다.The measurement unit 1210 may suspend power transmission and measure a quality factor value when an object disposed in the charging area is detected in the selection step. Here, the quality factor value may be measured at a plurality of frequencies determined in the available frequency band (or operating frequency band). For example, the available frequency band may be 88 KHz to 151 KHz, but this is only one embodiment, and may be different according to the design purpose of the person skilled in the art and the wireless power transmission technology (or standard) applied.
탐색부(1220)는 측정부(1210)의 측정 결과에 기반하여 최대 품질 인자 값을 가지는 주파수-즉, 측정 피크 주파수-를 탐색할 수 있다. 탐색부(1220)에 의해 탐색된 측정 피크 주파수 및 측정 피크 주파수에서 측정된 품질 인자 값-즉, 측정 품질 인자 값-은 저장부(1270)의 소정 기록 영역에 저장될 수 있다.The searcher 1220 may search for a frequency having a maximum quality factor value, that is, a measured peak frequency, based on the measurement result of the measurer 1210. The measurement peak frequency searched by the search unit 1220 and the quality factor value measured at the measurement peak frequency, that is, the measurement quality factor value, may be stored in a predetermined recording area of the storage unit 1270.
충전 영역에 무선 전력 수신기와 함께 이물질이 배치된 경우, 최대 품질 인자 값을 가지는 피크 주파수는 충전 영역에 무선 전력 수신기만 배치된 경우와 비교할 때 증가하는 특징이 있다.When the foreign matter is disposed together with the wireless power receiver in the charging region, the peak frequency having the maximum quality factor value is increased when compared to the case where only the wireless power receiver is disposed in the charging region.
통신부(1230)는 무선 신호를 복조하여 무선 전력 수신기가 전송한 다양한 패킷을 획득할 수 있다. 일 예로, 통신부(1230)는 핑 단계에서 신호 세기 패킷을 획득할 수 있다.The communication unit 1230 may demodulate the radio signal to obtain various packets transmitted by the radio power receiver. As an example, the communication unit 1230 may obtain a signal strength packet in the ping step.
또한, 통신부(1230)는 식별 및 구성 단계에서 식별 패킷 및 구성 패킷을 수신할 수 있다.In addition, the communication unit 1230 may receive the identification packet and the configuration packet in the identification and configuration step.
또한, 통신부(1230)는 협상 단계에서 이물질 검출 상태 패킷(FOD(Foreign Object Detection) Status Packet)을 획득할 수 있다. 또한, 통신부(1230)는 전력 전송 단계에서 전력 제어를 위한 제어 오류 패킷, 수신 전력 패킷 등을 수신할 수 있다.In addition, the communication unit 1230 may obtain a Foreign Object Detection (FOD) Status Packet (FOD) in the negotiation step. In addition, the communication unit 1230 may receive a control error packet, a received power packet, and the like for power control in the power transmission step.
또한, 통신부(1230)는 제어부(1290)로부터 송신기 타입이 포함된 송신기 타입 패킷을 수신하여 무선 전력 수신기에 전송할 수도 있다. 또한, 통신부(1230)는 송신기 타입에 관한 정보를 요청하는 패킷이 무선 전력 수신기로부터 수신되면, 제어부(1290)에 전달할 수도 있다.In addition, the communication unit 1230 may receive a transmitter type packet including a transmitter type from the controller 1290 and transmit it to the wireless power receiver. In addition, when a packet for requesting information about the transmitter type is received from the wireless power receiver, the communication unit 1230 may transfer the packet to the controller 1290.
일 예로, 이물질 검출 상태 패킷은 송신기 타입에 대응되는 기준 품질 인자 값(Q_reference), 기준 피크 주파수(PF_reference) 중 적어도 하나가 포함될 수 있다.For example, the foreign matter detection status packet may include at least one of a reference quality factor value Q_reference and a reference peak frequency PF_reference corresponding to the transmitter type.
이물질 검출 상태 패킷의 구조는 후술할 도 13의 설명의 통해 보다 명확해질 것이다.The structure of the foreign matter detection status packet will be clearer through the description of FIG. 13 to be described later.
결정부(1240)는 이물질 검출 상태 패킷에 포함된 기준 품질 인자 값과 기준 피크 주파수를 이용하여 이물질 검출 임계 값을 결정할 수 있다. 여기서, 이물질 검출 임계 값은 품질 인자 임계 값, 피크 주파수 임계 값, ESR 임계 비율 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The determination unit 1240 may determine the foreign matter detection threshold using the reference quality factor value and the reference peak frequency included in the foreign matter detection status packet. Here, the foreign matter detection threshold value may include at least one of a quality factor threshold value, a peak frequency threshold value, and an ESR threshold ratio.
검출부(1250)는 측정 품질 인자 값, 측정 피크 주파수, 기준 ESR과 측정 ESR의 비율을 각각에 대응되는 임계 값과 비교하여 무선 전력 전송 경로상에 배치된 이물질을 검출할 수 있다.The detector 1250 may detect the foreign matter disposed on the wireless power transmission path by comparing the measurement quality factor value, the measurement peak frequency, and the ratio of the reference ESR and the measurement ESR with corresponding threshold values.
일 예로, 검출부(1250)는 측정 피크 주파수가 피크 주파수 임계 값보다 크면, 충전 영역에 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.As an example, if the measured peak frequency is greater than the peak frequency threshold, the detector 1250 may determine that the foreign matter exists in the charging region.
또한, 검출부(1250)는 측정 품질 인자 값이 품질 인자 임계 값보다 작으면, 충전 영역에 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.In addition, if the measured quality factor value is smaller than the quality factor threshold value, the detector 1250 may determine that the foreign matter exists in the charging area.
또한, 검출부(1250)는 기준 ESR과 측정 ESR의 비율이 ESR 임계 비율보다 크면, 충전 영역에 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.In addition, the detector 1250 may determine that the foreign matter exists in the charging region when the ratio of the reference ESR and the measurement ESR is greater than the ESR threshold ratio.
제어부(1290)는 검출부(1250)의 이물질 검출 결과에 기반하여 최종적으로 이물질 존재 여부를 확정할 수 있다.The controller 1290 may finally determine whether there is a foreign substance based on the foreign substance detection result of the detector 1250.
제어부(1290)는 이물질 존재 여부에 대한 확정 결과에 따라 ACK 응답 또는 NACK 응답 또는 ND(No Decision) 응답을 무선 전력 수신기에 전송할 수 있다.The controller 1290 may transmit an ACK response, NACK response, or ND (No Decision) response to the wireless power receiver according to the determination result of the presence of the foreign matter.
검출부(1250)는 무선 전력 전송 경로상에 이물질이 존재하는 것으로 판단된 경우, 전력 전송을 중단하고, 이물질이 감지되었음을 지시하는 소정 경고 알람이 출력되도록 알람부(1260)를 제어할 수도 있다. 일 예로, 알람부(1160)은 비퍼, LED 램프, 진동 소자, 액정 디스플레이 등을 포함하여 구성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 이물질이 검출을 사용자에게 알릴 수 있는 알림 수단이면 족하다.When it is determined that the foreign matter exists on the wireless power transmission path, the detection unit 1250 may stop the power transmission and control the alarm unit 1260 to output a predetermined warning alarm indicating that the foreign matter has been detected. For example, the alarm unit 1160 may include a beeper, an LED lamp, a vibrating element, a liquid crystal display, and the like, but is not limited thereto. If the foreign matter is a notification unit capable of notifying the detection, it is sufficient.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질 검출 상태 패킷 메시지의 구조를 설명하기 위한 도면이다.13 is a view for explaining the structure of a foreign matter detection status packet message according to an embodiment of the present invention.
도 13을 참조하면, 이물질 검출 상태 패킷 메시지(1300)는 2바이트의 길이를 가질 수 있으며, 6비트 길이의 제1 데이터(1501) 필드, 2비트 길이의 모드(Mode, 1502) 필드 및 1바이트 길이의 제2 데이터(Reference Quality Factor Value, 1503) 필드를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 13, the foreign matter detection status packet message 1300 may have a length of 2 bytes, a first data 1501 field having a length of 6 bits, a mode 1502 field having a length of 2 bits, and 1 byte. It may include a second data (Reference Quality Factor Value, 1503) field of the length.
일 예로, 이물질 검출 상태 패킷 메시지(1300)는 도면 번호 1304에 보여지는 바와 같이, 모드(1302) 필드가 이진수 '00'으로 설정되면, 제1 데이터(1301) 필드의 모든 비트는 0으로 기록되고, 제2 데이터(1303) 필드에 해당 무선 전력 수신기의 전원이 OFF된 상태에서 인증용 무선 전력 송신기를 이용하여 측정 및 결정된 품질 인자 값에 대응되는 정보가 기록될 수 있다. 여기서, 품질 인자 값은 소정 기준 동작 주파수에서 측정될 수 있다. 예를 들면, 기준 동작 주파수는 100KHz일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.As an example, the foreign material detection status packet message 1300 is shown in reference numeral 1304, when the mode 1302 field is set to binary '00', all bits of the first data 1301 field are written as 0. In the second data 1303 field, information corresponding to the quality factor value measured and determined using the authentication wireless power transmitter in a state where the power of the wireless power receiver is turned off may be recorded. Here, the quality factor value may be measured at a predetermined reference operating frequency. For example, the reference operating frequency may be 100 KHz, but is not limited thereto.
모드(1302) 필드가 이진수 '01'로 설정되면, 제1 데이터(1301) 필드에는 송신기 타입에 대응되는 기준 피크 주파수가 기록되고, 제2 데이터(1303) 필드에는 송신기 타입에 대응되는 기준 품질 인자 값이 기록될 수 있다.When the mode 1302 field is set to binary '01', the reference peak frequency corresponding to the transmitter type is recorded in the first data 1301 field, and the reference quality factor corresponding to the transmitter type is recorded in the second data 1303 field. The value can be recorded.
여기서, 기준 피크 주파수 값은 송신기 타입에 대응되는 송신기의 충전 영역에 무선 전력 수신기만이 배치된 상태에서 동작 주파수 대역 내 가장 큰 품질 인자 값을 가지는 주파수를 의미할 수 있다. 특히, 기준 피크 주파수는 인증용 무선 전력 송신기에서 측정된 품질 인자 값에 기반하여 결정된 피크 주파수가 아님을 주의해야 한다.Here, the reference peak frequency value may mean a frequency having the largest quality factor value in the operating frequency band while only the wireless power receiver is disposed in the charging region of the transmitter corresponding to the transmitter type. In particular, it should be noted that the reference peak frequency is not a peak frequency determined based on the quality factor value measured at the authentication wireless power transmitter.
도 14a는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이물질 검출 상태 패킷 메시지의 구조를 설명하기 위한 도면이다.14A illustrates a structure of a foreign object detection status packet message according to another embodiment of the present invention.
도 14a를 참조하면, 이물질 검출 상태 패킷 메시지(1410)는 2바이트의 길이를 가질 수 있으며, 6비트 길이의 제1 데이터(1411) 필드, 2비트 길이의 모드(Mode, 1412) 필드 및 1바이트 길이의 제2 데이터(1413) 필드를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 14A, the foreign object detection status packet message 1410 may have a length of 2 bytes, and includes a 6-bit first data 1411 field, a 2-bit mode 1412 field, and 1 byte. And a second data 1413 field of length.
일 예로, 이물질 검출 상태 패킷 메시지(1410)는 도면 번호 1420에 보여지는 바와 같이, 모드(1412) 필드가 이진수 '00'으로 설정되면, 제1 데이터(1411) 필드의 모든 비트는 0으로 기록되고, 제2 데이터(1413) 필드에 무선 전력 수신기의 전원이 OFF된 상태에서 인증용인 테스트 무선 전력 송신기를 이용하여 측정 및 결정된 품질 인자 값에 대응되는 정보가 기록될 수 있다. 여기서, 품질 인자 값은 소정 기준 동작 주파수에서 측정될 수 있다. 예를 들면, 기준 동작 주파수는 100KHz일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.For example, the foreign object detection status packet message 1410 is set to binary '00' when the mode 1412 field is set to '00', as shown in FIG. 1420, and all bits of the first data 1411 field are written as zero. In the second data 1413 field, information corresponding to a quality factor value measured and determined using a test wireless power transmitter for authentication in a state where the power of the wireless power receiver is turned off may be recorded. Here, the quality factor value may be measured at a predetermined reference operating frequency. For example, the reference operating frequency may be 100 KHz, but is not limited thereto.
모드(1412) 필드 값 이진수 '01'은 수신기가 자신의 내부 메모리에 송신기 코일 타입에 대응하는 정보가 존재하지 않음을 송신기에 알리기 위해 사용될 수 있다.The mode 1412 field value binary '01' may be used to inform the transmitter that there is no information corresponding to the transmitter coil type in its internal memory.
일 예로, 수신기는 송신기로부터 수신된 송신 코일 타입에 대응되는 정보가 내부 메모리에 존재하지 않는 경우, 인증용 무선 전력 송신기에 대응하는 정보-예를 들면, 인증용 무선 전력 송신기에 대응되는 주파수 이동 값 및 기준 품질 인자 값을 포함할 수 있음-송신기에 전송할 수 있다. 이 경우, 송신기는 인증용 무선 전력 송신기에 대응하는 정보를 이용하여 자신의 송신 코일 타입에 대응되는 정보로 변환할 수 있다. 이후, 송신기는 변환된 정보를 이용하여 이물질 검출 절차를 수행할 수 있다.For example, when the information corresponding to the transmission coil type received from the transmitter does not exist in the internal memory, the information corresponding to the authentication wireless power transmitter—for example, the frequency shift value corresponding to the authentication wireless power transmitter And a reference quality factor value—can be sent to the transmitter. In this case, the transmitter may convert information corresponding to its transmission coil type using information corresponding to the authentication wireless power transmitter. Thereafter, the transmitter may perform the foreign material detection procedure using the converted information.
상기 도 14a를 참조하면, 모드(1412) 필드가 이진수 '01'로 설정되면, 제1 데이터(1411) 필드에는 인증용 무선 전력 송신기에 대응되는 주파수 이동 값(Frequency Shift Value)이 기록되고, 제2 데이터(1413) 필드에는 인증용 무선 전력 송신기에 대응되는 기준 품질 인자 값이 기록될 수 있다. 여기서, 제1데이터(1411) 및 제2데이터(1413)는 0 또는 양의 정수(unsigned integer)일 수 있다. 주파수 이동 값은 1kHz 단위의 양의 정수일 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 다른 일 실시예는 소정 해상도를 가지를 수도 있다. 일 예로, 주파수 이동 값의 해상도가 0.2kHz인 경우, 제1데이터(1411)가 5이면, 실제 주파수 이동 값은 1kHz(0.2kHz*5)일 수 있다. 유사하게, 기준 품질 인자 값도 소정 해상도를 가질 수 있다.Referring to FIG. 14A, when the mode 1412 field is set to binary '01', a frequency shift value corresponding to the authentication wireless power transmitter is recorded in the first data 1411 field. In the two data 1413 field, a reference quality factor value corresponding to the authentication wireless power transmitter may be recorded. Here, the first data 1411 and the second data 1413 may be zero or a positive integer. The frequency shift value may be a positive integer in units of 1 kHz, but this is only one embodiment, and another embodiment may have a predetermined resolution. For example, when the resolution of the frequency shift value is 0.2 kHz, when the first data 1411 is 5, the actual frequency shift value may be 1 kHz (0.2 kHz * 5). Similarly, the reference quality factor value may also have a predetermined resolution.
송신기는 주파수 이동 값에 기반하여 기준 피크 주파수 값을 결정할 수 있다. 상세하게, 기준 피크 주파수(Reference Peak Frequency) 값은 기준 동작 주파수에서 주파수 이동 값을 차감하여 결정될 수 있다. 일 예로, 해당 무선 충전 시스템의 기준 동작 주파수가 100kHz이고, 주파수 이동 값이 5kHz인 경우, 기준 피크 주파수는 95kHz로 결정될 수 있다.The transmitter may determine the reference peak frequency value based on the frequency shift value. In detail, the reference peak frequency value may be determined by subtracting the frequency shift value from the reference operating frequency. For example, when the reference operating frequency of the wireless charging system is 100 kHz and the frequency shift value is 5 kHz, the reference peak frequency may be determined to be 95 kHz.
위와 같이 주파수 이동값을 차감하여 기준 피크 주파수를 결정하는 방법은 패킷 사이즈를 줄일 수 있는 효과가 있으며, 한정적인 메시지 헤더를 추가 사용하지 않고, 기존 패킷의 공간을 활용할 수 있는 효과가 있다. 수신기는 차폐재를 필수로 구비하고 있기 때문에 기준 동작 주파수 이하의 기준 피크 주파수가 이물질을 제외한 수신기가 충전영역에 올라왔을 때 측정된다. 따라서, 위와 같이 주파수 이동 값을 차감하더라도 모든 수신기의 기준 피크 주파수를 표현(지시)할 수 있다.The method of determining the reference peak frequency by subtracting the frequency shift value as described above can reduce the packet size, and can utilize the space of the existing packet without using a limited message header. Since the receiver is essentially provided with a shielding material, the reference peak frequency below the reference operating frequency is measured when the receiver excluding the foreign substance is in the charging region. Therefore, even if the frequency shift value is subtracted as described above, reference peak frequencies of all receivers can be expressed (indicated).
모드(1412) 필드 값 이진수 '10'은 수신기가 자신의 내부 메모리에 송신기 코일 타입에 대응하는 정보가 존재함을 송신기에 알리기 위해 사용될 수 있다.The mode 1412 field value binary '10' may be used by the receiver to inform the transmitter that information corresponding to the transmitter coil type is present in its internal memory.
또한, 수신기는 모드(1412) 필드가 이진수 '10'로 설정된 이물질 검출 상태 패킷을 송신기에 전송함으로써, 송신기가 자신의 이물질 검출 상태 패킷에 포함된 정보 및 자신의 송신 코일 타입에 기반하여 이물질 검출을 위한 기준 값을 보정(전환)하는 절차를 수행하도록 제어할 수도 있다.In addition, the receiver transmits a foreign object detection status packet in which the mode 1412 field is set to binary '10' to the transmitter so that the transmitter detects the foreign object detection based on the information included in its foreign object detection status packet and its transmission coil type. It is also possible to control to perform a procedure of correcting (converting) a reference value.
일 예로, 수신기는 자신의 내부 메모리에 해당 송신 코일 타입에 대응되는 정보가 존재하면, 모드(1412) 필드가 이진수 '10'으로 설정된 이물질 검출 상태 패킷을 송신기에 전송할 수 있다.As an example, if information corresponding to the corresponding transmission coil type is present in its internal memory, the receiver may transmit a foreign object detection status packet in which the mode 1412 field is set to binary '10'.
다른 일 예로, 수신기는 모드(1412) 필드가 이진수 '10'로 설정된 이물질 검출 상태 패킷을 송신기에 전송하여 송신기로부터 송신 코일 타입에 관한 정보를 획득할 수도 있다.As another example, the receiver may obtain the information on the transmission coil type from the transmitter by transmitting a foreign object detection status packet in which the mode 1412 field is set to binary '10'.
도 14b는 본 발명의 일 실시예에 따른 확정 이물질 검출 상태 패킷 메시지의 구조를 설명하기 위한 도면이다.14B is a diagram for explaining a structure of a determined foreign matter detection status packet message according to an embodiment of the present invention.
도 14a를 참조하면, 확장 이물질 검출 상태 패킷(Extended FOD Status Packet) 메시지(1430)는 3바이트의 길이를 가질 수 있으며, 6비트 길이의 예약(reserved, 1431) 필드, 2비트 길이의 모드(Mode, 1432) 필드, 1바이트 길이의 제1데이터(1433) 필드 및 1바이트 길이의 제2데이터(1434) 필드를 포함하여 구성될 수 있다. 제1데이터(1433) 및 제2데이터(1434)는 모두 양의 정수일 수 있다.Referring to FIG. 14A, the Extended FOD Status Packet message 1430 may have a length of 3 bytes, a 6-bit reserved 1431 field, and a 2-bit length mode. 1432 field, the first data 1433 field of 1 byte length, and the second data 1434 field of 1 byte length. Both the first data 1433 and the second data 1434 may be positive integers.
도면 번호 1440에 보여지는 바와 같이, 확장 이물질 검출 상태 패킷 메시지(1430)의 모드(1432) 필드가 이진수 '00'으로 설정되면 제1데이터(1433) 필드에는 인증용 무선 전력 송신기에 대응되는 기준 품질 인자 값이 기록되고, 제2데이터(1434) 필드에는 인증용 무선 전력 송신기에 대응되는 기준 피크 주파수 값이 기록될 수 있다. 일 예로, 수신기는 자신의 내부 메모리에 해당 송신 코일 타입에 대응되는 정보가 존재하지 않는 경우, 확장 이물질 검출 상태 패킷 메시지(1430)의 모드(1432) 필드를 이진수 '00'으로 설정하여 인증용 송신기에 대응되는 정보를 송신기에 전송할 수 있다.As shown in reference numeral 1440, when the mode 1432 field of the extended foreign matter detection status packet message 1430 is set to binary '00', the first data 1433 field includes a reference quality corresponding to the wireless power transmitter for authentication. The factor value may be recorded, and a reference peak frequency value corresponding to the authentication wireless power transmitter may be recorded in the second data 1434 field. For example, if the information corresponding to the corresponding transmission coil type does not exist in its internal memory, the receiver sets the mode 1432 field of the extended foreign object detection status packet message 1430 to a binary number '00'. Information corresponding to may be transmitted to the transmitter.
또한, 확장 이물질 검출 상태 패킷 메시지(1430)의 모드(1432) 필드가 이진수 '01'로 설정되면, 제1데이터(1433) 필드에는 송신 코일 타입에 대응되는 기준 품질 인자 값이 기록되고, 제2데이터(1434) 필드에는 송신 코일 타입에 대응되는 기준 피크 주파수 값이 기록될 수 있다. 일 예로, 수신기는 자신의 내부 메모리에 해당 송신 코일 타입에 대응되는 정보가 존재하지 않는 경우, 확장 이물질 검출 상태 패킷 메시지(1430)의 모드(1432) 필드를 이진수 '01'으로 설정하여 해당 송신기의 송신 코일 타입에 대응되는 정보를 송신기에 전송할 수 있다.In addition, when the mode 1432 field of the extended foreign matter detection status packet message 1430 is set to binary '01', the reference quality factor value corresponding to the transmission coil type is recorded in the first data 1433 field, and the second The reference peak frequency value corresponding to the transmission coil type may be recorded in the data 1434 field. For example, if the information corresponding to the corresponding transmission coil type does not exist in the internal memory of the receiver, the receiver sets the mode 1432 field of the extended foreign object detection status packet message 1430 to binary '01'. Information corresponding to the transmission coil type may be transmitted to the transmitter.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.15 is a block diagram illustrating a wireless charging system according to an embodiment of the present invention.
도 15를 참조하면, 무선 충전 시스템은 무선 전력 송신기(1510)과 무선 전력 수신기(1520)을 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 15, the wireless charging system may include a wireless power transmitter 1510 and a wireless power receiver 1520.
무선 전력 송신기(1510)는 송신 제어기(1511), 변조기(1512), 복조기(1513), 변환기(1514), 검출기(1515) 및 전송 회로(1516)를 포함하여 구성될 수 있다.The wireless power transmitter 1510 may include a transmission controller 1511, a modulator 1512, a demodulator 1513, a converter 1514, a detector 1515, and a transmission circuit 1516.
무선 전력 수신기(1520)는 수신 제어기(1521), 변조기(1512), 복조기(1513), 메모리(1514) 및 수신 회로(1525)를 포함하여 구성될 수 있다. 메모리(1514)에는 송신 코일 타입(또는 공진 주파수) 별 기준 값(들)이 매핑된 소정 기준 값 테이블이 유지될 수 있다.The wireless power receiver 1520 may include a receive controller 1521, a modulator 1512, a demodulator 1513, a memory 1514, and a receive circuit 1525. The memory 1514 may maintain a predetermined reference value table to which reference value (s) for each transmission coil type (or resonant frequency) are mapped.
무선 전력 송신기(1510)의 송신 제어기(1511)는 협상 단계에서 송신 코일 타입에 관한 정보가 포함된 전력 송신기 디자인 패킷을 생성하여 변조기(1512)를 통해 무선 전력 수신기(1520)에 전송할 수 있다.The transmission controller 1511 of the wireless power transmitter 1510 may generate a power transmitter design packet including information about the transmission coil type in the negotiation step and transmit the generated power transmitter design packet to the wireless power receiver 1520 through the modulator 1512.
무선 전력 수신기(1520)의 수신 제어기(1521)는 복조기(1522)를 통해 수신된 전력 송신기 디자인 패킷에 기반하여 접속된 무선 전력 송신기(1510)의 송신 코일 타입을 식별하고, 식별된 송신 코일 타입에 대응되는 정보의 존재 여부를 메모리(1514)를 참조하여 확인할 수 있다.The reception controller 1521 of the wireless power receiver 1520 identifies the transmission coil type of the connected wireless power transmitter 1510 based on the power transmitter design packet received via the demodulator 1522, and identifies the identified transmission coil type. The presence or absence of corresponding information may be checked with reference to the memory 1514.
확인 결과, 송신 코일 타입에 대응되는 정보가 존재하면, 수신 제어기(1621)는 송신 코일 타입에 대응되는 정보-예를 들면, 송신 코일 타입에 대응되는 기준 피크 주파수 값(또는 주파수 이동 값), 송신 코일 타입에 대응되는 기준 품질 인자 값-가 포함된 이물질 검출 상태 패킷 또는 확장 이물질 검출 상태 패킷을 생성하고, 변조기(1522)를 통해 생성된 패킷을 무선 전력 송신기(1510)에 전송할 수 있다.As a result of the check, if there is information corresponding to the transmission coil type, the reception controller 1621 transmits information corresponding to the transmission coil type-for example, a reference peak frequency value (or frequency shift value) corresponding to the transmission coil type, and the transmission. The foreign matter detection status packet or the extended foreign matter detection status packet including the reference quality factor value corresponding to the coil type may be generated, and the generated packet may be transmitted to the wireless power transmitter 1510 through the modulator 1522.
반면, 확인 결과, 송신 코일 타입에 대응되는 정보가 존재하지 않으면, 수신 제어기(1521)는 인증용 무선 전력 송신기에 대응되는 정보-예를 들면, 인증용 무선 전력 송신기에 대응되는 기준 피크 주파수 값(또는 주파수 이동 값), 인증용 무선 전력 송신기에 대응되는 기준 품질 인자 값-가 포함된 이물질 검출 상태 패킷 또는 확장 이물질 검출 상태 패킷을 생성하고, 변조기(1622)를 통해 생성된 패킷을 무선 전력 송신기(1510)에 전송할 수 있다.On the other hand, if there is no information corresponding to the transmission coil type as a result of the check, the reception controller 1521 determines the information corresponding to the information corresponding to the authentication wireless power transmitter—for example, the reference peak frequency value corresponding to the authentication wireless power transmitter ( Or a foreign material detection status packet or an extended foreign material detection status packet including a frequency shift value), a reference quality factor value corresponding to the authentication wireless power transmitter, and the packet generated by the modulator 1622. 1510).
송신 제어기(1511)는 송신 코일 타입에 대응되는 정보가 포함된 이물질 검출 상태 패킷 또는 확장 이물질 검출 상태 패킷이 복조기(1513)를 통해 수신되면, 송신 코일 타입에 대응되는 정보에 기반하여 이물질 검출을 위한 경계 값(또는 임계 값)을 결정할 수 있다.When the foreign matter detection status packet or the extended foreign matter detection status packet including the information corresponding to the transmission coil type is received through the demodulator 1513, the transmission controller 1511 may detect the foreign matter based on the information corresponding to the transmission coil type. The boundary value (or threshold value) can be determined.
또한, 송신 제어기(1511)는 인증용 무선 전력 송신기에 대응되는 정보가 포함된 이물질 검출 상태 패킷 또는 확장 이물질 검출 상태 패킷이 복조기(1513)를 통해 수신되면, 변환기(1514)가 인증용 무선 전력 송신기에 대응되는 정보에 기반하여 자신의 송신 코일 타입에 대응되는 정보를 생성하도록 제어할 수 있다.Further, when the foreign matter detection status packet or the extended foreign matter detection status packet including the information corresponding to the authentication wireless power transmitter is received through the demodulator 1513, the transmission controller 1511 determines that the converter 1514 is the wireless power transmitter for authentication. It may be controlled to generate information corresponding to its transmission coil type based on the information corresponding to.
송신 제어기(1511)는 변환기(1514)에 의해 생성된 송신 코일 타입에 대응되는 정보에 기반하여 이물질 검출을 위한 경계 값(또는 임계 값)을 결정할 수 있다.The transmission controller 1511 may determine a boundary value (or threshold value) for foreign material detection based on information corresponding to the transmission coil type generated by the converter 1514.
이상의 도 15의 실시 예에서는 무선 전력 송신기가 협상 단계에서 송신 코일 타입에 관한 정보를 무선 전력 수신기에 전송하는 것으로 설명되고 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 장착된 송신 코일에 대응되는 공진 주파수에 관한 정보를 무선 전력 수신기에 전송할 수도 있다.In the above-described embodiment of FIG. 15, the wireless power transmitter has been described as transmitting information regarding the transmission coil type to the wireless power receiver in the negotiation phase. However, this is only one embodiment, and a resonance frequency corresponding to the mounted transmission coil is illustrated. Information about may be sent to the wireless power receiver.
상기 도 12의 이물질 검출 장치의 구성 요소 중 일부, 또는 구성 요소들의 기능 및 동작 중 일부가 상기 도 15의 무선 전력 송신기(1510)에 추가 구비되거나 탑재될 수도 있다.Some of the components of the foreign matter detection apparatus of FIG. 12, or some of the functions and operations of the components may be additionally provided or mounted on the wireless power transmitter 1510 of FIG. 15.
도 16은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 이물질 검출 상태 패킷 메시지의 구조를 설명하기 위한 도면이다.16 is a view for explaining the structure of a foreign object detection status packet message according to another embodiment of the present invention.
도 16을 참조하면, 이물질 검출 상태 패킷 메시지(1600)는 2바이트의 길이를 가질 수 있으며, 6비트 길이의 예약(Reserved, 1601) 필드, 2비트 길이의 모드(Mode, 1612) 필드 및 1바이트 길이의 기준 값(Reference Value, 1603) 필드를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 16, the foreign object detection status packet message 1600 may have a length of 2 bytes, and a 6-bit reserved field 1601, a 2-bit mode 1612 field, and 1 byte. It may be configured to include a reference value field of length (Reference Value, 1603).
일 예로, 이물질 검출 상태 패킷 메시지(1600)는 도면 번호 1610에 보여지는 바와 같이, 모드(1602) 필드가 이진수 '00'으로 설정되면, 기준 값(1603) 필드에 기준 품질 인자 값(Reference Quaility Factor Value)이 기록되고, 모드(1602) 필드가 이진수 '01'으로 설정되면, 기준 값(1603) 필드에 기준 피크 주파수 값(Reference Peak Frequency Value)이 기록될 수 있다.As an example, the foreign matter detection status packet message 1600 is a reference quaility factor in the reference value 1603 field when the mode 1602 field is set to binary '00', as shown in FIG. 1610. Value), and if the mode 1602 field is set to binary '01', a reference peak frequency value may be recorded in the reference value 1603 field.
여기서, 기준 품질 인자 값은 해당 무선 전력 수신기가 전원이 OFF된 상태로 인증용 무선 전력 송신기-예를 들면, WPC 표준에 정의된 #MP1일 수 있음-의 충전 영역에 배치된 상태에서 미리 정의된 기준 동작 주파수-예를 들면, 100kHz일 수 있으나 이에 한정되지는 않음-에 상응하여 측정된 품질 인자 값으로 정의될 수 있다.Here, the reference quality factor value is predefined in the state where the wireless power receiver is placed in the charging region of the wireless power transmitter for authentication, which may be # MP1 defined in the WPC standard, for example, with the power off. It may be defined as a measured quality factor value corresponding to a reference operating frequency, for example, but not limited to, 100 kHz.
또한, 기준 피크 주파수 값은 해당 무선 전력 수신기가 전원이 OFF된 상태로 인증용 무선 전력 송신기-예를 들면, WPC 표준에 정의된 #MP1일 수 있음-의 충전 영역에 배치된 상태에서 송신 코일의 공진 주파수 값으로 정의될 수 있다. 이때, 인증용 무선 전력 송신기의 충전 영역에 이물질이 배치되지 않은 상태에서 기준 피크 주파수가 측정됨을 주의해야 한다.In addition, the reference peak frequency value of the transmitting coil is placed in the charging region of the wireless power transmitter for authentication, which may be # MP1 as defined in the WPC standard, with the corresponding wireless power receiver turned off. It may be defined as a resonance frequency value. At this time, it should be noted that the reference peak frequency is measured in a state where no foreign matter is disposed in the charging region of the authentication wireless power transmitter.
본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 수신기는 그것의 버전에 따라 협상 단계 동안 두 개의 서로 다른 기준 값을 가지는 이물질 검출 상태 패킷을 일정 시간 간격을 두고 순차적으로 전송할 수 있다. 여기서, 두 개의 서로 다른 기준 값은 상술한 기준 품질 인자 값 및 기준 피크 주파수 값을 의미할 수 있다.The wireless power receiver according to an embodiment of the present invention may sequentially transmit foreign matter detection status packets having two different reference values at regular intervals during the negotiation phase according to its version. Here, two different reference values may refer to the above-described reference quality factor value and reference peak frequency value.
일 예로, 상기 버전은 무선 전력 수신기에 탑재된 소프트웨어 버전, 프로토콜 버전, 표준 버전, 하드웨어 버전 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.For example, the version may include at least one of a software version, a protocol version, a standard version, and a hardware version mounted on the wireless power receiver.
일 실시 예에 따른, 무선 전력 수신기는 모드(1602) 필드를 이진수 '00'으로 설정하여 기준 품질 인자 값을 먼저 무선 전력 송신기에 전송하고, 이후 모드(1602) 필드를 이진수 '01'으로 설정하여 기준 피크 주파수 값을 무선 전력 송신기에 전송할 수 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 다른 실시 예는 기준 피크 주파수 값이 먼저 전송되고 이후 기준 품질 인자 값이 전송될 수도 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the wireless power receiver sets the mode 1602 field to a binary number '00' to transmit a reference quality factor value to the wireless power transmitter first, and then sets the mode 1602 field to a binary number '01'. Although the reference peak frequency value may be transmitted to the wireless power transmitter, this is only one embodiment. In another embodiment, the reference peak frequency value may be transmitted first, and then the reference quality factor value may be transmitted.
무선 전력 송신기는 수신된 이물질 검출 상태 패킷에 포함된 기준 값과 해당 송신기에서 측정한 측정 값을 비교하여 이물질을 검출할 수 있다. 상세하게, 무선 전력 송신기는 이물질 검출 상태 패킷에 포함된 기준 값에 기반하여 이물질 검출을 위한 임계 값을 결정할 수 있다.The wireless power transmitter may detect the foreign matter by comparing the reference value included in the received foreign matter detection status packet with the measured value measured by the transmitter. In detail, the wireless power transmitter may determine a threshold value for the foreign matter detection based on the reference value included in the foreign matter detection status packet.
일 예로, 무선 전력 송신기는 기준 품질 인자 값에 기반하여 품질 인자 임계 값을 결정하고, 기준 피크 주파수 값에 기반하여 피크 주파수 임계 값을 결정할 수 있다. 무선 전력 송신기는 결정된 임계 값과 해당 측정 값을 비교하여 이물질 존재 여부를 판단할 수 있다.As an example, the wireless power transmitter may determine the quality factor threshold based on the reference quality factor value, and determine the peak frequency threshold based on the reference peak frequency value. The wireless power transmitter may determine whether a foreign substance exists by comparing the determined threshold value with the corresponding measurement value.
무선 전력 송신기는 이물질 검출 결과에 따라 ACK 응답 또는 NACK 응답을 무선 전력 수신기에 전송할 수 있다.The wireless power transmitter may transmit an ACK response or a NACK response to the wireless power receiver according to the foreign matter detection result.
또한, 무선 전력 송신기는 수신된 이물질 검출 상태 패킷에 포함된 필드 값들의 정상 여부를 확인하고, 확인 결과 수신된 패킷이 정상이 아닌 경우, ND(Not-Defined) 응답을 무선 전력 수신기에 전송할 수도 있다. 즉, 무선 전력 송신기는 수신된 패킷에 대해 정의된 적절한 응답이 없는 경우, ND 응답을 무선 전력 수신기에 전송하고, 상기 수신된 패킷의 내용을 무시할 수 있다.In addition, the wireless power transmitter may check whether the field values included in the received foreign object detection status packet are normal, and if the received packet is not normal, the wireless power transmitter may transmit a Not-Defined (ND) response to the wireless power receiver. . That is, if there is no appropriate response defined for the received packet, the wireless power transmitter may send an ND response to the wireless power receiver and ignore the contents of the received packet.
수신된 패킷이 정상이 아닌 경우의 예시로써, 예약(Reserved, 1601) 필드의 값이 '000000'이 아니거나, 모드(Mode, 1612) 필드의 값이 '00' 또는 '01'이 아닌 경우가 있을 수 있다.As an example when the received packet is not normal, the value of the Reserved (1601) field is not '000000', or the value of the Mode (1612) field is not '00' or '01'. There may be.
본 실시예에 따른 이물질 검출 절차는 전력 전송 단계로의 진입 이전에 완료될 수 있다.The foreign matter detection procedure according to the present embodiment may be completed before entering the power transmission step.
무선 전력 수신기는 복수의 이물질 검출 상태 패킷에 대한 응답으로 적어도 하나의 NACK 응답이 수신되면, 무선 전력 송신기의 전력 신호 전송이 중단될 때까지 소정 기준치 이상의 전력이 무선 전력 수신기의 출력단에 제공되지 않도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 소정 기준치 이상의 전력은 5와트(Watt) 이상의 전력일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 일 예로, 무선 전력 수신기는 NACK 응답이 수신되면, 전력 신호가 제거될 때까지 무선 전력 송신기로 5와트 이상의 전력 전송을 요청하지 않을 수 있다.When at least one NACK response is received in response to a plurality of foreign object detection status packets, the wireless power receiver controls that power above a predetermined reference value is not provided to the output terminal of the wireless power receiver until power signal transmission of the wireless power transmitter is stopped. can do. For example, the power above a predetermined reference value may be 5 Watts or more, but is not limited thereto. For example, when the NACK response is received, the wireless power receiver may not request power transmission of 5 watts or more to the wireless power transmitter until the power signal is removed.
또한, 무선 전력 수신기는 복수의 이물질 검출 상태 패킷에 대한 응답으로 모두 ND 응답이 수신되면, 무선 전력 송신기의 전력 신호 전송이 중단될 때까지 소정 기준치 이상의 전력이 무선 전력 수신기의 출력단에 제공되지 않도록 제어할 수 있다.In addition, when all of the ND responses are received in response to a plurality of foreign object detection status packets, the wireless power receiver controls not to provide power above a predetermined reference value to the output terminal of the wireless power receiver until the power signal transmission of the wireless power transmitter is stopped. can do.
무선 전력 송신기는 협상 단계 진입 후 정상적인 이물질 검출 상태 패킷이 소정 시간 이내에 정상적으로 수신되지 않는 경우, 전력 신호 전송을 중단한 후 선택 단계로 진입할 수 있다. 이때, 무선 전력 수신기도 협상단계에서 전력 신호가 더 이상 감지되지 않으면, 해당 무선 전력 송신기와의 연결을 해제하고 선택 단계로 진입할 수 있다.If the normal foreign matter detection status packet is not normally received within a predetermined time after entering the negotiation step, the wireless power transmitter may enter the selection step after stopping the power signal transmission. In this case, if the power signal is no longer detected in the negotiation step, the wireless power receiver may release the connection with the corresponding wireless power transmitter and enter the selection step.
도 17a 내지 도 17i는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이물질 검출 시나리오를 설명하기 위한 도면들이다.17A to 17I are diagrams for describing a foreign substance detection scenario according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 도 17a 내지 도 17i를 참조하여 복수의 이물질 검출 상태 패킷을 이용한 다양한 이물질 검출 시나리오를 설명하기로 한다.Hereinafter, various foreign matter detection scenarios using a plurality of foreign matter detection status packets will be described with reference to FIGS. 17A to 17I.
이하의 도 17a 내지 도 17c는 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질 검출 방법에 있어서, 협상 단계에서 전력 전송 단계로 천이하는 시나리오를 설명하기 위한 도면들이다.17A to 17C are diagrams for explaining a scenario of transition from a negotiation step to a power transmission step in the foreign matter detection method according to an embodiment of the present invention.
도 17a를 참조하면, 수신기는 협상 단계에 진입하면, 제1 FOD 상태 패킷을 송신기에 전송할 수 있다. 송신기는 수신된 제1 FOD 상태 패킷이 정상이면, 제1 FOD 상태 패킷에 기반하여 제1 이물질 검출 절차를 수행할 수 있다. 제1 이물질 검출 결과, 이물질이 존재하지 않으면, 송신기는 ACK 응답을 생성하여 수신기에 전송할 수 있다.Referring to FIG. 17A, when the receiver enters a negotiation step, the receiver may transmit a first FOD status packet to the transmitter. If the received first FOD status packet is normal, the transmitter may perform a first foreign matter detection procedure based on the first FOD status packet. As a result of the first foreign matter detection, if no foreign matter exists, the transmitter may generate an ACK response and transmit it to the receiver.
수신기는 제2 FOD 상태 패킷을 송신기에 전송할 수 있다. 송신기는 제2 FOD 상태 패킷이 정상이면, 제2 FOD 상태 패킷에 기반하여 제2 이물질 검출 절차를 수행할 수 있다. 제2 이물질 검출 결과, 이물질이 존재하지 않으면, 송신기는 ACK 응답을 생성하여 수신기에 전송할 수 있다.The receiver may send a second FOD status packet to the transmitter. If the second FOD status packet is normal, the transmitter may perform a second foreign matter detection procedure based on the second FOD status packet. As a result of the detection of the second foreign matter, if there is no foreign matter, the transmitter may generate an ACK response and transmit it to the receiver.
수신기는 모든 FOD 상태 패킷에 대한 응답으로 ACK 응답을 수신하면, 전력 전송 단계로 진입할 수 있다.When the receiver receives the ACK response in response to all FOD status packets, the receiver may enter a power transmission step.
도 17b를 참조하면, 수신기는 협상 단계에 진입하면, 제1 FOD 상태 패킷을 송신기에 전송할 수 있다. 송신기는 수신된 제1 FOD 상태 패킷이 정상이 아닌 경우, ND 응답을 생성하여 수신기에 전송할 수 있다.Referring to FIG. 17B, when the receiver enters a negotiation step, the receiver may transmit a first FOD status packet to the transmitter. If the first FOD status packet is not normal, the transmitter may generate and transmit an ND response to the receiver.
수신기는 제2 FOD 상태 패킷을 송신기에 전송할 수 있다. 송신기는 수신된 제2 FOD 상태 패킷이 정상이면, 수신된 제2 FOD 상태 패킷에 기반하여 이물질 검출 절차를 수행할 수 있다. 이물질 검출 결과, 이물질이 존재하지 않으면, 송신기는 ACK 응답을 생성하여 수신기에 전송할 수 있다.The receiver may send a second FOD status packet to the transmitter. If the second FOD status packet is normal, the transmitter may perform a foreign matter detection procedure based on the received second FOD status packet. As a result of the foreign object detection, if there is no foreign object, the transmitter may generate an ACK response and transmit it to the receiver.
이때, 수신기는 제1 내지 제2 FOD 상태 패킷에 대응하여 적어도 하나의 NACK 응답을 수신하거나 모두 ND 응답을 수신하지 않았으므로, 전력 전송 단계로 진입할 수 있다.In this case, since the receiver has not received at least one NACK response or none of the ND responses in response to the first to second FOD status packets, the receiver may enter the power transmission step.
도 17c를 참조하면, 수신기는 협상 단계에 진입하면, 제1 FOD 상태 패킷을 송신기에 전송할 수 있다. 송신기는 수신된 제1 FOD 상태 패킷이 정상이면, 제1 FOD 상태 패킷에 기반하여 제1 이물질 검출 절차를 수행할 수 있다. 제1 이물질 검출 결과, 이물질이 존재하지 않으면, 송신기는 ACK 응답을 생성하여 수신기에 전송할 수 있다.Referring to FIG. 17C, when the receiver enters a negotiation step, the receiver may transmit a first FOD status packet to the transmitter. If the received first FOD status packet is normal, the transmitter may perform a first foreign matter detection procedure based on the first FOD status packet. As a result of the first foreign matter detection, if no foreign matter exists, the transmitter may generate an ACK response and transmit it to the receiver.
수신기는 제2 FOD 상태 패킷을 송신기에 전송할 수 있다. 송신기는 수신된 제2 FOD 상태 패킷이 정상이 아니면, ND 응답을 생성하여 수신기에 전송할 수 있다.The receiver may send a second FOD status packet to the transmitter. If the second FOD status packet is not normal, the transmitter may generate an ND response and transmit it to the receiver.
이때, 수신기는 제1 내지 제2 FOD 상태 패킷에 대응하여 적어도 하나의 NACK 응답을 수신하거나 모두 ND 응답을 수신하지 않았으므로, 전력 전송 단계로 진입할 수 있다.In this case, since the receiver has not received at least one NACK response or none of the ND responses in response to the first to second FOD status packets, the receiver may enter the power transmission step.
이하에서 설명되는 도 17d 내지 도 17i는 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질 검출 방법에 있어서, 협상 단계에서 전력 전송 단계로 천이하지 못하는 시나리오를 설명하기 위한 도면들이다.17D to 17I to be described below are diagrams for describing a scenario in which a foreign material detection method according to an embodiment of the present invention does not transition from a negotiation step to a power transmission step.
도 17d를 참조하면, 수신기는 협상 단계에 진입하면, 제1 FOD 상태 패킷을 송신기에 전송할 수 있다. 송신기는 수신된 제1 FOD 상태 패킷이 정상이면, 제1 FOD 상태 패킷에 기반하여 제1 이물질 검출 절차를 수행할 수 있다. 제1 이물질 검출 결과, 이물질이 존재하면, 송신기는 NACK 응답을 생성하여 수신기에 전송할 수 있다.Referring to FIG. 17D, when the receiver enters a negotiation step, the receiver may transmit a first FOD status packet to the transmitter. If the received first FOD status packet is normal, the transmitter may perform a first foreign matter detection procedure based on the first FOD status packet. As a result of the detection of the first foreign matter, if the foreign matter exists, the transmitter may generate a NACK response and transmit it to the receiver.
수신기는 제2 FOD 상태 패킷을 송신기에 전송할 수 있다. 송신기는 수신된 제2 FOD 상태 패킷이 정상이면, 제2 FOD 상태 패킷에 기반하여 제2 이물질 검출 절차를 수행할 수 있다. 제2 이물질 검출 결과, 이물질이 존재하지 않으면, 송신기는 ACK 응답을 생성하여 수신기에 전송할 수 있다.The receiver may send a second FOD status packet to the transmitter. If the second FOD status packet is normal, the transmitter may perform a second foreign matter detection procedure based on the second FOD status packet. As a result of the detection of the second foreign matter, if there is no foreign matter, the transmitter may generate an ACK response and transmit it to the receiver.
수신기는 복수의 FOD 상태 패킷에 대한 응답으로 적어도 하나의 NACK 응답을 수신하였으므로, 전력 전송 단계로 진입하지 않고 송신기로부터 수신되는 전력 신호가 제거될 때까지 수신기 출력이 기준치 이하가 되도록 제한할 수 있다.Since the receiver has received at least one NACK response in response to the plurality of FOD status packets, the receiver output may be limited to be below the reference value until the power signal received from the transmitter is removed without entering the power transmission step.
또 다른 실시예로 제1 FOD 상태 패킷의 응답으로 NACK을 수신하면 제2 FOD 상태 패킷을 전송하지 않을 수 있다. 이 때, 적어도 하나의 NACK 응답을 수신하였으므로, 전력 전송 단계로 진입하지 않고 송신기로부터 수신되는 전력 신호가 제거될 때까지 수신기 출력이 기준치 이하가 되도록 제한할 수 있다.In another embodiment, when the NACK is received in response to the first FOD status packet, the second FOD status packet may not be transmitted. In this case, since at least one NACK response is received, the receiver output may be limited to be below a reference value until the power signal received from the transmitter is removed without entering the power transmission step.
수신기 출력이 기준치 이하가 되도록 제한하는 것은 수신기가 송신기에게 요구 전력량(Guaranteed Power)을 요청하지 않는 것을 의미할 수 있다. 또는 5Watt보다 큰 전력을 송신기로부터 제공받도록 시도하지 않는 것을 의미할 수 있다. 이하의 설명에서도 같은 의미로 해석될 수 있다.Restricting the receiver output to be below the reference value may mean that the receiver does not request the requested amount of power from the transmitter. Or it may mean not attempting to receive power greater than 5 Watts from the transmitter. The same may also be interpreted in the following description.
도 17e를 참조하면, 수신기는 협상 단계에 진입하면, 제1 FOD 상태 패킷을 송신기에 전송할 수 있다. 송신기는 수신된 제1 FOD 상태 패킷에 정상이면, 제1 FOD 상태 패킷에 기반하여 제1 이물질 검출 절차를 수행할 수 있다. 제1 이물질 검출 결과, 이물질이 존재하지 않으면, 송신기는 ACK 응답을 생성하여 수신기에 전송할 수 있다.Referring to FIG. 17E, when the receiver enters a negotiation step, the receiver may transmit a first FOD status packet to the transmitter. If the transmitter is normal with the received first FOD status packet, the transmitter may perform a first foreign matter detection procedure based on the first FOD status packet. As a result of the first foreign matter detection, if no foreign matter exists, the transmitter may generate an ACK response and transmit it to the receiver.
수신기는 제2 FOD 상태 패킷을 송신기에 전송할 수 있다. 송신기는 수신된 제2 FOD 상태 패킷이 정상이면 제2 FOD 상태 패킷에 기반하여 제2 이물질 검출 절차를 수행할 수 있다. 제2 이물질 검출 결과, 이물질이 존재하면, 송신기는 NACK 응답을 생성하여 수신기에 전송할 수 있다.The receiver may send a second FOD status packet to the transmitter. The transmitter may perform a second foreign matter detection procedure based on the second FOD status packet if the received second FOD status packet is normal. As a result of the detection of the second foreign matter, if the foreign matter exists, the transmitter may generate a NACK response and transmit it to the receiver.
수신기는 복수의 FOD 상태 패킷에 대한 응답 중 적어도 하나의 NACK 응답을 수신하였으므로, 전력 전송 단계로 진입하지 않고 송신기로부터 수신되는 전력 신호가 제거될 때까지 수신기 출력이 기준치 이하가 되도록 제한할 수 있다.Since the receiver has received at least one NACK response among the responses to the plurality of FOD status packets, the receiver output may be limited to be below the reference value until the power signal received from the transmitter is removed without entering the power transmission step.
도 17f를 참조하면, 수신기는 협상 단계에 진입하면, 제1 FOD 상태 패킷을 송신기에 전송할 수 있다. 송신기는 수신된 제1 FOD 상태 패킷이 정상이면, 제1 FOD 상태 패킷에 기반하여 제1 이물질 검출 절차를 수행할 수 있다. 제1 이물질 검출 결과, 이물질이 존재하면, 송신기는 NACK 응답을 생성하여 수신기에 전송할 수 있다.Referring to FIG. 17F, when the receiver enters a negotiation step, the receiver may transmit a first FOD status packet to the transmitter. If the received first FOD status packet is normal, the transmitter may perform a first foreign matter detection procedure based on the first FOD status packet. As a result of the detection of the first foreign matter, if the foreign matter exists, the transmitter may generate a NACK response and transmit it to the receiver.
수신기는 제2 FOD 상태 패킷을 송신기에 전송할 수 있다. 송신기는 수신된 제2 FOD 상태 패킷이 정상이면, 제2 FOD 상태 패킷에 기반하여 제2 이물질 검출 절차를 수행할 수 있다. 제2 이물질 검출 결과, 이물질이 존재하면, 송신기는 NACK 응답을 생성하여 수신기에 전송할 수 있다.The receiver may send a second FOD status packet to the transmitter. If the second FOD status packet is normal, the transmitter may perform a second foreign matter detection procedure based on the second FOD status packet. As a result of the detection of the second foreign matter, if the foreign matter exists, the transmitter may generate a NACK response and transmit it to the receiver.
수신기는 복수의 FOD 상태 패킷에 대한 응답 중 적어도 하나의 NACK 응답을 수신하였으므로, 전력 전송 단계로 진입하지 않고 송신기로부터 수신되는 전력 신호가 제거될 때까지 수신기 출력이 기준치 이하가 되도록 제한할 수 있다.Since the receiver has received at least one NACK response among the responses to the plurality of FOD status packets, the receiver output may be limited to be below the reference value until the power signal received from the transmitter is removed without entering the power transmission step.
또 다른 실시예로 제1 FOD 상태 패킷의 응답으로 NACK을 수신하면 제2 FOD 상태 패킷을 전송하지 않을 수 있다. 이때, 적어도 하나의 NACK 응답을 수신하였으므로, 전력 전송 단계로 진입하지 않고 송신기로부터 수신되는 전력 신호가 제거될 때까지 수신기 출력이 기준치 이하가 되도록 제한할 수 있다.In another embodiment, when the NACK is received in response to the first FOD status packet, the second FOD status packet may not be transmitted. In this case, since at least one NACK response is received, the receiver output may be limited to be below a reference value until the power signal received from the transmitter is removed without entering the power transmission step.
도 17g를 참조하면, 수신기는 협상 단계에 진입하면, 제1 FOD 상태 패킷을 송신기에 전송할 수 있다. 송신기는 수신된 제1 FOD 상태 패킷이 정상이 아닌 경우, ND 응답을 생성하여 수신기에 전송할 수 있다.Referring to FIG. 17G, when the receiver enters a negotiation step, the receiver may transmit a first FOD status packet to the transmitter. If the first FOD status packet is not normal, the transmitter may generate and transmit an ND response to the receiver.
수신기는 제2 FOD 상태 패킷을 송신기에 전송할 수 있다. 송신기는 수신된 제2 FOD 상태 패킷이 정상이 아닌 경우, ND 응답을 생성하여 수신기에 전송할 수 있다.The receiver may send a second FOD status packet to the transmitter. If the second FOD status packet is not normal, the transmitter may generate and transmit an ND response to the receiver.
이때, 수신기는 모든 FOD 상태 패킷에 대한 응답으로 ND 응답만을 수신하였으므로, 전력 전송 단계로 진입하지 않고 수신기 출력이 기준치 이하가 되도록 제한할 수 있다.In this case, since the receiver receives only the ND response in response to all FOD status packets, the receiver may limit the output of the receiver to be below the reference value without entering the power transmission step.
도 17h를 참조하면, 수신기는 협상 단계에 진입하면, 제1 FOD 상태 패킷을 송신기에 전송할 수 있다. 송신기는 수신된 제1 FOD 상태 패킷이 정상이면, 제1 FOD 상태 패킷에 기반하여 제1 이물질 검출 절차를 수행할 수 있다. 제1 이물질 검출 결과, 이물질이 존재하면, 송신기는 NACK 응답을 생성하여 수신기에 전송할 수 있다.Referring to FIG. 17H, when the receiver enters a negotiation step, the receiver may transmit a first FOD status packet to the transmitter. If the received first FOD status packet is normal, the transmitter may perform a first foreign matter detection procedure based on the first FOD status packet. As a result of the detection of the first foreign matter, if the foreign matter exists, the transmitter may generate a NACK response and transmit it to the receiver.
수신기는 제2 FOD 상태 패킷을 송신기에 전송할 수 있다. 송신기는 수신된 제2 FOD 상태 패킷이 정상이 아닌 경우, ND 응답을 생성하여 수신기에 전송할 수 있다.The receiver may send a second FOD status packet to the transmitter. If the second FOD status packet is not normal, the transmitter may generate and transmit an ND response to the receiver.
이때, 수신기는 복수의 FOD 상태 패킷에 대한 응답으로 적어도 하나의 NACK 응답을 수신하였으므로 전력 전송 단계로 진입하지 않고 송신기로부터 수신되는 전력 신호가 제거될 때까지 수신기 출력이 기준치 이하가 되도록 제한할 수 있다.In this case, since the receiver receives at least one NACK response in response to the plurality of FOD status packets, the receiver output may be limited to be below the reference value until the power signal received from the transmitter is removed without entering the power transmission step. .
또 다른 실시예로 제1 FOD 상태 패킷의 응답으로 NACK을 수신하면 제2 FOD 상태 패킷을 전송하지 않을 수 있다. 이 때, 적어도 하나의 NACK 응답을 수신하였으므로, 전력 전송 단계로 진입하지 않고 송신기로부터 수신되는 전력 신호가 제거될 때까지 수신기 출력이 기준치 이하가 되도록 제한할 수 있다.In another embodiment, when the NACK is received in response to the first FOD status packet, the second FOD status packet may not be transmitted. In this case, since at least one NACK response is received, the receiver output may be limited to be below a reference value until the power signal received from the transmitter is removed without entering the power transmission step.
도 17i를 참조하면, 수신기는 협상 단계에 진입하면, 제1 FOD 상태 패킷을 송신기에 전송할 수 있다. 송신기는 수신된 제1 FOD 상태 패킷이 정상이 아닌 경우, ND 응답을 생성하여 수신기에 전송할 수 있다.Referring to FIG. 17I, when the receiver enters a negotiation step, the receiver may transmit a first FOD status packet to the transmitter. If the first FOD status packet is not normal, the transmitter may generate and transmit an ND response to the receiver.
수신기는 제2 FOD 상태 패킷을 송신기에 전송할 수 있다. 송신기는 수신된 제2 FOD 상태 패킷이 정상이면, 제2 FOD 상태 패킷에 기반하여 이물질 검출 절차를 수행할 수 있다. 검출 결과, 이물질이 존재하면, 송신기는 NACK 응답을 생성하여 수신기에 전송할 수 있다.The receiver may send a second FOD status packet to the transmitter. The transmitter may perform the foreign matter detection procedure based on the second FOD status packet if the received second FOD status packet is normal. As a result of the detection, if a foreign object exists, the transmitter may generate a NACK response and transmit it to the receiver.
이때, 수신기는 복수의 FOD 상태 패킷에 대한 응답으로 적어도 하나의 NACK 응답을 수신하였으므로, 전력 전송 단계로 진입하지 않고 송신기로부터 수신되는 전력 신호가 제거될 때까지 수신기 출력이 기준치 이하가 되도록 제한할 수 있다.At this time, since the receiver has received at least one NACK response in response to the plurality of FOD status packets, the receiver output can be limited to be below the reference value until the power signal received from the transmitter is removed without entering the power transmission step. have.
상술한 실시예에 따른 방법들은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있으며, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등을 포함한다.The methods according to the embodiments described above may be stored in a computer-readable recording medium that is produced as a program for execution in a computer, and examples of the computer-readable recording medium may include ROM, RAM, CD-ROM, and magnetic tape. , Floppy disks, optical data storage, and the like.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상술한 방법을 구현하기 위한 기능적인(function) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.The computer readable recording medium can be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion. In addition, functional programs, codes, and code segments for implementing the above-described method may be easily inferred by programmers in the art to which the embodiments belong.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.It is apparent to those skilled in the art that the present invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit and essential features of the present invention.
따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.Accordingly, the above detailed description should not be construed as limiting in all aspects and should be considered as illustrative. The scope of the invention should be determined by reasonable interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the invention are included in the scope of the invention.
본 발명은 무선 충전 분야에 이용될 수 있으며, 특히, 충전 영역에 배치된 이물질을 검출하는 장치에 적용될 수 있다.The present invention can be used in the field of wireless charging, and in particular, it can be applied to an apparatus for detecting a foreign matter disposed in the charging area.

Claims (20)

  1. 충전 영역에 배치된 물체를 감지하면, 품질 인자 값 및 상기 감지된 물체에 의해 쉬프트된 송신 코일의 공진 주파수를 측정하는 단계;When sensing an object disposed in the charging region, measuring a quality factor value and a resonance frequency of the transmission coil shifted by the sensed object;
    식별된 무선 전력 수신기로 송신기 타입에 관한 정보를 전송하는 단계;Transmitting information regarding the transmitter type to the identified wireless power receiver;
    상기 송신기 타입에 대응되는 기준 품질 인자 값 및 기준 공진 주파수를 수신하는 단계; 및Receiving a reference quality factor value and a reference resonance frequency corresponding to the transmitter type; And
    상기 기준 품질 인자 값 및 상기 기준 공진 주파수 중 적어도 하나를 이용하여 이물질을 검출하는 단계Detecting foreign matter using at least one of the reference quality factor value and the reference resonance frequency.
    를 포함하는 무선 전력 송신기에서의 이물질 검출 방법.The foreign matter detection method in a wireless power transmitter comprising a.
  2. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 기준 품질 인자 값 및 상기 기준 공진 주파수는 이물질 검출 상태 패킷에 포함되어 수신되는 무선 전력 송신기에서의 이물질 검출 방법.The reference quality factor value and the reference resonant frequency are included in the foreign matter detection status packet received foreign matter in the wireless power transmitter.
  3. 제2항에 있어서,The method of claim 2,
    상기 이물질을 검출하는 단계는Detecting the foreign matter
    상기 측정 품질 인자 값과 상기 측정된 공진 주파수를 이용하여 측정 등가 직렬 저항을 산출하는 단계;Calculating a measurement equivalent series resistance using the measurement quality factor value and the measured resonance frequency;
    상기 기준 품질 인자 값과 상기 기준 공진 주파수를 이용하여 기준 등가 직렬 저항을 산출하는 단계; 및Calculating a reference equivalent series resistance using the reference quality factor value and the reference resonance frequency; And
    상기 측정 등가 직렬 저항 및 상기 기준 등가 직렬 저항을 이용하여 이물질 존재 여부를 판단하는 단계Determining whether foreign matter exists by using the measured equivalent series resistance and the reference equivalent series resistance
    를 포함하는 무선 전력 송신기에서의 이물질 검출 방법.The foreign matter detection method in a wireless power transmitter comprising a.
  4. 제3항에 있어서,The method of claim 3,
    상기 이물질 존재 여부를 판단하는 단계는Determining whether the foreign substance exists
    상기 측정 등가 직렬 저항과 상기 기준 등가 직렬 저항의 비율을 소정 비율 임계 값과 비교하여 이물질 존재 여부를 판단하는 단계를 포함하는 무선 전력 송신기에서의 이물질 검출 방법.And comparing the ratio of the measured equivalent series resistance and the reference equivalent series resistance with a predetermined ratio threshold to determine whether there is a foreign substance.
  5. 제2항에 있어서,The method of claim 2,
    상기 송신기 타입에 관한 정보는 상기 식별된 무선 전력 수신기의 요청에 따라 식별 및 구성 단계에서 전송되는 무선 전력 송신기에서의 이물질 검출 방법.And the information regarding the transmitter type is transmitted in the identification and configuration step at the request of the identified wireless power receiver.
  6. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 측정된 공진 주파수는 무선 전력 수신기를 식별하기 위한 핑 단계로의 진입 이전에 전력 전송을 일시 중단한 후 탐색되는 무선 전력 송신기에서의 이물질 검출 방법.The measured resonant frequency is detected after the suspend the power transmission before entering the ping step for identifying the wireless power receiver.
  7. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 검출 결과에 따라, 상기 무선 전력 수신기로 ACK 응답 또는 NACK 응답을 전송하는 단계; 및Transmitting an ACK response or a NACK response to the wireless power receiver according to the detection result; And
    상기 응답 전송 후 소정 경고 알람을 출력하는 단계Outputting a predetermined warning alarm after transmitting the response
    를 더 포함하는 무선 전력 송신기에서의 이물질 검출 방법.The foreign matter detection method in a wireless power transmitter further comprising.
  8. 제2항에 있어서,The method of claim 2,
    상기 이물질 검출 상태 패킷은 모드 정보를 더 포함하고, 상기 모드 정보에 기반하여 상기 기준 공진 주파수 및 상기 기준 품질 인자 값이 상기 이물질 검출 상태 패킷에 포함되었는지가 식별되는 무선 전력 송신기에서의 이물질 검출 방법.The foreign matter detection status packet further includes mode information, and it is identified whether the reference resonance frequency and the reference quality factor value are included in the foreign matter detection status packet based on the mode information.
  9. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 이물질을 검출하는 단계는Detecting the foreign matter
    상기 측정 품질 인자 값과 상기 기준 품질 인자 값을 이용하여 이물질 존재 여부를 판단하는 제1 판단 단계;A first judging step of judging the presence or absence of foreign matter using the measured quality factor value and the reference quality factor value;
    상기 측정된 공진 주파수와 상기 기준 공진 주파수를 이용하여 이물질 존재 여부를 판단하는 제2 판단 단계; 및A second determination step of determining whether a foreign substance exists by using the measured resonance frequency and the reference resonance frequency; And
    상기 제1 판단 단계 및 상기 제2 판단 단계의 판단 결과에 기반하여 이물질을 검출하는 단계Detecting foreign matters based on the determination result of the first determination step and the second determination step;
    를 포함하고, 상기 제1 판단 단계 및 상기 제2 판단 단계 중 적어도 어느 하나의 단계에서 이물질이 존재하는 것으로 판단되면, 이물질이 검출된 것으로 최종 확정하는 무선 전력 송신기에서의 이물질 검출 방법.The foreign matter detection method of the wireless power transmitter comprising a, if it is determined that at least one of the foreign matter is present in at least one of the first determination step and the second determination step.
  10. 충전 영역에 배치된 이물질을 검출하는 이물질 검출 장치에 있어서,In the foreign matter detection device for detecting the foreign matter disposed in the filling region,
    물체가 감지되면, 동작 주파수 대역 내 품질 인자 값을 측정하는 측정부;A measuring unit measuring a quality factor value in an operating frequency band when an object is detected;
    상기 측정된 품질 인자 값이 최대인 주파수인 측정 피크 주파수를 탐색하는 탐색부;A searcher for searching for a measured peak frequency at which the measured quality factor value is the maximum frequency;
    송신기 타입에 관한 정보를 전송하고, 상기 송신기 타입에 대응되는 기준 품질 인자 값 및 기준 피크 주파수를 수신하는 통신부; 및A communication unit which transmits information about a transmitter type and receives a reference quality factor value and a reference peak frequency corresponding to the transmitter type; And
    상기 기준 품질 인자 값 및 상기 기준 피크 주파수 중 적어도 하나를 이용하여 이물질을 검출하는 검출부Detecting unit for detecting a foreign matter using at least one of the reference quality factor value and the reference peak frequency
    를 포함하는 이물질 검출 장치.Foreign matter detection device comprising a.
  11. 제1 이물질 검출 상태 패킷을 수신하는 단계;Receiving a first foreign matter detection status packet;
    상기 제1 이물질 검출 상태 패킷에 기반하여 이물질을 검출하는 제1 이물질 검출 절차를 수행하는 단계;Performing a first foreign matter detection procedure for detecting a foreign matter based on the first foreign matter detection status packet;
    제2 이물질 검출 상태 패킷을 수신하는 단계; 및Receiving a second foreign matter detection status packet; And
    상기 제2 이물질 검출 상태 패킷에 기반하여 이물질을 검출하는 제2 이물질 검출 절차를 수행하는 단계Performing a second foreign matter detection procedure for detecting a foreign matter based on the second foreign matter detection status packet;
    를 포함하고, 상기 제1 이물질 검출 절차 및 상기 제2 이물질 검출 절차의 수행 결과에 기반하여 전력 전송 단계로의 진입 여부를 결정하는 무선 전력 송신기에서의 이물질 검출 방법.And determining whether to enter the power transmission step based on a result of performing the first foreign matter detection procedure and the second foreign matter detection procedure.
  12. 제11항에 있어서,The method of claim 11,
    상기 제1 이물질 검출 절차와 상기 제2 이물질 검출 절차의 수행 결과에 따라 상기 제1 내지 제2 이물질 검출 상태 패킷에 각각 상응하는 응답 신호를 전송하는 단계를 더 포함하는 무선 전력 송신기에서의 이물질 검출 방법.And transmitting a response signal corresponding to each of the first to second foreign matter detection status packets according to a result of performing the first foreign matter detection procedure and the second foreign matter detection procedure. .
  13. 제12항에 있어서,The method of claim 12,
    상기 응답 신호는The response signal is
    이물질이 존재하지 않으면 전송하는 ACK 응답 신호;ACK response signal to transmit if there is no foreign object;
    이물질이 존재하면 전송하는 NACK 응답 신호; 및A NACK response signal transmitted when a foreign substance exists; And
    상기 이물질 검출 상태 패킷이 정상이 아니면 전송하는 ND 응답 신호ND response signal transmitted when the foreign matter detection status packet is not normal
    를 포함하는 무선 전력 송신기에서의 이물질 검출 방법.The foreign matter detection method in a wireless power transmitter comprising a.
  14. 제13항에 있어서,The method of claim 13,
    상기 제1 내지 제2 이물질 검출 상태 패킷에 각각 상응하는 응답 신호 중 적어도 하나가 상기 NACK 응답 신호를 포함하거나 상기 제1 내지 제2 이물질 검출 상태 패킷에 각각 상응하는 응답 신호가 모두 ND 응답 신호이면 전력 전송 단계로 진입하지 않는 무선 전력 송신기에서의 이물질 검출 방법.If at least one of the response signals corresponding to each of the first to second foreign matter detection status packets includes the NACK response signal, or the response signal corresponding to each of the first to second foreign matter detection status packets is all an ND response signal, power is applied. Foreign object detection method in a wireless power transmitter that does not enter the transmission step.
  15. 제11항에 있어서,The method of claim 11,
    상기 제1 내지 제2 이물질 검출 상태 패킷은 협상 단계로의 진입 후 수신되는 무선 전력 송신기에서의 이물질 검출 방법.And the first to second foreign matter detection status packets are received after entering the negotiation step.
  16. 제1 이물질 검출 상태 패킷을 전송하는 단계;Transmitting a first foreign matter detection status packet;
    상기 제1 이물질 검출 상태 패킷에 상응하는 제1 응답 신호를 수신하는 단계;Receiving a first response signal corresponding to the first foreign matter detection status packet;
    제2 이물질 검출 상태 패킷을 전송하는 단계; 및Transmitting a second foreign matter detection status packet; And
    상기 제2 이물질 검출 상태 패킷에 상응하는 제2 응답 신호를 수신하는 단계Receiving a second response signal corresponding to the second foreign matter detection status packet;
    를 포함하고, 상기 제1 응답 신호 및 상기 제2 응답 신호에 기반하여 전력 전송 단계로의 진입 여부를 결정하는 무선 전력 수신기에서의 이물질 검출 방법.And a foreign substance detection method of determining whether to enter a power transmission step based on the first response signal and the second response signal.
  17. 제16항에 있어서,The method of claim 16,
    상기 응답 신호는The response signal is
    이물질이 존재하지 않으면 전송하는 ACK 응답 신호;ACK response signal to transmit if there is no foreign object;
    이물질이 존재하면 전송하는 NACK 응답 신호; 및A NACK response signal transmitted when a foreign substance exists; And
    상기 이물질 검출 상태 패킷이 정상이 아니면 전송하는 ND 응답 신호ND response signal transmitted when the foreign matter detection status packet is not normal
    를 포함하는 무선 전력 수신기에서의 이물질 검출 방법.Foreign object detection method in a wireless power receiver comprising a.
  18. 제17항에 있어서,The method of claim 17,
    상기 제1 내지 제2 응답 신호 중 적어도 하나가 상기 NACK 응답 신호이거나 상기 제1 내지 제2 응답 신호 모두가 상기 ND 응답 신호인 조건을 만족하면 전력 전송 단계로 진입하지 않고, 수신되는 전력 신호가 제거될 때까지 수신기 출력을 기준치 이하로 제한하는 무선 전력 수신기에서의 이물질 검출 방법.If at least one of the first to second response signals is the NACK response signal or the first to second response signals are all the ND response signal, the power transmission step is not performed and the received power signal is removed. Foreign object detection method in a wireless power receiver that limits the receiver output to below the reference value until
  19. 제18항에 있어서,The method of claim 18,
    상기 조건이 만족되지 않으면, 전력 전송 단계로 진입하는 무선 전력 수신기에서의 이물질 검출 방법.If the condition is not satisfied, the foreign matter detection method in the wireless power receiver to enter the power transmission step.
  20. 제16항에 있어서,The method of claim 16,
    상기 제1 내지 제2 이물질 검출 상태 패킷은 협상 단계로의 진입 후 전송하는 무선 전력 수신기에서의 이물질 검출 방법.The foreign object detection method in the wireless power receiver to transmit the first to second foreign matter detection status packet after entering the negotiation step.
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