JP2014515254A - 多重無線電力転送システムにおける電力受信機との通信のための電力転送方法及びそのための電力送信機 - Google Patents

Abstract

本発明は、多重無線電力転送システムにおける１つ以上の電力受信機への電力転送を効率的に制御するための方法を提供する。このために、本発明は、所定の測定周期が到来すれば、負荷を測定するステップと、上記負荷測定値と以前の負荷値を比較するステップと、上記負荷測定値が上記以前の負荷値よりも第１しきい値以上増加した場合、転送電力値を変更した後、電力受信対象から所定の制限時間以内に多重無線電力転送ネットワークに対する加入要請が受信されるまで段階的に上記転送電力値を増加させ、上記制限時間を超過すれば、上記電力受信対象に対する電力転送を停止するステップとからなる。このように、異質物などの非電力受信対象に対しては電力転送を停止し、正常な電力受信機に対してのみ電力を転送することによって、効率的な電力制御が可能である。

Description

本発明は、無線電力転送システムに関し、特に多重無線電力転送システムにおける電力受信機との通信のための電力転送方法に関する。

無線電力転送システムは、電力送信機と電力受信機とから構成され、電力送信機と電力受信機との間の電力転送は、電力送信機の１次コイルと電力受信機の２次コイルとの間に電力が伝達される構造である。このような構造は、多様な電力転送システムで同一に使用される構造である。
上記のような構造の無線電力転送システムで使われる通信方式は、２つに大別することができる。電力が伝達されるコイルを通じて通信がなされるインバンド（In-Band）方式の通信方式と、電力が伝達されるコイルと別個の通信端を通じて通信を行うアウトバンド（Out-Band）方式の通信方式とがある。

このような無線充電技術が適用された無線電力転送システムは、電力を供給する電力供給据置台形態の電力送信機を具備し、電力送信機で移動端末のような電力受信機に電力を供給する形態に構成される。これとは異なり、電力を供給する据置台無しでも電力受信機に取り付けられたバッテリーを共有することによって、電力受信機の間で無線充電可能な形態に構成できる。このような電力受信機の間で無線充電可能な形態の場合には、電力送信機から電力の伝達を受けなくても動作が可能である。しかしながら、大部分の電力受信機は、電力供給据置台のような電力送信機から電力の伝達を受けた後、伝達された電力により動作する。

しかしながら、電力受信機がアウトバンド方式により通信しながら電力送信機から電力の供給を受けて動作する場合、その電力送信機から充分な電力が供給されなければ、正常に動作しないことがある。例えば、電力受信機が電力送信機の近くの電力の供給を受けることができる有効な領域の一部に亘って位置した場合、または同時に多数の電力受信機がその有効な領域に位置することによって、電力送信機からの通信のための電力を分けて受信する場合には、全ての電力受信機において同等な充電効率が得られず、電力転送効率においても低下する問題が発生する。即ち、各々の電力受信機または一部の電力受信機で充分な電力の供給を受けることができない場合が発生することがある。

これによって、電力の正常な供給を受けていない電力受信機は通信することができず、一方、電力送信機は電力受信機との通信がなされないので電力を供給しなくなり、その電力受信機を異質物として認識することがある。

本発明の目的は、電力受信機が電力の供給を充分に受けられないことにより生じる問題を防止するために、電力受信機に電力を効率的に供給するための電力転送方法及びそのための電力送信機を提供することにある。
また、本発明の別の目的は、電力送信機で多数の電力受信機が充電有効領域に位置する場合、各電力受信機への電力転送を効率的に制御するための電力転送方法及びそのための電力送信機を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明は、電力送信機で１つ以上の電力受信機との通信のための電力転送を制御するための方法において、所定の測定周期が到来すれば、負荷を測定するステップと、上記負荷測定による負荷測定値と以前の負荷値とを比較するステップと、上記負荷測定値が上記以前の負荷値よりも第１しきい値以上増加するかを判断するステップと、上記第１しきい値以上増加した場合、電力受信対象から所定の制限時間以内に多重無線電力転送ネットワークに対する加入要請が受信されるまで段階的に転送電力値を増加させるステップと、上記制限時間を超過するまで上記加入要請が受信されなければ、上記電力受信対象に対する電力転送を停止するステップとを含むことを特徴とする。

また、本発明は、１つ以上の電力受信機との通信のための電力転送を制御するための電力送信機において、無線通信を遂行する通信部と、制御部により決定された共振周波数信号を発生するように電源を供給する給電部と、上記給電部で発生する信号の電圧及び電流を測定する電圧／電流測定部と、上記給電部から伝達された電力を１つ以上の電力受信機に送信する共振信号発生部と、上記電圧／電流測定部により所定のしきい値以上の負荷変化を感知すれば、上記共振信号発生部を通じて通信のための電力を転送するように制御し、電力受信対象から所定の制限時間以内に多重無線電力転送ネットワークに対する加入要請が受信されるまで段階的に転送電力値を増加させ、上記制限時間を超過するまで上記加入要請が受信されなければ、上記電力受信対象に対する電力転送を停止するように制御する制御部とを含むことを特徴とする。

本発明に従う多重無線電力転送システムにおける電力受信機との通信のための電力転送方法は、電力受信機に充分な電力を供給することができる利点がある。また、本発明は、電力送信機と通信するための充分な電力の供給を電力受信機が受けられない場合、電力送信機が通信のために追加で電力を送信することによって、電力受信機への充分な電力供給が可能である。
また、本発明は、充電有効領域に同時に多数の電力受信機が位置するか、そのうち、いずれか１つの電力受信機が充電有効領域の一部に亘って位置しても各電力受信機への充分な電力供給が可能であるので、正常な通信が可能になる。

本発明の一実施形態に従う多重無線電力転送システムの構成を示す図である。 本発明の一実施形態に従う多重無線電力転送システムの電力送信機及び電力受信機の詳細な内部ブロック構成図である。 電力送信機から電力を受信する電力受信機がない場合の電力送信機の周期的負荷感知動作を説明するための図である。 電力送信機から電力を受信する電力受信機がある場合の電力送信機の周期的負荷感知動作を説明するための図である。 本発明の一実施形態に従う電力送信機における周期的負荷感知のための動作フローチャートである。 本発明の一実施形態に従う電力送信機で負荷感知後、電力転送値を変更するステップを示す動作フローチャートである。 本発明の一実施形態に従う電力受信機がない状態で電力受信ターゲットが検出された場合の電力転送値変更動作を説明するための図である。 本発明の一実施形態に従う電力受信機がない状態で電力受信ターゲットが検出された場合の電力転送値変更動作を説明するための図である。 本発明の一実施形態に従う電力受信機がある状態で追加で電力受信ターゲットが検出された場合の電力転送値変更動作を説明するための図である。 本発明の一実施形態に従う電力受信機がある状態で追加で電力受信ターゲットが検出された場合の電力転送値変更動作を説明するための図である。

以下、本発明に従う好ましい実施形態を添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の説明では具体的な構成要素などの特定の事項が示されているが、これは本発明のより全般的な理解を助けるために提供されたものであり、このような特定の事項が本発明の範囲内で所定の変形または変更がなされることができることは本技術分野で通常の知識を有する者には明らかである。そして、本発明を説明するに当たって、本発明と関連した公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨を曖昧にするおそれがあると判断される場合、その詳細な説明は省略する。

本発明は、多重無線電力転送システムにおける１つ以上の電力受信機への電力転送を効率的に制御するための方法を提供する。このために本発明は、所定の測定周期が到来すれば、負荷を測定するステップと、上記負荷測定値と以前の負荷値とを比較するステップと、上記負荷測定値が上記以前の負荷値よりも第１しきい値以上増加した場合、転送電力値を変更した後、電力受信対象から所定の制限時間以内に多重無線電力転送ネットワークに対する加入要請が受信されるまで段階的に上記転送電力値を増加させ、上記制限時間を超過すれば、上記電力受信対象に対する電力転送を停止するステップとからなる。このように、異質物などの非電力受信対象に対しては電力転送を停止し、正常な電力受信機に対してのみ電力を転送することによって、効率的な電力制御が可能である。

ここで、異質物は、電力送信機が電力を転送する時、意図した電力受信機の他に電力を受信する他の物質として定義される。例えば、異質物は、金属性物質、電力送信機と通信できない電子機器、電力送信機が意図しない電力受信機を含むことができる。以下の説明では、このような異質物を非電力受信対象と称することもある。

以下、本発明の一実施形態に従う無線電力転送システムの構成を図１を参照して説明する。
図１を参照すると、電力送信機３０は、負荷感知（load Detection）機能を使用して充電デッキの上に電力転送対象が位置することを感知し、１つまたはそれ以上の電力受信機に無線電力転送が可能である。電力送信機３０と電力受信機３１とは、無線電力転送と別個の通信システムを有して互いに通信する。

電力受信機３１が電力送信機３０の１次コイルの有効な範囲以内、即ち、充電有効領域に位置すれば、電力送信機３０の１次コイルで測定される電圧（または、電流）の値が変化するようになる。即ち、負荷変化によって測定される電圧値が変わる。しかしながら、異常電力受信機（Invalid Power Receiver）３２または異質物（Invalid Materials）３３が電力送信機３０の１次コイルの有効な範囲以内に位置した場合にも同様の現象が発生することがある。また、電力受信機３１と一緒に異常電力受信機３２または異質物３３が同時に充電有効領域に位置する場合にも負荷変化が発生することがある。
本発明の実施形態に従う図１での各構成部に対する説明は、図２の説明時、詳細に後述する。

一方、非電力受信対象への電力転送は、電力転送の効率を落とし、過負荷による故障、過熱による事故を誘発することがある。したがって、無線電力転送システムの安全性を保証するために非電力受信対象に対しては電力転送を停止する必要がある。
上記したように、本発明の実施形態は、多数の電力受信機に無線電力送信能力を有する電力送信機と、無線電力受信能力を有する電力受信機とから構成された無線電力転送システムを提供する。したがって、本発明の実施形態によれば、充電有効領域に１つまたは複数の充電対象が位置しても、その充電対象のうち、有効な電力受信対象のみに電力転送が可能である。

このような１つ以上の有効な電力受信対象との通信のための電力転送方法を説明するために、図２を参照する。
図２は、本発明の一実施形態に従う無線電力転送システムを構成する電力送信機及び電力受信機の内部ブロック構成図を例示している。

図２を参照すると、電力送信機１００は、給電部１０、増幅部１２、共振信号発生部１４、電圧／電流測定部１６、制御部１８、及び無線通信部１９を含む。まず、給電部１０は、制御部１８に決定された共振周波数信号を発生するように電源を供給する。例えば、給電部１０は、ＶＣＯ（Voltage Control Oscillator）を含むことができる。増幅部１２は、給電部１０から印加される電源によって給電部１０で発生した信号を高出力に増幅する。共振信号発生部１４は、増幅部１２で発生した高出力の信号に従って上記給電部１０からの電力を無線共振信号を通じて１つ以上の電力受信機に送出する。電圧／電流測定部１６は、給電部１０で発生する信号の電圧及び電流を測定する。制御部１８は、電力送信機１００の無線電力送信動作を総括的に制御し、特に電圧／電流測定部１６で検出された電流及び電圧によって無線送出される共振信号の電流及び電圧をモニターリングして、予め正常範囲に設定された値を維持するように上記給電部１０及び増幅部１２の動作を制御する。無線通信部１９は、制御部１８の制御下で無線電力送信動作と関連して電力受信機１１０と通信し、例えば、ブルートゥースなどの多様な無線近距離通信方式のうちから選択した１つを適用して構成される。ここで、共振信号発生部１４は、共振信号発生部１４の上部に電力受信機を位置させることができる充電基板を含む。

負荷変更が検出された以後に、制御部１８は、負荷測定値が以前負荷測定値よりも第１しきい値以上増加すれば、所定の制限時間以内に無線電力受信対象から無線電力伝送網への加入要請が受信されるまで徐々に転送電力値を段階的に増加させるように制御し、もし上記制限時間が超過する前に上記加入要請が受信されなければ、無線電力受信対象からの電力転送を停止する。
この際、上記電力送信機１００の制御部１８は、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）を含むことができ、それ以外に他の類似の構成要素などで構成できる。以下、本発明に従う１つ以上の電力受信機への電力転送制御動作は図４及び図５を参照して詳細に説明する。

一方、電力受信機１１０は、共振信号受信部２４、整流部（rectifier）２２、平滑部（regulator）２１、定電圧発生部２０、電圧測定部２６、制御部２８、及び無線通信部２９を含む。共振信号受信部２４は、電力送信機１００の共振信号発生部１４から送信した無線共振信号を受信する。整流部（rectifier）２２は、共振信号受信部２４で受信した交流（ＡＣ）形態の電源を直流（ＤＣ）に整流する。平滑部（regulator）２１は、整流部２２で整流したＤＣ電源を平滑する。定電圧発生部２０は、平滑部２１から出力される電源を該当電力受信機が適用される携帯用端末機などで所望の動作電源（例えば、＋５Ｖ）に変換する。電圧測定部２６は、定電圧発生部２０の入力電圧を測定する。制御部２８は、上記電力受信機１１０の無線電力受信動作を総括的に制御し、電圧検出部２６の検出信号に従って電力受信状態を判断し、電力受信状態に対する情報を提供する。この際、上記電力受信機１１０の制御部１８もＭＣＵを含むこともでき、また、これと類似の構成要素などで構成できる。

無線通信部２９は、制御部２８の制御下で無線電力受信動作と関連して電力送信機１００と通信するために、多様な無線近距離通信方式のうちから選択した１つを適用して構成される。このような無線通信部２９は、制御部２８の制御下で近距離無線通信を通じて無線充電過程で必要とする各種情報及びメッセージを送受信することができる。

上記したような電力送信機１００は、図３Ａに図示したように、所定の測定周期（T_cycle）で負荷測定を遂行する。このような測定周期は、電力送信機１００が負荷変化を感知するための時間間隔を意味する。図３Ａでは、電力送信機１００の充電有効領域に位置した電力受信機がない場合の負荷測定を例示している。図３Ａのように電力送信機１００は所定の測定周期で負荷変化があるかを感知するために一定サイズの電力を送信し、このような負荷感知のための電力を‘P_detection’という。
前述したように、図３Ａでは電力送信機１００から電力を受信する電力受信機がない場合を例示している。これによって、負荷測定のための負荷感知電力を送信した以後には次の測定周期になるまで電力を転送しない。

図３Ｂでは、電力送信機１００が既に充電有効領域に位置した電力受信機１１０に電力を転送中の場合の負荷測定を例示している。電力受信機１１０に現在転送中の電力のサイズを‘P_present’といい、現在転送電力（P_present）サイズで既に電力を電力受信機１１０に送信する途中にも電力送信機１００は所定の測定周期で負荷測定を遂行する。即ち、現在転送電力（P_present）は、電力送信機１００が既に電力の受信を受けている電力受信機１１０のために転送する電力を意味する。この際、負荷感知電力（P_detection）は、電力受信機が存在するか否かを判断するためのものであるので、最小限の電力であり、充電のための現在転送電力（P_present）に比べて小さい。

このような負荷測定過程を具体的に説明するために、図４を参照する。図４は、電力送信機による周期的な負荷検出のための動作を例示するフローチャートである。
図４を参照すると、電力送信機１００は、ステップ４００で、以前の測定を通じて格納された以前の負荷値が存在するかを判断する。ここで、以前の負荷値は、電力送信機１００が維持している以前段階で設定した負荷値を意味する。もし、以前の負荷値が存在しなければステップ４０５で初期負荷値を以前の負荷値に設定する。ここで、以前の負荷値を表す変数を‘D_before’といい、初期負荷値を表す変数を‘D_Init’という場合、ステップ４０５でD_beforeにはD_Initが代入される。ここで、初期負荷値（D_Init）は、電力送信機１００の近くに物体がなにもない時、電力送信機１００が１次コイルを通じて現在転送電力（P_present）サイズの電力を転送しながら測定した負荷値である。このような初期負荷値（D_Init）は、１次コイルのサイン波をＤＣ化して測定した値であって、１次コイルに印加される電圧のピーク値であるか、１次コイルの周波数のうち、１次コイルを通じて測定できる電気的特性を含むことができる。

次に、電力送信機１００は、ステップ４１０で負荷を測定し、現在時間を格納する。負荷測定は、電力送信機１００の１次コイルに印加されるサイン波をＤＣ化して測定するものであって、これを通じて負荷測定値を獲得する。ここで、負荷測定値を表す変数を‘D_measure’といい、現在時間を表す変数を‘T_det_now’と定義する。

電力送信機１００は、ステップ４１５で以前の負荷値（D_before）と負荷測定値（D_measure）とを比較する。このような比較結果、電力送信機１００はステップ４１０で負荷変化があるかを判断する。具体的には、電力送信機１００は、負荷測定値（D_measure）と以前の負荷値（D_before）との間で通信環境などを考慮して誤差範囲以内で差があるかを判断する。もし、負荷測定値（D_measure）と以前の負荷値（D_before）とが一致する場合、即ち、２つ値の間の差が誤差範囲以内の場合には、電力送信機１００は、ステップ４１９に進行して新しく入った電力受信対象が存在しないと判断して、転送電力値を維持する。例えば、図３Ｂに図示したように、充電有効領域に既に充電中であった電力受信機がある場合には、現在の転送電力値を維持し、該当電力受信機がない場合には、図３Ａのように０に該当する転送電力値を維持する。そして、電力送信機１００は、充電有効領域に新しくまたは追加で入った電力受信対象がないと判断して、ステップ４４５に進行する。

一方、電力送信機１００は、ステップ４１７で負荷変化があると判断すれば、ステップ４２０で負荷測定値が以前の負荷値よりも第１しきい値以上増加したかを判断する。もし、第１しきい値以上増加した場合、電力送信機１００は、ステップ４２５に進行して電力受信対象が充電有効領域に位置したと判断する。即ち、電力受信対象により第１しきい値以上の負荷変化が発生したと判断する。これによって、電力送信機１００は、ステップ４３５で電力受信機への電力転送のために転送電力値を変更する。即ち、転送電力値を増加させる。

これとは異なり、ステップ４２０で負荷測定値が以前の負荷値よりも第１しきい値以上増加しない場合、電力送信機１００は、ステップ４３０で負荷測定値が以前の負荷値よりも第２臨界値以上減少したかを判断する。もし、第２しきい値以上減少した場合、電力送信機１００は、ステップ４４０に進行して電力受信対象が消えたと判断してステップ４３５で転送電力値を変更する。即ち、電力受信対象に対する電力転送を停止する。

以後、電力送信機１００は、ステップ４４５で負荷測定値を以前の負荷値として格納する。これによって、D_before=D_measureとなる。ステップ４５０で経過した現在時間（即ち、上記現在時間は既に測定されてステップ４１０で格納されたので、経過した時間を判断するためのものを新たな現在時間という）を格納する。ここで、経過した現在時間を表す変数を‘T_det_after’と定義する。そして、電力送信機１００は、ステップ４５５で測定周期が経過したかを判断する。測定周期が経過したか否かは‘T_det_now+T_cycle≦T_det_after’のような数式を用いる。

もし、 ステップ４５５で測定周期が経過していない場合には、ステップ４５０に戻って測定周期が経過するかを判断するためにステップ４１０で格納された現在時間から経過した現在時間を格納する。これとは異なり、ステップ４５５で測定周期が経過した場合には、ステップ４１０に戻って次の測定周期に対応して負荷測定を遂行する。このように、ステップ４１０乃至ステップ４５５が反復されることによって、毎測定周期毎に負荷測定が遂行される。

以下、負荷感知の以後の電力送信機１００での電力転送値の変更過程は、図５を参照して説明する。図５は、本発明の実施形態に従って電力送信機により負荷検出された以後、電力転送値を変更するプロセスのための動作を例示するフローチャートである。
図５は、負荷測定値が第１しきい値以上増加した場合、電力受信対象が位置したと判断した以後の動作過程に該当する。このような本発明の理解を助けるために、図６Ａ及び図６Ｂを参照して説明する。図６Ａ及び図６Ｂは、本発明の一実施形態に従う電力受信機がない状態で電力受信ターゲットが検出された場合の電力転送値変更動作を説明するための図である。

まず、電力送信機１００は、図６Ａのように負荷を感知するために負荷感知電力（P_resent）のサイズで電力を転送して負荷測定（６００）を遂行する。ここで、負荷変化の感知は図４のような過程を通じて遂行される。
これによって、電力送信機１００は、ステップ５００で負荷変化が感知されれば、ステップ５０５で通信のための電力を転送する。このような負荷測定後、測定周期（T_cycle）の以内であるＡ時点に電力受信が可能な充電対象が充電有効領域に位置したと判断するようになれば、その充電対象との通信のための電力転送を遂行する。これによって、電力送信機１００は、図６Ａの第１通信電力（P_communication_1）のサイズで電力を転送する。ここで、第１通信電力（P_communication_1）は、電力受信機の内部の制御部２８及び無線通信部２９が動作することができる定量化した電力値を表す。

一方、電力を受信した充電対象である電力受信機は、ネットワークに加入するためにネットワーク加入要請メッセージを転送する。ここで、多重無線電力転送がなされて、１つ以上の電力受信機及びその電力受信機に対して電力を送信する電力送信機を含む構成をネットワークと定義する。
これに対応して電力送信機１００は、ステップ５１０で一定時間内に充電対象からネットワーク加入要請メッセージが受信されるかを判断する。ここで、一定時間は、図６Ａでの‘T_c’に該当し、電力送信機１００が充電対象と通信するために一定の電力、例えば、第１通信電力（P_communication_１）を送信し、ネットワーク加入要請メッセージを待つ時間を意味する。

もし、一定時間内にネットワーク加入要請メッセージが受信されなければ、ステップ５１５で制限時間を超過するかを判断する。ここで、制限時間は、図６Ａでの‘T_joinlimit’に該当する。もし、ステップ５１５で制限時間を超過していない状態では、ステップ５２５に進行して転送電力値を増加させる。この際、制限時間（T_joinlimit）を超過していない一定時間（T_c）の間にネットワーク加入要請メッセージが受信されなければ、充電対象に充分な電力が供給されず、通信がなされなかったものであることがあるので、転送電力値を増加させるものである。これによって、図６Ａに図示したように、電力送信機１００は、第１通信電力（P_communication_1）のサイズに該当する現在の転送電力値を第２通信電力（P_communication_2）のサイズに増加させるようになる。

次に、転送電力値を増加させたにもかかわらず、相変らずネットワーク加入要請メッセージが受信されなければ、電力送信機１００は、上記第２通信電力（P_communication_2）のサイズから第３通信電力（P_communication_3）のサイズに転送電力値を増加させる。このようなプロセスで、第１通信電力（P_communication_1）と第２通信電力（P_communication_2）との間の差及び第２通信電力（P_communication_2）と第３通信電力（P_communication_3）との間の差は、電力送信機１００の最大転送電力値以内で一定単位に分かれて定まる。

以後、制限時間（T_joinlimit）を超過するまでネットワーク加入要請メッセージが受信されなければ、電力送信機１００は、ステップ５２０で充電対象を非電力受信対象と判断する。図６Ａのように、第１通信電力（P_communication_1）から第３通信電力（P_communication_3）のサイズに転送電力値を増加させたにもかかわらず、ネットワーク加入要請メッセージが受信されなければ、制限時間（T_joinlimit）が経過する時点、即ち、Ｂ時点で、電力送信機１００は、充電対象を非電力受信対象と判断する。

例えば、金属物質などの異質物の場合、電力送信機１００で測定される電圧値または電流値を変化させることができるが、通信が不可能であるので、電力送信機１００の電力転送に応答することができない。即ち、自身が有効な電力受信機であることを知らせることができない。したがって、制限時間が超過しても異質物または有効でない電力受信機などはネットワーク加入要請メッセージを転送することができず、電力送信機１００の立場では、ネットワーク加入要請メッセージが受信されなければ、通信がなされないものであるので、負荷変化を発生させた充電対象を非電力受信対象と判断する。即ち、負荷変化の発生原因が異質物のためであると判断する。

しかしながら、制限時間（T_joinlimit）以内にステップ５１０でネットワーク加入要請メッセージが受信されれば、電力送信機１００は、ステップ５３０で基準負荷値と負荷検出を通じて得た負荷変化値とを比較する。図６Ｂでは、負荷測定（６１０）以後、Ｃ時点に電力受信が可能な充電対象があると判断して、第１通信電力（P_communication_1）のサイズで転送電力値を転送してから、第２通信電力（P_communication_2）のサイズで転送電力値を増加させた場合、Ｄ時点にネットワーク加入要請メッセージが受信された場合を例示している。

この際、ネットワーク加入要請メッセージは、充電対象である電力受信機が自身が有効な電力受信機であることを電力送信機に知らせるための初期情報を含む。このような初期情報は、電力受信機ＩＤ、プロトコルバージョン、電力受信機での基準負荷値、電力受信機での基準効率値を含む。したがって、電力送信機１００は、その電力受信機が充電有効領域に位置した時に変化する負荷値がいくらになるかが分かるようにネットワーク加入要請メッセージに含まれた電力受信機の基準負荷値を反映して基準負荷値を定める。例えば、電力送信機１００の充電有効領域になにもなかった場合の測定値をＡとし、電力受信機が充電有効領域に位置するによって変化した測定値をＢとする場合、このような変化する測定値を数値化（quantification）したもの、例えば、ＡとＢとの間の差またはＢを基準負荷と定義する。

基準負荷値と負荷変化値とを比較した結果、電力送信機１００は、ステップ５３５でその比較結果が許容範囲以内であるかを判断する。ここで、許容範囲は、基準変化値を基準にした範囲であることもあり、このような場合、負荷変化値が許容範囲内に属するかを判断するように具現されることもできる。
もし、ステップ５３５で上記許容範囲から外れる場合、電力送信機１００は、ステップ５２０に進行して、ネットワーク加入要請メッセージを送った電力受信機は、通信は可能であるが、電力送信機１００との無線充電を遂行することに適合しない非電力受信対象と判断する。例えば、製造社または規約により定まった無線充電が遂行できない機器と判断する。これによって、電力送信機１００は、ステップ５５０に進行して上記充電対象に対する電力転送を停止する。

一方、ステップ５３５で上記比較結果が許容範囲以内に含まれる場合、電力送信機１００は、ネットワーク加入要請メッセージを送った電力受信機が有効な電力受信機と判断して、ステップ５４０でその電力受信機がネットワークに加入可能であるかを判断する。即ち、多重無線電力転送のためのネットワーク加入が可能であるかを判断する。例えば、電力送信機１００で充電を遂行する電力受信機の数が既に最大充電対象の数に到達したと判断されれば、ネットワーク加入要請を送った電力受信機をこれ以上ネットワークに参加させ難いことがある。また、電力受信機のプロトコルバージョンが多重無線電力転送ネットワークのプロトコルバージョンよりも上位バージョンの場合、無線電力転送ネットワークの加入が可能でないと判断することができる。

したがって、ステップ５４０でネットワーク加入が可能でない場合、電力送信機１００は、ステップ５４５でネットワーク加入拒否メッセージを上記ネットワーク加入要請メッセージを送った電力受信機に転送する。次に、電力送信機１００は、ステップ５５０で該当充電対象、即ち、上記ネットワーク加入要請メッセージを送った電力受信機に対する電力転送を停止する。これとは異なり、ステップ５４０でネットワーク加入が可能な場合、電力送信機１００は、ステップ５５５でネットワーク加入承認メッセージを転送した後、ステップ５６０で充電対象に対する電力転送を遂行する。

一方、図６Ａ及び図６Ｂでは、送信する電力がない状態で、即ち、現在転送電力（P_presemt）が０の状態で充電対象があると判断した場合、ネットワーク加入要請メッセージを受信したか否かに従う電力変化を例示しているが、図７Ａ及び図７Ｂのように多重無線電力転送システムにおける電力受信機が複数個の時にも各電力受信機との通信のための電力転送を制御することができる。図７Ａ及び図７Ｂは、本発明の一実施形態に従う電力受信機がある状態で、追加で電力受信ターゲットが検出された場合の電力転送値変更動作を説明するための図である。

図７Ａでは、電力送信機１００が既に電力受信機に現在転送電力（P_present）のサイズで電力を転送する状態で負荷測定（７００）を行って、Ｅ時点に電力を受信することができる充電対象があると感知した場合、その充電対象との通信のために転送電力値を段階的に増加させる場合を例示している。図７Ｂでも、図７Ａと同様に、負荷測定（７１０）を行って、Ｇ時点に充電対象があると感知した場合、その充電対象との通信のための転送電力値を増加させる場合を例示している。但し、図７Ａでは、第１通信電力（P_communication_1）のサイズから第３通信電力（P_communication_3）のサイズまで転送電力値を増加させたにもかかわらず、制限時間（T_joinlimit）以内にネットワーク加入要請メッセージが受信されず、Ｆ時点で充電対象を非電力受信対象と判断する場合を例示している。これとは異なり、図７Ｂでは、Ｈ時点にネットワーク加入要請メッセージが受信された場合、第２通信電力（P_communication_2）のサイズで転送電力値を維持する場合を例示している。

上記したように、本発明によれば、負荷変化を発生させた充電対象に対して転送電力値を段階的に増加させたにもかかわらず、制限時間内にネットワーク加入要請メッセージが受信されていない場合には、非電力受信対象と判断して、その充電対象に対する電力転送を停止し、一方、転送電力値を段階的に増加させることによって制限時間内にネットワーク加入要請メッセージが受信されれば、正常な電力受信機と判断して、転送電力値を維持する。
このように、転送電力値を変更して転送することによって、電力受信機が正常に動作するために必要とする充分な電力転送が可能になる。

本発明に従う多重無線電力転送システムにおける電力受信機との通信のための電力転送方法は、電力受信機に充分な電力を供給することができる利点がある。また、本発明は、電力送信機と通信するための充分な電力の供給を電力受信機が受けられない場合、電力送信機が通信のために追加で電力を送信することによって、電力受信機への充分な電力供給が可能である。
また、本発明は、充電有効領域に同時に多数の電力受信機が位置するか、そのうち、いずれか１つの電力受信機が充電有効領域の一部に亘って位置しても、各電力受信機への充分な電力供給が可能であるので、正常な通信が可能になる。

前述した本発明の説明では具体的な実施形態に関して説明したが、種々の変形が本発明の範囲から逸脱することなく実施することができる。したがって、本発明の範囲は、説明された実施形態によって定めるものでなく、特許請求範囲と特許請求範囲の均等物により定まるべきである。

１０ 給電部
１２ 増幅部
１４ 共振信号発生部
１６ 電圧／電流測定部
１８ 制御部
１９ 無線通信部
２０ 定電圧発生部
２１ 平滑部
２２ 整流部
２４ 共振信号受信部
２６ 電圧測定部
２８ 制御部
２９ 無線通信部
３０，１００ 電力送信機
３１，１１０ 電力受信機
３２ 異常電力受信機
３３ 異物質

Claims (15)

1. 電力送信機で少なくとも１つの電力受信機との通信のための電力転送を制御するための方法であって、
   所定の測定周期が到来すれば、負荷を測定するステップと、
   前記負荷測定による負荷測定値と以前の負荷値とを比較するステップと、
   前記現在の負荷測定値が前記以前の負荷測定値よりも所定の第１しきい値以上増加するかを判断するステップと、
   前記第１しきい値以上増加した場合、電力受信対象から所定の制限時間以内に多重無線電力転送ネットワークに対する加入要請が受信されるまで段階的に転送電力値を増加させるステップと、
   前記制限時間を超過する前まで前記加入要請が受信されなければ、前記電力受信対象に対する電力転送を停止するステップと、
   を含むことを特徴とする、１つ以上の電力受信機との通信のための電力転送を制御するための方法。
2. 前記現在の負荷測定値が前記以前の負荷測定値よりも所定の第２しきい値以上減少するかを判断するステップと、
   前記第２しきい値以上減少した場合、前記電力受信対象が消えたと判断して前記電力受信対象に対する電力転送を停止するステップと、
   をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の１つ以上の電力受信機との通信のための電力転送を制御するための方法。
3. 前記第１しきい値以上増加した場合、充電有効領域に前記電力受信対象が位置したとみなして、前記電力受信対象への転送電力値を増加させるステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の１つ以上の電力受信機との通信のための電力転送を制御するための方法。
4. 前記段階的に転送電力値を増加させるステップは、
   前記転送電力値を増加させた後、所定時間内に前記加入要請が受信されるかを判断するステップと、
   前記所定時間内に前記加入要請が受信されなければ、前記転送電力値を増加させるステップと、
   前記転送電力値を増加させた後、前記所定の制限時間が超過するかを判断するステップと、
   を含むことを特徴とする、請求項３に記載の１つ以上の電力受信機との通信のための電力転送を制御するための方法。
5. 前記所定の制限時間を超過しなければ、前記転送電力値を増加させるステップをさらに含むことを特徴とする、請求項４に記載の１つ以上の電力受信機との通信のための電力転送を制御するための方法。
6. 前記所定時間内に前記加入要請が受信されれば、前記転送電力値を維持するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項４に記載の１つ以上の電力受信機との通信のための電力転送を制御するための方法。
7. 前記転送電力値を増加させた後、前記現在の負荷測定値を前記以前の負荷測定値として格納するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の１つ以上の電力受信機との通信のための電力転送を制御するための方法。
8. 前記加入要請は、前記電力受信対象のＩＤ、通信のためのプロトコルバージョン、前記電力受信対象の基準負荷値、及び基準効率値のうち、少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項１に記載の１つ以上の電力受信機との通信のための電力転送を制御するための方法。
9. 前記加入要請に含まれた基準負荷値を考慮して前記負荷測定を通じた負荷変化が所定の範囲以内であるかを判断するステップと、
   前記負荷変化が前記所定の範囲を超過する場合、前記加入要請を送った電力受信対象を非電力受信対象と判断するステップと、
   前記判断された非電力受信対象に対する電力転送を停止するステップと、
   をさらに含むことを特徴とする、請求項８に記載の１つ以上の電力受信機との通信のための電力転送を制御するための方法。
10. 少なくとも１つの電力受信機との通信のための電力転送を制御するための電力送信機であって、
    無線通信を遂行する通信部と、
    制御部により決定された共振周波数信号を発生するように電源を供給する給電部と、
    前記共振周波数信号の電圧及び電流を測定する電圧／電流測定部と、
    前記給電部から伝達された電力を少なくとも１つ以上の電力受信機に送信する共振信号発生部と、
    前記電圧／電流測定部により所定のしきい値以上の負荷変化を感知すれば、前記共振信号発生部を通じて通信のための電力を転送するように制御し、電力受信対象から所定の制限時間以内に多重無線電力転送ネットワークに対する加入要請が受信されるまで段階的に転送電力値を増加させ、前記制限時間を超過する前に前記加入要請が受信されなければ、前記電力受信対象に対する電力転送を停止する制御部と、
    を含むことを特徴とする、１つ以上の電力受信機との通信のための電力転送を制御するための電力送信機。
11. 前記制御部は、前記電圧／電流測定部により測定された現在の負荷測定値が以前の負荷測定値よりも所定の第１しきい値以上増加した場合、前記電力受信対象から所定の制限時間以内に多重無線電力転送ネットワークに対する加入要請が受信されるまで段階的に転送電力値を増加させることを特徴とする、請求項１０に記載の１つ以上の電力受信機との通信のための電力転送を制御するための電力送信機。
12. 前記制御部は、前記第１しきい値以上増加した場合、充電有効領域に前記電力受信対象が位置したと判断して前記電力受信対象への転送電力値を増加させることを特徴とする、請求項１１に記載の１つ以上の電力受信機との通信のための電力転送を制御するための電力送信機。
13. 前記制御部は、前記転送電力値を増加させた後、所定時間内に前記加入要請が受信されるかを判断し、前記所定時間内に前記加入要請が受信されなければ、前記転送電力値を増加させた後、前記所定の制限時間が超過するかを判断することを特徴とする、請求項１２に記載の１つ以上の電力受信機との通信のための電力転送を制御するための電力送信機。
14. 前記制御部は、前記所定の制限時間を超過しないと判断されれば、前記転送電力値を増加させることを特徴とする、請求項１３に記載の１つ以上の電力受信機との通信のための電力転送を制御するための電力送信機。
15. 前記制御部は、前記所定時間内に前記加入要請が受信されれば、前記転送電力値を維持することを特徴とする、請求項１３に記載の１つ以上の電力受信機との通信のための電力転送を制御するための電力送信機。