JP2019022450A - 無線電力送信器及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】無線電力送信器上に無線電力受信器または異質物が配置された場合またはエラーが発生した場合において、該当物質が除去されたか否かを効率的に判定できる無線電力送信器及びその制御方法を提供する。【解決手段】無線電力受信器に充電電力を送信する無線電力送信器の制御方法が開示される。本発明の制御方法は、上記無線電力送信器を駆動するステップと、第１の電力量を有する第１の電力を第１の周期で周期的に印加するラッチ失敗モードに進入するようにするラッチ失敗モード進入条件が満たされるか否かを判定するステップ及び上記ラッチ失敗モード進入条件が満たされると、上記第１の電力を上記第１の周期で周期的に印加するステップとを含む。【選択図】図３

Description

本発明は、無線電力送信器及びその制御方法に関し、詳細には、無線電力受信器に充電電力を送信できる無線電力送信器及びその制御方法に関する。

携帯電話またはＰＤＡ（Personal Digital Assistants）などのような移動端末機は、移動性の便宜のために再充電が可能なバッテリで駆動され、このようなバッテリを充電するためには、別途の充電装置を利用して移動端末機のバッテリに電気エネルギーを供給する。一般的に、充電装置とバッテリには外部に各々別途の接触端子が構成され、これを相互接触させることで充電装置とバッテリを電気的に接続する。

しかし、このような接触式充電方式は、接触端子が外部に突出されているので、異質物により汚染されやすいため、バッテリ充電が正しく遂行されない問題点が発生する。また接触端子が湿気に露出される場合にも充電が正しく遂行されない。
このような問題点を解決するために、近来は、無線充電または無接点充電技術が開発され、最近、多くの電子機器に活用されている。

このような無線充電技術は、無線電力送受信を利用したものであって、例えば、携帯端末を別途の充電コネクターを接続せずに、単に充電パッドにかざすことだけで、自動でバッテリが充電され得るシステムである。一般的に無線充電技術は一般人に知られており、有線充電器を必要としないため、電子機器の携帯性を高めることができる長所がある。従って、将来の電気自動車時代にも関連技術が大きく発展されると期待される。

このような無線充電技術には、コイルを利用した電磁誘導方式と、共振を利用する共振方式と、電気的エネルギーをマイクロ波に変換させて伝達する電波放射方式に大きく分かれる。

今日までは、電磁誘導を利用した方式が主流になっているが、最近、国内外でマイクロ波を利用して数十メートル距離から無線で電力を伝送する実験に成功して、近い未来にはいつどこでもあらゆる電子製品を電線無しで、無線で充電できると予想される。

電磁誘導による電力伝送方法は、１次コイルと２次コイル間の電力を伝送する方式である。コイルに磁石を動かすと誘導電流が発生するが、これを利用して送信端で磁場を発生させ、受信端で磁場の変化によって電流が誘導されてエネルギーを作り出す。このような現象を磁気誘導現象と称し、これを利用した電力伝送方法はエネルギー伝送効率が非常に良い。

共振方式は、共振方式電力伝送原理を使用して充電装置と数メートル（ｍ）離れていても電気が無線で伝えられるシステムを提供する。無線充電システムは、共鳴と呼ばれる、電磁気波が共振を誘導する電気的エネルギーを含むという物理学概念を利用したものである。研究チームは、音を共鳴させる代わりに、電気エネルギーを込めた電磁波を共鳴させた。共鳴された電気エネルギーは共振周波数を有する機器が存在する場合にのみ直接伝えられ、使用されない部分は空気中に広まる代わり電磁場に再吸収されるために、他の電磁波とは違って、周辺の機械や身体には影響を与えないと見ている。

一方、無線充電方式に対する研究は、最近活発に進行されており、その無線充電順位、無線電力送/受信器の検索、無線電力送/受信器間の通信周波数選択、無線電力調整、マッチング回路の選択、一つの充電サイクルにおけるそれぞれの無線電力受信器に対する通信時間分配などに対する標準は提言されていない。特に、無線電力受信器が、無線電力を受信する無線電力送信器を選択する構成及び手順に対する標準の提言が要求される。

特に、無線電力送信器上に、無線電力受信器または異質物が配置されるか、または、エラーが発生した場合において、該当物質が除去されたか否かを効率的に判定できる技術の開発が要求される。

国際公開第２００８／０５６４１５号 特開２００９−１２４８７８号公報 国際公開第２０１２／１４１２３９号 国際公開第２０１２／０３７２７９号

本発明は、上述したことを達成するために案出されたものであり、本発明は無線電力送信器上に無線電力受信器または異質物が配置された場合またはエラーが発生した場合において、該当物質が除去されたか否かを効率的に判定できる無線電力送信器及びその制御方法を提供する。

上述したことを達成するための本発明の一実施形態による無線電力受信器に充電電力を送信する無線電力送信器の制御方法は、
上記無線電力送信器を駆動するステップと、

第１の電力量を有する第１の電力を第１の周期で周期的に印加するラッチ失敗モードに進入するようにするラッチ失敗モード進入条件が満たされるか否かを判定するステップと、
上記ラッチ失敗モード進入条件が満たされると、上記第１の電力を上記第１の周期で周期的に印加するステップとを含む。
一方、本発明の他の側面による無線電力受信器に充電電力を送信する無線電力送信器は、
上記無線電力送信器を駆動する駆動部と、
上記無線電力受信器に上記充電電力を送信する電力送信部と、

第１の電力量を有する第１の電力を第１の周期で周期的に印加するラッチ失敗モードに進入するようにするラッチ失敗モード進入条件が満たされるか否かを判定し、上記ラッチ失敗モード進入条件が満たされると、上記第１の電力を上記第１の周期で周期的に上記無線電力送信部に印加するように制御する制御部とを含むことを特徴とする無線電力送信器を含む。

上述した通り、無線電力送信器は複数個の無線電力受信器に充電電力を印加する場合にも、エラー発生時に容易に無線電力受信器または異質物が除去されたか否かを判定できる。

本発明の多様な実施形態によって、無線電力送信器上に無線電力受信器または異質物が配置された場合またはエラーが発生した場合において、該当物質が除去されたか否かを効率的に判定できる無線電力送信器及びその制御方法が提供される。

無線充電システム動作の全般を説明するための概念図である。 本発明の実施形態による無線電力送信器及び無線電力受信器のブロック図である。 本発明の一実施形態による無線電力送信器及び無線電力受信器の詳細ブロック図である。 無線電力送信器の制御方法を説明するフローチャートである。 本発明の他の実施形態による無線電力送信器の制御方法を説明するフローチャートである。 図４の実施形態による無線電力送信器が印加する電力量の時間軸に対するグラフィックである。 交差接続を説明するための概念図である。 本発明の一実施形態による無線電力送信器の制御方法を説明するフローチャートである。 図７の実施形態による無線電力送信器が印加する電力量の時間軸に対するグラフィックである。 本発明の一実施形態による無線電力送信器の制御方法を説明するためのフローチャートである。 図９の実施形態による無線電力送信器が印加する電力量の時間軸に対するグラフィックである。

以下では、本発明の望ましい実施形態を添付図面を参照してより詳細に説明する。図面における同一の構成要素はできるだけ同一の符号で示すこと留意すべきである。下記説明及び添付図面で本発明の要旨を不必要にする公知機能及び構成に対する詳細な説明は省略する。

図１は、無線充電システム動作の全般を説明するための概念図である。図１に図示されるように、無線充電システムは、無線電力送信器１００及び少なくとも一つの無線電力受信器（１１０−１，１１０−２，１１０−ｎ）を含む。

無線電力送信器１００は、少なくとも一つの無線電力受信器（１１０−１，１１０−２，１１０−ｎ）に無線で各々電力（１−１，１−２，１−ｎ）を送信できる。詳細には、無線電力送信器１００は、所定の認証手順を遂行した、認証された無線電力受信器のみに対して、無線で電力（１−１，１−２，１−ｎ）を送信できる。

無線電力送信器１００は、無線電力受信器（１１０−１，１１０−２，１１０−ｎ）と電気的接続を形成できる。例えば、無線電力送信器１００は、無線電力受信器（１１０−１，１１０−２，１１０−ｎ）に電磁波形態の無線電力を送信できる。

一方、無線電力送信器１００は、無線電力受信器（１１０−１，１１０−２，１１０−ｎ）と双方向通信を遂行することができる。ここで、無線電力送信器１００及び無線電力受信器（１１０−１，１１０−２，１１０−ｎ）は、所定のフレームで構成されたパケット（２−１，２−２，２−ｎ）を処理するかまたは送受信できる。上述したフレームに対して、より詳細に後述する。無線電力受信器は、特に、移動通信端末機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）、ＰＭＰ（Portable Multi media Player）、スマートフォンなどで具現されることができる。

無線電力送信器１００は、複数個の無線電力受信器（１１０−１，１１０−２，１１０−ｎ）に無線で電力を提供できる。例えば、無線電力送信器１００は、共振方式を通して複数個の無線電力受信器（１１０−１，１１０−２，１１０−ｎ）に電力を伝送できる。無線電力送信器１００が共振方式を採択した場合、無線電力送信器１００と複数個の無線電力受信器（１１０−１，１１０−２，１１１０−ｎ）との間の距離は、望ましくは３０ｍ以下であり得る。また、無線電力送信器１００が電磁誘導方式を採択した場合、電力提供装置１００と複数個の無線電力受信器（１１０−１，１１０−２，１１０−ｎ）との間の距離は、望ましくは１０ｃｍ以下であり得る。

無線電力受信器（１１０−１，１１０−２，１１０−ｎ）は、無線電力送信器１００から無線電力を受信して、内部に含まれるバッテリの充電を遂行することができる。また、無線電力受信器（１１０−１，１１０−２，１１０−ｎ）は、無線電力伝送を要請する信号や、無線電力受信に必要な情報、無線電力受信器状態情報または無線電力送信器１００制御情報などを無線電力送信器１００に送信できる。上記の送信信号の情報に関して詳細に後述する。
また、無線電力受信器（１１０−１，１１０−２，１１０−ｎ）は、それぞれの充電状態を示すメッセージを無線電力送信器１００に送信できる。

無線電力送信器１００は、ディスプレイのような表示手段を含むことができ、無線電力受信器（１１０−１，１１０−２，１１０−ｎ）の各々から受信したメッセージに基づいて、無線電力受信器（１１０−１，１１０−２，１１０−ｎ）のそれぞれの状態を表示できる。併せて、無線電力送信器１００は、それぞれの無線電力受信器（１１０−１，１１０−２，１１０−ｎ）の充電が完了するまでの予想される時間を共に表示することができる。

無線電力送信器１００は、無線電力受信器（１１０−１，１１０−２，１１０−ｎ）各々に無線充電機能をディセーブルする制御信号を送信することができる。無線電力送信器１００から無線充電機能のディセーブル制御信号を受信した無線電力受信器は、無線充電機能をディセーブルすることができる。

図２ａは、本発明の実施形態による無線電力送信器及び無線電力受信器のブロック図である。
図２ａに図示されるように、無線電力送信器２００は、電力送信部２１１、制御部２１２及び通信部２１３を含むことができる。また、無線電力受信器２５０は、電力受信部２５１、制御部２５２及び通信部２５３を含むことができる。

電力送信部２１１は、無線電力送信器２００が要求する電力を提供でき、無線で無線電力受信器２５０に電力を提供できる。ここで、電力送信部２１１は交流波形の形態で電力を供給でき、直流波形の形態で電力を供給しながら、これを、インバータを利用して交流波形に変換することで交流波形の形態で供給することができる。電力送信部２１１は、内蔵されたバッテリの形態で具現されることもでき、または電力受信インターフェースの形態で具現されて外部から電力を受信して他の構成要素に供給する形態でも具現され得る。電力送信部２１１は、一定の交流波形の電力を提供できる手段であれば制限されないことは当業者にとって容易に理解される。

併せて、電力送信部２１１は、交流波形を電磁波形態で無線電力受信器２５０に提供できる。電力送信部２１１は、追加的にループコイルをさらに含むことができ、したがって、所定の電磁波を送信または受信することができる。電力送信部２１１がループコイルで具現される場合、ループコイルのインダクタンス（Ｌ）は変更可能である。一方、電力送信部２１１は、電磁波を送受信できる手段であれば制限されないことは当業者にとって容易に理解される。

制御部２１２は、無線電力送信器２００の動作全般を制御できる。制御部２１２は、保存部(図示せず)から読み出した制御に要求されるアルゴリズム、プログラムまたはアプリケーションを利用して無線電力送信器２００の動作の全般を制御できる。制御部２１２は、ＣＰＵ、マイクロプロセッサー、ミニコンピュータのような形態で具現されることができる。制御部２１２の細部動作に関しては、より詳細に後述する。

通信部２１３は、無線電力受信器２５０と所定の方式で通信を遂行することができる。通信部２１３は、無線電力受信器２５０の通信部２５３とNear Field Communication（ＮＦＣ）、ジグビー通信、赤外線通信、可視光線通信、ブルートゥース（登録商標）通信、Bluetooth（登録商標） Low Energy（ＢＬＥ）方式などを利用して通信を遂行することができる。本発明の一実施形態による通信部２１３は、ＩＥＥＥ８０２．１５．４方式のジグビー通信方式またはＢＬＥ方式を利用して通信を遂行することができる。併せて、通信部２１３は、Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance（ＣＳＭＡ／ＣＡ）アルゴリズムを利用できる。通信部２１３が利用する周波数及びチャネル選択に関する構成はより詳細に後述する。一方、上述した通信方式は、単純に例示のためであり、本願発明は、通信部２１３で遂行する特定通信方式によってその権利範囲が限定されるものではない。

一方、通信部２１３は、無線電力送信器２００の情報に対する信号を送信できる。ここで、通信部２１３は、上記信号をユニキャスト、マルチキャストまたはブロードキャストすることができる。＜表１＞は、本発明の一実施形態による無線電力送信器２００から送信される信号のデータ構造である。無線電力送信器２００は、下記のフレームを有する信号を既設定された周期ごとに送信し、上記信号は以下でNotice信号に命名されることもできる。

＜表１＞におけるフレームタイプは信号のタイプを示すフィールドであって、＜表１＞では該当信号がNotice信号であることを示す。プロトコルバージョンフィールドは、通信方式のプロトコルの種類を示すフィールドであって、例えば４ビットが割り当てられることができる。シーケンス番号フィールドは、該当信号の順次的な順序を示すフィールドであって、例えば１バイトが割り当てられることができる。シーケンス番号は、例えば、信号の送受信段階に対応して１ずつ増加できる。ネットワークＩＤフィールドは、無線電力送信器２００のネットワーク識別子‘ネットワークＩＤ’を示すフィールドであって、例えば１バイトが割り当てられることができる。‘Rx to Report(schedule mask)’フィールドは、無線電力送信器２００に報告を遂行する無線電力受信器を示すフィールドであって、例えば１バイトが割り当てられることができる。＜表２＞は、本発明の一実施形態による‘Rx to Report(schedule mask)’フィールドである。

ここで、Rx１乃至Rx８は無線電力受信器１乃至８に対応できる。‘Rx to Report(schedule mask)’フィールドは、スケジュールマスクの番号が１で表示された無線電力受信器が報告を遂行するように具現されることができる。

Reservedフィールドは、将来の利用のために予約されたフィールドであって、例えば５バイトが割り当てられることができる。Number of Rxフィールドは、無線電力送信器２００の周囲の無線電力受信器の個数を示すフィールドであって、例えば３ビットが割り当てられることができる。

一方、＜表１＞のフレーム形式の信号はＩＥＥＥ８０２．１５．４形式のデータ構造のうちWireless Power Transfer（ＷＰＴ）に割り当てられる形式で具現されることができる。＜表３＞はＩＥＥＥ８０２．１５．４のデータ構造である。

＜表３＞のように、ＩＥＥＥ８０２．１５．４のデータ構造は、Preamble、Start of Frame Delimiter（ＳＦＤ）、Frame Length、ＷＰＴ、Cyclic Redundancy Check１６（ＣＲＣ１６）フィールドを含むことができ、＜表１＞のようなデータ構造はＷＰＴフィールドに含まれることができる。

通信部２１３は、無線電力受信器２５０から電力情報を受信することができる。ここで、電力情報は無線電力受信器２５０の容量、バッテリ残量、充電回数、使用量、バッテリ容量、バッテリ比率のうち少なくとも一つを含むことができる。また、通信部２１３は、無線電力受信器２５０の充電機能を制御する充電機能制御信号を送信できる。充電機能制御信号は、特定無線電力受信器２５０の無線電力受信部２５１を制御して、充電機能をイネーブルまたはディセーブルするようにする制御信号であり得る。

通信部２１３は、無線電力受信器２５０だけではなく、他の無線電力送信器(図示せず)からの信号を受信することができる。例えば、通信部２１３は、他の無線電力送信器から上述した＜表１＞のフレームのNotice信号を受信することができる。

一方、図２ａでは電力送信部２１１及び通信部２１３が相異なるハードウェアで構成されて、無線電力送信器２００がアウトバンド形式で通信を遂行することが図示されるが、これは例示的なものである。本発明は、電力送信部２１１及び通信部２１３が一つのハードウェアで具現されて無線電力送信器２００がインバンド形式で通信を遂行することもできる。

無線電力送信器２００及び無線電力受信器２５０は、各種信号を送受信でき、したがって、無線電力送信器２００が管理する無線電力ネットワークへの無線電力受信器２５０の加入と無線電力送受信を通じる充電過程が遂行でき、上述した過程はより詳細に後述する。

図２ｂは、本発明の一実施形態による無線電力送信器及び無線電力受信器の詳細ブロック図である。
図２ｂに図示されるように、無線電力送信器２００は、電力送信部２１１、制御部及び通信部２１２，２１３、駆動部２１４、増幅部２１５及びマッチング部２１６を含むことができる。無線電力受信器２５０は、電力受信部２５１、制御部及び通信部２５２，２５３、整流部２５４、Direct Current to Direct Current（ＤＣ／ＤＣ）変換器２５５、スイッチ部２５６及びロード部２５７を含むことができる。

駆動部２１４は、既設定された電圧値を有する直流電力を出力できる。駆動部２１４で出力される直流電力の電圧値は、制御部及び通信部２１２，２１３によって制御できる。

駆動部２１４から出力される直流電流は、増幅部２１５に出力されることができる。増幅部２１５は、既設定された利得で直流電流を増幅できる。併せて、制御部及び通信部２１２，２１３から入力される信号に基づいて、直流電力を交流に変換できる。したがって、増幅部２１５は交流電力を出力できる。

マッチング部２１６は、インピーダンスマッチングを遂行することができる。例えば、マッチング部２１６から見られるインピーダンスを調整して、出力電力が高効率または高出力になるように制御できる。マッチング部２１６は、制御部及び通信部２１２，２１３の制御に基づいて、インピーダンスを調整することができる。マッチング部２１６は、コイル及びコンデンサのうち少なくとも一つを含むことができる。制御部及び通信部２１２，２１３は、コイル及びコンデンサのうち少なくとも一つとの接続状態を制御でき、したがってインピーダンスマッチングを遂行することができる。

電力送信部２１１は、入力された交流電力を電力受信部２５１に送信できる。電力送信部２１１及び電力受信部２５１は、同一の共振周波数を有する共振回路で具現されることができる。例えば、共振周波数は６．７８ＭＨｚに決定されることができる。

一方、制御部及び通信部２１２，２１３は、無線電力受信器２５０側の制御部及び通信部２５２，２５３と通信を遂行することができ、例えば双方向２．４ＧＨｚ周波数で通信を遂行することができる。
一方、電力受信部２５１は充電電力を受信することができる。

整流部２５４は、電力受信部２５１に受信される無線電力を直流形態で整流でき、例えば、ブリッジダイオードの形態で具現されることができる。ＤＣ／ＤＣ変換器２５５は、整流された電力を既設定された利得で変換することができる。例えば、ＤＣ／ＤＣ変換器２５５は、出力端子２５９の電圧が５Ｖになるように整流された電力を変換することができる。一方、ＤＣ／ＤＣ変換器２５５の入力端子２５８には、印加されることができる電圧の最小値及び最大値が既設定できる。

スイッチ部２５６は、ＤＣ／ＤＣ変換器２５５及びロード部２５７を接続することができる。スイッチ部２５６は、制御部２５２の制御によってオン/オフ状態を維持できる。ロード部２５７は、スイッチ部２５６がオン状態である場合にＤＣ／ＤＣ変換器２５５から入力される変換された電力を保存することができる。

図３は、無線電力送信器の制御方法を説明するフローチャートである。
図３に図示されるように、無線電力送信器は駆動を開始できる（Ｓ３０１）。一方、無線電力送信器は、ラッチ失敗(latch fault)モードに進入するようにするラッチ失敗モード進入条件を充足するか否かを判定できる（Ｓ３０３）。ここで、ラッチ失敗モードは、無線電力送信器が図２ａまたは２ｂの電力送信部２１１に第１の電力を、第１の周期で第１の期間の間に印加するモードを意味する。ラッチ失敗モードに対しては図５を参照してより詳細に説明する。併せて、ラッチ失敗モード進入条件は、例えば無線電力受信器ではない異質物が無線電力送信器上に配置されることであり得る。併せて、ラッチ失敗モード進入条件は、上述した異質物配置の他にも多様な形態があり、これに対しては、より詳細に後述する。
したがって、ラッチ失敗モード進入条件が満たされると（Ｓ３０３−Ｙ）、無線電力送信器は第１の電力を周期的に印加できる（Ｓ３０５）。
一方、ラッチ失敗モード進入条件が満たされないと（Ｓ３０３−Ｎ）、無線電力送信器は正常モードで動作できる（Ｓ３０７）。

図４は、本発明の他の実施形態による無線電力送信器の制御方法を説明するフローチャートである。図４の制御方法は、図５を参照してより詳細に説明する。図５は、図４の実施形態による無線電力送信器が印加する電力量の時間軸に対するグラフィックである。

図４に図示されるように、無線電力送信器は駆動を開始できる（Ｓ４０１）。併せて、無線電力送信器は、初期設定をリセットできる（Ｓ４０３）。無線電力送信器は電力節約モードに進入できる（Ｓ４０５）。ここで、電力節約モードは、無線電力送信器が電力送信部に電力量が相異なる異種の電力を印加する区間であり得る。例えば、無線電力送信器は、図５における第２の検出電力５０１，５０２及び第３の検出電力(５１１,５１２,５１３,５１４,５１５）を電力送信部に印加する区間であり得る。ここで、無線電力送信器は、第２の検出電力５０１，５０２を第２の周期で周期的に印加でき、第２の検出電力５０１，５０２を印加する場合には、第２の期間の間に印加できる。無線電力送信器は、第３の検出電力(５１１,５１２,５１３,５１４,５１５）を第３の周期で周期的に印加でき、第３の検出電力(５１１,５１２,５１３,５１４,５１５）を印加する場合には、第３の期間の間に印加できる。一方、第３の検出電力(５１１,５１２,５１３,５１４,５１５）のそれぞれの電力値は相異なるように図示されるが、第３の検出電力(５１１,５１２,５１３,５１４,５１５）のそれぞれの電力値は相異するかまたは同一であり得る。

無線電力送信器は、第３の検出電力５１１を出力した以後に、同一のサイズの電力量を有する第３の検出電力５１２を出力できる。上記の通りに無線電力送信器が同一のサイズの第３の検出電力を出力する場合、第３の検出電力の電力量は最も小型の無線電力受信器、例えばカテゴリ１の無線電力受信器を検出できる電力量を有することができる。

無線電力送信器は、第３の検出電力５１１を出力した以後に、相異なるサイズの電力量を有する第３の検出電力５１２を出力できる。上記の通りに無線電力送信器が相異なるサイズの第３の検出電力を出力する場合、第３の検出電力の電力量の各々はカテゴリ１乃至５の無線電力受信器を検出できる電力量であり得る。例えば、第３の検出電力５１１は、カテゴリ５の無線電力受信器を検出できる電力量を有することができ、第３の検出電力５１２は、カテゴリ３の無線電力受信器を検出できる電力量を有することができ、第３の検出電力５１３は、カテゴリ１の無線電力受信器を検出できる電力量を有することができる。

一方、第２の検出電力５０１，５０２は、無線電力受信器を駆動させることができる電力であり得る。詳細には、第２の検出電力５０１，５０２は無線電力受信器の制御部及び通信部を駆動させる電力量を有することができる。

無線電力送信器は第２の検出電力５０１，５０２及び第３の検出電力(５１１,５１２,５１３,５１４,５１５）を電力受信部に各々第２の周期及び第３の周期で印加できる。無線電力送信器上に無線電力受信器が配置される場合、無線電力送信器の一地点で見られるインピーダンスが変更されることができる。無線電力送信器は、第２の検出電力５０１，５０２及び第３の検出電力(５１１,５１２,５１３,５１４,５１５）が印加される間にインピーダンス変更を検出できる。例えば、無線電力送信器は、第３の検出電力５１５を印加する間、インピーダンスが変更されることを検出できる。したがって、無線電力送信器はオブジェクトを検出できる（Ｓ４０７）。オブジェクトが検出されない場合には（Ｓ４０７−Ｎ）、無線電力送信器は異種の電力を周期的に印加する電力節約モードを維持できる（Ｓ４０５）。

一方、インピーダンスが変更されてオブジェクトが検出される場合には（Ｓ４０７−Ｙ）、無線電力送信器は、低電力モードに進入できる。ここで、低電力モードは、無線電力送信器が無線電力受信器の制御部及び通信部を駆動させる電力量を有する駆動電力を印加するモードである。例えば、図５では、無線電力送信器は駆動電力５２０を電力送信部に印加できる。無線電力受信器は、駆動電力５２０を受信して制御部及び通信部を駆動できる。無線電力受信器は、駆動電力５２０に基づき、無線電力送信器と所定の方式に基づいて通信を遂行することができる。例えば、無線電力受信器は認証に要求されるデータを送受信でき、これに基づいて無線電力送信器が管理する無線電力ネットワークに加入できる。ただし、無線電力受信器ではない異質物が配置される場合には、データ送受信が遂行されることができない。したがって、無線電力送信器は配置されたオブジェクトが異質物であるか否かを決定できる（Ｓ４１１）。例えば、無線電力送信器は既設定された時間の間にオブジェクトから応答を受信できない場合、オブジェクトが異質物であると決定できる。

異質物に決定された場合には（Ｓ４１１−Ｙ）、無線電力送信器はラッチ失敗モードに進入できる。例えば、無線電力送信器は、図５における第１の電力(５３１乃至５３４）を第１の周期で周期的に印加できる。無線電力送信器は、第１の電力を印加する間にインピーダンス変更を検出できる。例えば、異質物が除去された場合にはインピーダンス変更を検出でき、無線電力送信器は異質物が除去されたと判定できる。または、異質物が除去されなかった場合には、無線電力送信器はインピーダンス変更を検出できず、無線電力送信器は異質物が除去されなかったと判定できる。異質物が除去されてない場合には、無線電力送信器はランプ及び警告音のうち少なくとも一つを出力して現在の無線電力送信器の状態がエラー状態であることをユーザに通知することができる。したがって、無線電力送信器は、ランプ及び警告音のうち少なくとも一つを出力する出力部を含むことができる。

異質物が除去されなかったと判定される場合（Ｓ４１５−Ｎ）、無線電力送信器はラッチ失敗モードを維持できる（Ｓ４１３）。一方、異質物が除去されたと判定される場合（Ｓ４１５−Ｙ）、無線電力送信器は電力節約モードに再進入できる（Ｓ４１７）。例えば、無線電力送信器は、図５の第２電力(５５１,５５２)及び第３の電力(５６１乃至５６５）を印加できる。

上述した通り、無線電力送信器は、無線電力受信器ではなく異質物が配置された場合にラッチ失敗モードに進入できる。併せて、無線電力送信器は、ラッチ失敗モードで印加する電力に基づくインピーダンス変更に基づいて異質物が除去されたか否かを判定できる。すなわち、図４及び５の実施形態におけるラッチ失敗モード進入条件は、異質物の配置であり得る。一方、無線電力送信器は異質物の配置の他にも多様なラッチ失敗モード進入条件を有することができる。例えば、無線電力送信器は、配置された無線電力受信器と交差接続されることができ、これに対しては図６を参照してより詳細に説明する。

図６は交差接続を説明するための概念図である。図６で、第１の無線電力送信器ＴＸ１及び第２の無線電力送信器ＴＸ２が配置される。併せて、第１の無線電力送信器ＴＸ１上には、第１の無線電力受信器ＲＸ１が配置され、第２の無線電力送信器ＴＸ２上には第２の無線電力受信器ＲＸ２が配置される。ここで、第１の無線電力送信器ＴＸ１は、近隣に配置された第１の無線電力受信器ＲＸ１に電力を送信すべきである。併せて、第２の無線電力送信器ＴＸ２は、近隣に配置された第２の無線電力受信器ＲＸ２に電力を送信すべきである。したがって、望ましくは、第１の無線電力送信器ＴＸ１は、第１の無線電力受信器ＲＸ１と通信を遂行し、第２の無線電力送信器ＴＸ２は、第２の無線電力受信器ＲＸ２と通信を遂行する。ただし、通信道の増加にしたがって、第１の無線電力受信器ＲＸ１が第２の無線電力送信器ＴＸ２が管理する無線電力ネットワークに加入し、第２の無線電力受信器ＲＸ２が第１の無線電力送信器ＴＸ１が管理する無線電力ネットワークに加入できる。これを交差接続と称する。したがって、第１の無線電力送信器ＴＸ１が第１の無線電力受信器ＲＸ１が要求する電力ではなく、第２の無線電力受信器ＲＸ２が要求する電力を送信する問題が発生できる。第２の無線電力受信器ＲＸ２の容量が第１の無線電力受信器ＲＸ１より大きい場合には、第１の無線電力受信器ＲＸ１に過用量が印加されて問題になる。また第２の無線電力受信器ＲＸ２の容量が第１の無線電力受信器ＲＸ１より小さな場合には、第１の無線電力受信器ＲＸ１が充電容量以下の電力を受信する問題が発生する。

したがって、無線電力送信器は交差接続の発生時、初期状態への復帰が要求され、無線電力受信器の除去が要求される。無線電力送信器は、他の無線電力送信器上に配置される無線電力受信器が無線電力ネットワークに加入する交差接続をラッチ失敗モード進入条件に設定できる。交差接続を含むエラー発生時の無線電力送信器の動作を、図７を参照して説明する。

図７は、本発明の一実施形態による無線電力送信器の制御方法を説明するフローチャートである。図７の制御方法は図８を参照してより詳細に説明する。図８は、図７の実施形態による無線電力送信器が印加する電力量の時間軸に対するグラフィックである。

無線電力送信器は駆動を開始できる（Ｓ７０１）。併せて、無線電力送信器は初期設定をリセットできる（Ｓ７０３）。無線電力送信器は電力節約モードに進入できる（Ｓ７０５）。ここで、電力節約モードは、無線電力送信器が電力送信部に電力量が相異なる異種の電力を印加する区間であり得る。例えば、無線電力送信器は図８における第２の検出電力８０１，８０２及び第３の検出電力(８１１,８１２,８１３,８１４,８１５）を電力送信部に印加する区間であり得る。ここで、無線電力送信器は、第２の検出電力８０１，８０２を第２の周期で周期的に印加でき、第２の検出電力８０１，８０２を印加する場合には第２の期間の間に印加できる。無線電力送信器は、第３の検出電力(８１１,８１２,８１３,８１４,８１５）を第３の周期で周期的に印加でき、第３の検出電力(８１１,８１２,８１３,８１４,８１５）を印加する場合には第３の期間の間に印加できる。

一方、第３の検出電力(８１１,８１２,８１３,８１４,８１５）のそれぞれの電力値は相異なるように図示されるが、第３の検出電力(８１１,８１２,８１３,８１４,８１５）のそれぞれの電力値は相異するかまたは同一であり得る。

一方、第２の検出電力８０１，８０２は、無線電力受信器を駆動させることができる電力であり得る。詳細には、第２の検出電力８０１，８０２は無線電力受信器の制御部及び通信部を駆動させることができる電力量を有することができる。

無線電力送信器は、第２の検出電力８０１，８０２及び第３の検出電力(８１１,８１２,８１３,８１４,８１５）を電力受信部に各々第２の周期及び第３の周期で印加できる。無線電力送信器上に無線電力受信器が配置される場合、無線電力送信器の一地点で見られるインピーダンスが変更されることができる。無線電力送信器は、第２の検出電力８０１，８０２及び第３の検出電力(８１１,８１２,８１３,８１４,８１５）が印加される間にインピーダンス変更を検出できる。例えば、無線電力送信器は、第３の検出電力８１５を印加する間、インピーダンスが変更されることを検出できる。したがって、無線電力送信器は、オブジェクトを検出できる（Ｓ７０７）。オブジェクトが検出されない場合には(Ｓ７０７−Ｎ）、無線電力送信器は異種の電力を周期的に印加する電力節約モードを維持できる（Ｓ７０５）。

一方、インピーダンスが変更されてオブジェクトが検出される場合には（Ｓ８０７−Ｙ）、無線電力送信器は、低電力モードに進入できる（Ｓ８０９）。ここで、低電力モードは、無線電力送信器が無線電力受信器の制御部及び通信部を駆動させることができる電力量を有する駆動電力を印加するモードである。例えば、図８では、無線電力送信器は、駆動電力８２０を電力送信部に印加できる。無線電力受信器は、駆動電力８２０を受信して制御部及び通信部を駆動できる。無線電力受信器は、駆動電力８２０に基づいて無線電力送信器と所定の方式に基づいて通信を遂行することができる。例えば、無線電力受信器は、認証に要求されるデータを送受信でき、これに基づいて無線電力送信器が管理する無線電力ネットワークに加入できる。

以後、無線電力送信器は、充電電力を送信する電力送信モードに進入できる（Ｓ７１１）。例えば、無線電力送信器は図８のように充電電力８２１を印加でき、充電電力は無線電力受信器に送信できる。

無線電力送信器は電力送信モードで、エラーが発生するか否かを判定できる。ここで、エラーは無線電力送信器上に異質物が配置されること、交差接続、過電圧、過電流、過温度などであり得る。無線電力送信器は過電圧、過電流、過温度などを測定できるセンシング部を含むことができる。例えば、無線電力送信器は基準地点の電圧または電流を測定でき、測定された電圧または電流が閾値を超過することを過電圧または過電流の条件が満たされることと判定できる。または無線電力送信器は、温度センシング手段を含むことができ、温度センシング手段は無線電力送信器の基準地点の温度を測定できる。基準地点の温度が閾値を超過する場合には、無線電力送信器は過温度条件が満たされていると判定できる。

図８の実施形態では、無線電力送信器上に異質物が追加的に配置されるエラーが図示されるが、エラーはこれに限定されず、異質物が配置されること、交差接続、過電圧、過電流、過温度に対しでも無線電力送信器が類似の過程で動作することが当業者にとって容易に理解される。

エラーが発生しなければ（Ｓ７１３−Ｎ）、無線電力送信器は、電力送信モードを維持できる（Ｓ７１１）。一方、エラーが発生すれば（Ｓ７１３−Ｙ）、無線電力送信器は、ラッチ失敗モードに進入できる（Ｓ７１５）。例えば、無線電力送信器は、図８のように第１の電力(８３１乃至８３５)を印加できる。併せて、無線電力送信器は、ラッチ失敗モード間ランプ及び警告音のうち少なくとも一つを含むエラー発生表示を出力できる。異質物または無線電力受信器が除去されないことに判定される場合（Ｓ７１７−Ｎ）、無線電力送信器はラッチ失敗モードを維持できる（Ｓ７１５）。一方、異質物または無線電力受信器が除去されたと判定される場合（Ｓ７１７−）、無線電力送信器は電力節約モードに再進入できる（Ｓ７１９）。例えば、無線電力送信器は、図８の第２電力(８５１,８５２)及び第３の電力(８６１乃至８６５）を印加できる。

以上、無線電力送信器が充電電力を送信する間にエラーが発生した場合の動作に対して説明した。以下では、無線電力送信器上に複数の無線電力受信器が充電電力を受信する場合の動作に対して説明する。

図９は、本発明の一実施形態による無線電力送信器の制御方法を説明するためのフローチャートである。図９の制御方法は図１０を参照してより詳細に説明する。図１０は図９の実施形態による無線電力送信器が印加する電力量の時間軸に対するグラフィックである。

図９に図示されるように、無線電力送信器は、第１の無線電力受信器に充電電力を送信できる（Ｓ９０１）。併せて、無線電力送信器は、追加的に第２の無線電力受信器を無線電力ネットワークに加入させることができる（Ｓ９０３）。また、無線電力送信器は、第２の無線電力受信器にも充電電力を送信できる（Ｓ９０５）。詳細には、無線電力送信器は、第１の無線電力受信器及び第２の無線電力受信器が要求する充電電力の合計を電力送信部に印加できる。

図１０では、上記のステップＳ９０１乃至ステップＳ９０５に対する一実施形態が図示される。例えば、無線電力送信器は、第２の検出電力(１００１,１００２)及び第３の検出電力(１０１１乃至１０１５）を印加する電力節約モードを維持できる。以後、無線電力送信器は、第１の無線電力受信器を検出し、検出電力１０２０を維持する低電力モードに進入できる。以後、無線電力送信器は、第１の充電電力１０３０を印加する電力送信モードに進入できる。無線電力送信器は第２の無線電力受信器を検出でき、第２の無線電力受信器を無線電力ネットワークに加入させることができる。併せて、無線電力送信器は、第１の無線電力受信器及び第２の無線電力受信器が要求する電力量の合計の電力量を有する第２の充電電力１０４０を印加できる。

また、図９を参照すれば、無線電力送信器は第１の及び第２の無線電力受信器両方に充電電力を送信する間（Ｓ９０５）、エラー発生を検出できる（Ｓ９０７）。ここで、エラーは上述した通り、異質物配置、交差接続、過電圧、過電流、過温度などであり得る。エラーが発生しなければ（Ｓ９０７−Ｎ）、無線電力送信器は第２の充電電力１０４０の印加を維持できる。

一方、エラーが発生すれば（Ｓ９０７−Ｙ）、無線電力送信器はラッチ失敗モードに進入できる（Ｓ９０９）。例えば、無線電力送信器は図１０の第１の電力（１０５１乃至１０５５）を第１の周期で印加できる。無線電力送信器は、第１の無線電力受信器及び第２の無線電力受信器の全てが除去されたか否かを判定できる（Ｓ９１１）。例えば、無線電力送信器は、第１の電力（１０５１乃至１０５５）を印加する間にインピーダンス変更を検出できる。無線電力送信器は、インピーダンスが初期値に戻るか否かに基づいて、第１の無線電力受信器及び第２の無線電力受信器の全てが除去されたか否かを判定できる。

第１の無線電力受信器及び第２の無線電力受信器の全てが除去されたと判定されれば（Ｓ９１１−Ｙ）、無線電力送信器は電力節約モードに進入できる（Ｓ９１３）。例えば、無線電力送信器は、図１０のように第２の検出電力（１０６１，１０６２）及び第３の検出電力（１０７１乃至１０７５）を各々第２の周期及び第３の周期で印加できる。

以上では、本発明の望ましい実施形態に対して図示と共に説明したが、当業者であれば、誰でも本発明の技術的思想及び範囲を逸脱しない範囲内で、本発明の望ましい実施形態を多様に変更可能である。したがって、本発明は特許請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱せずに多様な変形実施が可能であり、このような変形実施は本発明の技術的思想や見込みから個別的に理解されてはならない。

１００ 無線電力送信器
２００ 無線電力送信器
２１１ 電力送信部
２１２ 制御部
２１３ 通信部
２１４ 駆動部
２１５ 増幅部
２１６ マッチング部
２５０ 無線電力受信器
２５１ 電力受信部
２５２ 制御部
２５３ 通信部
２５４ 整流部
２５５ ＤＣ変換器
２５６ スイッチ部
２５７ ロード部
２５８ 入力端子
２５９ 出力端

Claims (13)

1. 無線電力受信器に充電電力を送信する無線電力送信器の制御方法であって、
   ラッチ失敗モード進入条件が満たされると、ラッチ失敗モードに進入するステップと、
   前記ラッチ失敗モードに進入した後、第１の電力値を有する第１の電力を第１の周期で周期的に共振回路に印加するステップと、ここで、前記第１の電力は、前記無線電力受信器の除去により誘発される前記無線電力送信器のインピーダンス変化を検出するためのものであり、
   前記第１の電力の印加途中に前記無線電力送信器のインピーダンス値の変化が検出されると、前記無線電力受信器が除去されたと判定するステップと、
   を含み、
   前記ラッチ失敗モードに進入するステップの以前に、
   第２の電力値を有する第２の検出電力を第２の周期で周期的に前記共振回路に印加し、相異なる第３の電力値を有する第３の検出電力を第３の周期で周期的に前記共振回路に印加する電力節約モードを維持するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
2. 前記電力節約モードで前記ラッチ失敗モード進入条件が満たされるか否かを判定するステップをさらに含み、
   前記ラッチ失敗モード進入条件が満たされるか否かを判定するステップは、
   前記第２の検出電力及び前記第３の検出電力のうち少なくとも一つを前記共振回路に印加する前記電力節約モードで前記無線電力送信器のインピーダンス変更を検出するステップと、
   前記インピーダンス変更が検出されると、前記無線電力送信器にオブジェクトが配置されたことを検出するステップと、
   前記オブジェクトが検出されると、前記無線電力受信器を駆動させるための駆動電力を前記共振回路に印加するステップと、
   前記駆動電力を前記共振回路に印加した以後に、既設定された時間の間に前記無線電力送信器が管理する無線電力ネットワークへの加入のための信号が受信されるか否かを判定し、前記既設定された時間の間に前記無線電力ネットワークへの加入のための信号を受信できないと、前記無線電力送信器に配置されたオブジェクトを異質物と決定し、前記決定によって前記ラッチ失敗モード進入条件を充足したと判定するステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記ラッチ失敗モードに進入した後に、前記第１の電力を前記第１の周期で周期的に前記共振回路に印加するステップは、
   前記第１の電力の印加によって測定されるインピーダンスが初期値に戻るか否かによって、前記異質物が除去されたか否かを判定するステップと、
   前記異質物が除去されるまで前記ラッチ失敗モードを維持するステップと、
   前記異質物が除去された後に前記電力節約モードに進入するステップと、を含む
   ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記ラッチ失敗モード進入条件が満たされると、ラッチ失敗モードに進入するステップの以前に前記無線電力送信器を駆動するステップと、
   前記無線電力受信器に充電電力を送信するステップと、をさらに含み、
   前記ラッチ失敗モード進入条件は、前記無線電力受信器に前記充電電力を送信する過程でエラーが発生することを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記エラーは、前記充電電力を送信する過程で異物質が配置されたことを判定することを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記エラーは、前記充電電力を送信する過程で、前記無線電力送信器が管理する無線電力ネットワークでない相異なるネットワークへ加入される交差接続されることであり、
   前記エラーによって進入されたラッチ失敗モードは、前記第１の電力の印加によるインピーダンス変更が検出されるまで維持されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
7. 前記エラーは、前記無線電力送信器の過電圧、過電流及び過温度のうち少なくとも一つの条件を満たすことであり、
   前記エラーによって進入されたラッチ失敗モードは、前記過電圧、過電流及び過温度のうち少なくとも一つの条件が解除されるまで、維持されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
8. 前記第１の電力を前記第１の周期で周期的に印加するステップは、ランプ及び警告音のうち少なくとも一つを出力することを特徴とする請求項１に記載の方法。
9. 無線電力受信器に充電電力を送信する無線電力送信器であって、
   前記無線電力受信器に前記充電電力を送信する共振回路と、
   ラッチ失敗モード進入条件が満たされると、ラッチ失敗モードに進入し、前記ラッチ失敗モードに進入した後に、第１の電力値を有する第１の電力を第１の周期で周期的に前記共振回路に印加するように制御し、前記第１の電力の印加途中に前記無線電力送信器のインピーダンス値の変化が検出されると、前記無線電力受信器が除去されたと判定する制御部と、を含み、
   前記第１の電力は、前記無線電力受信器の除去により誘発される前記無線電力送信器のインピーダンス変化を検出するためのものであり、
   前記制御部は、前記ラッチ失敗モードに進入する前に、第２の電力値を有する第２の検出電力を第２の周期で周期的に前記共振回路に印加し、相異なる第３の電力値を有する第３の検出電力を第３の周期で周期的に前記共振回路に印加する電力節約モードを維持するように制御することを特徴とする無線電力送信器。
10. 通信部をさらに含み、
    前記制御部は、前記第２の検出電力及び前記第３の検出電力のうち少なくとも一つを印加する前記電力節約モードで前記無線電力送信器のインピーダンス変更を検出し、
    前記インピーダンス変更が検出されると、前記無線電力受信器を駆動させるための駆動電力を前記共振回路に印加し、
    前記駆動電力を前記共振回路に印加した後に、既設定された時間の間、前記無線電力送信器が管理する無線電力ネットワークへの加入のための信号が前記通信部を通じて受信されたか否かを判定し、
    前記既設定された時間の間に前記無線電力ネットワークへの加入のための信号を受信できないと、前記無線電力送信器に配置されたオブジェクトを異質物と決定し、前記決定によって前記ラッチ失敗モード進入条件を満たしたと判定することを特徴とする請求項９に記載の無線電力送信器。
11. 前記制御部は、前記異質物が除去されるまで前記ラッチ失敗モードを維持し、前記第１の電力の印加によって測定されるインピーダンスが初期値に戻るか否かによって、前記異質物が除去されたか否かを判定し、前記異質物が除去されると、前記電力節約モードに進入することを特徴とする請求項１０に記載の無線電力送信器。
12. 前記制御部は、前記ラッチ失敗モードに進入する前に、前記無線電力送信器を駆動し、前記無線電力受信器に充電電力を送信し、
    前記ラッチ失敗モード進入条件は、前記充電電力を送信する過程で発生したエラーにより満たされたと判定し、
    前記エラーは、前記充電電力を送信する過程で異物質が配置される場合、前記無線電力送信器が管理する無線電力ネットワークと相異なる無線電力ネットワークへの加入のための信号を受信する場合、前記無線電力送信器の過電圧、前記無線電力送信器の過電流及び前記無線電力送信器の過温度のうち少なくとも一つの条件を満たすことのうち一つであることを特徴とする請求項９に記載の無線電力送信器。
13. ランプ及び警告音のうち少なくとも一つを出力する出力部をさらに含み、
    前記制御部は、前記ラッチ失敗モード進入条件が満たされると、前記ランプ及び警告音のうち少なくとも一つを出力するように前記出力部を制御することを特徴とする請求項９に記載の無線電力送信器。

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