JP2021502047A - 無線充電方法およびそのための装置 - Google Patents

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Abstract

本発明の実施例は、無線電力送信機における無線充電方法において、充電領域の物体を感知する段階と、Ｑ値(Ｑuality Factor Value)を測定する段階と、基準Ｑ値を含む情報を受信する段階と、前記測定されたＱ値と基準Ｑ値を利用して異物質を検出する段階と、前記異物質が検出されたのか否か応じて、ＡＣＫまたはＮＡＫ情報を含む応答信号を送信する段階と、を含み、前記無線電力送信機は、前記応答信号がＡＣＫ情報を含む場合、第１保証電力値(guaranteed power value)を含む情報を送信し、前記応答信号がＮＡＫ情報を含む場合、第２保証電力値を含む情報を送信し、前記第１保証電力値は、前記第２保証電力値より大きい。

Description

本発明は、無線電力伝送技術に関するものであり、特に、無線充電方法およびそのための装置に関するものである。
携帯電話、ノートパソコンなどの携帯用端末は、電力を貯蔵するバッテリーと充電と放電のための回路を含む。このような端末のバッテリーが充電されるためには、外部の充電器から電力が供給されなければならない。
一般的に、バッテリーに電力を充電するための充電装置とバッテリーとの間の電気的な連結方式の一例として、商用電源の供給を受けてバッテリーに対応する電圧と電流に変換して、当該バッテリーの端子を介してバッテリーに電気エネルギーを供給する端子供給方式を挙げることができる。このような端子供給方式は、物理的なケーブル(cable)または電線の使用が同伴する。よって、端子供給方式の装備を多く取り扱う場合、多くのケーブルが相当の作業スペースを占めて整理が困難であり、外観的にもよくない。また、端子供給方式は、端子間の異なる電位差による瞬間放電現象、異物質による焼損および火災の発生、自然放電、バッテリーの寿命および性能の低下などの問題を引き起こすことがある。
最近、このような問題点を解決するために、無線で電力を伝送する方式を利用した充電システム(以下「無線充電システム」と称する)と制御方法が提示されている。また、無線充電システムが、過去では一部の携帯用端末に基本的に装備されておらず、消費者が別途の無線充電受信機アクセサリーを別途に購入する必要があったので、無線充電システムに対する需要が低かったが、無線充電ユーザが急激に増えると予想され、今後端末メーカーでも無線充電機能を基本的に搭載することが予想される。
一般的に、無線充電システムは、無線電力伝送方式で電気エネルギーを供給する無線電力送信機と無線電力送信機から供給される電気エネルギーを受信してバッテリーを充電する無線電力受信機から構成される。
このような無線充電システムは、少なくとも１つの無線電力伝送方式(例えば、電磁誘導方式、電磁共鳴方式、ＲＦ無線電力伝送方式など)によって電力を伝送することができる。
一例として、無線電力伝送方式は、電力送信機コイルから磁場を発生させ、その磁場の影響で受信コイルで電気が誘導される電磁誘導の原理を利用して充電する電磁誘導方式に基づいた様々な無線電力伝送標準が用いられる。ここで、電磁誘導方式の無線電力伝送標準は、WPC(Wireless Power Consortium)とAir Fuel Alliance(旧PMA、Power Matters Alliance)で定義された電磁誘導方式の無線充電技術を含むことができる。
別の一例として、無線電力伝送方式は、無線電力送信機の送信コイルによって発生する磁場を、特定の共振周波数に同調して近距離に位置した無線電力受信機に電力を伝送する電磁共鳴(Electromagnetic Resonance)方式が用いられることもある。ここで、電磁共鳴方式は、無線充電技術の標準機構であるAir Fuel Alliance(旧A4WP、Alliance for Wireless Power)標準機構で定義された共振方式の無線充電技術を含むことができる。
別の一例として、無線電力伝送方式は、ＲＦ信号に低電力のエネルギーを乗せて遠距離に位置した無線電力受信機に電力を伝送するＲＦ無線電力伝送方式が用いられることもある。
一方、無線充電システムは、無線電力送信機と無線電力受信機との間に金属などの磁場を吸収する異物質が存在する場合、発熱現象、充電効率の減少、消費電力の増加の問題が発生するので、正確な異物質検出方法が必要な実情である。
本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するために考案されたものであり、本発明の目的は、無線充電方法およびそのための装置およびシステムを提供することにある。
また、本発明のさらなる目的は、異物質を正確に判断する無線充電方法およびそのための装置およびシステムを提供することにある。
また、本発明のさらなる目的は、従来異物質が存在すると誤認識して、無線充電が行われない問題を解決した無線充電方法およびそのための装置およびシステムを提供することにある。
本発明で解決しようとする技術的課題は、以上で言及した技術的課題に限定されず、言及していない別の技術的課題は、以下の記載から本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に明確に理解されるはずである。
上記のような技術的課題を解決するために、実施例に係る無線充電方法は、無線電力受信機に無線で電力を送信する無線電力送信機における無線充電方法において、充電領域の物体を感知する段階と、Ｑ値(Ｑuality Factor Value)を測定する段階と、基準Ｑ値を含む情報を受信する段階と、前記測定されたＱ値と基準Ｑ値を利用して異物質を検出する段階と、前記異物質が検出されていない場合、第１保証電力値(guaranteed power value)を含む情報を送信し、前記異物質が検出された場合、第２保証電力値を含む情報を送信する段階と、を含み、前記第１保証電力値は、前記第２保証電力値より大きくてもよい。
また、実施例に係る無線充電方法は、前記無線電力送信機の内部温度を測定する段階を含み、前記異物質が検出された場合、予め設定され期間の間前記感知された温度が予め設定された温度未満である場合、第３保証電力値を有する保証電力を送信する段階をさらに含み、前記第３保証電力値は、前記第２保証電力値より大きくてもよい。
また、実施例に係る無線充電方法は、前記第２保証電力値は、前記無線電力送信機の最低保証電力であってもよい。
また、実施例に係る無線充電方法は、前記異物質を検出する段階は、前記基準Ｑ値を利用して臨界Ｑ値を決定する段階と、前記測定されたＱ値が前記臨界Ｑ値以上であれば、異物質が検出されていないと判断し、前記測定されたＱ値が前記臨界Ｑ値未満であれば、異物質が検出されたと判断する段階とを判断含むことができる。
また、実施例に係る無線充電方法は、前記臨界Ｑ値は、前記基準Ｑ値の１０％減少された値であってもよい。
また、実施例に係る無線充電方法は、前記異物質が検出された場合は、無線充電をするのか否かを決定する段階をさらに含み、無線充電を行うと決定した場合、第２保証電力値を含む情報を送信し、無線充電を行わないと決定した場合、無線充電を中止することができる。
また、実施例に係る無線充電方法は、前記異物質が検出された場合は、無線充電をするのか否かを決定する段階は、前記臨界Ｑ値を利用して許容Ｑ値を決定する段階と、前記測定されたＱ値が前記許容Ｑ値以上であれば、無線充電を行うと決定し、前記測定されたＱ値が前記許容Ｑ値未満であれば、無線充電を行わないと決定する段階と、を含むことができる。
また、実施例に係る無線充電方法は、前記許容Ｑ値は、前記臨界Ｑ値の２０％減少された値であってもよい。
また、実施例に係る無線充電方法は、予め設定された期間の間前記感知された温度が予め設定された温度未満である場合、第３保証電力値を有する保証電力を送信する段階は、再交渉段階で行うことができる。
また、実施例に係る無線充電方法は、前記異物質が検出されていない場合、第１保証電力値を含む情報を送信すると、補正段階を実行して電力伝送段階に移行し、前記異物質が検出された場合、第２保証電力値を含む情報を送信すると、補正段階を実行せずに電力伝送段階に移行することができる。
実施例に係る無線充電方法は、無線電力受信機に無線で電力を送信する無線電力送信機における無線充電方法において、充電領域の物体を感知する段階と、Ｑ値を測定する段階と、基準Ｑ値を含む情報を受信する段階と、前記基準Ｑ値が５０未満であるのかを判断する段階と、前記基準Ｑ値が５０未満である場合は、前記測定されたＱ値と基準Ｑ値を利用して第１異物質検出を実行し、前記基準Ｑ値が５０以上であれば、前記測定されたＱ値と基準Ｑ値 を利用して第２異物質検出を実行する段階と、前記第１異物質検出を通じて前記異物質が検出されていない場合、第１保証電力値を含む情報を送信し、前記異物質が検出された場合、第２保証電力値を含む情報を送信し、前記第２異物質検出を通じて前記異物質が検出されていない場合、第１保証電力値を含む情報を送信し、前記異物質が検出された場合は、無線充電を中止する段階と、を含み、前記第１保証電力値は、前記第２保証電力値より大きくてもよい。
また、実施例に係る無線充電方法は、前記無線電力送信機の内部温度を測定する段階を含み、前記第１異物質検出を通じて前記異物質が検出された場合、予め設定され時間の間、前記感知された温度が予め設定された温度未満である場合、第３保証電力値を有する保証電力を送信する段階をさらに含み、前記第３保証電力値は、前記第２保証電力値より大きくてもよい。
実施例に係る無線充電装置は、１つ以上の送信コイルと、外部から印加された直流電力の強度を変換する電力変換部と、外部装置と情報を交換する通信部と、Ｑ値を測定するセンシング部と、前記通信部を通じて基準Ｑ値を含む情報を受信し、異物質検出を実行する制御部と、を含み、前記制御部は、前記測定されたＱ値と基準Ｑ値を利用して異物質を検出し、前記異物質が検出されていない場合、第１保証電力値を含む情報を送信し、前記異物質が検出された場合、第２保証電力値を含む情報を送信し、前記第１保証電力値は、前記第２保証電力値より大きくてもよい。
また、実施例に係る無線充電装置は、前記センシング部は、前記無線電力送信機の内部温度を測定し、前記制御部は、前記異物質が検出された場合、予め設定され期間の間前記感知された温度が予め設定された温度未満である場合、第３保証電力値を有する保証電力を送信し、前記第３保証電力値は、前記第２保証電力値より大きくてもよい。
また、実施例に係る無線充電装置は、前記第２保証電力値は、前記無線電力送信機の最低保証電力であってもよい。
また、実施例に係る無線充電装置は、前記異物質検出は、前記制御部が前記基準Ｑ値を利用して臨界Ｑ値を決定し、前記測定されたＱ値が前記臨界Ｑ値以上であれば、異物質が検出されていないと判断し、前記測定されたＱ値が前記臨界Ｑ値未満であれば、異物質が検出されたと判断することができる。
また、実施例に係る無線充電装置は、前記臨界Ｑ値は、前記基準Ｑ値の１０％減少された値であってもよい。
また、実施例に係る無線充電装置は、前記制御部は、前記異物質が検出された場合は、無線充電をするのか否かを決定し、無線充電を行うと決定した場合、第２保証電力値を含む情報を送信し、無線充電を行わないと決定した場合、無線充電を中止することができる。
また、実施例に係る無線充電装置は、前記異物質が検出された場合は、無線充電を行うか否かの決定は、前記制御部が前記臨界Ｑ値を利用して許容Ｑ値を決定し、前記測定されたＱ値が前記許容Ｑ値以上であれば、無線充電を行うと決定し、前記測定されたＱ値が前記許容Ｑ値未満であれば、無線充電を行わないと決定することができる。
また、実施例に係る無線充電装置は、前記許容Ｑ値は、前記臨界Ｑ値の２０％減少された値であってもよい。
また、実施例に係る無線充電装置は、前記予め設定された期間の間、前記感知された温度が予め設定された温度未満である場合、第３保証電力値を有する保証電力を送信する段階は、再交渉段階で行うことができる。
また、実施例に係る無線充電装置は、前記制御部は、前記異物質が検出されていない場合、第１保証電力値を含む情報を送信すると、補正段階を実行して電力伝送段階に移行し、前記異物質が検出された場合、第２保証電力値を含む情報を送信すると、補正段階を実行せずに電力伝送段階に移行することができる。
実施例に係る無線充電装置は、１つ以上の送信コイルと、外部から印加された直流電力の強度を変換する電力変換部と、外部装置と情報を交換する通信部と、Ｑ値を測定するセンシング部と、前記通信部を通じて基準Ｑ値を含む情報を受信し、前記基準Ｑ値が５０未満であるのかを判断する制御部と、を含み、前記制御部は、前記基準Ｑ値が５０未満である場合は、前記測定されたＱ値と基準Ｑ値を利用して第１異物質検出を実行し、前記基準Ｑ値が５０以上であれば、前記測定されたＱ値と基準Ｑ値を利用して第２異物質検出を実行し、前記制御部は、前記第１異物質検出を通じて前記異物質が検出されていない場合、第１保証電力値を含む情報を送信し、前記異物質が検出された場合、第２保証電力値を含む情報を送信し、前記第２異物質検出を通じて前記異物質が検出されていない場合、第１保証電力値を含む情報を送信し、前記異物質が検出された場合、無線充電を中止し、前記第１保証電力値は、前記第２保証電力値より大きくてもよい。
また、実施例に係る無線充電装置は、前記センシング部は、前記無線電力送信機の内部温度を測定し、前記制御部は、前記第１異物質検出を通じて前記異物質が検出された場合、予め設定され期間の間前記感知された温度が予め設定された温度未満である場合、第３保証電力値を有する保証電力を送信し、前記第３保証電力値は、前記第２保証電力値より大きくてもよい。
実施例に係る無線充電方法は、無線電力受信機に無線で電力を送信する無線電力送信機における無線充電方法において、ピング段階(Ping Phase)の前に、Ｑ値を測定する段階と、交渉段階で基準Ｑ値を含むＦＯＤ状態パケットを受信する段階と、前記基準Ｑ値を利用して臨界Ｑ値を決定する段階と、前記臨界Ｑ値を利用して許容Ｑ値を決定する段階と、前記測定されたＱ値と前記許容Ｑ値に基づいて第１異物質を検出する段階と、を含むことができる。
また、実施例に係る無線充電方法は、前記臨界Ｑ値は、前記基準Ｑ値の１０％減少された値であり、前記許容Ｑ値は、前記臨界Ｑ値の２０％減少された値であってもよい。
また、実施例に係る無線充電方法は、第１異物質を検出する段階は、前記測定されたＱ値が前記許容Ｑ値以上であるのかを判断することができる。
また、実施例に係る無線充電方法は、前記測定されたＱ値が前記許容Ｑ値以上であれば、無線充電を行うのためのＡＣＫを送信する段階をさらに含むことができる。
また、実施例に係る無線充電方法は、前記測定されたＱ値が前記臨界Ｑ値以上であるのかを判断する段階と、補正段階に移行した後、前記測定されたＱ値が前記臨界Ｑ値以上であれば、補正を実行し、前記測定されたＱ値が前記臨界Ｑ値未満であれば、補正を実行しない段階とをさらに含むことができる。
また、実施例に係る無線充電方法は、電力伝送段階に移行した後、第２異物質検出を実行する段階をさらに含むことができる。
また、実施例に係る無線充電方法は、前記第２異物質検出は、受信電力値と送信電力値に基づいて判断される電力損失値が所定の臨界電力損失値を超えると、異物質が存在すると判断することができる。
また、実施例に係る無線充電方法は、前記第２異物質検出は、測定された内部温度値が所定の臨界温度値を超えると、異物質が存在すると判断することができる。
また、実施例に係る無線充電方法は、前記ＦＯＤ状態パケットは、基準周波数値をさらに含み、ピング段階の前に、周波数値を測定する段階と、交渉段階で前記基準周波数値を利用して臨界周波数値を決定する段階と、前記臨界周波数値を利用して許容周波数値を決定する段階とをさらに含み、前記第１異物質を検出する段階は、前記測定された周波数値と前記許容周波数値に基づくことができる。
また、実施例に係る無線充電方法は、前記臨界周波数値は、前記基準周波数値の１０％増加された値であり、前記許容周波数値は、前記臨界周波数の２０％増加された値であってもよい。
また、実施例に係る無線充電方法は、第１異物質を検出する段階は、前記測定された周波数値が前記許容周波数値以下であるのかを判断することができる。
また、実施例に係る無線充電方法は、前記測定された周波数値が前記許容周波数値以下であれば、無線充電を行うのためのＡＣＫを送信する段階をさらに含むことができる。
また、実施例に係る無線充電方法は、前記測定された周波数値が前記臨界周波数値以下であるのかを判断する段階と、補正段階に移行した後、前記測定された周波数値が前記臨界周波数値以下であれば、補正を実行し、前記測定された周波数値が前記臨界周波数値を超えると、補正を実行しない段階とをさらに含むことができる。
また、実施例に係る無線充電方法は、前記ＦＯＤ状態パケットは、基準周波数値をさらに含み、ピング段階の前に等価直列抵抗値を測定する段階と、交渉段階で前記基準Ｑ値と前記基準周波数値を利用して臨界等価直列抵抗値を決定する段階と、前記臨界等価直列抵抗値を利用して許容等価直列抵抗値を決定する段階とをさらに含み、前記第１異物質を検出する段階は、前記測定された等価直列抵抗値と前記許容等価直列抵抗値に基づくことができる。
また、実施例に係る無線充電方法は、前記臨界等価直列抵抗値は、前記基準等価直列抵抗値の１０％増加された値であり、前記許容等価直列抵抗値は、前記臨界等価直列抵抗値の２０％増加された値であってもよい。
また、実施例に係る無線充電方法は、第１異物質を検出する段階は、前記測定された等価直列抵抗値が前記許容等価直列抵抗値以下であるのかを判断することができる。
また、実施例に係る無線充電方法は、前記測定された等価直列抵抗値が前記許容等価直列抵抗値以下であれば、無線充電を行うのためのＡＣＫを送信する段階をさらに含むことができる。
また、実施例に係る無線充電方法は、前記測定された等価直列抵抗値が前記臨界等価直列抵抗値以下であるのかを判断する段階と、補正段階に移行した後、前記測定された等価直列抵抗値が前記臨界等価直列抵抗値以下であれば、補正を実行し、前記測定された等価直列抵抗値が前記臨界等価直列抵抗値を超えると、補正を実行しない段階とをさらに含むことができる。
実施例に係る無線充電装置は、１つ以上の送信コイルと、外部から印加された直流電力の強度を変換する電力変換部と、外部装置と情報を交換する通信部と、Ｑ値を測定するセンシング部と、前記通信部を通じて基準Ｑ値を含むＦＯＤ状態パケットを受信し、第１異物質検出を実行する制御部とを含み、前記制御部は、前記基準Ｑ値を利用して臨界Ｑ値を決定し、前記臨界Ｑ値を利用して許容Ｑ値を決定し、前記第１異物質検出は、前記測定されたＱ値および前記許容Ｑ値に基づくことができる。
また、実施例に係る無線充電装置は、前記臨界Ｑ値は、前記基準Ｑ値の１０％減少された値であり、前記許容Ｑ値は、前記臨界Ｑ値の２０％減少された値であってもよい。
また、実施例に係る無線充電装置は、前記第１異物質検出は、前記制御部が前記測定されたＱ値が前記許容Ｑ値以上であるのかを判断することができる。
また、実施例に係る無線充電装置は、前記制御部は、前記測定されたＱ値が前記許容Ｑ値以上であれば、無線充電を行うのためのＡＣＫを送信することができる。
また、実施例に係る無線充電装置は、補正段階に移行した後、前記制御部は、前記測定されたＱ値が前記臨界Ｑ値以上であれば、補正を実行し、前記測定されたＱ値が前記臨界Ｑ値未満であれば補正を行わなくてもよい。
また、実施例に係る無線充電装置は、電力伝送段階に移行した後、制御部は、第２異物質検出を行うことができる。
また、実施例に係る無線充電装置は、前記第２異物質検出は、前記制御部が受信電力値と送信電力値に基づいて判断される電力損失値が所定の臨界電力損失値を超えると、異物質が存在すると判断することができる。
また、実施例に係る無線充電装置は、前記第２異物質検出は、前記制御部が測定された内部温度値が所定の臨界温度値を超えると、異物質が存在すると判断することができる。
また、実施例に係る無線充電装置は、前記ＦＯＤ状態パケットは、基準周波数値をさらに含み、前記センシング部は、周波数値を測定し、前記制御部は、前記基準周波数値を利用して臨界周波数値を決定し、前記臨界周波数値を利用して許容周波数値を決定し、前記第１異物質検出は、前記測定された周波数値と前記許容周波数値に基づくことができる。
また、実施例に係る無線充電装置は、前記臨界周波数値は、前記基準周波数値の１０％増加された値であり、前記許容周波数値は、前記臨界周波数の２０％増加された値であってもよい。
また、実施例に係る無線充電装置は、前記第１異物質検出は、前記制御部が前記測定された周波数値が前記許容周波数値以下であるのかを判断することができる。
また、実施例に係る無線充電装置は、前記制御部は、前記測定された周波数値が前記許容周波数値以下であれば、無線充電を行うのためのＡＣＫを送信することができる。
また、実施例に係る無線充電装置は、補正段階に移行した後、前記制御部は、前記測定された周波数値が前記臨界周波数値以下であれば、補正を実行し、前記測定された周波数値が前記臨界周波数値を超えると、補正を実行しなくてもよい。
また、実施例に係る無線充電装置は、前記ＦＯＤ状態パケットは、基準周波数値をさらに含み、前記センシング部は等価直列抵抗値を測定し、前記制御部は、交渉段階で前記基準Ｑ値と前記基準周波数値を利用して臨界等価直列抵抗値を決定し、前記臨界等価直列抵抗値を利用して許容等価直列抵抗値を決定し、前記第１異物質検出は、前記測定された等価直列抵抗値と前記許容等価直列抵抗値に基づくことができる。
また、実施例に係る無線充電装置は、前記臨界等価直列抵抗値は、前記基準等価直列抵抗値の１０％増加された値であり、前記許容等価直列抵抗値は、前記臨界等価直列抵抗値の２０％増加された値であってもよい。
また、実施例に係る無線充電装置は、前記第１異物質検出は、前記制御部が前記測定された等価直列抵抗値が前記許容等価直列抵抗値以下であるのかを判断することができる。
また、実施例に係る無線充電装置は、前記制御部は、前記測定された等価直列抵抗値が前記許容等価直列抵抗値以下であれば、無線充電を行うのためのＡＣＫを送信することができる。
また、実施例に係る無線充電装置は、補正段階に移行した後、前記制御部は、前記測定された等価直列抵抗値が前記臨界等価直列抵抗値以下であれば、補正を実行し、前記測定された等価直列抵抗値が前記臨界等価直列抵抗値を超えると、補正を実行しなくてもよい。
また、上記のような技術的課題を解決するために、実施例に係る無線充電方法は、無線電力受信機に無線で電力を送信する無線電力送信機における無線充電方法において、充電領域の物体を感知する段階と、等価直列抵抗値とピーク周波数値を測定する段階と、基準Ｑ値および基準ピーク周波数値を含む情報を受信する段階と、第１臨界等価直列抵抗値と臨界のピーク周波数値を決定する段階と、前記測定された等価直列抵抗値、前記測定されたピーク周波数値、前記第１臨界等価直列抵抗値と前記臨界ピーク周波数値を利用して異物質検出する段階と、を含み、前記無線電力送信機は、前記測定された等価直列抵抗値が前記第１臨界等価直列抵抗値以上であり、前記測定されたピーク周波数値が前記臨界ピーク周波数値以上であれば、異物質が存在すると判断して電力送信を中止することができる。
また、実施例に係る無線充電方法は、前記第１臨界等価直列抵抗値を決定する段階は、前記基準Ｑ値および基準ピーク周波数値を利用して基準等価直列抵抗値を決定する段階と、前記基準等価直列抵抗値において所定の割合で減少した値を前記第１臨界等価直列抵抗値に決定する段階を含むことができる。
また、実施例に係る無線充電方法は、前記臨界ピーク周波数値は、基準ピーク周波数値より大きくてもよい。
また、実施例に係る無線充電方法は、前記測定されたピーク周波数値が前記臨界ピーク周波数値以上であり、前記測定された等価直列抵抗値が前記第１臨界等価直列抵抗値以下であれば、異物質が検出されていないことを指示する情報を前記無線電力受信機に送信することができる。
実施例に係る無線充電装置は、直流電力を交流電力に変換するインバータと、共振コンデンサと送信コイルを含み、前記交流電力が印加される共振回路と、無線電力受信機から変調されたインバンド信号を復調する通信部と、前記共振回路の電圧を測定するセンシング部と、制御部とを含み、前記制御部は、充電領域の物体を感知し、前記センシング部で測定された電圧に基づいてＱ値とピーク周波数値を決定し、前記通信部を通じて基準Ｑ値および基準ピーク周波数値を含む情報を受信し、第１臨界等価直列抵抗値と臨界のピーク周波数値を決定し、前記測定された等価直列抵抗値、前記測定されたピーク周波数値、前記第１臨界等価直列抵抗値と前記臨界ピーク周波数値を利用して異物質を検出するように設定され、前記無線電力送信機は、前記測定された等価直列抵抗値が前記第１臨界等価直列抵抗値以上であり、前記測定されたピーク周波数値が前記臨界ピーク周波数値以上であれば、異物質が存在すると判断して電力送信を中止することができる。
また、実施例に係る無線充電装置は、前記第１臨界等価直列抵抗値は、前記基準Ｑ値および基準ピーク周波数値に基づいて決定されてもよい。
本発明に係る無線充電方法とそのための装置およびシステムの効果を説明すると以下のようである。
本発明は、無線充電方法およびそのための装置およびシステムを提供することができる。
また、本発明は、異物質を正確に判断することができる。
また、本発明は、異物質を正確に判断し、発熱現象、充電効率の減少、消費電力の無駄遣いを防止することができる。
また、本発明は、従来異物質が存在すると誤認識して、無線充電が行われない問題を解決することができる。
また、本発明は、無線電力送信機と無線電力受信機との間の充電距離が増加することと異物質が存在することを区別して判断することで、不必要に無線充電が行われない問題を解決することができる。
以下に添付される図面は、本発明に対する理解を助けるためのものとして、詳細な説明と一緒に本発明の実施例を提供する。ただし、本発明の技術的特徴は、特定の図面に限定されるものではなく、各図面に開示される特徴は、相互組合わせられて新たな実施例を構成することができる。
一実施例に係る無線充電システムを説明するためのブロック図である。 ＷＰＣ標準に定義された無線電力伝送手順を説明するための状態移行図である。 一実施例に係る無線電力送信機の構造を説明するためのブロック図である。 は、前記図３の無線電力送信機と連動される無線電力受信機の構造を説明するためのブロック図である。 一実施例に係る無線充電システムにおける無線充電方法を説明するための図面である。 一実施例に係る無線電力送信機における無線充電方法を説明するための図面である。 Ｑ値に応じた異物質検出方法を説明するための図面である。 別の実施例に係る無線電力送信機における無線充電方法を説明するための図面である。 周波数値に応じた異物質検出方法を説明するための図面である。 別の実施例に係る無線電力送信機における無線充電方法を説明するための図面である。 等価直列抵抗値に応じた異物質検出方法を説明するための図面である。 別の実施例に係る無線電力送信機における無線充電方法を説明するための図面である。 別の実施例に係る無線電力送信機における無線充電方法を説明するための図面である。 別の実施例に係る無線充電システムにおける無線充電方法を説明するための図面である。 図１３の別の実施例に係る無線電力送信機における無線充電方法を説明するための図面である。 図１３の別の実施例に係る無線電力送信機における無線充電方法を説明するための図面である。 図１４ａの無線充電方法の異物質検出方法を説明するための図面である。 図１４ａの無線充電方法の無線充電をするのか否かを決定する方法を説明するための図面である。 別の実施例に係る無線充電システムにおける無線充電方法を説明するための図面である。 図１６の別の実施例に係る無線電力送信機における無線充電方法を説明するための図面である。 図１６の別の実施例に係る無線電力送信機における無線充電方法を説明するための図面である。 別の実施例に係る無線電力送信機における無線充電方法を説明するための図面である。 別の実施例に係る無線充電システムにおける無線充電方法を説明するための図面である。 図１９の別の実施例に係る無線電力送信機における無線充電方法を説明するための図面である。 図２０におけるＱ値に応じた異物質検出方法を説明するための図面である。 別の実施例に係る無線充電システムにおける無線充電方法を説明するための図面である。 図２２の別の実施例に係る無線電力送信機における無線充電方法を説明するための図面である。 等価直列抵抗値に応じた異物質検出方法を説明するための図面である。 別の実施例に係る無線充電システムにおける無線充電方法を説明するための図面である。 図２５の別の実施例に係る無線電力送信機における無線充電方法を説明するための図面である。 周波数値に応じた異物質検出方法を説明するための図面である。 別の実施例に係る無線充電システムにおける無線充電方法を説明するための図面である。 図２８の別の実施例に係る無線電力送信機における無線充電方法を説明するための図面である。
以下、実施例が適用される装置及び様々な方法について図面を参照して、より詳細に説明する。以下の説明で用いられる構成要素に対する接尾辞「モジュール」および「部」は、単に明細書を容易に作成するために付与されたり混用されるものであり、それ自体で、相互区別される意味または役割を有するものではない。
以上で、実施例を構成する全ての構成要素が１つに結合されるか、結合されて動作するものと説明されたとしても、必ずこのような実施例に限定されるものではない。即ち、実施例の目的範囲内であれば、その全ての構成要素が１つ以上に選択的に結合されて動作してもよい。また、その全ての構成要素が、それぞれ１つの独立したハードウェアとして具現されでもよいが、各構成要素の一部または全部が選択的に組合わせられて１つまたは複数のハードウェアで 組合わせられた一部または全部の機能を行うプログラムモジュールを有するコンピュータプログラムとして具現されてもよい。そのコンピュータプログラムを構成するコードおよびコードセグメントは、実施例の技術分野の当業者によって容易に推論できるだろう。このようなコンピュータプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体(Computer Readable Media)に貯蔵され、コンピュータによって読み取られて実行されることで、実施例を具現することができる。コンピュータプログラムの記憶媒体としては、磁気記録媒体、光記録媒体、キャリアウェーブ媒体などを含むことができる。
実施例の説明において、各構成要素の「上または下」、「前または後」に形成されると記載される場合、「上または下」および「前または後」は、２つの構成要素が相互直接接触するか、１つ以上の他の構成要素が２つの構成要素の間に配置されて形成されるものも含む。
また、以上に記載された「含む」、「構成する」または「有する」などの用語は、特に反対となる記載がない限り、その構成要素が内在できることを意味するものであるので、他の構成要素を除外するものではなく、他の構成要素をさらに含むことができるものと解釈されるべきである。技術的または科学的な用語を含む全ての用語は、特に限定されない限り、実施例の属する技術分野で通常の知識を有する者によって一般的に理解される意味と同じ意味を有する。辞書に定義された用語のように、一般的に用いられる用語は、関連技術の文脈上の意味と一致すると解釈されるべきであり、実施例では、明白に定義しない限り、理想的または過度に形式的な意味として解釈されない。
また、実施例の構成要素の説明において、第１、第２、Ａ、Ｂ、(ａ)、(ｂ)等の用語を使用することができる。このような用語は、その構成要素を他の構成要素と区別するためのものであるだけで、その用語によって当該構成要素の本質や順番または順序などが限定されるものではない。ある構成要素が他の構成要素に「連結」、「結合」または「接続」されると記載された場合、その構成要素は、その他の構成要素に直接的に連結されたり接続されることができるが、各構成要素の間にさらに他の構成要素が「連結」、「結合」または「接続」されることができると理解されたい。
そして、実施例の説明いおいて、関連する公知技術については、この分野の技術者には自明な事項として、実施例の要旨を不必要に曖昧にする恐れがあると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。
実施例の説明において、無線電力充電システムにおいて無線電力を送信する装置は、説明の便宜を図り、無線電力送信機、無線電力送信装置、無線電力送信機、送信端、送信機、送信装置、送信側、無線電力伝送装置、無線電力送信機、無線充電装置などを混用して使用することにする。また、無線電力送信装置から無線電力を受信する装置の表現として、説明の便宜図り、無線電力受信装置、無線電力受信機、無線電力受信装置、無線電力受信機、受信端末機、受信側、受信装置、受信機端末などが混用されることがある。
実施例に係る無線充電装置は、パッド形態、据置台形態、ＡＰ(Access Point)形態、小型基地局形態、スタンド形態、天井埋込み形態、壁掛け形態などに構成することができ、１つの送信機は、複数の無線電力受信装置に電力を送信することもできる。
一例として、無線電力送信機は、通常的に机やテーブルの上などに置けれて用いられるだけではなく、自動車用にも開発適用されて、車両内で使用することができる。車両に設置される無線電力送信機は、簡単かつ安定的に固定および取付けることができるスタンド形態で提供される。
実施例に係る端末は、携帯電話(mobile phone)、スマートフォン(smart phone)、ノートパソコン(laptop computer)、デジタル放送用端末機、PDA(Personal Digital Assistants)、PMP(Portable Multimedia Player)、ナビゲーション、MP3 player、電動歯ブラシ、電子タグ、照明装置、リモコン、浮きなどの小型電子機器等に使用することができるが、これらに限定されず、実施例による無線電力受信手段が装着されて、バッテリーの充電が可能なモバイルデバイス機器(以下、「デバイス」と称する)であればよく、端末またはデバイスという用語は、混用されることがある。別の一実施例に係る無線電力受信機は、車両、無人航空機、エアドローンなどにも搭載可能である。
実施例に係る無線電力受信機は、少なくとも１つの無線電力伝送方式が備えられ、２つ以上の無線電力送信機から同時に無線電力を受信することもできる。ここで、無線電力伝送方式は、前記電磁誘導方式、電磁共鳴方式、ＲＦ無線電力伝送方式のうち少なくとも１つを含むことができる。一般的に、無線電力システムを構成する無線電力送信機と無線電力受信機は、インバンド通信またはBLE(Bluetooth Low Energy)通信を通じて制御信号または情報を交換することができる。ここで、インバンド通信、BLE通信は、パルス幅変調(Pulse Width Modulation)方式、周波数変調方式、位相変調方式、振幅変調方式、振幅および位相変調方式などで行われてもよい。一例として、無線電力受信機は、受信コイルを介して誘導された電流を所定のパターンでON／OFFスイッチングして帰還信号(feedbＡＣＫ signal)を生成することで、無線電力送信機に各種制御信号及び情報を伝送することができる。無線電力受信機によって送信される情報は、受信電力強度の情報を含む様々な状態情報を含むことができる。このとき、無線電力送信機は、受信電力強度の情報に基づいて充電効率または電力伝送効率を算出することができる。
図１は、実施例に係る無線充電システムを説明するためのブロック図である。
図１を参照すれば、無線充電システムは、大きく無線で電力を送出する無線電力送信端１０、前記送出された電力を受信する無線電力受信端２０および受信された電力が供給される電子機器３０で構成される。
一例として、無線電力送信端１０と無線電力受信端２０は、無線電力伝送に用いられる動作周波数と同じ周波数帯域を利用して情報を交換するインバンド(In-band)通信を行うことができる。別の一例として、無線電力送信端１０と無線電力受信端２０は、無線電力伝送に用いられる動作周波数と異なる別途の周波数帯域を利用して情報を交換する帯域外(Out-of-band)通信を行うこともできる。
一例として、無線電力送信端１０と無線電力受信端２０の間で交換される情報は、相互の状態情報だけではなく、制御情報も含むことがある。ここで、送受信端の間で交換される状態情報および制御情報は、後述される実施例の説明からよりより明確になるだろう。
前記インバンド通信および帯域外通信は、双方向通信を提供することができるが、これに限定されるものではなく、別の実施例においては、一方向通信または半二重方式の通信を提供することもできる。
一例として、一方向通信は、無線電力受信端２０が無線電力送信端１０だけで情報を伝送するものであってもよいが、これに限定されるものではなく、無線電力送信端１０が無線電力受信端２０に情報を伝送するものであってもよい。
半二重通信方式は、無線電力受信端２０と無線電力送信端１０の間の双方向通信は可能であるが、ある一時点でいずれか１つの装置のみによって情報伝送が可能な特徴がある。
実施例に係る無線電力受信端２０は、電子機器３０の各種状態情報を獲得することもできる。一例として、電子機器３０の状態情報は、現在電力使用量情報、実行中の応用を識別するための情報、ＣＰＵ使用量情報、バッテリー充電状態情報、バッテリー出力電圧／電流情報などを含むことができるが、これに限定されるものではなく、電子機器３０から獲得可能であり、無線電力制御に活用可能な情報であればよい。
図２は、無線電力伝送手順を説明するための状態移行図である。
図２を参照すれば、無線電力伝送手順に応じて、送信機から受信機へのパワー伝送は、大きく選択段階(Selection Phase)２１０、ピング段階(Ping Phase)２２０、識別および構成段階(Identification and Configuration Phase)２３０、交渉段階(Negotiation Phase)２４０、補正段階(Calibration Phase)２５０、電力伝送段階(Power Transfer Phase)２６０段階および再交渉段階(Renegotiation Phase)２７０に区分される。
選択段階２１０は、パワー伝送を開始したりパワー伝送を維持する間特定エラーまたは特定イベントが感知されると、移行する段階、例えば図面符号Ｓ２０２、Ｓ２０４、Ｓ２０８、Ｓ２１０、Ｓ２１２を含むことができる。ここで、特定エラーおよび特定イベントは、以下の説明からより明確になるだろう。また、選択段階２１０で送信機はインターフェース表面に物体が存在するのかをモニタリングすることができる。もし、送信機がインターフェース表面に物体が置かれたことが感知されると、ピング段階２２０に移行することができる。選択段階２１０で送信機は非常に短いパルスのアナログピング(Analog Ping)信号を伝送し、送信コイルまたは一次コイル(Primary Coil)の電流変化に基づいてインターフェース表面の活性領域(Active Area)に物体が存在するのかを感知することができる。
選択段階２１０で物体が感知される場合、無線電力送信機は、無線電力共振回路、例えば無線電力伝送のための送信コイル及び／又は共振コンデンサの一端及び／又は他端のＱ値(Ｑuality factor)を測定することができる。
無線電力送信機は、無線電力共振回路(例えば、電力伝送コイル及び／又は共振コンデンサ)のピーク周波数を測定することができる。
Ｑ値及び／又はピーク周波数は、以降の交渉段階２４０で異物質が存在するのか否かを判断することに用いられる。
ピング段階２２０で送信機は物体が感知されると、受信機を活性化(Wake up)させ、感知された物体が無線電力受信機であるのかを識別するためのデジタルピング(Digital Ping)を伝送する(Ｓ２０１)。ピング段階２２０で送信機はデジタルピングに対する応答シグナル、例えば信号強度パケットを受信機から受信できないと、再び選択段階２１０に移行することができる。また、ピング段階２２０で送信機は、受信機からパワー伝送が完了したことを指示する信号、即ち充電完了パケットを受信すれば、選択段階２１０に移行することもできる(Ｓ２０２)。
ピング段階２２０が完了すれば、送信機は、受信機を識別し、受信機構成および状態情報を収集するための識別および構成段階２３０に移行することができる(Ｓ２０３)。
識別および構成段階２３０で送信機は予期せぬパケットが受信されたり(unexpected packet)、予め定義された時間の間所望のパケットが受信されなかったり(time out)、パケット伝送エラーがあったり(transmission error)、パワー伝送契約が設定されないと(no power transfer contract)、選択段階２１０に移行することができる(Ｓ２０４)。
送信機は、識別および構成段階２３０で受信された構成パケット(Configuration packet)の交渉フィールド(Negotiation Field)値に基づいて交渉段階２４０への進入が必要であるのか否かを確認することができる。
確認結果、交渉が必要であれば、送信機は、交渉段階２４０に進入することができる(Ｓ２０５)。交渉段階２４０で送信機は所定ＦＯＤ検出手順を行うことができる。
反面、確認結果、交渉が不必要な場合、送信機は直接電力伝送段階２６０に進入することもできる(Ｓ２０６)。
交渉段階３４０で、送信機は、基準Ｑ値が含まれたＦＯＤ(Foreign Object Detection)状態パケットを受信することができる。または、基準ピーク周波数値が含まれたＦＯＤ状態パケットを受信することができる。または、基準Ｑ値および基準ピーク周波数値が含まれた状態パケットを受信することができる。このとき、送信機は、基準Ｑ値に基づいてＦＯ検出のための臨界Ｑ値を決定することができる。送信機は、基準ピーク周波数値に基づいてＦＯ検出のための臨界ピーク周波数値を決定することができる。
送信機は、決定されたＦＯ検出のための臨界Ｑ値および現在測定されたＱ値、例えばピング段階以前に測定されたＱ値でありうることを利用して充電領域にＦＯが存在するのかを検出することができ、ＦＯ検出結果に応じて電力伝送を制御することができる。一例として、ＦＯが検出された場合、電力伝送が中止されるが、これに限定されるものではない。
送信機は、決定されたＦＯ検出のための臨界ピーク周波数値および現在測定されたピーク周波数値、例えばピング段階以前に測定されたピーク周波数値でありうることを利用して充電領域にＦＯが存在するのかを検出することができ、ＦＯ検出結果に応じて電力伝送を制御することができる。一例として、ＦＯが検出された場合、電力伝送が中止されるが、これに限定されるものではない。
ＦＯが検出された場合、送信機は、選択段階２１０に戻ることができる(Ｓ２０８)。反面、ＦＯが検出されていない場合、送信機は補正段階２５０を経て電力伝送段階２６０に進入することもできる(Ｓ２０７およびＳ２０９)。具体的に、送信機は、ＦＯが検出されていない場合、送信機は補正段階２５０で受信端に受信された電力の強度を受信し、送信端で伝送した電力の強度と比較して受信端と送信端における電力損失を測定することができる。即ち、送信機は補正段階２５０で送信端の送信パワーと受信端の受信パワーの間の差に基づいて電力損失を予測することができる。一実施例に係る送信機は、予測された電力損失を反映してＦＯＤを検出するための電力損失臨界値を補正することもできる。即ち、補正段階では、ＦＯがない状態であるので、受信機のカップリング状態および受信機のフレンドリーメタル(Friendly metal)成分による電力損失を決定し、予め決定された電力損失以外の追加電力損失が発生した時異物質が存在すると判断することができる。
電力伝送段階２６０で、送信機は予期せぬパケットが受信されたり(unexpected packet)、予め定義された時間の間所望のパケットが受信されなかったり(time out)、予め設定されたパワー伝送契約に対する違反が発生したり(power transfer contract violation)、充電が完了した場合、選択段階２１０に移行することができる(Ｓ２１０)。
また、電力伝送段階２６０で、送信機は送信機状態変化などによりパワー伝送契約を再構成する必要がある場合、再交渉段階２７０に移行することができる(Ｓ２１１)。このとき、再交渉が正常的に完了すれば、送信機は、電力伝送段階２６０に戻ることができる(Ｓ２１３)。
上記したパワー伝送契約は送信機と受信機の状態および特性情報に基づいて設定されてもよい。一例として、送信機状態情報は、最大伝送可能なパワー量に対する情報、最大収容可能な受信機個数に対する情報などを含むことができ、受信機状態情報は要求電力に対する情報などを含むことができる。
送信機は、再交渉が正常的に完了しないと、当該受信機への電力伝送を中止し、選択段階２１０に移行することもできる(Ｓ２１２)。
図３は、一実施例に係る無線電力送信機の構造を説明するためのブロック図である。
図３を参照すれば、無線電力送信機３００は、電源部３６０、直流‐直流コンバータ(DC-DC Converter)３１０、インバータ(Inverter)３２０、共振回路３３０、センシング部３５０、通信部３４０、アラーム部３７０および制御部３８０を含んで構成される。
共振回路３３０は、共振コンデンサ３３１およびインダクタ(または送信コイル)３３２)を含んで構成され、通信部３４０は、復調部３４１と変調部３４２の少なくとも１つを含んで構成される。
電源部３６０は、外部電源端子またはバッテリーからＤＣ電力が印加されて直流‐直流コンバータ３１０に伝達することができる。ここで、バッテリーは、無線電力送信機３００の内部に装着されて充電可能に構成されるが、これは一実施例に過ぎず、補助バッテリーまたは外装バッテリーの形態で無線電力送信機３００の電源部３６０に所定のケーブルを介して連結されてもよい。
直流‐直流コンバータ３１０は、制御部３８０の制御に応じて電源部３６０から入力される直流電力の強度を特定強度の直流電力に変換することができる。一例として、直流‐直流コンバータ３１０は、電圧の強度調節が可能な可変電圧器として構成されるが、これに限定されるものではない。
インバータ３２０は、変換された直流電力を交流電力に変換することができる。
インバータ３２０は、備えられた複数のスイッチ制御によって入力される直流電力信号を交流電力信号に変換して出力することができる。
一例として、インバータ３２０は、フルブリッジ(Full Bridge)回路を含んで構成されるが、これに限定されるものではなく、ハーフブリッジ(Half Bridge)を含んで構成されてもよい。
別の一例として、インバータ３２０は、ハーフブリッジ回路とフルブリッジ回路を両方とも含んで構成されてもよく、この場合、制御部３８０は、インバータ３２０をハーフブリッジで動作させるのかフルブリッジで動作させるのかを動的に決定して制御することができる。
一実施例に係る無線電力送信機は、無線電力受信機によって要求される電力の強度に応じて適応的にインバータ３２０のブリッジモードを制御することができる。
ここで、ブリッジモードは、ハーフブリッジモードおよびフルブリッジモードを含む。一例として、無線電力受信機が５Ｗの低電力を要求する場合、制御部３８０は、インバータ３２０がハーフブリッジモードで動作するように制御することができる。
反面、無線電力受信機が１５Ｗの電力を要求する場合、制御部３８０はフルブリッジモードで動作するように制御することができる。別の一例として、無線電力送信機は、感知された温度に応じて適応的にブリッジモードを決定し、決定されたブリッジモードに応じてインバータ３２０を駆動させることもできる。
一例として、ハーフブリッジモードによって無線電力を伝送する途中、無線電力送信装置の温度が所定基準値を超える場合、制御部３８０はハーフブリッジモードを非活性化させ、フルブリッジモードが活性化するように制御することができる。即ち、無線電力送信装置は、同じ強度の電力を伝送するためにフルブリッジ回路を通じて電圧は上昇させ、共振回路３３０に流れる電流の強度は減少させることで、無線電力送信装置の内部温度が所定基準値以下を維持するように制御することができる。
一般的に、電子機器に装着される電子部品に発生する熱の量は、当該電子部品に印加される電圧の強度よりも電流の強度に敏感である。
また、インバータ３３０は、直流電力を交流電力に変換できるだけではなく、交流電力の強度を変更させることもできる。
一例として、インバータ３２０は、制御部３８０の制御に応じて交流電力生成に用いられる基準交流信号(Reference Alternating Current Signal)の周波数を調節して、出力される交流電力の強度を調節することもできる。このために、インバータ３２０は、特定周波数を有する基準交流信号を生成する周波数発振器を含んで構成されるが、これは一実施例に過ぎず、別の一例は、周波数発振器がインバータ３２０と別個に構成されて無線電力送信機３００の一側に装着されてもよい。
別の一例として、無線電力送信機３００は、インバータ３２０に備えられたスイッチを制御するためのゲートドライバー(Gate Driver、図示されない)さらに含んで構成される。この場合、ゲートドライバーは、制御部３８０から少なくとも１つのパルス幅変調信号を受信でき、受信されたパルス幅変調信号に応じてインバータ３２０のスイッチを制御することができる。制御部３８０は、パルス幅変調信号のデューティサイクル(Duty Cycle)、即ちデューティレート(Duty Rate)および位相(Phase)を制御してインバータ３２０出力電力の強度を制御することができる。制御部３６０は、無線電力受信装置から受信されるフィードバック信号に基づいて適応的にパルス幅変調信号のデューティサイクルおよび位相を制御することができる。
センシング部３５０は、ＤＣ変換された電力の電圧／電流などを測定して制御部３８０に提供することができる。また、センシング部３５０は、過熱が発生しているのか否か判断するために、無線電力送信機３００の内部温度または充電インターフェース(表面)の内側を測定して、測定結果を制御部３８０に提供することもできる。一例として、制御部３８０は、センシング部３５０によって測定された電圧／電流値または内部温度値に基づいて適応的に電源部３８０からの電源供給を遮断することができる。このために、直流‐直流コンバータ３１０の一側には、電源部３６０から供給される電源を遮断するための所定電力遮断回路がさらに供えられてもよい。
また、センシング部３５０は、Ｑ値、周波数値、等価直列抵抗値などをセンシングするための各種センシング素子を含むことができる。センシング部３５０は、センシングされたＱ値、周波数値、等価直列抵抗値などを制御部３８０に提供することができる。センシング部３５０のセンシング方法は、以下図６〜図１８を参照して説明する。
制御部３８０は、センシングされたＱ値、周波数値、等価直列抵抗値などと受信された基準Ｑ値および基準周波数値のうちいずれか１つ以上の値を含むＦＯＤ状態情報を利用して異物質を検出することができる。制御部３８０の異物質検出方法は、以下図６〜図１８を参照して説明する。
変調部３４２は、制御部３８０によって生成された制御信号を変調して共振コイル３３０に伝達することができる。ここで、制御信号を変調するための変調方式は、FSK(Frequency Shift Keying)変調方式、マンチェスターコーディング(Manchester Coding)変調方式、PSK(Phase Shift Keying)変調方式、パルス幅変調(Pulse Width Modulation)方式、Differential bi-phase変調方式などを含むことができるが、これに限定されるものではない。
復調部３４１は、送信コイルを通じて受信される信号が感知されると、感知された信号を復調して制御部３８０に伝送することができる。一例として、復調された信号には、信号強度指示子、無線電力伝送中電力制御のためのエラー訂正(EC：Error Correction)指示子、充電完了(EOC：End Of Charge)指示子、過電圧／過電流／過熱指示子などが含まれるが、これに限定されるものではなく、無線電力受信機の状態を識別するための各種状態情報が含まれてもよい。別の例として、復調された信号は、基準Ｑ値および基準周波数値のうちいずれか１つ以上の値を含むＦＯＤ状態情報が含まれてもよい。
一例として、無線電力送信機３００は、無線電力伝送に用いられる同じ周波数を利用して無線電力受信機と通信を行うインバンド(In-Band)通信を通じて前記信号強度指示子を獲得することができる。
以上の図３の説明では、無線電力送信機３００と無線電力受信機がインバンド通信を行うことを例として説明しているが、これは一実施例に過ぎず、無線電力信号伝送に用いられる周波数帯域と異なる周波数帯域を通じて近距離双方向通信を行うことができる。一例として、近距離双方向通信は、低電力Bluetooth通信、RFID通信、UWB通信、ZigBee通信のいずれか１つであってもよい。
図４は、前記図３の無線電力送信機と連動される無線電力受信機の構造を説明するためのブロック図である。
図４を参照すれば、無線電力受信機４００は、受信コイル４１０、整流器４２０、直流／直流コンバータ(DC／DC Converter)４３０、負荷４４０、センシング部４５０、通信部４６０、メイン制御部４７０を含んで構成される。ここで、通信部４６０は、復調部４６１および変調部４６２の少なくとも１つを含んで構成される。
上記した図４の例に図示された無線電力受信機４００は、インバンド通信を通じて無線電力送信機と情報を交換できるものと図示されているが、これは一実施例に過ぎず、別の一実施例に係る通信部４６０は、無線電力信号伝送に用いられる周波数帯域とは異なる周波数帯域を通じて近距離双方向通信を提供することもできる。
受信コイル４１０を通じて受信されるＡＣ電力は、整流器４２０に伝達することができる。整流器４２０は、ＡＣ電力をＤＣ電力に変換して直流／直流コンバータ４３０に伝送することができる。直流／直流コンバータ４３０は、整流器が出力するＤＣ電力の強度を負荷４４０によって要求される特定強度に変換して負荷４４０に伝達することができる。また、受信コイル４１０は、複数の受信コイル(図示されない)、即ち第１〜第ｎ受信コイルを含んで構成される。一実施例に係るそれぞれの受信コイル(図示されない)に伝達されるＡＣ電力の周波数が相互異なってもよく、別の一実施例はＬＣ共振特性を受信コイルごとに異なるように調節する機能が備えられた所定周波数制御器を利用して、それぞれの受信コイル別の共振周波数を異なるように設定することもできる。
センシング部４５０は、整流器４２０出力ＤＣ電力の強度を測定して、これをメイン制御部４７０に提供することができる。一例として、センシング部４５０は、無線電力受信により受信コイル４１０に印加される電流の強度を測定して、測定結果をメイン制御部４７０に伝送することもできる。別の例として、センシング部４５０は、無線電力受信機４００の内部温度を測定して、測定された温度値をメイン制御部４７０に提供することもできる。
一例として、メイン制御部４７０は、測定された整流器が出力するＤＣ電力の強度が所定基準値と比較して過電圧が発生しているのか否かを判断することができる。判断結果、過電圧が発生した場合、過電圧が発生したことを知らせる所定のパケットを生成して変調部４６２に伝送することができる。ここで、変調部４６２によって変調された信号は、受信コイル４１０または別途のコイル(図示されない)を通じて無線電力送信機に伝送される。また、メイン制御部４７０は、整流器が出力するＤＣ電力の強度が所定基準値以上の場合、感知信号が受信されたと判断でき、感知信号を受信した時、当該感知信号に対応する信号強度指示子が変調部４６２を通じて無線電力送信機に伝送されるように制御することができる。別の一例として、復調部４６１は、受信コイル４１０と整流器４２０の間のＡＣ電力信号または整流器４２０出力ＤＣ電力信号を復調して感知信号を受信したのかを識別し、識別結果をメイン制御部４７０に提供することができる。このとき、メイン制御部４７０は、感知信号に対応する信号強度指示子が変調部４６２を通じて伝送されるように制御することができる。
また、メイン制御部４７０は、予め貯蔵された基準Ｑ値および基準周波数値のうちいずれか１つ以上の値を含むＦＯＤ状態パケットを変調部４６２を通じて無線電力送信機に伝送できるように制御することができる。
図５は、一実施例に係る無線充電システムにおける無線充電方法を説明するための図面である。
図５を参照すれば、無線電力送信機６１０は、選択段階で無線電力受信機６２０にアナログピングを伝送することができる(Ｓ６０１)。
無線電力送信機６１０は、ピング段階以前にＱ値を測定することができる(Ｓ６０２)。一例として、無線電力送信機６１０は、選択段階でＱ値を測定することができる(Ｓ６０２)。
また、無線電力送信機６１０は、ピング段階以前にピーク周波数値を測定することができる(Ｓ６０３)。一例として、無線電力送信機６１０は、選択段階でピーク周波数値を測定することができる(Ｓ６０２)。別の例として、無線電力送信機６１０は、選択段階で送信コイルのピーク周波数を測定してインダクタンス値を決定することができる。より具体的には、数学式１を参考すると、周波数値ｆは、固定されたキャパシタンス値Ｃと測定されたインダクタンス値を利用して決定することができる。
(数式１)
Figure 2021502047
無線電力送信機６１０は、物体が感知されると、選択段階からピング段階に移行することができる。無線電力送信機６１０は、無線電力受信機６２０を活性化させ、受信機が無線電力受信機６２０であるのかを識別するためのデジタルピングを伝送することができる(Ｓ６０４)。無線電力受信機６２０は、デジタルピングに対する応答として信号強度パケットを伝送することができる(Ｓ６０５)。
ピング段階が完了すると、識別および構成段階で、無線電力受信機６２０は、識別情報を知らせるための識別パケットと構成情報を知らせるための構成パケットを伝送することができる(Ｓ６０６〜Ｓ６０７)。無線電力送信機６１０と無線電力受信機６２０は、構成パケットの交渉フィールド値が交渉段階を実行しようと指示する値であれば、交渉段階に移行することができる。
交渉段階で、無線電力受信機６２０は、ＦＯを検出するためにＦＯＤ状態パケットを伝送することができる(Ｓ６０６)。ＦＯＤ状態パケットは、基準Ｑ値および基準周波数値のうちいずれか１つ以上の値を含むことができる。
無線電力送信機６１０は、第１異物質検出を行うことができる(Ｓ６０９)。第１異物質検出は、測定したＱ値、測定した周波数値、受信したＦＯＤ状態パケットの情報を利用して異物質を検出することができる。第１異物質検出は、図７〜図１２の無線充電方法を説明を参照する。
無線電力送信機６１０は、第１異物質検出を行った後無線充電をすることを決定すると、ＦＯＤ状態パケットに対する応答としてＡＣＫを無線電力受信機６２０に伝送することができる(Ｓ６１０)。反面、無線電力送信機６１０は、第１異物質検出を行った後無線充電中止を決定すると、ＦＯＤ状態パケットに対する応答としてＮＡＫを無線電力受信機６２０に伝送することができる。
無線電力受信機６２０は、パワー伝送契約のために電力送信機能力(Capability)パケットを要請する一般要求パケットを伝送することができる(Ｓ６１１)。無線電力送信機６２０は、一般要求パケットの応答として電力送信機能力パケットを伝送することができる(Ｓ６１２)。この場合、電力送信機能力パケットの保障(Guaranteed)電力は、第１保障電力値であってもよい。
潜在的な電力値は、周辺要件などによる電力制限に関係なく無線電力送信機が送出できる最大送出電力値であってもよい。一例として、第１保障電力値は、無線電力送信機の電源部から提供される供給電源に基づいて、無線電力送信機の数や無線電力受信機の数による電力制限などを受けない潜在的な電力値に近い値であってもよい。別の例として、第１保障電力値は、無線電力送信機の数や無線電力受信機の数による電力制限などの条件(環境条件)において無線電力送信機が送出できる最大送出電力値であってもよい。環境条件とは、送信機の温度、送信機の電力ソースの可用量、異物質の存在またはフレンドリーメタルの影響などを意味することができる。無線電力受信機６２０は、電力送信機能力パケットの第１保障電力値に基づいて、パワー伝送契約の保障電力値を提案するための特別要求パケットを伝送することができる(Ｓ６１３)。注意すべきことは、電力送信機能力パケットの第１保障電力とパワー伝送契約の保障電力は、区別されるものである。例えば、無線電力受信機６２０は、電力送信機能力パケットの第１保障電力値と同一またはより小さい値でパワー伝送契約の保障電力値を要求することができる。説明の便宜を図り、無線電力受信機６２０は、パワー伝送契約の保障電力値で電力送信機能力パケットの第１保障電力値と同じ値で要求する。無線電力送信機６１０は、パワー伝送契約の保障電力値を要求するための特別要求パケットに対する応答としてＡＣＫパケットを伝送することができる(Ｓ６１４)。即ち、無線電力送信機６１０は、無線電力受信機が提案したパワー伝送契約の保障電力値を受諾した場合である。即ち、パワー伝送契約は、第１保障電力値で完了することができる。以後、無線電力受信機６２０は、パワー伝送契約が完了すると、交渉段階を終了するための特別要求パケットを伝送することができる(Ｓ６１５)。無線電力送信機６１０は、交渉段階を終了するための特別要求パケットに対する応答としてＡＣＫパケットを伝送することができる(Ｓ６１６)。即ち、無線電力送信機６１０は、交渉段階終了に対する受諾としてＡＣＫパケットを伝送することができる。
補正段階で、無線電力受信機６２０は、受信電力パケットを無線電力送信機６１０に伝送することができる(Ｓ６１７)。この場合、受信電力パケットは、２４ビット受信電力パケットであってもよい。無線電力送信機６１０は、無線充電を行うために受信電力パケットに対する応答としてＡＣＫパケットを伝送することができる(Ｓ６１８)。
無線電力送信機６１０は、補正を実行するのか否かを決定することができる(Ｓ６１９)。補正を実行するのか否かの決定は、図６〜図１３ｂの補正実行段階に進入する場合である。一例として、補正実行と決定すると、補正実行は、無線電力送信機６１０がＳ６１７で受信する受信電力パケットの無線電力受信機６１０の受信電力値と測定した送信電力値を利用して電力損失を予測することができる。また、補正実行は、無線電力送信機６１０が予測された電力損失値を利用して電力伝送段階で行う第２異物質検出(Ｓ６２３)に利用される電力損失臨界値を補正することができる。また、補正実行は、無線電力送信機６１０が予測された電力損失値を利用して送信電力の強度を増加させることができる。無線電力送信機は、異物質が存在するのか否かによって(存在時)、無線電力送信機６１０は、前記補正を実行しなくてもよい。
補正段階が完了すれば、第１保障電力で電力伝送段階を行うことができる。無線電力受信機６２０は、無線電力送信機６１０の送信コイルの電流を制御するために１つ以上の制御エラーパケットを伝送することができる(Ｓ６２０)。無線電力送信機６１０は、無線電力受信機６２０から伝送される制御エラーパケットに基づいて、送信コイルの電流を制御して送信電力を調節することができる。無線電力受信機６２０は、定期的にまたは任意に受信電力パケットを伝送することができる(Ｓ６２１)。
無線電力送信機６１０は、第２異物質検出を行うことができる(Ｓ６２２)。一例として、無線電力送信機６１０は、受信された受信電力パケットの数である電力値と測定された送信電力値を利用して電力損失を判断し、電力損失値に応じて異物質が存在するのか否かを検出することができる。即ち、電力損失値が所定の臨界電力損失値を超えると、異物質が存在すると判断することができる。この場合、無線電力送信機６１０は、充電を中止するために、受信電力パケットに対する応答としてＮＡＫパケットを無線電力受信機６２０に送信することができる(Ｓ６２３)。以後、無線電力送信機６１０は、無線充電を中止することができる(Ｓ６２４)。別の例として、無線電力送信機６１０は、受信電力パケットの受信の有無に関係なく測定された内部温度値を利用して異物質が存在するのか否かを検出することができる。即ち、内部温度値が所定の臨界温度値を超えると、異物質が存在すると判断することができる。この場合、無線電力送信機６１０は、無線充電を中止することができる。
よって、実施例に係る無線充電システムは、無線充電方法およびそのための装置およびシステムを提供することができる。また、実施例に係る無線充電システムは、異物質を正確に判断することができる。また、実施例に係る無線充電システムは、異物質を正確に判断して、発熱現象、充電効率減少現象、消費電力の無駄遣いを防止することができる。
図６は一実施例に係る無線電力送信機における無線充電方法を説明するための図面であり、図７はＱ値に応じた異物質検出方法を説明するための図面である。
図６を参照すれば、無線電力送信機における無線充電方法は、ピング段階以前にＱ値を測定する段階(Ｓ７０１)を含むことができる。一例として、無線電力送信機は、選択段階でセンシング部を利用してＱ値を測定することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、基準Ｑ値を含むＦＯＤ状態パケットを受信する段階(Ｓ７０２)を含むことができる。一例として、無線電力送信機は、交渉段階で通信部を利用してＦＯＤ状態パケットを受信することができる。基準Ｑ値は、無線電力受信機に貯蔵されたＱ値で特定コイルユニットで測定されるＱ値であってもよい。ここで、特定コイルユニットとは、Ｑ値を比較するために基準とするコイルユニットであり、無線電力送信機は、コイルユニットの特性に応じて基準コイルユニットで測定される値と類似するようにＱ値を補正(Calibration)しなければならない。または、逆に基準コイルユニットで測定される基準Ｑ値を無線電力送信機で測定される値に補正することもできる。
しかし、基準Ｑ値を無線電力送信機の特性に合うように補正(変換)することまたは測定された値を前記特定コイルユニットに合うように補正(変換)することは非常に難しい。Ｑ値は、コイルユニットの固有特性値であり、特性に応じてエネルギーの貯蔵および損失が異なって現れるためである。よって、Ｑ値を利用した異物質検出はエラーがありえる。例えば、無線電力受信機のみが充電領域内に配置された状態においても測定誤差及び／又は補正誤差によって異物質と判断されることがある。携帯電話などのような無線電力受信機が装着された端末機には、無線電力受信機以外の部品が多数存在し、基準Ｑ値が非常に低いことがある。もし、測定されたＱ値または補正されたＱ値が基準Ｑ値より大きい(差例えば、許容誤差以上)を有する場合、異物質として誤ったアラーム(false alarm)を生成することがある。そのために、第１異物質検出段階で異物質を判断した場合であっても、電力伝送を中止することなく追加的な動作によって異物質が存在するのか否かを確定することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、臨界Ｑ値を決定する段階(Ｓ７０３)を含むことができる。より具体的には、無線電力送信機は、受信した基準Ｑ値を利用して臨界Ｑ値を算出することができる。一例として、無線電力送信機は、基準Ｑ値において、少なくとも１０％より小さい値を臨界Ｑ値として決定することができる。１０％は、基準Ｑ値の許容誤差であり、異物質がある場合、少なくとも許容誤差以上測定Ｑ値が基準Ｑ値より小さくなることを利用して異物質を検出することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、許容Ｑ値を決定する段階(Ｓ７０４)を含むことができる。より具体的には、無線電力送信機は、決定された臨界Ｑ値を利用して許容Ｑ値を算出することができる。一例として、図７のように、無線電力送信機は、臨界Ｑ値(Ｑｔｈ)において０％以上２０％以下に減少した値を許容Ｑ値(Ｑｐ)として決定することができる。より具体的には、無線電力送信機は、臨界Ｑ値において２０％減少した値を許容Ｑ値として決定することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、測定したＱ値が決定された許容Ｑ値以上であるのかを判断する段階(Ｓ７０５)を含むことができる。
無線電力送信機は、Ｑ値が許容Ｑ値以上であれば、無線充電を行うと決定することができる(Ｓ７０６)。無線電力送信機は、Ｑ値が許容Ｑ値未満であれば、無線充電を中止すると決定することができる(Ｓ７１４)。例えば、図８のように、送信電力の周波数が第１周波数である時、無線電力送信機は、測定したＱ値が第１Ｑ値(Ｑ１)、第２Ｑ値(Ｑ２)、第３Ｑ値(Ｑ３)であってもよい。第１Ｑ値(Ｑ１)であると測定された場合、無線電力送信機と無線電力受信機の間に異物質が存在しない確率が非常に高いので、異物質が存在しないと判断することができる。第３Ｑ値(Ｑ３)であると測定された場合、第３Ｑ値(Ｑ３)は臨界Ｑ値(Ｑｔｈ)より非常に低いので、無線電力送信機と無線電力受信機の間に異物質が存在する確率が非常に高いので、異物質が存在すると判断することができる。第２Ｑ値(Ｑ２)であると測定された場合、第２Ｑ値(Ｑ２)は臨界Ｑ値(Ｑｔｈ)と許容Ｑ値(Ｑｐ)の間であるので、無線電力送信機と無線電力受信機の間に異物質が存在すると誤認識する恐れがある。これを防止するために、無線電力送信機は、測定されたＱ値が許容Ｑ値以上であれば、無線充電を行うことができる。以後、無線電力送信機は、Ｓ７１１の電力伝送段階で第２異物質検出を行って、より正確に異物質が存在するのか否かを判断することができる。よって、無線電力送信機は、Ｑ値が許容Ｑ値以上であれば、無線充電を行うと決定することができる。これによって、一実施例は、異物質を正確に判断することができる。また、一実施例は、異物質を正確に判断して、発熱現象、充電効率減少現象、消費電力の無駄遣いを防止することができる。また、一実施例は、従来異物質が存在すると誤認識して無線充電が行われない問題を解決することができる。
無線電力送信機は、無線充電を行うと決定すると、ＦＯＤ状態パケット受信に対する応答としてＡＣＫパケットを無線電力受信機に送信することができる(Ｓ７０７)。
無線電力送信機における無線充電方法は、無線電力送信機がＱ値が臨界Ｑ値以上であるのかを判断する段階(Ｓ７０８)を含むことができる。より具体的には、無線電力送信機は、交渉段階で無線充電を行うと決定した後、補正段階に移行し、補正を行うか否かを決定するために、Ｑ値が臨界Ｑ値以上であるのかを判断することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、無線電力送信機がＱ値が臨界Ｑ値以上であれば、補正段階に移行して補正を実行する段階(Ｓ７０９)を含むことができる。一例として、補正実行は、無線電力送信機が受信電力パケットの無線電力受信機の受信電力値と測定した送信電力値を利用して電力損失を予測することができる。また、補正実行は、無線電力送信機が予測された電力損失値を利用して送信電力の強度を増加させることができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、無線電力送信機がＱ値が臨界Ｑ値未満であれば、補正段階なしに電力伝送段階(Ｓ７１０)に移行することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、電力伝送段階に移行した後受信電力パケットを受信すれば、第２異物質検出を行う段階(Ｓ７１１)を含むことができる。無線電力送信機は、第２異物質検出を行って、異物質が検出されたと判断されると、無線充電を中止することができる(Ｓ７１２、Ｓ７１３)。また、無線電力送信機は、第２異物質検出を行って、異物質が検出されていないと判断されると、電力伝送段階を維持することができ、受信電力パケットを受信すれば、再び第２異物質検出を行うことができる(Ｓ７１２、Ｓ７１１)。一例として、電力伝送段階で無線電力送信機は、受信された受信電力パケットの数である電力値と測定された送信電力値を利用して電力損失を判断し、電力損失値に応じて異物質が存在するのか否かを検出することができる。無線電力送信機は、電力損失値が所定の臨界電力損失値を超えると、異物質が存在すると判断することができる。この場合、無線電力送信機は充電を中止するために、受信電力パケットに対する応答としてＮＡＫパケットを無線電力受信機に送信することができる。以後、無線電力送信機は、無線充電を中止することができる。別の例として、無線電力送信機は、受信電力パケットの受信の有無に関係なく測定された内部温度値を利用して異物質が存在するのか否かを検出することができる。即ち、内部温度値が所定の臨界温度値を超えると、異物質が存在すると判断することができる。この場合、無線電力送信機は、無線充電を中止することができる。よって、一実施例は、交渉段階で異物質検出が疑われる場合にも、無線充電を中止せず無線充電を行った後電力伝送段階で再度異物質検出をして、異物質が存在するのか否かを正確に判断することができる。
無線電力送信機は、Ｓ７１４で無線充電を中止すると決定すると、ＦＯＤ状態パケット受信に対する応答としてＮＡＫパケットを無線電力受信機に送信することができる(Ｓ７１５)。以後、無線電力送信機は、無線充電を中止することができる(Ｓ７１３)。
図８は別の実施例に係る無線電力送信機における無線充電方法を説明するための図面であり、図９はピーク周波数値に応じた異物質検出方法を説明するための図面である。
図８を参照すれば、無線電力送信機における無線充電方法は、ピング段階以前にピーク周波数値を測定する段階(Ｓ９０１)を含むことができる。一例として、無線電力送信機は、選択段階でセンシング部を利用して送信電力のピーク周波数値を測定することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、基準ピーク周波数値を含むＦＯＤ状態パケットを受信する段階(Ｓ９０２)を含むことができる。一例として、無線電力送信機は、交渉段階で通信部を利用してＦＯＤ状態パケットを受信することができる。基準ピーク周波数値は、無線電力受信機に貯蔵された受信電力のピーク周波数値であってもよい。
無線電力送信機における無線充電方法は、臨界ピーク周波数値を決定する段階(Ｓ９０３)を含むことができる。より具体的には、無線電力送信機は、受信した基準ピーク周波数値を利用して臨界ピーク周波数値を算出することができる。一例として、無線電力送信機は、基準ピーク周波数値において１０％増加した値を臨界ピーク周波数値として決定することができる。１０％は、基準ピーク周波数値の許容誤差であり、異物質がある場合、少なくとも許容誤差以上測定ピーク周波数値が基準ピーク周波数値より大きくなることを利用して異物質を検出することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、許容ピーク周波数値を決定する段階(Ｓ９０４)を含むことができる。より具体的には、無線電力送信機は、決定された臨界ピーク周波数値を利用して許容ピーク周波数値を算出することができる。一例として、図９のように、無線電力送信機は、臨界ピーク周波数値(Ｆｔｈ)において０％以上２０％以下に増加した値を許容ピーク周波数値(ｆｐ)として決定することができる。より具体的には、無線電力送信機は、臨界ピーク周波数値において２０％増加した値を許容ピーク周波数値として決定することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、測定したピーク周波数値が決定された許容ピーク周波数値以下であるのかを判断する段階(Ｓ９０５)を含むことができる。
無線電力送信機は、ピーク周波数値が許容ピーク周波数値以下であれば、無線充電を行うと決定することができる(Ｓ９０６)。無線電力送信機は、ピーク周波数値が許容ピーク周波数値超えると、無線充電を中止すると決定することができる(Ｓ９１４)。例えば、図９のように、無線電力送信機は、測定したピーク周波数が第１ピーク周波数値(ｆ１)、第２ピーク周波数値(ｆ２)、第３ピーク周波数値(ｆ３)であってもよい。第１ピーク周波数値(ｆ１)であると測定された場合、無線電力送信機と無線電力受信機の間に異物質が存在しない確率が非常に高いので、異物質が存在しないと判断することができる。第３ピーク周波数値(ｆ３)であると測定された場合、第３ピーク周波数値(ｆ３)は臨界ピーク周波数値(Ｆｔｈ)より非常に高いので、無線電力送信機と無線電力受信機の間に異物質が存在する確率が非常に高いので、異物質が存在すると判断することができる。第２ピーク周波数値(ｆ２)であると測定された場合、第２ピーク周波数値(ｆ２)は臨界ピーク周波数値(Ｑｔｈ)と許容ピーク周波数値(ｆｐ)の間であるので、無線電力送信機と無線電力受信機の間に異物質が存在すると誤認識する恐れがある。これを防止するために、無線電力送信機は、測定されたピーク周波数値が許容ピーク周波数値以上であれば、無線充電を行うことができる。以後、無線電力送信機は、Ｓ９１１の電力伝送段階で第２異物質検出を行って、より正確に異物質が存在するのか否かを判断することができる。よって、無線電力送信機は、ピーク周波数値が許容ピーク周波数値以下であれば、無線充電を行うと決定することができる。これによって、別の実施例は、異物質を正確に判断することができる。また、別の実施例は、異物質を正確に判断して、発熱現象、充電効率減少現象、消費電力の無駄遣いを防止することができる。また、別の実施例は、従来異物質が存在すると誤認識して無線充電が行われない問題を解決することができる。
無線電力送信機は、無線充電を行うと決定すると、ＦＯＤ状態パケット受信に対する応答としてＡＣＫパケットを無線電力受信機に送信することができる(Ｓ９０７)。
無線電力送信機における無線充電方法は、無線電力送信機がピーク周波数値が臨界ピーク周波数値以下であるのかを判断する段階(Ｓ９０８)を含むことができる。より具体的には、無線電力送信機は、交渉段階で無線充電を行うと決定した後、補正段階に移行し、補正を行うか否かを決定するためにピーク周波数値が臨界ピーク周波数値以下であるのかを判断することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、無線電力送信機がピーク周波数値が臨界ピーク周波数値以下であれば、補正段階に移行して補正を実行する段階(Ｓ９０９)を含むことができる。一例として、補正実行は、無線電力送信機が受信電力パケットの無線電力受信機の受信電力値と測定した送信電力値を利用して電力損失を予測することができる。また、補正実行は、無線電力送信機が予測された電力損失値を利用して送信電力の強度を増加させることができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、無線電力送信機がピーク周波数値が臨界ピーク周波数値超えると、補正段階なしに電力伝送段階(Ｓ９１０)に移行することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、電力伝送段階に移行した後受信電力パケットを受信すれば、第２異物質検出を行う段階(Ｓ９１１)を含むことができる。無線電力送信機は、第２異物質検出を行って、異物質が検出されたと判断されると、無線充電を中止することができる(Ｓ９１２、Ｓ９１３)。また、無線電力送信機は、第２異物質検出を行って、異物質が検出されていないと判断されると、電力伝送段階を維持することができ、受信電力パケットを受信すれば、再び第２異物質検出を行うことができる(Ｓ９１２、Ｓ９１１)。一例として、電力伝送段階で無線電力送信機は、受信された受信電力パケットの数である電力値と測定された送信電力値を利用して電力損失を判断し、電力損失値に応じて異物質が存在するのか否かを検出することができる。無線電力送信機は、電力損失値が所定の臨界電力損失値を超えると、異物質が存在すると判断することができる。この場合、無線電力送信機は充電を中止するために、受信電力パケットに対する応答としてＮＡＫパケットを無線電力受信機に送信することができる。以後、無線電力送信機は、無線充電を中止することができる。別の例として、無線電力送信機は、受信電力パケットの受信の有無に関係なく測定された内部温度値を利用して異物質が存在するのか否かを検出することができる。即ち、内部温度値が所定の臨界温度値を超えると、異物質が存在すると判断することができる。この場合、無線電力送信機は、無線充電を中止することができる。よって、別の実施例は、交渉段階で異物質検出が疑われる場合にも、無線充電を中止せず無線充電を行った後電力伝送段階で再度異物質検出をして、異物質が存在するのか否かを正確に判断することができる。
無線電力送信機は、Ｓ９１４で無線充電を中止すると決定すると、ＦＯＤ状態パケット受信に対する応答としてＮＡＫパケットを無線電力受信機に送信することができる(Ｓ９１５)。以後、無線電力送信機は、無線充電を中止することができる(Ｓ９１３)。
図１０は、さらに別の実施例に係る無線電力送信機における無線充電方法を説明するための図面であり、図１１は等価直列抵抗値に応じた異物質検出方法を説明するための図面である。
図１０を参照すれば、無線電力送信機における無線充電方法は、ピング段階以前に等価直列抵抗値を測定する段階(Ｓ１１０１)を含むことができる。一例として、無線電力送信機は、選択段階でセンシング部を利用して等価直列抵抗値を測定することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、基準Ｑ値および基準ピーク周波数値を含むＦＯＤ状態パケットを受信する段階(Ｓ１１０２)を含むことができる。一例として、無線電力送信機は、交渉段階で通信部を利用してＦＯＤ状態パケットを受信することができる。基準Ｑ値と基準ピーク周波数値は、無線電力受信機に貯蔵されたＱ値とピーク周波数値であってもよい。
無線電力送信機における無線充電方法は、臨界等価直列抵抗値を決定する段階(Ｓ１１０３)を含むことができる。より具体的には、無線電力送信機は、受信した基準Ｑ値および基準ピーク周波数値を利用して基準等価直列抵抗値を決定することができる。より具体的には、基準等価直列抵抗値(ＥＳＲｒ)は、基準ピーク周波数値(ｆｒ)、基準Ｑ値(Ｑｒ)、基準インダクタンス値(Ｌｒ)を数学式２に代入して算出することができる。数学式３を参考すると、基準インダクタンス値(Ｌｒ)は、無線電力受信機の固定されたキャパシタンス値(Ｃｒ)と受信された基準ピーク周波数値(ｆｒ)を利用して決定することができる。
(数式２)
Figure 2021502047
(数式３)
Figure 2021502047
一例として、無線電力送信機は、基準等価直列抵抗値において１０％増加した値を臨界等価直列抵抗値(ＥＳＲｔｈ)として決定することができる。別の例として、無線電力送信機は、基準等価直列抵抗の最大値(ＥＳＲｍａｘ)を臨界等価直列抵抗値(ＥＳＲｔｈ)として決定することができる。１０％は、基準等価直列抵抗値の許容誤差であり、異物質がある場合、少なくとも許容誤差以上測定等価直列抵抗値が基準等価直列抵抗値より大きくなることを利用して異物質を検出することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、許容等価直列抵抗値を決定する段階(Ｓ１１０４)を含むことができる。より具体的には、無線電力送信機は、決定された臨界等価直列抵抗値を利用して許容等価直列抵抗値を算出することができる。一例として、図１２のように、無線電力送信機は、臨界等価直列抵抗値(ＥＳＲｔｈ)において０％以上２０％以下に増加した値を許容等価直列抵抗値(ＥＳＲｐ)であると決定することができる。より具体的には、無線電力送信機は、臨界等価直列抵抗値において２０％増加した値を許容等価直列抵抗値として決定することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、測定した等価直列抵抗値が決定された許容等価直列抵抗値以下であるのかを判断する段階(Ｓ１１０５)を含むことができる。
無線電力送信機は、等価直列抵抗値が許容等価直列抵抗値以下であれば、無線充電を行うと決定することができる(Ｓ１１０６)。無線電力送信機は、等価直列抵抗値が許容等価直列抵抗値超えると、無線充電を中止すると決定することができる(Ｓ１１１４)。例えば、図１１のように、無線電力送信機は、測定した等価直列抵抗値が第１等価直列抵抗値(ＥＳＲ１)、第２等価直列抵抗値(ＥＳＲ２)、第３等価直列抵抗値(ＥＳＲ３)であってもよい。第１等価直列抵抗値(ＥＳＲ１)であると測定された場合、無線電力送信機と無線電力受信機の間に異物質が存在しない確率が非常に高いので、異物質が存在しないと判断することができる。第３等価直列抵抗値(ＥＳＲ３)であると測定された場合、第３等価直列抵抗値(ＥＳＲ３)は臨界等価直列抵抗値(ＥＳＲｔｈ)より非常に高いので、無線電力送信機と無線電力受信機の間に異物質が存在する確率が非常に高いので、異物質が存在すると判断することができる。第２等価直列抵抗値(ＥＳＲ２)であると測定された場合、第２等価直列抵抗値(ＥＳＲ２)は臨界等価直列抵抗値(ＥＳＲｔｈ)と許容等価直列抵抗値(ＥＳＲｐ)の間であるので、無線電力送信機と無線電力受信機の間に異物質が存在すると誤認識する恐れがある。これを防止するために、無線電力送信機は、測定された等価直列抵抗値が許容等価直列抵抗値以上であれば、無線充電を行うことができる。以後、無線電力送信機は、Ｓ１１１１の電力伝送段階で第２異物質検出を行って、より正確に異物質が存在するのか否かを判断することができる。よって、無線電力送信機は、等価直列抵抗値が許容等価直列抵抗値以下であれば、無線充電を行うと決定することができる。これによって、さらに別の実施例は、異物質を正確に判断することができる。また、さらに別の実施例は、異物質を正確に判断して、発熱現象、充電効率減少現象、消費電力の無駄遣いを防止することができる。また、さらに別の実施例は、従来異物質が存在すると誤認識して無線充電が行われない問題を解決することができる。
無線電力送信機は、無線充電を行うと決定すると、ＦＯＤ状態パケット受信に対する応答としてＡＣＫパケットを無線電力受信機に送信することができる(Ｓ１１０７)。
無線電力送信機における無線充電方法は、無線電力送信機が等価直列抵抗値が臨界等価直列抵抗値以下であるのかを判断する段階(Ｓ１１０８)を含むことができる。より具体的には、無線電力送信機は、交渉段階で無線充電を行うと決定した後、補正段階に移行し、補正を行うか否かを決定するために等価直列抵抗値が臨界等価直列抵抗値以下であるのかを判断することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、無線電力送信機が等価直列抵抗値が臨界等価直列抵抗値以下であれば、補正段階に移行して補正を実行する段階(Ｓ１１０９)を含むことができる。一例として、補正実行は、無線電力送信機が受信電力パケットの無線電力受信機の受信電力値と測定した送信電力値を利用して電力損失を予測することができる。また、補正実行は、無線電力送信機が予測された電力損失値を利用して送信電力の強度を増加させることができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、無線電力送信機が等価直列抵抗値が臨界等価直列抵抗値超えると、補正段階なしに電力伝送段階(Ｓ９１０)に移行することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、電力伝送段階に移行した後受信電力パケットを受信すれば、第２異物質検出を行う段階(Ｓ１１１１)を含むことができる。無線電力送信機は、第２異物質検出を行って、異物質が検出されたと判断されると、無線充電を中止することができる(Ｓ１１１２、Ｓ１１１３)。また、無線電力送信機は、第２異物質検出を行って、異物質が検出されていないと判断されると、電力伝送段階を維持することができ、受信電力パケットを受信すれば、再び第２異物質検出を行うことができる(Ｓ１１１２、Ｓ１１１１)。一例として、電力伝送段階で無線電力送信機は、受信された受信電力パケットの数である電力値と測定された送信電力値を利用して電力損失を判断し、電力損失値に応じて異物質が存在するのか否かを検出することができる。無線電力送信機は、電力損失値が所定の臨界電力損失値を超えると、異物質が存在すると判断することができる。この場合、無線電力送信機は充電を中止するために、受信電力パケットに対する応答としてＮＡＫパケットを無線電力受信機に送信することができる。以後、無線電力送信機は、無線充電を中止することができる。別の例として、無線電力送信機は、受信電力パケットの受信の有無に関係なく測定された内部温度値を利用して異物質が存在するのか否かを検出することができる。即ち、内部温度値が所定の臨界温度値を超えると、異物質が存在すると判断することができる。この場合、無線電力送信機は、無線充電を中止することができる。よって、さらに別の実施例は、交渉段階で異物質検出が疑われる場合にも、無線充電を中止せず無線充電を行った後電力伝送段階で再度異物質検出をして、異物質が存在するのか否かを正確に判断することができる。
無線電力送信機は、Ｓ１１１４で無線充電を中止すると決定すると、ＦＯＤ状態パケット受信に対する応答としてＮＡＫパケットを無線電力受信機に送信することができる(Ｓ１１１５)。以後、無線電力送信機は、無線充電を中止することができる(Ｓ１１１３)。
図１２ａおよび図１２ｂは、さらに別の実施例に係る無線電力送信機における無線充電方法を説明するための図面である。
図１２ａおよび図１２ｂを参照すれば、無線電力送信機における無線充電方法は、ピング段階以前にＱ値、ピーク周波数値および等価直列抵抗値を測定する段階(Ｓ１２０１)を含むことができる。一例として、無線電力送信機は、選択段階でセンシング部を利用してＱ値、ピーク周波数値および等価直列抵抗値を測定することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、基準Ｑ値および基準周波数値を含むＦＯＤ状態パケットを受信する段階(Ｓ１２０２)を含むことができる。一例として、無線電力送信機は、交渉段階で通信部を利用してＦＯＤ状態パケットを受信することができる。基準Ｑ値と基準ピーク周波数値は、無線電力受信機に貯蔵されたＱ値とピーク周波数値であってもよい。
無線電力送信機における無線充電方法は、臨界Ｑ値、臨界周波数値、臨界等価直列抵抗値を決定する段階(Ｓ１２０３)を含むことができる。より具体的には、無線電力送信機は、受信した基準Ｑ値を利用して臨界Ｑ値を算出することができる。一例として、無線電力送信機は、基準Ｑ値において１０％減少した値を臨界Ｑ値として決定することができる。１０％は、基準Ｑ値の許容誤差であり、異物質がある場合、少なくとも許容誤差以上測定Ｑ値が基準Ｑ値より小さくなることを利用して異物質を検出することができる。また、無線電力送信機は、受信した基準周波数値を利用して臨界ピーク周波数値を算出することができる。一例として、無線電力送信機は、基準周波数値において１０％増加した値を臨界周波数値として決定することができる。１０％は、基準ピーク周波数値の許容誤差であり、異物質がある場合、少なくとも許容誤差以上測定ピーク周波数値が基準ピーク周波数値より大きくなることを利用して異物質を検出することができる。また、無線電力送信機は、受信した基準Ｑ値および基準ピーク周波数値を利用して基準等価直列抵抗値を決定することができる。一例として、無線電力送信機は、基準等価直列抵抗値において１０％増加した値を臨界等価直列抵抗値(ＥＳＲｔｈ)として決定することができる。別の例として、無線電力送信機は、基準等価直列抵抗の最大値(ＥＳＲｍａｘ)を臨界等価直列抵抗値(ＥＳＲｔｈ)として決定することができる。１０％は、基準等価直列抵抗値の許容誤差であり、異物質がある場合、少なくとも許容誤差以上測定等価直列抵抗値が基準等価直列抵抗値より大きくなることを利用して異物質を検出することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、許容Ｑ値、許容周波数値、許容等価直列抵抗値を決定する段階(Ｓ１２０４)を含むことができる。より具体的には、無線電力送信機は、図６のＳ７０４のように決定された臨界Ｑ値を利用して許容Ｑ値を算出することができる。また、無線電力送信機は、図８のＳ９０４のように決定された臨界ピーク周波数値を利用して許容ピーク周波数値を算出することができる。また、無線電力送信機は、図１０のＳ１１０４のように決定された臨界等価直列抵抗値を利用して許容等価直列抵抗値を算出することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、測定したＱ値が決定された許容Ｑ値以上であるのかを判断する段階(Ｓ１２０５)を含むことができる。無線電力送信機は、Ｑ値が許容Ｑ値以上ではない場合、無線充電を中止すると決定することができる(Ｓ１２１８)。
無線電力送信機における無線充電方法は、Ｑ値が許容Ｑ値以上であれば、測定した等価直列抵抗値が決定された許容等価直列抵抗値以下であるのかを判断する段階(Ｓ１２０６)を含むことができる。無線電力送信機は、等価直列抵抗値が許容等価直列抵抗値以下ではない場合、無線充電を中止すると決定することができる(Ｓ１２１８)。
無線電力送信機における無線充電方法は、等価直列抵抗値が許容等価直列抵抗値以下であれば、測定したピーク周波数値が決定された許容ピーク周波数値以下であるのかを判断する段階(Ｓ１２０７)を含むことができる。無線電力送信機は、ピーク周波数値が許容ピーク周波数値以下ではない場合、無線充電を中止すると決定することができる(Ｓ１２１８)。
無線電力送信機における無線充電方法は、ピーク周波数値が許容ピーク周波数値以下であれば、無線充電を行うと決定することができる(Ｓ１２０８)。即ち、無線電力送信機は、異物質検出に利用される測定値が無線充電の基準となる臨界値に到達できないものの許容値に到達すれば、無線充電を行うと決定することができる。これによって、さらに別の実施例は、異物質を正確に判断することができる。また、さらに別の実施例は、異物質を正確に判断して、発熱現象、充電効率減少現象、消費電力の無駄遣いを防止することができる。また、さらに別の実施例は、従来異物質が存在すると誤認識して無線充電が行われない問題を解決することができる。
無線電力送信機は、無線充電を行うと決定すると、ＦＯＤ状態パケット受信に対する応答としてＡＣＫパケットを無線電力受信機に送信することができる(Ｓ１２０９)。
無線電力送信機における無線充電方法は、無線電力送信機がＱ値が臨界Ｑ値以上であるのかを判断する段階(Ｓ１２１０)を含むことができる。無線電力送信機は、無線電力送信機がＱ値が臨界Ｑ値以上ではない場合、補正段階なしに電力伝送段階(Ｓ１２１４)に移行することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、Ｑ値が臨界Ｑ値以上であれば、無線電力送信機が等価直列抵抗値が臨界等価直列抵抗値以上であるのかを判断する段階(Ｓ１２１１)を含むことができる。無線電力送信機は、等価直列抵抗値が臨界等価直列抵抗値以下ではない場合、補正段階なしに電力伝送段階(Ｓ１２１４)に移行することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、等価直列抵抗値が臨界等価直列抵抗値以下であれば、無線電力送信機がピーク周波数値が臨界ピーク周波数値以上であるのかを判断する段階(Ｓ１２１２)を含むことができる。無線電力送信機は、無線電力送信機がピーク周波数値が臨界ピーク周波数値以下ではない場合、補正段階なしに電力伝送段階(Ｓ１２１４)に移行することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、無線電力送信機がピーク周波数値が臨界ピーク周波数値以下であれば、補正段階に移行して補正を実行する段階(Ｓ１２１３)を含むことができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、電力伝送段階に移行した後受信電力パケットを受信すれば、第２異物質検出を行う段階(Ｓ１２１５)を含むことができる。無線電力送信機は、第２異物質検出を行って、異物質が検出されたと判断されると、無線充電を中止することができる(Ｓ１２１６、Ｓ１２１７)。また、無線電力送信機は、第２異物質検出を行って、異物質が検出されていないと判断されると、電力伝送段階を維持することができ、受信電力パケットを受信すれば、再び第２異物質検出を行うことができる(Ｓ１２１６、Ｓ１２１５)。一例として、電力伝送段階で無線電力送信機は、受信された受信電力パケットの数である電力値と測定された送信電力値を利用して電力損失を判断し、電力損失値に応じて異物質が存在するのか否かを検出することができる。無線電力送信機は、電力損失値が所定の臨界電力損失値を超えると、異物質が存在すると判断することができる。この場合、無線電力送信機は充電を中止するために、受信電力パケットに対する応答としてＮＡＫパケットを無線電力受信機に送信することができる。以後、無線電力送信機は、無線充電を中止することができる。別の例として、無線電力送信機は、受信電力パケットの受信の有無に関係なく測定された内部温度値を利用して異物質が存在するのか否かを検出することができる。即ち、内部温度値が所定の臨界温度値を超えると、異物質が存在すると判断することができる。この場合、無線電力送信機は、無線充電を中止することができる。よって、別の実施例は、交渉段階で異物質検出が疑われる場合にも、無線充電を中止せず無線充電を行った後電力伝送段階で再度異物質検出をして、異物質が存在するのか否かを正確に判断することができる。
無線電力送信機は、Ｓ１２１８で無線充電を中止すると決定すると、ＦＯＤ状態パケット受信に対する応答としてＮＡＫパケットを無線電力受信機に送信することができる(Ｓ１２１９)。以後、無線電力送信機は、無線充電を中止することができる(Ｓ１２１７)。
図１３は、さらに別の実施例に係る無線充電システムにおける無線充電方法を説明するための図面である。
図１３を参照すれば、無線電力送信機１３１０は、選択段階で無線電力受信機１３２０にアナログピングを伝送することができる(Ｓ１３０１)。
無線電力送信機１３１０は、ピング段階以前にＱ値を測定することができる(Ｓ１３０２)。一例として、無線電力送信機１３１０は、選択段階でＱ値を測定することができる(Ｓ１３０２)。
無線電力送信機１３１０は、物体が感知されると、選択段階からピング段階に移行することができる。無線電力送信機１３１０は、無線電力受信機１３２０を活性化させ、受信機が無線電力受信機１３２０であるのかを識別するためのデジタルピングを伝送することができる(Ｓ１３０３)。無線電力受信機１３２０は、デジタルピングに対する応答として信号強度パケットを伝送することができる(Ｓ１３０４)。
ピング段階が完了すると、識別および構成段階で、無線電力受信機１３２０は、識別情報を知らせるための識別パケットと構成情報を知らせるための構成パケットを伝送することができる(Ｓ１３０５〜Ｓ１３０６)。無線電力送信機１３１０と無線電力受信機１３２０は、構成パケットの交渉フィールド値が交渉段階を実行しようと指示する値であれば、交渉段階に移行することができる。
交渉段階で、無線電力受信機１３２０は、ＦＯを検出するためにＦＯＤ状態パケットを伝送することができる(Ｓ１３０７)。ＦＯＤ状態パケットは、基準Ｑ値を含むことができる。
無線電力送信機１３１０は、異物質検出を行うことができる(Ｓ１３０８)。異物質検出は、測定したＱ値、受信したＦＯＤ状態パケットの情報を利用して異物質を検出することができる。異物質検出は、図１４ａおよび図１５ａの無線充電方法に対する説明を参照する。
無線電力送信機１３１０は、異物質検出を行った後異物質が存在すると判断すると、ＦＯＤ状態パケットに対する応答としてＮＡＫを無線電力受信機１３２０に伝送することができる(Ｓ１３０９)。反面、無線電力送信機１３１０は、異物質検出を行った後異物質が存在しないと判断すると、ＦＯＤ状態パケットに対する応答としてＡＣＫを無線電力受信機１３２０に伝送することができる。
無線電力送信機１３１０は、ＮＡＫを送信すると、無線充電を行うのか否かを決定することができる(Ｓ１３１０)。無線充電を行うのか否かの決定は、測定したＱ値、受信したＦＯＤ状態パケットの情報を利用することができる。無線充電を行うのか否かの決定は、図１４ａおよび図１５ｂの無線充電方法に対する説明を参照する。
無線電力受信機１３２０は、パワー伝送契約のために電力送信機能力(Capability)パケットを要請する一般要求パケットを伝送することができる(Ｓ１３１１)。
無線電力送信機１３２０は、ＮＡＫを送信した後無線充電を行うと決定すると、一般要求パケットの応答として電力送信機能力パケットを伝送することができる(Ｓ１３１２)。この場合、電力送信機能力パケットの保障(Guaranteed)電力は、第２保障電力値であってもよい。反面、無線電力送信機１３２０は、Ｓ１３０９でＡＣＫを送信すれば、電力送信機能力パケットの保障(Guaranteed)電力は、第１保障電力値であってもよい。一例として、第１保障電力値は、第２保障電力値より大きくてもよい。特に、第２保障電力値は、無線電力送信機１３１０の最小保障電力強度であってもよい。別の例として、第１保障電力値は、５Ｗ以上１５Ｗ以下であってもよい。第２保障電力値は、５Ｗ以下であってもよい。
無線電力受信機１３２０は、電力送信機能力パケットの第２保障電力値に基づいて、パワー伝送契約の保障電力値を提案するための特別要求パケットを伝送することができる(Ｓ１３１３)。注意すべきことは、電力送信機能力パケットの第２保障電力とパワー伝送契約の保障電力は、区別されるものである。例えば、無線電力受信機１３２０は、電力送信機能力パケットの第２保障電力値と同一またはより小さい値でパワー伝送契約の保障電力値を要求することができる。説明の便宜を図り、無線電力受信機１３２０は、パワー伝送契約の保障電力値で電力送信機能力パケットの第２保障電力値と同じ値で要求する。無線電力送信機１３１０は、パワー伝送契約の保障電力値を要求するための特別要求パケットに対する応答としてＡＣＫパケットを伝送することができる(Ｓ１３１４)。即ち、無線電力送信機１３１０は、無線電力受信機が提案したパワー伝送契約の保障電力値を受諾した場合である。即ち、パワー伝送契約は、第２保障電力値で完了することができる。以後、無線電力受信機１３２０は、パワー伝送契約が完了すると、交渉段階を終了するための特別要求パケットを伝送することができる(Ｓ１３１５)。無線電力送信機１３１０は、交渉段階を終了するための特別要求パケットに対する応答としてＡＣＫパケットを伝送することができる(Ｓ１３１６)。即ち、無線電力送信機１３１０は、交渉段階終了に対する受諾としてＡＣＫパケットを伝送することができる。
無線電力送信機１３１０は、電力伝送段階に移行した後充電領域など無線電力送信機内の内部温度を測定することができる(Ｓ１３１７)。特に、無線電力送信機１３１０は、交渉段階でＦＯＤ状態パケットに対する応答としてＮＡＫを送信すれば、交渉段階終了後補正段階ではなく電力伝送段階に移行することができる。
無線電力送信機１３１０は、伝送電力強度を増加させるのか否かを決定することができる(Ｓ１３１９)。伝送電力強度増加決定は、測定した内部温度、貯蔵された予め設定された一定期間と予め設定された温度を利用することができる。伝送電力強度増加決定は、図１４ｂの無線充電方法に対する説明を参照する。無線電力送信機１３１０は、伝送電力強度を増加させると決定すると、再交渉段階を行うことができる。より具体的には、無線電力受信機１３２０は、受信電力パケットを無線電力送信機１３１０に伝送することができる(Ｓ１３１９)。この場合、受信電力パケットは、２４ビット受信電力パケットであってもよい。無線電力送信機１３１０は、伝送電力強度を増加させると決定すると、受信電力パケットに対する応答としてＮＡＫパケットを伝送することができる(Ｓ１３２０)。以後、無線電力送信機１３１０は、再交渉パケットを受信して再交渉段階への移行を受諾するＡＣＫパケットを送信することができる(Ｓ１３２１〜Ｓ１３２２)。無線電力受信機１３２０は、電力送信機能力パケットを要請する一般要求パケットを伝送することができる(Ｓ１３２３)。無線電力送信機１３１０は、一般要求パケットの応答として電力送信機能力パケットを伝送することができる(Ｓ１３２４)。この場合、電力送信機能力パケットの保障電力は、第３保障電力値であってもよい。一例として、第３保障電力値は、第２保障電力値より大きくてもよい。別の例として、第３保障電力値は、５Ｗ以上１５Ｗ以下であってもよい。無線電力受信機１３２０は、電力送信機能力パケットの第３保障電力値に基づいて、パワー伝送契約の保障電力値を提案するための特別要求パケットを伝送することができる(Ｓ１３２５)。注意すべきことは、電力送信機能力パケットの保障電力とパワー伝送契約の保障電力は、区別されるものである。例えば、無線電力受信機１３２０は、電力送信機能力パケットの第３保障電力値と同一またはより小さい値でパワー伝送契約の保障電力値を提案することができる。説明の便宜を図り、無線電力受信機１３２０は、パワー伝送契約の保障電力値で電力送信機能力パケットの第３保障電力値と同じ値で提案する。無線電力送信機１３１０は、パワー伝送契約の保障電力値を提案するための特別要求パケットに対する応答としてＡＣＫパケットを伝送することができる(Ｓ１３２６)。即ち、無線電力送信機１３１０は、無線電力受信機が提案したパワー伝送契約の保障電力値を受諾した場合である。即ち、パワー伝送契約は、第３保障電力値で完了することができる。以後、無線電力受信機１３２０は、パワー伝送契約が完了すると、再交渉段階を終了するための特別要求パケットを伝送することができる(Ｓ１３２７)。無線電力送信機１３１０は、再交渉段階を終了するための特別要求パケットに対する応答としてＡＣＫパケットを伝送することができる(Ｓ１３２７)。即ち、無線電力送信機１３１０は、交渉段階終了に対する受諾としてＡＣＫパケットを伝送することができる。無線電力送信機１３１０と無線電力受信機１３２０は、電力伝送段階に移行して第３保障電力で無線充電を実行することができる。
よって、実施例に係る無線充電システムは、無線充電方法およびそのための装置およびシステムを提供することができる。また、実施例に係る無線充電システムは、異物質を正確に判断することができる。また、実施例に係る無線充電システムは、異物質を正確に判断して、発熱現象、充電効率減少現象、消費電力の無駄遣いを防止することができる。
図１４ａおよび図１４ｂは、図１３のさらに別の実施例に係る無線電力送信機における無線充電方法を説明するための図面であり、図１５ａは、図１４ａの無線充電方法の異物質検出方法を説明するための図面であり、図１５ｂは、図１４ａの無線充電方法の無線充電を行うのか否かを決定する方法を説明するための図面である。
図１４ａおよび図１４ｂを参照すれば、無線電力送信機における無線充電方法は、充電領域の物体を感知する段階(Ｓ１４０１)を含むことができる。より具体的には、無線電力送信機は、アナログピングを送信して送信コイルの電流変化に基づいて物体を感知することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、ピング段階以前にＱ値を測定する段階(Ｓ１４０２)を含むことができる。一例として、無線電力送信機は、選択段階でセンシング部を利用してＱ値を測定することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、基準Ｑ値を含む情報を受信する段階(Ｓ１４０３)を含むことができる。より具体的には、無線電力送信機は、基準Ｑ値を含むＦＯＤ状態パケットを受信することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、測定されたＱ値および基準Ｑ値を利用して異物質を検出する段階(Ｓ１４０４〜Ｓ１４０５)を含むことができる。一例として、図１５ａのように、異物質検出段階は、臨界Ｑ値を決定する段階(Ｓ１５１１)を含むことができる。より具体的には、無線電力送信機は、受信した基準Ｑ値を利用して臨界Ｑ値を算出することができる。無線電力送信機は、基準Ｑ値において、少なくとも１０％より小さい値を臨界Ｑ値として決定することができる。１０％は、基準Ｑ値の許容誤差であり、異物質がある場合、少なくとも許容誤差以上測定Ｑ値が基準Ｑ値より小さくなることを利用して異物質を検出することができる。また、異物質検出段階は、測定されたＱ値が臨界Ｑ値以上であるのかを判断する段階(Ｓ１５１２)を含むことができる。無線電力送信機は、測定されたＱ値が臨界Ｑ値以上であれば、異物質が検出されていないと判断することができる(Ｓ１５１３)。また、無線電力送信機は、測定されたＱ値が臨界Ｑ値未満であれば、異物質が検出されていると判断することができる(Ｓ１５１４)。
無線電力送信機における無線充電方法は、異物質が検出されていないと判断すると、ＡＣＫを無線電力受信機に送信することができる(Ｓ１４０６)。即ち、無線電力送信機は、ＦＯＤ状態パケット受信に対する応答としてＡＣＫパケットを無線電力受信機に送信することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、ＡＣＫを送信すれば、第１保障電力値を含む情報を無線電力送信機に送信する段階(Ｓ１４０７)を含むことができる。この場合、無線電力送信機は、無線電力受信機と第１保障電力値に基づいて、パワー伝送契約が締結される。一例として、第１保障電力値は、５Ｗより大きくてもよい。
無線電力送信機における無線充電方法は、第１保障電力値を含む情報を送信すると、補正段階に移行して補正を実行する段階(Ｓ１４０８)を含むことができる。一例として、補正実行は、無線電力送信機が受信電力パケットの無線電力受信機の受信電力値と測定した送信電力値を利用して電力損失を予測することができる。また、補正実行は、無線電力送信機が予測された電力損失値を利用して送信電力の強度を増加させることができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、補正実行後電力伝送段階に移行して第１保障電力で無線充電を行う段階(Ｓ１４０９)を含むことができる。この場合、第１保障電力で無線充電を行うことは、第１保障電力値に基づいて締結されたパワー伝送契約による保障電力値に応じて無線充電を行うことを意味することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、Ｓ１４０５で異物質が検出されたと判断すると、ＮＡＫを無線電力受信機に送信することができる(Ｓ１４１０)。即ち、無線電力送信機は、ＦＯＤ状態パケット受信に対する応答としてＮＡＫパケットを無線電力受信機に送信することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、ＮＡＫを送信すると、無線充電を行うのか否かを決定する段階(Ｓ１４１１〜Ｓ１４１２)を含むことができる。一例として、図１５ｂのように、無線充電を行うのか否かを決定する段階は、許容Ｑ値を決定する段階(Ｓ１５２１)を含むことができる。より具体的には、無線電力送信機は、決定された臨界Ｑ値を利用して許容Ｑ値を算出することができる。一例として、図７のように、無線電力送信機は、臨界Ｑ値(Ｑｔｈ)において０％以上２０％以下に減少した値を許容Ｑ値(Ｑｐ)として決定することができる。より具体的には、無線電力送信機は、臨界Ｑ値において２０％減少した値を許容Ｑ値として決定することができる。無線充電を行うのか否かの決定は、測定したＱ値が決定された許容Ｑ値以上であるのかを判断する段階(Ｓ１５２２)を含むことができる。無線電力送信機は、測定したＱ値が許容Ｑ値以上であれば、無線充電を行うと決定することができる(Ｓ１５２３)。また、無線電力送信機は、測定したＱ値が許容Ｑ値未満であれば、無線充電を行わないと決定することができる(Ｓ１５２４)。例えば、図８のように、送信電力の周波数が第１周波数である時、無線電力送信機は、測定したＱ値が第１Ｑ値(Ｑ１)、第２Ｑ値(Ｑ２)、第３Ｑ値(Ｑ３)であってもよい。第１Ｑ値(Ｑ１)であると測定された場合、無線電力送信機と無線電力受信機の間に異物質が存在しない確率が非常に高いので、異物質が存在しないと判断することができる。第３Ｑ値(Ｑ３)であると測定された場合、第３Ｑ値(Ｑ３)は臨界Ｑ値(Ｑｔｈ)より非常に低いので、無線電力送信機と無線電力受信機の間に異物質が存在する確率が非常に高いので、異物質が存在すると判断することができる。第２Ｑ値(Ｑ２)であると測定された場合、第２Ｑ値(Ｑ２)は臨界Ｑ値(Ｑｔｈ)と許容Ｑ値(Ｑｐ)の間であるので、無線電力送信機と無線電力受信機の間に異物質が存在すると誤認識する恐れがある。これを防止するために、無線電力送信機は、測定されたＱ値が許容Ｑ値以上であれば、無線充電を行うことができる。以後、無線電力送信機は、Ｓ１４１７で内部温度に基づいて無線充電を中止するのか否かを再判断することができる。よって、無線電力送信機は、Ｑ値が許容Ｑ値以上であれば、無線充電を行うと決定することができる。これによって、さらに別の実施例は、異物質を正確に判断することができる。また、さらに別の実施例は、異物質を正確に判断して、発熱現象、充電効率減少現象、消費電力の無駄遣いを防止することができる。また、さらに別の実施例は、従来異物質が存在すると誤認識して無線充電が行われない問題を解決することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、無線電力送信機が無線充電を行わないと決定すると、無線充電を中止する段階(Ｓ１４１３)を含むことができる。より具体的には、この場合、無線電力送信機は、交渉段階で所定の時間が経過した後選択段階に移行することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、無線充電を行うと決定すると、第２保障電力値を含む情報を無線電力受信機に送信する段階(Ｓ１４１４)を含むことができる。この場合、無線電力送信機は、無線電力受信機と第２保障電力値に基づいて、パワー伝送契約が締結される。一例として、第１保障電力値は、第２保障電力値より大きくてもよい。特に、第２保障電力値は、無線電力送信機の最小保障電力強度であってもよい。別の例として、第２保障電力値は、５Ｗ以下であってもよい。
無線電力送信機における無線充電方法は、第２保障電力値として含む情報を送信した場合、補正段階なしに電力伝送段階に移行して第２保障電力で無線充電を行う段階(Ｓ１４１５)を含むことができる。この場合、第２保障電力で無線充電を行うことは、第２保障電力値に基づいて締結されたパワー伝送契約による保障電力値に応じて無線充電を行うことを意味することができる。
以下は、電力伝送段階以前に異物質が検出された以後、電力伝送段階における異物質検出に対する実施例である。異物質が存在すると判断された場合には、異物質によって発熱がさらに発生する可能性があるので、過熱保護手段が強化される必要がある。または、異物質に吸収される電力が多い可能性もあるので、予め設定された電力ロス値を受信機が受信する電力と送信電力の差と比較して異物質を検出することができる。このとき、予め設定された電力ロス値は、異物質がないと判断された状態の電力ロス臨界値より小さくてもよい。
前記強化された過熱保護手段のために、無線電力送信機における無線充電方法は、充電領域など無線電力送信機の温度を測定する段階(Ｓ１４１６)を含むことができる。送信機の温度は、表面温度または送信機内のセンサーが感知する温度を意味することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、予め設定された期間の間測定した内部温度が予め設定された温度未満であるのかを判断する段階(Ｓ１４１７)を含むことができる。予め設定された期間および予め設定された温度は、貯蔵された値であってもよい。
無線電力送信機における無線充電方法は、予め設定された期間の間内部温度が予め設定された温度以上になると、無線充電を中止する段階(Ｓ１４１８)を含むことができる。より具体的には、この場合、無線電力送信機は、電力伝送段階で所定の時間が経過した後選択段階に移行することができる。即ち、無線電力送信機は、予め設定された期間の間内部温度が予め設定された温度以上になると、異物質が存在すると判断して無線充電を中止させることができる。または、伝送電力を下げるための再交渉を行うことができる。一例として、無線電力送信機は、受信された受信電力パケットに対する応答としてＮＡＫパケットを無線電力受信機に送信し、以後、無線電力送信機は、再交渉パケットを無線電力送信機に伝送して再交渉段階を行うことができる。即ち、無線電力送信機は、予め設定された期間の間内部温度が予め設定された温度以上であれば、異物質が存在すると判断して伝送電力強度を減少させることができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、予め設定された期間の間内部温度が予め設定された温度未満であれば、再交渉段階を行う段階(Ｓ１４１９)を含むことができる。一例として、無線電力送信機は、受信された受信電力パケットに対する応答としてＮＡＫパケットを無線電力受信機に送信し、以後、無線電力送信機は、再交渉パケットを無線電力送信機に伝送して再交渉段階を行うことができる。即ち、無線電力送信機は、予め設定された期間の間内部温度が予め設定された温度未満であれば、異物質が存在しないと判断して伝送電力強度を増加させることができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、再交渉段階に移行すると、第３保障電力値を含む情報を無線電力受信機に送信する段階(Ｓ１４２０)を含むことができる。この場合、無線電力送信機は、無線電力受信機と第３保障電力値に基づいて、パワー伝送契約が締結される。一例として、第３保障電力値は、第２保障電力値より大きくてもよい。別の例として、第３保障電力値は、５Ｗより大きくてもよい。
無線電力送信機における無線充電方法は、電力伝送段階に移行して第３保障電力で無線充電を行う段階(Ｓ１４２１)を含むことができる。この場合、第３保障電力で無線充電を行うことは、第３保障電力値に基づいて締結されたパワー伝送契約による保障電力値に応じて無線充電を行うことを意味することができる。これによって、無線電力送信機は、交渉段階では、異物質が検出されたと判断して伝送電力強度を下げてシステムを保護するが、電力伝送段階で最終的に異物質が検出されていないと判断して伝送電力強度を上げて無線充電効率を増加させることができる。
さらに別の実施例として、ＮＡＫ送信段階(Ｓ１４１０)で、無線電力受信機は、受信機がバッテリーを充電するために必要な最小電力を送信機に要求することができる(交渉段階)。
また、受信機は、一定時間経過した後、異物質がないと判断されると、再交渉を通じて保障電力を増加させることもできる。
図１６は、さらに別の実施例に係る無線充電システムにおける無線充電方法を説明するための図面である。
図１６を参照すれば、無線電力送信機１６１０は、選択段階で無線電力受信機１６２０にアナログピングを伝送することができる(Ｓ１６０１)。
無線電力送信機１６１０は、ピング段階以前にＱ値を測定することができる(Ｓ１６０２)。一例として、無線電力送信機１６１０は、選択段階でＱ値を測定することができる(Ｓ１６０２)。
無線電力送信機１６１０は、物体が感知されると、選択段階からピング段階に移行することができる。無線電力送信機１６１０は、無線電力受信機１６２０を活性化させ、受信機が無線電力受信機１６２０であるのかを識別するためのデジタルピングを伝送することができる(Ｓ１６０３)。無線電力受信機１６２０は、デジタルピングに対する応答として信号強度パケットを伝送することができる(Ｓ１６０４)。
ピング段階が完了すると、識別および構成段階で、無線電力受信機１６２０は、識別情報を知らせるための識別パケットと構成情報を知らせるための構成パケットを伝送することができる(Ｓ１６０５〜Ｓ１６０６)。無線電力送信機１６１０と無線電力受信機１６２０は、構成パケットの交渉フィールド値が交渉段階を実行しようと指示する値であれば、交渉段階に移行することができる。
交渉段階で、無線電力受信機１６２０は、ＦＯを検出するためにＦＯＤ状態パケットを伝送することができる(Ｓ１６０７)。ＦＯＤ状態パケットは、基準Ｑ値を含むことができる。
無線電力送信機１６１０は、受信された基準Ｑ値が予め設定されたＱ値(例えば５０未満であるのかを確認することができる(Ｓ１６０８)。基準Ｑ値が予め設定されたＱ値未満であれば、第１異物質検出をする段階が行われる。基準Ｑ値が予め設定されたＱ値以上であれば、第２異物質検出をする段階が行われる。即ち、基準Ｑ値が設定されたＱ値未満に低くなるほどＱ値を利用した異物質検出のエラーが大きくなる。反面、基準Ｑ値が設定されたＱ値以上であれば、Ｑ値を利用した異物質検出のエラーが小さくなる。よって、基準Ｑ値の大きさに応じて、異物質検出後、無線電力送信方法の各段階が差があるようにして、より異物質検出の正確度を高め、不必要な消費電力減少させることができる。基準Ｑ値の大きさに応じて、異物質を検出した後、無線電力送信方法は、図１７ａおよび図１７ｂを参照して説明する。
無線電力送信機１６１０は、基準Ｑ値が設定されたＱ値未満であれば、第１異物質検出を行うことができる(Ｓ１６０９)。第１異物質検出は、測定したＱ値、受信したＦＯＤ状態パケットの情報を利用して異物質を検出することができる。第１異物質検出は、図１７ａおよび図１５ａの無線充電方法に対する説明を参照する。
無線電力送信機１６１０は、第１異物質検出を行った後異物質が存在すると判断すると、ＦＯＤ状態パケットに対する応答としてＮＡＫを無線電力受信機１６２０に伝送することができる(Ｓ１６１０)。反面、無線電力送信機１６１０は、第１異物質検出を行った後異物質が存在しないと判断すると、ＦＯＤ状態パケットに対する応答としてＡＣＫを無線電力受信機１６２０に伝送することができる。
無線電力送信機１６１０は、ＮＡＫを送信すると、無線充電を行うのか否かを決定することができる(Ｓ１６１１)。無線充電を行うのか否かの決定は、測定したＱ値、受信したＦＯＤ状態パケットの情報を利用することができる。無線充電を行うのか否かの決定は、図１６ａおよび図１５ｂの無線充電方法に対する説明を参照する。反面、第２異物質検出の後無線電力送信機１６１０がＮＡＫを送信すると、無線充電を行うのか否かを決定する段階なしに無線充電を中止することができる。
さらい別の例として、前記基準Ｑ値が無線電力送信機の予め設定されたＱ値未満であれば、無線充電を中止することもできる。そして、前記基準Ｑ値が無線電力送信機の予め設定されたＱ値以上であれば、前記第１異物質検出を行うことができる。
無線電力受信機１６２０は、パワー伝送契約のために電力送信機能力(Capability)パケットを要請する一般要求パケットを伝送することができる(Ｓ１６１２)。
無線電力送信機１６２０は、ＮＡＫを送信した後無線充電を行うと決定すると、一般要求パケットの応答として電力送信機能力パケットを伝送することができる(Ｓ１６１３)。この場合、電力送信機能力パケットの保障(Guaranteed)電力は、第２保障電力値であってもよい。反面、無線電力送信機１６２０は、Ｓ１６１０でＡＣＫを送信すれば、電力送信機能力パケットの保障(Guaranteed)電力は、第１保障電力値であってもよい。一例として、第１保障電力値は、第２保障電力値より大きくてもよい。特に、第２保障電力値は、無線電力送信機１６１０の最小保障電力強度であってもよい。別の例として、第１保障電力値は、５Ｗ以上１５Ｗ以下であってもよい。第２保障電力値は、５Ｗ以下であってもよい。
無線電力受信機１６２０は、電力送信機能力パケットの第２保障電力値に基づいて、パワー伝送契約の保障電力値を提案するための特別要求パケットを伝送することができる(Ｓ１６１４)。注意すべきことは、電力送信機能力パケットの第２保障電力とパワー伝送契約の保障電力は、区別されるものである。例えば、無線電力受信機１６２０は、電力送信機能力パケットの第２保障電力値と同一またはより小さい値でパワー伝送契約の保障電力値を要求することができる。説明の便宜を図り、無線電力受信機１６２０は、パワー伝送契約の保障電力値で電力送信機能力パケットの第２保障電力値と同じ値で要求する。無線電力送信機１６１０は、パワー伝送契約の保障電力値を要求するための特別要求パケットに対する応答としてＡＣＫパケットを伝送することができる(Ｓ１６１５)。即ち、無線電力送信機１６１０は、無線電力受信機が提案したパワー伝送契約の保障電力値を受諾した場合である。即ち、パワー伝送契約は、第２保障電力値で完了することができる。以後、無線電力受信機１６２０は、パワー伝送契約が完了すると、交渉段階を終了するための特別要求パケットを伝送することができる(Ｓ１６１６)。無線電力送信機１６１０は、交渉段階を終了するための特別要求パケットに対する応答としてＡＣＫパケットを伝送することができる(Ｓ１６１７)。即ち、無線電力送信機１６１０は、交渉段階終了に対する受諾としてＡＣＫパケットを伝送することができる。
無線電力送信機１６１０は、電力伝送段階に移行した後充電領域など無線電力送信機内の内部温度を測定することができる(Ｓ１６１８)。特に、無線電力送信機１６１０は、交渉段階でＦＯＤ状態パケットに対する応答としてＮＡＫを送信すれば、交渉段階終了後補正段階ではなく電力伝送段階に移行することができる。
無線電力送信機１６１０は、伝送電力強度を増加させるのか否かを決定することができる(Ｓ１６１９)。伝送電力強度増加決定は、測定した内部温度、貯蔵された予め設定された期間と予め設定された温度を利用することができる。伝送電力強度増加決定は、図１７ｂの無線充電方法に対する説明を参照する。無線電力送信機１６１０は、伝送電力強度を増加させると決定すると、再交渉段階を行うことができる。より具体的には、無線電力受信機１６２０は、受信電力パケットを無線電力送信機１６１０に伝送することができる(Ｓ１６２０)。この場合、受信電力パケットは、２４ビット受信電力パケットであってもよい。無線電力送信機１６１０は、伝送電力強度を増加させると決定すると、受信電力パケットに対する応答としてＮＡＫパケットを伝送することができる(Ｓ１６２１)。以後、無線電力送信機１６１０は、再交渉パケットを受信して再交渉段階への移行を受諾するＡＣＫパケットを送信することができる(Ｓ１６２２〜Ｓ１６２３)。無線電力受信機１６２０は、電力送信機能力パケットを要請する一般要求パケットを伝送することができる(Ｓ１６２４)。無線電力送信機１６１０は、一般要求パケットの応答として電力送信機能力パケットを伝送することができる(Ｓ１６２５)。この場合、電力送信機能力パケットの保障電力は、第３保障電力値であってもよい。一例として、第３保障電力値は、第２保障電力値より大きくてもよい。別の例として、第３保障電力値は、５Ｗ以上１５Ｗ以下であってもよい。無線電力受信機１６２０は、電力送信機能力パケットの第３保障電力値に基づいて、パワー伝送契約の保障電力値を提案するための特別要求パケットを伝送することができる(Ｓ１６２６)。注意すべきことは、電力送信機能力パケットの保障電力とパワー伝送契約の保障電力は、区別されるものである。例えば、無線電力受信機１６２０は、電力送信機能力パケットの第３保障電力値と同一またはより小さい値でパワー伝送契約の保障電力値を提案することができる。説明の便宜を図り、無線電力受信機１６２０は、パワー伝送契約の保障電力値で電力送信機能力パケットの第３保障電力値と同じ値で提案する。無線電力送信機１６１０は、パワー伝送契約の保障電力値を提案するための特別要求パケットに対する応答としてＡＣＫパケットを伝送することができる(Ｓ１６２７)。即ち、無線電力送信機１６１０は、無線電力受信機が提案したパワー伝送契約の保障電力値を受諾した場合である。即ち、パワー伝送契約は、第３保障電力値で完了することができる。以後、無線電力受信機１６２０は、パワー伝送契約が完了すると、再交渉段階を終了するための特別要求パケットを伝送することができる(Ｓ１６２８)。無線電力送信機１６１０は、再交渉段階を終了するための特別要求パケットに対する応答としてＡＣＫパケットを伝送することができる(Ｓ１６２８)。即ち、無線電力送信機１６１０は、交渉段階終了に対する受諾としてＡＣＫパケットを伝送することができる。無線電力送信機１６１０と無線電力受信機１６２０は、電力伝送段階に移行して第３保障電力で無線充電を実行することができる。
よって、実施例に係る無線充電システムは、無線充電方法およびそのための装置およびシステムを提供することができる。また、実施例に係る無線充電システムは、異物質を正確に判断することができる。また、実施例に係る無線充電システムは、異物質を正確に判断して、発熱現象、充電効率減少現象、消費電力の無駄遣いを防止することができる。
図１７ａおよび図１７ｂは、図１６のさらに別の実施例に係る無線電力送信機における無線充電方法を説明するための図面である。
図１７ａおよび図１７ｂを参照すれば、無線電力送信機における無線充電方法は、充電領域の物体を感知する段階(Ｓ１７０１)を含むことができる。より具体的には、無線電力送信機は、アナログピングを送信して送信コイルの電流変化に基づいて物体を感知することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、ピング段階以前にＱ値を測定する段階(Ｓ１７０２)を含むことができる。一例として、無線電力送信機は、選択段階でセンシング部を利用してＱ値を測定することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、基準Ｑ値を含む情報を受信する段階(Ｓ１７０３)を含むことができる。より具体的には、無線電力送信機は、基準Ｑ値を含むＦＯＤ状態パケットを受信することができる。一例として、無線電力送信機は、交渉段階で通信部を利用してＦＯＤ状態パケットを受信することができる。基準Ｑ値は、無線電力受信機に貯蔵されたＱ値で特定コイルユニットで測定されるＱ値であってもよい。
無線電力送信機における無線充電方法は、基準Ｑ値が予め設定されたＱ値(例えば５０未満であるのかを判断する段階(Ｓ１７０４)を含むことができる。基準Ｑ値が予め設定されたＱ値未満であれば、第１異物質検出をする段階が行われる。基準Ｑ値が予め設定されたＱ値以上であれば、第２異物質検出をする段階が行われる。即ち、基準Ｑ値が予め設定されたＱ値(例えば、５０未満に低くなるほどＱ値を利用した異物質検出のエラーが大きくなる。反面、基準Ｑ値が予め設定されたＱ値以上であれば、Ｑ値を利用した異物質検出のエラーが小さくなる。よって、基準Ｑ値の大きさに応じて、異物質検出後、無線電力送信方法の各段階が差があるようにして、より異物質検出の正確度を高め、不必要な消費電力減少させることができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、基準Ｑ値が予め設定されたＱ値未満であれば、測定されたＱ値および基準Ｑ値を利用して第１異物質を検出する段階(Ｓ１７０５〜Ｓ１７０６)を含むことができる。
さらい別の例として、前記基準Ｑ値が無線電力送信機の予め設定されたＱ値未満であれば、無線充電を中止することもできる。前記基準Ｑ値が無線電力送信機の予め設定されたＱ値以上であれば、前記第１異物質検出を行うことができる。
さらい別の例として、無線電力送信機は、異物質検出状態パケットに対する応答信号としてPositive acknowledge(ACK)、Negative acknowledge(NAK)、Not defined(ND)、Caution(警告)信号を変調して無線電力受信機に伝送することができる。ＡＣＫ信号は、異物質がない時無線充電手順を引き続き行うための応答信号である。ＮＡＫ信号は、異物質が存在すると判断されて無線充電手順を中止するための応答信号であってもよい。Caution信号は、異物質が存在するのか否かを判断し難い時用いることができる。異物質が存在するのか否かを判断し難い場合は、無線電力受信機の基準Ｑ値が予め設定された値(例えば５０未満の場合であってもよい。Friendly metalによってＱ値の変化が小さくなる場合(電力ロスによるＱ値Dampingが遮られる現象)、基準Ｑ値とおよび測定されたＱ値の比較だけでは異物質が存在するのか否かを判断し難いことがある。このとき、Caution信号を伝送し、最小保障電力で充電しながら電力損失に基づく異物質検出を行うことができる。
さらい別の例として、前記Caution信号とＮＡＫ信号は、二種類の基準Ｑ値の臨界レベルに応じて用いることができる。無線電力受信機から受信された基準Ｑ値が予め設定された第１Ｑ値臨界値と予め設定された第２Ｑ値臨界値(第１臨界値より小さい)の間であれば、第１異物質検出を行い、第１異物質検出を行った結果異物質が存在すると判断されると、Caution信号を送信することができる。前記受信された基準Ｑ値が第２Ｑ値臨界値より小さいと、ＮＡＫ信号を送信することができる。
一例として、図１５ａのように、異物質検出段階は、臨界Ｑ値を決定する段階(Ｓ１５１１)を含むことができる。より具体的には、無線電力送信機は、受信した基準Ｑ値を利用して臨界Ｑ値を算出することができる。無線電力送信機は、基準Ｑ値において、少なくとも１０％より小さい値を臨界Ｑ値として決定することができる。１０％は、基準Ｑ値の許容誤差であり、異物質がある場合、少なくとも許容誤差以上測定Ｑ値が基準Ｑ値より小さくなることを利用して異物質を検出することができる。また、異物質検出段階は、測定されたＱ値が臨界Ｑ値以上であるのかを判断する段階(Ｓ１５１２)を含むことができる。無線電力送信機は、測定されたＱ値が臨界Ｑ値以上であれば、異物質が検出されていないと判断することができる(Ｓ１５１３)。また、無線電力送信機は、測定されたＱ値が臨界Ｑ値未満であれば、異物質が検出されていると判断することができる(Ｓ１５１４)。
無線電力送信機における無線充電方法は、第１異物質検出段階で異物質が検出されていないと判断すると、ＡＣＫを無線電力受信機に送信することができる(Ｓ１７０７)。即ち、無線電力送信機は、ＦＯＤ状態パケット受信に対する応答としてＡＣＫパケットを無線電力受信機に送信することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、ＡＣＫを送信すれば、第１保障電力値を含む情報を無線電力送信機に送信する段階(Ｓ１７０８)を含むことができる。この場合、無線電力送信機は、無線電力受信機と第１保障電力値に基づいて、パワー伝送契約が締結される。一例として、第１保障電力値は、５Ｗ以上１５Ｗ以下であってもよい。
無線電力送信機における無線充電方法は、第１保障電力値を含む情報を送信すると、補正段階に移行して補正を実行する段階(Ｓ１７０９)を含むことができる。一例として、補正実行は、無線電力送信機が受信電力パケットの無線電力受信機の受信電力値と測定した送信電力値を利用して電力損失を予測することができる。また、補正実行は、無線電力送信機が予測された電力損失値を利用して送信電力の強度を増加させることができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、補正実行後電力伝送段階に移行して第１保障電力で無線充電を行う段階(Ｓ１７１０を含むことができる。この場合、第１保障電力で無線充電を行うことは、第１保障電力値に基づいて締結されたパワー伝送契約による保障電力値に応じて無線充電を行うことを意味することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、Ｓ１７０６で異物質が検出されていないと判断すると、ＮＡＫを無線電力受信機に送信することができる(Ｓ１７１１)。即ち、無線電力送信機は、ＦＯＤ状態パケット受信に対する応答としてＮＡＫパケットを無線電力受信機に送信することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、Ｓ１７１１でＮＡＫを送信すると、無線充電を行うのか否かを決定する段階(Ｓ１７１２〜Ｓ１７１３)を含むことができる。一例として、図１５ｂのように、無線充電を行うのか否かの決定は許容Ｑ値を決定する段階(Ｓ１５２１)を含むことができる。より具体的には、無線電力送信機は、決定された臨界Ｑ値を利用して許容Ｑ値を算出することができる。一例として、図７のように、無線電力送信機は、臨界Ｑ値(Ｑｔｈ)において０％以上２０％以下に減少した値を許容Ｑ値(Ｑｐ)として決定することができる。より具体的には、無線電力送信機は、臨界Ｑ値において２０％減少した値を許容Ｑ値として決定することができる。無線充電を行うのか否かの決定は、測定したＱ値が決定された許容Ｑ値以上であるのかを判断する段階(Ｓ１５２２)を含むことができる。無線電力送信機は、測定したＱ値が許容Ｑ値以上であれば、無線充電を行うと決定することができる(Ｓ１５２３)。また、無線電力送信機は、測定したＱ値が許容Ｑ値未満であれば、無線充電を行わないと決定することができる(Ｓ１５２４)。例えば、図８のように、送信電力の周波数が第１周波数である時、無線電力送信機は、測定したＱ値が第１Ｑ値(Ｑ１)、第２Ｑ値(Ｑ２)、第３Ｑ値(Ｑ３)であってもよい。第１Ｑ値(Ｑ１)であると測定された場合、無線電力送信機と無線電力受信機の間に異物質が存在しない確率が非常に高いので、異物質が存在しないと判断することができる。第３Ｑ値(Ｑ３)であると測定された場合、第３Ｑ値(Ｑ３)は臨界Ｑ値(Ｑｔｈ)より非常に低いので、無線電力送信機と無線電力受信機の間に異物質が存在する確率が非常に高いので、異物質が存在すると判断することができる。第２Ｑ値(Ｑ２)であると測定された場合、第２Ｑ値(Ｑ２)は臨界Ｑ値(Ｑｔｈ)と許容Ｑ値(Ｑｐ)の間であるので、無線電力送信機と無線電力受信機の間に異物質が存在すると誤認識する恐れがある。これを防止するために、無線電力送信機は、測定されたＱ値が許容Ｑ値以上であれば、無線充電を行うことができる。以後、無線電力送信機は、Ｓ１７１８で内部温度に基づいて無線充電を中止するのか否かを再判断することができる。よって、無線電力送信機は、Ｑ値が許容Ｑ値以上であれば、無線充電を行うと決定することができる。これによって、さらに別の実施例は、異物質を正確に判断することができる。また、さらに別の実施例は、異物質を正確に判断して、発熱現象、充電効率減少現象、消費電力の無駄遣いを防止することができる。また、さらに別の実施例は、従来異物質が存在すると誤認識して無線充電が行われない問題を解決することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、無線電力送信機が無線充電を行わないと決定すると、無線充電を中止する段階(Ｓ１７１４)を含むことができる。より具体的には、この場合、無線電力送信機は、交渉段階で所定の時間が経過した後選択段階に移行することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、無線充電を行うと決定すると、第２保障電力値を含む情報を無線電力受信機に送信する段階(Ｓ１７１５)を含むことができる。この場合、無線電力送信機は、無線電力受信機と第２保障電力値に基づいて、パワー伝送契約が締結される。一例として、第１保障電力値は、第２保障電力値より大きくてもよい。特に、第２保障電力値は、無線電力送信機の最小保障電力強度であってもよい。別の例として、第２保障電力値は、５Ｗ以下であってもよい。
無線電力送信機における無線充電方法は、第２保障電力値として含む情報を送信した場合、補正段階なしに電力伝送段階に移行して第２保障電力で無線充電を行う段階(Ｓ１７１６)を含むことができる。この場合、第２保障電力で無線充電を行うことは、第２保障電力値に基づいて締結されたパワー伝送契約による保障電力値に応じて無線充電を行うことを意味することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、充電領域など無線電力送信機内の内部温度を測定する段階(Ｓ１７１７)を含むことができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、予め設定された期間の間内部温度が予め設定された温度未満であるのかを判断する段階(Ｓ１７１８)を含むことができる。予め設定された期間および予め設定された温度は、貯蔵された値であってもよい。
無線電力送信機における無線充電方法は、予め設定された期間の間内部温度が予め設定された温度以上になると、無線充電を中止する段階(Ｓ１７１９)を含むことができる。より具体的には、この場合、無線電力送信機は、電力伝送段階で所定の時間が経過した後選択段階に移行することができる。即ち、無線電力送信機は、予め設定された期間の間内部温度が予め設定された温度以上になると、異物質が存在すると判断して無線充電を中止させることができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、予め設定された期間の間内部温度が予め設定された温度未満であれば、再交渉段階を行う段階(Ｓ１７２０)を含むことができる。一例として、無線電力送信機は、受信された受信電力パケットに対する応答としてＮＡＫパケットを無線電力受信機に送信し、以後、無線電力送信機は、再交渉パケットを無線電力送信機に伝送して再交渉段階を行うことができる。即ち、無線電力送信機は、予め設定された期間の間内部温度が予め設定された温度未満であれば、異物質が存在しないと判断して伝送電力強度を増加させることができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、再交渉段階に移行すると、第３保障電力値を含む情報を無線電力受信機に送信する段階(Ｓ１７２１)を含むことができる。この場合、無線電力送信機は、無線電力受信機と第３保障電力値に基づいて、パワー伝送契約が締結される。一例として、第３保障電力値は、第２保障電力値より大きくてもよい。別の例として、第３保障電力値は、５Ｗ以上１５Ｗ以下であってもよい。また、Friendly metalによるＮＡＫを送信したことを考慮して、第３保障電力値は、第１保障電力値より小さいか同一であってもよい。
無線電力送信機における無線充電方法は、電力伝送段階に移行して第３保障電力で無線充電を行う段階(Ｓ１７２２)を含むことができる。この場合、第３保障電力で無線充電を行うことは、第３保障電力値に基づいて締結されたパワー伝送契約による保障電力値に応じて無線充電を行うことを意味することができる。これによって、無線電力送信機は、交渉段階では、異物質が検出されたと判断して伝送電力強度を下げてシステムを保護するが、電力伝送段階で最終的に異物質が検出されていないと判断して伝送電力強度を上げて無線充電効率を増加させることができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、Ｓ１７０４で基準Ｑ値が５０未満でない場合、第２異物質検出する段階(Ｓ１７２３〜Ｓ１７２４)を含むことができる。一例として、図１５ａのように、異物質検出段階は、臨界Ｑ値を決定する段階(Ｓ１５１１)を含むことができる。より具体的には、無線電力送信機は、受信した基準Ｑ値を利用して臨界Ｑ値を算出することができる。無線電力送信機は、基準Ｑ値において、少なくとも１０％より小さい値を臨界Ｑ値として決定することができる。１０％は、基準Ｑ値の許容誤差であり、異物質がある場合、少なくとも許容誤差以上測定Ｑ値が基準Ｑ値より小さくなることを利用して異物質を検出することができる。また、異物質検出段階は、測定されたＱ値が臨界Ｑ値以上であるのかを判断する段階(Ｓ１５１２)を含むことができる。無線電力送信機は、測定されたＱ値が臨界Ｑ値以上であれば、異物質が検出されていないと判断することができる(Ｓ１５１３)。また、無線電力送信機は、測定されたＱ値が臨界Ｑ値未満であれば、異物質が検出されていると判断することができる(Ｓ１５１４)。
無線電力送信機は、第２異物質検出段階で異物質が検出されていないと判断するとＳ１７０７に移行することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、Ｓ１７２４で異物質が検出されていないと判断すると、ＮＡＫを無線電力受信機に送信することができる(Ｓ１７２５)。即ち、無線電力送信機は、ＦＯＤ状態パケット受信に対する応答としてＮＡＫパケットを無線電力受信機に送信することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、Ｓ１７２５でＮＡＫを送信すると、無線充電を中止する段階(Ｓ１７２６)を含むことができる。即ち、第２異物質検出の後無線電力送信機がＮＡＫを送信すると、無線充電を行うのか否かを決定する段階なしに無線充電を中止することができる。より具体的には、この場合、無線電力送信機は、交渉段階で所定の時間が経過した後選択段階に移行することができる。
図１８は、さらに別の実施例に係る無線電力送信機における無線充電方法を説明するための図面である。
図１８を参照すれば、無線電力送信機における無線充電方法は、充電領域の物体を感知する段階(Ｓ１８０１)を含むことができる。より具体的には、無線電力送信機は、アナログピングを送信して送信コイルの電流変化に基づいて物体を感知することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、ピング段階以前にＱ値を測定する段階(Ｓ１８０２)を含むことができる。一例として、無線電力送信機は、選択段階でセンシング部を利用してＱ値を測定することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、基準Ｑ値を含む情報を受信する段階(Ｓ１８０３)を含むことができる。より具体的には、無線電力送信機は、基準Ｑ値を含むＦＯＤ状態パケットを受信することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、測定されたＱ値および基準Ｑ値を利用して異物質を検出する段階(Ｓ１８０４〜Ｓ１８０５)を含むことができる。一例として、図１５ａのように、異物質検出段階は、臨界Ｑ値を決定する段階(Ｓ１５１１)を含むことができる。より具体的には、無線電力送信機は、受信した基準Ｑ値を利用して臨界Ｑ値を算出することができる。無線電力送信機は、基準Ｑ値において、少なくとも１０％より小さい値を臨界Ｑ値として決定することができる。１０％は、基準Ｑ値の許容誤差であり、異物質がある場合、少なくとも許容誤差以上測定Ｑ値が基準Ｑ値より小さくなることを利用して異物質を検出することができる。また、異物質検出段階は、測定されたＱ値が臨界Ｑ値以上であるのかを判断する段階(Ｓ１５１２)を含むことができる。無線電力送信機は、測定されたＱ値が臨界Ｑ値以上であれば、異物質が検出されていないと判断することができる(Ｓ１５１３)。また、無線電力送信機は、測定されたＱ値が臨界Ｑ値未満であれば、異物質が検出されていると判断することができる(Ｓ１５１４)。
無線電力送信機における無線充電方法は、異物質が検出されていないと判断すると、第１保障電力値を含む情報を無線電力送信機に送信する段階(Ｓ１８０７)を含むことができる。この場合、無線電力送信機は、無線電力受信機と第１保障電力値に基づいて、パワー伝送契約が締結される。一例として、第１保障電力値は、５Ｗより大きくてもよい。以後、無線電力送信機は、電力伝送段階に移行して第１保障電力で無線充電を行うことができる。この場合、第１保障電力で無線充電を行うことは、第１保障電力値に基づいて締結されたパワー伝送契約による保障電力値に応じて無線充電を行うことを意味することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、Ｓ１８０５で異物質が検出されたと判断すると、第２保障電力値を含む情報を無線電力受信機に送信する段階(Ｓ１８０７)を含むことができる。この場合、無線電力送信機は、無線電力受信機と第２保障電力値に基づいて、パワー伝送契約が締結される。一例として、第１保障電力値は、第２保障電力値より大きくてもよい。特に、第２保障電力値は、無線電力送信機の最小保障電力強度であってもよい。別の例として、第２保障電力値は、５Ｗ以下であってもよい。以後、無線電力送信機は補正段階なしに電力伝送段階に移行して第２保障電力で無線充電を行うことができる。この場合、第２保障電力で無線充電を行うことは、第２保障電力値に基づいて締結されたパワー伝送契約による保障電力値に応じて無線充電を行うことを意味することができる。また、受信機は、一定時間経過した後、異物質がないと判断されると、再交渉を通じて保障電力を増加させることもできる。
図１９は、さらに別の一実施例に係る無線充電システムにおける無線充電方法を説明するための図面である。
図１９を参照すれば、無線電力送信機１９１０は、選択段階で無線電力受信機１９２０にアナログピングを伝送することができる(Ｓ１９０１)。
無線電力送信機１９１０は、ピング段階以前にＱ値を測定することができる(Ｓ１９０２)。一例として、無線電力送信機１９１０は、選択段階でＱ値を測定することができる。
無線電力送信機１９１０は、物体が感知されると、選択段階からピング段階に移行することができる。無線電力送信機１９１０は、無線電力受信機１９２０を活性化させ、受信機が無線電力受信機１９２０であるのかを識別するためのデジタルピングを伝送することができる(Ｓ１９０３)。無線電力受信機１９２０は、デジタルピングに対する応答として信号強度パケットを伝送することができる(Ｓ１９０４)。
ピング段階が完了すると、識別および構成段階で、無線電力受信機１９２０は、識別情報を知らせるための識別パケットと構成情報を知らせるための構成パケットを伝送することができる(Ｓ１９０５〜Ｓ１９０６)。無線電力送信機１９１０と無線電力受信機１９２０は、構成パケットの交渉フィールド値が交渉段階を実行しようと指示する値であれば、交渉段階に移行することができる。
交渉段階で、無線電力受信機１９２０は、ＦＯを検出するためにＦＯＤ状態パケットを伝送することができる(Ｓ１９０７)。ＦＯＤ状態パケットは、基準Ｑ値を含むことができる。
無線電力送信機１９１０は、異物質検出を行うことができる(Ｓ１９０８)。異物質検出は、測定したＱ値、受信したＦＯＤ状態パケットの情報を利用して異物質を検出することができる。異物質検出は、図２０の無線充電方法に対する説明を参照する。
無線電力送信機１９１０は、異物質検出を行った後異物質が存在すると判断すると、ＦＯＤ状態パケットに対する応答としてＮＡＫを無線電力受信機１９２０に伝送することができる(Ｓ１９０９)。反面、無線電力送信機１９１０は、異物質検出を行った後異物質が存在しないと判断すると、ＦＯＤ状態パケットに対する応答としてＡＣＫを無線電力受信機１９２０に伝送することができる。また、無線電力送信機１９１０は、異物質が存在すると判断すると、無線充電を中止することができる。即ち、無線電力送信機１９１０は、交渉段階で所定の時間が経過した後選択段階に移行することができる。
図２０は、図１９の一実施例に係る無線電力送信機における無線充電方法を説明するための図面であり、図２１は、図２０におけるＱ値に応じた異物質検出方法を説明するための図面である。
図２０を参照すれば、一実施例に係る無線電力送信機における無線充電方法は、充電領域の物体を感知する段階(Ｓ２００１)を含むことができる。より具体的には、無線電力送信機は、アナログピングを送信して送信コイルの電流変化に基づいて物体を感知することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、ピング段階以前にＱ値を測定する段階(Ｓ２００２)を含むことができる。一例として、無線電力送信機は、選択段階でセンシング部を利用してＱ値を測定することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、基準Ｑ値を含む情報を受信する段階(Ｓ２００３)を含むことができる。より具体的には、無線電力送信機は、基準Ｑ値を含むＦＯＤ状態パケットを受信することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、臨界Ｑ値を決定する段階(Ｓ２００４)を含むことができる。より具体的には、無線電力送信機は、受信した基準Ｑ値を利用して臨界Ｑ値を算出することができる。一例として、図２１のように、無線電力送信機は、基準Ｑ値(Ｑｒ)において少なくとも１０％より小さい値を臨界Ｑ値(Ｑｔｈ)であると決定することができる。１０％は、基準Ｑ値の許容誤差であり、異物質がある場合、少なくとも許容誤差以上測定Ｑ値が基準Ｑ値より小さくなることを利用して異物質を検出することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、測定されたＱ値が臨界Ｑ値以下であるのかを判断する段階(Ｓ２００５)を含むことができる。無線電力送信機は、測定されたＱ値が臨界Ｑ値以下であれば、異物質が存在すると判断することができる。反面、無線電力送信機は、測定されたＱ値が臨界Ｑ値以下ではない場合、異物質が存在しないと判断することができる。一例として、図２１のように、送信電力の周波数が第１周波数(ｆ１)である時、無線電力送信機は、測定したＱ値が第１Ｑ値(Ｑ１)、第２Ｑ値(Ｑ２)であってもよい。第１Ｑ値(Ｑ１)は臨界Ｑ値(Ｑｔｈ)より大きいので、無線電力送信機と無線電力受信機の間に異物質が存在しないと判断することができる。第２Ｑ値(Ｑ２)は臨界Ｑ値(Ｑｔｈ)より小さいので、無線電力送信機と無線電力受信機の間に異物質が存在すると判断することができる。
無線電力送信機は、測定されたＱ値が臨界Ｑ値以下であれば、無線充電を中止させることができる(Ｓ２００６)。即ち、無線電力送信機は、異物質が存在すると判断すると、無線充電を中止させることができる。反面、無線電力送信機は、測定されたＱ値が臨界Ｑ値以下ではない場合、無線充電を行うことができる(Ｓ２００７)。即ち、無線電力送信機は、異物質が存在しないと判断すると、無線充電を行うことができる。
よって、一実施例は、異物質を正確に判断することができる。また、一実施例は、異物質を正確に判断して、発熱現象、充電効率減少現象、消費電力の無駄遣いを防止することができる。
図２２は、さらに別の実施例に係る無線充電システムにおける無線充電方法を説明するための図面である。
図２２を参照すれば、無線電力送信機２２１０は、選択段階で無線電力受信機２２２０にアナログピングを伝送することができる(Ｓ２２０１)。
無線電力送信機２２１０は、ピング段階以前に等価直列抵抗値を測定することができる(Ｓ２２０２)。一例として、無線電力送信機２２１０は、選択段階で等価直列抵抗値を測定することができる(Ｓ２２０２)。
無線電力送信機２２１０は、物体が感知されると、選択段階からピング段階に移行することができる。無線電力送信機２２１０は、無線電力受信機２２２０を活性化させ、受信機が無線電力受信機２２２０であるのかを識別するためのデジタルピングを伝送することができる(Ｓ２２０３)。無線電力受信機２２２０は、デジタルピングに対する応答として信号強度パケットを伝送することができる(Ｓ２２０４)。
ピング段階が完了すると、識別および構成段階で、無線電力受信機２２２０は、識別情報を知らせるための識別パケットと構成情報を知らせるための構成パケットを伝送することができる(Ｓ２２０５〜Ｓ２２０６)。無線電力送信機２２１０と無線電力受信機２２２０は、構成パケットの交渉フィールド値が交渉段階を実行しようと指示する値であれば、交渉段階に移行することができる。
交渉段階で、無線電力受信機２２２０は、ＦＯを検出するためにＦＯＤ状態パケットを伝送することができる(Ｓ２２０７)。ＦＯＤ状態パケットは、基準Ｑ値および基準ピーク周波数値を含むことができる。
無線電力送信機２２１０は、異物質検出を行うことができる(Ｓ２２０８)。異物質検出は、測定した等価直列抵抗値、受信したＦＯＤ状態パケットの情報を利用して異物質を検出することができる。異物質検出は、図２３の無線充電方法に対する説明を参照する。
無線電力送信機２２１０は、異物質検出を行った後異物質が存在すると判断すると、ＦＯＤ状態パケットに対する応答としてＮＡＫを無線電力受信機２２２０に伝送することができる(Ｓ２２０９)。反面、無線電力送信機２２１０は、異物質検出を行った後異物質が存在しないと判断すると、ＦＯＤ状態パケットに対する応答としてＡＣＫを無線電力受信機２２２０に伝送することができる。また、無線電力送信機２２１０は、異物質が存在すると判断すると、無線充電を中止することができる。即ち、無線電力送信機２２１０は、交渉段階で所定の時間が経過した後選択段階に移行することができる。
図２３は、図２２の別の実施例に係る無線電力送信機における無線充電方法を説明するための図面であり、図２４は、等価直列抵抗値に応じた異物質検出方法を説明するための図面である。
図２３を参照すれば、一実施例に係る無線電力送信機における無線充電方法は、充電領域の物体を感知する段階(Ｓ２３０１)を含むことができる。より具体的には、無線電力送信機は、アナログピングを送信して送信コイルの電流変化に基づいて物体を感知することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、ピング段階以前に等価直列抵抗値を測定する段階(Ｓ２３０２)を含むことができる。一例として、無線電力送信機は、選択段階でセンシング部を利用して等価直列抵抗値を測定することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、基準Ｑ値および基準ピーク周波数値を含む情報を受信する段階(Ｓ２３０３)を含むことができる。より具体的には、無線電力送信機は、基準Ｑ値および基準ピーク周波数値を含むＦＯＤ状態パケットを受信することができる。一例として、無線電力送信機は、交渉段階で通信部を利用してＦＯＤ状態パケットを受信することができる。基準Ｑ値と基準ピーク周波数値は、無線電力受信機に貯蔵されたＱ値とピーク周波数値であってもよい。
無線電力送信機における無線充電方法は、第１臨界等価直列抵抗値を決定する段階(Ｓ２３０４)を含むことができる。ここで、第１臨界等価直列抵抗値は、基準等価直列抵抗値を基準として決定される。前記基準等価直列抵抗値は、前記数学式２および３に基づいて既に説明したので、これに対する詳細な説明は省略する。
図２４を参照すれば、一例として、無線電力送信機は、基準等価直列抵抗値(ＥＳＲｒ)において所定の割合で増加した値を第１臨界等価直列抵抗値(ＥＳＲｔｈ１)であると決定することができる。このとき、所定の割合は１０％であってもよい。無線電力送信機は、基準等価直列抵抗値(ＥＳＲｒ)において所定の割合で減少した値を第２臨界等価直列抵抗値(ＥＳＲｔｈ２)であると決定することができる。このとき、所定の割合は１０％であってもよい。１０％は、基準等価直列抵抗値の許容誤差であり、異物質がある場合、少なくとも許容誤差以上測定等価直列抵抗値が基準等価直列抵抗値より大きくなることを利用して異物質を検出することができる。別の例として、無線電力送信機は、基準等価直列抵抗(ＥＳＲｒ)の最大値を第１臨界等価直列抵抗値(ＥＳＲｔｈ１)であると決定し、基準等価直列抵抗(ＥＳＲｒ)の最小値を第２臨界等価直列抵抗値(ＥＳＲｔｈ２)であると決定することができる。さらい別の例として、第１臨界等価直列抵抗値(ＥＳＲｔｈ１)は５０ｍΩ以下の値であり、第２臨界等価直列抵抗値(ＥＳＲｔｈ２)は５００ｍΩ以上の値であってもよい。さらい別の例として、第１臨界等価直列抵抗値(ＥＳＲｔｈ１)は、第２臨界等価直列抵抗値(ＥＳＲｔｈ２)より小さくてもよい。
無線電力送信機における無線充電方法は、測定された等価直列抵抗値が第１臨界等価直列抵抗値以上であるのかを判断する段階(Ｓ２３０５)を含むことができる。無線電力送信機は、測定された等価直列抵抗値が第１等価直列抵抗値以上であれば、異物質が存在すると判断することができる。反面、無線電力送信機は、測定された等価直列抵抗値が第１臨界等価直列抵抗値以上ではない場合、異物質が存在しないと判断することができる。一例として、図２４のように、無線電力送信機は、測定した等価直列抵抗値が第１等価直列抵抗値(ＥＳＲ１)、第２等価直列抵抗値(ＥＳＲ２)であってもよい。第１等価直列抵抗値(ＥＳＲ１)は第１臨界等価直列抵抗値(ＥＳＲｔｈ１)より小さいので、無線電力送信機と無線電力受信機の間に異物質が存在しないと判断することができる。第２等価直列抵抗値(ＥＳＲ２)は第１臨界等価直列抵抗値(ＥＳＲｔｈ１)より大きいので、無線電力送信機と無線電力受信機の間に異物質が存在すると判断することができる。
無線電力送信機は、測定された等価直列抵抗値が第１臨界等価直列抵抗値以上であれば、無線充電を中止させることができる(Ｓ２３０６)。即ち、無線電力送信機は、異物質が存在すると判断すると、無線充電を中止させることができる。反面、無線電力送信機は、測定された等価直列抵抗値が第１臨界等価直列抵抗値以上ではない場合、無線充電を中止させることができる(Ｓ２３０７)。即ち、無線電力送信機は、異物質が存在しないと判断すると、無線充電を行うことができる。
よって、別の実施例は、異物質を正確に判断することができる。また、別の実施例は、異物質を正確に判断して、発熱現象、充電効率減少現象、消費電力の無駄遣いを防止することができる。
図２５は、さらに別の実施例に係る無線充電システムにおける無線充電方法を説明するための図面である。
図２５を参照すれば、無線電力送信機２５１０は、選択段階で無線電力受信機２５２０にアナログピングを伝送することができる(Ｓ２５０１)。
無線電力送信機２５１０は、ピング段階以前に等価直列抵抗値を測定することができる(Ｓ２５０２)。一例として、無線電力送信機２５１０は、選択段階で等価直列抵抗値を測定することができる(Ｓ２５０２)。
また、無線電力送信機２５１０は、ピング段階以前にピーク周波数値を測定することができる(Ｓ２５０３)。一例として、無線電力送信機２５１０は、選択段階でピーク周波数値を測定することができる(Ｓ２５０２)。別の例として、無線電力送信機２５１０は、選択段階で送信コイルのピーク周波数を測定してインダクタンス値を決定することができる。
無線電力送信機２５１０は、物体が感知されると、選択段階からピング段階に移行することができる。無線電力送信機２５１０は、無線電力受信機２５２０を活性化させ、受信機が無線電力受信機２５２０であるのかを識別するためのデジタルピングを伝送することができる(Ｓ２５０４)。無線電力受信機２５２０は、デジタルピングに対する応答として信号強度パケットを伝送することができる(Ｓ２５０５)。
ピング段階が完了すると、識別および構成段階で、無線電力受信機２５２０は、識別情報を知らせるための識別パケットと構成情報を知らせるための構成パケットを伝送することができる(Ｓ２５０６〜Ｓ２５０７)。無線電力送信機２５１０と無線電力受信機２５２０は、構成パケットの交渉フィールド値が交渉段階を実行しようと指示する値であれば、交渉段階に移行することができる。
交渉段階で、無線電力受信機２５２０は、ＦＯを検出するためにＦＯＤ状態パケットを伝送することができる(Ｓ２５０８)。ＦＯＤ状態パケットは、基準Ｑ値および基準ピーク周波数値のうちいずれか１つ以上の値を含むことができる。
無線電力送信機２５１０は、異物質検出を行うことができる(Ｓ２５０９)。異物質検出は、測定したピーク周波数値、測定した等価直列抵抗値、受信したＦＯＤ状態パケットの情報を利用して異物質を検出することができる。異物質検出は、図２６の無線充電方法に対する説明を参照する。
無線電力送信機２５１０は、異物質検出を行った後異物質が存在しないと判断すると、ＦＯＤ状態パケットに対する応答としてＡＣＫを無線電力受信機２５２０に伝送することができる(Ｓ２５１０)。反面、無線電力送信機２５１０は、異物質検出を行った後異物質が存在すると判断すると、ＦＯＤ状態パケットに対する応答としてＮＡＫを無線電力受信機２５２０に伝送することができる。
無線電力受信機２５２０は、パワー伝送契約のために電力送信機能力(Capability)パケットを要請する一般要求パケットを伝送することができる(Ｓ２５１１)。無線電力送信機２５２０は、一般要求パケットの応答として電力送信機能力パケットを伝送することができる(Ｓ２５１２)。この場合、電力送信機能力パケットの保障(Guaranteed)電力は、第１保障電力値であってもよい。無線電力受信機１１２０は、電力送信機能力パケットの第１保障電力値に基づいて、パワー伝送契約の保障電力値を提案するための特別要求パケットを伝送することができる(Ｓ２５１３)。無線電力送信機２５１０は、パワー伝送契約の保障電力値を要求するための特別要求パケットに対する応答としてＡＣＫパケットを伝送することができる(Ｓ２５１４)。即ち、無線電力送信機２５１０は、無線電力受信機が提案したパワー伝送契約の保障電力値を受諾した場合である。即ち、パワー伝送契約は、第１保障電力値で完了することができる。以後、無線電力受信機２５２０は、パワー伝送契約が完了すると、交渉段階を終了するための特別要求パケットを伝送することができる(Ｓ２５１５)。無線電力送信機２５１０は、交渉段階を終了するための特別要求パケットに対する応答としてＡＣＫパケットを伝送することができる(Ｓ２５１６)。即ち、無線電力送信機２５１０は、交渉段階終了に対する受諾としてＡＣＫパケットを伝送することができる。
補正段階で、無線電力受信機２５２０は、受信電力パケットを無線電力送信機２５１０に伝送することができる(Ｓ２５１７)。この場合、受信電力パケットは、２４ビット受信電力パケットであってもよい。無線電力送信機２５１０は、無線充電を行うために受信電力パケットに対する応答としてＡＣＫパケットを伝送することができる(Ｓ２５１８)。
補正段階が完了すれば、第１保障電力で電力伝送段階を行うことができる。無線電力受信機２５２０は、無線電力送信機２５１０の送出電力を制御するために１つ以上の制御エラーパケットを伝送することができる(Ｓ２５１９)。無線電力受信機２５２０は、定期的にまたは任意に受信電力パケットを伝送することができる(Ｓ２５２０)。
図２６は、図２５のさらに別の実施例に係る無線電力送信機における無線充電方法を説明するための図面であり、図２７、は図２６における周波数値に応じた異物質検出方法を説明するための図面である。
図２６を参照すれば、また、実施例に係る無線電力送信機における無線充電方法は、充電領域の物体を感知する段階(Ｓ２６０１)を含むことができる。より具体的には、無線電力送信機は、アナログピングを送信して送信コイルの電流変化に基づいて物体を感知することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、ピング段階以前に等価直列抵抗値およびピーク周波数値を測定する段階(Ｓ２６０２)を含むことができる。一例として、無線電力送信機は、選択段階でセンシング部を利用して等価直列抵抗値を測定することができる。また、無線電力送信機は、選択段階でセンシング部を利用して送信電力のピーク周波数値を測定することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、基準Ｑ値および基準ピーク周波数値を含む情報を受信する段階(Ｓ２６０３)を含むことができる。より具体的には、無線電力送信機は、基準Ｑ値および基準ピーク周波数値を含むＦＯＤ状態パケットを受信することができる。一例として、無線電力送信機は、交渉段階で通信部を利用してＦＯＤ状態パケットを受信することができる。基準Ｑ値と基準ピーク周波数値は、無線電力受信機に貯蔵されたＱ値とピーク周波数値であってもよい。
無線電力送信機における無線充電方法は、第２臨界等価直列抵抗値および臨界ピーク周波数値を決定する段階(Ｓ２６０４)を含むことができる。より具体的には、第２臨界等価直列抵抗値を決定する方法は、図２３の第２臨界等価直列抵抗値を決定する方法と同一であってもよい。無線電力送信機は、受信した基準ピーク周波数値を利用して臨界ピーク周波数値を算出することができる。一例として、図２７のように、無線電力送信機は、基準ピーク周波数値(ｆｒ)において少なくとも５ｋＨｚ大きい値を臨界ピーク周波数値(Ｆｔｈ)であると決定することができる。５ｋＨｚは、基準ピーク周波数値の許容誤差であり、異物質がある場合、少なくとも許容誤差以上測定ピーク周波数値が基準ピーク周波数値より大きくなることを利用して異物質を検出することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、測定したピーク周波数値が臨界ピーク周波数値以上であるのかを判断する段階(Ｓ２６０５)を含むことができる。より具体的には、無線電力送信機は、測定されたピーク周波数値が臨界ピーク周波数値以上ではない場合、異物質が存在しないと判断することができる。無線電力送信機は、Ｓ２６０５で測定されたピーク周波数値が臨界ピーク周波数値ではない場合、無線充電を行うことができる(Ｓ２６０６)。一例として、図２７のように、無線電力送信機は、測定したピーク周波数値が第１ピーク周波数値(ｆ１)であってもよい。第１ピーク周波数値(ｆ１)は臨界ピーク周波数値(Ｆｔｈ)より小さいので、異物質が存在しないと判断することができる。この場合、無線電力送信機は、測定されたピーク周波数値が臨界ピーク周波数値以上ではないので、異物質が存在しないと判断して異物質が検出されていないことを指示する情報を無線電力受信機に伝送することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、測定されたピーク周波数値が臨界ピーク周波数値以上であれば、測定した等価直列抵抗値が第２臨界等価直列抵抗値以下であるのかを判断する段階(Ｓ２６０７)を含むことができる。無線電力送信機は、測定されたピーク周波数値が臨界ピーク周波数値以上であり、測定された等価直列抵抗値が第２臨界等価直列抵抗値以下であれば、無線充電を行うことができる(Ｓ２６０６)。無線電力送信機は、測定されたピーク周波数値が臨界ピーク周波数値以上であり、測定された等価直列抵抗値が第２臨界等価直列抵抗値以下ではない場合、無線充電を中止することができる(Ｓ２６０８)。より具体的には、無線電力送信機は、測定されたピーク周波数値が臨界ピーク周波数値以上であり、測定された等価直列抵抗値が第２臨界等価直列抵抗値以下であれば、異物質が存在しないと判断して異物質が検出されていないことを指示する情報を無線電力受信機に伝送することができる。無線電力送信機は、測定されたピーク周波数値が臨界ピーク周波数値以上であり、測定された等価直列抵抗値が第２臨界等価直列抵抗値以下ではない場合、異物質が存在すると判断して異物質が検出されたことを指示する情報を無線電力受信機に伝送することができる。より具体的には、無線電力送信機と無線電力受信機の充電距離が増加、例えば無線電力送信機から無線電力受信機の高さが上昇すると、無線電力送信機で測定されるピーク周波数値は増加し、等価直列抵抗値は減少する。無線電力送信機と無線電力受信機の充電領域に異物質が存在すると、ピーク周波数値が増加し、等価直列抵抗値も増加する。よって、無線電力送信機は、測定した等価直列抵抗値が低く、測定したピーク周波数値が高い条件を全部満足する時、無線電力送信機と無線電力受信機の充電距離増加したのであり、異物質が存在しないと判断することができる。これによって、無線電力送信機は、測定したピーク周波数値が高まって異物質が存在すると誤認識されることを防止することができる。一例として、図２７のように、無線電力送信機は、測定したピーク周波数値が第２ピーク周波数値(ｆ２)であってもよい。第２ピーク周波数値(ｆ２)は臨界ピーク周波数値(Ｆｔｈ)より大きいので、異物質が存在する状況または充電距離増加状況である可能性がある。これと同時に、図２４のように、無線電力送信機は、測定した等価直列抵抗値が第３等価直列抵抗値(ＥＳＲ３)であってもよい。第３等価直列抵抗値(ＥＳＲ３)は第２臨界等価直列抵抗値(ＥＳＲｔｈ２)より小さいので、最終的に異物質が存在する状況ではなく、充電距離が増加した状況であると判断することができる。
よって、さらに別の実施例は、異物質を正確に判断することができる。また、さらに別の実施例は、異物質を正確に判断して、発熱現象、充電効率減少現象、消費電力の無駄遣いを防止することができる。さらに別の実施例は、無線電力送信機と無線電力受信機の間の充電距離が増加することと異物質が存在することを区分して判断することで、不必要に無線充電が行われない問題を解決することができる。
図２８は、さらに別の実施例に係る無線充電システムにおける無線充電方法を説明するための図面である。
図２８を参照すれば、無線電力送信機２８１０は、選択段階で無線電力受信機２８２０にアナログピングを伝送することができる(Ｓ２８０１)。
無線電力送信機２８１０は、ピング段階以前にＱ値、等価直列抵抗値およびピーク周波数値を測定することができる(Ｓ２８０２)。一例として、無線電力送信機２８１０は、選択段階で等価直列抵抗値を測定することができる(Ｓ２８０２)。ピーク周波数値測定は、図２５の説明と同一であってもよい。
無線電力送信機２８１０は、物体が感知されると、選択段階からピング段階に移行することができる。無線電力送信機２８１０は、無線電力受信機２８２０を活性化させ、受信機が無線電力受信機２８２０であるのかを識別するためのデジタルピングを伝送することができる(Ｓ２８０３)。無線電力受信機２８２０は、デジタルピングに対する応答として信号強度パケットを伝送することができる(Ｓ２８０４)。
ピング段階が完了すると、識別および構成段階で、無線電力受信機２８２０は、識別情報を知らせるための識別パケットと構成情報を知らせるための構成パケットを伝送することができる(Ｓ２８０５〜Ｓ２８０６)。無線電力送信機２８１０と無線電力受信機２８２０は、構成パケットの交渉フィールド値が交渉段階を実行しようと指示する値であれば、交渉段階に移行することができる。
交渉段階で、無線電力受信機２８２０は、ＦＯを検出するためにＦＯＤ状態パケットを伝送することができる(Ｓ２８０８)。ＦＯＤ状態パケットは、基準Ｑ値および基準ピーク周波数値のうちいずれか１つ以上の値を含むことができる。
無線電力送信機２８１０は、第１異物質検出を行うことができる(Ｓ２８０８)。異物質検出は、Ｑ値および等価直列抵抗値のうちいずれか１つの測定値と受信したＦＯＤ状態パケットの情報を利用して異物質を検出することができる。第１異物質検出は、図２０の異物質検出方法、図２３の異物質検出方法、図２９の無線充電方法に対する説明を参照する。
無線電力送信機２８１０は、第１異物質検出を通じて異物質が検出されていないと判断すると、第２異物質検出を行うことができる(Ｓ２８０９)。異物質検出は、測定したピーク周波数値、受信したＦＯＤ状態パケットの情報を利用して異物質を検出することができる。前記第２異物質検出は、図２６の異物質検出方法および図２９の無線充電方法に対する説明を参照する。
無線電力送信機２８１０は、第２異物質検出を行った後異物質が存在しないと判断すると、ＦＯＤ状態パケットに対する応答としてＡＣＫを無線電力受信機２８２０に伝送することができる(Ｓ２８１０)。反面、無線電力送信機２８１０は、第２異物質検出を行った後異物質が存在すると判断すると、ＦＯＤ状態パケットに対する応答としてＮＡＫを無線電力受信機２８２０に伝送することができる。
無線電力受信機２８２０は、パワー伝送契約のために電力送信機能力(Capability)パケットを要請する一般要求パケットを伝送することができる(Ｓ２８１１)。無線電力送信機２８２０は、一般要求パケットの応答として電力送信機能力パケットを伝送することができる(Ｓ２８１２)。この場合、電力送信機能力パケットの保障(Guaranteed)電力は、第１保障電力値であってもよい。潜在的な電力値は、周辺要件などによる電力制限に関係なく無線電力送信機が送出できる最大送出電力値であってもよい。一例として、第１保障電力値は、無線電力送信機の電源部から提供される供給電源に基づいて、無線電力送信機の数や無線電力受信機の数による電力制限などを受けない潜在的な電力値に近い値であってもよい。別の例として、第１保障電力値は、無線電力送信機の数や無線電力受信機の数による電力制限などの条件(環境条件)において無線電力送信機が送出できる最大送出電力値であってもよい。環境条件とは、送信機の温度、送信機の電力ソースの可用量、異物質の存在またはフレンドリーメタルの影響などを意味することができる。無線電力受信機１４２０は、電力送信機能力パケットの第１保障電力値に基づいて、パワー伝送契約の保障電力値を提案するための特別要求パケットを伝送することができる(Ｓ２８１３)。注意すべきことは、電力送信機能力パケットの第１保障電力とパワー伝送契約の保障電力は、区別されるものである。例えば、無線電力受信機２８２０は、電力送信機能力パケットの第１保障電力値と同一またはより小さい値でパワー伝送契約の保障電力値を要求することができる。説明の便宜を図り、無線電力受信機２８２０は、パワー伝送契約の保障電力値で電力送信機能力パケットの第１保障電力値と同じ値で要求する。無線電力送信機２８１０は、パワー伝送契約の保障電力値を要求するための特別要求パケットに対する応答としてＡＣＫパケットを伝送することができる(Ｓ２８１４)。即ち、無線電力送信機２８１０は、無線電力受信機が提案したパワー伝送契約の保障電力値を受諾した場合である。即ち、パワー伝送契約は、第１保障電力値で完了することができる。以後、無線電力受信機２８２０は、パワー伝送契約が完了すると、交渉段階を終了するための特別要求パケットを伝送することができる(Ｓ２８１５)。無線電力送信機２８１０は、交渉段階を終了するための特別要求パケットに対する応答としてＡＣＫパケットを伝送することができる(Ｓ２８１６)。即ち、無線電力送信機２８１０は、交渉段階終了に対する受諾としてＡＣＫパケットを伝送することができる。
補正段階で、無線電力受信機２８２０は、受信電力パケットを無線電力送信機２８１０に伝送することができる(Ｓ２８１７)。この場合、受信電力パケットは、２４ビット受信電力パケットであってもよい。無線電力送信機２８１０は、無線充電を行うために受信電力パケットに対する応答としてＡＣＫパケットを伝送することができる(Ｓ２８１８)。
補正段階が完了すれば、第１保障電力で電力伝送段階を行うことができる。無線電力受信機２８２０は、無線電力送信機２８１０の送出電力を制御するために１つ以上の制御エラーパケットを伝送することができる(Ｓ２８１９)。無線電力受信機２８２０は、定期的にまたは任意に受信電力パケットを伝送することができる(Ｓ２８２０)。
図２９は、図２８の別の実施例に係る無線電力送信機における無線充電方法を説明するための図面である。
図２９を参照すれば、また、実施例に係る無線電力送信機における無線充電方法は、充電領域の物体を感知する段階(Ｓ２９０１)を含むことができる。より具体的には、無線電力送信機は、アナログピングを送信して送信コイルの電流変化に基づいて物体を感知することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、ピング段階以前にＱ値、等価直列抵抗値およびピーク周波数値を測定する段階(Ｓ２９０２)を含むことができる。一例として、無線電力送信機は、選択段階でセンシング部を利用してＱ値を測定することができる。また、無線電力送信機は、選択段階でセンシング部を利用して等価直列抵抗値を測定することができる。また、無線電力送信機は、選択段階でセンシング部を利用して送信電力のピーク周波数値を測定することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、基準Ｑ値および基準ピーク周波数値を含む情報を受信する段階(Ｓ２９０３)を含むことができる。より具体的には、無線電力送信機は、基準Ｑ値および基準ピーク周波数値を含むＦＯＤ状態パケットを受信することができる。一例として、無線電力送信機は、交渉段階で通信部を利用してＦＯＤ状態パケットを受信することができる。基準Ｑ値と基準ピーク周波数値は、無線電力受信機に貯蔵されたＱ値とピーク周波数値であってもよい。
無線電力送信機における無線充電方法は、臨界Ｑ値、第１臨界等価直列抵抗値、第２臨界等価直列抵抗値および臨界ピーク周波数値を決定する段階(Ｓ２９０４)を含むことができる。臨界Ｑ値を決定する方法は、図２０の臨界Ｑ値を決定する方法と同一であってもよい。また、第１臨界等価直列抵抗値および第２臨界等価直列抵抗値を決定する方法は、図２３の第１および第２臨界等価直列抵抗値を決定する方法と同一であってもよい。また、臨界ピーク周波数値を決定する方法は、図２６の臨界ピーク周波数値を決定する方法と同一であってもよい。
無線電力送信機における無線充電方法は、第１異物質検出段階(Ｓ２９０５、Ｓ２９０６)を含むことができる。一例として、第１異物質検出段階は、図２０の異物質検出方法と同一であってもよい。即ち、無線電力送信機は、測定されたＱ値が臨界Ｑ値以下であれば、異物質が存在すると判断することができる。別の例として、第１異物質検出段階は、図２３の異物質検出方法と同一であってもよい。即ち、無線電力送信機は、測定された等価直列抵抗値が第１臨界等価直列抵抗値以上であれば、異物質が存在すると判断することができる。無線電力送信機は、Ｓ２９０６で異物質が存在すると判断すると、無線充電を中止することができる(Ｓ２９０７)。この場合、無線電力送信機は、異物質が存在すると判断して異物質が検出されたことを指示する情報を無線電力受信機に伝送することができる。
無線電力送信機における無線充電方法は、第１異物質検出で異物質が存在しないと判断すると、第２異物質検出段階(Ｓ２９０８、Ｓ２９０９)を含むことができる。第２異物質検出段階は、図２６の第２異物質検出方法と同一であってもよい。即ち、無線電力送信機は、測定したピーク周波数値が臨界ピーク周波数値以上ではないか、測定した等価直列抵抗値が第２臨界等価直列抵抗値以下であり測定したピーク周波数値が臨界ピーク周波数値以上であれば、異物質が存在しないと判断することができる。無線電力送信機は、第２異物質検出を通じて異物質が存在しないと判断すると、無線充電を行うことができる(Ｓ２９１０)。この場合、無線電力送信機は、異物質が検出されていないことを指示する情報を無線電力受信機に伝送することができる。反面、無線電力送信機は、測定したピーク周波数値が臨界ピーク周波数値以上であり測定した等価直列抵抗値が第２臨界等価直列抵抗値以下ではない場合、異物質が存在すると判断することができる。無線電力送信機は、第２異物質検出を通じて異物質が存在すると判断すると、無線充電を中止することができる(Ｓ２９０７)。この場合、無線電力送信機は、異物質が検出されたことを指示する情報を無線電力受信機に伝送することができる。
よって、さらに別の実施例は、異物質を正確に判断することができる。また、さらに別の実施例は、異物質を正確に判断して、発熱現象、充電効率減少現象、消費電力の無駄遣いを防止することができる。さらに別の実施例は、無線電力送信機と無線電力受信機の間の充電距離が増加することと異物質が存在することを区分して判断することで、不必要に無線充電が行われない問題を解決することができる。
上述した実施例に係る方法は、コンピュータで実行するためのプログラムとして製作されて、コンピュータが読み取ることができる記録媒体に貯蔵することができる。コンピュータが読み取ることができる記録媒体の例としては、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＤ‐ＲＯＭ、磁気テープ、フロッピーディスク、光データ貯蔵装置などがあり、また、キャリアウェーブ(例えば、インターネットを通じた伝送)の形態で具現されるものも含む。
コンピュータが読み取ることができる記録媒体は、ネットワークで連結されたコンピュータシステムに分散されて、分散方式でコンピュータが読み取ることができるコードが貯蔵されて実行される。そして、上述した方法を具現するための機能的な(function)プログラム、コードおよびコードセグメントは、実施例が属する技術分野のプログラマによって容易に推論できるだろう。
本発明は、本発明の思想と必須的な特徴を逸脱しない範囲内で他の特定形態に具体化可能であることは、当業者に理解されるところである。
よって、上記した詳細な説明は、あらゆる面で制限的に解釈されではならず、例示的なものであると考慮されるべきである。本発明の範囲は、添付された請求の範囲の合理的解釈によって決定されるべきであり、本発明の等価的範囲内での全ての変更は、本発明の範囲に含まれる。

Claims (23)

  1. 無線電力送信機における無線充電方法において、
    充電領域の物体を感知する段階と、
    Ｑ値(Ｑuality Factor Value)を測定する段階と、
    基準Ｑ値を含む情報を受信する段階と、
    前記測定されたＱ値と基準Ｑ値を利用して異物質を検出する段階と、
    前記異物質が検出されたのか否か応じて、ＡＣＫまたはＮＡＫ情報を含む応答信号を送信する段階と、
    を含み、
    前記無線電力送信機は、前記応答信号がＡＣＫ情報を含む場合、第１保証電力値(guaranteed power value)を含む情報を送信し、前記応答信号がＮＡＫ情報を含む場合、第２保証電力値を含む情報を送信し、
    前記第１保証電力値は、前記第２保証電力値より大きい、無線充電方法。
  2. 前記無線電力送信機の内部温度を測定する段階を含み、
    前記応答信号がＮＡＫ情報を含む場合、予め設定され設定期間の間測定した前記温度が予め設定された温度未満である場合、第３保証電力値を含む情報を送信する段階を含み、
    前記第３保証電力値は、前記第２保証電力値より大きい、請求項１に記載の無線充電方法。
  3. 前記第２保証電力値は、前記無線電力送信機の最低保証電力である、請求項１に記載の無線充電方法。
  4. 前記異物質を検出する段階は、
    前記基準Ｑ値を利用して臨界Ｑ値を決定する段階と、
    前記測定されたＱ値が前記臨界Ｑ値以上であれば、異物質がないと判断し、前記測定されたＱ値が前記臨界Ｑ値未満であれば、異物質が存在すると判断する段階とを含む、請求項１に記載の無線充電方法。
  5. 前記臨界Ｑ値は、前記基準Ｑ値より第１割合だけ小さい値である、請求項４に記載の無線充電方法。
  6. 前記基準Ｑ値と前記無線電力送信機の予め設定されたＱ値を比較する段階と、
    前記基準Ｑ値が前記無線電力送信機の予め設定されたＱ値より小さい場合、無線充電を中止する段階とを含む、請求項１に記載の無線充電方法。
  7. 前記無線充電を中止する段階は、前記応答信号がＮＡＫ情報を含む場合である、請求項６に記載の無線充電方法。
  8. 前記異物質を検出する段階は、
    前記測定されたＱ値が前記臨界Ｑ値より第２割合だけ小さい値より小さい場合、無線充電を中止する段階を含む、請求項４に記載の無線充電方法。
  9. 前記第２保証電力値を含む情報を送信する場合は、前記測定されたＱ値が前記臨界Ｑ値より小さく、前記基準Ｑ値より第２割合だけ小さい値より大きい場合である、請求項８に記載の無線充電方法。
  10. 前記第３保証電力値を有する保証電力を送信する段階は、再交渉段階で行う、請求項２に記載の無線充電方法。
  11. 前記第１保証電力値を含む情報を送信すると、補正段階を実行した後電力伝送段階に移行し、
    前記第２保証電力値を含む情報を送信すると、補正段階を実行することなく電力伝送段階に移行する、請求項１に記載の無線充電方法。
  12. 前記補正段階は、
    無線電力受信機から受信電力情報を受信し、前記受信電力情報に基づいて損失電力を決定する段階を含む、請求項１１に記載の無線充電方法。
  13. 前記電力伝送段階は、
    無線電力受信機から制御エラー信号を受信し、送信電力を制御する段階を含む、請求項１１に記載の無線充電方法。
  14. 直流電力を交流電力に変換するインバータと、
    前記交流電力が印加される送信コイルと、
    無線電力受信機から変調された信号を復調する通信部と、
    前記送信コイルの電圧をセンシングするセンシング部と、
    前記通信部と前記センシング部から出力された情報を受信する制御部と、
    を含み、
    前記制御部は、
    充電領域の物体が感知されると、前記センシング部から出力された情報を利用してＱ値とピーク周波数のうち少なくとも１つの測定変数を貯蔵し、
    前記通信部から出力された情報を利用してＱ値とピーク周波数のうち少なくとも１つの基準ファクターを含む異物質状態パケットを受信し、
    前記基準ファクターと前記測定変数を利用して異物質を検出し、
    前記異物質が検出されたのか否か応じて、ＡＣＫまたはＮＡＫ情報を含む応答信号を前記無線電力受信機に送信し、
    前記応答信号がＡＣＫ情報を含む場合、第１保証電力値を含む情報を送信し、前記応答信号がＮＡＫ情報を含む場合、第２保証電力値を含む情報を送信し、
    前記第１保証電力値は、前記第２保証電力値より大きい、無線電力送信機。
  15. 前記センシング部は、前記無線電力送信機の内部温度を測定し、
    前記制御部は、前記応答信号がＮＡＫ情報を含む場合、予め設定され期間の間前記感知された温度が予め設定された温度未満である場合、前記無線電力受信機に再交渉を要請し、第３保証電力値を含む情報を前記無線電力受信機に送信し、
    前記第３保証電力値は、前記第２保証電力値より大きい、請求項１４に記載の無線電力送信機。
  16. 前記第２保証電力値は、前記無線電力送信機の最低保証電力である、請求項１４に記載の無線電力送信機。
  17. 前記制御部は、前記基準ファクターを構成する基準Ｑ値を利用して臨界Ｑ値を決定し、測定されたＱ値が前記臨界Ｑ値以上であれば、異物質がないと判断し、前記測定されたＱ値が前記臨界Ｑ値未満であれば、異物質が存在すると判断する、請求項１４に記載の無線電力送信機。
  18. 前記臨界Ｑ値は、前記基準Ｑ値より第１割合だけ小さい値である、請求項１７に記載の無線電力送信機。
  19. 前記制御部は、前記基準ファクターを構成する基準Ｑ値と無線電力送信機の予め設定されたＱ値と比較し、前記基準Ｑ値が、無線電力送信機の予め設定されたＱ値より小さい場合、無線充電を中止する、請求項１７に記載の無線電力送信機。
  20. 前記制御部は、前記測定されたＱ値が前記臨界Ｑ値より第２割合だけ小さい値より小さい場合は、無線充電を中止する、請求項１９に記載の無線電力送信機。
  21. 前記制御部は、前記第２保証電力値を含む情報を送信する場合は、
    前記測定されたＱ値が前記臨界Ｑ値より小さく、前記基準Ｑ値より第２割合だけ小さい値より大きい場合である、請求項２０に記載の無線電力送信機。
  22. 前記制御部は、前記無線電力受信機から制御エラー信号を受信し、送信電力を制御し、
    前記制御部が、第１保証電力値を含む情報を送信する場合には、前記送信電力を制御する前に、無線電力受信機から受信電力情報を受信し、前記受信電力情報に基づいて損失電力を算出して貯蔵し、算出された損失電力に基づいて異物質が存在するのか否かを判断し、
    前記制御部が、前記第２保証電力値を含む情報を送信する場合には、前記損失電力を算出して貯蔵することなく、前記受信電力情報に基づいて異物質が存在するのか否かを判断する、請求項１４に記載の無線電力送信機。
  23. 無線電力を受信する受信コイルと、
    前記受信コイルと連結された整流器と、
    前記整流器と連結されたコンバータと、
    前記整流器から出力される電圧を感知して、無線電力送信機と通信して前記受信コイルに印加される電力の強度を制御する制御部と、
    を含み、
    前記制御部は、
    前記無線電力送信機で異物質検出状態パケットを送信し、
    前記異物質検出状態パケットに対応する応答信号を受信し、
    前記応答信号がＮＡＫ信号である場合、最低保証電力に対応する電力要請信号を前記無線電力送信機に送信し、前記無線電力送信機と補正段階を実行することなく電力伝送段階に移行し、
    前記応答信号がＡＣＫ信号である場合、最低保証電力以上の電力要請信号を前記無線電力送信機に送信し、前記無線電力送信機と補正段階を実行した後、電力伝送段階に移行する、無線電力受信機。
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