JP2022177206A - 異物質検出方法及びそのための装置及びシステム - Google Patents

Abstract

【課題】充電領域に位置する異物を正確に検出できる異物質検出方法及びそのための装置及びシステムを提供する。【解決手段】無線電力送信機における異物質検出方法は、物体を感知すれば、基準動作周波数に相応する品質因子値を測定する段階と、動作周波数帯域内の品質因子値が最大である現在ピーク周波数を探索する段階と、基準ピーク周波数についての情報が含まれた異物質検出状態パケットを無線電力受信機から受信する段階と、前記現在ピーク周波数と前記基準ピーク周波数間の差分値用いて前記測定された品質因子値を補正する段階と、前記補正された品質因子値と所定の品質因子臨界値を比較して異物質の存在有無を判断する段階とを含む。【効果】より効果的で正確に異物質を検出することができる。【選択図】図２１ｂ

Description

本発明は無線電力伝送技術に関し、より詳しくは無線電力送信機の充電領域に配置され
た異物質を検出する方法及びそのための装置及びシステムに関する。

近年、情報通信技術が急速に発展するに従い、情報通信技術を基にするユビキタス社会
が成り立っている。

いつでもどこでも情報通信機器が接続するためには、社会の全ての施設に通信機能を有
するコンピュータチップを内装したセンサーが取り付けられなければならない。したがっ
て、これらの機器又はセンサーの電源供給問題は新しい課題となっている。また、携帯電
話だけではなくブルートゥースハンドセットとアイポットのようなミュージックプレーヤ
ーなどの携帯機器の種類が急激に増えるに従ってバッテリーを充電する作業が使用者に時
間及び手数を要求している。このような問題を解決する方法として無線電力伝送技術が最
近に関心を受けている。

無線電力伝送技術（ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｐｏｗｅｒ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ又はｗ
ｉｒｅｌｅｓｓ ｅｎｅｒｇｙ ｔｒａｎｓｆｅｒ）は磁場の誘導原理を用いて無線で送
信機から受信機に電気エネルギーを伝送する技術であり、既に１８００年代に電磁気誘導
原理を用いた電気モーターや変圧器が使われ始めた。その後には、高周波、Ｍｉｃｒｏｗ
ａｖｅ、レーザーなどの電磁波を放射して電気エネルギーを伝送する方法も試みられた。
我々がよく使用する電動歯ブラシ又は一部の無線カミソリも実際には電磁気誘導原理で充
電される。

現在まで無線を用いたエネルギー伝達方式は、大別して磁気誘導方式、磁気共振（Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）方式及び短波長無線周波数を用いた
ＲＦ伝送方式などに区分できる。

磁気誘導方式は、二つのコイルを互いに隣り合わせた後、一コイルに電流を流せば、こ
のときに発生した磁束（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｆｌｕｘ）が他のコイルに起電力を引き起こ
す現象を用いる技術であり、携帯電話のような小型機器を中心に早く商用化している。磁
気誘導方式は最大で数百キロワット（ｋＷ）の電力を伝送することができるし効率も高い
が、最大伝送距離が１センチメートル（ｃｍ）以下であるため、一般的に充電器又は底面
に隣り合わせなければならない欠点がある。

磁気共振方式は、電磁気波、電流などを活用する代わりに、電場又は磁場を用いる特徴
がある。磁気共振方式は電磁波問題の影響をほとんど受けないので、他の電子機器や人体
に安全であるという利点がある。一方、限定された距離と空間でだけ活用することができ
、エネルギー伝達効率がちょっと低いという欠点がある。

短波長無線電力伝送方式、簡単に言えばＲＦ伝送方式は、エネルギーがラジオ波（Ｒａ
ｄｉｏ Ｗａｖｅ）の形態で直接送受信されることができるという点を活用したものであ
る。この技術はレクテナ（ｒｅｃｔｅｎｎａ）を用いるＲＦ方式の無線電力伝送方式であ
る。レクテナはアンテナ（ａｎｔｅｎｎａ）と整流器（ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ）の合成語で
、ＲＦ電力を直接直流電力に変換する素子を意味する。すなわち、ＲＦ方式はＡＣラジオ
波をＤＣに変換して使用する技術であり、最近効率が向上するに従って商用化に対する研
究が活発に進行されている。

無線電力伝送技術は、モバイルだけでなく、ＩＴ、鉄道、家電産業などの産業全般にあ
たって多様に活用されることができる。

無線充電可能領域に無線電力受信機ではない伝導体、つまりＦＯ（Ｆｏｒｅｉｇｎ Ｏ
ｂｊｅｃｔ）が存在する場合、ＦＯには無線電力送信機から送出された電磁気信号が誘導
されて温度が上昇することがある。一例として、ＦＯは、銅銭、クリップ、ピン、ボール
ペンなどを含むことができる。

仮に、無線電力受信機と無線電力送信機の間にＦＯが存在する場合、無線充電効率がめ
っきり落ちるだけでなく、ＦＯ周辺の温度上昇によって無線電力受信機と無線電力送信機
の温度が一緒に上昇することがある。仮に、充電領域に位置するＦＯが除去されなかった
場合、電力浪費をもたらすだけでなく、過熱によって無線電力送信機及び無線電力受信機
の損傷を引き起こすことができる。

したがって、充電領域に位置するＦＯを正確に検出することは無線充電技術分野で重要
なイシューとなっている。

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、本発明の目的
は無線充電のための異物質検出方法及びそのための装置及びシステムを提供することであ
る。

本発明の他の目的は基準ピーク周波数に対する現在ピーク周波数の移動程度によって異
物質検出時に測定された品質因子値を動的に補正することで、異物質をより正確に検出す
ることが可能な異物質検出方法及びそのための装置を提供することである。

本発明のさらに他の目的は動作周波数帯域内の開始周波数と現在ピーク周波数で測定さ
れた出力電圧レベルに基づいて品質因子傾きを算出し、これを所定の品質因子傾き臨界値
と比較することで、より正確に異物質を感知することが可能な異物質検出方法及びそのた
めの装置及びシステムを提供することである。

本発明のさらに他の目的は動作周波数帯域内の開始周波数と現在ピーク周波数で測定さ
れた品質因子値に基づいて品質因子傾きを算出し、これを所定の品質因子傾き臨界値と比
較することで、より正確に異物質を感知することが可能な異物質検出方法及びそのための
装置及びシステムを提供することである。

本発明のさらに他の目的は品質因子に基づく異物質検出方法及びピーク周波数に基づく
異物質検出方法を適応的に適用することで、異物質検出能力を向上させることが可能な異
物質検出方法及びそのための装置及びシステムを提供することである。

本発明のさらに他の目的はピーク周波数の移動方向に基づいて異物質を検出することが
可能な異物質検出方法及びそのための装置及びシステムを提供することである。

本発明で達成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制限されず、言及
しなかったさらに他の技術的課題は下記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可能であろう。

本発明は異物質検出方法及びそのための装置及びシステムを提供することができる。

本発明の一実施例による無線電力送信機における異物質検出方法は、物体を感知すれば
、基準動作周波数に相応する品質因子値を測定する段階と、動作周波数帯域内の品質因子
値が最大である現在ピーク周波数を探索する段階と、基準ピーク周波数についての情報が
含まれた異物質検出状態パケットを無線電力受信機から受信する段階と、前記現在ピーク
周波数と前記基準ピーク周波数間の差分値を用いて前記測定された品質因子値を補正する
段階と、前記補正された品質因子値と所定の品質因子臨界値を比較して異物質の存在有無
を判断する段階とを含むことができる。

ここで、前記異物質検出状態パケットは基準品質因子値をさらに含み、前記品質因子臨
界値は前記基準品質因子値に基づいて決定され、前記基準品質因子値は前記無線電力受信
機の電源がＯＦＦになった状態で前記基準動作周波数に対応して測定された品質因子値で
あり得る。

また、前記基準ピーク周波数は充電領域に前記無線電力受信機のみ配置された状態で前
記動作周波数帯域内の最大品質因子値を有する周波数であり得る。

また、前記異物質検出方法は、前記感知された物体が無線電力伝送の可能な受信機であ
るかを識別する段階をさらに含み、前記品質因子値は、前記物体を感知した後、前記識別
する段階への進入前に電力伝送を一時中断した状態で測定することができる。

また、前記異物質検出方法は、前記判断結果によって異物質が検出されれば、前記無線
電力受信機への電力伝送を中断する段階をさらに含むことができる。

また、前記異物質検出方法は、前記電力伝送を中断した後、異物質が検出されたことを
指示する所定の警告アラームを出力する段階をさらに含むことができる。

また、前記異物質検出方法は、前記検出された異物質が充電領域から除去されたかを確
認する段階をさらに含み、前記確認結果、前記検出された異物質が除去された場合、前記
無線電力受信機への電力伝送を開始し、前記警告アラームを解除することができる。

また、前記異物質検出状態パケットはモード情報をさらに含み、前記モード情報に基づ
いて前記基準ピーク周波数についての情報が前記異物質検出状態パケットに含まれたかを
識別することができる。

また、前記異物質検出方法は、前記基準ピーク周波数に対応する第１最大品質因子値を
前記無線電力受信機から受信する段階と、前記第１最大品質因子値から前記現在ピーク周
波数に対応する第２最大品質因子値を差し引いて品質因子移動値を算出する段階とをさら
に含み、前記品質因子移動値をもっと用いて前記測定された品質因子値を補正することが
できる。

また、前記第１最大品質因子値は、前記異物質検出状態パケットに含まれて受信される
ことができる。

また、前記異物質の存在有無を判断する段階は、前記補正された品質因子値が前記品質
因子臨界値より小さければ、異物質が存在すると判断する段階と、前記補正された品質因
子値が前記品質因子臨界値より大きいか同じであれば、異物質が存在しないと判断する段
階とを含むことができる。

本発明の他の実施例による無線電力送信機における異物質検出方法は、物体を感知すれ
ば、動作周波数帯域内の品質因子値が最大である現在ピーク周波数を探索する段階と、前
記動作周波数帯域の開始周波数と前記現在ピーク周波数での出力電圧レベルを測定する段
階と、前記測定された出力電圧レベルに基づいて品質因子傾きを算出する段階と、前記算
出された品質因子傾きに基づいて異物質の存在有無を判断する段階とを含むことができる
。

ここで、前記品質因子傾きは、前記現在ピーク周波数に対応する出力電圧レベルと前記
開始周波数に対応する出力電圧レベルの差分値を前記現在ピーク周波数と前記開始周波数
の差分値で割ることによって算出されることができる。

また、前記異物質の存在有無を判断する段階は、前記算出された品質因子傾きが所定の
品質因子傾き臨界値より小さいかを判断する段階と、前記判断結果、小さければ、異物質
が存在すると判断する段階と、前記判断結果、大きいか同じであれば、異物質が存在しな
いと判断する段階とを含むことができる。

本発明のさらに他の実施例による無線電力送信機における異物質検出方法は、物体を感
知すれば、動作周波数帯域内の品質因子値が最大である現在ピーク周波数を探索する段階
と、前記動作周波数帯域の開始周波数と前記現在ピーク周波数での品質因子値を確定する
段階と、前記確定された品質因子値に基づいて品質因子傾きを算出する段階と、前記算出
された品質因子傾きに基づいて異物質の存在有無を判断する段階とを含むことができる。

ここで、前記品質因子傾きは、前記現在ピーク周波数に対応する品質因子値と前記開始
周波数に対応する品質因子値の差分値を前記現在ピーク周波数と前記開始周波数の差分値
で割ることによって算出されることができる。

本発明のさらに他の実施例による充電領域に配置された異物質を検出する異物質検出装
置は、物体を感知すれば、基準動作周波数に相応する品質因子値を測定する測定部と、動
作周波数帯域内の品質因子値が最大である現在ピーク周波数を探索する探索部と、基準ピ
ーク周波数についての情報が含まれた異物質検出状態パケットを無線電力受信機から受信
する通信部と、前記現在ピーク周波数と前記基準ピーク周波数間の差分値を用いて前記測
定された品質因子値を補正する補正部と、前記補正された品質因子値と所定の品質因子臨
界値を比較して異物質の存在有無を判断する検出部とを含むことができる。

ここで、前記異物質検出状態パケットは基準品質因子値をさらに含み、前記品質因子臨
界値は前記基準品質因子値に基づいて決定され、前記基準品質因子値は前記無線電力受信
機の電源がＯＦＦになった状態で前記基準動作周波数に対応して測定された品質因子値で
あり得る。

また、前記基準ピーク周波数は、充電領域に前記無線電力受信機のみ配置された状態で
前記動作周波数帯域内の最大品質因子値を有する周波数であり得る。

また、前記測定部は、前記無線電力受信機を識別する過程への進入前に電力伝送を一時
中断した状態で前記品質因子値を測定し、前記現在ピーク周波数を探索することができる
。

また、前記判断結果によって異物質が検出されれば、前記無線電力受信機への電力伝送
を中断することができる。

また、前記異物質検出装置は、前記電力伝送が中断された後、異物質が検出されたこと
を指示する所定の警告アラームを出力するアラーム部をさらに含むことができる。

また、前記異物質検出装置は、前記検出された異物質が充電領域から除去されたかを確
認する制御部をさらに含み、前記確認結果、前記検出された異物質が除去された場合、前
記制御部が前記無線電力受信機への電力伝送を再開し、前記警告アラームが解除されるよ
うに制御することができる。

また、前記異物質検出状態パケットはモード情報をさらに含み、前記モード情報に基づ
いて前記基準ピーク周波数についての情報が前記異物質検出状態パケットに含まれたかを
識別することができる。

また、前記補正部が前記基準ピーク周波数に対応する第１最大品質因子値を前記通信部
を介して前記無線電力受信機から受信すれば、前記第１最大品質因子値から前記現在ピー
ク周波数に対応する第２最大品質因子値を差し引いて品質因子移動値を算出し、前記品質
因子移動値をもっと用いて前記測定された品質因子値を補正することができる。

ここで、前記第１最大品質因子値は前記異物質検出状態パケットに含まれて受信される
ことができる。

また、前記検出部は、前記補正された品質因子値が前記品質因子臨界値より小さければ
、異物質が存在すると判断し、前記補正された品質因子値が前記品質因子臨界値より大き
いか同じであれば、異物質が存在しないと判断することができる。

本発明のさらに他の実施例による充電領域に配置された異物質を検出する異物質検出装
置は、物体を感知すれば、動作周波数帯域内の品質因子値が最大である現在ピーク周波数
を探索するピーク周波数探索部と、前記動作周波数帯域の開始周波数と前記現在ピーク周
波数での出力電圧レベルを測定する出力電圧測定部と、前記測定された出力電圧レベルに
基づいて品質因子傾きを算出する品質因子傾き決定部と、前記算出された品質因子傾きに
基づいて異物質の存在有無を判断する異物質検出部とを含むことができる。

本発明のさらに他の実施例による充電領域に配置された異物質を検出する異物質検出装
置は、物体を感知すれば、動作周波数帯域内の品質因子値が最大である現在ピーク周波数
を探索するピーク周波数探索部と、前記動作周波数帯域の開始周波数と前記現在ピーク周
波数での品質因子値を測定する品質因子測定部と、前記測定された品質因子値に基づいて
品質因子傾きを算出する品質因子傾き決定部と、前記算出された品質因子傾きに基づいて
異物質の存在有無を判断する異物質検出部とを含むことができる。

また、本発明は、品質因子に基づく異物質検出方法及びピーク周波数に基づく異物質検
出方法を各方法別異物質検出有無によって適応的に行うことによって異物質検出能力を向
上させることが可能な異物質検出方法及びそのための装置及びシステムを提供することが
できる。

また、本発明は、基準ピーク周波数に対する現在ピーク周波数の移動方向に基づいて異
物質を検出することが可能な異物質検出方法及びそのための装置及びシステムを提供する
ことができる。

本発明のさらに他の実施例は、前記異物質検出方法のいずれか一方法を実行させるため
のプログラムが記録されたコンピュータ可読の記録媒体を提供することができる。

前記本発明の態様は本発明の好適な実施例の一部に過ぎなく、本発明の技術的特徴が反
映された多様な実施例が、当該技術分野の通常的な知識を有する者によって、以下で詳述
する本発明の詳細な説明から導出されて理解されることができる。

本発明による方法、装置及びシステムの効果について説明すれば次のようである。

本発明は無線充電のための異物質検出方法及びそのための装置及びシステムを提供する
利点がある。

また、本発明はより正確に異物質を検出することが可能な異物質検出方法及びそのため
の装置及びシステムを提供する利点がある。

また、本発明は不必要な電力浪費及び異物質による発熱現象を最小化することができる
利点がある。

また、本発明は基準ピーク周波数に対する現在ピーク周波数の移動程度によって異物質
検出時に測定された品質因子値を動的に補正することで、異物質をより正確に検出するこ
とが可能な異物質検出方法及びそのための装置を提供する利点がある。

また、本発明は動作周波数帯域内の開始周波数と現在ピーク周波数で測定された出力電
圧レベルに基づいて品質因子傾きを算出し、これを所定の品質因子傾き臨界値と比較する
ことで、より正確に異物質を感知することが可能な異物質検出方法及びそのための装置及
びシステムを提供する利点がある。

また、本発明のさらに他の目的は動作周波数帯域内の開始周波数と現在ピーク周波数で
測定された品質因子値に基づいて品質因子傾きを算出し、これを所定の品質因子傾き臨界
値と比較することで、より正確に異物質を感知することが可能な異物質検出方法及びその
ための装置及びシステムを提供する利点がある。

また、本発明は品質因子に基づく異物質検出方法及びピーク周波数に基づく異物質検出
方法を適応的に適用することで、異物質検出能力を向上させることが可能な異物質検出方
法及びそのための装置及びシステムを提供する利点がある。

また、本発明はピーク周波数の移動方向に基づいて異物質を検出することが可能な異物
質検出方法及びそのための装置及びシステムを提供する利点がある。

本発明で得られる効果は以上で言及した効果に制限されず、言及しなかった他の効果は
下記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らかに理解可能であ
ろう。

本発明の一実施例によ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。

本発明に他の実施例によ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。

本発明の一実施例による無線充電システムにおける感知信号伝送過程を説明するための図である。

本発明の一実施例による無線電力伝送過程を説明するための状態遷移図である。

本発明の一実施例による無線電力伝送過程を説明するための状態遷移図である。

本発明の一実施例による無線電力伝送過程を説明するための状態遷移図である。

本発明の一実施例によ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６による無線電力送信機と連動す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。

本発明の一実施例による無線電力信号の変調及び復調方法を説明するための図である。

本発明の一実施例によるパケットフォーマットを説明するための図である。

本発明の一実施例によるパケットの種類を説明するための図である。

本発明の一実施例による異物質検出装置の構造を説明するための図である。

本発明の一実施例による異物質検出装置の構造を説明するための図である。

本発明の他の実施例による異物質検出装置の構造を説明するためのブロック図である。

本発明の一実施例による異物質検出装置における異物質検出のための状態遷移過程を説明するための図である。

本発明の一実施例による異物質検出装置における異物質検出のための状態遷移過程を説明するための図である。

本発明の一実施例による異物質検出装置における異物質検出のための状態遷移過程を説明するための図である。

本発明の一実施例による異物質検出装置における異物質検出のための状態遷移過程を説明するための図である。

本発明の一実施例によるＦＯＤ状態パケットのメッセージ構造を説明するための図である。

本発明の一実施例によるＦＯＤ状態パケットのメッセージ構造を説明するための図である。

本発明の他の実施例によるＦＯＤ状態パケットのメッセージ構造を説明するための図である。

本発明の一実施例による無線電力送信装置における異物質検出方法を説明するためのフローチャートである。

本発明の一実施例による受信機タイプ別基準ピーク周波数と異物質配置によるピーク周波数の変化を説明するための実験結果テーブルである。

本発明による無線充電システムにおける異物質配置による品質因子値及びピーク周波数の変化を示す実験結果グラフである。

本発明のさらに他の実施例による異物質検出装置の構成を説明するためのブロック図である。

本発明による無線充電システムにおいて異物質存在有無による品質因子傾きの変化を説明するための図である。

は本発明の他の実施例による無線電力送信装置における異物質検出方法を説明するためのフローチャートである。 は本発明の他の実施例による無線電力送信装置における異物質検出方法を説明するためのフローチャートである。

一実施例による無線電力送信機における異物質検出方法は、物体を感知すれば、基準動
作周波数に相応する品質因子値を測定する段階と、動作周波数帯域内の品質因子値が最大
である現在ピーク周波数を探索する段階と、基準ピーク周波数についての情報が含まれた
異物質検出状態パケットを無線電力受信機から受信する段階と、前記現在ピーク周波数と
前記基準ピーク周波数間の差分値を用いて前記測定された品質因子値を補正する段階と、
前記補正された品質因子値と所定の品質因子臨界値を比較して異物質の存在有無を判断す
る段階とを含むことができる。
発明の実施のための形態

以下、本発明の実施例が適用される装置及び多様な方法について図面を参照してより詳
細に説明する。以下の説明で使う構成要素に対する接尾辞“モジュール”及び“部”は明
細書作成の容易性のみを考慮して付与するか混用するもので、そのものとして互いに区別
される意味又は役割を有するものではない。

実施例の説明において、各構成要素の“上又は下”に形成されるものとして記載する場
合、上又は下は二つの構成要素が互いに直接接触するか一つ以上のさらに他の構成要素が
二つの構成要素の間に配置されて形成されることを全て含む。また“上又は下”で表現す
る場合、一つの構成要素を基準に上方だけではなく下方の意味も含むことができる。

実施例の説明において、無線充電システム上で無線電力を送信する機能が搭載された装
置は、説明の便宜のために、無線パワー送信機、無線パワー送信装置、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、無線パワー伝送装置、無線パワ
ー伝送器などを混用して使うことにする。また、無線電力送信装置から無線電力を受信す
る機能が搭載された装置に対する表現として、説明の便宜のために、無線電力受信装置、
無線電力受信機、無線パワー受信装置、無線パワー受信機、受信端末機、受信側、受信装
置、受信機などを混用して使うことができる。

本発明による送信機は、パッド形態、据置き形態、ＡＰ（Ａｃｃｅｓｓ Ｐｏｉｎｔ）
形態、小型基地局形態、スタンド形態、天井埋込形態、壁掛け形態などに構成されること
ができ、一つの送信機は複数の無線電力受信装置にパワーを伝送することもできる。この
ために、送信機は少なくとも一つの無線パワー伝送手段を備えることもできる。ここで、
無線パワー伝送手段は、電力送信端コイルで磁場を発生させ、その磁場の影響によって受
信端コイルで電気が誘導される電磁気誘導原理を用いて充電する電磁気誘導方式に基づい
た多様な無線電力伝送標準が使われることができる。ここで、無線パワー伝送手段は、無
線充電技術標準機構であるＷＰＣ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕ
ｍ）及びＰＭＡ（Ｐｏｗｅｒ Ｍａｔｔｅｒｓ Ａｌｌｉａｎｃｅ）で定義された電磁気
誘導方式の無線充電技術を含むことができる。

また、本発明の一実施例による受信機は少なくとも一つの無線電力受信手段を備えるこ
とができ、二つ以上の送信機から同時に無線パワーを受信することもできる。ここで、無
線電力受信手段は、無線充電技術標準機構であるＷＰＣ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ
Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）及びＰＭＡ（Ｐｏｗｅｒ Ｍａｔｔｅｒｓ Ａｌｌｉａｎｃｅ
）で定義された電磁気誘導方式の無線充電技術を含むことができる。

本発明による受信機は、携帯電話（ｍｏｂｉｌｅ ｐｈｏｎｅ）、スマートフォン（ｓ
ｍａｒｔ ｐｈｏｎｅ）、ノートブック型パソコン（ｌａｐｔｏｐ ｃｏｍｐｕｔｅｒ）
、デジタル放送用端末機、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａ
ｎｔｓ）、ＰＭＰ（Ｐｏｒｔａｂｌｅ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｐｌａｙｅｒ）、ナビゲ
ーション、ＭＰ３プレーヤー、電動歯ブラシ、電子タグ、照明装置、リモートコントロー
ラー、浮き、スマートワッチのようなウェアラブルデバイスなどの小型電子機器などに使
われることができるが、これに限られなく、本発明による無線電力受信手段が装着されて
バッテリー充電が可能な機器であれば充分である。

図１は本発明の一実施例によ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を参照すると、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及び受信された電力が供給され
る電子機器３０からなることができる。

一例として、無線電力送信端１０と無線電力受信端２０は無線電力伝送に使われる動作
周波数と同じ周波数帯域を用いて情報を交換する帯域内（Ｉｎ－ｂａｎｄ）通信を行うこ
とができる。

帯域内通信において、無線電力送信端１０によって送出された電力信号４１が無線電力
受信端２０に受信されれば、無線電力受信端２０は受信された電力信号を変調し、変調さ
れた信号４２が無線電力送信端１０に伝送されることができる。

他の例として、無線電力送信端１０と無線電力受信端２０は無線電力伝送に使われる動
作周波数と違う別途の周波数帯域を用いて情報を交換する帯域外（Ｏｕｔ－ｏｆ－ｂａｎ
ｄ）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の間に交換される情報は相互間
の状態情報だけではなく制御情報も含むことができる。ここで、送受信端間に交換される
状態情報及び制御情報は後述する実施例の説明によってより明確になるであろう。

前記帯域内通信及び帯域外通信は両方向通信を提供することができるが、これに限定さ
れなく、他の実施例においては、単方向通信又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、単方向通信は無線電力受信端２０が無線電力送信端１０のみに情報を伝送
するものであり得るが、これに限定されなく、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もあり得る。

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間の両方向通信は可能であ
るが、任意の一時点に任意の一装置によってだけ情報伝送が可能な特徴がある。

本発明の一実施例による無線電力受信端２０は、電子機器３０の各種の状態情報を獲得
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、これに限定されず、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充分である。

特に、本発明の一実施例による無線電力送信端１０は高速充電支援可否を指示する所定
のパケットを無線電力受信端２０に伝送することができる。無線電力受信端２０は、接続
された無線電力送信端１０が高速充電モードを支援するものであると確認された場合、こ
れを電子機器３０に知らせることができる。電子機器３０は備えられた所定の表示手段、
例えば液晶ディスプレイであり得る表示手段を介して高速充電が可能であることを表示す
ることができる。

また、電子機器３０の使用者は液晶表示手段に表示した所定の高速充電要請ボタンを選
択して、無線電力送信端１０が高速充電モードで動作するように制御することもできる。
この場合、電子機器３０は、使用者によって高速充電要請ボタンが選択されれば、所定の
高速充電要請信号を無線電力受信端２０に伝送することができる。無線電力受信端２０は
受信された高速充電要請信号に相応する充電モードパケットを生成して無線電力送信端１
０に伝送することによって一般低電力充電モードを高速充電モードに転換させることがで
きる。

図２は本発明の他の実施例によ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
。

一例として、図面符号２００ａで示したように、無線電力受信端２０は複数の無線電力
受信装置からなることができ、一つの無線電力送信端１０に複数の無線電力受信装置が連
結されて無線充電を行うこともできる。ここで、無線電力送信端１０は時分割方式で複数
の無線電力受信装置に電力を分配して送出することができるが、これに限定されない。他
の例として、無線電力送信端１０は無線電力受信装置別に割り当てられた相異なる周波数
帯域を用いて複数の無線電力受信装置に電力を分配して送出することができる。

ここで、一つの無線電力送信装置１０に連結可能な無線電力受信装置の数は、無線電力
受信装置別要求電力量、バッテリー充電状態、電子機器の電力消費量及び無線電力送信装
置の可用電力量の少なくとも一つに基づいて適応的に決定されることができる。

他の例として、図面符号２００ｂで示したように、無線電力送信端１０は複数の無線電
力送信装置から構成されることもできる。この場合、無線電力受信端２０は複数の無線電
力送信装置と同時に連結されることができ、連結された無線電力送信装置から同時に電力
を受信して充電を行うこともできる。ここで、無線電力受信端２０と連結された無線電力
送信装置の数は無線電力受信端２０の要求電力量、バッテリー充電状態、電子機器の電力
消費量、無線電力送信装置の可用電力量などに基づいて適応的に決定されることができる
。

その他にも、複数の無線電力送信装置が複数の無線電力受信装置に電力を伝送すること
もできる。ここで、一つの無線電力送信装置は一つの無線電力受信装置に電力を伝送する
。

図３は本発明の一実施例による無線充電システムにおける感知信号伝送過程を説明する
ための図である。

一例として、無線電力送信機は３個の送信コイル１１１、１１２、１１３が装着される
ことができる。それぞれの送信コイルは一部の領域が他の送信コイルと重畳することがで
き、無線電力送信機はそれぞれの送信コイルを介して無線電力受信機の存在を感知するた
めの所定の感知信号１１７、１２７、例えばデジタルピング信号を予め定義された順に順
次送出する。

図３に示したように、無線電力送信機は、図面番号１１０で示した１次感知信号送出過
程によって感知信号１１７を順次送出し、無線電力受信機１１５から信号強度指示子（Ｓ
ｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）１１６が受信された送信コイル１
１１、１１２を識別することができる。ついで、無線電力送信機は、図面番号１２０で示
した２次感知信号送出過程によって感知信号１２７を順次送出し、信号強度指示子１２６
が受信された送信コイル１１１、１１２のうち電力伝送効率（又は充電効率）、すなわち
送信コイルと受信コイル間の整列状態が良い送信コイルを識別し、識別された送信コイル
を介して電力が送出されるように、すなわち無線充電が行われるように制御することがで
きる。

図３に示すように、無線電力送信機が２回の感知信号送出過程を行う理由は、どの送信
コイルに無線電力受信機の受信コイルがよく整列されているかをより正確に識別するため
である。

仮に、図３の図面番号１１０及び１２０で示したように、第１送信コイル１１１及び第
２送信コイル１１２に信号強度指示子１１６、１２６が受信された場合、無線電力送信機
は、第１送信コイル１１１及び第２送信コイル１１２のそれぞれに受信された信号強度指
示子１２６に基づいて一番良く整列された送信コイルを選択し、選択された送信コイルを
用いて無線充電を行う

図４は本発明の一実施例による無線電力伝送過程を説明するための状態遷移図である。

図２を参照すると、送信機から受信機へのパワー伝送は、大別して選択段階（Ｓｅｌｅ
ｃｔｉｏｎ Ｐｈａｓｅ）４１０、ピング段階（Ｐｉｎｇ Ｐｈａｓｅ）４２０、識別及
び構成段階（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ Ｐ
ｈａｓｅ）４３０及び電力伝送段階（Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｐｈａｓｅ）２６
０に区分されることができる。

選択段階４１０は、パワー伝送を始めるかパワー伝送を維持するうちに特定のエラー又
は特定のイベントが感知されれば遷移する段階であり得る。ここで、特定のエラー及び特
定のイベントは以下の説明によって明らかになるであろう。

また、選択段階４１０で、送信機は充電インターフェース表面に物体が存在するかをモ
ニタリングすることができる。仮に、送信機が充電インターフェース表面に物体が置かれ
たことを感知すれば、ピング段階４２０に遷移することができる（Ｓ４０１）。

選択段階４１０で、送信機は非常に短いパルスのアナログピング（Ａｎａｌｏｇ Ｐｉ
ｎｇ）信号を伝送することができ、送信コイルの電流変化に基づいて充電インターフェー
ス表面の活性領域（Ａｃｔｉｖｅ Ａｒｅａ）、すなわち充電可能領域に物体が存在する
かを感知することができる。

ピング段階４２０で、送信機は、物体を感知すれば、受信機を活性化、すなわちブース
ティング（ｂｏｏｔｉｎｇ）させ、前記物体が受信機であるかを識別するためのデジタル
ピング（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇ）を伝送する。ピング段階４２０で、送信機は、デジ
タルピングに対する応答シグナル、例えば信号強度指示子を受信機から受信することがで
きなければ、また選択段階４１０に遷移することができる（Ｓ４０２）。また、ピング段
階４２０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、すなわち
充電完了信号を受信すれば、選択段階４１０に遷移することもできる（Ｓ４０３）。

ピング段階４２０が完了すれば、送信機は受信機を識別し、受信機の構成及び状態情報
を収集するための識別及び構成段階４３０に遷移することができる（Ｓ４０４）。

識別及び構成段階４３０で、送信機は、望まないパケットが受信されるか（ｕｎｅｘｐ
ｅｃｔｅｄ ｐａｃｋｅｔ）、予め定義された時間の間に所望のパケットが受信されない
か（ｔｉｍｅ ｏｕｔ）、パケット伝送エラーがあるか（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｅ
ｒｒｏｒ）、パワー伝送契約が設定されなければ（ｎｏ ｐｏｗｅｒ ｔｒａｎｓｆｅｒ
ｃｏｎｔｒａｃｔ）、選択段階４１０に遷移することができる（Ｓ４０５）。

受信機に対する識別及び構成が完了すれば、送信機は無線電力を伝送する電力伝送段階
４４０に遷移することができる（Ｓ４０６）。

電力伝送段階４４０で、送信機は、望まないパケットが受信されるか（ｕｎｅｘｐｅｃ
ｔｅｄ ｐａｃｋｅｔ）、予め定義された時間の間に所望のパケットが受信されないか（
ｔｉｍｅ ｏｕｔ）、既設定のパワー伝送契約に対する違反が発生するか（ｐｏｗｅｒ
ｔｒａｎｓｆｅｒ ｃｏｎｔｒａｃｔ ｖｉｏｌａｔｉｏｎ）、充電が完了した場合、選
択段階４１０に遷移することができる（Ｓ４０７）。

また、電力伝送段階４４０で、送信機は、送信機の状態変化などによってパワー伝送契
約を再構成する必要がある場合、識別及び構成段階４３０に遷移することができる（Ｓ４
０８）。

前述したパワー伝送契約は送信機と受信機の状態及び特性情報に基づいて設定されるこ
とができる。一例として、送信機の状態情報は最大伝送可能パワー量についての情報、最
大収容可能受信機数についての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
ついての情報などを含むことができる。

図５ａ及び図５ｂは無線電力伝送過程を説明するための状態遷移図である。

図５ａを参照すると、本発明の一実施例による送信機から受信機へのパワー伝送は、大
別して選択段階（Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ Ｐｈａｓｅ）５１０、ピング段階（Ｐｉｎｇ Ｐ
ｈａｓｅ）５２０、識別及び構成段階（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｎ
ｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ Ｐｈａｓｅ）５３０、交渉段階（Ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎ Ｐｈ
ａｓｅ）５４０、補正段階（Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ Ｐｈａｓｅ）５５０、電力伝送段
階（Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｐｈａｓｅ）５６０段階及び再交渉段階（Ｒｅｎｅ
ｇｏｔｉａｔｉｏｎ Ｐｈａｓｅ）５７０に区分されることができる。

選択段階５１０は、パワー伝送を始めるかパワー伝送を維持するうちに特定のエラー又
は特定のイベントが感知されれば遷移する段階、例えば図面符号Ｓ５０２、Ｓ５０４、Ｓ
５０８、Ｓ５１０及びＳ５１２であり得る。ここで、特定のエラー及び特定のイベントは
以下の説明によって明らかになるであろう。また、選択段階５１０で、送信機は、インタ
ーフェース表面に物体が存在するかをモニタリングすることができる。仮に、送信機がイ
ンターフェース表面に物体が置かれたことを感知すれば、ピング段階５２０に遷移するこ
とができる。選択段階５１０で、送信機は、非常に短いパルスのアナログピング（Ａｎａ
ｌｏｇ Ｐｉｎｇ）信号を伝送し、送信コイル又は１次コイル（Ｐｒｉｍａｒｙ Ｃｏｉ
ｌ）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）
に物体が存在するかを感知することができる。

選択段階５１０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
、電力伝送コイル及び／又は共振キャパシター）の品質因子を測定することができる。

本発明の一実施例では、選択段階５１０で物体が感知されれば、充電領域に異物質とと
もに無線電力受信機が置かれたかを判断するために品質因子を測定することができる。無
線電力送信機に備えられるコイルは、環境変化によってインダクタンス及び／又はコイル
内の直列抵抗成分が減少することができ、これにより品質因子値が減少することになる。
測定された品質因子値を用いて異物質の存在有無を判断するため、無線電力送信機は、充
電領域に異物質が配置されていない状態で予め測定された基準品質因子値を無線電力受信
機から受信することができる。交渉段階５４０で、受信された基準品質因子値と測定され
た品質因子値を比較して異物質存在有無を判断することができる。しかし、基準品質因子
値の低い無線電力受信機の場合、一例として無線電力受信機のタイプ、用途及び特性など
によって低い基準品質因子値を有する特定の無線電力受信機の場合、異物質が存在する場
合に測定される品質因子値と基準品質因子値の間に大きな差がなくて異物質存在有無を判
断しにくい問題が発生することがある。したがって、他の判断要素をもっと考慮するか、
他の方法で異物質存在有無を判断しなければならない。

本発明のさらに他の実施例では、選択段階５１０で物体が感知されれば、充電領域に異
物質とともに無線電力受信機が配置されたかを判断するため、特定の周波数領域内（例え
ば、動作周波数領域）品質因子値を測定することができる。無線電力送信機のコイルは環
境変化によってインダクタンス及び／又はコイル内の直列抵抗成分が減少することができ
、これにより無線電力送信機のコイルの共振周波数が変更（シフト）されることができる
。すなわち、動作周波数帯域内の最大品質因子値が測定される周波数である品質因子ピー
ク（ｐｅａｋ）周波数が移動することができる。

一例として、無線電力受信機は高透磁率を有するマグネチックシールド（遮蔽材）を含
むから、高透磁率は無線電力送信機のコイルで測定されるインダクタンス値を増加させる
ことができる。一方、金属物質の異物質はインダクタンス値を減少させる。

例えば、無線電力送信機のコイルの共振周波数が１００ｋＨｚであるとき、無線電力受
信機又は異物質が充電領域に配置されたときに測定された品質因子値の変化を説明するた
めのグラフは図５ｂのようである。

図５ｂを参照すると、一般的にＬＣ共振回路の場合、共振周波数（ｆ＿ｒｅｓｏｎａｎ
ｔ）は

によって計算される。

図５ｂの左側グラフを参照すると、充電領域に無線電力受信機のみが配置されれば、Ｌ
値が増加するので、共振周波数が減少して周波数軸上の左側に移動（シフト）することに
なる。

一方、図５ｂの右側グラフを参照すると、充電領域に異物質が配置されれば、Ｌ値を減
少させるので、共振周波数が大きくなって周波数軸上の右側に移動（シフト）することに
なる。

測定された品質因子が最大の周波数、すなわち測定されたピーク周波数を用いて異物質
の存在有無を判断するため、無線電力送信機は、充電領域に異物質が配置されていない状
態で予め測定された基準最大品質因子周波数、すなわち基準ピーク周波数値を無線電力受
信機から受信することができる。交渉段階５４０で、受信された基準ピーク周波数値と測
定されたピーク周波数値を比較して異物質存在有無を判断することができる。

前記ピーク周波数の比較による異物質検出方法は品質因子値を比較する方法とともに使
うこともできる。基準品質因子値と測定された品質因子値の比較結果、大きな差がない場
合、例えば差が１０％以下の場合、基準ピーク周波数と測定されたピーク周波数を比較し
て異物質存在有無を判断することができる。一方、品質因子値の差が１０％を超える場合
、無線電力送信機は直ちに異物質が存在すると判断することができる。

さらに他の実施例で、基準品質因子値と測定された品質因子値の比較結果、異物質がな
いと判断される場合、基準ピーク周波数と測定されたピーク周波数を比較して異物質の存
在有無を判断することができる。品質因子を用いて異物質を検出しにくい場合、無線電力
受信機は基準ピーク周波数についての情報を異物質検出状態パケットに含ませて無線電力
送信機に伝送し、無線電力送信機は基準ピーク周波数についての情報をもっと用いて異物
質を検出することで、異物質検出能力を向上させることができる。

基準品質因子の詳細な比較方法は下記の実施例で説明する。

ピング段階５２０で、送信機は、物体を感知すれば、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かを識別するためのデジタルピング（Ｄ
ｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇ）を伝送する。ピング段階５２０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することができなければ
、再び選択段階５１０に遷移することができる。また、ピング段階５２０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、すなわち充電完了パケットを受信
すれば、選択段階５１０に遷移することもできる。

ピング段階５２２０が完了すれば、送信機は受信機を識別し、受信機構成及び状態情報
を収集するための識別及び構成段階５３０に遷移することができる。

識別及び構成段階５３０で、送信機は、望まないパケットが受信されるか（ｕｎｅｘｐ
ｅｃｔｅｄ ｐａｃｋｅｔ）、予め定義された時間の間に所望のパケットが受信されない
か（ｔｉｍｅ ｏｕｔ）、パケット伝送エラーがあるか（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｅ
ｒｒｏｒ）、パワー伝送契約が設定されなければ（ｎｏ ｐｏｗｅｒ ｔｒａｎｓｆｅｒ
ｃｏｎｔｒａｃｔ）選択段階５１０に遷移することができる。

送信機は、識別及び構成段階５３０で、受信された構成パケット（Ｃｏｎｆｉｇｕｒａ
ｔｉｏｎ ｐａｃｋｅｔ）の交渉フィールド（Ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎ Ｆｉｅｌｄ）値
に基づいて交渉段階５４０への進入が必要である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５４０に進入して所定のＦＯＤ検出
過程を行うことができる。

一方、確認結果、交渉が必要ではない場合、送信機は直ちに電力伝送段階５６０に進入
することもできる。

交渉段階５４０で、送信機は基準品質因子値が含まれたＦＯＤ（Ｆｏｒｅｉｇｎ Ｏｂ
ｊｅｃｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）状態パケットを受信することができる。もしくは、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。もしくは、基準
品質因子値及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
こで、送信機は、基準品質因子値に基づいてＦＯ検出のための品質係数臨界値を決定する
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検出のためのピーク周波数
臨界値を決定することができる。

送信機は決定されたＦＯ検出のための品質係数臨界値及び現在測定された品質因子値（
ピング段階前に測定された品質因子値）を用いて充電領域にＦＯが存在するかを検出する
ことができ、ＦＯ検出結果によっ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、電力伝送が中断されることができるが、これに限定されない。

送信機は、決定されたＦＯ検出のためのピーク周波数臨界値及び現在測定されたピーク
周波数値（ピング段階前に測定されたピーク周波数値）を用いて充電領域にＦＯが存在す
るかを検出することができ、ＦＯ検出結果によっ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、電力伝送が中断されることができるが、これに限定さ
れない。

ＦＯが検出された場合、送信機は選択段階５１０に回帰することができる。一方、ＦＯ
が検出されなかった場合、送信機は補正段階５５０を経て電力伝送段階５６０に進入する
こともできる。詳細に、送信機は、ＦＯが検出されなかった場合、補正段階５５０で受信
端に受信された電力の強度を決定し、送信端から伝送した電力の強度を決定するために、
受信端と送信端での電力損失を測定することができる。すなわち、送信機は補正段階５５
０で送信端の送信パワーと受信端の受信パワー間の差に基づいて電力損失を予測すること
ができる。一実施例による送信機は予測された電力損失を反映してＦＯＤ検出のための臨
界値を補正することもできる。

電力伝送段階５６０で、送信機は望まないパケットが受信されるか（ｕｎｅｘｐｅｃｔ
ｅｄ ｐａｃｋｅｔ）、予め定義された時間の間に所望のパケットが受信されないか（ｔ
ｉｍｅ ｏｕｔ）、既に設定されたパワー伝送契約に対する違反が発生するか（ｐｏｗｅ
ｒ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｃｏｎｔｒａｃｔ ｖｉｏｌａｔｉｏｎ）充電が完了した場合、
選択段階５１０に遷移することができる。

また、電力伝送段階５６０で、送信機は、送信機の状態変化などによってパワー伝送契
約を再構成する必要がある場合、再交渉段階５７０に遷移することができる。このとき、
再交渉が正常に完了すれば、送信機は電力伝送段階５６０に回帰することができる。

前述したパワー伝送契約は送信機と受信機の状態及び特性情報に基づいて設定されるこ
とができる。一例として、送信機の状態情報は最大伝送可能パワー量についての情報、最
大収容可能な受信機の個数についての情報などを含むことができ、受信機状態情報は要求
電力についての情報などを含むことができる。

図６は本発明の一実施例によ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６を参照すると、無線電力送信機６００は、大別して電力変換部６１０、電力伝送部
６２０、通信部６３０、制御部６４０及びセンシング部６５０を含んでなることができる
。前述した無線電力送信機６００の構成は必ずしも必須な構成ではなく、それより多いか
少ない構成要素を含んでなることもできることに気を付けなければならない。

図６に示したように、電力変換部６１０は、電源部６６０からＤＣ電源が供給されれば
、これを所定の強度の交流電力に変換する機能を実行することができる。

このために、電力変換部６１０は、ＤＣ／ＤＣ変換部６１１、インバーター６１２及び
周波数生成器６１３を含んでなることができる。ここで、インバーター６１２はハーフブ
リッジインバーター又はフルブリッジインバーターであり得るが、これに限定されなく、
直流電力を特定の動作周波数を有する交流電力に変換することができる回路構成であれば
充分である。

ＤＣ／ＤＣ変換部６１１は、電源部６５０から供給されたＤＣ電力制御部６４０の制御
信号に応じて特定の強度のＤＣ電力に変換する機能を実行することができる。

ここで、センシング部６５０は、ＤＣ変換された電力の電圧／電流などを測定して制御
部６４０に提供することができる。また、センシング部６５０は、過熱発生有無の判断の
ために無線電力送信機６００の内部温度を測定し、測定結果を制御部６４０に提供するこ
ともできる。一例として、制御部６４０は、センシング部６５０によって測定された電圧
／電流値に基づいて適応的に電源部６５０からの電源供給を遮断するか、増幅器(インバ
ーター)６１２に電力が供給されることを遮断することができる。このために、電力変換
部６１０の一側には電源部６５０から供給される電源を遮断するか、増幅器６１２に供給
される電力を遮断するための所定の電力遮断回路をさらに備えることもできる。

インバーター６１２は、ＤＣ／ＤＣ変換された直流電力を周波数生成器６１３によって
生成された基準交流信号に応じて交流電力に変換することができる。ここで、基準交流信
号の周波数、すなわち動作周波数は制御部６４０の制御信号に応じて動的に変更されるこ
とができる。本発明の一実施例による無線電力送信機６００は動作周波数を調節して送出
電力の強度を調節することもできる。

一例として、制御部６４０は、通信部６３０を介して無線電力受信機の電力受信状態情
報又は（及び）電力制御信号を受信することができ、受信された電力受信状態情報又は（
及び）電力制御信号に応じて動作周波数を決定し、決定された動作周波数が生成されるよ
うに周波数生成器６１３を動的に制御することができる。

一例として、電力受信状態情報は整流器の出力電圧の強度情報、受信コイルに印加され
る電流の強度情報などを含むことができるが、これに限定されない。電力制御信号は、電
力増加を要請するための信号、電力減少を要請するための信号などを含むことができる。

電力伝送部６２０は多重化器（又はマルチフレクサー）６２１及び送信コイル部６２２
を含んでなることができる。ここで、送信コイル部６２２は第１～第ｎ送信コイルから構
成されることができる。また、電力伝送部６２０は電力伝送のための特定のキャリア周波
数を生成するための搬送波生成器（図示せず）をさらに含むこともできる。この場合、搬
送波生成器は、多重化器６２１を介して伝達されたインバーター６１２の出力交流電力と
ミキシングするための特定のキャリア周波数を生成することができる。

本発明の一実施例はそれぞれの送信コイルに伝達されるＡＣ電力の周波数が互いに異な
ることもあることに気を付けなければならない。本発明の他の実施例は、ＬＣ共振特性を
送信コイルごとに違うように調節する機能を備えた所定の周波数制御器を用いてそれぞれ
の送信コイル別共振周波数を異に設定することもできる。

多重化器６２１は、制御部６４０によって選択された送信コイルに交流電力を伝達する
ためのスイッチ機能を実行することができる。制御部６４０は、送信コイル別に受信され
る信号強度指示子に基づいて該当無線電力受信機への電力伝送に使う送信コイルを選択す
ることができる。

本発明の一実施例による制御部６４０は、複数の無線電力受信機が連結された場合、送
信コイル別時分割多重化によって電力を伝送することもできる。

例えば、無線電力送信機６００で３個の無線電力受信機、すなわち第１～第３無線電力
受信機がそれぞれ３個の相異なる送信コイル、すなわち第１～第３送信コイルによって識
別された場合、制御部６４０は多重化器６２１を制御することで、特定のタイムスロット
に特定の送信コイルを介してだけ交流電力が送出できるように制御することができる。

ここで、送信コイル別に割り当てられたタイムスロットの長さによって該当無線電力受
信機に伝送される電力量を制御することができるが、これは一実施例に過ぎなく、他の例
は送信コイル別に割り当てられたタイムスロットの間にＤＣ／ＤＣ変換器６１１の出力直
流電力の強度を制御して無線電力受信機別送出電力を制御することもできる。

制御部６４０は１次感知信号送出過程のうちに第１～第ｎ送信コイル６２２を介して感
知信号が順次送出できるように多重化器６２１を制御することができる。ここで、制御部
６４０は感知信号が伝送される時点をタイマー６５５で識別することができ、感知信号伝
送時点が渡来すれば、多重化器６２１を制御することで、該当送信コイルを介して感知信
号が送出できるように制御することができる。一例として、タイマー６５５はピング伝送
段階のうちに所定の周期で特定のイベント信号を制御部６４０に送出することができ、制
御部６４０は、該当イベント信号が感知される都度、多重化器６２１を制御することで該
当送信コイルを介してデジタルピングが送出できるように制御することができる。

また、制御部６４０は１次感知信号送出過程のうちに復調部６３２からどの送信コイル
を介して信号強度指示子（Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）が受
信されたかを識別するための所定の送信コイル識別子及び該当送信コイルを介して受信さ
れた信号強度指示子を受信することができる。

一例として、２次感知信号送出過程で、制御部６４０は１次感知信号送出過程のうちに
信号強度指示子が受信された送信コイル（等）を介してだけ感知信号が送出できるように
多重化器６２１を制御することもできる。

他の例として、制御部６４０は、１次感知信号送出過程のうちに信号強度指示子が受信
された送信コイルが複数の場合、最大値を有する信号強度指示子が受信された送信コイル
を２次感知信号送出過程で感知信号を一番先に送出すべき送信コイルと決定し、決定結果
によって多重化器６２１を制御することもできる。

通信部６３０は変調部６３１と復調部６３２の少なくとも一つを含んでなることができ
る。

変調部６３１は制御部６４０によって生成された制御信号を変調して多重化器６２１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（Ｆｒｅ
ｑｕｅｎｃｙ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）変調方式、マンチェスターコーディング（Ｍ
ａｎｃｈｅｓｔｅｒ Ｃｏｄｉｎｇ）変調方式、ＰＳＫ（Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅ
ｙｉｎｇ）変調方式、パルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）
方式、差動複位相（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｂｉ－ｐｈａｓｅ）変調方式などを含む
ことができるが、これに限定されない。

復調部６３２は、送信コイルを介して受信される信号が感知されれば、感知された信号
を復調して制御部６４０に伝送することができる。ここで、復調された信号には、信号強
度指示子、無線電力伝送中の電力制御のためのエラー訂正（ＥＣ：Ｅｒｒｏｒ Ｃｏｒｒ
ｅｃｔｉｏｎ）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ことができるが、これに限定されなく、無線電力
受信機の状態を識別するための各種の状態情報が含まれることができる。

また、復調部６３２は復調された信号がどの送信コイルから受信された信号であるかを
識別することができ、識別された送信コイルに相応する所定の送信コイル識別子を制御部
６４０に提供することもできる。

また、復調部６３２は、送信コイル６２２を介して受信された信号を復調して制御部６
４０に伝達することができる。一例として、復調された信号は信号強度指示子を含むこと
ができるが、これに限定されなく、復調信号は無線電力受信機の各種の状態情報を含むこ
とができる。

一例として、無線電力送信機６００は、無線電力伝送に使われる同じ周波数を用いて無
線電力受信機と通信を行う帯域内（Ｉｎ－Ｂａｎｄ）通信を介して前記信号強度指示子を
獲得することができる。

また、無線電力送信機６００は、送信コイル部６２２を用いて無線電力を送出すること
ができるだけでなく、送信コイル部６２２を介して無線電力受信機と各種の制御信号及び
状態情報を交換することもできる。他の例として、送信コイル部６２２の第１～第ｎ送信
コイルにそれぞれ対応する別途のコイルが無線電力送信機６００にさらに備えられること
ができ、備えられた別途のコイルを用いて無線電力受信機と帯域内通信を行うこともでき
ることに気を付けなければならない。

以上の図６の説明では無線電力送信機６００と無線電力受信機が帯域内通信を行うもの
を例として説明しているが、これは一実施例に過ぎなく、無線電力信号伝送に使われる周
波数帯域と違う周波数帯域を介して近距離両方向通信を行うことができる。一例として、
近距離両方向通信は、低電力ブルートゥース通信、ＲＦＩＤ通信、ＵＷＢ通信、ジグビー
通信のいずれか一つであり得る。

また、以上の図６の説明では無線電力送信機６００の電力伝送部６２０が多重化器６２
１と複数の送信コイル６２２を含むが、これは一実施例に過ぎなく、他の実施例による電
力伝送部６２０は、一つの送信コイルから構成されることもできることに気を付けなけれ
ばならない。

図７は図６による無線電力送信機と連動す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３を参照すると、無線電力受信機７００は、受信コイル７１０、整流器７２０、直流
／直流変換器（ＤＣ／ＤＣ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）７３０、負荷７４０、センシング部７
５０、通信部７６０及び主制御部７７０を含んでなることができる。ここで、通信部７６
０は、復調部７６１及び変調部７６２の少なくとも一つを含んでなることができる。

前述した図７の例に示した無線電力受信機７００は帯域内通信を介して無線電力送信機
６００と情報を交換することができるものとして示されているが、これは一実施例に過ぎ
なく、本発明の他の実施例による通信部７６０は無線電力信号伝送に使われる周波数帯域
とは違う周波数帯域を介して近距離両方向通信を提供することもできる。

受信コイル７１０を介して受信されるＡＣ電力は整流部７２０に伝達することができる
。整流器７２０はＡＣ電力をＤＣ電力に変換して直流／直流変換器７３０に伝送すること
ができる。直流／直流変換器７３０は、整流器出力ＤＣ電力の強度を負荷７４０によって
要求される特定の強度に変換した後、負荷７４０に伝達することができる。

センシング部７５０は、整流器７２０出力ＤＣ電力強度を測定し、これを主制御部７７
０に提供することができる。また、センシング部７５０は、無線電力受信によって受信コ
イル７１０に印加される電流の強度を測定し、測定結果を主制御部７７０に伝送すること
もできる。また、センシング部７５０は、無線電力受信機７００の内部温度を測定し、測
定された温度値を主制御部７７０に提供することもできる。

一例として、主制御部７７０は、測定された整流器出力ＤＣ電力強度を所定の基準値と
比較して過電圧発生有無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７６２に伝送することが
できる。ここで、変調部７６２によって変調された信号は受信コイル７１０又は別途のコ
イル（図示せず）を介して無線電力送信機６００に伝送されることができる。

また、主制御部７７０は、整流器出力ＤＣ電力強度が所定の基準値以上の場合、感知信
号が受信されたと判断することができ、感知信号の受信時、該当感知信号に対応する信号
強度指示子が変調部７６２を介して無線電力送信機６００に伝送されることができるよう
に制御することができる。他の例として、復調部７６１は受信コイル７１０と整流器７２
０間のＡＣ電力信号又は整流器７２０出力ＤＣ電力信号を復調して感知信号の受信有無を
識別した後、識別結果を主制御部７７０に提供することができる。このとき、主制御部７
７０は感知信号に対応する信号強度指示子が変調部７６２を介して伝送されることができ
るように制御することができる。

図８は本発明の一実施例による無線電力信号の変調及び復調方法を説明するための図で
ある。

図８の図面番号８１０で示したように、無線電力送信端１０と無線電力受信端２０は同
じ周期を有する内部クロックシグナルに基づいて伝送対象パケットをエンコードするかデ
コードすることができる。

以下では、図１～図８に基づき、伝送対象パケットのエンコード方法を詳細に説明する
。

図１を参照すると、無線電力送信端１０又は無線電力受信端２０が特定のパケットを伝
送しない場合、無線電力信号は、図１の図面番号４１で示したように、特定の周波数を有
する変調されていない交流信号であり得る。

一方、無線電力送信端１０又は無線電力受信端２０が特定のパケットを伝送する場合、
無線電力信号は、図１の図面番号４２で示したように、特定の変調方式で変調された交流
信号であり得る。一例として、変調方式は、振幅変調方式、周波数変調方式、周波数及び
振幅変調方式、位相変調方式などを含むことができるが、これに限定されない。

無線電力送信端１０又は無線電力受信端２０によって生成されたパケットの２進データ
は、図面番号８２０のように、差動復位相エンコーディング（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ
ｂｉ－ｐｈａｓｅ ｅｎｃｏｄｉｎｇ）が適用できる。詳細に、差動復位相エンコーデ
ィングはデータビット１をエンコードするために２回の状態転移（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ
ｓ）を有するようにし、データビット０をエンコードするために１回の状態転移を有する
ようにする。すなわち、データビット１は前記クロック信号の立ち上がりエッジ（ｒｉｓ
ｉｎｇ ｅｄｇｅ）及び立ち下がりエッジ（ｆａｌｌｉｎｇ ｅｄｇｅ）でＨＩ状態及び
ＬＯ状態間の転移が発生するようにエンコードされたものであり、データビット０は前記
クロック信号の立ち上がりエッジでＨＩ状態及びＬＯ状態間の転移が発生するようにエン
コードされたものであり得る。

エンコードされた２進データは、図面番号８３０で示したようなバイトエンコーディン
グ技法が適用されることができる。図面番号８３０を参照すると、一実施例によるバイト
エンコーディング技法は、８ビットのエンコードされた２進ビットストリームに対して該
当ビットストリームの開始と終了を識別するためのスタートビット（Ｓｔａｒｔ Ｂｉｔ
）及びストップビット（Ｓｔｏｐ Ｂｉｔ）、該当ビットストリーム（バイト）のエラー
発生有無を感知するためのパリティビット（Ｐａｒｉｔｙ Ｂｉｔ）を挿入する方法であ
り得る。

図９は本発明の一実施例による、パケットフォーマットを説明するための図である。

図９を参照すると、無線電力送信端１０と無線電力受信端２０間の情報交換に使われる
パケットフォーマット９００は、該当パケットの復調のための同期獲得及び該当パケット
の正確な開始ビットを識別するためのプリアンブル（Ｐｒｅａｍｂｌｅ）９１０フィール
ド、該当パケットに含まれたメッセージの種類を識別するためのヘッダー（Ｈｅａｄｅｒ
）９２０フィールド、該当パケットの内容（又はペイロード（Ｐａｙｌｏａｄ））を伝送
するためのメッセージ（Ｍｅｓｓａｇｅ）９３０フィールド及び該当パケットでエラーが
発生したかを確認するためのチェックサム（Ｃｈｅｃｋｓｕｍ）９４０フィールドを含ん
でなることができる。

パケット受信端は、ヘッダー９２０値に基づき、該当パケットに含まれたメッセージ９
３０の大きさを識別することもできる。

また、ヘッダー９２０は無線電力伝送過程の各段階別に定義されることができ、一部の
ヘッダー９２０値は無線電力伝送過程の相異なる段階で同じ値を有するように定義される
こともできる。一例として、図１０を参照すると、ピング段階の電力伝送終了（Ｅｎｄ
Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）及び電力伝送段階の電力伝送終了に対応するヘッダー値
は０ｘ０２であって同一であることに気を付けなければならない。

メッセージ９３０は該当パケットの送信端から伝送しようとするデータを含む。一例と
して、メッセージ９３０フィールドに含まれるデータは相手に対する報告事項（ｒｅｐｏ
ｒｔ）、要請事項（ｒｅｑｕｅｓｔ）又は応答事項（ｒｅｓｐｏｎｓｅ）であり得るが、
これに限定されない。

本発明の他の実施例によるパケット９００は、該当パケットを伝送した送信端を識別す
るための送信端識別情報、該当パケットを受信する受信端を識別するための受信端識別情
報の少なくとも一つがもっと含まれることもできる。ここで、送信端識別情報及び受信端
識別情報は、ＩＰ住所情報、ＭＡＣ住所情報、製品識別情報などを含むことができるが、
これに限定されなく、無線充電システム上で受信端及び送信端を区分することができる情
報であれば充分である。

本発明のさらに他の実施例によるパケット９００は、該当パケットが複数の装置によっ
て受信されなければならない場合、該当受信グループを識別するための所定のグループ識
別情報をさらに含むこともできる。

図１０は本発明の一実施例による無線電力受信機において無線電力送信機に伝送される
パケットの種類を説明するための図である。

図１０を参照すると、無線電力受信機から無線電力送信機に伝送するパケットは、感知
されたピング信号の強度情報を伝送するための信号強度（Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔ
ｈ）パケット、送信機が電力伝送を中断するように要請するための電力伝送種類（Ｅｎｄ
Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）、制御のための制御エラーパケットの受信後、実際に
電力を調整するまで待機する時間情報を伝送するための電力制御保留（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏ
ｎｔｒｏｌ Ｈｏｌｄ－ｏｆｆ）パケット、受信機の構成情報を伝送するための構成パケ
ット、受信機識別情報を伝送するための識別パケット及び拡張識別パケット、一般要求メ
ッセージを伝送するための一般要求パケット、特別要求メッセージを伝送するための特別
要求パケット、ＦＯ検出のための基準品質因子値を伝送するためのＦＯＤ状態パケット、
送信機の送出電力を制御するための制御エラーパケット、再交渉開始のための再交渉パケ
ット、受信電力の強度情報を伝送するための２４ビット受信電力パケット及び８ビット受
信電力パケット、及び現在負荷の充電状態情報を伝送するための充電状態パケットを含む
ことができる。

前述した無線電力受信機から無線電力送信機に伝送するパケットは無線電力伝送に使わ
れる周波数帯域と同じ周波数帯域を用いた帯域内通信を用いて伝送されることができる。

図１１－ａは本発明の一実施例による無線電力送信機に搭載される異物質検出装置（回
路）の基本構造を説明するための図である。

図１１－ａを参照すると、異物質検出装置（回路）１１９０は、電源部１１９１、駆動
部１１９２、共振キャパシター１１９３、送信コイル１１９４、品質因子測定部１１９５
、復調部１１９６及び制御部１１９７を含んでなることができる。

電源部１１９１は、外部電源を受けて駆動部１１９２に供給することができる。

駆動部１１９２は、電源部１１９１から印加されたＤＣ電力をＡＣ電力に変換し、制御
部１１９７の制御信号に応じてＡＣ電力の強度を調節することができる。駆動部１１９２
は、特定の周波数信号を生成する周波数オシレーター及び周波数オシレーターによって発
進した交流信号を増幅させるインバーターなどを含んでなることができる。

駆動部１１９２は、制御部１１９７の制御信号に応じて前記交流信号の周波数（動作周
波数）及びデューティー、振幅の少なくとも一つを変更することができる。

品質因子測定部１１９５は、共振キャパシター１１９３の両端のインダクタンス変化（
もしくは電圧又は電流）をモニタリングして送信コイルに対する品質因子値を測定するこ
とができる。測定された現在品質因子値は制御部１１９７に伝達される。

復調部１１９６は、無線電力受信機から受信される信号を復調して制御部１１９７に伝
達する。一例として、復調部１１９６はＦＯＤ状態パケットを復調して制御部１１９７に
伝達することができる。

制御部１１９７は、品質因子測定部１１９５で測定された品質因子値を受信してメモリ
に記録することができる。また、制御部１１９７は、記録された品質因子値を該当メモリ
から読み取ることができる。制御部１１９７は駆動部１１９２の動作周波数を制御するこ
とができる。駆動部１１９２の動作周波数が制御されることにより、品質因子測定部１１
９５は該当動作周波数別品質因子値を測定することができる。制御部１１９７は動作周波
数別に測定された品質因子値に基づいて最大品質因子値に対応する周波数、すなわちピー
ク周波数を決定することができる。

制御部１１９７は、ＦＯＤ状態パケットに含まれた基準品質因子値、最大品質因子値に
対応する動作周波数（基準ピーク周波数）、基準品質因子値に対する既設定値以下に対応
する動作周波数、例えば基準品質因子値に対して５％以下の品質因子値が測定される動作
周波数の少なくとも一つに基づいて該当無線電力受信機のための品質因子臨界値を決定す
ることができる。

制御部１１９７は、決定された品質因子臨界値と品質因子測定部１１９５によって測定
された現在品質因子値を比較し、そして／あるいは受信された動作周波数（臨界周波数）
及び測定又は算出された動作周波数、例えば最大品質因子値に対応する動作周波数（ピー
ク周波数）又は基準品質因子値の５％以下の品質因子が測定される動作周波数によって充
電領域にＦＯが存在するかを判断することができる。

本発明の他の実施例による制御部１１９７は品質因子値を測定することもできる。この
場合、制御部１１９７は既設定の動作周波数範囲内で動作周波数を変更させながら周波数
別品質因子値を測定することができる。一実施例で、制御部１１９７は共振キャパシター
１１９３の両端の電圧差を用いて品質因子値を測定することができるが、これに限定され
ない。

本発明の一実施例による品質因子測定部１１９５は、共振キャパシター１１９３の両端
の電圧を測定して制御部１１９７に伝達する回路構成を含むことができる。

制御部１１９７によって測定される品質因子値は電気回路の電圧、電流、抵抗、インピ
ーダンス、キャパシタンス及び品質因子値の少なくとも一つを測定するＬＣＲ Ｍｅｔｅ
ｒのような計測機器を用いて測定した送信コイルの品質因子値に対応する値であり得る。

制御部１１９７は、異物質存在有無に対する判断結果によって、続けて充電を進めるか
、あるいは充電を中断して選択段階に回帰することができる。

図１１－ｂは本発明の他の実施例による無線電力送信機内の異物質検出装置（回路）の
構造（図１１－ａの拡張実施例）を説明するための図である。

図１１－ｂを参照すると、異物質検出装置１１００は、電源部１１０１、直流／直流変
換器（ＤＣ－ＤＣ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）１１１０（省略可能）、インバーター（Ｉｎｖ
ｅｒｔｅｒ）１１２０、共振回路１１３０、測定部１１４０、通信部１１６０、アラーム
部１１７５（省略可能）及び制御部１１８０を含んでなることができる。本実施例による
異物質検出装置１１００は無線電力送信装置に装着されることができる。

共振回路１１３０は共振キャパシター１１３１及びインダクター又は送信コイル１１３
２又は送信アンテナを含んでなり、通信部１１６０は復調部１１６１及び変調部１１６２
の少なくとも一つを含んでなることができる。

電源部１１０１は、外部電源端子を介してＤＣ電力の印加を受けて直流／直流変換器１
１１０に伝達することができる。

直流／直流変換器１１１０は、制御部１１８０の制御によって電源部１１０１から入力
される直流電力の強度を特定の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／直流変換器１１１０は電圧強度の調節が可能な可変電圧器からなることができるが、
これに限定されない。

インバーター１１２０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
ンバーター１１２０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、インバーター１１２０はフルブリッジ（Ｆｕｌｌ Ｂｒｉｄｇｅ）回路を
含んでなることができるが、これに限定されなく、ハーフブリッジ（Ｈａｌｆ Ｂｒｉｄ
ｇｅ）を含んでなることもできる。

他の例として、インバーター１１２０はハーフブリッジ回路及びフルブリッジ回路の両
者を含んでなることもできる。この場合、制御部１１８０は、インバーター１１２０をハ
ーフブリッジとして動作させるかフルブリッジとして動作させるかを動的に決定して制御
することができる。

本発明の一実施例による無線電力送信装置は、無線電力受信装置によって要求される電
力の強度によって適応的にインバーター１１２０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ジッモード及びフルブリッジモードを含む。一
例として、無線電力受信装置が５Ｗの低電力を要求する場合、制御部１１８０はインバー
ター１１２０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。一方、無
線電力受信装置が１５Ｗの電力を要求する場合、制御部１１８０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。

他の例として、無線電力送信装置は、感知された温度によっ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よってインバーター１１２０を駆動させることも
できる。ハーフブリッジモードで無線電力を伝送しているうち無線電力送信装置の温度が
所定の基準値を超える場合、制御部１１８０はハーフブリッジモードを非活性化させ、フ
ルブリッジモードを活性化させるように制御することができる。すなわち、無線電力送信
装置は、同じ強度の電力伝送のために、フルブリッジ回路を介して電圧は上昇させ、共振
回路１１３０に流れる電流の強度は減少させることにより、無線電力送信装置の内部温度
が所定の基準値以下を維持するように制御することができる。

一般に、電子機器に装着される電子部品で発生する熱の量は該当電子部品に印加される
電圧の強度よりは電流の強度にもっと敏感であり得る。

また、インバーター１１２０は直流電力を交流電力に変換することができるだけではな
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、インバーター１１２０は、制御部１１８０の制御によって交流電力の生成
に使われる基準交流信号（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ Ｃｕｒｒｅｎ
ｔ 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、インバーター１１２０は特定の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なることができるが、これは一実施例に過ぎなく、他の例では周
波数発振器がインバーター１１２０と別個に構成されて異物質検出装置１１００の一側に
装着されることができる。

他の例として、異物質検出装置１１００は、インバーター１１２０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、図示せず）をさらに含
んでなることができる。この場合、ゲートドライバーは制御部１１８０から少なくとも一
つのパルス幅変調信号を受信することができ、受信されたパルス幅変調信号に応じてイン
バーター１１２０のスイッチを制御することができる。制御部１１８０はパルス幅変調信
号のデューティーサイクル（Ｄｕｔｙ Ｃｙｃｌｅ）、すなわちデューティーレート（Ｄ
ｕｔｙ Ｒａｔｅ）、及び位相（Ｐｈａｓｅ）を制御してインバーター１１２０の出力電
力の強度を制御することができる。制御部１１８０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応じて適応的にパルス幅変調信号のデューティーサイクル及び位相
を制御することができる。

測定部１１４０は、制御部１１８０の制御信号に応じて共振キャパシター１１３１の両
端の電圧、電流、インピーダンスの少なくとも一つを測定して共振回路１１３０に対する
品質因子値及びピーク周波数値を測定又は算出することができる。このとき、算出された
品質因子値及びインダクタンス値は制御部１１８０に伝達され、制御部１１８０は所定の
記録領域に測定部１１４０から伝達された品質因子値及びピーク周波数値を記憶すること
もできる。

測定部１１４０は、制御部１１８０の制御信号に応じて所定の基準動作周波数に対応す
る品質因子値、すなわち基準測定品質因子値を測定して記憶することができる。

もしくは、測定部１１４０は、制御部１１８０の制御信号に応じて特定の動作周波数範
囲内で周波数別品質因子値を測定することができる。制御部１１８０は、最大の品質因子
値に対応する周波数であるピーク周波数値を決定してメモリに記憶することができる。

本発明の一実施例による制御部１１８０は、物体が感知されれば、ピング段階への進入
前に動作周波数帯域内の複数の相異なる周波数で品質因子値を測定するように測定部１１
４０を制御することができる。制御部１１８０は、測定された品質因子値のうち最大値に
対応する周波数を識別し、識別された周波数を現在ピーク周波数と決定することができる
。

制御部１１８０は、交渉段階で変調部１１６２からＦＯＤ状態パケットが受信されれば
、ＦＯＤ状態パケットに含まれた情報に基づいて異物質の存在有無を判断するための臨界
値（又は臨界範囲）を決定することができる。ここで、臨界値はピーク周波数値と品質因
子臨界値の少なくとも一つを含むことができる。決定された値が臨界範囲の場合、臨界範
囲はピーク周波数臨界範囲と品質因子臨界範囲の少なくとも一つを含むことができる。

ここで、ＦＯＤ状態パケットには該当無線電力受信機に相応する基準品質因子値又は（
及び）基準ピーク周波数（Ｆ＿ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ＿ｐｅａｋ）値の少なくとも一つが含
まれることができる。

制御部１１８０は、受信された基準品質因子値及び基準ピーク周波数値の少なくとも一
つに基づいて異物質存在有無を判断するための品質因子臨界値及び（又は）ピーク周波数
臨界値を決定することができる。一例として、基準品質因子値の９０％に相当する値が品
質因子臨界値と決定されることができるが、これに限定されなく、臨界値の決定に適用さ
れる比率は当業者の設計によって違って定義できる。

制御部１１８０は、現在ピーク周波数（Ｆ＿ｃｕｒｒｅｎｔ＿ｐｅａｋ）値と基準ピー
ク周波数（Ｆ＿ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ＿ｐｅａｋ）値間の差に基づいて基準測定品質因子値
（Ｑ＿ｍｅａｓｕｒｅｄ＿ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）を補正することができる。一例として、
現在ピーク周波数値から基準ピーク周波数値を差し引いた値が大きくなるほど基準測定品
質因子値がもっと増加することができる。このために、現在ピーク周波数（Ｆ＿ｃｕｒｒ
ｅｎｔ＿ｐｅａｋ）と基準ピーク周波数（Ｆ＿ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ＿ｐｅａｋ）間の差分
値を因子とする特定の補正関数が予め定義されることができる。一例として、補正関数は
線形関数であり得るが、これに限定されなく、指数関数のような非線形関数と定義される
こともできる。他の例として、異物質検出装置１１００の所定の記録領域には基準ピーク
周波数に対する現在ピーク周波数の移動程度に相応する品質因子補正値がテーブル形態に
構成されて維持されることができる。

制御部１１８０は、補正された基準測定品質因子値と決定された品質因子臨界値を比較
することによって充電領域に配置された異物質を検出することができる。

一例として、制御部１１８０は、補正された基準測定品質因子値が決定された品質因子
臨界値より小さい場合、充電領域に異物質が存在すると判断することができる。一方、制
御部１１８０は、補正された基準測定品質因子値が決定された品質因子臨界値より大きい
か同じ場合、充電領域に異物質が存在しないと判断することができる。

また、制御部１１８０、現在ピーク周波数（Ｆ＿ｃｕｒｒｅｎｔ＿ｐｅａｋ）値と基準
ピーク周波数（Ｆ＿ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ＿ｐｅａｋ）値間の差に基づいて品質因子臨界値
を補正することもできる。制御部１１８０は、現在ピーク周波数値から基準ピーク周波数
値を差し引いた値が大きくなるほど品質因子臨界値が増加するように補正することができ
る。制御部１１８０は、品質因子臨界値と測定された品質因子値を比較することによって
充電領域に配置された異物質を検出することができる。

制御部１１８０は、異物質が存在すると判断された場合、電力伝送を中断し、異物質が
感知されたことを指示する所定の警告アラームが出力されるようにアラーム部１１７５を
制御することができる。一例として、アラーム部１１７５は、ビーパー、ＬＥＤランプ、
振動素子、液晶ディスプレイなどを含むことができるが、これに限定されなく、異物質が
検出されたことを使用者が認知することができるように構成された所定のアラーム手段を
備えれば充分である。

ＦＯＤ状態パケットに含まれる基準品質因子値は標準性能テストのために指定された無
線電力送信機の充電ベッドの特定の位置で該当無線電力受信機に対応して算出された品質
因子値のうち最小値が決定されることができる。

また、制御部１１８０は、交渉段階で異物質が感知されれば、選択段階に回帰し、所定
の周期で特定の動作周波数に対する品質因子値及び／又は動作周波数帯域内ピーク周波数
を測定するように測定部１１４０を制御することができる。このとき、制御部１１８０は
異物質が感知された状態で既に決定された臨界値と比較して、既に感知された異物質が充
電領域から除去されたかを判断することができる。

判断結果、異物質が除去された場合、制御部１１８０は、電力伝送段階に進入して該当
無線電力受信装置への充電を行うことができる。復調部１１６１は、無線電力受信装置か
ら受信される帯域内信号を復調して制御部１１８０に伝達する。一例として、復調部１１
６１は、後述する図１４又は図１５のＦＯＤ状態パケットを復調して制御部１１８０に伝
達することができる。

以上で説明したように、本発明による異物質検出装置１１００は、選択段階で物体が感
知されれば、測定された品質因子値をピーク周波数の移動程度に基づいて適応的に補正す
ることにより、異物質検出に失敗する確率を著しく低めることができる利点がある。

図１２は本発明の他の実施例による異物質検出装置の構成を説明するためのブロック図
である。

図１２を参照すると、異物質検出装置１２００は、測定部１２１０、探索部１２２０、
通信部１２３０、決定部１２４０、補正部１２５０、検出部１２６０、記憶部１２７０及
び制御部１２８０を含んでなることができる。前述した異物質検出装置１２００の構成は
必ずしも必須なものではなく、一部の構成が付け加えられるか削除されることもできる。

測定部１２１０は、選択段階で充電領域に物体が配置されたことが感知されれば、電力
伝送を日時中断し、予め設定された基準動作周波数での品質因子値を測定することができ
る。以下、説明の便宜のために、基準動作周波数で測定された現在品質因子値を測定品質
因子値（Ｑ＿ｍｅａｓｕｒｅｄ）と名付けることにする。基準動作周波数は該当動作周波
数帯域に含まれた特定の周波数に設定されることができる。一例として、異物質検出装置
１２００が搭載された無線電力送信装置がＷＰＣ標準を支援する場合、基準動作周波数は
１００ＫＨｚであり得るが、これに限定されなく、適用される標準によって違って定義さ
れることもできることに気を付けなければならない。

探索部１２２０は、選択段階で充電領域に物体が配置されたことが感知されれば、電力
伝送を日時中断し、動作周波数帯域内の最大品質因子値を有する周波数を探索することが
できる。ここで、最大品質因子値を有する周波数を探索するための周波数探索オフセット
は１０ＫＨｚ＊ｋ（ｋは自然数）単位で設定されることができるが、これに限定されない
。以下、説明の便宜のために、物体感知後に探索された動作周波数帯域内の最大品質因子
値を有する周波数を現在ピーク周波数（Ｆ＿ｃｕｒｒｅｎｔ＿ｐｅａｋ）と名付けること
にする。一方、充電領域に無線電力受信機のみ配置された状態で事前の実験によって獲得
された最大品質因子値を有する周波数を基準ピーク周波数（Ｆ＿ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ＿ｐ
ｅａｋ）と名付けることにする。

充電領域に無線電力受信機とともに異物質が配置される場合、動作周波数帯域内で探索
された最大品質因子値を有する周波数は充電領域に無線電力受信機のみ配置された場合に
獲得された基準ピーク周波数に比べて大きな値を有することができる。

測定部１２１０によって測定された測定品質因子値及び探索部１２２０によって探索さ
れた現在ピーク周波数値は記憶部１２７０の所定の記録領域に記憶されることができる。

通信部１２３０は、交渉段階で無線電力受信機から異物質検出状態パケット（ＦＯＤ（
Ｆｏｒｅｉｇｎ Ｏｂｊｅｃｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）Ｓｔａｔｕｓ Ｐａｃｋｅｔ）を
受信することができる。ここで、異物質検出状態パケットは、基準ピーク周波数値につい
ての情報及び基準品質因子値についての情報の少なくとも一つを含むことができる。異物
質検出状態パケットの構造は後述する図１４及び図１５の説明によってより明らかになる
であろう。

決定部１２４０は、異物質検出状態パケットに含まれた基準品質因子値に基づいて異物
質の存在有無を判断するための品質因子臨界値を決定することができる。一例として、品
質因子臨界値は基準品質因子値に対して１０％小さい値と決定されることができるが、こ
れは一実施例に過ぎなく、当業者の設計目的によって他の比率が適用可能である。

補正部１２５０は、現在ピーク周波数（Ｆ＿ｃｕｒｒｅｎｔ＿ｐｅａｋ）と基準ピーク
周波数（Ｆ＿ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ＿ｐｅａｋ）間の差分値に基づいて品質因子臨界値（Ｑ
＿ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）を補正することができる。一例として、現在ピーク周波数値から
基準ピーク周波数値を差し引いた値が大きくなるほど品質因子臨界値がもっと増加するこ
とができる。このために、現在ピーク周波数（Ｆ＿ｃｕｒｒｅｎｔ＿ｐｅａｋ）と基準ピ
ーク周波数（Ｆ＿ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ＿ｐｅａｋ）間の差分値を因子とする特定の補正関
数が予め定義されることができる。一例として、補正関数は線形関数であり得るが、これ
に限定されなく、指数関数のような非線形関数と定義されることもできる。

本発明の他の実施例による補正部１２５０は、現在ピーク周波数（Ｆ＿ｃｕｒｒｅｎｔ
＿ｐｅａｋ）と基準ピーク周波数（Ｆ＿ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ＿ｐｅａｋ）間の差分値だけ
ではなく、基準品質因子値に基づいて基準測定品質因子値の補正量を決定することもでき
る。一例として、現在ピーク周波数値から基準ピーク周波数値を差し引いた値が大きくな
るほど、かつ基準品質因子値が大きくなるほど、品質因子臨界値の補正量は増加すること
ができる。

以下、説明の便宜のために、補正部１２５０によって補正された品質因子臨界値を補正
品質因子臨界値（Ｑ＿ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ＿ｆｉｘｅｄ）と名付けることにする。

検出部１２６０は、決定部１２４０によって決定された品質因子臨界値と補正部１２５
０によって算出された補正品質因子臨界値を比較して、充電領域に異物質が存在するかを
判断することができる。一例として、現在品質因子値が補正品質因子臨界値より小さけれ
ば、検出部１２６０は充電領域に異物質が存在すると判断することができる。一方、現在
品質因子値が補正品質因子臨界値より大きいか同じであれば、検出部１２６０は充電領域
に異物質が存在しないと判断することができる。

制御部１２８０は、異物質検出装置１２００の全般的な動作を制御し、特に無線電力伝
送段階によって下部構成要素、すなわち測定部１２１０、探索部１２２０、通信部１２３
０、決定部１２４０、補正部１２５０及び検出部１２６０などの動作を制御することがで
きる。

一般に、無線電力受信装置の種類によって、基準動作周波数で測定された基準品質因子
値は違うことがある。また、無線電力受信装置の種類によって動作周波数帯域内の最大品
質因子値を有する周波数値は違うことがある。

したがって、異物質検出装置１２００は、異物質検出状態パケット（ＦＯＤ（Ｆｏｒｅ
ｉｇｎ Ｏｂｊｅｃｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）Ｓｔａｔｕｓ Ｐａｃｋｅｔ）を介して該
当無線電力受信装置に対応する基準品質因子値及び基準ピーク周波数値を受信することが
できる。

以上で説明したように、本発明による異物質検出装置１２００は、選択段階で物体が感
知されれば、測定された品質因子値をピーク周波数の移動程度に基づいて適応的に補正す
ることにより、異物質検出に失敗する確率を著しく低めることができる利点がある。

図１３ａは本発明の一実施例による異物質検出装置における異物質検出のための状態遷
移過程を説明するための図である。

図１３ａを参照すると、異物質検出装置は、選択段階１３１０で物体が感知されれば、
基準動作周波数での現在品質因子値、すなわち測定品質因子値（Ｑ＿ｍｅａｓｕｒｅｄ）
を測定することができる。

また、異物質検出装置は、選択段階１３１０で物体が感知されれば、ピング段階１３２
０への進入前に動作周波数帯域内の複数の相異なる周波数に対する品質因子値を測定し、
測定された品質因子値が最大である周波数、すなわち現在ピーク周波数（Ｆ＿ｃｕｒｒｅ
ｎｔ＿ｐｅａｋ）を探索することができる。

ピング段階１３２０で、異物質検出装置は、無線電力受信機を識別するための所定の電
力信号、例えばデジタルピングを周期的に伝送することができる。

異物質検出装置は、測定された品質因子値及び現在ピーク周波数値についての情報を所
定の記録領域に記憶することができる。

異物質検出装置は、ピング段階１３２０で信号強度指示子が受信されれば、識別及び構
成段階１３３０に進入して無線電力受信機を識別し、識別された無線電力受信機のための
各種の構成パラメーターを設定することができる。

無線電力受信機に対する識別及び構成が完了すれば、異物質検出装置は交渉段階１３４
０に進入して異物質検出過程を行うことができる。

ここで、異物質検出過程は下記の４過程で行うことができる。

１段階で、異物質検出装置は、識別された無線電力受信機から少なくとも一つの異物質
検出状態パケットを受信することができる。ここで、異物質検出状態パケットは、基準ピ
ーク周波数値についての情報及び基準品質因子値についての情報の少なくとも一つを含む
ことができる。

基準品質因子値についての情報は、該当無線電力受信機の電源がＯＦＦになった状態で
基準動作周波数に対して測定された品質因子値を意味することができる。受信機の電源が
ＯＦＦになったことは負荷に電力が伝達されない状態を意味することができる。基準ピー
ク周波数値についての情報は、所定の無線電力送信機の充電領域に該当無線電力受信機の
み配置された状態で動作周波数帯域内の最大品質因子値を有する周波数を意味することが
できる。無線電力受信機は、予め基準ピーク周波数値を記憶しており、交渉段階でこれを
無線電力送信機に伝送することができる。

２段階で、異物質検出装置は、受信された基準品質因子値に基づいて異物質存在有無を
判断するための品質因子臨界値を決定することができる。

３段階で、異物質検出装置は、現在ピーク周波数値と基準ピーク周波数値間の差に基づ
いて基準測定品質因子（Ｑ＿ｍｅａｓｕｒｅｄ＿ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）値を補正（又は補
償（ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ）することができる。例えば、補正されたＱ＿ｍｅａｓｕ
ｒｅｄ＿ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ値はＱ＿ｍｅａｓｕｒｅｄ＿ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ値に現在ピ
ーク周波数値と基準ピーク周波数値間の差を加えたものであり得る。もしくは、補正され
たＱ＿ｍｅａｓｕｒｅｄ＿ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ値はＱ＿ｍｅａｓｕｒｅｄ＿ｒｅｆｅｒｅ
ｎｃｅ値に現在ピーク周波数値と基準ピーク周波数値間の差に所定の加重値を掛けた値を
加えたものであり得る。

４段階で、異物質検出装置は、品質因子臨界値と補正された基準測定品質因子値を比較
して異物質存在有無を判断することができる。

判断結果、異物質が存在すれば、異物質検出装置は、電力伝送を中断し、選択段階１３
１０に回帰することができる。もしくは、異物質が存在することを指示する指示子を無線
電力受信機に伝送することができ、無線電力受信機は、電力伝送終了（Ｅｎｄ ｏｆ Ｐ
ｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）を要請するか、続けて充電を進めるために、これを無視（
Ａｃｋ伝送）し、次の段階に遷移することもできる。一方、判断結果、異物質が存在しな
ければ、異物質検出装置は、電力伝送段階１３５０に進入して該当無線電力受信機に対す
る無線充電を開始することができる。

図１３ｂは本発明の他の実施例による異物質検出装置における異物質検出のための状態
遷移過程を説明するための図である。

図１３ｂを参照すると、異物質検出装置は、選択段階１３１１で物体が感知されれば、
基準動作周波数での現在品質因子値、すなわち測定品質因子値（Ｑ＿ｍｅａｓｕｒｅｄ）
を測定することができる。

また、異物質検出装置は、選択段階１３１１で物体が感知されれば、ピング段階１３２
１への進入前に動作周波数帯域内の複数の相異なる周波数に対する品質因子値を測定し、
測定された品質因子値が最大である周波数、すなわち現在ピーク周波数（Ｆ＿ｃｕｒｒｅ
ｎｔ＿ｐｅａｋ）を探索することができる。

ピング段階１３２１で、異物質検出装置は、無線電力受信機を識別するための所定の電
力信号、例えばデジタルピングを周期的に伝送することができる。

異物質検出装置は、測定品質因子値及び現在ピーク周波数値についての情報を所定の記
録領域に記憶することができる。

異物質検出装置は、ピング段階１３２１で信号強度指示子が受信されれば、識別及び構
成段階１３３１に進入して無線電力受信機を識別し、識別された無線電力受信機のための
各種の構成パラメーターを設定することができる。

無線電力受信機に対する識別及び構成が完了すれば、異物質検出装置は、交渉段階１３
４１に進入して異物質検出過程を行うことができる。

ここで、異物質検出過程は下記の４過程で行うことができる。

１段階で、異物質検出装置は、識別された無線電力受信機から少なくとも一つの異物質
検出状態パケットを受信することができる。ここで、異物質検出状態パケットは、基準ピ
ーク周波数値についての情報及び基準品質因子値についての情報の少なくとも一つを含む
ことができる。

基準品質因子値についての情報は、該当無線電力受信機の電源がＯＦＦになった状態で
基準動作周波数に対して測定された品質因子値を意味することができる。受信機の電源が
ＯＦＦになったことは負荷に電力が伝達されない状態を意味することができる。基準ピー
ク周波数値についての情報は、所定の無線電力送信機の充電領域に該当無線電力受信機の
み配置された状態で動作周波数帯域内の最大の品質因子値を有する周波数を意味すること
ができる。無線電力受信機は予め基準ピーク周波数値を記憶しており、交渉段階１３４１
でこれを無線電力送信機に伝送することができる。

２段階で、異物質検出装置は、受信された基準品質因子値に基づいて異物質存在有無を
判断するための品質因子臨界値を決定することができる。

３段階で、異物質検出装置は、品質因子臨界値と測定品質因子値を比較して異物質存在
有無を判断することができる。

判断結果、異物質が存在すれば、一実施例による異物質検出装置は、電力伝送を中断し
、選択段階１３１０に回帰することができる。他の実施例による異物質検出装置は、異物
質が存在することを指示する所定の異物質感知指示子を無線電力受信機に伝送することも
できる。ここで、無線電力受信機は、異物質感知指示子が受信されれば、電力伝送終了（
Ｅｎｄ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）を要請するか、続けて充電を進行するた
めに、これを無視し、すなわち異物質感知指示子に対応するＡｃｋ応答信号を伝送せず、
次の段階に遷移することもできる。

一方、判断結果、異物質が存在しなければ、異物質検出装置は、基準ピーク周波数値を
受信したかを判断することができる。

本発明の一実施例による異物質検出装置は、異物質検出状態パケットに含まれた基準ピ
ーク周波数値が０より大きな値であれば、基準ピーク周波数値が受信されたと判断するこ
とができる。

基準ピーク周波数値が受信されなかった場合、異物質検出装置は、電力伝送段階１３５
０に進入して該当無線電力受信機に対する無線充電を開始することができる。

基準ピーク周波数情報が受信された場合、異物質検出装置は、基準ピーク周波数値に基
づいてピーク周波数臨界値を決定することができる。

４段階で、異物質検出装置は、ピーク周波数臨界値と現在ピーク周波数値を比較して異
物質存在有無を判断することができる。ピーク周波数臨界値より現在ピーク周波数値が大
きい場合、異物質が存在すると判断し、異物質検出装置は、電力伝送を中断し、選択段階
１３１１に回帰することができる。もしくは、異物質が存在することを指示する指示子を
無線電力受信機に伝送することができ、無線電力受信機は、電力伝送終了（Ｅｎｄ ｏｆ
Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）を要請するか、続けて充電を進行するために、これを
無視（Ａｃｋ伝送）し、次の段階に遷移することもできる。一方、判断結果、異物質が存
在しなければ、異物質検出装置は、電力伝送段階１３５１に進入して該当無線電力受信機
に対する無線充電を開始することができる。

さらに他の実施例として、図１３ｂの実施例で、異物質検出装置は、品質因子値に基づ
く異物質検出過程を行う前に無線電力受信機から基準ピーク周波数値が受信されたかを確
認する過程を先に行うこともできる。

ここで、確認結果、基準ピーク周波数値が受信された場合、異物質検出装置は、品質因
子値に基づく異物質検出過程とピーク周波数に基づく異物質検出過程を全て行って異物質
の存在有無を判断することができる。

一方、確認結果、基準ピーク周波数値が受信されなかった場合、異物質検出装置は、品
質因子値に基づく異物質検出過程のみを行って異物質存在有無を判断することもできる。

前記基準ピーク周波数の受信有無によって異物質検出過程を差別的に行う場合、無線電
力受信機が好む方式で異物質検出過程を行うことができる利点がある。また、該当無線電
力受信機が装着されたデバイスに最適化した異物質検出方法を製造段階で予め設定するこ
とにより、異物質検出に対する正確度を高めることができる効果を期待することもできる
。もちろん、所定のメニュー設定によって該当無線電力受信機に対応する異物質検出方法
、すなわち基準ピーク周波数情報の伝送可否が変更されることもできることに気を付けな
ければならない。実施例で、無線電力受信機は、無線電力送信機のタイプ及び特性を識別
し、識別されたタイプ及び特性に最適化した異物質検出方法を決定することもできる。こ
の場合、無線電力受信機は、決定された異物質検出方法によって適応的に基準ピーク周波
数情報の伝送可否を決定することもできる。

図１３ｃは本発明のさらに他の実施例による異物質検出過程を説明するための図である
。

無線電力送信機は、充電領域に物体が感知される場合、共進回路の品質因子値を測定す
ることができる。共進回路の品質因子は、特定の周波数の交流電力が共振回路に印加され
たときの共振キャパシターによる入出力電圧の増幅比率を意味することができる。これは
図１１－ａ及び図１１－ｂの説明を参照することができる。ここで、無線電力送信機の動
作周波数範囲内で各周波数別品質因子値を測定することができる。

無線電力送信機は、前記品質因子測定によって現在品質因子値及びピーク周波数（測定
された周波数範囲内の最大品質因子値が測定された周波数）を決定し、メモリに記憶する
ことができる。

無線電力送信機は異物質感知状態パケットを受信することができる。ここで、異物質感
知状態パケットは図１４－ａ及び図１４－ｂの説明を参照することができる。

無線電力送信機は、受信された基準品質因子値に基づいて品質因子臨界値を決定するこ
とができる。

無線電力送信機は、前記品質因子臨界値及び測定された品質因子値を用いて異物質存在
有無を決定することができる。

例えば、品質因子臨界値より現在品質因子値が大きいか同じ場合、無線電力送信機は異
物質が存在すると判断することができる。品質因子臨界値より現在品質因子値が小さい場
合、無線電力送信機は、基準ピーク周波数についての情報が異物質検出状態パケットに含
まれているかを判断することができる（後述する図１４参照）。

仮に、異物質検出状態パケットに基準ピーク周波数についての情報が含まれていない場
合、無線電力送信機は異物質が存在しないと判断することができる。ここで、無線電力伝
送のための次の段階（例えば、ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｏｒ ｐｏｗｅｒ ｔｒａｎｓ
ｆｅｒ）を進めることができる。

基準ピーク周波数についての情報が含まれた場合、無線電力送信機は、受信された基準
ピーク周波数についての情報に基づく異物質存在有無判断をもっと行うことができる。無
線電力送信機は、基準ピーク周波数値を用いてピーク周波数臨界値を決定することができ
る。無線電力送信機は、ピーク周波数臨界値と現在ピーク周波数を比較し、現在ピーク周
波数がピーク周波数臨界値以上の場合、異物質が存在すると判断することができる。一方
、以下の場合、現在ピーク周波数がピーク周波数臨界値より小さい場合、無線電力送信機
は異物質が存在しないと判断することができる。

異物質存在有無に対する判断結果によって、無線電力送信機は無線電力伝送の進行又は
中断を判断することができる。

さらに他の実施例で、品質因子値に基づいて異物質存在有無を判断する過程とピーク周
波数に基づいて異物質存在有無を判断する過程の手順を変えて進行することもできる。す
なわち、ピーク周波数に基づく異物質存在有無判断を先に行った後、品質因子値に基づく
異物質存在有無判断をさらに進行することによって異物質検出能力を向上させることがで
きる。

図１３ｄは本発明のさらに他の実施例による異物質検出過程を説明するための図である
。

図１３ｄを参照すると、無線電力送信機は、充電領域に物体が感知される場合、共振回
路の品質因子値を測定することができる。共進回路の品質因子値は、特定の周波数の交流
電力が共振回路に印加されたときの共振キャパシターによる入出力電圧の増幅比率を意味
することができる。これは図１１－ａ及び図１１－ｂの説明を参照することができる。こ
こで、無線電力送信機の動作周波数範囲内で各周波数別品質因子値を測定することができ
る。

無線電力送信機は、周波数別に測定された品質因子値を所定のメモリに記憶することが
できる。

無線電力送信機は異物質検出状態パケットを受信することができる。

ここで、異物質検出状態パケットは、動作周波数内の最大品質因子値が測定される周波
数に対応する基準ピーク周波数についての情報及び該当最大品質因子値に対応する基準品
質因子値についての情報を含むことができる。

無線電力送信機は、受信された基準品質因子値に基づいて品質因子臨界値を決定するこ
とができる。

無線電力送信機は、前記品質因子臨界値と測定された品質因子値を用いて異物質存在有
無を決定することができる。このときに測定された品質因子値は受信された基準ピーク周
波数に対応する周波数で測定した品質因子値を用いることができる。前記周波数別に測定
された品質因子値がメモリに記憶されたので、無線電力送信機は、受信された基準ピーク
周波数に対応する周波数を識別し、識別された周波数に対応して、測定された品質因子値
をメモリから読み取ることができる。

異物質存在有無によって品質因子値が最も大きく変更される周波数は基準ピーク周波数
である。よって、無線電力受信機は、基準ピーク周波数と基準ピーク周波数で測定された
品質因子値を無線電力送信機に伝送し、無線電力送信機は、受信された前記情報に基づい
て異物質の存在有無を判断することができる。ここで、異物質有無によって品質因子値が
最も大きく変更される基準ピーク周波数に対応する基準品質因子値と現在品質因子値を比
較すると、異物質検出能力が向上することができる。ここで、基準ピーク周波数に対応す
る現在品質因子値をピング段階前に測定することができるが、これに限定されない。

本発明のさらに他の一実施例で、無線電力送信機は、異物質感知状態パケットに含まれ
た基準ピーク周波数についての情報のみでも異物質存在有無を判断することができる。

ピング段階前に測定された品質因子値のうち最大品質因子値に対応する周波数が基準ピ
ーク周波数より大きい場合（一定の誤差範囲を考慮して決定することができる）、異物質
が存在すると判断することができる。

図１４－ａは本発明の一実施例によるＦＯＤ状態パケットのメッセージ構造を説明する
ための図である。

図１４－ａを参照すると、ＦＯＤ状態パケットメッセージ１４００は２バイトの長さを
有することができ、６ビット長さの第１データ１４０１フィールド、２ビット長さのモー
ド（Ｍｏｄｅ）１４０２フィールド及び１バイト長さの基準品質因子値（Ｒｅｆｅｒｅｎ
ｃｅ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｆａｃｔｏｒ Ｖａｌｕｅ）１４０３フィールドを含んでなるこ
とができる。

図面番号１４０４で示すように、モード１４０２フィールドが二進数‘００’に設定さ
れれば、第１データ１４０１フィールドの全てのビットは０と記録され、基準品質因子値
１４０３フィールドに該当無線電力受信機の電源がＯＦＦになった状態で測定及び決定さ
れた基準品質因子値に対応する情報が記録される。一方、モード１４０２フィールドが二
進数‘０１’に設定されれば、第１データ１４０１フィールドには充電領域に該当無線電
力受信機のみ配置された状態で動作周波数帯域内の最大の品質因子値を有する周波数を意
味する基準ピーク周波数値（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｐｅａｋ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｖａ
ｌｕｅ）に相応する情報が記録される。ここで、基準品質因子値１４０３フィールドには
該当無線電力受信機の電源がＯＦＦになった状態で測定されて決定された基準品質因子値
に対応する情報が記録されることができる。第１データ１４０１に記録される基準ピーク
周波数値の解像度は動作周波数帯域の大きさによって決定することができる。

図１４ａに示したように、第１データ１４０１は０から６３までの値を有することがで
きる。仮に、動作周波数帯域が１００ＫＨｚから２６０ＫＨｚの場合、第１データ１４０
１が０であれば、基準ピーク周波数が１００ＫＨｚを意味し、第１データ１４０１が６３
であれば、基準ピーク周波数が２６０ＫＨｚを意味することができる。ここで、基準ピー
ク周波数値の解像度は動作周波数帯域幅を第１データ１４１０の個数で割った１６０ＫＨ
ｚ／６４＝２．５ＫＨｚと決定されることができる。

もしくは、品質因子測定のための動作周波数帯域は８７ＫＨｚ～１５０ＫＨｚであり得
る。ここで、第１データ１４０１には８７ＫＨｚから１５０ＫＨｚまでのいずれか周波数
値を指示することもできる。

図１４－ｂは本発明の他の実施例によるＦＯＤ状態パケットのメッセージ構造を説明す
るための図である。

図１４－ｂを参照すると、ＦＯＤ状態パケットメッセージ１４１０は２バイトの長さを
有することができ、６ビット長さの第１データ１４１１フィールド、２ビット長さのモー
ド（Ｍｏｄｅ）１４１２フィールド及び１バイト長さの基準品質因子値（Ｒｅｆｅｒｅｎ
ｃｅ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｆａｃｔｏｒ Ｖａｌｕｅ）１４１３フィールドを含んでなるこ
とができる。

図面番号１４１４で示すように、モード１４１２フィールドが二進数‘００’に設定さ
れれば、第１データ１４０１フィールドには充電領域に該当無線電力受信機のみ配置され
た状態で動作周波数帯域内の最大品質因子値を有する周波数を意味する基準ピーク周波数
値（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｐｅａｋ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｖａｌｕｅ）に相応する情報
が記録されることができる。仮に、第１データ１４１１が０の場合、異物質検出装置は無
線電力受信機が基準ピーク周波数値を伝送しなかったと判断することができる。ここで、
基準品質因子値１４１３フィールドには該当無線電力受信機の電源がＯＦＦになった状態
で測定されて決定された基準品質因子値に対応する情報が記録されることができる。第１
データ１４０１に記録される基準ピーク周波数値の解像度は動作周波数帯域の大きさに基
づいて決定されることができる。

図１４－ｂに示したように、第１データ１４１１は１から６３までの値を有することが
できる。仮に、動作周波数帯域が１００ＫＨｚから２６０ＫＨｚの場合、第１データ１４
１１が１であれば、基準ピーク周波数が１００ＫＨｚを意味し、第１データ１４１１が６
３であれば、基準ピーク周波数が２６０ＫＨｚを意味することができる。ここで、基準ピ
ーク周波数値の解像度は動作周波数帯域幅を第１データ１４１１の個数で割った１６０Ｋ
Ｈｚ／６３＝２．５４ＫＨｚと決定されることができる。

もしくは、品質因子測定のための動作周波数帯域は８７ＫＨｚ～１４９ＫＨｚであり得
る。ここで、第１データ１４１１には８７ＫＨｚから１４９ＫＨｚのいずれか周波数値を
指示することもできる。

さらに他の実施例で、図１４－ａ及び図１４－ｂの異物質検出状態パケットは動作周波
数内の最大品質因子値が測定される周波数に対応する基準ピーク周波数についての情報及
び該当最大品質因子値に対応する品質因子値である基準品質因子値についての情報を含む
ことができる。前記基準ピーク周波数についての情報値及び基準品質因子値は無線電力受
信機のメモリに記憶された情報であり得る。この値は受信機が製造過程で特定の無線電力
送信機を用いて予め測定した値であり得る。ここで、特定の無線電力送信機は標準規格送
信機であり、認証用として使われ、実際の製品では標準規格送信機を基準にデザイン的差
と特性差を考慮して標準規格送信機の測定値を補正して使うことができる。

無線電力送信機は、図１４のＦＯＤ状態パケットを受信すれば、基準品質因子値とピン
グ段階５２０（又はピング段階前）で測定された品質因子値を比較して異物質の存在有無
を判断することができ（方法１）、あるいは基準ピーク周波数とピング段階５２０（又は
ピング段階前）で測定されたピーク周波数を比較して異物質の存在有無を判断することも
できる（方法２、図１１の実施例）。

もしくは、複合的な方法で異物質の存在有無を判断することもできる。

一実施例で、無線電力送信機は前記方法１で異物質存在有無を判断することができる。
ここで、受信された基準品質因子値に基づいて二つの臨界値（臨界値１：Ｑ＿Ｔｈｒｅｓ
ｈｏｌｄ１及び臨界値２：Ｑ＿Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ２）を決定することができる。ここで
、臨界値１は臨界値２より大きい値を有する。

ピング段階５２０前に測定された品質因子値が臨界値２より小さければ、無線電力送信
機は異物質が存在すると判断することができる。

ピング段階５２０前に測定された品質因子値が臨界値１より小さくて臨界値２より大き
いか同じであれば、無線電力送信機は方法２で異物質の存在有無を判断することができる
。

図１５は本発明の他の実施例によるＦＯＤ状態パケットのメッセージ構造を説明するた
めの図である。

図１５を参照すると、ＦＯＤ状態パケットメッセージ１５００は２バイトの長さを有す
ることができ、６ビット長さの予約（Ｒｅｓｅｒｖｅｄ）１５０１フィールド、２ビット
長さのモード（Ｍｏｄｅ）１５０２フィールド及び１バイト長さの基準値（Ｒｅｆｅｒｅ
ｎｃｅ Ｖａｌｕｅ）１５０３フィールドを含んでなることができる。ここで、予約１５
０１フィールドの全てのビットは‘０’と記録される。

図面番号１５０４で示すように、モード１５０２フィールドが二進数‘００’に設定さ
れれば、基準値１５０３フィールドには該当無線電力受信機の電源がＯＦＦになった状態
で測定されて決定された基準品質因子値に相応する情報が記録されることができる。

一方、モード１５０２フィールドが二進数‘０１’に設定されれば、基準値１５０３フ
ィールドには充電領域に該当無線電力受信機のみ配置された状態で動作周波数帯域内の最
大品質因子値を有する周波数を意味する基準ピーク周波数値（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｐｅ
ａｋ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｖａｌｕｅ）に相応する情報が記録されることができる。こ
こで、基準ピーク周波数は充電領域に異物質が配置されず、電源がＯＦＦになった無線電
力受信機のみ存在する状態で探索されることができる。

本実施例において、異物質検出装置（又は無線電力送信装置）は交渉段階で複数のＦＯ
Ｄ状態パケットを受信して、該当無線電力受信機に対応する基準ピーク周波数値及び基準
品質因子値を獲得することができる。

一例として、基準値１５０３に記録される値が基準ピーク周波数の場合、基準ピーク周
波数値の解像度は該当無線電力送信装置の動作周波数帯域の大きさ、すなわち動作周波数
帯域幅基づいて決定されることができる。

仮に、該当無線充電システムの動作周波数帯域幅が２５６ＫＨｚの場合、基準ピーク周
波数値の解像度は２５６ＫＨｚ／１２８＝２ＫＨｚであり得る。

図１５に示したように、基準値１５０３フィールドは１バイトの長さを有するので、基
準値１５０３は０から１２７までの値を有することができる。一例として、動作周波数帯
域が１００ＫＨｚから３５６ＫＨｚまでである無線電力送信装置がモード値１５０２が二
進数‘０１’であり、基準値１５０３が‘０ｘ０５’に設定されたＦＯＤ状態パケットを
受信すれば、無線電力送信装置は該当無線電力受信機に対応する基準ピーク周波数が１０
０ＫＨｚ＋５＊２ＫＨｚ＝１１０ＫＨｚであることを認知することができる。

図１６は本発明の一実施例による無線電力送信装置における異物質検出方法を説明する
ためのフローチャートである。

図１６を参照すると、無線電力送信装置は、選択段階で充電領域に配置された物体を感
知すれば、ピング段階への進入前に基準動作周波数に対応する品質因子値を測定して所定
の記録領域に記憶することができる（Ｓ１６０１～Ｓ１６０２）。このとき、送信コイル
の電圧は０．５Ｖｒｍｓ～２Ｖｒｍｓが適当である。無線電力受信機の整流器露出電流を
防止することができる。ここで、ｒｍｓは二乗平均平方根（ｒｏｏｔ ｍｅａｎ ｓｑｕ
ａｒｅ）を意味する。

また、無線電力送信装置は、動作周波数帯域内の複数の相異なる周波数で測定された品
質因子値のうち最大品質因子値を有する周波数である現在ピーク周波数を探索して所定の
記録領域に記憶することができる（Ｓ１６０３）。ここで、動作周波数帯域内の現在ピー
ク周波数探索のために品質因子値が測定される周波数を決定するための周波数オフセット
（又は周波数の個数）は当業者の設計によって違うことができることに気を付けなければ
ならない（Ｓ１６０３）。

本実施例における動作周波数帯域は８７ＫＨｚ～１５０ＫＨｚであり、基準動作周波数
は１００ＫＨｚであり得るが、これに限定されない。

無線電力送信装置は、現在ピーク周波数探索が完了すれば、ピング段階に進入して無線
電力受信機を識別するためのデジタルピング信号を無線で送出することができる。

無線電力送信装置は、デジタルピング信号に対応して信号強度指示子が受信されれば、
識別及び構成段階に進入し、無線電力受信機に対する識別及び構成が完了すれば、交渉段
階に遷移することができる（Ｓ１６０４）。

無線電力送信装置は、交渉段階で受信されるＦＯＤ状態パケットに基づいて異物質存在
有無を判断するための臨界値（又は臨界範囲）を決定することができる（Ｓ１６０５）。
ここで、臨界値はＦＯＤ状態パケットに含まれた基準品質因子値に基づいて決定される品
質因子臨界値であり得るが、これに限定されない。

無線電力送信装置は、交渉段階で受信されるＦＯＤ状態パケットに含まれた基準ピーク
周波数値と現在ピーク周波数値間の差に基づいて基準動作周波数に対応して測定された品
質因子値、すなわち基準測定品質因子値を補正（又は補償（ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ）
）することができる（Ｓ１６０６）。

無線電力送信装置は、補正された基準測定品質因子値と決定された品質因子臨界値を比
較して異物質存在有無を判断することができる（Ｓ１６０７）。

判断結果、異物質が存在する場合、無線電力送信装置は、電力信号送出を中断し、異物
質が検出されたことを指示する所定の警告アラームが出力されるように制御することがで
きる（Ｓ１６０８及びＳ１６０９）。

前述した１６０８段階の判断結果、異物質が存在しない場合、無線電力送信装置は、電
力伝送段階に進入して該当無線電力受信機に対する充電を開始することができる（Ｓ１６
０８及びＳ１６１０）。ここで、無線電力受信機の充電が開始される前に電力伝送及び電
力制御に必要な各種の構成パラメーターを最適化するためのキャリブレーション過程をさ
らに実行することもできる。

図１７は本発明の一実施例による受信機タイプ別基準ピーク周波数と異物質配置による
ピーク周波数変化を説明するための実験結果テーブルである。

図１７を参照すると、充電領域に無線電力受信機のみ配置された状態で獲得された基準
ピーク周波数１７１０及び該当基準ピーク周波数で測定された品質因子値１７２０は受信
機タイプによって違うことを示す。

特に、図面番号１７１０及び１７３０を参照すると、充電領域に無線電力受信機だけで
なく異物質が配置された場合のピーク周波数１７３０が無線電力受信機のみ配置された状
態のピーク周波数１７１０より大きいことが分かる。

また、図面番号１７２０及び１７４０を参照すると、充電領域に受信機と異物質が共に
存在するときに測定された品質因子値が受信機のみ配置された状態で測定された品質因子
値に比べて減少することが分かる。

また、図面番号１７５０を参照すると、充電領域に配置された異物質の位置が中央から
遠くなるほどピーク周波数が減少するが、品質因子値は増加することを示す。

図１８は本発明による無線充電システムにおける異物質配置による品質因子値及びピー
ク周波数の変化を示す実験結果グラフである。

図１８を参照すると、充電領域に第１受信機と異物質が配置された場合、ピーク周波数
は第１受信機のみ充電領域に配置された場合より△ｆだけ増加する。以下、説明の便宜の
ために、△ｆをピーク周波数移動値（Ｐｅａｋ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｓｈｉｆｔ Ｖａ
ｌｕｅ）と名付けることにする。一方、充電領域に第１受信機と異物質が共に配置された
状態に対応するピーク周波数、すなわち現在ピーク周波数で測定された品質因子値が第１
受信機のみ配置された状態に対応するピーク周波数、すなわち基準ピーク周波数で測定さ
れた品質因子値より△Ｑだけ減少することを示す。以下、説明の便宜のために、前記△Ｑ
を品質因子移動値（Ｑｕａｌｉｔｙ Ｆａｃｔｏｒ Ｓｈｉｆｔ Ｖａｌｕｅ）と名付け
ることにする。

図１８に示したように、残りの第２～第４受信機に対しても、前記第１受信機に対する
実験結果と類似した結果を示す。

本発明の一実施例による異物質検出装置は、ピーク周波数移動値及び品質因子移動値に
基づいて基準測定品質因子値を補正することもできる。一例として、ピーク周波数移動値
と品質因子移動値の和が大きいほど基準品質因子値の補の比率が増加することができる。

一例として、異物質検出装置は、交渉段階で基準ピーク周波数に相応する品質因子値（
以下、説明の便宜のために、第１最大品質因子値と名付ける）を無線電力受信機から受信
することができる。異物質検出装置は、選択段階で物体が感知されれば、動作周波数帯域
内の複数の相異なる周波数で品質因子値を測定して現在ピーク周波数を探索することがで
きる。ここで、探索された現在ピーク周波数に対応する品質因子値を第２最大品質因子値
と名付けることにする。異物質検出装置は、第１最大品質因子値から第２最大品質因子値
を差し引いた値を品質因子移動値と決定することができる。図１４～図１５の異物質検出
状態パケットは前記第１最大品質因子値をさらに記録するための所定のデータフィールド
が定義されることができる。

一般に、無線充電システムの場合、品質因子値が最大であるピーク周波数で共振現象が
発生し、共振現象が発生するとき、電力効率が最大になる。

図１９は本発明のさらに他の実施例による異物質検出装置の構成を説明するためのブロ
ック図である。

図１９を参照すると、異物質検出装置１９００は、ピーク周波数探索部１９１０、出力
電圧測定部１９２０、品質因子傾き決定部１９３０、異物質検出部１９４０及び制御部１
９５０を含んでなることができる。前述した異物質検出装置１９００の構成は必ずしも必
須なものではなく、一部の構成が付け加えられるか削除されることもできる。

ピーク周波数探索部１９１０は、選択段階で充電領域に物体が配置されたことが感知さ
れれば、電力伝送を日時中断させ、動作周波数帯域内の最大品質因子値を有する周波数を
探索することができる。ここで、最大品質因子値を有する周波数を探索するための周波数
探索オフセットは１０ＫＨｚ＊ｋ（ｋは自然数）単位で設定されることができるが、これ
に限定されなく、より小さいか大きい単位で周波数探索オフセットが定義されることもで
きる。以下、説明の便宜のために、物体感知後に探索された動作周波数帯域内の最大品質
因子値を有する周波数を現在ピーク周波数（Ｆ＿ｃｕｒｒｅｎｔ＿ｐｅａｋ）と名付ける
ことにする。一方、充電領域に無線電力受信機のみ配置された状態で事前の実験によって
獲得された最大品質因子値を有する周波数を基準ピーク周波数（Ｆ＿ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ
＿ｐｅａｋ）と名付けることにする。

出力電圧測定部１９２０は動作周波数帯域内の特定の周波数での出力電圧レベルを測定
することができる。一例として、出力電圧レベルが測定される周波数は動作周波数帯域の
開始周波数（Ｆ＿ｓｔａｒｔ）、探索された現在ピーク周波数、動作周波数帯域の終了周
波数（Ｆ＿ｅｎｄ）の少なくとも一つを含むことができる。出力電圧レベルは共振回路の
送信コイルに印加される電圧の強度であり得るが、これに限定されなく、出力電圧レベル
の測定される位置は当業者の設計によって違うことができる。

品質因子傾き決定部１９３０は、出力電圧測定部１９２０によって測定された特定の周
波数別電圧値に基づいて品質因子傾きを算出することができる。一例として、開始周波数
で測定された出力電圧レベルと現在ピーク周波数で測定された出力電圧レベルをそれぞれ
Ｖ＿ｓｔａｒｔ’、Ｖｃ’と名付けることにする。ここで、品質因子傾き（Ｑ＿ｓｌｏｐ
ｅ’）は後述する図２０の図面番号２０２０で示したように、下記の数式：

（Ｖｃ’－Ｖ＿ｓｔａｒｔ’）／（Ｆ＿ｃｕｒｒｅｎｔ＿ｐｅａｋ－Ｆ＿ｓｔａｒｔ）

によって算出することができる。

前述した図１９～図２１の実施例では測定電圧レベルに基づいて品質因子傾きが算出さ
れるものとして説明されているが、これは一実施例に過ぎなく、本発明の他の実施例は該
当周波数で測定された品質因子値に基づいて品質因子傾きが算出されることもできること
に気を付けなければならない。

本発明の他の実施例による現在ピーク周波数で測定された出力電圧レベル（Ｖｃ’）と
終了周波数で測定された出力電圧レベル（Ｖ＿ｅｎｄ’）に基づいて品質因子傾き（Ｑ＿
ｓｌｏｐｅ’）を算出することもできる。この場合、品質因子傾きは下記の数式：

（Ｖｃ’－Ｖ＿ｅｎｄ’）／（Ｆ＿ｃｕｒｒｅｎｔ＿ｐｅａｋ－Ｆ＿ｅｎｄ）

によって算出することができる。

以下、説明の便宜のために、開始周波数と現在ピーク周波数で測定された出力電圧レベ
ル（又は品質因子値）に基づいて算出される品質因子傾きを第１品質因子傾き、現在ピー
ク周波数と終了周波数で測定された出力電圧レベル（又は品質因子値）に基づいて算出さ
れる品質因子傾きを第２品質因子傾きと名付けることにする。

異物質検出部１９４０は、算出された品質因子傾きと予め定義された臨界値を比較して
、充電領域に配置された異物質を検出することができる。

一例として、異物質検出部１９４０は、前記算出された第１品質因子傾きと予め定義さ
れた第１品質因子傾き臨界値と比較して異物質の存在有無を判断することができる。ここ
で、第１品質因子傾き臨界値は正の値を有することができる。

他の例として、異物質検出部１９４０は、前記算出された第２品質因子傾きと予め定義
された第２品質因子傾き臨界値と比較して異物質の存在有無を判断することができる。こ
こで、第２品質因子傾き臨界値は正の値を有することができる。

第１品質因子傾き臨界値は図１５の異物質検出状態パケットに含まれて無線電力受信機
から受信されることもできる。ここで、第１品質因子傾き臨界値は基準値フィールドに記
録されることができるが、これは一実施例に過ぎなく、異物質検出状態パケットに第１品
質因子傾き臨界値を記録するための新しいフィールドが定義されることもできる。

さらに他の例として、異物質検出部１９４０は、第１品質因子傾きと第２品質因子傾き
の平均値を算出し、算出された品質因子傾き平均値を予め定義された品質因子傾き臨界値
と比較して異物質存在有無を判断することもできる。ここで、平均値は第１品質因子傾き
から第２品質因子傾きを差し引いた後、２で割ることによって算出されることができる。

後述する図２０に示したように、充電領域に受信機のみ配置された場合に算出される品
質因子傾きの絶対値は受信機と異物質が共に配置された場合に算出される品質因子傾きの
絶対値より大きい値を有する。

したがって、異物質検出部１９４０は、算出された第１品質因子傾きが第１品質因子傾
き臨界値より小さければ、充電領域に異物質が配置されたと判断することができる。

異物質検出部１９４０は、算出された第１品質因子傾きが第１品質因子傾き臨界値より
大きいか同じであれば、充電領域に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、第１品質因子傾き臨界値は無線電力受信機のタイプに基づいて予め定義さ
れて異物質検出装置１９５０の所定の記録領域に維持されることができる。

他の例として、第１品質因子傾き臨界値は全ての無線電力受信機に対して同じ値が使わ
れることができる。

さらに他の例として、第１品質因子傾き臨界値は通信部（図示せず）を介して該当無線
電力受信機から直接受信することもできる。ここで、異物質検出装置１９００は、交渉段
階で無線電力受信機から受信される異物質検出状態パケット（ＦＯＤ（Ｆｏｒｅｉｇｎ
Ｏｂｊｅｃｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）Ｓｔａｔｕｓ Ｐａｃｋｅｔ）を介して第１品質因
子傾き臨界値又は（及び）第２品質因子傾き臨界値を獲得することができる。

制御部１９５０は、異物質検出装置１９００の全般的な動作を制御し、異物質検出部１
９４０によって異物質が検出されれば、該当無線電力受信機への電力伝送を一時中断し、
充電領域に異物質が存在することを指示する所定の警告アラームが出力されるように備え
られたアラーム部（図示せず）を制御することができる。

また、制御部１９５０は、警告アラームの出力後、検出された異物質が充電領域から除
去されたかをモニタリングすることができる。モニタリング結果、異物質が除去された場
合、制御部１９５０は、警告アラームを解除し、該当無線電力受信機への電力伝送を再開
するように制御することができる。

図２０は本発明による無線充電システムにおいて異物質存在有無による品質因子傾きの
変化を説明するための図である。

図２０を参照すると、図面番号２０１０は充電領域に無線電力受信機のみ配置された状
態での品質因子傾きを算出する例を示し、図面番号２０２０は充電領域に無線電力受信機
だけでなく異物質が配置された場合、品質因子傾きを算出する例を示す。図２０は充電領
域に無線電力受信機のみ配置された状態で算出された品質因子傾き（Ｑ＿ｓｌｏｐｅ）よ
り異物質がさらに配置された後に算出された品質因子傾き（Ｑ＿ｓｌｏｐｅ’）が小さい
ことを示す。

以下、説明の便宜のために、Ｑ＿ｓｌｏｐｅとＱ＿ｓｌｏｐｅ’をそれぞれ基準品質因
子傾きと現在品質因子傾きと名付けることにする。

本発明の一実施例による品質因子傾き臨界値は図面番号２０１０の基準品質因子傾きよ
り小さく、図面番号２０２０の現在品質因子傾きより大きい値のうちいずれか一値と決定
されることができる。

図２１－ａは本発明の他の実施例による無線電力送信装置における異物質検出方法を説
明するためのフローチャートである。

図２１－ａを参照すると、無線電力送信装置は選択段階で充電領域に配置された物体を
感知することができる（Ｓ２１０１）。

物体が感知されれば、無線電力送信装置は、ピング段階への進入前に電力伝送を一時中
断し、動作周波数帯域内の複数の相異なる周波数で測定された品質因子値のうち最大値を
有する現在ピーク周波数を探索して所定の記録領域に記憶することができる（Ｓ２１０２
）。

ここで、動作周波数帯域内の現在ピーク周波数探索のために品質因子値が測定される周
波数を決定するための周波数オフセット（又は周波数の個数）は当業者の設計によって違
うことができることに気を付けなければならない。また、動作周波数帯域は該当無線充電
システムの設計及び適用される標準によって違うことができる。

無線電力送信装置は、動作周波数帯域の開始周波数と現在ピーク周波数にそれぞれに対
応する出力電圧レベルを測定することができる（Ｓ２１０３）。

無線電力送信装置は、開始周波数及び現在ピーク周波数で測定された出力電圧レベルに
基づいて品質因子傾きを算出することができる（Ｓ２００４）。ここで、品質因子傾き（
Ｑ＿ｓｌｏｐｅ’）は現在ピーク周波数（Ｆ＿ｃｕｒｒｅｎｔ＿ｐｅａｋ）で測定された
出力電圧レベル（Ｖｃ’）から開始周波数（Ｆ＿ｓｔａｒｔ）で測定された出力電圧レベ
ル（Ｖ＿ｓｔａｒｔ’）を差し引いた値を現在ピーク周波数と開始周波数間の差で割るこ
とでによって算出することができる。すなわち、品質因子傾きは下記の数式：

Ｑ＿ｓｌｏｐｅ’＝（Ｖｃ’－Ｖ＿ｓｔａｒｔ’）／（Ｆ＿ｃｕｒｒｅｎｔ＿ｐｅａｋ
－Ｆ＿ｓｔａｒｔ）

によって算出することができる。

無線電力送信装置は、算出された品質因子傾きと所定の品質因子傾き臨界値を比較して
、充電領域に異物質が存在するかを判断することができる（Ｓ２１０５）。

判断結果、異物質が存在する場合、無線電力送信装置は、電力信号送出を中断し、異物
質が検出されたことを指示する所定の警告アラームが出力されるように制御することがで
きる（Ｓ２１０６及びＳ２１０７）。

前述した２１０５段階の判断結果、異物質が存在しない場合、無線電力送信装置は、電
力伝送段階に進入して該当無線電力受信機に対する充電を開始することができる（Ｓ２１
０６及びＳ２１０８）。

図２１－ｂは本発明の他の実施例による無線電力送信装置における異物質検出方法を説
明するためのフローチャートである。

図２１－ｂを参照すると、無線電力送信装置は、選択段階で充電領域に配置された物体
を感知することができる（Ｓ２１１１）。

物体が感知されれば、無線電力送信装置は、ピング段階への進入前に低電圧（例えば、
０．５Ｖ～２Ｖ）をインバーター１１２０に印加して、動作周波数帯域内の複数の相異な
る周波数で品質因子値を測定することができる。

制御部１１８０は、特定の周波数で測定された品質因子値を所定の記録領域に記憶する
ことができる（Ｓ２１１２）。一例として、特定の周波数は動作周波数帯域内の予め定義
された周波数であり、以下、説明の便宜のために、測定開始周波数と混用することにする
。また、測定開始周波数で測定された品質因子値を開始品質因子値と名付けることにする
。

制御部１１８０は、測定された品質因子値のうち最大値が測定された現在ピーク周波数
を決定し、現在ピーク周波数及び該当周波数で測定されたピーク品質因子値を所定の記録
領域に記憶することができる（Ｓ２１１３）。

ここで、動作周波数帯域内の現在ピーク周波数探索のために品質因子値が測定される周
波数を決定するための周波数オフセット（又は周波数の個数）は当業者の設計によって違
うことができることに気を付けなければならない。また、動作周波数帯域は該当無線充電
システムの設計及び適用される標準によって違うことができる。

無線電力送信装置は、特定の周波数（開始周波数）及び現在ピーク周波数で測定された
品質因子値に基づいて品質因子傾きを算出することができる（Ｓ２１１４）。品質因子傾
き（Ｑ＿ｓｌｏｐｅ’）は下記のように決定されることができる。

Ｑ＿ｓｌｏｐｅ’＝（Ｑｃ’－Ｑ＿ｓｔａｒｔ’）／（Ｆ＿ｃｕｒｒｅｎｔ＿ｐｅａｋ
－Ｆ＿ｓｔａｒｔ）

ここで、Ｆ＿ｃｕｒｒｅｎｔ＿ｐｅａｋは現在ピーク周波数、Ｆ＿ｓｔａｒｔは特定の
周波数（開始周波数）、Ｑｃ’はピーク品質因子値、Ｑ＿ｓｔａｒｔ’は開始品質因子値
である。

無線電力送信装置は、算出された品質因子傾きと所定の品質因子傾き臨界値を比較して
、充電領域に異物質が存在するかを判断することができる（Ｓ２１１５）。

さらに他の実施例で、前記所定の品質因子傾き臨界値は図１４の実施例のように異物質
検出状態パケットに含まれる情報に基づいて決定される値であり得る。

例えば、異物質検出状態パケットは、品質因子傾き臨界値又は品質因子傾き臨界値に対
応する角度単位の値についての情報を伝送するためのフィールドが定義されることができ
る。

判断結果、異物質が存在する場合、無線電力送信装置は、電力信号送出を中断し、異物
質が検出されたことを指示する所定の警告アラームが出力されるように制御することがで
きる（Ｓ２１１６及びＳ２１１７）。

前述した２１１５段階の判断結果、異物質が存在しない場合、無線電力送信装置は電力
伝送段階に進入し、該当無線電力受信機に対する充電を開始することができる（Ｓ２１１
６及びＳ２１１８）。

以上の図１９～図２１ａ及び図２１ｂの実施例では、開始周波数及び現在ピーク周波数
で測定された出力電圧レベルに基づいて品質因子傾きが算出されるものとして説明されて
いるが、これは一実施例に過ぎなく、本発明の他の実施例は開始周波数及び現在ピーク周
波数で測定された品質因子値に基づいて品質因子傾きを算出することもできる。このため
に、図１９に示した出力電圧測定部１９２０に代わり、開始周波数、現在ピーク周波数に
対応する品質因子値を測定する品質因子測定部（図示せず）を異物質検出装置１９００に
含んで構成されることもできることに気を付けなければならない。

上述した実施例による方法はコンピュータで実行されるためのプログラムに製作されて
コンピュータ可読の記録媒体に記憶されることができ、コンピュータ可読の記録媒体の例
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
記憶装置などを含む。

コンピュータ可読の記録媒体はネットワークを介して連結されたコンピュータシステム
に分散され、分散方式でコンピュータが読めるコードが記憶されて実行されることができ
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、
コード及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ーによって容易に推
論可能である。

本発明は本発明の精神及び必須の特徴を逸脱しない範囲内で他の特定の形態に具体化さ
れることができるのは当業者に明らかである。

したがって、前記の詳細な説明は全ての面で制限的に解釈されてはいけなく、例示的な
ものと考慮されなければならない。本発明の範囲は添付の請求項の合理的解釈によって決
定されなければならなく、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。

実施例による異物質検出方法は、品質因子値を用いて無線電力送信機と無線電力送信機
の間に位置する異物質を検出する無線充電システムに適用可能である。

Claims (12)

1. 無線電力送信機における異物質検出方法であって、
   物体を感知すれば、基準動作周波数に相応する品質因子値を測定する段階と、
   動作周波数帯域内の品質因子値が最大である現在ピーク周波数を探索する段階と、
   基準ピーク周波数についての情報が含まれた異物質検出状態パケットを無線電力受信機
   から受信する段階と、
   前記現在ピーク周波数と前記基準ピーク周波数間の差分値を用いて前記測定された品質
   因子値を補正する段階と、
   前記補正された品質因子値と所定の品質因子臨界値を比較して異物質の存在有無を判断
   する段階とを含む、異物質検出方法。
2. 前記基準ピーク周波数は充電領域に前記無線電力受信機のみ配置された状態で前記動作
   周波数帯域内の最大品質因子値を有する周波数である、請求項１に記載の異物質検出方法
   。
3. 前記判断結果によって異物質が検出されれば、前記無線電力受信機への電力伝送を中断
   する段階をさらに含む、請求項１に記載の異物質検出方法。
4. 前記異物質検出状態パケットはモード情報をさらに含み、前記モード情報に基づいて前
   記基準ピーク周波数についての情報が前記異物質検出状態パケットに含まれたかを識別す
   る、請求項１に記載の異物質検出方法。
5. 前記異物質の存在有無を判断する段階は、
   前記補正された品質因子値が前記所定の品質因子臨界値より小さければ、異物質が存在
   すると判断する段階と、
   前記補正された品質因子値が前記所定の品質因子臨界値より大きいか同じであれば、異
   物質が存在しないと判断する段階とを含む、請求項１に記載の異物質検出方法。
6. 物体が感知されれば、基準動作周波数に相応する品質因子値を測定する品質因子測定部
   と、
   動作周波数帯域内の品質因子値が最大である現在ピーク周波数を探索するピーク周波数
   探索部と、
   基準ピーク周波数についての情報が含まれた異物質検出状態パケットを無線電力受信機
   から受信する通信部と、
   前記現在ピーク周波数と前記基準ピーク周波数間の差分値を用いて前記測定された品質
   因子値を補正する補正部と、
   前記補正された品質因子値と所定の品質因子臨界値を比較して異物質の存在有無を判断
   する検出部とを含む、無線電力送信機。
7. 前記基準ピーク周波数は充電領域に前記無線電力受信機のみ配置された状態で前記動作
   周波数帯域内の最大品質因子値を有する周波数である、請求項６に記載の無線電力送信機
   。
8. 前記判断結果によって異物質が検出されれば、前記無線電力受信機への電力伝送を中断
   する、請求項６に記載の無線電力送信機。
9. 前記異物質検出状態パケットはモード情報をさらに含み、前記モード情報に基づいて前
   記基準ピーク周波数についての情報が前記異物質検出状態パケットに含まれたかを識別す
   る、請求項６に記載の無線電力送信機。
10. 前記検出部は、
    前記補正された品質因子値が前記所定の品質因子臨界値より小さければ、異物質が存在
    すると判断し、
    前記補正された品質因子値が前記所定の品質因子臨界値より大きいか同じであれば、異
    物質が存在しないと判断する、請求項６に記載の無線電力送信機。
11. 無線電力受信機であって、
    無線電力送信機に異物質検出（Ｆｏｒｅｉｇｎ Ｏｂｊｅｃｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ、
    ＦＯＤ）状態パケットを伝送する通信部と、
    基準ピーク周波数及びモードフィールドを含む前記異物質検出状態パケットを生成する
    制御部とを含み、
    前記基準ピーク周波数は異物質がない状態で前記無線電力送信機に含まれるコイルで測
    定される共振周波数に対応する周波数を含み、
    前記モードフィールドに含まれる情報は、前記無線電力受信機が非活性化状態にあるか
    を指示する情報及び異物質がない状態を指示する情報を含む、無線電力受信機。
12. 前記通信部は、前記無線電力送信機から前記異物質検出状態パケットに対応して異物質
    感知指示子を受信する、請求項１１に記載の無線電力受信機。

Images