KR101114587B1 - 무선전력 송수신을 위한 시스템, 단말장치, 관리서버 및 전송장치 - Google Patents

무선전력 송수신을 위한 시스템, 단말장치, 관리서버 및 전송장치 Download PDF

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Abstract

무선전력 송수신을 위한 시스템, 단말장치, 관리서버 및 전송장치가 제공된다.
제안되는 시스템은 비 방사형 무선 에너지 전송기술을 사용하여, 소스 공진기에서 공진 주파수를 발생시킬 수 있다. 단말장치는 무선 전력을 수신하여 비접촉 에너지 전송에 의한 충전을 수행할 수 있다. 무선망을 통해 에너지 전송관리 및 에너지 전송 영역에 액세스되어 있는 단말장치의 에너지 전송 제어를 관리함으로써 시간적 및 공간적 제약이 수반되는 문제를 해소할 수 있다.

Description

무선전력 송수신을 위한 시스템, 단말장치, 관리서버 및 전송장치{System, mobile station, management server and wireless power transfer for transmitting/receiving wireless power}
기술분야는 무선전력 송수신을 위한 시스템, 단말장치, 관리서버 및 전송장치에 관한 것으로서, 무선망과 연동하여 무선전력을 송수신하며, 수신된 무선전력을 충전할 수 있도록 하는 무선전력 송수신을 위한 시스템, 단말장치, 관리서버 및 전송장치에 관한 것이다.
무선전력 전송기술(Wireless Power Transmission Technology)은 무선으로 에너지를 전력원으로부터 전자기기로 전송하는 기술이다. 전송거리는 수 mm의 근거리뿐만 아니라, 수 km 이상의 원거리 전송이 가능하다.
근거리 전송 기술은 전자파 방사에 기반하며 비교적 작은 출력의 에너지를 전달한다. 그러나, 이는 전자기 방사의 특성인 전방향성으로 인해 전송 효율이 매우 떨어지므로, 고전력을 요구하는 기기의 경우, 충전시간이 매우 길어진다. 또한, 충전 시간을 단축하기 위하여 송신부의 출력을 높이면 인체에 해를 끼치게 된다. 따라서, 근거리 전송 기술은 광범위한 사용을 위한 무선전력 전송기술로는 부적합하다. 반면, 원거리 전송 기술은 대부분 2.45GHz 또는 5.8GHz 대역의 마이크로 웨이브를 사용하는 전자기파 방사형 방식을 사용한다. 즉, 원거리 전송 기술은 고주파를 사용하므로 인체에 매우 위험하며, 에너지의 송수신이 특정 지역으로 제한된다.
따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 시간적 또는 공간적으로 따르는 무선전력전송의 제약을 최소화하여, 사용자에게 보다 쉽게 무선전력 전송서비스를 제공할 수 있는 무선전력 송수신을 위한 시스템, 단말장치, 관리서버 및 전송장치를 제공하는 것이다.
제안되는 본 발명에 따른 무선 전력 충전이 가능한 단말장치는, 무선 전력을 수신하는데 필요한 주파수 정보를 무선망을 통해 관리서버로부터 수신하는 통신부; 상기 수신된 주파수 정보를 이용하여 소스 공진기와의 공진 주파수를 동기화하며, 상기 소스 공진기로부터 상기 무선 전력을 수신하는 타겟 공진기; 및 상기 타겟 공진기로부터 출력되는 에너지를 충전하는 충전부를 포함할 수 있다.
상기 관리서버는 상기 소스 공진기에게 상기 무선망을 통해 상기 주파수 정보를 전송하며, 상기 소스 공진기는 상기 주파수 정보를 이용하여 상기 타겟 공진기와의 공진 주파수를 동기화할 수 있다.
충전이 필요한지를 판단하고, 상기 충전이 필요하면 상기 관리서버에게 충전요청메시지, 인증정보 및 위치정보가 전송되도록 하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 관리서버는 상기 인증정보 및 상기 위치정보를 기반으로 충전 가능여부를 판단할 수 있다.
상기 관리서버는 상기 소스 공진기가 상기 무선 전력을 전달할 수 있는 레인지(range) 정보 및 상기 위치정보를 기반으로 상기 충전 가능여부를 판단할 수 있다.
상기 충전부에 충전되는 충전량을 확인하여 상기 관리서버에게 보고하는 제어부를 더 포함하며, 상기 관리서버는 상기 보고되는 충전량을 기반으로 과금을 정할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 충전이 완료되기 전에 중지되면, 상기 관리서버에게 상기 인증정보 및 상기 위치정보를 재전송하도록 상기 통신부를 제어하며, 상기 관리서버는 상기 재전송되는 인증정보 및 위치정보를 기반으로 상기 주파수 정보를 상기 통신부 및 상기 소스 공진기에게 재전송할 수 있다.
상기 통신부가 상기 무선망에 위치하는 기지국을 통해 무선통신서비스를 제공하는 경우, 상기 주파수 정보는 상기 기지국을 경유하여 수신될 수 있다.
한편, 제안되는 본 발명에 따른 무선 전력 전송을 위한 관리서버는, 무선망을 통해 단말장치로부터 충전요청메시지를 수신하는 통신부; 및 상기 충전요청메시지의 수신에 따라, 상기 단말장치 및 소스 공진기가 무선 전력을 송수신하는데 필요한 주파수 정보를 상기 단말장치 및 상기 소스 공진기에게 전송하도록 하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 통신부는 상기 주파수 정보를 상기 무선망 및 기지국을 통해 상기 단말장치에게 전송하며, 상기 무선망을 통해 상기 소스 공진기에게 전송할 수 있다.
상기 단말장치 및 상기 소스 공진기는 상기 주파수 정보를 이용하여 공진 주파수를 동기화할 수 있다.
상기 통신부는 상기 단말장치로부터 상기 단말장치의 인증정보와 위치정보를 더 수신하며, 상기 제어부는 상기 수신된 인증정보 및 상기 위치정보를 기반으로 상기 단말장치의 충전 가능여부를 판단할 수 있다.
상기 제어부는 상기 소스 공진기가 상기 무선 전력을 전달할 수 있는 레인지(range) 정보 및 상기 단말장치의 위치정보를 기반으로 상기 충전 가능여부를 판단할 수 있다.
상기 제어부는 상기 단말장치로부터 보고되는 충전량을 기반으로 상기 단말장치 또는 상기 소스 공진기에게 부과할 과금을 정할 수 있다.
상기 제어부는 상기 소스 공진기가 상기 무선 전력을 전달할 수 있는 레인지 내에 복수의 단말장치가 있으면, 복수의 서로 다른 주파수 정보를 상기 소스 공진기 및 상기 복수의 단말장치에게 전송하도록 할 수 있다.
상기 제어부는 상기 소스 공진기가 상기 무선 전력을 전달할 수 있는 레인지에 복수의 단말장치가 있으면, 상기 복수의 단말장치 중 우선순위가 높은 단말장치에게 인증키를 제공하여, 상기 인증키를 수신한 단말장치가 상기 무선 전력을 수신하도록 할 수 있다.
상기 제어부는 상기 단말장치의 충전된 정도 또는 상기 단말장치와의 거리를 이용하여 상기 공진 주파수의 출력 크기를 제어할 수 있다.
한편, 제안되는 본 발명에 따른 무선전력 전송장치는, 단말장치로부터 충전요청메시지를 수신하는 통신부; 상기 충전요청메시지의 수신에 따라, 상기 단말장치의 인증과정을 수행하고, 상기 단말장치에게 공진 주파수의 동기화 및 송수신에 필요한 주파수 정보를 전송하도록 하는 제어부; 및 상기 단말장치와의 공진 주파수가 동기화되면 상기 단말장치에게 상기 무선 전력을 전송하는 소스 공진부를 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 무선 전력의 전송 전 또는 전송 후에 상기 단말장치에게 충전에 대한 과금을 정할 수 있다.
한편, 제안되는 본 발명에 따른 무선전력 송수신을 위한 시스템은, 무선망을 통해 충전요청메시지를 전송하는 단말장치; 상기 단말장치와의 공진 주파수 동기화에 필요한 주파수 정보를 이용하여 상기 단말장치에게 상기 무선 전력을 전송하는 소스 공진기; 및 상기 충전요청메시지를 수신하면, 상기 단말장치 및 상기 소스 공진기에게 상기 주파수 정보를 전송하는 관리서버를 포함할 수 있다.
상기 단말장치와 상기 관리서버 간의 데이터 경유 경로 및 상기 관리서버와 상기 소스 공진기 간의 데이터 경유 경로를 제공하는 기지국을 더 포함할 수 있다.
제안되는 본 발명은 단말장치와 무선망을 연동하여 무선에너지의 충전을 제어할 수 있다. 관리서버 또는 소스 공진기는 단말장치의 충전 요구, 배터리 상태, 위치 정보, 인증정보 등을 사용하여 충전 가능 및 개시와 종료 여부를 판단하며, 이로써, 시간적/공간적 제약을 개선할 수 있다.
또한, 관리서버와 같은 서비스 제공 사업자는 무선망과 연동되어 동작하므로, 과금정보를 사용하여 무선 에너지 전송 서비스를 사업 모델로 사용할 수 있으며, 단말장치의 사용자는 무선 충전 서비스 영역에서 충전 서비스를 받을 수 있다.
도 1은 제안되는 실시예에 따른 무선망 기반의 무선전력 송수신을 위한 시스템을 도시한 도면,
도 2는 제안되는 실시예에 따른 무선 전력 충전이 가능한 단말장치를 도시한 블록도,
도 3은 제안되는 실시예에 따른 무선 전력 전송을 위한 관리서버를 도시한 블록도,
도 4는 제안되는 실시예에 따른 무선전력 전송장치를 도시한 블록도.
도 5는 제안되는 다른 실시예에 따른 무선망 기반의 무선전력 송수신을 위한 시스템을 도시한 도면,
도 6은 도 5의 무선전력 전송장치를 도시한 블록도,
도 7은 제안되는 실시예에 따른 단말장치의 무선 전력 충전 방법을 설명하기 위한 흐름도,
도 8은 제안되는 실시예에 따른 관리서버의 무선 전력 전송을 위한 제어방법을 설명하기 위한 흐름도,
도 9는 제안되는 실시예에 따른 무선전력 전송장치의 무선전력 전송방법을설명하기 위한 흐름도, 그리고,
도 10은 제안되는 다른 실시예에 따른 무선전력 전송장치의 무선전력 전송방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 제안되는 실시예에 따른 무선망 기반의 무선전력 송수신을 위한 시스템을 도시한 도면이다. 제안되는 시스템은 비 방사형 무선 에너지 전송기술을 사용하여, 소스 공진기(400)에서 공진 주파수를 발생시키고 단말장치(200)에서 무선 전력을 수신하여 비접촉 에너지 전송을 실현하며, 송신기의 에너지 전송관리, 그리고, 송신기의 에너지 전송 영역에 액세스되어 있는 단말장치(200)의 에너지 전송 제어관리를 할 수 있다. 송신기는 관리서버(300) 또는 소스 공진기(400)일 수 있다.
여기서, 비 방사형 무선 전력 전송은, 소스 공진기(400)와 단말장치(200)에 구비된 타겟 공진기간의 공명 특성을 이용하여 수행될 수 있다. 즉, 소스 공진기(400)와 타겟 공진기가 동일한 주파수로 공진하면, 감쇄파 결합(evanescent wave coupling)에 의하여 마그네틱 필드 기반의 에너지 전송이 가능하다. 이때, 에너지는 무선 전력 또는 공진 전력에 해당한다.
도 1을 참조하면, 무선전력 송수신을 위한 시스템은 기지국(100), 단말장치(200), 관리서버(300) 및 소스 공진기(400)를 포함한다.
기지국(100)은 단말장치(200)에게 무선통신 서비스를 제공하며, 단말장치(200)와 관리서버(300) 간의 데이터 경유 경로 및 관리서버(300)와 소스 공진기(400) 간의 데이터 경유 경로를 제공할 수 있다. 단말장치(200)와 관리서버(300)의 거리가 무선통신이 가능한 거리인 경우, 기지국(100)은 사용되지 않을 수 있다.
단말장치(200)는 무선망을 통해 기지국(100)과 무선통신하며, 사용자에게 무선통신과 관련된 서비스를 제공한다. 또한, 단말장치(200)는 충전이 필요한 경우, 무선망을 통해 관리서버(300)에게 충전요청메시지를 전송할 수 있다.
관리서버(300)는 충전을 요청한 단말장치(200)의 인증관리, 충전에 대한 과금관리를 담당할 수 있다. 충전요청메시지가 수신되면, 관리서버(300)는 단말장치(200)와 소스 공진기(400) 사이의 공진 주파수 동기화에 필요한 주파수 정보를 단말장치(200)와 소스 공진기(400)에게 전송할 수 있다.
단말장치(200)는 관리서버(300)로부터 수신된 주파수 정보를 이용하여 공진 주파수를 동기화하고, 공진 주파수가 동기화되면 무선 전력의 수신을 기다린다.
소스 공진기(400)는 관리서버(300)로부터 수신된 주파수 정보를 이용하여 공진 주파수를 동기화하고, 공진 주파수가 동기화되면 무선 전력을 단말장치(200)에게 전송할 수 있다. 이로써, 단말장치(200)는 무선 전력을 수신하여 충전에 필요한 에너지를 생성한 후 충전할 수 있다.
도 2는 제안되는 실시예에 따른 무선 전력 충전이 가능한 단말장치를 도시한 블록도이다.
도 2의 단말장치(200)는 단말 통신부(210), 단말 저장부(220), 단말 제어부(230), 타겟 공진기(240) 및 충전부(250)를 포함한다.
단말 통신부(210)는 무선망을 통해 무선 통신 서비스를 제공한다. 단말장치(200)의 충전이 필요한 경우, 단말 통신부(210)는 충전 요청 메시지를 무선망을 통해 관리서버(300)에게 전송한다. 단말장치(200)가 무선망에 위치하는 기지국(100)을 통해 무선 통신 서비스를 제공하는 경우, 정보의 송수신은 기지국(100)을 경유하여 송수신될 수 있다.
또한, 단말 통신부(210)는 관리서버(300)로부터 관리서버(300)가 충전 요청을 수락하였음을 알리는 메시지를 수신하며, 이에 대한 애크(ACK)를 관리서버(300)에게 전송한다. 단말 통신부(210)는 관리서버(300)로부터 무선 전력을 수신하는데 필요한 주파수 정보를 무선망 및 기지국(100)을 통해 수신하고, 수신된 주파수 정보를 단말 제어부(230)에게 전달한다.
단말 저장부(220)에는 단말장치(200)의 인증에 필요한 인증정보가 저장된다. 인증정보는 관리서버(300)가 충전가능여부를 결정하는데 사용되며, 단말장치(200)에 할당된 인증키를 포함할 수 있다.
단말 제어부(230)는 단말장치(200)의 충전량을 확인하여 충전이 필요한 것으로 확인되면, 충전요청메시지를 관리서버(300)에게 전송하도록 단말 통신부(210)를 제어한다. 충전요청메시지는 단말장치(200)의 인증에 필요한 인증정보 및 단말장치(200)의 위치정보를 포함한다. 단말장치(200)의 위치정보는 단말장치(200)에 내장된 GPS(Global Positioning System)를 통해 알 수 있다.
단말 통신부(210)가 충전 요청 메시지를 전송하면, 관리서버(300)는 단말장치(200)의 인증정보를 이용하여 인증과정을 수행하고, 위치정보를 이용하여 충전가능여부를 판단한다. 관리서버(300)는 무선으로 전력 또는 무선 전력을 전송하는 소스 공진기(400)의 서비스 레인지(range) 내에 단말장치(200)가 위치하면, 충전가능한 것으로 판단할 수 있다. 충전가능한 것으로 판단되면, 관리서버(300)는 단말 통신부(210)에게 충전 수락을 알리는 메시지를 전송한다. 서비스 레인지는 소스 공진기(400)가 무선 전력을 전달할 수 있는 최대 거리로서, 무선 충전 서비스 영역을 나타낼 수 있다.
단말 제어부(230)는 충전 수락에 대한 애크를 관리서버(300)에게 전송하도록 단말 통신부(210)를 제어한다. 애크를 수신한 관리서버(300)는 단말 통신부(210) 및 소스 공진기(400)에게 공진 주파수 형성에 필요한 주파수 정보를 전송한다.
주파수 정보는 소스 공진기(400)와 타겟 공진기(240) 사이의 주파수 싱크를 맞추기 위한 공진 주파수 정보로서, 단말 제어부(230)는 수신된 주파수 정보를 이용하여 타겟 공진기(240)의 공진 회로를 제어함으로써 공진 주파수를 형성 및 동기화한다. 소스 공진기(400)와 타겟 공진기(240) 사이의 공진 주파수가 동기화되면, 소스 공진기(400)는 타겟 공진기(240)에게 충전에 필요한 전력을 무선으로 전송한다.
타겟 공진기(240)는 상술한 바와 같이, 수신된 주파수 정보를 이용하여 소스 공진기(400)와의 공진 주파수를 형성 및 동기화하며, 소스 공진기(400)로부터 공진 주파수를 통해 무선 전력을 수신한다. 소스 공진기(400)는 도 4에 도시된 무선전력 전송장치(400)로 구현될 수 있다.
충전부(250)는 타겟 공진기(240)로부터 출력되는 에너지를 충전한다. 이를 위하여 충전부(250)는 정류기(251) 및 충전기(253)를 포함한다. 정류기(251)는 타겟 공진기(240)의 출력 신호를 정류한다. 충전기(253)는 정류기(251)의 출력 전압을 저장하며, 이로써 충전이 시작된다. 충전부(250)는 주지된 배터리일 수 있으므로 상세한 설명은 생략된다.
단말 제어부(230)는 충전되는 에너지의 충전량을 주기적으로 확인하고, 확인된 충전량을 관리서버(300)에게 보고할 수 있다. 또는, 단말 제어부(230)는 충전이 완료되면, 전체 충전량 및 충전이 완료되었음을 관리서버(300)에게 보고할 수 있다. 관리서버(300)는 보고되는 충전량을 기반으로 과금을 정할 수 있다. 과금은 단말장치(200) 또는 소스 공진기(400)에게 부과될 수 있다.
또는, 단말 제어부(230)는, 충전이 완료되기 전에 중지되면, 관리서버(300)에게 충전요청메시지를 재전송하도록 단말 통신부(210)를 제어할 수 있다. 관리서버(300)는 재전송되는 충전요청메시지를 기반으로 공진 주파수의 동기화에 필요한 주파수 정보를 단말 통신부(210) 및 소스 공진기(400)에게 재전송할 수 있다.
도 3은 제안되는 실시예에 따른 무선 전력 전송을 위한 관리서버를 도시한 블록도이다.
도 3의 관리서버(300)는 서버 통신부(310) 및 서버 제어부(320)를 포함한다. 서버 통신부(310)는 무선망을 통해 단말장치(200)로부터 충전요청메시지를 수신하고, 충전 요청을 수락하는 메시지를 단말장치(200)에게 전송하며, 단말장치(200)로부터 충전 요청 수락에 대한 애크를 수신한다. 충전 요청 수락에 대한 애크는 충전준비가 완료되었음을 의미한다. 또한, 서버 통신부(310)는 단말장치(200) 및 소스 공진기(400)에게 공진 주파수의 동기화에 필요한 정보를 전송할 수 있다. 서버 통신부(310)는 무선망 및 기지국(100)을 통해 단말장치(200)와 소스 공진기(400)에게 주파수 정보를 전송할 수 있다.
서버 제어부(320)는 단말장치(200)로부터 수신된 인증정보 및 위치정보를 기반으로 단말장치(200)의 충전 가능여부를 판단할 수 있다. 서버 제어부(320)는 소스 공진기(400)의 서비스 레인지 정보 및 단말장치(200)의 위치정보를 기반으로 충전 가능여부를 판단할 수 있다.
서버 제어부(320)는 충전요청메시지의 수신에 따라, 단말장치(200) 및 소스 공진기(400)가 무선 전력을 송수신하는데 필요한 주파수 정보를 단말장치(200) 및 소스 공진기(400)에게 전송하도록 서버 통신부(310)를 제어한다.
구체적으로, 서버 제어부(320)는 충전요청메시지에 포함된 인증정보를 이용하여 단말장치(200)의 인증을 수행하고, 단말장치(200)가 소스 공진기(400)의 서비스 레인지 내에 위치하는지 판단한다. 서버 제어부(320)는 소스 공진기(400)의 서비스 레인지를 가지고 있으므로, 단말장치(200)의 위치정보를 이용하여 서비스 레인지 내에 위치하는지 판단할 수 있다. 단말장치(200)가 서비스 레인지 내에 위치하면, 서버 제어부(320)는 충전 서비스가 가능한 것으로 판단하고, 단말장치(200)에게 충전 요청을 수락하는 메시지를 전송한다.
단말장치(200)의 충전 준비가 완료되면, 서버 제어부(320)는 주파수 정보를 단말장치(200) 및 소스 공진기(400)에게 전송하도록 서버 통신부(310)를 제어한다. 단말장치(200)와 소스 공진기(400)는 주파수 정보를 이용하여 공진 주파수를 동기화한다.
단말장치(200)가 소스 공진기(400)로부터 무선 전력을 수신하는 동안, 서버 제어부(320)는 단말장치(200)의 정보를 수집하여 공진 주파수의 송신 출력 크기를 제어할 수 있다. 수집되는 단말장치(200)의 정보는 단말장치(200)로부터 보고되는 충전된 정보(즉, 충전진행상태)와, 단말장치(200)와 소스 공진기(400) 간의 거리를 포함한다. 예를 들어, 거리가 멀어지거나, 충전속도가 저하되면 서버 제어부(320)는 송신 출력 크기를 증가시켜 충전이 보다 신속히 완료되도록 할 수 있다.
단말장치(200)의 충전이 진행되는 동안, 서버 통신부(310)는 단말장치(200)로부터 충전요청메시지를 재수신할 수 있다. 서버 제어부(320)는 인증 및 충전가능여부를 재판단하여 주파수 정보를 소스 공진기(400) 및 단말장치(200)에게 재전송할 수 있다.
충전 서비스가 유료인 경우, 서버 제어부(320)는 단말장치(200)로부터 보고되는 총 충전량을 기반으로 단말장치(200) 또는 소스 공진기의 소유주에게 과금을 부과할 수 있다.
소스 공진기(400)의 서비스 레인지 내에 복수의 단말장치(미도시)가 위치하고, 복수의 단말장치(200)가 충전을 요청하면, 서버 제어부(320)는, 공진 주파수 동기화에 필요한 복수의 서로 다른 주파수 정보를 소스 공진기(400) 및 복수의 단말장치(200)에게 전송할 수 있다. 서로 다른 주파수 정보에 의해 소스 공진기(400)와 각 단말장치(미도시) 사이에는 서로 다른 공진 주파수 채널이 형성되어 독립적인 충전이 이루어질 수 있다.
또는, 소스 공진기(400)의 서비스 레인지 내에 복수의 단말장치(미도시)가 위치하고, 복수의 단말장치(200)가 충전을 요청하면, 서버 제어부(320)는, 복수의 단말장치(200) 중 우선순위가 높은 단말장치에게 인증키를 제공하여, 인증키를 수신한 단말장치(예를 들어, 200)가 소스 공진기(400)로부터 무선 전력을 수신하도록 할 수 있다. 즉, 서버 제어부(320)는 인증키를 수신한 단말장치(200)에게 주파수 정보를 전송하며, 이로써, 단말장치(200)와 소스 공진기(400) 사이에 공진 주파수가 형성된다. 단말장치(200)로부터 충전완료 보고가 수신되면, 서버 제어부(320)는 다음 우선순위를 가지는 단말장치(미도시)에게 인증키를 제공하고, 상술한 동작이 수행되도록 할 수 있다.
또한, 서버 제어부(320)는 단말장치(200)의 충전이 불가능한 것으로 판단되면, 단말장치(200)에게 충전이 불가능함을 통지할 수 있다. 이 때, 서버 제어부(320)는 충전이 불가능한 이유를 함께 통지할 수 있다.
이유의 예로는 인증 실패, 과금불가능, 통신환경 저하 등이 있을 수 있다.
도 4는 제안되는 실시예에 따른 무선전력 전송장치를 도시한 블록도이다.
도 4에 도시된 무선전력 전송장치(400)는 도 1의 소스 공진기(400)일 수 있다. 무선전력 전송장치(400)는 공진기 통신부(410), 공진기 제어부(420) 및 소스 공진부(430)를 포함한다.
공진기 통신부(410)는 관리서버(300)로부터 무선망 및 기지국(100)을 경유하여 공진 주파수 형성 및 동기화에 필요한 주파수 정보를 수신할 수 있다.
공진기 제어부(420)는 수신된 주파수 정보를 이용하여 소스 공진기(400)의 공진 회로를 제어함으로써 공진 주파수를 동기화한다. 예를 들어, 공진기 제어부(420)는 공진 주파수 동기화를 위하여 인덕턴스(L)와 캐패시턴스(C)를 조절할 수 있다.
소스 공진부(430)와 단말장치(200) 사이의 공진 주파수가 동기화되면, 소스 공진부(430)는 단말장치(200)의 타겟 공진기(240)에게 공진 주파수를 통해 충전에 필요한 무선 전력이 전송된다.
도 5는 제안되는 다른 실시예에 따른 무선망 기반의 무선전력 송수신을 위한 시스템을 도시한 도면, 도 6은 도 5의 무선전력 전송장치를 도시한 블록도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 무선전력 송수신을 위한 시스템은 무선전력 전송장치(600) 및 단말장치(500)를 포함한다. 단말장치(500)는 무선망을 통해 무선통신하며, 사용자에게 무선통신과 관련된 서비스를 제공한다. 또한, 단말장치(500)는 충전이 필요한 경우, 무선망을 통해 무선전력 전송장치(600)에게 충전요청메시지를 전송할 수 있다.
공진기 통신부(610)가 단말장치(500)로부터 충전요청메시지를 수신하면, 공진기 제어부(620)는 충전을 요청한 단말장치(500)의 인증관리, 충전가능여부 등을 판단하고, 충전에 대한 과금 관리를 담당할 수 있다. 공진기 제어부(620)는 단말장치(500)의 인증정보가 기저장된 인증 리스트에 포함되어 있으면 인증 성공으로 판단할 수 있다.
충전가능한 것으로 판단되면, 공진기 제어부(620)는 단말장치(500)에 필요한 주파수 정보를 단말장치(500)에게 전송하도록 공진기 통신부(610)를 제어할 수 있다. 주파수 정보는 무선망을 통해 전송될 수 있다.
또한, 공진기 제어부(620)는 소스 공진기(630)와 타겟 공진기(510) 사이의 공진 주파수 동기화를 위하여 소스 공진기(630)의 공진 회로를 제어한다. 단말장치(500)와의 공진 주파수가 동기화되면, 소스 공진기(630)는 무선 전력을 타겟 공진기(510)에게 전송한다.
단말장치(500)는 무선전력 전송장치(600)로부터 수신된 주파수 정보를 이용하여 공진 주파수를 동기화하고, 공진 주파수가 동기화되면 무선전력 전송장치(600)로부터 무선 전력을 수신한다. 이로써, 단말장치(500)는 충전에 필요한 에너지를 생성한 후 충전할 수 있다.
공진기 제어부(620)는 무선 전력의 전송 전 또는 전송 후에 단말장치(500)에게 충전에 대한 과금을 부과할 수 있다.
도 7은 제안되는 실시예에 따른 단말장치의 무선 전력 충전 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
700단계에서, 단말 제어부(230)는 단말장치(200)의 충전이 필요하다가 판단되거나 또는 사용자로부터 충전 요구가 발생하면, 단말 통신부(210)를 제어하여 관리서버(300)에게 충전요청메시지를 전송한다. 충전요청메시지는 충전을 요청하는 메시지로서, 단말장치(200)의 인증정보와 위치정보를 포함한다.
710단계에서, 단말 통신부(210)는 관리서버(300)로부터 충전 수락을 알리며, 충전 개시를 문의하는 메시지를 수신한다.
720단계에서, 단말 제어부(230)는 단말 통신부(210)를 제어하여 관리서버(300)에게 충전 개시에 대한 응답을 나타내는 애크를 전송한다.
730단계에서, 단말 통신부(210)는 관리서버(300)로부터 공진주파수 수신에 필요한 주파수 정보를 수신한다. 주파수 정보는 소스 공진기(400)와 타겟 공진기(240) 사이의 주파수 싱크를 맞추기 위한 공진 주파수 정보이다.
740단계에서, 단말 제어부(230)는 수신된 주파수 정보를 이용하여 타겟 공진기(240)의 공진 회로를 제어함으로써 공진 주파수를 동기화한다.
750단계에서, 소스 공진기(400)와 타겟 공진기(240) 사이의 공진 주파수가 동기화되면, 타겟 공진기(240)는 소스 공진기(400)로부터 무선 전력을 수신한다.
760단계에서, 충전부(250)는 750단계에서 타겟 공진기(240)로부터 출력되는 에너지, 즉, 무선 전력을 충전한다. 무선 전력이 충전되는 동안 단말 제어부(230)는 충전상태, 즉, 충전된 량을 주기적으로 확인하여 관리서버(300)에게 보고할 수 있으며, 이는 선택적으로 동작될 수 있다.
770단계에서, 단말 제어부(230)는, 충전이 완료되기 전에 중지되면, 780단계에서, 단말 통신부(210)를 제어하여 관리서버(300)에게 충전요청메시지를 재전송하도록 제어할 수 있다.
반면, 충전이 완료되면, 790단계에서, 단말 제어부(230)는 전체 충전량 및 충전이 완료되었음을 관리서버(300)에게 보고할 수 있다. 관리서버(300)는 보고되는 충전량을 기반으로 과금을 정할 수 있다. 과금은 단말장치(200) 또는 소스 공진기(400)에게 부과될 수 있다.
도 8은 제안되는 실시예에 따른 관리서버의 무선 전력 전송을 위한 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
800단계에서, 서버 통신부(310)는 무선망을 통해 단말장치(200)로부터 충전요청메시지를 수신한다.
810단계에서, 서버 제어부(320)는 충전요청메시지에 포함된 인증정보를 이용하여 인증을 수행하고, 위치정보를 이용하여 충전가능여부를 판단한다.
820단계에서, 충전이 가능한 것으로 판단되면, 830단계에서, 서버 제어부(320)는 서버 통신부(310)를 제어하여 충전 수락을 알리며, 충전 개시를 문의하는 메시지를 단말장치(200)에게 전송하고, 단말장치(200)로부터 충전 요청 수락에 대한 애크를 수신한다.
840단계에서, 서버 제어부(320)는 서버 통신부(310)를 제어하여 소스 공진기(400)와 단말장치(200)에게 공진 주파수의 동기화에 필요한 주파수 정보를 전송한다.
850단계에서, 서버 통신부(310)는 단말장치(200)로부터 무선망을 통해 단말장치(200)의 충전상태를 수신한다.
860단계에서, 단말장치(200)이 충전이 완료되면 또는 종료되면, 서버 통신부(310)는 단말장치(200)로부터 충전완료 보고 및 총 충전량을 수신한다.
870단계에서, 서버 제어부(320)는 충전 서비스가 유료인 경우, 수신된 총 충전량을 기반으로 단말장치(200) 또는 소스 공진기(400)의 소유주에게 부과할 과금을 책정할 수 있다.
반면, 820단계에서 단말장치(200)의 충전이 불가능한 것으로 판단되면, 880단계에서, 서버 제어부(320)는 서버 통신부(310)를 제어하여 단말장치(200)에게 충전이 불가능함을 통지할 수 있다.
도 9는 제안되는 실시예에 따른 무선전력 전송장치의 무선전력 전송방법을설명하기 위한 흐름도이다.
900단계에서, 공진기 통신부(410)는 관리서버(300)로부터 무선망을 통해 공진 주파수 형성 및 동기화에 필요한 주파수 정보를 수신할 수 있다.
910단계에서, 공진기 제어부(420)는 수신된 주파수 정보를 이용하여 소스 공진기(400)의 공진 회로를 제어함으로써 공진 주파수를 동기화할 수 있다.
920단계에서, 소스 공진부(430)와 단말장치(200) 사이의 공진 주파수가 동기화되면, 소스 공진부(430)는 단말장치(200)에게 무선 전력을 전송할 수 있다.
도 10은 제안되는 다른 실시예에 따른 무선전력 전송장치의 무선전력 전송방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
1000단계에서, 공진기 통신부(610)는 무선망을 통해 단말장치(500)로부터 충전요청메시지를 수신한다.
1010단계에서, 공진기 제어부(620)는 충전요청메시지에 포함된 인증정보를 이용하여 인증을 수행하고, 위치정보를 이용하여 충전가능여부를 판단한다.
1020단계에서, 충전이 가능한 것으로 판단되면, 1030단계에서, 공진기 제어부(620)는 공진기 통신부(610)를 제어하여 충전 수락을 알리며, 충전 개시를 문의하는 메시지를 단말장치(500)에게 전송하고, 단말장치(500)로부터 충전 요청 수락에 대한 애크를 수신한다.
1040단계에서, 공진기 제어부(620)는 공진기 통신부(610)를 제어하여 단말장치(500)에게 공진 주파수의 형성 및 동기화에 필요한 주파수 정보를 전송한다.
1050단계에서, 공진기 제어부(620)는 소스 공진기(630)와 타겟 공진기(510) 사이의 공진 주파수 동기화를 위하여 소스 공진기(630)의 공진 회로를 제어한다.
1060단계에서, 단말장치(500)와의 공진 주파수가 동기화되면, 소스 공진기(630)는 무선 전력을 타겟 공진기(510)에게 전송한다. 이로써, 단말장치(500)의 충전이 시작된다.
1070단계에서, 공진기 통신부(610)는 단말장치(500)로부터 무선망을 통해 단말장치(500)의 충전상태를 수신한다.
1080단계에서, 단말장치(500)의 충전이 완료되면 또는 종료되면, 공진기 통신부(610)는 단말장치(500)로부터 충전완료 보고 및 총 충전량을 수신한다.
1090단계에서, 공진기 제어부(620)는 충전 서비스가 유료인 경우, 수신된 총 충전량을 기반으로 단말장치(500)에게 부과할 과금을 책정할 수 있다.
반면, 1020단계에서 단말장치(500)의 충전이 불가능한 것으로 판단되면, 1095단계에서, 공진기 제어부(620)는 단말장치(500)에게 충전이 불가능함을 통지할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 기지국 200 : 단말장치
300 : 관리서버 400 : 소스 공진기

Claims (21)

  1. 무선망을 통해 충전 요청 메시지를 관리 서버로 전송하고, 마그네틱 필드 기반의 에너지 전송을 통해 무선으로 전력을 수신하는데 필요한 공진 주파수 정보를 상기 무선망을 통해 관리서버로부터 수신하는 통신부;
    상기 수신된 공진 주파수 정보를 이용하여 소스 공진기와의 공진 주파수를 동기화하며, 상기 소스 공진기로부터 상기 마그네틱 필드 기반의 에너지 전송을 통해 무선으로 전력을 수신하는 타겟 공진기; 및
    상기 타겟 공진기로부터 출력되는 에너지를 충전하는 충전부를 포함하고,
    상기 공진 주파수 정보는 단말장치가 상기 소스 공진기의 서비스 레인지 내에 위치하는 경우 상기 관리서버로부터 상기 통신부로 수신되는,
    무선 전력 충전이 가능한 단말장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 관리서버는 상기 소스 공진기에게 상기 무선망을 통해 상기 주파수 정보를 전송하며, 상기 소스 공진기는 상기 주파수 정보를 이용하여 상기 타겟 공진기와의 공진 주파수를 동기화하는 무선 전력 충전이 가능한 단말장치.
  3. 제1항에 있어서,
    충전이 필요한지를 판단하고, 상기 충전이 필요하면 상기 관리서버에게 상기 충전요청메시지, 인증정보 및 위치정보가 전송되도록 하는 제어부
    를 더 포함하는 무선 전력 충전이 가능한 단말장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 관리서버는 상기 인증정보 및 상기 위치정보를 기반으로 충전 가능여부를 판단하는 무선 전력 충전이 가능한 단말장치.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 관리서버는 상기 소스 공진기가 상기 무선 전력을 전달할 수 있는 레인지(range) 정보 및 상기 위치정보를 기반으로 상기 충전 가능여부를 판단하는 무선 전력 충전이 가능한 단말장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 충전부에 충전되는 충전량을 확인하여 상기 관리서버에게 보고하는 제어부를 더 포함하며,
    상기 관리서버는 상기 보고되는 충전량을 기반으로 과금을 정하는 무선 전력 충전이 가능한 단말장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 충전이 완료되기 전에 중지되면, 상기 관리서버에게 상기 인증정보 및 상기 위치정보를 재전송하도록 상기 통신부를 제어하며,
    상기 관리서버는 상기 재전송되는 인증정보 및 위치정보를 기반으로 상기 주파수 정보를 상기 통신부 및 상기 소스 공진기에게 재전송하는 무선 전력 충전이 가능한 단말장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 통신부가 상기 무선망에 위치하는 기지국을 통해 무선통신서비스를 제공하는 경우, 상기 주파수 정보는 상기 기지국을 경유하여 수신되는 무선 전력 충전이 가능한 단말장치.
  9. 무선망을 통해 단말장치로부터 충전요청메시지를 수신하는 통신부; 및
    상기 공진 주파수 정보는 단말장치가 상기 소스 공진기의 서비스 레인지 내에 위치하는 경우, 상기 단말장치 및 소스 공진기가 마그네틱 필드 기반의 에너지 전송을 통해 무선으로 전력을 송수신하는데 필요한 주파수 정보를 상기 단말장치 및 상기 소스 공진기에게 전송하도록 하는 제어부를 포함하고,
    상기 통신부는 상기 단말장치로부터 상기 단말장치의 인증정보와 위치정보를 더 수신하며, 상기 제어부는 상기 소스 공진기가 상기 무선 전력을 전달할 수 있는 레인지(range) 정보 및 상기 단말장치의 위치정보를 기반으로 상기 충전 가능여부를 판단하는,
    무선 전력 전송을 위한 관리서버.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 통신부는 상기 주파수 정보를 상기 무선망 및 기지국을 통해 상기 단말장치에게 전송하며, 상기 무선망을 통해 상기 소스 공진기에게 전송하는 무선 전력 전송을 위한 관리서버.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 단말장치 및 상기 소스 공진기는 상기 주파수 정보를 이용하여 공진 주파수를 동기화하는 무선 전력 전송을 위한 관리서버.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 단말장치로부터 보고되는 충전량을 기반으로 상기 단말장치 또는 상기 소스 공진기에게 부과할 과금을 정하는 무선 전력 전송을 위한 관리서버.
  15. 무선망을 통해 단말장치로부터 충전요청메시지를 수신하는 통신부; 및
    상기 공진 주파수 정보는 단말장치가 상기 소스 공진기의 서비스 레인지 내에 위치하는 경우, 상기 단말장치 및 소스 공진기가 마그네틱 필드 기반의 에너지 전송을 통해 무선으로 전력을 송수신하는데 필요한 주파수 정보를 상기 단말장치 및 상기 소스 공진기에게 전송하도록 하는 제어부를 포함하고,
    상기 통신부는 상기 단말장치로부터 상기 단말장치의 인증정보와 위치정보를 더 수신하며,
    상기 제어부는 상기 소스 공진기가 상기 무선 전력을 전달할 수 있는 레인지 내에 복수의 단말장치가 있으면, 복수의 서로 다른 주파수 정보를 상기 소스 공진기 및 상기 복수의 단말장치에게 전송하도록 하는 무선 전력 전송을 위한 관리서버.
  16. 무선망을 통해 단말장치로부터 충전요청메시지를 수신하는 통신부; 및
    상기 공진 주파수 정보는 단말장치가 상기 소스 공진기의 서비스 레인지 내에 위치하는 경우, 상기 단말장치 및 소스 공진기가 마그네틱 필드 기반의 에너지 전송을 통해 무선으로 전력을 송수신하는데 필요한 주파수 정보를 상기 단말장치 및 상기 소스 공진기에게 전송하도록 하는 제어부를 포함하고,
    상기 통신부는 상기 단말장치로부터 상기 단말장치의 인증정보와 위치정보를 더 수신하며,
    상기 제어부는 상기 소스 공진기가 상기 무선 전력을 전달할 수 있는 레인지에 복수의 단말장치가 있으면, 상기 복수의 단말장치 중 우선순위가 높은 단말장치에게 인증키를 제공하여, 상기 인증키를 수신한 단말장치가 상기 무선 전력을 수신하도록 하는 무선 전력 전송을 위한 관리서버.
  17. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 단말장치의 충전된 정도 또는 상기 단말장치와의 거리를 이용하여 상기 공진 주파수의 출력 크기를 제어하는 무선 전력 전송을 위한 관리서버.
  18. 단말장치로부터 충전요청메시지를 수신하는 통신부;
    상기 충전요청메시지의 수신에 따라, 상기 단말장치의 인증과정을 수행하고, 상기 단말장치에게 공진 주파수의 동기화 및 무선 전력의 송수신에 필요한 주파수 정보를 전송하도록 하는 제어부; 및
    상기 단말장치와의 공진 주파수가 동기화되면 상기 단말장치에게 마그네틱 필드 기반의 에너지 전송을 통해 무선으로 전력을 전송하는 소스 공진부
    를 포함하는 무선전력 전송장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 무선 전력의 전송 전 또는 전송 후에 상기 단말장치에게 충전에 대한 과금을 정하는 무선전력 전송장치.
  20. 무선망을 통해 충전요청메시지를 전송하고, 마그네틱 필드 기반의 에너지 전송을 통해 무선으로 전력을 수신하는데 필요한 공진 주파수 정보를 상기 무선망을 통해 수신하는 단말장치;
    상기 단말장치와의 공진 주파수 동기화에 필요한 주파수 정보를 이용하여 상기 단말장치의 타겟 공진기와 감쇄파 결합을 형성하고, 상기 마그네틱 필드 기반의 에너지 전송을 통해 상기 단말장치에게 무선으로 전력을 전송하는 소스 공진기; 및
    상기 충전요청메시지를 수신하면, 상기 단말장치가 상기 소스 공진기의 서비스 레인지 내에 위치하는지를 판단하고, 상기 단말장치가 상기 소스 공진기의 서비스 레인지 내에 위치하는 경우, 상기 단말장치 및 상기 소스 공진기에게 상기 주파수 정보를 전송하는 관리서버를 포함하고,
    상기 관리서버는 상기 단말장치로부터 상기 단말장치의 인증정보와 위치정보를 더 수신하며,
    상기 관리서버는 상기 소스 공진기가 상기 무선 전력을 전달할 수 있는 레인지(range) 정보 및 상기 단말장치의 위치정보를 기반으로 상기 충전 가능여부를 판단하는,
    무선전력 송수신을 위한 시스템.
  21. 제21항에 있어서,
    상기 단말장치와 상기 관리서버 간의 데이터 경유 경로 및 상기 관리서버와 상기 소스 공진기 간의 데이터 경유 경로를 제공하는 기지국
    을 더 포함하는 무선전력 송수신을 위한 시스템.
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