KR101646335B1 - 무선 전력 전송기 제어 방법 - Google Patents

무선 전력 전송기 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송기 제어 방법은 무선 전력 전송기가 이용하는 주파수 또는 상기 주파수와 인접하는 주파수를 가지는 신호를 이용하는 장치의 구동에 응답하여, 상기 무선 전력 전송기와 직접 결선되는 상기 장치의 구동과 관련된 스위치가 턴 온(turn on)되는 단계, 상기 스위치의 턴 온에 따라 상기 무선 전력 전송기가 턴 오프(turn off)되는 단계, 상기 턴 오프 이후, 미리 정해진 대기 시간이 경과되었는지 여부를 판단하는 단계, 및 상기 대기 시간이 경과한 경우, 상기 무선 전력 전송기가 턴 온되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

무선 전력 전송기 제어 방법{METHOD FOR CONTROLLING WIRELESS POWER TRANSMITTER}
본 발명은 무선 전력 전송기 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무선 전력 전송기가 이용하는 주파수 또는 그 인접 주파수를 이용하는 장치의 구동 스위치에 응답하여 무선 전력 전송기의 동작이 제어되는 무선 전력 전송기 제어 방법에 관한 것이다.
무선 충전 기술(wireless charging technology)은 전원 코드나 충전용 커넥터를 사용하지 않고 무선으로 배터리의 충전에 필요한 전력을 전송하는 기술이다. 종래에는 전동 칫솔이나 가정용 무선 전화, 전동 공구 등의 한정적인 용도에 머물고 있었다.
그러나, 최근 스마트폰 시장의 폭발적인 증가와 더불어, 무선 충전 기술의 이용 확대가 가속화되고 있다. 스마트폰은 사용자가 풍부한 콘텐츠와 멀티미디어를 언제든지 자유롭게 즐길 수 있는 반면, 배터리 용량의 제약으로 사용시간이 짧은 한계가 있다. 스마트폰 시장에서의 무선충전기술은 2010년부터 무선충전대응 스마트폰이 등장한 것을 계기로 상황이 크게 바뀌었으며, 2011년 들어서는 휴대폰 및 스마트폰을 무선으로 충전하는 것을 목적으로 무선 충전 모듈을 탑재하는 제품들이 국내외에서 잇따라 발표되고 있다.
비접촉 방식의 표준 규격의 확대채용을 목표로 하는 WPC(Wireless Power Consoritum)가 2010년 7월에 5W 이하 출력의 기기를 대상으로 한 최초의 표준 사양을 발표한 이후, 이 단체에 가입하는 업체들이 계속해서 늘어나고 있다. 스마트폰 채용으로 시장이 확대되고 있는 무선 충전 기술은 향후 디지털 카메라, 태블릿 PC, 모니터, 디지털 TV 등 출력이 큰 기기로 채용이 확대될 전망이다.
본 발명의 목적은 무선 전력 전송기가 이용하는 주파수 또는 그 인접 주파수를 이용하는 장치와 무선 전력 전송기의 작동 시간을 분리하여 상호간에 주파수 간섭 또는 충돌을 방지하고, 상호간의 작동 전환에 따른 지연 시간을 최소화하는 무선 전력 전송기 제어 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송기 제어 방법은 무선 전력 전송기가 이용하는 주파수 또는 상기 주파수와 인접하는 주파수를 가지는 신호를 이용하는 장치의 구동에 응답하여, 상기 무선 전력 전송기와 직접 결선되는 상기 장치의 구동과 관련된 스위치가 턴 온(turn on)되는 단계, 상기 스위치의 턴 온에 따라 상기 무선 전력 전송기가 턴 오프(turn off)되는 단계, 상기 턴 오프 이후, 미리 정해진 대기 시간이 경과되었는지 여부를 판단하는 단계, 및 상기 대기 시간이 경과한 경우, 상기 무선 전력 전송기가 턴 온되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송기 제어 방법은 무선 전력 전송기가 이용하는 주파수 또는 상기 주파수와 인접하는 주파수를 가지는 신호를 이용하는 장치의 구동에 응답하여, 상기 무선 전력 전송기와 직접 결선되는 스위치가 턴 온되는 단계, 상기 스위치의 턴 온에 따라 상기 무선 전력 전송기가 턴 오프되는 단계, 상기 턴 오프 이후, 상기 장치의 턴 온 상태가 종료되었는지 여부를 판단하는 단계, 및 상기 장치의 턴 온 상태가 종료한 경우, 상기 무선 전력 전송기가 턴 온되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 무선 전력 전송기는 유도 기전력 방식으로 전력을 전송하며, 상기 주파수는 100 내지 210Khz인 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 무선 전력 전송기는 차량 내부에 구비되어 상기 차량의 탑승자가 소지한 휴대 단말기에 무선으로 전력을 전송하는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 장치는 상기 차량에 구비되는 스마트키 시스템 유닛(SMK unit)인 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 장치의 구동과 관련된 스위치는 상기 차량의 시동 스위치 또는 상기 차량의 도어의 열림 또는 닫힘을 인식하는 스위치인 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 장치의 턴 온 상태가 종료되었는지 여부를 판단하는 단계는 상기 장치와 상기 무선 전력 전송기 사이의 직접 결선 또는 네트워크를 통한 통신으로 상기 장치의 턴 온 상태가 종료되었는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 무선 전력 전송기 제어 방법은 무선 전력 전송기가 이용하는 주파수 또는 그 인접 주파수를 이용하는 장치와 무선 전력 전송기의 작동 시간을 분리하여 상호간에 주파수 간섭 또는 충돌을 방지하고, 상호간의 작동 전환에 따른 지연 시간을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송기 제어 방법이 적용되는 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송기 제어 방법을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송기 제어 방법을 나타내는 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송기 제어 방법이 적용된 결과를 나타내는 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 통해 설명될 것이다. 그러나 본 발명은 여기에서 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 본 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여 제공되는 것이다.
도면들에 있어서, 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니며 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 본 명세서에서 특정한 용어들이 사용되었으나. 이는 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이며, 의미 한정이나 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 권리 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다.
본 명세서에서 ‘및/또는’이란 표현은 전후에 나열된 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용된다. 또한, ‘연결되는/결합되는’이란 표현은 다른 구성요소와 직접적으로 연결되거나 다른 구성요소를 통해 간접적으로 연결되는 것을 포함하는 의미로 사용된다. 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, 명세서에서 사용되는 ‘포함한다’ 또는 ‘포함하는’으로 언급된 구성요소, 단계, 동작 및 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및 소자의 존재 또는 추가를 의미한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송기 제어 방법이 적용되는 시스템을 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 무선 전력 전송기의 구체적인 예로 차량용 무선 충전기(110)가 나타나 있고, 무선 전력 전송기가 이용하는 주파수 및 그 인접 주파수를 이용하는 장치로 차량의 스마트키 제어기(140)가 나타나 있다.
스마트키 제어기(140)는 차량 내부에 스마트키가 존재하는지 여부를 검색하는 장치로서, 차량용 무선 충전기(110)가 이용하는 주파수인 100 내지 210Khz에 포함되는 125Khz의 주파수를 이용하여 차량 내부에 스마트키가 존재하는지 여부를 검색한다. 이로 인해서, 스마트키가 차량용 무선 충전기(110)와 가까운 거리에 있는 경우, 주파수의 간섭으로 인해 스마트키 제어기(140)가 스마트키를 정확히 검색하지 못할 수 있다.
본 발명에 따른 무선 전력 전송기 제어 방법은 주파수 간섭 및 충돌을 회피하기 위해서, 차량용 무선 충전기(110)의 작동 시간을 제어한다. 구체적으로, 스마트키 제어기(140)가 스마트키를 검색하는 상황이 시작됨을 판단할 수 있는 스위치(120, 130)가 차량용 무선 충전기(110)에 직접적으로 결선되어 있다. 그로 인해서, 해당 스위치의 턴 온(turn on)시에 즉각적으로 차량용 무선 충전기(110)가 턴 오프(turn off)되어 작동이 중지된다. 여기서, 스위치(120, 130)는 차량이 시동 스위치이거나 또는 도어의 열림과 닫힘을 판단하는 스위치일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송기 제어 방법을 나타내는 도면이다. 도 1을 함께 참조하여 무선 전력 전송기 제어 방법을 설명한다.
먼저, 차량의 사용자가 차량에 탑승하면, 차량은 내부에 스마트키가 존재하는지 여부를 판단한다. 이를 위해서, 차량은 스마트키 제어기(140)를 구동시키고, 스마크키 제어기(140)가 이용하는 주파수와 유사한 주파수를 이용하는 차량용 무선 충전기(110)의 동작을 제어할 필요가 있다. 즉, 차량은 차량의 시동 스위치(120) 또는 도어 스위치(130)가 턴 온되는지 여부를 판단한다. 구체적으로, 차량용 무선 충전기(110)가 이용하는 주파수 또는 그 주파수와 인접하는 주파수를 가지는 신호를 이용하는 스마트키 제어기(140)의 구동에 응답하여, 차량용 무선 충전기(110)와 직접적으로 결선되는 스마트키 제어기(140)의 구동과 관련된 스위치인 시동 스위치(120) 또는 도어 스위치(130)가 턴 온되는지 여부를 판단한다(S210).
판단 결과, 시동 스위치(120) 또는 도어 스위치(130)가 턴 온되지 않은 경우, 차량용 무선 충전기(110)는 이전 상태와 동일하게 동작을 유지한다(S240). 이와 달리 판단 결과, 시동 스위치(120) 또는 도어 스위치(130)가 턴 온된 경우, 해당 스위치들(120, 130)과 직접 결선된 차량용 무선 충전기(110)는 턴 오프되어 무선 전력 전송과 관련된 동작을 중지한다(S220). 여기서, 인접 주파수를 이용하는 장치의 작동을 시작하는 조건의 스위치(120, 130)가 복수 개인 경우, 그 중 어느 하나만 턴 온되어도, 차량용 무선 충전기(110)의 작동은 중지될 수 있다.
이후, 차량용 무선 충전기(110)의 동작이 중지된 상태에서, 스마트키 제어기(140)의 동작 시간이 미리 정해진 경우, 그 시간과 같거나 그 시간보다 긴 시간이 경과하였는지 여부를 판단한다(S230).
S230의 판단결과, 차량용 무선 충전기(110)가 턴 오프된 이후, 미리 정해진 대기 시간이 경과된 경우, 턴 오프되어 동작이 중지되었던 차량용 무선 충전기(110)는 다시 턴 온되어 무선으로 전력을 전송하는 동작을 수행한다(S240).
위와 같은 단계를 통하여, 본 발명에 따른 무선 전력 전송기 제어 방법은 차량용 무선 충전기(110)와 스마트키 제어기(140) 간의 주파수 간섭 및 충돌을 회피할 수 있고, 스마트키 제어기(140)의 동작과 관련된 스위치의 직접 결선으로 차량용 무선 충전기(110)와 스마트키 제어기(140) 간의 동작이 전환되는 시간의 지연을 최소화할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송기 제어 방법을 나타내는 도면이다. 마찬가지로 도 1을 함께 참조하여 무선 전력 전송기 제어 방법을 설명한다.
먼저, 차량의 사용자가 차량에 탑승하면, 차량은 내부에 스마트키가 존재하는지 여부의 판단을 위해서, 차량은 스마트키 제어기(140)를 구동시키고, 스마크키 제어기(140)가 이용하는 주파수와 유사한 주파수를 이용하는 차량용 무선 충전기(110)의 동작을 제어한다. 즉, 차량은 차량의 시동 스위치(120) 또는 도어 스위치(130)가 턴 온되는지 여부를 판단할 수 있고, 차량용 무선 충전기(110)와 직접적으로 결선되는 스마트키 제어기(140)의 구동과 관련된 스위치인 시동 스위치(120) 또는 도어 스위치(130)가 턴 온되는지 여부를 판단한다(S310).
판단 결과, 시동 스위치(120) 또는 도어 스위치(130)가 턴 온되지 않은 경우, 차량용 무선 충전기(110)는 이전 상태와 동일하게 동작을 유지한다(S340). 이와 달리 판단 결과, 시동 스위치(120) 또는 도어 스위치(130)가 턴 온된 경우, 해당 스위치들(120, 130)과 직접 결선된 차량용 무선 충전기(110)는 턴 오프되어 무선 전력 전송과 관련된 동작을 중지한다(S320)
이후, 차량용 무선 충전기(110)의 동작이 중지된 상태에서, 스마트키 제어기(140)의 동작 시간이 정해지지 않은 경우, 스마트키 제어기(140)의 동작이 종료되었는지 여부를 판단한다(S330). 여기서, 스마트키 제어기(140)의 동작의 종료 여부는 해당 스마트키 제어기(140)와 차량용 무선 충전기(110) 사이의 직접 결선으로 판단할 수 있거나, 또는 해당 스마트키 제어기(140)와 차량용 무선 충전기(110) 사이의 차량 네트위크를 통한 통신으로 종료 여부를 판단할 수 있다.
S330의 판단결과, 차량용 무선 충전기(110)가 턴 오프된 이후, 스마트키 제어기(140)의 동작이 종료된 경우, 턴 오프되어 동작이 중지되었던 차량용 무선 충전기(110)는 다시 턴 온되어 무선으로 전력을 전송하는 동작을 수행한다(S340).
위와 같은 단계를 통하여, 본 발명에 따른 무선 전력 전송기 제어 방법은 차량용 무선 충전기(110)와 스마트키 제어기(140) 간의 주파수 간섭 및 충돌을 회피할 수 있고, 스마트키 제어기(140)의 동작과 관련된 스위치의 직접 결선으로 차량용 무선 충전기(110)와 스마트키 제어기(140) 간의 동작이 전환되는 시간의 지연을 최소화할 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송기 제어 방법이 적용된 결과를 나타내는 도면이다. 구체적으로, 도 4는 본 발명에 따른 무선 전력 전송기 제어 방법이 적용되지 않은 종래의 결과를 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 무선 전력 전송기 제어 방법이 적용된 결과를 나타내는 도면이다.
도 4에서 확인되는 바와 같이, 스마트키 제어기(SMK_LF)는 12V에서 턴 오프 상태이고, 0V에서 스마트키를 검색하는 턴 온 상태이다(410).
그리고, 스마트키 제어기(SMK_LF)가 0V로 되어 턴 온된 경우, 스마트키 실내 안테나 전류는 스마트키를 검색하기 위해서 일정한 전류가 반복적으로 인가된다(420).
이와 함께, 스마트키 제어기(SMK_LF)의 동작이 시작됨에 따라, 무선 충전기는 턴 오프가 되어야 주파수 간의 간섭이나 충돌을 방지할 수 있기 때문에, 무선 충전기 안테나의 상태는 ON 상태에서 OFF 상태로 전환된다(430).
도 4를 구체적으로 살펴보면, 본 발명에 따른 무선 전력 전송기 제어 방법이 적용되지 않는 경우, 스마트키 제어기(SMK_LF)가 0V로 턴 온된 이후, 무선 충전기 안테나가 OFF 상태로 전환되기까지 250ms의 시간이 소요된다. 그리고, 해당 시간(250ms) 동안에는 SMK 실내 안테나에 일정한 전류가 반복적으로 인가되더라도, 무선 충전기 안테나에서 방사되는 신호와 주파수 간섭 및 충돌로 인해서 스마트키의 검색이 원활하게 수행되지 않는다(421). 그리고, 해당 시간(250ms)이 경과된 후에 무선 충전기 안테나가 OFF 상태로 전환된 이후가 된 후에 비로소 스마트키 제어기(SMK_LF)는 스마트키를 주파수 간섭 및 충돌없이 검색할 수 있다(423).
구체적으로, 차량의 시동을 걸기 위해서는 차량 내부에 스마트키가 존재하는지 여부를 판단하여야 하고, 이를 위해서 스마트키를 약 125Khz의 주파수로 검색하는 과정에서 본 발명에 따른 무선 전력 전송기 제어 방법이 적용되지 않는 경우, 약 250ms의 시간이 소요됨을 알 수 있다.
그러나, 본 발명에 따른 무선 전력 전송기 제어 방법이 적용된 경우를 도 5를 통해서 살펴보면, 스마트키 제어기(SMK_LF)가 0V로 턴 온된 이후, 무선 충전기 안테나가 OFF 상태로 전환되기까지 2ms의 시간이 소요된다. 그리고, 해당 시간(2ms)이 경과된 후에 무선 충전기 안테나가 OFF 상태로 전환되므로 스마트키 제어기(SMK_LF)는 스마트키를 주파수 간섭 및 충돌없이 원활하게 검색할 수 있다(523).
이러한 결과의 차이는 본 발명에 따른 무선 전력 전송기 제어 방법에서, 스마트키 제어기의 동작이 시작됨을 알 수 있는 스위치가 차량용 무선 충전기에 직접적으로 연결되어 있기 때문이다. 즉, 별도의 통신 채널 또는 통신 경로를 거치지 않고 무선 충전기에 직접 연결되므로, 무선 충전기의 동작이 턴 오프되기 까지 짧은 시간(2ms)이 소요되는 것이다.
결국, 본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 전송기 제어 방법은 무선 전력 전송기가 이용하는 주파수와 간섭 및 충돌이 발생할 주파수의 신호를 이용하는 장치의 구동에 관한 스위치가 무선 전력 전송기에 직접 결선되기 때문에, 무선 전력 전송기와 해당 장치의 동작 전환에 소요되는 시간을 최소화할 수 있다 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 전송기 제어 방법은 기존의 구성에 간단한 와이어의 추가 및 소프트웨어의 변경만으로도, 별도의 차폐구조 및 통신 모듈 없이 주파수 간섭 및 충돌을 회피할 수 있고, 초기 설계 반영시 추가로 소비되는 비용이 발생하지 않을 수 있어 비용이 절감될 수 있다.
이상에서, 본 발명은 구체적인 실시 예를 통해 설명되고 있으나, 본 발명은 그 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지로 변형할 수 있음은 잘 이해될 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위 및 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다. 상술한 내용을 고려하여 볼 때, 만약 본 발명의 수정 및 변경이 아래의 청구항들 및 동등물의 범주 내에 속한다면, 본 발명이 이 발명의 변경 및 수정을 포함하는 것으로 여겨진다.

Claims (7)

  1. 무선 전력 전송기가 이용하는 주파수 또는 상기 주파수와 인접하는 주파수를 가지는 신호를 이용하는 스마트키 제어기의 구동에 응답하여, 상기 무선 전력 전송기와 직접 결선되는 상기 스마트키 제어기의 구동과 관련된 스위치가 턴 온(turn on)되는 단계;
    상기 스마트키 제어기의 구동과 관련된 스위치의 턴 온에 따라 상기 무선 전력 전송기가 턴 오프(turn off)되는 단계;
    상기 턴 오프 이후, 미리 정해진 대기 시간이 경과되었는지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 대기 시간이 경과한 경우, 상기 무선 전력 전송기가 턴 온되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송기 제어 방법.
  2. 무선 전력 전송기가 이용하는 주파수 또는 상기 주파수와 인접하는 주파수를 가지는 신호를 이용하는 스마트키 제어기의 구동에 응답하여, 상기 무선 전력 전송기와 직접 결선되는 상기 스마트키 제어기의 구동과 관련된 스위치가 턴 온되는 단계;
    상기 스마트키 제어기의 구동과 관련된 스위치의 턴 온에 따라 상기 무선 전력 전송기가 턴 오프되는 단계;
    상기 턴 오프 이후, 상기 스마트키 제어기의 턴 온 상태가 종료되었는지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 스마트키 제어기의 턴 온 상태가 종료한 경우, 상기 무선 전력 전송기가 턴 온되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송기 제어 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 무선 전력 전송기는 유도 기전력 방식으로 전력을 전송하며,
    상기 주파수는 100 내지 210Khz인 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송기 제어 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 무선 전력 전송기는 차량 내부에 구비되어 상기 차량의 탑승자가 소지한 휴대 단말기에 무선으로 전력을 전송하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송기 제어 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 스마트키 제어기는 상기 차량에 구비되는 스마트키 시스템 유닛(SMK unit)인 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송기 제어 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 스마트키 제어기의 구동과 관련된 스위치는 상기 차량의 시동 스위치 또는 상기 차량의 도어의 열림 또는 닫힘을 인식하는 스위치인 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송기 제어 방법.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 스마트키 제어기의 턴 온 상태가 종료되었는지 여부를 판단하는 단계는,
    상기 스마트키 제어기와 상기 무선 전력 전송기 사이의 직접 결선 또는 네트워크를 통한 통신으로 상기 스마트키 제어기의 턴 온 상태가 종료되었는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송기 제어 방법.
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