KR101851026B1 - 무선 충전 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무선 충전 장치에서 충전 대상인 이동 단말기로부터의 전력 정보 전송 주기를 조절하는 방법을 제안한다. 이를 위해 본 발명에 따른 무선 충전 장치는 적어도 하나의 이동 단말기로부터 전력 정보를 수신하는 통신부와, 상기 전력 정보를 근거로 상기 이동 단말기별 전력 정보의 전송 주기를 결정하고, 상기 적어도 하나의 이동 단말기로부터의 전력 정보의 수신 여부에 따라 상기 전송 주기를 조절하는 제어부를 포함한다. 이와 같이 전송 주기를 적응적으로 조절함으로써, 불필요한 패킷 전송으로 인해 발생할 수 있는 자원의 낭비를 감소시켜 전력 전달의 효율을 증가시킬 수 있게 된다.

Description

무선 충전 장치 및 방법{WIRELESS POWER CHARGE DEVICE AND METHOD}
본 발명은 전력 충전 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 무선으로 전력을 충전하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 이동 단말기가 동작하기 위해서는 전력이 지속적으로 공급되어야 한다. 이를 위해 이동 단말기에는 배터리가 장착되며, 이러한 배터리는 일반적으로 충전기를 통해 충전된다. 이러한 충전 방식에 있어 휴대성을 지원하기 위해 비접촉 방식 또는 무선 충전 방식 등에 대한 연구가 진행되어 왔다.
이러한 무선 충전 방식에서는 충전 대상인 이동 단말기와 그 이동 단말기를 충전시키는 충전 장치에서의 공진 조건이 일치할 경우에 전력 전달 효율이 최대가 된다. 또한, 전력 전달에 있어서, 송신 전력량과 수신 전력량이 일치되게 하는 것이 이상이지만 전력 전달 경로 상에서 발생하는 여러 가지 외적 요인 등으로 인해 송신 전력량에 비해 수신 전력량이 작을 수 밖에 없다.
따라서 이동 단말기에서의 전력 수신 상태를 체크하고, 이러한 전력 상태 정보에 의거하여 충전 장치에서의 송출 전력 발생을 위한 공진 주파수를 적응적으로 조절해줄 수 있다면, 전력 전달 효율을 극대화시킬 수 있게 될 것이다. 이를 위해 이동 단말기와 충전 장치 간에 전력 전송이 이루어지고 있는 도중에 이동 단말기는 자신이 수신하고 있는 전력 상태 정보를 충전 장치로 전송하고, 충전 장치는 전력 상태 정보를 근거로 전력량을 결정하여 전력을 전송하게 된다.
상기한 바와 같이 전력 수신기인 이동 단말기와 충전 장치 간에 전력 전송이 이루어지면서 이동 단말기에서 안정적으로 일정한 전력을 수신하는 단계가 되면, 이동 단말기는 동일한 전력 상태 정보 즉, 전력 정보를 반복적으로 전송할 것이다. 반면, 전력 송신기인 충전 장치는 이러한 전력 상태 정보에 따라 동일한 전력을 공급하게 될 것이다.
하지만, 이러한 동일한 전력 상태 정보를 실은 패킷 또는 유사한 패킷의 전송은 채널 낭비를 초래하며, 게다가 다른 이동 단말기의 전력 정보 전송 기회도 감시킬 수 있다. 또한, 이동 단말기에서 반복적으로 패킷을 전송함에 따라 불필요한 전력 소모가 발생하며, 오동작 가능성도 높아지게 된다. 따라서 이러한 불필요한 패킷 전송으로 인해 발생할 수 있는 자원의 낭비를 감소시켜 전력 전달의 효율을 증가시킬 수 있는 방법이 요구되는 실정이다.
따라서 본 발명은 전력 전달의 효율을 증가시키기 위한 무선 충전 장치 및 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 충전 대상인 이동 단말기의 전력 정보의 전송 주기를 최적화하기 위한 무선 충전 장치 및 방법을 제공한다.
상기한 바를 달성하기 위한 본 발명의 실시 예는, 이동 단말기에 대하여 충전을 수행하는 무선 충전 장치에 있어서, 전류 변화가 감지되면, 적어도 하나의 이동 단말기가 전력정보를 상기 무선 충전 장치로 전송해야 할 전송 주기를 설정한 후, 전력 정보 요청에 대응하여 상기 적어도 하나의 이동 단말기로부터의 전력 정보의 수신 여부에 따라 상기 설정된 전송 주기를 조절하는 제어부와, 상기 적어도 하나의 충전 가능한 이동 단말기로부터 전력 정보를 수신하는 통신부를 포함함을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 실시 예는, 무선 충전 장치에서 이동 단말기에 대하여 충전을 수행하는 방법에 있어서, 전류 변화가 감지되면, 충전 가능한 적어도 하나의 이동 단말기가 전력정보를 상기 무선 충전 장치로 전송해야 할 전송 주기를 설정하는 과정과, 전력 정보 요청에 대응하여 상기 적어도 하나의 이동 단말기로부터의 전력 정보의 수신 여부를 판단하는 과정과, 상기 수신 여부에 따라 상기 설정된 전송 주기를 조절하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 무선 충전 장치에서 이동 단말기의 전력 정보를 전송하는 주기를 적응적으로 조절함으로써, 불필요한 패킷 전송으로 인해 발생할 수 있는 자원의 낭비를 감소시켜 무선 충전 장치에서 이동 단말기로의 전력 전달의 효율을 증가시킬 수 있게 된다.
또한 본 발명은 하나 이상의 이동 단말기에서 사용하는 주파수에서 발생하는 간섭(interference)에 의한 전송 에러를 감소시킬 수 있게 된다. 또한, 본 발명은 동일 프로토콜을 사용하는 다른 노드들이 채널을 사용할 수 있는 기회를 제공하며, 이동 단말기 입장에서는 통신에 소모되는 전력이 감소하게 되는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 장치 및 이동 단말기의 내부블록 구성도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전력 정보의 전송 주기를 조절하기 위한 뭄선 충전 장치에서의 동작 흐름도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 무선 충전 장치에서 이용되는 슈퍼 프레임 구조도,
도 4는 상기 도 3의 응응 예를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전력 정보 전송 주기의 조절하는 방법을 나타낸 예시도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 구성하는 장치 및 동작 방법을 본 발명의 실시 예를 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들이 나타나고 있는데 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
본 발명은 무선 충전 장치에서 충전 대상인 이동 단말기로부터의 전력 정보 전송 주기를 조절하는 방법을 제안한다. 이를 위해 본 발명에 따른 무선 충전 장치는 적어도 하나의 이동 단말기로부터 전력 정보를 수신하는 통신부와, 상기 전력 정보를 근거로 상기 이동 단말기별 전력 정보의 전송 주기를 결정하고, 상기 적어도 하나의 이동 단말기로부터의 전력 정보의 수신 여부에 따라 상기 전송 주기를 조절하는 제어부를 포함한다. 이와 같이 전송 주기를 적응적으로 조절함으로써, 불필요한 패킷 전송으로 인해 발생할 수 있는 자원의 낭비를 감소시켜 전력 전달의 효율을 증가시킬 수 있게 된다.
상기한 바와 같이 동작하는 다중 전력 전송 시스템의 구성 및 그 동작을 도 1을 참조하여 살펴보기로 한다. 본 발명의 실시예에 따른 다중 전력 전송 시스템은 전력 송신기 역할을 하는 하나의 무선 충전 장치와, 전력 수신기 역할의 하나 이상의 이동 단말기를 포함하여 구성된다. 여기서, 이동 단말기(175)는 휴대폰, PDA, MP3, 노트북 컴퓨터 등이 해당될 수 있다.
도 1을 참조하면, 무선 충전 장치(100)는 제어부(105), 전원공급부(110), 증폭부(115), 매칭부(120), 공진기(125), 측정부(130) 및 통신부(135)를 포함한다.
먼저, 제어부(105)는 공진기(125)로 출력되는 전력값을 측정부(130)를 통해 측정한다. 만일 주변에 충전 대상이 존재하지 않을 때, 제어부(105)가 전원공급부(110)를 통해 증폭부(115)에 일정한 전력을 인가하게 되면, 공진기(125)를 통해 흐르는 전류도 일정하게 측정될 것이다. 반면, 충전 대상이 주변에 위치하면, 일정한 전력을 인가하더라도 측정되는 전류값은 달라지게 된다. 이와 같이 무선 충전 장치(100)의 제어부(105)에서는 특정 상태에 대한 기본 측정값을 미리 알고 있으므로, 측정되는 전류값과 기본 측정값과의 차이를 통해 상태 변화를 알아낼 수 있다.
또한, 제어부(105)는 이전에 측정한 전류값과의 차이를 통해서 전력 송신 상황을 예측할 수 있다. 만일 이전에 안정된 상태에서 측정한 전류값을 저장하고 있다가 다시 전류를 측정하였을 때, 측정된 전류값이 이미 측정했던 전류값과 유효한 수준으로 차이가 있는 것으로 판단되면 즉, 전류 변화가 감지되면, 제어부(105)는 다음과 같은 상황 중의 하나가 발생했다고 인지하게 된다.
이러한 상황은 새로운 이동 단말기가 위치하는 경우, 이물질이 위치하는 경우, 이미 위치하고 있었던 이동 단말기가 하나 이상인 상태에서 그 중 어느 하나의 이동 단말기가 전력 수신을 시작하거나, 상기 어느 하나의 이동 단말기가 전력 수신을 중단하거나, 상기 어느 하나의 이동 단말기가 전력 전송 범위 내에서 위치를 이동함으로써 수신 전력량이 변경된 경우, 상기 어느 하나의 이동 단말기에서 수신하는 전력량이 변경된 경우, 상기 어느 하나의 이동 단말기가 전력 전송 범위를 벗어난 것으로 예측되는 경우 등이 해당된다.
상기와 같은 상황이 발생되었을 때, 제어부(105)는 전원공급부(110)의 전원값을 조절하거나, 매칭부(120)의 구성요소인 R, L, C의 스위칭을 제어하거나 공진 주파수를 조절한다. 이렇게 함으로써 이동 단말기로의 전력 전달의 효율을 증가시킬 수 있게 된다. 다르게는 제어부(105)는 이동 단말기(175)로 제어메시지를 전송함으로써 이동 단말기(175) 내의 매칭부(142)를 제어하여 무선 충전 장치(100)와 이동 단말기(175) 간의 전력전송이 최적이 되도록 한다. 이와 같이 무선 충전 장치(100)와 이동 단말기(175) 간에는 전력 전송을 최적화하기 위한 조절 과정이 진행되며, 최적의 전력 전달을 위한 조절이 완료되면 전력 전송이 안정적으로 이루어지는 단계에 이르게 된다.
구체적으로, 제어부(105)는 무선 충전 장치(100)의 전반적인 동작 제어를 수행하며, 전력 공급 영역 내의 이동 단말기(175)에게 주기적으로 전력정보를 요청하는 제어신호를 생성하여 통신부(135)를 통하여 전달한다. 또한, 제어부(105)는 통신부(135)를 통해 이동 단말기(175)로부터 전력 정보가 수신되면, 그 전력 정보에 대응하는 전력을 발생시키기 위한 전력 송출 제어값을 생성하여 관련 구성부들에게 제공한다.
이에 따라 전원공급부(110)에서는 제어부(105)로부터 제공된 전력 송출 제어값을 근거로 전원을 발생시키며, 공진기(125)에서는 발생된 전원에 따라 조절된 공진 주파수에서의 전력을 전송한다.
통신부(135)는 충전 대상인 하나 이상의 이동 단말기와의 통신을 수행하는 역할을 하며, 이를 위해 다양한 무선 근거리 통신 기법 중의 하나를 선택 적용할 수 있다. 통신부(135)는 이동 단말기(175)로부터 전력 정보를 수신하는데, 이러한 전력 정보는 이동 단말기(175)가 전력 공급 영역에 접근했을 때 그 이동 단말기(175)로부터 제공되는 정보로써, 이동 단말기(175)의 안테나에 유기되는 전압, 전류 정보, 코일에 유기된 전력을 정류한 전압, 전류 정보, 충전부(165)로 공급하는 전압 전류 정보 등의 이동 단말기(175)에서 측정한 전력 정보 이외에 이동 단말기(175)의 매칭 회로 정보, 수신 주파수 정보 등을 더 포함할 수 있다.
제어부(105)는 이동 단말기별 전력 정보의 전송 주기를 결정하고, 상기 적어도 하나의 이동 단말기로부터의 전력 정보의 수신 여부에 따라 상기 전송 주기를 조절하게 된다. 이러한 제어부(105)에서의 동작을 하기에서 상세하게 후술하기로 한다.
상기한 구성부들 이외의 다른 구성부들은 무선 충전 장치의 일반적인 구성부들에 해당하며, 이러한 구성부들의 역할을 간략하게 설명하면 다음과 같다. 또한, 도 1에서는 본 발명과 관련된 구성부들만 간략하게 도시하고 있으며, 무선 충전 장치의 구성은 이에 한정되지 않음은 물론이다.
측정부(130)는 공진기(125)로 전달되는 전류에 대한 측정 결과를 제어부(105)로 전달하는 역할을 하며, 이러한 측정 결과를 근거로 공진 주파수 조절을 위한 전력 송출 제어값이 결정될 수 있다.
매칭부(120)는 무선 충전 장치(100)의 임피던스를 공진기(125)에 매칭시키는 역할을 한다.
반면, 이동 단말기(175)는 공진기(140), 매칭부(142), 전력 변환부(145), 측정부(150), 제어부(155), 충전부(165) 및 통신부(170)를 포함한다. 도 1에서의 이동 단말기(175)는 별도의 배터리가 없으며, 공진기(140)를 통해 수신한 전력을 통해서만 동작함을 전제로 한다.
이러한 이동 단말기(175)는 기존에는 매 전송 주기마다 자신의 전력 정보를 전송하였으나, 본 발명의 실시예에 따라 무선 충전 장치(100)에서 조절된 전송 주기에 대응하여 전력 정보를 전송하게 된다. 이러한 이동 단말기(175)는 통신부(170)를 통해 자신의 전력 정보를 전송한다. 이러한 전력 정보는 측정부(150)에서 전력변환부(145) 및/또는 충전부(165)의 변화를 측정한 결과를 바탕으로 생성될 수 있다. 상기의 구성부 이외의 이동 단말기(175)의 구성부들은 본 발명과 관련이 적으므로, 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 상기와 같은 구성 요소를 가지는 무선 충전 장치에서의 동작을 살펴보기 위해 도 2를 참조한다. 도 2에서는 무선 충전 장치(100)의 전력 공급 영역에 하나 이상의 이동 단말기가 위치함을 전제로 한다.
도 2를 참조하면, 무선 충전 장치(100)는 200단계에서 전류 변화가 감지되는지를 판단한다. 전류 변화가 감지되는 경우는 무선 충전 장치(100)는 전술한 상황 중의 하나가 발생했다고 인지하게 된다. 예컨대, 새로운 이동 단말기가 위치하거나 벗어나거나 등 전술한 상황에 따라 전류 변화가 발생하게 된다.
이러한 전류 변화가 발생한 경우에는 새로운 이동 단말기 또는 이미 위치하고 있었던 이동 단말기가 하나 이상인 상태에서 그 중 어느 하나의 이동 단말기에 의해 전류 변화가 발생한 것이므로, 새로운 이동 단말기 또는 상기 어느 하나의 이동 단말기로부터 전력 정보를 수신할 필요가 있다. 이에 따라 무선 충전 장치(100)는 205단계에서 전력정보 전송주기를 임계주기로 설정한다. 즉, 가능한 한 빠르게 전력정보를 수신해야 하므로, 전력정보 전송주기를 기본 전송 주기인 임계주기로 설정하는 것이다. 이때, 전력 공급 영역에 위치한 모든 이동 단말기의 전력정보 전송주기가 임계주기로 변경되게 되는데, 만일 이미 전력정보 전송주기의 조절을 통해 이동 단말기의 전력정보 전송주기가 임계주기보다 작은 이동 단말기는 제외시킨다. 이는 임계주기보다 작은 전력정보 전송주기를 가지는 이동 단말기의 경우에는 그 전력정보 전송주기를 임계주기로 변경할 경우 오히려 상기 전력정보 전송주기가 증가하게 되므로, 제외시키는 것이 바람직하다.
또한, 200단계에서 전류변화가 감지된 경우 외에 가능한 한 빠르게 전력정보를 수신해야 하는 경우가 있을 수 있다. 즉, 전력정보의 수신이 필요하다고 판단되는 경우가 있을 수 있다. 예를 들어, 200단계에서의 전류 변화 감지 동작 대신에 이동 단말기로부터 이상 상태를 알리는 메시지가 전달되거나, 전력전송효율이 최적이 아니라고 판단한 경우 즉, 전력전송효율이 미리 정해진 전력전송효율이 도달하지 않는다고 판단한 경우에도 마찬가지로 205단계를 수행할 수 있다.
이와 달리 전류 변화가 발생하지 않은 경우 예컨대, 이동 단말기가 전력을 수신하지 않지만 그 이동 단말기 입장에서는 자신이 대기 상태로 있다는 점과 필요한 전력정보를 알리는 용도로 통신이 필요하게 된다. 따라서, 이러한 경우에는 자주 자신의 전력 정보를 알릴 필요가 없을 것이다. 하지만, 무선 충전 장치(100)로부터 전력을 수신하고 있는 상태에서는 이동 단말기는 무선 충전 장치(100)의 전력 전송 상태에 따라 전력 정보를 송신하는 빈도수가 달라져야 할 것이다.
여기서, 전력정보 전송주기는 전력정보의 수신 여부를 결정하는 변수를 의미하며, 본 발명의 실시예에서는 CTL(Cycle To Live)이라고 칭한다. 또한, 임계 주기는 이동 단말기로부터 전력 정보를 피드백을 받아야 할 기준값을 의미하며, CTL_Threshold라고 칭한다. 즉, 전력정보 전송주기가 임계 주기가 이하가 되면 그 임계 주기 이하인 전력정보 전송주기를 가지는 이동 단말기와는 반드시 통신을 해야만 함을 의미한다. 반면, 임계 주기를 초과하는 전력정보 전송주기를 가지는 이동 단말기와는 통신을 할 필요가 없음을 의미한다.
이와 같이 무선 충전 장치(100)에서는 매번 모든 이동 단말기로부터 전력 정보를 수신하는 것이 아니라 이동 단말기의 상태에 따라 적응적으로 전력 정보의 전송 주기를 조절한다. 그러므로, 무선 충전 장치(100)는 전력 정보의 전송이 필요한 이동 단말기의 경우에는 가능한 한 피드백을 빨리 할 수 있도록 전력정보 전송주기를 임계 주기로 조절하고, 그렇지 않은 이동 단말기의 경우에는 통신을 최소한으로 해도 됨을 의미하므로 전력 정보가 불필요하게 전송되지 않도록 전송 주기가 증가되도록 조절한다.
이때, 무선 충전 장치(100)는 도 3에 도시된 바와 같은 슈퍼 프레임 구조를 기반으로 이동 단말기와 통신한다. 도 3을 참조하면, 슈퍼프레임은 할당구간(300), 경쟁구간(310), 하나의 통지(Notice) 구간(320)이 하나의 싸이클(cycle)로써 정의된다. 무선 충전 장치(100)는 주기적으로 통지 프레임을 전송하며, 통지 프레임 사이 구간은 적어도 하나의 이동 단말기로부터의 전력정보를 수신하는 할당구간(300)과 그 외의 통신을 위한 경쟁 구간(310)으로 구분된다. 도 3에서 TNotice는 통지 프레임을 전송하기 위한 시간을 의미하며, TNotice_MAX 범위 내에서 가변이다. 통지 프레임은 채널이 비지(busy)하면 채널이 클리어(clear)해질 때까지 기다렸다가 전송될 수 있으므로, 따라서 TNotice는 가변인 것이다.
또한, TAllocation은 적어도 하나의 이동 단말기로부터 전력 정보를 수신하는 시간이며, TContention은 전력정보 수신 이외의 통신을 위한 시간이며, TComm은 상기 TAllocation과 TContention의 합으로써 TAllocation과 TContention은 동적으로 바뀔 수 있으나, TComm은 고정값이다. 반면, TCycle은 TNotice과 TComm의 합으로서 TNotice와 TComm를 더한 범위 내에서 가변이다. 이는 TNotice가 가변이므로 TNotice와 더한 결과값인 TCycle도 가변인 것이다.
이러한 할당 구간(300)과 경쟁 구간(310)은 도 4에 도시된 바와 같이 무선 충전 장치(100)에 의해 동적으로 정해질 수 있다. 도 4를 참조하면, 무선 충전 장치(100)은 주위에 이동 단말기가 없는 경우에는 할당 구간(300)과 경쟁구간(310)으로 이루어진 구간을 경쟁 구간(400)으로만 설정하며, 만일 무선 충전 장치(100)에서 하나의 이동 단말기로부터 전력 정보를 수신하고자 한다면 S1할당 구간(410) 및 경쟁 구간(420)으로 설정한다. 이와 유사하게 2개의 이동 단말기로부터 전력 정보를 수신하고자 한다면 할당 구간(300)과 경쟁 구간(310)의 합인 TComm을 1/3씩 나누어 각각 S1할당 구간(430), S2할당 구간(440), 경쟁 구간(450)으로 설정한다.
상기한 바와 같이 전류 변화가 감지되는 등 전력정보의 수신이 필요하다고 판단되면, 무선 충전 장치(100)는 다음과 같은 요청 방식을 통해 전력 공급 영역 상에 위치한 모든 이동 단말기로부터 전력정보를 수신하게 된다. 이러한 요청 방식의 한 예로, 무선 충전 장치(100)가 통신부(135)를 통해 직접 전력정보를 요청하는 제어메시지를 전송하는 방식이 있다. 이에 대응하여 제어메시지를 수신한 이동 단말기에서는 자신의 전력정보를 통신부(170)를 통해 무선 충전 장치(100)로 전송하게 된다.
따라서 210단계에서 무선 충전 장치(100)는 전력정보를 수신했는지를 판단한다. 이때, 전력정보의 수신 여부는 무선 충전 장치(100)가 관리하는 모든 이동 단말기에 대해 적용되지만, 실제로 전력정보는 전력 공급 영역 상에 위치한 이동 단말기 모두 또는 그 중 적어도 하나의 단말기가 전송하게 된다. 만일 전력정보를 수신하면, 무선 충전 장치(100)는 215단계에서 전력정보를 전송한 이동 단말기에 대해서는 전력정보 전송 주기를 증가시킨다. 하지만, 무선 충전 장치(100)는 210단계에서 전력정보를 수신하지 못한 경우, 220단계에서 전력정보를 전송하지 않은 모든 이동 단말기에 대해서는 전력정보 전송주기를 감소시킨다. 이러한 전력정보 전송주기의 증가 및 감소 방법은 하기에서 구체적으로 설명하기로 한다.
그리고나서 무선 충전 장치(100)는 225단계에서 할당 구간에서 통신할 이동 단말기를 결정한다. 이어, 무선 충전 장치(100)는 230단계에서 이동 단말기별 전력정보 전송주기를 설정한다. 예를 들어, 전력 공급 영역에 복수개의 이동 단말기가 위치하는 경우 그 이동 단말기들 중 아직 충전 중인 이동 단말기와는 통신을 전력 정보를 계속해서 받아야 하며, 충전은 완료되었으나 통신을 유지하여야 하는 경우에는 전력 정보를 주기적으로 받을 필요가 없을 것이다. 따라서 이러한 경우를 고려하여 무선 충전 장치(100)는 이동 단말기별로 전력정보 전송주기를 설정하는 것이다.
따라서 230단계에서와 같이 이동 단말기별 전력정보 전송주기를 설정함으로써 스케줄링을 하게 되면, 무선 충전 장치(100)는 이러한 설정된 정보를 이동 단말기들에게 제공하기 위해 통지 프레임을 사용한다. 이러한 통지 프레임에는 상기 설정된 정보가 실리며, 할당 구간에서 통신할 스케줄을 공유하기 위해 전송된다. 구체적으로, 통지 프레임은 설정된 정보로써 다음 싸이클에서 전력정보를 전송해야 하는 이동 단말기의 주소, 할당 구간의 시간 정보를 포함한다.
이어, 무선 충전 장치(100)는 235단계에서 전력정보 전송주기가 0이 된 이동 단말기가 있는지를 판단한다. 만일 전력정보 전송주기가 0이 된 이동 단말기가 있는 경우 무선 충전 장치(100)는 240단계에서 그 이동 단말기가 전력 공급 영역으로부터 이탈했다고 판단하게 된다. 이에 따라 전력 공급 영역으로부터 이탈한 이동 단말기에 대한 정보를 삭제한다. 예컨대, 할당 구간에서 통신할 이동 단말기 목록으로부터 삭제한다. 도 2에서의 235단계 및 240단계는 225단계 이전에 수행되어도 상관없다. 그리고나서 245단계에서 하나의 싸이클 예컨대, 도 3의 할당 구간(300), 경쟁 구간(310), 통지 구간(320)이 완료되는지를 판단한다. 이때, 무선 충전 장치(100)에서 통지 프레임을 전송함으로써 하나의 싸이클이 완료됨과 동시에 다음 싸이클이 시작되는 것이다. 따라서 하나의 싸이클이 완료되면 다음 싸이클에 대해서도 전술한 과정이 반복 수행되도록 200단계로 되돌아간다.
한편, 전술한 바에서는 현재 주기 동안의 전력정보의 수신 여부에 따라 이동 단말기별로 전력정보 전송주기를 증가시키거나 감소시키는 경우를 설명하였다. 이를 근거로 다음 주기 동안의 전력정보 전송주기의 조절이 어떻게 이루어지는지를 하기 표 1 및 도 5를 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 도 5는 전력 정보 전송 주기의 조절하는 방법을 설명하기 위한 예시도로, 전력정보 전송주기의 관리를 위한 알고리즘과 슈퍼프레임을 사용한 동작하는 다중전력전송의 예를 보이고 있다.
Figure 112013086895150-pat00001
상기 표 1은 무선 충전 장치(100)에서 매주기마다 저장하고 있는 변수테이블을 나타낸다.
표 1에서 Time은 도 5에서 통지(Notice) 프레임(520)의 내부에 적혀진 숫자와 매핑된다. 보다 구체적으로 Time 항목의 값(숫자)은 도 5에서 통지 프레임(520)에 표기된 값과 매핑되는 값이다.
표 1에서 ID, '전력정보' 수신 여부, CTL Level, CTL 항목은 무선 충전 장치(100)가 Time 시점에 메모리에 유지하고 있는 값이다.
도 5에서 무선 충전 장치(100)를 TX라고 하며, 충전 대상인 복수개의 이동 단말기를 각각 RX_1, RX_2, RX_3라고 할 경우, C1, C2, C3, C4, C5 등은 각각 한 주기 즉, 하나의 싸이클을 나타낸다. 이러한 경우 할당 구간에서 통신할 이동 단말기의 결정은 다음과 같은 방법으로 결정된다. 구체적으로, 무선 충전 장치(100)는 CTL이 0초과이고 CTL Threshold값 이하인 이동 단말기에 대하여 통신이 필요하다고 판단한다. 예를 들어, 표 1에서 Time이 1일 때, ID가 RX_1인 이동 단말기의 CTL값이 3이므로 RX_1로부터 전력정보를 수신 받아야 한다고 판단한다. 마찬가지로 RX_3인 이동 단말기의 CTL값이 3이므로 RX_1로부터 전력정보를 수신 받아야 한다고 판단한다. 그리고 ID가 RX_2인 이동 단말기의 CTL값은 4로 CTL Threshold값보다 크므로 RX_2로부터 전력정보를 수신받을 필요가 없다고 판단한다.
상기와 같이 C2 주기 동안 RX_1, RX_3와의 통신이 필요하다고 결정하면, RX_1, RX_3에 대해 할당 구간으로 TRX _1 및 TRX _3이 설정되며, 나머지 경쟁 구간으로 TC가 설정된다. 즉, TRX _1 는 RX_1와 통신하기 위해 할당된 시간을 의미하며, TC는 경쟁 구간으로 설정된 시간을 의미한다.
도 5에서는 C2 주기 동안 RX_1로부터 전력정보 프레임이 수신되었고, RX_3로부터 전력정보 프레임이 수신되지 않은 경우를 예시하고 있다. 이러한 경우 RX_1에 대해서는 하기 표 1에서와 같이 이전 주기인 C1에 비해 C2 주기에 대해서는 전력정보 전송주기의 레벨(CTL_Level)은 1이 증가하게 되어 '1'에서 '2'로 변경되며, 전력정보 전송주기(CTL)은 '3'에서 '7'로 증가하게 된다. 이때, 전력정보 전송주기(CTL)은 하기 수학식 1에 의해 구해진다.
Figure 112013086895150-pat00002
또한, RX_3에 대해서는 하기 표 1에서와 같이 전력정보 전송주기의 레벨(CTL_Level)은 유지되며 '1'에서 '1'로 유지되는 반면, 전력정보 전송주기(CTL)는 이전 주기인 C1에 비해 1이 감소하여 '3'에서 '2'로 변경된다. 반면, RX_2에 대해서는 C2 주기 동안 시간도 할당되지 않았으면서도 전력정보도 송신하지 않았으므로, 전력정보 전송주기의 레벨(CTL_Level)은 '2'에서 '2'로 유지되는 반면, 전력정보 전송주기(CTL)는 '4'에서 '3'으로 변경된다.
도 5에서 RX_3은 C2, C3, C4 동안 '전력정보' 프레임을 TX에게 전송하지 않았다. 따라서 표 1에서 Time 1 시점에서 CTL값이 3에서 Time 4 시점에서 CTL값은 0이 되었다. 무선 충전 장치(100)는 CTL값이 0이 된 이동 단말기가 이탈하였다고 판단하고 RX_3의 변수 테이블을 삭제한다.

Claims (20)

  1. 이동 단말기에 대하여 충전을 수행하는 무선 충전 장치에 있어서,
    전류 변화가 감지되면, 적어도 하나의 이동 단말기가 전력정보를 상기 무선 충전 장치로 전송해야 할 전송 주기를 설정한 후, 전력 정보 요청에 대응하여 상기 적어도 하나의 이동 단말기로부터의 전력 정보의 수신 여부에 따라 상기 설정된 전송 주기를 조절하는 제어부와,
    상기 적어도 하나의 충전 가능한 이동 단말기로부터 전력 정보를 수신하는 통신부를 포함하며,
    상기 제어부는, 상기 전력 정보를 전송한 이동 단말기에 대한 전력 정보의 전송 주기는 증가시키는 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 전력 정보를 전송하지 않은 이동 단말기에 대한 전력 정보의 전송 주기는 감소시키는 것을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 전력 정보의 전송 주기를 감소시킴에 따라 상기 전력 정보의 전송 주기가 0이 된 이동 단말기가 있는지를 판단하고, 판단 결과 상기 전력 정보의 전송 주기가 0이 된 이동 단말기는 통신 대상 목록으로부터 삭제함을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 전류 변화가 감지되면, 상기 적어도 하나의 이동 단말기에 대한 전력 정보의 전송 주기를 주기적으로 전력 정보를 수신할 수 있는 기본 주기로 변경함을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 적어도 하나의 이동 단말기로부터 이상 상태를 알리는 메시지를 수신하면, 상기 적어도 하나의 이동 단말기에 대한 전력 정보의 전송 주기를 주기적으로 전력 정보를 수신할 수 있는 기본 주기로 변경함을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    전력전송효율이 미리 정해진 전력전송효율에 도달하지 못하면, 상기 적어도 하나의 이동 단말기에 대한 전력 정보의 전송 주기를 주기적으로 전력 정보를 수신할 수 있는 기본 주기로 변경함을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
  8. 제5항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 적어도 하나의 이동 단말기 중 전력 정보의 전송 주기가 상기 기본 주기 이상인 이동 단말기에 대한 전력 정보의 전송 주기를 상기 기본 주기로 변경함을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 통신부를 통해 수신된 전력 정보에 의거하여 상기 적어도 하나의 이동 단말기로의 전력 송출을 결정함을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 전력 정보는,
    상기 적어도 하나의 이동 단말기의 안테나에 유기되는 전압, 전류 정보, 코일에 유기된 전력을 정류한 전압, 전류 정보, 충전부로 공급하는 전압 전류 정보 중 적어도 하나를 포함함을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    할당 구간, 경쟁 구간, 통지 구간을 포함하는 슈퍼 프레임을 기반으로 상기 적어도 하나의 이동 단말기와 통신함을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 설정된 전송 주기를 조절한 후, 상기 할당 구간에서 통신할 이동 단말기를 결정하고, 상기 결정된 이동 단말기의 수에 따라 상기 할당 구간을 정함을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
  13. 무선 충전 장치에서 이동 단말기에 대하여 충전을 수행하는 방법에 있어서,
    전류 변화가 감지되면, 충전 가능한 적어도 하나의 이동 단말기가 전력정보를 상기 무선 충전 장치로 전송해야 할 전송 주기를 설정하는 과정과,
    전력 정보 요청에 대응하여 상기 적어도 하나의 이동 단말기로부터의 전력 정보의 수신 여부를 판단하는 과정과,
    상기 수신 여부에 따라 상기 설정된 전송 주기를 조절하는 과정을 포함하며,
    상기 설정된 전송 주기를 조절하는 과정은,
    상기 전력 정보를 전송하는 이동 단말기가 있는 경우 상기 전력 정보를 전송한 이동 단말기에 대한 전력 정보의 전송 주기는 증가시키는 과정을 포함함을 특징으로 하는 무선 충전 방법.
  14. 삭제
  15. 제13항에 있어서, 상기 설정된 전송 주기를 조절하는 과정은,
    상기 전력 정보를 전송하지 않은 이동 단말기에 대한 전력 정보의 전송 주기는 감소시키는 과정을 포함함을 특징으로 하는 무선 충전 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 전력 정보의 전송 주기가 0이 된 이동 단말기가 있는지를 판단하는 과정과,
    판단 결과 상기 전력 정보의 전송 주기가 0이 된 이동 단말기는 통신 대상 목록으로부터 삭제하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 무선 충전 방법.
  17. 제13항에 있어서, 상기 수신된 전력 정보에 의거하여 상기 적어도 하나의 이동 단말기로의 전력 송출을 결정하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 무선 충전 방법.
  18. 제13항에 있어서, 상기 전력 정보는,
    상기 적어도 하나의 이동 단말기의 안테나에 유기되는 전압, 전류 정보, 코일에 유기된 전력을 정류한 전압, 전류 정보, 충전부로 공급하는 전압 전류 정보 중 적어도 하나를 포함함을 특징으로 하는 무선 충전 방법.
  19. 제13항에 있어서,
    전류 변화가 감지되는지를 판단하는 과정과,
    상기 전류 변화가 감지되면 상기 적어도 하나의 이동 단말기에 대한 전력 정보의 전송 주기를 주기적으로 전력 정보를 수신할 수 있는 기본 주기로 변경하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 무선 충전 방법.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 이동 단말기로부터 이상 상태를 알리는 메시지를 수신하면, 상기 적어도 하나의 이동 단말기에 대한 전력 정보의 전송 주기를 주기적으로 전력 정보를 수신할 수 있는 기본 주기로 변경하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 무선 충전 방법.
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