KR102127438B1 - 무선 전력 송신 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

무선 전력 송신 방법 및 이를 위한 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 코일들(Multi Coils)을 포함하는 전력 송신기의 무선 전력 송신 방법에 있어서, 제1 전력 수신기로 전력을 전송하는 중 제2 전력 수신기를 감지하는 단계; 전력 전송에 적합한 적어도 하나의 1차(Primary) 코일을 결정하는 단계; 상기 결정된 적어도 하나의 1차 코일을 이용하여 상기 제2 전력 수신기가 공유 모드 프로토콜(Shared Mode Protocol)을 지원하는지 여부를 결정하는 단계; 및 상기 제2 전력 수신기가 상기 공유 모드 프로토콜을 지원하는 경우, 상기 공유 모드 프로토콜에 따라 상기 제1 및 제2 전력 수신기로 전력을 전송하는 단계; 를 포함하되, 상기 공유 모드 프로토콜은 상기 전력 송신기와 복수의 전력 수신기들 사이의 정보 교환을 동시에 매니징하는 프로토콜일 수 있다.

Description

무선 전력 송신 방법 및 이를 위한 장치
본 발명은 무선 전력 송신 방법 및 이를 위한 장치를 대상으로 한다.
무접점(Contactless) 무선 충전 방식은 기존의 유선을 통해 에너지를 전송하여 전자기기의 전원으로 사용하는 방식에서, 선을 제거하고 전자기적으로 에너지를 전달하는 에너지 전달 방식이다. 무접점 무선 전송 방식에는 전자기 유도 방식 및 공진 방식이 존재한다. 전자기 유도 방식은 전력 송신부에서 전력 송신 코일(1차 코일)을 통해 자기장을 발생시키고, 전류가 유도될 수 있는 위치에 수신 코일(2차 코일)을 위치시킴으로써 전력을 전달하는 방식이다. 공진 방식은, 송신 코일 및 수신 코일 간의 공명 현상을 이용하여 에너지를 전송한다. 다만, 1차 코일의 공진 주파수와 2차 코일의 공진 주파수를 동일하게 시스템을 구성함으로써 코일 간의 공진 모드 에너지 결합을 사용한다.
현재 WPC 표준에 정의되어 있는 전력 송신기 및 전력 수신기간 통신 프로토콜에서 통신을 개시/주도하는 송신자(sender) 또는 마스터는 전력 수신기로 되어 있기 때문에, 전력 송신기는 전력 수신기의 요청에 대한 응답만 전송할 수 있어 전력 송신기가 충전 영역(또는 자기장 영역) 내에 이물질을 검출하거나 충전 환경이 변경되어도 원하는 타이밍에 주도적으로 직접 보장 전력 레벨을 조절할 수 없게 되어 있다.
따라서, 본 발명은 전력 송신기가 상황에 따라 마스터/송신자로서의 지위/권한 획득을 가능하도록 하여 현재 주변 상황/환경을 실시간으로 반영하여 효율적이고 안정적인 전력 송수신 방법을 제안함이 목적이다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 전력 송신기의 무선 전력 송신 방법에 있어서, 상기 전력 송신기의 인터페이스 표면에 대한 오브젝트의 배치(placement) 및 제거(removal)를 모니터링하는 단계; 디지털 핑(ping)을 수행하고, 전력 수신기로부터 응답을 수신하는 단계; 상기 전력 수신기의 구성(configuration) 정보를 획득하고, 상기 구성 정보를 이용하여 상기 전력 수신기와 전력 전달 계약을 생성하는 단계; 상기 전력 전달 계약에 기초하여 전력을 상기 전력 수신기로 전송하는 단계; 및 상기 전력 수신기와의 통신을 개시(initiate)하기 위한 지시 정보를 상기 전력 수신기로 전송하는 단계; 를 포함할 수 있다.
또한, 상기 지시 정보는 상기 전력 전달 계약을 재협상하기 위한 상기 전력 수신기와의 통신의 개시를 요청하는 정보일 수 있다.
또한, 상기 전력을 상기 전력 수신기로 전송하는 단계는, 상기 전력 수신기로부터 기설정된 패킷을 수신하는 단계; 를 포함하고, 상기 지시 정보는 상기 기 설정된 패킷에 대한 응답으로서 상기 전력 수신기로 전송될 수 있다.
또한, 상기 기설정된 패킷에 포함된 상기 전력 수신기의 요청을 승인하는 ACK(Acknoledge) 응답, 상기 요청을 거절하는 NAK(Not-Acknowledge) 응답, 상기 요청이 유효하지 않음을 나타내는 ND(Not-Defined) 응답을 위한 비트 패턴이 각각 정의된 경우, 상기 지시 정보의 비트 패턴은 상기 ACK 응답, 상기 NAK 응답 및 상기 ND 응답의 비트 패턴과 다른 패턴으로 정의될 수 있다.
또한, 상기 기설정된 패킷은 상기 전력 전달 계약에서 결정된 수신 전력 패킷의 형식을 변경하기 위한 수신 전력 패킷(Received Power Packet) 또는 상기 전력 송신기의 동작 포인트를 결정하기 위해 사용되는 제어 에러 패킷(Control Error Packet)에 해당할 수 있다.
또한, 상기 지시 정보는 상기 전력 송신기가 소정의 패킷을 전송할 수 있는 권한 획득을 상기 전력 수신기에 요청하는 요청 정보를 포함할 수 있다.
또한, 상기 소정의 패킷은 상기 전력 송신기의 새로운 보장 전력(Guaranteed Power) 레벨에 관한 정보가 포함된 패킷을 포함할 수 있다.
또한, 상기 전력을 상기 전력 수신기로 전송하는 단계는, 상기 전력 수신기로부터 기설정된 패킷을 수신하는 단계; 를 포함하고, 상기 지시 정보는, 상기 기설정된 패킷에 대한 응답으로서 상기 전력 수신기로 전송되거나, 또는 상기 기설정된 패킷의 전송 간격이 스레시홀드 이상으로 길어진 경우 상기 전송 간격 내에서 전송될 수 있다.
또한, 상기 기설정된 패킷은 상기 전력 전달 계약에서 결정된 수신 전력 패킷의 형식을 변경하기 위한 수신 전력 패킷(Received Power Packet) 또는 상기 전력 송신기의 동작 포인트를 결정하기 위해 사용되는 제어 에러 패킷(Control Error Packet)에 해당할 수 있다.
또한, 상기 기설정된 패킷에 포함된 상기 전력 수신기의 요청을 승인하는 ACK 응답, 상기 요청을 거절하는 NAK 응답, 상기 요청이 유효하지 않음을 나타내는 ND 응답을 위한 비트 패턴이 각각 정의된 경우, 상기 지시 정보의 비트 패턴은 상기 ACK 응답, 상기 NAK 응답 및 상기 ND 응답의 비트 패턴과 다른 패턴으로 정의될 수 있다.
또한, 상기 지시 정보가 상기 기설정된 패킷에 대한 응답으로서 상기 전력 수신기로 전송되는 경우, 상기 지시 정보는 상기 요청 정보에 추가로 상기 기설정된 패킷에 대한 응답 정보를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 지시 정보가 상기 기설정된 패킷의 전송 간격 내에서 전송되는 경우, 상기 지시 정보를 나르는 패킷의 사이즈는 상기 기설정된 패킷의 전송 간격을 기초로 결정될 수 있다.
또한, 상기 지시 정보를 상기 전력 수신기로 전송하는 단계는, 상기 인터페이스 표면에 이물질(Foreign Object)이 검출된 경우 또는 주변의 온도가 기설정된 온도 이상으로 높게 검출된 경우에 수행될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 수신기의 무선 전력 수신 방법에 있어서, 전력 송신기의 디지털 핑(ping) 수행을 검출하고, 상기 검출된 디지털 핑에 대한 응답을 전송하는 단계; 상기 전력 수신기의 구성(configuration) 정보를 전송하고, 상기 구성 정보에 기초한 전력 전달 계약을 상기 전력 송신기와 확립(establish)하는 단계; 상기 전력 전달 계약에 기초하여 전력을 상기 전력 송신기로부터 수신하는 단계; 및 상기 전력 수신기와의 통신을 개시(initiate)하기 위한 지시 정보를 상기 전력 송신기로부터 수신하는 단계; 를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 송신기에 있어서, 자기장을 생성하는 적어도 하나의 1차 코일을 포함하는, 코일 어셈블리; 전기 에너지를 전력 신호로 변환하는, 전력 변환 유닛; 및 전력 수신기와의 통신 및 전력 전달을 컨트롤하는, 통신 및 컨트롤 유닛; 을 포함하되, 상기 통신 및 컨트롤 유닛은, 상기 전력 송신기의 인터페이스 표면에 대한 오브젝트의 배치(placement) 및 제거(removal)를 모니터링하고, 디지털 핑(ping)을 수행하고, 전력 수신기로부터 응답을 수신하고, 상기 전력 수신기의 구성(configuration) 정보를 획득하고, 상기 구성 정보를 이용하여 상기 전력 수신기와 전력 전달 계약을 생성하고, 상기 전력 전달 계약에 기초하여 전력을 상기 전력 수신기로 전송하고, 상기 전력 수신기와의 통신을 개시(initiate)하기 위한 지시 정보를 상기 전력 수신기로 전송할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전력 송신기는 주변 환경/상황에 따라 자신이 원하는 시점에 보장 전력 레벨을 동적으로 적절하게 조절할 수 있다는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 이미 WPC 표준에서 기정의되어 있는 Qi 통신 프로토콜과의 충돌없이 전력 송신기의 full 패킷 전송이 가능하다는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전력 수신기가 전송하는 패킷과의 충돌없이 전력 송신기의 full 패킷 전송이 가능하다는 효과를 갖는다.
이외에, 본 발명의 실시예에 따른 다양한 효과는 이하에서 상세히 후술하기로 한다.
도 1은 무선 충전 시스템이 도입되는 다양한 전자 기기들의 실시예를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송수신 시스템을 나타낸다.
도 3은 유도 모드에서의 전력 송수신 방법을 나타내는 블록도이다.
도 4은 유도 모드에서의 전력 전달 컨트롤 방법을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 송신 장비를 나타낸다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 수신 장비를 나타낸다.
도 7은 전력 전달 동안의 데이터 통신을 위한 프레임 스트럭처를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 싱크 패킷을 예시한 도면이다.
도 9는 공유 모드에서의 전력 전달 방법을 예시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 FOD 확장이 적용된 무선 전력 송수신 시스템 제어 방법을 예시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신 전력 패킷에 대한 전력 송신기의 응답 타이밍을 예시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 송신기 응답 포맷을 예시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 송신기의 전력 관리 프로필을 예시한다.
도 14는 본 발명의 제안 A에 따른 전력 송신기 및 전력 수신기간 통신 프로토콜을 예시한다.
도 15는 본 발명의 제안 A에 따른 전력 송신기의 전력 관리 프로필을 예시한 도면이다.
도 16은 본 발명의 제안 B에 따른 전력 송신기 및 전력 수신기간 통신 프로토콜을 예시한다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 1B(Byte) 데이터를 예시한다.
도 18은 본 발명의 제안 C에 따른 전력 송신기 및 전력 수신기간 통신 프로토콜을 예시한다.
도 19는 본 발명의 제안 B 또는 C에 따른 전력 송수신 방법에 관한 순서도를 예시한다.
도 20은 전력 송신기가 GP 레벨을 15W에서 10W로 다운 그레이드하고자 하는 경우의 제안 B 또는 C에 따른 실시예를 예시한 순서도이다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 송신기가 전송하는 (full) 패킷 포맷을 예시한다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 수신기가 전송하는 응답 패킷 포맷을 예시한다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 전력 송신 방법에 관한 순서도이다.
발명의 실시를 위한 최선의 형태
본 명세서에서 사용되는 용어는 본 명세서에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도, 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한 특정 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 실시예의 설명 부분에서 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는, 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 아닌 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 함을 밝혀두고자 한다.
더욱이, 이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 실시예를 상세하게 설명하지만, 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 무선 충전 시스템이 도입되는 다양한 전자 기기들의 실시예를 나타낸다. 도 1에서는 무선 충전 시스템에서 송수신하는 전력 양에 따라 전자 기기들을 분류하였다.
스마트 시계, 스마트 글래스와 같은 웨어러블 기기들 및 이어폰, 리모콘, 스마트폰, PDA, 태블릿 PC 등의 모바일/포터블 전자 기기들에는 소전력(약 5W이하 또는 약 20W 이하) 무선 충전이 적용될 수 있다. 노트북, 로봇 청소기, TV, 음향 기기, 청소기, 모니터와 같은 중/소형 가전 기기들에는 중전력(약 50W이하 또는 약 200W)이하) 무선 충전이 적용될 수 있다. 그리고 믹서기, 전자 레인지, 전기 밥솥과 같은 주방 기기, 휠체어, 전기 킥보드, 전기 자전거 등의 개인용 이동 기기 및 전기 자동차 등의 전자 기기/이동 수단들에는 대전력(약 2kW 이하 또는 22kW이하) 무선 충전이 적용할 수 있다. 도 1에서 도시한 전자 기기들/이동 수단들은 후술하는 전력 수신기를 포함할 수 있다.
이하에서는 소전력 및 모바일 기기를 위주로 설명하나 이는 실시예에 대한 것으로 본 발명에 따른 무선 전력 송수신 방법은 상술한 다양한 전자 기기에 적용될 수 있다.
무선 전력 송수신 장치들의 표준화를 위해 WPC(Wireless Power Consortium)에서 무선 전력 송/수신 관련 기술을 규격화하고 있다.
최근 개발되는 무선 충전 시스템은 약 5W까지의 저전력 송수신을 지원할 수 있다. 다만, 최근 모바일 기기의 크기가 커지고 배터리 용량도 증가되고 있는데, 이러한 저전력 충전 방식의 경우 충전 시간이 길고 효율이 떨어지는 문제점이 있어, 약 15W~20W까지의 중간전력 송수신을 지원하는 무선 충전 시스템이 개발되고 있다. 이와 함께 동시에 복수의 전자 기기를 충전하기 위해 공진 방식이 추가된 무선 충전 시스템 또한 개발되고 있다. 본 발명은 공진 방식이 추가된 무선 충전 시스템에 대한 것으로서, 저전력/중간 전력의 유도 타입의 무선 충전 송/수신기와 호환이 가능한 공진 타입의 무선 충전 송/수신기를 제안하고자 한다.
이하에서, 본 발명이 제안하는 유도 타입(inductive) 및 공진 타입(resonant)의 무선 충전 송신기 및 무선 충전 수신기와 이들을 사용한 충전 방법 및 통신 프로토콜 등에 대하여 설명하도록 한다. 또한, 이하에서 공진 타입/모드는 공유(shared) 타입/모드라고 지칭할 수 있다. 또한 이하에서 무선 전력 송신기는 전력 송신기 또는 송신기로, 무선 전력 수신기는 전력 수신기 또는 수신기로 지칭할 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송수신 시스템을 나타낸다.
도 2에서, 무선 전력 송수신 시스템은 무선으로 전력을 수신하는 모바일 기기(Mobile Device) 및 베이스 스테이션(Base Station)을 포함한다.
모바일 기기는 2차 코일(Secondary Coil)을 통해 무선 전력을 수신하는 전력 수신기(Power Receiver) 및 전력 수신기에서 수신한 전력을 전달받아 저장하고 기기에 공급하는 로드(Load)를 포함한다. 그리고 전력 수신기는 2차 코일을 통해 무선 전력 신호를 수신하여 전기 에너지로 변환하는 전력 픽업 유닛(Power Pick-Up Unit) 및 전력 송신기와의 통신 및 전력 신호 송수신(전력 전달/수신)을 제어하는 통신/컨트롤 유닛(Communications & Control Unit)을 포함할 수 있다. 모바일 기기는 이하에서 전력 수신 장비로 지칭될 수도 있다.
베이스 스테이션은 유도 전력(inductive power) 또는 공진 전력(resonant power)을 제공하는 장치로서, 하나 또는 복수의 전력 송신기들(Power Transmitter) 및 시스템 유닛을 포함할 수 있다. 전력 송신기는 유도/공진 전력을 전송하고, 전력 전송을 제어할 수 있다. 전력 송신기는, 1차 코일(Primary Coil(s))을 통해 자기장을 생성함으로써 전기 에너지를 전력 신호로 변환/전달하는 전력 변환 유닛(Power Conversion Unit) 및 적절한 레벨로 전력을 전달하도록 전력 수신기와의 통신 및 전력 전달을 컨트롤하는 통신/컨트롤 유닛(Communications & Control Unit)을 포함할 수 있다. 시스템 유닛은 입력 전력 프로비저닝(provisioning), 복수의 전력 송신기들의 컨트롤 및 사용자 인터페이스 제어와 같은 베이스 스테이션의 기타 동작 제어를 수행할 수 있다. 베이스 스테이션은 이하에서 전력 송신 장비로 지칭될 수도 있다.
전력 송신기는 동작 포인트를 컨트롤함으로써 송신 전력을 컨트롤할 수 있다. 컨트롤하는 동작 포인트(operating point)는 주파수, 듀티 사이클(duty cycle) 및 전압 진폭의 조합에 해당될 수 있다. 전력 송신기는 주파수, 듀티 사이클/듀티비(duty ratio) 및 입력 전압의 진폭 중 적어도 하나를 조절하여 전달되는 전력을 컨트롤할 수 있다. 또한, 전력 송신기는 일정한 전력을 공급하고, 전력 수신기가 공진 주파수를 컨트롤함으로써 수신 전력을 컨트롤할 수도 있다.
이하에서 코일 또는 코일부는 코일 및 코일과 근접한 적어도 하나의 소자를 포함하여 코일 어셈블리, 코일 셀 또는 셀로서 지칭할 수도 있다.
유도 모드- Low Power 및 Mid Power
이하에서는 먼저 유도 모드에서 동작하는 전력 송신기/수신기의 전력 전달 방법에 대하여 설명하도록 한다. 다만, 유도 모드에 대해 설명한 방법 또는 방법에 포함된 단계들 중 적어도 하나는 선택적으로 또는 옵셔널하게 공진 모드에서 사용될 수도 있다.
도 3은 유도 모드에서의 전력 송수신 방법을 나타내는 블록도이다.
본 발명에 따른 무선 충전 시스템에서, 무선 충전은 5개의 단계(phase)들을 통해 수행될 수 있다. 5개의 단계들은 셀렉션 단계(selection phase), 핑 단계(ping phase), 식별/구성 단계(identification & configuration phase), 협상 단계(negotiation phase) 및 전력 전달 단계(power transfer phase)를 포함하며, 다만 저전력 모드의 전력 송수신에서 협상 단계는 생략될 수도 있다. 즉, 저전력 모드에서는 4개의 단계들로 전력 송수신이 수행되며, 중간 전력 모드에서 협상 단계가 추가로 수행될 수 있다.
셀렉션 단계에서, 전력 송신기는 송신기에 구비된 인터페이스 표면에 대한 오브젝트의 접촉/이탈을 모니터링한다. 도 2에서와 같이, 무선 전력 송신기는 전력 신호를 인가하여 외부 오브젝트의 접촉을 감지할 수 있다. 다시 말하면, 전력 송신기는 1차 코일에 짧은 전력 신호를 인가하고, 이 전력 신호로 인해 발생하는 1차 코일의 전류를 감지하여 외부 오브젝트의 존재를 모니터링할 수 있다. 그리고 전력 송신기는 셀렉션 단계에서 모니터링된 신호 강도(signal strength) 정보(패킷)를 수신, 이에 기초하여 오브젝트를 검출(디텍트; detect)하면, 이 오브젝트가 전력 수신기인지 또는 단순한 외부 오브젝트(열쇠, 동전 등)인지 여부를 선택할 수도 있다. 이러한 선택을 위해, 전력 송신기는 핑 단계, 식별/구성 단계 및 협상 단계 중 적어도 하나의 단계를 추가로 수행할 수 있다.
핑 단계에서, 전력 송신기는 디지털 핑을 수행하고, 전력 수신기의 응답을 대기할 수 있다. 디지털 핑은 전력 수신기를 검출 및 식별하기 위한 전력 신호의 인가/전송을 나타낸다. 전력 송신기가 전력 수신기를 발견하면, 전력 송신기는 디지털 핑을 확장하여 식별/구성 단계로 진행할 수 있다.
식별/구성 단계에서, 전력 송신기는 선택된 전력 수신기를 식별하고 최대 전력 양과 같은 전력 수신기의 구성(configuration) 정보를 획득할 수 있다. 다시 말하면, 전력 송신기는 식별/구성 정보를 수신하여 전력 수신기에 대한 정보를 획득하고, 이 정보를 사용하여 전력 전달 계약(Power Transfer Contract)를 확립(establish)할 수 있다. 이 전력 전달 계약은 이후의 전력 전달 단계에서 전력 전달을 특징짓는 복수의 파라미터들에 대한 제한을 포함할 수 있다.
협상 단계에서, 전력 수신기는 추가적인 전력 전달 계약을 생성하기 위해 전력 송신기와 협상할 수 있다. 다시 말하면, 전력 송신기는 전력 수신기로부터 협상 요청/정보를 수신할 수 있으며, 협상 단계는 식별/구성 단계에서 대상 수신기가 중간 전력 수신기인 것으로 확인된 경우에만 진행될 수 있다. 협상 단계에서, 전력 송신기의 보장(guaranteed) 전력 레벨 및 전력 수신기의 최대 전력과 같은 추가적인 파라미터들이 협상될 수 있다. 전력 수신기가 저전력 수신기인 경우에는 협상 단계는 생략하고, 식별/구성 단계에서 바로 전력 전달 단계로 진행할 수 있다.
전력 전달 단계에서, 전력 송신기는 전력 수신기로 무선으로 전력을 제공한다. 전력 송신기는 송신되는 전력에 대한 컨트롤 데이터를 수신하여 이에 따라 전력 전달을 제어할 수 있다. 그리고 전력 송신기는 전력 전달 중 전력 전달 계약에 따른 파라미터들의 제한이 위반되면 전력 전달을 중지하고 셀렉션 단계로 진행할 수도 있다.
도 4은 유도 모드에서의 전력 전달 컨트롤 방법을 나타낸다.
도 4에서 전력 송신기(Power Transmitter) 및 전력 수신기(Power Receiver)는 도 1에서 도시한 바와 같이 각각 전력 변환 유닛 및 전력 픽업 유닛을 포함할 수 있다.
상술한 유도 모드의 전력 전달 단계에서, 전력 송신기 및 전력 수신기는 전력 송수신과 함께 통신을 병행함으로써 전달되는 전력의 양을 컨트롤할 수 있다. 전력 송신기 및 전력 수신기는 특정 컨트롤 포인트에서 동작한다. 컨트롤 포인트는 전력 전달이 수행될 때 전력 수신기의 출력단(output)에서 제공되는 전압 및 전류의 조합(combination)을 나타낸다.
조금 더 상세히 설명하면, 전력 수신기는 원하는 컨트롤 포인트(desired Control Point)- 원하는 출력 전류/전압, 모바일 기기의 특정 위치의 온도 등을 선택하고, 추가로 현재 동작하고 있는 실제 컨트롤 포인트(actual Control Point)를 결정한다. 전력 수신기는 원하는 컨트롤 포인트와 실제 컨트롤 포인트를 사용하여, 컨트롤 에러 값(Control Error Value)을 산출하고, 이를 컨트롤 에러 패킷으로서 전력 송신기로 전송할 수 있다.
그리고 전력 송신기는 수신한 컨트롤 에러 패킷을 사용하여 새로운 동작 포인트- 진폭, 주파수 및 듀티 사이클-를 설정/컨트롤하여 전력 전달을 제어할 수 있다. 따라서 컨트롤 에러 패킷은 전력 전달 단계에서 일정 시간 간격으로 전송/수신되며, 실시예로서 전력 수신기는 전력 송신기의 전류를 저감하려는 경우 컨트롤 에러 값을 음수로, 전류를 증가시키려는 경우 컨트롤 에러 값을 양수로 설정하여 전송할 수 있다. 이와 같이 유도 모드에서는 전력 수신기가 컨트롤 에러 패킷을 전력 송신기로 송신함으로써 전력 전달을 제어할 수 있다.
이하에서 설명할 공진 모드에서는 유도 모드에서와는 다른 방식으로 동작할 수 있다. 공진 모드에서는 하나의 전력 송신기가 복수의 전력 수신기를 동시에 충전할 수 있어야 한다. 다만 상술한 유도 모드와 같이 전력 전달을 컨트롤하는 경우, 전달되는 전력이 하나의 전력 수신기와의 통신에 의해 컨트롤되므로 추가적인 전력 수신기들에 대한 전력 전달은 컨트롤이 어려울 수 있다. 따라서 본 발명의 공진 모드에서는 전력 송신기는 기본 전력을 공통적으로 전달하고, 전력 수신기가 자체의 공진 주파수를 컨트롤함으로써 수신하는 전력량을 컨트롤하는 방법을 사용하고자 한다. 다만, 이러한 공진 모드의 동작에서도 도 4에서 설명한 방법이 완전히 배제되는 것은 아니며, 추가적인 송신 전력의 제어를 도 4의 방법으로 수행할 수도 있다.
공유(shared) 모드 (공진 모드)
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 송신 장비를 나타낸다.
도 5에서, 전력 송신 장비는 코일 어셈블리를 덮는 커버, 전력 송신기로 전력을 공급하는 전력 어답터, 무선 전력을 송신하는 전력 송신기 또는 전력 전달 진행 및 다른 관련 정보를 제공하는 사용자 인터페이스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 특히, 사용자 인터페이스는 옵셔널하게 포함되거나, 전력 송신 장비의 다른 사용자 인터페이스로서 포함될 수도 있다.
전력 송신기는 코일 어셈블리, 탱크 회로(또는 임피던스 매칭 회로), 인버터, 통신 유닛 또는 컨트롤 유닛 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
코일 어셈블리는 자기장을 생성하는 적어도 하나의 1차 코일을 포함하며, 코일 셀로 지칭될 수도 있다.
임피던스 매칭 회로는 인버터와 1차 코일(들) 간의 임피던스 매칭을 제공할 수 있다. 임피던스 매칭 회로는 1차 코일 전류를 부스팅(boosting)하는 적합한(suitable) 주파수에서 공진(resonance)을 발생시킬 수 있다. 다중-코일(multi-coil) 전력 송신기에서 임피던스 매칭 회로는 인버터에서 1차 코일들의 서브세트로 신호를 라우팅하는 멀티플렉스를 추가로 포함할 수도 있다. 임피던스 매칭 회로는 탱크 회로(tank circuit)로 지칭될 수도 있다.
인버터는 DC 입력 신호를 AC 신호로 전환할 수 있다. 인버터는 가변(adjustable) 주파수의 펄스 웨이브 및 듀티 사이클을 생성하도록 하프-브리지 또는 풀-브리지로 구동될 수 있다. 또한 인버터는 입력 전압 레벨을 조정하도록 복수의 스테이지들을 포함할 수도 있다.
통신 유닛은 전력 수신기와의 통신을 수행할 수 있다. 전력 수신기는 전력 송신기에 대한 요청 및 정보를 통신하기 위해 로드(load) 변조를 수행한다. 따라서 전력 송신기는 통신 유닛을 사용하여 전력 수신기가 전송하는 데이터를 복조하기 위해 1차 코일의 전류 및/또는 전압의 진폭 및/또는 위상을 모니터링할 수 있다. 또한, 전력 송신기는 통신 유닛을 통해 FSK(Frequency Shift Keying) 방식 등을 사용하여 데이터를 전송하도록 출력 전력을 컨트롤할 수도 있다. 이를 위해, 무선 충전기는 추가로 전류 센서를 포함하여, 1차 코일의 전류 변화를 감지함으로써 수신기를 발견하고, 디텍팅된 수신기의 전송 데이터를 검출할 수 있다.
컨트롤 유닛은 전력 송신기의 통신 및 전력 전달을 컨트롤할 수 있다. 컨트롤 유닛은 상술한 동작 포인트를 조정하여 전력 전송을 제어할 수 있다. 동작 포인트는, 예를 들면, 동작 주파수, 듀티 사이클 및 입력 전압 중 적어도 하나에 의해 결정될 수 있다.
통신 유닛 및 컨트롤 유닛은 별개의 유닛/소자/칩셋으로 구비되거나, 도 1에서 나타낸 바와 같이 하나의 유닛/소자/칩셋으로 구비될 수도 있다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 수신 장비를 나타낸다.
도 6에서, 전력 수신 장비는 전력 전달 진행 및 다른 관련 정보를 제공하는 사용자 인터페이스, 무선 전력을 수신하는 전력 수신기, 로드 회로 또는 코일 어셈블리를 받치며 커버하는 베이스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 특히, 사용자 인터페이스는 옵셔널하게 포함되거나, 전력 수신 장비의 다른 사용자 인터페이스로서 포함될 수도 있다.
전력 수신기는 전력 컨버터, 탱크 회로(또는 임피던스 매칭 회로), 코일 어셈블리, 통신 유닛 또는 컨트롤 유닛 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
전력 컨버터는 2차 코일로부터 수신하는 AC 전력을 로드 회로에 적합한 전압 및 전류로 전환(convert)할 수 있다. 실시예로서, 전력 컨버터는 정류기(rectifier)를 포함할 수 있다. 추가로, 전력 컨버터는 전력 수신기의 반사(reflected) 임피던스를 적용(adapt)할 수도 있다.
임피던스 매칭 회로는 전력 컨버터 및 로드 회로의 조합과 2차 코일 간의 임피던스 매칭을 제공할 수 있다. 실시예로서, 임피던스 매칭 회로는 전력 전달을 강화할 수 있는 100kHz 근방의 공진을 발생시킬 수 있다.
코일 어셈블리는 적어도 하나의 2차 코일을 포함하며, 옵셔널하게는 자기장으로부터 수신기의 금속 부분을 쉴딩(shield)하는 엘러먼트(element)를 더 포함할 수도 있다.
통신 유닛은 전력 송신기로 요청(request) 및 다른 정보를 통신하기 위해 로드 변조를 수행할 수 있다. 이를 위해 전력 수신기는 반사 임피던스를 변경하도록 저항 또는 커패시터를 스위칭할 수도 있다.
컨트롤 유닛은 수신 전력을 컨트롤할 수 있다. 이를 위해 컨트롤 유닛은 전력 수신기의 실제 동작 포인트와 원하는 동작 포인트의 차이를 결정/산출할 수 있다. 그리고 컨트롤 유닛은 전력 송신기의 반사 임피던스의 조정 및/또는 전력 송신기의 동작 포인트 조정 요청을 수행함으로써 실제 동작 포인트와 원하는 동작 포인트의 차이를 조정/저감할 수 있다. 이 차이를 최소화하는 경우 최적의 전력 수신을 수행할 수 있다.
통신 유닛 및 컨트롤 유닛은 별개의 소자/칩셋으로 구비되거나, 도 1에서 나타낸 바와 같이 하나의 소자/칩셋으로 구비될 수도 있다.
공유 모드에서, 전력 송신기는 하나 이상의 전력 수신기와의 정보 교환을 매니징하여야 한다. 이를 위해, 전력 송신기는 전력 수신기와의 통신을 위한 스트럭처를 제공하며, 이러한 스트럭처는 이하의 통신 프레임과 같다.
도 7에서, 전력 송신기는 각 전력 수신기가 데이터 패킷을 전송할 수 있는 타임 슬롯들의 시퀀스를 제공하는 스트럭처를 제공한다. 각각의 슬롯들 사이에는 도 7와 같은 싱크 패턴이 제공된다. 싱크 패턴은 슬롯들을 분리할 뿐 아니라, 전력 수신기의 통신을 최적화시키는 역할을 수행한다. 특히, 싱크 패턴은 수신기에게 충돌 해결(collision resolution) 및 레이턴시 보장(guaranteed latency)을 위한 정보를 제공할 수도 있다.
도 7은 전력 전달 동안의 데이터 통신을 위한 프레임 스트럭처를 나타낸다. 공유 모드 프로토콜은 2 종류의 프레임들, 즉, 슬롯(slotted) 프레임 및 자유-포맷(free-format) 프레임을 사용할 수 있다. 슬롯 프레임은 전력 수신기가 전력 송신기로 짧은 데이터 패킷을 전송하는데 사용될 수 있으며, 자유-포맷 프레임은 양방향의 더 큰 데이터 패킷 전송 및 멀티 코일 송신기에서의 코일 선택과 같은 다른 목적에 사용될 수 있다.
모든 프레임은 싱크 패턴과 측정(measurement) 슬롯으로 시작되며, 측정 슬롯은 송신 전력 및 수신 전력 측정에 사용될 수 있다. 실시예로서 하나의 슬롯 프레임에는 9개의 슬롯들이 포함될 수도 있다. 자유-포맷 프레임의 경우 싱크 패턴과 측정 프레임 이후로는 특정 형식 제한이 없다. 싱크 패킷의 시작 비트(정보)가 프레임의 시작을 나타낼 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 싱크 패킷을 예시한 도면이다.
도 8에서와 같이, 싱크 패킷은 프리앰블, 시작 비트, 응답(response) 필드, 타입 필드, 인포(Info) 필드 및 패리티 비트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
프리앰블은, 1로 설정되는 비트들의 시퀀스를 포함한다. 포함되는 비트들의 수는 동작 주파수에 따라 변경될 수 있다. 시작 비트는, 0으로 설정될 수 있다. 패리티 비트는 싱크 패턴의 마지막 비트로서, 싱크 패턴에 포함된 데이터 필드들에 포함된 1로 설정된 비트들이 짝수인 경우에는 1로, 다른 경우에는 0으로 설정될 수 있다.
응답 필드는 선행 슬롯에서 수신기로부터의 통신에 대한 송신기의 응답을 포함할 수 있다. 00은 통신을 디텍팅하지 못하였음을, 01은 통신 에러를 디텍팅하였음을, 10은 통신을 정확히(correctly) 수신하였음에 대한 부정 응답(Not-Acknowledge)을, 11은 통신을 정확히 수신하였음에 대한 긍정 응답(Acknoledge)을 각각 나타낼 수 있다.
타입 필드는 프레임에 포함된 첫번째 싱크 패턴의 경우 1로 설정되고, 다른 싱크 패턴들에 대해서는 0으로 설정될 수 있다.
인포 필드는 싱크 필드에서 나타내어진 싱크 패턴에 따라 상이한 값과 의미를 갖는다. 먼저, 타입 필드가 1인 경우, 인포 필드는 프레임이 슬롯 프레임인지 또는 자유-포맷 프레임인지를 나타낼 수 있다. 그리고 타입 필드가 0인 경우, 인포 필드는 다음 슬롯이 특정 수신기에게 배정(allocate)된 슬롯인지, 일시적으로 특정 수신기에게 제공되는 고정된(locked) 슬롯인지, 또는 아무 수신기나 사용할 수 있는 자유(free) 슬롯인지를 나타낼 수 있다.
도 9는 공유 모드에서의 전력 전달 방법을 예시한 도면이다.
공유 모드에서, 전력 전달 방법은 셀렉션 단계, 소개(introduction) 단계, 구성(configuration) 단계, 협상(Negotiation) 단계 및 전력 전달(Power Transfer) 단계를 포함할 수 있다.
셀렉션 단계는, 도 3와 같은 유도 모드에서의 셀렉션 단계를 나타내며, 공유 모드에서는 셀렉션 단계를 생략하고 나머지 4단계로 설명할 수도 있다. 공유 모드에서는 웨이크업(wake-up) 타임 아웃 전에 전력 신호에서 FSK(Frequency Shift Keying)의 존재를 디텍팅하면 바로 소개 단계로 진행할 수 있다.
소개 단계에서, 전력 수신기는 다음 단계들에서 사용할 CI(Control Information; 컨트롤 정보) 패킷을 전송할 자유 슬롯을 요청할 수 있다. 이를 위해, 수신기는 최초(Initial) CI 패킷을 전송한다. 전력 송신기가 ACK으로 응답하는 경우, 전력 수신기는 구성 단계로 진행할 수 있다. 전력 송신기가 NAK로 응답하는 경우, 다른 수신기가 구성 단계 또는 협상 단계를 진행 중일 수 있다. 따라서 수신기는 다시 프리 슬롯을 요청할 수 있다. 수신기가 ACK을 수신한 경우 수신기는 프레임에서 자신의 전용(private) 슬롯의 위치를 결정하고, 이후에는 해당 위치의 슬롯을 사용하여 CI 패킷을 전송할 수 있다.
구성 단계에서, 전력 송신기는 전력 수신기의 독점적인(exclusive) 사용을 위해 일련의 고정된 슬롯들(a series of locked slots)을 제공할 수 있다. 이는 수신기가 충돌 없이 구성 단계를 진행하기 위함이다. 수신기는 고정된 슬롯들을 사용하여 2개의 식별 데이터 패킷(Identification data packets; IDHI and IDLO), 선택적으로 적어도 하나의 소유(proprietary) 데이터 패킷들, 및 구성 패킷(Configuration Packet, CFG)을 전송할 수 있다. 이 단계를 완료하면, 수신기는 협상 단계로 진행한다.
협상 단계에서도, 송신기는 고정된 슬롯들을 계속 수신기의의 독점적 사용을 위해 제공할 수 있다. 이 또한 수신기가 충돌 없이 협상 단계를 진행하기 위함이다. 수신기는 고정된 슬롯들을 사용하여 협상 데이터 패킷(SRQ(Specific Request) 및 GRQ(General Request)를 포함하는) 및 적어도 하나의 선택적인 소유 데이터 패킷(optional proprietary data packets)을 전송할 수 있다. 그리고 수신기는 SRQ/en(SRQ/End-Negotiation) 패킷을 전송함으로써 협상 단계를 종료할 수 있다. 이 단계가 종료되면, 송신기는 전력 전달 단계로 진행하며, 송신기는 고정된 슬롯들의 제공을 중단한다.
전력 전달 단계에서 수신기는 CI 패킷을 배정된 슬롯을 사용하여 전송한다. 그리고 전력을 수신한다. 전력 수신기는 레귤레이터 회로를 포함할 수도 있다. 레귤레이터 회로는 상술한 통신/컨트롤 유닛에 포함될 수 있다. 레귤레이터 회로를 통해 수신기는 수신기의 반사 임피던스를 자기-조정(self-regulate)할 수 있다. 즉, 수신기는 외부 로드에 필요한 전력 양을 전달하고 과도한 전력을 수신하거나 과열을 방지하도록 반사 임피던스를 조정할 수 있다. 공유 모드에서는 동작 모드에 따라서 송신기가 수신한 CI 패킷에 대응하여 전력을 조정하지 않을 수 있으므로, 이러한 경우 전압-초과(over-voltage) 상황을 방지하도록 컨트롤할 수 있다.
FOD(Foreign Object Detection) 확장(extensions)
이하에서는 도 3 및 도 4와 관련하여 상술한 유도 모드에서의 전력 송수신/컨트롤 방법 수행 시, 무선 충전 대상이 아닌 이물질(Foreign object)을 검출하기 위한 FOD 확장에 관해 살펴본다. 이러한 FOD 확장은, 도 10에 도시한 바와 같이, 협상 단계(negotiation phase), 보정 단계(calibration phase) 및 재협상 단계(renegotiation phase)가 기본적인 시스템 제어 방법에 추가되는 방식으로 수행될 수 있다. 새로 추가된 단계들은 주로 이물질을 검출하기 위한 기능을 수행할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 FOD 확장이 적용된 무선 전력 송수신 시스템 제어 방법을 예시한 도면이다. 본 도면과 관련하여 앞서 도 3 및 도 4에서 상술한 각 단계에 관한 설명이 동일/유사하게 적용될 수 있으며, 이하에서는 도 3 및 도 4과의 차이점을 중심으로 설명하며, 중복되는 설명은 생략한다.
도 10을 참조하면, 셀렉션 단계(Selection phase)에서 전력 송신기는, 인터페이스 표면을 모니터링하여 작은 측정 신호를 사용하여 물체(object)의 배치 및 제거를 모니터링할 수 있다. 이 측정 신호는 인터페이스 표면에 위치한 전력 수신기를 깨우지(wake up) 않아야 한다. 전력 송신기가 인터페이스 표면의 이물질을 감지하면, 전력 송신기는 셀렉션 단계에 머물러야 하며, 이물질의 과열을 방지하기 위해 전력 신호를 제공해서는 안된다.
협상 단계(negotiation phase)에서 전력 수신기는, 전력 전달 계약을 미세 조정하기 위해 전력 송신기와 협상할 수 있다. 이를 위해, 전력 수신기는 전력 송신기가 승인하거나 거부할 수 있는 협상 요청을 전력 송신기로 보낼 수 있다. 또한 이물질 존재 여부에 대한 초기 평가 능력을 향상시키기 위해, 전력 송신기는 전력 수신기가 보고한 품질 요소(quality factor)를 자신의 측정 값(또는 신호)과 비교할 수 있다. 만일, 전력 송신기가 이물질을 검출하면, 셀렉션 단계로 회귀해야 한다.
보정 단계(calibration phase)에서 전력 송신기는, 전력 전송 중 이물질을 검출하는 능력을 향상시킬 수 있다. 특히, 전력 송신기는 전력 손실 방법의 파라미터를 조절할 수 있다. 여기서, 전력 수신기는 자신의 수신 전력을 두 가지 로드 조건에서 제공할 수 있다.
전력 전달 단계(power transfer phase)에서 전력 송신기는 인터페이스 표면에 새로운 이물질이 놓여있는지 지속적으로 확인할 수 있다. 이를 위해, 전력 송신기는 예를 들어, 보정된 전력 손실 계산을 기반으로 한 FOD 전력 손실 방법을 사용할 수 있다. 전력 수시기 또한, 새로운 이물질의 배치를 확인할 수 있다. 만일, 전력 송신기 또는 전력 수신기가 이물질을 검출한 경우, 전력 송신기 및/또는 전력 수신기는 전력 신호를 줄이거나 전력 신호를 제거하고, 셀렉션 단계로 회귀해야 한다.
재협상 단계(renegotiation phase)에서 전력 수신기는, 원하는 경우 전력 전달 계약을 조절할 수 있다. 필요하다면, 재협상 단계는 전력 전달 계약의 변경 없이 조기에 중단될 수도 있다.
보정 단계에서 전력 송신기는 전력 수신기로부터 전력 송신기가 FOD를 위한 전력 손실 방법을 개선하는 데 사용할 정보를 수신해야 한다. 특히, 전력 송신기는 수신 전력 정보(Received Power information)를 전력 수신기로부터 수신해야 하며, 이때의 전력 수신기는 light load (disconnected load) 및 connected load에서 수신 전력 정보를 송신한다. . 만일, 전력 송신기가 이러한 수신 전력 정보를 수신하지 못한다면, 전력 신호를 제거하고 셀렉션 단계로 회귀할 수 있다. 다만, 전력 송신기는 이물질이 없음을 확인한 경우에 한하여 이러한 수신 전력 정보를 이용하여 전력 손실 방법의 개선을 시도할 수 있다.
보정 단계에서의 전력 송신기의 동작은 전력 전달 단계에서의 동작과 동일할 수 있으나, 아래의 동작들이 추가될 수 있다.
- 만일, 전력 송신기가 모드 필드가 ‘001’로 설정(light load를 위한 보정 모드)된 24-bit 수신 전력 패킷을 수신하고, 수신된 전력 값을 만족하면, ACK 응답을 전송할 수 있다. 그렇지 않은 경우, 전력 송신기는 NAK 응답을 전송할 수 있다.
- 만일, 전력 송신기가 모드 필드가 ‘010’으로 설정(connected load를 위한 보정 모드)된 24-bit 수신 전력 패킷을 수신하고, 수신된 전력 값을 만족하면, ACK 응답을 전송하고 전력 전송 단계를 계속 진행할 수 있다. 그렇지 않은 경우, 전력 송신기는 NAK 응답을 전송할 수 있다.
여기서, 수신 전력 패킷(Received Power Packet; RPP)은, 전력 전달 계약에서 결정된 수신 전력 패킷의 형식을 변경하기 위해 협상 단계에서 전력 수신기에 의해 전력 송신기로 적어도 한 번 전송되는 패킷에 해당할 수 있다. 전력 송신기가 이러한 수신 전력 패킷에 대해 ACK 응답을 전송하는 경우, 임시 전력 전달 계약에서의 수신 전력 패킷의 형식이 ACK 응답이 전송된 수신 전력 패킷에 기초하여 변경될 수 있다.
FOD 확장이 지원되는 시스템의 전력 전달 단계에서 전력 송신기는 아래와 같은 동작을 수행할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신 전력 패킷에 대한 전력 송신기의 응답 타이밍을 예시한 도면이다.
- 만일 전력 송신기가 재협상 패킷(Renegotiate Packet)을 수신한 경우, 전력 송신기는 ACK 응답을 전송하고, 이어서 재협상 단계를 진행할 수 있다.
- 만일 전력 송신기가 전력 전달 계약에서 합의된 형식과 다른 형식의 수신 전력 패킷을 수신한 경우, 전력 신호를 제거하고 셀렉션 단계로 회귀할 수 있다.
- 만일 전력 송신기가 모드 필드가 ‘000’으로 설정(light load를 위한 보정 모드)된 24-bit 수신 전력 패킷을 수신한 경우, 전력 송신기는 도 11에 도시한 바와 같이, 수신 전력 패킷이 전송/수신된 시점으로부터 t_response 내에 응답을 전송해야 한다. 전력 송신기는 전력 전달이 현 상태로 진행 가능하다고 판단한 경우, 이를 지시하는 ACK 응답을 전력 수신기로 전송할 수 있다. 또는, 전력 송신기는 전력 수신기가 전력 소비를 줄여야 한다고 판단한 경우, 이를 지시하는 NAK 응답을 전력 수신기로 전송할 수 있다. 특히, 전력 송신기는 아래와 같은 경우들에 NAK 응답을 전송할 수 있다.
1) 이물질이 자기장에 위치했음을 확인한 경우
2) 주위 온도가 높아 현재의 전력 레벨을 계속해서 지원할 수 없는 경우
3) 낮은 커플링 조건 등으로 인해 한계에 가깝거나 한계를 초과하여 동작하는 경우
전력 송신기가 NAK 응답을 보낸 경우, 전력 수신기가 전력 소비를 줄일 수 있도록 하기 위해 계속해서 전력을 전력 수신기로 전송할 수 있다. 전력 레벨의 충분한 감소가 검출되지 않은 채 몇 번의 NAK 응답을 연속적으로 전송한 후, 전력 송신기는 전력 전송을 종료해야 한다.
NAK 응답을 수신한 전력 수신기는 자신의 전력 소비를 줄이거나, 종료 전력 전달 코드가 0x0B(전력 전달 재시작)으로 설정된 종료 전력 패킷을 전송하거나, 혹은 전력 송신기가 NAK 응답을 보내게 된 이유를 사용자가 해결할 수 있도록 유도할 수 있다. 전력 수신기는 줄여야 하는 전력 소비 레벨이 얼만큼인지를 결정하기 위해 전력 전송 성능 패킷(power transmitter capability packet)을 요청(retrieve)할 수 있다.
만일 전력 수신기가 수신 전력 패킷 이후에 응답을 요청하지 않은 경우(예를 들어, 모드 필드가 ‘100’으로 설정된 수신 전력 패킷을 전송한 경우), 전력 송신기는 전력 소비를 줄이도록 전력 수신기에 요청할 수 없다. 따라서, 전력 수신기는 언제든지 발생 가능한 전력 송신기에 의해 트리거링되는 전력 감소에 항상 대비하고 있을 필요가 있다.
만일, 전력 송신기가 모드 필드가 ‘001’ 또는 ‘010’으로 설정된 수신 전력 패킷을 수신한 경우, 수신 전력 값을 무시할 수 있으며, ND(Not-Defined) 응답을 전송할 수 있다.
만일, 전력 송신기가 0x0B(전력 전달 재시작)의 종료 전력 전달 코드(End power transfer code)가 포함된 종료 전력 전달 패킷(End Power Transfer Packet)을 수신한 경우, 전력 신호를 제거하고, 이물질의 존재를 검출하기 위해 시도하고, t_restart(=500ms) 이내에 핑 단계를 계속 진행할 수 있다.
이렇듯 전력 송신기는 전력 수신기가 전송한 특정 패킷에 대하여 ACK/NAK/ND 응답을 전송할 수 있으며, 이러한 응답의 포맷으로는 도 12의 실시예가 존재할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 송신기 응답 포맷을 예시한 도면이다.
도 12를 참조하면, 전력 송신기 응답 포맷은 8bit 사이즈의 비트 패턴으로 구현될 수 있다. 특히, 요청 승인을 지시하는 ACK 응답은 ‘11111111’, 요청을 거절하는 NAK 응답은 ‘00000000’, 인식 불가능한 또는 유효하지 않은 요청임을 지시하는 ND 응답은 ‘01010101’ 비트 패턴 포맷으로 구성될 수 있다. 그러나, 이는 실시예에 불과하며 다양한 비트 패턴으로 구성될 수 있다.
현재 WPC 표준에 정의되어 있는 전력 송신기 및 전력 수신기간 통신 프로토콜에서 통신을 개시/주도하는 송신자(sender) 또는 마스터는 전력 수신기로 되어 있기 때문에, 전력 수신기의 요청에 대한 응답만 전송할 수 있어 전력 송신기가 충전 영역(또는 자기장 영역) 내에 이물질을 검출하던지 현재 충전 환경이 변하여 전력 레벨 조절이 필요해도 원하는 타이밍에 직접 전력 레벨을 낮출 수는 없다. 따라서, WPC 표준에는 앞서 상술한 바와 같이, 전력을 전송하는 전력 전달 단계에서 이물질을 검출한 경우(또는 이물질이 자기장/충전 영역에 위치했음을 확인한 경우), 전력 송신기는 전력 수신기가 전송한 수신 전력 패킷에 대해 NAK 응답을 전송함으로써 전력 수신기가 수신 전력 레벨을 줄일 수 있게 유도하도록 정의되어 있다. 이렇듯 NAK 응답을 이용하여 이물질 검출을 전력 수신기로 알려 전력 레벨을 줄이도록 유도하는 솔루션은 ‘숏-텀(short-term) 솔루션’이라 지칭될 수 있다.
이러한 숏-텀 솔루션은 다음과 같은 단점을 갖는다.
우선, NAK 응답의 의미가 모호해질 수 있다. 즉, 상술한 숏-텀 솔루션에 따를 때, NAK 응답은 이미 정의된 전력 수신기의 요청에 대한 거절의 의미 외에도, 전력 재협상을 위한 암시적 요청의 의미(또는 이물질 검출/전력 레벨의 감소를 지시하는 암시적인 의미)가 추가로 포함되기 때문에, NAK 응답의 의미가 다중화되어 NAK 응답에 기초한 전력 수신기의 동작에 혼동을 줄 수 있다.
또한, 전력 송신기는 모드 필드가 ‘000’으로 설정된 수신 전력 패킷이 전송된 경우에만 이러한 NAK 응답을 전력 수신기로 전송할 수 있기 때문에, 이물질 검출에 따른 전력 레벨의 조절 가능 시점이 특정 시점으로 제한된다는 단점이 존재한다. 특히, 모드 필드가 ‘100’으로 설정된 수신 전력 패킷에 대하여 전력 수신기는 전력 송신기로부터 어떠한 응답을 기대하지 않기 때문에, 모드 필드가 ‘100’으로 설정된 수신 전력 패킷을 수신한 경우 전력 송신기는 전력 레벨을 줄이기 위한 NAK 응답을 전송할 수 없게 된다. 이 경우, 전력 송신기는 모드 필드가 ‘000’으로 설정된 수신 전력 패킷이 전송될 때까지, 전력 레벨을 줄이기 위한 NAK 응답의 전송을 미뤄야 한다. 그 결과, 이물질에 지속적으로 전력이 전송되어 화재 등의 위험이 발생할 수 있다.
또한, 숏-텀 솔루션에 따르면, 전력 레벨 조절에 있어 유연성(flexibility)이 떨어진다는 단점이 존재한다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 송신기의 전력 관리 프로필을 예시한다.
숏-텀 솔루션에서, 전력 수신기는 이물질 검출 또는 전력 송신기의 주변 환경으로 인해 전력 레벨의 감소가 필요하다고 가정할 수 있다. 특히, 전력 송신기로부터 5W를 수신 중이었던 경우, 전력 수신기는 NAK 응답을 수신한 후에 전력 수신을 중단할 수 있다. 그러나, 이러한 숏-텀 솔루션은 전력 송신기의 충전 조건이 개선되거나 이물질이 제거되는 등 감소된 전력 레벨을 다시 증가할 필요가 있는 경우에도, 전력 레벨을 다시 증가 시키기 위한 명확한 방법을 제시하지 못한다.
따라서, 본 명세서에서는, 상술한 숏-텀 솔루션에서의 문제점을 방지하고, 보다 효율적으로 이물질 검출에 따른 전력 레벨 조절 방법에 대해 제안하기로 한다. 특히, 본 명세서에서는 전력 송신기가 전력 수신기와의 통신을 재개/개시/주도하는 마스터/송신자(sender)로서의 역할을 수행하여, 상황에 따라 즉각/효율적으로 전력 레벨을 조절하기 위한 다양한 방법을 제안한다.
이물질 검출 및 충전 환경 변화에 따른 전력 레벨 조절 방법
제안 A. RFR(Request for Renegotiation)을 위한 새로운 비트 패턴 정의
일 실시예로서, 전력 송신기가 전력 수신기에 재협상을 요청하기 위한 새로운 비트 패턴인 RFR이 정의될 수 있으며, 전력 송신기는 RFR을 전력 수신기로 전송함으로써 전력 재협상을 전력 수신기로 요청할 수 있다. RFR은 8-비트 사이즈의 비트 패턴으로 구성될 수 있으며, 표준에 ACK/NAK/ND 응답을 위해 정의된 비트 패턴을 제외한 다양한 8-bit 사이즈의 비트 패턴으로 정의될 수 있다. 예를 들어, RFR은 ‘00001111’, ‘11110000’, ‘10101010’, ‘10110110’, ‘00110011’ 또는 ‘01001001’으로 정의될 수 있다. 다만, 비트 디코딩만으로 비트 패턴을 분류하기 위해, 3bit만 디코딩하더라도 비트 패턴이 구분될 수 있도록 RFR을 정의하는 것이 바람직할 수 있다.
새롭게 정의된 RFR은 전송 파워 재협상 요청을 지시하는 용도로 사용될 수 있다. 이러한 RFR을 수신한 전력 수신기는 재협상 패킷을 전력 송신기로 전송할 수 있으며, 전력 송신기는 재협상 패킷에 대한 ACK/NAK/ND 응답을 전송할 수 있다. 전력 송신기가 ACK 응답을 전송한 경우 전력 송신기 및 전력 수신기는 재협상 단계로 진입할 수 있다.
재협상 단계에서 전력 수신기는 전력 송신기의 보장 전력(Guaranteed Power; GP)를 문의(inquiry)할 수 있으며, 전력 송신기는 이에 대한 응답으로 GP로서 현재 전력 수신기에 제공 가능한 전력 레벨을 응답할 수 있다. 전력 수신기가 해당 GP를 특정 요청 패킷(specific request packet)을 통해 전력 송신기에 요청하면, 전력 송신기는 이에 대한 ACK 응답을 전송하여 전력 수신기와 새로운 전력 계약을 맺을 수 있다.
구체적인 예로, 전력 송신기와 전력 수신기가 15W의 레벨로 전력 전달 계약을 맺고 전력 전달 단계로 진입한 경우를 가정할 수 있다. 전력 전달 단계에서 전력 송신기가 전력을 송신하는 동안(또는 전력 수신기를 충전하는 동안) 전력 송신기는, 온도가 올라가거나 이물질이 검출되는 등 기타 주변 환경의 이상을 검출하여 GP를 15W에서 10W로 다운-그레이드하고자 하는 경우, 전력 송신기는 전력 수신기의 수신 전력 패킷에 대한 응답으로서 RFR을 전송할 수 있다. RFR을 수신한 전력 수신기는 전력 계약 재협상을 요청하는 재협상 패킷을 전력 송신기로 전송할 수 있으며, 전력 송신기는 이에 대해 ACK 응답을 전송함으로써 재협상 단계로 진입할 수 있다. 재협상 단계에서 전력 송신기와 전력 수신기는 전력 송신기가 원하는 새로운 GP 레벨인 10W로 전력 계약을 다시 체결할 수 있다.
도 14는 본 발명의 제안 A에 따른 전력 송신기 및 전력 수신기간 통신 프로토콜을 예시한다. 특히, 도 14(a)는 전력 송신기가 수신 전력 패킷(RPP)을 수신한 경우의 통신 프로토콜을 예시하며, 도 14(b)는 전력 송신기가 제어 에러(Control Error; CE) 패킷을 수신한 경우의 통신 프로토콜을 예시한다. 여기서 제어 에러 패킷은 전력 송신기의 동작 포인트를 제어하는 데 사용되는 특정 패킷을 나타낸다. 본 도면에서 해칭으로 표시된 박스는 전력 송신기에 의해 진행되는 단계를 나타내며, 그 외의 박스는 전력 수신기에 의해 진행되는 단계를 각각 나타낸다.
도 14를 참조하면, 우선 전력 수신기는 RPP 또는 CE 패킷을 전력 송신기로 전송할 수 있다. 이때 만일, 전력 송신기가 검출한 현재 상황에 따라 협상 단계에서 전력 수신기와 체결한 전력 전달 계약을 변경할 필요가 있다(또는, GP 레벨 변경/조절할 필요가 있다)고 판단한 경우, 재협상 단계로의 진입을 요청하는 RFR을 전력 수신기로 전송할 수 있다. 전력 수신기는 재협상 패킷을 전력 송신기로 전송함으로써 전력 송신기와 함께 GP 레벨을 조절/변경하기 위한 재협상 단계로 진입할 수 있다.
재협상 단계에서 전력 수신기는 전력 송신기가 현재 송신 가능한 (최대) GP 레벨 정보 정보가 포함된 전력 송신기의 Capability packet 을 수신하기 위해 GRQ(General Request)/cap 패킷을 전력 송신기로 전송할 수 있다. GRQ/cap 패킷에 대한 응답으로 전력 송신기는 자신의 전력 전송 능력 정보가 포함된 PTC(Power Transmitter Capability) 패킷을 전력 수신기로 전송할 수 있다. PTC 패킷에는 전력 전송 능력 정보로서 전력 송신기의 전력 클래스 정보, 현재의 주변 상황/조건을 고려하여 결정된 전력 송신기의 (최대/새로운) GP 레벨 정보 및/또는 이상적인 주변 상황/조건에서 전송 가능한 전력 송신기의 (최대/새로운) GP 레벨 정보가 포함되어 있을 수 있다.
PTC 패킷에 대한 응답으로서 전력 수신기는 자신이 요청하는 GP 레벨 정보가 포함된 SRQ/gp 패킷을 전력 송신기로 전송할 수 있다. 이러한 SRQ/gp 패킷은 요청 파라미터 필드가 ‘보장된 전력 값(Guaranteed Power Value)’을 지시하도록 설정된 SRQ 패킷에 해당할 수 있으며, 전력 수신기가 원하는/요청하는 GP 레벨을 0.5W 단위로 지시하도록 정의될 수 있다.
이러한 SRQ/gp 패킷을 통해 전력 수신기가 원하는/요청하는 GP 레벨의 수용이 가능한 경우, 전력 송신기는 SRQ/gp 패킷에 대한 응답으로서 ACK 응답을 전송할 수 있다.
이러한 ACK 응답에 대한 응답으로서 전력 수신기는 (재)협상 단계의 종료를 지시하는 SRQ/en 패킷을 전력 송신기로 전송할 수 있다. 이러한 SRQ/en 패킷은 요청 파라미터 필드에 ‘변경 카운트(change count)’가 설정된 SRQ 패킷에 해당할 수 있다. 전력 송신기는 SRQ/en 패킷을 수신 후 전력 송신기가 계산한 변경 카운트 값과 SRQ/en에 실려있는 변경 카운트 값이 일치하면, ACK 신호를 전송하는 것으로 전력 송수신기간의 협상/재협상 단계는 종료될 수 있으며, 나아가 협상/재협상 단계에서 협상된 GP 레벨로 전력을 송수신하기 위해, 전력 송신기 및 수신기는 전력 전달 단계로 진입할 수 있다.
협상/재협상 단계를 성공적으로 종료하기 위해서는, 전력 송신기 및 전력 수신기 각각이 계산한 협상/재협상 단계에서의 차등 파라미터 카운트 값이 서로 일치해야 한다. 보다 상세하게는, 전력 송신기가 협상/재협상 단계의 초기에 요청 값이 0x02(즉, 수신 전력 패킷 타입)로 설정된 SRQ 패킷 및 FOD 상태 패킷 모두에 대한 ACK 응답을 보내지 않았다면, 셀렉션 단계로 복귀해야 한다.
그렇지 않은 경우, 전력 송신기는 SRQ 패킷을 통해 수신된 변경 카운트 값이 유효 전력 전달 계약과 임시 전력 전송 계약간에 서로 다른 매개 변수의 개수와 일치하는지 확인해야 한다. 둘이 일치하는 경우, 전력 송신기는 ACK 응답을 보내야 한다. 이후, 전력 송신기는 임시 전력 전송 계약을 유효 전력 전송 계약으로 복사하고 보정 단계로 진행할 수 있다. 그렇지 않으면, 전력 송신기는 유효 전력 전달 계약을 임시 전력 전달 계약으로 복사하고, NAK 응답을 보내고, 협상/재협상 단계를 유지할 수 있다.
도 15는 본 발명의 제안 A에 따른 전력 송신기의 전력 관리 프로필을 예시한 도면이다.
제안 A를 따를 때, 전력 송신기는 상황에 따라 원하는 시점에 GP를 동적으로 적절하게 조절할 수 있다는 효과를 갖는다. 특히, 앞서 상술한 숏-텀 솔루션에서는 GP 레벨의 감소만 가능했으나, 본 제안 A의 경우 GP 레벨의 감소뿐만 아니라 증가도 가능하다는 효과가 발생한다. 그 결과, 제안 A의 전력 송신기는 현재의 충전 조건에 따라 도 15와 같이, 보다 유연한 전력 관리 프로필을 구현할 수 있다는 장점을 갖는다.
제안 B. RFC(Request for Communication) 또는 RFS(Request for Sender)을 위한 새로운 비트 패턴 정의
다른 실시예로서, 전력 송신기가 전력 수신기와의 통신을 요청(또는 통신을 재개/개시/주도하는 마스터(Master)/송신자(Sender)로서의 지위 획득 승인 요청)하기 위한 새로운 비트 패턴인 RFC 또는 RFS가 정의될 수 있으며, 전력 송신기는 RFC 또는 RFS를 전력 수신기로 전송함으로써 전력 수신기와의 통신을 재개/개시할 수 있다. RFC 또는 RFS는 8-비트 사이즈의 비트 패턴으로 구성될 수 있으며, 표준에 ACK/NAK/ND 응답을 위해 정의된 비트 패턴을 제외한 다양한 8-bit 사이즈의 비트 패턴으로 정의될 수 있다. 예를 들어, RFC 또는 RFS는 ‘00001111’, ‘11110000’, ‘10101010’, ‘10110110’, ‘00110011’ 또는 ‘01001001’으로 정의될 수 있다.
이러한 제안 B는 이미 WPC 표준에서 기정의되어 있는 Qi 통신 프로토콜과의 충돌없이 전력 송신기의 full 패킷 전송을 가능하도록 하여, 확장된 Qi 프로토콜을 제공한다는 효과를 갖는다.
제안 B에 따른 구체적인 통신 프로토콜을 살펴보면, 우선 전력 송신기는 특정 패킷(예를 들어, CE 또는 RPP 패킷)에 대한 응답으로서 RFC 또는 RFS를 전력 수신기로 전송할 수 있다. 이러한 RFC 또는 RFS의 전송은 전력 송신기가 (주도적으로) (full) 패킷을 전송할 수 있는 마스터/송신자로서의 지위/권한 획득의 승인을 전력 수신기에게 요청하는 의미로 해석될 수 있다. 즉, 전력 송신기는 전력 수신기로부터 (full) 패킷을 전송(또는 패킷의 전송을 개시)할 수 있는 마스터(Master)/송신자(Sender)로서의 지위/권한을 획득하고자 하는 경우, RFC 또는 RFS를 전력 수신기로 전송할 수 있다. 전력 수신기는 전력 송신기의 (full) 패킷 전송에 대한 권한 획득을 승인하는 경우, RFC 또는 RFS에 대한 응답으로서 ACK 응답을 전력 송신기로 전송할 수 있다. 이러한 ACK 응답을 수신한 전력 송신기는 (full) 패킷을 전력 수신기로 전송할 수 있다. 전력 수신기는 수신된 (full) 패킷에 대한 응답으로 ACK/NAK/ND 또는 전력 송신기에 의해 요청된 특정 패킷을 전송할 수 있다.
전력 송신기가 개시/주도한 전력 수신기와의 통신 프로토콜은 전력 수신기가 NAK 또는 ND 응답을 수신하거나, 전력 수신기로 전송할 패킷이 더 이상 존재하지 않는 경우에 종료될 수 있다.
전력 송신기는 이렇듯 RFC 또는 RFS를 이용하여 전력 수신기와의 통신을 재개/개시/주도할 수 있다. 따라서, 전력 송신기는 이물질이 검출되는 등 주변 환경에 따라 전력 수신기와 기체결한 전력 전달 계약을 변경할 필요가 있는 경우, RFC 또는 RFS를 이용하여 마스터/송신자로서의 지위/권한을 획득하고, 주도적으로 (full) 패킷을 전력 수신기로 전송함으로써 이를 효율적으로 협상/조절할 수 있게 된다.
도 16은 본 발명의 제안 B에 따른 전력 송신기 및 전력 수신기간 통신 프로토콜을 예시한다. 본 도면에서 해칭으로 표시된 박스는 전력 송신기에 의해 진행되는 단계를 나타내며, 그 외의 박스는 전력 수신기에 의해 진행되는 단계를 각각 나타낸다. 본 도면과 관련하여 앞서 도 14와 관련하여 상술한 각 단계에서의 설명이 동일하게 적용될 수 있으며, 이하에서는 도 14와의 차이점을 중심으로 설명하며, 중복되는 설명은 생략한다.
도 16을 참조하면, 전력 송신기는 전력 수신기로부터 CE(또는 RPP) 패킷을 수신하고, 이에 대한 응답으로서 RFC 또는 RFS를 전력 수신기로 전송할 수 있다. 만일, 전력 수신기가 RFC 또는 RFS에 따른 요청을 승인하는 경우, ACK 패킷을 전력 송신기로 전송할 수 있다. 다음으로, 전력 송신기는 자신의 전력 전송 능력 정보가 포함된 PTC 패킷을 전력 수신기로 전송할 수 있으며, 전력 수신기와 함께 협상/재협상 단계로 진입/회귀할 수 있다. 협상/재협상 단계에서의 패킷 송수신 관련 설명은 도 14와 관련하여 상술한 바와 같다.
제안 C. ACK/NAK/ND 응답과 결합된 RFC(Request for Communication) 또는 RFS(Request for Sender)을 위한 새로운 비트 패턴 정의
다른 실시예로서, ACK/NAK/ND 응답과 결합된 형태의 RFC 또는 RFS를 새롭게 정의하는 제안 C가 제안될 수 있다. 여기서 RFC 또는 RFS는 앞서 제안 B에서 상술한 통신을 요청(또는 통신을 재개/개시/주도하는 마스터(Master)/송신자(Sender)로서의 지위 획득 승인 요청)하기 위한 새로운 비트 패턴을 의미한다. 다만, 본 실시예에서의 RFC 또는 RFS는 제안 C에서와 다르게, ACK/NAK/ND 응답과 결합된 형태로 정의될 수 있으며, 조인트 인코딩된 비트 패턴 형태로 정의될 수 있다. 예를 들어, ACK 응답과 결합(또는 조인트 인코딩)된 RFC 또는 RFS는 전력 송신기가 전력 수신기의 요청을 승인함과 동시에 전력 송신기의 마스터/송신자로서의 지위 획득을 요청하는 기능을 수행할 수 있다.
예를 들어, ACK/NAK/ND 응답과 결합된 형태의 RFC 또는 RFS는 아래와 같이 새로운 비트 패턴으로 정의될 수 있다.
- ‘11110000’: ACK 응답과 결합된 RFC/RFS을 지시
- ‘00001111’: NAK 응답과 결합된 RFC/RFS를 지시
- ‘01010000’: ND 응답과 결합된 RFC/RFS를 지시
- ‘01011111’: 마스터/송신자로서의 지위 해제를 요청(또는 통신의 종료를 지시)
이외에도, ACK/NAK/ND 응답과 결합된 형태의 RFC 또는 RFS는 다양한 실시예로 시그널링/인코딩될 수 있으며(예를 들어, 컨텐츠별로 테이블화되어 정의될 수 있음), 전력 송신기와 전력 수신기 사이에 사전에 약속될 수 있다.
본 제안이 도출된 동기는 이미 WPC 표준에서 기정의되어 있는 Qi 통신 프로토콜과의 충돌없이 전력 송신기가 full 패킷 전송을 가능하도록 하여, Qi 프로토콜을 확장하기 위함이다.
본 실시예에서 전력 송신기는 전력 수신기가 전송한 특정 패킷에 대한 응답으로써 ACK/NAK/ND 응답과 결합된 RFC 또는 RFS를 전송할 수 있다. 여기서 특정 패킷은 아래와 같이 전력 송신기의 응답을 요구하거나 요구하지 않는 기설정된 패킷을 의미할 수 있다.
- 전력 송신기의 응답을 요구하는 패킷의 예: SRP(Specific Request Packet), RPP
- 전력 송신기의 응답을 요구하지 않는 패킷의 예: CE 패킷
본 실시예에 따르면, 전력 송신기와 전력 수신기 사이의 양방향(bilateral) 통신을 필요로 하는 특정 기능/어플리케이션(예를 들어, 인증 프로토콜)의 지원이 가능하다.
제안 C에 따른 전력 송신기 및 전력 수신기간 통신 프로토콜을 구체적으로 살펴보면 아래와 같다. 이하에서 제안되는 통신 프로토콜에서도, WPC 표준의 Qi 프로토콜에 기정의되어 있는 바와 같이, 전력 수신기가 통신을 주도하는(또는 주로 full 패킷을 전송하는) 마스터/송신자로 설정되어 있는 경우를 가정/전제한다. 또한, 이하에서는 설명의 편의를 위해 ACK/NAK/ND 응답과 결합된 RFC 또는 RFS를 ‘RFC 또는 RFS’로 약칭하기로 한다.
우선, 전력 송신기가 자신이 마스터/송신자가 되기를 원하는 경우, RFC 또는 RFS를 전력 수신기로 전송함으로써 이에 대한 승인을 요청할 수 있다. 이는 충돌 회피 메커니즘이라 지칭될 수 있다. 구체적으로, 전력 송신기는 전력 송신기의 응답을 필요로 하는 패킷에 대한 응답으로서, 혹은 패킷(예를 들어, CE 패킷) 전송 간격/주기가 RFC 또는 RFS를 전송하기에 (기설정된 시간 이상으로) 충분히 긴 경우 해당 전송 간격/주기 내에, RFC 또는 RFS를 전송할 수 있다. 후자의 경우, 전력 수신기가 전송하는 패킷과 RFC 또는 RFS 사이의 충돌을 사전에 방지할 수 있다는 효과를 갖는다.
후자의 경우처럼 패킷 사이의 전송 간격/주기가 길어지는 경우는, 주로 CE 패킷이 전송되는 경우에 해당할 수 있다. 기정의된 WPC 표준에 따르면, 전력 수신기는 처음 전력 전송 단계에 진입 시, 흔들리는 정류 전압을 안정화시키고, 동작 포인트(operating point)까지 신속히 도달하기 위해 짧은 주기(예를 들어, 32ms)로 CE 패킷을 전력 송신기로 전송하게 된다. 즉, CE 패킷이 전송되는 주기/간격이 (기설정된 시간 미만으로) 짧음(예를 들어, 약 32ms)은 전력 송수신기가 안정화된 상태가 아님을 의미하며, CE 패킷의 전송 주기/간격이 (기설정된 시간 이상으로) 충분히 길어짐(예를 들어, 약 250ms)은 전력 송수신기가 안정된 상태임을 의미할 수 있다. 불안정한 상태에서 전력 송신기의 마스터/송신자로서의 지위를 승인하는 경우, 전력 송신기 및 전력 수신기 사이의 통신에 있어 혼란이 야기될 수 있으며, 둘 모두 불안정하게 동작할 수 있다. 따라서, 제안 C에 따른 전력 송신기는 CE 패킷이 전송되는 주기/간격이 충분히 길어짐에 따라 자신과 전력 수신기가 안정되었음을 확인한 후에야 비로소, CE 패킷 전송 간격 내에 RFS 또는 RFC를 전력 수신기로 전송할 수 있다. 이는, 전력 수신기의 패킷 전송이 전력 송신기의 패킷 전송보다 우선시되는 것으로, 또는 전력 수신기의 마스터/송신자로서의 지위가 전력 송신기의 마스터/송신자로서의 지위보다 우선하는 것으로 해석될 수 있다. 이러한 본 실시예에 따르면, RFC 또는 RFS와 CE 패킷과의 충돌이 방지되고, 전력 송수신기가 안정된 상태에서 통신을 수행할 수 있다는 효과가 발생한다.
다음으로, 전력 수신기가 전력 송신기의 마스터/송신자로서의 지위 획득을 승인하는 경우, RFC 또는 RFS에 대한 응답으로 ACK 응답을 전송할 수 있다.
ACK 응답을 수신한 전력 송신기는 마스터/송신자로서의 지위를 획득한 것으로 보고 전력 수신기와 통신을 수행하기 위한 다양한 (full) 패킷을 전송할 수 있다. 예를 들어, 앞서 상술한 바와 같이 이물질 검출 등에 따라 기체결된 전력 전달 계약을 협상/재협상하기 위한 정보(예를 들어, 전력 송신기의 전력 전송 능력 정보)가 포함된 (full) 패킷을 주도적으로 전력 수신기로 전송할 수 있다.
전력 수신기는 수신된 (full) 패킷에 대한 응답으로 ACK/NAK/ND 또는 전력 송신기에 의해 요청된 특정 패킷을 전송할 수 있다. 전력 수신기는 수신된 (full) 패킷에 대한 응답으로 ACK/NAK/ND 또는 전력 송신기에 의해 요청된 특정 패킷을 전송할 수 있다.
전력 송신기가 개시/주도한 전력 수신기와의 통신 프로토콜은 전력 수신기가 NAK 또는 ND 응답을 수신하거나, 전력 수신기로 전송할 패킷이 더 이상 존재하지 않는 경우에 종료될 수 있다.
전력 수신기가 CE 패킷을 전송 중인 경우에 있어서, 전력 송신기가 CE 패킷 전송 사이의 간격/주기에 전송하고자 하는 RFC, RFS 및/또는 (full) 패킷의 크기는 최대 CE 패킷 사이의 간격/주기에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, CE 패킷 사이의 최대 간격/주기가 250ms인 경우를 가정하면, RFC, RFS 또는 (full) 패킷의 크기는 4B(Byte)(=페이로드(3B)+checksum(1B))로 제한될 수 있다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 1B(Byte) 데이터를 예시한다.
도 17을 참조하면, 1B 데이터는 3bits(Start, Parity 및 Stop 비트)가 추가되어 총 11bits의 사이즈로 구성될 수 있다. 따라서, 4B 사이즈의 RFC, RFS 또는 (full) 패킷의 비트 사이즈는 총 44bits로 결정될 수 있으며, 1bit당 전송 시간이 5ms가 소요된다고 가정하면, 44bits의 RFC, RFS 또는 (full) 패킷의 전송 소요 시간은 총 220ms로 250ms 이하이다.
다시 말하면, 전력 송신기가 전송하는 RFC, RFS 또는 (full) 패킷은 CE 패킷이 전송되는 최대 시간 간격(예를 들어, 250ms) 내에 전송될 수 있도록 사이즈가 결정(예를 들어, 44bits)되어, CE 패킷과의 충돌이 최대한 방지될 수 있다.
도 18은 본 발명의 제안 C에 따른 전력 송신기 및 전력 수신기간 통신 프로토콜을 예시한다. 본 도면에서 해칭으로 표시된 박스는 전력 송신기에 의해 진행되는 단계를 나타내며, 그 외의 박스는 전력 수신기에 의해 진행되는 단계를 각각 나타낸다. 본 도면과 관련하여 앞서 도 14 및 16과 관련하여 상술한 각 단계에서의 설명이 동일하게 적용될 수 있으며, 이하에서는 도 14 및 16과의 차이점을 중심으로 설명하며, 중복되는 설명은 생략한다.
도 18을 참조하면, 전력 송신기는 전력 수신기로부터 RPP(또는 CE) 패킷을 수신하고, 이에 대한 응답으로서 RFC 또는 RFS를 전력 수신기로 전송할 수 있다. 만일, 전력 수신기가 RFC 또는 RFS에 따른 요청을 승인하는 경우, ACK 패킷을 전력 송신기로 전송할 수 있다. 다음으로, 전력 송신기는 자신의 전력 전송 능력 정보가 포함된 PTC 패킷을 전력 수신기로 전송할 수 있으며, 전력 수신기와 함께 협상/재협상 단계로 진입/회귀할 수 있다. 협상/재협상 단계에서의 패킷 송수신 관련 설명은 도 14 및 16과 관련하여 상술한 바와 같다.
한편, 본 도면에는 도시하지 않았으나, 전력 송신기가 마스터/송신자로서의 지위 획득 후 전송하는 (full) 패킷으로는, 앞서 상술한 PTC 외에 보안 인증(Authentication) 관련 패킷이 존재할 수 있다. 보안 인증 관련 패킷으로는, 예를 들어, GET_DIGESTS (인증 체인(Certificate chain)의 digest를 요청하기 위한 패킷), GET_CERTIFICATE (인증 요청하기 위한 패킷) 및 CHALLENGE(수신기가 암호화 키를 갖고 있는지 확인하기 위해 32-byte 크기의 난수(nonce)를 전송)가 존재할 수 있다.
앞서 상술한 실시예들은 제안 B에도 동일하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 제안 B의 전력 송신기 역시 응답을 필요로 하는 패킷에 대한 응답으로서, 혹은 패킷(예를 들어, CE 패킷) 전송 간격/주기가 RFC 또는 RFS를 전송하기에 (기설정된 시간 이상으로) 충분히 긴 경우 해당 전송 간격/주기 내에, RFC 또는 RFS를 전송할 수 있다. 또한, 제안 B의 전력 송신기 역시 상술한 이유들에 기초하여 마스터/송신자로서의 지위/권한을 잃을 수 있다.
도 19는 본 발명의 제안 B 또는 C에 따른 전력 송수신 방법에 관한 순서도를 예시한다. 본 순서도와 관련하여 앞서 상술한 실시예들이 동일/유사하게 적용될 수 있으며, 중복되는 설명은 생략한다. 또한, 본 순서도에서도, WPC 표준의 Qi 프로토콜에 기정의되어 있는 바와 같이, 전력 수신기가 마스터/송신자로 설정되어 주도적으로 CE 패킷, RPP와 같은 full 패킷을 전송하는 PRx-mastered Qi 프로토콜을 가정/전제한다.
1. 우선, 전력 송신기(PTx)는 자신이 통신 프로토콜을 개시/주도해야 할 특정 사유가 발생하였음을 인식한 경우(예를 들어, 이물질 검출 등 협상/재협상 단계로 회귀하거나 GP 레벨을 새롭게 협상해야 하는 사유가 발생한 경우), 마스터/송신자로서의 지위/권한을 획득하기 위한 RFC(또는 RFS)를 전력 수신기(PRx)로 전송할 수 있다. 이때, RFC(또는 RFS)는 ACK/NAK/ND 응답과 결합된 형태의 RFC(또는 RFS)일 수 있다.
2. 만일, 전력 수신기(PRx)가 전력 송신기(PTx)의 마스터/송신자로서의 지위/권한 획득을 승인하는 경우 ACK 응답을 전송할 수 있으며, 거절하는 경우 NAK 응답을 전송할 수 있다.
3. ACK 응답을 수신한 경우, 전력 수신기(PRx)는 마스터/송신자로서의 지위/권한을 획득하게 되어 (full) 패킷의 전송이 가능하게 된다. 이때 전송되는 (full) 패킷은 전력 수신기(PRx)와 GP를 재협상하기 위해(또는 기체결한 전력 전달 계약을 변경하기 위해) 전력 송신기(PTx)의 새로운 GP 정보가 포함된 패킷(예를 들어, PTC 혹은 새롭게 정의된 패킷)에 해당할 수 있다. 현재 WPC 표준에는 전력 수신기가 마스터/송신자로 설정되어 있어 전력 송신기가 전송할 수 있는 다양한 (full) 패킷 포맷과 전력 수신기의 응답을 위한 패킷 포맷이 정의되어 있지 않다. 따라서, 이하의 도 21에서는 전력 송신기가 전송할 수 있는 다양한 (full) 패킷 포맷, 도 22에서는 전력 수신기가 전송할 수 있는 다양한 응답 패킷 포맷에 대해 후술하기로 한다.
4. 전력 수신기(PRx)는 수신한 (full) 패킷에 대한 응답으로서 ACK/NAK/ND 응답 또는 응답 패킷을 전송할 수 있다. 전력 수신기(PRx)는 기설정된 시간 동안 전력 송신기(PTx)로부터 패킷을 수신하지 않거나 NAK/ND 응답을 전송한 후에 자신이 마스터/송신자인 PRx-mastered Qi 프로토콜로 회귀할 수 있다. 전력 송신기(PTx)는 전력 수신기로부터 NAK/ND 응답을 수신하거나, 더 이상 전송할 패킷이 없는 경우 자신이 마스터/송신자인 PTx-mastered Qi 프로토콜을 종료하고, PRx-mastered Qi 프로토콜로 회귀할 수 있다. 또는, 전력 송신기는 전력 수신기로부터 ACK 응답을 수신한 경우, 다음 (full) 패킷을 전송할 수 있다. 전력 송신기는 이에 대한 응답으로서도 역시 ACK/NAK/ND 응답 또는 응답 패킷을 수신할 수 있다.
도 20은 전력 송신기가 GP 레벨을 15W에서 10W로 다운 그레이드하고자 하는 경우의 제안 B 또는 C에 따른 실시예를 예시한 순서도이다. 본 순서도와 관련하여, 전력 송신기와 전력 수신기간에 마지막으로 체결된 전력 전달 계약에 따라 GP 레벨이 15W로 결정되었으며, 현재 전력 송신기가 15W로 전력 수신기에 전력을 전송 중임을 가정한다. 또한, 본 순서도와 관련하여 도 19와 관련하여 상술한 설명이 동일/유사하게 적용될 수 있으며, 중복되는 설명은 생략한다.
1. 우선, 전력 송신기(PTx)는 15W의 레벨로 전력을 전송하던 중, 충전 영역 내에 이물질을 검출하는 등 전력 수신기와 GP 레벨을 새롭게 협상할 사유를 인지할 수 있다. 이 경우, 전력 송신기는 마스터/송신자로서의 지위/권한을 획득하기 위한 RFC(또는 RFS)를 전력 수신기(PRx)로 전송할 수 있다. 이때, RFC(또는 RFS)는 ACK/NAK/ND 응답과 결합된 형태의 RFC(또는 RFS)일 수 있다.
2. 만일, 전력 수신기(PRx)가 전력 송신기(PTx)의 마스터/송신자로서의 지위/권한 획득을 승인하는 경우 ACK 응답을 전송할 수 있으며, 거절하는 경우 NAK 응답을 전송할 수 있다.
3. ACK 응답을 수신한 경우, 전력 수신기(PRx)는 마스터/송신자로서의 지위/권한을 획득하게 되어 (full) 패킷의 전송이 가능하게 된다. 전력 송신기(PTx)는 이물질 검출 등의 사유로 15W에서 다운 그레이드된 새로운 GP 레벨(예를 들어, 10W) 정보가 포함된 (full) 패킷을 전력 수신기(PRx)로 전송할 수 있다.
4. 전력 수신기(PRx)가 (full) 패킷을 통해 새롭게 제안된 GP 레벨(예를 들어, 10W)을 승인하는 경우, ACK 응답을 전력 송신기(PTx)로 전송할 수 있다. 이로써 다운 그레이드된 새로운 GP 레벨의 전력 전달 계약이 체결될 수 있다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 송신기가 전송하는 (full) 패킷 포맷을 예시한다. 특히, 도 21의 (full) 패킷은 전력 송신기가 새롭게 전력 수신기와 계약하고 싶은 GP 레벨 정보가 포함된 GP 패킷을 예시한다.
도 21을 참조하면, GP 패킷의 2bits는 예비 비트(또는 헤더, 0x01)로 설정되며, 나머지 6bits는 전력 송신기가 요청하는 새로운 GP 레벨을 지시하는 필드로 설정될 수 있다. 이때, 상기 필드(6bits)는 새로운 GP 레벨/값을 특정 레벨/값 단위(예를 들어, 0.5W 단위)로 지시하도록 정의될 수 있다.
전력 송신기는 현재 주변 상황/환경을 반영/고려하여 상기 필드를 특정 값으로 설정할 수 있다. 예를 들어, 전력 송신기의 온도가 기설정된 온도를 초과한 경우, 전력 송신기는 전력 수신기와 이전 전력 전달 계약에서 협의된 GP 레벨보다 낮은 GP 레벨로 상기 필드 값을 설정할 수 있다. 만일, 추후 주변 상황/환경에 따라 전력 송신기의 온도가 기설정된 온도 이하로 내려간 경우에는, 전력 송신기는 다시 해당 필드의 GP 레벨을 상승시킬 수 있다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 수신기가 전송하는 응답 패킷 포맷을 예시한다.
도 22를 참조하면, 전력 수신기의 응답 패킷 포맷은 전력 송신기의 응답 패킷 포맷(도 12 참조)과 동일/유사하게 정의될 수 있다. 즉, 전력 송신기의 요청을 승인하는 ACK 응답은 ‘11111111’, 요청을 거절하는 NAK 응답은 ‘00000000’, 인식 불가능한 또는 유효하지 않은 요청임을 지시하는 ND 응답은 ‘01010101’ 비트 패턴 포맷으로 구성될 수 있다. 그러나, 이는 실시예에 불과하며 다양한 비트 패턴으로 구성될 수 있다.
이때, 응답 패킷의 헤더 사이즈는 응답 타입 별로 서로 다르게 설정될 수 있다. 예를 들어, ACK 응답 패킷의 헤더 사이즈는 0x06으로, NAK 응답 패킷의 헤더 사이즈는 0x07로, ND 패킷의 헤더 사이즈는 0x08로 설정될 수 있다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 전력 송신 방법에 관한 순서도이다. 본 순서도와 관련하여 앞서 상술한 실시예들이 동일/유사하게 적용될 수 있으며, 중복되는 설명은 생략한다.
우선, 전력 송신기는 상기 전력 송신기의 인터페이스 표면에 대한 오브젝트의 배치(placement) 및 제거(removal)를 모니터링하는 셀렉션 단계를 수행할 수 있다(S2310).
다음으로, 전력 송신기는 디지털 핑을 수행하고, 전력 수신기로부터 응답을 수신하여 전력 수신기의 인터페이스 표면 상의 배치를 인식할 수 있다(S2320).
다음으로, 전력 송신기는 전력 수신기의 구성 정보를 획득하고, 구성 정보를 이용하여 전력 수신기와 전력 전달 계약을 생성할 수 있다(S2330). 이때 구성 정보에는 전력 수신기가 수신 가능한 최대 GP 레벨 정보 등 전력 수신기의 전력 수신 능력에 관한 정보가 포함되어 있을 수 있다. 전력 전달 계약에는 전력 송신기가 전력 수신기와 협의하여 결정된 GP 레벨 정보가 포함되어 있을 수 있다.
다음으로, 전력 송신기는 전력 수신기와 확립한/생성한 전력 전달 계약에 기초하여 특정 레벨의 전력을 전력 수신기로 전송할 수 있다(S2340). 보다 상세하게는, 전력 송신기는 전력 전달 계약에 포함된 GP 레벨 정보에 따라 결정된 특정 레벨로 전력을 전력 수신기로 전송할 수 있다.
다음으로, 전력 송신기는 전력 수신기와의 통신을 개시하기 위한 지시 정보를 전력 수신기로 전송할 수 있다(S2350). 이러한 지시 정보 전송 단계는, 인터페이스 표면에 이물질(Foreign Object)이 검출된 경우 또는 주변의 온도가 기설정된 온도 이상으로 높게 검출된 경우에 수행될 수 있다.
일 실시예로서 지시 정보는, 전력 전달 계약을 재협상하기 위한 전력 수신기와의 통신의 개시를 요청하는 정보일 수 있다. 예를 들어, 지시 정보는 앞서 제안 A와 관련하여 상술한 RFR에 해당할 수 있다. 만일, 기설정된 패킷에 포함된 전력 수신기의 요청을 승인하는 ACK 응답, 요청을 거절하는 NAK 응답, 요청이 유효하지 않음을 나타내는 ND 응답을 위한 비트 패턴이 각각 정의된 경우, 지시 정보의 비트 패턴은 ACK 응답, NAK 응답 및 ND 응답의 비트 패턴과 다른 패턴으로 정의될 수 있다.
본 순서도에는 도시하지 않았으나, 상기 전력을 상기 전력 수신기로 전송하는 단계는, 전력 수신기로부터 기설정된 패킷을 수신하는 단계를 더 포함하고, 이때 지시 정보는 기설정된 패킷에 대한 응답으로서 전력 수신기로 전송될 수 있다. 또한, 기설정된 패킷은 상기 전력 전달 계약에서 결정된 수신 전력 패킷의 형식을 변경하기 위한 수신 전력 패킷(Received Power Packet) 또는 상기 전력 송신기의 동작 포인트를 결정하기 위해 사용되는 제어 에러 패킷(Control Error Packet)에 해당할 수 있다.
다른 실시예로서 지시 정보는, 전력 송신기가 소정의 패킷을 전송할 수 있는 권한 획득을 전력 수신기에 요청하는 요청 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 지시 정보는 앞서 상술한 RFC 또는 RFS에 해당할 수 있다. 이에 관하여는 앞서 제안 B와 관련하여 상술한 바와 같다. 소정의 패킷은 전력 송신기의 새로운 보장 전력(Guaranteed Power) 레벨에 관한 정보가 포함된 패킷을 포함할 수 있다.
본 순서도에는 도시하지 않았으나, 상기 전력을 상기 전력 수신기로 전송하는 단계는, 상기 전력 수신기로부터 기설정된 패킷을 수신하는 단계를 포함할 수 있으며, 이때의 지시 정보는, 기설정된 패킷에 대한 응답으로서 전력 수신기로 전송되거나, 또는 기설정된 패킷의 전송 간격이 스레시홀드 이상으로 길어진 경우 상기 전송 간격 내에서 전송될 수 있다. 기설정된 패킷은 전력 전달 계약에서 결정된 수신 전력 패킷의 형식을 변경하기 위한 수신 전력 패킷(Received Power Packet) 또는 상기 전력 송신기의 동작 포인트를 결정하기 위해 사용되는 제어 에러 패킷(Control Error Packet)에 해당할 수 있다. 기설정된 패킷에 포함된 전력 수신기의 요청을 승인하는 ACK 응답, 요청을 거절하는 NAK 응답, 요청이 유효하지 않음을 나타내는 ND 응답을 위한 비트 패턴이 각각 정의된 경우, 지시 정보의 비트 패턴은 ACK 응답, NAK 응답 및 ND 응답의 비트 패턴과 다른 패턴으로 정의될 수 있다.
지시 정보가 기설정된 패킷에 대한 응답으로서 전력 수신기로 전송되는 경우, 지시 정보는 상기 요청 정보에 추가로 상기 기설정된 패킷에 대한 응답 정보를 더 포함할 수 있다. 이에 관하여는 앞서 제안 C와 관련하여 상술한 바와 같다.
지시 정보가 기설정된 패킷의 전송 간격 내에서 전송되는 경우, 지시 정보를 나르는 패킷의 사이즈는 기설정된 패킷의 전송 간격을 기초로 결정될 수 있다. 이에 관하여는 앞서 도 17과 관련하여 상술한 바와 같다.
설명의 편의를 위하여 각 도면을 나누어 설명하였으나, 각 도면에 서술되어 있는 실시예들을 병합하여 새로운 실시예를 구현하도록 설계하는 것도 가능하다. 또한, 본 발명은 상술한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상술한 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
또한, 이상에서는 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 명세서는 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구 범위에서 청구하는 요지를 벗어남이 없이 당해 명세서가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 명세서의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
발명의 실시를 위한 형태
다양한 실시예가 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에서 설명되었다.
본 발명은 다양한 무선 충전 기술에 적용될 수 있다.

Claims (15)

  1. 전력 송신기의 무선 전력 송신 방법에 있어서,
    상기 전력 송신기의 인터페이스 표면에 대한 오브젝트의 배치(placement) 및 제거(removal)를 모니터링하는 단계;
    디지털 핑(ping)을 수행하고, 전력 수신기로부터 응답을 수신하는 단계;
    상기 전력 수신기의 구성(configuration) 정보를 획득하고, 상기 구성 정보를 이용하여 상기 전력 수신기와 전력 전달 계약을 생성하는 단계;
    상기 전력 전달 계약에 기초하여 전력을 상기 전력 수신기로 전송하는 단계; 및
    상기 전력 수신기와의 통신을 개시(initiate)하기 위한 지시 정보를 상기 전력 수신기로 전송하는 단계; 를 포함하고,
    상기 지시 정보는 상기 전력 전달 계약을 재협상하기 위한 상기 전력 수신기와의 통신의 개시를 요청하는 정보이고,
    상기 전력을 상기 전력 수신기로 전송하는 단계는, 상기 전력 수신기로부터 기설정된 패킷을 수신하는 단계; 를 포함하고,
    상기 지시 정보는 상기 기설정된 패킷에 대한 응답으로서 상기 전력 수신기로 전송되고,
    상기 기설정된 패킷에 포함된 상기 전력 수신기의 요청을 승인하는 ACK(Acknoledge) 응답, 상기 요청을 거절하는 NAK(Not-Acknowledge) 응답, 상기 요청이 유효하지 않음을 나타내는 ND(Not-Defined) 응답을 위한 비트 패턴이 각각 정의된 경우,
    상기 지시 정보의 비트 패턴은 상기 ACK 응답, 상기 NAK 응답 및 상기 ND 응답의 비트 패턴과 다른 패턴으로 정의되고,
    상기 기설정된 패킷은 상기 전력 전달 계약에서 결정된 수신 전력 패킷의 형식을 변경하기 위한 수신 전력 패킷(Received Power Packet) 또는 상기 전력 송신기의 동작 포인트를 결정하기 위해 사용되는 제어 에러 패킷(Control Error Packet)에 해당하는, 무선 전력 송신 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 전력 송신기의 무선 전력 송신 방법에 있어서,
    상기 전력 송신기의 인터페이스 표면에 대한 오브젝트의 배치(placement) 및 제거(removal)를 모니터링하는 단계;
    디지털 핑(ping)을 수행하고, 전력 수신기로부터 응답을 수신하는 단계;
    상기 전력 수신기의 구성(configuration) 정보를 획득하고, 상기 구성 정보를 이용하여 상기 전력 수신기와 전력 전달 계약을 생성하는 단계;
    상기 전력 전달 계약에 기초하여 전력을 상기 전력 수신기로 전송하는 단계; 및
    상기 전력 수신기와의 통신을 개시(initiate)하기 위한 지시 정보를 상기 전력 수신기로 전송하는 단계;를 포함하고,
    상기 지시 정보는 상기 전력 송신기가 소정의 패킷을 전송할 수 있는 권한 획득을 상기 전력 수신기에 요청하는 요청 정보를 포함하고,
    상기 소정의 패킷은 상기 전력 송신기의 새로운 보장 전력(Guaranteed Power) 레벨에 관한 정보가 포함된 패킷을 포함하고,
    상기 전력을 상기 전력 수신기로 전송하는 단계는, 상기 전력 수신기로부터 기설정된 패킷을 수신하는 단계; 를 포함하고,
    상기 지시 정보는, 상기 기설정된 패킷에 대한 응답으로서 상기 전력 수신기로 전송되거나, 또는 상기 기설정된 패킷의 전송 간격이 스레시홀드 이상으로 길어진 경우 상기 전송 간격 내에서 전송되고,
    상기 기설정된 패킷은 상기 전력 전달 계약에서 결정된 수신 전력 패킷의 형식을 변경하기 위한 수신 전력 패킷(Received Power Packet) 또는 상기 전력 송신기의 동작 포인트를 결정하기 위해 사용되는 제어 에러 패킷(Control Error Packet)에 해당하는, 무선 전력 송신 방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 기설정된 패킷에 포함된 상기 전력 수신기의 요청을 승인하는 ACK 응답, 상기 요청을 거절하는 NAK 응답, 상기 요청이 유효하지 않음을 나타내는 ND 응답을 위한 비트 패턴이 각각 정의된 경우,
    상기 지시 정보의 비트 패턴은 상기 ACK 응답, 상기 NAK 응답 및 상기 ND 응답의 비트 패턴과 다른 패턴으로 정의되는, 무선 전력 송신 방법.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 지시 정보가 상기 기설정된 패킷에 대한 응답으로서 상기 전력 수신기로 전송되는 경우,
    상기 지시 정보는 상기 요청 정보에 추가로 상기 기설정된 패킷에 대한 응답 정보를 더 포함하는, 무선 전력 송신 방법.
  12. 제 6 항에 있어서,
    상기 지시 정보가 상기 기설정된 패킷의 전송 간격 내에서 전송되는 경우,
    상기 지시 정보를 나르는 패킷의 사이즈는 상기 기설정된 패킷의 전송 간격을 기초로 결정되는, 무선 전력 송신 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 지시 정보를 상기 전력 수신기로 전송하는 단계는,
    상기 인터페이스 표면에 이물질(Foreign Object)이 검출된 경우 또는 주변의 온도가 기설정된 온도 이상으로 높게 검출된 경우에 수행되는, 무선 전력 송신 방법..
  14. 삭제
  15. 삭제
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