KR102217265B1

KR102217265B1 - 무선전력 전송 시스템에서 인증을 수행하는 방법 및 이를 수행하는 장치

Info

Publication number: KR102217265B1
Application number: KR1020190066975A
Authority: KR
Inventors: 윤진호; 김재열; 권준찬; 손도현
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2018-12-05
Filing date: 2019-06-05
Publication date: 2021-02-18
Also published as: KR20200068555A

Abstract

본 발명은 무선전력 전송 시스템에서 인증을 수행하는 방법 및 이를 수행하는 장치에 관한 것이다. 무선전력 전송시스템에서 대상 장치의 인증(authentication)을 수행하는 방법은 상기 대상 장치에 대한 인증 요청 메시지를 전송하는 단계, 상기 인증 요청 메시지에 대한 응답으로, 무선충전에 관한 인증서(certificate)를 포함하는 인증 응답 메시지를 수신하는 단계, 및 상기 인증서를 검증(verification)하여 상기 대상 장치에 대한 인증을 수행하는 단계를 포함하되, 상기 인증서에 대한 검증은 무선충전 중에 수행되고, 충전 관련 패킷의 전송 타이밍에 중단될 수 있다.

Description

무선전력 전송 시스템에서 인증을 수행하는 방법 및 이를 수행하는 장치{METHOD FOR PERFOMING AUTHENTICATION IN WIRELESS POWER TRANMISSION SYSTEM AND APPARATUS THEREOF}

본 발명은 무선전력 전송에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무선전력 전송 시스템에서 무선 충전과 동시에 인증을 수행하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

무선전력 전송 기술은 전원 소스와 전자 기기 사이에 무선으로 전력을 전달하는 기술이다. 일 예로 무선전력 전송 기술은 스마트폰이나 태블릿 등의 무선 단말기를 단지 무선 충전 패드 상에 올려놓는 것만으로 무선 단말기의 배터리를 충전할 수 있도록 함으로써, 기존의 유선 충전 커넥터를 이용하는 유선 충전 환경에 비해 보다 뛰어난 이동성과 편의성 그리고 안전성을 제공할 수 있다. 무선전력 전송 기술은 무선 단말기의 무선 충전 이외에도, 전기 자동차, 블루투스 이어폰이나 3D 안경 등 각종 웨어러블 디바이스(wearable device), 가전기기, 가구, 지중시설물, 건물, 의료기기, 로봇, 레저 등의 다양한 분야에서 기존의 유선 전력 전송 환경을 대체할 것으로 주목받고 있다.

무선전력 전송방식을 비접촉(contactless) 전력 전송방식 또는 무접점(no point of contact) 전력 전송방식, 무선충전(wireless charging) 방식이라 하기도 한다. 무선전력 전송 시스템은, 무선전력 전송방식으로 전기에너지를 공급하는 무선전력 전송장치와, 상기 무선전력 전송장치로부터 무선으로 공급되는 전기에너지를 수신하여 배터리셀 등의 수전장치에 전력을 공급하는 무선전력 수신장치로 구성될 수 있다.

무선전력 전송 기술은 자기 커플링(magnetic coupling)을 통해 전력을 전달하는 방식, 무선 주파수(radio frequency: RF)를 통해 전력을 전달하는 방식, 마이크로웨이브(microwave)를 통해 전력을 전달하는 방식, 초음파를 통해 전력을 전달하는 방식 등 다양하다. 자기 커플링에 기반한 방식은 다시 자기 유도(magnetic induction) 방식과 자기 공진(magnetic resonance) 방식으로 분류된다. 자기유도 방식은 전송 측의 코일과 수신 측의 코일 간의 전자기결합에 따라 전송 측 코일배터리셀에서 발생시킨 자기장로 인해 수신 측 코일에 유도되는 전류를 이용하여 에너지를 전송하는 방식이다. 자기공진 방식은 자기장을 이용한다는 점에서 자기유도 방식과 유사하다. 하지만, 자기공진 방식은 전송 측의 코일과 수신 측의 코일에 특정 공진 주파수가 인가될 때 공진이 발생하고, 이로 인해 전송 측과 수신 측 양단에 자기장이 집중되는 현상에 의해 에너지가 전달되는 측면에서 자기유도와는 차이가 있다.

한편, 무선전력 전송장치와 무선전력 수신장치는 미리 규약된 동일한 전력 전송 인터페이스와 통신 인터페이스에 의해 구현되어야 서로 호환 가능하고 전력 전달이 정상적으로 진행될 수 있다. 무선전력 전송장치와 무선전력 수신장치가 서로 동일한 제조사에 의해 만들어지지 않더라도 동일한 기술표준 또는 규격에 의거하여 제조되는 경우에는 서로 호환이 가능하다. 그러나, 동일한 기술표준을 따른다 하더라도 제조사마다 구현 품질이 다르고, 또한 표준을 성실하고 정확히 따르지 않을 경우 무선 충전이 원활하지 않게 된다. 특히 이물질 검출(foreign object detection, FOD) 및 과열 방지 기능에 문제가 있는 제품의 경우에는 폭발 등 안전사고의 위험이 있다. 따라서, 기술표준을 운영하는 표준화 단체는 공인된 인증기관을 통해서 각 제조사의 무선전력 전송장치 또는 무선전력 수신장치가 표준기술을 정확히 따르는지(compliance)와 기기 상호 운용성(interoperability)이 지켜지는지를 테스트하고 정품 인증하는 서비스를 제공하고 있다. 그럼에도 불구하고, 비인증 제품들이 시장에서 유통되는 것을 원천적으로 차단하는 것은 현실적으로 어렵다. 따라서 이미 시장에 유통된 무선전력 전송장치와 무선전력 수신장치들은 상호간에 정품임을 검증(mutual verification)함으로서 안정성과 신뢰성을 확보할 필요가 있다.

무선전력 전송장치와 무선전력 수신장치 간의 인증(Authentication) 절차에는 몇 분의 긴 시간이 소요될 수 있는데, 이는 인증서(certificate)의 큰 크기(large size)와 무선전력 전송 시스템이 채용하는 낮은 비트율(low bit rate)의 통신 프로토콜 때문이다. 특히, 사용자가 무선충전 스팟(spot)을 잦은 빈도로 변경하는 공공 장소(public venue)에서 긴 인증 시간은 사용자에게 불편함을 줄 수 있다. 따라서, 인증에 관련된 체인(chain) 또는 패킷의 크기를 컴팩트(compact) 또는 단순하게(simplified) 정의할 필요가 있고, 나아가 무선충전 시 교환되어야 할 패킷을 방해하거나 패킷 간 충돌을 일으키지 않도록 인증 절차가 설계되어야 한다.

무선전력 수신장치가 무선전력 전송장치의 인터페이스 위에 올려지면, 무선전력 전송장치와 무선전력 수신장치는 선택 단계(Selection Phase) -> 식별 및 구성 단계(Identification & Configuration Phase) -> 협상 단계(Negotiation Phase) -> 전력 전송 단계(Power Transfer Phase)의 과정을 거쳐 무선충전을 수행할 수 있다. 전력 전송 단계에서 무선충전이 실제로 진행되며, 무선충전이 다양한 이유에 의해 중단 또는 실패되기 전까지 전력 전송 단계가 계속 유지된다. 전력 전송 단계에서 무선전력 수신장치가 컨트롤 에러 패킷(Control Error Packet, CEP)를 계산하여 무선전력 전송장치로 전송하면, 무선전력 전송장치는 수신된 CEP를 기준으로 전력 전송량을 계산한다.

인증 절차는 이러한 전력 전송 단계에서 진행되는데, 현재 WPC(wireless power consortium) 표준에 의하면, 인증 절차는 무선전력 전송장치와 무선전력 수신장치 사이에 주고받은 데이터를 검증(verification)하는 과정을 포함한다. 일례로서 검증의 대상은 인증서(Certificate)와 챌린지 인증(Challenge_auth)을 포함한다. 이 경우 각 데이터에 대하여 검증이 진행되나, 검증은 컴퓨팅 전력(Computing Power)에 의존적이다. 또한, 무선전력 전송장치 또는 수신장치가 검증을 진행하면서 동시에 다른 과업을 수행하기가 쉽지 않고, 설사 다른 과업과 동시에 진행할 수 있다 하더라도 인증 시간이 매우 지연될 수 있다.

XMC4100 프로세서(80MHz)를 기준으로 인증 절차에 대한 시뮬레이션을 수행한 결과, 챌린지 인증(Challenge_auth)의 검증에 약 4.4초가 소요되며, 인증서(Certificate) 검증에는 약 8.8초가 소요됨을 확인할 수 있었다. 그러나 WPC 표준에서 허용되는 최대 CEP 타임아웃(Timeout)은 1828ms이다. 따라서, 무선 충전 중에 검증이 시작되면 CEP 패킷의 전송 및/또는 수신이 실패하여 결국 충전이 종료되는 문제가 발생할 수 있다.

본 발명의 기술적 과제는 무선 충전 중에 인증 절차가 진행되는 경우에도 무선 충전이 중단되지 않도록 할 수 있는 무선전력 전송 시스템에서의 인증 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 기술적 과제는 무선 충전과 동시에 인증 절차가 진행되는 경우에도 끊김 없는 무선충전이 가능한 무선전력 전송장치, 무선전력 수신장치 및 무선충전 시스템을 제공함에 있다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 무선전력 전송시스템에서 대상 장치의 인증(authentication)을 수행하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 상기 대상 장치에 대한 인증 요청 메시지를 전송하는 단계, 상기 인증 요청 메시지에 대한 응답으로, 무선충전에 관한 인증서(certificate)를 포함하는 인증 응답 메시지를 수신하는 단계, 및 상기 인증서를 검증(verification)하여 상기 대상 장치에 대한 인증을 수행하는 단계를 포함한다. 여기서 상기 인증서에 대한 검증은 무선충전 중에 수행되고, 충전 관련 패킷의 전송 타이밍에 중단될 수 있다.

일 측면에서, 상기 대상 장치는 무선전력 전송장치이고, 상기 방법은 무선전력 수신장치에 의해 수행되며, 상기 충전 관련 패킷은 컨트롤 에러 패킷(control error packet) 및 수신 전력 패킷(received power packet) 중 적어도 하나일 수 있다.

다른 측면에서, 상기 인증을 수행하는 단계는, 제조사 인증서(manufacturer certificate)에 대한 제1 검증을 수행하는 단계, 상기 제1 검증이 완료된 후 제1 충전 관련 패킷을 전송하는 단계, 상기 제1 충전 관련 패킷의 전송 후 2차 인증서(secondary certificate)에 대한 제2 검증을 수행하는 단계, 상기 제2 검증이 완료된 후 제2 충전 관련 패킷을 전송하는 단계, 및 상기 제2 충전 관련 패킷의 전송 후 제품 유닛 인증서(product unit certificate)에 대한 제3 검증을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

또 다른 측면에서, 상기 제1 검증 및 상기 제2 검증 사이에는 검증 절차 간의 전환을 위한 타임 딜레이(time delay)가 포함될 수 있다.

또 다른 측면에서, 상기 인증서에 대한 검증을 수행하기 전에 상기 충전 관련 패킷의 타임아웃(timeout)에 관한 파라미터의 변경을 위한 비지 패킷(busy packet)을 전송할 수 있다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 무선전력 전송시스템에서 대상 장치의 인증(authentication)을 수행하는 장치를 제공한다. 상기 장치는 상기 대상 장치에 대한 인증 요청 메시지를 전송하고, 상기 인증 요청 메시지에 대한 응답으로 무선충전에 관한 인증서(certificate)를 포함하는 인증 응답 메시지를 수신하는 통신 유닛, 상기 대상 장치와 자기 커플링(magnetic coupling)에 기반하여 무선 충전을 수행하는 코일, 및 상기 인증서를 검증(verification)하여 상기 대상 장치에 대한 인증을 수행하는 컨트롤 유닛을 포함한다. 여기서 상기 컨트롤 유닛은 무선충전 중에 상기 인증서에 대한 검증을 수행하고, 충전 관련 패킷의 전송 타이밍에 상기 인증서에 대한 검증을 중단할 수 있다.

일 측면에서, 상기 대상 장치는 무선전력 전송장치이고, 상기 충전 관련 패킷은 컨트롤 에러 패킷(control error packet) 및 수신 전력 패킷(received power packet) 중 적어도 하나일 수 있다.

다른 측면에서, 상기 컨트롤 유닛은 제조사 인증서(manufacturer certificate)에 대한 제1 검증을 완료한 후 제1 충전 관련 패킷이 전송되도록 제어하고, 상기 제1 충전 관련 패킷의 전송 후 2차 인증서(secondary certificate)에 대한 제2 검증을 수행하고, 상기 제2 검증이 완료된 후 제2 충전 관련 패킷이 전송되도록 제어하고, 상기 제2 충전 관련 패킷의 전송 후 제품 유닛 인증서(product unit certificate)에 대한 제3 검증을 수행할 수 있다.

또 다른 측면에서, 상기 통신 유닛은 상기 인증서에 대한 검증을 수행하기 전에 상기 충전 관련 패킷의 타임아웃(timeout)에 관한 파라미터의 변경을 위한 비지 패킷(busy packet)을 전송할 수 있다.

본 발명에 따르면, 무선 충전 중에 인증 절차가 진행되더라도 컨트롤 에러 패킷의 전송 및/또는 수신의 실패로 인해 충전이 종료되는 경우가 발생하지 않기 때문에 끊김 없는 무선충전이 가능하다.

도 1은 일 실시예에 따른 무선전력 전송 시스템(10)의 블록도이다.
도 2는 다른 실시예에 따른 무선전력 전송 시스템(10)의 블록도이다.
도 3은 무선전력 전송 시스템이 도입되는 다양한 전자 기기들의 실시예를 나타내는 도면이다.
도 4는 다른 실시예에 따른 무선전력 전송 시스템의 블록도이다.
도 5는 무선전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 전력 제어 방법을 나타내는 도면이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 무선전력 전송장치의 블록도이다.
도 8은 다른 실시예에 따른 무선전력 수신장치의 블록도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 통신 프레임 구조를 나타내는 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 싱크 패턴의 구조를 나타내는 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 쉐어드 모드에서 무선전력 전송장치 및 무선전력 수신장치의 동작 상태를 설명하는 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따른 무선전력 전송장치 또는 무선전력 수신장치에 의한 인증 방식 및 절차를 도시한 순서도이다.
도 13은 일 실시예에 따른 무선전력 수신장치가 무선전력 수신장치를 인증하는 절차를 도시한 흐름도이다.
도 14는 인증 절차의 각 세부 단계를 간략히 도시한 도면이다.
도 15는 일 실시예에 따른 인증서 체인 포맷을 도시한 도면이다.
도 16은 일 실시예에 따른 인증서 포맷을 도시한 도면이다.
도 17은 일 실시예에 따른 검증 방법을 설명하는 도면이다.
도 18은 도 17의 실시예에서의 검증 동작과 CEP 전송 인터벌의 수행 타이밍을 보다 구체적으로 설명하는 절차도이다.
도 19는 도 18에 따른 충전 절차와 인증 절차 간의 상호 진행 방식을 시간적으로 표현한 흐름도이다.
도 20은 다른 실시예에 다른 검증 방법을 설명하는 도면이다.
도 21은 또 다른 실시예에 다른 검증 방법을 설명하는 도면이다.

이하에서 사용되는 "무선 전력" 이라는 용어는, 물리적인 전자기 전도체들의 사용없이 무선전력 전송기(wireless power transmitter)로부터 무선전력 수신장치(wireless power receiver)로 전달되는 전기장, 자기장, 전자기장 등과 관련된 임의의 형태의 에너지를 의미하도록 사용된다. 무선전력은 무선 전력 신호(wireless power signal)이라고 불릴 수도 있으며, 1차 코일과 2차 코일에 의해 둘러싸이는(enclosed) 진동하는 자속(oscillating magnetic flux)을 의미할 수 있다. 예를 들어, 이동 전화기, 코드리스 전화기, iPod, MP3 플레이어, 헤드셋 등을 포함하는 디바이스들을 무선으로 충전하기 위해 시스템에서의 전력 변환이 여기에 설명된다. 일반적으로, 무선 전력 전송의 기본적인 원리는, 예를 들어, 자기 커플링(magnetic coupling)을 통해 전력을 전달하는 방식, 무선 주파수(radio frequency: RF)를 통해 전력을 전달하는 방식, 마이크로웨이브(microwave)를 통해 전력을 전달하는 방식, 초음파를 통해 전력을 전달하는 방식을 모두 포함한다.

도 1은 일 실시예에 따른 무선전력 전송 시스템(10)의 블록도이고, 도 2는 다른 실시예에 따른 무선전력 전송 시스템(10)의 블록도이다.

도 1을 참조하면, 무선전력 전송 시스템(10)은 무선전력 전송장치(100)와 무선전력 수신장치(200)를 포함한다.

무선전력 전송장치(100)는 외부의 전원 소스(S)로부터 전원을 인가받아 자기장을 발생시킨다. 무선전력 수신장치(200)는 발생된 자기장을 이용하여 전류를 발생시켜 무선으로 전력을 수신한다.

또한, 무선전력 전송 시스템(10)에서 무선전력 전송장치(100)와 무선전력 수신장치(200)는 무선전력 전송에 필요한 다양한 정보를 송수신할 수 있다. 여기서, 무선전력 전송장치(100)와 무선전력 수신장치(200)간의 통신은 무선전력 전송에 이용되는 자기장을 이용하는 인-밴드 통신(in-band communication) 또는 별도의 통신 캐리어를 이용하는 아웃-밴드 통신(out-band communication) 중 어느 하나의 방식에 따라 수행될 수 있다.

여기서, 무선전력 전송장치(100)는 고정형 또는 이동형으로 제공될 수 있다. 고정형의 예로는 실내의 천장이나 벽면 또는 테이블 등의 가구에 임베디드(embedded)되는 형태, 실외의 주차장, 버스 정류장이나 지하철역 등에 임플란트 형식으로 설치되는 형태나 차량이나 기차 등의 운송 수단에 설치되는 형태 등이 있다. 이동형인 무선전력 전송장치(100)는 이동 가능한 무게나 크기의 이동형 장치나 노트북 컴퓨터의 덮개 등과 같이 다른 장치의 일부로 구현될 수 있다.

또 무선전력 수신장치(200)는 배터리를 구비하는 각종 전자 기기 및 전원 케이블 대신 무선으로 전원을 공급받아 구동되는 각종 가전 기기를 포함하는 포괄적인 개념으로 해석되어야 한다. 무선전력 수신장치(200)의 대표적인 예로는, 이동 단말기(portable terminal), 휴대 전화기(cellular phone), 스마트폰(smart phone), 개인 정보 단말기(PDA: Personal Digital Assistant), 휴대 미디어 플레이어(PMP: Portable Media Player), 와이브로 단말기(Wibro terminal), 태블릿(tablet), 패블릿(phablet), 노트북(notebook), 디지털 카메라, 네비게이션 단말기, 텔레비전, 전기차량(EV: Electronic Vehicle) 등이 있다.

무선전력 전송 시스템(10)에서 무선전력 수신장치(200)는 하나 또는 복수일 수 있다. 도 1에서는 무선전력 전송장치(100)와 무선전력 수신장치(200)가 일대일로 전력을 주고 받는 것으로 표현되고 있으나, 도 2와 같이 하나의 무선전력 전송장치(100)가 복수의 무선전력 수신장치(200-1, 200-2,..., 200-M)로 전력을 전달하는 것도 가능하다. 특히, 자기 공진 방식으로 무선 전력 전송을 수행하는 경우에는 하나의 무선전력 전송장치(100)가 동시 전송 방식이나 시분할 전송 방식을 응용하여 동시에 여러 대의 무선전력 수신장치(200-1, 200-2,...,200-M)로 전력을 전달할 수 있다.

또한, 도 1에는 무선전력 전송장치(100)가 무선전력 수신장치(200)에 바로 전력을 전달하는 모습이 도시되어 있으나, 무선전력 전송장치(100)와 무선전력 수신장치(200) 사이에 무선전력 전송 거리를 증대시키기 위한 릴레이(relay) 또는 중계기(repeater)와 같은 별도의 무선전력 송수신 장치가 구비될 수 있다. 이 경우, 무선전력 전송장치(100)로부터 무선전력 송수신 장치로 전력이 전달되고, 무선전력 송수신 장치가 다시 무선전력 수신장치(200)로 전력을 전달할 수 있다.

이하 본 명세서에서 언급되는 무선전력 수신기, 전력 수신기, 수신기는 무선전력 수신장치(200)를 지칭한다. 또한 본 명세서에서 언급되는 무선전력 전송기, 전력 전송기, 전송기는 무선전력 전송장치(100)를 지칭한다.

도 3은 무선전력 전송 시스템이 도입되는 다양한 전자 기기들의 실시예를 나타내는 도면이다.

도 3에는 무선전력 전송 시스템에서 송신 및 수신하는 전력 양에 따라 전자 기기들을 분류하여 도시하였다. 도 3을 참조하면, 스마트 시계(Smart watch), 스마트 글래스(Smart Glass), HMD(Head Mounted Display), 및 스마트 링(Smart ring)과 같은 웨어러블 기기들 및 이어폰, 리모콘, 스마트폰, PDA, 태블릿 PC 등의 모바일 전자 기기들(또는 포터블 전자 기기들)에는 소전력(약 5W이하 또는 약 20W 이하) 무선 충전 방식이 적용될 수 있다.

노트북, 로봇 청소기, TV, 음향 기기, 청소기, 모니터와 같은 중/소형 가전 기기들에는 중전력(약 50W이하 또는 약 200W)이하) 무선 충전 방식이 적용될 수 있다. 믹서기, 전자 레인지, 전기 밥솥과 같은 주방용 가전 기기, 휠체어, 전기 킥보드, 전기 자전거, 전기 자동차 등의 개인용 이동 기기들(또는, 전자 기기/이동 수단들)은 대전력(약 2kW 이하 또는 22kW이하) 무선 충전 방식이 적용될 수 있다.

상술한(또는 도 1에 도시된) 전자 기기들/이동 수단들은 후술하는 무선 전력 수신기를 각각 포함할 수 있다. 따라서, 상술한 전자 기기들/이동 수단들은 무선 전력 송신기로부터 무선으로 전력을 수신하여 충전될 수 있다.

이하에서는 전력 무선 충전 방식이 적용되는 모바일 기기를 중심으로 설명하나 이는 실시예에 불과하며, 본 발명에 따른 무선 충전 방법은 상술한 다양한 전자 기기에 적용될 수 있다.

무선전력 전송에 관한 표준(standard)은 WPC(wireless power consortium), AFA(air fuel alliance), PMA(power matters alliance)을 포함한다.

WPC 표준은 기본 전력 프로파일(baseline power profile: BPP)과 확장 전력 프로파일(extended power profile: EPP)을 정의한다. BPP는 5W의 전력 전송을 지원하는 무선전력 전송장치와 무선전력 수신장치에 관한 것이고, EPP는 5W보다 크고 30W보다 작은 범위의 전력 전송을 지원하는 무선전력 전송장치와 무선전력 수신장치에 관한 것이다.

서로 다른 전력레벨(power level)을 사용하는 다양한 무선전력 전송장치와 무선전력 수신장치들이 각 표준별로 커버되고, 서로 다른 전력 클래스(power class) 또는 카테고리로 분류될 수 있다.

예를 들어, WPC는 무선전력 전송장치와 수신장치를 전력 클래스(power class, PC) -1, PC0, PC1, PC2로 분류하고, 각 PC에 대한 표준문서를 제공한다. PC-1 표준은 5W 미만의 보장전력(guaranteed power)을 제공하는 무선전력 전송장치와 무선전력 수신장치에 관한 것이다. PC-1의 어플리케이션은 스마트 시계와 같은 웨어러블 기기를 포함한다.

PC0 표준은 5W의 보장전력을 제공하는 무선전력 전송장치와 수신장치에 관한 것이다. PC0 표준은 보장전력이 30W까지인 EPP를 포함한다. 인-밴드(in-band, IB) 통신이 PC0의 필수적인(mandatory) 통신 프로토콜이나, 옵션의 백업 채널로 사용되는 아웃-오브-밴드(out-of-band, OOB) 통신도 사용될 수 있다. 무선전력 수신장치는 OOB의 지원 여부를 구성 패킷(configuration packet)내의 OOB 플래그를 설정함으로써 식별할 수 있다. OOB를 지원하는 무선전력 전송장치는 상기 구성 패킷에 대한 응답으로서, OOB 핸드오버를 위한 비트패턴(bit-pattern)을 전송함으로써 OOB 핸드오버 단계(handover phase)로 진입할 수 있다. 상기 구성 패킷에 대한 응답은 NAK, ND 또는 새롭게 정의되는 8비트의 패턴일 수 있다. PC0의 어플리케이션은 스마트폰을 포함한다.

PC1 표준은 30W~150W의 보장전력을 제공하는 무선전력 전송장치와 무선전력 수신장치에 관한 것이다. OOB는 PC1을 위한 필수적인 통신 채널이며, IB는 OOB로의 초기화 및 링크 수립(link establishment)로서 사용된다. 무선전력 전송장치는 구성 패킷에 대한 응답으로서, OOB 핸드오버를 위한 비트패턴을 OOB 핸드오버 단계로 진입할 수 있다. PC1의 어플리케이션은 랩탑이나 전동 공구(power tool)을 포함한다.

PC2 표준은 200W~2kW의 보장전력을 제공하는 무선전력 전송장치와 무선전력 수신장치에 관한 것으로서, 그 어플리케이션은 주방가전을 포함한다.

이렇듯 전력 레벨에 따라 PC가 구별될 수 있으며, 동일한 PC간 호환성(compatibility)을 지원할지 여부는 선택 또는 필수 사항일 수 있다. 여기서 동일한 PC간 호환성은, 동일한 PC 간에는 전력 송수신이 가능함을 의미한다. 예를 들어, PC x인 무선 전력 전송장치가 동일한 PC x를 갖는 무선 전력 수신장치의 충전이 가능한 경우, 동일한 PC간 호환성이 유지되는 것으로 볼 수 있다. 이와 유사하게 서로 다른 PC간의 호환성 역시 지원 가능할 수 있다. 여기서 서로 다른 PC간 호환성은, 서로 다른 PC 간에도 전력 송수신이 가능함을 의미한다. 예를 들어, PC x인 무선 전력 전송장치가 PC y를 갖는 무선 전력 수신장치의 충전이 가능한 경우, 서로 다른 PC간 호환성이 유지되는 것으로 볼 수 있다.

PC간 호환성의 지원은 사용자 경험(User Experience) 및 인프라 구축 측면에서 매우 중요한 이슈이다. 다만, PC간 호환성 유지에는 기술적으로 아래와 같은 여러 문제점이 존재한다.

동일한 PC간 호환성의 경우, 예를 들어, 연속적으로 전력이 전송되는 경우에만 안정적으로 충전이 가능한 랩-탑 충전(lap-top charging) 방식의 무선 전력 수신장치는, 동일한 PC의 무선 전력 송신장치라 하더라도, 불연속적으로 전력을 전송하는 전동 툴 방식의 무선 전력 송신장치로부터 전력을 안정적으로 공급받는 데 문제가 있을 수 있다. 또한, 서로 다른 PC간 호환성의 경우, 예를 들어, 최소 보장 전력이 200W인 무선 전력 송신장치는 최대 보장 전력이 5W인 무선 전력 수신장치로 전력을 송신하는 경우, 과전압으로 인해 무선전력 수신장치가 파손될 위험이 있다. 그 결과, PC는 호환성을 대표/지시하는 지표/기준으로 삼기 어렵다.

무선전력 전송 및 수신장치들은 매우 편리한 사용자 경험과 인터페이스(UX/UI)를 제공할 수 있다. 즉, 스마트 무선충전 서비스가 제공될 수 있다, 스마트 무선충전 서비스는 무선전력 전송장치를 포함하는 스마트폰의 UX/UI에 기초하여 구현될 수 있다. 이러한 어플리케이션을 위해, 스마트폰의 프로세서와 무선충전 수신장치간의 인터페이스는 무선전력 전송장치와 수신장치간의 "드롭 앤 플레이(drop and play)" 양방향 통신을 허용한다.

일례로서, 사용자는 호텔에서 스마트 무선 충전 서비스를 경험할 수 있다. 사용자가 호텔 방으로 입장하고 방안의 무선충전기 위에 스마트폰을 올려놓으면, 무선충전기는 스마트폰으로 무선전력을 전송하고, 스마트폰은 무선전력을 수신한다. 이 과정에서, 무선충전기는 스마트 무선 충전 서비스에 관한 정보를 스마트폰으로 전송한다. 스마트폰이 무선충전기 상에 위치됨을 감지하거나, 무선전력의 수신을 감지하거나, 또는 스마트폰이 무선충전기로부터 스마트 무선 충전 서비스에 관한 정보를 수신하면, 스마트폰은 사용자에게 부가적 특징으로의 동의(opt-in)를 문의하는 상태로 진입한다. 이를 위해, 스마트폰은 알람음을 포함하거나 또는 포함하지 않는 방식으로 스크린상에 메시지를 디스플레이할 수 있다. 메시지의 일례는 "Welcome to ### hotel. Select “Yes” to activate smart charging functions : Yes | No Thanks."와 같은 문구를 포함할 수 있다. 스마트폰은 Yes 또는 No Thanks를 선택하는 사용자의 입력을 받고, 사용자에 의해 선택된 다음 절차를 수행한다. 만약 Yes가 선택되면 스마트폰은 무선충전기에 해당 정보를 전송한다. 그리고 스마트폰과 무선충전기는 스마트 충전 기능을 함께 수행한다.

스마트 무선 충전 서비스는 또한 WiFi 자격(wifi credentials) 자동 입력(auto-filled)을 수신하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 무선충전기는 WiFi 자격을 스마트폰으로 전송하고, 스마트폰은 적절한 앱을 실행하여 무선충전기로부터 수신된 WiFi 자격을 자동적으로 입력한다.

스마트 무선 충전 서비스는 또한 호텔 프로모션을 제공하는 호텔 어플리케이션을 실행하거나, 원격 체크인/체크아웃 및 컨택 정보들을 획득하는 것을 포함할 수 있다.

다른 예로서, 사용자는 차량 내에서 스마트 무선 충전 서비스를 경험할 수 있다. 사용자가 차량에 탑승하고 스마트폰을 무선충전기 위에 올려놓으면, 무선충전기는 스마트폰에 무선전력을 전송하고, 스마트폰은 무선전력을 수신한다. 이러한 과정에서, 무선 충전기는 스마트 무선 충전 서비스에 관한 정보를 스마트폰으로 전송한다. 스마트폰이 무선충전기 상에 위치됨을 감지하거나, 무선전력의 수신을 감지하거나, 또는 스마트폰이 무선충전기로부터 스마트 무선 충전 서비스에 관한 정보를 수신하면, 스마트폰은 사용자에게 신분(identity)를 확인을 문의하는 상태로 진입한다.

이 상태에서, 스마트폰은 WiFi 및/또는 블루투스를 통해 자동적으로 자동차와 연결된다. 스마트폰은 알람음을 포함하거나 또는 포함하지 않는 방식으로 스크린상에 메시지를 디스플레이할 수 있다. 메시지의 일례는 "Welcome to your car. Select “Yes” to synch device with in-car controls : Yes | No Thanks."와 같은 문구를 포함할 수 있다. 스마트폰은 Yes 또는 No Thanks를 선택하는 사용자의 입력을 받고, 사용자에 의해 선택된 다음 절차를 수행한다. 만약 Yes가 선택되면 스마트폰은 무선충전기에 해당 정보를 전송한다. 그리고 스마트폰과 무선충전기는 차량내 어플리케이션/디스플레이 소프트웨어를 구동함으로써, 차량 내 스마트 제어 기능을 함께 수행할 수 있다. 사용자는 원하는 음악을 즐길 수 있고, 정규적인 맵 위치를 확인할 수 있다. 차량 내 어플리케이션/디스플레이 소프트웨어는 통행자들을 위한 동기화 접근을 제공하는 성능을 포함할 수 있다.

또 다른 예로서, 사용자는 스마트 무선 충전을 댁내에서 경험할 수 있다. 사용자가 방으로 들어가서 방안의 무선충전기 위에 스마트폰을 올려놓으면, 무선충전기는 스마트폰으로 무선전력을 전송하고, 스마트폰은 무선전력을 수신한다. 이 과정에서, 무선충전기는 스마트 무선 충전 서비스에 관한 정보를 스마트폰으로 전송한다. 스마트폰이 무선충전기 상에 위치됨을 감지하거나, 무선전력의 수신을 감지하거나, 또는 스마트폰이 무선충전기로부터 스마트 무선 충전 서비스에 관한 정보를 수신하면, 스마트폰은 사용자에게 부가적 특징으로의 동의(opt-in)를 문의하는 상태로 진입한다. 이를 위해, 스마트폰은 알람음을 포함하거나 또는 포함하지 않는 방식으로 스크린상에 메시지를 디스플레이할 수 있다. 메시지의 일례는 "Hi xxx, Would you like to activate night mode and secure the building? : Yes | No Thanks."와 같은 문구를 포함할 수 있다. 스마트폰은 Yes 또는 No Thanks를 선택하는 사용자의 입력을 받고, 사용자에 의해 선택된 다음 절차를 수행한다. 만약 Yes가 선택되면 스마트폰은 무선충전기에 해당 정보를 전송한다. 스마트폰과 무선 충전기는 적어도 사용자의 패턴을 인지하고 사용자에게 문과 창문을 잠그거나 불을 끄거나, 알람을 설정하도록 권유할 수 있다.

이하에서는 호환성을 대표/지시하는 지표/기준으로 '프로필(profile)'을 새롭게 정의하기로 한다. 즉, 동일한 '프로필'을 갖는 무선 전력 송수신 장치간에는 호환성이 유지되어 안정적인 전력 송수신이 가능하며, 서로 다른 '프로필'을 갖는 무선 전력 송수신장치간에는 전력 송수신이 불가한 것으로 해석될 수 있다. 프로필은 전력 클래스와 무관하게(또는 독립적으로) 호환 가능 여부 및/또는 어플리케이션에 따라 정의될 수 있다.

예를 들어, 프로필은 크게 i) 모바일, ii) 전동 툴, iii) 주방 및 iv) 웨어러블 이렇게 4가지로 구분될 수 있다.

'모바일' 프로필의 경우, PC는 PC0 및/또는 PC1, 통신 프로토콜/방식은 IB 및 OOB, 동작 주파수는 87~205kHz로 정의될 수 있으며, 어플리케이션의 예시로는 스마트폰, 랩-탑 등이 존재할 수 있다.

'전동 툴' 프로필의 경우, PC는 PC1, 통신 프로토콜/방식은 IB, 동작 주파수는 87~145kHz로 정의될 수 있으며, 어플리케이션의 예시로는 전동 툴 등이 존재할 수 있다.

'주방' 프로필의 경우, PC는 PC2, 통신 프로토콜/방식은 NFC-기반, 동작 주파수는 100kHz 미만으로 정의될 수 있으며, 어플리케이션의 예시로는 주방/가전 기기 등이 존재할 수 있다.

'웨어러블' 프로필의 경우, PC는 PC-1, 통신 프로토콜/방식은 IB, 동작 주파수는 87~205kHz으로 정의될 수 있으며, 어플리케이션의 예시로는 사용자 몸에 착용하는 웨어러블 기기 등이 존재할 수 있다.

동일한 프로필간에는 호환성 유지는 필수 사항일 수 있으며, 다른 프로필간의 호환성 유지는 선택 사항일 수 있다.

상술한 프로필(모바일 프로필, 전동 툴 프로필, 주방 프로필 및 웨어러블 프로필)들은 제1 내지 제n 프로필로 일반화되어 표현될 수 있으며, WPC 규격 및 실시예에 따라 새로운 프로필이 추가/대체될 수 있다.

이와 같이 프로필이 정의되는 경우, 무선전력 전송장치가 자신과 동일한 프로필의 무선전력 수신장치에 대해서만 선택적으로 전력 송신을 수행하여 보다 안정적으로 전력 송신이 가능하다. 또한 무선전력 전송장치의 부담이 줄어들고, 호환이 불가능한 무선전력 수신장치로의 전력 송신을 시도하지 않게 되므로 무선전력 수신장치의 파손 위험이 줄어든다는 효과가 발생한다.

'모바일' 프로필 내의 PC1은 PC0를 기반으로 OOB와 같은 선택적 확장을 차용함으로써 정의될 수 있으며, '전동 툴' 프로필의 경우, PC1 '모바일' 프로필이 단순히 변경된 버전으로서 정의될 수 있다. 또한, 현재까지는 동일한 프로필간의 호환성 유지를 목적으로 정의되었으나, 추후에는 서로 다른 프로필간의 호환성 유지 방향으로 기술이 발전될 수 있다. 무선 전력 전송장치 또는 무선 전력 수신장치는 다양한 방식을 통해 자신의 프로필을 상대방에게 알려줄 수 있다.

AFA 표준은 무선전력 전송장치를 PTU(power transmitting unit)이라 칭하고, 무선전력 수신장치를 PRU(power receiving unit)이라 칭한다. PTU는 표 1과 같이 다수의 클래스로 분류되고, PRU는 표 2와 같이 다수의 카테고리로 분류된다.

	P_TX _{_IN_MAX}	최소 카테고리 지원 요구사항	지원되는 최대 기기 개수를 위한 최소값
Class 1	2W	1x 카테고리 1	1x 카테고리 1
Class 2	10W	1x 카테고리 3	2x 카테고리 2
Class 3	16W	1x 카테고리 4	2x 카테고리 3
Class 4	33W	1x 카테고리 5	3x 카테고리 3
Class 5	50W	1x 카테고리 6	4x 카테고리 3
Class 6	70W	1x 카테고리 7	5x 카테고리 3

PRU	P_RX _{_OUT_MAX'}	예시 어플리케이션
Category 1	TBD	블루투스 헤드셋
Category 2	3.5W	피쳐폰
Category 3	6.5W	스마트폰
Category 4	13W	태블릿, 패플릿
Category 5	25W	작은 폼팩터 랩탑
Category 6	37.5W	일반 랩탑
Category 7	50W	가전

표 1에서와 같이, 클래스 n PTU의 최대 출력 전력 성능(capability)은 해당 클래스의 P_TX _{_IN_MAX} 값보다 크거나 같다. PRU는 해당 카테고리에서 명세된(specified) 전력보다 더 큰 전력을 끌어당길(draw) 수는 없다.

도 4는 다른 실시예에 따른 무선전력 전송 시스템의 블록도이다.

도 4를 참조하면, 무선전력 전송 시스템(10)은 무선으로 전력을 수신하는 모바일 기기(Mobile Device)(450) 및 무선으로 전력을 송신하는 베이스 스테이션(Base Station)(400)을 포함한다.

베이스 스테이션(400)은 유도 전력 또는 공진 전력을 제공하는 장치로서, 적어도 하나의 무선전력 전송장치(power transmitter, 100) 및 시스템 유닛(405)을 포함할 수 있다. 무선전력 전송장치(100)는 유도 전력 또는 공진 전력을 전송하고, 전송을 제어할 수 있다. 무선전력 전송장치(100)는, 1차 코일(primary coil(s))을 통해 자기장을 생성함으로써 전기 에너지를 전력 신호로 변환하는 전력 변환 유닛(power conversion unit, 110) 및 적절한 레벨로 전력을 전달하도록 무선전력 수신장치(200)와의 통신 및 전력 전달을 컨트롤하는 통신/컨트롤 유닛(communications & control unit, 120)을 포함할 수 있다. 시스템 유닛(405)은 입력 전력 프로비저닝(provisioning), 복수의 무선전력 전송장치들의 컨트롤 및 사용자 인터페이스 제어와 같은 베이스 스테이션(400)의 기타 동작 제어를 수행할 수 있다.

1차 코일은 교류 전력(또는 전압 또는 전류)을 이용하여 전자기장을 발생시킬 수 있다. 1차 코일은 전력 변환 유닛(110)에서 출력되는 특정 주파수의 교류전력(또는 전압 또는 전류)을 인가받고, 이에 따라 특정 주파수의 자기장을 발생시킬 수 있다. 자기장은 비방사형 또는 방사형으로 발생할 수 있는데, 무선 전력 수신 장치(200)는 이를 수신하여 전류를 생성하게 된다. 다시 말해 1차 코일은 무선으로 전력을 전송하는 것이다.

자기 유도 방식에서, 1차 코일과 2차 코일은 임의의 적합한 형태들을 가질 수 있으며, 예컨대, 페라이트 또는 비정질 금속과 같은 고투자율의 형성물의 주위에 감긴 동선일 수 있다. 1차 코일은 1차 코어(primary core), 1차 와인딩(primary winding), 1차 루프 안테나(primary loop antenna) 등으로 불릴 수도 있다. 한편, 2차 코일은 2차 코어(secondary core), 2차 와인딩(secondary winding), 2차 루프 안테나(secondary loop antenna), 픽업 안테나(pickup antenna) 등으로 불릴 수도 있다.

자기 공진 방식을 이용하는 경우에는 1차 코일과 2차 코일은 각각 1차 공진 안테나와 2차 공진 안테나 형태로 제공될 수 있다. 공진 안테나는 코일과 캐패시터를 포함하는 공진 구조를 가질 수 있다. 이때 공진 안테나의 공진 주파수는 코일의 인덕턴스와 캐패시터의 캐패시턴스에 의해 결정된다. 여기서, 코일은 루프의 형태로 이루어질 수 있다. 또 루프의 내부에는 코어가 배치될 수 있다. 코어는 페라이트 코어(ferrite core)와 같은 물리적인 코어나 공심 코어(air core)를 포함할 수 있다.

1차 공진 안테나와 2차 공진 안테나 간의 에너지 전송은 자기장의 공진 현상을 통해 이루어질 수 있다. 공진 현상이란 하나의 공진 안테나에서 공진 주파수에 해당하는 근접장이 발생할 때 주위에 다른 공진 안테나가 위치하는 경우, 양 공진 안테나가 서로 커플링되어 공진 안테나 사이에서 높은 효율의 에너지 전달이 일어나는 현상을 의미한다. 1차 공진 안테나와 2차 공진 안테나 안테나 사이에서 공진 주파수에 해당하는 자기장이 발생하면, 1차 공진 안테나와 2차 공진 안테나가 서로 공진하는 현상이 발생되고, 이에 따라 일반적인 경우 1차 공진 안테나에서 발생한 자기장이 자유공간으로 방사되는 경우에 비해 보다 높은 효율로 2차 공진 안테나를 향해 자기장이 집속되며, 따라서 1차 공진 안테나로부터 2차 공진 안테나에 높은 효율로 에너지가 전달될 수 있다. 자기 유도 방식은 자기 공진 방식과 유사하게 구현될 수 있으나 이때에는 자기장의 주파수가 공진 주파수일 필요가 없다. 대신 자기 유도 방식에서는 1차 코일과 2차 코일을 구성하는 루프 간의 정합이 필요하며 루프 간의 간격이 매우 근접해야 한다.

도면에 도시되지 않았으나, 무선전력 전송장치(100)는 통신 안테나를 더 포함할 수도 있다. 통신 안테나는 자기장 통신 이외의 통신 캐리어를 이용하여 통신 신호를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 통신 안테나는 와이파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), 블루투스 LE, 직비(ZigBee), NFC 등의 통신 신호를 송수신 할 수 있다.

통신/컨트롤 유닛(120)은 무선전력 수신장치(200)와 정보를 송수신할 수 있다. 통신/컨트롤 유닛(120)은 IB 통신 모듈 또는 OOB 통신 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

IB 통신 모듈은 특정 주파수를 중심 주파수로 하는 자기파를 이용하여 정보를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 통신/컨트롤 유닛(120)은 자기파에 정보를 실어 1차 코일을 통해 송신하거나 또는 정보가 담긴 자기파를 1차 코일을 통해 수신함으로써 인-밴드 통신을 수행할 수 있다. 이때, 이진 위상 편이(BPSK: binary phase shift keying) 또는 진폭 편이(ASK: amplitude shift keying) 등의 변조 방식과 맨체스터(Manchester) 코딩 또는 넌 제로 복귀 레벨(NZR-L: non-return-to-zero level) 코딩 등의 코딩 방식을 이용하여 자기파에 정보를 담거나 정보가 담긴 자기파를 해석할 수 있다. 이러한 IB 통신을 이용하면 통신/컨트롤 유닛(120)은 수 kbps의 데이터 전송율로 수 미터에 이르는 거리까지 정보를 송수신할 수 있다.

OOB 통신 모듈은 통신 안테나를 통해 아웃-밴드 통신을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 통신/컨트롤 유닛(120)은 근거리 통신 모듈로 제공될 수 있다. 근거리 통신 모듈의 예로는 와이파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), 블루투스 LE, 직비(ZigBee), NFC 등의 통신 모듈이 있다.

통신/컨트롤 유닛(120)은 무선 전력 전송 장치(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 통신/컨트롤 유닛(120)은 각종 정보의 연산 및 처리를 수행하고, 무선 전력전송 장치(100)의 각 구성 요소를 제어할 수 있다.

통신/컨트롤 유닛(120)은 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합을 이용하여 컴퓨터나 이와 유사한 장치로 구현될 수 있다. 하드웨어적으로 통신/컨트롤 유닛(120)은 전기적인 신호를 처리하여 제어 기능을 수행하는 전자 회로 형태로 제공될 수 있으며, 소프트웨어적으로는 하드웨어적인 통신/컨트롤 유닛(120)을 구동시키는 프로그램 형태로 제공될 수 있다.

통신/컨트롤 유닛(120)은 동작 포인트(operating point)를 컨트롤함으로써 송신 전력을 컨트롤할 수 있다. 컨트롤하는 동작 포인트는 주파수(또는 위상), 듀티 사이클(duty cycle), 듀티 비(duty ratio) 및 전압 진폭의 조합에 해당될 수 있다. 통신/컨트롤 유닛(120)은 주파수(또는 위상), 듀티 사이클, 듀티비 및 전압 진폭 중 적어도 하나를 조절하여 송신 전력을 컨트롤할 수 있다. 또한, 무선전력 전송장치(100)는 일정한 전력을 공급하고, 무선전력 수신장치(200)가 공진 주파수를 컨트롤함으로써 수신 전력을 컨트롤할 수도 있다.

모바일 기기(450)는 2차 코일(Secondary Coil)을 통해 무선 전력을 수신하는 무선전력 수신장치(power receiver, 200)와 무선전력 수신장치(200)에서 수신된 전력을 전력을 전달받아 저장하고 기기에 공급하는 부하(load, 455)를 포함한다.

무선전력 수신장치(200)는 전력 픽업 유닛(power pick-up unit, 210) 및 통신/컨트롤 유닛(communications & control unit, 220)을 포함할 수 있다. 전력 픽업 유닛(210)은 2차 코일을 통해 무선 전력을 수신하여 전기 에너지로 변환할 수 있다. 전력 픽업 유닛(210)은 2차 코일을 통해 얻어지는 교류 신호를 정류하여 직류 신호로 변환한다. 통신/컨트롤 유닛(220)은 무선전력의 송신과 수신(전력 전달 및 수신)을 제어할 수 있다.

2차 코일은 무선전력 전송장치(100)에서 전송되는 무선 전력을 수신할 수 있다. 2차 코일은 1차 코일에서 발생하는 자기장을 이용하여 전력을 수신할 수 있다. 여기서, 특정 주파수가 공진 주파수인 경우에는 1차 코일과 2차 코일 간에 자기 공진 현상이 발생하여 보다 효율적으로 전력을 전달받을 수 있다.

도 4에는 도시되지 않았으나 통신/컨트롤 유닛(220)은 통신 안테나를 더 포함할 수도 있다. 통신 안테나는 자기장 통신 이외의 통신 캐리어를 이용하여 통신 신호를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 통신 안테나는 와이파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), 블루투스 LE, 직비(ZigBee), NFC 등의 통신 신호를 송수신할 수 있다.

통신/컨트롤 유닛(220)은 무선전력 전송장치(100)와 정보를 송수신할 수 있다. 통신/컨트롤 유닛(220)은 IB 통신 모듈 또는 OOB 통신 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

IB 통신 모듈은 특정 주파수를 중심 주파수로 하는 자기파를 이용하여 정보를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 통신/컨트롤 유닛(220)은 자기파에 정보를 실어 2차 코일을 통해 송신하거나 또는 정보가 담긴 자기파를 2차 코일을 통해 수신함으로써 IB 통신을 수행할 수 있다. 이때, 이진 위상 편이(BPSK: binary phase shift keying) 또는 진폭 편이(ASK: amplitude shift keying) 등의 변조 방식과 맨체스터(Manchester) 코딩 또는 넌 제로 복귀 레벨(NZR-L: non-return-to-zero level) 코딩 등의 코딩 방식을 이용하여 자기파에 정보를 담거나 정보가 담긴 자기파를 해석할 수 있다. 이러한 IB 통신을 이용하면 통신/컨트롤 유닛(220)은 수 kbps의 데이터 전송율로 수 미터에 이르는 거리까지 정보를 송수신할 수 있다.

OOB 모듈은 통신 안테나를 통해 아웃-밴드 통신을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 통신/컨트롤 유닛(220)은 근거리 통신 모듈로 제공될 수 있다.

근거리 통신 모듈의 예로는 와이파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), 블루투스 LE, 직비(ZigBee), NFC 등의 통신 모듈이 있다.

통신/컨트롤 유닛(220)은 무선 전력 수신 장치(200)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 통신/컨트롤 유닛(220)은 각종 정보의 연산 및 처리를 수행하고, 무선전력 수신장치(200)의 각 구성 요소를 제어할 수 있다.

통신/컨트롤 유닛(220)은 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합을 이용하여 컴퓨터나 이와 유사한 장치로 구현될 수 있다. 하드웨어적으로 통신/컨트롤 유닛(220)은 전기적인 신호를 처리하여 제어 기능을 수행하는 전자 회로 형태로 제공될 수 있으며, 소프트웨어적으로는 하드웨어적인 통신/컨트롤 유닛(220)을 구동시키는 프로그램 형태로 제공될 수 있다.

부하(455)는 배터리일 수 있다. 배터리는 전력 픽업 유닛(210)으로부터 출력되는 전력을 이용하여 에너지를 저장할 수 있다. 한편, 모바일 기기(450)에 배터리가 반드시 포함되어야 하는 것은 아니다. 예를 들어, 배터리는 탈부착이 가능한 형태의 외부 구성으로 제공될 수 있다. 다른 예를 들어, 무선전력 수신장치(200)에는 전자 기기의 다양한 동작을 구동하는 구동 수단이 배터리 대신 포함될 수도 있다.

모바일 기기(450)는 무선전력 수신장치(200)을 포함하는 것을 도시되어 있고, 베이스 스테이션(400)은 무선전력 전송장치(100)를 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 넓은 의미에서는 무선전력 수신장치(200)는 모바일 기기(450)와 동일시될 수 있고 무선전력 전송장치(100)는 베이스 스테이션(400)와 동일시 될 수도 있다.

이하에서 코일 또는 코일부는 코일 및 코일과 근접한 적어도 하나의 소자를 포함하여 코일 어셈블리, 코일 셀 또는 셀로서 지칭할 수도 있다.

도 5는 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전송장치로부터 무선전력 수신장치로의 전력 전송은 크게 선택 단계(selection phase, 510), 핑 단계(ping phase, 520), 식별 및 구성 단계(identification and configuration phase, 530), 협상 단계(negotiation phase, 540), 보정 단계(calibration phase, 550), 전력 전송 단계(power transfer phase, 560) 단계 및 재협상 단계(renegotiation phase, 570)로 구분될 수 있다.

선택 단계(510)는 전력 전송을 시작하거나 전력 전송을 유지하는 동안 특정 오류 또는 특정 이벤트가 감지되면, 천이되는 단계 - 예를 들면, 도면 부호 S501, S502, S504, S508, S510 및 S512를 포함함 - 일 수 있다. 여기서, 특정 오류 및 특정 이벤트는 이하의 설명을 통해 명확해질 것이다. 또한, 선택 단계(510)에서 무선전력 전송장치는 인터페이스 표면에 물체가 존재하는지를 모니터링할 수 있다. 만약, 무선전력 전송장치가 인터페이스 표면에 물체가 놓여진 것이 감지되면, 핑 단계(520)로 천이될 수 있다. 선택 단계(510)에서 무선전력 전송장치는 매우 짧은 펄스의 아날로그 핑(Analog Ping) 신호를 전송하며, 송신 코일 또는 1차 코일(Primary Coil)의 전류 변화에 기반하여 인터페이스 표면의 활성 영역(Active Area)에 물체가 존재하는지를 감지할 수 있다.

선택 단계(510)에서 물체가 감지되는 경우, 무선전력 전송장치는 무선전력 공진 회로(예를 들어 전력전송 코일 및/또는 공진 캐패시터)의 품질 인자를 측정할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 선택단계(510)에서 물체가 감지되면, 충전 영역에 이물질과 함께 무선전력 수신장치가 놓였는지 판단하기 위하여 품질 인자를 측정할 수 있다. 무선전력 전송장치에 구비되는 코일은 환경 변화에 의해 인덕턴스 및/또는 코일 내 직렬저항 성분이 감소될 수 있고, 이로 인해 품질 인자 값이 감소하게 된다. 측정된 품질 인자 값을 이용하여 이물질의 존재 여부를 판단하기 위해, 무선전력 전송장치는 충전 영역에 이물질이 배치되지 않은 상태에서 미리 측정된 기준 품질 인자 값을 무선전력 수신장치로부터 수신할 수 있다. 협상 단계(540)에서 수신된 기준 품질 인자 값과 측정된 품질 인자 값을 비교하여 이물질 존재 여부를 판단할 수 있다. 그러나 기준 품질 인자 값이 낮은 무선전력 수신장치의 경우 - 일 예로, 무선전력 수신장치의 타입, 용도 및 특성 등에 따라 특정 무선전력 수신장치는 낮은 기준 품질 인자 값을 가질 수 있음 -, 이물질이 존재하는 경우에 측정되는 품질 인자 값과 기준 품질 인자 값 사이의 큰 차이가 없어 이물질 존재 여부를 판단하기 어려운 문제가 발생할 수 있다. 따라서 다른 판단 요소를 더 고려하거나, 다른 방법을 이용하여 이물질 존재 여부를 판단해야 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에서는 선택 단계(510)에서 물체가 감지되면, 충전 영역에 이물질과 함께 무선전력 수신장치가 배치되었는지 판단하기 위하여 특정 주파수 영역 내(ex 동작 주파수 영역) 품질 인자 값을 측정할 수 있다. 무선전력 전송장치의 코일은 환경 변화에 의해 인덕턴스 및/또는 코일 내 직렬 저항 성분이 감소될 수 있고, 이로 인해 무선전력 전송장치의 코일의 공진 주파수가 변경(시프트)될 수 있다. 즉, 동작 주파수 대역 내 최대 품질 인자 값이 측정되는 주파수인 품질 인자 피크(peak) 주파수가 이동될 수 있다.

핑 단계(520)에서 무선전력 전송장치는 물체가 감지되면, 수신기를 활성화(Wake up)시키고, 감지된 물체가 무선전력 수신장치인지를 식별하기 위한 디지털 핑(Digital Ping)을 전송한다. 핑 단계(520)에서 무선전력 전송장치는 디지털 핑에 대한 응답 시그널 - 예를 들면, 신호 세기 패킷 - 을 수신기로부터 수신하지 못하면, 다시 선택 단계(510)로 천이할 수 있다. 또한, 핑 단계(520)에서 무선전력 전송장치는 수신기로부터 파워 전송이 완료되었음을 지시하는 신호 - 즉, 충전 완료 패킷 - 을 수신하면, 선택 단계(510)로 천이할 수도 있다.

핑 단계(520)가 완료되면, 무선전력 전송장치는 수신기를 식별하고 수신기 구성 및 상태 정보를 수집하기 위한 식별 및 구성 단계(530)로 천이할 수 있다.

식별 및 구성 단계(530)에서 무선전력 전송장치는 원하지 않은 패킷이 수신되거나(unexpected packet), 미리 정의된 시간 동안 원하는 패킷이 수신되지 않거나(time out), 패킷 전송 오류가 있거나(transmission error), 전력 전송 계약이 설정되지 않으면(no power transfer contract) 선택 단계(510)로 천이할 수 있다.

무선전력 전송장치는 식별 및 구성 단계(530)에서 수시된 구성 패킷(Configuration packet)의 협상 필드(Negotiation Field) 값에 기반하여 협상 단계(540)로의 진입이 필요한지 여부를 확인할 수 있다. 확인 결과, 협상이 필요하면, 무선전력 전송장치는 협상 단계(540)로 진입하여 소정 FOD(Foreign Object Detection) 절차를 수행할 수 있다. 반면, 확인 결과, 협상이 필요하지 않은 경우, 무선전력 전송장치는 곧바로 전력 전송 단계(560)로 진입할 수도 있다.

협상 단계(540)에서, 무선전력 전송장치는 기준 품질 인자 값이 포함된 FOD(Foreign Object Detection) 상태 패킷을 수신할 수 있다. 또는 기준 피크 주파수 값이 포함된 FOD 상태 패킷을 수신할 수 있다. 또는 기준 품질 인자 값 및 기준 피크 주파수 값이 포함된 상태 패킷을 수신할 수 있다. 이때, 무선전력 전송장치는 기준 품질 인자 값에 기반하여 FOD를 위한 품질 계수 임계치를 결정할 수 있다. 무선전력 전송장치는 기준 피크 주파수 값에 기반하여 FOD를 위한 피크 주파수 임계치를 결정할 수 있다.

무선전력 전송장치는 결정된 FOD를 위한 품질 계수 임계치 및 현재 측정된 품질 인자 값(핑 단계 이전에 측정된 품질인자 값)을 이용하여 충전 영역에 FO가 존재하는지를 검출할 수 있으며, FOD 결과에 따라 전력 전송을 제어할 수 있다. 일 예로, FO가 검출된 경우, 전력 전송이 중단될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

무선전력 전송장치는 결정된 FOD를 위한 피크 주파수 임계치 및 현재 측정된 피크 주파수 값(핑 단계 이전에 측정된 피크 주파수 값)을 이용하여 충전 영역에 FO가 존재하는지를 검출할 수 있으며, FOD 결과에 따라 전력 전송을 제어할 수 있다. 일 예로, FO가 검출된 경우, 전력 전송이 중단될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

FO가 검출된 경우, 무선전력 전송장치는 선택 단계(510)로 회귀할 수 있다. 반면, FO가 검출되지 않은 경우, 무선전력 전송장치는 보정 단계(550)를 거쳐 전력 전송 단계(560)로 진입할 수도 있다. 상세하게, 무선전력 전송장치는 FO가 검출되지 않은 경우, 무선전력 전송장치는 보정 단계(550)에서 수신단에 수신된 전력의 세기를 결정하고, 송신단에서 전송한 전력의 세기를 결정하기 위해 수신단과 송신단에서의 전력 손실을 측정할 수 있다. 즉, 무선전력 전송장치는 보정 단계(550)에서 송신단의 송신 파워와 수신단의 수신 파워 사이의 차이에 기반하여 전력 손실을 예측할 수 있다. 일 실시예에 따른 무선전력 전송장치는 예측된 전력 손실을 반영하여 FOD를 위한 임계치를 보정할 수도 있다.

전력 전송 단계(560)에서, 무선전력 전송장치는 원하지 않은 패킷이 수신되거나(unexpected packet), 미리 정의된 시간 동안 원하는 패킷이 수신되지 않거나(time out), 기 설정된 파워 전송 계약에 대한 위반이 발생되거나(power transfer contract violation), 충전이 완료된 경우, 선택 단계(510)로 천이할 수 있다.

또한, 전력 전송 단계(560)에서, 무선전력 전송장치는 무선전력 전송장치 상태 변화 등에 따라 전력 전송 계약을 재구성할 필요가 있는 경우, 재협상 단계(570)로 천이할 수 있다. 이때, 재협상이 정상적으로 완료되면, 무선전력 전송장치는 전력 전송 단계(560)로 회귀할 수 있다.

상기한 전력 전송 계약은 무선전력 전송장치와 수신기의 상태 및 특성 정보에 기반하여 설정될 수 있다. 일 예로, 무선전력 전송장치 상태 정보는 최대 전송 가능한 파워량에 대한 정보, 최대 수용 가능한 수신기 개수에 대한 정보 등을 포함할 수 있으며, 수신기 상태 정보는 요구 전력에 대한 정보 등을 포함할 수 있다.

도 6은 일 실시예에 따른 전력 제어 방법을 나타내는 도면이다.

도 6을 참조하면, 전력 전송 단계에서 무선전력 전송장치(100) 및 무선전력 수신장치(200)는 전력 송수신과 함께 통신을 병행함으로써 전달되는 전력의 양을 컨트롤할 수 있다. 무선전력 전송장치 및 무선전력 수신장치는 특정 컨트롤 포인트에서 동작한다. 컨트롤 포인트는 전력 전달이 수행될 때 무선전력 수신장치의 출력단(output)에서 제공되는 전압 및 전류의 조합(combination)을 나타낸다.

더 상세히 설명하면, 무선전력 수신장치는 원하는 컨트롤 포인트(desired Control Point) - 원하는 출력 전류/전압, 모바일 기기의 특정 위치의 온도 등 - 을 선택하고, 추가로 현재 동작하고 있는 실제 컨트롤 포인트(actual control point)를 결정한다. 무선전력 수신장치는 원하는 컨트롤 포인트와 실제 컨트롤 포인트를 사용하여, 컨트롤 에러 값(control error value)을 산출하고, 이를 컨트롤 에러 패킷으로서 무선전력 전송장치로 전송할 수 있다.

그리고 무선전력 전송장치는 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 전송 단계에서 일정 시간 간격으로 전송/수신되며, 실시예로서 무선전력 수신장치는 무선전력 전송장치의 전류를 저감하려는 경우 컨트롤 에러 값을 음수로, 전류를 증가시키려는 경우 컨트롤 에러 값을 양수로 설정하여 전송할 수 있다. 이와 같이 유도 모드에서는 무선전력 수신장치가 컨트롤 에러 패킷을 무선전력 전송장치로 송신함으로써 전력 전달을 제어할 수 있다.

이하에서 설명할 공진 모드에서는 유도 모드에서와는 다른 방식으로 동작할 수 있다. 공진 모드에서는 하나의 무선전력 전송장치가 복수의 무선전력 수신장치를 동시에 서빙할 수 있어야 한다. 다만 상술한 유도 모드와 같이 전력 전달을 컨트롤하는 경우, 전달되는 전력이 하나의 무선전력 수신장치와의 통신에 의해 컨트롤되므로 추가적인 무선전력 수신장치들에 대한 전력 전달은 컨트롤이 어려울 수 있다. 따라서 본 발명의 공진 모드에서는 무선전력 전송장치가 기본 전력을 공통적으로 전달하고, 무선전력 수신장치가 자체의 공진 주파수를 컨트롤함으로써 수신하는 전력량을 컨트롤하는 방법을 사용할 수 있다. 다만, 이러한 공진 모드의 동작에서도 도 6에서 설명한 방법이 완전히 배제되는 것은 아니며, 추가적인 송신 전력의 제어를 도 6의 방법으로 수행할 수도 있다.

도 7은 다른 실시예에 따른 무선전력 전송장치의 블록도이다. 이는 자기 공진 방식 또는 쉐어드 모드(shared mode)의 무선전력 전송 시스템에 속할 수 있다. 쉐어드 모드는 무선전력 전송장치와 무선전력 수신장치 간에 1대다 통신 및 충전을 수행하는 모드를 지칭할 수 있다. 쉐어드 모드는 자기 유도 방식 또는 공진 방식으로 구현될 수 있다.

도 7을 참조하면, 무선전력 전송장치(700)는 코일 어셈블리를 덮는 커버(720), 전력 송신기(740)로 전력을 공급하는 전력 어답터(730), 무선 전력을 송신하는 전력 송신기(740) 또는 전력 전달 진행 및 다른 관련 정보를 제공하는 사용자 인터페이스(750) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 특히, 사용자 인터페이스(750)는 옵셔널하게 포함되거나, 무선전력 전송장치(700)의 다른 사용자 인터페이스(750)로서 포함될 수도 있다.

전력 송신기(740)는 코일 어셈블리(760), 임피던스 매칭 회로(770), 인버터(780), 통신 유닛(790) 또는 컨트롤 유닛(710) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

코일 어셈블리(760)는 자기장을 생성하는 적어도 하나의 1차 코일을 포함하며, 코일 셀로 지칭될 수도 있다.

임피던스 매칭 회로(770)는 인버터(780)와 1차 코일(들) 간의 임피던스 매칭을 제공할 수 있다. 임피던스 매칭 회로(770)는 1차 코일 전류를 부스팅(boost)하는 적합한(suitable) 주파수에서 공진(resonance)을 발생시킬 수 있다. 다중-코일(multi-coil) 전력 송신기(740)에서 임피던스 매칭 회로는 인버터(780)에서 1차 코일들의 서브세트로 신호를 라우팅하는 멀티플렉스를 추가로 포함할 수도 있다. 임피던스 매칭 회로(770)는 탱크 회로(tank circuit)로 지칭될 수도 있다.

임피던스 매칭 회로(770)는 캐패시터, 인덕터 및 이들의 연결을 스위칭하는 스위칭 소자를 포함할 수 있다. 임피던스의 매칭은 코일 어셈블리(760)를 통해 전송되는 무선전력의 반사파를 검출하고, 검출된 반사파에 기초하여 스위칭 소자를 스위칭하여 캐패시터나 인덕터의 연결 상태를 조정하거나 캐패시터의 캐패시턴스를 조정하거나 인덕터의 인덕턴스를 조정함으로써 수행될 수 있다. 경우에 따라 임피던스 매칭 회로(770)는 생략되어 실시될 수도 있으며, 본 명세서는 임피던스 매칭 회로(770)가 생략된 무선전력 전송장치(700)의 실시예도 포함한다.

인버터(780)는 DC 인풋을 AC 신호로 전환할 수 있다. 인버터(780)는 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 유닛(790)은 전력 수신기와의 통신을 수행할 수 있다. 전력 수신기는 전력 송신기에 대한 요청 및 정보를 통신하기 위해 로드(load) 변조를 수행한다. 따라서 전력 송신기(740)는 통신 유닛(790)을 사용하여 전력 수신기가 전송하는 데이터를 복조하기 위해 1차 코일의 전류 및/또는 전압의 진폭 및/또는 위상을 모니터링할 수 있다.

또한, 전력 송신기(740)는 통신 유닛(790)을 통해 FSK(Frequency Shift Keying) 방식 등을 사용하여 데이터를 전송하도록 출력 전력을 컨트롤할 수도 있다.

컨트롤 유닛(710)은 전력 송신기(740)의 통신 및 전력 전달을 컨트롤할 수 있다. 컨트롤 유닛(710)은 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(790) 및 컨트롤 유닛(710)은 별개의 유닛/소자/칩셋으로 구비되거나, 하나의 유닛/소자/칩셋으로 구비될 수도 있다.

도 8은 다른 실시예에 따른 무선전력 수신장치의 블록도이다. 이는 자기 공진 방식 또는 쉐어드 모드(shared mode)의 무선 전력 전송 시스템에 속할 수 있다.

도 8에서, 무선전력 수신장치(800)는 전력 전달 진행 및 다른 관련 정보를 제공하는 사용자 인터페이스(820), 무선 전력을 수신하는 전력 수신기(830), 로드 회로(load circuit, 840) 또는 코일 어셈블리를 받치며 커버하는 베이스(850) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 특히, 사용자 인터페이스(820)는 옵셔널하게 포함되거나, 전력 수신 장비의 다른 사용자 인터페이스(82)로서 포함될 수도 있다.

전력 수신기(830)는 전력 컨버터(860), 임피던스 매칭 회로(870), 코일 어셈블리(880), 통신 유닛(890) 또는 컨트롤 유닛(810) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

전력 컨버터(860)는 2차 코일로부터 수신하는 AC 전력을 로드 회로에 적합한 전압 및 전류로 전환(convert)할 수 있다. 실시예로서, 전력 컨버터(860)는 정류기(rectifier)를 포함할 수 있다. 정류기는 수신된 무선 전력을 정류하여 교류에서 직류로 변환할 수 있다. 정류기는 다이오드나 트랜지스터를 이용하여 교류를 직류로 변환하고, 캐패시터와 저항을 이용하여 이를 평활할 수 있다. 정류기로는 브릿지 회로 등으로 구현되는 전파 정류기, 반파 정류기, 전압 체배기 등이 이용될 수 있다. 추가로, 전력 컨버터는 전력 수신기의 반사(reflected) 임피던스를 적용(adapt)할 수도 있다.

임피던스 매칭 회로(870)는 전력 컨버터(860) 및 로드 회로(840)의 조합과 2차 코일 간의 임피던스 매칭을 제공할 수 있다. 실시예로서, 임피던스 매칭 회로는 전력 전달을 강화할 수 있는 100kHz 근방의 공진을 발생시킬 수 있다. 임피던스 매칭 회로(870)는 캐패시터, 인덕터 및 이들의 조합을 스위칭하는 스위칭 소자로 구성될 수 있다. 임피던스의 정합은 수신되는 무선 전력의 전압값이나 전류값, 전력값, 주파수값 등에 기초하여 임피던스 매칭 회로(870)를 구성하는 회로의 스위칭 소자를 제어함으로써 수행될 수 있다. 경우에 따라 임피던스 매칭 회로(870)는 생략되어 실시될 수도 있으며, 본 명세서는 임피던스 매칭 회로(870)가 생략된 무선전력 수신장치(200)의 실시예도 포함한다.

코일 어셈블리(880)는 적어도 하나의 2차 코일을 포함하며, 옵셔널하게는 자기장으로부터 수신기의 금속 부분을 쉴딩(shield)하는 엘러먼트(element)를 더 포함할 수도 있다.

통신 유닛(890)은 전력 송신기로 요청(request) 및 다른 정보를 통신하기 위해 로드 변조를 수행할 수 있다.

이를 위해 전력 수신기(830)는 반사 임피던스를 변경하도록 저항 또는 커패시터를 스위칭할 수도 있다.

컨트롤 유닛(810)은 수신 전력을 컨트롤할 수 있다. 이를 위해 컨트롤 유닛(810)은 전력 수신기(830)의 실제 동작 포인트와 원하는 동작 포인트의 차이를 결정/산출할 수 있다. 그리고 컨트롤 유닛(810)은 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(890) 및 컨트롤 유닛(810)은 별개의 소자/칩셋으로 구비되거나, 하나의 소자/칩셋으로 구비될 수도 있다.

도 9는 일 실시예에 따른 통신 프레임 구조를 나타내는 도면이다. 이는 쉐어드 모드(shared mode)에서의 통신 프레임 구조일 수 있다.

도 9를 참조하면, 쉐어드 모드에서는, 서로 다른 형태의 프레임이 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 쉐어드 모드에서는, (A)와 같은 복수의 슬롯을 가지는 슬롯 프레임(slotted frame) 및 (B)와 같은 특정 형태가 없는 자유 형식 프레임(free format frame)을 사용할 수 있다. 보다 구체적으로, 슬롯 프레임은 무선 전력 수신장치(200)로부터, 무선 전력 전송장치(100)에게 짧은 데이터 패킷들의 전송을 위한 프레임이고, 자유 형식 프레임은 복수의 슬롯들을 구비하지 않아, 긴 데이터 패킷들의 전송이 가능한 프레임일 수 있다.

한편, 슬롯 프레임 및 자유 형식 프레임은, 당업자에 의하여 다양한 명칭으로 변경될 수 있다. 예를 들어, 슬롯 프레임은, 채널 프레임으로, 자유 형식 프레임은, 메시지 프레임 등으로 변경되어 명명될 수 있다.

보다 구체적으로, 슬롯 프레임은, 슬롯의 시작을 나타내는 싱크 패턴, 측정 슬롯, 9개의 슬롯들 및 상기 9개의 슬롯들 각각에 앞서, 동일한 시간 간격을 갖는 추가적인 싱크 패턴을 포함할 수 있다.

여기에서, 상기 추가적인 싱크 패턴은, 앞서 설명한 프레임의 시작을 나타내는 싱크 패턴과 다른 싱크 패턴이다. 보다 구체적으로, 상기 추가적인 싱크 패턴은, 프레임의 시작을 나타내지 않고, 인접한 슬롯들(즉, 싱크 패턴의 양 옆에 위치한 연속하는 두 개의 슬롯들)과 관련된 정보를 나타낼 수 있다.

상기 9개의 슬롯들 중 연속하는 두 개의 슬롯들 사이에는, 각각 싱크 패턴이 위치할 수 있다. 이 경우, 상기 싱크 패턴은, 상기 연속하는 두 개의 슬롯들과 관련된 정보를 제공할 수 있다.

또한, 상기 9개의 슬롯들 및 상기 9개의 슬롯들 각각에 앞서 제공되는 싱크 패턴들은, 각각 동일한 시간 간격을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 9개의 슬롯들은 50ms의 시간 간격을 가질 수 있다. 또한, 상기 9개의 싱크 패턴들도 50ms의 시간 길이를 가질 수 있다.

한편, (B)와 같은 자유 형식 프레임은, 프레임의 시작을 나타내는 싱크 패턴 및 측정 슬롯 이외에, 구체적인 형태를 가지지 않을 수 있다. 즉, 상기 자유 형식 프레임은, 상기 슬롯 프레임과 다른 역할을 수행하기 위한 것으로, 예를 들어, 상기 무선 전력 전송장치와 무선 전력 수신장치 간에 긴 데이터 패킷들(예를 들어, 추가 소유자 정보 패킷들)의 통신을 수행하거나, 복수의 코일로 구성된 무선 전력 전송장치에 있어서, 복수의 코일 중 어느 하나의 코일을 선택하는 역할을 위하여 사용될 수 있다.

이하에서는, 각 프레임에 포함된 싱크 패턴(sync pattern)에 대하여 도면과 함께 보다 구체적으로 살펴본다.

도 10은 일 실시예에 따른 싱크 패턴의 구조를 나타내는 도면이다.

도 10을 참조하면, 싱크 패턴은 프리앰블(preamble), 시작 비트(start bit), 응답 필드(Response field), 타입 필드(type field), 정보 필드(info field) 및 패리티 비트(parity bit)로 구성될 수 있다. 도 10에서는 시작 비트가 ZERO로 도시되어 있다.

보다 구체적으로, 프리앰블은 연속되는 비트들로 이루어져 있으며, 모두 0으로 설정될 수 있다. 즉, 프리앰블은 싱크 패턴의 시간 길이를 맞추기 위한 비트들일 수 있다.

프리앰블을 구성하는 비트들의 개수는 싱크 패턴의 길이가 50ms에 가장 가깝도록, 그러나, 50ms를 초과하지 않는 범위 내에서, 동작 주파수에 종속될 수 있다. 예를 들어, 동작 주파수가 100kHz인 경우, 싱크 패턴은 2개의 프리앰블 비트들로 구성되고, 동작 주파수가 105kHz인 경우, 싱크 패턴은, 3개의 프리앰블 비트들로 구성될 수 있다.

시작 비트는 프리앰블 다음에 따라오는 비트로 제로(ZERO)를 의미할 수 있다. 상기 제로(ZERO)는 싱크 패턴의 종류를 나타내는 비트일 수 있다. 여기에서, 싱크 패턴의 종류는, 프레임과 관련된 정보를 포함하는 프레임 싱크(frame sync)와 슬롯의 정보를 포함하는 슬롯 싱크(slot sync)를 포함할 수 있다. 즉, 상기 싱크 패턴은, 연속하는 프레임들 사이에 위치하며, 프레임의 시작을 나타내는 프레임 싱크이거나, 프레임을 구성하는 복수의 슬롯 중 연속하는 슬롯들 사이에 위치하며, 상기 연속하는 슬롯과 관련된 정보를 포함하는 슬롯 싱크일 수 있다.

예를 들어, 상기 제로가 0인 경우, 해당 슬롯이 슬롯과 슬롯 사이에 위치한, 슬롯 싱크임을 의미하고, 1인 경우, 해당 싱크 패턴이 프레임과 프레임 사이에 위치한 프레임 싱크임을 의미할 수 있다.

패리티 비트는 싱크 패턴의 마지막 비트로, 싱크 패턴의 데이터 필드들(즉, 응답 필드, 타입 필드, 정보 필드)를 구성하는 비트들의 개수 정보를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 기 패리티 비트는 싱크 패턴의 데이터 필드들을 구성하는 비트의 개수가 짝수인 경우, 1, 그 밖의 경우(즉, 홀수인 경우), 0이 될 수 있다.

응답(Response) 필드는 싱크 패턴 이전의 슬롯 내에서, 무선 전력 수신장치와의 통신에 대한, 무선 전력 전송장치의 응답 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 응답 필드는 무선 전력 수신장치와 통신의 수행이 감지되지 않은 경우, '00'을 가질 수 있다. 또한, 상기 응답 필드는 무선 전력 수신장치와의 통신에 통신 에러(communication error)가 감지된 경우, '01'을 가질 수 있다. 통신 에러는, 두 개 또는 그 이상의 무선 전력 수신장치가 하나의 슬롯에 접근을 시도하여, 두 개 또는 그 이상의 무선 전력 수신장치 간의 충돌이 발생한 경우일 수 있다.

또한, 응답 필드는, 무선 전력 수신장치로부터 데이터 패킷을 정확하게 수신하였는지 여부를 나타내는 정보를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 응답필드는, 무선 전력 전송장치가 데이터 패킷을 거부(deni)한 경우, "10"(10-not acknowledge, NAK), 무선 전력 전송장치가 상기 데이터 패킷을 확인(confirm)한 경우, "11"(11-acknowledge, ACK)이 될 수 있다.

타입 필드는 싱크 패턴의 종류를 나타낼 수 있다. 보다 구체적으로, 타입 필드는 싱크 패턴이 프레임의 첫번째 싱크 패턴인 경우(즉, 프레임의 첫번째 싱크 패턴으로, 측정 슬롯 이전에 위치한 경우), 프레임 싱크임을 나타내는 '1'을 가질 수 있다.

또한, 타입 필드는 슬롯 프레임에서, 싱크 패턴이 프렘임의 첫번째 싱크 패턴이 아닌 경우, 슬롯 싱크임을 나타내는 '0'을 가질 수 있다.

또한, 정보 필드는 타입 필드가 나타내는 싱크 패턴의 종류에 따라 그 값의 의미가 결정될 수 있다. 예를 들어, 타입 필드가 1인 경우(즉, 프레임 싱크를 나타내는 경우), 정보 필드의 의미는 프레임의 종류를 나타낼 수 있다. 즉, 정보 필드는 현재 프레임이 슬롯 프레임(slotted frame)인지 또는 자유 형식 프레임(free-format frame)인지 나타낼 수 있다. 예를 들어, 정보 필드가 '00'인 경우, 슬롯 프레임을, 정보 필드가 '01'인 경우, 자유 형식 프레임을 나타낼 수 있다.

이와 달리, 타입 필드가 0인 경우(즉, 슬롯 싱크인 경우), 정보 필드는 싱크 패턴의 뒤에 위치한 다음 슬롯(next slot)의 상태를 나타낼 수 있다. 보다 구체적으로, 정보 필드는 다음 슬롯이 특정(specific) 무선 전력 수신장치에 할당된(allocated) 슬롯인 경우, '00', 특정 무선 전력 수신장치가 일시적으로 사용하기 위하여, 잠겨 있는 슬롯인 경우, '01', 또는 임의의 무선 전력 수신장치가 자유롭게 사용 가능한 슬롯인 경우, '10'을 가질 수 있다.

도 11은 일 실시예에 따른 쉐어드 모드에서 무선전력 전송장치 및 무선전력 수신장치의 동작 상태를 설명하는 도면이다.

도 11을 참조하면, 쉐어드 모드로 동작하는 무선전력 수신장치는, 선택 상태(Selection Phase) (1100), 도입 상태(Introduction Phase)(1110), 설정 상태(Configuration Phase) (1120), 교섭 상태(Negotiation Phase)(1130) 및 전력 전송 상태(Power Transfer Phase) (1140) 중 어느 하나의 상태로 동작할 수 있다.

우선, 일 실시예에 따른 무선전력 전송장치는 무선전력 수신장치를 감지하기 위하여, 무선 전력 신호를 전송할 수 있다. 즉, 무선 전력 신호를 이용하여, 무선전력 수신장치를 감지하는 과정을 아날로그 핑(Analog ping)이라 할 수 있다.

한편, 무선 전력 신호를 수신한 무선전력 수신장치는 선택 상태(1100)에 진입할 수 있다. 선택 상태(1100)에 진입한 무선전력 수신장치는 앞서 설명한 바와 같이, 상기 무선 전력 신호 상에 FSK신호의 존재를 감지할 수 있다.

즉, 무선전력 수신장치는 FSK 신호의 존재 여부에 따라 익스클루시브 모드 또는 쉐어드 모드 중 어느 하나의 방식으로 통신을 수행할 수 있다.

보다 구체적으로, 무선전력 수신장치는 무선 전력 신호에 FSK 신호가 포함되어 있으면, 쉐어드 모드로 동작하고, 그렇지 않은 경우, 익스클루시브 모드로 동작할 수 있다.

무선전력 수신장치가 쉐어드 모드로 동작하는 경우, 상기 무선전력 수신장치는 도입 상태(1110)에 진입할 수 있다. 도입 상태(1110)에서, 무선전력 수신장치는, 설정 상태, 교섭 상태 및 전력 전송 상태에서, 제어 정보 패킷(CI, Control Information packet)을 전송하기 위하여, 무선전력 전송장치에게 제어 정보 패킷을 전송할 수 있다. 제어 정보 패킷은, 헤더(Header) 및 제어와 관련된 정보를 가질 수 있다. 예를 들어, 제어 정보 패킷은, 헤더가 0X53일 수 있다.

도입 상태(1110)에서, 무선전력 수신장치는 제어정보(control information: CI) 패킷을 전송하기 위해 자유슬롯(free slot)을 요청하는 시도를 다음의 구성, 협상, 전력 전송 단계에 걸쳐 수행한다. 이때 무선전력 수신장치는 자유슬롯을 선택하고 최초 CI 패킷을 전송한다. 만약 무선전력 전송장치가 해당 CI 패킷에 ACK으로 응답하면, 무선전력 전송장치는 구성 단계로 진입한다. 만약 무선전력 전송장치가 NACK으로 응답하면, 다른 무선전력 수신장치가 구성 및 협상 단계를 통해 진행되고 있는 것이다. 이 경우, 무선전력 수신장치는 자유슬롯의 요구를 재시도한다.

만약 무선전력 수신장치가 CI 패킷에 대한 응답으로 ACK을 수신하면, 무선전력 수신장치는 최초 프레임 싱크까지 나머지 슬롯 싱크들을 카운팅함으로써 프레임 내의 개인 슬롯(private slot)의 위치를 결정한다. 모든 후속 슬롯 기반 프레임들에서, 무선전력 수신장치는 해당 슬롯을 통해 CI 패킷을 전송한다.

만약 무선전력 전송장치가 무선전력 수신장치에게 구성 단계로 진행함을 허락하면, 무선전력 전송장치는 무선전력 수신장치의 배타적 사용을 위한 잠금 슬롯(locked slot) 시리즈를 제공한다. 이는 무선전력 수신장치가 충돌없이 구성 단계를 진행하는 것을 확실시 해준다.

무선전력 수신장치는 2개의 식별 데이터 패킷들(IDHI와 IDLO)와 같은 데이터 패킷의 시퀀스들을 잠금 슬롯을 사용하여 전송한다. 본 단계를 완료하면, 무선전력 수신장치는 협상 단계로 진입한다. 협상 단계에서, 무선전력 전송장치가 무선전력 수신장치에게 배타적 사용을 위한 잠금 슬롯을 계속 제공한다. 이는 이는 무선전력 수신장치가 충돌없이 협상 단계를 진행하는 것을 확실시 해준다.

무선전력 수신장치는 해당 잠금 슬롯을 사용하여 하나 또는 그 이상의 협상 데이터 패킷들을 전송하며, 이는 사적 데이터 패킷들과 섞일 수도 있다. 결국 해당 시퀀스는 특정 요청 (specific request (SRQ)) 패킷과 함께 종료된다. 해당 시퀀스를 완료하면, 무선전력 수신장치는 전력 전송 단계로 진입하고, 무선전력 전송장치는 잠금 슬롯의 제공을 중단한다.

전력 전송 상태에서, 무선전력 수신장치는 할당된 슬롯을 사용하여 CI 패킷의 전송을 수행하며, 전력을 수신한다. 무선전력 수신장치는 레귤레이터 회로를 포함할 수 있다. 레귤레이터 회로는 통신/제어 유닛에 포함될 수 있다. 무선전력 수신장치는 레귤레이터 회로를 통해 무선전력 수신장치의 반사 임피턴스를 자가-조절(self-regulate)할 수 있다. 다시 말해, 무선전력 수신장치는 외부 부하에 의해 요구되는 양의 파워를 전송하기 위해 반사되는 임피던스를 조정할 수 있다. 이는 과도한 전력의 수신과 과열을 방지할 수 있다.

쉐어드 모드에서, 무선전력 전송장치는 수신되는 CI 패킷에 대한 응답으로서 전력을 조정하는 것을 수행하지 않을 수 있기 때문에(동작 모드에 따라), 이 경우에는 과전압 상태를 막기 위한 제어가 필요할 수 있다.

이하에서는 무선전력 전송장치와 무선전력 수신장치 간의 인증(authentication)에 관해 설명한다. 인증을 위해 무선전력 전송장치와 무선전력 수신장치는 인밴드 또는 아웃오브밴드 통신 채널을 통해 제품간 상호 검증(mutual verification)은 진행할 수 있다. 인증에 실패하는 경우, 무선전력 수신장치는 사용자에게 경고하고 저전력 모드(low power mode)로 충전을 수행하거나 전력 신호를 제거할 수 있다. 여기서 인증은 무선전력 수신장치에 의한 무선전력 전송장치의 인증과, 무선전력 전송장치에 의한 무선전력 수신장치의 인증을 포함한다.

무선전력 수신장치가 무선전력 전송장치의 인터페이스 위에 올려지면, 무선전력 전송장치와 무선전력 수신장치는 선택 단계 -> 식별 및 구성 단계 -> 협상 단계 -> 전력 전송 단계의 과정을 거쳐 무선충전을 수행할 수 있다. 전력 전송 단계에서 무선충전이 실제로 진행되며, 무선충전이 다양한 이유에 의해 중단 또는 실패되기 전까지 전력 전송 단계가 계속 유지된다. 전력 전송 단계에서 무선전력 수신장치가 컨트롤 에러 패킷(Control Error Packet, CEP)을 계산하여 무선전력 전송장치로 전송하면, 무선전력 전송장치는 수신된 CEP를 기준으로 전력 전송량을 계산한다. 인증(Authentication) 절차는 전력 전송 단계에서 진행될 수 있는데, 현재 WPC 표준에 의하면, 인증 절차는 무선전력 전송장치와 무선전력 수신장치 사이에 주고받은 데이터를 검증(verification)하는 과정을 포함한다. 일례로서 검증의 대상은 인증서(Certificate)와 챌린지 인증(Challenge_auth)을 포함한다. 이 경우 각 데이터에 대하여 검증이 진행되나, 검증은 컴퓨팅 전력(Computing Power)에 의존적이다. 또한, 무선전력 전송장치 또는 수신장치가 검증을 진행하면서 동시에 다른 과업을 수행하기가 쉽지 않고, 설사 다른 과업과 동시에 진행할 수 있다 하더라도 인증 시간이 매우 지연될 수 있다.

XMC4100 프로세서(80MHz)를 기준으로 시뮬레이션을 수행한 결과, 챌린지 인증(Challenge_auth)의 검증에 약 4.4초가 소요되며, 인증서(Certificate)의 검증에는 약 8.8초가 소요됨을 확인할 수 있었다. 그러나 다음의 표 3에서 알 수 있듯이, 이는 WPC 표준에서 허용되는 최대 CEP 타임아웃(Timeout)인 1828ms를 초과한다. 따라서, 전력 전송 중에 검증이 시작되면 CEP 패킷의 전송 및/또는 수신이 실패하여 결국 충전이 종료되는 문제가 발생할 수 있다.

Parameter	Side	Symbol	Minimum	Target	Maximum	Unit
Silent window	PRx	t_silent	See Table 8 in section 5.3.2, Configuration phase timings
Control Error interval	PRx	t_interval	N/A	250	350	ms
Control Error timeout	PTx	t_timeout	700	1500	1828	ms
Power control window	PRx	t_control	24	25	N/A	ms
Power control window	PTx	t_active	N/A	20	21	ms
Received Power interval (RP/0 and RP/4)	PRx	t_received	N/A	1500	4050	ms
Received Power interval (RP/0 and RP/4)	PRx	t_received	N/A	1500	2050	ms
Received Power (RP/1) interval	PRx	t_received	N/A	N/A	500	ms
Received Power (RP/2) interval	PRx	t_received	N/A	N/A	2000	ms
Received Power timeout	PTx	t_power	8000	23000	24028	ms
Power termination window	PTx	t_terminate	See Table 7 in section 5.2.2, Ping phase timings
Reset window	PRx	t_reset	See Table 6 in section 5.1.2, Selection phase timings
Response start window	PTx	t_response	See Table 9 in section 5.4.2, Negotiation phase timings

한편, 인증서의 검증과 챌린지 인증의 검증을 CEP 타임아웃 이내로 완료하기 위해서는 고성능의 MCU를 사용해야 하는데, 이는 무선전력 전송장치 또는 수신장치의 단가의 상승을 야기할 수 있다.

따라서 본 명세서에서는 위의 문제와 단점을 해결하는 인증을 수행하는 장치 및 그 방법에 관한 알고리즘이 개시된다. 본 명세서에서는 무선전력 수신장치가 무선전력 전송장치를 인증하는 방법을 중심으로 설명하나, 무선전력 전송장치에도 동일한 알고리즘이 적용될 수 있다. 예컨대, 본 명세서 내에서 무선전력 수신장치가 주체가 되어 수행하는 동작 및 설명에 관한 실시예들은, 무선전력 전송장치가 주체가 되어 수행하는 동작 및 설명에 관한 실시예에도 동일하게 적용되며, 이러한 무선전력 전송장치의 동작 및 설명에 관한 실시예 또한 본 발명에 해당한다.

도 12는 일 실시예에 따른 무선전력 전송장치 또는 무선전력 수신장치에 의한 인증 방식 및 절차를 도시한 순서도이다.

도 12를 참조하면, 인증 절차를 시작함에 있어서 인증 개시자는, 인증 대상 장치(peer)가 인증 응답자가 될 수 있는지 여부를 판단할 수 있다(S1205). 예를 들어, 인증 개시자가 무선전력 수신장치인 경우, 무선전력 전송장치는 성능 패킷(capability packet)을 이용하여 무선전력 수신장치에게 인증 기능을 지원하는지를 알려줄 수 있다(무선전력 수신장치에 의한 무선전력 전송장치의 인증(authentication of PTx by PRx)의 경우). 인증 개시자가 무선전력 전송장치인 경우, 무선전력 수신장치는 구성 패킷(configuration packet)을 이용하여 무선전력 전송장치에게 인증 기능을 지원하는지를 알려줄 수 있다(무선전력 전송장치에 의한 무선전력 수신장치의 인증(authentication of PRx by PTx)의 경우).

인증 절차(authentication procedure)에서 사용되는 메시지를 인증 메시지라 한다. 인증 메시지는 인증에 관련된 정보를 운반하는데 사용된다. 인증 메시지에는 2가지 타입이 존재한다. 하나는 인증 요청(authentication request)이고, 다른 하나는 인증 응답(authentication response)이다. 인증 요청은 인증 개시자에 의해 전송되고, 인증 응답은 인증 응답자에 의해 전송된다. 무선전력 전송장치와 수신장치는 인증 개시자 또는 인증 응답자가 될 수 있다. 예를 들어, 무선전력 전송장치가 인증 개시자인 경우 무선전력 수신장치는 인증 응답자가 되고, 무선전력 수신장치가 인증 개시자인 경우 무선전력 전송장치가 인증 응답자가 된다.

인증 요청 메시지는 GET_DIGESTS(i.e. 4 바이트), GET_CERTIFICATE(i.e. 8 바이트), CHALLENGE(i.e. 36 바이트)를 포함한다.

인증 응답 메시지는 DIGESTS(i.e. 4+32 바이트), CERTIFICATE(i.e. 4+인증서 체인(3x512바이트)=1540 바이트), CHALLENGE_AUTH(i.e. 168 바이트), ERROR(i.e. 4 바이트)를 포함한다.

인증 메시지는 인증 패킷이라 불릴 수도 있고, 인증 데이터, 인증 제어정보라 불릴 수도 있다. 또한, GET_DIGEST, DIGESTS 등의 메시지는 GET_DIGEST 패킷, DIGEST 패킷 등으로 불릴 수도 있다.

단계 S1210의 판단 결과, 인증 대상 장치가 인증을 지원하지 않는 경우, 인증 절차는 종료될 수 있다(S1210). 인증 절차가 종료되는 경우, 무선전력 수신장치는 사용자에게 인증 절차가 종료되었음을 알리고 저전력 모드(예: 5W 이하의 전력 전송 모드)로 충전을 수행하거나, 전력 신호를 제거할 수 있다. 인증 대상 장치가 인증을 지원하는 경우, 인증 개시자는 프레임 내 첫번째 슬롯(slot 0)을 통해 다이제스트 획득(GET_DIGESTS)을 요청할 수 있다(S1215). 이후, 인증 개시자는 인증 대상 장치로부터 다이제스트 획득 요청에 대한 응답으로서 다이제스트(DIGESTS)를 수신하고(S1220), 해당 다이제스트가 캐시되어 있는지(in cache) 판단할 수 있다(S1225).

만일 다이제스트가 캐시되어 있지 않으면, 인증 개시자는 인증 대상 장치에게 인증서 획득(GET_CERTIFICATE)을 요청한다(S1230). 그러나 다이제스트가 캐시되어 있다면, 인증 개시자는 인증 대상 장치에게 챌린지를 요청할 수 있다(S1250).

인증 개시자는 인증 대상 장치로부터 인증서를 수신하는 경우(S1235), 유효하게 서명된 인증서 체인(certificate chain)인지를 검증할 수 있다(S1240). 만일, 상기 인증서가 유효하지 않다면, 인증 절차는 종료될 수 있다(S1245). 상기 인증서가 유효하다면, 개시자는 인증 대상 장치에게 챌린지를 요청할 수 있다(S1250).

인증 개시자는, 인증 대상 장치로부터 인증서를 챌린지 인증(CHALLENGE_AUTH)수신하는 경우(S1255), 챌린지 서명이 유효한지를 검증할 수 있다(S1260). 만일, 챌린지 서명이 유효하지 않다면, 인증 절차는 종료될 수 있다(S1265). 챌린지 서명이 유효하다면, 다이제스트와 공공키(public key)가 존재하지 않는 경우 이를 캐시에 추가(S1270)하는 과정을 통해 인증 응답자에 대한 인증을 완료할 수 있다.

도 13은 일 실시예에 따른 무선전력 수신장치가 무선전력 수신장치를 인증하는 절차를 도시한 흐름도이다.

이하 도 13을 참조하여, 무선전력 수신장치가 무선전력 수신장치의 인증을 수행할 때 송수신되는 패킷들의 시퀀스에 대해 설명한다.

도 13을 참조하면, 무선전력 수신장치는 무선전력 전송장치의 인증서 체인 다이제스트를 획득 또는 검색(retrieve)하기 위해, 다이제스트 획득 요청(GET_DIGESTS Request) 패킷(또는 메시지)을 무선전력 전송장치로 전송한다. 여기서, 다이제스트 획득 요청 패킷은 예를 들어 1바이트로서, 요청(request) 필드를 포함한다. 요청 필드는 예를 들어 무선전력 전송장치의 다이제스트의 헤더를 지시할 수 있다. 다른 예로, 다이제스트 획득 요청 패킷은 1바이트로서, 예비(reserved)와 슬롯 번호(slot number)를 포함할 수 있다. 슬롯 번호는 요청된 인증서 체인이 저장되는 슬롯을 식별하며, 예를 들어 3비트일 수 있다.

무선전력 전송장치는 다이제스트 획득 요청에 대응하여 다이제스트 응답(Digest Response) 패킷을 무선전력 수신장치에게 전송한다. 여기서 다이제스트 획득 요청 패킷에 대응하여 다이제스트 응답 패킷을 전송하는 과정은, 인증 응답자(암호화(cryptographic) IC)가 다이제스트를 계산하여 무선전력 전송장치로 리턴하는 과정을 포함한다. 다이제스트 응답 패킷은 인증 응답자가 인증서 체인 다이제스트들(digests) 및 어느 슬롯이 유효한 인증서 체인 다이제스트들을 포함하는지에 관한 리포트를 전송하는데 사용된다. 다이제스트 응답 패킷의 파라미터는 인증서 체인의 해시값(hash value)의 32바이트일 수 있다.

무선전력 전송장치는 무선전력 전송장치로부터 수신한 다이제스트를 캐시(cache)하고, 무선전력 전송장치가 이전에 인증된 것인지 확인한다. 만일 무선전력 전송장치가 이미 이전에 인증된 것임이 확인되면(acknowledge), 인증은 성공한다. 그러나, 무선전력 수신장치가 다이제스트를 확인하지 못하면, 무선전력 수신장치는 무선전력 전송장치의 인증서 체인을 얻기 위해 인증서 획득 요청(GET_CERTIFICATE Request) 패킷을 무선전력 전송장치로 전송한다. 여기서, 인증서 획득 요청 패킷은 오프셋(offset)과 길이(length)에 의해 설정될 수 있다. 인증서 획득 요청 패킷은 대상 인증서 체인의 세그먼트(segment)를 읽는데 사용된다.

무선전력 전송장치는 인증서 획득 요청 패킷에 대한 응답으로서, 인증서 체인의 적어도 일부를 포함하는 인증서 응답(CERTIFICATE Response) 패킷을 무선전력 수신장치에게 전송한다. 여기서, 인증서 체인의 일부는 바이트 단위의 길이로 시작되는 시점으로부터 오프셋만큼 이후에 시작되는 것일 수 있다. 다이제스트 획득 요청 패킷에 대응하여 다이제스트 응답 패킷을 전송하는 과정은, 인증 응답자가 인증서를 획득해서 계산하여 무선전력 전송장치로 리턴하는 과정을 포함한다.

무선전력 수신장치의 인증 개시자는 인증서의 서명을 해석(parse)하여 인증서를 검증하고, 검증 결과를 무선전력 수신장치로 전송한다. 인증서의 검증이 완료되면, 인증 개시자는 랜덤 번호 생성을 통해 생성된 챌린지 요청(CHALLENGE Request) 패킷을 무선전력 전송장치로 전송한다. 여기서 챌린지 요청 패킷은 제품의 인증을 시작(initiate)하기 위해 사용되는 것으로서, 오프셋(offset)과 길이(length)로 설정될 수 있다.

무선전력 전송장치는 챌린지 요청 패킷에 대한 응답으로서, 챌린지 인증(CHALLENGE_AUTH)의 적어도 일부를 포함하는 챌린지 응답(Challenge Response) 패킷을 무선전력 수신장치에게 전송한다. 여기서 챌린지 응답 패킷은 일 예로 인증서 체인 해시(certificate chain hash, i.e. 32바이트), Salt(i.e. 32바이트), 컨텍스트 해시(context hash, i.e. 32바이트) 및 서명(signature, i.e. 64바이트)을 포함할 수 있다.

무선전력 수신장치의 인증 개시자는 무선전력 전송장치로부터 수신한 챌린지 인증을 검증하고, 검증 결과를 무선전력 수신장치로 리턴한다.

도 13에는 일 예로서 인증 절차가 무선전력 수신장치에 의해 수행되는 경우가 도시되어 있지만, 상술한 인증 절차는 무선전력 전송장치에 의해서도 동일하게 수행될 수 있다.

도 14는 인증 절차의 각 세부 단계를 간략히 도시한 도면이다.

도 14를 참조하면, 인증 절차는 다이제스트 획득(Get Digest) 단계, 다이제스트 단계, 인증서 획득(Get Certificate) 단계, 인증서 단계, 인증서 검증(Verification Certificate) 단계, 챌린지(Challenge) 단계, 챌린지 인증(Challenge_auth) 단계 및 챌리지 인증 검증(Verification Challenge_auth) 단계로 구분될 수 있다. 이 경우, 각 단계에 소요되는 시간은 다음의 표 4와 같다.

Get Digest	<5ms
Digest	70ms
Get Certificate	<5ms
Certificate	30ms
Verification Certificate	5.1s
Challenge	8.5ms
Challenge_auth	9ms
Verification Challenge_auth	220ms

표 4를 참조하면, 각 단계 중에 가장 시간이 오래 소요되는 단계는 인증서 검증(Verification Certificate) 단계와 챌린지 인증의 검증(Verification Challenge_auth) 단계이다. 즉, 인증 절차 중에서 검증(verification)의 소요시간이 가장 크며, 컴퓨팅 전력에도 매우 의존적이기 때문에 고성능의 MCU 사용이 요구되지만, 이는 가격이 비싼 단점이 있다.

도 15는 일 실시예에 따른 인증서 체인 포맷을 도시한 도면이고, 도 16은 일 실시예에 따른 인증서 포맷을 도시한 도면이다.

도 15를 참조하면, 인증서 체인 포맷은 길이(Length) 지시자, 루트 인증서 해시(Root certificate Hash), 제조자 인증서(Manufacturer Certificate), 2차 인증서(Secondary Certificate) 및 제품 유닛 인증서(Product Unit Certificate)를 포함한다. 여기서 인증서 체인이란 둘 또는 그 이상의 인증서들의 시리즈로서, 각 인증서는 체인 내에서 이전 인증서(preceding certificate)에 의해 서명된다.

도 16을 참조하면, 무선충전 인증서 포맷은 무선충전 표준 인증 구조 버전(Qi Authentication Certificate Structure Version), 예비비트, PTx 및 리프 지시자(PTx Leaf), 인증서 타입(certificate type), 서명오프셋(signature offset), 시리얼 번호(serial number), 발행자 ID(issuer ID), 서브젝트 ID(subject ID), 공공키(public key) 및 서명(signature)를 포함한다.

무선충전 인증서 포맷 내에서 PTx 및 리프 지시자는 인증서 타입과는 분리되어 동일한 바이트(B0)내에 인증서 타입과 서로 다른 비트에 할당된다.

PTx 및 리프 지시자는 해당 인증서가 무선전력 전송장치에 관한 것인지와 함께 리프 인증서인지 여부를 지시한다. 즉, PTx 및 리프 지시자는 해당 인증서가 무선전력 전송장치에 관한 리프 인증서인지 아닌지를 지시할 수 있다.

PTx 및 리프 지시자는 1비트일 수 있다. PTx 및 리프 지시자가 0이면, 이는 해당 인증서가 리프 인증서가 아님을 지시하거나, 무선전력 수신장치의 리프 인증서임을 지시할 수 있다. 반면, PTx 및 리프 지시자가 1이면, 이는 해당 인증서가 무선전력 전송장치의 리프 인증서임을 지시할 수 있다.

인증서 타입은 예를 들어 2비트로서, 해당 인증서가 루트 인증서/중간 인증서/리프 인증서 중 어느 하나임을 나타낼 수 있으며, 이들을 모두 나타낼 수도 있다.

도 17은 일 실시예에 따른 검증 방법을 설명하는 도면이다.

도 17을 참조하면, (A)에는 무선전력 수신장치(또는 전송장치)가 CEP 타임아웃 또는 CEP 인터벌과는 무관하게 연속적으로 인증서 및/또는 챌린지 인증에 대한 검증을 수행하는 실시예가 도시되어 있고, (B)에는 CEP 타임아웃 또는 CEP 인터벌을 고려하여 인증서 및/또는 챌린지 검증을 수행하는 실시예가 도시되어 있다.

(A)의 실시예에 따르면, 무선전력 수신장치 또는 무선전력 전송장치가 무선 충전 중에 검증을 수행하는 경우, 충분한 MCU 컴퓨팅 전력(또는 성능 또는 처리자원)이 지원되지 않는다면 인증서 및/또는 챌린지 인증에 대한 검증 시간이 CEP 타임아웃 시간을 초과하기 때문에 CEP 패킷의 전송 및/또는 수신이 실패하므로, 결국 충전이 종료되는 문제가 발생할 수 있다.

그러나 (B)의 실시예에 따르면, 무선전력 수신장치 또는 무선전력 전송장치는 무선 충전 중에 인증서 및/또는 챌린지 인증에 대한 검증을 수행하되, CEP 타임아웃 시점 및/또는 CEP 전송 타이밍(또는 CEP 인터벌)에서는 상기 검증을 중단한다. 다시 말해, 검증 도중에 CEP 인터벌 또는 RPP(Received Power Packet) 인터벌과 같은 충전 관련 패킷의 전송 이벤트가 발생하면, 무선전력 수신장치는 검증을 중단하고 CEP 또는 RPP를 전송함으로써 무선충전이 끊어지지 않고 검증이 진행될 수 있도록 한다. 즉, 무선전력 수신장치(또는 전송장치)는 무선충전 중 인증 절차를 수행하되, CEP/RPP와 같은 충전 관련 패킷의 전송 이벤트가 발생할 경우, 이를 검증에 우선하여 처리할 수 있다. 즉, 검증 동작 보다 CEP/RPP와 같은 충전 관련 동작이 더 우선순위가 높다.

이에 따르면 무선전력 수신장치(또는 전송장치)는 검증 시작, 검증 중단, 충전 관련 패킷 전송(또는 수신), 검증 재시작, 검증 중단, 충전 관련 패킷 전송(또는 수신), 검증 재시작,…의 과정을 반복할 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 무선전력 수신장치(또는 전송장치)는 검증이 모두 완료될 때까지 프로세서의 시간 자원을 모두 검증에 할당하는 것이 아니라, 검증 시간을 쪼개서 무선전력 수신장치(또는 전송장치)의 프로세서의 시간 자원의 일부를 검증에 할당하고 나머지 일부는 충전 관련 패킷의 전송에 할당하는 동작을 반복한다. 즉, 무선전력 수신장치(또는 전송장치)는 검증과 충전 관련 패킷의 송수신을 시분할로 수행한다. 따라서, 검증으로 인해 충전 관련 패킷의 송수신 시 충돌이나 실패가 방지되므로, 인증에 전혀 문제가 없을 뿐만 아니라 인증 성공에 의해 EPP의 지원까지 가능해지는 장점이 있다.

도 17에 따른 실시예에서의 무선전력 전송장치는 도 1 내지 도 11에서 개시된 무선전력 전송장치 또는 무선전력 전송기 또는 전력 전송부에 해당한다. 따라서, 본 실시예에서의 무선전력 전송장치의 동작은 도 1 내지 도 11에서의 무선전력 전송장치의 각 구성요소들 중 하나 또는 둘 이상의 조합에 의해 구현된다. 예를 들어, 본 실시예에서 무선전력 전송장치에 의한 인증, 검증 및 데이터(또는 패킷 또는 신호)의 처리, 인증 관련 정보 및 충전 관련 정보의 전송 및 수신 동작은 통신/컨트롤 유닛(120)에 의해 수행될 수 있다. 또한 도 17에 따른 실시예에서의 무선전력 수신장치는 도 1 내지 도 11에서 개시된 무선전력 수신장치 또는 무선전력 수신기 또는 전력 수신부에 해당한다. 따라서, 본 실시예에서의 무선전력 수신장치의 동작은 도 1 내지 도 11에서의 무선전력 수신장치의 각 구성요소들 중 하나 또는 둘 이상의 조합에 의해 구현된다. 예를 들어, 본 실시예에서 무선전력 수신장치에 의한 인증, 검증 및 데이터(또는 패킷 또는 신호)의 처리, 인증 관련 정보 및 충전 관련 정보의 전송 및 수신 동작은 통신/컨트롤 유닛(220)에 의해 수행될 수 있다.

도 18은 도 17의 실시예에서의 검증 동작과 CEP 전송 인터벌의 수행 타이밍을 보다 구체적으로 설명하는 절차도이고, 도 19는 도 18에 따른 충전 절차와 인증 절차 간의 상호 진행 방식을 시간적으로 표현한 흐름도이다.

도 18을 참조하면, 무선 충전 중에 인증 절차를 수행하기 위해, 충전 구간과 검증 구간 사이에 타임 딜레이(Time Delay)가 삽입될 수 있다. 타임 딜레이는 충전 관련 패킷(CEP, RPP 등)의 송수신과 인증 및/또는 검증 절차 간의 전환을 안정적으로 제공하기 위해 필요한 시간 구간이다.

도 19를 참조하면, (A)는 충전에 대한 시간 흐름도이고, (B)는 인증에 대한 시간 흐름도를 나타낸다. (A)를 참조하면, 인증이 종료되기 전에 5W의 전력 전송 단계가 유지되는데, 인증서 및/또는 챌린지 인증에 대한 검증 결과, 만약 인증에 실패하면 계속 5W의 전력 전송 단계가 유지되거나 충전이 중단된다. 검증 결과, 만약 인증에 성공하면 무선전력 수신장치와 전송장치는 5W 이상의 전력 전송 단계로 진입할 수 있다.

(B)를 참조하면, 인증이 종료되기 전에 5W의 전력 전송 단계가 유지되는데, 다이제스트 획득 요청, 다이제스트 응답, 인증서 획득 요청, 인증서 응답, 인증서 검증, 챌린지 요청, 챌린지 인증 응답, 챌린지 인증 검증을 포함하는 인증 절차가 성공적으로 완료되면, 무선전력 수신장치와 전송장치는 5W 이상(예를 들어 15W)의 전력 전송 단계로 진입할 수 있다. 그러나 만약 위 인증 절차 중 어느 한 단계에서 실패가 발생할 경우, 계속 5W의 전력 전송 단계가 유지되거나 충전이 중단된다. 여기서, 인증서 검증 및 챌린지 인증 검증 단계의 경우 도 18의 실시예에 따른 검증 절차가 동일하게 적용될 수 있다.

도 20은 다른 실시예에 다른 검증 방법을 설명하는 도면이다.

먼저 도 20(a) 및 도 20(b)를 참조하면, 도 20(a)는 인증서 체인을 연속적으로 한 번에 검증하는 방식을 나타내고, 도 20(b)는 무선전력 수신장치(또는 전송장치)가 검증 단계를 인증서의 내용(제조사 인증서, 2차 인증서 및 제품 유닛 인증서)로 분할하여 단계별로 검증을 수행하는 방식을 나타낸다. 즉 인증서를 검증하는 단계는 결국 제조사 인증서, 2차 인증서 및 제품 유닛 인증서를 각각 검증하는 단계를 포함한다.

도 20(b)에 따르면, 무선전력 수신장치 또는 무선전력 전송장치)는 전력 전송 단계에서 제조사 인증서를 검증하는 단계를 수행하고, 제조사 인증서의 검증이 성공적으로 종료된 이후 충전관련 패킷(RPP 또는 CEP 패킷)을 송수신한다. 그리고 무선전력 수신장치 또는 무선전력 전송장치는 2차 인증서를 검증하는 단계를 수행하고, 2차 인증서의 검증이 성공적으로 종료된 이후 충전관련 패킷(RPP 또는 CEP 패킷)을 송수신한다. 이후, 무선전력 수신장치 또는 무선전력 전송장치는 제품 유닛 인증서의 검증한다.

한편 다른 실시예로서 도 20(c)를 참조하면, 무선전력 수신장치 또는 무선전력 전송장치는 검증 전에 비지 패킷(Busy Packet)을 전송하고, 인증 개시자가 인증 응답자를 검증하는 동안 인증 응답자가 충전 관련 패킷을 송신 또는 수신하지 않더라도 충전을 진행할 수 있다. 여기서, 비지 패킷은 무선전력 수신장치 또는 무선전력 전송장치가 다른 프로세스로 인해 현재 바쁨(busy)을 상대방에게 알려주기 위한 패킷이다. 검증은 이미 정해진 비지 상태에 해당하기 때문에, 무선전력 수신장치 또는 무선전력 전송장치는 검증단계로 진입하기 전에 비지 패킷을 상대방에게 전송하여 상대방이 충전 관련 프로세스나 패킷의 타임아웃을 조절하여(예를 들어, 늘려서) 충전이 중단되지 않도록 할 수 있다.

본 실시예에 따르면 무선 충전 단계에서 인증 절차가 연속적으로 진행되되, 인증 개시자가 인증 응답자에게 비지 상태를 알려줌으로써 인증 응답자가 충전 관련 패킷의 타임아웃을 변경하도록 할 수 있다. 이로써 충전과 인증에 전혀 문제없이 동시에 진행이 가능하다. 이를 위하여 일 예로, 인증 응답자는 인증 개시자로부터 비지 패킷을 수신하는 경우, 최대 CEP 인터벌 및/또는 최대 CEP 타임아웃에 관한 파라미터를 미리 설정된 값으로 변경할 수 있다. 여기서 미리 설정된 값은 일 예로, 인증서 검증에 사용되는 시간 보다 큰 값일 수 있다. 또는, 인증 응답자는 인증 개시자로부터 비지 패킷을 수신하는 경우, CEP 인터벌 및/또는 최대 CEP 타임아웃에 관한 타이머가 만료되면 해당 타이머를 재시작(restart)할 수 있다.

이러한 도 20에 따른 실시예에서의 무선전력 전송장치는 도 1 내지 도 11에서 개시된 무선전력 전송장치 또는 무선전력 전송기 또는 전력 전송부에 해당한다. 따라서, 본 실시예에서의 무선전력 전송장치의 동작은 도 1 내지 도 11에서의 무선전력 전송장치의 각 구성요소들 중 하나 또는 둘 이상의 조합에 의해 구현된다. 예를 들어, 본 실시예에서 무선전력 전송장치에 의한 인증, 검증 및 데이터(또는 패킷 또는 신호)의 처리, 인증 관련 정보 및 충전 관련 정보의 전송 및 수신 동작은 통신/컨트롤 유닛(120)에 의해 수행될 수 있다. 또한 도 20에 따른 실시예에서의 무선전력 수신장치는 도 1 내지 도 11에서 개시된 무선전력 수신장치 또는 무선전력 수신기 또는 전력 수신부에 해당한다. 따라서, 본 실시예에서의 무선전력 수신장치의 동작은 도 1 내지 도 11에서의 무선전력 수신장치의 각 구성요소들 중 하나 또는 둘 이상의 조합에 의해 구현된다. 예를 들어, 본 실시예에서 무선전력 수신장치에 의한 인증, 검증 및 데이터(또는 패킷 또는 신호)의 처리, 인증 관련 정보 및 충전 관련 정보의 전송 및 수신 동작은 통신/컨트롤 유닛(220)에 의해 수행될 수 있다.

상술한 도 17 내지 도 20에서의 인증 방식은 무선전력 수신장치 또는 무선전력 전송장치의 통신/컨트롤 유닛이 충전 동작과 검증(또는 인증) 동작을 비연속적이고 비동시적으로 처리하는, 이른 바 직렬적 처리 방식에 해당한다.

이하에서는 직렬적 처리 방식과 대조되는 병렬적 처리 방식(즉, 무선전력 수신장치 또는 무선전력 전송장치의 통신/컨트롤 유닛이 충전 동작과 검증 또는 인증 동작을 연속적이고 동시적으로 처리하는 방식)에 관하여 개시된다.

도 21은 또 다른 실시예에 다른 검증 방법을 설명하는 도면이다.

도 21을 참조하면, 무선전력 수신장치 또는 무선전력 전송장치는 무선충전 중에 검증을 수행하되, CEP 및/또는 RPP와 같은 충전 관련 패킷의 전송 이벤트가 발생할 경우, 무선전력 수신장치 또는 무선전력 전송장치의 통신/컨트롤 유닛(또는 MCU)이 MCU 컴퓨팅 전력(또는 성능 또는 처리자원)의 x%는 검증에 소요하고, 나머지 (100-x)%의 컴퓨팅 전력(또는 성능 또는 처리자원)은 충전 관련 패킷의 전송 또는 수신에 소요하도록 함으로써, 검증이 진행되는 동안에도 충전을 진행할 수 있도록 한다. 예를 들어 도 21에 도시된 것과 같이, 인증 또는 검증에 소요되는 컴퓨팅 전력은, 충전 관련 패킷의 전송/수신 및 처리에 소요되는 최소한의 컴퓨팅 전력만큼 제외한 크기로 설정될 수 있다(i.e. x=90).

이러한 도 21에 따른 실시예에서의 무선전력 전송장치는 도 1 내지 도 11에서 개시된 무선전력 전송장치 또는 무선전력 전송기 또는 전력 전송부에 해당한다. 따라서, 본 실시예에서의 무선전력 전송장치의 동작은 도 1 내지 도 11에서의 무선전력 전송장치의 각 구성요소들 중 하나 또는 둘 이상의 조합에 의해 구현된다. 예를 들어, 본 실시예에서 무선전력 전송장치에 의한 인증, 검증 및 데이터(또는 패킷 또는 신호)의 처리, 인증 관련 정보 및 충전 관련 정보의 전송 및 수신 동작은 통신/컨트롤 유닛(120)에 의해 수행될 수 있다. 또한 도 21에 따른 실시예에서의 무선전력 수신장치는 도 1 내지 도 11에서 개시된 무선전력 수신장치 또는 무선전력 수신기 또는 전력 수신부에 해당한다. 따라서, 본 실시예에서의 무선전력 수신장치의 동작은 도 1 내지 도 11에서의 무선전력 수신장치의 각 구성요소들 중 하나 또는 둘 이상의 조합에 의해 구현된다. 예를 들어, 본 실시예에서 무선전력 수신장치에 의한 인증, 검증 및 데이터(또는 패킷 또는 신호)의 처리, 인증 관련 정보 및 충전 관련 정보의 전송 및 수신 동작은 통신/컨트롤 유닛(220)에 의해 수행될 수 있다.

상술한 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 송신 방법 및 장치, 또는 수신 장치 및 방법은 모든 구성요소 또는 단계가 필수적인 것은 아니므로, 무선 전력 송신 장치 및 방법, 또는 수신 장치 및 방법은 상술한 구성요소 또는 단계의 일부 또는 전부를 포함하여 수행될 수 있다. 또 상술한 무선 전력 송신 장치 및 방법, 또는 수신 장치 및 방법의 실시예들은 서로 조합되어 수행될 수도 있다. 또 상술한 각 구성요소 또는 단계들은 반드시 설명한 순서대로 수행되어야 하는 것은 아니며, 나중에 설명된 단계가 먼저 설명된 단계에 앞서 수행되는 것도 가능하다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 이상에서 설명한 본 발명의 실시예들은 서로 별개로 또는 조합되어 구현되는 것도 가능하다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

무선전력 전송시스템에서 대상 장치의 인증(authentication)을 수행하는 방법으로서,
상기 대상 장치에 대한 인증 요청 메시지를 전송하는 단계;
상기 인증 요청 메시지에 대한 응답으로, 무선충전에 관한 인증서(certificate)를 포함하는 인증 응답 메시지를 수신하는 단계; 및
상기 인증서를 검증(verification)하여 상기 대상 장치에 대한 인증을 수행하는 단계를 포함하되,
상기 인증서에 대한 검증은 무선충전 중에 수행되고, 충전 관련 패킷의 전송 타이밍에는 상기 인증서에 대한 검증이 중단되고, 상기 충전 관련 패킷의 전송 또는 수신이 완료된 이후에 상기 인증서에 대한 검증이 재시작됨을 특징으로 하는, 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 대상 장치는 무선전력 전송장치이고, 상기 방법은 무선전력 수신장치에 의해 수행되며,
상기 충전 관련 패킷은 컨트롤 에러 패킷(control error packet) 및 수신 전력 패킷(received power packet) 중 적어도 하나임을 특징으로 하는, 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 인증을 수행하는 단계는,
제조사 인증서(manufacturer certificate)에 대한 제1 검증을 수행하는 단계;
상기 제1 검증이 완료된 후 제1 충전 관련 패킷을 전송하는 단계;
상기 제1 충전 관련 패킷의 전송 후 2차 인증서(secondary certificate)에 대한 제2 검증을 수행하는 단계;
상기 제2 검증이 완료된 후 제2 충전 관련 패킷을 전송하는 단계; 및
상기 제2 충전 관련 패킷의 전송 후 제품 유닛 인증서(product unit certificate)에 대한 제3 검증을 수행하는 단계를 포함함을 특징으로 하는, 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 제1 검증 및 상기 제2 검증 사이에는 검증 절차 간의 전환을 위한 타임 딜레이(time delay)가 포함됨을 특징으로 하는, 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 인증서에 대한 검증을 수행하기 전에 상기 충전 관련 패킷의 타임아웃(timeout)에 관한 파라미터의 변경을 위한 비지 패킷(busy packet)을 전송하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는, 방법.
무선전력 전송시스템에서 대상 장치의 인증(authentication)을 수행하는 장치로서,
상기 대상 장치에 대한 인증 요청 메시지를 전송하고, 상기 인증 요청 메시지에 대한 응답으로 무선충전에 관한 인증서(certificate)를 포함하는 인증 응답 메시지를 수신하는 통신 유닛;
상기 대상 장치와 자기 커플링(magnetic coupling)에 기반하여 무선 충전을 수행하는 코일; 및
상기 인증서를 검증(verification)하여 상기 대상 장치에 대한 인증을 수행하는 컨트롤 유닛을 포함하되,
상기 컨트롤 유닛은 무선충전 중에 상기 인증서에 대한 검증을 수행하고, 충전 관련 패킷의 전송 타이밍에 상기 인증서에 대한 검증을 중단하고, 상기 충전 관련 패킷의 전송 또는 수신이 완료된 이후에 상기 인증서에 대한 검증을 재시작함을 특징으로 하는, 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 대상 장치는 무선전력 전송장치이고, 상기 충전 관련 패킷은 컨트롤 에러 패킷(control error packet) 및 수신 전력 패킷(received power packet) 중 적어도 하나임을 특징으로 하는, 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 컨트롤 유닛은,
제조사 인증서(manufacturer certificate)에 대한 제1 검증을 완료한 후 제1 충전 관련 패킷이 전송되도록 제어하고, 상기 제1 충전 관련 패킷의 전송 후 2차 인증서(secondary certificate)에 대한 제2 검증을 수행하고, 상기 제2 검증이 완료된 후 제2 충전 관련 패킷이 전송되도록 제어하고, 상기 제2 충전 관련 패킷의 전송 후 제품 유닛 인증서(product unit certificate)에 대한 제3 검증을 수행함을 특징으로 하는, 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 제1 검증 및 상기 제2 검증 사이에는 검증 절차 간의 전환을 위한 타임 딜레이(time delay)가 포함됨을 특징으로 하는, 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 통신 유닛은,
상기 인증서에 대한 검증을 수행하기 전에 상기 충전 관련 패킷의 타임아웃(timeout)에 관한 파라미터의 변경을 위한 비지 패킷(busy packet)을 전송함을 특징으로 하는, 장치.