KR102237226B1 - 무선 전력 전송 시스템에서 전력 전달 제어 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선 전력 전송 시스템에서 전력 전달 제어 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 제어 방법은, 제1측정기간에서의 상기 무선 전력 송신기의 송신 전력과 무선 전력 수신기의 수신 전력 간의 전력차의 제1평균값을 산출하는 단계; 제2측정기간에서의 상기 전력차의 제2평균값을 산출하는 단계; 상기 제1평균값과 상기 제2평균값에 기반하여 전력차 변화량을 산출하는 단계; 상기 제1측정기간에서의 상기 무선 전력 송신기의 내부 평균 온도와 상기 제2측정기간에서의 상기 내부 평균 온도에 기반하여 온도 변화량을 산출하는 단계; 상기 전력차 변화량과 상기 온도 변화량을 고려하여 전력 전달 중단 여부를 판단하는 단계; 및 상기 전력 전달 중단 판단에 의해 전력 전달을 중단하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서 무선 전력 전송 시스템에서 전력 전달 제어 방법 및 장치에 의해 무선 전력 송신기는 미세한 이물질 검출하여 전력 전송을 원활히 수행할 수 있다.

Description

무선 전력 전송 시스템에서 전력 전달 제어 방법 및 장치 {Foreign object detection method and apparatus in a wireless power transmission system}

본 발명은 무선 전력 전송 시스템에 관한 것으로, 상세하게는 무선 전력 전송 시스템에서 이물질 검출에 따른 전력 전달 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.

휴대폰, 노트북과 같은 휴대용 단말은 전력을 저장하는 배터리와 배터리의 충전 및 방전을 위한 회로를 포함한다. 이러한 단말의 배터리가 충전되려면, 외부의 충전기로부터 전력을 공급받아야 한다.

일반적으로 배터리에 전력을 충전시키기 위한 충전장치와 배터리 간의 전기적 연결방식의 일 예로, 상용전원을 공급받아 배터리에 대응하는 전압 및 전류로 변환하여 해당 배터리의 단자를 통해 배터리로 전기에너지를 공급하는 단자공급방식을 들 수 있다. 이러한 단자공급방식은 물리적인 케이블(cable) 또는 전선의 사용이 동반된다. 따라서 단자공급방식의 장비들을 많이 취급하는 경우, 많은 케이블들이 상당한 작업 공간을 차지하고 정리가 곤란하며 외관상으로도 좋지 않다. 또한 단자공급방식은 단자들간의 서로 다른 전위차로 인한 순간방전현상, 이물질에 의한 소손 및 화재 발생, 자연방전, 배터리의 수명 및 성능 저하 등의 문제점을 야기할 수 있다.

최근 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 무선으로 전력을 전송하는 방식을 이용한 충전시스템(이하 무선 충전 시스템)과 제어방법들이 제시되고 있다. 또한, 무선 충전 시스템이 과거에는 일부 단말에 기본 장착되지 않고 소비자가 별도 무선 충전 수신기 액세서리를 별도로 구매해야 했기에 무선 충전 시스템에 대한 수요가 낮았으나 무선 충전 사용자가 급격히 늘어날 것으로 예상되며 향후 단말 제조사에서도 무선충전 기능을 기본 탑재할 것으로 예상된다.

일반적으로 무선 충전 시스템은 무선 전력 전송 방식으로 전기에너지를 공급하는 무선 전력 송신기와 무선 전력 송신기로부터 공급되는 전기에너지를 수신하여 배터리를 충전하는 무선 전력 수신기로 구성된다.

한편, 충전 단자를 구성으로 하지 않는 무선 충전 시스템은 무선 전력 송신기와 수신기 간에 이물질과 같은 충전을 방해하는 장해요인을 가질 가능성이 높다. 장해요인은 전력 전송을 원활히 이루어지게 못하게 하며, 무선 전력 송신기 및 수신기에 과부화를 유발하며, 이물질 발열로 인한 소손 및 폭발의 문제점을 발생시킨다.

이에, 무선 전력 송신기와 수신기 간의 송수신 전력량 차이를 산출하여 이물질이 끼었는지 판단하는 기술이 고안되었다. 다만, 무선 전력 송신부와 수신부 사이에 낀 이물질은 이물질의 특성에 따라 전력량의 차이를 발생시키지 않지만, 이물질의 고도 발열을 유발하여 사용자에게 상해를 입히거나 불편함을 유발할 수 있다.

따라서, 무선 전력 송신기와 수신기 간에 낀 이물질의 존재를 판단하기 위한 방법을 더욱 다양화하여 미세한 이물질을 감지함으로써 고온 발열하는 이물질로 인한 불편함과 상해를 최소화 할 수 있도록 무선 전력 전달 방법을 개선하고자 한다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 무선 전력 전송 시스템에서 전력 전달 제어 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 무선 전력 송신기와 수신기 사이에 낀 이물질의 존재를 판단하기 위한 방법에 있어서, 송수신 전력량의 차이뿐만 아니라 송수신 전력량 차이의 변화량 및 송신기의 온도 변화량을 이용하여 무선 전력 전송 시스템에서 전력 전달 제어 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 제어 방법은, 제1측정기간에서의 상기 무선 전력 송신기의 송신 전력과 무선 전력 수신기의 수신 전력 간의 전력차의 제1평균값을 산출하는 단계; 제2측정기간에서의 상기 전력차의 제2평균값을 산출하는 단계; 상기 제1평균값과 상기 제2평균값에 기반하여 전력차 변화량을 산출하는 단계; 상기 제1측정기간에서의 상기 무선 전력 송신기의 내부 평균 온도와 상기 제2측정기간에서의 상기 내부 평균 온도에 기반하여 온도 변화량을 산출하는 단계; 상기 전력차 변화량과 상기 온도 변화량을 고려하여 전력 전달 중단 여부를 판단하는 단계; 및 상기 전력 전달 중단 판단에 의해 전력 전달을 중단하는 단계; 를 포함할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 수신 전력과 상기 송신 전력 간의 전력차를 임계 전력차와 비교하여, 상기 전력차가 상기 임계 전력차 이상인 경우 전력 전달을 중단하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 전력차가 상기 임계 전력차 미만인 경우, 상기 무선 전력 송신기의 내부 송신 코일의 온도를 임계 온도와 비교하여, 상기 내부 송신 코일의 온도가 상기 임계 온도 이상인 경우 전력 전달을 중단하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 송신 코일의 온도가 상기 임계 온도 미만인 경우, 상기 전력차 변화량과 상기 온도 변화량을 고려하여 전력 전달 중단 여부를 판단하는 단계; 가 수행될 수 있다.

실시예에 따라, 상기 무선 전력 전송 송신기가 전력 전달을 중단하는 경우, 알림 장치가 전력 전달 중단 알림을 출력하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 판단하는 단계는, 상기 전력차 변화량 또는 상기 온도 변화량에 대해 각각의 가중치를 고려하여 전력 전달 중단 여부 판단을 수행할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 판단하는 단계는, 상기 가중치가 고려된 상기 전력차 변화량과 상기 온도 변화량을 더한 결과를 임계 변화량과 비교하여 전력 전달 중단 여부 판단을 수행할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 제1측정기간은 충전 시작 후 미리 설정된 특정 시간 이후부터 시작하며, 상기 제2측정기간은 제1측정기간의 종료와 함께 시작할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 무선 전력 송신기의 내부 평균 온도는 상기 무선 전력 송신기의 내부 송신 코일의 온도를 고려하여 산출될 수 있다.

실시예에 따라, 상기 무선 전력 전송 송신기와 상기 무선 전력 수신기는 양방향 통신이 가능할 수 있다.

실시예에 따라, 본 발명은 상기 기재된 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 제어 장치는, 제1측정기간에서의 송신 전력과 무선 전력 수신기의 수신 전력 간의 전력차의 제1평균값, 제2측정기간에서의 상기 전력차의 제2평균값 및 상기 제1평균값과 상기 제2평균값에 기반하여 전력차 변화량을 산출하는 전력변화량산출부; 상기 제1측정기간에서의 상기 무선 전력 송신기의 내부 평균 온도와 상기 제2측정기간에서의 상기 내부 평균 온도에 기반하여 온도 변화량을 산출하는 온도변화량산출부; 상기 전력차 변화량과 상기 온도 변화량을 고려하여 전력 전달 중단 여부를 판단하는 중단판단부; 및 상기 전력 전달 중단 판단에 의해 전력 전달을 중단하는 제어부; 를 포함할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 제어부는, 상기 무선 전력 수신기의 수신 전력과 상기 무선 전력 송신기의 송신 전력 간의 전력차를 임계 전력차와 비교하여, 상기 전력차가 상기 임계 전력차 이상인 경우 전력 전달을 중단할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 제어부는, 상기 전력차가 상기 임계 전력차 미만인 경우, 상기 무선 전력 송신기의 내부 송신 코일의 온도를 임계 온도와 비교하여, 상기 내부 송신 코일의 온도가 상기 임계 온도 이상인 경우 전력 전달을 중단할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 중단판단부는, 상기 송신 코일의 온도가 상기 임계 온도 미만인 경우, 상기 전력차 변화량과 상기 온도 변화량을 고려하여 전력 전달 중단 여부를 판단할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 무선 전력 전송 송신기가 전력 전달을 중단하는 경우, 알림 장치가 전력 전달 중단 알림을 출력하는 출력부; 를 더 포함할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 중단판단부는, 상기 전력차 변화량 또는 상기 온도 변화량에 대해 각각의 가중치를 고려하여 전력 전달 중단 여부를 판단할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 중단판단부는, 상기 가중치가 고려된 상기 전력차 변화량과 상기 온도 변화량을 더한 결과를 임계 변화량과 비교하여 전력 전달 중단 여부를 판단할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 제1측정기간은 충전 시작 후 미리 설정된 특정 시간 이후부터 시작하며, 상기 제2측정기간은 제1측정기간의 종료와 함께 시작할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 무선 전력 송신기의 내부 평균 온도는 상기 무선 전력 송신기의 내부 송신 코일의 온도를 고려하여 산출될 수 있다.

실시예에 따라, 상기 무선 전력 전송 송신기와 상기 무선 전력 수신기 사이 양방향 통신이 가능한 통신부; 를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 전력 전달 제어 방법 및 장치에 대한 효과를 설명하면 다음과 같다.

첫째, 본 발명은 무선 전력 송신기와 수신기 간에 이물질을 검출함으로써 전력 전송을 원활히 이루어지게 하여 전력 낭비를 줄일 수 있다.

둘째, 본 발명은 무선 전력 송수신기 간의 송수신 전력차의 변화량 및 송신기의 온도 변화량을 이용함으로써, 이물질 검출 시간을 줄일 수 있다.

셋째, 본 발명은 이물질에 의한 무선 전력 송수신기의 과부화 및 발열에 의한 소손을 방지할 수 있다.

넷째, 본 발명은 이물질이 미세하여 송수신 전력차이에 의한 이물질 검출이 불가능한 경우에도 전력차 변화량과 온도 변화량에 의해 미세 이물질을 검출할 수 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이하에 첨부되는 도면들은 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 본 발명에 대한 실시예들을 제공한다. 다만, 본 발명의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시예로 구성될 수 있다.
도 1은 무선 충전을 수행 때 발생하는 문제점을 설명하기 위한 무선 충전 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 제어 장치의 구조를 설명하기 위한 구성도이다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 전력 전달 제어 방법 및 장치의 효과를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명의 실시예들이 적용되는 장치 및 다양한 방법들에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

실시예의 설명에 있어서, 무선 전력 충전 시스템상에서 무선 전력을 송신하는 장치는 설명의 편의를 위해 무선 전력 송신기, 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 송신기, 송신단, 송신기, 송신 장치, 송신측, 무선 전력 전송 장치, 무선 전력 전송기, 무선충전장치 등을 혼용하여 사용하기로 한다. 또한, 무선 전력 송신 장치로부터 무선 전력을 수신하는 장치에 대한 표현으로 설명의 편의를 위해 무선 전력 수신 장치, 무선 전력 수신기, 무선 전력 수신 장치, 무선 전력 수신기, 수신 단말기, 수신측, 수신 장치, 수신기 단말 등이 혼용되어 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 무선충전장치는 패드 형태, 거치대 형태, AP(Access Point) 형태, 소형 기지국 형태, 스텐드 형태, 천장 매립 형태, 벽걸이 형태 등으로 구성될 수 있으며, 하나의 송신기는 복수의 무선 전력 수신 장치에 전력을 전송할 수도 있다. 이를 위해, 단말은 적어도 하나의 무선 전력 전송 수단을 구비할 수도 있다. 여기서, 무선 전력 전송 수단은 전력 송신단 코일에서 자기장을 발생시켜 그 자기장의 영향으로 수신단 코일에서 전기가 유도되는 전자기유도 원리를 이용하여 충전하는 전자기 유도 방식에 기반한 다양한 무전 전력 전송 표준이 사용될 수 있다. 여기서, 무선전력 전송 수단은 무선 충전 기술 표준 기구인 WPC(Wireless Power Consortium) 및 PMA(Power Matters Alliance)에서 정의된 전자기 유도 방식의 무선 충전 기술을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 단말은 휴대폰(mobile phone), 스마트폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션, MP3 player, 전동 칫솔, 전자 태그, 조명 장치, 리모콘, 낚시찌 등의 소형 전자 기기 등에 사용될 수 있으나, 이에 국한되지는 아니하며 본 발명에 따른 무선 전력 수신 수단이 장착되어 배터리 충전이 가능한 기기라면 족하다.

도1 에서 무선 충전 시스템의 구조를 설명하고, 일반적인 무선 충전 시스템에서 발생하는 문제점에 대해 검토한다.

이후, 도2에서는 본 발명에 따른 일 실시예로서, 무선 전력 전송 시스템에서 전력 전달 제어 방법을 간략하게 설명하고, 도 3에서 전력 전달 제어 장치의 구조와 각 구성의 기능을 상세하게 설명한다. 도 4에서 무선 전력 전송 시스템에서 전력 전달 제어 방법 및 장치의 효과에 대해 설명한다.

도 1은 무선 충전을 수행 때 발생하는 문제점을 설명하기 위한 무선 충전 시스템의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 무선 충전 시스템은 무선 전력 송신 장치(100)와 무선 전력 수신 장치(200)를 포함한다.

무선 전력 송신 장치(100)와 무선 전력 수신 장치(200)는 인밴드 통신을 통해 제어 신호 또는 정보를 교환할 수도 있다. 여기서, 인밴드 통신은 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation) 방식, 주파수 변조 방식 등으로 수행될 수 있다. 일 예로, 무선 전력 수신 장치(200)는 수신 코일을 통해 유도된 전류를 소정 패턴으로 ON/OFF 스위칭하여 궤환 신호(feedback signal)를 생성함으로써 무선 전력 송신 장치(100)에 각종 제어 신호 및 정보를 전송할 수 있다.

무선 전력 수신 장치(200)에 의해 전송되는 정보는 수신 전력 세기 정보를 포함할 수 있다. 이때, 무선 전력 송신 장치(100)는 수신 전력 세기 정보에 기반하여 충전 효율 또는 전력 전송 효율을 산출할 수 있다.

다시 말해서, 일반적으로 무선 전력 송신 장치(100)는 무선 전력 수신 장치(200)로부터 수신한 전력량에 대한 제어 신호를 이용하여 송신 전력과의 전력차를 산출할 수 있고, 전력차에 기반하여 무선 전력 송신 장치(100)와 무선 전력 수신 장치(200) 사이에 이물질이 끼었는지 검출할 수 있다.

이 경우, 무선 전력 송신 장치(100)와 무선 전력 수신 장치(200) 사이에 낀 이물질은 자신의 특성에 따라 송수신 전력차를 많이 발생시키지 않지만, 고도의 발열을 유발시킬 수 있다.

예를 들어, 이물질이 500원 동전인 경우 무선 전력 송신 장치(100)와 무선 전력 수신 장치(200) 사이의 전력 전송에 큰 차이를 만들어 이물질이 끼었음을 짧은 시간내에 판단할 수 있으며 이로 인해 500원 짜리 동전은 고온으로 상승하지 않는다. 그러나 미세한 10원 동전(또는 50원 동전, 작은 금속 키(key))인 경우 무선 전력 송신 장치(100)와 무선 전력 수신 장치(200) 사이의 전력 전송에 큰 차이를 만들지 못해 충전이 유지되며 10원 동전의 온도가 상승하여 사용자가 불편함 또는 상해를 입을 정도의 온도가 되어서야 이물질이라 판단할 수 있는 무선 전력 송신 장치(100)와 무선 전력 수신 장치(200) 사이의 전력량 차이를 만들게 된다.

따라서, 무선 전력 송신 장치(100)와 무선 전력 수신 장치(200) 사이에 낀 이물질의 존재를 판단하기 위한 방법을 더욱 다양화할 필요가 있고, 송수신 전력량 차이뿐만 아니라 송수신 전력량의 변화량 및 무선 전력 송신 장치(100)의 온도 변화량을 통해 이물질을 검출하는 방법을 도 2에서 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

무선 전력 송신기의 제어 방법은 무선 전력 전송 송신기와 무선 전력 수신기 사이 양방향 통신에 기반하여 수행되는 것을 전제로 한다. 무선 전력 수신기는 양방향 통신에 의해 앞서 설명한 바와 같이 전력 효율을 산출하기 위한 정보를 전달할 수 있다. 전력 효율을 산출하기 위한 정보는 무선 전력 수신기의 수신 전력을 포함할 수 있다.

도2를 참조하면, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기로부터 수신 전력에 대한 신호를 전달 받아, 송신 전력과 수신 전력 사이의 전력차를 산출한다. 실제적으로 무선 전력 송신기가 전력차를 산출하는데 있어 전력차를 산출하는 각 주기 마다 전력차의 차이가 크다. 이는 무선 전력 수신기가 수신하는 전력이 일정하지 않고, 무선 전력 송신기가 수신하는 정보량이 일정하지 않기 때문이다. 따라서 무선 전력 송신기는 제1측정기간 동안 전력차의 제1평균값을 산출하고, 제2측정구간 동안 전력차의 제2평균값을 산출하여 전력차의 변화량을 산출한다(S110).

제1측정구간은 충전 시작 후 미리 설정된 특정 시간 이후부터 시작할 수 있는데, 이는 무선 충전 시스템에 있어서 무선 전력 송신기 상에 물체가 존재하는지 감지하는 핑 단계(Ping Phase)를 고려한 것이다.

무선 전력 송신기는 전력차의 변화량을 산출함과 병렬적으로 제1측정기간 및 제2측정기간 동안 내부 평균 온도를 산출하여, 제1측정기간 및 제2측정기간의 온도 변화량을 산출한다(S112).

무선 전력 송신기의 내부 온도 변화량은 내부의 송신 코일의 온도를 고려하여 산출될 수 있다. 무선 전력 송신기가 내부 온도 변화량을 산출하는데 있어, 추가적으로 고온으로 발열하는 이물질과의 접촉에 의한 온도도 고려될 수 있다. 미세한 금속 이물질의 경우, 사용자에게 화상을 줄 수 있는 온도인 대략 80 ℃까지 발열이 발생할 수 있기 때문이다.

무선 전력 송신기는 전력차 변화량과 온도 변화량을 이용하여 전력 전달을 중지할지 여부를 판단한다(S130).

일 실시예로, 전력차 변화량 또는 온도 변화량에 대해 각각의 가중치를 고려하여, 가중치가 반영된 전력차 변화량과 온도 변화량을 더한 결과를 임계 변화량과 비교하여 중단 여부를 판단할 수 있다.

전력차 변화량 또는 온도 변화량 각각에 가중치를 두는 이유는 임계 변화량과의 비교에 있어 유효치를 반영하기 위함이다.

무선 전력 송신기가 가중치 반영된 전력차 변화량과 온도 변화량을 더한 결과를 임계 변화량과 비교하여 중단하기로 판단하면 전력 전달을 중단한다(S140).

이에 도2에서의 전력 전달 중단 제어와 병렬적으로 본 발명의 일 실시예는 무선 전력 송수신기 간의 전력차를 일정 주기로 산출하여 전력차가 임계 전력차 이상인 경우 전력을 즉각 중단하는 제어를 가질 수 있다.

예를 들어, 무선 전력 수신기는 수신 전력을 3초마다 무선 전력 송신기에 송신해주고, 무선 전력 송신기는 송수신 전력차가 1,400(mW)이상인 경우, 즉시 이물질을 감지할 수 있다.

또한, 전력차가 임계 전력차 미만인 경우라도, 무선 전력 송신기의 내부 송신 코일의 온도가 임계 온도 이상인 경우 전력을 중단하는 제어를 병렬적으로 가질 수 있다.

이하, 무선 전력 송신기의 제어 방법을 수행하기 위한 제어 장치에 대해서 설명한다.

도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 제어 장치의 구조를 설명하기 위한 구성도이다.

도 3을 참조하면, 무선 전력 송신기의 제어 장치(100)는 통신부(110), 전력변화량산출부(120), 온도변화량산출부(130), 중단판단부(140), 메모리(150), 출력부(160) 및 제어부(170)을 포함할 수 있다.

도 3에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성 요소들을 갖는, 무선 전력 송신기의 제어 장치(100)가 구현될 수도 있다.

이하, 상기 구성 요소들에 대해 상세히 살펴보기로 한다.

통신부(110)은 무선 전력 충전 시스템을 구성하는 무선 전력 수신기와 신호 및 데이터를 주고 받는다. 즉, 인밴드를 통해 특정 제어 신호 및 상태 정보를 송출하거나 수신하는 기능을 수행할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서는, 무선 통신 표준에 기반한 핑 신호 전송 및 무선 전력 수신기로부터 수신 전력에 대한 정보를 수신하는 기능을 수행한다.

전력변화량산출부(120)은 제1측정기간에서의 송신 전력과 무선 전력 수신기의 수신 전력 간의 전력차의 제1평균값, 제2측정기간에서의 상기 전력차의 제2평균값 및 상기 제1평균값과 상기 제2평균값에 기반하여 전력차 변화량을 산출한다.

온도변화량산출부(130)는 무선 전력 송신기의 내부 송신 코일의 온도를 고려하여 제1측정기간에서의 무선 전력 송신기의 내부 평균 온도와 제2측정기간에서의 상기 내부 평균 온도에 기반하여 온도 변화량을 산출한다.

일 실시예로, 무선 전력 송신기는 온도 변화량을 산출하기 위해 내부에 온도 센서를 더 포함할 수 있다.

중단판단부(140) 전력차 변화량과 온도 변화량을 고려하여 전력 전달 중단 여부를 판단한다.

일 실시예로, 전력차 변화량 또는 상기 온도 변화량에 대해 각각의 가중치를 고려하여, 가중치가 반영된 상기 전력차 변화량과 상기 온도 변화량을 더한 결과를 임계 변화량과 비교하여 충전 중단 여부를 판단할 수 있다.

메모리(150)는 무선 전력 송신기의 제어 장치(100)의 전반적인 동작을 제어하기 위한 소정의 프로그램 코드와 상기 프로그램 코드에 의한 동작이 수행될 때 입/출력되는 데이터 등이 저장되는 공간 및/또는 저장 영역의 총칭으로서, EEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory), FM(Flash Memory), 하드 디스크 드라이브(Hard Disk Drive)등의 형태로 제공된다.

출력부(160)는 무선 전력 송신기가 전력 전달을 중단하는 경우, 전력 전달 중단 알림을 출력한다.

일 실시예로, 출력부(160)는 알림 기능을 수행하기 위해 무선 전력 송신기 내부에 진동장치를 구비할 수 있고, 알림음을 출력하기 위한 스피커를 포함할 수 있으며, 적색 불빛을 출력하기 위한 디스플레이 장치를 구비할 수 있다.

제어부(170)는 무선 전력 송신기의 제어 장치(100)의 전체적인 동작을 제어하기 위해 데이터 처리 및 연산을 수행할 수 있고, 일 실시예로 전력 전달 중단 판단에 의해 전력 전달 중단을 제어할 수 있다.

일 실시예로, 제어부(170)은 무선 전력 수신기의 수신 전력과 무선 전력 송신기의 송신 전력 간의 전력차를 임계 전력차와 비교하여, 전력차가 상기 임계 전력차 이상인 경우 전력 전달 중단을 제어할 수 있고, 전력차가 임계 전력차 미만인 경우, 무선 전력 송신기의 내부 송신 코일의 온도를 임계 온도와 비교하여, 내부 송신 코일의 온도가 임계 온도 이상인 경우 전력 전달 중단을 제어할 수 있다.

도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 전력 전달 제어 방법 및 장치의 효과를 설명하기 위한 도면이다.

도 4에서 X축은 시간(분)축이며 Y축은 전력 손실 및 무선 전력 송신기의 온도를 나타낸다.

A와 B는 이물질이 없는 경우로서, 이물질이 있는 C와 D의 기준이 된다. 다만 A와 B를 비교해 보면, 무선 전력 송신기와 수신기 사이의 거리인 편심에서 차이가 있고, 편심이 Omm인 A보다 10mm 인 B에서 전력 손실이 많고 손실량이 많은 만큼 무선 전력 송신기의 온도가 높은 경향이 나타난다.

C 및 D에서 전력 손실량은 8분이 지나서야 1,000(mW) 및 1,300(mW)에 이르며, 온도는 사용자에 불쾌감을 줄 수 있는 29~30℃에 이른다. 이물질에 의해 사용자에게 불쾌감을 줄 수 있는 고온 발열이 유발되고 있지만, 전력 손실량이 크지 않기 때문에 이물질을 감지하지 못할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서는, C 및 D와 같은 환경에서도 임계 변화량을 조절함으로써 미세한 이물질을 감지할 수 있다.

본 발명의 일 실시예로서, 도4에서는 이물질을 감지하기 위한 로직으로

(δp2 - δp1)×0.1 + (T2 - T1) ≥ α을 만족하는 경우, 무선 전력 전달을 중지하도록 하였다.

δp2는 ‘t-1분’부터 ‘t초’까지(제1측정기간) 송신기의 송신전력과 수신기의 수신 전력의 전력차의 평균 값(제1평균값)을 나타내며, δp1는 t-2분’부터 ‘t-1분’까지(제2측정기간) 송신기의 송신전력과 수신기의 수신 전력의 전력차의 평균 값(제2평균값)을 나타낸다. 따라서 (δp2 - δp1)는 제1측정기간과 제2측정기간의 전력차 평균값의 변화량을 나타낸다.

't초'는 충전 시작 후 3초인 시각이며, 3초 이후부터 제1측정기간이 시작하는 이유는 앞서 설명한 바와 같이, 무선 전력 송신기가 수신기를 인식하는 핑 단계를 거치기 때문이다.

(T2 - T1)는 제1측정기간과 제2측정기간의 무선 전력 송신기 내부 평균 온도의 변화량을 나타낸다.

전력차 평균값에 0.1의 가중치가 반영되어 있는 것은 앞서 설명한 바, 임계 변화량(α)와 비교에 있어 유효치를 고려한 것이다.

임계 변화량(α)을 정하는 방법과 관련하여 본 발명의 일 실시예에서는, 이물질이 있는 경우의 최고값과 이물질이 없는 경우의 최소값 사이의 값으로 (α)를 선정하였다.

상술한 실시예에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있으며, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.

컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상술한 방법을 구현하기 위한 기능적인(function) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.

따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

100 : 무선 전력 송신 장치
200 : 무선 전력 수신 장치
110 : 통신부
120 : 전력변화량산출부
130 : 온도변화량산출부
140 : 중단판단부
150 : 메모리
160 : 출력부
170 : 제어부

Claims (21)

1. 무선 전력 송신기의 제어 방법에 있어서,
   제1측정기간에서의 상기 무선 전력 송신기의 송신 전력과 무선 전력 수신기의 수신 전력 간의 전력차의 제1평균값을 산출하는 단계;
   제2측정기간에서의 상기 전력차의 제2평균값을 산출하는 단계;
   상기 제1평균값과 상기 제2평균값에 기반하여 전력차 변화량을 산출하는 단계;
   상기 제1측정기간에서의 상기 무선 전력 송신기의 내부 평균 온도와 상기 제2측정기간에서의 상기 내부 평균 온도에 기반하여 온도 변화량을 산출하는 단계;
   상기 전력차 변화량과 상기 온도 변화량을 고려하여 전력 전달 중단 여부를 판단하는 단계; 및
   상기 전력 전달 중단 판단에 의해 전력 전달을 중단하는 단계;
   를 포함하는,
   무선 전력 송신기의 제어 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 수신 전력과 상기 송신 전력 간의 전력차를 임계 전력차와 비교하여, 상기 전력차가 상기 임계 전력차 이상인 경우 전력 전달을 중단하는 단계;
   를 더 포함하는,
   무선 전력 송신기의 제어 방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 전력차가 상기 임계 전력차 미만인 경우, 상기 무선 전력 송신기의 내부 송신 코일의 온도를 임계 온도와 비교하여, 상기 내부 송신 코일의 온도가 상기 임계 온도 이상인 경우 전력 전달을 중단하는 단계;
   를 더 포함하는,
   무선 전력 송신기의 제어 방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 송신 코일의 온도가 상기 임계 온도 미만인 경우,
   상기 전력차 변화량과 상기 온도 변화량을 고려하여 전력 전달 중단 여부를 판단하는 단계;
   가 수행되는,
   무선 전력 송신기의 제어 방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 무선 전력 전송 송신기가 전력 전달을 중단하는 경우, 알림 장치가 전력 전달 중단 알림을 출력하는 단계;
   를 더 포함하는
   무선 전력 송신기의 제어 방법.
6. 제4항에 있어서,
   상기 판단하는 단계는,
   상기 전력차 변화량 또는 상기 온도 변화량에 대해 각각의 가중치를 고려하여 전력 전달 중단 여부 판단을 수행하는,
   무선 전력 송신기의 제어 방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 판단하는 단계는,
   상기 가중치가 고려된 상기 전력차 변화량과 상기 온도 변화량을 더한 결과를 임계 변화량과 비교하여 전력 전달 중단 여부 판단을 수행하는,
   무선 전력 송신기의 제어 방법.
8. 제4항에 있어서,
   상기 제1측정기간은 충전 시작 후 미리 설정된 특정 시간 이후부터 시작하며,
   상기 제2측정기간은 제1측정기간의 종료와 함께 시작하는,
   무선 전력 송신기의 제어 방법.
9. 제4항에 있어서,
   상기 무선 전력 송신기의 내부 평균 온도는 상기 무선 전력 송신기의 내부 송신 코일의 온도를 고려하여 산출되는,
   무선 전력 송신기의 제어 방법.
10. 제1항에 있어서,
    상기 무선 전력 전송 송신기와 상기 무선 전력 수신기는 양방향 통신이 가능한,
    무선 전력 송신기의 제어 방법.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
12. 제1측정기간에서의 송신 전력과 무선 전력 수신기의 수신 전력 간의 전력차의 제1평균값, 제2측정기간에서의 상기 전력차의 제2평균값 및 상기 제1평균값과 상기 제2평균값에 기반하여 전력차 변화량을 산출하는 전력변화량산출부;
    상기 제1측정기간에서의 상기 무선 전력 송신기의 내부 평균 온도와 상기 제2측정기간에서의 상기 내부 평균 온도에 기반하여 온도 변화량을 산출하는 온도변화량산출부;
    상기 전력차 변화량과 상기 온도 변화량을 고려하여 전력 전달 중단 여부를 판단하는 중단판단부; 및
    상기 전력 전달 중단 판단에 의해 전력 전달을 중단하는 제어부;
    를 포함하는,
    무선 전력 송신기의 제어 장치.
13. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 무선 전력 수신기의 수신 전력과 상기 무선 전력 송신기의 송신 전력 간의 전력차를 임계 전력차와 비교하여, 상기 전력차가 상기 임계 전력차 이상인 경우 전력 전달을 중단하는,
    무선 전력 송신기의 제어 장치.
14. 제13항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 전력차가 상기 임계 전력차 미만인 경우, 상기 무선 전력 송신기의 내부 송신 코일의 온도를 임계 온도와 비교하여, 상기 내부 송신 코일의 온도가 상기 임계 온도 이상인 경우 전력 전달을 중단하는,
    무선 전력 송신기의 제어 장치.
15. 제14항에 있어서,
    상기 중단판단부는,
    상기 송신 코일의 온도가 상기 임계 온도 미만인 경우,
    상기 전력차 변화량과 상기 온도 변화량을 고려하여 전력 전달 중단 여부를 판단하는,
    무선 전력 송신기의 제어 장치.
16. 제15항에 있어서,
    상기 무선 전력 전송 송신기가 전력 전달을 중단하는 경우, 알림 장치가 전력 전달 중단 알림을 출력하는 출력부;
    를 더 포함하는
    무선 전력 송신기의 제어 장치.
17. 제15항에 있어서,
    상기 중단판단부는,
    상기 전력차 변화량 또는 상기 온도 변화량에 대해 각각의 가중치를 고려하여 전력 전달 중단 여부를 판단하는,
    무선 전력 송신기의 제어 장치.
18. 제17항에 있어서,
    상기 중단판단부는,
    상기 가중치가 고려된 상기 전력차 변화량과 상기 온도 변화량을 더한 결과를 임계 변화량과 비교하여 전력 전달 중단 여부를 판단하는,
    무선 전력 송신기의 제어 장치.
19. 제15항에 있어서,
    상기 제1측정기간은 충전 시작 후 미리 설정된 특정 시간 이후부터 시작하며,
    상기 제2측정기간은 제1측정기간의 종료와 함께 시작하는,
    무선 전력 송신기의 제어 장치.
20. 제15항에 있어서,
    상기 무선 전력 송신기의 내부 평균 온도는 상기 무선 전력 송신기의 내부 송신 코일의 온도를 고려하여 산출되는,
    무선 전력 송신기의 제어 장치.
21. 제12항에 있어서,
    상기 무선 전력 전송 송신기와 상기 무선 전력 수신기 사이 양방향 통신이 가능한 통신부;
    를 더 포함하는,
    무선 전력 송신기의 제어 장치.

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