KR102574145B1 - 무선 전력 송신기 및 그 제어 방법 - Google Patents

무선 전력 송신기 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기는, 안테나, 제 1 시점에서 상기 안테나를 통하여 송신된 파일럿 신호에 대한 제 1 반사 신호 정보를 레퍼런스(reference) 정보로서 저장하는 메모리 및 제 2 시점에서, 상기 안테나를 통하여 송신된 파일럿 신호에 대한 제 2 반사 신호 정보를 상기 레퍼런스 정보와 비교하고, 비교 결과를 바탕으로 검출 대상의 위치를 판단하도록 설정된 프로세서를 포함할 수 있다.

Description

무선 전력 송신기 및 그 제어 방법{WIRELESS POWER TRANSMITTER AND METHOD FOR CONTROLLING THEREOF}
본 발명은 무선 전력 송신기 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전자 장치에 무선으로 전력을 송신할 수 있는 무선 전력 송신기 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
현대를 살아가는 많은 사람들에게 휴대용 디지털 통신기기들은 하나의 필수 요소가 되었다. 소비자들은 언제 어디서나 자신이 원하는 다양한 고품질의 서비스를 제공받고 싶어한다. 뿐만 아니라 최근 IoT (Internet of Thing)로 인하여 우리 생활 속에 존재하는 각종 센서, 가전기기, 통신기기 등은 하나로 네트워크화 되고 있다. 이러한 각종 센서들을 원활하게 동작시키기 위해서는 무선 전력 송신 시스템이 필요하다.
무선 전력 송신은 자기유도, 자기공진, 그리고 전자기파 방식이 있으며 그 중 전자기파 방식은 다른 방식에 비해 수 m에 이르는 원거리 전력 전송에 보다 유리하다.
전자기파 방식은 주로 원거리 전력 전송에 사용되며, 원거리에 있는 전력 수신기의 정확한 위치를 파악하여 전력을 가장 효율적으로 전달할 수 있다.
종래의 전자기파 방식은, 충전 대상, 예를 들어 전자 장치의 위치를 판단하기 위하여 복수 개의 방향에 대하여 RF(radio frequency) 웨이브(wave)를 형성하여 보고, 전자 장치로부터 전력 관련 정보를 수신하고, 수신된 정보를 이용하여 전자 장치의 위치를 판단하는 방법을 이용하였다. 하지만, 복수 개의 방향에 대한 RF 웨이브 형성 및 전력 관련 정보 수신에 소요되는 시간이 오래 걸린다. 이 경우, 전자 장치가 한 위치에 고정됨이 담보될 수 없고, 특히 인체 유해성으로 인하여 충전 대상 감지 이전에는 높은 전력을 송신할 수 없다는 문제점이 발생한다.
특히, 사용자가 소형의 전자 장치를 들거나 또는 착용한 경우에는, 전자 장치의 위치가 빈번하게 변경될 수 있다. 이에 따라, 신속한 전자 장치의 위치 판단이 효율적인 무선 충전의 관건이다. 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 다양한 실시예는 파일럿 신호를 복수 개의 방향으로 송신하고, 이에 대한 반사된 신호를 분석하여 전자 장치의 위치를 신속하게 파악할 수 있는 무선 전력 송신기 및 그 제어 방법을 제공할 수 있다. 아울러, 본 발명은 전자 장치와 무선 전력 송신기 사이에 장애물이 배치된 경우에, 장애물을 회피하여 무선 충전을 수행할 수 있는 무선 전력 송신기 및 그 제어 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기는, 안테나; 제 1 시점에서 상기 안테나를 통하여 송신된 파일럿 신호에 대한 제 1 반사 신호 정보를 레퍼런스(reference) 정보로서 저장하는 메모리; 및 제 2 시점에서, 상기 안테나를 통하여 송신된 파일럿 신호에 대한 제 2 반사 신호 정보를 상기 레퍼런스 정보와 비교하고, 비교 결과를 바탕으로 검출 대상의 위치를 판단하도록 설정된 프로세서를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 제어 방법은, 제 1 시점에서 송신된 파일럿 신호에 대한 제 1 반사 신호 정보를 레퍼런스(reference) 정보로서 저장하는 동작; 제 2 시점에서, 파일럿 신호를 송신하는 동작; 및 상기 제 2 시점에서 송신된 파일럿 신호에 대한 제 2 반사 신호 정보를 상기 레퍼런스 정보와 비교하고, 비교 결과를 바탕으로 검출 대상의 위치를 판단하는 동작을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기는, 복수 개의 패치 안테나; 전자 장치의 제 1 안테나로부터 제 1 통신 신호를 수신하고, 상기 전자 장치의 제 2 안테나로부터 제 2 통신 신호를 수신하는 통신 회로; 및 상기 제 1 통신 신호의 제 1 수신 시각 및 상기 제 2 통신 신호의 제 2 수신 시각을 이용하여, 상기 전자 장치와 상기 무선 전력 송신기 사이에 장애물이 배치된지 여부를 판단하고, 상기 장애물이 배치된 것으로 판단되면, 상기 장애물을 회피하여 상기 전자 장치에 전력을 송신하도록 상기 복수 개의 패치 안테나를 제어하도록 설정된 프로세서를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 제어 방법은, 전자 장치의 제 1 안테나로부터 제 1 통신 신호를 수신하는 동작; 상기 전자 장치의 제 2 안테나로부터 제 2 통신 신호를 수신하는 동작; 상기 제 1 통신 신호의 제 1 수신 시각 및 상기 제 2 통신 신호의 제 2 수신 시각을 이용하여, 상기 전자 장치와 상기 무선 전력 송신기 사이에 장애물의 배치 여부를 판단하는 동작; 및 상기 장애물이 배치된 것으로 판단되면, 상기 장애물을 회피하여 상기 전자 장치에 전력을 송신하는 동작을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예는 파일럿 신호를 복수 개의 방향으로 송신하고, 이에 대한 반사된 신호를 분석하여 전자 장치의 위치를 신속하게 파악할 수 있는 무선 전력 송신기 및 그 제어 방법을 제공할 수 있다. 아울러, 본 발명은 전자 장치와 무선 전력 송신기 사이에 장애물이 배치된 경우에, 장애물을 회피하여 무선 충전을 수행할 수 있는 무선 전력 송신기 및 그 제어 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 시스템의 개념도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 4a 내지 4c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기가 배치된 특정 지역의 평면도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 파일럿 신호의 송신을 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 블록도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 반사된 신호의 구분을 위한 블록도를 도시한다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 11은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 12a 및 12b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 13은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 RF 웨이브 형성을 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 14는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 복수 개의 전자 장치의 충전을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 15a 및 15b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기가 포함된 지역의 평면도를 도시한다.
도 15c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 충전 구간 및 검출 구간의 개념도를 도시한다.
도 16은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 17a 및 17b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기가 포함된 지역의 평면도를 도시한다.
도 18은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 19a 및 19b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기가 포함된 지역의 평면도를 도시한다.
도 20은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 21은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 22는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 회피 경로로 RF 웨이브를 형성하는 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 23a 및 23b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기가 포함된 지역의 평면도를 도시한다.
도 24a 및 24b는 장애물을 검출하는 방법을 설명하기 위한 개념도들을 도시한다.
도 25는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 장애물 검출 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 26은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
이하, 본 문서의 다양한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 실시예 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B" 또는 "A 및/또는 B 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1," "제 2," "첫째," 또는 "둘째,"등의 표현들은 해당 구성요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다.
본 문서에서, "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, 하드웨어적 또는 소프트웨어적으로 "~에 적합한," "~하는 능력을 가지는," "~하도록 변경된," "~하도록 만들어진," "~를 할 수 있는," 또는 "~하도록 설계된"과 상호 호환적으로(interchangeably) 사용될 수 있다. 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들에 따른 무선 전력 송신기 또는 전자 장치는, 예를 들면, 스마트폰, 태블릿 PC, 이동 전화기, 영상 전화기, 전자책 리더기, 데스크탑 PC, 랩탑 PC, 넷북 컴퓨터, 워크스테이션, 서버, PDA, PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 의료기기, 카메라, 또는 웨어러블 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 웨어러블 장치는 액세서리형(예: 시계, 반지, 팔찌, 발찌, 목걸이, 안경, 콘택트 렌즈, 또는 머리 착용형 장치(head-mounted-device(HMD)), 직물 또는 의류 일체형(예: 전자 의복), 신체 부착형(예: 스킨 패드), 또는 생체 이식형 회로 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 어떤 실시예들에서, 무선 전력 송신기 또는 전자 장치는, 예를 들면, 텔레비전, DVD(digital video disk) 플레이어, 오디오, 냉장고, 에어컨, 청소기, 오븐, 전자레인지, 세탁기, 공기 청정기, 셋톱 박스, 홈 오토매이션 컨트롤 패널, 보안 컨트롤 패널, 미디어 박스, 게임 콘솔, 전자 사전, 전자 키, 캠코더, 또는 전자 액자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 무선 전력 송신기 또는 전자 장치는, 각종 의료기기(예: 각종 휴대용 의료측정기기(혈당 측정기, 심박 측정기, 혈압 측정기, 또는 체온 측정기 등), MRA(magnetic resonance angiography), MRI(magnetic resonance imaging), CT(computed tomography), 촬영기, 또는 초음파기 등), 네비게이션 장치, 위성 항법 시스템(GNSS(global navigation satellite system)), EDR(event data recorder), FDR(flight data recorder), 자동차 인포테인먼트 장치, 선박용 전자 장비(예: 선박용 항법 장치, 자이로 콤파스 등), 항공 전자기기(avionics), 보안 기기, 차량용 헤드 유닛(head unit), 산업용 또는 가정용 로봇, 드론(drone), 금융 기관의 ATM, 상점의 POS(point of sales), 또는 사물 인터넷 장치 (예: 전구, 각종 센서, 스프링클러 장치, 화재 경보기, 온도조절기, 가로등, 토스터, 운동기구, 온수탱크, 히터, 보일러 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 무선 전력 송신기 또는 전자 장치는 가구, 건물/구조물 또는 자동차의 일부, 전자 보드(electronic board), 전자 사인 수신 장치(electronic signature receiving device), 프로젝터, 또는 각종 계측 기기(예: 수도, 전기, 가스, 또는 전파 계측 기기 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 무선 전력 송신기 또는 전자 장치는 플렉서블하거나, 또는 전술한 다양한 장치들 중 둘 이상의 조합일 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 무선 전력 송신기 또는 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다. 본 문서에서, 사용자라는 용어는 전자 장치를 사용하는 사람 또는 무선 전력 송신기 또는 전자 장치를 사용하는 장치(예: 인공지능 전자 장치)를 지칭할 수 있다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 시스템의 개념도를 도시한다.
무선 전력 송신기(100)는 적어도 하나의 전자장치(150, 160)에 무선으로 전력을 송신할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 무선 전력 송신기(100)는 복수 개의 패치 안테나(patch antenna)(111 내지 126)를 포함할 수 있다. 패치 안테나(111 내지 126)는 각각이 RF 웨이브를 발생시킬 수 있는 안테나라면 제한이 없다. 패치 안테나(111 내지 126)가 발생시키는 RF 웨이브의 진폭 및 위상 중 적어도 하나는 무선 전력 송신기(100)에 의하여 조정될 수 있다. 설명의 편의를 위하여, 패치 안테나(111 내지 126) 각각이 발생시키는 RF 웨이브를 서브 RF 웨이브라 명명하도록 한다.
본 발명의 다양한 실시예에서, 무선 전력 송신기(100)는 패치 안테나(111 내지 126)에서 발생되는 서브 RF 웨이브 각각의 진폭 및 위상 중 적어도 하나를 조정할 수 있다. 한편, 서브 RF 웨이브들은 서로 간섭될 수 있다. 예를 들어, 어느 한 지점에서는 서브 RF 웨이브들이 서로 보강 간섭될 수 있으며, 또 다른 지점에서는 서브 RF 웨이브들이 서로 상쇄 간섭될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 송신기(100)는 제 1 지점(x1,y1,z1)에서 서브 RF 웨이브들이 서로 보강 간섭될 수 있도록, 패치 안테나(111 내지 126)가 발생하는 서브 RF 웨이브 각각의 진폭 및 위상 중 적어도 하나를 조정할 수 있다.
예를 들어, 무선 전력 송신기(100)는 제 1 지점(x1,y1,z1)에 전자장치(150)가 배치된 것을 결정할 수 있다. 여기에서, 전자장치(150)의 위치는, 예를 들어 전자장치(150)의 전력 수신용 안테나가 위치한 지점일 수 있다. 무선 전력 송신기(100)가 전자장치(150)의 위치를 결정하는 구성에 대하여서는 더욱 상세하게 후술하도록 한다. 전자장치(150)가 높은 송신 효율로 무선으로 전력을 수신하기 위하여서는, 제 1 지점(x1,y1,z1)에서 서브 RF 웨이브들이 보강 간섭되어야 한다. 이에 따라, 무선 전력 송신기(100)는 제 1 지점(x1,y1,z1)에서 서브 RF 웨이브들이 서로 보강 간섭이 되도록 패치 안테나(111 내지 126)를 제어할 수 있다. 여기에서, 패치 안테나(111 내지 126)를 제어한다는 것은, 패치 안테나(111 내지 126)로 입력되는 신호의 크기를 제어하거나 또는 패치 안테나(111 내지 126)로 입력되는 신호의 위상(또는 딜레이)을 제어하는 것을 의미할 수 있다. 한편, 특정 지점에서 RF 웨이브가 보강 간섭되도록 제어하는 기술인 빔-포밍(beam forming)에 대해서는 당업자가 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 아울러, 본 발명에서 이용되는 빔-포밍의 종류에 대하여 제한이 없음 또한 당업자가 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 미국 공개특허 2016/0099611, 미국 공개특허 2016/0099755, 미국 공개특허 2016/0100124 등에 개시된 바와 같은, 다양한 빔 포밍 방법이 이용될 수 있다. 빔-포밍에 의하여 형성된 RF 웨이브의 형태를, 에너지 포켓(pockets of energy)이라 명명할 수도 있다.
이에 따라, 서브 RF 웨이브들에 의하여 형성된 RF 웨이브(130)는 제 1 지점(x1,y1,z1)에서 진폭이 최대가 될 수 있으며, 이에 따라 전자장치(150)는 높은 효율로 무선 전력을 수신할 수 있다. 한편, 무선 전력 송신기(100)는 제 2 지점(x2,y2,z2)에 전자장치(160)가 배치된 것을 감지할 수도 있다. 무선 전력 송신기(100)는 전자장치(160)를 충전하기 위하여 서브 RF 웨이브들이 제 2 지점(x2,y2,z2)에서 보강 간섭이 되도록 패치 안테나(111 내지 126)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 서브 RF 웨이브들에 의하여 형성된 RF 웨이브(131)는 제 2 지점(x2,y2,z2)에서 진폭이 최대가 될 수 있으며, 전자장치(160)는 높은 송신 효율로 무선 전력을 수신할 수 있다.
더욱 상세하게, 전자장치(150)는 상대적으로 우측에 배치될 수 있다. 이 경우, 무선 전력 송신기(100)는 상대적으로 우측에 배치된 패치 안테나(예를 들어, 114,118,122,126)로부터 형성되는 서브 RF 웨이브들에 상대적으로 더 큰 딜레이를 적용할 수 있다. 즉, 상대적으로 좌측에 배치된 패치 안테나(예를 들어, 111,115,119,123)로부터 형성되는 서브 RF 웨이브들이 먼저 형성된 이후에, 소정의 시간이 흐른 후에 상대적으로 우측에 배치된 패치 안테나(예를 들어, 114,118,122,126)로부터 서브 RF 웨이브가 발생될 수 있다. 이에 따라, 상대적으로 우측의 지점에서 서브 RF 웨이브들이 동시에 만날 수 있으며, 즉 상대적으로 우측의 지점에서 서브 RF 웨이브들이 보강 간섭될 수 있다. 만약, 상대적으로 중앙의 지점에 빔-포밍을 수행하는 경우에는, 무선 전력 송신기(100)는 좌측의 패치 안테나(예를 들어, 111,115,119,123)와 우측의 패치 안테나(예를 들어, 114,118,122,126)와 실질적으로 동일한 딜레이를 적용할 수 있다. 또한, 상대적으로 좌측의 지점에 빔-포밍을 수행하는 경우에는, 무선 전력 송신기(100)는 좌측의 패치 안테나(예를 들어, 111,115,119,123)에 우측의 패치 안테나(예를 들어, 114,118,122,126)보다 더 큰 딜레이를 적용할 수 있다. 한편, 다른 실시예에서는, 무선 전력 송신기(100)는 패치 안테나(111 내지 126) 전체에서 서브 RF 웨이브들을 실질적으로 동시에 발진시킬 수 있으며, 상술한 딜레이에 대응되는 위상을 조정함으로써 빔-포밍을 수행할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 무선 전력 송신기(100)는 전자장치(150,160)의 위치를 결정하고, 결정된 위치에서 서브 RF 웨이브들이 보강 간섭이 되게 하여, 높은 송신 효율로 무선 충전을 수행할 수 있다. 한편, 무선 전력 송신기(100)는 전자장치(150,160)의 위치를 정확히 파악하여야만, 높은 송신 효율의 무선 충전이 가능할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다. 이하에서, 무선 전력 송신기가 특정 동작을 수행한다는 것의 의미는, 무선 전력 송신기의 프로세서가 특정 동작을 수행하거나 또는 프로세서가 다른 하드웨어로 하여금 특정 동작을 수행하도록 제어하는 것을 의미할 수 있다. 아울러, 무선 전력 송신기가 특정 정보를 저장한다는 것의 의미는, 무선 전력 송신기에 포함된 메모리가 특정 정보를 저장한다는 것을 의미할 수도 있다.
210 동작에서, 무선 전력 송신기는 전자 장치를 검출할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 무선 전력 송신기는, 파일럿 신호를 복수 개의 방향으로 송신할 수 있다. 무선 전력 송신기는, 파일럿 신호가 반사된 신호를 수신할 수 있다. 무선 전력 송신기는, 반사된 신호 정보, 즉 신호 특성은, 예를 들어 반사된 신호의 진폭, 위상 및 진행 시간(time of flight) 중 적어도 하나를 레퍼런스(reference) 정보로서 미리 저장할 수 있다. 이에 따라, 무선 전력 송신기는, 무선 전력 송신기가 배치된 지역에 대응하는 신호 특성을 저장할 수 있다. 만약, 전자 장치와 같은 물체가 지역에 추가적으로 배치된 경우에는, 신호 특성이 이전과 달라질 수 있다. 무선 전력 송신기는 파일럿 신호를 복수 개의 방향으로 송신하고, 반사된 신호의 특성을 미리 저장된 레퍼런스 정보와 비교할 수 있다. 반사된 신호의 특성과 레퍼런스 정보가 차이가 있으면, 무선 전력 송신기는 전자 장치를 검출할 수 있다. 한편, 무선 전력 송신기는, 검출 대상이 전자 장치인지 또는 장애물인지를 판단할 수도 있으며, 이는 더욱 상세하게 후술하도록 한다.
220 동작에서, 무선 전력 송신기는 전자 장치의 위치를 판단할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 무선 전력 송신기는 전자 장치가 배치된 방향을 판단할 수 있다. 무선 전력 송신기가 전자 장치가 배치된 방향 또는 전자 장치의 위치를 판단하는 구성에 대하여서는 더욱 상세하게 후술하도록 한다.
230 동작에서, 무선 전력 송신기는 전자 장치의 위치에 대응하여 RF 웨이브를 형성할 수 있다. 하나의 실시예에서, 무선 전력 송신기는 전자 장치가 배치된 방향으로 RF 웨이브를 형성할 수 있다. 여기에서, 무선 전력 송신기가 전자 장치가 배치된 방향으로 RF 웨이브를 형성하는 것은, 전자 장치가 배치된 방향의 하나 또는 이상의 지점 상에서 서브 RF 웨이브들이 보강 간섭되도록, 패치 안테나들 각각의 위상 및 진폭 중 적어도 하나를 제어하는 것을 의미할 수 있다. 무선 전력 송신기는, 전자 장치로부터 전자 장치가 수신한 수신 전력 관련 정보를 수신할 수 있으며, 이에 따라 RF 웨이브 형성을 유지하거나 RF 웨이브를 조정하여 재형성할 수 있다. 예를 들어, 수신 전력 관련 정보가 기설정된 조건을 만족하면, 무선 전력 송신기는 RF 웨이브 형성을 유지할 수 있다. 수신 전력 관련 정보가 기설정된 조건을 만족하지 못하면, 무선 전력 송신기는 패치 안테나로 인가하는 전력의 크기를 조정함으로써 RF 웨이브를 재형성할 수도 있다. 즉, 무선 전력 송신기는, 전자 장치로부터 수신된 수신 전력 관련 정보가 기설정된 조건을 만족할때까지 RF 웨이브를 조정할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 무선 전력 송신기는 전자 장치의 위치를 직접 판단할 수도 있다. 이 경우에는, 무선 전력 송신기는 전자 장치의 위치에서 서브 RF 웨이브들이 보강 간섭되도록, 패치 안테나들 각각의 위상 및 진폭 중 적어도 하나를 제어할 수 있다. 240 동작에서, 무선 전력 송신기는 형성된 RF 웨이브를 이용하여 무선 충전을 수행할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다. 도 3의 실시예는 도 4a 내지 4c를 참조하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다. 도 4a 내지 4c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기가 배치된 특정 지역의 평면도를 도시한다.
무선 전력 송신기(401)는, 예를 들어 도 4a에서와 같이, 특정 지역(400)의 중앙에 위치할 수 있다. 특정 지역(400)은 실내를 구성하는 4개의 벽(413,414,415,416)을 포함할 수 있다. 특정 지역(400)의 상측에는 TV(411)가 배치될 수 있으며, 우측에는 가구(412)가 배치될 수 있다. 무선 전력 송신기(401)와 TV(411) 사이의 거리는 d1일 수 있으며, 무선 전력 송신기(401)와 가구(412) 사이의 거리는 d3일 수 있다. 아울러, 무선 전력 송신기(402)와 벽들(413,414,415,416) 사이의 거리는 방향에 따라 d2, d4 내지 d8일 수 있다.
도 3을 참조하면, 310 동작에서, 무선 전력 송신기(401)는 제 1 시점에서, 복수 개의 방향으로 파일럿 신호를 송신할 수 있다. 예를 들어, 도 4b에서와 같이, 무선 전력 송신기(401)는 제 1 방향 내지 제 8 방향 각각으로 파일럿 신호(421,423,425,427,430,432,434,436) 각각을 송신할 수 있다. 하나의 실시예에서, 무선 전력 송신기(401)는 파일럿 신호(421,423,425,427,430,432,434,436) 각각을 하나의 시점에서 송신할 수 있다. 이 경우, 무선 전력 송신기(401)는 파일럿 신호(421,423,425,427,430,432,434,436) 각각에 식별 정보를 삽입하여 송신할 수 있다. 또는, 무선 전력 송신기(401)는 파일럿 신호(421,423,425,427,430,432,434,436) 각각을 상이한 주파수로 송신할 수 있다. 또는, 무선 전력 송신기(401)는 파일럿 신호(421,423,425,427,430,432,434,436) 각각을 시간 순서에 따라 송신할 수도 있다.
320 동작에서, 무선 전력 송신기(401)는 복수 개의 반사 신호를 수신할 수 있다. 예를 들어, 도 4b에서와 같이, 제 1 파일럿 신호(421)는 무선 전력 송신기(401)로부터 송신된 후, TV(411)에 의하여 반사될 수 있다. 이에 따라 반사된 신호(422)가 무선 전력 송신기(401)로 수신될 수 있다. 반사된 신호(422)는 송신된 파일럿 신호(421)에 비하여 진폭 및 위상 중 적어도 하나가 변경될 수 있다. 아울러, 무선 전력 송신기(401)는 파일럿 신호(421)의 송신 시점과 반사된 신호(422)의 수신 시점의 차이인 진행 시간(time of flight)을 판단할 수 있다.
한편, 무선 전력 송신기(401)는 파일럿 신호(427)가 하나의 벽(414)에 의하여 1차적으로 반사(428)되고, 2차 반사되어 생성된 반사된 신호(429)를 수신할 수도 있다. 상술한 바와 같이, 무선 전력 송신기(401)는 송신한 파일럿 신호(421,423,425,427,430,432,434,436) 각각에 대응하는 반사된 신호(422,424,426,429,431,433,435,437)를 수신할 수 있다. 무선 전력 송신기(401)는 반사된 신호(422,424,426,429,431,433,435,437) 각각이 파일럿 신호(421,423,425,427,430,432,434,436) 각각에 대응하는지를, 식별 정보 및 주파수 중 적어도 하나에 기초하여 판단할 수 있다. 또는, 무선 전력 송신기(401)는 반사된 신호(422,424,426,429,431,433,435,437) 각각이 파일럿 신호(421,423,425,427,430,432,434,436) 각각에 대응하는지를 시분할에 따라서 판단할 수도 있다.
330 동작에서, 무선 전력 송신기(401)는 복수 개의 방향에 대한 레퍼런스 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(401)는 표 1과 같은 레퍼런스 정보를 저장할 수 있다.
방향 진폭 감쇄(dB) 위상 변화(rad) 진행 시간
(time of flight)(μs)
제1방향 -2 +13 0.12
제2방향 -4 -2 0.24
제3방향 -3 +17 0.15
제4방향 -4.1 -3 0.28
상기와 같이, 레퍼런스 정보는, 진폭, 위상 및 진행 시간에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, RCS(radar cross section) 등과 같이 신호의 특성을 나타내는 정보라면 제한이 없음을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 뿐만 아니라, 다양한 실시예에 의한 무선 전력 송신기(401)는 AM-AM 노이즈, AM-PM 노이즈, IQ 시그널링 등의 다양한 신호 처리 방법을 이용하여 신호의 특성을 판단할 수 있음 또한 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다. IQ 시그널링은 PSK, CDMA, WCMDA, OFDM 등의 신호 변복조 방식에서 주로 이용되며, PSK의 경우 BPSK, QPSK, 8PSK 등 변조 방식을 이용하여, 보다 정확한 왜곡 정보 파악이 가능할 수 있다. 이에 따라, 다중 경로 반사에 의한 다이버시티(time diversity) 보정에 강인할 수 있으며, 이는 도 8을 참조하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다.
한편, 무선 전력 송신기(401)는 표 1과 같은 레퍼런스 정보를 다른 무선 전력 송신기 또는 다른 전자 장치와 공유할 수도 있다. 레퍼런스 정보를 수신한 전자 장치는, 무선 전력 송신기(401)와 전자 장치 자신의 상대적인 위치를 고려하여 레퍼런스 정보를 보정하여, 추후에 이용할 수도 있다.
한편, 본 발명의 다양한 실시예에서, 무선 전력 송신기(401)는 다른 전자 장치로부터 레퍼런스 정보를 수신할 수도 있다. 예를 들어, 무선 파일럿 신호의 송신 및 반사파의 신호 특성을 처리하는 다른 전자 장치가 무선 전력 송신기(401)와 별도로 구현될 수도 있다. 이 경우, 다른 전자 장치는, 예를 들어 표 1과 같은 레퍼런스 정보를 생성하여 무선 전력 송신기(401)로 전달할 수도 있다. 이 경우, 다른 전자 장치는 지속적으로 파일럿 신호의 송신 및 반사파의 신호 특성을 처리할 수 있으며, 반사파 신호 특성에서 변경이 발생하면, 변경이 발생한 방향에 대한 정보를 무선 전력 송신기(401)로 전달할 수도 있다. 무선 전력 수신기(401)는 다른 전자 장치로부터 수신된 방향 정보를 자신을 기준으로 보정한 후 사용할 수 있다. 하나의 실시예에서, 다른 전자 장치는 반사파의 신호 특성을 이용하여, 장애물 또는 전자 장치의 검출까지 수행할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 다른 전자 장치는 반사파의 신호 특성만을 무선 전력 송신기(401)로 전달할 수 있으며, 무선 전력 송신기(401)는 다른 전자 장치로부터 수신한 반사파의 신호 특성을 이용하여, 장애물 또는 전자 장치의 검출을 수행할 수도 있다.
무선 전력 송신기(401)는 제 1 방향으로의 파일럿 신호(421)의 진폭과 파일럿 신호(421)에 대응하는 반사된 신호(422)의 진폭을 비교하여 진폭 감쇄를 판단할 수 있다. 무선 전력 송신기(401)는 제 1 방향으로의 파일럿 신호(421)의 위상과 파일럿 신호(421)에 대응하는 반사된 신호(422)의 위상을 비교하여 위상 변화를 판단할 수 있다. 무선 전력 송신기(401)는 제 1 방향으로의 파일럿 신호(421)의 송신 시점 및 파일럿 신호(421)에 대응하는 반사된 신호(422)의 수신 시점 사이의 차이를 이용하여 진행 시간을 판단할 수 있다.
340 동작에서, 무선 전력 송신기(401)는 제 2 시점에서, 파일럿 신호를 복수 개의 방향으로 송신 신호를 송신할 수 있다. 예를 들어, 제 2 시점에서는, 도 4c에서와 같이, 전자 장치(450)가 지역(400) 내에 배치될 수 있다. 전자 장치(450)는 무선 전력 송신기(401)를 기준으로 제 4 방향으로 d9의 거리에 배치될 수 있다. 무선 전력 송신기(401)는 파일럿 신호(427)를 제 4 방향으로 송신할 수 있다. 다른 파일럿 신호(421,423,425,430,432,434,436)는 설명의 편의를 위하여 도시하지 않았을 뿐, 무선 전력 송신기(401)는 도 4b에서와 같이, 파일럿 신호(421,423,425,427,430,432,434,436)를 복수 개의 방향으로 송신할 수 있다. 한편, 파일럿 신호(427)가 전자 장치(450)에 의하여 반사된 신호(441)가 무선 전력 송신기(401)에서 수신될 수 있다. 무선 전력 송신기(401)는 반사된 신호(441)의 특성을 판단할 수 있다. 350 동작에서, 무선 전력 송신기(401)는 레퍼런스 정보를 참조하여, 무선 충전을 위한 전자 장치(450)를 검출할 수 있다. 예를 들어, 표 1과 같이 제 4 방향의 레퍼런스 정보는, 신호 감쇄가 -4.1dB이며, 위상 변화가 -3rad이며, 진행 시간이 0.28μs인 것일 수 있다. 한편, 무선 전력 송신기(401)는 제 2 시점에서의 반사된 신호(444)는 파일럿 신호(427)에 비하여 신호 감쇄가 -1.2dB이며, 위상 변화가 40rad이며, 진행 시간이 0.12μs인 것을 판단할 수 있다. 즉, 무선 전력 송신기(401)는 신호 감쇄에서 2.9dB의 차이가 검출되며, 위상 변화에서 43rad의 차이가 검출되며, 진행 시간에서 0.16μs의 차이가 검출된 것을 확인할 수 있다. 무선 전력 송신기(401)는 레퍼런스 정보와 반사된 신호의 특성 사이의 차이가 임계치를 초과하는 것으로 판단되면, 해당 방향에 전자 장치(450)가 위치한 것으로 판단할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 무선 전력 송신기(401)는 신호 감쇄, 위상 변화 및 진행 시간 각각의 차이를 각각의 팩터에 대하여 설정된 임계치와 비교를 수행하거나, 또는 가중치 합을 이용하여 이에 대응하여 설정된 임계치와 비교할 수도 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 임계치를 초과하는 차이가 검출되면, 무선 전력 송신기(401)는 해당 방향에 전자 장치(450)가 아닌 장애물이 위치한 것으로도 판단할 수도 있다. 즉, 전자 장치(450)는 해당 방향에서 검출된 물체가 전자 장치인지 또는 장애물인지를 판단할 수도 있으며, 이에 대하여서는 더욱 상세하게 후술하도록 한다.
한편, 본 발명의 다양한 실시예에서, 무선 전력 송신기(401)는 기설정된 임계치 이내의 진행 시간을 가지는 반사된 신호만을 레퍼런스 정보 생성 또는 전자 장치(450)의 검출에 이용할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 파일럿 신호는 다수의 반사를 거친 후에 무선 전력 송신기(401)로 수신될 수도 있다. 다수의 반사를 거친 신호는 상대적으로 큰 진행 시간을 가질 수 있거나 또는 상대적으로 큰 감쇄 정도를 가질 수 있으며, 이에 따라 지역(400)의 실제 지형을 반영하지 못한다. 이에 따라, 무선 전력 송신기(401)는 기설정된 임계치 이내의 진행 시간을 가지는 반사된 신호만을 레퍼런스 정보 생성 또는 전자 장치(450)의 검출에 이용할 수 있다. 또는, 무선 전력 송신기(401)는 종래에 개발된 다양한 반사 보정 방법(예를 들어, 다이버시티 보정 방법)을 이용하여 레퍼런스 정보 생성 또는 전자 장치(450)의 검출을 수행할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 파일럿 신호의 송신을 설명하기 위한 개념도를 도시한다. 도 5에서와 같이, 무선 전력 송신기는 일부의 복수 패치 안테나를 이용하여 하나의 방향으로 서브 RF 웨이브를 형성하도록 제어할 수도 있다. 예를 들어, 일부 패치 안테나들(111,112,115,116)는 제 1 방향으로 서브 RF 웨이브(511)를 형성하고, 일부 패치 안테나들(113,114,117,118)는 제 2 방향으로 서브 RF 웨이브(512)를 형성하고, 일부 패치 안테나들(119,120,123,124)는 제 3 방향으로 서브 RF 웨이브(513)를 형성하고, 일부 패치 안테나들(121,122,125,126)는 제 4 방향으로 서브 RF 웨이브(514)를 형성할 수도 있다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 블록도를 도시한다.
무선 전력 송신기(600)는 전력 소스(source)(601), 전력 송신용 안테나 어레이(610), 프로세서(620), 메모리(660) 및 통신 회로(640)를 포함할 수 있다. 전자 장치(650)는 무선으로 전력을 수신하는 장치이면 제한이 없으며, 전력 수신용 안테나(651), 정류기(652), 컨터버(653), 차저(charger)(654), 프로세서(655), 메모리(656) 및 통신 회로(657)를 포함할 수 있다.
전력 소스(601)는 송신을 위한 전력을 전력 송신용 안테나 어레이(610)로 제공할 수 있다. 전력 소스(601)는, 예를 들어 직류 전력을 제공할 수 있으며, 이 경우에는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 전력 송신용 안테나 어레이(610)로 전달하는 인버터(inverter)(미도시)가 무선 전력 송신기(600)에 더 포함될 수도 있다. 한편, 다른 실시예에서는, 전력 소스(601)는 교류 전력을 전력 송신용 안테나 어레이(610)로 제공할 수도 있다.
전력 송신용 안테나 어레이(610)는 복수 개의 패치 안테나들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같은 복수 개의 패치 안테나들이 전력 송신용 안테나 어레이(610)에 포함될 수 있다. 복수 개의 패치 안테나의 개수 또는 배열 형태에 대하여서는 제한이 없다. 전력 송신용 안테나 어레이(610)는 전력 소스(601)로부터 제공받은 전력을 이용하여, RF 웨이브를 형성할 수 있다. 전력 송신용 안테나 어레이(610)는 프로세서(620)의 제어에 따라서, 특정 방향으로 RF 웨이브를 형성할 수 있다. 여기에서, 특정 방향으로 RF 웨이브를 형성한다는 것은, 특정 방향의 일 지점에서의 서브 RF 웨이브들이 보강 간섭을 일으키도록, 서브 RF 웨이브들의 진폭 및 위상 중 적어도 하나를 제어함을 의미할 수 있다.
프로세서(620)는, 전력 송신용 안테나 어레이(610)가 복수 개의 방향 각각으로 서브 RF 웨이브, 즉 파일럿 신호 각각을 형성하도록 제어할 수 있다. 메모리(630)에는 복수 개의 방향 각각으로 서브 RF 웨이브, 즉 파일럿 신호 각각을 생성하도록 하는 프로그램 또는 알고리즘이 저장될 수 있다. 프로세서(620)는 메모리(630)에 저장된 프로그램 또는 알고리즘을 이용하여, 전력 송신용 안테나 어레이(610)의 패치 안테나 각각의 위상 및 진폭 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.
프로세서(620)는, 서브 RF 웨이브, 즉 파일럿 신호를 제 1 기간 동안에 형성하도록 제어할 수 있다. 프로세서(620)는 제 1 기간이 도과된 후 제 2 기간 동안, 전력 송신용 안테나 어레이(610)의 패치 안테나들이 반사된 신호를 수신하도록 제어할 수 있다. 상술한 바와 같이, 패치 안테나들이 반사된 신호를 수신할 수 있으며, 프로세서(620)는 반사된 신호 각각이 어떤 파일럿 신호에 대응되는지를 판단할 수 있다. 프로세서(620)는 반사된 신호 각각의 신호 특성을 판단할 수 있다. 프로세서(620)는 반사된 신호 각각에 대한 정보, 즉 신호 특성을 레퍼런스 정보로서 메모리(630)에 저장할 수 있다.
프로세서(620)는, 서브 RF 웨이브, 즉 파일럿 신호를 검출 구간 동안에 형성하도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(600)는 검출 구간 동안에는 파일럿 신호 송신 및 반사 신호 수신을 수행하여, 충전을 수행할 검출 대상을 검출하도록 설정될 수 있다. 아울러, 무선 전력 송신기(600)는 충전 구간에서는, 검출한 전자 장치에 대하여 충전을 수행할 수 있다.
프로세서(620)는, 이후 전력 송신용 안테나 어레이(610)의 패치 안테나들이 반사된 신호를 수신하도록 제어할 수 있다. 프로세서(620)는 반사된 신호 각각의 신호 특성을 판단할 수 있다. 프로세서(620)는 반사된 신호 각각의 신호 특성을 레퍼런스 정보와 비교할 수 있다. 프로세서(620)는, 비교 결과에 기초하여 검출 대상이 배치된 방향 및 위치 중 적어도 하나를 판단할 수 있다. 프로세서(620)는 검출 대상이 무선 충전을 수행할 수 있는 전자 장치(650)인지 또는 무선 충전을 수행할 수 없는 장애물인지를 구분할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(620)는 전자 장치(650)의 통신 회로(657)로부터의 통신 신호(659)가 통신 회로(640)에서 수신되는지 여부에 따라, 전자 장치(650) 또는 장애물을 구분할 수 있다. 프로세서(620)는 전자 장치(650)에 무선 충전을 수행할 수 있다. 아울러, 프로세서(620)는 검출된 검출 대상을 레퍼런스 정보에 반영할 수 있다. 전자 장치(650)는 파일럿 신호의 수신에 따라 통신 신호(659)를 통신 회로(657)를 통하여 송신할 수 있다. 파일럿 신호는 적어도 통신 회로(657), 또는 통신 회로(657) 및 프로세서(655)를 웨이크 업할 수 있는 정도의 크기를 가질 수 있다.
프로세서(620)는, 전자 장치(650)가 위치한 방향을 결정할 수 있으며, 결정된 방향에 기초하여 RF 웨이브의 형성 방향을 결정할 수 있다. 즉, 프로세서(620)는, 결정된 방향의 일 지점에서 서브 RF 웨이브들이 보강 간섭을 일으키도록, 서브 RF 웨이브들을 발생시키는 전력 송신용 안테나 어레이(610)의 패치 안테나들을 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(620)는 패치 안테나들 또는 패치 안테나들과 연결된 제어 수단을 제어함으로써, 패치 안테나들 각각으로부터 발생되는 서브 RF 웨이브의 진폭 및 위상 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.
프로세서(620)는 전자 장치(650)의 방향에 기초하여 전력 송신용 안테나 어레이(610)를 제어함으로써, 전자 장치(650)의 방향으로 RF 웨이브를 형성할 수 있다. 한편, 프로세서(620)는 통신 신호(659) 내의 정보를 이용하여 전자 장치(650)를 식별할 수도 있다. 통신 신호(659)는 전자 장치의 고유 식별자 또는 고유 어드레스를 포함할 수 있다. 통신 회로(640)는 통신 신호(659)를 처리하여 정보를 프로세서(620)로 제공할 수 있다. 통신 회로(640) 및 통신용 안테나(미도시) 는, WiFi(wireless fidelity), 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zig-bee), NFC(near field communication), BLE(Bluetooth low energy) 등의 다양한 통신 방식에 기초하여 제작될 수 있으며, 통신 방식의 종류에는 제한이 없다. 한편, 통신 신호(659)는 전자 장치(650)의 정격 전력 정보를 포함할 수도 있으며, 프로세서(620)는 전자 장치(650)의 고유 식별자, 고유 어드레스 및 정격 전력 정보 중 적어도 하나에 기초하여 전자 장치(650)의 충전 여부를 결정할 수도 있다.
아울러, 통신 신호는 무선 전력 송신기(600)가 전자 장치(650)를 식별하는 과정, 전자 장치(650)에 전력 송신을 허락하는 과정, 전자 장치(650)에 수신 전력 관련 정보를 요청하는 과정, 전자 장치(650)로부터 수신 전력 관련 정보를 수신하는 과정 등에서도 이용될 수 있다. 즉, 통신 신호는, 무선 전력 송신기(600) 및 전자 장치(650) 사이의 가입, 명령 또는 요청 과정에서 이용될 수 있다.
한편, 프로세서(620)는 전력 송신용 안테나 어레이(610)를 제어하여 결정된 전자 장치(650)의 방향으로 RF 웨이브(611)를 형성하도록 제어할 수 있다. 프로세서(620)는, 검출용 RF 웨이브를 형성하고, 이후에 피드백으로 수신되는 또 다른 통신 신호를 이용하여 전자 장치(650)까지의 거리를 판단할 수도 있다. 예를 들어, 또 다른 통신 신호에는 송신 시점에서의 타임 스탬프(time stamp)가 포함될 수도 있다. 프로세서(620)는 또 다른 통신 신호에 포함된 타임 스탬프와 수신 시점을 비교함으로써, 전자 장치(650)까지의 거리를 판단할 수도 있다.
이에 따라, 프로세서(620)는 전자 장치(650)의 방향 및 전자 장치(650)까지의 거리를 모두 결정할 수 있으며, 결국 전자 장치(650)의 위치를 결정할 수 있다. 프로세서(620)는 전자 장치(650)의 위치에서 패치 안테나들이 발생하는 서브 RF 웨이브들이 보강 간섭이 되도록, 패치 안테나를 제어할 수 있다. 이에 따라, RF 웨이브(611)는 상대적으로 높은 송신 효율로 전력 수신용 안테나(651)로 전달될 수 있다.
전력 수신용 안테나(651)는 RF 웨이브를 수신할 수 있는 안테나라면 제한이 없다. 아울러, 전력 수신용 안테나(651) 또한 복수 개의 안테나를 포함하는 어레이 형태로 구현될 수도 있다. 전력 수신용 안테나(651)에서 수신된 교류 전력은 정류기(652)에 의하여 직류 전력으로 정류될 수 있다. 컨버터(653)는 직류 전력을 요구되는 전압으로 컨버팅하여 차저(654)로 제공할 수 있다. 차저(654)는 배터리(미도시)를 충전할 수 있다. 한편, 도시되지는 않았지만, 컨버터(653)는 컨버팅된 전력을 PMIC(power management integrated circuit)(미도시)로 제공할 수도 있으며, PMIC(미도시)는 전자 장치(650)의 각종 하드웨어로 전력을 제공할 수도 있다.
한편, 프로세서(655)는 정류기(652)의 출력단의 전압을 모니터링할 수 있다. 예를 들어, 정류기(652)의 출력단에 연결되는 전압계가 전자 장치(650)에 더 포함될 수도 있으며, 프로세서(655)는 전압계로부터 전압값을 제공받아 정류기(652)의 출력단의 전압을 모니터링할 수 있다. 프로세서(655)는 정류기(652)의 출력단의 전압값을 포함하는 정보를 통신 회로(657)로 제공할 수 있다. 통신 회로(657)는 통신용 안테나(미도시)를 이용하여 수신 전력 관련 정보를 포함하는 통신 신호를 송신할 수 있다. 수신 전력 관련 정보는, 예를 들어 정류기(652)의 출력단의 전압과 같은 수신되는 전력의 크기와 연관되는 정보일 수 있으며, 정류기(652)의 출력단의 전류의 크기값을 포함할 수도 있다. 이 경우, 정류기(652)의 출력단의 전류를 측정할 수 있는 전류계 또는 전압계가 전자 장치(650)에 더 포함될 수 있음 또한 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 전류계는 직류 전류계, 교류 전류계, 디지털 전류계 등으로 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 그 종류에는 제한이 없다. 전압계는, 전류력계형(electro dynamic instrument) 전압계, 정전기형 전압계, 디지털 전압계 등 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 그 종류에는 제한이 없다. 아울러, 수신 전력 관련 정보를 측정하는 위치 또한 정류기(652)의 출력단 뿐만 아니라, 전자 장치(650)의 어떠한 지점이라도 제한이 없다.
아울러, 상술한 바와 같이, 프로세서(657)는 전자 장치(650)의 식별 정보를 포함하는 통신 신호(659)를 무선 전력 송신기(600)로 송신할 수도 있다. 메모리(656)는 전자 장치(650)의 각종 하드웨어를 제어할 수 있는 프로그램 또는 알고리즘을 저장할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
710 동작에서, 무선 전력 송신기는, 복수 개의 방향을 설정할 수 있다. 전자 장치가 배치된 방향의 정확도를 보다 향상시키기 위하여서는, 무선 전력 송신기는 보다 많은 방향을 설정할 수 있다. 720 동작에서, 무선 전력 송신기는 복수 개의 방향 각각에 대응하는 패치 안테나 그룹을 결정할 수 있다. 예를 들어, 도 5에서와 같이, 무선 전력 송신기는 네 개의 패치 안테나를 하나의 그룹으로 설정하여, 특정 방향에 대한 RF 웨이브를 형성할 수 있다.
730 동작에서, 무선 전력 송신기는 복수 개의 방향 각각에 대응하는 패치 안테나 그룹 각각으로 출력하는 신호를 생성할 수 있다. 740 동작에서, 무선 전력 송신기는 생성된 신호 각각에 식별 정보를 삽입할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기는 전력 소스로부터의 전력을 패치 안테나로 분배하는 분배기(divider)를 더 포함할 수 있다. 분배기에 의하여 분배된 전력은 기설정된 통신 방식에 따라 변조될 수 있으며, 아울러 변조된 신호에는 식별 정보가 삽입될 수 있다.
750 동작에서, 무선 전력 송신기는 식별 정보가 삽입된 신호를, 패치 안테나에 의하여, 복수 개의 방향 각각으로 송신할 수 있다. 식별 정보가 삽입된 신호는 반사되어 무선 전력 송신기로 수신될 수 있다. 760 동작에서, 무선 전력 송신기는, 수신된 신호의 식별 정보를 확인하여, 복수 개의 방향 각각으로부터의 수신 신호를 결정할 수 있다. 770 동작에서, 무선 전력 송신기는 수신 신호를 이용하여 레퍼런스 정보를 생성하거나 또는 전자 장치를 검출할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기의 하나의 패치 안테나에는 복수 개의 반사 신호가 수신될 수도 있다. 복수 개의 반사 신호가 한번에 수신된다 하더라도, 무선 전력 송신기는, 식별 정보를 확인함으로써 반사 신호를 구분할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 반사된 신호의 구분을 위한 블록도를 도시한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신기는 반사된 신호(Hr(t))를 수신할 수 있다. 반사된 신호(Hr(t))에는 제 1 파일럿 신호의 반사된 신호, 제 2 파일럿 신호의 반사된 신호 내지 제 N 파일럿 신호의 반사된 신호가 모두 포함된 것으로 상정하도록 한다.
무선 전력 송신기는 복수 개의 딜레이 소자(801,802,…,80N)를 포함할 수 있다. 여기에서, 딜레이 소자(801,802,…,80N) 각각은 Tf, 2×Tf, N×Tf의 시간만큼 신호를 딜레이시킬 수 있다. 딜레이 소자(801,802,…,80N)는 시간 다이버시티(diversity)를 보정하기 위한 것일 수 있다. 무선 전력 송신기는 반사된 신호(Hr(t))를 분배하여, 딜레이 소자(801,802,80N) 각각으로 입력시킬 수 있다. 딜레이 소자(801,802,…,80N) 각각은 반사된 신호(Hr(t))를 설정된 시간만큼 딜레이시킬 수 있다.
딜레이된 신호들 각각에는 코드가 곱연산될 수 있다. 더욱 상세하게, 딜레이 소자(801)에 의하여 딜레이된 신호에는 a1,0의 코드가 곱연산될 수 있다. 코드를 나타내는 ai,j에서 i는 파일럿 신호의 식별 정보를 나타내는 정보의 인덱스일 수 있으며, j는 시간 다이버시티를 보정하기 위한 정보의 인덱스일 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기는 제 i 방향에는 ai의 식별 정보를 포함하는 파일럿 신호를 송신할 수 있다. 딜레이 소자(801,802,…,80N)에 의하여 딜레이된 신호들 각각에는, a1,0, a1,1, a1,N -1의 코드가 곱연산될 수 있으며, 곱연산 결과는 합산기(820)에 의하여 합산될 수 있다. 합산기(820)에 의하여 합산된 결과는 딜레이 소자(831)에 의하여 Te-NTf만큼 딜레이될 수 있으며, 여기에서 Te-NTf는 평균 딜레이 값일 수도 있다. 이에 따라, 제 0 방향에 대응하는 반사된 신호인 H0가 획득될 수 있다. 특히, 반사된 신호 H0는 시간 다이버시티가 보정된 값으로, 정확한 반사된 신호가 획득될 수 있다. 상술한 바와 유사한 방식으로, 합산기(821,822) 각각에 의하여 합산된 결과는 딜레이 소자(832,833)에 의하여 Te-NTf만큼 딜레이될 수 있다. 이에 따라, 제 1 방향 내지 제 N-1 방향 각각에 대응하는 반사된 신호인 H1 내지 HN -1가 획득될 수 있다. 상술한 바에 따라, 하나의 안테나에서 복수 개의 반사된 신호가 한꺼번에 수신된 경우라도, 무선 전력 송신기는 파일럿 신호 각각에 대응하는 반사된 신호들을 서로 구분할 수 있다. 상술한 방식은 단순히 예시적인 것이며, 복수 개의 신호를 동시 수신하는 방법에는 제한이 없음을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
910 동작에서, 무선 전력 송신기는 복수 개의 방향을 설정할 수 있다. 920 동작에서, 무선 전력 송신기는 복수 개의 방향 각각에 대응하는 패치 안테나 그룹을 결정할 수 있다. 930 동작에서, 무선 전력 송신기는 복수 개의 방향 각각에 대응하는 패치 안테나 그룹 각각으로 출력하는 신호를 생성할 수 있다.
940 동작에서, 무선 전력 송신기는, 생성된 신호 각각을 상이한 주파수로 송신할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기는, 패치 안테나 각각으로 출력하는 신호를 상이한 주파수로 변조할 수 있다. 상이한 주파수로 변조된 신호들은 패치 안테나 그룹 각각으로 입력될 수 있으며, 이에 따라 패치 안테나 각각들은 상이한 방향으로 상이한 주파수를 가지는 신호들 각각을 송신할 수 있다.
950 동작에서, 무선 전력 송신기는 반사된 신호를 주파수별로 수신할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기는 각각 상이한 주파수의 신호를 통과시키는 복수 개의 필터를 더 포함할 수도 있다. 무선 전력 송신기는, 수신된 신호를 복수 개의 경로로 분배한 후에, 필터링을 수행함에 따라 주파수별로 반사된 신호를 수신할 수 있다. 960 동작에서, 무선 전력 송신기는 수신 신호를 이용하여 레퍼런스 정보를 생성하거나 또는 전자 장치를 검출할 수 있다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
1010 동작에서, 무선 전력 송신기는 복수 개의 방향을 설정할 수 있다. 1020 동작에서, 무선 전력 송신기는, 복수 개의 방향 각각에 대응하는 시간 구간을 결정할 수 있다. 1030 동작에서, 무선 전력 송신기는, 패치 안테나 그룹으로 출력하는 신호를 시간 구간 별로 송신할 수 있다. 1040 동작에서, 무선 전력 송신기는 반사된 신호를 시간 구간 별로 수신할 수 잇다. 예를 들어, 무선 전력 송신기는 제 1 구간 동안에는 제 1 방향으로 서브 RF 웨이브, 즉 파일럿 신호를 송신할 수 있다. 무선 전력 송신기는 제 2 구간 동안에는 반사된 신호를 수신할 수 있다. 제 2 구간 동안에 수신된 신호는 제 1 방향으로 송신한 파일럿 신호의 반사된 신호일 수 있다. 이후, 제 3 구간 동안에는, 무선 전력 송신기는 제 2 방향으로 파일럿 신호를 송신할 수 있다. 제 4 구간 동안에는 무선 전력 송신기는 제 2 방향으로 송신한 파일럿 신호의 반사된 신호를 수신할 수 있다. 1050 동작에서, 무선 전력 송신기는 수신 신호를 이용하여 레퍼런스 정보를 생성하거나 또는 전자 장치를 검출할 수 있다.
도 11은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
1110 동작에서, 무선 전력 송신기는 파일럿 신호를 복수 개의 방향으로 송신하고, 반사된 신호를 수신하여, 복수 개의 방향에 대한 레퍼런스 정보를 생성하여 저장할 수 있다. 1120 동작에서, 무선 전력 송신기는 파일럿 신호를 복수 개의 방향으로 송신할 수 있다. 1130 동작에서, 무선 전력 송신기는 복수 개의 방향 각각에 대응하는 반사된 신호를 수신할 수 있다.
1140 동작에서, 무선 전력 송신기는 반사된 신호와 레퍼런스 정보 사이에 차이가 검출되는지 여부를 판단할 수 있다. 무선 전력 송신기는 반사된 신호의 특성인, 진폭, 위상 및 진행 시간 중 적어도 하나와, 레퍼런스 정보의 진폭, 위상 및 진행 시간 중 적어도 하나와의 차이가 기설정된 임계치를 초과하는지 여부를 판단할 수 있다.
무선 전력 송신기는 반사된 신호와 레퍼런스 정보 사이에 차이가 특정 방향에서 검출되는 것으로 판단되면, 1150 동작에서, 무선 전력 송신기는 검출 대상으로부터 통신 신호가 수신되는지 여부를 판단할 수 있다.
통신 신호가 수신되면, 1160 동작에서, 무선 전력 송신기는 검출 대상이 전자 장치인 것으로 판단하고 무선 충전 절차를 진행할 수 있다. 통신 신호가 수신되지 않으면, 1170 동작에서, 무선 전력 송신기는 검출 대상이 충전 대상이 아닌 것으로 판단하고, 레퍼런스 정보를 갱신할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기는 표 1과 같이 제 4 방향의 신호 감쇄가 -4.1dB이며, 위상 변화가 -3rad이며, 진행 시간이 0.28μs인 레퍼런스 정보를 저장할 수 있다. 무선 전력 송신기는 반사된 신호는 파일럿 신호에 비하여 신호 감쇄가 -1.2dB이며, 위상 변화가 40rad이며, 진행 시간이 0.12μs인 것을 판단할 수 있다. 상술한 바와 같이, 무선 전력 송신기는 제 4 방향에서 검출 대상을 검출할 수 있다. 통신 신호가 수신되지 않으면, 무선 전력 송신기는 검출 대상을 장애물로 판단하고, 제 4 방향의 레퍼런스 정보를 하기 표 2와 같이 갱신할 수 있다.
방향 진폭 감쇄 (dB) 위상 변화
(rad)		 진행 시간
(time of flight) (μs)
제1방향 -2 +13 0.12
제2방향 -4 -2 0.24
제3방향 -3 +17 0.15
제4방향 -1.2 40 0.12
이에 따라, 무선 전력 송신기는 지역의 지형이 변경된 경우에도, 적응적으로 레퍼런스 정보를 관리할 수 있다.
도 12a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
1210 동작에서, 무선 전력 송신기는 파일럿 신호를 복수 개의 방향으로 송신할 수 있다. 1220 동작에서, 무선 전력 송신기는 복수 개의 방향 각각에 대응하는 반사된 신호를 수신할 수 있다. 1230 동작에서, 무선 전력 송신기는 반사된 신호와 레퍼런스 정보 사이의 차이를 검출할 수 있다.
1240 동작에서, 무선 전력 송신기는 차이가 검출된 위치에 대응하여 RF 웨이브를 형성할 수 있다. 더욱 상세하게, 무선 전력 송신기는 차이가 발생한 방향을 판단할 수 있다. 무선 전력 송신기는, 추가적으로 검출 대상까지의 거리를 진행 시간(time of flight)에 기초하여 판단할 수도 있다. 이에 따라, 무선 전력 송신기는 검출 대상의 위치를 판단할 수 있으며, 검출 대상의 위치에서 서브 RF 웨이브들이 보강 간섭되도록 패치 안테나들 각각의 진폭 및 위상 중 적어도 하나를 제어할 수 있다. 또는, 검출 대상이 전자 장치인 경우에, 무선 전력 송신기는 전자 장치로부터 통신 신호를 수신할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 통신 신호에는 송신 시의 진폭 및 송신 시점의 타임 스탬프 중 적어도 하나가 포함될 수 있다. 무선 전력 송신기는 통신 신호의 송신 시의 진폭과, 통신 신호의 수신 시의 진폭을 비교하여, 감쇄 정도에 따라 전자 장치까지의 거리를 판단할 수 있다. 또는, 무선 전력 송신기는, 송신 시의 타임 스탬프와, 통신 신호의 수신 시점의 차이에 기초하여 전자 장치까지의 거리를 판단할 수 있다.
도 12b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다. 도 12b의 실시예는 도 13을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다. 도 13은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 RF 웨이브 형성을 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
1210 동작 내지 1230 동작은, 도 12a와 유사할 수 있다. 1241 동작에서, 무선 전력 송신기는, 반사된 신호와 레퍼런스 정보 사이의 차이가 검출된 방향에 대응하여, 전자 장치의 검출을 위한 복수 개의 검출용 RF 웨이브를 순차적으로 형성할 수 있다. 1250 동작에서, 무선 전력 송신기는 전자 장치로부터 수신되는 수신 전력 관련 정보를 이용하여 RF 웨이브를 조정할 수 있다. 1260 동작에서, 무선 전력 송신기는 수신 전력 관련 정보가 기설정된 조건을 만족하면, RF 웨이브의 형성을 유지할 수 있다. 즉, 무선 전력 송신기는 수신 전력 관련 정보가 기설정된 조건을 만족할 때까지 RF 웨이브를 조정할 수 있다.
예를 들어 도 13에서와 같이, 무선 전력 송신기(1300)는 차이가 검출된 방향(θ,φ)으로 검출용 RF 웨이브를 형성하도록 각 패치 안테나(1311 내지 1326)별 위상 및 진폭 중 적어도 하나를 결정할 수 있다. 예를 들어, 상대적으로 우측 방향에 전자 장치(1350)가 배치된 것으로 판단되면, 상대적으로 좌측에 배치된 패치 안테나에 상대적으로 큰 크기의 딜레이를 적용함으로써, 복수 개의 패치 안테나(1311 내지 1326)들 각각으로부터의 서브 RF 웨이브들이 상대적으로 우측에서 보강 간섭되도록 할 수 있다. 또한, 무선 전력 송신기(1300)로부터 상대적으로 상측에 전자 장치(1350)가 배치된 것으로 판단되면, 상대적으로 상측에 배치된 패치 안테나에 상대적으로 큰 크기의 딜레이를 적용함으로써, 복수 개의 패치 안테나(1311 내지 1326)들 각각으로부터의 서브 RF 웨이브들이 상대적으로 상측에서 보강 간섭되도록 할 수 있다. 무선 전력 송신기(1300)는 2차원으로 배치되는 패치 안테나(1311 내지 1326)들 각각에 상이한 딜레이를 적용함으로써, 패치 안테나(1311 내지 1326)들 각각이 발생시키는 RF 웨이브의 위상이 상이하게 형성되도록 할 수 있다.
무선 전력 송신기(1300)는 제 1 테스트 거리에 대응하여 검출용 RF 웨이브(1331)가 형성되도록, 각 패치 안테나(1311 내지 1326)별 인가되는 전력의 크기를 결정할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 무선 전력 송신기(1300)는 거리를 판단하지 않고, 바로 복수 개의 패치 안테나(1311 내지 1326)에 제공되는 제 1 테스트용 전력의 크기를 결정할 수 있다. 여기에서, 제 1 테스트 거리 또는 제 1 테스트용 전력의 크기는 디폴트된 값일 수 있다.
무선 전력 송신기(1300)는 결정된 각 패치 안테나(1311 내지 1326)별 위상 및 진폭 중 적어도 하나와, 결정된 각 패치 안테나(1311 내지 1326)별 인가되는 전력을 이용하여 검출용 RF 웨이브(1331)를 제 1 테스트 거리에 대응하여 형성할 수 있다.
무선 전력 송신기(1300)는 전자 장치(1350)로부터 수신 전력 관련 정보를 수신할 수 있다. 무선 전력 송신기(1300)는 수신 전력 관련 정보가 기설정된 조건을 만족하는지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(1300)는 수신 전력 관련 정보인 전자 장치(1350)의 정류기 출력단의 전압이 기설정된 임계치를 초과하는지를 판단할 수 있다.
수신 전력 관련 정보가 기설정된 조건을 만족하는지 못하면, 무선 전력 송신기(1300)는 다음 테스트 거리에 대응하여 검출용 RF 웨이브(1332)가 형성되도록, 각 패치 안테나(1311 내지 1326)별 인가되는 전력을 조정하여, 검출용 RF 웨이브(1332)를 다음 테스트 거리에 대응하여 형성할 수 있다. 상술한 바와 같이, 무선 전력 송신기(1300)는 테스트 거리에 대한 판단 없이, 바로 다음 테스트용 전력의 크기를 결정하여, 이를 각 패치 안테나(1311 내지 1326)에 인가할 수도 있다. 한편, 도 13의 실시예에서는, 무선 전력 송신기(1300)가 테스트 거리를 증가하는 것과 같이 도시되었지만, 이는 단순히 예시적인 것으로, 무선 전력 송신기(1300)는 테스트 거리를 감소시킬 수도 있다. 한편, 무선 전력 송신기(1300)는 수신 전력 관련 정보가 기설정된 조건은 만족할 때까지 각 패치 안테나(1311 내지 1326)에 인가되는 전력의 크기를 조정할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(1300)는 전자 장치(1350)의 정류기 출력단의 전압이 기설정된 임계치를 초과하는 수치를 보고할 때까지, 각 패치 안테나(1311 내지 1326)에 인가되는 전력의 크기를 조정할 수 있다.
수신 전력 관련 정보가 기설정된 조건을 만족하면, 무선 전력 송신기(1300)는 RF 웨이브를 송신하기 위한 각 패치 안테나별 인가되는 전력을 유지하여 무선 충전을 수행할 수 있다. 도 13의 실시예에서는, 제 3 테스트 거리로 형성된 RF 웨이브(1333)가 형성된 경우, 수신 전력 관련 정보가 기설정된 조건이 만족된 것으로 판단될 수 있다. 무선 전력 송신기(1300)는 제 3 테스트 거리로 RF 웨이브(1333)의 형성이 유지되도록, 패치 안테나(1311 내지 1326) 각각에 인가하는 전력의 크기를 유지할 수 있다. 무선 전력 송신기(1300)는 전자 장치(1350)까지의 거리가 제 3 테스트 거리(R)라는 것을 판단할 수도 있거나, 전자 장치(1350)까지의 거리에 대한 판단 없이 패치 안테나(1311 내지 1326) 각각에 인가하는 전력만을 제어할 수도 있다.
도 14는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 복수 개의 전자 장치의 충전을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다. 도 14의 실시예는 도 15a 내지 15c를 참조하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다. 도 15a 및 15b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기가 포함된 지역의 평면도를 도시한다. 도 15c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 충전 구간 및 검출 구간의 개념도를 도시한다.
1410 동작에서, 무선 전력 송신기는 충전 구간에서, 제 1 전자 장치에 충전을 수행할 수 있다. 예를 들어, 도 15a에서와 같이, 무선 전력 송신기(401)는 전자 장치(450)의 위치에 대응하여 RF 웨이브(1501)를 형성할 수 있다.
1420 동작에서, 무선 전력 송신기는 검출 구간에서, 복수 개의 파일럿 신호 각각을 복수 개의 방향 각각으로 송신할 수 있다. 예를 들어, 도 15b에서와 같이, 무선 전력 송신기(401)는 RF 웨이브(1501)의 형성을 중단하고, 파일럿 신호(1511)를 송신할 수 있다. 도 15b에서는, 무선 전력 송신기(401)가 하나의 파일럿 신호(1511)를 송신하는 것과 같이 도시되어 있지만, 이는 설명의 편의를 위한 것으로, 무선 전력 송신기(401)는 도 4b에서와 같이 복수 개의 방향으로 파일럿 신호를 송신할 수 있다. 무선 전력 송신기(401)는 파일럿 신호(1511)가 반사된 신호(1512)를 수신할 수 있다.
1430 동작에서, 무선 전력 송신기 검출 구간에서, 제 2 전자 장치가 추가 검출되는지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 도 15b에서와 같이, 무선 전력 송신기(401)는 반사된 신호(1512)를 수신할 수 있으며, 반사된 신호(1512)를 레퍼런스 정보와 비교함에 따라서 제 2 전자 장치(460)를 추가 검출할 수 있다.
1440 동작에서, 무선 전력 송신기는 검출 구간에서, 제 2 전자 장치의 위치, 예를 들어 방향과 거리(d10)를 판단할 수 있다. 또는, 무선 전력 송신기는 d10의 거리 판단 없이, 수신 전력 관련 정보가 기설정된 조건을 만족할 때까지 제 2 전자 장치(460)에 대한 RF 웨이브를 조정하여 형성할 수도 있다. 1450 동작에서, 무선 전력 송신기는 충전 구간에서, 제 1 전자 장치 및 제 2 전자 장치를 충전할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 무선 전력 송신기는 복수 개의 전자 장치 각각을 충전하기 위한 패치 안테나 그룹을 판단할 수 있다. 무선 전력 송신기는 패치 안테나 그룹을 이용하여 복수 개의 전자 장치에 무선 충전을 수행할 수 있다. 즉, 무선 전력 송신기는 복수 개의 패치 안테나를 제 1 전자 장치의 충전을 위한 패치 안테나와, 제 2 전자 장치의 충전을 위한 패치 안테나로 분류하여 충전을 수행할 수 있다. 또는, 무선 전력 송신기는, 제 1 충전 구간에서는 제 1 전자 장치를 충전하고, 제 2 충전 구간에서는 제 2 전자 장치를 충전하여 복수 개의 전자 장치를 충전할 수도 있다.
도 15c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 충전 구간 및 검출 구간을 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 15c를 참조하면, 최초의 충전 구간 동안에 무선 전력 송신기는 예를 들어 P0의 크기의 전력을 송신할 수 있다. 여기에서, P0의 크기는 제 1 전자 장치의 충전을 위한 전력의 크기일 수 있다. 한편, 충전 구간이 종료되면, 무선 전력 송신기는 검출 구간으로 진입할 수 있다. 무선 전력 송신기는 송신용 검출 구간에서 복수 개의 방향으로 파일럿 신호를 송신할 수 있다. P1의 크기는 파일럿 신호의 크기일 수 있다. 무선 전력 송신기는, 수신용 검출 구간에서, 반사된 신호를 수신하도록 패치 안테나 각각을 제어할 수 있다. 무선 전력 송신기는, 반사된 신호를 분석하여 제 2 전자 장치를 검출할 수 있다. 무선 전력 송신기는, 다시 충전 구간에 진입할 수 있으며, P2의 크기의 전력을 송신할 수 있다. 여기에서, P2의 크기는 제 1 전자 장치 및 제 2 전자 장치의 충전을 위한 전력의 크기일 수 있다. 무선 전력 송신기는, 다시 검출 구간에 진입할 수 있으며, 파일럿 신호를 송신하고, 반사된 신호를 수신할 수 있다. 충전 구간 및 검출 구간의 길이는 조정 가능할 수 있다.
한편, 도 15c는 단순히 예시적인 것으로, 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기는, 비주기적으로 특정 이벤트가 검출되면, 검출을 위한 파일럿 신호를 송신할 수도 있다.
도 16은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다. 도 16의 실시예는 도 17a 및 17b를 참조하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다. 도 17a 및 17b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기가 포함된 지역의 평면도를 도시한다.
1610 동작에서, 무선 전력 송신기(401)는 충전 구간에서, 전자 장치(450)에 충전을 수행할 수 있다. 상술한 바와 같이, 무선 전력 송신기(401)는 이전에 미리 파일럿 신호 송신 및 반사된 신호 수신에 따라 전자 장치(450)의 방향 및 위치 중 적어도 하나를 파악하고, 이를 이용하여 충전을 수행할 수 있다. 예를 들어, 도 17a에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신기(401)는 전자 장치(450)의 위치에 대응하여 RF 웨이브(1501)를 형성할 수 있다. 한편, 충전 도중에 장애물(470)이 무선 전력 송신기(401) 및 전자 장치(450) 사이에 배치되는 것을 상정하도록 한다.
1620 동작에서, 무선 전력 송신기(401)는 검출 구간에서, 복수 개의 파일럿 신호 각각을 복수 개의 방향 각각으로 송신할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 무선 전력 송신기(401)는 복수 개의 방향으로 복수 개의 파일럿 신호를 송신하고, 이에 대응하는 반사된 신호를 수신할 수 있다. 1630 동작에서, 무선 전력 송신기(401)는 검출 구간에서, 검출 대상의 추가 검출 여부를 판단할 수 있다.
1640 동작에서, 무선 전력 송신기(401)는 검출 대상이 또 다른 전자 장치인지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(401)는 검출 대상으로부터 통신 신호가 수신되는지 여부에 따라 전자 장치인지 여부를 판단할 수 있다. 만약, 통신 신호가 수신되지 않으면, 무선 전력 송신기(401)는 검출 대상을 장애물(470)로 판단할 수 있다.
1650 동작에서, 무선 전력 송신기(401)는 검출 대상이 위치하는 방향과, 기존에 충전을 수행하던 전자 장치(450)가 배치된 방향이 서로 대응되는지 여부를 판단할 수 있다. 상술한 바와 같이, 무선 전력 송신기(401)는 전자 장치(450)가 배치된 방향을 미리 파악하고 있으며, 1630 동작에서의 파일럿 신호 송신 및 반사된 신호 수신에 따라 검출 대상, 즉 장애물(470)이 배치된 방향을 파악할 수 있다. 무선 전력 송신기(401)는, 전자 장치(450)가 배치된 방향과 장애물(470)이 배치된 방향의 차이가 기설정된 임계치 미만인 경우에, 장애물(470)이 배치된 방향이 전자 장치(450)가 배치된 방향에 대응된다고 판단할 수 있다. 여기에서, 기설정된 임계치는, 장애물(470)이 전자 장치(450)의 충전에 영향을 미칠 수 있는 정도로 미리 설정될 수 있다. 도 17a에서와 같이, RF 웨이브(1501)가 형성된 경로에 장애물(470)이 배치되는 경우에, 장애물(470)이 RF 웨이브(1501)의 일부를 흡수할 수도 있으며, 이에 따라 충전 효율이 저하될 수도 있다.
1660 동작에서, 무선 전력 송신기(401)는 검출 대상, 즉 장애물(470)을 회피하여 전자 장치(450)를 충전할 수 있다. 예를 들어, 도 17b에서와 같이, 무선 전력 송신기(401)는 기존과는 다른 방향으로 RF 웨이브(1701)를 형성할 수 있다. RF 웨이브(1701)는 무선 전력 송신기(401)로부터 송신되어, 벽(415)과 같은 구조물에 의하여 반사된 후에 전자 장치(450)로 진행할 수 있다. 이에 따라, 전자 장치(450)는 장애물(470)의 영향 없이 무선 충전을 수행할 수 있다.
1670 동작에서, 무선 전력 송신기(401)는 레퍼런스 정보를 갱신할 수 있다. 무선 전력 송신기(401)는 장애물(470)이 배치된 방향에 대한 반사된 신호의 특성을 레퍼런스 정보에 반영할 수 있다. 뿐만 아니라, 무선 전력 송신기(401)는 장애물(470)이 배치된 방향과 연관된 우회 경로에 대한 정보 또한 저장할 수 있다. 이에 따라, 무선 전력 송신기(401)는 추후에 또 다른 전자 장치가 장애물(470)이 배치된 방향에 배치된 것으로 판단되면, 해당 방향이 아닌 우회 경로를 통하여 RF 웨이브(1701)를 형성할 수 있다.
1680 동작에서, 검출 대상이 제 2 전자 장치로 판단된 경우에는, 무선 전력 송신기는 제 1 전자 장치 및 제 2 전자 장치 모두를 충전할 수 있다.
도 18은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다. 도 18의 실시예는, 도 19a 및 19b를 참조하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다. 도 19a 및 19b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기가 포함된 지역의 평면도를 도시한다.
1810 동작에서, 무선 전력 송신기(401)는 충전 구간에서, 전자 장치(450)에 충전을 수행할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(401)는 이전의 검출 구간에서 제 4 방향에 대한 파일럿 신호의 반사된 신호 특성이 레퍼런스 정보와 차이가 있는 것을 검출한 이후에, 제 4 방향에 배치된 전자 장치(450)를 충전할 수 있다. 1820 동작에서, 무선 전력 송신기(401)는 검출 구간에서, 복수 개의 파일럿 신호 각각을 복수 개의 방향 각각으로 송신할 수 있다.
1830 동작에서, 무선 전력 송신기(401)는 검출 구간에서, 전자 장치(450)의 이동을 검출할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(401)는 검출 구간에서, 제 5 방향에 대한 파일럿 신호의 반사된 신호의 특성이 레퍼런스 정보와 차이가 있음을 검출할 수 있다. 추가적으로, 무선 전력 송신기(401)는 제 4 방향에 대한 파일럿 신호의 반사된 신호의 특성이 기존의 레퍼런스 정보와 차이가 없음을 검출할 수 있다. 이에 따라, 무선 전력 송신기(401)는 전자 장치(450)가 제 5 방향으로 이동하는 것으로 판단할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 무선 전력 송신기(401)는 전자 장치(450)로부터 직접 수신되는 이동 정보를 이용하여 전자 장치(450)의 이동을 판단할 수도 있다. 또 다른 실시예에서, 무선 전력 송신기(401)는 전자 장치(450)로부터 수신되는 통신 신호의 수신 방향에 기초하여 전자 장치(450)의 이동을 판단할 수도 있다. 무선 전력 송신기(401)는 TDOA(Time Difference of Arrival), FDOA(Frequency Difference of Arrival) 등의 다양한 측위 방법을 이용하여 전자 장치(450)의 이동을 판단할 수도 있다.
1840 동작에서, 무선 전력 송신기(401)는 전자 장치(450)와 무선 전력 송신기(401) 사이에 장애물이 존재하는지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 도 19a에서와 같이, 무선 전력 송신기(401)의 하측에는 장애물(1910)이 배치될 수 있다. 무선 전력 송신기(401)는, 레퍼런스 정보 생성시에 장애물(1910)이 배치된 방향에 대한 신호 특성을 저장할 수 있다. 무선 전력 송신기(401)는 이동 이후의 전자 장치(450)의 방향과, 장애물(1910)이 배치된 방향을 비교함으로써 장애물(1910)의 배치 여부를 판단할 수 있다. 만약, 전자 장치(450)가 상측 방향(1901)으로 이동한 경우에는, 무선 전력 송신기(401)는 가구(412)가 배치된 방향에서 전자 장치(450)를 검출할 수 있다. 이 경우에는, 전자 장치(450)가 배치된 방향과 장애물(1910)이 배치된 방향과 상이하므로, 무선 전력 송신기(401)는 장애물(1910)이 전자 장치(450) 방향에 배치되지 않은 것으로 판단할 수 있다. 만약, 전자 장치(450)가 좌측 방향(1902)으로 이동한 경우에는, 무선 전력 송신기(401)는 장애물(1910)가 배치된 방향에서 전자 장치(450)를 검출할 수 있다. 이 경우에는, 전자 장치(450)가 배치된 방향과 장애물(1910)이 배치된 방향의 차이가 기설정된 임계치 미만일 수 있으므로, 무선 전력 송신기(401)는 장애물(1910)이 전자 장치(450) 방향에 배치된 것으로 판단할 수 있다.
전자 장치(450)와 무선 전력 송신기(401) 사이에 장애물이 존재하지 않는 것으로 판단되면, 1870 동작에서, 무선 전력 송신기(401)는 이동된 위치에 대응하여 전자 장치(450)를 충전할 수 있다. 전자 장치(450)와 무선 전력 송신기(401) 사이에 장애물이 존재하는 것으로 판단되면, 1850 동작에서 무선 전력 송신기(401)는 장애물(1910)을 회피하여 전자 장치(450)를 충전할 수 있다. 예를 들어, 도 19b에서와 같이, 무선 전력 송신기(401)는 RF 웨이브(1920)를 우회 경로로 형성시킴으로써 장애물(1910)을 회피하여 전자 장치(450)에 충전을 수행할 수 있다.
1860 동작에서, 무선 전력 송신기(401)는 전자 장치(450)의 이동된 위치를 레퍼런스 정보에 반영함으로써, 레퍼런스 정보를 갱신할 수 있다.
상술한 바에 따라서, 무선 전력 송신기(401)는 전자 장치(450)의 이동을 트랙킹(tracking)하면서 무선 충전을 수행할 수 있다.
도 20은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
2010 동작에서, 무선 전력 송신기는 검출 구간에서, 복수 개의 파일럿 신호 각각을 복수 개의 방향 각각으로 송신할 수 있다. 2020 동작에서, 무선 전력 송신기는 반사된 신호와 레퍼런스 정보 사이의 차이를 검출할 수 있다. 2030 동작에서, 무선 전력 송신기는 반사된 신호 정보 및 전자 장치로부터의 이동 관련 정보 중 적어도 하나를 이용하여 전자 장치의 이동 정보를 판단할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기는 주기적 또는 비주기적으로 전자 장치로부터 이동 정보를 수신할 수 있다. 전자 장치는, 전자 장치의 움직임을 센싱할 수 있는, 자이로 센서, 3축 가속도 센서, 지자계 센서 등의 다양한 센서를 포함할 수 있으며, 센서의 센싱값에 기초하여 판단된 이동 정보를 무선 전력 송신기로 송신할 수 있다. 무선 전력 송신기는, 레퍼런스 정보와 차이가 검출된 방향뿐만 아니라, 전자 장치의 이동 정보를 추가적으로 이용함으로써, 전자 장치의 이동 이후의 위치를 더욱 정확하게 판단할 수 있다.
도 21은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
2110 동작에서, 무선 전력 송신기는 전자 장치가 배치된 방향을 판단할 수 있다. 상술한 바와 같이, 무선 전력 송신기는, 검출 구간에서의 파일럿 신호 송신 및 반사된 신호 수신과, 반사된 신호의 특성을 레퍼런스 정보와 비교함으로써 전자 장치가 배치된 방향을 판단할 수 있다. 2120 동작에서, 무선 전력 송신기는 전자 장치와 무선 전력 송신기 사이에 장애물이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
2130 동작에서, 무선 전력 송신기는 장애물을 회피하는 경로로 전자 장치를 충전할 수 있다. 무선 전력 송신기는, 다양한 방식으로 회피하는 경로로 RF 웨이브를 형성할 수 있으며, 이에 대하여서는 더욱 상세하게 후술하도록 한다.
도 22는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 회피 경로로 RF 웨이브를 형성하는 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다. 도 22의 실시예는 도 23a 및 23b를 참조하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다. 도 23a 및 23b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기가 포함된 지역의 평면도를 도시한다.
2210 동작에서, 예를 들어 도 23a에서와 같이, 무선 전력 송신기(2301)는 전자 장치(2303)가 배치된 방향을 판단할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(2301)는 검출 구간에서 파일럿 신호(2311)를 송신할 수 있으며, 파일럿 신호(2311)가 전자 장치(2303)에 의하여 반사된 신호를 수신할 수 있다. 무선 전력 송신기(2301)는 반사된 신호의 특성과 레퍼런스 정보의 차이에 기초하여 전자 장치(2303)가 배치된 방향을 판단할 수 있다. 한편, 무선 전력 송신기(2301)는 장애물(2302)의 방향에 대한 파일럿 신호의 반사된 신호 특성을 레퍼런스 정보로 저장할 수 있다.
2220 동작에서, 무선 전력 송신기(2301)는 전자 장치(2303)와 무선 전력 송신기 (2301)사이에 장애물(2302)이 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 무선 전력 송신기(2301)는 전자 장치(2303)가 배치된 방향(2303)과 장애물(2302)이 배치된 방향 사이의 차이가 기설정된 임계치 미만인 경우에, 전자 장치(2303)와 무선 전력 송신기 (2301)사이에 장애물(2302)이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
2230 동작에서, 무선 전력 송신기(2301)는 기존 경로와 상이한 방향으로 RF 웨이브를 형성할 수 있다. 예를 들어, 도 23a에서와 같이, 무선 전력 송신기(2301)는 RF 웨이브(2312)의 형성 방향을 변경할 수 있다. 무선 전력 송신기(2301)는 복수 개의 패치 안테나 각각의 진폭 및 위상 중 적어도 하나를 조정함으로써, RF 웨이브의 형성 방향을 변경할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 무선 전력 송신기(2301)는 RF 웨이브(2312)의 형성 방향을 기설정된 방향으로 변경할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(2301)는 2 단위 방향만큼 RF 웨이브의 형성 방향을 이동시키도록 설정될 수 있다.
2240 동작에서, 무선 전력 송신기(2301)는 전자 장치(2303)로부터 수신 전력 관련 정보를 수신할 수 있다. 아울러, 무선 전력 송신기(2301)는 수신 전력 관련 정보가 기설정된 조건을 만족하는지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(2301)는 전자 장치(2303)의 정류기의 출력단의 전압이 기설정된 임계치를 초과하는지 여부를 판단할 수 있다.
수신 전력 관련 정보가 기설정된 조건을 만족하는 것으로 판단되면, 2250 동작에서, 무선 전력 송신기(2301)는 RF 웨이브의 형성을 유지할 수 있다. 수신 전력 관련 정보가 기설정된 조건을 만족하는 것으로 판단되지 않으면, 무선 전력 송신기(2301)는 기존 경로와 상이한 방향으로 RF 웨이브를 형성할 수 있다. 예를 들어, 도 23b에서와 같이, 무선 전력 송신기(2301)는 RF 웨이브(2313)의 형성 방향을 다시 조정할 수 있다. 이 경우, RF 웨이브(2313)는 벽에 의하여 반사되어 전자 장치(2303)로 전달될 수 있다. 이에 따라, 무선 전력 송신기(2301)는 장애물(2302)의 영향 없이 전자 장치(2303)의 충전을 수행할 수 있다. 이 경우에는, 전자 장치(2303)의 수신 전력 관련 정보가 기설정된 조건을 충족할 수 있다. 무선 전력 송신기(2301)는 전자 장치(2303)로부터 수신 전력 관련 정보를 수신하고, 수신 전력 관련 정보가 기설정된 조건을 충족할 수 있다. 무선 전력 송신기(2301)는 기설정된 조건 충족에 대응하여, RF 웨이브(2313)의 형성을 유지할 수 있다. 아울러, 무선 전력 송신기(2301)는 전자 장치(2303)의 위치에 대응하는 회피 경로, 즉 RF 웨이브(2313)의 형성 조건을 저장할 수 있다. 이에 따라, 추후에 또 다른 전자 장치가 전자 장치(2303)의 위치에서 검출된 경우에, 무선 전력 송신기(2301)는 추가적인 절차 없이 곧바로 RF 웨이브(2303)를 형성시킬 수 있다.
도 24a 및 24b는 장애물을 검출하는 방법을 설명하기 위한 개념도들을 도시한다. 무선 전력 송신기(2410)는 통신용 안테나(2411)를 포함할 수 있으며, 전자 장치(2450)는 복수 개의 통신용 안테나(2451,2452)를 포함할 수 있다. 통신용 안테나(2451)가 송신한 제 1 통신 신호는 통신용 안테나(2411)로 수신될 때까지 제1시간(Δt1)이 소요될 수 있다. 통신용 안테나(2452)가 송신한 제 2 통신 신호는 통신용 안테나(2411)로 수신될 때까지 제2시간(Δt2)이 소요될 수 있다. 전자 장치(2450) 및 무선 전력 송신기(2410) 사이에 별다른 장애물이 배치되지 않으면, 제1시간(Δt1) 및 제2시간(Δt2) 사이의 차이는 크지 않다. 한편, 도 24b에서와 같이, 장애물(2460)이 무선 전력 송신기(2410) 및 전자 장치(2450) 사이에 배치될 수 있다. 이 경우에는, 통신 신호들은 장애물(2460)을 우회하여 통신용 안테나(2411)로 수신될 수 있다. 이에 따라, 통신용 안테나(2451)가 송신한 제 1 통신 신호는 통신용 안테나(2411)로 수신될 때까지 제3시간(Δt3)이 소요될 수 있다. 통신용 안테나(2452)가 송신한 제 2 통신 신호는 통신용 안테나(2411)로 수신될 때까지 제4시간(Δt4)이 소요될 수 있다. 이 경우, 제3시간(Δt3) 및 제4시간(Δt4) 사이의 차이는 상대적으로 클 수 있다. 이는, 제 1 통신 신호 및 제 2 통신 신호의 경로가 상이한 것으로부터 기인한다. 결국, 제 1 통신 신호 및 제 2 통신 신호의 수신 시점 사이가 기설정된 임계치보다 큰 것으로 판단하면, 무선 전력 송신기(2410)는 전자 장치(2450) 및 무선 전력 송신기(2410) 사이에 장애물(2460)이 배치되는 것으로 판단할 수 있다.
도 25는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 장애물 검출 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
2510 동작에서, 무선 전력 송신기는 제 1 시점에서, 전자 장치의 제 1 안테나로부터 제 1 송신 신호를 수신할 수 있다. 2520 동작에서, 무선 전력 송신기는 제 2 시점에서, 전자 장치의 제 2 안테나로부터 제 2 송신 신호를 수신할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 의한 전자 장치는, 우선 제 1 안테나로 제 1 송신 신호를 송신하며, 기설정된 시간 이후에 제 2 안테나로 제 2 송신 신호를 송신하도록 설정될 수 있다. 기설정된 시간은, 무선 전력 송신기 또한 미리 저장할 수 있다. 제 1 송신 신호 및 제 2 송신 신호 각각은 제 1 안테나 및 제 2 안테나 각각으로부터 송신되었다는 식별 정보를 포함할 수 있다.
2530 동작에서, 무선 전력 송신기는 제 1 수신 시각 및 제 2 수신 시각의 차이가 기설정된 임계치를 초과하는지 여부를 판단할 수 있다. 도 24a 및 24b에서 상술한 바와 같이, 장애물이 존재하지 않는 경우에는 제 1 수신 시각 및 제 2 수신 시각의 차이가 기설정된 시간과 큰 차이가 없을 수 있다. 즉, 장애물이 존재하지 않는 경우에는, 제 1 송신 신호 및 제 2 송신 신호가 실질적으로 동일하게 수신될 수 있다. 기설정된 임계치는, 기설정된 시간에 추가적으로 제 1 송신 신호 및 제 2 송신 신호가 실질적으로 동일하게 수신된 것으로 판단될 수 있는 값을 더한 값으로 설정될 수 있다.
제 1 수신 시각 및 제 2 수신 시각의 차이가 기설정된 임계치를 초과하는 것으로 판단되면, 2540 동작에서, 무선 전력 송신기는 전자 장치와 무선 전력 송신기 사이에 장애물이 배치된 것으로 판단할 수 있다. 제 1 수신 시각 및 제 2 수신 시각의 차이가 기설정된 임계치를 초과하는 것으로 판단되지 않으면, 무선 전력 송신기는 전자 장치와 무선 전력 송신기 사이에 장애물이 배치되지 않은 것으로 판단할 수 있다.
한편, 본 발명의 다양한 실시예에서, 무선 전력 송신기는 통신 신호들 각각의 진행 시간(TOF)을 판단하여, 장애물 존재 여부를 판단할 수도 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 통신 신호는 송신 시점의 타임 스탬프를 포함할 수 있다. 이에 따라, 제 1 통신 신호는 제 1 통신 신호의 송신 시점의 타임 스탬프를 포함하며, 제 2 통신 신호는 제 2 통신 신호의 송신 시점의 타임 스탬프를 포함할수 있다. 무선 전력 송신기는, 제 1 통신 신호의 수신 시점 및 송신 시점을 비교하여, 제 1 통신 신호의 제 1 진행 시간을 판단할 수 있으며, 제 2 통신 신호의 수신 시점 및 송신 시점을 비교하여, 제 2 통신 신호의 제 2 진행 시간을 판단할 수 있다. 도 24a 및 24b를 참조하여 상술한 바와 같이, 장애물이 없는 경우에는 제 1 진행 시간 및 제 2 진행 시간이 실질적으로 동일할 수 있다. 이에 따라, 무선 전력 송신기는 제 1 진행 시간 및 제 2 진행 시간의 차이를 이용하여 장애물이 배치된지 여부를 판단할 수 있다.
도 26은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
2610 동작에서, 무선 전력 송신기는 전자 장치로부터 수신 전력 관련 정보 및 이동 정보를 수신할 수 있다. 2620 동작에서, 무선 전력 송신기는 수신 전력 관련 정보가 기설정된 조건을 만족하지 못하는지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기는 전자 장치의 정류기의 출력단의 전압이 기설정된 임계치 이하인 것을 검출할 수 있다. 즉, 기설정된 조건은, 전자 장치가 충분한 양의 전력을 수신하지 못하는 것을 나타내는 조건일 수 있다.
2630 동작에서, 무선 전력 송신기는 전자 장치의 이동이 검출되는지 여부를 판단할 수 있다. 전자 장치가 이동한 것으로 판단되면, 2640 동작에서, 무선 전력 송신기는 전자 장치가 무선 전력 송신 송신기의 전력 송신 범위를 벗어난 것으로 판단할 수 있다. 전자 장치가 전력 송신 범위를 벗어난 것으로 판단되면, 무선 전력 송신기는 전자 장치의 위치를 찾기 위한 프로세스를 시작할 수 있다.
전자 장치가 이동하지 않은 것으로 판단되면, 2650 동작에서, 무선 전력 송신기는 전자 장치와 무선 전력 송신기 사이에 장애물이 배치된 것으로 판단할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 명령들을 저장하고 있는 저장 매체에 있어서, 상기 명령들은 적어도 하나의 프로세서에 의하여 실행될 때에 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금 적어도 하나의 동작을 수행하도록 설정된 것으로서, 상기 적어도 하나의 동작은, 제 1 시점에서 송신된 파일럿 신호에 대한 제 1 반사 신호 정보를 레퍼런스(reference) 정보로서 저장하는 동작; 제 2 시점에서, 파일럿 신호를 송신하는 동작; 및 상기 제 2 시점에서 송신된 파일럿 신호에 대한 제 2 반사 신호 정보를 상기 레퍼런스 정보와 비교하고, 비교 결과를 바탕으로 검출 대상의 위치를 판단하는 동작을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 명령들을 저장하고 있는 저장 매체에 있어서, 상기 명령들은 적어도 하나의 프로세서에 의하여 실행될 때에 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금 적어도 하나의 동작을 수행하도록 설정된 것으로서, 상기 적어도 하나의 동작은, 전자 장치의 제 1 안테나로부터 제 1 통신 신호를 수신하는 동작; 상기 전자 장치의 제 2 안테나로부터 제 2 통신 신호를 수신하는 동작; 상기 제 1 통신 신호의 제 1 수신 시각 및 상기 제 2 통신 신호의 제 2 수신 시각을 이용하여, 상기 전자 장치와 상기 무선 전력 송신기 사이에 장애물이 배치된지 여부를 판단하는 동작; 및 상기 장애물이 배치된 것으로 판단되면, 상기 장애물을 회피하여 상기 전자 장치에 전력을 송신하는 동작을 포함할 수 있다.
상술한 바와 같은, 명령들은 외부 서버에 저장될 수 있으며, 무선 전력 송신기와 같은 전자 장치에 다운로드되어 설치될 수도 있다. 즉, 본 발명의 다양한 실시예에 의한 외부 서버는, 무선 전력 송신기가 다운로드할 수 있는 명령들을 저장할 수 있다.
그리고 본 문서에 개시된 실시예는 개시된, 기술 내용의 설명 및 이해를 위해 제시된 것이며, 본 개시의 범위를 한정하는 것은 아니다. 따라서, 본 개시의 범위는, 본 개시의 기술적 사상에 근거한 모든 변경 또는 다양한 다른 실시예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (44)

  1. 무선 전력 송신기에 있어서,
    안테나;
    메모리; 및
    프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    제 1 시점에 상기 안테나를 통하여 송신된 복수의 제 1 파일럿 신호들의 복수의 제 1 반사 신호들의 제 1 정보를 레퍼런스 정보로 상기 메모리에 저장하고, 상기 복수의 제 1 파일럿 신호들은 복수의 방향들을 각각 향하여 송신되고,
    제 2 시점에 상기 안테나를 통하여 송신된 복수의 제 2 파일럿 신호들의 복수의 제 2 반사 신호들의 제 2 정보를 상기 레퍼런스 정보와 비교하고, 상기 복수의 제 2 파일럿 신호들은 상기 복수의 방향들을 각각 향하여 송신되고,
    상기 제 2 정보를 상기 레퍼런스 정보와 비교한 결과에 기반하여, 검출 대상의 방향을 확인하도록 설정되고, 상기 검출 대상의 방향은 상기 복수의 방향들 중 특정 방향에 대응하고,
    상기 제 1 시점에 상기 특정 방향을 향하여 송신된 제 1 파일럿 신호의 제 1 반사 신호의 특성들과 상기 제 2 시점에 상기 특정 방향을 향하여 송신된 제 2 파일럿 신호의 제 2 반사 신호의 특성들을 비교하고,
    상기 비교 결과에 기반하여 상기 제2 반사 신호의 상기 특성들 중 적어도 하나와 상기 제1 반사 신호의 상기 특성들 중 적어도 하나의 차이가 기설정된 임계치를 초과한 것으로 확인되면, 상기 특정 방향을 상기 검출 대상의 방향과 대응되는 방향으로 판단하고,
    상기 복수의 제 1 반사 신호들 각각은 상기 복수의 제 1 파일럿 신호들 각각의 반사에 따라서 생성되고,
    상기 복수의 제 2 반사 신호들 각각은 상기 복수의 제 2 파일럿 신호들 각각의 반사에 따라서 생성되는 무선 전력 송신기.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 검출 대상이 전자 장치로 확인되면, 상기 안테나를 통하여 상기 특정 방향을 향하여 전력을 전송하도록 상기 무선 전력 송신기를 제어하고,
    상기 검출 대상이 장애물로 확인되면, 상기 복수의 제 2 반사 신호들의 제 2 정보를 상기 레퍼런스 정보에 반영함으로써, 상기 레퍼런스 정보를 갱신하도록 더 설정된 무선 전력 송신기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 검출 대상으로부터 통신 신호가 수신되면, 상기 검출 대상이 상기 전자 장치로 확인하고,
    상기 검출 대상으로부터 상기 통신 신호가 수신되지 않으면, 상기 검출 대상이 상기 장애물로 확인하도록 더 설정된 무선 전력 송신기.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 제 2 시점 이전에, 상기 안테나를 통하여 다른 전자 장치에 다른 전력을 송신하도록 상기 무선 전력 송신기를 제어하는 경우에는,
    상기 검출 대상이 상기 장애물로 확인되고 상기 장애물이 상기 무선 전력 송신기 및 상기 다른 전자 장치 사이에 배치된 경우에, 상기 다른 전력의 송신 방향을 조정하도록 더 설정된 무선 전력 송신기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    통신 회로를 더 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 통신 회로를 통하여, 상기 다른 전자 장치로부터 수신 전력 관련 정보를 포함하는 통신 신호를 수신하고,
    상기 수신 전력 관련 정보가 기설정된 조건을 만족할 때까지 상기 다른 전력의 송신 방향을 조정하도록 설정된 무선 전력 송신기.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 제 2 시점 이전에, 상기 안테나를 통하여 다른 전자 장치에 다른 전력을 송신하도록 상기 무선 전력 송신기를 제어하는 경우에는,
    상기 검출 대상이 상기 전자 장치로 확인되면, 상기 안테나를 통하여, 상기 특정 방향을 향하여 상기 전력을 송신하고, 상기 다른 전자 장치의 방향을 향하여 상기 다른 전력을 송신하도록 상기 무선 전력 송신기를 제어하도록 설정된 무선 전력 송신기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 안테나의 제 1 일부를 통하여 상기 전력을 송신하도록 상기 무선 전력 송신기를 제어하고,
    상기 안테나의 제 2 일부를 통하여 상기 다른 전력을 송신하도록 상기 무선 전력 송신기를 제어하도록 설정된 무선 전력 송신기.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 안테나를 통하여 제 1 시간 구간 동안에 상기 전력을 송신하도록 상기 무선 전력 송신기를 제어하고,
    상기 안테나를 통하여 제 2 시간 구간 동안에 상기 다른 전력을 송신하도록 상기 무선 전력 송신기를 제어하도록 설정된 무선 전력 송신기.
  10. ◈청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 7 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    충전 구간 동안에 상기 안테나를 통하여 상기 다른 전력을 송신하도록 상기 무선 전력 송신기를 제어하고,
    검출 구간 동안에 상기 안테나를 통하여 상기 복수의 제 2 파일럿 신호들을 송신하도록 상기 무선 전력 송신기를 제어하도록 설정된 무선 전력 송신기.
  11. 제 3 항에 있어서,
    통신 회로를 더 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 통신 회로를 통하여, 상기 전자 장치의 수신 전력 관련 정보를 포함하는 통신 신호를 수신하고,
    상기 안테나를 통하여, 상기 특정 방향으로 상기 전력을 송신하도록 상기 무선 전력 송신기를 제어하고,
    상기 수신 전력 관련 정보가 기설정된 조건을 만족할 때까지 상기 전력의 세기를 조정하도록 더 설정된 무선 전력 송신기.
  12. ◈청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 1 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 복수의 제 2 반사 신호들의 신호 특성을 상기 레퍼런스 정보에 반영함으로써, 상기 레퍼런스 정보를 갱신하고,
    제 3 시점에 상기 안테나를 통하여 송신된 제 3 파일럿 신호의 제 3 반사 신호의 제 3 정보를 상기 레퍼런스 정보와 비교하고,
    상기 제 3 정보를 상기 레퍼런스 정보와 비교한 결과에 기반하여, 검출 대상의 이동을 확인하도록 더 설정된 무선 전력 송신기.
  13. ◈청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 12 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 검출 대상이 전자 장치로 확인되면, 상기 안테나를 통하여, 상기 전자 장치의 이동 이후의 방향을 향하여 상기 전력을 송신하도록 상기 무선 전력 송신기를 제어하도록 더 설정된 무선 전력 송신기.
  14. ◈청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 13 항에 있어서,
    통신 회로를 더 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 통신 회로를 통하여, 상기 전자 장치의 이동과 관련된 정보를 포함하는 통신 신호를 수신하고,
    상기 통신 신호에 포함된 상기 전자 장치의 이동과 관련된 정보를 더 이용하여 상기 전자 장치의 이동 이후의 방향을 확인하도록 설정된 무선 전력 송신기.
  15. 삭제
  16. ◈청구항 16은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 1 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 복수의 방향들을 각각 향하여 송신되는 상기 복수의 제 2 파일럿 신호들 각각에 상이한 식별 정보를 삽입하고,
    상기 복수의 제 2 반사 신호들이 수신되면, 상기 복수의 제 2 반사 신호들 각각에 삽입된 식별 정보에 기반하여, 상기 복수의 제 2 반사 신호들에 대응하는 상기 복수의 제 2 파일럿 신호들 각각이 최초에 송신된 방향을 확인하도록 더 설정된 무선 전력 송신기.
  17. ◈청구항 17은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 주파수를 통과시키도록 설정된 복수의 필터들을 더 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 복수의 방향들을 각각 향하여 송신되는 상기 복수의 제 2 파일럿 신호들 각각을 상이한 주파수로 송신하고,
    상기 복수의 제 2 반사 신호들을 상기 복수의 필터들로 통과시킴으로써, 상기 복수의 제 2 반사 신호들에 대응하는 상기 복수의 제 2 파일럿 신호들 각각이 최초에 송신된 방향을 확인하도록 더 설정된 무선 전력 송신기.
  18. ◈청구항 18은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 1 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 복수의 방향들을 각각 향하여 송신되는 상기 복수의 제 2 파일럿 신호들 각각을 상이한 시간 구간에서 송신하도록 상기 무선 전력 송신기를 제어하고,
    상기 복수의 제 2 반사 신호들 각각이 수신되는 시각에 기반하여, 상기 복수의 제 2 반사 신호들에 대응하는 상기 복수의 제 2 파일럿 신호들 각각이 최초에 송신된 방향을 확인하도록 더 설정된 무선 전력 송신기.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 정보는, 진폭, 위상 및 진행 시간(time of flight) 중 적어도 하나를 포함하는 무선 전력 송신기.
  20. ◈청구항 20은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    무선 전력 송신기의 제어 방법에 있어서,
    제 1 시점에 상기 무선 전력 송신기의 안테나를 통하여 송신된 복수의 제 1 파일럿 신호들의 복수의 제 1 반사 신호들의 제 1 정보를 레퍼런스(reference) 정보로 상기 무선 전력 송신기의 메모리에 저장하는 동작, 상기 복수의 제 1 파일럿 신호들은 복수의 방향들을 각각 향하여 송신되고;
    제 2 시점에 상기 안테나를 통하여, 상기 복수의 방향들을 각각 향하여 복수의 제 2 파일럿 신호들을 송신하는 동작;
    상기 복수의 제 2 파일럿 신호들의 복수의 제 2 반사 신호들의 제 2 정보를 상기 레퍼런스 정보와 비교하는 동작; 및
    상기 제 2 정보를 상기 레퍼런스 정보와 비교한 결과에 기반하여, 검출 대상의 방향을 확인하는 동작을 포함하고,
    상기 검출 대상의 방향은 상기 복수의 방향들 중 특정 방향에 대응하고,
    상기 특정 방향은 상기 제 1 시점에 상기 특정 방향을 향하여 송신된 제 1 파일럿 신호의 제 1 반사 신호의 특성들을 상기 제 2 시점에 상기 특정 방향을 향하여 송신된 제 2 파일럿 신호의 제 2 반사 신호의 특성들과 비교함에 기반하여 확인되고,
    상기 복수의 제 1 반사 신호들 각각은 상기 복수의 제 1 파일럿 신호들 각각의 반사에 따라서 생성되고,
    상기 복수의 제 2 반사 신호들 각각은 상기 복수의 제 2 파일럿 신호들 각각의 반사에 따라서 생성되는 무선 전력 송신기의 제어 방법.
  21. ◈청구항 21은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 20 항에 있어서,
    상기 검출 대상의 방향을 확인하는 동작은,
    상기 특정 방향에 대응하는 상기 제 2 반사 신호의 특성들과, 상기 특정 방향에 대응하는 상기 제 1 반사 신호의 특성들의 차이가 기설정된 임계치를 초과하면, 상기 특정 방향에 대응하는 방향에 상기 검출 대상이 배치된 것으로 확인하는 동작을 포함하는 무선 전력 송신기의 제어 방법.
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