KR20110135540A - Method and apparatus for receiving wireless power - Google Patents
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Abstract
Description
기술분야는 무선 전력 수신을 위한 수신기 및 그의 무선 전력 수신 방법에 관한 것으로서, 복수 개의 송신기로부터 무선 전력을 동시에 수신할 수 있는 무선 전력 수신을 위한 수신기 및 그의 무선 전력 수신 방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a receiver for wireless power reception and a method for receiving wireless power thereof, and more particularly, to a receiver for wireless power reception and a method for receiving wireless power thereof capable of simultaneously receiving wireless power from a plurality of transmitters.
휴대용 전자제품의 특성 상, 배터리 성능이 중요한 문제로 대두되고 있다. 일반적으로, 휴대용 전자제품은 전력선(Power Line)을 이용하여 전력(power)을 제공받는다. 반면, 무선 전력 전송 기술(Wireless Power Transmission)이 휴대용 전자제품에 적용되면, 휴대용 전자제품은 이동 중에도 전력선 없이 전력을 제공받을 수 있다. 그러나, 휴대용 전자제품 주변에 무선 전력을 송신하는 송신기가 복수 개 있는 경우, 복수 개의 송신기와 휴대용 전자제품 간의 동기화가 이루어지지 않아, 무선 전력의 전송 효율은 저하된다.Due to the nature of portable electronics, battery performance is an important issue. In general, portable electronic products are provided with power using a power line. On the other hand, when wireless power transmission technology is applied to portable electronic products, the portable electronic products can receive power without a power line on the go. However, when there are a plurality of transmitters transmitting wireless power around the portable electronic products, synchronization between the plurality of transmitters and the portable electronic products is not achieved, and the transmission efficiency of the wireless power is lowered.
일 측면에 있어서, 무선 전력을 전송하는 복수 개의 송신기들을 인지하는 단계; 상기 복수 개의 송신기들 중 상기 수신기에게 상기 무선 전력을 전송할 두 개 이상의 송신기를 선택하는 단계; 및 상기 선택된 두 개 이상의 송신기로부터 상기 무선 전력을 수신하는 단계를 포함하는 수신기의 무선 전력 수신 방법이 제공된다. In one aspect, recognizing a plurality of transmitters for transmitting wireless power; Selecting two or more transmitters of the plurality of transmitters to transmit the wireless power to the receiver; And receiving the wireless power from the selected two or more transmitters.
상기 인지하는 단계는, 시분할 또는 주파수 분할에 의한 인 밴드 시그널링(In-band signaling) 방식을 이용한다. The recognizing step uses an in-band signaling scheme by time division or frequency division.
상기 선택하는 단계는, 상기 복수 개의 송신기들로부터 전송되는 신호들 각각의 수신 효율을 측정하는 단계; 상기 측정된 수신 효율을 포함하는 접속(Association) 요청 메시지를 상기 복수 개의 송신기들에게 전송하는 단계; 상기 복수 개의 송신기들로부터 테스트를 위한 무선 전력을 수신하여 상기 무선 전력의 전송 효율을 측정하는 단계; 및 상기 측정된 무선 전력의 전송 효율을 이용하여 상기 무선 전력을 전송할 송신기를 두 개 이상 선택하는 단계를 포함한다.The selecting may include measuring a reception efficiency of each of the signals transmitted from the plurality of transmitters; Transmitting an association request message including the measured reception efficiency to the plurality of transmitters; Receiving wireless power for a test from the plurality of transmitters to measure transmission efficiency of the wireless power; And selecting at least two transmitters to transmit the wireless power by using the measured transmission efficiency of the wireless power.
상기 접속 요청 메시지는 상기 복수 개의 송신기들과 상기 수신기와의 매칭을 위한 메시지이며, 상기 수신기가 상기 무선 전력을 수신하는 주기 정보 및 상기 수신기가 수신할 무선 전력의 용량 정보를 더 포함한다. The access request message is a message for matching the plurality of transmitters and the receiver, and further includes period information at which the receiver receives the wireless power and capacity information of wireless power to be received by the receiver.
상기 인지하는 단계는, 상기 수신기와 상기 복수 개의 송신기들 간의 거리를 기반으로 상기 복수 개의 송신기들을 인지한다.The recognizing step may recognize the plurality of transmitters based on a distance between the receiver and the plurality of transmitters.
상기 선택하는 단계는, 상기 거리가 측정된 복수 개의 송신기들에게 접속(Association) 요청 메시지를 전송하는 단계; 상기 복수 개의 송신기들로부터 테스트를 위한 무선 전력을 수신하여 상기 테스트를 위한 무선 전력의 전송 효율을 측정하는 단계; 및 상기 측정된 무선 전력의 전송 효율을 이용하여 상기 무선 전력을 전송할 송신기를 두 개 이상 선택하는 단계를 포함한다.The selecting may include transmitting an association request message to a plurality of transmitters having the measured distance; Receiving wireless power for a test from the plurality of transmitters to measure a transmission efficiency of the wireless power for the test; And selecting at least two transmitters to transmit the wireless power by using the measured transmission efficiency of the wireless power.
상기 수신기는 GPS(Global Positioning System) 및 WiFi(Wireless Fidelity)의 네트워크 중 적어도 하나를 이용하여 상기 거리를 측정한다. The receiver measures the distance using at least one of a GPS (Global Positioning System) and a WiFi (Wireless Fidelity) network.
상기 인지하는 단계는, 상기 복수 개의 송신기들로부터 전송되는 신호들을 수신하는 단계; 및 상기 수신된 신호들의 개수로 상기 송신기들을 인지하는 단계를 포함한다.The recognizing may include receiving signals transmitted from the plurality of transmitters; And recognizing the transmitters by the number of received signals.
다른 측면에 있어서, 상기 무선 전력을 전송하는 복수 개의 송신기들을 인지하고, 상기 인지된 복수 개의 송신기들 중 상기 수신기에게 상기 무선 전력을 전송할 두 개 이상의 송신기를 선택하는 제어부; 및 상기 선택된 두 개 이상의 송신기로부터 상기 무선 전력을 수신하는 수신부를 포함하는 무선 전력 수신을 위한 수신기가 제공된다.In another aspect, the controller for recognizing a plurality of transmitters for transmitting the wireless power, and selecting at least two transmitters to transmit the wireless power to the receiver of the recognized plurality of transmitters; And a receiver configured to receive the wireless power from the selected two or more transmitters.
상기 제어부는, 시분할 또는 주파수 분할에 의한 인 밴드 시그널링(In-band signaling) 방식을 이용하여 상기 복수 개의 송신기들을 인지한다.The controller recognizes the plurality of transmitters by using in-band signaling by time division or frequency division.
상기 복수 개의 송신기들로부터 전송되는 신호들의 수신 효율을 각각 측정하는 제1측정부; 상기 측정된 수신 효율을 포함하는 접속(Association) 요청 메시지를 상기 복수 개의 송신기들에게 전송하는 통신부; 및 상기 복수 개의 송신기들로부터 전송되는 테스트를 위한 무선 전력의 전송 효율을 측정하는 제2측정부를 더 포함하며, 상기 제어부는, 상기 제2측정부에서 측정된 무선 전력의 전송 효율을 이용하여 상기 무선 전력을 전송할 송신기를 두 개 이상 선택한다. A first measuring unit measuring a reception efficiency of signals transmitted from the plurality of transmitters, respectively; A communication unit which transmits an association request message including the measured reception efficiency to the plurality of transmitters; And a second measuring unit measuring a transmission efficiency of wireless power for a test transmitted from the plurality of transmitters, wherein the controller is configured to perform the wireless operation using the transmission efficiency of wireless power measured by the second measuring unit. Select two or more transmitters to transmit power.
상기 접속 요청 메시지는 상기 복수 개의 송신기들과 상기 수신기와의 매칭을 위한 메시지이며, 상기 제어부는, 상기 수신기가 상기 무선 전력을 수신하는 주기 정보 및 상기 수신기가 수신할 무선 전력의 용량 정보를 더 포함하는 상기 접속 요청 메시지를 생성한다. The access request message is a message for matching the plurality of transmitters and the receiver, and the controller further includes period information of the receiver receiving the wireless power and capacity information of the wireless power to be received by the receiver. To generate the connection request message.
상기 제어부는, 상기 수신기와 상기 복수 개의 송신기들 간의 거리를 기반으로 상기 복수 개의 송신기들을 인지한다.The controller recognizes the plurality of transmitters based on a distance between the receiver and the plurality of transmitters.
상기 거리를 측정하는 제1측정부; 접속(Association) 요청 메시지를 상기 거리가 측정된 복수 개의 송신기들에게 전송하는 통신부; 및 상기 복수 개의 송신기들로부터 전송되는 테스트를 위한 무선 전력의 전송 효율을 측정하는 제2측정부를 더 포함하며, 상기 제어부는, 상기 제2측정부에서 측정된 무선 전력의 전송 효율을 이용하여 상기 무선 전력을 전송할 송신기를 두 개 이상 선택한다.A first measuring unit measuring the distance; A communication unit which transmits an association request message to a plurality of transmitters of which the distance is measured; And a second measuring unit measuring a transmission efficiency of wireless power for a test transmitted from the plurality of transmitters, wherein the controller is configured to perform the wireless operation using the transmission efficiency of wireless power measured by the second measuring unit. Select two or more transmitters to transmit power.
상기 거리는, GPS(Global Positioning System) 및 WiFi(Wireless Fidelity)의 네트워크 중 적어도 하나를 이용하여 측정된다.The distance is measured using at least one of a GPS (Global Positioning System) and a network of WiFi (Wireless Fidelity).
무선 전력 수신을 위한 수신기 및 그의 무선 전력 수신 방법이 제공된다. 무선 전력 수신을 위한 수신기는 무선 파워를 복수 개의 송신기로부터 동시에 수신할 수 있다. 따라서, 무선 전력의 송수신 효율은 높아진다. A receiver for wireless power reception and a method of wireless power reception thereof are provided. A receiver for wireless power reception may simultaneously receive wireless power from a plurality of transmitters. Therefore, the transmission and reception efficiency of the wireless power is increased.
또한, 무선 전력 수신을 위한 수신기는 무선 전력에 필요한 송신기의 개수 및 전송량을 직접 결정할 수 있으므로, 보다 효율적으로 무선 전력을 수신 및 충전할 수 있다.In addition, since the receiver for wireless power reception can directly determine the number and transmission amount of transmitters required for wireless power, it is possible to receive and charge wireless power more efficiently.
도 1은 예시적인 실시 예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 나타낸다.
도 2는 무선 전력 송수신을 위한 시스템의 일 예를 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 제1WP 수신기의 일 예를 도시한 블록도이다.
도 4는 무선 전력 송수신을 위한 시스템의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 제2WP 수신기의 일 예를 도시한 블록도이다.
도 6은 제1WP 수신기의 무선 전력 수신 방법의 일 예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 제2WP 수신기의 무선 전력 수신 방법의 다른 예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 meta-structured 공진기를 나타낸 도면이다.
도 9는 도 8에 도시된 공진기의 등가 회로를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 meta-structured 공진기를 나타낸 도면이다.
도 11은 도 10의 커패시터의 삽입 위치를 상세하게 나타내는 도면이다.1 illustrates a wireless power transfer system according to an exemplary embodiment.
2 is a diagram illustrating an example of a system for wireless power transmission and reception.
3 is a block diagram illustrating an example of the first WP receiver illustrated in FIG. 2.
4 is a diagram illustrating another example of a system for wireless power transmission and reception.
FIG. 5 is a block diagram illustrating an example of the second WP receiver illustrated in FIG. 4.
6 is a flowchart illustrating an example of a method of receiving wireless power of a first WP receiver.
7 is a flowchart illustrating another example of a method of receiving wireless power of a second WP receiver.
8 is a diagram illustrating a meta-structured resonator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram illustrating an equivalent circuit of the resonator illustrated in FIG. 8.
10 illustrates a meta-structured resonator according to another embodiment of the present invention.
11 is a view showing in detail the insertion position of the capacitor of FIG.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저, 무선 전력전송 시스템에 이용되는 무선 전력전송 기술을 설명한다. 무선전력전송 기술은 크게 전자기 유도 방식, 전파 수신 방식, 전장 혹은 자장의 공진방식 등 3가지 방식으로 구분할 수 있다. First, the wireless power transmission technology used in the wireless power transmission system will be described. Wireless power transmission technology can be classified into three types of electromagnetic induction method, radio wave reception method, electric field or magnetic field resonance method.
첫째, 전자기 유도 방식은 서로 다른 두 개의 코일을 가까이 접근 시킨 후 한쪽 코일에 교류 전류를 흐르게 하면 자속이 발생하게 되고 이를 통해 다른 코일 한쪽에도 기전력이 발생하는 현상을 이용한다. 전자기 유도방식은 전력 이용 효율이 대략 60~98%에 이르는 등 고효율 및 실용화가 가장 많이 진행되어 있다.First, the electromagnetic induction method uses a phenomenon in which magnetic flux is generated when an alternating current flows in one coil after approaching two different coils close to each other, and thus electromotive force is generated in the other coil. The electromagnetic induction method has the most high efficiency and practical use, such as the power utilization efficiency is approximately 60-98%.
둘째, 전파 수신 방식은 전파 에너지를 안테나로 수신하여 이용하는 것으로 교류 전파 파형을 정류회로를 통해 직류로 변환하여 전력을 얻는다. 전파수신방식은 가장 긴 거리간(수 m 이상) 무선전력전송이 가능하다.Second, in the radio wave reception method, radio wave energy is received and used by an antenna to convert an AC radio wave waveform into a direct current through a rectifier circuit to obtain power. Radio reception method is capable of transmitting wireless power over the longest distance (above several meters).
셋째, 공진방식은 전장 혹은 자장의 공진을 이용한 것으로 기기간에 동일 주파수로 공진하여 에너지를 전달한다. 자장의 공진을 이용하는 경우 LC공진기 구조를 활용한 자계공진(magnetic resonance coupling)을 이용하여 전력을 발생시킨다. 자계공진방식은 사용 주파수의 파장에 비해 짧은 거리의 근접장(near field)효과를 이용하는 기술로써, 전파 수신 방식과는 달리 비방사형(non-radiative) 에너지 전송이며, 송수신부간의 공진주파수를 일치시켜 전력을 전송한다. 자계공진방식을 통해 전력 전송효율은 약 50~60% 정도로 높아지며, 이 정도의 효율은 전파 방사를 통한 전파 수신형 보다 상당히 높은 것이다. 송수신기간 거리는 약 수 m로써, 비록 전파 수신 방식보다는 근거리에서 사용되는 기술이나, 수 mm 이내의 전자 유도형 방식보다는 매우 먼 거리에서도 전력 전송이 가능하게 된다.Third, the resonance method uses resonance of an electric field or a magnetic field, and transmits energy by resonating at the same frequency between devices. In case of using the resonance of the magnetic field, electric power is generated by using magnetic resonance coupling using the LC resonator structure. The magnetic resonance method is a technology that uses a near field effect of a short distance compared to the wavelength of the used frequency. Unlike the radio wave reception method, it is a non-radiative energy transmission, and matches the resonance frequency between the transmitter and the receiver. Send it. The magnetic resonance method increases the power transmission efficiency by about 50 ~ 60%, which is much higher than the radio wave reception type through radio wave radiation. Although the transmission / reception period distance is about several meters, although the technique used in the near field rather than the radio wave reception method, the power transmission is possible at a far distance than the electromagnetic induction type within a few mm.
도 1은 예시적인 실시 예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 나타낸다. 1 illustrates a wireless power transfer system according to an exemplary embodiment.
도 1의 예에서, 무선 전력 전송 시스템을 통해 전송되는 무선 전력은 공진 전력(resonance power)이라 가정한다. In the example of FIG. 1, it is assumed that the wireless power transmitted through the wireless power transmission system is resonance power.
도 1을 참조하면, 무선 전력 전송 시스템은 소스와 타겟으로 구성되는 소스-타겟 구조이다. 즉, 무선 전력 전송 시스템은 소스에 해당하는 공진 전력 전송 장치(110)와 타겟에 해당하는 공진 전력 수신 장치(120)를 포함한다. Referring to FIG. 1, a wireless power transmission system is a source-target structure consisting of a source and a target. That is, the wireless power transmission system includes a
공진 전력 전송 장치(110)는 외부의 전압 공급기로부터 에너지를 수신하여 공진 전력을 발생시키는 소스부(111) 및 소스 공진기(115)를 포함한다. 또한, 공진 전력 전송 장치(110)는 공진주파수 또는 임피던스 매칭을 수행하는 매칭 제어부(Matching control)(113)를 더 포함하여 구성될 수 있다. The
소스부(111)는 외부의 전압 공급기로부터 에너지를 수신하여 공진 전력을 발생시킨다. 소스부(111)는 외부 장치로부터 입력되는 교류 신호의 신호 레벨을 원하는 레벨로 조정하기 위한 AC-AC Converter, AC-AC Converter로부터 출력되는 교류 신호를 정류함으로써 일정 레벨의 DC 전압을 출력하는 AC-DC Converter, AC-DC Converter에서 출력되는 DC 전압을 고속 스위칭함으로써 수 MHz ~ 수십MHz 대역의 AC 신호를 생성하는 DC-AC Inverter를 포함할 수 있다.The
매칭 제어부(Matching control)(113)는 소스 공진기(115)의 공진 대역폭(Resonance Bandwidth) 또는 소스 공진기(115)의 임피던스 매칭 주파수를 설정한다. 매칭 제어부(Matching control)(113)는 소스 공진 대역폭 설정부(도시 되지 않음) 또는 소스 매칭 주파수 설정부(도시 되지 않음) 중 적어도 하나를 포함한다. 소스 공진 대역폭 설정부는 소스 공진기(115)의 공진 대역폭(Resonance Bandwidth)을 설정한다. 소스 매칭 주파수 설정부는 소스 공진기(115)의 임피던스 매칭 주파수를 설정한다. 이때, 소스 공진기의 공진 대역폭(Resonance Bandwidth) 또는 소스 공진기의 임피던스 매칭 주파수 설정에 따라서 소스 공진기(115)의 Q-factor가 결정될 수 있다.The matching
소스 공진기(115)는 전자기(electromagnetic) 에너지를 타겟 공진기로 전달(transferring)한다. 즉, 소스 공진기(115)는 타겟 공진기(121)와의 마그네틱 커플링(101)을 통해 공진 전력을 타겟 장치(120)로 전달한다. 이때, 소스 공진기(115)는 설정된 공진 대역폭 내에서 공진한다.The
공진 전력 수신 장치(120)는 타겟 공진기(121), 공진주파수 또는 임피던스 매칭을 수행하는 Matching control부(123) 및 수신된 공진 전력을 부하로 전달하기 위한 타겟부(125)를 포함한다. The
타겟 공진기(121)는 소스 공진기(115)로부터 전자기(electromagnetic) 에너지를 수신한다. 이때, 타겟 공진기(121)는 설정된 공진 대역폭 내에서 공진한다.The
Matching control부(123)는 타겟 공진기(121)의 공진 대역폭(Resonance Bandwidth) 또는 타겟 공진기(121)의 임피던스 매칭 주파수 중 적어도 하나를 설정한다. Matching control부(123)는 타겟 공진 대역폭 설정부(도시 되지 않음) 또는 타겟 매칭 주파수 설정부(도시 되지 않음) 중 적어도 하나를 포함한다. 타겟 공진 대역폭 설정부는 타겟 공진기(121)의 공진 대역폭(Resonance Bandwidth)을 설정한다. 타겟 매칭 주파수 설정부는 타겟 공진기(121)의 임피던스 매칭 주파수를 설정한다. 이때, 타겟 공진기(121)의 공진 대역폭(Resonance Bandwidth) 또는 타겟 공진기(121)의 임피던스 매칭 주파수 설정에 따라서 타겟 공진기(121)의 Q-factor가 결정될 수 있다.The matching
타겟부(125)는 수신된 공진 전력을 부하로 전달한다. 이때, 타겟부(125)는 소스 공진기(115)로부터 타겟 공진기(121)로 수신되는 AC 신호를 정류하여 DC 신호를 생성하는 AC-DC Converter와, DC 신호의 신호 레벨을 조정함으로써 정격 전압을 디바이스(device) 또는 부하(load)로 공급하는 DC-DC Converter를 포함할 수 있다. The
소스 공진기(115) 및 타겟 공진기(121)는 헬릭스(helix) 코일 구조의 공진기 또는 스파이럴(spiral) 코일 구조의 공진기, 또는 meta-structured 공진기로 구성될 수 있다.The
도 1을 참조하면, 큐-펙터의 제어 과정은, 소스 공진기(115)의 공진 대역폭(Resonance Bandwidth) 및 타겟 공진기(121)의 공진 대역폭을 설정하고, 소스 공진기(115)와 타겟 공진기(121) 사이의 마그네틱 커플링을 통해 전자기(electromagnetic) 에너지를 상기 소스 공진기(115)로부터 상기 타겟 공진기(121)로 전달(transferring)하는 것을 포함한다. 이때, 소스 공진기(115)의 공진 대역폭은 타겟 공진기(121)의 공진 대역폭 보다 넓거나 좁게 설정될 수 있다. 즉, 소스 공진기(115)의 공진 대역폭이 타겟 공진기(121)의 공진 대역폭 보다 넓거나 좁게 설정됨으로써, 소스 공진기의 BW-factor와 상기 타겟 공진기의 BW-factor는 서로 불평형(unbalance) 관계가 유지된다. Referring to FIG. 1, the control process of the cue-factor sets the resonance bandwidth of the
공진 방식의 무선 전력 전송에서, 공진 대역폭은 중요한 factor이다. 소스 공진기(115)와 타겟 공진기(121) 사이의 거리 변화, 공진 임피던스의 변화, 임피던스 미스 매칭, 반사 신호 등을 모두 고려한 Q-factor를 Qt라 할 때, Qt는 수학식 1과 같이 공진 대역폭과 반비례 관계를 갖는다. In resonant wireless power transmission, the resonance bandwidth is an important factor. When Qt is a Q-factor that considers the distance change between the
수학식 1에서, f0는 중심주파수, 
한편, 소스 공진기(115)와 타겟 공진기(121) 간의 거리가 달라지거나, 둘 중 하나의 위치가 변하는 등의 외부 영향에 의하여, 소스 공진기(115)와 타겟 공진기(121) 간의 임피던스 미스 매칭이 발생할 수 있다. 임피던스 미스 매칭은 전력 전달의 효율을 감소시키는 직접적인 원인이 될 수 있다. 매칭 제어부(Matching control)(113)는 전송신호의 일부가 반사되어 돌아오는 반사파를 감지함으로써, 임피던스 미스 매칭이 발생한 것으로 판단하고, 임피던스 매칭을 수행할 수 있다. 또한, 매칭 제어부(Matching control)(113)는 반사파의 파형 분석을 통해 공진 포인트를 검출함으로써, 공진 주파수를 변경할 수 있다. 여기서, 매칭 제어부(Matching control)(113)는 반사파의 파형에서 진폭(amplitude)이 최소인 주파수를 공진 주파수로 결정할 수 있다.On the other hand, impedance mismatching between the
도 2는 무선 전력 송수신을 위한 시스템의 일 예를 도시한 도면이다.2 is a diagram illustrating an example of a system for wireless power transmission and reception.
도 2를 참조하면, 무선 전력 송수신을 위한 시스템은 제1WP 수신기(200), 제1무선 전력(WP: Wireless Power) 송신기(300) 및 제2WP 송신기(400)를 포함한다.2, a system for wireless power transmission and reception includes a
제1WP 수신기(200), 제1WP 송신기(300) 및 제2WP 송신기(400)는 도 1을 참조하여 설명한 무선 전력 전송 시스템에서 사용될 수 있다. 제1WP 수신기(200)는 무선 전력 충전이 가능한 모든 장치일 수 있다.The
제1WP 송신기(300)는 도 1의 무선 전력 송신 기술을 이용하여 제1공진 주파수를 통해 제1무선 전력을 발생시킨다. 제1커버리지(C1)는 제1WP 수신기(200)가 제1무선 전력을 수신할 수 있는 영역이다.The
제2WP 송신기(400)는 도 1의 무선 전력 송신 기술을 이용하여 제2공진 주파수를 통해 제2무선 전력을 발생시킨다. 제2커버리지(C2)는 제1WP 수신기(200)가 제2무선 전력을 수신할 수 있는 영역이다.The
제1WP 송신기(300) 및 제2WP 송신기(400)는 시분할 또는 주파수 분할에 의한 인 밴드 시그널링(In-band signaling) 방식을 이용하여 통신한다. 즉, 제1WP 송신기(300) 및 제2WP 송신기(400)는 무선 전력의 송수신에 필요한 정보를 기설정된 신호에 실어 제1WP 수신기(200)에게 전송한다.The
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1WP 수신기(200)는 제1커버리지(C1)와 제2커버리지(C2)의 중첩 영역에 위치할 수 있다. 이러한 경우, 제1WP 수신기(200)는 제1WP 송신기(300) 및 제2WP 송신기(400)로부터 제1무선 전력과 제2무선 전력을 수신할 수 있다. 이로써, 제1WP 수신기(200)는 무선 전력의 수신 효율을 높일 수 있다. 이러한 무선 전력의 동시 송수신이 가능하기 위해서, 제1WP 송신기(300) 및 제2WP 송신기(400)는 동일한 주파수로 무선 전력을 전송할 수 있다. 또한, 제1WP 수신기(200)는 동시에 3개 이상의 WP 송신기로부터 무선 전력을 제공받아 충전할 수 있다. 이하에서는 제1WP 송신기(300) 및 제2WP 송신기(400)를 예로 들어 설명한다.Meanwhile, as shown in FIG. 2, the
도 3은 도 2에 도시된 제1WP 수신기의 일 예를 도시한 블록도이다.3 is a block diagram illustrating an example of the first WP receiver illustrated in FIG. 2.
도 3에 도시된 제1WP 수신기(200)는 현재 제1WP 송신기(300)에서만 제1무선 전력을 수신하거나, 또는 제1WP 송신기(300) 및 제2WP 송신기(400)로부터 제1무선 전력과 제2무선 전력을 동시에 수신하거나, 제2무선 전력만을 수신하거나 또는 무선 전력을 전혀 수신하고 있지 않을 수 있다.The
도 3을 참조하면, 제1WP 수신기(200)는 제1기능 블록(210), 제1통신부(220), 제1측정부(230), 제1제어부(240), 제1수신부(250), 제2측정부(260) 및 제1충전부(270)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the
제1기능 블록(210)은 제1WP 수신기(200)의 고유 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제1WP 수신기(200)가 DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 기능을 가지는 모바일 폰인 경우, 제1기능 블록(210)은 DMB 시청을 위한 동작을 수행하는 모듈을 포함할 수 있다.The first
제1WP 송신기(300) 및 제2WP 송신기(400)는 In-band signaling 방식을 이용하여 각각 제1비컨(beacon)과 제2비컨을 전송한다. 제1비컨과 제2비컨에는 제1WP 송신기(300) 및 제2WP 송신기(400)의 식별정보(identity)가 포함되어 있다. 시간 분할에 의한 In-band signaling 방식이 이용되는 경우, 제1통신부(220)는 제1WP 송신기(300)로부터 제1비컨을 수신한 후, 제2WP 송신기(400)로부터 제2비컨을 수신할 수 있다. 다른 예로, 주파수 분할에 의한 In-band signaling 방식이 이용되는 경우, 서로 다른 주파수로 제1비컨과 제2비컨을 수신할 수 있다.The
제1측정부(230)는 제1비컨의 수신 효율을 측정하며, 제2비컨의 수신 효율을 측정한다. 이하에서는, '제1비컨의 수신 효율'을 '제1수신 효율'이라 하며, '제2비컨의 수신 효율'을 '제2수신 효율'이라 한다.The
제1제어부(240)는 무선 전력을 전송하는 복수 개의 WP 송신기들을 인지하고, 인지된 복수 개의 WP 송신기들 중 제1WP 수신기(200)에게 무선 전력을 전송할 WP 송신기를 하나 이상 선택할 수 있다. 그리고, 제1제어부(240)는 WP 송신기를 두 개 이상 선택하고, 선택된 두 개 이상의 WP 송신기로부터 무선 전력을 수신하도록 제1수신부(250)를 제어할 수 있다.The
자세히 설명하면, 제1제어부(240)는 제1측정부(230)에서 측정되는 제1수신 효율과 제2수신 효율을 주기적으로 확인할 수 있다. In detail, the
그리고, 제1제어부(240)는 제1접속 요청 메시지(ARM: Association Request Message)을 생성한다. 제1ARM은 제1WP 송신기(300)와 제1WP 수신기(200) 간의 매칭(matching)을 위한 메시지로서, 측정된 제1수신 효율, 제1WP 수신기(200)가 제1무선 전력을 수신하기 위한 주기 정보 및 무선 전력의 용량 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 무선 전력의 용량 정보는 제1WP 수신기(200)가 필요로 하는 전체 무선 전력의 용량 중 제1WP 송신기(300)가 제공할 용량을 나타낼 수 있다. 또는, 무선 전력의 용량 정보는 제1WP 수신기(200)가 필요로 하는 무선 전력의 전체 용량을 나타낼 수 있다.In addition, the
또한, 제1제어부(240)는 제2ARM을 생성한다. 제2ARM은 제2WP 송신기(400)와 제1WP 수신기(200) 간의 매칭을 위한 메시지로서, 측정된 제2수신 효율, 제1WP 수신기(200)가 제2무선 전력을 수신하기 위한 주기 정보 및 무선 전력의 용량 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 제1ARM 및 제2ARM은 테스트 송전을 위한 무선 전력의 전송을 요청할 수 있다.In addition, the
제1제어부(240)는 제1ARM을 제1WP 송신기(300)에게 전송하고, 제2ARM을 제2WP 송신기(400)에게 전송하도록 제1통신부(220)를 제어할 수 있다.The
제1WP 송신기(300)는 수신되는 제1ARM에 포함된 정보를 이용하여 제1WP 수신기(200)와의 매칭을 수행하고, 테스트를 위한 제1무선 전력을 제1WP 수신기(200)에게 전송한다. 매칭 과정은 예를 들어, 주기 정보에 맞춰 무선 전력을 전송하기 위하여 무선 전력의 전송 주기를 조정하는 과정을 포함할 수 있다.The
제2WP 송신기(400)는 수신되는 제2ARM에 포함된 정보를 이용하여 제1WP 수신기(200)와의 매칭을 수행하고, 테스트를 위한 제2무선 전력을 제1WP 수신기(200)에게 전송한다.The
제1수신부(250)는 제1WP 송신기(300)로부터 테스트를 위한 제1무선 전력을 수신하고, 제2WP 송신기(400)로부터 테스트를 위한 제2무선 전력을 수신할 수 있다. 제1무선 전력 및 제2무선 전력의 수신을 위하여, 제1수신부(250)는 제1공진 주파수와 제2공진 주파수를 기형성해 둘 수 있다. 제1공진 주파수 및 제2공진 주파수는 각각 제1무선 전력과 제2무선 전력을 수신하는데 필요한 주파수이다. 제1수신부(250)는 하나 이상의 공진기로 구현될 수 있다.The
제2측정부(260)는 수신되는 테스트를 위한 제1무선 전력의 전송 효율과 테스트를 위한 제2무선 전력의 전송 효율을 측정할 수 있다. 전송 효율은 수신 효율을 의미할 수 있다. The
제1제어부(240)는 테스트 결과를 기반으로 무선 전력을 수신할 WP 송신기를 선택할 수 있다. 예를 들어, 제1제어부(240)는 제2측정부(260)에서 측정된 테스트를 위한 제1무선 전력의 전송 효율이 기준값보다 작으면, 제1WP 송신기(300)를 배제할 수 있다. 반면, 제1무선 전력의 전송 효율이 기준값보다 크면, 제1제어부(240)는 제1WP 송신기(300)는 무선 전력 송신에 적합한 것으로 판단하고 제1WP 송신기(300)를 선택할 수 있다.The
이는 제2WP 송신기(400)에 대해서도 동일하다. 즉, 테스트를 위한 제2무선 전력의 전송 효율이 기준값보다 크면, 제1제어부(240)는 제2WP 송신기(400)는 무선 전력 송신에 적합한 것으로 판단하고 제2WP 송신기(400)를 선택할 수 있다. 제1제어부(240)는 제1WP 수신기(200)가 원하는 무선 전력을 수신하는데 충분한 개수의 WP 송신기를 선택할 수 있다. The same is true for the
테스트 결과, 제1WP 송신기(300) 및 제2WP 송신기(400) 모두 무선 전력의 송신에 적합한 것으로 판단되면, 제1제어부(240)는 테스트 결과, 측정된 전송 효율, 상술한 주기 정보 및 필요한 무선 전력의 용량을 보고하는 보고서를 작성한다. 그리고, 제1제어부(240)는 제1WP 송신기(300) 및 제2WP 송신기(400)에게 보고서를 전송하도록 제1통신부(220)를 제어한다.As a result of the test, when it is determined that both the
제1WP 송신기(300) 및 제2WP 송신기(400)는 보고서를 기반으로 제1WP 수신기(200)와의 매칭을 수행한다. 그리고, 제1WP 송신기(300) 및 제2WP 송신기(400)는 각각 제1무선 전력 및 제2무선 전력을 전송 주기에 맞춰 제1수신부(250)에게 전송한다.The
제1충전부(270)는 제1수신부(250)에 의해 수신되는 제1무선 전력과 제2무선 전력을 정류한다. 제1충전부(270)는 정류된 제1무선 전력 및 제2무선 전력을 이용하여 충전을 시작한다. 제1충전부(270)는 주지된 배터리일 수 있다.The
도 4는 무선 전력 송수신을 위한 시스템의 다른 예를 도시한 도면이다.4 is a diagram illustrating another example of a system for wireless power transmission and reception.
도 4를 참조하면, 무선 전력 송수신을 위한 시스템은 제2WP 수신기(500), 제3WP 송신기(600), 제4WP 송신기(700) 및 네트워크(800)를 포함한다.Referring to FIG. 4, the system for wireless power transmission and reception includes a
제2WP 수신기(500), 제3WP 송신기(600) 및 제4WP 송신기(700)는 도 1을 참조하여 설명한 무선 전력 전송 시스템에서 사용될 수 있다. 제2WP 수신기(500)는 무선 전력 충전이 가능한 통신 장치일 수 있다. 따라서, 제2WP 수신기(500)는 유무선 통신에 필요한 모듈을 포함할 수 있다.The
제3WP 송신기(600)는 도 1의 무선 전력 송신 기술을 이용하여 제3공진 주파수를 통해 제3무선 전력을 발생시킨다. 제3커버리지(C3)는 제2WP 수신기(500)가 제3무선 전력을 수신할 수 있는 영역이다.The
제4WP 송신기(700)는 도 1의 무선 전력 송신 기술을 이용하여 제4공진 주파수를 통해 제4무선 전력을 발생시킨다. 제4커버리지(C4)는 제2WP 수신기(500)가 제4무선 전력을 수신할 수 있는 영역이다.The
네트워크(800)는 제2WP 수신기(500)가 통신시 사용하는 통신망이다. 제2WP 수신기(500)는 네트워크(800)를 이용하여 복수 개의 WP 송신기들과 제2WP 수신기(500) 간의 거리를 측정할 수 있다. 제2WP 수신기(500)는 측정된 각 거리를 기반으로, 제2WP 수신기(500)에게 무선 전력을 전송할 WP 송신기를 하나 이상 선택할 수 있다. The
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 제2WP 수신기(500)는 제3커버리지(C3)와 제4커버리지(C4)의 중첩 영역에 위치할 수 있다. 이러한 경우, 제2WP 수신기(500)는 제3WP 송신기(600) 및 제4WP 송신기(700)로부터 제1무선 전력과 제2무선 전력을 동시에 수신할 수 있다. 제2WP 수신기(500)는 동시에 3개 이상의 WP 송신기로부터 무선 전력을 제공받을 수 있으나, 이하에서는 제3WP 송신기(600) 및 제4WP 송신기(700)를 예로 들어 설명한다.As illustrated in FIG. 4, the
도 5는 도 4에 도시된 제2WP 수신기의 일 예를 도시한 블록도이다.FIG. 5 is a block diagram illustrating an example of the second WP receiver illustrated in FIG. 4.
도 5를 참조하면, 제2WP 수신기(500)는 제2기능 블록(510), 제2통신부(520), 제3측정부(530), 제2제어부(540), 제2수신부(550), 제4측정부(560) 및 제2충전부(570)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5, the
제2기능 블록(510)은 제2WP 수신기(500)의 고유 기능을 수행할 수 있다. The second
제2WP 수신기(500)가 전용 통신기기(Dedicated Communication Device)인 경우, 제2통신부(520)는 제2WP 수신기(500)에서 지원하는 통신 방식을 이용하여 통신할 수 있다. 예를 들어, 제2통신부(520)가 WiFi(Wireless Fidelity)를 지원하는 경우, 제2통신부(520)는 WiFi 방식에 따라 네트워크(800)와 통신할 수 있다.When the
또한, 제3WP 송신기(600), 제4WP 송신기(700) 및 제2WP 수신기(500)에 WiFi 또는 블루투스(Bluetooth)를 지원하는 모듈이 구비된 경우, 제2WP 수신기(500)는 WiFi의 비컨 또는 블루투스의 비컨을 제3WP 송신기(600) 및 제4WP 송신기(700)로부터 수신할 수 있다. In addition, when the
제3측정부(530)는 GPS(Global Positioning System) 또는 WiFi(Wireless Fidelity) 측위 기법 중 적어도 하나를 이용하여, 제2WP 수신기(500)의 주변에 위치하는 WP 송신기들과의 거리를 측정할 수 있다. 예를 들어, 제3측정부(530)는 제3WP 송신기(600) 및 제4WP 송신기(700)로부터 각각 수신되는 제3비컨 및 제4비컨을 기반으로, 제2WP 수신기(500)와 제3WP 송신기(600)의 거리, 제2WP 수신기(500)와 제4WP 송신기(700)의 거리를 측정할 수 있다.The
제2제어부(540)는 무선 전력을 전송하는 복수 개의 WP 송신기들을 인지하고, 인지된 복수 개의 WP 송신기들 중 제2WP 수신기(500)에게 무선 전력을 전송할 WP 송신기를 하나 이상 선택할 수 있다. 그리고, 제2제어부(540)는 WP 송신기를 두 개 이상 선택하고, 선택된 두 개 이상의 WP 송신기로부터 무선 전력을 수신하도록 제2수신부(550)를 제어할 수 있다.The
제2제어부(540)는 측정된 거리를 기반으로 제3ARM 및 제4ARM을 생성한다. 제3ARM은 제3WP 송신기(600)와 제2WP 수신기(500) 간의 매칭을 위한 메시지로서, 측정된 거리를 고려하여 생성된다. 제3ARM은 측정된 거리, 제2WP 수신기(500)가 제3무선 전력을 수신하기 위한 주기 정보 및 무선 전력의 용량 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The
또한, 제4ARM은 제4WP 송신기(700)와 제2WP 수신기(500) 간의 매칭을 위한 메시지로서, 제2WP 수신기(500)가 측정된 거리, 제4무선 전력을 수신하기 위한 주기 정보 및 무선 전력의 용량 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 제3ARM 및 제4ARM은 테스트 송전을 위한 제3무선 전력 및 제4무선 전력의 전송을 요청할 수 있다.In addition, the fourth ARM is a message for matching between the
제2제어부(540)는 제3ARM을 제3WP 송신기(600)에게 전송하고, 제4ARM을 제4WP 송신기(700)에게 전송하도록 제2통신부(520)를 제어할 수 있다. The
제3WP 송신기(600)는 수신되는 제3ARM에 포함된 정보를 이용하여 제2WP 수신기(500)와의 매칭을 수행하고, 테스트를 위한 제3무선 전력을 제2WP 수신기(500)에게 전송한다. The
제4WP 송신기(700)는 수신되는 제4ARM에 포함된 정보를 이용하여 제2WP 수신기(500)와의 매칭을 수행하고, 테스트를 위한 제4무선 전력을 제2WP 수신기(500)에게 전송한다.The
제2수신부(550)는 제3WP 송신기(600)로부터 테스트를 위한 제3무선 전력을 수신하고, 제4WP 송신기(700)로부터 테스트를 위한 제4무선 전력을 수신할 수 있다. 제2수신부(250)는 예를 들어, 하나 이상의 공진기로 구현될 수 있으며, 제1수신부(250)와 거의 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.The
제2측정부(260)는 테스트를 위한 제3무선 전력의 전송 효율과 테스트를 위한 제4무선 전력의 전송 효율을 측정할 수 있다. The
제2제어부(540)는 테스트 결과를 기반으로 무선 전력을 수신할 WP 송신기를 선택할 수 있다. 제2제어부(540)는 제2WP 수신기(500)가 원하는 무선 전력을 수신하는데 충분한 개수의 WP 송신기를 선택할 수 있다. The
테스트 결과, 제3WP 송신기(600) 및 제4WP 송신기(700) 모두 무선 전력의 송신에 적합한 것으로 판단되면, 제2제어부(540)는 테스트 결과, 측정된 전송 효율, 상술한 주기 정보 및 필요한 무선 전력의 용량을 보고하는 보고서를 작성한다. 그리고, 제2제어부(540)는 제3WP 송신기(600) 및 제4WP 송신기(700)에게 보고서를 전송하도록 제2통신부(520)를 제어한다.As a result of the test, when it is determined that both the 3
제3WP 송신기(600) 및 제4WP 송신기(700)는 보고서를 기반으로 제2WP 수신기(500)와의 매칭을 수행한다. 그리고, 제3WP 송신기(600) 및 제4WP 송신기(700)는 각각 제3무선 전력 및 제4무선 전력을 전송 주기에 맞춰 제2수신부(550)에게 전송한다.The third and
제2충전부(570)는 제2수신부(550)에 의해 수신되는 제3무선 전력과 제4무선 전력을 정류하고, 정류된 제3무선 전력 및 제4무선 전력을 이용하여 충전을 시작한다.The
도 6은 제1WP 수신기의 무선 전력 수신 방법의 일 예를 설명하기 위한 흐름도이다. 6 is a flowchart illustrating an example of a method of receiving wireless power of a first WP receiver.
도 6의 제1WP 수신기, 제1WP 송신기 및 제2WP 송신기는 도 2의 제1WP 수신기(200), 제1WP 송신기(300) 및 제2WP 송신기(400)일 수 있다.The first WP receiver, the first WP transmitter, and the second WP transmitter of FIG. 6 may be the
605단계에서, 제1WP 수신기는 제1WP 송신기로부터 제1비컨을 수신한다.In
610단계에서, 제1WP 수신기는 수신된 제1비컨의 수신 효율을 측정한다.In
615단계에서, 제1WP 수신기는 제2WP 송신기로부터 제2비컨을 수신한다.In
620단계에서, 제1WP 수신기는 수신된 제2비컨의 수신 효율을 측정한다.In
625단계에서, 제1WP 수신기는 제1ARM 및 제2ARM을 생성한다. 제1ARM은 제1WP 송신기와 제1WP 수신기 간의 매칭을 위한 메시지이며, 제2ARM은 제2WP 송신기와 제1WP 수신기 간의 매칭을 위한 메시지이다. 제1ARM 및 제2ARM은 테스트 송전을 요청하는 내용을 포함한다.In
630단계에서, 제1WP 수신기는 제1ARM을 제1WP 송신기에게 전송한다.In
635단계에서, 제1WP 수신기는 제2ARM을 제2WP 송신기에게 전송한다.In
이에 의해, 제1WP 송신기는 제1ARM에 포함된 정보를 이용하여 제1WP 수신기와의 매칭을 수행하고, 테스트를 위한 제1무선 전력을 제1WP 수신기에게 전송한다. 제2WP 송신기는 제2ARM에 포함된 정보를 이용하여 제1WP 수신기와의 매칭을 수행하고, 테스트를 위한 제2무선 전력을 제1WP 수신기에게 전송한다.As a result, the first WP transmitter performs matching with the first WP receiver using the information included in the first ARM, and transmits the first wireless power for the test to the first WP receiver. The second WP transmitter performs matching with the first WP receiver by using information included in the second ARM, and transmits a second wireless power for testing to the first WP receiver.
640단계에서, 제1WP 수신기는 제1WP 송신기로부터 테스트를 위한 제1무선 전력을 수신한다.In
645단계에서, 제1WP 수신기는 제2WP 송신기로부터 테스트를 위한 제2무선 전력을 수신한다.In
650단계에서, 제1WP 수신기는 테스트를 위한 제1무선 전력의 전송 효율을 측정한다.In
655단계에서, 제1WP 수신기는 테스트를 위한 제2무선 전력의 전송 효율을 측정한다.In
660단계에서, 제1WP 수신기는 650단계 및 655단계의 테스트 결과를 기반으로 무선 전력을 수신할 WP 송신기를 두 개 이상 선택할 수 있다. 예를 들어, 제1WP 수신기는 제1WP 수신기는 제1WP 송신기 및 제2WP 송신기를 모두 선택할 수 있다.In
665단계에서, 제1WP 수신기는 테스트 결과, 측정된 전송 효율, 상술한 주기 정보 및 필요한 무선 전력의 용량을 보고하는 보고서를 작성한다.In
670단계 및 675단계에서, 제1WP 수신기는 작성된 보고서를 제1WP 송신기 및 제2WP 송신기에게 전송한다. 제1WP 송신기 및 제2WP 송신기는 보고서를 기반으로 제1WP 수신기와의 매칭을 수행한다.In
680단계에서, 제1WP 수신기는 제1WP 송신기로부터 제1무선 전력을 수신한다.In
685단계에서, 제1WP 수신기는 제2WP 송신기로부터 제2무선 전력을 수신한다.In
690단계에서, 제1WP 수신기는 수신된 제1무선 전력 및 제2무선 전력을 이용하여 충전을 시작한다.In
도 7은 제2WP 수신기의 무선 전력 수신 방법의 다른 예를 설명하기 위한 흐름도이다.7 is a flowchart illustrating another example of a method of receiving wireless power of a second WP receiver.
도 7의 제2WP 수신기, 제3WP 송신기 및 제4WP 송신기는 도 4의 제2WP 수신기(500), 제3WP 송신기(600) 및 제4WP 송신기(700)일 수 있다.The second WP receiver, the third WP transmitter, and the fourth WP transmitter of FIG. 7 may be the
705단계에서, 제2WP 수신기는 제2WP 수신기와 제3WP 송신기의 거리, 제2WP 수신기와 제4WP 송신기의 거리를 측정한다. 제2WP 수신기는 제3WP 송신기 및 제4WP 송신기로부터 전송되는 제3비컨 및 제4비컨을 기반으로 거리를 측정할 수 있다. 제3비컨 및 제4비컨은 WiFi 네트워크를 통해 또는 블루투스와 같은 통신 방식을 통해 수신될 수 있다.In
710단계에서, 제2WP 수신기는 측정된 거리를 기반으로, 무선 전력을 제공할 수 있는 WP 송신기들을 파악한다.In
715단계에서, 제2WP 수신기는 제3ARM 및 제4ARM을 생성한다. 제3ARM은 제2WP 송신기와 제2WP 수신기 간의 매칭을 위한 메시지이며, 제4ARM은 제4WP 송신기와 제2WP 수신기 간의 매칭을 위한 메시지이다. 제3ARM 및 제4ARM은 테스트 송전을 요청하는 내용을 포함한다.In
720단계에서, 제2WP 수신기는 제3ARM을 제3WP 송신기에게 전송한다.In
725단계에서, 제2WP 수신기는 제4ARM을 제4WP 송신기에게 전송한다.In
제3WP 송신기는 제3ARM에 포함된 정보를 이용하여 제2WP 수신기와의 매칭을 수행하고, 테스트를 위한 제3무선 전력을 제2WP 수신기에게 전송한다. 제4WP 송신기는 제4ARM에 포함된 정보를 이용하여 제2WP 수신기와의 매칭을 수행하고, 테스트를 위한 제4무선 전력을 제2WP 수신기에게 전송한다.The third WP transmitter performs matching with the second WP receiver using information included in the third ARM, and transmits a third wireless power for testing to the second WP receiver. The fourth WP transmitter performs matching with the second WP receiver using information included in the fourth ARM, and transmits a fourth wireless power for testing to the second WP receiver.
730단계에서, 제2WP 수신기는 제3WP 송신기로부터 테스트를 위한 제3무선 전력을 수신한다.In
735단계에서, 제2WP 수신기는 제4WP 송신기로부터 테스트를 위한 제4무선 전력을 수신한다.In
740단계에서, 제2WP 수신기는 테스트를 위한 제3무선 전력의 전송 효율을 측정하고, 테스트를 위한 제4무선 전력의 전송 효율을 측정한다.In
745단계에서, 제2WP 수신기는 740단계 및 745단계의 테스트 결과를 기반으로 무선 전력을 수신할 WP 송신기를 하나 이상 선택할 수 있다. 예를 들어, 제2WP 수신기는 제3WP 송신기 및 제4WP 송신기를 모두 선택할 수 있다.In
750단계에서, 제2WP 수신기는 테스트 결과, 측정된 전송 효율, 상술한 주기 정보 및 필요한 무선 전력의 용량을 보고하는 보고서를 작성한다.In
755단계 및 760단계에서, 제2WP 수신기는 작성된 보고서를 제3WP 송신기 및 제4WP 송신기에게 전송한다. 제3WP 송신기 및 제4WP 송신기는 보고서를 기반으로 제2WP 수신기와의 매칭을 수행한다.In
765단계에서, 제2WP 수신기는 제3WP 송신기로부터 제3무선 전력을 수신한다.In
775단계에서, 제2WP 수신기는 제4WP 송신기로부터 제4무선 전력을 수신한다.In
780단계에서, 제2WP 수신기는 수신된 제3무선 전력 및 제4무선 전력을 이용하여 충전을 시작한다.In step 780, the second WP receiver starts charging using the received third wireless power and fourth wireless power.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 공진기는 헬릭스(helix) 코일 구조의 공진기, 또는 스파이럴(spiral) 코일 구조의 공진기, 또는 meta-structured 공진기로 구성될 수 있다. 공진기는 무선 전력의 송신 및 수신에 사용될 수 있다.Meanwhile, the resonator according to the embodiment of the present invention may be configured as a helix coil structure resonator, a spiral coil structure resonator, or a meta-structured resonator. The resonator can be used for the transmission and reception of wireless power.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 meta-structured 공진기를 나타낸 도면이다.8 is a diagram illustrating a meta-structured resonator according to an embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, meta-structured 공진기는 전송 선로(810) 및 커패시터(820)를 포함한다. 여기서 커패시터(820)는 전송 선로(810)의 특정 위치에 직렬로 삽입되고, 전계(electric field)는 커패시터에 갇히게 된다. Referring to FIG. 8, the meta-structured resonator includes a transmission line 810 and a capacitor 820. Here, the capacitor 820 is inserted in series at a specific position of the transmission line 810, and the electric field is trapped in the capacitor.
또한, 도 8에 도시된 바와 같이 meta-structured 공진기는 3차원 구조의 형태를 갖는다. 도 8에 도시된 것과 달리 공진기는 전송 선로가 x, z평면에 배치된 2차원 구조로의 구현될 수 있다.In addition, the meta-structured resonator has a form of a three-dimensional structure, as shown in FIG. Unlike the illustrated in FIG. 8, the resonator may be implemented in a two-dimensional structure in which transmission lines are arranged in x and z planes.
커패시터(820)는 집중 소자(lumped element 및 분산 소자(distributed element), 예를 들어 interdigital 커패시터나 높은 유전율을 갖는 기판을 가운데다 둔 gap 커패시터 등의 형태로 전송 선로(810)에 삽입된다. 커패시터(820)가 전송 선로(810)에 삽입됨에 따라 상기 공진기는 메타물질(metamaterial)의 특성을 가질 수 있다.The capacitor 820 is inserted into the transmission line 810 in the form of a lumped element and a distributed element, for example, an interdigital capacitor or a gap capacitor centered on a substrate having a high dielectric constant. As the 820 is inserted into the transmission line 810, the resonator may have a metamaterial characteristic.
여기서, 메타물질이란 자연에서 발견될 수 없는 특별한 전기적 성질을 갖는 물질로서, 인공적으로 설계된 구조를 갖는다. 자연계에 존재하는 모든 물질들의 전자기 특성은 고유의 유전율 또는 투자율을 가지며, 대부분의 물질들은 양의 유전율 및 양의 투자율을 갖는다. 대부분의 물질들에서 전계, 자계 및 포인팅 벡터에는 오른손 법칙이 적용되므로, 이러한 물질들을 RHM(Right Handed Material)이라고 한다. 그러나, 메타물질은 1보다 작은 유전율 또는 투자율을 가진 물질로서, 유전율 또는 투자율의 부호에 따라 ENG(epsilon negative) 물질, MNG(mu negative) 물질, DNG(double negative) 물질, NRI(negative refractive index) 물질, LH(left-handed) 물질 등으로 분류된다.Here, the metamaterial is a material having special electrical properties that cannot be found in nature, and has an artificially designed structure. The electromagnetic properties of all materials in nature have inherent permittivity or permeability, and most materials have positive permittivity and positive permeability. In most materials, the right-hand rule applies to electric fields, magnetic fields and pointing vectors, so these materials are called RHM (Right Handed Material). However, metamaterials are materials with a permittivity or permeability of less than 1, and according to the sign of permittivity or permeability, ENG (epsilon negative) material, MNG (mu negative) material, DNG (double negative) material, NRI (negative refractive index) Substances, and left-handed (LH) substances.
이 때, 집중 소자로서 삽입된 커패시터의 커패시턴스가 적절히 정해지는 경우, 상기 공진기는 메타물질의 특성을 가질 수 있다. 특히, 커패시터의 커패시턴스를 적절히 조절함으로써, 공진기는 음의 투자율을 가질 수 있으므로, 본 발명의 일실시예에 따른 공진기는 MNG 공진기로 불려질 수 있다.At this time, when the capacitance of the capacitor inserted as the lumped element is properly determined, the resonator may have the characteristics of the metamaterial. In particular, by appropriately adjusting the capacitance of the capacitor, the resonator may have a negative permeability, so that the resonator according to an embodiment of the present invention may be referred to as an MNG resonator.
상기 MNG 공진기는 전파 상수(propagation constant)가 0일 때의 주파수를 공진 주파수로 갖는 영번째 공진(Zeroth-Order Resonance) 특성을 가질 수 있다. MNG 공진기는 영번째 공진 특성을 가질 수 있으므로, 공진 주파수는 MNG 공진기의 물리적인 사이즈에 대해 독립적일 수 있다. 즉, 아래에서 다시 설명하겠지만, MNG 공진기에서 공진 주파수를 변경하기 위해서는 커패시터를 적절히 설계하는 것으로 충분하므로, MNG 공진기의 물리적인 사이즈를 변경하지 않을 수 있다.The MNG resonator may have a zero-order resonance characteristic having a frequency when the propagation constant is 0 as a resonance frequency. Since the MNG resonator may have a zeroth resonance characteristic, the resonant frequency may be independent of the physical size of the MNG resonator. That is, as will be described again below, in order to change the resonant frequency in the MNG resonator, it is sufficient to design the capacitor appropriately, so that the physical size of the MNG resonator may not be changed.
또한, 근접 필드(near field)에서 전계는 전송 선로(810)에 삽입된 직렬 커패시터(820)에 집중되므로, 직렬 커패시터(820)로 인하여 근접 필드에서는 자계(magnetic field)가 도미넌트(dominant)해진다. In addition, in the near field, the electric field is concentrated on the series capacitor 820 inserted in the transmission line 810, so that the magnetic field is dominant in the near field due to the series capacitor 820.
또한, MNG 공진기는 집중 소자로의 커패시터(820)을 이용하여 높은 큐-팩터(Q-Factor)를 가질 수 있으므로, 전력 전송의 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, since the MNG resonator may have a high Q-Factor using the capacitor 820 as the lumped element, the efficiency of power transmission may be improved.
또한, MNG 공진기는 임피던스 매칭을 위한 매칭기(830)를 포함할 수 있다. 이 때, 매칭기(830)는 MNG 공진기와의 결합을 위해 자계의 강도를 적절히 조절 가능(tunable)하고, 매칭기(830)에 의해 MNG 공진기의 임피던스는 조절된다. 그리고, 전류는 커넥터(840)를 통하여 MNG 공진기로 유입되거나 MNG 공진기로부터 유출된다.In addition, the MNG resonator may include a matcher 830 for impedance matching. At this time, the matcher 830 properly tunable the strength of the magnetic field for coupling with the MNG resonator, and the impedance of the MNG resonator is adjusted by the matcher 830. The current flows into or out of the MNG resonator through the connector 840.
또한, 도 8에 명시적으로 도시되지 아니하였으나, MNG 공진기를 관통하는 마그네틱 코어가 더 포함될 수 있다. 이러한 마그네틱 코어는 전력 전송 거리를 증가시키는 기능을 수행할 수 있다. In addition, although not explicitly illustrated in FIG. 8, a magnetic core penetrating the MNG resonator may be further included. Such a magnetic core may perform a function of increasing a power transmission distance.
본 발명의 MNG 공진기가 갖는 특성들에 대해서는 아래에서 자세히 설명한다.The characteristics of the MNG resonator of the present invention will be described in detail below.
도 9은 도 8에 도시된 공진기의 등가 회로를 나타낸 도면이다.FIG. 9 is a diagram illustrating an equivalent circuit of the resonator illustrated in FIG. 8.
도 8에 도시된 공진기는 도 9에 도시된 등가 회로로 모델링될 수 있다. 도 9의 등가 회로에서 CL은 도 8의 전송 선로의 중단부에 집중 소자의 형태로 삽입된 커패시터를 나타낸다.The resonator shown in FIG. 8 may be modeled with the equivalent circuit shown in FIG. 9. In the equivalent circuit of FIG. 9, C L represents a capacitor inserted in the form of a lumped element at the middle of the transmission line of FIG. 8.
이 때, 도 8에 도시된 무선 전력 전송을 위한 공진기는 영번째 공진 특성을 갖는다. 즉, 전파 상수가 0인 경우, 무선 전력 전송을 위한 공진기는 
상기 수학식 2를 참조하면, 공진기의 공진 주파수 
도 10은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 meta-structured 공진기를 나타낸 도면이다.10 illustrates a meta-structured resonator according to another embodiment of the present invention.
도 10을 참조하면, meta-structured 공진기는 전송선로부(1010) 및 커패시터(1020)를 포함한다. 또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공진기는, 피딩부(1030)를 더 포함하여 구성될 수 있다. Referring to FIG. 10, the meta-structured resonator includes a
전송선로부(1010)는 복수의 전송 선로 쉬트(Sheet)가 병렬로 배치된다. 복수의 전송 선로 쉬트가 병렬로 배치되는 구성은, 도 11을 통하여 보다 상세하기 설명하기로 한다. In the
커패시터(1020)는, 전송선로부(1010)의 특정 위치에 삽입된다. 이때, 커패시터(1020)는 전송선로부(1010)의 중단에 직렬로 삽입될 수 있다. 이때, 공진기에 생성되는 전계(electric field)는 커패시터(1020)에 갇히게 된다.The
커패시터(1020)는 집중 소자(lumped element 및 분산 소자(distributed element), 예를 들어 interdigital 커패시터나 높은 유전율을 갖는 기판을 가운데다 둔 gap 커패시터 등의 형태로 전송 선로부(1010)에 삽입될 수 있다. 커패시터(1020)가 전송 선로부(1010)에 삽입됨에 따라, 공진기는 메타물질(metamaterial)의 특성을 가질 수 있다.The
피딩부(1030)는 MNG 공진기에 전류를 공급(feeding)하는 기능을 수행할 수 있다. 이때, 피딩부(1030)는, 공진기로 공급되는 전류를 복수의 전송 선로 쉬트로 균등하게 분배되도록 설계될 수 있다.The
도 11은 도 10의 커패시터(1020)의 삽입 위치를 상세하게 나타내는 도면이다. FIG. 11 is a diagram illustrating an insertion position of the
도 11을 참조하면, 커패시터(1020)는 전송선로부(1010)의 중단부에 삽입된다. 이때, 전송선로부(1010)의 중단부는 커패시터(1020)가 삽입될 수 있도록 오픈(open)된 형태일 수 있으며, 각각의 전송 선로 쉬트들(1010-1, 1010-2, 1010-n)은 중단부에서 서로 병렬 연결된 형태로 구성될 수 있다.Referring to FIG. 11, the
본 발명의 실시 예에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.Methods according to an embodiment of the present invention can be implemented in the form of program instructions that can be executed by various computer means and recorded in a computer readable medium. The computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. Program instructions recorded on the media may be those specially designed and constructed for the purposes of the present invention, or they may be of the kind well-known and available to those having skill in the computer software arts.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, but the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications and variations from such descriptions. This is possible.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the claims below but also by the equivalents of the claims.
200: 제1WP 수신기 210: 제1기능 블록
220: 제1통신부 230: 제1측정부
240: 제1제어부 250: 제1수신부
260: 제2측정부 270: 제1충전부200: first WP receiver 210: first functional block
220: first communication unit 230: first measurement unit
240: first controller 250: first receiver
260: second measuring unit 270: first charging unit
Claims (16)
무선 전력을 전송하는 복수 개의 송신기들을 인지하는 단계;
상기 복수 개의 송신기들 중 상기 수신기에게 상기 무선 전력을 전송할 두 개 이상의 송신기를 선택하는 단계; 및
상기 선택된 두 개 이상의 송신기로부터 상기 무선 전력을 수신하는 단계
를 포함하는 수신기의 무선 전력 수신 방법.In the wireless power receiving method of the receiver,
Recognizing a plurality of transmitters for transmitting wireless power;
Selecting two or more transmitters of the plurality of transmitters to transmit the wireless power to the receiver; And
Receiving the wireless power from the selected two or more transmitters
Wireless power receiving method of a receiver comprising a.
상기 인지하는 단계는,
시분할 또는 주파수 분할에 의한 인 밴드 시그널링(In-band signaling) 방식을 이용하는, 수신기의 무선 전력 수신 방법.The method of claim 1,
Recognizing the step,
A wireless power reception method of a receiver using an in-band signaling scheme by time division or frequency division.
상기 선택하는 단계는,
상기 복수 개의 송신기들로부터 전송되는 신호들 각각의 수신 효율을 측정하는 단계;
상기 측정된 수신 효율을 포함하는 접속(Association) 요청 메시지를 상기 복수 개의 송신기들에게 전송하는 단계;
상기 복수 개의 송신기들로부터 테스트를 위한 무선 전력을 수신하여 상기 무선 전력의 전송 효율을 측정하는 단계; 및
상기 측정된 무선 전력의 전송 효율을 이용하여 상기 무선 전력을 전송할 송신기를 두 개 이상 선택하는 단계
를 포함하는 수신기의 무선 전력 수신 방법.The method of claim 2,
The selecting step,
Measuring reception efficiency of each of the signals transmitted from the plurality of transmitters;
Transmitting an association request message including the measured reception efficiency to the plurality of transmitters;
Receiving wireless power for a test from the plurality of transmitters to measure transmission efficiency of the wireless power; And
Selecting two or more transmitters to transmit the wireless power using the measured transmission efficiency of the wireless power;
Wireless power receiving method of a receiver comprising a.
상기 접속 요청 메시지는 상기 복수 개의 송신기들과 상기 수신기와의 매칭을 위한 메시지이며, 상기 수신기가 상기 무선 전력을 수신하는 주기 정보 및 상기 수신기가 수신할 무선 전력의 용량 정보를 더 포함하는 수신기의 무선 전력 수신 방법.The method of claim 3,
The access request message is a message for matching the plurality of transmitters and the receiver, and further includes period information at which the receiver receives the wireless power and capacity information of wireless power to be received by the receiver. Power receiving method.
상기 인지하는 단계는,
상기 수신기와 상기 복수 개의 송신기들 간의 거리를 기반으로 상기 복수 개의 송신기들을 인지하는, 수신기의 무선 전력 수신 방법.The method of claim 1,
Recognizing the step,
And recognizing the plurality of transmitters based on a distance between the receiver and the plurality of transmitters.
상기 선택하는 단계는,
상기 거리가 측정된 복수 개의 송신기들에게 접속(Association) 요청 메시지를 전송하는 단계;
상기 복수 개의 송신기들로부터 테스트를 위한 무선 전력을 수신하여 상기 테스트를 위한 무선 전력의 전송 효율을 측정하는 단계; 및
상기 측정된 무선 전력의 전송 효율을 이용하여 상기 무선 전력을 전송할 송신기를 두 개 이상 선택하는 단계
를 포함하는 수신기의 무선 전력 수신 방법.The method of claim 5,
The selecting step,
Transmitting an association request message to the plurality of transmitters whose distances are measured;
Receiving wireless power for a test from the plurality of transmitters to measure a transmission efficiency of the wireless power for the test; And
Selecting two or more transmitters to transmit the wireless power using the measured transmission efficiency of the wireless power;
Wireless power receiving method of a receiver comprising a.
상기 수신기는 GPS(Global Positioning System) 및 WiFi(Wireless Fidelity)의 네트워크 중 적어도 하나를 이용하여 상기 거리를 측정하는, 수신기의 무선 전력 수신 방법.The method of claim 5,
The receiver measures the distance using at least one of a GPS (Global Positioning System) and a network of WiFi (Wireless Fidelity), wireless power receiving method of the receiver.
상기 인지하는 단계는,
상기 복수 개의 송신기들로부터 전송되는 신호들을 수신하는 단계; 및
상기 수신된 신호들의 개수로 상기 송신기들을 인지하는 단계
를 포함하는 수신기의 무선 전력 수신 방법.The method of claim 1,
Recognizing the step,
Receiving signals transmitted from the plurality of transmitters; And
Acknowledging the transmitters by the number of received signals
Wireless power receiving method of a receiver comprising a.
상기 무선 전력을 전송하는 복수 개의 송신기들을 인지하고, 상기 인지된 복수 개의 송신기들 중 상기 수신기에게 상기 무선 전력을 전송할 두 개 이상의 송신기를 선택하는 제어부; 및
상기 선택된 두 개 이상의 송신기로부터 상기 무선 전력을 수신하는 수신부
를 포함하는 무선 전력 수신을 위한 수신기.A receiver for receiving wireless power,
A controller for recognizing a plurality of transmitters transmitting the wireless power and selecting at least two transmitters to transmit the wireless power to the receiver among the recognized plurality of transmitters; And
Receiving unit for receiving the wireless power from the selected two or more transmitters
Receiver for wireless power reception comprising a.
상기 제어부는,
시분할 또는 주파수 분할에 의한 인 밴드 시그널링(In-band signaling) 방식을 이용하여 상기 복수 개의 송신기들을 인지하는, 무선 전력 수신을 위한 수신기.The method of claim 10,
The control unit,
And recognizing the plurality of transmitters using an in-band signaling scheme by time division or frequency division.
상기 복수 개의 송신기들로부터 전송되는 신호들의 수신 효율을 각각 측정하는 제1측정부;
상기 측정된 수신 효율을 포함하는 접속(Association) 요청 메시지를 상기 복수 개의 송신기들에게 전송하는 통신부; 및
상기 복수 개의 송신기들로부터 전송되는 테스트를 위한 무선 전력의 전송 효율을 측정하는 제2측정부
를 더 포함하며,
상기 제어부는, 상기 제2측정부에서 측정된 무선 전력의 전송 효율을 이용하여 상기 무선 전력을 전송할 송신기를 두 개 이상 선택하는, 무선 전력 수신을 위한 수신기.The method of claim 11,
A first measuring unit measuring a reception efficiency of signals transmitted from the plurality of transmitters, respectively;
A communication unit which transmits an association request message including the measured reception efficiency to the plurality of transmitters; And
A second measuring unit measuring a transmission efficiency of wireless power for a test transmitted from the plurality of transmitters
More,
The controller selects two or more transmitters to transmit the wireless power using the transmission efficiency of the wireless power measured by the second measurement unit.
상기 접속 요청 메시지는 상기 복수 개의 송신기들과 상기 수신기와의 매칭을 위한 메시지이며,
상기 제어부는, 상기 수신기가 상기 무선 전력을 수신하는 주기 정보 및 상기 수신기가 수신할 무선 전력의 용량 정보를 더 포함하는 상기 접속 요청 메시지를 생성하는 무선 전력 수신을 위한 수신기.The method of claim 12,
The access request message is a message for matching the plurality of transmitters and the receiver.
The control unit is a receiver for wireless power generation to generate the connection request message further comprises period information for the receiver to receive the wireless power and capacity information of the wireless power to be received by the receiver.
상기 제어부는, 상기 수신기와 상기 복수 개의 송신기들 간의 거리를 기반으로 상기 복수 개의 송신기들을 인지하는, 무선 전력 수신을 위한 수신기.The method of claim 10,
The controller recognizes the plurality of transmitters based on a distance between the receiver and the plurality of transmitters.
상기 거리를 측정하는 제1측정부;
접속(Association) 요청 메시지를 상기 거리가 측정된 복수 개의 송신기들에게 전송하는 통신부; 및
상기 복수 개의 송신기들로부터 전송되는 테스트를 위한 무선 전력의 전송 효율을 측정하는 제2측정부
를 더 포함하며,
상기 제어부는, 상기 제2측정부에서 측정된 무선 전력의 전송 효율을 이용하여 상기 무선 전력을 전송할 송신기를 두 개 이상 선택하는, 무선 전력 수신을 위한 수신기.The method of claim 14,
A first measuring unit measuring the distance;
A communication unit which transmits an association request message to a plurality of transmitters of which the distance is measured; And
A second measuring unit measuring a transmission efficiency of wireless power for a test transmitted from the plurality of transmitters
More,
The controller selects two or more transmitters to transmit the wireless power using the transmission efficiency of the wireless power measured by the second measurement unit.
상기 거리는, GPS(Global Positioning System) 및 WiFi(Wireless Fidelity)의 네트워크 중 적어도 하나를 이용하여 측정되는, 무선 전력 수신을 위한 수신기.The method of claim 14,
The distance is measured using at least one of a GPS (Global Positioning System) and a network of WiFi (Wireless Fidelity), the receiver for wireless power reception.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100055320A KR20110135540A (en) | 2010-06-11 | 2010-06-11 | Method and apparatus for receiving wireless power |
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|---|---|---|---|
| KR1020100055320A KR20110135540A (en) | 2010-06-11 | 2010-06-11 | Method and apparatus for receiving wireless power |
Publications (1)
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|---|---|
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