KR20120134998A - 무선 전력 전송 시스템 및 무선 전력 전송 시스템의 동작 방법 - Google Patents

무선 전력 전송 시스템 및 무선 전력 전송 시스템의 동작 방법 Download PDF

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KR20120134998A
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권상욱
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홍영택
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Abstract

무선 전력 전송 시스템에서 통신하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 무선 전력 전송 시스템에서 통신 장치는 무선 전력 전송에 사용하는 채널 이외에 다른 채널들 중에서 통신 채널이 결정된 후, 상기 통신 채널의 통신 주파수를 이용하여 채널 점유 신호, 접속 규격 명령어 및 소스의 동작 모드를 나타내는 상태정보 신호를 전송하고, 타겟으로부터 상기 접속 규격 명령어에 대한 응답 신호를 수신하면, 상기 타겟의 제어 ID를 결정한다.

Description

무선 전력 전송 시스템 및 무선 전력 전송 시스템의 동작 방법{WIRELESS POWER TRANSFER SYSTEM AND OPERATION METHOD IN WIRELESS POWER TRANSFER SYSTEM}
기술분야는 무선 전력 전송 시스템에서 통신하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
무선 전력전송에 대한 연구는 휴대기기를 포함한 다양한 전기기기의 폭발적 증가로 인한 유선전력공급의 불편함 증가 및 기존 battery 용량의 한계 봉착 등을 극복하기 위해 시작되었다. 무선 전력 전송 기술들 중 하나는 RF 소자들의 공진(resonance) 특성을 이용한다. 공진 특성을 이용하는 무선 전력 전송 시스템은 전력을 공급하는 소스 디바이스와 전력을 공급받는 타겟 디바이스를 포함할 수 있다. 소스 디바이스가 타겟 디바이스에게 전력을 효율적으로 전송 위해서는 소스 디바이스의 상태에 대한 정보 및 타겟 디바이스의 상태에 대한 정보를 서로 주고 받아야 한다. 즉, 소스 디바이스와 타겟 디바이스 간에 통신을 수행할 필요가 있다.
일 측면에 있어서, 무선 전력 전송 시스템에서 통신 장치는 무선 전력 전송에 사용하는 채널 이외에 다른 채널들 중에서 통신 채널이 결정된 후, 상기 통신 채널의 통신 주파수를 이용하여 채널 점유 신호, 접속 규격 명령어 및 소스의 동작 모드를 나타내는 상태정보 신호를 전송하는 통신부 및 타겟으로부터 상기 접속 규격 명령어에 대한 응답 신호를 수신하면, 상기 타겟의 제어 ID를 결정하는 제어부를 포함한다.
무선 전력 전송 시스템에서 타겟은 통신 채널을 검색하는 과정에서 소스로부터 전송된 통신 채널의 상태정보 신호를 수신하고, 상태정보 신호를 통해 상기의 통신 채널의 상태를 판단하여, 상기 통신 채널의 사용여부를 판단할 수 있다.
또한, 무선 전력 전송 시스템에서 소스는 타겟의 부하에 전달되는 정보를 지속적으로 수신함으로써, 소스에서 전송해야 할 전력을 효율적으로 계산할 수 있다. 또한, 무선 전력 전송 시스템에서 소스는 접속규격 명령어를 전송하고, 접속규격을 만족하는 타겟으로부터 응답신호를 수신하는 경우에 제어 ID를 할당함으로써, 타겟의 소스 접속 시 발생할 수 있는 충돌을 예방할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 나타낸다.
도 2는 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 통신 장치의 블록도이다.
도 3은 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 통신 장치의 블록도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 통신 장치가 전송하는 프레임 포맷을 나타내는 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 소스와 하나의 타겟 간에 접속 모드로 동작하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 타겟의 부하가 변하는 경우를 나타낸 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 충전 모드에서 타겟의 부하가 변하는 경우에 소스의 동작을 나타낸 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 충전 중 타겟이 제거 된 경우를 나타낸 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 충전 중 타겟이 제거된 경우에 소스의 동작을 나타낸 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 소스와 복수의 타겟들 간에 접속 모드로 동작하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 소스가 복수의 타겟 들을 인식한 후 공급 전력을 설정하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 복수의 타겟들 중에서 하나의 타겟의 충전이 완료된 경우를 나타낸 도면이다.
도 13은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 복수의 타겟들 중에서 하나의 타겟의 충전이 완료된 경우 소스 및 타겟들의 동작을 나타낸 도면이다.
도 14는 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 복수의 타겟들의 충전 중 하나의 타겟이 제거된 경우를 나타낸 도면이다.
도 15는 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 복수의 타겟들의 충전 중 하나의 타겟이 제거된 경우, 소스와 타겟들의 동작을 나타낸 도면이다.
도 16은 일 실시예에 따른 공진기 및 피더에서 자기장의 분포를 나타낸다.
도 17은 일 실시예에 따른 공진기 및 피더의 구성을 나타낸 도면이다.
도 18은 일 실시예에 따른 피딩부의 피딩에 따른 공진기의 내부에서 자기장의 분포를 나타낸 도면이다.
이하, 일측에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
소스와 타겟 간에 통신을 수행하는 방식에는 인 밴드 통신 방식과 아웃 밴드 통신 방식이 있다. 인 밴드 통신 방식은 소스와 타겟이 전력을 전송에 이용하는 주파수와 동일한 주파수에서 통신하는 것을 의미하고, 아웃 밴드 통신 방식은 소스와 타겟이 전력 전송에 이용하는 주파수와는 별도의 주파수를 이용하여 통신하는 것을 의미한다.
도 1은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송 시스템은 소스(110) 및 타겟(120)을 포함한다. 소스(110)는 무선 전력을 공급하는 디바이스를 의미하며, 디바이스에는 패드, 단말, TV 등 전력을 공급할 수 있는 모든 전자기기가 포함될 수 있다. 타겟(120)은 무선 전력을 공급받는 디바이스를 의미하며, 디바이스에는 단말, TV, 자동차, 세탁기, 라디오, 전등 등 전력을 필요로 하는 모든 전자기기가 포함될 수 있다.
소스(110)는 Variable SMPS(111), Power Amplifier(112), 매칭 네트워크(113), 제어부(114) 및 통신부(115)를 포함한다.
Variable SMPS(Switching Mode Power Supply)(111)는 Power Supply로부터 출력되는 수십 Hz 대역의 AC 전압을 스위칭하여 DC 전압을 생성한다. Variable SMPS(111)는 일정한 레벨의 DC 전압을 출력하거나 제어부(Tx Control Logic)(114)의 제어에 따라 DC 전압의 출력 레벨을 조정할 수 있다.
Variable SMPS(Switching Mode Power Supply)(111)는 Class-E 타입의 전력 증폭기(116)가 항상 효율이 높은 포화 영역에서 동작할 수 있도록, 전력 증폭기(116)의 출력 전력 레벨에 따라 공급 전압을 제어하여, 모든 출력 레벨에서 최대효율을 유지하게 할 수 있다.
Variable SMPS(Switching Mode Power Supply)(111) 대신에 일반적으로 사용되는 상용 SMPS를 사용하는 경우에는, 추가적으로 Variable DC/DC를 사용해야 한다. 상용 SMPS와 Variable DC/DC는 Class-E 타입의 전력 증폭기(116)가 항상 효율이 높은 포화 영역에서 동작할 수 있도록, 전력 증폭기(116)의 출력 전력 레벨에 따라 공급 전압을 제어하여, 모든 출력 레벨에서 최대효율을 유지하게 할 수 있다.
Power Detector(116)는 Variable SMPS(111)의 출력 전류 및 전압을 검출하고, 검출된 전류 및 전압에 대한 정보를 제어부(114)로 전달한다. 또한, Power Detector(116)는 Power Amplifier(112)의 입력 전류 및 전압을 검출할 수도 있다.
Power Amplifier(112)는 수 MHz ~ 수십 MHz 대역의 스위칭 펄스 신호에 의하여 일정한 레벨의 DC 전압를 AC 전압으로 변환함으로써 전력을 생성할 수 있다. 즉, Power Amplifier(112)는 기준 공진 주파수 FRef를 이용하여 Power Amplifier(112)에 공급되는 직류 전압을 교류 전압으로 변환함으로써, 복수의 타겟 디바이스들에서 사용되는 통신용 전력 또는 충전용 전력을 생성할 수 있다.
여기서, 통신용 전력은 0.1~1mWatt의 작은 전력을 의미하고, 충전용 전력은 타겟 디바이스의 디바이스 로드에서 소비되는 1mWatt~200Watt의 큰 전력을 의미한다. 본 명세서에 있어서, "충전"이라는 용어는 전력을 충전하는 유닛(unit) 또는 요소(element)에 전력을 공급하는 의미로 사용될 수 있다. 또한, "충전"이라는 용어는 전력을 소비하는 유닛(unit) 또는 요소(element)에 전력을 공급하는 의미로도 사용될 수 있다. 여기서, 유닛(unit) 또는 요소(element)는 예를 들어 배터리, 디스플레이, 음성 출력 회로, 메인 프로세서, 각종 센서들을 포함한다.
한편, 본 명세서에서 "기준 공진 주파수"는 소스(110)가 기본적으로 사용하는 공진 주파수의 의미로 사용된다. 또한, "트래킹 주파수"는 기 설정된 방식에 따라 조정된 공진 주파수의 의미로 사용된다.
제어부(114)는 "통신용 전력" 또는 "충전용 전력"에 대한 반사파를 검출하고, 검출된 반사파에 기초하여 타겟 공진기(133)와 소스 공진기(131) 사이의 미스매칭(mismatching)을 검출한다. 제어부(114)는 반사파의 포락선(envelop)을 검출함으로써, 미스 매칭을 검출하거나 반사파의 전력량을 검출함으로써 미스매칭을 검출할 수 있다.
매칭 네트워크(113)는 제어부(114)의 제어에 따라 소스 공진기(131)와 타겟 공진기(133) 간의 임피던스 미스매칭을 최적의 매칭으로 보상할 수 있다. 매칭 네트워크(113)는 캐패시터 또는 인덕터의 조합으로 제어부(114)의 제어에 따라 스위치를 통해 연결될 수 있다.
제어부(114)는 소스 공진기(131) 또는 Power Amplifier(112)의 출력 전압의 레벨 및 상기 반사파의 전압 레벨에 기초하여 전압정재파비(VSWR, Voltage standing wave ratio)를 계산하고, 상기 전압정재파비가 기 설정된 값보다 작으면 상기 미스매칭이 검출된 것으로 결정할 수 있다.
또한, 제어부(114)는 상기 전압정재파비가 기 설정된 값보다 작으면 기 설정된 N개의 트래킹 주파수 각각에 대한 전력 전송 효율을 계산하고, 상기 N개의 트래킹주파수 중 전력 전송 효율이 가장 좋은 트래킹 주파수 FBest를 결정하고, 상기 FRef를 상기 FBest로 조정할 수 있다.
또한, 제어부(114)는 스위칭 펄스 신호의 주파수를 조정할 수 있다. 제어부(114)의 제어에 의하여 스위칭 펄스 신호의 주파수가 결정될 수 있다. 제어부(114)는 는 Power Amplifier(112)를 제어함으로써, 타겟(120)에 전송하기 위한 변조 신호를 생성할 수 있다. 즉, 통신부(115)는 인-밴드 통신을 통해 타겟(120)과 다양한 데이터(140)를 전송할 수 있다. 또한, 제어부(114)는 반사파를 검출하고, 반사파의 포락선을 통해 타겟(120)으로부터 수신되는 신호를 복조할 수 있다.
제어부(114)는 다양한 방법을 통해, 인-밴드 통신을 수행하기 위한 변조 신호를 생성할 수 있다. 제어부(114)는 스위칭 펄스 신호를 온/오프 함으로써, 변조신호를 생성할 수 있다. 또한, 제어부(114)는 델타-시그마 변조를 수행하여, 변조신호를 생성할 수 있다. 제어부(114)는 일정한 포락선을 가지는 펄스폭 변조신호를 생성할 수 있다.
제어부(114)는 상기 소스 디바이스(110)의 온도변화, 상기 타겟 디바이스(120)의 배터리 상태, 수신 전력량의 변화, 또는 상기 타겟 디바이스(120)의 온도 변화를 고려하여 상기 타겟 디바이스로 전송할 초기 무선 전력을 결정한다.
소스 디바이스(110)는 온도 변화를 감지하기 위한 온도 측정 센서(도시 되지 않음)를 더 포함할 수 있다. 상기 타겟 디바이스(120)의 배터리 상태, 수신 전력량의 변화, 또는 상기 타겟 디바이스(120)의 온도 변화에 대한 정보는 통신을 통해 타겟 디바이스(120)로부터 수신할 수 있다.
즉, 타겟 디바이스(120)의 온도 변화는 상기 타겟 디바이스(120)로부터 수신된 데이터에 기초하여 검출될 수 있다.
이때, 제어부(114)는 소스 디바이스의 온도의 변화에 따라 전력 증폭기로 공급되는 전압의 조정 량이 저장된 룩업-테이블을 이용하여 상기 전력 증폭기로 공급되는 전압을 조정할 수 있다. 예를 들어, 소스 디바이스의 온도가 상승한 경우, 제어부(114)는 전력 증폭기로 공급되는 전압을 낮출 수 있다.
한편, 통신부(115)는 통신 채널을 이용하는 아웃-밴드 통신을 수행할 수도 있다. 통신부(115)는 Zigbee, Bluetooth 등의 통신 모듈을 포함할 수 있다. 통신부(115)는 아웃-밴드 통신을 통해 타겟(120)과 데이터(140)를 전송할 수 있다.
소스 공진기(131)는 전자기(electromagnetic) 에너지(130)를 타겟 공진기(133)로 전달(transferring)한다. 즉, 소스 공진기(131)는 타겟 공진기(133)와의 마그네틱 커플링을 통해 "통신용 전력" 또는 "충전용 전력"을 타겟(120)으로 전달한다.
타겟(120)은 매칭 네트워크(121), 정류부(122), DC/DC 컨버터(123), 통신부(124) 및 제어부(125)를 포함한다.
타겟 공진기(133)는 소스 공진기(131)로부터 전자기(electromagnetic) 에너지를 수신한다. 즉, 타겟 공진기(133)는 소스 공진기(131)와의 마그네틱 커플링을 통해 소스(110)로부터 "통신용 전력" 또는 "충전용 전력"을 수신한다. 또한, 타겟 공진기(133)는 인-밴드 통신을 통해 소스(110)로부터 다양한 데이터(140)를 수신할 수 있다.
타겟 공진기(133)는 소스 디바이스의 온도변화, 상기 타겟 디바이스의 배터리 상태, 수신 전력량의 변화, 또는 상기 타겟 디바이스의 온도 변화를 고려하여 결정된 초기 무선 전력을 수신한다.
매칭 네트워크(121)는 소스(110) 측으로 보이는 입력 임피던스와 부하(Load)측으로 보이는 출력 임피던스를 매칭시킬 수 있다. 매칭 네트워크(121)는 캐패시터와 인덕터의 조합으로 구성될 수 있다.
정류부(122)는 교류 전압을 정류함으로써, DC 전압을 생성한다. 즉, 정류부(122)는 타겟 공진기(133)에 수신된 교류 전압을 정류한다.
DC/DC 컨버터(123)는 정류부(122)에서 출력되는 DC 전압의 레벨을 Load에서 필요로 하는 용량에 맞게 조정한다. 예를 들어, DC/DC 컨버터(123)는 정류부(122)에서 출력되는 DC 전압의 레벨을 3~10Volt로 조정할 수 있다.
Power Detector(127)는 DC/DC 컨버터(123)의 입력단(126)의 전압과 출력단의 전류 및 전압을 검출할 수 있다. 검출된 입력단(126)의 전압은 소스에서 전달되는 전력의 전송 효율을 계산하는데 사용될 수 있다. 검출된 출력단의 전류 및 전압은 제어부(Rx Control Logic)(125)가 Load에 전달되는 전력을 계산하는데 사용될 수 있다. 소스(110)의 제어부(114)는 Load의 필요전력과 Load에 전달되는 전력을 고려하여, 소스(110)에서 전송해야 할 전력을 결정할 수 있다.
통신부(124)를 통해 계산된 출력단의 전력이 소스(110)로 전달되면, 소스(110)전송해야 할 전력을 계산할 수 있다.
통신부(124)는 공진 주파수를 이용하여 데이터를 송수신하는 인-밴드 통신을 수행할 수 있다. 이때, 제어부(125)는 타겟 공진기(133)과 정류부(122) 사이의 신호를 검출하여 수신 신호를 복조하거나, 정류부(122)의 출력 신호를 검출하여 수신 신호를 복조할 수 있다. 즉, 제어부(125)는 인-밴드 통신을 통해 수신된 메시지를 복조할 수 있다. 또한, 제어부(125)는 매칭 네트워크(121)를 통하여 타겟 공진기(133)의 임피던스를 조정함으로써, 소스(110)에 전송하는 신호를 변조할 수 있다. 간단한 예로, 제어부(125)는 타겟 공진기(133)의 임피던스를 증가 시킴으로써, 소스(110)의 제어부(114)에서 반사파가 검출되도록 할 수 있다. 반사파의 발생 여부에 따라, 소스(110)의 제어부(114)는 이진수 "0" 또는 "1"을 검출할 수 있다.
통신부(124)는 "해당 타겟의 제품의 종류", "해당 타겟의 제조사 정보", "해당 타겟의 모델명", "해당 타겟의 Battery type", "해당 타겟의 충전 방식", "해당 타겟의 Load의 임피던스 값", "해당 타겟의 타겟 공진기의 특성에 대한 정보", "해당 타겟의 사용 주파수 대역에 대한 정보", "해당 타겟의 소요되는 전력량", "해당 타겟의 고유의 식별자" 및 "해당 타겟의 제품의 버전 또는 규격 정보"를 포함하는 응답 메시지를 소스(110)의 통신부(115)로 전송할 수 있다.
한편, 통신부(124)는 통신 채널을 이용하는 아웃-밴드 통신을 수행할 수도 있다. 통신부(124)는 Zigbee, Bluetooth 등의 통신 모듈을 포함할 수 있다. 통신부(124)는 아웃-밴드 통신을 통해 소스(110)와 데이터(140)를 송수신 할 수 있다.
통신부(124)는 소스(110)로부터 웨이크-업 요청 메시지를 수신하고, Power Detector(127)는 타겟 공진기(133)에 수신되는 전력의 양을 검출하며, 통신부(124)는 타겟 공진기(133)에 수신되는 전력의 양에 대한 정보를 소스(110)로 전송할 수 있다. 이때, 타겟 공진기(133)에 수신되는 전력의 양에 대한 정보는, "정류부(122)의 입력 전압 값 및 전류 값", "정류부(122)의 출력 전압 값 및 전류 값" 또는 "DC/DC 컨버터(123)의 출력 전압 값 및 전류 값"이다.
도 2는 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 통신 장치의 블록도이다.
도 2를 참조하면, 통신 장치는 통신부(210), 제어부(220) 및 전력 전송부(230)를 포함한다. 도 2의 통신 장치는 무선 전력 전송 시스템에서 소스에 대응할 수 있다.
제어부(220)는 무선 전력 전송에 사용하는 채널 이외에 다른 채널들 중에서 통신 채널을 결정할 수 있다.
통신부(210)는 통신 채널의 통신 주파수를 이용하여 채널 점유 신호, 접속규격 명령어 및 상태정보 신호를 전송할 수 있다.
채널 점유 신호는 소정의 크기를 가질 수 있다. 채널 점유 신호는 직접확산방식(Direct Sequence Spread Signal) 통신 신호보다 큰 전력을 가지는 일정한 크기의 CW(Continuous Wave) 신호일 수 있다. 채널 점유 신호는 소정의 변조 방식으로 변조된 신호일 수도 있다.
접속규격 명령어는 소스와 타겟 간의 호환에 필요한 정보들을 포함할 수 있다. 접속규격 명령어는 타겟을 식별하는데 필요한 호출인수 및 호출인자를 포함할 수 있다. 타겟은 호출인자와 동일한 식별인자를 가지고 있는 경우에 응답 신호를 전송할 수 있다.
상태정보 신호는 소스의 동작 모드를 나타낼 수 있다. 동작 모드에는 대기 모드, 접속 모드 및 충전 모드가 있다.
소스는 전원이 공급되면 기본 하드웨어 초기화를 수행한 후, 시스템 구성 블록(SCB, System Configuration Block)에서 정보를 불러와 시스템 정보를 초기화할 수 있다. 이때, 시스템 정보에는 소스의 Serial Number, 소스에 접속 가능한 타겟의 최대 개수, 전력 전송 파라미터, 통신 채널 파라미터 등이 포함될 수 있다.
소스는 마스터 모드(master mode)로 동작하고, 타겟은 슬레이브 모드(slave mode)로 동작한다. 따라서, 각 제어 상태 별 주체는 소스가 되며, 타겟은 소스의 요청에 따라, 상태정보를 제공한다. 단, 타겟의 충전 동작 중에 이상상태ㅏ 발생하는 경우, 타겟은 자체적으로 처리 동작으로 수행할 수 있다.
시스템 구성 블록(SCB)은 최소 8Byte를 지원할 수 있으며, 향후 기능 향상 및 제품의 종류에 따라 그 용량이 확장될 수 있다. 시스템 구성 블록은 시스템 상태정보 영역과 제품의 고유 Serial Number 영역으로 구분될 수 있다. 또한, 8Byte 구조에서는 각각 정보주소가 SCB[7] 부터 SCB[0]까지로 설정될 수 있다. 소스의 시스템 구성 블록은 표 1 과 같이 구성될 수 있다.
[표 1]
Figure pat00001
소스의 모델은 표 2와 같이 구별될 수 있다. 소스의 클래스는 크기 및 최소전력 레벨의 차이에 따라 구별될 수 있다.
[표 2]
Figure pat00002
타겟의 시스템 구성 블록(SCB)은 타겟의 호환성을 확인하기 위한 영역, 제품 구분을 위한 영역, 고유 충전 기능을 위한 정보, 일련번호를 나타내는 영역, 확장성과 관련된 영역을 포함할 수 있다. 타겟의 일련번호는 소스가 제어 ID를 할당하는 과정에 사용될 수 있다. 시스템 구성 블록은 프로세서의 메모리 영역 또는 외부 메모리를 이용하여 구현될 수 있다. 이때, 외부 메모리로는 EEPROM 등 다양한 메모리 디바이스들이 사용될 수 있다. 타겟의 시스템 구성 블록은 표 3과 같이 구성될 수 있다.
[표 3]
Figure pat00003
타겟의 배터리는 표 4와 같이 구별될 수 있다. 타겟의 클래스는 크기 및 필요전력 레벨의 차이에 따라 구별될 수 있다.
[표 4]
Figure pat00004
대기 모드에서 소스는 소스에 충전 명령이 입력되는지를 확인할 수 있다. 충전 명령은 시작 버튼의 입력을 통해 이루어질 수도 있고, 타겟이 소스로부터 소정 거리내에 위치하여 타겟이 감지되는 경우에 자동으로 이루어질 수도 있다. 소스는 통신에 이용할 수 있는 전체 채널의 상태를 점검할 수도 있다. 이때, 소스는 채널 별로 RSSI(Receive Signal Strength Indication)레벨을 측정하여 채널의 사용 가부를 판단할 수 있다.
소스에 충전 명령이 입력되는 경우에 소스는 접속 모드로 동작할 수 있다. 또는 이미 소스와 타겟이 접속된 경우에는 소스는 반사파의 레벨을 검출하여 사전에 정의된 값이 검출되면, 추가된 타겟이 있다고 판단하여 전력 접속 모드로 동작할 수 있다.
소스에서 처음으로 타겟이 감지된 경우 또는 충전 명령이 입력된 경우에 소스는 전력 전송 채널로 웨이크 업(wake-up) 전력을 전송할 수 있다. 소스는 통신 채널에서 RSSI 또는 LQI(Link Quality Indicator) 를 측정할 수 있다. 소스는 RSSI가 기준 값 이상으로 측정되면, 상기 통신 채널은 이미 사용중인 채널로 판단하고, 다음 채널을 검색하여, 기준 값 보다 작은 값을 가지는 채널을 찾을 때까지 검색을 반복한다.
소스는 기준 값 보다 작은 값을 가지는 채널을 찾으면, 해당 채널을 고정하고, 해당 채널에서 접속규격 명령어를 기준에 맞춰 전송할 수 있다. 타겟이 접속규격 명령어에 응답하면, 응답하는 순서에 따라 소스는 제어 ID를 할당할 수 있다.
소스는 이미 하나 이상의 타겟과 접속된 경우에 전력 전송 채널로 웨이크 업(wake-up) 전력을 전송할 수 있다. 소스는 추가로 감지된 타겟에 이미 결정된 통신 채널을 이용하여 접속규격 명령어를 전송할 수 있다. 추가된 타겟이 접속규격 명령어에 응답하면, 응답하는 순서에 따라 소스는 제어 ID를 할당할 수 있다.
타겟에 제어 ID가 할당된 후부터 소스는 전송 모드로 동작할 수 있다. 소스는 타겟으로부터 타겟의 필요전력에 대한 정보를 수신할 수 있다. 이때, 타겟의 필요전력에 대한 정보는 타겟의 시스템 구성 블록에 저장될 수 있다. 전송 모드는 소스가 전력을 전송하는 시점으로부터 타겟의 배터리가 완전히 충전되어 타겟의 충전제어 포트가 차단되는 시점까지로 정의될 수 있다. 전송 모드에서 소스는 사전에 정의된 제품별, 모델별 규약에 의해, 타겟의 입력 단의 전압 및 전류, 타겟의 출력 단의 전압 및 전류, 타겟의 상태정보를 규칙적으로 수신할 수 있다. 소스는 수신한 정보에 기초하여 제어 동작을 수행할 수 있다.
제어부(220)는 타겟으로부터 접속규격 명령어에 대한 응답 신호를 수신하면, 타겟의 제어ID를 결정할 수 있다.
통신부(210)는 채널 점유 신호를 타겟과의 통신이 종료될 때까지 계속하여 전송할 수 있다. 채널 점유 신호가 타겟과 통신하는 동안 계속해서 전송되면, 다른 소스들은 통신 채널에서 채널 점유 신호를 감지하고, 이미 통신 채널이 사용되고 있다고 판단할 수 있다.
통신부(210)는 제어ID를 타겟으로 전송할 수 있다. 통신부(210)는 타겟으로부터 제어ID의 수신을 나타내는 응답신호를 수신할 수 있다. 통신부(210)는 제어ID의 수신을 나타내는 응답신호를 수신하면 타겟 정보 요청신호를 전송할 수 있다. 통신부(210)는 타겟으로부터 타겟의 정보를 포함하는 타겟 정보 응답신호를 수신할 수 있다. 타겟의 정보는 타겟의 Battery Type, 용량, 초기 필요전력 등을 포함할 수 있다.
제어부(220)는 타겟의 정보와 소스의 소스 공진기의 효율정보를 고려하여 타겟으로 전송할 초기 무선 전력을 결정할 수 있다. 제어부(220)는 타겟의 필요전력만큼 초기 무선 전력을 결정할 수 있다. 타겟의 위치 또는 방향에 따라 소스에서 전달되는 전력의 효율이 달라질 수 있다. 소스 공진기의 효율정보는 소스가 패드타입인 경우에, 소스 공진기의 상부에 위치한 타겟의 위치에 따른 무선 전력 전송 효율을 의미한다. 제어부(220)는 타겟의 필요전력 및 소스 공진기에서 전송될 때, 타겟에 얼마나 수신되는지를 고려하여 초기 무선 전력을 결정할 수 있다.
전력 전송부(230)는 초기 무선 전력을 소스 공진기와 타겟 공진기 간의 마그네틱 커플링을 통하여 무선으로 전송할 수 있다. 자체 공진하는 소스 공진기와 자체 공진하는 타겟 공진기 간에 공진 주파수가 일치하면, 마그네틱 커플링이 발생하여 초기 무선 전력이 전달될 수 있다.
통신부(210)는 충전정보 요청 신호를 전송하고, 충전 정보 응답 신호를 수신할 수 있다. 충전정보는 타겟의 부하에 전달되는 전력에 대한 정보를 의미한다.
제어부(220)는 충전정보와 타겟의 부하의 필요전력을 비교하고, 필요전력과 전달되는 전력의 차이만큼 타겟으로 전송할 전력을 결정할 수 있다. 제어부(220)는 충전정보, 타겟의 부하의 필요전력 및 소스 공진기의 효율정보를 고려하여 타겟으로 전송할 전력을 결정할 수 있다.
전력 전송부(230)는 소스의 무선 전력 전송 영역에서 타겟이 감지되면, 타겟의 통신에 필요한 웨이크 업(wake-up) 전력을 전송할 수 있다. 전력 전송부(230)는 충전 시작 명령을 입력 받으면 웨이크 업 전력을 무선 전력 전송 영역으로 전송할 수 있다.
통신부(210)는 통신 채널을 통하여 타겟으로 무선 전력 전송 프레임을 전송할 수 있다. 무선 전력 전송 프레임은 PHY Layer와 MAC(Medium Access Control) Layer로 구별될 수 있다. MAC Layer에서 프레임 페이로드(Frame payload)는 STX(Start of Text)필드, SRC(Source)필드, DST(Destination)필드, CMD(Command)필드, LEN필드(Length), DATA필드, ETX(End of Text)필드 및 CS(Check Sum)필드를 포함할 수 있다.
STX 필드는 패킷의 시작을 나타내는 필드이다. SRC 필드는 소스의 주소를 나타내는 필드이다. DST 필드는 타겟의 주소를 나타내는 필드이다. CMD 필드는 소스에서 타겟으로 전달하는 명령어를 나타내는 필드이다. LEN 필드는 데이터 또는 데이터 필드의 길이를 나타내는 필드이다. DATA필드는 명령어와 관련된 데이터를 포함하는 필드이다. EXT 필드는 패킷의 종료를 나타내는 필드이다. CS 필드는 패킷의 오류체크를 위한 필드이다.
CMD 필드는 타겟 리셋(Reset) 명령어, 타겟 입력단의 전압/전류값 요청 명령어, 타겟 출력단의 전압/전류값 요청 명령어, 타겟 상태요청 명령어, 타겟 충전제어 명령어, 접속규격 명령어, 제어 ID 할당 명령어, 타겟 SCB(System Configuration Block) 정보요청 명령어 및 채널변경요청 명령어 중 하나를 포함할 수 있다.
타겟 리셋 명령어는 타겟을 리셋 시키는 명령어이다. 소스는 타겟이 충전 완료되거나 타겟에 이상이 발생한 경우에 타겟을 리셋시킬 수 있다. 소스는 소스의 전력 출력대비 타겟의 전압/전류가 일정 수준 이하로 일정시간 이상 지속되는 경우 타겟이 충전 완료되는 것으로 판단할 수 있다. 타겟이 이상이 발생한 경우란 적정 이상의 온도가 올라가는 경우를 의미할 수 있다.
타겟 입력단의 전압/전류값 요청 명령어는 정류기에 입력되는 전압/전류 값 또는 직류-직류 변환기에 입력되는 전압/전류 값을 요청하는 명령어이다.
타겟 출력단의 전압/전류값 요청 명령어는 직류-직류 변환기에서 출력되는 전압/전류 값을 요청하는 명령어이다.
타겟 상태요청 명령어는 별도 정의된 기준에 따라 다르게 적용될 수 있다. 예를 들면, 타겟의 온도가 적정온도 범위를 벗어난 경우, 타겟이 전력을 일정 시간 충전하지 못하는 경우 등 타겟의 상태를 요청하는 명령어이다.
타겟 충전제어 명령어는 타겟의 부하를 충전시키는 포트를 온(on)/오프(off)시키는 명령어이다.
접속규격 명령어는 소스에 의해 특정 타겟이 제어ID를 부여 받는 규칙에 관한 명령어이다. 접속규격 명령어는 기준점, 호출인수 및 이동인수를 포함할 수 있다. 호출인자와 동일한 타겟에 대해 응답하는 순서에 따라 제어ID가 할당될 수 있다.
제어ID 할당 명령어는 타겟에 결정된 제어ID를 할당하는 명령어이다. 소스는 제어ID를 할당 받은 특정 타겟이 연속으로 M회 무응답시, 특정 타겟의 제어ID를 취소할 수 있다. 이때, M은 제품별로 타겟의 상황을 고려하여 결정될 수 있다.
타겟 SCB(System Configuration Block) 정보요청 명령어는 타겟의 SCB에 저장되어 있는 정보를 요청하는 명령어이다. 소스는 타겟의 SCB에 저장된 정보를 통하여 타겟의 충전에 필요한 조건, 타겟으로 전력을 전송하는데 필요한 조건을 획득할 수 있다.
채널변경요청 명령어는 소스와 타겟 간의 통신 채널의 변경을 요청하는 명령어이다. 사용중인 채널의 통신 상태가 정상적이지 않은 경우에 소스는 새로운 채널을 검색하여, 타겟이 새로운 채널로 채널을 변경할 것을 요청할 수 있다. 이때, 채널의 통신 상태가 정상적이지 않은 경우는 일 예로, 타겟의 상태정보 요청에 응답이 없거나, 타겟으로부터 수신한 패킷에 오류가 발생한 경우를 포함할 수 있다.
제어부(220)는 소스에 포함된 전력 증폭기의 출력 전력의 변화를 감지할 수 있다. 제어부(220)는 전력 증폭기의 출력 전력의 변화 감지를 통해, 타겟의 부하가 변하였음을 감지할 수 있다. 타겟의 부하가 변하면, 임피던스 매칭에 의해 전력 증폭기의 출력 전력도 변하기 때문이다. 통신부(210)는 타겟의 부하가 변하였음이 감지되면, 충전정보 요청 신호를 전송하고, 충전정보 응답 신호를 수신할 수 있다. 충전정보는 현재 타겟의 부하에 전달되는 전력에 대한 정보를 의미한다.
제어부(220)는 충전정보로부터 타겟의 부하가 완전히 충전되었음을 인지하면, 타겟 충전 제어 신호를 생성할 수 있다. 타겟 충전 제어 신호는 타겟의 부하로 전력이 전달되지 않도록 타겟과 타겟의 부하 간의 전기적 연결을 개방시킬 수 있다.
제어부(220)는 실시간으로 전송되는 충전정보 요청 신호에 대해 응답 신호를 수신하는지 여부에 기초하여 타겟이 무선 전력 전송 영역에 위치하는지 결정할 수 있다. 즉, 제어부(220)는 충전정보 응답 신호의 수신여부에 따라 타겟의 제거 여부를 판단할 수 있다. 이때, 통신부(210)는 소정 시간 동안 충전정보 응답 신호의 수신을 대기할 수 있다.
제어부(220)는 소스에 포함된 전력 증폭기의 출력 전력의 변화가 감지되면, 타겟과 통신을 시도하도록 통신부(210)를 제어할 수 있다. 예를 들면, 통신부(210)에서 충전정보 요청 신호를 전송하도록 할 수 있다. 제어부(220)는 타겟으로부터 응답 신호를 수신하는지 여부에 따라 타겟이 소스의 무선 전력 전송 영역에 위치하는지 결정할 수 있다. 타겟이 제거된 경우에 전력 증폭기의 출력 전력이 변할 수 있다.
제어부(220)는 외부 센서로부터 타겟의 이동이 감지되면, 타겟과 통신을 시도하도록 통신부(210)를 제어할 수 있다. 예를 들면, 통신부(210)에서 충전정보 요청 신호를 전송하도록 할 수 있다. 제어부(220)는 타겟으로부터 응답 신호를 수신하는지 여부에 따라 타겟이 소스의 무선 전력 전송 영역에 위치하는지 결정할 수 있다.
통신부(210)는 타겟에 응답을 요청하는 명령어와 응답을 요청하지 않는 명령어를 전송할 수 있다. 이때, 응답을 요청하지 않는 명령어를 브로드캐스팅(Broadcasting) 명령어라고 부를 수 있다.
타겟은 브로드캐스팅 명령어를 수신하는 경우에, 응답신호를 전송하지 않고, 브로드캐스팅 명령어의 내용에 따라 동작할 수 있다. 브로드캐스팅 명령어에는 타겟 리셋(Reset) 명령어, 채널변경요청 명령어 등이 포함될 수 있다. 소스는 통신 채널에 간섭이 심하여, 채널을 변경한 경우, 채널 변경 후, 제어 ID가 등록된 타겟에 개별적으로 채널변경요청 명령어를 전송할 수 있다.
도 3은 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 통신 장치의 블록도이다.
도 3을 참조하면, 통신 장치는 전력 수신부(310), 제어부(320) 및 통신부(330)를 포함한다. 도 3의 통신 장치는 무선 전력 전송 시스템에서 타겟에 대응할 수 있다.
통신부(330)는 통신 채널의 통신 주파수를 이용하여 소스로부터 전송된 채널 점유 신호, 접속규격 명령어 및 상태정보 신호를 수신할 수 있다.
채널 점유 신호는 소정의 크기를 가질 수 있다. 채널 점유 신호는 직접확산방식(Direct Sequence Spread Signal) 통신 신호보다 큰 전력을 가지는 일정한 크기의 CW(Continuous Wave) 신호일 수 있다. 채널 점유 신호는 소정의 변조 방식으로 변조된 신호일 수도 있다.
접속규격 명령어는 소스와 타겟 간의 호환에 필요한 정보들을 포함할 수 있다. 접속규격 명령어는 타겟을 식별하는데 필요한 호출인수 및 호출인자를 포함할 수 있다. 타겟은 호출인자와 동일한 식별인자를 가지고 있는 경우에 응답 신호를 전송할 수 있다.
상태정보 신호는 소스의 동작 모드를 나타낼 수 있다. 동작 모드에는 대기 모드, 접속 모드 및 충전 모드가 있다.
통신부(330)는 접속규격 명령어에 대응하는 응답 신호를 전송할 수 있다.
제어부(320)는 수신한 채널 점유 신호에 기초하여 채널 점유 신호를 수신한 통신 채널을 소스와 통신하는 채널로 결정할 수 있다. 제어부(320)는 채널 점유 신호가 기준 값 이상의 크기를 가지면 상기 통신 채널을 소스와 통신하는 채널로 결정할 수 있다. 제어부(320)는 접속규격 명령어에 대응하는 응답 신호를 생성할 수 있다. 제어부(320)는 접속규격 명령어의 호출인자와 동일한 식별인자를 가지고 있는 경우에 응답 신호를 전송할 수 있다.
제어부(320)는 상태정보 신호를 통해 소스가 접속 모드 또는 충전 모드에서 다른 타겟과 통신하고 있음을 인지할 수 있다. 상태정보 신호는 무선 전력 전송 프레임의 포맷으로 수신되는데, 무선 전력 전송 프레임에는 STX(Start of Text)필드, SRC(Source)필드, DST(Destination)필드, CMD(Command)필드, LEN필드(Length), DATA필드, ETX(End of Text)필드 및 CS(Check Sum)필드가 포함될 수 있다. 제어부(320)는 DST(Destination)필드, CMD(Command)필드 및 DATA필드를 통해서 소스의 동작모드 또는 소스가 통신하려는 타겟의 주소를 인지할 수 있다.
제어부(320)는 소스가 다른 타겟과 통신하고 있음을 인지하면, 다른 소스와의 통신을 위해 대기할 수 있다. 제어부(320)는 다른 채널을 검색할 수도 있다. 타겟은 다른 채널에서 소스와의 접속을 시도할 수 있다.
통신부(330)는 소스로부터 제어ID를 수신할 수 있다. 통신부(330)는 제어ID의 수신을 나타내는 응답신호를 전송할 수 있다. 통신부(330)는 타겟 정보 요청신호를 수신하고, 타겟 정보 응답신호를 전송할 수 있다. 타겟 정보는 타겟의 Battery Type, 용량, 초기 필요전력 등을 포함할 수 있다.
전력 수신부(310)는 초기 무선 전력을 소스 공진기와 타겟 공진기 간의 마그네틱 커플링을 통하여 무선으로 수신할 수 있다. 초기 무선 전력은 소스에서 상기 타겟 정보에 기초하여 결정할 수 있다. 소스는 소스 공진기를 포함하고, 타겟은 타겟 공진기를 포함할 수 있다. 자체 공진하는 소스 공진기와 자체 공진하는 타겟 공진기 간에 공진 주파수가 일치하면, 마그네틱 커플링이 발생하여 초기 무선 전력이 전달될 수 있다.
제어부(320)는 타겟의 부하가 완전히 충전되었음을 인지하면, 부하로 전력이 전달되지 않도록 타겟과 타겟의 부하 간의 전기적 연결을 개방(open)할 수 있다.
통신부(330)는 충전정보 요청 신호를 수신하고, 충전 정보 응답 신호를 전송할 수 있다. 충전정보는 타겟의 부하에 전달되는 전력에 대한 정보를 의미한다.
제어부(320)는 타겟의 부하에 전달되는 전력을 측정할 수 있다. 타겟의 부하에 전달되는 전력은 타겟의 부하의 양단에 걸리는 전압과 타겟의 부하에 흐르는 전류로부터 계산될 수 있다. 제어부(320)는 타겟의 부하의 양단에 걸리는 전압과 타겟의 부하에 흐르는 전류를 측정할 수 있다.
통신부(330)는 통신 채널을 통하여 소스로부터 무선 전력 전송 프레임을 수신할 수 있다. 무선 전력 전송 프레임은 PHY Layer와 MAC(Medium Access Control) Layer로 구별될 수 있다. MAC Layer에서 프레임 페이로드(Frame payload)는 STX(Start of Text)필드, SRC(Source)필드, DST(Destination)필드, CMD(Command)필드, LEN필드(Length), DATA필드, ETX(End of Text)필드 및 CS(Check Sum)필드를 포함할 수 있다.
STX 필드는 패킷의 시작을 나타내는 필드이다. SRC 필드는 소스의 주소를 나타내는 필드이다. DST 필드는 타겟의 주소를 나타내는 필드이다. CMD 필드는 소스에서 타겟으로 전달하는 명령어를 나타내는 필드이다. LEN 필드는 데이터 또는 데이터 필드의 길이를 나타내는 필드이다. DATA필드는 명령어와 관련된 데이터를 포함하는 필드이다. EXT 필드는 패킷의 종료를 나타내는 필드이다. CS 필드는 패킷의 오류체크를 위한 필드이다.
CMD 필드는 타겟 리셋(Reset) 명령어, 타겟 입력단의 전압/전류값 요청 명령어, 타겟 출력단의 전압/전류값 요청 명령어, 타겟 상태요청 명령어, 타겟 충전제어 명령어, 접속규격 명령어, 제어 ID 할당 명령어, 타겟 SCB(System Configuration Block) 정보요청 명령어 및 채널변경요청 명령어 중 하나를 포함할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 통신 장치가 전송하는 프레임 포맷을 나타내는 도면이다.
소스와 타겟은 무선 전력 전송 프레임을 주고 받을 수 있다. 이때, 무선 전력 전송 프레임은 도 4의 포맷을 가질 수 있다. 도 4를 참조하면, 무선 전력 전송 프레임은 PHY Layer와 MAC(Medium Access Control) Layer로 구별될 수 있다.
PHY Layer는 Preamble Sequence 필드, SFD(Start of frame Delimiter) 필드, Frame Length 필드 및 MPDU(MAC Protocol Data Unit) 필드를 포함할 수 있다.
Preamble Sequence 필드는 새로운 프레임에 대한 칩(chip) 동기 또는 심볼(Symbol)동기를 획득하는데 사용된다. 물리 계층의 소스와 타겟 간의 동기를 맞추기 위해 사용된다. SFD 필드는 새로운 프레임의 시작을 나타낸다. Frame Length 필드는 MPDU에 포함된 전체 옥텟의 개수를 규정한다. MPDU 필드는 MAC 정보를 나타내는 필드로 MAC Layer에 프레임을 전달할 수 있다.
MAC Layer는 FCF(Frame Control Field) 필드, DSN(Data Sequence Number) 필드, Frame payload 필드 및 CRC(Cycle Redundancy Code)-16필드를 포함할 수 있다.
FCF(Frame Control Field) 필드는 프레임의 성질을 나타낸다. 프레임의 성질은비컨, 알림 및 MAC 명령어 등이 포함될 수 있다. DSN(Data Sequence Number) 필드는 전송되는 프레임에 대한 고유의 순번 ID를 나타낸다. Frame payload 필드는 프레임에 관한 정보를 나타낸다. CRC-16 필드는 16비트의 주기적 중복 확인 코드를 갖는 필드로 16차 다항식을 이용하여 프레임의 오류를 검증하는데 사용된다.
MAC Layer에서 프레임 페이로드(Frame payload)는 STX(Start of Text)필드, SRC(Source)필드, DST(Destination)필드, CMD(Command)필드, LEN필드(Length), DATA필드, ETX(End of Text)필드 및 CS(Check Sum)필드를 포함할 수 있다.
STX 필드는 패킷의 시작을 나타내는 필드이다. SRC 필드는 소스의 주소를 나타내는 필드이다. DST 필드는 타겟의 주소를 나타내는 필드이다. CMD 필드는 소스에서 타겟으로 전달하는 명령어를 나타내는 필드이다. LEN 필드는 데이터 또는 데이터 필드의 길이를 나타내는 필드이다. DATA 필드는 명령어와 관련된 데이터를 포함하는 필드이다. EXT 필드는 패킷의 종료를 나타내는 필드이다. CS 필드는 패킷의 오류체크를 위한 필드이다. DATA 필드를 제외한 각각의 필드에는 1Byte가 할당될 수 있다. 또한, 필드에 포함된 내용에 따라 코드가 할당될 수 있다. 예를 들면, 패킷의 시작을 알리는 코드는 0xcc일 수 있다.
CMD 필드는 타겟 리셋(Reset) 명령어, 타겟 입력단의 전압/전류값 요청 명령어, 타겟 출력단의 전압/전류값 요청 명령어, 타겟 상태요청 명령어, 타겟 충전제어 명령어, 접속규격 명령어, 제어 ID 할당 명령어, 타겟 SCB(System Configuration Block) 정보요청 명령어 및 채널변경요청 명령어 중 하나를 포함할 수 있다. 접속규격 명령어는 표 5의 내용을 포함할 수 있다.
[표 5]
Figure pat00005
위치는 1Byte의 8bit 중에서 어느 곳에 위치하는 지를 나타낸다. D7은 8번째 비트에 위치하며, 기준점을 나타낸다. 기준점은 전체 bit의 MSB(Most Significant Byte)또는 LSB(Least Significant Byte)가 될 수 있다. 기준점은 둘 중 하나가 될 수 있으므로 1bit가 할당될 수 있다. 0은 MSB를 나타내고, 1은 LSB를 나타낼 수 있다. D6 및 D5는 7번째 및 6번째 비트를 의미하며, 호출인수를 나타낸다. 호출인수는 타겟의 임시 ID를 식별할 때 고려하는 검색자리수를 의미한다. 2개의 비트가 할당되었다. 따라서, 1개서부터 4개의 검색자리수까지 호출인수로 사용될 수 있다.
D0부터 D4까지는 1번째부터 5번째 비트를 의미하며, 이동인수를 나타낸다. 이동인수는 설정된 호출인수를 통해 타겟의 임시 ID를 식별하지 못하는 경우에, 검색자리수가 이동하는 자리수를 의미한다. 5개의 비트가 할당되었으므로, 1부터 32개까지 자리를 옮길 수 있다.
소스는 프레임 페이로드(Frame payload)를 통하여 패킷을 전송할 수 있다. 소스의 패킷은 표 6과 같이 STX(Start of Text)필드, SRC(Source)필드, DST(Destination)필드, CMD(Command)필드, LEN필드(Length), DATA필드, ETX(End of Text)필드 및 CS(Check Sum)필드를 포함할 수 있다.
[표 6]
Figure pat00006
일 예로, STX 필드에는 코드로 0xCC가 사용될 수 있다. SRC 필드에는 코드로 소스의 ID의 LSB가 사용될 수 있다. DST 필드에는 접속 모드에서는 호출인자가 코드로 할당되며, 충전 모드에서는 제어 ID가 코드로 할당될 수 있다. CMD 필드에는 상위 니블(nibble)이 0인 코드가 사용될 수 있다. LEN 필드에는 데이터의 길이가 코드로 표현될 수 있다. DATA 필드는 데이터 스트림을 나타내는 부분으로 명령어의 종류에 따라 길이가 결정될 수 있다. ETX 필드에는 코드로 0xCC가 사용될 수 있다. CS필드는 오류 검증의 방식을 나타내는 필드로, STX 필드부터 ETX 필드에가지 할당된 비트에 XOR(Exclusive OR) 보수를 취하는 방식이 오류 검증 방식으로 사용될 수 있다.
타겟의 패킷은 표 7과 같이 STX(Start of Text)필드, SRC(Source)필드, DST(Destination)필드, CMD(Command)필드, LEN필드(Length), DATA필드, ETX(End of Text)필드 및 CS(Check Sum)필드를 포함할 수 있다.
[표 7]
Figure pat00007
일 예로, STX 필드에는 코드로 0xCC가 사용될 수 있다. SRC 필드에는 코드로 타겟의 ID의 LSB가 사용될 수 있다. DST 필드에는 소스의 ID가 코드로 할당될 수 있다. CMD 필드에는 상위 니블(nibble)이 1인 코드가 사용될 수 있다. LEN 필드에는 데이터의 길이가 코드로 표현될 수 있다. DATA 필드는 데이터 스트림을 나타내는 부분으로 명령어의 종류에 따라 길이가 결정될 수 있다. ETX 필드에는 코드로 0xCC가 사용될 수 있다. CS필드는 오류 검증의 방식을 나타내는 필드로, STX 필드부터 ETX 필드에가지 할당된 비트에 XOR(Exclusive OR) 보수를 취하는 방식이 오류 검증 방식으로 사용될 수 있다.
1. 패킷 송수신의 규칙
소스에서 타겟으로 패킷을 전송하는 경우는 요청 패킷으로 정의하고, 타겟에서 전송된 패킷을 소스에서 수신하는 경우는 응답 패킷으로 정의할 수 있다.
소스의 요청 패킷에서 DST 필드에는 3가지 경우의 정보가 표시될 수 있다. 첫째, 명령어가 브로드캐스팅 명령어를 전송하는 경우에는 0xFF의 값이 할당될 수 있다. 둘째, 접속모드에서는 호출인자가 할당될 수 있다. 예를 들면, 호출인자는 0x00, 0x01, 0x02 등과 같이 표현될 수 있다. 셋째, 충전모드에서는 타겟의 제어 ID가 할당될 수 있다. 예를 들면, 제어 ID는 0x01, 0x02,…, 0x0n 등과 같이 표현될 수 있다.
요청 패킷의 DST 필드에 브로드캐스팅 명령어가 할당된 경우에는, 타겟은 응답하지 않을 수 있다. 요청 패킷의 DST 필드에 호출인자 또는 제어 ID가 할당된 경우에는 타겟이 ACK의 응답 패킷을 전송할 수 있다.
타겟 리셋 명령어와 채널변경 요청 명령어는 브로드캐스팅 명령어로 설정될 수도 있고, 제어 ID가 할당된 개별 명령어로 설정될 수도 있다.
타겟은 NAK 신호를 사용하지 않는다.
소스는 타겟의 응답이 필요한 명령어를 전송한 경우에, 타겟으로부터 응답이 없거나 체크 섬 에러가 발생하면, 상기 명령어를 다시 전송할 수 있다.
2. 소스에서 타겟으로 전송하는 요청 패킷에 포함되는 명령어들의 예
[표 8]
Figure pat00008
타겟 리셋 명령어를 수신한 해당 타겟은 명령어의 DST 타입에 따라 응답 패킷의 전송여부를 결정하고, 타겟의 리셋을 수행할 수 있다. DST 타입에는 브로드캐스팅 명령어 전송인 경우, 호출인자 전송인 경우, 제어 ID 할당인 경우의 세 가지 타입이 포함될 수 있다.
소스는 타겟에서 출력되는 전압/전류가 입력되는 전압/전류 대비 일정수준 이하로 일정시간 지속되는 경우 또는 타겟의 온도가 적정온도 이상으로 올라가는 경우를 타겟의 이상 동작으로 판단하고, 타겟 리셋 명령어를 전송할 수 있다.
접속규격 명령어, 타겟 리셋 명령어, 채널 변경 요청 명령어는 브로드캐스팅 명령어 또는 개별 명령어로의 설정이 가능하다.
타겟의 입력단 또는 출력단에서 검출되는 전압/전류 값은 내장 또는 외장 ADC(Analog to Digital Converter)를 통해 변환되며, 사용하는 ADC의 해상도에 따라 전송 길이가 결정된다. 예를 들면, 12비트의 경우, 타겟은 각각 2바이트 단위로, 4바이트를 전송할 수 있다. 8비트의 경우, 응답데이터는 ADC_0, ADC_1이며, 8비트를 넘는 응답데이터의 순서는 ADC0_High, ADC0_Low, ADC1_High, ADC1_Low 로 설정될 수 있다.
타겟의 입력단 또는 출력단에서 전압/전류를 검출하는 것은 필요에 따라 입력단에서만, 또는 출력단에서만 검출하는 것으로 결정될 수 있다.
타겟은 타겟의 이상상태를 감지하여, 이상상태 발생 시, 상태의 경우에 따라 설정된 비트를 소스로 전송할 수 있다. 예를 들면, 타겟의 이상 상태로는 타겟의 온도 이상, 충전 전력의 이상 발생 등의 경우가 포함될 수 있다.
타겟 충전 온(on)/오프(off) 명령어는 타겟의 특정 포트를 하이(high)/로우(low) 처리할 수 있다. 예를 들면, 온의 표시는 0x01로, 오프의 표시는 0x00으로 설정될 수 있다.
접속규격 명령어는 소스에 의해 특정 타겟에 제어 ID를 할당하기 위해 접속규격을 포함하고, 호출인수, 이동인수 등에 대한 정보가 포함될 수 있다.
제어 ID는 타겟이 소스에 접속한 순서에 따라 1~n까지 해당 타겟에 할당될 수 있다. 이때, n은 소스에 접속 가능한 타겟의 최대 개수에 따라 결정될 수 있다.
소스는 제어 ID가 등록된 타겟이 소스의 요청 패킷에 대해 연속으로 M회 무 응답시, 등록된 제어 ID를 취소할 수 있다. 이때, M은 제품별로 설정될 수도 있고, 무선 전력 필드의 상황을 고려하여 설정될 수도 있다.
소스는 타겟의 시스템 구성 블록(SCB) 정보를 요청하는 타겟 SCB(System Configuration Block) 정보요청 명령어를 전송할 수 있다. 소스는 응답 패킷을 통해 타겟의 충전 및 타겟에 전력 및 데이터를 전송하는데 필요한 조건을 확인할 수 있다.
소스는 사용중인 통신 채널의 상태가 정상적이지 않은 경우, 새로운 채널을 검색하여 타겟에 채널 변경을 요청할 수 있다. 이때, 통신 채널의 상태가 정상적이지 않은 경우란 소스의 요청 명령에 타겟이 응답하지 않거나, 타겟으로부터 수신한 응답 패킷에 오류가 발생한 경우가 일 예일 수 있다.
ACK는 소스의 요청에 대한 타겟의 응답 신호의 일종이며, 타겟에서만 사용할 수 있다. 타겟은 NAK는 사용하지 않는다.
소스는 소스의 요청에 대해 타겟에서 응답이 없거나, 체크 섬이 맞지 않는 경우, 명령어를 K회 다시 전송할 수 있다. 이때, K는 제품별로 설정될 수도 있고, 무선 전력 필드의 상황을 고려하여 설정될 수도 있다.
3. 타겟에서 소스로 전송하는 요청 패킷에 포함되는 명령어들의 예
기본적인 구조는 소스에서 타겟으로 전송하는 명령어들과 동일하며 CMD 필드 부분의 상위 니블(nibble)에 차이가 있다.
[표 9]
Figure pat00009
도 5는 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 소스와 하나의 타겟 간에 접속 모드로 동작하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 무선 전력 전송 시스템은 Power Source(520)와 Mobile 1(530)을 포함한다. Mobile 1(530)은 타겟에 대응한다.
Power Source(520)는 시작 버튼이 온(on) 될 때까지 대기(Standby)한다. Power Source(520)는 충전 시작 명령을 입력 받으면 무선 전력 전송 영역으로 웨이크 업 전력(wake up power)을 전송할 수 있다. 충전 시작 명령은 시작 버튼이 온(on)되면 입력될 수도 있고, 무선 전력 전송 영역에서 Mobile 1(530)이 감지되면, 감지됨과 동시에 입력될 수도 있다.
Power Source(520)는 무선 전력(510)을 전송함과 동시에, Mobile 1(530)과 통신을 수행한다. 접속 모드에서 Power Source(520)는 일정한 크기의 웨이크 업 전력을 전송한다. 웨이크 업 전력은 Mobile 1(530)이 통신을 수행하는데 필요한 최소 전력을 의미한다.
Power Source(520)는 충전 시작 명령이 입력되면, 채널 검색 모드에서 통신 가능한 채널을 검색한다. Power Source(520)는 간섭 신호의 레벨이 기준 값 이하인 채널을 통신 채널로 결정할 수 있다.
Power Source(520)는 통신 채널이 결정되면, 통신 채널의 통신 주파수를 이용하여 채널 점유 신호(527)를 전송한다. 채널 점유 신호(527)는 CW신호일 수 있다. 채널 점유 신호(527)는 일반 통신 신호보다 대역폭이 좁고, 전력이 커서 다른 소스 또는 타겟에 의해 쉽게 식별이 될 수 있다. 다른 소스 또는 타겟은 채널 점유 신호(527)를 수신하는 채널은 이미 다른 소스가 채널을 사용하고 있다고 판단할 수 있다.
Power Source(520)는 TCON 동안 접속규격 명령어(521) 및 상태정보 신호(522)를 전송한다. 접속규격 명령어(521)는 Mobile 1(530)을 다른 타겟과 식별하기 위한 제어ID를 할당하는 기준을 포함한다. 예를 들면, 기준점, 호출인수 및 이동인수가 기준이 될 수 있다. Mobile 1(530)이 기준을 만족하면 ACK를 전송할 수 있다. 상태정보 신호(522)는 Power Source(520)가 현재 접속규격 명령어(521)를 전송하고 있고, 접속 모드로 동작하고 있다는 정보를 포함할 수 있다. 상태정보 신호(522)는 패킷의 일부에 저장될 수 있다.
Power Source(520)는 TND 동안 접속규격 명령어(521)에 대한 응답 신호의 수신을 대기한다. TND는 응답 신호를 수신하는데 설정된 최대 대기 시간을 의미한다. Power Source(520)는 TND동안 CW신호를 전송하여, 통신 채널을 점유하고 있음을 주변 디바이스들에게 알릴 수 있다.
TND가 경과한 후, Power Source(520)는 TCON 동안 접속규격 명령어(523) 및 상태정보 신호(524)를 전송한다.
Power Source(520)는 TD1 동안 접속규격 명령어(523)에 대한 응답 신호의 수신을 대기한다. TD1는 응답 신호를 수신하기까지의 대기 시간을 의미한다. Power Source(520)는 TA동안 Mobile 1(530)으로부터 응답 신호를 수신한다. Power Source(520)는 TD2동안 수신한 응답 신호에 기초하여 제어ID를 결정한다. Power Source(520)는 TD1, TA 및 TD2동안 CW신호를 전송할 수 있다.
Power Source(520)는 TID 동안 제어ID 할당 명령어(525) 및 상태정보 신호(526)를 전송할 수 있다. 상태정보 신호(526)는 Power Source(520)가 현재 제어ID 할당 명령어(525)를 전송하고 있고, 접속모드로 동작하고 있다는 정보를 포함할 수 있다. 주변 소스 및 타겟들은 상태정보 신호(526)를 수신하는 경우 이미 Power Source(520)가 Mobile 1(530)과 접속 모드에서 동작하고 있음을 알 수 있다. 따라서, 주변 소스 및 타겟들은 다른 채널을 검색할 수 있다.
Power Source(520)는 TD1 동안 제어ID 할당 명령어(525)에 대한 응답 신호의 수신을 대기한다. Power Source(520)는 TA동안 Mobile 1(530)으로부터 응답 신호를 수신한다. Power Source(520)는 TD2동안 수신한 응답 신호에 따라 내부 동작을 처리한다. Power Source(520)는 TD1, TA 및 TD2동안 CW신호를 전송할 수 있다.
Mobile 1(530)에 제어ID가 할당된 후, Power Source(520)는 충전 모드로 동작할 수 있다.
Power Source(520)는 Mobile 1(530)에서 필요로 하는 전력을 전송하기 위해 Mobile 1(530)의 정보를 요청한다. Mobile 1(530)의 정보는 예를 들면, 현재 배터리의 충전 정보, 모델명 등을 의미한다.
Power Source(520)는 현재 배터리의 충전 정보에 기초하여 초기 무선 전력을 결정할 수 있다. Power Source(520)는 현재 배터리의 충전 정보 및 소스 공진기의 효율정보를 고려하여 초기 무선 전력을 결정할 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 타겟의 부하가 변하는 경우를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 소스(610)는 패드 타입으로 구현될 수 있다. 이때, 소스(610)는 SMPS로부터 유선 전력을 공급받을 수 있다.
온/오프 스위치(611)는 소스의 충전 시작 버튼을 의미한다. 온/오프 스위치(611)가 온 되면 소스는 충전 프로세스를 시작하고, 오프 되면 소스는 충전 프로세스를 종료한다.
LED 표시(612)는 소스(610)가 대기 모드로 동작하고 있음을 컬러로 나타낼 수 있다. LED 표시(613)는 소스(610)가 접속 모드로 동작하고 있음을 다른 컬러로 나타낼 수 있다. LED 표시(614)는 소스(610)가 충전 모드로 동작하고 있음을 또 다른 컬러로 나타낼 수 있다. LED 표시(614)는 충전 진행 중인 경우와 충전 완료인 경우를 서로 다른 컬러로 구별하여 나타낼 수 있다.
타겟(620)은 소스(610)의 무선 전력 전송 영역, 즉 패드의 상부에 위치하면 충전 프로세스의 시작과 함께, 소스(610)로부터 전력을 수신할 수 있다. 타겟(620)의 배터리 충전 상태 표시(621)는 소스(610)로부터 충전된 전력을 나타낸다. 타겟(620)의 배터리가 충전됨에 따라 타겟(620)의 부하는 변하게 된다. 타겟(620)의 부하가 변하면, 소스(610)는 자동으로 임피던스 매칭을 통해 전송하는 전력을 변하게 할 수 있다.
LED 표시(612), LED 표시(613) 및 LED 표시(614)는 소스(610)의 초기화가 정상적으로 수행되었는지 여부, 소스(610)에 이상이 발생하였는지 여부, 소스(610)가 타겟(620)을 충전 중인지 여부, 소스(610)와 타겟(620) 간에 통신 에러가 발생하였는지 여부를 나타낼 수 있다.
예를 들면, LED 표시(612)는 녹색으로 표시되고, LED 표시(613)는 적색으로 표시되며, LED 표시(614)는 노란색으로 표시될 수 있다.
소스(610)에 전원이 공급되면, LED 표시(613), LED 표시(612), LED 표시(614)의 순서로 점멸된 후, 소스(610)의 하드웨어 초기화가 성공적으로 수행되면 녹색의 LED 표시(612)가 점등될 수 있다. 초기화에 실패하거나, 소스(610)의 동작 중 이상 상태가 발생하면, 적색의 LED 표시(613)가 점멸할 수 있다. 소스(610)가 타겟(620)을 충전 중인 경우에는 적색의 LED 표시(613)가 점등될 수 있다. 소스(610)와 타겟(620) 간에 통신 에러가 발생한 경우에는 노란색의 LED 표시(614)가 점멸할 수 있다. 위의 예를 보면, 3개의 LED 표시가 1개의 타겟과의 관계를 나타낼 수 있다.
또한, LED 표시(613), LED 표시(612), LED 표시(614) 외에, 소스(610)에 접속 가능한 타겟의 개수에 맞추어 LED 표시의 세트들이 추가될 수 있다. 예를 들면, 소스(610)의 패드 상에 구역별로 점등 또는 점멸하는 LED 표시들이 배치될 수 있다. 타겟들이 놓인 위치에 따라 초기화 완료, 충전 중, 통신 에러 등의 상태 표시가 배치된 LED 표시들에서 나타날 수 있다.
타겟(620)도 LED 표시 세트를 포함할 수 있다. LED 표시 세트는 제1 LED 표시, 제2 LED 표시 및 제3 LED 표시를 포함할 수 있다.
제1 LED 표시는 타겟에 웨이크 업 전력이 공급되어 하드웨어 초기화가 정상적으로 수행된 경우 점등될 수 있다.
제2 LED 표시는 하드웨어 초기화가 정상적으로 수행되지 않거나, 타겟의 동작에 이상이 발생하는 경우 점멸하고, 타겟이 충전 중인 경우 점등될 수 있다.
제3 LED 표시는 소스와 타겟 간에 통신 에러가 발생하는 경우 점멸할 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 충전 모드에서 타겟의 부하가 변하는 경우에 소스의 동작을 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 무선 전력 전송 시스템은 Power Source(720)와 Mobile (740)을 포함한다. Mobile(740)은 타겟에 대응한다.
Power Source(720)는 초기 무선 전력을 Mobile(740)로 전송할 수 있다. Power Source(720)에서 전송되는 전력(710)은 충전 전력(Charge Power)으로 표시되었다. 충전 전력으로 표시된 부분의 두께는 충전되는 전력량을 의미한다.
Power Source(720)는 통신 채널을 점유 하고 있음을 나타내는 채널 점유 신호(733)를 계속해서 전송할 수 있다.
Power Source(720)는 통신 채널의 통신 주파수를 이용하여 충전정보 요청 신호(721) 및 상태정보 신호(722)를 전송할 수 있다.
충전정보 요청 신호(721)는 Mobile(740)의 충전 상태에 대한 정보를 요청하는 신호이다. 충전정보 요청 신호(721)는 Mobile(740)의 출력단의 전압/전류 값을 요청할 수 있다.
상태정보 신호(722)는 Power Source(720)가 현재 충전정보 요청 신호(721)를 전송하고 있고, 충전 모드로 동작하고 있다는 정보를 포함할 수 있다. 상태정보 신호(722)는 패킷의 일부에 저장될 수 있다.
Power Source(720)는 Mobile(740)로부터 ACK를 수신할 수 있다. Power Source(720)는 Mobile(740)로부터 현재의 충전정보를 수신하여, Mobile(740)의 부하가 변경되었는지 판단할 수 있다.
Power Source(720)는 소정의 시간 T 경과 후에 충전정보 요청 신호(723) 및 상태정보 신호(724)를 전송할 수 있다. Power Source(720)는 Mobile(740)로부터 ACK를 수신할 수 있다.
Power Source(720)는 시간 T 마다 충전정보 요청 신호를 전송할 수 있다. Power Source(720)는 충전정보를 통하여, Mobile(740)의 부하가 변경되었다고 판단하면, 전송할 전력을 조절할 수 있다. Power Source(720)는 Mobile(740)의 배터리의 충전 상태에 따라 전송 전력을 조절한다. 배터리는 충전 정도에 따라 CC(Constant Current) mode, CV(Constant Voltage) mode로 구별될 수 있다.
또한, Power Source(720)는 Mobile(740)의 부하가 변경되는 경우, Power Source(720)의 매칭 네트워크를 통해 임피던스 매칭이 이루어지고, 임피던스 매칭에 따라 전력 증폭기의 출력 전력이 변경된다. Power Source(720)는 전력 증폭기의 출력 전력의 변화를 감지(711)하여, Mobile(740)의 부하가 변경되었음을 감지할 수 있다.
Power Source(720)는 Mobile(740)의 부하의 변경을 감지한 후에, 충전정보 요청 신호(725) 및 상태정보 신호(726)를 전송할 수 있다. Power Source(720)는 Mobile(740)로부터 ACK를 수신할 수 있다. Power Source(720)는 Mobile(740)로부터 충전정보를 수신할 수 있다.
Power Source(720)는 충전정보에 기초하여 전송할 전력을 조절(727)할 수 있다. Power Source(720)는 전송 전력을 조절하고 있음을 알리는 상태정보 신호(728)를 전송할 수 있다. 조절된 전력은 부하의 변화에 대응하는 만큼(712) 조절될 수 있다.
Power Source(720)는 조절된 전력을 전송(729)할 수 있다. Power Source(720)는 조절된 전력을 전송하고 있음을 알리는 상태정보 신호(731)를 전송할 수 있다.
Power Source(720)는 충전정보를 통하여 Mobile(740)이 완전 충전되었다고 판단하면, 타겟 충전제어 명령어를 전송하여, Mobile(740)의 충전 포트를 오프(off)시킬 수 있다. Mobile(740)은 충전정보 요청 신호(725)를 수신한 후, 배터리가 완전 충전되었다고 판단하면, 스스로 충전 포트를 오프 시킬 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 충전 중 타겟이 제거 된 경우를 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 소스는 패드 타입으로 구현될 수 있다. 이때, 소스는 SMPS로부터 유선 전력을 공급받을 수 있다.
타겟(810)은 소스의 무선 전력 전송 영역, 즉 패드의 상부에 위치하면 충전 프로세스의 시작과 함께, 소스로부터 전력을 수신할 수 있다. 타겟(810)은 충전 중에 패드의 상부로부터 제거될 수도 있다. 타겟(820)은 패드의 상부로부터 소정 거리 떨어진 곳에 위치하여 더 이상 패드로부터 전력을 수신하지 못한다. 이렇게 타겟(810)이 패드의 상부에서 제거되는 경우, 소스는 타겟(810)이 제거된 것을 감지하고, 충전 프로세서를 종료해야 한다.
도 9는 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 충전 중 타겟이 제거된 경우에 소스의 동작을 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 무선 전력 전송 시스템은 Power Source(920)와 Mobile (940)을 포함한다. Mobile(940)은 타겟에 대응한다.
Power Source(920)는 무선 전력을 Mobile(940)로 전송할 수 있다. Power Source(920)에서 전송되는 전력(910)은 충전 전력(Charge Power)으로 표시되었다. 충전 전력으로 표시된 부분의 두께는 충전되는 전력량을 의미한다.
Power Source(920)는 통신 채널을 점유 하고 있음을 나타내는 채널 점유 신호(921)를 계속해서 전송할 수 있다.
Power Source(920)는 통신 채널의 통신 주파수를 이용하여 충전정보 요청 신호(922) 및 상태정보 신호(923)를 전송할 수 있다.
충전정보 요청 신호(922)는 Mobile(940)의 충전 상태에 대한 정보를 요청하는 신호이다. 충전정보 요청 신호(922)는 Mobile(940)의 출력단의 전압/전류 값을 요청할 수 있다.
상태정보 신호(923)는 Power Source(920)가 현재 충전정보 요청 신호(922)를 전송하고 있고, 충전 모드로 동작하고 있다는 정보를 포함할 수 있다. 상태정보 신호(923)는 패킷의 일부에 저장될 수 있다.
Power Source(920)는 Mobile(940)로부터 ACK를 수신할 수 있다. Power Source(920)는 Mobile(940)로부터 현재의 충전정보를 수신하여, Mobile(940)의 부하가 변경되었는지 판단할 수 있다.
Power Source(920)는 소정의 시간 T1 경과 후에 충전정보 요청 신호(924) 및 상태정보 신호(925)를 전송할 수 있다. Power Source(920)는 Mobile(940)로부터 ACK를 수신할 수 있다.
Power Source(920)는 시간 T1 마다 충전정보 요청 신호를 전송할 수 있다. Power Source(920)는 소정의 시간 동안 Mobile(940)로부터 충전정보 요청 신호에 대한 응답 신호를 수신하지 못하면, Mobile(940)이 사라진 것으로 판단할 수 있다. Power Source(920)는 충전정보 요청 신호 대신에 제어ID 요청 신호를 전송하고, 이에 대한 응답 신호를 수신하지 못하면, Mobile(940)이 사라진 것으로 판단할 수 있다.
Power Source(920)는 전력 증폭기의 출력 전력을 모니터링 하고, 출력 전력에 변화가 발생(911)하면, 충전정보 요청 신호(926) 및 상태정보 신호(927)를 전송할 수 있다. Power Source(920)는 소정 시간 동안 응답 신호의 수신을 대기한다.
Power Source(920)는 시간 T2 동안 충전정보 요청 신호(928) 및 상태정보 신호(929)를 전송하고, 응답 신호의 수신을 대기하고, 충전정보 요청 신호(931) 및 상태정보 신호(932)를 전송하고, 응답 신호의 수신을 대기할 수 있다. 시간 T2 동안 Mobile(940)로부터 응답 신호를 수신하지 못하면, Power Source(920)는 Mobile(940)이 Power Source(920)의 무선 전력 전송 영역에 위치하지 않는 것으로 판단할 수 있다.
Power Source(920)는 Mobile(940)이 무선 전력 전송 영역에 위치하지 않는다고 판단하면, Power Source(920)의 충전 프로세스를 종료할 수 있다. Power Source(920)는 System Off를 통해 충전 프로세스를 종료할 수 있다.
Power Source(920)는 외부 센서를 통해, Mobile(940)이 무선 전력 전송 영역에 위치하지 않는다고 판단하면, Power Source(920)의 충전 프로세스를 종료할 수 있다.
도 10은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 소스와 복수의 타겟들 간에 접속 모드로 동작하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 무선 전력 전송 시스템은 Power Source(1020)와 Mobile 1(1040) 및 Mobile 2(1050)을 포함한다. Mobile 1(1040) 및 Mobile 2(1050)는 복수의 타겟들에 대응한다.
Power Source(1020)는 시작 버튼이 온(on) 될 때까지 대기(Standby)한다. Power Source(1020)는 충전 시작 명령을 입력 받으면 무선 전력 전송 영역으로 웨이크 업 전력(wake up power)을 전송할 수 있다. 충전 시작 명령은 시작 버튼이 온(on)되면 입력될 수도 있고, 무선 전력 전송 영역에서 Mobile 1(1040)이 감지되면, 감지됨과 동시에 입력될 수도 있다.
Power Source(1020)는 무선 전력(1010)을 전송함과 동시에, Mobile 1(1040)과 통신을 수행한다. 접속 모드에서 Power Source(1020)는 일정한 크기의 웨이크 업 전력을 전송한다. 웨이크 업 전력은 Mobile 1(1040)이 통신을 수행하는데 필요한 최소 전력을 의미한다.
Power Source(1020)는 충전 시작 명령이 입력되면, 채널 검색 모드(Channel Search Mode)에서 통신 가능한 채널을 검색한다. Power Source(1020)는 간섭 신호의 레벨이 기준 값 이하인 채널을 통신 채널로 결정할 수 있다.
Power Source(1020)는 통신 채널이 결정되면, 통신 채널의 통신 주파수를 이용하여 채널 점유 신호(1021)를 전송한다. 채널 점유 신호(1021)는 CW신호일 수 있다. 채널 점유 신호(1021)는 일반 통신 신호보다 대역폭이 좁고, 전력이 커서 다른 소스 또는 타겟에 의해 쉽게 식별이 될 수 있다. 다른 소스 또는 타겟은 채널 점유 신호(1021)를 수신하는 채널은 이미 다른 소스가 채널을 사용하고 있다고 판단할 수 있다.
Power Source(1020)는 TCON 동안 접속규격 명령어(1022) 및 상태정보 신호(1023)를 전송한다. 접속규격 명령어(1022)는 Mobile 1(1040)을 다른 타겟과 식별하기 위한 제어ID를 할당하는 기준을 포함한다. 예를 들면, 기준점, 호출인수 및 이동인수가 기준이 될 수 있다. Mobile 1(1040)이 기준을 만족하면 ACK를 전송할 수 있다. 상태정보 신호(1023)는 Power Source(1020)가 현재 접속규격 명령어(1022)를 전송하고 있고, 접속 모드로 동작하고 있다는 정보를 포함할 수 있다. 상태정보 신호(1023)는 패킷의 일부에 저장될 수 있다.
Power Source(1020)는 TND 동안 접속규격 명령어(1022)에 대한 응답 신호의 수신을 대기한다. TND는 응답 신호를 수신하는데 설정된 최대 대기 시간을 의미한다. Power Source(1020)는 TND동안 CW신호를 전송하여, 통신 채널을 점유하고 있음을 주변 디바이스들에게 알릴 수 있다.
TND가 경과한 후, Power Source(1020)는 TCON 동안 접속규격 명령어(1024) 및 상태정보 신호(1025)를 전송한다.
Power Source(1020)는 TD1 동안 접속규격 명령어(1024)에 대한 응답 신호의 수신을 대기한다. TD1는 응답 신호를 수신하기까지의 대기 시간을 의미한다. Power Source(1020)는 TA동안 Mobile 1(1040)으로부터 응답 신호를 수신한다. Power Source(1020)는 TD2동안 수신한 응답 신호에 기초하여 제어ID를 결정한다. Power Source(1020)는 TD1, TA 및 TD2동안 CW신호를 전송할 수 있다.
Power Source(1020)는 TID 동안 제어ID 할당 명령어(1026) 및 상태정보 신호(1027)를 전송할 수 있다. 상태정보 신호(1027)는 Power Source(1020)가 현재 제어ID 할당 명령어(1026)를 전송하고 있고, 접속모드로 동작하고 있다는 정보를 포함할 수 있다. 주변 소스들은 상태정보 신호(1027)를 수신하는 경우 이미 Power Source(1020)가 Mobile 1(1040)과 접속 모드에서 동작하고 있음을 알 수 있다. 따라서, 주변 소스들은 다른 채널을 검색할 수 있다.
Power Source(1020)는 TD1 동안 제어ID 할당 명령어(1026)에 대한 응답 신호의 수신을 대기한다. Power Source(1020)는 TA동안 Mobile 1(1040)으로부터 응답 신호를 수신한다. Power Source(1020)는 TD2동안 수신한 응답 신호에 따라 내부 동작을 처리한다. Power Source(1020)는 TD1, TA 및 TD2동안 CW신호를 전송할 수 있다.
TD2가 경과한 후, Power Source(1020)는 TCON 동안 접속규격 명령어(1028) 및 상태정보 신호(1029)를 전송한다. Power Source(1020)는 Mobile 1(1040) 이외에 또 다른 타겟이 없는지 검출하기 위해 접속규격 명령어(1028)를 전송할 수 있다. 접속규격 명령어(1028)는 Mobile 2(1050)을 다른 타겟과 식별하기 위한 제어ID를 할당하는 기준을 포함한다. 예를 들면, 기준점, 호출인수 및 이동인수가 기준이 될 수 있다. Mobile 2(1050)이 기준을 만족하면 ACK를 전송할 수 있다.
Power Source(1020)는 TD1 동안 접속규격 명령어(1028)에 대한 응답 신호의 수신을 대기한다. TD1는 응답 신호를 수신하기까지의 대기 시간을 의미한다. Power Source(1020)는 TA동안 Mobile 2(1050)으로부터 응답 신호를 수신한다. Power Source(1020)는 TD2동안 수신한 응답 신호에 기초하여 제어ID를 결정한다. Power Source(1020)는 TD1, TA 및 TD2동안 CW신호를 전송할 수 있다.
Power Source(1020)는 TID 동안 제어ID 할당 명령어(1031) 및 상태정보 신호(1032)를 전송할 수 있다. 상태정보 신호(1032)는 Power Source(1020)가 현재 제어ID 할당 명령어(1031)를 전송하고 있고, 접속모드로 동작하고 있다는 정보를 포함할 수 있다. 주변 소스들은 상태정보 신호(1032)를 수신하는 경우 이미 Power Source(1020)가 Mobile 2(1050)와 접속 모드에서 동작하고 있음을 알 수 있다. 따라서, 주변 소스들은 다른 채널을 검색할 수 있다.
Power Source(1020)는 TD1 동안 제어ID 할당 명령어(1031)에 대한 응답 신호의 수신을 대기한다. Power Source(1020)는 TA동안 Mobile 2(1050)으로부터 응답 신호를 수신한다. Power Source(1020)는 TD2동안 수신한 응답 신호에 따라 내부 동작을 처리한다. Power Source(1020)는 TD1, TA 및 TD2동안 CW신호를 전송할 수 있다.
이렇게 제어ID를 할당 받은 Mobile 1(1040) 및 Mobile 2(1050)는 Power Source(1020)에서 충전할 타겟들로 인식될 수 있다.
계속하여, Power Source(1020)는 TCON 동안 접속규격 명령어(1033) 및 상태정보 신호(1034)를 전송한다. Power Source(1020)는 소정의 시간 동안 소정의 횟수만큼 접속규격 명령어를 전송한 이후에, 응답 신호를 수신하지 못하면 더 이상 인식할 타겟이 없는 것으로 판단할 수 있다.
Mobile 1(1040) 및 Mobile 2(1050)에 제어ID가 할당된 후, Power Source(1020)는 충전 모드로 동작할 수 있다.
도 11은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 소스가 복수의 타겟 들을 인식한 후 공급 전력을 설정하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 11을 참조하면, 무선 전력 전송 시스템은 Power Source(1120)와 Mobile 1(1140) 및 Mobile 2(1150)를 포함한다. Mobile 1(1140) 및 Mobile 2(1150)는 복수의 타겟들에 대응한다.
Power Source(1120)는 초기 무선 전력을 Mobile 1(1140) 및 Mobile 2(1150)로 전송할 수 있다. 초기 무선 전력은 Mobile 1(1140)의 배터리 정보, Mobile 2(1150)의 배터리 정보에 기초하여 결정될 수 있다.
Power Source(1120)에서 전송되는 전력(1110)은 충전 전력(Charge Power)으로 표시되었다. 충전 전력으로 표시된 부분의 두께는 충전되는 전력량을 의미한다.
Power Source(1120)는 통신 채널을 점유 하고 있음을 나타내는 채널 점유 신호(1121)를 계속해서 전송할 수 있다.
Power Source(1120)는 통신 채널의 통신 주파수를 이용하여 충전정보 요청 신호(1122) 및 상태정보 신호(1123)를 전송할 수 있다.
충전정보 요청 신호(1122)는 Mobile 1(1140)의 충전 상태에 대한 정보를 요청하는 신호이다. 충전정보 요청 신호(1122)는 Mobile 1(1140)의 출력단의 전압/전류 값을 요청할 수 있다.
상태정보 신호(1123)는 Power Source(1120)가 현재 충전정보 요청 신호(1122)를 전송하고 있고, 충전 모드로 동작하고 있다는 정보를 포함할 수 있다. 상태정보 신호(1123)는 패킷의 일부에 저장될 수 있다.
Power Source(1120)는 Mobile 1(1140)로부터 ACK를 수신할 수 있다. Power Source(1120)는 Mobile 1(1140)로부터 현재의 충전정보를 수신하여, Mobile 1(1140)의 배터리의 충전 상태를 알 수 있다.
Power Source(1120)는 통신 채널의 통신 주파수를 이용하여 충전정보 요청 신호(1124) 및 상태정보 신호(1125)를 전송할 수 있다.
충전정보 요청 신호(1124)는 Mobile 2(1150)의 충전 상태에 대한 정보를 요청하는 신호이다. 충전정보 요청 신호(1124)는 Mobile 2(1150)의 출력단의 전압/전류 값을 요청할 수 있다.
Power Source(1120)는 Mobile 2(1150)로부터 ACK를 수신할 수 있다. Power Source(1120)는 Mobile 2(1150)로부터 현재의 충전정보를 수신하여, Mobile 2(1150)의 배터리의 충전 상태를 알 수 있다.
Power Source(1120)는 Mobile 1(1140)의 배터리의 충전 상태 및 Mobile 2(1150)의 배터리의 충전 상태를 고려하여 전송할 전력을 조절(1126)할 수 있다. Power Source(1120)는 전송 전력을 조절하고 있음을 알리는 상태정보 신호(1127)를 전송할 수 있다. 전력은 Mobile 1(1140)의 배터리의 필요전력과 Mobile 2(1150)의 배터리의 필요전력을 합한 만큼(1111) 조절될 수 있다.
Power Source(1120)는 조절된 전력을 Mobile 1(1140) 및 Mobile 2(1150)에 전송(1128)할 수 있다. Power Source(1120)는 조절된 전력을 전송하고 있음을 알리는 상태정보 신호(1129)를 전송할 수 있다.
Power Source(1120)는 Mobile 1(1140)의 배터리 및 Mobile 2(1150)의 배터리가 완전 충전될 때까지 전력을 전송할 수 있다.
Power Source(1120)는 Mobile 1(1140)으로 충전정보 요청 신호(1131) 및 상태정보 신호(1132)를 전송할 수 있다. Power Source(1120)는 Mobile 1(1140)로부터 ACK를 수신할 수 있다. Power Source(1120)는 Mobile 1(1140)로부터 현재의 충전정보를 수신하여, Mobile 1(1140)의 배터리가 완전히 충전되었는지를 판단할 수 있다.
Power Source(1120)는 Mobile 2(1150)으로 충전정보 요청 신호(1133) 및 상태정보 신호(1134)를 전송할 수 있다. Power Source(1120)는 Mobile 2(1150)로부터 ACK를 수신할 수 있다. Power Source(1120)는 Mobile 2(1150)로부터 현재의 충전정보를 수신하여, Mobile 2(1150)의 배터리가 완전히 충전되었는지를 판단할 수 있다.
도 12는 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 복수의 타겟들 중에서 하나의 타겟의 충전이 완료된 경우를 나타낸 도면이다.
도 12를 참조하면, 소스는 패드 타입으로 구현될 수 있다. 이때, 소스는 SMPS로부터 유선 전력을 공급받을 수 있다.
타겟(1210)과 타겟(1220)은 소스로부터 무선 전력을 수신할 수 있다. 타겟(1210)의 배터리의 충전 상태 표시(1211)는 아직 충전이 완료되지 않았음을 나타낸다. 타겟(1220)의 배터리의 충전 상태 표시(1221)는 충전이 완료되었음을 나타낸다. 타겟(1220)은 배터리의 충전이 완료되었으므로, 더 이상 충전할 필요가 없다. 이때, 소스는 타겟(1220)의 완전 충전을 감지하고 타겟(1220)이 더 이상 충전되지 않도록 충전 포트를 제어하는 신호를 전송할 수 있다.
도 13은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 복수의 타겟들 중에서 하나의 타겟의 충전이 완료된 경우 소스 및 타겟들의 동작을 나타낸 도면이다.
도 13을 참조하면, 무선 전력 전송 시스템은 Power Source(1320)와 Mobile 1(1340) 및 Mobile 2(1350)를 포함한다. Mobile 1(1340) 및 Mobile 2(1350)는 복수의 타겟들에 대응한다.
Power Source(1320)는 Mobile 1(1340)의 배터리의 충전상태 및 Mobile 2(1350)의 배터리의 충전상태에 따라 결정된 무선 전력을 Mobile 1(1340) 및 Mobile 2(1350)로 전송할 수 있다. Power Source(1320)에서 전송되는 전력(1310)은 충전 전력(Charge Power)으로 표시되었다. 충전 전력으로 표시된 부분의 두께는 충전되는 전력량을 의미한다.
Power Source(1320)는 통신 채널을 점유 하고 있음을 나타내는 채널 점유 신호(1321)를 계속해서 전송할 수 있다.
Power Source(1320)는 통신 채널의 통신 주파수를 이용하여 충전정보 요청 신호(1322) 및 상태정보 신호(1323)를 Mobile 1(1340)으로 전송할 수 있다. Power Source(1320)는 Mobile 1(1340)의 제어ID를 알고 있으므로, 쉽게 신호를 전송할 수 있다.
충전정보 요청 신호(1322)는 Mobile 1(1340)의 충전 상태에 대한 정보를 요청하는 신호이다. 충전정보 요청 신호(1322)는 Mobile 1(1340)의 출력단의 전압/전류 값을 요청할 수 있다.
상태정보 신호(1323)는 Power Source(1320)가 현재 충전정보 요청 신호(1322)를 전송하고 있고, 충전 모드로 동작하고 있다는 정보를 포함할 수 있다. 상태정보 신호(1323)는 패킷의 일부에 저장될 수 있다.
Power Source(1320)는 Mobile 1(1340)로부터 ACK를 수신할 수 있다. Power Source(1320)는 Mobile 1(1340)로부터 현재의 충전정보를 수신하여, Mobile 1(1340)의 부하가 변경되었는지 판단할 수 있다.
Power Source(1320)는 통신 채널의 통신 주파수를 이용하여 충전정보 요청 신호(1324) 및 상태정보 신호(1325)를 Mobile 2(1350)으로 전송할 수 있다. Power Source(1320)는 Mobile 2(1350)로부터 ACK를 수신할 수 있다. Power Source(1320)는 Mobile 2(1350)로부터 현재의 충전정보를 수신하여, Mobile 2(1350)의 부하가 변경되었는지 판단할 수 있다.
Power Source(1320)는 일정시간 마다 충전정보 요청 신호를 전송할 수 있다. Power Source(1320)는 충전정보를 통하여, Mobile 1(1340)의 부하 또는 Mobile 2(1350)의 부하가 변경되었다고 판단하면, 전송할 전력을 조절할 수 있다. Power Source(1320)는 Mobile 1(1340)의 배터리의 충전 상태 및 Mobile 2(1350)의 배터리의 충전 상태에 따라 전송 전력을 조절한다. 배터리는 충전 정도에 따라 CC(Constant Current) mode, CV(Constant Voltage) mode로 구별될 수 있다.
또한, Power Source(1320)는 Mobile 1(1340)의 부하 또는 Mobile 2(1350)의 부하가 변경되는 경우, Power Source(1320)의 매칭 네트워크를 통해 임피던스 매칭이 이루어지고, 임피던스 매칭에 따라 전력 증폭기의 출력 전력이 변경된다. Power Source(1320)는 전력 증폭기의 출력 전력의 변화를 감지(1311)하여, Mobile 1(1340)의 부하 또는 Mobile 2(1350)의 부하가 변경되었음을 감지할 수 있다.
Power Source(1320)는 Mobile 1(1340)의 부하 또는 Mobile 2(1350)의 부하의 변경을 감지한 후에, Mobile 1(1340)으로 충전정보 요청 신호(1326) 및 상태정보 신호(1327)를 전송할 수 있다. Power Source(1320)는 Mobile 1(1340)로부터 ACK를 수신할 수 있다. Power Source(1320)는 Mobile 1(1340)로부터 충전정보를 수신할 수 있다. 이때, Power Source(1320)는 충전정보를 통하여 Mobile 1(1340)이 완전 충전되었다고 판단할 수 있다.
Power Source(1320)는 Mobile 2(1350)으로 충전정보 요청 신호(1328) 및 상태정보 신호(1329)를 전송할 수 있다. Power Source(1320)는 Mobile 2(1350)로부터 ACK를 수신할 수 있다. Power Source(1320)는 Mobile 2(1350)로부터 충전정보를 수신할 수 있다.
Power Source(1320)는 완전 충전된 Mobile 1(1340) 및 충전 중인 Mobile 2(1350)를 고려하여 전송할 전력을 조절(1331)할 수 있다. Power Source(1320)는 전송 전력을 조절하고 있음을 알리는 상태정보 신호(1332)를 전송할 수 있다. 조절된 전력은 Mobile 2(1350)의 부하를 완전 충전시키는데 필요한 전력만큼(1312) 조절될 수 있다.
Power Source(1320)는 조절된 전력을 전송(1333)할 수 있다. Power Source(1320)는 조절된 전력을 전송하고 있음을 알리는 상태정보 신호(1334)를 전송할 수 있다.
Power Source(1320)는 충전정보를 통하여 Mobile 1(1340)이 완전 충전되었다고 판단하면, 타겟 충전제어 명령어를 전송하여, Mobile 1(1340)의 충전 포트를 오프(off)시킬 수 있다. Mobile 1(1340)은 충전정보 요청 신호(1326)를 수신한 후, 배터리가 완전 충전되었다고 판단하면, 스스로 충전 포트를 오프 시킬 수 있다.
Power Source(1320)는 Mobile 2(1350)으로 충전정보 요청 신호(1335) 및 상태정보 신호(1336)를 전송할 수 있다. Power Source(1320)는 Mobile 2(1350)로부터 ACK를 수신할 수 있다. Power Source(1320)는 Mobile 2(1350)가 완전 충전될 때까지 충전정보를 요청할 수 있다.
도 14는 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 복수의 타겟들의 충전 중 하나의 타겟이 제거된 경우를 나타낸 도면이다.
도 14를 참조하면, 소스는 패드 타입으로 구현될 수 있다. 이때, 소스는 SMPS로부터 유선 전력을 공급받을 수 있다.
타겟(1410)과 타겟(1420)은 소스로부터 무선 전력을 수신할 수 있다. 타겟(1420)이 패드의 상부에 위치하다가 이동할 수 있다. 타겟(1420)의 위치가 타겟(1430)의 위치로 이동한 경우에, 소스는 타겟(1410)의 배터리의 충전에 필요한 만큼만 전력을 전송하면 되므로, 전력의 조절이 필요하다. 소스는 타겟(1420)의 이동을 감지할 필요가 있다.
도 15는 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 복수의 타겟들의 충전 중 하나의 타겟이 제거된 경우, 소스와 타겟들의 동작을 나타낸 도면이다.
도 15를 참조하면, 무선 전력 전송 시스템은 Power Source(1520)와 Mobile 1(1540) 및 Mobile 2(1550)를 포함한다. Mobile 1(1540) 및 Mobile 2(1550)는 복수의 타겟들에 대응한다.
Power Source(1520)는 무선 전력을 Mobile 1(1540)로 전송할 수 있다. Power Source(1520)에서 전송되는 전력(1510)은 충전 전력(Charge Power)으로 표시되었다. 충전 전력으로 표시된 부분의 두께는 충전되는 전력량을 의미한다.
Power Source(1520)는 통신 채널을 점유 하고 있음을 나타내는 채널 점유 신호(1521)를 계속해서 전송할 수 있다.
Power Source(1520)는 통신 채널의 통신 주파수를 이용하여 충전정보 요청 신호(1522) 및 상태정보 신호(1523)를 Mobile 1(1540)로 전송할 수 있다.
충전정보 요청 신호(1522)는 Mobile 1(1540)의 충전 상태에 대한 정보를 요청하는 신호이다. 충전정보 요청 신호(1522)는 Mobile 1(1540)의 출력단의 전압/전류 값을 요청할 수 있다.
상태정보 신호(1523)는 Power Source(1520)가 현재 충전정보 요청 신호(1522)를 전송하고 있고, 충전 모드로 동작하고 있다는 정보를 포함할 수 있다. 상태정보 신호(1523)는 패킷의 일부에 저장될 수 있다.
Power Source(1520)는 Mobile 1(1540)로부터 ACK를 수신할 수 있다. Power Source(1520)는 Mobile 1(1540)로부터 현재의 충전정보를 수신하여, Mobile 1(1540)의 부하가 변경되었는지 판단할 수 있다.
Power Source(1520)는 소정의 시간 경과 후에 충전정보 요청 신호(1524) 및 상태정보 신호(1525)를 Mobile 2(1550)로 전송할 수 있다. Power Source(1520)는 Mobile 2(1550)로부터 ACK를 수신할 수 있다. Power Source(1520)는 Mobile 2(1550)로부터 현재의 충전정보를 수신하여, Mobile 2(1550)의 부하가 변경되었는지 판단할 수 있다.
Power Source(1520)는 소정의 시간마다 충전정보 요청 신호를 전송할 수 있다. Power Source(1520)는 소정의 시간 동안 Mobile 1(1540)로부터 충전정보 요청 신호에 대한 응답 신호를 수신하지 못하면, Mobile 1(1540)이 Power Source(1520)의 무선 전력 전송 영역으로부터 사라진 것으로 판단할 수 있다. Power Source(1520)는 충전정보 요청 신호 대신에 제어ID 요청 신호를 전송하고, 이에 대한 응답 신호를 수신하지 못하면, Mobile 1(1540)이 사라진 것으로 판단할 수 있다.
Power Source(1520)는 전력 증폭기의 출력 전력을 모니터링 하고, 출력 전력에 변화가 발생(1511)하면, 충전정보 요청 신호(1526) 및 상태정보 신호(1527)를 Mobile 1(1540)으로 전송할 수 있다. Power Source(1520)는 소정 시간 동안 응답 신호의 수신을 대기한다.
Power Source(1520)는 시간 T2 동안 충전정보 요청 신호(1528) 및 상태정보 신호(1529)를 전송하고, 응답 신호의 수신을 대기하고, 충전정보 요청 신호(1531) 및 상태정보 신호(1532)를 전송하고, 응답 신호의 수신을 대기할 수 있다. 시간 T2 동안 Mobile 1(1540)로부터 응답 신호를 수신하지 못하면, Power Source(1520)는 Mobile 1(1540)이 Power Source(1520)의 무선 전력 전송 영역에 위치하지 않는 것으로 판단할 수 있다.
Power Source(1520)는 Mobile 1(1540)이 무선 전력 전송 영역에 위치하지 않는다고 판단하면, Power Source(1520)의 충전 프로세스를 종료할 수 있다. Power Source(1520)는 System Off를 통해 충전 프로세스를 종료할 수 있다.
Power Source(1520)는 소정의 시간 경과 후에 충전정보 요청 신호(1533) 및 상태정보 신호(1534)를 Mobile 2(1550)로 전송할 수 있다. Power Source(1520)는 Mobile 2(1550)로부터 ACK를 수신할 수 있다. Power Source(1520)는 Mobile 2(1550)로부터 현재의 충전정보를 수신하여, Mobile 2(1550)의 부하가 변경되었는지 판단할 수 있다.
Power Source(1520)는 외부 센서를 통해, Mobile 1(1540)이 무선 전력 전송 영역에 위치하지 않는다고 판단하면, Power Source(1520)의 충전 프로세스를 종료할 수 있다.
Power Source(1520)는 충전 중인 Mobile 2(1550)의 충전정보를 고려하여 전송할 전력을 조절(1535)할 수 있다. Power Source(1520)는 전송 전력을 조절하고 있음을 알리는 상태정보 신호(1536)를 전송할 수 있다. 조절된 전력은 Mobile 2(1550)의 부하를 완전 충전시키는데 필요한 전력만큼(1512) 조절될 수 있다.
Power Source(1520)는 조절된 전력을 전송(1537)할 수 있다. Power Source(1520)는 조절된 전력을 전송하고 있음을 알리는 상태정보 신호(1538)를 전송할 수 있다.
Power Source(1520)는 Mobile 2(1550)으로 충전정보 요청 신호(1539) 및 상태정보 신호를 전송할 수 있다. Power Source(1520)는 Mobile 2(1550)로부터 ACK를 수신할 수 있다. Power Source(1520)는 Mobile 2(1550)가 완전 충전될 때까지 충전정보를 요청할 수 있다.
도 16 내지 도 18에서 "공진기"는 소스 공진기 및 타겟 공진기를 포함한다.
도 16은 일 실시예에 따른 공진기 및 피더에서 자기장의 분포를 나타낸다.
별도의 피더를 통해 공진기가 전력을 공급받는 경우에는 피더에서 자기장이 발생하고, 공진기에서도 자기장이 발생한다.
도 16의 (a)를 참조하면, 피더(1010)에서 입력 전류가 흐름에 따라 자기장(1730)이 발생한다. 피더(1710) 내부에서 자기장의 방향(1731)과 외부에서 자기장의 방향(1733)은 서로 반대 위상을 가진다. 피더(1710)에서 발생하는 자기장(1730)에 의해 공진기(1720)에서 유도 전류가 발생한다. 이때 유도 전류의 방향은 입력 전류의 방향과 반대이다.
유도 전류에 의해 공진기(1720)에서 자기장(1740)이 발생한다. 자기장의 방향은 공진기(1720)의 내부에서는 동일한 방향을 가진다. 따라서, 공진기(1720)에 의해 피더(1710)의 내부에서 발생하는 자기장의 방향(1741)과 피더(1710)의 외부에서 발생하는 자기장의 방향(1743)은 동일한 위상을 가진다.
결과적으로 피더(1710)에 의해서 발생하는 자기장과 공진기(1720)에서 발생하는 자기장을 합성하면, 피더(1710)의 내부에서는 자기장의 세기가 약화되고, 피더(1710)의 외부에서는 자기장의 세기가 강화된다. 따라서, 도 17과 같은 구조의 피더(1710)를 통해 공진기(1720)에 전력을 공급하는 경우에, 공진기(1720) 중심에서 자기장의 세기가 약하고, 외곽에서 자기장의 세기가 강하다. 공진기(1720) 상에서 자기장의 분포가 균일(uniform)하지 않은 경우, 입력 임피던스가 수시로 변화하므로 임피던스 매칭을 수행하는 것이 어렵다. 또한, 자기장의 세기가 강한 부분에서는 무선 전력 전송이 잘되고, 자기장의 세기가 약한 부분에서는 무선 전력 전송이 잘 되지 않으므로, 평균적으로 전력 전송 효율이 감소한다.
도 17은 일 실시예에 따른 공진기 및 피더의 구성을 나타낸 도면이다.
도 17의 (a)를 참조하면, 공진기(1810)는 캐패시터(1811)를 포함할 수 있다. 피딩부(1820)는 캐패시터(1811)의 양단에 전기적으로 연결될 수 있다.
(b)는 (a)의 구조를 좀 더 구체적으로 표시한 도면이다. 이때, 공진기(1810)는 제1 전송선로, 제1 도체(1841), 제2 도체(1842), 적어도 하나의 제1 캐패시터(1850)를 포함할 수 있다.
제1 캐패시터(1850)는 제1 전송 선로에서 제1 신호 도체 부분(1831)과 제2 신호 도체 부분(1832) 사이에 위치에 직렬로 삽입되며, 그에 따라 전계(electric field)는 제1 캐패시터(1850)에 갇히게 된다. 일반적으로, 전송 선로는 상부에 적어도 하나의 도체, 하부에 적어도 하나의 도체를 포함하며, 상부에 있는 도체를 통해서는 전류가 흐르며, 하부에 있는 도체는 전기적으로 그라운드 된다(grounded). 본 명세서에서는 제1 전송 선로의 상부에 있는 도체를 제1 신호 도체 부분(1831)과 제2 신호 도체 부분(1832)로 나누어 부르고, 제1 전송 선로의 하부에 있는 도체를 제1 그라운드 도체 부분(1833)으로 부르기로 한다.
(b)에 도시된 바와 같이, 공진기는 2 차원 구조의 형태를 갖는다. 제1 전송 선로는 상부에 제1 신호 도체 부분(1831) 및 제2 신호 도체 부분(1832)을 포함하고, 하부에 제1 그라운드 도체 부분(1833)을 포함한다. 제1 신호 도체 부분(1831) 및 제2 신호 도체 부분(1832)과 제1 그라운드 도체 부분(1833)은 서로 마주보게 배치된다. 전류는 제1 신호 도체 부분(1831) 및 제2 신호 도체 부분(1832)을 통하여 흐른다.
또한, (b)에 도시된 바와 같이 제1 신호 도체 부분(1831)의 한쪽 단은 제1 도체(1841)와 접지(short)되고, 다른 쪽 단은 제1 캐패시터(1850)와 연결된다. 그리고, 제2 신호 도체 부분(1832)의 한쪽 단은 제2 도체(1842)와 접지되며, 다른 쪽 단은 제1 캐패시터(1850)와 연결된다. 결국, 제1 신호 도체 부분(1831), 제2 신호 도체 부분(1832) 및 제1 그라운드 도체 부분(1833), 도체들(1841, 1842)은 서로 연결됨으로써, 공진기는 전기적으로 닫혀 있는 루프 구조를 갖는다. 여기서, '루프 구조'는 원형 구조, 사각형과 같은 다각형의 구조 등을 모두 포함하며, '루프 구조를 갖는다고 함은' 전기적으로 닫혀 있다는 것을 의미한다.
제1 캐패시터(1850)는 전송 선로의 중단부에 삽입된다. 보다 구체적으로, 제1캐패시터(1850)는 제1 신호 도체 부분(1831) 및 제2 신호 도체 부분(1832) 사이에 삽입된다. 이 때, 제1 캐패시터(1850)는 집중 소자(lumped element) 및 분산 소자(distributed element) 등의 형태를 가질 수 있다. 특히, 분산 소자의 형태를 갖는 분산된 캐패시터는 지그재그 형태의 도체 라인들과 그 도체 라인들 사이에 존재하는 높은 유전율을 갖는 유전체를 포함할 수 있다.
제1 캐패시터(1850)가 전송 선로에 삽입됨에 따라 소스 공진기는 메타물질(metamaterial)의 특성을 가질 수 있다. 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 자연계에 존재하지 않는 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.
이 때, 집중 소자로서 삽입된 제1 캐패시터(1850)의 캐패시턴스가 적절히 정해지는 경우, 소스 공진기는 메타물질의 특성을 가질 수 있다. 특히, 제1 캐패시터(1850)의 캐패시턴스를 적절히 조절함으로써, 소스 공진기는 음의 투자율을 가질 수 있으므로, 소스 공진기는 MNG 공진기로 불려질 수 있다. 제1 캐패시터(1850)의 캐패시턴스를 정하는 전제(criterion)들은 다양할 수 있다. 소스 공진기가 메타물질(metamaterial)의 특성을 가질 수 있도록 하는 전제(criterion), 소스 공진기가 대상 주파수에서 음의 투자율을 갖도록 하는 전제 또는 소스 공진기가 대상 주파수에서 영번째 공진(Zeroth-Order Resonance) 특성을 갖도록 하는 전제 등이 있을 수 있고, 상술한 전제들 중 적어도 하나의 전제 아래에서 제1 캐패시터(1850)의 캐패시턴스가 정해질 수 있다.
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 제1 캐패시터(1850)를 적절히 설계하는 것으로 충분하므로, MNG 공진기의 물리적인 사이즈를 변경하지 않을 수 있다.
또한, 근접장(near field)에서 전계는 전송 선로에 삽입된 제1 캐패시터(1850)에 집중되므로, 제1 캐패시터(1850)로 인하여 근접 필드에서는 자기장(magnetic field)이 도미넌트(dominant)해진다. 그리고, MNG 공진기는 집중 소자의 제1 캐패시터(1850)를 이용하여 높은 큐-팩터(Q-Factor)를 가질 수 있으므로, 전력 전송의 효율을 향상시킬 수 있다. 참고로, 큐-팩터는 무선 전력 전송에 있어서 저항 손실(ohmic loss)의 정도 또는 저항(resistance)에 대한 리액턴스의 비를 나타내는데, 큐-팩터가 클수록 무선 전력 전송의 효율이 큰 것으로 이해될 수 있다.
또한, (b)에 도시되지 아니하였으나, MNG 공진기를 관통하는 마그네틱 코어가 더 포함될 수 있다. 이러한 마그네틱 코어는 전력 전송 거리를 증가시키는 기능을 수행할 수 있다.
(b)를 참조하면, 피딩부(1820)는 제2 전송선로, 제3 도체(1871), 제4 도체(1872), 제5 도체(1881) 및 제6 도체(1882)를 포함할 수 있다.
제2 전송 선로는 상부에 제3 신호 도체 부분(1861) 및 제4 신호 도체 부분(1862)을 포함하고, 하부에 제2 그라운드 도체 부분(1863)을 포함한다. 제3 신호 도체 부분(1861) 및 제4 신호 도체 부분(1862)과 제2 그라운드 도체 부분(1863)은 서로 마주보게 배치된다. 전류는 제3 신호 도체 부분(1861) 및 제4 신호 도체 부분(1862)을 통하여 흐른다.
또한, (b)에 도시된 바와 같이 제3 신호 도체 부분(1861)의 한쪽 단은 제3 도체(1871)와 접지(short)되고, 다른 쪽 단은 제5 도체(1881)와 연결된다. 그리고, 제4 신호 도체 부분(1862)의 한쪽 단은 제4 도체(1872)와 접지되며, 다른 쪽 단은 제6 도체 (1882)와 연결된다. 제5 도체(1881)는 제1 신호 도체 부분(1831)과 연결되고, 제6 도체 (1882)는 제2 신호 도체 부분(1832)과 연결된다. 제5 도체(1881)와 제6 도체(1882)는 제1 캐패시터(1850)의 양단에 병렬로 연결된다. 이때, 제5 도체(1881) 및 제6 도체(1882)는 RF신호를 입력받는 입력 포트로 사용될 수 있다.
결국, 제3 신호 도체 부분(1861), 제4 신호 도체 부분(1862) 및 제2 그라운드 도체 부분(1863), 제3 도체(1871), 제4 도체(1872), 제5 도체(1881), 제6 도체(1882) 및 공진기(1810)는 서로 연결됨으로써, 공진기(1810) 및 피딩부(1820)는 전기적으로 닫혀 있는 루프 구조를 갖는다. 여기서, '루프 구조'는 원형 구조, 사각형과 같은 다각형의 구조 등을 모두 포함한다. 제5 도체(1881) 또는 제6 도체(1882)를 통하여 RF 신호가 입력되면, 입력 전류는 피딩부(1820) 및 공진기(1810)에 흐르게 되고, 입력 전류에 의해 발생하는 자기장에 의하여, 공진기(1810)에 유도 전류가 유도 된다. 피딩부(1820)에서 흐르는 입력 전류의 방향과 공진기(1810)에서 흐르는 유도 전류의 방향이 동일하게 형성됨으로써, 공진기(1810)의 중앙에서는 자기장의 세기가 강화되고, 공진기(1810)의 외곽에서는 자기장의 세기가 약화된다.
공진기(1810)와 피딩부(1820) 사이 영역의 면적에 의해 입력 임피던스가 결정될 수 있으므로, 전력 증폭기의 출력 임피던스와 상기 입력 임피던스의 매칭을 수행하기 위해 별도의 매칭 네트워크는 필요하지 않다. 매칭 네트워크가 사용되는 경우에도, 피딩부(1820)의 크기를 조절함으로써, 입력 임피던스를 결정할 수 있기 때문에, 매칭 네트워크의 구조는 단순해질 수 있다. 단순한 매칭 네트워크 구조는 매칭 네트워크의 매칭 손실을 최소화한다.
제2 전송 선로, 제3 도체(1871), 제4 도체(1872), 제5 도체(1881), 제6 도체(1882) 는 공진기(1810)와 동일한 구조를 형성할 수 있다. 즉, 공진기(1810)가 루프 구조인 경우에는 피딩부(1820)도 루프 구조일 수 있다. 또한, 공진기(1810)가 원형 구조인 경우에는 피딩부(1820)도 원형 구조일 수 있다.
도 18은 일 실시예에 따른 피딩부의 피딩에 따른 공진기의 내부에서 자기장의 분포를 나타낸 도면이다.
무선 전력 전송에서 피딩은, 소스 공진기에 전력을 공급하는 것을 의미한다. 또한, 무선 전력 전송에서 피딩은, 정류부에 AC 전력을 공급하는 것을 의미할 수 있다. (a)는 피딩부에서 흐르는 입력 전류의 방향 및 소스 공진기에서 유도되는 유도 전류의 방향을 나타낸다. 또한, (a)는 피딩부의 입력 전류에 의해 발생하는 자기장의 방향 및 소스 공진기의 유도 전류에 의해 발생하는 자기장의 방향을 나타낸다. (a)는 도 17의 공진기(1810) 및 피딩부(1820)를 좀 더 간략하게 표현한 도면이다. (b)는 피딩부와 공진기의 등가회로를 나타낸다.
(a)를 참조하면, 도 17에서 피딩부(1820)의 제5 도체(1881) 또는 제6 도체(1882)는 입력 포트(1910)로 사용될 수 있다. 입력 포트(1910)는 RF 신호를 입력 받는다. RF 신호는 전력 증폭기로부터 출력될 수 있다. 전력 증폭기는 타겟 디바이스의 필요에 따라 RF 신호의 진폭을 증감시킬 수 있다. 입력 포트(1910)에서 입력된 RF 신호는 피딩부에 흐르는 입력 전류의 형태로 표시될 수 있다. 피딩부를 흐르는 입력 전류는 피딩부의 전송선로를 따라 시계방향으로 흐른다. 그런데, 피딩부의 제5 도체는 공진기와 전기적으로 연결된다. 좀 더 구체적으로, 제5 도체는 공진기의 제1 신호 도체 부분과 연결된다. 따라서 입력 전류는 피딩부 뿐만 아니라 공진기에도 흐르게 된다. 공진기에서 입력 전류는 반시계 방향으로 흐른다. 공진기에 흐르는 입력 전류에 의하여 자기장이 발생하고, 상기 자기장에 의해 공진기에 유도 전류가 생성된다. 유도 전류는 공진기에서 시계방향으로 흐른다. 이때 유도 전류는 공진기의 캐패시터에 에너지를 전달할 수 있다. 또한, 유도 전류에 의해 자기장이 발생한다. (a)에서 피딩부 및 공진기에 흐르는 입력 전류는 실선으로 표시되고, 공진기에 흐르는 유도 전류는 점선으로 표시되었다.
전류에 의해 발생하는 자기장의 방향은 오른나사의 법칙을 통해 알 수 있다. 피딩부 내부에서, 피딩부에 흐르는 입력 전류에 의해 발생한 자기장의 방향(1921)과 공진기에 흐르는 유도 전류에 의해 발생한 자기장의 방향(1923)은 서로 동일하다. 따라서, 피딩부 내부에서 자기장의 세기가 강화된다.
또한, 피딩부와 공진기 사이의 영역에서, 피딩부에 흐르는 입력 전류에 의해 발생한 자기장의 방향(1933)과 소스 공진기에 흐르는 유도 전류에 의해 발생한 자기장의 방향(1931)은 서로 반대 위상이다. 따라서, 피딩부와 공진기 사이의 영역에서, 자기장의 세기는 약화된다.
루프 형태의 공진기에서는 일반적으로 공진기의 중심에서는 자기장의 세기가 약하고, 공진기의 외곽부분에서는 자기장의 세기가 강하다. 그런데 (a)를 참조하면, 피딩부가 공진기의 캐패시터 양단에 전기적으로 연결됨으로써 공진기의 유도 전류의 방향과 피딩부의 입력 전류의 방향이 동일해 진다. 공진기의 유도 전류의 방향과 피딩부의 입력 전류의 방향이 동일하기 때문에, 피딩부의 내부에서는 자기장의 세기가 강화되고, 피딩부의 외부에서는 자기장의 세기가 약화된다. 결과적으로 루프 형태의 공진기의 중심에서는 피딩부로 인하여 자기장의 세기가 강화되고, 공진기의 외곽부분에서는 자기장의 세기가 약화될 수 있다. 그러므로 공진기 내부에서는 전체적으로 자기장의 세기가 균일해질 수 있다.
한편, 소스 공진기에서 타겟 공진기로 전달되는 전력 전송의 효율은 소스 공진기에서 발생하는 자기장의 세기에 비례하므로, 소스 공진기의 중심에서 자기장의 세기가 강화됨에 따라 전력 전송 효율도 증가할 수 있다.
(b)를 참조하면, 피딩부(1940) 및 공진기(1950)는 등가회로로 표현될 수 있다. 피딩부(1940)에서 공진기 측을 바라볼 때 보이는 입력 임피던스 Zin은 다음의 수식과 같이 계산될 수 있다.
Figure pat00010
여기서, M은 피딩부(1940)와 공진기(1950) 사이의 상호 인덕턴스를 의미하고, ω 는 피딩부(1940)와 공진기(1950) 간의 공진 주파수를 의미하고, Z는 공진기(1950)에서 타겟 디바이스 측을 바라볼 때 보이는 임피던스를 의미한다. Zin은 상호 인덕턴스 M에 비례한다. 따라서, 피딩부(1940)와 공진기(1950) 사이에 상호 인덕턴스를 조절함으로써 Zin을 제어할 수 있다. 상호 인덕턴스 M은 피딩부(1940)와 공진기(1950) 사이 영역의 면적에 따라 조절될 수 있다. 피딩부(1940)의 크기에 따라 피딩부(1940)와 공진기(1950) 사이 영역의 면적이 조절될 수 있다. Zin은 피딩부(1940)의 크기에 따라 결정될 수 있으므로, 전력 증폭기의 출력 임피던스와 임피던스 매칭을 수행하기 위해 별도의 매칭 네트워크가 필요하지 않다.
무선 전력 수신 장치에 포함된 타겟 공진기 및 피딩부도 위와 같은 자기장의 분포를 가질 수 있다. 타겟 공진기는 소스 공진기로부터 마그네틱 커플링을 통하여 무선 전력을 수신한다. 이때 수신되는 무선 전력을 통하여 타겟 공진기에서는 유도 전류가 생성될 수 있다. 타겟 공진기에서 유도 전류에 의해 발생한 자기장은 피딩부에 다시 유도 전류를 생성할 수 있다. 이때, (a)의 구조와 같이 타겟 공진기와 피딩부가 연결되면, 타겟 공진기에서 흐르는 전류의 방향과 피딩부에서 흐르는 전류의 방향은 동일해진다. 따라서, 피딩부의 내부에서는 자기장의 세기가 강화되고, 피딩부와 타겟 공진기 사이의 영역에서는 자기장의 세기가 약화될 수 있다.
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.
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.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (15)

  1. 무선 전력 전송에 사용하는 채널 이외에 다른 채널들 중에서 통신 채널이 결정된 후, 상기 통신 채널의 통신 주파수를 이용하여 채널 점유 신호, 접속 규격 명령어 및 소스 디바이스의 동작 모드를 나타내는 상태정보 신호를 전송하는 통신부; 및
    타겟 디바이스로부터 상기 접속 규격 명령어에 대한 응답 신호를 수신하면, 상기 타겟 디바이스의 제어 ID를 결정하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 소스 디바이스의 온도변화, 상기 타겟 디바이스의 배터리 상태, 수신 전력량의 변화, 또는 상기 타겟 디바이스의 온도 변화를 고려하여 상기 타겟 디바이스로 전송할 초기 무선 전력을 결정하는,
    무선 전력 전송 시스템의 소스 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 통신부는
    상기 결정된 제어 ID를 상기 타겟 디바이스로 전송하고, 상기 타겟 디바이스로부터 상기 결정된 제어 ID의 수신을 나타내는 응답신호를 수신하면, 상기 타겟 디바이스의 정보를 요청하는 타겟 정보 요청신호를 전송하고, 상기 타겟 디바이스로부터 상기 타겟 디바이스의 정보를 포함하는 타겟 정보 응답신호를 수신하는,
    무선 전력 전송 시스템의 소스 디바이스.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 결정된 초기 무선 전력을 상기 소스 디바이스의 소스 공진기와 상기 타겟 디바이스의 타겟 공진기 간의 마그네틱 커플링을 통하여 무선으로 전송하는 전력 전송부를 더 포함하는,
    무선 전력 전송 시스템의 소스 디바이스.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 타겟 디바이스의 온도 변화는 상기 타겟 디바이스로부터 수신된 데이터에 기초하여 검출되고,
    상기 제어부는 상기 소스 디바이스의 온도의 변화에 따라 전력 증폭기로 공급되는 전압의 조정 량이 저장된 룩업-테이블을 이용하여 상기 전력 증폭기로 공급되는 전압을 조정하는,
    무선 전력 전송 시스템의 소스 디바이스.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 소스 디바이스에 포함된 전력 증폭기의 출력 전력의 변화를 감지하여, 상기 타겟 디바이스의 부하가 변화하였음을 감지하고,
    상기 통신부는 상기 타겟 디바이스의 부하에 전달되는 전력에 대한 정보를 요청하기 위해 충전정보 요청 신호를 전송하고, 상기 타겟 디바이스로부터 상기 전달되는 전력에 대한 정보를 포함하는 충전정보 응답 신호를 수신하는,
    무선 전력 전송 시스템의 소스 디바이스.
  6. 통신 채널의 통신 주파수를 이용하여 전송된 채널 점유 신호, 접속 규격 명령어 및 소스 디바이스의 동작 모드를 나타내는 상태정보 신호를 수신하고, 상기 접속 규격 명령어에 대응하는 응답 신호를 전송하는 통신부;
    상기 수신한 채널 점유 신호에 기초하여 상기 통신 채널을 상기 소스 디바이스와 통신하는 채널로 결정하고, 상기 접속 규격 명령어에 대응하여 응답 신호를 생성하는 제어부; 및
    상기 소스 디바이스의 온도변화, 상기 타겟 디바이스의 배터리 상태, 수신 전력량의 변화, 또는 상기 타겟 디바이스의 온도 변화를 고려하여 결정된 초기 무선 전력을 수신하는 타겟 공진기를 포함하는,
    무선 전력 전송 시스템의 타겟 디바이스.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 상태정보 신호를 통해 상기 소스 디바이스가 접속 모드 또는 충전 모드에서 다른 타겟과 통신하고 있음을 인지하면, 상기 소스 디바이스가 아닌 다른 소스 디바이스와의 통신을 위해 대기하는,
    무선 전력 전송 시스템의 타겟 디바이스.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 통신부는
    상기 소스 디바이스로부터 제어 ID를 수신하고, 상기 제어 ID의 수신을 나타내는 응답신호를 전송하며, 타겟 디바이스의 정보를 요청하는 타겟 정보 요청신호를 수신하고, 상기 타겟 디바이스의 정보를 포함하는 타겟 정보 응답신호를 전송하는,
    무선 전력 전송 시스템의 타겟 디바이스.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는
    타겟의 부하가 완전히 충전되었음을 인지하면, 상기 부하로 전력이 전달되지 않도록 상기 타겟과 상기 부하의 전기적 연결을 개방하는,
    무선 전력 전송 시스템의 타겟 디바이스.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 소스 디바이스로부터 무선 전력을 전송 받아 웨이크 업(Wake-up) 되면, 기본 하드웨어 초기화를 수행한 후 시스템 구성 블록으로부터 Serial number, Battery Type, 전력 전송 파라미터 및 검색 채널의 파라 미터를 획득하는,
    무선 전력 전송 시스템의 타겟 디바이스.
  11. 무선 전력 전송에 사용하는 채널 이외에 다른 채널들 중에서 통신 채널이 결정된 후, 상기 통신 채널의 통신 주파수를 이용하여 채널 점유 신호, 접속 규격 명령어 및 소스 디바이스의 동작 모드를 나타내는 상태정보 신호를 전송하는 단계;
    타겟 디바이스로부터 상기 접속 규격 명령어에 대한 응답 신호를 수신하면, 상기 타겟 디바이스의 제어 ID를 결정하는 단계; 및
    상기 소스 디바이스의 온도변화, 상기 타겟 디바이스의 배터리 상태, 수신 전력량의 변화, 또는 상기 타겟 디바이스의 온도 변화를 고려하여 상기 타겟 디바이스로 전송할 초기 무선 전력을 결정하는 단계를 포함하는,
    무선 전력 전송 시스템의 동작 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 결정된 제어 ID를 상기 타겟 디바이스로 전송하고, 상기 타겟 디바이스로부터 상기 결정된 제어 ID의 수신을 나타내는 응답신호를 수신하면, 상기 타겟 디바이스의 정보를 요청하는 타겟 정보 요청신호를 전송하고, 상기 타겟 디바이스로부터 상기 타겟 디바이스의 정보를 포함하는 타겟 정보 응답신호를 수신하는 단계를 더 포함하는,
    무선 전력 전송 시스템의 동작 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 결정된 초기 무선 전력을 상기 소스 디바이스의 소스 공진기와 상기 타겟 디바이스의 타겟 공진기 간의 마그네틱 커플링을 통하여 무선으로 전송하는 단계를 더 포함하는,
    무선 전력 전송 시스템의 동작 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 소스 디바이스에 포함된 전력 증폭기의 출력 전력의 변화를 감지하여, 상기 타겟 디바이스의 부하가 변화하였음을 감지하는 단계를 더 포함하는,
    무선 전력 전송 시스템의 동작 방법.
  15. 통신 채널의 통신 주파수를 이용하여 전송된 채널 점유 신호, 접속 규격 명령어 및 소스 디바이스의 동작 모드를 나타내는 상태정보 신호를 수신하고, 상기 접속 규격 명령어에 대응하는 응답 신호를 전송하는 단계;
    상기 수신한 채널 점유 신호에 기초하여 상기 통신 채널을 상기 소스 디바이스와 통신하는 채널로 결정하고, 상기 접속 규격 명령어에 대응하여 응답 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 소스 디바이스의 온도변화, 상기 타겟 디바이스의 배터리 상태, 수신 전력량의 변화, 또는 상기 타겟 디바이스의 온도 변화를 고려하여 결정된 초기 무선 전력을 수신하는 단계를 더 포함하는,
    무선 전력 전송 시스템의 동작 방법.
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