KR20130027403A - 무선 전력 전송 제어 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무선 전력 전송 제어 장치에 있어서, 통신 주파수에 따라 상기 전력 공급 장치로부터 무선 전력 전송 제어 신호를 수신하는 근거리 무선통신 안테나와, 상기 근거리 무선통신 안테나를 통해 수신되는 무선 전력 전송 제어 신호에 따른 무선 전력 전송 제어 메시지를 Power IC로 전달하는 근거리 무선통신 IC와, 상기 전력 공급 장치의 공진 주파수와 동일한 전력 공급 주파수 대역에서 공진하여 상기 전력 공급 장치로부터 공급 전력을 수신하는 WPT(Wireless Power Transmission) 코일과, 상기 근거리 무선통신 IC로부터 수신된 무선 전력 전송 제어 메시지에 따라 상기 WPT 코일에 의해 수신되는 공급 전력을 이용하여 일정한 전압이 출력되도록 제어하는 Power IC를 포함하는 것을 특징한다. 이러한 본 발명은 통신 주파수 대역과 전력 공급 주파수 대역을 서로 다른 대역의 주파수 대역을 이용함으로써, 전력 공급 신호와 통신 신호의 세기를 높이더라도 규제에 영향을 받지 않는 효과가 있다.

Description

무선 전력 전송 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING WIRELESS POWER TRANSMISSION}
본 발명은 무선 전력 전송 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 근거리 무선 통신 채널을 통해 무선 전력 전송을 제어하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
IT기술 발전과 함께 다양한 휴대용 전자제품의 출시 및 보급이 늘어남에 따라 휴대용 전자제품의 전력 제공을 위한 다양한 기술들이 개발되고 있다. 특히 과거에는 전력선을 이용하여 전력을 제공받는 기술이 주로 이용되었으나, 최근에는 무선으로 전력을 공급받을 수 있는 무선 전력 전송 기술 (wireless power transmission)의 개발이 활발하게 전개되고 있다.
무선 전력 전송 기술은 전기에너지를 전자기파, 전자기 유도 또는 전자기 공진 형태로 전달하는 기술로 전선과 같은 전력선이 없이도 무선으로 언제 어디서나 전력 공급이 가능한 기술이다. 이러한 무선 전력 전송 기술은 전자기기 무선충전, 전기자동차 무선전원공급 및 무선충전, 원격지 무선전력공급, 유비퀴터스 무선센서 전원공급 등을 위한 핵심 기술로서 기존의 전선을 통한 전원 공급 및 충전 방식을 대체할 수 있는 기술로 주목받고 있다.
상기한 무선 전력 전송 기술이 무선 충전 시스템에 이용되는 경우를 일 예를 들면, 무선 충전 시스템은 전력을 공급하는 전력 공급 장치와, 전력을 수신하여 배터리에 전력을 충전시키는 전력 수신 장치로 구성될 수 있다. 전력 공급 장치는 무선 충전 대기 상태에서 로드의 변화 값이나 공진 주파수의 변화 값을 측정하여 소스 공진부 위에 물체가 놓여지는지를 감지한다. 그리고 물체가 감지되면 전력 공급 장치는 충전에 필요한 전력을 전송하여 물체에 전력을 공급하고, 무선 충전을 위한 물체인지 다른 금속성 물체인지를 물체와 ID 교환과 같은 인증 과정을 통해 확인한다. 인증이 성공적으로 이루어질 경우, 전력 공급 장치는 소스 공진부에 놓여진 물체를 무선 충전 가능한 충전기 즉, 전력 수신 장치로 판단하여 전력 전송을 협상한다.　 협상이 완료되면, 전력 수신 장치는 충전을 시작하게 되고, 이후, 전력 공급 장치는 해당 전력 수신 장치의 완충 여부를 확인하여, 완충이 되면 해당 전력 수신 장치로의 전력 전송을 중단한다.　
상기한 바와 같은 무선 충전 시스템에서 전력 공급 장치와 전력 수신장치는 전력 전송을 협상하기 위해 통신을 수행하는데, 전력 공급 장치와 전력 수신 장치 간에 통신방식은 인 밴드 통신 방식(In-band communication)이 이용될 수 있다. 인 밴드 통신 방식은 전력 공급 장치와 전력 수신 장치 간에 전력 공급 주파수 대역 및 통신 주파수 대역을 동일한 주파수 대역으로 이용하는 방식이다. 그런데 전력 공급 주파수 대역 및 통신 주파수 대역이 같은 인 밴드 통신 방식의 경우 전력 공급 주파수 대역 및 통신 주파수 대역의 세기에 제한이 다르다. 예를 들면, 미 연방통신위원회의 FCC(Federal Communication Commission) 인증 규격에서는 전력 공급 주파수 대역 및 통신 주파수 대역을6.78MHz 대역을 이용하는 경우 공급 주파수 대역의 신호 세기는 42dBmA/m 이하로 제한하고 있고, 통신 주파수 대역의 신호 세기는 15dBmA/m 를 사용하기를 요구하고 있다. 따라서 인 밴드 통신 방식의 경우 전력 공급 주파수 대역의 신호 세기를 일정 수준 이상 사용할 경우 통신 주파수 대역의 신호 세기 기준을 맞출 수 없어 무선 전력 전송 제어가 부적합한 경우가 발생한다.
따라서 전력 공급 장치와 전력 수신 장치 사이에 전력공급 주파수 대역과 통신 주파수 대역을 달리하여 전력 공급 신호와 통신 신호의 세기의 규제에 영향을 받지 않도록 하는 아웃 밴드 통신 방식(Out of band communication)이 이용되고 있다. 아웃 밴드 통신 방식은 전력 공급 장치와 전력 수신 장치 간에 전력 공급 주파수 대역 및 통신 주파수 대역을 다른 주파수 대역으로 이용하는 방식이다.
그런데 아웃 밴드 통신 방식을 이용할 경우에도 사용 가능한 주파수 대역은 한정적이다. 이는 ISM(Industrial Scientific Medical band) 대역과 같이 사용 가능한 주파수 대역이 정해져 있기 때문이다. ISM 대역은 산업, 과학, 의료용 기기에서 사용 가능한 주파수 대역으로서, ITU-R에서는 ISM 대역으로13.553~13.567MHz, 26.975~27.283MHz, 40.66~40.70MHz, 433.05~433.79MHz, 902~928MHz, 2.4~2.48GHz, 5.725~5.875GHz, 24~24.25GHz, 61~61.5GHz, 122~123GHz, 244~246GHz를 지정하고 있다.
그런데 최근에는 허가가 불필요한 소출력 무선 기기들에는 이러한 ISM 대역을 통신 주파수 대역으로 사용할 수 있어, ISM 대역의 활용도가 높아지고 있는 실정이다. 이에 따라 전력 공급 장치와 전력 수신 장치 간에 전력 공급 주파수 대역 및 통신 주파수 대역을 다른 주파수로 사용하되, ISM 대역의 주파수 중 사용 가능한 주파수 중, 전력 공급 신호와 통신 신호의 세기의 규제에 영향을 받지 않는 주파수를 사용한다면 효율적일 것이다.
따라서 본 발명의 목적은 전력 공급 장치와 전력 수신 장치 간에 전력 공급 주파수 대역 및 통신 주파수 대역을 다른 주파수로 사용하되, 전력 전송 제어를 위한 통신 주파수 대역을 ISM 대역의 주파수 중 사용 가능한 주파수를 사용하는 무선 전력 전송 제어 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
또한 본 발명의 다른 목적은 전력 공급 장치와 전력 수신 장치 간에 전력 공급 주파수 대역 및 통신 주파수 대역을 다른 주파수로 사용하되, 전력 전송 제어를 위한 통신 주파수 대역을 ISM 대역의 주파수 중 사용 가능한 주파수를 사용하고, NFC(Near Field Communication) 통신 방식을 이용하는 무선 전력 전송 제어 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
상기한 바를 달성하기 위한 본 발명은 무선 전력 전송 제어 장치에 있어서, 통신 주파수에 따라 상기 전력 공급 장치로부터 무선 전력 전송 제어 신호를 수신하는 근거리 무선통신 안테나와, 상기 근거리 무선통신 안테나를 통해 수신되는 무선 전력 전송 제어 신호에 따른 무선 전력 전송 제어 메시지를 Power IC로 전달하는 근거리 무선통신 IC와, 상기 전력 공급 장치의 공진 주파수와 동일한 전력 공급 주파수 대역에서 공진하여 상기 전력 공급 장치로부터 공급 전력을 수신하는 WPT(Wireless Power Transmission) 코일과, 상기 근거리 무선통신 IC로부터 수신된 무선 전력 전송 제어 메시지에 따라 상기 WPT 코일에 의해 수신되는 공급 전력을 이용하여 일정한 전압이 출력되도록 제어하는 Power IC를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 무선 전력 전송 제어 방법에 있어서, 근거리 무선 통신 안테나를 통해 통신 주파수에 따라 상기 전력 공급 장치로부터 무선 전력 전송 제어 신호를 수신하는 과정과, 상기 수신된 무선 전력 전송 제어 신호에 따른 무선 전력 전송 제어 메시지를 Power IC로 전달하는 과정과, 상기 무선 전력 전송 제어 메시지에 따라 WPT 코일에 의해 수신되는 공급 전력을 이용하여 일정한 전압이 출력되도록 제어하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 무선 전력 전송 제어 장치는 통신 주파수 대역과 전력 공급 주파수 대역을 서로 다른 대역의 주파수 대역을 이용함으로써, 전력 공급 신호와 통신 신호의 세기를 높이더라도 규제에 영향을 받지 않는 효과가 있다.
또한 본 발명은 13.56MHz 대역을 통신 주파수 대역으로 이용하고, 전력 공급 주파수 대역을 통신 주파수 대역과 다른 6.78MHz 또는 100~200KHz 대역을 이용함으로써, 통신 주파수 대역과, 전력 공급 주파수 대역간에 서로 신호의 간섭을 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 공급 장치와 전력 수신 장치간 전력 전송 제어를 위한 통신 방식을 설명하기 위한 도면
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 구성도
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 전송 제어 장치의 구성도
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 무선 전력 전송 제어 장치의 회로도
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 무선 전력 전송 제어 장치의 회로도
이하 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들이 나타나고 있는데 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
본 발명은 무선 전력 전송 시스템에서 전력 공급 장치와 전력 수신 장치 간에 통신 주파수 대역을 전력 공급 주파수 대역과 다르고 ISM 대역에 속하는 주파수 대역으로 사용하여 무선 전력 전송 제어를 수행하는 무선 전력 전송 제어 장치 및 방법을 개시한다. 특히 본 발명에서는 ISM 대역에 속하는 주파수 대역 중 13.56MHz 대역을 전력 공급 장치와 전력 수신 장치 간에 통신 주파수 대역으로 사용하고, 근거리 무선 통신 방식 즉, NFC(Near Field Communication) 통신 방식을 이용하는 무선 전력 전송 제어 장치 및 방법을 개시한다.
이러한 본 발명은 전자기기 무선충전, 전기자동차 무선전원공급 및 무선충전, 원격지 무선전력공급, 유비퀴터스 무선센서 전원공급 등에 적용될 수 있으며, 무선 전력 전송을 수행하는 장치라면 어떤 장치든지 적용될 수 있다. 본 명세서에서는 무선 전력을 제공하는 장치를 전력 공급 장치라 하고, 무선 전력을 제공받는 장치를 전력 수신 장치라 한다. 그리고 전력 공급 장치와 전력 수신 장치를 예를 들어 본 발명의 구성과 동작 원리를 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 공급 장치와 전력 수신 장치간 전력 전송 제어를 위한 통신 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전력 공급 장치(TX)는 복수의 전력 수신 장치들(RX1~RXn) 각각에 무선으로 전력을 공급한다. 또한 전력 공급 장치(TX)와 복수의 전력 수신 장치들(RX1~RXn) 각각은 13.56MHz 대역을 사용하여 근거리 무선 통신 방식 예컨대 NFC 통신 방식으로 통신하고, NFC 채널(Channel)을 통해 무선 전력 전송에 대한 제어를 수행한다. 예를 들면, 전력 공급 장치(TX)는 마스터- 슬레이브 방식에 따라 마스터 입장에서 전력 수신 장치(RX1)에 요청(Query)을 하고, 전력 수신 장치(RX1)로부터 리포트(Report)를 수신하는 방식으로 통신할 수 있다. 이때 전력 공급 장치(TX)가 복수의 전력 수신 장치들(RX1~RXn)과 통신 시에는 송수신 충돌을 방지하기 위해 요청(Query) 시간들 사이에 미리 정해진 간격의 시간을 둘 수 있다.
이러한 전력 공급 장치와 전력 수신 장치의 일예에 대해 설명하면, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전력 공급 장치와 전력 수신 장치의 구성도이다. 도 2를 참조하면, 전력 공급 장치(TX)는 앰프부(12), TX 제어부(14), TX 공진부(16), 제1 통신부(18), 안테나(ANT)를 포함한다.
TX 제어부(14)는 전력 공급 장치(TX)의 동작을 전반적으로 제어하며, 특히, 무선 전력 전력 전송 진행에 따라 각 구성부를 제어한다. 또한 TX 제어부(14)는 무선 전력 전송에 필요한 각종 메시지를 생성하고, 전력 수신 장치(RX)로부터 수신된 메시지를 처리한다. 그리고 TX 제어부(14)는 무선 전력 전송 과정 전반에 걸쳐, 전력 수신 장치(RX)로부터 수신된 정보를 근거로 TX 공진부(16)를 통해 송출할 공급 전력량을 산출하고, 산출된 공급 전력량이 TX 공진부(16)를 통해 송출될 수 있도록, 앰프부(12)를 제어한다. TX 공진부(16)는 공진 코일을 포함하여, 전력 수신 장치(RX)의 RX 공진부(56)와 동일한 주파수로 공진하여 공급 전력을 송출한다. 제1 통신부(18)는 TX 제어부(14)의 제어 하에 전력 수신 장치(RX)와 NFC 통신을 수행하여, 전력 수신 장치(RX)로부터 수신된 메시지를 TX 제어부(14)로 출력하고, TX 제어부(14)에서 전력 수신 장치(RX)로 전달될 메시지를 송신한다.
한편, 전력 공급 장치(TX)로부터 전력을 공급받는 전력 수신 장치(RX)는 정류부(52), RX 제어부(54), RX 공진부(56), 제2 통신부(58), 충전부(60)를 포함한다.
RX 공진부(56)는 공진 코일을 포함하여, 전력 공급 장치(TX)의 TX 공진부(16)와 동일한 주파수로 공진하여, TX 공진부(16)로부터 공진 주파수를 통해 공급 전력을 수신한다. 정류부(54)는 수신된 공급 전력을 정류하여 충전부(60)에 전력이 충전되도록 한다. RX 제어부(54)는 전력 수신 장치(RX)의 전반적인 동작을 제어하며, Power IC(Integrated Circuit )로 구성될 수 있다. 이러한 RX 제어부(54)는 무선 전력 수신 및 충전 진행에 따른 각 구성부의 동작을 제어한다. RX 제어부(54)는 무선 전력 수신 및 충전에 필요한 각종 메시지를 생성하고, 전력 공급 장치(TX)로부터 수신된 메시지를 처리한다. 그리고 충전 RX 제어부(54)는 정류부(52)에서 구동 전압을 입력 받아, 전력 수신 장치(RX)의 전반적인 동작을 활성화시킨다. 또한, 무선 충전이 진행되는 동안, 정류부(52)에서 출력되는 출력 신호의 전류 및 전압을 측정하고, 그에 따라, 정류부(52)의 동작을 제어한다. 제2통신부(58)는 RX 제어부(54)의 제어 하에, 전력 공급 장치(TX)와 통신을 수행하여, 전력 공급 장치(TX)로부터 수신된 메시지를 RX 제어부(54)로 전달하고, RX 제어부(54)에서 입력되는 메시지를 전력 공급 장치(TX)로 송신한다. 제2통신부(58)는 근거리 무선 통신 방식 예컨대 NFC IC(Integrated Circuit)로 구성될 수 있으며, NFC 채널을 통해 통신을 수행할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면 상기한 바와 같은 전력 공급 장치(TX)와 전력 수신 장치(RX)는 전력 공급 주파수 대역(공진 주파수 대역)과 통신 주파수 대역을 서로 다른 주파수 대역을 이용하며, 근거리 무선 통신 즉, NFC 통신을 통해 무선 전력 전송을 제어한다.
이하에서는 전력 수신 장치(RX)에 무선 전력 전송 제어 장치가 포함된 경우를 예를 들어 무선 전력 전송 제어 장치의 구성에 대해 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 전송 제어 장치의 구성도이다. 도 3을 참조하면, 무선 전력 전송 제어 장치(100)는 WPT 코일(110), Power IC(120), NFC IC(130), NFC 안테나(140)를 포함한다.
WPT(Wireless Power Transmission) 코일(110)은 RX 공진부(56)에 해당하는 것으로, 공진 코일을 포함하여, 전력 공급 장치(TX)의 TX 공진부(16)와 동일한 주파수로 공진하여, 전력 공급 장치(TX)의 공진 주파수를 통해 공급 전력을 수신한다.
Power IC(120)는 RX 제어부(54) 및 정류뷰(52)의 기능을 포함하는 것으로, 무선 전력 수신을 위한 각 구성부의 동작을 제어한다. Power IC(120)는 무선 전력 수신에 필요한 각종 신호를 생성하고, 전력 공급 장치(TX)로부터 수신된 메시지에 따른 무선 전력 전송 제어 신호에 따라 동작한다. 그리고 Power IC(120)는 WPT 코일(110)을 수신한 전력에 따른 전압을 이용하여 무선 전력 전송 제어 장치(100)의 전반적인 동작을 활성화시킨다. 또한, 전력을 공급받는 동안, 공급되는 전력에 의해 얻어지는 전류 및 전압을 측정 및 조절하고, 일정한 전압(VDC_out)을 출력한다.
NFC IC(130)는 제2통신부(58)에 해당될 수 있으며, Power IC(120)로부터 제공되는 전력에 따라 동작하며, NFC 안테나(140)를 전력 공급 장치(TX)와 NFC 통신을 수행한다. 또한 NFC 안테나(140)는 전력 공급 장치(TX)로부터 수신된 메시지에 따라 무선 전력 전송 제어 신호를 Power IC(120)로 전달한다. 이때 무선 전력 전송 제어 신호는 무선 전력 전송 시작, 중단 등과 같이 무선 전력 전송에 필요한 제어 신호가 포함될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면 상기한 바와 같은 무선 전력 전송 제어 장치에서는 NFC IC(130) 및 NFC 안테나(140)는 ISM 대역에 속하는 주파수 대역 중 13.56MHz 대역을 통신 주파수 대역으로 이용하여 통신을 수행하며, WPT 코일(110) 및 Power IC(120)는 상기 통신 주파수 대역과 다른 주파수 대역을 이용하여 무선 전력을 수신한다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제1 실시 예에 따라 전력 공급 주파수 대역을 6.78MHz를 이용하는 경우 무선 전력 전송 제어 장치(100)의 회로도이다. 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 무선 전력 전송 제어 장치(100)는 13.56MHz 대역을 통신 주파수 대역으로 이용하고, 전력 공급 주파수 대역을 통신 주파수 대역과 다른 6.78MHz 대역을 이용함으로써, 전력 공급 신호와 통신 신호의 세기를 높이더라도 규제에 영향을 받지 않게 된다.
또한 본 발명의 제1 실시 예에 따라 13.56MHz 대역을 통신 주파수 대역으로 이용하고, 전력 공급 주파수 대역을 통신 주파수 대역과 다른 6.78MHz 대역을 이용하는 경우 무선 전력 전송 제어 장치(100)의 구체적인 회로의 구성은 다르게 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 4a와 같이 Power IC(120) 외부에 NFC IC(140)와의 무선 전력 전송 제어 신호 송수신을 위한 별도의 구성이 구비될 수도 있고, 도 4b와 같이 Power IC(120)가 별도의 구성 없이 NFC IC(140)와 무선 전력 전송 제어 신호 송수신을 수행할 수도 있다.
먼저 도 4a를 참조하면, 무선 전력 전송 제어 장치(100)의 회로는 WPT 코일(410), NFC 코일(440), Power IC(420), GPIO(General Purpose Input/Output ) Expander(422), ADC(Analog Digital Converter)(424), NFC IC(430)를 포함하여 구성될 수 있다.
WPT 코일(410)은 POWER IC(420)와 연결될 수 있으며, 6.78MHz의 주파수 대역에서 공진하여, 전력 공급 장치(TX)로부터 전력을 공급받아 POWER IC(420)로 제공한다. Power IC(420)는 무선 전력 수신에 필요한 각종 신호를 생성하고, 전력 공급 장치(TX)로부터 수신된 메시지에 따른 무선 전력 전송 제어 신호에 따라 동작한다. 그리고 Power IC(420)는 WPT 코일(410)을 수신한 전력에 따른 전압을 이용하여 무선 전력 전송 제어 장치(100)의 전반적인 동작을 활성화시킨다. 또한, 전력을 공급받는 동안, 공급되는 전력에 의해 얻어지는 전류 및 전압을 측정 및 조절하고, 일정 전압(VDC_out)을 출력한다.
GPIO Expander(422)는 입출력 모듈로서, POWER IC(420)와 NFC IC(430)사이에서 POWER IC(420)에 의해 출력되는 신호를 NFC IC(430)로 입력되도록 하고, NFC IC(430)에 의해 출력되는 신호를 POWER IC(420)에 입력되도록 한다. ADC(424)는 POWER IC(420)와 NFC IC(430)가 주고 받는 신호에 대해 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고, 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 POWER IC(420)와 NFC IC(430)간에 신호 송수신을 조절한다.
NFC IC(430)는 Power IC(420)에 의해 제공되는 전력에 따라 동작하며, NFC 코일(440)을 통해 전력 공급 장치(TX)와 NFC 통신을 수행한다. 이때 NFC 코일(440)은 13.56MHz 대역에서 전파 방사 및 전파 수신이 가능한 NFC 코일(Coil)로 구성될 수 있다. NFC IC(430)는 NFC 안테나(440)를 통해 전력 공급 장치(TX)로부터 수신된 신호를 분석하고, 수신된 신호에 따라 무선 전력 전송 제어 신호를 NFC IC 입출력부(431)를 이용하여 Power IC(420)로 전달한다. 이때 NFC IC 입출력부(431)는 SDA 단자와 SDC 단자를 포함할 수 있다. SDA 단자는 무선 전력 전송 제어를 위한 데이터를 입력받거나 출력하고, SDC 단자는 클럭을 출력한다. 또한 본 발명의 실시 예에 따르면 무선 전력 전송 제어 신호는 무선 전력 전송에 필요한 제어 신호로서, 전압, 전류, 온도 등의 조절이 가능하다.
한편, 도 4b를 참조하면, 무선 전력 전송 제어 장치(100)의 회로는 GPIO Expander(422), ADC(424) 없이, WPT 코일(510), NFC 코일(540), Power IC(520),NFC IC(530)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때 Power IC(520)는 SDA 단자와 SDC 단자를 포함하는Power IC 입출력부(522)를 포함하고, Power IC 입출력부(522)를 통해 NFC IC 입출력부(532)와 무선 전력 전송 제어를 위한 데이터 및 클럭 송수신을 수행한다. 마찬가지로 또한 본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 전송 제어 신호는 무선 전력 전송에 필요한 제어 신호로서, 전압, 전류, 온도 등의 조절이 가능하다.
한편, 상기한 본 발명의 제1 실시예에서는 전력 공급 주파수 대역을6.78MHz를 이용하고, 13.56MHz 대역을 통신 주파수 대역으로 이용하는 경우를 예를 들었지만, 전력 공급 주파수 대역을 100~200KHz으로 이용할 수도 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제2 실시 예에 따라 전력 공급 주파수 대역을 100~ 200KHz를 이용하는 경우 무선 전력 전송 제어 장치의 회로도이다.
도 5a 를 참조하면, WPT 코일(610)은 POWER IC(620)와 연결될 수 있으며, 100~ 200KHz의 주파수 대역에서 공진하여, 전력 공급 장치(TX)로부터 전력을 공급받아 POWER IC(620)로 제공한다. NFC 코일(640), Power IC(620), GPIO Expander(622), ADC (624), NFC IC(630), NFC IC 입출력부(631)의 구성 및 동작은 상기 도 4A에서 설명한 내용과 같다.
한편, 도 5b를 참조하면, WPT 코일(710)은 POWER IC(720)와 연결될 수 있으며, 100~ 200KHz의 주파수 대역에서 공진하여, 전력 공급 장치(TX)로부터 전력을 공급받아 POWER IC(720)로 제공한다. 여기서도 NFC 코일(740), Power IC(720), Power IC 입출력부(721), NFC IC(730), NFC IC 입출력부(731)의 구성 및 동작은 상기 도 4b에서 설명한 내용과 같다.
전술한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 전송 제어 장치(100)에서는 NFC IC(130) 및 NFC 안테나(140)를 통해 ISM 대역에 속하는 주파수 대역 중 13.56MHz 대역을 이용하여 통신을 수행하되, WPT 코일(110) 및 Power IC(120)를 통해 상기 통신 주파수 대역과 다른 주파수 대역인 6.78MHz 또는 100~ 200KHz의 주파수 대역을 이용하여 무선 전력을 수신함으로써, 전력 공급 신호와 통신 신호의 간의 간섭을 줄일 수 있고, 미리 정해진 신호 세기 규제에 영향을 받지 않을 수 있다.
한편, 전술한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 전송 제어 장치(100)에서는 도 4a, 도 4b, 도 5a, 도 5b와 같이 WPT 코일과 NFC 코일의 배치가 같은 중심을 가지는 타원형 형태로서, NFC 코일은 안쪽에, WPT 코일은 바깥쪽에 배치될 수 있다. 또한 도면에 도시하지 않았지만, WPT 코일과 NFC 코일의 배치가 같은 중심을 가지는 타원형 형태로서, NFC 코일은 바깥쪽에, WPT 코일은 안쪽에 배치될 수 있다. 이와 같은 NFC 코일 및 WPT 코일의 배치는 무선 전력 전송 제어 장치(100)의 배치 면적을 줄일 수 있게 된다. 한편, WPT 코일과 NFC 코일의 배치는 서로 평행하게 배치될 수도 있고, 다른 방식의 배치도 가능하다.
한편, 상기한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나 여러 가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 예를 들면 이상 위에서는 본 발명의 실시 예에 따라 무선 공급 주파수 대역을 6.78MHz 또는100~ 200KHz의 주파수 대역을 예를 들어 설명하였지만, 통신 주파수 대역과 다르면 다른 주파수 대역도 가능하며, NFC 코일 및 WPT 코일의 배치도 다양한 방식으로 배치될 수 있다.

Claims (11)

  1. 무선 전력 전송 제어 장치에 있어서,
    통신 주파수에 따라 상기 전력 공급 장치로부터 무선 전력 전송 제어 신호를 수신하는 근거리 무선통신 안테나와,
    상기 근거리 무선통신 안테나를 통해 수신되는 무선 전력 전송 제어 신호에 따른 무선 전력 전송 제어 메시지를 Power IC로 전달하는 근거리 무선통신 IC와,
    상기 전력 공급 장치의 공진 주파수와 동일한 전력 공급 주파수 대역에서 공진하여 상기 전력 공급 장치로부터 공급 전력을 수신하는 WPT(Wireless Power Transmission) 코일과,
    상기 근거리 무선통신 IC로부터 수신된 무선 전력 전송 제어 메시지에 따라 상기 WPT 코일에 의해 수신되는 공급 전력을 이용하여 일정한 전압이 출력되도록 제어하는 Power IC를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 근거리 무선통신은 NFC(Near Field Communication) 통신인 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 통신 주파수 대역과 상기 전력 공급 주파수 대역은 서로 다른 대역의 주파수 대역인 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 제어 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 통신 주파수 대역은 13.56MHz 대역인 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 제어 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 전력 공급 주파수 대역은 6.78MHz 대역 또는 100~200KHz 대역인 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 제어 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 근거리 무선통신 안테나와 상기 WPT 코일은 같은 중심을 가지는 타원형 형태로서, 각각 중심을 기준으로 안쪽 또는 바깥쪽에 배치되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 제어 장치.
  7. 무선 전력 전송 제어 방법에 있어서,
    근거리 무선 통신 안테나를 통해 통신 주파수에 따라 상기 전력 공급 장치로부터 무선 전력 전송 제어 신호를 수신하는 과정과,
    상기 수신된 무선 전력 전송 제어 신호에 따른 무선 전력 전송 제어 메시지를 Power IC로 전달하는 과정과,
    상기 무선 전력 전송 제어 메시지에 따라 WPT 코일에 의해 수신되는 공급 전력을 이용하여 일정한 전압이 출력되도록 제어하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 제어 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 근거리 무선통신은 NFC(Near Field Communication) 통신인 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 제어 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 통신 주파수 대역과 상기 전력 공급 주파수 대역은 서로 다른 대역의 주파수 대역인 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 통신 주파수 대역은 13.56MHz 대역인 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 제어 방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 전력 공급 주파수 대역은 6.78MHz 대역 또는 100~200KHz 대역인 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 제어 방법.
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