KR20130055199A - 무선 전력 수신기의 충전 전류를 제어하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

무선 전력 수신기의 충전 전류를 제어하기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선 전력 수신기의 충전 전력을 조절하기 위한 송수신 장치 및 방법에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 하나 이상의 무선 전력 수신기로부터 충전 요구가 있으면 하나 이상의 무선 전력 수신기가 요구하는 충전 요구 전력의 총합이 무선 전력 송신기가 제공하는 최대 공급 전력을 초과하는지 판단하여 판단 결과 초과하면 각 무선 전력 수신기의 충전 요구 전력을 조절하도록 제어함으로써 각 무선 전력 수신기가 끊김 없이 무선 충전이 가능하도록 할 수 있다.

Description

무선 전력 수신기의 충전 전류를 제어하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING AMOUNT OF CHARGING CURRENT FOR WIRELESS POWER RECEIVER}
본 발명은 충전 전류 제어 장치에 관한 것으로, 특히 하나 이상의 무선 전력 수신기를 충전할 시 해당 하나 이상의 무선 전력 수신기의 총 요구 전력을 제어하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 무선 전력 전송 기술은 최근 많은 전자 기기에 활용되고 있다. 대표적으로 전동 칫솔, 전기 면도기, 휴대폰, 디지털 카메라 등이 있으며, 최근에는 전기 자동차 및 전철의 대형 배터리의 무선 충전에도 많은 연구가 이루어지고 있다.
무선 전력 전송 기술에는 자기장 유도 결합 (Inductive Coupling) 방식, 전기장 용량 결합 (capacitive coupling) 방식, RF 방사 (RF Wave Radiation) 방식 등, 크게 3가지 방식이 있으며, 현재 가장 효율적이고 많이 이용되고 있는 방식은 유도 결합 방식이다.
유도 결합 방식은 변압기(Transformer)의 기본 원리와 같으며, 무선 전력 전송 시스템에서는 변압기의 1차 코일(primary coil)과 2차 코일(secondary coil)을 분리하여, 1차 코일은 무선 전력 송신기 (Wireless Power Transmitter Unit), 2차 코일은 전자 기기 내의 무선 전력 수신기 (Wireless Power Receiver Unit)에 탑재하여 사용한다.
특히, 유도 결합 방식 중에서도, 1차 코일과 2차 코일의 공진 주파수를 전력 소스의 동작 주파수와 일치시키고, 각각의 코일의 Q factor를 높여서 무선 전력 전송의 거리를 증대시킨 방식을 공진 결합 (resonance coupling) 방식이라 정의한다. 여기서 1차 코일을 TX 공진기(TX resonator), 2차 코일을 RX 공진기(RX resonator)라고 명명하고, 현재 이에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다.
또한, 무선 전력 전송 시스템에서 효율적인 전력 전송을 위해 TX 공진기와 RX 공진기 간의 데이터 통신이 이루어지는데, 예를 들면 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기 간의 인증 정보, 수신 전력의 전압, 전류 등에 대한 정보, 전력 수신기의 이상 상태에 대한 정보 등을 전송한다. 통신을 위한 대역은 무선 전력의 캐리어 주파수(carrier frequency) 대역을 이용하는 인밴드 (In-band) 통신 방식과, 별도의 다른 대역을 이용하는 아웃밴드(Out-band) 통신 방식 (예를 들면 2.4GHz Zigbee 통신)이 있다.
상기와 같이 종래의 무선 전력 송신기가 공급할 수 있는 무선 전력의 크기는 한도가 있다. 예를 들면 송신기 출력 기준으로 5와트급, 10와트급, 20와트급 등 다양한 종류가 있다. 무선 전력 송신기는 이러한 무선 전력 한도 내에서 자유롭게 전력의 크기를 가변하면서 무선 전력을 공급한다.
그러나, 무선 전력 수신기가 요구하는 전력의 크기는 무선 전력 수신기가 탑재된 디바이스마다 다양하며, 휴대폰의 경우에도 2.5와트, 3와트, 4와트 등 다양한 종류가 있다. 또한, 태블릿 PC나 노트북 등은 휴대폰 보다 더 많은 전력을 필요로 하고, 휴대폰보다 적은 전력을 요구하는 디바이스들도 있다.
이러한 경우 하나의 무선 전력 송신기에 하나 이상의 디바이스가 동시에 전력을 공급받고자 하면 하나 이상의 디바이스들이 요구하는 전체 전력의 크기가 무선 전력 송신기의 송신기 출력 한도를 초과하여 무선 전력 전송이 단절될 수 있다는 문제점이 있다.
그러므로 일부 무선 전력 수신기는 무선 전력을 공급 받지만 일부 무선 전력 수신기는 무선 전력을 공급받지 못할 수 있다는 번거로움이 있다.
따라서, 본 발명은 하나 이상의 무선 전력 수신기가 동시에 전력 공급을 요청할 시 하나 이상의 무선 전력 수신기의 총 요구 전력의 합이 무선 전력 송신기가 최대 출력 가능 전력을 초과할 경우 요구 전력을 제어하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
상술한 바를 달성하기 위한 본 발명은 무선 전력 수신기의 충전 전력을 조절하기 위한 송신 장치에 있어서, 전력 신호를 출력하는 전원부와, 상기 전력 신호를 변조하여 데이터 신호를 생성하는 신호 변조부와, 하나 이상의 무선 전력 수신기로부터 무선 충전을 위한 패킷 데이터 신호가 수신되면 각 무선 전력 수신기에 대한 충전 요구 전력의 총 합을 산출하고, 상기 산출된 총 합이 상기 송신 장치에서 제공 가능한 최대 공급 전력을 초과하면 상기 신호 변조부를 통해서 상기 각 무선 전력 수신기의 충전 요구 전력을 조절하도록 하기 위한 충전 전력 조절 신호를 생성하여 상기 각 무선 전력 수신기로 송신하는 송신 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 충전 전력을 조절하기 위한 수신 장치에 있어서, 전력 신호를 저장하는 배터리부와, 상기 전력 신호를 수신하여 상기 배터리부로 전달하는 충전 제어 회로부와, 상기 전력 신호를 변조하여 데이터 신호를 생성하는 부하 변조부와, 상기 부하 변조부를 통해서 무선 충전을 위한 패킷 데이터 신호를 생성하여 무선 전력 송신기로 송신하고, 상기 무선 전력 송신기로부터 상기 수신 장치의 충전 요구 전력을 조절하도록 하기 위한 충전 전력 조절 신호가 수신되면 상기 충전 제어 회로부를 통해서 상기 수신 장치의 충전 요구 전력을 조절하는 수신 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 하나의 무선 전력 송신기에서 하나 이상의 무선 전력 수신기가 요구하는 요구 전력을 끊어짐 없이 제공할 수 있다는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 송신기의 구성도,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 수신기의 구성도,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 송신기가 충전 전류를 제어하기 위한 과정을 나타내는 흐름도,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 적어도 하나의 무선 전력 수신기의 충전이 완료된 경우 조절된 무선 전력을 재조절하는 과정을 나타내기 위한 흐름도,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 수신기가 충전 전류를 제어하기 위한 과정을 나타내는 흐름도,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 무선 전력 수신기의 조절된 무선 전력을 재조절하는 과정을 나타내기 위한 흐름도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 송신기의 구성도이다.
본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 송신기는 DC 전원부(100), 인버터부(110), 공진 주파수 매칭부(120), 송신 공진부(130), 신호 변조부(140), 신호 복조부(150), 송신 제어부(160)를 포함한다.
DC 전원부(100)는 무선 전력 수신기의 전력을 충전하기 위한 DC 전력 신호를 출력한다.
인버터부(Inverter)(110)는 DC 전력 신호를 AC 전력 신호로 변환한다.
공진 주파수 매칭부(120)는 L(Coil)과 C(Condenser)를 이용하여 AC 전력 신호의 공진 주파수를 매칭시킨다.
송신 공진부(130)는 근거리 자기장 통신(Near Field Communication)을 위한 자기장을 생성하여 무선 전력 송신기에서 생성된 전력 또는 제어 신호들을 무선 전력 수신기로 송신하고, 무선 전력 수신기로부터 생성된 신호들을 수신한다.
신호 변조부(140)는 송신 제어부(160)의 제어에 따라 전력 신호를 변조하여 제어를 위한 제어 신호를 생성한다.
신호 복조부(150)는 무선 전력 수신기로부터 수신된 신호를 복조하여 송신 제어부(160)로 전달한다.
송신 제어부(160)는 신호 변조부(140)를 통해서 근거리 자기장 통신을 위한 핑(Ping) 신호를 생성하도록 제어하고, 생성된 핑 신호를 송신 공진부(130)를 통해서 출력한다.
핑 신호를 수신한 하나 이상의 무선 전력 수신기들로부터 각 무선 전력 수신기들의 식별 정보 및 특성 정보를 포함하는 패킷 데이터 신호가 수신되면 송신 제어부(160)는 수신된 패킷 데이터 신호에 포함된 식별 정보 및 특성 정보를 확인하여 각 무선 전력 수신기들의 인증을 수행한다. 여기서, 무선 전력 수신기의 식별 정보는 무선 전력 수신기의 ID 정보를 포함하고, 특성 정보는 각각의 무선 전력 수신기의 최대 요구 전력을 포함한다.
송신 제어부(160)는 하나 이상의 무선 전력 수신기로부터 무선 충전을 위한 패킷 데이터 신호가 수신되면 각 무선 전력 수신기에 대한 최대 충전 요구 전력의 총 합을 산출하고, 산출된 총 합이 상기 송신 장치에서 제공 가능한 무선 전력을 초과하면 상기 신호 변조부를 통해서 상기 각 무선 전력 수신기의 충전 요구 전력을 조절하도록 하기 위한 충전 전력 조절 신호를 생성한다.
구체적으로, 송신 제어부(160)는 하나 이상의 무선 전력 수신기들에 대한 정전류 모드(Constant Current Mode)의 최대 충전 전력의 총 합을 산출하고, 산출된 최대 충전 전력의 총 합이 무선 전력 송신기에서 출력 가능한 최대 공급 전력을 초과하는지 판단하여 초과하지 않으면 하나 이상의 무선 전력 수신기들로 무선 전력을 송신한다.
만약 산출된 최대 충전 전력의 총 합이 무선 전력 송신기에서 출력 가능한 최대 공급 전력을 초과하면 송신 제어부(160)는 신호 변조부(140)를 통해서 각 무선 전력 수신기의 최대 충전 전력을 미리 설정된 제1 임계 전력만큼 감소시키기 위한 제1 충전 전력 조절 신호를 생성하여 각 무선 전력 수신기로 송신한다. 이때, 미리 설정된 제1 임계 전력은 무선 전력 송신기의 최대 공급 전력을 초과한 전력량이 될 수 있다.
무선 전력 송신기가 상기의 조절된 무선 전력을 송신하는 중, 적어도 하나의 무선 전력 수신기로부터 충전 완료 신호가 수신되면 송신 제어부(160)는 신호 변조부(140)를 통해서 적어도 하나의 무선 전력 수신기를 제외한 나머지 무선 전력 수신기의 조절된 최대 충전 전력를 미리 설정된 제2 임계 전력만큼 증가시키기 위한 제2 충전 전력 조절 신호를 생성한다.
이후 송신 제어부(160)는 생성된 제2 충전 전력 조절 신호를 나머지 무선 전력 수신기로 송신한다. 이때, 미리 설정된 제2 임계 전력은 충전 완료된 무선 전력 수신기로 송신했던 무선 전력량이 될 수 있다.
다시 말해서, 본 발명에서는 무선 전력 수신기의 충전이 완료되면 완료된 무선 전력 수신기로 송신했던 여분의 전력을 나머지 무선 전력 수신기에 분배하여 송신함으로써 이전보다 빠르게 무선 전력 수신기를 충전할 수 있다.
만약 하나 이상의 무선 전력 수신기들에 대한 충전이 모두 완료되면 송신 제어부(160)는 무선 전력 송신을 종료하기 위한 충전 종료 신호를 각 무선 전력 수신기로 송신하여 각 무선 전력 수신기로부터 충전 종료 신호에 대한 응답 신호가 수신되면 무선 전력 송신을 종료한다.
이와 같이 본 발명은 무선 전력 송신기가 하나 이상의 무선 전력 수신기가 공급받고자 하는 전력의 총 합이 자신이 공급 가능한 최대 공급 전력을 초과할 경우 공급받고자 하는 전력을 조절하여 각 무선 전력 수신기가 끊김 없이 무선 충전이 가능하도록 할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 수신기의 구성도이다.
본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 수신기는 수신 공진부(200), 공진 주파수 매칭부(210), 정류부(220), 충전 제어 회로부(230), 배터리부(240), 신호 복조부(250), 부하 변조부(260), 수신 제어부(270)를 포함한다.
수신 공진부(200)는 무선 전력 송신기의 송신 공진부(130)와 유도 결합하여 무선 전력 송신기로부터 무선 전력을 수신한다.
공진 주파수 매칭부(210)는 L(Coil)과 C(Condenser)를 이용하여 AC 전력 신호의 공진 주파수를 매칭시킨다.
정류부(220)는 수신된 AC 전력 신호를 DC 전력 신호로 변환한다.
충전 제어 회로부(230)는 수신 제어부(270)의 제어에 따라 배터리부(240)에 충전되는 충전 전력량을 조절한다.
신호 복조부(250)는 무선 전력 송신기로부터 수신된 제어 신호들을 복조하여 수신 제어부(270)로 전달한다.
부하 변조부(260)는 수신 제어부(270)의 제어에 따라 전력 신호를 변조하여 데이터를 포함하는 데이터 신호를 생성한다.
수신 제어부(270)는 무선 전력 송신기로부터 핑 신호가 수신되면 대기 모드 상태에서 동작 모드 상태로 전환하고, 부하 변조부(260)를 통해서 무선 전력 수신기의 식별 정보 및 특성 정보를 포함하는 데이터 신호를 생성하여 수신 공진부(200)를 통해서 무선 전력 송신기로 송신한다.
무선 전력 송신기로부터 충전 전력을 미리 설정된 제1 임계 전력만큼 감소시키기 위한 제1 충전 전력 조절 신호를 수신하면 수신 제어부(270)는 현재 충전 전력을 미리 설정된 제1 임계 전력만큼 감소시킨 후 수신된 제1 충전 전력 조절 신호에 대한 제1 응답 신호를 생성하여 무선 전력 송신기로 송신한다.
이에 따라 무선 전력 송신기로부터 감소 조절된 무선 전력이 수신되면 수신된 무선 전력은 충전 제어 회로부(230)를 통해서 배터리부(240)에 저장된다.
이후 충전이 완료되면 수신 제어부(270)는 충전이 완료됨을 알리는 충전 완료 신호를 무선 전력 송신기로 송신한다.
만약 무선 전력 송신기로부터 조절된 충전 전력을 미리 설정된 제2 임계 전력만큼 증가시키기 위한 제2 충전 전력 조절 신호를 수신하면 수신 제어부(270)는 무선 전력 수신기의 충전 전력을 제2 임계 전력만큼 증가시키도록 충전 제어 회로부(230)를 제어하고, 제2 충전 전력 조절 신호에 대한 응답 신호를 생성하여 무선 전력 송신기로 송신한다.
이에 따라 무선 전력 송신기로부터 증가 조절된 무선 전력이 수신되면 수신된 무선 전력은 충전 제어 회로부(230)를 통해서 배터리부(240)에 저장된다.
이와 같이 본 발명은 하나 이상의 무선 전력 수신기가 공급받고자 하는 전력의 총 합이 자신이 공급 가능한 최대 공급 전력을 초과할 경우 공급받고자 하는 전력을 조절하여 각 무선 전력 수신기가 끊김 없이 무선 충전이 가능하도록 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 무선 전력 송신기가 충전 전력을 제어하기 위한 과정을 나타내는 흐름도이다.
본 발명의 도 3에 따르면, 300단계에서 송신 제어부(160)는 네트워크 상의 무선 전력 수신기로 핑 신호를 전송한다.
301단계에서 송신 제어부(160)는 하나 이상의 무선 전력 수신기로부터 각 무선 전력 수신기의 식별 정보 및 특성 정보를 포함하는 패킷 데이터 신호가 수신되는지 판단하여 패킷 데이터 신호가 수신되면 302단계로 진행하고, 그렇지 않으면 패킷 데이터 신호가 수신되는지 계속적으로 판단한다.
302단계에서 송신 제어부(160)는 각 무선 전력 수신기의 식별 정보를 이용하여 적어도 하나의 패킷 데이터를 복조한 후 분석하여 ID 인증을 수행한다.
303단계에서 송신 제어부(160)는 하나 이상의 무선 전력 수신기에 대한 ID 인증이 성공하는지 판단하여 성공하면 305단계로 진행하고, 그렇지 않으면 304단계에서 인증 실패를 알리는 에러 신호, 즉 에러 메시지를 송출한다.
305단계에서 송신 제어부(160)는 하나 이상의 무선 전력 수신기에 대한 정전류 모드의 최대 충전 전력의 총 합을 산출한다. 다시 말해서, n개의 무선 전력 수신기에 대한 정전류 모드의 최대 충전 전력의 총 합인
Figure pat00001
을 산출한다.
306단계에서 송신 제어부(160)는 하나 이상의 무선 전력 수신기에 대한 정전류 모드의 최대 충전 전력에 대한 총 합
Figure pat00002
이 무선 전력 송신기의 최대 공급 가능 전력
Figure pat00003
미만인지를 판단하여 미만이면 307단계로 진행하고, 그렇지 않으면 308단계를 진행한다.
307단계에서 송신 제어부(160)는 하나 이상의 무선 전력 수신기로 무선 전력을 송신한다.
308단계에서 송신 제어부(160)는 각 무선 전력 수신기에 대한 정전류 모드의 최대 충전 전력
Figure pat00004
을 미리 설정된 제1 임계 전력만큼 감소시키기 위한 제1 충전 전력 조절 신호를 각 무선 전력 수신기로 송신한다.
309단계에서 송신 제어부(160)는 하나 이상의 무선 전력 수신기로부터 충전 완료 신호를 모두 수신하는지 판단하여 모두 수신하면 310단계로 진행하여 충전을 종료하기 위한 충전 종료 신호를 각 무선 전력 수신기로 송신하고, 충전 종료 신호에 대한 응답 신호가 수신되면 무선 전력 충전 동작을 종료한다.
309단계에서 송신 제어부(160)는 하나 이상의 무선 전력 수신기로부터 충전 완료 신호를 모두 수신하지 못하면 a 단계를 진행한다. a 단계 이후는 도 4를 참조하여 살펴보도록 한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 적어도 하나의 무선 전력 수신기의 충전이 완료된 경우 조절된 무선 전력을 재조절하는 과정을 나타내기 위한 흐름도이다.
하나 이상의 무선 전력 수신기로부터 충전 완료 신호를 모두 수신하지 못한 경우 송신 제어부(160)는 a단계에서 401단계로 진행하여 충전 완료된 무선 전력 수신기를 제외한 나머지 무선 전력 수신기에 대한 정전류 모드의 최대 충전 전력
Figure pat00005
을 미리 설정된 제2 임계 전력 만큼 증가시키기 위한 제2 충전 전력 조절 신호를 생성하여 나머지 무선 전력 수신기로 송신한다.
402단계에서 송신 제어부(160)는 적어도 하나의 무선 전력 수신기로부터 제2 충전 전력 조절 신호에 대한 응답 신호가 수신되는지 판단하여 응답 신호가 수신되면 403단계로 진행하고, 그렇지 않으면 402단계에서 응답 신호가 수신되는지 여부를 계속적으로 판단한다.
403단계에서 송신 제어부(160)는 충전 완료된 무선 전력 수신기를 제외한 나머지 무선 전력 수신기들로 조절된 무선 전력을 송신하고, 도 3의 b 단계로 진행하여 309단계~310단계를 수행한다.
이와 같이 본 발명은 하나 이상의 무선 전력 수신기가 공급받고자 하는 전력의 총 합이 자신이 공급 가능한 최대 공급 전력을 초과할 경우 공급받고자 하는 전력을 조절하여 각 무선 전력 수신기가 끊김 없이 무선 충전이 가능하도록 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 수신기가 충전 전력을 제어하기 위한 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 5에 따르면, 500단계에서 수신 제어부(270)는 대기 모드 상태에서 501단계로 진행하여 무선 전력 송신기로부터 핑 신호가 수신되는지를 판단하여 핑 신호가 수신되면 502단계를 진행하고, 그렇지 않으면 500단계에서 계속적으로 대기 모드 상태로 있는다.
502단계에서 수신 제어부(270)는 핑 신호에 따라 대기 모드 상태에서 동작 모드 상태로 전환한다.
503단계에서 수신 제어부(270)는 부하 변조부(260)를 통해서 무선 전력 수신기의 식별 정보 및 특성 정보를 포함하는 패킷 데이터 신호를 생성하여 수신 공진부(200)를 통해서 무선 전력 송신기로 송신한다.
504단계에서 수신 제어부(270)는 무선 전력 송신기로부터 최대 충전 전력
Figure pat00006
을 미리 설정된 제1 임계 전력만큼 감소시키기 위한 제1 충전 전력 조절 신호를 수신하는지 판단하여 제1 충전 전력 조절 신호가 수신되면 506단계로 진행하고, 그렇지 않으면 505단계로 진행하여 일반적인 무선 충전을 수행한 후 무선 충전 과정을 종료한다.
506단계에서 수신 제어부(270)는 최대 충전 전력
Figure pat00007
을 미리 설정된 제1 임계 전력만큼 감소시킨다.
507단계에서 수신 제어부(270)는 수신된 제1 충전 전력 조절 신호에 대한 제1 응답 신호를 생성하여 무선 전력 송신기로 송신한다.
이에 따라 무선 전력 송신기로부터 감소 조절된 무선 전력이 수신되면 수신된 무선 전력은 충전 제어 회로부(230)를 통해서 배터리부(240)에 저장된다.
508단계에서 수신 제어부(270)는 조절된 무선 전력이 수신되는지 판단하여 수신되면 509단계로 진행하고, 그렇지 않으면 508단계에서 계속적으로 조절된 무선 전력이 수신되는지를 판단한다.
509단계에서 충전 제어 회로부(230)는 조절된 무선 전력으로 배터리부(240)를 충전하는 무선 충전을 수행한다.
510단계에서 수신 제어부(270)는 충전이 완료되는지 판단하여 충전이 완료되면 511단계로 진행하고, 그렇지 않으면 509단계로 진행하여 계속적으로 무선 충전을 수행한다.
511단계에서 수신 제어부(270)는 충전이 완료됨을 알리는 충전 완료 신호를 무선 전력 송신기로 송신하고, 무선 전력 송신기로부터 충전 완료 신호가 수신되면 충전을 종료한다.
또한, 무선 전력 수신기의 최대 충전 전력을 재조절하기 위한 과정에 대해서 도 6을 참조하여 설명하도록 한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 무선 전력 수신기의 조절된 무선 전력을 재조절하는 과정을 나타내기 위한 흐름도이다
600단계에서 수신 제어부(270)는 조절된 무선 전력을 수신하는 중, 601단계에서 무선 전력 송신기로부터 조절된 최대 충전 전력을 미리 설정된 제2 임계 전력만큼 증가시키기 위한 제2 충전 전력 조절 신호가 수신되는지 판단하여 제2 충전 전력 조절 신호가 수신되면 602단계로 진행하고, 그렇지 않으면 600단계로 진행하여 계속적으로 무선 충전을 수행한다.
602단계에서 수신 제어부(270)는 무선 전력 수신기의 최대 충전 전력을 제2 임계 전력만큼 증가시키도록 충전 제어 회로부(230)를 제어한다.
603단계에서 수신 제어부(270)는 제2 충전 전력 조절 신호에 대한 응답 신호를 생성하여 무선 전력 송신기로 송신한다.
604단계에서 수신 제어부(270)는 재조절된 무선 전력이 수신되는지 판단하여 무선 전력이 수신되면 605단계로 진행하고, 그렇지 않으면 604단계에서 재조절된 무선 전력이 수신되는지를 계속적으로 판단한다.
605단계에서 충전 제어 회로부(230)는 재조절된 무선 전력으로 배터리부(240)를 충전하는 무선 충전을 수행한다.
이와 같이 본 발명은 하나 이상의 무선 전력 수신기가 공급받고자 하는 전력의 총 합이 자신이 공급 가능한 최대 공급 전력을 초과할 경우 공급받고자 하는 전력을 조절하여 각 무선 전력 수신기가 끊김 없이 무선 충전이 가능하도록 할 수 있다.
100: DC 전원부
110: 인버터부
120: 공진 주파수 매칭부
130: 송신 공진부
140: 신호 변조부
150: 신호 복조부
160: 송신 제어부
200: 수신 공진부
210: 공진 주파수 매칭부
220: 정류부
230: 충전 제어 회로부
240: 배터리부
250: 신호 복조부
260: 부하 변조부
270: 수신 제어부

Claims (30)

  1. 무선 전력 수신기의 충전 전력을 조절하기 위한 송신 장치에 있어서,
    전력 신호를 출력하는 전원부와,
    상기 전력 신호를 변조하여 데이터 신호를 생성하는 신호 변조부와,
    하나 이상의 무선 전력 수신기로부터 무선 충전을 위한 패킷 데이터 신호가 수신되면 각 무선 전력 수신기에 대한 충전 요구 전력의 총 합을 산출하고, 상기 산출된 총 합이 상기 송신 장치에서 제공 가능한 최대 공급 전력을 초과하면 상기 신호 변조부를 통해서 상기 각 무선 전력 수신기의 충전 요구 전력을 조절하도록 하기 위한 충전 전력 조절 신호를 생성하여 상기 각 무선 전력 수신기로 송신하는 송신 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 패킷 데이터 신호는,
    상기 각 무선 전력 수신기의 식별 정보 및 특성 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 특성 정보는,
    상기 각 무선 전력 수신기의 전체 전력에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 송신 제어부는,
    상기 특성 정보를 이용하여 상기 하나 이상의 무선 전력 수신기에 대한 정전류 모드(Constant Current Mode)의 최대 충전 전력에 대한 총합을 산출하고, 상기 산출된 최대 충전 전력에 대한 총합이 상기 송신 장치에서 출력 가능한 최대 공급 전력을 초과하는지를 판단하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 송신 제어부는,
    상기 산출된 최대 충전 전력에 대한 총합이 상기 송신 장치에서 출력 가능한 최대 공급 전력을 초과하면 상기 각 무선 전력 수신기의 최대 충전 전력을 미리 설정된 제1 임계 전력만큼 감소시키기 위한 제1 충전 전력 조절 신호를 생성하여 상기 각 무선 전력 수신기로 송신하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 송신 제어부는,
    상기 산출된 최대 충전 전력에 대한 총합이 상기 송신 장치에서 출력 가능한 최대 공급 전력을 초과하지 않으면 상기 각 무선 전력 수신기로 요구된 충전 요구 전력을 송신하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 송신 제어부는,
    적어도 하나의 무선 전력 수신기의 충전이 완료되면 상기 충전이 완료된 적어도 하나의 무선 전력 수신기를 제외한 나머지 무선 전력 수신기들의 최대 충전 전력을 미리 설정된 제2 임계 전력만큼 증가시키기 위한 제2 충전 전력 조절 신호를 생성하여 상기 각 무선 전력 수신기로 송신하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 전원부는,
    상기 각 무선 전력 수신기로부터 상기 충전 전력 조절 신호에 대한 응답 신호가 수신되면 상기 각 무선 전력 수신기로 조절된 전력 신호를 송신하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
  9. 충전 전력을 조절하기 위한 수신 장치에 있어서,
    전력 신호를 저장하는 배터리부와,
    상기 전력 신호를 수신하여 상기 배터리부로 전달하는 충전 제어 회로부와,
    상기 전력 신호를 변조하여 데이터 신호를 생성하는 부하 변조부와,
    상기 부하 변조부를 통해서 무선 충전을 위한 패킷 데이터 신호를 생성하여 무선 전력 송신기로 송신하고, 상기 무선 전력 송신기로부터 상기 수신 장치의 충전 요구 전력을 조절하도록 하기 위한 충전 전력 조절 신호가 수신되면 상기 충전 제어 회로부를 통해서 상기 수신 장치의 충전 요구 전력을 조절하는 수신 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 패킷 데이터 신호는,
    상기 각 무선 전력 수신기의 식별 정보 및 특성 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 특성 정보는,
    상기 수신 장치의 전체 전력에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
  12. 제9항에 있어서, 상기 수신 제어부는,
    상기 무선 전력 송신기로부터 상기 수신 장치의 최대 충전 전력을 미리 설정된 제1 임계 전력만큼 감소시키기 위한 제1 충전 전력 조절 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 수신 제어부는,
    상기 충전 제어 회로부를 통해서 상기 수신 장치의 최대 충전 전력을 상기 미리 설정된 제1 임계 전력만큼 감소시키고, 상기 제1 충전 전력 조절 신호에 대한 제1 응답 신호를 생성하여 상기 무선 전력 송신기로 송신하는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
  14. 제9항에 있어서, 상기 수신 제어부는,
    상기 무선 전력 송신기로부터 상기 수신 장치의 최대 충전 전력을 미리 설정된 제2 임계 전력만큼 증가시키기 위한 제2 충전 전력 조절 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 수신 제어부는,
    상기 충전 제어 회로부를 통해서 상기 수신 장치의 최대 충전 전력을 상기 미리 설정된 제2 임계 전력만큼 증가시키고, 상기 제2 충전 전력 조절 신호에 대한 제2 응답 신호를 생성하여 상기 무선 전력 송신기로 송신하는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
  16. 무선 전력 송신기에서 무선 전력 수신기의 충전 전력을 조절하기 위한 방법에 있어서,
    하나 이상의 무선 전력 수신기로부터 무선 충전을 위한 패킷 데이터 신호를 수신하는 과정과,
    각 무선 전력 수신기에 대한 충전 요구 전력의 총 합을 산출하여 상기 산출된 충전 요구 전력의 총 합이 상기 무선 전력 송신기에서 제공 가능한 최대 공급 전력을 초과하는지 판단하는 과정과,
    판단 결과 초과하면 상기 각 무선 전력 수신기의 충전 요구 전력을 조절하도록 하기 위한 충전 전력 조절 신호를 생성하는 과정과,
    상기 생성된 충전 전력 조절 신호를 상기 각 무선 전력 수신기로 송신하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 충전 전력 조절 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 각 무선 전력 수신기로부터 상기 충전 전력 조절 신호에 대한 응답 신호가 수신되면 상기 각 무선 전력 수신기로 조절된 전력 신호를 송신하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 충전 전력 조절 방법.
  18. 제16항에 있어서, 상기 패킷 데이터 신호는,
    상기 각 무선 전력 수신기의 식별 정보 및 특성 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전 전력 조절 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 특성 정보는,
    상기 각 무선 전력 수신기의 전체 전력에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전 전력 조절 방법.
  20. 제16항에 있어서, 상기 산출된 충전 요구 전력의 총 합이 상기 무선 전력 송신기에서 제공 가능한 최대 공급 전력을 초과하는지 판단하는 과정은,
    상기 특성 정보를 이용하여 상기 하나 이상의 무선 전력 수신기에 대한 정전류 모드(Constant Current Mode)의 최대 충전 전력에 대한 총합을 산출하는 과정과,
    상기 산출된 최대 충전 전력에 대한 총합이 상기 무선 전력 송신기에서 출력 가능한 최대 공급 전력을 초과하는지를 판단하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 충전 전력 조절 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 산출된 최대 충전 전력에 대한 총합이 상기 무선 전력 송신기에서 출력 가능한 최대 공급 전력을 초과하는지를 판단하는 과정은,
    상기 산출된 최대 충전 전력에 대한 총합이 상기 무선 전력 송신기에서 출력 가능한 최대 공급 전력을 초과하면 상기 각 무선 전력 수신기의 최대 충전 전력을 미리 설정된 제1 임계 전력만큼 감소시키기 위한 제1 충전 전력 조절 신호를 생성하는 과정과,
    상기 생성된 제1 충전 전력 조절 신호를 상기 각 무선 전력 수신기로 송신하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 충전 전력 조절 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 산출된 최대 충전 전력에 대한 총합이 상기 무선 전력 송신기에서 출력 가능한 최대 공급 전력을 초과하는지를 판단하는 과정은,
    상기 산출된 최대 충전 전력의 총합이 상기 무선 전력 송신기에서 출력 가능한 최대 공급 전력을 초과하지 않으면 상기 각 무선 전력 수신기로 요구된 충전 요구 전력을 송신하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 충전 전력 조절 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    적어도 하나의 무선 전력 수신기의 충전이 완료되면 상기 충전이 완료된 적어도 하나의 무선 전력 수신기를 제외한 나머지 무선 전력 수신기들의 최대 충전 전력을 미리 설정된 제2 임계 전력만큼 증가시키기 위한 제2 충전 전력 조절 신호를 생성하는 과정과,
    상기 생성된 제2 충전 전력 조절 신호를 상기 각 무선 전력 수신기로 송신하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 충전 전력 조절 방법.
  24. 무선 전력 수신기에서 충전 전력을 조절하기 위한 방법에 있어서,
    무선 충전을 위한 패킷 데이터 신호를 생성하여 무선 전력 송신기로 송신하는 과정과,
    상기 무선 전력 송신기로부터 상기 무선 전력 수신기의 충전 요구 전력을 조절하도록 하기 위한 충전 전력 조절 신호를 수신하는 과정과,
    상기 충전 전력 조절 신호에 따라 상기 무선 전력 수신기의 충전 요구 전력을 조절하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 충전 전력 조절 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 조절 과정 이후 상기 충전 조절 신호에 대한 응답 신호를 상기 무선 전력 송신기로 송신하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 충전 전력 조절 방법.
  26. 제24항에 있어서, 상기 특성 정보는,
    상기 무선 전력 수신기의 전체 전력에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전 전력 조절 방법.
  27. 제24항에 있어서, 상기 충전 전력 조절 신호를 수신하는 과정은,
    상기 무선 전력 송신기로부터 상기 무선 전력 수신기의 최대 충전 전력을 미리 설정된 제1 임계 전력만큼 감소시키기 위한 제1 충전 전력 조절 신호를 수신하는 과정임을 특징으로 하는 충전 전력 조절 방법.
  28. 제26항에 있어서, 상기 무선 전력 수신기의 충전 요구 전력을 조절하는 과정은,
    상기 무선 전력 수신기의 최대 충전 전력을 상기 미리 설정된 제1 임계 전력만큼 감소시키는 과정과,
    상기 제1 충전 전력 조절 신호에 대한 제1 응답 신호를 생성하여 상기 무선 전력 송신기로 송신하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 충전 전력 조절 방법.
  29. 제24항에 있어서, 상기 충전 전력 조절 신호를 수신하는 과정은,
    상기 무선 전력 송신기로부터 상기 무선 전력 수신기의 최대 충전 전력을 미리 설정된 제2 임계 전력만큼 증가시키기 위한 제2 충전 전력 조절 신호를 수신하는 과정임을 특징으로 하는 충전 전력 조절 방법.
  30. 제29항에 있어서, 상기 무선 전력 수신기의 충전 요구 전력을 조절하는 과정은,
    상기 무선 전력 수신기의 최대 충전 전력을 상기 미리 설정된 제2 임계 전력만큼 증가시키는 과정과,
    상기 제2 충전 전력 조절 신호에 대한 제2 응답 신호를 생성하여 상기 무선 전력 송신기로 송신하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 충전 전력 조절 방법.
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