KR20130083660A - 무선전력 전송 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 무선전력 전송 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 하나의 실시예에 따라, 다수의 스위치를 구비하되, 제어에 따라, 분배된 전력신호를 받아 전력증폭 및 전송 블럭을 우회하는 주기적인 프리앰블 신호로 전달하거나 스위칭에 따라 전력신호를 전력증폭 및 전송 블럭으로 전송하는 스위칭 블럭; 각 경로별로 스위칭 블럭을 통해 전송받은 전력신호를 증폭하여 코일어레이 블럭으로 전송하는 전력증폭 및 전송 블럭; 전력증폭 및 전송 블럭을 우회하여 코일어레이 블럭으로 전달되는 각 경로 상에서 프리앰블 신호를 검출하되, 코일어레이 블럭으로부터 무선전력을 전송받는 무선전력 수신장치의 출현 유무에 따른 프리앰블 신호의 변화를 감지하는 센싱 블럭; 및 프리앰블 신호가 주기적으로 스위칭 블럭을 통해 각 경로로 전송되도록 제어하고, 센싱 블럭으로부터 전달받은 센싱 결과에 따라 무선전력 수신장치가 출현된 경로 상의 스위칭 블럭을 제어하여 전력신호가 전력증폭 및 전송 블럭으로 전송되도록 제어하는 전력분배 및 제어 블럭; 을 포함하여 이루어지는 무선전력 전송장치가 제안된다. 또한, 무선전력 전송방법이 제안된다.
Description
본 발명은 무선전력 전송 장치 및 방법에 관한 것이다. 구체적으로는 다수의 송신 코일 어레이 구조의 코일어레이 블럭의 각 경로 상에서 전력증폭을 거치지 않은 프리앰블 신호의 레벨 변화를 검출하여 전력신호 전송을 제어하는 효율적인 무선전력 전송 장치 및 방법에 관한 것이다.
무선통신 기술은 IT기술을 통하여 비약적인 진보를 이루었지만 아직 발전이 더 이루어져야 하는 부분이 있다면 존재한다. IT기술에서 대표적인 휴대폰의 경우 자유롭게 무선으로 정보전달이 가능하지만 전원은 여전히 유선으로 공급하거나 전지를 충전하여 사용하고 있다. 무선 충전 기술들이 개발되고 있으나, 아직까지는 미미한 수전이다.
무선전력 전송기술은 전자기유도 및 자기공명 방식 등이 있다. 전자기기 유도(Electromagnetic induction) 방법은 수 mm 근거리에서 송전부의 코일과 수전부의 코일이 유도 커플링(Inductive coupling)되어 전자기 유도 현상에 의해 에너지를 전달하는 방법이다. 이미 실용화된 제품으로 전동칫솔 충전기, 휴대폰 충전기 등이 있다. 자기공명(Magnetic Resonance) 방식은 공진 주파수가 같은 두 개의 유전체 공진기 또는 코일 공진기를 근접한 곳에 위치시켜 공명을 이용하여 무선으로 전력을 전송하는 방식이다. 전자기 유도 방식에 비해 개발이 더디게 진행되고 있다.
종래의 무선전력 전송기술로서 무선 충전 시스템을 살펴보면, 멀티 코일어레이 구조 상에 멀티 충전이 가능한 시스템에서 효율을 높이기 위해 수전장치의 존재 여부를 파악하여 수전장치가 존재하는 코일로 전력을 전송하는 방식을 취하고 있다. 이때, 수전장치의 존재를 파악하는 방식으로 순차로 송신코일을 구동시켜 충전되는 배터리장치로부터 피드백 응답을 수신하여 판별하는 방법 등이 제안되고 있다.
이러한 방식은 순차적으로 송신코일을 구동시켜 파악하게 되므로, 멀티 코일 어레이의 경우 다수 개를 순차적으로 센싱하게 되면 지연시간이 길어지게 되는 문제점을 가지게 된다.
또한 수전장치의 존재를 파악하기 위해 순차적이지만 결국 모든 송신 코일을 구동시키게 되므로, 수전장치의 존재를 파악하는데도 적지 않은 전력이 소모될 수밖에 없다.
게다가 충전되는 배터리장치로부터 피드백 응답을 수신하여 판별하기 위해서는 배터리장치와 통신하기 위한 통신수단이 별도로 요구될 수 있다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 멀티 코일 어레이를 적용한 무선전력 전송장치에서 다수 개의 무선전력 수신장치를 인지하는 과정에 있어 신속하게 처리할 수 있도록 하고, 무선전력 전송장치의 효율적인 운용을 통해 전력소모를 최소화할 수 있는 기술을 제공하고자 한다.
전술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 제1 실시예에 따라, 다수의 스위치를 구비하되, 제어에 따라, 분배된 전력신호를 받아 전력증폭 및 전송 블럭을 우회하는 주기적인 프리앰블 신호로 전달하거나 스위칭에 따라 전력신호를 전력증폭 및 전송 블럭으로 전송하는 스위칭 블럭; 각 경로별로 스위칭 블럭을 통해 전송받은 전력신호를 증폭하여 코일어레이 블럭으로 전송하는 전력증폭 및 전송 블럭; 전력증폭 및 전송 블럭을 우회하여 코일어레이 블럭으로 전달되는 각 경로 상에서 프리앰블 신호를 검출하되, 코일어레이 블럭으로부터 무선전력을 전송받는 무선전력 수신장치의 출현 유무에 따른 프리앰블 신호의 변화를 감지하는 센싱 블럭; 및 프리앰블 신호가 주기적으로 스위칭 블럭을 통해 각 경로로 전송되도록 제어하고, 센싱 블럭으로부터 전달받은 센싱 결과에 따라 무선전력 수신장치가 출현된 경로 상의 스위칭 블럭을 제어하여 전력신호가 전력증폭 및 전송 블럭으로 전송되도록 제어하는 전력분배 및 제어 블럭; 을 포함하여 이루어지는 무선전력 전송장치가 제안된다.
이때, 또 하나의 예에 따르면, 전력분배 및 제어 블럭과 스위칭 블럭 사이에 전력분배 및 제어 블럭에서 분배된 전력신호를 증폭하여 전송하는 구동증폭 블럭을 더 포함할 수 있다.
또한, 하나의 예에서, 전력증폭 및 전송 블럭으로부터 전송받은 전력신호, 및 전력증폭 및 전송 블럭을 우회하여 전달받은 프리앰블 신호를 무선전력 수신장치로 무선 전송하는 코일어레이 블럭을 포함한다.
이때, 하나의 예에 따르면, 코일어레이 블럭은 다수의 송신 코일을 구비하되, 각 경로별로 무선전력 수신장치의 수신 코일과 전자기적으로 커플링되어 전력신호를 무선 전송한다.
또 하나의 예에 따르면, 전력증폭 및 전송 블럭은: 각 경로 상의 스위칭 블럭의 스위치를 통해 전달받은 전력신호를 전력 증폭하는 다수의 전력증폭기; 및 전력증폭기 각각에서 증폭된 신호를 각 경로를 통해 저손실로 코일어레이 블럭으로 전송하는 다수의 정합회로; 를 포함할 수 있다.
게다가, 또 하나의 예에서, 전력분배 및 제어 블럭은: 전원 전력을 분배하여 각 경로 상의 스위칭 블럭의 스위치로 전송하는 전력분배기; 및 초반 프리앰블 신호 브로드캐스트 시, 전력분배기로부터 분배되는 전력신호가 스위칭 블럭을 통해 전력증폭 및 전송 블럭을 우회하는 프리앰블 신호로 전송되도록 제어하고, 센싱블럭으로부터 전달받은 센싱 결과에 따라, 무선전력 수신장치가 출현된 경로 상의 스위칭 블럭의 스위치를 제어하여 전력신호가 해당 경로를 통해 전력증폭 및 전송 블럭으로 전송되도록 하고, 무선전력 수신장치의 출현이 감지되지 않은 경로 상의 스위칭 블럭의 스위치를 제어하여 해당 경로 상의 전력증폭 및 전송 블럭으로의 전력신호의 전송이 차단되도록 하는 신호조절부; 를 포함할 수 있다.
이때, 또 하나의 예에 따르면, 신호조절부는 프리앰블 신호 브로드캐스트에 의한 센싱 결과에 따라, 무선전력 수신장치가 출현된 경로 상의 스위칭 블럭의 전력입력 스위치 및 전력증폭 및 전송 블럭에서의 전력증폭용 바이어스 전원을 온 시켜 무선전력 전송모드로 전환하고, 무선전력 수신장치의 출현이 감지되지 않은 경로 상의 스위칭 블럭의 전력입력 스위치 및 전력증폭 및 전송 블럭에서의 전력증폭용 바이어스 전원을 오프 시켜 슬립모드를 유지할 수 있다.
또한, 이때, 하나의 예에서, 신호조절부는 프리앰블 신호 브로드캐스트에 의한 센싱 결과에 따라, 무선전력 수신장치의 출현이 감지되지 않은 경로 상의 스위칭 블럭의 전력입력 스위치를 오프 시키되 스위칭 블럭을 통해 프리앰블 신호가 전력증폭 및 전송 블럭을 우회하여 전송되도록 제어할 수 있다.
또한, 하나의 예에서, 센싱 블럭은 전력증폭 및 전송 블럭을 우회하여 코일어레이 블럭으로 전달되는 프리앰블 신호의 경로 및 전력증폭 및 전송 블럭에서 전력증폭되어 코일어레이 블럭으로 전달되는 전력신호의 경로가 공통되는 각 경로에 설치되되, 각 경로에서 코일어레이 블럭으로 전달되는 프리앰블 신호 또는 전력신호의 변화를 검출할 수 있다. 이때, 신호조절부는 무선전력 전송모드로 전환된 경로에 대하여 센싱 블럭에 의해 검출된 전력신호의 변화에 따라 해당 경로 상의 무선전력 수신장치의 충전완료 여부를 판단하고, 충전완료 시 해당 경로 상의 스위칭 블럭의 전력입력 스위치 및 전력증폭 및 전송 블럭에서의 전력증폭용 바이어스 전원을 오프 시켜 슬립모드로 전환할 수 있다.
이때, 또 하나의 예에 따르면, 신호조절부는 코일어레이 블럭에 임시 식별자를 부여하고 프리앰블 신호 브로드캐스트에 대한 센싱 결과를 임시 식별자별로 판단하여 무선전력 전송모드 전환여부를 디스플레이장치를 통해 나타내도록 제어하고, 무선전력 전송모드로 전환된 경로에 대하여 임시 식별자별로 센싱 결과에 따른 무선전력 수진장치의 수신상태 또는 충전완료 여부를 디스플레이장치를 통해 나타내도록 제어할 수 있다.
다음으로, 전술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 제2 실시예에 따라, (a) 제어에 따라, 분배된 전력신호는 다수의 스위치가 구비된 스위칭 블럭으로 입력되어 전력증폭 경로를 우회하는 우회 경로로 주기적인 프리앰블 신호로서 전송되는 단계; (b) 우회 경로를 통해 무선전력 전송용 송신 코일이 구비된 코일어레이 블럭으로 전달되는 프리앰블 신호가 검출되고, 코일어레이 블럭으로부터 무선전력을 전송받는 무선전력 수신장치의 출현 유무에 따른 프리앰블 신호의 변화가 감지되는 단계; (c) 감지된 프리앰블 신호의 변화에 따라 무선전력 수신장치가 출현된 경로 상의 스위칭 블럭이 제어되며 스위칭 블럭으로 입력되는 전력신호가 전력증폭 경로로 전송되어 전력증폭되고 코일어레이 블럭으로 전송되는 단계; 및 (d) 코일어레이 블럭에서 무선전력 전송이 수행되는 단계; 를 포함하여 이루어지는 무선전력 전송방법이 제안된다.
이때, 또 하나의 예에 따르면, 전술한 (a) 및 (c) 단계에서 전력신호가 스위칭 블럭의 스위치로 입력되기 전에 구동 증폭되는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 하나의 예에 의하면, 전술한 (c) 단계에서 전력증폭 및 전송 단계는: (c-1) 각 경로 상의 스위칭 블럭의 스위치로부터 전력증폭 경로로 전송된 전력신호가 각 경로 상의 전력증폭기를 통해 전력 증폭되는 단계; 및 (c-2) 증폭된 신호는 각 경로 상의 정합회로를 거쳐 코일어레이 블럭으로 저손실로 전송되는 단계; 를 포함할 수 있다.
또 하나의 예에 있어서, (a-0) 전원 전력으로부터 분배된 전력신호가 각 경로 상의 스위칭 블럭의 스위치로 전송되는 단계를 더 포함할 수 있다. 게다가, 전술한 (c) 단계는: (c1) 감지된 프리앰블 신호의 변화에 따라, 무선전력 수신장치가 출현된 경로 상의 스위칭 블럭의 스위치가 제어되어 전력신호가 해당 경로를 통해 전력증폭 경로로 전송되는 단계; 및 (c2) 감지된 프리앰블 신호의 변화에 따라, 무선전력 수신장치의 출현이 감지되지 않은 경로 상의 스위칭 블럭의 스위치가 제어되어 전력증폭 경로로의 전력신호의 전송이 차단되는 단계; 를 포함할 수 있다.
이때, 또 하나의 예에 따르면, 전술한 (c1) 단계에서는 무선전력 수신장치가 출현된 경로 상의 스위칭 블럭의 전력입력 스위치 및 전력증폭 경로에서의 전력증폭용 바이어스 전원이 온 되며 무선전력 전송모드로 전환되고, 전술한 (c2) 단계에서는 무선전력 수신장치의 출현이 감지되지 않은 경로 상의 스위칭 블럭의 전력입력 스위치 및 전력증폭 경로에서의 전력증폭용 바이어스 전원이 오프 되며 슬립모드가 유지될 수 있다.
또한, 이때, 하나의 예에서, 전술한 (c2) 단계에서는 무선전력 수신장치의 출현이 감지되지 않은 경로 상의 스위칭 블럭의 전력입력 스위치가 오프 상태로 유지되며 스위칭 블럭을 통해 프리앰블 신호가 전력증폭 경로를 우회하여 전송될 수 있다.
또한, 하나의 예에 따르면, 전술한 (c1) 단계에서 무선전력 전송모드로 전환된 경로에 대하여: (c1-a) 무선전력 전송모드 전환에 따라, 분배된 전력신호는 다수의 스위치가 구비된 스위칭 블럭으로 입력되어 전력증폭 경로로 전송되는 단계; (c1-b) 전력증폭 경로를 통해 송신 코일이 구비된 코일어레이 블럭으로 전달되는 전력신호가 검출되고, 해당 경로에서 코일어레이 블럭으로부터 무선전력을 전송받는 무선전력 수신장치의 수신상태에 따른 전력신호의 변화가 감지되는 단계; 및 (c1-c) 감지된 전력신호의 변화에 따라 해당 경로 상의 무선전력 수신장치의 충전완료 여부를 판단하고, 충전완료 시 해당 경로 상의 스위칭 블럭의 전력입력 스위치 및 전력증폭 경로에서의 전력증폭용 바이어스 전원을 오프 시켜 슬립모드로 전환하는 단계; 가 진행될 수 있다.
또 하나의 예에서, 전술한 (c) 단계에서는 코일어레이 블럭에 부여된 임시 식별자별로 프리앰블 신호 브로드캐스트에 대한 감지 결과를 판단하여 전술한 (c1) 단계에서 무선전력 전송모드 전환여부가 디스플레이되도록 하고, 전술한 (c1) 단계에서 무선전력 전송모드로 전환된 경로에 대하여, 전술한 (c1-c) 단계에서 임시 식별자별로 감지된 전력신호의 변화에 따른 무선전력 수진장치의 수신상태 또는 충전완료 여부가 디스플레이되도록 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라, 멀티 코일 어레이를 적용한 무선전력 전송장치에서 다수 개의 무선전력 수신장치를 인지하는 과정을 신속하게 처리하고, 무선전력 전송장치의 효율적인 운용을 통해 전력소모를 최소화할 수 있다.
예컨대, 본 발명의 실시예에 따라, 무선전력 전송장치에서 최소한의 전력을 유지하는 슬립모드 상태에서 주기적인 프리앰블(preamble) 신호를 브로드캐스팅하여 무선전력 수신장치의 존재여부를 신속하게 인지할 수 있다.
또한, 본 발명의 하나의 실시예에 따라 무선전력 전송용 전력신호 전송의 경우와 달리 무선전력 수신장치의 존재를 파악하기 위한 프리앰블 신호의 전송시 전력증폭 과정을 생략하도록 함으로써 전력소모를 최소화할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따라 직접적으로 언급되지 않은 다양한 효과들이 본 발명의 실시예들에 따른 다양한 구성들로부터 당해 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자에 의해 도출될 수 있음은 자명하다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 무선전력 전송 장치를 개략적으로 나타낸 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 무선전력 전송 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 무선전력 전송 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 무선전력 전송 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 무선전력 전송 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
전술한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다. 본 설명에 있어서, 동일부호는 동일한 구성을 의미하고, 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 이해를 도모하기 위하여 부차적인 설명은 생략될 수도 있다.
본 명세서에서 하나의 구성요소가 다른 구성요소와 연결, 결합 또는 배치 관계에서 '직접'이라는 한정이 없는 이상, '직접 연결, 결합 또는 배치'되는 형태뿐만 아니라 그들 사이에 또 다른 구성요소가 개재됨으로써 연결, 결합 또는 배치되는 형태로도 존재할 수 있다. 또한, '상에', '위에', '하부에', '아래에' 등의 '접촉'의 의미를 내포할 수 있는 용어들이 포함된 경우도 마찬가지이다. 방향을 나타내는 용어들은 기준이 되는 요소가 뒤집어지거나 그의 방향이 바뀌는 경우 그에 따른 대응되는 상대적인 방향 개념을 내포하는 것으로 해석될 수 있다.
본 명세서에 비록 단수적 표현이 기재되어 있을지라도, 발명의 개념에 반하거나 명백히 다르거나 모순되게 해석되지 않는 이상 복수의 구성 전체를 대표하는 개념으로 사용될 수 있음에 유의하여야 한다. 본 명세서에서 '포함하는', '갖는', '구비하는', '포함하여 이루어지는' 등의 기재는 하나 또는 그 이상의 다른 구성요소 또는 그들의 조합의 존재 또는 부가 가능성이 있는 것으로 이해되어야 한다.
우선, 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선전력 전송장치를 도면을 참조하여 구체적으로 살펴본다. 이때, 참조되는 도면에 기재되지 않은 도면부호는 동일한 구성을 나타내는 다른 도면에서의 도면부호일 수 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 무선전력 전송장치를 개략적으로 나타낸 블럭도이고, 도 2는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 무선전력 전송장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 하나의 예에 따른 무선전력 전송장치는 스위칭 블럭(30), 전력증폭 및 전송 블럭(50), 센싱 블럭(90) 및 전력분배 및 제어 블럭(10)을 포함하여 이루어질 수 있다.
도 1 및 2에서, 스위칭 블럭(30)은 다수의 스위치(31, 32, 33)를 구비하고 있다. 도 2를 참조하면, 각 경로 상에 구비되는 스위치(31, 32, 33)가 스위칭하면서 전력증폭 및 전송 블럭(50)을 우회하도록 프리앰블 신호를 전달하거나 무선전력 전송을 위한 전력신호를 전력증폭 및 전송 블럭(50)으로 전송할 수 있다.
다시 설명하자면, 스위칭 블럭(30)은 제어에 따라, 프리앰블 신호 브로드캐스트 시, 분배된 전력신호를 입력받아 다음의 전력증폭 및 전송 블럭(50)을 우회하는 주기적인 프리앰블 신호로 전달할 수 있다. 예컨대, 도 2를 참조하면, 스위칭 블럭(30)은 전력분배 및 제어 블럭(10)으로부터 분배된 전력 신호를 전송받고, 전력분배 및 제어 블럭(10)의 제어에 따라 주기적인 프리앰블 신호로 전달할 수 있다. 본 발명에서 프리앰블 신호는 무선전력 송신용 전력신호가 아니라 송신 코일(71, 72, 73) 어레이 상에 무선전력 수신장치(도시되지 않음)가 출현하였는지 판단하기 위하여 제공되는 일종의 PWM신호로써 하이(high) 구간을 짧게 하고 로우(low) 구간을 길게 하여 전력소모를 줄인 신호일 수 있다. 이에 반하여, 전력신호라 함은 무선전력 전송용 전력신호로써 전력을 공급하는 신호이므로, 프리앰블 신호에 비하여 매우 긴 하이(high) 구간과 매우 짧은 로우(low) 구간을 구비할 수 있다.
또한 프리앰블 신호 브로드캐스트 모드가 각 경로 별로 전력신호 전송모드로 전환되는 경우, 전력분배 및 제어 블럭(10)으로부터 분배된 전력신호를 입력받은 스위칭 블럭(30)은 각 경로 상에서 스위칭에 따라 전력신호를 전력증폭 및 전송 블럭(50)으로 전송할 수 있다.
이러한 스위칭 블럭(30)에 대한 제어는 전력분배 및 제어 블럭(10)에 의해 이루어질 수 있고, 도 2를 참조하면, 예컨대 신호조절부(15)에 의해 제어가 이루어질 수 있다. 전력분배 및 제어 블럭(10), 예컨대 신호조절부(15)에 의한 제어에 따라, 스위칭 블럭(30)은 프리앰블 신호 브로드캐스트 모드에서 프리앰블 신호를 전달하거나, 무선전력 전송모드로 변경되는 경로 상에서 전달받은 전력신호를 전력증폭 및 전송 블럭(50)으로 전송하여 무선전력 전송이 이루어질 수 있도록 한다.
구체적으로 설명하면, 처음에는 프리앰블 신호 브로드캐스트 모드에서 스위칭 블럭(30)이 주기적인 프리앰블 신호를 전달한다. 이때, 스위칭 블럭(30)은 프리앰블 신호가 전력증폭 및 전송 블럭(50)을 우회하도록 전달한다.
이후, 프리앰블 신호 브로드캐스트에 따라 다음에서 설명될 센싱 블럭(90)에 의한 센싱 결과에 따라 무선전력 수신장치(도시되지 않음)가 출현된 경로에 대해서는 무선전력 전송모드로 전환되어 해당 경로 상의 스위칭 블럭(30)의 스위치(31, 32, 33)는 입력받은 전력 신호를 전력증폭 및 전송 블럭(50)으로 전달하게 된다.
도 2를 참조하면, 스위칭 블럭(30)은 전력분배 및 제어 블럭(10)으로부터 분배된 전력 신호를 전송받는데, 이때, 하나의 예에 따르면, 전력분배 및 제어 블럭(10)과 스위칭 블럭(30) 사이에 전력분배 및 제어 블럭(10)에서 분배된 전력신호를 증폭하여 스위칭 블럭(30)으로 전송하는 구동증폭 블럭(20)을 더 포함할 수 있다.
구동증폭 블럭(20)은 각 경로마다 구동증폭기(21, 22, 23)를 구비하고 있다. 각 경로 상에서 구동증폭기(21, 22, 23)에 의해 전단에서 높은 이득을 갖고 후단 전력증폭 및 전송 블럭(50)의 전력증폭기(151, 152, 153)로 전달함으로써 후단의 전력증폭기(151, 152, 153)에서 제대로 전력증폭이 이루어지게 할 수 있다. 이때, 구동증폭기(21, 22, 23)는 전력증폭기(151, 152, 153) 전단에서 이득을 보상해주는 역할을 할 수 있다.
RF 전송에서, 안테나를 통해 송신될 신호는 높은 전력으로 송출해야 하는데, 증폭기 구조 특성상 동시에 이득(gain)과 파워(power) 모두를 만족시키기 어렵다. 그러므로, 전력증폭되기 전단에서 높은 이득을 가진 별도의 구동증폭기(21, 22, 23)를 구비하여 높은 이득으로 후단으로 전달하도록 함으로써 후단에서 전력증폭이 제대로 이루어질 수 있다. 이때, 본 실시예에서는, 각 경로 상에 전단의 구동증폭 블럭(20)과 후단의 전력증폭기 블럭(150) 사이에 스위칭 블럭(30)이 구비되도록 하여 무선전력 전송을 위한 전력신호의 전송은 구동증폭 블럭(20)의 구동증폭기(21, 22, 23)에서 이득을 높인 후 전력증폭기 블럭(150)에서 높은 전력으로 증폭되도록 하고, 무선전력 수신장치(도시되지 않음)의 출현 여부를 검출하기 위한 프리앰블 신호의 전송에서는 구동증폭 블럭(20)의 구동증폭기(21, 22, 23)와 전력증폭기 블럭(150) 사이에 배치된 스위칭 블럭(30)의 스위치(31, 32, 33)에 의해 전력증폭 및 전송 블럭(50)을 우회하도록 함으로써 효율성을 높이도록 하고 있다.
계속하여, 도 1 및 2를 참조하면, 전력증폭 및 전송 블럭(50)은 각 경로별로 스위칭 블럭(30)을 통해 전송받은 전력신호를 증폭하여 코일어레이 블럭(70)으로 전송할 수 있다. 도 2를 참조하면, 전력증폭 및 전송 블럭(50)은 각 경로별로 전력증폭기(151, 152, 153) 및 정합회로(251, 252, 253)의 결합 구조로 구성될 수 있다.
도 2를 참조하여 하나의 예를 살펴보면, 전력증폭 및 전송 블럭(50)은 전력증폭기 블럭(150)과 정합회로 블럭(250)을 포함할 수 있다. 전력증폭기 블럭(150)은 각 경로 상에 배치된 다수의 전력증폭기(151, 152, 153)들이다. 다수의 전력증폭기(151, 152, 153) 각각은 각 경로 상의 스위칭 블럭(30)의 스위치(31, 32, 33)를 통해 전달받은 전력신호를 전력 증폭하여 전달한다. 이때, 도 2를 참조하면, 하나의 예에서, 전력증폭기 블럭(150)은 스위칭 블럭(30)의 전단에 구비된 구동증폭 블럭(20)에서 높은 이득을 갖도록 증폭된 신호를 스위칭 블럭(30)을 통해 전달받아 높은 전력으로 증폭할 수 있다.
이때, 전력증폭기 블럭(150)은 최대 전력을 전달하기 위해 최소 반사점에 매칭하는 것이 아니라 최대 전력 출력점에 매칭하게 되므로, 전력증폭된 신호를 전송받을 송신 코일(71, 72, 73)의 부하와 부정합된 구조를 가질 수 있다. 그러므로, 입력단의 전력증폭기 블럭(150)과 출력단의 코일어레이 블럭(70) 사이에서 전력 손실을 최소화하여 전송할 수 있도록 하기 위해 입력단과 출력단의 임피던스 매칭을 위한 정합회로 블럭(250)을 구비할 수 있다.
도 2에서, 정합회로 블럭(250)은 각각의 경로 상에 구비된 다수의 정합회로(251, 252, 253)들로 이루어진다. 다수의 정합회로(251, 252, 253) 각각은 각 경로 상에서 전력증폭기(151, 152, 153)에서 증폭된 신호를 저손실로 코일어레이 블럭(70)의 각 송신 코일(71, 72, 73)로 전송한다.
다음으로, 도 1 및 2를 참조하면, 센싱 블럭(90)은 전력증폭 및 전송 블럭(50)을 우회하여 코일어레이 블럭(70)으로 전달되는 각 경로 상에서 프리앰블 신호를 검출한다. 이때, 센싱 블럭(90)은 코일어레이 블럭(70)으로부터 무선전력을 전송받는 무선전력 수신장치(도시되지 않음)의 출현 유무에 따른 프리앰블 신호의 변화를 감지할 수 있다. 도 2를 참조하면, 센싱 블럭(90)은 각 경로별로 센싱회로(91, 92, 93)를 구비함으로써, 신속하게 무선전력 수신장치(도시되지 않음)의 출현 여부를 검출할 수 있다. 센싱 블럭(90)에서 센싱된 결과는 전력분배 및 제어 블럭(10)의 신호조절부(15)로 전달된다.
본 발명의 실시예에 따라, 무선전력 전송장치에서 최소한의 전력을 유지하는 슬립모드 상태에서 주기적인 프리앰블(preamble) 신호를 브로드캐스팅하여 무선전력 수신장치(도시되지 않음)의 존재여부를 신속하게 인지할 수 있게 된다.
또한, 도 1 및 2를 참조하면, 하나의 예에서, 센싱 블럭(90)은 전력증폭 및 전송 블럭(50)을 우회하여 코일어레이 블럭(70)으로 전달되는 프리앰블 신호의 경로 및 전력증폭 및 전송 블럭(50)에서 전력증폭되어 코일어레이 블럭(70)으로 전달되는 전력신호의 경로가 공통되는 각 경로에 센싱회로(91, 92, 93)를 구비함으로써 설치될 수 있다. 이에 따라, 센싱 블럭(90)의 각 센싱회로(91, 92, 93)는 각 경로에서 코일어레이 블럭(70)으로 전달되는 프리앰블 신호 또는 전력신호의 변화를 검출할 수 있다.
즉, 프리앰블 신호의 브로드캐스트 시에, 센싱 블럭(90)은 전력증폭 및 전송 블럭(50)을 우회하여 코일어레이 블럭(70)으로 각 경로를 통해 전달되는 프리앰블 신호의 레벨 변화를 검출할 수 있다. 그리고 프리앰블 신호의 레벨의 변화에 따라 무선전력 전송모드로 변환되는 경로를 통해 전력신호가 전력증폭 및 전송 블럭(50)을 거쳐 코일어레이 블럭(70)으로 전달되는 경우에는 센싱 블럭(90)은 전력신호의 레벨의 변화를 검출할 수 있다. 이때, 각 경로 상에 검출되는 프리앰블 신호 또는 전력신호의 레벨의 변화는 해당 경로 상의 코일어레이 블럭(70)의 송신 코일(71, 72, 73)을 통하여 무선전력 수신장치(도시되지 않음)가 무선전력을 수신받음에 따라 일어나므로, 각 경로 상에서 이러한 프리앰블 신호의 레벨의 변화를 검출함으로써 무선전력 수신장치(도시되지 않음)의 출현 여부를 판단할 수 있고, 나아가, 전력신호의 레벨의 변화를 검출함으로써 무선전력 수신장치(도시되지 않음)의 예컨대 수신상태 또는 충전완료 여부를 알 수 있게 된다.
다음으로, 도 1 및 2를 참조하여, 전력분배 및 제어 블럭(10)을 살펴본다.
전력분배 및 제어 블럭(10)은 프리앰블 신호 브로드캐스트 시에 프리앰블 신호가 주기적으로 스위칭 블럭(30)을 통해 각 경로로 전송되도록 제어한다. 그리고 전력분배 및 제어 블럭(10)은 센싱 블럭(90)으로부터 전달받은 센싱 결과에 따라 무선전력 수신장치(도시되지 않음)가 출현된 경로 상의 스위칭 블럭(30)을 제어하여 전력신호가 전력증폭 및 전송 블럭(50)으로 전송되도록 제어할 수 있다. 이때, 전력분배 및 제어 블럭(10)은 센싱 결과로부터 무선전력 수신장치(도시되지 않음)가 출현된 경로를 판단하고 해당 경로 상의 스위칭 블럭(30)의 스위치(31, 32, 33)를 온 동작시켜 분배된 전력신호가 스위칭 블럭(30)을 통해 전력증폭 및 전송 블럭(50)으로 전송되어 증폭되도록 제어할 수 있다.
명확하게 도시되지 않았으나, 도 2를 참조하면, 하나의 예에서, 전력분배 및 제어 블럭(10)은 전력분배기 및 신호조절부(15)를 포함할 수 있다.
전력분배기(도시되지 않음)는 전원 전력을 분배하여 각 경로 상의 스위칭 블럭(30)의 스위치(31, 32, 33)로 전송한다. 예컨대, 전력분배기는 각 경로 상에 분배저항이 구비되도록 함으로써 형성될 수도 있다. 도시되지 않았으나, 전력분배기 전단에는 교류전원을 정류하는 정류기가 구비될 수 있다. 도 2를 참조하면, 하나의 예에서, 전력분배기에서 분배되는 전력은 각 경로 상에서 구동증폭 블럭(20)의 구동증폭기(21, 22, 23)를 거쳐 스위칭 블럭(30)의 스위치(31, 32, 33)로 입력될 수 있다.
다음으로, 도 2를 참조하여, 신호조절부(15)를 살펴본다. 신호조절부(15)는 초반 프리앰블 신호 브로드캐스트 시, 전력분배기로부터 분배되는 전력신호가 스위칭 블럭(30)을 통해 전력증폭 및 전송 블럭(50)을 우회하는 프리앰블 신호로 전송되도록 제어할 수 있다. 즉, 초반부터 무선전력 전송용 전력신호를 바로 증폭시켜 송신 코일(71, 72, 73)을 통해 무선 방출시키면 전력소모가 크므로, 프리앰블 신호를 전송하여 코일어레이 중에서 무선전력 수신장치(도시되지 않음)가 출현된 송신 코일(71, 72, 73)의 경로를 통해서만 집중적으로 전력을 전송하여 무선전송되도록 함으로써 효율을 높일 수 있다.
신호조절부(15)는 프리앰블 신호 브로드캐스트에 따라 센싱 블럭(90)에서 각 경로 상에서 검출된 프리앰블 신호의 레벨변화를 전달받는다. 먼저 센싱 블럭(90)의 센싱 결과에 따라 무선전력 수신장치(도시되지 않음)의 출현이 감지된 경로에 대한 신호조절부(15)의 제어에 대해 구체적으로 살펴본다. 이때, 신호조절부(15)는 각 경로 상의 프리앰블 신호의 레벨변화에 대한 센싱 결과에 따라, 무선전력 수신장치(도시되지 않음)가 출현된 경로 상의 스위칭 블럭(30)의 스위치(31, 32, 33)를 제어하여, 예컨대 전력입력 스위치(31, 32, 33)를 온 동작시켜, 전력신호가 해당 경로를 통해 전력증폭 및 전송 블럭(50)으로 전송되도록 할 수 있다.
이때, 하나의 예에 따르면, 신호조절부(15)는 프리앰블 신호 브로드캐스트에 대한 센싱 결과에 따라, 무선전력 수신장치(도시되지 않음)가 출현된 경로 상의 스위칭 블럭(30)의 전력입력 스위치(31, 32, 33) 및 전력증폭 및 전송 블럭(50)에서의 전력증폭용 바이어스 전원을 온 시켜 무선전력 전송모드로 전환할 수 있다.
또한, 하나의 예에 따라, 무선전력 전송모드로 전환된 경로를 통해 무선전력 전송용 전력신호가 전송되는 경우를 더 살펴본다. 이때, 전력분배기에 의해 분배된 전력신호가 도 2의 구동증폭기(21, 22, 23)에서 증폭 이득을 갖도록 증폭되어 스위칭 블럭(30)의 스위치(31, 32, 33)를 거쳐 전력증폭 및 전송 블럭(50)로 전송되면, 전력신호는 전력증폭기(151, 152, 153)에서 높은 전력을 갖도록 전력증폭되고 전송과정에서 손실을 줄이기 위해 정합회로(251, 252, 253)를 거쳐 해당 경로의 말단에 위치된 코일어레이 블럭(70)의 송신 코일(71, 72, 73)로 전송되고, 여기서 무선전력 수신장치(도시되지 않음)의 수신 코일로 무선 전송될 수 있다. 이때, 전력증폭 및 전송 블럭(50)에서 코일어레이 블럭(70)으로 전송되는 경로 상에서 센싱 블럭(90)에 의해 송신 코일(71, 72, 73)로 전송되는 전력신호의 레벨 변화가 검출되게 된다. 센싱 블럭(90)에서의 전력신호의 레벨 변화 검출에 따라 신호조절부(15)에서 해당 경로를 통한 송신 코일(71, 72, 73)에서의 전력 송신 상태나 무선전력 수신장치(도시되지 않음)에서의 전력 수신상태 또는 무선충전 진행상태, 예컨대 충전완료 여부를 판단할 수가 있다. 신호조절부(15)는 무선전력 전송모드로 전환된 경로에 대하여 센싱 블럭(90)에 의해 검출된 전력신호의 변화에 따라 해당 경로 상의 무선전력 수신장치(도시되지 않음)의 충전완료 여부를 판단하고, 충전완료 시 해당 경로 상의 스위칭 블럭(30)의 전력입력 스위치(31, 32, 33) 및 전력증폭 및 전송 블럭(50)에서의 전력증폭용 바이어스 전원을 오프 시켜 슬립모드로 전환할 수 있다. 슬립모드로 전환되면, 예컨대 하나의 예에서, 신호조절부(15)의 제어에 따라 해당 경로 상의 스위칭 블럭(30)의 스위치(31, 32, 33)는 주기적으로 프리앰블 신호를 전력증폭 및 전송 블럭(50)을 우회시켜 전달할 수 있다.
다음으로 센싱 결과에 따라 무선전력 수신장치(도시되지 않음)의 출현이 감지되지 않은 경로에 대한 신호조절부(15)의 제어에 대해 살펴본다. 신호조절부(15)는 각 경로 상의 프리앰블 신호의 레벨변화에 대한 센싱 결과에 따라, 무선전력 수신장치(도시되지 않음)의 출현이 감지되지 않은 경로를 통하여 무선전력 전송용 전력신호가 전송되지 않도록 제어할 수 있다. 즉, 신호조절부(15)는 무선전력 수신장치(도시되지 않음)의 출현이 감지되지 않은 경로 상의 스위칭 블럭(30)의 스위치(31, 32, 33)를 제어하여, 예컨대 전력입력 스위치(31, 32, 33)를 오프 동작시켜, 해당 경로 상의 전력증폭 및 전송 블럭(50)으로의 전력신호의 전송이 차단되도록 할 수 있다.
이때, 하나의 예에 따르면, 신호조절부(15)는 프리앰블 신호 브로드캐스트에 대한 센싱 결과에 따라, 무선전력 수신장치(도시되지 않음)의 출현이 감지되지 않은 경로 상의 스위칭 블럭(30)의 전력입력 스위치(31, 32, 33) 및 전력증폭 및 전송 블럭(50)에서의 전력증폭용 바이어스 전원을 오프 시켜 슬립모드가 유지되도록 할 수 있다.
또한, 또 하나의 예에서, 신호조절부(15)는 프리앰블 신호 브로드캐스트에 의한 센싱 결과에 따라, 무선전력 수신장치(도시되지 않음)의 출현이 감지되지 않은 경로 상의 스위칭 블럭(30)의 전력입력 스위치(31, 32, 33)를 오프 시키되, 스위칭 블럭(30)을 통해 프리앰블 신호가 전력증폭 및 전송 블럭(50)을 우회하여 전송되도록 제어할 수 있다. 그에 따라, 하나의 예에서, 무선전력 수신장치(도시되지 않음)의 출현이 감지되지 않은 경로에 대해서는 해당 경로의 송신 코일(71, 72, 73) 상에 무선전력 수신장치(도시되지 않음)가 출현할 때까지 예컨대 주기적인 프리앰블 신호가 계속 제공될 수 있다.
본 발명의 또 하나의 예를 살펴본다. 하나의 예에 따르면, 신호조절부(15)는 코일어레이 블럭(70)에 임시 식별자를 부여하고 프리앰블 신호 브로드캐스트에 대한 센싱 결과를 임시 식별자별로 판단하여 무선전력 전송모드 전환여부를 디스플레이장치(도시되지 않음)를 통해 나타내도록 제어할 수 있다.
또한 신호조절부(15)는 무선전력 전송모드로 전환된 경로에 대하여 임시 식별자별로 센싱 결과에 따른 무선전력 수진장치의 수신상태 또는 충전완료 여부를 디스플레이장치(도시되지 않음)를 통해 나타내도록 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라, 무선전력 전송장치는 멀티 코일 어레이로 다수개의 송신 코일(71, 72, 73)에 임시 ID를 부여하고, 임시 ID 별로 각각의 무선전력 수신장치(도시되지 않음)의 상태를 확인하여 충전 프로파일(Profile)을 숫자 또는 그래프로 표시해줄 수 있다. 이때, 각 수신장치인 무선 충전단말에 우선순위를 임의로 설정하여 해당 경로로 전력전송이 이루도록 할 수 있다. 무선전력 수신장치(도시되지 않음)의 수신상태의 판단을 통하여 충전완료상태로 전환되게 되면 무선전력 전송장치의 전력증폭 및 전송 블럭(50)의 전력증폭기(151, 152, 153)의 바이어스를 오프시켜 불필요한 소모전력을 낮출 수 있다. 소정의 공간, 예를 들면 카페나 공공기관 등의 시설 내에서 예컨대 멀티 무선 충전세트로 설치하는 경우 각 무선전력 수신 단말의 충전상태를 디스플레이하도록 할 수도 있다.
도 1 및 2를 참조하여, 또 하나의 예를 살펴본다. 하나의 예에서, 무선전력 전송장치는 코일어레이 블럭(70)을 포함한다. 코일어레이 블럭(70)은 각각의 경로 상에 송신 코일(71, 72, 73)을 구비하고 있다. 코일어레이 블럭(70)은 각 경로를 통해 전력증폭 및 전송 블럭(50)으로부터 전송받은 전력신호를 무선전력 수신장치(도시되지 않음)로 무선 전송한다. 이때, 코일어레이 블럭(70)의 송신 코일(71, 72, 73)로 전송되는 전력신호의 레벨 변화가 센싱회로(91, 92, 93)에 의해 검출될 수 있다.
코일어레이 블럭(70)은 전력신호의 무선전송뿐만 아니라, 프리앰블 신호의 브로드캐스트 시에는 전력증폭 및 전송 블럭(50)을 우회하여 전달받은 프리앰블 신호를 송신 코일(71, 72, 73)을 통하여 무선전력 수신장치(도시되지 않음)의 수신코일로 무선 전송할 수 있다. 이때, 코일어레이 블럭(70)의 송신 코일(71, 72, 73)로 전송되는 프리앰블 신호의 레벨 변화가 센싱회로(91, 92, 93)에 의해 검출될 수 있다.
코일어레이 블럭(70)의 송신 코일(71, 72, 73)은 예컨대 전자기유도 방식에 의해 무선전력 수신장치(도시되지 않음)의 수신 코일로 무선전력을 공급할 수 있다.
이때, 하나의 예에 따르면, 코일어레이 블럭(70)은 다수의 송신 코일(71, 72, 73)을 구비하되, 각 경로별로 무선전력 수신장치(도시되지 않음)의 수신 코일과 전자기적으로 커플링되어 전력신호를 무선 전송한다.
다음으로, 본 발명의 제2 실시예에 따른 무선전력 전송방법을 도면을 참조하여 구체적으로 살펴본다. 이때, 다음의 도 3뿐만 아니라 전술한 제1 실시예에 따른 무선전력 전송장치들 및 도 1 내지 2가 참조될 수 있고, 그에 따라 중복되는 설명들은 생략될 수 있다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 무선전력 전송방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 3을 참조하여, 본 발명의 하나의 예에 따른 무선전력 전송방법을 살펴보면, 다음의 (a) 내지 (d) 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
먼저, 도 3에서, (a) 단계에서는, 제어에 따라, 분배된 전력신호는 다수의 스위치(31, 32, 33)가 구비된 스위칭 블럭(30)으로 입력되어 전력증폭 경로를 우회하는 우회 경로로 주기적인 프리앰블 신호로서 전송될 수 있다. 이 단계는 초반에 신호조절부(15)의 제어에 따라 스위칭 블럭(30)에서 주기적으로 프리앰블 신호를 브로드캐스트하는 단계이다.
또 하나의 예에 있어서, 도시되지 않았으나, 전술한 (a) 단계 이전에 (a-0) 단계를 더 포함할 수 있다. 이때, (a-0) 단계에서는 전원 전력으로부터 분배된 전력신호가 제어에 따라 각 경로 상의 스위칭 블럭(30)의 스위치(31, 32, 33)로 전송될 수 있다.
한편, 도 2를 참조하면, 또 하나의 예에서, (a) 단계에서 전력신호가 스위칭 블럭(30)의 스위치(31, 32, 33)로 입력되기 전에 구동증폭기(21, 22, 23)를 거치며 구동 증폭되는 단계가 더 포함될 수 있다.
프리앰블 신호가 전력증폭 경로를 우회하여 전달되면, 도 3에서와 같이 (b) 단계에서, 우회 경로를 통해 무선전력 전송용 송신 코일(71, 72, 73)이 구비된 코일어레이 블럭(70)으로 전달되는 프리앰블 신호가 검출된다. 이때, 코일어레이 블럭(70)으로부터 무선전력을 전송받는 무선전력 수신장치(도시되지 않음)의 출현 유무에 따른 프리앰블 신호의 변화가 감지될 수 있다.
다음, 도 3을 참조하면, (c) 단계에서는, 감지된 프리앰블 신호의 변화에 따라 무선전력 수신장치(도시되지 않음)가 출현된 경로 상의 스위칭 블럭(30)이 제어된다. 이에 따라, 스위칭 블럭(30)으로 입력되는 전력신호가 전력증폭 경로로 전송되어 전력증폭되고 코일어레이 블럭(70)으로 전송된다.
또 하나의 예에 있어서, (c) 단계에서 무선전력 수신장치(도시되지 않음)가 출현된 경로 상의 스위칭 블럭(30)이 제어되며 전력신호를 전력증폭 경로를 통해 전송하는 경우에, 스위칭 블럭(30)에 입력되는 전력신호는 다음의 (a-0) 단계를 거칠 수 있다. 구체적으로, (a-0) 단계에서는 전원 전력으로부터 분배된 전력신호가 제어에 따라 각 경로 상의 스위칭 블럭(30)의 스위치(31, 32, 33)로 전송될 수 있다.
한편, 도 2를 참조하면, 또 하나의 예에서, (c) 단계에서 전력신호가 스위칭 블럭(30)의 스위치(31, 32, 33)로 입력되기 전에 구동증폭기(21, 22, 23)를 거치며 구동 증폭되는 단계가 더 포함될 수 있다.
또한, 하나의 예에 의하면, 전술한 (c) 단계에서 전력증폭 및 전송 단계는 다음의 (c-1) 및 (c-2) 단계를 포함할 수 있다. (c-1) 및 (c-2) 단계는 프리앰블 신호의 브로드캐스트에 대하여 센싱 결과 무선전력 수신장치(도시되지 않음)의 출현 경로 상으로 전력신호가 전송되어 증폭되고 코일어레이 블럭(70)을 전송되는 과정을 포함하고 있다.
더 살펴보면, (c-1) 단계에서는 각 경로 상의 스위칭 블럭(30)의 스위치(31, 32, 33)로부터 전력증폭 경로로 전송된 전력신호가 각 경로 상의 전력증폭기(151, 152, 153)를 통해 전력 증폭될 수 있다.
다음, (c-2) 단계에서는 증폭된 신호가 각 경로 상의 정합회로(251, 252, 253)를 거쳐 코일어레이 블럭(70)으로 저손실로 전송될 수 있다.
도 3을 참조하여 설명된 전술한 (c) 단계를 더 살펴본다. 하나의 예에서, 전술한 (c) 단계는 구체적으로 다음의 (c1) 및 (c2) 단계를 포함할 수 있다.
이때, (c1) 단계에서는, 감지된 프리앰블 신호의 변화에 따라, 무선전력 수신장치(도시되지 않음)가 출현된 경로 상의 스위칭 블럭(30)의 스위치(31, 32, 33)가 제어된다. 스위칭 블럭(30)의 스위치(31, 32, 33) 제어에 따라, 예컨대 스위치(31, 32, 33)가 온 되며, 스위치(31, 32, 33)를 통해 전달되는 전력신호가 해당 경로를 통해 전력증폭 경로로 전송된다.
이때, 또 하나의 예에 따르면, 전술한 (c1) 단계에서는 무선전력 수신장치(도시되지 않음)가 출현된 경로 상의 스위칭 블럭(30)의 전력입력 스위치(31, 32, 33) 및 전력증폭 경로에서의 전력증폭용 바이어스 전원이 온 되며 무선전력 전송모드로 전환될 수 있다. 무선전력 전송모드로 전환됨에 따라 전력신호가 해당 경로를 통해 전력증폭 경로에서 증폭되고 전송되어 코일어레이 블럭(70)에서 무선 전송될 수 있다.
또한, 하나의 예에 따르면, 전술한 (c1) 단계에서 무선전력 전송모드로 전환된 경로에 대하여 다음의 (c1-a), (c1-b) 및 (c1-c) 단계가 진행될 수 있다.
(c1-a) 단계에서는, 무선전력 전송모드 전환에 따라, 분배된 전력신호는 다수의 스위치(31, 32, 33)가 구비된 스위칭 블럭(30)으로 입력되어 전력증폭 경로로 전송될 수 있다.
다음, (c1-b) 단계에서는, 전력증폭 경로를 통해 송신 코일(71, 72, 73)이 구비된 코일어레이 블럭(70)으로 전달되는 전력신호가 검출되고, 해당 경로에서 코일어레이 블럭(70)으로부터 무선전력을 전송받는 무선전력 수신장치(도시되지 않음)의 수신상태에 따른 전력신호의 변화가 감지될 수 있다.
그리고 (c1-c) 단계에서는, 감지된 전력신호의 변화에 따라 해당 경로 상의 무선전력 수신장치(도시되지 않음)의 충전완료 여부를 판단하고, 충전완료 시 해당 경로 상의 스위칭 블럭(30)의 전력입력 스위치(31, 32, 33) 및 전력증폭 경로에서의 전력증폭용 바이어스 전원을 오프 시켜 슬립모드로 전환할 수 있다.
하나의 예에서, 전술한 (c) 단계에서는 코일어레이 블럭(70)에 부여된 임시 식별자별로 프리앰블 신호 브로드캐스트에 대한 감지 결과를 판단하여 전술한 (c1) 단계에서 무선전력 전송모드 전환여부가 디스플레이되도록 할 수 있다.
또한 전술한 (c1) 단계에서 무선전력 전송모드로 전환된 경로에 대하여, 전술한 (c1-c) 단계에서 임시 식별자별로 감지된 전력신호의 변화에 따른 무선전력 수진장치의 수신상태 또는 충전완료 여부가 디스플레이되도록 할 수 있다.
이에 따라, 순차적으로 수신장치의 출현을 검출하는 종래 기술과 달리 프리앰블 싱호의 브로드캐스트를 통해 각 경로 상의 송신 코일(71, 72, 73) 상에 대한 식별자(ID)를 부여하여 식별자에 따라 무선전력 수신장치(도시되지 않음)의 유무 판별 및 각 수신장치의 충전 프로파일(Profile) 정보 등을 관리함으로써 현 충전상태와 충전완료 예정시간 등을 추가적으로 디스플레이하도록 함으로써 효과적인 무선 충전시스템 운영을 가능하게 할 수 있다.
다음으로, (c2) 단계를 살펴보면, 감지된 프리앰블 신호의 변화에 따라, 무선전력 수신장치(도시되지 않음)의 출현이 감지되지 않은 경로 상의 스위칭 블럭(30)의 스위치(31, 32, 33)가 제어되어 전력증폭 경로로의 전력신호의 전송이 차단될 수 있다.
또 하나의 예에 따르면, 전술한 (c2) 단계에서는 무선전력 수신장치(도시되지 않음)의 출현이 감지되지 않은 경로 상의 스위칭 블럭(30)의 전력입력 스위치(31, 32, 33) 및 전력증폭 경로에서의 전력증폭용 바이어스 전원이 오프 되며 슬립모드가 유지될 수 있다.
또한, 이때, 하나의 예에 따르면, 전술한 (c2) 단계에서는 무선전력 수신장치(도시되지 않음)의 출현이 감지되지 않은 경로 상의 스위칭 블럭(30)의 전력입력 스위치(31, 32, 33)가 오프 상태로 유지되며 스위칭 블럭(30)을 통해 프리앰블 신호가 전력증폭 경로를 우회하여 전송될 수 있다.
계속하여, 도 3을 참조하면, (d) 단계에서는, 전력신호를 전송받은 코일어레이 블럭(70)에서 무선전력 전송이 수행된다.
또 하나의 예에서, 코일어레이 블럭(70)은 전자기유도에 의해 무선전력 수신장치(도시되지 않음)로 무선전력을 공급할 수 있다.
이상에서, 전술한 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 범주를 제한하는 것이 아니라 본 발명에 대한 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자의 이해를 돕기 위해 예시적으로 설명된 것이다. 또한, 전술한 구성들의 다양한 조합에 따른 실시예들이 앞선 구체적인 설명들로부터 당업자에게 자명하게 구현될 수 있다. 따라서, 본 발명의 다양한 실시예는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 범위는 특허청구범위에 기재된 발명에 따라 해석되어야 하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변경, 대안, 균등물들을 포함하고 있다.
10 : 전력분배 및 제어 블럭 20 : 구동증폭 블럭
21, 22, 23 : 구동증폭기 30 : 스위칭 블럭
31, 32, 33 : 스위치 50 : 전력증폭 및 전송 블럭
150 : 전력증폭기 블럭 151, 152, 153 : 전력증폭기
250 : 정합회로 블럭 251, 252, 253 : 정합회로
70 : 코일어레이 블럭 71, 72, 73 : 송신 코일
70 : 센싱 블럭 91, 92, 93 : 센싱 회로
21, 22, 23 : 구동증폭기 30 : 스위칭 블럭
31, 32, 33 : 스위치 50 : 전력증폭 및 전송 블럭
150 : 전력증폭기 블럭 151, 152, 153 : 전력증폭기
250 : 정합회로 블럭 251, 252, 253 : 정합회로
70 : 코일어레이 블럭 71, 72, 73 : 송신 코일
70 : 센싱 블럭 91, 92, 93 : 센싱 회로
Claims (18)
- 다수의 스위치를 구비하되, 제어에 따라, 분배된 전력신호를 받아 전력증폭 및 전송 블럭을 우회하는 주기적인 프리앰블 신호로 전달하거나 스위칭에 따라 상기 전력신호를 상기 전력증폭 및 전송 블럭으로 전송하는 스위칭 블럭;
각 경로별로 상기 스위칭 블럭을 통해 전송받은 상기 전력신호를 증폭하여 코일어레이 블럭으로 전송하는 전력증폭 및 전송 블럭;
상기 전력증폭 및 전송 블럭을 우회하여 상기 코일어레이 블럭으로 전달되는 각 경로 상에서 상기 프리앰블 신호를 검출하되, 상기 코일어레이 블럭으로부터 무선전력을 전송받는 무선전력 수신장치의 출현 유무에 따른 상기 프리앰블 신호의 변화를 감지하는 센싱 블럭; 및
상기 프리앰블 신호가 주기적으로 상기 스위칭 블럭을 통해 각 경로로 전송되도록 제어하고, 상기 센싱 블럭으로부터 전달받은 센싱 결과에 따라 상기 무선전력 수신장치가 출현된 경로 상의 상기 스위칭 블럭을 제어하여 상기 전력신호가 상기 전력증폭 및 전송 블럭으로 전송되도록 제어하는 전력분배 및 제어 블럭; 을 포함하여 이루어지는 무선전력 전송장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 전력분배 및 제어 블럭과 상기 스위칭 블럭 사이에 상기 전력분배 및 제어 블럭에서 분배된 상기 전력신호를 증폭하여 전송하는 구동증폭 블럭을 더 포함하는,
무선전력 전송장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 전력증폭 및 전송 블럭으로부터 전송받은 상기 전력신호, 및 상기 전력증폭 및 전송 블럭을 우회하여 전달받은 상기 프리앰블 신호를 상기 무선전력 수신장치로 무선 전송하는 코일어레이 블럭을 더 포함하는,
무선전력 전송장치.
- 청구항 3에 있어서,
상기 코일어레이 블럭은 다수의 송신 코일을 구비하되, 각 경로별로 상기 무선전력 수신장치의 수신 코일과 전자기적으로 커플링되어 상기 전력신호를 무선 전송하는,
무선전력 전송장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 전력증폭 및 전송 블럭은:
각 경로 상의 상기 스위칭 블럭의 스위치를 통해 전달받은 상기 전력신호를 전력 증폭하는 다수의 전력증폭기; 및
상기 전력증폭기 각각에서 증폭된 신호를 각 경로를 통해 저손실로 상기 코일어레이 블럭으로 전송하는 다수의 정합회로; 를 포함하는,
무선전력 전송장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 전력분배 및 제어 블럭은:
전원 전력을 분배하여 각 경로 상의 상기 스위칭 블럭의 스위치로 전송하는 전력분배기; 및
초반 상기 프리앰블 신호 브로드캐스트 시, 상기 전력분배기로부터 분배되는 전력신호가 상기 스위칭 블럭을 통해 상기 전력증폭 및 전송 블럭을 우회하는 상기 프리앰블 신호로 전송되도록 제어하고, 상기 센싱블럭으로부터 전달받은 센싱 결과에 따라, 상기 무선전력 수신장치가 출현된 경로 상의 상기 스위칭 블럭의 스위치를 제어하여 상기 전력분배기로부터 분배된 전력신호가 해당 경로를 통해 상기 전력증폭 및 전송 블럭으로 전송되도록 하고, 상기 무선전력 수신장치의 출현이 감지되지 않은 경로 상의 상기 스위칭 블럭의 스위치를 제어하여 해당 경로 상의 상기 전력증폭 및 전송 블럭으로의 상기 전력신호의 전송이 차단되도록 하는 신호조절부; 를 포함하는,
무선전력 전송장치.
- 청구항 6에 있어서,
상기 신호조절부는 상기 프리앰블 신호 브로드캐스트에 의한 상기 센싱 결과에 따라, 상기 무선전력 수신장치가 출현된 경로 상의 상기 스위칭 블럭의 전력입력 스위치 및 상기 전력증폭 및 전송 블럭에서의 전력증폭용 바이어스 전원을 온 시켜 무선전력 전송모드로 전환하고, 상기 무선전력 수신장치의 출현이 감지되지 않은 경로 상의 상기 스위칭 블럭의 전력입력 스위치 및 상기 전력증폭 및 전송 블럭에서의 전력증폭용 바이어스 전원을 오프 시켜 슬립모드를 유지하는,
무선전력 전송장치.
- 청구항 7에 있어서,
상기 신호조절부는 상기 프리앰블 신호 브로드캐스트에 의한 상기 센싱 결과에 따라, 상기 무선전력 수신장치의 출현이 감지되지 않은 경로 상의 상기 스위칭 블럭의 전력입력 스위치를 오프 상태로 유지시키며 상기 스위칭 블럭을 통해 상기 프리앰블 신호가 상기 전력증폭 및 전송 블럭을 우회하여 전송되도록 제어하는,
무선전력 전송장치.
- 청구항 7에 있어서,
상기 센싱 블럭은 상기 전력증폭 및 전송 블럭을 우회하여 상기 코일어레이 블럭으로 전달되는 상기 프리앰블 신호의 경로 및 상기 전력증폭 및 전송 블럭에서 전력증폭되어 상기 코일어레이 블럭으로 전달되는 상기 전력신호의 경로가 공통되는 각 경로에 설치되되, 각 경로에서 상기 코일어레이 블럭으로 전달되는 상기 프리앰블 신호 또는 상기 전력신호의 변화를 검출하고,
상기 신호조절부는 상기 무선전력 전송모드로 전환된 경로에 대하여 상기 센싱 블럭에 의해 검출된 상기 전력신호의 변화에 따라 해당 경로 상의 상기 무선전력 수신장치의 충전완료 여부를 판단하고, 상기 충전완료 시 해당 경로 상의 상기 스위칭 블럭의 전력입력 스위치 및 상기 전력증폭 및 전송 블럭에서의 전력증폭용 바이어스 전원을 오프 시켜 슬립모드로 전환하는,
무선전력 전송장치.
- 청구항 9에 있어서,
상기 신호조절부는 상기 코일어레이 블럭에 임시 식별자를 부여하고 상기 프리앰블 신호 브로드캐스트에 대한 상기 센싱 결과를 상기 임시 식별자별로 판단하여 상기 무선전력 전송모드 전환여부를 디스플레이장치를 통해 나타내도록 제어하고, 상기 무선전력 전송모드로 전환된 경로에 대하여 상기 임시 식별자별로 상기 센싱 결과에 따른 상기 무선전력 수진장치의 수신상태 또는 충전완료 여부를 상기 디스플레이장치를 통해 나타내도록 제어하는,
무선전력 전송장치.
- (a) 제어에 따라, 분배된 전력신호는 다수의 스위치가 구비된 스위칭 블럭으로 입력되어 전력증폭 경로를 우회하는 우회 경로로 주기적인 프리앰블 신호로서 전송되는 단계;
(b) 상기 우회 경로를 통해 무선전력 전송용 송신 코일이 구비된 코일어레이 블럭으로 전달되는 상기 프리앰블 신호가 검출되고, 상기 코일어레이 블럭으로부터 무선전력을 전송받는 무선전력 수신장치의 출현 유무에 따른 상기 프리앰블 신호의 변화가 감지되는 단계;
(c) 상기 감지된 상기 프리앰블 신호의 변화에 따라 상기 무선전력 수신장치가 출현된 경로 상의 상기 스위칭 블럭이 제어되며 상기 스위칭 블럭으로 입력되는 상기 전력신호가 상기 전력증폭 경로로 전송되어 전력증폭되고 상기 코일어레이 블럭으로 전송되는 단계; 및
(d) 상기 코일어레이 블럭에서 무선전력 전송이 수행되는 단계; 를 포함하여 이루어지는 무선전력 전송방법.
- 청구항 11에 있어서,
상기 (a) 및 (c) 단계에서 상기 전력신호가 상기 스위칭 블럭의 스위치로 입력되기 전에 구동 증폭되는 단계를 더 포함하는,
무선전력 전송방법.
- 청구항 11에 있어서,
상기 (c) 단계에서 전력증폭 및 전송 단계는:
(c-1) 각 경로 상의 상기 스위칭 블럭의 스위치로부터 상기 전력증폭 경로로 전송된 상기 전력신호가 각 경로 상의 전력증폭기를 통해 전력 증폭되는 단계; 및
(c-2) 상기 증폭된 신호는 각 경로 상의 정합회로를 거쳐 상기 코일어레이 블럭으로 저손실로 전송되는 단계; 를 포함하는,
무선전력 전송방법.
- 청구항 11에 있어서,
(a-0) 전원 전력으로부터 분배된 상기 전력신호가 각 경로 상의 상기 스위칭 블럭의 스위치로 전송되는 단계를 더 포함하고,
상기 (c) 단계는:
(c1) 상기 감지된 상기 프리앰블 신호의 변화에 따라, 상기 무선전력 수신장치가 출현된 경로 상의 상기 스위칭 블럭의 스위치가 제어되어 상기 전력신호가 해당 경로를 통해 상기 전력증폭 경로로 전송되는 단계; 및
(c2) 상기 감지된 상기 프리앰블 신호의 변화에 따라, 상기 무선전력 수신장치의 출현이 감지되지 않은 경로 상의 상기 스위칭 블럭의 스위치가 제어되어 상기 전력증폭 경로로의 상기 전력신호의 전송이 차단되는 단계; 를 포함하는,
무선전력 전송방법.
- 청구항 14에 있어서,
상기 (c1) 단계에서는 상기 무선전력 수신장치가 출현된 경로 상의 상기 스위칭 블럭의 전력입력 스위치 및 상기 전력증폭 경로에서의 전력증폭용 바이어스 전원이 온 되며 무선전력 전송모드로 전환되고,
상기 (c2) 단계에서는 상기 무선전력 수신장치의 출현이 감지되지 않은 경로 상의 상기 스위칭 블럭의 전력입력 스위치 및 상기 전력증폭 경로에서의 전력증폭용 바이어스 전원이 오프 되며 슬립모드가 유지되는,
무선전력 전송방법.
- 청구항 15에 있어서,
상기 (c2) 단계에서는 상기 무선전력 수신장치의 출현이 감지되지 않은 경로 상의 상기 스위칭 블럭의 전력입력 스위치가 오프 상태로 유지되며 상기 스위칭 블럭을 통해 상기 프리앰블 신호가 상기 전력증폭 경로를 우회하여 전송되는,
무선전력 전송방법.
- 청구항 15에 있어서,
상기 (c1) 단계에서 상기 무선전력 전송모드로 전환된 경로에 대하여:
(c1-a) 상기 무선전력 전송모드 전환에 따라, 상기 분배된 전력신호는 다수의 스위치가 구비된 스위칭 블럭으로 입력되어 상기 전력증폭 경로로 전송되는 단계;
(c1-b) 상기 전력증폭 경로를 통해 상기 송신 코일이 구비된 상기 코일어레이 블럭으로 전달되는 상기 전력신호가 검출되고, 해당 경로에서 상기 코일어레이 블럭으로부터 무선전력을 전송받는 무선전력 수신장치의 수신상태에 따른 상기 전력신호의 변화가 감지되는 단계; 및
(c1-c) 상기 감지된 상기 전력신호의 변화에 따라 해당 경로 상의 상기 무선전력 수신장치의 충전완료 여부를 판단하고, 상기 충전완료 시 해당 경로 상의 상기 스위칭 블럭의 전력입력 스위치 및 상기 전력증폭 경로에서의 상기 전력증폭용 바이어스 전원을 오프 시켜 슬립모드로 전환하는 단계; 가 진행되는,
무선전력 전송방법.
- 청구항 17에 있어서,
상기 (c) 단계에서는 상기 코일어레이 블럭에 부여된 임시 식별자별로 상기 프리앰블 신호 브로드캐스트에 대한 상기 감지 결과를 판단하여 상기 (c1) 단계에서 상기 무선전력 전송모드 전환여부가 디스플레이되도록 하고,
상기 (c1) 단계에서 상기 무선전력 전송모드로 전환된 경로에 대하여, 상기 (c1-c) 단계에서 상기 임시 식별자별로 상기 감지된 상기 전력신호의 변화에 따른 상기 무선전력 수진장치의 수신상태 또는 충전완료 여부가 디스플레이되도록 하는,
무선전력 전송방법.
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