KR20140058331A

KR20140058331A - 무선 전력 송신을 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20140058331A
Application number: KR1020130121104A
Authority: KR
Inventors: 왕 준; 왕 퀴앙; 도우 팬; 첸 준; 왕 제임스
Original assignee: 오투 마이크로, 인코포레이티드
Priority date: 2012-11-05
Filing date: 2013-10-11
Publication date: 2014-05-14
Also published as: JP2014093938A; CN103812227A; US20140125139A1; EP2728706A2; TW201419701A; TWI506913B

Abstract

무선으로 전력을 송신하기 위한 방법 및 장치가 개시된다. 상기 전력과 관련된 매개변수의 제1 목표 수준이 상기 송신기로 전송된다. 이후 전력이 상기 송신기로부터 수신된다. 상기 수신된 전력의 매개변수가 상기 제1 목표 수준에 도달하는 경우, 매개변수의 제2 목표 수준이 상기 송신기로 전송된다. 상기 매개변수의 제2 목표 수준은 상기 수신기에 연결된 부하의 크기에 기초하여 결정된다.

Description

무선 전력 송신을 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR WIRELESS POWER TRANSMISSION}

본 발명은 전체적으로 무선 전력 송신을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

무선 전력 전송은 인공의 전도체를 연결하지 않고 전력 공급원으로부터 전기 부하로 전기 에너지를 전송하는 것이다. 무선 전력 전송의 가장 일반적인 형태는 공진 자기 유도(resonant magnetic induction)에 수반되는 직접 유도를 사용하여 실행된다. 다른 방법은 마이크로웨이브 형태 또는 레이저 형태의 전자기 복사(electromagnetic radiation) 및 전기 전도(electric conduction)를 포함한다. 무선 전력 전송은 예를 들어 모바일 폰, 카메라, 음악 플레이어, 헤드셋과 같은 넓은 영역의 모바일 기기에서 배터리 충전 또는 다른 적절한 부하를 위하여 사용되어 왔다.

무선 전력 송신 시스템에서 수신하는 기기(수신기)는 전력 신호 상에, 예를 들어, 부하 변조함에 의하여 전송하는 기기(송신기)에 제어 정보를 제공할 수 있다. 수신된 제어 정보에 기초하여, 수신기에 결합된 부하를 구동시키기 위하여 송신기는, 예를 들어 주파수와 같은 전송되는 전력과 관련된 어떤 매개변수를 요구되는 수준까지 조절할 수 있다. QI 통신 프로토콜(무선 전력 컨소시엄)과 같은 공지된 표준은 수신기가 어떻게 자신의 전력 요구(수요)(needs)를 전력 전송을 위하여 사용하는 동일한 자기 결합(magnetic coupling) 상으로 송신기와 통신하는지를 규정한다. 예를 들어, 수신기와 송신기 사이에 초기 통신이 175 kHz의 디폴트 펄스-폭-변조(PWM) 주파수에서 확립이 된 이후, 부하(load)는 즉시 수신기에 결합된다.그러나 디폴트 PWM 주파수가 상대적으로 높기 때문에, 수신 전력의 부하 구동 용량은 상대적으로 낮다. 부하가 즉시 수신기에 결합되므로, 전류 전압이 갑자기 강하할 수 있고, 이는 수신기에는 바람직하지 않다. 추가로, 현행 QI 통신 프로토콜은 5W에 이르는 출력 전력을 지원하기 때문에, 만약, 부하가 10W 또는 그보다 높으면, 갑작스런 전압 강하가 생겨 수신기가 부하를 구동하지 못하게 할 수 있다.

따라서 위에서 언급된 문제를 해결하기 위하여 무선 전력 송신을 위한 해결책의 필요성이 존재한다.

본 발명의 목적은 무선 전력 송신을 위한 방법, 장치 및 프로그래밍을 제공하는 것이다.

본 발명은 무선 전력 송신을 위한 방법, 장치 및 프로그래밍을 개시한다.

하나의 실시 예에서, 송신기로부터 무선으로 전력을 수신하기 위한 수신기를 위한 방법이 제공된다. 전력과 관련된 매개변수의 제1 목표 수준(target level)이 송신기에 전송된다. 이후 전력이 송신기로부터 수신된다. 수신된 전력의 매개변수(parameter)가 제1 목표 수준에 도달하는 경우, 매개변수의 제2 목표 수준이 송신기에 전송된다. 매개변수의 제2 목표 수준이 수신기에 결합된(coupled) 부하(load)의 양에 기초하여 결정된다.

다른 실시 형태에서, 수신기를 포함하는 장치가 제공된다. 수신기는 전력 수용 유닛, 제어 유닛 및 통신 유닛을 포함한다. 전력 수용 유닛은 송신기로부터 전력을 무선으로 수신하도록 구성(형성)된다. 제어 유닛은 전력 수용 유닛에 작동적으로(작동 가능하도록)(operatively) 결합되고 그리고 송신기에 전력과 관련된 매개변수의 제1 목표 수준의 전송을 제어하도록 형성된다. 수신된 전력의 매개변수가 제1 목표 수준에 도달하는 경우, 제어 유닛은 추가로 매개변수의 제2 목표 수준을 송신기로 전송하도록 형성된다. 매개변수의 제2 목표 수준은 수신기에 결합된 부하의 양에 기초하여 결정된다. 통신 유닛은 전력 수용 유닛과 제어 유닛에 작동 가능하도록 결합이 되고 그리고 제1 및 제2 목표 수준을 송신기에 전송하도록 형성된다.

또 다른 실시 예에서, 전력을 무선으로 수신하기 위한 시스템이 제공된다. 시스템은 수신기와 송신기를 포함한다. 수신기는 전력 수용 유닛, 제어 유닛 및 통신 유닛을 포함한다. 전력 수용 유닛은 송신기로부터 무선으로 전력을 수신하도록 형성된다. 제어 유닛은 전력 수용 유닛에 작동 가능하도록 결합이 되고 그리고 전력과 관련된 매개변수의 제1 목표 수준을 송신기에 전송하는 것을 제어하도록 형성된다. 수신된 전력의 매개변수가 제1 목표 수준에 도달하는 경우, 제어 유닛은 추가로 매개변수의 제2 목표 수준을 송신기에 전송하는 것을 제어하도록 형성된다. 매개변수의 제2 목표 수준은 수신기에 결합되는 부하의 양에 기초하여 결정된다. 통신 유닛은 전력 수용 유닛 및 제어 유닛에 작동 가능하도록 결합이 되고 그리고 매개변수의 제1 및 제2 목표 수준을 송신기에 전송하도록 형성된다. 송신기는 매개변수의 제1 및 제2 목표 수준에 기초하여 결정된 주파수에서 전력을 무선으로 수신기에 전송하도록 형성된다.

다른 실시 예에서, 송신기로부터 전력을 무선으로 수신하도록 그 위에 기록된 정보를 가지는 장치(기계) 판독 가능한 비-일시적인 매체가 제공되고, 상기에서 기계에 의하여 읽혀지는 경우 정보는 기계가 일련의 단계를 실행하도록 만든다. 전력과 관련된 매개변수의 제1 목표 수준이 수신기에 의하여 송신기에 전송된다. 수신된 전력의 매개변수가 목표 수준에 도달하는 경우, 매개변수의 제2 목표 수준이 수신기에 의하여 송신기로 전송된다. 매개변수의 제2 목표 수준은 수신기에 결합된 부하의 양에 기초하여 결정된다.

본 발명에 따른 방법은 자원의 낭비 또는 효율성의 손실을 감소시킬 수 있도록 한다는 이점을 가진다.

아래의 도면에 의하여 수반이 되는 경우 실시 형태는 보다 용이하게 아래의 기술의 관점에서 이해가 될 것이고, 도면에서 동일한 참조 부호는 동일한 구성요소를 나타내고, 도면은 아래와 같다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시 형태에 따른 송신기 및 수신기를 포함하는 무선 전력 송신을 위한 시스템의 실시 예를 예시하는 블록 다이어그램이다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시 형태에 따른 도 1에 도시된 수신기 및 부하의 실시 예를 예시하는 블록 다이어그램이다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시 형태에 따른 도 1에 도시된 송신기의 실시 예를 예시하는 블록 다이어그램이다.
도 4는 본 발명의 하나의 실시 형태에 따른 무선 전력 송신의 실시 예를 예시하는 시간 라인 차트(time line chart)이다.
도 5는 본 발명의 하나의 실시 형태에 따른 무선 전력 송신의 다른 실시 예를 예시하는 시간 라인 차트이다.
도 6은 본 발명의 하나의 실시 형태에 따른 무선 전력 송신을 위한 방법의 실시 예를 예시하는 순서도이다.
도 7은 본 발명의 하나의 실시 형태에 따른 무선 전력 송신을 위한 방법의 다른 실시 예를 예시하는 순서도이다.
도 8은 본 발명의 하나의 실시 형태에 따른 무선 전력 송신을 위한 방법의 다른 실시 예를 예시하는 순서도이다.
도 9는 본 발명의 하나의 실시 형태에 따른 프로세스 및 메모리를 포함하는 도 2에 도시된 수신기에서 제어 유닛의 실시 예를 예시하는 블록 다이어그램이다.

본 발명의 실시 형태에 대한 참조가 상세하게 만들어질 것이고, 실시 형태의 실시 예는 첨부된 도면에서 예시된다. 본 발명은 실시 형태와 함께 기술되는 한편, 그들은 이러한 실시 형태에 본 발명을 제한하는 의도를 가지는 것으로 이해되지 않을 것이다. 이와 달리 본 발명은 대안 발명, 변형 발명 및 등가물을 포함하는 의도를 가지고, 이것은 첨부된 청구범위에 의하여 규정되는 본 발명의 기술적 사상 및 범위에 포함될 것이다.

추가로 본 발명의 실시 형태의 아래의 상세한 설명에서, 수많은 구체적인 상세한 사항이 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위하여 개시된다. 그러나 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 이러한 상세한 설명이 없이 실시될 수 있다는 것을 인지할 것이다. 달리 실시 예에서, 공지된 방법, 절차, 구성요소 및 회로는 본 발명의 실시 형태의 특징을 불필요하게 모호하게 하지 않도록 하기 위하여 상세하게 기술되지 않는다.

본 발명에 따른 실시 형태는 무선 전력 송신에 의하여 큰 부하를 구동하기 위한 방법 및 장치를 제공한다. 본 명세서에서 개시된 방법 및 장치는 공지된 해결 방법과 비교하여 보다 효율적인 방법으로 서로 다른 전력 수요(요구)(needs)를 가지는 부하를 적응적으로 지원할 수 있다. 추가로 본 명세서에서 개시된 방법 및 장치는 예를 들어 QI 통신 프로토콜과 같은 현존하는 무선 전력 송신 표준(standards)을 지원하고, 따라서 5W 전력 용량(power capacity)을 가지는 임의의 QI-호환 가능한(compatible) 송신기와 호환될 수 있다.

추가적인 이점 및 새로운 특징이 후속하는 설명에서 부분적으로 개시될 것이고, 부분적으로 아래의 실시 예 및 첨부되는 도면에서 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백하거나 또는 실시 예의 제품 또는 작동에 의하여 알게 될 것이다.

본 명세서에서 구성요소들이 '결합된다(coupled)'는 의미는 구성요소들이 직접 연결되는 경우 및 구성요소들 사이에 다른 구성요소가 개재되는 간접 연결을 포괄하는 의미로 사용한다. 경우에 따라서는 '연결된다'로 표현하기도 한다.

도 1은 본 발명의 하나의 실시 형태에 따른 무선 전력 송신을 위한 시스템(100)의 하나의 실시 예를 예시한 것이다. 시스템(100)은 수신기(102) 및 송신기(104)를 포함하는 임의의 적절한 무선 송신 시스템이 될 수 있다. 전력은 예를 들어 이에 제한되지 않지만 공명 자기 유도(resonant magnetic induction), 전자기 방사(electromagnetic radiation) 또는 전기 전도(electrical conduction)와 같은 임의의 공지된 매커니즘에 의하여 송신기(104)로부터 수신기(102)에 무선으로 전송된다. 전력 송신을 위한 동일한 매커니즘이, 또한 전력과 관련된 예를 들어 주파수와 같은 임의의 전기적 매개변수를 요구되는 수준으로 조절하기 위하여 수신기(102)로부터 송신기(104)로 제어 정보(control information)를 전송하기 위하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 제어 정보는 수신된 전기 에너지의 전압, 전류 또는 전력과 같은 전력과 관련된 전기적 매개변수(요구되는 작동 포인트)의 목표 수준을 포함할 수 있다.

이러한 실시 예에서, 수신기(102)는 수신기(102)에 결합될 수 있는 부하(108)를 가지는 장치(106)의 일부가 될 수 있다. 장치(106)는 이에 제한되지 않지만 랩톱 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 디지털 카메라, 디지털 캠코더, 휴대 기기(handheld device)(예를 들어 덤(dumb) 또는 스마트 폰, 태블릿과 같은), 게임 콘솔, 셋-톱 박스, 음악 플레이어, 위성 항법 장치(GPS) 또는 임의의 다른 적절한 기기와 같은 임의의 적절한 전자 기기(electronic device)가 될 수 있다. 부하(108)는, 예를 들어 배터리 충전기 또는 하나 또는 그 이상의 배터리가 될 수 있다. 다른 실시 예에서, 수신기(102)는 부하(108)에 전력을 제공하기 위한 독립된 전자 기기가 될 수 있다. 어느 경우이든, 스위치(110)가 수신기(102) 및 부하(108) 사이에 제공되어 부하(108)를 수신기(102)에 연결하는 것을 제어할 수 있다. 임의의 다른 적절한 구성요소가 장치(106)에 포함될 수 있다.

이러한 실시 예에서, 수신기(102)는 전력 수용 유닛(power reception unit)(112), 제어 유닛(114) 및 통신 유닛(116)을 포함한다. 전력 수용 유닛(112)은 송신기(104)로부터 무선으로 전력을 수신하도록 형성된다. 이러한 실시 예에서, 제어 유닛(114)은 예를 들어 요구되는 작동 포인트(예를 들어, 출력 전류, 전압)에 대하여, 수신된 전력과 관련된 전기 매개변수를 감시하고 분석하는 것 그리고 출력 부하(108)에 제공된 전력을 제어하는 것과 같은 다양한 기능을 실행한다. 제어 유닛(114)은 또한, 통신 유닛(116)에 의하여 전력과 관련된 전기 매개변수의 목표 수준을 송신기(104)에 전송하는 것을 제어하도록 구성된다. 즉, 제어 유닛(114)은 전력 수요(요구)(need)를 송신기(104) 쪽으로 전송하는 것을 담당한다. 통신 유닛(116)은, 예를 들어 전력 송신을 위하여 사용되는 동일한 전자기 결합 매커니즘에 의하여, 예를 들어 QI 통신 프로토콜과 같은 통신 프로토콜에 따라 송신기(104)에 제어 정보를 전송하도록 구성된다. 이러한 실시 예에서 제어 정보는 전력과 관련된 전기적 매개변수의 목표 수준(target level)을 포함한다.

송신기(104)는 수신기(102)에 전력을 무선으로 제공하기 위한 임의의 적절한 기지국(베이스 스테이션)(base station)이 될 수 있다. 이러한 실시 예에서, 송신기(104)는 전력 송신 유닛(118), 제어 유닛(120) 및 통신 유닛(122)을 포함한다. 전력 송신 유닛(118)은 일정한 PWM 주파수에서 무선으로 전력을 수신기(102)에 전송하도록 구성된다. 주파수는 수신기(102)로부터 수신한 전기적 매개변수의 목표 수준에 기초하여 제어 유닛에 의하여 결정된다. 통신 유닛(122)은 수신기(102)로부터 전기적 매개변수의 목표 수준을 포함하는 제어 정보를 수신하도록 구성된다.

이러한 실시 예에서, 송신기 및 수신기(104, 102) 사이에 초기(initial) 통신이 확립된 이후, 수신기(102)의 제어 유닛(114)은 먼저 스위치(110)를 제어하여 부하(108)를 수신기(102)로부터 결합해제(분리)한다. 수신기(102)의 제어 유닛(114)은 이후 송신기(104)로 전력과 관련된 매개변수의 제1 목표 수준을 전송한다. 원하는 출력 전압과 같은 매개변수의 제1 목표 수준은 부하(108)가 수신기(102)로부터 분리되어 있으므로, 부하(108)의 크기(magnitude)에 관계없이 결정된다. 제1 목표 수준이 수신되는 경우, 송신기(104)의 제어 유닛(120)은 전력 송신 유닛(118)을 제어하여, 그에 따른 송신 전력의 PWM 주파수를 조절한다. 수신기(102)의 제어 유닛(114)은 이후 제1 목표 수준에 도달했는지 여부를 감지하기 위하여 매개변수의 탐지된 수준을 계속적으로 감시(모니터링)한다. 일단 제1 목표 수준이 도달되면, 제어 유닛(114)은 추가로 스위치(110)를 제어하여 부하(108)를 수신기(102)에 결합하고 그리고 부하(108)의 크기(양)(magnitude)(예를 들어 부하 전류)에 기초하여 매개변수의 제2 목표 수준을 결정한다. 제2 목표 수준은 송신기(104)에 전송되고 그리고 부하(108)의 크기에 기초하여 PWM 주파수를 적응적으로(adaptively) 조절하기 위하여 사용된다.

도 2는 본 발명의 하나의 실시 형태에 따른 수신기(102) 및 부하(108)의 하나의 실시 예를 예시한 것이다. 이러한 실시 예에서, 부하(108)는 수신기(102)에 의하여 제공된 전력을 사용하여 배터리(204)를 충전하기 위한 배터리 충전기(202)를 포함한다. 수신기(102)는 코일(206) 및 정류기(rectifier)(208)를 가지는 전력 수용 유닛(112)을 포함한다. 이러한 실시 예에서, 코일(206)은 공진 회로에 의하여 자기장(magnetic field)을 수신하고 그리고 그것을 AC 전압 신호로 변환하는 것을 담당한다. 정류기(208)는 AC 전압 신호를 DC 전압 신호로 변환하도록 구성된다. DC/DC 변환기(210)가 DC 전압 신호를 부하를 구동하기 위한 원하는 수준으로 추가로 변환하기 위하여 포함될 수 있다. ADC 모니터(212)가 예를 들어 전압, 전류 또는 전력과 같은 수신된 전력과 관련된 임의의 적절한 전기적 매개변수를 탐지(검출)하고 그리고 제어 유닛(114)에 이 매개변수를 제공하기 위하여 사용될 수 있다. 이러한 실시 예에서 수신기(102)는 또한 부하 변조기(load modulator)(214) 및 코일(206)을 가지는 통신 유닛(116)을 포함한다. 부하 변조기(214)는 예를 들어 전기적 매개변수의 목표 수준과 같은 제어 정보를 변조하고 그리고 그것을 코일(206)의 공진 회로를 통하여 송신기(104)로 전송하는 것을 담당한다.

이러한 실시 형태에서, 전기적 매개변수의 목표 수준은 부하의 크기에 관계없이 미리 결정된 값이 되거나, 또는 부하가 스위치(110)를 통하여 수신기(102)에 연결이 되면 부하의 크기에 기초하여 적응적으로 결정될 수 있다. 도 9에 도시된 것처럼, 하나의 실시 예에서 제어 유닛(114)은 하나 또는 그 이상의 프로세서(902) 및 메모리(904)에 의하여 구성될 수 있다. 이러한 실시 예에서, 소프트 프로그램 및 데이터는 메모리(904)에 로딩이 되어 프로세서(902)에 의하여 실행이 될 수 있다. 프로세서(902)는 예를 들어 이에 제한되지 않지만 예를 들어 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 중앙 처리 유닛, 전자 제어 유닛과 같은 임의의 적절한 처리 유닛이 될 수 있다. 메모리(902)는 예를 들어 독립 메모리 또는 프로세서(210)와 결합된 통합(unified) 메모리와 같은 것이 될 수 있다. 소프트웨어 프로그램은 연결된 부하(108)의 실제 크기에 기초하여 전기적 매개변수의 요구되는 목표 수준을 적응적으로 결정하기 위한 목표 수준 계산 모듈(906)을 포함할 수 있다. 데이터는 예를 들어 부하(108)의 크기에 관계없이 전기적 매개변수의 미리 결정된 목표 수준(908)을 포함한다. 하나의 실시 예에서, 전기적 매개변수는 출력 전압이 되고, 그리고 출력 전압의 미리 결정된 목표 수준은 실제 부하 크기에 기초하여 결정된 요구되는 목표 수준에 비하여 크도록 설정된다.

도 3은 본 발명의 하나의 실시 형태에 따른 송신기(104)의 실시 예를 예시한 것이다. 이러한 실시 예에서, 송신기(104)는 PWM 주파수 유닛(302) 및 코일(304)을 가지는 전력 송신 유닛(118), 및 부하 복조기(load demodulator)(306) 및 코일(304)을 가지는 통신 유닛을 포함한다. 부하 복조기(306)는 코일(304)에 의하여 픽업이 된, 예를 들어 전기적 매개변수의 목표 수준과 같은 제어 정보를 복조하는 것을 담당한다. 전기적 매개변수의 목표 수준에 기초하여, 제어 유닛(120)은 해당하는 PWM 주파수를 결정하고 그리고 PWM 주파수 유닛(302)을 제어하여 요구되는 수준으로 주파수를 조절하도록 구성된다. PWM 주파수 유닛(302)은 DC 전압 신호를 AC 전압 신호로 변화하는 것을 담당하고, 그리고 코일(304)은 AC 전압 신호의 전기장을 자기장으로 변환하는 것을 담당한다. ADC 모니터(308)는 제어 유닛(120)에게 외부 물체 탐지(검출) 및 과-전류 및 과-전압 보호를 위하여 예를 들어 전압 및 전류와 같은 전기적 매개변수의 수준들(levels)을 제공하기 위하여 포함될 수 있다.

도 4는 본 발명의 하나의 실시 형태에 따른 무선 전력 송신을 위한 실시 예를 예시하는 시간 라인(line) 차트이다. 초기에 송신기(104)와 수신기(102) 사이에 통신이, 디폴트 주파수에서, 확립된다. QI 통신 프로토콜에 따라, 디폴트 주파수는 175 kHz가 된다. 일단 초기 통신이 확립되면, 부하(108)가 수신기(102)로부터 분리(결합해제)된다. 부하(108)의 크기에 대한 인지(knowledge) 없이, 수신기(102)는, 예를 들어 출력 전압과 같은 전력과 관련된 매개변수를 제1 목표 수준으로 설정한다. 수신된 전력의 출력 전압이 PWM 주파수에 대응된다. PWM 주파수가 높아지면 질수록, 출력 전압이 낮아지는 것으로 알려져 있다. 이러한 실시 예에서, 제1 목표 수준은 대응하는 PWM 주파수가 175 kHz의 디폴트 주파수에 비하여 낮아지도록 하기 위하여 상대적으로 높은 수준으로 결정된다. 하나의 실시 예에서, 출력 전압의 제1 목표 수준은 대응하는 주파수가 160 kHz가 되도록 결정된다. 더 낮은 PWM 주파수는 이 분야에서 알려진 것처럼, 더 높은 부하 구동 용량(driving capacity)에 해당한다. 예를 들어 출력 전압과 같은, 매개변수의 미리 결정된 제1 목표 수준이 이후 송신기(104)에 전송된다.

이후 송신기(104)는 전송 전력의 PWM 주파수를 매개변수의 제1 목표 수준에 기초하여 결정된 수준으로 조절한다. 위에서 언급된 실시 예에서, 수신기(102)의 출력 전압이 제1 목표 수준에 도달할 수 있도록 하기 위하여 송신기(104)는 그 PWM 주파수를 160 kHz로 조절하기 위하여 시도할 수 있다. 이후 전력은 제1 목표 수준에 기초하여 결정된 주파수에서 수신기(102)에 전송된다.

이러한 실시 예에서, 일단 매개변수가 수신기(102)에서 제1 목표 수준에 도달하면 (일정 시간 기간 내에), 이후 부하(108)가 수신기(102)에 결합된다. 부하(108)의 실제 크기에 기초하여, 수신기(102)는 부하(108)를 구동하기에 충분하도록 매개변수, 예를 들어 출력 전압,의 제2 목표 수준을 결정한다. 매개변수의 제2 목표 수준은 송신기(104)가 그에 따라 PWM 주파수를 조절할 수 있도록 하기 위하여 송신기(104)에 전송된다. 전력이 이후, 제2 목표 수준에 기초하여 결정된 주파수에서, 수신기(102)에 전송된다.

출력 전압의 제1 목표 수준은 제2 목표 수준에 비하여 더 높은 것으로 설정될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 따라서 수신기(102)는 임의의 갑작스런 전압-강하를 피하기 위하여 부하를 연결하지 않고 더 높은 부하 구동 용량을 가지고, 그 이후 일단 부하가 연결이 되면 효율성을 증가시키기 위하여 출력 전압을 부하(108)의 실제 크기에 따라 감소시킨다. 이와 같이 하는 것에 의하여, 수신기(102)는, 부하 크기의 넓은 범위에 걸쳐, 부하를 적응적으로 구동시킬 수 있는 한편, 예를 들어 QI 통신 프로토콜과 같은 현존하는 표준에 호환 가능하도록(compatible) 할 수 있다. 출력 전압이 요구되는 수준에 도달할 때까지 부하(108)가 수신기(102)에 연결되지 않으므로, 기존의 공지된 방법에서 발생하는 갑작스런 전압-강하가 또한 억제될 수 있다.

도 5는 본 발명의 하나의 실시 형태에 따른 무선 전력 전송의 다른 실시 예를 예시하는 타임 라인 차트이다. 이러한 실시 예에서, 송신기(104)는 예를 들어 QI-호환 가능한 5W 송신기와 같이 상대적으로 낮은 부하-구동 용량을 가진 기기가 될 수 있다. 이러한 경우, 송신기(104)는 전기적 매개변수의 목표 수준에 기초하여 결정된 요구 수준으로 그것의 PWM 주파수를 조절하지 않을 수 있다. 결과적으로, 예를 들어 출력 전압과 같은 전기적 매개변수는 수신기(102)에서 제1 목표 수준에 도달하지 못할 수 있다. 제1 시간 기간(period)은 송신기(104)가 충분한 부하-구동 용량에 도달하였는지 여부를 결정하기 위하여 문턱 값으로 미리 결정될 수 있다.

예를 들어, 만약 출력 전압이 제1 시간 기간 내에 제1 목표 수준에 도달할 수 없다면, 수신기(102)는 제2 미리 결정된 시간 기간 동안 지연되어 부하(108)가 수신기(102)에 연결되기 전에 송신기(104)가 최대 전력 용량에 이르도록 할 수 있다. 이후 송신기(104)는 최대 전력 용량에 기초하여 결정된 주파수에서 전력을 전송하고, 그리고 수신기(102)는 송신기(104)의 최대 전력 용량을 이용하여 부하(108)를 구동시킨다. 하나의 실시 예에서, QI-호환 가능 5W 송신기에서, 수신기(102)는 5W 전력을 이용하여 부하를 구동시킨다. 이렇게 함으로써, 송신기가 원하는 전력 용량에 도달할 수 없는 경우라고 할지라도, 수신기(102)는 상대적으로 낮은 전력 용량으로 여전히 송신기와 호환된다(compatible). 출력 전압이 그것의 최대 가능 수준까지 도달할 때까지 부하(108)가 수신기(102)에 연결되지 않으므로, 기존의 방식에서 발생하는 갑작스런 전압-강하가 또한 억제된다.

도 6은 본 발명의 하나의 실시 형태에 따른 무선 전력 송신을 위한 방법의 하나의 실시 예를 도시한 것이다. 그것은 위에서 언급한 도면들을 참조하여 기술될 것이다. 그러나 임의의 적절한 유닛이 또한 사용될 수 있다. 블록 602에서 시작하면, 전력과 관련된, 예를 들어 출력 전압과 같은, 매개변수의 제1 목표 수준이 송신기에 전송된다. 블록 604로 진행하여, 전력이 송신기로부터 수신된다. 예를 들어, 전력의 PWM 주파수가 출력 전압의 제1 목표 수준에 기초하여 결정될 수 있다. 블록 606으로 이행하면, 수신된 전력의 매개변수가 제1 목표 수준에 도달하는 경우, 매개변수의 제2 목표 수준이 송신기로 전송된다. 매개변수의 제2 목표 수준이 수신기에 결합된, 예를 들어 부하 전류와 같은, 부하의 크기에 기초하여 결정된다. 위에서 언급된 것처럼, 블록 602, 604, 606은 수신기(102)에 의하여 실행될 수 있다.

도 7은 본 발명의 하나의 실시 형태에 따른 무선 전력 송신을 위한 방법의 다른 실시 예를 도시한 것이다. 그것은 위에서 기술한 도면들을 참조하여 기술될 것이다. 그러나 임의의 적절한 유닛이 사용될 수 있다. 블록 702에서 시작하면, 부하가 수신기로부터 분리(결합해제)된다. 위에서 언급된 것처럼, 이것은 스위치(110)와 함께 수신기(102)의 제어 유닛(114)에 의하여 실행될 수 있다. 블록 704로 진행하여, 전력과 관련된 전기적 매개변수의 제1 목표 수준이 송신기로 전송된다. 매개변수는 예를 들어 전압, 전류 및 전력을 포함한다. 제1 목표 수준은 미리 결정된 수준이 될 수 있고 그리고 부하의 크기에 관계없이 결정된다. 위에서 언급된 것처럼, 이것은 수신기(102)의 통신 유닛(116)과 함께 제어 유닛(114)에 의하여 실행될 수 있다. 블록 706에서, 매개변수의 제1 목표 수준에 기초하여 결정된 주파수로 전력이 수신된다. 주파수는 매개변수의 제1 목표 수준에 따라 송신기에 의하여 조절될 수 있다. 위에서 개시된 것처럼, 전력 수신은 수신기(102)의 전력 수용 유닛(112)에 의하여 실행될 수 있다. 블록 708로 진행하여, 수신된 전력의 전기적 매개변수의 수준(level)이 탐지(검출)된다. 예를 들어 정류된(recitified) 신호의 출력 전압 및/또는 출력 전류가 측정된다. 위에서 개시된 것처럼, 이것은 수신기(102)의 ADC 모니터(212)에 의하여 실행될 수 있다.

블록 710에서, 전기적 매개변수가 미리 결정된 시간 기간 내에 제1 목표 수준에 도달하였는지 여부가 결정된다. 위에서 개시된 것처럼, 이것은 수신기(102)의 제어 유닛(114)에 의하여 실행될 수 있다. 만약 전기 매개변수가 제1 시간 기간 내에 제1 목표 수준에 도달하면, 과정은 블록 712로 진행되고, 부하가 수신기에 결합된다. 위에서 개시된 것처럼, 이것은 스위치(110)와 함께 수신기(102)의 제어 유닛(114)에 의하여 실행될 수 있다. 블록 714에서, 예를 들어 전류와 같은 부하의 크기가 탐지된다. 블록 716에서, 전기적 매개변수의 제2 목표 수준이 탐지된 부하의 크기에 기초하여 결정된다. 예를 들어, 전기적 매개변수는 출력 전압이 될 수 있고, 그리고 출력 전압의 제1 목표 수준은 출력 전압의 제2 목표 수준에 비하여 큰 값이 될 수 있다. 위에서 개시된 것처럼, 블록 714, 716은 수신기(102)의 제어 유닛(114)에 의하여 실행될 수 있다. 블록 718에서, 전기적 매개변수의 제2 목표 수준이 송신기로 전송된다. 위에서 개시된 것처럼, 이것은 수신기(102)의 통신 유닛(116)과 함께 제어 유닛(114)에 의하여 실행될 수 있다. 블록 720에서, 수신기가, 송신기에서 매개변수의 제2 목표 수준에 기초하여 결정된 주파수에서 전송한, 전력을 수신한다. 주파수는 매개변수의 제2 목표 수준에 따라 송신기에 의하여 조절될 수 있다. 위에서 개시된 것처럼, 이 과정은 수신기(102)의 전력 수용 유닛(112)에 의하여 실행될 수 있다.

도 8은 본 발명의 하나의 실시 형태에 따른 무선 전력 송신을 위한 방법의 또 다른 실시 예를 예시한 것이다. 이것은 위의 도면들과 함께 기술될 것이다. 그러나 임의의 적절한 유닛이 사용될 수 있다. 블록 802에서, 만약 전기적 매개변수가 블록 710에서 제1 시간 기간 내에 제1 목표 수준에 도달할 수 없다면, 수신기에 의하여 제2 미리 결정된 시간 기간 동안 지연이 된다. 블록 804로 이행하여, 부하가, 지연 후에, 수신기에 연결된다. 위에서 기술된 것처럼, 이것은 스위치(110)와 함께 수신기(102)의 제어 유닛(114)에 의하여 실행될 수 있다. 블록 806에서, 송신기의 최대 전력 용량에 기초하여 결정된 주파수를 가지는 전력이 수신된다. 이 전력은 송신기에서 최대 전력 용량에 기초하여 결정된 주파수에서 전송한 것이다. 위에서 기술된 것처럼, 이것은 수신기(102)의 전력 수용 유닛(112)에 의하여 실행될 수 있다.

위에서 개략적으로 제시된 것처럼, 무선 전력 송신을 위한 방법의 특징은 프로그램 형태로 만들어질 수 있다. 기술의 프로그램 특징은 전형적으로 일종의 기계 판독 가능 매체에서 실행이 되거나 또는 내장되는 실행 가능한 코드 및/또는 관련 데이터의 형태에 있는 "제품(products)" 또는 "제조자의 물품(article of manufacturer)"으로 간주될 수 있다. 유형의(tangible) 비-일시적인(non-transitory) 저장(storage)" 형태 매체는 예를 들어 반도체 메모리, 테이프 드라이브, 디스크 드라이브 및 그와 같은 소프트 프로그래밍을 위하여 임의의 시간에 저장을 제공할 수 있는 컴퓨터, 프로세서 또는 그와 같은 것 또는 그들의 관련 모듈의 어느 하나 또는 전부를 포함한다.

소프트웨어의 전부 또는 일부는 인터넷 또는 다양한 다른 원격통신 네트워크와 같은 네트워크를 통하여 임의의 시간에 통신이 될 수 있다. 예를 들어 그와 같은 통신은 하나의 컴퓨터 또는 프로세서로부터 다른 것으로 소프트웨어의 로딩이 가능하도록 할 수 있다. 이로 인하여 소프트웨어 인자를 지닐 수 있는 또 다른 종류의 매체는 예를 들어 전선 또는 광학 랜드 라인 네트워크를 통하여 그리고 다양한 공중파-연결(air-links)을 통하여 지역 기기 사이에 물리적 인터페이스를 가로질러 사용되는 광학, 전자 및 전자기파를 포함한다. 예를 들어 전선 또는 무선 연결, 광학적 연결 또는 그와 같은 그러한 파(waves)를 가지는 물리적 요소는 소프트웨어를 지니는 매체로 간주될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 것으로, 유형의 저장 매치로 제한되지 않는 한, 컴퓨터 또는 기계 판독 가능한 매체와 같은 용어는 실행을 위하여 프로세서에 명령을 제공하는 것에 참여하는 임의의 매체를 언급한다.

그러므로 장치(기계) 판독 가능한 매체는 이에 제한되지 않지만 유형의 저장 매체, 반송파 매체 또는 물리적 전송 매체를 포함하는 많은 형상을 가질 수 있다. 비-휘발성 저장 매체는 예를 들어 도면에 나타낸 것처럼 시스템 또는 구성요소의 임의의 것을 실행하기 위하여 사용될 수 있는 임의의 컴퓨터 또는 그와 같은 것에 있는 저장 기기의 임의의 하나와 같은 광학 또는 마그네틱 디스크를 포함한다. 휘발성 저장 매체는 그와 같은 컴퓨터 플랫폼의 메인 메모리와 같은 동적 메모리를 포함한다. 유형의 전송 매체는 동축 케이블을 포함한다; 구리 선 및 광 섬유, 컴퓨터 시스템 내에 있는 버스를 형성하는 배선을 포함한다. 반송-파 전송 매체는 무선 주파수(RF) 및 적외선(IR) 데이터 통신 과정에서 생성된 것과 같은 전기, 또는 전자기 신호, 또는 음파 또는 광파의 형태를 취할 수 있다. 그러므로 컴퓨터-판독 가능한 매체의 일반적인 형태는 예를 들어 플로피 디스크, 신축 디스크, 하드 디스크, 마그네틱 테이프, 임의의 다른 마그네틱 매체, CD-ROM, DVD 또는 DVD-ROM, 임의의 다른 광학 매체, 펀치 카드 종이 테이프, 홀 형태를 가진 임의의 다른 물리적 저장 매체, RAM, PROM 및 EPROM, FLASH-EPROM, 임의의 다른 메모리 칩 또는 캐리어, 데이터 또는 명령을 전달하는 캐리어 파, 캐리어 파와 같은 케이블 또는 연결체, 또는 컴퓨터가 프로그래밍 코드 및/또는 데이터를 읽을 수 있는 임의의 다른 매체를 포함한다. 컴퓨터 판독 가능한 매체의 많은 이러한 형태는 실행을 위하여 하나 또는 그 이상의 명령의 하나 또는 그이상의 연속을 프로세서에 전달하는 것에 포함될 수 있다.

이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 다양한 변형 발명 및/또는 개량 발명을 쉽게 수용할 수 있는 것으로 인지할 것이다. 예를 들어 위에서 언급된 다양한 구성요소의 실행이 하드웨어 기기에서 실현될 수 있을지라도, 이것은 또한 펌웨어, 펌웨어/소프트웨어 조합, 펌웨어/하드웨어 조합 또는 하드웨어/펌웨어/소프트웨어 조합으로 실행될 수 있을 것이다.

위에서 개시된 것 및 도면은 본 발명의 실시 형태를 나타낸 것인 한편, 다양한 추가 발명, 변형 발명 및 대체 발명이 첨부된 청구범위에서 규정된 것으로 본 발명의 원리의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않고 만들어질 수 있는 것으로 이해될 것이다. 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 형상, 구조, 배열, 비율, 소재, 소자 및 구성요소 많은 변형 그리고 본 발명의 실시에서 사용되는 이와 다른 것을 이용하여 사용될 것이다. 그러므로 본 명세서에서 개시된 실시 형태는 모든 관점에서 예시적이며 제한되지 않는 것으로 간주되어야 하고, 그리고 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위 및 그들의 법적 등가물에 의하여 지시되고 위에서 제시된 개시에 제한되지 않는다.

102: 수신기 104: 송신기
108: 부하 110: 스위치
112: 전력 수용 유닛 114: 제어 유닛
116: 통신 유닛 118: 전력 송신 유닛
120: 제어 유닛 122: 통신 유닛
202: 배터리 충전기 204: 배터리
206: 코일 208: 정류기
210: DC/DC 변환기 212: ADC 모니터
214: 부하 변조기
302: PWM 주파수 유닛 304: 코일
306: 부하 복조기 308: ADC 모니터
902: 프로세서 904: 메모리
906: 목표 수준 계산 모듈 908: 미리 결정된 목표 수준

Claims

수신기가 송신기로부터 무선으로 전력을 수신하기 위한 방법에 있어서,
전력과 관련된 매개변수의 제1 목표 수준을 송신기로 전송하는 단계;
상기 송신기로부터 상기 전력을 수신하는 단계; 및
상기 수신된 전력의 상기 매개변수가 상기 제1 목표 수준에 도달하는 경우, 상기 매개변수의 제2 목표 수준을 송신기로 전송하는 단계를 포함하고,
상기 제2 목표 수준은 상기 수신기에 결합된 부하의 크기에 기초하여 결정되는 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 매개변수는 전압, 전류 및 전력 중 적어도 하나가 되는 것을 특징으로 하는 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 매개변수의 제1 목표 수준은 상기 매개변수의 제2 목표 수준에 비하여 높은 것을 특징으로 하는 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 매개변수의 제1 목표 수준은 상기 부하의 크기에 관계없이 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
청구항 1에 있어서,
일단 상기 수신된 전력의 상기 매개변수가 상기 제1 목표 수준에 도달하면, 상기 부하를 상기 수신기에 결합하는 단계;
상기 부하의 크기를 탐지하는 단계; 및
상기 부하의 크기에 기초하여 상기 매개변수의 상기 제2 목표 수준을 결정하는 단계를 더 포함하는 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 매개변수의 상기 제1 목표 수준을 수신하는 경우, 상기 송신기에 의하여 상기 매개변수의 상기 제1 목표 수준에 기초하여 상기 전력의 주파수를 조절하는 단계; 및
상기 매개변수의 상기 제2 목표 수준을 수신하는 경우, 상기 송신기에 의하여 상기 매개변수의 상기 제2 목표 수준에 기초하여 상기 전력의 상기 주파수를 조절하는 단계를 더 포함하는 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 수신된 전력과 관련된 상기 매개변수가 제1 시간 기간 동안 상기 제1 목표 수준에 도달하지 않는 경우, 제2 시간 기간 후 상기 부하를 상기 수신기에 결합하는 단계를 더 포함하는 방법.
청구항 7에 있어서, 상기 송신기에 의하여 상기 송신기의 최대 전력 용량에 기초하여 상기 전력의 주파수를 조절하는 단계를 더 포함하는 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 부하의 상기 크기는 부하 전류의 수준에 해당하는 것을 특징으로 하는 방법.
수신기를 포함하는 장치에 있어서,
송신기로부터 무선으로 전력을 수신하도록 구성된 전력 수용 유닛;
상기 전력 수용 유닛에 작동적으로 결합되고 그리고
상기 전력과 관련된 매개변수의 제1 목표 수준을 상기 송신기에 전송하는 것을 제어하고, 그리고 상기 수신된 전력의 매개변수가 상기 제1 목표 수준에 도달하는 경우, 상기 매개변수의 제2 목표 수준을 상기 송신기로 전송하는 것을 제어하도록 구성되고, 그리고 상기 매개변수의 상기 제2 목표 수준은 상기 수신기에 연결된 부하의 크기에 기초하여 결정되도록 구성된 제어 유닛; 및
상기 전력 수용 유닛 및 상기 제어 유닛에 작동적으로 결합되고 그리고 상기 매개변수의 제1 및 제2 목표 수준을 상기 송신기로 전송하도록 형성된 통신 유닛을 포함하는 장치.
청구항 10에 있어서, 상기 매개변수는 전압, 전류 및 전력 중 적어도 하나가 되는 것을 특징으로 하는 장치.
청구항 10에 있어서, 상기 매개변수의 상기 제1 목표 수준은 상기 매개변수의 상기 제2 목표 수준에 비하여 큰 것을 특징으로 하는 장치.
청구항 10에 있어서, 스위치를 더 포함하고, 상기 스위치는 상기 부하와 상기 수신기의 결합을 제어하도록 구성된 장치.
청구항 13에 있어서, 상기 스위치는, 상기 매개변수의 상기 제1 목표 수준이 결정되기 전에, 상기 부하를 상기 수신기로부터 결합 해제하도록 구성된 것을 특징으로 하는 장치.
청구항 13에 있어서,
일단 상기 수신된 전력의 상기 매개변수가 상기 제1 목표 수준에 도달하면, 상기 스위치는 상기 부하를 상기 수신기에 결합하고; 그리고
상기 제어 유닛은 추가로 상기 부하의 상기 크기를 탐지하고, 그리고 상기 부하의 상기 크기에 기초하여 상기 매개변수의 상기 제2 목표 수준을 결정하는 것을 특징으로 하는 장치.
청구항 13에 있어서, 상기 수신된 전력과 관련된 상기 매개변수가 제1 시간 기간 동안 상기 제1 목표 수준에 도달하지 않는 경우, 상기 스위치는 제2 시간 기간 후 상기 부하를 상기 수신기에 결합하는 것을 특징으로 하는 장치.
청구항 10에 있어서, 상기 부하의 상기 크기는 부하 전류의 수준에 해당하는 것을 특징으로 하는 장치.
무선 전력 송신을 위한 시스템에 있어서,
수신기, 상기 수신기는,
송신기로부터 무선으로 전력을 수신하도록 구성된 전력 수용 유닛;
상기 전력 수용 유닛에 작동적으로 결합되고 그리고 상기 전력과 관련된 매개변수의 제1 목표 수준을 상기 송신기로 전송하는 것을 제어하고, 그리고 상기 수신된 전력의 매개변수가 상기 제1 목표 수준에 도달하는 경우, 상기 매개변수의 제2 목표 수준을 상기 송신기로 전송하는 것을 제어하도록 구성되고, 그리고 상기 매개변수의 상기 제2 목표 수준은 상기 수신기에 연결된 부하의 크기에 기초하여 결정되는 제어 유닛; 및
상기 전력 수용 유닛 및 제어 유닛에 작동적으로 결합이 되고 그리고 상기 매개변수의 상기 제1 목표 수준 및 상기 제2 목표 수준을 상기 송신기로 전송하도록 구성된 통신 유닛을 포함하고; 및
송신기, 상기 송신기는
상기 매개변수의 제1 및 제2 목표 수준에 기초하여 결정된 주파수에서 상기 전력을 상기 수신기로 무선으로 송신하도록 형성된 전력 송신 유닛을 포함하는; 를 포함하는 시스템.
청구항 18에 있어서, 상기 수신기는,
상기 부하를 상기 수신기에 연결하는 것을 제어하도록 구성된 스위치를 더 포함하는 시스템.
청구항 19에 있어서, 상기 수신기는,
상기 매개변수의 상기 제1 목표 수준이 결정되기 전, 상기 스위치는 상기 부하를 상기 수신기로부터 결합 해제하도록 구성된 것을 특징으로 하는 시스템.
청구항 19에 있어서, 일단 상기 수신된 전력의 상기 매개변수가 상기 제1 목표 수준에 도달하면, 상기 스위치는 부하를 상기 수신기에 연결하고; 그리고
상기 수신기의 제어 유닛은 추가로 상기 부하의 크기를 탐지하고, 그리고 상기 부하의 상기 크기에 기초하여 상기 매개변수의 제2 목표 수준을 결정하도록 형성된 것을 특징으로 하는 시스템.
청구항 18에 있어서, 상기 송신기는
상기 매개변수의 상기 제1 목표 수준을 수신하는 경우, 상기 매개변수의 상기 제1 목표 수준에 기초하여 상기 전송된 전력의 주파수를 조절하고; 그리고
상기 매개변수의 상기 제2 목표 수준을 수신하는 경우, 상기 매개변수의 상기 제2 목표 수준에 기초하여 상기 전송된 전력의 주파수를 조절하도록 구성된 제어 유닛을 더 포함하는 시스템.
청구항 19에 있어서, 상기 수신된 전력이 제1 시간 주기 동안 상기 제1 목표 수준에 도달하지 않는 경우, 상기 스위치는 제2 시간 주기 후 상기 부하를 상기 수신기에 결합하는 것을 특징으로 하는 시스템.
청구항 23에 있어서, 상기 송신기는,
상기 수신된 전력의 상기 매개변수가 상기 제1 시간 주기 동안 상기 제1 목표 수준에 도달하지 않는 경우, 상기 송신기는 상기 송신기의 최대 전력 용량에 기초하여 상기 전송된 전력의 상기 주파수를 조절하도록 구성된 제어 유닛을 더 포함하는 시스템.
무선으로 전력을 송신하기 위하여 기록된 정보를 가지는 장치-판독이 가능한 유형의 비-임시적이고 그리고 상기 기계에 의하여 읽혀지는 경우 상기 기계가 일련의 단계를 실행하도록 만드는 매체에 있어서, 상기 일련의 단계는
수신기에 의하여 전력과 관련된 매개변수의 제1 목표 수준을 송신기로 전송하는 단계;
상기 수신기에 의하여 상기 송신기로부터 상기 전력을 무선으로 수신하는 단계; 및
상기 수신된 전력의 상기 매개변수가 상기 제1 목표 수준에 도달하는 경우, 상기 수신기에 의하여 상기 매개변수의 제2 목표 수준을 상기 송신기로 전송하는 단계를 포함하고, 상기 매개변수의 상기 제2 목표 수준은 상기 수신기에 결합된 부하의 크기에 기초하여 결정이 되는 것을 특징으로 하는 매체.