KR20140131230A - 무선 전력 수신기에서 비정상 상태를 제어하기 위한 방법 - Google Patents

무선 전력 수신기에서 비정상 상태를 제어하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선 전력 수신기에서 비정상 상태를 제어하기 위한 방법에 관한 것으로, 이를 위해 본 발명은 미리 정해진 제1주기로 온도를 측정하는 과정과, 측정 온도가 모니터링이 요구되는 온도를 초과하면 상기 제1주기보다 짧은 제2주기로 온도를 측정하는 과정과, 상기 측정된 온도가 로드 스위치를 오프해야 하는 온도를 초과하는지를 판단하는 과정과, 상기 로드 스위치를 오프해야 하는 온도를 초과하면 로드 스위치를 오프하는 과정과, 상기 로드 스위치를 오프한 후, 상기 측정된 온도가 미리 정해진 과온도를 초과하는지를 판단하는 과정과, 상기 미리 정해진 과온도를 초과하면 과온도 상황을 무선 전력 송신기로 알리는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

Description

무선 전력 수신기에서 비정상 상태를 제어하기 위한 방법{METHOD FOR CONTROLLING ABNORMAL CONDITION IN WIRELESS POWER RECEIVER}
본 발명의 실시 예는 무선 충전 네트워크에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선 전력 수신기에서 과온도, 과전압, 과전류 등의 비정상 상태 발생 시 이를 제어하기 위한 방법에 관한 것이다.
휴대전화 또는 PDA(Personal Digital Assistants) 등과 같은 이동 단말기는 그 특성상 재충전이 가능한 배터리로 구동되며, 이러한 배터리를 충전하기 위해서는 별도의 충전 장치를 이용하여 이동단말기의 배터리에 전기 에너지를 공급한다. 통상적으로 충전장치와 배터리에는 외부에 각각 별도의 접촉 단자가 구성되어 있어서 이를 서로 접촉시킴으로 인하여 충전장치와 배터리를 전기적으로 연결한다.
하지만, 이와 같은 접촉식 충전방식은 접촉 단자가 외부에 돌출되어 있으므로, 이물질에 의한 오염이 쉽고 이러한 이유로 배터리 충전이 올바르게 수행되지 않는 문제점이 발생한다. 또한 접촉 단자가 습기에 노출되는 경우에도 충전이 올바르게 수행되지 않는다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 근래에는 무선 충전 또는 무접점 충전 기술이 개발되어 최근 많은 전자 기기에 활용되고 있다.
이러한 무선충전 기술은 무선 전력 송수신을 이용한 것으로서, 예를 들어 별도의 충전 커넥터에 의한 연결 없이, 휴대폰을 단지 충전 패드에 올려놓기만 하면 자동으로 배터리가 충전이 될 수 있는 시스템이다. 일반적으로 상기 무선 충전 기술은 무선 전동 칫솔이나 무선 전기 면도기 등에 적용되어 일반인들에게 알려져 있다. 이러한 무선충전 기술은 전자제품을 무선으로 충전함으로써 방수 기능을 높일 수 있고, 유선 충전기가 필요하지 않으므로 전자 기기 휴대성을 높일 수 있는 장점이 있으며, 다가오는 전기차 시대에도 관련 기술이 크게 발전할 것으로 전망된다.
이러한 무선 충전 기술에는 크게 코일을 이용한 전자기 유도방식과, 공진(Resonance)을 이용하는 공진 방식과, 전기적 에너지를 마이크로파로 변환시켜 전달하는 전파 방사(RF/Micro Wave Radiation) 방식이 있다.
현재까지는 전자기 유도를 이용한 방식이 주류를 이루고 있으나, 최근 국내외에서 마이크로파를 이용하여 수십 미터 거리에서 무선으로 전력을 전송하는 실험에 성공하고 있어, 가까운 미래에는 언제 어디서나 전선 없이 모든 전자제품을 무선으로 충전하는 세상이 열릴 것으로 보인다.
전자기 유도에 의한 전력 전송 방법은 1차 코일과 2차 코일 간의 전력을 전송하는 방식이다. 코일에 자석을 움직이면 유도 전류가 발생하는데, 이를 이용하여 송신단에서 자기장을 발생시키고 수신단에서 자기장의 변화에 따라 전류가 유도되어 에너지를 만들어 낸다. 이러한 현상을 자기 유도 현상이라고 일컬으며 이를 이용한 전력 전송 방법은 에너지 전송 효율이 뛰어나다.
공진 방식은 2005년 MIT의 "Soljacic" 교수에 의해 "Coupled Mode Theory"으로서 발표되었으며, 공진 방식 전력 전송 원리를 사용하여 충전장치와 몇 미터(m)나 떨어져 있어도 전기가 무선으로 전달되는 시스템이다. MIT팀의 무선 충전시스템은 공명(resonance)이란 소리굽쇠를 울리면 옆에 있는 와인잔도 그와 같은 진동수로 울리는 물리학 개념을 이용한 것이다. 연구팀은 소리를 공명시키는 대신, 전기 에너지를 담은 전자기파를 공명시켰다. 공명된 전기 에너지는 공진 주파수를 가진 기기가 존재할 경우에만 직접 전달되고 사용되지 않는 부분은 공기 중으로 퍼지는 대신 전자장으로 재흡수되기 때문에 다른 전자파와는 달리 주변의 기계나 신체에는 영향을 미치지 않을 것으로 보고 있다.
한편, 무선 충전 방식에 대한 연구는 근자에 들어서 활발하게 진행되고 있으나, 아직까지 그 무선 충전 순위, 무선 전력 송/수신기의 검색, 무선 전력 송/수신기 사이의 통신 주파수 선택, 무선 전력 조정, 매칭 회로의 선택, 하나의 충전 싸이클에서의 각각의 무선 전력 수신기에 대한 통신 시간 분배 등에 대한 표준은 제안되고 있지 않다.
특히, 무선 전력 송신기가 적어도 하나의 무선 전력 송신기를 충전하고 있을 경우, 새로 진입한 무선 전력 수신기를 처리하는 방법에 대한 기술의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 상술한 바를 달성하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명은 무선 전력 수신기에서 과온도, 과전압, 과전류 등의 비정상 상태 발생 시 이를 제어하기 위한 방법이 제공될 수 있다.
상술한 바를 달성하기 위한 본 발명은, 무선 전력 수신기에서 비정상 상태를 제어하기 위한 방법에 있어서, 미리 정해진 제1주기로 온도를 측정하는 과정과, 측정 온도가 모니터링이 요구되는 온도를 초과하면 상기 제1주기보다 짧은 제2주기로 온도를 측정하는 과정과, 상기 측정된 온도가 로드 스위치를 오프해야 하는 온도를 초과하는지를 판단하는 과정과, 상기 로드 스위치를 오프해야 하는 온도를 초과하면 로드 스위치를 오프하는 과정과, 상기 로드 스위치를 오프한 후, 상기 측정된 온도가 미리 정해진 과온도를 초과하는지를 판단하는 과정과, 상기 미리 정해진 과온도를 초과하면 과온도 상황을 무선 전력 송신기로 알리는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
무선 전력 수신기에서 과온도, 과전압, 과전류 등의 비정상 상태 발생 시 이를 무선 전력 송신기에게 알림으로써 비정상적인 충전 상태를 방지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들에 의하여 무선 전력 송신 환경 변경의 변경이 감지되면, 이를 무선 전력 송신기에 통지할 수 있는 무선 전력 수신기 및 그 제어 방법이 제공될 수 있다. 아울러, 무선 전력 송신 환경의 변경 감지에 대한 신호를 무선 전력 송신기로부터 수신하는 무선 전력 송신기 및 그 제어 방법이 제공될 수 있다.
예를 들어, 유선 충전 단자가 무선 전력 수신기에 인입되는 경우와 같이 전력 송신 환경이 변경된 경우, 무선 전력의 송신이 중단됨으로써 무선 전력 수신기에 과전력이 인가되는 것이 방지될 수 있다.
또한, 무선 전력 수신기가 통신부의 롬(ROM)으로부터 통신 스택(stack)을 로드하는 SA(stand alone) 모드로부터 AP(application processor)로부터 로드하는 NSA(non stand alone) 모드로 전환하는 경우와 같이 전력 송신 환경이 변경된 경우, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기로부터 신호가 수신되지 않아도 대기할 수 있다.
또한, 무선 전력 수신기가 에러 상황이 해제된 경우와 같이 전력 송신 환경이 변경된 경우, 무선 전력 송신기는 다시 충전 전력을 송신할 수 있어 무선 전력 송신 환경이 안정적으로 유지될 수 있다.
도 1은 무선 충전 시스템 동작 전반을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 의한 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기의 블록도이다.
도 3는 본 발명의 일 실시 예에 의한 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기의 상세 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 의한 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기의 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 6은 무선 전력 송신기가 인가하는 전력량의 시간 축에 대한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 의한 무선 전력 송신기의 제어 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 8은 도 7의 실시 예에 의한 무선 전력 송신기가 인가하는 전력량의 시간 축에 대한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 의한 무선 전력 송신기의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 10은 도 9의 실시 예에 의한 무선 전력 송신기가 인가하는 전력량의 시간 축에 대한 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 의한 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기의 블록도이다.
도 12는 본 발명의 제1실시 예에 따라 무선 전력 수신기에서 과온도 상황이 발생하는 경우 이를 제어하는 동작 흐름도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따라 무선 전력 송신기에서 무선 전력 수신기에서의 상태 보고에 대응하여 전력 전송을 중단하는 동작 흐름도이다.
도 14a 내지 도 14c는 본 발명의 제1실시 예에 따라 무선 전력 수신기에서 고온 상황에서의 동작 흐름도이다.
도 15a 내지 도 15c는 본 발명의 제1실시 예에 따라 무선 전력 수신기에서 저온 상황에서의 동작 흐름도이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시 예에 따라 인터럽트를 사용하여 무선 전력 수신기에서의 과온도 상황이 발생하는 경우 이를 제어하는 동작 흐름도이다.
도 17은 본 발명의 제2실시 예에 의한 무선 전력 수신기에서의 상세 블록도이다.
도 18은 본 발명의 제2실시 예에 따라 무선 전력 수신기에서 과전압 상황이 발생하는 경우 이를 제어하는 동작 흐름도이다.
도 19는 본 발명의 제3실시 예에 따라 무선 전력 수신기에서 과전류 상황이 발생하는 경우 이를 제어하는 동작 흐름도이다.
도 20은 상기 도 19의 상세 동작 흐름도이다.
이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다. 도면들 중 동일한 구성 요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 하기 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 무선 충전 시스템 동작 전반을 설명하기 위한 개념도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 무선 충전 시스템은 무선 전력 송신기(100) 및 적어도 하나의 무선 전력 수신기(110-1,110-2,110-n)를 포함한다.
무선 전력 송신기(100)는 적어도 하나의 무선 전력 수신기(110-1,110-2,110-n)에 무선으로 각각 전력(1-1,1-2,1-n)을 송신할 수 있다. 더욱 상세하게는, 무선 전력 송신기(100)는 소정의 인증절차를 수행한 인증된 무선 전력 수신기에 대하여서만 무선으로 전력(1-1,1-2,1-n)을 송신할 수 있다.
무선 전력 송신기(100)는 무선 전력 수신기(110-1,110-2,110-n)와 전기적 연결을 형성할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(100)는 무선 전력 수신기(110-1,110-2,110-n)로 전자기파 형태의 무선 전력을 송신할 수 있다.
한편, 무선 전력 송신기(100)는 무선 전력 수신기(110-1,110-2,110-n)와 양방향 통신을 수행할 수 있다. 여기에서 무선 전력 송신기(100) 및 무선 전력 수신기(110-1,110-2,110-n)는 소정의 프레임으로 구성된 패킷(2-1,2-2,2-n)을 처리하거나 송수신할 수 있다. 상술한 프레임에 대하여서는 더욱 상세하게 후술하도록 한다. 무선 전력 수신기는 특히, 이동통신단말기, PDA, PMP, 스마트폰 등으로 구현될 수 있다.
무선 전력 송신기(100)는 복수 개의 무선 전력 수신기(110-1,110-2,110-n)로 무선으로 전력을 제공할 수 있다. 예를 들어 무선 전력 송신기(100)는 공진 방식을 통하여 복수 개의 무선 전력 수신기(110-1,110-2,110-n)에 전력을 전송할 수 있다. 무선 전력 송신기(100)가 공진 방식을 채택한 경우, 무선 전력 송신기(100)와 복수 개의 무선 전력 수신기(110-1,110-2,1110-n) 사이의 거리는 바람직하게는 30m 이하일 수 있다. 또한 무선 전력 송신기(100)가 전자기 유도 방식을 채택한 경우, 전력제공장치(100)와 복수 개의 무선 전력 수신기(110-1,110-2,110-n) 사이의 거리는 바람직하게는 10cm 이하일 수 있다.
무선 전력 수신기(110-1,110-2,110-n)는 무선 전력 송신기(100)로부터 무선 전력을 수신하여 내부에 구비된 배터리의 충전을 수행할 수 있다. 또한 무선 전력 수신기(110-1,110-2,110-n)는 무선 전력 전송을 요청하는 신호나, 무선 전력 수신에 필요한 정보, 무선 전력 수신기 상태 정보 또는 무선 전력 송신기(100) 제어 정보 등을 무선 전력 송신기(100)에 송신할 수 있다. 상기의 송신 신호의 정보에 관하여서는 더욱 상세하게 후술하도록 한다.
또한 무선 전력 수신기(110-1,110-2,110-n)는 각각의 충전상태를 나타내는 메시지를 무선 전력 송신기(100)로 송신할 수 있다.
무선 전력 송신기(100)는 디스플레이와 같은 표시수단을 포함할 수 있으며, 무선 전력 수신기(110-1,110-2,110-n) 각각으로부터 수신한 메시지에 기초하여 무선 전력 수신기(110-1,110-2,110-n) 각각의 상태를 표시할 수 있다. 아울러, 무선 전력 송신기(100)는 각각의 무선 전력 수신기(110-1,110-2,110-n)가 충전이 완료되기까지 예상되는 시간을 함께 표시할 수도 있다.
무선 전력 송신기(100)는 무선 전력 수신기(110-1,110-2,110-n) 각각에 무선 충전 기능을 디스에이블(disabled)하도록 하는 제어 신호를 송신할 수도 있다. 무선 전력 송신기(100)로부터 무선 충전 기능의 디스에이블 제어 신호를 수신한 무선 전력 수신기는 무선 충전 기능을 디스에이블할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 의한 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기의 블록도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신기(200)는 전력 송신부(211), 제어부(212) 및 통신부(213)를 포함할 수 있다. 또한 무선 전력 수신기(250)는 전력 수신부(251), 제어부(252) 및 통신부(253)를 포함할 수 있다.
전력 송신부(211)는 무선 전력 송신기(200)가 요구하는 전력을 제공할 수 있으며, 무선으로 무선 전력 수신기(250)에 전력을 제공할 수 있다. 여기에서, 전력 송신부(211)는 교류 파형의 형태로 전력을 공급할 수 있으며, 직류 파형의 형태로 전력을 공급하면서 이를 인버터를 이용하여 교류 파형으로 변환하여 교류 파형의 형태로 공급할 수도 있다. 전력 송신부(211)는 내장된 배터리의 형태로 구현될 수도 있으며, 또는 전력 수신 인터페이스의 형태로 구현되어 외부로부터 전력을 수신하여 다른 구성 요소에 공급하는 형태로도 구현될 수 있다. 전력 송신부(211)는 일정한 교류 파형의 전력을 제공할 수 있는 수단이라면 제한이 없다는 것은 당업자가 용이하게 이해할 것이다.
아울러, 전력 송신부(211)는 교류 파형을 전자기파 형태로 무선 전력 수신기(250)로 제공할 수 있다. 전력 송신부(211)는 추가적으로 공진회로를 더 포함할 수 있으며, 이에 따라 소정의 전자기파를 송신 또는 수신할 수 있다. 전력 송신부(211)가 공진회로로 구현되는 경우, 공진회로의 루프 코일의 인덕턴스(L)는 변경가능할 수도 있다. 한편 전력 송신부(211)는 전자기파를 송수신할 수 있는 수단이라면 제한이 없는 것은 당업자는 용이하게 이해할 것이다.
제어부(212)는 무선 전력 송신기(200)의 동작 전반을 제어할 수 있다. 제어부(212)는 저장부(미도시)로부터 독출한 제어에 요구되는 알고리즘, 프로그램 또는 애플리케이션을 이용하여 무선 전력 송신기(200)의 동작 전반을 제어할 수 있다. 제어부(212)는 CPU, 마이크로프로세서, 미니 컴퓨터와 같은 형태로 구현될 수 있다. 제어부(212)의 세부 동작과 관련하여서는 더욱 상세하게 후술하도록 한다.
통신부(213)는 무선 전력 수신기(250)와 소정의 방식으로 통신을 수행할 수 있다. 통신부(213)는 무선 전력 수신기(250)의 통신부(253)와 NFC(near field communication), Zigbee 통신, 적외선 통신, 가시광선 통신, 블루투스 통신, BLE(bluetooth low energy) 방식 등을 이용하여 통신을 수행할 수 있다. 통신부(213)는 CSMA/CA 알고리즘을 이용할 수도 있다. 한편, 상술한 통신 방식은 단순히 예시적인 것이며, 본 발명의 실시 예들은 통신부(213)에서 수행하는 특정 통신 방식으로 그 권리범위가 한정되지 않는다.
한편, 통신부(213)는 무선 전력 송신기(200)의 정보에 대한 신호를 송신할 수 있다. 여기에서, 통신부(213)는 상기 신호를 유니캐스트(unicast), 멀티캐스트(multicast) 또는 브로드캐스트(broadcast)할 수 있다. 표 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 무선 전력 송신기(200)로부터 송신되는 신호의 데이터 구조이다. 무선 전력 송신기(200)는 하기의 프레임을 가지는 신호를 기설정된 주기마다 송신할 수 있으며, 상기 신호는 이하에서는 통지(Notice) 신호로 명명될 수도 있다.
frame type protocol version sequence number network ID RX to Report(schedule mask) Reserved Number of Rx
Notice 4bit 1 Byte 1Byte 1Byte 5bit 3bit
<표 1>에서의 프레임 타입(frame type)은 신호의 타입을 지시하는 필드로, <표 1>에서는 해당 신호가 통지(Notice) 신호임을 지시한다. 프로토콜 버전(protocol version) 필드는, 통신 방식의 프로토콜의 종류를 지시하는 필드로, 예를 들어 4 비트(bit)가 할당될 수 있다. 시퀀스 넘버(sequence number) 필드는, 해당 신호의 순차적인 순서를 지시하는 필드로, 예를 들어 1 바이트(Byte)가 할당될 수 있다. 시퀀스 넘버(sequence number)는, 예를 들어 신호의 송수신 단계에 대응하여 1씩 증가될 수 있다. 네트워크 ID(network ID) 필드는, 무선 전력 송신기(200)의 네트워크 식별자(network ID)를 지시하는 필드로, 예를 들어 1 바이트가 할당될 수 있다. 보고를 위한 수신기(Rx to Report)(schedule mask) 필드는, 무선 전력 송신기(200)로 보고를 수행할 무선 전력 수신기들을 지시하는 필드로, 예를 들어 1 바이트가 할당될 수 있다. <표 2>는 본 발명의 일 실시 예에 의한 보고를 위한 수신기(Rx to Report)(schedule mask) 필드이다.
Rx to Report(schedule mask)
Rx1 Rx2 Rx3 Rx4 Rx5 Rx6 Rx7 Rx8
1 0 0 0 0 1 1 1
여기에서, Rx1 내지 Rx8은 무선 전력 수신기 1 내지 8에 대응할 수 있다. 보고를 위한 수신기(Rx to Report)(schedule mask) 필드는 스케쥴 마스크의 번호가 1로 표시된 무선 전력 수신기가 보고를 수행하도록 구현될 수 있다.
리저브드(Reserved) 필드는, 향후의 이용을 위하여 예약된 필드로 예를 들어 5Byte가 할당될 수 있다. Number of Rx 필드는, 무선 전력 송신기(200) 주위의 무선 전력 수신기의 개수를 지시하는 필드로, 예를 들어 3 비트가 할당될 수 있다.
또한, 통신부(213)는 무선 전력 수신기(250)로부터 전력 정보를 수신할 수 있다. 여기에서 전력 정보는 무선 전력 수신기(250)의 용량, 배터리 잔량, 충전 횟수, 사용량, 배터리 용량, 배터리 비율 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한 통신부(213)는 무선 전력 수신기(250)의 충전 기능을 제어하는 충전 기능 제어 신호를 송신할 수 있다. 충전 기능 제어 신호는 특정 무선 전력 수신기(250)의 무선 전력 수신부(251)를 제어하여 충전 기능을 인에이블(enabled) 또는 디스에이블(disabled)하게 하는 제어 신호일 수 있다. 또는 더욱 상세하게 후술할 것으로, 전력 정보는 유선 충전 단자의 인입, SA 모드로부터 NSA 모드로의 전환, 에러 상황 해제 등의 정보를 포함할 수도 있다.
통신부(213)는 무선 전력 수신기(250) 뿐만 아니라, 다른 무선 전력 송신기(미도시)로부터의 신호를 수신할 수도 있다. 예를 들어, 통신부(213)는 다른 무선 전력 송신기로부터 상술한 표 1의 프레임의 Notice 신호를 수신할 수 있다.
한편, 도 2에서는 전력 송신부(211) 및 통신부(213)가 상이한 하드웨어로 구성되어 무선 전력 송신기(200)가 아웃-밴드(out-band) 형식으로 통신되는 것과 같이 도시되었지만, 이는 예시적인 것이다. 본 발명은 전력 송신부(211) 및 통신부(213)가 하나의 하드웨어로 구현되어 무선 전력 송신기(200)가 인-밴드(in-band) 형식으로 통신을 수행할 수도 있다.
무선 전력 송신기(200) 및 무선 전력 수신기(250)는 각종 신호를 송수신할 수 있으며, 이에 따라 무선 전력 송신기(200)가 주관하는 무선 전력 네트워크로의 무선 전력 수신기(250)의 가입과 무선 전력 송수신을 통한 충전 과정이 수행될 수 있으며, 상술한 과정은 더욱 상세하게 후술하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 의한 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기의 상세 블록도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신기(200)는 전력 송신부(211), 제어부 및 통신부(212,213), 구동부(214), 증폭부(215) 및 매칭부(216)를 포함할 수 있다. 무선 전력 수신기(250)는 전력 수신부(251), 제어부 및 통신부(252,253), 정류부(254), DC/DC 컨버터부(255), 스위치부(256) 및 로드부(257)를 포함할 수 있다.
구동부(214)는 기설정된 전압 값을 가지는 직류 전력을 출력할 수 있다. 구동부(214)에서 출력되는 직류 전력의 전압 값은 제어부 및 통신부(212,213)에 의하여 제어될 수 있다.
구동부(214)로부터 출력되는 직류 전류는 증폭부(215)로 출력될 수 있다. 증폭부(215)는 기설정된 이득으로 직류 전류를 증폭할 수 있다. 아울러, 제어부 및 통신부(212,213)로부터 입력되는 신호에 기초하여 직류 전력을 교류로 변환할 수도 있다. 이에 따라, 증폭부(215)는 교류 전력을 출력할 수 있다.
매칭부(216)는 임피던스 매칭을 수행할 수 있다. 예를 들어, 매칭부(216)로부터 바라본 임피던스를 조정하여, 출력 전력이 고효율 또는 고출력이 되도록 제어할 수 있다. 매칭부(216)는 제어부 및 통신부(212,213)의 제어에 기초하여 임피던스를 조정할 수 있다. 매칭부(216)는 코일 및 커패시터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제어부 및 통신부(212,213)는 코일 및 커패시터 중 적어도 하나와의 연결 상태를 제어할 수 있으며, 이에 따라 임피던스 매칭을 수행할 수 있다.
전력 송신부(211)는 입력된 교류 전력을 전력 수신부(251)로 송신할 수 있다. 전력 송신부(211) 및 전력 수신부(251)는 동일한 공진 주파수를 가지는 공진 회로로 구현될 수 있다. 예를 들어, 공진 주파수는 6.78MHz로 결정될 수 있다.
한편, 제어부 및 통신부(212,213)는 무선 전력 수신기(250) 측의 제어부 및 통신부(252,253)와 통신을 수행할 수 있으며, 예를 들어 양방향 2.4GHz 주파수로 통신을 수행할 수 있다.
한편, 전력 수신부(251)는 충전 전력을 수신할 수 있다.
정류부(254)는 전력 수신부(251)에 수신되는 무선 전력을 직류 형태로 정류할 수 있으며, 예를 들어 브리지 다이오드의 형태로 구현될 수 있다. DC/DC 컨버터부(255)는 정류된 전력을 기설정된 이득으로 컨버팅할 수 있다. 예를 들어, DC/DC 컨버터부(255)는 출력단(259)의 전압이 5V가 되도록 정류된 전력을 컨버팅할 수 있다. 한편, DC/DC 컨버터부(255)의 전단(258)에는 인가될 수 있는 전압의 최솟값 및 최댓값이 기설정될 수 있다.
스위치부(256)는 DC/DC 컨버터부(255) 및 로드부(257)를 연결할 수 있다. 스위치부(256)는 제어부(252)의 제어에 따라 온(on)/오프(off) 상태를 유지할 수 있다. 로드부(257)는 스위치부(256)가 온 상태인 경우에 DC/DC 컨버터부(255)로부터 입력되는 컨버팅된 전력을 저장할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 의한 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신기(200)는 전원을 인가할 수 있다(S401). 전원이 인가되면, 무선 전력 송신기(200)는 환경을 설정(configuration)할 수 있다(S402).
무선 전력 송신기(200)는 전력 절약 모드(power save mode)에 진입할 수 있다(S403). 전력 절약 모드에서, 무선 전력 송신기(200)는 이종의 검출용 전력 비콘 각각을 각각의 주기로 인가할 수 있으며, 이에 대하여서는 도 6에서 더욱 상세하게 설명하도록 한다. 예를 들어, 도 4에서와 같이 무선 전력 송신기(200)는 검출용 전력 비콘(power beacon)(404,405)을 인가할 수 있으며, 검출용 전력 비콘들(404,405) 각각의 전력 값의 크기는 상이할 수도 있다. 검출용 전력 비콘들(404,405) 중 일부 또는 전부는 무선 전력 수신기(250)의 통신부를 구동할 수 있는 전력량을 가질 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 수신기(250)는 검출용 전력 비콘들(404,405) 중 일부 또는 전부에 의하여 통신부를 구동시켜 무선 전력 송신기(200)와 통신을 수행할 수 있다. 이때, 상기 상태를 널(Null) 상태로 명명할 수 있다.
무선 전력 송신기(200)는 무선 전력 수신기(250)의 배치에 의한 로드 변경을 검출할 수 있다. 무선 전력 송신기(200)는 저전력 모드(S408)로 진입할 수 있다. 저전력 모드에 대하여서도 도 6을 참조하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다. 한편, 무선 전력 수신기(250)는 무선 전력 송신기(200)로부터 수신된 전력에 기초하여 통신부를 구동시킬 수 있다(S409).
무선 전력 수신기(250)는 무선 전력 송신기(200)로 무선 전력 송신기 검색 (PTU searching)신호를 송신할 수 있다(S410). 무선 전력 수신기(250)는 BLE 기반의 Advertsement 신호로, 무선 전력 송신기 검색 신호를 송신할 수 있다. 무선 전력 수신기(250)는 무선 전력 송신기 검색 신호를 주기적으로 송신할 수 있으며, 무선 전력 송신기(200)로부터 응답 신호를 수신하거나 또는 기설정된 시간이 도래할 때까지 송신할 수 있다.
무선 전력 수신기(250)로부터 무선 전력 송신기 검색 신호가 수신되면, 무선 전력 송신기(200)는 응답 신호(PRU Respnse) 신호를 송신할 수 있다(S411). 여기에서 응답 신호는 무선 전력 송신기(200) 및 무선 전력 수신기(250) 사이의 연결(connection)을 형성(form)할 수 있다.
무선 전력 수신기(250)는 PRU 스태틱(static) 신호를 송신할 수 있다(S412). 여기에서, PRU 스태틱(static) 신호는 무선 전력 수신기(250)의 상태를 지시하는 신호일 수 있으며, 상기 PRU 스태틱 신호를 통해 무선 전력 송신기(200)가 관제하는 무선 전력 네트워크에 가입을 요청할 수 있다.
무선 전력 송신기(200)는 PTU 스태틱(static) 신호를 송신할 수 있다(S413). 무선 전력 송신기(200)가 송신하는 PTU 스태틱(static) 신호는 무선 전력 송신기(200)의 용량(capability)을 지시하는 신호일 수 있다.
무선 전력 송신기(200) 및 무선 전력 수신기(250)가 PRU 스태틱(static) 신호 및 PTU 스태틱(static) 신호를 송수신하면, 무선 전력 수신기(250)는 PRU 다이내믹(Dynamic) 신호를 주기적으로 송신할 수 있다(S414,S415). PRU 다이내믹(Dynamic) 신호는 무선 전력 수신기(250)에서 측정된 적어도 하나의 파라미터 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, PRU 다이내믹(Dynamic) 신호는 무선 전력 수신기(250)의 정류부 후단의 전압 정보를 포함할 수 있다. 상기 무선 전력 수신기(250)의 상태를 부트(Boot) 상태(S427)라고 명명할 수 있다.
무선 전력 송신기(200)는 전력 송신 모드로 진입하고(S416), 무선 전력 송신기(200)는 무선 전력 수신기(250)가 충전을 수행하도록 하는 명령 신호인 PRU 제어(PRU control) 신호를 송신할 수 있다(S417). 전력 송신 모드에서, 무선 전력 송신기(200)는 충전 전력을 송신할 수 있다.
무선 전력 송신기(200)가 송신하는 PRU 제어 신호는 무선 전력 수신기(250)의 충전을 인에이블/디스에이블하는 정보 및 허여(permission) 정보를 포함할 수 있다. PRU 제어 신호는 무선 전력 송신기(200)가 무선 전력 수신기(250)의 상태를 변경하도록 하는 경우에 송신하거나 또는 기설정된 주기, 예를 들어 250ms의 주기로 송신될 수도 있다. 무선 전력 수신기(250)는 PRU 제어 신호에 따라서 설정을 변경하고, 무선 전력 수신기(250)의 상태를 보고하기 위한 PRU 다이내믹(Dynamic) 신호를 송신할 수 있다(S418,S419). 무선 전력 수신기(250)가 송신하는 PRU 다이내믹(Dynamic) 신호는 전압, 전류, 무선 전력 수신기 상태 및 온도 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이때, 상기 무선 전력 수신기(250)의 상태를 온(On) 상태로 명명할 수 있다.
한편, PRU 다이내믹(Dynamic) 신호는 <표 3>과 같은 데이터 구조를 가질 수 있다.
Field octets description use units
optional fields 1 defines which optional fields are populated mandatory
Vrect 2 voltage at diode output mandatory mV
Irect 2 current at diode output mandatory mA
Vout 2 voltage at charge/battery port optional mV
Iout 2 current at charge/battery port optional mA
temperature 1 temperature of PRU optional Deg C from -40C
Vrect min dyn 2 Vrect low limit(dynamic value) optional mV
Vrect set dyn 2 desired Vrect (dynamic value) optional mV
Vrect high dyn 2 Vrect high limit (dynamic value) optional mV
PRU alert 1 warnings mandatory Bit field
RFU 3 undefined
PRU 다이내믹(Dynamic) 신호는, 표 3에서와 같이 선택적 필드 정보, 무선 전력 수신기의 정류부의 후단의 전압 정보, 무선 전력 수신기의 정류부의 후단의 전류 정보, 무선 전력 수신기의 DC/DC 컨버터의 후단의 전압 정보, 무선 전력 수신기의 DC/DC 컨버터의 후단의 전류 정보, 온도 정보, 무선 전력 수신기의 정류부의 후단의 최소 전압값 정보, 무선 전력 수신기의 정류부의 후단의 최적 전압값 정보, 무선 전력 수신기의 정류부의 후단의 최대 전압값 정보 및 경고 정보(PRU alert) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
경고 정보는 하기의 표 4와 같은 데이터 구조로 형성될 수 있다.
7 6 5 4 3 2 1 0
over voltage over current over temperature charge complete TA detect transition restart request RFU
경고 정보는, 표 4와 같이 과전압(over voltage), 과전류(over current), 과온도(over temperature), 충전 완료(charge complete), 유선 충전 단자 인입 감지(TA detect), SA 모드/ NSA 모드 전환(transition), 재충전 요청(restart request) 등의 필드들을 포함할 수 있다.
무선 전력 수신기(250)는 PRU 제어 신호를 수신하여 충전을 수행할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(200)는 무선 전력 수신기(250)를 충전하기에 충분한 전력을 가지는 경우 충전을 인에이블하도록 하는 PRU 제어 신호를 송신할 수 있다. 한편, PRU 제어 신호는 충전 상태가 변경될 때마다 송신될 수 있다. PRU 제어 신호는 예를 들어 250ms 마다 송신될 수 있거나, 파라미터 변경이 있을 때 송신될 수 있다. PRU 제어 신호는 파라미터가 변경되지 않더라도 기설정된 임계 시간, 예를 들어 1초 이내에는 송신되어야 하도록 설정될 수도 있다.
한편, 무선 전력 수신기(250)는 에러 발생을 감지할 수 있다. 무선 전력 수신기(250)는 경고 신호를 무선 전력 송신기(200)로 송신할 수 있다(S420). 경고 신호는 PRU 다이내믹(Dynamic) 신호로 송신되거나 또는 PRU 경고(alert) 신호로 송신할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 수신기(250)는 표 3의 PRU 경고(alert) 필드에 에러 상황을 반영하여 무선 전력 송신기(200)로 송신할 수 있다. 또는 무선 전력 수신기(250)는 에러 상황을 지시하는 단독 경고 신호(예컨대, PRU 경고 신호)를 무선 전력 송신기(200)로 송신할 수도 있다. 무선 전력 송신기(200)는 경고 신호를 수신하면, 래치 실패(Latch fault) 모드로 진입할 수 있다(S422). 무선 전력 수신기(250)는 널 상태로 진입할 수 있다(S423).
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기의 동작을 설명하는 흐름도이다. 도 5의 제어 방법은 도 6을 참조하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다. 도 6은 도 5의 실시 예에 의한 무선 전력 송신기가 인가하는 전력량의 시간 축에 대한 그래프이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신기는 구동을 개시할 수 있다(S501). 아울러, 무선 전력 송신기는 초기 설정을 리셋할 수 있다(S503). 무선 전력 송신기는 전력 절약 모드에 진입할 수 있다(S505). 여기에서, 전력 절약 모드는, 무선 전력 송신기가 전력 송신부에 전력량이 상이한 이종의 전력을 인가하는 구간일 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기는 도 6에서의 제 2 검출 전력(601,602) 및 제 3 검출 전력(611,612,613,614,615)을 전력 송신부에 인가하는 구간일 수 있다. 여기에서, 무선 전력 송신기는 제 2 검출 전력(601,602)을 제 2 주기로 주기적으로 인가할 수 있으며, 제 2 검출 전력(601,602)을 인가하는 경우에는 제 2 기간 동안 인가할 수 있다. 무선 전력 송신기는 제 3 검출 전력(611,612,613,614,615)을 제 3 주기로 주기적으로 인가할 수 있으며, 제 3 검출 전력(611,612,613,614,615)을 인가하는 경우에는 제 3 기간 동안 인가할 수 있다. 한편, 제 3 검출 전력(611,612,613,614,615)의 각각의 전력 값은 상이한 것과 같이 도시되어 있지만, 제 3 검출 전력(611,612,613,614,615)의 각각의 전력 값은 상이할 수도 있으며 또는 동일할 수도 있다.
예컨대, 무선 전력 송신기는 제 3 검출 전력(611)을 출력한 이후에 동일한 크기의 전력량을 가지는 제 3 검출 전력(612)을 출력할 수 있다. 상기와 같이 무선 전력 송신기가 동일한 크기의 제 3 검출 전력을 출력하는 경우, 제 3 검출 전력의 전력량은 가장 소형의 무선 전력 수신기, 예를 들어 카테고리 1의 무선 전력 수신기를 검출할 수 있는 전력량을 가질 수 있다.
반면, 무선 전력 송신기는 제 3 검출 전력(611)을 출력한 이후에 상이한 크기의 전력량을 가지는 제 3 검출 전력(612)을 출력할 수도 있다. 상기와 같이 무선 전력 송신기가 상이한 크기의 제 3 검출 전력을 출력하는 경우, 제 3 검출 전력의 전력량 각각은 카테고리 1 내지 5의 무선 전력 수신기를 검출할 수 있는 전력량일 수 있다. 예를 들어, 제 3 검출 전력(611)는 카테고리 5의 무선 전력 수신기를 검출할 수 있는 전력량을 가질 수 있으며, 제 3 검출 전력(612)는 카테고리 3의 무선 전력 수신기를 검출할 수 있는 전력량을 가질 수 있으며, 제 3 검출 전력(613)는 카테고리 1의 무선 전력 수신기를 검출할 수 있는 전력량을 가질 수 있다.
한편, 제 2 검출 전력(601,602)은 무선 전력 수신기를 구동시킬 수 있는 전력일 수 있다. 더욱 상세하게는, 제 2 검출 전력(601,602)은 무선 전력 수신기의 제어부 및 통신부를 구동시킬 수 있는 전력량을 가질 수 있다.
무선 전력 송신기는 제 2 검출 전력(601,602) 및 제 3 검출 전력(611,612,613,614,615)을 전력 수신부로 각각 제 2 주기 및 제 3 주기로 인가할 수 있다. 무선 전력 송신기 상에 무선 전력 수신기가 배치되는 경우, 무선 전력 송신기의 일 지점에서 바라보는 임피던스가 변경될 수 있다. 무선 전력 송신기는 제 2 검출 전력(601,602) 및 제 3 검출 전력(611,612,613,614,615)이 인가되는 중 임피던스 변경을 검출할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기는 제 3 검출 전력(615)을 인가하는 중, 임피던스가 변경되는 것을 검출할 수 있다. 이에 따라, 무선 전력 송신기는 물체를 검출할 수 있다(S507). 물체가 검출되지 않는 경우에는(S507-N), 무선 전력 송신기는 이종의 전력을 주기적으로 인가하는 전력 절약 모드를 유지할 수 있다(S505).
한편, 임피던스가 변경되어 물체가 검출되는 경우에는(S507-Y), 무선 전력 송신기는 저전력 모드로 진입할 수 있다. 여기에서, 저전력 모드는 무선 전력 송신기가 무선 전력 수신기의 제어부 및 통신부를 구동시킬 수 있는 전력량을 가진 구동 전력을 인가하는 모드이다. 예를 들어 도 6에서는, 무선 전력 송신기는 구동 전력(620)을 전력 송신부에 인가할 수 있다. 무선 전력 수신기는 구동 전력(620)을 수신하여 제어부 및 통신부를 구동할 수 있다. 무선 전력 수신기는 구동 전력(620)에 기초하여 무선 전력 송신기와 소정의 방식에 기초하여 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 수신기는 인증에 요구되는 데이터를 송수신할 수 있으며, 이에 기초하여 무선 전력 송신기가 관장하는 무선 전력 네트워크에 가입할 수 있다. 다만, 무선 전력 수신기가 아닌 이물질이 배치되는 경우에는, 데이터 송수신이 수행될 수 없다. 이에 따라, 무선 전력 송신기는 배치된 물체가 이물질인지 여부를 결정할 수 있다(S511). 예를 들어, 무선 전력 송신기는 기설정된 시간 동안 물체로부터 응답을 수신하지 못한 경우, 물체를 이물질로 결정할 수 있다.
이물질로 결정된 경우에는(S511-Y), 무선 전력 송신기는 랫치 실패(latch fault) 모드로 진입할 수 있다(S513). 반면, 이물질이 아닌 것으로 결정된 경우에는(S511-N), 가입 단계를 진행할 수 있다(S519). 예를 들면, 무선 전력 송신기는 도 6에서의 제 1 전력(631 내지 634)을 제 1 주기로 주기적으로 인가할 수 있다. 무선 전력 송신기는 제 1 전력을 인가하는 중에 임피던스 변경을 검출할 수 있다. 예를 들어, 이물질이 회수되는 경우에는(S515-Y) 임피던스 변경을 검출할 수 있으며, 무선 전력 송신기는 이물질이 회수된 것으로 판단할 수 있다. 또는 이물질이 회수되지 않는 경우에는(S515-N), 무선 전력 송신기는 임피던스 변경을 검출할 수 없으며, 무선 전력 송신기는 이물질이 회수되지 않은 것으로 판단할 수 있다. 이물질이 회수되지 않는 경우에는, 무선 전력 송신기는 램프 및 경고음 중 적어도 하나를 출력하여 현재의 무선 전력 송신기의 상태가 에러 상태임을 사용자에게 알릴 수 있다. 이에 따라, 무선 전력 송신기는 램프 및 경고음 중 적어도 하나를 출력하는 출력부를 포함할 수 있다.
이물질이 회수되지 않은 것으로 판단되는 경우(S515-N), 무선 전력 송신기는 랫치 실패 모드를 유지할 수 있다(S513). 한편, 이물질이 회수된 것으로 판단되는 경우(S515-Y), 무선 전력 송신기는 전력 절약 모드로 재진입할 수 있다(S517). 예를 들어, 무선 전력 송신기는 도 5의 제 2 전력(651,652) 및 제 3 전력(661 내지 665)을 인가할 수 있다.
상술한 바와 같이, 무선 전력 송신기는, 무선 전력 수신기가 아닌 이물질이 배치된 경우에 랫치 실패 모드로 진입할 수 있다. 아울러, 무선 전력 송신기는 랫치 실패 모드에서 인가하는 전력에 기초한 임피던스 변경에 의거하여 이물질의 회수 여부를 판단할 수 있다. 즉, 도 5 및 6의 실시 예에서의 랫치 실패 모드 진입 조건은 이물질의 배치일 수 있다. 한편, 무선 전력 송신기는 이물질의 배치 이외에도 다양한 랫치 실패 모드 진입 조건을 가질 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기는 배치된 무선 전력 수신기와 교차 연결될 수 있으며, 상기의 경우에서도 랫치 실패 모드로 진입될 수 있다.
이에 따라, 무선 전력 송신기는 교차 연결 발생 시, 초기 상태로의 복귀가 요구되며, 무선 전력 수신기의 회수가 요구된다. 무선 전력 송신기는 다른 무선 전력 송신기상에 배치되는 무선 전력 수신기가 무선 전력 네트워크에 가입되는 교차 연결을 랫치 실패 모드 진입 조건으로 설정할 수 있다. 교차 연결을 포함하는 에러 발생 시의 무선 전력 송신기의 동작을 도 7을 참조하여 설명하도록 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 의한 무선 전력 송신기의 제어 방법을 설명하는 흐름도이다. 도 7의 제어 방법은 도 8을 참조하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다. 도 8은 도 7의 실시 예에 의한 무선 전력 송신기가 인가하는 전력량의 시간 축에 대한 그래프이다.
무선 전력 송신기는 구동을 개시할 수 있다(S701). 아울러, 무선 전력 송신기는 초기 설정을 리셋할 수 있다(S703). 무선 전력 송신기는 전력 절약 모드에 진입할 수 있다(S705). 여기에서, 전력 절약 모드는, 무선 전력 송신기가 전력 송신부에 전력량이 상이한 이종의 전력을 인가하는 구간일 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기는 도 8에서의 제 2 검출 전력(801,802) 및 제 3 검출 전력(811,812,813,814,815)을 전력 송신부에 인가하는 구간일 수 있다. 여기에서, 무선 전력 송신기는 제 2 검출 전력(801,802)을 제 2 주기로 주기적으로 인가할 수 있으며, 제 2 검출 전력(801,802)을 인가하는 경우에는 제 2 기간 동안 인가할 수 있다. 무선 전력 송신기는 제 3 검출 전력(811,812,813,814,815)을 제 3 주기로 주기적으로 인가할 수 있으며, 제 3 검출 전력(811,812,813,814,815)을 인가하는 경우에는 제 3 기간 동안 인가할 수 있다. 한편, 제 3 검출 전력(811,812,813,814,815)의 각각의 전력 값은 상이한 것과 같이 도시되어 있지만, 제 3 검출 전력(811,812,813,814,815)의 각각의 전력 값은 상이할 수도 있으며 또는 동일할 수도 있다.
한편, 제 2 검출 전력(801,802)은 무선 전력 수신기를 구동시킬 수 있는 전력일 수 있다. 더욱 상세하게는, 제 2 검출 전력(801,802)은 무선 전력 수신기의 제어부 및 통신부를 구동시킬 수 있는 전력량을 가질 수 있다.
무선 전력 송신기는 제 2 검출 전력(801,802) 및 제 3 검출 전력(811,812,813,814,815)을 전력 수신부로 각각 제 2 주기 및 제 3 주기로 인가할 수 있다. 무선 전력 송신기 상에 무선 전력 수신기가 배치되는 경우, 무선 전력 송신기의 일 지점에서 바라보는 임피던스가 변경될 수 있다. 무선 전력 송신기는 제 2 검출 전력(801,802) 및 제 3 검출 전력(811,812,813,814,815)이 인가되는 중 임피던스 변경을 검출할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기는 제 3 검출 전력(815)을 인가하는 중, 임피던스가 변경되는 것을 검출할 수 있다. 이에 따라, 무선 전력 송신기는 물체를 검출할 수 있다(S707). 물체가 검출되지 않는 경우에는(S707-N), 무선 전력 송신기는 이종의 전력을 주기적으로 인가하는 전력 절약 모드를 유지할 수 있다(S705).
한편, 임피던스가 변경되어 물체가 검출되는 경우에는(S707-Y), 무선 전력 송신기는 저전력 모드로 진입할 수 있다(S709). 여기에서, 저전력 모드는 무선 전력 송신기가 무선 전력 수신기의 제어부 및 통신부를 구동시킬 수 있는 전력량을 가진 구동 전력을 인가하는 모드이다. 예를 들어 도 8에서는, 무선 전력 송신기는 구동 전력(820)을 전력 송신부에 인가할 수 있다. 무선 전력 수신기는 구동 전력(820)을 수신하여 제어부 및 통신부를 구동할 수 있다. 무선 전력 수신기는 구동 전력(820)에 기초하여 무선 전력 송신기와 소정의 방식에 기초하여 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 수신기는 인증에 요구되는 데이터를 송수신할 수 있으며, 이에 기초하여 무선 전력 송신기가 관장하는 무선 전력 네트워크에 가입할 수 있다.
이후, 무선 전력 송신기는 충전 전력을 송신하는 전력 송신 모드로 진입할 수 있다(S711). 예를 들어, 무선 전력 송신기는 도 8에서와 같이 충전 전력(821)을 인가할 수 있으며, 충전 전력은 무선 전력 수신기로 송신될 수 있다.
무선 전력 송신기는 전력 송신 모드에서, 에러가 발생하는지 여부를 판단할 수 있다. 여기에서, 에러는 무선 전력 송신기 상에 이물질이 배치되는 것, 교차 연결, 과전압(over voltage), 과전류(over current), 과온도(over temperature) 등일 수 있다. 무선 전력 송신기는 과전압(over voltage), 과전류(over current), 과온도(over temperature) 등을 측정할 수 있는 센싱부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기는 기준 지점의 전압 또는 전류를 측정할 수 있으며, 측정된 전압 또는 전류가 임계치를 초과하는 것을 과전압 또는 과전류 조건이 충족되는 것으로 판단할 수 있다. 또는 무선 전력 송신기는 온도 센싱 수단을 포함할 수 있으며, 온도 센싱 수단은 무선 전력 송신기의 기준 지점의 온도를 측정할 수 있다. 기준 지점의 온도가 임계치를 초과하는 경우에는, 무선 전력 송신기는 과온도 조건이 충족된 것으로 판단할 수 있다.
도 8의 실시 예에서는, 무선 전력 송신기 상에 이물질이 추가적으로 배치되는 에러가 도시되었지만, 에러는 이에 한정되지 않으며 이물질이 배치되는 것, 교차 연결, 과전압(over voltage), 과전류(over current), 과온도(over temperature)에 대하여서도 무선 전력 송신기가 유사한 과정으로 동작함을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
에러가 발생하지 않으면(S713-N), 무선 전력 송신기는 전력 송신 모드를 유지할 수 있다(S711). 한편, 에러가 발생하면(S713-Y), 무선 전력 송신기는 랫치 실패 모드로 진입할 수 있다(S715). 예를 들어, 무선 전력 송신기는 도 8과 같이 제 1 전력(831 내지 835)를 인가할 수 있다. 아울러, 무선 전력 송신기는 랫치 실패 모드 동안 램프 및 경고음 중 적어도 하나를 포함한 에러 발생 표시를 출력할 수 있다. 이물질 또는 무선 전력 수신기가 회수되지 않은 것으로 판단되는 경우(S717-N), 무선 전력 송신기는 랫치 실패 모드를 유지할 수 있다(S715). 한편, 이물질 또는 무선 전력 수신기가 회수된 것으로 판단되는 경우(S717-Y), 무선 전력 송신기는 전력 절약 모드로 재진입할 수 있다(S719). 예를 들어, 무선 전력 송신기는 도 8의 제 2 전력(851,852) 및 제 3 전력(861 내지 865)을 인가할 수 있다.
이상에서, 무선 전력 송신기가 충전 전력을 송신하는 중 에러가 발생한 경우의 동작에 대하여 설명하였다. 이하에서는, 무선 전력 송신기 상에 복수의 무선 전력 수신기가 충전 전력을 수신하는 경우의 동작에 대하여 설명하도록 한다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 의한 무선 전력 송신기의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 9의 제어 방법은 도 10을 참조하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다. 도 10은 도 9의 실시 예에 의한 무선 전력 송신기가 인가하는 전력량의 시간 축에 대한 그래프이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신기는 제 1 무선 전력 수신기로 충전 전력을 송신할 수 있다(S901). 아울러, 무선 전력 송신기는 추가적으로 제 2 무선 전력 수신기를 무선 전력 네트워크로 가입시킬 수 있다(S903). 또한 무선 전력 송신기는 제 2 무선 전력 수신기에도 충전 전력을 송신할 수 있다(S905). 더욱 상세하게는, 무선 전력 송신기는 제 1 무선 전력 수신기 및 제 2 무선 전력 수신기가 요구하는 충전 전력의 합계를 전력 수신부에 인가할 수 있다.
도 10에서는 상기의 S901 단계 내지 S905 단계에 대한 일 실시 예가 도시된다. 예를 들어 무선 전력 송신기는 제 2 검출 전력(1001,1002) 및 제 3 검출 전력(1011 내지 1015)을 인가하는 전력 절약 모드를 유지할 수 있다. 이후, 무선 전력 송신기는 제 1 무선 전력 수신기를 검출하고, 검출 전력(1020)을 유지하는 저전력 모드로 진입할 수 있다. 이후, 무선 전력 송신기는 제 1 충전 전력(1030)을 인가하는 전력 송신 모드로 진입할 수 있다. 무선 전력 송신기는 제 2 무선 전력 수신기를 검출할 수 있으며, 제 2 무선 전력 수신기를 무선 전력 네트워크에 가입시킬 수 있다. 아울러, 무선 전력 송신기는 제 1 무선 전력 수신기 및 제 2 무선 전력 수신기가 요구하는 전력량의 합계의 전력량을 가지는 제 2 충전 전력(1040)을 인가할 수 있다.
다시 도 9를 참조하면, 무선 전력 송신기는 제 1 및 제 2 무선 전력 수신기 양자에 충전 전력을 송신하는 중(S905), 에러 발생을 검출할 수 있다(S907). 여기에서, 에러는 상술한 바와 같이, 이물질 배치, 교차 연결, 과전압(over voltage), 과전류(over current), 과온도(over temperature) 등일 수 있다. 에러가 발생하지 않으면(S907-N), 무선 전력 송신기는 제 2 충전 전력(1040)의 인가를 유지할 수 있다.
한편, 에러가 발생하면(S907-Y), 무선 전력 송신기는 랫치 실패 모드로 진입할 수 있다(S909). 예를 들어, 무선 전력 송신기는 도 10의 제 1 전력(1051 내지 1055)를 제 1 주기로 인가할 수 있다. 무선 전력 송신기는 제 1 무선 전력 수신기 및 제 2 무선 전력 수신기 모두가 회수되는지를 판단할 수 있다(S911). 예를 들어, 무선 전력 송신기는 제 1 전력(1051 내지 1055)의 인가 중 임피던스 변경을 검출할 수 있다. 무선 전력 송신기는 임피던스가 초기 수치로 복귀하는지 여부에 기초하여 제 1 무선 전력 수신기 및 제 2 무선 전력 수신기 모두가 회수되는지를 판단할 수 있다.
제 1 무선 전력 수신기 및 제 2 무선 전력 수신기 모두가 회수된 것으로 판단되면(S911-Y), 무선 전력 송신기는 전력 절약 모드로 진입할 수 있다(S913). 예를 들어, 무선 전력 송신기는 도 10과 같이 제 2 검출 전력(1061,1062) 및 제 3 검출 전력(1071 내지 1075)을 각각 제 2 주기 및 제 3 주기로 인가할 수 있다.
상술한 바와 같이, 무선 전력 송신기는 복수 개의 무선 전력 수신기에 충전 전력을 인가하는 경우에 있어서도, 에러 발생 시 용이하게 무선 전력 수신기 또는 이물질이 회수되는지 여부를 판단할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 의한 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기의 블록도이다.
무선 전력 송신기(200)는 통신부(1110), 전력 증폭기(power amplifier, PA)(1120) 및 공진기(resonator)(1130)를 포함할 수 있다. 무선 전력 수신기(250)는 통신부(1151), 애플리케이션 프로세서(Application Processor; AP)(1152), 전력 관리 집적회로(Power Management Integrated Circuit; PMIC)(1153), 무선 전력 집적회로(Wireless Power Integrated Circuit; WPIC)(1154), 공진기(resonator)(1155), 인터페이스 전력 관리 집적회로(Interface Power Management IC; IFPM)(1157), 유선 충전 어댑터(Travel Adapter; TA)(1158) 및 배터리(1159)를 포함할 수 있다.
통신부(1110)는 통신부(1151)와 소정의 방식, 예를 들어 BLE 방식에 기초하여 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 수신기(250)의 통신부(1151)는 표 3의 데이터 구조를 가지는 PRU 다이내믹(Dynamic) 신호를 무선 전력 송신기(200)의 통신부(1110)로 송신할 수 있다. 상술한 바와 같이, PRU 다이내믹(Dynamic) 신호는 무선 전력 수신기(250)의 전압 정보, 전류 정보, 온도 정보 및 경고 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
수신된 PRU 다이내믹(Dynamic) 신호에 기초하여, 전력 증폭기(1120)로부터의 출력 전력 값이 조정될 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 수신기(250)에 과전압, 과전류, 과온도가 인가되면, 전력 증폭기(1120)로부터 출력되는 전력 값이 감소될 수 있다. 아울러, 무선 전력 수신기(250)의 전압 또는 전류가 기설정된 값 미만인 경우에는 전력 증폭기(1120)로부터 출력되는 전력 값이 증가될 수 있다.
공진기(1130)로부터의 충전 전력은 공진기(1155)에 무선으로 송신될 수 있다.
무선 전력 집적회로(1154)는 공진기(1155)로부터 수신된 충전 전력을 정류하고, DC/DC 컨버팅할 수 있다. 무선 전력 집적회로(1154)는 컨버팅된 전력을 통신부(1151)를 구동하거나 또는 배터리(1159)를 충전하도록 한다.
한편, 유선 충전 어댑터(1158)에는 유선 충전 단자가 인입될 수 있다. 유선 충전 어댑터(1158)는 30핀 커넥터 또는 USB 커넥터 등의 유선 충전 단자가 인입될 수 있으며, 외부 전원으로부터 공급되는 전력을 수신하여 배터리(1159)를 충전할 수 있다.
인터페이스 전력 관리 집적회로(1157)는 유선 충전 단자로부터 인가되는 전력을 처리하여 배터리(1159) 및 전력 관리 집적회로(1153)로 출력할 수 있다.
전력 관리 집적회로(1153)는 무선으로 수신된 전력 또는 유선으로 수신된 전력과 무선 전력 수신기(250)의 구성 요소 각각에 인가되는 전력을 관리할 수 있다. AP(1152)는 전력 관리 집적회로(1153)로부터 전력 정보를 수신하여, 이를 보고하기 위한 PRU 다이내믹(Dynamic) 신호를 송신하도록 통신부(1151)를 제어할 수 있다.
한편, 무선 전력 집적회로(1154)에 연결되는 노드(1156)에는 유선 충전 어댑터(1158)에도 연결될 수 있다. 유선 충전 어댑터(1158)에 유선 충전 커넥터가 인입되는 경우에는, 노드(1156)에 기설정된 전압, 예를 들어 5V가 인가될 수 있다. 무선 전력 집적회로(1154)는 노드(1156)에 인가되는 전압을 모니터링하여 유선 충전 어댑터의 인입 여부를 판단할 수 있다.
한편, 무선 전력 수신기(250)에서도 과전압, 과전류, 과온도 등의 상황이 발생할 수 있다. 본 발명의 제1실시 예에서는 무선 전력 수신기(250)에서 과온도 조건이 충족된 경우에 무선 전력 송신기(200)로 현재 상태를 보고하는 과정으로 이루어지며, 본 발명의 제2실시 예에서는 무선 전력 수신기(250)에서 과전압 조건이 충족된 경우에 무선 전력 송신기(200)로 현재 상태를 보고하는 과정으로 이루어지며, 본 발명의 제3실시 예에서는 무선 전력 수신기(250)에서 과전류 조건이 충족된 경우에 무선 전력 송신기(200)로 현재 상태를 보고하는 과정으로 이루어진다.
먼저, 본 발명의 제1실시 예에 따라 무선 전력 수신기(250)에서 과온도 상황이 발생하는 경우 이를 제어하는 동작 흐름도인 도 12를 참조하여 설명하기로 한다.
도 12를 참조하면, 1200단계에서 무선 전력 수신기(250)는 파워 온 상태에서 1205단계에서 무선 전력 송신기(200)로부터의 전력 전송에 대응하여 미리 정해진 제1주기 예컨대, 약 10s 간격으로 온도를 측정한다. 여기서 본 발명의 실시 예에 따라 무선 전력 수신기(250)는 정류부(254)로부터 출력되는 온도 또는 배터리 온도를 측정하는 온도측정부(도시하지 않음)를 더 구비할 수 있다. 1210단계에서 측정 온도가 모니터링이 요구되는 모니터링 온도 이상인지를 판단한다. 만일 측정 온도가 모니터링 온도 이상이면, 무선 전력 수신기(250)에서의 온도가 오르고 있는 상태이므로 충전 상태를 주시해야할 필요가 있으므로 1215단계에서 미리 정해진 제2주기로 예컨대, 짧은 주기의 약 1s간격으로 온도를 측정하기 시작한다. 이때, 제2주기는 제1주기보다 짧다. 이어 1220단계에서 주기적인 측정에 따라 측정 온도가 모니터링 온도보다 크지 않으면 과열 등의 충전 이상 상태가 발생한 것이 아니므로, 1205단계로 되돌아가 다시 비주기적으로 온도를 측정한다.
이와 달리 1220단계에서 측정 온도가 모니터링 온도 이상이 되면 1225단계에서 측정 온도가 로드스위치 오프(load switch off) 온도 이상인지를 판단한다. 여기서, 로드스위치 오프 온도는 무선 전력 수신기(200)에서 외부와 충전부 예컨대, 로드부(257)와 연결되는 스위치(256)를 오프해야 하는 미리 설정된 온도로, 모니터링 온도와 OTP(Over Temperature Protection) 온도 사이에서 정해진다. 즉, 스위치(256)를 오프함으로써 전송 전력이 인가되는 것을 차단하게 된다.
만일 무선 전력 수신기(250)는 측정 온도가 로드 스위치 오프 온도보다 작으면 1235단계에서 스위치(256)를 온 한 후 로드 스위치 상태를 무선 전력 송신기(200)로 전송한다. 이때, 현재 스위치(256)가 온 상태인 경우에는 그 온 상태가 유지된다. 이러한 로드 스위치 상태는 PRU 다이내믹(Dynamic) 신호를 이용하여 전송될 수 있다. 그리고나서 무선 전력 수신기(250)는 1215단계로 되돌아가 주기적으로 온도를 측정한다.
반면, 1225단계에서 측정 온도가 로드 스위치가 오프 온도를 초과하면 1230단계에서 스위치(256)를 오프한 후 로드 스위치 상태를 통신부(253)를 통해 무선 전력 송신기(200)로 전송한다. 이어, 로드스위치 오프 상태에서 1240단계에서 측정 온도가 OTP 온도를 초과하는지를 판단한다. 만일 OTP 온도를 초과하면 1245단계에서 무선 전력 송신기(200)로 무선 전력 수신기(250)의 과온도 상황을 알리는 OTP 신호(메시지)를 전송한다. 이러한 OTP 신호는 상기 표 4에서와 같은 데이터 구조를 가지는 경고 정보를 이용하여 전송될 수 있다.
한편, 무선 전력 송신기(200)에서의 동작을 도 13을 참조하여 살펴보기로 한다.
도 13을 참조하면, 1300단계에서 무선 전력 송신기 파워 온 상태에서 1305단계에서 무선 전력 수신기(250)로부터 데이터가 수신되면 1310단계에서 수신된 데이터를 기반으로 OTP 신호인지를 판단한다. 만일 OTP 신호에 해당하면 1315단계에서 Itx값을 0 암페어(A)로 설정하여 전력 전송을 중지한 후 1320단계에서 래치 실패 모드로 진입한다.
도 14a 내지 도 14c는 무선 전력 수신기(250)에서 고온 상황에서의 온도 체크 과정을 예시하고 있다.
도 14a를 참조하면, 무선 전력 수신기(250)는 1400단계에서 모니터링 온도를 확인하여 1401단계에서 측정 온도가 모니터링 온도(Tmonitor _ start _ high)보다 큰 지를 판단한다. 만일 모니터링 온도가 커지면 1403단계에서 주기적인 모니터링을 시작한다. 반면 모니터링 온도가 작더라도 1402단계에서 NTCH 인터럽트가 발생하는지를 판단한다. 만일 NTCH 인터럽트가 발생하지 않은 경우에는 1404단계에서 정상 동작하지만, NTCH 인터럽트가 발생한 경우에도 1403단계에서 모니터링을 시작한다. 여기서, NTCH 인터럽트는 PMIC(1153)가 관리하는 OTP 용 온도로 예컨대, 칩에 손상을 가하기 전의 온도일 수 있다.
도 14b를 참조하면, 무선 전력 수신기(250)는 1410단계에서 로드스위치 오프 온도를 확인하여 1411단계에서 측정 온도가 로드스위치 오프 온도(TLoadsw _ off _ high)보다 큰 지를 판단한다. 만일 로드스위치 오프 온도보다 커지면 1412단계에서 로드 스위치 오프를 시작하며, 로드스위치 오프 온도보다 작으면 1413단계에서 로드 스위치 온 상태로 정상 동작을 수행한다.
도 14c를 참조하면, 무선 전력 수신기(250)는 1410단계에서 OTP 온도를 확인하여 1411단계에서 측정 온도가 OTP 온도(TOTP _ high)보다 큰 지를 판단한다. 만일 OTP 온도보다 커지면 1422단계에서 OTP 동작을 시작하며, OTP 온도보다 작으면 1423단계에서 로드 스위치 오프 상태로 정상 동작을 수행한다.
한편, 도 15a 내지 도 15c는 저온 상황에서의 온도 체크 과정을 예시하고 있다. 무선 전력 수신기(250)에서는 무선 충전에 따른 과열을 방지하는 것도 중요하지만 충전이 정상적으로 이루어지지 않는 상태도 체크해야 할 필요가 있다. 저온 상황은 충전 효율이 매우 낮은 경우에 발생할 수 있다. 도 15a 내지 도 15c에서의 동작을 도 14a 내지 도 14c와 동일하며, 다만, 측정 온도와 비교되는 기준 온도가 다르며, 비교되는 기준 온도들 예컨대, 저온 모니터링 온도(Tmonitor _ start _ low), 저온 로드스위치 오프 온도(TLoadsw _ off _ low), 저온 OTP 온도(TOTP _ low) 각각보다 낮은지를 판단한다는 점에서만 차이가 있으므로, 그 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 14a 내지 도 15c에서의 기준 온도들과의 비교 결과에 따른 무선 전력 수신기(250)에서의 동작을 예시하면 하기 <표 5>와 같다.
Figure pat00001
<표 5>에서 측정 온도를 VNTC라고 할 경우, 측정 온도(VNTC)가 모니터링 온도(Tmonitor _ start _ high) 예컨대, 40℃ 보다 크며, 저온 모니터링 온도(Tmonitor _ start _ low) 예컨대, 10℃ 보다 작으면 주기적인 모니터링이 시작됨을 나타낸다. 또한, 측정 온도(VNTC)가 로드스위치 오프 온도(TLoadsw _ off _ high) 예컨대, 50℃ 보다 크며, 저온 로드스위치 오프 온도(TLoadsw _ off _ low) 예컨대, 5℃ 보다 작으면 로드스위치가 턴 오프됨을 나타낸다. 또한, 측정 온도(VNTC)가 OTP 온도(TOTP _ high) 예컨대, 60℃ 보다 크며, 저온 저온 OTP 온도(TOTP _ low) 예컨대, 0℃ 보다 작으면 OTP 신호를 무선 전력 송신기(200)로 전송한다. 이에 따라 무선 전력 송신기는 래치 실패 모드로 전환된다.
반면, 기준 온도들과의 비교 결과에 따른 무선 전력 수신기(250)에서의 OTP 회복 동작을 예시하면 하기 <표 6>과 같다.
Figure pat00002
<표 6>에서 측정 온도(VNTC)가 로드스위치 오프 온도(TLoadsw _ off _ high) 예컨대, 50℃ 보다 작으며, 저온 로드스위치 오프 온도(TLoadsw _ off _ low) 예컨대, 5℃ 보다 크면 로드스위치가 턴 온 됨을 나타낸다. 또한, 측정 온도(VNTC)가 모니터링 온도(Tmonitor _ start _ high) 예컨대, 40℃ 보다 작으며, 저온 모니터링 온도(Tmonitor _ start _ low) 예컨대, 10℃ 보다 크면 예컨대, 10s 간격의 비교적 긴 주기로 모니터링이 시작됨을 나타낸다.
한편, 도 16은 무선 전력 수신기(250)에서의 과온도 조건의 충족 여부를 판단하기 위한 다른 조건을 예시하고 있다.
도 16을 참조하면, 1600단계에서 파워 온 상태에서 1605단계에서 주기적으로 인터럽트를 체크하여 1610단계에서 OTP 인터럽트가 검출되는지를 판단한다. 만일 OTP 인터럽트가 검출되면 1615단계에서 미리 정해진 시간 동안 예컨대, 1분 동안 OTR(Over Temperatur Recovery) 인터럽트를 체크한다. 즉, 일정 온도 이상으로 올라갔던 온도가 다시 정상 상태로 회복되는 OTR 인터럽트가 발생하는지를 판단한다. 만일 OTP 인터럽트가 검출되지 않으면 1605단계로 되돌아간다. 만일 1620단계에서 미리 정해진 시간 예컨대, 1분 이내에 OTR 인터럽트가 검출되지 않으면 정상 상태로 회복되지 않은 것이므로 1625단계에서 무선 전력 송신기(200)로 OTP 신호를 전송한다. 반면, 1620단계에서 OTR 인터럽트가 검출되면 정상 상태로 회복된 것으로 간주하여 1605단계로 되돌아간다. 이러한 OTP 신호의 수신에 대응하ㅈ여 무선 전력 송신기(200)에서의 동작은 도 13에서와 동일하다.
상기한 도 16의 OTP 인터럽트를 사용하여 OTP 트리거를 수행하는 무선 전력 수신기(250)에서의 동작을 예시하면 하기 <표 7>과 같다.
Figure pat00003
반면, 도 16의 OTR 인터럽트를 사용하여 OTP 리커버리(Recovery)를 수행하는 무선 전력 수신기(250)에서의 동작을 예시하면 하기 <표 8>과 같다.
Figure pat00004
도 17은 본 발명의 제2실시 예에 의한 무선 전력 수신기에서의 상세 블록도이다.
도 17에서의 무선 전력 수신기(250)는 디큐닝(detuning) 캐패시터(1700) 및 AC 클램프(1710) 회로를 더 포함한다. 여기서, 디큐닝(detuning) 캐패시터(1700)는 전력 수신부(251)와 정류부(254) 사이에 장착되는 캐피시터로 구현될 수 있으며, AC 클램프(1710) 회로는 저항 소자로 구현될 수 있다. 상기와 같은 구성에서만 차이가 있으므로, 그 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
상기 도 17에서와 같은 무선 전력 수신기(250)에서의 동작을 도 18을 참조하여 설명하기로 한다. 도 18은 본 발명의 제2실시 예에 따라 무선 전력 수신기(250)에서 과전압 상황이 발생하는 경우 이를 제어하는 동작 흐름도이다.
도 18을 참조하면, 무선 전력 수신기(250)는 1800단계에서 파워 온 상태에서 1805단계에서 OVD(Over Voltage Detuning) 인터럽트가 검출되는지를 판단한다. 만일 OVD 인터럽트가 발생하면 1810단계에서 디튜닝 캐피시터(1700)을 턴 온 한다. 디튜닝 캐피시터(1700)을 턴 온할 경우에는 공진 주파수가 달라져서 충전 효율이 낮아지게 되고, 이로 인해 전송 전력을 낮출 수 있다. 이어, 1815단계에서 Vrect 예컨대, DC/DC 컨버터부(255)로 입력되는 전압(Vrect)을 측정하여, 1820단계에서 측정 전압(Vrect)이 미리 정해진 과전압(VOVD)보다 큰 지를 판단한다. 만일 측정 전압(Vrect)이 미리 정해진 과전압(VOVD) 보다 크지 않으면 즉, 작아지면 정상 상태로 돌아온 것으로 간주하여 1825단계에서 디튜닝 캐피시터(1700)를 턴 오프한다.
반면 측정 전압(Vrect)이 미리 정해진 과전압(VOVD) 보다 크면 1830단계에서 Vrect_set_dynamic 및 Vrect_high_dynamic 값을 조정한다. 이어, 1835단계에서 OVP 인터럽트가 검출되는지를 판단하여, OVP 인터럽트가 검출되면 1840단계에서 AC 클램프 회로(1710)를 턴 온 한다. AC 클램프 회로(1710)를 턴 온 함으로써 무선 전력 수신기(250)에서 자체적으로 과전압에 따른 조치를 먼저 취하는 것이다. 이후, 1845단계에서 OVP 신호를 무선 전력 송신기(200)로 전송한다. 즉, 무선 전력 송신기(200)로 현재 상황을 알린 후 그 무선 전력 송신기(200)에서 전력 전송을 중단하도록 한다. 이러한 OVP(Over Voltage Protection) 신호의 수신에 대응하여 무선 전력 송신기(200)에서의 동작은 도 13에서와 동일하다.
도 19는 본 발명의 제3실시 예에 따라 무선 전력 수신기(250)에서 과전류 상황이 발생하는 경우 이를 제어하는 동작 흐름도이다.
도 19를 참조하면, 무선 전력 수신기(250)는 1900단계에서 파워 온 상태에서 1905단계에서 오버 전류 상황이 발생하는지를 판단한다. 만일 오버 전류 상황이 발생하면 1910단계에서 OCP(Over Current Protection) 신호를 무선 전력 송신기(200)로 전송한 후, 1915단계에서 로드 스위치를 오프한다. 이때, 로드 스위치 상태로 무선 전력 송신기(200)로 전송한다.
이러한 무선 전력 수신기(250)에서의 과전류에 따른 동작은 하기 <표 9>, <표 10>에서와 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00005
Figure pat00006
상기와 같은 무선 전력 수신기(250)에서의 오버 전류에 따른 동작을 구체적으로 살펴보기 위해 도 20을 참조한다. 도 20을 참조하면, 2000단계에서 오버 전류를 확인하는 모드에서 2005단계에서 주기적으로 인터럽트를 체크한다. 이때, 주기적인 인터럽트의 체크는 전력 관리 집적회로(Power Management Integrated Circuit; PMIC)(1153)가 주체가 되어 수행하며, 인터럽트 발생 시 애플리케이션 프로세서(Application Processor; AP)(1152)로 알림으로써 인터럽트 체크가 수행된다. 이러한 인터럽트 체크를 통해 2010단계에서 OCP 인터럽트가 검출되는지를 판단하여, OCP 인터럽트가 검출되면 2025단계에서 오버 전류 상황이라고 간주하여 OCP 신호를 전송하는 등의 동작을 수행하게 된다. 반면, OCP 인터럽트가 검출되지 않더라도 2015단계에서 주기적으로 Iout 예컨대, DC/DC 컨버터부(255)로부터의 출력 전류를 측정한다. 이러한 DC/DC 컨버터부(255)로부터의 출력 전류의 측정은 AP(1152)에서 수행된다. 만일 2020단계에서 출력 전류(Iout)가 미리 정해진 과전류(IOCP)보다 큰 지를 판단하여, 크면 2025단계에서 오버 전류 상황이라고 판단한다. 이와 달리 출력 전류(Iout)가 미리 정해진 과전류(IOCP)보다 작은 경우 과전류 상황이 아니므로, 2030단계에서 정상 동작하게 된다.
상기와 같은 본 발명의 동작 알고리즘을 개략적으로 설명하면 하기와 같다.
1. address 3F를 read하여 어떤 POWER IC인지 파악한다.
2. Combo IC에 전원이 인가되면, 100ms마다 i2c로 POWER IC에서 address 0A~0D, 11~12을 read하여 VRECT, IRECT, VOUT, IOUT, 값들을 GATT database에 저장(PTU가 read하면 전송 가능하게 저장)
- Iout이 1.12A이상이면 DC-DC convertor를 off 후 OCP 신호를 PTU에 전송
3. Combo IC에 전원이 인가되면, 10s마다 i2c로 POWER IC에서 address 0E, 13을 read하여 VNTC 값을 GATT database에 저장(PTU가 read하면 전송 가능하게 저장)
예를 들어, 측정 온도인 VNTC값이 10도 이하, 45도 이상이면 1s마다 VNTC값을 read하여(VNTC read하는 주기 단축) GATT data base에 저장할 수 있다. 또한, VNTC값이 15도 이상, 40도 이하이면, 다시 10s마다 VNTC값을 read하여 (VNTC read하는 주기 상승) GATT data base에 저장할 수 있다. 또한 VNTC값에 따라서 Vrect_min_dynamic, Vrect_high_dynamic, Vrect_set_dynamic 조정이 필요하다.
또한, VNTC값이 5도 이하이거나, 50도 이상이면 load sw off하고, VNTC값이 0도 이하이거나, 55도 이상이면 OTP 메시지를 전송한다.
4. Charge enable신호를 받게 되면 address 06의 0bit에 1을 write해서 DC-DC convertor를 on한다.
5. 인터럽트가 뜨게 되면 status register(address 00, 01)를 read 한다
5-1) OTP1, OTP2가 뜨면 load switch를 off하고 1분내 OTR1, OTR2가 뜨지 않으면 OTP message를 PTU에게 전송한다.
5-2) OTR1, OTR2가 뜨면 load switch를 on 한다
NTCU, NTCL가 뜨면 VNTC값을 read하는 주기를 1s로 단축하여 계속 read한다
IDC가 뜨면 OCP message를 PTU에게 전송한다.
TAH가 뜨면 load switch를 off하고 TA Detect message를 PTU에게 전송한다.
BOD, WDT는 액션 필요 없음
OVD뜨면 Vrect_high_dynamic, Vrect_set_dynamic 값을 낮춘다
OVP는 load switch off 하지 말고 OVP message를 PTU에게 전송한다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 누구든지 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범주 내에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 다양하게 변경할 수 있음은 물론이다. 따라서 본 발명은 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어나지 않는다면 다양한 변형 실시가 가능할 것이며, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (1)

  1. 무선 전력 수신기에서 비정상 상태를 제어하기 위한 방법에 있어서,
    미리 정해진 제1주기로 온도를 측정하는 과정과,
    측정 온도가 모니터링이 요구되는 온도를 초과하면 상기 제1주기보다 짧은 제2주기로 온도를 측정하는 과정과,
    상기 측정된 온도가 로드 스위치를 오프해야 하는 온도를 초과하는지를 판단하는 과정과,
    상기 로드 스위치를 오프해야 하는 온도를 초과하면 로드 스위치를 오프하는 과정과,
    상기 로드 스위치를 오프한 후, 상기 측정된 온도가 미리 정해진 과온도를 초과하는지를 판단하는 과정과,
    상기 미리 정해진 과온도를 초과하면 과온도 상황을 무선 전력 송신기로 알리는 과정을 포함함을 특징으로 하는 무선 전력 수신기에서 비정상 상태를 제어하기 위한 방법.
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