KR20140138389A - 무선 전력 전송 장치 및 무선 전력 전송 방법 - Google Patents

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Abstract

복수의 무선 전력 전송 장치들이 무선 전력 수신 장치들을 충전하는 환경에서, 무선으로 전력을 전송하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 일 측면에 있어서, 복수의 무선 전력 전송 장치들이 무선 전력 수신 장치들을 충전하는 환경에서, 무선 전력 전송 장치와 무선 전력 수신 장치 간의 오접속을 방지하는 무선 전력 전송 장치는 공진기에 유도되는 신호를 검출하고, 상기 검출된 신호와 다른 주기로 웨이크 업 전력의 전송 주기를 결정할 수 있다.

Description

무선 전력 전송 장치 및 무선 전력 전송 방법{APPARATUS AND METHOD FOR WIRELESS POWER TRANSMISSION}
아래의 실시 예들은 복수의 무선 전력 전송 장치들이 무선 전력 수신 장치들을 충전하는 환경에서, 무선으로 전력을 전송하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
무선 전력전송에 대한 연구는 전기 자동차(electric vehicle) 및 휴대기기를 포함한 다양한 전기기기의 폭발적 증가로 인한 유선전력공급의 불편함 증가 및 기존 battery 용량의 한계 봉착 등을 극복하기 위해 시작되었다. 무선 전력 전송 기술들 중 하나는 RF 소자들의 공진(resonance) 특성을 이용한다. 공진 특성을 이용하는 무선 전력 전송 시스템은 전력을 공급하는 소스와 전력을 공급받는 타겟을 포함할 수 있다.
일 측면에 있어서, 복수의 무선 전력 전송 장치들이 무선 전력 수신 장치들을 충전하는 환경에서, 무선 전력 전송 장치와 무선 전력 수신 장치 간의 오접속을 방지하는 무선 전력 전송 장치는 공진기에 유도되는 신호를 검출하는 검출부 및 상기 검출된 신호의 파형과 웨이크 업 전력의 파형이 중복되지 않도록 상기 웨이크 업 전력의 전송시점 및 전송주기 중 적어도 하나를 결정하는 제어부 를 포함할 수 있다.
상기 검출부는 상기 웨이크 업 전력을 전송하기 전, 상기 공진기에 유도되는 신호의 포락선을 검출하는 포락선 검출부를 포함할 수 있다.
상기 공진기는 상기 무선 전력 수신 장치를 인식하기 위한 쇼트 비콘과 상기 무선 전력 수신 장치의 통신 모듈을 웨이크 업 시키기 위한 롱 비콘을 주기적으로 전송할 수 있다.
상기 롱 비콘의 전송 주기는 상기 쇼트 비콘의 전송 주기보다 길고, 상기 롱 비콘의 전력은 상기 쇼트 비콘의 전력보다 큰 값을 가질 수 있다.
상기 제어부는 상기 검출된 신호의 주기와 다른 주기로 상기 웨이크 업 전력에 대응하는 롱 비콘의 전송 주기를 결정할 수 있다.
상기 제어부는 상기 검출된 신호에서 하이(high) 값을 갖게 되는 시점과 다른 시점에 상기 웨이크 업 전력에 대응하는 롱 비콘의 전송이 시작되도록 상기 롱 비콘의 전송 시점을 결정할 수 있다.
다른 일 측면에 있어서, 무선 전력 전송 장치는 블루투스 로우 에너지(BLE: Bluetooth Low Energy) 통신을 이용하여, 다른 무선 전력 전송 장치로부터 롱 비콘의 전송 주기에 대한 정보를 수신하는 통신부를 더 포함할 수 있다.
다른 일 측면에 있어서, 무선 전력 전송 장치는 상기 무선 전력 수신 장치와 상호 공진하는 공진 주파수를 이용하여, 상기 공진기를 통해 전송할 전력을 생성하는 전력 생성부를 더 포함할 수 있다.
일 측면에 있어서, 복수의 무선 전력 전송 장치들이 무선 전력 수신 장치들을 충전하는 환경에서, 무선 전력 전송 장치와 무선 전력 수신 장치 간의 오접속을 방지하는 무선 전력 전송 장치는 공진기에 유도되는 신호를 검출하는 검출부, 상기 검출된 신호의 파형의 변화시점과 다른 시점으로 웨이크 업 전력의 전송시점을 결정하는 제어부 및 상기 웨이크 업 전력에 의하여 구동되는 상기 무선 전력 수신 장치로부터 탐색 메시지를 수신하면, 상기 무선 전력 수신 장치의 통신에 필요한 로우 파워(low power)의 공급 시점을 제어함으로써, 상기 무선 전력 전송 장치의 충전영역에 위치한 무선 전력 수신 장치를 정상접속으로 인식하는 인식부를 포함할 수 있다.
다른 일 측면에 있어서, 무선 전력 전송 장치는 상기 무선 전력 수신 장치로부터 상기 탐색 메시지를 수신하는 통신부를 더 포함하고, 상기 인식부는 상기 통신부에 의하여 상기 탐색 메시지가 수신되면, 상기 로우 파워의 공급이 소정 시간 동안 차단되고, 상기 소정 시간이 경과한 후에 상기 로우 파워가 상기 공진기로 다시 공급되도록 상기 로우 파워의 공급 시점을 제어할 수 있다.
상기 무선 전력 수신 장치의 통신에 필요한 로우 파워(low power)의 공급 시점은 무선 전력 전송 장치 별로 다르게 설정될 수 있다.
일 측면에 있어서, 복수의 무선 전력 전송 장치들이 무선 전력 수신 장치들을 충전하는 환경에서, 무선 전력 전송 장치와 무선 전력 수신 장치 간의 오접속을 방지하는 무선 전력 전송 방법은 공진기에 유도되는 신호를 검출하는 단계 및 상기 검출된 신호의 파형과 웨이크 업 전력의 파형이 중복되지 않도록 상기 웨이크 업 전력의 전송시점 및 전송주기 중 적어도 하나를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 검출하는 단계는 상기 웨이크 업 전력을 전송하기 전, 상기 공진기에 유도되는 신호의 포락선을 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 일 측면에 있어서, 무선 전력 전송 방법은 상기 무선 전력 수신 장치를 인식하기 위한 쇼트 비콘과 상기 무선 전력 수신 장치의 통신 모듈을 웨이크 업 시키기 위한 롱 비콘을 상기 공진기에 의하여 상기 결정된 전송 주기로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 결정하는 단계는 상기 검출된 신호의 주기와 다른 주기로 상기 웨이크 업 전력에 대응하는 롱 비콘의 전송 주기를 결정할 수 있다.
상기 결정하는 단계는 상기 검출된 신호에서 하이(high) 값을 갖게 되는 시점과 다른 시점에 상기 웨이크 업 전력에 대응하는 롱 비콘의 전송이 시작되도록 상기 롱 비콘의 전송 시점을 결정할 수 있다.
다른 일 측면에 있어서, 무선 전력 전송 방법은 블루투스 로우 에너지(BLE: Bluetooth Low Energy) 통신을 이용하여, 다른 무선 전력 전송 장치로부터 롱 비콘의 전송 주기 및 쇼트 비콘의 전송 주기 중 적어도 하나에 대한 정보를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 무선 전력 송수신 시스템을 나타낸다.
도 2는 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치가 사용되는 환경을 나타낸다.
도 3은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치의 블록도이다.
도 4는 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치의 블록도이다.
도 5는 복수의 무선 전력 수신장치들이 소정 시간 내에 모두 웨이크 업 되는 경우, 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치에서 오접속을 방지하기 위해 사용하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 6은 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치의 블록도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치에서 전송하는 쇼트 비콘과 롱 비콘을 나타낸다.
도 8은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치가 다른 무선 전력 전송 장치와 다른 시작점에서 롱 비콘을 전송하는 경우를 나타낸다.
도 9는 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 방법의 흐름도이다.
이하, 일측에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 무선 전력 송수신 시스템을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송 시스템은 소스(110) 및 타겟(120)을 포함한다. 소스(110)는 무선 전력을 공급하는 디바이스를 의미하며, 디바이스에는 패드, 단말, TV, 의료기기, 전기 자동차(electric vehicle) 등 전력을 공급할 수 있는 모든 전자기기가 포함될 수 있다. 타겟(120)은 무선 전력을 공급받는 디바이스를 의미하며, 전력을 필요로 하는 모든 전자기기가 포함될 수 있다. 이때, 전자기기에는 패드, 단말, 태블릿, 의료기기, 전기 자동차(electric vehicle) 등이 포함될 수 있다.
소스(110)는 가변 SMPS(Variable SMPS)(111), 파워 증폭기(Power Amplifier)(112), 매칭 네트워크(113), 송신 제어부(114) 및 통신부(115)를 포함할 수 있다.
가변 SMPS(Variable SMPS, Variable Switching Mode Power Supply)(111)는 파워 공급기(Power Supply)로부터 출력되는 수십 Hz 대역의 AC 전압을 스위칭하여 DC 전압을 생성한다. 가변 SMPS(Variable SMPS)(111)는 일정한 레벨의 DC 전압을 출력하거나 송신 제어부(Tx Control Logic)(114)의 제어에 따라 DC 전압의 출력 레벨을 조정할 수 있다.
가변 SMPS(111)는 Class-E 타입의 파워 증폭기(Power Amplifier)(112)가 항상 효율이 높은 포화 영역에서 동작할 수 있도록, 파워 증폭기(Power Amplifier)(112)의 출력 전력 레벨에 따라 공급 전압을 제어하여, 모든 출력 레벨에서 최대효율을 유지하게 할 수 있다.
가변 SMPS(111) 대신에 일반적으로 사용되는 상용 SMPS를 사용하는 경우에는, 추가적으로 가변 DC/DC(Variable DC/DC) 변환기를 사용해야 한다. 상용 SMPS와 가변 DC/DC(Variable DC/DC)변환기는 Class-E 타입의 파워 증폭기(Power Amplifier)(112)가 항상 효율이 높은 포화 영역에서 동작할 수 있도록, 파워 증폭기(Power Amplifier)(112)의 출력 전력 레벨에 따라 공급 전압을 제어하여, 모든 출력 레벨에서 최대효율을 유지하게 할 수 있다.
파워 검출기(Power Detector)(116)는 가변 SMPS(Variable SMPS)(111)의 출력 전류 및 전압을 검출하고, 검출된 전류 및 전압에 대한 정보를 송신 제어부(114)로 전달할 수 있다. 또한, 파워 검출기(Power Detector)(116)는 파워 증폭기(Power Amplifier)(112)의 입력 전류 및 전압을 검출할 수도 있다.
파워 증폭기(Power Amplifier)(112)는 수 MHz ~ 수십 MHz 대역의 스위칭 펄스 신호에 의하여 일정한 레벨의 DC 전압를 AC 전압으로 변환함으로써 전력을 생성할 수 있다. 즉, 파워 증폭기(Power Amplifier)(112)는 기준 공진 주파수 FRef를 이용하여 파워 증폭기(Power Amplifier)(112)에 공급되는 직류 전압을 교류 전압으로 변환함으로써, 복수의 타겟 디바이스들에서 사용되는 통신용 전력 또는 충전용 전력을 생성할 수 있다.
수 킬로와트(kW)~수십 킬로와트에 해당하는 대 전력을 수십 KHz ~ 수백 KHz 대역의 공진 주파수를 이용하여 전송하는 경우에는 파워 증폭기(112)가 사용되지 않을 수 있다. 대신에 가변 SMPS(111) 또는 대전력 전원으로부터 전력이 소스 공진기(131)로 전달될 수 있다. 이 경우, 파워 증폭기(112) 대신 인버터가 사용될 수 있다. 인버터(inverter)는 대전력 전원으로부터 공급되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환할 수 있다. 인버터는 수십 KHz ~ 수백 KHz 대역의 스위칭 펄스 신호에 의하여 일정한 레벨의 DC 전압을 AC 전압으로 변환함으로써 전력을 변환할 수 있다. 예를 들어, 인버터는 소스 공진기의 수십 KHz ~ 수백 KHz 대역의 공진 주파수를 이용하여 일정한 레벨의 DC 전압을 AC 전압으로 변환할 수 있다.
여기서, 통신용 전력은 0.1~1mWatt의 작은 전력을 의미하고, 충전용 전력은 타겟 디바이스의 디바이스 로드에서 소비되는 수 밀리와트(mW)~수십 킬로와트(KW)의 큰 전력을 의미한다. 본 명세서에서, "충전"이라는 용어는 전력을 충전하는 유닛(unit) 또는 요소(element)에 전력을 공급하는 의미로 사용될 수 있다. 또한, "충전"이라는 용어는 전력을 소비하는 유닛(unit) 또는 요소(element)에 전력을 공급하는 의미로도 사용될 수 있다. 여기서, 유닛(unit) 또는 요소(element)는 예를 들어 배터리, 디스플레이, 음성 출력 회로, 메인 프로세서, 각종 센서들을 포함할 수 있다.
한편, 본 명세서에서 "기준 공진 주파수"는 소스(110)가 기본적으로 사용하는 공진 주파수의 의미로 사용된다. 또한, "트래킹 주파수"는 기 설정된 방식에 따라 조정된 공진 주파수의 의미로 사용된다.
송신 제어부(114)는 "통신용 전력" 또는 "충전용 전력"에 대한 반사파를 검출하고, 검출된 반사파에 기초하여 타겟 공진기(Target Resonator)(133)와 소스 공진기(Source Resonator)(131) 사이의 미스매칭(mismatching)을 검출한다. 송신 제어부(114)는 반사파의 포락선(envelop)을 검출함으로써, 미스 매칭을 검출하거나 반사파의 전력량을 검출함으로써 미스매칭을 검출할 수 있다.
매칭 네트워크(113)는 송신 제어부(114)의 제어에 따라 소스 공진기(131)와 타겟 공진기(133) 간의 임피던스 미스매칭을 최적의 매칭으로 보상할 수 있다. 매칭 네트워크(113)는 캐패시터 또는 인덕터의 조합으로 송신 제어부(114)의 제어에 따라 스위치를 통해 연결될 수 있다.
수십 KHz ~ 수백 KHz 대역의 공진 주파수를 이용하여 대전력을 전송하는 경우에는, 소스(110)에서 매칭 네트워크(113)의 구성이 생략될 수도 있다. 대전력의 전송 시에는 매칭 네트워크(113)의 영향이 감소할 수 있기 때문이다.
송신 제어부(114)는 소스 공진기(131) 또는 파워 증폭기(Power Amplifier)(112)의 출력 전압의 레벨 및 상기 반사파의 전압 레벨에 기초하여 전압정재파비(VSWR, Voltage standing wave ratio)를 계산하고, 상기 전압정재파비가 기 설정된 값보다 커지면 상기 미스매칭이 검출된 것으로 결정할 수 있다.
또한, 송신 제어부(114)는 상기 전압정재파비(VSWR)가 기 설정된 값보다 커지면 기 설정된 N개의 트래킹 주파수 각각에 대한 전력 전송 효율을 계산하고, 상기 N개의 트래킹주파수 중 전력 전송 효율이 가장 좋은 트래킹 주파수 FBest를 결정하고, 기준 공진 주파수FRef를 상기 FBest로 조정할 수 있다.
또한, 송신 제어부(114)는 스위칭 펄스 신호의 주파수를 조정할 수 있다. 송신 제어부(114)의 제어에 의하여 스위칭 펄스 신호의 주파수가 결정될 수 있다. 송신 제어부(114)는 는 파워 증폭기(Power Amplifier)(112)를 제어함으로써, 타겟(120)에 전송하기 위한 변조 신호를 생성할 수 있다. 즉, 통신부(115)는 인-밴드 통신을 통해 타겟(120)과 다양한 데이터(140)를 전송할 수 있다. 또한, 송신 제어부(114)는 반사파를 검출하고, 반사파의 포락선을 통해 타겟(120)으로부터 수신되는 신호를 복조할 수 있다.
송신 제어부(114)는 다양한 방법을 통해, 인-밴드 통신을 수행하기 위한 변조 신호를 생성할 수 있다. 송신 제어부(114)는 스위칭 펄스 신호를 온/오프 함으로써, 변조신호를 생성할 수 있다. 또한, 송신 제어부(114)는 델타-시그마 변조를 수행하여, 변조신호를 생성할 수 있다. 송신 제어부(114)는 일정한 포락선을 가지는 펄스폭 변조신호를 생성할 수 있다.
송신 제어부(114)는 소스(110)의 온도변화, 타겟(120)의 배터리 상태, 수신 전력량의 변화, 또는 타겟(120)의 온도 변화를 고려하여 타겟(120)으로 전송할 초기 무선 전력을 결정할 수 있다.
소스(110)는 온도 변화를 감지하기 위한 온도 측정 센서(도시 되지 않음)를 더 포함할 수 있다. 타겟(120)의 배터리 상태, 수신 전력량의 변화, 또는 타겟(120)의 온도 변화에 대한 정보는 통신을 통해 타겟(120)으로부터 수신할 수 있다.
즉, 타겟(120)의 온도 변화는 타겟(120)으로부터 수신된 데이터에 기초하여 검출될 수 있다.
이때, 송신 제어부(114)는 소스(110)의 온도의 변화에 따라 파워 증폭기(Power Amplifier)(112)로 공급되는 전압의 조정 량이 저장된 룩업-테이블을 이용하여 파워 증폭기(Power Amplifier)(112)로 공급되는 전압을 조정할 수 있다. 예를 들어, 소스(110)의 온도가 상승한 경우, 송신 제어부(114)는 파워 증폭기(Power Amplifier)(112)로 공급되는 전압을 낮출 수 있다.
한편, 통신부(115)는 통신 채널을 이용하는 아웃-밴드 통신을 수행할 수도 있다. 통신부(115)는 지그비(Zigbee), 블루투스(Bluetooth) 등의 통신 모듈을 포함할 수 있다. 통신부(115)는 아웃-밴드 통신을 통해 타겟(120)과 데이터(140)를 전송할 수 있다.
소스 공진기(131)는 전자기(electromagnetic) 에너지(130)를 타겟 공진기(133)로 전달(transferring)한다. 소스 공진기(131)는 타겟 공진기(133)와의 마그네틱 커플링을 통해 "통신용 전력" 또는 "충전용 전력"을 타겟(120)으로 전달한다. 여기서, 소스 공진기(131)는 초전도체 물질로 구성될 수 있다. 또한, 도 1에서 도시되지는 않았지만 소스 공진기(131)가 초전도 성질을 유지하도록, 소스 공진기(131)는 냉각제를 포함하는 컨테이너에 위치할 수 있다. 가열된 냉각제는 냉각기에 의해 기체에서 액체로 액화될 수 있다. 다른 일예로, 타겟 공진기(133)가 초전도체 물질로 구성될 수도 있다. 이 경우 타겟 공진기(133)가 초전도 성질을 유지하도록 타겟 공진기(131)는 냉각제를 포함하는 컨테이너에 위치할 수 있다.
타겟(120)은 매칭 네트워크(121), 정류부(122), DC/DC 컨버터(123), 통신부(124) 및 수신 제어부(Rx Control Logic)(125)를 포함할 수 있다.
타겟 공진기(133)는 소스 공진기(131)로부터 전자기(electromagnetic) 에너지를 수신한다. 즉, 타겟 공진기(133)는 소스 공진기(131)와의 마그네틱 커플링을 통해 소스(110)로부터 "통신용 전력" 또는 "충전용 전력"을 수신할 수 있다. 또한, 타겟 공진기(133)는 인-밴드 통신을 통해 소스(110)로부터 다양한 데이터(140)를 수신할 수 있다.
타겟 공진기(133)는 소스(110)의 온도변화, 타겟(120)의 배터리 상태, 수신 전력량의 변화, 또는 타겟(120)의 온도 변화를 고려하여 결정된 초기 무선 전력을 수신한다.
매칭 네트워크(121)는 소스(110) 측으로 보이는 입력 임피던스와 부하(Load)측으로 보이는 출력 임피던스를 매칭시킬 수 있다. 매칭 네트워크(121)는 캐패시터와 인덕터의 조합으로 구성될 수 있다.
정류부(122)는 교류 전압을 정류함으로써, DC 전압을 생성한다. 즉, 정류부(122)는 타겟 공진기(133)에 수신된 교류 전압을 정류할 수 있다.
DC/DC 컨버터(123)는 정류부(122)에서 출력되는 DC 전압의 레벨을 Load에서 필요로 하는 용량에 맞게 조정한다. 예를 들어, DC/DC 컨버터(123)는 정류부(122)에서 출력되는 DC 전압의 레벨을 3~10Volt로 조정할 수 있다.
파워 검출기(Power Detector)(127)는 DC/DC 컨버터(123)의 입력단(126)의 전압과 출력단의 전류 및 전압을 검출할 수 있다. 검출된 입력단(126)의 전압은 소스에서 전달되는 전력의 전송 효율을 계산하는데 사용될 수 있다. 검출된 출력단의 전류 및 전압은 수신 제어부(Rx Control Logic)(125)가 로드(Load)에 전달되는 전력을 계산하는데 사용될 수 있다. 소스(110)의 송신 제어부(114)는 로드(Load)의 필요전력과 로드(Load)에 전달되는 전력을 고려하여, 소스(110)에서 전송해야 할 전력을 결정할 수 있다.
통신부(124)를 통해 계산된 출력단의 전력이 소스(110)로 전달되면, 소스(110)는 전송해야 할 전력을 계산할 수 있다.
통신부(124)는 공진 주파수를 이용하여 데이터를 송수신하는 인-밴드 통신을 수행할 수 있다. 이때, 수신 제어부(125)는 타겟 공진기(133)과 정류부(122) 사이의 신호를 검출하여 수신 신호를 복조하거나, 정류부(122)의 출력 신호를 검출하여 수신 신호를 복조할 수 있다. 즉, 수신 제어부(125)는 인-밴드 통신을 통해 수신된 메시지를 복조할 수 있다. 또한, 수신 제어부(125)는 매칭 네트워크(121)를 통하여 타겟 공진기(133)의 임피던스를 조정함으로써, 소스(110)에 전송하는 신호를 변조할 수 있다. 간단한 예로, 수신 제어부(125)는 타겟 공진기(133)의 임피던스를 증가 시킴으로써, 소스(110)의 송신 제어부(114)에서 반사파가 검출되도록 할 수 있다. 반사파의 발생 여부에 따라, 소스(110)의 송신 제어부(114)는 제1 값(예를 들어, 이진수 "0") 또는 제2 값(예를 들어, 이진수 "1")을 검출할 수 있다.
통신부(124)는 "해당 타겟의 제품의 종류", "해당 타겟의 제조사 정보", "해당 타겟의 모델명", "해당 타겟의 배터리 유형(Battery type)", "해당 타겟의 충전 방식", "해당 타겟의 로드(Load)의 임피던스 값", "해당 타겟의 타겟 공진기의 특성에 대한 정보", "해당 타겟의 사용 주파수 대역에 대한 정보", "해당 타겟의 소요되는 전력량", "해당 타겟의 고유의 식별자" 및 "해당 타겟의 제품의 버전 또는 규격 정보"를 포함하는 응답 메시지를 소스(110)의 통신부(115)로 전송할 수 있다.
한편, 통신부(124)는 통신 채널을 이용하는 아웃-밴드 통신을 수행할 수도 있다. 통신부(124)는 지그비(Zigbee), 블루투스(Bluetooth) 등의 통신 모듈을 포함할 수 있다. 통신부(124)는 아웃-밴드 통신을 통해 소스(110)와 데이터(140)를 송수신 할 수 있다.
통신부(124)는 소스(110)로부터 웨이크-업 요청 메시지를 수신하고, 파워 검출기(Power Detector)(127)는 타겟 공진기(133)에 수신되는 전력의 양을 검출하며, 통신부(124)는 타겟 공진기(133)에 수신되는 전력의 양에 대한 정보를 소스(110)로 전송할 수 있다. 이때, 타겟 공진기(133)에 수신되는 전력의 양에 대한 정보는, "정류부(122)의 입력 전압 값 및 전류 값", "정류부(122)의 출력 전압 값 및 전류 값" 또는 "DC/DC 컨버터(123)의 출력 전압 값 및 전류 값"이다.
도 1의 설명에서 소스(110)는 도 2 이하의 설명에서 무선 전력 전송 장치에 대응하고, 타겟(120)은 무선 전력 수신 장치에 대응한다.
도 2는 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치(TX)가 사용되는 환경을 나타낸다.
도 2를 참조하면, TX1(210)의 충전영역에는 RX1(215)이 위치하고, TX2(220)의 충전영역에는 RX2(225)가 위치한다. TX1(210)과 TX2(220) 간의 거리가 가까워지면, TX1(210)과 TX2(220) 간에 각각에서 발생하는 자기장이 영향을 미치게 된다.
이 경우, RX1(215)은 TX1(210)과 연결되어, TX1(210)으로부터 충전이 되어야 함에도, TX2(220)와 통신 채널이 형성되어 잘못 접속(오접속)되는 경우가 발생할 수 있다. RX2(225)의 경우에도 TX2(220)와 연결되어, TX2(220)로부터 충전이 되어야 함에도 TX1(210)과 통신 채널이 형성되어 잘못 접속되는 경우가 발생할 수 있다.
TX1(210)은 쇼트 비콘(short beacon)을 주기적으로 전송하고, RX1(215)이 충전 영역에 위치하게 되면 TX1(210)의 임피던스가 변경되어, RX1(215)의 존재를 감지할 수 있다. 또한, TX1(210)은 롱 비콘(long beacon)을 주기적으로 전송하고, 롱 비콘을 수신한 RX1(215)의 통신 모듈은 구동에 필요한 최소한의 전력을 롱 비콘으로부터 공급받아, TX1(210)과 통신을 수행할 수 있다.
TX2(220)의 경우에도, 쇼트 비콘을 전송하여, RX2(225)의 존재를 감지하고, 롱 비콘을 전송하여, RX2(225)와 통신을 수행할 수 있다.
그런데, TX1(210)과 TX2(220)의 거리가 가까워지면, TX1(210)과 TX2(220) 각각에서 전송하는 쇼트 비콘과 롱 비콘에 의해, RX1(215)와 RX2(225)가 감지되고, 통신 모듈이 구동될 수 있다.
이 경우, TX1(210)과 TX2(220)는 서로 다른 시점에 롱 비콘을 전송함으로써, RX1(215)와 RX2(225)을 구동시키는 시점을 다르게 함으로써, RX1(215)와 RX2(225)이 각각 TX1(210)과 TX2(220)에 정상적으로 인식되도록 할 수 있다. 예를 들어, RX1(215)의 통신 모듈이 먼저 구동되어, TX를 탐색하는 메시지를 전송하면, TX1(210)에서 탐색 메시지를 수신하고, 이에 응답하여 통신 채널을 할당함으로써, RX1(215)과 TX1(210) 간에 먼저 통신 채널이 형성될 수 있다. 그 후, RX2(225)의 통신 모듈이 구동되면, RX2(225)는 TX를 탐색하는 메시지를 전송하고, TX2(220)는 탐색 메시지를 수신한 후, 이에 응답하여 통신 채널을 RX2(225)에 할당함으로써, RX2(225)와 TX2(220) 간에 통신 채널이 형성될 수 있다.
TX1(210) 및 TX2(220)의 클래스는 전력용량을 기준으로 분류될 수 있다. 예를 들어, 10W, 16W, 22W 별로 서로 다른 클래스로 분류될 수 있다. RX1(215) 및 RX2(225)의 카테고리는 요구전력을 기준으로 분류될 수 있다. 예를 들어, 3.5W, 6.5W 별로 서로 다른 카테고리로 분류될 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치의 블록도이다.
도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치는 공진기(310), 검출부(320), 제어부(330) 및 전력 생성부(340)를 포함할 수 있다.
공진기(310)는 무선 전력 수신 장치를 인식하기 위한 쇼트 비콘과 무선 전력 수신 장치의 통신 모듈을 웨이크 업 시키기 위한 롱 비콘을 주기적으로 전송할 수 있다. 쇼트 비콘과 롱 비콘의 전송을 시작하는 시점 및 전송 주기는 제어부(330)에 의하여 결정될 수 있다.
무선 전력 전송 장치의 설정된 충전 영역에 무선 전력 수신 장치가 위치하면, 무선 전력 수신 장치가 충전 영역에 위치하지 않는 경우와 비교하여, 쇼트 비콘을 통해 계산되는 무선 전력 전송 장치의 임피던스가 변경될 수 있다. 예를 들어, 검출부(320)는 임피던스의 변경을 통해 무선 전력 수신 장치가 충전 영역에 위치함을 판단할 수 있다.
롱 비콘은 무선 전력 수신 장치의 통신 모듈을 웨이크 업(wake up) 시켜, 무선 전력 수신 장치가 무선 전력 전송 장치와 통신을 수행하도록 할 수 있다.
공진기(310)는 무선 전력 수신 장치와 통신 채널이 형성되면, 전력 생성부(340)에서 생성된 전력을 무선 전력 수신 장치에 탑재된 공진기와 상호 공진을 통하여 무선 전력 수신 장치로 전달할 수 있다. 전달된 전력은 무선 전력 수신 장치를 충전시킬 수 있다. 전달되는 전력량은 제어부(330)에 의하여 결정될 수 있다.
롱 비콘의 전송 주기는 쇼트 비콘의 전송 주기보다 길고, 롱 비콘의 전력은 쇼트 비콘의 전력보다 큰 값을 가질 수 있다. 롱 비콘은 무선 전력 수신 장치의 통신 모듈을 웨이크 업 시키는 전력에 해당하므로, 쇼트 비콘에 할당되는 전력보다 많은 전력이 할당되어야 한다.
검출부(320)는 공진기(310)에 유도되는 신호를 검출할 수 있다. 검출부(320)는 공진기(310)를 통해 롱 비콘 및 쇼트 비콘을 전송하기 전에, 공진기(310)에 유도되는 신호를 검출할 수 있다. 공진기(310)를 통해 롱 비콘 및 쇼트 비콘을 전송하기 전에, 공진기(310)에서 검출되는 신호는 무선 전력 전송 장치(350)에서 유도되는 것일 수 있다.
제어부(330)는 검출부(320)에서 검출된 신호의 파형과 웨이크 업 전력의 파형이 중복되지 않도록 웨이크 업 전력의 전송시점 및 전송주기 중 적어도 하나를 결정할 수 있다.
제어부(330)는 검출부(320)에서 검출된 신호의 주기와 다른 주기로 웨이크 업 전력의 전송 주기를 결정할 수 있다. 예를 들어, 제어부(330)는 검출된 신호와 다른 시점에 웨이크 업 전력이 전송되도록, 웨이크 업의 전송 주기를 결정할 수 있다. 전송 주기 또는 전송 시점을 다르게 결정함으로써, 무선 전력 수신 장치의 통신 모듈이 웨이크 업 되는 시간에 차이가 발생할 수 있다. 웨이크 업 된 무선 전력 수신 장치의 통신 모듈은 웨이크 업 순서에 따라 무선 전력 전송 장치와 통신 채널을 형성함으로써, 무선 전력 수신 장치가 잘못된 무선 전력 전송 장치와 통신 채널을 형성하는 것을 예방할 수 있다. 여기서 잘못된 무선 전력 전송 장치는 무선 전력 수신 장치가 위치한 충전 영역을 커버하지 못하는 무선 전력 전송 장치를 의미한다.
제어부(330)는 검출부(320)에서 검출된 신호의 주기와 다른 주기로 상기 웨이크 업 전력에 대응하는 롱 비콘의 전송 주기를 결정할 수 있다. 롱 비콘은 웨이크 업 전력에 대응하는 것으로, 무선 전력 수신 장치에서 롱 비콘을 수신하면, 웨이크 업 전력을 통해 통신 모듈이 웨이크 업 될 수 있다.
제어부(330)는 무선 전력 수신 장치에서 통신 모듈이 웨이크 업 되면, 인 밴드 통신을 수행할 수도 있다. 인 밴드 통신은 전력을 전송하는데 사용하는 주파수와 데이터를 송수신하는데 사용하는 주파수가 동일한 경우의 통신방식을 의미하는 것으로, 공진기(310)를 통한 공진 주파수가 전력의 전송 및 데이터의 송수신에 사용될 수 있다.
제어부(330)는 검출부(320)에서 검출된 신호에서 하이(high) 값을 갖게 되는 시점과 다른 시점에 웨이크 업 전력에 대응하는 롱 비콘의 전송이 시작되도록 상기 롱 비콘의 전송 시점을 결정할 수 있다. 제어부(330)는 무선 전력 전송 장치(350)가 롱 비콘을 전송하는 시점과 다른 시점에, 롱 비콘을 전송하도록, 전송 시점을 조절할 수 있다.
제어부(330)는 검출부(320)에서 검출된 신호의 파형과 웨이크 업 전력의 파형이 중복되지 않도록 웨이크 업 전력 파형의 듀레이션(duration)을 조절할 수도 있다.
전력 생성부(340)는 무선 전력 수신 장치와 상호 공진하는 공진 주파수를 이용하여, 공진기(310)를 통해 전송할 전력을 생성할 수 있다. 예를 들어, 전력 생성부(340)는 유선으로 전력을 공급받아, 전력 증폭기를 통해 공진 주파수로 스위칭 함으로써, 공진기(310)를 통해 전송할 전력을 생성할 수 있다.
도 4는 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치의 블록도이다.
도 4를 참조하면, 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치는 공진기(410), 검출부(420), 제어부(430), 전력 생성부(440) 및 통신부(450)를 포함할 수 있다.
공진기(410)는 무선 전력 수신 장치를 인식하기 위한 쇼트 비콘과 무선 전력 수신 장치의 통신 모듈을 웨이크 업 시키기 위한 롱 비콘을 주기적으로 전송할 수 있다. 쇼트 비콘과 롱 비콘의 전송을 시작하는 시점 및 전송 주기는 제어부(430)에 의하여 결정될 수 있다.
무선 전력 전송 장치의 설정된 충전 영역에 무선 전력 수신 장치가 위치하면, 무선 전력 수신 장치가 충전 영역에 위치하지 않는 경우와 비교하여, 쇼트 비콘을 통해 계산되는 무선 전력 전송 장치의 임피던스가 변경될 수 있다. 예를 들어, 검출부(420)는 임피던스의 변경을 통해 무선 전력 수신 장치가 충전 영역에 위치함을 판단할 수 있다.
롱 비콘은 무선 전력 수신 장치의 통신 모듈을 웨이크 업(wake up) 시켜, 무선 전력 수신 장치가 무선 전력 전송 장치와 통신을 수행하도록 할 수 있다.
공진기(410)는 무선 전력 수신 장치와 통신 채널이 형성되면, 전력 생성부(440)에서 생성된 전력을 무선 전력 수신 장치에 탑재된 공진기와 상호 공진을 통하여 무선 전력 수신 장치로 전달할 수 있다. 전달된 전력은 무선 전력 수신 장치를 충전시킬 수 있다. 전달되는 전력량은 제어부(430)에 의하여 결정될 수 있다.
검출부(420)는 공진기(410)에 유도되는 신호를 검출할 수 있다. 검출부(420)는 공진기(410)를 통해 롱 비콘 및 쇼트 비콘을 전송하기 전에, 공진기(410)에 유도되는 신호를 검출할 수 있다. 공진기(410)를 통해 롱 비콘 및 쇼트 비콘을 전송하기 전에, 공진기(410)에서 검출되는 신호는 무선 전력 전송 장치(460)에서 유도되는 것일 수 있다.
검출부(420)는 포락선 검출부(421)를 포함할 수 있다.
포락선 검출부(421)는 공진기(410)를 통해 웨이크 업 전력을 전송하기 전, 공진기(410)에 유도되는 신호의 포락선을 검출할 수 있다.
제어부(430)는 검출된 포락선을 형태를 분석하여, 공진기(410)에 유도되는 신호의 주기 및 하이 값을 가지는 시점, 로우 값을 가지는 시점을 계산할 수 있다. 하이 값은 검출된 포락선이 가장 큰 값을 가지는 경우를 의미하고, 로우 값은 검출된 포락선이 가장 작은 값을 가지는 경우를 의미한다.
제어부(430)는 검출부(420)에서 검출된 신호와 다른 주기로 웨이크 업 전력의 전송 주기를 결정할 수 있다. 예를 들어, 제어부(430)는 검출된 신호와 다른 시점에 웨이크 업 전력이 전송되도록, 웨이크 업의 전송 주기를 결정할 수 있다. 전송 주기 또는 전송 시점을 다르게 결정함으로써, 무선 전력 수신 장치가 잘못된 무선 전력 전송 장치(460)와 통신 채널을 형성하는 것을 예방할 수 있다.
제어부(430)는 검출부(420)에서 검출된 신호의 주기와 다른 주기로 상기 웨이크 업 전력에 대응하는 롱 비콘의 전송 주기를 결정할 수 있다. 롱 비콘은 웨이크 업 전력에 대응하는 것으로, 무선 전력 수신 장치에서 롱 비콘을 수신하면, 웨이크 업 전력을 통해 통신 모듈이 웨이크 업 될 수 있다.
제어부(430)는 무선 전력 수신 장치에서 통신 모듈이 웨이크 업 되면, 아웃 밴드 통신을 수행할 수도 있다. 아웃 밴드 통신은 전력을 전송하는데 사용하는 주파수와 데이터를 송수신하는데 사용하는 주파수가 서로 다른 경우의 통신방식을 의미하는 것으로, 통신부(450)를 통해 별도의 통신 주파수를 이용하여 데이터의 송수신이 이루어질 수 있다.
제어부(430)는 검출부(420)에서 검출된 신호에서 하이(high) 값을 갖게 되는 시점과 다른 시점에 웨이크 업 전력에 대응하는 롱 비콘의 전송이 시작되도록 상기 롱 비콘의 전송 시점을 결정할 수 있다. 제어부(430)는 무선 전력 전송 장치(460)가 롱 비콘을 전송하는 시점과 다른 시점에, 롱 비콘을 전송하도록, 전송 시점을 조절할 수 있다.
전력 생성부(440)는 무선 전력 수신 장치와 상호 공진하는 공진 주파수를 이용하여, 공진기(410)를 통해 전송할 전력을 생성할 수 있다. 예를 들어, 전력 생성부(440)는 유선으로 전력을 공급받아, 교류-직류 변환기 및 전력 증폭기를 통해 공진 주파수로 스위칭함으로써, 공진기(410)를 통해 전송할 전력을 생성할 수 있다.
통신부(450)는 블루투스 로우 에너지(BLE: Bluetooth Low Energy) 통신을 이용하여, 다른 무선 전력 전송 장치(460)로부터 롱 비콘의 전송 주기 및 쇼트 비콘의 전송 주기 중 적어도 하나에 대한 정보를 수신할 수 있다. 제어부(430)는 다른 무선 전력 전송 장치(460)의 롱 비콘 전송 주기를 참조하여, 공진기(410)를 통해 전송할 롱 비콘의 전송 주기가 다른 무선 전력 전송 장치(460)의 롱 비콘 전송 주기와 다르게 조절할 수 있다.
도 5는 복수의 무선 전력 수신장치들이 소정 시간 내에 모두 웨이크 업 되는 경우, 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치에서 오접속을 방지하기 위해 사용하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, TX1은 로우 파워(low power)를 주기적으로 전송할 수 있다. 로우 파워는 롱 비콘 또는 쇼트 비콘을 포함하는 의미로 사용될 수 있다. 도 5의 예에서, RX2는 시점(511)에 TX2의 충전영역에 위치하고, RX1은 시점(531)에 TX1의 충전영역에 위치하는 경우를 가정한다. 시점(531)과 시점(511) 간의 차이 -t는 웨이크 업 된 RX1 및 RX2가 TX1 또는 TX2와 통신 채널을 형성할 수 없는 시간을 의미한다. RX1이 TX1의 충전영역에 위치한 시점(531)에 RX2는 TX1 또는 TX2와 아직 통신 채널을 형성하지 못한 상태이다.
RX2는 TX2에서 전송한 로우 파워(530)에 의해 웨이크 업 되어 통신 모듈을 구동시킬 수 있다. TX2에서 전송한 로우 파워(530)는 RX1을 웨이크 업 시키기에는 전력이 부족하다고 가정한다. RX2는 통신 모듈을 이용하여, 탐색 메시지를 전송할 수 있다. 탐색 메시지는 RX2를 충전시켜줄 TX를 찾는 메시지를 의미한다. 탐색 메시지의 전송은 다른 표현으로, 광고(Advertisement) 동작의 수행으로 표현될 수 있다. TX1은 RX2로부터 탐색 메시지를 수신함으로써, RX2가 웨이크 업 되었음을 알 수 있다.
RX1은 TX1에서 전송한 로우 파워(510)에 의해 웨이크 업 되어 통신 모듈을 구동시킬 수 있다. TX1에서 전송한 로우 파워(510)는 RX2를 웨이크 업 시키기에는 전력이 부족하다고 가정한다. RX1은 통신 모듈을 이용하여, 탐색 메시지를 전송하고, TX1은 RX1으로부터 탐색 메시지를 수신함으로써, RX1이 웨이크 업 되었음을 알 수 있다.
이 경우, TX1은 로우 파워의 공급을 차단할 수 있다. TX1에서 로우 파워의 공급이 차단되면, RX1은 통신을 수행할 수 없다. 로우 파워는 통신 모듈이 통신을 수행하는데 필요한 최소 전력으로 설정될 수 있기 때문이다.
TX2의 경우도, TX1과 마찬가지로, RX1 및 RX2로부터 탐색 메시지를 수신함으로써, RX1의 웨이크 업 및 RX2의 웨이크 업을 감지할 수 있다. TX2로 RX1 및 RX2의 웨이크 업을 감지한 후, 로우 파워의 공급을 차단할 수 있다. TX2에서 로우 파워의 공급이 차단되면, RX2는 통신을 수행할 수 없다.
TX1에서도 로우 파워의 공급이 차단되고, TX2에서도 로우 파워의 공급이 차단되면, RX1 및 RX2는 통신을 시작할 수 없다. 시점(521)에 TX1에서 로우 파워의 공급이 재개되면, RX1은 다시 웨이크 업 되어 통신을 시작할 수 있다. 이때, 공급이 재개되는 로우 파워에 의해서 RX2는 웨이크 업 되지 않기 때문에, RX1만 TX1으로 탐색 메시지를 전송하고, 비로소 TX1은 탐색 메시지를 전송한 RX1을 정상 접속하는 것으로 인식할 수 있다. TX1은 RX1으로 통신 채널을 할당하여, 계속하여 통신을 수행할 수 있다.
시점(541)에 TX2에서 로우 파워의 공급이 재개되면, RX2는 다시 웨이크 업 되어 통신을 시작할 수 있다. 이미 RX1은 통신 채널을 형성한 상태여서, RX2만 TX2로 탐색 메시지를 전송하고, 비로소 TX2는 탐색 메시지를 전송한 RX2를 정상 접속하는 것으로 인식할 수 있다. TX2는 RX2로 통신 채널을 할당하여, 계속하여 통신을 수행할 수 있다.
시점(521)과 시점(541)은 서로 달라야 한다. 다른 예로, 시점(541)이 시점(521) 보다 빠를 수도 있다.
도 6은 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치의 블록도이다.
도 6을 참조하면, 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치는 공진기(610), 검출부(620), 제어부(630), 전력 생성부(640), 통신부(650) 및 인식부(660)를 포함할 수 있다.
공진기(610)는 무선 전력 수신 장치를 인식하기 위한 쇼트 비콘과 무선 전력 수신 장치의 통신 모듈을 웨이크 업 시키기 위한 롱 비콘을 주기적으로 전송할 수 있다. 쇼트 비콘과 롱 비콘의 전송을 시작하는 시점 및 전송 주기는 제어부(630) 및 인식부(660)에 의하여 결정될 수 있다.
검출부(620)는 검출부(620)는 공진기(610)에 유도되는 신호를 검출할 수 있다. 검출부(620)는 공진기(610)를 통해 롱 비콘 및 쇼트 비콘을 전송하기 전에, 공진기(610)에 유도되는 신호를 검출할 수 있다. 공진기(610)를 통해 롱 비콘 및 쇼트 비콘을 전송하기 전에, 공진기(610)에서 검출되는 신호는 다른 무선 전력 전송 장치에서 유도되는 것일 수 있다.
제어부(630)는 검출부(620)에서 검출된 신호의 파형과 웨이크 업 전력의 파형이 중복되지 않도록 웨이크 업 전력의 전송시점 및 전송주기 중 적어도 하나를 결정할 수 있다.
제어부(630)는 검출부(620)에서 검출된 신호의 주기와 다른 주기로 웨이크 업 전력의 전송 주기를 결정할 수 있다. 예를 들어, 제어부(630)는 검출된 신호와 다른 시점에 웨이크 업 전력이 전송되도록, 웨이크 업의 전송 주기를 결정할 수 있다. 전송 주기 또는 전송 시점을 다르게 결정함으로써, 무선 전력 수신 장치의 통신 모듈이 웨이크 업 되는 시간에 차이가 발생할 수 있다. 웨이크 업 된 무선 전력 수신 장치의 통신 모듈은 웨이크 업 순서에 따라 무선 전력 전송 장치와 통신 채널을 형성함으로써, 무선 전력 수신 장치가 잘못된 무선 전력 전송 장치와 통신 채널을 형성하는 것을 예방할 수 있다.
전력 생성부(640)는 무선 전력 수신 장치와 상호 공진하는 공진 주파수를 이용하여, 공진기(610)를 통해 전송할 전력을 생성할 수 있다. 예를 들어, 전력 생성부(640)는 유선으로 전력을 공급받아, 전력 증폭기를 통해 공진 주파수로 스위칭 함으로써, 공진기(610)를 통해 전송할 전력을 생성할 수 있다.
통신부(650)는 블루투스 로우 에너지(BLE: Bluetooth Low Energy) 통신을 이용하여, 다른 무선 전력 전송 장치로부터 롱 비콘의 전송 주기 및 쇼트 비콘의 전송 주기 중 적어도 하나에 대한 정보를 수신할 수 있다.
또한, 통신부(650)는 웨이크 업 된 무선 전력 수신 장치로부터 탐색 메시지를 수신할 수 있다. 통신부(650)는 정상적으로 인식된 무선 전력 수신 장치로 통신 채널 정보를 전송할 수도 있다.
인식부(660)는 웨이크 업 전력에 의하여 구동되는 무선 전력 수신 장치로부터 탐색 메시지를 수신하면, 무선 전력 수신 장치의 통신에 필요한 로우 파워(low power)의 공급 시점을 제어할 수 있다. 예를 들어, 인식부(660)는 로우 파워의 공급 시점에 대한 정보를 제어부(630)로 전달하고, 제어부(630)는 전력 생성부(640)를 제어하여, 로우 파워의 공급 시점을 제어할 수 있다.
인식부(660)는 통신부(650)에 의하여 탐색 메시지가 수신되면, 로우 파워의 공급이 소정 시간 동안 차단되고, 상기 소정 시간이 경과한 후에 로우 파워가 공진기(610)로 다시 공급되도록 로우 파워의 공급 시점을 제어할 수 있다. 로우 파워의 공급이 차단되면, 무선 전력 전송 장치의 충전 영역에 위치한 무선 전력 수신 장치는 통신을 수행할 수 없다. 탐색 메시지를 전송한 무선 전력 수신 장치에 로우 파워의 공급이 차단되면, 상기 무선 전력 수신 장치는 더 이상 통신을 수행할 수 없다.
소정 시간은 인식부(660)에 의하여 로우 파워의 공급이 차단되는 시간으로부터, 다른 무선 전력 전송 장치에서 로우 파워의 공급을 차단하는 시간 간의 차이보다는 길게 설정될 수 있다. 다른 무선 전력 전송 장치에서 로우 파워의 공급을 차단하는 시간에 대한 정보는 통신부(650)에서 획득할 수 있다.
소정 시간이 경과한 후, 인식부(660)는 로우 파워의 공급을 재개할 수 있다. 로우 파워의 공급이 재개되면, 충전 영역에 위치한 무선 전력 수신 장치는 다시 웨이크 업 되어, 탐색 메시지를 전송할 수 있다.
인식부(660)에 의해 로우 파워의 공급이 재개되는 시점에, 다른 무선 전력 전송 장치에서는 로우 파워의 공급이 재개되지 않아야 한다.
인식부(660)는 로우 파워의 공급이 재개된 후, 탐색 메시지를 전송하는 무선 전력 수신 장치를 정상 접속하는 무선 전력 수신 장치로 인식할 수 있다.
무선 전력 수신 장치의 통신에 필요한 로우 파워(low power)의 재개 시점은 무선 전력 전송 장치 별로 다르게 설정될 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치에서 전송하는 쇼트 비콘과 롱 비콘을 나타낸다.
도 7을 참조하면, 롱 비콘(710)에서 롱 비콘(720) 사이의 시간이 롱 비콘(710)의 전송 주기에 해당한다. 롱 비콘(710)의 전송 주기 안에서 여러 개의 쇼트 비콘들(711, 712, 713, 714, 715, 716, 717)이 전송될 수 있다. 롱 비콘(710)의 전류 값이 쇼트 비콘들(711, 712, 713, 714, 715, 716, 717)의 전류 값보다 크고, 롱 비콘(710)의 전송 주기가 쇼트 비콘들(711, 712, 713, 714, 715, 716, 717)의 전송 주기보다 길다.
일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치는 롱 비콘(710)과 롱 비콘 (720) 사이의 간격 및 롱 비콘(710)의 전송 시작 시점을 주변에 위치한 무선 전력 전송 장치의 롱 비콘의 전송 주기와 전송 시작 시점과 다르게 조정할 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치(TX2)가 다른 무선 전력 전송 장치(TX1)와 다른 시작점에서 롱 비콘을 전송하는 경우를 나타낸다.
도 8을 참조하면, TX1과 TX2가 가까워 각각에서 발생하는 자기장이 영향을미치는 경우에, TX2가 TX2의 공진기를 통해 유도되는 신호를 검출하면, TX1에서 전송하는 롱 비콘의 파형이 검출될 수 있다.
TX2는 검출된 파형의 시점을 간격(810)만큼 조절한 시점에서 롱 비콘을 전송하도록 롱 비콘의 전송 시점을 조절할 수 있다.
TX1과 TX2의 롱 비콘의 전송 시점이 중복되지 않음으로써, TX1과 TX2에 의해 웨이크 업 되는 RX가 다르게 되므로, TX1과 TX2에 RX가 오접속 될 확률이 감소할 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 방법의 흐름도이다.
도 9는 보다 구체적으로, 복수의 무선 전력 전송 장치들이 무선 전력 수신 장치들을 충전하는 환경에서, 무선 전력 전송 장치와 무선 전력 수신 장치 간의 오접속을 방지하는 무선 전력 전송 방법에 관한 흐름도이다.
910단계에서, 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치는 공진기에 유도되는 신호를 검출할 수 있다.
일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치는 웨이크 업 전력을 전송하기 전, 공진기에 유도되는 신호의 포락선을 검출할 수 있다.
920단계에서, 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치는 검출된 신호의 파형과 웨이크 업 전력의 파형이 중복되지 않도록 웨이크 업 전력의 전송시점 및 전송주기 중 적어도 하나를 결정할 수 있다.
일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치는 검출된 신호의 주기와 다른 주기로 웨이크 업 전력에 대응하는 롱 비콘의 전송 주기를 결정할 수 있다.
일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치는 검출된 신호에서 하이(high) 값을 갖게 되는 시점과 다른 시점에 웨이크 업 전력에 대응하는 롱 비콘의 전송이 시작되도록 상기 롱 비콘의 전송 시점을 결정할 수 있다.
일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치는 블루투스 로우 에너지(BLE: Bluetooth Low Energy) 통신을 이용하여, 다른 무선 전력 전송 장치로부터 롱 비콘의 전송 주기 및 쇼트 비콘의 전송주기 중 적어도 하나에 대한 정보를 수신할 수 있다.
일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치는 무선 전력 수신 장치를 인식하기 위한 쇼트 비콘과 무선 전력 수신 장치의 통신 모듈을 웨이크 업 시키기 위한 롱 비콘을 공진기에 의하여 상기 결정된 전송 주기로 전송할 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (19)

  1. 복수의 무선 전력 전송 장치들이 무선 전력 수신 장치들을 충전하는 환경에서, 무선 전력 전송 장치와 무선 전력 수신 장치 간의 오접속을 방지하는 무선 전력 전송 장치에 있어서,
    공진기에 유도되는 신호를 검출하는 검출부; 및
    상기 검출된 신호의 파형과 웨이크 업 전력의 파형이 중복되지 않도록 상기 웨이크 업 전력의 전송시점 및 전송주기 중 적어도 하나를 결정하는 제어부
    를 포함하는 무선 전력 전송 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 검출부는
    상기 웨이크 업 전력을 전송하기 전, 상기 공진기에 유도되는 신호의 포락선을 검출하는 포락선 검출부
    를 포함하는 무선 전력 전송 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 공진기는
    상기 무선 전력 수신 장치를 인식하기 위한 쇼트 비콘과 상기 무선 전력 수신 장치의 통신 모듈을 웨이크 업 시키기 위한 롱 비콘을 주기적으로 전송하는
    무선 전력 전송 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 롱 비콘의 전송 주기는 상기 쇼트 비콘의 전송 주기보다 길고, 상기 롱 비콘의 전력은 상기 쇼트 비콘의 전력보다 큰 값을 가지는
    무선 전력 전송 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 검출된 신호의 주기와 다른 주기로 상기 웨이크 업 전력에 대응하는 롱 비콘의 전송주기를 결정하는
    무선 전력 전송 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 검출된 신호에서 하이(high) 값을 갖게 되는 시점과 다른 시점에 상기 웨이크 업 전력에 대응하는 롱 비콘의 전송이 시작되도록 상기 롱 비콘의 전송 시점을 결정하는
    무선 전력 전송 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    블루투스 로우 에너지(BLE: Bluetooth Low Energy) 통신을 이용하여, 다른 무선 전력 전송 장치로부터 롱 비콘의 전송주기 및 쇼트 비콘의 전송주기 중 적어도 하나에 대한 정보를 수신하는 통신부
    를 더 포함하는 무선 전력 전송 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 무선 전력 수신 장치와 상호 공진하는 공진 주파수를 이용하여, 상기 공진기를 통해 전송할 전력을 생성하는 전력 생성부
    를 더 포함하는 무선 전력 전송 장치.
  9. 복수의 무선 전력 전송 장치들이 무선 전력 수신 장치들을 충전하는 환경에서, 무선 전력 전송 장치와 무선 전력 수신 장치 간의 오접속을 방지하는 무선 전력 전송 장치에 있어서,
    공진기에 유도되는 신호를 검출하는 검출부;
    상기 검출된 신호의 파형의 변화시점과 다른 시점으로 웨이크 업 전력의 전송시점을 결정하는 제어부; 및
    상기 웨이크 업 전력에 의하여 구동되는 상기 무선 전력 수신 장치로부터 탐색 메시지를 수신하면, 상기 무선 전력 수신 장치의 통신에 필요한 로우 파워(low power)의 공급 시점을 제어함으로써, 상기 무선 전력 전송 장치의 충전영역에 위치한 무선 전력 수신 장치를 정상접속으로 인식하는 인식부
    를 포함하는 무선 전력 전송 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 무선 전력 수신 장치로부터 상기 탐색 메시지를 수신하는 통신부를 더 포함하고,
    상기 인식부는 상기 통신부에 의하여 상기 탐색 메시지가 수신되면, 상기 로우 파워의 공급이 소정 시간 동안 차단되고, 상기 소정 시간이 경과한 후에 상기 로우 파워가 상기 공진기로 다시 공급되도록 상기 로우 파워의 공급 시점을 제어하는
    무선 전력 전송 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 통신부는 블루투스 로우 에너지(BLE: Bluetooth Low Energy) 통신을 이용하여, 다른 무선 전력 전송 장치로부터 롱 비콘의 전송주기 및 쇼트 비콘의 전송주기 중 적어도 하나에 대한 정보를 수신하는
    무선 전력 전송 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 무선 전력 수신 장치와 상호 공진하는 공진 주파수를 이용하여, 상기 공진기를 통해 전송할 전력을 생성하는 전력 생성부
    를 더 포함하는 무선 전력 전송 장치.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 무선 전력 수신 장치의 통신에 필요한 로우 파워(low power)의 공급 시점은 무선 전력 전송 장치 별로 다르게 설정되는
    무선 전력 전송 장치.
  14. 복수의 무선 전력 전송 장치들이 무선 전력 수신 장치들을 충전하는 환경에서, 무선 전력 전송 장치와 무선 전력 수신 장치 간의 오접속을 방지하는 무선 전력 전송 방법에 있어서,
    공진기에 유도되는 신호를 검출하는 단계; 및
    상기 검출된 신호의 파형과 웨이크 업 전력의 파형이 중복되지 않도록 상기 웨이크 업 전력의 전송시점 및 전송주기 중 적어도 하나를 결정하는 단계
    를 포함하는 무선 전력 전송 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 검출하는 단계는
    상기 웨이크 업 전력을 전송하기 전, 상기 공진기에 유도되는 신호의 포락선을 검출하는 단계
    를 포함하는 무선 전력 전송 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 무선 전력 수신 장치를 인식하기 위한 쇼트 비콘과 상기 무선 전력 수신 장치의 통신 모듈을 웨이크 업 시키기 위한 롱 비콘을 상기 공진기에 의하여 상기 결정된 전송주기로 전송하는 단계
    를 더 포함하는 무선 전력 전송 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 결정하는 단계는
    상기 검출된 신호의 주기와 다른 주기로 상기 웨이크 업 전력에 대응하는 롱 비콘의 전송 주기를 결정하는
    무선 전력 전송 방법.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 결정하는 단계는
    상기 검출된 신호에서 하이(high) 값을 갖게 되는 시점과 다른 시점에 상기 웨이크 업 전력에 대응하는 롱 비콘의 전송이 시작되도록 상기 롱 비콘의 전송 시점을 결정하는
    무선 전력 전송 방법.
  19. 제14항에 있어서,
    블루투스 로우 에너지(BLE: Bluetooth Low Energy) 통신을 이용하여, 다른 무선 전력 전송 장치로부터 롱 비콘의 전송 주기 및 쇼트 비콘의 전송주기 중 적어도 하나에 대한 정보를 수신하는 단계
    를 더 포함하는 무선 전력 전송 방법.
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