KR20150143654A - 송전 장치, 송전 장치를 제어하는 방법, 및 송전 시스템 - Google Patents

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Abstract

이물질 검출이 송전 시스템의 간단한 구성에 의해 실행될 수 있다. 수전 장치에 무선 송전하는 송전 장치이며, 송전 장치는 초기 임피던스 값 및 검출된 출력 임피던스 값이 일치하지 않고 미리 정해진 검출 신호의 전송 이전과 이후 사이에서 출력 임피던스 값에 변화가 없는 경우 이물질이 미리 정해진 송전 범위 내에 존재한다고 판정하고, 초기 임피던스 값 및 검출된 출력 임피던스 값이 일치하지 않고 미리 정해진 검출 신호의 전송 이전과 이후 사이에서 출력 임피던스 값에 변화가 있는 경우, 수전 장치가 미리 정해진 송전 범위 내에 존재한다고 판정하는 판정 수단을 포함한다.

Description

송전 장치, 송전 장치를 제어하는 방법, 및 송전 시스템{POWER TRANSMITTING APPARATUS, METHOD OF CONTROLLING THE SAME, AND POWER TRANSMISSION SYSTEM}
본 발명은 무선 송전 기술에 관한 것이다.
최근, 무선 송전 시스템의 기술 개발이 널리 행해지고 있다. 그런데, 송전 장치가 송전할 수 있는 범위 내에 금속편 등의 이물질이 존재하는 경우, 와전류가 이물질 내에 흘러서 의도하지 않은 발열이 발생할 수 있다. 그로 인해, 무선 송전 시스템에서는, 이물질에 대한 영향을 고려하면서 수전 장치에 적절한 송전을 실행하는 것이 필요하다. 예를 들어, 일본 특허 공개 제2013-17379호 공보(특허문헌 1)는 수전 장치에 수전 안테나의 Q값 측정 회로를 설치하고, Q값 측정 결과를 사용하여 이물질 검출을 실행하는 기술을 개시한다.
그러나, 상술한 특허문헌 1에 기재된 기술에서, 수전 안테나의 Q값 측정 회로가 새롭게 설치되어야 하는 문제점이 있고, 비용이 증가할 수 있다.
본 발명의 양태에 따르면, 수전 장치에 무선 송전하는 송전 장치는, 미리 정해진 송전 범위 내에 배치된 수전 장치에 대해 무선 송전을 실행하는 송전 수단, 미리 정해진 송전 범위 내에 물체가 존재하지 않는 상태에서 송전 수단의 출력 임피던스 값인 초기 임피던스 값을 기억하는 기억 수단, 미리 정해진 검출 신호가 송전 수단에 의해 송신될 때 송전 수단의 출력 임피던스를 검출하는 검출 수단, 및 초기 임피던스 값 및 검출 수단에 의해 검출된 출력 임피던스 값이 일치하지 않고 미리 정해진 검출 신호의 송신 이전과 이후 사이에서 출력 임피던스 값에 변화가 없는 경우 미리 정해진 송전 범위 내에 이물질이 존재한다고 판정하고, 초기 임피던스 값 및 검출 수단에 의해 검출된 출력 임피던스 값이 일치하지 않고 미리 정해진 검출 신호의 송신 이전과 이후 사이에서 출력 임피던스 값에 변화가 있는 경우 미리 정해진 송전 범위 내에 수전 장치가 존재한다고 판정하는, 판정 수단을 포함한다.
본 발명의 양태에 따르면, 송전 시스템에서 간단한 구성을 사용하여 이물질 검출을 가능하게 하고 적절한 송전 제어를 가능하게 하는 기술을 제공할 수 있다.
본 발명의 추가적인 양태는 첨부 도면을 참조하여 예시적인 실시예의 이후의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
본 명세서의 일부에 통합되며 본 명세서의 일부를 구성하는 첨부의 도면은 본 발명의 실시예를 예시하며, 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는데 기여한다.
도 1은 제1 실시예에 따르는 송전 시스템의 전체 구성도.
도 2a 내지 도 2d는 송전 시스템에서의 송전 범위 주변의 상태의 예를 도시하는 도면.
도 3은 검출 유닛(103)의 동작을 설명하는 도면.
도 4는 E급 증폭기의 예시적 구성을 도시하는 도면.
도 5는 송전 유닛(113) 및 검출 유닛(103)의 동작을 설명하는 타이밍도.
도 6a 및 도 6b는 송전 장치의 동작을 설명하는 타이밍도.
도 7은 시스템 상태 기억 유닛(105)에 기억된 플래그의 예를 도시하는 도면.
도 8은 송전 장치의 ID 기억 유닛(106)에 기억된 정보의 예를 도시하는 도면.
도 9는 수전 장치의 ID 기억 유닛(121)에 기억된 정보의 예를 도시하는 도면.
도 10a 및 도 10b는 검출 유닛(103)의 동작 흐름도.
도 11a 및 도 11b는 송전 장치(100)의 BT 제어의 동작 흐름도.
도 12a 및 도 12b는 송전 장치(100)의 송전 제어의 동작 흐름도.
도 13a 및 도 13b는 수전 장치(101)의 BT 제어의 동작 흐름도.
도 14a 및 도 14b는 수전 장치(101)의 수전 제어의 동작 흐름도.
도 15는 임피던스 기억 유닛(110)에 의해 기억된 정보의 예를 도시하는 도면.
도면을 참조하여, 본 발명이 양호한 실시예를 이하에서 상세하게 설명한다. 이하의 실시예는 단지 예이고, 본 발명의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다.
제1 실시예
본 발명에 따르는 송전 시스템의 제1 실시예는 일 예로서 무선 송전을 실행하는 송전 장치(100) 및 수전 장치(101)를 포함하는 무선 송전 시스템을 사용하여 이하에서 설명한다.
장치 구성
도 1은 제1 실시예에 따르는 송전 시스템의 전체 구성 도면이다. 송전 장치(100) 및 수전 장치(101)는 매체(102)를 개재하여 송전을 실행한다. 송전 장치 및 수전 장치는 양쪽 장치에 포함되는 통신 유닛을 통한 무선 송전 제어를 위해 사용되는 제어 정보를 교환하며, 이는 이하에서 상세히 설명되는 점에 유의한다. 이로 인해, 송전 장치와 수전 장치와의 사이의 통신 채널의 확립 및 접속 해제에 대한 제어가 또한 설명된다.
먼저, 송전 장치(100)의 구성에 대해 설명한다. 검출 유닛(103)은 송전 유닛(113)을 구성하는 E급 증폭기의 DC 전압원(401)의 출력 임피던스 값의 검출(이하에서 "Z-검출"로 지칭됨)을 실행하는 기능 유닛이고, 이하에서 상세히 설명된다. 제어 유닛(104)은 검출 유닛(103)의 검출 결과에 따라서 송전 장치(100)를 제어하는 기능 유닛이다. 시스템 상태 기억 유닛(105)은 송전 시스템의 상태를 기억하는 기능 유닛이며, 도 7을 참조하여 상세히 설명된다. ID 기억 유닛(106)은 수전 장치(101)의 식별 정보를 기억하는 기능 유닛이며, 도 8을 참조하여 상세히 설명된다.
제1 타이머(107), 제2 타이머(108), 및 제3 타이머(109)는 시스템 동작 상태에 따라서 적합하게 사용되는 타이머이며, 이하에서 상세히 설명된다. 임피던스 기억 유닛(110)은 검출 유닛(103)에 의해 실행되는 임피던스 값 검출 결과를 기억하는 기능 유닛이며, 도 15를 참조하여 상세히 설명된다. 에러 해제 스위치(111)는 시스템 에러 상태를 해제하기 위해, 예를 들어 사용자 동작을 수신하는 기능 유닛이다. 표시 유닛(112)는 무선 송전 시스템에 관한 정보를 표시하는 기능 유닛이며, 예를 들어 에러 정보를 표시한다.
송전 유닛(113)은 매체(102)를 통해 전송될 전력을 송전 안테나(115)에 공급한다. 여기에서, 송전 유닛(113)은 E급 증폭기에 의해 구성되는 것으로 설명된다. 공진 제어 유닛(114)은 송전 안테나(115), 수전 안테나(125), 및 매체(102)에 의해 구성되는 전송 채널의 공진 주파수 및 특성 임피던스를 제어하는 기능 유닛이다.
통신 유닛(116)(송전 장치 통신 수단)은 송전 안테나(115)와 수전 안테나(125) 사이에서 전송되는 전력에 관한 제어 신호를 교환하는 기능 유닛이다. 제어 신호는 통신용 안테나(미도시)를 통해 교환되는 점에 유의한다. 제1 실시예에서, 통신 유닛(116)은 블루투스(Bluetooth)(등록상표) 규격(이후 "BT"로 지칭됨)과 호환 가능하지만, 기타의 통신 규격과 호환될 수 있다. 또한, 여기서, 통신 유닛(116)은 BT 규격의 마스터 디바이스로서 기능한다. 추가로, 송전 장치(100)는 SDP(서비스 딜리버리 프로토콜)을 이용하여 송전 장치가 제공하는 서비스를 주위 디바이스에 방송하도록 구성되고, 이는 이후 상세히 설명된다. 여기에서, 송전 장치(100)는 송전 장치가 소위 "무선 충전기"라는 서비스를 제공하는 것을 방송한다.
이어서, 수전 장치(101)의 구성에 대해 설명한다. 수전 유닛(117)은 외부 장치(여기서는, 송전 장치(100))로부터 전송되는 전력을 수신하는 기능 유닛이다. 부하(118)는 수전 유닛(117)에 의해 수신된 전력을 소비하며, 여기서는 충전 회로 및 전지에 의해 구성된다. 통신 유닛(119)(수전 장치 통신 수단)은 송전 안테나(115)와 수전 안테나(125) 사이에서 전송되는 전력에 관한 제어 신호를 교환하는 기능 유닛이다. 이는 통신 유닛(116)과 유사하게 BT 규격과 호환 가능하다. 여기에서, 통신 유닛(119)은 BT 규격의 슬레이브 디바이스로서 기능하는 것으로 설명된다.
비교 유닛(120)은 수전 안테나(125)에 의해 수신된 정보와 통신 유닛(119)에 의해 수신된 정보를 비교하는 기능 유닛이다. ID 기억 유닛(121)은 수전 안테나(125)에 의해 수신된 정보와 통신 유닛(119)을 사용하여 수신된 송전 장치(100)의 식별 정보를 기억한다. 제4 타이머(122) 및 제5 타이머(123)는 시스템 동작 상태에 따라서 적절하게 사용될 수 있는 타이머이며, 이후 상세히 설명된다.
표시 유닛(124)은 무선 송전 시스템에 관한 정보를 표시하는 기능 유닛이며, 예를 들어, 에러 정보를 표시한다. 수전 안테나(125)는 송전 안테나(115)와 전자적으로 결합하여 전력을 수전하는 기능 유닛이다. 전환 유닛(126)은 수전 안테나(125)를 공진 유닛(128) 또는 고저항(127)에 접속하는 기능 유닛이다.
고저항(127)은 예를 들어 수메가오옴 정도의 일정 저항이다. 수전 안테나(125) 및 고저항(127)이 접속될 때, 송전 안테나(115)로부터 본 수전 안테나(125)의 임피던스는 하이(High) 임피던스(이후 "Hi-Z"로 지칭됨)가 되는 구성을 갖는다. 임피던스가 Hi-Z로 설정될 때 수전 안테나(125)에 전류가 거의 흐르지 않는 점에 유의한다.
공진 유닛(128)은 송전 채널을 특정 임피던스에서 공진시키기 위한 기능 유닛이다. 여기서, 송전 채널은 공진 제어 유닛(114), 송전 안테나(115), 전송 채널이 되는 매체(102), 및 수전 안테나(125)에 의해 구성된다. 특성 임피던스(129)는 부하 전환 유닛(130)으로부터 공진 회로를 본 경우의 특성 임피던스이며, 여기에서는 값이 Zo인 점에 유의한다.
부하 전환 유닛(130)은 저항값이 Zo와 대략 동일한 정합 저항(132), 부하 제어 유닛(133), 중간 저항(131) 사이를 전환하는 기능 유닛이다. 중간 저항(131)은 고저항(127)보다 낮고 정합 저항(132)보다 높은 저항값을 갖는다. 중간 저항(131)은 부하 전환 유닛(130)에 접속함으로써, 송전 안테나(115)로부터 본 수전 안테나(125)의 임피던스를 중간 임피던스(이후 "Md-Z"로 지칭됨)로 설정하기 위한 것이다. 송전 안테나(115)로부터 본 수전 안테나(125)의 임피던스를 Md-Z로 설정할 때, 수전 안테나(125) 및 중간 저항(131)에 미소 전류가 흐른다.
부하 제어 유닛(133)은 부하(118)의 소비 전력에 따라서 변하는 부하 임피던스를, 특성 임피던스(119)(Zo)와 정합시키는 동작을 실행하는 임피던스 변환 회로이며, DC-DC 컨버터 등에 의해 구성된다. 부하 임피던스는 부하 제어 유닛(133)으로부터 부하(118)를 본 임피던스를 의미하는 점에 유의한다.
이후에서는 임피던스 변환의 동작은 "부하 임피던스 제어"로 표현되는 점에 유의한다. 부하 제어 유닛(133) 및 정합 저항(132)은 이들이 모두 공진 유닛(128)과의 임피던스 정합을 실행하기 위해 사용된다는 점에서 동일한 기능을 갖는다. 그러나, 부하 제어 유닛(133)은 부하(118)의 임피던스 변화를 검출한 후, 임피던스 변환을 실행하고, 따라서, 동작이 안정될 때까지 일정한 시간을 필요로 한다. 한편, 정합 저항(132)은 일정 저항이기 때문에, 동작이 안정될 때까지 시간이 요구되지 않는다.
송전 범위 주변의 상태에서의 임피던스
도 2a 내지 도 2d는 송전 시스템에서 송전 범위 주변의 상태를 예시적으로 도시하는 도면이다. 통신 범위(200)는 송전 장치(100)의 통신 유닛(116)에 의한 통신이 가능한 범위를 나타낸다. 송전 범위(201)는 송전 안테나(115)에 의한 송전이 가능한 범위를 나타낸다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 통신 범위(200)는 송전 범위(201)보다 넓게 구성되고, 통신 범위(200)는 송전 범위(201) 전체를 포함하도록 구성된다.
도 2a는 송전 범위(201)에 아무것도 배치되지 않은 상태를 도시한다. 즉, 송전 범위(201)에는, 수전 장치(101) 및 이물질(202)이 존재하지 않는다. 도 2b는 송전 범위(201)에 이물질(202)만이 존재하는 상태를 도시한다. 도 2c는 송전 범위(201)에 수전 장치(101)만이 존재하는 상태를 도시한다. 도 2c에서, 송전 장치(100)는 수전 장치(101)에 전력을 전송하지 않는다. 도 2d는 수전 장치(101)가 송전 범위(201)에 존재하는 점에서 도 2c과 동일하지만, 송전 장치(100)는 수전 장치(101)에 전력을 전송한다. 화살표(202)는 전력이 송전되는 것을 개념적으로 도시한다.
송전 범위(201)에 존재하는 물체가 이물질(202)인 경우(도 2b), 송전 장치(100)는 송전을 실행하지 않도록 제어할 필요가 있다. 한편, 송전 범위(201)에 존재하는 물체가 수전 장치(101)인 경우(도 2c), 송전 장치(100)는 송전을 실행하도록 제어할 필요가 있다.
도 3은 검출 유닛(103)의 동작을 설명하는 도면이다. 도 3은 송전 안테나(115), 수전 안테나(125) 및 이물질(202)을 포함한다. 전압(V1)은 송전 안테나(115)의 양단 전압을 나타낸다. 전류(I1)는 수전 안테나(125)에서 흐르는 전류를 나타내고, 전류(I2)는 이물질(202)에서 흐르는 전류를 나타낸다. Z는 수전 안테나(125)의 임피던스 값이다.
전압(V1)의 값은 전류(I1) 및 전류(I2)에 따라서 변한다. 따라서, 도 2a에 도시된 바와 같이 송전 범위(201)에 이물질(202) 및 수전 장치(101)가 존재하지 않는 상태의 전압(V1)(여기에서는 V_init로 지칭됨)은 도 2b에 도시된 바와 같이 송전 범위(201)에 이물질(202)이 존재하는 상태의 전압(V1)과 상이한 값을 나타낸다. 즉, 송전 범위(201)에 이물질(202) 및 수전 장치(101)가 존재하지 않는 상태의 전압 V_init가 미리 기억된 경우, 송전 장치(100)는 도 2b의 상태에서 전압(V1)을 검출하고 이를 V_init와 비교함으로써, 이물질(202)을 검출할 수 있다. 또한, 도 2c에 도시된 바와 같이 송전 범위(201)에 수전 장치(101)가 존재하는 경우, 마찬가지로, 전압(V1)은 V_init와 상이한 값을 나타낸다. 즉, 송전 장치(100)는 V_init와 전압(V1)을 비교함으로써, 이물질(202) 또는 수전 장치(101)가 송전 범위(201)에 존재하는 것을 검출할 수 있다.
그런데, 수전 안테나(125)를 흐르는 전류(I1)의 크기는 임피던스(Z)를 변화시킴으로써 제어될 수 있다. 임피던스(Z)를 Hi-Z(예를 들어 무한대)로 설정하는 경우, 전류(I1)는 제로가 될 수 있다. 도 2c에 도시된 바와 같이 송전 범위(201)에 수전 장치(101)가 존재하는 경우, 전술된 바와 같이 전압(V1)은 V_init와 상이한 값을 나타낸다. 임피던스(Z)가 Hi-Z로 설정되도록, 또는, 즉 전류(I1)가 이 상태에서 제로로 설정되도록 수전 장치(101)가 제어를실행하는 경우, 전압(V1)은 V_init와 동일하게 될 것이다.
도 2c에 도시된 상태에서, 송전 장치(100)는 전압(V1)의 변화에 기초하여 이물질(202) 또는 수전 장치(101)가 송전 범위(201)에 존재하는 것을 검출할 수 있다. 그러나, 송전 장치(100)는 변화의 원인이 이물질(202) 또는 수전 장치(101)인지 여부를 판정할 수 없다.
그런데, 도 2c의 상태에서 수전 장치(101)가 Hi-Z가 되도록 임피던스(Z)를 제어하는 경우, 전류(I1)가 제로가 될 수 있고, 전압(V1)은 V_init가 될 수 있다. 즉, 송전 장치(100)는 수전 장치(101)가 송전 범위(201)에 존재하는 것을 판정할 수 있다. 한편, Hi-Z가 되도록 수전 장치(101)가 임피던스(Z)를 제어하고 전압(V1)이 V_init와 동일하지 않은 경우, 송전 장치(100)는 이물질(202)이 송전 범위(201)에 존재하는 것을 검출할 수 있다.
또한, 도 2c에 도시된 상태에서 Md-Z가 되도록 수전 장치(101)가 임피던스(Z)를 제어하는 경우, 수전 안테나(125) 및 임피던스(Z)에 미소 전류가 흐를 수 있다. 그로 인해, 수전 장치(101)는 미소 전류를 검출함으로써 송전 장치(100)를 검출할 수 있다. 전압(V1)의 변화는 전압(V1)을 송전 안테나(115)에서 흐르는 전류로 제산하여 획득되는 송전 안테나(115)의 입력 임피던스 변화로서도 표현될 수 있는 점에 유의한다.
도 4는 송전 유닛(113)을 구성하는 E급 증폭기의 구성을 예시적으로 도시하는 도면이다. E급 증폭기는 N채널 MOSFET(405), 2개의 인덕터, 및 2개의 커패시터에 의해 구성된다. 참조 번호 403은 게이트 단자, 참조 번호 402는 드레인 단자, 및 참조 번호 404는 소스 단자를 나타낸다. 참조 번호 401은 N채널 MOSFET(405)에 입력되는 DC 전압원을 나타낸다. 송전 유닛(113)은 공진 제어 유닛(114)을 개재하여 송전 안테나(115)에 접속된다. 그로 인해, 송전 안테나(115)의 입력 임피던스는 E급 증폭기의 출력 임피던스 변화로서 표현된다. 또한, E급 증폭기의 출력 임피던스 변화는 DC 전압원(401)의 출력 임피던스 변화로서 표현된다.
즉, 도 2a에 도시된 상태에서 DC 전압원의 출력 임피던스 값이 미리 기억된 경우, 송전 장치(100)는 이물질(202) 또는 수전 장치(101)를 검출할 수 있다. 도 2a에 도시된 상태에서 DC 전압원의 출력 임피던스 값(초기 임피던스 값)을 이후 "Z_init"로 표현한다.
수전 장치(101)의 임피던스로서 설정되는 3개의 임피던스 값(Hi-Z, Md-Z, 및 Zo)에 대해 설명한다.
Hi-Z는, 장치 보호 및 장치 검출을 위해 사용되는 임피던스 값이다. 수전 안테나(125)를 포함하는 수전 회로 유닛(117)에 갑자기 대전류가 흐르는 경우, 회로가 파괴될 위험이 있고, 회로 보호의 관점에서 매우 위험하다. 따라서, 수전 장치(101)의 임피던스를 Hi-Z로 설정함으로써 원리적으로 수전 유닛(117)에 흐르는 전류(I1)를 제로로 설정할 수 있고, 리스크를 저감할 수 있다. 따라서, 회로 보호의 관점에서 수전 장치(101)는 가능한 한 Hi-Z로 설정된다. 또한, 상술한 바와 같이, 송전 장치(100)는 전압(V1)의 변화를 검출함으로써 이물질(202) 및 수전 장치(101) 중 적어도 하나가 송전 범위(201)에 존재하는 것을 검출할 수 있으나, 송전 장치(100)는 어느 것이 그것인지를 식별할 수 없다. 이 때, 수전 장치(101)의 임피던스를 Hi-Z로 설정하는 경우, 송전 장치(100)는 이 식별을 실행할 수 있다.
Md-Z는 장치 검출을 위해 사용되는 임피던스 값이다. 상술한 바와 같이, 수전 장치(101)는 임피던스를 Md-Z로 설정함으로써 송전 장치(100)를 검출할 수 있다. 또한, 수전 안테나(125)에서 흐르는 미소 전류로 인해 송전 안테나(115)의 전압(V1)이 변하기 때문에, 수전 장치(101)의 임피던스를 Md-Z로 설정하는 경우 송전 장치(100)도 수전 장치(101)를 검출할 수 있다.
Zo는 전송 효율을 산출할 때에 사용되는 임피던스 값이다. 송전 안테나의 출력 임피던스(도 3에서는 출력 임피던스(Z)) 및 부하의 임피던스가 정합되지 않는 경우, 송전 안테나(115)와 수전 안테나(125) 사이의 전송 효율은 반사에 의해 저하될 수 있다. 그로 인해, 수전 장치(101)에 송전을 개시하기 전에, 송전 장치(100)가 송전 안테나와 수전 안테나 사이의 전송 효율을 산출하고 효율이 매우 낮은 경우 송전을 실행하지 않는 것이 유리하다. 전송 효율을 산출할 때 Hi-Z 또는 Md-Z를 사용하는 경우, 송전 안테나와 수전 안테나 사이의 전송 효율은 정확하게 산출될 수 없는데, 이는 수전 안테나와 부하 사이의 임피던스 정합이 실행될 수 없고 많은 반사가 존재하기 때문이다. 따라서 전송 효율을 산출할 때, 수전 장치(101)의 임피던스는 수전 안테나의 출력 임피던스(Zo)와의 정합이 실행될 수 있도록 Zo로 설정된다. 당연히, 전송 효율을 향상시키기 위해, 송전 장치(100)로부터 전력을 수신할 때에도 수전 장치(101)의 임피던스는 Zo로 설정된다.
송전 장치의 검출 유닛 동작
도 5는 송전 유닛(113)과 검출 유닛(103)의 동작을 설명하는 타이밍도이다. 횡축은 시간이다. 시간(T1)으로부터 시간(T2)까지, 검출 유닛(103)이 Z 검출을 실행하기 위한 검출 신호(502)는 송전 안테나(115)를 개재하여 송전 유닛(113)에 의해 전송된다. 또한, 시간(T2)으로부터 시간(T3)까지, 통신 유닛(116)에 고유하게 할당된 어드레스인 BT 어드레스는 송전 안테나(115)을 개재하여 BT 어드레스 신호(503)를 사용하여 전송된다.
검출 유닛(103)은 시간(T1)으로부터 시간(T3)까지 DC 전압원(401)의 임피던스를 검출한다. 사각형(504)은 검출 유닛(103)이 Z 검출을 실행하는 것을 나타낸다. 또한, 사각형(504)의 높이는 Z 검출 도중 검출된 임피던스의 크기를 개념적으로 나타낸다. 예를 들어, 도 2a의 경우, 사각형(504)의 높이는, Z_init에 대응한다. 이하의 설명에서 검출 신호(502) 및 BT 어드레스 신호(503)를 포함하는 참조 번호 506는 "펄스"로 지칭된다.
다양한 기억 유닛에 기억되는 정보
도 7은 시스템 상태 기억 유닛(105)에 기억된 플래그의 예를 도시하는 도면이다.
송전 플래그(700)는 송전 장치(100)가 송전을 개시할 때 "1"로 설정되고 송전을 정지할 때 "0"으로 설정되는 플래그이다. 보류 플래그(701)는 제어 유닛(104)이 식별을 실행하는 동안 송전이 정지될 때 "1"로 설정되고 그 외일 때 "0"으로 설정되는 플래그이다. 금지 플래그(703)는 송전이 금지될 때 "1"로 설정되고 그 외일 때 "0"으로 설정되는 플래그이다. 장치 플래그(704)는 송전 장치(100)의 통신 유닛(116)과 수전 장치(101)의 통신 유닛(119) 사이에서 BT 접속이 실행된 경우 "1"로 설정되고 그렇지 않으면 "0"으로 설정되는 플래그이다.
도 8은 송전 장치의 ID 기억 유닛(106)에 기억된 정보의 예를 도시하는 도면이다. 수전 장치(101)가 임피던스 변화의 원인이라고 제어 유닛(104)이 판정한 이후, 수전 장치(101)의 BT 어드레스가 기억 영역(800)에 기억된다. 또한, 제어 유닛(104)이 수전 장치(101)와의 BT 접속을 접속 해제하는 경우, 대응하는 수전 장치(101)의 BT 어드레스는 기억 영역(800)으로부터 클리어된다.
도 9는 수전 장치의 ID 기억 유닛(121)에 기억된 정보의 예를 도시하는 도면이다. 송전 유닛(113)에 의해 송전 안테나(115)를 개재하여 전송되는 펄스 (506)가 수전 안테나(125)에 의해 수신되고 펄스(506)에 포함된 BT 어드레스가 검출될 때, 검출된 BT 어드레스는 기억 영역(900)에 기억된다. 또한, 송전 장치(100)가 송전을 정지했을 때, 또는 즉 보류 플래그 또는 금지 플래그가 "1"인 경우, 수전 장치(101)는 기억 영역(900)에 기억된 BT 어드레스를 소거한다.
한편, 기억 영역(901)에 기억된 BT 어드레스는 송전 장치(100)의 통신 유닛(116)을 개재하여 수전 장치(101)의 통신 유닛(119)에 의해 수신되는 송전 장치(100)에 대한 BT 어드레스이다. 송전 장치(100)는 후술하는 조회(Inquiry) 메시지를 전송하고, 수전 장치(101)가 조회 메시지를 수신할 때, 수전 장치(101)는 조회 메시지의 헤더 정보에 기초하여 송신원인 송전 장치의 BT 어드레스를 검출한다. 그리고, 검출된 BT 어드레스는 기억 영역(901)에 기억된다. 또한, 송전 장치(100)과 수전 장치(101) 사이의 BT 접속이 접속 해제된 경우, 수전 장치(101)는 기억 영역(901)에 기억된 BT 어드레스를 소거한다.
도 15는 임피던스 기억 유닛(110)에 기억된 정보의 예를 도시하는 도면이다. 열(1501)의 Z_now에는, 검출 유닛(103)에 의해 실행되는 Z 검출의 결과로서 획득된 임피던스 값이 기억(겹쳐 쓰기)된다. 내용이 겹쳐 쓰기되기 전에, 검출 유닛(103)은 Z_now의 내용을 열(1500)의 Z_before에 복사하는 점에 유의한다. 이렇게 함으로써, 전회의 Z 검출에서의 임피던스 값이 Z_before에 기억되고, Z_before를 최신의 Z 검출의 결과인 Z_now와 비교할 수 있다.
송전 시스템 동작예 1(이물질이 존재하는 경우의 동작)
도 6a 및 도 6b는 송전 장치의 동작을 설명하는 타이밍도이다. 특히, 도 6a는 시간(Ta4)에서 이물질(202)이 송전 범위(201)에 진입할 때의 송전 장치(100)의 타이밍도이고, 횡축은 시간이다. 또한, 도 10a 및 도 10b는 검출 유닛(103)의 동작 흐름도이다.
먼저, 도 2a에 도시된 상태, 또는 즉, 아무 것도 배치되지 않은 초기 상태에서의 송전 장치(100)의 동작에 대해 설명한다. 도 2a에 도시된 상태에서, 시스템 상태 기억 유닛(105)은 행(705)에 도시된 플래그가 기억된 상태이다. 행(705)에 따르면, 송전 장치(100)는 전력을 전송하지 않고, 송전 플래그(700)는 "0"이다(단계(S1000)에서 아니오)
따라서, 검출 유닛(103)은 Z_before를 Z_init로 갱신한다. 그리고, 제1 타이머(107)는 시간(Ta1)에서 리셋된다(단계(S1002)). 시간(Ta2)에서 제1 타이머(107)가 타임 아웃되는 경우(단계(S1003)에서 "예"), 검출 유닛(103)은 시간(Ta3)까지의 기간에 펄스(506)을 전송한다(단계(S1004)). 그리고 검출 유닛(103)은 Ta2로부터 Ta3까지 Z 검출을 실행한다(단계(S1005)).
사각형(602)은 시간(Ta2)으로부터 시간(Ta3)까지 검출 유닛(103)이 Z 검출을 실행하는 것을 나타내고, 사각형(602)의 높이는 이때 검출된 임피던스의 크기를 개념적으로 나타낸다. 도 6a에 따르면, 사각형(602)의 높이는 Z_init와 동일하다. 따라서 검출 유닛(103)은 Z_init를 Z_now에 기억한다(단계(S1006)).
행(1502)은 이때의 임피던스 기억 유닛(110)에 기억된 정보를 나타낸다. 행(1502)에서, Z_before와 Z_now는 모두 Z_init와 동일하다(단계(S1011)에서 예). 또한, 행(705)에 따르면, 송전 플래그(700)는 "0"이고(단계(S1012)에서 아니오), 금지 플래그(703)는 "0"이고(단계(S1013)에서 아니오), 장치 플래그(704) 또한 "0"이다(단계(S1016)에서 아니오). 따라서, 검출 유닛(103)은 시간(Ta3)에서 제1 타이머(107)을 다시 리셋한다.
이어서, 시간(Ta4)에서 이물질(202)이 송전 범위(201)에 진입한 것으로 상정한다. 즉, 시간(Ta4)에서 도 2b에 도시된 상태로 이행된 것으로 상정한다. 사각형(604)은 시간(Ta4)으로부터 시간(Ta7)까지 이물질(202)이 송전 범위(201)에 존재하는 것을 나타낸다.
검출 유닛(103)은 Ta5로부터 Ta6까지의 Z 검출을 실행한다. Z 검출은 제1 타이머(107)를 사용하여 T6에서 타임 아웃하도록 설정되는 점에 유의한다. 이때 검출된 임피던스는 사각형(603)에 의해 표시된다. 사각형(603)의 높이는 이때 검출된 임피던스의 크기를 개념적으로 나타내고, 여기에서는 Z1이다. 도 6a에 따르면, 사각형(602)의 높이(Z1)는 Z_init와 동일하지 않다.
행(1503)은 이때의 임피던스 기억 유닛(110)에 기억된 정보를 나타낸다. 행(1503)에서, Z_now와 Z_before는 동일하지 않다(단계(S1011)에서 아니오). 따라서 검출 유닛(103)은 이물질(202) 또는 수전 장치(101)가 송전 범위(201)에 존재한다고 판정한다(단계(S1018)).
이때의 시스템 상태 기억 유닛(105)에 기억된 플래그는 행(705)에 도시되고, 송전 플래그(700)는 "0"이다(단계(S1019)에서 아니오). 이어서, 검출 유닛(103)은 보류 플래그(701)를 "1"로 갱신한다(단계(S1020)). 이때의 시스템 상태 기억 유닛(105)을 행(706)에 나타낸다. 행(706)에 따르면, 보류 플래그(701)가 "1"이고, 이는 제어 유닛(104)이 이물질(202) 및 수전 장치(101)의 어느 것이 임피던스 변화의 원인인지를 식별하는 것이 필요하다는 것을 의미한다. 이 식별을 실행하기 위해서, 검출 유닛(103)은 제어 유닛(104)을 기동시키고 절차는 단계(S1100)(도 11a)로 이동한다.
도 11a 및 도 11b는 송전 장치(100)에서의 BT 제어의 동작 흐름도이다. 여기에서의 상태는 도 2b에 도시된 상태이고, 수전 장치(101)는 존재하지 않는다. 그로 인해, 송전 장치(100)의 BT(통신 유닛(116))는 기동되지 않는다(단계(S1100)에서 아니오). 따라서, 제어 유닛(104)은 BT를 마스터로서 기동하고(단계(S1101)), BT 규격에 의해 주변의 BT 호환가능 기기의 조회를 실행하는 조회 메시지를 통신 유닛(116)으로부터 전송한다(단계(S1102), 605).
여기서, 수전 장치(101)가 존재하는 경우, 조회 메시지에 대한 응답인 조회 응답 메시지(응답 신호)가 응답으로서 송신된다. 그러나, 이물질(202)은 조회 메시지에 응답하지 않으므로, 제어 유닛(104)은 조회 응답 메시지를 수신하지 않는다(단계(S1103)에서 (아니오)). 따라서, 제어 유닛(104)은 시간(Ta5)로부터 Ta6까지 검출된 임피던스 변화의 원인은 BT와 호환 가능하지 않고(단계(S1127)), 원인은 이물질(202)이라고 판정한다(단계(S1120)). 추가로, 보류 플래그(701)는 "0"으로 갱신되고(단계(S1121)) 금지 플래그(703)는 "1"로 갱신된다(단계(S1122)).
그리고, 제어 유닛(104)은 이물질(202)이 송전 범위(201)에 존재하고, 또는 송전이 금지되는 점을 사용자에게 통지하도록 표시 유닛(112)에 에러 표시를 실행한다(단계(S1123)). 이때의 시스템 상태 기억 유닛(105)에 기억된 플래그는 행(707)에 도시된 바와 같다. 이물질(202)이 송전 범위(201)에 존재하기 때문에, 금지 플래그(703)는 "1"이다. 행(707)에 따르면, 수전 장치(101)는 BT에 의해 접속되지 않고 장치 플래그(704)는 "0"이다(단계(S1124)에서 아니오). 그로 인해, 제어 유닛(104)은 이물질(202)이 송전 범위(201)로부터 제거된 것을 확인하기 위해서, 검출 유닛(103)을 동작시키고(단계(S1126)), 처리는 단계(S1000)으로 복귀한다(단계(S1129)). 여기서 Ta7에서, 예를 들어, 에러 표시를 관측한 이후 사용자는 이물질(202)을 송전 범위(201)로부터 제거하는 것으로 상정한다.
시간(Ta8)로부터 시간(Ta9)까지, 검출 유닛(103)은 펄스를 송전하고, Z 검출을 실행한다. 이물질(202)이 송전 범위(201)로부터 제거되었기 때문에, Ta8로부터 Ta9까지 상태는 도 2a에 도시된 상태이고, 임피던스 기억 유닛(110)은 행(1502)에 도시된 바와 같다.
행(707)에 따르면, 금지 플래그(703)는 "1"이고(단계(S1013)에서 예), 따라서 검출 유닛(103)은 이물질(202)이 제거되었다고 판정하고(단계(S1017)), 금지 플래그(703)는 "0"으로 갱신되고, 이후 에러 표시는 오프로 전환된다(단계(S1015)). 그리고, 검출 유닛(103)은 단계(S1000)의 처리로 복귀한다.
상술한 같이, 이물질(202) 및 수전 장치가 송전 범위(201)에 존재하지 않는 상태에서 펄스가 전송될 때 E급 증폭기의 DC 전압원의 출력 임피던스는 검출 유닛(103)에 의해 Z_init로서 기억된다. 또한, 펄스가 정기적으로 송전 안테나를 개재하여 전송되고 그때의 출력 임피던스가 기억된 Z_init와 비교되는 구성으로 한다. 따라서, 임피던스 변화를 검출함으로써, 송전 장치(100)는 이물질(202) 및 수전 장치(101) 중 적어도 하나가 송전 범위(201)에 존재하는 것을 인식할 수 있다. 추가로, 조회 메시지에 대한 응답이 없는 것을 확인함으로써, 송전 장치(100)는 이물질(202)이 존재하는 것을 인식할 수 있다.
상술한 설명에서, 검출 유닛(103)은 DC 전압원(401)의 출력 임피던스를 검출하도록 구성되지만, 송전 안테나(115)와 전자적으로 결합되는 이물질(202)로 인해 변하는 다른 물리량을 검출하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 송전 안테나(115)의 전압(V1)을 검출하는 구성이 가능하다. 또한, 송전 장치(100)는 통신 유닛(116)을 BT 마스터로서 동작시켜, 605에 의해 표시된 조회 메시지를 전송한다. 따라서, 조회 메시지에 응답하지 않는 이물질을 신속하게 식별할 수 있다. 조회 메시지는 수전 장치(101)로부터의 응답이 예상되는 다른 패킷일 수 있다. 또한, 통신 유닛(116)은 BT 이외의 통신 규격(예를 들어, 무선 LAN)을 사용하도록 구성될 수 있다.
송전 시스템의 동작예 2(수전 장치가 존재하는 경우의 동작)
도 6b는 수전 장치(101)가 송전 범위(201)에 존재하는 경우 송전 장치(100) 및 수전 장치(101)의 타이밍도이다. 횡축은 시간을 나타내고, 종축은 송전 안테나(115)로부터 본 수전 장치(101)의 임피던스를 개념적으로 나타낸다.
또한, Hi-Z, Md-Z, 및 Zo(Hi-Z>Md-Z>Zo)는 미리 정해진 3개의 임피던스 값으로서 표시된다. 임피던스를 각각의 값에 설정하기 위해 수전 장치(101)에 의해 실행되는 제어는 상술된 바와 같다. 사각형(610)은 시간(Tb1)으로부터 Tb2까지 수전 장치(101)의 임피던스가 Hi-Z인 것을 나타낸다. 사각형(611)은 시간(Tb2)으로부터 Tb3까지 수전 장치(101)의 임피던스가 Md-Z인 것을 나타낸다. 사각형(615)은 시간(Tb5)로부터 Tb6까지 수전 장치(101)의 임피던스기 Zo인 것을 나타낸다.
또한, 사각형(612)은 시간(Tb2)으로부터 Tb3까지 검출 유닛(103)이 펄스(506)를 전송하고 Z 검출을 실행하고, Z 검출 결과가 점선(624)에 의해 표시되는 것을 도시한다. 점선(624)과 Z_init의 비교로부터 명백해지는 바와 같이, 시간(Tb2)으로부터 Tb3까지 검출 유닛(103)에 의해 검출된 임피던스는 Z_init와 동일하지 않다.
도 13a 및 도 13b는 수전 장치(101)에서의 BT 제어의 동작 흐름도이다. 전지 잔량이 미리 정해진 임계값(예를 들어, 95%) 미만인 경우(단계(S1300)에서 예), 수전 장치(101)는 시간(Tb1)에서 제4 타이머(122)를 기동하고(단계(S1302)), 수전 장치(101)의 임피던스는 Hi-Z로 설정된다(단계(S1303)).
시간(Tb2)에서 제4 타이머(122)가 타임 아웃할 때(단계(S1304)), 수전 장치(101)는 제5 타이머(123)를 기동하고(단계(S1305)), 전환 유닛(126)을 공진 유닛(128)에 접속한다(단계(S1306)). 그리고, 수전 장치(101)는 부하 전환 유닛(130)을 중간 저항(131)에 접속하고, 수전 장치(101)의 임피던스는 Md-Z로 설정된다(단계(S1307)).
여기서 제4 타이머(122) 및 제5 타이머(123)의 기능에 대해 설명한다. 제4 타이머(122)는 수전 장치(101)의 임피던스가 Hi-Z로 설정되는 시간을 규정하고, 제5 타이머(123)는 Md-Z로 설정되는 시간을 규정한다. 즉, 수전 장치(101)가 송전 장치(100)로부터의 펄스(506)를 수신하지 않는 경우 (후술하는 단계(S1308)에서 아니오), 수전 장치(101)는 상태를 Hi-Z 및 Md-Z로 반복적으로 변화시킨다.
검출 유닛(103)은 시간(Tb2)으로부터 Tb3까지 Z_init와 상이한 임피던스를 검출한다. 그로 인해, 검출 유닛(103)은 이물질(202) 또는 수전 장치(101)가 송전 범위(201)에 존재한다고 인식한다.
여기서, 수전 장치(101)는 임피던스를 Md-Z로 설정했기 때문에, Tb2로부터 Tb3까지 송전 유닛(113)에 의해 전송되는 펄스(506)(즉, 검출 신호(502) 및 BT 어드레스 신호(503))로 인해 중간 저항(131)에 미소 전류가 흐른다. 이러한 관점에서, 중간 저항(131)의 양단에서 발생하는 전압을 검출함으로써 수전 장치(101)는 BT 어드레스 신호(503)에 포함되는 송전 장치(100)의 BT 어드레스를 취득할 수 있다. 이 시점에서, 수전 장치(101)는 송전 장치(100)의 송전 범위(201) 내의 자신의 존재를 인식할 수 있다.
수전 장치(101)가 펄스(506)(제어 신호)를 수신하는 경우(단계(S1308)에서 예), 상술된 회로 보호의 관점에서, 제5 타이머(123)가 타임 아웃했는지 여부와 관계없이, 시간(Tb3)에서 수전 장치(101)의 임피던스는 즉시 Hi-Z로 설정된다(단계(S1310)).
그리고, 수전 장치(101)는 단계(S1311)에서 취득한 송전 장치(100)의 BT 어드레스를 ID 기억 유닛(121)의 기억 영역(900)에 기억(갱신)한다(단계(S1312)). 여기에서, 펄스(506)로부터 취득한 송전 장치(100)의 BT 어드레스(식별자)는 "aa aa aa aa aa aa"이다. 그리고, 수전 장치(101)는 BT(통신 유닛(119))을 기동한다(단계(S1313)).
한편, 임피던스가 시간(Tb3)의 전후에서 변화한 것을 검출할 때, 송전 장치(100)는 BT(통신 유닛(116))을 기동하고(단계(S1101)), 조회 메시지를 전송한다(단계(S1102), 605).
조회 메시지를 수신할 때(단계(S1314)에서 예), 수전 장치(101)는 조회 메시지의 헤더부에 저장된 송신원 디바이스의 BT 어드레스를 취득하고, ID 기억 유닛(121)의 기억 영역(901)에 기억(갱신)한다. 그리고, 수전 장치(101)는 ID 기억 유닛(121)의 기억 영역(900, 901)에 기억된 2개의 BT 어드레스를 비교한다(단계(S1316)).
도 9는 이때의 ID 기억 유닛(121)에 기억된 2개의 BT 어드레스를 나타낸다. 도 9에 따르면, 기억 영역(900)의 BT 어드레스 및 기억 영역(901)의 BT 어드레스는 모두 송전 장치(100)의 BT 어드레스와 정합한다(단계(S1317)에서 예). 이러한 관점에서, 단계(S1318)에서, 수전 장치(101)는 ID 기억 유닛(121)에 기억된 BT 어드레스에 대응하는 디바이스와의 접속이 완료되었는지 여부를 판단한다. 여기에서 BT 접속은 아직 실행되지 않았다(단계(S1318)에서 아니오). 그로 인해, 수전 장치(101)는 ID 기억 유닛(121)에 기억된 BT 어드레스에 대응하는 디바이스(이 경우, 송전 장치(100))에 의해 전송되는 조회 메시지에 응답하여 조회 응답 메시지(응답 신호)를 전송한다(단계(S1319), 613) (응답 신호 전송 수단). 즉, 수전 장치는 송전 범위(201) 내의 자신의 존재를 인식하고, 후속하여 조회 응답 메시지(응답 신호)를 전송한다.
613에 의해 표시된 조회 응답 메시지를 수신할 때(단계(S1103)에서 예), 송전 장치(100)는 조회 응답 메시지의 송신원이 BT에 의해 접속되지 않은 디바이스인지 여부를 판정한다. 여기에서, 송전 장치(100) 및 수전 장치(101)는 BT에 의해 접속되지 않기 때문에(단계(S1104)에서 "예"), 송전 장치(100)는 수전 장치(101)의 인증 처리를 실행한다.
그런데, PIN 코드가 BT 인증에 사용되고, 수전 장치(101)에 의해 사용되는 PIN 코드가 송전 장치(100)의 것과 동일한 경우에 인증이 성공된다. 이러한 관점에서, 송전 장치(100)는 예를 들어 자신의 BT 어드레스를 PIN 코드로서 사용한다(단계(S1105)). 또한 수전 장치(101)는 단계(S1311)에서 펄스(506)로부터 취득한 송전 장치(100)의 BT 어드레스를 PIN 코드로서 사용한다(단계(S1320)). PIN 코드가 송전 장치(100) 및 수전 장치(101)에 공통되기 때문에, 인증은 성공하고, 동일한 암호 키가 공유될 수 있다.
송전 장치(100)는 BT 인증 수순에 기초하여 초기화 키를 생성하고(단계(S1106)), 송전 장치(100) 내부에 발생된 난수를 수전 장치(101)에 전송한다(미도시됨). 난수를 수신할 때, 수전 장치(101)는 PIN 코드와 난수를 기초로 하여 초기화 키를 생성한다.
다음에, 송전 장치(100)는 새롭게 발생된 난수를 수전 장치에 전송한다(단계(S1107)). 단계(S1107)에서 난수를 수신할 때, 수전 장치(101)는 난수, 송전 장치(100)의 BT 어드레스, 및 초기화 키에 기초하여 SRES(신호 응답) 메시지를 생성하고, SRES 메시지를 송전 장치(100)에 전송한다.
SRES 메시지를 수신할 때(단계(S1108)), 송전 장치(100)는 SRES 메시지를 자신이 생성한 SRES 메시지와 비교한다(단계(S1109)). 상술된 바와 같이, PIN 코드는 송전 장치(100) 및 수전 장치(101)에 의해 공통으로 사용되고, 따라서, SRES 메시지는 일치하고(단계(S1109)에서 예), 인증이 성공한다(단계(S1110), 단계(S1321)에서 예).
이어서, 수전 장치(101)는 SDP(서비스 디스커버리 프로토콜)_inquires 메시지를 전송한다(단계(S1322)). SDP_inquires 메시지를 수신할 때(단계(S1112)), 송전 장치(100)는 제공될 수 있는 서비스에 관한 정보인 "무선 충전기"를 포함하는 SDP_response 메시지를 전송한다(단계(S1113)). SDP_response 메시지를 수신할 때(단계(S1323)), 수전 장치(101)는 원하는 서비스 및 단계(S1323)에서 취득한 서비스가 일치하는지 여부를 점검한다(단계(S1324)). 여기에서, 수전 장치(101)는 부하(118)인 전지의 충전을 위해 "무선 충전기"를 요구하고, 따라서 서비스가 일치한다고 판정한다(단계(S1325)에서 예).
수전 장치(101)와의 BT 접속이 성공했기 때문에, 제어 유닛(104)은 장치 플래그(704)를 "1"로 갱신한다(단계(S1116)). 그리고, 제어 유닛(104)은 이물질(202)이 송전 범위(201)에 존재하는지 여부를 판정하기 위해 임피던스를 Hi-Z로 설정하도록 수전 장치(101)에 지시한다(단계(S1117)). 이어서, 제어 유닛(104)은 검출 유닛(103)을 동작시켜, 상술된 단계(S1001, S1004, S1005, S1030, 및 S1006)의 처리를 실행하고, 결과를 임피던스 기억 유닛(110)의 내용과 비교한다(단계(S1118)).
여기에서, 송전 유닛(113)은 단계(S1004)에서 전송된 펄스(506)를 시간(Tb4)으로부터 Tb5까지 전송한다. 여기에서, 상태가 도 2c에 도시되고, 이물질(202)은 송전 범위(201)에 존재하지 않는다. 그로 인해, 시간(Ta4)으로부터 시간(Ta5)까지 검출 유닛(103)에 의해 검출된 임피던스는 Z_init와 동일하다(단계(S1119)에서 예). 그로 인해, 제어 유닛(104)은 수전 장치(101)가 시간(Tb2)으로부터 시간(Tb3)까지 검출된 임피던스 변화의 원인이라고 판정하고(단계(S1114)) ID 기억 유닛(106)의 기억 영역(800)의 BT 어드레스를 수전 장치(101)의 BT 어드레스에 갱신한다(단계(S1115)). 수전 장치(101)의 BT 어드레스는 단계(S1112)에서 수신된 SDP_response 메시지의 헤더 등으로부터 취득될 수 있는 점에 유의한다. 여기에서, 수전 장치(101)의 BT 어드레스(식별자)는 "bb bb bb bb bb bb"이다.
도 12a 및 도 12b는 송전 장치(100)에서의 송전 제어의 동작 흐름도이다. 또한, 도 14a 및 도 14b는 수전 장치(101)에서의 수전 제어의 동작 흐름도이다.
먼저, 시간(Tb4)에서 제어 유닛(104)은 송전 안테나(115)와 수전 안테나(125) 사이의 전송 효율을 산출하기 위해 임피던스를 Zo로 변경하는 지시(Zo 지시)를 수전 장치(101)에 전송한다(단계(S1200), 614). Zo 지시를 수신할 때(단계(S1400)에서 예), 수전 장치(101)는 수전 장치(101)의 임피던스를 Zo로 설정하고(단계(S1401)), 임피던스가 Zo로 설정된 것을 지시하는 Zo 지시 응답을 송전 장치(100)에 전송한다(단계(S1402)).
Zo 지시 응답을 수신할 때(단계(S1201)), 제어 유닛(104)은 펄스(506)를 송전 안테나(115)로부터 전송한다(단계(S1202)). 펄스를 수신할 때(단계(S1403)에서 예), 수전 장치(101)는 전압값 또는 전력 값을 나타내는 수전 응답을 송전 장치(100)에 전송한다(단계(S1431)).
단계(S1203)에서 수신된 수전 응답이 제로가 아닌 경우(단계(S1230)에서 아니오), 제어 유닛(104)은 전송 효율을 도출하고(단계(S1204)), 공진 제어 유닛(114)을 동작시켜(단계(S1205)), 전송 효율이 피크가 되도록 공진 제어 유닛(114)을 제어한다. 전송 효율이 피크가 되는 경우(단계(S1205)에서 예), 전송 효율 및 미리 기억된 임계값을 비교한다(단계(S1207)). 전송 효율이 임계값 이상인 경우(단계(S1208)에서 예), 제어 유닛(104)은 수전 장치(101)에 대해 효율 통지(효율이 높음)를 전송하고(단계(S1231)), Hi-Z 지시를 전송한다(단계(S1232), 616). 이 경우, 효율 산출을 위한 펄스 전송(단계(S1202))는 이후 실행되지 않는다. 효율 통지를 수신할 때(단계(S1405)에서 예), 수전 장치(101)는 임피던스를 Hi-Z로 설정하고(단계(S1432)), Hi-Z 지시가 수신되고 임피던스가 Hi-Z로 설정된 것을 나타내는 Hi-Z 지시 응답을 송전 장치(100)에 전송한다. 효율이 임계값 미만인 경우(단계(S1208)에서 아니오), 효율 통지(효율이 낮음)가 전송되고(단계(S1220)) 송전이 실행되지 않도록 제어가 실행되도록 하면 된다.
이어서, 제어 유닛(104)은 수전 장치(101)에 의해 요구되는 전력량, 수전 회로 유닛(117)에 의해 허용 가능한 피크 전압 등을 나타내는 수전 파라미터를 수전 장치(101)에 요청하고(단계(S1209)), 수전 장치(101)는 요청에 응답한다(단계(S1408)). 제어 유닛(104)은 단계(S1210)에서 취득된 수전 파라미터와, 자신의 송전 능력을 비교하고 송전이 가능한지 여부를 판정한다(단계(S1211)). 그리고, 송전이 가능한 경우(단계(S1212)에서 예), 제어 유닛(104)은 검출 유닛(103)을 동작시켜, 상술된 단계(S1001, S1004, S1005, S1030, S1006, 및 S1011)의 처리를 실행하고, 결과를 임피던스 기억 유닛(110)의 내용과 비교한다(단계(S1233)).
여기에서, 송전 유닛(113)은 단계(S1004)에서 전송되는 펄스(506)를 시간(Tb6)으로부터 Tb7까지 전송하는 것으로 상정한다. 도 2c에 도시된 상태에서 이물질(202)은 송전 범위(201)에 존재하지 않기 때문에, 시간(Ta6)으로부터 시간(Ta7)까지 검출 유닛(103)에 의해 검출되는 임피던스는 Z_init와 동일하다(단계(S1234)에서 예). 이로 인해, 제어 유닛(104)은 수전 장치(101)에 송전 허가 통지를 전송하고(단계(S1213)), 송전 허가 응답을 수신할 때(단계(S1214)), 제어 유닛(104)은 충전 회로에 접속하는 것을 수전 장치(101)에 지시한다(단계(S1215)).
검출 유닛(103)은 시간(Ta6)으로부터 Ta7까지 동작되고, 이는 이물질(202)이 Tb5로부터 Tb6까지의 기간에 송전 범위(201)에 진입할 가능성이 있기 때문이라는 점에 유의한다. 이 방식으로, 송전을 개시하기 전에, 제어 유닛(104)은 검출 유닛(103)을 동작시켜 이물질(202)이 없는 것을 항상 확인한다.
송전 허가 통지를 수신할 때(단계(S1409)에서 예), 수전 장치(101)는 송전 허가 응답을 전송한다(단계(S1410)). 그리고, 수전 장치(101)는 충전 회로 접속 지시를 수신하고(단계(S1411)), 부하 전환 유닛(130)을 부하 제어 유닛(133)에 접속한다(단계(S1412)). 추가로, 수전 장치(101)는 부하 제어 유닛(133)을 기동하고(단계(S1413)), 충전 회로 접속 응답을 전송한다(단계(S1414)).
충전 회로 접속 응답을 수신할 때(단계(S1216)), 제어 유닛(104)은 송전 개시 통지를 실행하고, 시간(Tb7)에서 송전을 개시한다(단계(S1217), 617). 그리고, 제어 유닛(104)은 보류 플래그(701)를 "0"으로 갱신하고(단계(S1218)), 송전 플래그(700)를 "1"로 갱신한다(단계(S1219)).
수전 장치(101)는 부하 임피던스 제어를 개시하고(단계(S1415)), 송전 개시 통지를 수신할 때 수전을 개시하고(단계(S1416)), 충전이 실행되는 점을 표시 유닛(124) 상에 표시한다. 이때, 상태가 도 2d에 도시되고, 시스템 상태 기억 유닛(105)은 행(708)에 도시된 플래그가 기억된 상태가 된다.
시간(Tb7)이후, 수전 장치(101)의 임피던스는 Zo에서 일정하다. 송전 유닛(113)이 E급 증폭기를 사용하기 때문에, 검출 유닛(103)에 의해 검출되는 DC 전압원의 임피던스도 일정하다. 여기에서, Z_tx는 Tb7 이후 송전 장치(100)가 전력을 전송할 때 DC 전압원의 임피던스이고, 사각형(618)은 Z_tx를 나타낸다.
송전을 개시할 때(단계(S1000)에서 예), 송전 장치(100)는 제1 타이머의 것보다 짧은 미소 기간(예를 들어, 수밀리초)에 타임 아웃하는 제2 타이머를 리셋한다. 그리고, 제2 타이머가 타임 아웃할 때, 송전 장치는 Z 검출을 실행한다.
여기서, 송전이 진행 중인 동안 이물질(202)이 송전 범위(201)에 진입하는 경우, 이물질(202)의 영향으로 인해 Z 검출의 결과는 Z_tx와 상이한 값일 것이다. 이때, 제어 유닛(104)은 이물질(202) 또는 도 2d에 도시되지 않은 새로운 수전 장치가 송전 범위(201)에 진입한 것, 또는 수전 장치(101)가 송전 범위(201)의 외측으로 이동되고 임피던스가 변한 것을 인식한다. 송전 장치(100)는 후술하는 처리를 실행하고, 임피던스 변화의 원인이 이물질(202), 새로운 수전 장치, 또는 수전 장치(101)의 이동인지 여부를 판정한다.
송전 플래그가 "1"이기 때문에(단계(S1019)에서 예), 송전 장치(100)는 판정이 종료될 때까지 송전을 차단하는 것을 나타내는 송전 보류 통지를 수전 장치(101)에 전송한다(단계(S1025)). 그리고, 송전 플래그가 "0"으로 갱신되고(단계(S1027)) 송전을 정지한다(단계(S1026)). 그리고, 송전 장치(100)는 수전 장치(101)에 Hi-Z 지시를 전송한다(단계(S1028)).
송전 보류 통지를 수신할 때(단계(S1429)에서 예), 수전 장치(100)는 송전 보류 통지 응답을 전송한다. 이 때, 수전 장치(101)는 송전 장치(100)가 판정을 실행하기 때문에 송전이 보류된 것 또는 수전 장치(101) 자체가 송전 범위(201)의 외측으로 이동된 것을 인식한다. 또한, 송전이 정지되는 경우(단계(S1430)), 수전 장치(101)는 수전 장치가 송전 범위(201)에 있는지 여부를 더 이상 인식하지 않고, 따라서 기억 영역(900)에 기억된 BT 어드레스를 소거한다(단계(S1422)). 또한, 송전 보류 통지를 수신할 때, 수전 장치(101)는 송전이 정지됨에도 불구하고, 충전 표시를 오프 상태로 전환하지 않는다(단계(S1421)). 그리고, Hi-Z 지시가 수신될 때, 임피던스는 Hi-Z로 설정되고(단계(S1423)) Hi-Z 지시 응답이 이어서 전송된다.
Hi-Z 지시 응답을 수신할 때(단계(S1029)에서 예), 송전 장치(100)는 보류 플래그(701)를 "1"로 갱신한다(단계(S1020)). 그리고, 송전 장치(100)는 식별을 실행하기 위해 단계(S1100)의 처리로 복귀한다(단계(S1023)). 이 때, 시스템 상태 기억 유닛(105)은 행(709)에 도시된 플래그가 기억된 상태로 된다.
이 때의 수전 장치(101)의 임피던스는 Hi-Z이기 때문에, 송전 장치(100)에 의해 실행되는 Z 검출은 송전 장치에 의해 영향을 받지 않는다. 따라서 송전 장치(100)는 도 2a를 참조하여 설명된 처리를 사용하여 이물질(202)을 검출한다(단계(S1120)). 장치 플래그(704)가 "1"이기 때문에(단계(S1126)에서 예), 송전 장치(100)는 수전 장치(101)에 에러 통지를 전송한다(단계(S1126)). 이 때의 시스템 상태 기억 유닛(105)은 행(710)에 도시된 플래그가 기억된 상태로 된다. 에러 통지를 수신할 때(단계(S1424)에서 예), 수전 장치(101)는 충전 표시를 오프로 전환하고(단계(S1425)) 표시 유닛(124)에 에러 표시를 실행한다(단계(S1426)).
송전 장치(100)는 단계(S1126)에서 검출 유닛을 동작시켜 단계(S1000)의 처리로 이행하고(단계(S1126, S1129)), 따라서, 도 2a을 참조하여 상술된 바와 같이, 이물질(202)이 제거된 것을 검출할 수 있다.
이물질(202)이 제거되면, 장치 플래그(704)는 "1"이 되고(단계(S1016)에서 예), 따라서, 송전 장치(100)는 수전 장치에 에러 해제 통지를 전송한다(단계(S1021)). 에러 통지를 수신할 때(단계(S1427)에서 예), 수전 장치(101)는 단계(S1400)로 이동하고, Zo 지시를 기다린다. 이후, 송전 장치(100)는 도 6b를 참조하여 설명된 처리를 사용하여 송전을 개시한다.
또한, 송전이 진행 중인 동안 새로운 수전 장치가 송전 범위(201)에 진입한 경우, 새로운 수전 장치의 영향으로 인해 Z 검출의 결과는 Z_tx와 상이한 값을 나타낼 수 있다. 이로 인해, 송전 장치(100)는 도 2b를 참조하여 상술된 처리를 사용하여 새로운 수전 장치를 검출할 수 있다. 그리고, 단계(S1200)에서, 이 시점에서 기억 영역(800)에 기억된 모든 BT 어드레스에 대한 Zo 지시가 제공된다. 즉, 수전 장치(101)의 BT 어드레스 및 새로운 수전 장치의 BT 어드레스에 대한 Zo 지시가 제공된다. 그리고, 송전 장치(100)는 수전 장치(101) 및 새로운 수전 장치에 대한 송전을 개시한다. 단계(S1421)에서, 수전 장치(101)는 송전 장치(100)이 판정을 실행하는 도중, 또는 즉 송전이 정지됨에도 불구하고 계속해서 수전할 수 있는 가능성이 있는 경우, 충전 표시를 오프 상태로 전환하지 않도록 하면 된다. 따라서, 새로운 수전 장치가 빈번히 송전 범위(201)에 진입하는 경우, 그 때마다 충전 표시는 오프 상태로 전환되지 않고, 수전 장치(101)의 사용자는 충전이 실행되지 않는다고 불안할 필요가 없다.
예를 들어, 조회 메시지에 응답할 수 있지만, 공유된 정보를 갖지 않는 다른 BT 디바이스가 송전 범위(201)에 존재하는 경우, 단계(S1109)에서 부정 판정이 이루어지고, 송전 장치(100)는 다른 BT 디바이스가 이물질이라고 판정한다(단계(S1120)).
상술된 바와 같이, 제1 실시예에 따르는 무선 송전 시스템에서, 이물질(202) 및 수전 장치(101)가 송전 범위(201)에 존재하지 않는 상태(초기 상태)에서의 DC 전압원(401)의 출력 임피던스는 검출 유닛(103)에 의해 Z_init으로서 기억된다. 그리고, 정기적으로 송전 안테나(115)을 개재하여 펄스를 전송하고 그때의 출력 임피던스와 Z_init를 비교함으로써, 특정 회로를 추가하지 않고 이물질 검출을 실현할 수 있다.
또한, 수전 장치(101)는 임피던스를 제어하는 기능을 갖는다. 송전 장치(100)로부터의 지시에 따라서 임피던스를 제어하는 수전 장치(101)로 인해, 송전 장치(100)는 이물질(202) 및 수전 장치(101)의 어느 것이 송전 범위(201)에 존재하는지를 식별할 수 있다. 또한, 송전 장치(100)는 보다 양호한 전송 효율로 전력을 수전 장치(101)에 전송할 수 있다.
또한, 단계(S1234)에서 Z_init와 Z_before가 동일하지 않은 경우(단계(S1234)에서 아니오), 송전 장치는 이물질이 존재하는 것으로 판정하고(단계(S1235, S1120)) 송전을 금지한다. 이렇게 함으로써, 시간(Tb5)으로부터 Tb6까지의 기간에 이물질이 송전 범위에 진입할 때 송전이 금지될 수 있다.
또한, SRES 메시지가 일치하지 않는 경우는, 송전 장치는 이물질이 존재한다고 판정하고 송전을 금지한다. 이는 무선 충전기 서비스를 수신할 수 없는 BT 디바이스가 송전 범위에 진입하고 BT 인증 처리가 실행되는 경우에 대응한다. 그 경우, 송전 장치는 BT 디바이스를 이물질과 동일한 것으로 고려하여 송전을 실행하지 않을 수 있다.
또한, 수전 장치가 예측된 응답을 전송하지 않는 경우, BT에 의한 통신이 정지될 수 있다. Zo 지시 응답이 수전 장치로부터 수신되지 않는 경우 그리고 수전 파라미터 응답이 수신되지 않은 경우는 예측된 응답이 전송되지 않는 경우의 예이다.
또한, 이의 다른 예는 송전 장치가 판정 결과와 상관없이 단계(S1212)에서 송전 가능 판정 통지를 전송하도록 구성되고 수전 장치는 통지에 대응하여 송전 가능 판정 응답을 전송하도록 구성되지만 송전 장치가 송전 가능 판정 응답을 수신하지 않는 경우이다. 대안적으로, 이의 다른 예는 송전 장치가 송전 허가 응답을 수신하지 않는 경우, 및 송전 장치가 충전 회로 접속 응답을 수신하지 않는 경우이다.
추가로, 수전 장치가 송전 개시 통지에 대응하여 송전 개시 통지 응답을 전송하도록 구성되지만 송전 개시 응답이 수신되지 않은 경우, 또는, Hi-Z 지시 응답이 수신되지 않은 경우이다. 또한, 다른 예는 수전 장치가 에러 통지에 대응하여 에러 통지 응답을 전송하도록 구성되지만 송전 장치가 에러 통지 응답을 수신하지 않는 경우이다. 또한, 다른 예는 수전 장치가 에러 해제 통지에 대응하여 에러 해제 통지 응답을 전송하도록 구성되지만, 송전 장치가 에러 해제 통지 응답을 수신하지 않는 경우이다. 또한, 다른 예는 수전 장치가 효율 통지에 대응하여 효율 통지 응답을 전송하도록 구성되지만 효율 통지 응답이 수신되지 않는 경우이다.
이상의 경우에서, 어떠한 이유에 의해 통신 범위 외측으로의 수전 장치의 이동, 수전 장치의 고장, 송전 장치의 통신 유닛의 고장 등이 고려될 수 있다. 또한, 송전 장치는 통신 환경의 악화 등에 의해 BT 통신이 접속 해제되는 경우에도 송전을 정지 또는 금지하도록 구성될 수 있다. 이렇게 함으로써, 제어 신호가 더 이상 교환될 수 없는 경우 송전을 정지 또는 금지할 수 있다.
또한, 송전 장치가 이후의 예측되는 처리를 실행하지 않는 경우, 수전 장치는 BT로부터 접속 해제되고, BT 어드레스를 기억 영역(901)으로부터 소거하고, 이어서 BT를 정지시킨다. 수전 장치가 송전 가능 판정을 수신하지 않은 경우, Hi-Z 지시가 수신되지 않은 경우, 송전 허가 통지가 수신되지 않은 경우, 및 충전 회로 접속 지시가 수신되지 않은 경우는 송전 장치가 예측되는 처리를 실행하지 않는 경우의 예이다.
또한, 다른 예는 수전 장치가 송전 장치로부터 수신되는 수전량을 검출하고 수전량이 0인 것과 관계없이 송전 보류 통지가 수신되지 않는 경우이다. 또한, 다른 예는 수전 장치가 단계(S1403)에서 펄스를 수신하지 않는 경우이다(단계(S1403)에서 아니오). 단계(S1403)에서 펄스를 수신하지 않는 경우(단계(S1403)에서 아니오), BT를 접속 해제하기 전에, 수전 장치는 펄스를 수신하지 않은 것을 나타내는 수전 불가 통지를 송전 장치에 전송할 수 있다.
송전 범위에 존재하는 수전 장치가 송전 범위 외측에서 취해지거나 이동되는 경우 및 수전 장치 또는 송전 장치가 고장인 경우 또한 상기 경우에 대응하는 예이다. 따라서, 예측하지 못한 상황이 송전 장치 및 수전 장치에서 일어나는 경우에 대응할 수 있다.
또한, 제2 타이머가 미소 시간으로 설정되는 구성으로 인해, 송전 범위(201)로의 이물질(202)의 진입을 즉시 검출할 수 있고, 송전을 빠르게 정지할 수 있다. 또한, 제1 타이머를 제2 타이머보다 긴 시간으로 설정함으로써, 송전이 실행되지 않은 상태에서, 또는 BT가 기동되지 않은 상태에서, 송전 장치의 낮은 소비전력을 달성할 수 있다.
또한, 조회 메시지 응답이 수신된 경우, 송전 장치는 수전 장치의 임피던스를 Hi-Z로 설정함으로써 이물질이 송전 범위에 존재하는지 여부를 점검한다. 이렇게 함으로써, 이물질이 존재하는 경우 에러 통지가 수전 장치에 전송되고 송전을 금지하는 통지가 실행될 수 있다.
또한, 송전 장치는 효율 산출 전에 Z 검출을 실행한다. 이렇게 함으로써, 효율 산출이 실행되지 전에 이물질을 검출할 수 있고, 효율 산출을 정확하게 실행할 수 있다. 또한, 송전 개시 이전에 Z 검출을 실행하므로, 시간(Tb5)으로부터 Tb6까지의 기간에 이물질이 송전 범위에 진입하는 경우, 송전 장치는 송전 개시 전에 이물질의 진입을 인식할 수 있다.
또한, 단계(S1429)에서 송전 보류 통지를 수신하고 일단 수전이 차단된 경우에도, 수전 장치는 에러 통지를 수신할 때까지 충전 표시를 오프 상태로 전환하지 않는다. 이렇게 함으로써, 수전이 차단된 경우에도, 수전이 계속될 가능성이 있는 경우 충전 디스플레이는 온 상태로 유지될 수 있다. 즉, 복수의 수전 장치가 차례로 송전 범위(201)에 진입하는 경우, 충전 디스플레이는 그 때마다 오프 상태로 전환되지 않는다.
또한, 송전 범위(201)에 자신이 존재하는 것을 인식할 때, 수전 장치는 BT 인증 처리를 실행한다. 이렇게 함으로써, 수전 장치에 대한 BT 인증이 성공한 후, 송전 장치는 수전 장치가 송전 범위(201)에 존재하는 것을 인식할 수 있다. 또한, 수전 장치는 먼저 송전 범위 내의 자신의 존재를 인식한 후 조회 응답 메시지를 전송하기 때문에, 송전 장치는 조회 응답 메시지를 전송한 수전 장치가 송전 범위에 존재한다고 인식할 수 있다. 따라서, 송전 장치는 송전 범위(201)에 존재하는 수전 장치와 통신 제어를 실현할 수 있다.
또한, 송전 장치는 통신 범위(200)보다 좁은 송전 범위(201)에서 사용되는 송전 안테나를 개재하여 자신의 BT 어드레스의 통지를 실행한다. 그리고, 수전 장치는 수전 안테나를 사용하여 취득한 BT 어드레스를 갖는 오직 송전 장치와 인증 처리를 실행한다. 이렇게 함으로써, 수전 장치는 근접한 다른 송전 장치와 BT를 개재하여 접속하는 문제점을 회피할 수 있다.
또한, 송전 장치로부터 다음에 예측되는 지시 또는 통지를 수신하지 않은 경우, 수전 장치는 통신 유닛을 정지한다. 이렇게 함으로써, 시스템의 오동작을 방지할 수 있다. 또한, 수전 장치로부터 예측되는 응답을 수신하지 않는 경우, 송전 장치도 통신 유닛을 정지하고 송전 시퀀스를 정지한다. 이렇게 함으로써, 시스템 오동작을 방지할 수 있다.
또한, 송전 장치는 임피던스 변화를 검출한 후 통신 유닛을 기동한다. 이렇게 함으로써, 통신 유닛에 대하여 불필요하게 전력이 공급되지 않고 낮은 소비전력이 실현될 수 있다.
또한, 전지 잔량이 임계값보다 큰 경우(단계(S1300)에서 아니오, 단계(S1418)에서 예), 수전 장치는 임피던스를 Hi-Z로 설정한다(단계(S1301, S1431). 이렇게 함으로써, 충전될 필요가 없는 수전 장치는 송전 장치(100)에 의해 실행되는 Z 검출에 영향을 줄 수 없다. 또한, 전지 잔량이 임계값보다 큰 경우(단계(S1300)에서 아니오, 단계(S1418)에서 예), 수전 장치는 BT에 의해 송전 장치에 대해 접속 해제되고, 수전 장치 및 송전 장치의 전력 절약을 달성할 수 있다.
(변형예 1)
이하에서 다른 구성에 대해 설명하지만, 또한 이하에서 이들 구성의 어느 하나 또는 그 조합에 의해 유사한 효과가 획득될 수 있다.
고저항은 수전 안테나에서 발생하는 고주파 전압의 주파수에서 높은 임피던스를 나타내는 커패시터일 수 있다. 고저항(127)을 포함하지 않는 것도 고려될 수 있다. 이 경우, 수전 안테나는 오픈 상태이고, 전류는 수전 안테나에서 흐르지 않는다. 즉, 수전 안테나의 임피던스를 매우 높게 설정할 수 있다. 또한, Z_init는 고정값일 필요는 없고, 에러 마진을 고정값에 제공함으로써 획득되는 값일 수 있다. 예를 들어, 100옴±3%의 값에 의해 유사한 효과가 획득될 수 있다.
또한, 펄스는 검출 신호(502) 및 BT 어드레스 신호(503)가 조합된 구성을 갖는 것으로서 설명되었으나, BT 어드레스 신호(503)만 사용할 수 있다. 또한, 송전 장치는 펄스를 간헐적으로 전송하도록 구성되지만, 또한 연속 전송의 구성을 사용하여 유사한 효과가 획득될 수 있다.
또한, 에러 해제 통지(단계(S1021))를 전송한 이후, 송전 장치는 수전 장치에 대해 임피던스를 Md-Z로 설정하는 Md-Z 지시를 전송하고, 수전 장치는 임피던스를 Md-Z로 설정할 수 있다. 이렇게 함으로써, 수전 장치는 자신이 송전 범위(201)에 존재하는지 여부를 인식할 수 있으므로, 시스템의 오동작을 방지할 수 있다.
또한, 상술한 설명에서, 송전 장치는 송전 안테나를 개재하여 자신의 BT 어드레스를 수전 장치에 통지한다. 또한, 특정 연산 동작이 실행된 BT 어드레스의 통지를 실행할 수 있다. 특정 연산 동작을 공유하는 송전 장치 및 수전 장치로 인해, 유사한 효과가 획득될 수 있고 보안이 향상된다. 특정 연산 작동의 예는 미리 정해진 6 바이트의 비트열 및 BT 어드레스(6 바이트)의 비트열의 배타적 논리합을 구하는 방법을 포함한다.
추가로, BT 어드레스만 포함하는 펄스 외에 PIN 코드의 추가를 포함하는 펄스를 전송하는 것도 가능하다. PIN 코드를 적절히 변경하는 구성을 사용함으로써, 암호 키의 복잡성을 증가시키고 보안성을 증가시킨다.
또한, 상술한 설명에서, 송전 장치는 송전 안테나를 개재하여 자신의 BT 어드레스를 수전 장치에 통지한다. BT 어드레스는 송전 장치를 식별할 수 있는 다른 정보일 수 있다. 예를 들어, BT 어드레스는 송전 장치에 의해 무작위적으로 생성되는 난수일 수 있다. 이 경우, 송전 장치는 시간(Tb2)으로부터 Tb3까지 난수를 전송하고 난수를 조회 메시지에 부가한다. 그리고 수전 장치가 단계(S1316)에서 시간(Tb2)으로부터 Tb3까지 수신된 난수와 조회 메시지에 부가된 난수를 비교할 때에도 유사한 효과가 획득될 수 있다.
또한, BT 인증 및 암호 키 생성 처리에서, 수전 장치는 수전 장치가 조회 응답 메시지에서 무선 충전기 서비스를 수신할 수 있는 것을 나타내는 정보 요소를 포함하고 응답으로서 이 조회 응답 메시지를 송전 장치에 전송할 수 있다. 예를 들어, 수전 장치는 정보 요소로서 "무선 전력 수신기"를 포함할 수 있다. 수신된 조회 응답 중 정보 요소를 포함하는 응답의 송신원만과의 인증 처리를 실행함으로써, 송전 장치는 무선 충전기 서비스를 수신할 수 없는 BT 디바이스와 불필요한 인증 처리를 실행하는 것을 회피할 수 있다.
또한, 상술한 설명에서, 송전 장치는 마스터 디바이스로서 동작하고, 수전 장치는 조회 전송원의 어드레스에 기초하여 조회 응답을 전송할지 여부를 판정한다. 그러나, 단계(S1111)에서 암호 키가 공유되기 전에 교환되는 다른 패킷, 또는, 즉 슬레이브 디바이스로부터의 응답으로서 예측되는 다른 패킷이 사용될 수 있다. 예를 들어, 호출(Page)시 교환되는 ID 패킷이 사용될 수 있다.
또한, BT 어드레스 신호(503)는 송전 장치에 의해 전송되도록 구성되지만, 수전 장치가 자신의 BT 어드레스를 전송하는 구성도 가능하다. 이 경우, 수전 장치는 예를 들어 안테나 전환 스위치와 공진 유닛 사이의 접속을 제어하고, 이에 의해 송전 장치에 의해 전송되는 펄스에 따라서 부하를 변조한다. 이는 수전 장치가 송전 장치에 의해 관측될 때 임피던스를 변화시키고, BT 어드레스 정보의 전송을 가능하게 한다.
이 경우, 송전 장치가 기억 영역(900) 및 기억 영역(901)을 갖는 구성이 사용된다. 송전 장치는 부하 변조를 사용하여 수신된 수전 장치의 BT 어드레스를 기억 영역(900)에 기억하고, 조회 응답 메시지의 전송원인 수전 장치의 BT 어드레스를 기억 영역(901)에 기억한다. 그리고, 송전 장치는 단계(S1316)의 처리를 사용하여 BT 어드레스를 비교하고 이들이 일치하는 경우 BT 어드레스에 대해 인증 및 암호 키 생성 처리를 실행한다. 이 경우, 송전 범위(201)에 존재하는 수전 장치와만 BT의 인증 처리를 실행하므로, SRES 메시지는 항상 일치하고 다른 BT 디바이스에 대한 불필요한 인증 처리를 실행하지 않는다.
또한, 송전 장치 및 수전 장치 모두는 송전 안테나 및 수전 안테나로부터 대응하는 BT 어드레스를 모두 전송할 수 있다. 이 경우, 송전 장치 및 수전 장치는 모두 기억 영역(900) 및 기억 영역(901)을 갖는 구성이 사용된다. 도 5의 시간(T3)에서 송전 장치의 BT 어드레스 신호(503)를 수신할 때, 수전 장치는 계속해서 수전 장치의 BT 어드레스를 전송한다. 이 경우, 수전 장치는 송전 범위(201)에 존재하는 송전 장치에만 조회 응답을 전송한다. 또한, 송전 장치는 송전 범위(201)에 존재하는 수전 장치하고만 인증 처리를 실행하기 때문에, 무선 충전기 서비스를 수신할 수 없는 BT 디바이스와의 인증 처리를 실행하는 것과 같이 불필요한 처리를 실행하지 않는 효과가 있다.
(변형예 2)
추가로, 통신 유닛(116) 및 통신 유닛(119)이 BT 이외의 통신 규격, 에를 들어 무선 LAN과 호환 가능한 경우에도 유사한 효과가 획득될 수 있다. 무선 LAN의 경우, BT 어드레스는 MAC 어드레스로 대체되고, 조회 메시지는 프로브리퀘스트(ProbeRequest) 메시지로 대체되고, 조회 응답 메시지는 프로브리스폰스(ProbeResponse) 메시지로 대체되는 구성을 사용하는 것이면 충분하다.
예를 들어, 인증 및 접속 처리에서, Wi-Fi 얼라이언스가 규격으로 검토되는 Wi-Fi 다이렉트 서비스 규격(이하 WFDS 규격으로 지칭됨)을 사용할 수 있다. WFDS 규격은 무선 LAN의 하나의 액세스 포인트와 하나의 스테이션 사이에서 인증 및 접속 처리를 실현할 수 있는 프로토콜이다. 또한, 송전 장치 및 수전 장치 모두 대응하는 MAC 어드레스를 송전 안테나 및 수전 안테나로부터 전송하도록 구성된다.
그리고, 기억 영역(900) 및 기억 영역(901)에 기억된 MAC 어드레스가 일치하는 경우, 송전 장치 및 수전 장치는 WFDS를 개시한다. 그리고, 송전 장치 및 수전 장치 각각에 의해 기억 영역(900) 및 기억 영역(901)에 기억된 MAC 어드레스를 갖는 무선 LAN 장치하고만 인증 및 접속 처리가 실행되는 경우, 송전 장치는 송전이 실행될 수 있는 범위에 존재하는 수전 장치와 통신 제어를 실행할 수 있다.
여기서, 무선 LAN을 사용하여 제어 신호가 교환되는 시스템에서, 송전 범위(201)에 복수의 수전 장치가 존재하는 경우를 고려할 수 있다. 액세스 포인트로서 동작하는 수전 장치가 어떠한 이유로 통신 범위(200) 외측으로 이동한 것으로 상정한다. 따라서, 송전 장치와 액세스 포인트로서 동작하는 수전 장치 사이의 무선 LAN 접속이 접속 해제된다. 이로 인해, 송전 장치는 나머지의 수전 장치와 제어 신호를 교환할 수 없다. 이로 인해, 송전 장치가 액세스 포인트로서 동작하는 것이 바람직하다.
WFDS와 호환 가능한 무선 LAN 단말기는 스테이션 또는 액세스 포인트일 수 있다. WFDS 규격의 그룹네고시에이션(GroupNegotiation) 페이즈(이하 "GN 페이즈"로 지칭됨)에서, 무선 LAN 단말기가 스테이션 또는 액세스 포인트의 역할을 기능할지 여부가 판정된다. 또한, WFDS 규격에서, GN 페이즈에서 교환되는 0 내지 15의 큰 인텐트(intent) 값을 갖는 무선 LAN 단발기가 액세스 포인트의 역할을 기능하고, 작은 인텐트 값을 갖는 무선 LAN 단말기는 스테이션의 역할을 기능한다.
이로 인해, 송전 장치에 의해 전송되는 인텐트 값은 수전 장치에 의해 전송되는 인텐트 값보다 크면 된다. 예를 들어 GN 페이즈에서 송전 장치(100)에 의해 수전 장치(101)로 전송되는 인텐트 값을 "15"로 설정하고, GN 페이즈에서 수전 장치(101)에 의해 송전 장치(100)로 전송되는 인텐트 값을 "0"으로 설정함으로써, 송전 장치(100)는 액세스 포인트로서 동작할 수 있고, 수전 장치(101)는 스테이션으로서 동작할 수 있다.
또한, 인증 및 접속 처리를 실행하는 프로토콜의 예로서 WFDS 규격이 설명되었으나, 또한 Wi-Fi 다이렉트 규격을 사용할 수 있다.
또한, 송전 장치 및 수전 장치는 모두 대응하는 MAC 어드레스를 송전 안테나 및 수전 안테나로부터 전송하도록 구성되지만, 송전 장치 및 수전 장치 중 어느 하나가 전송을 실행하는 구성도 가능하다. 따라서, 무선 LAN 규격에 기초하여, 송전 장치는 통신이 가능한 범위 내에 존재하는 수전 장치와의 통신 제어를 실행할 수 있고, 송전 장치 및 수전 장치는 서로에 대해 식별할 수 있다.
(기타의 실시예)
본 발명의 실시예들은 또한 본 발명의 상술한 실시예들 중 하나 이상의 실시예의 기능들을 실행하기 위해 기억 매체(예를 들어, 비일시적 컴퓨터 판독가능 기억 매체)에 기록된 컴퓨터 실행가능 명령을 판독하고 실행하는 시스템 또는 장치의 컴퓨터에 의해, 그리고 상술한 실시예들 중 하나 이상의 실시예의 기능들을 실행하기 위해 예를 들어 기억 매체로부터 컴퓨터 실행가능 명령을 판독하고 실행함으로써 시스템 또는 장치의 컴퓨터에 의해 실행되는 방법에 의해 구현될 수 있다. 컴퓨터는 하나 이상의 중앙 처리 유닛(CPU), 마이크로 프로세싱 유닛(MPU) 또는 다른 회로를 포함할 수 있으며, 별개의 컴퓨터 또는 별개의 컴퓨터 프로세서의 네트워크를 포함할 수도 있다. 컴퓨터 실행 가능 명령어는 예컨대, 네트워크 또는 저장 매체로부터 컴퓨터에 제공될 수 있다. 저장 매체는 예를 들어 하드 디스크, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 리드 온리 메모리(ROM), 분산 컴퓨팅 시스템의 저장장치, 광학 디스크(콤팩트 디스크(CD), 디지털 다기능 디스크(DVD), 또는 블루레이 디스크(BD)TM 등), 플래시 메모리 디바이스, 메모리 카드 등 중의 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명이 예시적인 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명이 개시된 예시적인 실시예에 한정되지 않음을 이해하여야 한다. 아래의 청구범위의 범주는 모든 변경과, 등가 구조 및 기능을 포함하도록 가장 넓은 해석에 따라야 한다.
본 출원은 그 전체가 본 명세서에 참조로 포함된 2013년 4월 19일 출원된 일본 특허 출원 제2013-088880호의 우선권을 주장한다.

Claims (11)

  1. 수전 장치에 무선 송전하는 송전 장치이며,
    미리 정해진 송전 범위 내에 배치된 수전 장치로의 무선 송전을 실행하는 송전 수단과,
    상기 미리 정해진 송전 범위 내에 물체가 존재하지 않는 상태에서 상기 송전 수단의 출력 임피던스 값인 초기 임피던스 값을 기억하는 기억 수단과,
    미리 정해진 검출 신호가 상기 송전 수단에 의해 송신될 때 상기 송전 수단의 출력 임피던스를 검출하는 검출 수단, 및
    상기 초기 임피던스 값 및 상기 검출 수단에 의해 검출된 출력 임피던스 값이 일치하지 않고 상기 미리 정해진 검출 신호의 송신 이전과 이후 사이에서 상기 출력 임피던스 값에 변화가 없는 경우, 상기 미리 정해진 송전 범위 내에 이물질이 존재한다고 판정하고, 상기 초기 임피던스 값 및 상기 검출 수단에 의해 검출된 출력 임피던스 값이 일치하지 않고 상기 미리 정해진 검출 신호의 송신 이전과 이후 사이에서 상기 출력 임피던스 값에 변화가 있는 경우 상기 미리 정해진 송전 범위 내에 수전 장치가 존재한다고 판정하는, 판정 수단을 포함하는, 송전 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 미리 정해진 송전 범위 내에 수전 장치가 존재한다고 상기 판정 수단이 판정하는 경우, 상기 송전 수단에 의한 무선 송전을 허가하는 제어 수단을 더 포함하는, 송전 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 미리 정해진 송전 범위 내에 이물질이 존재한다고 상기 판정 수단이 판정하는 경우, 에러 표시를 실행하는 표시 수단을 더 포함하는, 송전 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 미리 정해진 검출 신호를 수신할 때, 상기 수전 장치는 임피던스 값을 무한대로 변경하는, 송전 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 송전 수단은 E급 증폭기이고,
    상기 송전 수단의 출력 임피던스 값은 상기 E급 증폭기에 접속된 DC 전압원의 출력 임피던스 값인, 송전 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 송전 수단에 의한 무선 송전 이전에, 상기 송전 장치와 상기 수전 장치 사이의 무선 송전에 대한 전송 효율을 도출하는 도출 수단, 및
    상기 도출 수단에 의해 도출된 전송 효율이 미리 정해진 임계값보다 크거나 동일하도록 상기 송전 수단에서의 공진을 제어하는 공진 제어 수단을 더 포함하는, 송전 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 도출 수단에 의해 도출된 전송 효율이 상기 미리 정해진 임계값보다 낮은 경우, 상기 송전 수단에 의한 무선 송전을 금지하는 금지 수단을 더 포함하는, 송전 장치.
  8. 수전 장치에 무선 송전하는 송전 장치를 제어하는 방법이며,
    상기 송전 장치는,
    미리 정해진 송전 범위 내에 배치된 수전 장치로의 무선 송전을 실행하는 송전 수단, 및
    상기 미리 정해진 송전 범위 내에 물체가 존재하지 않는 상태에서 상기 송전 수단의 출력 임피던스 값인 초기 임피던스 값을 기억하는 기억 수단을 포함하고,
    상기 송전 장치를 제어하는 방법은,
    미리 정해진 검출 신호가 상기 송전 수단에 의해 송신될 때 상기 송전 수단의 출력 임피던스를 검출하는 검출 단계, 및
    상기 초기 임피던스 값 및 상기 검출 단계에서 검출된 출력 임피던스 값이 일치하지 않고 상기 미리 정해진 검출 신호의 송신 이전과 이후 사이에서 상기 출력 임피던스 값에 변화가 없는 경우 상기 미리 정해진 송전 범위 내에 이물질이 존재한다고 판정하고, 상기 초기 임피던스 값 및 상기 검출 단계에서 검출된 출력 임피던스 값이 일치하지 않고 상기 미리 정해진 검출 신호의 송신 이전과 이후 사이에서 출력 임피던스 값에 변화가 있는 경우 상기 미리 정해진 송전 범위 내에 수전 장치가 존재한다고 판정하는, 판정 단계를 포함하는, 송전 장치를 제어하는 방법.
  9. 수전 장치, 및 상기 수전 장치에 무선 송전하는 송전 장치를 포함하는 송전 시스템이며,
    상기 송전 장치는,
    미리 정해진 송전 범위 내에 배치된 수전 장치로의 무선 송전을 실행하는 송전 수단과,
    상기 미리 정해진 송전 범위 내에 이물질이 존재하지 않는 상태에서 상기 송전 수단의 출력 임피던스 값인 초기 임피던스 값을 기억하는 기억 수단과,
    미리 정해진 검출 신호가 상기 송전 수단에 의해 송신될 때 상기 송전 수단의 출력 임피던스 값을 검출하는 검출 수단, 및
    상기 초기 임피던스 값 및 상기 검출 수단에 의해 검출된 출력 임피던스 값이 일치하지 않고 상기 미리 정해진 검출 신호의 송신 이전과 이후 사이에서 상기 출력 임피던스 값에 변화가 없는 경우 상기 미리 정해진 송전 범위 내에 이물질이 존재한다고 판정하고, 상기 초기 임피던스 값 및 상기 검출 수단에 의해 검출된 출력 임피던스 값이 일치하지 않고 상기 미리 정해진 검출 신호의 송신 이전과 이후 사이에서 상기 출력 임피던스 값에 변화가 있는 경우 상기 미리 정해진 송전 범위 내에 수전 장치가 존재한다고 판정하는, 판정 수단을 포함하고,
    상기 수전 장치는,
    상기 미리 정해진 검출 신호를 수신하는 수전 수단, 및
    상기 미리 정해진 검출 신호에 기초하여 상기 수전 장치의 임피던스 값을 제어하는 임피던스 제어 수단을 포함하는, 송전 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 송전 장치는 상기 수전 장치와 통신하는 송전 장치 통신 수단을 더 포함하고,
    상기 수전 장치는 상기 송전 장치와 통신하는 수전 장치 통신 수단을 더 포함하고,
    상기 미리 정해진 검출 신호는 상기 송전 장치 통신 수단에 할당된 식별자를 포함하고,
    상기 송전 장치 통신 수단으로부터 송신되는 제어 신호는 상기 송전 장치 통신 수단에 할당된 식별자를 포함하고,
    상기 수전 장치는, 상기 수전 장치에 의해 수신된 상기 미리 정해진 검출 신호에 포함되는 식별자와 상기 수전 장치 통신 수단에 의해 수신된 상기 제어 신호에 포함되는 식별자가 일치하는 경우, 상기 제어 신호에 응답하는 응답 신호를 송신하는 응답 신호 송신 수단을 더 포함하는, 송전 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 수전 장치는, 상기 수전 장치에 의해 수신된 상기 미리 정해진 검출 신호에 포함되는 식별자와 상기 수전 장치 통신 수단에 의해 수신된 상기 제어 신호에 포함되는 식별자가 일치하는 경우, 상기 송전 장치와의 인증 처리를 실행하는 인증 처리 수단을 더 포함하고,
    상기 인증 처리 수단은 인증 처리에서 상기 식별자를 사용하는, 송전 시스템.
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