KR20160026556A - 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 송신 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 송신 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치는 무선으로 무선 전력 수신 장치에 전력을 전송하는 복수의 송신 코일부들; 상기 무선 전력 수신 장치와 통신하는 통신부; 상기 복수의 송신 코일부들과 선택적으로 연결되어 전력을 공급하는 전력 공급부; 및 상기 복수의 송신 코일부들을 순차적으로 대기동작하도록 상기 전력 공급부를 제어하고, 상기 통신부로 상기 무선 전력 수신 장치의 응답신호가 수신된 시점에 대기동작 중인 송신 코일부와 인접한 송신 코일부의 전력 전송 효율을 비교하여 선택한 송신 코일부를 이용하여 전력을 전송하도록 전력 공급부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 송신 방법{WIRELESS POWER TRANSMITTING APPARATUS AND WIRELESS POWER TRANSMITTING METHID}
본 발명은 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 송신 방법에 관한 것이다.
하기의 선행 기술 문헌에 기재된 발명과 같이, 무선 전력 송신 장치는 자기 유도 효과 또는 자기 공진 효과에 의해 무선으로 무선 전력 수신 장치에 전력을 송신할 수 있다.
한편, 무선 전력 송신 장치의 충전 영역에 무선 전력 수신 장치가 아닌 이물질(foreign object)이 위치하게 되면, 정상적인 무선 전력 송신 모드에서 비정상 모드로 돌입하여 충전이 중지된다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 무선 전력 송신 장치의 기구적인 형태를 원뿔형, 원통형 등으로 설계하여 무선 전력 수신 장치만이 충전 영역(charging area)에 배치되도록 할 수 있다.
이러한 설계 형태의 경우, 무선 전력 송신 장치는 무선 전력 송신을 위한 복수의 송신 코일부를 채용할 수 있다. 이에 따라, 무선 전력 송신 효율이 높은 송신 코일부를 선택하는 기준이 요구된다.
한국 공개특허공보 KR 10-2011-0009227호
본 발명의 일 실시예에 따르면, 이물질로 인한 충전 중지를 방지하고 복수의 송신 코일부 중 효율적인 송신 코일부를 선택하여 전력 전송을 할 수 있는 무선 전력 송신 장치 및 방법이 제공된다.
상술한 본 발명의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 무선으로 무선 전력 수신 장치에 전력을 전송하는 복수의 송신 코일부들; 상기 무선 전력 수신 장치와 통신하는 통신부; 상기 복수의 송신 코일부들과 선택적으로 연결되어 전력을 공급하는 전력 공급부; 및 상기 복수의 송신 코일부들을 순차적으로 대기동작하도록 상기 전력 공급부를 제어하고, 상기 통신부로 상기 무선 전력 수신 장치의 응답신호가 수신된 시점에 대기동작 중인 송신 코일부와 인접한 송신 코일부의 전력 전송 효율을 비교하여 선택한 송신 코일부를 이용하여 전력을 전송하도록 전력 공급부를 제어하는 제어부를 포함하는 무선 전력 송신 장치가 제공된다.
또한, (a) 복수의 송신 코일부들이 순차적으로 대기동작하도록 송신모듈을 제어하는 단계; (b) 무선 전력 수신 장치의 응답신호를 수신하는 단계; (c) 상기 응답신호가 수신된 시점에 대기동작 중인 송신 코일부와 인접한 송신 코일부의 전력 전송 효율을 비교하여 송신 코일부를 선택하는 단계; 및 (d) 상기 선택된 송신 코일부를 이용하여 전력을 전송하는 단계를 포함하는 무선 전력 송신 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 이물질로 인한 충전 중지를 방지하고 복수의 송신 코일부 중 전력 전송 효율이 높은 송신 코일부를 선택하여 효율적인 전력 전송을 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치와 이로부터 전력을 전송 받는 무선 전력 수신 장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치를 나타낸 블록도이다.
도 3a 내지 도3b는 본 발명의 여러 실시예에 따른 복수의 송신 코일부들을 포함하는 무선 전력 송신 장치를 나타낸 평면도이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 코일부를 나타낸 도면이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 송신 코일부를 포함하는 무선 전력 송신 장치의 일부분을 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 방법을 설명하는 간략한 흐름도이다.
도 6은 도 5에 나타낸 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 방법의 대기 동작 단계의 실시예를 설명하는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다.
그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다.
또한, 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치와 이로부터 전력을 전송 받는 무선 전력 수신 장치를 나타낸 사시도이다.
도 1을 참조하면, 무선 전력 수신 장치(100)는 무선 전력 공급 장치(200)의 충전 영역에 위치되어 무선으로 전력을 전송받을 수 있다.
상기 무선 전력 수신 장치(100)는 무선 전력 송신 장치(200)로부터 자기 유도 방식 또는 자기 공명 방식으로 전력을 수신할 수 있다.
이때, 자기 유도 방식은 WPC(Wireless Power Consortium) 표준 방식을 사용할 수 있고, 자기 공명 방식은 A4WP(Alliance for Wireless Power) 표준 방식을 사용할 수 있으며, 이외의 표준 또는 비표준 방식을 사용할 수 있다.
무선 전력 송신 장치(200)는 원뿔형의 형태로서 무선 전력 수신 장치(100)를 가이드(guide)하여 충전 위치에 배치되도록 할 수 있고, 이물질이 충전 위치에 배치되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 무선 전력 송신 장치(200)의 설계 형태는 원뿔형 이외의 원통형 등 다양한 실시예로 변형될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2를 참조하면, 무선 전력 송신 장치(200)는 통신부(210), 제어부(220), 전력 공급부(230) 및 복수의 코일부들(241, 242, 243, 244)을 포함할 수 있다.
도면에는 네 개의 송신 코일부들을 도시하였으나 설계에 따라 다섯 개 이상의 송신 코일부를 채용할 수 있다.
상기 통신부(210)는 무선 전력 수신 장치(100)와 블루투스 저전력(Bluetooth Low Energy;BLE) 통신을 수행할 수 있다.
제어부(220)는 상기 제1 내지 제4 송신 코일부들(241, 242, 243, 244)을 순차적으로 대기동작하도록 상기 전력 공급부(23)을 제어할 수 있으며, 상기 통신부(210)로 상기 무선 전력 수신 장치(100)의 응답신호가 수신된 시점에 대기동작 중인 송신 코일부와 인접한 송신 코일부의 전력 전송 효율을 비교하여 선택한 송신 코일부를 이용하여 전력을 전송하도록 전력 공급부(230)을 제어할 수 있다.
상기 전력 공급부(230)는 제어부(220)의 제어에 따라 제1 내지 제4 송신 코일부들(241, 242, 243, 244)과 선택적으로 연결되어 무선 전력 송신을 위한 전력을 공급할 수 있다.
제1 내지 제4 송신 코일부들(241, 242, 243, 244) 중 전력 공급부(230)과 연결된 송신 코일부는 무선 전력 수신 장치(100)에 무선으로 전력을 송신할 수 있다.
한편, 무선 전력 송신 장치(200)에 포함된 복수의 송신 코일부들의 수는 설계에 따라 가감될 수 있다.
도 3a 내지 도3c는 본 발명의 여러 실시예에 따른 복수의 송신 코일부들을 포함하는 무선 전력 송신 장치를 나타낸 평면도이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 코일부를 나타낸 도면이다.
도 3a및 도 4a를 참조하면, 무선 전력 송신 장치(200)는 제1 내지 제4 송신 코일부들(241, 242, 243, 244)을 포함할 수 있다.
상기 제1 내지 제4 송신 코일부들(241, 242, 243, 244)은 평면상에서 사각형 형태를 이루어 전력 공급부(230)의 선택에 따라 무선 전력 수신 장치(100)의 측면에 수직한 방향으로 전계 또는 자계를 생성할 수 있다. 이에 따라 무선 전력 수신 장치(200)에 전송되는 무선 전력의 전송 효율을 향상시킬 수 있다.
도 3b 및 도3c를 참조하면, 복수의 송신 코일부들(도 3b의 241, 242, 및 243과, 도 3c의 241, 242, 243, 244, 및 245)의 수와 배치는 설계에 따라 가감될 수 있음을 알 수 있다.
이러한 복수의 송신 코일부들의 수와 배치는 전력 송신 효율에 따라 선택될 수 있고, 복수의 송신 코일부들은 도 3a에서 상술한 동작과 동일한 동작을 할 수 있다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 송신 코일부를 포함하는 무선 전력 송신 장치의 일부분을 나타낸 사시도이다.
도 4b를 참조하면, 무선 전력 송신 장치(200)는 원뿔형의 형태를 가지며 복수의 송신 코일부들(241, 242, 243)을 포함할 수 있다.
도 4b에서 제1 내지 제3 송신 코일부들(241, 242, 243)을 확인할 수 있고, 추가적으로 채용된 송신 코일부들은 도시를 생략하였다.
무선 전력 수신 장치(100)는 무선 전력 송신 장치(200)의 설계 형태에 따라 이물질을 배제하고 충전 영역에 배치될 수 있다.
이하, 복수의 송신 코일부들(241, 242, 243, 244, ...)을 채용하는 무선 전력 송신 장치에 있어 복수의 송신 코일부들(241, 242, 243, 244, ...) 중 효율적인 송신 코일부를 선택하는 방법을 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 방법을 설명하는 간략한 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 무선 전력 송신 방법은, 제어부(도 2의 220)가 복수의 송신 코일부들(도 2의 241, 242, 243, 244, ...)이 순차적으로 대기동작하도록 전력 공급부(도 2의 230)를 제어하는 것으로 시작된다(S510).
제어부(도 2의 220)는 대기동작 중에 무선 전력 수신 장치(도 1의 100)로부터 응답신호가 수신되었는지 여부를 판단 할 수 있다(S520).
상기 응답신호는 무선 전력 수신 장치(도 1의 100)로부터의 애드버타이즈먼트 패킷(advertisement packet)일 수 있다.
응답신호가 수신되었는지 여부를 판단하기 위해, 제어부(도 2의 220)는 상기 애드버타이즈먼트 패킷에 포함된 RSSI(Received Signal Strength Indication)를 이용하여 상기 응답신호의 수신 여부를 판단할 수 있다.
제어부(도 2의 220)는 통신부(도 2의 210)에서 수신한 상기 애드버타이즈먼트 패킷에 포함된 RSSI(Received Signal Strength Indication)가 기준 신호 레벨 이상이면 상기 응답신호가 수신되었다고 판단할 수 있다.
반대로, 제어부(도 2의 220)는 통신부(도 2의 210)에서 수신한 애드버타이즈먼트 패킷의 RSSI가 기준 신호 레벨 이하이면 상기 응답신호가 수신되지 않았다고 판단하고 상기 대기동작을 계속 수행하도록 제어할 수 있다.
응답신호가 수신되었다고 판단한 경우, 제어부(도 2의 220)는 전력 전송 효율을 비교하여 전력 송신을 위한 송신 코일부를 선택할 수 있다(S530).
구체적으로, 통신부(도 2의 210)는 응답신호의 수신 이후에 무선 전력 수신 장치(도 1의 100)로부터 전압 정보, 전류 정보 등이 포함된 동작 특성 신호를 수신하여 제어부(도 2의 220)로 전달할 수 있다. 또한, 제어부(도 2의 220)는 응답신호가 수신된 시점에 대기동작 중인 송신 코일부의 동작 특성 신호에 포함된 전압정보를 획득할 수 있다.
이후, 제어부(도 2의 220)는 상기 응답신호가 수신된 시점에 대기동작 중인 송신 코일부에 인접한 송신 코일부의 동작 특성 신호를 획득할 수 있다.
제어부(도 2의 220)는 상기 인접한 송신 코일부의 동작 특성 신호에 포함된 전압정보와 응답신호가 수신된 시점에 대기동작 중인 송신 코일부의 동작 특성 신호에 포함된 전압정보를 비교하여 전력 전송 효율이 높은 송신 코일부를 선택할 수 있다.
이후, 제어부(도 2의 220)는 상기 선택한 송신 코일부를 통하여 무선 전력 수신 장치(도 1의 100)로 전력을 송신할 수 있다(S540).
이에 따라, 복수의 송신 코일부들(도 2의 241, 242, 243, 244, ...) 중 전송 효율이 높은 송신 코일부를 통하여 전력이 전송될 수 있으므로, 효율적인 전력 전송을 할 수 있다.
도 6은 도 5에 나타낸 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 방법의 대기 동작 단계(S510)의 실시예를 설명하는 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 제어부(도 2의 220)은 대기동작하는 송신 코일부의 변경 여부를 판단하기 위해 현재 대기동작 중인 송신 코일부의 대기동작 중인 시간(t)을 대기시간(twait -)과 비교할 수 있다(S511).
비교에 따라, 제어부(도 2의 220)는 현재 대기동작 중인 송신 코일부의 대기동작 중인 시간(t)이 대기시간(twait)을 초과한 경우 상기 대기동작하는 송신 코일부를 변경하여(S512), 상기 복수의 송신 코일부들 각각이 상기 대기시간 동안 순차적으로 대기동작하도록 전력 공급부(도 2의 230)을 제어할 수 있다.
다음으로, 전력 공급부(도 2의 230)는 제어부(도 2의 220)의 제어에 따라 사전에 설정된 제1 주기를 갖는 숏 비컨을 전송하여(S513) 무선 전력 수신 장치(도 1의 100)의 근접을 인지할 수 있다.
무선 전력 수신 장치(도 1의 100)가 근접하였는지는 전력 공급부(도 2의 230)가 연결한 송신 코일부의 임피던스(impedance) 변화를 검출하여 기준 이상으로 임피던스가 변한 경우 무선 전력 수신 장치(도 1의 100)가 근접한 것으로 인지할 수 있다(S514).
또한, 전력 공급부(도 2의 230)는 제어부(도 2의 220)의 제어에 따라 상기 제1 주기와 상이한 제2 주기를 가지는 롱 비컨을 전송하여(S515), 인접한 무선 전력 수신 장치(100)의 블루투스 회로를 웨이크 업 시킬 수 있다(S516). 상기 롱 비컨 신호는 상기 S514 단계에서 판단한 결과, 기준 이상으로 임피던스가 변화한 경우에도 전송될 수 있다. 즉, 롱 비컨 신호는 제2 주기가 도래한 경우 또는 숏 비컨 신호의 전송 후 송신 코일부의 임피던스 변화가 발생된 경우에, 제어부(도 2의 220)에 따라 전력 공급부(도 2의 230)에 의해 전송될 수 있다.
이후, 통신부(도 2의 210)는 제어부(도 2의 220)의 제어에 따라 블루투스 회로가 웨이크 업된 무선 전력 수신 장치(도 1의 100)에 연결 요청 신호를 전송할 수 있다(S517).
다음으로, 상기 서술한 바와 같이, 제어부(도 2의 220)는 연결 요청 신호의 전송 후에 무선 전력 수신 장치(도 1의 100)로부터 응답신호가 수신되었는지 여부를 판단 할 수 있다(S520).
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 무선 전력 수신 장치
200: 무선 전력 송신 장치
210: 통신부
220: 제어부
230: 전력 공급부
241, 242, 243, 244: 제1 내지 제4 송신 코일부

Claims (15)

  1. 무선으로 무선 전력 수신 장치에 전력을 전송하는 복수의 송신 코일부들;
    상기 무선 전력 수신 장치와 통신하는 통신부;
    상기 복수의 송신 코일부들과 선택적으로 연결되어 전력을 공급하는 전력 공급부; 및
    상기 복수의 송신 코일부들을 순차적으로 대기동작하도록 상기 전력 공급부를 제어하고, 상기 통신부로 상기 무선 전력 수신 장치의 응답신호가 수신된 시점에 대기동작 중인 송신 코일부와 인접한 송신 코일부의 전력 전송 효율을 비교하여 선택한 송신 코일부를 이용하여 전력을 전송하도록 전력 공급부를 제어하는 제어부;
    를 포함하는 무선 전력 송신 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는
    대기시간이 초과된 경우 상기 대기동작하는 송신 코일부를 변경하여 상기 복수의 송신 코일부들 각각이 상기 대기시간 동안 순차적으로 상기 대기동작하도록 전력 공급부를 제어하는 무선 전력 공급 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 복수의 송신 코일부들 중 대기동작중인 송신 코일부가 숏 비컨(short beacon)을 전송하도록 상기 전력 공급부를 제어하여 무선 전력 수신 장치의 근접을 인지하는 무선 전력 송신 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 복수의 송신 코일부들 중 대기동작 중인 송신 코일부가 롱 비컨을(long beacon)을 전송하도록 상기 전력 공급부를 제어하여 무선 전력 수신 장치의 블루투스 회로를 웨이크 업(wake up)시키는 무선 전력 송신 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 응답신호는
    상기 무선 전력 수신 장치로부터의 애드버타이즈먼트 패킷(advertisement packet)인 무선 전력 송신 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 애드버타이즈먼트 패킷에 포함된 RSSI(Received Signal Strength Indication)를 이용하여 상기 응답신호의 수신 여부를 판단하는 무선 전력 송신 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 무선 전력 수신 장치로부터 수신한 동작특성신호에 포함된 전압정보를 이용하여 전력 전송 효율을 비교하는 무선 전력 송신 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 통신부는 상기 무선 전력 수신 장치의 블루투스 회로와 BLE(Bluetooth Low Energy) 통신하는 무선 전력 송신 장치.
  9. (a) 복수의 송신 코일부들이 순차적으로 대기동작하도록 전력 공급부를 제어하는 단계;
    (b) 무선 전력 수신 장치의 응답신호를 수신하는 단계;
    (c) 상기 응답신호가 수신된 시점에 대기동작 중인 송신 코일부와 인접한 송신 코일부의 전력 전송 효율을 비교하여 송신 코일부를 선택하는 단계; 및
    (d) 상기 선택된 송신 코일부를 이용하여 전력을 전송하는 단계를 포함하는 무선 전력 송신 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 (a) 단계는
    대기시간이 초과된 경우 상기 대기동작하는 송신 코일부를 변경하여 상기 복수의 송신 코일부들 각각이 상기 대기시간 동안 순차적으로 상기 대기동작하도록 전력 공급부를 제어하는 무선 전력 송신 방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 (a) 단계는
    숏 비컨(short beacon)을 전송하여 무선 전력 수신 장치의 근접을 인지하는 단계를 포함하는 무선 전력 송신 방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 (a) 단계는
    롱 비컨(long beacon)을 전송하여 무선 전력 수신 장치의 블루투스 회로를 웨이크 업(wake up)시키는 단계를 포함하는 무선 전력 송신 방법.
  13. 제9항에 있어서, 상기 (b) 단계는
    상기 무선 전력 수신 장치로부터의 애드버타이즈먼트 패킷(advertisement packet)을 수신하는 단계인 무선 전력 송신 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 (b) 단계는
    상기 애드버타이즈먼트 패킷에 포함된 RSSI(Received Signal Strength Indication)를 이용하여 상기 응답신호의 수신 여부를 판단하는 단계를 더 포함하는 무선 전력 송신 방법.
  15. 제9항에 있어서, 상기 (c)단계는
    상기 무선 전력 수신 장치로부터 수신한 동작특성신호에 포함된 전압정보를 이용하여 전력 전송 효율을 비교하는 단계를 더 포함하는 무선 전력 송신 방법.
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