KR20160105798A - 무선 전력 전송 장치 및 무선 전력 전송 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선 전력 전송 장치에서 무선 전력 수신 장치의 충전 상태 확인 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선 전력 전송을 효율적으로 수행 및 제어하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은, 무선 전력 전송 장치의 무선 충전 범위 내에 적어도 하나의 무선 전력 수신 장치가 위치하는지 여부를 판별하는 대기 상태와, 상기 대기 상태에서 적어도 하나의 무선 전력 수신 장치가 감지될 경우 해당 무선 전력 수신 장치로 전력을 전송하는 전력 전송 상태를 포함하며, 상기 대기 상태는 약감지 신호와 강감지 신호를 주기적으로 송출하는 제1 대기 상태, 상기 약감지 신호의 송출 주기 및 상기 강감지 신호의 송출 주기 중 적어도 하나가 상기 제1 대기 상태와 다른 제2 대기 상태를 포함하고, 무선 전력 전송 장치의 제1 대기 상태 및 제2 대기 상태 중 어느 하나의 상태를 판별하는 단계; 및 상기 판별된 대기 상태에 기초하여 약감지 신호 및 강감지 신호를 송출하는 단계;를 포함하되, 상기 제2 대기 상태에서의 약감지 신호 송출 주기는 상기 제1 대기 상태에서의 약감지 신호 송출 주기보다 긴 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 방법을 제공한다.

Description

무선 전력 전송 장치 및 무선 전력 전송 방법{WIRELESS POWER TRANSMISSION APPARATUS AND WIRELESS POWER TRANSMISSION METHOD}

본 발명은 무선 전력 전력 전송 장치 및 무선 전력 전송 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선 전력 전송을 효율적으로 수행 및 제어하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

무선 전력 전송 기술은 전원 소스와 전자 기기 사이에 무선으로 전력을 전달하는 기술이다. 일 예로 무선 전력 전송 기술을 이용하면 스마트폰이나 태블릿 등의 이동 단말기를 무선 충전 패드 상에 올려놓는 것만으로 이동 단말기의 배터리를 충전할 수 있어 기존의 유선 충전 커넥터를 이용하는 유선 충전 환경에 비해 보다 뛰어난 이동성과 편의성 그리고 안전성을 제공할 수 있다. 이러한 무선 전력 전송 기술은 이동 단말기의 무선 충전 이외에도 향후 가전 제품, 전기 자동차를 비롯하여 의료, 레저, 로봇 등의 다양한 분야에서 기존의 유선 전력 전송 환경을 대체할 것으로 주목받고 있다.

무선 전력 전송 기술은 전자기파 방사를 이용한 기술과 전자기 유도 현상을 이용한 기술로 분류될 수 있는데, 전자기파 방사를 이용하는 기술은 공기 중에서 소모되는 방사 손실(radiation loss)에 따른 효율의 한계를 가지고 있어 최근에는 주로 전자기 유도 현상을 이용한 기술이 많이 연구되고 있다.

전자기 유도 현상을 이용한 무선 전력 전송 기술은 크게 전자기 유도(inductive coupling) 방식과 자기 공명(resonant magnetic coupling) 방식으로 분류된다.

전자기 유도 방식은 전송 측의 코일과 수신 측의 코일 간의 전자기 결합에 따라 전송 측 코일에서 발생시킨 자기장으로 인해 수신 측 코일에 유도되는 전류를 이용하여 에너지를 전송하는 방식이다. 전자기 유도 방식의 무선 전력 전송 기술은 전송 효율이 높은 장점을 가지고 있으나, 전력 전송 거리가 수 mm로 제한될 뿐 아니라 코일 간의 정합에 매우 민감하여 위치 자유도가 현저히 낮은 단점을 가지고 있다.

자기 공명 방식은 2005년 MIT의 마린 솔라비치 교수가 제안한 기술로서, 전송 측 코일과 수신 측 코일 간의 공진 주파수로 인가된 자기장에 의해 전송 측과 수신 측 양단에 자기장이 집중되는 현상을 이용하여 에너지를 전송하는 방식이다.

자기 공명 방식은 전자기 유도 방식에 비해 비교적 긴 수십 cm에서 수 m에 이르는 거리까지 에너지를 전송하는 것이 가능할 뿐 아니라 동시에 여러 대의 기기로 전력을 전송하는 것이 가능하여 진정한 코드프리(cord-free)를 구현할 무선 전력 전송 기술로 기대를 받고 있다.

본 발명의 일 과제는, 무선 전력 전송 장치의 대기 상태에서 약감지 신호 및/또는 강감지 신호의 송출로 인한 대기 전력 소모를 감소시키는 것이다.

본 발명의 다른 과제는, 무선 전력 전송 장치가 복수의 무선 전력 수신 장치에 전력을 전송할 때 발생할 수 있는 다양한 상황에 대한 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 과제는, 무선 전력 전송 장치에서 복수의 무선 전력 수신 장치를 효율적으로 컨트롤할 수 있는 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치의 무선 전력 전송 방법은, 상기 무선 전력 전송 장치의 무선 충전 범위 내에 적어도 하나의 무선 전력 수신 장치가 위치하는지 여부를 판별하는 대기 상태와, 상기 대기 상태에서 적어도 하나의 무선 전력 수신 장치가 감지될 경우 해당 무선 전력 수신 장치로 전력을 전송하는 전력 전송 상태를 포함하며, 상기 대기 상태는 약감지 신호와 강감지 신호를 주기적으로 송출하는 제1 대기 상태, 상기 약감지 신호의 송출 주기 및 상기 강감지 신호의 송출 주기 중 적어도 하나가 상기 제1 대기 상태와 다른 제2 대기 상태를 포함하고, 무선 전력 전송 장치의 제1 대기 상태 및 제2 대기 상태 중 어느 하나의 상태를 판별하는 단계; 및 상기 판별된 대기 상태에 기초하여 약감지 신호 및 강감지 신호를 송출하는 단계;를 포함하되, 상기 제2 대기 상태에서의 약감지 신호 송출 주기는 상기 제1 대기 상태에서의 약감지 신호 송출 주기보다 긴 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치의 무선 전력 전송 방법은, 상기 무선 전력 전송 장치의 무선 충전 범위 내에 적어도 하나의 무선 전력 수신 장치가 위치하는지 여부를 판별하는 대기 상태와, 상기 대기 상태에서 적어도 하나의 무선 전력 수신 장치가 감지될 경우 해당 무선 전력 수신 장치로 전력을 전송하는 전력 전송 상태를 포함하며, 기 설정된 제1 송출 주기에 따라 약감지 신호를 송출하는 단계; 및 기 설정된 제2 송출 주기에 따라 복수의 강감지 신호로 이루어진 강감지 신호 세트를 송출하는 단계;를 포함하되, 상기 제2 송출 주기는 제1 송출 주기보다 길며, 상기 강감지 신호 세트를 송출하는 단계는 서로 다른 전송 전류값을 갖는 복수의 강감지 신호를 전송 전류값의 오름 차순으로 송출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 무선 전력 전송 장치에 대한 복수의 대기 상태가 정의되고 각 대기 상태에 따라 약감지 신호와 강감지 신호의 송출이 조절될 수 있다. 따라서, 무선 전력 전송 장치는 감지 신호의 송출로 인한 전력 소모를 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면 다양한 타입의 무선 전력 수신 장치를 위한 감지 신호가 정의될 수 있으며, 이를 통해 무선 전력 전송 장치는 복수의 타입의 무선 전력 수신 장치와 호환되어 무선 전력 전송을 수행할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면 복수의 무선 전력 수신 장치에게 전력을 전송할 때 발생할 수 있는 전력 상태의 오실레이션 상황, 디바이스간의 크로스 커넥션 상황 등을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면 무선 전력 전송 장치에 로그 오브젝트가 놓여진 경우 이를 효율적으로 감지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 무선 전력 수신 장치에게 전력을 전송할 때 각 수신 장치 별로 충전 우선 순위를 설정할 수 있으며, 이에 따라 수신 장치별로 전력 전송을 차등화할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 무선 전력 전송 시 한 개의 무선 전력 전송 장치로부터 전력을 전송 받고 있는 다수의 무선 전력 수신 장치의 충전 상태를 한 번에 확인할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 시스템을 나타낸 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치를 나타낸 블록도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치를 나타낸 블록도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치의 분류를 나타낸 표.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치의 분류를 나타낸 표.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치의 상태 흐름을 나타낸 도면.
도 7 내지 도 12는 전송기의 제1 대기 상태 또는 제2 대기 상태에서의 감지 신호 전송 방법의 다양한 실시예들을 도시한 도면.
도 13 내지 도 16은 전송기의 감지 신호 전송 방법의 또 다른 실시예들을 도시한 도면.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치의 상태 흐름을 나타낸 도면.
도 18은 무선 전력의 전송 시 무선 전력 수신 장치에서 수신되는 전력을 예시한 도면.
도 19 및 도 20은 하나의 전송기가 복수의 수신기에 전력을 전송하기 위한 다양한 실시예를 나타낸 도면.
도 21은 본 발명의 실시예에 따른 로그 오브젝트 감지 방법을 나타낸 도면.
도 22 및 도 23은 크로스 커넥션 상황을 감지하기 위한 본 발명의 실시예들을 나타낸 도면.
도 24는 복수의 수신기에 대한 충전 우선 순위를 설정하는 방법의 일 실시예를 나타낸 도면.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 방법을 나타낸 순서도.
도 26은 본 발명의 실시예에 따라, 무선 전력 전송기가 컨트롤 신호를 전송하는 방법을 나타낸 순서도.
도 27은 전송기의 컨트롤 신호에 대응하는 피드백 정보를 디스플레이 하는 다양한 실시예를 나타낸 도면.
도 28은 본 발명의 실시예에 따라 전송기가 전송한 컨트롤 신호에 대응하여 복수의 수신기가 피드백 정보를 디스플레이 하는 모습을 나타낸 도면.

발명의 실시를 위한 최선의 형태

본 명세서에 기재된 실시예는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 명확히 설명하기 위한 것이므로, 본 발명이 본 명세서에 기재된 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 본 발명의 사상을 벗어나지 아니하는 수정예 또는 변형예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하여 가능한 현재 널리 사용되고 있는 일반적인 용어를 선택하였으나 이는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 의도, 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 다만, 이와 달리 특정한 용어를 임의의 의미로 정의하여 사용하는 경우에는 그 용어의 의미에 관하여 별도로 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가진 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 한다.

본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명을 용이하게 설명하기 위한 것으로 도면에 도시된 형상은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 필요에 따라 과장되어 표시된 것일 수 있으므로 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니다. 본 명세서에서 본 발명에 관련된 공지의 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 이에 관한 자세한 설명은 필요에 따라 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 시스템(1000)을 나타낸 블록도이다. 도 1을 참조하면, 무선 전력 시스템(1000)은 무선 전력 전송 장치(1100, 이하 ‘전송기’라고 함) 및 무선 전력 수신 장치(1200, 이하 ‘수신기’라고 함)를 포함한다.

무선 전력 시스템(1000)에서 무선 전력은 전송기(1100)로부터 수신기(1200)로 전달된다. 전송기(1100)는 외부의 전원 소스로부터 전원을 인가받아 자기장을 발생시킨다. 수신기(1200)는 발생된 자기장을 이용하여 무선으로 전력을 수신받는다.

또 무선 전력 시스템(1000)에서 전송기(1100)와 수신기(1200)는 데이터를 송수신할 수 있다. 데이터에는 무선 전력 전송에 필요한 정보는 물론 이외에도 다양한 부가 정보가 포함될 수 있다. 여기서, 통신은 전송기(1100)와 수신기(1200) 간에 양방향 통신이거나, 전송기(1100)에서 수신기(1200)로 또는 수신기(1200)에서 전송기(1100)로 데이터가 전달되는 일방향 통신일 수 있다. 또 전송기(1100)와 수신기(1200) 간의 통신은 무선 전력 전송에 이용되는 자기장을 이용하는 인-밴드 통신(in-band communication)이나 별도의 통신 캐리어를 이용하는 아웃-밴드 통신(out-band communication) 중 적어도 어느 하나의 방식에 따라 수행될 수 있다.

전송기(1100)는 이동형 또는 고정형으로 제공될 수 있다. 이동형인 전송기(1100)는 충전 패드와 같이 이동 가능한 무게나 크기의 이동형 장치로 구현되거나 노트북 컴퓨터와 같은 휴대 기기의 일부로 구현될 수 있다. 고정형의 예로는 실내의 천장이나 벽면 또는 테이블 등의 가구에 임베디드(embedded)되는 형태, 실외의 주차장, 버스 정류장이나 지하철역 등에 임플란트 형식으로 설치되는 형태, 차량이나 기차 등의 운송 수단에 설치되는 형태 등이 있다.

수신기(1200)는 배터리(1270)를 구비하는 각종 전자 기기 및 무선으로 전원을 공급받아 구동될 수 있는 각종 가전 기기를 포함하는 포괄적인 개념으로 해석되어야 한다. 수신기(1200)의 대표적인 예로는, 이동 단말기(portable terminal), 휴대 전화기(cellular phone), 스마트폰(smart phone), 개인 정보 단말기(PDA: Personal Digital Assistant), 휴대 미디어 플레이어(PMP: Portable Media Player), 와이브로 단말기(Wibro terminal), 태블릿(tablet), 패블릿(pablet), 노트북(notebook), 디지털 카메라, 네비게이션 단말기, 텔레비전, 전기차량(EV: Electronic Vehicle) 등이 있다.

무선 전력 시스템(1000)에서 전송기(1100)와 수신기(1200)는 각각 하나 또는 복수로 구성될 수 있다. 도 1에서는 전송기(1100)와 수신기(1200)가 일대일로 전력을 주고 받는 것으로 표현되고 있으나, 하나의 전송기(1100)가 복수의 수신기(1200)에 무선 전력을 전송하거나, 반대로 복수의 전송기(1100)가 하나 또는 복수의 수신기(1200)에 무선 전력을 전송하는 것도 가능하다. 특히, 자기 공명 방식을 이용하는 경우에는 동시 전송 방식이나 시분할 전송 방식을 응용하여 하나의 전송기(1100)가 동시에 여러 대의 수신기(1200)에 전력을 전송할 수 있다.

한편, 도 1에는 생략되어 있으나, 무선 전력 시스템(1000)에는 무선 전력 전송 거리를 증대시키기 위한 중계기(relay)가 더 포함될 수 있다. 중계기로는 LC회로로 구현되는 패시브 타입의 공진 루프가 이용될 수 있다. 이러한 공진 루프는 대기 중으로 방사되는 자기장을 집속하여 무선 전력 전송 거리를 증대시킬 수 있다. 동시에 여러 대의 중계기를 이용하여 보다 넓은 무선 전력 전송 커버리지를 확보하는 것도 가능하다. 또한, 도 1에서는 무선 전력이 전송기(1100)에서 수신기(1200)로 전달되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 다양한 실시예에 따라 수신기(1200)에서 전송기(1100)로 무선 전력이 전달될 수도 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전송기를 나타낸 블록도이다. 도 2를 참조하면, 전송기(1100)는 전력 공급 모듈(1110), 파워 앰프(1120), 매칭 회로(1130), 전송 코일(1140), 통신 모듈(1150) 및 제어 모듈(1160)을 포함할 수 있다. 전송기(1100)는 무선으로 전력을 전송할 수 있다.

전력 공급 모듈(1110)은 외부의 전원 소스로부터 인가되는 전원을 이용하여 전송 전력을 생성할 수 있다. 전력 공급 모듈(1110)은 AC-DC 변환기(1112) 및 발진기(1114)를 포함할 수 있다.

AC-DC 변환기(1112)는 교류 전력을 직류 전력으로 변환할 수 있다. AC-DC 변환기(1112)는 외부의 전원 소스로부터 교류 전력을 입력받고, 입력된 교류 전력의 파형을 직류 파형으로 변환하여 출력한다. 또 AC-DC 변환기(1112)는 출력하는 직류 전력의 전압값을 조정할 수 있다.

발진기(1114)는 직류 전력을 원하는 특정 주파수의 교류 전력으로 변환할 수 있다. 발진기(1114)는 AC-DC 변환기(1112)가 출력하는 직류 전력을 입력받고, 입력된 직류 전력을 특정 주파수의 교류 전력으로 변환하여 출력한다. 일 실시예에 따르면, 상기 특정 주파수는 전송기(1100)의 공진 주파수일 수 있다. 물론, 발진기(1114)가 반드시 공진 주파수를 발진해야 하는 것은 아니며, 원하는 임의의 주파수를 발진하는 것도 가능하다.

파워 앰프(1120)는 전력의 전압 또는 전류를 증폭시킬 수 있다. 파워 앰프(1120)는 발진기(1114)가 출력하는 특정 주파수의 교류 전력을 입력받고, 입력된 특정 주파수의 교류 전력의 전압 또는 전류를 증폭시켜 출력한다. 매칭 회로(1130)는 임피던스의 정합을 수행할 수 있다. 매칭 회로(1130)는 캐패시터, 인덕터 및 이들의 연결을 스위칭하는 스위칭 소자를 포함할 수 있다. 임피던스의 정합은 전송 코일(1140)을 통해 전송되는 무선 전력의 반사파를 검출하고, 검출된 반사파에 기초하여 스위칭 소자를 스위칭하여 캐패시터나 인덕터의 연결 상태를 조정하거나 캐패시터의 캐패시턴스를 조정하거나 인덕터의 인덕턴스를 조정함으로써 수행될 수 있다.

전송 코일(1140)은 교류 전력을 이용하여 전자기장을 발생시킬 수 있다. 전송 코일(1140)은 파워 앰프(1120)에서 출력되는 특정 주파수의 교류 전력을 인가받고, 이에 따라 특정 주파수의 자기장을 발생시킬 수 있다. 발생된 자기장은 대기로 방사되는데, 수신기(1200)는 이를 수신하여 전류를 생성하게 된다. 다시 말해 전송 코일(1140)은 무선으로 전력을 전송하는 것이다. 이러한 전송 코일(1140)은 코일 형태로 제공될 수 있으며, 자기 공명 방식을 이용하는 경우 전송 코일(1140)는 공진기로 구현될 수 있다.

한편, 도 2에는 도시되지 않았으나 전송기(1100)는 통신 안테나를 더 포함할 수도 있다. 통신 안테나는 자기장 통신 이외의 통신 캐리어를 이용하여 통신 신호를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 통신 안테나는 와이파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), 블루투스 로에너지(BLE: Bluetooth Low Energy), 직비(ZigBee), NFC(Near Field Communication) 등의 통신 신호를 송수신 할 수 있다.

통신 모듈(1150)은 수신기(1200) 또는 다른 전송기(1100)와 정보를 송수신할 수 있다. 통신 모듈(1150)은 인-밴드 통신 모듈 또는 아웃-밴드 통신 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

인-밴드 통신 모듈은 특정 주파수를 중심 주파수로 하는 자기파를 이용하여 정보를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 통신 모듈(1150)은 자기파에 정보를 실어 전송 코일(1140)를 통해 송신하거나 또는 정보가 담긴 자기파를 전송 코일(1140)를 통해 수신함으로써 인-밴드 통신을 수행할 수 있다. 이때, 이진 위상 편이(BPSK: binary phase shift keying) 또는 진폭 편이(ASK: amplitude shift keying) 등의 변조 방식과 맨체스터(Manchester) 코딩 또는 넌 제로 복귀 레벨(NRZ-L: non-return-to-zero level) 코딩 등의 코딩 방식을 이용하여 자기파에 정보를 담거나 정보가 담긴 자기파를 해석할 수 있다. 이러한 인-밴드 통신을 이용하면 통신 모듈(1150)은 수 kbps의 데이터 전송율로 수 미터에 이르는 거리까지 정보를 송수신할 수 있다.

아웃-밴드 통신 모듈은 통신 안테나를 통해 아웃-밴드 통신을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 통신 모듈(1150)은 근거리 통신 모듈로 제공될 수 있다. 근거리 통신 모듈의 예로는 와이파이, 블루투스, 블루투스 LE, 직비, NFC 등의 통신 모듈(1150)이 있다. 한편, 통신 모듈(1150)이 통신 안테나 대신 유선망을 통해 통신을 수행하는 것도 가능하다. 예를 들어 통신 모듈(1150)은 유선 랜(LAN: Local Area Network) 또는 전력선 통신(PLC: Power Line communication)을 통해 통신을 수행할 수도 있다.

제어 모듈(1160)은 전송기(1100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 제어 모듈(1160)은 각종 정보의 연산 및 처리를 수행하고, 전송기(1100)의 각 구성 요소를 제어할 수 있다.

제어 모듈(1160)은 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합을 이용하여 컴퓨터나 이와 유사한 장치로 구현될 수 있다. 하드웨어적으로 제어 모듈(1160)은 마이크로 콘트롤러와 같이 전기적인 신호를 처리하여 제어 기능을 수행하는 전자 회로 형태로 제공될 수 있으며, 소프트웨어적으로는 하드웨어적인 제어 모듈(1160)을 구동시키는 프로그램 형태로 제공될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기를 나타낸 블록도이다. 도 3을 참조하면, 수신기(1200)는 수신 코일(1210), 매칭 회로(1220), 정류기(1230), DC-DC 변환기(1240), 배터리(1270), 통신 모듈(1250) 및 제어 모듈(1260)을 포함할 수 있다. 수신기(1200)는 무선으로 전력을 수신할 수 있다.

수신 코일(1210)은 전송기(1100)에서 전송되는 무선 전력을 수신할 수 있다. 수신 코일(1210)은 전송 코일(1140)에서 방사되는 자기장을 이용하여 전력을 수신할 수 있다. 여기서, 특정 주파수가 공진 주파수인 경우에는 전송 코일(1140)과 수신 코일(1210) 간에 자기 공명 현상이 발생하여 보다 효율적으로 전력을 전달받을 수 있다. 이러한 수신 코일(1210)은 코일 형태로 제공될 수 있으며, 자기 공명 방식을 이용하는 경우 수신 코일(1210)은 공진기로 구현될 수 있다.

매칭 회로(1220)는 수신기(1200)의 임피던스를 조정할 수 있다. 매칭 회로(1220)는 캐패시터, 인덕터 및 이들의 조합을 스위칭하는 스위칭 소자로 구성될 수 있다. 임피던스의 정합은 수신되는 무선 전력의 전압값이나 전류값, 전력값, 주파수값 등에 기초하여 매칭 회로(1220)를 구성하는 회로의 스위칭 소자를 제어함으로써 수행될 수 있다.

정류기(1230)는 수신된 무선 전력을 정류하여 교류에서 직류로 변환할 수 있다. 정류기(1230)는 다이오드나 트랜지스터를 이용하여 교류를 직류로 변환하고, 캐패시터와 저항을 이용하여 이를 평활할 수 있다. 정류기(1230)로는 브릿지 회로 등으로 구현되는 전파 정류기, 반파 정류기, 전압 체배기 등이 이용될 수 있다.

DC-DC 변환기(1240)는 정류된 직류 전력의 전압을 원하는 레벨로 변환하여 출력할 수 있다. 정류기(1230)에서 정류된 직류 전원의 전압값이 배터리(1270)의 충전이나 전자 기기의 구동에 요구되는 전압값에 비하여 크거나 작은 경우에 DC-DC 변환기(1240)는 정류된 직류 전원의 전압값을 원하는 전압으로 변경할 수 있다.

배터리(1270)는 DC-DC 변환기(1240)로부터 출력되는 전력을 이용하여 에너지를 저장할 수 있다. 한편, 수신기(1200)에 배터리(1270)가 반드시 포함되어야 하는 것은 아니다. 예를 들어, 배터리(1270)는 탈부착이 가능한 형태의 외부 구성으로 제공될 수 있다. 다른 예로, 수신기(1200)에는 전자 기기의 다양한 동작을 구동하는 구동 수단이 배터리(1270) 대신 포함될 수도 있다.

한편, 도 3에는 도시되지 않았으나 수신기(1200)는 통신 안테나를 더 포함할 수도 있다. 통신 안테나는 자기장 통신 이외의 통신 캐리어를 이용하여 통신 신호를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 통신 안테나는 와이파이, 블루투스, 블루투스 LE, 직비, NFC 등의 통신 신호를 송수신 할 수 있다.

통신 모듈(1250)은 전송기(1100)와 정보를 송수신할 수 있다. 통신 모듈(1250)은 인-밴드 통신 모듈 또는 아웃-밴드 통신 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

인-밴드 통신 모듈은 특정 주파수를 중심 주파수로 하는 자기파를 이용하여 정보를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 통신 모듈(1250)은 자기파에 정보를 실어 수신 코일(1210)을 통해 송신하거나 또는 정보가 담긴 자기파를 수신 코일(1210)을 통해 수신함으로써 인-밴드 통신을 수행할 수 있다. 이때, 이진 위상 편이(BPSK: binary phase shift keying) 또는 진폭 편이(ASK: amplitude shift keying) 등의 변조 방식과 맨체스터(Manchester) 코딩 또는 넌 제로 복귀 레벨(NRZ-L: non-return-to-zero level) 코딩 등의 코딩 방식을 이용하여 자기파에 정보를 담거나 정보가 담긴 자기파를 해석할 수 있다. 이러한 인-밴드 통신을 이용하면 통신 모듈(1250)은 수 kbps의 데이터 전송율로 수 미터에 이르는 거리까지 정보를 송수신할 수 있다.

아웃-밴드 통신 모듈은 통신 안테나를 통해 아웃-밴드 통신을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 통신 모듈(1250)은 근거리 통신 모듈로 제공될 수 있다. 근거리 통신 모듈의 예로는 와이파이, 블루투스, 블루투스 LE, 직비, NFC 등의 통신 모듈(1250)이 있다.

제어 모듈(1260)은 수신기(1200)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 제어 모듈(1260)은 각종 정보의 연산 및 처리를 수행하고, 수신기(1200)의 각 구성 요소를 제어할 수 있다.

제어 모듈(1260)은 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합을 이용하여 컴퓨터나 이와 유사한 장치로 구현될 수 있다. 하드웨어적으로 제어 모듈(1260)은 마이크로 콘트롤러와 같이 전기적인 신호를 처리하여 제어 기능을 수행하는 전자 회로 형태로 제공될 수 있으며, 소프트웨어적으로는 하드웨어적인 제어 모듈(1260)을 구동시키는 프로그램 형태로 제공될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기의 분류를 나타낸 표이다.

수신기(1200)는 디바이스의 종류에 따라 디바이스에 탑재된 배터리(1270)의 규격, 배터리(1270)의 충전에 필요한 충전 전력, 디바이스의 구동에 필요한 구동 전력이 상이할 수 있다. 이를 고려하여 수신기(1200)는 정격 수신 전력(Power_Rx)에 따라 몇 가지 타입으로 분류될 수 있다. 여기서, 정격 수신 전력은 무선 전력을 수신한 수신 코일(1210)에서 출력되는 전력값에 기초하여 정의될 수 있다. 일반적으로 정격 수신 전력은 배터리(1270)에 전달되는 과정에서 매칭 회로(1220)나 정류기(1230) 또는 DC-DC 변환기(1240)를 거치면서 발생하는 전압 강하로 인하여 일부가 손실되므로 정격 수신 정력은 최소 충전 전력이나 최소 구동 전력보다는 큰 전력으로 설정되어야 한다. 예를 들어, 스마트폰의 충전 전력이나 구동 전력이 5W인 경우에 스마트폰의 정격 수신 전력은 그보다 약 20~30% 가량 큰 6~6.5W 가량으로 설정될 수 있다.

일 예에 따르면, 수신기(1200)는 제1 타입 내지 제6 타입으로 분류될 수 있다. 제1 타입은 헤드폰(블루투스 헤드셋), 이어폰이나 그 밖의 저전력 주변 기기 등의 디바이스 종류에 관한 것으로서, 정격 수신 전력이 약 1W일 수 있다. 제2 타입은 피쳐폰에 관한 것으로서, 정격 수신 전력이 3.5W일 수 있다. 제3 타입은 스마트폰에 관한 것으로서, 정격 수신 전력이 약 6.5W일 수 있다. 제4 타입 내지 제 6타입은 각각 패블릿, 태블릿, 노트북에 관한 것으로서, 정격 수신 전력은 각각 10W, 15W, 30W일 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전송기의 분류를 나타낸 표이다.

수신기(1200)와 마찬가지로, 전송기(1100)는 최대 전송 전력(Power_Tx)에 따라 분류될 수 있다. 또 전송기(1100)가 충전을 지원하는 수신기 타입이나 동시에 충전 가능한 수신기 개수(이하 ‘슬롯 개수’라고 함)는 최대 전송 전력에 따라 설정될 수 있다. 여기서, 최대 전송 전력은 무선 전력을 전송하는 전송 코일(1140)로 입력되는 전력값에 기초하여 정의될 수 있다. 일반적으로 무선 전력은 전송 과정에서 자기장의 방사 효율 등에 의해 손실될 수 있으므로 최대 전송 전력은 지원하는 수신기 타입이나 지원하는 슬롯 개수에 따라 수신기(1200)에서 요구하는 정격 수신 전력의 합보다 큰 전력으로 설정되어야 한다. 예를 들어, 피쳐폰(3.5W의 정격 수신 전력)와 스마트폰(6.5W의 정격 수신 전력)의 동시 충전을 지원하기 위해서는 전송기(1100)의 최대 전송 전력이 10W 이상, 바람직하게는 약 20% 가량의 마진을 가지는 12W 이상으로 설정되어야 할 것이다.

일 예에 따르면, 전송기(1100)는 제1 타입 내지 제5 타입으로 분류될 수 있다. 제1 타입은 최대 전송 전력이 1.5W로, 제1 타입 수신기를 한 대 지원할 수 있다. 제2 타입은 최대 전송 전력이 8W로, 제1 타입 내지 제3 타입 수신기를 한 대 충전할 수 있다. 제3 타입은 최대 전송 전력이 12W로, 제1 타입 내지 제4 타입 수신기를 지원하며, 슬롯 개수가 두 개로 최대 전송 전력이 허용하는 범위 내에서 동시에 두 대의 수신기(1200)를 충전할 수 있다. 예를 들어, 제3 타입 전송기는 제2 타입 수신기(정격 수신 전력, 3.5W)와 제3 타입 수신기(정격 수신 전력, 6.5W)를 충전할 수 있다. 반면, 제3 타입 전송기는 동시에 제3 타입 수신기를 동시에 2대 충전할 수는 없다. 제4 타입 및 제5 타입 전송기는 최대 전송 전력이 각각 25W, 40W로, 각각 제5 타입 수신기와 제6 타입 수신기까지 지원하며, 슬롯의 개수는 각각 3개, 4개일 수 있다.

한편, 상술한 수신기(1200)와 전송기(1100)의 분류는 임의적인 것이므로 수신기(1200)와 전송기(1100)의 분류가 상술한 예로 한정되는 것은 아니다. 따라서, 수신기(1200)와 전송기(1100)의 타입이 변경되거나 타입 별 디바이스 종류, 정격 수신 전력, 최대 전송 전력, 지원 슬롯의 개수, 지원하는 수신기 타입 등이 변경될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 시스템(1000)에서 전력이 무선으로 전송되는 과정에 관하여 설명한다. 전력의 무선 전송은 전자기 유도 방식이나 자기 공명 방식을 이용하여 수행될 수 있다. 이때 전송기(1100)의 전송 코일(1140)와 수신기(1200)의 수신 코일(1210) 사이에서 전력 전송이 수행될 수 있다.

자기 공명 방식을 이용하는 경우에는 전송 코일(1140)와 수신 코일(1210)은 각각 공진기 형태로 제공될 수 있다. 공진기는 코일 및 캐패시터 중 적어도 하나를 포함하는 공진 구조를 가질 수 있다. 이때 공진기의 공진 주파수는 코일의 인덕턴스와 캐패시터의 캐패시턴스에 의해 결정된다. 여기서, 코일은 루프의 형태로 이루어질 수 있다. 또 루프의 내부에는 코어가 배치될 수 있다. 코어는 페라이트 코어(ferrite core)와 같은 물리적인 코어나 공심 코어(air core)를 포함할 수 있다.

전송 코일(1140)와 수신 코일(1210) 간의 에너지 전송은 자기장의 공명 현상을 통해 이루어질 수 있다. 전송 코일(1140)의 공진기와 수신 코일(1210)의 공진기 사이에서 공진 주파수에 해당하는 자기장이 발생하면, 전송 코일(1140)과 수신 코일(1210)의 공진기 간에 공명 현상이 발생된다. 이에 따라 일반적인 경우 전송 코일(1140)에서 발생한 자기장이 자유 공간으로 방사되는 경우에 비해 보다 높은 효율로 수신 코일(1210)을 향해 자기장이 집속될 수 있다. 따라서 전송 코일(1140)로부터 수신 코일(1210)에 높은 효율로 에너지가 전달된다.

전자기 유도 방식은 자기 공명 방식과 유사하게 구현될 수 있으나 이때에는 자기장의 주파수가 공진 주파수일 필요가 없다. 대신 전자기 유도 방식에서는 수신 코일(1210)와 전송 코일(1140)를 구성하는 루프 간의 정합이 필요하며 루프 간의 간격이 매우 근접해야 한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전송기의 상태 흐름을 나타낸 도면이다. 이하 도 6을 참조로, 본 발명의 일 실시예에 따른 전송기(1100)의 동작에 관하여 설명한다. 도 6을 참조하면, 전송기는 대기 상태(Standby State), 통신 링크 개설 상태(Communication Link Establishment State), 전력 전송 상태(Power Transfer State) 및 에러 상태(Error State)를 가질 수 있다.

전송기는 전원이 들어오면 자가 진단 등과 같은 초기화(initialization)를 수행하고, 초기화가 종료되면 대기 상태로 진입할 수 있다. 대기 상태에서는 전송기는 수신기가 전송기의 무선 전력 전송 범위에 위치되는 것을 감지할 수 있다. 예를 들어, 충전 패드 형태의 전송기의 경우에는 수신기가 충전 패드 위에 놓여지는 것을 감지할 수 있다.

대기 상태에서 수신기가 감지되면 전송기는 통신 링크 개설 상태에 진입할 수 있다. 통신 링크 개설 상태에서는 전송기가 수신기와 통신 링크를 개설할 수 있다. 예를 들어, 전송기와 수신기는 서로 간의 기기 정보를 교환하여 통신 링크를 개설할 수 있다.

통신 링크가 개설되면, 전송기는 전력 전송 상태로 진입할 수 있다. 전력 전송 상태에서는 전송기는 수신기에 전력을 전송할 수 있다. 여기서, 전송기는 수신기에서 수신되는 무선 전력의 파라미터(예를 들어, 전력값, 전압값, 전류값 등)를 획득하고, 이를 이용하여 전송하는 전력을 조정할 수 있다. 전력 전송에 의해 수신기의 충전이 완료되면 전송기는 전력 전송 상태에서 벗어나 대기 상태로 회귀할 수 있다. 여기서, 충전 완료란 전송기로부터 전력 전송을 받는 모든 수신기의 충전이 완료된 경우를 의미할 수 있다.

한편, 대기 상태, 통신 링크 개설 상태, 전력 전송 상태 등에서 에러가 발생하면 전송기는 에러 상태로 진입할 수 있다. 예를 들어, 대기 상태에서 이물질이 감지되거나, 통신 링크 개설 상태에서 대기 상태 동안 감지된 수신기와 통신 링크를 개설하는데 실패하거나, 통신 링크 개설 상태에서 충전 범위 밖의 수신기와 통신 링크를 개설하거나, 전력 전송 상태에서 수신기로부터 과전력(예를 들어, 과전압, 과전류 또는 과온도 등)을 수신한 것을 지시하는 정보를 수신하면 전송기는 에러 상태로 진입할 수 있다. 전송기는 이러한 에러 조건이 해결되면 에러 상태에서 벗어나 초기화를 수행하고 대기 상태로 회귀할 수 있다.

대기 상태에서 전송기는 약감지 신호(weak detector signal)와 강감지 신호(strong detector signal)를 송출할 수 있다. 약감지 신호와 강감지 신호는 전송기의 제어 모듈이 전력 공급 모듈, 파워 앰프, 매칭 회로를 통해 전송 코일에 전력(또는 전류)를 다르게 인가하여 송출되는 크기가 다른 자기장 신호일 수 있다. 약감지 신호 및 강감지 신호는 실시예에 따라 각각 숏 비콘(short beacon) 및 롱 비콘(long beacon)으로도 지칭될 수 있으며, 각 신호를 가리키는 명칭은 이에 한정되지 않는다.

약감지 신호는 충전 범위 내의 물체(수신기나 이물질 등)가 위치하는지 여부를 감지하는데 이용될 수 있다. 전송기는 약감지 신호를 송출하고, 약감지 신호에 따른 부하 변화(예를 들어, 임피던스 변화)를 감지하여 전송기의 충전 범위 내에 임피던스 변화를 유발하는 물체가 있는지를 판단할 수 있다. 예를 들어, 충전 패드 형태의 전송기의 패드 상에 수신기나 금속 물체(열쇠 고리 등)가 올려진 경우 전송기는 약감지 신호를 통해 이를 감지할 수 있다.

약감지 신호는 충전 범위 내의 수신기를 검출하기에 충분한 파라미터를 가질 수 있다. 이때, 상기 파라미터는 전송 코일에 인가되는 값을 기준으로 설정될 수 있다. 즉, 전송기는 약감지 신호의 전력값, 전압값, 전류값(이하 ‘약감지 전류(weak detector current)’라고 함) 또는 송출 시간(이하 ‘약감지 타이밍(weak detector timing)’라고 함) 등을 수신기를 검출하기에 충분한 값으로 설정할 수 있다. 일 예로, 전송기는 전송 코일에 약 25ms의 약감지 타이밍 동안 전송 코일에 약감지 전류를 인가하여 약감지 신호를 송출할 수 있다.

한편, 대기 상태에서는 약감지 신호의 송출에 의한 소모 전력이 발생할 수 있다. 따라서, 약감지 신호로 인한 전력 소모를 줄이기 위하여 약감지 신호의 파라미터(예를 들어, 약감지 전류)를 적절히 제한할 수 있다. 이 경우 약감지 신호의 송출로 인한 전력 소모는 감소되지만 수신기 중 일부 타입은 약감지 신호로 검출되지 않을 수도 있다. 즉, 일부 타입의 수신기에서 발생하는 임피던스 변화량은 전송기가 인식할 수 있는 문턱값 이하인 경우가 있다. 예를 들어, 제1 타입의 수신기인 블루투스 헤드셋 등에 대해서는, 약감지 신호로 인해 검출되는 임피던스 변화가 전송기가 검출 가능한 문턱값에 비해 작을 수 있다. 이에 따라 전송기는 충전 범위 내에 제1 타입의 수신기가 위치되더라도 약감지 신호를 통해서는 이를 검출하지 못할 수도 있다. 물론, 보다 민감하게 임피던스 변화를 감지할 수 있도록 약감지 신호의 출력이나 제어 모듈의 설계 등을 적절히 변경하여 임피던스 변화가 검출되는 문턱값을 낮추어 전송기가 약감지 신호를 이용하여 제1 타입의 수신기를 검출할 수 있도록 하는 것도 가능하나, 이 경우 전송기의 단가가 상승하거나 대기 상태에서의 소모 전력이 커지는 단점이 있을 수 있다.

강감지 신호는 수신기가 부팅되거나 반응하기에 충분한 전력을 공급하는데 이용될 수 있다. 수신기는 자기장 신호인 강감지 신호로부터 전송기로 접속 요청 신호(request signal)을 송신하기 위해 통신 모듈을 활성화시키기에 충분한 전력을 공급받을 수 있다.

강감지 신호는 충전 범위 내의 수신기를 부팅시키거나 수신기가 강감지 신호에 응답하여 접속 요청 신호를 송신하기에 충분한 전력을 수신기에 공급할 수 있다. 강감지 신호의 전력값, 전압값, 전류값(이하 ‘강감지 전류(strong detector current)’라고 함) 또는 송출 시간(이하 ‘강감지 타이밍(strong detector timing)’라고 함)은 수신기에 이러한 전력을 공급하기에 충분한 값으로 설정될 수 있다. 일 예로, 전송기는 전송 코일에 강감지 타이밍(예를 들어, 약 100ms) 동안 강감지 전류를 인가하여 강감지 신호를 송출할 수 있다. 한편, 강감지 신호의 파라미터는 약감지 신호의 파라미터보다 큰 값을 가질 수 있다. 예를 들어, 강감지 신호를 송출하기 위해 전송 코일에 인가되는 전류(강감지 전류)는 약감지 신호를 위한 전류의 수 배에서 수백 배에 이를 수 있다.

강감지 신호를 수신한 수신기는 강감지 신호에 응답하여 전송기에 접속 요청 신호를 송신할 수 있다. 수신기가 이미 켜져 있는 경우에는 강감지 신호에 바로 응답하여 접속 요청 신호를 송신할 수 있다. 또한, 수신기가 꺼져있거나 수신기의 통신 모듈이 오프 상태인 경우, 수신기는 강감지 신호를 통해 전달되는 무선 전력을 이용하여 통신 모듈을 활성화시켜 접속 요청 신호를 송신할 수 있다. 전송기는 수신기로부터 접속 요청 신호를 수신하면 통신 링크 개설 상태로 전환하여 수신기와 통신 링크를 설립하게 된다. 통신 링크 개설 상태에서 전송기는 수신기에 시작 전력(start power)를 전송하고, 이를 이용하여 전송기와 수신기는 서로 통신 링크 개설에 필요한 정보(예를 들어, 기기의 식별자, 정격 수신 전력, 최대 전송 전력 등)을 교환할 수 있다. 한편, 전송기는 강감지 타이밍이 모두 경과하지 않은 경우라도 강감지 신호의 송출을 중단하고 바로 통신 링크 개설 상태로 전환하여 시작 전력을 전송하는 것이 가능하다.

한편, 상술한 대기 상태에는 제1 대기 상태와 제2 대기 상태가 포함될 수 있다. 제2 대기 상태는 제1 대기 상태에 비하여 전력 소모량이 적을 수 있다. 예를 들어, 제2 대기 상태에서는 제1 대기 상태에 비해 약감지 신호나 강감지 신호를 더 긴 주기로 송출하거나 강감지 신호를 주기적으로 송출하지 않아 전송기가 제2 대기 상태에서 더 적은 전력을 소모할 수 있다. 반면, 제2 대기 상태에서는 수신기의 감지가 비교적 더 느릴 수 있다. 특히, 약감지 신호가 제1 타입의 수신기에 따른 임피던스 변화를 검출하지 못하는 경우 전송기는 제1 타입의 수신기가 강감지 신호에 반응하여 접속 요청 신호를 송신할 경우에만 제1 타입의 수신기와 통신 연결을 수행할 수 있다. 이때, 전송기가 강감지 신호를 주기적으로 송출하지 않는 경우 제1 타입의 수신기와 통신 연결을 수행할 수 없는 경우가 발생할 수 있다.

여기서, 제1 대기 상태와 제2 상태의 진입 조건은 상이할 수 있다. 다시 도 6을 참조하면 제1 대기 상태의 진입 조건으로는 전송기에 전원이 인가되고 초기화를 수행한 경우, 에러 상태로부터 에러 조건이 해결되고 초기화 된 경우 또는 전력 전송 상태에서 수신기의 충전이 완료된 경우 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 한편, 제2 대기 상태의 진입 조건으로는 전력 전송 상태에서 수신기의 충전이 완료된 경우일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 전송기가 전력 전송 상태로부터 수신기의 충전 완료 시 어떠한 대기 상태로 진입할지 여부는 여분의 수신기에 대하여 전력 전송이 가능한 상태인지 여부에 따라서 결정될 수 있다. 여분의 수신기에 대하여 전력 전송이 가능한지의 여부는 전송기의 전체 지원 슬롯 수, 현재 가용한 지원 슬롯 수, 최대 전송 전력, 전송기로부터 무선 전력을 수신하는 수신기의 개수, 타입, 정격 수신 전력 등에 대한 정보 중 적어도 하나에 기초하여 판단될 수 있다.

일 예로, 전송기는 전송기의 지원 슬롯 수와 전송기로부터 무선 전력을 공급받는 수신기의 개수를 비교하여 어떠한 대기 상태로 진입할지를 판단할 수 있다. 구체적으로 지원 슬롯 수보다 연결되어 있는 수신기의 개수가 적은 경우에는 제1 대기 상태로 진입하고, 지원 슬롯 수와 연결되어 있는 수신기의 개수가 일치하는 경우에는 제2 대기 상태로 진입할 수 있다. 예를 들면, 지원 슬롯이 2개인 전송기가 1개의 수신기로 무선 전력을 공급하는 경우, 상기 수신기의 충전이 완료되면 전송기는 제1 대기 상태로 진입할 수 있다. 다른 예로, 지원 슬롯이 2개인 전송기가 2개의 수신기로 무선 전력을 전송하는 경우, 두 수신기의 충전이 완료되면 전송기는 여분의 수신기에 대한 충전이 불가하므로 제2 대기 상태로 진입할 수 있다. 한편, 전송기는 기존의 2개의 수신기 중 적어도 하나가 사용자에 의해 제거되는 등의 변화를 감지할 수 있으며, 이 경우 다시 가용한 지원 슬롯이 생기게 되어 제1 대기 상태로 진입할 수도 있다.

다른 예로, 전송기는 전송기에서 충전이 완료된 수신기의 타입에 따라 어떠한 대기 상태로 진입할지를 판단할 수 있다. 구체적으로 지원 슬롯이 1개인 전송기가 제1 타입의 수신기 1개에 대한 충전을 완료한 경우 제1 대기 상태로 진입할 수 있다. 제1 타입의 수신기의 임피던스 변화는 강감지 신호의 전송을 필요로 하므로, 전송기의 가용한 지원 슬롯 수가 없다고 하더라도 제1 대기 상태로 진입이 필요할 수 있다.

또 다른 예로, 전송기는 전송기의 최대 전송 전력과 전송기로부터 무선 전력을 공급받는 수신기의 필요 전송 전력값을 비교하여 어떠한 대기 상태로 진입할지를 판단할 수 있다. 이때, 필요 전송 전력값은 무선 전력을 공급받는 수신기의 정격 수신 전력에 기초하여 결정될 수 있으며, 수신기가 복수인 경우에는 각 수신기의 정격 수신 전력의 합으로 결정될 수 있다. 구체적으로 전송기는 최대 전송 전력과 필요 전송 전력의 차이가 미리 정해진 값 이상인 경우에는 제1 대기 상태로 진입하고, 그 차이가 미리 정해진 값 이하인 경우에는 제2 대기 상태로 진입할 수 있다. 여기서 미리 정해진 값은 특정 타입의 수신기의 필요 전송 전력일 수 있다. 여기서, 정격 수신 전력에 따른 필요 전송 전력은 무선 전력의 전송 효율에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 제3 타입 수신기의 경우에는 정격 수신 전력이 6.5W이고, 이에 따라 전송기에서 전송해야 할 필요 전력 값은 약 7.5W일 수 있다. 유사하게 제4 타입의 수신기의 경우 정격 수신 전력은 10W이고, 이에 따라 전송기에서 전송해야 할 필요 전력 값은 약 12W일 수 있다.

따라서, 최대 전송 전력이 12W인 제3 타입의 전송기가 정격 수신 전력이 3.5W인 제2 타입의 수신기에 무선 전력을 공급하는 경우, 제2 타입의 수신기의 필요 전송 전력은 약 4.5W일 수 있으며 전송기의 전송 전력 여유분은 약 7.5W이다. 이는 제1 내지 제3 타입의 수신기의 필요 전송 전력(각각 정격 수신 전력은 1W, 3.5W, 6.5W이며 필요 전송 전력은 각각 1.5W, 4.5W, 7.5W로 가정함) 이상이므로 전송기는 여분의 수신기를 더 충전할 수 있고, 충전이 완료되면 제1 대기 상태로 진입할 수 있다. 또한, 제3 타입의 전송기가 정격 수신 전력이 10W인 제4 타입의 수신기에 무선 전력을 공급하는 경우, 제3 타입의 수신기의 필요 전송 전력은 약 12W일 수 있으며 전송기의 전송 전력 여유분은 0W이다. 따라서, 전송기에는 전송 전력 여유분이 없으며, 충전이 완료되면 제2 대기 상태로 진입할 수 있다.

도 7 내지 도 12는 전송기의 제1 대기 상태 또는 제2 대기 상태에서의 감지 신호 전송 방법의 다양한 실시예들을 도시하고 있다. 도 7 내지 도 12의 각 실시예에서, 이전 도면의 실시예와 동일하거나 중복되는 부분은 구체적인 설명을 생략하도록 한다.

먼저, 도 7은 제1 대기 상태에서 전송기의 동작을 도시한 도면이다. 도 7을 참조하면, 제1 대기 상태에서 전송기는 약감지 신호와 강감지 신호를 미리 정해진 일정한 시간 간격으로 송출할 수 있다. 여기서, 약감지 신호의 송출 주기는 약감지 주기(weak detector period)이고, 강감지 신호의 송출 주기는 강감지 주기(strong detector period)로 정의할 수 있다.

약감지 신호는 비교적 짧은 시간 간격으로 일정하게 송출될 수 있다. 예를 들어, 약감지 주기는 약 수 백ms일 수 있다. 강감지 신호는 비교적 긴 시간 간격으로 일정하게 송출될 수 있다. 예를 들어, 강감지 주기는 약 수백~수천ms일 수 있다. 일 예에 따르면, 도 6에 도시된 바와 같이 강감지 주기는 약감지 주기의 5배일 수 있다. 또 강감지 신호는 물체의 감지 시에 강감지 주기와 무관하게 송출될 수 있다. 즉, 전송기가 약감지 신호를 송출하고 임피던스 변화를 감지하면 전송기는 약감지 신호에 이어 곧바로 강감지 신호를 송출할 수 있다. 강감지 신호를 수신한 수신기는 접속 요청 신호를 전송기에 송신하고, 이를 수신한 전송기는 대기 상태로부터 통신 링크 개설 상태로 진입하게 된다.

도 8은 제2 대기 상태에서 전송기의 동작의 제1 실시예를 도시한 도면이다. 도 8을 참조하면, 제2 대기 상태에서 전송기는 약감지 신호를 미리 정해진 일정한 시간 간격으로 송출할 수 있다. 반면에, 전송기는 주기적인 강감지 신호의 송출을 수행하지 않을 수 있다. 여기서, 제2 대기 상태의 약감지 주기는 제1 대기 상태의 약감지 주기와 동일할 수 있다. 한편, 전송기는 약감지 신호에 따라 임피던스 변화가 감지되면 약감지 신호에 이어 곧바로 강감지 신호를 송출할 수 있다. 강감지 신호를 수신한 수신기는 접속 요청 신호를 전송기에 송신하고, 이를 수신한 전송기는 대기 상태로부터 통신 링크 개설 상태로 진입하게 된다.

도 9는 제2 대기 상태에서 전송기의 동작의 제2 실시예를 도시한 도면이다. 도 9를 참조하면, 제2 대기 상태에서 전송기는 약감지 신호를 미리 정해진 일정한 시간 간격으로 송출할 수 있다. 또한, 전송기는 주기적인 강감지 신호의 송출을 수행하지 않을 수 있다. 여기서, 제2 대기 상태의 약감지 주기는 제1 대기 상태의 약감지 주기보다 클 수 있다. 예를 들어, 제1 대기 상태에서 약감지 주기는 약 250ms일 수 있고, 제2 대기 상태에서 약감지 주기는 약 500ms일 수 있다. 한편, 전송기는 약감지 신호에 따라 임피던스 변화가 감지되면 약감지 신호에 이어 곧바로 강감지 신호를 송출할 수 있다. 강감지 신호를 수신한 수신기는 접속 요청 신호를 전송기에 송신하고, 이를 수신한 전송기는 대기 상태로부터 통신 링크 개설 상태로 진입하게 된다.

도 10은 제2 대기 상태에서 전송기의 동작의 제3 실시예를 도시한 도면이다. 도 10을 참조하면, 제2 대기 상태에서 전송기는 동적으로 변화하는 약감지 주기에 따라 약감지 신호를 송출할 수 있다. 예를 들어, 약감지 신호는 제2 대기 상태에 진입한 후 초기 일정 기간 동안에는 제1 약감지 주기로 송출되고, 초기 일정 기간이 도과한 뒤에는 제1 약감지 주기보다 큰 제2 약감지 주기로 송출될 수 있다. 일 예에 따르면, 약감지 신호는 제2 대기 상태로 진입한 시점으로부터 1250ms 동안에는 250ms의 약감지 주기로 송출되고, 1250ms가 경과한 뒤에는 500ms의 약감지 주기로 송출될 수 있다. 또한 전송기는 주기적인 강감지 신호의 송출을 수행하지 않을 수 있다. 한편, 전송기는 약감지 신호에 따라 임피던스 변화가 감지되면 약감지 신호에 이어 곧바로 강감지 신호를 송출할 수 있다. 강감지 신호를 수신한 수신기는 접속 요청 신호를 전송기에 송신하고, 이를 수신한 전송기는 대기 상태로부터 통신 링크 개설 상태로 진입하게 된다.

도 11은 제2 대기 상태에서 전송기의 동작을 제4 실시예를 도시한 도면이다. 도 11을 참조하면, 제2 대기 상태에서 전송기는 약감지 신호와 강감지 신호를 각각 미리 정해진 일정한 시간 간격으로 송출할 수 있다. 여기서, 제2 대기 상태에서 약감지 주기는 제1 대기 상태에서의 약감지 주기와 동일하다. 반면에, 제2 대기 상태에서 강감지 주기는 제1 대기 상태에서의 강감지 주기보다 클 수 있다. 예를 들어, 제1 대기 상태에서는 약감지 신호가 250ms의 주기로 송출되고 강감지 신호가 1250ms의 주기로 송출될 때 제2 대기 상태에서는 약감지 신호가 250ms의 주기로 송출되고 강감지 신호가 2500ms의 주기로 송출될 수 있다. 한편, 전송기는 약감지 신호에 따라 임피던스 변화가 감지되면 약감지 신호에 이어 곧바로 강감지 신호를 송출할 수 있다. 강감지 신호를 수신한 수신기는 접속 요청 신호를 전송기에 송신하고, 이를 수신한 전송기는 대기 상태로부터 통신 링크 개설 상태로 진입하게 된다.

도 12는 제2 대기 상태에서 전송기의 동작의 제5 실시예를 도시한 도면이다. 도 12를 참조하면, 제2 대기 상태에서 전송기는 약감지 신호를 일정한 주기에 따라 송출할 수 있다. 또 전송기는 강감지 신호를 동적으로 변화하는 강감지 주기에 따라 송출할 수 있다. 예를 들어, 강감지 신호는 제2 대기 상태에 진입한 후 초기 일정 기간 동안에는 제1 강감지 주기로 송출되고, 초기 일정 기간이 도과한 뒤에는 제1 강감지 주기보다 큰 제2 강감지 주기로 송출될 수 있다. 일 예에 따르면, 제2 대기 상태에서 약감지 신호는 250ms의 주기로 송출되고, 강감지 신호는 제2 대기 상태에 진입한 시점으로부터 1250ms 동안에는 1250ms의 주기로 송출되고, 1250ms이 경과한 뒤에는 2000ms의 주기로 송출될 수 있다. 한편, 전송기는 약감지 신호에 따라 임피던스 변화가 감지되면 약감지 신호에 이어 곧바로 강감지 신호를 송출할 수 있다. 강감지 신호를 수신한 수신기는 접속 요청 신호를 전송기에 송신하고, 이를 수신한 전송기는 대기 상태로부터 통신 링크 개설 상태로 진입하게 된다.

도 13 내지 도 16은 전송기의 감지 신호 전송 방법의 또 다른 실시예들을 도시하고 있다. 도 13 내지 도 16의 각 실시예에서, 이전 도면의 실시예와 동일하거나 중복되는 부분은 구체적인 설명을 생략하도록 한다.

도 4에서 전술한 바와 같이, 수신기는 수 W의 정격 수신 전력을 갖는 저전력 수신기(LP-수신기)와 수십 W 이상의 정격 수신 전력을 갖는 중간 전력 수신기(MP-수신기) 등 다양한 종류의 수신기들을 포함할 수 있다. 게다가 1:N의 충전을 지원하는 전송기의 경우 LP-수신기와 MP-수신기를 동시에 충전할 수 있어야 한다. 이때, 각 수신기에는 해당 수신기의 방전(power off) 상태에서 구동을 시작하기 위한 최소 전압값(V_RECT_BOOT)이 설정될 수 있는데, LP-수신기가 구동하기 위한 V_RECT_BOOT와, MP-수신기가 구동하기 위한 V_RECT_BOOT는 서로 다를 수 있다. 혹은 두 수신기의 V_RECT_BOOT 값이 동일하더라도, 각 수신기의 수신 코일의 차이 등으로 인해 동일한 V_RECT_BOOT에 이르게 하기 위한 최소 전송 전류 값(I_TX_MIN)이 서로 다를 수 있다.

따라서, 서로 다른 정격 수신 전력을 갖는 수신기들에 대한 무선 충전을 제공하기 위해서는 전송기가 각 수신기의 정격 수신 전력에 알맞게 감지 신호를 송출하는 것이 필요하다. 만약 전송기의 강감지 신호의 전류값(I_TX_LONG_BEACON)이 LP-수신기에 최적화 되어 있다면, 해당 강감지 신호의 전력은 방전 상태의 MP-수신기를 최소 동작 전압인 V_RECT_BOOT까지 올리는데 부족할 것이다. 반면에 전송기의 강감지 신호의 전류값(I_TX_LONG_BEACON)이 MP-수신기에 최적화 되어 있다면, 해당 강감지 신호의 전력을 수신한 LP-수신기의 수신 전압값(V_RECT)은 기 설정된 임계값(V_RECT_HIGH) 이상으로 높아져서, LP-수신기의 회로에 손상이 발생할 수 있다. 본 발명에서 수신기의 수신 전압값(V_RECT), 수신기의 구동을 위한 최소 전압값(V_RECT_BOOT) 및 기 설정된 임계값(V_RECT_HIGH) 등은 수신기의 정류기의 출력 전압값으로 정의될 수 있다.

도 13은 전송기의 강감지 신호 전송 방법의 제1 실시예를 도시한 도면이다. 도 13을 참조하면, 전송기는 서로 다른 전송 전류값을 갖는 복수의 강감지 신호로 이루어진 강감지 신호 세트를 주기적으로 송출할 수 있다. 즉, 전송기는 LP-수신기의 구동을 위한 제1 전송 전류값 I_TX_LONG_BEACON_LP를 갖는 제1 강감지 신호(LP), MP-수신기의 구동을 위한 제2 전송 전류값 I_TX_LONG_BEACON_MP를 갖는 제2 강감지 신호(MP), 및 고전력 수신기(HP-수신기)의 구동을 위한 제3 전송 전류값 I_TX_LONG_BEACON_HP를 갖는 제3 강감지 신호(HP)를 포함하는 강감지 신호 세트를 주기적으로 송출할 수 있다. 여기서, 제1 전송 전류값 I_TX_LONG_BEACON_LP는 제2 전송 전류값 I_TX_LONG_BEACON_MP보다 작거나 같으며, 제2 전송 전류값 I_TX_LONG_BEACON_MP는 제3 전송 전류값 I_TX_LONG_BEACON_HP보다 작거나 같다. 전송기는 강감지 신호 세트의 각 강감지 신호를 전송 전류값의 오름 차순으로 송출 할 수 있으며, 이에 따라 하나의 강감지 신호 세트 내에서 각 강감지 신호는 제1 강감지 신호(LP), 제2 강감지 신호(MP), 제3 강감지 신호(HP) 순으로 송출된다.

전송기로부터 수신된 강감지 신호에 의해 V_RECT_BOOT에 도달한 수신기는, 통신 응답 신호를 전송하고 전송기와 통신을 수행할 수 있다. 만약 방전된 LP-수신기가 전송기의 충전 범위 내에 놓여질 경우, 해당 LP-수신기는 수신된 제1 강감지 신호(LP)에 의해 V_RECT_BOOT에 도달하여 전송기와 통신을 수행할 수 있다. 한편, LP-수신기는 제1 강감지 신호(LP)를 뒤따라는 제2 강감지 신호(MP) 및 제3 강감지 신호(HP)로부터의 보호를 위해 내부 안전 회로를 구비할 수 있다. 또는, 전송기는 제1 강감지 신호(LP)를 수신한 LP-수신기로부터 통신 응답 신호를 수신한 경우, 제2 강감지 신호(MP) 및 제3 강감지 신호(HP)의 송출을 중단하고 곧바로 전력 전송 상태로 전환할 수 있다. 만약 방전된 MP-수신기가 전송기의 충전 범위 내에 놓여질 경우, 해당 MP-수신기는 수신된 제1 강감지 신호(LP) 또는 제2 강감지 신호(MP)에 의해 V_RECT_BOOT에 도달하여 전송기와 통신을 수행할 수 있다. MP-수신기는 제2 강감지 신호(MP)를 뒤따라는 제3 강감지 신호(HP)로부터의 보호를 위해 내부 안전 회로를 구비할 수 있다. 또는, 전송기는 제2 강감지 신호(MP)를 수신한 MP-수신기로부터 통신 응답 신호를 수신한 경우, 제3 강감지 신호(HP)의 송출을 중단하고 곧바로 전력 전송 상태로 전환할 수 있다. 마찬가지로, 방전된 HP-수신기가 전송기의 충전 범위 내에 놓여질 경우, 해당 HP-수신기는 수신된 제1 강감지 신호(LP), 제2 강감지 신호(MP) 또는 제3 강감지 신호(HP)에 의해 V_RECT_BOOT에 도달하여 전송기와 통신을 수행할 수 있다.

도 13에서는 전송기가 3가지 레벨의 강감지 신호를 송출하는 것으로 예시하고 있으나, 본 발명은 이에 한정하지 않으며 전송기는 2가지 레벨의 강감지 신호 또는 그 이상의 레벨을 갖는 강감지 신호를 송출할 수 있다. 수신기로부터 통신 응답 신호를 수신한 전송기는 전력 전송 상태로 전환하여 전력 전송을 수행할 수 있다. 전송기는 접속된 수신기의 타입을 파악하고, 해당 타입에 기초한 전송 전류값(I_TX)으로 전력을 전송할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 복수의 수신기가 접속된 경우 전송기는 복수의 수신기들 중 가장 낮은 타입에 기초한 전송 전류값(I_TX)으로 전력을 전송할 수 있다.

도 14는 전송기의 강감지 신호 전송 방법의 제2 실시예를 도시한 도면이다. 도 14를 참조하면, 전송기는 약감지 신호에 대응하는 임피던스 변화가 감지될 때 곧바로 강감지 신호를 송출하되, 해당 강감지 신호에 대한 통신 응답 신호의 수신 여부에 따라 이후에 송출되는 강감지 신호의 전송 전류값을 조정할 수 있다. 전술한 바와 같이, 전송기는 주기적으로 강감지 신호를 송출할 수 있으며, 약감지 신호에 대응한 임피던스 변화가 감지되면 약감지 신호에 이어 곧바로 강감지 신호를 송출할 수 있다. 이때, 전송기는 가장 낮은 레벨인 제1 전송 전류값 I_TX_LONG_BEACON_LP을 갖는 제1 강감지 신호(LP)를 송출할 수 있다. 만약 제1 강감지 신호(LP)에 대응하여 수신기로부터 통신 응답 신호가 수신되면, 전송기는 수신기와 통신을 수행하고 전력을 전송할 수 있다. 그러나 수신기의 통신 응답 신호가 수신되지 않는다면, 전송기는 다음 회에 송출되는 강감지 신호의 레벨을 높일 수 있다. 즉, 전송기는 다음 약감지 신호를 통해 임피던스 변화가 감지되는 경우, 이전 강감지 신호보다 높은 레벨의 제2 강감지 신호(MP)를 송출한다. 제2 강감지 신호(MP)에 대응한 수신기의 통신 응답 신호가 수신되지 않으면, 전송기는 다음 회에 제3 강감지 신호(HP)를 송출할 수 있다.

수신기로부터 통신 응답 신호가 수신되면, 전송기는 전력 전송 상태로 전환하여 전력 전송을 수행한다. 이때, 전력 전송을 위한 전송 전류값(I_TX)은 통신 응답 신호가 수신된 강감지 신호의 레벨에 기초하여 결정될 수 있다. 즉, 제2 강감지 신호(MP)에 대응한 통신 응답 신호에 의해 전력 전송이 수행된 경우의 전송 전류값(I_TX)은 제1 강감지 신호(LP)에 대응한 통신 응답 신호에 의해 전력 전송이 수행된 경우의 전송 전류값(I_TX)보다 높을 수 있다.

도 15는 전송기의 강감지 신호 전송 방법의 제3 실시예를 도시한 도면이다. 도 15를 참조하면, 전송기는 주기적으로 송출하는 약감지 신호에 따른 임피던스 변화를 감지하고, 감지된 임피던스 변화량에 기초하여 강감지 신호의 전송 전류값을 조정할 수 있다. 전송기에서 감지되는 임피던스 변화량은 수신기의 타입에 따라 다를 수 있는데, 수신기의 타입이 높을수록 임피던스 변화량이 클 수 있다. 만약 기 설정된 제1 임피던스 변화량 보다 작은 임피던스 변화가 감지될 경우, 전송기는 LP-수신기의 임피던스 변화가 감지된 것으로 판별하고, 이에 대응하여 제1 강감지 신호(LP)를 송출할 수 있다. 그러나 기 설정된 제1 임피던스 변화량과 제2 임피던스 변화량 사이의 임피던스 변화가 감지될 경우, 전송기는 MP-수신기의 임피던스 변화가 감지된 것으로 판별하고, 이에 대응하여 제2 강감지 신호(MP)를 송출할 수 있다. 이때, 기 설정된 제2 임피던스 변화량은 기 설정된 제1 임피던스 변화량보다 높은 값을 갖는다. 마찬가지로, 기 설정된 제2 임피던스 변화량보다 큰 임피던스 변화가 감지될 경우, 전송기는 HP-수신기의 임피던스 변화가 감지된 것으로 판별하고, 이에 대응하여 제3 강감지 신호(HP)를 송출할 수 있다.

도 16은 전송기의 강감지 신호 전송 방법의 제4 실시예를 도시한 도면이다. 전송기가 LP-수신기를 충전하는 도중에 이보다 높은 타입의 MP-수신기 또는 HP-수신기가 전송기의 충전 범위 내에 놓여지면, 해당 MP-수신기 또는 HP-수신기는 V_RECT_BOOT에 도달하기에 충분한 전류를 공급받지 못할 수 있다. 따라서, 전송기는 해당 전송기의 타입에 따라 지원되는 수신기의 최대 타입 값보다 낮은 타입의 수신기의 충전 중에 있을 경우, 상위 타입의 수신기를 위한 강감지 신호를 주기적으로 송출할 수 있다. 이때, 전송기는 전송하고자 하는 강감지 신호가 현재 충전중인 수신기의 수신 전압값(V_RECT)의 허용 범위를 초과하는지 여부에 기초하여, 상위 타입의 수신기를 위한 강감지 신호를 송출할 수 있다.

만약 전송하고자 하는 강감지 신호(이를테면, MP)를 송출하였을 때 충전중인 수신기(이를테면, LP-수신기)의 수신 전압값(V_RECT)이 허용 범위를 초과하게 될 경우, 전송기는 도 16(a)에 도시된 바와 같이 전력 전송을 일시 중단하고 상위 타입의 수신기를 위한 강감지 신호(MP 또는 HP)를 송출한다. 이를 위해, 전송기는 LP-수신기에게 일정 시간 동안 충전을 중지시키는 메시지를 전송할 수 있다. 상위 타입의 수신기를 위한 강감지 신호(MP 또는 HP)가 송출된 후에, 전송기는 LP-수신기와의 충전을 재개할 수 있다. 한편, 강감지 신호(MP)를 송출하였을 때 충전중인 수신기의 수신 전압값(V_RECT)이 허용 범위를 초과하지 않을 경우, 전송기는 도 16(b)에 도시된 바와 같이 전력 전송을 위한 전송 전류값(I_TX)을 강감지 타이밍 동안 제2 전송 전류값 I_TX_LONG_BEACON_MP (또는, 제3 전송 전류값 I_TX_LONG_BEACON_HP)로 높일 수 있다.

이상으로 본 발명의 다양한 실시예에 따른 약감지 신호 및/또는 강감지 신호를 이용하여 전송기가 수신기를 감지하는 방법을 서술하였다. 한편 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 전송기는 아웃밴드 통신 모듈 또는 센서의 센싱값에 기초하여 수신기를 감지할 수 있다. 수신기를 감지하기 위해서 전송기가 지속적으로 약감지 신호 및 강감지 신호를 송출하게 되면, 많은 대기 전력이 소요될 수 있다. 특히, 전송기의 충전 범위 내에 수신기가 놓여져 있지 않거나, 충전 완료된 수신기가 상기 충전 범위 내에 계속 놓여져 있는 경우 불필요한 약감지 신호 및 강감지 신호의 송출로 인하여 전력이 낭비될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 전송기 및 수신기는 NFC(Near Field Communication) 모듈을 포함할 수 있으며, 이를 이용하여 수신기가 전송기의 충전 범위 내에 위치하는지 여부를 판별할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전송기는 NFC 리슨 모드(listen mode)로, 수신기는 NFC 폴링 모드(polling mode)로 각각 동작할 수 있다. 전송기는 NFC 통신 모듈을 통한 NFC 폴링 메시지가 수신되지 않을 경우, 대기 상태에서도 약감지 신호 및/또는 강감지 신호를 송출하지 않을 수 있다. 수신기가 전송기에 접근하면 수신기의 NFC 폴링 메시지를 전송기가 NFC 통신 모듈을 통해 수신하게 되며, 이때 전송기는 약감지 신호 및/또는 강감지 신호를 송출하여 무선 충전을 위한 프로세스를 수행할 수 있다. 또는, NFC 폴링 메시지가 수신되지 않을 경우, 전송기는 도 8 내지 도 12의 실시예에서 전술한 제2 대기 상태에서 약감지 신호 및/또는 강감지 신호를 송출할 수 있다. 수신기가 전송기에 접근하여 수신기의 NFC 폴링 메시지를 전송기가 수신하게 되면, 전송기는 제1 대기 상태로 전환하여 약감지 신호 및/또는 강감지 신호를 송출할 수 있다. 만약 전송기가 전력 전송 상태로 전환되어 수신기의 충전이 시작되면, 전송기는 약감지 신호 및 강감지 신호의 송출을 중단한다.

수신기의 충전이 완료된 후에도, 수신기는 주기적으로 NFC 폴링 메시지를 전송할 수 있다. 전송기는 주기적으로 수신되는 NFC 폴링 메시지를 통해 수신기가 전송기의 충전 범위 내에 위치함을 인지할 수 있다. 만약 수신기의 주기적인 NFC 폴링 메시지가 수신되지 않으면, 전송기의 충전 범위 내에서 수신기가 제거된 것으로 판별되며, 전송기는 수신기의 감지를 위해 약감지 신호 및/또는 강감지 신호를 송출할 수 있다. 전술한 과정을 위해, 전송기와 수신기는 충전 시작 전, 충전 중 또는 충전 완료 후에 상호 간에 NFC 모듈이 탑재되어 있는지, 무선 충전을 지원하기 위해 주기적인 NFC 폴링 메시지를 전송할 수 있는지 등의 여부를 확인할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 전송기 및 수신기는 블루투스 모듈을 포함할 수 있으며, 이를 이용하여 수신기가 전송기의 충전 범위 내에 위치하는지 여부를 판별할 수 있다. 이때, 상기 블루투스 모듈은 블루투스 로우 에너지(BLE) 모듈, 블루투스 4.0 이상의 모듈 등을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전송기는 고정된 위치에 구비될 수 있다. 수신기는 전송기와 무선 충전을 수행한 후, 해당 전송기의 위치를 나타내는 시그니쳐(signature) 정보, 이를테면 GPS 위치 정보, 무선랜 AP(Access Point) 리스트, 셀룰러 신호 등을 기록한다. 추후에 수신기가 유사한 시그니쳐 정보를 감지할 경우, 전송기를 찾기 위해 블루투스 모듈을 활성화 할 수 있으며 블루투스 광고(advertisement) 신호를 주기적으로 전송할 수 있다. 이때, 전송되는 블루투스 광고 신호에는 해당 수신기의 배터리가 충전된 레벨 값을 포함할 수 있다. 전송기는 블루투스 광고 신호가 수신되지 않을 경우, 대기 상태에서도 약감지 신호 및/또는 강감지 신호를 송출하지 않을 수 있다. 또는, 블루투스 광고 신호가 수신되지 않을 경우, 전송기는 도 8 내지 도 12의 실시예에서 전술한 제2 대기 상태에서 약감지 신호 및/또는 강감지 신호를 송출할 수 있다. 수신기가 전송기에 접근하여 수신기의 블루투스 광고 신호를 전송기가 수신하게 되면, 전송기는 제1 대기 상태로 전환하여 약감지 신호 및/또는 강감지 신호를 송출할 수 있다. 만약 전송기가 전력 전송 상태로 전환되어 수신기의 충전이 시작되면, 전송기는 약감지 신호 및 강감지 신호의 송출을 중단한다.

한편, 수신기의 충전이 완료되면, 수신기는 탈거 알림(leave notify) 기능을 활성화 할 수 있다. 탈거 알림 기능은 해당 수신기의 움직임의 변화가 감지될 경우, 해당 수신기가 전송기에서 탈거 되었음을 알리는 메시지를 전송하는 것이다. 수신기는 자이로 센서 등을 이용하여 해당 디바이스의 움직임 변화 등을 감지할 수 있으며, 움직임 변화가 기 설정된 기준치 이상으로 감지될 경우 탈거 알림 메시지를 전송할 수 있다. 탈거 알림 메시지를 수신한 전송기는 수신기의 감지를 위해 약감지 신호 및/또는 강감지 신호를 송출할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 전송기는 수신기를 감지하기 위한 별도의 센서 모듈을 포함할 수 있으며, 센서 모듈의 센싱값에 기초하여 수신기가 전송기의 충전 범위 내에 위치하는지 여부를 판별할 수 있다. 센서 모듈은 광센서, 조도센서, 자기센서, 압력센서, 근접센서, 카메라 센서 등을 포함할 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 만약 전송기에 복수의 충전 슬롯이 구비될 경우, 각 슬롯에 대응하는 위치에 센서가 탑재될 수 있다. 센서 모듈의 센싱값에 기초하여 수신기가 전송기의 충전 범위 내에 위치하지 않는 것으로 판별될 경우, 전송기는 제2 대기 상태로 전환하거나 감지 신호를 송출하지 않을 수 있다. 그러나 상기 센싱값에 기초하여 수신기가 전송기의 충전 범위 내에 위치하는 것으로 판별될 경우, 전송기는 제1 대기 상태로 전환하여 약감지 신호 및/또는 강감지 신호를 송출할 수 있다. 만약 전송기가 전력 전송 상태로 전환되어 수신기의 충전이 시작되면, 전송기는 약감지 신호 및 강감지 신호의 송출을 중단한다. 한편, 수신기의 충전이 완료되면, 전송기는 센서 모듈의 센싱값에 기초하여 수신기의 탈거 여부를 판별할 수 있다. 수신기가 탈거되어 전송기의 충전 범위 내에 위치하지 않는 것으로 판별될 경우, 전송기는 수신기의 감지를 위해 약감지 신호 및/또는 강감지 신호를 송출할 수 있다.

도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기의 상태 흐름을 나타낸 도면이다. 이하 도 17을 참조로, 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기의 동작에 관하여 설명한다. 도 17을 참조하면, 수신기는 널 상태(Null State), 부트 상태(Boot State), 충전 상태(Charging State) 및 에러 상태(Error State)를 가질 수 있다.

수신기는 무선 충전의 범위 내에 위치하지 않는 경우 널 상태로 유지될 수 있다. 널 상태에서는 강감지 신호가 수신되면 수신기는 부트 상태로 진입할 수 있다. 이때 수신기의 배터리가 완전 방전된 경우와 같이 전원이 없는 경우에는 강감지 신호에 실린 무선 전력을 이용하여 수신기가 부트될 수 있다.

부트 상태에서는 수신기는 전송기와 통신 링크를 개설할 수 있다. 예를 들어, 부트 상태에서 수신기는 강감지 신호에 대한 응답으로 수신기에 접속 요청 신호를 전송할 수 있다. 전송기는 접속 요청 신호를 받으면 시작 전원 신호를 송출할 수 있다. 시작 전원 신호는 수신기가 통신 링크 개설에 필요한 충분한 전력을 담고 있는 자기장 신호일 수 있다. 이후 전송기와 수신기는 서로 간의 기기 정보를 교환하여 통신 링크를 개설할 수 있다.

통신 링크가 개설되면, 수신기는 충전 상태로 진입할 수 있다. 충전 상태에서는 수신기는 전송기로부터 무선 전력을 수신할 수 있다. 충전이 완료되면 수신기는 전송기에 충전 완료를 지시하는 메시지를 송출하고, 충전 상태에서 벗어나 널 상태로 회귀할 수 있다.

한편, 부트 상태, 충전 상태 등에서 에러가 발생하면 수신기는 에러 상태로 진입할 수 있다. 예를 들어, 부트 상태에서 통신 링크를 개설하는데 실패하거나, 충전 상태에서 과전력(예를 들어, 과전압, 과전류 또는 과온도 등)을 수신하면 수신기는 에러 상태로 진입할 수 있다. 수신기는 이러한 에러 조건이 해결되어 에러 상태에서 벗어나거나 초기화를 수행하면 널 상태로 회귀할 수 있다.

도 18는 무선 전력의 전송 시 수신기에서 수신되는 전력을 예시한 도면이다. 이하 도 18을 참조로, 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기의 수신 전압 별 상태에 관하여 설명한다. 도 18을 참조하면, 수신기는 수신 전압의 크기에 따라 상태 변화를 가질 수 있다. 여기서, 수신 전압은 수신기의 정류기의 출력 전압을 의미할 수 있다. 수신기의 수신 코일에 생성되는 전압 및 이후 정류기에서 출력되는 전압은 전송기로부터 수신되는 자기장의 크기에 따라 변화하게 된다.

먼저 수신 전압이 수신기를 부팅시키기 위하여 필요한 부트 전압(V_boot)보다 낮은 경우 수신기는 널 상태에 머무른다. 수신 전압이 부트 전압을 넘어서면 수신기가 전송기에 접속 요청 메시지를 보내고, 이에 따라 전송기와 수신기 간에 통신 링크를 개설할 수 있다. 전송기와 수신기간에 통신 링크 개설을 위한 정보 교환이 성공적으로 이루어지면 전송기는 수신기에게 충전 시작 메시지를 송신하고, 수신기는 충전 상태로 진입한다. 정보 교환은 전송기의 타입, 충전 전력, 지원 슬롯 수들 중 적어도 하나 이상이 수신기에게 전달되고, 반대로 수신기의 타입, 수신 전력, 최적의 충전 전압(V_opt) 값들 중 적어도 하나 이상이 전송기에게 전달됨으로 수행된다.

충전 상태에서는 전송기의 전송 코일에 흐르는 전류의 양에 따라 수신기의 수신 전압 값이 변화하게 되며, 수신기는 주기적으로 전송기에게 현재의 수신 전압 값을 통신으로 전달한다. 수신기의 수신 전압 값이 기 설정된 로우 전압값(V_low)과 하이 전압값(V_high) 값 사이에 있는 경우, 최적 전력 상태(optimal power sub-state)에 진입하게 되며, 충전이 효율적으로 이뤄지고 있는 상태로 판별된다. 수신기의 수신 전압 값이 로우 전압값보다 낮을 경우 저전력 상태(low power sub-state)에 진입하게 된다. 저전력 상태는 수신기의 충전 효율이 낮은 상태이므로, 이 상태를 벗어 나기 위해 전송기는 전송 전력을 높일 수 있다. 수신기의 수신 전압 값이 하이 전압값(V_high)보다 높을 경우 고전력 상태(high power sub-state)에 진입하게 된다. 고전력 상태에 장기간 머무를 경우 과전압에 따른 수신기(1200)의 회로 파손 위험이 있으므로, 이 상태를 벗어 나기 위해 전송기는 전송 전력을 낮출 수 있다. 수신기의 수신 전압 값이 최대 전압값(V_max)보다 높을 경우 에러 상태에 진입하게 된다. 이때, 과전압에 의한 수신기의 회로 파손의 위험이 매우 큰 상태이므로, 전송기는 에러 상태로 변경하여 충전을 즉시 중지할 수 있다.

한편 본 발명의 실시예에 따르면, 하나의 전송기가 복수의 수신기에 전력을 전송하는 1:N 충전이 수행될 수 있다. 이때, 전송기는 충전 상태에 있는 복수의 수신기들이 각각 적절한 수신 전압값(V_RECT)을 유지할 수 있도록 전송 전류값(I_TX)을 조절해야 한다. 충전 상태에 있는 각 수신기들은 해당 디바이스가 저전력 상태, 최적 전력 상태, 및 고전력 상태 중 어느 상태에 있는지를 전송기에게 보고하며, 전송기는 보고된 각 수신기의 전력 상태에 기초하여 전송 전류값(I_TX)을 조정한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 각 수신기의 전력 상태에 기초하여 3가지의 멀티 디바이스 전력 상태가 정의될 수 있으며, 각 상태에 따라 전송기는 다음과 같은 동작을 수행한다. 먼저, 제1 상태(State 1)는 충전 중인 모든 수신기들이 최적 전력 상태에 있는 것이며, 전송기는 전송 전류값(I_TX)을 조정하지 않는다. 다음으로, 제2 상태(State 2)는 충전 중인 적어도 하나의 수신기가 저전력 상태에 있는 것이며, 전송기는 전송 전류값(I_TX)을 높일 수 있다. 마지막으로, 제3 상태(State 3)는 충전 중인 적어도 하나의 수신기가 고전력 상태에 있는 것이며, 전송기는 전송 전류값(I_TX)을 낮출 수 있다.

그러나 복수의 수신기가 충전 중인 상태에서 상기 정의된 멀티 디바이스 전력 상태에 따라 전송기의 전송 전류값(I_TX)이 조정될 경우, 각 상태 간의 지속적인 오실레이션(oscillation)이 발생할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 수신기가 저전력 상태에 있는 제2 상태에서 전송기가 전송 전류값(I_TX)을 높이게 되면, 해당 수신기는 최적 전력 상태로 진입할 수 있다. 그러나 충전 중인 전체 수신기의 수신 전압값(V_RECT)이 높아지게 되므로 다른 수신기가 고전력 상태에 빠지게 될 수 있으며, 이로 인해 멀티 디바이스 전력 상태는 제1 상태가 아닌 제3 상태에 진입할 수 있다. 제3 상태에 진입한 멀티 디바이스 전력 상태를 제1 상태로 전환하기 위해 전송기가 다시 전송 전류값(I_TX)을 낮추게 되면, 최적 전력 상태에 있는 다른 디바이스가 다시 저전력 상태로 전환되어 멀티 디바이스 전력 상태는 제1 상태가 아닌 제2 상태에 진입할 수 있다. 이와 같이, 복수의 수신기가 충전 중인 상태에서는 제2 상태와 제3 상태 간의 오실레이션이 발생할 수 있으므로 이를 방지하기 위한 방법이 필요하다.

본 발명의 제1 실시예에 따르면, 전송기는 멀티 디바이스 전력 상태의 전환 이력을 수집하고, 현재의 멀티 디바이스 전력 상태와 상기 수집된 전환 이력에 기초하여 전송 전류값(I_TX)을 조정한다. 일 실시예에 따르면, 멀티 디바이스 전력 상태가 제3 상태에서 곧바로 제2 상태로 전환된 경우, 전송기는 전송 전류값(I_TX)을 높이는 조정을 수행하지 않을 수 있다. 이 경우, 전송기가 전송 전류값(I_TX)을 높이게 되면, 멀티 디바이스 전력 상태가 다시 제3 상태로 전환될 가능성이 높기 때문이다.

다른 실시예에 따르면, 멀티 디바이스 전력 상태가 제3 상태에서 곧바로 제2 상태로 전환된 경우, 전송기는 기 설정된 시간(T_threshold) 동안 전송 전류값(I_TX)을 조정하지 않을 수 있으며, 기 설정된 시간(T_threshold) 이후에도 멀티 디바이스 전력 상태가 제2 상태일 경우 전송 전류값(I_TX)을 높일 수 있다. 이때, 상기 기 설정된 시간(T_threshold)은 전송기가 각 수신기들의 전력 상태를 보고 받고 이에 대응하여 전송 전류값(I_TX)을 조정하는데 소요되는 기본 정의된 시간보다 길게 설정될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 전송기는 제2 상태와 제3 상태의 오실레이션 횟수에 따라 상기 기 설정된 시간(T_threshold)을 점진적으로 증가시킬 수 있다. 즉, 멀티 디바이스 전력 상태가 최초로 제3 상태에서 제2 상태로 전환된 경우, 전송기는 제1 기 설정된 시간(T_threshold_1) 동안 전송 전류값(I_TX)을 조정하지 않을 수 있으며, 제1 기 설정된 시간(T_threshold_1) 이후에도 멀티 디바이스 전력 상태가 제2 상태일 경우 전송 전류값(I_TX)을 높일 수 있다. 그러나 이러한 전송 전류값(I_TX) 상승에 따라 멀티 디바이스 전력 상태가 곧바로 제3 상태로 전환될 경우, 전송기는 전송 전류값(I_TX)을 다시 낮추게 된다. 만약, 전송 전류값(I_TX)의 하강에 따라 다시 제3 상태에서 제2 상태로 전환되면, 제3 상태와 제2 상태 간의 다이렉트 전환이 2회 수행되었으므로 전송기는 제2 기 설정된 시간 (T_threshold_2) 동안 대기한다. 여기서, 제2 기 설정된 시간 (T_threshold_2)은 제1 기 설정된 시간 (T_threshold_1) 보다 긴 시간이다. 제2 기 설정된 시간(T_threshold_2) 이후에도 멀티 디바이스 전력 상태가 제2 상태일 경우 전송기는 전송 전류값(I_TX)을 다시 높일 수 있다. 이와 같은 방법으로, 멀티 디바이스 전력 상태의 제3 상태와 제2 상태 간의 오실레이션이 반복될 경우, 전송기는 제2 상태에서 전송 전류값(I_TX)의 조정 없이 대기하는 시간을 점진적으로 증가시킬 수 있다. 만약, 멀티 디바이스 전력 상태가 제1 상태로 진입하게 되면, 전송기는 제2 상태에서 대기하는 시간을 제1 기 설정된 시간(T_threshold_1)으로 리셋한다.

본 발명의 제2 실시예에 따르면, 수신 전압값에 기초한 각 수신기의 전력 상태를 더욱 세분화하고, 세분화된 각 수신기의 전력 상태에 기초하여 멀티 디바이스 전력 상태를 조정한다. 도 19는 세분화된 수신기의 전력 상태의 일 실시예를 도시하고 있다. 도 19를 참조하면, 하이 전압값(V_high)보다 일정 비율 또는 일정 레벨 가감한 전압값으로 하이 플러스 전압값(V_high_plus), 하이 마이너스 전압값(V_high_minus)이 정의될 수 있다. 마찬가지로, 로우 전압값(V_low)보다 일정 비율 또는 일정 레벨 가감한 전압값으로 로우 플러스 전압값(V_low_plus), 로우 마이너스 전압값(V_low_minus)이 정의될 수 있다. 전송기는 충전중인 각 수신기가 세분화된 전력 상태 구간 중 어느 구간에 있는지에 기초하여 전송 전류값(I_TX)을 조정한다.

예를 들면, 전송기는 제2 상태(State 2)에서 하이 마이너스 전압값(V_high_minus)과 하이 전압값(V_high) 사이에 있는 하나 이상의 수신기가 있을 경우, 전송 전류값(I_TX)을 높이지 않을 수 있다. 왜냐하면, 전송기가 전송 전류값(I_TX)을 높일 경우 해당 수신기의 수신 전압값(V_RECT)이 하이 전압값(V_high)을 넘게 될 가능성이 있기 때문이다.

다른 실시예에 따르면, 전송기는 제2 상태에서 하이 마이너스 전압값(V_high_minus)과 하이 전압값(V_high) 사이에 있는 수신기(옵티멈_하이 수신기)의 개수와, 로우 마이너스 전압값(V_low_minus)과 로우 전압값(V_low) 사이에 있는 수신기(로우_하이 수신기)의 개수의 차이를 산출하고, 산출된 차이값에 기초하여 전송 전류값(I_TX)을 높일지 여부를 결정할 수 있다. 옵티멈_하이 수신기는 최적 전력 상태에 있지만 전송기의 전송 전류값(I_TX)을 높일 경우 고전력 상태로 전환될 가능성이 높은 수신기를 나타낼 수 있으며, 로우_하이 수신기는 저전력 상태에 있지만 최적 전력 상태에 근접하게 전력을 전송받고 있는 수신기를 나타낼 수 있다. 전송기는 제2 상태에서 옵티멈_하이 수신기의 개수가 로우_하이 수신기의 개수보다 많을 경우(또는, 많거나 같을 경우), 전송 전류값(I_TX)을 높이지 않을 수 있다. 반면에, 로우_하이 수신기의 개수가 옵티멈_하이 수신기의 개수보다 많거나 같을 경우(또는, 많을 경우), 전송 전류값(I_TX)을 높일 수 있다. 다만, 제2 상태에서 하나 이상의 수신기의 수신 전압값(V_RECT)이 로우 마이너스 전압값(V_low_minus)보다 낮을 경우, 전송기는 상술한 조건에 관계없이 전송 전류값(I_TX)을 높일 수 있다.

다른 실시예에 따르면, 전송기는 제2 상태에서 옵티멈_하이 수신기들의 각 수신 전압값(V_RECT)과 하이 전압값(V_high)의 차이값(V_high-V_RECT)의 총 합(옵티멈-하이 마진값)과, 로우_하이 수신기들의 각 수신 전압값(V_RECT)과 로우 전압값(V_low)의 차이값(V_low-V_RECT)의 총 합(로우-옵티멈 마진값)을 비교하고, 비교 결과에 기초하여 전송 전류값(I_TX)을 높일지 여부를 결정할 수 있다. 옵티멈-하이 마진값은 고전력 상태로 전환되지 않고 최적 전력 상태에 머무를 수 있는 각 수신기의 수신 전압 상승의 여유 값을 나타낼 수 있으며, 로우-옵티멈 마진값은 저전력 상태의 수신기들이 최적 전력 상태로 전환하기 위해 필요한 전압 상승값의 총 합을 나타낼 수 있다. 전송기는 제2 상태에서 옵티멈-하이 마진값이 로우-옵티멈 마진값보다 클 경우(또는, 크거나 같을 경우), 전송 전류값(I_TX)을 높일 수 있다. 반면에, 옵티멈-하이 마진값이 로우-옵티멈 마진값보다 크거나 같을 경우(또는, 클 경우), 전송 전류값(I_TX)을 높이지 않을 수 있다. 다만, 제2 상태에서 하나 이상의 수신기의 수신 전압값(V_RECT)이 로우 마이너스 전압값(V_low_minus)보다 낮을 경우, 전송기는 상술한 조건에 관계없이 전송 전류값(I_TX)을 높일 수 있다.

또 다른 실시예에 따르면, 전송기는 복수의 수신기들에 전력을 전송중인 상황에서, 특정 조건에 있는 수신기들의 충전을 기 설정된 시간 동안 일시 중단하고 다른 수신기들의 충전을 우선 수행할 수 있다. 예를 들어, 전송기는 하이 마이너스 전압값(V_high_minus)과 하이 전압값(V_high) 사이에 있는 수신기(옵티멈_하이 수신기), 로우 전압값(V_low)과 로우 플러스 전압값(V_low_plus) 사이에 있는 수신기(옵티멈-로우 수신기)의 충전을 일시 중단할 수 있다. 해당 수신기들은 최적 전력 상태에 있지만, 전송기의 전송 전류값(I_TX)의 조정에 따라 각각 고전력 상태 또는 저전력 상태로 전환될 가능성이 높기 때문이다.

본 발명의 제3 실시예에 따르면, 하나의 전송기가 복수의 수신기에 전력을 전송중인 상황에서, 특정 조건에 있는 수신기들의 공명 주파수를 조정할 수 있다. 도 20은 수신기의 공명 주파수가 f_resonant일 때, 수신되는 전력의 주파수에 따른 무선 충전 효율을 나타내고 있다. 자기 공명 방식의 무선 충전에서는 전송기와 수신기 간의 공명 주파수를 일치시켜야 충전 효율을 높일 수 있다.

따라서, 특정 상태의 수신기 이를 테면, 옵티멈_하이 수신기는 해당 디바이스의 공명 주파수를 변화시켜 충전 효율을 조금 낮출 수 있다. 즉, 옵티멈_하이 수신기는 해당 디바이스의 캐패시터의 캐패시턴스나 인덕터의 인덕턴스를 조절하여, 공명 주파수를 기 설정된 주파수만큼 증가 또는 감소시킬 수 있다. 수신기는 옵티멈_하이 상태를 벗어나면, 해당 디바이스의 공명 주파수를 원상태로 복귀시킨다.

한편 본 발명의 실시예에 따르면, 전송기의 충전 범위 내에 로그 오브젝트(rogue object)가 놓여진 경우, 이를 감지하고 해당 로그 오브젝트로의 전력 전송을 중단하기 위한 방법이 필요하다. 로그 오브젝트란 규정된 수신기가 아닌 물체로서, 전송기의 전송 전력을 적어도 일부 흡수할 수 있는 각종 금속성 물체 이를 테면, 열쇠, 동전 등을 포함할 수 있다. 전송기는 해당 디바이스의 충전 범위에 위치한 로그 오브젝트를 감지하기 위해 다양한 방법들을 사용할 수 있다. 예를 들어, 전송기는 임피던스 변화가 감지된 후 통신 응답 신호를 수신하지 못한 경우, 로그 오브젝트가 놓여진 것으로 판별할 수 있다. 또는, 전송기의 전송 전력값(P_TX_PTU)과 각 수신기의 전력 소모값의 합산 값(P_RX_PRU_Total)의 차분값(P_TX_PTU-P_RX_PRU_Total)으로 손실 전력값(Lost Power)이 정의될 수 있으며, 전송기는 손실 전력값이 기 설정된 값 이상일 경우 로그 오브젝트가 놓여진 것으로 판별할 수 있다. 전송기는 로그 오브젝트가 놓여진 것으로 판별될 경우, 에러 상태로 진입하고 전력 전송을 중단할 수 있다. 그러나 로그 오브젝트가 수신기와 함께 충전 슬롯에 놓여질 경우, 이를 감지하기 위한 방법이 필요하다. 또한, 복수의 충전 슬롯을 구비한 전송기의 경우 어느 슬롯에 로그 오브젝트가 놓여져 있는지를 감지하는 것이 필요하다. 복수의 슬롯 중 특정 슬롯에 로그 오브젝트가 놓여진 경우, 해당 슬롯을 제외한 나머지 슬롯으로만 전력을 전송할 수 있기 때문이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 전송기는 수신기가 충전 슬롯에 놓여진 이후의 임피던스 변화량에 기초하여 로그 오브젝트를 감지할 수 있다. 더욱 구체적으로, 전송기는 약감지 신호를 통해 수신기가 놓여졌을 경우의 임피던스 변화 측정값(Z_measured)을 획득한다. 다음으로, 전송기는 수신기로부터 해당 디바이스의 타입 정보를 획득하고, 획득된 타입 정보에 기초하여 수신기의 임피던스 변화 기대값(Z_expected)을 획득한다. 전송기는 임피던스 변화 측정값과 임피던스 변화 기대값 간의 차이값(Z_mesured-Z_expected)을 산출하고, 해당 차이값이 기 설정된 값 이상이면 수신기가 로그 오브젝트와 함께 놓여진 것으로 판별한다.

만약, 임의의 제1 수신기를 충전중인 전력 전송 상태에서 다른 제2 수신기가 충전 슬롯에 추가로 놓여지면, 전송기는 제2 수신기만의 임피던스 변화를 검출하기 위해 전력 전송을 잠시 중단하고 대기 상태로 전환할 수 있다. 전송기는 약감지 신호를 송출하여 제1 수신기와 제2 수신기의 합산된 임피던스 변화 측정값(Z_measured)을 획득할 수 있다. 이때, 전송기는 제1 수신기의 충전 초기에 해당 디바이스에 대한 임피던스 변화 측정값(Z_measured)을 획득하였으므로, 제2 수신기만의 개별 임피던스 변화 측정값(Z_measured)을 산출할 수 있다. 또한, 전송기는 전술한 방법과 같이 제2 수신기의 타입 정보에 기초하여 해당 디바이스의 임피던스 변화 기대값(Z_expected)을 획득한다. 전송기는 제2 수신기의 임피던스 변화 측정값과 임피던스 변화 기대값 간의 차이값(Z_mesured-Z_expected)을 산출하고, 해당 차이값이 기 설정된 값 이상이면 제2 수신기가 로그 오브젝트와 함께 놓여진 것으로 판별한다. 이러한 방법은 충전이 완료된 임의의 제1 수신기가 충전 슬롯에 놓여진 상태로 다른 제2 수신기가 충전 슬롯에 추가로 놓여질 때에도, 제2 수신기가 로그 오브젝트와 함께 놓여져 있는지 여부를 판별하는데 사용될 수 있다.

도 21은 본 발명의 다른 실시예에 따른 로그 오브젝트 감지 방법을 나타내고 있다. 도 21의 실시예에 따르면, 수신기에서 전송기로의 역방향 손실 전력값(Reverse Lost Power)을 감지하여 로그 오브젝트를 감지할 수 있다. 이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전송기와 수신기는 각각 전력 송신 모듈과 전력 수신 모듈을 함께 구비할 수 있다. 이때, 수신기의 전력 송신 모듈과 전송기의 전력 수신 모듈은 일반적인 전력 전송을 위한 것이 아니므로, 간략화 된 회로로 구현될 수 있다.

도 21(a)는 본 발명의 실시예에 따른 순방향 손실 전력 감지(Forward Lost Power Detection) 방법을 나타내고 있으며, 도 21(b) 역방향 손실 전력 감지(Reverse Lost Power Detection) 방법을 나타내고 있다. 먼저, 도 21(a)를 참조하면, 순방향 손실 전력 감지는 다음과 같은 수식으로 산출될 수 있다.

여기서, P_fwd_lost_pwr는 순방향 손실 전력값, P_TX_PTU는 전송기의 전송 전력값, P_RX_PRUk는 전송기의 전력을 수신한 k번째 수신기의 수신 전력값(또는, 전력 소모값)을 나타내며, k는 1 이상 n 이하의 값이다. 즉, 순방향 손실 전력 P_fwd_lost_pwr는 전송기의 전송 전력값에서 각 수신기의 수신 전력값의 합산 값을 뺀 값으로 산출될 수 있다. 이와 같이, 순방향 손실 전력 감지 방법은 충전 중인 복수의 수신기 전체에 대한 전력 전송 대비 얼마의 손실 전력이 발생하는지를 측정할 수 있다.

반면에 도 21(b)를 참조하면, 역방향 손실 전력 감지는 충전 중인 n개의 수신기 중 인덱스 k의 수신기에 대하여 다음과 같은 수식으로 산출될 수 있다.

여기서, P_rev_lost_pwr_k는 k번째 수신기에 대한 역방향 손실 전력값, P_TX_PRUk는 k번째 수신기의 전송 전력값, P_RX_PTU_k는 k번째 수신기에 대한 전송기의 전력 수신값을 나타낸다. 즉, 전송기는 충전중인 복수의 수신기에 대해 순차적으로 전력 전송을 요청하고, 이에 대한 전송기의 전력 수신값을 측정할 수 있다. 만약 수신기의 전송 전력값 대비 전송기의 수신값의 차이가 기 설정된 값 이상일 경우, 전송기는 해당 수신기가 로그 오브젝트와 함께 놓여진 것으로 판별할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 전송기는 전술한 순방향 손실 전력 감지와 역방향 손실 전력 감지의 조합을 이용하여 로그 오브젝트를 감지할 수도 있다. 예를 들어, 순방향 손실 전력 감지 시 로그 오브젝트가 존재하는 것으로 판별되었지만, 역방향 손실 전력 감지 시에 로그 오브젝트가 감지되지 않을 경우, 전송기는 충전 중인 수신기가 놓여진 슬롯이 아닌 다른 슬롯에 로그 오브젝트가 놓여져 있는 것으로 판별할 수 있다. 전송기는 로그 오브젝트가 놓여진 것으로 판별되는 슬롯을 통한 대한 전력 전송을 중단할 수 있다.

한편, 무선 충전의 수행시에 전송기와 수신기 간에는 충전 제어를 위해 별도의 통신 모듈을 사용할 수 있는데, 이를 아웃밴드 통신 모듈이라고 한다. 복수의 전송기가 수신기들에 대한 전력 전송을 수행하는 상황에서, 전송기의 충전 범위보다 아웃밴드 통신 모듈의 통신 범위가 더 길기 때문에, 수신기는 해당 디바이스에 전력을 전송하지 않는 다른 전송기와 통신이 연결될 수 있다. 이를 크로스 커넥션(cross connection)이라고 한다.

도 22는 크로스 커넥션 상황을 감지하기 위한 본 발명의 일 실시예를 나타낸 도면이다. 도 22의 실시예에 따르면, 전술한 순방향 손실 전력 감지 방법을 이용하여 크로스 커넥션 상황을 판별할 수 있다. 도 22를 참조하면, 수신기 1 및 수신기 2는 전송기 1로부터, 수신기 3 및 수신기 4는 전송기 2로부터 각각 전력을 전송 받고 있지만, 수신기 1, 수신기 2, 및 수신기 3은 전송기 1과 통신 연결되고, 수신기 4는 전송기 2와 통신 연결되어 있다. 이때, 수신기 3은 전송기 2로부터 전력을 수신하지만, 해당 수신기의 수신 전력값은 통신 연결이 수행된 전송기 1로 보고된다. 이에 따라, 전송기 1에서 산출된 순방향 손실 전력값은 실제 손실 전력값보다 낮은 값으로 산출될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전송기는 수학식 1에 기초한 순방향 손실 전력값 P_fwd_lost_pwr가 기 설정된 값 미만일 경우 크로스 커넥션 상황으로 판별할 수 있다. 예를 들면, 전송기는 순방향 손실 전력값이 마이너스 값일 경우 크로스 커넥션 상황으로 판별할 수 있다. 크로스 커넥션 상황으로 판별되면, 전송기는 에러 상태로 전환한 후, 초기화를 통해 각 수신기와 새로운 통신 링크를 개설할 수 있다.

도 23은 크로스 커넥션 상황을 감지하기 위한 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 도면이다. 도 23의 실시예에서 도 22의 실시예와 동일한 부분은 중복적인 설명을 생략한다. 도 23의 실시예에 따르면, 전송기는 강감지 신호 또는 전력 전송 신호의 전송 전류값(I_TX)에 미세한 변화를 주어 수신기의 수신 전압값(V_RECT)의 변화를 유도할 수 있다. 즉, 전송기는 각 전송기에 할당된 전력 패턴으로 전력을 전송할 수 있다. 전력 패턴은 전송기의 전송 전류값(I_TX)의 변화에 대한 정보를 나타낼 수 있다. 이러한 전력 패턴은 수신기가 감지할 수 있는 몇 가지 패턴들 중 하나로, 수신기는 자신이 감지한 전력 패턴의 식별자를 전송기로 보고 한다. 도 23의 실시예에 따르면, 전송기 1은 전력 패턴 1로 전력을 전송하고 있으며, 전송기 2는 전력 패턴 2로 전력을 전송하고 있다. 이때, 전송기 2로부터 전력을 수신한 수신기 3은 전력 패턴 2에 대한 식별자를 전송기 1로 회신하게 된다. 전송기 1은 자신이 전송하지 않은 전력 패턴에 대한 식별자를 회신한 수신기 3이 크로스 커넥션 되어 있음을 감지할 수 있게 된다. 크로스 커넥션 상황으로 판별되면, 전송기는 에러 상태로 전환한 후, 초기화를 통해 각 수신기와 새로운 통신 링크를 개설할 수 있다.

한편, 전송기는 복수의 전력 패턴 후보 군 중 선정된 특정 전력 패턴으로 전력을 전송할 수 있다. 이때, 인접한 전송기간의 전력 패턴이 중첩되지 않도록, 각 전송기는 해당 전송기가 사용하는 전력 패턴에 대한 정보를 공유할 수 있다. 전송기는 전력 패턴 후보 군 중 인접한 전송기가 사용하지 않는 전력 패턴을 해당 전송기의 전력 패턴으로 선정할 수 있다. 인접한 전송기가 사용중인 전력 패턴 정보는 전송기간의 통신을 통해 교환할 수 있으며, 다른 실시예에 따르면 수신기가 보고하는 전력 패턴 식별자 정보에 기초하여 추정할 수도 있다.

도 24는 복수의 수신기에 대한 충전 우선 순위를 설정하는 방법의 일 실시예를 나타내고 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 하나의 전송기가 복수의 수신기에 전력을 전송하는 1:N 충전 상황에서, 특정 수신기에 대한 전력 전송의 우선 순위를 높이기 위한 방법이 필요할 수 있다. 예를 들어, 배터리 잔량이 크게 부족한 수신기나, 유저의 요청에 의하여 빠른 충전이 필요한 수신기에 대하여는 전송기의 전력 전송을 집중하거나, 해당 수신기가 최적으로 전력을 수신하도록 전송기의 파라미터를 조절할 필요가 있다.

도 24의 실시예에 따르면, 하나의 전송기에 의해 전력을 전송 받는 복수의 수신기들은 서로 다른 충전 우선 순위 정보를 가질 수 있다. 도 24에서는 2 단계의 충전 우선 순위 정보를 예시하고 있으며, 수신기 1과 수신기 2는 높은 우선 순위를, 수신기 3은 낮은 우선 순위를 할당 받은 상황을 도시하고 있다. 다만 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 2개 이상의 다양한 레벨의 충전 우선 순위가 정의될 수 있다. 각 수신기의 충전 우선 순위는 다양한 실시예에 따라 결정될 수 있는데, 이를테면 유저의 설정, 배터리의 잔량, 응급 통신 상황, 디바이스의 종류, 디바이스의 타입, 제조사 설정 등에 기초하여 결정될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 각 수신기의 충전 우선 순위는 해당 수신기의 방향 정보에 기초하여 결정될 수 있다. 수신기는 내부 센서(예를 들어, 자이로 센서, 지자기 센서, 회전 센서 등)를 통해 해당 수신기의 방향 정보를 획득할 수 있으며, 획득된 방향 정보에 기초하여 충전 우선 순위를 결정할 수 있다. 예를 들어, 각 수신기의 방향 정보는 전송기에 대한 상대적인 방향 정보에 기초하여 결정될 수 있는데, 수신기의 디스플레이 유닛이 전송기를 향하고 있는지 또는 전송기의 반대 방향을 향하고 있는지에 기초하여 해당 수신기의 충전 우선 순위가 결정될 수 있다. 유저는 자신이 원하는 각 수신기의 충전 우선 순위에 따라 해당 수신기가 전송기에 놓여지는 방향을 다르게 함으로 각 수신기에 대한 충전 우선 순위에 차등을 둘 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 복수의 충전 슬롯을 구비한 전송기의 각 슬롯 별로 서로 다른 충전 우선 순위가 할당될 수 있다. 전송기는 복수의 충전 슬롯 각각에 대하여 감지 신호를 송출하고, 이에 응답하는 수신기들의 정보를 획득함으로 특정 수신기가 어느 슬롯에 놓여져 있는지를 판별할 수 있다.

전송기는 전술한 다양한 방법을 이용하여 각 수신기의 충전 우선 순위 정보를 수신하고, 이에 기초하여 각 수신기에 전송되는 전력의 양을 조절할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전송기는 충전 우선 순위 정보에 기초하여 각 수신기에 전력을 전송하는 시간을 조절함으로 전송되는 전력을 조절할 수 있다.

도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 방법을 나타낸 순서도이다. 도 25를 참조하면, 무선 전력 전송 방법은 수신기를 감지하는 단계(S110), 통신 연결을 수립하는 단계(S120) 및 무선 전력 전송을 수행하는 단계(S130)를 포함할 수 있다. 이하에서는 상술한 각 단계에 관하여 보다 구체적으로 설명한다.

먼저 전송기는 수신기가 충전 범위 내에 위치하는지 여부를 감지할 수 있다(S110). 이를 위해, 전송기는 대기 상태에 진입하여 약감지 신호 및 강감지 신호를 송출할 수 있다. 전송기는 약감지 신호에 따른 임피던스 변화 등을 검출하여 충전 범위 내에 수신기가 위치하는지를 감지할 수 있다. 전송기는 약감지 신호에 따라 수신기가 감지되면 강감지 신호를 송출할 수 있다. 널 상태인 수신기는 강감지 신호를 수신하고, 강감지 신호로 전달받는 전원을 이용하여 부트 상태에 진입하여 부팅될 수 있다. 또한, 수신기는 통신 연결 개설 상태로 진입하여 접속 요청 신호를 송출하고, 전송기 역시 이를 수신하여 접속 통신 연결 개설 상태로 진입하게 된다. 본 발명에 따르면, 전송기는 전술한 도 7 내지 도 16의 실시예에 따라 약감지 신호 및 강감지 신호를 송출할 수 있다.

다음으로 전송기와 수신기 간에 통신 연결을 개설할 수 있다(S120). 전송기와 수신기는 상호 간에 정보를 교환하여 통신 연결을 형성할 수 있다.

통신 링크 개설이 원활하게 이루어지면 무선 전력 전송을 수행할 수 있다(S130). 전송기는 전력 전송 상태로 접어들어 전력을 전송하고, 수신기는 충전 상태로 진입하여 전력을 수신할 수 있다. 전력 전송 상태와 충전 상태에서 수신기의 배터리가 완충되면 전송기는 무선 전력 전송을 종료하고 대기 상태로 전환할 수 있다. 무선 전력 전송 중에 수신기는 해당 수신기의 수신 전압값에 기초한 전력 상태를 전송기로 보고할 수 있으며, 전송기는 각 수신기의 전력 상태에 기초하여 멀티 디바이스 전력 상태를 판별하고 이를 조정할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전송기는 도 21의 실시예서 전술한 바와 같이 충전 범위 내에 로그 오브젝트가 위치하는지 여부를 판별할 수 있으며, 로그 오브젝트가 감지될 경우 전력 전송을 중단할 수 있다. 또한, 전송기는 도 22 및 도 23의 실시예와 같이 전송기와 수신기 간의 크로스 커넥션 상황을 감지할 수 있으며, 크로스 커넥션 상황으로 판별될 경우 수신기와의 통신 연결을 초기화할 수 있다. 또한, 전송기가 복수의 충전 슬롯을 구비할 경우, 도 24의 실시예와 같이 각 수신기에 대한 충전 우선 순위가 설정될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 시스템에서 전송기가 수신기에 컨트롤 신호를 전송하는 방법에 관하여 설명한다. 도 26은 본 발명의 실시예에 따라, 무선 전력 전송기가 컨트롤 신호를 전송하는 방법을 나타낸 순서도이다.

도 26을 참조하면, 전송기는 도 25에서 설명한 실시예에 따라 무선 전력 전송을 수행한다(S210). 일 실시예에 따르면, 전송기는 복수의 수신기로 동시에 무선 전력을 전송할 수 있다.

다음으로, 전송기는 컨트롤 신호 전송을 위한 유저 입력을 수신한다(S220). 본 발명의 실시예에서 컨트롤 신호는 수신기의 작동을 활성화 하거나 제어하기 위한 다양한 형태의 신호를 포함할 수 있다. 이를 테면, 컨트롤 신호는 수신기의 디스플레이 유닛을 활성화 하는 신호, 무선 충전 중에 있는 적어도 하나의 수신기로의 무선 전력 전송을 일시 해제 하기 위한 신호, 또는 무선 충전 중에 있는 적어도 하나의 수신기로의 무선 전력 전송을 일시 해제하였다가 재 전송하기 위한 신호 등을 포함할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 컨트롤 신호는 무선 충전 중에 있는 적어도 하나의 수신기에 해당 디바이스의 배터리 충전 정보를 요청하는 신호를 포함할 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 컨트롤 신호는 수신기가 해당 디바이스의 배터리 충전 정보를 디스플레이 하도록 하는 신호, 수신기가 해당 디바이스가 수신한 메시지를 디스플레이 하도록 하는 신호 등을 포함할 수 있다. 한편, 유저 입력은 전송기의 컨트롤 신호 전송을 트리거링(triggering) 하기 위한 것으로써, 버튼 입력, 터치 입력, 제스쳐 입력, 음성 입력, 시선 입력, 페어링 된 디바이스의 리모트 컨트롤 입력 등의 다양한 수단이 포함될 수 있다. 뿐만 아니라, 전송기는 동공 인식, 지문 인식, 얼굴 인식 등 다양한 생체 정보의 센싱을 수행 하고, 센싱 결과를 유저 입력으로 수신할 수도 있다.

다음으로, 전송기는 유저 입력에 대응하여 컨트롤 신호를 전송한다(S230). 전술한 바와 같이, 컨트롤 신호는 수신기의 작동을 활성화 하거나 제어하기 위한 신호를 포함한다. 복수의 수신기가 하나의 전송기에 의해 무선 충전 중에 있을 때에는 충전 중인 수신기 전체, 해당 전송기와 통신 링크가 개설된 수신기 전체, 또는 지정된 적어도 하나의 수신기에 상기 컨트롤 신호가 전송될 수 있다. 만약, 전송기가 충전 중인 복수의 수신기들 중 일부의 수신기에 선택적으로 컨트롤 신호를 전송할 경우, 전송기는 다양한 실시예에 따라 컨트롤 신호를 전송할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전송기는 미리 지정된 순서에 기초하여 컨트롤 신호를 전송하되 복수 회의 유저 입력에 대응하여 컨트롤 신호의 전송 대상 수신기를 순차적으로 변경할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 전송기는 유저 입력으로부터 컨트롤 신호의 전송 대상 수신기를 결정하기 위한 정보를 획득할 수 있다. 이를 테면, 유저 입력은 컨트롤 신호 전송을 트리거링 하는 정보와 함께 복수의 수신기 중 어느 수신기로 해당 컨트롤 신호를 전송할지를 나타내는 정보를 함께 포함할 수 있다. 이러한 유저 입력은 충전 중인 복수의 수신기에 각각 대응하는 복수의 버튼, 복수의 터치 영역 등이 전송기에 구비됨으로 이루어질 수 있으며, 특정 수신기를 지정하는 제스쳐 입력, 음성 입력, 시선 입력, 패턴 입력 등을 통해 이루어질 수도 있다. 또 다른 실시예에 따르면, 전송기는 유저의 생체 정보, 이를 테면 동공, 지문, 얼굴 등을 디텍트 하고, 충전 중인 수신기 중 획득된 생체 정보에 대응하는 수신기로 컨트롤 신호를 전송할 수 있다. 이 경우, 전송기는 충전 중인 각 수신기와 이에 대응하는 유저의 생체 정보를 나타내는 매핑 테이블을 사용할 수 있다.

본 발명의 실시예에서 상기 컨트롤 신호는 전송기와 수신기 사이의 무선 전력 전송을 위해 사용되는 신호가 이용될 수 있다. 전술한 바와 같이, 전송기와 수신기 간의 무선 전력 전송을 위해 전자기 유도 방식, 자기 공명 방식 또는 이들의 조합이 사용될 수 있다. 이때 사용되는 무선 충전 표준에 따라 상기 컨트롤 신호는 해당 무선 충전 표준에서 사용되는 무선 충전 컨트롤 신호, 이를 테면 BLE(Bluetooth Low Energy) 등의 신호 형태로 전송될 수 있다. 이때, 상기 컨트롤 신호는 무선 충전 컨트롤 신호의 프레임 구조, 비트 할당 구조 등을 이용할 수 있다.

이와 같이 컨트롤 신호가 전송되면, 해당 컨트롤 신호를 수신한 수신기는 컨트롤 신호의 명령에 기초하여 작동을 수행할 수 있다.

만약, 컨트롤 신호가 수신기의 디스플레이 유닛을 활성화 하는 신호를 포함 한다면, 수신기는 해당 디바이스의 디스플레이 유닛을 켤 수 있다. 이때, 수신기는 해당 디바이스의 잠금 상태 또는 잠금 해제 상태의 화면을 디스플레이 할 수 있다. 상기, 디바이스의 잠금 상태 또는 잠금 해제 상태의 화면에는 해당 디바이스의 배터리 충전 정보, 메시지 또는 부재중 전화의 수신 여부를 나타내는 정보 중 적어도 하나가 포함될 수 있다. 여기서, 배터리 충전 정보란 해당 디바이스의 배터리 잔량 정보 및 무선 충전 상태 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 무선 충전 상태 정보란, 도 7에서 설명한 바와 같이 널 상태, 부트 상태, 충전 상태 및 에러 상태 중 적어도 하나의 상태를 나타내는 정보가 될 수 있으며, 다른 실시예에 따르면 해당 디바이스가 충전이 수행되고 있는지 여부를 나타내는 정보가 될 수도 있다.

만약, 컨트롤 신호가 해당 수신기로의 무선 전력 전송을 일시 해제 하기 위한 신호, 또는 해당 수신기로의 무선 전력 전송을 일시 해제하였다가 재 전송하기 위한 신호 등을 포함한 경우, 수신기는 해당 컨트롤 신호에 따라 무선 충전 상태의 전환을 수행할 수 있다. 여기서 무선 충전 상태는 전술한 바와 같이 널 상태, 부트 상태, 충전 상태 및 에러 상태 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 충전 상태에서 다른 상태로 전환할 때, 또는 다른 상태에서 충전 상태로 전환할 때에 수신기의 디스플레이 유닛이 활성화 될 수 있다.

만약, 컨트롤 신호가 수신기의 배터리 충전 정보를 요청하는 신호를 포함할 경우, 수신기는 해당 디바이스의 배터리 충전 정보를 전송기로 전송할 수 있다. 수신기로부터 배터리 충전 정보를 수신한 전송기는 해당 디바이스의 디스플레이 유닛 등으로 수신기의 배터리 잔량 정보 및/또는 무선 충전 상태 정보를 디스플레이 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 수신기는 전송기가 전송한 컨트롤 신호에 기초하여, 특정 정보를 선택적으로 디스플레이 할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤 신호가 수신기의 배터리 충전 정보의 디스플레이를 요청 하는 신호를 포함할 경우, 수신기는 디스플레이 유닛으로 배터리 충전 정보를 나타내는 화면을 디스플레이 할 수 있다. 배터리 충전 정보를 나타내는 화면은 해당 디바이스의 잠금 상태 또는 잠금 해제 상태의 화면과는 다른 화면일 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 컨트롤 신호가 수신기의 배터리 충전 정보의 디스플레이를 요청 하는 신호를 포함할 경우, 수신기는 해당 디바이스의 잠금 상태 또는 잠금 해제 상태의 화면을 디스플레이 할 수 있다. 상기 잠금 상태 또는 잠금 해제 상태의 화면에는 해당 디바이스의 배터리 충전 정보가 포함될 수 있다. 또한, 컨트롤 신호가 수신기의 수신된 메시지의 디스플레이를 요청 하는 신호를 포함할 경우, 수신기는 수신된 메시지를 디스플레이 유닛으로 디스플레이 할 수 있다. 이러한 메시지는 SMS, MMS, SNS 메시지 및 이 외의 다양한 형태의 모바일 메시지를 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 전송기는 충전 중인 모든 수신기 또는 해당 전송기와 통신 링크가 개설된 모든 수신기로 컨트롤 신호와 이에 대응하는 유저의 생체 정보를 함께 전송할 수 있다. 컨트롤 신호와 생체 정보를 함께 수신한 각 수신기는 수신된 생체 정보가 해당 디바이스의 기 설정된 생체 정보와 일치하는지 여부를 확인하고, 생체 정보가 일치할 경우에만 수신된 컨트롤 신호에 대응하여 상술한 작동을 수행할 수 있다. 그러나 생체 정보가 일치하지 않을 경우에는 수신된 컨트롤 신호에 반응하지 않을 수 있다.

도 27은 전송기의 컨트롤 신호에 대응하는 피드백 정보를 디스플레이 하는 다양한 실시예를 나타낸 도면이다. 본 발명에서 피드백 정보란 도 26의 실시예에서 상술한 컨트롤 신호에 대응하여 수신기 또는 전송기가 디스플레이 하는 정보를 나타낸다. 즉, 피드백 정보는 수신기의 디스플레이 화면, 수신기의 배터리 충전 정보, 또는 메시지/부재중 전화의 수신 여부를 나타내는 정보 등을 포함할 수 있다.

도 27a는 피드백 정보를 디스플레이 하는 제1 예를 도시한 도면이다. 도 27a를 참조하면, 상기 피드백 정보는 전송기(1100)의 디스플레이 유닛(1170)으로 출력될 수 있다. 예를 들어, 전송기(1100)의 컨트롤 신호가 수신기(1200)의 배터리 충전 정보(Battery Charge status)를 요청하는 신호를 포함할 경우, 수신기(1200)는 해당 디바이스의 배터리 충전 정보를 전송기로 전송할 수 있다. 수신기(1200)로부터 배터리 충전 정보를 수신한 전송기(1100)는 해당 디바이스의 디스플레이 유닛(1170)으로 수신기(1200)의 배터리 잔량 정보 및/또는 무선 충전 상태 정보를 출력할 수 있다. 수신기(1200)의 디스플레이 유닛(1280)에서 해당 디바이스의 배터리 충전 정보를 확인하는 경우에 각 기기 별 유저 인터페이스(user interface)가 통일되어 있지 않을 수 있지만, 상술한 예의 경우 전송기(1100)에 탑재된 디스플레이 유닛(1170)으로 배터리 충전 정보를 확인하기 때문에 다수 수신기(1200)의 배터리 잔량 및/또는 무선 충전 상태에 대해 통일된 인터페이스로 확인할 수 있다. 또한, 자체 디스플레이 유닛을 탑재하지 않은 수신기(1200)가 전송기(1100)로부터 전력을 전송 받고 있는 경우, 전송기(1100)의 디스플레이 유닛(1170)을 통해 수신기(1200)의 배터리 잔량 및/또는 무선 충전 상태를 확인할 수 있다.

도 27b는 피드백 정보를 디스플레이 하는 제2 예를 도시한 도면이다. 도 27b의 실시예에서 도 27a의 실시예와 동일하거나 상응하는 부분은 중복된 설명을 생략하도록 한다. 도 27b를 참조하면, 전송기(1100)와 유선 또는 무선으로 연결된 디스플레이 유닛(1170)을 통해 피드백 정보를 디스플레이할 수 있다. 이 경우, 사용자가 전송기(1100)와 수신기(1200)로부터 멀리 떨어져 있는 경우에도 피드백 정보를 확인할 수 있다.

도 27c는 피드백 정보를 디스플레이 하는 제3 예를 도시한 도면이다. 도 27c를 참조하면, 상기 피드백 정보는 각 수신기(1200)의 디스플레이 유닛(1280)으로 출력될 수 있다. 예를 들어, 전송기(1100)의 컨트롤 신호가 수신기(1200)의 디스플레이 유닛(1280)을 활성화 하는 신호를 포함 한다면, 수신기(1200)는 해당 디바이스의 잠금 상태 또는 잠금 해제 상태의 화면을 출력할 수 있다. 또한, 컨트롤 신호가 해당 수신기(1200)로의 무선 전력 전송을 일시 해제 하기 위한 신호, 또는 해당 수신기(1200)로의 무선 전력 전송을 일시 해제하였다가 재 전송하기 위한 신호 등을 포함한 경우, 수신기(1200)는 해당 컨트롤 신호에 따라 무선 충전 상태의 전환을 수행하고, 전환된 무선 충전 상태를 나타내는 정보 및/또는 배터리 잔량 정보를 디스플레이 유닛(1280)으로 출력할 수 있다. 또한, 컨트롤 신호가 수신기(1200)의 배터리 충전 정보의 디스플레이를 요청 하는 신호를 포함할 경우, 수신기(1200)는 디스플레이 유닛(1280)으로 배터리 충전 정보를 디스플레이 할 수 있다. 이때, 수신기(1200)는 해당 디바이스의 잠금 상태 또는 잠금 해제 상태의 화면을 통해 배터리 충전 정보를 디스플레이 할 수도 있으며, 이와 다른 별도의 화면으로 배터리 충전 정보를 디스플레이 할 수도 있음은 전술한 바와 같다. 또한, 컨트롤 신호가 수신기(1200)의 수신된 메시지의 디스플레이를 요청 하는 신호를 포함할 경우, 수신기(1200)는 수신된 메시지를 디스플레이 유닛(1280)으로 디스플레이 할 수 있다.

도 28은 본 발명의 실시예에 따라 전송기(1100)가 전송한 컨트롤 신호에 대응하여 복수의 수신기(1200a, 1200b, 1200c)가 피드백 정보를 디스플레이 하는 모습을 나타낸 도면이다. 본 발명의 실시예에 따르면, 전송기(1100)는 컨트롤 신호 전송을 트리거링(triggering) 하기 위한 유저 인터페이스(1175)를 제공할 수 있다. 이러한 유저 인터페이스(1175)는 버튼, 터치 패널, 카메라 유닛, 마이크 유닛 등을 포함할 수 있으며, 이에 한정하지 않는다. 상기 유저 인터페이스(1175)를 통해 유저 입력이 수신되면, 전송기(1100)는 전술한 다양한 실시예에 따른 컨트롤 신호를 복수의 수신기(1200a, 1200b, 1200c) 중 적어도 하나에 전송할 수 있다. 도 28의 실시예에서는 전송기(1100)의 컨트롤 신호가 수신기(1200)의 배터리 충전 정보(Battery Charge status)의 디스플레이를 요청하는 신호를 포함한 경우를 나타내고 있다. 상기 컨트롤 신호는 전송기(1100)와 통신 링크가 개설된 모든 수신기(1200a, 1200b, 1200c)로 전송되고 있다. 컨트롤 신호를 수신한 각 수신기(1200a, 1200b, 1200c)는 해당 디바이스의 배터리 충전 정보를 해당 디바이스의 디스플레이 유닛(1280a, 1280b, 1280c)으로 각각 출력할 수 있다. 이러한 배터리 충전 정보에는 전술한 바와 같이 해당 디바이스의 배터리 잔량 정보 및 무선 충전 상태 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 한편, 도 28의 실시예에서는 컨트롤 신호가 수신기(1200)의 배터리 충전 정보의 디스플레이를 요청하는 신호를 포함하는 경우를 도시하고 있으나, 본 발명은 이에 한정하지 않으며 전술한 다양한 실시예에 따라 피드백 정보가 각 수신기(1200a, 1200b, 1200c)의 디스플레이 유닛(1280a, 1280b, 1280c)에 출력될 수 있다. 이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 무선 충전 중인 복수의 수신기(1200a, 1200b, 1200c)의 각종 상태 정보를 전송기(1100)의 유저 인터페이스(1175)를 이용하여 확인할 수 있다. 또한, 무선 충전 중에 있는 각 수신기(1200a, 1200b, 1200c)를 직접 조작하지 않고도, 해당 디바이스에서 필요한 정보를 제공받을 수 있게 된다.

이상에서 설명한 무선 전력 전송 방법에서 상술한 단계가 모두 필수적인 것은 아니므로, 무선 전력 전송 방법은 상술한 단계의 일부를 생략하고 수행될 수 있으며, 또한 상술한 단계가 반드시 설명되는 순서대로만 수행되어야 하는 것은 아니므로, 나중에 설명되는 단계가 먼저 설명된 단계보다 앞서 수행되는 것도 가능하다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 이상에서 설명한 본 발명의 실시예들은 서로 별개로 또는 조합되어 구현되는 것도 가능하다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

발명의 실시를 위한 형태

전술한 바와 같이, 발명의 실시를 위한 최선의 형태에서 관련 사항을 서술하였다.

본 발명은 무선 전력 전송 장치, 무선 전력 수신 장치 및 무선 전력 전송과 관련된 다양한 장치에 적용될 수 있다.

Claims (6)

1. 무선 전력 전송 장치의 무선 전력 전송 방법으로서,
   상기 무선 전력 전송 장치의 무선 충전 범위 내에 적어도 하나의 무선 전력 수신 장치가 위치하는지 여부를 판별하는 대기 상태와, 상기 대기 상태에서 적어도 하나의 무선 전력 수신 장치가 감지될 경우 해당 무선 전력 수신 장치로 전력을 전송하는 전력 전송 상태를 포함하며,
   상기 대기 상태는 약감지 신호와 강감지 신호를 주기적으로 송출하는 제1 대기 상태, 상기 약감지 신호의 송출 주기 및 상기 강감지 신호의 송출 주기 중 적어도 하나가 상기 제1 대기 상태와 다른 제2 대기 상태를 포함하고,
   무선 전력 전송 장치의 제1 대기 상태 및 제2 대기 상태 중 어느 하나의 상태를 판별하는 단계; 및
   상기 판별된 대기 상태에 기초하여 약감지 신호 및 강감지 신호를 송출하는 단계;를 포함하되,
   상기 제2 대기 상태에서의 약감지 신호 송출 주기는 상기 제1 대기 상태에서의 약감지 신호 송출 주기보다 긴 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 방법.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 제2 대기 상태에서의 강감지 신호 송출 주기는 상기 제1 대기 상태에서의 강감지 신호 송출 주기보다 긴 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 방법.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 송출하는 단계는,
   상기 제2 대기 상태에서 상기 강감지 신호의 주기적인 송출을 수행하지 않되, 상기 약감지 신호에 대응한 임피던스 변화가 감지될 경우 상기 강감지 신호를 송출하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 방법.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 송출하는 단계는,
   상기 제2 대기 상태에서 임피던스 변화가 감지되지 않을 경우 상기 약감지 신호의 송출 주기를 점진적으로 증가시키는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 방법.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 송출하는 단계는,
   상기 제2 대기 상태에서 임피던스 변화가 감지되지 않을 경우 상기 강감지 신호의 송출 주기를 점진적으로 증가시키는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 방법.
6. 무선 전력 전송 장치의 무선 전력 전송 방법으로서,
   상기 무선 전력 전송 장치의 무선 충전 범위 내에 적어도 하나의 무선 전력 수신 장치가 위치하는지 여부를 판별하는 대기 상태와, 상기 대기 상태에서 적어도 하나의 무선 전력 수신 장치가 감지될 경우 해당 무선 전력 수신 장치로 전력을 전송하는 전력 전송 상태를 포함하며,
   기 설정된 제1 송출 주기에 따라 약감지 신호를 송출하는 단계; 및
   기 설정된 제2 송출 주기에 따라 복수의 강감지 신호로 이루어진 강감지 신호 세트를 송출하는 단계;를 포함하되,
   상기 제2 송출 주기는 제1 송출 주기보다 길며,
   상기 강감지 신호 세트를 송출하는 단계는 서로 다른 전송 전류값을 갖는 복수의 강감지 신호를 전송 전류값의 오름 차순으로 송출하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 방법.

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