KR20170061893A

KR20170061893A - 멀티 코일 무선 충전 제어 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템

Info

Publication number: KR20170061893A
Application number: KR1020150167048A
Authority: KR
Inventors: 박유혁
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2015-11-27
Filing date: 2015-11-27
Publication date: 2017-06-07
Also published as: KR101974155B1

Abstract

본 발명은 멀티 코일 무선 충전 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 N개의 송신 코일이 장착된 무선 전력 송신기는 무선 전력 전송에 사용할 송신 코일을 선택하는 송신 코일 선택부와 상기 N개의 송신 코일 일측에 장착되어 송신 코일에 의해 발생된 열을 전달하기 위한 열전도 바와 상기 열전도 바와 연결되어 온도를 측정하는 온도 센서가 구비된 온도 측정부와 상기 선택된 송신 코일과 상기 온도 센서의 이격 거리에 기반하여 상기 측정된 온도를 보정하는 온도 보정부와 상기 보정된 온도에 기반하여 과열 발생 여부를 판단하는 제어부를 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명은 비용 효율적이고 회로 기판 설계가 용이한 멀티 코일 무선 충전 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공하는 장점이 있다.

Description

멀티 코일 무선 충전 제어 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템{Multi-Coil Wireless Charging Control Method and Apparatus and System therefor}

본 발명은 무선 전력 전송 기술에 관한 것으로서, 상세하게, 복수의 송신 코일이 탑재된 무선 전력 송신기에서 무선 전력 전송을 위해 선택된 송신 코일과 열전도 바에 연결된 온도 센서와의 이격 거리에 기반하여 적응적으로 온도를 보정하고, 보정된 온도에 기반하여 과열 발생 여부를 판단하는 것이 가능한 멀티 코일 무선 충전 제어 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템에 관한 것이다.

최근 정보 통신 기술이 급속도로 발전함에 따라, 정보 통신 기술을 기반으로 하는 유비쿼터스 사회가 이루어지고 있다.

언제 어디서나 정보통신 기기들이 접속되기 위해서는 사회 모든 시설에 통신 기능을 가진 컴퓨터 칩을 내장시킨 센서들이 설치되어야 한다. 따라서 이들 기기나 센서의 전원 공급 문제는 새로운 과제가 되고 있다. 또한 휴대폰뿐만 아니라 블루투스 핸드셋과 아이팟 같은 뮤직 플레이어 등의 휴대기기 종류가 급격히 늘어나면서 배터리를 충전하는 작업이 사용자에게 시간과 수고를 요구하고 됐다. 이러한 문제를 해결하는 방법으로 무선 전력 전송 기술이 최근 들어 관심을 받고 있다.

무선 전력 전송 기술(wireless power transmission 또는 wireless energy transfer)은 자기장의 유도 원리를 이용하여 무선으로 송신기에서 수신기로 전기 에너지를 전송하는 기술로서, 이미 1800년대에 전자기유도 원리를 이용한 전기 모터나 변압기가 사용되기 시작했고, 그 후로는 라디오파나 레이저, 고주파, 마이크로웨이브와 같은 전자파를 방사해서 전기에너지를 전송하는 방법도 시도되었다. 우리가 흔히 사용하는 전동칫솔이나 일부 무선면도기도 실상은 전자기유도 원리로 충전된다.

현재까지 무선을 이용한 에너지 전달 방식은 크게 자기 유도 방식, 자기 공진(Electromagnetic Resonance) 방식 및 단파장 무선 주파수를 이용한 RF 전송 방식 등으로 구분될 수 있다.

자기 유도 방식은 두 개의 코일을 서로 인접시킨 후 한 개의 코일에 전류를 흘려보내면 이 때 발생한 자속(MagneticFlux)이 다른 코일에 기전력을 일으키는 현상을 사용한 기술로서, 휴대폰과 같은 소형기기를 중심으로 빠르게 상용화가 진행되고 있다. 자기 유도 방식은 최대 수백 키로와트(kW)의 전력을 전송할 수 있고 효율도 높지만 최대 전송 거리가 1센티미터(cm) 이하이므로 일반적으로 충전기나 바닥에 인접시켜야 하는 단점이 있다.

자기 공진 방식은 전자기파나 전류 등을 활용하는 대신 전기장이나 자기장을 이용하는 특징이 있다. 자기 공진 방식은 전자파 문제의 영향을 거의 받지 않으므로 다른 전자 기기나 인체에 안전하다는 장점이 있다. 반면, 한정된 거리와 공간에서만 활용할 수 있으며 에너지 전달 효율이 다소 낮다는 단점이 있다.

단파장 무선 전력 전송 방식-간단히, RF 전송 방식-은 에너지가 라디오 파(RadioWave)형태로 직접 송수신될 수 있다는 점을 활용한 것이다. 이 기술은 렉테나(rectenna)를 이용하는 RF 방식의 무선 전력 전송 방식으로서, 렉테나는 안테나(antenna)와 정류기(rectifier)의 합성어로서 RF 전력을 직접 직류 전력으로 변환하는 소자를 의미한다. 즉, RF 방식은 AC 라디오파를 DC로 변환하여 사용하는 기술로서, 최근 효율이 향상되면서 상용화에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

무선 전력 전송 기술은 모바일 뿐만 아니라 IT, 철도, 가전 산업 등 산업 전반에 다양하게 활용될 수 있다.

최근에는 충전 베드에 놓여진 무선 전력 수신기의 인식률을 높이기 위해 복수의 코일이 장착된 무선 전력 송신기가 출시되고 있다. 무선 전력 송신기는 기기 내부의 온도를 측정하여 과열 발생 여부를 감지하고, 과열 발생 시 기기 보호를 위해 무선 전력 전송을 중단해야 한다. 이를 위해, 종래의 무선 전력 송신기에는 송신 코일 별 온도 센서가 탑재되었다. 일 예로, 송신 코일의 개수가 10개인 경우, 온도 센서도 10개가 탑재되었다.

하지만, 송신 코일의 개수만큼 온도 센서를 장착하는 것은 무선 전력 송신기의 제조 비용을 증가시킬 뿐만 아니라 인쇄 회로 기판(PCB: Printed Circuit Board) 설계 및 내부 기구 설계에 많은 제약을 야기하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 멀티 코일 무선 충전 제어 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 복수의 송신 코일이 탑재된 무선 전력 송신기에서 무선 전력 전송을 위해 선택된 송신 코일과 열전도 바에 연결된 온도 센서와의 이격 거리에 기반하여 적응적으로 온도를 보정하고, 보정된 온도에 기반하여 과열 발생 여부를 판단하는 것이 가능한 멀티 코일 무선 충전 제어 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 열전도 바에 연결된 하나의 온도 센서만을 이용하여 전력 전송 중인 코일의 온도를 측정하는 것이 가능한 멀티 코일 무선 충전 제어 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명은 멀티 코일 무선 충전 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 N개의 송신 코일이 장착된 무선 전력 송신기는 무선 전력 전송에 사용할 송신 코일을 선택하는 송신 코일 선택부와 상기 N개의 송신 코일 일측에 장착되어 송신 코일에 의해 발생된 열을 전달하기 위한 열전도 바와 상기 열전도 바와 연결되어 온도를 측정하는 온도 센서가 구비된 온도 측정부와 상기 선택된 송신 코일과 상기 온도 센서의 이격 거리에 기반하여 상기 측정된 온도를 보정하는 온도 보정부와 상기 보정된 온도에 기반하여 과열 발생 여부를 판단하는 제어부를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기의 존재를 감지하기 위한 감지 신호를 상기 N개의 송신 코일을 통해 송출하는 전력 전송부와 상기 감지 신호에 대응되는 시그널 세기 지시자가 수신된 송신 코일을 식별하는 복조부를 더 포함하되, 상기 송신 코일 선택부가 상기 시그널 세기 지시자에 기반하여 상기 무선 전력 전송에 사용할 송신 코일을 선택할 수 있다.

또한, 상기 송신 코일 선택부가 상기 시그널 세기 지시자가 수신된 송신 코일이 복수개인 경우, 가장 큰 값의 상기 시그널 세기 지시자가 수신된 송신 코일을 상기 무선 전력 전송에 사용할 송신 코일로 선택할 수 있다.

또한, 상기 제어부가 상기 보정된 온도가 소정 과열 판단 기준치를 초과하면, 상기 과열이 발생된 것으로 판단하여 상기 무선 전력 전송을 중단시킬 수 있다.

또한, 상기 감지 신호는 WPC 표준 또는 PMA 표준에 정의된 디지털 핑 신호일 수 있다.

또한, 상기 감지 신호는 A4WP 표준에 정의된 비콘 신호일 수도 있다.

또한, 상기 N개의 송신 코일에 대해 하나의 상기 온도 센서가 구비될 수 있다.

또한, 상기 열전도 바가 복수개인 경우, 각각의 상기 열전도 바에 대응되는 온도 센싱 포트가 상기 온도 센서에 구비되되, 상기 온도 측정부가 각각의 상기 온도 센싱 포트에서의 온도를 측정할 수 있다.

여기서, 상기 온도 보정부가 상기 온도 센싱 포트 별 측정된 온도 값의 평균 값을 산출하고, 상기 산출된 평균 값을 상기 선택된 송신 코일과 상기 온도 센서의 이격 거리에 기반하여 보정할 수 있다.

또한, 상기 온도 보정부가 상기 선택된 송신 코일과 상기 온도 센서의 이격 거리가 비례하여 상기 측정된 온도 값이 증가되도록 보정할 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 멀티 코일 무선 충전 제어 방법은 구비된 N개의 송신 코일 중 무선 전력 전송에 사용할 송신 코일을 선택하는 단계와 상기 선택된 송신 코일을 이용하여 무선 전력 전송 중 열전도 바에 연결된 온도 센서를 이용하여 온도를 측정하는 단계와 상기 선택된 송신 코일과 상기 온도 센서와의 이격 거리에 기반하여 상기 측정된 온도를 보정하는 단계와 상기 보정된 온도에 기반하여 과열 발생 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 멀티 코일 무선 충전 제어 방법은 무선 전력 수신기의 존재를 감지하기 위한 감지 신호를 상기 N개의 송신 코일을 통해 송출하는 단계와 상기 감지 신호에 대응되는 시그널 세기 지시자가 수신된 송신 코일을 식별하는 단계를 더 포함하되, 상기 시그널 세기 지시자에 기반하여 상기 무선 전력 전송에 사용할 송신 코일을 선택할 수 있다.

이때, 상기 시그널 세기 지시자가 수신된 송신 코일이 복수개인 경우, 가장 큰 값의 상기 시그널 세기 지시자가 수신된 송신 코일을 상기 무선 전력 전송에 사용할 송신 코일로 선택할 수 있다.

또한, 상기 보정된 온도가 소정 과열 판단 기준치를 초과하면, 상기 과열이 발생된 것으로 판단하여 상기 무선 전력 전송이 중단될 수 있다.

또한, 상기 감지 신호는 A4WP 표준에 정의된 비콘 신호일 수 있다.

또한, 상기 열전도 바가 복수개인 경우, 각각의 상기 열전도 바에 대응되는 온도 센싱 포트가 상기 온도 센서에 구비되되, 상기 온도를 측정하는 단계는 각각의 상기 온도 센싱 포트에서의 온도가 측정될 수 있다.

또한, 상기 온도를 보정하는 단계는 상기 온도 센싱 포트 별 측정된 온도 값의 평균 값을 산출하는 단계와 상기 산출된 평균 값을 상기 선택된 송신 코일과 상기 온도 센서의 이격 거리에 기반하여 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 온도를 보정하는 단계에서 상기 선택된 송신 코일과 상기 온도 센서의 이격 거리가 비례하여 상기 측정된 온도 값이 증가되도록 보정될 수 있다.

또한, 상기 과열 발생 여부를 판단하는 단계는 상기 측정된 온도가 소정 과열 판단 기준치를 초과하는지 여부를 판단하는 단계를 포함하되, 상기 판단 결과, 과열이 발생된 경우, 상기 무선 전력 전송이 일시 중단되고, 소정 과열 알람 메시지가 표시될 수 있다.

본 발명의 또 다른 일 실시예는 상기한 멀티 코일 무선 충전 제어 방법들 중 어느 하나의 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능한 프로그램이 기록된 기록매체를 제공할 수도 있다.

상기 본 발명의 양태들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.

본 발명에 따른 방법 및 장치에 대한 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 멀티 코일 무선 충전 제어 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공하는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 복수의 송신 코일이 탑재된 무선 전력 송신기에서 무선 전력 전송을 위해 선택된 송신 코일과 열전도 바에 연결된 온도 센서와의 이격 거리에 기반하여 적응적으로 온도를 보정하고, 보정된 온도에 기반하여 과열 발생 여부를 판단하는 것이 가능한 멀티 코일 무선 충전 제어 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공하는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 열전도 바에 연결된 하나의 온도 센서만을 이용하여 전력 전송 중인 코일의 온도를 측정함으로써, 제조 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 무선 전력 송신기에 탑재되는 송신 코일의 개수와 상관없이 하나의 온도 센서만을 이용하여 전력 전송 중인 송신 코일의 온도가 측정 가능하므로 인쇄 회로 기판 설계 및 내부 기구 설계에 대한 자유가 높아지는 장점이 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이하에 첨부되는 도면들은 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 본 발명에 대한 실시예들을 제공한다. 다만, 본 발명의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시예로 구성될 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 무선 전력 송신기에서의 감지 신호 전송 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 WPC 표준에 정의된 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 3은 PMA 표준에 정의된 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 4는 종래 기술에 따른 멀티 코일 무선 전력 송신기에서의 송신 코일 별 온도 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 코일 무선 전력 송신기에서의 송신 코일 별 온도 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 코일 무선 전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 코일 무선 전력 송신기에서의 송신 코일 별 온도 측정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 멀티 코일 무선 전력 송신기에서의 송신 코일 별 온도 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 멀티 코일 무선 전력 송신기에서의 송신 코일 별 온도 측정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 10은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 멀티 코일 무선 전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.

이하, 본 발명의 실시예들이 적용되는 장치 및 다양한 방법들에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

실시예의 설명에 있어서, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)는 두개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되거나 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 배치되어 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)"로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.

실시예의 설명에 있어서, 무선 전력 시스템상에서 무선 전력을 송신하는 장치는 설명의 편의를 위해 무선 파워 송신기, 무선 파워 송신 장치, 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 송신기, 송신단, 송신기, 송신 장치, 송신측, 무선 파워 전송 장치, 무선 파워 전송기 등을 혼용하여 사용하기로 한다. 또한, 무선 전력 송신 장치로부터 무선 전력을 수신하는 장치에 대한 표현으로 설명의 편의를 위해 무선 전력 수신 장치, 무선 전력 수신기, 무선 파워 수신 장치, 무선 파워 수신기, 수신 단말기, 수신측, 수신 장치, 수신기 등이 혼용되어 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 송신기는 패드 형태, 거치대 형태, AP(Access Point) 형태, 소형 기지국 형태, 스텐드 형태, 천장 매립 형태, 벽걸이 형태 등으로 구성될 수 있으며, 하나의 송신기는 복수의 무선 전력 수신 장치에 파워를 전송할 수도 있다. 이를 위해, 송신기는 적어도 하나의 무선 파워 전송 수단을 구비할 수도 있다. 여기서, 무선 파워 전송 수단은 전력 송신단 코일에서 자기장을 발생시켜 그 자기장의 영향으로 수신단 코일에서 전기가 유도되는 전자기유도 원리를 이용하여 충전하는 전자기 유도 방식에 기반한 다양한 무전 전력 전송 표준이 사용될 수 있다. 여기서, 무선파워 전송 수단은 무선 충전 기술 표준 기구인 WPC(Wireless Power Consortium) 및 PMA(Power Matters Alliance)에서 정의된 전자기 유도 방식의 무선 충전 기술을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 전자기 공진 방식의 무선 충전 표준 기구인 A4WP에 의해 정의된 기술이 사용될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기는 적어도 하나의 무선 전력 수신 수단이 구비될 수 있으며, 2개 이상의 송신기로부터 동시에 무선 파워를 수신할 수도 있다. 여기서, 무선 전력 수신 수단은 무선 충전 기술 표준 기구인 WPC(Wireless Power Consortium) 및 PMA(Power Matters Alliance)에서 정의된 전자기 유도 방식의 무선 충전 기술을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 전자기 공진 방식의 무선 충전 표준 기구인 A4WP에 의해 정의된 기술이 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 수신기는 휴대폰(mobile phone), 스마트폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션, MP3 player, 전동 칫솔, 전자 태그, 조명 장치, 리모콘, 낚시찌, 스마트 워치와 같은 웨어러블 디바이스 등의 소형 전자 기기 등에 사용될 수 있으나, 이에 국한되지는 아니하며 본 발명에 따른 무선 전력 수신 수단이 장착되어 배터리 충전이 가능한 기기라면 족하다.

도 1은 종래 기술에 따른 무선 전력 송신기에서의 감지 신호 전송 절차를 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하면, 무선 전력 송신기는 3개의 송신 코일(111, 112, 113)이 장착될 수 있다. 각각의 송신 코일은 일부 영역이 다른 송신 코일과 서로 중첩될 수 있으며, 무선 전력 송신기는 각각의 송신 코일을 통해 무선 전력 수신기의 존재를 감지하기 위한 소정 감지 신호(117, 127)-예를 들면, 디지털 핑 신호-를 미리 정의된 순서로 순차적으로 송출한다.

상기 도 1에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신기는 도면 번호 110에 도시된 1차 감지 신호 송출 절차를 통해 감지 신호(117)를 순차적으로 송출하고, 무선 전력 수신기(115)로부터 시그널 세기 지시자 또는 시그널 강도 지시자(Signal Strength Indicator, 116)가 수신된 송신 코일(111, 112)을 식별할 수 있다. 연이어, 무선 전력 송신기는 도면 번호 120에 도시된 2차 감지 신호 송출 절차를 통해 감지 신호(127)를 순차적으로 송출하고, 시그널 세기 지시자(126)가 수신된 송신 코일(111, 112) 중 전력 전송 효율(또는 충전 효율)-즉, 송신 코일과 수신 코일 사이의 정렬 상태-이 좋은 송신 코일을 식별하고, 식별된 송신 코일을 통해 전력이 송출되도록-즉, 무선 충전이 이루어지도록- 제어할 수 있다.

상기의 도 1에서 보여지는 바와 같이, 무선 전력 송신기가 2회의 감지 신호 송출 절차를 수행하는 이유는 어느 송신 코일에 무선 전력 수신기의 수신 코일이 잘 정렬되어 있는지를 보다 정확하게 식별하기 위함이다.

만약, 상기한 도 1의 도면 번호 110 및 120에 도시된 바와 같이, 제1 송신 코일(111), 제2 송신 코일(112)에 시그널 세기 지시자(116, 126)가 수신된 경우, 무선 전력 송신기는 제1 송신 코일(111)과 제2 송신 코일(112) 각각에 수신된 시그널 세기 지시자(126)에 기반하여 가장 정렬이 잘된 송신 코일을 선택하고, 선택된 송신 코일을 이용하여 무선 충전을 수행한다.

상기 도 1에서 설명된 감지 신호는 후술할 도 2 내지 도 3에서 설명될 PMA 및 WPC 표준에 정의된 핑 신호-예를 들면, 디지털 핑-일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 전자기 유도 방식을 지원하는 A4WP 표준의 비콘 신호-예를 들면, Long Beacon-일 수도 있다.

또한, 상기 도 1에서 설명된 시그널 세기 지시자는 전자기 유도 방식의 인밴드 통신을 통해 무선 전력 송신기에 수신될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 별도의 대역외 통신 채널-예를 들면, 블루투스 통신 채널-을 통해 수신될 수도 있다.

도 2는 WPC 표준에 정의된 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.

도 2를 참조하면, WPC 표준에 따른 송신기로부터 수신기로의 파워 전송은 크게 선택 단계(Selection Phase, 210), 핑 단계(Ping Phase, 220), 식별 및 구성 단계(Identification and Configuration Phase, 230), 파워 전송 단계(Power Transfer Phase, 240) 단계로 구분될 수 있다.

선택 단계(210)는 파워 전송을 시작하거나 파워 전송을 유지하는 동안 특정 오류 또는 특정 이벤트가 감지되면, 천이되는 단계일 수 있다. 여기서, 특정 오류 및 특정 이벤트는 이하의 설명을 통해 명확해질 것이다. 또한, 선택 단계(210)에서 송신기는 인터페이스 표면에 물체가 존재하는지를 모니터링할 수 있다. 만약, 송신기가 인터페이스 표면에 물체가 놓여진 것이 감지되면, 핑 단계(220)로 천이할 수 있다(S201). 선택 단계(210)에서 송신기는 매우 짧은 펄스의 아날로그 핑(Analog Ping) 신호를 전송하며, 송신 코일의 전류 변화에 기반하여 인터페이스 표면의 활성 영역(Active Area)에 물체가 존재하는지를 감지할 수 있다.

핑 단계(220)에서 송신기는 물체가 감지되면, 수신기를 활성화시키고, 수신기가 WPC 표준이 호환되는 수신기인지를 식별하기 위한 디지털 핑(Digital Ping)을 전송한다. 핑 단계(220)에서 송신기는 디지털 핑에 대한 응답 시그널-예를 들면, 시그널 세기 지시자-을 수신기로부터 수신하지 못하면, 다시 선택 단계(210)로 천이할 수 있다(S202). 또한, 핑 단계(220)에서 송신기는 수신기로부터 파워 전송이 완료되었음을 지시하는 신호-즉, 충전 완료 신호-를 수신하면, 선택 단계(210)로 천이할 수도 있다(S203).

핑 단계(220)가 완료되면, 송신기는 수신기 식별 및 수신기 구성 및 상태 정보를 수집하기 위한 식별 및 구성 단계(230)로 천이할 수 있다(S204).

식별 및 구성 단계(230)에서 송신기는 원하지 않은 패킷이 수신되거나(unexpected packet), 미리 정의된 시간 동안 원하는 패킷이 수신되지 않거나(time out), 패킷 전송 오류가 있거나(transmission error), 파워 전송 계약이 설정되지 않으면(no power transfer contract) 선택 단계(210)로 천이할 수 있다(S205).

수신기에 대한 식별 및 구성이 완료되면, 송신기는 무선 전력을 전송하는 파워 전송 단계(240)로 천이할 수 있다(S206).

파워 전송 단계(240)에서, 송신기는 원하지 않은 패킷이 수신되거나(unexpected packet), 미리 정의된 시간 동안 원하는 패킷이 수신되지 않거나(time out), 기 설정된 파워 전송 계약에 대한 위반이 발생되거나(power transfer contract violation), 충전이 완료된 경우, 선택 단계(210)로 천이할 수 있다(S207).

또한, 파워 전송 단계(240)에서, 송신기는 송신기 상태 변화 등에 따라 파워 전송 계약을 재구성할 필요가 있는 경우, 식별 및 구성 단계(230)로 천이할 수 있다(S208).

상기한 파워 전송 계약은 송신기와 수신기의 상태 및 특성 정보에 기반하여 설정될 수 있다. 일 예로, 송신기 상태 정보는 최대 전송 가능한 파워량에 대한 정보, 최대 수용 가능한 수신기 개수에 대한 정보 등을 포함할 수 있으며, 수신기 상태 정보는 요구 전력에 대한 정보 등을 포함할 수 있다.

도 3은 PMA 표준에 정의된 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.

도 3을 참조하면, PMA 표준에 따른 송신기로부터 수신기로의 파워 전송은 크게 대기 단계(Standby Phase, 310), 디지털 핑 단계(Digital Ping Phase, 320), 식별 단계(Identification Phase, 330), 파워 전송 단계(Power Transfer Phase, 340) 단계 및 충전 완료 단계(End of Charge Phase, 350)로 구분될 수 있다.

대기 단계(310)는 파워 전송을 위한 수신기 식별 절차를 수행하거나 파워 전송을 유지하는 동안 특정 오류 또는 특정 이벤트가 감지되면, 천이되는 단계일 수 있다. 여기서, 특정 오류 및 특정 이벤트는 이하의 설명을 통해 명확해질 것이다. 또한, 대기 단계(310)에서 송신기는 충전 표면(Charging Surface)에 물체가 존재하는지를 모니터링할 수 있다. 만약, 송신기가 충전 표면에 물체가 놓여진 것이 감지되거나 RXID 재시도가 진행중인 경우, 디지털 핑 단계(320)로 천이할 수 있다(S301). 여기서, RXID는 PMA 호환 수신기에 할당되는 고유 식별자이다. 대기 단계(310)에서 송신기는 매우 짧은 펄스의 아날로그 핑(Analog Ping)을 전송하며, 송신 코일의 전류 변화에 기반하여 인터페이스 표면-예를 들면, 충전 베드-의 활성 영역(Active Area)에 물체가 존재하는지를 감지할 수 있다.

디지털 핑 단계(320)로 천이된 송신기는 감지된 물체가 PMA 호환 수신기인지를 식별하기 위한 디지털 핑 신호를 송출한다. 송신기가 전송한 디지털 핑 신호에 의해 수신단에 충분한 전력이 공급되는 경우, 수신기는 수신된 디지털 핑 신호를 PMA 통신 프로토콜에 따라 변조하여 소정 응답 시그널을 송신기에 전송할 수 있다. 여기서, 응답 시그널은 수신기에 수신된 전력의 세기를 지시하는 신호 세기 지시자가 포함될 수 있다. 디지털 핑 단계(320)에서 수신기는 유효한 응답 시그널이 수신되면, 식별 단계(330)로 천이할 수 있다(S302).

만약, 디지털 핑 단계(320)에서, 응답 시그널이 수신되지 않거나, PMA 호환 수신기가 아닌 것으로 확인되면-즉, FOD(Foreign Object Detection)인 경우-, 송신기는 대기 단계(310)로 천이할 수 있다(S303). 일 예로, FO(Foreign Object)는 동전, 키 등을 포함하는 금속성 물체일 수 있다.

식별 단계(330)에서, 송신기는 수신기 식별 절차가 실패하거나 수신기 식별 절차를 재수행하여야 하는 경우 및 미리 정의된 시간 동안 수신기 식별 절차를 완료하지 못한 경우에 대기 단계(310)로 천이할 수 있다(S304).

송신기는 수신기 식별에 성공하면, 식별 단계(330)에서 파워 전송 단계(340)로 천이하여 충전을 개시할 수 있다(S305).

파워 전송 단계(340)에서, 송신기는 원하는 신호가 미리 정해진 시간 이내에 수신되지 않거나(Time Out), FO가 감지되거나, 송신 코일의 전압이 미리 정의된 기준치를 초과하는 경우, 대기 단계(310)으로 천이할 수 있다(S306).

또한, 파워 전송 단계(340)에서, 송신기는 내부 구비된 온도 센서에 의해 감지된 온도가 소정 기준치를 초과하는 경우, 충전 완료 단계(350)로 천이할 수 있다(S307).

충전 완료 단계(350)에서, 송신기는 수신기가 충전 표면에서 제거된 것이 확인되면, 대기 상태(310)으로 천이할 수 있다(S309).

또한, 송신기는 Over Temperature 상태에서, 일정 시간 경과 후 측정된 온도가 기준치 이하로 떨어진 경우, 충전 완료 단계(350)에서 디지털 핑 단계(320)로 천이할 수 있다(S310).

디지털 핑 단계(320) 또는 파워 전송 단계(340)에서, 송신기는 수신기로부터 EOC(End Of Charge) 요청이 수신되면, 충전 완료 단계(350)로 천이할 수도 있다(S308 및 S311).

도 4는 종래 기술에 따른 멀티 코일 무선 전력 송신기에서의 송신 코일 별 온도 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참조하면, 종래의 무선 전력 송신기(400)는 제1 송신 코일 내지 제3 송신 코일(410, 420, 430)이 장착되며, 각각의 송신 코일 중앙 일측에는 해당 송신 코일의 온도를 측정하기 위한 제1 내지 제3 온도 센서(411, 421, 431)가 장착된다.

제1 내지 제3 온도 센서(411, 421, 431)는 제어부(440)와 연결되며, 제어부(440)는 제1 내지 제3 온도 센서(411, 421, 431)에 의해 측정된 온도 값에 기반하여 과열 발생 여부를 판단할 수 있다.

제어부(440)는 과열이 발생된 것으로 판단된 경우, 온도가 소정 기준치 이하로 떨어질 때까지 전력 전송이 중단시킬 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 종래의 무선 전력 송신기(400)는 장착된 송신 코일의 개수만큼 온도 센서가 장착되었다.

따라서, 종래의 무선 전력 송신기(400)는 장착되는 송신 코일의 개수가 증가함에 따라 온도 센서의 개수도 선형적으로 증가하므로, 제조 비용이 선형적으로 증가하는 단점이 있었다. 또한, 종래의 무선 전력 송신기(400)는 장착되는 송신 코일의 개수에 비례하여 온도 센서의 개수가 증가하므로 PCB 설계가 복잡해지고 단선/단락의 확률이 높아지고, 내부 구조 설계의 제약 사항이 많은 단점이 있었다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 코일 무선 전력 송신기에서의 송신 코일 별 온도 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기(500)는 제1 송신 코일 내지 제3 송신 코일(510, 520, 530)이 장착되며, 장착된 송신 코일들 중 어느 하나의 일측에 온도 센서(540)가 장착될 수 있다.

여기서, 온도 센서(540)는 도 5에 도시된 바와 같이, 열전도 바(550)의 일측에 장착될 수 있다.

열전도 바(550)는 제1 송신 코일 내지 제3 송신 코일(510, 520, 530)의 하단 중앙을 가로질러 장착될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 열전도 바(550)의 장착 위치는 송신기 회로 설계에 따라 제1 송신 코일 내지 제3 송신 코일(510, 520, 530)의 온도 감지가 가능한 다른 위치에 장착될 수 있음을 주의해야 한다.

제어부(560)는 제1 송신 코일 내지 제3 송신 코일(510, 520, 530)을 통해 무선 전력 수신기의 존재를 감지하기 위한 소정 감지 신호가 순차적으로 전송되도록 제어한 후, 송신 코일 별 전송된 감지 신호에 대한 응답 신호-예를 들면, 시그널 세기 지시자(Signal Strength Indicator)일 수 있음-의 수신 여부 및 시그널 세기 지시자의 값에 기반하여 해당 무선 전력 수신기로의 무선 전력 전송에 사용할 송신 코일을 선택할 수 있다.

선택된 송신 코일을 통한 무선 전력 전송이 개시되면, 온도 센서(540)는 소정 주기로 온도 측정 결과를 제어부(560)에 전송할 수 있다.

제어부(560)는 선택된 송신 코일과 온도 센서와의 이격 거리에 기반하여 측정된 온도를 보정할 수 있다. 일반적으로, 선택된 송신 코일과 온도 센서(540)와의 이격 거리가 커질수록 열전도 바(550)를 통해 온도 센서(540)에 전달되는 열량은 감소할 수 있으며, 그에 따라 온도 센서(540)에 의해 감지되는 온도는 실제 선택된 송신 코일에서의 온도보다 낮을 수 있다. 따라서, 열전도 바(550)상에서 감소된 열량이 선택된 송신 코일과 온도 센서(540)와의 이격 거리에 비례하여 보정되어야 한다. 이때, 선택된 송신 코일과 온도 센서(540)와의 이격 거리에 따른 보상 온도 값은 열전도 바(550)에 대한 사전 열전도 실험을 통해 획득될 수 있으며, 실험 결과에 기반하여 소정 온도 보상 테이블을 구성한 뒤, 구성된 온도 보상 테이블을 무선 전력 송신기(500)의 소정 기록 영역(미도시)에 유지시킬 수 있다. 제어부(560)는 온도 보상 테이블을 참조하여, 온도 센서(540)에 의해 측정된 온도를 보정할 수 있다.

제어부(560)는 보정된 온도가 소정 기준치를 초과하는지 여부를 판단하여 무선 전력 송신기에 과열이 발생되었는지 여부를 판단할 수 있다.

판단 결과, 과열이 발생된 것으로 판단한 경우, 제어부(560)는 무선 전력 전송을 일시 중단하고, 구비된 소정 알람 수단-예를 들면, LED 램프, 액정 디스플레이, 비퍼 등을 포함함-을 통해 과열이 발생되었음을 출력할 수 있다. 만약, 보정된 온도가 소정 기준치 이하로 떨어지는 경우, 제어부(560)는 무선 전력 전송을 재개시킬 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 코일 무선 전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.

도 6을 참조하면 무선 전력 송신기(600)는 크게, 전력 변환부(610), 스위치(S/W, 620), 전력 전송부(630), 열전도 바(640), 온도 센서(650), 변조부(660), 복조부(670) 및 제어부(680)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기한 무선 전력 송신기(600)의 구성은 반드시 필수적인 구성은 아니어서, 그보다 많거나 적은 구성 요소를 포함하여 구성될 수도 있음을 주의해야 한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 전력 변환부(610)는 외부 전원 공급 장치인 전원부(650)로부터 전원이 공급되면, 이를 소정 세기의 전력으로 변환하는 기능을 수행할 수 있다.

이를 위해, 전력 변환부(610)는 DC/DC 변환부(611), 전력 센서(612) 및 증폭기(613)를 포함하여 구성될 수 있다.

DC/DC 변환부(611)는 전원부(650)로부터 공급된 DC 전력을 제어부(680)의 제어 신호에 따라 특정 세기의 DC 전력으로 변환하는 기능을 수행할 수 있다.

전력 센서(612)는 DC 변환된 전력의 전압/전류 등을 측정하여 제어부(680)에 제공할 수 있다.

제어부(680)는 전력 센서(612)에 의해 측정된 전압/전류 값에 기반하여 적응적으로 전원부(650)로부터의 전원 공급을 차단하거나, 증폭기(613)에 전력이 공급되는 것을 차단할 수 있다. 이를 위해, 전력 변환부(610)의 일측에는 전원부(650)로부터 공급되는 전원을 차단하거나, 증폭기(613)에 공급되는 전력을 차단하기 위한 소정 전력 차단 회로가 가 더 구비될 수도 있다.

증폭기(613)는 DC/DC 변환된 전력의 세기를 제어부(680)의 제어 신호에 따라 조정할 수 있다. 일 예로, 제어부(680)는 복조부(670)를 통해 무선 전력 수신기에 의해 생성된 소정 전력 제어 신호를 수신할 수 있으며, 수신된 전력 제어 신호에 따라 증폭기(613)의 증폭률을 조정할 수 있다.

전력 전송부(630)는 복수의 송신 코일을 포함하여 구성될 수 있다.

제어부(680)는 전력 전송에 사용할 송신 코일이 선택된 경우, 스위치(620) 제어하여 선택된 송신 코일을 통해 전력 전송이 이루어지도록 제어할 수 있다.

또한, 제어부(680)는 무선 전력 수신기를 감지하기 위한 감지 신호를 장착된 복수의 송신 코일을 통해 순차적으로 전송하기 위해 스위치(620)를 제어할 수도 있다.

또한, 제어부(680)는 수신기로의 무선 전력 전송을 차단하기 위해 스위치(620)를 제어할 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전력 전송부(630)는 동작 주파수 생성을 위한 주파수 생성기(미도시)를 더 포함할 수도 있다. 여기서, 주파수 생성기는 LC 회로로 구성될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.

온도 센서(650)는 열전도 바(640)에 장착되며, 무선 충전 시 송신 코일에서 발생되는 열이 열전도 바(640)를 통해 온도 센서(650)에 전달될 수 있다.

온도 센서(650)는 무선 충전이 개시되면, 소정 주기로 측정된 온도 값을 제어부(680)에 전송할 수 있다.

제어부(680)는 무선 전력 전송을 위해 선택된 송신 코일과 온도 센서(650)와의 이격 거리에 기반하여 온도 센서(650)로부터 수신된 온도 값을 보정할 수 있다.

연이어, 제어부(680)는 보정된 온도가 소정 기준치를 초과하는지 여부를 판단하여 무선 전력 송신기에 과열이 발생되었는지 여부를 판단할 수 있다.

판단 결과, 과열이 발생된 것으로 판단한 경우, 제어부(680)는 무선 전력 전송을 일시 중단하고, 구비된 소정 알람 수단-예를 들면, LED 램프, 액정 디스플레이, 비퍼 등을 포함함-을 통해 과열이 발생되었음을 출력할 수 있다. 만약, 보정된 온도가 소정 기준치 이하로 떨어지는 경우, 제어부(680)는 무선 전력 전송을 재개시킬 수 있다.

제어부(680)는 감지 신호 송출 절차 동안 제1 내지 제n 송신 코일을 통해 순차적으로 감지 신호가 송출될 수 있도록 스위치(620)를 제어할 수 있다. 이때, 제어부(680)는 감지 신호가 전송될 시점을 감지 신호 전송 타이머(미도시)를 통해 식별할 수 있으며, 감신 신호 전송 시점이 도래하면, 스위치(620)를 제어하여 해당 송신 코일을 통해 감지 신호가 송출될 수 있도록 제어할 수 있다.

또한, 제어부(680)는 감지 신호 송출 절차 동안 복조부(670)로부터 어느 송신 코일을 통해 시그널 세기 지시자가 수신되었는지를 식별하기 위한 소정 송신 코일 식별자 및 해당 송신 코일을 통해 수신된 시그널 세기 지시자를 수신할 수 있다. 연이어, 제어부(640)는 감지 신호 송출 절차 동안 시그널 세기 지시자가 수신된 송신 코일(들)을 통해서만 추가로 감지 신호가 송출될 수 있도록 스위치(620)를 제어할 수 있다. 다른 일 예로, 제어부(680)는 감지 신호 송출 절차 동안 시그널 세기 지시자가 수신된 송신 코일이 복수개인 경우, 가장 큰 값을 갖는 시그널 세기 지시자가 수신된 송신 코일을 통해 감지 신호가 추가 송출될 수 있도록 스위치(620)를 제어할 수도 있다.

변조부(660)는 제어부(680)에 의해 생성된 제어 신호를 변조하여 스위치(620)에 전달할 수 있다. 여기서, 제어 신호를 변조하기 위한 변조 방식은 FSK(Frequency Shift Keying) 변조 방식, 맨체스터 코딩(Manchester Coding) 변조 방식, PSK(Phase Shift Keying) 변조 방식 및 펄스 폭 변조 방식 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지는 않으며, 수신기가 복조 가능한 다른 변조 방식이 사용될 수도 있다.

복조부(670)는 송신 코일을 통해 수신되는 신호가 감지되면, 감지된 신호를 복조하여 제어부(680)에 전송할 수 있다. 여기서, 복조된 신호에는 시그널 제어 지시자, 무선 전력 전송 중 전력 제어를 위한 오류 정정(EC:Error Correction) 지시자, 충전 완료(EOC: End Of Charge) 지시자, 과전압/과전류/과열 지시자 등이 포함될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 전력 수신기의 상태를 식별하기 위한 각종 상태 정보가 포함될 수 있다.

또한, 복조부(670)는 복조된 신호가 어느 송신 코일로부터 수신된 신호인지를 식별할 수 있으며, 식별된 송신 코일에 상응하는 소정 송신 코일 식별자를 제어부(680)에 제공할 수도 있다.

또한, 복조부(670)는 송신 코일을 통해 수신된 신호를 복조하여 제어부(680)에 전달할 수 있다. 일 예로, 복조된 신호는 시그널 세기 지시자를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 복조 신호는 무선 전력 수신기의 각종 상태 정보를 포함할 수 있다.

일 예로, 무선 전력 송신기(600)는 무선 전력 전송에 사용되는 동일한 주파수를 이용하여 무선 전력 수신기와 통신을 수행하는 인밴드(In-Band) 통신을 통해 상기 시그널 세기 지시자를 획득할 수 있다.

또한, 무선 전력 송신기(600)는 구비된 송신 코일을 이용하여 무선 전력을 송출할 수 있을 뿐만 아니라 송신 코일을 통해 무선 전력 수신기와 각종 정보 및 제어 신호를 교환할 수도 있다. 다른 일 예로, 무선 전력 송신기(600)는 각각의 송신 코일에 대응되는 별도의 코일을 구비하고, 구비된 별도의 코일을 이용하여 무선 전력 수신기와 인밴드 통신을 수행할 수도 있음을 주의해야 한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 코일 무선 전력 송신기에서의 송신 코일 별 온도 측정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 7을 참조하면, 무선 전력 송신기는 구비된 N개의 송신 코일을 통해 수신기의 존재를 감지하기 위한 소정 감지 신호를 송출할 수 있다(S701). 여기서, 감지 신호는 N개의 송신 코일을 통해 순차적으로 송출되거나, 송신 코일 별 서로 다른 주파수 또는 서로 다른 코드를 이용하여 동시에 송출될 수도 있다. 여기서, 코드는 직교 왈쉬 코드, 의사 랜덤 코드(Psudo Random Code) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 아니하며, 코드 간 간섭이 적고 수신단에서의 신호 구분이 가능한 코드이면 족하다.

무선 전력 송신기는 시그널 세기 지시자가 포함된 응답 신호에 기반하여 무선 전력 전송에 사용할 송신 코일 선택할 수 있다(S702).

무선 전력 송신기는 선택된 송신 코일을 통해 무선 전력 전송 중 송신 코일 일측에 장착된 열전도 바와 연결된 하나의 온도 센서를 이용하여 온도를 측정할 수 있다(703).

무선 전력 송신기는 선택된 송신 코일과 온도 센서와의 이격 거리에 기반하여 측정된 온도를 보정할 수 있다(S704). 일반적으로, 열전도율(thermal conductivity)는 열전도체의 종류에 따라 상이할 수 있으나, 열이 이동하는 거리에 반비례하는 특징이 있다. 따라서, 무선 전력 송신기에 적용된 열전도체 별 열 발생 지점과 열 측정 지점 사이의 거리에 따른 온도 변화를 사전 열전도 실험을 통해 테이블로 구성될 수 있다. 무선 전력 송신기는 미리 설정된 열전도 테이블을 참조하여 선택된 송신 코일과 온도 센서와의 이격 거리에 대응되는 보상 온도 값을 획득할 수 있다.

무선 전력 송신기는 보정된 온도가 소정 과열 판단 기준치를 초과하는지 여부를 판단할 수 있다(S705).

판단 결과, 보정된 온도가 소정 과열 판단 기준치를 초과하면, 무선 전력 송신기는 과열이 발생된 것으로 판단하고, 무선 전력 전송을 일시 중단하고, 구비된 소정 알람 수단을 이용하여 소정 과열 알람 메시지를 출력할 수 있다(S706).

상기한 705 단계의 판단 결과, 보정된 온도가 소정 과열 판단 기준치 이하이면, 상기한 703 단계로 진입하여 온도 측정을 재개할 수 있다.

도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 멀티 코일 무선 전력 송신기에서의 송신 코일 별 온도 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 8을 참조하면, 무선 전력 송신기(800)는 제1 송신 코일 내지 제3 송신 코일(810, 820, 830)이 장착될 수 있으며, 장착된 송신 코일들 중 어느 하나의 일측에 온도 센서(860)가 장착될 수 있다.

여기서, 온도 센서(860)는 도 8에 도시된 바와 같이, 두 개의 열전도 바(840, 850)와 연결될 수 있다.

열전도 바(840, 850)는 제1 송신 코일 내지 제3 송신 코일(810, 820, 830)의 하단을 가로질러 장착될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 열전도 바(840, 850)의 장착 위치는 송신기 회로 설계에 따라 제1 송신 코일 내지 제3 송신 코일(810, 820, 830)에 의해 발생된 온도 감지가 가능한 다른 위치에 장착될 수 있음을 주의해야 한다.

제어부(870)는 제1 송신 코일 내지 제3 송신 코일(810, 820, 830)을 통해 무선 전력 수신기의 존재를 감지하기 위한 소정 감지 신호가 순차적으로 전송되도록 제어한 후, 송신 코일 별 전송된 감지 신호에 대한 응답 신호-예를 들면, 시그널 세기 지시자(Signal Strength Indicator)일 수 있음-의 수신 여부 및 시그널 세기 지시자의 값에 기반하여 해당 무선 전력 수신기로의 무선 전력 전송에 사용할 송신 코일을 선택할 수 있다.

선택된 송신 코일을 통한 무선 전력 전송이 개시되면, 온도 센서(860)는 제1 온도 센싱 포트(861) 및 제2 온도 센싱 포트(862) 각각에 대한 온도를 측정하고, 소정 주기로 온도 측정 결과를 제어부(870)에 전송할 수 있다. 도 8의 실시예는 2개의 열전도 바가 장착되는 경우를 예를 들어 설명하고 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 장착되는 열전도 바의 개수가 증가하는 경우, 온도 센서(860)에 구비되는 온도 센싱 포트의 개수도 그에 비례하여 증가할 수 있음을 주의해야 한다.

제어부(870)는 온도 센싱 포트 각각에서 측정된 온도의 평균 값을 산출하고, 선택된 송신 코일과 온도 센서(860)와의 이격 거리에 기반하여 산출된 평균 온도 값을 보정할 수 있다. 일반적으로, 선택된 송신 코일과 온도 센서(860)와의 이격 거리가 커질수록 열전도 바를 통해 온도 센서(860)에 전달되는 열량은 감소할 수 있으며, 그에 따라 온도 센서(860)에 의해 감지되는 온도는 실제 선택된 송신 코일에서의 온도보다 낮을 수 있다. 따라서, 열전도 바를 통해 열이 이동되는 동안 감소된 열량은 선택된 송신 코일과 온도 센서(860)와의 이격 거리에 비례하여 보정되어야 한다. 이때, 선택된 송신 코일과 온도 센서(860)와의 이격 거리에 따른 보상 온도 값은 열전도 바에 대한 사전 열전도 실험을 통해 획득될 수 있으며, 실험 결과에 기반하여 소정 온도 보상 테이블을 구성한 뒤, 구성된 온도 보상 테이블을 무선 전력 송신기(800)의 소정 기록 영역(미도시)에 유지시킬 수 있다. 제어부(870)는 온도 센서(860)의 각각의 온도 센싱 포트에서 측정된 온도 값을 평균한 후 이를 미리 설정된 온도 보상 테이블을 참조하여 보정할 수 있다.

제어부(870)는 보정된 평균 온도 값이 소정 기준치를 초과하는지 여부를 판단하여 무선 전력 송신기에 과열이 발생되었는지 여부를 판단할 수 있다.

판단 결과, 과열이 발생된 것으로 판단한 경우, 제어부(870)는 무선 전력 전송을 일시 중단하고, 구비된 소정 알람 수단-예를 들면, LED 램프, 액정 디스플레이, 비퍼 등을 포함함-을 통해 과열이 발생되었음을 출력할 수 있다. 만약, 보정된 온도가 소정 기준치 이하로 떨어지는 경우, 제어부(870)는 무선 전력 전송을 재개시킬 수 있다.

도 9는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 멀티 코일 무선 전력 송신기에서의 송신 코일 별 온도 측정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 9를 참조하면, 무선 전력 송신기는 구비된 구비된 N개의 송신 코일을 통해 수신기의 존재를 감지하기 위한 소정 감지 신호를 송출할 수 있다(S901). 여기서, 감지 신호는 N개의 송신 코일을 통해 순차적으로 송출되거나, 송신 코일 별 서로 다른 주파수 또는 서로 다른 코드를 이용하여 동시에 송출될 수도 있다. 여기서, 코드는 직교 왈쉬 코드, 의사 랜덤 코드(Psudo Random Code) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 아니하며, 코드 간 간섭이 적고 수신단에서의 신호 구분이 가능한 코드이면 족하다.

무선 전력 송신기는 시그널 세기 지시자가 포함된 응답 신호에 기반하여 무선 전력 전송에 사용할 송신 코일 선택할 수 있다(S902).

무선 전력 송신기는 선택된 송신 코일을 통해 무선 전력 전송 중 송신 코일 일측에 장착된 K개의 열전도 바와 연결된 하나의 온도 센서를 이용하여 각각의 열전도 바에 대한 온도를 측정할 수 있다(S903 내지 S904). 즉, 무선 전력 송신기는 온도 센서에 구비된 K개의 온도 센싱 포트 각각에서의 온도를 측정할 수 있다.

무선 전력 송신기는 K개의 온도 센싱 포트 각각에서 측정된 온도의 평균 값을 산출할 수 있다(S905).

무선 전력 송신기는 선택된 송신 코일과 온도 센서와의 이격 거리에 기반하여 산출된 평균 온도 값을 보정할 수 있다(S906).

무선 전력 송신기는 보정된 평균 온도 값이 소정 과열 판단 기준치를 초과하는지 여부를 판단할 수 있다(S907).

판단 결과, 보정된 평균 온도 값이 소정 과열 판단 기준치를 초과하면, 무선 전력 송신기는 과열이 발생된 것으로 판단하고, 무선 전력 전송을 일시 중단하고, 구비된 소정 알람 수단을 이용하여 소정 과열 알람 메시지를 출력할 수 있다(S908).

상기한 907 단계의 판단 결과, 보정된 평균 온도 값이 소정 과열 판단 기준치 이하이면, 상기한 904 단계로 진입하여 온도 측정을 재개할 수 있다.

도 10은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 멀티 코일 무선 전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.

도 10을 참조하면, 무선 전력 송신기(1000)는 크게 전력 전송부(1010), 복조부(1020), 송신 코일 선택부(1030), 온도 측정부(1040), 온도 보정부(1050) 및 제어부(1060)를 포함하여 구성될 수 있다.

전력 전송부(1010)는 구비된 복수의 송신 코일을 이용하여 감지 신호를 송출할 수 있다.

복조부(1020)는 송출된 감지 신호에 대응되는 응답 신호-예를 들면, 시그널 세기 지시자-가 수신된 송신 코일을 식별하고, 식별된 송신 코일에 관한 정보 및 시그널 세기 지시자를 송신 코일 선택부(1030)에 전달할 수 있다.

송신 코일 선택부(1030)는 복조부(1020)로부터 수신된 송신 코일 별 시그널 세기 지시자에 기반하여 무선 전력 전송에 사용할 송신 코일을 선택하고, 선택 결과를 제어부(1060)에 전달할 수 있다. 이때, 제어부(1060)는 선택된 송신 코일을 통해 무선 전력이 송출될 수 있도록 전력 전송부(1010)를 제어할 수 있다.

온도 측정부(1050)는 무선 전력 전송이 개시되면, 구비된 온도 센서를 이용하여 온도를 측정하고, 측정된 온도 값을 온도 보정부(1050)에 제공할 수 있다.

온도 보정부(1060)는 선택된 송신 코일과 온도 센서와의 이격 거리에 기반하여 측정된 온도 값을 보정하고, 보정된 온도 값을 제어부(1060)에 전달할 수 있다.

제어부(1060)는 보정된 온도 값을 소정 과열 판단 기준치와 비교하여 과열 발생 여부를 판단할 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 온도 측정부(1050)는 복수의 온도 센싱 포트가 구비된 온도 센서를 포함할 수 있으며, 무선 전력 전송이 개시되면, 온도 센싱 포트 각각에서의 온도를 측정하여 온도 보정부(1060)에 전송할 수 있다. 이때, 온도 보정부(1060)는 각각의 온도 센싱 포트에서 측정된 온도 값의 평균을 산출하고, 산출된 평균 온도 값을 선택된 송신 코일과 온도 센서와의 이격 거리에 기반하여 보정할 수도 있다.

상술한 실시예에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있으며, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.

컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상술한 방법을 구현하기 위한 기능적인(function) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.

따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

500: 무선 전력 송신기
510, 520, 530: 제1 내지 제3 송신 코일
540: 온도 센서
550: 열전도 바
560: 제어부

Claims

N개의 송신 코일이 장착된 무선 전력 송신기에 있어서,
무선 전력 전송에 사용할 송신 코일을 선택하는 송신 코일 선택부;
상기 N개의 송신 코일 일측에 장착되어 송신 코일에 의해 발생된 열을 전달하기 위한 열전도 바;
상기 열전도 바와 연결되어 온도를 측정하는 온도 센서가 구비된 온도 측정부;
상기 선택된 송신 코일과 상기 온도 센서의 이격 거리에 기반하여 상기 측정된 온도를 보정하는 온도 보정부; 및
상기 보정된 온도에 기반하여 과열 발생 여부를 판단하는 제어부
를 포함하는, 무선 전력 송신기.
제1항에 있어서,
무선 전력 수신기의 존재를 감지하기 위한 감지 신호를 상기 N개의 송신 코일을 통해 송출하는 전력 전송부; 및
상기 감지 신호에 대응되는 시그널 세기 지시자가 수신된 송신 코일을 식별하는 복조부
를 더 포함하되, 상기 송신 코일 선택부가 상기 시그널 세기 지시자에 기반하여 상기 무선 전력 전송에 사용할 송신 코일을 선택하는, 무선 전력 송신기.
제2항에 있어서,
상기 송신 코일 선택부가 상기 시그널 세기 지시자가 수신된 송신 코일이 복수개인 경우, 가장 큰 값의 상기 시그널 세기 지시자가 수신된 송신 코일을 상기 무선 전력 전송에 사용할 송신 코일로 선택하는, 무선 전력 송신기.
제1항에 있어서,
상기 제어부가 상기 보정된 온도가 소정 과열 판단 기준치를 초과하면, 상기 과열이 발생된 것으로 판단하여 상기 무선 전력 전송을 중단시키는 것을 특징으로 하는, 무선 전력 송신기.
제2항에 있어서,
상기 감지 신호는 WPC 표준 또는 PMA 표준에 정의된 디지털 핑 신호인, 무선 전력 송신기.
제2항에 있어서,
상기 감지 신호는 A4WP 표준에 정의된 비콘 신호인, 무선 전력 송신기.
제1항에 있어서,
상기 N개의 송신 코일에 대해 하나의 상기 온도 센서가 구비되는, 무선 전력 송신기.
제1항에 있어서,
상기 열전도 바가 복수개인 경우, 각각의 상기 열전도 바에 대응되는 온도 센싱 포트가 상기 온도 센서에 구비되되, 상기 온도 측정부가 각각의 상기 온도 센싱 포트에서의 온도를 측정하는, 무선 전력 송신기.
제8항에 있어서,
상기 온도 보정부가 상기 온도 센싱 포트 별 측정된 온도 값의 평균 값을 산출하고, 상기 산출된 평균 값을 상기 선택된 송신 코일과 상기 온도 센서의 이격 거리에 기반하여 보정하는, 무선 전력 송신기.
제1항에 있어서,
상기 온도 보정부가 상기 선택된 송신 코일과 상기 온도 센서의 이격 거리가 비례하여 상기 측정된 온도 값이 증가되도록 보정하는, 무선 전력 송신기.
멀티 코일 무선 충전 제어 방법에 있어서,
구비된 N개의 송신 코일 중 무선 전력 전송에 사용할 송신 코일을 선택하는 단계;
상기 선택된 송신 코일을 이용하여 무선 전력 전송 중 열전도 바에 연결된 온도 센서를 이용하여 온도를 측정하는 단계;
상기 선택된 송신 코일과 상기 온도 센서와의 이격 거리에 기반하여 상기 측정된 온도를 보정하는 단계; 및
상기 보정된 온도에 기반하여 과열 발생 여부를 판단하는 단계
를 포함하는, 멀티 코일 무선 충전 제어 방법.
제11항에 있어서,
무선 전력 수신기의 존재를 감지하기 위한 감지 신호를 상기 N개의 송신 코일을 통해 송출하는 단계; 및
상기 감지 신호에 대응되는 시그널 세기 지시자가 수신된 송신 코일을 식별하는 단계
를 더 포함하되, 상기 시그널 세기 지시자에 기반하여 상기 무선 전력 전송에 사용할 송신 코일을 선택하는, 멀티 코일 무선 충전 제어 방법.
제12항에 있어서,
상기 시그널 세기 지시자가 수신된 송신 코일이 복수개인 경우, 가장 큰 값의 상기 시그널 세기 지시자가 수신된 송신 코일을 상기 무선 전력 전송에 사용할 송신 코일로 선택하는, 멀티 코일 무선 충전 제어 방법.
제11항에 있어서,
상기 보정된 온도가 소정 과열 판단 기준치를 초과하면, 상기 과열이 발생된 것으로 판단하여 상기 무선 전력 전송을 중단시키는 것을 특징으로 하는, 멀티 코일 무선 충전 제어 방법.
제12항에 있어서,
상기 감지 신호는 WPC 표준 또는 PMA 표준에 정의된 디지털 핑 신호인, 멀티 코일 무선 충전 제어 방법.
제12항에 있어서,
상기 감지 신호는 A4WP 표준에 정의된 비콘 신호인, 멀티 코일 무선 충전 제어 방법.
제11항에 있어서,
상기 N개의 송신 코일에 대해 하나의 상기 온도 센서가 구비되는, 멀티 코일 멀티 코일 무선 충전 제어 방법.
제11항에 있어서,
상기 열전도 바가 복수개인 경우, 각각의 상기 열전도 바에 대응되는 온도 센싱 포트가 상기 온도 센서에 구비되되,
상기 온도를 측정하는 단계는
각각의 상기 온도 센싱 포트에서의 온도가 측정되는, 멀티 코일 무선 충전 제어 방법.
제18항에 있어서,
상기 온도를 보정하는 단계는
상기 온도 센싱 포트 별 측정된 온도 값의 평균 값을 산출하는 단계; 및
상기 산출된 평균 값을 상기 선택된 송신 코일과 상기 온도 센서의 이격 거리에 기반하여 보정하는 단계
를 더 포함하는, 멀티 코일 무선 충전 제어 방법.
제11항에 있어서,
상기 온도를 보정하는 단계에서
상기 선택된 송신 코일과 상기 온도 센서의 이격 거리가 비례하여 상기 측정된 온도 값이 증가되도록 보정되는 것을 특징으로 하는, 멀티 코일 무선 충전 제어 방법.
제11항에 있어서,
상기 과열 발생 여부를 판단하는 단계는
상기 측정된 온도가 소정 과열 판단 기준치를 초과하는지 여부를 판단하는 단계를 포함하되, 상기 판단 결과, 과열이 발생된 경우, 상기 무선 전력 전송을 일시 중단하고, 소정 과열 알람 메시지를 표시하는 것을 특징으로 하는, 멀티 코일 무선 충전 제어 방법.
제11항 내지 제21항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능한 프로그램이 기록된 기록 매체.