KR20170130166A

KR20170130166A - 무선 전력 전송 방식 스위칭 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20170130166A
Application number: KR1020160060874A
Authority: KR
Inventors: 권용일; 유동한; 이재규
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2016-05-18
Filing date: 2016-05-18
Publication date: 2017-11-28

Abstract

본 발명은 무선 전력 전송 방식 스위칭 방법 및 장치 에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 무선 전력 전송 방식의 스위칭 방법은, 제1 전력 전송 방식에 따라 제1전력에 대한 제1 전력 전송 효율을 산출하는 단계; 상기 산출된 제1 전력 전송 효율을 제1임계값과 비교하여 전력 전송 방식의 스위칭 여부를 판단하는 단계; 상기 판단 결과, 상기 제1 전력 전송 효율이 상기 제1임계값 이하이면, 제1멀티 모드 타입에 따라 제1 전력 전송 방식에 따른 전력 전송을 중단하고 제2 전력 전송 방식에 대한 제2 전력 전송 효율을 산출하는 단계; 및 상기 산출된 제2 전력 전송 효율에 기반하여 최종 전력 전송 방식을 결정하는 단계; 를 포함하며, 상기 제1멀티 모드 타입은 한번에 전자기 공진 방식 또는 전자기 유도 방식 중 하나의 전력 전송 방식만으로 전력을 전송할 수 있다.

Description

무선 전력 전송 방식 스위칭 방법 및 장치{Wireless power transmission mode switching method and apparatus}

본 발명은 무선 전력 전송에 관한 것으로, 상세하게 무선 전력 전송 방식을 스위칭 하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

휴대폰, 노트북과 같은 휴대용 단말은 전력을 저장하는 배터리와 배터리의 충전 및 방전을 위한 회로를 포함한다. 이러한 단말의 배터리가 충전되려면, 외부의 충전기로부터 전력을 공급받아야 한다.

일반적으로 배터리에 전력을 충전시키기 위한 충전장치와 배터리 간의 전기적 연결방식의 일 예로, 상용전원을 공급받아 배터리에 대응하는 전압 및 전류로 변환하여 해당 배터리의 단자를 통해 배터리로 전기에너지를 공급하는 단자공급방식을 들 수 있다. 이러한 단자공급방식은 물리적인 케이블(cable) 또는 전선의 사용이 동반된다. 따라서 단자공급방식의 장비들을 많이 취급하는 경우, 많은 케이블들이 상당한 작업 공간을 차지하고 정리가 곤란하며 외관상으로도 좋지 않다. 또한 단자공급방식은 단자들간의 서로 다른 전위차로 인한 순간방전현상, 이물질에 의한 소손 및 화재 발생, 자연방전, 배터리의 수명 및 성능 저하 등의 문제점을 야기할 수 있다.

최근 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 무선으로 전력을 전송하는 방식을 이용한 충전시스템(이하 "무선 충전 시스템"이라 칭함.)과 제어방법들이 제시되고 있다. 또한, 무선 충전 시스템이 과거에는 일부 휴대용 단말에 기본 장착되지 않고 소비자가 별도 무선 충전 수신기 액세서리를 별도로 구매해야 했기에 무선 충전 시스템에 대한 수요가 낮았으나 무선 충전 사용자가 급격히 늘어날 것으로 예상되며 향후 단말 제조사에서도 무선충전 기능을 기본 탑재할 것으로 예상된다.

일반적으로 무선 충전 시스템은 무선 전력 전송 방식으로 전기에너지를 공급하는 무선 전력 송신기와 무선 전력 송신기로부터 공급되는 전기에너지를 수신하여 배터리를 충전하는 무선 전력 수신기로 구성된다.

이러한 무선 충전 시스템은 적어도 하나의 무선 전력 전송 방식(예를 들어, 전자기 유도 방식, 전자기 공진 방식, RF 무선 전력 전송 방식 등)에 의해 전력을 전송할 수 있다.

일 예로, 무선 전력 전송 방식은 전력 송신단 코일에서 자기장을 발생시켜 그 자기장의 영향으로 수신단 코일에서 전기가 유도되는 전자기 유도 원리를 이용하여 충전하는 전자기 유도 방식에 기반한 다양한 무선 전력 전송 표준이 사용될 수 있다. 여기서, 전자기 유도 방식의 무선 전력 전송 표준은 WPC(Wireless Power Consortium) 또는/및 PMA(Power Matters Alliance)에서 정의된 전자기 유도 방식의 무선 충전 기술을 포함할 수 있다.

다른 일 예로, 무선 전력 전송 방식은 무선 전력 송신기의 송신 코일에 의해 발생되는 자기장을 특정 공진 주파수에 동조하여 근거리에 위치한 무선 전력 수신기에 전력을 전송하는 전자기 공진(Electromagnetic Resonance) 방식이 이용될 수도 있다. 여기서, 전자기 공진 방식은 무선 충전 기술 표준 기구인 A4WP(Alliance for Wireless Power) 표준 기구에서 정의된 공진 방식의 무선 충전 기술을 포함할 수 있다.

또 다른 일 예로, 무선 전력 전송 방식은 RF 신호에 저전력의 에너지를 실어 원거리에 위치한 무선 전력 수신기로 전력을 전송하는 RF 무선 전력 전송 방식이 이용될 수도 있다.

이러한, 무선 충전 시스템은 상기한 전자기 유도 방식, 전자기 공진 방식, RF 무선 전력 전송 방식 중 적어도 2개 이상의 무선 전력 전송 방식을 지원할 수 있도록 설계될 수도 있다. 다시 말해서, 무선 전력 송신기가 복수의 무선 전력 전송 방식을 통해 무선 전력 수신기에 전력을 전송할 수 있도록 설계될 수 있다.

따라서, 하나의 무선 충전 시스템에서 복수의 무선 전력 전송 방식 상호간에 전력 전송 방식을 전환하는 구체적인 방안이 필요하다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 무선 전력 전송 방식 스위칭 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 전자기 유도 방식과 전자기 공진 방식을 지원하는 무선 충전 시스템에서 무선 전력 송수신기가 무선 전력 전송 방식을 전환하는 방법을 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.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서 무선 전력 전송 방식의 스위칭 방법은, 제1 전력 전송 방식에 따라 송출된 제1전력에 대한 제1 전력 전송 효율을 산출하는 단계; 상기 산출된 제1 전력 전송 효율을 제1임계값과 비교하여 전력 전송 방식의 스위칭 여부를 판단하는 단계; 상기 판단 결과, 상기 제1 전력 전송 효율이 상기 제1임계값 이하이고 상기 무선 전력 송신기의 멀티 모드 타입이 제1멀티 모드 타입인 경우, 제1 전력 전송 방식에 따른 전력 전송을 중단하고 제2 전력 전송 방식에 대한 제2 전력 전송 효율을 산출하는 단계; 및 상기 산출된 제2 전력 전송 효율에 기반하여 최종 전력 전송 방식을 결정하는 단계; 를 포함하며, 상기 제1멀티 모드 타입은 한번에 전자기 공진 방식 또는 전자기 유도 방식 중 어느 하나의 전력 전송 방식만으로 전력을 전송하는 멀티 모드 타입일 수 있다.

실시예에 따라, 상기 제2 전력 전송 효율을 산출하는 단계는, 상기 제1 전력 전송 효율이 제1임계값 이하인 경우, 무선 전력 수신기로 무선 전력 전송 방식의 스위칭을 요청하는 소정의 제어 신호를 전송하는 단계; 및 상기 제어 신호에 대한 인지 신호를 수신하면, 상기 제어 신호를 수신한 때부터 제1설정 시간 동안 상기 제1전력보다 높은 제2전력을 전송하는 단계; 를 포함할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 제2 전력 전송 효율을 산출하는 단계는, 제2설정 시간 동안 전력 전송을 중단하고, 상기 제2 전력 전송 방식에 따른 검출 신호를 전송하는 단계; 상기 검출 신호에 대응한 신호 세기 정보를 수신하는 단계; 및 상기 신호 세기 정보를 이용하여 제2 전력 전송 효율을 산출하는 단계; 를 포함할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 제2 전력 전송 효율을 산출하는 단계는, 상기 제2 전력 전송 방식에 따른 전력 전송을 수행하기 위한 통신 세션을 연결하는 단계; 및 상기 통신 세션을 통해 수신하는 신호의 세기 정보를 이용하여 제2 전력 전송 효율을 산출하는 단계; 를 포함할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 산출된 제2 전력 전송 효율에 기반하여 최종 전력 전송 방식을 결정하는 단계는, 상기 제2 전력 전송 효율이 제2임계값 이상인 경우, 상기 제2 전력 전송 방식에 따른 전력 전송을 위한 통신 세션을 연결하는 단계; 및 상기 제2 전력 전송 방식에 따라 전력을 전송하는 단계; 를 포함할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 제1 전력 전송 효율을 산출하는 단계는, 상기 제1 전력 전송 방식에 따라 전력을 수신하는 무선 전력 수신기로부터 상태 정보를 수신하는 단계; 상기 상태 정보를 이용하여 제1전력에 대한 제1전송 효율을 산출하는 단계; 를 포함할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 제2 전력 전송 효율이 상기 제2임계값 미만인 경우, 상기 제2 전력 전송 방식에 따른 통신 세션의 연결을 종료하고 상기 제1 전력 전송 방식에 따라 전력을 재 전송하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 상태 정보는 상기 무선 전력 수신기의 동적 상태 정보이며, 일정 주기 마다 수신될 수 있다.

실시예에 따라, 상기 제2전력은, 상기 무선 전력 수신기의 최대 허용 전력 이하이며, 상기 제2설정 시간 동안 상기 무선 전력 수신기의 제어부를 활성화시킬 수 있을 정도의 전력일 수 있다.

실시예에 따라, 상기 제2 전력 전송 효율이 제2임계값 이상인 경우, 상기 제2 전력 전송 방식에 따른 전력 전송을 위한 통신 세션을 연결하고, 상기 제2 전력 전송 방식에 따라 전력을 전송하는 단계는, 상기 무선 전력 수신기의 인증이 실패하면, 상기 제1 전력 전송 방식에 따라 전력을 재 전송하는 단계; 를 포함할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 제1전력 전송 효율은 상기 무선 전력 송신기의 송신 전력과 무선 전력 수신기의 수신 전력의 비율로 산출될 수 있다.

실시예에 따라, 상기 수신 전력은 상기 상태 정보가 포함하는 상기 무선 전력 수신기의 정류기 후단 전류(I_rect) 및 전압(V_rect)을 이용하여 산출되며, 상기 송신 전력은 송신 코일의 임피던스(Z_tx_in_coil) 및 상기 송신 코일에 흐르는 전류(I_tx_coil)를 이용하여 산출될 수 있다.

실시예에 따라, 상기 제2설정 시간은, 상기 제1 설정 시간 후 제1 전력 전송 방식에 따른 통신 세션이 유지되는 시간일 수 있다.

실시예에 따라, 상기 제2 전력 전송 방식에 따른 전력 전송 중, 전력 전송 효율이 제3임계값 이하인 경우 상기 제1 전력 전송 방식으로 전력을 전송하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 제1설정 시간과 상기 제2 설정 시간 사이에 히스테리시스(hysteresis) 시간이 있을 수 있다.

실시예에 따라, 상기 제2설정 시간 동안 전력 전송을 중단하고, 상기 제2 전력 전송 방식에 따른 검출 신호를 전송하는 단계는, 상기 제1설정 시간 및 제2설정 시간이 미리 정해진 횟수만큼 반복되며, 상기 횟수 동안 전자기 유도 방식에 따른 검출 신호를 전송하는 단계; 를 포함할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 무선 전력 송신기의 멀티 모드 타입이 제2멀티 모드 타입인 경우, 상기 제1 전력 전송 방식에 따른 전력 전송을 유지하면서, 상기 제2 전력 전송 방식에 대한 제2 전력 전송 효율을 산출하는 단계; 를 더 포함하며, 상기 제2멀티 모드 타입은 동시에 전자기 공진 방식 및 전자기 유도 방식 중 적어도 하나의 전력 전송 방식으로 전력을 전송하는 멀티 모드 타입일 수 있다.

실시예에 따라, 상기 제2 전력 전송 효율을 산출하는 단계는, 상기 제2 전력 전송 방식에 따른 검출 신호를 전송하는 단계; 상기 검출 신호에 대응한 신호 세기 정보를 수신하고, 상기 신호 세기 정보를 이용하여 산출한 제2 전력 전송 효율을 산출하는 단계; 를 포함할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 제2 전력 전송 효율을 산출하는 단계는, 상기 제2 전력 전송 방식에 따른 전력 전송을 수행하기 위한 통신 세션을 연결하는 단계; 상기 통신 세션을 통해 수신하는 신호의 세기 정보를 이용하여 제2 전력 전송 효율을 산출하는 단계; 를 포함할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 산출된 제2 전력 전송 효율에 기반하여 최종 전력 전송 방식을 결정하는 단계는, 상기 제2 전력 전송 효율이 제2임계값 이상인 경우, 제2 전력 전송 방식에 따른 전력 전송을 위한 통신 세션을 연결한 후, 제2 전력 전송 방식에 따라 전력을 전송하는 단계; 를 포함할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 제2 전력 전송 효율이 상기 제2임계값 미만인 경우, 상기 검출 신호의 전송을 중단하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.

실시예에 따라, 본 발명은 상기 기재된 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 제1 전력 전송 방식에 따라 전력을 수신하는 무선 전력 수신기로부터 상태 정보를 수신하는 통신부; 상기 상태 정보를 이용하여 제1 전력 전송 방식에 따라 송출한 제1전력에 대한 제1 전력 전송 효율을 산출하고, 상기 산출된 제1 전력 전송 효율을 제1임계값과 비교하여 전력 전송 방식의 스위칭 여부를 판단하여, 상기 판단 결과, 상기 제1 전력 전송 효율이 상기 제1임계값 이하이고 멀티 모드 타입이 제1멀티 모드 타입인 경우, 제1 전력 전송 방식에 따른 전력 전송을 중단하고 제2 전력 전송 방식에 대한 제2 전력 전송 효율에 기반하여 최종 전력 전송 방식을 결정하는 제어부; 를 포함하며, 상기 제1멀티 모드 타입은 한번에 전자기 공진 방식 또는 전자기 유도 방식 중 하나의 전력 전송 방식만으로 전력을 전송하는 멀티 모드 타입일 수 있다.

실시예에 따라, 상기 제어부는, 상기 제1 전력 전송 효율이 제1임계값 이하인 경우, 무선 전력 수신기로 무선 전력 전송 방식의 스위칭을 요청하는 소정의 제어 신호를 전송하고, 상기 통신부가 상기 제어 신호에 대한 인지 신호를 수신하면, 상기 제어 신호를 수신한 때부터 제1설정 시간 동안 상기 제1전력보다 높은 제2전력을 전송할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 제어부는, 제2설정 시간 동안 전력 전송을 중단하고, 상기 제2 전력 전송 방식에 따른 검출 신호를 전송하고, 상기 통신부가 상기 검출 신호에 대응한 신호 세기 정보를 수신하면, 상기 신호 세기 정보를 이용하여 산출한 제2 전력 전송 효율을 산출할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 제어부는, 상기 제2 전력 전송 방식에 따른 전력 전송을 수행하기 위한 통신 세션을 연결하고, 상기 통신 세션을 통해 수신하는 신호의 세기 정보를 이용하여 제2 전력 전송 효율을 산출할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 제어부는, 상기 제2 전력 전송 효율이 제2임계값 이상인 경우, 상기 제2 전력 전송 방식에 따른 전력 전송을 위한 통신 세션을 연결하고, 상기 제2 전력 전송 방식에 따라 전력을 전송할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 제2 전력 전송 효율이 상기 제2임계값 미만인 경우, 상기 제2 전력 전송 방식에 따른 통신 세션의 연결을 종료하고 상기 제1 전력 전송 방식에 따라 전력을 재 전송할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 제어부는, 상기 무선 전력 수신기의 인증이 실패하면, 상기 제1 전력 전송 방식에 따라 전력을 재 전송할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 제어부는, 상기 제2 전력 전송 방식에 따른 전력 전송 중, 전력 전송 효율이 제3임계값 이하인 경우 상기 제1 전력 전송 방식으로 전력을 전송할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 제1설정 시간 및 제2설정 시간은 미리 정해진 횟수만큼 반복되며, 상기 제어부는 상기 횟수 동안 전자기 유도 방식에 따른 검출 신호를 전송할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 제어부는, 상기 무선 전력 송신기의 멀티 모드 타입이 제2멀티 모드 타입인 경우, 상기 제1 전력 전송 방식에 따른 전력 전송을 유지하면서, 상기 제2 전력 전송 방식에 대한 제2 전력 전송 효율을 산출하며, 상기 제2멀티 모드 타입은 동시에 전자기 공진 방식 및 전자기 유도 방식 중 적어도 하나의 전력 전송 방식으로 전력을 전송하는 멀티 모드 타입일 수 있다.

실시예에 따라, 상기 통신부는, 상기 제2 전력 전송 방식에 따른 검출 신호를 전송하고, 상기 검출 신호에 대응한 신호 세기 정보를 수신하며, 상기 제어부는, 상기 신호 세기 정보를 이용하여 산출한 제2 전력 전송 효율을 산출할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 통신부는, 상기 제2 전력 전송 방식에 따른 전력 전송을 수행하기 위한 통신 세션을 연결하면, 상기 제어부가 상기 통신 세션을 통해 수신하는 신호의 세기 정보를 이용하여 제2 전력 전송 효율을 산출할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 제어부는, 상기 제2 전력 전송 효율이 제2임계값 이상인 경우, 제2 전력 전송 방식에 따른 전력 전송을 위한 통신 세션을 연결한 후, 제2 전력 전송 방식에 따라 전력을 전송할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 제어부는, 상기 제2 전력 전송 효율이 상기 제2임계값 미만인 경우, 상기 검출 신호의 전송을 중단할 수 있다.

본 발명에 따른 무선 전력 전송 방식 스위칭 방법 및 장치에 대한 효과를 설명하면 다음과 같다.

첫째, 본 발명은 복수개의 무선 전력 전송 방식을 이용하여 상황에 따라 효율이 좋은 무선 전력 전송 방식을 택할 수 있어 전송 효율을 높일 수 있다.

둘째, 본 발명은 공표된 무선 전력 전송 표준을 활용하면서 무선 전력 전송 방식을 전환하기 위한 구체적인 통신 규약을 정의할 수 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 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 공진 방식의 무선 전력 전송 시스템의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 공진 방식의 무선 전력 전송 시스템의 등가 회로도이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 공진 방식의 무선 전력 송신기에서의 상태 천이 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 공진 방식의 무선 전력 수신기의 상태 천이도이다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 VRECT에 따른 전자기 공진 방식의 무선 전력 수신기의 동작 영역을 설명하기 위한 도면이다.
도 6는 본 발명의 일 실시에에 따른 전자기 공진 방식의 무선 충전 절차를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7는 본 발명의 일 실시에에 따른 전자기 유도 방식의 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시에에 따른 전자기 유도 방식의 무선 전력 전송 절차에 따른 패킷 포맷을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시에에 따른 전자기 유도 방식의 무선 전력 전송 절차에 따른 무선 전력 수신 장치가 핑 단계에서 전송 가능한 패킷의 종류를 설명하기 위한 도면이다.
도 10는 본 발명의 일 실시에에 따른 전자기 유도 방식의 무선 전력 전송 절차에 따른 식별 패킷의 메시지 포맷을 설명하기 위한 도면이다.
도 11는 본 발명의 일 실시에에 따른 전자기 유도 방식의 무선 전력 전송 절차에 따른 구성 패킷 및 전력 제어 보류 패킷의 메시지 포맷을 설명하기 위한 도면이다.
도 12은 본 발명의 일 실시에에 따른 전자기 유도 방식의 무선 전력 전송 절차에 따른 무선 전력 수신 장치가 전력 전송 단계에서 전송 가능한 패킷의 종류 및 그것의 메시지 포맷을 설명하기 위한 도면이다.
도 13는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 모드 무선 전력 송신기의 전력 전송 방식 스위칭 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 공진 방식에 의한 전력 전송 중 전자기 유도 방식으로 전력 전송 방식을 스위칭 하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 공진 방식에 의한 전력 전송 중 전자기 유도 방식으로 전력 전송 방식을 스위칭 하는 방법을 시간의 흐름을 이용하여 설명하기 위한 도면이다.

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.

이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.

실시예의 설명에 있어서, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)", "전(앞) 또는 후(뒤)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(위) 또는 하(아래)" 및"전(앞) 또는 후(뒤)"는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되거나 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 배치되어 형성되는 것을 모두 포함한다.

또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

실시예의 설명에 있어서, 무선 전력 충전 시스템상에서 무선 전력을 송신하는 장치는 설명의 편의를 위해 무선 전력 송신기, 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 송신기, 송신단, 송신기, 송신 장치, 송신측, 무선 전력 전송 장치, 무선 전력 전송기, 무선충전장치 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 전력 수신 장치, 무선 전력 수신기, 수신 단말기, 수신측, 수신 장치, 수신기 단말 등이 혼용되어 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 무선충전장치는 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 전력을 전송할 수도 있다.

일 예로, 무선 전력 송신기는 통상적으로 책상이나 탁자 위 등에서 놓여서 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 자동차용으로도 개발되어 적용되어 차량 내에서 사용될 수 있다. 차량에 설치되는 무선 전력 송신기는 간편하고 안정적으로 고정 및 거치할 수 있는 거치대 형태로 제공될 수 있다.

본 발명에 따른 단말은 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 등의 소형 전자 기기 등에 사용될 수 있으나, 이에 국한되지는 아니하며 본 발명에 따른 무선 전력 수신 수단이 장착되어 배터리 충전이 가능한 모바일 디바이스 기기(이하, "디바이스"라 칭함.)라면 족하고, 단말 또는 디바이스라는 용어는 혼용하여 사용될 수 있다. 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기는 차량, 무인 항공기, 에어 드론 등에도 탑재될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기는 적어도 하나의 무선 전력 전송 방식이 구비될 수 있으며, 2개 이상의 무선 전력 송신기로부터 동시에 무선 전력을 수신할 수도 있다. 여기서, 무선 전력 전송 방식은 상기 전자기 유도 방식, 전자기 공진 방식, RF 무선 전력 전송 방식 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

일반적으로, 무선 전력 시스템을 구성하는 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기는 인밴드 통신 또는 BLE(Bluetooth Low Energy) 통신을 통해 제어 신호 또는 정보를 교환할 수 있다. 여기서, 인밴드 통신, BLE 통신은 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation) 방식, 주파수 변조 방식, 위상 변조 방식, 진폭 변조 방식, 진폭 및 위상 변조 방식 등으로 수행될 수 있다. 일 예로, 무선 전력 수신기는 수신 코일을 통해 유도된 전류를 소정 패턴으로 ON/OFF 스위칭하여 궤환 신호(feedback signal)를 생성함으로써 무선 전력 송신기에 각종 제어 신호 및 정보를 전송할 수 있다. 무선 전력 수신기에 의해 전송되는 정보는 수신 전력 세기 정보를 포함하는 다양한 상태 정보를 포함할 수 있다. 이때, 무선 전력 송신기는 수신 전력 세기 정보에 기반하여 충전 효율 또는 전력 전송 효율을 산출할 수 있다.

본 발명의 또 다른 일 예로, 본 발명에 따른 무선 전력 송신기는 상기한 전자기 유도 방식, 전자기 공진 방식, RF 무선 전력 전송 방식 중 적어도 2개 이상의 무선 전력 전송 방식을 지원할 수 있도록 설계될 수도 있다.

그 중에서 전자기 유도 방식과 전자기 공진 방식을 지원하는 무선 전력 전송 방식을 멀티 모드 무선 전력 전송 방식이라 정의한다. 멀티 모드 무선 전력 전송 방식을 지원하는 각각의 무선 전력 전송 방식의 채널에서의 동작은 전자기 유도 방식 및 전자기 공진 방식에 따라 각각 수행될 수 있다.

이하, 무선 전력 전송 방식 중에서 전자기 공진 방식에 대해 도 1 내지 도 6에서 설명하고, 전자기 유도 방식에 대해 도 7 내지 도 12에서 설명한다. 이후, 전자기 공진 방식에서 전자기 유도 방식으로 전력을 전송하는 방식을 스위칭하는 방법에 대해 도 13 내지 도 15에서 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.

도 1을 참조하면, 무선 전력 전송 시스템은 무선 전력 송신기(100)와 무선 전력 수신기(200)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 도 1에는 무선 전력 송신기(100)가 하나의 무선 전력 수신기(200)에 무선 전력을 전송하는 것으로 도시되어 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기(100)는 복수의 무선 전력 수신기(200)에 무선 전력을 전송할 수도 있다. 또 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기(200)는 복수의 무선 전력 송신기(100)로부터 동시에 무선 전력을 수신할 수도 있음을 주의해야 한다.

무선 전력 송신기(100)는 특정 전력 전송 주파수를 이용하여 자기장을 발생시켜 무선 전력 수신기(200)에 전력을 송신할 수 있다.

무선 전력 수신기(200)는 무선 전력 송신기(100)에 의해 사용되는 주파수와 동일한 주파수로 동조하여 전력을 수신할 수 있다.

일 예로, 전력 전송을 위한 주파수는 6.78MHz 대역일 수 있으나, 이에 국한되지는 않는다.

즉, 무선 전력 송신기(100)에 의해 전송된 전력은 무선 전력 송신기(100)와 공진을 이루는 무선 전력 수신기(200)에 전달될 수 있다.

하나의 무선 전력 송신기(100)로부터 전력을 수신할 수 있는 무선 전력 수신기(200)의 최대 개수는 무선 전력 송신기(100)의 최대 전송 전력 레벨, 무선 전력 수신기(200)의 최대 전력 수신 레벨, 무선 전력 송신기(100) 및 무선 전력 수신기(200)의 물리적인 구조에 기반하여 결정될 수 있다.

무선 전력 송신기(100)와 무선 전력 수신기(200)는 무선 전력 전송을 위한 주파수 대역-즉, 공진 주파수 대역-과는 상이한 주파수 대역으로 양방향 통신을 수행할 수 있다. 일 예로, 양방향 통신은 반이중 방식의 BLE(Bluetooth Low Energy) 통신 프로토콜이 사용될 수 있다.

무선 전력 송신기(100)와 무선 전력 수신기(200)는 상기 양방향 통신을 통해 서로의 특성 및 상태 정보-즉, 전력 협상 정보-를 교환할 수 있다.

일 예로, 무선 전력 수신기(200)는 무선 전력 송신기(100)로부터 수신되는 전력 레벨을 제어하기 위한 소정 전력 수신 상태 정보를 양방향 통신을 통해 무선 전력 송신기(100)에 전송할 수 있으며, 무선 전력 송신기(100)는 수신된 전력 수신 상태 정보에 기반하여 동적으로 전송 전력 레벨을 제어할 수 있다. 이를 통해, 무선 전력 송신기(100)는 전력 전송 효율을 최적화시킬 수 있을 뿐만 아니라 과전압(Over-Voltage)에 따른 부하 파손을 방지하는 기능, 저전압(Under-Voltage)에 따라 불필요한 전력이 낭비되는 것을 방지하는 기능 등을 제공할 수 있다.

또한, 무선 전력 송신기(100)는 양방향 통신을 통해 무선 전력 수신기(200)에 대한 인증 및 식별하는 기능, 호환되지 않는 장치 또는 충전이 불가능한 물체를 식별하는 기능, 유효한 부하를 식별하는 기능 등을 수행할 수도 있다.

이하에서는, 보다 구체적으로 공진 방식의 무선 전력 전송 과정을 상기 도 1을 참조하여 설명하기로 한다.

무선 전력 송신기(100)는 전원공급부(power supplier, 110), 전력변환부(Power Conversion Unit, 120), 매칭회로(Matching Circuit, 130), 송신공진기(Transmission Resonator, 140), 주제어부(Main Controller, 150) 및 통신부(Communication Unit, 160)를 포함하여 구성될 수 있다. 통신부는 데이터 송신기(Data Transmitter)와 데이터 수신기(Data receiver)를 포함할 수 있다.

전원공급부(110)는 주제어부(150)의 제어에 따라 전력변환부(120)에 특정 공급 전압을 공급할 수 있다. 이때, 공급 전압은 DC 전압 또는 AC 전압일 수 있다.

전력변환부(210)는 주제어부(150)의 제어에 따라 전력공급부(110)로부터 수신된 전압을 특정 전압으로 변환시킬 수 있다. 이를 위해, 전력변환부(210)는 DC/DC 변환기(DC/DC convertor), AC/DC 변환기(AC/DC convertor), 전력 증폭기(Power amplifier) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.

매칭회로(130)는 전력 전송 효율을 극대화시키기 위해 전력변환부(210)와 송신공진기(140) 사이의 임피던스를 정합하는 회로이다.

송신공진기(140)는 매칭회로(130)로부터 인가된 전압에 따라 특정 공진 주파수를 이용하여 무선으로 전력을 전송할 수 있다.

무선 전력 수신기(200)는 수신공진기(Reception Resonator, 210), 정류기(Rectifier, 220), DC-DC 변환기(DC-DC Converter, 230), 부하(Load, 240), 주제어부(Main Controller, 250) 및 통신부(Communication Unit, 260)를 포함하여 구성될 수 있다. 통신부는 데이터 송신기(Data Transmitter)와 데이터 수신기(Data receiver)를 포함할 수 있다.

수신공진기(210)는 공진 현상을 통해 송신공진기(140)에 의해 송출된 전력을 수신할 수 있다.

정류기(210)는 수신공진기(210)로부터 인가되는 AC 전압을 DC 전압으로 변환하는 기능을 수행할 수 있다.

DC-DC 변환기(230)는 정류된 DC 전압을 부하(240)에 요구되는 특정 DC 전압으로 변환할 수 있다.

주제어부(250)는 정류기(220) 및 DC-DC 변환기(230)의 동작을 제어하거나 무선 전력 수신기(200)의 특성 및 상태 정보를 생성하고 통신부(260)를 제어하여 무선 전력 송신기(100)에 상기 무선 전력 수신기(200)의 특성 및 상태 정보를 전송할 수 있다. 일 예로, 주제어부(250)는 정류기(220)와 DC-DC 변환기(230)에서의 출력 전압 및 전류의 세기를 모니터링하여 정류기(220) 및 DC-DC 변환기(230)의 동작을 제어할 수 있다.

모니터링된 출력 전압 및 전류의 세기 정보는 통신부(260)를 통해 무선 전력 송신기(100)에 실시간으로 전송될 수 있다.

또한, 주제어부(250)는 정류된 DC 전압을 소정 기준 전압과 비교하여 과전압 상태(Over-Voltage State)인지 저전압 상태(Under-Voltage State)인지를 판단하고, 판단 결과에 따라 시스템 오류 상태가 감지되면, 감지 결과를 통신부(260)를 통해 무선 전력 송신기(100)에 전송할 수도 있다.

또한, 주제어부(250)는 시스템 오류 상태가 감지되면, 부하의 훼손을 방지하기 위해 정류기(220) 및 DC-DC 변환기(230)의 동작을 제어하거나 스위치 또는(및) 제너 다이오드를 포함한 소정 과전류 차단 회로를 이용하여 부하(240)에 인가되는 전력을 제어할 수도 있다.

상기한 도 1에서는 주제어부(150, 250)와 통신부(160, 260)가 서로 다른 모듈로 구성된 것으로 도시되어 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 다른 일 실시예는 주제어부(150, 250)와 통신부(160, 260)가 하나의 모듈로 구성될 수도 있음을 주의해야 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 공진 방식의 무선 전력 전송 시스템의 등가 회로도이다.

상세하게, 도 2는 후술할 레퍼런스 파라메터들이 측정되는 등가 회로상에서의 인터페이스 지점을 보여준다.

이하에서는, 상기 도 2에 표시된 레퍼런스 파라메터들의 의미를 간단히 설명하기로 한다.

I_TX와 I_TX _{_COIL}은 각각 무선 전력 송신기의 매칭 회로(또는 매칭 네트워크)(201)에 인가되는 RMS(Root Mean Square) 전류와 무선 전력 송신기의 송신 공진기 코일(202)에 인가되는 RMS 전류를 의미한다.

Z_TX _{_IN}과 Z_TX _{_IN_COIL}은 각각 무선 전력 송신기의 매칭 회로(201) 전단의 입력 임피던스(Input Impedance)와 매칭 회로(201) 후단 및 송신공진기 코일(202) 전단에서의 입력 임피던스를 의미한다.

L1과 L2는 각각 송신공진기 코일(202)의 인덕턴스 값과 수신공진기 코일(203)의 인덕턴스 값을 의미한다.

Z_RX _{_IN}은 무선 전력수신기의 매칭회로(204) 후단과 필터/정류기/부하(205) 전단에서의 입력 임피던스를 의미한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 동작에 사용되는 공진 주파수는 6.78MHz ± 15㎑일 수 있다.

또한, 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템은 복수의 무선 전력 수신기에 대한 동시 충전-즉, 멀티 충전-을 제공할 수 있으며, 이 경우, 무선 전력 수신기가 새로 추가되거나 삭제되더라도 남아 있는 무선 전력 수신기의 수신 전력 변화량은 소정 기준치 이상을 초과하지 않도록 제어될 수 있다. 일 예로, 수신 전력 변화량은 ±10%일 수 있으나 이에 국한되지는 않는다.

상기 수신 전력 변화량을 유지하기 위한 조건은 무선 전력 수신기가 충전 영역에 추가 또는 삭제 시 기존 무선 전력 수신기와 중첩되지 않아야 한다.

무선 전력 수신기의 매칭 회로(204)가 정류기에 연결된 경우, 상기 Z_TX _{_IN}의 실수부(Real Part)는 정류기의 부하 저항-이하, R_RECT이라 명함-과 역의 관계일 수 있다. 즉, R_RECT의 증가는 Z_TX _{_IN}을 감소시키고, R_RECT의 감소는 Z_TX _{_IN}을 증가시킬 수 있다.

본 발명에 따른 공진기 정합 효율(Resonator Coupling Efficiency)은 수신공진기 코일에서 부하(204)로 전달되는 전력을 송신공진기 코일(202)에서 공진 주파수 대역에 실어주는 전력으로 나누어 산출되는 최대 전력 수신 비율일 수 있다. 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기 사이의 공진기 정합 효율은 송신공진기의 레퍼런스 포트 임피던스(Z_{TX_IN})과 수신공진기의 레퍼런스 포트 임피던스(Z_RX _{_IN})가 완벽하게 매칭되는 경우에 산출될 수 있다.

하기 표 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 등급 및 무선 전력 수신기의 클래스에 따른 최소 공진기 정합 효율의 예이다.

만약, 복수의 무선 전력 수신기가 사용될 경우, 상기 표 1에 표시된 클래스 및 카테고리에 대응되는 최소 공진기 정합 효율은 증가할 수도 있다.

도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 공진 방식의 무선 전력 송신기에서의 상태 천이 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.

도 3를 참조하면, 무선 전력 송신기의 상태는 크게 구성 상태(Configuration State, 310), 전력 절약 상태(Power Save State, 320), 저전력 상태(Low Power State, 330), 전력 전송 상태(Power Transfer State, 340), 로컬 장애 상태(Local Fault State, 350) 및 잠금 장애 상태(Latching Fault State, 360)을 포함하여 구성될 수 있다.

무선 전력 송신기에 전력이 인가되면, 무선 전력 송신기는 구성 상태(310)로 천이할 수 있다. 무선 전력 송신기는 구성 상태(310)에서 소정 리셋 타이머가 만료되거나 초기화 절차가 완료되면, 전력 절약 상태(320)로 천이할 수 있다.

전력 절약 상태(320)에서, 무선 전력 송신기는 비콘 시퀀스를 생성하여 공진 주파수 대역을 통해 전송할 수 있다.

여기서, 무선 전력 송신기는 전력 절약 상태(320)에 진입한 후 소정 시간 이내에 비콘 시퀀스가 개시될 수 있도록 제어할 수 있다. 일 예로, 무선 전력 송신기는 전력 절약 상태(320) 천이 후 50ms 이내에 비콘 시퀀스가 개시될 수 있도록 제어할 수 있으나, 이에 국한되지는 않는다.

전력 절약 상태(320)에서, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기를 감지하기 위한 제1 비콘 시퀀스(First Beacon Sequence)를 주기적으로 생성하여 전송하고, 수신 공진기의 임피던스 변화-즉, Load Variation-를 감지할 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해 제1 비콘과 제1 비콘 시퀀스를 각각 Short Beacon과 Short Beacon 시퀀스라 명하기로 한다.

특히, Short Beacon 시퀀스는 무선 전력 수신기가 감지되기 전까지 무선 전력 송신기의 대기 전력이 절약될 수 있도록 짧은 구간 동안(t_SHORT _{_BEACON}) 일정 시간 간격(t_CYCLE)으로 반복 생성되어 전송될 수 있다. 일 예로, t_SHORT _{_BEACON}은 30ms이하, t_CYCLE은 250ms ±5 ms로 각각 설정될 수 있다. 또한, Short Beacon의 전류 세기는 소정 기준치이상이고, 일정 시간 구간 동안 점증적으로 증가될 수 있다. 일 예로, Short Beacon의 최소 전류 세기는 상기 테이블 2의 카테고리 2 이상의 무선 전력 수신기가 감지될 수 있도록 충분히 크게 설정될 수 있다.

본 발명에 따른 무선 전력 송신기는 Short Beacon에 따른 수신 공진기에서의 리액턴스(reactance) 및 저항(resistance) 변화를 감지하기 위한 소정 센싱 수단이 구비될 수 있다.

또한, 전력 절약 상태(320)에서, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기의 부팅(Booting) 및 응답에 필요한 충분한 전력을 공급하기 위한 제2 비콘 시퀀스를 주기적으로 생성하여 전송할 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해 제2 비콘과 제2 비콘 시퀀스를 각각 Long Beacon과 Long Beacon 시퀀스라 명하기로 한다.

즉, 무선 전력 수신기는 제2 비콘 시퀀스를 통해 부팅이 완료되면, 대역외 통신 채널을 통해 소정 응답 신호를 브로드캐스팅할 수 있다.

특히, Long Beacon 시퀀스는 무선 전력 수신기의 부팅에 필요한 충분한 전원을 공급하기 위해 Short Beacon에 비해 상대적으로 긴 구간 동안(t_{LONG_BEACON})동안 일정 시간 간격(t_LONG _{_BEACON_PERIOD})으로 생성되어 전송될 수 있다. 일 예로, t_LONG _{_BEACON}은 105 ms+5 ms, t_LONG _{_BEACON_PERIOD}은 850ms로 각각 설정될 수 있으며, Long Beacon의 전류 세기는 Short Beacon의 전류 세기에 비해 상대적으로 강할 수 있다. 또한, Long Beacon은 전송 구간 동안 일정 세기의 전력이 유지될 수 있다.

이 후, 무선 전력 송신기는 수신 공진기의 임피던스 변화가 감지된 후, 무선 전력 송신기는 Long Beacon 전송 구간 동안 소정 응답 시그널의 수신을 대기할 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해 상기 응답 시그널을 광고 시그널(Advertisement Signal)이라 명하기로 한다. 여기서, 무선 전력 수신기는 공진 주파수 대역과는 상이한 대역외 통신 주파수 대역을 통해 광고 시그널을 브로드캐스팅할 수 있다.

일 예로, 광고 시그널은 해당 대역외 통신 표준에 정의된 메시지를 식별하기 위한 메시지 식별 정보, 무선 전력 수신기가 적법한 또는 해당 무선 전력 송신기에 호환 가능한 수신기인지를 식별하기 위한 고유한 서비스 또는 무선 전력 수신기 식별 정보, 무선 전력 수신기의 출력 전력 정보, 부하에 인가되는 정격 전압/전류 정보, 무선 전력 수신기의 안테나 이득 정보, 무선 전력 수신기의 카테고리를 식별하기 위한 정보, 무선 전력 수신기 인증 정보, 과전압 보호 기능의 탑재 여부에 관한 정보, 무선 전력 수신기에 탑재된 소프트웨어 버전 정보 중 적어도 하나 또는 어느 하나를 포함할 수 있다.

무선 전력 송신기는 광고 시그널이 수신되면, 전력 절약 상태(320)에서 저전력 상태(330)로 천이한 후, 무선 전력 수신기와의 대역외 통신 링크를 설정할 수 있다. 연이어, 무선 전력 송신기는 설정된 대역외 통신 링크를 통해 무선 전력 수신기에 대한 등록 절차를 수행할 수 있다. 일 예로, 대역외 통신이 블루투스 저전력 통신인 경우, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기와 블루투스 페어링을 수행하고, 페어링된 블루투스 링크를 통해 서로의 상태 정보, 특성 정보 및 제어 정보 중 적어도 하나를 교환할 수 있다.

무선 전력 송신기가 저전력 상태(330)에서 대역외 통신을 통해 충전을 개시하기 위한 소정 제어 신호-즉, 무선 전력 수신기가 부하에 전력을 전달하도록 요청하는 소정 소정 제어 신호-를 무선 전력 수신기에 전송하면, 무선 전력 송신기의 상태는 저전력 상태(330)에서 전력 전송 상태(340)로 천이될 수 있다.

만약, 저전력 상태(330)에서 대역외 통신 링크 설정 절차 또는 등록 절차가 정상적으로 완료되지 않은 경우, 무선 전력 송신기의 상태는 저전력 상태(330)에서 전력 절약 상태(320)에 천이될 수 있다.

무선 전력 송신기는 각 무선 전력 수신기와의 접속을 위한 별도의 분리된 링크 만료 타이머(Link Expiration Timer)가 구동될 수 있으며, 무선 전력 수신기는 소정 시간 주기로 무선 전력 송신기에 자신이 존재함을 알리는 소정 메시지를 링크 만료 타이머가 만료되기 이전에 전송해야 한다. 링크 만료 타이머는 상기 메시지가 수신될 때마다 리셋되며, 링크 만료 타이머가 만료되지 않으면 무선 전력 수신기와 무선 전력 수신기 사이에 설정된 대역외 통신 링크는 유지될 수 있다.

만약, 저전력 상태(330) 또는 전력 전송 상태(340)에서, 무선 전력 송신기와 적어도 하나의 무선 전력 수신기 사이에 설정된 대역외 통신 링크에 대응되는 모든 링크 만료 타이머가 만료된 경우, 무선 전력 송신기의 상태는 전력 절약 상태(320)로 천이될 수 있다.

또한, 저전력 상태(330)의 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기로부터 유효한 광고 시그널이 수신되면 소정 등록 타이머를 구동시킬 수 있다. 이때, 등록 타이머가 만료되면, 저전력 상태(330)의 무선 전력 송신기는 전력 절약 상태(320)로 천이할 수 있다. 이때, 무선 전력 송신기는 등록에 실패하였음을 알리는 소정 알림 신호를 무선 전력 송신기에 구비된 알림 표시 수단-예를 들면, LED 램프, 디스플레이 화면, 비퍼(beeper) 등을 포함함-을 통해 출력할 수도 있다.

또한, 전력 전송 상태(340)에서, 무선 전력 송신기는 접속된 모든 무선 전력 수신기의 충전이 완료되면, 저전력 상태(330)로 천이될 수 있다.

특히, 무선 전력 수신기는 구성 상태(310), 로컬 장애 상태(350) 및 잠금 장애 상태(360)를 제외한 나머지 상태에서 새로운 무선 전력 수신기의 등록을 허용할 수 있다.

또한, 무선 전력 송신기는 전력 전송 상태(340)에서 무선 전력 수신기로부터 수신되는 상태 정보에 기반하여 전송 전력을 동적으로 제어할 수 있다.

이때, 무선 전력 수신기로부터 무선 전력 송신기에 전송되는 수신기 상태 정보는 요구 전력 정보, 정류기 후단에서 측정된 전압 및/또는 전류 정보, 충전 상태 정보, 과전류 및/또는 과전압 및/또는 과열 상태를 통보하기 위한 정보, 과전류 또는 과전압에 따라 부하에 전달되는 전력을 차단하거나 감소시키는 수단이 활성화되었는지 여부를 지시하는 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이때, 수신기 상태 정보는 미리 지정된 주기로 전송되거나 특정 이벤트가 발생될 때마다 전송될 수 있다. 또한, 상기 과전류 또는 과전압에 따라 부하에 전달되는 전력을 차단하거나 감소시키는 수단은 ON/OFF 스위치, 제너다이오드 중 적어도 하나를 이용하여 제공될 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기로부터 무선 전력 송신기에 전송되는 수신기 상태 정보는 무선 전력 수신기에 유선으로 외부 전원이 연결되었음을 알리는 정보, 대역외 통신 방식이 변경되었음을 알리는 정보-일 예로, NFC(Near Field Communication)에서 BLE(Bluetooth Low Energy) 통신으로 변경될 수 있음- 중 적어도 하나를 더 포함할 수도 있다.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 자신의 현재 가용한 전력, 무선 전력 수신기 별 우선 순위, 접속된 무선 전력 수신기의 개수 중 적어도 하나에 기반하여 무선 전력 수신기 별 수신해야 할 전력 세기를 적응적으로 결정할 수도 있다. 여기서, 무선 전력 수신기 별 전력 세기는 해당 무선 전력 수신기의 정류기에서 처리 가능한 최대 전력 대비 얼마의 비율로 전력을 수신해야 하는지로 결정될 수 있다.

이 후, 무선 전력 송신기는 결정된 전력 세기에 관한 정보가 포함된 소정 전력 제어 명령을 해당 무선 전력 수신기에 전송할 수 있다. 이때, 무선 전력 수신기는 무선 전력 송신기에 의해 결정된 전력 세기로 전력 제어가 가능한지 여부를 판단하고, 판단 결과를 소정 전력 제어 응답 메시지를 통해 무선 전력 송신기에 전송할 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기는 무선 전력 송신기의 전력 제어 명령에 따라 무선 전력 제어가 가능한지 여부를 지시하는 소정 수신기 상태 정보를 상기 전력 제어 명령을 수신하기 이전에 전송할 수도 있다.

전력 전송 상태(340)는 접속된 무선 전력 수신기의 전력 수신 상태에 따라 제1 상태(341), 제2 상태(342) 및 제3 상태(343) 중 어느 하나의 상태일 수 있다.

일 예로, 제1 상태(341)는 무선 전력 송신기에 접속된 모든 무선 전력 수신기의 전력 수신 상태가 정상 전압인 상태임을 의미할 수 있다.

제2 상태(342)는 무선 전력 송신기에 접속된 적어도 하나의 무선 전력 수신기의 전력 수신 상태가 저전압 상태이고 고전압 상태인 무선 전력 수신기가 존재하지 않음을 의미할 수 있다.

제3 상태(343)는 무선 전력 송신기에 접속된 적어도 하나의 무선 전력 수신기의 전력 수신 상태가 고전압 상태임을 의미할 수 있다.

무선 전력 송신기는 전력 절약 상태(320) 또는 저전력 상태(330) 또는 전력 전송 상태(340)에서 시스템 오류가 감지되면, 잠금 장애 상태(360)로 천이될 수 있다

잠금 장애 상태(360)의 무선 전력 송신기는 접속된 모든 무선 전력 수신기가 충전 영역에서 제거된 것으로 판단되면, 구성 상태(310) 또는 전력 절약 상태(320)로 천이할 수 있다.

또한, 잠금 장애 상태(360)에서, 무선 전력 송신기는 로컬 장애가 감지되면, 로컬 장애 상태(350)로 천이할 수 있다. 여기서, 로컬 장애 상태(350)인 무선 전력 송신기는 로컬 장애가 해제되면, 다시 잠금 장애 상태(360)로 천이될 수 있다.

반면, 구성 상태(310), 전력 절약 상태(320), 저전력 상태(330), 전력 전송 상태(340) 중 어느 하나의 상태에서 로컬 장애 상태(350)로 천이된 경우, 무선 전력 송신기는 로컬 장애가 해제되면, 구성 상태(310)로 천이될 수 있다.

무선 전력 송신기는 로컬 장애 상태(350)로 천이되면, 무선 전력 송신기에 공급되는 전원을 차단할 수도 있다. 일 예로, 무선 전력 송신기는 과전압, 과전류, 과열 등의 장애가 감지되면 로컬 장애 상태(350)로 천이될 수 있으나 이에 국한되지는 않는다.

일 예로, 무선 전력 송신기는 과전류, 과전압, 과열 등이 감지되면, 무선 전력 수신기에 의해 수신되는 전력의 세기를 감소시키기 위한 소정 전력 제어 명령을 접속된 적어도 하나의 무선 전력 수신기에 전송할 수도 있다.

다른 일 예로, 무선 전력 송신기는 과전류, 과전압, 과열 등이 감지되면, 무선 전력 수신기의 충전을 중단시키기 위한 소정 제어 명령을 접속된 적어도 하나의 무선 전력 수신기에 전송할 수도 있다.

상기와 같은 전력 제어 절차를 통해, 무선 전력 송신기는 과전압, 과전류, 과열 등에 따른 기기 파손을 미연에 방지할 수 있다.

무선 전력 송신기는 송신 공진기의 출력 전류의 세기가 기준치 이상인 경우, 잠금 장애 상태(360)로 천이할 수 있다. 이때, 잠금 장애 상태(360)로 천이된 무선 전력 송신기는 송신 공진기의 출력 전류의 세기를 미리 지정된 시간 동안 기준치 이하가 되도록 시도할 수 있다. 여기서, 상기 시도는 미리 지정된 회수 동안 반복 수행될 수 있다. 만약, 반복 수행에도 불구하고, 잠금 장애 상태(360)가 해제되지 않는 경우, 무선 전력 송신기는 소정 알림 수단을 이용하여 사용자에게 잠금 장애 상태(360)가 해제되지 않음을 지시하는 소정 알림 신호를 송출할 수 있다. 이때, 무선 전력 송신기의 충전 영역에 위치한 모든 무선 전력 수신기가 사용자에 의해 충전 영역에서 제거되면, 잠금 장애 상태(360)가 해제될 수 있다.

반면, 송신 공진기의 출력 전류의 세기가 미리 지정된 시간 이내에 기준치 이하로 떨어지거나 상기 미리 지정된 반복 수행 동안 송신 공진기의 출력 전류의 세기가 기준치 이하로 떨어지는 경우, 잠금 장애 상태(360)는 자동으로 해제될 수 있으며, 이때, 무선 전력 송신기의 상태는 잠금 장애 상태(360)에서 전력 절약 상태(320)로 자동 천이되어 무선 전력 수신기에 대한 감지 및 식별 절차를 다시 수행할 수 있다.

전력 전송 상태(340)의 무선 전력 송신기는 연속된 전력을 송출하고, 무선 전력 수신기의 상태 정보 및 미리 정의된 최적 전압 영역(Optimal Voltage Region) 설정 파라메터에 기반하여 적응적으로 송출 전력을 제어할 수 있다.

일 예로, 최적 전압 영역(Optimal Voltage Region) 설정 파라메터는 저전압 영역을 식별하기 위한 파라메터, 최적 전압 영역을 식별하기 위한 파라메터, 고전압 영역을 식별하기 위한 파라메터, 과전압 영역을 식별하기 위한 파라메터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기의 전력 수신 상태가 저전압 영역에 있으면, 송출 전력을 증가시키고, 고전압 영역에 있으면, 송출 전력을 감소시킬 수 있다.

또한, 무선 전력 송신기는 전력 전송 효율이 최대화되도록 송출 전력을 제어할 수도 있다.

또한, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기에 의해 요구된 전력량의 편차가 기준치 이하가 되도록 송출 전력을 제어할 수도 있다.

또한, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기의 정류기 출력 전압이 소정 과전압 영역에 도달한 경우-즉, Over Voltage가 감지된 경우-, 전력 전송을 중단할 수도 있다.

도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 공진 방식의 무선 전력 수신기의 상태 천이도이다.

도 4을 참조하면, 무선 전력 수신기의 상태는 크게 비활성화 상태(Disable State, 410), 부트 상태(Boot State, 420), 활성화 상태(Enable State, 430)(또는, On state) 및 시스템 오류 상태(System Error State, 440)을 포함하여 구성될 수 있다.

이때, 무선 전력 수신기의 상태는 무선 전력 수신기의 정류기단에서의 출력 전압의 세기-이하, 설명의 편의를 위해 V_RECT이라 명함-에 기반하여 결정될 수 있다.

활성화 상태(430)는 V_RECT의 값에 따라 최적 전압 상태(Optimum Voltage State, 431), 저전압 상태(Low Voltage State, 432) 및 고전압 상태(High Voltage State, 433)로 구분될 수 있다.

비활성화 상태(410)의 무선 전력 수신기는 측정된 V_RECT 값이 미리 정의된 V_{RECT_BOOT} 값보다 크거나 같으면, 부트 상태(420)로 천이할 수 있다.

부트 상태(420)에서, 무선 전력 수신기는 무선 전력 송신기와의 대역외 통신 링크를 설정하고 V_RECT 값이 부하단에 요구되는 전력에 도달할 때까지 대기할 수 있다.

부트 상태(420)의 무선 전력 수신기는 V_RECT 값이 부하단에 요구되는 전력에 도달된 것이 확인되면, 활성화 상태(430)로 천이하여 충전을 시작할 수 있다.

활성화 상태(430)의 무선 전력 수신기는 충전이 완료되거나 충전이 중단된 것이 확인되면, 부트 상태(420)로 천이될 수 있다.

또한, 활성화 상태(430)의 무선 전력 수신기는 소정 시스템 오류가 감지되면, 시스템 오류 상태(440)로 천이할 수 있다. 여기서, 시스템 오류는 과전압, 과전류 및 과열뿐만 아니라 미리 정의된 다른 시스템 오류 조건이 포함될 수 있다.

또한, 활성화 상태(430)의 무선 전력 수신기는 V_RECT 값이 V_RECT _{_BOOT} 값 이하로 떨어지면, 비활성화 상태(410)로 천이될 수도 있다.

또한, 부트 상태(420) 또는 시스템 오류 상태(440)의 무선 전력 수신기는 V_RECT값이 V_RECT _{_BOOT} 값 이하로 떨어지면, 비활성화 상태(410)로 천이될 수도 있다.

이하에서는, 활성화 상태(430)내에서의 무선 전력 수신기의 상태 천이를 후술할 도 5을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 VRECT에 따른 전자기 공진 방식의 무선 전력 수신기의 동작 영역을 설명하기 위한 도면이다.

도 5을 참조하면, V_RECT 값이 소정 V_RECT _{_} _BOOT 보다 작으면, 무선 전력 수신기는 비활성화 상태(410)에 유지된다.

이 후, V_RECT 값이 V_RECT _{_BOOT} 이상으로 증가되면, 무선 전력 수신기는 부트 상태(420)로 천이되며, 미리 지정된 시간 이내에 광고 시그널을 브로드캐스팅할 수 있다. 이 후, 광고 시그널이 무선 전력 송신기에 의해 감지되면, 무선 전력 송신기는 대역외 통신 링크 설정을 위한 소정 연결 요청 시그널을 무선 전력 수신기에 전송할 수 있다.

무선 전력 수신기는 대역외 통신 링크가 정상적으로 설정되고, 등록에 성공한 경우, V_RECT 값이 정상적인 충전을 위한 정류기에서의 최소 출력 전압-이하, 설명의 편의를 위해 V_RECT _{_} _MIN이라 명함-에 도달할 때까지 대기할 수 있다.

V_RECT 값이 V_RECT _{_MIN}을 초과하면, 무선 전력 수신기의 상태는 부트 상태(420)에서 활성화 상태(430)로 천이되며 부하에 충전을 시작할 수 있다.

만약, 활성화 상태(430)에서 V_RECT 값이 과전압을 판단하기 위한 소정 기준치인 V_RECT _{_MAX}을 초과하면, 무선 전력 수신기는 활성화 상태(430)에서 시스템 오류 상태(440)로 천이될 수 있다.

도 5를 참조하면, 활성화 상태(530)는 V_RECT의 값에 따라 저전압 상태(Low Voltage State, 532), 최적 전압 상태(Optimum Voltage State, 531) 및 고전압 상태(High Voltage State, 533)로 구분될 수 있다.

저전압 상태(532)는 V_RECT _{_BOOT} <= V_RECT <= V_RECT _{_} _MIN인 상태를 의미하고, 최적 전압 상태(531)은 V_RECT _{_MIN} < V_RECT <=V_RECT _{_} _HIGH인 상태를 의미하고, 고전압 상태(533)는 V_{RECT_HIGH} < V_RECT <=V_RECT _{_} _MAX인 상태를 의미할 수 있다.

특히, 고전압 상태(533)로 천이된 무선 전력 수신기는 부하에 공급되는 전력을 차단하는 동작을 미리 지정된 시간-이하 설명의 편의를 위해 고전압 상태 유지 시간이라 명함- 동안 유보시킬 수도 있다. 이때, 고전압 상태 유지 시간은 고전압 상태(533)에서 무선 전력 수신기 및 부하에 피해가 발생되지 않도록 미리 결정될 수 있다.

무선 전력 수신기는 시스템 오류 상태(540)로 천이되면, 과전압 발생을 지시하는 소정 메시지를 미리 지정된 시간 이내에 대역외 통신 링크를 통해 무선 전력 송신기에 전송할 수 있다.

또한, 무선 전력 수신기는 시스템 오류 상태(530)에서 과전압에 따른 부하의 피해를 방지하기 위해 구비된 과전압 차단 수단을 이용하여 부하에 인가되는 전압을 제어할 수도 있다. 여기서, 과전압 차단 수단으로 ON/OFF 스위치 또는/및 제너다이오드 등이 사용될 수 있다.

상기 실시예에서는 무선 전력 수신기에 과전압이 발생되어 시스템 오류 상태(540)로 천이된 경우, 무선 전력 수신기에서의 시스템 오류 대응 방법 및 수단을 설명하고 있으나 이는 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 다른 실시예는 무선 전력 수신기에 과열, 과전류 등에 의해서도 시스템 오류 상태로 천이될 수도 있다.

일 예로, 과열에 따라 시스템 오류 상태로 천이된 경우, 무선 전력 수신기는 과열 발생을 알리는 소정 메시지를 무선 전력 송신기에 전송할 수 있다. 이때, 무선 전력 수신기는 구비된 냉각팬 등을 구동하여 내부 발생된 열을 감소시킬 수도 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기는 복수의 무선 전력 송신기와 연동하여 무선 전력을 수신할 수도 있다. 이 경우, 무선 전력 수신기는 실제 무선 전력을 수신하기로 결정된 무선 전력 송신기와 실제 대역외 통신 링크가 설정된 무선 전력 송신기가 서로 상이한 것으로 판단되면, 시스템 오류 상태(540)로 천이할 수도 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기 사이의 시그널링 절차를 후술할 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 6는 본 발명의 일 실시에에 따른 전자기 공진 방식의 무선 충전 절차를 설명하기 위한 흐름도이다.

도 6를 참조하면, 무선 전력 송신기는 전원 인가에 따라 무선 전력 송신기 구성, 즉, 부팅이 완료되면, 비콘 시퀀스를 생성하여 송신 공진기를 통해 전송할 수 있다(S601).

무선 전력 수신기는 비콘 시퀀스가 감지되면 자신의 식별 정보 및 특성 정보가 포함된 광고 시그널을 브로드캐스팅할 수 있다(S603). 이때, 광고 시그널은 후술할 연결 요청 신호가 무선 전력 송신기로부터 수신되기 이전까지 소정 주기로 반복 전송될 수 있음을 주의해야 한다.

무선 전력 송신기는 광고 시그널이 수신되면, 대역외 통신 링크를 설정하기 위한 소정 연결 요청 신호를 무선 전력 수신기에 전송할 수 있다(S605).

무선 전력 수신기는 연결 요청 신호가 수신되면, 대역외 통신 링크를 설정하고, 설정된 대역외 통신 링크를 통해 자신의 정적 상태 정보를 전송할 수 있다(S607).

여기서, 무선 전력 수신기의 정적 상태 정보는 카테고리 정보, 하드웨어 및 소프트웨어 버전 정보, 최대 정류기 출력 전력 정보, 전력 제어를 위한 초기 기준 파라메터 정보, 요구 전압 또는 전력에 관한 정보, 전력 조절 기능 탑재 여부를 식별하기 위한 정보, 지원 가능한 대역외 통신 방식에 관한 정보, 지원 가능한 전력 제어 알고리즘에 관한 정보, 무선 전력수신기에 초기 설정된 선호 정류기단 전압값 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기의 정적 상태 정보가 수신되면, 무선 전력 송신기의 정적 상태 정보를 대역외 통신 링크를 통해 무선 전력 수신기에 전송할 수 있다(S609).

여기서, 무선 전력 송신기의 정적 상태 정보는 송신기 전력 정보, 클래스 정보, 하드웨어 및 소프트웨어 버전 정보, 지원 가능한 무선 전력 수신기의 최대 개수에 관한 정보 및/또는 현재 접속된 무선 전력 수신기의 개수에 관한 정보 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.

이 후, 무선 전력 수신기는 자신의 실시간 전력 수신 상태 및 충전 상태를 모니터링하며, 주기적 또는 특정 이벤트 발생 시 동적 상태 정보를 무선 전력 송신기에 전송할 수 있다(S611).

여기서, 무선 전력 수신기의 동적 상태 정보는 정류기 출력 전압 및 전류에 관한 정보, 부하에 인가되는 전압 및 전류에 관한 정보, 무선 전력 수신기의 내부 측정 온도에 관한 정보, 전력 제어를 위한 기준 파라메터 변경 정보(정류 전압 최소 값, 정류 전압 최대 값, 초기 설정된 선호 정류기단 전압 변경 값), 충전 상태 정보, 시스템 오류 정보, 경보 정보 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다. 무선 전력 송신기는 상기 전력 제어를 위한 기준 파라메터 변경 정보 수신시 기존 정적 상태 정보에 포함된 설정 값을 변경하여 전력 조절을 수행할 수 있다.

또한, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기를 충전하기 위한 충분한 전력이 준비되면, 대역외 통신 링크를 통해 소정 제어 명령을 송출하여 무선 전력 수신기가 충전을 개시하도록 제어할 수 있다(S613).

이 후, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기로부터 동적 상태 정보를 수신하여 송출 전력을 동적으로 제어할 수 있다(S615).

또한, 무선 전력 수신기는 내부 시스템 오류가 감지되거나 충전이 완료된 경우, 동적 상태 정보에 해당 시스템 오류를 식별하기 위한 데이터 및/또는 충전이 완료되었음을 지시하는 데이터를 포함하여 무선 전력 송신기에 전송할 수도 있다(S617). 여기서, 시스템 오류는 과전류, 과전압, 과열 등을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 현재 가용한 전력이 접속된 모든 무선 전력 수신기의 요구 전력을 충족하지 못하는 경우, 각 무선 전력 수신기에 전송할 전력을 재분배하고 이를 소정 제어 명령을 통해 해당 무선 전력 수신기에 전송할 수도 있다.

또한, 무선 전력 송신기는 무선 충전 중 새로운 무선 전력 수신기가 등록된 경우, 현재 가용한 전력에 기반하여 접속된 무선 전력 수신기 별 수신할 전력을 재분배하고, 이를 소정 제어 명령을 통해 해당 무선 전력 수신기에 전송할 수도 있다.

또한, 무선 전력 송신기는 무선 충전 중 기존 접속된 무선 전력 수신기의 충전이 완료되거나 대역외 통신 링크가 해제-예를 들면, 무선 전력 수신기가 충전 영역에서 제거된 경우를 포함함-되는 경우, 남아있는 무선 전력 수신기 별 수신할 전력을 재분배하고 이를 소정 제어 명령을 통해 해당 무선 전력 수신기에 전송할 수도 있다.

또한, 무선 전력 송신기는 소정 제어 절차를 통해 무선 전력 수신기가 전력 조절 기능이 탑재되었는지 여부를 확인할 수도 있다. 이 경우, 무선 전력 송신기는 전력 재분배 상황이 발생된 경우, 전력 조절 기능이 탑재된 무선 전력 수신기에 대해서만 전력 재분배를 수행할 수도 있다.

일 예로, 전력 재분배 상황은 연결되지 않은 무선 전력 수신기로부터 유효한 광고 시그널을 수신하여 새로운 무선 전력 수신기가 추가되거나 연결된 무선 전력 수신기의 현재 상태 등을 지시하는 동적 파라메터를 수신되거나, 기 연결된 무선 전력 수신기가 더 이상 존재하지 않음이 확인되거나, 기 연결된 무선 전력 수신기의 충전이 완료되거나, 기 연결된 무선 전력 수신기의 시스템 오류 상태를 지시하는 알람(Alert) 메시지가 수신되는 등의 이벤트가 발생된 경우 발생될 수 있다.

여기서, 시스템 오류 상태는 과전압 상태, 과전류 상태, 과열 상태, 네트워크 연결 상태 등을 포함할 수 있다.

일 예로, 무선 전력 송신기는 소정 제어 명령을 통해 전력 재분배 관련 정보를 무선 전력 수신기에 전송할 수 있다.

일 예로, 무선 전력 송신기는 새로운 무선 전력 수신기가 등록되면, 자신의 가용한 전력량에 기반하여 무선 전력 수신기에 의해 요구된 전력량을 제공 가능한지 여부를 판단할 수 있다. 판단 결과, 요구된 전력량이 가용한 전력량을 초과하는 경우, 무선 전력 송신기는 해당 무선 전력 수신기에 전력 조절 기능이 탑재되었는지 여부를 확인할 수 있다. 확인 결과, 전력 조절 기능이 탑재된 경우, 무선 전력 수신기는 가용한 전력량 내에서 무선 전력 수신기가 수신할 전력의 양을 결정하고, 결정된 결과를 소정 제어 명령을 통해 무선 전력 수신기에 전송할 수도 있다.

물론, 상기 전력 재분배는 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기가 정상적으로 동작 가능한 범위 및/또는 정상적인 충전이 가능한 범위 내에서 수행될 수 있다.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기는 복수의 대역외 통신 방식을 지원할 수 있다. 만약, 현재 설정된 대역외 통신 링크를 다른 방식으로 변경하고자 하는 경우, 무선 전력 수신기는 대역외 통신 변경을 요청하는 소정 제어 신호를 무선 전력 송신기에 전송할 수 있다. 무선 전력 송신기는 대역외 통신 변경 요청 신호가 수신되면, 현재 설정된 대역외 통신 링크를 해제하고, 무선 전력 수신기에 의해 요청된 대역외 통신 방식으로 새로운 대역외 통신 링크를 설정할 수 있다.

일 예로, 본 발명에 적용 가능한 대역외 통신 방식에는 NFC(Near Field Communication) 통신, RFID(Radio Frequency Identification) 통신, BLE(Bluetooth Low Energy) 통신, WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 통신, LTE(Long Term Evolution)/LTE-Advance 통신, Wi-Fi 통신 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

도 7는 본 발명의 일 실시에에 따른 전자기 유도 방식의 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.

도 7를 참조하면, PMA 표준에 따른 송신기로부터 수신기로의 파워 전송은 크게 대기 단계(Standby Phase, 710), 디지털 핑 단계(Digital Ping Phase, 720), 식별 단계(Identification Phase, 730), 전력 전송 단계(Power Transfer Phase, 740) 단계 및 충전 완료 단계(End of Charge Phase, 750)로 구분될 수 있다.

대기 단계(710)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(710)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(720)로 천이할 수 있다(S701). 여기서, RXID는 PMA 호환 수신기에 할당되는 고유 식별자이다. 대기 단계(710)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(720)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(720)에서 수신기는 유효한 응답 시그널이 수신되면, 식별 단계(730)로 천이할 수 있다(S702).

만약, 디지털 핑 단계(720)에서, 응답 시그널이 수신되지 않거나, PMA 호환 수신기가 아닌 것으로 확인되면-즉, FOD(Foreign Object Detection)인 경우-, 송신기는 대기 단계(710)로 천이할 수 있다(S703). 일 예로, FO(Foreign Object)는 동전, 키 등을 포함하는 금속성 물체일 수 있다.

식별 단계(730)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(710)로 천이할 수 있다(S704).

송신기는 수신기 식별에 성공하면, 식별 단계(730)에서 전력 전송 단계(740)로 천이하여 충전을 개시할 수 있다(S705).

전력 전송 단계(740)에서, 송신기는 원하는 신호가 미리 정해진 시간 이내에 수신되지 않거나(Time Out), FO가 감지되거나, 송신 코일의 전압이 미리 정의된 기준치를 초과하는 경우, 대기 단계(710)으로 천이할 수 있다(S706).

또한, 전력 전송 단계(740)에서, 송신기는 내부 구비된 온도 센서에 의해 감지된 온도가 소정 기준치를 초과하는 경우, 충전 완료 단계(750)로 천이할 수 있다(S707).

충전 완료 단계(750)에서, 송신기는 수신기가 충전 표면에서 제거된 것이 확인되면, 대기 상태(710)으로 천이할 수 있다(S709).

또한, 송신기는 Over Temperature 상태에서, 일정 시간 경과 후 측정된 온도가 기준치 이하로 떨어진 경우, 충전 완료 단계(750)에서 디지털 핑 단계(720)로 천이할 수 있다(S710).

디지털 핑 단계(720) 또는 전력 전송 단계(740)에서, 송신기는 수신기로부터 EOC(End Of Charge) 요청이 수신되면, 충전 완료 단계(750)로 천이할 수도 있다(S708 및 S711).

도 8은 본 발명의 일 실시에에 따른 전자기 유도 방식의 무선 전력 전송 절차에 따른 패킷 포맷을 설명하기 위한 도면이다.

도 8을 참조하면, 무선 전력 송신기과 무선 전력 수신기 사이의 정보 교환에 사용되는 패킷 포맷(800)은 해당 패킷의 복조를 위한 동기 획득 및 해당 패킷의 정확한 시작 비트를 식별하기 위한 프리엠블(Preamble, 810) 필드, 해당 패킷에 포함된 메시지의 종류를 식별하기 위한 헤더(Header, 820) 필드, 해당 패킷의 내용(또는 페이로드(Payload))를 전송하기 위한 메시지(Message, 830) 필드 및 해당 패킷에 오류가 발생되었는지 여부를 식별하기 위한 체크썸(Checksum, 840) 필드를 포함하여 구성될 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 패킷 수신단은 헤더(820) 값에 기반하여 해당 패킷에 포함된 메시지(830)의 크기를 식별할 수도 있다.

또한, 헤더(820)는 무선 전력 전송 절차의 각 단계별로 정의될 수 있으며, 일부, 헤더(820) 값은 서로 다른 단계에서 동일한 값이 정의될 수도 있다. 일 예로, 도 8을 참조하면, 핑 단계의 전력 전송 종료(End Power Transfer) 및 전력 전송 단계의 전력 전송 종료에 대응되는 헤더 값은 0x02로 동일할 수 있음을 주의해야 한다.

메시지(830)는 해당 패킷의 송신단에서 전송하고자 하는 데이터를 포함한다. 일 예로, 메시지(830) 필드에 포함되는 데이터는 상대방에 대한 보고 사항(report), 요청 사항(request) 또는 응답 사항(response)일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 패킷(800)은 해당 패킷을 전송한 송신단을 식별하기 위한 송신단 식별 정보, 해당 패킷을 수신할 수신단을 식별하기 위한 수신단 식별 정보 중 적어도 하나가 더 포함될 수도 있다. 여기서, 송신단 식별 정보 및 수신단 식별 정보는 IP 주소 정보, MAC 주소 정보, 제품 식별 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 충전 시스템상에서 수신단 및 송신단을 구분할 수 있는 정보이면 족하다.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 패킷(800)은 해당 패킷이 복수의 장치에 의해 수신되어야 하는 경우, 해당 수신 그룹을 식별하기 위한 소정 그룹 식별 정보가 더 포함될 수도 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시에에 따른 전자기 유도 방식의 무선 전력 전송 절차에 따른 무선 전력 수신 장치가 핑 단계에서 전송 가능한 패킷의 종류를 설명하기 위한 도면이다.

도 9에 도시된 바와 간이, 핑 단계에서 무선 전력 수신 장치는 신호 세기 패킷 또는 전력 전송 중단 패킷을 전송할 수 있다.

도 9의 도면 번호 901을 참조하면, 일 실시예에 따른 신호 세기 패킷의 메시지 포맷은 1바이트의 크기를 갖는 신호 세기 값(Signal Strength Value)로 구성될 수 있다. 신호 세기 값은 송신 코일과 수신 코일 사이의 정합도(Degree of Coupling)를 가리킬 수 있으며, 디지털 핑 구간에서의 정류기 출력 전압, 출력 차단 스위치 등에서 측정된 개방 회로 전압, 수신 전력의 세기 등에 기반하여 산출된 값일 수 있다. 신호 세기 값은 최저 0에서 최고 255까지의 범위를 가질 수 있으며, 특정 변수에 대한 실제 측정 값(U)이 해당 변수의 최대 값(Umax)과 동일한 경우, 255의 값을 가질 수 있다.

일 예로, 신호 세기 값(Signal Strength Value)은 U/Umax*256로 산출될 수 있다.

상기 도 9의 도면 번호 902를 참조하면, 일 실시예에 따른 전력 전송 중단 패킷의 메시지 포맷은 1바이트의 크기를 갖는 전력 전송 중단 코드(End Power Transfer Code)로 구성될 수 있다.

무선 전력 수신 장치가 전력 전송 중단을 무선 전력 송신기에 요청하는 이유는 충전 완료(Charge Complete), 내부 오류(Internal Fault), 과열(Over Temperature), 과전압(Over Voltage), 과전류(Over Current), 배터리 손상(Battery Failure), 재구성(Reconfigure) 및 응답 없음(No Response) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 전력 전송 중단 코드는 새로운 전력 전송 중단 이유 각각에 대응하여 추가 정의될 수도 있음을 주의해야 한다.

충전 완료는 수신기 배터리의 충전이 완료되었음을 사용될 수 있다. 내부 오류는 수신기 내부 동작에 있어서의 소프트웨어적 또는 논리적인 오류가 감지되었을 때 사용될 수 있다.

과열/과전압/과전류는 수신기에서 측정된 온도/전압/전류 값이 각각에 대해 정의된 임계값을 초과하였을 경우에 사용될 수 있다.

배터리 손상은 수신기 배터리에 문제가 발생된 것으로 판단되었을 경우 사용될 수 있다.

재구성은 전력 전송 조건에 대한 재협상이 필요한 경우 사용될 수 있다. 응답 없음은 제어 오류 패킷에 대한 송신기의 응답-즉, 전력의 세기를 증가시키거나 감소시키는 것을 의미함-이 정상적이지 않은 것으로 판단된 경우 사용될 수 있다.

도 10는 본 발명의 일 실시에에 따른 전자기 유도 방식의 무선 전력 전송 절차에 따른 식별 패킷의 메시지 포맷을 설명하기 위한 도면이다.

도 10를 참조하면, 식별 패킷의 메시지 포맷은 버전 정보(Version Information) 필드, 제조사 정보(Manufacturer Information) 필드, 확장 지시자(Extension Indicator) 필드 및 기본 디바이스 식별 정보(Basic Device Identification Information) 필드를 포함하여 구성될 수 있다.

버전 정보 필드에는 해당 무선 전력 수신 장치에 적용된 표준의 개정 버전 정보가 기록될 수 있다.

제조사 정보 필드에는 해당 무선 전력 수신 장치를 제조한 제조사를 식별하기 위한 소정 식별 코드가 기록될 수 있다.

확장 지시자 필드는 확장 디바이스 식별 정보를 포함하는 확장 식별 패킷이 존재하는지를 식별하기 위한 지시자일 수 있다. 일 예로, 확장 지시자 값이 0이면, 확장 식별 패킷이 존재하지 않음을 의미하고, 확장 지시자 값이 1이면, 확장 식별 패킷이 식별 패킷 이후에 존재함을 의미할 수 있다.

도면 번호 1001 내지 1002를 참조하면, 확장 지시자 값이 0이면, 해당 무선 전력 수신기를 위한 디바이스 식별자는 제조사 정보와 기본 디바이스 식별 정보의 조합으로 이루어질 수 있다. 반면, 확장 지시자 값이 1이면, 해당 무선 전력 수신기를 위한 디바이스 식별자는 제조사 정보, 기본 디바이스 식별 정보 및 확장 디바이스 식별 정보의 조합으로 이루어질 수 있다.

도 11는 본 발명의 일 실시에에 따른 전자기 유도 방식의 무선 전력 전송 절차에 따른 구성 패킷 및 전력 제어 보류 패킷의 메시지 포맷을 설명하기 위한 도면이다.

도 11의 도면 번호 1101에 도시된 바와 같이, 구성 패킷의 메시지 포맷은 5바이트의 길이를 가질 수 있으며, 전력 등급(Power Class) 필드, 최대 전력(Maximum Power) 필드, 전력 제어(Power Control) 필드, 카운트(Count) 필드, 윈도우 사이즈(Window Size) 필드, 윈도우 옵셋(Window Offset) 필드 등을 포함하여 구성될 수 있다.

전력 등급 필드에는 해당 무선 전력 수신기에 할당된 전력 등급이 기록될 수 있다.

최대 전력 필드에는 무선 전력 수신기의 정류기 출력단에서 제공할 수 있는 최대 전력의 세기 값이 기록될 수 있다.

일 예로, 전력 등급이 a이고 최대 전력이 b인 경우에 있어서, 무선 전력 수신 장치의 정류기 출력단에서 제공되길 바라는 최대 전력량(Pmax)는 (b/2)*10^a로 산출될 수 있다.

전력 제어 필드에는 무선 전력 송신기에서의 전력 제어가 어떤 알고리즘에 따라 이루어져야 하는지를 지시하기 위해 사용될 수 있다. 일 예로, 전력 제어 필드 값이 0이면, 표준에 정의된 전력 제어 알고리즘 적용을 의미하고, 전력 제어 필드 값이 1이면, 제조사에 의해 정의된 알고리즘에 따라 전력 제어가 이루어지는 것을 의미할 수 있다.

카운트 필드는 무선 전력 수신 장치가 식별 및 구성 단계에서 전송할 옵션 구성 패킷의 개수를 기록하기 위해 사용될 수 있다.

윈도우 사이즈 필드는 평균 수신 파워 산출을 위한 윈도우 크기를 기록하기 위해 사용될 수 있다. 일 예로, 윈도우 사이즈는 0보다 크고, 4ms 단위를 가지는 양의 정수 값일 수 있다.

윈도우 옵셋 필드는 평균 수신 파워 산출 윈도우 종료 시점부터 다음 수신 전력 패킷의 전송 시작 시점까지의 시간을 식별하기 위한 정보가 기록될 수 있다. 일 예로, 윈도우 옵셋은 0보다 크고, 4ms 단위를 가지는 양의 정수 값일 수 있다.

도면 번호 1102를 참조하면, 전력 제어 보류 패킷의 메시지 포맷은 전력 제어 보류 시간(T_delay)을 포함하여 구성될 수 있다. 전력 제어 보류 패킷은 식별 및 구성 단계 동안 복수개가 전송될 수 있다. 일 예로, 전력 제어 보류 패킷은 7개까지 전송될 수 있다. 전력 제어 보류 시간(T_delay)는 미리 정의된 전력 제어 보류 최소 시간(T_min: 5ms)과 전력 제어 보류 최대 시간(T_max: 205ms) 사이의 값을 가질 수 있다. 무선 전력 송신 장치는 식별 및 구성 단계에서 마지막으로 수신된 전력 제어 보류 패킷의 전력 제어 보류 시간을 이용하여 전력 제어를 수행할 수 있다. 또한, 무선 전력 송신 장치는 식별 및 구성 단계에서 전력 제어 보류 패킷이 수신되지 않은 경우, 상기 T_min 값을 T_delay 값으로 사용할 수 있다.

전력 제어 보류 시간은 무선 전력 송신 장치가 가장 최근의 제어 오류 패킷 수신 후 실제 전력 제어를 수행하기 이전에 전력 제어를 수행하지 않고 대기해야 하는 시간을 의미할 수 있다.

도 12은 본 발명의 일 실시에에 따른 전자기 유도 방식의 무선 전력 전송 절차에 따른 무선 전력 수신 장치가 전력 전송 단계에서 전송 가능한 패킷의 종류 및 그것의 메시지 포맷을 설명하기 위한 도면이다.

도 12을 참조하면, 전력 전송 단계에서 무선 전력 수신 장치가 전송 가능한 패킷은 제어 오류 패킷(Control Error Packet), 전력 전송 중단 패킷(End Power Transfer Packet), 수신 전력 패킷(Received Power Packet), 충전 상태 패킷(Charge Status Packet), 제조사 별 정의된 패킷 등을 포함할 수 있다.

도면 번호 1201은 1바이트의 제어 오류 값(Control Error Value)로 구성된 제어 오류 패킷(Control Error Packet)의 메시지 포맷을 보여준다. 여기서, 제어 오류 값은 -128부터 +127까지의 범위의 정수 값일 수 있다. 제어 오류 값이 음이면, 무선 전력 송신 장치의 송출 전력이 내려가고, 양이면, 무선 전력 송신 장치의 송출 전력이 올라갈 수 있다.

도면 번호 1202는 1바이트의 전력 전송 중단 코드(End Power Transfer Code)로 구성된 제어 오류 패킷(Control Error Packet)의 메시지 포맷을 보여준다.

도면 번호 1203은 1바이트의 수신 파워 값(Received Power Value)로 구성된 수신 전력 패킷의 메시지 포맷을 보여준다. 여기서, 수신 파워 값은 소정 구간 동안 산출된 평균 정류기 수신 전력 값에 대응될 수 있다. 실제 수신된 전력량(P_received)은 구성 패킷(1101)에 포함된 최대 전력(Maximum Power) 및 전력 등급(Power Class)에 기반하여 산출될 수 있다. 일 예로, 실제 수신된 전력량은 (수신 파워 값/128)*(최대 전력/2)*(10^전력등급)에 의해 산출될 수 있다.

도면 번호 1204는 1바이트의 충전 상태 값(Charge Status Value)로 구성된 충전 상태 패킷(Charge Status Packet)의 메시지 포맷을 보여준다. 충전 상태 값은 무선 전력 수신 장치의 배터리 충전량을 가리킬 수 있다. 일 예로, 충전 상태 값 0은 완전 방전 상태를 의미하고, 충전 상태 값 50은 50% 충전 상태, 충전 상태 값 100은 만충 상태를 의미할 수 있다. 무선 전력 수신 장치가 충전 배터리를 포함하지 않거나 충전 상태 정보를 제공할 수 없는 경우, 충전 상태 값은 OxFF로 설정될 수 있다.

이하, 상기 설명한 전자기 공진 방식 및 전자기 유도 방식을 바탕으로 전자기 공진 방식에서 전자기 유도 방식으로 전력 전송 방식을 스위칭하는 방법에 대해 도 13 내지 도 15에서 설명한다. 다만, 먼저 전자기 공진 방식 및 전자기 유도 방식을 모두 지원하는 멀티 모드 무선 전력 전송 방식에 대해 설명한다.

멀티 모드 무선 전력 전송 방식을 지원하는 무선 전력 송신기(Multimode WPT(Wireless Power Transfer) Tx device, 이하 "MMTx"라 칭함.)는 전자기 유도 방식과 전자기 공진 방식 중 어느 하나의 모드에서 동작하는 무선 전력 수신기 (single mode WPT Tx device, 이하 "SMTx"라 칭함.)에도 전력을 전송할 수 있으며, 멀티 모드 무선 전력 전송 방식을 지원하는 무선 전력 수신기(Multimode WPT(Wireless Power Transfer) Rx device, 이하 "MMRx"라 칭함.) 역시 전자기 유도 방식과 전자기 공진 방식 중 어느 하나의 모드에서 동작하는 무선 전력 송신기(single mode WPT Rx device, 이하 "SMRx"라 칭함.)로부터 전력을 전송 받을 수 있다.

멀티 모드 무선 전력 전송 방식을 지원하는 무선 전력 송신기는 동시에 전자기 유도 방식과 전자기 공진 방식에 따라 전력을 전송하는 것이 가능한지 여부에 따라 제1형 무선 전력 송신기(제1형 멀티 모드 송신기)와 제2형 무선 전력 송신기(제2형 멀티 모드 송신기)로 구분될 수 있다.

전자기 유도 방식 및 전자기 공진 방식을 지원하는 MMTx는 상기 두 방식을 동시에 지원할 수 있는 제1형 무선 전력 송신기(이하, "Tier 1 MMTx" 또는 "제1형 멀티 모드 송신기" 라 칭함)와 두 방식 중 한번에 어느 하나 방식만을 수행할 수 있는 제2형 무선 전력 송신기(이하, "Tier 2 MMTx" 또는 "제2형 멀티 모드 송신기"라 칭함)로 구분될 수 있다.

Tier 1 MMTx는 동시에 전자기 유도 방식 및 전자기 공진 방식으로 전력을 전달할 수 있는데, 두 가지 방식을 수행하기 위해, Tier 1 MMTx는 각각의 모드에 해당하는 검출 절차를 수행할 수 있다. 예를 들어, Tier 1 MMTx는 전자기 유도 방식의 아날로그 핑(analog ping) 및 전자기 공진 방식의 숏비콘(short beacon)을 이용하여 MMRx 또는 SMRx를 검출할 수 있다. Tier 1 MMTx는 이러한 각각의 모드에 해당하는 검출 절차를 시간상 끼워서 배치함으로써 수행할 수 있다.

Tier 1 MMTx는 SMRx(전자기 유도 방식을 지원하는 무선 전력 수신기 또는 전자기 공진 방식을 지원하는 무선 전력 수신기)의 존재를 검출하면, 상기의 검출 절차를 중단하고 처음으로 검출된 무선 전력 전송 방식에 해당하는 무선 전력 전송을 수행하기 위한 통신 세션 설정을 완료할 수 있다.

그러나, Tier 1 MMTx가 두 가지의 방식을 모두 지원할 수 있는 MMRx의 존재를 검출하면, 처음으로 검출된 무선 전력 전송 방식 이외의 다른 무선 전력 전송 방식의 검출 절차를 계속할 수 있다.

Tier 1 MMTx는 SMRx 또는 MMTx와 무선 전력 전송을 수행하기 위한 통신 세션 설정을 완료 하지 못한 경우, 다시 각각의 모드에 해당하는 검출 절차를 시간상 끼워서 배치함으로써 수행할 수 있다.

Tier 1 MMTx가 어느 하나의 무선 전력 전송 방식으로 전력을 전송하고 있는 동안, Tier 2 MMRx가 다른 무선 전력 전송 방식을 이용하여 무선 전력 전송을 수행하기 위한 통신 세션을 설정하려는 시도가 있는 경우, Tier 1 MMTx는 미리 정의된 프로세스에 의해 Tier 2 MMRx의 무선 전력 전송 세션 설정을 종료할 수 있다.

Tier 1 MMTx는 MMRx 또는 SMRx로부터 무선 전력 송신기를 검색하기 위한 신호(multimode advertising, MMA)를 수신할 수 있다.

MMA(multimode advertising)는 전자기 유도 방식 및/또는 전자기 유도 방식으로 동작할 수 있는 무선 전력 전송 송/수신기를 검색하기 위해 사용될 수 있다. 다시 말해서, 전자기 공진 방식의 통신에 적용되는 무선 전력 송신기(Power Transmitting Unit, PTU)가 수행하는 MMA는 전자기 유도 방식으로 정의된 특성을 이용할 수 있다.

Tier 2 MMTx는 한번에 전자기 유도 방식 또는 전자기 공진 방식 중 하나로만 전력을 전달할 수 있고, 두가지 방식 중 어느 하나의 방식만을 수행하기 위해, Tier 2 MMTx는 한번에 두 가지 방식 중 어느 하나의 주파수를 이용하기 위해 코일에 전력 신호를 적용할 수 있다.

Tier 2 MMTx가 무선 전력 수신기로 전력을 전송하고 있지 않다면, Tier 2 MMTx는 두 가지 방식의 검출 절차를 수행할 수 있다. Tier 2 MMTx의 검출 절차는 두 가지 방식의 연속적인 동작이 요구되지 않기 때문에, 각각의 방식의 검출 절차는 각각의 기준 요구 타이밍에 부합되도록 끼워서 수행될 수 있다.

Tier 2 MMTx는 두 가지 방식 중 어느 하나에서 요구되는 검출 및 인증 절차를 완료한 첫 번째 MMTx 또는 SMTx에 전력을 전송할 수 있다.

Tier 2 MMTx가 어느 하나의 무선 전력 전송 방식으로 전력을 전송하고 있는 동안, Tier 2 MMTx는 다른 무선 전력 전송 방식으로 검출 절차를 시도하지 않을 수 있다.

Tier 2 MMTx는 각각의 두 가지 방식에서 정의된 대로 무선 전력 전송이 완료되는 경우 멀티 모드의 검출 절차로 돌아올 수 있다.

Tier 2 MMTx 역시 MMRx 또는 SMRx로부터 무선 전력 송신기를 검색하기 위한 신호(multimode advertising, MMA)를 수신할 수 있다.

Tier 2 MMTx는 특정 시점에서의 작업의 특정 모드에 대한 상태를 표시할 수 있는 사용자 인터페이스(User Interface, UI)를 포함할 수 있다.

한편, 전자기 유도 방식 및 전자기 공진 방식을 지원하는 MMRx는 두 가지의 무선 전력 전송 방식이 사용자의 개입 없이 원활히 선택되어 수행될 수 있는 MMTx 뿐만 아니라 하나의 무선 전력 전송 방식을 지원하는 SMTx와도 무선 전력 전송을 수행할 수 있다. MMRx는 상기 두 방식을 동시에 지원할 수 있는 제1형 무선 전력 수신기(이하, "Tier 1 MMRx" 또는 "제1형 멀티 모드 수신기" 라 칭함)와 두 방식 중 한번에 어느 하나 방식만을 수행할 수 있는 제2형 무선 전력 수신기(이하, "Tier 2 MMRx" 또는 "제2형 멀티 모드 수신기"라 칭함)로 구분될 수 있다.

Tier 1 MMRx는 전자기 유도 방식 및 전자기 공진 방식 중 적어도 어느 하나의 방식이 활성화되어 있을 때, 시스템에 필요한 전력을 제공할 수 있다.

Tier 2 MMRx는 한번에 하나의 방식을 지원할 수 있고, Tier 2 MMRx는 무선 전력 송신기로부터 멀티 모드 전력 전송 방식이 수행됨에 따른 손상을 받지 않을 수 있고, 무선 전력 송신기에게 멀티 모드 전력 전송 방식이 수행됨에 따른 손상을 주지 않을 수 있다. 그러나 멀티 모드 전력 전송 방식이 수행되는 경우, 능동적으로 부하(시스템)에 전력을 제공할 필요가 없다.

MMRx는 전력을 수신하는 절차에 있는 동안, 한번에 하나의 방식으로 전력을 수신하고 있는지 또는 두 가지 방식으로 전력을 수신하고 있는지를 각각의 방식에서 정의된 통신 프로토콜을 이용하여 무선 전력 송신기에 전달할 수 있다.

MMRx는 현재 두 방식 중 어느 하나의 방식으로 적합하게 전력을 수신할 수 없는 경우, 다른 방식으로 자동 전환을 수행할 수 있다. MMRx는 어느 하나의 무선 전력 전송 방식을 종료하기 위한 신호 생성을 위해 특정 모드에 대해 정의된 메커니즘을 이용할 수 있고, 다른 방식을 설정하기 위해 정의된 메커니즘을 이용할 수 있다.

이 경우, 무선 전력 송신기는 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기에서 지원 가능한 무선 전력 전송 방식뿐만 아니라 무선 전력 수신기의 종류, 상태, 요구 전력 등에 기반하여 적응적으로 해당 무선 전력 수신기를 위해 사용될 무선 전력 전송 방식을 결정할 수 있다.

Tier 1 MMRx는 Tier 1 MMTx에서의 전력 전송이 연속적으로 수행될 수 있도록 "make before break" 방식을 이용하여 두 가지 방식의 스위칭을 수행할 수 있다. 스위칭이 실패할 경우, MMRx는 스위칭을 수행하기 전에 수행하던 방식으로 계속해서 전력을 수신할 수 있다.

Tier 1 MMRx는 "make before break" 방식에 의해 어느 하나의 무선 전력 송신기와의 접속을 종료하기 전에 새로운 무선 전력 송신기와 직접 통신을 수행하여 스위칭 하는데 요구되는 시간을 단축로 할 수 있다.

전환 모드(alternate mode)를 이용하여 스위칭 되는 다른 방식의 설정 전에, Tier 2 MMTx로부터 전력을 수신하는 Tier 1 MMRx 또는 Tier 1, 2 MMTx로부터 전력을 수신하는 Tier 2 MMRx는 현재 수행되는 방식에서 세션을 종료해야 한다. 그러나, 이러한 시도가 실패하면, MMRx는 원래 수행하던 방식을 수행하기 위한 재 연결을 시도한다.

MMRx는 오직 공진 주파수 범위 내의 전력 반송파(power carrier)가 검출된 경우에만, 전자기 공진 방식에서 정의된 BLE(Bluetooth Low Energy)를 사용하여 통신을 수행할 수 있다.

MMRx는 오직 전자기 유도 방식에서 정의된 유도 주파수 영역에서 전력 반송파가 검출되는 경우에만 전자기 유도 방식에서 정의된 인밴드(in band load modulation) 통신을 이용하여 통신할 수 있다.

도 13는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 모드 무선 전력 송신기의 전력 전송 방식 스위칭 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 13을 참조하면, 무선 전력 송신기는 제2형 멀티 모드 송신기(제2형 무선 전력 송신기, Tier 2 MMTx)일 수 있고, 무선 전력 수신기는 멀티 모드를 지원하는 무선 전력 수신기로서 제1, 2형 멀티 모드 수신기에 한정되지 않는다. 다시 말해서, 도 13에서 무선 전력 송신기는 동시에 전자기 공진 방식 및 전자기 유도 방식에 따라 전력 전송이 불가능하며, 한번에 전자기 공진 방식 및 전자기 유도 방식 중 어느 하나의 방식으로 전력 송신이 가능하다. 또한, 도 13에서는 제2형 멀티 모드 송신기가 제1전력 전송 방식(전자기 공진 방식)에 따라 전력을 전송하는 도중 제2 전력 전송 방식(전자기 유도 방식)으로 스위칭을 요청하는 경우를 설명한다.

본 발명의 일 실시예로서 전력 전송 방식 스위칭 방법은 무선 전력 송신기가 무선 전력 수신기로 무선 전력 전송 방식의 스위칭을 요청함으로써 수행되는 무선 전력 송신기 주도형 무선 전력 전송 방식의 스위칭 방법이다. 다시 말해서, 무선 전력 송신기의 요청에 의해 무선 전력 전송 방식의 스위칭이 트리거(trigger)될 수 있다.

무선 전력 송신기는 제1 전력 전송 방식에 따라 제1전력에 대한 제1 전력 전송 효율을 산출할 수 있다(S1310).

제1 전력 전송 방식은 전자기 공진 방식일 수 있고, 전자기 공진 방식에서 무선 전력 수신기는 전력을 전송 받는 도중에 일정 주기 마다 자신의 상태 정보를 무선 전력 송신기로 전송할 수 있다. 무선 전력 수신기의 상태 정보는 동적 상태 정보일 수 있고, 무선 전력 수신기의 내부 전압, 전류, 온도 등의 정보를 포함할 수 있다.

무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기로부터 전달 받은 상태 정보를 이용하여 무선 전력 수신기가 수신한 전력(Prx)을 산출할 수 있다. 또한, 무선 전력 송신기는 내부 전류, 전압 및 임피던스 정보 중 적어도 하나 이상을 이용하여 내부에서 소모되는 전력(Ptx)을 산출할 수 있다. 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기가 수신한 전력(Prx)과 무선 전력 송신기 내부에서 소모되는 전력(Ptx)을 이용하여 전자기 공진 방식에 따른 제1 전력 전송 효율을 산출할 수 있다. 예를 들어, 제1 전력 전송 효율은 무선 전력 수신기가 수신한 전력(Prx)을 무선 전력 송신기 내부에서 소모되는 전력(Ptx)으로 나누는 비율(Prx/Ptx)로서 산출될 수 있다. 다시 말해서, 무선 전력 송신기는 현재 무선 전력 전송 방식의 전력 전송 효율을 실시간으로 모니터링(monitoring) 할 수 있다.

무선 전력 송신기는 산출된 제1 전력 전송 효율을 제1임계값과 비교하여 전력 전송 방식의 스위칭 여부를 판단한다(S1320).

무선 전력 송신기는 실시간으로 모니터링 하고 있는 전력 전송 효율을 미리 설정된 제1 임계값과 비교하여 전력 전송 방식의 스위칭 여부를 결정할 수 있다.

예를 들어, 무선 전력 송신기는 제1 임계값을 0.4로 설정하여 저장하고 있고, 전자기 공진 방식으로 전력을 전송하는 도중 실시간으로 모니터링하고 있는 제1 전력 전송 효율이 0.4 이하 라고 판단되면, 전자기 유도 방식으로의 스위칭이 필요하다고 결정할 수 있다.

무선 전력 송신기는 제1 전력 전송 효율이 제1임계값 이하이면, 제1멀티 모드 타입에 따라 제1 전력 전송 방식에 따른 전력 전송을 중단하고 제2 전력 전송 방식에 대한 제2 전력 전송 효율을 산출한다(S1330).

도 13에서 무선 전력 송신기는 제1형 멀티 모드 수신기이므로 전자기 공진 방식과 전자기 유도 방식으로 동시에 전력을 송신할 수 없다. 따라서, 무선 전력 송신기는 제1 전력 전송 효율이 제1임계값 이하이면, 제1 전력 전송 방식(전자기 공진 방식)에 따른 전력 전송을 중단하고, 제2 전력 전송 방식(전자기 유도 방식)에 따른 제2 전력 전송 효율을 산출할 수 있다.

무선 전력 송신기가 제1 전력 전송 방식에 따른 전력 전송을 중단하는 것은 미리 설정된 시간 동안만 전력 전송을 중단하는 것이며, 제1 전력 전송 방식에 따른 전력 전송이 중단되더라도 제1 전력 전송 방식에 따른 통신 세션을 유지될 수 있다.

예를 들어, 무선 전력 송신기는 미리 설정된 제1 설정 시간 동안 전자기 공진 방식으로 전력 전송을 중단할 수 있으며, 전력 전송이 중단되더라도 무선 전력 송수신기 사이에 전자기 공진 방식에 따른 통신 세션(예를 들어, BLE 통신)은 연결된 상태로 유지될 수 있다.

무선 전력 송수신기의 멀티 모드 타입은 전력 전송을 위한 통신 세션을 설정하는 단계에서 무선 전력 송수신기 간에 상호 정적 상태 정보를 주고 받을 때, 제1 또는 2형 멀티 모드 송수신기 인지 여부를 알 수 있다.

한편, 무선 전력 송신기는 제2 전력 전송 방식(전자기 유도 방식)에 따른 검출 신호(예를 들어, 핑(ping))를 전송하여 전자기 유도 방식에 따른 제2 전력 전송 효율을 산출할 수 있다.

예를 들어, 무선 전력 송신기가 전자기 공진 방식에 따른 전력 전송이 중단되면, 전자기 유도 방식에 따른 검출 신호를 무선 전력 수신기로 전송하고, 검출 신호를 수신한 무선 전력 수신기는 검출 신호의 세기 정보(received signal strength)를 무선 전력 송신기로 전송할 수 있다. 이 때, 무선 전력 송신기는 검출 신호의 세기 정보를 이용하여 제2 전력 전송 방식(전자기 유도 방식)에 따른 제2 전력 전송 효율을 산출할 수 있다.

또 다른 예로, 무선 전력 수신기는 전자기 유도 방식의 인증 및 구성 단계(Identification & Configuration phase)에서 수신한 신호의 세기를 무선 전력 송신기로 전송할 수 있다. 무선 전력 송신기는 인증 및 구성 단계에서 통신 세션을 설정하기 위한 신호의 세기에 대한 정보를 이용하여 전자기 유도 방식의 전력 전송 효율을 산출할 수도 있다.

한편, 무선 전력 송신기는 제1형 멀티 모드 송신기(제1형 무선 전력 송신기, Tier 1 MMTx)일 경우, 무선 전력 송신기는 동시에 전자기 공진 방식 및 전자기 유도 방식에 따른 전력 전송이 가능하다. 따라서, 제1전력 전송 방식(전자기 공진 방식)으로 전력을 전송하는 중에 제2 전력 전송 방식(전자기 유도 방식)에 따른 검출 신호를 전송할 수 있다.

무선 전력 송신기는 산출된 제2 전력 전송 효율에 기반하여 최종 전력 전송 방식을 결정한다(S1340).

무선 전력 송신기는 제2 전력 전송 방식에 따른 제2 전력 전송 효율이 미리 설정된 제2 임계값 이상인 경우, 제2 전력 전송 방식으로 최종 무선 전력 전송 방식을 결정할 수 있다.

예를 들어, 무선 전력 송신기가 전자기 공진 방식에 따른 전력 전송이 중단되는 동안 전자기 유도 방식을 따른 검출 신호에 대한 세기 정보를 이용하여 제2 전력 전송 효율을 산출할 수 있다. 이후, 제2 전력 전송 효율이 미리 설정된 제2임계값 이상인 경우, 최종적으로 전자기 유도 방식으로 전력을 전송하기 위해 전자기 공진 방식에 따른 세션 정보를 삭제하고 전자기 유도 방식으로 전력을 전송하기 위한 인증 및 구성 단계를 수행할 수 있다.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 공진 방식에 의한 전력 전송 중 전자기 유도 방식으로 전력 전송 방식을 스위칭 하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 14를 참조하면, 무선 전력 송신기(1400)가 전자기 공진 방식으로 전력 전송을 수행하는 도중 전자기 유도 방식으로 무선 전력 전송 방식의 스위칭을 요청하는 과정을 무선 전력 송수신기 사이에 주고 받는 구체적인 신호를 바탕으로 설명한다.

도 14에서 무선 전력 송신기는 동시에 제1 전력 전송 방식 및 제2 전력 전송 방식에 따른 전력 전송이 불가능한 멀티 모드 타입일 수 있다.

무선 전력 송신기(1400)에 전원이 인가되면(S1401), 무선 전력 송신기(1400)는 구성 상태(configuration state)로 진입을 할 수 있다(S1402). 이후, 무선 전력 송신기(1400)는 구성 상태(configuration state)에서 전력 절약 상태(power save state)에 진입할 수 있다(S1403).

전력 절약 상태에서 무선 전력 송신기(1400)는 이종의 검출용 전력 비콘 각각을 각각의 주기로 인가할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(1400)는 검출 신호로서 검출용 전력 비콘(power beacon)(예컨대, 짧은 비콘(short beacon) 또는 긴 비콘(long beacon))을 인가(S1404, S1405)할 수 있으며, 검출용 전력 비콘들 각각의 전력 값의 크기는 상이할 수도 있다.

검출용 전력 비콘들 중 일부 또는 전부는 무선 전력 수신기(1450)의 통신부를 구동할 수 있는 전력량을 가질 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 수신기(1450)는 검출용 전력 비콘들 중 일부 또는 전부에 의하여 통신부를 구동시켜 무선 전력 송신기(1400)와 통신을 수행할 수 있다. 이때, 무선 전력 수신기(1450)의 상태를 널(Null state, disable state)상태로 명명할 수 있다(S1406).

무선 전력 송신기(1400)는 무선 전력 수신기(1450)의 배치에 의한 로드 변화를 검출할 수 있고, 로드(load) 변화를 검출한 후 저전력 상태(Low Power state)로 진입할 수 있다(S1408).

한편, 무선 전력 수신기(1450)는 무선 전력 송신기(1400)로부터 수신된 전력에 기초하여 통신부를 구동시킬 수 있다(S1409). 무선 전력 수신기(1450)는 구동된 통신부를 이용하여 무선 전력 송신기(1400)로 무선 전력 송신기 검색 (PTU searching)신호를 송신할 수 있다(S1410).

무선 전력 수신기(1450)는 무선 전력 송신기를 검색하기 위한 신호로서 BLE 통신 기반의 애드버타이즈먼트(Advertisement; AD) 신호를 송신할 수 있다. 무선 전력 수신기(1450)는 무선 전력 송신기 검색 신호(PTU Searching)를 주기적으로 송신할 수 있으며, 무선 전력 송신기(1400)로부터 응답 신호를 수신하거나 또는 기 설정된 시간이 도래할 때까지 송신할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따라, 상기 무선 전력 수신기(1450)는 무선 전력 송신기(1400)로부터 전송된 비콘 신호에 포함된 무선 전력 송신기(1400)의 식별 정보를 검출하고, 상기 검출된 식별 정보를 상기 애드버타이즈먼트 신호에 포함시켜 전송할 수도 있다.

무선 전력 수신기(1450)로부터 무선 전력 송신기 검색 신호가 수신되면, 무선 전력 송신기(1400)는 응답 신호(PRU Response)를 송신할 수 있다(S1411). 여기에서 응답 신호는 무선 전력 송신기(1400) 및 무선 전력 수신기(1450) 사이의 연결(connection)을 형성(form)할 수 있다.

무선 전력 송신기(1400) 및 무선 전력 수신기(1450) 사이의 연결이 형성된 후, 무선 전력 수신기(1450)는 정적 상태 정보(PRU static) 신호를 송신할 수 있다(S1412). 여기에서, PRU static 신호는 무선 전력 수신기(1450)의 상태를 지시하는 신호일 수 있으며, 무선 전력 송신기(400)가 관제하는 무선 전력 네트워크에 가입을 요청할 수 있다.

무선 전력 수신기(1450)은 PRU static 신호를 무선 전력 송신기(1400)으로 송신하면서 PRU Inductive(Multimode) Characteristic 신호를 송신할 수 있다(S1413). PRU static 신호는 전자기 공진 방식을 수행하기 위한 무선 전력 수신기(1450)의 상태 정보를 포함할 수 있는 반면, PRU Inductive(Multimode) Characteristic 신호는 무선 전력 수신기(1450)가 전자기 유도 방식을 지원하기 위한 상태 정보를 포함할 수 있다. 무선 전력 송신기(1400)는 PRU Inductive(Multimode) Characteristic 신호를 수신하여 무선 전력 수신기(1450)가 멀티 모드 무선 전력 전송 방식의 무선 전력 수신기(MMRx)임을 확인할 수 있다. 또한, 무선 전력 송신기는 PRU Inductive(Multimode) Characteristic 신호에 포함되어 있는 멀티 모드 타입에 관한 정보를 이용하여 무선 전력 수신기가 제1 또는 2형 멀티 모드 수신기 중 어느 멀티 모드 타입인지 여부를 확인할 수 있다.

일 실시예로, PRU Inductive(Multimode) Characteristic는 <표 2>와 같은 데이터구조를 가질 수 있다.

무선 전력 송신기(1400)는 정적 상태 정보(PTU static) 신호를 송신할 수 있다(S1414). 무선 전력 송신기(1400)가 송신하는 PTU static 신호는 무선 전력 송신기(1400)의 능력(capability)을 지시하는 신호일 수 있다.

무선 전력 송신기(1400)는 PTU static 신호를 무선 전력 수신기(1450)으로 송신하면서 PTU Inductive(Multimode) Characteristic 신호를 송신할 수 있다(S1415). 무선 전력 송신기(1400)는 PRU Inductive(Multimode) Characteristic 신호를 수신하여 무선 전력 수신기(1450)이 멀티 모드 무선 전력 전송 방식의 무선 전력 수신기(MMRx)임을 확인한 후, PTU Inductive(Multimode) Characteristic 신호를 송신할 수 있다. PTU Inductive(Multimode) Characteristic 신호는 무선 전력 송신기(1400)가 전자기 유도 방식을 지원하기 위한 능력(capability)에 관한 정보를 포함할 수 있다. 무선 전력 수신기(1450)는 PTU Inductive(Multimode) Characteristic 신호를 수신하여, 무선 전력 송신기(1400)가 멀티 모드 무선 전력 전송 방식의 무선 전력 송신기(MMTx)임을 확인할 수 있다. 또한, 무선 전력 수신기는 PTU Inductive(Multimode) Characteristic 신호에 포함되어 있는 멀티 모드 타입에 관한 정보를 이용하여 무선 전력 송신기가 제1 또는 2형 멀티 모드 송신기 중 어느 멀티 모드 타입인지 여부를 확인할 수 있다.

일 실시예로, PTU Inductive(Multimode) Characteristic는 <표 3>와 같은 데이터구조를 가질 수 있다.

무선 전력 송신기(1400) 및 무선 전력 수신기(1450)가 PRU static 신호 및 PTU static 신호를 송수신하면, 무선 전력 수신기(1450)는 PRU 다이내믹(Dynamic) 신호를 주기적으로 송신할 수 있다(S1416, S1417).

PRU 다이내믹(Dynamic) 신호는 무선 전력 수신기(1450)에서 측정된 적어도 하나의 파라메터 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, PRU 다이내믹(Dynamic) 신호는 무선 전력 수신기(1450)의 정류부 후단의 전압 정보를 포함할 수 있다. 이러한 무선 전력 수신기(1450)의 상태를 부트(Boot) 상태(S1407)라고 명명할 수 있다.

무선 전력 송신기(1400)는 전력 송신 상태(Power transfer state)로 진입하고(S1418), 무선 전력 송신기(1400)는 무선 전력 수신기(1450)가 충전을 수행하도록 하는 명령 신호인 PRU 제어(PRU control) 신호를 송신할 수 있다(S1419). 전력 송신 상태에서, 무선 전력 송신기(1400)는 충전 전력을 송신할 수 있다.

무선 전력 송신기(1400)가 송신하는 PRU 제어(PRU control) 신호는 무선 전력 수신기(1450)의 충전을 인에이블/디스에이블(enable/disable)하는 정보 및 허여(permission) 정보를 포함할 수 있다. PRU 제어 신호는 충전 상태가 변경될 때마다 송신될 수 있다. PRU 제어 신호는 예를 들어 250ms 마다 송신될 수 있거나, 파라메터 변화가 있을 때 송신될 수 있다. PRU 제어 신호는 파라메터가 변경되지 않더라도 기설정된 임계 시간, 예를 들어 1초 이내에는 송신되어야 하도록 설정될 수도 있다.

PRU control 신호는 하기 <표4>과 같은 데이터 구조를 가질 수 있다.

<표 4>를 참조하면, PRU 제어(PRU control) 신호가 포함하는 허가(permission) 정보는 무선 전력 전송 방식의 스위칭 요청에 대한 허가를 지시하는 정보를 포함할 수 있다. 상세하게, 허가(permission) 정보는 <표 5>과 같은 데이터 구조를 가질 수 있다.

<표5>을 참조하면, 무선 전력 송신기는 "0000 0010"에 무선 전력 수신기로부터의 요청에 대해 이유 없이 허용을 지시할 수 있고, "0000 0011"에 전력 제한을 위한 대기 시간 후 허용을 지시할 수 있다. 이때, 무선 전력 송신기는 무선 전력 송신기는 전력 제한을 수행하고 대기 시간이 경과된 후, "0000 0010"신호를 다시 보낼 수 있다. 이외 무선 전력 전송 방식의 요청에 대한 불허(Denied)에 대한 이유들로, 복수의 무선 전력 송수신기 사이에 크로스 커넥션(cross connection), 허용 전력 제한(limited available power), 무선 전력 송신기의 수 제한(PTU number of devices) 등이 설정 되어 있을 수 있다. 무선 전력 송신기는 "1000 0101"에 제1 전력 전송 방식에 따른 전력 전송이 제1 임계값 이하인 경우, 무선 전력 수신기로 무선 전력 전송 방식의 스위칭(Mode switching request)을 요청할 수 있다.

무선 전력 송신기가 제1무선 전력 전송 방식(전자기 공진 방식) 및 제2 무선 전력 전송 방식(전자기 유도 방식)에 의한 전력 전송을 동시에 수행할 수 없는 제2형 멀티 모드 송신기(제2형 무선 전력 송신기, Tier 2 MMTx)인 경우, 코일에 인가되는 전류(I_TX _{_COIL})를 차단하여 제2 무선 전력 전송 방식에 의한 전력 전송에 따른 검출 신호를 전송할 수 있다.

또한, 무선 전력 송신기가 제1무선 전력 전송 방식(전자기 공진 방식) 및 제2 무선 전력 전송 방식(전자기 유도 방식)에 의한 전력 전송을 동시에 수행할 수 있는 제1형 멀티 모드 송신기(제1형 무선 전력 송신기, Tier 1 MMTx)인 경우, 코일에 인가되는 전류(I_TX _{_COIL})를 미리 설정된 전류로 낮춰서 (예를 들어, BLE 통신이 가능한 전류(Itx_start)의 크기로 제어) 제2 무선 전력 전송 방식에 따른 검출 신호를 전송할 수 있다.

무선 전력 수신기(1450)는 전력 전송 상태에서 무선 전력 수신기(1450)의 동적 상태를 보고하기 위한 무선 전력 수신기 다이내믹(PRU Dynamic) 신호를 송신할 수 있다(S1421, S1422).

무선 전력 수신기(1450)가 송신하는 PRU Dynamic 신호는 전압, 전류, 무선 전력 수신기(1450)의 상태 및 온도 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 무선 전력 수신기(1450)의 상태를 On 상태로 명명할 수 있다. 한편, PRU 다이내믹(Dynamic) 신호는 하기 <표 6>과 같은 데이터 구조를 가질 수 있다.

상기 <표 6>을 참조하면, PRU 다이내믹(Dynamic) 신호는 적어도 하나의 필드를 포함할 수 있다. 각 필드에는 선택적 필드 정보, 무선 전력 수신기(1450)의 정류부의 후단의 전압 정보, 무선 전력 수신기(1450)의 정류부의 후단의 전류 정보, 무선 전력 수신기(1450)의 DC/DC 컨버터의 후단의 전압 정보, 무선 전력 수신기(1450)의 DC/DC 컨버터의 후단의 전류 정보, 온도 정보, 무선 전력 수신기(1450)의 정류부의 후단의 최소 전압값 정보(VRECT_MIN_DYN), 무선 전력 수신기(1450)의 정류부의 후단의 최적 전압값 정보(VRECT_SET_DYN), 무선 전력 수신기(1450)의 정류부의 후단의 최대 전압값 정보(VRECT_HIGH_DYN) 및 경고 정보(PRU alert) 등이 설정될 수 있다. PRU 다이내믹(Dynamic) 신호는 상기와 같은 필드들 중 적어도 하나의 필드를 포함할 수 있다.

예를 들어, 충전 상황에 따라 결정된 적어도 하나의 전압 설정값들(예컨대, 무선 전력 수신기(1450)의 정류부의 후단의 최소 전압값 정보(VRECT_MIN_DYN), 무선 전력 수신기(1450)의 정류부의 후단의 최적 전압값 정보(VRECT_SET_DYN), 무선 전력수신기의 정류부의 후단의 최대 전압값 정보(VRECT_HIGH_DYN) 등)을 상기 PRU 다이내믹 신호의 해당 필드에 포함하여 전송할 수 있다. 이와 같이, PRU 다이내믹 신호를 수신한 무선 전력 송신기(1400)는 상기 PRU 다이내믹 신호에 포함된 상기 전압 설정값들을 참조하여 각 무선 전력 수신기(1450)로 전송할 무선 충전 전압을 조정할 수 있다.

무선 전력 송신기는 PRU 다이내믹 신호에 포함되어 있는 무선 전력 수신기(1450)의 정류부의 후단의 전압 정보, 무선 전력 수신기(1450)의 정류부의 후단의 전류 정보(Irect), 정류부의 후단의 전압 정보(Vrect), 무선 전력 수신기(1450)의 DC/DC 컨버터의 후단의 전압 정보, 무선 전력 수신기(1450)의 DC/DC 컨버터의 후단의 전류 정보, 온도 정보, 무선 전력 수신기(1450)의 정류부의 후단의 최소 전압값 정보(VRECT_MIN_DYN), 무선 전력 수신기(1450)의 정류부의 후단의 최적 전압값 정보(VRECT_SET_DYN), 무선 전력 수신기(1450)의 정류부의 후단의 최대 전압값 정보(VRECT_HIGH_DYN) 중 적어도 하나 이상을 이용하여 무선 전력 수신기의 수신 전력(Prx)을 산출할 수 있다.

예를 들어, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기의 수신 전력(Prx)으로서, 무선 전력 수신기(1450)의 정류부의 후단의 전류 정보(Irect) 및 정류부의 후단의 전압 정보(Vrect)를 이용하여 정류부 후단의 전력 정보(Prx_rect = Irect * Vrect)를 산출할 수 있다.

무선 전력 송신기는 제1 전력 전송 방식에 따른 무선 전력 수신기의 수신 전력을 자신이 입력한 전력과 비교하여 제1 전력 전송 효율을 산출할 수 있다(S1423).

예를 들어, 무선 전력 송신기는 자신이 입력한 전력(Ptx)를 산출하기 위해 무선 전력 송신기의 송신 코일에 흐르는 전류(Itx_coil) 및 송신 코일 후단의 임피던스(Ztx_in_coil)을 이용하여 송신 전력(Ptx = (Itx_coil)^2 * Ztx_in_coil)을 산출할 수 있다.

또 다른 예로서, 무선 전력 송신기는 내부의 매칭 회로 후단의 전류 및 전압 정보를 이용하여 송신 전력(Ptx)를 산출할 수 있다.

무선 전력 송신기는 무선 전력 송신기의 송신 전력(Ptx) 및 무선 전력 수신기의 수신 전력(Prx)를 이용하여 제1 전력 전송 방식에 따른 제1 전력 전송 효율(= (Prx)/(Ptx))을 산출할 수 있다.

무선 전력 송신기는 제1 전력 전송 효율과 미리 설정된 제1 임계값을 비교하여 무선 전력 전송 방식의 스위칭이 필요한지 여부를 판단할 수 있다. 무선 전력 송신기는 제1 전력 전송 효율이 제1 임계값 이하인 경우, 전력 전송 효율이 낮다고 판단하여 보다 효율이 높을 가능성이 있는 제2 전력 전송 방식으로의 스위칭이 필요하다고 판단할 수 있다.

무선 전력 송신기는 무선 전력 전송 방식의 스위칭이 필요하다고 판단한 경우, 스위칭을 수행하기 위해 무선 전력 수신기로 스위칭을 요청하는 정보를 PRU 제어 신호에 포함시켜 전송할 수 있다(S1424).

무선 전력 수신기는 PRU 제어 신호의 허락 정보(permission)에 "1000 0101"가 포함되어 있는 경우, 무선 전력 송신기로 인지 신호(Acknowledge Message)를 전송할 수 있다(S1425).

무선 전력 송신기는 무선 전력 송신기로부터 인지 신호를 받으면 검출 신호(예를 들어, 비콘)를 발생시키지 않은 전력 절약 상태(S1426)로 천이되면서 제1 전력 전송 방식에 따른 전력 전송을 중단한다. 이 때, 무선 전력 수신기는 널 상태(S1427)가 될 수 있다.

무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기로 제2 전력 전송 방식에 따른 검출 신호(예를 들어, 핑)를 전송할 수 있다(S1428).

무선 전력 수신기는 검출 신호를 수신하면, 수신한 검출 신호에 대한 세기 정보(received signal strength packet)를 무선 전력 송신기로 전송할 수 있다(S1429).

무선 전력 송신기는 검출 신호에 대한 세기 정보를 이용하여 제2 전력 전송 방식에 따른 제2 전력 전송 효율을 산출할 수 있다(S1430). 무선 전력 송신기는 산출된 제2 전력 전송 효율과 미리 설정된 제2임계값과 비교하여 전력 전송 방식의 스위칭 여부를 판단할 수 있다.

제2 전력 전송 효율이 제2 임계값 이상인 경우, 무선 전력 송신기는 제2 전력 전송 방식에 따른 전력 전송을 위한 통신 세션을 설정하기 위해 인증 및 구성(Identification & Configuration) 단계로 진입할 수 있다.

무선 전력 송신기는 제2형 멀티 모드 송신기로서, 제2 전력 전송 방식에 따른 통신 세션을 연결하면서, 제1 전력 전송 방식에 따른 전력 절약 상태에서 재 연결 절차를 수행하지 않고, 무선 전력 수신기의 제1전력 전송 방식(전자기 공진 방식)에 따른 통신 세션 정보를 삭제할 수 있다.

한편, 무선 전력 송신기가 동시에 제1 전력 전송 방식 및 제2 전력 전송 방식에 따른 전력 전송이 가능한 멀티 모드 타입인 제1형 멀티 모드 송신기인 경우, 무선 전력 송신기는 제2 전력 전송 방식과 무관하게 계속해서 전력을 전송할 수 있다. 다시 말해서, 제1전력 전송 방식의 전력 전송 효율이 낮아 제2 전력 전송 방식으로 스위칭을 요청하기 위한 PRU 제어 신호가 전송되고, 그에 대한 인지 신호를 수신하더라도 계속해서 전력을 전송하는 상태를 유지할 수 있다.

따라서, 무선 전력 송신기가 제1형 멀티 모드 송신기인 경우, 제2 전력 전송 효율이 제2 임계값 이상이면 제1 전력 전송 방식에 따른 전력 전송을 중단할 수 있다.

제2 전력 전송 효율이 제2 임계값 미만인 경우, 무선 전력 송신기는 제1 전력 전송 방식에 따른 전력 전송으로 회귀하기 위해, 제2 전력 전송 방식에 따른 통신 세션을 종료하고, 무선 전력 송신기는 다시 제1 전력 전송 방식으로 전력을 전송할 수 있다.

한편, 무선 전력 송신기가 제1형 멀티 모드 송신기인 경우, 제1 전력 전송 방식에 따른 전력 전송 상태를 유지하고 있으므로 그대로 제1 전력 전송 방식에 따라 전력 전송을 수행할 수 있다.

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 공진 방식에 의한 전력 전송 중 전자기 유도 방식으로 전력 전송 방식을 스위칭 하는 방법을 시간의 흐름을 이용하여 설명하기 위한 도면이다.

도 15를 참조하면, 무선 전력 송신기가 제1형 멀티 모드 송신기로서, 제1 전력 전송 방식 및 제2 전력 전송 방식을 동시에 수행할 수 없는 경우, 제1 전력 전송 방식을 중단하고, 제2 전력 전송 방식에 따른 검출 신호를 전송하는 과정을 시간 순서로 설명할 수 있다.

무선 전력 송신기가 제1 전력 전송 방식으로 일반적인 상태에서 제1 전력으로 무선 전력 수신기로 전력을 전송할 수 있다(S1501).

무선 전력 송신기는 전력 전송 상태에서 무선 전력 수신기로부터 일정 주기 마다 동적 상태 정보를 수신할 수 있고, 상태 정보를 이용하여 제1 전력 전송 방식에 따른 제1전력 전송 효율을 산출할 수 있다. 제1 전력 전송 효율은 무선 전력 수신기의 상태 정보를 수신할 때 마다 산출될 수 있고, 무선 전력 송신기는 제1 전력 전송 효율과 미리 설정된 제1 임계값과 비교하여 전력 전송 방식의 스위칭 여부를 판단할 수 있다.

판단 결과, 제1 전력 전송 효율이 제1임계값 이하인 경우, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기로 전력 전송 방식의 스위칭을 요청하는 제어 신호를 전송할 수 있다.

무선 전력 송신기는 제어 신호에 대한 인지 신호(Acknowledge message)를 수신하면, 인지 신호를 수신한 때로부터 제1 설정 시간 동안 무선 전력 수신기로 제1 전력 보다 높은 제2 전력으로 전력을 전송할 수 있다(S1502).

무선 전력 송신기는 제1 설정 시간 이후 제2 전력 전송 방식에 따른 전력 전송 효율을 산출하기 위해 제1 전력 전송 방식에 따른 전력 전송을 중단하는데, 일반적인 상태의 제1전력 보다 높은 제2 전력을 전송하여 전력 전송이 중단되는 동안 무선 전력 수신기의 제어부가 활성화 상태를 유지할 수 있도록 할 수 있다.

제2 전력은 제1 전력 전송 방식에 따른 전력 전송이 중단되는 동안 무선 전력 수신기의 제어부가 활성화 상태를 유지할 수 있을 정도의 크기를 가지며, 무선 전력 수신기에 무리가 가지 않을 정도의 크기를 가질 수 있고, 무선 전력 수신기가 수신할 수 있는 최대 허용 전력 이하의 크기를 가질 수 있다.

제1설정 시간은 무선 전력 수신기가 전력을 수신하지 못하는 동안 무선 전력 수신기의 제어부가 오프(off) 되지 않을 정도의 충분한 전력을 수신할 수 있는 시간으로 설정될 수 있다.

제1전력 전송 방식에 따른 전력 전송이 중단되더라도, 제1 전력 전송 방식에 따른 통신(예를 들어, BLE 통신)은 무선 전력 송수신 사이에 연결되어 하므로, 무선 전력 송수신기 사이에 통신을 주고 받을 수 있을 정도의 전력은 무선 전력 수신기가 전달 받아야 한다.

제1 설정 시간이 경과하면, 무선 전력 송신기가 전력을 중단할 때까지 히스테리시스(hysteresis) 시간을 가질 수 있다(S1503). 히스테리시스 시간은 전력 중단을 수행한 뒤의 사이 시간으로 실험적으로 결정될 수 있고, 무선 전력 송신기는 히스테리시스 시간이 경과한 후에 제2 전력 전송 방식에 따른 검출 신호를 전송할 수 있다.

무선 전력 송신기는 히스테리시스 시간이 경과한 후, 제2 설정 시간 동안 제2 전력 전송 방식에 따른 검출 신호를 전송할 수 있다(S1504).

제2 설정 시간은 제2 전력 전송 방식에 따른 제2 전력 전송 효율을 산출하기 충분한 시간으로 설정될 수 있다. 무선 전력 송신기는 제2 설정 시간 동안 무선 전력 송신기로 제2 전력 전송 방식에 따른 검출 신호(예를 들어, 핑 신호)를 전송하고, 무선 전력 수신기로부터 검출 신호에 대응한 신호 세기 정보(received signal strength packet)를 수신할 수 있다.

무선 전력 송신기는 신호 세기 정보를 이용하여 제2 전력 전송 효율을 산출할 수 있고, 미리 설정된 제2 임계값과의 비교를 통해 전력 전송 방식의 스위칭 여부를 결정할 수 있다.

일 실시예로, 무선 전력 송신기는 제2 전력 전송 효율이 제2임계값 미만인 경우, 제1 전력 전송 방식으로 회귀하여 전력을 전송할 수 있다(S1505).

한편, 제2 전력 전소 효율이 제2 임계값 이상인 경우, 무선 전력 송신기는 제1 전력 전송 방식에 대한 통신 세션을 종료하고, 제2 전력 전송 방식에 따라 전력을 전송할 수 있다.

이후, 무선 전력 송신기는 제2 전력 전송 방식에 따라 전력을 전송하고, 무선 전력 수신기는 수신한 전력에 관한 정보를 보고할 수 있다. 무선 전력 송신기는 보고된 수신 전력에 대한 전력 전송 효율을 모니터링하고, 전력 전송 효율이 제3임계값보다 작은 경우 다시 제1 전력 전송 방식으로 회귀하기 위한 절차를 수행할 수 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.

100 : 무선 전력 송신기
110 : 전원 공급부
120 : 전력변환부
130 : 매칭회로
140 : 송신공진기
150 : 주제어부
160 : 통신부
200 : 무선 전력 수신기
210 : 수신공진기
220 : 정류기
230 : DC-DC 변환기
240 : 부하
250 : 주제어부
260 : 통신부
201 : 매칭 회로
202 : 송신 공진기 코일
203 : 수신 공진기 코일
204 : 매칭회로
211 : L1
212 : L2

Claims

무선 전력 송신기에서 무선 전력 전송 방식의 스위칭 방법에 있어서,
제1 전력 전송 방식에 따라 송출된 제1전력에 대한 제1 전력 전송 효율을 산출하는 단계;
상기 산출된 제1 전력 전송 효율을 제1임계값과 비교하여 전력 전송 방식의 스위칭 여부를 판단하는 단계;
상기 판단 결과, 상기 제1 전력 전송 효율이 상기 제1임계값 이하이고 상기 무선 전력 송신기의 멀티 모드 타입이 제1멀티 모드 타입인 경우, 제1 전력 전송 방식에 따른 전력 전송을 중단하고 제2 전력 전송 방식에 대한 제2 전력 전송 효율을 산출하는 단계; 및
상기 산출된 제2 전력 전송 효율에 기반하여 최종 전력 전송 방식을 결정하는 단계;
를 포함하며,
상기 제1멀티 모드 타입은 한번에 전자기 공진 방식 또는 전자기 유도 방식 중 어느 하나의 전력 전송 방식만으로 전력을 전송하는 멀티 모드 타입인,
무선 전력 전송 방식의 스위칭 방법.
제1항에 있어서,
상기 제2 전력 전송 효율을 산출하는 단계는,
상기 제1 전력 전송 효율이 제1임계값 이하인 경우, 무선 전력 수신기로 무선 전력 전송 방식의 스위칭을 요청하는 소정의 제어 신호를 전송하는 단계; 및
상기 제어 신호에 대한 인지 신호를 수신하면, 상기 제어 신호를 수신한 때부터 제1설정 시간 동안 상기 제1전력보다 높은 제2전력을 전송하는 단계;
를 포함하는,
무선 전력 전송 방식의 스위칭 방법.
제2항에 있어서,
상기 제2 전력 전송 효율을 산출하는 단계는,
제2설정 시간 동안 전력 전송을 중단하고, 상기 제2 전력 전송 방식에 따른 검출 신호를 전송하는 단계;
상기 검출 신호에 대응한 신호 세기 정보를 수신하는 단계; 및
상기 신호 세기 정보를 이용하여 제2 전력 전송 효율을 산출하는 단계;
를 포함하는,
무선 전력 전송 방식의 스위칭 방법.
제2항에 있어서,
상기 제2 전력 전송 효율을 산출하는 단계는,
상기 제2 전력 전송 방식에 따른 전력 전송을 수행하기 위한 통신 세션을 연결하는 단계; 및
상기 통신 세션을 통해 수신하는 신호의 세기 정보를 이용하여 제2 전력 전송 효율을 산출하는 단계;
를 포함하는,
무선 전력 전송 방식의 스위칭 방법.
제1항에 있어서,
상기 산출된 제2 전력 전송 효율에 기반하여 최종 전력 전송 방식을 결정하는 단계는,
상기 제2 전력 전송 효율이 제2임계값 이상인 경우, 상기 제2 전력 전송 방식에 따른 전력 전송을 위한 통신 세션을 연결하는 단계; 및
상기 제2 전력 전송 방식에 따라 전력을 전송하는 단계;
를 포함하는,
무선 전력 전송 방식의 스위칭 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 전력 전송 효율을 산출하는 단계는,
상기 제1 전력 전송 방식에 따라 전력을 수신하는 무선 전력 수신기로부터 상태 정보를 수신하는 단계;
상기 상태 정보를 이용하여 제1전력에 대한 제1전송 효율을 산출하는 단계;
를 포함하는,
무선 전력 전송 방식의 스위칭 방법.
제5항에 있어서,
상기 제2 전력 전송 효율이 상기 제2임계값 미만인 경우, 상기 제2 전력 전송 방식에 따른 통신 세션의 연결을 종료하고 상기 제1 전력 전송 방식에 따라 전력을 재 전송하는 단계;
를 더 포함하는,
무선 전력 전송 방식의 스위칭 방법.
제6항에 있어서,
상기 상태 정보는 상기 무선 전력 수신기의 동적 상태 정보이며, 일정 주기 마다 수신되는,
무선 전력 전송 방식의 스위칭 방법.
제2항에 있어서,
상기 제2전력은,
상기 무선 전력 수신기의 최대 허용 전력 이하이며, 상기 제2설정 시간 동안 상기 무선 전력 수신기의 제어부를 활성화시킬 수 있을 정도의 전력인,
무선 전력 전송 방식의 스위칭 방법.
제5항에 있어서,
상기 제2 전력 전송 효율이 제2임계값 이상인 경우, 상기 제2 전력 전송 방식에 따른 전력 전송을 위한 통신 세션을 연결하고, 상기 제2 전력 전송 방식에 따라 전력을 전송하는 단계는,
상기 무선 전력 수신기의 인증이 실패하면, 상기 제1 전력 전송 방식에 따라 전력을 재 전송하는 단계;
를 포함하는,
무선 전력 전송 방식의 스위칭 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1전력 전송 효율은 상기 무선 전력 송신기의 송신 전력과 무선 전력 수신기의 수신 전력의 비율로 산출되는,
무선 전력 전송 방식의 스위칭 방법.
제11항에 있어서,
상기 수신 전력은 상기 상태 정보가 포함하는 상기 무선 전력 수신기의 정류기 후단 전류(I_rect) 및 전압(V_rect)을 이용하여 산출되며,
상기 송신 전력은 송신 코일의 임피던스(Z_tx_in_coil) 및 상기 송신 코일에 흐르는 전류(I_tx_coil)를 이용하여 산출되는,
무선 전력 전송 방식의 스위칭 방법.
제3항에 있어서,
상기 제2설정 시간은, 상기 제1 설정 시간 후 제1 전력 전송 방식에 따른 통신 세션이 유지되는 시간인,
무선 전력 전송 방식의 스위칭 방법.
제1항에 있어서,
상기 제2 전력 전송 방식에 따른 전력 전송 중, 전력 전송 효율이 제3임계값 이하인 경우 상기 제1 전력 전송 방식으로 전력을 전송하는 단계;
를 더 포함하는,
무선 전력 전송 방식의 스위칭 방법.
제3항에 있어서,
상기 제1설정 시간과 상기 제2 설정 시간 사이에 히스테리시스(hysteresis) 시간이 있는,
무선 전력 전송 방식의 스위칭 방법.
제3항에 있어서,
상기 제2설정 시간 동안 전력 전송을 중단하고, 상기 제2 전력 전송 방식에 따른 검출 신호를 전송하는 단계는,
상기 제1설정 시간 및 제2설정 시간이 미리 정해진 횟수만큼 반복되며, 상기 횟수 동안 전자기 유도 방식에 따른 검출 신호를 전송하는 단계;
를 포함하는,
무선 전력 전송 방식의 스위칭 방법.
제1항에 있어서,
상기 무선 전력 송신기의 멀티 모드 타입이 제2멀티 모드 타입인 경우, 상기 제1 전력 전송 방식에 따른 전력 전송을 유지하면서, 상기 제2 전력 전송 방식에 대한 제2 전력 전송 효율을 산출하는 단계;
를 더 포함하며,
상기 제2멀티 모드 타입은 동시에 전자기 공진 방식 및 전자기 유도 방식 중 적어도 하나의 전력 전송 방식으로 전력을 전송하는 멀티 모드 타입인,
무선 전력 전송 방식의 스위칭 방법.
제17항에 있어서,
상기 제2 전력 전송 효율을 산출하는 단계는,
상기 제2 전력 전송 방식에 따른 검출 신호를 전송하는 단계;
상기 검출 신호에 대응한 신호 세기 정보를 수신하고, 상기 신호 세기 정보를 이용하여 산출한 제2 전력 전송 효율을 산출하는 단계;
를 포함하는,
무선 전력 전송 방식의 스위칭 방법.
제17항에 있어서,
상기 제2 전력 전송 효율을 산출하는 단계는,
상기 제2 전력 전송 방식에 따른 전력 전송을 수행하기 위한 통신 세션을 연결하는 단계;
상기 통신 세션을 통해 수신하는 신호의 세기 정보를 이용하여 제2 전력 전송 효율을 산출하는 단계;
를 포함하는,
무선 전력 전송 방식의 스위칭 방법.
제18항에 있어서,
상기 산출된 제2 전력 전송 효율에 기반하여 최종 전력 전송 방식을 결정하는 단계는,
상기 제2 전력 전송 효율이 제2임계값 이상인 경우, 제2 전력 전송 방식에 따른 전력 전송을 위한 통신 세션을 연결한 후, 제2 전력 전송 방식에 따라 전력을 전송하는 단계;
를 포함하는,
무선 전력 전송 방식의 스위칭 방법.
제20항에 있어서,
상기 제2 전력 전송 효율이 상기 제2임계값 미만인 경우, 상기 검출 신호의 전송을 중단하는 단계;
를 더 포함하는,
무선 전력 전송 방식의 스위칭 방법.
제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
제1 전력 전송 방식에 따라 전력을 수신하는 무선 전력 수신기로부터 상태 정보를 수신하는 통신부;
상기 상태 정보를 이용하여 제1 전력 전송 방식에 따라 송출한 제1전력에 대한 제1 전력 전송 효율을 산출하고, 상기 산출된 제1 전력 전송 효율을 제1임계값과 비교하여 전력 전송 방식의 스위칭 여부를 판단하여, 상기 판단 결과, 상기 제1 전력 전송 효율이 상기 제1임계값 이하이고 멀티 모드 타입이 제1멀티 모드 타입인 경우, 제1 전력 전송 방식에 따른 전력 전송을 중단하고 제2 전력 전송 방식에 대한 제2 전력 전송 효율에 기반하여 최종 전력 전송 방식을 결정하는 제어부;
를 포함하며,
상기 제1멀티 모드 타입은 한번에 전자기 공진 방식 또는 전자기 유도 방식 중 하나의 전력 전송 방식만으로 전력을 전송하는 멀티 모드 타입인,
무선 전력 송신기.
제23항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 제1 전력 전송 효율이 제1임계값 이하인 경우, 무선 전력 수신기로 무선 전력 전송 방식의 스위칭을 요청하는 소정의 제어 신호를 전송하고,
상기 통신부가 상기 제어 신호에 대한 인지 신호를 수신하면, 상기 제어 신호를 수신한 때부터 제1설정 시간 동안 상기 제1전력보다 높은 제2전력을 전송하는,
무선 전력 송신기.
제24항에 있어서,
상기 제어부는,
제2설정 시간 동안 전력 전송을 중단하고, 상기 제2 전력 전송 방식에 따른 검출 신호를 전송하고,
상기 통신부가 상기 검출 신호에 대응한 신호 세기 정보를 수신하면, 상기 신호 세기 정보를 이용하여 산출한 제2 전력 전송 효율을 산출하는,
무선 전력 송신기.
제24항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제2 전력 전송 방식에 따른 전력 전송을 수행하기 위한 통신 세션을 연결하고, 상기 통신 세션을 통해 수신하는 신호의 세기 정보를 이용하여 제2 전력 전송 효율을 산출하는,
무선 전력 송신기.
제23항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제2 전력 전송 효율이 제2임계값 이상인 경우, 상기 제2 전력 전송 방식에 따른 전력 전송을 위한 통신 세션을 연결하고, 상기 제2 전력 전송 방식에 따라 전력을 전송하는,
무선 전력 송신기.
제27항에 있어서,
상기 제2 전력 전송 효율이 상기 제2임계값 미만인 경우, 상기 제2 전력 전송 방식에 따른 통신 세션의 연결을 종료하고 상기 제1 전력 전송 방식에 따라 전력을 재 전송하는,
무선 전력 송신기.
제23항에 있어서,
상기 상태 정보는 상기 무선 전력 수신기의 동적 상태 정보이며, 일정 주기 마다 수신되는,
무선 전력 송신기.
제24항에 있어서,
상기 제2전력은,
상기 무선 전력 수신기의 최대 허용 전력 이하이며, 상기 제2설정 시간 동안 상기 무선 전력 수신기의 제어부를 활성화시킬 수 있을 정도의 전력인,
무선 전력 송신기.
제27항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 무선 전력 수신기의 인증이 실패하면, 상기 제1 전력 전송 방식에 따라 전력을 재 전송하는,
무선 전력 송신기.
제23항에 있어서,
상기 제1전력 전송 효율은 상기 무선 전력 송신기의 송신 전력과 무선 전력 수신기의 수신 전력의 비율로 산출되는,
무선 전력 송신기.
제32항에 있어서,
상기 수신 전력은 상기 상태 정보가 포함하는 상기 무선 전력 수신기의 정류기 후단 전류(I_rect) 및 전압(V_rect)을 이용하여 산출되며,
상기 송신 전력은 송신 코일의 임피던스(Z_tx_in_coil) 및 상기 송신 코일에 흐르는 전류(I_tx_coil)를 이용하여 산출되는,
무선 전력 송신기.
제25항에 있어서,
상기 제2설정 시간은, 상기 제1 설정 시간 후 제1 전력 전송 방식에 따른 통신 세션이 유지되는 시간인,
무선 전력 송신기.
제23항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제2 전력 전송 방식에 따른 전력 전송 중, 전력 전송 효율이 제3임계값 이하인 경우 상기 제1 전력 전송 방식으로 전력을 전송하는,
무선 전력 송신기.
제25항에 있어서,
상기 제1설정 시간과 상기 제2 설정 시간 사이에 히스테리시스(hysteresis) 시간이 있는,
무선 전력 송신기.
제25항에 있어서,
상기 제1설정 시간 및 제2설정 시간은 미리 정해진 횟수만큼 반복되며,
상기 제어부는 상기 횟수 동안 전자기 유도 방식에 따른 검출 신호를 전송하는,
무선 전력 송신기.
제23항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 무선 전력 송신기의 멀티 모드 타입이 제2멀티 모드 타입인 경우, 상기 제1 전력 전송 방식에 따른 전력 전송을 유지하면서, 상기 제2 전력 전송 방식에 대한 제2 전력 전송 효율을 산출하며,
상기 제2멀티 모드 타입은 동시에 전자기 공진 방식 및 전자기 유도 방식 중 적어도 하나의 전력 전송 방식으로 전력을 전송하는 멀티 모드 타입인,
무선 전력 송신기.
제38항에 있어서,
상기 통신부는, 상기 제2 전력 전송 방식에 따른 검출 신호를 전송하고, 상기 검출 신호에 대응한 신호 세기 정보를 수신하며,
상기 제어부는, 상기 신호 세기 정보를 이용하여 산출한 제2 전력 전송 효율을 산출하는,
무선 전력 송신기.
제38항에 있어서,
상기 통신부는, 상기 제2 전력 전송 방식에 따른 전력 전송을 수행하기 위한 통신 세션을 연결하면,
상기 제어부가 상기 통신 세션을 통해 수신하는 신호의 세기 정보를 이용하여 제2 전력 전송 효율을 산출하는,
무선 전력 송신기.
제39항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제2 전력 전송 효율이 제2임계값 이상인 경우, 제2 전력 전송 방식에 따른 전력 전송을 위한 통신 세션을 연결한 후, 제2 전력 전송 방식에 따라 전력을 전송하는,
무선 전력 송신기.
제41항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제2 전력 전송 효율이 상기 제2임계값 미만인 경우, 상기 검출 신호의 전송을 중단하는,
무선 전력 송신기.