KR20170138271A - 무선 전력 수신기의 동작 방법 및 무선 전력 송신기의 동작 방법 - Google Patents

무선 전력 수신기의 동작 방법 및 무선 전력 송신기의 동작 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20170138271A
KR20170138271A KR1020160070467A KR20160070467A KR20170138271A KR 20170138271 A KR20170138271 A KR 20170138271A KR 1020160070467 A KR1020160070467 A KR 1020160070467A KR 20160070467 A KR20160070467 A KR 20160070467A KR 20170138271 A KR20170138271 A KR 20170138271A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
wireless power
mode
receiver
power
power transmission
Prior art date
Application number
KR1020160070467A
Other languages
English (en)
Inventor
권용일
유동한
이재규
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지이노텍 주식회사 filed Critical 엘지이노텍 주식회사
Priority to KR1020160070467A priority Critical patent/KR20170138271A/ko
Priority to US16/307,805 priority patent/US20190260240A1/en
Priority to PCT/KR2017/005795 priority patent/WO2017213383A1/ko
Publication of KR20170138271A publication Critical patent/KR20170138271A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/00032—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries characterised by data exchange
    • H02J7/00034—Charger exchanging data with an electronic device, i.e. telephone, whose internal battery is under charge
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/80—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the exchange of data, concerning supply or distribution of electric power, between transmitting devices and receiving devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • H02J7/025—
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/70—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes
    • H04B5/79—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes for data transfer in combination with power transfer

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 공진 모드와 전자기 유도 모드를 지원하는 무선 전력 수신기의 동작 방법은, 전자기 유도 모드에 따른 무선 충전 중, 전력 전송 모드의 전환이 필요한지 여부를 판단하는 단계; 상기 전력 전송 모드의 전환이 필요한 경우, 확장 충전 종료 정보를 이용해 무선 전력 송신기에 상기 전력 전송 모드의 전환을 요청하는 단계; 및 상기 무선 전력 송신기와의 전자기 공진 모드에 따른 연결 여부에 따라 정해진 전력 전송 모드로 전력을 수신하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

무선 전력 수신기의 동작 방법 및 무선 전력 송신기의 동작 방법{Method of Operating Apparatus for Receiving Wireless Power and Apparatus for Transferring Wireless Power}
본 발명은 무선 전력 전송 기술에 관한 것으로서, 상세하게, 전자기 공진 방식과 전자기 유도 방식으로 무선 전력 전송이 가능한 무선 전력 수신기의 동작 방법 및 무선 전력 송신기의 동작 방법에 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 수신기의 동작 방법 및 무선 전력 송신기의 동작 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 특정 모드로 전력 전송 중 전력 전송 모드를 다른 모드로 전환할 수 있는 무선 전력 수신기의 동작 방법 및 무선 전력 송신기의 동작 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.
본 발명은 무선 전력 수신기의 동작 방법 및 무선 전력 송신기의 동작 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 공진 모드와 전자기 유도 모드를 지원하는 무선 전력 수신기의 동작 방법은, 전자기 유도 모드에 따른 무선 충전 중, 전력 전송 모드의 전환이 필요한지 여부를 판단하는 단계; 상기 전력 전송 모드의 전환이 필요한 경우, 확장 충전 종료 정보를 이용해 무선 전력 송신기에 상기 전력 전송 모드의 전환을 요청하는 단계; 및 상기 무선 전력 송신기와의 전자기 공진 모드에 따른 연결 여부에 따라 정해진 전력 전송 모드로 전력을 수신하는 단계를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 전력 전송 모드의 전환이 필요한지 여부를 판단하는 단계는, 상기 무선 전력 수신기의 전압이 일정 범위 이내로 안정화되지 못하는 오류가 일정 시간을 초과하여 지속되는지 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 전력 전송 모드의 전환이 필요한지 여부를 판단하는 단계는, 상기 무선 전력 수신기의 전류가 최소 전류 이하인지 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 전력 전송 모드의 전환이 필요한지 여부를 판단하는 단계는, 상기 무선 전력 송신기와 상기 무선 전력 수신기 간의 전력 전송 효율이 임계치 이하인지 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 전력 전송 모드의 전환을 요청하는 단계는, 상기 확장 충전 종료 정보의 PMA EOP Reason을 특정 코드로 설정하는 단계를 포함하고, 상기 특정 코드는 전압 안정화 오류(voltage stabilization error) 또는 모드 전환(mode transition)일 수 있다.
실시예에 따라, 상기 전력 전송 모드의 전환을 요청하는 단계는, 상기 확장 충전 종료 정보의 Tx sleep을 특정 시간 이하로 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 Tx sleep은 상기 전력 전송 모드의 전환이 완료되는 기준 시간일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 공진 모드와 전자기 유도 모드를 지원하는 무선 전력 송신기의 동작 방법은, 전자기 유도 모드에 따른 무선 충전 중, 무선 전력 수신기로부터 확장 충전 종료 정보를 수신하는 단계; 상기 확장 충전 종료 정보를 이용해 무선 전력 수신기가 전력 전송 모드의 전환을 요청하는지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 전력 전송 모드의 전환이 요청된 경우, 상기 무선 전력 수신기와의 전자기 공진 모드에 따른 연결 여부에 따라 정해진 전력 전송 모드로 전력을 전송하는 단계를 포함할 수 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 무선 전력 수신기의 동작 방법 및 무선 전력 송신기의 동작 방법에 대한 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 의하면, 전자기 유도 방식에 따른 전력 전송 도중 효율이 좋지 못하거나 불안정하는 등의 문제가 발생한 경우, 전자기 유도 방식에 따른 전력 전송을 시도함으로써 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기의 전력 송수신 효율을 높일 수 있다.
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 발명에 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 모드를 지원하는 무선 전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공진 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 상기 도 4에 따른 무선 전력 송신기와 연동되는 무선 전력 수신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 6은 WPC 표준에 정의된 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 7은 PMA 표준에 정의된 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 공진 방식을 지원하는 무선 전력 수신기의 상태 천이도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기기 공진 방식을 지원하는 무선 전력 송신기에서의 상태 천이 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 의한 멀티 모드 무선 전력 전송 방식을 지원하는 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 모드 스위칭 알고리즘을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 모드 스위칭 알고리즘을 설명하기 위한 흐름도이다.
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)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
실시예의 설명에 있어서, 무선 충전 시스템상에서 무선 전력을 송신하는 기능이 탑재된 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 기능이 탑재된 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 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 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 본 발명에 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 무선 충전 시스템은 크게 무선으로 전력을 송출하는 무선 전력 송신단(10), 상기 송출된 전력을 수신하는 무선 전력 수신단(20) 및 수신된 전력을 공급 받는 전자기기(20)로 구성될 수 있다.
일 예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20)은 무선 전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 동일한 주파수 대역을 이용하여 정보를 교환하는 인밴드(In-band) 통신을 수행할 수 있다. 다른 일예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20)은 무선 전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 상이한 별도의 주파수 대역을 이용하여 정보를 교환하는 대역외(Out-of-band) 통신을 수행할 수도 있다.
일 예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20) 사이에 교환되는 정보는 서로의 상태 정보뿐만 아니라 제어 정보도 포함될 수 있다. 여기서, 송수신단 사이에 교환되는 상태 정보 및 제어 정보는 후술할 실시예들의 설명을 통해 보다 명확해질 것이다.
상기 인밴드 통신 및 대역외 통신은 양방향 통신을 제공할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 다른 실시예에 있어서는 단방향 통신 또는 반이중 방식의 통신을 제공할 수도 있다.
일 예로, 단방향 통신은 무선 전력 수신단(20)이 무선 전력 송신단(10)으로만 정보를 전송하는 것일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 전력 송신단(10)이 무선 전력 수신단(20)으로 정보를 전송하는 것일 수도 있다.
반이중 통신 방식은 무선 전력 수신단(20)과 무선 전력 송신단(10) 사이의 양방향 통신은 가능하나, 어느 한 시점에 어느 하나의 장치에 의해서만 정보 전송이 가능한 특징이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신단(20)은 전자 기기(30)의 각종 상태 정보를 획득할 수도 있다. 일 예로, 전자 기기(30)의 상태 정보는 현재 전력 사용량 정보, 실행중인 응용을 식별하기 위한 정보, CPU 사용량 정보, 배터리 충전 상태 정보, 배터리 출력 전압/전류 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 전자 기기(30)로부터 획득 가능하고, 무선 전력 제어에 활용 가능한 정보이면 족하다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 모드를 지원하는 무선 전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 무선 전력 송신기(200)는 도 1에 도시된 무선 전력 송신단(10)에 대응될 수 있다. 무선 전력 송신기(200)는 크게 유도송신기(210), 공진송신기(220), 주제어부(230) 및 모드선택스위치(240)를 포함하여 구성될 수 있으나. 이에 한정되지는 않는다.
모드선택스위치(240)는 전원(205)과 연결될 수 있으며, 주제어부(230)의 제어에 따라 전원(205)으로부터 인가되는 전력이 유도송신기(210) 및/또는 공진송신기(220)에 전달되도록 스위칭하는 기능을 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예는 전원(205)은 외부 전원 단자를 통해 공급되거나 무선 전력 송신기(200) 내부에 장착되는 배터리일 수 있다.
유도송신기(210)는 전자기 유도 방식으로 수신기에 무선으로 전력을 전송하는 장치이며, PMA 또는 WPC 표준에 따라 동작할 수 있다. 유도송신기(210)의 상세한 구성과 동작은 도 4 내지 도 5를 참조하여 후술하기로 한다.
공진송신기(220)는 전자기 공진 방식으로 수신기에 무선으로 전력을 전송하는 장치이며, A4WP 표준에 따라 동작할 수 있다. 공진송신기(220)의 상세한 구성과 동작은 도 3을 참조하여 후술하기로 한다.
주제어부(230)는 무선 전력 송신기(200)의 전체적인 동작을 제어할 수 있다. 특히, 주제어부(230)는 무선 전력 수신기의 특성 및 상태 등에 기반하여 적응적으로 무선 전력 전송 모드를 결정하고, 결정된 무선 전력 전송 모드에 따라 모드선택스위치(240)를 제어할 수 있다.
또한, 주제어부(230)는 무선 전력 수신기로부터의 요청에 의해 현재의 무선 전력 전송 모드를 다른 무선 전력 전송 모드로 스위칭(switching)하기 위해 모드선택스위치(240)를 제어할 수 있다.
무선 전력 송신기(200)는 전자기 유도 방식 및 전자기 공진 방식을 모두 지원하는 멀티 모드 송신기이며, 멀티 모드 송신기는 멀티 모드 수신기뿐만 아니라 단일 모드 수신기에 무선 충전 서비스를 제공할 수 있다. 이때, 멀티 모드 송신기는 적어도 하나의 수신기에 전력을 전송할 수 있다.
멀티 모드 송신기와 멀티 모드 수신기 사이에서 이루어지는 무선 충전 모드 선택 및 전환 절차는 사용자의 별도 개입 없이 사용자에 투명하게 이루어질 수 있다.
멀티 모드 송신기는 전자기 공진 방식 및 전자기 유도 방식으로의 동시 전력 전송 가능 여부에 따라 제1 멀티 모드 송신기와 제2 멀티 모드 송신기로 구분될 수 있다.
제1 멀티 모드 송신기는 전자기 공진 방식 및 전자기 유도 방식으로 동시에 전력을 전송할 수 있다.
제1 멀티 모드 송신기는 전자기 공진 방식으로 복수의 수신기에 전력을 전송함과 동시에 전자기 유도 방식으로 하나의 수신기에 전력을 전송할 수 있다.
일 실시예에 따른 제1 멀티 모드 송신기는 전자기 공진 방식 및 전자기 유도 방식에 정의된 수신기 감지 절차를 시분할 인터리빙(interleaving)하여 수행하고, 최초 수신기를 감지한 무선 충전 모드로 감지된 수신기와의 세션 설정 절차를 개시할 수 있다. 이때, 세션 설정 절차가 개시되면 수신기 감지 절차는 바로 종료될 수 있다. 수신기 감지를 위한 전자기 공진 방식과 전자기 유도 방식의 시분할 인터리빙에 있어서의 무선 충전 모드 별 수신기 감지 신호를 전송하는 시간 및 순서는 별도의 제약 사항은 없으나, 각각의 무선 충전 모드에 대응되는 표준에 정의된 시간 요구 사항들을 만족시킬 수 있도록 정의되어야 한다.
만약, 제1 멀티 모드 송신기는 세션 설정 절차가 정상적으로 완료되지 않은 경우, 수신기 감지 절차를 재개할 수 있다.
제1 멀티 모드 송신기는 감지된 수신기가 멀티 모드 수신기인 것으로 확인된 경우, 대안 모드로의 전환이 필요한지 여부를 판단할 수 있다. 판단 결과, 대안 모드로의 전환이 필요하면, 제1 멀티 모드 송신기는 대안 모드로의 소정 전환 절차를 수행한다. 반면, 대안 모드로의 전환이 필요하지 않은 경우, 제1 멀티 모드 송신기는 현재 동작 모드를 유지하여 무선 충전 서비스를 제공할 수 있다.
제1 멀티 모드 송신기는 어느 하나의 무선 충전 모드-이하, 설명의 편의를 위해 제1 무선 충전 모드라 명함-로 무선 전력을 전송하고 있는 상태에서, 제2 멀티 모드 수신기가 제2 무선 충전 모드로의 세션 설정을 시도하는 것이 확인된 경우, 해당 제2 멀티 모드 수신기와 세션이 설정되는 것을 차단할 수도 있다.
제2 멀티 모드 송신기는 어느 한 시점에 어느 하나의 무선 충전 모드로만 동작할 수 있다.
제2 멀티 모드 송신기는 전력 전송중인 수신기가 존재하지 않는 경우, 미리 정의된 규칙에 따라 수신기 감지 절차를 수행할 수 있다.
여기서, 수신기 감지 절차는 전자기 공진 방식 및 전자기 유도 방식의 각각에 정의된 수신기 감지 절차가 시분할 인터리빙(interleaving)되도록 정의될 수 있다. 물론, 시분할 인터리빙된 각각의 수신기 감지 절차는 대응되는 표준에 대응되는 수신기 감지 절차의 시간 요구 사항을 만족시킬 수 있도록 정의되어야 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제2 멀티 모드 송신기는 어느 하나의 무선 충전 모드로 무선 전력을 전송하고 있는 상태에서는 다른 무선 충전 모드에 대한 수신기 감지 절차를 수행하지 않을 수 있다. 제2 멀티 모드 송신기는 해당 수신기로의 무선 충전이 완료되거나 무선 전력 전송이 종료된 경우에 수신기 감지 절차를 재개시킬 수 있다.
제2 멀티 모드 송신기는 현재 활성화된 무선 충전 모드를 사용자가 식별 가능하게 하기 위한 소정 사용자 인터페이스를 제공할 수도 있다. 일 예로, 현재 활성화된 무선 충전 모드는 서로 상이한 색을 가지는 LED를 이용하여 표시될 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 다른 일 실시예는 제2 멀티 모드 송신기에 장착된 액정 디스플레이를 통해 현재 활성화된 무선 충전 모드가 표시될 수도 있다.
상기한 제1 멀티 모드 송신기 및 제2 멀티 모드 송신기는 멀티 모드 캐퍼빌러티(Multimode Capability)를 수신기에 알리기 위한 소정 송신기 멀티 모드 방송 메시지를 방송할 수 있다. 여기서, 송신기 멀티 모드 방송 메시지는 지원 가능한 무선 충전 모드를 식별하기 위한 정보, 지원 가능한 무선 충전 모드 별 전력 등급에 관한 정보 등을 포함할 수 있다.
멀티 모드 송신기는 활성화된 무선 충전 모드에 따라 수신기의 충전 상태 정보를 수신하는 메시지가 상이할 수 있다. 일 예로, 전자기 공진 방식인 A4WP 표준에서는 충전이 완료되었음을 송신기에 보고하기 위한 PRU(Power Receiving Unit) Alert 메시지가 정의되어 있다. 반면, 전자기 유도 방식인 PMA 표준에는 충전이 완료되었음을 송신기에 보고하기 위한 EOC(End of Charge) request 메시지가 정의되어 있다.
또한, 주제어부(230)는 유도송신기(210) 및 공진송신기(220)를 제어하여 코일을 통해 송출되는 전력 신호의 세기를 제어할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공진 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 무선 전력 전송 시스템은 무선 전력 송신기(300)와 무선 전력 수신기(350)를 포함하여 구성될 수 있다. 무선 전력 송신기(300)는 도 2에 도시된 공진 송신기(220)에 대응될 수 있다.
상기 도 3에는 무선 전력 송신기(300)가 하나의 무선 전력 수신기(200)에 무선 파워를 전송하는 것으로 도시되어 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기(300)는 복수의 무선 전력 수신기(350)에 무선 파워를 전송할 수도 있다. 또 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기(350)는 복수의 무선 전력 송신기(300)로부터 동시에 무선 전력을 수신할 수도 있음을 주의해야 한다.
무선 전력 송신기(300)는 특정 전력 전송 주파수를 이용하여 자기장을 발생시켜 무선 전력 수신기(350)에 전력을 송신할 수 있다.
무선 전력 수신기(350)는 무선 전력 송신기(300)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(300)에 의해 전송된 전력은 무선 전력 송신기(300)와 공진을 이루는 무선 전력 수신기(350)에 전달될 수 있다.
하나의 무선 전력 송신기(300)로부터 전력을 수신할 수 있는 무선 전력 수신기(350)의 최대 개수는 무선 전력 송신기(300)의 최대 전송 파워 레벨, 무선 전력 수신기(350)의 최대 전력 수신 레벨, 무선 전력 송신기(300) 및 무선 전력 수신기(350)의 물리적인 구조에 기반하여 결정될 수 있다.
무선 전력 송신기(300)와 무선 전력 수신기(350)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(300)와 무선 전력 수신기(350)는 상기 양방향 통신을 통해 서로의 특성 및 상태 정보-즉, 전력 협상 정보-를 교환할 수 있다.
일 예로, 무선 전력 수신기(350)는 무선 전력 송신기(300)로부터 수신되는 전력 레벨을 제어하기 위한 소정 전력 수신 상태 정보를 양방향 통신을 통해 무선 전력 송신기(300)에 전송할 수 있으며, 무선 전력 송신기(300)는 수신된 전력 수신 상태 정보에 기반하여 동적으로 전송 전력 레벨을 제어할 수 있다. 이를 통해, 무선 전력 송신기(300)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(300)는 양방향 통신을 통해 무선 전력 수신기(350)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 설명한다.
무선 전력 송신기(300)는 전원공급부(power supplier, 302), 전력변환부(Power Conversion Unit, 304), 매칭회로(Matching Circuit, 306), 송신공진기(Transmission Resonator, 308), 제1 제어부(First Controller, 310) 및 통신부(Communication Unit, 312)를 포함하여 구성될 수 있다.
전원공급부(302)는 제1 제어부(310)의 제어에 따라 전력변환부(304)에 특정 공급 전압을 공급할 수 있다. 이때, 공급 전압은 DC 전압 또는 AC 전압일 수 있다.
전력변환부(304)는 제1 제어부(310)의 제어에 따라 전력공급부(302)로부터 수신된 전압을 특정 전압으로 변환시킬 수 있다. 이를 위해, 전력변환부(304)는 DC/DC 변환기, AC/DC 변환기, 파워 증폭기 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
매칭회로(306)는 전력 전송 효율을 극대화시키기 위해 전력변환부(304)와 송신공진기(308) 사이의 임피던스를 정합하는 회로이다.
송신공진기(308)는 매칭회로(306)로부터 인가된 전압에 따라 특정 공진 주파수를 이용하여 무선으로 전력을 전송할 수 있다.
무선 전력 수신기(350)는 수신공진기(Reception Resonator, 352), 정류기(Rectifier, 354), DC-DC 변환기(DC-DC Converter, 356), 부하(Load, 358), 수신기 제어부(Receiver Controller, 360) 및 통신부(Communication Unit, 362)를 포함하여 구성될 수 있다.
수신공진기(352)는 공진 현상을 통해 송신공진기(308)에 의해 송출된 전력을 수신할 수 있다.
정류기(354)는 수신공진기(352)로부터 인가되는 AC 전압을 DC 전압으로 변환하는 기능을 수행할 수 있다.
DC-DC 변환기(356)는 정류된 DC 전압을 부하(358)에 요구되는 특정 DC 전압으로 변환할 수 있다.
수신기 제어부(360)는 정류기(354) 및 DC-DC 변환기(356)의 동작을 제어하거나 무선 전력 수신기(350)의 특성 및 상태 정보를 생성하여 통신부(362)에 전송할 수 있다. 일 예로, 수신기 제어부(360)는 정류기(354)와 DC-DC 변환기(356)에서의 출력 전압 및 전류의 세기를 모니터링하여 정류기(354) 및 DC-DC 변환기(356)의 동작을 제어할 수 있다.
모니터링된 출력 전압 및 전류의 세기 정보는 통신부(362)를 통해 무선 전력 송신기(300)에 실시간으로 전송될 수 있다.
또한, 수신기 제어부(360)는 정류된 DC 전압을 소정 기준 전압과 비교하여 과전압 상태(Over-Voltage State)인지 저전압 상태(Under-Voltage State)인지를 판단하고, 판단 결과에 따라 소정 시스템 오류 상태가 감지되면, 감지 결과를 통신부(362)를 통해 무선 전력 송신기(300)에 전송할 수도 있다.
또한, 수신기 제어부(360)는 시스템 오류 상태가 감지되면, 부하의 훼손을 방지하기 위해 정류기(354) 및 DC-DC 변환기(356)의 동작을 제어하거나 스위치 또는(및) 제너 다이오드를 포함한 소정 과전류 차단 회로를 이용하여 부하(358)에 인가되는 전력을 제어할 수도 있다.
상기한 도 3에서는 송수신기 각각의 제어부(310 또는 360)와 통신부(312 또는 362)가 각각 서로 다른 모듈로 구성된 것으로 도시되어 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 다른 일 실시예는 제어부(310 또는 360)와 통신부(312 또는 362)가 각각 하나의 모듈로 구성될 수도 있음을 주의해야 한다.
본 발명에 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기(300)는 충전 중 충전 영역에 새로운 무선 전력 수신기가 추가되거나, 충전 중인 무선 전력 수신기와의 접속이 해제되거나, 무선 전력 수신기의 충전이 완료되는 등의 이벤트가 감지되면, 나머지 충전 대상 무선 전력 수신기들을 위한 전력 재분배 절차를 수행할 수도 있다. 이때, 전력 재분배 결과는 대역외 통신을 통해 접속된 무선 전력 수신기(들)에 전송될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4를 참조하면, 무선 전력 송신기(400)는 크게, 전력 변환부(410), 전력 전송부(420), 통신부(430), 제2 제어부(440), 센싱부(450)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기한 무선 전력 송신기(400)의 구성은 반드시 필수적인 구성은 아니어서, 그보다 많거나 적은 구성 요소를 포함하여 구성될 수도 있음을 주의해야 한다. 무선 전력 송신기(400)는 도 2에 도시된 유도 송신기(210)에 대응될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 전력 변환부(410)는 전원부(460)로부터 전원이 공급되면, 이를 소정 세기의 전력으로 변환하는 기능을 수행할 수 있다.
이를 위해, 전력 변환부(410)는 DC/DC 변환부(411), 증폭기(412)를 포함하여 구성될 수 있다.
DC/DC 변환부(411)는 전원부(450)로부터 공급된 DC 전력을 제어부(440)의 제어 신호에 따라 특정 세기의 DC 전력으로 변환하는 기능을 수행할 수 있다.
이때, 센싱부(450)는 DC 변환된 전력의 전압/전류 등을 측정하여 제어부(440)에 제공할 수 있다. 또한, 센싱부(450)는 과열 발생 여부 판단을 위해 무선 전력 송신기(400)의 내부 온도를 측정하고, 측정 결과를 제어부(440)에 제공할 수도 있다. 일 예로, 제어부(440)는 센싱부(450)에 의해 측정된 전압/전류 값에 기반하여 적응적으로 전원부(450)로부터의 전원 공급을 차단하거나, 증폭기(412)에 전력이 공급되는 것을 차단할 수 있다. 이를 위해, 전력 변환부(410)의 일측에는 전원부(450)로부터 공급되는 전원을 차단하거나, 증폭기(412)에 공급되는 전력을 차단하기 위한 소정 전력 차단 회로가 가 더 구비될 수도 있다.
증폭기(412)는 DC/DC 변환된 전력의 세기를 제어부(440)의 제어 신호에 따라 조정할 수 있다. 일 예로, 제어부(440)는 통신부(430)를 통해 무선 전력 수신기의 전력 수신 상태 정보 또는(및) 전력 제어 신호를 수신할 수 있으며, 수신된 전력 수신 상태 정보 또는(및) 전력 제어 신호에 기반하여 증폭기(412)의 증폭률을 동적으로 조정할 수 있다. 일 예로, 전력 수신 상태 정보는 정류기 출력 전압의 세기 정보, 수신 코일에 인가되는 전류의 세기 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 전력 제어 신호는 전력 증가를 요청하기 위한 신호, 전력 감소를 요청하기 위한 신호 등을 포함할 수 있다.
전력 전송부(420)는 다중화기(421)(또는 멀티플렉서), 송신 코일(422)을 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 전력 전송부(420)는 전력 전송을 위한 특정 동작 주파수를 생성하기 위한 반송파 생성기(미도시)를 더 포함할 수도 있다.
반송파 생성기는 다중화기(421)를 통해 전달 받은 증폭기(412)의 출력 DC 전력을 특정 주파수를 갖는 AC 전력으로 변환하기 위한 특정 주파수를 생성할 수 있다. 이상의 설명에서는 반송파 생성기에 의해 생성된 교류 신호가 다중화기(421)의 출력단에 믹싱되어 교류 전력이 생성되는 것으로 설명되고 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 다른 일 예는 증폭기(412) 이전단 또는 이후단에 믹싱될 수도 있음을 주의해야 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 각각의 송신 코일에 전달되는 AC 전력의 주파수가 서로 상이할 수도 있음을 주의해야 한다. 본 발명의 다른 일 실시예는 LC 공진 특성을 송신 코일마다 상이하게 조절하는 기능이 구비된 소정 주파수 제어기를 이용하여 각각의 송신 코일 별 공진주파수를 상이하게 설정할 수도 있다.
전력 전송부(420)는 증폭기(412)의 출력 전력이 송신 코일에 전달되는 것을 제어하기 위한 다중화기(421)와 복수의 송신 코일(422)-즉, 제1 내지 제n 송신 코일-을 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(440)는 복수의 무선 전력 수신기가 연결된 경우, 송신 코일 별 시분할 다중화를 통해 전력을 전송할 수도 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(400)에 3개의 무선 전력 수신기-즉, 제1 내지 3 무선 전력 수신기-가 각각 3개의 서로 다른 송신 코일-즉, 제1 내지 3 송신 코일-을 통해 식별된 경우, 제어부(440)는 다중화기(421)를 제어하여, 특정 타임 슬롯에 특정 송신 코일을 통해 전력이 송출될 수 있도록 제어할 수 있다. 이때, 송신 코일 별 할당된 타임 슬롯의 길이에 따라 해당 무선 전력 수신기로 전송되는 전력의 양이 제어될 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 다른 일 예는 송신 코일 별 할당된 타임 슬롯 동안의 증폭기(412) 증폭률을 제어하여 무선 전력 수신기 별 송출 전력을 제어할 수도 있다.
제어부(440)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 제1 내지 제n 송신 코일(422)을 통해 감지 신호가 순차적으로 송출될 수 있도록 다중화기(421)를 제어할 수 있다. 이때, 제어부(440)는 감지 신호가 전송될 시점을 타이머(455)를 이용하여 식별할 수 있으며, 감지 신호 전송 시점이 도래하면, 다중화기(421)를 제어하여 해당 송신 코일을 통해 감지 신호가 송출될 수 있도록 제어할 수 있다. 일 예로, 타이머(450)는 핑 전송 단계 동안 소정 주기로 특정 이벤트 신호를 제어부(440)에 송출할 수 있으며, 제어부(440)는 해당 이벤트 신호가 감지되면, 다중화기(421)를 제어하여 해당 송신 코일을 통해 디지털 핑이 송출될 수 있도록 제어할 수 있다.
또한, 제어부(440)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 복조부(432)로부터 어느 송신 코일을 통해 신호 세기 지시자(Signal Strength Indicator)가 수신되었는지를 식별하기 위한 소정 송신 코일 식별자 및 해당 송신 코일을 통해 수신된 신호 세기 지시자를 수신할 수 있다. 연이어, 제2차 감지 신호 송출 절차에서 제어부(440)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 신호 세기 지시자가 수신된 송신 코일(들)을 통해서만 감지 신호가 송출될 수 있도록 다중화기(421)를 제어할 수도 있다. 다른 일 예로, 제어부(440)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 신호 세기 지시자가 수신된 송신 코일이 복수개인 경우, 가장 큰 값을 갖는 신호 세기 지시자가 수신된 송신 코일을 제2차 감지 신호 송출 절차에서 감지 신호를 가장 먼저 송출할 송신 코일로 결정하고, 결정 결과에 따라 다중화기(421)를 제어할 수도 있다.
변조부(431)는 제어부(440)에 의해 생성된 제어 신호를 변조하여 다중화기(421)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, 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation) 방식, 차등 2단계(Differential bi-phase) 변조 방식 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
복조부(432)는 송신 코일을 통해 수신되는 신호가 감지되면, 감지된 신호를 복조하여 제어부(440)에 전송할 수 있다. 여기서, 복조된 신호에는 신호 세기 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(432)는 복조된 신호가 어느 송신 코일로부터 수신된 신호인지를 식별할 수 있으며, 식별된 송신 코일에 상응하는 소정 송신 코일 식별자를 제어부(440)에 제공할 수도 있다.
또한, 복조부(432)는 송신 코일(823)을 통해 수신된 신호를 복조하여 제어부(440)에 전달할 수 있다. 일 예로, 복조된 신호는 신호 세기 지시자를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 복조 신호는 무선 전력 수신기의 각종 상태 정보를 포함할 수 있다.
일 예로, 무선 전력 송신기(400)는 무선 전력 전송에 사용되는 동일한 주파수를 이용하여 무선 전력 수신기와 통신을 수행하는 인밴드(In-Band) 통신을 통해 상기 신호 세기 지시자를 획득할 수 있다.
또한, 무선 전력 송신기(400)는 송신 코일(422)을 이용하여 무선 전력을 송출할 수 있을 뿐만 아니라 송신 코일(422)을 통해 무선 전력 수신기와 각종 정보를 교환할 수도 있다. 다른 일 예로, 무선 전력 송신기(400)는 송신 코일(422)-즉, 제1 내지 제n 송신 코일)에 각각 대응되는 별도의 코일을 추가로 구비하고, 구비된 별도의 코일을 이용하여 무선 전력 수신기와 인밴드 통신을 수행할 수도 있음을 주의해야 한다.
이상이 도 4의 설명에서는 무선 전력 송신기(400)와 무선 전력 수신기가 인밴드 통신을 수행하는 것을 예를 들어 설명하고 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 무선 전력 신호 전송에 사용되는 주파수 대역과 상이한 주파수 대역을 통해 근거리 양방향 통신을 수행할 수 있다. 일 예로, 근거리 양방향 통신은 저전력 블루투스 통신, RFID 통신, UWB 통신, 지그비 통신 중 어느 하나일 수 있다.
도 5는 상기 도 4에 따른 무선 전력 송신기와 연동되는 무선 전력 수신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 5를 참조하면, 무선 전력 수신기(500)는 수신 코일(510), 정류기(520), 직류/직류 변환기(DC/DC Converter, 530), 부하(540), 센싱부(550), 통신부(560), 수신기 제어부(570)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 통신부(560)는 복조부(561) 및 변조부(562)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기한 도 5의 예에 도시된 무선 전력 수신기(500)는 인밴드 통신을 통해 무선 전력 송신기(400)와 정보를 교환할 수 있는 것으로 도시되어 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 통신부(560)는 무선 전력 신호 전송에 사용되는 주파수 대역과는 상이한 주파수 대역을 통해 근거리 양방향 통신을 제공할 수도 있다.
수신 코일(510)을 통해 수신된 AC 전력은 정류부(520)에 전달될 수 있다. 정류기(520)는 AC 전력을 DC 전력으로 변환하여 직류/직류 변환기(530)에 전송할 수 있다. 직류/직류 변환기(530)는 정류기 출력 DC 전력의 세기를 부하(540)에 의해 요구되는 특정 세기로 변환한 후 부하(540)에 전달할 수 있다.
센싱부(550)는 정류기(520) 출력 DC 전력의 세기를 측정하고, 이를 수신기 제어부(570)에 제공할 수 있다. 또한, 센싱부(550)는 무선 전력 수신에 따라 수신 코일(510)에 인가되는 전류의 세기를 측정하고, 측정 결과를 수신기 제어부(570)에 전송할 수도 있다. 또한, 센싱부(550)는 무선 전력 수신기(500)의 내부 온도를 측정하고, 측정된 온도 값을 수신기 제어부(570)에 제공할 수도 있다.
일 예로, 수신기 제어부(570)는 측정된 정류기 출력 DC 전력의 세기가 소정 기준치와 비교하여 과전압 발생 여부를 판단할 수 있다. 판단 결과, 과전압이 발생된 경우, 과전압이 발생되었음을 알리는 소정 패킷을 생성하여 변조부(562)에 전송할 수 있다. 여기서, 변조부(562)에 의해 변조된 신호는 수신 코일(510) 또는 별도의 코일(미도시)을 통해 무선 전력 송신기(400)에 전송될 수 있다. 또한, 수신기 제어부(570)는 정류기 출력 DC 전력의 세기가 소정 기준치 이상인 경우, 감지 신호가 수신된 것으로 판단할 수 있으며, 감지 신호 수신 시, 해당 감지 신호에 대응되는 신호 세기 지시자가 변조부(562)를 통해 무선 전력 송신기(400)에 전송될 수 있도록 제어할 수 있다.다른 일 예로, 복조부(561)는 수신 코일(510)과 정류기(520) 사이의 AC 전력 신호 또는 정류기(520) 출력 DC 전력 신호를 복조하여 감지 신호의 수신 여부를 식별한 후 식별 결과를 수신기 제어부(570)에 제공할 수 있다. 이때, 수신기 제어부(570)는 감지 신호에 대응되는 신호 세기 지시자가 변조부(561)를 통해 전송될 수 있도록 제어할 수 있다.
도 6은 WPC 표준에 정의된 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 6을 참조하면, WPC 표준에 따른 송신기로부터 수신기로의 파워 전송은 크게 선택 단계(Selection Phase, 610), 핑 단계(Ping Phase, 620), 식별 및 구성 단계(Identification and Configuration Phase, 630), 전력 전송 단계(Power Transfer Phase, 640) 단계로 구분될 수 있다.
선택 단계(610)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(610)에서 송신기는 인터페이스 표면에 물체가 존재하는지를 모니터링할 수 있다. 만약, 송신기가 인터페이스 표면에 물체가 놓여진 것이 감지되면, 핑 단계(620)로 천이할 수 있다(S601). 선택 단계(610)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(620)에서 송신기는 물체가 감지되면, 수신기를 활성화시키고, 수신기가 WPC 표준이 호환되는 수신기인지를 식별하기 위한 디지털 핑(Digital Ping)을 전송한다. 핑 단계(620)에서 송신기는 디지털 핑에 대한 응답 시그널-예를 들면, 신호 세기 지시자-을 수신기로부터 수신하지 못하면, 다시 선택 단계(610)로 천이할 수 있다(S602). 또한, 핑 단계(620)에서 송신기는 수신기로부터 파워 전송이 완료되었음을 지시하는 신호-즉, 충전 완료 신호-를 수신하면, 선택 단계(610)로 천이할 수도 있다(S603).
핑 단계(620)가 완료되면, 송신기는 수신기 식별 및 수신기 구성 및 상태 정보를 수집하기 위한 식별 및 구성 단계(630)로 천이할 수 있다(S604).
식별 및 구성 단계(630)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(610)로 천이할 수 있다(S605).
수신기에 대한 식별 및 구성이 완료되면, 송신기는 무선 전력을 전송하는 전력 전송 단계(640)로 천이할 수 있다(S606).
전력 전송 단계(640)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(610)로 천이할 수 있다(S607).
또한, 전력 전송 단계(640)에서, 송신기는 송신기 상태 변화 등에 따라 파워 전송 계약을 재구성할 필요가 있는 경우, 식별 및 구성 단계(630)로 천이할 수 있다(S608).
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 7은 PMA 표준에 정의된 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 7을 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 종료 단계(End of Power 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 종료 단계(750)로 천이할 수 있다(S707).
충전 종료 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 종료 단계(750)에서 디지털 핑 단계(720)로 천이할 수 있다(S710).
디지털 핑 단계(720) 또는 전력 전송 단계(740)에서, 송신기는 수신기로부터 EOP(End Of Power) 요청이 수신되면, 충전 종료 단계(750)로 천이할 수도 있다(S708 및 S711).
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 공진 방식을 지원하는 무선 전력 수신기의 상태 천이도이다.
도 8을 참조하면, 무선 전력 수신기의 상태는 크게 비활성화 상태(Disable State, 810), 부트 상태(Boot State, 820), 활성화 상태(Enable State, 830)(또는, On state) 및 시스템 오류 상태(System Error State, 840)를 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 무선 전력 수신기의 상태는 무선 전력 수신기의 정류기단에서의 출력 전압의 세기-이하, 설명의 편의를 위해 VRECT이라 명함-에 기반하여 결정될 수 있다.
활성화 상태(830)는 VRECT의 값에 따라 최적 전압 상태(Optimum Voltage State, 831), 저전압 상태(Low Voltage State, 832) 및 고전압 상태(High Voltage State, 833)로 구분될 수 있다.
비활성화 상태(810)의 무선 전력 수신기는 측정된 VRECT 값이 미리 정의된 VRECT_BOOT 값보다 크거나 같으면, 부트 상태(820)로 천이할 수 있다.
부트 상태(820)에서, 무선 전력 수신기는 무선 전력 송신기와의 대역외 통신 링크를 설정하고 VRECT 값이 부하단에 요구되는 전력에 도달할 때까지 대기할 수 있다.
부트 상태(820)의 무선 전력 수신기는 VRECT 값이 부하단에 요구되는 전력에 도달된 것이 확인되면, 활성화 상태(830)로 천이하여 충전을 시작할 수 있다.
활성화 상태(830)의 무선 전력 수신기는 충전이 완료되거나 충전이 중단된 것이 확인되면, 부트 상태(820)로 천이될 수 있다.
또한, 활성화 상태(830)의 무선 전력 수신기는 소정 시스템 오류가 감지되면, 시스템 오류 상태(840)로 천이할 수 있다. 여기서, 시스템 오류는 과전압, 과전류 및 과열뿐만 아니라 미리 정의된 다른 시스템 오류 조건이 포함될 수 있다.
또한, 활성화 상태(830)의 무선 전력 수신기는 VRECT 값이 VRECT_BOOT 값 이하로 떨어지면, 비활성화 상태(810)로 천이될 수도 있다.
또한, 부트 상태(820) 또는 시스템 오류 상태(840)의 무선 전력 수신기는 VRECT 값이 VRECT_BOOT 값 이하로 떨어지면, 비활성화 상태(810)로 천이될 수도 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기기 공진 방식을 지원하는 무선 전력 송신기에서의 상태 천이 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 9를 참조하면, 무선 전력 송신기의 상태는 크게 구성 상태(Configuration State, 910), 전력 절약 상태(Power Save State, 920), 저전력 상태(Low Power State, 930), 전력 전송 상태(Power Transfer State, 940), 로컬 장애 상태(Local Fault State, 950) 및 잠금 장애 상태(Latching Fault State, 960)을 포함하여 구성될 수 있다.
무선 전력 송신기에 전력이 인가되면, 무선 전력 송신기는 구성 상태(910)로 천이할 수 있다. 무선 전력 송신기는 구성 상태(910)에서 소정 리셋 타이머가 만료되거나 초기화 절차가 완료되면, 전력 절약 상태(920)로 천이할 수 있다.
전력 절약 상태(920)에서, 무선 전력 송신기는 비콘 시퀀스를 생성하여 공진 주파수 대역을 통해 전송할 수 있다.
여기서, 무선 전력 송신기는 전력 절약 상태(920)에 진입한 후 소정 시간 이내에 비콘 시퀀스가 개시될 수 있도록 제어할 수 있다. 일 예로, 무선 전력 송신기는 전력 절약 상태(920) 천이 후 50ms 이내에 비콘 시퀀스가 개시될 수 있도록 제어할 수 있으나, 이에 국한되지는 않는다.
전력 절약 상태(920)에서, 무선 전력 송신기는 충전 영역상에 전도성 물체의 존재 여부를 감지하기 위한 제1 비콘 시퀀스(First Beacon Sequence)를 주기적으로 생성하여 전송하고, 수신 공진기의 임피던스 변화-즉, Load Variation-를 감지할 수 있다.
또한, 전력 절약 상태(920)에서, 무선 전력 송신기는 감지된 물체를 식별하기 위한 소정 제2 비콘 시퀀스(Second Beacon Sequence) 주기적으로 생성하여 전송할 수도 있다. 이때, 제1 비콘 시퀀스와 제2 비콘 시퀀스는 서로 중첩되지 않도록 해당 비콘의 전송 타이밍이 결정될 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해 제1 비콘 시퀀스와 제2 비콘 시퀀스를 각각 숏 비콘 시퀀스(Short Beacon Sequence)와 롱 비콘 시퀀스(Long Beacon Sequence)라 명하기로 한다.
특히, 숏 비콘 시퀀스는 충전 영역상에 전도성 물체가 감지되기 전까지 무선 전력 송신기의 대기 전력이 절약될 수 있도록 짧은 구간 동안(tSHORT _BEACON) 일정 시간 간격(tCYCLE)으로 반복 생성되어 전송될 수 있다. 일 예로, tSHORT _BEACON은 30ms이하, tCYCLE은 250ms ±5 ms로 각각 설정될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 또한, 숏 비콘 시퀀스에 포함된 각각의 숏 비콘의 전류 세기는 소정 기준치 이상이고, 일정 시간 구간 동안 점증적으로 증가될 수 있다.
본 발명에 따른 무선 전력 송신기는 숏 비콘 수신에 따른 수신 공진기에서의 리액턴스(reactance) 및 저항(resistance) 변화를 감지하기 위한 소정 센싱 수단이 구비될 수 있다.
또한, 전력 절약 상태(920)에서, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기의 부팅(Booting) 및 응답에 필요한 충분한 전력을 공급하기 위한 상기 제2 비콘 시퀀스-즉, 롱 비콘 시퀀스-를 주기적으로 생성하여 전송할 수 있다.
즉, 무선 전력 수신기는 롱 비콘 시퀀스를 통해 부팅이 완료되면, 대역외 통신 채널을 통해 소정 응답 신호를 브로드캐스팅하여 무선 전력 송신기에 전송할 수 있다.
특히, 롱 비콘 시퀀스는 무선 전력 수신기의 부팅에 필요한 충분한 전원을 공급하기 위해 숏 비콘 시퀀스에 비해 상대적으로 긴 구간 동안(tLONG_BEACON)동안 일정 시간 간격(tLONG _BEACON_PERIOD)으로 생성되어 전송될 수 있다. 일 예로, tLONG _BEACON은 105 ms+5 ms, tLONG _BEACON_PERIOD 은 850ms로 각각 설정될 수 있으며, 각각의 롱 비콘의 전류 세기는 숏 비콘의 전류 세기에 비해 상대적으로 강할 수 있다. 또한, 롱 비콘은 전송 구간 동안 전력 세기가 일정하게 유지될 수 있다.
이 후, 무선 전력 송신기는 수신 공진기의 임피던스 변화가 감지되면, 롱 비콘 전송 구간 동안 소정 응답 신호의 수신을 대기할 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해 상기 응답 신호를 광고 신호(Advertisement Signal)라 명하기로 한다. 여기서, 무선 전력 수신기는 공진 주파수 대역과는 상이한 대역외 통신 주파수 대역을 통해 광고 신호를 브로드캐스팅할 수 있다.
일 예로, 광고 신호는 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 식별 정보 또는 무선 전력 수신기 식별 정보, 무선 전력 수신기의 출력 파워 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 신호가 수신되면, 전력 절약 상태(920)에서 저전력 상태(930)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(930)에서 대역외 통신을 통해 충전을 개시하기 위한 소정 제어 신호-즉, 무선 전력 수신기가 부하에 전력을 전달하도록 요청하는 소정 제어 신호-를 무선 전력 수신기에 전송하면, 무선 전력 송신기의 상태는 저전력 상태(930)에서 전력 전송 상태(940)로 천이될 수 있다.
만약, 저전력 상태(930)에서 대역외 통신 링크 설정 절차 또는 등록 절차가 정상적으로 완료되지 않은 경우, 무선 전력 송신기의 상태는 저전력 상태(930)에서 전력 절약 상태(920)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(930) 또는 전력 전송 상태(940)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(920)로 천이될 수 있다.
또한, 저전력 상태(930)의 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기로부터 유효한 광고 신호가 수신되면 소정 등록 타이머를 구동시킬 수 있다. 이때, 등록 타이머가 만료되면, 저전력 상태(930)의 무선 전력 송신기는 전력 절약 상태(920)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(940)에서, 무선 전력 송신기는 접속된 모든 무선 전력 수신기의 충전이 완료되면, 저전력 상태(930)로 천이될 수 있다.
특히, 무선 전력 수신기는 구성 상태(910), 로컬 장애 상태(950) 및 잠금 장애 상태(960)를 제외한 나머지 상태에서 새로운 무선 전력 수신기의 등록을 허용할 수 있다.
또한, 무선 전력 송신기는 전력 전송 상태(940)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 파워 세기를 적응적으로 결정할 수도 있다. 여기서, 무선 전력 수신기 별 파워 세기는 해당 무선 전력 수신기의 정류기에서 처리 가능한 최대 파워 대비 얼마의 비율로 파워를 수신해야 하는지로 결정될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
이 후, 무선 전력 송신기는 결정된 파워 세기에 관한 정보가 포함된 소정 전력 제어 명령을 해당 무선 전력 수신기에 전송할 수 있다. 이때, 무선 전력 수신기는 무선 전력 송신기에 의해 결정된 파워 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 무선 전력 송신기에 전송할 수도 있다.
전력 전송 상태(940)는 접속된 무선 전력 수신기의 전력 수신 상태에 따라 제1 상태(941), 제2 상태(942) 및 제3 상태(943) 중 어느 하나의 상태일 수 있다.
일 예로, 제1 상태(941)는 무선 전력 송신기에 접속된 모든 무선 전력 수신기의 전력 수신 상태가 정상 전압인 상태임을 의미할 수 있다.
제2 상태(942)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(943)는 무선 전력 송신기에 접속된 적어도 하나의 무선 전력 수신기의 전력 수신 상태가 고전압 상태임을 의미할 수 있다.
무선 전력 송신기는 전력 절약 상태(920) 또는 저전력 상태(930) 또는 전력 전송 상태(940)에서 시스템 오류가 감지되면, 잠금 장애 상태(960)로 천이될 수 있다
잠금 장애 상태(960)의 무선 전력 송신기는 접속된 모든 무선 전력 수신기가 충전 영역에서 제거된 것으로 판단되면, 구성 상태(910) 또는 전력 절약 상태(920)로 천이할 수 있다.
또한, 잠금 장애 상태(960)에서, 무선 전력 송신기는 로컬 장애가 감지되면, 로컬 장애 상태(950)로 천이할 수 있다. 여기서, 로컬 장애 상태(950)인 무선 전력 송신기는 로컬 장애가 해제되면, 다시 잠금 장애 상태(960)로 천이될 수 있다.
반면, 구성 상태(910), 전력 절약 상태(920), 저전력 상태(930), 전력 전송 상태(940) 중 어느 하나의 상태에서 로컬 장애 상태(950)로 천이된 경우, 무선 전력 송신기는 로컬 장애가 해제되면, 구성 상태(910)로 천이될 수 있다.
무선 전력 송신기는 로컬 장애 상태(950)로 천이되면, 무선 전력 송신기에 공급되는 전원을 차단할 수도 있다. 일 예로, 무선 전력 송신기는 과전압, 과전류, 과열 등의 장애가 감지되면 로컬 장애 상태(950)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(960)로 천이할 수 있다. 이때, 잠금 장애 상태(960)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(960)가 해제되지 않는 경우, 무선 전력 송신기는 소정 알림 수단을 이용하여 사용자에게 잠금 장애 상태(960)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(960)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(960)는 자동으로 해제될 수 있으며, 이때, 무선 전력 송신기의 상태는 잠금 장애 상태(960)에서 전력 절약 상태(920)로 자동 천이되어 무선 전력 수신기에 대한 감지 및 식별 절차가 다시 수행될 수 있다.
전력 전송 상태(940)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.
이하, 상기 설명한 전자기 유도 방식 및 전자기 공진 방식을 바탕으로 전자기 유도 방식에서 전자기 공진 방식으로 충전 모드를 전환하는 방법에 대해 도 10 내지 도 12에서 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.
전자기 유도 방식 및 전자기 공진 방식을 지원하는 MMTx는 상기 두 방식을 동시에 지원할 수 있는 제1형 무선 전력 송신기(이하, "Tier 1 MMTx" 라 칭함)와 두 방식 중 한번에 어느 하나 방식만을 수행할 수 있는 제2형 무선 전력 송신기(이하, "Tier 2 MMTx")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, 두 가지 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"라 칭함)와 두 방식 중 한번에 어느 하나 방식만을 수행할 수 있는 제2형 무선 전력 수신기(이하, "Tier 2 MMRx"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 단축할 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 10은 본 발명의 일 실시 예에 의한 멀티 모드 무선 전력 전송 방식을 지원하는 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예는 전자기 유도 방식에서 전자기 공진 방식으로 무선 전력 전송 방식을 전환하는 방법이다. 무선 전력 송신기(1000)와 무선 전력 수신기(1050)는 각각 PMA 표준에 따라 동작하는 장치라 가정하기로 하나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다.
무선 전력 송신기(1000)에 전원이 인가되면(S1001), 무선 전력 송신기(1000)는 대기 단계(standby phase)로 진입할 수 있다. 이후, 무선 전력 송신기(1000)는 송신 코일의 전류 변화에 기반하여 인터페이스 표면의 활성 영역에 물체가 존재하는지 감지할 수 있다(S1002).
상기 활성 영역에 물체가 감지되면, 무선 전력 송신기(1000)는 디지털 핑 단계(digital ping phase)로 진입할 수 있다. 무선 전력 송신기(1000)는 감지된 물체가 PMA 호환 수신기인지를 식별하기 위한 디지털 핑을 전송할 수 있다(S1003).
무선 전력 송신기(1000)가 전송한 디지털 핑에 의해 무선 전력 수신기(1050)의 수신단에 충분한 전력이 공급되는 경우, 무선 전력 수신기(1050)에 전원이 인가될 수 있다(S1004). 무선 전력 수신기(1050)에 전원이 인가되면 대기 단계에 진입하게 되며 수신 코일에 파워 캐리어가 감지되면 디지털 핑 단계에 진입한다.
디지털 핑은 PMA 표준에서 정의된 미리 정해진 주파수와 타이밍에 의해 생성되며, 디지털 핑은 무선 전력 송신기(1000)의 유형(type) 및 캐퍼빌러티(예컨대, 멀티 모드 캐퍼빌러티(Multimode Capability))에 대한 정보를 포함하는 애드버타이징 메시지(advertising message)를 포함할 수 있다. 멀티 모드 캐퍼빌러티에 대한 정보는 무선 전력 송신기(1000)가 멀티 모드를 지원하는지 여부 및 어느 유형의 멀티 모드 송신기(Tier 1 MMTx 또는 Tier 2 MMTx)인지에 대한 정보를 포함할 수 있다.
무선 전력 수신기(1050)는 수신된 디지털 핑에 대한 응답으로 수신기 식별 정보를 전송할 수 있다(S1006). 수신기 식별 정보는 PMA 호환 수신기인 무선 전력 수신기(150)에 할당되는 고유 식별자, 예컨대 RXID일 수 있다. 무선 전력 수신기(1050)는 수신기 식별 정보를 전송한 뒤 식별 단계에 진입할 수 있다.
무선 전력 수신기(1050)는 무선 전력 송신기(1000)의 애드버타이징 메시지로부터 무선 전력 송신기(1000)가 확장 시그널링(extended signaling)을 지원하는 송신기임을 식별하면, 수신기 캐퍼빌리티 정보를 전송할 수 있다(S1007). 여기서, 무선 전력 송신기(1000)와 무선 전력 수신기(1050)는 모두 확장 시그널링을 지원하는 장치라 가정하기로 한다.
수신기 캐퍼빌리티 정보는 무선 전력 수신기(1050)의 캐퍼빌러티(예컨대, 멀티 모드 캐퍼빌러티(Multimode Capability))에 대한 정보를 포함하며, 식별 단계에서 전송되는 신호이다.
수신기 캐퍼빌리티 정보는 다음의 표 1의 메시지 포맷으로 구성될 수 있다.
Figure pat00001
여기서, MSGS는 수신기 캐퍼빌리티 정보의 시작을 알리는 필드이고, Message ID는 메시지의 종류를 나타내는 필드로서 수신기 캐퍼빌리티 정보는 0x01로 설정될 수 있다. Length는 이후로 포함되는 수신기 캐퍼빌리티 정보의 길이를 나타내는 필드이며, CRC16을 제외한 바이트 수를 나타내는 1바이트로 구성될 수 있다.
PMA Capabilities는 무선 전력 수신기(1050)의 캐퍼빌러티 정보를 포함하는 필드이며, 임의 개수(N; N은 임의의 양수)의 바이트로 구성될 수 있다. CRC16은 수신기 캐퍼빌리티 정보의 오류 검출을 위한 필드이며, 2바이트로 구성될 수 있다.
PMA Capabilities 필드는 유도 방식 지원 정보, 공진 방식 지원 정보, 동시 동작 가능 정보를 포함할 수 있으며, 각 정보는 1비트로 구성될 수 있다.
유도 방식 지원 정보는 무선 전력 수신기(1050)가 전자기 유도 방식으로 동작할 수 있는지 여부에 대한 정보이며, 0이면 전자기 유도 방식을 지원하지 않음을, 1이면 전자기 유도 방식을 지원함을 각각 나타낸다. 여기서, 무선 전력 수신기(1050)는 PMA 표준에 따른 수신기이므로 유도 방식 지원 정보는 1로 설정될 것이다.
공진 방식 지원 정보는 무선 전력 수신기(1050)가 전자기 공진 방식으로 동작할 수 있는지 여부에 대한 정보이며, 0이면 전자기 공진 방식을 지원하지 않음을, 1이면 전자기 공진 방식을 지원함을 각각 나타낸다. 본 명세서에서는 무선 전력 수신기(1050)가 전자기 공진 방식을 지원한다고 가정하며, 공진 방식 지원 정보는 1로 설정될 것이다.
동시 동작 가능 정보는 무선 전력 수신기(1050)가 전자기 유도 방식과 전자기 공진 방식으로 동시에 동작할 수 있는지 여부에 대한 정보이며, 0이면 전자기 유도 방식과 전자기 공진 방식으로 동시에 동작이 불가능함을, 1이면 전자기 유도 방식과 전자기 공진 방식으로 동시에 동작이 가능함을 각각 나타낸다. 즉, 유도 방식 지원 정보와 공진 방식 지원 정보가 모두 1이고, 동시 동작 가능 정보가 1이면, 무선 전력 수신기(1050)가 Tier 1 MMRx임을 나타낸다. 또한, 유도 방식 지원 정보와 공진 방식 지원 정보가 모두 1이고, 동시 동작 가능 정보가 0이면, 무선 전력 수신기(1050)가 Tier 2 MMRx임을 나타낸다.
따라서, 무선 전력 송신기(1000)는 수신기 캐퍼빌리티 정보를 통해 무선 전력 수신기(1050)가 어느 방식을 지원하는지, 멀티 모드 수신기인지, 어느 유형의 멀티 모드 수신기인지 등의 정보를 획득할 수 있다.
무선 전력 송신기(1000)는 수신기 식별 정보를 통해 수신기 식별에 성공하면 전력 전송 단계로 진입하여 무선 전력 수신기(1050)로 전력을 전송할 수 있다(S1008).
무선 전력 수신기(1050)는 수신기 캐퍼빌리티 정보를 송신한 뒤, 일정한 가드 타임(guard time)이 경과하게 되면 전력 전송 단계로 천이하며, 무선 전력 송신기(1000)로부터 전력을 수신할 수 있다. 무선 전력 수신기(1050)는 전력 수신 중 일정 주기로 전력 제어 정보를 생성하여 무선 전력 송신기(1000)로 전송할 수 있다(S1009).
전력 제어 정보는 무선 전력 송신기(1000)의 전력 신호의 주파수를 제어하기 위한 정보를 포함할 수 있으며, 예컨대 주파수가 증가되면 전달되는 전력이 감소하게 되고 주파수가 감소되면 전달되는 전력이 증가하게 된다.
즉, 전력 전송 단계에서 무선 전력 송신기(1000)는 전력 제어 정보에 따라 송신 전력을 조절할 수 있다.
무선 전력 수신기(1000)는 전력을 수신하는 도중 충전을 종료해야 할 이벤트(예컨대, 충전 완료, 과전류 발생, 과전압 발생 등)가 발생한 경우, 무선 전력 수신기(1000)는 충전 종료 단계에 진입할 수 있다. 충전 종료 단계에 진입한 무선 전력 수신기(1000)는 충전 종료 요청을 전송하게 되는데, 이에 앞서 무선 전력 수신기(1000)는 확장 충전 종료 정보를 무선 전력 송신기(1000)로 전송할 수 있다(S1010).
이때, 무선 전력 수신기(1050)는 무선 전력 송신기(1000)가 확장 시그널링을 지원하는 경우에만 확장 충전 종료 정보를 전송할 수 있다.
확장 충전 종료 정보는 다음의 표 2의 메시지 포맷으로 구성될 수 있다.
Figure pat00002
여기서, MSGS는 확장 충전 종료 정보의 시작을 알리는 필드이고, Message ID는 메시지의 종류를 나타내는 필드로서 확장 충전 종료 정보는 0x41로 설정될 수 있다.
PMA EOP Reason은 충전 종료 요청을 보내는 원인을 나타내는 필드로서, 1니블(nibble)로 구성될 수 있다. PMA EOP Reason의 상세한 내용은 표 3을 참조하여 후술하기로 한다.
Tx sleep은 충전 종료 요청을 수신한 뒤 무선 전력 송신기(1000)가 파워 캐리어를 제거하고 대기할 것을 요구하는 시간을 나타내는 필드로서, 1 니블로 구성될 수 있다. Tx sleep의 상세한 내용은 표 4를 참조하여 후술하기로 한다.
CRC8은 확장 충전 종료 정보의 오류 검출을 위한 필드이며, 1바이트로 구성될 수 있다.
PMA EOP Reason은 다음의 표 3에서와 같은 코드값과 그에 대응하는 정보를 포함할 수 있다.
Figure pat00003
PMA EOP Reason의 코드 값 0x0은 완충 상태(battery fully charged)를 의미하며, 전자기기의 충전이 완료되어 일정 주기동안 출력 전류가 일정 임계치 이하로 유지될 때 발생한다.
PMA EOP Reason의 코드 값 0x1은 부하없음(no load)를 의미하며, 부하 연결이 끊겼음을 감지했을 때 발생한다.
PMA EOP Reason의 코드 값 0x2는 호스트 충전 종료 요청(Host PMA EOP request)를 의미하며, 호스트(예컨대, 전자기기)가 충전 종료를 요청하는 신호가 수신되었을 때 발생한다.
PMA EOP Reason의 코드 값 0x3은 파워 등급 모순(Incompatible power class)을 의미하며, 송신기의 파워 등급과 수신기의 파워 등급이 서로 양립 불가능하여 전력 전송이 부적절하다고 판단될 때 발생한다.
PMA EOP Reason의 코드 값 0x4는 과온도(Over temperature)를 의미하며, 과온도 현상이 감지되었을 때 발생한다.
PMA EOP Reason의 코드 값 0x5는 과전압(Over voltage)를 의미하며, 과전압 현상이 감지되었을 때 발생한다.
PMA EOP Reason의 코드 값 0x6은 과전류(Over current)를 의미하며, 과전류 현상이 감지되었을 때 발생한다.
PMA EOP Reason의 코드 값 0x7은 과 감소 요청(Over PMA DEC)를 의미하며, 송신기 측으로 송신하는 전송 전력 감소를 요청하는 신호가 과도하게 발생될 때 발생한다.
PMA EOP Reason의 코드 값 0x8은 대체 전력 연결(Alternate supply connected)를 의미하며, 유선 전력 어댑터와 같은 우선순위가 높은 대체 전력 소스가 연결되었을 때 발생한다.
PMA EOP Reason의 코드 값 0x9는 내부 오류(Internal Fault)를 의미하며, 수신기 회로에서 미리 정해지지 않은 오류가 감지되었을 때 발생한다.
PMA EOP Reason의 코드 값 0xA는 전압 안정화 오류(Voltage stabilization error)를 의미하며, 정의된 제한 시간을 초과하여(예컨대, 500ms 초과) 수신기 전압(예컨대, 정류기 전압)이 일정 범위 이내로 안정화되지 못할 때 발생한다.
PMA EOP Reason의 코드 값 0xB는 통신 오류(Communication Error)를 의미하며, 해결 불가능한 통신 오류가 감지되었을 때 발생한다.
PMA EOP Reason의 코드 값 0xC는 재설정(Reconfigure)을 의미하며, 송신기와의연결을 리셋하여 재설정이 필요할 때 발생한다.
그리고, PMA EOP Reason의 코드 값 0xD 내지 0xF 중 어느 하나는 모드 전환(mode transition)을 의미할 수 있고, 이는 송신기에 특정 동작 모드(예컨대, 전자기 유도 방식에 따른 동작)에서 다른 동작 모드(예컨대, 전자기 공진 방식에 따른 동작)로 전환할 것을 요청할 때 발생한다.
Tx sleep은 다음의 표 4에서와 같은 코드값과 그에 대응하는 정보를 포함할 수 있다.
Figure pat00004
Tx sleep의 코드 값 0x0 내지 0xD 각각은 충전 종료 요청을 수신한 뒤 무선 전력 송신기(1000)가 파워 캐리어를 제거하고 대기할 것을 요구하는 시간이 각각에 대응하는 시간임을 나타낸다.
Tx sleep의 코드 값 0xE는 충전 종료 요청을 수신한 뒤 무선 전력 송신기(1000)가 파워 캐리어를 제거하고 무선 전력 송신기(1000)의 온도가 5도 만큼 감소될 때까지 대기할 것을 요청함을 의미한다.
Tx sleep의 코드 값 0xF는 충전 종료 요청을 수신한 뒤 무선 전력 송신기(1000)가 파워 캐리어를 제거하고 무한정 대기할 것을 요청함을 의미한다.
충전 종료 단계에 있는 무선 전력 수신기(1050)는 확장 충전 종료 정보를 전송한 뒤, 충전 종료 요청을 무선 전력 송신기(1000)로 전송할 수 있다(S1011). 이때, 확장 충전 종료 정보의 전송(S1010)과 충전 종료 요청의 전송(S1011)은 주기적으로, 그리고 번갈아 끼워져(interleaved) 이루어질 수 있다.
무선 전력 수신기(1050)는 전력 전송 모드의 전환이 가능하고 필요하다고 판단한 경우, 확장 충전 종료 정보를 이용해 전력 전송 모드의 전환을 무선 전력 송신기(1000)에 요청할 수 있다.
즉, 멀티 모드 수신기인 무선전력 수신기(1050)는 무선 전력 송신기(1000)의 애드버타이징 메시지에 포함된 멀티 모드 캐퍼빌러티에 대한 정보를 통해, 무선 전력 송신기(1000)가 멀티 모드 송신기로서 전력 전송 모드의 전환이 가능하다고 판단할 수 있다.
무선 전력 수신기(1050)는 전압 안정화 오류(Voltage stabilization error) 즉, 무선 전력 수신기(1050)의 전압(예컨대, 정류기 전압)이 일정 범위 이내로 안정화되지 못하는 오류가 일정 시간을 초과하여(예컨대, 200ms 초과) 지속될 때, 전력 전송 모드의 전환이 필요하다고 판단할 수 있다. 이는 전력 전송 모드의 전환이 필요하다고 판단하는 하나의 일 실시예에 불과하며, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다.
즉, 다른 실시예에 따라 무선 전력 수신기(1050)의 전류(예컨대, 정류기 전류)이 최소 전류(예컨대, minimum threshold Icc의 1.05배)의 이하일 때, 무선 전력 수신기(1050)는 전력 전송 모드의 전환이 필요하다고 판단할 수 있다.
또 다른 실시예에 따라, 무선 전력 송신기(1000) 또는 무선 전력 수신기(1050)가 현재의 전력 전송 효율(송신기 측의 송신 전력 대비 수신기 측의 수신 전력 비율)을 계산하여, 전력 전송 효율이 특정 임계치 이하인 경우, 이를 인식한 무선 전력 수신기(1050)가 전력 전송 모드의 전환이 필요하다고 판단할 수도 있다.
일 실시예에 따라, 무선 전력 수신기(1050)는 확장 충전 종료 정보의 PMA EOP Reason을 특정 코드(예컨대, 0xA)로 셋팅하고, Tx sleep을 특정 시간(예컨대, 5sec) 이하로 셋팅(0x0 또는 0x1)함으로써 전력 전송 모드의 전환을 무선 전력 송신기(1000)에 요청할 수 있다. 즉, PMA EOP Reason이 특정 코드(예컨대, 0xA)이고, Tx sleep이 특정 시간 이하로 셋팅되는 경우, 전력 전송 모드의 전환을 요청하는 것이라고, 무선 전력 송신기(1000)와 무선 전력 수신기(1050) 간에 미리 약속될 수 있다. 물론, PMA EOP Reason이 특정 코드(예컨대, 0xA)이더라도, Tx sleep을 특정 시간 이하로 셋팅되지 않는 경우, 전력 전송 모드의 전환을 요청하는 것이 아니라고, 무선 전력 송신기(1000)와 무선 전력 수신기(1050) 간에 미리 약속될 수 있다.
다른 실시예에 따라, 무선 전력 수신기(1050)는 무선 전력 송신기(1000)와 무선 전력 수신기(1050) 간에 전력 전송 모드의 전환을 요청하는 코드로 미리 약속된 PMA EOP Reason의 코드 값 0xD 내지 0xF 중 어느 하나를 이용해, 전력 전송 모드의 전환을 무선 전력 송신기(1000)에 요청할 수 있다.
또 다른 실시예에 따라, 무선 전력 수신기(1050)는 Tx sleep과는 무관하게 PMA EOP Reason을 0xA로 셋팅함으로써 전력 전송 모드의 전환을 무선 전력 송신기(1000)에 요청할 수 있다. 즉, PMA EOP Reason이 전압 안정화 오류일 때, 무선 전력 수신기(1050)가 전력 전송 모드의 전환을 요청하는 것으로 무선 전력 송신기(1000)와 무선 전력 수신기(1050) 간에 미리 약속될 수 있다.
또 다른 실시예에 따라, 무선 전력 수신기(1050)는 PMA EOP Reason과는 무관하게 Tx sleep을 특정 시간(예컨대, 5sec) 이하로 셋팅(0x0 또는 0x1)함으로써 전력 전송 모드의 전환을 무선 전력 송신기(1000)에 요청할 수 있다. 즉, Tx sleep이 특정 시간 이하로 셋팅되었을 때, 무선 전력 수신기(1050)가 전력 전송 모드의 전환을 요청하는 것으로 무선 전력 송신기(1000)와 무선 전력 수신기(1050) 간에 미리 약속될 수 있다.
즉, 확장 충전 종료 정보의 PMA EOP Reason 또는 Tx sleep의 특정 코드값, 또는 PMA EOP Reason과 Tx sleep의 특정 코드값의 조합을 통해(달리 말하면 확장 충전 종료 정보의 PMA EOP Reason 및 Tx sleep 중 적어도 하나를 통해), 무선 전력 수신기(1050)는 전력 전송 모드의 전환을 무선 전력 송신기(1000)에 요청할 수 있다.
위의 각 실시예에서 Tx sleep은 전력 전송 모드의 전환이 완료되어야 하는 기준 시간인 모드 전환 시간을 의미할 수 있다.
충전 종료 요청을 수신한 무선 전력 송신기(1000)는 충전 종료 단계에 진입하며 즉시 모드 스위칭 알고리즘에 따른 동작을 수행할 수 있다(S1012). 모드 스위칭 알고리즘은 충전 종료 요청과 확장 충전 종료 정보의 수신에 따라 무선 전력 송신기(1000)의 전력 전송 모드를 전환할지 여부를 결정하고 그에 따른 동작을 수행하기 위한 알고리즘으로서, 도 11과 도 12를 참조하여 후술하기로 한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 모드 스위칭 알고리즘을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 11을 참조하면, 도 11에 도시된 알고리즘은, 무선 전력 송신기(1100)와 무선 전력 수신기(1050)가 각각 Tier 1 MMTx와 Tier 1 MMRx일 때, 즉 무선 전력 송신기(1100)와 무선 전력 수신기(1050)가 전자기 유도 방식과 전자기 공진 방식에 의한 전력 송수신이 동시에 가능한 장치일 때의 모드 스위칭 알고리즘에 해당한다.
무선 전력 송신기(1000)는 충전 종료 요청을 수신한 뒤, 확장 충전 종료 정보에 기초하여 전력 전송 모드의 전환을 요청하는 것인지 판단할 수 있다(S1100). 즉, 도 10에서 상술한 확장 충전 종료 정보의 PMA EOP Reason 또는 Tx sleep의 특정 코드값, 또는 PMA EOP Reason과 Tx sleep의 특정 코드값의 조합이 전력 전송 모드의 전환을 요청하는 것인지 판단할 수 있다.
만일, 전력 전송 모드의 전환을 요청하는 것이 아닐 경우(S1100의 No), 정상적인 충전 종료(EOP) 절차를 수행할 수 있다(S1110). 정상적인 충전 종료 절차는 도 7에서 설명된바 중복된 설명은 생략하기로 한다.
전력 전송 모드의 전환을 요청하는 경우(S1100의 Yes), 무선 전력 송신기(1000)는 Tx sleep에 따라 정해지는 모드 전환 시간 동안 제1 모드의 전력 전송 상태를 유지할 수 있다(S1120). 제1 모드는 현재 무선 전력 송신기(1000)가 전력을 전송하고 있는 전자기 유도 모드를 의미할 수 있다.
이는 무선 전력 송신기(1000)와 무선 전력 수신기(1050)가 전자기 유도 모드와 전자기 공진 모드로 동시에 전력을 송수신할 수 있는 장치이므로, 모드 전환 시간 동안에도 전력 전송의 연속성을 보장하기 위함이다.
무선 전력 송신기(1000)는 모드 전환 시간 동안 제2 모드로 무선 전력 수신기(1050)와의 연결을 시도할 수 있다(S1130). 제2 모드는 현재 무선 전력 송신기(1000)가 모드 전환을 시도하고자 하는 전자기 공진 모드를 의미할 수 있다.
여기서, 무선 전력 수신기(1050)와의 연결을 시도하는 것은 도 9에서 설명된 구성 상태(910), 전력 절약 상태(920) 및 저전력 상태(930)를 거쳐 대역외 통신 링크 설정 절차 또는 등록 절차를 수행하는 것을 의미할 수 있다.
모드 전환 시간이 경과한 후, 무선 전력 송신기(1000)는 제2 모드에 따른 무선 전력 수신기(1050)와의 연결이 유지되고 있는지 판단할 수 있다(S1140). 예컨대, 대역외 통신 링크를 통해 무선 전력 수신기(1050)와의 데이터 송수신이 정상적으로 이루어질 경우, 무선 전력 송신기(1000)는 제2 모드에 따른 무선 전력 수신기(1050)와의 연결이 유지되고 있다고 판단할 수 있다.
만일, 제2 모드에 따른 무선 전력 수신기(1050)와의 연결이 유지되고 있는 경우(S1140의 Yes), 제2 모드에 따라 전력 송신이 가능한 상태이므로 무선 전력 송신기(1000)는 제1 모드의 전력 전송을 종료시킬 수 있다(S1150). 즉, 도 2의 주제어부(230)는 유도 송신기(210)로 공급되는 전원이 차단되도록 모드 선택 스위치(240)를 제어할 수 있다.
또한, 무선 전력 송신기(1000)는 제2 모드에 따라 무선 전력 수신기(1050)로 전력을 전송할 수 있다(S1160). 즉, 무선 전력 송신기(1000)는 저전력 상태(930)에서의 동작을 완료하고 전력 전송 상태(940)로 천이하여 무선 전력 수신기(1050)로 전력을 전송할 수 있다.
만일, 제2 모드에 따른 무선 전력 수신기(1050)와의 연결이 유지되지 못한 경우(S1140의 No), 제2 모드에 따라 전력 송신이 불가능한 상태이므로 무선 전력 송신기(1000)는 제2 모드에 따른 무선 전력 송신기(1000)의 동작을 종료하고 제1 모드의 전력 전송을 유지할 수 있다(S1170).
이때, 무선 전력 수신기(1050)는 모드 전환 시간 동안에도 제1 모드에 의한 전력 수신 및 전력 제어 정보를 무선 전력 송신기(1000)로 전송할 수 있으며, 모드 전환 시간 경과 후에도 정상적으로 제1 모드에 의한 전력 송수신이 이루어 질 수 있도록 동작할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 공진 방식과 전자기 유도 방식을 모두 지원하는 무선 전력 송신기 또는 무선 전력 수신기에 의하면, 전자기 유도 방식에 따른 전력 전송 도중 효율이 좋지 못하거나 불안정하는 등의 문제가 발생한 경우, 전자기 유도 방식에 따른 전력 전송을 시도함으로써 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기의 전력 송수신 효율을 높일 수 있다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 모드 스위칭 알고리즘을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 12를 참조하면, 도 12에 도시된 알고리즘은, 무선 전력 송신기(1100)와 무선 전력 수신기(1050)가 각각 Tier 1 MMTx와 Tier 2 MMRx, Tier 2 MMTx와 Tier 1 MMRx 또는 Tier 2 MMTx와 Tier 2 MMRx일 때, 즉 무선 전력 송신기(1100)와 무선 전력 수신기(1050) 중 적어도 하나가 전자기 유도 방식과 전자기 공진 방식에 의한 전력 송수신이 동시에 가능한 장치가 아닐 때의 모드 스위칭 알고리즘에 해당한다.
무선 전력 송신기(1000)는 충전 종료 요청을 수신한 뒤, 확장 충전 종료 정보에 기초하여 전력 전송 모드의 전환을 요청하는 것인지 판단할 수 있다(S1200). 즉, 도 10에서 상술한 확장 충전 종료 정보의 PMA EOP Reason 또는 Tx sleep의 특정 코드값, 또는 PMA EOP Reason과 Tx sleep의 특정 코드값의 조합이 전력 전송 모드의 전환을 요청하는 것인지 판단할 수 있다.
만일, 전력 전송 모드의 전환을 요청하는 것이 아닐 경우(S1200의 No), 정상적인 충전 종료(EOP) 절차를 수행할 수 있다(S1210). 정상적인 충전 종료 절차는 도 7에서 설명된바 중복된 설명은 생략하기로 한다.
전력 전송 모드의 전환을 요청하는 경우(S1200의 Yes), 무선 전력 송신기(1000)는 Tx sleep에 따라 정해지는 모드 전환 시간 동안 제1 모드의 전력 전송을 종료할 수 있다(S1120). 제1 모드는 현재 무선 전력 송신기(1000)가 전력을 전송하고 있는 전자기 유도 모드를 의미할 수 있다.
이는 무선 전력 송신기(1000)와 무선 전력 수신기(1050) 중 적어도 하나가 전자기 유도 모드와 전자기 공진 모드로 동시에 전력을 송수신할 수 없는 장치이므로, 다른 모드로의 전력 전송을 위해(무선 전력 수신기(1000)가 두가지 모드로 동시에 전력 전송이 불가능한 경우) 또는 무선 전력 수신기(1050)의 보호를 위해(무선 전력 수신기(1050)가 두가지 모드로 동시에 전력 수신이 불가능한 경우) 현재 모드의 전력 전송을 중지하는 것이다.
여기서, 제1 모드의 전력 전송을 종료한다는 의미는 무선 전력 송신기(1000)의 제1 모드에 따른 상태가 도 7의 대기 단계(710)에 진입함을 의미할 수 있다.
무선 전력 송신기(1000)는 모드 전환 시간 동안 제2 모드로 무선 전력 수신기(1050)와의 연결을 시도할 수 있다(S1230). 제2 모드는 현재 무선 전력 송신기(1000)가 모드 전환을 시도하고자 하는 전자기 공진 모드를 의미할 수 있다.
여기서, 무선 전력 수신기(1050)와의 연결을 시도하는 것은 도 9에서 설명된 구성 상태(910), 전력 절약 상태(920) 및 저전력 상태(930)를 거쳐 대역외 통신 링크 설정 절차 또는 등록 절차를 수행하는 것을 의미할 수 있다.
모드 전환 시간이 경과한 후, 무선 전력 송신기(1000)는 제2 모드에 따른 무선 전력 수신기(1050)와의 연결이 유지되고 있는지 판단할 수 있다(S1240). 예컨대, 대역외 통신 링크를 통해 무선 전력 수신기(1050)와의 데이터 송수신이 정상적으로 이루어질 경우, 무선 전력 송신기(1000)는 제2 모드에 따른 무선 전력 수신기(1050)와의 연결이 유지되고 있다고 판단할 수 있다.
만일, 제2 모드에 따른 무선 전력 수신기(1050)와의 연결이 유지되고 있는 경우(S1240의 Yes), 제2 모드에 따라 전력 송신이 가능한 상태이므로 무선 전력 송신기(1000)는 제1 모드의 전력 전송을 종료시킬 수 있다(S1250). 즉, 도 2의 주제어부(230)는 유도 송신기(210)로 공급되는 전원이 차단되도록 모드 선택 스위치(240)를 제어할 수 있다.
또한, 무선 전력 송신기(1000)는 제2 모드에 따라 무선 전력 수신기(1050)로 전력을 전송할 수 있다(S1260). 즉, 무선 전력 송신기(1000)는 저전력 상태(930)에서의 동작을 완료하고 전력 전송 상태(940)로 천이하여 무선 전력 수신기(1050)로 전력을 전송할 수 있다.
만일, 제2 모드에 따른 무선 전력 수신기(1050)와의 연결이 유지되지 못한 경우(S1240의 No), 제2 모드에 따라 전력 송신이 불가능한 상태이므로 무선 전력 송신기(1000)는 제2 모드에 따른 무선 전력 송신기(1000)의 동작을 종료하고 제1 모드로의 연결을 복구할 수 있다(S1270).
이 때, 무선 전력 수신기(1050)는 무선 전력 송신기(1000)의 디지털 핑을 수신하여 수신기 식별 정보를 전송할 수 있으며, 무선 전력 송신기(1000)는 수신기 식별 정보로부터 무선 전력 수신기(1050)가 이전에 제1 모드로 전력을 수신하던 중 모드 전환을 요청하였던 장치임을 식별할 수 있다. 이 경우, 무선 전력 송신기(1000)와 무선 전력 수신기(1050)는 다른 식별 절차를 생략하고 즉시 전력 전송 단계로 천이할 수 있다. 이를 위해, 무선 전력 송신기(1000)는 무선 전력 수신기(1050)의 각종 정보(수신기 식별 정보, 수신기 캐퍼빌러티 정보 등)를 저장하고 있을 수 있다. 따라서, 모드 전환이 실패하였을 경우, 최대한 빠르게 이전의 전력 전송 모드에 의한 전력 전송이 이루어지도록 함으로써, 모드 전환 시도로 인한 전력 전송 효율의 저하를 방지할 수 있다.
이러한 제1 모드로의 연결의 복구를 빠른 복구(fast recovery) 절차로 정의할 수 있다.
제1 모드로의 연결이 복구되면, 무선 전력 송신기(1000)와 무선 전력 수신기(1050)는 제1 모드에 따른 전력 전송을 수행할 수 있다(S1280).
본 명세서에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 제어 방법이 PMA 표준에 따르는 무선 전력 송신기 또는 무선 전력 수신기에 적용됨을 중심으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않고 WPC 표준 등의 다른 표준을 따르는 무선 전력 송신기 또는 무선 전력 수신기에 이용되는 동일 내지 상응하는 정보를 통해 실질적으로 동일한 기술적 사상이 적용될 수 있음은 자명할 것이다.
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.

Claims (17)

  1. 전자기 공진 모드와 전자기 유도 모드를 지원하는 무선 전력 수신기의 동작 방법에 있어서,
    전자기 유도 모드에 따른 무선 충전 중, 전력 전송 모드의 전환이 필요한지 여부를 판단하는 단계;
    상기 전력 전송 모드의 전환이 필요한 경우, 확장 충전 종료 정보를 이용해 무선 전력 송신기에 상기 전력 전송 모드의 전환을 요청하는 단계; 및
    상기 무선 전력 송신기와의 전자기 공진 모드에 따른 연결 여부에 따라 정해진 전력 전송 모드로 전력을 수신하는 단계를 포함하는 무선 전력 수신기의 동작 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전력 전송 모드의 전환이 필요한지 여부를 판단하는 단계는,
    상기 무선 전력 수신기의 전압이 일정 범위 이내로 안정화되지 못하는 오류가 일정 시간을 초과하여 지속되는지 판단하는 단계를 포함하는 무선 전력 수신기의 동작 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전력 전송 모드의 전환이 필요한지 여부를 판단하는 단계는,
    상기 무선 전력 수신기의 전류가 최소 전류 이하인지 판단하는 단계를 포함하는 무선 전력 수신기의 동작 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전력 전송 모드의 전환이 필요한지 여부를 판단하는 단계는,
    상기 무선 전력 송신기와 상기 무선 전력 수신기 간의 전력 전송 효율이 임계치 이하인지 판단하는 단계를 포함하는 무선 전력 수신기의 동작 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전력 전송 모드의 전환을 요청하는 단계는,
    상기 확장 충전 종료 정보의 PMA EOP Reason을 특정 코드로 설정하는 단계를 포함하고,
    상기 특정 코드는 전압 안정화 오류(voltage stabilization error) 또는 모드 전환(mode transition)인 무선 전력 수신기의 동작 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전력 전송 모드의 전환을 요청하는 단계는,
    상기 확장 충전 종료 정보의 Tx sleep을 특정 시간 이하로 설정하는 단계를 포함하는 무선 전력 수신기의 동작 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 Tx sleep은 상기 전력 전송 모드의 전환이 완료되는 기준 시간인 무선 전력 수신기의 동작 방법.
  8. 전자기 공진 모드와 전자기 유도 모드를 지원하는 무선 전력 송신기의 동작 방법에 있어서,
    전자기 유도 모드에 따른 무선 충전 중, 무선 전력 수신기로부터 확장 충전 종료 정보를 수신하는 단계;
    상기 확장 충전 종료 정보를 이용해 무선 전력 수신기가 전력 전송 모드의 전환을 요청하는지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 전력 전송 모드의 전환이 요청된 경우, 상기 무선 전력 수신기와의 전자기 공진 모드에 따른 연결 여부에 따라 정해진 전력 전송 모드로 전력을 전송하는 단계를 포함하는 무선 전력 송신기의 동작 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 전력 전송 모드의 전환을 요청하는지 여부를 판단하는 단계는,
    상기 확장 충전 종료 정보의 PMA EOP Reason이 특정 코드로 설정되었는지 판단하는 단계를 포함하고,
    상기 특정 코드는 전압 안정화 오류(voltage stabilization error) 또는 모드 전환(mode transition)인 무선 전력 송신기의 동작 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 전력 전송 모드의 전환을 요청하는지 여부를 판단하는 단계는,
    상기 확장 충전 종료 정보의 Tx sleep이 특정 시간 이하로 설정되었는지 판단하는 단계를 포함하는 무선 전력 송신기의 동작 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 Tx sleep은 상기 전력 전송 모드의 전환이 완료되는 기준 시간인 무선 전력 송신기의 동작 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 전력 전송 모드의 전환이 요청된 경우, 상기 무선 전력 송신기 및 상기 무선 전력 수신기가 동시에 전자기 유도 모드와 전자기 공진 모드에 의한 전력 송수신이 가능한 장치이면 모드 전환 시간 동안 상기 전자기 유도 모드에 의한 전력 전송을 유지하는 단계를 더 포함하는 무선 전력 송신기의 동작 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 전력 전송 모드의 전환이 요청된 경우, 상기 무선 전력 송신기 및 상기 무선 전력 수신기 중 적어도 하나가 동시에 전자기 유도 모드와 전자기 공진 모드에 의한 전력 송수신이 불가능한 장치이면 모드 전환 시간 동안 상기 전자기 유도 모드에 의한 전력 전송을 중지하는 단계를 더 포함하는 무선 전력 송신기의 동작 방법.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 무선 전력 수신기와의 전자기 공진 모드에 따른 연결 여부에 따라 정해진 전력 전송 모드로 전력을 전송하는 단계는,
    모드 전환 시간 동안 상기 무선 전력 수신기와의 전자기 공진 모드에 따른 연결을 시도하는 단계;
    상기 모드 전환 시간 경과 후, 상기 무선 전력 수신기와의 전자기 공진 모드에 따른 연결이 유지되는지 판단하는 단계;
    상기 무선 전력 수신기와의 전자기 공진 모드에 따른 연결이 유지되는 경우, 상기 전자기 유도 모드에 따른 전력 전송을 종료하고 상기 전자기 공진 모드에 따른 전력 전송을 수행하는 단계; 및
    상기 무선 전력 수신기와의 전자기 공진 모드에 따른 연결이 유지되지 않는 경우, 상기 전자기 유도 모드에 따른 전력 전송을 수행하는 단계를 포함하는 무선 전력 송신기의 동작 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 전자기 유도 모드에 따른 전력 전송을 수행하는 단계는,
    상기 무선 전력 송신기 및 상기 무선 전력 수신기가 동시에 전자기 유도 모드와 전자기 공진 모드에 의한 전력 송수신이 가능한 장치이면, 상기 전자기 유도 모드에 따른 전력 전송을 유지하는 단계; 또는
    상기 무선 전력 송신기 및 상기 무선 전력 수신기 중 적어도 하나가 동시에 전자기 유도 모드와 전자기 공진 모드에 의한 전력 송수신이 불가능한 장치이면, 상기 무선 전력 수신기의 수신기 식별 정보를 이용한 빠른 복구 절차를 수행하는 단계를 포함하는 무선 전력 송신기의 동작 방법.
  16. 전자기 공진 모드와 전자기 유도 모드를 지원하는 무선 전력 수신기의 동작 방법에 있어서,
    전자기 유도 모드에 따른 무선 충전 중, 전력 전송 모드의 전환이 필요한지 여부를 판단하는 단계;
    상기 전력 전송 모드의 전환이 필요한 경우, 확장 충전 종료 정보의 PMA EOP Reason 및 Tx sleep 중 적어도 하나를 통해, 무선 전력 송신기에 상기 전력 전송 모드의 전환을 요청하는 단계; 및
    상기 무선 전력 송신기와의 전자기 공진 모드에 따른 연결 여부에 따라 정해진 전력 전송 모드로 전력을 수신하는 단계를 포함하는 무선 전력 수신기의 동작 방법.
  17. 전자기 공진 모드와 전자기 유도 모드를 지원하는 무선 전력 송신기의 동작 방법에 있어서,
    전자기 유도 모드에 따른 무선 충전 중, 무선 전력 수신기로부터 확장 충전 종료 정보를 수신하는 단계;
    상기 확장 충전 종료 정보의 PMA EOP Reason 및 Tx sleep 중 적어도 하나를 이용해 무선 전력 수신기가 전력 전송 모드의 전환을 요청하는지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 전력 전송 모드의 전환이 요청된 경우, 상기 무선 전력 수신기와의 전자기 공진 모드에 따른 연결 여부에 따라 정해진 전력 전송 모드로 전력을 전송하는 단계를 포함하는 무선 전력 송신기의 동작 방법.
KR1020160070467A 2016-06-07 2016-06-07 무선 전력 수신기의 동작 방법 및 무선 전력 송신기의 동작 방법 KR20170138271A (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160070467A KR20170138271A (ko) 2016-06-07 2016-06-07 무선 전력 수신기의 동작 방법 및 무선 전력 송신기의 동작 방법
US16/307,805 US20190260240A1 (en) 2016-06-07 2017-06-02 Operation method of wireless power receiver and operation method of wireless power transmitter
PCT/KR2017/005795 WO2017213383A1 (ko) 2016-06-07 2017-06-02 무선 전력 수신기의 동작 방법 및 무선 전력 송신기의 동작 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160070467A KR20170138271A (ko) 2016-06-07 2016-06-07 무선 전력 수신기의 동작 방법 및 무선 전력 송신기의 동작 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20170138271A true KR20170138271A (ko) 2017-12-15

Family

ID=60578797

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160070467A KR20170138271A (ko) 2016-06-07 2016-06-07 무선 전력 수신기의 동작 방법 및 무선 전력 송신기의 동작 방법

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20190260240A1 (ko)
KR (1) KR20170138271A (ko)
WO (1) WO2017213383A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020050592A1 (ko) * 2018-09-06 2020-03-12 엘지전자 주식회사 무선전력 전송 시스템에서 가변 통신 속도를 지원하는 장치 및 방법

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3346581B1 (en) * 2017-01-04 2023-06-14 LG Electronics Inc. Wireless charger for mobile terminal in vehicle
JP6889402B2 (ja) * 2017-09-28 2021-06-18 トヨタ自動車株式会社 非接触電力伝送システム、および非接触受電装置
US11336127B2 (en) * 2019-08-15 2022-05-17 Mediatek Singapore Pte. Ltd. Calibration of foreign object detection in wireless power systems with authentication

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101830734B1 (ko) * 2010-11-03 2018-02-21 엘지전자 주식회사 무선전력전송방법 및 장치
US9531441B2 (en) * 2012-02-21 2016-12-27 Lg Innotek Co., Ltd. Wireless power receiver and method of managing power thereof
KR101807899B1 (ko) * 2012-10-19 2017-12-11 삼성전자주식회사 무선 전력 송신기, 무선 전력 수신기 및 무선 전력 송신기의 무선 전력 수신기 허가 방법
KR101787796B1 (ko) * 2013-05-03 2017-10-18 삼성전자주식회사 무선 전력 송신기, 무선 전력 수신기 및 각각의 제어 방법
KR102055866B1 (ko) * 2013-05-03 2019-12-13 삼성전자주식회사 무선 전력 송신기, 무선 전력 수신기 및 각각의 제어 방법
US10320234B2 (en) * 2013-08-02 2019-06-11 Integrated Device Technology, Inc. Multimode wireless power receivers and related methods
KR101818591B1 (ko) * 2013-09-27 2018-01-15 엘지이노텍 주식회사 무선전력 수신장치 및 무선전력 전송 시스템
KR102128017B1 (ko) * 2013-10-31 2020-06-30 지이 하이브리드 테크놀로지스, 엘엘씨 자기 공명 방식 무선 전력 신호 및 유도 방식 무선 전력신호를 전송할 수 있는 하이브리드 무선 전력 전송 장치에서의 신호 처리 방법 및 이를 이용하는 하이브리드 무선 전력 전송 장치
WO2015064815A1 (ko) * 2013-10-31 2015-05-07 주식회사 한림포스텍 하이브리드 무선 전력 전송 시스템 및 그 방법
US10135305B2 (en) * 2014-06-10 2018-11-20 Mediatek Singapore Pte. Ltd. Multi-mode wireless power transmitter

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020050592A1 (ko) * 2018-09-06 2020-03-12 엘지전자 주식회사 무선전력 전송 시스템에서 가변 통신 속도를 지원하는 장치 및 방법
US11637648B2 (en) 2018-09-06 2023-04-25 Lg Electronics Inc. Apparatus and method for supporting changeable communication speed in wireless power transmission system

Also Published As

Publication number Publication date
WO2017213383A1 (ko) 2017-12-14
US20190260240A1 (en) 2019-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10797507B2 (en) Wireless charging method, and apparatus and system therefor
KR102051682B1 (ko) 무선 전력 전송 시스템에서 이물질 감지 장치 및 방법
JP2019526221A (ja) 無線電力受信機の位置確認方法及び装置
EP3467997A1 (en) Wireless power transmission method and device therefor
US20180212470A1 (en) Wirelessly charging battery and wireless charging control method
KR20170135443A (ko) 무선 전력 전송 방식 스위칭 방법 및 장치
KR20180002999A (ko) 무선 전력 송신 코일 형상 및 코일의 배치 방법
KR20170021011A (ko) 무선 전력 송신기 및 이와 연결되는 차량 제어 유닛
US20180219428A1 (en) Method and apparatus for identifying wireless power receiver
KR20170002903A (ko) 다중 모드 무선 전력 송신 방법 및 그를 위한 장치
KR20180005421A (ko) 폴더블 무선 전력 송신기 및 제어 방법
KR20180028175A (ko) 근거리 통신(Near Field Communication, NFC) 안테나를 포함하는 무선 전력 수신기의 제어 방법 및 장치
KR20170138271A (ko) 무선 전력 수신기의 동작 방법 및 무선 전력 송신기의 동작 방법
KR102496136B1 (ko) 무선 전력 제어 방법 및 장치
KR20170107155A (ko) 무선 충전 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템
KR20190134566A (ko) 무선 전력 전송 시스템에서 이물질 감지 장치 및 방법
KR20170016171A (ko) 무선 전력 수신기 식별 방법 및 장치
KR102610789B1 (ko) 복수의 코일을 포함하는 무선 전력 송신기 제어 방법 및 장치
KR20180017415A (ko) 무선 충전 시스템에서의 무선 전력 송신 방법 및 장치
KR20170130974A (ko) 멀티 모드 수신기의 동작 방법
KR102439256B1 (ko) 무선 전력 송수신 장치 및 그 제어 방법
KR20170077587A (ko) 유무선 전력 전송 제어 방법 및 이를 위한 장치
KR20190013219A (ko) 무선 전력 송신기 및 무선 전력 송신기의 제어 방법
KR20180006665A (ko) 무선 충전 기기를 이용한 전력 수집 장치 및 제어 방법
KR20170111393A (ko) 무선 전력 송신 장치 및 이의 전력 제어 방법