KR20180020867A

KR20180020867A - 무선전력 전송장치

Info

Publication number: KR20180020867A
Application number: KR1020170044392A
Authority: KR
Inventors: 황효균
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2016-08-19
Filing date: 2017-04-05
Publication date: 2018-02-28
Also published as: CN109769402B; CN109769402A; KR101916730B1

Abstract

본 발명은 무선전력 수신장치와 통신을 수행하는 무선전력 전송장치 및 무선전력 전송장치의 무선전력 전송방법에 관한 것이다. 상기 무선전력 전송장치는, 개구부가 형성되는 일 면을 구비하는 하우징; 상기 하우징 내에 배치되며, 상기 무선전력 수신장치로 무선 전력 신호를 송신하도록 이루어지는 코일부; 상기 개구부와 오버랩 되도록 상기 하우징 내에 배치되며, 상기 개구부를 관통하여 물체의 온도를 측정하도록 이루어지는 온도 센서; 및 상기 온도 센서에서 측정된 온도에 근거하여 상기 코일부를 제어하도록 이루어지는 전력 송신 제어부를 포함한다.

Description

무선전력 전송장치{WIRELESS POWER TRANSFER APPARATUS}

본 발명은 무선 전력 전송분야에서, 무선전력 전송장치에 관한 것이다.

전통적으로 무선전력 수신장치들에게 유선으로 전기 에너지를 공급하는 방법 대신에, 최근에는 접촉 없이 무선으로 전기 에너지를 공급하는 방법이 사용된다. 무선으로 에너지를 수신하는 무선전력 수신장치는 상기 수신된 무선 전력에 의하여 직접 구동되거나, 상기 수신된 무선 전력을 이용하여 배터리를 충전하고 상기 충전된 전력에 의하여 구동될 수 있다.

상기 무선 전력을 전송하는 무선전력 전송장치와 무선 전력을 수신하는 무선전력 수신장치 간에 원활한 무선 전력을 전송하기 위하여, 무선 전력의 전송과 관련된 기술의 규격화(즉, 표준화)가 진행되고 있다.

상기 무선 전력의 전송과 관련된 기술의 표준화의 일환으로, 자기 유도 방식의 무선 전력 전송에 대한 기술을 다루는 무선 전력 협의체(Wireless Power Consortium)는 2010년 4월 12일에 무선 전력 전송에서의 호환성(interoperability)에 대한 "무선 전력 전송 시스템 설명서, 제1권, 저전력, 파트 1: 인터페이스 정의, 버전 1.00 RC1(System Description Wireless Power Transfer, Volume 1, Low Power, Part 1: Interface Definition, Version 1.00 Release Candidate 1)" 표준 문서를 공개하였다.

한편, 또 다른 기술표준협의체인 파워매터스얼라이언스(Power Matters Alliance)는 2012년 3월 설립되어, 인터페이스 표준의 제품군을 발전시키고, 유도 공진 전력을 제공하기 위하여 유도 결합 기술을 기반으로 한 표준 문서를 공개하였다.

이밖에, 자기 공명 방식에 의한 무선 충전 기술을 표준화하기 위한 무선충전연합(Aliance for Wireless Power; A4WP)이 있다. 자기 공명 방식은 송신부 코일에서 자기장을 생성해 같은 주파수를 갖고 있는 수신부 코일에만 전력을 전달하는 원리이다.

상기와 같은 전자기유도를 이용한 무선 충전 방식은 우리 생활에서 이미 자주 접하고 있다. 예를 들어, 전동 칫솔, 무선커피포트 등에서 상용화되어 활용되고 있다.

일반적으로, 무선전력 전송장치의 하우징 내에는 코일이 배치되고, 상기 하우징의 일 면에는 무선전력 수신장치가 놓일 수 있는 인터페이스 표면이 구비된다. 예를 들어, 무선전력 수신장치가 미끄러지지 않도록 이루어진 마찰 패드(friction pad)가 상기 인터페이스 표면을 형성할 수 있다.

상기 인터페이스 표면에는 무선전력 수신장치뿐만 아니라 다양한 이물질이 놓여질 수 있다. 무선 전력은 전기장, 자기장 또는 전자기장과 같은 에너지 필드의 형태로 전달되기 때문에, 이물질이 상기 에너지 필드에 위치하면 와류 전류가 발생하고, 상기 와류 전류로 인해 전력 누수 및/또는 발열이 발생할 수 있다.

상기 와류 전류는 다양한 위치에서 발생할 수 있기 때문에, 무선전력 전송장치에 포함된 코일과 오버랩 되는 영역, 즉 상기 인터페이스 표면은 거의 대부분 모니터링 되어야 한다. 상기 인터페이스 표면의 온도를 측정하기 위해서는 온도 센서가 구비되어야 하는데, 상기 온도 센서가 상기 무선전력 전송장치의 하우징 내에 배치되면 상기 온도 센서에 의해서도 와류 전류가 발생할 수 있다.

본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 목적은, 인터페이스 표면의 온도를 정확히 측정하는 온도 센서를 하우징 내에 구비하면서도, 상기 온도 센서에 의한 유도 전류가 발생하지 않도록 이루어진 무선전력 전송장치를 제공하는 것이다.

다른 일 목적은, 복수의 코일들을 구비하며, 인터페이스 표면의 온도 분포에 근거하여 상기 코일들을 선택적으로 제어하도록 이루어진 무선전력 전송장치를 제공하는 것이다.

다른 일 목적은, 무선전력 수신장치로 전송되는 무선 전송 신호에 의하여 통신 간섭이 발생하지 않도록 상기 온도 센서를 제어하는 무선전력 전송장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시 예는, 무선전력 수신장치와 통신을 수행하는 무선전력 전송장치에 관한 것이다. 상기 무선전력 전송장치는, 개구부가 형성되는 일 면을 구비하는 하우징; 상기 하우징 내에 배치되며, 상기 무선전력 수신장치로 무선 전력 신호를 송신하도록 이루어지는 코일부; 상기 개구부와 오버랩 되도록 상기 하우징 내에 배치되며, 상기 개구부를 관통하여 물체의 온도를 측정하도록 이루어지는 온도 센서; 및 상기 온도 센서에서 측정된 온도에 근거하여 상기 코일부를 제어하도록 이루어지는 전력 송신 제어부를 포함한다.

일 실시 예에 있어서, 상기 무선전력 송신장치는, 상기 하우징의 일 면 상에 배치되어 상기 개구부를 덮는 패드를 더 포함하고, 상기 온도 센서는 상기 패드의 온도를 측정하도록 이루어질 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 상기 개구부에 대응하는 홈을 구비할 수 있다. 이는, 온도 센서가 물체의 넓은 부위에 대한 온도를 보다 정확히 측정하기 위한 것이며, 상기 홈은 상기 개구부와 오버랩 되는 렌즈를 수용할 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 상기 개구부와 오버랩 되는 렌즈를 더 포함할 수 있으며, 상기 렌즈의 적어도 일부는 상기 하우징에 고정되도록 상기 개구부에 삽입될 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 상기 렌즈의 일 면은 평면으로 이루어지고, 상기 렌즈의 타 면은 비구면으로 이루어질 수 있다. 상기 렌즈는 프레넬 렌즈일 수 있다. 상기 프레넬 렌즈는, 온도 센서의 시야각을 확보하는데 이용된다.

일 실시 예에 있어서, 상기 온도 센서는 상기 렌즈의 일 면에 부착될 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 상기 온도 센서는 상기 코일부의 위 그리고 상기 개구부의 아래에 위치할 수 있다. 상기 코일부에 의하여 형성되는 에너지 필드에 영향을 받지 않기 위해서, 상기 온도 센서는 절연체나 부도체로 이루어질 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 상기 무선전력 송신장치는, 상기 코일부의 위에 배치되는 회로기판을 더 포함하고, 상기 온도 센서는 상기 회로기판 상에 배치될 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 상기 온도 센서가 상기 하우징을 관통하여 상기 하우징의 외부에 위치한 물체의 온도를 측정할 수 있도록, 상기 하우징의 적어도 일부는 투명 또는 반투명하게 이루어질 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 상기 하우징의 적어도 일부는 평면으로 이루어진 일 면과 비구면으로 이루어진 타 면을 구비할 수 있다. 상기 하우징의 적어도 일부는 프레넬 렌즈의 형상을 가질 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 상기 무선전력 송신장치는, 복수 개의 개구부들과 복수 개의 온도 센서들이 포함되며, 각 온도 센서는 각 개구부에 오버랩 되도록 상기 하우징 내에 배치될 수 있다. 이는, 패드 전체에 대한 온도 분포를 골고루 측정하기 위한 것이다.

일 실시 예에 있어서, 상기 코일부는 복수 개의 코일들을 포함하며, 상기 전력 송신 제어부는, 상기 복수 개의 온도 센서들에서 측정된 온도들에 근거하여 상기 복수 개의 코일들 중 적어도 하나를 선택하고, 선택된 코일을 제어할 수 있다. 전력 송신 제어부는 온도가 기준 이상인 부분에 대응하는 코일을 오프 시키거나, 전달하는 전력량을 조절함으로써 발열을 제어할 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 상기 코일부는 제1 및 제2 코일을 포함하고, 상기 온도 센서는, 상기 제1 코일과 오버랩 되며 제1 온도를 측정하도록 이루어지는 제1 온도 센서; 및 상기 제2 코일과 오버랩 되며 제2 온도를 측정하도록 이루어지는 제2 온도 센서를 포함하며, 상기 전력 송신 제어부는, 상기 제1 코일을 이용하여 상기 무선 전력 신호를 송신하는 중에 상기 제1 온도가 기준보다 높은 경우, 상기 제1 코일이 상기 무선 전력 신호를 송신하는 것이 중지되도록 상기 제1 코일을 제어할 수 있다. 각 코일에 대응하는 부분의 온도를 측정할 수 있기 때문에, 각 코일에 대한 개별 제어가 가능해진다.

일 실시 예에 있어서, 상기 전력 송신 제어부는, 상기 제1 코일을 이용하여 상기 무선 전력 신호를 송신하는 중에 상기 제1 온도가 상기 기준보다 높고 상기 제2 온도가 상기 기준보다 낮은 경우, 상기 무선 전력 신호가 상기 제1 코일이 아닌 상기 제2 코일을 통해 송신되도록 상기 제1 및 제2 코일을 제어할 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 상기 전력 송신 제어부는, 상기 제1 및 제2 코일을 이용하여 상기 무선 전력 신호를 송신하는 중에 상기 제1 온도가 상기 기준보다 높고 상기 제2 온도가 상기 기준보다 낮은 경우, 상기 제1 코일이 상기 무선 전력 신호를 송신하는 것은 중지되고 상기 제2 코일이 상기 무선 신호를 전송하는 것은 유지되도록, 상기 제1 및 제2 코일을 제어할 ㅜ 이??.

일 실시 예에 있어서, 상기 개구부는 서로 다른 위치에 형성된 제1 및 제2 개구부를 포함하고, 상기 온도 센서가 상기 제1 및 제2 개구부 중 어느 하나를 관통하여 물체의 온도를 측정하도록, 상기 온도 센서를 이동시키도록 이루어지는 구동부를 더 포함할 수 있다. 하나의 온도 센서로 다수의 개구부를 통해 인터페이스 표면의 서로 다른 영역에 대한 온도를 측정할 수 있게 된다.

일 실시 예에 있어서, 상기 온도 센서는 적외선을 이용한 비접촉식 온도계일 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 상기 전력 송신 제어부는, 상기 무선전력 수신장치가 감지된 시점으로부터 소정시간이 지난 후에 상기 물체의 온도를 측정하도록 상기 온도 센서를 제어할 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 상기 전력 송신 제어부는, 상기 온도 센서가 상기 소정시간 동안 동작하지 않도록 상기 온도 센서를 제어할 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 상기 전력 송신 제어부는, 제1 무선전력 수신장치에 전력을 송신하는 중에 제2 무선전력 수신장치가 감지되는 경우, 상기 온도 센서가 소정시간 동안 동작하지 않도록 상기 온도 센서를 제어할 수 있다.

또한, 본 발명은 상술한 무선전력 전송장치를 구비한 차량 또는 무선전력 전송방법을 수행하는 차량으로까지 확장될 수 있다.

본 발명에 따른 무선전력 전송방법 및 무선전력 전송장치의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서는 하우징 내부에 구비한 온도 센서가 하우징의 개구부를 통해 무선전력 수신장치와 접촉하는 물체의 온도를 측정하기 때문에, 인터페이스 표면의 온도를 정확하게 측정할 수 있는 무선전력 전송장치가 제공될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예들에 따른 무선전력 전송장치 및 무선전력 수신장치를 개념적으로 나타낸 예시도이다.
도 2A 및 2B는 본 명세서에 개시된 실시 예들에서 채용 가능한 무선전력 전송장치 및 무선전력 수신장치의 구성을 예시적으로 나타낸 블록도이다.
도 3은 유도 결합 방식에 따라 무선전력 전송장치로부터 무선전력 수신장치에 무선으로 전력이 전달되는 개념을 도시한다.
도 4a 및 도 4b는 본 명세서에 개시된 실시 예들에서 채용 가능한 자기 유도 방식의 무선전력 전송장치 및 무선전력 수신장치의 구성의 일부를 예시적으로 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 명세서에 개시된 실시 예들에서 채용 가능한 유도 결합 방식에 따라 전력을 수신하는 하나 이상의 전송 코일들을 가지도록 구성된 무선전력 전송장치의 블록도이다.
도 6은 공진 결합 방식에 따라 무선전력 전송장치로부터 무선전력 수신장치에 무선으로 전력이 전달되는 개념을 도시한다.
도 7a 및 도 7b은 본 명세서에 개시된 실시 예들에서 채용 가능한 공진 방식의 무선전력 전송장치 및 무선전력 수신장치의 구성의 일부를 예시적으로 나타낸 블록도이다.
도 8은 본 명세서에 개시된 실시 예들에서 채용 가능한 공진 결합 방식에 따라 전력을 수신하는 하나 이상의 전송 코일들을 가지도록 구성된 무선전력 전송장치의 블록도이다.
도 9는 본 명세서에 개시된 실시 예들을 따르는 무선전력 전송장치 및 무선 전력 수신장치의 동작 상태들을 도시한다.
도 10은 하우징 내에 온도 센서를 구비한 무선전력 전송장치의 구조를 나타낸 분해 사시도이다.
도 11a 내지 도 11c는 온도 센서의 위치를 설명하기 위한 무선전력 전송장치의 단면도이다.
도 12a 및 도 12c는 패드를 더 구비하는 무선전력 전송장치의 단면도이다.
도 13a 내지 도 13d는 렌즈를 더 구비하는 무선전력 전송장치의 단면도이다.
도 14a 및 도 14b는 패드 및 렌즈를 더 구비하는 무선전력 전송장치의 단면도이다.
도 15a 및 도 15b는 하우징 일 면이 투명 또는 반투명하게 이루어진 무선전력 전송장치의 단면도이다.
도 16a 내지 도 16c는 하우징 일 면의 서로 다른 부분에 대한 온도를 측정할 수 있는 무선전력 전송장치를 설명하기 위한 도면들이다.
도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선전력 전송장치의 무선전력 전송방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 18은 무선전력 전송장치가 온도 센서를 제어하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 19는 무선전력 전송장치의 온도 분포를 표시하는 방법을 설명하기 위한 예시도이다.

본 명세서에 개시된 기술은 무선 전력 전송(wireless power transmission)에 적용된다. 그러나 본 명세서에 개시된 기술은 이에 한정되지 않고, 상기 기술의 기술적 사상이 적용될 수 있는 모든 전력 전송 시스템 및 방법, 무선 충전회로 및 방법, 그 외 무선으로 전송되는 전력을 이용하는 방법 및 장치에도 적용될 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

또한, 또한, 본 명세서에서 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.

또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예들에 따른 무선전력 전송장치 및 무선전력 수신장치를 개념적으로 나타낸 예시도이다.

도 1을 참조하여 알 수 있는 바와 같이, 상기 무선전력 전송장치(100)는 상기 무선전력 수신장치(200)가 필요로 하는 무선으로 전력을 전달하는 전력 전달 장치일 수 있다 .

또한, 상기 무선전력 전송장치(100)는 무선으로 전력을 전달함으로써 상기 무선전력 수신장치(200)의 배터리를 충전하는 무선 충전 장치일 수 있다.

그 밖에도, 상기 무선전력 전송장치(100)는 접촉되지 않은 상태에서 전원이 필요한 무선전력 수신장치(200)에게 전력을 전달하는 여러 가지 형태의 장치로 구현될 수 있다.

상기 무선전력 수신장치(200)는 상기 무선전력 전송장치(100)로부터 무선으로 전력을 수신하여 동작이 가능한 기기이다. 또한, 상기 무선전력 수신장치(200)는 상기 수신된 무선 전력을 이용하여 배터리를 충전할 수 있다.

한편, 본 명세서에서 설명되는 무선으로 전력을 수신하는 무선전력 수신장치는 휴대가 가능한 모든 전자 기기, 예컨대 키보드, 마우스, 영상 또는 음성의 보조 출력장치 등의 입출력장치를 비롯하여, 휴대폰, 셀룰러폰, 스마트 폰(smart phone), PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player)와, 태블릿, 혹은 멀티미디어 기기 등을 포괄하는 의미로 해석되어야 한다.

상기 무선전력 수신장치(200)는, 후술하는 바와 같이, 이동 통신 단말기(예컨대 휴대폰, 셀룰러폰, 태블릿) 또는 멀티미디어 기기일 수 있다.

한편, 상기 무선전력 전송장치(100)는 하나 이상의 무선 전력 전달 방법을 이용하여 상기 무선전력 수신장치(200)로 상호간 접촉이 없이 무선으로 전력을 전달할 수 있다. 즉, 상기 무선전력 전송장치(100)는 상기 무선 전력 신호에 의한 자기 유도 현상에 기초한 유도 결합(Inductive Coupling) 방식과 특정한 주파수의 무선 전력 신호에 의한 전자기적 공진 현상에 기초한 공진 결합(Magnetic Resonance Coupling) 방식 중 하나 이상을 이용하여 전력을 전달할 수 있다.

상기 유도 결합 방식에 의한 무선 전력 송신은 1차 코일 및 2차 코일을 이용하여 전력을 무선으로 전송하는 기술로, 자기 유도 현상에 의하여 하나의 코일에서 변화하는 자기장 통해 다른 코일 쪽에 전류가 유도됨으로써 전력이 전달되는 것을 말한다.

상기 공진 결합 방식에 의한 무선 전력 송신은 상기 무선전력 전송장치(100)에서 전송한 무선 전력 신호에 의하여 상기 무선전력 수신장치(200)에서 공진이 발생하고, 상기 공진 현상에 의하여 상기 무선전력 전송장치(100)로부터 상기 무선전력 수신장치(200)로 전력이 전달되는 것을 말한다.

이하에서는 본 명세서에 개시된 무선전력 전송장치(100) 및 무선전력 수신장치(200)에 관한 실시 예들을 구체적으로 설명한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 사용한다.

도 2a 및 2b는 본 명세서에 개시된 실시 예들에서 채용 가능한 무선전력 전송장치(100) 및 무선전력 수신장치(200)의 구성을 예시적으로 나타낸 블록도이다.

도 2a를 참조하면, 상기 무선전력 전송장치(100)는 전력 전달부(Power Transmission Unit)(110)를 포함하도록 구성된다. 상기 전력 전달부(110)는 전력 변환부(Power Conversion Unit)(111) 및 전력 송신 제어부(Power Transmission Control Unit)(112)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 전력 변환부(111)는 송신측 전원 공급부(190)로부터 공급된 전력을 무선 전력 신호(wireless power signal)로 변환하여 상기 무선전력 수신장치(200)로 전달한다. 상기 전력 변환부(111)에 의하여 전달되는 무선 전력 신호는 진동(oscillation)하는 특성을 가진 자기장(magnetic field) 또는 전자기장(electro-magnetic field)의 형태로 형성된다. 이를 위하여 상기 전력 변환부(111)는 상기 무선 전력 신호가 발생하는 코일을 포함하도록 구성될 수 있다.

상기 전력 변환부(111)는 각 전력 전달 방식에 따라 다른 형태의 무선 전력 신호를 형성하기 위한 구성 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 전력 변환부(111)는 유도 결합 방식에 따라 상기 무선전력 수신장치(200)의 2차 코일에 전류를 유도시키기 위하여 변화하는 자기장을 형성시키는 1차 코일을 포함하도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 전력 변환부(111)는 공진 결합 방식에 따라 상기 무선전력 수신장치(200)에 공진 현상을 발생시키기 위하여 특정 공진 주파수를 가진 자기장을 형성시키는 코일(또는 안테나)를 포함하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 전력 변환부(111)는 전술된 유도 결합 방식과 공진 결합 방식 중 하나 이상의 방법을 이용하여 전력을 전달할 수 있다.

상기 전력 변환부(111)에 포함되는 구성 요소들 중 유도 결합 방식을 따르는 것들에 대하여는 도 4a, 도 4b 및 도 5를 참조하여, 공진 결합 방식을 따르는 것들에 대하여는 도 7 a, 도 7b및 도 8을 참조하여 후술된다.

한편, 상기 전력 변환부(111)는 상기 무선 전력 신호를 형성시키기 위해 사용되는 주파수, 인가되는 전압, 전류 등의 특성을 조절할 수 있는 회로를 더 포함하도록 구성될 수 있다.

상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 전력 전달부(110)에 포함되는 각 구성요소를 제어한다. 상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 무선 전력 공급 장치(100)를 제어하는 다른 제어부(미도시)와 통합되도록 구현될 수 있다.

한편, 상기 무선 전력 신호가 도달할 수 있는 영역은 두 가지로 구분될 수 있다. 먼저, 활동 영역(active area)은 상기 무선전력 수신장치(200)로 전력을 전달하는 무선 전력 신호가 통과하는 영역을 말한다. 다음으로, 감지 영역(semi-active area)은 상기 무선전력 전송장치(100)가 상기 무선전력 수신장치(200)의 존재를 감지할 수 있는 관심 영역을 말한다. 여기서, 상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 무선전력 수신장치(200)가 상기 활동 영역 또는 감지 영역에 배치(placement)되거나 제거(removal)되었는지 여부에 대하여 감지할 수 있다. 구체적으로, 상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 전력 변환부(111)에서 형성되는 무선 전력 신호를 이용하거나, 별도로 구비된 센서에 의하여 상기 무선전력 수신장치(200)가 상기 활동 영역 또는 감지 영역에 배치되었는지 여부를 검출할 수 있다. 예컨대, 상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 감지 영역에 존재하는 상기 무선전력 수신장치(200)로 인하여 상기 무선 전력 신호가 영향을 받아, 상기 전력 변환부(111)의 상기 무선 전력 신호를 형성하기 위한 전력의 특성이 변화하는지 여부를 모니터링함으로써 상기 무선전력 수신장치(200)의 존재를 검출할 수 있다. 다만, 상기 활동 영역 및 감지 영역은 유도 결합 방식 및 공진 결합 방식 등의 무선 전력 전달방식에 따라 다를 수 있다.

상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 무선전력 수신장치(200)의 존재를 검출한 결과에 따라 상기 무선전력 수신장치(200)를 식별하는 과정을 수행하거나, 무선 전력 전송을 시작할 것인지 여부를 결정할 수 있다.

또한, 상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 무선 전력 신호를 형성하기 위한 상기 전력 변환부(111)의 주파수, 전압, 전류 중 하나 이상의 특성을 결정할 수 있다. 상기 특성의 결정은 상기 무선전력 전송장치(100) 측의 조건에 의하여 또는 상기 무선전력 수신장치(200) 측의 조건에 의하여 이루어질 수 있다.

상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 무선전력 수신장치(200)로부터 전력 제어 메시지를 수신할 수 있다. 상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 수신된 전력 제어 메시지를 기초로 상기 전력 변환부(111)의 주파수, 전압, 전류 중 하나 이상의 특성을 결정할 수 있으며, 그 밖에 상기 전력 제어 메시지를 기초로 다른 제어 동작을 수행할 수 있다.

예를 들어, 상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 무선전력 수신장치(200)의 정류된 전력량 정보, 충전 상태 정보 및 식별 정보 중 하나 이상을 포함하는 전력 제어 메시지에 따라 상기 무선 전력 신호를 형성시키기 위해 사용되는 주파수, 전류, 전압 중 하나 이상의 특성을 결정할 수 있다.

또한, 상기 전력 제어 메시지를 이용하는 그 밖의 다른 제어 동작으로서, 상기 무선전력 전송장치(100)는 무선 전력 전달과 관련된 일반적인 제어 동작을 상기 전력 제어 메시지를 기초로 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 무선전력 전송장치(100)는 상기 전력 제어 메시지를 통하여 상기 무선전력 수신장치(200)와 관련된 청각적 또는 시각적으로 출력할 정보를 수신하거나, 기기간의 인증 등에 필요한 정보를 수신할 수도 있다.

이와 같은 상기 전력 제어 메시지를 수신하기 위하여, 상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 무선 전력 신호를 통하여 수신하는 방법 및 그 외의 사용자 데이터를 수신하는 방법 중 적어도 하나를 이용할 수 있다.

상기 전력 제어 메시지를 수신하기 위하여, 상기 무선전력 전송장치(100)는 상기 전력 변환부(111)와 전기적으로 연결된 변복조부(Power Communications Modulation/Demodulation Unit)(113)를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 변복조부(113)는 상기 무선전력 수신장치(200)에 의하여 변조된 무선 전력 신호를 복조하여 상기 전력 제어 메시지를 수신하기 위하여 사용될 수 있다.

그 밖에, 어떤 실시 예에서는 상기 전력 송신 제어부(112)가 상기 무선전력 전송장치(100)에 포함되어 있는 통신 수단(미도시)에 의하여 전력 제어 메시지가 포함되어 있는 사용자 데이터를 수신함으로써 전력 제어 메시지를 획득할 수도 있다.

또한, 본 명세서에 개시된 실시 예들을 따르는 양방향 통신이 가능한 무선 전력 전송환경에서는, 상기 전력 송신 제어부(112)가 상기 무선전력 수신장치(200)로 데이터를 전송할 수 있다. 상기 전력 송신 제어부(112)가 전송하는 데이터는 상기 무선전력 수신장치(200)가 전력 제어 메시지를 보내도록 요청하는 것일 수 있다.

도 2B를 참조하면, 상기 무선전력 수신장치는(200)는 전원 공급부(290)를 포함하도록 구성된다. 상기 전원 공급부(290)는 상기 무선전력 수신장치(200)의 작동에 필요한 전력을 공급한다. 상기 전원 공급부(290)는 전력 수신부(291) 및 전력 수신 제어부(292)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 전력 수신부(291)는 상기 무선전력 전송장치(100)로부터 무선으로 전달되는 전력을 수신한다.

상기 전력 수신부(291)는 무선 전력 전달 방식에 따라 상기 무선 전력 신호를 수신하기 위해 필요한 구성 요소를 포함할 수 있다. 또한, 상기 전력 수신부(291)는 하나 이상의 무선 전력 전달 방식에 따라 전력을 수신할 수 있으며, 이 경우 상기 전력 수신부(291)는 각 방식에 따라 필요한 서로 구성 요소들을 함께 포함할 수 있다.

먼저, 상기 전력 수신부(291)는 진동하는 특성을 가진 자기장 또는 전자기장의 형태로 전달되는 무선 전력 신호를 수신하기 위한 코일을 포함하도록 구성될 수 있다.

예컨대, 유도 결합 방식에 따른 구성 요소로서, 상기 전력 수신부(291)는 변화되는 자기장에 의하여 전류가 유도되는 2차 코일을 포함할 수 있다. 또한, 상기 전력 수신부(291)는 공진 결합 방식에 따른 구성 요소로서 특정 공진 주파수를 가진 자기장에 의하여 공진 현상이 발생되는 코일 및 공진 회로를 포함할 수 있다.

다만, 상기 전력 수신부(291)가 하나 이상의 무선 전력 전달 방식에 따라 전력을 수신하는 경우, 상기 전력 수신부(291)는 하나의 코일을 이용하여 수신하도록 구현되거나, 또는 각 전력 전달 방식에 따라 다르게 형성된 코일을 이용하여 수신하도록 구현될 수 있다.

상기 전력 수신부(291)에 포함되는 구성 요소들 중 유도 결합 방식을 따르는 것들에 대하여는 도 4a 및 도 4b를 참조하여, 공진 결합 방식을 따르는 것들에 대하여는 도 7a 및 도 7b를 참조하여 후술된다.

한편, 상기 전력 수신부(291)는 상기 무선 전력 신호를 직류로 변환하기 위한 정류 회로(rectifier) 및 평활 회로(regulator)를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 전력 수신부(291)는 수신된 전력 신호에 의하여 과전압 또는 과전류가 발생하지 않도록 방지하는 회로를 더 포함할 수 있다.

상기 전력 수신 제어부(292)는 상기 전원 공급부(290)에 포함되는 각 구성요소를 제어한다.

구체적으로, 상기 전력 수신 제어부(292)는 상기 무선전력 전송장치(100)로 전력 제어 메시지를 전달할 수 있다. 상기 전력 제어 메시지는 상기 무선전력 전송장치(100)에게 무선 전력 신호의 전달을 개시하거나 종료하도록 지시하는 것일 수 있다. 또한 상기 전력 제어 메시지는 상기 무선전력 전송장치(100)에게 상기 무선 전력 신호의 특성을 조절하도록 지시하는 것일 수 있다.

이와 갈은 상기 전력 제어 메시지를 전송하기 위하여, 상기 전력 수신 제어부(292)는 상기 무선 전력 신호를 통하여 전송하는 방법 및 그 외의 사용자 데이터를 통하여 전송하는 방법 중 적어도 하나를 이용할 수 있다.

상기 전력 제어 메시지를 전송하기 위하여, 상기 무선전력 수신장치(200)는 상기 전력 수신부(291)와 전기적으로 연결된 변복조부(Power Communications Modulation/Demodulation Unit)(293)를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 변복조부(293)는, 전술된 상기 무선전력 전송장치(100)의 경우와 마찬가지로, 상기 무선 전력 신호를 통하여 상기 전력 제어 메시지를 전송하기 위하여 사용될 수 있다. 상기 변복조부(293)는 상기 무선 전력 전송장치(100)의 전력 변환부(111)를 흐르는 전류 및/또는 전압을 조절하는 수단으로 사용될 수 있다. 이하, 상기 무선전력 전송장치(100) 측과 상기 무선전력 수신장치(200) 측의 각각의 변복조부(113 및 293)가 무선 전력 신호를 통한 전력 제어 메시지의 송수신을 위하여 사용되는 방법에 대하여 설명된다.

상기 전력 변환부(111)에 의하여 형성된 무선 전력 신호는 상기 전력 수신부(291)에 의하여 수신된다. 이때, 상기 전력 수신 제어부(292)는 상기 무선 전력 신호를 변조(modulation)하도록 상기 무선전력 수신장치(200) 측의 변복조부(293)를 제어한다. 예컨대, 상기 전력 수신 제어부(292)는 상기 전력 수신부(291)과 연결된 변복조부(293)의 리액턴스(reactance)를 변경시킴으로써 상기 무선 전력 신호로부터 수신하는 전력량이 그에 따라 변하도록 변조 과정을 수행할 수 있다. 상기 무선 전력 신호로부터 수신되는 전력량의 변경은 상기 무선 전력 신호를 형성시키는 상기 전력 변환부(111)의 전류 및/또는 전압의 변경을 가져온다. 이 때, 상기 무선전력 전송장치(100) 측의 변복조부(113)는 상기 전력 변환부(111)의 전류 및/또는 전압의 변경을 감지하여 복조(demodulation) 과정을 수행한다.

즉, 상기 전력 수신 제어부(292)는 상기 무선전력 전송장치(100)에게 전달하고자 하는 전력 제어 메시지를 포함하는 패킷(packet)을 생성하여 상기 패킷이 포함되도록 상기 무선 전력 신호를 변조하고, 상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 변복조부(113)의 복조 과정 수행 결과를 기초로 상기 패킷을 디코드함으로써, 상기 패킷에 포함되어 있는 상기 전력 제어 메시지를 획득할 수 있다.

그 밖에, 어떤 실시 예들에서는 상기 전력 수신 제어부(292)가 상기 무선전력 수신장치(200)에 포함되어 있는 통신 수단(미도시)에 의하여 전력 제어 메시지가 포함되어 있는 사용자 데이터를 전송함으로써 전력 제어 메시지를 상기 무선전력 전송장치(100)로 전송할 수도 있다.

또한, 본 명세서에 개시된 실시 예들을 따르는 양방향 통신이 가능한 무선 전력 전송환경에서는, 상기 전력 수신 제어부(292)가 상기 무선전력 전송장치(100)로부터 전송되는 데이터를 수신할 수 있다. 상기 무선전력 전송장치(100)로부터 전송되는 데이터는 전력 제어 메시지를 전송할 것을 요청하는 것일 수 있다.

그 밖에, 상기 전원 공급부(290)는 충전부(298) 및 배터리(299)를 더 포함하도록 구성될 수 있다.

상기 전원 공급부(290)로부터 동작을 위한 전원을 공급받는 상기 무선전력 수신장치(200)는 상기 무선전력 전송장치(100)로부터 전달된 전력에 의하여 동작하거나, 또는 상기 전달된 전력을 이용하여 상기 배터리(299)를 충전한 후 상기 배터리(299)에 충전된 전력에 의하여 동작할 수 있다. 이때, 상기 전력 수신 제어부(292)는 상기 전달된 전력을 이용하여 충전을 수행하도록 상기 충전부(298)를 제어할 수 있다.

이하에서, 본 명세서에 개시된 실시 예들에 적용 가능한 무선전력 전송장치 및 무선전력 수신장치에 대하여 설명된다. 먼저, 도 3 내지 도 5를 참조하여 상기 무선전력 전송장치가 상기 무선전력 수신장치로 유도 결합 방식에 따라 전력을 전달하는 방법이 개시된다.

도 3은 유도 결합 방식에 따라 무선전력 전송장치로부터 무선전력 수신장치에 무선으로 전력이 전달되는 개념을 도시한다.

무선전력 전송장치(100) 의 전력 전달이 유도 결합 방식을 따르는 경우, 상기 전력 전달부(110) 내의 1차 코일(primary coil)에 흐르는 전류의 세기가 변화되면, 그 전류에 의해 1차 코일을 통과하는 자기장이 변화한다. 이와 같이 변화된 자기장은 상기 무선전력 수신장치(200) 내의 2차 코일(secondary coil) 측에 유도 기전력을 발생시킨다.

이 방식에 따르면, 상기 무선전력 전송장치(100)의 상기 전력 변환부(111)는 자기 유도에서의 1차 코일로 동작하는 전송 코일(Tx coil)(1111a)를 포함하도록 구성된다. 또한 상기 무선전력 수신장치(200)의 상기 전력 수신부(291)는 자기 유도에서의 2차 코일로 동작하는 수신 코일(Rx coil)(2911a)을 포함하도록 구성된다.

먼저 상기 무선전력 전송장치(100) 측의 상기 전송 코일(1111a)과 상기 무선전력 수신장치(200) 측의 수신 코일이 근접하도록 상기 무선전력 전송장치(100) 및 상기 무선전력 수신장치(200)를 배치한다. 그 후 상기 전력 송신 제어부(112)가 상기 전송 코일(1111a)의 전류가 변화되도록 제어하면, 상기 전력 수신부(291)는 상기 수신 코일(2911a)에 유도된 기전력을 이용하여 상기 무선전력 수신장치(200)에 전원을 공급하도록 제어한다.

상기 유도 결합 방식에 의한 무선 전력 전달의 효율은, 주파수 특성에 따른 영향은 적으나, 각 코일을 포함하는 상기 무선전력 전송장치(100) 및 상기 무선전력 수신장치(200) 사이의 배열(alignment) 및 거리(distance)의 영향을 받게 된다.

한편, 유도 결합 방식에 의한 무선 전력 전달을 위하여 상기 무선전력 전송장치(100)는 평평한 표면(flat surface) 형태의 인터페이스 표면(interface surface)(미도시)을 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 인터페이스 표면의 상부에는 하나 이상의 무선전력 수신장치가 놓일 수 있으며, 상기 인터페이스 표면의 하부에는 상기 전송 코일(1111a)가 장착될 수 있다. 그 경우, 상기 인터페이스 표면의 하부에는 장착된 상기 전송 코일(1111a)과 상기 인터페이스 표면의 상부에 위치한 무선전력 수신장치(200)의 수신 코일(2911a) 사이의 수직 공간(vertical spacing)이 작게 형성됨으로써 상기 코일들 간의 거리는 유도 결합 방식에 의한 무선 전력 전달이 효율적으로 이루어질 수 있도록 충분히 작게 된다.

또한, 상기 인터페이스 표면의 상부에는 상기 무선전력 수신장치(200)가 놓일 위치를 지시하는 배열 지시부(미도시)가 형성될 수 있다. 상기 배열 지시부는 상기 인터페이스 표면의 하부에 장착된 전송 코일(1111a)과 상기 수신 코일(2911a) 사이의 배열이 적합하게 이루어질 수 있는 상기 무선전력 수신장치(200)의 위치를 지시한다. 상기 배열 지시부는 단순한 표시(marks)이거나, 상기 무선전력 수신장치(200)의 위치를 가이드하는 돌출 구조의 형태로 형성될 수 있다. 또는 상기 배열 지시부는 상기 인터페이스 표면의 하부에 장착되는 자석과 같은 자성체의 형태로 형성되어, 상기 무선전력 수신장치(200) 내부에 장착된 다른 극의 자성체와의 상호간 인력에 의하여 상기 코일들이 적합한 배열을 이루도록 가이드할 수도 있다.

한편, 상기 무선전력 전송장치(100)는 하나 이상의 전송 코일을 포함하도록 형성될 수 있다. 상기 무선전력 전송장치(100)는 상기 하나 이상의 전송 코일 중에서 상기 무선전력 수신장치(200)의 수신 코일(2911a)과 적합하게 배열된 일부의 코일을 선택적으로 이용하여 전력 전송 효율을 높일 수 있다. 상기 하나 이상의 전송 코일을 포함하는 무선전력 전송장치(100)에 관하여 도 5를 참조하여 후술된다.

이하에서는, 본 명세서에 개시된 실시 예들에 적용 가능한 유도 결합 방식의 무선전력 전송장치 및 무선전력 수신장치의 구성에 대하여 구체적으로 설명된다.

도 4a 및 도 4b는 본 명세서에 개시된 실시 예들에서 채용 가능한 자기 유도 방식의 무선전력 전송장치(100) 및 무선전력 수신장치(200)의 구성의 일부를 예시적으로 나타낸 블록도이다. 도 4a를 참조하여 상기 무선전력 전송장치(100)에 포함된 상기 전력 전달부(110)의 구성에 대하여 설명하고, 도 4b를 참조하여 상기 무선전력 수신장치(200)에 포함된 상기 전원 공급부(290)의 구성에 대하여 설명한다.

도 4a를 참조하면, 상기 무선전력 전송장치(100)의 상기 전력 변환부(111)는 전송 코일(Tx coil)(1111a) 및 인버터(1112)를 포함하도록 구성될 수 있다.

상기 전송 코일(1111a)는, 전술된 바와 같이, 전류의 변화에 따라 무선 전력 신호에 해당하는 자기장을 형성한다. 상기 전송 코일(1111a)은 평판 나선형태(Planar Spiral type) 또는 원통형 솔레노이드 형태(Cylindrical Solenoid type)로 구현될 수 있다.

상기 인버터(1112)는 상기 전원 공급부(190)로부터 얻은 직류 입력(DC input)을 교류 파형(AC waveform)으로 변형시킨다. 상기 인버터(1112)에 의해 변형된 교류 전류는 상기 전송 코일(1111a) 및 커패시터(capacitor)(미도시)를 포함하는 진동 회로(resonant circuit)를 구동시킴으로써 자기장이 상기 전송 코일(1111a)에서 형성된다.

그 밖에, 상기 전력 변환부(111)는 위치 결정부(Positioning Unit)(1114)를 더 포함하도록 구성될 수 있다.

상기 위치 결정부(1114)는 상기 유도 결합 방식에 의한 무선 전력 전달의 효율을 높이기 위하여 상기 전송 코일(1111a)을 이동 또는 회전시킬 수 있다. 이는, 전술된 바와 같이, 유도 결합 방식에 의한 전력 전달은 1차 및 2차 코일을 포함하는 상기 무선전력 전송장치(100) 및 상기 무선전력 수신장치(200) 사이의 배열(alignment) 및 거리(distance)의 영향을 받기 때문이다. 특히, 상기 위치 결정부(1114)는 상기 무선전력 수신장치(200)가 상기 무선전력 전송장치(100)의 활동 영역 내에 존재하지 않는 경우에 사용될 수 있다.

따라서, 상기 위치 결정부(1114)는 상기 무선전력 전송장치(100)의 상기 전송 코일(1111a)과 및 상기 무선전력 수신장치(200)의 상기 수신 코일(2911a)의 중심간 거리(distance)가 일정 범위 이내가 되도록 상기 전송 코일(1111a)을 이동시키거나, 상기 전송 코일(1111a)과 상기 수신 코일(2911a)의 중심이 중첩되도록 상기 전송 코일(1111a)를 회전시키는 구동부(미도시)를 포함하도록 구성될 수 있다.

이를 위하여, 상기 무선전력 전송장치(100)는 상기 무선전력 수신장치(200)의 위치를 감지하는 센서로 이루어진 위치 감지부(detection unit)(미도시)를 더 구비할 수 있고, 상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 위치 감지 센서로부터 수신한 상기 무선전력 수신장치(200)의 위치 정보를 기초로 상기 위치 결정부(1114)를 제어할 수 있다.

또한, 이를 위하여 상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 변복조부(113)를 통하여 상기 무선전력 수신장치(200)와의 배열 또는 거리에 대한 제어 정보를 수신하고, 상기 수신된 배열 또는 거리에 대한 제어 정보를 기초로 상기 위치 결정부(1114)를 제어할 수 있다.

만약, 상기 전력 변환부(111)가 복수의 전송 코일을 포함하도록 구성되었다면, 상기 위치 결정부(1114)는 상기 복수의 전송 코일 중에서 어느 것이 전력 전달을 위하여 사용될 것인지 결정할 수 있다. 상기 복수의 전송 코일을 포함한 무선전력 전송장치(100)의 구성에 대해서는 도 5를 참조하여 후술된다.

한편, 상기 전력 변환부(111)는 전력 센싱부(1115)를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 무선전력 전송장치(100) 측의 전력 센싱부(1115)는 상기 전송 코일(1111a)에 흐르는 전류 또는 전압을 모니터링한다. 상기 전력 센싱부(1115)는 무선전력 전송장치(100)의 정상동작 여부를 확인하기 위한 것으로, 외부로부터 공급되는 전원의 전압 또는 전류를 검출하고, 상기 검출된 전압 또는 전류가 임계값을 초과하는지를 확인할 수 있다. 상기 전력 센싱부(1115)는, 도시되지 않았으나, 외부로부터 공급되는 전원의 전압 또는 전류를 검출하기 위한 저항과 상기 검출된 전원의 전압값 또는 전류값과 임계값을 비교하여 그 비교 결과를 출력하는 비교기를 포함할 수 있다. 상기 전력 센싱부(1115)의 상기 확인 결과를 기초로, 상기 전력 송신 제어부(112)는 스위칭부(미도시)를 제어하여 상기 전송 코일(1111a)로 인가되는 전원을 차단할 수 있다.

도 4b를 참조하면, 상기 무선전력 수신장치(200)의 상기 전원 공급부(290)는 수신 코일(Rx 코일)(2911a) 및 정류 회로(2913)를 포함하도록 구성될 수 있다.

상기 전송 코일(1111a)로부터 형성된 자기장에 변화에 의하여 상기 수신 코일(2911a)에서 전류가 유도된다. 상기 수신 코일(2911a)의 구현 형태는, 상기 전송 코일(1111a)의 경우와 마찬가지로, 평판 나선 형태 또는 원통형 솔레노이드 형태일 수 있다.

또한, 무선 전력의 수신 효율을 높이거나 공진 감지(resonant detection)를 위해 직/병렬 커패시터들(series and parallel capacitors)이 상기 수신 코일(2911a)과 연결되도록 구성될 수 있다.

상기 수신 코일(2911a)은 단일 코일 또는 복수의 코일 형태일 수 있다.

상기 정류 회로(2913)는 교류를 직류로 변환시키기 위하여 전류에 대하여 전파 정류(full-wave rectification)를 수행한다. 상기 정류 회로(2913)는, 예컨대, 4개의 다이오드로 이루어진 브릿지(full bridge) 정류 회로, 또는 능동 소자(active components)를 이용한 회로로 구현될 수 있다.

그 밖에, 상기 정류 회로(2913)는 정류된 전류를 보다 평탄하고 안정적인 직류로 만들어 주는 평활 회로(regulator)를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 정류 회로(2913)의 출력 전원은 상기 전원 공급부(290)의 각 구성 요소들에게 공급된다. 또한, 상기 정류 회로(2913)은 출력되는 직류 전원을 상기 전원 공급부(290)의 각 구성 요소(예컨대, 충전부(298)와 같은 회로)에 필요한 전원에 맞추기 위하여 적정한 전압으로 변환하는 직류-직류 변환기(DC-DC converter)를 더 포함할 수 있다.

상기 변복조부(293)는 상기 전력 수신부(291)과 연결되고, 직류 전류에 대해서는 저항(resistance)이 변하는 저항성 소자로 구성될 수 있고, 교류 전류에 대해서는 리액턴스(reactance)가 변하는 용량성 소자로 구성될 수 있다. 상기 전력 수신 제어부(292)는 상기 변복조부(293)의 저항 또는 리액턴스를 변경시킴으로써 상기 전력 수신부(291)에 수신되는 무선 전력 신호를 변조할 수 있다.

한편, 상기 전원 공급부(290)는 전력 센싱부(2914)를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 무선전력 수신장치(200) 측의 전력 센싱부(2914)는 상기 정류 회로(2913)에 의하여 정류된 전원의 전압 및/또는 전류를 모니터링하고, 상기 모니터링 결과 상기 정류된 전원의 전압 및/또는 전류가 임계값을 초과하는 경우 상기 전력 수신 제어부(292)는 적절한 전력을 전달하도록 상기 무선전력 전송장치(100)에게 전력 제어 메시지를 송신한다.

도 5는 본 명세서에 개시된 실시 예들에서 채용 가능한 유도 결합 방식에 따라 전력을 수신하는 하나 이상의 전송 코일들을 가지도록 구성된 무선전력 전송장치의 블록도이다.

도 5를 참조하면, 본 명세서에 개시된 실시 예들을 따르는 무선전력 전송장치(100) 의 전력 변환부(111)는 하나 이상의 전송 코일들(1111a-1 내지 1111a-n)로 구성될 수 있다. 상기 하나 이상의 전송 코일들(1111a-1 내지 1111a-n)은 부분적으로 겹치는 1차 코일들의 배열(an array of partly overlapping primary coils)일 수 있다. 상기 하나 이상의 전송 코일들 중 일부에 의하여 활동 영역이 결정될 수 있다.

상기 하나 이상의 전송 코일들(1111a-1 내지 1111a-n)은 상기 인터페이스 표면의 하부에 장착될 수 있다. 또한, 상기 전력 변환부(111)는 상기 하나 이상의 전송 코일들(1111a-1 내지 1111a-n) 중 일부의 코일들의 연결을 수립하고 해제하는 다중화기(Multiplexer)(1113)를 더 포함할 수 있다.

상기 인터페이스 표면의 상부에 놓인 무선전력 수신장치(200)의 위치가 감지되면, 상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 무선전력 수신장치(200)의 감지된 위치를 고려하여 상기 하나 이상의 전송 코일들(1111a-1 내지 1111a-n) 중 상기 무선전력 수신장치(200)의 수신 코일(2911a)과 유도 결합 관계에 놓일 수 있는 코일들이 연결될 수 있도록 상기 다중화기(1113)를 제어할 수 있다.

이를 위하여 상기 전력 송신 제어부(112)가 상기 무선전력 수신장치(200)의 위치 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 무선전력 전송장치(100)에 구비된 상기 위치 감지부(미도시)에 의하여 상기 인터페이스 표면 상의 상기 무선전력 수신장치(200)의 위치를 획득할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 하나 이상의 전송 코일들(1111a-1 내지 1111a-n)을 각각 이용하여 상기 인터페이스 표면 상의 물체로부터 무선 전력 신호의 강도를 나타내는 전력 제어 메시지 또는 상기 물체의 식별 정보를 나타내는 전력 제어 메시지를 수신하고, 상기 수신된 결과를 기초로 상기 하나 이상의 전송 코일들 중 어느 코일의 위치와 근접한지를 판단함으로써 상기 무선전력 수신장치(200)의 위치 정보를 획득할 수도 있다.

한편, 상기 활동 영역은 상기 인터페이스 표면의 일부로서, 상기 무선전력 전송장치(100)가 상기 무선전력 수신장치(200)에 무선으로 전력을 전달할 때 높은 효율의 자기장이 통과할 수 있는 부분을 의미할 수 있다. 이 때, 상기 활동 영역을 통과하는 자기장을 형성시키는 단일 전송 코일 또는 하나 이상의 전송 코일들의 조합을 주요 셀(primary cell)로 지칭할 수 있다. 따라서, 상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 무선전력 수신장치(200)의 감지된 위치를 기초로 활동 영역을 결정하고, 상기 활동 영역에 대응되는 주요 셀의 연결을 수립하여 상기 무선전력 수신장치(200)의 수신 코일(2911a)와 상기 주요 셀에 속한 코일들이 유도 결합 관계에 놓일 수 있도록 상기 다중화기(1113)을 제어할 수 있다.

또한, 상기 전력 변환부(111)는 연결된 코일들과 진동 회로(resonant circuit)를 형성하도록 임피던스를 조절하는 임피던스 매칭부(impedance matching unit)(미도시)를 더 포함할 수 있다.

이하에서, 도 6 내지 도 8을 참조하여 무선전력 전송장치가 공진 결합 방식에 따라 전력을 전달하는 방법이 개시된다.

도 6은 공진 결합 방식에 따라 무선전력 전송장치로부터 무선전력 수신장치에 무선으로 전력이 전달되는 개념을 도시한다.

먼저, 공진(resonance)(또는 공명)에 대해 간략하게 설명하면 다음과 같다. 공진(resonance)이란, 진동계가 그 고유 진동수와 같은 진동수를 가진 외력을 주기적으로 받아 진폭이 뚜렷하게 증가하는 현상을 말한다. 공진은 역학적 진동 및 전기적 진동 등 모든 진동에서 일어나는 현상이다. 일반적으로 외부에서 진동계에 진동시킬 수 있는 힘을 가했을 때 그 진동계의 고유 진동수와 외부에서 가해주는 힘의 진동수가 같으면 그 진동은 심해지고 진폭도 커진다.

같은 원리로, 일정 거리 내에서 떨어져 있는 복수의 진동체들이 서로 동일한 주파수로 진동하는 경우, 상기 복수의 진동체들은 상호 공진하며, 이 경우 상기 복수의 진동체들 간에는 저항이 감소하게 된다. 전기 회로에서는 인덕터과 커패시터를 사용하여 공진 회로를 만들 수 있다.

무선전력 전송장치(100)의 전력 전달이 공진 결합 방식을 따르는 경우, 상기 전력 전달부(110)에서 교류 전원에 의하여 특정한 진동 주파수를 가진 자기장이 형성된다. 상기 형성된 자기장에 의하여 상기 무선전력 수신장치(200)에서 공진 현상이 일어나는 경우 상기 무선전력 수신장치(200) 내에서는 상기 공진 현상에 의하여 전력이 발생된다.

공진 주파수는, 예를 들어, 다음 수학식 1과 같은 수식에 의하여 결정될 수 있다.

여기서, 공진 주파수 (f)는 회로 내의 인덕턴스(L) 및 커패시턴스(C)에 의하여 결정된다. 코일을 사용하여 자기장을 형성하는 회로에 있어서 상기 인덕턴스는 상기 코일의 회전 수 등에 의하여 결정되고, 상기 커패시턴스는 상기 코일 사이의 간격, 면적 등에 의하여 결정될 수 있다. 상기 공진 주파수를 결정하기 위하여 상기 코일 외에 용량성 공진 회로가 연결되도록 구성될 수도 있다.

도 6을 참조하면, 공진 결합 방식에 따라 무선으로 전력이 전송되는 경우, 상기 무선전력 전송장치(100)의 상기 전력 변환부(111)는 자기장이 형성되는 전송 코일(Tx coil)(1111b) 및 상기 전송 코일(1111b)와 연결되고 특정한 진동 주파수를 결정하기 위한 공진 회로(1116)를 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 공진 회로(1116)는 용량성 회로(capacitors)를 이용하여 구현될 수 있으며, 상기 전송 코일(1111b)의 인덕턴스 및 상기 공진 회로(1116)의 커패시턴스를 기초로 상기 특정한 진동 주파수가 결정된다.

상기 공진 회로(1116)의 회로 소자의 구성은 상기 전력 변환부(111)가 자기장을 형성할 수 있도록 다양한 형태로 이루어질 수 있으며, 도 6과 같이 상기 전송 코일(1111b)과 병렬로 연결되는 형태로 제한되지 아니한다.

또한, 상기 무선전력 수신장치(200)의 상기 전력 수신부(291)는 상기 무선전력 전송장치(100)에서 형성된 자기장에 의하여 공진 현상이 일어날 수 있도록 구성된 공진 회로(2912) 및 수신 코일(Rx coil)(2911b)을 포함한다. 즉, 상기 공진 회로(2912)는 역시 용량성 회로를 이용하여 구현될 수 있으며, 상기 공진 회로(2912)는 상기 수신 코일(2911b)의 인덕턴스와 상기 공진 회로(2912)의 커패시턴스를 기초로 결정되는 공진 주파수가 상기 형성된 자기장의 공진 주파수와 동일하도록 구성된다.

상기 공진 회로(2912)의 회로 소자의 구성은 상기 전력 수신부(291)가 상기 자기장에 의하여 공진이 일어날 수 있도록 다양한 형태로 이루어질 수 있으며, 도 6과 같이 상기 수신 코일(2911b)과 직렬로 연결되는 형태로 제한되지 아니한다.

상기 무선전력 전송장치(100)에서의 상기 특정한 진동 주파수는 LTx, CTx를 가지고 상기 수학식 1을 이용하여 획득될 수 있다. 여기서, 상기 무선전력 수신장치(200)의 LRX 및 CRX를 상기 수학식 1에 대입한 결과가 상기 특정한 진동 주파수와 동일한 경우에 상기 무선전력 수신장치(200)에서는 공진이 일어난다.

상기 공진 결합 방식에 의한 무선 전력 전달의 효율은, 주파수 특성에 따른 영향이 큰 반면, 각 코일을 포함하는 상기 무선전력 전송장치(100) 및 상기 무선전력 수신장치(200) 사이의 배열 및 거리에 따른 영향은 유도 결합 방식에 비해 상대적으로 작다.

이하에서는, 본 명세서에 개시된 실시 예들에 적용 가능한 공진 결합 방식의 무선전력 전송장치 및 무선전력 수신장치의 구성에 대하여 구체적으로 설명된다.

도 7a 및 도 7b는 본 명세서에 개시된 실시 예들에서 채용 가능한 공진 방식의 무선전력 전송장치(100) 및 무선전력 수신장치(200)의 구성의 일부를 예시적으로 나타낸 블록도이다.

도 7a를 참조하여 상기 무선전력 전송장치(100)에 포함된 상기 전력 전달부(110)의 구성에 대하여 설명된다.

상기 무선전력 전송장치(100)의 상기 전력 변환부(111)는 전송 코일(Tx coil)(1111b), 인버터(1112) 및 공진 회로(1116)를 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 인버터(1112)는 상기 전송 코일(1111b) 및 상기 공진 회로(1116)와 연결되도록 구성될 수 있다.

상기 전송 코일(1111b)은 유도 결합 방식에 따라 전력을 전달하기 위한 전송 코일(1111a)과 별도로 장착될 수 있으나, 하나의 단일 코일을 이용하여 유도 결합 방식 및 공진 결합 방식으로 전력을 전달할 수도 있다.

상기 전송 코일(1111b)은, 전술된 바와 같이, 전력을 전달하기 위한 자기장을 형성한다. 상기 전송 코일(1111b) 및 상기 공진 회로(1116)는 교류 전원이 인가되면 진동이 발생할 수 있으며, 이 때 상기 전송 코일(1111b)의 인덕턴스 및 상기 공진 회로(1116)의 커패시턴스를 기초로 진동 주파수가 결정될 수 있다.

이를 위하여 상기 인버터(1112)는 상기 전원 공급부(190) 로부터 얻은 직류 입력을 교류 파형으로 변형시키고, 상기 변형된 교류 전류가 상기 전송 코일(1111b) 및 상기 공진 회로(1116)에 인가된다.

그 밖에, 상기 전력 변환부(111)는 상기 전력 변환부(111)의 공진 주파수 값을 변경시키기 위한 주파수 조절부(1117)를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 전력 변환부(111)의 공진 주파수는 수학식 1에 의하여 상기 전력 변환부(111)를 구성하는 회로내의 인덕턴스 및 커패시턴스를 기초로 결정되므로, 상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 인덕턴스 및/또는 커패시턴스가 변경되도록 상기 주파수 조절부(1117)를 제어함으로써 상기 전력 변환부(111)의 공진 주파수를 결정할 수 있다.

상기 주파수 조절부(1117)는, 예를 들어, 상기 공진 회로(1116)에 포함된 커패시터 간의 거리를 조절하여 커패시턴스를 변경시킬 수 있는 모터를 포함하거나, 또는 상기 전송 코일(1111b)의 회전 수(number of turns) 또는 직경을 조절하여 인덕턴스를 변경시킬 수 있는 모터를 포함하거나, 또는 상기 커패시턴스 및/또는 인덕턴스를 결정하는 능동 소자들을 포함하도록 구성될 수 있다.

한편, 상기 전력 변환부(111)는 전력 센싱부(1115)를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 전력 센싱부(1115)의 동작에 대해서는 전술된 바와 동일하다.

도 7b를 참조하여 상기 무선전력 수신장치(200)에 포함된 상기 전원 공급부(290)의 구성에 대하여 설명된다. 상기 전원 공급부(290)는, 전술된 바와 같이, 상기 수신 코일(Rx coil)(2911b) 및 공진 회로(2912)를 포함하도록 구성될 수 있다.

그 외에도, 상기 전원 공급부(290)의 전력 수신부(291)는 공진 현상에 의하여 생성된 교류 전류를 직류로 변환시키는 정류 회로(2913)를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 정류 회로(2913)는 전술된 바와 동일하게 구성될 수 있다.

또한, 상기 전력 수신부(291)는 정류된 전원의 전압 및/또는 전류를 모니터링하는 전력 센싱부(2914)를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 전력 센싱부(2914)는 전술된 바와 동일하게 구성될 수 있다.

도 8은 본 명세서에 개시된 실시 예들에서 채용 가능한 공진 결합 방식에 따라 전력을 수신하는 하나 이상의 전송 코일들을 가지도록 구성된 무선전력 전송장치의 블록도이다.

도 8을 참조하면, 본 명세서에 개시된 실시 예들을 따르는 무선전력 전송장치(100)의 전력 변환부(111)는 하나 이상의 전송 코일들(1111b-1 내지 1111b-n) 및 각 전송 코일들과 연결된 공진 회로(1116-1 내지 1116-n)를 포함하도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 전력 변환부(111)는 상기 하나 이상의 전송 코일들(1111b-1 내지 1111b-n) 중 일부의 코일들의 연결을 수립하고 해제하는 다중화기(Multiplexer)(1113)를 더 포함할 수 있다.

상기 하나 이상의 전송 코일들(1111b-1 내지 1111b-n)은 동일한 공진 주파수를 갖도록 설정되거나, 일부가 서로 다른 공진 주파수를 갖도록 설정될 수 있다. 이는 상기 하나 이상의 전송 코일들(1111b-1 내지 1111b-n)과 각각 연결된 상기 공진 회로(1116-1 내지 1116-n)들이 어떠한 인덕턴스 및/또는 커패시턴스를 갖는지에 따라 결정된다.

이를 위하여, 상기 주파수 조절부(1117)는 상기 하나 이상의 전송 코일들(1111b-1 내지 1111b-n)과 각각 연결된 상기 공진 회로(1116-1 내지 1116-n)들의 인덕턴스 및/또는 커패시턴스를 변경시킬 수 있도록 구성될 수 있다.

이하에서, 상기 무선전력 전송장치(100) 및 상기 무선전력 수신장치(200)의 동작 상태들에 대하여 설명된다.

도 9는 본 명세서에 개시된 실시 예들을 따르는 무선전력 전송장치(100) 및 무선전력 수신장치(200)의 동작 상태들을 도시한다.

도 9를 참조하면, 무선 전력 전송을 위한 상기 무선전력 전송장치(100) 및 무선전력 수신장치(200)의 동작 상태는 선택 상태(Selection Phase) (610), 검출 상태(Ping Phase)(620), 식별 및 설정 상태(Identification and Configuration Phase)(630), 그리고 전력 전송 상태(Power Transfer Phase)(640)로 구분될 수 있다.

상기 선택 상태(610)에서는 상기 무선전력 전송장치(100)가 무선으로 전력을 전송할 수 있는 범위 내에 물체(object)들이 존재하는지 여부를 감지하고, 상기 검출 상태(620)에서는 상기 무선전력 전송장치(100)가 상기 감지된 물체로 검출 신호를 보내고, 상기 무선전력 수신장치(200)는 상기 검출 신호에 대한 응답을 보낸다.

또한, 상기 식별 및 설정 상태(630)에서는 상기 무선전력 전송장치(100)가 이전 상태들을 통하여 선택된 무선전력 수신장치(200)를 식별하고 전력 전달을 위한 설정 정보를 획득한다. 상기 전력 전송 상태(640)에서는 상기 무선전력 전송장치(100)가, 상기 무선전력 수신장치(200)로부터 수신한 제어 메시지에 대응하여 전송하는 전력을 조절하면서, 상기 무선전력 수신장치(200)로 전력을 전송한다.

이하에서는, 상기 각 동작 상태를 구체적으로 설명한다.

1) 선택 상태 (Selection Phase)

상기 선택 상태(610)에 있는 무선전력 전송장치(100)는 감지 영역 내에 존재하는 무선전력 수신장치(200)를 선택하기 위하여 검출 과정을 수행한다. 상기 감지 영역은, 전술된 바와 같이, 해당 영역 내의 물체가 상기 전력 변환부(111)의 전력의 특성에 영향을 미칠 수 있는 영역을 말한다. 상기 검출 상태(620)와 비교하여, 상기 선택 상태(610)에서 무선전력 수신장치(200)의 선택을 위한 검출 과정은 전력 제어 메시지를 이용하여 상기 무선전력 수신장치(200)로부터 응답을 수신하는 방식 대신에, 상기 무선전력 전송장치(100) 측의 전력 변환부에서 무선 전력 신호를 형성하기 위한 전력량이 변화하는 것을 감지하여 일정 범위 내에 물체가 존재하는지 확인하는 과정이다. 상기 선택 상태(610)에서의 검출 과정은 후술될 검출 상태(620)에서 디지털 형식의 패킷을 이용하지 아니하고 무선 전력 신호를 이용하여 물체를 검출하는 점에서 아날로그 검출 과정(analog ping)으로 불릴 수 있다.

상기 선택 상태(610)의 무선전력 전송장치(100)는 상기 감지 영역 내에 물체가 들어오고 나가는 것을 감지할 수 있다. 또한, 상기 무선전력 전송장치(100)는 상기 감지 영역 내에 있는 물체들 중에서 무선으로 전력을 전달할 수 있는 무선전력 수신장치(200)와 그 밖의 물체들(예를 들어, 열쇠, 동전 등)을 구분할 수 있다.

전술된 바와 같이, 유도 결합 방식 및 공진 결합 방식에 따라 무선으로 전력을 전송할 수 있는 거리가 다르므로 상기 선택 상태(610)에서 물체가 검출되는 감지 영역은 서로 다를 수 있다.

먼저, 유도 결합 방식에 따라 전력이 전송되는 경우에 상기 선택 상태(610)의 무선전력 전송장치(100)는 물체들의 배치 및 제거를 감지하기 위하여 인터페이스 표면(미도시)을 모니터링할 수 있다.

또한, 상기 무선전력 전송장치(100)는 상기 인터페이스 표면의 상부에 놓인 무선전력 수신장치(200)의 위치를 감지할 수도 있다. 전술된 바와 같이, 하나 이상의 전송 코일을 포함하도록 형성된 무선전력 전송장치(100)는 상기 선택 상태(610)에서 상기 검출 상태(620)로 진입하고, 상기 검출 상태(620)에서 각각의 코일을 이용하여 상기 물체로부터 검출 신호에 대한 응답이 전송되는지 여부를 확인하거나 또는 그 후 상기 식별 상태(630)로 진입하여 상기 물체로부터 식별 정보가 전송되는지 여부를 확인하는 방법을 수행할 수 있다. 상기 무선전력 전송장치(100)는 이와 같은 과정을 통하여 획득한 상기 감지된 무선전력 수신장치(200)의 위치에 기초하여 무선 전력 전송에 사용될 코일을 결정할 수 있다.

또한, 공진 결합 방식에 따라 전력이 전송되는 경우에 상기 선택 상태(610)의 무선전력 전송장치(100)는 상기 감지 영역 내의 물체로 인한 상기 전력 변환부의 주파수, 전류, 전압 중 하나 이상이 변경되는 것을 감지함으로써 상기 물체를 검출할 수 있다.

한편, 상기 선택 상태(610)의 무선전력 전송장치(100)는 상기 유도 결합 방식 및 공진 결합 방식에 따른 검출 방법 중 적어도 하나의 방법에 의하여 물체를 검출할 수 있다. 상기 무선전력 전송장치(100)는 각 전력 전송 방식에 따른 물체 검출 과정을 수행하고, 이후에 다른 상태들(620, 630, 640)로 진행하기 위하여 무선 전력 전달을 위한 결합 방식 중에서 상기 물체를 검출한 방식을 선택할 수 있다.

한편, 상기 선택 상태(610)의 무선전력 전송장치(100)에 있어서, 물체를 검출하기 위하여 형성하는 무선 전력 신호와 이후 상태들(620, 630, 640)에서의 디지털 검출, 식별, 설정 및 전력 전송을 위하여 형성하는 무선 전력 신호는 그 주파수, 세기 등의 특성이 다를 수 있다. 이는 상기 무선전력 전송장치(100)의 선택 상태(610)는 물체를 검출하기 위한 대기 상태(idle phase)에 해당하여, 상기 무선전력 전송장치(100)가 대기 중의 소비 전력을 줄이거나, 또는 효율적인 물체 검출을 위하여 특화된 신호를 생성시킬 수 있도록 하기 위함이다.

2) 검출 상태 (Ping Phase)

상기 검출 상태(620)에 있는 상기 무선전력 전송장치(100)가 전력 제어 메시지를 통해 상기 감지 영역 내에 존재하는 무선전력 수신장치(200)를 검출하는 과정을 수행한다. 상기 선택 상태(610)에서 무선 전력 신호의 특성 등을 이용한 무선전력 수신장치(200)의 검출 과정과 비교하여, 상기 검출 상태(620)에서의 검출 과정은 디지털 검출 과정(digital ping)이라 불릴 수 있다.

상기 검출 상태(620)에서 상기 무선전력 전송장치(100)는 상기 무선전력 수신장치(200)를 검출하기 위한 무선 전력 신호를 형성하고, 상기 무선전력 수신장치(200)에 의하여 변조된 무선 전력 신호를 복조하고, 상기 복조된 무선 전력 신호로부터 상기 검출 신호에 대한 응답에 해당하는 디지털 데이터 형태의 전력 제어 메시지를 획득한다. 상기 무선전력 전송장치(100)는 상기 검출 신호에 대한 응답에 해당하는 전력 제어 메시지를 수신함으로써 전력 전송의 대상이 되는 상기 무선전력 수신장치(200)를 인지 할 수 있다.

상기 검출 상태(620)에 있는 상기 무선전력 전송장치(100)가 디지털 검출 과정을 수행하기 위하여 형성하는 검출 신호는 특정 동작 포인트(operating point)의 전력 신호를 일정한 시간 동안 인가함으로써 형성되는 무선 전력 신호일 수 있다. 상기 동작 포인트는 전송 코일(Tx coil)에 인가되는 전압의 주파수, 듀티 사이클(duty cycle) 및 진폭을 의미할 수 있다. 상기 무선전력 전송장치(100)는 상기 특정 동작 포인트의 전력 신호를 인가함으로써 생성된 상기 검출 신호를 일정한 시간 동안 생성하고, 상기 무선전력 수신장치(200)로부터 전력 제어 메시지를 수신할 것을 시도할 수 있다.

한편, 상기 검출 신호에 대한 응답에 해당하는 전력 제어 메시지는 상기 무선전력 수신장치(200)가 수신한 무선 전력 신호의 강도(strength)를 나타내는 메시지일 수 있다. 예를 들어, 상기 무선전력 수신장치(200)는 도 14에 도시된 바와 같은 상기 검출 신호에 대한 응답으로서 수신된 무선 전력 신호의 강도를 나타내는 메시지가 포함된 신호 강도 패킷(Signal Strength Packet)(5100)을 전송할 수 있다. 상기 패킷(5100)은 신호 강도를 나타내는 패킷임을 알리는 헤더(5120) 및 상기 무선전력 수신장치(200)가 수신한 전력 신호의 강도를 나타내는 메시지(5130)를 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 메시지(5130) 내의 전력 신호의 강도는 상기 무선전력 전송장치(100)와 상기 무선전력 수신장치(200) 사이의 전력 전송을 위한 유도 결합 또는 공진 결합의 정도(degree of coupling)를 나타내는 값일 수 있다.

상기 무선전력 전송장치(100)는 상기 검출 신호에 대한 응답 메시지를 수신하여 상기 무선전력 수신장치(200)를 발견한 후에, 상기 디지털 검출 과정을 연장하여 식별 및 검출 상태(630)로 진입할 수 있다. 즉, 상기 무선전력 전송장치(100)는 상기 무선전력 수신장치(200)를 발견한 후에 상기 특정 동작 포인트의 전력 신호를 유지하여 상기 식별 및 검출 상태(630)에서 필요한 전력 제어 메시지를 수신할 수 있다.

다만, 상기 무선전력 전송장치(100)가 전력을 전달할 수 있는 무선전력 수신장치(200)를 발견하지 못한 경우, 상기 무선전력 전송장치(100)의 동작 상태는 상기 선택 상태(610)로 되돌아갈 수 있다.

3) 식별 및 설정 상태 (Identification and Configuration Phase)

상기 식별 및 설정 상태(630)의 무선전력 전송장치(100)는 상기 무선전력 수신장치(200)가 전송하는 식별 정보 및/또는 설정 정보를 수신하여 전력 전달이 효율적으로 이루어지도록 제어할 수 있다.

상기 식별 및 설정 상태(630)에서 상기 무선전력 수신장치(200)는 자신의 식별 정보를 포함하는 전력 제어 메시지를 전송할 수 있다. 이를 위하여, 상기 무선전력 수신장치(200)는, 예컨대, 무선전력 수신장치(200)의 식별 정보를 나타내는 메시지가 포함된 식별 패킷(Identification Packet)(5200) 을 전송할 수 있다. 상기 패킷(5200)은 식별 정보를 나타내는 패킷임을 알리는 헤더(5220) 및 상기 무선전력 수신장치의 식별 정보를 포함하는 메시지(5230)를 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 메시지(5230)는 무선 전력 전송을 위한 규약의 버전을 나타내는 정보(2531 및 5232), 상기 무선전력 수신장치(200)의 제조 업체를 식별하는 정보(5233), 확장 장치 식별자의 유무를 나타내는 정보(5234) 및 기본 장치 식별자(5235)를 포함하도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 확장 장치 식별자의 유무를 나타내는 정보(5234)에 확장 장치 식별자가 존재하는 것으로 표시되는 경우, 확장 장치 식별자를 포함한 확장 식별 패킷(Extended Identification Packet)(5300) 이 별도로 전송될 수 있다. 상기 패킷(5300)은 확장 장치 식별자를 나타내는 패킷임을 알리는 헤더(5320) 및 확장 장치 식별자를 포함하는 메시지(5330)를 포함하도록 구성될 수 있다. 이와 같이 확장 장치 식별자가 사용되는 경우에, 상기 무선전력 수신장치(200)를 식별하기 위하여 상기 제조 업체의 식별 정보(5233), 상기 기본 장치 식별자(5235) 및 상기 확장 장치 식별자(5330)에 기초한 정보가 사용될 수 있다.

상기 식별 및 설정 상태(630)에서 상기 무선전력 수신장치(200)는 예상 최대 전력에 대한 정보를 포함하는 전력 제어 메시지를 전송할 수 있다. 이를 위하여, 상기 무선전력 수신장치(200)는, 예컨대, 설정 패킷(Configuration Packet)(5400) 을 전송할 수 있다. 상기 패킷은 설정 패킷임을 알리는 헤더(5420) 및 상기 예상 최대 전력에 대한 정보를 포함하는 메시지(5430)를 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 메시지(5430)는 전력 클래스(5431), 예상 최대 전력에 대한 정보(5432), 무선전력 전송장치 측의 주요 셀의 전류를 결정하는 방법을 나타내는 지시자(5433), 선택적인 설정 패킷들의 수(5434)를 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 지시자(5433)는 무선 전력 전송을 위한 규약에 명시된 대로 상기 무선전력 전송장치 측의 주요 셀의 전류가 결정될 것인지 여부를 나타내는 것일 수 있다.

한편, 상기 무선전력 전송장치(100)는 상기 식별 정보 및/또는 설정 정보를 기초로 상기 무선전력 수신장치(200)와 전력 충전에 사용되는 전력 전달 규약(power transfer contract)을 생성할 수 있다. 상기 전력 전달 규약은 상기 전력 전달 상태(640)에서의 전력 전달 특성을 결정하는 파라미터들의 한정 사항들(limits)을 포함할 수 있다.

상기 무선전력 전송장치(100)는 상기 전력 전달 상태(640)로 진입하기 전에 상기 식별 및 설정 상태(630)를 종료하고, 상기 선택 상태(610)로 되돌아 갈 수 있다. 예컨대, 상기 무선전력 전송장치(100)는 무선으로 전력을 수신할 수 있는 다른 무선전력 수신장치를 찾기 위하여 상기 식별 및 설정 상태(630)를 종료할 수 있다.

4) 전력 전송 상태 (Power Transfer Phase)

상기 전력 전송 상태(640)에서의 상기 무선전력 전송장치(100)는 상기 무선전력 수신장치(200)로 전력을 전송한다.

상기 무선전력 전송장치(100)는 전력을 전송하는 도중에 상기 무선전력 수신장치(200)로부터 전력 제어 메시지를 수신하고, 상기 수신한 전력 제어 메시지에 대응하여 상기 전송 코일에 인가되는 전력의 특성을 조절할 수 있다. 예를 들어, 상기 전송 코일의 전력 특성을 조절하기 위해 사용되는 전력 제어 메시지는 제어 오류 패킷(Control Error Packet)(5500)에 포함될 수 있다. 상기 패킷(5500)은 제어 오류 패킷임을 알리는 헤더(5520)와 제어 오류 값을 포함하는 메시지(5530)를 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 무선전력 전송장치(100)는 상기 제어 오류 값에 따라 상기 전송 코일에 인가되는 전력을 조절할 수 있다. 즉, 상기 전송 코일에 인가되는 전류는 상기 제어 오류 값이 0인 경우에 유지되고, 음수(negative value)인 경우에 감소되고, 양수(positive value)인 경우에 증가하도록 조절될 수 있다.

상기 전력 전송 상태(640)에서 상기 무선전력 전송장치(100)는 상기 식별 정보 및/또는 설정 정보를 기초로 생성된 전력 전달 규약(power transfer contract) 내의 파라미터들을 모니터링할 수 있다. 상기 파라미터들을 모니터링한 결과, 상기 무선전력 수신장치(200)와의 전력 전송이 상기 전력 전달 규약 내에 포함되어 있는 한정 사항들을 위반하게 되는 경우에는 상기 무선전력 전송장치(100)는 상기 전력 전송을 취소하고 상기 선택 상태(610)로 되돌아갈 수 있다.

상기 무선전력 전송장치(100)는 상기 무선전력 수신장치(200)로부터 전달된 전력 제어 메시지를 기초로 상기 전력 전송 상태(640)를 종료할 수 있다.

예를 들어, 상기 무선전력 수신장치(200)가 전달된 전력을 이용하여 배터리를 충전하는 도중에 상기 배터리의 충전이 완료된 경우 상기 무선전력 전송장치(100)로 무선 전력 전송을 중지할 것을 요청하는 전력 제어 메시지를 전달할 수 있다. 이 경우, 상기 무선전력 전송장치(100)는 상기 전력 전송의 중지를 요청하는 메시지를 수신한 후, 무선 전력 전송을 종료하고 상기 선택 상태(610)로 되돌아 갈 수 있다.

또 다른 예를 들어, 상기 무선전력 수신장치(200)는 이미 생성된 전력 전달 규약을 갱신하기 위하여 재협상(renegotiation) 또는 재설정(reconfigure)을 요청하는 전력 제어 메시지를 전달할 수 있다. 상기 무선전력 수신장치(200)는 현재 전송되는 전력량보다 많거나 적은 양의 전력이 필요한 경우에 상기 전력 전달 규약의 재협상을 요청하는 메시지를 전달할 수 있다. 이 경우, 상기 무선전력 전송장치(100)는 상기 전력 전달 규약의 재협상을 요청하는 메시지를 수신한 후, 무선 전력 전송을 종료하고 상기 식별 및 설정 상태(630)로 되돌아 갈 수 있다.

이를 위하여, 상기 무선전력 수신장치(200)가 전송하는 메시지는, 예컨대, 전력 전송 중단 패킷(End Power Transfer Packet)(5600)일 수 있다. 상기 패킷(5600)은 전력 전송 중단 패킷임을 알리는 헤더(5620) 및 중단의 이유를 나타내는 전력 전송 중단 코드를 포함하는 메시지(5630)를 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 전력 전송 중단 코드는 충전 완료(Charge Complete), 내부 오류(Internal Fault), 과열(Over Temperature), 과전압(Over Voltage), 과전류(Over Current), 배터리 오류(Battery Failure), 재설정(Reconfigure), 무응답(No Response), 알려지지 않은 오류(Unknown) 중 어느 하나를 나타낼 수 있다.

이상에서는 본 발명의 무선 전력 송수신 방법에 대하여 설명하였다. 본 발명에서는, 무선전력 전송장치가 하우징 내부에 구비된 온도 센서를 이용하여 하우징 외부에 위치한 물체의 온도를 측정하고, 측정된 온도에 근거하여 무선전력 수신장치로 전력을 전달하는 방법을 제시한다. 보다 구체적으로, 상기 하우징 내에 온도 센서를 구비하면서 상기 온도 센서를 이용하여 상기 하우징의 일 면을 관통하여 물체의 온도를 측정할 수 있는 무선전력 전송장치를 제공할 수 있다. 나아가, 본 발명은 온도 센서와 무선전력 수신장치 간의 간섭이 발생하지 않도록 제어하는 새로운 방식의 온도 측정 방법을 제공한다.

먼저, 무선전력 수신장치와 통신을 수행하는 무선전력 전송장치로서, 하우징 내에 온도 센서를 구비한 무선전력 전송장치에 대해서 설명한다.

도 10은 하우징 내에 온도 센서를 구비한 무선전력 전송장치의 구조를 나타낸 분해 사시도이다.

도 10을 참조하면, 무선전력 전송장치(1000)는 제1 하우징(1010), 코일부(1020), 온도 센서(1030), 제2 하우징(1040)을 포함할 수 있다.

상기 제1 하우징(1010)은 일 방향(예를 들어, 중력방향)을 기준으로 상기 무선전력 전송장치(1000)의 하면에 배치되고, 상기 제1 하우징(1010)부터 상기 코일부(1020), 상기 온도 센서(1030) 및 상기 제2 하우징(1040)이 상기 무선전력 전송장치(1000)의 상면을 향해 순차적으로 배치될 수 있다.

다만, 이들 구성은 이러한 배치에 한정되는 것은 아니다. 이들 구성은 필요에 따라 제외 또는 대체되거나, 다른 면에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 온도 센서(1030)는 상기 코일부(1020)의 아래에 위치하거나 상기 코일부(1020)와 동일 레이어를 형성할 수 있다. 상기 온도 센서(1030)가 상기 코일부(1020)의 아래에 위치하는 경우, 상기 온도 센서(1030)는 상기 코일부(1030) 및 상기 제2 하우징(1040)을 모두 관통하여 물체의 온도를 측정하도록 배치된다.

무선전력 전송장치(1000)는 외관을 이루는 케이스(예를 들어, 프레임, 하우징, 커버, 패드 등)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 무선전력 전송장치(1000)는 하면의 제1 하우징(1010)과 상면의 제2 하우징(1040)을 포함할 수 있다. 제1 하우징(1010)와 제2 하우징(1040)의 결합에 의해 형성되는 내부공간에는 각종 전자부품들이 배치된다.

상기 제1 및 제2 하우징(1010, 1040)이 결합되어 있는 경우에 대하여, 상기 제1 및 제2 하우징(1010, 1040)을 ‘하우징’이라고 단순하게 호칭할 수 있다.

무선전력 전송장치(1000)는, 복수의 하우징들(1010, 1040)이 각종 전자부품들을 수용하는 내부 공간을 마련하는 위의 예와 달리, 하나의 하우징이 상기 내부 공간을 마련하도록 구성될 수도 있다.

상기 제1 하우징(1010)에는 상기 코일부(1020)가 장착될 수 있다. 이 경우, 상기 제1 하우징(1010)은 무선전력 전송장치(1000)의 내부에서 발생하는 전자파를 상기 무선전력 전송장치(1000)의 하면으로 방사시키지 않고, 외부에서 방사된 전자파가 하우징 내부로 침입하는 것을 차단하도록 이루어진다. 즉, 상기 제1 하우징(1010)은 상기 코일부(1020)로부터 방사되는 전자파 등을 차폐할 수 있는 소재로 이루어질 수 있으며, 상기 소재의 일 예로 페라이트(ferrite)가 있다.

상기 코일부(1020)는 상기 제1 및 제2 하우징(1010, 1040)에 의해 형성되는 내부 공간에 배치되며, 무선전력 수신장치로 무선 전력 신호를 송신하도록 이루어진다. 상기 코일부(1020)는 도 1 내지 도 9에서 상술한 전력 변환부(111)에 해당할 수 있다.

상기 코일부(1020)는 적어도 하나의 코일을 포함한다. 코일은 전류를 자속으로 변환시키도록 형성되며, 소정 형상을 이루도록 권선된다. 어느 하나의 코일은 단일 레이어 또는 멀티층을 가지는 복수 레이어로 권선될 수 있다. 복수의 코일들이 포함되는 경우, 복수의 코일들은, 단일 레이어를 형성하도록 배치되거나, 상호 오버랩 되어 복수 레이어를 형성되도록 배치될 수 있다.

상기 제1 하우징(1010)은 상기 코일부(1020)의 일 면을 덮도록 형성되고, 상기 제2 하우징(1040)은 상기 코일부(1020)의 타 면을 덮도록 형성된다. 상기 코일부는 상기 제1 및 제2 하우징(1010,1040)에 의하여 차폐된다.

상기 제2 하우징(1040)의 일 면은 무선전력 수신장치가 놓여질 수 있도록 형성되며, 무선전력 전송장치(1000)의 상면에 해당할 수 있다. 나아가, 상기 제2 하우징(1040)의 일 면은 적어도 하나의 개구부(1042)를 포함할 수 있다. 상기 개구부(1042)는 상기 온도 센서(1030)가 상기 제2 하우징(1040) 밖에 위치한 물체의 온도를 측정하는데 이용된다.

상기 온도 센서(1030)는 상기 개구부(1042)와 오버랩 되도록 상기 제1 및 제2 하우징(1010, 1040) 내에 배치되며, 상기 개구부(1042)를 통해 관통하여 물체의 온도를 측정하도록 이루어진다.

일 예로, 상기 온도 센서(1030)는 상기 코일부(1020)의 위 그리고 상기 개구부(1042)의 아래에 위치할 수 있다 . 다시 말해, 상기 온도 센서(1030)는 상기 코일부(1020)와 상기 개구부(1042) 사이에 위치할 수 있다.

다른 일 예로, 상기 코일부(1020)는 코일이 형성되지 않아 빈 공간으로 이루어진 중앙영역과, 상기 중앙영역의 외주를 따라 형성되며 코일이 권선된 코일영역을 구비할 수 있다. 이 경우, 상기 온도 센서(1030)는 상기 코일부(1020)와 단일 레이어를 형성하도록 상기 중앙영역에 배치되거나, 상기 상기 중앙영역과 오버랩 되면서 상기 코일부(1020)의 아래에 배치될 수 있다.

한편, 기존의 무선전력 전송장치에는 온도를 측정하기 위한 센서로 서미스터(Thermisor)가 이용되었다. 상기 서미스터는, 무선전력 전송장치(1000)에 의하여 형성되는 에너지 필드에 유도 전류를 발생시켜 오작동하게 되고 전력 전송에 영향을 주기 때문에, 코일과 오버랩 되지 않게 배치되었다. 이에 따라, 상기 코일과 오버랩 되는 부분이 아니라, 상기 코일과 오버랩 되지 않는 부분의 온도를 측정하게 되어 측정 결과가 부정확한 문제가 있다.

본 발명에서는, 상술한 문제를 해결하기 위하여, 광학 온도계를 이용한다. 일 예로, 상기 온도 센서(1030)는 적외선을 이용한 비접촉식 온도계로서, FIR(fast infrared) 센서일 수 있다 .

상기 온도 센서(1030)는 물체와 접촉하지 않고 물체 표면으로부터 발산되는 열 에너지를 전기적인 에너지로 변환하여 온도를 측정할 수 있다. 상기 온도 센서(1030) 에너지 필드의 영향을 거의 받지 않아 정확한 온도 측정이 가능하다.

상기 온도 센서(1030)는 표면 실장 형 칩(surface mounting type chip)으로 이루어지고, 상기 온도 센서(1030)의 일 면이 상기 제2 하우징(1040)에 구비된 상기 개구부(1042)를 향하도록 배치될 수 있다.

상기 온도 센서(1030)는 하우징 내부의 온도를 측정하는 것이 아니라, 하우징 외부에 위치한 물체의 온도를 측정하도록 이루어진다.

상기 온도 센서(1030)는, 복사체가 방출하는 열복사에너지는 절대온도의 4제곱에 비례한다는 슈테판-볼츠만의 법칙(Stefan-Boltzmann law) 및/또는 복사체로부터 방출되는 파장 가운데 에너지밀도가 최대인 파장과 복사체의 온도가 반비례한다는 빈의 변위 법칙(Wien’s displacement law)에 근거하여 물체의 온도를 측정하도록 이루어질 수 있다.

한편, 상기 무선전력 전송장치(1000)는 패드(1060) 및/또는 렌즈(1050)를 더 포함할 수 있다.

상기 무선전력 전송장치(100)의 상면은 평평한 표면(flat surface) 형태의 인터페이스 표면(interface surface)으로 이루어지며, 상기 인터페이스 표면의 상부에는 하나 이상의 무선전력 수신장치가 놓일 수 있다. 상기 인터페이스 표면은 상기 제2 하우징(1040)의 상부에 적층된 패드(1060)의 일 면에 해당할 수 있다.

상기 패드(1060)는 상기 제2 하우징(1040)의 일 면 상에 배치되어 상기 개구부(1042)를 덮도록 이루어지고, 상기 온도 센서(1030)는 상기 개구부(1042)를 관통하여 상기 패드(1060)의 온도를 측정하도록 이루어진다 .

상기 패드(1060)는 상기 제2 하우징(1040)의 일 면에 탈부착이 가능하도록 이루어질 수 있다.

다양한 크기의 무선전력 수신장치를 수용할 수 있도록, 상기 인터페이스 표면은 일반적인 무선전력 수신장치의 크기보다 크게 설계된다. 이 때문에, 상기 인터페이스 표면에는 무선전력 수신장치 이외에 다양한 이물질이 함께 놓일 수 있게 된다. 상기 인터페이스 표면에 이물질이 놓이는 경우, 상기 이물질에 의한 발열이 발생하므로, 상기 인터페이스 표면 중 어느 부위에 상기 이물질이 놓여있는지가 정확히 감지되어야 한다.

상기 인터페이스 표면에 무선전력 수신장치가 놓이게 되면, 상기 무선전력 수신장치에 의하여 상기 인터페이스 표면이 가려지기 때문에, 상기 무선전력 수신장치 위에서는 상기 인터페이스 표면의 온도를 측정하기가 곤란하다. 따라서, 상기 인터페이스 표면의 하부에 위치한 무선전력 전송장치(1000)가 상기 인터페이스 표면의 온도를 측정하는 것이 유리하다.

상기 온도 센서(1030)는 상기 개구부(1042)를 관통하여 상기 패드(160)의 온도를 측정하기 때문에, 상기 패드(160)의 전체부분 중에서 상기 개구부(1042)에 대응하는 일부의 온도를 정확히 측정할 수 있다. 나아가, 상기 온도 센서(1030) 자체는 금속을 포함하지 않기 때문에, 상기 코일부(1020)에 의해 오작동 할 우려가 없다.

한편, 상기 개구부(1042)를 통해 이물질이 하우징 내로 침투되는 것이 방지되도록, 상기 개구부(1042)와 오버랩 되는 렌즈(1050)가 상기 무선전력 전송장치(1000)에 포함될 수 있다 .

상기 렌즈(1050)의 적어도 일부는 상기 제2 하우징(1040)에 고정되도록 상기 개구부(1042)에 삽입될 수 있다.

상기 렌즈(1050)는 투명 또는 반투명하게 이루어질 수 있다. 상기 렌즈(1050)는 합성수지를 사출하여 형성될 수 있으며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 실리콘 등으로 형성될 수 있다.

상기 렌즈(1050)는 상기 온도 센서(1030)가 요구하는 시야각을 확보하기 위한 형상을 가질 수 있다. 구체적으로, 하우징의 내부를 향하는 상기 렌즈(1050)의 일 면은 평면으로 이루어지고, 하우징의 외부를 향하는 상기 렌즈(1050)의 타 면은 비구면으로 이루어질 수 있다. 일 예로, 상기 렌즈(1050)는 프레넬 렌즈일 수 있다. 상기 개구부(1042)의 크기 및/또는 형상에 따라, 상기 렌즈(1050)의 크기 및/또는 형상이 달라질 수 있다.

상기 온도 센서(1030)로부터 측정된 온도는 전력 송신 제어부(112)로 전송된다. 상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 온도 센서(1030)에서 측정된 온도에 근거하여 상기 코일부(1020)를 제어하도록 이루어진다.

상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 측정된 온도에 근거하여 다양한 제어를 수행할 수 있다.

일 예로, 상기 측정된 온도에 따라, 무선전력 수신장치로 전달되는 전력량을 조절하거나, 전력 전달을 시작 또는 중지할 수 있다.

상기 코일부(1020)에 복수 개의 코일들이 포함되는 경우, 측정된 온도에 따라 상기 코일들의 각각을 개별적으로 제어할 수도 있다. 예를 들어, 무선전력 수신장치로 제1 및 제2 코일이 전력을 전달할 수 있는 상황에서, 상기 제1 코일에 대응하는 부분에서 측정된 온도가 기준보다 높은 경우, 상기 제1 코일을 통한 무선 전력 신호의 전송을 중지하고, 상기 제2 코일을 이용하여 무선 전력 신호를 전송할 수 있다. 다시 말해, 상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 측정된 온도에 근거하여 상기 복수 개의 코일들 중 적어도 하나를 선택하고, 선택된 코일을 제어할 수 있다.

선택된 코일의 제어에 대한 예로, 무선 전력 신호의 전송을 온 또는 오프 하는 것, 무선 전력 신호를 전송할 코일을 변경하는 하는 것, 각 코일이 전송하는 전력량을 다르게 조절하는 것 등이 있을 수 있다.

또한, 무선전력 전송장치는 상기 측정된 온도를 무선전력 수신장치를 포함하는 다른 기기와 공유할 수 있다.

이상에서 살펴본 것과 같이, 본 발명에서는 하우징 내부에 구비한 온도 센서가 하우징의 개구부를 통해 무선전력 수신장치와 접촉하는 물체의 온도를 측정하기 때문에, 인터페이스 표면의 온도를 정확하게 측정할 수 있는 무선전력 전송장치가 제공될 수 있다.

이하에서는, 상기 무선전력 전송장치(1000)에서 각 구성요소의 위치 관계에 대해서 구체적으로 설명한다.

도 11a 내지 도 11c는 온도 센서의 위치를 설명하기 위한 무선전력 전송장치의 단면도이다.

무선전력 전송장치(1000)는 코일부(1020), 온도 센서(1030) 및 개구부(1042)를 구비하는 제2 하우징(1040)을 포함한다. 도 11a에 도시된 바와 같이, 상기 코일부(1020) 상에 상기 온도 센서(1030)가 위치하는데, 상기 온도 센서(1030)는 상기 개구부(1042)와 오버랩 되도록 이루어진다. 상기 온도 센서(1030)는 상기 개구부(1042)를 관통하여 상기 제2 하우징(1040)의 밖에 위치한 물체의 온도를 측정하도록 이루어진다.

한편, 도 11b에 도시된 바와 같이, 상기 무선전력 전송장치(1000)는 PCB(printed circuit board)와 같은 회로 기판(1070)을 더 포함할 수 있다. 상기 회로 기판(1070)는 상기 코일부(1020)의 위에 배치되어 상기 코일부(1020)를 차폐하도록 이루어지며, 자기공진방식에서는 주파수 생성 용도로 이용될 수도 있다.

상기 회로 기판(1070)이 구비되는 경우, 상기 온도 센서(1030)는 상기 회로기판 상에 배치되어 상기 회로 기판(1070)을 통해 상기 전력 송신 제어부(112)와 전기적으로 연결될 수 있다 .

한편, 도 11c에 도시된 바와 같이, 상기 제2 하우징(1040)에는 상기 온도 센서(1130)를 수용하기 위한 수용부(1044)가 더 포함될 수 있다. 상기 수용부(1044)는 상기 온도 센서(1130)가 설치되도록 이루어지며, 상기 제2 하우징(1040)의 일 면과 상기 수용부(1044)의 일 면사이의 거리, 즉 높이(h)는 상기 개구부(1042)의 크기 및/또는 형상에 따라 달라진다. 구체적으로, 상기 개구부(1042)가 클수록 상기 높이(h)는 커지고, 상기 개구부(1042)가 작을수록 상기 높이(h)는 작아지게 된다. 이는, 측정할 부위의 넓이와 높이(h)는 비례관계에 있기 때문이다.

도 12a 및 도 12c는 패드를 더 구비하는 무선전력 전송장치의 단면도이다.

도 12a 및 도 12c에 도시된 바와 같이, 상기 무선전력 전송장치(1000)는 패드(1060)를 더 구비할 수 있다. 상기 패드(1060)는 무선전력 수신장치가 미끄러지지 않도록 이루어진 고무 패드와 같은 마찰 패드(friction pad)일 수 있다.

상기 패드(1060)는 상기 제2 하우징(1040)의 일 면에 배치되어 상기 개구부(1042)를 덮도록 이루어진다. 이로써, 상기 온도 센서(1030)는 상기 개구부(1042)를 관통하여 상기 패드(1060)의 일부분에 대한 온도를 측정할 수 있게 된다.

사용자가 상기 패드(1060) 위에 무선전력 수신장치를 놓거나, 놓여져 있는 무선전력 수신장치를 수취하는 경우, 손이 상기 패드(1060)와 닿게 된다. 따라서, 사용자가 화상의 피해를 입을 수 있는지 여부는 상기 패드(1060)의 온도에 의하여 결정된다. 이 때문에, 상기 패드(1060)의 온도를 정확히 측정하는 것은 무선전력 전송장치를 제조하는 제조사에게 중요한 이슈에 해당한다.

본 발명에 따른 무선전력 전송장치(1000)는 개구부(1042)를 통해 상기 패드(1060)의 온도를 정확히 측정하기 때문에, 상기 이슈가 해결된다.

한편, 도 12b에 도시된 바와 같이, 상기 패드(1060)는 상기 개구부(1042)에 대응하는 홈(1062)을 구비할 수 있다 .

상기 패드(1060)의 일 면은 상기 제2 하우징(1040)의 일 면과 맞닿고, 상기 패드(1060)의 타 면은 무선전력 수신장치 또는 이물질과 맞닿을 수 있다. 상기 패드(1060)의 타 면은 물체와 맞닿는 곳으로, 와류 현상에 의한 발열이 가장 높은 지점을 포함할 수 있다. 이 때문에, 상기 패드(1060)의 두께가 얇을수록, 상기 패드(1060)의 일 면과 타 면의 온도 차이는 작아지게 된다.

상기 온도 차이가 축소되도록, 상기 패드(1060)의 일 면 중에서 상기 개구부(1042)에 대응하는 일부분에는 상기 패드(1060)의 두께를 줄이기 위한 홈(1062)이 구비될 수 있다.

상기 홈(1052)에 의하여 상기 온도 센서(1030)는 상기 패드(1060)의 넓은 부위에 대한 온도를 보다 정확히 측정할 수 있다.

이하에서는, 설명의 편의를 위하여 패드(1060)에 대한 설명을 생략하나, 본 발명의 다양한 실시 예들에 대하여, 상기 패드(1060)는 상기 제2 하우징(1040) 상에 배치될 수 있다.

도 13a 내지 도 13d는 렌즈를 더 구비하는 무선전력 전송장치의 단면도이다.

상기 무선전력 전송장치(1000)는 상기 개구부(1042)와 오버랩 되는 렌즈(1050)를 더 포함할 수 있다. 상기 무선전력 전송장치(1000)는 상기 패드(1060)가 구비되지 않은 채로 판매가 될 수 있는데, 이경우 상기 개구부(1042)를 통해 이물질이 하우징 내로 침입할 수 있다. 이물질 침입을 방지하기 위하여, 상기 렌즈(1050)는 상기 개구부(1042)와 오버랩 되도록 배치되어, 상기 개구부(1042)를 차폐할 수 있다.

나아가, 상기 온도 센서(1030)는 비접촉식 광학 온도계에 해당하므로, 상기 온도 센서(1030)로 적외선 등이 수렴되어야 한다. 상기 렌즈(1050)는 상기 온도 센서(1030)가 요구하는 시야각을 확보하도록 소정의 형상을 가지게 되며, 상기 형상에 의하여 상기 패드(1060)에서 방사되는 열복사에너지가 상기 온도 센서(1030)로 집중될 수 있다.

도 13a에 도시된 바와 같이, 상기 렌즈(1050)는 상기 제2 하우징(1040)의 위에 위치하여 적어도 일부가 상기 개구부(1042)와 오버랩 되도록 이루어질 수 있다. 이와 달리, 도 13b에 도시된 바와 같이, 상기 렌즈(1050)의 적어도 일부 가 상기 개구부(1042)에 삽입될 수 있다. 상기 렌즈(1050)가 상기 개구부(1042)에 삽입되는 경우, 상기 렌즈(1050)로 인해 무선전력 전송장치(1000)의 두께가 두꺼워지는 것이 최소화될 수 있으며, 상기 렌즈(1050)가 상기 제2 하우징(1040)에 단단히 고정될 수 있다.

도 13c 및 도 13d에 도시된 것처럼, 상기 온도 센서(1030)는 상기 렌즈(1050)의 일 면에 부착될 수 있다 . 상기 렌즈(1050)는 상기 패드(1060)에서 발생한 열복사에너지를 상기 온도 센서(1030)로 가이드 하는 광 가이드의 역할을 수행할 수 있다. 상기 온도 센서(1030)는 상기 렌즈(1050)와 일체형으로 제작되어, 생산 단가가 낮아질 수 있다.

도 14a 및 도 14b는 패드 및 렌즈를 더 구비하는 무선전력 전송장치의 단면도이다.

상기 무선전력 전송장치(1000)는 상기 패드(1060)와 상기 렌즈(1050)를 포함할 수 있다. 도 14a에 도시된 것처럼, 상기 렌즈(1050)의 적어도 일부는 상기 패드(1060)의 홈(1062)에 수용되어 고정될 수 있다. 이와 달리, 도 14b에 도시된 것처럼, 상기 패드(1060)가 홈을 구비하지 않는 경우, 상기 패드(1060)는 상기 제2 하우징(1040) 위에 배치되고, 상기 패드(1060)와 상기 제2 하우징(1040)에 의하여 형성되는 홈(또는 개구부)에 상기 렌즈(1050)의 적어도 일부가 삽입되어 고정될 수 있다.

도 15a 및 도 15b는 하우징 일 면이 투명 또는 반투명하게 이루어진 무선전력 전송장치의 단면도이다.

도 15a 및 도 15b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 무선전력 전송장치(1000)는 개구부(1042)의 기능을 수행하는, 그러나 개구부(1042)를 구비하지 않은 제3 하우징(1080, 1090)을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제2 하우징(1040) 대신 상기 제3 하우징(1080, 1090)이 상기 무선전력 전송장치(1000)에 포함된다.

구체적으로, 상기 제3 하우징(1080, 1090)은 상기 온도 센서가 상기 하우징을 관통하여 상기 하우징의 외부에 위치한 물체의 온도를 측정할 수 있도록, 상기 하우징의 적어도 일부는 투명 또는 반투명하게 이루어질 수 있다 . 예를 들어, 상기 제3 하우징은 폴리에틸렌, 실리콘 등으로 형성될 수 있다. 하우징 자체가 투명 또는 반투명하기 때문에, 상기 온도 센서(1030)는 하우징을 관통하여 물체의 온도를 측정할 수 있게 된다.

나아가, 도 15b에 도시된 것처럼, 상기 제3 하우징(1090)의 적어도 일부는 평면으로 이루어진 일 면과 비구면으로 이루어진 타 면을 구비할 수 있다. 즉, 상기 제3 하우징(1090)의 적어도 일부는 프레넬 렌즈의 형상을 가질 수 있다.

상기 제3 하우징(1090)의 적어도 일부가 소정의 형상을 가짐으로써, 상기 렌즈(1050)의 기능을 발휘할 수 있다. 이 경우, 상기 개구부(1042)와 상기 렌즈(1050)를 구비하지 않지만, 해당 기능을 수행할 수 있는 일체형의 하우징이 제공된다.

상기 개구부(1042) 주변에 위치하는, 상기 제2 하우징(1040)의 적어도 일부가 투명 또는 반투명하게 이루어지는 것도 가능하다. 이 경우, 상기 온도 센서(1030)는 상기 개구부(1042) 및 상기 제2 하우징(1042)의 적어도 일부틀 통해 전달되는 복사에너지를 이용하여 온도를 측정할 수 있다.

한편, 상기 패드(1050)의 전체에 대한 온도 분포를 골고루 측정할 수 있는 무선전력 전송장치(1000)가 제공될 수 있다.

도 16a 내지 도 16c는 하우징 일 면의 서로 다른 부분에 대한 온도를 측정할 수 있는 무선전력 전송장치를 설명하기 위한 도면들이다.

도 16a를 참조하면, 상기 제2 하우징(1040)은 복수 개의 개구부들(1042a-1042d)을 포함하고, 상기 하우징의 내부에는 복수 개의 온도 센서들(1030a-1030d)이 포함될 수 있다. 이 경우, 각 온도 센서는 각 개구부에 오버랩 되도록 상기 하우징 내에 배치될 수 있다 . 각 온도 센서에 의하여 상기 패드(1060)의 서로 다른 부분에 대한 온도가 모니터링 될 수 있다.

상기 온도 센서들(1030a-1030d)로부터 측정된 온도들을 ‘온도 분포’라고 정의한다. t 시점에서 상기 온도 분포는 (t1, t2, t3, t4)로 이루어질 수 있다. 일 예로, 제1 온도(t1)은 제1 온도 센서(1030a)에서 측정된 것으로, 제1 개구부(1042a)에 대응하는 상기 패드(1060)의 제1 부분의 온도에 해당한다. 이와 달리, 제4 온도(t4)는 제4 온도 센서(103d)에서 측정된 것으로, 제4 개구부(1042d)에 대응하는 상기 패드(1060)의 제4 부분의 온도에 해당한다.

무선전력 전송장치(1000)는 상기 온도 분포에 근거하여 상기 코일부(1020)에 포함된 복수의 코일들을 개별적으로 제어할 수 있다. 제어하는 방법에 대해서는 도 17을 참조하여 후술한다.

한편, 도 16a에 도시된 것처럼, 각 온도 센서는 각 개구부와 오버랩 되도록 배치될 수 있고, 도 16b에 도신된 것처럼, 오버랩 되지 않도록 배치될 수도 있다. 도 16b에 도시된 실시 예의 경우, 각 온도 센서의 일 면은 서로 다른 개구부를 향하도록 배치되기 때문에, 각 온도 센서의 일 면은 서로 다른 방향을 향하게 된다. 복수 개의 온도 센서들이 소정 영역에 집중적으로 배치되어, 설계 및 제조가 용이해질 수 있다.

도 16c를 참조하면, 하나의 온도 센서를 이용하여 상기 패드(1060)의 서로 다른 부분의 온도를 측정하는 무선전력 전송장치(1000)가 제공될 수 있다. 구체적으로, 상기 무선전력 전송장치(1000)는 상기 온도 센서(1030)를 이동시키도록 이루어진 구동부(1600)를 더 포함할 수 있다. 구도부(1600)에 의하여 상기 온도 센서(1030)의 일 면이 향하는 방향이 달라지며, 상기 온도 센서(1030)는 상기 패드(1060)의 서로 다른 부분에 대한 온도 분포를 연속적으로 측정할 수 있게 된다.

상기 개구부(1040)가 서로 다른 위치에 형성된 제1 및 제2 개구부를 포함하는 경우, 상기 구동부(1060)는 상기 온도 센서(1030)가 상기 제1 및 제2 개구부 중 어느 하나를 관통하여 물체의 온도를 측정하도록, 상기 온도 센서(1030)를 이동시킬 수 있다 . 상기 구동부(1060)는 상기 온도 센서(1030)가 상기 제1 개구부 또는 상기 제2 개구부를 향하도록 이동시킬 수 있다.

도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선전력 전송장치의 무선전력 전송방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

상기 코일부(1020)가 복수 개의 코일들를 포함하는 경우, 상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 복수 개의 온도 센서들에서 측정된 온도들에 근거하여 상기 복수 개의 코일들 중 적어도 하나를 선택하고(S1710), 선택된 코일을 제어할 수 있다(S1730) .

복수 개의 온도 센서들에 의하여 온도 분포가 측정되기 때문에, 상기 복수 개의 코일들을 선택적으로 제어함으로써, 상기 온도 분포를 조절할 수 있게 된다.

구체적으로, 상기 코일부는 제1 및 제2 코일을 포함하고, 상기 온도 센서는 상기 제1 코일과 오버랩 되며 제1 온도를 측정하도록 이루어지는 제1 온도 센서와 상기 제2 코일과 오버랩 되며 제2 온도를 측정하도록 이루어지는 제2 온도 센서를 포함할 수 있다. 이때, 상기 전력 송신 제어부(112)는 상기 제1 코일을 이용하여 상기 무선 전력 신호를 송신하는 중에 상기 제1 온도가 기준보다 높은 경우, 상기 제1 코일이 상기 무선 전력 신호를 송신하는 것이 중지되도록 상기 제1 코일을 제어할 수 있다 .

상기 패드(1060)의 일부분이 기준 보다 뜨거운 경우, 상기 일부분에 대응하는 코일이 동작하지 않도록 제어함으로써, 상기 전력 송신 제어부(112)는, 상기 일부분에 대한 발열 원인을 제거할 수 있다.

나아가, 상기 전력 송신 제어부(112)는, 상기 제1 코일을 이용하여 상기 무선 전력 신호를 송신하는 중에 상기 제1 온도가 상기 기준보다 높고 상기 제2 온도가 상기 기준보다 낮은 경우, 상기 무선 전력 신호가 상기 제1 코일이 아닌 상기 제2 코일을 통해 송신되도록 상기 제1 및 제2 코일을 제어할 수 있다 .

상기 전력 송신 제어부(112)는, 상기 패드(1060)의 제1부분은 기준보다 뜨겁지만 제2부분은 기준보다 차가운 경우, 상기 제1부분에 대응하는 제1코일은 동작하지 않도록 제어하고, 상기 제2부분에 대응하는 제2코일을 이용하여 전력을 전달할 수 있다. 이경우, 동작하지 않고 있던 제2코일이 동작하게 되면서 전력이 계속해서 전달될 수 있다. 전력을 전달하는 코일이 변경되기 때문에, 전력 전달이 일시 중지되지 않으며, 상기 패드(1060)의 온도는 조절될 수 있게 된다.

또한, 상기 전력 송신 제어부(112)는, 상기 제1 및 제2 코일을 이용하여 상기 무선 전력 신호를 송신하는 중에 상기 제1 온도가 상기 기준보다 높고 상기 제2 온도가 상기 기준보다 낮은 경우, 상기 제1 코일이 상기 무선 전력 신호를 송신하는 것은 중지되고 상기 제2 코일이 상기 무선 신호를 전송하는 것은 유지되도록, 상기 제1 및 제2 코일을 제어할 수 있다 .

상기 전력 송신 제어부(112)는, 상기 복수 개의 온도 센서들로부터 측정된 온도들에 근거하여 인터페이스 표면을 종합적으로 모니터링할 수 있다.

도 18은 무선전력 전송장치가 온도 센서를 제어하는 방법을 나타낸 흐름도이다.

상기 온도 센서(1030)는 비접촉식 광학온도계이며 소정 방식으로 통신을 수행한다. 일 예로, 상기 소정 방식은 I2C(Inter Integrated Circuit)일 수 있다. I2C 는 풀업 저항이 연결된 직렬 데이터(serial data, SDA)와 직렬 클럭(serial clock, SCL)이라는 두 개의 양 방향 오픈 컬렉터 라인을 사용한다. 상기 전력 송신 제어부(112)는 I2C 통신을 이용하여 복수의 온도 센서들을 제어할 수 있다.

상기 온도 센서(1030)는 상기 전력 송신 제어부(112)의 요청에 따라 온도 정보를 상기 전력 송신 제어부(112)로 전송한다.

무선전력 전송장치(1000)는 무선전력 수신장치를 감지하면 상기 무선전력 수신장치와 통신을 수행하게 되는데, 상기 무선전력 수신장치와의 통신과 I2C 통신의 통신 대역이 일부 겹치게 되는 문제가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 무선전력 수신장치가 감지되는 것에 응답하여 상기 무선전력 수신장치와 통신을 수행하는 단계(S1810)가 이루어진다. 이는, 도 9에서 상술한, 선택 상태(610), 검출 상태(620), 식별 및 설정 상태(630) 중 적어도 하나의 상태를 의미한다.

상기 통신이 시작된 시점으로부터 소정시간이 지난 경우, 온도 측정을 시작하도록 온도 센서를 제어하는 단계(S1830)가 이루어진다. 통신 대역이 겹쳐지는 소정시간 동안은 온도 센서(1030)가 동작하지 않아야 하므로, 상기 전력 송신 제어부(112)는, 상기 소정시간 동안 온도 센서(1030)가 동작하지 않도록 상기 온도 센서를 제어한다. 상기 전력 송신 제어부(112)는, 상기 무선전력 수신장치가 감지된 시점으로부터 상기 소정시간이 지난 후에 상기 물체의 온도를 측정하도록 상기 온도 센서(1030)를 제어한다 .

상기 소정시간은 감지된 무선전력 수신장치에 따라 달라질 수 있다. 통신 대역이 겹쳐지는 통신이 완료되고 나면, 상기 온도 센서(1030)는 상기 전력 송신 제어부(112)의 제어에 근거하여 온도 측정을 시작할 수 있다. 무선전력 수신장치가 감지되는지 여부에 따라 온도 측정이 일시 중지되거나 다시 시작될 수 있다.

상기 전력 송신 제어부는(112)는, 제1 무선전력 수신장치에 전력을 송신하는 중에 제2 무선전력 수신장치가 감지되는 경우, 상기 온도 센서(1030)가 소정시간 동안 동작하지 않도록 상기 온도 센서(1030)를 제어할 수 있다 . 상기 제2 무선전력 수신장치와 통신을 수행하는 소정시간 동안 통신 대역이 겹쳐져 상기 온도 센서(1030)가 오동작하거나 다양한 문제가 발생할 수 있기 때문이다. 다시 말해, 새로운 무선전력 수신장치가 감지되면 온도 측정을 일시 중지하여 주파수 간섭을 차단한다.

한편, 본 발명은 상술한 무선전력 전송장치(1000)를 구비한 차량 또는 무선전력 전송방법을 수행하는 차량으로까지 확장될 수 있다.

도 19는 무선전력 전송장치의 온도 분포를 표시하는 방법을 설명하기 위한 예시도이다.

본 발명에 따른 무선전력 전송장치(1000)는 적어도 하나의 온도 센서(1030)를 이용하여 상기 패드(1060)의 서로 다른 부분에 대한 온도 분포를 측정하고, 측정된 온도 분포를 다른 기기로 전송할 수 있다. 상기 다른 기기는 상기 차량에 구비된 차량 제어 장치 및/또는 디스플레이일 수 있다.

디스플레이(1900)는 상기 온도 분포를 표시할 수 있다. 예를 들어, 상기 패드(1060)에서 온도가 같은 지점을 연결하여 온도의 높낮이를 나타내는 이미지가 상기 디스플레이(1900)에 표시될 수 있다. 상기 이미지에는 상기 패드(1060)의 각 지점에서 측정된 온도 정보가 포함될 수 있다.

전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드(또는, 애플리케이션이나 소프트웨어)로서 구현하는 것이 가능하다. 상술한 자율 주행 차량의 제어 방법은 메모리 등에 저장된 코드에 의하여 실현될 수 있다.

컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 상기 컴퓨터는 프로세서 또는 제어부를 포함할 수도 있다. 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

무선전력 수신장치와 통신을 수행하는 무선전력 전송장치에 있어서,
개구부가 형성되는 일 면을 구비하는 하우징;
상기 하우징 내에 배치되며, 상기 무선전력 수신장치로 무선 전력 신호를 송신하도록 이루어지는 코일부;
상기 개구부와 오버랩 되도록 상기 하우징 내에 배치되며, 상기 개구부를 관통하여 물체의 온도를 측정하도록 이루어지는 온도 센서; 및
상기 온도 센서에서 측정된 온도에 근거하여 상기 코일부를 제어하도록 이루어지는 전력 송신 제어부를 포함하는 무선전력 전송장치.
제1항에 있어서,
상기 하우징의 일 면 상에 배치되어 상기 개구부를 덮는 패드를 더 포함하고,
상기 온도 센서는 상기 패드의 온도를 측정하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 무선전력 전송장치.
제2항에 있어서,
상기 패드는 상기 개구부에 대응하는 홈을 구비하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전송장치.
제1항에 있어서,
상기 개구부와 오버랩 되는 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전송장치.
제4항에 있어서,
상기 렌즈의 일 면은 평면으로 이루어지고, 상기 렌즈의 타 면은 비구면으로 이루어진 것을 특징으로 하는 무선전력 전송장치.
제4항에 있어서,
상기 온도 센서는 상기 렌즈의 일 면에 부착되는 것을 특징으로 하는 무선전력 전송장치.
제1항에 있어서,
상기 온도 센서는 상기 코일부의 위 그리고 상기 개구부의 아래에 위치하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전송장치.
제1항에 있어서,
상기 코일부의 위에 배치되는 회로기판을 더 포함하고,
상기 온도 센서는 상기 회로기판 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 무선전력 전송장치.
제1항에 있어서,
상기 온도 센서가 상기 하우징을 관통하여 상기 하우징의 외부에 위치한 물체의 온도를 측정할 수 있도록, 상기 하우징의 적어도 일부는 투명 또는 반투명하게 이루어지는 것을 특징으로 하는 무선전력 전송장치.
제9항에 있어서,
상기 하우징의 적어도 일부는 평면으로 이루어진 일 면과 비구면으로 이루어진 타 면을 구비하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전송장치.
제1항에 있어서,
복수 개의 개구부들과 복수 개의 온도 센서들이 포함되며,
각 온도 센서는 각 개구부에 오버랩 되도록 상기 하우징 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 무선전력 전송장치.
제11항에 있어서,
상기 코일부는 복수 개의 코일들을 포함하며,
상기 전력 송신 제어부는,
상기 복수 개의 온도 센서들에서 측정된 온도들에 근거하여 상기 복수 개의 코일들 중 적어도 하나를 선택하고, 선택된 코일을 제어하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전송장치.
제12항에 있어서,
상기 코일부는 제1 및 제2 코일을 포함하고,
상기 온도 센서는,
상기 제1 코일과 오버랩 되며 제1 온도를 측정하도록 이루어지는 제1 온도 센서; 및
상기 제2 코일과 오버랩 되며 제2 온도를 측정하도록 이루어지는 제2 온도 센서를 포함하며,
상기 전력 송신 제어부는,
상기 제1 코일을 이용하여 상기 무선 전력 신호를 송신하는 중에 상기 제1 온도가 기준보다 높은 경우, 상기 제1 코일이 상기 무선 전력 신호를 송신하는 것이 중지되도록 상기 제1 코일을 제어하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전송장치.
제13항에 있어서,
상기 전력 송신 제어부는,
상기 제1 코일을 이용하여 상기 무선 전력 신호를 송신하는 중에 상기 제1 온도가 상기 기준보다 높고 상기 제2 온도가 상기 기준보다 낮은 경우, 상기 무선 전력 신호가 상기 제1 코일이 아닌 상기 제2 코일을 통해 송신되도록 상기 제1 및 제2 코일을 제어하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전송장치.
제13항에 있어서,
상기 전력 송신 제어부는,
상기 제1 및 제2 코일을 이용하여 상기 무선 전력 신호를 송신하는 중에 상기 제1 온도가 상기 기준보다 높고 상기 제2 온도가 상기 기준보다 낮은 경우,
상기 제1 코일이 상기 무선 전력 신호를 송신하는 것은 중지되고 상기 제2 코일이 상기 무선 신호를 전송하는 것은 유지되도록, 상기 제1 및 제2 코일을 제어하는 것을 특징으로 하는 무선전력 송신장치.
제1항에 있어서,
상기 개구부는 서로 다른 위치에 형성된 제1 및 제2 개구부를 포함하고,
상기 온도 센서가 상기 제1 및 제2 개구부 중 어느 하나를 관통하여 물체의 온도를 측정하도록, 상기 온도 센서를 이동시키도록 이루어지는 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전송장치.
제1항에 있어서,
상기 온도 센서는 적외선을 이용한 비접촉식 온도계인 것을 특징으로 하는 무선전력 전송장치.
제17항에 있어서,
상기 전력 송신 제어부는,
상기 무선전력 수신장치가 감지된 시점으로부터 소정시간이 지난 후에 상기 물체의 온도를 측정하도록 상기 온도 센서를 제어하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전송장치.
제18항에 있어서,
상기 전력 송신 제어부는,
상기 온도 센서가 상기 소정시간 동안 동작하지 않도록 상기 온도 센서를 제어하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전송장치.
제18항에 있어서,
상기 전력 송신 제어부는,
제1 무선전력 수신장치에 전력을 송신하는 중에 제2 무선전력 수신장치가 감지되는 경우, 상기 온도 센서가 소정시간 동안 동작하지 않도록 상기 온도 센서를 제어하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전송장치.