KR20180041869A - 운송 장치를 위한 무선 충전 장치 및 시스템 - Google Patents

운송 장치를 위한 무선 충전 장치 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 운송 장치의 무선 충전 방법 및 장치(들)과 그 장치들로 구성된 무선 충전 시스템에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 운송 장치에 장착되는 무선 전력 수신 장치에서의 무선 전력 수신 방법은 유휴 상태에서 무선 전력 송신 장치에 의해 송출된 무선 전력 신호를 감지하면 상기 무선 전력 송신 장치와의 통신 연결을 설정하는 단계와 저전력 신호를 수신하여 저전력 충전하는 단계와 센싱 장치에 의해 수집된 안전 상태 정보를 수신하는 단계와 상기 안전 상태 정보에 기반하여 수신되는 전력의 세기를 조절하는 단계를 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명은 운송 장치의 무선 충전 시 탑승자의 전자기파 피해를 방지할 수 있는 장점이 있다.

Description

운송 장치를 위한 무선 충전 장치 및 시스템{WIRELESS CHARGING APPARATUS AND SYSTEM FOR TRANSPORT DEVICE}
본 발명은 무선 충전 기술에 관한 것으로서, 상세하게 전기차와 같은 운송 장치의 무선 충전 시 전자기파에 의한 탑승자 피해를 방지하는 것이 가능한 무선 충전 방법 및 장치(들) 및 그 장치들을 포함하는 무선 충전 시스템을 제공하는 것이다.
무선 전력 전송 기술(wireless power transmission 또는 wireless energy transfer)은 자기장의 유도 원리를 이용하여 무선으로 송신기에서 수신기로 전기 에너지를 전송하는 기술로서, 이미 1800년대에 전자기유도 원리를 이용한 전기 모터나 변압기가 사용되기 시작했고, 그 후로는 라디오파나 레이저, 고주파, 마이크로웨이브와 같은 전자파를 방사해서 전기에너지를 전송하는 방법도 시도되었다. 우리가 흔히 사용하는 전동칫솔이나 일부 무선면도기도 실상은 전자기유도 원리로 충전된다.
현재까지 무선을 이용한 에너지 전달 방식은 크게 자기 유도 방식, 자기 공진(Electromagnetic Resonance) 방식 및 단파장 무선 주파수를 이용한 RF 전송 방식 등으로 구분될 수 있다.
자기 유도 방식은 두 개의 코일을 서로 인접시킨 후 한 개의 코일에 전류를 흘려보내면 이 때 발생한 자속(MagneticFlux)이 다른 코일에 기전력을 일으키는 현상을 사용한 기술로서, 휴대폰과 같은 소형기기를 중심으로 빠르게 상용화가 진행되고 있다. 자기 유도 방식은 최대 수백 키로와트(kW)의 전력을 전송할 수 있고 효율도 높지만 최대 전송 거리가 1센티미터(cm) 이하이므로 일반적으로 충전기나 바닥에 인접시켜야 하는 단점이 있다.
자기 공진 방식은 전자기파나 전류 등을 활용하는 대신 전기장이나 자기장을 이용하는 특징이 있다. 자기 공진 방식은 전자파 문제의 영향을 거의 받지 않으므로 다른 전자 기기나 인체에 안전하다는 장점이 있다. 반면, 한정된 거리와 공간에서만 활용할 수 있으며 에너지 전달 효율이 다소 낮다는 단점이 있다.
단파장 무선 전력 전송 방식-간단히, RF 전송 방식-은 에너지가 라디오 파(RadioWave)형태로 직접 송수신될 수 있다는 점을 활용한 것이다. 이 기술은 렉테나(rectenna)를 이용하는 RF 방식의 무선 전력 전송 방식으로서, 렉테나는 안테나(antenna)와 정류기(rectifier)의 합성어로서 RF 전력을 직접 직류 전력으로 변환하는 소자를 의미한다. 즉, RF 방식은 AC 라디오파를 DC로 변환하여 사용하는 기술로서, 최근 효율이 향상되면서 상용화에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
무선 전력 전송 기술은 모바일 뿐만 아니라 챠량, IT, 철도, 가전 산업 등 산업 전반에 다양하게 활용될 수 있다.
특히, 전기차와 같은 운송 장치의 경우, 고전력 무선 충전이 요구되며, 이에 따라 차량 무선 충전 시 탑승자의 전자기파에 대한 안전이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 운송 장치의 무선 충전 시 전자기파에 의한 탑승자 피해를 방지하는 것이 가능한 무선 충전 방법 및 장치(들) 및 그 장치들을 포함하는 무선 충전 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 운송 장치의 무선 충전 방법들 및 그를 위한 장치들 및 시스템을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 운송 장치에 장착되는 무선 전력 수신 장치에서의 무선 전력 수신 방법은 유휴 상태에서 무선 전력 송신 장치에 의해 송출된 무선 전력 신호를 감지하면 상기 무선 전력 송신 장치와의 통신 연결을 설정하는 단계와 저전력 신호를 수신하여 저전력 충전하는 단계와 센싱 장치에 의해 수집된 안전 상태 정보를 수신하는 단계와 상기 안전 상태 정보에 기반하여 수신되는 전력의 세기를 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 무선 전력 수신 방법은 상기 안전 상태 정보에 기반하여 상기 운송 장치에 탑승한 모든 탑승자가 안전한 지역으로 이동한 것이 확정되면, 상기 통신 연결을 통해 고전력 신호의 송출을 요청하는 소정 제1 전력 제어 신호를 상기 무선 전력 송신 장치에 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 안전 상태 정보는 상기 무선 전력 수신 장치와 상기 탑승자 사이의 이격 거리에 관한 정보를 포함하되, 상기 이격 거리가 소정 기준치를 초과하면, 상기 고전력 송출이 요청될 수 있다.
또한, 상기 무선 전력 수신 방법은 상기 제1 전력 제어 신호에 대한 응답으로 고전력 신호를 수신하여 고전력 충전하는 단계 및 상기 고전력 충전 중 수신되는 상기 안전 상태 정보에 기반하여 상기 저전력으로의 전환 여부를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 무선 전력 수신 방법은 상기 판단 결과, 상기 저전력으로의 전환이 필요한 경우, 상기 저전력 신호의 송출을 요청하는 제2 전력 제어 신호를 상기 무선 전력 송신 장치에 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 예로, 상기 센싱 장치는 상기 운송 장치에 장착되고, 상기 운송 장치에 탑재된 제어기가 상기 센싱 장치로부터 수집된 센싱 정보에 기반하여 상기 안전 상태 정보를 생성한 후 상기 무선 전력 수신 장치에 전송할 수 있다.
다른 일 예로, 상기 센싱 장치는 상기 무선 전력 송신 장치와 연결되며, 상기 센싱 장치로부터 수집된 센싱 정보에 상응하여 상기 무선 전력 송신 장치에 의해 생성된 상기 안전 상태 정보가 상기 설정된 통신 연결을 통해 수신될 수 있다.
또한, 상기 센싱 장치는 모션 센서, 거리 감지 센서, 적외선 감지 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 무선 전력 수신 방법은 상기 무선 전력 신호가 감지되면, 상기 통신 연결을 설정하기 이전에 상기 운송 장치에 상응하는 탑승자의 하차 여부를 확인하는 단계를 더 포함하고, 상기 탑승자가 모두 하차한 경우, 상기 통신 연결이 설정될 수 있다.
또한, 상기 운송 장치에 장착된 제어기로부터 탑승 상태 정보가 수신되면, 상기 무선 전력 수신 장치는 상기 탑승 상태 정보에 기반하여 상기 탑승자 하차 여부를 확인할 수 있다.
여기서, 상기 탑승 상태 정보는 상기 운송 장치에 구비된 좌석에 장착된 압력 센서로부터 수집되는 압력 센싱 정보와 상기 운송 장치에 구비된 도어의 개폐 센싱 정보와 상기 운송 장치에 장착된 카메라에 의해 촬영된 영상에 상응하는 이미지 센싱 정보 중 적어도 하나에 기반하여 상기 제어기에 의해 생성될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 운송 장치에 장착된 무선 전력 수신 장치로 전력을 전송하는 무선 전력 송신 장치에서의 무선 전력 송신 방법은 상기 무선 전력 수신 장치를 식별하는 단계와 상기 식별된 무선 전력 수신 장치와 통신 연결을 설정하는 단계와 상기 무선 전력 수신 장치에 저전력 신호를 송출하는 단계와 센싱 장치로부터 수집된 센싱 정보를 기초로 생성된 안전 상태 정보에 기반하여 송출 전력의 세기를 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 무선 전력 송신 방법은 상기 안전 상태 정보에 기반하여 상기 운송 장치에 탑승한 모든 탑승자가 안전한 지역으로 이동한 것이 확정되면, 고전력 신호를 송출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 안전 상태 정보는 상기 무선 전력 수신 장치와 상기 탑승자 사이의 이격 거리에 관한 정보를 포함하되, 상기 이격 거리가 소정 기준치를 초과하면, 상기 고전력 신호가 송출될 수 있다.
또한, 상기 무선 전력 송신 방법은 상기 고전력 신호의 송출 중 수신되는 상기 안전 상태 정보에 기반하여 저전력으로의 전환 여부를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 무선 전력 송신 방법은 상기 판단의 결과, 상기 저전력으로의 전환이 필요한 경우, 상기 저전력 신호를 송출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 예로, 상기 센싱 장치는 상기 운송 장치에 장착되되, 상기 운송 장치에 장착된 제어기가 상기 센싱 장치로부터 수집된 센싱 정보에 기반하여 상기 안전 상태 정보를 생성하고, 상기 제어기에 연결된 상기 무선 전력 수신 장치로부터 상기 안전 상태 정보가 수신될 수 있다.
다른 일 예로, 상기 센싱 장치는 상기 무선 전력 송신 장치와 연결되되, 상기 무선 전력 송신 장치가 상기 센싱 장치로부터 수집된 센싱 정보에 기반하여 상기 안전 상태 정보를 생성할 수 있다.
또한, 상기 센싱 장치는 모션 센서, 거리 감지 센서, 적외선 감지 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 무선 전력 송신 방법은 상기 통신 연결을 설정하기 이전에 상기 센싱 장치로부터 수집된 센싱 정보에 기반하여 상기 운송 장치에 상응하는 탑승자의 하차 여부를 확인하는 단계를 더 포함하고, 상기 탑승자가 모두 하차한 경우, 상기 통신 연결이 설정될 수 있다.
또한, 상기 탑승자의 하차 여부를 확인하기 위한 센싱 정보는 적외선 감지 센서, 거리 감지 센서, 모션 감지 센서 중 적어도 하나의 센싱 장치에 의해 감지된 센싱 정보를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 운송 장치에 장착되며 무선 전력 송신 장치로부터 무선으로 전력을 수신하는 무선 전력 수신 장치는 무선 전력 신호를 수신하는 전력 수신부와 상기 무선 전력 송신 장치와의 통신을 수행하는 제1 통신부와 상기 운송 장치에 장착된 차량 제어기와의 통신을 수행하는 제2 통신부와 상기 제2 통신부를 통해 수신된 상태 정보에 기반하여 요구 전력의 세기를 결정하는 제1 제어부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 상태 정보는 탑승 상태 정보, 안전 상태 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 무선 전력 수신 장치는 상기 탑승 상태 정보에 기반하여 상기 운송 장치에 탑승한 탑승자가 모두 하차하였는지 여부를 판단하는 탑승 상태 확인부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 제어부가 상기 탑승자가 모두 하차한 것을 확인하면, 저전력 송출을 요청하는 소정 전력 제어 신호를 상기 제1 통신부를 통해 전송할 수 있다.
또한, 상기 무선 전력 수신 장치는 상기 저전력 송출 요청에 따라 저전력 충전 중, 상기 안전 상태 정보가 수신되면, 상기 안전 상태 정보에 기반하여 고전력 수신이 가능한지 여부를 판단하는 안전 상태 확인부를 더 포함하되, 상기 제1 제어부가 상기 고전력 수신이 가능한 것을 확인하면, 고전력 송출을 요청하는 소정 전력 제어 신호를 상기 제1 통신부를 통해 전송할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 운송 장치에 장착된 무선 전력 수신 장치로 무선 전력을 전송하는 무선 전력 송신 장치는 무선 전력 신호를 송신하는 전력 송신부와 상기 무선 전력 수신 장치와의 통신을 수행하는 제3 통신부와 센싱 장치로부터 수집된 센싱 정보에 기반하여 상기 운송 장치에 탑승한 탑승자의 하차 여부 및 안전 상태를 확인하고, 상기 확인 결과에 따라 상기 전력 송신부를 통해 송출되는 무선 전력 신호의 세기를 조절하는 제2 제어부를 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 방법 및 장치에 대한 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 운송 장치의 무선 충전 시 전자기파에 의한 탑승자 피해를 방지하는 것이 가능한 무선 충전 장치들 및 시스템을 제공하는 장점이 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이하에 첨부되는 도면들은 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 본 발명에 대한 실시예들을 제공한다. 다만, 본 발명의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시예로 구성될 수 있다.
도 1은 본 발명에 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명에 다른 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템에서의 감지 신호 전송 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 7은 상기 도 6에 따른 무선 전력 송신기와 연동되는 무선 전력 수신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 신호의 변조 및 복조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 패킷 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기에서 무선 전력 송신기로 전송되는 패킷의 종류를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 운송 장치를 위한 무선 충전 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 운송 장치를 위한 무선 충전 시스템에서의 무선 전력 제어 동작을 설명하기 위한 블록도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 운송 장치에 장착되는 무선 전력 수신 장치에서의 무선 전력 수신 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 14는 상기한 도 13의 고전력 충전 상태의 무선 전력 수신 장치에서 무선 전력을 수신하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치에서의 무선 전력 전송 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 16은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치에서의 무선 전력 전송 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 본 발명의 실시예들이 적용되는 장치 및 다양한 방법들에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
실시예의 설명에 있어서, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)는 두개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되거나 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 배치되어 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)"로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
실시예의 설명에 있어서, 무선 전력 시스템상에서 무선 전력을 송신하는 장치는 설명의 편의를 위해 무선 파워 송신기, 무선 파워 송신 장치, 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 송신기, 송신단, 송신기, 송신 장치, 송신측, 무선 파워 전송 장치, 무선 파워 전송기 등을 혼용하여 사용하기로 한다. 또한, 무선 전력 송신 장치로부터 무선 전력을 수신하는 장치에 대한 표현으로 설명의 편의를 위해 무선 전력 수신 장치, 무선 전력 수신기, 무선 파워 수신 장치, 무선 파워 수신기, 수신 단말기, 수신측, 수신 장치, 수신기 등이 혼용되어 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 송신기는 패드 형태, 거치대 형태, AP(Access Point) 형태, 소형 기지국 형태, 스텐드 형태, 천장 매립 형태, 바닥 매립 형태, 벽걸이 형태 등으로 구성될 수 있으며, 하나의 송신기는 복수의 무선 전력 수신 장치에 무선 전력을 전송할 수도 있다. 이를 위해, 송신기는 적어도 하나의 무선 파워 전송 수단을 구비할 수도 있다. 여기서, 무선 파워 전송 수단에는 전력 송신단 코일에서 자기장을 발생시켜 그 자기장의 영향으로 수신단 코일에서 전기가 유도되는 전자기 유도 원리를 이용하여 충전하는 전자기 유도 방식에 기반한 다양한 무전 전력 전송 표준이 사용될 수 있다. 일 예로, 무선 파워 전송 수단은 WPC(Wireless Power Consortium), PMA(Power Matters Alliance) 등의 무선 충전 기술 표준 기구에서 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 전력을 수신할 수도 있다. 여기서, 무선 전력 수신 수단은 무선 충전 기술 표준 기구인 WPC(Wireless Power Consortium), PMA(Power Matters Alliance) 등에서 정의된 전자기 유도 방식의 무선 충전 기술을 포함할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에 따른 무선 전력 수신기는 운송 장치의 일측에 장착될 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(30)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.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신단(10)은 고속 충전 지원 여부를 지시하는 소정 패킷을 무선 전력 수신단(20)에 전송할 수 있다. 무선 전력 수신단(20)은 접속된 무선 전력 송신단(10)이 고속 충전 모드를 지원하는 것으로 확인된 경우, 이를 전자 기기(30)에 알릴 수 있다. 전자 기기(30)는 구비된 소정 표시 수단-예를 들면, 액정 디스플레이일 수 있음-을 통해 고속 충전이 가능함을 표시할 수 있다.
또한, 전자 기기(30) 사용자는 액정 표시 수단에 표시된 소정 고속 충전 요청 버튼을 선택하여 무선 전력 송신단(10)이 고속 충전 모드로 동작하도록 제어할 수도 있다. 이 경우, 전자 기기(30)는 사용자에 의해 고속 충전 요청 버튼이 선택되면, 소정 고속 충전 요청 신호를 무선 전력 수신단(20)에 전송할 수 있다. 무선 전력 수신단(20)은 수신된 고속 충전 요청 신호에 상응하는 충전 모드 패킷을 생성하여 무선 전력 송신단(10)에 전송함으로써, 일반 저전력 충전 모드를 고속 충전 모드로 전환시킬 수 있다.
도 2는 본 발명에 다른 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
일 예로, 도면 부호 200a에 도시된 바와 같이, 무선 전력 수신단(20)은 복수의 무선 전력 수신 장치로 구성될 수 있으며, 하나의 무선 전력 송신단(10)에 복수의 무선 전력 수신 장치가 연결되어 무선 충전을 수행할 수도 있다. 이때, 무선 전력 송신단(10)은 시분할 방식으로 복수의 무선 전력 수신 장치에 전력을 분배하여 송출할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며. 다른 일 예로, 무선 전력 송신단(10)은 무선 전력 수신 장치 별 할당된 상이한 주파수 대역을 이용하여 복수의 무선 전력 수신 장치에 전력을 분배하여 송출할 수 있다.
이때, 하나의 무선 전력 송신 장치(10)에 연결 가능한 무선 전력 수신 장치의 개수는 무선 전력 수신 장치 별 요구 전력량, 배터리 충전 상태, 전자 기기의 전력 소비량 및 무선 전력 송신 장치의 가용 전력량 중 적어도 하나에 기반하여 적응적으로 결정될 수 있다.
다른 일 예로, 도면 부호 200b에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신단(10)은 복수의 무선 전력 송신 장치로 구성될 수도 있다. 이 경우, 무선 전력 수신단(20)은 복수의 무선 전력 송신 장치와 동시에 연결될 수 있으며, 연결된 무선 전력 송신 장치들로부터 동시에 전력을 수신하여 충전을 수행할 수도 있다. 이때, 무선 전력 수신단(20)과 연결된 무선 전력 송신 장치의 개수는 무선 전력 수신단(20)의 요구 전력량, 배터리 충전 상태, 전자 기기의 전력 소비량, 무선 전력 송신 장치의 가용 전력량 등에 기반하여 적응적으로 결정될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템에서의 감지 신호 전송 절차를 설명하기 위한 도면이다.
일 예로, 무선 전력 송신기는 3개의 송신 코일(111, 112, 113)이 장착될 수 있다. 각각의 송신 코일은 일부 영역이 다른 송신 코일과 서로 중첩될 수 있으며, 무선 전력 송신기는 각각의 송신 코일을 통해 무선 전력 수신기의 존재를 감지하기 위한 소정 감지 신호(117, 127)-예를 들면, 디지털 핑 신호-를 미리 정의된 순서로 순차적으로 송출한다.
상기 도 3에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신기는 도면 번호 110에 도시된 1차 감지 신호 송출 절차가 개시되면 감지 신호(117)를 순차적으로 송출하고, 무선 전력 수신기(115)로부터 소정 응답 신호-예를 들면, 감지 신호에 대응되는 수신 신호 세기 정보가 포함된 신호일 수 있으며, 이하 설명의 편의를 위해, 신호 세기 지시자(Signal Strength Indicator, 116) 또는 신호 세기 패킷(Signal Strength Packet)이라 명함-가 수신된 송신 코일(111, 112)을 식별할 수 있다. 연이어, 무선 전력 송신기는 도면 번호 120에 도시된 2차 감지 신호 송출 절차가 개시되면 감지 신호(127)를 순차적으로 송출하고, 신호 세기 지시자(126)가 수신된 송신 코일(111, 112) 중 전력 전송 효율(또는 충전 효율)-즉, 송신 코일과 수신 코일 사이의 정렬 상태-이 좋은 송신 코일을 식별하고, 식별된 송신 코일을 통해 전력이 송출되도록-즉, 무선 충전이 이루어지도록- 제어할 수 있다.
상기의 도 3에서 보여지는 바와 같이, 무선 전력 송신기가 2회의 감지 신호 송출 절차를 수행하는 이유는 어느 송신 코일에 무선 전력 수신기의 수신 코일이 잘 정렬되어 있는지를 보다 정확하게 식별하기 위함이다.
만약, 상기한 도 3의 도면 번호 110 및 120에 도시된 바와 같이, 제1 송신 코일(111), 제2 송신 코일(112)에 신호 세기 지시자(116, 126)가 수신된 경우, 무선 전력 송신기는 제1 송신 코일(111)과 제2 송신 코일(112) 각각에 수신된 신호 세기 지시자(126)에 기반하여 가장 정렬이 잘된 송신 코일을 선택하고, 선택된 송신 코일을 이용하여 무선 충전을 수행한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 송신기로부터 수신기로의 파워 전송은 크게 선택 단계(Selection Phase, 410), 핑 단계(Ping Phase, 420), 식별 및 구성 단계(Identification and Configuration Phase, 430), 전력 전송 단계(Power Transfer Phase, 440) 단계로 구분될 수 있다.
선택 단계(410)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(410)에서 송신기는 인터페이스 표면에 물체가 존재하는지를 모니터링할 수 있다. 만약, 송신기가 인터페이스 표면에 물체가 놓여진 것이 감지되면, 핑 단계(420)로 천이할 수 있다(S401). 선택 단계(410)에서 송신기는 매우 짧은 펄스의 아날로그 핑(Analog Ping) 신호를 전송하며, 송신 코일에 흐르는 전류 변화에 기반하여 인터페이스 표면의 활성 영역(Active Area)에 물체가 존재하는지를 감지할 수 있다. 다른 일 예로, 송신기는 송신 코일의 임피던스 변화 또는 송신 코일의 인덕턴스 변화 등에 기반하여 인터페이스 표면의 활성 영역(Active Area)에 물체가 존재하는지를 감지할 수도 있다.
핑 단계(420)에서 송신기는 물체가 감지되면, 수신기를 활성화시키고, 해당 수신기가 송신기로부터 무선 전력 수신기이 가능한 수신기인지 식별하기 위한 디지털 핑(Digital Ping)을 전송한다. 핑 단계(420)에서 송신기는 디지털 핑에 대한 응답 신호-예를 들면, 신호 세기 지시자-를 소정 시간 이내에 수신기로부터 수신하지 못하면, 다시 선택 단계(410)로 천이할 수 있다(S402). 또한, 핑 단계(420)에서 송신기는 수신기로부터 파워 전송이 완료되었음을 지시하는 신호-즉, 충전 완료 신호-를 수신하면, 선택 단계(410)로 천이할 수도 있다(S403).
핑 단계(420)가 완료되면, 송신기는 수신기 식별 및 수신기 구성 및 상태 정보를 수집하기 위한 식별 및 구성 단계(430)로 천이할 수 있다(S404).
식별 및 구성 단계(430)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(410)로 천이할 수 있다(S405).
수신기에 대한 식별 및 구성이 완료되면, 송신기는 무선 전력을 전송하는 전력 전송 단계(440)로 천이할 수 있다(S406).
전력 전송 단계(440)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(410)로 천이할 수 있다(S407).
또한, 전력 전송 단계(440)에서, 송신기는 송신기 상태 변화 등에 따라 파워 전송 계약을 재구성할 필요가 있는 경우, 식별 및 구성 단계(430)로 천이할 수 있다(S408).
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 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 5를 참조하면, 송신기로부터 수신기로의 파워 전송은 크게 선택 단계(Selection Phase, 510), 핑 단계(Ping Phase, 520), 식별 및 구성 단계(Identification and Configuration Phase, 530), 협상 단계(Negotiation Phase, 540), 보정 단계(Calibration Phase, 550), 전력 전송 단계(Power Transfer Phase, 560) 단계 및 재협상 단계(Renegotiation Phase, 570)로 구분될 수 있다.
선택 단계(510)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(510)에서 송신기는 인터페이스 표면에 물체가 존재하는지를 모니터링할 수 있다. 만약, 송신기가 인터페이스 표면에 물체가 놓여진 것이 감지되면, 핑 단계(520)로 천이할 수 있다. 그러나 아날로그 핑은 다른 대체 수단으로 대체될 수 있다. 다른 대체 수단은 근접센서, 자기장 변화를 감지하는 홀센서, 압력센서 또는 생략 중 적어도 하나의 수단일 수 있다. 선택 단계(510)에서 송신기는 매우 짧은 펄스의 아날로그 핑(Analog Ping) 신호를 전송하며, 송신 코일 또는 1차 코일(Primary Coil)의 전류 변화에 기반하여 인터페이스 표면의 활성 영역(Active Area)에 물체가 존재하는지를 감지할 수 있다.
핑 단계(520)에서 송신기는 물체가 감지되면, 수신기를 활성화시키고, 수신기가 해당 송신기로부터 무선 전력 수신이 가능한 수신기인지를 식별하기 위한 디지털 핑(Digital Ping)을 전송한다. 핑 단계(520)에서 송신기는 디지털 핑에 대한 응답 신호-예를 들면, 신호 세기 패킷-을 해당 디지털 핑 전송 후 소정 시간 이내에 수신기로부터 수신하지 못하면, 다시 선택 단계(510)로 천이할 수 있다. 또한, 핑 단계(520)에서 송신기는 수신기로부터 파워 전송이 완료되었음을 지시하는 신호-즉, 충전 완료 패킷-을 수신하면, 선택 단계(510)로 천이할 수도 있다.
핑 단계(520)가 완료되면, 송신기는 수신기를 식별하고 수신기 구성 및 상태 정보를 수집하기 위한 식별 및 구성 단계(530)로 천이할 수 있다.
식별 및 구성 단계(530)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(510)로 천이할 수 있다.
송신기는 식별 및 구성 단계(530)에서 수신된 구성 패킷(Configuration packet)의 협상 필드(Negotiation Field) 값에 기반하여 협상 단계(540)로의 진입이 필요한지 여부를 확인할 수 있다.
확인 결과, 협상이 필요하면, 송신기는 협상 단계(540)로 진입하여 소정 이물질 검출 절차(Foreign Object Detection Procedure)를 수행할 수 있다.
반면, 확인 결과, 협상이 필요 없는 경우, 송신기는 곧바로 전력 전송 단계(560)로 진입할 수도 있다.
협상 단계(540)에서, 송신기는 기준 품질 인자 값이 포함된 FOD(Foreign Object Detection) 상태 패킷을 수신할 수 있다. 이때, 송신기는 기준 품질 인자 값에 기반하여 이물질 검출을 위한 임계치를 결정할 수 있다.
일 예로, 송신기는 기준 품질 인자 값보다 보정 비율만큼 낮은 값을 이물질 검출을 위한 임계치로 결정하고, 물체 감지 후 핑 단계(520)로의 진입 이전에 현재 품질 인자 값을 측정할 수 있다.
송신기는 결정된 임계치 및 현재 측정된 품질 인자 값을 비교하여 충전 영역에 이물질이 존재하는지 판단할 수 있으며, 이물질 검출 결과에 따라 전력 전송을 제어할 수 있다.
일 예로, 이물질이 검출된 경우, 송신기는 선택 단계(510)로 회귀할 수 있다. 반면, 이물질이 검출되지 않은 경우, 송신기는 보정 단계(550)를 거쳐 전력 전송 단계(560)로 진입할 수도 있다. 상세하게, 송신기는 이물질이 검출되지 않은 경우, 보정 단계(550)에서 송신기는 수신기에 수신된 전력의 세기를 결정하고, 실제 송신 코일을 통해 전송된 전력의 세기를 결정하기 위해 수신기와 송신기에서의 전력 손실을 측정할 수 있다. 즉, 송신기는 보정 단계(550)에서 송신기의 송신 파워와 수신기의 수신 파워 사이의 차이에 기반하여 전력 손실을 예측할 수 있다. 일 실시예에 따른 송신기는 예측된 전력 손실을 반영하여 이물질 검출을 위한 임계치를 보정할 수도 있다. 이를 통해, 송신기는 보다 정확하게 이물질을 검출할 수 있다.
전력 전송 단계(560)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(510)로 천이할 수 있다.
또한, 전력 전송 단계(560)에서, 송신기는 송신기 상태 변화 등에 따라 파워 전송 계약을 재구성할 필요가 있는 경우, 재협상 단계(570)로 천이할 수 있다. 이때, 재협상이 정상적으로 완료되면, 송신기는 전력 전송 단계(560)로 회귀할 수 있다.
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 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 6을 참조하면 무선 전력 송신기(600)는 크게, 전력 변환부(610), 전력 전송부(620), 통신부(630), 제어부(640), 센싱부(650)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기한 무선 전력 송신기(600)의 구성은 반드시 필수적인 구성은 아니어서, 그보다 많거나 적은 구성 요소를 포함하여 구성될 수도 있음을 주의해야 한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 전력 변환부(610)는 전원부(660)로부터 DC 전원이 공급되면, 이를 소정 세기의 교류 전력으로 변환하는 기능을 수행할 수 있다.
이를 위해, 전력 변환부(610)는 DC/DC 변환부(611), 인버터(612) 및 주파수 생성기(613)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 인버터(612)는 하프 브릿지 인버터 또는 풀 브릿지 인버터일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 직류 전력을 특정 동작 주파수를 가지는 교류 전력으로 변환할 수 있는 회로 구성이면 족하다.
DC/DC 변환부(611)는 전원부(650)로부터 공급된 DC 전력을 제어부(640)의 제어 신호에 따라 특정 세기의 DC 전력으로 변환하는 기능을 수행할 수 있다.
이때, 센싱부(650)는 DC 변환된 전력의 전압/전류 등을 측정하여 제어부(640)에 제공할 수 있다. 또한, 센싱부(650)는 과열 발생 여부 판단을 위해 무선 전력 송신기(600)의 내부 온도를 측정하고, 측정 결과를 제어부(640)에 제공할 수도 있다. 일 예로, 제어부(640)는 센싱부(650)에 의해 측정된 전압/전류 값에 기반하여 적응적으로 전원부(650)로부터의 전원 공급을 차단하거나, 증폭기(612)에 전력이 공급되는 것을 차단할 수 있다. 이를 위해, 전력 변환부(610)의 일측에는 전원부(650)로부터 공급되는 전원을 차단하거나, 증폭기(612)에 공급되는 전력을 차단하기 위한 소정 전력 차단 회로가 가 더 구비될 수도 있다.
인버터(612)는 DC/DC 변환된 직류 전력을 주파수 생성기(613)에 의해 생성된 기준 교류 신호에 기반하여 교류 전력으로 변환할 수 있다. 이때, 기준 교류 신호의 주파수-즉, 동작 주파수-는 제어부(640)의 제어 신호에 따라 동적으로 변경될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기(600)는 동작 주파수를 조절하여 송출 전력의 세기를 조절할 수도 있다. 일 예로, 제어부(640)는 통신부(630)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 동작 주파수를 결정하고, 결정된 동작 주파수가 생성되도록 주파수 생성기(613)를 동적으로 제어할 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(620)는 다중화기(621)(또는 멀티플렉서), 송신 코일부(622)을 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 송신 코일부(622)는 제1 내지 제n 송신 코일로 구성될 수 있다. 또한, 전력 전송부(620)는 전력 전송을 위한 특정 캐리어 주파수를 생성하기 위한 반송파 생성기(미도시)를 더 포함할 수도 있다. 이 경우, 반송파 생성기는 다중화기(621)를 통해 전달받은 인버터(612)의 출력 교류 전력과 믹싱하기 위한 특정 캐리어 주파수로 생성할 수 있다. 본 발명의 일 실시예는 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 공진 주파수를 상이하게 설정할 수도 있다.
다중화기(621)는 제어부(640)에 의해 선택된 송신 코일로 교류 전력을 전달하기 위한 스위치 기능을 수행할 수 있다. 제어부(640)는 송신 코일 별 수신되는 신호 세기 지시자에 기반하여 해당 무선 전력 수신기로의 전력 전송에 사용할 송신 코일을 선택할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(640)는 복수의 무선 전력 수신기가 연결된 경우, 송신 코일 별 시분할 다중화를 통해 전력을 전송할 수도 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(600)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(640)는 다중화기(621)를 제어하여, 특정 타임 슬롯에 특정 송신 코일을 통해서만 교류 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 동안 DC/DC 변환기(611)의 출력 직류 전력의 세기를 제어하여 무선 전력 수신기 별 송출 전력을 제어할 수도 있다.
제어부(640)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 제1 내지 제n 송신 코일(622)을 통해 감지 신호가 순차적으로 송출될 수 있도록 다중화기(621)를 제어할 수 있다. 이때, 제어부(640)는 감지 신호가 전송될 시점을 타이머(655)를 이용하여 식별할 수 있으며, 감신 신호 전송 시점이 도래하면, 다중화기(621)를 제어하여 해당 송신 코일을 통해 감지 신호가 송출될 수 있도록 제어할 수 있다. 일 예로, 타이머(650)는 핑 전송 단계 동안 소정 주기로 특정 이벤트 신호를 제어부(640)에 송출할 수 있으며, 제어부(640)는 해당 이벤트 신호가 감지될 때마다, 다중화기(621)를 제어하여 해당 송신 코일을 통해 디지털 핑이 송출될 수 있도록 제어할 수 있다.
또한, 제어부(640)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 복조부(632)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(640)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 신호 세기 지시자가 수신된 송신 코일(들)을 통해서만 감지 신호가 송출될 수 있도록 다중화기(621)를 제어할 수도 있다. 다른 일 예로, 제어부(640)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(621)를 제어할 수도 있다.
통신부(630)는 변조부(631)와 복조부(632) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
변조부(631)는 제어부(640)에 의해 생성된 제어 신호를 변조하여 다중화기(621)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(632)는 송신 코일을 통해 수신되는 신호가 감지되면, 감지된 신호를 복조하여 제어부(640)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(632)는 복조된 신호가 어느 송신 코일로부터 수신된 신호인지를 식별할 수 있으며, 식별된 송신 코일에 상응하는 소정 송신 코일 식별자를 제어부(640)에 제공할 수도 있다.
또한, 복조부(632)는 송신 코일(623)을 통해 수신된 신호를 복조하여 제어부(640)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(600)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(600)는 송신 코일부(622)를 이용하여 무선 전력을 송출할 수 있을 뿐만 아니라 송신 코일부(622)를 통해 무선 전력 수신기와 각종 제어 신호 및 상태 정보를 교환할 수도 있다. 다른 일 예로, 송신 코일부(622)의 제1 내지 제n 송신 코일에 각각 대응되는 별도의 코일이 무선 전력 송신기(600)에 추가로 구비될 수 있으며, 구비된 별도의 코일을 이용하여 무선 전력 수신기와 인밴드 통신을 수행할 수도 있음을 주의해야 한다.
이상이 도 6의 설명에서는 무선 전력 송신기(600)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.
또한, 이상의 도 6의 설명에서는 무선 전력 송신기(600)의 전력 전송부(620)가 다중화기(621)와 복수의 송신 코일(622)을 포함하나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 다른 일 실시예에 따른 전력 전송부(620)는 하나의 송신 코일로 구성될 수도 있음을 주의해야 한다.
도 7은 상기 도 6에 따른 무선 전력 송신기와 연동되는 무선 전력 수신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 7을 참조하면, 무선 전력 수신기(700)는 수신 코일(710), 정류부(720), 직류/직류 변환기(DC/DC Converter, 730), 부하(740), 센싱부(750), 통신부(760), 주제어부(770)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 통신부(760)는 복조부(761) 및 변조부(762)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기한 도 7의 예에 도시된 무선 전력 수신기(700)는 인밴드 통신을 통해 무선 전력 송신기(600)와 정보를 교환할 수 있는 것으로 도시되어 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 통신부(760)는 무선 전력 신호 전송에 사용되는 주파수 대역과는 상이한 주파수 대역을 통해 근거리 양방향 통신을 제공할 수도 있다.
수신 코일(710)을 통해 수신된 AC 전력은 정류부(720)에 전달할 수 있다. 정류기(720)는 AC 전력을 DC 전력으로 변환하여 직류/직류 변환기(730)에 전송할 수 있다. 직류/직류 변환기(730)는 정류기 출력 DC 전력의 세기를 부하(740)에 의해 요구되는 특정 세기로 변환한 후 부하(740)에 전달할 수 있다.
센싱부(750)는 정류기(720) 출력 DC 전력의 세기를 측정하고, 이를 주제어부(770)에 제공할 수 있다. 또한, 센싱부(750)는 무선 전력 수신에 따라 수신 코일(710)에 인가되는 전류의 세기를 측정하고, 측정 결과를 주제어부(770)에 전송할 수도 있다. 또한, 센싱부(750)는 무선 전력 수신기(700)의 내부 온도를 측정하고, 측정된 온도 값을 주제어부(770)에 제공할 수도 있다.
일 예로, 주제어부(770)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(762)에 전송할 수 있다. 여기서, 변조부(762)에 의해 변조된 신호는 수신 코일(710) 또는 별도의 코일(미도시)을 통해 무선 전력 송신기(600)에 전송될 수 있다. 또한, 주제어부(770)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(762)를 통해 무선 전력 송신기(600)에 전송될 수 있도록 제어할 수 있다. 다른 일 예로, 복조부(761)는 수신 코일(710)과 정류기(720) 사이의 AC 전력 신호 또는 정류기(720) 출력 DC 전력 신호를 복조하여 감지 신호의 수신 여부를 식별한 후 식별 결과를 주제어부(770)에 제공할 수 있다. 이때, 주제어부(770)는 감지 신호에 대응되는 신호 세기 지시자가 변조부(762)를 통해 전송될 수 있도록 제어할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 신호의 변조 및 복조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8의 도면 번호 810에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20)은 동일한 주기를 가지는 내부 클락 시그널에 기반하여 전송 대상 패킷을 인코딩하거나 디코딩할 수 있다.
이하에서는 상기 도 1 내지 도 8을 참조하여, 전송 대상 패킷의 인코딩 방법을 상세히 설명하기로 한다.
상기 도 1을 참조하면, 무선 전력 송신단(10) 또는 무선 전력 수신단(20)가 특정 패킷을 전송하지 않는 경우, 무선 전력 신호는 도 1의 도면 번호 41에 도시된 바와 같이, 특정 주파수를 가진 변조되지 않은 교류 신호일 수 있다. 반면, 무선 전력 송신단(10) 또는 무선 전력 수신단(20)이 특정 패킷을 전송하는 경우, 무선 전력 신호는 도 1의 도면 번호 42에 도시된 바와 같이, 특정 변조 방식으로 변조된 교류 신호일 수 있다. 일 예로, 변조 방식은 진폭 변조 방식, 주파수 변조 방식, 주파수 및 진폭 변조 방식, 위상 변조 방식 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
무선 전력 송신단(10) 또는 무선 전력 수신단(20)에 의해 생성된 패킷의 이진 데이터는 도면 번호 820과 같이 차등 2단계 인코딩(Differential bi-phase encoding) 이 적용될 수 있다. 상세하게, 차등 2단계 인코딩은 데이터 비트 1을 인코딩하기 위하여 두 번의 상태 전이(transitions)를 갖도록 하고, 데이터 비트 0을 인코딩하기 위하여 한 번의 상태 전이를 갖도록 한다. 즉, 데이터 비트 1은 상기 클럭 신호의 상승 에지(rising edge) 및 하강 에지(falling edge)에서 HI 상태 및 LO 상태간의 전이가 발생하도록 인코딩된 것이고, 데이터 비트 0은 상기 클럭 신호의 상승 에지에서 HI 상태 및 LO 상태간의 전이가 발생하도록 인코딩된 것일 수 있다.
인코딩된 이진 데이터는 상기 도면 번호 830에 도시된 바와 같은, 바이트 인코딩 기법이 적용될 수 있다. 도면 번호 830을 참조하면, 일 실시예에 따른 바이트 인코딩 기법은 8비트의 인코딩된 이진 비트 스트림에 대해 해당 비트 스트림의 시작과 종류를 식별하기 위한 시작 비트(Start Bit) 및 종료 비트(Stop Bit), 해당 비트 스트림(바이트)의 오류 발생 여부를 감지하기 위한 페리티 비트(Parity Bit)가 삽입하는 방법일 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른, 패킷 포맷을 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20) 사이의 정보 교환에 사용되는 패킷 포맷(900)은 해당 패킷의 복조를 위한 동기 획득 및 해당 패킷의 정확한 시작 비트를 식별하기 위한 프리엠블(Preamble, 910) 필드, 해당 패킷에 포함된 메시지의 종류를 식별하기 위한 헤더(Header, 920) 필드, 해당 패킷의 내용(또는 페이로드(Payload))를 전송하기 위한 메시지(Message, 930) 필드 및 해당 패킷에 오류가 발생되었는지 여부를 식별하기 위한 체크썸(Checksum, 940) 필드를 포함하여 구성될 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 패킷 수신단은 헤더(920) 값에 기반하여 해당 패킷에 포함된 메시지(930)의 크기를 식별할 수도 있다.
또한, 헤더(920)는 무선 전력 전송 절차의 각 단계별로 정의될 수 있으며, 일부, 헤더(920) 값은 서로 다른 단계에서 동일한 값이 정의될 수도 있다. 일 예로, 도 9를 참조하면, 핑 단계의 전력 전송 종료(End Power Transfer) 및 전력 전송 단계의 전력 전송 종료에 대응되는 헤더 값은 0x02로 동일할 수 있음을 주의해야 한다.
메시지(930)는 해당 패킷의 송신단에서 전송하고자 하는 데이터를 포함한다. 일 예로, 메시지(930) 필드에 포함되는 데이터는 상대방에 대한 보고 사항(report), 요청 사항(request) 또는 응답 사항(response)일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 패킷(900)은 해당 패킷을 전송한 송신단을 식별하기 위한 송신단 식별 정보, 해당 패킷을 수신할 수신단을 식별하기 위한 수신단 식별 정보 중 적어도 하나가 더 포함될 수도 있다. 여기서, 송신단 식별 정보 및 수신단 식별 정보는 IP 주소 정보, MAC 주소 정보, 제품 식별 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 충전 시스템상에서 수신단 및 송신단을 구분할 수 있는 정보이면 족하다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 패킷(900)은 해당 패킷이 복수의 장치에 의해 수신되어야 하는 경우, 해당 수신 그룹을 식별하기 위한 소정 그룹 식별 정보가 더 포함될 수도 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기에서 무선 전력 송신기로 전송되는 패킷의 종류를 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, 무선 전력 수신기에서 무선 전력 송신기로 전송하는 패킷은 감지된 핑 신호의 세기 정보를 전송하기 위한 신호 세기(Signal Strength) 패킷, 송신기가 전력 전송을 중단하도록 요청하기 위한 전력 전송 종류(End Power Transfer), 제어 제어를 위한 제어 오류 패킷 수신 후 실제 전력을 조정하기까지 대기하는 시간 정보를 전송하기 위한 전력 제어 보류(Power Control Hold-off) 패킷, 수신기의 구성 정보를 전송하기 위한 구성 패킷, 수신기 식별 정보를 전송하기 위한 식별 패킷 및 확장 식별 패킷, 일반 요구 메시지를 전송하기 위한 일반 요구 패킷, 특별 요구 메시지를 전송하기 위한 특별 요구 패킷, FO 검출을 위한 기준 품질 인자 값을 전송하기 위한 FOD 상태 패킷, 송신기의 송출 전력을 제어하기 위한 제어 오류 패킷, 재협상 개시를 위한 재협상 패킷, 수신 전력의 세기 정보를 전송하기 위한 24비트 수신 전력 패킷 및 8비트 수신 전력 패킷 및 현재 부하의 충전 상태 정보를 전송하기 위한 충전 상태 패킷을 포함할 수 있다.
상기한 무선 전력 수신기에서 무선 전력 송신기로 전송하는 패킷들은 무선 전력 전송에 사용되는 주파수 대역과 동일한 주파수 대역을 이용한 인밴드 통신을 이용하여 전송될 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 운송 장치를 위한 무선 충전 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 무선 충전 시스템 및 무선 충전 방법은 전기차와 같은 이동 수단에 적용될 수 있다. 일 예로, 이동 수단은 전기 자동차, 전기 자전거, 전기 이륜차, 전기 카트, 드론 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
이하, 실시예에서는 이동 수단이 전기 자동차인 경우, 전자기파에 대한 피해를 최소화시키는 것이 가능한 무선 충전 시스템을 상세히 설명하기로 한다.
도 11을 참조하면, 무선 전력 수신 장치(1113)는 전기 자동차(1110)의 일측-예를 들면, 전기 자동차의 하단-에 장착될 수 있다. 무선 전력 수신 장치(1113)는 차량의 특정 제어기(1111)와 연결되어 각종 제어 및 상태 정보를 교환할 수 있다. 일예로, 무선 전력 수신 장치(1113)는 차량의 시동 ON/OFF 상태 정보, 차량 도어의 개폐 상태 정보, 탑승 상태 정보, 안전 상태 정보 중 적어도 하나를 제어기(1111)로부터 수신할 수 있다. 여기서, 차량 도어의 개폐 여부는 스마트키(1150) 버튼 조작에 따른 신호로 제어기(1111)에 의해 감지될 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 실제 사용자의 도어 개폐 동작에 따라 제어기(1111)가 감지할 수도 있다.
일 예로, 탑승 상태 정보는 차량에 구비된 좌석에 장착된 압력 센서로부터 수집되는 압력 센싱 정보와 차량에 구비된 도어의 개폐 센싱 정보와 차량에 장착된 카메라-예를 들면, 블랙박스 카메라일 수 있으나, 이에 한정되지는 않음-에 의해 촬영된 영상을 분석하여 생성된 이미지 센싱 정보 중 적어도 하나에 기반하여 제어기(1111)에 의해 생성될 수 있다.
다른 일 예로, 탑승 상태 정보는 무선 전력 송신 장치(1120)와 연결된 센싱 장치(1190)로부터 수집된 센싱 정보에 기반하여 생성될 수도 있다. 일 예로, 센싱 장치(1190)로부터 수집된 센싱 정보는 적외선 센싱 정보, 카메라 센서에 의해 촬영된 이미지 분석을 통한 이미지 센싱 정보, 모션 감지 센서에 의해 감지된 모션 센싱 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 차량에 탑승한 운전자의 하차 여부를 판단하기 위해 센싱 장치(1190)에 의해 수집 가능한 정보이면 족하다.
탑승 상태 정보는 무선 전력 수신 장치(1113)와 무선 전력 송신 장치(1120) 사이에 설정된 통신 채널을 통해 교환될 수도 있다.
또한, 안전 상태 정보는 무선 전력 수신 장치(1113), 무선 전력 송신 장치(1120) 중 적어도 어느 하나에 의해 수집될 수 있다. 이때, 수집된 안전 상태 정보는 무선 전력 수신 장치(1113)와 무선 전력 송신 장치(1120) 사이에 설정된 통신 채널을 통해 교환될 수도 있다.
무선 전력 수신 장치(1113)는 무선 전력 신호-예를 들면, 핑 신호일 수 있으나, 이에 한정되지는 않음-가 감지되면, 무선 전력 송신 장치(1120)가 존재함을 감지할 수 있다. 이때, 무선 전력 수신 장치(1113)는 무선 전력 송신 장치(1120)가 감지되었음을 지시하는 소정 제어 신호-이하, 설명의 편의를 위해, 송신기 감지 신호라 명함-를 제어기(1111)에 전송할 수 있다. 제어기(1111)는 송신기 감지 신호가 수신되면, 차량에 장착된 적어도 하나의 센서(1112)로부터 센싱 정보를 수집하고, 수집된 센싱 정보에 기반하여 탑승 상태를 확정할 수 있다. 이때, 확정된 탑승 상태 정보는 무선 전력 수신 장치(1113)에 전송될 수 있다.
제어기(1111)는 차량 시동 상태, 정지 여부 상태 중 적어도 하나의 상태에 더 기반하여 센서(1112)로부터의 센싱 정보 수집을 개시할 수도 있다. 일 예로, 제어기(1111)는 차량 시동이 OFF되거나, 차량의 속도계가 완전히 정지되었음을 지시하는 경우, 탑승 상태 확인을 위해 센싱 정보 수집 동작을 개시할 수도 있다. 일 예로, 탑승 상태는 차량 좌석 시트의 일측에 구비된 압력 감지 센서로부터 수집된 센싱 정보에 기반하여 확정될 수 있다. 다른 일 예로, 탑승 상태는 차량 내 구비된 카메라에 의해 촬영된 영상을 분석하여 확정될 수도 있다. 또 다른 일 예로, 탑승 상태는 차량 내 구비된 적외선 감지 센서로부터 수집된 센싱 정보에 기반하여 확정될 수도 있다.
무선 전력 수신 장치(1113)는 수신된 탑승 상태 정보에 기반하여 해당 차량에 탑승한 사람이 모두 하차하였음이 확정된 경우, 무선 전력 송신 장치(1120)와 통신을 연결한 후 무선 전력 송신 장치(1120)로부터 제1 세기의 전력이 수신되도록 제어 또는 협상할 수 있다. 일 예로, 제1 세기의 전력은 인체에 유해하지 않은 최대 전력-이하, 설명의 편의를 위해 저전력이라 명함-일 수 있다. 다른 일 예로, 저전력은 차량에 탑재된 특정 장치들의 동작에 필요한 최소 전력일 수 있다. 여기서, 특정 장치는 무선 전력 수신 장치, 차량 헤드 유닛, 실내 등, 공조기 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 당업자의 설계 목적에 따라 대상 장치의 종류는 상이할 수 있음을 주의해야 한다.
무선 전력 수신 장치(1113)는 탑승객이 모두 하차하였음이 확인된 경우, 하차한 탑승객이 안전한 지역으로 이동하였는지 확인할 수 있다. 여기서, 안전한 지역으로의 이동 여부는 탑승객이 차량으로부터 이격된 거리에 기반하여 확정될 수 있다.
제1 실시예로, 무선 전력 수신 장치(1113)는 차량 일측에 구비된 소정 센서를 이용하여 하차한 탑승객이 안전한 지역으로 이동하였는지 판단할 수 있다. 일 예로, 무선 전력 수신 장치(1113)는 적외선 센서를 이용하여 하차한 사람의 위치 또는(및) 방향을 확인하고, 확인된 위치로 전송한 레이저 또는 초음파의 반산 패턴을 분석하여 차량으로부터 해당 사람까지 거리를 측정할 수 있다. 무선 전력 수신 장치(1113)는 측정된 거리가 기준치를 초과하는 경우-즉, 안전 지역으로의 이동이 확정된 경우-, 제2 세기의 전력 전송을 무선 전력 송신 장치(1120)에 요청할 수 있다. 여기서, 제2 세기의 전력은 고전력이고, 제1 세기의 전력에 비해 크고, 충전 속도가 빠르다.
상기 제1 실시예에서는 무선 전력 수신 장치(1113)가 하차한 탑승객이 안전 지역으로 이동하였는지 여부를 직접 확인하고, 확인 결과에 따라 고전력으로의 전환을 무선 전력 송신 장치(1120)에 요청하는 것으로 설명되었으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 제2 실시예로, 무선 전력 송신 장치(1120)가 안전 지역으로의 이동 여부를 확인하고, 확인 결과에 따라 저전력에서 고전력으로 직접 전환할 수도 있다.
상세하게 상기 제2 실시예의 경우, 무선 송신 수신 장치(1113)는 차량 밖에 장착된 소정 센서로부터 수집된 센싱 정보에 기반하여 하차한 탑승객이 안전한 지역으로 이동하였는지 판단할 수 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 하차한 사람이 안전 지역으로 이동했는지 여부는 차고 또는 주차장의 벽면 일측-예를 들면, 천장-에 장착된 거리감지센서(1190)에 의해 감지된 안전 상태 정보는 전력계량기(1130)를 통해 무선 전력 송신 장치(1120)에 전달될 수 있다. 무선 전력 송신 장치(1120)는 수신된 안전 상태 정보에 기반하여 고전력 전송이 가능한지 판단할 수 있다. 판단 결과, 고전력 전송이 가능하면, 무선 전력 송신 장치(1120)는 송출 전력의 세기를 저전력에서 고전력으로 변경할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전력계량기(1130) 또는 무선 전력 송신 장치(1120)의 일측에는 알람 수단이 구비될 수 있다. 무선 전력 송신 장치(1120)는 저전력 충전 개시 후 소정 시간이 경과될 때까지 안전 지역으로의 이동이 확정되지 않은 경우, 상기 알람 수단을 통해 안전 지역으로의 이동을 안내하는 소정 경고 알람이 출력되도록 제어할 수도 있다. 여기서, 경고 알람은 비퍼(beeper)를 통한 경고음, 스피커를 통한 음성 안내, LED 조명, 디스플레이 화면을 통한 문자 안내 중 적어도 하나의 알람 수단을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전력계량기(1130) 또는 무선 전력 송신 장치(1120)는 거리감지센서(1190)로부터 수신된 안전 상태 정보에 기반하여 하차한 탑승자의 안전 지역으로의 이동 여부를 확인할 수 있다. 확인 결과, 저전력 충전 개시 후 소정 시간 동안 안전 지역으로 이동하지 않은 경우, 전력계량기(1130) 또는 무선 전력 송신 장치(1120)는 무선 전력 수신 장치(1113)에 대응되는 수신기 식별 정보가 포함된 소정 경고 알람 요청 신호를 서버(1140)에 전송할 수 있다. 일 예로, 서버(1140)는 텔레매틱스 서버일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
서버(1140)는 해당 수신기 식별 정보에 대응하여 미리 등록된 연락처로 소정 경고 문자 메시지를 전송할 수도 있다. 일 예로, 경고 문자 메시지는 “빠르고 안전한 차량 충전을 위해 안전한 지역으로 이동해 주세요!”일 수 있다.
일 예로, 차량 헤드 유닛(1114)과 탑승자의 스마트폰(1160) 사이의 블루투스 페어링이 완료되면, 차량 헤드 유닛(1114)은 서버(1140)에 자동 접속하여 블루투스 페어링된 스마트폰 전화번호를 수신기 식별 정보에 대응하는 연락처로 등록할 수도 있다.
또한, 서버(1140)에는 차대 번호 또는(및) 차량 라이센스 번호에 대응되는 수신기 식별 정보가 미리 등록되어 유지될 수도 있다. 전력계량기(1130)는 해당 수신기 식별 정보에 대응하여 충전된 전력량을 측정하고 충전이 종료되면, 수신기 식별 정보 및 충전된 전력량 정보를 서버(1140)에 전송할 수 있다. 서버(1140)는 충전된 전력량 및 단위 전력 당 미리 설정된 요율에 기반하여 전기 요금을 산출하고, 산출된 전기 요금 정보를 전력계량기(1130)에 전송할 수 있다. 이 후, 운전자는 전력계량기(1130)에 구비된 결재 장치-여기서 결재 장치는 현금 결재 장치, 카드 결재 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있음-를 이용하여 충전 요금을 바로 결재할 수 있다.
또한, 서버(1140)에는 차대 번호 또는(및) 차량 라이선스 번호에 대응되는 세대 주소 정보 또는(및) 세대주 정보가 미리 등록될 수도 있다.
이 경우, 전력계량기(1130)는 충전 완료 후 서버(1140)로부터 전기 요금 정보가 수신되면, 결재 방법을 확인하기 위한 소정 사용자 인터페이스 화면 구성하여 구비된 디스플레이 화면(1131)을 통해 출력할 수 있다. 여기서, 결재 방법은 바로 결재 방법 및 후납 결재 방법을 포함할 수 있다. 일 예로, 바로 결재 방법은 신용 카드 결재, 현금 결재 등을 포함할 수 있다. 후납 결재 방법은 가정용 전기 요금에 합산하여 결재하는 가정 전기 요금 합산 결재 방법, 이동 통신 요금에 합산하여 결재하는 통신 요금 합산 결재 방법 등을 포함할 수 있다. 서버(1140)는 후불 결재 방법이 선택된 경우, 해당 전기 요금이 해당 요금-예를 들면, 가정용 전기 요금 또는 이동 통신 요금-에 합산 결재될 수 있도록 수신기 식별 장치 별 과금 데이터를 생성할 수 있다. 생성된 과금 데이터는 유선 또는 무선 통신망을 통해 자동으로 매월 해당 날짜에 해당 기관 또는 사업자-예를 들면, 한국전력 또는 이동통신사-에 전송될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(1120)는 충전 효율을 극대화시키기 위해 무선 전력 수신 장치(1113)와의 얼라인먼트(alignment)-예를 들면, 송수신 안테나 정렬-를 수행할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(1120)는 차량이 완전히 정차되면, 실시간 산출되는 충전 효율에 기반하여 얼라인먼트 동작을 수행할 수 있다. 여기서, 충전 효율을 무선 전력 송신 장치(1120)의 송출 전력의 세기 대비 무선 전력 수신 장치(1113)에 수신된 전력의 세기에 기반하여 산출될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 이를 위해, 무선 전력 송신 장치(1120)는 지면(1170)을 따라 2차원(x/y 축) 또는 3차원(x/y/z 축) 이동 가능한 구동 장치가 더 구비될 수 있다. 예를 들면, 구동 장치는 모터, 레일, 볼부쉬, 구동휠, 구동 밸트, 스탑 스위치(Stop Switch) 등을 포함하여 구성될 수 있다. 일 예로, 구동 장치는 수지 적층 방식(FDM: Fused Deposition Modeling) 쓰리디 프린터 또는 CNC(Computerized Numerical Control) 기기의 구동 원리와 유사하게 구현될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치(1113)은 제어기(1111)에 의해 구동될 수 있다. 일 예로, 제어기(1111)는 소정 사용자 인터페이스 입력-예들 들면, 센터페이아 일측에 구비된 스위치 또는 버튼 조작, 차량 헤드 유닛(1114)의 사용자 인터페이스 화면에서의 소정 메뉴 선택 등을 포함함-에 따라 차량 무선 충전이 요청된 경우, 무선 전력 수신 장치(1113)에 전원이 인가되도록 제어할 수 있다. 다른 일 예로, 제어기(1111)는 차량이 완전히 정차하면, 무선 전력 수신 장치(1113)에 전원이 인가되도록 제어할 수도 있다.
도 12는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 운송 장치를 위한 무선 충전 시스템에서의 무선 전력 제어 동작을 설명하기 위한 블록도이다.
도 12를 참조하면, 무선 충전 시스템은 크게 무선 전력 수신 장치(1210), 무선 전력 송신 장치(1220) 및 차량 제어기(1230)을 포함하여 구성될 수 있다.
무선 전력 수신 장치(1210) 및 차량 제어기(1230)는 전기차에 장착되며, 차량 내 통신으로 연결될 수 있다. 여기서, 차량 내 통신은 CAN(Controller Area Network) 통신, 플렉스레이(Flexlay), LIN(Local Interconnect Network) 통신, 이더넷(Ethernet) 통신 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
무선 전력 송신 장치(1220)는 무선 전력 수신 장치(1210)로 무선 전력을 전송하고, 전기차 탑승객의 하차 여부 및 안정 상태 여부에 기반하여 동적으로 송출 전력의 세기를 조절할 수 있다.
일 예로, 무선 전력 송신 장치(1220)는 전기차 탑승객이 모두 하차한 후, 안전한 지역으로의 이동이 확인된 경우, 고전력이 송출되도록 제어할 수 있다.
무선 전력 수신 장치(1210)는 제1 제어부(1211), 전력 수신부(1213), 제1 통신부(1212), 탑승 상태 확인부(1215), 제2 통신부(1214) 및 안전 상태 확인부(1216)를 포함하여 구성될 수 있다.
무선 전력 송신 장치(1220)는 제2 제어부(1221), 제3 통신부(1222) 및 전력 송신부(1223)을 포함하여 구성될 수 있다.
차량 제어기(1230)는 제3 제어부(1231), 센싱부(1232) 및 제4 통신부(1233)을 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 센싱부(1232)는 차량 제어기(1230)와 물리적으로 이격되어 차량 내 통신망을 통해 상호 연결될 수도 있음을 주의해야 한다. 이를 위해, 센싱부(1232)와 제3 제어부(1231)는 소정 차량 내 통신 하드웨어 및 소프트웨어가 탑재될 수 있다.
제1 통신부(1212)와 제3 통신부(1222)는 근거리 무선 통신을 수행할 수 있다. 일 예로, 근거리 무선 통신은 블루투스 통신, 무선 인터넷(Wi-Fi) 통신, NFC(Near Field Communication) 통신, RFID(RadioFrequecy Identification) 통신 중 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
제2 통신부(1214)와 제4 통신부(1230)는 차량 내 통신망으로 연결될 수 있다.
제1 제어부(1211)는 무선 전력 수신 장치(1210)의 전체적인 동작 및 외부 장치와의 통신을 제어할 수 있다.
제1 제어부(1211)의 동작은 후술할 설명을 통해 보다 명확해질 것이다.
무선 전력 수신부(1213)는 수신 안테나를 통해 수신된 교류 전력을 정류하여 직류 전력을 생성하고, 생성된 직류 전력을 전기차에 구비된 부하(미도시)-즉, 배터리-에 공급할 수 있다.
제1 제어부(1211)는 무선 전력 수신부(1213)를 통해 수신된 전력의 세기를 소정 기준치와 비교하여 무선 전력 송신 장치(1220)의 존재 여부를 확인할 수 있다.
제1 제어부(1211)는 무선 전력 송신 장치(1220)의 존재가 확인되면, 제1 통신부(1214)를 통해 무선 전력 송신 장치(1220)와의 근거리 무선 통신을 연결할 수 있다.
제1 제어부(1211)는 근거리 무선 통신이 연결되면, 무선 전력 송신 장치(1220)에 저전력 전송을 요청할 수 있다.
제1 제어부(1211)는 제2 통신부(1214)를 통해 탑승 상태 정보를 수신할 수 있다. 여기서, 탑승 상태 정보는 차량 좌석 별 감지된 압력의 세기 정보, 카메라 촬상 정보, 적외선 센싱 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 탑승자의 하차 여부를 확인할 수 있는 센싱 정보이면 족하다.
제1 제어부(1211)는 탑승 상태 정보가 수신되면, 이를 탑승 상태 확인부(1215)에 전달할 수 있다.
탑승 상태 확인부(1215)는 수신된 탑승 상태 정보에 기반하여 해당 차량에 탑승한 모든 사람이 하차하였는지 여부를 확정하고, 확정 결과를 제1 제어부(1211)에 전달할 수 있다.
제1 제어부(1211)는 탑승자가 모두 하차한 것이 확정되면, 제2 통신부(1214)를 통해 차량 제어기(1230)로부터 안전 상태 정보를 수신할 수 있다. 여기서, 안전 상태 정보는 하차한 사람의 현재 위치를 식별하기 위한 정보일 수 있다. 일 예로, 안전 상태 정보는 무선 전력 수신 장치(1210)로부터 하차한 사람까지의 이격 거리일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
제1 제어부(1211)는 수신된 안전 상태 정보를 안전 상태 확인부(1216)에 전달할 수 있다.
안전 상태 확인부(1216)는 안전 상태 정보에 기반하여 고전력 수신이 가능한지 여부를 판단할 수 있다. 판단 결과, 고전력 수신이 가능한 경우-즉, 이격 거리가 소정 안전 거리를 초과하는 경우-, 안전 상태 확인부(1216)는 고전력 수신을 위한 안전 거리가 확보되었음을 지시하는 소정 제1 제어 신호를 제1 제어부(1211)에 전송할 수 있다. 반면, 판단 결과, 고전력 수신이 가능하지 않은 경우-즉, 이격 거리가 소정 안전 거리보다 작은 경우-, 안전 상태 확인부(1216)는 고전력 수신을 위한 안전 거리가 확보되지 않았음을 지시하는 소정 제2 제어 신호를 제1 제어부(1211)에 전송할 수 있다.
제1 제어부(1211)는 상기 제1 제어 신호가 수신되면, 고전력 송출을 요청하는 소정 전력 제어 신호를 제1 통신부(1212)를 통해 무선 전력 송신 장치(1220)에 전송할 수 있다.
반면, 제1 제어부(1211)는 상기 제1 제어 신호가 수신되면, 연속해서 수신되는 안전 상태 정보를 안전 상태 확인부(1216)에 전달할 수 있다.
이상의 실시예에서는 무선 전력 수신 장치(1210)가 안전 거리가 확보된 경우 단순히 고전력 송출을 무선 전력 송신 장치(1220)에 요청하는 방법이 설명되고 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 제1 제어부(1211)는 이격 거리에 상응하여 전력의 세기가 조절되도록 소정 전력 제어 신호를 무선 전력 송신 장치(1220)에 전송할 수 있다. 이를 통해, 본 발명은 하차한 승객의 차량으로부터의 이격 거리에 따라 보다 면밀하고 정확하게 전력을 제어함으로써, 충전 시간을 단축할 수 있는 장점이 있다.
제2 제어부(1221)는 제3 통신부(1222)를 통해 무선 전력 수신 장치(1210)와의 근거리 무선 통신이 연결되면, 인체에 무해한 소정 초기 전력-즉, 저전력- 송출을 개시할 수 있다.
또한, 제2 제어부(1221)는 저전력 전송 중 제3 통신부(1222)를 통해 무선 전력 수신 장치(1210)로부터 고전력 전송을 요청하는 소정 전력 제어 신호가 수신되면, 전력 송신부(1220)가 고전력을 송출하도록 제어할 수 있다.
제3 제어부(1231)는 무선 전력 수신 장치(1210)의 요청에 따라 센싱부(1232)를 통해 탑승 상태 정보 및 안전 상태 정보를 수집할 있다. 이때, 수집된 정보는 제4 통신부(1233)를 통해 무선 전력 수신 장치(1210)에 전송될 수 있다. 탑승 상태 정보 및 안정 상태 정보는 주기적으로 전송될 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 차량 내 통신망의 네트워크 부하를 최소화시키기 위해 상태가 소정 기준치 이상 변경된 경우에만 전송될 수도 있다.
상기한 도 12의 실시예에서는 무선 전력 수신 장치(1210)가 탑승 상태 정보 및 안정 상태 정보에 기반하여 탑승자의 하차 여부 및 안전 지역으로의 이동 여부를 확인하는 것으로 설명되고 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 다른 실시예는 무선 전력 송신 장치(1220)가 센서와 연동하여 탑승자의 하차 여부 및 안전 지역으로의 이동 여부를 확인할 수도 있다. 이 경우, 무선 전력 송신 장치(1220)는 안전 상태의 확인 결과에 따라 동적으로 송출 전력의 세기를 제어할 수도 있다.
또 다른 일 예로, 무선 전력 수신 장치(1210)는 탑승 상태 정보를 차량 제어기(1230)로부터 획득하여 탑승자의 전원 하차 여부를 확인할 수 있다. 이때, 무선 전력 송신 장치(1210)는 탑승자가 전원 하차하였음을 지시하는 소정 제어 신호가 무선 전력 수신 장치(1210)로부터 수신되면, 안전 상태 정보를 수집하여 고전력으로 전환 여부를 확정할 수도 있다. 이때, 고전력으로의 전환이 확정된 경우, 무선 전력 송신 장치(1210)는 고전력으로 전환됨을 지시하는 소정 전력 제어 신호를 제2 통신부(1222)를 통해 무선 전력 수신 장치(1210)에 전송할 수도 있다. 무선 전력 수신 장치(1210)의 제1 제어부(1211)는 고전력으로의 전환을 지시하는 전력 제어 신호가 수신되면, 전력 수신부(1213)의 동작 모드를 저전력 수신 모드에서 고전력 수신 모드로 전환시킬 수 있다. 일 예로, 동작 모드에 따라 과전압, 과전류, 과열 등을 판단하기 위한 기준 값이 상이하게 설정될 수 있다. 또한, 동작 모드에 따라 사용되는 하드웨어 구성이 다를 수 있으며, 이 경우, 제1 제어부(1211)는 스위치 등의 제어 수단을 통해 하드웨어 구성을 전환할 수도 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 운송 장치에 장착되는 무선 전력 수신 장치에서의 무선 전력 수신 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 13을 참조하면, 무선 전력 수신 장치는 유휴 상태(1310)에서 무선 전력 신호가 수신되고 있는지 확인할 수 있다(S1301). 여기서, 무선 전력 신호는 무선 전력 송신 장치가 물체 감지 및 수신기 식별을 위해 전송하는 핑 신호이거나 비콘 신호일 수 있다.
확인 결과, 소정 세기 이상의 무선 전력 신호가 감지된 경우, 무선 전력 수신 장치는 운송 장치에 탑재된 제어기-이하, 설명의 편의를 위해 차량 제어기라 명함-로부터 탑승 상태 정보를 수신할 수 있다(S1302). 일 예로, 탑승 상태 정보는 무선 전력 신호의 수신이 감지된 후 무선 전력 수신 장치가 차량 제어기에 요청하여 수신될 수 있다.
무선 전력 수신 장치는 수신된 탑승 상태 정보에 기반하여 탑승객 전원이 하차하였는지 판단할 수 있다(S1303).
판단 결과, 탑승객 전원이 하차한 경우, 무선 전력 수신 장치는 무선 전력 송신 장치와 통신 연결을 설정할 수 있다(S1304). 여기서, 통신 연결은 인밴드 통신 연결일 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 다른 일 실시예는 근거리 무선 통신 연결일 수도 있다.
무선 전력 수신 장치는 무선 전력 송신 장치와의 통신 연결이 정상적으로 완료되면, 저전력 신호를 수신하여 충전하는 저전력 충전 상태(1320)로 진입할 수 있다. 이때, 무선 전력 수신 장치는 저전력 충전 상태(1320)로 진입하면, 차량 제어기로 안전 상태 정보 전송을 요청할 수 있다.
무선 전력 수신 장치는 차량 제어기로부터 수신된 안전 상태 정보에 기반하여 요구 전력의 세기를 결정할 수 있다(S1305).
일 예로, 무선 전력 수신 장치는 안전 상태 정보에 기반하여 하차한 탑승객이 모두 안전한 지역으로 이동하였는지 판단할 수 있다.
판단 결과, 하차한 탑승객이 모두 안전한 지역으로 이동한 경우, 무선 전력 수신 장치는 요구 전력의 세기를 고전력으로 결정할 수 있다. 반면, 판단 결과, 하차한 탑승객이 모두 안전한 지역으로 이동하지 않은 경우, 무선 전력 수신 장치는 요구 전력의 세기를 저전력으로 결정할 수 있다.
무선 전력 수신 장치는 결정된 요구 전력의 세기가 고전력인지 확인할 수 있다(S1306).
확인 결과, 고전력이면, 무선 전력 수신 장치는 고전력 송출을 요청하는 소정 전력 제어 신호를 무선 전력 송신기로 전송할 수 있다(S1307). 이때, 무선 전력 수신 장치는 고전력 충전 상태(1330)로 진입할 수 있다.
반면, 확인 결과, 저전력이면, 무선 전력 수신 장치는 별도의 전력 제어 신호를 전송하지 않고, 상기한 1305 단계를 수행할 수 있다.
상기한 도 13의 실시예에서는 무선 전력 수신 장치가 탑승객 전원이 하차한 것이 확정된 후 무선 전력 송신 장치와 통신 연결을 설정하는 것으로 설명되고 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 다른 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치는 무선 전력 신호가 감지되면 곧바로 해당 무선 전력 송신 장치와의 통신 연결을 수행한 후 저전력 충전 상태로 진입할 수 있다. 이후, 차량 제어기로부터 탑승 상태 정보 및 안전 상태 정보를 수신하여 하차한 탑승객이 모두 안전한 지역으로 이동하였는지를 확인할 수 있다. 확인 결과, 모두 안전한 지역으로 이동한 경우, 무선 전력 수신 장치는 고전력 송출을 요청하는 소정 전력 제어 신호를 무선 전력 송신 장치로 전송할 수 있다.
도 14는 상기한 도 13의 고전력 충전 상태의 무선 전력 수신 장치에서 무선 전력을 수신하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 14를 참조하면, 고전력 충전 상태(1330)에서 무선 전력 수신 장치는 차량 제어기로부터 수신되는 안전 상태 정보에 기반하여 요구 전력의 세기를 결정할 수 있다(S1401). 여기서, 안전 상태 정보는 고전력 충전 상태 동안 주기적으로 수신되거나 안전 상태 정보가 변경된 경우에만 무선 전력 수신 장치에 수신될 수 있다. 일 예로, 차량 제어기는 차량 또는 무선 전력 수신 장치로부터 모션 감지된 탑승객까지의 이격 거리가 미리 설정된 안전 거리 이내로 변경된 경우, 변경된 이격 거리 정보가 포함된 안전 상태 정보를 무선 전력 수신 장치에 전송할 수 있다.
무선 전력 수신 장치는 갱신된 안전 상태 정보에 기반하여 결정된 요구 전력의 세기가 저전력인지 확인할 수 있다(S1402).
확인 결과, 저전력이면, 무선 전력 수신 장치는 저전력 송출을 요청하는 소정 전력 제어 신호를 무선 전력 송신 장치로 전송할 수 있다(S1403).
무선 전력 수신 장치는 저전력 충전 상태(1320)로 진입하여 저전력 충전을 수행할 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치에서의 무선 전력 전송 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 15를 참조하면, 선택 단계(1510)에서 무선 전력 송신 장치는 충전 영역에 배치된 물체의 존재 여부를 감지할 수 있다(S1501).
물체가 감지되면, 무선 전력 송신 장치는 핑 단계(1520)로 진입하여 감지된 물체가 무선 전력 수신이 가능한 무선 전력 수신 장치인지 식별할 수 있다(S1502).
식별 결과, 무선 전력 수신 장치인 경우, 무선 전력 송신 장치는 식별된 무선 전력 수신 장치와 통신 연결할 수 있다(S1503). 무선 전력 송신 장치는 제1 전력 전송 단계(1530)로 진입하여 저전력 신호의 송출을 시작할 수 있다.
무선 전력 송신 장치는 저전력 신호를 송출하는 동안, 무선 전력 수신 장치로부터 전력 제어 신호를 수신할 수 있다(S1504).
무선 전력 송신 장치는 수신된 전력 제어 신호에 기반하여 고전력 전환이 필요한지 여부를 판단할 수 있다(S1505).
고전력 전환이 필요한 경우, 무선 전력 송신 장치는 저전력 신호 송출을 중단하고, 제2 전력 전송 단계(1540)로 진입하여 고전력 신호 송출을 시작할 수 있다.
상기한 1505 단계의 판단 결과, 고전력 전환이 필요하지 않은 경우, 무선 전력 송신 장치는 제1 전력 전송 단계(1530)를 그대로 유지할 수 있다.
고전력 신호를 송출하는 동안, 무선 전력 송신 장치는 무선 전력 수신 장치로부터 전력 제어 신호를 수신할 수 있다(S1506).
무선 전력 송신 장치는 수신된 전력 제어 신호에 기반하여 저전력 전환이 필요한지 여부를 판단할 수 있다(S1507).
판단 결과, 저전력 전환이 필요하면, 무선 전력 송신 장치는 고전력 신호의 송출을 중단하고, 제1 전력 전송 단계(1550)로 진입하여 저전력 신호의 송출을 개시할 수 있다.
일 예로, 무선 전력 송신 장치는 저전력 신호 생성을 위해 하프 브릿지 인버터를 구동시키고, 고전력 신호 생성을 위한 풀 브릿지 인버터를 구동시킬 수 있다. 이를 위해, 무선 전력 송신 장치는 브릿지 선택을 위한 스위치 회로가 구비될 수 있다.
도 16은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치에서의 무선 전력 전송 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 16을 참조하면, 선택 단계(1610)에서 무선 전력 송신 장치는 충전 영역에 배치된 물체의 존재 여부를 감지할 수 있다(S1601).
물체가 감지되면, 무선 전력 송신 장치는 핑 단계(1620)로 진입하여 감지된 물체가 무선 전력 수신이 가능한 무선 전력 수신 장치인지 식별할 수 있다(S1602).
식별 결과, 무선 전력 수신 장치인 경우, 무선 전력 송신 장치는 식별된 무선 전력 수신 장치와 통신 연결할 수 있다(S1603). 무선 전력 송신 장치는 제1 전력 전송 단계(1630)로 진입하여 저전력 신호의 송출을 시작할 수 있다.
무선 전력 송신 장치는 저전력 신호를 송출하는 동안, 전력계량기로부터 안전 상태 정보를 수신할 수 있다(S1604). 여기서, 안전 상태 정보는 전력계량기와 연결된 적어도 하나의 센싱 장치로부터 수신된 각종 센싱 정보에 기반하여 전력계량기에 의해 생성될 수 있다.
여기서, 센싱 장치는 모션 센서, 거리 감지 센서, 적외선 센서 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 일 예로, 적외선 센서에 의해 차량 (또는 무선 전력 수신 장치 또는 무선 전력 송신 장치)로부터 일정 반경 이내에 위치한 탑승자의 존재 여부가 확정될 수 있다. 또한, 거리 감지 센서에 의해 차량(또는 무선 전력 수신 장치 또는 무선 전력 송신 장치)에서 탑승자까지의 이격 거리가 산출될 수 있다. 안전 상태 정보는 산출된 이격 거리에 관한 정보가 포함될 수 있으며, 무선 전력 송신 장치는 수신된 안전 상태 정보에 기반하여 탑승자 전원이 고전력 송출에 안전한 위치로 이동하였는지 판단할 수 있다.
무선 전력 송신 장치는 수신된 안전 상태 정보에 기반하여 고전력 전환이 가능한지 여부를 판단할 수 있다(S1605).
고전력 전환이 가능한 경우, 무선 전력 송신 장치는 저전력 신호 송출을 중단하고, 제2 전력 전송 단계(1640)로 진입하여 고전력 신호 송출을 시작할 수 있다.
상기한 1605 단계의 판단 결과, 고전력 전환이 가능하지 않은 경우, 무선 전력 송신 장치는 제1 전력 전송 단계(1630)를 그대로 유지할 수 있다.
고전력 신호를 송출하는 동안, 무선 전력 송신 장치는 전력계량기로부터 안전 상태 정보를 수신할 수 있다(S1606). 이때, 안전 상태 정보는 주기적으로 수신될 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 안전 상태 정보가 변경된 경우에만 수신될 수도 있다.
무선 전력 송신 장치는 수신된 안전 상태 정보에 기반하여 저전력 전환이 필요한지 여부를 판단할 수 있다(S1607).
판단 결과, 저전력 전환이 필요하면, 무선 전력 송신 장치는 고전력 신호의 송출을 중단하고, 제1 전력 전송 단계(1650)로 진입하여 저전력 신호의 송출을 개시할 수 있다.
일 예로, 무선 전력 송신 장치는 저전력 신호 생성을 위해 하프 브릿지 인버터를 구동시키고, 고전력 신호 생성을 위한 풀 브릿지 인버터를 구동시킬 수 있다. 이를 위해, 무선 전력 송신 장치는 브릿지 선택을 위한 스위치 회로가 구비될 수 있다.
상술한 실시예에 따른 방법들은 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 등을 포함한다.
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 (27)

  1. 운송 장치에 장착되는 무선 전력 수신 장치에서의 무선 전력 수신 방법에 있어서,
    유휴 상태에서 무선 전력 송신 장치에 의해 송출된 무선 전력 신호를 감지하면 상기 무선 전력 송신 장치와의 통신 연결을 설정하는 단계;
    저전력 신호를 수신하여 저전력 충전하는 단계;
    센싱 장치에 의해 수집된 안전 상태 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 안전 상태 정보에 기반하여 수신되는 전력의 세기를 조절하는 단계
    를 포함하는, 무선 전력 수신 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 안전 상태 정보에 기반하여 상기 운송 장치에 탑승한 모든 탑승자가 안전한 지역으로 이동한 것이 확정되면, 상기 통신 연결을 통해 고전력 신호의 송출을 요청하는 소정 제1 전력 제어 신호를 상기 무선 전력 송신 장치에 전송하는 단계를 더 포함하는, 무선 전력 수신 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 안전 상태 정보는 상기 무선 전력 수신 장치와 상기 탑승자 사이의 이격 거리에 관한 정보를 포함하되, 상기 이격 거리가 소정 기준치를 초과하면, 상기 고전력 송출을 요청하는, 무선 전력 수신 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 전력 제어 신호에 대한 응답으로 고전력 신호를 수신하여 고전력 충전하는 단계; 및
    상기 고전력 충전 중 수신되는 상기 안전 상태 정보에 기반하여 상기 저전력으로의 전환 여부를 판단하는 단계
    를 더 포함하는, 무선 전력 수신 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 판단 결과, 상기 저전력으로의 전환이 필요한 경우, 상기 저전력 신호의 송출을 요청하는 제2 전력 제어 신호를 상기 무선 전력 송신 장치에 전송하는 단계를 더 포함하는, 무선 전력 수신 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 센싱 장치는 상기 운송 장치에 장착되고, 상기 운송 장치에 탑재된 제어기가 상기 센싱 장치로부터 수집된 센싱 정보에 기반하여 상기 안전 상태 정보를 생성한 후 상기 무선 전력 수신 장치에 전송하는, 무선 전력 수신 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 센싱 장치는 상기 무선 전력 송신 장치와 연결되며, 상기 센싱 장치로부터 수집된 센싱 정보에 상응하는 상기 무선 전력 송신 장치에 의해 생성된 상기 안전 상태 정보가 상기 설정된 통신 연결을 통해 수신되는, 무선 전력 수신 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 센싱 장치는 모션 센서, 거리 감지 센서, 적외선 감지 센서 중 적어도 하나를 포함하는 무선 전력 수신 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 무선 전력 신호가 감지되면, 상기 통신 연결을 설정하기 이전에 상기 운송 장치에 상응하는 탑승자의 하차 여부를 확인하는 단계를 더 포함하고, 상기 탑승자가 모두 하차한 경우, 상기 통신 연결을 설정하는, 무선 전력 수신 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 운송 장치에 장착된 제어기로부터 탑승 상태 정보가 수신되면, 상기 탑승 상태 정보에 기반하여 상기 탑승자 하차 여부를 확인하는, 무선 전력 수신 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 탑승 상태 정보는
    상기 운송 장치에 구비된 좌석에 장착된 압력 센서로부터 수집되는 압력 센싱 정보; 및
    상기 운송 장치에 구비된 도어의 개폐 센싱 정보; 및
    상기 운송 장치에 장착된 카메라에 의해 촬영된 영상에 상응하는 이미지 센싱 정보
    중 적어도 하나에 기반하여 상기 제어기에 의해 생성되는, 무선 전력 수신 방법.
  12. 운송 장치에 장착된 무선 전력 수신 장치로 전력을 전송하는 무선 전력 송신 장치에서의 무선 전력 송신 방법은
    상기 무선 전력 수신 장치를 식별하는 단계;
    상기 식별된 무선 전력 수신 장치와 통신 연결을 설정하는 단계;
    상기 무선 전력 수신 장치에 저전력 신호를 송출하는 단계; 및
    센싱 장치로부터 수집된 센싱 정보를 기초로 생성된 안전 상태 정보에 기반하여 송출 전력의 세기를 조절하는 단계
    를 포함하는, 무선 전력 송신 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 안전 상태 정보에 기반하여 상기 운송 장치에 탑승한 모든 탑승자가 안전한 지역으로 이동한 것이 확정되면, 고전력 신호를 송출하는 단계를 더 포함하는, 무선 전력 송신 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 안전 상태 정보는 상기 무선 전력 수신 장치와 상기 탑승자 사이의 이격 거리에 관한 정보를 포함하되, 상기 이격 거리가 소정 기준치를 초과하면, 상기 고전력 신호를 송출하는, 무선 전력 송신 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 고전력 신호의 송출 중 수신되는 상기 안전 상태 정보에 기반하여 저전력으로의 전환 여부를 판단하는 단계를 더 포함하는, 무선 전력 송신 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 판단 결과, 상기 저전력으로의 전환이 필요한 경우, 상기 저전력 신호를 전송하는 단계를 더 포함하는, 무선 전력 송신 방법.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 센싱 장치는 상기 운송 장치에 장착되되,
    상기 운송 장치에 장착된 제어기가 상기 센싱 장치로부터 수집된 센싱 정보에 기반하여 상기 안전 상태 정보를 생성하고, 상기 제어기에 연결된 상기 무선 전력 수신 장치로부터 상기 안전 상태 정보가 수신되는, 무선 전력 송신 방법.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 센싱 장치는 상기 무선 전력 송신 장치와 연결되되,
    상기 무선 전력 송신 장치가 상기 센싱 장치로부터 수집된 센싱 정보에 기반하여 상기 안전 상태 정보를 생성하는, 무선 전력 송신 방법.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 센싱 장치는 모션 센서, 거리 감지 센서, 적외선 감지 센서 중 적어도 하나를 포함하는 무선 전력 송신 방법.
  20. 제12항에 있어서,
    상기 통신 연결을 설정하기 이전에 상기 센싱 장치로부터 수집된 센싱 정보에 기반하여 상기 운송 장치에 상응하는 탑승자의 하차 여부를 확인하는 단계를 더 포함하고, 상기 탑승자가 모두 하차한 경우, 상기 통신 연결을 설정하는, 무선 전력 송신 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 탑승자의 하차 여부를 확인하기 위한 센싱 정보는
    적외선 감지 센서, 거리 감지 센서, 모션 감지 센서 중 적어도 하나의 센싱 장치에 의해 감지된 센싱 정보를 포함하는, 무선 전력 송신 방법.
  22. 운송 장치에 장착되며 무선 전력 송신 장치로부터 무선으로 전력을 수신하는 무선 전력 수신 장치에 있어서,
    무선 전력 신호를 수신하는 전력 수신부;
    상기 무선 전력 송신 장치와의 통신을 수행하는 제1 통신부;
    상기 운송 장치에 장착된 차량 제어기와의 통신을 수행하는 제2 통신부; 및
    상기 제2 통신부를 통해 수신된 상태 정보에 기반하여 요구 전력의 세기를 결정하는 제1 제어부
    를 포함하는, 무선 전력 수신 장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 상태 정보는 탑승 상태 정보, 안전 상태 정보 중 적어도 하나를 포함하는, 무선 전력 수신 장치.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 탑승 상태 정보에 기반하여 상기 운송 장치에 탑승한 탑승자가 모두 하차하였는지 여부를 판단하는 탑승 상태 확인부를 더 포함하는, 무선 전력 수신 장치.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 제1 제어부가 상기 탑승자가 모두 하차한 것을 확인하면, 저전력 송출을 요청하는 소정 전력 제어 신호를 상기 제1 통신부를 통해 전송하는, 무선 전력 수신 장치.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 저전력 송출 요청에 따라 저전력 충전 중, 상기 안전 상태 정보가 수신되면, 상기 안전 상태 정보에 기반하여 고전력 수신이 가능한지 여부를 판단하는 안전 상태 확인부를 더 포함하고, 상기 제1 제어부가 상기 고전력 수신이 가능한 것을 확인하면, 고전력 송출을 요청하는 소정 전력 제어 신호를 상기 제1 통신부를 통해 전송하는, 무선 전력 수신 장치.
  27. 운송 장치에 장착된 무선 전력 수신 장치로 무선 전력을 전송하는 무선 전력 송신 장치에 있어서,
    무선 전력 신호를 송신하는 전력 송신부;
    상기 무선 전력 수신 장치와의 통신을 수행하는 제3 통신부; 및
    센싱 장치로부터 수집된 센싱 정보에 기반하여 상기 운송 장치에 탑승한 탑승자의 하차 여부 및 안전 상태를 확인하고, 상기 확인 결과에 따라 상기 전력 송신부를 통해 송출되는 무선 전력 신호의 세기를 조절하는 제2 제어부
    를 포함하는, 무선 전력 송신 장치.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110682805A (zh) * 2018-07-06 2020-01-14 东旭科技集团有限公司 无线充电的方法、装置、路灯及可读存储介质
KR20200113134A (ko) * 2019-03-22 2020-10-06 에스케이씨 주식회사 전기 자동차용 무선 충전 시스템
CN111845417A (zh) * 2019-04-26 2020-10-30 现代自动车株式会社 用于控制无线电力传输的方法和设备
WO2020226195A1 (ko) * 2019-05-07 2020-11-12 엘지전자 주식회사 충전 로봇 및 그를 제어하는 기기
WO2021091230A1 (ko) * 2019-11-05 2021-05-14 미라셀주식회사 원심분리기용 스윙로터 어셈블리

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN206164528U (zh) * 2016-11-22 2017-05-10 深圳市道通智能航空技术有限公司 无线通信系统及使用该无线通信系统的无人机系统
US10672201B2 (en) * 2017-12-19 2020-06-02 Centurylink Intellectual Property Llc Low-power wireless for vehicle diagnostics and reporting
US20200161889A1 (en) * 2018-11-16 2020-05-21 T-Mobile Usa, Inc. Over-the-air wireless charging
US11437858B2 (en) * 2019-01-04 2022-09-06 SWR Technology Inc. Smart wireless power/data transfer system
CN109774500B (zh) * 2019-01-04 2022-01-25 三峡大学 一种激光无人机有序充电系统
CN113302094B (zh) * 2019-01-31 2023-05-02 本田技研工业株式会社 车辆远程控制系统、车辆远程控制方法、服务器、终端装置及通信装置
WO2021006515A1 (ko) * 2019-07-08 2021-01-14 엘지전자 주식회사 무선전력 수신장치 및 무선전력 전송장치
EP3920373B1 (en) * 2019-08-07 2024-06-19 Huawei Digital Power Technologies Co., Ltd. Wireless charging device, and method and system for position detection
CN111030318B (zh) 2019-12-31 2022-04-12 华为数字能源技术有限公司 无线电能传输系统
FR3105887B1 (fr) * 2019-12-31 2023-07-14 Smart Packaging Solutions Système de gestion multifonction de bandes électriques et d’appareils électriques
US11949249B2 (en) * 2020-02-18 2024-04-02 Mediatek Singapore Pte. Ltd. Calibration of foreign object detection during changes in operating conditions
CN111586581B (zh) * 2020-04-30 2022-04-12 深圳赫兹创新技术有限公司 无线充电设备间的自动匹配方法、装置和存储介质
CN111817452B (zh) * 2020-07-15 2023-11-07 国网河北省电力有限公司衡水供电分公司 一种无线方式输送电力接收系统及方法
CN111851357B (zh) * 2020-07-29 2021-09-07 青岛联合创智科技有限公司 一种智能车位锁无线充电装置及其方法
JP2023028748A (ja) * 2021-08-20 2023-03-03 オムロン株式会社 搬送システム、及び保持装置

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090046538A1 (en) * 1995-06-07 2009-02-19 Automotive Technologies International, Inc. Apparatus and method for Determining Presence of Objects in a Vehicle
KR101063156B1 (ko) 2009-04-08 2011-09-07 주식회사 와이즈파워 무접점 충전제어장치 및 충전제어방법
JP5431774B2 (ja) 2009-04-14 2014-03-05 富士通テン株式会社 無線電力伝送装置および無線電力伝送方法
KR20110042403A (ko) * 2009-10-19 2011-04-27 김현민 전기자동차용 무선충전 시스템 및 그충전방법
JP2012005226A (ja) 2010-06-16 2012-01-05 Tokai Rika Co Ltd ワイヤレス電力伝送システム
US10289288B2 (en) * 2011-04-22 2019-05-14 Emerging Automotive, Llc Vehicle systems for providing access to vehicle controls, functions, environment and applications to guests/passengers via mobile devices
US10572123B2 (en) * 2011-04-22 2020-02-25 Emerging Automotive, Llc Vehicle passenger controls via mobile devices
US9379571B2 (en) * 2011-07-11 2016-06-28 Delphi Technologies, Inc. Electrical charging system having energy coupling arrangement for wireless energy transmission therebetween
EP2735083A4 (en) * 2011-07-21 2015-10-07 Ut Battelle Llc INSTALLATION AND TOOL FOR VALIDATING ELECTRIC VEHICLE POWER SUPPLY EQUIPMENT WITH WIRELESS POWER TRANSFER
KR20140076146A (ko) 2012-12-12 2014-06-20 한국전자통신연구원 무선 전력 제어 장치
TWM456311U (zh) * 2013-02-27 2013-07-01 Atrack Technology Inc 車輛監控裝置及其車輛監控器
US9834114B2 (en) * 2014-08-27 2017-12-05 Quantumscape Corporation Battery thermal management system and methods of use
KR20160037652A (ko) * 2014-09-29 2016-04-06 엘지이노텍 주식회사 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 수신 장치
EP3034374B1 (en) * 2014-12-19 2017-10-25 Volvo Car Corporation Vehicle safety arrangement, vehicle and a method for increasing vehicle safety
ITBA20150017A1 (it) * 2015-03-05 2016-09-05 Virgilio Savino Sistema intelligente di sicurezza e soccorso per veicoli in genere
US10675980B2 (en) * 2015-09-04 2020-06-09 Intel Corporation Wireless charging apparatus with controlled power level adjustment
US10486538B2 (en) * 2015-11-02 2019-11-26 Hyundai America Technical Center, Inc. Electromagnetic field controlling system and method for vehicle wireless charging system
US10632852B2 (en) * 2015-11-13 2020-04-28 Nio Usa, Inc. Electric vehicle optical charging system and method of use
US10424972B2 (en) * 2015-12-17 2019-09-24 Ossia Inc. Systems and methods for wireless power transfer in multipath vehicle environments
US20170197548A1 (en) * 2016-01-12 2017-07-13 Janeen J. Thomas Methods and devices for preventing injury to a vehicle passenger or package
US20170213165A1 (en) * 2016-01-26 2017-07-27 GM Global Technology Operations LLC Systems and methods for vehicle ride safety and security of person and property
US10011182B2 (en) * 2016-03-24 2018-07-03 Ford Global Technologies, Llc Inductive charger alignment systems for vehicles
GB201609254D0 (en) * 2016-05-25 2016-07-06 Isis Innovation Wireless power transfer system
US20210295384A1 (en) * 2016-06-23 2021-09-23 State Farm Mutual Automobile Insurance Company Systems and methods for environmental analysis based upon vehicle sensor data
US20180025604A1 (en) * 2016-07-21 2018-01-25 Protopsaltis Design Studios, Inc. Vehicle occupant detection and alert system
US20180126872A1 (en) * 2016-11-09 2018-05-10 Carmen Folino System and Method for Alerting a Presence of a Passenger in a Vehicle
DK201870683A1 (en) * 2018-07-05 2020-05-25 Aptiv Technologies Limited IDENTIFYING AND AUTHENTICATING AUTONOMOUS VEHICLES AND PASSENGERS
US11479172B2 (en) * 2020-03-18 2022-10-25 Adriano De La Cruz Unattended occupant alarm assembly

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110682805A (zh) * 2018-07-06 2020-01-14 东旭科技集团有限公司 无线充电的方法、装置、路灯及可读存储介质
KR20200113134A (ko) * 2019-03-22 2020-10-06 에스케이씨 주식회사 전기 자동차용 무선 충전 시스템
CN111845417A (zh) * 2019-04-26 2020-10-30 现代自动车株式会社 用于控制无线电力传输的方法和设备
CN111845417B (zh) * 2019-04-26 2024-02-20 现代自动车株式会社 用于控制无线电力传输的方法和设备
WO2020226195A1 (ko) * 2019-05-07 2020-11-12 엘지전자 주식회사 충전 로봇 및 그를 제어하는 기기
US11207997B2 (en) 2019-05-07 2021-12-28 Lg Electronics Inc. Charging robot and device for controlling same
WO2021091230A1 (ko) * 2019-11-05 2021-05-14 미라셀주식회사 원심분리기용 스윙로터 어셈블리

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Publication number Publication date
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