KR20180100977A - 무선 전력 전송을 위한 전송 장치 및 이의 제어 방법 - Google Patents

무선 전력 전송을 위한 전송 장치 및 이의 제어 방법 Download PDF

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Abstract

초음파를 이용한 무선 전력 전송 장치 및 이의 제어 방법이 제공된다. 전송 장치는, 적어도 하나의 수신 장치와 무선 통신을 수행하는 통신부, 초음파 신호를 생성하여 적어도 하나의 수신 장치에 전송하는 트랜스듀서, 및 상기 통신부를 통해 상기 적어도 하나의 수신 장치로부터 충전 요청을 수신하면, 상기 적어도 하나의 수신 장치의 충전 우선 순위 및 방향을 판단하고, 상기 충전 우선 순위 및 방향을 바탕으로 상기 적어도 하나의 수신 장치로 상기 적어도 하나의 수신 장치의 전력을 충전하기 위한 상기 초음파 신호를 생성하여 전송하도록 상기 트랜스듀서를 제어하는 프로세서를 포함한다.

Description

무선 전력 전송을 위한 전송 장치 및 이의 제어 방법 {Transmitter for Transferring Wireless Power and Controlling Method Thereof}
본 개시는 무선 전력 전송을 위한 전송 장치 및 이의 제어 방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 개시는 초음파를 이용하여 복수의 수신 장치에 무선 전력을 전송할 수 있는 다방향성(multi directional) 전송 장치 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.
전자기 유도 기반 (electromagnetic induction based)의 무선 충전 방법은 대략 1 미터 이내의 근거리 전송 범위에서 무선 충전이 가능하다. 또한, 무선 주파수 기반 (radio frequency based)의 무선 충전 방법은 무선 주파수 신호를 에너지로 변환한 이후에도 에너지 밀도 및 에너지량이 매우 적다. 따라서, 무선 주파수 기반의 무선 충전 방법은 에너지 효율이 저하되는 문제점이 있다.
한편, 초음파 기반의 무선 충전 방법은 상술한 전자기 유도 기반의 무선 충전 방법 및 무선 주파수 기반의 무선 충전 방법의 문제점들을 해결할 수 있다. 따라서, 초음파 생성 장치로부터 에너지 전송 효율을 최대화할 수 있는 기술이 요구된다.
본 개시의 목적은, 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 초음파를 이용하여 복수의 수신 장치들을 동시에 충전할 수 있는 다방향성 전송 장치 및 이의 제어 방법을 제공함에 있다.
본 개시의 일 실시 예에 따른, 전송 장치는 적어도 하나의 수신 장치와 무선 통신을 수행하는 통신부, 초음파 신호를 생성하여 상기 적어도 하나의 수신 장치에 전송하는 트랜스듀서, 및 상기 통신부를 통해 상기 적어도 하나의 수신 장치로부터 충전 요청을 수신하면, 상기 적어도 하나의 수신 장치의 충전 우선 순위 및 방향을 판단하고, 상기 충전 우선 순위 및 방향을 바탕으로 상기 적어도 하나의 수신 장치로 상기 적어도 하나의 수신 장치의 전력을 충전하기 위한 상기 초음파 신호를 생성하여 전송하도록 상기 트랜스듀서를 제어하는 프로세서를 포함한다.
한편, 본 개시의 일 실시 예에 따른, 전송 장치의 전력 전송을 위한 제어 방법은, 적어도 하나의 수신 장치로부터 충전 요청을 수신하는 단계, 상기 적어도 하나의 수신 장치의 충전 우선 순위 및 방향을 판단하는 단계, 및 상기 충전 우선 순위 및 방향을 바탕으로 상기 적어도 하나의 수신 장치로 상기 적어도 하나의 수신 장치의 전력을 충전하기 위한 초음파 신호를 생성하여 전송하는 단계를 포함한다.
상술한 본 개시의 실시 예들에 따른, 전송 장치 및 이의 제어 방법은 종래의 근거리 무선 충전 방법보다 큰 범위의 효율적인 충전 영역을 제공할 수 있다.
본 개시의 실시 예들에 따른, 전송 장치 및 이의 제어 방법은 복수의 수신 장치들의 충전 우선 순위 및 방향에 따라 초음파 신호의 전송을 제어함으로써 전력 소모를 감소시킬 수 있다.
본 개시의 실시 예에 따른, 전송 장치 및 이의 제어 방법은 인체에 유해하지 않은 초음파 범위 내에서 구현 가능하므로 인체 및 동물에 해롭지 않다.
도 1은, 본 개시의 일 실시 예에 따른, 초음파를 이용한 무선전력 충전 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는, 본 개시의 일 실시 예에 따른, 전송 장치의 간단한 블록도이다.
도 3은, 본 개시의 일 실시 예에 따른, 무선 전력 충전 시스템의 간단한 블록도이다.
도 4는, 본 개시의 일 실시 예에 따른, 전송 장치 및 수신 장치의 트랜스듀서 어레이를 도시한 도면이다.
도 5는, 본 개시의 일 실시 예에 따른, 모터에 의해 방향이 제어되는 트랜스듀서를 도시한 도면이다.
도 6은, 본 개시의 일 실시 예에 따른, 전송 장치 및 수신 장치 사이의 무선 전력 충전 시퀀스도이다.
도 7은, 본 개시의 일 실시 예에 따른, 전송 장치의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 8은, 본 개시의 일 실시 예에 다른, 전송 장치가 수신 장치의 충전 우선 순위를 판단하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 9는, 본 개시의 일 실시 예에 따른, 전송 장치가 수신 장치의 위치에 따라 초음파 전송 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 10은, 본 개시의 일 실시 예에 따른, 전송 장치가 초음파 또는 음파를 이용하여 수신 장치가 위치하는 거리를 판단하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은, 본 개시의 일 실시 예에 따른, 전송 장치가 초음파를 이용하여 수신 장치가 위치하는 방향을 판단하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는, 본 개시의 일 실시 예에 따른, 전송 장치가 최적의 트랜스듀서 어레이를 판단하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 13은, 본 개시의 일 실시 예에 따른, 전송 장치가 다방향성 트랜스듀서 어레이를 이용하여 복수의 수신 장치를 충전하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 14는, 본 개시의 일 실시 예에 따른, 전송 장치의 상세한 블록도이다.
도 15 및 도 16은, 본 개시의 일 실시 예에 따른, 다양한 사용자 인터페이스를 도시한 도면들이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 개시의 실시 예에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 개시를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도 1은, 본 개시의 일 실시 예에 따른, 초음파를 이용한 무선전력 충전 시스템을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 초음파를 이용한 무선전력 충전 시스템(10)은 초음파 신호를 생성하여 전송하는 전송 장치(100) 및 초음파 신호를 수신하여 충전하는 수신 장치(200)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 전송 장치(100)는 스마트 텔레비전, 랩탑 컴퓨터, 냉장고, 세탁기 등 다양한 전자 장치에 구현될 수 있다. 또한, 전송 장치(100)는 벽 또는 천장 등에 고정되어(mounted) 무선으로 전력을 공급하는 소형의 초음파 무선 전력 제공 장치일 수 있다. 수신 장치(200)는 스마트폰, 태블릿 컴퓨터, 디지털 카메라, 스마트 워치, 스마트 글래스 등 다양한 전자 장치로 구현될 수 있다. 또한, 수신 장치(200)는 다양한 전자 장치의 배터리에 전원을 공급할 수 있는 휴대용 어댑터 등과 같은 충전 장치일 수 있다.
전송 장치(100)는 전원 콘센트 (electrical outlet) 또는 어댑터(adapter) 등과 같은 파워 소스로부터 전기 에너지를 제공받을 수 있다. 또한, 전송 장치(100)는 자체적인 파워 소스로부터 전기 에너지를 제공받을 수도 있다. 전송 장치(100)는 파워 소스로부터 제공 받은 전기 에너지를 초음파 신호로 변환하여 변환된 초음파 신호를 복수의 수신 장치(200-1, 200-2, 200-3)에 동시에 전송할 수 있다. 전송 장치(100)는 복수의 수신 장치(200-1, 200-2, 200-3)의 충전 속도에 대응되도록 초음파 신호를 생성하여 생성된 초음파 신호를 복수의 수신 장치(200-1, 200-2, 200-3) 각각의 방향을 향하여 전송할 수 있다. 변환된 초음파 신호는 복수의 수신 장치(200-1, 200-2, 200-3) 각각을 충전하는데 사용될 수 있다.
전송 장치(100)는 복수의 수신 장치(200-1, 200-2, 200-3)의 충전 우선 순위를 판단하여, 판단한 우선 순위에 따라 초음파 신호를 복수의 수신 장치(200-1, 200-2, 200-3) 각각에 동시에 전송할 수 있다. 이때, 전송 장치(100)는 복수의 수신 장치(200-1, 200-2, 200-3) 중 전송 장치(100)로부터 기 설정된 거리 이내에 위치한 수신 장치(200)에 초음파 신호를 전송할 수 있다. 또한, 전송 장치(100)는 복수의 수신 장치(200-1, 200-2, 200-3) 각각의 방향을 향하여 동시에 초음파 신호를 전송할 수 있다.
수신 장치(200)는 전송 장치로부터 수신한 초음파 신호를 전기 에너지로 변환할 수 있다. 수신 장치(200)는 변환된 전기 에너지를 이용하여 수신 장치(200)에 전력(power)을 공급할 수 있는 배터리 또는 어댑터 등을 충전할 수 있다.
수신 장치(200)는 수신 장치(200)의 충전 상태, 충전 내역, 충전 속도 등의 충전과 관련된 정보를 실시간으로 전송 장치(100)에 전송할 수 있다. 전송 장치(100)는 수신 장치(200)로부터 수신한 충전과 관련된 정보를 이용하여 복수의 수신 장치(200-1, 200-2, 200-3)의 충전 우선 순위를 판단할 수 있다.
전송 장치(100)에서 수신 장치(200)로 전송되는 초음파 신호는 직접 경로로 이동하는 (travel in a direct path) LOS(Line of Sight) 전파(propagation)일 수 있다. 따라서, 전송 장치(100)와 수신 장치(200) 사이에 장애물이 있는 경우, 전송 장치(100)는 초음파 신호를 수신 장치(200)로 전송하지 않음으로써 전송 장치(100)의 전력 손실을 감소할 수 있다.
전송 장치(100) 및 수신 장치(200)는 다양한 사용자 인터페이스를 통해 사용자에게 초음파를 이용한 충전 상황 및 충전과 관련된 정보를 실시간으로 제공할 수 있다.
도 2는, 본 개시의 일 실시 예에 따른, 전송 장치의 간단한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 전송 장치(100)는 통신부(110), 트랜스듀서(120), 및 프로세서(130)를 포함한다.
통신부(110)는 복수의 수신 장치들(200-1, 200-2, 200-3)과 무선 통신 네트워크를 통해 통신을 수행할 수 있다. 통신부(110)는 적어도 하나의 수신 장치(200-1, 200-2, 200-3)로부터 충전을 요청하는 신호를 수신할 수 있다. 이하, 본 개시의 설명의 편의를 위하여 적어도 하나의 수신 장치(200-1, 200-2, 200-3)는 수신 장치(200)와 동일한 의미를 가질 수 있다.
통신부(110)는 수신 장치(200)로부터 수신 장치(200)의 충전 상태 및 충전 속도 등과 같은 수신 장치(200)의 충전과 관련된 충전 정보를 수신할 수 있다. 예를 들어, 충전 상태는 수신 장치(200)에 전력을 공급하는 배터리의 충전 레벨, 수신 장치(200)의 충전 온오프(On/Off) 상태, 수신 장치(200)의 시간당 배터리 소모 정도 및 수신 장치(200)의 현재 충전 진행 상황 등 다양한 충전과 관련된 상황 정보를 포함할 수 있다. 충전 속도는 수신 장치(200)의 제조 시 제조사로부터 제공된 수신 장치(200)의 충전 스펙에 포함된 정보일 수 있다. 또한, 충전 속도는 수신 장치(200)가 현재 배터리 성능에 기초하여 충전기(Charger)의 전압(Voltage) 및 전류(Ampere)를 바탕으로 산출하여 송신 장치(100)에 요청한 초음파 주파수(frequency) 정보일 수 있다. 예를 들어, 충전 속도는 20,100 Hz 및 30,100 Hz 등과 같은 초음파 주파수(frequency)일 수 있다.
트랜스듀서(120)는 전송 장치(100)의 파워 소스 (예를 들어, 전기 콘센트)로부터 공급받은 전기 에너지를 이용하여 초음파(ultrasonic wave)를 생성할 수 있다. 트랜스듀서(120)는 생성된 초음파를 초음파 신호 (초음파 에너지)로 변환할 수 있다. 트랜스듀서(120)는 변환한 초음파 신호를 수신 장치(200)에 전송하는 전송 트랜스듀서 (Tx) (120)일 수 있다. 초음파 신호는 수신 장치(200)에서 수신 장치(200)를 충전하는 데 사용될 수 있다.
구체적으로, 트랜스듀서(120)는 압전 소자(piezoelectric element)를 이용하여 입력된 전압 (AC 또는 DC)을 초음파 신호로 변환할 수 있다. 압전 소자는 지르콘산 연(PZT, lead zirconate titannate), 타이타늄산 바륨(Barium titannate), 티탄산연(Pbti03), 니오브산리튬(LiNb03), 수정(SiO2), 로젤 염 등과 같은 물질일 수 있다.
트랜스듀서(120)는 상이한 위치에 배열된 복수의 초음파 트랜스듀서 어레이(Ultrasonic transducer array)로 구성될 수 있다. 복수의 초음파 트랜스듀서는 상이한 주파수의 초음파 신호를 생성할 수 있고 각각 모터를 포함할 수 있다. 복수의 초음파 트랜스듀서 어레이는 각각 모터에 의해 변경된 빔 방향으로 초음파 신호를 전송할 수 있다.
프로세서(130)는, 통신부(110)를 통해 적어도 하나의 수신 장치(200)로부터 충전 요청을 수신하면, 적어도 하나의 수신 장치(200)의 충전 우선 순위 및 방향을 판단하고, 판단한 충전 우선 순위 및 방향을 바탕으로 적어도 하나의 수신 장치(200)로 적어도 하나의 수신 장치(200)의 전력을 충전하기 위한 초음파 신호를 생성하여 전송하도록 트랜스듀서(120)를 제어할 수 있다.
프로세서(130)는, 적어도 하나의 수신 장치(200)가 전송 장치(100)로부터 충전되는 빈도를 판단하고, 판단한 충전 사용 빈도를 바탕으로 수신 장치(200)의 충전 우선 순위를 판단할 수 있다. 프로세서(130)는 충전 사용 빈도가 높은 수신 장치(200)의 충전 우선 순위를 상위 레벨로 판단할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(130)는 전송 장치(100)를 통해 충전한 이력이 있는 수신 장치(200)의 충전 사용 빈도를 메모리(미도시)에 저장할 수 있다. 프로세서(130)는 수신 장치(200)의 충전 사용 빈도를 24시간 주기로 업데이트하고 일주일 단위로 충전 사용 빈도를 산출하여 메모리에 저장할 수 있다.
프로세서(130)는, 통신부(110)를 통해 적어도 하나의 수신 장치(200)로부터 수신한 각각의 충전 속도 정보 및 충전 상태 정보를 바탕으로 적어도 하나의 수신 장치(200)의 충전 우선 순위를 판단할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(130)는 수신 장치(200)의 충전 상태 (예를 들어, 배터리 레벨) 및 충전 속도를 이용하여 수신 장치(200)의 배터리가 완충될 수 있는 충전완료 예상 시간을 판단할 수 있다. 프로세서(130)는 충전완료 예상 시간이 빠른 수신 장치(200)의 충전 우선 순위를 상위 레벨로 판단할 수 있다.
프로세서(130)는, 적어도 하나의 수신 장치(200)에 대한 사용자 설정에 의한 충전 우선 순위에 따라 상기 충전 우선 순위를 판단할 수 있다.
예를 들어, 전송 장치(100)는 사용자에 의해 복수의 수신 장치(200)에 대한 충전 우선 순위를 입력 받을 수 있다. 프로세서(130)는 사용자 입력에 의한 수신 장치(200)의 충전 우선 순위를 상위 레벨로 판단할 수 있다.
프로세서(130)는, 상술한 수신 장치(200)의 충전 우선 순위를 판단하는 방법들을 조합하여 사용자 입력에 의한 수신 장치(200)의 충전 우선 순위를 최상위 레벨로 판단할 수 있다. 또한, 프로세서(130)는 충전 사용 빈도가 높고 충전완료 예상 시간이 짧은 수신 장치(200)의 충전 우선 순위를 상위 레벨로 판단할 수 있다.
상술한 실시 예들을 본 개시를 설명하기 위한 일 실시 예일 뿐, 프로세서(130)는 다양한 방법을 통하여 전송 장치(100)의 전력 효율을 최대화할 수 있도록 수신 장치(200)의 충전 우선 순위를 판단할 수 있다.
적어도 하나의 수신 장치(200)가 충전을 요청하면, 전송 장치(100)는 적어도 하나의 수신 장치(200)에 인증 요청을 전송할 수 있다. 수신 장치(200)가 전송 장치(100)의 인증 요청에 수락한 경우, 프로세서(130)는 통신부(110)를 통하여 적어도 하나의 수신 장치(200)로부터 수신된 신호를 이용하여 적어도 하나의 수신 장치(200)가 위치하는 방향 및 적어도 하나의 수신 장치(200)의 거리를 판단할 수 있다. 인증 단계는 전송 장치(100)와 수신 장치(200)가 최초로 연결될 때 한 번만 수행될 수 있다.
프로세서(130)는 통신부(110)를 통해 송수신된 무선 신호를 이용하여 전송 장치(100)와 적어도 하나의 수신 장치(200) 사이의 거리를 판단할 수 있다. 예를 들어, 송수신된 무선 신호는 블루투스 및 블루투스 저전력 (Bluetooth Low Energy) 등의 근거리 무선 신호일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 또한, 프로세서(130)는 수신 장치(200)로부터 수신된 음파(sound wave)를 이용하여 수신 장치(200)가 위치하는 방향을 판단할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
프로세서(130)는, 적어도 하나의 수신 장치(200)의 충전 속도를 바탕으로 적어도 하나의 수신 장치(200) 각각에 대응하는 초음파 주파수를 전송할 수 있는 적어도 하나의 초음파 트랜스듀서 어레이를 판단하고, 적어도 하나의 초음파 트랜스듀서 어레이를 활성화하도록 트랜스듀서(120)를 제어할 수 있다.
프로세서(130)는, 적어도 하나의 수신 장치(200) 각각을 충전하기 위한 적어도 하나의 초음파 트랜스듀서 어레이의 개수를 판단하고, 복수의 초음파 트랜스듀서 어레이 중 적어도 하나의 수신 장치(200)와의 거리가 지정된 거리 이내에 있는 개수의 초음파 트랜스듀서 어레이를 활성화하도록 트랜스듀서(120)를 제어할 수 있다.
프로세서(130)는, 적어도 하나의 초음파 트랜스듀서 어레이의 방향이 적어도 하나의 수신 장치(200)로 향하도록 적어도 하나의 초음파 트랜스듀서 어레이의 모터를 제어하도록 트랜스듀서(120)를 제어할 수 있다.
프로세서(130)는, 적어도 하나의 수신 장치(200)와의 거리가 최단 거리이고 다른 수신 장치에 할당되지 않은 개수의 초음파 트랜스듀서 어레이를 적어도 하나의 수신 장치(200)의 방향을 향해 활성화되도록 트랜스듀서(120)를 제어할 수 있다.
프로세서(130)는 수신 장치(200)로 초음파 신호를 LOS 경로 상에 초음파 신호의 전송을 가로막는 장애물이 되는 오브젝트가 존재하는 지 여부를 판단할 수 있다. LOS 경로 상에 오브젝트가 존재하는 경우, 프로세서(130)는 수신 장치(200)로 초음파 신호를 전송하는 것을 중지하도록 트랜스듀서(120)를 제어할 수 있다. 후방산란(backscattered)된 신호가 유효한 경우, 프로세서(130)는 LOS 경로 상에 오브젝트가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
프로세서(130)는 초음파 신호 전송을 중지를 알리는 사용자 인터페이스(UI)를 디스플레이하도록 디스플레이(미도시)를 제어할 수 있다. 초음파 신호 전송을 중지하는 경우, 프로세서(130)는 수신 장치(200)에 위치를 변경하도록 요청하거나 오브젝트로 인해 초음파 신호 전송이 중지된 것을 알리는 메시지를 전송할 수 있다. 따라서, 수신 장치(200)는 수신 장치(200)의 디스플레이에 오브젝트와 관련된 알림 메시지를 디스플레이할 수 있다.
또한, 프로세서(130)는 전송 장치(100)의 디스플레이에 초음파를 이용한 충전과 관련된 다양한 사용자 인터페이스를 제공하도록 디스플레이를 제어할 수 있다.
도 3은, 본 개시의 일 실시 예에 따른, 무선 전력 충전 시스템의 간단한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 무선 전력 충전 시스템(10)은 전송 장치(100) 및 수신 장치(200)를 포함한다. 전송 장치(100)는 파워소스(101), 통신부(110), 트랜스듀서(Tx)(120), 및 프로세서(130)를 포함할 수 있다.
전송 장치(100)는, 예를 들어 20 kHz와 120 kHz 사이의, 초음파(ultrasonic wave)를 대기(air)를 통해 전송할 수 있다. 전송 장치(100)는 복수의 마이크로폰 어레이를 이용하여 사운드를 전송하는 것과 같이 높은 주파수 음(high frequency sound)을 수신 장치(200)로 전송할 수 있다.
파워소스(101)는 전기 에너지를 전송 장치(100)에 공급할 수 있다. 예를 들어, 파워소스(101)는 전기 콘센트(electrical outlet), 배터리, 또는 어댑터 등일 수 있다. 전송 장치(100)는 파워소스(101)로부터 전기 에너지를 수신할 수 있다. 파워소스(101)로부터 수신된 전기 에너지는 신호 생성부(미도시)에 의해 신호로 생성될 수 있다. 생성된 신호는 증폭기(amplifier)(미도시)에 의해 증폭된(amplified) 신호로 생성되어 트랜스듀서(Tx)(120)에 전송될 수 있다.
통신부(110), 트랜스듀서(120), 및 프로세서(130)는 도 2에서 상술하였으므로 여기에서는 중복되는 설명은 생략한다.
통신부(110)는 주기적으로 초음파를 이용한 전력 전송이 가능하다는 메시지 및/또는 신호를 대기 중에 방사(broadcasting)할 수 있다.
트랜스듀서(Tx)(120)는 파워소스(101)에 의해 공급된 전기 에너지 (증폭된 신호)를 초음파 신호로 변환할 수 있는 초음파 트랜스듀서이다. 초음파 트랜스듀서(Tx)(120)는 전기 에너지를 음향 에너지(acoustic energy)로 변환할 수 있다. 트랜스듀서(Tx)(120)는 다방향(multi directional) 초음파 신호(초음파 에너지 빔)을 생성할 수 있는 어레이로 배열된 복수의 트랜스듀서를 포함할 수 있다. 초음파 신호는 공기와 같은 매체를 통하여 수신 장치(200)에 전송될 수 있다.
프로세서(130)는 전송 장치(200)가 기 설정된 범위 이내에 있는 경우 전송 장치(200)로 초음파 신호를 전송하도록 트랜스듀서(Tx)(120)를 제어할 수 있다. 기 설정된 범위는 전송 장치(100)로부터 수신 장치(200)에 전송되는 에너지 효율을 최대화할 수 있는 범위일 수 있다. 예를 들어, 기 설정된 범위는 전송 장치(100)와 수신 장치(200) 사이에 LOS 통로(Line of sight path)를 가로막는 오브젝트가 존재하지 않는 8 미터 이내의 거리일 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
전송 장치(100)는 수신 장치(200)가 위치하는 방향 및 전송 장치(100)로부터 수신 장치(200)의 거리를 판단할 수 있는 신호를 송수신하기 위한 안테나(미도시)를 포함할 수 있다. 프로세서(130)는 안테나를 통해 수신 장치(200)로부터 수신된 근거리 무선 신호 또는 마이크로폰을 통해 수신 장치(200)로부터 수신된 음파(sound wave)를 이용하여 전송 장치(100)로부터 수신 장치(200)의 거리 및 방향을 판단할 수 있다.
프로세서(130)는, 예를 들어, 블루투스, 저전력 블루투스 에너지, NFC, Wifi 등의 무선 통신을 포함하는 통신부(110)를 통해 수신 장치(200)로부터 수신된 RSSI (received signal strength indicator)를 이용하여 수신 장치(200)의 위치 및 거리를 판단할 수 있다.
한편, 수신 장치(200)는 통신부(210), 트랜스듀서(Rx)(220), 프로세서(230), 충전부(240), 및 파워스토리지(250)를 포함할 수 있다.
수신 장치(200)는 전송 장치(100)로부터 수신한 초음파 신호를 전기 에너지로 변환하여 수신 장치(200)를 충전할 수 있다.
통신부(210)는 블루투스, 와이파이, NFC 등과 같은 근거리 무선 통신 네트워크를 이용하여 전송 장치(100)와 통신할 수 있다.
통신부(210)는 전송 장치(100)에서 주기적으로 방사되는(broadcasting) 신호 및/또는 메시지를 수신할 수 있다. 통신부(210)는 전송 장치(100)에 충전 요청 신호 및/또는 메시지를 전송할 수 있다.
통신부(210)는 전송 장치(100)로부터 인증 요청을 수신하고, 인증 요청에 대한 응답 메시지를 전송 장치(100)에 전송할 수 있다.
통신부(210)는 수신 장치(200)의 충전 속도, 충전 상태, 충전 진행 상황, 충전에 필요한 전력량 등 충전과 관련된 다양한 정보를 전송 장치(100)에 전송할 수 있다.
트랜스듀서(Rx)(220)는, 트랜스듀서(Tx)(120)으로부터 수신한 초음파 신호를 전기적 신호(전기 에너지)로 변환하여 파워 스토리지(240)를 충전할 수 있다.
또한, 트랜스듀서(Rx)(220)는 전송 장치(100)를 향해 방향을 변경할 수 있는 모터(미도시)를 포함할 수도 있고 모터를 포함하지 않을 수도 있다.
트랜스듀서(Rx)(220)는 압전 소자(piezoelectric element)를 이용하여 수신된 초음파 신호를 전기적 신호로 변환할 수 있다.
수신 장치(200)는 트랜스듀서(Tx)(120)의 복수의 트랜스듀서 어레이로부터 초음파 신호를 동시에 수신할 수 있다.
프로세서(230)는 전송 장치(100)로부터 수신한 복수의 초음파 신호를 각각 전기적 신호로 변환하고, 변환한 전기적 신호를 합하여 파워 스토리지(240)를 충전하도록 트랜스듀서(Rx)(220)를 제어할 수 있다.
프로세서(230)는 파워 스토리지(240)의 충전 진행 상황을 실시간으로 통신부(210)를 통해 전송 장치(100)의 통신부(110)로 전송할 수 있다.
프로세서(230)는 초음파를 이용한 무선 충전과 관련된 다양한 정보를 사용자 인터페이스를 통해 디스플레이하도록 수신 장치(200)의 디스플레이(미도시)를 제어할 수 있다.
트랜스듀서(Rx)(220)에 모터가 포함된 경우, 프로세서(230)는 트랜스듀서(Tx)(120)의 방향을 판단하여 트랜스듀서(Rx)(220)가 판단한 방향을 향하도록 트랜스듀서(Rx)(220)을 제어할 수 있다.
파워 스토리지(240)는 트랜스듀서(Rx)(220)로부터 전기적 에너지를 제공받을 수 있다. 파워 스토리지(240)는 배터리, 용량성 저장 장치(capacitive storage device), 및 정전 저장 장치(electrostatic storage device) 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
도 4는, 본 개시의 일 실시 예에 따른, 전송 장치 및 수신 장치의 트랜스듀서 어레이를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 전송 장치(100)는 복수의 초음파 트랜스듀서 어레이(120-1, 120-2, 120-3, 120-4, 120-5, 120-6, 120-7, 120-8, 120-9, 120-10, 120-11, 120-12)를 포함하는 트랜스듀서(Tx)(120), 복수의 마이크로폰(M1, M2, M3) 및 스피커를 포함할 수 있다. 초음파 신호는 복수의 초음파 트랜스듀서 어레이(120-1, 120-2, 120-3, 120-4, 120-5, 120-6, 120-7, 120-8, 120-9, 120-10, 120-11, 120-12)를 사용하여 수신 장치(200)의 트랜스듀서(Rx)(220)의 특정 방향으로 집중될 수 있다. 따라서, 복수의 초음파 트랜스듀서 어레이(120-1, 120-2, 120-3, 120-4, 120-5, 120-6, 120-7, 120-8, 120-9, 120-10, 120-11, 120-12) 중 적어도 하나의 초음파 트랜스듀서 어레이는 적어도 하나의 수신 장치(200)의 특정 방향을 향하여 초음파 신호를 전송할 수 있다.
전송 장치(100)는, 수신 장치(200)의 위치 및 거리를 판단한 후, 복수의 초음파 트랜스듀서 어레이(120-1, 120-2, 120-3, 120-4, 120-5, 120-6, 120-7, 120-8, 120-9, 120-10, 120-11, 120-12) 중 활성화될 초음파 트랜스듀서 어레이를 판단할 수 있다. 또한, 전송 장치(100)는, 수신 장치(200)의 충전 상태 및 충전 속도에 따라, 활성화될 초음파 트랜스듀서 어레이의 개수를 판단할 수 있다. 수신 장치(200)로 전송되는 전파 정도(degree of propagation)은 각각의 초음파 트랜스듀서 어레이가 가지는 주파수 및 활성화될 초음파 트랜스듀서 어레이의 개수에 따라 결정될 수 있다.
예를 들어, 전송 장치(100)는 복수의 초음파 트랜스듀서 어레이(120-1, 120-2, 120-3, 120-4, 120-5, 120-6, 120-7, 120-8, 120-9, 120-10, 120-11, 120-12)를 포함하는 초음파 스피커일 수 있다. 전송 장치(100)는 수신 장치(200)의 거리 및 방향을 바탕으로 초음파 트랜스듀서 어레이(120-3, 120-4, 120-5)를 활성화할 수 있다. 수신 장치(200)는 초음파 트랜스듀서 어레이(120-3, 120-4, 120-5)에 대응되는 주파수를 초음파 신호로서 수신하고, 수신한 초음파 신호를 전기적 신호로 변환하여 수신 장치(200)를 충전할 수 있다. 이때, 초음파 트랜스듀서 어레이(120-3, 120-4, 120-5)는 수신 장치(200)의 방향을 향하도록 제어될 수 있다. 한편, 나머지 초음파 트랜스듀서 어레이((120-1, 120-2, 120-6, 120-7, 120-8, 120-9, 120-10, 120-11, 120-12)는 각 초음파 트랜스듀서 어레이에 대응되는 주파수를 다른 수신 장치들의 방향을 향하여 전송할 수 있다.
도 5는, 본 개시의 일 실시 예에 따른, 모터에 의해 방향이 제어되는 트랜스듀서를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 트랜스듀서(Tx)(120)는 세 개의 초음파 트랜스듀서 어레이(120-1, 120-2, 120-3)을 포함할 수 있다. 각각의 초음파 트랜스듀서 어레이(120-1, 120-2, 120-3)는 초음파 트랜스듀서 어레이의 방향을 제어할 수 있는 모터(140)를 포함할 수 있다. 초음파 트랜스듀서 어레이(120-1, 120-2, 120-3)는 모터에 의해 변경된 초음파 빔 방향(beam direction)(150)을 향하여 초음파 신호를 전송할 수 있다. 예를 들어, 변경된 초음파 빔 방향(150)은 상,하,좌,우 방향일 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
따라서, 트랜스듀서(Tx)(120)는 복수의 수신 장치(200) 각각의 방향을 향하도록 각 초음파 트랜스듀서 어레이(120-1, 120-2, 120-3)의 모터를 개별적으로 제어할 수 있다.
도 6은, 본 개시의 일 실시 예에 따른, 전송 장치 및 수신 장치 사이의 무선 전력 충전 시퀀스도이다.
도 6을 참조하면, S610 단계에서, 전송 장치(100)는 수신 장치(200)로 전송 장치(100)가 초음파 무선 전력을 제공함을 알리는 무선 신호를 주기적으로 전송할 수 있다. 예를 들어, 무선 신호는 비콘 신호 및 와이파이 신호 등과 같이 무선 네트워크 통신을 통해 전송될 수 있다. 수신 장치(200)는 복수의 전자 장치들일 수 있다.
S620 단계에서, 수신 장치(200)는 전송 장치(100)에 충전 요청 신호를 전송할 수 있다.
S630 단계에서, 전송 장치(100)는 수신 장치의 충전 요청 신호에 응답하여 확인 메시지(ACK)를 전송할 수 있다.
S640 단계에서, 전송 장치(100)는 수신 장치(200)에 인증 요청을 위한 신호를 전송할 수 있다. 수신 장치(200)는 전송 장치(100)의 인증 요청에 응답하여 인증 확인 메시지를 전송 장치(100)에 전송할 수 있다. 예를 들어, 인증은 블루투스 라이브러리를 통해 수행될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 또한, 인증은 전송 장치(100) 및 수신 장치(200)의 페어링을 위한 단계일 수 있다. 인증은 전송 장치(100) 및 수신 장치(200)가 최초로 연결될 때 수행될 수 있다.
S650 단계에서, 전송 장치(100)는 인증 요청에 응답한 수신 장치(200)의 거리 및 위치를 판단할 수 있다. 전송 장치(100)는 수신 장치(200)로부터 수신한 RSSI를 이용하여 수신 장치(200)의 위치 및 거리를 판단할 수 있다. 또한, 전송 장치(100)는 다양한 무선 신호를 이용한 거리 측정 방법을 통하여 수신 장치(200)의 거리 및 위치를 판단할 수 있다. 또한, 전송 장치(100)는 수신 장치(200)의 위치를 감지할 수 있는 센서를 통해서도 수신 장치(200)의 거리 및 위치를 판단할 수 있다. 그리고 전송 장치(100)는 음파 또는 초음파를 이용하여 전송 장치(100)로부터 수신 장치(200)의 거리를 판단할 수도 있다. 음파 또는 초음파를 이용한 거리 판단 방법은 도 10에서 구체적으로 설명하기로 한다.
S660 단계에서, 수신 장치(200)가 위치하는 거리가 전송 장치(100)로부터 기 설정된 범위 이내인 경우, 전송 장치(100)는 수신 장치(200)에 초음파 신호를 전송할 수 있다. 기 설정된 범위는 전송 장치(100)가 초음파 신호를 수신 장치(200)에 전송할 때 전력 손실을 최소화할 수 있는 지정된 거리일 수 있다. 예를 들어, 기 설정된 범위는 8 미터 또는 10 미터 이내일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 기 설정된 범위는 전송 장치(100)의 제조 시에 설정될 수 있다. 또한, 기 설정된 범위는 전송 장치(100)가 초음파 신호를 전송하는 주변 상황 (장애물 유무, 주변 간섭 신호 등)에 따라 전력 손실을 최소화할 수 있는 최적의 범위로 자동 변경되어 설정될 수도 있다.
S670 단계에서, 수신 장치(200)는 전송 장치(100)로부터 수신한 초음파 신호를 전기 신호(electrical signal)로 변환하여 수신 장치(200)에 충전을 수행할 수 있다.
S680 단계에서, 수신 장치(200)는 충전 진행 상황 등의 충전과 관련된 실시간 정보를 전송 장치(100)에 전송할 수 있다.
S690 단계에서, 전송 장치(100)는 수신 장치(200)로부터 수신한 충전과 관련된 실시간 정보를 바탕으로 트랜스듀서(Tx)의 구성(configuration) 정보를 업데이트할 수 있다. 트랜스듀서(Tx)의 구성 정보는 초음파 트랜스듀서 어레이의 활성 상태 (활성/비활성) 정보, 활성화된 초음파 트랜스듀서 어레이의 주파수 특성 정보, 활성화된 초음파 트랜스듀서 어레이의 타이밍 구성(플레이백/레코딩), 활성화된 초음파 트랜스듀서 어레이가 향하는 방향, 활성화된 초음파 트랜스듀서 어레이가 타겟팅하여 초음파 신호를 전송한 수신 장치(200)와 관련된 정보(예를 들어, 수신 장치(200)의 식별 정보 등) 등을 포함할 수 있다. 전송 장치(100)는 업데이트된 트랜스듀서(Tx) 구성 정보를 바탕으로 충전 요청 신호를 전송한 다른 수신 장치(200)들에 할당할 초음파 트랜스듀서 어레이들을 판단할 수 있다.
도 7은, 본 개시의 일 실시 예에 따른, 전송 장치의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7을 참조하면, S710 단계에서, 전송 장치(100)는 수신 장치(200)로부터 충전 요청을 수신할 수 있다.
S720 단계에서, 전송 장치(100)는 수신 장치(200)의 충전 우선 순위 및 방향을 판단할 수 있다. 충전 우선 순위를 판단하는 방법은 도 8에서 상술하기로 한다. 방향을 판단하는 방법은 도 11에서 상술하기로 한다.
S730 단계에서, 전송 장치(100)는 판단한 수신 장치(200)의 충전 우선 순위 및 방향을 바탕으로 수신 장치(200)에 초음파 신호를 전송할 수 있다. 복수의 수신 장치로부터 충전 요청을 수신한 경우, 전송 장치(100)는 수신 장치(200) 각각의 충전 우선 순위에 따라 어떤 수신 장치들에 초음파 신호를 전송할 지 판단할 수 있다. 전송 장치(100)는 판단한 수신 장치들 각각의 방향으로 초음파 신호가 향하도록 제어할 수 있다.
도 8은, 본 개시의 일 실시 예에 다른, 전송 장치가 수신 장치의 충전 우선 순위를 판단하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
전송 장치(100)는 수신 장치(200)와 페어링하기 이전 또는 이후 (인증 단계 이전 또는 이후)에 수신 장치(200)의 충전 우선 순위를 판단하기 위한 정보들을 수신할 수 있다.
도 8을 참조하면, S810 단계에서, 전송 장치(100)는 사용자 입력에 의한 수신 장치(200)의 충전 우선 순위와 관련된 정보를 수신할 수 있다. 예를 들어, 수신 장치(200)로부터 충전 요청을 수신하면, 전송 장치(100)의 디스플레이 상에 충전 요청을 한 수신 장치(200)의 목록이 표시될 수 있다. 사용자는 전송 장치(100)의 디스플레이 상에 표시된 수신 장치(200)의 정보를 바탕으로 수신 장치(200)의 충전 우선 순위를 설정할 수 있다. 또한, 전송 장치(100)는 충전 우선 순위의 상위 레벨 (또는 하위 레벨)에 포함될 수 있는 수신 장치(200)들의 충전 스펙을 미리 설정하여 저장할 수도 있다. 또한, 전송 장치(100)는 특정 수신 장치(200)의 충전 우선 순위를 상위 레벨 (또는 하위 레벨)에 포함되도록 미리 설정할 수도 있다.
전송 장치(100)는 수신 장치(200)가 전송 장치(100)를 통해 충전한 횟수 및 충전 주기 등을 바탕으로 수신 장치(200)의 충전 빈도를 분석하여 메모리에 저장할 수 있다. 전송 장치(100)는 충전 주기가 가장 빈번한 수신 장치(200)의 충전 우선 순위를 상위 레벨로 판단할 수 있다. 예를 들어, 전송 장치(100)는 하루 단위로 0시부터 23시 59분 59초 (예, 24시간 기준)까지 전송 장치(100)를 통해 충전한 횟수가 가장 많은 수신 장치(200)의 충전 우선 순위를 상위 레벨로 판단할 수 있다. 또한, 전송 장치(100)는 일주일 단위로 전송 장치(100)를 통해 충전한 수신 장치(200)의 충전 주기를 분석하여 메모리에 저장할 수 있다.
전송 장치(100)는 수신 장치(200)로부터 수신 장치(200)의 충전 속도와 관련된 정보를 수신할 수 있다. 수신 장치(200)의 충전 속도가 전송 장치(100)에서 제공할 수 있는 트랜스듀서(Tx)의 주파수 범위 이내일 때, 전송 장치(100)는 수신 장치(200)의 충전 우선 순위를 상위 레벨로 판단할 수 있다.
예를 들어, 충전 속도는 수신 장치(200)의 제조 시 제조사로부터 제공된 수신 장치(200)의 충전 스펙에 포함된 정보일 수 있다. 또한, 충전 속도는 수신 장치(200)가 현재 배터리 성능에 기초하여 충전기(Charger)의 전압(Voltage) 및 전류(Ampere)를 바탕으로 산출하여 송신 장치(100)에 요청한 초음파 주파수(frequency) 정보일 수 있다. 예를 들어, 충전 속도는 20,100 Hz 및 30,100 Hz 등과 같은 초음파 주파수(frequency)일 수 있다.
전송 장치(100)는 수신 장치(200)로부터 충전 상태 정보 등 충전 상황과 관련된 정보를 수신할 수 있다.
예를 들어, 충전 상태는 수신 장치(200)에 전력을 공급하는 배터리의 충전 레벨, 수신 장치(200)의 충전 On/Off 상태, 수신 장치(200)의 시간당 배터리 소모 정도 및 수신 장치(200)의 현재 충전 진행 상황 등 다양한 충전과 관련된 상황 정보를 포함할 수 있다.
S820 단계에서, 전송 장치(100)는 S810 단계에서 제공받은 정보를 바탕으로 전송 장치(100)의 전력 전송 효율을 최적화할 수 있도록 복수의 수신 장치들의 충전 우선 순위를 판단할 수 있다. 전송 장치(100)는 메모리에 저장된 정보를 바탕으로 전력 전송 효율을 최적화할 수 있는 알고리즘을 이용하여 수신 장치들의 충전 우선 순위를 판단할 수 있다. 이때, 전송 장치(100)는 사용자가 설정한 수신 장치(200)의 충전 우선 순위는 최상위 레벨로 판단할 수 있다.
S830 단계에서, 전송 장치(100)는 판단한 수신 장치들의 충전 우선 순위에 따라 초음파 신호를 각 수신 장치에 전송할 수 있다. 예를 들어, 전송 장치(100)에 포함된 트랜스듀서(Tx)가 복수의 수신 장치들을 동시에 충전할 수 있는 경우 전송 장치(100)는 복수의 수신 장치들의 충전 우선순위를 고려하지 않을 수 있다. 한편, 전송 장치(100)에 포함된 트랜스듀서(Tx)의 전파(propagation)가 한정되어 있는 경우, 전송 장치(100)는 판단한 복수의 수신 장치들의 충전 우선 순위를 바탕으로 우선 순위에 따라 초음파 신호를 복수의 수신 장치들에 전송할 수 있다.
도 9는, 본 개시의 일 실시 예에 따른, 전송 장치가 수신 장치의 위치에 따라 초음파 전송 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 9를 참조하면, S910 단계에서, 전송 장치(100)는 수신 장치(200)의 거리 및 방향을 판단할 수 있다.
수신 장치(200)가 전송 장치(100)로부터 기 설정된 범위 이내에 위치하지 않는 경우(S920: N), S930 단계에서, 전송 장치(100)는 수신 장치(200)에 초음파 전송을 중단하는 알림 메시지를 전송 장치(100)의 디스플레이에 표시할 수 있다. 또한, 전송 장치(100)는 수신 장치(200)의 디스플레이에 수신 장치(200)의 위치를 변경할 수 있도록 알림 메시지를 표시하기 위한 신호를 수신 장치(200)에 전송할 수 있다.
수신 장치(200)가 전송 장치(100)로부터 기 설정된 범위 이내에 위치하는 경우(S920: Y), S940 단계에서, 전송 장치(100)는 수신 장치(200)의 방향을 향해 초음파 신호를 전송하도록 제어할 수 있다.
도 10은, 본 개시의 일 실시 예에 따른, 전송 장치가 음파 또는 초음파를 이용하여 수신 장치가 위치하는 거리를 판단하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
초음파 공명 또는 음파를 생성하고 들을 수(capable to generate and listen) 있는 전자 장치들은 두 전자 장치들 사이의 거리를 판단할 수 있다. 일반적으로, 소스 장치로부터 타겟 장치까지 초음파 신호 또는 음파의 이동 시간을 사용하여 두 전자 장치 사이의 거리를 판단할 수 있다. 따라서, 전송 장치(100)와 수신 장치(200) 사이의 거리를 정확하게 판단하기 위해서는 정확한 초음파 신호 또는 음파의 이동 시간을 아는 것을 필요로 한다.
도 10을 참조하면, Ta1(1001)에서 전송 장치(100)에 의해 생성된 초음파 공명(ultrasonic resonance) 또는 음파는 이동 시간 Tb1(1002)에서 수신 장치(200)에 수신될 수 있다. 따라서, 생성된 초음파 신호는 전송 장치(100)로부터 수신 장치(200)까지 도달하는데 Tb1(1002)-Ta1(1002)의 시간이 요구된다. 또한, 수신 장치(200)에서 Tb2(1003)에 전송 장치(100)로 전송한 초음파 신호 또는 음파는 Ta2(1004)에 전송 장치(100)에 수신될 수 있다. 따라서, 수신 장치(200)로부터 전송 장치(100)까지 초음파 신호 또는 음파가 도달하는데 걸리는 시간은 Ta2(1004)- Tb2(1003)일 수 있다.
예를 들어, 음파를 이용하여 전송 장치(100)와 수신 장치(200) 사이의 거리를 판단하는 경우, 전송 장치(100) 및 수신 장치(200)는 각각 음파를 생성하고 송수신할 수 있는 스피커 및/또는 마이크로폰을 포함할 수 있다.
한편, 전송 장치(100)는 전송 장치(100)의 시간 구간(time span) △Ta(1005)으로 타임스탬프 Ta1(1001) 및 Ta2(1004)의 차이를 판단할 수 있다. 수신 장치(200)는 수신 장치(200)의 시간 구간 △Tb(1006)으로 타임스탬프 Tb1(1002) 및 Tb2(1003)의 차이를 판단할 수 있다.
따라서, 전송 장치(100) 및 수신 장치(200) 사이에 초음파 신호 또는 음파의 송수신에 따른 초음파 또는 음파의 이동 시간(travelling time)(Tt1)은
Figure pat00001
일 수 있다.
이동 거리 (△s)는 속도 (v) 곱하기 이동 시간(t)인 수식(△s=V*t)을 이용하여 초음파 신호 또는 음파의 이동 거리를 구할 수 있다. 음속(v)은 대략 340 m/s 이므로, 초음파 또는 음파의 이동 거리(△s)는 수학식 1과 같다.
Figure pat00002
본 실시 예에서는 초음파 신호 또는 음파를 이용한 거리를 판단하는 방법을 설명하였으나, 전송 장치(100)는 다양한 근거리 무선 신호 및 센서를 이용하여 수신 장치(200)의 거리를 판단할 수 있다.
도 11은, 본 개시의 일 실시 예에 따른, 전송 장치가 복수의 마이크로폰 어레이를 이용하여 수신 장치가 위치하는 방향을 판단하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
전송 장치(100)는 복수의 수신 장치(200)로부터 신호를 수신하고 특정 방향으로 신호를 전송할 수 있는 방향성 안테나(directional antenna)를 포함할 수 있다. 수신 장치(100)는 방향성 안테나를 포함할 수도 있고 포함하지 않을 수도 있다. 전송 장치(100) 복수의 마이크로폰 어레이를 이용하여 방향성 안테나를 통해 수신된 수신 장치(100)의 음원의 방향을 판단할 수 있다.
도 11을 참조하면, 전송 장치(100)는 복수의 마이크로폰 (1105, 1110, 1115)을 포함할 수 있다. 복수의 마이크로폰(1105, 1110, 1115)은 수직선(1125)를 이용하여 3차원 공간 상의 특정 포인트에 위치한 음원과의 각도(θ)(1130)에 기초하여 음원의 방향을 판단할 수 있다.
예를 들어, 음원과의 거리가 마이크로폰 1(1105)과 가장 가까운 경우, 마이크로폰 1(1105)에 음파가 먼저 도달되고, 마이크로폰 2 (1110) 및 마이크로폰 3 (1115)에는 도착 지연 시간 (t)만큼 음파가 늦게 도착할 수 있다. 즉, 음파가 마이크로폰 2(M2)(1110)까지 이동하는 시간은 음파가 마이크로폰 1(M1)(1105)까지 이동하는 시간보다 추가 시간(extra time) (t)인 TDOA (Time difference of Arrival)가 필요할 수 있다. 따라서, 전송 장치(100)는 TDOA에 기초하여 음파의 도착 지연 시간을 이용하여 수신 장치(200)의 방향을 판단할 수 있다.
복수의 마이크로폰(1105, 1110, 1115)은 마이크로폰 어레이의 중심(1120)으로부터 거리(L)(1140)에 배열될 수 있다. 예를 들어, 마이크로폰 2(1110) 및 마이크로폰 3(1115) 사이의 거리(1150)는 y일 수 있다. 이때, 두 개의 음파 입사면(two sound wave incident planes) 사이의 수직 거리(d)(1145)는 y*sinθ일 수 있다. 이때, θ(1135)는 입사각(angle of incident)(1130)과 동일할 수 있다.
따라서, 음원인 수신 장치(200)로부터 마이크로폰 2 (1110)까지의 음파 진행 거리와 수신 장치(200)로부터 마이크로폰 3(1115)까지의 음파 진행 거리의 차(d)(1145)는 수식2와 같다. 따라서, 입사각θ는 수학식 3과 같다. 도착 지연 시간 (t)는 수학식 4과 같다.
Figure pat00003
Figure pat00004
Figure pat00005
따라서, 수학식 1로부터 도착 지연 시간 t를 계산하면 음원의 방향을 판단할 수 있다. 도착 지연(t)는 복수의 마이크로폰 (1105, 1110, 1115) 각각에 입력되는 신호를 분석하여 판단할 수 있다. 예를 들어, 마이크로폰 2 (1110) 및 마이크로폰 3(1115) 사이의 도착 지연 시간 (t)는 마이크로폰 2(1110)에 입력되는 신호 도달 시간 (t1) 및 마이크로폰 3(1115)에 입력되는 신호 도달 시간 (t2)의 차일 수 있다. 이때, 도착 지연 시간(t)은 온도, 간섭 신호, 장애물 등의 요소들이 반영될 수 있다.
본 실시 예에서는 복수의 마이크로폰 어레이를 이용한 음원의 도달 시간 차이를 이용하여 수신 장치(200)가 위치하는 방향을 판단하는 방법을 설명하였으나 다양한 근거리 무선 신호를 이용하여 수신 장치(200)가 위치하는 방향을 판단할 수 있다. 또한, 본 실시 예에서는 TDOA 방법을 이용한 음원의 방향을 판단하는 방법을 설명하였으나, 빔 포머 응용 기술 (steered response power, SRP) 및 확률 통계적 방법(Maximum likelihood, ML) 등의 방법을 이용할 수도 있다.
도 12는, 본 개시의 일 실시 예에 따른, 전송 장치가 최적의 트랜스듀서를 판단하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 12를 참조하면, S1210 단계에서, 전송 장치(100)는 수신 장치(200)로부터 충전 요청을 수신할 수 있다. 수신 장치(200)는 수신 장치(200)의 충전 상태 정보 및 수신 장치(200)의 식별 정보 등을 함께 전송 장치(100)에 전송할 수 있다. 전송 장치(100)는 수신 장치(200)로부터 수신한 정보를 바탕으로 수신 장치(200)의 충전 우선 순위를 판단할 수 있다.
S1220 단계에서, 전송 장치(100)는 수신 장치(200)의 거리 및 방향을 판단할 수 있다. 수신 장치(200)가 전송 장치(100)의 인증 요청에 수락한 경우, 전송 장치(100)는 수신 장치(200)가 위치하는 방향 및 전송 장치(100)로부터 수신 장치(200)의 거리를 판단할 수 있다. 수신 장치(200)의 거리 및 방향을 판단하는 방법은 상술하였으므로 여기에서는 상세한 설명을 생략한다.
S1230 단계에서, 전송 장치(100)는 수신 장치(200)의 충전 속도를 판단할 수 있다. 수신 장치(200)는 수신 장치(200)의 충전 속도를 S1210 단계에서 수신할 수도 있고, S1220 단계의 인증 단계에서 수신할 수도 있다.
예를 들어, 충전 속도는 수신 장치(200)가 전송 장치(100)에 요청하는 시간 당 전력량일 수 있다. 충전 속도는 수신 장치(200)의 제조 시 저장된 충전 스펙에 기초한 것일 수 있다. 또한, 충전 속도는 전송 장치(100)가 수신 장치(200)의 충전 우선 순위에 기초하여 수신 장치(200)가 요청한 시간당 전력량 및 기 저장된 충전 스펙 중 적어도 하나를 이용하여 산출한 것일 수도 있다.
S1240 단계에서, 전송 장치(100)는 복수의 트랜스듀서(Tx) 어레이를 포함하는 트랜스듀서(Tx) 중 사용 가능한 트랜스듀서 어레이를 판단할 수 있다.
전송 장치(100)는 적어도 하나의 수신 장치(200)의 충전 속도를 바탕으로 적어도 하나의 수신 장치(200) 각각에 대응하는 초음파 주파수를 전송할 수 있는 적어도 하나의 초음파 트랜스듀서 어레이를 판단하고, 적어도 하나의 초음파 트랜스듀서 어레이를 활성화하도록 트랜스듀서(Tx)를 제어할 수 있다.
복수의 트랜스듀서 어레이는 각각 상이한 주파수의 초음파 신호를 생성하여 각 주파수에 대응되는 수신 장치(200)로 전송할 수 있다. 복수의 트랜스 듀서 어레이는 각각 상이한 방향에 위치한 수신 장치(200)를 향해 주파수를 전송할 수 있다. 전송 장치(100)는 수신 장치(200)의 충전 속도에 대응되는 트랜스듀서 어레이를 사용 가능한 것으로 판단할 수 있다. 전송 장치(100)는 복수의 트랜스듀서 어레이 중 현재 활성화되지 않은 것을 사용 가능한 것으로 판단할 수 있다.
사용 가능한 트랜스듀서 어레이가 없는 것으로 판단되는 경우, 전송 장치(100)는 수신 장치(200)의 디스플레이 상에 충전을 제공할 수 없다는 알림(notification)을 위한 신호를 전송할 수 있다. 전송 장치(100)는 전송 장치(100)의 디스플레이 상에도 사용 가능한 트랜스듀서 어레이가 없는 것을 표시할 수 있다.
S1250 단계에서, 전송 장치(100)는 수신 장치(200)의 충전 속도에 대응되는 트랜스듀서 어레이의 개수를 판단할 수 있다.
전송 장치(100)는, 적어도 하나의 수신 장치(200) 각각을 충전하기 위한 적어도 하나의 초음파 트랜스듀서 어레이의 개수를 판단하고, 복수의 초음파 트랜스듀서 어레이 중 적어도 하나의 수신 장치(200)와의 거리가 지정된 거리 이내에 있는 개수의 초음파 트랜스듀서 어레이를 활성화하도록 트랜스듀서(Tx)를 제어할 수 있다. 전송 장치(100)는 사용 가능한 복수의 트랜스듀서 어레이 중 수신 장치(200)의 충전 속도에 대응되는 트랜스듀서 어레이의 개수를 판단할 수 있다.
예를 들어, 현재 활성화되지 않은 복수의 트랜스듀서 어레이 A, B, 및 C 중 수신 장치(200)의 충전 속도를 만족시킬 수 있는 트랜스듀서 어레이의 개수를 판단할 수 있다. 트랜스듀서 어레이 A의 주파수 및 트랜스듀서 어레이 B의 주파수를 합한 값이 수신 장치(200)의 충전 속도를 만족시킬 경우, 전송 장치(100)는 트랜스듀서 어레이 A 및 트랜스듀서 어레이 B (두 개)를 수신 장치(200)의 충전 속도에 대응되는 트랜스듀서 어레이 개수로 판단할 수 있다. 또한, 트랜스듀서 어레이 C의 주파수가 수신 장치(200)의 충전 속도를 만족시킬 수 있는 경우, 전송 장치(100)는 트랜스듀서 어레이 C 하나를 수신 장치(200)의 충전 속도에 대응되는 트랜스듀서 어레이 개수로 판단할 수 있다.
S1260 단계에서, 전송 장치(100)는 판단한 트랜스듀서 어레이 개수 중 최적의 트랜스듀서 어레이를 판단할 수 있다.
예를 들어, 전송 장치(100)는 트랜스듀서 어레이 A, B, 및 C 각각으로부터 수신 장치(200)의 거리 및 수신 장치(200)가 위치하는 방향에 기초하여 최적의 트랜스듀서 어레이를 판단할 수 있다. 전송 장치(100)는 수신 장치(200)로부터 최단 거리에 있는 트랜스듀서 어레이를 최적의 트랜스듀서 어레이로 판단할 수 있다. 또한, 복수의 트랜스듀서 어레이 중 수신 장치(200)가 위치하는 방향을 향하도록 트랜스듀서 어레이의 각도를 제어할 때, 전송 장치(100)는 트랜스듀서 어레이의 제어 각도가 가장 작은 값을 가지는 트랜스듀서 어레이를 최적의 트랜스듀서 어레이로 판단할 수 있다. 또한, 전송 장치(100)는 판단한 트랜스듀서 어레이 개수 중 전송 장치(100)의 전력 효율을 최대화할 수 있는 트랜스듀서 어레이를 최적의 트랜스듀서 어레이로 판단할 수 있다.
S1270 단계에서, 전송 장치(100)는 판단한 최적의 트랜스듀서 어레이의 방향이 수신 장치(200)로 향하도록 제어할 수 있다.
전송 장치(100)는 판단한 최적의 트랜스듀서 어레이를 활성화할 수 있다. 전송 장치(100)는, 적어도 하나의 초음파 트랜스듀서 어레이의 방향이 적어도 하나의 수신 장치(200)로 향하도록 적어도 하나의 초음파 트랜스듀서 어레이의 모터를 제어할 수 있다.
S1280 단계에서, 전송 장치(100)는 활성화된 최적의 트랜스듀서 어레이를 통해 초음파 신호를 생성하여 수신 장치(200)로 전송할 수 있다.
도 13은, 본 개시의 일 실시 예에 따른, 전송 장치가 다방향성 트랜스듀서 어레이를 이용하여 복수의 수신 장치를 충전하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 13을 참조하면, 전송 장치(100)는 복수의 트랜스듀서 어레이(120-1, 120-2, 120-3, 120-4)를 포함하는 트랜스듀서(Tx)를 포함할 수 있다. 복수의 트랜스듀서 어레이(120-1, 120-2, 120-3, 120-4)는 각각 상이한 초음파 신호를 생성하여 복수의 수신 장치(200-1, 200-2, 200-3)에 각각 전송할 수 있다. 복수의 트랜스듀서 어레이(120-1, 120-2, 120-3, 120-4)는 수신 장치들(200-1, 200-2, 200-3)의 충전 속도를 바탕으로 복수의 트랜스듀서 어레이(120-1, 120-2, 120-3, 120-4)에 대응되는 수신장치들(200-1, 200-2, 200-3)을 판단할 수 있다.
예를 들어, 전송 장치(100)에 충전을 요청하고 전송 장치(100)의 인증 요청에 수락한 수신 장치(200-1, 200-2, 2003)는 세 개일 수 있다. 도 11에서 상술한 바와 같이, 전송 장치(100)는 수신 장치의 거리 및 방향을 바탕으로 활성화할 최적의 트랜스듀서 어레이를 판단할 수 있다. 또한, 전송 장치(100)는 수신 장치(200)의 충전 속도를 바탕으로 활성화할 최적의 트랜스듀서 어레이를 판단할 수 있다.
복수의 수신 장치(200-1, 200-2, 200-3) 각각에 대응되는 복수의 트랜스듀서 어레이 (120-1, 120-2, 120-3)가 활성화될 수 있다. 예를 들어, 제1 트랜스듀서 어레이(120-1) 및 제4 트랜스듀서 어레이(120-4)는 각각 20100 Hz의 초음파 신호를 생성하여 전송할 수 있고, 제2 트랜스듀서 어레이(120-2)는 20300Hz의 초음파 신호를 생성하여 전송할 수 있으며, 제3 트랜스듀서 어레이(120-3)은 20500 Hz의 초음파 신호를 생성하여 전송할 수 있다.
이때, 전송 장치(100)는 제1 수신 장치(200-1)의 충전 속도를 바탕으로 제1 수신 장치(200-1)가 추가 충전 속도를 필요로 한 것을 판단할 수 있다. 전송 장치(100)는 현재 활성화되지 않는 제4 트랜스듀서 (120-4)를 활성화하여 제1 수신 장치(200-1)에 할당할 수 있다. 제1 수신 장치(200-1)는 제1 트랜스듀서 어레이(120-1)를 통해 20,100 Hz의 주파수에서 충전 중이므로, 전송 장치(100)는 제4 트랜스듀서(120-4)가 20,100 Hz의 주파수를 생성하여 제1 수신 장치(200-1)에 전송하도록 제4 트랜스듀서(120-4)를 제어할 수 있다. 제1 수신 장치(200-1)는 20,100 Hz 주파수에서 제1 트랜스듀서 (120-1) 및 제4 트랜스듀서 (120-4)로부터 생성되는 초음파 신호를 이용하여 충전될 수 있다. 따라서, 전송 장치(100)는 동시에 세 개의 수신 장치(200-1, 200-2, 200-3)에 초음파 신호를 전송할 수 있다.
즉, 복수의 트랜스듀서 어레이를 이용하여 초음파 신호를 전송하는 경우, 수신 장치에 도달하는 초음파 신호 강도는 증가시켜 수신 장치를 빠르게 충전할 수 있다. 신호 강도는 전압 또는 전류 강도일 수 있다.
도 14는, 본 개시의 일 실시 예에 따른, 전송 장치의 상세한 블록도이다. 전송 장치(100)의 구성 요소 중 적어도 하나는 수신 장치(200)의 구성 요소가 될 수 있다. 또한, 도 14에 도시된 구성 요소 중 일부는 생략 또는 변경될 수 있고 다른 구성 요소가 더 추가될 수도 있다.
디스플레이부(1410)는 영상 수신부(미도시)로부터 수신한 영상 데이터를 영상 처리부(미도시)에서 처리한 비디오 프레임 및 그래픽 처리부(1483)에서 생성된 다양한 화면 중 적어도 하나를 디스플레이할 수 있다. 특히, 디스플레이부(1410)는 통신부(1430)를 통해 수신된 수신 장치(200)의 충전 상태 정보 등 충전과 관련된 정보를 디스플레이할 수 있다.
오디오 출력부(1420)는 오디오 처리부(미도시)에 의해 디코딩이나 증폭, 노이즈 필터링과 같은 다양한 처리 작업이 수행된 각종 오디오 데이터뿐만 아니라 각종 알림 음이나 음성 메시지를 출력하는 구성이다. 특히, 오디오 데이터를 출력할 수 있는 어떤 출력 단자로도 구현될 수 있다.
통신부(1430)는 다양한 유형의 통신방식에 따라 다양한 유형의 외부 기기와 통신을 수행하는 구성이다. 통신부(1430)는 와이파이 칩, 블루투스 칩, NFC칩, 무선 통신 칩 등과 같은 다양한 통신 칩을 포함할 수 있다. 이때, 와이파이 칩, 블루투스 칩, NFC 칩은 각각 WiFi 방식, 블루투스 방식, NFC 방식으로 통신을 수행한다. 이 중 NFC 칩은 135kHz, 13.56MHz, 433MHz, 860~960MHz, 2.45GHz 등과 같은 다양한 RF-ID 주파수 대역들 중에서 13.56MHz 대역을 사용하는 NFC(Near Field Communication) 방식으로 동작하는 칩을 의미한다. 와이파이 칩이나 블루투스 칩을 이용하는 경우에는 SSID 및 세션 키 등과 같은 각종 연결 정보를 먼저 송수신하여, 이를 이용하여 통신 연결한 후 각종 정보들을 송수신할 수 있다. 무선 통신 칩은 IEEE, 지그비, 3G(3rd Generation), 3GPP(3rd Generation Partnership Project), LTE(Long Term Evoloution) 등과 같은 다양한 통신 규격에 따라 통신을 수행하는 칩을 의미한다.
또한, 통신부(1430)는 도 2 및 도 3에서 상술한 바와 같이 수신 장치(200)의 무선 충전을 위하여 수신 장치(200)와 통신을 수행할 수 있다.
저장부(1440)는 전송 장치(100)를 구동하기 위한 다양한 프로그램 모듈을 저장할 수 있다. 또한, 저장부(1440)는 수신 장치(200)가 전송 장치(100)를 통해 충전한 충전 이력 및 수신 장치(200)의 충전과 관련된 정보 등을 저장할 수 있다. 또한, 저장부(1440)는 수신 장치(200)의 충전 우선 순위를 저장할 수 있다.
또한, 저장부(240)는 GPS 기반의 위치를 판단하기 위한 위치 판단 모듈을 더 포함하며, 센싱 모듈에는 사용자의 동작을 감지하는 센싱 모듈을 더 포함할 수 있다.
저장부(1440)는 프로세서(1480) 내 롬(1482), 램(1481) 또는 전송 장치(100)에 장착되는 메모리 카드(미도시)(예를 들어, micro SD 카드, 메모리 스틱)를 포함하여 정의될 수 있다.
감지부(1450)는 전송 장치(100)의 주변 환경을 감지한다. 특히, 감지부(150)는 위치 정보를 감지할 수 있는 GPS 센서, 전자 장치(100)의 움직임을 감지할 수 있는 움직임 감지 센서(예를 들어, 자이로 센서, 가속도 센서 등), 압력 센서, 노이즈 센서 등과 같은 다양한 센서를 포함할 수 있다.
입력부(1460)는 전송 장치(100)를 제어하기 위한 사용자 명령을 입력 받는다. 특히, 입력부(1460)는 사용자 명령을 입력 받기 위해 터치 입력부, 버튼, 음성 입력부, 모션 입력부, 키보드, 마우스 등과 같은 다양한 입력 장치를 포함할 수 있다. 입력부(1460)는 사용자에 의해 수신 장치(200)의 충전 우선 순위를 설정하기 위한 명령을 입력 받을 수 있다.
트랜스듀서(Tx)(1470)는 초음파 신호를 생성한다. 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 전기 신호가 트랜스듀서(Tx)(1470)에 인가되면, 트랜스듀서(Tx)(1470)은 입력된 전기 신호를 초음파 신호로 변환할 수 있다. 수신 장치(200)로부터 트랜스듀서(Tx)(1470)에 초음파 신호가 전달되면, 트랜스듀서(Tx)(1470)는 초음파 신호를 전기 신호로 변환할 수 있다.
프로세서(1480)는 저장부(1440)에 저장된 각종 프로그램을 이용하여 전송 장치(100)의 전반적인 동작을 제어한다.
프로세서(1480)는 RAM(281), ROM(282), 그래픽 처리부(1483), 메인 CPU(1484), 제1 내지 n 인터페이스(1485-1 ~ 1485-n), 버스(1486)를 포함한다. 이때, RAM(1481), ROM(1482), 그래픽 처리부(1483), 메인 CPU(1484), 제1 내지 n 인터페이스(1485-1 ~ 1485-n) 등은 버스(1486)를 통해 서로 연결될 수 있다.
메인 CPU(1484)는 저장부(1440)에 액세스하여, 저장부(1440)에 저장된 O/S를 이용하여 부팅을 수행한다. 그리고, 메인 CPU(1484)는 저장부(1440)에 저장된 각종 프로그램, 컨텐츠, 데이터 등을 이용하여 다양한 동작을 수행한다.
제1 내지 n 인터페이스(1485-1 내지 1485-n)는 상술한 각종 구성요소들과 연결된다. 인터페이스들 중 하나는 네트워크를 통해 외부 장치와 연결되는 네트워크 인터페이스가 될 수도 있다.
또한, 프로세서(1480)은 도 2 내지 도 13에서 상술한 다양한 실시 예들을 동작하도록 구현할 수 있다.
도 15 및 도 16은, 본 개시의 일 실시 예에 따른, 다양한 사용자 인터페이스를 설명하기 위한 도면들이다.
도 15는, 본 개시의 일 실시 예에 따른, 전송 장치(100)와 수신 장치(200) 사이에 장애물이 있는 경우 사용자 인터페이스를 도시한 도면이다.
전송 장치(100)는, 전송 장치(100)와 수신 장치(200) 사이에 장애물이 되는 오브젝트가 있다고 판단하는 경우, 전송 장치(100)의 디스플레이 상에 수신 장치(200)의 충전을 위한 초음파 신호를 전송하지 않을 수 있다. 전송 장치(100)는 전송 장치(100)의 전력 효율을 위하여 초음파 신호의 생성을 중단할 수 있다.
전송 장치(100)는 수신 장치(200)로 초음파 신호를 전송하는 LOS 경로에 후방산란(backscattered)된 신호가 유효한 경우, LOS(Line of Sight) 경로 상에 오브젝트가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
도 15를 참조하면, 전송 장치(100)와 수신 장치(200) 사이의 LOS(1510)에 오브젝트(1500)이 있을 수 있다. 이때, 전송 장치(100)는 수신 장치(200)로의 초음파 신호 전송 및 초음파 신호 생성을 중지할 수 있다. 전송 장치(100)는 사용자에게 초음파 신호 생성 및 전송을 중지하는 알림 메시지(notification)(1501)를 디스플레이에 표시할 수 있다. 알림 메시지(1501)는 전송 장치(100)의 충전을 중지하도록 하는 선택할 수 있는 확인 메뉴(1502) 및 충전을 계속하도록 하는 계속 메뉴(1503)를 포함할 수 있다.
전송 장치(100)는 수신 장치(200)가 LOS(1510)에 오브젝트(1500)가 있음을 알리는 사용자 인터페이스를 제공하도록 수신 장치(200)에 관련된 신호를 전송할 수 있다. 따라서, 수신 장치(200)를 사용하는 사용자는 알림 메시지를 통하여 전송 장치(100)를 이용하여 충전을 계속할 수 있도록 수신 장치(200)의 위치를 변경할 수 있다.
도 16은, 본 개시의 일 실시 예에 따른, 전송 장치에 도시된 사용자 인터페이스이다.
도 16을 참조하면, 전송 장치(100)는 전송 장치(100)를 통해 충전 중인 수신 장치들의 충전 정보를 다양한 사용자 인터페이스로 디스플레이에 제공할 수 있다. 예를 들어, 전송 장치(100)는 각 수신 장치들의 충전 레벨 및 충전 속도를 표시할 수 있다. 또한, 전송 장치(100)는 수신 장치들의 충전 속도 및 전송 장치(100)가 판단한 수신 장치의 충전 사용 빈도 및 충전 우선 순위 등을 표시할 수 있다. 충전 사용 빈도는 전송 장치(100)에 충전을 요청한 수신 장치들 중 일별/주별 충전 사용 빈도를 바탕으로 판단하여 제공할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
수신 장치(200)의 충전 사용 빈도 및 충전 우선 순위가 전송 장치(100)의 메모리에 기 저장되어 있는 경우, 전송 장치(100)는 수신 장치(200)가 전송 장치(100)에 충전을 요청하는 경우 인증단계를 거치지 않고 충전 사용 빈도 및 충전 우선 순위를 바탕으로 자동으로 충전을 수행할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 장치 (예: 전송 장치(100), 수신 장치(200), 시스템(10)) 또는 방법 (예: 동작들)은, 예컨대, 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체(computer-readable storage media)에 유지되는(maintain) 프로그램들 중 적어도 하나의 프로그램에 포함된 명령어(instructions)를 실행하는 적어도 하나의 컴퓨터(예: 프로세서)에 의하여 수행될 수 있다.
프로그램은, 예로, 하드디스크, 플로피디스크, 마그네틱 매체 (magnetic media)(예: 자기테이프), 광기록 매체 (optical media)(예: CD-ROM (compact disc read only memory), DVD (digital versatile disc), 자기-광 매체 (magneto-optical media)(예: 플롭티컬 디스크 (floptical disk)), 하드웨어 장치 (예: ROM (read only memory), RAM (random access memory), 또는 플래시 메모리 등) 등과 같은 컴퓨터로 읽을 수 저장 매체에 포함될 수 있다.
저장 매체는 일반적으로 전송 장치(100)의 구성의 일부로 포함되나, 전송 장치(100)의 포트(port)를 통하여 장착될 수도 있으며, 또는 전송 장치(100)의 외부에 위치한 외부 기기(예로, 클라우드, 서버 또는 다른 전자 기기)에 포함될 수도 있다. 또한, 프로그램은 복수의 저장 매체에 나누어 저장될 수도 있으며, 이 때, 복수의 저장 매체의 적어도 일부는 전송 장치(100)의 외부 기기에 위치할 수도 있다.
또한, 이상에서는 본 개시의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 개시는 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 개시의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 개시의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
10: 초음파를 이용한 무선전력 충전 시스템
100: 전송 장치
101: 파워소스
110: 통신부
120: 트랜스듀서(Tx)
130: 프로세서
140: 모터
200: 수신 장치
210: 통신부
220: 트랜스듀서(Rx)
230: 프로세서
240: 파워 스토리지

Claims (20)

  1. 전송 장치에 있어서,
    적어도 하나의 수신 장치와 무선 통신을 수행하는 통신부;
    초음파 신호를 생성하여 상기 적어도 하나의 수신 장치에 전송하는 트랜스듀서; 및
    상기 통신부를 통해 상기 적어도 하나의 수신 장치로부터 충전 요청을 수신하면, 상기 적어도 하나의 수신 장치의 충전 우선 순위 및 방향을 판단하고, 상기 충전 우선 순위 및 방향을 바탕으로 상기 적어도 하나의 수신 장치로 상기 적어도 하나의 수신 장치의 전력을 충전하기 위한 상기 초음파 신호를 생성하여 전송하도록 상기 트랜스듀서를 제어하는 프로세서;를 포함하는 전송 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 적어도 하나의 수신 장치가 상기 전송 장치로부터 충전되는 빈도를 바탕으로 상기 충전 우선 순위를 판단하는 전송 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 통신부를 통해 상기 적어도 하나의 수신 장치로부터 수신한 각각의 충전 속도 정보 및 충전 상태 정보를 바탕으로 상기 충전 우선 순위를 판단하는 전송 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 적어도 하나의 수신 장치에 대한 사용자 설정에 의한 충전 우선 순위에 따라 상기 충전 우선 순위를 판단하는 전송 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 적어도 하나의 수신 장치가 상기 충전 요청에 대한 인증 요청에 수락한 경우, 상기 통신부를 통해 전송된 무선 신호를 이용하여 상기 전송 장치와 상기 적어도 하나의 수신 장치 사이의 거리 및 상기 수신 장치가 위치하는 방향을 판단하는 전송 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 트랜스듀서는,
    상이한 위치에 배열된 복수의 초음파 트랜스듀서 어레이(Ultrasonic transducer array)로 구성되고, 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어레이는 상이한 주파수의 초음파 신호를 생성하고 각각 모터에 의해 변경된 빔 방향으로 상기 초음파 신호를 송신하는 전송 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 적어도 하나의 수신 장치의 충전 속도를 바탕으로 상기 적어도 하나의 수신 장치 각각에 대응하는 상기 주파수를 전송할 수 있는 적어도 하나의 초음파 트랜스듀서 어레이를 판단하고, 상기 적어도 하나의 초음파 트랜스듀서 어레이를 활성화하도록 상기 트랜스듀서를 제어하는 전송 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 적어도 하나의 수신 장치 각각을 충전하기 위한 상기 적어도 하나의 초음파 트랜스듀서 어레이의 개수를 판단하고, 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어레이 중 상기 적어도 하나의 수신 장치와의 거리가 지정된 거리 이내인 상기 개수의 초음파 트랜스듀서 어레이를 활성화하도록 상기 트랜스듀서를 제어하는 전송 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 적어도 하나의 초음파 트랜스듀서 어레이의 방향이 상기 적어도 하나의 수신 장치로 향하도록 상기 적어도 하나의 초음파 트랜스듀서 어레이의 모터를 제어하도록 상기 트랜스듀서를 제어하는 전송 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 적어도 하나의 수신 장치와의 거리가 최단 거리이고 다른 수신 장치에 할당되지 않은 상기 개수의 초음파 트랜스듀서 어레이를 상기 적어도 하나의 수신 장치의 방향을 향해 활성화되도록 상기 트랜스듀서를 제어하는 전송 장치.
  11. 전송 장치의 전력 전송을 위한 제어 방법에 있어서,
    적어도 하나의 수신 장치로부터 충전 요청을 수신하는 단계;
    상기 적어도 하나의 수신 장치의 충전 우선 순위 및 방향을 판단하는 단계; 및
    상기 충전 우선 순위 및 방향을 바탕으로 상기 적어도 하나의 수신 장치로 상기 적어도 하나의 수신 장치의 전력을 충전하기 위한 초음파 신호를 생성하여 전송하는 단계;를 포함하는 제어 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 판단하는 단계는,
    상기 적어도 하나의 수신 장치가 상기 전송 장치로부터 충전되는 빈도를 바탕으로 상기 충전 우선 순위를 판단하는 제어 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 판단하는 단계는,
    상기 적어도 하나의 수신 장치로부터 수신한 각각의 충전 속도 정보 및 충전 상태 정보를 바탕으로 상기 충전 우선 순위를 판단하는 제어 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 판단하는 단계는,
    상기 적어도 하나의 수신 장치에 대한 사용자 설정에 의한 충전 우선 순위에 따라 상기 충전 우선 순위를 판단하는 제어 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 판단하는 단계는,
    상기 적어도 하나의 수신 장치에 상기 충전 요청에 대한 인증 요청을 전송하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 적어도 하나의 수신 장치가 상기 인증 요청에 수락한 경우, 상기 적어도 하나의 수신 장치에 전송된 무선 신호를 이용하여 상기 전송 장치와 상기 적어도 하나의 수신 장치 사이의 거리 및 상기 적어도 하나의 수신 장치가 위치하는 방향을 판단하는 제어 방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 전송하는 단계는,
    상이한 위치에 배열된 복수의 초음파 트랜스듀서 어레이(Ultrasonic transducer array)를 이용하여 상기 초음파 신호를 상기 적어도 하나의 수신 장치에 전송하고,
    상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어레이는 상이한 주파수의 초음파 신호를 생성하고 각각 모터에 의해 변경된 빔 방향으로 상기 초음파 신호를 전송하는 제어 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 전송하는 단계는,
    상기 적어도 하나의 수신 장치의 충전 속도를 바탕으로 상기 적어도 하나의 수신 장치 각각에 대응하는 상기 주파수를 전송할 수 있는 적어도 하나의 초음파 트랜스듀서 어레이를 판단하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 초음파 트랜스듀서 어레이를 활성화하는 단계;를 더 포함하는 제어 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 판단하는 단계는,
    상기 적어도 하나의 수신 장치 각각을 충전하기 위한 상기 적어도 하나의 초음파 트랜스듀서 어레이의 개수를 판단하는 단계;를 더 포함하는 제어 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 전송하는 단계는,
    상기 적어도 하나의 초음파 트랜스듀서 어레이의 방향이 상기 적어도 하나의 수신 장치를 향하도록 상기 적어도 하나의 초음파 트랜스듀서 어레이의 모터를 제어하는 제어 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 활성화하는 단계는,
    상기 복수의 초음파 트랜스듀서 어레이 중 상기 적어도 하나의 수신 장치와의 거리가 지정된 거리 이내인 상기 개수의 초음파 트랜스듀서 어레이를 활성화하는 단계; 및
    상기 지정된 거리 이내에서 상기 적어도 하나의 수신 장치와의 거리가 최단 거리이고 다른 수신 장치에 할당되지 않은 상기 개수의 초음파 트랜스듀서 어레이를 상기 적어도 하나의 수신 장치의 방향을 향해 활성화하는 단계;를 더 포함하는 제어 방법.
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