KR20190011077A - 무선 충전 시 거짓 충전 상태를 감지하여 충전 과정을 제어하는 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

무선전력 송신장치의 제어 방법은 무선전력 수신장치로부터 피드백 신호를 수신하는 단계, 피드백 신호에 포함된 제어 오류 신호(Control Error Packet, CEP)가 기 설정된 범위 내에 있는지 결정하는 단계, 제어 오류 신호가 기 설정된 범위 내에 있는 경우, 피드백 신호에 포함된 수신 전력 신호(Received Power Packet, RPP)가 기 설정된 값 이하인지 결정하는 단계, 수신 전력 신호가 기 설정된 값 이하이면, 거짓 충전 상태(Fake Charging Status)의 확인을 요청하는 단계, 및 요청에 대한 응답에 따라 무선전력 수신장치로 전력 신호의 송출을 중단하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

무선 충전 시 거짓 충전 상태를 감지하여 충전 과정을 제어하는 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING FAKE CHARGING AND CONTROLLING CHARGING PROCEDURE FOR WIRELESS CHARGING}

본 발명은 무선 충전 시 거짓 충전 상태를 감지하여 충전 과정을 제어하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선 충전 시 거짓 충전 상태임을 감지하여 무선 충전을 정상적으로 복구하거나 무선 충전을 중단시킬 수 있는 무선 충전 제어 방법 및 제어 장치에 관한 것이다.

무선전력은 전자기 유도(Electromangnetic Induction)를 통해 전류를 흐르게 하여 배터리에 충전하는 방식으로, 충전용 패드의 1차 코일에서 발생한 자기장이 배터리 부분의 2차 코일에 유도돼 전류를 공급하게 된다. 이 기술은 대용량의 배터리가 요구되는 휴대용 통신기기, 전기자동차 등에 적합하며 접점이 노출돼 있지 않아 누전 등의 위험이 거의 없으며 유선방식의 충전불량 현상을 막을 수 있다.

무선 충전 기술이 일반화되면서, 무선 충전 전력 신호를 제공하기 위한 다양한 충전 패드가 개발되고 있다. 일반적으로, 충전 패드는 무선 충전 전력 신호를 송신하는 코일 또는 안테나와 코일 또는 안테나에 무선전력기술에 따른 전력 신호를 공급하고 제어하는 회로부를 포함하는 기판을 포함하고 있다.

전력 신호를 송신하는 무선전력 송신장치와 전력 신호를 수신하는 무선전력 수신장치가 케이블, 전선 등과 같은 전도성 물질로 직접 연결되지 않은 상태에서 전력 신호를 송수신하기 때문에, 서로를 인지하는 것뿐만 아니라 전력 신호의 송수신 과정에서 확인, 검증하는 과정들이 필요하다. 전력 신호의 송수신을 위한 여러 과정들은 매우 복잡할 수 있으며, 이러한 과정에서 발생할 수 있는 오류를 감지하고 복구, 중단 등의 조치를 취하는 것은 매우 중요하다.

무선전력 송신장치가 전력 신호를 송신하고 무선전력 수신장치가 전력 신호를 수신하는 경우, 통상적으로 무선 충전 동작이 정상적으로 수행되고 있다고 판단하기 쉽다. 하지만, 전력신호의 송수신이 두 개의 장치 사이에 일어나고 있다고 하더라도 무선전력 수신장치의 배터리의 충전량이 증가하지 않는다면, 거짓 충전 상태(fake charging)를 의심할 수 있다.

거짓 충전 상태는 전력 신호의 송수신이 일어나지만 배터리에 충전량에 변화가 없기 때문에, 송수신되는 전력 신호가 가지는 에너지가 열 에너지의 형태로 변환되어 방출될 수 있다. 이러한 경우, 무선전력 송신장치와 무선전력 수신장치의 온도가 상승할 수 있고 위험에 노출될 수 있다. 특히, 온도 상승으로 인해 무선전력 송신장치와 무선전력 수신장치의 기기가 손상될 수 있을 뿐만 아니라, 화재, 폭발 등의 위험이 야기될 수 있다. 따라서, 무선전력 송신장치와 무선전력 수신장치의 동작이 거짓 충천 상태인지를 감지할 필요가 있다.

본 발명은 무선 충전 동작 중 무선전력 송신장치와 무선전력 수신장치의 동작이 거짓 충천 상태인지를 감지할 수 있는 제어 장치 및 제어 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 무선전력 송신장치와 무선전력 수신장치의 동작이 거짓 충천 상태인지를 감지하고, 거짓 충전 상태인 경우 충전 동작을 중단시키거나 정상적인 충전이 가능하도록 복구할 수 있는 제어 장치와 제어 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 무선전력 송신장치와 무선전력 수신장치의 동작 중 제어 오류 신호(Control Error Packet, CEP)와 전력량을 바탕으로 거짓 충천 상태인지를 감지할 수 있어, 온도가 상승하기 전 거짓 충전 상태를 감지할 수 있고 온도 상승으로 인한 문제를 예방할 수 있는 제어 장치와 제어 방법을 제공할 수 있다.

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 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 송신장치의 제어 방법은 무선전력 수신장치로부터 피드백 신호를 수신하는 단계; 상기 피드백 신호에 포함된 제어 오류 신호(Control Error Packet, CEP)가 기 설정된 범위 내에 있는지 결정하는 단계; 상기 제어 오류 신호가 상기 기 설정된 범위 내에 있는 경우, 상기 피드백 신호에 포함된 수신 전력 신호(Received Power Packet, RPP)가 기 설정된 값 이하인지 결정하는 단계; 상기 수신 전력 신호가 상기 기 설정된 값 이하이면, 거짓 충전 상태(Fake Charging Status)의 확인을 요청하는 단계; 및 상기 요청에 대한 응답에 따라 상기 무선전력 수신장치로 전력 신호의 송출을 중단하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 기 설정된 범위는 -2에서 +2사이일 수 있다.

또한, 상기 기 설정된 범위는 0일 수 있다.

또한, 상기 기 설정된 값은 1W일 수 있다.

또한, 상기 전력 신호의 송출을 중단하는 단계는 상기 무선전력 수신장치가 무응답인 경우, 상기 전력 신호의 송출을 중단하는 단계; 상기 무선전력 수신장치가 거짓 충전 상태라고 응답하는 경우, 상기 전력 신호의 송출을 중단하는 단계; 및 상기 무선전력 수신장치가 저전력 충전 상태라고 응답하는 경우, 상기 전력 신호의 송출을 계속하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 무응답은 상기 무선전력 수신장치가 1.25초 이내에 응답하지 않는 경우일 수 있다.

또한, 상기 제어 오류 신호의 전달 주기는 150~300 ms이고, 상기 전력 신호의 송출 주기는 3~7초일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 무전 전력 송신장치는 무선전력 수신장치로 전력 신호를 전달하고 피드백 신호를 수신하는 송수신부; 및 상기 피드백 신호에 포함된 제어 오류 신호(Control Error Packet, CEP)가 기 설정된 범위 내에 있는지 결정하고, 상기 제어 오류 신호가 상기 기 설정된 범위 내에 있는 경우 상기 피드백 신호에 포함된 수신 전력 신호(Received Power Packet, RPP)가 기 설정된 값 이하인지 결정하며, 상기 수신 전력 신호가 상기 기 설정된 값 이하이면 거짓 충전 상태(Fake Charging Status)의 확인을 요청하고, 상기 요청에 대한 응답에 따라 상기 무선전력 수신장치로 상기 전력 신호의 송출을 중단하는 제어부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 기 설정된 범위는 -2에서 +2사이이고, 상기 기 설정된 값은 1W일 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 무선전력 수신장치가 무응답인 경우 상기 전력 신호의 송출을 중단하고, 상기 무선전력 수신장치가 거짓 충전 상태라고 응답하는 경우 상기 전력 신호의 송출을 중단하며, 상기 무선전력 수신장치가 저전력 충전 상태라고 응답하는 경우 상기 전력 신호의 송출을 계속할 수 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 장치에 대한 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 무선 충전 장치를 이용한 무선 충전 동작 시 수신장치가 거짓충전상태에 있음을 송신장치가 인지할 수 있어 충전 동작을 복구하거나 중단할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 거짓충전상태로 인하여 온도가 상승되기 전에 거짓충전상태임을 인지할 수 있어, 무선 충전 동작을 지원하는 단말기 등의 기기가 온도에 의해 손상되는 것을 예방할 수 있다.

또한, 본 발명은 무선 충전 장치에서 불필요하게 소모되는 전력을 차단할 수 있어 에너지 효율이 높아질 수 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 분야에서 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.
도1은 무선전력 송신장치와 무선전력 수신장치 간의 무선 충전 동작을 설명한다.
도2는 무선전력 송신장치 및 무선전력 수신장치의 예를 설명한다.
도3은 무선전력 송신장치의 제1예를 설명한다.
도4는 무선전력 송신장치의 제1제어방법을 설명한다.
도5는 도4의 제1제어방법에서 발생할 수 있는 거짓 충전 상태(Fake Charging Status)를 설명한다.
도6은 무선전력 송신장치의 제2예를 설명한다.
도7은 무선전력 송신장치의 제2제어방법을 설명한다.

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 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되거나 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 배치되어 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한, "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.

실시예의 설명에 있어서, 무선 전력 충전 시스템상에서 무선 전력을 송신하는 장치는 설명의 편의를 위해 무선 전력 송신기, 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 송신기, 송신단, 송신기, 송신 장치, 송신측, 무선 전력 전송 장치, 무선 전력 전송기, 무선충전장치 등을 혼용하여 사용하기로 한다. 또한, 무선 전력 송신 장치로부터 무선 전력을 수신하는 장치에 대한 표현으로 설명의 편의를 위해 무선 전력 수신 장치, 무선 전력 수신기, 무선 전력 수신 장치, 무선 전력 수신기, 수신 단말기, 수신측, 수신 장치, 수신기 단말 등이 혼용되어 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 무선충전장치는 패드 형태, 거치대 형태, AP(Access Point) 형태, 소형 기지국 형태, 스텐드 형태, 천장 매립 형태, 벽걸이 형태 등으로 구성될 수 있으며, 하나의 송신기는 복수의 무선 전력 수신 장치에 전력을 전송할 수도 있다.

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

본 발명에 따른 단말은 휴대폰(mobile phone), 스마트폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션, MP3 player, 전동 칫솔, 전자 태그, 조명 장치, 리모콘, 낚시찌 등의 소형 전자 기기 등에 사용될 수 있으나, 이에 국한되지는 아니하며 본 발명에 따른 무선 전력 수신 수단이 장착되어 배터리 충전이 가능한 모바일 디바이스 기기(이하, "디바이스"라 칭함.)라면 족하고, 단말 또는 디바이스라는 용어는 혼용하여 사용될 수 있다. 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기는 차량, 무인 항공기, 에어 드론 등에도 탑재될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기는 적어도 하나의 무선 전력 전송 방식이 구비될 수 있으며, 2개 이상의 무선 전력 송신기로부터 동시에 무선 전력을 수신할 수도 있다. 여기서, 무선 전력 전송 방식은 상기 전자기 유도 방식, 전자기 공진 방식, RF 무선 전력 전송 방식 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 특히, 전자기 유도 방식을 지원하는 무선 전력 수신 수단은 무선 충전 기술 표준 기구인 WPC(Wireless Power Consortium) 및 PMA(Power Matters Alliance)에서 정의된 전자기 유도 방식의 무선 충전 기술을 포함할 수 있다.

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

도1은 무선전력 송신장치와 무선전력 수신장치 간의 무선 충전 동작을 설명한다.

도시된 바와 같이, 무선전력 송신장치(24)와 무선전력 수신장치(22)는 물리적으로 분리되어, 와이어 혹은 배선 등과 같은 전력(전기에너지)를 전달할 수 있는 물질을 통해 직접 연결되어 있지 않다. 무선전력 송신장치(24)와 무선전력 수신장치(22)가 물리적으로 직접 연결되지 않았지만, 무선전력 송신장치(24)와 무선전력 수신장치(22) 사이에 전자기적인 연결을 통해 전력신호가 전달될 수 있다. 한편, 무선전력 수신장치(22)는 전력신호의 수신과 함께 충전 과정에서 요구되는 제어 동작, 메커니즘 등을 위한 피드백 신호(예, CEP, RPP 신호 등등)를 전달할 수 있다. 예를 들어, 무선전력 수신장치(22)는 휴대폰 등과 같은 이동 단말기일 수 있고, 무선전력 송신장치(24)는 충전 패드와 같은 저전압 혹은 저전력 충전 장치일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

한편, 무선충전 과정에서 무선전력 수신장치(22)는 무선전력 송신장치(24)가 전달하는 전력 신호를 수신하고, 수신 전력 신호(Received Power Packet, RPP)를 포함하는 피드백 신호를 무선전력 송신장치(24)에 전달할 수 있다. 수신 전력 신호(RPP)를 통해 무선전력 송신장치(24)는 송출한 전력 신호가 무선전력 수신장치(22)에 정상적으로 전달되고 있는지를 감시, 확인할 수 있다.

또한, 무선전력 수신장치(22)는 무선충전 과정에서 현재의 상황 혹은 상태와 바람직한 상황 혹은 상태가 서로 다른 경우 무선전력 송신장치(24)로 제어 오류 신호(Control Error Packet, CEP)를 전달할 수 있다. 예를 들어, 무선전력 수신장치(22)는 전달되는 전력 신호를 수신하여 배터리 등과 같은 부하(load)에 전달할 수 있다. 무선전력 수신장치(22)는 전력 신호를 수신하거나 부하에 전달하는 과정 등에서 실제 현재 상황 또는 상태와 바람직한 상황 또는 상태(예를 들어, 무선 충전 과정을 수행하는 과정에서 순차적 혹은 정상적으로 발생되어야 하는 상황 또는 상태)가 일치하는 지를 지속적으로 확인, 감시할 수 있다. 만약 현재 상황에 비정상적인 부분이 있다면, 무선전력 수신장치(22)는 제어 오류 신호(CEP)를 무선전력 송신장치(24)에 전달할 수 있다.

한편, 무선전력 송신장치(24)는 무선전력 수신장치(22)가 전달한 제어 오류 신호(CEP)를 해석, 인지할 수 있다. 제어 오류 신호(CEP)에 대응하여 무선전력 송신장치(24)는 전력 신호의 송출을 중단하거나 전력 신호의 크기, 레벨 등을 조정할 수도 있다.

기 설정된 조건을 만족하면, 무선전력 송신장치(24)는 무선전력 수신장치(22)에 거짓 충전 상태(Fake Charging Status)의 확인을 요청할 수 있다. 거짓 충전 상태의 확인 요청에 대응하여, 무선전력 수신장치(22)는 거짓 충전 상태의 응답으로서 거짓 충전 상태라고 인정하거나 거짓 충전 상태가 아닌 저전력 충전 상태임을 무선전력 송신장치(24)에 전달할 수 있다.

실시예에 따라, 무선전력 수신장치(22)가 거짓 충전 상태를 확인하거나 그에 대한 메시지를 전달할 수 있는 제어 회로 또는 로직을 포함하지 않을 수 있다. 이 경우, 무선전력 수신장치(22)는 무선전력 송신장치(24)의 거짓 충전 상태의 확인 요청에 대응하여 “무응답”할 수 있다. 무선전력 송신장치(24)는 무선전력 수신장치(22)의 무응답은 거짓 충전 상태를 인정한 것과 실질적으로 동등하게 여길 수 있다. 이러한 이유는 무선전력 수신장치(22)가 거짓 충전 상태인지 아닌지를 알 수 없는 경우에는 안전을 도모하고 혹은 기기의 파손 등을 예방하기 위해 전력 신호의 송출을 중단하는 것이 바람직하기 때문이다.

무선전력 송신장치(24)가 거짓 충전 상태의 확인을 요청하는 것은 기 설정된 조건을 만족하는 경우에 발생할 수 있다. 여기서, 기 설정된 조건에는 제어 오류 신호(CEP)가 -2에서 +2사이의 기 설정된 범위 내인지 여부가 포함될 수 있다. 거짓 충전 상태는 무선전력 송신장치(24)와 무선전력 수신장치(22) 사이의 전력 신호의 송수신에 특별한 문제가 없다고 판단된 상황에서 무선전력 수신장치(22) 내 부하인 배터리의 충전량에 변화가 없는 경우를 의미한다. 따라서, 무선전력 수신장치(22)가 많은 제어 오류 신호(CEP)를 전달하는 경우, 무선전력 송신장치(24)는 무선 충전 과정이 정상적으로 진행되지 않고 전력 신호를 송출하지 않을 수 있기 때문에 거짓 충전 상태를 확인할 필요가 없다. 오히려, 전술한 바와 같이 제어 오류 신호(CEP)가 비교적 정상인 무선충전 과정이 수행되고 있다고 여겨질 수 있는 범위 내에 있는 경우, 거짓 충전 상태를 확인할 필요성이 있다.

실시예에 따라서는 제어 오류 신호(CEP)가 0인 경우에, 무선전력 송신장치(24)는 거짓 충전 상태인지를 확인하는 요청을 할 수도 있다. 이 경우, 무선충전 과정이 정상적이라고 하는 시점에서 거짓 충전 상태인지를 확인할 수 있지만, 무선전력 송신장치(24)는 거짓 충전 상태인지를 확인하는 요청의 수가 줄어들 수 있다.

또한, 제어 오류 신호(CEP)를 바탕으로, 무선전력 수신장치(22)가 정상적인 충전 동작을 수행하고 있다고 추정되는 경우, 무선전력 송신장치(24)는 무선전력 수신장치(22)가 전달하는 수신 전력 신호(Received Power Packet, RPP)를 확인할 수 있다. 만약 수신 전력 신호(RPP)가 기 설정된 값(예, 1W)보다 낮은 경우, 무선전력 송신장치(24)는 거짓 충전 상태인지를 의심해볼 수 있다.

제어 오류 신호(CEP)와 수신 전력 신호(RPP)를 바탕으로, 무선전력 송신장치(24)는 무선전력 수신장치(22)가 거짓 충전 상태에 있을 수 있음을 의심할 수 있는 경우, 무선전력 송신장치(24)는 무선전력 수신장치(22)에 거짓 충전 상태인지를 확인하는 요청을 할 수 있다.

일 예로, 무선전력송신장치(24)과 무선전력수신장치(22)은 무선 전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 동일한 주파수 대역을 이용하여 정보를 교환하는 인밴드(In-band) 통신을 수행할 수 있다. 다른 일예로, 무선전력송신장치(24)과 무선전력수신장치(22)은 무선 전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 상이한 별도의 주파수 대역을 이용하여 정보를 교환하는 대역외(Out-of-band) 통신을 수행할 수도 있다.

일 예로, 무선전력송신장치(24)과 무선전력수신장치(22) 사이에 교환되는 정보는 서로의 상태 정보뿐만 아니라 제어 정보도 포함될 수 있다.

상세하게, 무선 전력 송수신기 사이에 교환되는 상태 정보 및 제어 정보는 무선 전력 송수신기 사이에 대역외 통신 링크를 설정하고, 설정된 대역외 통신 링크를 통해 자신의 정적 상태 정보를 전송할 수 있다.

여기서, 무선전력수신장치(22)의 정적 상태 정보는 카테고리 정보, 하드웨어 및 소프트웨어 버전 정보, 최대 정류기 출력 전력 정보, 전력 제어를 위한 초기 기준 파라메터 정보, 요구 전압 또는 전력에 관한 정보, 전력 조절 기능 탑재 여부를 식별하기 위한 정보, 지원 가능한 대역외 통신 방식에 관한 정보, 지원 가능한 전력 제어 알고리즘에 관한 정보, 무선전력수신기에 초기 설정된 선호 정류기단 전압값 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

무선전력송신장치(24)는 무선전력수신장치(22)의 정적 상태 정보가 수신되면, 무선전력송신장치(24)의 정적 상태 정보를 대역외 통신 링크를 통해 무선 전력 수신기에 전송할 수 있다.

여기서, 무선전력송신장치(24)의 정적 상태 정보는 송신기 전력 정보, 클래스 정보, 하드웨어 및 소프트웨어 버전 정보, 지원 가능한 무선 전력 수신기의 최대 개수에 관한 정보 및/또는 현재 접속된 무선 전력 수신기의 개수에 관한 정보 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.

이 후, 무선전력수신장치(22)는 자신의 실시간 전력 수신 상태 및 충전 상태를 모니터링하며, 주기적 또는 특정 이벤트 발생 시 동적 상태 정보를 무선전력송신장치(24)에 전송할 수 있다.

여기서, 무선전력수신장치(22)의 동적 상태 정보는 정류기 출력 전압 및 전류에 관한 정보, 부하에 인가되는 전압 및 전류에 관한 정보, 무선 전력 수신기의 내부 측정 온도에 관한 정보(과열 정보), 전력 제어를 위한 기준 파라메터 변경 정보(정류 전압 최소 값, 정류 전압 최대 값, 초기 설정된 선호 정류기단 전압 변경 값), 충전 상태 정보, 시스템 오류 정보, 경보 정보 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다. 무선전력송신장치(24)는 상기 전력 제어를 위한 기준 파라메터 변경 정보 수신 시 기존 정적 상태 정보에 포함된 설정 값을 변경하여 전력 조절을 수행할 수 있다.

또한, 무선전력송신장치(24)는 무선전력수신장치(22)를 충전하기 위한 충분한 전력이 준비되면, 대역외 통신 링크를 통해 소정 제어 명령을 송출하여 무선전력수신장치(22)가 충전을 개시하도록 제어할 수 있다.

이 후, 무선전력송신장치(24)는 무선전력수신장치(22)로부터 동적 상태 정보를 수신하여 송출 전력을 동적으로 제어할 수 있다.

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

일 예로, 과열에 따라 시스템 오류 상태로 천이된 경우, 무선전력수신장치(22)는 과열 발생을 알리는 소정 메시지를 무선전력송신장치(24)에 전송할 수 있다. 이때, 무선 전력 수신기는 구비된 냉각팬 등을 구동하여 내부 발생된 열을 감소시킬 수도 있다. 반대로, 무선전력송신장치(24)도 내부 온도의 과열 발생을 모니터링 하여 무선전력수신장치(22)에 전송할 수 있고, 과열 상태를 해결하기 위한 동작을 수행할 수 있다.

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 무선전력수신장치(22)이 무선전력송신장치(24)으로만 정보를 전송하는 것일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선전력송신장치(24)이 무선전력수신장치(22)으로 정보를 전송하는 것일 수도 있다.

반이중 통신 방식은 무선전력수신장치(22)과 무선전력송신장치(24) 사이의 양방향 통신은 가능하나, 어느 한 시점에 어느 하나의 장치에 의해서만 정보 전송이 가능한 특징이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력수신장치(22)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 무선전력송신장치(24)은 고속 충전 지원 여부를 지시하는 소정 패킷을 무선전력수신장치(22)에 전송할 수 있다. 무선전력수신장치(22)은 접속된 무선전력송신장치(24)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 무선전력송신장치(24)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 무선전력수신장치(22)에 전송할 수 있다. 무선전력수신장치(22)은 수신된 고속 충전 요청 신호에 상응하는 충전 모드 패킷을 생성하여 무선전력송신장치(24)에 전송함으로써, 일반 저전력 충전 모드를 고속 충전 모드로 전환시킬 수 있다.

도2는 무선전력 송신장치 및 무선전력 수신장치의 예를 설명한다.

도시된 바와 같이, 무선 전력 전송 시스템은 무선 전력 송신기(100)와 무선 전력 수신기(200)를 포함하여 구성될 수 있다.

도2에는 무선 전력 송신기(100)가 하나의 무선 전력 수신기(200)에 무선 파워를 전송하는 것으로 도시되어 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기(100)는 복수의 무선 전력 수신기(200)에 무선 파워를 전송할 수도 있다. 또 다른 일 실시예에 따른 무선 전련 수신기(200)는 복수의 무선 전력 송신기(100)로부터 동시에 무선 전력을 수신할 수도 있음을 주의해야 한다.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

이하에서는, 보다 구체적으로 공진 방식의 무선 전력 전송 과정을 도2를 참조하여 설명하기로 한다.

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

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

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

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

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

무선 전력 수신기(100)는 수신공진기(Reception Resonator, 210), 정류기(Rectifier, 220), DC-DC 변환기(DC-DC Converter, 230), 부하(Load, 240), 주제어부(Main Controller, 250) 및 통신부(Communication Unit, 260)를 포함하여 구성될 수 있다. 통신부는 데이터 송신기(Data Transmitter)와 데이터 수신기(Data receiver)를 포함할 수 있다.

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

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

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

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

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

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

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

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

일 예로, 무선 전력 수신기(100)은 복수의 무선 전력 수신 장치로 구성될 수 있으며, 하나의 무선 전력 송신기(100)에 복수의 무선 전력 수신 장치가 연결되어 무선 충전을 수행할 수도 있다. 이때, 무선 전력 송신기(100)은 시분할 방식으로 복수의 무선 전력 수신 장치에 전력을 분배하여 송출할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 다른 일 예로, 무선 전력 송신기(100)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 송신기(100)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, 무선 전력 송신기(100)은 복수의 무선 전력 송신 장치로 구성될 수도 있다. 이 경우, 무선 전력 수신기(100)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 수신기(100)과 연결된 무선 전력 송신 장치의 개수는 무선 전력 수신기(100)의 요구 전력량, 배터리 충전 상태, 전자 기기의 전력 소비량, 무선 전력 송신 장치의 가용 전력량 등에 기반하여 적응적으로 결정될 수 있다.

최근, 무선 충전 시스템은 가정 혹은 업무용 공간 등의 건물에서 사용될 수 있을 뿐만 아니라 차량 내부에도 탑재되어 사용되고 있다. 차량 내부에 탑재된 무선 충전 시스템은 운전자를 포함한 탑승자의 휴대용 장치를 충전하기 위해 사용될 수 있다.

한편, 차량에 탑재된 무선 전력 송신기에도 근거리 무선 통신을 수행할 수 있는 안테나가 탑재될 수 있다. 일 실시예로, 근거리 무선 통신은 NFC(Near Field Communication) 통신일 수 있으나, 그 밖의 블루투스 통신, 비콘 통신, 지그비 통신, 와이파이 통신 등을 포함할 수 있다.

차량에 탑재된 무선 전력 송신기는 사용자의 휴대용 디바이스와 근거리 무선 통신을 수행하여 다양한 기능을 수행할 수 있다. 실시예에 따라, 차량에 탑재된 무선 전력 송신기는 휴대용 디바이스와 근거리 무선 통신을 통해 차량 주행 중 발생하는 금융 결재 서비스(예를 들어, 하이 패스(High-Pass)서비스, 주유 결재 서비스)를 수행할 수 있다. 또한, 휴대용 디바이스와의 근거리 무선 통신을 통해 차량의 원격 시동 서비스를 이용할 수 있으며, 차량의 운전자로서 주행에 대한 접근 권한이 있는지 여부를 확인할 수 있다. 또한, 무선 전력 송신기를 매개로 하여 차량의 위치 정보를 휴대용 디바이스로 전송하여 차량의 위치를 사용자가 확인하도록 할 수도 있다.

일 실시예로, 무선 전력 송신기는 휴대용 디바이스로 근거리 무선 통신을 통해 결재 요청 신호를 전송할 수 있고, 휴대용 디바이스는 그에 대한 응답 신호를 전송할 수 있다. 일 실시예로, 휴대용 디바이스는 근거리 무선 통신을 통해 원격 시동 신호를 무선 전력 송신기로 전송할 수 있다. 일 실시예로, 무선 전력 송신기는 휴대용 디바이스로 차량의 위치 정보가 포함된 신호를 전송할 수 있다. 이외에도 일 실시예로 무선 전력 송신기는 근거리 무선 통신을 이용하여 다양한 동작의 제어 신호를 전송할 수 있다.

도3은 무선전력 송신장치의 제1예를 설명한다.

도시된 바와 같이, 무선 충전 송신 장치(500)는 무선 충전 수신 장치와의 인터페이스를 위해 공진회로 및 주파수 구동기(510), 데이터 복조기(520), 코일 전압 감지기(530), 수신장치 위치 감지기(540), 및 동작보호기(560)를 포함할 수 있다.

공진회로 및 주파수 구동기(510)는 1차 코일(primary coil)과 공진 캐패시터(resonance capacitor)를 포함할 수 있다. 공진 회로(resonance circuit)는 무선 충전 송신 장치와 무선 충전 수신 장치간에 전력 전송을 담당한다. 직렬 공진 회로가 무선 충전 수신 장치의 물리계층에서 주된 인터페이스로 사용될 수 있다. 공진 회로는 하프 혹은 풀 브리지 회로(half or full bridge circuit)에 의해 활성화될 수 있다. 무선 충전 송신 장치는 기 설정된 주파수 영역에서 동작하는데, 주파수 영역 내 주파수 변화는 공진회로 및 주파수 구동기(510) 내 정전 용량(capacitance) 및 유도 용량(inductance)의 값에 따라 결정될 수 있다.

데이터 복조기(520)는 무선 충전 수신 장치로부터 전달된 변조된 신호에서 정보를 추출한다. 무선 충전 수신 장치는 무선 충전 송신 장치와의 통신 프로토콜을 구현하기 위해 저항성 혹은 전기 용량성의 부하 변조방법(resistive or capacitive load modulation method)을 사용할 수 있다. 무선 충전 수신 장치의 코일의 부하 변화는 무선 충전 송신 장치의 1차 코일에 의해 일어난다. 예를 들면, 무선 충전 수신 장치와 무선 충전 송신 장치의 코일 간 전송되는 전력 신호의 크기가 증폭되면 데이터 복조기(520)가 무선 충전 수신 장치가 데이터를 피드백하는 것으로 인식할 수 있다. 전자기 유도 방식의 무선전력기술에서 기 설정된 프로토콜 내 여러 변수들은 전력 신호의 크기가 얼마나 증폭되는지에 따라 구분하여 정할 수 있으며, 실제 전력 신호의 크기가 변경되면 데이터 복조기(520)가 무선 충전 수신 장치가 보낸 데이터를 인식한다. 또한, 다른 실시예는 전송되는 전력 신호의 주파수 변이에 따라 무선 충전 수신 장치의 피드백을 인식할 수도 있다.

코일 전압 감지기(530)는 공진회로 내 1차 코일(primary coil)의 전압을 감시한다. 1차 코일이 전력 신호를 정상적으로 전달하는 동작 전압의 범위는 무선 충전 송신 장치의 종류에 따라 결정될 수 있다.

수신장치 위치 감지기(540)는 무선 충전 송신 장치의 표면 상에 무선 충전 수신 장치가 위치하는지를 감지한다. 대기상태에서 무선 충전 송신 장치는 충전 패드의 표면에 수신 장치가 위치했는지 감시한다. 만약 수신 장치가 표면에 위치하면 무선 충전 송신 장치는 신호탐지상태로 변환한다. 무선 충전 송신 장치는 자기장의 변화를 감시하거나 전체 유도 용량의 변화를 감시하는 등의 방법을 통해 수신 장치를 감지할 수 있다.

충전완료상태에서 수신장치 위치 감지기(540)는 표면을 감시하여 수신 장치가 표면에서 제거되었는지를 감지한다. 수신 장치가 제거된 경우 무선 전력 송신 장치는 대기상태로 변환한다.

무선 전력 송신 장치는 수신 장치가 무선 전력 송신 장치 상에 위치하는 과정이 아닌 정적으로 위치하고 있는지를 확인한다. 이는 수신장치 위치 감지기(540)가 감지 동작을 반복적으로 수행하기에 가능하다. 또한, 수신 장치의 위치를 감지하기 위해 추가적인 동작이 필요한 경우 일정시간 내에 수행될 수 있도록 설정할 수 있다.

동작보호기(560)는 무선 충전 송신 장치가 안정적으로 동작하도록 한다. 동작보호기(560)는 과전압(over voltage), 과전류(over current), 범위를 벗어난 고온(over temperature) 등으로부터 무선 충전 송신 장치를 보호하고 무선전력이 안정적으로 수행되도록 한다. 무선전력 과정에서 발생할 수 있는 안전성과 관련한 규칙과 범위들은 무선 충전 송신 장치의 종류 혹은 제조방법 등에 따라 설정될 수 있다.

도4는 무선전력 송신장치의 제1제어방법을 설명한다.

도시된 바와 같이, 무선전력 송신장치의 제1제어방법은 무선 충전을 수행하는 단계(52), 무선전력 수신장치로부터 피드백 신호를 수신하는 단계(54), 피드백 신호에 포함된 제어 오류 신호(CEP)가 기 설정된 범위 내에 있는지 결정하는 단계(56), 및 무선전력 수신장치로 전력 신호의 송출을 중단하는 단계(58)를 포함할 수 있다.

무선전력 송신장치는 무선 충전의 수행을 위해 전력 신호를 무선전력 수신장치로 전달할 수 있고, 전력 신호를 수신하는 무선전력 수신장치는 피드백 신호를 무선전력 송신장치에 전달할 수 있다. 무선 충전 과정 중에 무선전력 송신장치는 무선 충전 중 무선전력 수신장치(예, 스마트폰(Rx) 등)로부터 제어 오류 신호(CEP)를 수신할 수 있다. 제어 오류 신호(CEP)가 많은 경우, 무선 충전 과정이 정상적으로 수행되지 못함을 의미할 수 있다. 반대로 제어 오류 신호(CEP)가 적은 경우, 무선 충전 과정은 정상적으로 수행되고 있음을 의미할 수 있다. 기 설정된 시간 혹은 일정 시간 동안 제어 오류 신호(CEP)가 0과 유사하게 수신되면 무선전력 송신장치는 무선 충전 과정을 정상으로 판단하여 충전 시작 혹은 재개를 위해 전력 신호를 무선전력 수신장치로 전달할 수 있다.

한편, 무선 충전 중 무선전력 수신장치 내 배터리 등에서 발열이 발생할 수 있다. 예를 들어, 일정 온도 이상으로 온도가 증가하는 경우, 무선전력 수신장치의 제어부는 내부 구성 요소들(예, 배터리 등)이 열에 의해 손상되는 것을 방지하기 위해서 제어부 혹은 프로세서를 통해 배터리로 전력 신호를 전달하는 스위치를 차단할 수 있다. 무선전력 수신장치가 자체적으로 배터리로 충전되는 것을 차단하면, 무선전력 수신장치에 내장되거나 연결된 배터리에 더 이상 충전량이 증가하지는 않지만, 이러한 정보가 무선전력 송신장치에 전달되지 않으면 무선전력 송신장치는 전력 신호를 계속 전달할 수 있다. 즉, 무선전력 수신장치에서 전력 신호를 수신하는 장치는 배터리와 연결이 차단될 수 있지만, 제어 오류 신호(CEP)가 무선전력 송신장치로 전달되지 않아, 정상 상태(예, CEP = 0)로 인식하고 계속하여 전력 신호를 전달할 수 있다.

도5는 도4의 제1제어방법에서 발생할 수 있는 거짓 충전 상태(Fake Charging Status)를 설명한다.

도시된 바와 같이, 거짓 충전 상태는 무선 충전 과정 중 어느 시점(t)에서 발생할 수 있다. 예를 들어, 무선전력 송신장치에서 전력 신호를 계속하여 전송하고 있는 경우, 무선전력 수신장치 내 탑재된 배터리의 충전율이 100%에 미치지 못했음에도 불구하고, 어느 시점(t)이후에는 더 이상 충전율이 상승하지 않을 수 있다. 반면, 무선전력 송신장치는 무선전력 수신장치 내부에서 발생한 상황을 감지하지 못하고 정상적인 무선 충전 동작으로 판단하고 계속 전력 신호를 전송할 수 있다. 이러한 상태를 거짓 충전 상태로 볼 수 있다.

무선전력 수신장치가 거짓 충전 상태에 있는 경우에도 전력 신호가 지속적으로 공급되면, 무선전력 수신장치의 전력 신호를 수신하는 구성 요소들에서 발열이 발생할 수 있다. 또한, 무선전력 송신장치 역시 전력 신호의 송신으로 발열이 계속해서 발생할 수 있다. 무선전력 수신장치와 무선전력 송신장치에서 발생한 열로 인하여 주변 온도가 상승하고, 무선전력 수신장치와 무선전력 송신장치 내 또는 외의 온도가 기 설정된 범위를 넘거나 초과하게 되면 무선 충전 동작이 중단될 수 있다. 하지만, 무선전력 수신장치가 거짓 충전 상태에 있음을 미리 알 수 있다면, 온도가 상승하기 전에 무선 충전 동작을 중단시킬 수 있다.

도6은 무선전력 송신장치의 제2예를 설명한다.

도시된 바와 같이, 무선전력 수신장치(22)와 연동하는 무선전력 송신장치(24)는 전원전압을 무선 충전을 위한 직류 전압으로 변환하는 변환부(32), 변환부에서 출력된 직류 전압을 전력 신호로 변환하여 무선전력 수신장치(22)에 전달하는 전력송신부(34), 무선전력 수신장치(22)로부터 피드백 신호를 수신하기 위한 통신부(36), 무선전력 수신장치(22)의 존재를 감지하기 위한 감지부(38), 및 변환부(32), 전력송신부(34), 통신부(36) 및 감지부(38)의 동작을 제어할 수 있는 제어부(30)를 포함할 수 있다. 여기서 전력송신부(34)

실시예에 따라, 무전전력 송신장치(24)는 무선전력 수신장치(22)로 전력 신호를 전달하고 무선전력 수신장치(22)로부터 피드백 신호를 수신할 수 있는 전력송신부(34)와 통신부(36)를 포함하는 송수신부를 포함할 수 있다.

또한, 제어부(30)는 피드백 신호에 포함된 제어 오류 신호(Control Error Packet, CEP)가 기 설정된 범위 내에 있는지 결정할 수 있다. 만약 제어 오류 신호(CEP)가 기 설정된 범위 내에 있는 경우, 제어부(30)는 피드백 신호에 포함된 수신 전력 신호(Received Power Packet, RPP)가 기 설정된 값 이하인지 결정할 수 있다. 수신 전력 신호(RPP)가 기 설정된 값 이하이면, 제어부(30)는 송수신부를 통해 무선전력 수신장치(22)에 거짓 충전 상태(Fake Charging Status)의 확인을 요청할 수 있다. 무선전력 수신장치(22)가 무선전력 송신장치(24)의 요청에 대한 응답을 전송하면, 제어부(30)는 응답에 따라 무선전력 수신장치로 상기 전력 신호의 송출을 중단할 수 있다. 여기서, 제어 오류 신호(CEP)를 바탕으로 거짓 충전 상태임을 의심할 수 있는 기 설정된 범위는 -2에서 +2사이 일 수 있다. 또한, 수신 전력 신호(RPP)를 바탕으로 거짓 충전 상태임을 의심할 수 있는 기 설정된 값은 1W일 수 있다.

보다 구체적으로, 거짓 충전 상태에 대한 확인 요청에 대응하여 무선전력 수신장치(22)가 무응답인 경우, 제어부(30)는 전력 송신부(34)를 통한 전력 신호의 송출을 중단할 수 있다. 또한, 무선전력 수신장치(22)가 거짓 충전 상태라고 응답하는 경우에도, 제어부(30)는 전력 송신부(34)를 통한 전력 신호의 송출을 중단할 수 있다. 또한, 무선전력 수신장치(22)가 저전력 충전 상태라고 응답하는 경우, 제어부(30)는 전력 송신부(34)를 통한 전력 신호의 송출이 계속되도록 할 수 있다.

도7은 무선전력 송신장치의 제2제어방법을 설명한다.

도시된 바와 같이, 무선전력 송신장치의 제2제어방법은 무선 충전을 수행하는 단계(40), 무선전력 수신장치로부터 피드백 신호를 수신하는 단계(42), 피드백 신호에 포함된 제어 오류 신호(Control Error Packet, CEP)가 기 설정된 범위 내에 있는지 결정하는 단계(44)를 포함할 수 있다.

또한, 제2제어방법은 제어 오류 신호(CEP)가 기 설정된 범위 내에 있는 경우(44의 “예”의 경우), 피드백 신호에 포함된 수신 전력 신호(Received Power Packet, RPP)가 기 설정된 값 이하인지 결정하는 단계(46)를 포함할 수 있다. 한편, 제2제어방법은 제어 오류 신호(CEP)가 기 설정된 범위 내에 있지 않은 경우(44의 “아니오”의 경우), 무선전력 수신장치로 전력 신호의 송출을 중단하는 단계(50)를 수행할 수 있다.

만약 수신 전력 신호(RPP)가 기 설정된 값을 초과하는 경우(46의 “아니오”의 경우), 제2제어방법은 무선 충전을 수행하는 단계(40)를 수행할 수 있다. 한편, 수신 전력 신호(RPP)가 기 설정된 값 이하이면(46의 “예”의 경우), 제2제어방법은 거짓 충전 상태(Fake Charging Status)의 확인을 요청하는 단계(48), 및 요청에 대한 응답에 따라 무선전력 수신장치로 전력 신호의 송출을 결정하는 단계(49)를 포함할 수 있다.

무선전력 송신장치의 요청에 대한 응답과 관련하여, 무선전력 수신장치가 무응답인 경우, 제2제어방법은 무선전력 수신장치로 전력 신호의 송출을 중단하는 단계(50)를 수행할 수 있다. 또한, 무선전력 수신장치가 거짓 충전 상태라고 응답하는 경우에도, 제2제어방법은 무선전력 수신장치로 전력 신호의 송출을 중단하는 단계(50)를 수행할 수 있다. 한편, 무선전력 수신장치가 저전력 충전 상태(즉, 49의 “아니오”의 경우)라고 응답하는 경우, 제2제어방법은 무선 충전을 수행하는 단계(40)를 수행할 수 있다.

제어 오류 신호(CEP)를 바탕으로, 거짓 충전 상태를 의심할 수 있는 조건으로서의 기 설정된 범위는 -2에서 +2사이일 수 있다. 실시예에 따라서, 기 설정된 범위는 0일 수 있으며, 이 경우 거짓 충전 상태를 확인하는 횟수가 감소하여 무선 충전 과정의 수행이 덜 복잡해질 수 있다.

수신 전력 신호(RPP)를 바탕으로, 거짓 충전 상태를 의심할 수 있는 조건으로서의 기 설정된 값은 1W일 수 있다. 여기서, 기 설정된 값은 무선전력 수신장치 내 부하(예, 배터리)의 충전되는 양을 의미할 수 있다.

한편, 무선전력 수신장치가 거짓 충전 상태를 확인하는 요청에 대한 응답을 할 수 없는 경우가 있을 수 있다. 예를 들어, 무선전력 수신장치가 거짓 충전 상태를 스스로 확인할 수 있는 제어 회로, 로직 등의 구성요소를 포함하지 않을 수 있다. 이러한 경우, 무선전력 수신장치는 무선전력 송신장치의 거짓 충전 상태를 확인하는 요청에 대응하는 응답을 할 수가 없다. 예를 들어, 무선전력 송신장치는 무선전력 수신장치가 1.25초 이내에 응답하지 않는 경우를 무응답으로 결정할 수 있다.

한편, 제어 오류 신호(CEP)의 전달 주기는 150~300 ms일 수 있다. 무선전력 수신장치는 제어 오류 신호(CEP)는 일정한 주기로 전달할 수도 있고, 무선 충전 상태 혹은 상황에 따라 서로 다른 주기로 전달할 수도 있다. 또한, 무선전력 수신장치의 성능, 구성요소 등에 따라서도 달라질 수 있다. 예를 들어, 복수의 무선전력 수신장치가 동시에 충전 중인 경우에도, 제1기기는 160ms마다 제어 오류 신호(CEP)를 전달할 수 있고 제2기기는 250ms마다 제어 오류 신호(CEP)를 전달할 수 있다.

한편, 무선전력 송신장치가 무선전력 수신장치로 전달하는 전력 신호의 송출 주기는 3~7초일 수 있다. 예를 들어, 무선전력 송신장치는 5초마다 전력 신호를 전달할 수 있고, 이러한 주기는 고정될 수 있다. 실시예에 따라서, 무선전력 송신장치는 충전 상황 혹은 상태에 대응하여 전력 신호의 송출 주기를 변경할 수도 있다.

또한, 실시예에 따라, 전력 신호에 대응하여 무선전력 수신장치가 전달하는 수신 전력 신호(RPP)의 주기는 결정될 수도 있다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.

따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (10)

1. 무선전력 수신장치로부터 피드백 신호를 수신하는 단계;
   상기 피드백 신호에 포함된 제어 오류 신호(Control Error Packet, CEP)가 기 설정된 범위 내에 있는지 결정하는 단계;
   상기 제어 오류 신호가 상기 기 설정된 범위 내에 있는 경우, 상기 피드백 신호에 포함된 수신 전력 신호(Received Power Packet, RPP)가 기 설정된 값 이하인지 결정하는 단계;
   상기 수신 전력 신호가 상기 기 설정된 값 이하이면, 거짓 충전 상태(Fake Charging Status)의 확인을 요청하는 단계; 및
   상기 요청에 대한 응답에 따라 상기 무선전력 수신장치로 전력 신호의 송출을 중단하는 단계
   를 포함하는, 무선전력 송신장치의 제어 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 기 설정된 범위는 -2에서 +2사이인, 무선전력 송신장치의 제어 방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 기 설정된 범위는 0인, 무선전력 송신장치의 제어 방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 기 설정된 값은 1W인, 무선전력 송신장치의 제어 방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 전력 신호의 송출을 중단하는 단계는
   상기 무선전력 수신장치가 무응답인 경우, 상기 전력 신호의 송출을 중단하는 단계;
   상기 무선전력 수신장치가 거짓 충전 상태라고 응답하는 경우, 상기 전력 신호의 송출을 중단하는 단계; 및
   상기 무선전력 수신장치가 저전력 충전 상태라고 응답하는 경우, 상기 전력 신호의 송출을 계속하는 단계
   를 포함하는, 무선전력 송신장치의 제어 방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 무응답은 상기 무선전력 수신장치가 1.25초 이내에 응답하지 않는 경우인, 무선전력 송신장치의 제어 방법.
7. 제1항에 있어서,
   상기 제어 오류 신호의 전달 주기는 150~300 ms이고, 상기 전력 신호의 송출 주기는 3~7초인, 무선전력 송신장치의 제어 방법.
8. 무선전력 수신장치로 전력 신호를 전달하고 피드백 신호를 수신하는 송수신부; 및
   상기 피드백 신호에 포함된 제어 오류 신호(Control Error Packet, CEP)가 기 설정된 범위 내에 있는지 결정하고, 상기 제어 오류 신호가 상기 기 설정된 범위 내에 있는 경우 상기 피드백 신호에 포함된 수신 전력 신호(Received Power Packet, RPP)가 기 설정된 값 이하인지 결정하며, 상기 수신 전력 신호가 상기 기 설정된 값 이하이면 거짓 충전 상태(Fake Charging Status)의 확인을 요청하고, 상기 요청에 대한 응답에 따라 상기 무선전력 수신장치로 상기 전력 신호의 송출을 중단하는 제어부
   를 포함하는, 무선전력 송신장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 기 설정된 범위는 -2에서 +2사이이고, 상기 기 설정된 값은 1W인, 무선전력 송신장치.
10. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 무선전력 수신장치가 무응답인 경우 상기 전력 신호의 송출을 중단하고,
    상기 무선전력 수신장치가 거짓 충전 상태라고 응답하는 경우 상기 전력 신호의 송출을 중단하며,
    상기 무선전력 수신장치가 저전력 충전 상태라고 응답하는 경우 상기 전력 신호의 송출을 계속하는, 무선전력 송신장치.

Images