KR20200051985A - 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 송신 방법 - Google Patents

무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 송신 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20200051985A
KR20200051985A KR1020180134991A KR20180134991A KR20200051985A KR 20200051985 A KR20200051985 A KR 20200051985A KR 1020180134991 A KR1020180134991 A KR 1020180134991A KR 20180134991 A KR20180134991 A KR 20180134991A KR 20200051985 A KR20200051985 A KR 20200051985A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
wireless power
value
transmission
signal
detection signal
Prior art date
Application number
KR1020180134991A
Other languages
English (en)
Inventor
곽동윤
이종헌
박대망
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지이노텍 주식회사 filed Critical 엘지이노텍 주식회사
Priority to KR1020180134991A priority Critical patent/KR20200051985A/ko
Publication of KR20200051985A publication Critical patent/KR20200051985A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/60—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power responsive to the presence of foreign objects, e.g. detection of living beings

Landscapes

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

Abstract

실시 예에 따른 무선 전력 송신 방법은 제 1 감지 신호를 전송하는 단계; 상기 감지 신호에 대한 응답 신호의 수신 여부를 판단하는 단계; 상기 응답 신호가 수신되지 않으면, 상기 제 1 감지 신호의 전송을 중단하고 제 2 감지 신호를 전송하는 단계; 무선 전력 송신 코일의 상태 값을 측정하는 단계; 및 상기 상태 값을 물체의 존재 여부를 판단하기 위한 기준 값으로 설정하는 단계를 포함한다.

Description

무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 송신 방법{WIRELESS POWER TRANSMITTER AND THEREOF TRANSMISSION METHOD}
본 발명은 무선 전력 송신 장치에 관한 것으로, 특히 디지털 핑 신호나 롱 비콘 신호의 송출을 최소화하여 발열 및 전력 낭비를 최소화할 수 있는 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 송신 방법에 관한 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 고주파, Microwave, 레이저 등과 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.
한편, 이러한 무선 전력 전송 기술은 모바일 뿐만 아니라 IT, 철도, 가전 산업 등 산업 전반에 다양하게 활용될 수 있다. 최근에는 무선 충전 시스템에서 이물질을 감지하는 방법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 일반적으로 무선 충전 영역에 이물질이 존재하는 경우, 이물질에 의해 전자기장이 흡수되어 발열 현상이 발생된다.
종래 무선 충전 시스템에서의 이물질 검출에 따른 전력 제어 방법은 이물질 검출되면 무선 전력 송신 장치의 전원을 차단하거나 전력 전송을 즉시 중단시키는 방법이 사용되었다. 하지만, 종래의 무선 전력 전송 방법은 전력 전송 단계로 천이하기 이전에 충전 영역에 이물질이 존재하는 경우, 이물질에 의한 발열 현상을 차단할 수 없는 문제점이 있었다.
즉, 종래의 무선 전력 전송 방법은 전력 전송 동안 이물질이 감지되는 경우, 즉시 전력 전송을 중단하거나 전원을 차단함으로써, 발열에 따른 기기 손상을 예방할 수는 있었으나, 전력 전송 개시 이전-즉, 대기 상태-에 이물질이 검출되는 경우 발생되는 열을 차단할 수 없는 문제점이 있었다.
본 발명에 따른 실시 예에서는 이물질에 의한 발열 및 전력 낭비를 최소화시키는 것이 가능한 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 송신 방법을 제공할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에서는 이물질 감지 여부에 따라 적응적으로 핑 신호 전송을 제어할 수 있도록 한 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 송신 방법을 제공할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에서는 이물질 감지 여부에 따라 적응적으로 비콘 신호 전송을 제어할 수 있도록 한 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 송신 방법을 제공할 수 있도록 한다.
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.
실시 예에 따른 무선 전력 송신 방법은 제 1 감지 신호를 전송하는 단계; 상기 감지 신호에 대한 응답 신호의 수신 여부를 판단하는 단계; 상기 응답 신호가 수신되지 않으면, 상기 제 1 감지 신호의 전송을 중단하고 제 2 감지 신호를 전송하는 단계; 무선 전력 송신 코일의 상태 값을 측정하는 단계; 및 상기 상태 값을 물체의 존재 여부를 판단하기 위한 기준 값으로 설정하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 제 1 감지 신호는 제 1 세기를 가지고, 상기 제 2 감지 신호는 상기 제 1 세기보다 작은 제 2 세기를 가진다.
또한, 상기 제 1 감지 신호를 전송하는 단계는, 무선 전력 송신기에 전원이 켜지고 부팅이 완료된 시점에 상기 제 1 감지 신호를 전송하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 기준 값은 일정 주기로 측정되는 복수의 상태 값의 평균 값으로 설정된다.
또한, 상기 기준 값이 설정된 이후에도 일정 주기로 전송되며, 상기 기준 값이 설정된 이후에 측정되는 상기 송신 코일의 상태 값에 기초하여 상기 물체의 존재 여부를 판단하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 물체의 존재 여부를 판단하는 단계는, 상기 기준 값이 설정된 이후에 측정되는 상기 상태 값과 상기 기준 값을 비교하는 단계와, 상기 상태 값과 상기 기준 값의 비교 결과, 상기 기준 값을 기준으로 상기 상태 값이 기 설정된 임계 값 이상으로 변화하면, 상기 물체가 존재하는 것으로 판단하는 단계한다.
또한, 상기 제 1 감지 신호는, 상기 기준 값을 기준으로 상기 상태 값이 기설정된 임계 값 이상으로 변화하기 이전까지 전송이 중단되고, 상기 기준 값을 기준으로 상기 상태 값이 기설정된 임계 값 이상으로 변화하면, 상기 제 2 감지 신호의 전송을 중단하고 상기 제 1 감지 신호의 전송을 재개하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 전송이 재개된 제 1 감지 신호에 대한 응답 신호가 수신되지 않는 경우, 상기 제 1 감지 신호의 전송을 중단하고 상기 제 2 감지 신호의 전송을 재개하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 제 2 감지 신호의 전송이 재개되면, 상기 설정된 기준 값을 갱신하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 상태 값은, 상기 송신 코일의 전류 값 및 품질 인자 값을 포함하고, 상기 기준 값은, 상기 전류 값에 대한 제 1 기준 값과, 상기 품질 인자 값에 대한 제 2 기준 값을 포함한다.
한편, 실시 예에 따른 무선 전력 송신기는 제 1 감지 신호 및 제 2 감지 신호를 전송하는 전력 송신부; 상기 전력 송신부의 상태 값을 측정하는 측정부; 상기 제 1 감지 신호에 대한 응답 신호의 수신 여부에 기초하여 무선 전력 수신기의 존재 여부를 판단하는 물체 감지부; 및 상기 측정부를 통해 측정되는 상태 값에 기초하여 상기 전력 송신부를 통해 상기 제 1 감지 신호 및 상기 제 2 감지 신호가 전송되도록 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 전원이 인가되는 파워 온 시점에 상기 제 1 감지 신호가 전송되도록 하고, 상기 제 1 감지 신호에 대한 응답 신호가 수신되지 않는 경우, 상기 제 1 감지 신호의 전송을 중단한 후 상기 제 2 감지 신호가 전송되도록 하고, 상기 제 2 감지 신호가 전송된 이후에 상기 측정부를 통해 측정되는 상태 값을 가지고 물체의 존재 여부를 판단하기 위한 기준 값을 설정한다.
또한, 상기 제 1 감지 신호는 제 1 세기를 가지고, 상기 제 2 감지 신호는 상기 제 1 세기보다 작은 제 2 세기를 가진다.
또한, 상기 제어부는, 상기 제 2 감지 신호가 전송된 이후에 상기 측정부를 통해 일정 주기로 측정되는 복수의 상태 값의 평균 값을 상기 기준 값으로 설정한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 기준 값이 설정된 이후에도 일정 주기로 상기 제 2 감지 신호가 전송되도록 하고, 상기 기준 값이 설정된 이후에 상기 측정부를 통해 측정되는 상태 값과 상기 기준 값을 비교하고, 상기 상태 값과 상기 기준 값의 비교 결과, 상기 기준 값을 기준으로 상기 상태 값이 기설정된 임계 값 이상으로 변화하면, 물체가 존재하는 것으로 판단한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 기준 값을 기준으로 상기 상태 값이 기설정된 임계 값 이상으로 변화하기 이전까지 상기 제 1 감지 신호의 전송을 중단하고, 상기 기준 값을 기준으로 상기 상태 값이 기설정된 임계 값 이상으로 변화하면, 상기 제 2 감지 신호의 전송을 중단하고 상기 제 1 감지 신호의 전송이 재개되도록 한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 전송이 재개된 제 1 감지 신호에 대한 응답 신호가 수신되지 않는 경우, 상기 제 1 감지 신호의 전송을 중단하고 상기 제 2 감지 신호의 전송이 재개되도록 한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 제 2 감지 신호의 전송이 재개되면, 상기 측정부를 통해 측정되는 상태 값을 가지고 상기 기준 값을 갱신한다.
또한, 상기 상태 값은, 상기 전력 송신부의 전류 값 및 품질 인자 값을 포함하고, 상기 기준 값은, 상기 전류 값에 대한 제 1 기준 값과, 상기 품질 인자 값에 대한 제 2 기준 값을 포함한다.
본 실시 예에서는 무선 전력 송신기의 전원이 인가되고, 무선 전력 송신기의 부팅이 완료된 시점에 디지털 핑 신호를 우선적으로 전송한다. 그리고, 디지털 핑 신호에 대한 응답 신호가 수신되지 않는 경우, 아날로그 핑 신호를 전송하여 현 시점에서의 송신 코일의 상태 값을 가지고 물체의 존재 여부를 판단하기 위한 기준 값을 설정한다. 이와 같은 본 실시 예에 의하면, 현재 상태에 맞는 최적의 기준 값을 설정할 수 있으며, 이에 따른 물체 존재 여부의 판단 정확성을 높일 수 있다.
또한, 본 실시 예에 의하면, 기준 값과는 다른 값으로 송신 코일의 상태 값이 변경되기 이전까지는 디지털 핑 신호의 송출 없이 아날로그 핑 신호만을 송출하도록 한다. 이에 따라, 본 실시 예에서는 디지털 핑 신호의 송출을 최소화할 수 있으며, 이에 따른 전력 낭비, 발열 현상 및 소음 발생을 최소화할 수 있다.
또한, 본 실시 예에서는 이물질과 무선 전력 수신기를 구분하기 위한 기준 값을 갱신한다. 이에 따라, 본 실시 예에서는 다양한 복합적인 상황에서의 수신기 식별력을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시 예에서는 상기 기준 값을 설정하기 위한 조건으로 품질 인자 값을 사용하며, 이에 따른 수신기의 존재 여부를 더욱 정확하게 판단할 수 있으며, 이에 따른 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에서 얻을 수있는 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.
도 1은 일 실시 예에 따른 무선충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 다른 실시 예에 따른 무선충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 무선충전 시스템에서의 감지 신호 전송 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 공진 방식을 지원하는 무선 전력 수신기의 상태 천이도이다.
도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기기 공진 방식을 지원하는 무선 전력 송신기에서의 상태 천이 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 8 및 도 9는 종래 기술에 따른 감지 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 물질 검출에 따른 핑 신호 전송 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 물체 검출에 따른 핑 신호 전송 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 유도 방식을 지원하는 무선 전력 송신 장치의 무선 전력 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명에 따른 물체 검출에 따른 비콘 신호 전송 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 공진 방식을 지원하는 무선 전력 송신 장치의 무선 전력 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치의 무선 전력 송신 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함 할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.
이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다. 그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우 뿐만아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속＇되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
실시예의 설명에 있어서, 무선 충전 시스템상에서 무선 전력을 송신하는 기능이 탑재된 장치는 설명의 편의를 위해 무선 파워 송신기, 무선 파워 송신 장치, 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 송신기, 송신단, 송신기, 송신 장치, 송신측, 무선 파워 전송 장치, 무선 파워 전송기 등을 혼용하여 사용하기로 한다.
또한, 무선 전력 송신 장치로부터 무선 전력을 수신하는 기능이 탑재된 장치에 대한 표현으로 설명의 편의를 위해 무선 전력 수신 장치, 무선 전력 수신기, 무선 파워 수신 장치, 무선 파워 수신기, 수신 단말기, 수신측, 수신 장치, 수신기 등이 혼용되어 사용될 수 있다.
본 실시 예에 따른 송신기는 패드 형태, 거치대 형태, AP(Access Point) 형태, 소형 기지국 형태, 스텐드 형태, 천장 매립 형태, 벽걸이 형태 등으로 구성될 수 있으며, 하나의 송신기는 복수의 무선 전력 수신 장치에 파워를 전송할 수도 있다.
이를 위해, 송신기는 적어도 하나의 무선 파워 전송 수단을 구비할 수도 있다. 여기서, 무선 파워 전송 수단은 전력 송신단 코일에서 자기장을 발생시켜 그 자기장의 영향으로 수신단 코일에서 전기가 유도되는 전자기유도 원리를 이용하여 충전하는 전자기 유도 방식에 기반한 다양한 무전 전력 전송 표준이 사용될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 수신기는 적어도 하나의 무선 전력 수신 수단이 구비될 수 있으며, 2개 이상의 송신기로부터 동시에 무선 파워를 수신할 수도 있다.
본 실시 예에 따른 수신기는 휴대폰(mobile phone), 스마트폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션, MP3 player, 전동 칫솔, 전자 태그, 조명 장치, 리모콘, 낚시찌, 스마트 워치와 같은 웨어러블 디바이스 등의 소형 전자 기기 등에 사용될 수 있으나, 이에 국한되지는 아니하며 본 실시 예에 따른 무선 전력 수신 수단이 장착되어 배터리 충전이 가능한 기기라면 족하다.
도 1은 일 실시 예에 따른 무선충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 무선 충전 시스템은 크게 무선으로 전력을 송신하는 무선 전력 송신단(10), 상기 송신된 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.
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, 일 실시 예에 따른 무선전력 송신단(10)은 고속 충전 지원 여부를 지시하는 소정 패킷을 무선전력 수신단(20)에 전송할 수 있다. 무선전력 수신단(20)은 접속된 무선전력 송신단(10)이 고속 충전 모드를 지원하는 것으로 확인된 경우 이를 전자기기(30)에 알릴 수 있다. 전자기기(30)는 구비된 소정 표시 수단-예를 들면, 액정 디스플레일 수 잇음-을 통해 고속 충전이 가능함을 표시할 수 잇다.
또한 전자기기(30) 사용자는 표시 수단에 표시된 소정 고속 충전 요청 버튼을 선택하여 무선전력 송신단(10)이 고속 충전 모드로 동작하도록 제어할 수도 있다. 이 경우 전자기기(30)는 사용자에 의해 고속 충전 요청 버튼이 선택되면, 소정 고속 충전 요청 신호를 무선전력 수신단(20)에 전송할 수 있다. 무선전력 수신단(20)은 수신된 고속 충전 요청 신호에 상응하는 충전 모드 패킷을 생성하여 무선전력 송신단(10)에 전송함으로써, 고속충전 모드를 실행할 수 있다.
또한, 전자기기(30)는 사용자의 별도 요청이나 입력 없이도, 무선전력 송신기(10)와 무선전력 수신기(20)의 통신 및 협상 결과에 따라 자동으로 고속 충전 모드로 동작 및 전환 할 수 있다. 또한, 전자기기(30)는 사용자의 별도 요청이나 입력 없이도, 무선전력 송신기(10)와 무선전력 수신기(20)의 통신 및 협상 결과에 따라 자동으로 일반 저전력 모드로 동작 및 전환 할 수 있다.
또한, 무선전력 송신기(10)는 고속 충전 모드로 동작 시 무선전력 수신기(20)로부터 수신기의 상태 정보를 수집하고, 상기 상태 정보에 기반하여, 고속 충전 모드에 상응하여 전송되는 전력을 제어할 수 있다.
도 2는 다른 실시 예에 따른 무선충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
일 예로 도면 부호 200a에 도시된 바와 같이 무선전력 수신단(20)은 복수의 무선전력 수신장치로 구성될 수 있으며, 하나의 무선전력 송신단(10)에 복수의 무선전력 수신장치가 연결되어 무선 충전을 수행할 수도 있다. 이때 무선전력 송신단(10)은 시분할 방식으로 복수의 무선전력 수신장치에 전력을 분배하여 송출할 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 다른 일 예로 무선전력 송신단(10)은 무선전력 수신장치 별 할당된 상이한 주파수 대역을 이용하여 복수의 무선전력 수신장치에 전력을 분배하여 송출할 수 있다.
이때 하나의 무선전력 소신장치에 연결 가능한 무선전력 수신장치의 개수는 무선전력 수신장치 별 요구 전력, 배터리 충전 상태, 전자기기의 전력 소비량 및 무선전력 송신장치의 가용 전력 중 적어도 하나에 기반하여 적응적으로 결정될 수 있다.
다른 일 예로 도 200b에 도시된 바와 같이 무선전력 송신단(10)은 복수의 무선전력 송신장치로 구성될 수도 잇다. 이 경우 무선전력 수신단(20)은 복수의 무선전력 송신 장치와 동시에 연결될 수 있으며 연결된 무선전력 송신장치들로부터 동시에 전력을 수신하여 충전을 수행할 수도 있다. 이때 무선전력 수신단(20)과 연결된 무선전력 송신장치의 개수는 무선전력 수신단(20)의 요구 전력, 배터리 충전 상태, 전자기기의 전력 소비량, 무선전력 송신장치의 가용 전력 등에 기반하여 적응적으로 결정될 수 잇다.
도 3은 일 실시 예에 따른 무선충전 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 절차를 통해 감지 신호(117)를 순차적으로 송출하고, 무선 전력 수신기(115)로부터 신호 세기 지시자(Signal Strength Indicator, 116)(또는 신호 세기 패킷)가 수신된 송신 코일(111, 112)을 식별할 수 있다. 연이어, 무선 전력 송신기는 도면 번호 120에 도시된 2차 감지 신호 송출 절차를 통해 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 송신되도록-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 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 4를 참조하면, 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 코일의 전류 변화-즉, 부하 변화-에 기반하여 인터페이스 표면의 활성 영역(Active Area)에 물체가 존재하는지를 감지할 수 있다.
핑 단계(420)에서 송신기는 물체가 감지되면, 수신기를 활성화시키고, 수신기가 해당 표준에 호환되는 수신기인지를 식별하기 위한 디지털 핑(Digital Ping)을 전송한다.
핑 단계(420)에서 송신기는 디지털 핑에 대한 응답 시그널-예를 들면, 신호 세기 지시자-을 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(240)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 파워에 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 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 5를 참조하면, 송신기로부터 수신기로의 파워 전송은 크게 선택단계(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. 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 WPC 표준이 호환되는 수신기인지를 식별하기 위한 디지털 핑(Digital Ping)을 전송한다. 핑 단계(520)에서 송신기는 디지털 핑에 대한 응답 시그널-예를 들면, 신호 세기 패킷-을 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(FOD(Foreign Object Detection) Procedure)를 수행할 수 있다.
반면, 확인 결과, 협상이 필요하지 않은 경우, 송신기는 곧바로 전력 전송 단계(560)로 진입할 수도 있다.
협상 단계(540)에서, 송신기는 기준 품질 인자 값이 포함된 FOD 상태 패킷을 수신할 수 있다. 이때, 송신기는 기준 품질 인자 값에 기반하여 FO 검출을 위한 임계 값를 결정할 수 있다.
일 예로, 송신기는 기준 품질 인자 값을 매개 변수로 하는 소정 임계 생성 함수를 이용하여 이물질의 존재 여부를 판단하기 위한 임계 값 또는 임계 범위를 결정할 수 있다. 여기서, 임계 생성 함수에 의해 산출되는 임계 값 또는 임계 범위는 기준 품질 인자 값보다 작은 값이다. 일 실시예에 따른 이물질 검출을 위한 임계 값은 기준 품질 인자 값, 해당 무선 전력 송신기에 상응하여 미리 설정된 구성 인자(Design_factor), 표준에 정의된 허용 오차(tolerence) 등에 기반하여 결정될 수 있다.
일반적으로 충전 영역에 이물질이 배치되면 송신기의 공진 회로에서 측정되는 품질 인자 값은 이물질 배치되기 이전에 비해 떨어진다. 실제 무선 충전 시스템에서 충전 영역에 이물질이 배치되는 경우, 기준 품질 인자 값 대비 측정된 품질 인자 값이 감소되는 비율은 충전 영역에 배치된 수신기의 타입-즉, 해당 무선 전력 수신기의 기준 품질 인자 값-에 따라 상이할 수 있다. 특히, 기준 품질 인자 값이 클수록 이물질 배치에 따른 품질 인자 값의 감소 비율은 급격히 높아지는 특징이 있다. 따라서, 본 실시 예에 따른 송신기는 기준 품질 인자 값이 큰 무선전력 수신기일수록 기준 품질 인자 값 대비 이물질을 검출하기 위한 임계 값의 비율이 낮아지도록 임계 값(또는 임계 범위)를 결정할 수 있다. 이를 통해, 송신기가 이물질 검출에 실패할 확률이 낮아질 수 있다.
송신기는 물체 감지 후 측정된 품질 인자 값과 FO 검출을 위해 결정된 임계 값을 비교하여 충전 영역에 FO가 존재하는지를 판단할 수 있으며, FO 검출 결과에 따라 전력 전송을 제어할 수 있다. 일 예로, FO가 검출된 경우, 송신기는 전력 전송을 중단할 수 있으며, FO가 검출되었음을 지시하는 소정 경고 알람을 출력할 수 있다.
FO가 검출된 경우, 송신기는 선택 단계(510)로 회귀할 수 있다. 반면, FO가 검출되지 않은 경우, 송신기는 보정 단계(550)를 거쳐 전력 전송 단계(560)로 진입할 수도 있다. 상세하게, 송신기는 FO가 검출되지 않은 경우, 송신기는 보정 단계(550)에서 수신단에 수신된 전력의 세기를 결정하고, 송신단에서 전송한 전력의 세기를 결정하기 위해 수신단과 송신단에서의 전력 손실을 측정할 수 있다. 즉, 송신기는 보정 단계(550)에서 송신단의 송신 파워와 수신단의 수신 파워 사이의 차이에 기반하여 전력 손실을 예측할 수 있다. 일 실시예에 따른 송신기는 예측된 전력 손실을 반영하여 FOD 검출을 위한 임계치를 보정할 수도 있다.
전력 전송 단계(540)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(440)에서, 송신기는 송신기 상태 변화 등에 따라 파워 전송 계약을 재구성할 필요가 있는 경우, 재협상 단계(570)로 천이할 수 있다.
예를 들어, 전력 전송 단계(440)에서, 송신기는 FO 검출 동작을 계속하여 진행할 수 있다. 즉, 전력 전송 단계(440)에서, 송신기는 공진 회로의 전압을 측정하여 품질 인자 값을 측정할 수 있다. 그리고, 전력 전송 단계(440)에서 송신기는 상기 품질 인자 값과 상기 기준 품질 인자 값을 비교할 수 있다. 이에 따라, 상기 송신기는 상기 전력 전송 단계(400)에서 상기 충전 영역에 FO가 존재하는지를 판단할 수 있다. 그리고, 전력 전송 단계(400)에서 FO가 검출되면 재협상 단계(570)로 천이할 수 있다. 또한, 이와 다르게 전력 전송 단계(400)에서 FO가 검출되면, 송신기는 전력 전송을 중단하고, 선택 단계(510)로 천이할 수도 있다.
또한, 상기 재협상 단계(570)에서, 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 파워에 대한 정보, 최대 수용 가능한 수신기 개수에 대한 정보 등을 포함할 수 있으며, 수신기 상태 정보는 요구 전력에 대한 정보 등을 포함할 수 있다.
본 실시 예에 따른 무선 전력 수신기는 전력 전송 단계에서 과열 감지 시 리핑 코드 또는 과열 보호 코드가 포함된 전력 전송 종료 패킷을 무선 전력 송신기에 전송할 수도 있다.
이 경우, 무선 전력 송신기는 리핑 코드 또는 과열 보호 코드가 포함된 전력 전송 종료 패킷이 수신되면, 전력 전송을 중단하고, 선택 단계(510)로 진입하여 리핑 타이머를 구동할 수 있다.
여기서, 리핑 타이머 구동 시간은 협상 단계(540) 및 재협상 단계(570)에서 리핑 시간 협상 결과에 기반하여 결정될 수 있다.
리핑 시간 협상이 성공하면, 협상된 리핑 시간으로 리핑 타이머가 구동될 수 있다. 반면, 리핑 시간 협상이 실패하면, 미리 정의된 디폴트 리핑 시간으로 리핑 타이머가 구동될 수 있다.
무선 전력 송신기는 리핑 타이머가 만료되면, 핑 단계(520)로 진입하여 디지털 핑 전송을 개시하고, 신호 세기 패킷을 수신할 수 있다.
무선 전력 송신기는 식별 및 구성 단계(530)에서 리핑 코드 또는 과열 보호 코드가 포함된 전력 전송 종료 패킷이 무선 전력 수신기로부터 수신되면, 리핑 시간을 증가시킬 수 있다.
일 예로, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기의 과열 현상이 해소되지 않으면, 리핑 시간을 미리 정의된 최대 시간까지 단계적으로 증가시킬 수 있다.
무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기의 과열 현상이 해소되면, 해당 무선 전력 수신기로의 충전을 재개할 수 있다.
본 실시 예에 따른 무선 전력 송신기에서의 리핑 시간 제어 방법은 후술할 도면들의 설명을 통해 보다 명확해질 것이다.
도 6은 일 실시예에 따른 전자기 공진 방식을 지원하는 무선 전력 수신기의 상태 천이도이다.
도 6을 참조하면, 무선 전력 수신기의 상태는 크게 비활성화 상태(Disable State, 610), 부트 상태(Boot State, 620), 활성화 상태(Enable State, 630)(또는, On state) 및 시스템 오류 상태(System Error State, 640)을 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 무선 전력 수신기의 상태는 무선 전력 수신기의 정류기단에서의 출력 전압의 세기-이하, 설명의 편의를 위해 VRECT이라 명함-에 기반하여 결정될 수 있다.
활성화 상태(630)는 VRECT의 값에 따라 최적 전압 상태(Optimum Voltage State, 631), 저전압 상태(Low Voltage State, 632) 및 고전압 상태(High Voltage State, 633)로 구분될 수 있다.
비활성화 상태(610)의 무선 전력 수신기는 측정된 VRECT 값이 미리 정의된 VRECT_BOOT 값보다 크거나 같으면, 부트 상태(620)로 천이할 수 있다. 비활성화 상태(610)에서 무선 전력 수신기는 비콘 신호-예를 들면, Long Beacon일 수 있음-를 수신할 수 있다.
부트 상태(620)에서, 무선 전력 수신기는 광고 시그널(Advertisement Siganl)을 송출하여 무선 전력 송신기와의 대역외 통신 링크를 설정하고 VRECT 값이 소정 부하단에 요구되는 전력에 도달할 때까지 대기할 수 있다.
부트 상태(620)의 무선 전력 수신기는 VRECT 값이 부하단에 요구되는 전력에 도달된 것이 확인되면, 활성화 상태(630)로 천이하여 충전을 시작할 수 있다.
활성화 상태(630)의 무선 전력 수신기는 충전이 완료되거나 충전이 중단된 것이 확인되면, 부트 상태(620) 또는 비활성화 상태(610)로 천이될 수 있다.
또한, 활성화 상태(630)의 무선 전력 수신기는 소정 시스템 오류가 감지되면, 시스템 오류 상태(640)로 천이할 수 있다. 여기서, 시스템 오류는 과전압(Over Voltage), 과전류(Over Current) 및 과온도(Over Temperature)뿐만 아니라 미리 정의된 다른 시스템 오류 조건이 포함될 수 있다.
또한, 활성화 상태(630)의 무선 전력 수신기는 VRECT 값이 VRECT_BOOT 값 이하로 떨어지면, 비활성화 상태(610)로 천이될 수도 있다.
또한, 부트 상태(620) 또는 시스템 오류 상태(640)의 무선 전력 수신기는 VRECT 값이 VRECT_BOOT 값 이하로 떨어지면, 비활성화 상태(610)로 천이될 수도 있다.
이하에서는, 활성화 상태(630)내에서의 무선 전력 수신기의 상태 천이를 상세히 설명하기로 한다.
전자기 공진 방식에 있어서의 VRECT에 따른 무선 전력 수신기의 동작 영역을 상세히 설명하기로 한다.
VRECT 값이 소정 VRECT_BOOT 보다 작으면, 무선 전력 수신기는 비활성화 상태(610)로 유지된다.
이 후, VRECT 값이 VRECT_BOOT 이상으로 증가되면, 무선 전력 수신기는 부트 상태(620)로 천이되며, 미리 지정된 시간 이내에 광고 시그널을 브로드캐스팅할 수 있다. 이 후, 광고 시그널이 무선 전력 송신기에 의해 감지되면, 무선 전력 송신기는 대역외 통신 링크 설정을 위한 소정 연결 요청 시그널을 무선 전력 수신기에 전송할 수 있다.
무선 전력 수신기는 대역외 통신 링크가 정상적으로 설정되고, 등록에 성공한 경우, VRECT 값이 정상적인 충전을 위한 정류기에서의 최소 출력 전압-이하, 설명의 편의를 위해 VRECT_MIN이라 명함-에 도달할 때까지 대기할 수 있다.
VRECT 값이 VRECT_MIN을 초과하면, 무선 전력 수신기의 상태는 부트 상태(620)에서 활성화 상태(630)로 천이되며 부하에 충전을 시작할 수 있다.
만약, 활성화 상태(630)에서 VRECT 값이 과전압을 판단하기 위한 소정 기준치인 VRECT_MAX을 초과하면, 무선 전력 수신기는 활성화 상태(630)에서 시스템 오류 상태(640)로 천이될 수 있다.
도 6을 참조하면, 활성화 상태(630)는 VRECT의 값에 따라 저전압 상태(Low Voltage State, 632), 최적 전압 상태(Optimum Voltage State, 631) 및 고전압 상태(High Voltage State, 633)로 구분될 수 있다.
저전압 상태(632)는 VRECT_BOOT ≤ VRECT ≤ VRECT_MIN인 상태를 의미하고, 최적 전압 상태(631)은 VRECT_MIN < VREC ≤ VRECT_HIGH인 상태를 의미하고, 고전압 상태(633)는 VRECT_HIGH < VRECT ≤ VRECT_MAX인 상태를 의미할 수 있다.
특히, 고전압 상태(633)로 천이된 무선 전력 수신기는 부하에 공급되는 전력을 차단하는 동작을 미리 지정된 시간-이하 설명의 편의를 위해 고전압 상태 유지 시간이라 명함- 동안 유보시킬 수도 있다. 이때, 고전압 상태 유지 시간은 고전압 상태(633)에서 무선 전력 수신기 및 부하에 피해가 발생되지 않도록 미리 결정될 수 있다.
무선 전력 수신기는 시스템 오류 상태(640)로 천이되면, 과전압 발생을 지시하는 소정 메시지를 미리 지정된 시간 이내에 대역외 통신 링크를 통해 무선 전력 송신기에 전송할 수 있다.
또한, 무선 전력 수신기는 시스템 오류 상태(630)에서 과전압에 따른 부하의 피해를 방지하기 위해 구비된 과전압 차단 수단을 이용하여 부하에 인가되는 전압을 제어할 수도 있다. 여기서, 과전압 차단 수단으로 ON/OFF 스위치 또는/및 제너다이오드 등이 사용될 수 있다.
상기 실시예에서는 무선 전력 수신기에 과전압이 발생되어 시스템 오류 상태(640)로 천이된 경우, 무선 전력 수신기에서의 시스템 오류 대응 방법 및 수단을 설명하고 있으나 이는 하나의 실시예에 불과하며, 다른 실시예는 무선 전력 수신기에 과열, 과전류 등에 의해서도 시스템 오류 상태로 천이될 수도 있다.
일 예로, 과열에 따라 시스템 오류 상태로 천이된 경우, 무선 전력 수신기는 과열 발생을 알리는 소정 메시지를 무선 전력 송신기에 전송할 수 있다. 이때, 무선 전력 수신기는 구비된 냉각팬 등을 구동하여 내부 발생된 열을 감소시킬 수도 있다.
다른 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기는 복수의 무선 전력 송신기와 연동하여 무선 전력을 수신할 수도 있다. 이 경우, 무선 전력 수신기는 실제 무선 전력을 수신하기로 결정된 무선 전력 송신기와 실제 대역외 통신 링크가 설정된 무선 전력 송신기가 서로 상이한 것으로 판단되면, 시스템 오류 상태(640)로 천이할 수도 있다.
도 7는 일 실시예에 따른 전기기 공진 방식을 지원하는 무선 전력 송신기에서의 상태 천이 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 7을 참조하면, 무선 전력 송신기의 상태는 크게 구성 상태(Configuration State, 710), 전력 절약 상태(Power Save State, 720), 저전력 상태(Low Power State, 730), 전력 전송 상태(Power Transfer State, 740), 로컬 장애 상태(Local Fault State, 750) 및 잠금 장애 상태(Latching Fault State, 760)을 포함하여 구성될 수 있다.
무선 전력 송신기에 전력이 인가되면, 무선 전력 송신기는 구성 상태(710)로 천이할 수 있다. 무선 전력 송신기는 구성 상태(710)에서 소정 리셋 타이머가 만료되거나 초기화 절차가 완료되면, 전력 절약 상태(720)로 천이할 수 있다.
전력 절약 상태(720)에서, 무선 전력 송신기는 비콘 시퀀스를 생성하여 공진 주파수 대역을 통해 전송할 수 있다.
여기서, 무선 전력 송신기는 전력 절약 상태(720)에 진입한 후 소정 시간 이내에 비콘 시퀀스가 개시될 수 있도록 제어할 수 있다. 일 예로, 무선 전력 송신기는 전력 절약 상태(720) 천이 후 50ms 이내에 비콘 시퀀스가 개시될 수 있도록 제어할 수 있으나, 이에 국한되지는 않는다.
전력 절약 상태(720)에서, 무선 전력 송신기는 충전 영역상에 전도성 물체의 존재 여부를 감지하기 위한 제1 비콘 시퀀스(First Beacon Sequence)를 주기적으로 생성하여 전송하고, 수신 공진기의 임피던스 변화-즉, Load Variation-를 감지할 수 있다.
또한, 전력 절약 상태(720)에서, 무선 전력 송신기는 감지된 물체를 식별하기 위한 소정 제2 비콘 시퀀스(Second Beacon Sequence) 주기적으로 생성하여 전송할 수도 있다. 이때, 제1 비콘 시퀀스와 제2 비콘 시퀀스는 서로 중첩되지 않도록 해당 비콘의 전송 타이밍이 결정될 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해 제1 비콘 시퀀스와 제2 비콘 시퀀스를 각각 숏 비콘 시퀀스(Short Beacon Sequence)와 롱 비콘 시퀀스(Long Beacon Sequence)라 명하기로 한다.
특히, 숏 비콘 시퀀스는 충전 영역상에 전도성 물체가 감지되기 전까지 무선 전력 송신기의 대기 전력이 절약될 수 있도록 짧은 구간 동안(tSHORT_BEACON) 일정 시간 간격(tCYCLE)으로 반복 생성되어 전송될 수 있다. 일 예로, tSHORT_BEACON은 30ms이하, tCYCLE은 250ms ±5 ms로 각각 설정될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 또한, 숏 비콘 시퀀스에 포함된 각각의 숏 비콘의 전류 세기는 소정 기준치 이상이고, 일정 시간 구간 동안 점증적으로 증가될 수 있다.
본 실시 예에 따른 무선 전력 송신기는 숏 비콘 수신에 따른 수신 공진기에서의 리액턴스(reactance) 및 저항(resistance) 변화를 감지하기 위한 소정 센싱 수단이 구비될 수 있다.
또한, 전력 절약 상태(720)에서, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기의 부팅(Booting) 및 응답에 필요한 충분한 전력을 공급하기 위한 상기 제2 비콘 시퀀스-즉, 롱 비콘 시퀀스-를 주기적으로 생성하여 전송할 수 있다.
즉, 무선 전력 수신기는 롱 비콘 시퀀스를 통해 부팅이 완료되면, 대역외 통신 채널을 통해 소정 응답 신호를 브로드 캐스팅하여 무선 전력 송신기에 전송할 수 있다.
특히, 롱 비콘 시퀀스는 무선 전력 수신기의 부팅에 필요한 충분한 전원을 공급하기 위해 숏 비콘 시퀀스에 비해 상대적으로 긴 구간 동안(tLONG_BEACON)동안 일정 시간 간격(tLONG_BEACON_PERIOD)으로 생성되어 전송될 수 있다. 일 예로, tLONG_BEACON은 105ms+5 ms, tLONG_BEACON_PERIOD 은 850ms로 각각 설정될 수 있으며, 각각의 롱 비콘의 전류 세기는 숏 비콘의 전류 세기에 비해 상대적으로 강할 수 있다. 또한, 롱 비콘은 전송 구간 동안 전력 세기가 일정하게 유지될 수 있다.
이 후, 무선 전력 송신기는 수신 공진기의 임피던스 변화가 감지되면, 롱 비콘 전송 구간 동안 소정 응답 신호의 수신을 대기할 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해 상기 응답 신호를 광고 신호(Advertisement Signal)라 명하기로 한다. 여기서, 무선 전력 수신기는 공진 주파수 대역과는 상이한 대역외 통신 주파수 대역을 통해 광고 신호를 브로드캐스팅할 수 있다.
일 예로, 광고 신호는 해당 대역외 통신 표준에 정의된 메시지를 식별하기 위한 메시지 식별 정보, 무선 전력 수신기가 적법한 또는 해당 무선 전력 송신기에 호환 가능한 수신기인지를 식별하기 위한 고유한 서비스 식별 정보 또는 무선 전력 수신기 식별 정보, 무선 전력 수신기의 출력 파워 정보, 부하에 인가되는 정격 전압/전류 정보, 무선 전력 수신기의 안테나 이득 정보, 무선 전력 수신기의 카테고리를 식별하기 위한 정보, 무선 전력 수신기 인증 정보, 과전압 보호 기능의 탑재 여부에 관한 정보, 무선 전력 수신기에 탑재된 소프트웨어 버전 정보 중 적어도 하나 또는 어느 하나를 포함할 수 있다.
무선 전력 송신기는 광고 신호가 수신되면, 전력 절약 상태(720)에서 저전력 상태(730)로 천이한 후, 무선 전력 수신기와의 대역외 통신 링크를 설정할 수 있다. 연이어, 무선 전력 송신기는 설정된 대역외 통신 링크를 통해 무선 전력 수신기에 대한 등록 절차를 수행할 수 있다. 일 예로, 대역외 통신이 블루투스 저전력 통신인 경우, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기와 블루투스 페어링을 수행하고, 페어링된 블루투스 링크를 통해 서로의 상태 정보, 특성 정보 및 제어 정보 중 적어도 하나를 교환할 수 있다.
무선 전력 송신기가 저전력 상태(730)에서 대역외 통신을 통해 충전을 개시하기 위한 소정 제어 신호-즉, 무선 전력 수신기가 부하에 전력을 전달하도록 요청하는 소정 제어 신호-를 무선 전력 수신기에 전송하면, 무선 전력 송신기의 상태는 저전력 상태(730)에서 전력 전송 상태(740)로 천이될 수 있다.
만약, 저전력 상태(730)에서 대역외 통신 링크 설정 절차 또는 등록 절차가 정상적으로 완료되지 않은 경우, 무선 전력 송신기의 상태는 저전력 상태(730)에서 전력 절약 상태(720)에 천이될 수 있다.
무선 전력 송신기는 각 무선 전력 수신기와의 접속을 위한 별도의 분리된 링크 만료 타이머(Link Expiration Timer)가 구동될 수 있으며, 무선 전력 수신기는 소정 시간 주기로 무선 전력 송신기에 자신이 존재함을 알리는 소정 메시지를 링크 만료 타이머가 만료되기 이전에 전송해야 한다. 링크 만료 타이머는 상기 메시지가 수신될 때마다 리셋되며, 링크 만료 타이머가 만료되지 않으면 무선 전력 수신기와 무선 전력 수신기 사이에 설정된 대역외 통신 링크는 유지될 수 있다.
만약, 저전력 상태(730) 또는 전력 전송 상태(740)에서, 무선 전력 송신기와 적어도 하나의 무선 전력 수신기 사이에 설정된 대역외 통신 링크에 대응되는 모든 링크 만료 타이머가 만료된 경우, 무선 전력 송신기의 상태는 전력 절약 상태(720)로 천이될 수 있다.
또한, 저전력 상태(730)의 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기로부터 유효한 광고 신호가 수신되면 소정 등록 타이머를 구동시킬 수 있다. 이때, 등록 타이머가 만료되면, 저전력 상태(730)의 무선 전력 송신기는 전력 절약 상태(720)로 천이할 수 있다. 이때, 무선 전력 송신기는 등록에 실패하였음을 알리는 소정 알림 신호를 무선 전력 송신기에 구비된 알림 표시 수단-예를 들면, LED 램프, 디스플레이 화면, 비퍼(beeper) 등을 포함함-을 통해 출력할 수도 있다.
또한, 전력 전송 상태(740)에서, 무선 전력 송신기는 접속된 모든 무선 전력 수신기의 충전이 완료되면, 저전력 상태(730)로 천이될 수 있다.
특히, 무선 전력 수신기는 구성 상태(710), 로컬 장애 상태(750) 및 잠금 장애 상태(760)를 제외한 나머지 상태에서 새로운 무선 전력 수신기의 등록을 허용할 수 있다.
또한, 무선 전력 송신기는 전력 전송 상태(740)에서 무선 전력 수신기로부터 수신되는 상태 정보에 기반하여 전송 전력을 동적으로 제어할 수 있다.
이때, 무선 전력 수신기로부터 무선 전력 송신기에 전송되는 수신기 상태 정보는 요구 전력 정보, 정류기 후단에서 측정된 전압 및/또는 전류 정보, 충전 상태 정보, 과전류 및/또는 과전압 및/또는 과열 상태를 통보하기 위한 정보, 과전류 또는 과전압에 따라 부하에 전달되는 전력을 차단하거나 감소시키는 수단이 활성화되었는지 여부를 지시하는 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이때, 수신기 상태 정보는 미리 지정된 주기로 전송되거나 특정 이벤트가 발생될 때마다 전송될 수 있다. 또한, 상기 과전류 또는 과전압에 따라 부하에 전달되는 전력을 차단하거나 감소시키는 수단은 ON/OFF 스위치, 제너다이오드 중 적어도 하나를 이용하여 제공될 수 있다.
다른 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기로부터 무선 전력 송신기에 전송되는 수신기 상태 정보는 무선 전력 수신기에 유선으로 외부 전원이 연결되었음을 알리는 정보, 대역외 통신 방식이 변경되었음을 알리는 정보-일 예로, NFC(Near Field Communication)에서 BLE(Bluetooth Low Energy) 통신으로 변경될 수 있음- 중 적어도 하나를 더 포함할 수도 있다.
또 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 자신의 현재 가용한 전력, 무선 전력 수신기 별 우선 순위, 접속된 무선 전력 수신기의 개수 중 적어도 하나에 기반하여 무선 전력 수신기 별 수신해야 할 파워 세기를 적응적으로 결정할 수도 있다. 여기서, 무선 전력 수신기 별 파워 세기는 해당 무선 전력 수신기의 정류기에서 처리 가능한 최대 파워 대비 얼마의 비율로 파워를 수신해야 하는지로 결정될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
이 후, 무선 전력 송신기는 결정된 파워 세기에 관한 정보가 포함된 소정 전력 제어 명령을 해당 무선 전력 수신기에 전송할 수 있다. 이때, 무선 전력 수신기는 무선 전력 송신기에 의해 결정된 파워 세기로 전력 제어가 가능한지 여부를 판단하고, 판단 결과를 소정 전력 제어 응답 메시지를 통해 무선 전력 송신기에 전송할 수 있다.
다른 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기는 무선 전력 송신기의 전력 제어 명령에 따라 무선 전력 제어가 가능한지 여부를 지시하는 소정 수신기 상태 정보를 상기 전력 제어 명령을 수신하기 이전에 무선 전력 송신기에 전송할 수도 있다.
전력 전송 상태(740)는 접속된 무선 전력 수신기의 전력 수신 상태에 따라 제1 상태(741), 제2 상태(742) 및 제 3 상태(743) 중 어느 하나의 상태일 수 있다.
일 예로, 제1 상태(741)는 무선 전력 송신기에 접속된 모든 무선 전력 수신기의 전력 수신 상태가 정상 전압인 상태임을 의미할 수 있다.
제2 상태(742)는 무선 전력 송신기에 접속된 적어도 하나의 무선 전력 수신기의 전력 수신 상태가 저전압 상태이고 고전압 상태인 무선 전력 수신기가 존재하지 않음을 의미할 수 있다.
제3 상태(743)는 무선 전력 송신기에 접속된 적어도 하나의 무선 전력 수신기의 전력 수신 상태가 고전압 상태임을 의미할 수 있다.
무선 전력 송신기는 전력 절약 상태(720) 또는 저전력 상태(730) 또는 전력 전송 상태(740)에서 시스템 오류가 감지되면, 잠금 장애 상태(760)로 천이될 수 있다
잠금 장애 상태(760)의 무선 전력 송신기는 접속된 모든 무선 전력 수신기가 충전 영역에서 제거된 것으로 판단되면, 구성 상태(710) 또는 전력 절약 상태(720)로 천이할 수 있다.
또한, 잠금 장애 상태(760)에서, 무선 전력 송신기는 로컬 장애가 감지되면, 로컬 장애 상태(750)로 천이할 수 있다. 여기서, 로컬 장애 상태(750)인 무선 전력 송신기는 로컬 장애가 해제되면, 다시 잠금 장애 상태(760)로 천이될 수 있다.
반면, 구성 상태(710), 전력 절약 상태(720), 저전력 상태(730), 전력 전송 상태(740) 중 어느 하나의 상태에서 로컬 장애 상태(750)로 천이된 경우, 무선 전력 송신기는 로컬 장애가 해제되면, 구성 상태(710)로 천이될 수 있다.
무선 전력 송신기는 로컬 장애 상태(750)로 천이되면, 무선 전력 송신기에 공급되는 전원을 차단할 수도 있다.
일 예로, 무선 전력 송신기는 과전압, 과전류, 과열 등의 장애가 감지되면 로컬 장애 상태(750)로 천이될 수 있으나 이에 국한되지는 않는다.
일 예로, 무선 전력 송신기는 과전류, 과전압, 과열 등이 감지되면, 무선 전력 수신기에 의해 수신되는 전력의 세기를 감소시키기 위한 소정 전력 제어 명령을 접속된 적어도 하나의 무선 전력 수신기에 전송할 수도 있다.
다른 일 예로, 무선 전력 송신기는 과전류, 과전압, 과열 등이 감지되면, 무선 전력 수신기의 충전을 중단시키기 위한 소정 제어 명령을 접속된 적어도 하나의 무선 전력 수신기에 전송할 수도 있다.
상기와 같은 전력 제어 절차를 통해, 무선 전력 송신기는 과전압, 과전류, 과열 등에 따른 기기 파손을 미연에 방지할 수 있다.
무선 전력 송신기는 송신 공진기의 출력 전류의 세기가 기준치 이상인 경우, 잠금 장애 상태(760)로 천이할 수 있다. 이때, 잠금 장애 상태(760)로 천이된 무선 전력 송신기는 송신 공진기의 출력 전류의 세기를 미리 지정된 시간 동안 기준치 이하가 되도록 시도할 수 있다. 여기서, 상기 시도는 미리 지정된 회수 동안 반복 수행될 수 있다. 만약, 반복 수행에도 불구하고, 잠금 장애 상태(760)가 해제되지 않는 경우, 무선 전력 송신기는 소정 알림 수단을 이용하여 사용자에게 잠금 장애 상태(760)가 해제되지 않음을 지시하는 소정 알림 신호를 송출할 수 있다. 이때, 무선 전력 송신기의 충전 영역에 위치한 모든 무선 전력 수신기가 사용자에 의해 충전 영역에서 제거되면, 잠금 장애 상태(760)가 해제될 수 있다.
반면, 송신 공진기의 출력 전류의 세기가 미리 지정된 시간 이내에 기준치 이하로 떨어지거나 상기 미리 지정된 반복 수행 동안 송신 공진기의 출력 전류의 세기가 기준치 이하로 떨어지는 경우, 잠금 장애 상태(760)는 자동으로 해제될 수 있으며, 이때, 무선 전력 송신기의 상태는 잠금 장애 상태(760)에서 전력 절약 상태(720)로 자동 천이되어 무선 전력 수신기에 대한 감지 및 식별 절차가 다시 수행될 수 있다.
전력 전송 상태(740)의 무선 전력 송신기는 연속된 전력을 송출하고, 무선 전력 수신기의 상태 정보 및 미리 정의된 최적 전압 영역(Optimal Voltage Region) 설정 파라메터에 기반하여 적응적으로 송출 전력을 제어할 수 있다.
일 예로, 최적 전압 영역(Optimal Voltage Region) 설정 파라메터는 저전압 영역을 식별하기 위한 파라메터, 최적 전압 영역을 식별하기 위한 파라메터, 고전압 영역을 식별하기 위한 파라메터, 과전압 영역을 식별하기 위한 파라메터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기의 전력 수신 상태가 저전압 영역에 있으면, 송출 전력을 증가시키고, 고전압 영역에 있으면, 송출 전력을 감소시킬 수 있다.
또한, 무선 전력 송신기는 전력 전송 효율이 최대화되도록 송출 전력을 제어할 수도 있다.
또한, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기에 의해 요구된 전력량의 편차가 기준치 이하가 되도록 송출 전력을 제어할 수도 있다.
또한, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기의 정류기 출력 전압이 소정 과전압 영역에 도달한 경우-즉, Over Voltage가 감지된 경우-, 전력 전송을 중단할 수도 있다.
도 8 및 도 9는 종래 기술에 따른 감지 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
충전 영역에 물체가 존재하는지를 감지하고, 수신기의 존재를 감지하기 위한 감지 신호의 종류는 적용되는 무선 전력 전송 방식에 따라 상이하다.
일 예로, 전자기 유도 방식에서는 핑 신호를 사용되고, 전자기 공진 방식에서는 비콘 신호가 사용되었다.
먼저, 도 8의 도면 부호 8a를 참조하면, 종래 전자기 유도 방식에 따른 무선 전력 송신 장치는 전원이 인가되면 미리 설정된 아날로그 핑 전송 주기(T_A)로 아날로그 핑 신호를 전송한다.
무선 전력 송신 장치는 송출된 아날로그 핑 신호에 의한 전력 변화-예를 들면, 송신 코일에 인가되는 전류의 세기 변화일 수 있음-를 모니터링할 수 있다.
만약, 아날로그 핑 신호에 의한 전력 변화량이 소정 기준치를 초과하는 경우, 무선 전력 송신 장치는 충전 영역에 물체가 존재함을 감지할 수 있다.
무선 전력 송신 장치는 충전 영역에 물체가 존재함을 감지하면, 소정 디지털 핑 전송 주기(T_D)로 디지털 핑 신호를 전송할 수 있다. 여기서, 디지털 핑 신호의 전송은 무선 전력 수신기로부터의 응답 신호-예를 들면, 수신기로부터 전송되는 신호 세기 지시자-가 수신되는 경우 중단될 수 있다.
또한, 도 9의 도면 부호 9a를 참조하면, 종래 전자기 유도 방식에 따른 무선 전력 송신 장치는 전원이 인가되면 미리 설정된 아날로그 핑 전송 주기(T_A)로 아날로그 핑 신호를 전송한다.
또한, 무선 전력 송신 장치는 미리 설정된 디지털 핑 전송 주기(T_D)로 디지털 핑 신호를 전송한다.
무선 전력 송신 장치는 송출된 아날로그 핑 신호에 의한 전력 변화-예를 들면, 송신 코일에 인가되는 전류의 세기 변화일 수 있음-를 모니터링할 수 있다.
만약, 아날로그 핑 신호에 의한 전력 변화량이 소정 기준치를 초과하는 경우, 무선 전력 송신 장치는 충전 영역에 물체가 존재함을 감지할 수 있다.
무선 전력 송신 장치는 충전 영역에 물체가 존재함을 감지하면, 소정 디지털 핑 전송 주기(T_D)로 디지털 핑 신호를 전송할 수 있다. 여기서, 디지털 핑 신호의 전송은 무선 전력 수신기로부터의 응답 신호-예를 들면, 수신기로부터 전송되는 신호 세기 지시자-가 수신되는 경우 중단될 수 있다.
하지만, 이러한 종래의 무선 전력 송신 장치는 감지된 물체가 무선 충전이 불가한 이물질인 경우-즉, 디지털 핑 신호에 대응되는 신호 세기 지시자가 무선 전력 수신 장치로부터 수신되지 않은 경우- 또는 감지된 물체가 존재하지 않는 경우에도 지속적으로 디지털 핑 신호를 송출하였다.
이때, 불필요한 디지털 핑 신호의 지속적인 전송은 송신단의 전력 낭비를 야기시킬 뿐만 아니라 이물질에 의한 발열 현상을 야기하여 기기를 손상시키게 된다. 또한, 디지털 핑 신호의 전송 시에 발생되는 소음에 의해 신뢰성을 저하시키는 문제점이 있었다.
또한, 상기한 도 8의 도면 부호 8b를 참조하면, 종래 전자기 공진 방식에 따른 무선 전력 송신 장치는 전원이 인가되면 미리 설정된 숏 비콘 전송 주기(T_SB)로 숏 비콘 신호를 전송한다.
무선 전력 송신 장치는 숏 비콘 신호 전송에 따른 부하 변화(Load variance) 또는 임피던스 변화를 모니터링할 수 있다.
만약, 숏 비콘 신호에 대한 부하 변화량이 소정 기준치를 초과하는 경우, 무선 전력 송신 장치는 충전 영역에 물체가 존재함을 감지할 수 있다.
무선 전력 송신 장치는 충전 영역에 물체가 존재함을 감지하면, 소정 롱 비톤 전송 주기(T_LB)로 롱 비콘 신호를 전송할 수 있다. 여기서, 롱 비콘 신호의 전송은 무선 전력 수신기로부터의 특정 신호-예를 들면, 광고 신호(또는 광고 메시지)일 수 있음-가 정상 수신되는 경우 중단될 수 있다.
또한, 상기한 도 9의 도면 부호 9b를 참조하면, 종래 전자기 공진 방식에 따른 무선 전력 송신 장치는 전원이 인가되면 미리 설정된 숏 비콘 전송 주기(T_SB)로 숏 비콘 신호를 전송한다. 또한, 무선 전력 송신 장치는 미리 설정된 롱 비콘 전송 주기(T_LB)로 롱 비콘 신호를 전송한다.
무선 전력 송신 장치는 숏 비콘 신호 전송에 따른 부하 변화(Load variance) 또는 임피던스 변화를 모니터링할 수 있다. 만약, 숏 비콘 신호에 대한 부하 변화량이 소정 기준치를 초과하는 경우, 무선 전력 송신 장치는 충전 영역에 물체가 존재함을 감지할 수 있다.
하지만, 종래의 무선 전력 송신 장치는 감지된 물체가 무선 충전이 불가한 이물질인 경우-즉, 롱 비콘 신호 상응하는 광고 신호가 무선 전력 수신 장치로부터 수신되지 않은 경우-나 감지된 물체가 전혀 존재하지 않는 경우에도 지속적으로 롱 비콘 신호를 송출하였다. 이때, 불필요한 롱 비콘 신호의 지속적인 전송은 송신단의 전력 낭비를 야기시킬 뿐만 아니라 이물질에 의한 발열 현상을 야기하여 기기를 손상시키는 문제점이 있었다.
일반적으로, 충전 영역에 물체가 존재하는지를 감지하기 위해 전송되는 제 2 감지 신호-예를 들면, 아날로그 핑 신호 및 숏 비콘 신호를 포함함-는 물체 감지 후 수신기를 식별하기 위해 전송되는 제 1 감지 신호-예를 들면, 디지털 핑 신호 및 롱 비콘 신호를 포함함-에 비해 상대적으로 송출 시간이 짧고 및 송출 전력의 세기가 약한 특징이 있다.
일 예로, 제 2 감지 신호의 송출 시간-즉, 듀티 사이클(Duty Cycle)-은 약 90μsec이나 제 1 감지 신호의 송출 시간은 65msec로 현격한 차이가 있다. 따라서, 물체 감지 후 제 1 감지 신호가 지속적으로 송출되는 경우, 이물질에 의해 흡수된 전자기장에 의해 심각한 발열 현상이 일어날 수 있다.
도 10은 일 실시 예에 따른 물질 검출에 따른 핑 신호 전송 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, 전자기 유도 방식을 지원하는 무선 전력 송신기는 전원이 인가되고-파워 온이 진행되고- 무선 전력 송신기의 부팅이 완료된 시점에 초기 핑 신호 전송 절차를 수행할 수 있다. 이때, 상기 초기 핑 신호 전송 절차는 충전 영역 상의 물체(여기에서의 물체는 이물질과 수신기를 모두 포함할 수 있음) 존재 여부를 판단하기 위한 기준 값 설정 과정이라고도 할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기는 전원이 켜진 시점으로부터 100ms 후에 초기 핑 신호 전송 절차를 수행할 수 있다.
이에 따라, 본 실시 예에서는 초기 핑 신호 전송 절차에서 무선 전력 송신기는 우선적으로 제 1 감지 신호를 전송할 수 있다. 상기 제 1 감지 신호는 디지털 핑 신호일 수 있다. 이때, 본 실시 예에서 무선 전력 송신기에 전원이 켜지고 부팅이 완료된 시점에 제 1 감지 신호를 우선적으로 전송하는 이유는, 상기 전원이 켜지기 전부터 상기 충전 영역 상에 수신기가 위치해있는 경우가 발생할 수 있기 때문이다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해 유도 방식을 지원하는 무선 전력 송신기에서의 상기 제 1 감지 신호를 디지털 핑 신호라고 하고, 제 2 감지 신호를 아날로그 핑 신호라고 한다.
즉, 본 실시 예에서는 서로 다른 세기를 가진 제 1 감지 신호와 제 2 감지 신호를 송출하여 물체의 존재 여부를 판단한다. 이때, 상기 제 1 감지 신호는 제 1 세기를 가질 수 있고, 상기 제 2 감지 신호는 상기 제 1 세기보다 낮은 제 2 세기를 가질 수 있다. 바람직하게, 상기 제 1 감지 신호는 디지털 핑 신호일 수 있다. 그리고, 상기 제 2 감지 신호는 아날로그 핑 신호일 수 있다. 또한, 상기 제 1 감지 신호는 롱 비콘 신호일 수 있고, 제 2 감지 신호는 숏 비콘 신호일 수 있다. 전자기 유도 방식을 지원하는 무선 전력 송신기에서의 제 1 감지 신호는 디지털 핑 신호일 수 있고, 전자기 공진 방식을 지원하는 무선 전력 송신기에서의 제 1 감지 신호는 롱 비콘 신호일 수 있다. 그리고, 전자기 유도 방식을 지원하는 무선 전력 송신 기에서의 제 2 감지 신호는 아날로그 핑 신호일 수 있고, 전자기 공진 방식을 지원하는 무선 전력 송신기에서의 제 2 감지 신호는 숏 비콘 신호일 수 있다.
본 실시 예에서는 초기 핑 신호 전송 절차에서 디지털 핑 신호를 우선적으로 전송하여, 이에 따른 상기 충전 영역 상에 수신기가 존재하는지 여부를 감지할 수 있다.
그리고, 상기 디지털 핑 신호가 전송된 시점에 상기 충전 영역 상에 수신기가 존재하는 경우, 상기 수신기는 상기 전송되는 디지털 핑 신호에 의해 부팅될 수 있다. 그리고, 상기 부팅된 수신기는 상기 무선전력 송신기로 응답신호를 송신할 수 있다. 예를 들어, 상기 부팅된 수신기는 상기 무선전력 송신기로 신호 세기 지시자를 송신할 수 있다.
이와 다르게, 상기 디지털 핑 신호가 전송된 시점에 상기 충전 영역 상에 수신기가 존재하지 않는 경우, 상기 무선 전력 송신기는 상기 디지털 핑 신호에 대한 응답 신호를 수신하지 않게 된다(X_SS).
무선 전력 송신기는 상기 디지털 핑 신호에 대한 응답 신호가 수신되지 않는 경우, 소정 아날로그 핑 전송 주기(T_A)로 아날로그 핑 신호를 전송할 수 있다. 이때, 상기 아날로그 핑 신호는 상기 아날로그 핑 전송 주기(T_A)에 따라 3회 전송될 수 있다. 그러나, 이는 일 실시 예에 불과하며, 상기 아날로그 핑 신호의 전송 횟수는 더 증가하거나 감소할 수 있을 것이다.
이후, 상기 무선 전력 송신기는 상기 전송되는 아날로그 핑 신호에 의해 변화하는 송신 코일의 상태 값을 측정한다. 그리고, 무선 전력 송신기는 상기 측정한 상태 값을 물체의 존재 여부를 판단하기 위한 기준 값으로 설정할 수 있다.
이때, 상기 상태 값은 무선 전력 송신기에 구비된 송신 코일의 일단 또는 양단에서 측정된 전류 값일 수 있다. 또한, 상기 상태 값은 무선 전력 송신기에 구비된 송신 코일의 일단 또는 양단에서 측정된 전압 값일 수 있다. 또한, 상기 상태 값은 상기 송신 코일의 양단 전압을 측정하여 획득한 품질 인자 값일 수 있다. 상기 품질 인자 값은 별도의 측정부(도시하지 않음)에 의해 측정될 수 있다. 바람직하게, 상기 무선 전력 송신기는 상기 아날로그 핑 신호에 의해 변화하는 공진 회로(예를 들어 무선 전력 전송을 위한 송신 코일 및/또는 공진 캐패시터의 일단 및/또는 타단)에 기초하여 품질 인자 값을 측정할 수 있다.
또한, 상기 상태 값은 실시 예에 따라 상기 아날로그 핑 신호를 전송함과 동시에 획득될 수 있고, 이와 다르게 상기 아날로그 핑 신호가 전송되고 일정 시간이 지난 후에 획득될 수 있다.
즉, 상기 송신 코일의 전류 값은 아날로그 핑 신호를 전송하기 위해 송신 코일에 전류를 인가했을 때에 순간적으로 측정될 수 있다.
또한, 상기 품질 인자 값은 상기 아날로그 핑 신호가 전송된 후에 일정 시간이 지난 후에 측정될 수 있다.
따라서, 본 실시 예에서의 상기 상태 값은 상기 아날로그 핑 신호가 전송된 시점부터 다음 주기의 아날로그 핑 신호가 전송되기 전까지의 기간 사이에 측정될 수 있다.
다시 말해서, 상기 상태 값은 송신 코일의 전류 값일 수 있고, 품질 인자 값일 수 있다. 이에 따라, 상기 송신 코일에 대한 전류 값은 상기 아날로그 핑 신호를 전송함과 동시에 측정될 수 있다. 또한, 이와 다르게 상기 품질 인자 값은 상기 아날로그 핑 신호가 전송된 시점부터 다음 주기의 아날로그 핑 신호가 전송되기 전까지의 기간 내에서 측정될 수 있다.
이때, 상기 기준 값은 1회 전송된 아날로그 핑 신호에 의해 측정된 송신 코일의 상태 값에 기초하여 설정될 수 있다. 다만, 상기와 같이 1회 측정된 상태 값으로 상기 기준 값을 설정하는 경우, 상기 기준 값에 대한 정확도가 떨어질 수 있으며, 물체의 존재 여부를 정확하게 판단하기 어려울 수 있다.
이에 따라, 무선 전력 송신기는 아날로그 핑 전송 주기(T_A)를 가지고 복수 회 전송되는 복수의 아날로그 핑 신호를 기준으로 변화하는 송신 코일의 상태 값을 각각 측정한다. 그리고, 무선 전력 송신기는 상기 측정된 복수의 상태 값의 평균 값을 가지고 상기 기준 값을 설정할 수 있다.
무선 전력 송신기는 충전 영역 상에 수신기가 존재하지 않는 경우, 상기 아날로그 핑 신호를 전송하여 상기 기준 값을 설정할 수 있다.
이때, 상기 기준 값은 충전 영역 상에 이물질이 존재하는 상태에서 측정된 상기 상태 값을 기준으로 설정될 수 있다.
즉, 전원 인가 이전부터 상기 충전 영역 상에 이물질이 존재한 경우, 상기 디지털 핑 신호에 대한 응답 신호는 수신되지 않을 것이며, 상기 상태 값은 상기 이물질이 존재하는 상태에서 측정될 수 있다.
본 실시 예에서는 무선 전력 송신기의 현재 상태에 맞는 최적의 기준 값을 설정할 수 있으며, 이에 따라 무의미하게 전송되는 디지털 핑 신호의 전송 횟수를 획기적으로 줄일 수 있도록 한다.
즉, 본 실시 예에서의 무선 전력 송신기는, 전원이 켜짐이 켜지고 부팅이 완료된 시점에 디지털 핑 신호를 우선적으로 전송한다. 그리고, 디지털 핑 신호에 대한 응답 신호가 수신되지 않는 경우, 아날로그 핑 신호를 전송하여 현 시점에서의 송신 코일의 상태 값을 가지고 물체의 존재 여부를 판단하기 위한 기준 값을 설정한다. 이에 따르면, 무선 전력 송신기는 자신의 현재 상태에 맞는 최적의 기준 값을 설정할 수 있으며, 이에 따른 물체 존재 여부의 판단 정확성을 높일 수 있다.
초기 핑 신호 전송 절차에서 물체 감지를 위한 기준 값이 설정되면, 소정 물체 감지 핑 신호 전송 절차를 개시할 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 물체 감지 핑 신호 전송 절차가 개시되면, 무선 전력 송신기는 아날로그 핑 전송 주기(T_A)로 아날로그 핑 신호를 전송할 수 있다.
이때, 상기 아날로그 핑 신호는 상기 초기 핑 신호 전송 절차와 물체 감지 핑 신호 전송 절차 사이에서 구분되지 않고, 아날로그 핑 전송 주기(T_A)를 기준으로 전송된다.
다시 말해서, 초기 부팅 완료 시점에 전송된 디지털 핑 신호에 대한 응답 신호가 수신되지 않는 경우, 무선 전력 송신기는 아날로그 핑 전송 주기(T_A)로 아날로그 핑 신호를 전송할 수 있다. 이때, 최초 전송되는 복수의 아날로그 핑 신호는 기준 값 설정을 위해 전송되는 제 2 감지 신호이고, 기준 값이 설정된 이후에 전송되는 아날로그 핑 신호는 물체의 존재 여부를 판단하기 위해 전송되는 제 2 감지 신호일 수 있다.
여기에서, 무선 전력 송신기는 기준 값 설정 이후에, 아날로그 핑 전송 주기(T_A)로 아날로그 핑 신호를 전송하고, 이에 따른 송신 코일의 상태 값을 측정한다. 즉, 송신 코일의 상태 값은 아날로그 핑 전송 주기(T_A)에 대응되게 측정될 수 있다.
그리고, 무선 전력 송신기는 상기 기준 값이 설정된 이후에 측정되는 송신 코일의 상태 값이 기설정된 기준 값과 상이하면, 충전 영역 상에 물체가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
바람직하게, 무선 전력 송신기는 아날로그 핑 전송 주기(T_A)로 아날로그 핑 신호를 전송하고, 이에 따른 송신 코일의 상태 값의 변화량을 감지할 수 있다. 그리고, 기설정된 기준 값에 대한 송신 코일의 상태 값의 변화량이 일정 임계 값을 초과하는 경우, 충전 영역 상에 물체가 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 일 예로, 상기 기준 값은 '30'으로 설정될 수 있다. 상기 '30'은 송신 코일의 전류 값일 수 있고, 이와 다르게 품질 인자 값일 수 있다. 그리고, 상기 임계 값은 '5'로 설정될 수 있다. 이에 따라, 무선 전력 송신기는 송신 코일의 상태 값이 '25'보다 작은 값으로 감소하거나, '35'보다 큰 값으로 증가하는 경우, 충전 영역 상에 물체가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
그리고, 무선 전력 송신기는 상기 물체가 존재하는 것으로 판단된 경우, 상기 아날로그 핑 전송 주기(T_A)로 전송되던 상기 아날로그 핑 신호의 전송을 중지시킨다. 이때, 디지털 핑 신호는 상기 물체가 존재하는 것으로 판단되기 이전까지는 전송되지 않는다. 다시 말해서, 디지털 핑 신호는 상기 기준 값을 기준으로 상기 송신 코일의 상태 값이 임계 값 이상으로 변화되기 전까지는 전송되지 않는다.
한편, 무선 전력송신기는 상기 물체가 존재하는 것으로 판단된 경우, 상기 물체가 이물질인지, 수신기인지를 판단할 수 있다. 즉, 무선 전력 송신기는 상기 물체가 존재하는 것으로 판단된 경우, 디지털 핑 신호를 전송할 수 있다. 이때, 디지털 핑 신호는 1회만 전송될 수 있고, 이와 다르게 일정 간격을 가지고 복수 회 전송될 수 있다. 이때, 상기 디지털 핑 신호가 전송되는 동안, 아날로그 핑 신호는 전송되지 않는다.
무선 전력 송신기는 상기 전송한 디지털 핑 신호에 대한 응답 신호의 수신 여부를 판단한다. 즉, 상기 물체가 수신기인 경우, 상기 수신기는 상기 전송되는 디지털 핑 신호에 의해 부팅될 수 있고, 상기 무선전력 송신기로 신호 세기 지시자와 같은 응답 신호를 송신할 수 있다. 이와 다르게, 상기 물체가 수신기가 아닌 이물질인 경우, 상기 무선 전력 송신기는 상기 디지털 핑 신호에 대한 응답 신호를 수신하지 않게 된다(X_SS).
한편, 상기 무선 전력 송신기는 상기 디지털 핑 신호에 대한 응답 신호가 수신되지 않는 경우, 상기 디지털 핑 신호의 전송을 다시 중단시킨다. 그리고, 무선 전력 송신기는 아날로그 핑 전송 주기(T_A)로 아날로그 핑 신호가 다시 전송되도록 한다.
이때, 무선 전력 송신기는 상기 송신 코일의 상태 값의 변화가 수신기가 아닌 이물질에 의해 발생한 것이므로, 이전에 설정한 기준 값을 갱신할 수 있다.
즉, 무선 전력 송신기는 상기 아날로그 핑 신호의 전송이 재개된 이후에 측정되는 송신 코일의 상태 값을 가지고 상기 기준 값을 갱신하는 것이다.
이와 다르게, 무선 전력 송신기는 이전에 최종 측정된 상기 송신 코일의 상태 값을 가지고 상기 기준 값을 갱신할 수 있다. 즉, 아날로그 핑 신호가 전송되고, 이에 따른 송신 코일의 상태 값에 변화가 발생한 경우에 디지털 핑 신호가 전송된다. 이때, 상기 디지털 핑 신호에 대한 응답 신호가 수신되지 않는 경우, 무선 전력 송신기는 상기 디지털 핑 신호를 전송하기 이전에 변화했던 상기 송신 코일의 상태 값을 가지고 기준 값을 갱신할 수 있다.
도 11은 다른 일 실시 예에 따른 물체 검출에 따른 핑 신호 전송 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11을 참조하면, 무선 전력 송신기는 충전 영역 상에 물체가 존재하지 않는 일반 상태에서의 송신 코일의 상태 값을 기준 값으로 하여 저장하고 있을 수 있다.
이에 따라, 초기 핑 신호 전송 절차에서 무선 전력 송신기는 아날로그 핑 전송 주기(T_A)로 아날로그 핑 신호를 전송한다. 상기 아날로그 핑 신호는 상기 송신 코일의 상태 값이 상기 기준 값과 상이한 값으로 변화한 경우-즉, 충전 영역 상에 물체가 존재하는 것으로 판단되는 경우-에 중단될 수 있다.
그리고, 상기 송신 코일의 상태 값이 상기 기준 값과 상이한 값으로 변경된 경우, 무선 전력 송신기는 아날로그 핑 신호의 전송을 중단하고 일정 횟수만큼 디지털 핑 신호를 전송할 수 있다. 이때, 상기 디지털 핑 신호는 도면에 도시된 바와 같이 2회 전송될 수 있다. 이와 다르게 디지털 핑 신호는 1회만 전송될 수도 있다.
이후, 상기 디지털 핑 신호가 전송된 시점에 상기 충전 영역 상에 수신기가 존재하면, 상기 수신기는 상기 전송되는 디지털 핑 신호에 의해 부팅될 수 있으며, 이에 따라 상기 무선전력 송신기로 신호 세기 지시자를 송신할 수 있다. 이와 다르게, 상기 디지털 핑 신호가 전송된 시점에 상기 충전 영역 상에 수신기가 존재하지 않는 경우, 상기 무선 전력 송신기는 상기 디지털 핑 신호에 대한 응답 신호를 수신하지 않게 된다(X_SS).
한편, 상기 무선 전력 송신기는 상기 디지털 핑 신호에 대한 응답 신호가 수신되지 않는 경우, 초기 핑 신호 전송 절차를 중지하고 물체 감지 핑 신호 절차로 진입할 수 있다.
무선 전력 송신기는 상기 디지털 핑 신호에 대한 응답 신호가 수신되지 않는 경우, 소정 아날로그 핑 전송 주기(T_A)로 아날로그 핑 신호를 전송할 수 있다. 이때, 상기 아날로그 핑 신호는 상기 아날로그 핑 전송 주기(T_A)에 따라 3회 전송될 수 있다. 그러나, 이는 일 실시 예에 불과하며, 상기 아날로그 핑 신호의 전송 횟수는 더 증가하거나 감소할 수 있을 것이다.
이후, 상기 무선 전력 송신기는 상기 전송되는 아날로그 핑 신호에 의해 변화하는 송신 코일의 상태 값을 측정한다. 그리고, 무선 전력 송신기는 상기 측정한 상태 값을 물체의 존재 여부를 판단하기 위한 기준 값으로 설정할 수 있다.
이때, 상기 상태 값은 무선 전력 송신기에 구비된 송신 코일의 일단 또는 양단에서 측정된 전류 값일 수 있다. 또한, 상기 상태 값은 무선 전력 송신기에 구비된 송신 코일의 일단 또는 양단에서 측정된 전압 값일 수 있다. 또한, 상기 상태 값은 상기 송신 코일의 양단 전압을 측정하여 획득한 품질 인자 값일 수 있다. 상기 품질 인자 값은 별도의 측정부(도시하지 않음)에 의해 측정될 수 있다. 바람직하게, 상기 무선 전력 송신기는 상기 아날로그 핑 신호에 의해 변화하는 공진 회로(예를 들어 무선 전력 전송을 위한 송신 코일 및/또는 공진 캐패시터의 일단 및/또는 타단)에 기초하여 품질 인자 값을 측정할 수 있다.
또한, 상기 상태 값은 실시 예에 따라 상기 아날로그 핑 신호를 전송함과 동시에 획득될 수 있고, 이와 다르게 상기 아날로그 핑 신호가 전송되고 일정 시간이 지난 후에 획득될 수 있다.
즉, 상기 송신 코일의 전류 값은 아날로그 핑 신호를 전송하기 위해 송신 코일에 전류를 인가했을 때에 순간적으로 측정될 수 있다.
또한, 상기 품질 인자 값은 상기 아날로그 핑 신호가 전송된 후에 일정 시간이 지난 후에 측정될 수 있다.
따라서, 본 실시 예에서의 상기 상태 값은 상기 아날로그 핑 신호가 전송된 시점부터 다음 주기의 아날로그 핑 신호가 전송되기 전까지의 기간 사이에 측정될 수 있다.
다시 말해서, 상기 상태 값은 송신 코일의 전류 값일 수 있고, 품질 인자 값일 수 있다. 이에 따라, 상기 송신 코일에 대한 전류 값은 상기 아날로그 핑 신호를 전송함과 동시에 측정될 수 있다. 또한, 이와 다르게 상기 품질 인자 값은 상기 아날로그 핑 신호가 전송된 시점부터 다음 주기의 아날로그 핑 신호가 전송되기 전까지의 기간 내에서 측정될 수 있다.
이때, 상기 기준 값은 아날로그 핑 신호를 1회 전송하고, 이에 따라 1회 측정된 송신 코일의 상태 값에 기초하여 설정될 수 있다. 다만, 상기와 같이 1회 측정된 상태 값으로 상기 기준 값을 설정하는 경우, 상기 기준 값에 대한 정확도가 떨어질 수 있으며, 물체의 존재 여부를 정확하게 판단하기 어려울 수 있다.
이에 따라, 무선 전력 송신기는 아날로그 핑 전송 주기(T_A)를 가지고 복수 회 아날로그 핑 신호를 전송하고, 이에 따른 송신 코일의 상태 값을 복수 회 측정한다. 그리고, 무선 전력 송신기는 상기 복수 회 측정된 상태 값의 평균 값을 가지고 상기 기준 값을 설정할 수 있다.
무선 전력 송신기는 충전 영역 상에 수신기가 존재하지 않는 경우, 상기 아날로그 핑 신호를 전송하여 상기 기준 값을 설정할 수 있다.
이때, 상기 기준 값은 충전 영역 상에 이물질이 존재하는 상태에서 측정된 상기 상태 값을 기준으로 설정될 수 있다.
무선 전력 송신기는 기준 값 설정 이후에, 계속적으로 아날로그 핑 전송 주기(T_A)로 아날로그 핑 신호를 전송하고, 이에 따른 송신 코일의 상태 값을 측정한다. 즉, 송신 코일의 상태 값은 아날로그 핑 전송 주기(T_A)에 대응되게 측정될 수 있다.
그리고, 무선 전력 송신기는 상기 기준 값이 설정된 이후에 측정되는 송신 코일의 상태 값이 기설정된 기준 값과 상이하면, 충전 영역 상에 물체가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
바람직하게, 무선 전력 송신기는 아날로그 핑 전송 주기(T_A)로 아날로그 핑 신호를 전송하고, 이에 따른 송신 코일의 상태 값의 변화량을 감지할 수 있다. 그리고, 기설정된 기준 값에 대한 송신 코일의 상태 값의 변화량이 일정 임계 값을 초과하는 경우, 충전 영역 상에 물체가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
그리고, 무선 전력 송신기는 상기 물체가 존재하는 것으로 판단된 경우, 상기 아날로그 핑 전송 주기(T_A)로 전송되던 상기 아날로그 핑 신호의 전송을 중지시킨다. 이때, 디지털 핑 신호는 상기 물체가 존재하는 것으로 판단되기 이전까지는 전송되지 않는다. 다시 말해서, 디지털 핑 신호는 상기 기준 값을 기준으로 상기 송신 코일의 상태 값이 임계 값 이상으로 변화되기 전까지는 전송되지 않는다.
한편, 무선 전력송신기는 상기 물체가 존재하는 것으로 판단된 경우, 상기 물체가 이물질인지, 수신기인지를 판단할 수 있다. 즉, 무선 전력 송신기는 상기 물체가 존재하는 것으로 판단된 경우, 디지털 핑 신호를 전송할 수 있다. 이때, 디지털 핑 신호는 1회만 전송될 수 있고, 이와 다르게 일정 간격을 가지고 복수 회 전송될 수 있다. 이때, 상기 디지털 핑 신호가 전송되는 동안, 아날로그 핑 신호는 전송되지 않는다.
무선 전력 송신기는 상기 전송한 디지털 핑 신호에 대한 응답 신호의 수신 여부를 판단한다. 즉, 상기 물체가 수신기인 경우, 상기 수신기는 상기 전송되는 디지털 핑 신호에 의해 부팅될 수 있고, 상기 무선전력 송신기로 신호 세기 지시자와 같은 응답 신호를 송신할 수 있다. 이와 다르게, 상기 물체가 수신기가 아닌 이물질인 경우, 상기 무선 전력 송신기는 상기 디지털 핑 신호에 대한 응답 신호를 수신하지 않게 된다(X_SS).
한편, 상기 무선 전력 송신기는 상기 디지털 핑 신호에 대한 응답 신호가 수신되지 않는 경우, 상기 디지털 핑 신호의 전송을 다시 중단시킨다. 그리고, 무선 전력 송신기는 아날로그 핑 전송 주기(T_A)로 아날로그 핑 신호가 다시 전송되도록 한다.
이때, 무선 전력 송신기는 상기 송신 코일의 상태 값의 변화가 수신기가 아닌 이물질에 의해 발생한 것이므로, 이전에 설정한 기준 값을 갱신할 수 있다.
즉, 무선 전력 송신기는 상기 아날로그 핑 신호의 전송이 재개된 이후에 측정되는 송신 코일의 상태 값을 가지고 상기 기준 값을 갱신하는 것이다.
이와 다르게, 무선 전력 송신기는 이전에 최종 측정된 상기 송신 코일의 상태 값을 가지고 상기 기준 값을 갱신할 수 있다. 즉, 아날로그 핑 신호가 전송되고, 이에 따른 송신 코일의 상태 값에 변화가 발생한 경우에 디지털 핑 신호가 전송된다. 이때, 상기 디지털 핑 신호에 대한 응답 신호가 수신되지 않는 경우, 무선 전력 송신기는 상기 디지털 핑 신호를 전송하기 이전에 변화했던 상기 송신 코일의 상태 값을 가지고 기준 값을 갱신할 수 있다.
도 12은 일 실시예에 따른 전자기 유도 방식을 지원하는 무선 전력 송신 장치의 무선 전력 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12를 참조하면, 기준 값을 기준으로 상기 송신 코일의 상태 값의 변화량이 임계 값을 초과하는 경우, 물체가 존재하는 것으로 판단하여 아날로그 핑 신호 전송을 중단하고, 디지털 핑 신호를 전송한다.
디지털 핑 신호에 의해 무선 전력 수신기가 부팅되어 신호 세기 지시자가 수신되면, 무선 전력 송신기는 식별 및 구성 단계를 거쳐 전력 전송 단계로 천이할 수 있다.
이와 다르게, 디지털 핑 신호에 의해 부팅된 수신기가 존재하지 않음에 따라 신호 세기 지시자가 수신되지 않는 경우, 디지털 핑 신호의 전송은 다시 중단되고, 아날로그 핑 신호의 전송이 재개될 수 있다.
도 13은 본 실시 예에 따른 물체 검출에 따른 비콘 신호 전송 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 13을 참조하면, 전자기 공진 방식을 지원하는 무선 전력 송신기는 전원이 인가되고 부팅이 완료되면, 초기 비콘 신호 전송 절차를 수행할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기는 전원이 켜진 시점으로부터 100ms 후에 초기 핑 신호 전송 절차를 수행할 수 있다.
이때, 상기 초기 비콘 신호 전송 절차는 충전 영역 상의 물체(여기에서의 물체는 이물질과 수신기를 모두 포함할 수 있음) 존재 여부를 판단하기 위한 기준 값 설정 과정이라고도 할 수 있다.
이에 따라, 본 실시 예에서는 초기 비콘 신호 전송 절차에서 무선 전력 송신기는 우선적으로 제 1 감지 신호를 전송할 수 있다. 상기 제 1 감지 신호는 롱 비콘 신호일 수 있다. 이때, 본 실시 예에서 전원이 켜지고 부팅이 완료된 시점에 제 1 감지 신호를 우선적으로 전송하는 이유는, 상기 전원이 인가되기 이전부터 상기 충전 영역 상에 수신기가 위치해있는 경우가 발생할 수 있기 때문이다. 상기 제 1 감지 신호를 롱 비콘 신호라고 하고, 제 2 감지 신호를 숏 비콘 신호라고 한다.
본 실시 예에서는 초기 비콘 신호 전송 절차에서 롱 비콘 신호를 우선적으로 전송하여, 이에 따른 상기 충전 영역 상에 수신기가 존재하는지 여부를 감지할 수 있다.
그리고, 상기 롱 비콘 신호가 전송된 시점에 상기 충전 영역 상에 수신기가 존재하는 경우, 상기 수신기는 상기 롱 비콘 신호에 대한 응답 신호로 광고 신호를 송신할 수 있다. 이와 다르게, 수신기가 존재하지 않는 경우, 상기 무선 전력 송신기는 상기 롱 비콘 신호에 대한 응답 신호를 수신하지 않게 된다(X_SS).
무선 전력 송신기는 상기 롱 비콘 신호에 대한 응답 신호가 수신되지 않는 경우, 소정 숏 비콘 신호 전송 주기 (T_SB)로 숏 비콘 신호를 전송할 수 있다. 이때, 상기 숏 비콘 신호는 상기 숏 비콘 신호 전송 주기 (T_SB)에 따라 3회 전송될 수 있다. 그러나, 이는 일 실시 예에 불과하며, 상기 숏 비콘 신호의 전송 횟수는 더 증가하거나 감소할 수 있을 것이다.
이후, 상기 무선 전력 송신기는 상기 숏 비콘 신호를 전송하고, 이에 따른 수신 공진기의 상태 값을 측정한다. 그리고, 무선 전력 송신기는 상기 측정한 상태 값을 물체의 존재 여부를 판단하기 위한 기준 값으로 설정할 수 있다. 이때, 상기 상태 값은 수신 공진기의 임피던스 값일 수 있다. 이와 다르게, 상태 값은 송신 코일의 전류, 전압 및 품질 인자 값일 수 있다.
이때, 상기 기준 값은 숏 비콘 신호를 1회 전송하고, 이에 따라 1회 측정된 상태 값을 기준으로 설정될 수 있다. 다만, 상기와 같이 1회 측정된 상태 값으로 상기 기준 값을 설정하는 경우, 상기 기준 값에 대한 정확도가 떨어질 수 있으며, 물체의 존재 여부를 정확하게 판단하기 어려울 수 있다.
이에 따라, 무선 전력 송신기는 숏 비콘 신호 전송 주기 (T_SB) 를 가지고 복수 회 숏 비콘 신호를 전송하고, 이에 따른 상태 값을 복수 회 측정한다. 그리고, 무선 전력 송신기는 상기 복수 회 측정된 상태 값의 평균 값을 가지고 상기 기준 값을 설정할 수 있다.
본 실시 예에서는 무선 전력 송신기의 현재 상태에 맞는 최적의 기준 값을 설정할 수 있으며, 이에 따라 무의미하게 전송되는 디지털 핑 신호의 전송 횟수를 획기적으로 줄일 수 있도록 한다.
즉, 본 실시 예에서의 무선 전력 송신기는, 전원이 켜지고 부팅이 완료된 시점에 롱 비콘 신호를 우선적으로 전송한다. 그리고, 롱 비콘 신호에 대한 응답 신호가 수신되지 않는 경우, 숏 비콘 신호를 전송하여 현 시점에서의 송신 코일의 상태 값을 가지고 물체의 존재 여부를 판단하기 위한 기준 값을 설정한다. 이에 따르면, 무선 전력 송신기는 자신의 현재 상태에 맞는 최적의 기준 값을 설정할 수 있으며, 이에 따른 물체 존재 여부의 판단 정확성을 높일 수 있다.
초기 비콘 신호 전송 절차에서 물체 감지를 위한 기준 값이 설정되면, 소정 물체 감지 비콘 신호 전송 절차를 개시할 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 물체 감지 비콘 신호 전송 절차가 개시되면, 무선 전력 송신기는 숏 비콘 신호 전송 주기 (T_SB)로 숏 비콘 신호를 전송할 수 있다.
그리고, 무선 전력 송신기는 상기 기준 값이 설정된 이후에 측정되는 상태 값이 기설정된 기준 값과 상이하면, 충전 영역 상에 물체가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
바람직하게, 무선 전력 송신기는 숏 비콘 신호 전송 주기 (T_SB)로 숏 비콘 신호를 전송하고, 이에 따라 측정된 상태 값의 변화량을 감지할 수 있다. 그리고, 기설정된 기준 값에 대한 상태 값의 변화량이 일정 임계 값을 초과하는 경우, 충전 영역 상에 물체가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
그리고, 무선 전력 송신기는 상기 물체가 존재하는 것으로 판단된 경우, 상기 숏 비콘 신호 전송 주기 (T_SB) 로 전송되던 상기 숏 비콘 신호의 전송을 중지시킨다. 이때, 롱 비콘 신호는 상기 물체가 존재하는 것으로 판단되기 이전까지는 전송되지 않는다. 다시 말해서, 롱 비콘 신호는 상기 기준 값을 기준으로 상기 상태 값이 임계 값 이상으로 변화되기 전까지는 전송되지 않는다.
한편, 무선 전력송신기는 상기 물체가 존재하는 것으로 판단된 경우, 상기 물체가 이물질인지, 수신기인지를 판단할 수 있다. 즉, 무선 전력 송신기는 상기 물체가 존재하는 것으로 판단된 경우, 롱 비콘 신호를 전송할 수 있다. 이때, 롱 비콘 신호는 1회만 전송될 수 있고, 이와 다르게 일정 간격을 가지고 복수 회 전송될 수 있다. 이때, 상기 롱 비콘 신호가 전송되는 동안, 숏 비콘 핑 신호는 전송되지 않는다.
무선 전력 송신기는 상기 전송한 롱 비콘 신호에 대한 응답 신호의 수신 여부를 판단한다. 즉, 상기 물체가 수신기인 경우, 상기 수신기는 상기 전송되는 롱 비콘 신호에 대한 응답 신호를 전송할 수 있다. 이와 다르게, 상기 물체가 수신기가 아닌 이물질인 경우, 상기 무선 전력 송신기는 상기 롱 비콘 신호에 대한 응답 신호를 수신하지 않게 된다(X_SS).
한편, 상기 무선 전력 송신기는 상기 롱 비콘 신호에 대한 응답 신호가 수신되지 않는 경우, 상기 롱 비콘 신호의 전송을 다시 중단시킨다. 그리고, 무선 전력 송신기는 숏 비콘 신호 전송 주기 (T_SB)로 숏 비콘 신호가 다시 전송되도록 한다.
이때, 무선 전력 송신기는 상기 기준 값을 갱신하는 동작을 수행할 수 있다.
도 14는 일 실시예에 따른 전자기 공진 방식을 지원하는 무선 전력 송신기의 무선 전력 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 14를 참조하면, 무선 전력 송신기는 숏 비콘 신호를 전송하고, 기설정된 기준 값을 기준으로 상태 값이 기설정된 임계 값 이상으로 변화하면, 물체가 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 그리고, 무선 전력 송신기는 상기 물체가 존재하는 것으로 판단되면, 숏 비콘 신호의 전송을 중단하고, 롱 비콘 신호를 전송할 수 있다.
롱 비콘 신호에 의해 무선 전력 수신기가 부팅되어 광고 신호가 무선 전력 수신기로부터 수신되면, 무선 전력 송신기는 수신기를 식별하여 해당 수신기가 정당한 수신기인지를 인증할 수 있다.
인증에 성공한 경우, 무선 전력 송신 장치는 해당 무선 전력 수신기로의 전력 전송을 위한 각종 구성 파라메터를 설정하는 전력 전송 상태로 천이할 수 있다.
전력 전송 상태에서, 무선 전력 송신 장치는 무선 전력 수신기로부터 수신되는 소정 피드백 신호에 기반하여 송출 전력 제어를 수행할 수 있다.
도 15는 본 실시 예에 따른 무선 전력 송신기의 무선 전력 송신 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 15를 참조하면, 전자기 유도 방식을 지원하는 무선 전력 송신기는 전원이 켜지고 부팅이 완료되면, 초기 핑 신호 전송 절차를 수행할 수 있다(S1501). 이때, 상기 초기 핑 신호 전송 절차는 충전 영역 상의 물체(여기에서의 물체는 이물질과 수신기를 모두 포함할 수 있음) 존재 여부를 판단하기 위한 기준 값 설정 과정이라고도 할 수 있다.
이에 따라, 본 실시 예에서는 초기 핑 신호 전송 절차에서 무선 전력 송신기는 우선적으로 제 1 감지 신호를 전송할 수 있다(S1502). 상기 제 1 감지 신호는 디지털 핑 신호일 수 있다. 이때, 본 실시 예에서 전원이 켜지고 부팅이 완료되는 시점에 제 1 감지 신호를 우선적으로 전송하는 이유는, 상기 전원이 인가되기 이전부터 상기 충전 영역 상에 수신기가 위치해있는 경우가 발생할 수 있기 때문이다.
본 실시 예에서는 초기 핑 신호 전송 절차에서 디지털 핑 신호를 우선적으로 전송하여, 이에 따른 상기 충전 영역 상에 수신기가 존재하는지 여부를 감지할 수 있다.
이후, 무선 전력 송신기는 상기 전송한 디지털 핑 신호에 대한 응답 신호의 수신 여부를 판단할 수 있다(S1503). 즉, 무선 전력 송신기는 상기 전송한 디지털 핑 신호에 대한 응답 신호로 신호 세기 지시자의 수신 여부를 판단할 수 있다.
그리고, 상기 디지털 핑 신호가 전송된 시점에 상기 충전 영역 상에 수신기가 존재하는 경우, 상기 수신기는 상기 전송되는 디지털 핑 신호에 의해 부팅될 수 있다. 그리고, 상기 부팅된 수신기는 상기 무선전력 송신기로 응답신호를 송신할 수 있다. 예를 들어, 상기 부팅된 수신기는 상기 무선전력 송신기로 신호 세기 지시자를 송신할 수 있다.
이와 다르게, 상기 디지털 핑 신호가 전송된 시점에 상기 충전 영역 상에 수신기가 존재하지 않는 경우, 상기 무선 전력 송신기는 상기 디지털 핑 신호에 대한 응답 신호를 수신하지 않게 된다(X_SS).
무선 전력 송신기는 상기 디지털 핑 신호에 대한 응답 신호가 수신되지 않는 경우, 소정 아날로그 핑 전송 주기(T_A)로 아날로그 핑 신호를 전송할 수 있다(S1504). 이때, 상기 아날로그 핑 신호는 상기 아날로그 핑 전송 주기(T_A)에 따라 3회 전송될 수 있다. 그러나, 이는 일 실시 예에 불과하며, 상기 아날로그 핑 신호의 전송 횟수는 더 증가하거나 감소할 수 있을 것이다.
이후, 상기 무선 전력 송신기는 상기 전송되는 아날로그 핑 신호에 의해 변화하는 송신 코일의 상태 값을 측정한다(S1505). 그리고, 무선 전력 송신기는 상기 측정한 상태 값을 물체의 존재 여부를 판단하기 위한 기준 값으로 설정할 수 있다(S1506).
이때, 상기 상태 값은 무선 전력 송신기에 구비된 송신 코일의 일단 또는 양단에서 측정된 전류 값일 수 있다. 또한, 상기 상태 값은 무선 전력 송신기에 구비된 송신 코일의 일단 또는 양단에서 측정된 전압 값일 수 있다. 또한, 상기 상태 값은 상기 송신 코일의 양단 전압을 측정하여 획득한 품질 인자 값일 수 있다. 상기 품질 인자 값은 별도의 측정부(도시하지 않음)에 의해 측정될 수 있다. 바람직하게, 상기 무선 전력 송신기는 상기 아날로그 핑 신호에 의해 변화하는 공진 회로(예를 들어 무선 전력 전송을 위한 송신 코일 및/또는 공진 캐패시터의 일단 및/또는 타단)에 기초하여 품질 인자 값을 측정할 수 있다.
이때, 상기 기준 값은 1회 전송된 아날로그 핑 신호에 의해 측정된 송신 코일의 상태 값에 기초하여 설정될 수 있다. 다만, 상기와 같이 1회 측정된 상태 값으로 상기 기준 값을 설정하는 경우, 상기 기준 값에 대한 정확도가 떨어질 수 있으며, 물체의 존재 여부를 정확하게 판단하기 어려울 수 있다.
이에 따라, 무선 전력 송신기는 아날로그 핑 전송 주기(T_A)를 가지고 복수 회 전송되는 복수의 아날로그 핑 신호를 기준으로 변화하는 송신 코일의 상태 값을 각각 측정한다. 그리고, 무선 전력 송신기는 상기 측정된 복수의 상태 값의 평균 값을 가지고 상기 기준 값을 설정할 수 있다.
무선 전력 송신기는 충전 영역 상에 수신기가 존재하지 않는 경우, 상기 아날로그 핑 신호를 전송하여 상기 기준 값을 설정할 수 있다. 이때, 상기 기준 값은 충전 영역 상에 이물질이 존재하는 상태에서 측정된 상기 상태 값을 기준으로 설정될 수 있다.
즉, 전원 인가 이전부터 상기 충전 영역 상에 이물질이 존재한 경우, 상기 디지털 핑 신호에 대한 응답 신호는 수신되지 않을 것이며, 상기 상태 값은 상기 이물질이 존재하는 상태에서 측정될 수 있다.
본 실시 예에서는 무선 전력 송신기의 현재 상태에 맞는 최적의 기준 값을 설정할 수 있으며, 이에 따라 무의미하게 전송되는 디지털 핑 신호의 전송 횟수를 획기적으로 줄일 수 있도록 한다.
즉, 본 실시 예에서의 무선 전력 송신기는, 부팅 완료 시점에 디지털 핑 신호를 우선적으로 전송한다. 그리고, 디지털 핑 신호에 대한 응답 신호가 수신되지 않는 경우, 아날로그 핑 신호를 전송하여 현 시점에서의 송신 코일의 상태 값을 가지고 물체의 존재 여부를 판단하기 위한 기준 값을 설정한다. 이에 따르면, 무선 전력 송신기는 자신의 현재 상태에 맞는 최적의 기준 값을 설정할 수 있으며, 이에 따른 물체 존재 여부의 판단 정확성을 높일 수 있다.
초기 핑 신호 전송 절차에서 물체 감지를 위한 기준 값이 설정되면, 소정 물체 감지 핑 신호 전송 절차를 개시할 수 있다. 물체 감지 핑 신호 전송 절차가 개시되면, 무선 전력 송신기는 아날로그 핑 전송 주기(T_A)로 아날로그 핑 신호를 전송할 수 있다(S1507).
그리고, 무선 전력 송신기는 상기 기준 값이 설정된 이후에 측정되는 송신 코일의 상태 값의 변화 여부를 판단할 수 있다(S1507). 즉, 무선 전력 송신기는 상기 기준 값이 설정된 이후에 측정되는 송신 코일의 상태 값을 가지고 물체의 존재 여부를 판단할 수 있다.
바람직하게, 무선 전력 송신기는 아날로그 핑 전송 주기(T_A)로 아날로그 핑 신호를 전송하고, 이에 따른 송신 코일의 상태 값의 변화량을 감지할 수 있다. 그리고, 기설정된 기준 값에 대한 송신 코일의 상태 값의 변화량이 일정 임계 값을 초과하는 경우, 충전 영역 상에 물체가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
그리고, 무선 전력 송신기는 상기 물체가 존재하는 것으로 판단된 경우, 상기 아날로그 핑 전송 주기(T_A)로 전송되던 상기 아날로그 핑 신호의 전송을 중지하고, 상기 단계(S1502)로 복귀하여 디지털 핑 신호의 송신이 재개되도록 한다. 이때, 디지털 핑 신호는 상기 물체가 존재하는 것으로 판단되기 이전까지는 전송되지 않는다. 다시 말해서, 디지털 핑 신호는 상기 기준 값을 기준으로 상기 송신 코일의 상태 값이 임계 값 이상으로 변화되기 전까지는 전송되지 않는다.
또한, 무선 전력 송신기는 상기 단계(S1502)에서 전송되는 디지털 핑 신호에 대한 응답 신호가 수신되면, 식별 및 구성 단계를 진행할 수 있다(S1509).
이후, 무선 전력 송신기는 식별 및 구성 단계를 토대로 결정된 송신 전력을 토대로 전력 전송 단계를 진행할 수 있다(S1510).
한편, 무선 전력 송신기는 전력 전송 종료 이벤트가 발생했는지 여부를 판단할 수 있다(S1511). 즉, 무선 전력 송신기는 전력 전송 중에 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, 전력 전송을 중단하고, 디지털 핑 신호 송출 단계(S1502)로 진입할 수 있다.
본 실시 예에서는 무선 전력 송신기의 전원이 켜지고, 부팅이 완료되는 시점에 디지털 핑 신호를 우선적으로 전송한다. 그리고, 디지털 핑 신호에 대한 응답 신호가 수신되지 않는 경우, 아날로그 핑 신호를 전송하여 현 시점에서의 송신 코일의 상태 값을 가지고 물체의 존재 여부를 판단하기 위한 기준 값을 설정한다. 이와 같은 본 실시 예에 의하면, 현재 상태에 맞는 최적의 기준 값을 설정할 수 있으며, 이에 따른 물체 존재 여부의 판단 정확성을 높일 수 있다.
또한, 본 실시 예에 의하면, 기준 값과는 다른 값으로 송신 코일의 상태 값이 변경되기 이전까지는 디지털 핑 신호의 송출 없이 아날로그 핑 신호만을 송출하도록 한다. 이에 따라, 본 실시 예에서는 디지털 핑 신호의 송출을 최소화할 수 있으며, 이에 따른 전력 낭비, 발열 현상 및 소음 발생을 최소화할 수 있다.
또한, 본 실시 예에서는 이물질과 무선 전력 수신기를 구분하기 위한 기준 값을 갱신한다. 이에 따라, 본 실시 예에서는 다양한 복합적인 상황에서의 수신기 식별력을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시 예에서는 상기 기준 값을 설정하기 위한 조건으로 품질 인자 값을 사용하며, 이에 따른 수신기의 존재 여부를 더욱 정확하게 판단할 수 있으며, 이에 따른 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 블록도이다.
도 16을 참조하면, 무선 전력 송신 장치(1600)는 통신부(1610), 물체 감지부(1620), 수신기 식별부(1630), 식별및 구성부(1630), 이물질 감지부(1640), 전력 송신부(1650), 표시부(1660), 허용치 갱신부(1670) 및 타이머(1680)를 포함하는 하부 모듈들과 상기 하부 모듈들의 전체적인 동작을 제어하는 제어부(1690)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 도 16에 도시된 무선 전력 송신 장치(1600)의 구성 요소들은 반드시 필수적인 구성 요소들은 아니어서, 일부 구성 요소가 변경 또는(및) 추가 또는(및) 삭제될 수도 있음을 주의해야 한다.
통신부(1610)는 무선 전력 수신 장치와의 인밴드 통신 또는 대역외 통신을 수행하여 각종 제어 신호 및 상태 정보를 송수신할 수 있다. 여기서, 대역외 통신은 블루투스 저전력 통신과 같은 근거리 무선 통신을 포함할 수 있다.
일 예로, 전자기 유도 방식을 지원하는 무선 전력 송신 장치(1600)의 통신부(1610)는 인밴드 통신을 통해 무선전력 수신 장치로부터 신호 세기 지시자와 같은 피드백 신호를 수신할 수 있다.
다른 일 예로, 전자기 공진 방식을 지원하는 무선 전력 송신 장치(1600)의 통신부(1610)는 대역외 통신을 통해 무선 전력 수신 장치로부터 광고 신호와 같은 피드백 신호를 수신할 수 있다.
물체 감지부(1620)는 무선 전력 송신 장치(1600)의 충전 영역에 전도성 물체가 존재하는지를 감지할 수 있다.
일 예로, 물체 감지부(1620)는 전력 송신부(1650)를 통해 송출되는 아날로그 핑 신호에 대해 측정된 전류 변화량 또는 품질 인자 값을 기설정된 기준 값과 비교하여 충전 영역에 전도성 물체가 존재하는지를 판단할 수 있다.
상세하게, 물체 감지부(1620)는 아날로그 핑 신호의 전류 변화량이 소정 허용치를 초과하면, 충전 영역에 전도성 물체가 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 충전 영역은 평면 충전 베드로 구성될 수 있으나 이에 한정되지는 않으며, 무선 충전이 가능하게 구성된 영역이면 족하다. 아날로그 핑 신호에 대한 전류 변화량은 전원으로 인가되는 DC 전압을 소정 DC 전압으로 변환하는 벅 컨버터(Buck Converter)의 출력 전류의 세기 변화량으로 측정될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 전류 변화량의 측정 위치는 충전 영역에 전도성 물체가 위치됨에 따라 전류의 변화가 감지되는 위치이면 족하다.
식별 및 구성부(1630)는 무선 전력 수신 장치로부터 수신되는 각종 신호에 기반하여 수신기를 식별 및 인증하고, 인증에 성공한 경우, 전력 전송을 위한 각종 구성 파라메터를 설정하는 기능을 수행할 수 있다. 일 예로, 구성 파라메터는 식별된 수신기의 카테고리 또는 전력 등급, 식별된 수신기의 상태 정보, 식별된 수신기에 할당된 우선 순위 정보 등에 기반하여 적응적으로 설정될 수 있다.
이물질 감지부(1640)는 충전 영역에 감지된 전도성 물체가 이물질인지를 판단할 수 있다. 일 예로, 이물질 감지부(1640)는 전도성 물체가 감지된 후 전송하는 디지털 핑 신호 또는 롱 비콘 신호에 대한 피드백 신호의 정상 수신 여부에 기반하여 감지된 물체가 이물질인지 여부를 판단할 수 있다. 감지된 물체가 이물질인 것으로 판단되면, 이물질 감지부(1640)는 이물질이 감지되었음을 지시하는 소정 제어 신호를 제어부(1690)에 전달할 수 있다.
일 예로, 제어부(1690)는 초기 핑 신호 전송 절차에 따라 아날로그 핑 신호를 전송한 후에 측정된 송신 코일의 상태 값으로 기준 값을 설정한다. 그리고, 제어부(1690)는 물체 감지 핑 신호 전송 절차에 따른 핑 신호 전송을 개시하도록 전력 송신부(1650)를 제어할 수 있다.
다른 일 예로, 제어부(1690)는 초기 비콘 신호 전송 절차에 따라 숏 비콘 신호를 전송한 후에 측정된 상태 값을 가지고 기준 값을 설정한다. 그리고, 제어부(1690)는 물체 감지 비콘 신호 전송 절차에 따른 비콘 신호 전송을 개시하도록 전력 송신부(1650)를 제어할 수 있다.
전력 송신부(1650)는 교류 전력 신호를 위한 동작 주파수를 생성하도록 구성된 주파수 생성기, 동작 주파수로 변조된 교류 신호를 무선으로 전송하도록 구성된 송신 코일 등을 포함하여 구성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전력 송신부(1650)는 전원으로부터 인가된 DC 전력을 특정 DC 전력으로 변환하는 전력 변환부-예를 들면, DC/DC 컨버터 또는 벅 컨버터 등을 포함할 수 있음- 및 전력 전송 효율을 극대화시키기 위해 전력변환부와 송신공진기 사이의 임피던스를 정합하는 매칭 회로(Matching Circuit) 중 적어도 하나를 더 포함하여 구성될 수 있다.
표시부(1660)는 제어부(1690)의 소정 제어 신호에 따라 충전 영역에 이물질이 존재함을 지시하는 소정 알람 신호를 구비된 출력 장치를 통해 출력할 수 있다. 여기서, 출력 장치는 비퍼(beeper), LED 램프, 부저(buzzer) 및 디스플레이 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
허용치 갱신부(1670)는 제어부(1690)로부터 이물질이 감지되었음을 지시하는 소정 제어 신호가 수신되면, 물체의 존재 여부를 판단하기 위한 기준 값을 현 시점에서 아날로그 핑 신호 또는 숏 비콘 신호를 전송한 후에 획득한 상태 값으로 갱신할 수 있다.
타이머(1670)는 아날로그 핑 신호 전송 주기나 숏 비콘 신호 전송 주기에 대한 타이머를 구동시킬 수 있다. 그리고, 타이머(1670)의 구동에 따라 제어부(1690)는 아날로그 핑 신호나 숏 비콘 신호가 전송되도록 전력 송신부(1650)를 제어할 수 있다.
본 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치(1600)는 기준 값을 기준으로 아날로그 핑 신호나 숏 비콘 신호에 대한 상태 값의 변화가 이루어지기전까지 디지털 핑 신호나 롱 비콘 신호의 전송을 중단함으로써, 전력 낭비를 최소화시킬 수 있을 뿐만 아니라 이물질에 의해 발열되는 것을 미연에 방지할 수 있는 장점이 있다.
상술한 실시예에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있으며, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상술한 방법을 구현하기 위한 기능적인(function) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (18)

  1. 제 1 감지 신호를 전송하는 단계;
    상기 감지 신호에 대한 응답 신호의 수신 여부를 판단하는 단계;
    상기 응답 신호가 수신되지 않으면, 상기 제 1 감지 신호의 전송을 중단하고 제 2 감지 신호를 전송하는 단계;
    무선 전력 송신 코일의 상태 값을 측정하는 단계; 및
    상기 상태 값을 물체의 존재 여부를 판단하기 위한 기준 값으로 설정하는 단계를 포함하는
    무선 전력 송신 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 감지 신호는 제 1 세기를 가지고,
    상기 제 2 감지 신호는 상기 제 1 세기보다 작은 제 2 세기를 가지는
    무선 전력 송신 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 감지 신호를 전송하는 단계는,
    무선 전력 송신기에 전원이 켜지고 부팅이 완료된 시점에 상기 제 1 감지 신호를 전송하는 단계를 포함하는
    무선 전력 송신 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 기준 값은
    일정 주기로 측정되는 복수의 상태 값의 평균 값으로 설정되는
    무선 전력 송신 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 감지 신호는,
    상기 기준 값이 설정된 이후에도 일정 주기로 전송되며,
    상기 기준 값이 설정된 이후에 측정되는 상기 송신 코일의 상태 값에 기초하여 상기 물체의 존재 여부를 판단하는 단계를 포함하는
    무선 전력 송신 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 물체의 존재 여부를 판단하는 단계는,
    상기 기준 값이 설정된 이후에 측정되는 상기 상태 값과 상기 기준 값을 비교하는 단계와,
    상기 상태 값과 상기 기준 값의 비교 결과, 상기 기준 값을 기준으로 상기 상태 값이 기 설정된 임계 값 이상으로 변화하면, 상기 물체가 존재하는 것으로 판단하는 단계를 포함하는
    무선 전력 송신 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제 1 감지 신호는,
    상기 기준 값을 기준으로 상기 상태 값이 기설정된 임계 값 이상으로 변화하기 이전까지 전송이 중단되고,
    상기 기준 값을 기준으로 상기 상태 값이 기설정된 임계 값 이상으로 변화하면, 상기 제 2 감지 신호의 전송을 중단하고 상기 제 1 감지 신호의 전송을 재개하는 단계를 포함하는
    무선 전력 송신 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 전송이 재개된 제 1 감지 신호에 대한 응답 신호가 수신되지 않는 경우, 상기 제 1 감지 신호의 전송을 중단하고 상기 제 2 감지 신호의 전송을 재개하는 단계를 포함하는
    무선 전력 송신 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제 2 감지 신호의 전송이 재개되면, 상기 설정된 기준 값을 갱신하는 단계를 포함하는
    무선 전력 송신 방법.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 상태 값은,
    상기 송신 코일의 전류 값 및 품질 인자 값을 포함하고,
    상기 기준 값은,
    상기 전류 값에 대한 제 1 기준 값과,
    상기 품질 인자 값에 대한 제 2 기준 값을 포함하는
    무선 전력 송신 방법.
  11. 제 1 감지 신호 및 제 2 감지 신호를 전송하는 전력 송신부;
    상기 전력 송신부의 상태 값을 측정하는 측정부;
    상기 제 1 감지 신호에 대한 응답 신호의 수신 여부에 기초하여 무선 전력 수신기의 존재 여부를 판단하는 물체 감지부; 및
    상기 측정부를 통해 측정되는 상태 값에 기초하여 상기 전력 송신부를 통해 상기 제 1 감지 신호 및 상기 제 2 감지 신호가 전송되도록 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    전원이 인가되는 파워 온 시점에 상기 제 1 감지 신호가 전송되도록 하고,
    상기 제 1 감지 신호에 대한 응답 신호가 수신되지 않는 경우, 상기 제 1 감지 신호의 전송을 중단한 후 상기 제 2 감지 신호가 전송되도록 하고,
    상기 제 2 감지 신호가 전송된 이후에 상기 측정부를 통해 측정되는 상태 값을 가지고 물체의 존재 여부를 판단하기 위한 기준 값을 설정하는,
    무선 전력 송신기.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 제 1 감지 신호는 제 1 세기를 가지고,
    상기 제 2 감지 신호는 상기 제 1 세기보다 작은 제 2 세기를 가지는
    무선 전력 송신기.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제 2 감지 신호가 전송된 이후에 상기 측정부를 통해 일정 주기로 측정되는 복수의 상태 값의 평균 값을 상기 기준 값으로 설정하는
    무선 전력 송신기.
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 기준 값이 설정된 이후에도 일정 주기로 상기 제 2 감지 신호가 전송되도록 하고,
    상기 기준 값이 설정된 이후에 상기 측정부를 통해 측정되는 상태 값과 상기 기준 값을 비교하고,
    상기 상태 값과 상기 기준 값의 비교 결과, 상기 기준 값을 기준으로 상기 상태 값이 기설정된 임계 값 이상으로 변화하면, 물체가 존재하는 것으로 판단하는
    무선 전력 송신기.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 기준 값을 기준으로 상기 상태 값이 기설정된 임계 값 이상으로 변화하기 이전까지 상기 제 1 감지 신호의 전송을 중단하고,
    상기 기준 값을 기준으로 상기 상태 값이 기설정된 임계 값 이상으로 변화하면, 상기 제 2 감지 신호의 전송을 중단하고 상기 제 1 감지 신호의 전송이 재개되도록 하는
    무선 전력 송신기.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 전송이 재개된 제 1 감지 신호에 대한 응답 신호가 수신되지 않는 경우, 상기 제 1 감지 신호의 전송을 중단하고 상기 제 2 감지 신호의 전송이 재개되도록 하는
    무선 전력 송신기.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제 2 감지 신호의 전송이 재개되면, 상기 측정부를 통해 측정되는 상태 값을 가지고 상기 기준 값을 갱신하는
    무선 전력 송신기.
  18. 제 11항에 있어서,
    상기 상태 값은,
    상기 전력 송신부의 전류 값 및 품질 인자 값을 포함하고,
    상기 기준 값은,
    상기 전류 값에 대한 제 1 기준 값과,
    상기 품질 인자 값에 대한 제 2 기준 값을 포함하는
    무선 전력 송신기
KR1020180134991A 2018-11-06 2018-11-06 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 송신 방법 KR20200051985A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180134991A KR20200051985A (ko) 2018-11-06 2018-11-06 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 송신 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180134991A KR20200051985A (ko) 2018-11-06 2018-11-06 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 송신 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200051985A true KR20200051985A (ko) 2020-05-14

Family

ID=70736954

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180134991A KR20200051985A (ko) 2018-11-06 2018-11-06 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 송신 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20200051985A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3467997A1 (en) Wireless power transmission method and device therefor
US10797507B2 (en) Wireless charging method, and apparatus and system therefor
US10809343B2 (en) Wireless power transmission method and device in wireless charging system
US20150270740A1 (en) Method for preventing cross connection in wireless charging
US20180219428A1 (en) Method and apparatus for identifying wireless power receiver
KR20180002999A (ko) 무선 전력 송신 코일 형상 및 코일의 배치 방법
KR20170021011A (ko) 무선 전력 송신기 및 이와 연결되는 차량 제어 유닛
US20180212470A1 (en) Wirelessly charging battery and wireless charging control method
KR20170135443A (ko) 무선 전력 전송 방식 스위칭 방법 및 장치
US20190020225A1 (en) Wireless power control method and device therefor
US11271432B2 (en) Wireless power control method and device
KR20170107155A (ko) 무선 충전 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템
KR20180005421A (ko) 폴더블 무선 전력 송신기 및 제어 방법
KR20180028175A (ko) 근거리 통신(Near Field Communication, NFC) 안테나를 포함하는 무선 전력 수신기의 제어 방법 및 장치
KR20170138271A (ko) 무선 전력 수신기의 동작 방법 및 무선 전력 송신기의 동작 방법
KR102544167B1 (ko) 무선 충전 시스템에서의 무선 전력 송신 방법 및 장치
KR20170016171A (ko) 무선 전력 수신기 식별 방법 및 장치
KR20180017415A (ko) 무선 충전 시스템에서의 무선 전력 송신 방법 및 장치
KR20170130974A (ko) 멀티 모드 수신기의 동작 방법
KR20180006665A (ko) 무선 충전 기기를 이용한 전력 수집 장치 및 제어 방법
KR20180056181A (ko) 멀티 코일을 이용한 무선 전력 전송 방법 및 장치
KR20190030005A (ko) 무선 충전 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템
KR20200051985A (ko) 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 송신 방법
KR20180012962A (ko) 근거리 통신(Near Field Communication, NFC)을 이용한 무선 전력 전송 제어 장치 및 방법
KR20170124289A (ko) 멀티 모드 송신기의 동작 방법