KR20200056618A - 무선 충전 장치 - Google Patents

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KR20200056618A
KR20200056618A KR1020180140516A KR20180140516A KR20200056618A KR 20200056618 A KR20200056618 A KR 20200056618A KR 1020180140516 A KR1020180140516 A KR 1020180140516A KR 20180140516 A KR20180140516 A KR 20180140516A KR 20200056618 A KR20200056618 A KR 20200056618A
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손도현
서정교
황효균
이성훈
김재열
박용철
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 이동 단말기에 무선으로 전력을 전송하는 파워 트랜스미터; 기 설정 거리 안에 위치한 상기 이동 단말기와 신호를 교환하는 통신부; 및 상기 통신부를 통해, 상기 이동 단말기의 정보를 수신하고, 상기 파워 트랜스미터를 통한 전력 전송 이전에, 상기 정보에 기초하여, 이물질(FO : Foreign Object)을 검출하는 프로세서;를 포함하는 무선 충전 장치에 관한 것이다.

Description

무선 충전 장치{Wireless charger}
본 발명은 무선 충전 장치에 관한 것이다.
이동 단말기 무선 충전 장치가 시중에서 선보이고 있다. 종래 기술에 따른 무선 충전 장치는, 이동 단말기의 특정 기종에만 매칭되게 제조되어, 기종별 충전 은 고려되지 않았다.
한편, 동전, 열쇠고리와 같은 이물질이 있는 상태에서, 무선 충전을 시도하는 경우, 충전이 잘 이루어지지 않는 것은 물론, 화재 발생 위험까지 있다. 이러한 이물질에 대한 검출은, 품질 계수(Q-factor)에 의해 이루어진다.
종래 기술에 따른 무선 충전 장치는 무선 충전 이전에 이물질을 검출하지 못하는 문제가 있다.
도 10의 데이터에서 확인되는 바와 같이, 이동 단말기의 종류에 따라 품질 계수는 상이하고, 이물질이 존재하는 상태에서의 품질 계수도 상이하다. 예를 들면, 이물질이 존재하지 않는 상태에서의 A 이동 단말기의 품질 계수는 제4 이물질이 존재하는 C 이동 단말기의 품질 계수와 동일하여, 무선 충전 장치는 이물질의 존재 여부에 대해 명확하게 판단할 수 없는 문제가 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여, 여러 종류의 이동 단말기에 대해 무선 충전을 하는 경우에도 각각의 이동 단말기에 맞춰 이물질을 검출할 수 있는 무선 충전 장치를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 장치는, 이동 단말기로부터 수신한 정보에 기초하여 전력 전송 이전에 이물질을 검출한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째, 개별 휴대폰에 따른 이물질의 정밀한 구별이 가능하도록 사전에 전력전달 송신기 설계할 수 있는 장점이 있다.
둘째, 송신기 동작영역 안에서의 정밀한 이물질 검출이 가능함에 따라 안전성을 확보한 동작영역을 확보할 수 있게 되었다.
셋째, friendly metal 성분이 많은 휴대폰의 경우 이물질이 없음에도 FO로 검출되는 이슈를 막을수 있게 되었다
넷째, 종래의 특정 단일 수치로 FO를 판별하는 방식과 함께 제안된 모바일 기기 정보를 활용한 threshold 설계 방법을 함께 적용하게 되면 종래의 모바일 기기와 더불어 미래의 기기에 대하여서도 FO검출 기능이 상호 보완될 수 있도록 설계되는 장점을 가지게 된다.
다섯째, 향후 무선충전 송신기 software를 통하여 사전에 설계된 threshold들를 업데이트 하게 되다면 미래의 무선충전 모바일 기기에 대하여서도 추가적으로 검출 성능을 확보할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 장치의 무선 충전 방식을 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 3a 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 패킷 데이터를 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 장치의 동작을 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 10은 여러 종류의 이동 단말기별로 여러 종류의 이물질이 존재하는 각각의 경우의 품질 계수를 측정한 데이터이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 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. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이동 단말기용 무선 충전 장치의 무선 충전 방식을 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 1을 참조하면, 이동 단말기용 무선 충전 장치(100)(이하, 무선 충전 장치)는, 유도 결합 방식 또는 공진 결합 방식을 이용할 수 있다.
유도 결합 방식(Inductive Coupling) 방식은, 인접한 두 개의 코일(coil) 중 1차 코일(coil)에 흐르는 전류의 세기를 변화시키면 그 전류에 의해 자기장이 변하고, 이로 인하여 2차 코일(coil)을 지나는 자속이 변하게 되어 2차 코일(coil)측에 유도 기전력이 생기게 되는 원리를 이용한다. 즉, 이 방식에 따르면, 두 개 도선을 공간적으로 움직이지 않고도 두 개 코일(coil)을 근접시킨 채 1차 코일(coil)의 전류만 변화시키면 유도 기전력이 생기게 된다.
공진 결합(Resonance Coupling) 방식은, 일정 거리가 떨어진 두 개의 코일(coil) 중 1차 코일(coil)에 공진 주파수(Resonance Frequncy)를 인가하여 발생한 자기장 변화량 중 일부가 동일한 공진 주파수의 2차 코일(coil)에 인가되어 2차 코일(coil)에서 유도 기전력이 발생되는 원리를 이용한다. 즉, 이 방식에 따르면, 송수신 장치가 각각 동일 주파수로 공진하는 경우, 전자파가 근거리 전자장을 통해 전달되게 되므로, 주파수가 다르면 에너지 전달이 없게 된다.
유도 결합 방식 또는 공진 결합 방식에서 1차 코일은, 전송 코일(도 2의 116)로 명명될 수 있고, 2차 코일은, 수신 코일(도 2의 216)로 명명될 수 있다.
무선 충전 장치(100)는, 하나 이상의 이동 단말기(200)에 전력을 무선으로 전송할 수 있다.
이를 위해, 무선 충전 장치(100)는, 복수의 전송 코일을 포함할 수 있다.
도 2은 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 2을 참조하면, 무선 충전 시스템(1)은, 무선 충전 장치(100) 및 하나 이상의 이동 단말기(200)를 포함할 수 있다.
무선 충전 장치(100)는, 파워 트랜스미터(110), 통신부(120 또는 116) 및 프로세서(170)를 포함할 수 있다. 무선 충전 장치(100)는, 인터페이스부(130), 메모리(140) 및 출력부(150)를 각각 개별적으로 또는 조합하여 더 포함할 수 있다. 파워 트랜스미터(110), 수신부(120), 인터페이스부(130), 메모리(140), 출력부(150) 및 프로세서(170)는 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 실시예에 따라, 무선 충전 장치(100)는, 설명되는 구성 외에 다른 구성을 더 포함할 수 있다.
파워 트랜스미터(power transmitter)(110)는, 프로세서(170)의 제어에 따라 동작될 수 있다. 파워 트랜스미터(110)는, 적어도 하나의 이동 단말기(200)에 전력을 무선으로 전송할 수 있다.
파워 트랜스미터(110)는, 제1 이동 단말기(200a)에 전력을 무선으로 전송할 수 있다. 파워 트랜스미터(110)는, 전력을 무선 전력 신호(wireless power signal)로 변환하여, 이동 단말기(200)에 전달할 수 있다. 파워 트랜스미터(110)에 의해 전달되는 무선 전력 신호는, 진동(oscillation)하는 특성을 가진 자기장(magnetic field) 또는 전자기장(electro-magnetic field)의 형태로 형성된다.
파워 트랜스미터(110)는, 유도 결합 방식 및 또는 공진 결합 방식 중 하나 이상의 방법을 이용하여 전력을 이동 단말기(200)에 전달할 수 있다. 유도 결합 방식에 의해 전력이 전달되는 경우, 파워 트랜스미터(110)내의 전송 코일(116)에 흐르는 전류의 세기가 변화되면, 그 전류에 의해 전송 코일(116)을 통과하는 자기장이 변화한다. 변화된 자기장은, 이동 단말기(200) 내지의 수신 코일(216) 측의 유도 기전력을 발생시킨다. 유도 기전력에 기초하여, 이동 단말기(200)에 전기 에너지가 공급된다. 공진 결합 방식에 의해 전력이 전달되는 경우, 파워 트랜스미터(110)에서 교류 전원에 의해 특정한 공진 주파수를 가진 자기장이 형성된다. 형성된 자기장에 의하여 파워 트랜스미터(110)에서 공진 현상이 일어나는 경우, 이동 단말기(200) 내에서는 공진 현상에 의해 전력이 발생된다.
공진 결합 방식에 의해 전력을 전달하기 위해, 파워 트랜스미터(110)는, 공진 회로를 더 포함할 수 있다. 여기서, 공진 회로는 용량성 회로(capacitors)를 이용하여 구현될 수 있다. 공진 주파수는, 전송 코일(116)의 인덕턴스 및 공진 회로의 커패시턴스에 기초하여 결정될 수 있다. 공진 결합 방식에 의해 전력을 전달하기 위해, 이동 단말기(200)는, 공진 회로를 더 포함할 수 있다. 여기서, 공진 회로는, 수신 코일(216)의 인덕턴스 및 공진 회로의 커패시턴스에 기초하여 형성되는 공진 주파수가, 파워 트랜스미터(110)에 의해 형성된 자기장의 공진 주파수와 동일하도록 구성될 수 있다.
파워 트랜스미터(110)는, 컨버터(111), 인버터(112), 전력 센싱부(113), 및 전송 코일(116)을 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 파워 트랜스미터(110)는, 구성 요소를 생략하거나 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있다.
컨버터(111)는, 제공되는 전원을, 전송할 전력에 적합하게, 변환할 수 있다. 예를 들면, 컨버터(111)는, 상용 전원을 DC 전원으로 변환할 수 있다. 컨버터(111)는, 프로세서(170)에서 제공되는 전기적 신호에 기초하여 동작될 수 있다.
인버터(112)는, DC-AC 인버터를 포함할 수 있다. 예를 들면, 인버터(112)는, 풀 브리지 회로를 포함할 수 있다. DC-AC 인버터는, 컨버터의 출력 전원을 AC 전원으로 전환할 수 있다. 인버터(112)는, 프로세서(170)에서 제공되는 전기적 신호에 기초하여 동작될 수 있다.
전력 센싱부(113)는, 전송 코일(116)에 흐르는 전류 또는 전압을 모니터링할 수 있다. 전력 센싱부(113)는, 프로세서(170)에서 제공되는 전기적 신호에 기초하여 동작될 수 있다.
전송 코일(116)은, 인버터(112)에 의해 전환된 AC 전원에 기초하여, 무선으로 전력을 이동 단말기(200)에 전송할 수 있다. 전송 코일(116)은, 전류의 변화에 따라 자기장을 형성한다. 전송 코일(116)은, 평판 나선 형태 또는 원통형 솔레노이드 형태로 구현될 수 있다.
실시예에 따라, 파워 트랜스미터(110)는, 복수의 전송 코일(116)을 포함할 수 있다. 복수의 전송 코일(116)은, 무선으로 전력을 복수의 이동 단말기(200)에 전송할 수 있다. 예를 들면, 파워 트랜스미터(110)는, 제1 전송 코일 및 제2 전송 코일을 포함할 수 있다. 제1 전송 코일은, 무선으로 전력을 제1 이동 단말기에 전송할 수 있다. 제2 전송 코일은, 무선으로 전력을 제2 이동 단말기에 전송할 수 있다. 실시예에 따라, 파워 트랜스미터(110)가 복수의 전송 코일을 포함하는 경우, 적어도 일부의 전송 코일을 통해서는, 유도 결합 방식에 의해 전력을 전달하고, 나머지 일부의 전송 코일을 통해서는, 공진 결합 방식에 의해 전력을 전달할 수도 있다. 전송 코일(116)은, 프로세서(170)에서 제공되는 전기적 신호에 기초하여 동작될 수 있다.
실시예에 따라, 파워 트랜스미터(110)는, 파라미터 조정부(114)를 더 포함할 수 있다. 파라미터 조정부(114)는, 전력을 구성하는 하나 이상의 파라미터를 조정할 수 있다. 여기서, 파라미터는, 전력 생성에 영향을 미치는, 전압, 전류, 임피던스 및 주파수를 포함하는 개념일 수 있다. 파라미터 조정부(114)는, 파라미터를 가변할 수 있는, 장치, 수동 소자 및 능동 소자 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 상술한 컨버터(111) 및 인버터(112)는 파라미터 조정부(114)의 하위 개념으로 이해될 수 있다. 파라미터 조정부(114)는, 프로세서(170)에서 제공되는 전기적 신호에 기초하여 동작될 수 있다.
통신부(120 또는 116)는, 기 설정 거리 안에 위치한 이동 단말기(200)와 신호를 교환할 수 있다. 통신부(120 또는 116)는, 인밴드(In-band) 통신 방식 또는 아웃오브밴드(Out-of-band) 통신 방식에 따라, 이동 단말기(200)와 신호를 교환할 수 있다. 인밴드 통신 방식은, 전송 코일(116)을 안테나로 이용해 이동 단말기(200)와 신호를 교환하는 통신 방식을 의미한다. 아웃오브밴드 통신 방식은, 무선으로 전력을 전송하는 파워 트랜스미터(110)와 별도로 구비된 안테나 및 통신 회로를 통해, 이동 단말기(200)와 신호를 교환하는 통신 방식을 의미한다.
인밴드 통신 방식을 이용하여 무선 충전 장치(100)가 이동 단말기(200)와 신호를 교환하는 경우, 전송 코일(116)은 통신부(116)의 하위 구성으로 분류될 수 있다. 아웃오브밴드 통신 방식을 이용하여 무선 충전 장치(100)가 이동 단말기(200)와 신호를 교환하는 경우, 통신부(120)는, 안테나 및 통신 회로를 포함할 수 있다.
프로세서(170)는, 무선 충전 장치(100)의 각 유닛의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 프로세서(170)는, ASICs (application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다.
프로세서(170)는, 통신부(120 또는 116)를 통해, 이동 단말기(200)의 정보를 수신할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(170)는, 이동 단말기(200)로부터 패킷 데이터형태로 이동 단말기(200)의 정보를 수신할 수 있다.
프로세서(170)는, 통신부(120 또는 116)를 통해, 이동 단말기(2000에 핑(Ping)을 위한 신호를 전송하고, 핑을 위한 신호에 대응되는 응답 신호 수신 여부에 기초하여, 이동 단말기(200)가 기 설정 거리 안에 위치하는지 판단할 수 있다. 프로세서(170)는, 이동 단말기(200)가 무선 충전 장치(100)와 기 설정 거리 안에 위치하는 것으로 판단되는 경우, 통신부(120 또는 116)를 통해, 이동 단말기(200)의 정보를 수신할 수 있다.
프로세서(170)는, 인밴드 통신 방식 또는 아웃오브밴드 통신 방식 중 적어도 어느 하나에 기초하여, 이동 단말기(200)의 정보를 수신할 수 있다. 인밴드 통신 방식을 이용하는 경우, 프로세서(170)는, 파워 트랜스미터(110)와 별도로 구성된 안테나 및 통신 회로를 통해, 이동 단말기(200)의 정보를 수신할 수 있다. 아웃오브밴드 통신 방식을 이용하는 경우, 프로세서(170)는, 전송 코일(116)을 통해, 이동 단말기(200)의 정보를 수신할 수 있다.
이동 단말기(200)의 정보는, 이동 단말기(200)의 제조사 정보 및 이동 단말기(200)의 모델 정보 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 이동 단말기(200)의 정보는, 이동 단말기(200)의 아이디 정보, 제조일 정보, 제조 국가 정보, 판매 국가 정보, 제품 특성 정보 및 제품 기능 정보 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
한편, 이동 단말기(200)의 정보는, 도 6의 reserved 영역(5432, 5433)을 이용하여 전달될 수 있다.
프로세서(170)는, 파워 트랜스미터(110)를 통해 전력 전송 이전에, 이동 단말기(200)의 정보에 기초하여, 이물질(FO : Foeign Object)를 검출할 수 있다.
프로세서(170)는, 통신부(120 또는 116)를 통해 수신되는 이동 단말기(200)의 정보와 메모리(140)에 저장된 품질 계수에 대한 정보를 비교하여 이물질을 검출할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(170)는, 통신부(120 또는 116)를 통해, 기 설정 거리 안에 위치한 제1 이동 단말기(200a)의 제조사 정보 및 모델 정보를 수신할 수 있다. 프로세서(170)는, 메모리(140)에 저장된 품질 계수에 대한 정보에서 제1 이동 단말기(200a)의 제조사 및 모델에 대응되는 품질 계수를 확인할 수 있다. 만약, 품질 계수가 일치하는 경우, 프로세서(170)는, 이물질이 없는 것으로 판단할 수 있다. 만약, 품질 계수가 일치하지 않는 경우, 프로세서(170)는, 이물질이 있는 것으로 판단할 수 있다.
프로세서(170)는, 수신되는 이동 단말기(200)의 모델 정보와 매칭되는 정보가 메모리(140)에 저장되지 않은 것으로 판단되는 경우, 이동 단말기(200) 제조사의 대표 품질 계수에 기초하여 이물질을 검출할 수 있다. 특정 제조사의 대표 품질 계수는, 제조사에서 제공할 수 있다. 또는, 특정 제조사의 대표 품질 계수는, 특정 제조사에서 제조된 복수의 이동 단말기의 품질 계수 테스트를 통해 결정될 수 있다. 특정 제조사의 대표 품질 계수는, 소정 범위를 가질 수 있다.
프로세서(170)는, 수신되는 이동 단말기(200)의 제조사 정보 및 모델 정보와 매칭되는 정보가 메모리에 저장되지 않는 것으로 판단되는 경우, 무선 충전 장치(100) 설계시 기준 품질 계수에 기초하여 이물질을 검출할 수 있다. 기준 품질 계수는, 무선 충전 장치(100) 설계시, 테스트에 의해 결정된 기준 품질 계수일 수 있다. 기준 품질 계수는, 소정 범위를 가질 수 있다.
금속성의 이물질이, 트레이(11)와 이동 단말기(200) 사이에 놓여진 상태에서, 무선 충전 동작이 수행되는 경우, 충전이 효율적으로 이루어지지 않을 뿐 아니라, 화재 발생을 유발할 수도 있다. 이경우, 무선 충전 동작을 중단하거나, 사용자에게 이물질의 존재를 알려 제거할 필요가 있다.
프로세서(170)는, 이물질이 검출되는 것으로 판단되는 경우, 이동 단말기(200)에 전력이 전송되지 않도록 파워 트랜스미터(110)를 제어할 수 있다. 이와 같이, 제1 이동 단말기(200a)에 전력이 전송되지 않도록 제어함으로써, 화재 발생을 예방할 수 있다.
프로세서(170)는, 이물질이 검출되는 것으로 판단되는 경우, 이물질의 검출 정보를, 인터페이스부(130)를 통해, 사용자 인터페이스 장치에 제공할 수 있다. 이와 같이, 사용자 인터페이스 장치를 통해, 이물질 존재를 알림으로써, 사용자에 의한 이물질의 제거를 유도할 수 있다.
프로세서(170)는, 이물질이 검출되지 않는 것으로 판단되는 경우, 이동 단말기(200)에 전력이 전송되도록 파워 트랜스미터(110)를 제어할 수 있다.
프로세서(170)는, 이동 단말기(200)의 모델 정보에 기초하여, 파워 트렌스미터(110)를 통해 전송하는 전력의 파라미터를 조정할 수 있다. 여기서, 파라미터는, 전력 생성에 영향을 미치는, 전압, 전류, 임피던스 및 주파수를 포함하는 개념일 수 있다. 프로세서(170)는, 파라미터 조정부(114)를 제어하여, 파라미터를 조정할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(170)는, 제1 이동 단말기(200a)의 임피던스 정보에 기초하여, 제1 이동 단말기의 임피던스에 적합한 상태의 전력이 전송될 수 있도록, 전력의 파라미터를 조정할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(170)는, 제1 이동 단말기(200a)의 공진 주파수 정보에 기초하여, 제1 이동 단말기의 공진 주파수에 적합한 상태의 전력이 전송될 수 있도록, 전력의 파라미터를 조정할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(170)는, 제1 이동 단말기(200a)의 판매 국가 정보에 기초하여, 판매 국가의 무선 충전 허용 주파수 범위 내에서 전력이 전송될 수 있도록, 전력의 파라미터를 조정할 수 있다.
프로세서(170)는, 인디케이터의 동작을 제어할 수 있다. 프로세서(170)는, 이물질의 검출 여부 정보 및 이물질의 검출 영역 정보에 기초하여, 복수의 인디케이터 중 하나 이상의 동작을 제어할 수 있다.
인터페이스부(130)는, 다른 장치와의 정보, 신호 또는 데이터 교환을 수행할 수 있다. 인터페이스부(130)는, 수신된 정보, 신호 또는 데이터를 프로세서(170)에 전송할 수 있다. 인터페이스부(130)는, 프로세서(170)에서 생성되거나 처리된 정보, 신호 또는 데이터를 다른 장치에 전송할 수 있다.
메모리(140)는, 프로세서(170)와 전기적으로 연결된다. 메모리(140)는, 각 유닛에 대한 기본 데이터, 유닛의 동작제어를 위한 제어데이터, 입출력되는 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(140)는, 하드웨어적으로, ROM, RAM, EPROM, 플래시 드라이브, 하드 드라이브 등과 같은 다양한 저장기기 일 수 있다. 메모리(140)는 프로세서(170)의 처리 또는 제어를 위한 프로그램 등, 무선 통신 장치(100) 전반의 동작을 위한 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 실시예에 따라, 메모리(140)는, 프로세서(170)와 일체형으로 형성되거나, 프로세서(170)의 하위 구성 요소로 구현될 수 있다.
메모리(140)는, 이동 단말기(200)의 복수의 제조사에 따른 품질 계수(Q-factor)에 대한 정보를 저장할 수 있다. 예를 들면, 메모리(140)는, 이동 단말기(200)의 복수의 제조사에 따른 품질 계수에 대한 정보를 룩업 테이블 형태로 저장할 수 있다.
메모리(140)는, 이동 단말기(200)의 복수의 모델에 따른 품질 계수에 대한 정보를 저장할 수 있다. 예를 들면, 메모리(140)는, 이동 단말기(200)의 복수의 모델에 따른 품질 계수에 대한 정보를 룩업 테이블 형태로 저장할 수 있다.
실시예에 따라, 메모리(140)는, 이동 단말기(200)의 아이디 정보, 제조일 정보, 제조 국가 정보, 판매 국가 정보, 제품 특성 정보 및 제품 기능 정보 중 적어도 어느 하나에 매칭되는 품질 계수에 대한 정보를 저장할 수 있다.
메모리(140)는, 복수의 이동 단말기(200)의 제조사 및 복수의 이동 단말기(200)의 모델에 따른 품질 계수에 대한 정보를 업데이트하여 저장할 수 있다. 업데이트는 기 설정 주기에 따라 지속적으로 이루어질 수 있다. 업데이트는, 사용자 요청에 따라 이루어질 수 있다.
프로세서(170)는, 이동 단말기(200)와 통신이 이루어지는 상태에서, 이동 단말기(200)로부터 업데이트 정보를 제공 받을 수 있다. 이동 단말기(200)는, 프로세서(170)의 요청에 따라 서버로부터, 복수의 이동 단말기(200)의 제조사 및 복수의 이동 단말기(200)의 모델에 따른 품질 계수에 대한 업데이트 정보를 수신할 수 있다. 프로세서(170)는, 통신부(120 또는 116)를 통해, 이동 단말기(200)를 경유하여, 업데이트 정보를 수신할 수 있다. 프로세서(170)는, 수신된 업데이트 정보를 메모리(140)에 저장할 수 있다.
출력부(150)는, 하나 이상의 인디케이터를 포함할 수 있다. 예를 들면, 인디케이터는, 발광 소자를 포함할 수 있다. 인디케이터는, 이물질 검출 알림 동작을 수행할 수 있다. 또는, 인디케이터는, 무선 충전 가능 여부 알림 동작을 수행할 수 있다. 파워 트랜스미터(110)에 복수의 전송 코일이 포함되는 경우, 출력부(150)는, 복수의 인디케이터를 포함할 수 있다. 이경우, 복수의 인디케이터는, 복수의 전송 코일에 각각 대응되게 배치될 수 있다.
이동 단말기(200)에는, 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook), 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 워치형 단말기 (smartwatch), 글래스형 단말기 (smart glass), HMD(head mounted display)) 등이 포함될 수 있다.
이동 단말기(200)는, 파워 리시버(210), 통신부(220), 충전부(240), 배터리(250) 및 제어부(270)를 포함할 수 있다. 파워 리시버(210)는, 무선 충전 장치(100)로부터 무선으로 전달되는 전력을 수신할 수 있다. 파워 리시버(210)는, 수신 코일(216), 정류 회로(retifier)(213) 및 평활 회로(regulator)(214)를 포함할 수 있다. 통신부(220)는, 무선 충전 장치(100)에 데이터를 전송할 수 있다. 예를 들면, 통신부(220)는, 무선 충전 장치(100)에 패킷 데이터를 전송할 수 있다. 충전부(240)는, 파워 리시버(210)를 통해 공급받는 전력을 이용하여 배터리(250)를 충전할 수 있다. 제어부(270)는, 이동 단말기(200)의 각 유닛의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
도 3a 내지 도 8는 본 발명의 실시예에 따른 패킷 데이터를 설명하는데 참조되는 도면이다.
프로세서(170)는, 패킷 데이터에 포함된 메시지에 기초하여, 제어 동작을 수행할 수 있다.
도 3a를 참조하면, 무선 충전 장치(100) 및 이동 단말기(200)는 전송하고자 하는 데이터를 명령 패킷(command_packet)(510)의 형태로 송수신할 수 있다. 패킷 데이터(510)는 헤더(511) 및 메시지(512)를 포함하도록 구성될 수 있다.
헤더(511)는 메시지(512)에 포함되는 데이터의 종류를 지시하는 필드를 포함할 수 있다. 데이터의 종류를 지시하는 필드가 나타내는 값을 기초로 메시지의 크기 및 그 종류가 결정될 수 있다.
헤더(511)는 패킷의 발신자를 식별할 수 있는 주소 필드를 포함할 수 있다. 예컨대, 주소 필드는 이동 단말기(200)의 식별자 또는 이동 단말기(200)가 속한 그룹의 식별자를 나타낼 수 있다.
이동 단말기(200)가 패킷(510)을 전송하고자 하는 경우에, 이동 단말기(200)는 패킷(510)의 주소 필드가 자신의 식별 정보를 나타내도록 패킷(510)을 생성할 수 있다.
메시지(512)는 패킷(510)의 발신자가 전송하고자 하는 데이터를 포함한다. 메시지(512)에 포함 되는 데이터는 상대방에 대한 보고 사항(report), 요청 사항(request) 또는 응답 사항(response)일 수 있다.
실시 예에 따라, 명령 패킷(510)은 도 3b에 도시된 바와 같이 구성될 수 있다. 명령 패킷(510)에 포함된 헤더(511)는 일정한 크기로 표현될 수 있다. 예컨대, 헤더(511)는 두 바이트의 크기일 수 있다.
헤더(511)는 수신 주소 필드(5111)를 포함하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 수신 주소 필드는 6 비트의 크기일 수 있다.
헤더(511)는 OCF(Operation command field)(5112) 또는 OGF(Operation group field)(5113)를 포함하도록 구성될 수 있다. OGF(5113)는 이동 단말기(200)를 위한 커맨드의 그룹별로 부여되는 값이며, OCF(5112)는 이동 단말기(200)가 포함된 각 그룹 내에 존재하는 커맨드 별로 부여되는 값이다.
메시지(512)는 파라미터의 길이(length) 필드(5121a)와 파라미터의 값(value) 필드(5122a)로 구분하여 표현될 수 있다. 즉, 패킷(510)의 발신자는 메시지를 전송하고자 하는 데이터를 표현하기 위해 필요한 하나 이상의 파라미터의 길이-값 쌍(5121a-5122a 등)의 형태로 구성할 수 있다.
도 3c를 참조하면, 무선 충전 장치(100) 및 이동 단말기(200)는 명령 패킷(510)에 전송을 위한 프리앰블(520) 및 체크섬(530)을 부가한 패킷의 형태로 데이터를 송수신 할 수 있다.
프리앰블(520)은 무선 충전 장치(100)가 수신되는 데이터와 동기화를 수행하고 명령 패킷(510)의 시작 비트를 정확히 검출하기 위해 사용된다. 프리앰블(520)은 동일한 비트가 반복되도록 구성될 수 있다.
예컨대, 프리앰블(520)은 DBP 인코딩에 따른 데이터 비트 1이 11번 내지 25번 반복되도록 구성될 수 있다.
체크섬(530)은 전력 제어 메시지가 전송되는 도중에 명령 패킷(510)에 발생할 수 있는 오류를 감지하기 위하여 사용된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 패킷 데이터(5100)는 신호 강도를 나타내는 패킷임을 알리는 헤더(5120) 및 이동 단말기(200)가 수신한 전력 신호의 강도를 나타내는 메시지(5130)를 포함할 수 있다.
메시지(5130) 내의 전력 신호의 강도는 무선 충전 장치(100)와 이동 단말기(200) 사이의 전력 전송을 위한 유도 결합 또는 공진 결합의 정도(degree of coupling)를 나타내는 값일 수 있다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 패킷(5200) 데이터는 식별 정보를 나타내는 패킷임을 알리는 헤더(5220) 및 이동 단말기의 식별 정보를 포함하는 메시지(5230)를 포함하도록 구성될 수 있다.
메시지(5230)는 무선 전력 전송을 위한 규약의 버전을 나타내는 정보(2531 및 5232), 이동 단말기(200)의 제조 업체를 식별하는 정보(5233), 확장 장치 식별자의 유무를 나타내는 정보(5234) 및 기본 장치 식별자(5235)를 포함할 수 있다.
확장 장치 식별자의 유무를 나타내는 정보(5234)에 확장 장치 식별자가 존재하는 것으로 표시되는 경우, 도 5b에 도시된 바와 같이, 패킷 데이터(5300)는 확장 장치 식별자를 포함한 확장 식별 패킷(Extended Identification Packet)(5300) 이 별도로 포함할 수 있다.
패킷 데이터(5300)는 확장 장치 식별자를 나타내는 패킷임을 알리는 헤더(5320) 및 확장 장치 식별자를 포함하는 메시지(5330)를 포함할 수 있다. 이와 같이 확장 장치 식별자가 사용되는 경우에, 이동 단말기(200)를 식별하기 위하여 제조 업체의 식별 정보(5233), 기본 장치 식별자(5235) 및 확장 장치 식별자(5330)에 기초한 정보가 사용될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 패킷 데이터(5400)는 설정 패킷임을 알리는 헤더(5420) 및 예상 최대 전력에 대한 정보를 포함하는 메시지(5430)를 포함할 수 있다.
메시지(5430)는 전력 클래스(5431), 예상 최대 전력에 대한 정보(5432), 무선 충전 장치(100) 측의 주요 셀의 전류를 결정하는 방법을 나타내는 지시자(5433), 선택적인 설정 패킷들의 수(5434)를 포함할 수 있다.
지시자(5433)는 무선 전력 전송을 위한 규약에 명시된 대로 무선 충전 장치(100) 측의 주요 셀의 전류가 결정될 것인지 여부를 나타내는 것일 수 있다
도 7에 도시된 바와 같이, 패킷 데이터(5500)는 제어 오류 패킷임을 알리는 헤더(5520)와 제어 오류 값을 포함하는 메시지(5530)를 포함할 수 있다.
무선 충전 장치(100)는 제어 오류 값에 따라 전송 코일(116)에 인가되는 전력을 조절할 수 있다. 즉, 전송 코일(116)에 인가되는 전류는 상기 제어 오류 값이 0인 경우에 유지되고, 음수(negative value)인 경우에 감소되고, 양수(positive value)인 경우에 증가하도록 조절될 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 패킷 데이터(5600)는 전력 전송 중단 패킷임을 알리는 헤더(5620) 및 중단의 이유를 나타내는 전력 전송 중단 코드를 포함하는 메시지(5630)를 포함할 수 있다. 전력 전송 중단 코드는 충전 완료(Charge Complete), 내부 오류(Internal Fault), 과열(Over Temperature), 과전압(Over Voltage), 과전류(Over Current), 배터리 오류(Battery Failure), 재설정(Reconfigure), 무응답(No Response), 알려지지 않은 오류(Unknown) 중 어느 하나를 나타낼 수 있다.
패킷 데이터는, 동작 포인트(operating point) 전송 코일(116)에 인가되는 전원의 주파수, 듀티 사이클, 진폭 등의 정보가 포함할 수 있다.
패킷 데이터는, 무선 전력 신호의 강도(strength)에 대한 정보 정보, 유도 결합 또는 공진 결합의 정도(degree of coupling)에 대한 정보 정보가 포함할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 장치의 동작을 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 9를 참조하면, 무선 충전 장치(100)는, 선택 단계(S910), 핑 단계(S920), 정보 수신 단계(S930), 품질 계수 저장 단계(S940), 식별 및 구성 단계(S950) 및 이물질 검출 단계(S960)를 포함할 수 있다.
선택 단계(selection phase)에서, 프로세서(170)는, 감지 영역 내에 존재하는 이동 단말기(200)를 선택하기 위한 검출 과정을 수행한다(S910). 감지 영역은, 해당 영역 내의 물체가 파워 트랜스미터(110)의 전력의 특성에 영향을 미칠 수 있는 영역을 의미한다. 프로세서(170)는, 전력 센싱부(113)를 통해, 파워 트랜스미터(110)의 무선 전력 신호를 형성하기 위한 전력량이 변화하는 것을 감지하여, 일정 범위 내에 물체가 존재하는지 확인할 수 있다. 이러한, 물체 검출 과정은 아날로그 핑(analog ping)으로 명명될 수 있다. 상술한 프로세서(170)의 전력 주파수 특성 데이터를 획득하는 과정은, 아날로그 핑을 통해 수행될 수 있다.
핑 단계(ping phase)에서, 프로세서(170)는, 수신된 패킷 데이터에 기초하여, 이동 단말기(200)를 검출하는 과정을 수행한다(S920). 이러한, 이동 단말기(200) 검출과정은, 디지털 핑(digital ping)으로 명명될 수 있다. 프로세서(170)는, 디지털 핑을 통해, 이동 단말기(200)가 기 설정 거리 안에 위치하는지 판단할 수 있다.
정보 수신 단계에서, 프로세서(170)는, 통신부(120 또는 116)를 통해, 이동 단말기(200)의 정보를 수신할 수 있다(S930). 이동 단말기(200)의 정보는, 이동 단말기(200)의 제조사 정보 및 이동 단말기(200)의 모델 정보 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
품질 계수 저장 단계에서, 프로세서(170)는, 메모리(140)에, 이동 단말기의 복수의 제조사 및 이동 단말기의 복수의 모델에 따른 품질 계수(Q-factor)에 대한 정보를 저장할 수 있다(S940). 프로세서(170)는, 품질 계수에 대한 정보에 따라 이물질 검출 기준값을 설정할 수 있다. 프로세서(170)는, 메모리(140)에, 이동 단말기(200)의 복수의 제조사에 따른 품질 계수(Q-factor)에 대한 정보를 저장할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(170)는, 메모리(140)에, 이동 단말기(200)의 복수의 제조사에 따른 품질 계수에 대한 정보를 룩업 테이블 형태로 저장할 수 있다. 프로세서(170)는, 메모리(140)에, 이동 단말기(200)의 복수의 모델에 따른 품질 계수에 대한 정보를 저장할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(170)는, 메모리(140)에, 이동 단말기(200)의 복수의 모델에 따른 품질 계수에 대한 정보를 룩업 테이블 형태로 저장할 수 있다.
식별 및 구성 단계(identification and configuration phase)에서, 프로세서(170)는, 이동 단말기(200)를 식별하고, 이동 단말기(200)에 대한 정보를 구성할 수 있다(S950). 프로세서(170)는, 수신된 이동 단말기(200)의 정보와 메모리(140)에 저장된 품질 계수에 대한 정보를 비교할 수 있다.
이물질 검출 단계에서, 프로세서(170)는, 수신되는 이동 단말기(200)의 정보와 메모리(140)에 저장된 품질 계수에 대한 정보를 비교하여 이물질을 검출할 수 있다(S960).
프로세서(170)는, 이물질이 검출되는 것으로 판단되는 경우, 이동 단말기(200)에 전력이 전송되지 않도록 파워 트랜스미터(110)를 제어할 수 있다. 프로세서(170)는, 이물질이 검출되지 않는 것으로 판단되는 경우, 이동 단말기(200)에 전력이 전송되도록 파워 트랜스미터(110)를 제어할 수 있다.
도 10은 여러 종류의 이동 단말기별로 여러 종류의 이물질이 존재하는 각각의 경우의 품질 계수를 측정한 데이터이다.
도 10을 참조하면, A 이동 단말기, B 이동 단말기, C 이동 단말기, D 이동 단말기의 품질 계수를 그래프로 나타낸다.
지시부호 1010은, A 이동 단말기의 품질 계수를 나타낸다. 왼쪽부터 순차적으로, 이물질이 없는 경우, 제1 이물질이 있는 경우, 제2 이물질이 있는 경우, 제3 이물질이 있는 경우, 제4 이물질이 있는 경우, 제5 이물질이 있는 경우 측정되는 품질 계수를 나타낸다.
지시부호 1020은, B 이동 단말기의 품질 계수를 나타낸다. 왼쪽부터 순차적으로, 이물질이 없는 경우, 제1 이물질이 있는 경우, 제2 이물질이 있는 경우, 제3 이물질이 있는 경우, 제4 이물질이 있는 경우, 제5 이물질이 있는 경우 측정되는 품질 계수를 나타낸다.
지시부호 1030은, C 이동 단말기의 품질 계수를 나타낸다. 이물질이 없는 경우, 제1 이물질이 있는 경우, 제2 이물질이 있는 경우, 제3 이물질이 있는 경우, 제4 이물질이 있는 경우, 제5 이물질이 있는 경우 측정되는 품질 계수를 나타낸다.
지시부호 1040은, D 이동 단말기의 품질 계수를 나타낸다. 이물질이 없는 경우, 제1 이물질이 있는 경우, 제2 이물질이 있는 경우, 제3 이물질이 있는 경우, 제4 이물질이 있는 경우, 제5 이물질이 있는 경우 측정되는 품질 계수를 나타낸다.
이물질이 없는 경우 A 단말기의 품질 계수와 제4 오브젝트가 있는 경우 B 단말기의 품질 계수는 거의 유사하다. 이경우, 이동 단말기간의 구별 없이 일률적으로 품질계수에 따라 이물질을 검출하는 경우, 오류가 발생된다. 그러나 본 발명의 실시예에 따라, 이동 단말기의 제조사 및 모델 정보에 매칭되는 품질 계수에 따라 이물질을 검출하는 경우, 보다 정확한 결과를 얻을 수 있다.
전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 상기 컴퓨터는 프로세서 또는 제어부를 포함할 수도 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
100 : 무선 충전 장치
200 : 이동 단말기

Claims (9)

  1. 이동 단말기에 무선으로 전력을 전송하는 파워 트랜스미터;
    기 설정 거리 안에 위치한 상기 이동 단말기와 신호를 교환하는 통신부; 및
    상기 통신부를 통해, 상기 이동 단말기의 정보를 수신하고,
    상기 파워 트랜스미터를 통한 전력 전송 이전에, 상기 정보에 기초하여, 이물질(FO : Foreign Object)을 검출하는 프로세서;를 포함하는 무선 충전 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 통신부를 통해 상기 이동 단말기에 핑(Ping)을 위한 신호를 전송하고, 상기 핑을 위한 신호에 대응되는 응답 신호 수신 여부에 기초하여, 상기 이동 단말기가 기 설정 거리 안에 위치하는지 판단하는 무선 충전 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    인밴드(In-band) 통신 방식 및 아웃오브밴드(Out-of-band) 통신 방식 중 적어도 어느 하나에 기초하여, 상기 정보를 수신하는 무선 충전 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 정보는,
    상기 이동 단말기의 제조사 정보 및 상기 이동 단말기의 모델 정보 중 적어도 어느 하나를 포함하는 무선 충전 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    이동 단말기의 복수의 제조사 및 이동 단말기의 복수의 모델에 따른 품질 계수(Q-factor)에 대한 정보를 저장하는 메모리;를 더 포함하는 무선 충전 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    수신되는 정보와 상기 메모리에 저장된 정보를 비교하여 이물질을 검출하는 무선 충전 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    수신되는 이동 단말기의 모델 정보와 매칭되는 정보가 상기 메모리에 저장되지 않은 것으로 판단되는 경우,
    이동 단말기 제조사의 대표 품질 계수에 기초하여 이물질을 검출하는 무선 충전 장치.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    수신되는 이동 단말기의 제조사 정보 및 모델 정보와 매칭되는 정보가 상기 메모리에 저장되지 않은 것으로 판단되는 경우,
    설계시 기준 품질 계수에 기초하여 이물질을 검출하는 무선 충전 장치.
  9. 제 4항에 있어서,
    상기 메모리는,
    복수의 이동 단말기의 제조사 및 복수의 이동 단말기의 모델에 따른 품질 계수에 대한 정보를 업데이트하여 저장하는 무선 충전 장치.

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CN113972703A (zh) * 2020-07-21 2022-01-25 北京小米移动软件有限公司 一种无线充电方法、装置、终端及存储介质

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