KR20210058083A - 무선 전력 송신기 및 무선 전력 송신기의 제어 방법 - Google Patents

무선 전력 송신기 및 무선 전력 송신기의 제어 방법 Download PDF

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Abstract

다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 전력 소스로부터 입력되는 AC 전력을 DC 전력으로 변환하기 위한 PFC, 상기 PFC로부터 출력되는 상기 DC 전력을 AC 전력으로 변환하기 위한 인버터, 상기 인버터에서 출력되는 상기 AC 전력에 기반하여 무선 전력을 송신하기 위한 전력 송신 회로, 및 상기 PFC에서 출력되어 상기 인버터에 입력되는 상기 DC 전력의 전압 또는 전류 중 적어도 하나를 확인하고, 확인된 상기 DC 전력의 전압 또는 전류 중 적어도 하나에 기초하여, 상기 인버터의 동작을 제어하도록 구성된 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 그 밖의 다양한 실시예가 가능하다.

Description

무선 전력 송신기 및 무선 전력 송신기의 제어 방법{WIRELESS POWER TRANSMITTER AND CONTROLLING METHOD THEREOF}
다양한 실시예는 무선 전력 송신기 및 무선 전력 송신기의 제어 방법에 관한 것으로, 정전압 제어 회로 또는 정전류 제어 회로를 구비하지 않는 무선 전력 수신기에 무선으로 전력을 제공하는 무선 전력 송신기 및 무선 전력 송신기의 제어 방법에 관한 것이다.
현대를 살아가는 많은 사람들에게 휴대용 디지털 통신기기들은 하나의 필수 요소가 되었다. 소비자들은 언제 어디서나 자신이 원하는 다양한 고품질의 서비스를 제공받고 싶어한다. 뿐만 아니라 최근 IoT (Internet of Thing)로 인하여 우리 생활 속에 존재하는 각종 센서, 가전기기, 통신기기 등은 하나로 네트워크화 되고 있다. 이러한 각종 센서들을 원활하게 동작시키기 위해서는 무선 전력 송신 시스템이 필요하다.
기존 Qi, A4WP 규격의 무선 전력 송신 시스템을 고출력 시스템에 적용하는 경우, PFC(power factor correction) 출력 전압에 리플이 발생하기 때문에, 무선 전력 수신기의 배터리 충전단의 전압 및 전류에도 리플이 발생한다. 따라서, 무선 전력 수신기의 배터리 충전 사양을 만족시키기 위해서, 정전압 제어 회로 또는 정전류 제어 회로를 구비하는 무선 전력 수신기가 널리 보급되어 있다. 정전압 제어 회로 또는 정전류 제어 회로의 예시로는 고용량 커패시터 및 인덕터를 포함하는 필터, DC/DC 컨버터, 레귤레이터 등이 있다.
한편, 무선 전력 수신기의 정전압 제어 회로 또는 정전류 제어 회로는 부피가 크고 무선 전력 수신기의 생산 단가를 상승시키므로, 생산 단가 절감 및 부피 절감을 위하여, 정전압 제어 회로 또는 정전류 제어 회로를 구비하지 않는 무선 전력 수신기가 보급되어 있다. 무선 전력 수신기가 정전압 제어 회로 또는 정전류 제어 회로를 구비하지 않는 경우, 무선 전력 수신기에 무선 전력을 공급하는 무선 전력 송신기는 PFC의 출력단에 정전압 제어 회로를 구비할 것이 요구된다. 무선 전력 송신기에 포함되는 정전압 제어 회로의 예시로는 고용량 커패시터, 인덕터, 능동 필터 (Active filter), 레귤레이터, 또는 DC/DC 컨버터가 있다.
정전압 제어 회로 또는 정전류 제어 회로를 구비하지 않는 무선 전력 수신기에 무선 전력을 공급하는 무선 전력 송신기에서, PFC의 출력단에 정전압 제어 회로를 구비하는 경우, 무선 전력 송신기에 포함되는 회로 전체의 부피가 커지고 생산 단가가 높아진다는 문제가 있다.
다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기 및 무선 전력 송신기의 제어 방법에 따르면, 무선 전력 송신기의 적어도 하나의 프로세서는 무선 전력 송신기의 PFC에서 출력되어 인버터에 입력되는 전력의 전압 또는 전류 중 적어도 하나를 확인하고, 이에 기초하여 인버터의 동작을 제어함으로써 무선 전력 송신기의 공진 회로에 리플이 제거된 정전압 및 정전류가 입력되도록 할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 무선 전력 송신기는 전력 소스로부터 입력되는 AC 전력을 DC 전력으로 변환하기 위한 PFC, 상기 PFC로부터 출력되는 상기 DC 전력을 AC 전력으로 변환하기 위한 인버터, 상기 인버터에서 출력되는 상기 AC 전력에 기반하여 무선 전력을 송신하기 위한 전력 송신 회로, 및 상기 PFC에서 출력되어 상기 인버터에 입력되는 상기 DC 전력의 전압 또는 전류 중 적어도 하나를 확인하고, 확인된 상기 DC 전력의 전압 또는 전류 중 적어도 하나에 기초하여, 상기 인버터의 동작을 제어하도록 구성된 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 무선 전력 송신기에 포함되는 적어도 하나의 프로세서에 의하여 수행되는 방법은, 상기 무선 전력 송신기의 PFC에서 출력되어 상기 무선 전력 송신기의 인버터에 입력되는 DC 전력의 전압 또는 전류 중 적어도 하나를 확인하는 동작, 및 확인된 상기 DC 전력의 전압 또는 전류 중 적어도 하나에 기초하여, 상기 인버터의 동작을 제어하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 무선 전력 송신기는, 전력 소스로부터 입력되는 AC 전력을 DC 전력으로 변환하기 위한 PFC, 상기 PFC로부터 출력되는 DC 전력을 AC 전력으로 변환하기 위한 인버터, 상기 인버터에서 출력되는 상기 AC 전력에 기반하여 무선 전력을 송신하기 위한 전력 송신 회로, 및 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 PFC에서 출력되어 상기 인버터에 입력되는 상기 DC 전력의 전압 및 전류를 확인하고, 확인된 상기 DC 전력의 전압 및 전류에 기초하여 상기 DC 전력의 값을 확인하고, 확인된 상기 DC 전력의 값을 참조 전력 값과 비교하고, 상기 비교의 결과에 기초하여, 상기 DC 전력의 값과 참조 전력 값의 차이가 미리 정해진 값 이하가 될 때까지 상기 인버터의 동작 주파수를 조절하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 무선 전력 송신기 및 무선 전력 송신기에 포함되는 적어도 하나의 프로세서에 의하여 수행되는 방법이 제공된다. 이에 따라, 무선 전력 송신기는 무선 전력 송신기의 PFC에서 출력되어 인버터에 입력되는 전력의 전압 또는 전류 중 적어도 하나를 모니터링하고, 이에 기초하여 인버터의 동작을 제어함으로써 무선 전력 송신기의 공진 회로에 리플이 제거된 정전압 및 정전류가 입력되도록 할 수 있다. 따라서, 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 무선 전력 송신기 내에 정전압 제어 회로를 포함하지 않고, 무선 전력 수신기에 정전압 제어 회로 또는 정전류 제어 회로를 구비할 것을 요구하지 않으면서, 무선 전력 수신기의 배터리 충전 사양을 만족시킬 수 있다. 따라서, 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기에 포함되는 적어도 하나의 프로세서에 의하여 수행되는 방법은 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기의 내부 회로의 부피 및 생산 원가를 절감하게 할 수 있다.
도 1은 비교예에 따른 무선 전력 송신 시스템의 블록도를 도시한다.
도 2a는 다양한 실시예들에 따른 무선 전력 송신기가 포함된 무선 전력 송신 시스템의 블록도를 도시한다.
도 2b는 비교예에 따른 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기를 포함하는 무선 전력 송신 시스템과 관련된 파라미터들을 도시한다.
도 2c는 다양한 실시예들에 따른 무선 전력 송신기가 포함된 무선 전력 송신 시스템과 관련된 파라미터들을 도시한다.
도 3은 다양한 실시예들에 따른 무선 전력 송신기가 포함된 무선 전력 송신 시스템의 블록도를 도시한다.
도 4a는 다양한 실시예들에 따른 무선 전력 송신기의, 인버터의 동작 주파수에 대한 무선 전력 송신 효율의 관계를 도시한다.
도 4b는 비교예에 따른 무선 전력 송신기와 관련된 신호들을 도시한다.
도 4c는 다양한 실시예들에 따른 무선 전력 송신기와 관련된 신호들을 도시한다.
도 5는 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기가 포함된 무선 전력 송신 시스템의 블록도를 도시한다.
도 6a는 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서 인버터의 동작 주파수에 대한 송신측 전력의 관계를 도시한다.
도 6b는 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기를 포함하는 무선 전력 송신 시스템에서 인버터의 동작 주파수에 대한 수신측 전력의 관계를 도시한다.
도 7은 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기가 포함된 무선 전력 송신 시스템의 블록도를 도시한다.
도 8은 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 동작을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 9는 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 동작을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 1은 다양한 실시예와의 비교를 위한 비교예에 따른 무선 전력 송신 시스템의 블록도를 도시한다. 도 1을 참조하면, 무선 전력 송신 시스템(100)은 무선 전력 송신기(110) 및 무선 전력 수신기(120)를 포함할 수 있다. 무선 전력 송신기(110)는 전력 소스(111), PFC(112), 정전압 제어 회로(113), 인버터(114), 및 공진 회로(115)를 포함할 수 있다.
전력 소스(111)는 무선 전력 송신기(110)가 무선 전력 수신기(120)에 무선 전력(130)을 제공하기 위한 전력을 제공할 수 있다. 전력 소스(111)는 무선 전력 송신기(110)에 포함되는 전력 저장 장치일 수 있다. 예를 들어, 전력 소스(111)는 무선 전력 송신기(110)에 포함되는 배터리일 수 있다. 비록 도 1에는 전력 소스(111)가 무선 전력 송신기(110)에 포함되는 것으로 도시되었으나, 전력 소스(111)는 무선 전력 송신기(110) 외부의 전원이거나, 또는 외부의 전원을 수신할 수 있는 전력 인터페이스일 수 있다. 예를 들어, 전력 소스(111)는 AC 상용 전원(mains electricity 또는 wall power 또는 grid power)일 수 있다.
PFC(power factor correction)(112)는 정류기와 역률 보상기를 포함하며, AC 전력을 DC 전력으로 정류하고 역률 보상을 수행할 수 있다. PFC(112)는 전력 소스(111)로부터 AC 전력을 입력받고, 입력된 AC 전력을 DC 전력으로 변환하여 출력할 수 있다. 예를 들어, 220V의 AC 주관 전력을 입력받는 경우, PFC(112)는 400V의 전압 값을 갖는 DC 전력을 출력할 수 있다. PFC(112)에서 출력되는 전압에는 리플이 존재할 수 있다. 예를 들어, 220V의 전압과 60Hz의 주파수를 갖는 AC 주관 전력을 입력받는 경우, PFC(112)에서 출력되는 400V의 DC 전압에는 120Hz의 주파수와 ±10V의 폭을 갖는 리플이 존재할 수 있다.
정전압 제어 회로(113)는 PFC(112)에서 출력되는 전압의 리플을 경감시킬 수 있다. 정전압 제어 회로(113)는 예를 들어, 고용량 커패시터, 인덕터, 능동 필터 (Active filter), 레귤레이터, 또는 DC/DC 컨버터가 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 정전압 제어 회로(113)는, 예를 들어 DC/DC 컨버터 및/또는 레귤레이터로 구현될 수 있으나, 구현 형태에는 제한이 없다.
인버터(114)는 정전압 제어 회로(113)에서 출력되는 DC 전력을 입력받고, 입력된 DC 전력을 AC 전력으로 전환하여 출력할 수 있다. 공진 회로(115)는 인버터(114)에서 출력되는 AC 전력에 기초하여 무선 전력(130)을 송신할 수 있다. 공진 회로(115)는 적어도 하나의 커패시터 및 코일을 포함할 수 있다. 여기에서, 공진 회로(115)가 무선 전력(130)을 송신하는 것은, 공진 회로(115)에 AC 전력이 인가됨에 따라 공진 회로(115)로부터 전기장 및/또는 자기장이 형성됨을 의미할 수 있다.
무선 전력 수신기(120)는 공진 회로(121), 정류기(122), 정전압 제어 회로(123), 충전 제어 회로(124), 및 배터리(125)를 포함할 수 있다. 무선 전력 수신기(120)의 공진 회로(121)는 무선 전력 송신기(110)의 공진 회로(115)에 의하여 송신된 무선 전력(130)을 수신할 수 있다. 무선 전력 수신기(120)의 공진 회로(121)는 적어도 하나의 커패시터 및 코일을 포함할 수 있다. 공진 회로(121)에 의하여 수신된 무선 전력(130)은 AC 형태일 수 있다. 여기에서, 무선 전력(130)을 수신하는 것은, 주변의 시간에 따라 진폭이 변경되는 전기장 및/또는 자기장에 의하여, 공진 회로(121)에서 유도 기전력이 형성됨을 의미할 수 있다.
정류기(122)는 공진 회로(121)에 의하여 수신된 AC 형태의 무선 전력(130)을 DC 형태로 전환하여 출력할 수 있다. 예를 들어, 정류기(122)는 배터리(125)의 정격에 맞는 전압 및 전류 값을 갖는 DC 전력을 출력할 수 있다.
정전압 제어 회로(123)는 정류기(122)에서 출력되는 전압의 리플을 경감시킬 수 있다. 정전압 제어 회로(123)는 예를 들어, 고용량 커패시터, 인덕터, 능동 필터 (Active filter), 레귤레이터, 또는 DC/DC 컨버터가 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 정전압 제어 회로(123)는, 예를 들어 DC/DC 컨버터 및/또는 레귤레이터로 구현될 수 있으나, 구현 형태에는 제한이 없다.
충전 제어 회로(124)는 정전압 제어 회로(123)에서 출력된, 리플이 경감된 전압을 이용하여 배터리(125)를 충전하는 과정을 제어할 수 있다.
도 1에는 무선 전력 송신기(110)에 정전압 제어 회로(113)가 포함되고, 무선 전력 수신기(120)에 정전압 제어 회로(123) 및 충전 제어 회로(124)가 포함되는 예시가 도시되었다. 그러나, 다른 비교예에서, 무선 전력 송신기(110)의 부피를 절감하기 위하여 무선 전력 송신기(110)는 정전압 제어 회로(113)를 포함하지 않을 수 있다. 또한, 무선 전력 수신기(120)의 부피를 절감하기 위하여 무선 전력 수신기(120)는 정전압 제어 회로(123) 및 충전 제어 회로(124)를 포함하지 않을 수 있다. 이 경우, 무선 전력 송신기(110)의 인버터(114)에 입력되는 전압에 리플이 발생하고, 따라서, 무선 전력 송신기(110)의 공진 회로(115)에 입력되는 전압, 공진 회로(115)에서 출력되고 공진 회로(121)에서 수신되는 무선 전력(130), 및 정류기(122)에서 출력되는 전력에도 리플이 발생한다. 이 경우, 무선 전력 수신기(120)의 정류기(122)에서 출력되는, 리플을 포함하는 전력이 무선 전력 수신기(120)의 배터리(125)에 공급되므로, 배터리(125)에 공급되는 전력의 리플 때문에 배터리(125)의 충전 사양이 만족되지 않는다. 배터리(125)의 충전 사양이 만족되지 않는 문제를 해결하기 위하여, 무선 전력 수신기(120)에서 요구되는 전류 및/또는 전압 값과 실제 공급되는 전류 및/또는 전압 값 사이의 오차에 관한 정보를 BLE 통신을 통하여 무선 전력 송신기(110)에 송신하는 방법이 시도될 수 있다. 그러나, 무선 전력 송신기(110)에서 60Hz의 주파수를 갖는 AC 주관 전력을 이용하는 통상적인 예시에서 리플은 120Hz의 주파수를 갖는 반면, 통상적인 BLE 통신의 빈도는 10Hz 내지 100Hz 사이이므로, BLE 통신을 통하여 오차에 관한 정보를 통신하는 접근법으로는 리플을 효과적으로 저감시킬 수 없다.
도 2a는 다양한 실시예들에 따른 무선 전력 송신기가 포함된 무선 전력 송신 시스템의 블록도를 도시한다. 도 2a를 참조하면, 무선 전력 송신 시스템(200a)은 무선 전력 송신기(210a) 및 무선 전력 수신기(220a)를 포함할 수 있다. 무선 전력 송신기(210a)는 전력 소스(211a), PFC(212a), 인버터(213a), 공진 회로(214a), 및 프로세서(217a)를 포함할 수 있다.
전력 소스(211a), PFC(212a), 인버터(213a), 및 공진 회로(214a)에 대해서는 도 1를 참조하여 상술한 상세 사항들이 동일하게 적용될 수 있으므로, 여기에서 중복하여 설명하지 않는다.
프로세서(217a)는 PFC(212a)에서 출력되는 전력의 전압(231a) 또는 PFC(212a)에서 출력되는 전력의 전류(232a) 중 적어도 하나를 확인할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 프로세서(217a)는 PFC(212a)의 출력단에 위치한 전압 센싱 회로로부터 전압을 나타내는 신호를 수신함으로써 PFC(212a)에서 출력되는 전력의 전압(231a)을 확인할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 프로세서(217a)는 PFC(212a)의 출력단에 위치한 전류 센싱 회로로부터 전류를 나타내는 신호를 수신함으로써 PFC(212a)에서 출력되는 전력의 전류(232a)를 확인할 수 있다.
프로세서(217a)는 확인된 전압(231a) 또는 전류(232a) 중 적어도 하나에 기초하여 인버터(213a)의 동작을 제어할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 프로세서(217a)는 확인된 전압(231a) 또는 전류(232a) 중 적어도 하나에 기초하여, 인버터(213a)의 게이트에 입력되는 신호의 스위칭 주파수인 인버터(213a)의 동작 주파수, 인버터(213a)의 게이트에 입력되는 신호의 듀티비, 인버터(213a)의 게이트에 입력되는 신호의 위상 중 적어도 하나를 제어할 수 있다. 프로세서(217a)는 인버터(213a)의 동작을 제어하기 위한 제어 신호(233a)를 인버터(213a)에 전달함으로써 인버터(213a)의 동작을 제어할 수 있다. 프로세서(217a)는, 인버터(213a)로부터 출력되는 전력에 포함되는 리플을 저감하도록 인버터(213a)의 동작을 제어할 수 있으며, 이에 대하여서는 후술하도록 한다.
비록 도 2a에는 PFC(212a)에서 출력되는 전력의 전압(231a) 및 PFC(212a)에서 출력되는 전력의 전류(232a) 둘 다 도시되어 있으나, 다양한 실시예에 따라서, 프로세서(217a)는 PFC(212a)에서 출력되는 전력의 전압(231a) 및 PFC(212a)에서 출력되는 전력의 전류(232a) 중 하나를 확인하고 다른 하나는 확인하지 않으면서, 확인된 하나의 정보에 기초하여 인버터(213a)의 동작을 제어할 수 있다. 프로세서(217a)가 PFC(212a)에서 출력되는 전력의 전압(231a)만 확인하고, 확인된 전압(231a)에 기초하여 인버터(213a)의 동작을 제어하는 예시에 대해서는 도 7을 참조하여 후술한다.
다양한 실시예에 따라서, 프로세서(217a)는 PFC(212a)에서 출력되는 전력의 전압(231a) 및 PFC(212a)에서 출력되는 전력의 전류(232a) 둘 다를 확인하고, PFC(212a)에서 출력되는 전력의 전압(231a) 및 PFC(212a)에서 출력되는 전력의 전류(232a) 둘 다에 기초하여 인버터(213a)의 동작을 제어할 수 있다. 프로세서(217a)가 PFC(212a)에서 출력되는 전력의 전압(231a) 및 PFC(212a)에서 출력되는 전력의 전류(232a) 둘 다에 기초하여 인버터(213a)의 동작을 제어하는 예시에 대해서는 도 5를 참조하여 후술한다.
또한, 비록 도 2a에는 프로세서(217a)가 PFC(212a)에서 출력되는 전력의 전압(231a) 또는 PFC(212a)에서 출력되는 전력의 전류(232a) 중 적어도 하나를 확인하는 것으로 도시되어 있으나, 다양한 실시예에 따라서, 프로세서(217a)는 인버터(213a)의 출력단에서의 전압 또는 전류 중 적어도 하나를 확인하고, 확인된 정보에 기초하여 인버터(213a)의 동작을 제어할 수 있다. 이하에서 도 3, 도 5, 또는 도 7을 참조하여 후술할 무선 전력 송신 시스템에서도 동일하게, 무선 전력 송신기의 프로세서는 인버터의 출력단에서의 전압 또는 전류 중 적어도 하나를 확인하고, 확인된 정보에 기초하여 인버터의 동작을 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 프로세서(217a)에서 인버터(213a)의 동작을 제어하는 방식(scheme)에는 제한이 없다. 예를 들어, 프로세서(217a)는 비례-적분(proportional-integral, PI) 제어 방식, 비례-적분-미분(proportional-integral-differential, PID) 제어 방식, 또는 히스테리시스 제어 방식을 사용하여 인버터(213a)의 동작을 제어할 수 있다.
프로세서(217a)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램)를 실행하여 프로세서(217a)에 연결된 전자 장치의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)을 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일실시예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(217a)는 다른 구성요소(예: 통신 모듈)로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리에 로드하고, 휘발성 메모리에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리에 저장할 수 있다. 일실시예에 따르면, 프로세서(217a)는 메인 프로세서(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서), 및 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(예: 그래픽 처리 장치, 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 보조 프로세서는 메인 프로세서보다 저전력을 사용하거나, 또는 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서는 메인 프로세서와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
인버터(213a)는 프로세서(217a)로부터의 제어 신호(233a)에 따라 동작할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 인버터(213a)는 프로세서(217a)로부터의 제어 신호(233a)에 따라 결정되는 주파수로 동작할 수 있다. 도 2c 및 도 6a를 참조하여 후술할 바와 같이, 인버터(213a)에 입력되는 전압에 리플이 있더라도, 인버터(213a)의 동작 주파수를 전압 리플에 따라 조절함으로써 인버터(213a)의 출력 전력의 리플을 경감시킬 수 있다. 따라서, 인버터(213a)는 리플이 경감된 전력을 공진 회로(214a)에 제공할 수 있다.
공진 회로(214a)는 인버터(213a)에서 출력되는 AC 전력에 기초하여 무선 전력을 송신할 수 있다. 공진 회로(214a)는 적어도 하나의 커패시터(215a) 및 코일(216a)을 포함할 수 있다. 공진 회로(214a)는 인버터(213a)로부터 리플이 경감된 전력을 제공받으므로, 리플이 경감된 무선 전력을 송신할 수 있다.
무선 전력 수신기(220a)는 공진 회로(221a), 정류기(224a), 및 배터리(225a)를 포함할 수 있다. 무선 전력 수신기(220a)의 공진 회로(221a)는 무선 전력 송신기(210a)의 공진 회로(214a)에 의하여 송신된 무선 전력을 수신할 수 있다. 여기에서, 무선 전력(130)을 수신하는 것은, 주변의 시간에 따라 진폭이 변경되는 전기장 및/또는 자기장에 의하여, 공진 회로(121)에서 유도 기전력이 형성됨을 의미할 수 있다. 상술한 바와 같이, 무선 전력 송신기(210a)의 공진 회로(214a)에서 리플이 경감된 무선 전력을 송신하므로, 무선 전력 수신기(220a)의 공진 회로(221a)는 리플이 경감된 무선 전력을 수신할 수 있다. 무선 전력 수신기(220a)의 공진 회로(221a)는 적어도 하나의 커패시터(223a) 및 코일(222a)을 포함할 수 있다. 공진 회로(221a)에 의하여 수신된 무선 전력은 AC 형태일 수 있다.
정류기(224a)는 공진 회로(221a)에 의하여 수신된 AC 형태의 무선 전력을 DC 형태로 전환하여 출력할 수 있다. 예를 들어, 정류기(224a)는 배터리(225a)의 정격에 맞는 전압 및 전류 값을 갖는 DC 전력을 출력할 수 있다. 정류기(224a)에서 출력된 DC 전력은 배터리(225a)를 충전하는 데 이용될 수 있다. 상술한 바와 같이, 무선 전력 수신기(220a)의 공진 회로(221a)는 무선 전력 송신기(210a)의 공진 회로(214a)로부터 리플이 경감된 무선 전력을 수신하므로, 공진 회로(221a)로부터 정류기(224a)에 전달되는 전력 또한 리플이 경감된 전력이고, 정류기(224a)에서 배터리(225a)에 공급하는 DC 전력 또한 리플이 경감된 전력이다.
도 2a의 무선 전력 송신 시스템(200a)에서는, 무선 전력 송신기(210a)의 프로세서(217a)가 PFC(212a)에서 출력되는 전력의 전압(231a) 또는 PFC(212a)에서 출력되는 전력의 전류(232a) 중 적어도 하나를 확인하고, 확인된 전압(231a) 또는 전류(232a) 중 적어도 하나에 기초하여 인버터(213a)의 동작을 제어할 수 있다. 따라서, PFC(212a)에서 출력되는 전력에 리플이 있더라도, 인버터(213a)의 동작이 리플에 따라 제어되므로, 무선 전력 송신기(210a)는 리플이 경감된 무선 전력을 무선 전력 수신기(220a)에 제공할 수 있다. 즉, 무선 전력 수신기(220a)의 배터리(225a)의 충전 사양에 맞는 전력을 제공할 수 있다.
도 2b는 비교예에 따른 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기를 포함하는 무선 전력 송신 시스템과 관련된 파라미터들을 도시한다. 구체적으로, 도 2b는 도 1에 도시된 무선 전력 송신 시스템(100)에서 무선 전력 송신기(110)에 정전압 제어 회로(113)가 포함되지 않고, 무선 전력 수신기(120)에 정전압 제어 회로(123) 및 충전 제어 회로(124)가 포함되지 않는 제1 비교예와 관련된 파라미터들을 도시한다. 송신측 전압(210b)은 제1 비교예에서 무선 전력 송신기(110)의 PFC(112)에서 출력되어 인버터(114)에 입력되는 전압의 리플 성분을 나타낸다. PFC(112)에서 출력되는 전압은 이상적으로는 DC 형태를 가지지만, 상술한 바와 같이 리플이 존재할 수 있다. 이에 따라, 비교예에 따른 PFC(112)에서 도 2b와 같은 송신측 전압(210b)이 발생하는 경우를 상정하도록 한다. 도 2b의 예시에서, 송신측 전압(210b)은 393V의 DC 성분과 ± 20V의 리플 성분을 가질 수 있고, 송신측 전압(210b)의 최솟값인
Figure pat00001
는 373V, 최댓값인
Figure pat00002
는 413V일 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 송신측 전압(210b)의 리플 성분은 예를 들어 전력 소스에서 발생되는 AC의 주파수를 가질 수 있으나, 실제 발생되는 리플의 파형에는 제한은 없다. 인버터의 동작 주파수(220b)는 제1 비교예에서 무선 전력 송신기(110)의 인버터(114)의 동작 주파수를 나타낸다. 비교예에서는, 인버터의 동작 주파수(220b)가 f1으로 유지될 수 있다. 송신측 전력(230b)은 제1 비교예에서 인버터(114) 에서 출력되는 무선 전력의 크기를 나타낸다. 송신측 전력(235b)은 송신측 전력(230b)의 리플 성분을 더 분명하게 보이기 위하여 y축의 스케일을 조정하여 나타낸 것이다. 인버터의 동작 주파수(220b)가 일정하게 유지되므로, 송신측 전력(230b, 235b)은 리플 성분을 포함할 수 있다. 송신측 전력(230b, 235b)은 200W의 DC 성분과 ± 20W의 리플 성분을 가질 수 있고, 송신측 전력(230b, 235b)의 최솟값인
Figure pat00003
는 175W, 최댓값인
Figure pat00004
는 225W일 수 있다.
수신측 전력(240b)은 비교예에서 공진 회로(121b)에 의하여 출력되는 무선 전력의 크기를 나타낸다. 수신측 전력(245b)은 수신측 전력(240b)의 리플 성분을 더 분명하게 보이기 위하여 y축의 스케일을 조정하여 나타낸 것이다. 송신측 전력(230b, 235b)에 리플이 존재하므로, 수신측 전력(240b, 245b)은 리플 성분을 포함할 수 있다. 수신측 전력(240b, 245b)은 180.5W의 DC 성분과 ± 15.5W의 리플 성분을 가질 수 있고, 수신측 전력(240b, 245b)의 최솟값인
Figure pat00005
는 165W, 최댓값인
Figure pat00006
는 196W일 수 있다.
예시적으로, 송신측 전력(230b, 235b) 및 수신측 전력(240b, 245b)은 스케일의 차이로 도 2b에 도시되지는 않았으나 무선 전력 송신 표준에서 정의되는 주파수를 갖는 AC 전력일 수 있다. 예를 들어, 송신측 전력(230b, 235b) 및 수신측 전력(240b, 245b)은 Qi 표준에서 요구되는 100kHz 이상 200kHz 이하의 주파수 또는 AFA 표준에서 요구되는 6.78MHz의 주파수를 가질 수 있다.
도 2c는 다양한 실시예들에 따른 무선 전력 송신기가 포함된 무선 전력 송신 시스템과 관련된 파라미터들을 도시한다. 구체적으로, 도 2c는 도 2a에 도시된 무선 전력 송신 시스템(200a)과 관련된 파라미터들을 도시한다. 송신측 전압(210c)은 도 2a에 도시된 무선 전력 송신기(210a)의 PFC(212a)에서 출력되어 인버터(213a)에 입력되는 전압, 즉, 지점(241a)의 전압을 나타낸다. 인버터의 동작 주파수(220c)는 도 2a에 도시된 무선 전력 송신기(210a)의 인버터(213a)의 동작 주파수를 나타낸다. 송신측 전력(230c)은 도 2a에 도시된 인버터(213a)에서 출력되어 무선 전력 송신기(210a)의 공진 회로(214a)에 입력되는, 즉, 지점(242a)에서의 전력의 크기를 나타낸다. 송신측 전력(235c)은 송신측 전력(230c)의 리플 성분을 더 분명하게 보이기 위하여 y축의 스케일을 조정하여 나타낸 것이다. 수신측 전력(240c)은 도 2a에 도시된 무선 전력 수신기(220a)의 공진 회로(221a)에서 출력되어 정류기(224a)에 입력되는 전력, 즉, 지점(243a)에서의 전력의 크기를 나타낸다. 수신측 전력(245c)은 수신측 전력(240c)의 리플 성분을 더 분명하게 보이기 위하여 y축의 스케일을 조정하여 나타낸 것이다.
송신측 전압(210c)은 송신측 전압(210b)과 동일하게, 393V의 DC 성분과 ± 20V의 리플 성분을 가질 수 있고, 송신측 전압(210c)의 최솟값인
Figure pat00007
는 373V, 최댓값인
Figure pat00008
는 413V일 수 있다. 그러나, 도 2b와 달리 인버터의 동작 주파수(220c)가 송신측 전압(210c)에 따라 조절된다. 인버터의 동작 주파수(220c)는 인버터의 동작 주파수(220b)의 f1을 중심으로 최솟값을 f2, 최댓값을 f3으로 하여 주기적으로 조절될 수 있다. 그 결과, 송신측 전력(230c, 235c)은 200W의 DC 성분과 ± 2W의 리플 성분을 가질 수 있고, 송신측 전력(230c, 235c)의 최솟값인
Figure pat00009
는 198W, 최댓값인
Figure pat00010
는 202W일 수 있다. 도 2b를 참조하여 설명된 비교예에서의 송신측 전력(230b, 235b)의 리플 성분이 ± 25W인 것과 비교하여, 도 2a를 참조하여 설명된 일실시예에 따른 송신측 전력(230c, 235c)의 리플 성분은 ± 2W로 더 작은 것을 알 수 있다.
송신측 전력(230b, 235b)의 리플 성분이 경감되므로, 수신측 전력(240c, 245c)의 리플 또한 경감될 수 있다. 수신측 전력(240c, 245c)은 180.5W의 DC 성분과 ± 1.5W의 리플 성분을 가질 수 있고, 수신측 전력(240c, 245c)의 최솟값인
Figure pat00011
는 179W, 최댓값인
Figure pat00012
는 182W일 수 있다. 도 2b를 참조하여 설명된 비교예에서의 수신측 전력(240b, 245b)의 리플 성분이 ± 15.5W인 것과 비교하여, 도 2a를 참조하여 설명된 일실시예에 따른 수신측 전력(240c, 245c)의 리플 성분은 ± 1.5W로 더 작은 것을 알 수 있다. 도 2b를 참조하여 설명된 비교예에서의 수신측 전력(240b, 245b)의 리플 성분은 배터리의 충전 사양을 만족하지 못할 가능성이 높은 반면, 도 2a를 참조하여 설명된 일실시예에 따른 수신측 전력(240c, 245c)의 리플 성분은 배터리의 충전 사양을 만족시킬 수 있다.
도 3은 다양한 실시예들에 따른 무선 전력 송신기가 포함된 무선 전력 송신 시스템의 블록도를 도시한다. 도 3을 참조하면, 무선 전력 송신 시스템(300)은 무선 전력 송신기(310) 및 무선 전력 수신기(320)를 포함할 수 있다. 무선 전력 송신기(310)는 전력 소스(311), PFC(312), 인버터(313), 공진 회로(314), 프로세서(317), 및 통신 회로(318)를 포함할 수 있다. 공진 회로(314)는 커패시터(315) 및 코일(316)을 포함할 수 있다. 전력 소스(311), PFC(312), 인버터(313), 공진 회로(314), 프로세서(317)의 세부 사항에 관해서는 도 2a에서 상술한 설명이 동일하게 적용될 수 있으므로, 여기에서 중복하여 설명하지 않는다.
통신 회로(318)는 무선 전력 송신기(310)와 외부 전자 장치(예: 무선 전력 수신기(320))간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 회로(318)는 안테나(319)를 포함할 수 있다. 통신 회로(318)는 프로세서(317)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 통신 회로(318)는 무선 통신 모듈(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제 1 네트워크(예: 블루투스, WiFi direct 또는 IrDA(infrared data association) 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제 2 네트워크(예: 셀룰러 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부 전자 장치와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성 요소(예: 단일 칩)으로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성 요소들(예: 복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈은 가입자 식별 모듈에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI))를 이용하여 제 1 네트워크 또는 제 2 네트워크와 같은 통신 네트워크 내에서 무선 전력 송신기(310)를 확인 및 인증할 수 있다.
통신 회로(318)는 무선 전력 송신기(310)와 무선 전력 수신기(320) 사이의 통신을 지원할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 무선 전력 송신기(310)는 통신 회로(318)를 통하여 무선 전력 수신기(320)와 블루투스 저전력(bluetooth low energy, BLE) 통신을 수행할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 무선 전력 송신기(310)는 통신 회로(318)의 안테나(319)를 이용하여 BLE 통신을 통하여 무선 전력 수신기(320)에 포함된 안테나(329)로부터 수신측 오차 정보(345)를 수신할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 무선 전력 송신기(310)는 BLE 통신 외 통신 회로(318)가 지원하는 다른 통신 방식을 이용하여 무선 전력 수신기(320)로부터 수신측 오차 정보(345)를 수신할 수 있다. 수신측 오차 정보(345)는 무선 전력 수신기(320)의 배터리(325)의 전압(341)과 배터리 전압 기준값(Vref) 사이의 오차(342) 및 배터리(325)의 전류(343)와 배터리 전류 기준값(Iref) 사이의 오차(344)를 포함할 수 있다.
통신 회로(318)를 통하여 무선 전력 수신기(320)로부터 수신된 수신측 오차 정보(345)는 프로세서(317)에 전달될 수 있다. 프로세서(317)는 PFC(312)에서 출력되는 전력의 전압(331) 또는 PFC(312)에서 출력되는 전력의 전류(332) 중 적어도 하나를 확인하고, 확인된 전압(331) 또는 전류(332) 중 적어도 하나 및 수신측 오차 정보(345)에 기초하여 인버터(313)에 제어 신호(333)를 전달함으로써, 인버터(313)의 동작을 제어할 수 있다.
비록 도 3에는 PFC(312)에서 출력되는 전력의 전압(331) 및 PFC(312)에서 출력되는 전력의 전류(332) 둘 다 도시되어 있으나, 다양한 실시예에 따라서, 프로세서(317)는 PFC(312)에서 출력되는 전력의 전압(331) 및 PFC(312)에서 출력되는 전력의 전류(332) 중 하나를 확인하고 다른 하나는 확인하지 않으면서, 확인된 하나의 정보에 기초하여 인버터(313)의 동작을 제어할 수 있다. 프로세서(317)가 PFC(312)에서 출력되는 전력의 전압(331)만 확인하고, 확인된 전압(331)에 기초하여 인버터(313)의 동작을 제어하는 예시에 대해서는 도 7을 참조하여 후술한다.
또한, 다양한 실시예에 따라서, 프로세서(317)는 PFC(312)에서 출력되는 전력의 전압(331) 및 PFC(312)에서 출력되는 전력의 전류(332) 둘 다를 확인하고, PFC(312)에서 출력되는 전력의 전압(331) 및 PFC(312)에서 출력되는 전력의 전류(332) 둘 다에 기초하여 인버터(313)의 동작을 제어할 수 있다. 프로세서(317)가 PFC(312)에서 출력되는 전력의 전압(331) 및 PFC(312)에서 출력되는 전력의 전류(332) 둘 다에 기초하여 인버터(313)의 동작을 제어하는 예시에 대해서는 도 5를 참조하여 후술한다.
다양한 실시예에 따라서, 프로세서(317)에서 통신 회로(318)를 통하여 무선 전력 수신기(320)로부터 수신측 오차 정보(345)를 수신하는 빈도는 프로세서(317)에서 PFC(312)에서 출력되는 전력의 전압(331) 또는 전류(332) 중 적어도 하나를 확인하는 빈도보다 낮을 수 있다. 예를 들어, 프로세서(317)는 통신 회로(318)를 이용한 BLE 통신을 통하여 10Hz 이상 100Hz 이하의 빈도로 무선 전력 수신기(320)로부터 수신측 오차 정보(345)를 확인하고, 1kHz 이상 10kHz 이하의 빈도로 PFC(312)에서 출력되는 전력의 전압(331) 또는 전류(332) 중 적어도 하나를 확인할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 프로세서(317)는 수신측 오차 정보(345)에 기초하여 참조 전력 값을 확인할 수 있다. 참조 전력 값은 PFC(312)에서 출력되는 전력으로서 바람직한 값을 의미할 수 있다. 프로세서(317)는 수신측 오차 정보(345)에 기초하여 무선 전력 수신기(320)의 공진 회로(321)에서 수신되는 전력을 나타내는 수신측 무선 전력의 기준값을 확인할 수 있다. 수신측 무선 전력과 무선 전력 송신기(310)의 공진 회로(314)에서 출력되는 전력을 나타내는 송신측 무선 전력 사이에는 다음과 같은 관계가 성립한다.
Figure pat00013
수학식 1에서,
Figure pat00014
는 송신측 무선 전력의 기준값,
Figure pat00015
는 수신측 무선 전력의 기준값,
Figure pat00016
는 송신측 무선 전력,
Figure pat00017
는 수신측 무선 전력,
Figure pat00018
는 무선 전력 송신 효율을 나타낸다. 송신측 무선 전력의 기준값은 무선 전력 송신기(310)의 공진 회로(314)에서 출력되는 전력의 바람직한 값을 나타낼 수 있다. 수신측 무선 전력의 기준값은 무선 전력 수신기(320)의 공진 회로(321)에서 수신되는 전력의 바람직한 값을 나타낼 수 있다.
도 4a는 다양한 실시예들에 따른 무선 전력 송신기의, 인버터의 동작 주파수에 대한 무선 전력 송신 효율의 관계를 도시한다. 도 4a를 참조하면, 인버터의 동작 주파수가 충분히 높은 범위에서는 인버터의 동작 주파수가 조절되더라도 무선 전력 송신 효율(400a)의 변경 범위는 무시할 수 있을 정도로 작다는 것을 알 수 있다. 즉, 인버터의 동작 주파수가 충분히 높은 범위에서는 무선 전력 송신 효율(400a)을 상수로 근사할 수 있다. 따라서, 프로세서(317)는 확인된 수신측 무선 전력의 기준값에 현재 효율의 역수를 곱한 값을 송신측 무선 전력의 기준값으로서 확인할 수 있다. 프로세서(317)는 확인된 송신측 무선 전력의 기준값에 기초하여 참조 전력 값을 확인할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 프로세서(317)는 수신측 오차 정보(345)가 수신되는 것에 응답하여 참조 전력 값을 업데이트할 수 있다. 수신측 오차 정보(345)가 주기적으로 수신되는 경우, 프로세서(317)는 참조 전력 값을 주기적으로 업데이트할 수 있다.
무선 전력 수신기(320)는 공진 회로(321), 정류기(324), 배터리(325), 전압 비교기(326), 전류 비교기(327), 및 통신 회로(328)를 포함할 수 있다. 공진 회로(321)는 커패시터(323) 및 코일(322)을 포함할 수 있다. 통신 회로(328)는 안테나(329)를 포함할 수 있다. 공진 회로(321), 정류기(324), 및 배터리(325)에 관해서는 도 2a를 참조하여 상술한 상세 사항들이 동일하게 적용될 수 있으므로, 여기에서 중복하여 설명하지 않는다. 통신 회로(328)에 관해서는 통신 회로(318)에 관한 상세 사항들이 동일하게 적용될 수 있으므로, 여기에서 중복하여 설명하지 않는다.
전압 비교기(326)는 배터리(325)의 전압(341)을 배터리 전압 기준값(Vref)과 비교하여, 배터리(325)의 전압(341)과 배터리 전압 기준값(Vref) 사이의 오차(342)를 산출할 수 있다. 전류 비교기(327)는 배터리(325)의 전류(343)를 배터리 전류 기준값(Iref)과 비교하여, 배터리(325)의 전류(343)와 배터리 전류 기준값(Iref) 사이의 오차(344)를 산출할 수 있다. 배터리(325)의 전압(341)과 배터리 전압 기준값(Vref) 사이의 오차(342) 및 배터리(325)의 전류(343)와 배터리 전류 기준값(Iref) 사이의 오차(344)는 수신측 오차 정보(345)에 포함되어 통신 회로(328)의 안테나(329)를 통하여 무선 전력 송신기(310)에 송신될 수 있다.
비록 도 3에는 전압 비교기(326) 및 전류 비교기(327)가 연산 증폭기 형태로 도시되었으나, 다양한 실시예에 따라서, 전압 비교기(326) 및 전류 비교기(327)의 구현은 연산 증폭기로 제한되지 않는다. 다양한 실시예에 따라서, 무선 전력 수신기(320)는 프로세서를 포함하고, 무선 전력 수신기(320)의 프로세서는 배터리(325)의 전압을 감지하는 전압 센서 및 배터리(325)의 전류를 감지하는 전류 센서로부터 신호들을 수신하고, 전압 비교기(326) 및 전류 비교기(327)의 상술한 동작들을 수행할 수 있다.
도 3에 도시된 무선 전력 송신 시스템(300)에서는, 도 2a의 무선 전력 송신 시스템(200a)에서와 마찬가지로, 무선 전력 송신기(310)의 프로세서(317)는 PFC(312)에서 출력되는 전력의 전압(331) 또는 PFC(312)에서 출력되는 전력의 전류(332) 중 적어도 하나를 확인하고, 확인된 전압(331) 또는 전류(332) 중 적어도 하나에 기초하여 인버터(313)의 동작을 제어할 수 있다. 따라서, 프로세서(317)는 리플이 경감된 무선 전력을 무선 전력 수신기(320)에 제공할 수 있다. 또한, 무선 전력 송신기(310)의 프로세서(317)는 통신 회로(318)의 안테나(319)를 통하여 무선 전력 수신기(320)의 안테나(329)로부터 송신된 수신측 오차 정보(345)를 수신하고, 수신측 오차 정보(345)에 기초하여 수신측 무선 전력의 기준값에 기초하여 인버터(313)의 동작을 제어할 수 있다.
도 4b는 비교예에 따른 무선 전력 송신기와 관련된 신호들을 도시한다. 도 4c는 다양한 실시예들에 따른 무선 전력 송신기와 관련된 신호들을 도시한다. 구체적으로, 도 4b(400b)는 도 1에 도시된 무선 전력 시스템에서 무선 전력 송신기(110)에 정전압 제어 회로(113)가 포함되지 않고, 무선 전력 수신기(120)에 정전압 제어 회로(123) 및 충전 제어 회로(124)가 포함되지 않으며, 무선 전력 수신기(120)에서 요구되는 전류 및/또는 전압 값과 실제 공급되는 전류 및/또는 전압 값 사이의 오차에 관한 정보인 수신측 오차 정보를 BLE 통신을 통하여 무선 전력 송신기(110)에 송신하는 제2 비교예에서, 무선 전력 송신기(110) 에서 확인되는 신호들을 도시한다. 도 4c(400c)는 도 3에 도시된 무선 전력 송신기(310)의 프로세서(317)에서 확인되는 신호들을 도시한다.
도 4b(400b)를 참조하면, 무선 전력 송신기는 수신측 오차 정보(131b)를 확인할 수 있다. 도 4b(400b)의 신호들(411b, 412b, 413b)은 수신측 오차 정보(131b)를 나타낸다.
도 3 및 도 4c(400c)를 참조하면, 무선 전력 송신기(310)의 프로세서(317)는 PFC(312)에서 출력되는 전력의 전압(331) 또는 PFC(312)에서 출력되는 전력의 전류(332) 중 적어도 하나 및 통신 회로(318)를 통하여 수신되는 수신측 오차 정보를 확인할 수 있다. 도 4c(400c)의 신호들(411c, 412c, 413c)은 통신 회로(318)를 통하여 수신되는 수신측 오차 정보를 나타낸다. 도 4c(400c)의 신호들(421c, 422c, 423c)은 PFC(312)에서 출력되는 전력의 전압(331) 또는 PFC(312)에서 출력되는 전력의 전류(332) 중 적어도 하나를 나타내는, PFC(212a)의 출력단에 위치한 전압 센서로부터 수신되는 신호 또는 PFC(212a)의 출력단에 위치한 전류 센서로부터 수신되는 신호일 수 있다.
도 3에서 상술한 바와 같이, 도 4c(400c)에는 신호들(411c, 412c, 413c)이 확인되는 빈도가 신호들(421c, 422c, 423c)이 확인되는 빈도보다 낮은 것이 도시되어 있다.
도 4c(400c)에는 신호들(411c, 412c, 413c)의 강도가 신호들(421c, 422c, 423c)보다 강한 것으로 도시되어 있으나, 이는 신호들(411c, 412c, 413c) 과 신호들(421c, 422c, 423c)을 서로 구분되도록 하기 위한 도시적 수단일 뿐이며, 신호들(411c, 412c, 413c)과 신호들(421c, 422c, 423c)의 상대적 세기를 제한하려는 의도가 아니다. 다양한 실시예에 따라, 신호들(411c, 412c, 413c)과 신호들(421c, 422c, 423c)의 상대적 세기는 제한이 없다.
다양한 실시예에 따라서, 프로세서(317)에서 통신 회로(318)를 통하여 무선 전력 수신기(320)로부터 수신측 오차 정보를 수신하는 빈도는 프로세서(317)에서 PFC(312)에서 출력되는 전력의 전압(331) 또는 전류(332) 중 적어도 하나를 확인하는 빈도보다 낮을 수 있다. 예를 들어, 프로세서(317)는 통신 회로(318)를 이용한 BLE 통신을 통하여 10Hz 이상 100Hz 이하의 빈도로 무선 전력 수신기(320)로부터 수신측 오차 정보를 확인하고, 1kHz 이상 10kHz 이하의 빈도로 PFC(312)에서 출력되는 전력의 전압(331) 또는 전류(332) 중 적어도 하나를 확인할 수 있다.
도 5는 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기가 포함된 무선 전력 송신 시스템의 블록도를 도시한다. 도 5을 참조하면, 무선 전력 송신 시스템(500)은 무선 전력 송신기(510) 및 무선 전력 수신기(520)를 포함할 수 있다. 무선 전력 송신기(510) 는 전력 소스(511), PFC(512), 인버터(513), 공진 회로(514), 프로세서(517), 및 전력 비교기(518)를 포함할 수 있다. 공진 회로(514)는 커패시터(515) 및 코일(516)을 포함할 수 있다. 무선 전력 수신기(520)는 공진 회로(521), 정류기(524), 및 배터리(525)를 포함할 수 있다. 공진 회로(521)는 커패시터(523) 및 코일(522)을 포함할 수 있다. 무선 전력 송신기(510)에 포함되는 전력 소스(511), PFC(512), 인버터(513), 공진 회로(514), 및 프로세서(517), 무선 전력 수신기(520)에 포함되는 공진 회로(521), 정류기(524), 및 배터리(525)에 관해서는 도 2a를 참조하여 상술한 상세 사항들이 동일하게 적용될 수 있으므로, 여기에서 중복하여 설명하지 않는다.
전력 비교기(518)는 PFC(512)의 출력단의 전압(531)과 PFC(512)의 출력단의 전류(532)의 곱인 PFC(512)의 출력단의 전력을 참조 전력 값(534)와 비교하여, PFC(512)의 출력단의 전력과 참조 전력 값(534) 사이의 오차(535)를 프로세서(517)에 전달할 수 있다.
비록 도 5에는 전력 비교기(518)가 연산 증폭기 형태로 도시되었으나, 다양한 실시예에 따라서, 전력 비교기(518)의 구현은 연산 증폭기로 제한되지 않는다. 다양한 실시예에 따라서, 무선 전력 송신기(510)의 프로세서(517)는 PFC(512)의 출력단의 전압을 감지하는 전압 센서 및 PFC(512)의 출력단의 전류를 감지하는 전류 센서로부터 신호들을 수신하고, 전력 비교기(518)의 상술한 동작들을 수행할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 비록 도 5에는 도시되지 않았으나, 무선 전력 송신기(510)는 무선 전력 수신기(520)로부터 수신측 오차 정보를 수신하기 위한 통신 회로를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 무선 전력 수신기(520)는 수신측 오차 정보를 산정하고 무선 전력 송신기(510)에 송신하기 위한 전압 비교기, 전류 비교기, 및 통신 회로를 더 포함할 수 있다. 무선 전력 송신기(510)에 포함되는 통신 회로, 및 무선 전력 수신기(520)에 포함되는 전압 비교기, 전류 비교기, 및 통신 회로에 관한 상세 사항은 도 3을 참조하여 상술한 바와 동일하므로, 여기에서 중복하여 설명하지 않는다.
무선 전력 송신기(510)가 통신 회로를 더 포함하고, 무선 전력 수신기(520)가 전압 비교기, 전류 비교기, 및 통신 회로를 더 포함하는 예시에서, 참조 전력 값(534)은 도 3을 참조하여 상술한 바와 같이 수신측 오차 정보에 기초하여 확인될 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 프로세서(517)는 수신측 오차 정보가 수신되는 것에 응답하여 참조 전력 값(534)을 업데이트할 수 있다. 수신측 오차 정보가 주기적으로 수신되는 경우, 프로세서(517)는 참조 전력 값(534)을 주기적으로 업데이트할 수 있다.
프로세서(517)는 오차(535)에 기초하여 인버터(513)의 동작을 제어할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 프로세서(517)는 PFC(512)의 출력단의 전력이 참조 전력 값(534)보다 작은 경우 인버터(513)의 동작 주파수를 낮추도록 인버터(513)를 제어할 수 있다. 또는, PFC(512)의 출력단의 전력이 참조 전력 값(534)보다 큰 경우, 프로세서(517)는 인버터(513)의 동작 주파수를 높이도록 인버터(513)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(517)는, 인버터(513)의 주파수의 변경을 야기하도록 설정된 제어 신호(536)를 인버터(513)로 제공할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 프로세서(517)는 오차(535)의 값이 미리 정해진 값 이하가 될 때까지 인버터(513)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(517)에서 인버터(513)의 동작 주파수를 조절하는 경우, 프로세서(517)는 오차(535)의 값이 미리 정해진 값 이하가 될 때까지 인버터(513)의 동작 주파수를 조절할 수 있다.
도 6a는 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서 인버터의 동작 주파수에 대한 송신측 전력의 관계를 도시한다. 송신측 전력의 주파수는 인버터의 동작 주파수와 동일하고, 송신측 전력의 주파수에 따라 출력되는 전력의 크기가 결정된다. 도 6a에서는 공진 주파수 지점인 약 70kHz가 최대 전력 전달이 가능한 전력의 주파수이다. 전력의 주파수를 조절함에 따라 출력되는 전력의 크기가 도 6a의 그래프에서와 같이 달라진다. 이와 같은 관계에 기반하여, 인버터에 입력되는 DC 전력의 리플의 크기에 따라 인버터의 동작 주파수를 제어하면, 출력되는 전력의 리플을 경감할 수 있다. 도 6a의 그래프(600a)에서, 가로축은 무선 전력 송신기의 인버터의 동작 주파수를 10000Hz 단위로 나타낸다. 도 6a의 그래프(600a)에서 세로축은 무선 전력 송신기의 PFC에서 출력되어 인버터에 입력되는 전력인 송신측 전력을 W 단위로 나타낸다. 곡선(610a, 620a, 630a)은 무선 전력 송신기의 PFC에서 출력되어 인버터에 입력되는 전압에 리플이 있을 때, 구체적으로는, 전압의 평균값이 400V이고, peak to peak 값이 40V, 즉, ±20V인 리플이 있을 때, 인버터의 동작 주파수에 대한 송신측 전력의 관계를 나타낸다. 곡선(610a)는 무선 전력 송신기의 PFC에서 출력되어 인버터에 입력되는 전압이 400V+20V=420V일 때의 인버터의 동작 주파수에 대한 송신측 전력의 관계를 나타낸다. 곡선(620a)는 무선 전력 송신기의 PFC에서 출력되어 인버터에 입력되는 전압이 400V일 때의 인버터의 동작 주파수에 대한 송신측 전력의 관계를 나타낸다. 곡선(630a)는 무선 전력 송신기의 PFC에서 출력되어 인버터에 입력되는 전압이 400V-20V=380V일 때의 인버터의 동작 주파수에 대한 송신측 전력의 관계를 나타낸다.
곡선(630a) 상의 점(640a) 및 곡선(610a) 상의 점(650a)은 다양한 실시예에 따른, 인버터의 동작 주파수를 제어하기 위하여 확인된 예시적인 동작 주파수의 값 및 동작 주파수에 대응되는 송신측 전력의 값을 나타낸다. 곡선(630a) 상의 점(640a)은 PFC에서 출력되어 인버터에 입력되는 전압이 400V-20V=380V이고, 인버터의 동작 주파수는 약 82.96kHz, 송신측 전력은 약 306.54W임을 나타낸다. 곡선(610a) 상의 점(650a)은 PFC에서 출력되어 인버터에 입력되는 전압이 400V+20V=420V이고, 인버터의 동작 주파수는 약 85.73kHz, 송신측 전력은 약 306.58W임을 나타낸다. 즉, PFC에서 출력되어 인버터에 입력되는 전압이 400V-20V=380V와 400V+20V=420V 사이에서 변화할 때, 무선 전력 송신기의 프로세서는 인버터의 동작 주파수를 약 82.96kHz와 약 85.73kHz 사이에서 변화하도록 인버터를 제어할 수 있고, 그 결과 송신측 전력은 약 306.54W와 약 306.58W 사이에서 변화할 수 있다. 다양한 실시예에 따라 인버터의 동작 주파수를 제어함으로써 송신측 전력의 리플은 약 0.04W로 매우 낮은 것을 확인할 수 있다.
반면, 인버터의 동작 주파수를 제어하지 않은 경우, 인버터의 동작 주파수는 일정하게 유지되므로, 이 경우 송신측 전력의 리플의 크기는 세로축과 평행한 가상의 선을 상정함으로써 확인될 수 있다. 예를 들어, 점(640a) 또는 점(650a)를 지나도록 세로축과 평행한 가상의 선을 상정하였을 때, 가상의 선이 곡선(610a)과 만나는 지점의 y좌표는 송신측 전력의 최댓값을 나타내며, 가상의 선이 곡선(630a)과 만나는 지점의 y좌표는 송신측 전력의 최솟값을 나타낸다. 가상의 선이 곡선(610a)과 만나는 지점의 y좌표와 가상의 선이 곡선(630a)과 만나는 지점의 y좌표의 차이는 0.04W와 비교하여 비교적 크다는 것이 도시적으로 확인될 수 있다. 즉, 다양한 실시예에 따라 인버터의 동작 주파수를 제어하는 것은, 인버터의 동작 주파수를 제어하지 않은 경우에 비하여 송신측 전력의 리플을 감소시키는 효과가 있음이 확인될 수 있다.
도 6b는 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기를 포함하는 무선 전력 송신 시스템에서 인버터의 동작 주파수에 대한 수신측 전력의 관계를 도시한다. 도 6b의 그래프(600b)에서, 가로축은 무선 전력 송신기의 인버터의 동작 주파수를 10000Hz 단위로 나타낸다. 도 6b의 그래프(600b)에서 세로축은 무선 전력 수신기의 배터리에 공급되는 전력인 수신측 전력을 W 단위로 나타낸다. 곡선(610b, 620b, 630b)은 무선 전력 송신기의 PFC에서 출력되어 인버터에 입력되는 전압에 리플이 있을 때, 구체적으로는, 전압의 평균값이 400V이고, 폭이 20V인 리플이 있을 때, 인버터의 동작 주파수에 대한 수신측 전력의 관계를 나타낸다. 곡선(610b)는 무선 전력 송신기의 PFC에서 출력되어 인버터에 입력되는 전압이 400V+20V=420V일 때의 인버터의 동작 주파수에 대한 수신측 전력의 관계를 나타낸다. 곡선(620b)는 무선 전력 송신기의 PFC에서 출력되어 인버터에 입력되는 전압이 400V일 때의 인버터의 동작 주파수에 대한 수신측 전력의 관계를 나타낸다. 곡선(630b)는 무선 전력 송신기의 PFC에서 출력되어 인버터에 입력되는 전압이 400V-20V=380V일 때의 인버터의 동작 주파수에 대한 수신측 전력의 관계를 나타낸다.
곡선(630b) 상의 점(640b) 및 곡선(610b) 상의 점(650b)은 다양한 실시예에 따른, 인버터의 동작 주파수를 제어하기 위하여 확인된 예시적인 동작 주파수의 값 및 동작 주파수에 대응되는 수신측 전력의 값을 나타낸다. 곡선(630b) 상의 점(640b)은 PFC에서 출력되어 인버터에 입력되는 전압이 400V-20V=380V이고, 인버터의 동작 주파수는 약 82.96kHz, 수신측 전력은 약 300.17W임을 나타낸다. 곡선(610b) 상의 점(650b)은 PFC에서 출력되어 인버터에 입력되는 전압이 400V+20V=420V이고, 인버터의 동작 주파수는 약 85.73kHz, 수신측 전력은 약 300.32W임을 나타낸다. 즉, PFC에서 출력되어 인버터에 입력되는 전압이 400V-20V=380V와 400V+20V=420V 사이에서 변화할 때, 무선 전력 송신기의 프로세서는 인버터의 동작 주파수를 약 82.96kHz와 약 85.73kHz 사이에서 변화하도록 인버터를 제어할 수 있고, 그 결과 수신측 전력은 약 300.17W와 약 300.32W 사이에서 변화할 수 있다. 다양한 실시예에 따라 인버터의 동작 주파수를 제어함으로써 수신측 전력의 리플은 약 0.15W로 매우 낮은 것을 확인할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 수신측 전력이 약 0.15W의 리플을 갖는 것은 무선 전력 수신기의 배터리의 충전 사양을 만족시킬 수 있다.
반면, 인버터의 동작 주파수를 제어하지 않은 경우, 인버터의 동작 주파수는 일정하게 유지되므로, 이 경우 수신측 전력의 리플의 크기는 세로축과 평행한 가상의 선을 상정함으로써 확인될 수 있다. 예를 들어, 점(640b) 또는 점(650b)를 지나도록 세로축과 평행한 가상의 선을 상정하였을 때, 가상의 선이 곡선(610b)과 만나는 지점의 y좌표는 수신측 전력의 최댓값을 나타내며, 가상의 선이 곡선(630b)과 만나는 지점의 y좌표는 수신측 전력의 최솟값을 나타낸다. 가상의 선이 곡선(610b)과 만나는 지점의 y좌표와 가상의 선이 곡선(630b)과 만나는 지점의 y좌표의 차이는 0.15W와 비교하여 비교적 크다는 것이 도시적으로 확인될 수 있다. 즉, 다양한 실시예에 따라 인버터의 동작 주파수를 제어하는 것은, 인버터의 동작 주파수를 제어하지 않은 경우에 비하여 수신측 전력의 리플을 감소시키는 효과가 있음이 확인될 수 있다.
도 7은 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기가 포함된 무선 전력 송신 시스템의 블록도를 도시한다. 도 7을 참조하면, 무선 전력 송신 시스템(700)은 무선 전력 송신기(710) 및 무선 전력 수신기(720)를 포함할 수 있다. 무선 전력 송신기(710)는 전력 소스(711), PFC(712), 인버터(713), 공진 회로(714), 프로세서(717), 및 메모리(719)를 포함할 수 있다. 공진 회로(714)는 커패시터(715) 및 코일(716)을 포함할 수 있다. 무선 전력 수신기(720)는 공진 회로(721), 정류기(724), 및 배터리(725)를 포함할 수 있다. 공진 회로(721)는 커패시터(723) 및 코일(722)을 포함할 수 있다. 무선 전력 송신기(710)에 포함되는 전력 소스(711), PFC(712), 인버터(713), 공진 회로(714), 및 프로세서(717), 무선 전력 수신기(720)에 포함되는 공진 회로(721), 정류기(724), 및 배터리(725)에 관해서는 도 2a를 참조하여 상술한 상세 사항들이 동일하게 적용될 수 있으므로, 여기에서 중복하여 설명하지 않는다.
메모리(719)는, 무선 전력 송신기(710)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(717))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(719)는, 휘발성 메모리 또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 메모리(719)는 도 6a를 참조하여 상술한, PFC에서 출력되어 인버터에 입력되는 전압, 인버터의 동작 주파수, 및 송신측 전력 사이의 관계를 저장할 수 있다. 또는, 다양한 실시예에 따라서, 메모리(719)는 도 6b를 참조하여 상술한, PFC에서 출력되어 인버터에 입력되는 전압, 인버터의 동작 주파수, 및 수신측 전력 사이의 관계를 저장할 수 있다.
프로세서(717)는 PFC(712)에서 출력되는 전력의 전압(731)을 확인할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 프로세서(717)는 PFC(712)의 출력단에 위치한 전압 센서로부터 전압을 나타내는 신호를 수신함으로써 PFC(712)에서 출력되는 전력의 전압(731)을 확인할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 메모리(719)에 PFC에서 출력되어 인버터에 입력되는 전압, 인버터의 동작 주파수, 및 송신측 전력 사이의 관계가 저장된 경우, 프로세서(717)는 참조 전력 값(732)을 확인하고, 확인된 참조 전력 값(732) 및 전압(731)에 기초하여, 메모리(719)에 저장된 PFC에서 출력되어 인버터에 입력되는 전압, 인버터의 동작 주파수, 및 송신측 전력 사이의 관계를 참조하여, 송신측 전력이 참조 전력 값(732)과 동일하도록 하는 인버터의 동작 주파수의 값을 확인할 수 있다.
프로세서(717)에서 참조 전력 값(732)을 확인하는 과정에 대해서는 도 3을 참조하여 상술한 바 있으므로, 여기에서 중복하여 설명하지 않는다. 다양한 실시예에 따라서, 도 3을 참조하여 상술한 과정 외에, 프로세서(717)는 무선 전력 수신기(720)와의 임의의 통신 연결을 통하여 무선 전력 수신기(720)로부터 수신된 정보에 기초하여 참조 전력 값(732)을 확인할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 프로세서(717)는 무선 전력 수신기(720)와 주기적으로 통신함으로써 확인된 참조 전력 값(732)을 주기적으로 업데이트하거나, 참조 전력 값(732)을 일회성으로 확인한 후 업데이트하지 않고 상수로서 취급할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, PFC에서 출력되어 인버터에 입력되는 전압, 인버터의 동작 주파수, 및 수신측 전력 사이의 관계가 저장된 경우, 프로세서(717)는 수신측 전력의 기준값을 확인할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 프로세서(717)는 통신 회로를 통하여 무선 전력 수신기(720)와 도 3을 참조하여 상술한 BLE 통신을 수행하여, 주기적으로 또는 비주기적으로 수신측 전력의 기준값을 수신함으로써 수신측 전력의 기준값을 확인할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 프로세서(717)는 무선 전력 수신기(720)와의 임의의 통신 연결을 통하여 무선 전력 수신기(720)로부터 수신된 정보에 기초하여 수신측 전력의 기준값을 확인할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 프로세서(717)는 무선 전력 수신기(720)와 주기적으로 통신함으로써 확인된 수신측 전력의 기준값을 주기적으로 업데이트하거나, 수신측 전력의 기준값을 일회성으로 확인한 후 업데이트하지 않고 상수로서 취급할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 메모리(719)에 PFC에서 출력되는 전력의 전압, 인버터의 동작 주파수, 및 수신측 전력 사이의 관계가 저장된 경우, 프로세서(717)는 수신측 전력의 기준값을 확인하고, 확인된 수신측 전력의 기준값 및 전압(731)에 기초하여, 메모리(719)에 저장된 PFC에서 출력되는 전력의 전압, 인버터의 동작 주파수, 및 수신측 전력 사이의 관계를 참조하여, 수신측 전력이 수신측 전력의 기준값과 동일하도록 하는 인버터의 동작 주파수의 값을 확인할 수 있다.
프로세서(717)는 인버터의 동작 주파수의 값을 확인한 후, 확인된 인버터의 동작 주파수의 값에 따라 인버터에 제어 신호(733)을 전달할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 도 2, 도 3, 도 5, 및 도 7을 참조하여 상술한 실시예는 조합적으로 실시될 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 도 2 및 도 5가 조합적으로 실시될 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 도 2 및 도 7이 조합적으로 실시될 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 도 3 및 도 5가 조합적으로 실시될 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 도 3 및 도 7이 조합적으로 실시될 수 있다.
도 8은 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 동작을 설명하기 위한 흐름도(800)를 도시한다. 동작 810에서, 무선 전력 송신기(예를 들어, 무선 전력 송신기(210a))의 프로세서(예를 들어, 프로세서(217a))는 제1 전력의 전압 또는 전류 중 적어도 하나를 확인할 수 있다. 제1 전력은 무선 전력 송신기(210a)의 PFC(예를 들어, PFC(212a))에서 출력되어 무선 전력 송신기(210a)의 인버터(예를 들어, 인버터(213a))에 입력되는 전력일 수 있다.
동작 820에서, 프로세서(217a)는 확인된 제1 전력의 전압 또는 전류 중 적어도 하나에 기초하여, 인버터(213a)의 동작을 제어할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 동작 820은 인버터(213a)의 동작 주파수, 인버터(213a)의 게이트에 입력되는 신호의 듀티비, 또는 인버터(213a)의 게이트에 입력되는 신호의 위상 중 적어도 하나를 제어하는 동작을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 동작 820은 제1 전력의 전압 또는 전류 중 적어도 하나에 기초하여 제1 전력의 값과 참조 전력 값의 차이가 미리 정해진 값 이하가 될 때까지 인버터(213a)의 동작을 제어하는 동작을 포함할 수 있다.
도 9는 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 동작을 설명하기 위한 흐름도(900)를 도시한다. 구체적으로, 도 9의 흐름도(900)는 도 3을 참조하여 상술한 바와 같이, 무선 전력 수신기(예를 들어, 무선 전력 수신기(320))로부터 수신측 오차 정보를 수신하도록 구성된 무선 전력 송신기(예를 들어, 무선 전력 송신기(310))에 의하여 수행될 수 있는 동작들을 나타낸다.
910 동작에서, 무선 전력 송신기(310)는 공진 회로(예를 들어, 공진 회로(314))를 통하여 무선 전력의 전송을 시작할 수 있다.
920 동작에서, 무선 전력 송신기(310)에 포함된 프로세서(예를 들어, 프로세서(317))는 제1 전력의 전압 또는 전류 중 적어도 하나를 확인할 수 있다. 제1 전력은 무선 전력 송신기(310)의 PFC(예를 들어, PFC(312))에서 출력되어 무선 전력 송신기(310)의 인버터(예를 들어, 인버터(313))에 입력되는 전력일 수 있다.
930 동작에서, 무선 전력 송신기(310)에 포함된 프로세서(317)는 통신 회로(예를 들어, 통신 회로(318))를 통하여, 무선 전력 수신기(예를 들어, 무선 전력 수신기(320))로부터 수신측 오차 정보가 수신되는지 여부를 확인할 수 있다.
930 동작에서 무선 전력 수신기(320)로부터 수신측 오차 정보가 수신되었다고 확인되는 경우, 프로세서(317)는 940 동작에서 무선 전력 수신기(320)로부터 수신된 수신측 오차 정보에 기초하여 참조 전력 값을 확인할 수 있다. 참조 전력 값은 제1 전력의 값으로서 바람직한 값을 의미할 수 있다. 참조 전력 값을 확인하는 과정에 대해서는 도 3을 참조하여 상술하였으므로, 여기에서 중복하여 설명하지 않는다.
프로세서(317)는 950 동작에서 제1 전력의 값과 참조 전력 값의 차이가 미리 정해진 값 이하가 될 때까지 인버터(313)의 동작을 제어할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 950 동작은 인버터(313)의 동작 주파수, 인버터(313)의 게이트에 입력되는 신호의 듀티비, 또는 인버터(313)의 게이트에 입력되는 신호의 위상 중 적어도 하나를 제어하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 950 동작은 도 5를 참조하여 상술한 바와 같이 제1 전력의 값과 참조 전력 값의 차이가 미리 정해진 값 이하가 될 때까지 인버터(313)의 동작 주파수를 조절하는 동작을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 950 동작은 도 7를 참조하여 상술한 바와 같이 메모리에 저장된 제1 전력의 값, 동작 주파수, 및 제1 전력의 전압 사이의 관계를 참조하여 인버터(313)의 동작 주파수를 조절하는 동작을 포함할 수 있다.
930 동작에서 무선 전력 수신기(320)로부터 수신측 오차 정보가 수신되지 않았다고 확인되는 경우, 프로세서(317)는 940 동작을 수행하지 않고, 950 동작을 수행할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 무선 전력 송신기(210a)는, 전력 소스로부터 입력되는 AC 전력을 DC 전력으로 변환하기 위한 PFC(212a), 상기 PFC로부터 출력되는 상기 DC 전력을 AC 전력으로 변환하기 위한 인버터(213a), 상기 인버터에서 출력되는 상기 AC 전력에 기반하여 무선 전력을 송신하기 위한 전력 송신 회로(214a), 및 상기 PFC(212a)에서 출력되어 상기 인버터(213a)에 입력되는 상기 DC 전력의 전압 또는 전류 중 적어도 하나를 확인하고, 확인된 상기 DC 전력의 전압 또는 전류 중 적어도 하나에 기초하여, 상기 인버터(213a)의 동작을 제어하도록 구성된 적어도 하나의 프로세서(217a)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 적어도 하나의 프로세서(217a)는 상기 DC 전력의 전압 또는 전류 중 적어도 하나에 기초하여 상기 인버터(213a)의 동작 주파수, 상기 인버터(213a)의 게이트에 입력되는 신호의 듀티비, 또는 상기 인버터(213a)의 게이트에 입력되는 신호의 위상 중 적어도 하나를 제어하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 적어도 하나의 프로세서(217a)는 상기 DC 전력의 전압 또는 전류 중 적어도 하나에 기초하여 상기 DC 전력의 값과 참조 전력 값의 차이가 미리 정해진 값 이하가 될 때까지 상기 인버터(213a)의 동작을 제어하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 무선 전력 송신기(210a)는 상기 무선 전력 수신기(220a)와 통신을 수행하도록 구성된 통신 회로를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 프로세서(217a)는 상기 통신을 통하여 상기 무선 전력 수신기(220a)로부터 수신된 정보에 기초하여 참조 전력 값을 확인하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 통신을 통하여 상기 무선 전력 수신기(220a)로부터 수신된 상기 정보는 상기 무선 전력 수신기(220a)의 배터리의 전압 값과 배터리 전압 기준값 사이의 오차 및 상기 배터리의 전류 값과 배터리 전류 기준값 사이의 오차를 나타낼 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 적어도 하나의 프로세서(217a)에서 상기 DC 전력의 전압 또는 전류 중 적어도 하나를 확인하는 빈도는 상기 적어도 하나의 프로세서(217a)에서 상기 통신 회로를 통하여 상기 무선 전력 수신기(220a)로부터 상기 정보를 수신하는 빈도보다 높을 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 적어도 하나의 프로세서(217a)는, 상기 통신을 통하여 상기 무선 전력 수신기(220a)로부터 수신된 정보에 기초하여 상기 무선 전력 수신기(220a)에서 수신되는 수신측 무선 전력의 기준값을 확인하고, 확인된 상기 수신측 무선 전력의 기준값에 현재 효율의 역수를 곱하여 상기 공진 회로(214a)에서 송신되는 송신측 무선 전력의 기준값을 확인하고, 상기 송신측 무선 전력의 기준값에 기초하여 참조 전력 값을 확인하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 적어도 하나의 프로세서(217a)는 상기 DC 전력의 전압 및 전류를 확인하고, 확인된 상기 DC 전력의 전압 및 전류에 기초하여 상기 DC 전력의 값을 확인하고, 상기 DC 전력의 값과 참조 전력 값의 차이가 미리 정해진 값 이하가 될 때까지 상기 인버터(213a)의 동작 주파수를 조절하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 무선 전력 송신기(210a)는 상기 DC 전력의 전압, 상기 인버터(213a)의 동작 주파수, 및 상기 DC 전력의 값 사이의 관계를 저장하는 메모리를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 프로세서(217a)는, 상기 DC 전력의 전압을 확인하고, 상기 메모리에 저장된 상기 DC 전력의 전압, 상기 인버터(213a)의 동작 주파수, 및 상기 DC 전력의 값 사이의 관계 및 확인된 상기 DC 전력의 전압에 기초하여, 상기 DC 전력의 값이 참조 전력 값과 동일해지도록 상기 인버터(213a)의 동작 주파수를 제어하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 통신은 BLE 통신일 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 무선 전력 송신기(210a)는, 전력 소스로부터 입력되는 AC 전력을 DC 전력으로 변환하기 위한 PFC(212a), 상기 PFC로부터 출력되는 DC 전력을 AC 전력으로 변환하기 위한 인버터(213a), 상기 인버터에서 출력되는 상기 AC 전력에 기반하여 무선 전력을 송신하기 위한 전력 송신 회로(214a), 및 적어도 하나의 프로세서(217a)를 포함하고, 상기 적어도 하나의 프로세서(217a)는, 상기 PFC(212a)에서 출력되어 상기 인버터(213a)에 입력되는 상기 DC 전력의 전압 및 전류를 확인하고, 확인된 상기 DC 전력의 전압 및 전류에 기초하여 상기 DC 전력의 값을 확인하고, 확인된 상기 DC 전력의 값을 참조 전력 값과 비교하고, 상기 비교의 결과에 기초하여, 상기 DC 전력의 값과 참조 전력 값의 차이가 미리 정해진 값 이하가 될 때까지 상기 인버터(213a)의 동작 주파수를 조절하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 무선 전력 송신기(210a)에 포함되는 적어도 하나의 프로세서(217a)에 의하여 수행되는 방법은, 상기 무선 전력 송신기(210a)의 PFC(212a)에서 출력되어 상기 무선 전력 송신기(210a)의 인버터(213a)에 입력되는 DC 전력의 전압 또는 전류 중 적어도 하나를 확인하는 동작, 및 확인된 상기 DC 전력의 전압 또는 전류 중 적어도 하나에 기초하여, 상기 인버터(213a)의 동작을 제어하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 인버터(213a)의 동작을 제어하는 동작은, 상기 인버터(213a)의 동작 주파수, 상기 인버터(213a)의 게이트에 입력되는 신호의 듀티비, 또는 상기 인버터(213a)의 게이트에 입력되는 신호의 위상 중 적어도 하나를 제어하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 인버터(213a)의 동작을 제어하는 동작은, 상기 DC 전력의 전압 또는 전류 중 적어도 하나에 기초하여 상기 DC 전력의 값과 참조 전력 값의 차이가 미리 정해진 값 이하가 될 때까지 상기 인버터(213a)의 동작을 제어하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 방법은 상기 무선 전력 송신기(210a)의 통신 회로를 통하여, 무선 전력 수신기(220a)로부터 정보를 수신하는 동작, 및 상기 무선 전력 수신기(220a)로부터 수신된 정보에 기초하여, 상기 참조 전력 값을 확인하는 동작을 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 수신된 정보는 상기 무선 전력 수신기(220a)의 배터리의 전압 값과 배터리 전압 기준값 사이의 오차 및 상기 배터리의 전류 값과 배터리 전류 기준값 사이의 오차를 나타낼 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 DC 전력의 전압 또는 전류 중 적어도 하나를 확인하는 동작은 상기 무선 전력 수신기(220a)로부터 정보를 수신하는 동작보다 높은 빈도로 수행될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 참조 전력 값을 확인하는 동작은, 상기 수신된 정보에 기초하여 상기 무선 전력 수신기(220a)에서 수신되는 수신측 무선 전력의 기준값을 확인하는 동작, 확인된 상기 수신측 무선 전력의 기준값에 현재 효율 값을 곱하여 상기 공진 회로(214a)에서 송신되는 송신측 무선 전력의 기준값을 확인하는 동작, 및 상기 송신측 무선 전력의 기준값에 기초하여 상기 참조 전력 값을 확인하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, DC 전력의 전압 또는 전류 중 적어도 하나를 확인하는 동작은 상기 DC 전력의 전압 및 전류를 확인하는 동작이고, 상기 방법은 확인된 상기 DC 전력의 전압 및 전류에 기초하여 상기 DC 전력의 값을 확인하는 동작을 더 포함하고, 상기 인버터(213a)의 동작을 제어하는 동작은 상기 DC 전력의 값과 참조 전력 값의 차이가 미리 정해진 값 이하가 될 때까지 상기 인버터(213a)의 동작 주파수를 조절하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, DC 전력의 전압 또는 전류 중 적어도 하나를 확인하는 동작은 상기 DC 전력의 전압을 확인하는 동작이고, 상기 인버터(213a)의 동작을 제어하는 동작은 상기 무선 전력 송신기(210a)의 메모리에 저장된 상기 DC 전력의 전압, 상기 인버터(213a)의 동작 주파수, 및 상기 DC 전력의 값 사이의 관계를 및 확인된 상기 DC 전력의 전압에 기초하여, 상기 DC 전력의 값과 참조 전력 값이 동일해지도록 상기 인버터(213a)의 동작 주파수를 제어하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 무선 전력 송신기(210a)의 적어도 하나의 프로세서(217a)에 의하여 수행되는 방법은 무선 전력 송신기(210a)의 PFC(212a)에서 출력되어 인버터(213a)에 입력되는 DC 전력의 전압 및 전류를 확인하는 동작, 확인된 상기 DC 전력의 전압 및 전류에 기초하여 상기 DC 전력의 값을 확인하는 동작, 확인된 상기 DC 전력의 값을 참조 전력 값과 비교하는 동작, 및 상기 비교의 결과에 기초하여, 상기 DC 전력의 값과 참조 전력 값의 차이가 미리 정해진 값 이하가 될 때까지 상기 인버터(213a)의 동작 주파수를 조절하는 동작을 포함할 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및/또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C" 또는 "A, B 및/또는 C 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", "첫째" 또는 "둘째" 등의 표현들은 해당 구성요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구성된 유닛을 포함하며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로 등의 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)으로 구성될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 컴퓨터)로 읽을 수 있는 저장 매체(machine-readable storage media)(예: 내장 메모리 또는 외장 메모리)에 저장된 명령어를 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램)로 구현될 수 있다. 기기는, 저장 매체로부터 저장된 명령어를 호출하고, 호출된 명령어에 따라 동작이 가능한 장치로서, 개시된 실시예들에 따른 전자 장치를 포함할 수 있다. 상기 명령이 프로세서에 의해 실행될 경우, 프로세서가 직접, 또는 상기 프로세서의 제어하에 다른 구성요소들을 이용하여 상기 명령에 해당하는 기능을 수행할 수 있다. 명령은 컴파일러 또는 인터프리터에 의해 생성 또는 실행되는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장매체는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, ‘비일시적’은 저장매체가 신호(signal)를 포함하지 않으며 실재(tangible)한다는 것을 의미할 뿐 데이터가 저장매체에 반영구적 또는 임시적으로 저장됨을 구분하지 않는다.
일시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory (CD-ROM))의 형태로, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 온라인으로 배포될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 구성 요소(예: 모듈 또는 프로그램) 각각은 단수 또는 복수의 개체로 구성될 수 있으며, 전술한 해당 서브 구성 요소들 중 일부 서브 구성 요소가 생략되거나, 또는 다른 서브 구성 요소가 다양한 실시예에 더 포함될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 일부 구성 요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 개체로 통합되어, 통합되기 이전의 각각의 해당 구성 요소에 의해 수행되는 기능을 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따른, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성 요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적, 병렬적, 반복적 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 적어도 일부 동작이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 다른 동작이 추가될 수 있다.

Claims (20)

  1. 무선 전력 송신기에 있어서,
    전력 소스로부터 입력되는 AC 전력을 DC 전력으로 변환하기 위한 PFC;
    상기 PFC로부터 출력되는 상기 DC 전력을 AC 전력으로 변환하기 위한 인버터;
    상기 인버터에서 출력되는 상기 AC 전력에 기반하여 무선 전력을 송신하기 위한 전력 송신 회로; 및
    상기 PFC에서 출력되어 상기 인버터에 입력되는 상기 DC 전력의 전압 또는 전류 중 적어도 하나를 확인하고, 확인된 상기 DC 전력의 전압 또는 전류 중 적어도 하나에 기초하여, 상기 인버터의 동작을 제어하도록 구성된 적어도 하나의 프로세서
    를 포함하는, 무선 전력 송신기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 DC 전력의 전압 또는 전류 중 적어도 하나에 기초하여 상기 인버터의 동작 주파수, 상기 인버터의 게이트에 입력되는 신호의 듀티비, 또는 상기 인버터의 게이트에 입력되는 신호의 위상 중 적어도 하나를 제어하도록 구성되는, 무선 전력 송신기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 DC 전력의 전압 또는 전류 중 적어도 하나에 기초하여 상기 DC 전력의 값과 참조 전력 값의 차이가 미리 정해진 값 이하가 될 때까지 상기 인버터의 동작을 제어하도록 구성되는, 무선 전력 송신기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 무선 전력 송신기는 상기 무선 전력 수신기와 통신을 수행하도록 구성된 통신 회로를 더 포함하고,
    상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 통신을 통하여 상기 무선 전력 수신기로부터 수신된 정보에 기초하여 참조 전력 값을 확인하도록 구성되는, 무선 전력 송신기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 통신을 통하여 상기 무선 전력 수신기로부터 수신된 상기 정보는 상기 무선 전력 수신기의 배터리의 전압 값과 배터리 전압 기준값 사이의 오차 및 상기 배터리의 전류 값과 배터리 전류 기준값 사이의 오차를 나타내는, 무선 전력 송신기.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서에서 상기 DC 전력의 전압 또는 전류 중 적어도 하나를 확인하는 빈도는 상기 적어도 하나의 프로세서에서 상기 통신 회로를 통하여 상기 무선 전력 수신기로부터 상기 정보를 수신하는 빈도보다 높은, 무선 전력 송신기.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 통신을 통하여 상기 무선 전력 수신기로부터 수신된 정보에 기초하여 상기 무선 전력 수신기에서 수신되는 수신측 무선 전력의 기준값을 확인하고,
    확인된 상기 수신측 무선 전력의 기준값에 현재 효율의 역수를 곱하여 상기 전력 송신 회로에서 송신되는 송신측 무선 전력의 기준값을 확인하고,
    상기 송신측 무선 전력의 기준값에 기초하여 참조 전력 값을 확인
    하도록 구성되는, 무선 전력 송신기.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는
    상기 DC 전력의 전압 및 전류를 확인하고,
    확인된 상기 DC 전력의 전압 및 전류에 기초하여 상기 DC 전력의 값을 확인하고,
    상기 DC 전력의 값과 참조 전력 값의 차이가 미리 정해진 값 이하가 될 때까지 상기 인버터의 동작 주파수를 조절
    하도록 구성되는, 무선 전력 송신기.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 무선 전력 송신기는 상기 DC 전력의 전압, 상기 인버터의 동작 주파수, 및 상기 DC 전력의 값 사이의 관계를 저장하는 메모리를 더 포함하고,
    상기 적어도 하나의 프로세서는:
    상기 DC 전력의 전압을 확인하고;
    상기 메모리에 저장된 상기 DC 전력의 전압, 상기 인버터의 동작 주파수, 및 상기 DC 전력의 값 사이의 관계 및 확인된 상기 DC 전력의 전압에 기초하여, 상기 DC 전력의 값이 참조 전력 값과 동일해지도록 상기 인버터의 동작 주파수를 제어
    하도록 구성되는, 무선 전력 송신기.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 통신은 BLE 통신인, 무선 전력 송신기.
  11. 무선 전력 송신기에 포함되는 적어도 하나의 프로세서에 의하여 수행되는 방법에 있어서:
    상기 무선 전력 송신기의 PFC에서 출력되어 상기 무선 전력 송신기의 인버터에 입력되는 DC 전력의 전압 또는 전류 중 적어도 하나를 확인하는 동작; 및
    확인된 상기 DC 전력의 전압 또는 전류 중 적어도 하나에 기초하여, 상기 인버터의 동작을 제어하는 동작
    을 포함하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 인버터의 동작을 제어하는 동작은,
    상기 인버터의 동작 주파수, 상기 인버터의 게이트에 입력되는 신호의 듀티비, 또는 상기 인버터의 게이트에 입력되는 신호의 위상 중 적어도 하나를 제어하는 동작을 포함하는, 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 인버터의 동작을 제어하는 동작은,
    상기 DC 전력의 전압 또는 전류 중 적어도 하나에 기초하여 상기 DC 전력의 값과 참조 전력 값의 차이가 미리 정해진 값 이하가 될 때까지 상기 인버터의 동작을 제어하는 동작을 포함하는, 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 방법은
    상기 무선 전력 송신기의 통신 회로를 통하여, 무선 전력 수신기로부터 정보를 수신하는 동작, 및
    상기 무선 전력 수신기로부터 수신된 정보에 기초하여, 상기 참조 전력 값을 확인하는 동작
    을 더 포함하는 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 수신된 정보는 상기 무선 전력 수신기의 배터리의 전압 값과 배터리 전압 기준값 사이의 오차 및 상기 배터리의 전류 값과 배터리 전류 기준값 사이의 오차를 나타내는, 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 DC 전력의 전압 또는 전류 중 적어도 하나를 확인하는 동작은
    상기 무선 전력 수신기로부터 정보를 수신하는 동작보다 높은 빈도로 수행되는, 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 참조 전력 값을 확인하는 동작은,
    상기 수신된 정보에 기초하여 상기 무선 전력 수신기에서 수신되는 수신측 무선 전력의 기준값을 확인하는 동작,
    확인된 상기 수신측 무선 전력의 기준값에 현재 효율 값을 곱하여 상기 전력 송신 회로에서 송신되는 송신측 무선 전력의 기준값을 확인하는 동작, 및
    상기 송신측 무선 전력의 기준값에 기초하여 상기 참조 전력 값을 확인하는 동작
    을 포함하는, 방법.
  18. 제13항에 있어서,
    DC 전력의 전압 또는 전류 중 적어도 하나를 확인하는 동작은 상기 DC 전력의 전압 및 전류를 확인하는 동작이고,
    상기 방법은 확인된 상기 DC 전력의 전압 및 전류에 기초하여 상기 DC 전력의 값을 확인하는 동작을 더 포함하고,
    상기 인버터의 동작을 제어하는 동작은 상기 DC 전력의 값과 참조 전력 값의 차이가 미리 정해진 값 이하가 될 때까지 상기 인버터의 동작 주파수를 조절하는 동작을 포함하는, 방법.
  19. 제13항에 있어서,
    DC 전력의 전압 또는 전류 중 적어도 하나를 확인하는 동작은 상기 DC 전력의 전압을 확인하는 동작이고,
    상기 인버터의 동작을 제어하는 동작은 상기 무선 전력 송신기의 메모리에 저장된 상기 DC 전력의 전압, 상기 인버터의 동작 주파수, 및 상기 DC 전력의 값 사이의 관계를 및 확인된 상기 DC 전력의 전압에 기초하여, 상기 DC 전력의 값과 참조 전력 값이 동일해지도록 상기 인버터의 동작 주파수를 제어하는 동작을 포함하는, 방법.
  20. 무선 전력 송신기에 있어서,
    전력 소스로부터 입력되는 AC 전력을 DC 전력으로 변환하기 위한 PFC;
    상기 PFC로부터 출력되는 DC 전력을 AC 전력으로 변환하기 위한 인버터;
    상기 인버터에서 출력되는 상기 AC 전력에 기반하여 무선 전력을 송신하기 위한 전력 송신 회로; 및
    적어도 하나의 프로세서를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 프로세서는:
    상기 PFC에서 출력되어 상기 인버터에 입력되는 상기 DC 전력의 전압 및 전류를 확인하고;
    확인된 상기 DC 전력의 전압 및 전류에 기초하여 상기 DC 전력의 값을 확인하고;
    확인된 상기 DC 전력의 값을 참조 전력 값과 비교하고;
    상기 비교의 결과에 기초하여, 상기 DC 전력의 값과 참조 전력 값의 차이가 미리 정해진 값 이하가 될 때까지 상기 인버터의 동작 주파수를 조절
    하도록 구성되는, 무선 전력 송신기.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114069882A (zh) * 2021-11-16 2022-02-18 华东交通大学 一种高压电力线缆的自供电低压电源系统及其控制方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101213086B1 (ko) 2010-11-04 2012-12-18 유한회사 한림포스텍 무선 전력 전송 장치에서의 무선 전력 신호 제어 방법 및 이를 이용하는 무선 전력 전송 장치
JP6031222B2 (ja) 2011-06-24 2016-11-24 株式会社豊田中央研究所 充電システム
US9761370B2 (en) * 2012-01-23 2017-09-12 United States Department Of Energy Dual side control for inductive power transfer
KR20140110335A (ko) 2013-03-07 2014-09-17 삼성전자주식회사 근거리 무선 통신 장치의 공진 주파수 제어 방법, 근거리 무선 통신 장치 및 전자 시스템
KR102044807B1 (ko) * 2013-03-18 2019-11-15 삼성전자주식회사 무선 전력 전송 제어 장치 및 무선 전력 전송 제어 방법
US9381821B2 (en) * 2013-05-15 2016-07-05 Qualcomm Incorporated Systems, methods, and apparatus related to electric vehicle wired and wireless charging
US20150311724A1 (en) * 2014-03-31 2015-10-29 Evatran Group, Inc. Ac inductive power transfer system
KR101628525B1 (ko) * 2014-11-13 2016-06-09 현대자동차주식회사 차량용 배터리 충전기
US10630090B2 (en) 2017-09-19 2020-04-21 Witricity Corporation Ripple current reduction for wireless electric vehicle charging

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114069882A (zh) * 2021-11-16 2022-02-18 华东交通大学 一种高压电力线缆的自供电低压电源系统及其控制方法
CN114069882B (zh) * 2021-11-16 2024-01-30 华东交通大学 一种高压电力线缆的自供电低压电源系统及其控制方法

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