KR20220145530A - 무선전력전송장치, 무선전력전송장치의 제어 방법 및 무선전력시스템 - Google Patents

무선전력전송장치, 무선전력전송장치의 제어 방법 및 무선전력시스템 Download PDF

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Abstract

개시된 무선전력전송장치는, 플레이트; 상기 플레이트에 놓여지는 전자장치와 무선 통신을 수행하는 제1 통신모듈; 상기 전자장치로 무선 전력을 전송하는 전력송신코일; 상기 전력송신코일에 전류를 인가하는 구동회로; 및 상기 제1 통신모듈, 상기 전력송신코일 및 상기 구동회로와 전기적으로 연결되는 프로세서;를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 전력송신코일을 통해 상기 무선 전력을 주기적으로 전송하도록 상기 구동회로를 제어하고, 상기 무선 전력의 전송이 중지되는 제1 시간 동안 상기 제1 통신모듈을 제어하여 상기 전자장치의 제2 통신모듈에 저장된 제어정보를 획득하고, 상기 제어정보에 기초하여 상기 무선 전력을 조절하도록 상기 구동회로를 제어할 수 있다.

Description

무선전력전송장치, 무선전력전송장치의 제어 방법 및 무선전력시스템{WIRELESS POWER TRANSMITTING APPARATUS, METHOD FOR CONTROLLING WIRELESS POWER TRANSMITTING APPARATUS AND WIRELESS POWER SYSTEM}
개시된 발명은 전자장치에 무선 전력을 공급할 수 있는 무선전력전송장치, 무선전력전송장치의 제어 방법 및 무선전력시스템에 관한 것이다.
최근에 무선 전력을 공급하는 기술이 개발되어 많은 전자장치에 적용되고 있다. 무선전력전송 기술이 적용된 전자장치는 충전 커넥터와 직접적인 연결을 요구하지 않고, 무선으로 전력을 공급받을 수 있다. 예를 들면, 인덕션을 포함하는 쿡탑과 같은 제품을 활용하여 다양한 가전 기기에 무선 전력을 제공하는 기술이 개발되고 있다. 무선전력전송 기술에는 1차 코일과 2차 코일 간 자기 유도 현상을 이용하는 자기 유도 방식과, 1차 코일과 2차 코일이 동일한 주파수를 사용하는 자기 공진 방식이 있다.
또한, 무선 전력을 송신하는 무선전력전송장치와 무선 전력을 수신하는 전자장치는 서로 근거리 무선 통신(Near Field Communication)을 수행할 수 있다. 전자장치와 무선전력전송장치는 각각 무선 통신을 위한 통신 회로와 무선전력의 송수신을 위한 코일을 포함한다. 통신 회로와 코일이 서로 인접하게 배치될 경우, 코일을 통해 전송되는 무선전력이 통신 회로에 의한 무선 통신에 영향을 미칠 수 있다.
개시된 발명은, 근거리 무선 통신을 위한 통신 회로와 무선전력의 송수신을 위한 코일이 인접하게 배치되는 경우에도 근거리 무선 통신과 무선전력의 송수신을 원활하게 수행할 수 있는 무선전력전송장치, 무선전력전송장치의 제어 방법 및 무선전력시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
일 실시예에 따른 무선전력전송장치는, 플레이트; 상기 플레이트에 놓여지는 전자장치와 무선 통신을 수행하는 제1 통신모듈; 상기 전자장치로 무선 전력을 전송하는 전력송신코일; 상기 전력송신코일에 전류를 인가하는 구동회로; 및 상기 제1 통신모듈, 상기 전력송신코일 및 상기 구동회로와 전기적으로 연결되는 프로세서;를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 전력송신코일을 통해 상기 무선 전력을 주기적으로 전송하도록 상기 구동회로를 제어하고, 상기 무선 전력의 전송이 중지되는 제1 시간 동안 상기 제1 통신모듈을 제어하여 상기 전자장치의 제2 통신모듈에 저장된 제어정보를 획득하고, 상기 제어정보에 기초하여 상기 무선 전력을 조절하도록 상기 구동회로를 제어할 수 있다.
전자장치와 무선 통신을 수행하는 제1 통신모듈, 상기 전자장치로 무선 전력을 전송하는 전력송신코일 및 상기 전력송신코일에 전류를 인가하는 구동회로를 포함하는 무선전력전송장치의 제어 방법에 있어서, 일 실시예에 따른 무선전력전송장치의 제어 방법은, 상기 제1 통신모듈에 의해 상기 전자장치에 포함된 제2 통신모듈의 검출 신호를 수신하고; 상기 전력송신코일을 통해 상기 전자장치에 주기적으로 상기 무선 전력을 전송하고; 상기 무선 전력의 전송이 중지되는 제1 시간 동안 상기 제1 통신모듈을 제어하여 상기 전자장치의 제2 통신모듈에 저장된 제어정보를 획득하고; 및 상기 제어정보에 기초하여 상기 무선 전력을 조절하는 것;을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 무선전력시스템은, 전자장치; 및 상기 전자장치와 무선 통신을 수행하는 제1 통신모듈 및 상기 전자장치에 무선 전력을 전송하는 전력전송코일을 포함하는 무선전력전송장치;를 포함하고, 상기 무선전력전송장치는, 상기 전자장치에 상기 무선 전력을 주기적으로 전송하고, 상기 무선 전력의 전송이 중지되는 제1 시간 동안 상기 제1 통신모듈을 제어하여 상기 전자장치의 제2 통신모듈에 저장된 제어정보를 획득하고, 상기 제어정보에 기초하여 상기 무선 전력을 조절할 수 있다.
개시된 무선전력전송장치, 무선전력전송장치의 제어 방법 및 무선전력시스템은, 근거리 무선 통신을 위한 통신 회로와 무선전력의 송수신을 위한 코일이 인접하게 배치되는 경우에도 근거리 무선 통신과 무선전력의 송수신을 원활하게 수행할 수 있다.
또한, 개시된 무선전력전송장치, 무선전력전송장치의 제어 방법 및 무선전력시스템은, 무선전력의 송수신에 의한 통신 회로의 파손을 방지할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 무선전력전송장치와 전자장치를 포함하는 무선전력시스템을 도시한다.
도 2는 일 실시예에 따른 무선전력전송장치의 분해도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 무선전력전송장치와 전자장치의 단면을 대략적으로 도시한다.
도 4는 일 실시예에 따른 통신모듈의 구조를 나타내는 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 무선전력전송장치의 제어 블록도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 무선전력전송장치로부터 무선 전력을 수신하는 전자장치의 제어 블록도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 무선전력전송장치의 제어 방법을 설명하는 순서도이다.
도 8a와 도 8b는 일 실시예에 따른 무선전력전송장치와 전자장치의 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 무선전력전송장치의 동작 시 일부 구성요소들의 전류 파형과 전압 파형을 보여주는 그래프이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시예들 간에 중복되는 내용은 생략한다. 명세서에서 사용되는 '부, 모듈, 부재, 블록'이라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시예들에 따라 복수의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 하나의 구성요소로 구현되거나, 하나의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 복수의 구성요소들을 포함하는 것도 가능하다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 구성요소를 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것 또는 전기 배선을 통해 전기적으로 연결되는 것을 포함한다.
또한, 명세서에서 사용되는 용어는 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 개시된 발명을 제한하거나 한정하기 위해 사용되지 않는다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 설명하기 위해 사용되는 것이므로, 다른 특징들이나 구성요소들이 더 포함될 수 있음을 배제하지 않는다.
또한, 명세서에서 "제1", "제2" 등과 같은 서수를 포함하는 용어는 복수의 구성요소들을 구분하기 위해 사용되는 것으로서, 사용된 서수가 구성요소들 간의 배치 순서, 제조 순서나 중요도 등을 나타내는 것은 아니다. "및/또는"이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. 이하에서는 개시된 발명의 실시예가 상세히 설명된다.
도 1은 일 실시예에 따른 무선전력전송장치를 포함하는 무선전력시스템을 도시한다. 도 2는 일 실시예에 따른 무선전력전송장치의 분해도이다.
도 1을 참조하면, 무선전력시스템은 무선전력전송장치(1)와 전자장치(2)를 포함할 수 있다. 무선전력전송장치(1)는 무선 전력 수신이 가능한 전자장치(2)로 무선 전력을 공급할 수 있다. 전자장치(2)가 무선전력전송장치(1)의 플레이트(11)에 마련된 구동 영역(M1, M2)에 놓여지는 경우, 무선전력전송장치(1)는 전자장치(2)로 무선 전력을 전송할 수 있다.
무선전력전송장치(1)는 다양한 형태로 제공될 수 있다. 예를 들면, 무선전력전송장치(1)는 도 1과 도시된 것과 같이 판형으로 마련될 수 있다. 무선전력전송장치(1)는 테이블 형태로 제공될 수도 있다. 무선전력전송장치(1)는 외부 전원이 존재하는 다양한 장소에 설치될 수 있다.
또한, 전자장치(2)는 다양한 전자 기기를 포함할 수 있다. 예를 들면, 전자장치(2)는 전기 밥솥, 전기 토스터, 전기 블렌더 또는 커피 메이커일 수 있다. 플레이트(11)에 접하는 전자장치(2)의 바닥 면은 평평한(flat) 면으로 형성될 수 있다.
무선전력전송장치(1)는 공지된 자기 유도 방식 또는 자기 공명 방식의 무선 전력 전송 기술을 이용하여 전자장치(2)로 무선 전력을 전송할 수 있다. 자기 유도 방식은 전력송신코일(21)의 자기장을 변화시켜 전력수신코일(510)에 전압을 유도함으로써 2차 코일에 전류가 흐르게 하는 방식이다. 자기 공명 방식은 전력송신코일(21)과 전력수신코일(510)에 동일한 공진 주파수를 이용하여 공진 현상을 일으키고, 공진 현상에 의해 전력을 전달하는 방식이다.
또한, 플레이트(11) 상에 조리 용기가 놓여질 경우, 무선전력전송장치(1)는 조리 용기를 가열할 수 있다. 전력송신코일(21)에 전류가 인가되면 전력송신코일(21)에 유도된 자기장은 조리 용기의 저면을 통과하고, 조리 용기의 저면 내부에는 자기장을 중심으로 회전하는 와전류가 발생한다. 조리 용기는 와전류에 의해 가열될 수 있다.
플레이트(11)의 상면에는 전자장치(2)가 무선 전력을 수신할 수 있는 구동 영역(M1, M2)이 마련될 수 있다. 구동 영역(M1, M2)은 후술되는 전력송신코일(21)과 대응하는 위치에 마련될 수 있다. 도 1에서 구동 영역(M1, M2)은 2개로 예시되어 있으나, 하나로 마련되거나 3개 이상이 마련될 수도 있다. 전력송신코일(21)은 복수의 구동 영역(M1, M2) 각각에 대응하는 위치에 마련될 수 있다. 구동 영역(M1, M2)은 제1 구동 영역(M1) 및 제2 구동 영역(M2)로 구분될 수 있다.
무선전력전송장치(1)는 외부 모바일 장치(미도시)와 연결될 수 있다. 무선전력전송장치(1)는 외부 모바일 장치(미도시)와 무선 통신을 이용하여 연결될 수 있다. 무선전력전송장치(1)가 외부 모바일 장치(미도시)와 연결되는 경우, 무선전력전송장치(1)의 작동에 관한 정보가 외부 모바일 장치(미도시)로 전송될 수 있다. 또한, 외부 모바일 장치(미도시)에 의한 무선전력전송장치(1)의 제어가 가능할 수 있다. 사용자는 외부 모바일 장치(미도시)를 이용하여 무선전력전송장치(1)를 제어할 수 있다.
도2를 참조하면, 무선전력전송장치(1)는 하우징(10, 12)과 플레이트(11)를 포함할 수 있다. 하우징(10, 12)은 하부 하우징(10)과 상부 하우징(12)으로 구분될 수 있다. 상부 하우징(12)은 하부 하우징(10)과 결합될 수 있고, 플레이트(11)는 상부 하우징(12)과 결합될 수 있다. 하부 하우징(10), 상부 하우징(12) 및 플레이트(11)는 다양한 소재로 형성될 수 있다. 예를 들면, 플레이트(11)는 세라믹 글라스(ceramic glass)와 같은 강화 유리로 형성될 수 있다.
플레이트(11)에는 사용자 입력을 수신할 수 있고, 무선전력전송장치(1)의 동작에 관한 정보를 표시할 수 있는 사용자 인터페이스(100)가 마련될 수 있다. 예를 들면, 사용자는 사용자 인터페이스(100)를 이용하여 무선전력전송장치(1)를 동작시킬 수 있다. 사용자 인터페이스(100)는 무선전력전송장치(1)의 다양한 위치에 마련될 수 있다. 도 1과 도2에서 사용자 인터페이스(100)는 플레이트(11)의 상면에 마련되는 것으로 예시된다. 사용자 인터페이스(100)는 무선전력전송장치(1)의 전면, 후면, 좌면 또는 우면에 마련될 수도 있다.
도 2를 참조하면, 무선전력전송장치(1)는 코일 어셈블리(20)와 구동 어셈블리(30)를 포함할 수 있다. 코일 어셈블리(20)와 구동 어셈블리(30)는 상부 하우징(12)과 하부 하우징(10) 사이에 배치될 수 있고, 하부 하우징(10) 내에 수용될 수 있다.
코일 어셈블리(20)는 전력송신코일(21)과 통신모듈(200)을 포함할 수 있다. 통신모듈(200)에는 다양한 통신 기술이 적용될 수 있다. 통신모듈(200)은 바람직하게는 'NFC(Near Field Communication) 트랜시버'로 구현될 수 있다. 무선전력전송장치(1)의 통신모듈(200)은 '제1 통신모듈' 또는 'NFC 리더'로 호칭될 수 있다.
전력송신코일(21)과 통신모듈(200)은 각각 하나 이상으로 마련될 수 있다. 예를 들면, 전력송신코일(21)은 제1 전력송신코일(21a)과 제2 전력송신코일(21b)을 포함할 수 있다. 통신모듈(200)은 제1 NFC 리더(200a) 및 제2 NFC 리더(200b)를 포함할 수 있다.
전력송신코일(21)과 통신모듈(200)은 각각 구동 영역(M1, M2)에 대응하는 위치에 마련된다. 제1 전력송신코일(21a)과 제1 NFC 리더(200a)의 상부에는 제1 구동 영역(M1)이 위치하고, 제2 전력송신코일(21b)과 제2 NFC 리더(200b)의 상부에는 제2 구동 영역(M2)이 위치할 수 있다.
제1 전력송신코일(21a)과 제2 전력송신코일(21b)은 서로 동일한 전력을 출력하거나 서로 다른 전력을 출력할 수 있다. 제1 전력송신코일(21a)과 제2 전력송신코일(21b)은 제어회로(320)에 포함된 프로세서(322)의 제어 하에 독립적으로 구동할 수 있다. 전력송신코일(21)은 구동회로(310)로부터 인가되는 전압 및/또는 전류에 기초하여 자기장 및/또는 전자기장을 생성할 수 있고, 전자장치(2)로 무선 전력을 전송할 수 있다. 또한, 제1 NFC 리더(200a)와 제2 NFC 리더(200b)도 프로세서(322)의 제어 하에 독립적으로 구동할 수 있다.
구동 어셈블리(30)는 팬(40), 사용자 인터페이스 회로(110), 구동회로(310) 및 제어회로(320)를 포함할 수 있다. 구동 어셈블리(30)는 하부 하우징(10) 내에 수용될 수 있다. 사용자 인터페이스 회로(110), 구동회로(310) 및 제어회로(320)는 각각 별개의 회로 기판으로 마련되거나 하나의 회로 기판으로 마련될 수 있다.
팬(40)은 무선전력전송장치(1) 내부에서 발생하는 열을 순환시키고 열을 무선전력전송장치(1)의 외부로 방출할 수 있다. 제어회로(320)의 프로세서(322) 는 팬(40)의 회전을 제어할 수 있다. 팬(40)은 하나 이상으로 마련될 수 있다. 예를 들면, 팬(40)은 전력송신코일(21)의 개수와 동일한 수로 마련될 수 있다. 도 2에서 팬(40)은 제1 팬(40a)과 제2 팬(40b)을 포함하는 것으로 예시된다. 제1 팬(40a)은 제1 전력송신코일(21a)의 하부에 마련되고, 제2 팬(40b)은 제2 전력송신코일(21b)의 하부에 마련될 수 있다.
사용자 인터페이스 회로(110)는 무선전력전송장치(1)의 외관에 드러나는 사용자 인터페이스(100)를 구현하기 위한 디스플레이 패널 및 다양한 회로 소자를 포함하는 회로 기판일 수 있다.
구동회로(310)는 제어회로(320)와 전기적으로 연결되고, 전력송신코일(21)에 전류를 인가할 수 있다. 구동회로(310)는 하나 이상으로 마련될 수 있다. 예를 들면, 구동회로(310)는 전력송신코일(21)의 개수와 동일한 수로 마련될 수 있다. 제1 구동회로(310a)는 제1 전력송신코일(21a)에 전류를 인가할 수 있고, 제2 구동회로(310b)는 제2 전력송신코일(21b)에 전류를 인가할 수 있다. 이와 다르게, 하나의 구동회로(310)가 복수의 전력송신코일(21)에 전류를 인가하도록 구현될 수도 있다.
제어회로(320)는 무선전력전송장치(1)의 구성들과 전기적으로 연결될 수 있다. 제어회로(320)는 메모리(321) 및 프로세서(322)를 포함할 수 있다. 프로세서(322)는 무선전력전송장치(1)의 구성들과 전기적으로 연결되고, 구성들 각각의 동작을 제어할 수 있다. 또한, 제어회로(320)는 외부 모바일 장치와 통신을 수행하기 위한 별도의 통신모듈(미도시)을 더 포함할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 무선전력전송장치와 전자장치의 단면을 대략적으로 도시한다. 도 4는 일 실시예에 따른 통신모듈의 구조를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 전자장치(2)는 무선전력전송장치(1)의 플레이트(11) 상에 놓여질 수 있다. 구체적으로, 전자장치(2)는 플레이트(11)의 구동 영역(M1, M2)에 놓여질 수 있다. 무선전력전송장치(1)의 프로세서(322)는 구동 영역(M1, M2)에 전자장치(2)가 배치됨에 따라 변화하는 전력송신코일(21)의 인덕턴스에 기초하여 전자장치(2)의 위치를 감지할 수 있다. 디바이스 센서(120)가 마련된 경우, 프로세서(322)는 디바이스 센서(120)의 감지 신호에 기초하여 전자장치(2)의 위치를 감지할 수 있다.
전자장치(2)는 플레이트(11)의 구동 영역(M1, M2)에 배치됨에 따라 무선전력전송장치(1)의 전력송신코일(21), 무선전력전송장치(1)의 제1 통신모듈(200), 전자장치(2)의 제2 통신모듈(400) 및 전자장치(2)의 전력수신코일(510)이 수직으로 배열될 수 있다. 이후 무선전력전송장치(1)와 전자장치(2) 간 무선 통신이 수행될 수 있고, 무선 전력의 송수신도 수행될 수 있다.
한편, 무선전력전송장치(1)의 전력송신코일(21)과 제1 통신모듈(200)이 인접하게 배치됨으로 인해, 전력송신코일(21)이 전송하는 무선 전력이 제1 통신모듈(200)에 영향을 미칠 수 있다. 무선 전력의 송신 시 전력송신코일(21)에는 고전압이 인가될 수 있고, 전력송신코일(21)에 의해 발생되는 자기장은 제1 통신모듈(200)의 안테나(210)에 유도 전압 및/또는 유도 전류를 인가할 수 있다. 제1 통신모듈(200)의 안테나(210)에 인가되는 유도 전압 및/또는 유도 전류가 너무 클 경우, 제1 통신모듈(200)의 IC(Integrated Circuit) 칩(220)이 손상될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제1 통신모듈(200)의 안테나(210)와 IC 칩(220) 사이에 직렬로 연결되는 커패시터(C1, C2)를 마련함으로써, IC 칩(220)을 보호할 수 있다. 제1 커패시터(C1)는 안테나(210)의 일 단과 IC 칩(220) 사이에 배치될 수 있고, 제2 커패시터(C2)는 안테나(210)의 타 단과 IC 칩(220) 사이에 배치될 수 있다.
안테나(210)와 IC 칩(220) 사이에 직렬로 연결되는 커패시터(C1, C2)는 하이패스필터를 형성할 수 있다. 하이패스필터는 저주파(예를 들면, 직류 전압, 직류 전류)를 차단하므로, IC 칩(220)에 인가되는 전압 또는 전류를 감소시킬 수 있다. 따라서 과전류 또는 과전압에 의한 IC 칩(220)의 손상을 방지할 수 있다.
전자장치(2)도 통신모듈(400)을 포함한다. 전자장치(2)의 통신모듈(400)에도 다양한 통신 기술이 적용될 수 있다. 전자장치(2)의 통신모듈(400)은 바람직하게는 'NFC(Near Field Communication) 트랜시버'로 구현될 수 있다. 전자장치(2)의 통신모듈(400)은 '제2 통신모듈' 또는 'NFC 태그'로 호칭될 수 있다. 전자장치(2)의 제2 통신모듈(400)도 무선전력전송장치(1)의 제1 통신모듈(200)과 동일한 구성을 포함할 수 있다.
전자장치(2)의 전력수신코일(510)과 제2 통신모듈(400)이 인접하게 배치됨으로 인해, 전력수신코일(510)이 수신하는 무선 전력이 제2 통신모듈(400)에 영향을 미칠 수 있다. 제2 통신모듈(400)의 IC 칩(420)을 보호하기 위해, 전자장치(2)의 제2 통신모듈(400)도 안테나(410)와 IC 칩(420)에 사이에 직렬로 연결되는 커패시터를 포함할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 무선전력전송장치의 제어 블록도이다.
도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 무선전력전송장치(1)는 전력송신코일(21), 팬(40), 사용자 인터페이스(100), 디바이스 센서(120), 온도 센서(130), 제1 통신모듈(200), 구동회로(310), 제1 메인 메모리(321) 및 제1 프로세서(322)를 포함할 수 있다.
구동회로(310)는 외부 전원으로부터 전력을 공급받아 정류하고, 정류된 전력을 제어회로(320)에 제공할 수 있다. 제어회로(320)의 제1 프로세서(322)는 정류된 전력을 팬(40), 사용자 인터페이스(100), 디바이스 센서(120), 온도 센서(130) 및 제1 통신모듈(200)에 분배하도록 구동회로(310)를 제어할 수 있다. 또한, 제1 프로세서(322)는 전력송신코일(21)에 전류를 인가하도록 구동회로(310)를 제어할 수 있다.
구동회로(310)는 정류 회로(311)와 인버터 회로(312)를 포함할 수 있다. 정류 회로(311)는 교류 전력을 직류 전력으로 변환할 수 있다. 정류 회로(311)는 시간에 따라 크기와 극성(양의 전압 또는 음의 전압)이 변화하는 교류 전압을 크기와 극성이 일정한 직류 전압으로 변환하고, 시간에 따라 크기와 방향(양의 전류 또는 음의 전류)이 변화하는 교류 전류를 크기가 일정한 직류 전류로 변환할 수 있다.
정류 회로(311)는 브릿지 다이오드를 포함할 수 있다. 정류 회로(311)는 4개의 다이오드를 포함할 수 있다. 다이오드는 2개씩 직렬 연결된 다이오드 쌍을 형성하고, 2개의 다이오드 쌍은 서로 병렬로 연결될 수 있다. 브릿지 다이오드는 시간에 따라 극성이 변화하는 교류 전압을 극성이 일정한 양의 전압으로 변환하고, 시간에 따라 방향이 변화하는 교류 전류를 방향이 일정한 양의 전류로 변환할 수 있다.
또한, 정류 회로(311)는 직류 링크 캐패시터(DC link capacitor)를 포함할 수 있다. 직류 링크 캐패시터는 시간에 따라 크기가 변화하는 양의 전압을 일정한 크기의 직류 전압으로 변환할 수 있다. 직류 링크 캐패시터는 변환된 직류 전압을 유지시켜 인버터 회로(312)에 제공할 수 있다.
인버터 회로(312)는 전력송신코일(21)에 인가되는 전압을 스위칭함으로써 전력송신코일(21)에 전류가 흐르게 할 수 있다. 인버터 회로(312)는 전력송신코일(21)로 전류를 공급하거나 차단하는 스위칭 회로 및 공진 캐패시터를 포함할 수 있다. 공진 캐패시터는 완충기 역할을 수행하고, 전력송신코일(21)의 공진 주파수를 결정한다. 전력송신코일(21)의 일 단은 스위칭 회로의 접속점에 연결되고, 전력송신코일(21)의 타 단은 공진 캐패시터에 연결된다. 스위칭 회로는 제어회로(320)로부터 전송되는 제어 신호에 따라 개방(open) 또는 폐쇄(close)될 수 있다. 스위칭 회로의 스위칭 동작(온/오프)으로 인해 전력송신코일(21)이 무선 전력을 전송할 수 있다.
스위칭 회로는 고속으로 개방 또는 폐쇄되어야 하므로, 응답속도가 빠른 3단자 반도체 스위치로 구현될 수 있다. 예를 들면, 스위칭 회로는 양극성 접합 트랜지스터(bipolar junction transistor, BJT), 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(metal-oxide-semiconductor field effect transistor, MOSFET), 절연 게이트 양극성 트랜지스터(insulated gate bipolar transistor, IGBT) 또는 사이리스터(thyristor)를 포함할 수 있다.
전력송신코일(21)은 인버터 회로(312)로부터 인가되는 전류에 의해 자기장을 형성한다. 이러한 자기장에 의해 플레이트(11)의 구동 영역(M1, M2)에 위치하는 전자장치(2)의 전력수신코일(510)에 전류와 전압이 인가될 수 있다.
전력송신코일(21)에는 디바이스 센서(120)와 온도 센서(130)가 마련될 수 있다. 예를 들면, 디바이스 센서(120)와 온도 센서(130)는 전력송신코일(21)의 중심에 위치할 수 있다. 디바이스 센서(120)와 온도 센서(130)는 전력송신코일(21) 주변에 위치할 수도 있다.
디바이스 센서(120)는 플레이트(11)의 구동 영역(M1, M2)에 놓여지는 전자장치(2)를 감지할 수 있다. 디바이스 센서(120)는 전자장치(2)에 의한 정전 용량의 변화를 감지할 수 있는 정전 용량 센서를 포함할 수 있다. 또한, 디바이스 센서(120)는 적외선 센서, 무게 센서, 마이크로 스위치 또는 멤브레인 스위치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이외에도 디바이스 센서는 다양한 센서를 포함할 수 있다.
온도 센서(130)는 플레이트(11)의 온도, 전력송신코일(21)의 온도 및/또는 하부 하우징(10)의 내부 온도를 측정할 수 있다. 온도 센서(130)는 온도에 따라 전기적 저항 값이 변화하는 서미스터(thermistor)를 포함할 수 있다. 온도 센서(130)는 온도 데이터를 제어회로(320)의 프로세서(322)로 전송할 수 있고, 프로세서(322)는 온도 데이터에 기초하여 과열 여부를 판단할 수 있다. 예를 들면, 플레이트(11)가 과열되는 경우, 프로세서(322)는 전력송신코일(21)에 의한 무선 전력의 전송이 중단되도록 구동회로(310)를 제어할 수 있다.
디바이스 센서(120)는 전자장치(2)를 감지하는 경우 감지 신호를 제어회로(320)의 프로세서(322)로 전송할 수 있다. 또한, 사용자 인터페이스(100)의 파워 온 버튼에 사용자 입력이 있는 경우, 사용자 인터페이스(100)는 웨이크업 신호를 제어회로(320)의 프로세서(322)로 전송할 수 있다. 프로세서(322)는 감지 신호 및/또는 웨이크업 신호에 기초하여 무선전력전송장치(1)를 파워 온 하거나 대기 모드로부터 동작 모드로 전환시킬 수 있다.
디바이스 센서(120)는 생략될 수 있다. 이 경우, 프로세서(322)가 디바이스 센서(120)의 역할을 수행할 수 있다. 프로세서(322)는 구동 영역(M1, M2)에 전자장치(2)가 배치됨에 따라 변화하는 전력송신코일(21)의 인덕턴스에 기초하여 전자장치(2)의 위치를 감지할 수 있다. 전자장치(2)가 구동 영역(M1, M2)에 놓여져 있을 때 측정되는 전력송신코일(21)의 인덕턴스와 전자장치(2)가 존재하지 않을 때 측정되는 전력송신코일(21)의 인덕턴스는 상이하다. 프로세서(322)는 전자장치(2)를 감지하기 위한 감지 전류가 전력송신코일(21)에 인가되도록 구동회로(310)를 제어할 수 있다. 이외에도 다양한 방법에 의해 전자장치(2)의 감지가 수행될 수 있다.
사용자 인터페이스(100)는 디스플레이(101)와 입력부(102)를 포함할 수 있다. 입력부(102)는 물리 버튼, 터치 버튼, 터치 패드, 노브, 조그 셔틀, 조작 스틱, 트랙볼 또는 트랙 패드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 사용자 인터페이스(100)는 디스플레이(101)와 입력부(102)가 일체로 구현되는 터치 스크린으로 제공될 수 있다.
제1 통신모듈(200)은 다양한 무선 통신 기술로 구현될 수 있다. 예를 들면, 제1 통신모듈(200)에는 RF(Radio Frequency), 적외선 통신, 와이파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee) 또는 NFC(Near Field Communication) 중 적어도 하나가 적용될 수 있다. 제1 통신모듈(200)은 바람직하게는 NFC 모듈일 수 있다. NFC 모듈은 전자장치(2)에 포함된 NFC 태그와 통신할 수 있다. NFC 모듈은 상황에 따라 태그 또는 리더(Reader)로 동작할 수 있다.
제1 통신모듈(200)은 안테나(210)와 IC 칩(220)을 포함할 수 있다. IC 칩(220)은 컨트롤러(221)와 메모리(222)를 포함할 수 있다. 컨트롤러(221)는 제1 통신모듈(200)의 작동을 제어할 수 있고, 메모리(222)는 안테나(210)를 통해 송신 또는 수신되는 데이터 및/또는 정보를 기록하고 저장할 수 있다. 제1 통신모듈(200)의 메모리(222)는 ROM(Read Only Memory), EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory) 또는 EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)과 같은 비휘발성 메모리로 구현될 수 있다.
제1 통신모듈(200)은 전자장치(2)의 제2 통신모듈(400)과 무선 통신을 수행할 수 있다. 제1 통신모듈(200)과 제2 통신모듈(400) 간의 무선 통신은 근거리 무선 통신(Near Field Communication)일 수 있다. 제1 통신모듈(200)은 전자장치(2)의 제2 통신모듈(400)로 데이터를 송신하거나 전자장치(2)의 제2 통신모듈(400)로부터 데이터를 수신할 수 있다.
예를 들면, 제1 통신모듈(200)은 제2 통신모듈(400)로부터 전자장치(2)의 제어정보를 획득할 수 있다. 전자장치(2)는 동작 모드 및/또는 동작 시간을 포함하는 제어정보에 기초하여 구동할 수 있다. 제어정보는 요구 전력 정보를 더 포함할 수도 있다. 동작 모드와 동작 시간은 전자장치(2)의 동작 설정에 의해 결정될 수 있다. 또한, 요구 전력 정보는 동작 모드와 동작 시간에 기초하여 결정될 수 있다. 전자장치(2)의 제어정보는 사용자 인터페이스(530)를 통해 입력될 수 있다. 전자장치(2)의 제어정보는 제2 메인 메모리(550) 및/또는 제2 통신모듈(400)의 메모리(422)에 저장될 수 있다.
또한, 제어정보는 전자장치(2)의 동작 상태에 관한 데이터를 더 포함할 수 있다. 무선전력전송장치(1)의 제1 프로세서(322)는 제1 통신모듈(200)을 통해 전자장치(2)의 제2 통신모듈(400)로부터 수신되는 동작 상태에 관한 데이터에 기초하여 전자장치(2)의 동작 대기, 동작 개시, 동작 중 또는 동작 종료를 판단할 수 있다.
제1 메인 메모리(321)는 무선전력전송장치(1)의 동작을 제어하기 위한 프로그램, 인스트럭션 및/또는 데이터를 저장할 수 있다. 제1 프로세서(322)는 제1 메인 메모리(321)에 저장된 프로그램, 인스트럭션 및/또는 데이터에 기초하여 무선전력전송장치(1)의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다. 제1 프로세서(322)는 하드웨어로서, 논리 회로와 연산 회로를 포함할 수 있다. 제1 프로세서(322)는 제1 메인 메모리(321)로부터 제공된 프로그램 및/또는 인스트럭션에 따라 데이터를 처리하고, 처리 결과에 따라 제어 신호를 생성할 수 있다.
제1 메인 메모리(321)는 데이터를 일시적으로 기억하기 위한 SRAM (Static Random Access Memory) 또는 DRAM(Dynamic Random Access Memory)과 같은 휘발성 메모리와, 데이터를 장기간 저장하기 위한 ROM(Read Only Memory), EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory) 또는 EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)과 같은 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다.
제1 프로세서(322)는 전력송신코일(21)을 통해 전자장치(2)에 무선 전력을 주기적으로 전송하도록 구동회로(310)를 제어할 수 있다. 제1 프로세서(322)는 전자장치(2)의 제2 통신모듈(400)의 검출 신호를 제1 통신모듈(200)로부터 수신하고, 검출 신호에 기초하여 무선 전력의 주기적 전송을 결정할 수 있다. 또한, 제1 프로세서(322)는 무선 전력의 전송이 중지되는 제1 시간 동안 제1 통신모듈(200)을 제어하여 전자장치(2)의 제2 통신모듈(400)에 저장된 제어정보를 획득할 수 있다. 제1 프로세서(322)는 제어정보에 기초하여 무선 전력을 조절하도록 구동회로(310)를 제어할 수 있다. 예를 들면, 제어정보는 전자장치(2)의 동작 설정에 의해 결정되는 요구 전력 정보를 포함할 수 있고, 제1 프로세서(322)는 요구 전력 정보에 기초하여 전송할 무선 전력의 크기를 조절할 수 있다.
제1 프로세서(322)는 미리 정해진 사이클 주기에 기초하여 제어정보의 획득과 상기 무선 전력의 전송을 교차 반복하도록 제1 통신모듈(200)과 구동회로(310)를 제어할 수 있다. 구체적으로, 제1 프로세서(322)는 미리 정해진 사이클 주기 내에서, 제1 시간 동안 전자장치(2)와 무선 통신을 수행하도록 제1 통신모듈(200)을 제어하고, 제1 시간보다 긴 제2 시간 동안 전력송신코일(21)을 통해 무선 전력을 전송하도록 구동회로(310)를 제어할 수 있다.
무선전력전송장치(1)에는 전술된 구성들 외에 다른 구성들이 더 포함될 수 있다. 또한, 전술된 구성들 중 일부가 무선전력전송장치(1)에서 생략될 수도 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 무선전력전송장치(1)로부터 무선 전력을 수신하는 전자장치(2)의 제어 블록도이다.
도 6을 참조하면, 전자장치(2)는 제2 통신모듈(400), 전력수신코일(510), 전원변환회로(520), 사용자 인터페이스(530), 주 부하(540), 제2 메인 메모리(550) 및 제2 프로세서(560)를 포함할 수 있다.
제2 통신모듈(400)은 무선전력전송장치(1)의 제1 통신모듈(200)과 무선 통신을 수행할 수 있다. 제2 통신모듈(400)은 다양한 무선 통신 기술로 구현될 수 있다. 예를 들면, 제2 통신모듈(400)에는 RF(Radio Frequency), 적외선 통신, 와이파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee) 또는 NFC(Near Field Communication) 중 적어도 하나가 적용될 수 있다. 바람직하게는, 제2 통신모듈(400)은 NFC 태그로 구현될 수 있다.
전자장치(2)의 제2 통신모듈(400)은 무선전력전송장치(1)의 제1 통신모듈(200)이 생성하는 전자기장에 의해 전력을 공급받을 수 있다. 제1 통신모듈(200)의 안테나(210)와 제2 통신모듈(400)의 안테나(410)가 가까워지면 제2 통신모듈(400)의 안테나(410)에 전류가 흐를 수 있다. IC 칩(420)은 안테나(410)로부터 전류를 제공받아 동작할 수 있다.
전자장치(2)의 제2 통신모듈(400)은 안테나(410)와 IC 칩(420)을 포함할 수 있다. IC 칩(420)은 컨트롤러(421)와 메모리(422)를 포함할 수 있다. 컨트롤러(421)는 제2 통신모듈(400)의 작동을 제어할 수 있고, 메모리(422)는 안테나(410)를 통해 송신 또는 수신되는 데이터 및/또는 정보를 기록하고 저장할 수 있다. 제2 통신모듈(400)의 메모리(422)는 ROM(Read Only Memory), EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory) 또는 EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)과 같은 비휘발성 메모리로 구현될 수 있다.
전력수신코일(510)은 무선전력전송장치(1)의 전력송신코일(21)로부터 전력을 수신할 수 있다. 전자장치(2)가 무선전력전송장치(1)의 플레이트(11)에 마련된 구동 영역(M1, M2) 상에 배치되면, 전력수신코일(510)은 전자기 유도에 의한 전력을 수신하게 된다.
전원변환회로(520)는 전력수신코일(510)을 통해 수신된 전력을 사용자 인터페이스(530), 주 부하(540) 및 제2 프로세서(560)에 공급할 수 있다. 제2 프로세서(560)는 제2 통신모듈(400), 사용자 인터페이스(530) 및 주 부하(540) 각각에 분배하도록 전원변환회로(520)를 제어할 수 있다. 필요에 따라, 전원변환회로(520)가 제2 통신모듈(400)에 전력을 공급할 수도 있다.
전원변환회로(520)는 정류 회로를 포함할 수 있다. 전력송신코일(21)로부터 전력을 수신하는 전력수신코일(510)에는 교류 전압과 교류 전류가 인가될 수 있다. 전자장치(2)의 사용자 인터페이스(530), 주 부하(540) 및 프로세서(470)는 직류 전원을 요구하므로, 전원변환회로(520)가 필요하다. 또한, 전원변환회로(520)는 전자장치(2)의 각 구성 요소에 적절한 전원을 인가하기 위한 직류-직류 변환기를 포함할 수 있다. 전원변환회로(520)는 SMPS(Switched-mode power supply)로 구현될 수 있다. SMPS는 스위칭 동작으로 교류 전원 또는 직류 전원을 변환하여 공급하는 전원 공급 장치이다.
사용자 인터페이스(530)는 사용자로부터 전자장치(2)의 동작에 관한 명령을 수신할 수 있다. 사용자 인터페이스(530)는 물리 버튼, 터치 버튼 또는 다이얼 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 사용자 인터페이스(530)는 디스플레이를 포함하거나 터치 스크린으로 구현될 수도 있다.
주 부하(540)는 전자장치(2)에서 가장 큰 전력을 소비하는 구성 요소를 의미한다. 예를 들면, 전자장치(2)가 전기 주전자인 경우, 주 부하(540)는 히터와 같은 열원일 수 있다. 전자장치(2)가 블렌더인 경우, 주 부하(540)는 모터일 수 있다.
제2 메인 메모리(550)는 전자장치(2)의 동작을 제어하기 위한 프로그램, 인스트럭션 및/또는 데이터를 저장할 수 있다. 제2 프로세서(560)는 전자장치(2)의 구성 요소들과 전기적으로 연결되고, 각 구성 요소를 제어할 수 있다. 즉, 제2 프로세서(560)는 제2 통신모듈(400), 전원변환회로(520), 사용자 인터페이스(530) 및 주 부하(540)를 제어할 수 있다. 제2 프로세서(560)는 제2 메인 메모리(550)에 저장된 프로그램, 인스트럭션 및/또는 데이터에 기초하여 전자장치(2)의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다.
전자장치(2)에는 전술된 구성들 외에 다른 구성들이 더 포함될 수 있다. 또한, 전술된 구성들 중 일부가 전자장치(2)에서 생략될 수도 있다.
이하, 일 실시예에 따른 무선전력전송장치(1)의 제어 방법이 상세히 설명된다.
도 7은 일 실시예에 따른 무선전력전송장치의 제어 방법을 설명하는 순서도이다.
도 7을 참조하면, 무선전력전송장치(1)의 제1 프로세서(322)는 제1 통신모듈(200)을 제어하여 전자장치(2)의 제2 통신모듈(400)을 검출할 수 있다(701). 구체적으로, 무선전력전송장치(1)의 제1 통신모듈(200)은 전자기장을 생성하여 감지 신호를 송신할 수 있다. 전자장치(2)의 제2 통신모듈(400)은 감지 신호에 응답하는 응답 신호를 송신할 수 있다. 제1 통신모듈(200)은 응답 신호 수신 시 무선전력전송장치(1)의 제1 프로세서(322)로 제2 통신모듈(400)의 검출 신호를 전송할 수 있다. 무선전력전송장치(1)의 제1 프로세서(322)는 검출 신호 수신 시 전자장치(2)가 플레이트(11)의 구동 영역(M1, M2)에 배치된 것으로 판단할 수 있다.
제1 프로세서(322)는 전력송신코일(21)을 통해 전자장치(2)에 무선 전력을 전송하도록 구동회로(310)를 제어할 수 있다(702). 제1 프로세서(322)는 제1 통신모듈(200)로부터 전송되는 제2 통신모듈(400)의 검출 신호에 기초하여 무선 전력의 주기적 전송을 결정할 수 있다.
한편, 전자장치(2)에 무선 전력이 전송되는 동안, 전자장치(2)의 사용자 인터페이스(530)를 통해 제어정보가 입력될 수 있다. 입력된 제어정보는 제2 통신모듈(400)의 메모리(422)에 저장될 수 있다. 제어정보는 전자장치(2)의 동작 모드, 동작 시간, 요구 전력 정보 및 동작 상태에 관한 데이터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 제1 프로세서(322)는 무선 전력의 전송이 중지되면, 무선 전력의 전송이 중지되는 제1 시간 동안 제1 통신모듈(200)을 제어하여 전자장치(2)의 제2 통신모듈(400)에 저장된 제어정보를 획득할 수 있다(703, 704). 무선 통신의 중지는, 제1 프로세서(322)가 제1 통신모듈(200)에 인가되는 전류를 차단함으로써 수행될 수 있다. 제1 프로세서(322)는 미리 정해진 사이클 주기에 기초하여 무선 전력의 전송 중지와 무선 전력의 전송 재개를 결정할 수 있다.
제1 프로세서(322)는 제어정보에 기초하여 무선 전력을 조절할 수 있다(705). 제1 프로세서(322)는 제어정보의 변경이 있는 경우 다음 주기에 전송할 무선 전력을 변경할 수 있다. 그러나 제어정보의 변경이 없는 경우에는 다음 주기에 전송할 무선 전력을 이전 주기에 전송된 무선 전력과 동일하게 유지할 수 있다.
제어정보는 전자장치(2)의 동작 설정에 의해 결정되는 요구 전력 정보를 포함할 수 있고, 제1 프로세서(322)는 요구 전력 정보에 기초하여 전송할 무선 전력의 크기를 조절할 수 있다. 예를 들면, 전자장치(2)가 전기 주전자인 경우, 가열 온도의 설정이 동작 모드의 설정에 대응할 수 있고, 가열 시간의 설정이 동작 시간의 설정에 대응할 수 있다. 또한, 전자장치(2)가 블렌더인 경우, 모터 회전 속도의 설정이 동작 모드의 설정에 대응할 수 있고, 모터 구동 시간의 설정이 동작 시간의 설정에 대응할 수 있다. 전기 주전자의 요구 전력은 가열 온도의 설정에 따라 달라질 수 있다. 전기 주전자의 가열 온도가 100℃로 설정되고, 전기 주전자의 동작 시간이 5분으로 설정되는 경우, 전기 주전자의 요구 전력은 1600W일 수 있다. 블렌더의 요구 전력은 모터 회전 속도의 설정에 따라 달라질 수 있다. 이와 같이, 전자장치(2)의 종류 및 동작 설정에 따라 전자장치(2)의 요구 전력이 변화할 수 있다.
무선전력전송장치(1)의 제1 프로세서(322)는 제1 통신모듈(200)에 의한 무선 통신이 중지되면(706), 전자장치(2)로 조절된 무선 전력을 전송하도록 구동회로(310)를 제어할 수 있다(707). 제1 통신모듈(200)은 제1 프로세서(322)로부터 전송되는 전력 전송 개시 신호에 기초하여 무선 통신을 중지할 수 있고, 제1 프로세서(322)로부터 전송되는 전력 전송 중지 신호에 기초하여 무선 통신을 재개할 수 있다.
제1 프로세서(322)는 미리 정해진 사이클 주기에 기초하여 제어정보의 획득과 무선 전력의 전송을 교차 반복하도록 제1 통신모듈(200)과 구동회로(310)를 제어할 수 있다. 구체적으로, 제1 프로세서(322)는 미리 정해진 사이클 주기 내에서, 제1 시간 동안 전자장치(2)와 무선 통신을 수행하도록 제1 통신모듈(200)을 제어하고, 제1 시간보다 긴 제2 시간 동안 전력송신코일(21)을 통해 무선 전력을 전송하도록 구동회로(310)를 제어할 수 있다.
무선전력전송장치(1)는 전자장치(2)의 동작이 종료될 때까지 제어정보의 획득과 무선 전력의 전송을 주기적으로 반복할 수 있다. 예를 들면, 사용자 인터페이스(530)를 통한 동작 종료 입력 시, 동작 시간 만료에 의한 동작 완료 시 또는 플레이트(11)의 구동 영역(M1, M2)로부터 전자장치(2)의 이탈 검출 시, 전자장치(2)의 동작이 종료된 것으로 판단될 수 있다.
도 8a와 도 8b는 일 실시예에 따른 무선전력전송장치와 전자장치의 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 8a를 참조하면, 무선전력전송장치(1)의 제1 프로세서(322)는 전자장치(2)의 제2 통신모듈(400)을 감지하기 위한 감지 신호를 송신하도록 제1 통신모듈(200)을 제어할 수 있다(801). 감지 신호는 미리 정해진 사이클 주기에 기초하여 주기적으로 전송될 수 있다. 감지 신호는 무선전력전송장치(1)의 제1 통신모듈(200)에 의해 생성되는 반송파 전자기장을 의미할 수 있다.
전자장치(2)의 제2 통신모듈(400)은 감지 신호에 의해 전력을 공급받아 동작할 수 있고, 감지 신호에 응답하는 응답 신호를 송신할 수 있다. 따라서 무선전력전송장치(1)의 제1 통신모듈(200)과 전자장치(2)의 제2 통신모듈(400) 간 무선 통신이 가능한 상태가 된다.
또한, 전자장치(2)의 제2 통신모듈(400)은 메모리(422)에 저장된 기동제어정보를 제1 통신모듈(200)로 전송할 수 있다(802). 기동제어정보는 전자장치(2)의 식별번호, 전자장치(2)의 종류, 정격전압, 정격전류, 정격전력 및 전자장치(2)의 전원을 켜는데 필요한 기동전력 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제1 통신모듈(200)은 제2 통신모듈(400)로부터 응답 신호 수신 시 무선전력전송장치(1)의 제1 프로세서(322)로 제2 통신모듈(400)의 검출 신호를 전송할 수 있다(803). 무선전력전송장치(1)의 제1 프로세서(322)는 검출 신호 수신 시 전자장치(2)가 플레이트(11)의 구동 영역(M1, M2)에 배치된 것으로 판단할 수 있다.
무선전력전송장치(1)의 제1 프로세서(322)는 제1 통신모듈(200)에 전력 전송 개시 신호를 송신할 수 있다(804). 제1 통신모듈(200)은 제1 프로세서(322)로부터 전송되는 전력 전송 개시 신호에 기초하여 무선 통신을 중지할 수 있다(805). 무선 통신의 중지는, 제1 프로세서(322)가 제1 통신모듈(200)에 인가되는 전류를 차단함으로써 수행될 수 있다.
무선전력전송장치(1)의 제1 프로세서(322)는 제1 통신모듈(200)에 의한 무선 통신이 중지되면, 전력송신코일(21)을 통해 무선 전력을 전송하도록 구동회로(310)를 제어할 수 있다(806). 전자장치(2)에 최초로 전송되는 무선 전력은 기동제어정보에 기초하여 결정될 수 있다. 다시 말해, 무선전력전송장치(1)의 제1 프로세서(322)는 전자장치(2)의 제2 통신모듈(400)이 검출되면, 전자장치(2)의 전원을 켜기 위한 기동전력을 전송하도록 구동회로(310)를 제어할 수 있다.
도 8b를 참조하면, 전자장치(2)의 제2 프로세서(560)는, 무선전력전송장치(1)로부터 기동전력이 수신되면, 전자장치(2)의 전원을 켤 수 있다(807). 또한, 전자장치(2)의 전원이 켜짐에 따라 전자장치(2)의 사용자 인터페이스(530)가 활성화될 수 있다. 전자장치(2)의 제2 프로세서(560)는 사용자 인터페이스(530)를 통해 입력되는 제어정보를 획득할 수 있다(808). 제2 프로세서(560)는 획득한 제어정보를 제2 통신모듈(400)의 메모리(422)에 전달하고(809), 제2 통신모듈(400)의 메모리(422)는 제어정보를 저장할 수 있다(810). 제2 통신모듈(400)의 메모리(422)에 저장된 제어정보는 제1 통신모듈(200)과 무선 통신이 재개되지 않는 한 제1 통신모듈(200)로 전송되지 않는다.
무선전력전송장치(1)의 제1 프로세서(322)는 미리 정해진 사이클 주기에 기초하여 전력 전송 중지 신호를 제1 통신모듈(200)로 전송할 수 있다(811). 제1 통신모듈(200)은 전력 전송 중지 신호에 기초하여 전자장치(2)의 제2 통신모듈(400)과 무선 통신을 재개할 수 있다(812). 전자장치(2)의 제2 통신모듈(400)은 무선 통신이 재개되면, 메모리(422)에 저장되어 있던 제어정보를 제1 통신모듈(200)로 전송할 수 있다(813). 제어정보는 제1 통신모듈(200)의 메모리(222)에 저장될 수 있고(814), 제1 프로세서(322)로 전송될 수 있다(815).
한편, 제1 통신모듈(200)은 전력 전송 중지 신호가 수신된 시점부터 미리 정해진 시간이 경과한 후 제2 통신모듈(400)로부터 제어정보를 획득할 수 있다. 전력송신코일(21)을 통해 전송되는 무선 전력이 제1 통신모듈(200)과 제2 통신모듈(400)에 미치는 영향을 제거하기 위함이다.
무선전력전송장치(1)의 제1 프로세서(322)는 제어정보에 기초하여 무선 전력을 조절할 수 있다(816). 제1 프로세서(322)는 제어정보에 포함된 요구 전력 정보에 기초하여 무선 전력을 조절할 수 있다. 제1 프로세서(322)는 제어정보의 변경이 있는 경우 다음 주기에 전송할 무선 전력을 변경할 수 있다. 그러나 제어정보의 변경이 없는 경우에는 다음 주기에 전송할 무선 전력을 이전 주기에 전송된 무선 전력과 동일하게 유지할 수 있다. 즉, 무선 전력의 조절은 무선 전력을 변경하는 것 또는 무선 전력을 유지하는 것을 포함할 수 있다.
제1 프로세서(322)는 미리 정해진 사이클 주기에 기초하여 전력 전송 개시 신호를 제1 통신모듈(200)로 전송할 수 있다(817). 제1 통신모듈(200)은 제1 프로세서(322)로부터 전송되는 전력 전송 개시 신호에 기초하여 무선 통신을 중지할 수 있다(818).
제1 프로세서(322)는 제1 통신모듈(200)에 의한 무선 통신이 중지되면, 전력송신코일(21)을 통해 조절된 무선 전력을 전송하도록 구동회로(310)를 제어할 수 있다(819). 전자장치(2)의 제2 프로세서(560)는 조절된 무선 전력을 수신함에 따라 제어정보에 맞는 전자장치(2)의 작동을 제어할 수 있다.
전자장치(2)의 제2 프로세서(560)는 무선전력전송장치(1)로부터 무선 전력을 공급받는 동안 제어정보를 획득할 수 있고(820), 획득한 제어정보를 제2 통신모듈(400)의 메모리(422)에 전달(821) 및 저장(822)할 수 있다. 무선전력전송장치(1)의 제1 프로세서(322)는 미리 정해진 사이클 주기에 기초하여 전력 전송 중지 신호를 제1 통신모듈(200)로 전송할 수 있고(823), 제1 통신모듈(200)은 전력 전송 중지 신호에 기초하여 전자장치(2)의 제2 통신모듈(400)과 무선 통신을 재개할 수 있다(824).
무선전력전송장치(1)는 전자장치(2)의 동작이 종료될 때까지 제어정보의 획득과 무선 전력의 전송을 주기적으로 반복할 수 있다. 예를 들면, 사용자 인터페이스(530)를 통한 동작 종료 입력 시, 동작 시간 만료에 의한 동작 완료 시 또는 플레이트(11)의 구동 영역(M1, M2)로부터 전자장치(2)의 이탈 검출 시, 전자장치(2)의 동작이 종료된 것으로 판단될 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 무선전력전송장치의 동작 시 일부 구성요소들의 전류 파형과 전압 파형을 보여주는 그래프(900)이다.
도 9의 그래프(900)를 참조하면, V1은 전자장치(2)의 제2 통신모듈(400)로부터 전송되는 응답 신호의 전압 파형을 나타낸다. I1은 무선전력전송장치(1)의 제1 통신모듈(200)에 인가되는 전류의 파형을 나타낸다. V2는 무선전력전송장치(1)의 제1 통신모듈(200)이 제1 프로세서(322)로 전송하는 신호의 전압 파형을 나타낸다. I2는 무선전력전송장치(1)의 전력송신코일(21)에 인가되는 전류의 파형을 나타낸다.
무선전력전송장치(1)의 제1 프로세서(322)는 미리 정해진 사이클 주기에 기초하여 제1 통신모듈(200)을 통한 무선 통신과 전력송신코일(21)을 통한 무선 전력 전송을 반복 수행할 수 있다. 사이클 주기(Cycle n)는, 무선 통신을 수행하는 제1 시간(P0)과 무선 전력을 전송하는 제2 시간(P1)을 포함할 수 있다. 무선 전력을 전송하는 제2 시간(P1)은 무선 통신을 수행하는 제1 시간(P0)보다 길 수 있다.
제1 프로세서(322)는 미리 정해진 사이클 주기(Cycle n) 내에서, 제1 시간P0) 동안 전자장치(2)와 무선 통신을 수행하도록 제1 통신모듈(200)을 제어하고, 제1 시간보다 긴 제2 시간(P1) 동안 전력송신코일(21)을 통해 무선 전력을 전송하도록 구동회로(310)를 제어할 수 있다. 예를 들면, 사이클 주기는 1초이고, 제1 시간(P0)은 0.1초이며, 제2 시간(P1)은 0.9초일 수 있다. 사이클 주기마다 무선 통신과 무선 전력 전송이 교차 반복될 수 있다.
무선전력전송장치(1)의 제1 통신모듈(200)이 전자장치(2)의 제2 통신모듈(400)을 감지하기 위한 감지 신호를 송신하기 위해, 무선전력전송장치(1)의 제1 프로세서(322)는 제1 통신모듈(200)에 전류(I1)를 인가할 수 있다. 전자장치(2)의 제2 통신모듈(400)은 감지 신호에 응답하여 응답 신호(V1)를 발신할 수 있다. 제1 통신모듈(200)은 제2 통신모듈(400)의 응답 신호를 수신하면 제1 프로세서(322)로 검출 신호를 송신할 수 있다. 제1 프로세서(322)는 검출 신호에 기초하여 무선 통신이 가능한 상태로 판단할 수 있다.
도 9의 그래프(900)에서, t0부터 t1까지 시간구간, t2부터 t4까지 시간구간, t5부터 t6까지 시간구간 및 t7부터 t9까지 시간구간에, 제1 통신모듈(200)에 의한 감지 신호의 전송과 제2 통신모듈(400)에 의한 응답 신호의 전송이 이루어진다. 또한, t0 시점과 t5 시점에, 무선전력전송장치(1)의 제1 프로세서(322)는 전력 전송 중지 신호를 제1 통신모듈(200)로 전송할 수 있다. 제1 통신모듈(200)은 전력 전송 중지 신호에 기초하여 전자장치(2)의 제2 통신모듈(400)과 무선 통신을 수행할 수 있다.
제1 통신모듈(200)은 제2 통신모듈(400)의 메모리(422)에 저장된 데이터를 읽을 수 있고, 제2 통신모듈(400)의 메모리(422)에 저장된 제어정보를 획득할 수 있다. t1부터 t2까지 시간구간과 t6부터 t7까지 시간구간에, 제1 통신모듈(200)이 제2 통신모듈(400)로부터 제어정보를 획득할 수 있다. 제1 통신모듈(200)이 제1 프로세서(322)로부터 전력 전송 중지 신호를 수신한 시점(t0, t5)으부터 미리 정해진 시간이 경과한 후 제어정보를 획득하도록 함으로써, 전력송신코일(21)에 의한 노이즈를 줄이거나 제거할 수 있다.
한편, 제2 통신모듈(400)로부터 제어정보를 획득하기 위해 제1 통신모듈(200)에 인가되는 전류는, 감지 신호의 송신을 위해 제1 통신모듈(200)에 인가되는 전류보다 클 수 있다. 또한, 제1 통신모듈(200)이 제2 통신모듈(400)의 데이터를 읽는 동안에는 제2 통신모듈(400)의 응답 신호가 약해지거나 전송되지 않을 수 있다.
제1 통신모듈(200)은 획득한 제어정보를 제1 프로세서(322)로 전달할 수 있다. t3 시점과 t8 시점에 제1 통신모듈(200)이 제1 프로세서(322)로 전송하는 신호가 크게 변동하는데, 이 시점에 제어정보가 제1 프로세서(322)로 전달된다. 제1 프로세서(322)는 전달받은 제어정보를 업데이트 하고, 다음 사이클 주기에 전송할 무선 전력을 조절할 수 있다.
무선전력전송장치(1)의 제1 프로세서(322)는 t4 시점과 t9 시점에 전력 전송 개시 신호를 제1 통신모듈(200)로 전송한다. 제1 통신모듈(200)은 제1 프로세서(322)로부터 전송되는 전력 전송 개시 신호에 기초하여 무선 통신을 중지할 수 있다. 또한, 제1 프로세서(322)는 t4 시점과 t9 시점부터 무선 전력을 전송하도록 구동회로(310)를 제어할 수 있다.
무선전력전송장치(1)는 전자장치(2)의 동작이 종료될 때까지 제어정보의 획득과 무선 전력의 전송을 사이클 주기마다 반복할 수 있다.
전술한 바와 같이, 개시된 무선전력전송장치, 무선전력전송장치의 제어 방법 및 무선전력시스템은, 근거리 무선 통신을 위한 통신 회로와 무선전력의 송수신을 위한 코일이 인접하게 배치되는 경우에도 근거리 무선 통신과 무선전력의 송수신을 원활하게 수행할 수 있다.
또한, 개시된 무선전력전송장치, 무선전력전송장치의 제어 방법 및 무선전력시스템은, 무선전력의 송수신에 의한 통신 회로의 파손을 방지할 수 있다.
한편, 개시된 실시예들은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 저장하는 저장매체의 형태로 구현될 수 있다. 명령어는 프로그램 코드의 형태로 저장될 수 있으며, 프로세서에 의해 실행되었을 때, 프로그램 모듈을 생성하여 개시된 실시예들의 동작을 수행할 수 있다.
기기로 읽을 수 있는 저장매체는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, '비일시적 저장매체'는 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다. 예로, '비일시적 저장매체'는 데이터가 임시적으로 저장되는 버퍼를 포함할 수 있다.
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 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두개의 사용자 장치들(예: 스마트폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품(예: 다운로더블 앱(downloadable app))의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시예들을 설명하였다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시예들과 다른 형태로 본 발명이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.
1: 무선전력전송장치
2: 전자장치
11: 플레이트
20: 코일 어셈블리
21: 전력송신코일
30: 구동 어셈블리
40: 팬
100: 사용자인터페이스
200: 제1 통신모듈
310: 구동회로
320: 제어회로

Claims (18)

  1. 플레이트;
    상기 플레이트에 놓여지는 전자장치와 무선 통신을 수행하는 제1 통신모듈;
    상기 전자장치로 무선 전력을 전송하는 전력송신코일;
    상기 전력송신코일에 전류를 인가하는 구동회로; 및
    상기 제1 통신모듈, 상기 전력송신코일 및 상기 구동회로와 전기적으로 연결되는 프로세서;를 포함하고,
    상기 프로세서는
    상기 전력송신코일을 통해 상기 무선 전력을 주기적으로 전송하도록 상기 구동회로를 제어하고,
    상기 무선 전력의 전송이 중지되는 제1 시간 동안 상기 제1 통신모듈을 제어하여 상기 전자장치의 제2 통신모듈에 저장된 제어정보를 획득하고,
    상기 제어정보에 기초하여 상기 무선 전력을 조절하도록 상기 구동회로를 제어하는, 무선전력전송장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 전자장치의 상기 제2 통신모듈의 검출 신호를 상기 제1 통신모듈로부터 수신하고,
    상기 검출 신호에 기초하여 상기 무선 전력의 주기적 전송을 결정하는, 무선전력전송장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는
    미리 정해진 사이클 주기에 기초하여 상기 제어정보의 획득과 상기 무선 전력의 전송을 교차 반복하도록 상기 제1 통신모듈과 상기 구동회로를 제어하는, 무선전력전송장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 미리 정해진 사이클 주기 내에서, 상기 제1 시간 동안 상기 전자장치와 무선 통신을 수행하도록 상기 제1 통신모듈을 제어하고, 상기 제1 시간보다 긴 제2 시간 동안 상기 전력송신코일을 통해 상기 무선 전력을 전송하도록 상기 구동회로를 제어하는, 무선전력전송장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 통신모듈은
    상기 프로세서로부터 전송되는 전력 전송 개시 신호에 기초하여 상기 무선 통신을 중지하고,
    상기 프로세서로부터 전송되는 전력 전송 중지 신호에 기초하여 상기 무선 통신을 재개하는, 무선전력전송장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 통신모듈은
    상기 전력 전송 중지 신호가 수신된 시점부터 미리 정해진 시간이 경과하는 것에 기초하여 상기 제2 통신모듈로부터 상기 제어정보를 획득하는, 무선전력전송장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어정보는
    상기 전자장치의 동작 설정에 의해 결정되는 요구 전력 정보를 포함하고,
    상기 프로세서는
    상기 요구 전력 정보에 기초하여 전송할 상기 무선 전력의 크기를 조절하는, 무선전력전송장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 통신모듈과 상기 제2 통신모듈 각각은
    안테나;
    컨트롤러와 메모리를 포함하는 IC(Integrated Circuit) 칩; 및
    상기 안테나와 상기 IC 칩 사이에 직렬로 연결되는 커패시터;를 포함하는 무선전력전송장치.
  9. 전자장치와 무선 통신을 수행하는 제1 통신모듈, 상기 전자장치로 무선 전력을 전송하는 전력송신코일 및 상기 전력송신코일에 전류를 인가하는 구동회로를 포함하는 무선전력전송장치의 제어 방법에 있어서,
    상기 제1 통신모듈에 의해 상기 전자장치에 포함된 제2 통신모듈의 검출 신호를 수신하고;
    상기 전력송신코일을 통해 상기 전자장치에 주기적으로 상기 무선 전력을 전송하고;
    상기 무선 전력의 전송이 중지되는 제1 시간 동안 상기 제1 통신모듈을 제어하여 상기 전자장치의 제2 통신모듈에 저장된 제어정보를 획득하고; 및
    상기 제어정보에 기초하여 상기 무선 전력을 조절하는 것;을 포함하는 무선전력전송장치의 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 무선 전력을 전송하는 것은
    상기 제1 통신모듈이 상기 전자장치의 상기 제2 통신모듈을 검출하는 것에 응답하여 수행되는, 무선전력전송장치의 제어 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제어정보의 획득과 상기 무선 전력의 전송은,
    미리 정해진 사이클 주기에 기초하여 교차 반복되는, 무선전력전송장치의 제어 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 미리 정해진 사이클 주기는,
    상기 무선 통신을 수행하는 상기 제1 시간과 상기 무선 전력을 전송하는 제2 시간을 포함하고, 상기 제2 시간은 상기 제1 시간보다 긴, 무선전력전송장치의 제어 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 제1 통신모듈을 제어하는 것은,
    프로세서로부터 상기 제1 통신모듈로 전송되는 전력 전송 개시 신호에 기초하여 상기 무선 통신을 중지하고;
    상기 프로세서로부터 상기 제1 통신모듈로 전송되는 전력 전송 중지 신호에 기초하여 상기 무선 통신을 재개하는 것;을 포함하는 무선전력전송장치의 제어 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 통신모듈을 제어하는 것은,
    상기 전력 전송 중지 신호가 수신된 시점부터 미리 정해진 시간이 경과하는 것에 기초하여 상기 제2 통신모듈로부터 상기 제어정보를 획득하는 것;을 포함하는 무선전력전송장치의 제어 방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 제어정보는
    상기 전자장치의 동작 설정에 의해 결정되는 요구 전력 정보를 포함하고,
    상기 무선 전력을 조절하는 것은,
    상기 요구 전력 정보에 기초하여 전송할 상기 무선 전력의 크기를 조절하는 것;을 포함하는 무선전력전송장치의 제어 방법.
  16. 무선전력시스템에 있어서,
    전자장치; 및
    상기 전자장치와 무선 통신을 수행하는 제1 통신모듈 및 상기 전자장치에 무선 전력을 전송하는 전력전송코일을 포함하는 무선전력전송장치;를 포함하고,
    상기 무선전력전송장치는,
    상기 전자장치에 상기 무선 전력을 주기적으로 전송하고, 상기 무선 전력의 전송이 중지되는 제1 시간 동안 상기 제1 통신모듈을 제어하여 상기 전자장치의 제2 통신모듈에 저장된 제어정보를 획득하고, 상기 제어정보에 기초하여 상기 무선 전력을 조절하는, 무선전력시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 무선전력전송장치는,
    상기 제1 통신모듈에 의한 상기 전자장치의 제2 통신모듈의 검출 신호에 기초하여 상기 무선 전력의 주기적 전송을 결정하는, 무선전력시스템.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 전자장치는
    상기 무선 전력이 수신되는 동안 사용자 인터페이스를 통해 획득되는 상기 제어정보를 상기 제2 통신모듈에 저장하는, 무선전력시스템.
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