KR20230013956A - 복수의 송신 코일들을 이용하여 전력 송신 방향을 제어하는 무선 전력 송신기 및 그 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기는, 복수의 패치 안테나들; 제1 면 상에 배치된 복수의 제1 송신 코일들; 제1 면과 제1 각도를 이루는 제2 면 상에 배치된 복수의 제2 송신 코일들; 제어 회로; 및 복수의 제1 송신 코일들 및 복수의 제2 송신 코일들 중 적어도 일부를 통해 무선 전력을 송신하도록 설정된 전력 송신 회로를 포함하고, 제어 회로는, 복수의 패치 안테나들을 통하여 무선 전력 수신기로부터 수신되는 복수의 제1 신호들을 확인하고, 확인된 복수의 제1 신호들에 기반하여, 무선 전력 수신기의 방향을 확인하고, 복수의 제1 송신 코일들 및 복수의 제2 송신 코일들 중 확인된 방향에 대응하도록 설정된 송신 코일들을 확인하고, 확인된 송신 코일들을 이용하여, 확인된 방향을 향하여 자기장을 형성하도록 전력 송신 회로를 제어하도록 설정될 수 있다.

Description

복수의 송신 코일들을 이용하여 전력 송신 방향을 제어하는 무선 전력 송신기 및 그 제어 방법{WIRELESS POWER TRANSMITTER CONTROLLING POWER TRASMISSION DIRECTION USING A PLURALITY OF TRANSMISSION COIL AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 개시의 다양한 실시예들은, 복수의 송신 코일들을 이용하여 전력 송신 방향을 제어하는 무선 전력 송신기 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
최근 무선 충전 기술이 발전하면서, 하나의 충전 장치에 다양한 전자 장치에 대해서 전력을 공급하여 충전하는 방법이 연구되고 있다.
이러한 무선 충전 기술은 무선 전력 송수신을 이용한 것으로서, 예를 들어, 전자 장치를 별도의 충전 커넥터로 연결하지 않고, 단지 충전 패드에 올려놓기만 하면 자동으로 배터리가 충전이 될 수 있는 시스템이다.
이러한 무선 충전 기술에는 크게 코일을 이용한 전자기 유도방식과, 공진(resonance)을 이용하는 공진 방식과, 전기적 에너지를 마이크로파로 변환시켜 전달하는 전파 방사(RF/Micro Wave Radiation) 방식이 있다.
무선 충전에 의한 전력 전송 방법은 송신단의 제1 코일과 수신단의 제2 코일 간의 전력을 전송하는 방식이다. 송신단에서 자기장을 발생시키고 수신단에서 자기장의 변화에 따라 전류가 유도 또는 공진 되어 에너지를 만들어 낸다.
최근 스마트 폰과 같은 전자 장치를 중심으로 전자기 유도 방식 또는 자기 공명 방식을 이용한 무선 충전 기술이 보급되고 있다. 전력 송신기(power transmitting unit, PTU)(예: 무선 충전 패드)와 전력 수신 장치(power receiving unit, PRU)(예: 스마트 폰)가 접촉하거나 일정 거리 이내로 접근하면, 전력 송신기의 전송 코일과 전력 수신 장치의 수신 코일 사이의 전자기 유도 또는 전자기 공진에 의해 전력 수신 장치의 배터리가 충전될 수 있다.
무선 전력 송신기는, 전자기 공진 방식(이하, 공진 방식)에 따라서 무선 전력 수신기로 전력을 제공할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기는, 무선 전력 송신기의 주변에 유도 자기장(예: Tx 필드(field))을 형성하여, 무선 전력 송신기의 주변에 위치하는 무선 전력 수신기를 충전할 수 있다.
일 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 무선 전력 송신기의 주변에 균등하게(uniformly)(다른 말로, 사방으로(in all directions)) 유도 자기장을 형성(form)하기 때문에, 무선 전력 수신기에 대한 전력 송신 효율이 낮을 수 있다. 또한, 무선 전력 송신기 주변에 사람이 위치한다면, 형성된 유도 자기장으로 인하여 주변에 위치한 사람의 신체에 악영향을 미칠 수 있다.
만일, 무선 전력 송신기가 무선 전력 수신기의 위치(예: 방향 및/또는 거리)에 대응하도록(corresponding to) 유도 자기장을 형성(예: 자기장 빔포밍(beamforming)을 수행)한다면, 전력 송신 효율이 높아지거나 및/또는 신체에 대한 악영향이 방지될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, UWB(ultra-wideband) 통신 모듈을 포함하고, UWB 통신 모듈을 이용하여 무선 전력 수신기의 위치를 확인하는 무선 전력 송신기 및 그 제어 방법이 제공될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 수신기의 위치에 대응하도록 유도 자기장을 형성하는 무선 전력 송신기 및 그 제어 방법이 제공될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 서로 다른 면 상에 배치된 복수의 송신 코일들을 포함하고, 복수의 송신 코일들을 이용하여 무선 전력 수신기의 위치에 대응하도록 유도 자기장을 형성하는 무선 전력 송신기 및 그 제어 방법이 제공될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기는, 복수의 패치 안테나들; 제1 면 상에 배치된 복수의 제1 송신 코일들; 제1 면과 제1 각도를 이루는 제2 면 상에 배치된 복수의 제2 송신 코일들; 제어 회로; 및 복수의 제1 송신 코일들 및 복수의 제2 송신 코일들 중 적어도 일부를 통해 무선 전력을 송신하도록 설정된 전력 송신 회로를 포함하고, 제어 회로는, 복수의 패치 안테나들을 통하여 무선 전력 수신기로부터 수신되는 복수의 제1 신호들을 확인하고, 확인된 복수의 제1 신호들에 기반하여, 무선 전력 수신기의 방향을 확인하고, 복수의 제1 송신 코일들 및 복수의 제2 송신 코일들 중 확인된 방향에 대응하도록 설정된 송신 코일들을 확인하고, 확인된 송신 코일들을 이용하여, 확인된 방향을 향하여 자기장을 형성하도록 전력 송신 회로를 제어하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기를 제어하는 방법은, 무선 전력 송신기의 복수의 패치 안테나들을 통하여 무선 전력 수신기로부터 수신되는 복수의 제1 신호들을 확인하는 동작; 확인된 복수의 제1 신호들에 기반하여, 무선 전력 수신기의 방향을 확인하는 동작; 제1 면 상에 배치된 복수의 제1 송신 코일들 및 제1 면과 제1 각도를 이루는 제2 면 상에 배치된 복수의 제2 송신 코일들 중 확인된 방향에 대응하도록 설정된 송신 코일들을 확인하는 동작; 및 확인된 송신 코일들을 이용하여, 확인된 방향을 향하여 자기장을 형성하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 컴퓨터로 판독 가능한 비휘발성 기록 매체는, 실행될 때, 무선 전력 송신기의 제어 회로가, 무선 전력 송신기의 복수의 패치 안테나들을 통하여 무선 전력 수신기로부터 수신되는 복수의 제1 신호들을 확인하고, 확인된 복수의 제1 신호들에 기반하여, 무선 전력 수신기의 방향을 확인하고, 제1 면 상에 배치된 복수의 제1 송신 코일들 및 제1 면과 제1 각도를 이루는 제2 면 상에 배치된 복수의 제2 송신 코일들 중 확인된 방향에 대응하도록 설정된 송신 코일들을 확인하고, 확인된 송신 코일들을 이용하여, 확인된 방향을 향하여 자기장을 형성하도록 하는 인스트럭션들을 저장할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기는, UWB 통신 모듈을 이용하여, 무선 전력 수신기의 위치를 정확하게 검출할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기는, 무선 전력 수신기의 위치에 대응하도록 유도 자기장을 형성하여, 무선 전력 수신기에 대한 전력 송신 효율을 높일 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기는, 서로 다른 면 상에 배치된 복수의 송신 코일들을 이용하여, 유도 자기장이 형성되는 방향을 조정할 수 있다.
본 개시에 의하여 발휘되는 다양한 효과들은 상술한 효과에 의하여 제한되지 아니한다.
도 1은, 다양한 실시예들에 따른, 무선 전력 수신기의 위치에 따라서 무선 전력 송신기가 자기장을 형성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는, 다양한 실시예들에 따른 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기의 블록도를 도시한다.
도 3은, 다양한 실시예들에 따른, 유도 자기장이 형성되는 방향을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는, 다양한 실시예들에 따른, 무선 전력 송신기가 패치 안테나를 이용하여 무선 전력 수신기의 위치를 판단하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는, 다양한 실시예들에 따른, 무선 전력 송신기의 송신 코일들의 배치의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은, 다양한 실시예들에 따른, 무선 전력 송신기의 송신 코일들의 배치의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은, 다양한 실시예들에 따른, 무선 전력 송신기가, 무선 전력 수신기가 위치하는 방향에 기반하여, 자기장을 형성하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8은, 다양한 실시예들에 따른, 무선 전력 송신기가, 무선 전력 수신기가 위치하는 거리 및 방향에 기반하여, 자기장을 형성하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9는, 다양한 실시예들에 따른, 무선 전력 송신기가, 무선 전력 수신기가 위치하는 거리에 기반하여, 자기장을 형성하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 10은, 다양한 실시예들에 따른, 무선 전력 수신기 주변에 복수의 무선 전력 송신기들이 존재하는 경우에, 제1 무선 전력 송신기가 자기장 형성 여부를 결정하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 11a는, 다양한 실시예들에 따른, 무선 전력 송신기가, 무선 전력 수신기가 위치하는 방향에 기반하여, 전력 송신부를 회전하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 11b는, 다양한 실시예들에 따른, 무선 전력 송신기가, 무선 전력 수신기가 위치하는 방향에 기반하여, 전력 송신부를 회전하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 12는, 다양한 실시예들에 따른, 무선 전력 수신기에 포함된 수신 코일들을 설명하기 위한 도면이다.
도 13a는, 다양한 실시예들에 따른, 무선 전력 수신기가, 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기 간의 거리에 기반하여, 무선 전력 수신에 이용되는 수신 코일을 결정하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 13b는, 무선 전력 수신기가 무선 전력 수신에 이용되는 수신 코일을 결정하는 방법을 설명하기 위한 블록도이다.
도 14는, 다양한 실시예들에 따른, 무선 전력 송신기가 무선 전력 송신 동안에 인체 감지 시 유도 자기장 형성을 제어하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1은, 다양한 실시예들에 따른, 무선 전력 수신기(2)의 위치에 따라서 무선 전력 송신기(1)가 자기장을 형성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기(1)는, 공진 방식에 따라서, 무선 전력 송신기의 주변에 유도 자기장을 형성할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기(1)는, 무선 전력 수신기(2)의 위치(예: 방향 및/또는 거리)를 검출할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(1)는, 주변에 통신 신호(예: 근거리 통신 신호(예: BLE 신호) 또는 UWB 신호)를 송신하고, 송신된 통신 신호에 대한 응답 신호를 주변에 위치한 무선 전력 수신기(2)로부터 수신할 수 있다. 무선 전력 송신기(1)는, 무선 전력 송신기(1)에 포함된 복수 개의 안테나들 각각에서 응답 신호가 수신된 시점 및/또는 위상차(phase difference)에 기반하여, 무선 전력 수신기(2)의 위치를 검출할 수 있다. 일 예로, 무선 전력 송신기(1)는, 3.1GHz 내지 10.6GHz에 이르는 넓은 주파수 대역의 통신을 지원하는 UWB 통신 모듈을 포함할 수 있다. 무선 전력 송신기(1)는, UWB 통신 모듈을 통해 무선 전력 수신기(2)와 통신 신호를 송신 및/또는 수신하여, 무선 전력 수신기(2)의 위치를 보다 정확하게 검출할 수 있다.
도 1을 참조하면, 무선 전력 송신기(1)는, 무선 전력 수신기(2)가 제1 지점에 위치한다고 검출되면, 무선 전력 수신기(2)가 위치하는 제1 지점에 대하여 자기장(3a)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(1)는, 제1 지점에 대응하는 방향으로 자기장(3a)을 형성하거나, 및/또는 무선 전력 송신기(1)와 제1 지점 간의 거리에 기반하여 결정된 세기의 자기장(3a)을 형성할 수 있다. 본 개시의 다양한 실시예들을 설명함에 있어서, 특정 위치(예: 방향 및/또는 거리)로 자기장을 형성한다는 것은, 특정 위치로 무선 전력을 송신하거나 제공한다고 설명될 수 있다. 특정 위치(예: 방향 및/또는 거리)로의 자기장 형성은, 복수 개의 코일들로부터의 지향성 자기장을 형성하는 것을 의미할 수 있다. 만일, 무선 전력 송신기(1)는, 무선 전력 수신기(2)의 위치가 제1 지점으로부터 제2 지점으로 변경됨이 검출되면, 무선 전력 수신기(2)가 위치하는 제2 지점에 대하여 자기장(3b)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(1)는, 제2 지점에 대응하는 방향으로 자기장(3b)을 형성하거나, 및/또는 무선 전력 송신기(1)와 제2 지점 간의 거리에 기반하여 결정된 세기의 자기장(3a)을 형성할 수 있다. 도 1에서는, 무선 전력 송신기(1)과 제2 지점 간의 거리가, 무선 전력 송신기(1)와 제1 지점 간의 거리보다 먼 경우가 도시된다. 이 경우에, 무선 전력 송신기(1)는, 무선 전력 수신기(2)가 제2 지점에 위치할 때, 무선 전력 수신기(2)가 제1 지점에 위치할 때보다 더 큰 세기의 자기장(3b)이 송신 코일로부터 생성되도록 더 큰 크기의 교류 전류를 송신 코일에 전달할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신기(1)가 무선 전력 송신기(1) 주변에 균등하게 자기장을 형성하지 않고, 무선 전력 수신기(2)의 현재 위치에 대응하도록 자기장(예: 자기장(3a, 3b))을 형성함에 따라서, 무선 전력 수신기(2)에 대한 전력 송신 효율이 높아질 수 있다.
도 2는, 다양한 실시예들에 따른 무선 전력 송신기(200)(예: 도 1의 무선 전력 송신기(1)) 및 무선 전력 수신기(250)(예: 도 1의 무선 전력 수신기(2))의 블록도를 도시한다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기(200)(예: 무선 전력 송신 장치)는, 전력 송신 회로(220), 제어 회로(212), 통신 회로(230), 센싱 회로(215) 및/또는 저장 회로(216)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 전력 송신 회로(220)를 통해, 무선 전력 수신기(250)로 전력을 제공할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(200)는, 공진 방식에 따라 전력을 송신할 수 있다. 공진 방식에 의한 경우에는, 무선 전력 송신기(200)는, 예를 들어, A4WP(Alliance for Wireless Power) 표준(또는, AFA(air fuel alliance) 표준)에서 정의된 방식으로 구현될 수 있다. 무선 전력 송신기(200)는, 공진 방식 또는 유도 방식에 따라서, 전류(예: 교류 전류)가 흐르면 유도 자기장(예: Tx 필드)을 생성할 수 있는 도전성 패턴(224)(예: 송신 코일)을 포함할 수 있다. 무선 전력 송신기(200)가 도전성 패턴(224)을 통하여 자기장(예: Tx 필드)을 생성하는 과정을 무선 전력을 출력한다고 표현할 수 있고, 도전성 패턴(224)을 통하여 생성된 자기장(예: Tx 필드)에 기반하여 무선 전력 수신기(250)에 유도 기전력이 생성되는 과정을 무선 전력을 수신한다고 표현할 수 있다. 이와 같은 과정을 통해, 무선 전력 송신기(200)가 무선 전력 수신기(250)에 전력을 무선으로 송신한다고 표현할 수 있다. 아울러, 무선 전력 수신기(250)는, 주변에 형성된 시간에 따라 크기가 변경되는 자기장(예: Tx 필드)에 의하여 유도 기전력이 발생되는 도전성 패턴(276)(예: 송신 코일)을 포함할 수 있다. 무선 전력 수신기(250)의 도전성 패턴(276)에서 유도 기전력을 발생됨에 따라서, 도전성 패턴(276)으로부터 교류 전류가 출력되거나, 또는 도전성 패턴(276)에 교류 전압이 인가되는 과정을, 무선 전력 수신기(250)가 전력을 무선으로 수신한다고 표현할 수 있다. 다른 예로, 무선 전력 송신기(200)는, 유도 방식에 따라 전력을 송신할 수 있다. 유도 방식에 의한 경우에는, 무선 전력 송신기(200)는, 예를 들어, WPC(wireless power consortium) 표준 (또는, Qi 표준)에서 정의된 방식으로 구현될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 전력 송신 회로(220)는, 전력 어댑터(221), 전력 생성 회로(222), 매칭 회로(223), 도전성 패턴(예: 송신 코일)(224), 또는 제1 통신 회로(231)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전력 송신 회로(220)는, 도전성 패턴(224)을 통하여 무선으로 무선 전력 수신기(250)에 전력을 전송하도록 구성될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전력 송신 회로(220)는, 외부로부터 직류 또는 교류 파형의 형태로 전력을 공급 받을 수 있으며, 공급 받은 전력을 교류 파형의 형태로 무선 전력 수신기(250)에 공급할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 전력 어댑터(221)는, 외부로부터 교류 또는 직류 전원을 입력 받거나 배터리 장치의 전원 신호를 수신하여, 설정된 전압 값을 가지는 직류 전력을 출력할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전력 어댑터(221)에서 출력되는 직류 전력의 전압 값은 제어 회로(212)에 의하여 제어될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전력 어댑터(221)로부터 출력되는 직류 전력은 전력 생성 회로(222)로 출력될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 전력 생성 회로(222)는, 전력 어댑터(221)로부터 출력된 직류 전류를 교류 전류로 변환하여 출력할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전력 생성 회로(222)는, 소정의 증폭기(미도시)를 포함할 수도 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전력 생성 회로(222)는, 전력 어댑터(221)를 통해 입력되는 직류 전류가 설정된 이득(gain)보다 작으면, 증폭기(미도시)를 이용하여 설정된 이득(gain)으로 직류 전류를 증폭할 수 있다. 또는, 전력 생성 회로(222)는, 제어 회로(212)로부터 입력되는 제어 신호에 기초하여 전력 어댑터(221)로부터 입력되는 직류 전류를 교류로 변환하는 회로를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전력 생성 회로(222)는, 소정의 인버터(미도시)를 통해 전력 어댑터(221)로부터 입력되는 직류 전류를 교류로 변환할 수 있다. 또는, 전력 생성 회로(222)는, 게이트 구동 장치(미도시)를 포함할 수 있다. 게이트 구동 장치(미도시)가 전력 어댑터(221)로부터 입력되는 직류 전류를 온(on)/오프(off)하여 제어하면서, 직류 전류를 교류로 변경할 수도 있다. 또는, 전력 생성 회로(222)는 무선 전원 발생기(예: 오실레이터)를 통해 교류 전원 신호를 생성할 수도 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 매칭 회로(223)는, 임피던스 매칭을 수행할 수 있다. 예를 들어, 전력 생성 회로(222)로부터 출력된 교류 전류(예: 교류 신호)가 도전성 패턴(224)에 전달되면, 전달된 교류 신호에 의하여 도전성 패턴(224)에 전자기장이 형성될 수 있다. 매칭 회로(223)의 임피던스를 조정하여, 형성되는 전자기장(예: 전자기장 신호)의 주파수 대역이 조정될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 매칭 회로(223)는, 임피던스 조정에 의해, 도전성 패턴(224)을 통해 무선 전력 수신기(250)로 전송되는 출력 전력이 고효율 또는 고출력이 되도록 제어할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 매칭 회로(223)는, 제어 회로(212)의 제어에 기초하여 임피던스를 조정할 수 있다. 매칭 회로(223)는, 인덕터(예: 코일), 커패시터 또는 스위치 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제어 회로(212)는, 스위치 장치를 통해 인덕터 또는 커패시터 중 적어도 하나와의 연결 상태를 제어할 수 있으며, 이에 따라 임피던스 매칭을 수행할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 도전성 패턴(224)은, 전류(예: 교류 전류)가 인가되면 무선 전력 수신기(250)에 전류를 유도시키기 위한 자기장을 형성할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 도전성 패턴(224)은, 적어도 하나의 송신 코일들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 송신 코일들은, 서로 다른 면(plane) 상에 배치될 수 있다. 일 예로, 적어도 하나의 제1 송신 코일이 제1 면 상에 배치되고, 적어도 하나의 제2 송신 코일이 제1 면과 일정(certain) 각도를 이루는 제2 면 상에 배치될 수 있다. 다른 예로, 도전성 패턴(224)은, 제1 면 상에 배치된 적어도 하나의 제1 송신 코일, 제2 면 상에 배치된 적어도 하나의 제2 코일 및 제1 면 및/또는 제2 면과 일정 각도를 이루는 제3 면 상에 배치된 적어도 하나의 제3 코일을 포함할 수도 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 서로 다른 면 상에 배치된 코일들 중 무선 전력 송신을 위해(예: 자기장 형성을 위해) 이용될 코일을 상이하게 결정함으로써, 자기장이 형성되는 방향 및/또는 자기장이 형성되는 거리가 조정될 수 있으며, 후술하는 도면을 통해 더욱 상세하게 설명하도록 한다. 다양한 실시예들에 따르면, 서로 다른 면 상에 배치된 코일들에 인가되는 전류의 크기를 상이하게 결정함으로써, 자기장이 형성되는 방향 및/또는 자기장이 형성되는 거리가 조정될 수 있으며, 후술하는 도면을 통해 더욱 상세하게 설명하도록 한다. 다양한 실시예들에 따르면, 도전성 패턴(224)은, 자기 차폐 부재(magnetic shielding material)(예: 자기 차폐 시트(magenetic shielding sheet)) 상에 배치될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제1 통신 회로(231)(예: 공진 회로)는 도전성 패턴(224)에 의해 발생되는 전자기파를 이용하여 인-밴드(in-band) 형식으로 통신(예: 데이터 통신)을 수행할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 센싱 회로(215)는, 전력 송신 회로(220)의 도전성 패턴(224)에 인가되는 전류/전압의 변화를 센싱할 수 있다. 도전성 패턴(224)에 인가되는 전류/전압의 변화에 따라서, 무선 전력 수신기(250)로 전송될 전력의 양이 변화할 수 있다. 또는, 센싱 회로(215)는, 무선 전력 송신기(200)의 온도 변화를 센싱할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 센싱 회로(215)는, 전류/전압 센서 또는 온도 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제어 회로(212)는, 무선 전력 송신기(200)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(212)는 저장 회로(216)에 저장된 제어에 요구되는 알고리즘, 프로그램 또는 어플리케이션을 이용하여 무선 전력 송신기(200)의 동작을 제어할 수 있다. 제어 회로(212)는, CPU, 마이크로프로세서, 또는 미니 컴퓨터와 같은 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(212)는, 통신 회로(230)를 통해 무선 전력 수신기(250)로부터 수신한 메시지에 기반하여 무선 전력 수신기(250)의 상태를 디스플레이 모듈(217)에 표시할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제어 회로(212)는, 전력 송신 회로(220)를 통해 무선 전력 수신기(250)로 무선으로 전력을 송신하도록 제어할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 제어 회로(212)는, 통신 회로(230)를 통해 무선 전력 수신기(250)로부터 무선으로 정보를 수신하도록 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 무선 전력 수신기(250)로부터 수신된 정보는, 무선 전력 수신기(250)의 배터리 상태와 관련된 충전 설정 정보, 무선 전력 수신기(250)로 전송되는 전력의 양의 조절과 관련된 전력량 제어 정보, 무선 전력 수신기(250)의 충전 환경과 관련된 환경 정보 또는 무선 전력 수신기(250)의 시간 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 충전 설정 정보는, 무선 전력 송신기(200)와 무선 전력 수신기(250) 간 무선 충전 시점에서의 무선 전력 수신기(250)의 배터리 상태와 관련된 정보일 수 있다. 예를 들어, 충전 설정 정보는 무선 전력 수신기(250)의 배터리 전체 용량, 배터리 잔량, 충전 횟수, 배터리 사용량, 충전 모드, 충전 방식 또는 무선 수신 주파수 대역 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전력량 제어 정보는, 무선 전력 송신기(200)와 무선 전력 수신기(250) 간 무선 충전 중 무선 전력 수신기(250)에 충전된 전력량의 변화에 따라 전송된 초기 전력의 양을 제어하기 위한 정보를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 환경 정보는, 무선 전력 수신기(250)의 센싱 회로(255)에 의해 무선 전력 수신기(250)의 충전 환경을 측정한 정보로서, 예를 들어, 무선 전력 수신기(250)의 내부 온도 또는 외부 온도 중 적어도 하나를 포함하는 온도 데이터, 무선 전력 수신기(250) 주변의 조도(밝기)를 나타내는 조도 데이터, 또는 무선 전력 수신기(250) 주변의 소리(소음)를 나타내는 소리 데이터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일 실시예들에 따르면, 제어 회로(212)는, 무선 전력 수신기(250)로부터 수신된 정보 중 충전 설정 정보에 기반하여, 무선 전력 수신기(250)로 전송될 전력을 생성하거나 전송하도록 제어할 수 있다. 또는, 제어 회로(212)는, 무선 전력 수신기(250)로부터 수신된 정보 중 적어도 일부(예: 전력량 제어 정보, 환경 정보 또는 시간 정보 중 적어도 하나)에 기반하여, 무선 전력 수신기(250)로 전송되는 전력의 양을 결정하거나 변경할 수 있다. 또는, 제어 회로(212)는, 매칭 회로(223)가 임피던스를 변경하도록 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어 회로(212)는, 안테나(233)를 통해 무선 전력 수신기(250)로부터 수신된 제1 신호(예: UWB 통신 신호)에 기반하여, 무선 전력 수신기(250)의 위치(예: 방향 및/또는 거리)를 확인할 수 있다. 도 2에서는, 안테나(233)가 하나인 것과 같이 도시되어 있지만, 이는 설명의 편의를 위한 것이며, 복수 개의 안테나들이 제2 통신 회로(232)에 연결될 수도 있다. 복수 개의 안테나 각각에서의 수신 시점 및/또는 위상에 기반하여 무선 전력 수신기(250)의 방향이 확인될 수 있다. 예를 들어, 제1 신호(예: UWB 통신 신호)는, 무선 전력 수신기(250)에서 발생한 임펄스(impulse) 신호라고 설명될 수도 있다. 예를 들어, 제어 회로(212)는, 수신된 제1 신호의 위상차에 기반하여, 무선 전력 송신기(200)(예: 안테나(233))에 대하여(with respect to) 무선 전력 수신기(250)가 위치하는 방향을 확인할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(212)는, 제1 신호가 수신된 시점에 기반하여, 무선 전력 송신기(200)와 무선 전력 수신기(250) 간의 거리를 확인할 수 있다. 제어 회로(212)는, 확인된 무선 전력 수신기(250)의 위치에 대응하도록 자기장을 형성하도록 전력 송신 회로(220)를 제어할 수 있다. 한편, 다른 실시예에서는, 제2 통신 회로(232)는, 무선 전력 송신기(200) 및 무선 전력 수신기(250) 사이의 무선 충전을 위한 통신 신호를 위한 전용 통신 회로(예: BLE 모듈)로 구현되고, 무선 전력 송신기(200) 및 무선 전력 수신기(250)는 제2 통신 회로(232)와 상이한 UWB 통신 모듈을 더 포함하도록 구현될 수도 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 디스플레이 모듈(217)는, 무선 전력 송신기(200)의 상태, 환경 정보 또는 충전 상태와 관련된 전반적인 정보를 표시할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 통신 회로(230)는, 무선 전력 수신기(250)와 소정의 방식으로 통신을 수행할 수 있다. 통신 회로(230)는, 무선 전력 수신기(250)의 통신 회로(280)와 데이터 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 통신 회로(230)는, 신호를 유니캐스트(unicast), 멀티캐스트(multicast) 또는 브로드캐스트(broadcast)할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 통신 회로(230)는, 전력 송신 회로(220)와 하나의 하드웨어로 구현되어 무선 전력 송신기(200)가 인-밴드(in-band) 형식으로 통신을 수행할 수 있는 제1 통신 회로(231), 또는 전력 송신 회로(220)와 상이한 하드웨어로 구현되어 무선 전력 송신기(200)가 아웃-오브-밴드(out-of-band) 형식으로 통신을 수행할 수 있는 제2 통신 회로(232) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 통신 회로(230)가 인-밴드 형식으로 통신을 수행할 수 있는 제1 통신 회로(231)를 포함하는 경우, 제1 통신 회로(231)는 전력 송신 회로(220)의 도전성 패턴(224)을 통해 수신되는 전자기장 신호의 주파수 및 신호 레벨을 수신할 수 있다. 제어 회로(212)는, 도전성 패턴(224)을 통해 수신된 전자기장 신호의 주파수 및 신호 레벨을 복호화하여 무선 전력 수신기(250)로부터 수신되는 정보를 추출할 수 있다. 또는, 제1 통신 회로(231)는 전력 송신 회로(220)의 도전성 패턴(224)에 무선 전력 수신기(250)로 전송하고자 하는 무선 전력 송신기(200)의 정보에 대한 신호를 인가(예: 온/오프 키잉(on/off keying) 변조 방식에 따라 로드(예: 도전성 패턴(224))의 임피던스를 변경)하거나, 매칭 회로(223)로부터 출력되는 신호가 도전성 패턴(224)에 인가됨으로써 발생하는 전자기장 신호에 무선 전력 송신기(200)의 정보에 대한 신호를 추가하여 무선 전력 수신기(250)로 무선 전력 송신기(200)의 정보를 전송할 수 있다. 제어 회로(212)는, 매칭 회로(223)에 포함된 스위치 장치의 온/오프 제어를 통해 매칭 회로(223)의 인덕터 및 커패시터 중 적어도 하나와 연결 상태를 변화시켜 무선 전력 송신기(200)의 정보가 출력되도록 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 통신 회로(230)가 아웃-오브-밴드 형식으로 통신을 수행할 수 있는 제2 통신 회로(232)를 포함하는 경우, 제2 통신 회로(232)는, NFC(near field communication), Zigbee 통신, 적외선 통신, 가시광선 통신, 블루투스 통신, BLE(bluetooth low energy) 통신 방식, 또는 UWB 통신 방식 등을 이용하여 무선 전력 수신기(250)의 통신 회로(280)(예: 제2 통신 회로(282))와 통신을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제2 통신 회로(232)는, 안테나(233)를 통해, 통신 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 안테나(233)는, 패치(patch) 안테나를 포함할 수 있다. 일 예로, 안테나(233)는, 둘 이상의 패치 안테나들을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 통신 회로(230)는, 다른 무선 전력 송신기(미도시)와 통신을 할 수 있다. 예를 들어, 통신 회로(230)는, 블루투스 통신 또는 BLE 통신 방식을 이용하여, 다른 무선 전력 송신기(미도시)와 정보를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 일 예로, 통신 회로(230)는, 블루투스 통신 또는 BLE 통신 방식을 이용하여, 무선 전력 송신기(200)에 의해 검출된 적어도 하나의 무선 전력 수신기(예: 무선 전력 수신기(250))에 대한 정보를 다른 무선 전력 송신기(미도시)로 전송하거나, 및/또는 다른 무선 전력 송신기(미도시)가 검출한 적어도 하나의 무선 전력 수신기(예: 무선 전력 수신기(250))에 대한 정보를 다른 무선 전력 송신기(미도시)로부터 수신할 수 있다. 예를 들어, 송신 및/또는 수신되는 적어도 하나의 무선 전력 수신기에 대한 정보는, 검출된 무선 전력 수신기에 대한 식별(identification) 정보, 검출된 무선 전력 수신기에 대한 위치 정보(예: 검출한 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기 간의 거리) 및/또는 검출된 무선 전력 수신기에 대한 충전 가능 여부(예: 검출한 무선 전력 송신기가 무선 전력 수신기의 위치로 무선 전력을 전송할 수 있는지 여부)에 대한 정보를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 통신 회로(230)는, 무선 전력 수신기(250)를 통해, 다른 무선 전력 송신기(미도시)와 정보를 송신 및/또는 수신할 수도 있다. 예를 들어, 통신 회로(230)는 다른 무선 전력 송신기(미도시)로 송신될 정보를 무선 전력 수신기(250)로 전송하고, 무선 전력 수신기(250)가 수신된 정보를 다른 무선 전력 송신기(미도시)로 전달(transfer)할 수 있다. 통신 회로(230)는, 무선 전력 수신기(250)가 다른 무선 전력 송신기(미도시)로부터 수신한 정보를, 무선 전력 수신기(250)로부터 전달받을 수 있다.
상술한 통신 회로(230)의 통신 방식은 단순히 예시적인 것이며, 본 개시의 실시예들은 통신 회로(230)에서 수행하는 특정 통신 방식으로 그 권리범위가 한정되지 않는다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 수신기(250)(예: 무선 전력 수신 장치)는 전력 수신 회로(270), 제어 회로(252), 통신 회로(280), 센싱 회로(255), 및/또는 디스플레이 모듈(257)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 전력 수신 회로(270)는 무선 전력 송신기(200)의 전력 송신 회로(220)로부터 전력을 수신할 수 있다. 전력 수신 회로(270)는, 내장된 배터리의 형태로 구현될 수도 있으며, 또는 전력 수신 인터페이스의 형태로 구현되어 외부로부터 전력을 수신하도록 구현될 수도 있다. 전력 수신 회로(270)는, 매칭 회로(271), 정류 회로(272), 조정 회로(274), 배터리(275) 및/또는 도전성 패턴(276)을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 전력 수신 회로(270)는, 전력 송신 회로(220)의 도전성 패턴(224)에 인가된 전류/전압에 대응하여 발생된 전자기파 형태의 무선 전력을 도전성 패턴(276)을 통해 수신할 수 있다. 예를 들어, 전력 수신 회로(270)는, 전력 송신 회로(220)의 도전성 패턴(224)과 전력 수신 회로(270)의 도전성 패턴(276)에 형성된 유도된 기전력을 이용하여 전력을 수신할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 매칭 회로(271)는 임피던스 매칭을 수행할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(200)의 도전성 패턴(224)을 통해 전송된 전력이 도전성 패턴(276)에 전달되어 전자기장이 형성될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 매칭 회로(271)는, 임피던스를 조정하여 형성된 전자기장(예: 전자기장 신호)의 주파수 대역을 조정할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 매칭 회로(271)는, 이러한 임피던스 조정에 의해 도전성 패턴(276)을 통해 무선 전력 송신기(200)로부터 수신되는 입력 전력이 고효율 및 고출력이 되도록 제어할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 매칭 회로(271)는, 제어 회로(252)의 제어에 기초하여 임피던스를 조정할 수 있다. 매칭 회로(271)는, 인덕터(예: 코일), 커패시터 또는 스위치 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제어 회로(252)는, 스위치 장치를 통해 인덕터 또는 커패시터 중 적어도 하나와의 연결 상태를 제어할 수 있으며, 이에 따라 임피던스 매칭을 수행할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 정류 회로(272)는, 도전성 패턴(276)에 수신되는 무선 전력을 직류 형태로 정류할 수 있으며, 예를 들어, 브릿지 다이오드(bridge diode)의 형태로 구현될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 조정 회로(273)는, 정류된 전력을 설정된 이득(gain)으로 컨버팅할 수 있다. 조정 회로(273)는, DC/DC 컨버터(미도시)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 조정 회로(273)는, 출력단의 전압이 5V가 되도록 정류된 전력을 컨버팅할 수 있다. 또는, 조정 회로(273)의 전단에는 인가될 수 있는 전압의 최소값 또는 최대값이 설정될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 스위치 회로(274)는, 조정 회로(273) 및 배터리(275)를 연결할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 스위치 회로(274)는 제어 회로(252)의 제어에 따라 온(on)/오프(off) 상태를 유지할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 배터리(275)는, 조정 회로(273)로부터 입력되는 전력을 공급 받아 충전될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 센싱 회로(255)는, 무선 전력 수신기(250)에 수신되는 전력 상태 변화를 센싱할 수 있다. 예를 들어, 센싱 회로(255)는, 소정의 전류/전압 센서(미도시)를 통해 도전성 패턴(276)에 수신되는 전류/전압 값을 주기적으로 또는 비주기적으로 측정할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 수신기(250)는 소정의 전류/전압 센서(미도시)를 통해 측정된 전류/전압에 기반하여 무선 전력 수신기(250)에 수신되는 전력의 양을 산출할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 센싱 회로(255)는, 무선 전력 수신기(250)의 충전 환경 변화를 센싱할 수 있다. 예를 들어, 센싱 회로(255)는, 소정의 온도 센서(미도시)를 통해 무선 전력 수신기(250)의 내부 온도 또는 외부 온도 중 적어도 하나를 주기적으로 또는 비주기적으로 측정할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 디스플레이 모듈(257)는, 무선 전력 수신기(250)의 충전 상태와 관련된 전반적인 정보를 표시할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 모듈(257)는 무선 전력 수신기(250)의 배터리 전체 용량, 배터리 잔량, 배터리 충전량, 배터리 사용량 또는 충전 예상 시간 중 적어도 하나를 표시할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 통신 회로(280)는, 무선 전력 송신기(200)와 소정의 방식으로 통신을 수행할 수 있다. 통신 회로(280)는, 무선 전력 송신기(200)의 통신 회로(230)와 데이터 통신을 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 통신 회로(280)는, 무선 전력 송신기(200)의 통신 회로(230)와 유사하거나 동일하게 동작할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제2 통신 회로(282)는, 안테나(283)를 통해, 통신 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 안테나(283)는, LDS(laser direct structuring) 안테나, 금속 다이폴(metal dipole) 안테나 및/또는 PIFA(planar inverted-F antenna)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 안테나(283)는, 둘 이상의 패치 안테나들을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제어 회로(252)는 통신 회로(280)를 통해, 무선 전력 수신기(250)의 배터리 상태와 관련된 정보에 기반하여 필요한 전력량을 수신하기 위한 충전 설정 정보를 무선 전력 송신기(200)로 송신할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(252)는 무선 전력을 전송할 수 있는 무선 전력 송신기(200)가 식별되면, 무선 전력 수신기(250)의 배터리 전체 용량, 배터리 잔량, 충전 횟수, 배터리 사용량, 충전 모드, 충전 방식 또는 무선 수신 주파수 대역 중 적어도 하나에 기반하여 필요한 전력량을 수신하기 위한 충전 설정 정보를, 통신 회로(280)를 통해 무선 전력 송신기(200)로 송신할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제어 회로(252)는, 통신 회로(280)를 통해, 무선 전력 수신기(250)에 충전된 전력량의 변화에 따라 무선 전력 송신기(200)로부터 수신되는 전력의 양을 제어하기 위한 전력량 제어 정보를 무선 전력 송신기(200)로 송신할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제어 회로(252)는, 통신 회로(280)를 통해, 무선 전력 수신기(250)의 충전 환경 변화에 따른 환경 정보를 무선 전력 송신기(200)로 송신할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(252)는, 센싱 회로(255)에 의해 측정된 온도 데이터 값이 설정된 온도 기준값 이상이면, 측정된 온도 데이터를 무선 전력 송신기(200)로 전송할 수 있다.
도 2에서 무선 전력 송신기(200)와 무선 전력 수신기(250)가 각각 전력 송신 회로(220) 및 전력 수신 회로(270)만을 포함하는 것으로 도시하였으나, 무선 전력 송신기(200)와 무선 전력 수신기(250)는, 각각 전력 송신 회로(220) 및 전력 수신 회로(270)를 모두 포함할 수도 있다. 이에 따라, 다양한 실시예들에 따른 무선 전력 송신기(200)와 무선 전력 수신기(250)는, 전력 송신기 및 전력 수신 장치의 기능을 모두 수행할 수도 있다.
도 3은, 다양한 실시예들에 따른, 유도 자기장(예: 도 1의 자기장(3a, 3b))이 형성되는 방향을 설명하기 위한 도면이다.
다양한 실시예들에 따르면, 적어도 하나의 코일(301)에 교류 전류가 흐르는 동안, 적어도 하나의 코일(301)로부터 유도 자기장(예: Tx 필드)이 생성(generate)(예: 형성(form))될 수 있다.
도 3의 (a)를 참조하면, 하나의 코일(301)에 교류 전류가 흐르는 경우, 코일(301) 주변에 자기장(305a)이 형성될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 코일(301)은, 자기 차폐 부재(303) 상에 배치될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 코일(301) 아래에 자기 차폐 부재(303)가 배치된 상태에서, 코일(301)로부터 생성되는 자기장(305a)이 +Y 방향을 향한다고 설명될 수 있다.
도 3의 (b)를 참조하면, 2개의 코일들(301a, 301b) 각각에 동일한 방향으로 교류 전류가 흐르는 경우, 코일들(301a, 301b) 주변에 자기장(305b)이 형성될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 코일들(301a, 301b)은, 자기 차폐 부재(303) 상에 배치될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 코일들(301a, 301b) 아래에 자기 차폐 부재(303)가 배치된 상태에서, 코일들(301a, 301b)로부터 생성되는 자기장(305b)이 +Y 방향을 향한다고 설명될 수 있다.
도 3의 (c)를 참조하면, 2개의 코일들(301a, 301b) 각각에 동일한 방향으로 교류 전류가 흐르는 경우, 코일들(301a, 301b) 주변에 자기장(305c)이 형성될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 코일들(301a, 301b)은, 서로 일정 각도를 이루는 자기 차폐 부재들(303a, 303b) 상에 각각 배치될 수 있다. 코일들(301a, 301b)이, 서로 일정 각도를 이루는 면 상에 각각 배치된다고 설명될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 코일들(301a, 301b) 아래에 자기 차폐 부재들(303a, 303b)이 배치된 상태에서, 코일들(301a, 301b)로부터 생성되는 자기장(305c)이 +X 축 및 +Y 축에 대한 대각선 방향을 향한다고 설명될 수 있다.
도 3의 (d)를 참조하면, 2개의 코일들(301a, 301b) 각각에 동일한 방향으로 교류 전류가 흐르는 경우, 코일들(301a, 301b) 주변에 자기장(305d)이 형성될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 코일들(301a, 301b)은, 자기 차폐 부재(303) 상에 배치될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 제1 코일(301a)에 제1 크기의 교류 전류가 흐르고, 제2 코일(301b)에 제1 크기보다 작은 제2 크기의 교류 전류가 흐를 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 코일들(301a, 301b) 아래에 자기 차폐 부재(303)가 배치된 상태에서, 제1 코일(301a)에 제1 크기의 교류 전류가 흐르고, 제2 코일(301b)에 제2 크기의 교류 전류가 흐름에 기반하여, 코일들(301a, 301b)로부터 생성되는 자기장(305d)이 -X 방향 및 +Y 방향의 사이 방향을 향한다고 설명될 수 있다.
상술한 바와 같이, 동일한 평면 상에 배치되거나, 서로 일정 각도를 이루는 평면들 상에 배치된 코일들 중, 자기장을 생성할 적어도 하나의 코일을 결정(예: 적어도 하나의 코일에 교류 전류를 전달(또는, 인가))하거나, 및/또는 상이한 크기의 교류 전류를 전달(또는, 인가)함으로써, 형성되는 자기장의 방향이 결정될 수 있다.
도 4는, 다양한 실시예들에 따른, 무선 전력 송신기(예: 도 2의 무선 전력 송신기(200))가 패치 안테나(예: 도 2의 안테나(233))를 이용하여 무선 전력 수신기(250)의 위치(예: 방향 및/또는 거리)를 판단하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 복수의 패치 안테나들(403a, 403b, 403c)을 통해, 무선 전력 수신기(250)로부터 통신 신호들(예: 제1 신호)을 수신할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 수신기(250)는, UWB 통신 모듈(예: 도 2의 제2 통신 회로(282))을 이용하여 안테나(예: 도 2의 안테나(283))를 통해 UWB 통신 신호(예: 제1 신호)를 송신할 수 있으며, 무선 전력 송신기(200)는, 송신된 UWB 통신 신호(예: 제1 신호)를 수신할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 수신기(250)는, 이동 가능한 모바일 디바이스(mobile device)일 수 있으며, 예를 들어, 스마트폰(smart phone), 테블릿(tablet), 웨어러블 디바이스(wearable device) 또는 노트북(notebook)을 포함할 수 있으나, 전술한 예시들에 제한되지 않는다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 복수의 패치 안테나들(403a, 403b, 403c)을 통해 수신된 통신 신호들(예: UWB 통신 신호들)의 위상차에 기반하여, 무선 전력 송신기(200)(예: 패치 안테나들(403a, 403b, 403c))에 대하여 무선 전력 수신기(250)가 위치하는 방향을 확인할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(200)는, 제1 패치 안테나(403a)를 통해 수신된 제1 통신 신호와 제2 패치 안테나(403b)를 통해 수신된 제2 통신 신호의 위상차를 확인할 수 있다. 무선 전력 송신기(200)는, 확인된 제1 통신 신호와 제2 통신 신호의 위상차에 기반하여, 무선 전력 송신기(200)에 대한 무선 전력 수신기(250)의 제1 각도(예: 구 좌표계 상에서의 방위각(Azimuth))를 확인할 수 있으며, 제1 각도는, 예를 들어, 수학식 1 및 수학식 2에 기반하여 산출될 수 있다.
Figure pat00001
Figure pat00002
수학식 1을 참조하면, △θl은 제1 통신 신호의 위상(θl (1))과 제2 통신 신호의 위상(θl (2))의 차이(예: 위상차)를 나타내고, αl은 제1 각도(예: 방위각)를 나타낸다. 수학식 2를 참조하면, dant는 제1 패치 안테나(403a) 및 제2 패치 안테나(403b)가 배치된 간격(spacing)(예: antenna spacing)을 나타낸다. λc는 제1, 2 통신 신호의 캐리어 주파수의 파장(wavelength of carrier frequency)을 나타내고, λc/2에 대한 정규화 팩터(normalization factor)를 나타낸다.
위와 같이, 제1 각도(예: 방위각)는, 제1 통신 신호 및 제2 통신 신호의 위상차, 및 제1 패치 안테나(403a)와 제2 패치 안테나(403b)의 간격에 기반하여 산출될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 제1 패치 안테나(403a)를 통해 수신된 제1 통신 신호와 제3 패치 안테나(403c)를 통해 수신된 제3 통신 신호의 위상차를 확인할 수 있다. 무선 전력 송신기(200)는, 확인된 제1 통신 신호와 제3 통신 신호의 위상차에 기반하여, 무선 전력 송신기(200)에 대한 무선 전력 수신기(250)의 제2 각도(예: 구 좌표계 상에서의 고각(Elevation))를 확인할 수 있다. 제2 각도는, 상술한 수학식 1 및 수학식 2과 유사한 방식으로 산출될 수 있다. 예를 들어, 제2 각도(예: 고각)는, 제1 통신 신호 및 제3 통신 신호의 위상차, 및 제1 패치 안테나(403a)와 제3 패치 안테나(403c)의 간격에 기반하여 산출될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 확인된 제1 각도 및 제2 각도에 기반하여, 무선 전력 송신기(200)에 대하여 무선 전력 수신기(250)가 위치하는 방향을 확인할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 복수의 패치 안테나들(403a, 403b, 403c)을 통해 수신된 통신 신호들이 수신된 시점에 기반하여, 무선 전력 송신기(200)(예: 패치 안테나들(403a, 403b, 403c))와 무선 전력 수신기(250) 간의 거리를 확인할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(200)는, UWB 통신 모듈(예: 제2 통신 회로(232))을 이용하여 폴링(polling) 신호를 전송하고, 무선 전력 수신기(250)로부터 폴링 신호에 대한 제1 응답 신호를 수신할 수 있다. 무선 전력 송신기(200)는, 폴링 신호를 전송한 시점 및 제1 응답 신호가 수신된 시점의 차이(예: 왕복 시간(round trip time, RTT))를 확인할 수 있다. 무선 전력 송신기(200)는, 왕복 시간(Tround)과 빛의 속도(c)에 기반하여, 무선 전력 송신기(200)와 무선 전력 수신기(250) 간의 거리(d)를 확인할 수 있다. 일 예로, 거리(d)는, Tround·c/2로 산출될 수 있다. 다른 예로, 거리(d)는, 무선 전력 수신기(250)가 폴링 신호를 수신한 후 제1 응답 신호를 전송하기까지 소요되는 시간(예: 응답 시간(reply trip time)(Treply))을 고려하여, (Tround-Treply)·c/2로 산출될 수도 있다. 일 실시예에 따르면, 무선 전력 수신기(250)가, 무선 전력 송신기(200)로부터 수신된 통신 신호가 수신된 시점에 기반하여, 무선 전력 송신기(200)와 무선 전력 수신기(250) 간의 거리(d)를 확인할 수도 있다. 예를 들어, 무선 전력 수신기(250)는, UWB 통신 모듈(예: 도 2의 제2 통신 회로(282))을 이용하여 제1 응답 신호를 전송하고, 무선 전력 송신기(200)로부터 제1 응답 신호에 대한 제2 응답 신호를 수신할 수 있다. 무선 전력 수신기(250)는, 제1 응답 신호를 전송한 시점 및 제2 응답 신호가 수신된 시점의 차이(예: 왕복 시간(Tround))와 빛의 속도(c)에 기반하여, 무선 전력 송신기(200)와 무선 전력 수신기(250) 간의 거리(d)를 확인할 수 있다. 또는, 거리(d)는, 무선 전력 송신기(200)가 제1 응답 신호를 수신한 후 제2 응답 신호를 전송하기까지 소요되는 시간(예: 응답 시간(Treply))을 고려하여 산출될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 무선 전력 송신기(200)는, 무선 전력 송신기(200)에 대하여 무선 전력 수신기(250)가 위치하는 방향, 및 무선 전력 송신기(200)와 무선 전력 수신기(250) 간의 거리를 확인할 수 있다.
도 5는, 다양한 실시예들에 따른, 무선 전력 송신기(200)의 송신 코일들의 배치의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 복수의 송신 코일들(예: 도 2의 도전성 패턴(224))을 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기(200)의 송신 코일들은, 서로 다른 면 상에 배치될 수 있다. 도 5를 참조하면, 제1 송신 코일들(504a, 504b, 504c, 504d)은 제1 면(503) 상에 배치되고, 제2 송신 코일들(506a, 506b, 506c, 506d)은 제1 면과 일정 각도(예: 90도)를 이루는 제2 면(505) 상에 배치되고, 제3 송신 코일들(508a, 508b, 508c, 508d)은 제1 면 및/또는 제2 면과 일정 각도(예: 90도)를 이루는 제3 면(507) 상에 배치될 수 있다. 도 5에서, 제1 면(503), 제2 면(505) 및 제3 면(507)은, 자기 차폐 부재들을 나타낼 수도 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 복수의 송신 코일들은 전력 생성 회로(예: 도 2의 전력 생성 회로(222))와 각각 연결될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전력 생성 회로(222)로부터 출력된 교류 전류(예: 교류 신호)가 복수의 송신 코일들로 각각 전달될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 복수의 송신 코일들의 전부 또는 일부로 교류 전류를 전달하도록 전력 생성 회로(222)를 제어하여, 복수의 송신 코일들의 전부 또는 일부를 통해 외부로 전력을 무선으로 송신(예: 유도 자기장을 생성)할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 자기 차폐 부재들이 배치됨에 기반하여, 유도 자기장은 +X 축, +Y 축 및 +Z 축이 형성하는 공간에 대하여 형성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 복수의 송신 코일들 중 일부에 교류 전류를 전달함으로써, 전력이 무선으로 송신되는 방향(예: 유도 자기장이 형성되는 방향)을 결정할 수 있다.
예를 들어, 무선 전력 송신기(200)는, 제1 면(503) 상에 배치된 제1 송신 코일들(504a, 504b, 504c, 504d) 중 적어도 하나에 교류 전류를 전달하여, +Y 방향을 향하여(예: +Y 방향에 대응하는 영역에 대하여) 유도 자기장을 형성할 수 있다. 무선 전력 송신기(200)는, 제2 면(505) 상에 배치된 제2 송신 코일들(506a, 506b, 506c, 506d) 중 적어도 하나에 교류 전류를 전달하여, +X 방향을 향하여(예: +X 방향에 대응하는 영역에 대하여) 유도 자기장을 형성할 수 있다. 무선 전력 송신기(200)는, 제3 면(507) 상에 배치된 제3 송신 코일들(508a, 508b, 508c, 508d) 중 적어도 하나에 교류 전류를 전달하여, +Z 방향을 향하여(예: +Z 방향에 대응하는 영역에 대하여) 유도 자기장을 형성할 수 있다.
예를 들어, 무선 전력 송신기(200)는, 제1 송신 코일들(504a, 504b, 504c, 504d) 중 적어도 하나(예: 504b 및/또는 504d) 및 제2 송신 코일들(506a, 506b, 506c, 506d) 중 적어도 하나(예: 506a 및/또는 506c)에 교류 전류를 전달하여, +X 방향 및 +Y 방향의 사이 방향을 향하여(예: +X 방향 및 + Y 방향의 사이 방향에 대응하는 영역에 대하여) 유도 자기장을 형성할 수 있다. 무선 전력 송신기(200)는, 제1 송신 코일들(504a, 504b, 504c, 504d) 중 적어도 하나(예: 504c 및/또는 504d) 및 제3 송신 코일들(508a, 508b, 508c, 508d) 중 적어도 하나(예: 508a 및/또는 508c)에 교류 전류를 전달하여, +Y 방향 및 +Z 방향의 사이 방향을 향하여(예: +Y 방향 및 + Z 방향의 사이 방향에 대응하는 영역에 대하여) 유도 자기장을 형성할 수 있다. 무선 전력 송신기(200)는, 제2 송신 코일들(506a, 506b, 506c, 506d) 중 적어도 하나(예: 506c 및/또는 506d) 및 제3 송신 코일들(508a, 508b, 508c, 508d) 중 적어도 하나(예: 508a 및/또는 508b)에 교류 전류를 전달하여, +Z 방향 및 +X 방향의 사이 방향을 향하여(예: +Z 방향 및 + X 방향의 사이 방향에 대응하는 영역에 대하여) 유도 자기장을 형성할 수 있다.
예를 들어, 무선 전력 송신기(200)는, 제1 송신 코일들(504a, 504b, 504c, 504d) 중 적어도 하나(예: 504d), 제2 송신 코일들(506a, 506b, 506c, 506d) 중 적어도 하나(예: 506c) 및 제3 송신 코일들(508a, 508b, 508c, 508d) 중 적어도 하나(예: 508a)에 교류 전류를 전달하여, +X 방향, +Y 방향 및 +Z 방향의 사이 방향을 향하여(예: +X 방향, + Y 방향 및 + Z 방향의 사이 방향에 대응하는 영역에 대하여) 유도 자기장을 형성할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 복수의 송신 코일들 중 일부에 상이한 크기의 교류 전류를 전달함으로써, 전력이 무선으로 송신되는 방향(예: 유도 자기장이 형성되는 방향)을 결정할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(200)는, 제1 송신 코일들(504a, 504b, 504c, 504d) 중 적어도 하나(예: 504b 및/또는 504d)에 제1 크기의 교류 전류를 전달하고, 제2 송신 코일들(506a, 506b, 506c, 506d) 중 적어도 하나(예: 506a 및/또는 506c)에 제1 크기보다 큰 제2 크기의 교류 전류를 전달하여, 상대적으로 +Y 방향에 가까운, +X 방향 및 +Y 방향의 사이 방향으로 유도 자기장을 형성할 수 있다. 다른 예로, 무선 전력 송신기(200)는, 제1 송신 코일들(504a, 504b, 504c, 504d) 중 적어도 하나(예: 504b 및/또는 504d)에 제2 크기의 교류 전류를 전달하고, 제2 송신 코일들(506a, 506b, 506c, 506d) 중 적어도 하나(예: 506a 및/또는 506c)에 제2 크기보다 작은 제1 크기의 교류 전류를 전달하여, 상대적으로 +Y 방향에 가까운, +X 방향 및 +Y 방향의 사이 방향으로 유도 자기장을 형성할 수 있다. 상술한 예시들 외에도, 제1 송신 코일들(504a, 504b, 504c, 504d) 중 적어도 하나(예: 504c 및/또는 504d) 및 제3 송신 코일들(508a, 508b, 508c, 508d) 중 적어도 하나(예: 508a 및/또는 508c)에 상이한 크기의 교류 전류를 전달하거나, 제2 송신 코일들(506a, 506b, 506c, 506d) 중 적어도 하나(예: 506c 및/또는 506d) 및 제3 송신 코일들(508a, 508b, 508c, 508d) 중 적어도 하나(예: 508a 및/또는 508b)에 상이한 크기의 교류 전류를 전달하여, 유도 자기장이 형성되는 방향을 결정할 수 있다.
상술한 바와 같이, 무선 전력 송신기(200)는, 복수의 송신 코일들 중 일부를 이용하여, 유도 자기장이 형성되는 방향을 결정할 수 있으며, 무선 전력 송신기(200)가 유도 자기장을 형성할 수 있는 방향에 해당하는 영역은 '충전 가능 영역'이라고 설명될 수 있다.
상술한 복수의 송신 코일들 중 교류 전류가 전달될 송신 코일들을 결정하는 방법은 예시적인 것이며, 무선 전력 송신기(200)는, 상술한 예시와 다른 송신 코일들을 결정하여 특정 방향으로 유도 자기장을 형성할 수도 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 무선 전력 수신기(예: 도 2의 무선 전력 수신기(250))가 배치된 방향을 향하여 유도 자기장을 형성할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(200)는, 패치 안테나(501)(예: 도 2의 안테나(233))를 이용하여, 무선 전력 수신기(250)가 배치된 방향을 확인할 수 있다. 무선 전력 송신기(200)는, 확인된 방향을 향하여 유도 자기장이 형성되도록(예: 확인된 방향으로 유도 자기장이 집중(focus)되도록), 서로 다른 면 상에 배치된 송신 코일들 중 전부 또는 일부에 교류 전류를 전달하도록 전력 생성 회로(222)를 제어할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 무선 전력 송신기(200)와 무선 전력 수신기(250) 간의 거리에 기반하여, 송신 코일들 중 전부 또는 일부에 전달될 교류 전류의 크기를 결정할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(200)는, 확인된 방향에 대응하도록 설정된 송신 코일들에 전달될 교류 전류의 크기를 무선 전력 송신기(200)와 무선 전력 수신기(250) 간의 거리에 기반하여 결정할 수 있다. 일 예로, 무선 전력 송신기(200)는, 무선 전력 송신기(200)와 무선 전력 수신기(250) 간의 거리가 멀수록 상대적으로 큰 크기의 교류 전류를 송신 코일들에 전달할 수 있다. 이를 통해, 상대적으로 원거리까지 전력이 무선으로 송신될 수 있다. 다른 예로, 무선 전력 송신기(200)는, 무선 전력 송신기(200)와 무선 전력 수신기(250) 간의 거리가 가까울수록 작은 크기의 교류 전류를 송신 코일들에 전달할 수 있다. 이를 통해, 근거리에서의 전력 송신 효율이 높아지고, 무선 전력 수신기(250)에서의 과전압(over-voltage)이 방지될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 복수의 무선 전력 수신기들을 동시에 충전할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(200)는, 복수의 무선 전력 수신기들 각각의 위치(예: 방향 및/또는 거리)에 기반하여, 각각의 위치에 대하여 유도 자기장을 형성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 복수의 무선 전력 수신기들 각각으로부터 배터리 상태(예: 배터리 잔량(예: state of charge, SOC))에 대한 정보를 수신할 수 있다. 무선 전력 송신기(200)는, 복수의 무선 전력 수신기들 중 배터리 잔량이 상대적으로 낮은 무선 전력 수신기에 대하여 우선적으로 유도 자기장을 형성할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(200)는, 배터리 잔량이 상대적으로 낮은 무선 전력 수신기의 배터리 잔량이 임계치 이상이 될 때까지, 다른 무선 전력 수신기에 대한 충전을 보류(suspend)하고(예: 다른 무선 전력 수신기에 대하여 유도 자기장을 형성하지 않고), 배터리 잔량이 상대적으로 낮은 무선 전력 수신기의 위치에 대하여 유도 자기장을 형성할 수 있다. 또는, 무선 전력 송신기(200)는, 배터리 잔량이 상대적으로 낮은 무선 전력 수신기의 위치에 대하여 상대적으로 높은 세기의 유도 자기장을 형성하고, 배터리 잔량이 상대적으로 높은 무선 전력 수신기의 위치에 대하여 상대적 낮은 세기의 유도 자기장을 형성할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 무선 전력 송신기(200)와 무선 전력 수신기(250) 간의 거리에 기반하여, 송신 코일들에 전달하는 교류 전류의 슬립 듀티 사이클(sleep duty cycle)을 조절할 수도 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(200)는, 무선 전력 송신기(200)와 무선 전력 수신기(250) 간의 거리가 짧을수록 슬립 듀티 사이클을 짧게 조정하고, 상기 거리가 멀수록 슬립 듀티 사이클을 길게 조정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 송신 코일들 중 적어도 하나(예: 송신 코일(508d))는 유도 방식의 전력 전송을 위한 코일로 사용될 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 수신기(250)가 송신 코일(508d) 주변에 배치되면, 무선 전력 송신기(200)는, 송신 코일(508d)을 통해 무선 전력 수신기(250)에 유도 방식에 기반한 고속 충전을 제공할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 무선 전력 송신기(200)와 무선 전력 수신기(250) 간의 거리에 기반하여, 주변 물체(object)(예: 이물질(foreign object) 및/또는 무선 전력 수신기) 감지를 위한 핑(ping) 전력의 크기를 조절할 수 있다. 예를 들어, 송신 코일(508d)이 유도 방식의 전력 전송을 위한 코일인 경우에, 무선 전력 송신기(200)는, 상기 거리가 짧을수록 송신 코일(508d)에 인가(apply)되는 핑 전력의 크기를 감소시키고, 상기 거리가 멀수록 핑 전력의 크기를 증가시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 송신 코일들 중 적어도 하나(예: 송신 코일(508d))이 유도 방식의 전력 전송을 위한 코일인 경우에, 무선 전력 송신기(200)는, 유도 방식 및 공진 방식으로 복수의 무선 전력 수신기들을 동시에 충전할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(200)는, 송신 코일(508d)에 주변에 제1 무선 전력 수신기가 배치됨을 감지하고, UWB 통신 신호에 기반하여 무선 전력 송신기(200) 주변에 위치하는 제2 무선 전력 수신기의 방향 및/또는 거리를 확인할 수 있다. 무선 전력 송신기(200)는, 송신 코일(508d)을 통해 제1 무선 전력 수신기로 유도 방식에 기반하여 무선 전력을 전송하고, 적어도 하나의 송신 코일을 통해 제2 무선 전력 수신기로 공진 방식에 기반하여 무선 전력을 전송할 수 있다.
도 6은, 다양한 실시예들에 따른, 무선 전력 송신기(200)의 송신 코일들의 배치의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다. 이하에서, 도 5에서 설명한 내용과 중복되는 부분은 그 설명을 간략히 하거나, 그 설명을 생략하도록 한다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기(200)(예: 도 2의 도전성 패턴(224))의 송신 코일들은, 서로 다른 면 상에 배치될 수 있다. 도 6을 참조하면, 제1 송신 코일들(504a, 504b, 504c, 504d)은 제1 면(503) 상에 배치되고, 제2 송신 코일들(506a, 506b, 506c, 506d)은 제1 면과 일정 각도(예: 90도)를 이루는 제2 면(505) 상에 배치되고, 제3 송신 코일들(508a, 508b, 508c, 508d)은 제1 면 및/또는 제2 면과 일정 각도(예: 90도)를 이루는 제3 면(507) 상에 배치될 수 있다. 도 6에서, 제1 면(503), 제2 면(505) 및 제3 면(507)은, 자기 차폐 부재들을 나타낼 수도 있다. 이 경우, 도시된 바와 다르게, 제1 면(503), 제2 면(505) 및 제3 면(507)의 양면에 송신 코일들(예: 4개의 송신 코일들)이 각각 배치될 수도 있다.
도 5와 비교할 때, 도 5의 송신 코일들에 의한 유도 자기장은, +X 축, +Y 축 및 +Z 축이 형성하는 공간에 대하여 형성될 수 있다. 반면에, 도 6의 송신 코일들에 의한 유도 자기장은, +X 축, +Y 축 및 +Z 축이 형성하는 공간 외에도, +X 축, +Y 축 및 -Z 축이 형성하는 공간 등 전방향으로 형성될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 복수의 송신 코일들 중 일부에 교류 전류를 전달함으로써, 전력이 무선으로 송신되는 방향(예: 유도 자기장이 형성되는 방향)을 결정할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 무선 전력 수신기(예: 도 2의 무선 전력 수신기(250))가 배치된 방향에 대응하도록 유도 자기장을 형성할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 무선 전력 송신기(200)와 무선 전력 수신기(250) 간의 거리에 기반하여, 송신 코일들 중 전부 또는 일부에 전달될 교류 전류의 크기를 결정할 수 있다.
도 7은, 다양한 실시예들에 따른, 무선 전력 송신기(예: 도 2의 무선 전력 송신기(200))가, 무선 전력 수신기(예: 도 2의 무선 전력 수신기(250))가 위치하는 방향에 기반하여, 자기장을 형성하는 방법을 설명하기 위한 흐름도(700)이다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 동작 710에서, 복수의 패치 안테나들(예: 도 4의 패치 안테나들(403a, 403b, 403c))을 통하여 무선 전력 수신기(250)로부터 수신되는 복수의 제1 신호들(예: UWB 통신 신호)을 확인할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 무선 전력 수신기(250)와 근거리 무선 통신(예: 블루투스 통신 또는 BLE 통신)이 형성됨에 기반하여, UWB 통신 모듈(예: 도 2의 제2 통신 회로(232))을 활성화(activate)할 수 있으나, UWB 통신 모듈의 활성화 조건에는 제한이 없으며, 상시 활성화되도록 구현될 수도 있다. 무선 전력 송신기(200)는, 무선 전력 수신기(250)와 근거리 무선 통신(예: 블루투스 통신 또는 BLE 통신)이 형성된 동안에, UWB 통신 신호를 송신하거나, 및/또는 UWB 통신 신호가 수신되는지 여부를 확인할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 무선 전력 수신기(250)와 근거리 무선 통신(예: 블루투스 통신 또는 BLE 통신)이 형성되지 않은 동안에는, UWB 통신 모듈(예: 제2 통신 회로(232))을 비활성화할 수 있다. 무선 전력 송신기(200)는, 무선 전력 수신기(250)와 근거리 무선 통신(예: 블루투스 통신 또는 BLE 통신)이 형성되지 않은 동안, UWB 통신 신호를 송신하지 않거나, 및/또는 UWB 통신 신호가 수신되는지 여부를 확인하지 않을 수 있다. 일 실시예에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 수신된 제1 신호들에 포함된 정보에 기반하여, 제1 신호들을 전송한 무선 전력 수신기(250)가 인증된(authenticated)(또는, 허가된(permitted)) 무선 전력 수신기인지 여부를 확인할 수 있다. 무선 전력 송신기(200)는, 무선 전력 수신기(250)가 인증된 무선 전력 수신기라고 확인되면, 동작 730 이하를 수행할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 동작 730에서, 확인된 복수의 제1 신호들에 기반하여, 무선 전력 수신기(250)의 방향을 확인할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(200)는, 복수의 제1 신호들의 위상차를 확인하고, 확인된 위상차에 기반하여, 무선 전력 송신기(200)에 대하여 무선 전력 수신기(250)가 위치하는 방향을 확인할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 무선 전력 수신기(250)의 방향이 확인되지 않으면(예: 복수의 제1 신호들에 기반하여 무선 전력 수신기(250)의 방향이 특정되지 않은 경우), 동작 710을 다시 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 무선 전력 수신기(250)는 제1 신호들을 주기적으로 송신할 수 있으며, 무선 전력 송신기(200)는, 주기적으로 송신된 제1 신호들을 수신하여, 주기적으로 무선 전력 수신기(250)가 위치하는 방향을 확인할 수도 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 동작 750에서, 복수의 제1 송신 코일들(예: 도 2의 도전성 패턴(224)) 및 복수의 제2 송신 코일들(예: 도 2의 도전성 패턴(224)) 중 확인된 방향에 대응하도록 설정된 송신 코일들을 확인할 수 있다. 예를 들어, 제1 송신 코일들 및 제2 송신 코일들은, 서로 일정 각도를 이루는 면들 상에 배치된 송신 코일들을 포함할 수 있다. 도 5를 참조하면, 무선 전력 송신기(200)는, 제1 면(503) 상에 배치된 제1 송신 코일들(504a, 504b, 504c, 504d) 및 제2 면(505) 상에 배치된 제2 송신 코일들(506a, 506b, 506c, 506d)을 포함할 수 있다. 무선 전력 송신기(200)는, 무선 전력 수신기(250)의 방향에 기반하여, 제1 송신 코일들(504a, 504b, 504c, 504d) 중 적어도 하나, 또는 제2 송신 코일들(506a, 506b, 506c, 506d) 중 적어도 하나를 무선 전력 송신 시 사용될(예: 자기장을 형성할) 송신 코일로 결정할 수 있다. 또는, 무선 전력 송신기(200)는, 무선 전력 수신기(250)의 방향에 기반하여, 제1 송신 코일들(504a, 504b, 504c, 504d) 중 적어도 하나, 및 제2 송신 코일들(506a, 506b, 506c, 506d) 중 적어도 하나를 무선 전력 송신 시 사용될 송신 코일로 결정할 수 있다. 또는, 무선 전력 송신기(200)는, 제3 면(505) 상에 배치된 제3 송신 코일들(508a, 508b, 508c, 508d)을 더 포함할 수 있다. 무선 전력 송신기(200)는, 제3 송신 코일들(508a, 508b, 508c, 508d) 중 적어도 하나를 무선 전력 송신 시 사용될 송신 코일로 결정하거나, 적어도 하나의 제1 송신 코일 및/또는 적어도 하나의 제2 송신 코일과, 적어도 하나의 제3 송신 코일을 무선 전력 송신 시 사용될 송신 코일로 결정할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 특정 방향들에 대응하는 송신 코일들의 조합들은 미리 설정되어, 메모리(예: 도 2의 저장 회로(216))에 저장될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 동작 770에서, 확인된 송신 코일들을 이용하여, 확인된 방향을 향하여 자기장을 형성할 수 있다. 예를 들어, 도 3, 도 5 및/또는 도 6을 함께 참조할 때, 교류 전류가 전달되는 송신 코일들의 조합에 따라서 자기장이 형성되는 방향이 결정될 수 있으며, 무선 전력 송신기(200)는, 무선 전력 수신기(250)의 방향을 향하여 자기장을 형성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 자기장을 형성하도록 결정된 송신 코일들에 상이한 크기의 교류 전류를 전달할 수도 있다. 일 실시예에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 무선 전력 송신기(200)와 무선 전력 수신기(250) 간의 거리에 기반하여, 무선 전력 송신 시 사용될(예: 자기장을 형성하도록 결정된) 송신 코일들에 전달되는 교류 전류의 크기를 결정할 수도 있다. 각 송신 코일들에 전달되는 교류 전력의 크기는 실질적으로 동일할 수 있으나, 구현에 따라 교류 전력의 크기가 상이하게 설정될 수도 있다.
도 8은, 다양한 실시예들에 따른, 무선 전력 송신기(예: 도 2의 무선 전력 송신기(200))가, 무선 전력 수신기(예: 도 2의 무선 전력 수신기(250))가 위치하는 거리 및 방향에 기반하여, 자기장을 형성하는 방법을 설명하기 위한 흐름도(800)이다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 동작 810에서, 복수의 패치 안테나들(예: 도 4의 패치 안테나들(403a, 403b, 403c))을 통하여 무선 전력 수신기(250)로부터 수신되는 복수의 제1 신호들(예: UWB 통신 신호)을 확인할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 무선 전력 수신기(250)와 근거리 무선 통신(예: 블루투스 통신 또는 BLE 통신)이 형성됨에 기반하여, UWB 통신 모듈(예: 도 2의 제2 통신 회로(232))을 활성화할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 무선 전력 수신기(250)와 근거리 무선 통신(예: 블루투스 통신 또는 BLE 통신)이 형성되지 않은 동안에는, UWB 통신 모듈(예: 제2 통신 회로(232))을 비활성화할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 동작 820에서, 확인된 복수의 제1 신호들에 기반하여, 무선 전력 송신기(200)와 무선 전력 수신기(250) 간의 거리를 확인할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(200)는, 제1 신호들이 수신된 시점에 기반하여, 무선 전력 송신기(200)와 무선 전력 수신기(250) 간의 거리를 확인할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 동작 830에서, 확인된 거리가 제1 지정된 거리 이하인지 여부를 확인할 수 있다. 예를 들어, 제1 지정된 거리는 1m(meter)일 수 있으나, 전술한 예시에 제한되지 않는다. 다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 확인된 거리가 제1 지정된 거리를 초과한다고 확인되면, 동작 820을 다시 수행할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 확인된 거리가 제1 지정된 거리 이하라고 확인되면, 동작 840에서, 확인된 복수의 제1 신호들에 기반하여, 무선 전력 수신기(250)의 방향을 확인할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(200)는, 복수의 제1 신호들의 위상차에 기반하여, 무선 전력 송신기(200)에 대하여 무선 전력 수신기(250)가 위치하는 방향을 확인할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 동작 850에서, 확인된 방향으로 자기장 형성이 가능한지 여부를 확인할 수 있다. 예를 들어, 도 3, 도 5 및/또는 도 6을 함께 참조할 때, 교류 전류가 전달되는 송신 코일들의 조합에 따라서 자기장이 형성되는 방향이 결정될 수 있으며, 무선 전력 송신기(200)는, 포함된 송신 코일들의 배치에 기반하여, 무선 전력 송신기(200)가 유도 자기장을 형성할 수 있는 방향에 해당하는 영역(예: 충전 가능 영역) 내 무선 전력 수신기(250)가 위치하는지 여부를 확인할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 확인된 방향으로 자기장 형성이 가능하지 않다고 확인되면, 동작 840을 다시 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 확인된 방향으로 자기장 형성이 가능하지 않다고 확인되면, 동작 820을 다시 수행할 수도 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 확인된 방향으로 자기장 형성이 가능하다고 확인되면, 동작 860에서, 복수의 제1 송신 코일들(예: 도 2의 도전성 패턴(224)) 및 복수의 제2 송신 코일들(예: 도 2의 도전성 패턴(224)) 중 확인된 방향에 대응하도록 설정된 송신 코일들을 확인할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 제3 면(도 5의 제3 면(505)) 상에 배치된 제3 송신 코일들(508a, 508b, 508c, 508d)을 더 포함할 수 있으며, 복수의 제1 송신 코일들, 복수의 제2 송신 코일들 및 복수의 제3 송신 코일들 중 적어도 하나를 자기장을 형성할 송신 코일들로 확인할 수도 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 동작 870에서, 확인된 송신 코일들을 이용하여, 확인된 방향을 향하여 자기장을 형성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 자기장을 형성하도록 결정된 송신 코일들에 상이한 크기의 교류 전류를 전달할 수도 있다. 일 실시예에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 무선 전력 송신기(200)와 무선 전력 수신기(250) 간의 거리에 기반하여, 자기장을 형성하도록 결정된 송신 코일들에 전달되는 교류 전류의 크기를 결정할 수도 있다.
도 9는, 다양한 실시예들에 따른, 무선 전력 송신기(예: 도 2의 무선 전력 송신기(200))가, 무선 전력 수신기(예: 도 2의 무선 전력 수신기(250))가 위치하는 거리에 기반하여, 자기장을 형성하는 방법을 설명하기 위한 흐름도(900)이다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 동작 910에서, 복수의 패치 안테나들(예: 도 4의 패치 안테나들(403a, 403b, 403c))을 통하여 무선 전력 수신기(250)로부터 수신되는 복수의 제1 신호들(예: UWB 통신 신호)을 확인할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 무선 전력 수신기(250)와 근거리 무선 통신 연결(예: 블루투스 통신 또는 BLE 통신)이 형성됨에 기반하여, UWB 통신 모듈(예: 도 2의 제2 통신 회로(232))을 활성화할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 무선 전력 수신기(250)와 근거리 무선 통신 연결(예: 블루투스 통신 또는 BLE 통신)이 형성되지 않은 동안에는, UWB 통신 모듈(예: 제2 통신 회로(232))을 비활성화할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 동작 920에서, 확인된 복수의 제1 신호들에 기반하여, 무선 전력 송신기(200)와 무선 전력 수신기(250) 간의 거리를 확인할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(200)는, 제1 신호들이 수신된 시점에 기반하여, 무선 전력 송신기(200)와 무선 전력 수신기(250) 간의 거리를 확인할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 동작 930에서, 확인된 거리가 제1 지정된 거리 이하인지 여부를 확인할 수 있다. 예를 들어, 제1 지정된 거리는 1m일 수 있으나, 전술한 예시에 제한되지 않는다. 다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 확인된 거리가 제1 지정된 거리를 초과한다고 확인되면, 동작 920을 다시 수행할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 확인된 거리가 제1 지정된 거리 이하라고 확인되면, 동작 940에서, 확인된 거리가 제2 지정된 거리 이하인지 여부를 확인할 수 있다. 예를 들어, 제2 지정된 거리는 10cm(centi-meter)일 수 있으나, 전술한 예시에 제한되지 않는다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 확인된 거리가 제2 지정된 거리 이하라고 확인되면, 동작 950에서, 제1 세기로 자기장을 형성할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(200)는, 유도 자기장을 형성할 송신 코일들을 통해 제1 세기의 자기장이 형성되도록, 제1 크기(또는, 제1 크기 이하)의 교류 전류를 송신 코일들에 전달하도록 전력 생성 회로(예: 도 2의 전력 생성 회로(222))를 제어할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 유도 자기장을 형성할 송신 코일들은, 무선 전력 수신기(250)가 위치한 방향에 기반하여 결정될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 확인된 거리가 제2 지정된 거리를 초과(예: 제1 지정된 거리 이하 및 제2 지정된 거리 초과인 범위)한다고 확인되면, 동작 960에서, 제2 세기로 자기장을 형성할 수 있다. 예를 들어, 제2 세기는, 제1 세기보다 큰 세기일 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(200)는, 유도 자기장을 형성할 송신 코일들을 통해 제2 세기의 자기장이 형성되도록, 제1 크기보다 큰 제2 크기(또는, 제2 크기 이하)의 교류 전류를 송신 코일들에 전달하도록 전력 생성 회로(222)를 제어할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 동작 950 또는 동작 960을 수행한 후, 동작 930을 다시 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 동작 950 또는 동작 960을 수행한 후, 동작 940을 다시 수행할 수도 있다.
도 10은, 다양한 실시예들에 따른, 무선 전력 수신기(예: 도 2의 무선 전력 수신기(250)) 주변에 복수의 무선 전력 송신기들이 존재하는 경우에, 제1 무선 전력 송신기(예: 도 2의 무선 전력 송신기(200))가 자기장 형성 여부를 결정하는 방법을 설명하기 위한 흐름도(1000)이다.
다양한 실시예들에 따르면, 제1 무선 전력 송신기는, 동작 1010에서, 복수의 패치 안테나들(예: 도 4의 패치 안테나들(403a, 403b, 403c))을 통하여 무선 전력 수신기(250)로부터 수신되는 복수의 제1 신호들(예: UWB 통신 신호)을 확인할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 제1 무선 전력 송신기는, 무선 전력 수신기(250)와 근거리 무선 통신 연결(예: 블루투스 통신 또는 BLE 통신)이 형성됨에 기반하여, UWB 통신 모듈(예: 도 2의 제2 통신 회로(232))을 활성화할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 제1 무선 전력 송신기는, 무선 전력 수신기(250)와 근거리 무선 통신 연결(예: 블루투스 통신 또는 BLE 통신)이 형성되지 않은 동안에는, UWB 통신 모듈(예: 제2 통신 회로(232))을 비활성화할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제1 무선 전력 송신기는, 동작 1030에서, 확인된 복수의 제1 신호들에 기반하여, 무선 전력 수신기(250)를 검출할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제1 무선 전력 송신기는, 동작 1050에서, 확인된 무선 전력 수신기(250)가 다른 무선 전력 송신기(이하, 제2 무선 전력 송신기)에 의해 검출되었는지 여부를 확인할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 수신기(250) 주변에 복수의 무선 전력 송신기들이 존재하는 경우, 각 무선 전력 송신기는, 자신이 검출한 무선 전력 수신기에 대한 정보(예: 무선 전력 송신기 자신의 식별 정보, 무선 전력 수신기의 식별 정보 및/또는 자신과 무선 전력 수신기 간의 거리 정보)를 다른 무선 전력 송신기들과 공유할 수 있다. 예를 들어, 각 무선 전력 송신기는, 무선 전력 수신기(250)로부터 UWB 통신 신호가 수신되면, 무선 전력 수신기(250)의 존재를 검출할 수 있다. 무선 전력 송신기들은, 서로 간에 형성된 근거리 무선 통신 연결(예: 블루투스 통신 또는 BLE 통신)을 통하여, 자신이 검출한 무선 전력 수신기에 대한 정보를 다른 무선 전력 송신기들로 전송할 수 있다. 또는, 무선 전력 송신기들은, 무선 전력 수신기와 형성된 근거리 무선 통신 연결(예: 블루투스 통신 또는 BLE 통신)을 통하여 자신이 검출한 무선 전력 수신기에 대한 정보를 무선 전력 수신기로 전송하고, 무선 전력 수신기가 수신된 정보를 다른 무선 전력 송신기들로 전송하도록 요청할 수도 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 수신기(250) 주변에 복수의 무선 전력 송신기들이 존재하는 경우, 무선 전력 수신기(250)는, UWB 통신 신호를 전송한 복수의 무선 전력 송신기들에 대한 정보(예: 무선 전력 송신기의 식별 정보 및/또는 자신과 무선 전력 송신기 간의 거리 정보)를 근거리 무선 통신 연결(예: 블루투스 통신 또는 BLE 통신)을 통하여 각 무선 전력 송신기로 전송할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 제1 무선 전력 송신기는, 상술한, 제2 무선 전력 송신기로부터 수신된 무선 전력 수신기(250)에 대한 정보 및/또는 무선 전력 수신기(250)로부터 수신된 제2 무선 전력 송신기에 대한 정보에 기반하여, 확인된 무선 전력 수신기(250)가 제2 무선 전력 송신기에 의해 검출되었는지 여부를 확인할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제1 무선 전력 송신기는, 확인된 무선 전력 수신기(250)가 다른 무선 전력 송신기(예: 제2 무선 전력 송신기)에 의해 검출되었다고 확인되지 않으면, 동작 1090에서, 자기장을 형성할 수 있다. 예를 들어, 제1 무선 전력 송신기는, 무선 전력 수신기(250)의 위치(예: 방향 및/또는 거리)에 기반하여, 유도 자기장을 형성하도록 전력 생성 회로(예: 도 2의 전력 생성 회로(222))를 제어할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제1 무선 전력 송신기는, 확인된 무선 전력 수신기(250)가 다른 무선 전력 송신기(예: 제2 무선 전력 송신기)에 의해 검출되었다고 확인되면, 동작 1070에서, 무선 전력 송신기(예: 제1 무선 전력 송신기)가 가장 가까운지 여부를 확인할 수 있다. 예를 들어, 제1 무선 전력 송신기는, 제2 무선 전력 송신기로부터 수신된 무선 전력 수신기(250)에 대한 정보 및/또는 무선 전력 수신기(250)로부터 수신된 제2 무선 전력 송신기에 대한 정보에 기반하여, 제2 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기(250) 간의 거리를 확인할 수 있다. 제1 무선 전력 송신기는, 무선 전력 수신기(250)로부터 수신된 UWB 통신 신호에 기반하여, 제1 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기(250) 간의 거리를 확인하고, 제2 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기(250) 간의 거리와 비교할 수 있다. 제1 무선 전력 송신기는, 제1 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기(250) 간의 거리가 제2 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기(250) 간의 거리보다 짧다고 확인되면, 제1 무선 전력 송신기가 무선 전력 수신기(250)에 가장 가깝다고 확인할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제1 무선 전력 송신기는, 무선 전력 송신기(예: 제1 무선 전력 송신기)가 가장 가깝다고 확인되면, 동작 1090에서, 자기장을 형성할 수 있다. 예를 들어, 제1 무선 전력 송신기는, 무선 전력 수신기(250)의 위치(예: 방향 및/또는 거리)에 기반하여, 유도 자기장을 형성하도록 전력 생성 회로(예: 도 2의 전력 생성 회로(222))를 제어할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제1 무선 전력 송신기는, 무선 전력 송신기(예: 제1 무선 전력 송신기)가 가장 가깝다고 확인되지 않으면(예: 제2 무선 전력 송신기가 무선 전력 수신기(250)에 대하여 더 가깝다고 확인되면), 자기장을 형성하지 않을 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 무선 전력 송신기는, 제1 무선 전력 송신기보다 제2 무선 전력 송신기가 무선 전력 수신기(250)에 더 가깝다고 확인되면, 제2 무선 전력 송신기로, 무선 전력 수신기(250)에 대한 무선 충전 개시를 요청할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 무선 전력 송신기는, 동작 1070 또는 동작 1090을 수행하기 전에, 제1 무선 전력 송신기가 무선 전력 수신기(250)가 위치하는 방향으로 자기장을 형성할 수 있는지 여부(예: 무선 전력 수신기(250)가 제1 무선 전력 송신기의 충전 가능 영역 내 위치하는지 여부)를 확인할 수도 있다. 제1 무선 전력 송신기는, 무선 전력 수신기(250)가 위치하는 방향으로 자기장을 형성할 수 없다고 확인되면, 제2 무선 전력 송신기와의 근거리 무선 통신 연결을 통해, 또는 무선 전력 수신기(250)와의 근거리 무선 통신 연결을 통해, 제2 무선 전력 송신기로 제1 무선 전력 송신기가 무선 전력 수신기를 충전할 수 없음을 나타내는 정보를 전송할 수 있다. 이 경우, 제2 무선 전력 송신기는, 제1 무선 전력 송신기가 무선 전력 수신기(250)에 대하여 더 가깝더라도, 무선 전력 수신기(250)가 위치하는 방향 및/또는 거리에 기반하여 자기장을 형성할 수 있다.
도 11a는, 다양한 실시예들에 따른, 무선 전력 송신기(200)가, 무선 전력 수신기(250)가 위치하는 방향에 기반하여, 전력 송신부(예: 하우징(1101))를 회전하는 방법을 설명하는 도면이다. 도 11b는, 다양한 실시예들에 따른, 무선 전력 송신기(200)가, 무선 전력 수신기(250)가 위치하는 방향에 기반하여, 전력 송신부를 회전하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 11a의 (a)를 참조하면, 다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 무선 전력 수신기(250)가 위치하는 제1 방향을 향하여 자기장(1103a)을 형성할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 무선 전력 수신기(250)가 제2 방향에 위치(예: 제1 방향의 위치에서 제2 방향의 위치로 이동함)한다고 확인되면, 전력 송신부(예: 하우징(1101))를 제2 방향에 대응하도록 회전시킬 수 있다. 예를 들어, 전력 송신부(예: 하우징(1101))에는, 적어도 하나의 송신 코일들이 배치될 수 있다. 무선 전력 송신기(200)는, 전력 송신부(예: 하우징(1101))가 향하는 방향을 조정하기 위한 구동부(1105)를 포함할 수 있다. 무선 전력 송신기(200)(예: 도 2의 제어 회로(212))는, 적어도 하나의 송신 코일들에 의해 형성되는 자기장(1103a)이 제2 방향을 향하도록 구동부(1105)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(200)는, 전력 송신부(예: 하우징(1101))를 ① 방향(예: ZY 평면 상에서 시계 방향) 또는 ② 방향(예: ZY 평면 상에서 반시계 방향)으로 회전시킬 수 있다. 도시되지 않았으나, 무선 전력 송신기(200)는, 전력 송신부(예: 하우징(1101))를 XY 평면 상에서 시계 방향 또는 반시계 방향으로 시킬 수도 있다. 무선 전력 송신기(200)가 전력 송신부(예: 하우징(1101))을 회전시키는 방향은 전술한 예시들에 제한되지 않으며, 무선 전력 송신기(200)는, X 축, Y 축 및 Z 축이 형성하는 3차원 공간 상에서 무선 전력 수신기(250)가 위치하는 방향에 대응하는 방향으로 전력 송신부(예: 하우징(1101))을 회전시킬 수 있다.
도 11a의 (b)를 참조하면, 무선 전력 송신기(200)는, 무선 전력 수신기(250)가 무선 전력 송신기(200)에 대하여 상대적으로 상측에 위치(예: 상측으로 이동)할 때, 구동부(1105)를 제어하여, 상대적으로 상측 방향으로 자기장(1103b)을 형성할 수 있다.
도 11b를 참조하면, 전력 송신부(예: 하우징(1101))에는, 도 5에서 설명한, 서로 다른 면 상에 배치된 복수의 송신 코일들이 포함될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 무선 전력 수신기(250)가 위치하는 방향에 기반하여, 서로 다른 면 상에 배치된 복수의 송신 코일들을 포함하는 전력 송신부(예: 하우징(1101))를 시계 방향으로 회전시키거나(예: 도 11b의 (a) → (b)), 반시계 방향으로 회전시킬 수 있다(예: 도 11b의 (a) → (c)).
도 12는, 다양한 실시예들에 따른, 무선 전력 수신기(250)에 포함된 수신 코일들(예: 도 2의 도전성 패턴(276))을 설명하기 위한 도면이다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 수신기(250)는, UWB 통신 모듈(미도시)(예: 도 2의 제2 통신 회로(282) 및 안테나(미도시)(예: 도 2의 안테나(283))를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 수신기(250)는, 둘 이상의 수신 코일들(1201, 1203)을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 수신기(250)가 포함하는 수신 코일들은, 서로 다른 직경을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 12를 참조하면, 무선 전력 수신기(250)는, 상대적으로 직경이 긴 제1 수신 코일(1201) 및 상대적으로 직경이 짧은 제2 수신 코일(1203)을 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 제1 수신 코일(1201) 및 제2 수신 코일(1203)은, 매칭 회로들(예: 도 2의 매칭 회로(271))을 통해, 정류 회로들(예: 도 2의 정류 회로(272))에 각각 연결될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 수신기(250)는, 무선 전력 송신기(예: 도 2의 무선 전력 송신기(200))로부터 전력을 무선으로 수신할 때, 제1 수신 코일(1201) 또는 제2 수신 코일(1203) 중 어느 하나를 이용하거나, 제1 수신 코일(120) 및 제2 수신 코일(1203)을 모두 이용할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 수신기(250)는, UWB 통신 모듈(미도시)을 이용하여, 무선 전력 송신기(200)와 무선 전력 수신기(250) 간의 거리를 확인하고, 확인된 거리에 따라서, 제1 수신 코일(1201) 및 제2 수신 코일(1203)의 전부 또는 일부를 무선 전력 수신에 이용할 수 있으며, 후술하는 도면을 통해 더욱 상세하게 설명하도록 한다.
도 13a는, 다양한 실시예들에 따른, 무선 전력 수신기(예: 도 2의 무선 전력 수신기(250))가, 무선 전력 송신기(예: 도 2의 무선 전력 송신기(200))와 무선 전력 수신기(250) 간의 거리에 기반하여, 무선 전력 수신에 이용되는 수신 코일을 결정하는 방법을 설명하기 위한 흐름도(1300a)이다. 도 13b는, 무선 전력 수신기(250)가 무선 전력 수신에 이용되는 수신 코일을 결정하는 방법을 설명하기 위한 블록도이다. 이하에서는, 도 13a 및 도 13b를 함께 참조하여 무선 전력 수신기(250)의 동작들을 설명하도록 한다.
도 13a를 참조하면, 다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 수신기(250)는, 동작 1310a에서, 복수의 패치 안테나들(예: 도 2의 안테나(283))을 통하여 무선 전력 송신기(200)로부터 수신되는 제2 신호를 확인할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(200)는, UWB 통신 모듈(예: 도 2의 제2 통신 회로(232))을 이용하여 안테나(예: 도 2의 안테나(233))를 통해 UWB 통신 신호(예: 제2 신호)를 송신할 수 있으며, 무선 전력 수신기(250)는, 송신된 UWB 통신 신호(예: 제2 신호)를 수신할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 수신기(250)는, 동작 1320a에서, 확인된 제2 신호에 기반하여, 무선 전력 송신기(200)와 무선 전력 수신기(250) 간의 거리를 확인할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 수신기(250)는, 제2 신호(예: 도 4의 제2 응답 신호)가 수신된 시점에 기반하여, 무선 전력 송신기(200)와 무선 전력 수신기(250) 간의 거리를 확인할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 무선 전력 수신기(250)와 무선 전력 송신기(200) 간의 거리는 무선 전력 송신기(200)에 의해 확인될 수도 있으며, 무선 전력 수신기(250)는, 근거리 무선 통신 연결(예: 블루투스 통신 또는 BLE 통신)을 통해 무선 전력 송신기(200)가 확인된 거리에 대한 정보를 수신하여, 무선 전력 송신기(200)와 무선 전력 수신기(250) 간의 거리를 확인할 수도 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 수신기(250)는, 동작 1330a에서, 확인된 거리가 제1 지정된 거리 이하인지 여부를 확인할 수 있다. 예를 들어, 제1 지정된 거리는 1m일 수 있으나, 전술한 예시에 제한되지 않는다. 일 실시예에 따르면, 동작 1330a는 생략될 수도 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 수신기(250)는, 확인된 거리가 제1 지정된 거리를 초과한다고 확인되면, 동작 1320a를 다시 수행할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 수신기(250)는, 확인된 거리가 제1 지정된 거리 이하라고 확인되면, 동작 1340a에서, 확인된 거리가 제2 지정된 거리 이하인지 여부를 확인할 수 있다. 예를 들어, 제2 지정된 거리는 10cm일 수 있으나, 전술한 예시에 제한되지 않는다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 수신기(250)는, 확인된 거리가 제2 지정된 거리 이하라고 확인되면 동작 1350a를 수행하고, 확인된 거리가 제2 지정된 거리 이하가 아니고 제2 지정된 거리 보다 초과라고 확인되면 동작 1360a를 수행할 수 있다.
도 13b를 참조하면, 무선 전력 수신기(250)(예: 도 2의 전력 수신 회로(270))는, 유도 방식에 따라 전력을 수신하기 위한 제1 수신 코일(1301)을 포함할 수 있다. 무선 전력 수신기(250)(예: 전력 수신 회로(270))는, 공진 방식에 따라 전력을 수신하기 위한 제2 수신 코일(1303a)(예: 도 12의 제1 수신 코일(1201)) 및 제3 수신 코일(1303b)(예: 도 12의 제2 수신 코일(1203))을 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 수신기(250)는, 제1 수신 코일(1301) 또는 제2 수신 코일(1303a)을 통해 수신된 전력을 처리하기 위한 적어도 하나의 구성 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 수신기(250)는, 필터(filter)(1305), 커패시터들(1307a, 1307b, 1307c), 제1 매칭 회로(1309a)(예: 도 2의 매칭 회로(271)) 및 제1 정류 회로(1311a)(예: 도 2의 정류 회로(272))를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 수신기(250)는, 제3 수신 코일(1303b)을 통해 수신된 전력을 처리하기 위한 적어도 하나의 구성 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 수신기(250)는, 커패시터들(1307d, 1307e), 제2 매칭 회로(1309b)(예: 매칭 회로(271)) 및 제2 정류 회로(1311b)(예: 정류 회로(272))를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 제1 정류 회로(1311a) 및 제2 정류 회로(1311b)의 출력단(1315)은, DC/DC 컨버터(미도시)(예: 도 2의 조정 회로(273))의 입력단(예: 전단)과 연결될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 수신기(250)는, 스위치(1313)를 제어하여, 무선 전력 수신 시 제3 수신 코일(1303b)의 이용 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 수신기(250)는, 무선 전력 송신기(200)와 무선 전력 수신기(250) 간의 거리가 제2 지정된 거리(예: 10cm) 이하라고 확인되면, 스위치(1313)를 오프(off) 상태로 제어하여 제3 수신 코일(1303b)이 제2 정류 회로(1311b)에 연결되지 않도록 할 수 있다. 이를 통해, 무선 전력 송신기(200)에 의해 형성된 자기장에 기반하여, 유도 방식에 따라 제1 수신 코일(1301)을 통해 전력이 수신되거나, 공진 방식에 따라 제2 수신 코일(1303a)을 통해 전력이 수신될 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 수신기(250)는, 무선 전력 송신기(200)와 무선 전력 수신기(250) 간의 거리가 제2 지정된 거리(예: 10cm)를 초과한다고 확인되면, 스위치(1313)를 온(on) 상태로 제어하여 제3 수신 코일(1303b)이 제2 정류 회로(1311b)에 연결되도록 할 수 있다. 이를 통해, 무선 전력 송신기(200)에 의해 형성된 자기장에 기반하여, 공진 방식에 따라 제2 수신 코일(1303a) 및 제3 수신 코일(1303b)을 통해 전력이 수신될 수 있다.
도 14는, 다양한 실시예들에 따른, 무선 전력 송신기(200)가 무선 전력 송신 동안에 인체 감지 시 유도 자기장 형성을 제어하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 무선 전력 수신기(250)의 위치(예: 방향 및/또는 거리)에 기반하여, 무선 전력 수신기(250)에 무선 전력을 제공하기 위한 자기장(1401)을 형성할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, UWB 통신 모듈(미도시)(예: 도 2의 제2 통신 회로(232)) 및 UWB 통신 모듈(미도시)와 연결된 패치 안테나(501)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, UWB 통신 모듈(미도시)은, UWB 레이더(radar)로 이용될 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(200)는, 자기장(1401)을 형성하는 동안(예: 무선 전력 수신기(250)에 무선 전력을 제공하는 동안), 패치 안테나(501)(예: 도 2의 안테나(233))를 통해 주기적으로 UWB 신호를 송출하도록 UWB 통신 모듈(미도시)(예: 도 2의 제2 통신 회로(232))을 제어할 수 있다. 무선 전력 송신기(200)로부터 주기적으로 송출된 UWB 신호는, 무선 전력 송신기(200) 주변에 위치하는 물체 및/또는 지형(예: 벽)에 의해 적어도 일부가 반사될 수 있으며, 반사된 UWB 신호(이하, 반사 신호)는 패치 안테나(501)를 통해 무선 전력 송신기(200)에 의해 검출될 수 있다. 무선 전력 송신기(200)는, 패치 안테나(501)를 통해 수신된 반사 신호에 대하여, 주기적으로 송출되는 UWB 신호와의 상호 상관(cross correlation) 연산을 수행하여, 주변의 물체 및/또는 지형(예: 벽)의 형태 및/또는 무선 전력 송신기(200)로부터의 거리(D)를 확인할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 상술한 UWB 레이더 동작을 통해, 자기장(1401)이 형성된 영역(예: 방향 및/또는 거리)에 위치하는 인체(1403)의 존재를 검출할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기(200)는, 자기장(1401)이 형성된 영역 내 인체(1403)의 존재가 검출되면, 자기장(1401)이 형성되는 방향 및/또는 세기를 조정할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(200)는, 무선 전력 송신 시 사용될(예: 자기장을 생성할) 송신 코일들을 변경하거나, 및/또는 송신 코일들에 전달되는 교류 전류의 크기를 조정하여, 인체(1403)의 위치를 회피하는 방향으로 자기장을 형성할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(200)는, 송신 코일들에 전달되는 교류 전류의 크기를 낮추어, 형성되는 자기장의 세기를 감소시킬 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기는, 복수의 패치 안테나들; 제1 면 상에 배치된 복수의 제1 송신 코일들; 제1 면과 제1 각도를 이루는 제2 면 상에 배치된 복수의 제2 송신 코일들; 제어 회로; 및 복수의 제1 송신 코일들 및 복수의 제2 송신 코일들 중 적어도 일부를 통해 무선 전력을 송신하도록 설정된 전력 송신 회로를 포함하고, 제어 회로는, 복수의 패치 안테나들을 통하여 무선 전력 수신기로부터 수신되는 복수의 제1 신호들을 확인하고, 확인된 복수의 제1 신호들에 기반하여, 무선 전력 수신기의 방향을 확인하고, 복수의 제1 송신 코일들 및 복수의 제2 송신 코일들 중 확인된 방향에 대응하도록 설정된 송신 코일들을 확인하고, 확인된 송신 코일들을 이용하여, 확인된 방향을 향하여 자기장을 형성하도록 전력 송신 회로를 제어하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기는, 복수의 패치 안테나들과 연결되고, UWB 통신을 수행하도록 설정된 통신 회로를 더 포함하고, 제어 회로는, 통신 회로를 이용하여, 복수의 패치 안테나들을 통하여 수신되는 복수의 제1 신호들의 위상차(phase difference)를 확인하고, 확인된 위상차에 기반하여, 복수의 패치 안테나들에 대한(with respect to) 무선 전력 수신기가 배치된 각도를 확인하고, 확인된 각도를 무선 전력 수신기의 방향으로 확인하도록 더 설정될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제어 회로는, 확인된 방향이 제1 방향임에 기반하여, 복수의 제1 송신 코일들 중 적어도 하나 및 복수의 제2 송신 코일들 중 적어도 하나를 자기장을 형성할 송신 코일들로 확인하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제어 회로는, 확인된 방향이 제2 방향임에 기반하여, 복수의 제1 송신 코일들 중 적어도 하나를 이용하여 자기장을 형성하도록 전력 송신 회로를 제어하고, 확인된 방향이 제3 방향임에 기반하여, 복수의 제2 송신 코일들 중 적어도 하나를 이용하여 자기장을 형성하도록 전력 송신 회로를 제어하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제어 회로는, 확인된 복수의 제1 신호들에 기반하여, 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기 간의 거리를 확인하고, 확인된 거리가 제1 지정된 거리 이하임에 기반하여, 무선 전력 수신기의 방향을 확인하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기는, 복수의 패치 안테나들과 연결되고, UWB 통신을 수행하도록 설정된 통신 회로를 더 포함하고, 제어 회로는, 통신 회로를 이용하여, 복수의 패치 안테나들을 통하여 제2 신호를 전송하고, 제2 신호를 전송함에 기반하여, 복수의 제1 신호들을 수신하고, 제2 신호를 전송한 제1 시점 및 복수의 제1 시호들이 수신된 제2 시점의 차이에 기반하여, 무선 전력 수신기의 거리를 확인하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제어 회로는, 확인된 거리가 제1 지정된 거리보다 작은 제2 지정된 거리 이하임에 기반하여, 자기장을 제1 세기로 형성하도록 전력 송신 회로를 제어하고, 확인된 거리가 제2 지정된 거리 초과임에 기반하여, 자기장을 제1 세기보다 큰 제2 세기로 형성하도록 전력 송신 회로를 제어하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기는, 제1 면 또는 제2 면과 제2 각도를 이루는 제3 면 상에 배치된 복수의 제3 송신 코일들을 더 포함하고, 확인된 방향에 대응하도록 설정된 송신 코일들은, 복수의 제3 송신 코일들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기는, 복수의 제1 송신 코일들 및 복수의 제2 송신 코일들이 수용된 하우징; 및 하우징과 연결된 구동부를 더 포함하고, 제어 회로는, 확인된 방향에 기반하여, 하우징을 회전하도록 구동부를 제어하도록 더 설정될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제어 회로는, 자기장이 형성되는 동안, 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기 사이에 위치하는 인체(human body)의 존재를 감지하고, 인체의 존재를 감지함에 기반하여, 자기장의 세기를 낮추도록 전력 송신 회로를 제어하도록 더 설정될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 차폐 부재를 더 포함하고, 차폐 부재는, 제1 면 또는 제2 면 중 적어도 하나를 형성할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기를 제어하는 방법은, 무선 전력 송신기의 복수의 패치 안테나들을 통하여 무선 전력 수신기로부터 수신되는 복수의 제1 신호들을 확인하는 동작; 확인된 복수의 제1 신호들에 기반하여, 무선 전력 수신기의 방향을 확인하는 동작; 제1 면 상에 배치된 복수의 제1 송신 코일들 및 제1 면과 제1 각도를 이루는 제2 면 상에 배치된 복수의 제2 송신 코일들 중 확인된 방향에 대응하도록 설정된 송신 코일들을 확인하는 동작; 및 확인된 송신 코일들을 이용하여, 확인된 방향을 향하여 자기장을 형성하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기를 제어하는 방법은, 전자 장치의 UWB 통신을 수행하도록 설정된 통신 회로를 이용하여, 복수의 패치 안테나들을 통하여 수신되는 복수의 제1 신호들의 위상차(phase difference)를 확인하는 동작; 확인된 위상차에 기반하여, 복수의 패치 안테나들에 대한(with respect to) 무선 전력 수신기가 배치된 각도를 확인하는 동작; 및 확인된 각도를 무선 전력 수신기의 방향으로 확인하는 동작을 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 확인된 송신 코일들을 이용하여, 확인된 방향을 향하여 자기장을 형성하는 동작은, 확인된 방향이 제1 방향임에 기반하여, 복수의 제1 송신 코일들 중 적어도 하나 및 복수의 제2 송신 코일들 중 적어도 하나를 이용하여 자기장을 형성하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 확인된 송신 코일들을 이용하여, 확인된 방향을 향하여 자기장을 형성하는 동작은, 확인된 방향이 제2 방향임에 기반하여, 복수의 제1 송신 코일들 중 적어도 하나를 이용하여 자기장을 형성하는 동작; 및 확인된 방향이 제3 방향임에 기반하여, 복수의 제2 송신 코일들 중 적어도 하나를 이용하여 자기장을 형성하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 확인된 복수의 제1 신호들에 기반하여, 무선 전력 수신기의 방향을 확인하는 동작은, 확인된 복수의 제1 신호들에 기반하여, 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기 간의 거리를 확인하는 동작; 및 확인된 거리가 제1 지정된 거리 이하임에 기반하여, 무선 전력 수신기의 방향을 확인하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기를 제어하는 방법은, 전자 장치의 UWB 통신을 수행하도록 설정된 통신 회로를 이용하여, 복수의 패치 안테나들을 통하여 제2 신호를 전송하는 동작; 제2 신호를 전송함에 기반하여, 복수의 제1 신호들을 수신하는 동작; 및 제2 신호를 전송한 제1 시점 및 복수의 제1 시호들이 수신된 제2 시점의 차이에 기반하여, 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기 간의 거리를 확인하는 동작을 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 확인된 송신 코일들을 이용하여, 확인된 방향을 향하여 자기장을 형성하는 동작은, 확인된 거리가 제1 지정된 거리보다 작은 제2 지정된 거리 이하임에 기반하여, 자기장을 제1 세기로 형성하는 동작; 및 확인된 거리가 제2 지정된 거리 초과임에 기반하여, 자기장을 제1 세기보다 큰 제2 세기로 형성하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신기를 제어하는 방법은, 자기장이 형성되는 동안, 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기 사이에 위치하는 인체(human body)의 존재를 감지하는 동작; 및 인체의 존재를 감지함에 기반하여, 자기장의 세기를 낮추는 동작을 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 컴퓨터로 판독 가능한 비휘발성 기록 매체는, 실행될 때, 무선 전력 송신기의 제어 회로가, 무선 전력 송신기의 복수의 패치 안테나들을 통하여 무선 전력 수신기로부터 수신되는 복수의 제1 신호들을 확인하고, 확인된 복수의 제1 신호들에 기반하여, 무선 전력 수신기의 방향을 확인하고, 제1 면 상에 배치된 복수의 제1 송신 코일들 및 제1 면과 제1 각도를 이루는 제2 면 상에 배치된 복수의 제2 송신 코일들 중 확인된 방향에 대응하도록 설정된 송신 코일들을 확인하고, 확인된 송신 코일들을 이용하여, 확인된 방향을 향하여 자기장을 형성하도록 하는 인스트럭션들을 저장할 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", "A 또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C", "A, B 및 C 중 적어도 하나", 및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에, "기능적으로" 또는 "통신적으로"라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, "커플드" 또는 "커넥티드"라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제 3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
본 문서의 다양한 실시예들에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로와 같은 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 무선 전력 송신기(200)) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리 또는 외장 메모리)에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램)로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 무선 전력 송신기(200))의 프로세서(예: 제어 회로(212))는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장 매체는, 비일시적(non-transitory) 저장 매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, '비일시적'은 저장 매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장 매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.
일 실시예에 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 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두 개의 사용자 장치들(예: 스마트 폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 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.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있으며, 복수의 개체 중 일부는 다른 구성요소에 분리 배치될 수도 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.
200: 무선 전력 송신기
212: 제어 회로
224: 도전성 패턴
232: 제2 통신 회로
233: 안테나
250: 무선 전력 수신기
282: 제2 통신 회로
283: 안테나
501: 패치 안테나
1201: 제1 수신 코일
1203: 제2 수신 코일

Claims (20)

  1. 무선 전력 송신기에 있어서,
    복수의 패치 안테나들;
    제1 면 상에 배치된 복수의 제1 송신 코일들;
    상기 제1 면과 제1 각도를 이루는 제2 면 상에 배치된 복수의 제2 송신 코일들;
    제어 회로; 및
    상기 복수의 제1 송신 코일들 및 상기 복수의 제2 송신 코일들 중 적어도 일부를 통해 무선 전력을 송신하도록 설정된 전력 송신 회로를 포함하고,
    상기 제어 회로는,
    상기 복수의 패치 안테나들을 통하여 무선 전력 수신기로부터 수신되는 복수의 제1 신호들을 확인하고,
    상기 확인된 복수의 제1 신호들에 기반하여, 상기 무선 전력 수신기의 방향을 확인하고,
    상기 복수의 제1 송신 코일들 및 상기 복수의 제2 송신 코일들 중 상기 확인된 방향에 대응하도록 설정된 송신 코일들을 확인하고,
    상기 확인된 송신 코일들을 이용하여, 상기 확인된 방향을 향하여 자기장을 형성하도록 상기 전력 송신 회로를 제어하도록 설정된 무선 전력 송신기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 패치 안테나들과 연결되고, UWB 통신을 수행하도록 설정된 통신 회로를 더 포함하고,
    상기 제어 회로는,
    상기 통신 회로를 이용하여, 상기 복수의 패치 안테나들을 통하여 수신되는 복수의 제1 신호들의 위상차(phase difference)를 확인하고,
    상기 확인된 위상차에 기반하여, 상기 복수의 패치 안테나들에 대한(with respect to) 상기 무선 전력 수신기가 배치된 각도를 확인하고,
    상기 확인된 각도를 상기 무선 전력 수신기의 방향으로 확인하도록 더 설정된 무선 전력 송신기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어 회로는,
    상기 확인된 방향이 제1 방향임에 기반하여, 상기 복수의 제1 송신 코일들 중 적어도 하나 및 상기 복수의 제2 송신 코일들 중 적어도 하나를 상기 자기장을 형성할 송신 코일들로 확인하도록 설정된 무선 전력 송신기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어 회로는,
    상기 확인된 방향이 제2 방향임에 기반하여, 상기 복수의 제1 송신 코일들 중 적어도 하나를 이용하여 상기 자기장을 형성하도록 상기 전력 송신 회로를 제어하고,
    상기 확인된 방향이 제3 방향임에 기반하여, 상기 복수의 제2 송신 코일들 중 적어도 하나를 이용하여 상기 자기장을 형성하도록 상기 전력 송신 회로를 제어하도록 설정된 무선 전력 송신기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어 회로는,
    상기 확인된 복수의 제1 신호들에 기반하여, 상기 무선 전력 송신기와 상기 무선 전력 수신기 간의 거리를 확인하고,
    상기 확인된 거리가 제1 지정된 거리 이하임에 기반하여, 상기 무선 전력 수신기의 방향을 확인하도록 설정된 무선 전력 송신기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 패치 안테나들과 연결되고, UWB 통신을 수행하도록 설정된 통신 회로를 더 포함하고,
    상기 제어 회로는,
    상기 통신 회로를 이용하여, 상기 복수의 패치 안테나들을 통하여 제2 신호를 전송하고,
    상기 제2 신호를 전송함에 기반하여, 상기 복수의 제1 신호들을 수신하고,
    상기 제2 신호를 전송한 제1 시점 및 상기 복수의 제1 시호들이 수신된 제2 시점의 차이에 기반하여, 상기 무선 전력 수신기의 거리를 확인하도록 설정된 무선 전력 송신기.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제어 회로는,
    상기 확인된 거리가 상기 제1 지정된 거리보다 작은 제2 지정된 거리 이하임에 기반하여, 상기 자기장을 제1 세기로 형성하도록 상기 전력 송신 회로를 제어하고,
    상기 확인된 거리가 상기 제2 지정된 거리 초과임에 기반하여, 상기 자기장을 상기 제1 세기보다 큰 제2 세기로 형성하도록 상기 전력 송신 회로를 제어하도록 설정된 무선 전력 송신기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 면 또는 상기 제2 면과 제2 각도를 이루는 제3 면 상에 배치된 복수의 제3 송신 코일들을 더 포함하고,
    상기 확인된 방향에 대응하도록 설정된 송신 코일들은,
    상기 복수의 제3 송신 코일들 중 적어도 하나를 포함하는 무선 전력 송신기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제1 송신 코일들 및 상기 복수의 제2 송신 코일들이 수용된 하우징; 및
    상기 하우징과 연결된 구동부를 더 포함하고,
    상기 제어 회로는,
    상기 확인된 방향에 기반하여, 상기 하우징을 회전하도록 상기 구동부를 제어하도록 더 설정된 무선 전력 송신기.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제어 회로는,
    상기 자기장이 형성되는 동안, 상기 무선 전력 송신기 및 상기 무선 전력 수신기 사이에 위치하는 인체(human body)의 존재를 감지하고,
    상기 인체의 존재를 감지함에 기반하여, 상기 자기장의 세기를 낮추도록 상기 전력 송신 회로를 제어하도록 더 설정된 무선 전력 송신기.
  11. 제1항에 있어서,
    차폐 부재를 더 포함하고,
    상기 차폐 부재는,
    상기 제1 면 또는 상기 제2 면 중 적어도 하나를 형성하는 무선 전력 송신기.
  12. 무선 전력 송신기를 제어하는 방법에 있어서,
    상기 무선 전력 송신기의 복수의 패치 안테나들을 통하여 무선 전력 수신기로부터 수신되는 복수의 제1 신호들을 확인하는 동작;
    상기 확인된 복수의 제1 신호들에 기반하여, 상기 무선 전력 수신기의 방향을 확인하는 동작;
    제1 면 상에 배치된 복수의 제1 송신 코일들 및 상기 제1 면과 제1 각도를 이루는 제2 면 상에 배치된 복수의 제2 송신 코일들 중 상기 확인된 방향에 대응하도록 설정된 송신 코일들을 확인하는 동작; 및
    상기 확인된 송신 코일들을 이용하여, 상기 확인된 방향을 향하여 자기장을 형성하는 동작을 포함하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 무선 전력 송신기의 UWB 통신을 수행하도록 설정된 통신 회로를 이용하여, 상기 복수의 패치 안테나들을 통하여 수신되는 복수의 제1 신호들의 위상차(phase difference)를 확인하는 동작;
    상기 확인된 위상차에 기반하여, 상기 복수의 패치 안테나들에 대한(with respect to) 상기 무선 전력 수신기가 배치된 각도를 확인하는 동작; 및
    상기 확인된 각도를 상기 무선 전력 수신기의 방향으로 확인하는 동작을 더 포함하는 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 확인된 송신 코일들을 이용하여, 상기 확인된 방향을 향하여 자기장을 형성하는 동작은,
    상기 확인된 방향이 제1 방향임에 기반하여, 상기 복수의 제1 송신 코일들 중 적어도 하나 및 상기 복수의 제2 송신 코일들 중 적어도 하나를 이용하여 상기 자기장을 형성하는 동작을 포함하는 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 확인된 송신 코일들을 이용하여, 상기 확인된 방향을 향하여 자기장을 형성하는 동작은,
    상기 확인된 방향이 제2 방향임에 기반하여, 상기 복수의 제1 송신 코일들 중 적어도 하나를 이용하여 상기 자기장을 형성하는 동작; 및
    상기 확인된 방향이 제3 방향임에 기반하여, 상기 복수의 제2 송신 코일들 중 적어도 하나를 이용하여 상기 자기장을 형성하는 동작을 포함하는 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 확인된 복수의 제1 신호들에 기반하여, 상기 무선 전력 수신기의 방향을 확인하는 동작은,
    상기 확인된 복수의 제1 신호들에 기반하여, 상기 무선 전력 송신기와 상기 무선 전력 수신기 간의 거리를 확인하는 동작; 및
    상기 확인된 거리가 제1 지정된 거리 이하임에 기반하여, 상기 무선 전력 수신기의 방향을 확인하는 동작을 포함하는 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 무선 전력 송신기의 UWB 통신을 수행하도록 설정된 통신 회로를 이용하여, 상기 복수의 패치 안테나들을 통하여 제2 신호를 전송하는 동작;
    상기 제2 신호를 전송함에 기반하여, 상기 복수의 제1 신호들을 수신하는 동작; 및
    상기 제2 신호를 전송한 제1 시점 및 상기 복수의 제1 시호들이 수신된 제2 시점의 차이에 기반하여, 상기 무선 전력 송신기와 상기 무선 전력 수신기 간의 거리를 확인하는 동작을 더 포함하는 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 확인된 송신 코일들을 이용하여, 상기 확인된 방향을 향하여 자기장을 형성하는 동작은,
    상기 확인된 거리가 상기 제1 지정된 거리보다 작은 제2 지정된 거리 이하임에 기반하여, 상기 자기장을 제1 세기로 형성하는 동작; 및
    상기 확인된 거리가 상기 제2 지정된 거리 초과임에 기반하여, 상기 자기장을 상기 제1 세기보다 큰 제2 세기로 형성하는 동작을 포함하는 방법.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 자기장이 형성되는 동안, 상기 무선 전력 송신기 및 상기 무선 전력 수신기 사이에 위치하는 인체(human body)의 존재를 감지하는 동작; 및
    상기 인체의 존재를 감지함에 기반하여, 상기 자기장의 세기를 낮추는 동작을 더 포함하는 방법.
  20. 컴퓨터로 판독 가능한 비휘발성 기록 매체에 있어서,
    상기 기록 매체는, 실행될 때, 무선 전력 송신기의 제어 회로가,
    상기 무선 전력 송신기의 복수의 패치 안테나들을 통하여 무선 전력 수신기로부터 수신되는 복수의 제1 신호들을 확인하고,
    상기 확인된 복수의 제1 신호들에 기반하여, 상기 무선 전력 수신기의 방향을 확인하고,
    제1 면 상에 배치된 복수의 제1 송신 코일들 및 상기 제1 면과 제1 각도를 이루는 제2 면 상에 배치된 복수의 제2 송신 코일들 중 상기 확인된 방향에 대응하도록 설정된 송신 코일들을 확인하고,
    상기 확인된 송신 코일들을 이용하여, 상기 확인된 방향을 향하여 자기장을 형성하도록 하는 인스트럭션들을 저장하는 기록 매체.
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