KR20230117289A

KR20230117289A - 무선 전력 송신기의 전력 전송 방법

Info

Publication number: KR20230117289A
Application number: KR1020230093865A
Authority: KR
Inventors: 박재희; 권용일
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2016-07-18
Filing date: 2023-07-19
Publication date: 2023-08-08
Also published as: KR20230115953A; KR20230115948A; KR20230115951A; KR20230115955A; KR20230115952A; KR20180009294A; KR20230117290A; KR102628358B1; KR20230115956A; KR20230079330A; KR20230117291A; KR20230115949A; KR20230115947A; KR20230079329A; KR20230115954A; KR20230115945A; KR20230115950A; KR20230117292A; KR20230115946A

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 전력 전송 방법은 무선 전력 수신기로부터 FOD 상태 패킷을 포함하는 복수의 패킷을 수신하는 패킷 수신 단계; 상기 FOD 상태 패킷에 기초하여 이물질이 상기 무선 전력 송신기의 충전 영역에 존재하는지를 판단하는 단계; 및 상기 판단의 결과에 기초하여 상기 이물질이 상기 무선 전력 송신기의 충전 영역에 존재하는지를 나타내는 응답 신호를 상기 무선 전력 수신기로 전송하는 단계를 포함하고, 상기 응답 신호는 상기 무선 전력 송신기가 전송한 전력 신호의 측정된 피크 주파수와 상기 무선 전력 수신기로부터 수신한 상기 FOD 상태 패킷에 포함된 기준 피크 주파수를 이용하여 결정되고, 상기 복수의 패킷 각각은 프리엠블, 헤더, 메시지 및 각 패킷에 오류가 발생되었는지 여부를 식별하기 위한 체크썸을 포함하고, 상기 헤더는 상기 각 패킷의 종류를 식별하기 위한 것이다.

Description

무선 전력 송신기의 전력 전송 방법{METHOD OF TRANSMITTING POWER IN WIRELESS POWER TRANSMITTER}

본 발명은 무선 전력 전송 기술에 관한 것으로서, 상세하게, 무선 전력 송신 장치에서 이물질을 검출하는 방법 및 그를 위한 장치에 관한 것이다.

최근 정보 통신 기술이 급속도로 발전함에 따라, 정보 통신 기술을 기반으로 하는 유비쿼터스 사회가 이루어지고 있다.

언제 어디서나 정보통신 기기들이 접속되기 위해서는 사회 모든 시설에 통신 기능을 가진 컴퓨터 칩을 내장시킨 센서들이 설치되어야 한다. 따라서 이들 기기나 센서의 전원 공급 문제는 새로운 과제가 되고 있다. 또한 휴대폰뿐만 아니라 블루투스 핸드셋과 아이팟 같은 뮤직 플레이어 등의 휴대기기 종류가 급격히 늘어나면서 배터리를 충전하는 작업이 사용자에게 시간과 수고를 요구하고 됐다. 이러한 문제를 해결하는 방법으로 무선 전력 전송 기술이 최근 들어 관심을 받고 있다.

무선 전력 전송 기술(wireless power transmission 또는 wireless energy transfer)은 자기장의 유도 원리를 이용하여 무선으로 송신기에서 수신기로 전기 에너지를 전송하는 기술로서, 이미 1800년대에 전자기유도 원리를 이용한 전기 모터나 변압기가 사용되기 시작했고, 그 후로는 고주파, Microwave, 레이저 등과 같은 전자파를 방사해서 전기에너지를 전송하는 방법도 시도되었다. 우리가 흔히 사용하는 전동칫솔이나 일부 무선면도기도 실상은 전자기유도 원리로 충전된다.

현재까지 무선을 이용한 에너지 전달 방식은 크게 자기 유도 방식, 자기 공진(Electromagnetic Resonance) 방식 및 단파장 무선 주파수를 이용한 RF 전송 방식 등으로 구분될 수 있다.

자기 유도 방식은 두 개의 코일을 서로 인접시킨 후 한 개의 코일에 전류를 흘려보내면 이 때 발생한 자속(MagneticFlux)이 다른 코일에 기전력을 일으키는 현상을 사용한 기술로서, 휴대폰과 같은 소형기기를 중심으로 빠르게 상용화가 진행되고 있다. 자기 유도 방식은 최대 수백 키로와트(kW)의 전력을 전송할 수 있고 효율도 높지만 최대 전송 거리가 1센티미터(cm) 이하이므로 일반적으로 충전기나 바닥에 인접시켜야 하는 단점이 있다.

자기 공진 방식은 전자기파나 전류 등을 활용하는 대신 전기장이나 자기장을 이용하는 특징이 있다. 자기 공진 방식은 전자파 문제의 영향을 거의 받지 않으므로 다른 전자 기기나 인체에 안전하다는 장점이 있다. 반면, 한정된 거리와 공간에서만 활용할 수 있으며 에너지 전달 효율이 다소 낮다는 단점이 있다.

단파장 무선 전력 전송 방식-간단히, RF 전송 방식-은 에너지가 라디오 파(RadioWave)형태로 직접 송수신될 수 있다는 점을 활용한 것이다. 이 기술은 렉테나(rectenna)를 이용하는 RF 방식의 무선 전력 전송 방식으로서, 렉테나는 안테나(antenna)와 정류기(rectifier)의 합성어로서 RF 전력을 직접 직류 전력으로 변환하는 소자를 의미한다. 즉, RF 방식은 AC 라디오파를 DC로 변환하여 사용하는 기술로서, 최근 효율이 향상되면서 상용화에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

무선 전력 전송 기술은 모바일 뿐만 아니라 IT, 철도, 가전 산업 등 산업 전반에 다양하게 활용될 수 있다.

무선 충전 가능 영역에 무선 전력 수신기가 아닌 전도체-즉, FO(Foreign Object)가 존재하는 경우, FO에는 무선 전력 송신기로부터 송출된 전자기 신호가 유도되어 온도가 상승할 수 있다. 일 예로, FO는 동전, 클립, 핀, 볼펜 등을 포함할 수 있다.

만약, 무선 전력 수신기와 무선 전력 송신기 사이에 FO가 존재하는 경우, 무선 충전 효율이 현저히 떨어질 뿐만 아니라 FO 주변 온도 상승으로 인해 무선 전력 수신기와 무선 전력 송신기의 온도가 함께 상승할 수 있다. 만약, 충전 영역에 위치한 FO가 제거되지 않는 경우, 전력 낭비가 초래될 뿐만 아니라 과열로 인해 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기의 손상이 야기될 수 있다.

따라서, 충전 영역에 위치한 FO를 검출하는 것은 무선 충전 기술 분야에서 중요한 이슈로 부각되고 있다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 무선 충전을 위한 이물질 검출 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 동작 주파수 대역 내 특정 주파수에 상응하여 측정된 품질 인자 값에 기반하여 이물질을 검출하는 것이 가능한 무선 전력 송신기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 동작 주파수 대역 내 특정 주파수에 상응하여 측정된 품질 인자 평균 값에 기반하여 이물질을 검출하는 것이 가능한 무선 전력 송신기를 제공하는 것이다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명은 무선 충전을 위한 이물질 검출 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공할 수 있다.

상기 각 패킷에 포함된 상기 메시지의 크기는 상기 헤더의 값에 기반하여 식별될 수 있다.

상기 FOD 상태 패킷은 2bit 길이의 모드 필드 및 1byte의 데이터 값을 포함하고, 상기 FOD 상태 패킷의 상기 데이터 값은 상기 모드 필드의 값에 의해 정해질 수 있다.

상기 패킷 수신 단계 이전에, 상기 무선 전력 수신기의 존재를 감지하기 위하여 복수의 송신 코일을 통해 상기 무선 전력 수신기로 감지 신호를 송출하는 단계; 상기 감지 신호에 대한 응답으로 상기 무선 전력 수신기에 의해 전송된 신호 세기 지시자를 수신한 송신 코일을 식별하는 단계; 및 상기 신호 세기 지시자를 수신한 송신 코일을 전력 전송 코일로 선택하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 패킷 수신 단계 이전에, 상기 무선 전력 수신기의 존재를 감지하기 위하여 복수의 송신 코일을 통해 상기 무선 전력 수신기로 순차적으로 복수 회의 감지 신호를 송출하는 단계; 상기 복수 회의 감지 신호에 대한 응답으로 상기 무선 전력 수신기에 의해 전송된 신호 세기 지시자를 수신한 송신 코일들을 식별하는 단계; 및 상기 신호 세기 지시자를 수신한 송신 코일들 중 가장 많거나 가장 큰 값을 갖는 신호 세기 지시자를 수신한 송신 코일을 전력 전송 코일로 선택하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 복수의 패킷은 신호 세기(Signal Strength) 패킷, 전력 전송 종료(End Power Transfer) 패킷, 전력 제어 보류(Power Control Hold-off) 패킷, 구성 패킷, 수신기 식별 정보를 전송하기 위한 식별 패킷, 확장 식별 패킷, 일반 요구 패킷, 특별 요구 패킷, 제어 오류 패킷, 재협상 패킷, 24비트 수신 전력 패킷, 8비트 수신 전력 패킷 및 충전 상태 패킷 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.

상기 복수의 패킷은 바이트 인코딩 기법이 적용된 신호 세기(Signal Strength) 패킷, 전력 전송 종료(End Power Transfer) 패킷, 전력 제어 보류(Power Control Hold-off) 패킷, 제어 오류 패킷, 재협상 패킷, 8비트 수신 전력 패킷 및 충전 상태 패킷 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 바이트 인코딩 기법은 8비트의 길이를 갖는 패킷의 인코딩된 이진 비트 스트림에 대해 시작 비트(Start Bit), 종료 비트(Stop Bit) 및 패리티 비트(Parity Bit)를 삽입하는 기법일 수 있다.

상기 기준 피크 주파수는 상기 무선 전력 수신기에게 사전에 할당될 수 있다.

상기 FOD 상태 패킷은 2byte의 길이를 갖고, 상기 FOD 상태 패킷의 1byte는 6bit 길이의 예약 필드 및 2bit 길이의 모드 필드를 포함하고, 상기 모드 필드는 상기 FOD 상태 패킷이 상기 무선 전력 수신기의 기준 피크 주파수에 관한 정보를 포함하는지를 나타낼 수 있다.

상기 응답 신호는 상기 무선 전력 송신기가 전송한 전력 신호의 측정된 피크 주파수와 임계 주파수를 비교하여 결정되며, 상기 임계 주파수는 상기 기준 피크 주파수 및 상기 무선 전력 송신기에 기초하여 결정될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서의 이물질 검출 방법은 1 주파수에 대한 제1 품질 인자 값을 측정하는 단계와 제2 주파수에 대한 제2 품질 인자 값을 측정하는 단계와 상기 제1 품질 인자 값과 상기 제2 품질 인자 값에 기반하여 충전 영역상의 이물질의 존재 상태를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

일 예로, 상기 제2 주파수가 상기 제1 주파수보다 크며, 상기 제2 품질 인자 값이 상기 제1 품질 인자 값보다 크면, 상기 충전 영역에 이물질이 존재하는 것으로 판단될 수 있다.

다른 일 예로, 상기 제2 품질 인자 값이 상기 제1 품질 인자 값보다 크면, 상기 충전 영역에 정렬되지 않은 무선 전력 수신기가 존재하는 것으로 판단될 수 있다.

또한, 상기 이물질 검출 방법은 결정된 상기 이물질의 존재 상태에 따라 무선 전력을 송신하는 단계를 더 포함하고, 상기 이물질 존재 여부 상태는 이물질 존재 상태 및 이물질 미존재 상태를 포함할 수 있다.

또한, 상기 이물질 존재 상태는 상기 제2 품질 인자 값이 상기 제1 품질 인자 값보다 큰 상태를 포함할 수 있다.

또한, 상기 이물질 미존재 상태는 상기 제2 품질 인자 값이 상기 제1 품질 인자 값보다 작거나 같은 상태를 포함할 수 있다.

또한, 상기 이물질 검출 방법은 상기 판단 결과, 상기 충전 영역에 이물질의 존재가 감지되면, 소정 알람 신호를 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 이물질 검출 방법은 상기 이물질의 존재가 감지되었을 때, 전력 전송 중인 경우, 전력 전송을 일시 중단시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 이물질 검출 방법은 상기 전력 전송이 일시 중단된 상태에서 상기 감지된 이물질이 충전 영역에서 제거되었는지 확인하는 단계를 더 포함하되, 상기 확인 결과, 상기 감지된 이물질이 제거된 경우, 상기 일시 중단된 전력 전송이 재개될 수 있다.

또한, 상기 이물질 검출 방법은 상기 알람 신호 출력 후 선택 단계로 진입하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 이물질 검출 방법은 상기 알림 신호 출력 후 상기 선택 단계로의 진입 전 상기 감지된 이물질이 충전 영역에서 제거되었는지 확인하는 단계를 더 포함하고, 상기 확인 결과, 상기 이물질이 제거된 경우, 상기 선택 단계로 진입할 수 있다.

또한, 상기 제2 품질 인자 값에서 상기 제1 품질 인자 값을 뺀 값이 소정 기준치를 초과하면, 상기 충전 영역에 이물질이 존재하는 것으로 판단될 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서의 이물질 검출 방법은 동작 주파수 대역 내 소정 상한 주파수 대역에 상응하는 제1 품질 인자 평균 값을 산출하는 단계와 상기 동작 주파수 대역 내 소정 하한 주파수 대역에 상응하는 제2 품질 인자 평균 값을 산출하는 단계와 상기 제1 품질 인자 평균 값과 상기 제2 품질 인자 평균 값에 기반하여 상기 무선 전력 송신기의 충전 영역에 이물질이 존재하는지 판단하는 단계를 포함할 수 있다.

일 예로, 상기 제1 품질 인자 평균 값이 상기 제2 품질 인자 평균 값보다 크면, 상기 충전 영역에 이물질이 존재하는 것으로 판단될 수 있다.

다른 일 예로, 상기 제1 품질 인자 평균 값에서 상기 제2 품질 인자 평균 값을 뺀 값이 소정 기준치를 초과하면 상기 충전 영역에 이물질이 존재하는 것으로 판단될 수도 있다.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기에 구비되는 이물질 검출 장치는 미리 설정된 동작 주파수 대역 내 제1 주파수에 대한 제1 품질 인자 값을 측정하고, 상기 동작 주파수 대역 내 제2 주파수에 대한 제2 품질 인자 값을 측정하는 품질 인자 측정부와 상기 제1 품질 인자 값과 상기 제2 품질 인자 값에 기반하여 충전 영역에 이물질이 존재하는지 판단하는 검출부를 포함할 수 있다.

일 예로, 상기 제2 주파수가 상기 제1 주파수보다 크고, 상기 제2 품질 인자 값이 상기 제1 품질 인자 값보다 크면, 상기 검출부가 상기 충전 영역에 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.

다른 일 예로, 상기 제2 주파수가 상기 제1 주파수보다 크고, 상기 제2 품질 인자 값이 상기 제1 품질 인자 값보다 크면, 상기 검출부가 상기 충전 영역에 정렬되지 않은 무선 전력 수신기가 존재하는 것으로 판단할 수도 있다.

또한, 상기 이물질 검출 장치는 상기 판단 결과, 상기 충전 영역에 이물질의 존재가 감지되면, 소정 알람 신호를 출력하는 알람부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 이물질 검출 장치는 상기 이물질의 존재가 감지되었을 때, 전력 전송 중인 경우, 상기 전력 전송을 일시 중단시키는 제어부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제어부가 상기 전력 전송이 일시 중단된 상태에서 상기 감지된 이물질이 충전 영역에서 제거되었는지 확인하고, 상기 확인 결과, 상기 감지된 이물질이 제거된 경우, 상기 일시 중단된 전력 전송을 재개시킬 수도 있다.

또한, 상기 제어부가 상기 알람 신호 출력 후 선택 단계로 진입하도록 제어할 수 있다.

또한, 상기 알림 신호 출력 후 상기 선택 단계로의 진입 전 상기 제어부가 상기 감지된 이물질이 충전 영역에서 제거되었는지 확인하고, 상기 확인 결과, 상기 이물질이 제거된 경우, 상기 선택 단계로 진입하도록 제어할 수 있다.

또한, 상기 제2 주파수가 상기 제1 주파수보다 크고, 상기 제2 품질 인자 값에서 상기 제1 품질 인자 값을 뺀 값이 소정 기준치를 초과하면, 상기 검출부가 상기 충전 영역에 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기에 구비되는 이물질 검출 장치는 소정 동작 주파수 대역 내 품질 인자 값을 측정하는 품질 인자 측정부와 상기 동작 주파수 대역 내 소정 상한 주파수 대역에 상응하여 측정된 적어도 하나의 상기 품질 인자 값에 기반하여 제1 품질 인자 평균 값을 산출하고 상기 동작 주파수 대역 내 소정 하한 주파수 대역에 상응하여 측정된 적어도 하나의 상기 품질 인자 값에 기반하여 제2 품질 인자 평균 값을 산출하는 평균 산출부와 상기 제1 품질 인자 평균 값과 상기 제2 품질 인자 평균 값에 기반하여 상기 무선 전력 송신기의 충전 영역에 이물질이 존재하는지 판단하는 검출부를 포함할 수 있다.

일 예로, 상기 검출부가 상기 제1 품질 인자 평균 값이 상기 제2 품질 인자 평균 값보다 크면, 상기 충전 영역에 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.

다른 일 예로, 상기 검출부가 상기 제1 품질 인자 평균 값에서 상기 제2 품질 인자 평균 값을 뺀 값이 소정 기준치를 초과하면 상기 충전 영역에 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수도 있다.

본 발명의 또 다른 일 실시예는 상기 이물질 검출 방법들 중 어느 하나의 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체가 제공될 수 있다.

상기 본 발명의 양태들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.

본 발명에 따른 방법, 장치 및 시스템에 대한 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 무선 충전을 위한 이물질 검출 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공하는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 동작 주파수 대역 내 특정 주파수에 상응하여 측정된 품질 인자 값에 기반하여 이물질을 검출하는 것이 가능한 무선 전력 송신기를 제공하는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 동작 주파수 대역 내 특정 주파수에 상응하여 측정된 품질 인자 평균 값에 기반하여 이물질을 검출하는 것이 가능한 무선 전력 송신기를 제공하는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 이물질 검출 오류를 최소화시키는 장점이 있을 뿐만 아니라 이를 통해 불필요한 전력 낭비 및 장비 손상을 최소화시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명에 다른 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템에서의 감지 신호 전송 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 7은 상기 도 6에 따른 무선 전력 송신기와 연동되는 무선 전력 수신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 신호의 변조 및 복조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른, 패킷 포맷을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 패킷의 종류를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 FOD 상태 패킷의 메시지 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 FOD 상태 패킷의 메시지 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 FOD 상태 패킷의 메시지 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 FO 검출 장치의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 품질 인자 값에 기반한 FO 검출 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 16은 도 15의 실시예에 상응하는 FO 검출 장치의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 17은 본 발명의 다른 일 실시예에 품질 인자 값에 기반한 FO 검출 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 18은 도 17의 실시예에 상응하는 FO 검출 장치의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 19 내지 도 23은 상기 도 15 내지 도 18의 실시예들의 논리적인 근거를 설명하기 위한 실험 결과 그래프이다.
도 24는 무선전력 송신기의 충전 영역에 무선전력 수신기와 이물질의 배치에 따른 품질 인자 값과 최대 품질 인자 피크(Peak) 주파수 사이의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질 검출 장치에서의 이물질 검출을 위한 상태 천이 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 26은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이물질 검출 장치에서의 이물질 검출을 위한 상태 천이 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 27은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 FOD 상태 패킷의 메시지 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 28은 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질 검출 장치에서의 이물질 검출을 위한 상태 천이 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 29는 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질 검출 장치에서의 이물질 검출을 위한 상태 천이 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 30은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 FOD 상태 패킷의 메시지 구조를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명의 실시예들이 적용되는 장치 및 다양한 방법들에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

실시예의 설명에 있어서, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)는 두개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되거나 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 배치되어 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.

실시예의 설명에 있어서, 무선 충전 시스템상에서 무선 전력을 송신하는 기능이 탑재된 장치는 설명의 편의를 위해 무선 파워 송신기, 무선 파워 송신 장치, 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 송신기, 송신단, 송신기, 송신 장치, 송신측, 무선 파워 전송 장치, 무선 파워 전송기 등을 혼용하여 사용하기로 한다. 또한, 무선 전력 송신 장치로부터 무선 전력을 수신하는 기능이 탑재된 장치에 대한 표현으로 설명의 편의를 위해 무선 전력 수신 장치, 무선 전력 수신기, 무선 파워 수신 장치, 무선 파워 수신기, 수신 단말기, 수신측, 수신 장치, 수신기 등이 혼용되어 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 송신기는 패드 형태, 거치대 형태, AP(Access Point) 형태, 소형 기지국 형태, 스텐드 형태, 천장 매립 형태, 벽걸이 형태 등으로 구성될 수 있으며, 하나의 송신기는 복수의 무선 전력 수신 장치에 파워를 전송할 수도 있다. 이를 위해, 송신기는 적어도 하나의 무선 파워 전송 수단을 구비할 수도 있다. 여기서, 무선 파워 전송 수단은 전력 송신단 코일에서 자기장을 발생시켜 그 자기장의 영향으로 수신단 코일에서 전기가 유도되는 전자기유도 원리를 이용하여 충전하는 전자기 유도 방식에 기반한 다양한 무전 전력 전송 표준이 사용될 수 있다. 여기서, 무선파워 전송 수단은 무선 충전 기술 표준 기구인 WPC(Wireless Power Consortium) 및 PMA(Power Matters Alliance)에서 정의된 전자기 유도 방식의 무선 충전 기술을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기는 적어도 하나의 무선 전력 수신 수단이 구비될 수 있으며, 2개 이상의 송신기로부터 동시에 무선 파워를 수신할 수도 있다. 여기서, 무선 전력 수신 수단은 무선 충전 기술 표준 기구인 WPC(Wireless Power Consortium) 및 PMA(Power Matters Alliance)에서 정의된 전자기 유도 방식의 무선 충전 기술을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 수신기는 휴대폰(mobile phone), 스마트폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션, MP3 player, 전동 칫솔, 전자 태그, 조명 장치, 리모콘, 낚시찌, 스마트 워치와 같은 웨어러블 디바이스 등의 소형 전자 기기 등에 사용될 수 있으나, 이에 국한되지는 아니하며 본 발명에 따른 무선 전력 수신 수단이 장착되어 배터리 충전이 가능한 기기라면 족하다.

도 1은 본 발명에 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.

도 1을 참조하면, 무선 충전 시스템은 크게 무선으로 전력을 송출하는 무선 전력 송신단(10), 상기 송출된 전력을 수신하는 무선 전력 수신단(20) 및 수신된 전력을 공급 받는 전자기기(20)로 구성될 수 있다.

일 예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20)은 무선 전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 동일한 주파수 대역을 이용하여 정보를 교환하는 인밴드(In-band) 통신을 수행할 수 있다. 다른 일예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20)은 무선 전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 상이한 별도의 주파수 대역을 이용하여 정보를 교환하는 대역외(Out-of-band) 통신을 수행할 수도 있다.

일 예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20) 사이에 교환되는 정보는 서로의 상태 정보뿐만 아니라 제어 정보도 포함될 수 있다. 여기서, 송수신단 사이에 교환되는 상태 정보 및 제어 정보는 후술할 실시예들의 설명을 통해 보다 명확해질 것이다.

상기 인밴드 통신 및 대역외 통신은 양방향 통신을 제공할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 다른 실시예에 있어서는 단방향 통신 또는 반이중 방식의 통신을 제공할 수도 있다.

일 예로, 단방향 통신은 무선 전력 수신단(20)이 무선 전력 송신단(10)으로만 정보를 전송하는 것일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 전력 송신단(10)이 무선 전력 수신단(20)으로 정보를 전송하는 것일 수도 있다.

반이중 통신 방식은 무선 전력 수신단(20)과 무선 전력 송신단(10) 사이의 양방향 통신은 가능하나, 어느 한 시점에 어느 하나의 장치에 의해서만 정보 전송이 가능한 특징이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신단(20)은 전자 기기(30)의 각종 상태 정보를 획득할 수도 있다. 일 예로, 전자 기기(30)의 상태 정보는 현재 전력 사용량 정보, 실행중인 응용을 식별하기 위한 정보, CPU 사용량 정보, 배터리 충전 상태 정보, 배터리 출력 전압/전류 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 전자 기기(30)로부터 획득 가능하고, 무선 전력 제어에 활용 가능한 정보이면 족하다.

특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신단(10)은 고속 충전 지원 여부를 지시하는 소정 패킷을 무선 전력 수신단(20)에 전송할 수 있다. 무선 전력 수신단(20)은 접속된 무선 전력 송신단(10)이 고속 충전 모드를 지원하는 것으로 확인된 경우, 이를 전자 기기(30)에 알릴 수 있다. 전자 기기(30)는 구비된 소정 표시 수단-예를 들면, 액정 디스플레이일 수 있음-을 통해 고속 충전이 가능함을 표시할 수 있다.

또한, 전자 기기(30) 사용자는 액정 표시 수단에 표시된 소정 고속 충전 요청 버튼을 선택하여 무선 전력 송신단(10)이 고속 충전 모드로 동작하도록 제어할 수도 있다. 이 경우, 전자 기기(30)는 사용자에 의해 고속 충전 요청 버튼이 선택되면, 소정 고속 충전 요청 신호를 무선 전력 수신단(20)에 전송할 수 있다. 무선 전력 수신단(20)은 수신된 고속 충전 요청 신호에 상응하는 충전 모드 패킷을 생성하여 무선 전력 송신단(10)에 전송함으로써, 일반 저전력 충전 모드를 고속 충전 모드로 전환시킬 수 있다.

도 2는 본 발명에 다른 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.

일 예로, 도면 부호 200a에 도시된 바와 같이, 무선 전력 수신단(20)은 복수의 무선 전력 수신 장치로 구성될 수 있으며, 하나의 무선 전력 송신단(10)에 복수의 무선 전력 수신 장치가 연결되어 무선 충전을 수행할 수도 있다. 이때, 무선 전력 송신단(10)은 시분할 방식으로 복수의 무선 전력 수신 장치에 전력을 분배하여 송출할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며. 다른 일 예로, 무선 전력 송신단(10)은 무선 전력 수신 장치 별 할당된 상이한 주파수 대역을 이용하여 복수의 무선 전력 수신 장치에 전력을 분배하여 송출할 수 있다.

이때, 하나의 무선 전력 송신 장치(10)에 연결 가능한 무선 전력 수신 장치의 개수는 무선 전력 수신 장치 별 요구 전력량, 배터리 충전 상태, 전자 기기의 전력 소비량 및 무선 전력 송신 장치의 가용 전력량 중 적어도 하나에 기반하여 적응적으로 결정될 수 있다.

다른 일 예로, 도면 부호 200b에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신단(10)은 복수의 무선 전력 송신 장치로 구성될 수도 있다. 이 경우, 무선 전력 수신단(20)은 복수의 무선 전력 송신 장치와 동시에 연결될 수 있으며, 연결된 무선 전력 송신 장치들로부터 동시에 전력을 수신하여 충전을 수행할 수도 있다. 이때, 무선 전력 수신단(20)과 연결된 무선 전력 송신 장치의 개수는 무선 전력 수신단(20)의 요구 전력량, 배터리 충전 상태, 전자 기기의 전력 소비량, 무선 전력 송신 장치의 가용 전력량 등에 기반하여 적응적으로 결정될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템에서의 감지 신호 전송 절차를 설명하기 위한 도면이다.

일 예로, 무선 전력 송신기는 3개의 송신 코일(111, 112, 113)이 장착될 수 있다. 각각의 송신 코일은 일부 영역이 다른 송신 코일과 서로 중첩될 수 있으며, 무선 전력 송신기는 각각의 송신 코일을 통해 무선 전력 수신기의 존재를 감지하기 위한 소정 감지 신호(117, 127)-예를 들면, 디지털 핑 신호-를 미리 정의된 순서로 순차적으로 송출한다.

상기 도 3에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신기는 도면 번호 110에 도시된 1차 감지 신호 송출 절차를 통해 감지 신호(117)를 순차적으로 송출하고, 무선 전력 수신기(115)로부터 신호 세기 지시자(Signal Strength Indicator, 116)가 수신된 송신 코일(111, 112)을 식별할 수 있다. 연이어, 무선 전력 송신기는 도면 번호 120에 도시된 2차 감지 신호 송출 절차를 통해 감지 신호(127)를 순차적으로 송출하고, 신호 세기 지시자(126)가 수신된 송신 코일(111, 112) 중 전력 전송 효율(또는 충전 효율)-즉, 송신 코일과 수신 코일 사이의 정렬 상태-이 좋은 송신 코일을 식별하고, 식별된 송신 코일을 통해 전력이 송출되도록-즉, 무선 충전이 이루어지도록- 제어할 수 있다.

상기의 도 3에서 보여지는 바와 같이, 무선 전력 송신기가 2회의 감지 신호 송출 절차를 수행하는 이유는 어느 송신 코일에 무선 전력 수신기의 수신 코일이 잘 정렬되어 있는지를 보다 정확하게 식별하기 위함이다.

만약, 상기한 도 3의 도면 번호 110 및 120에 도시된 바와 같이, 제1 송신 코일(111), 제2 송신 코일(112)에 신호 세기 지시자(116, 126)가 수신된 경우, 무선 전력 송신기는 제1 송신 코일(111)과 제2 송신 코일(112) 각각에 수신된 신호 세기 지시자(126)에 기반하여 가장 정렬이 잘된 송신 코일을 선택하고, 선택된 송신 코일을 이용하여 무선 충전을 수행한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.

도 4를 참조하면, 송신기로부터 수신기로의 파워 전송은 크게 선택 단계(Selection Phase, 410), 핑 단계(Ping Phase, 420), 식별 및 구성 단계(Identification and Configuration Phase, 430), 전력 전송 단계(Power Transfer Phase, 440) 단계로 구분될 수 있다.

선택 단계(410)는 파워 전송을 시작하거나 파워 전송을 유지하는 동안 특정 오류 또는 특정 이벤트가 감지되면, 천이되는 단계일 수 있다. 여기서, 특정 오류 및 특정 이벤트는 이하의 설명을 통해 명확해질 것이다. 또한, 선택 단계(410)에서 송신기는 인터페이스 표면에 물체가 존재하는지를 모니터링할 수 있다. 만약, 송신기가 인터페이스 표면에 물체가 놓여진 것이 감지되면, 핑 단계(420)로 천이할 수 있다(S401). 선택 단계(410)에서 송신기는 매우 짧은 펄스의 아날로그 핑(Analog Ping) 신호를 전송하며, 송신 코일의 전류 변화에 기반하여 인터페이스 표면의 활성 영역(Active Area)에 물체가 존재하는지를 감지할 수 있다.

핑 단계(420)에서 송신기는 물체가 감지되면, 수신기를 활성화시키고, 감지된 물체가 무선전력 수신기인지를 식별하기 위한 디지털 핑(Digital Ping)을 전송한다. 핑 단계(420)에서 송신기는 디지털 핑에 대한 응답 시그널-예를 들면, 신호 세기 지시자-을 수신기로부터 수신하지 못하면, 다시 선택 단계(410)로 천이할 수 있다(S402). 또한, 핑 단계(420)에서 송신기는 수신기로부터 파워 전송이 완료되었음을 지시하는 신호-즉, 충전 완료 신호-를 수신하면, 선택 단계(410)로 천이할 수도 있다(S403).

핑 단계(420)가 완료되면, 송신기는 수신기 식별 및 수신기 구성 및 상태 정보를 수집하기 위한 식별 및 구성 단계(430)로 천이할 수 있다(S404).

식별 및 구성 단계(430)에서 송신기는 원하지 않은 패킷이 수신되거나(unexpected packet), 미리 정의된 시간 동안 원하는 패킷이 수신되지 않거나(time out), 패킷 전송 오류가 있거나(transmission error), 파워 전송 계약이 설정되지 않으면(no power transfer contract) 선택 단계(410)로 천이할 수 있다(S405).

수신기에 대한 식별 및 구성이 완료되면, 송신기는 무선 전력을 전송하는 전력 전송 단계(240)로 천이할 수 있다(S406).

전력 전송 단계(440)에서, 송신기는 원하지 않은 패킷이 수신되거나(unexpected packet), 미리 정의된 시간 동안 원하는 패킷이 수신되지 않거나(time out), 기 설정된 파워 전송 계약에 대한 위반이 발생되거나(power transfer contract violation), 충전이 완료된 경우, 선택 단계(410)로 천이할 수 있다(S407).

또한, 전력 전송 단계(440)에서, 송신기는 송신기 상태 변화 등에 따라 파워 전송 계약을 재구성할 필요가 있는 경우, 식별 및 구성 단계(430)로 천이할 수 있다(S408).

상기한 파워 전송 계약은 송신기와 수신기의 상태 및 특성 정보에 기반하여 설정될 수 있다. 일 예로, 송신기 상태 정보는 최대 전송 가능한 파워량에 대한 정보, 최대 수용 가능한 수신기 개수에 대한 정보 등을 포함할 수 있으며, 수신기 상태 정보는 요구 전력에 대한 정보 등을 포함할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.

도 5를 참조하면, 송신기로부터 수신기로의 파워 전송은 크게 선택 단계(Selection Phase, 510), 핑 단계(Ping Phase, 520), 식별 및 구성 단계(Identification and Configuration Phase, 530), 협상 단계(Negotiation Phase, 540), 보정 단계(Calibration Phase, 550), 전력 전송 단계(Power Transfer Phase, 560) 단계 및 재협상 단계(Renegotiation Phase, 560)로 구분될 수 있다.

선택 단계(510)는 파워 전송을 시작하거나 파워 전송을 유지하는 동안 특정 오류 또는 특정 이벤트가 감지되면, 천이되는 단계일 수 있다. 여기서, 특정 오류 및 특정 이벤트는 이하의 설명을 통해 명확해질 것이다. 또한, 선택 단계(510)에서 송신기는 인터페이스 표면에 물체가 존재하는지를 모니터링할 수 있다. 만약, 송신기가 인터페이스 표면에 물체가 놓여진 것이 감지되면, 핑 단계(520)로 천이할 수 있다. 그러나 아날로그 핑은 다른 대체 수단으로 대체될 수 있다. 다른 대체 수단은 근접센서, 자기장 변화를 감지하는 홀센서, 압력센서 또는 생략 중 적어도 하나의 수단일 수 있다. 선택 단계(510)에서 송신기는 매우 짧은 펄스의 아날로그 핑(Analog Ping) 신호를 전송하며, 송신 코일 또는 1차 코일(Primary Coil)의 전류 변화에 기반하여 인터페이스 표면의 활성 영역(Active Area)에 물체가 존재하는지를 감지할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서는 선택단계(510)에서 물체가 감지되면, 충전 영역에 이물질과 함께 무선전력 수신기가 놓였는지 판단하기 위하여 품질인자 값을 측정할 수 있다. 무선 전력 송신기의 코일은 환경 변화에 의해 인덕턴스 및/또는 코일내 직렬 저항성분이 감소될 수 있고, 이로 인해 품질인자가 감소하게 된다. 측정된 품질인자를 이용하여 이물질 존재여부를 판단하기 위해, 무선전력 송신기는 이물질이 없는 상태에서 미리 측정된 기준 품질인자 값을 무선전력 수신기로부터 수신할 수 있다. (협상단계 540) 수신된 기준 품질인자 값과 측정된 품질인자 값을 비교하여 이물질 존재여부를 판단할 수 있다. 그러나 기준 품질인자 값이 낮은 무선전력수신기의 경우(무선전력 수신기의 특성에 따라 무선전력 수신기는 낮은 기준 품질인자를 가질 수 있다.), 이물질이 존재하는 경우 측정되는 품질 인자 값이 큰 차이가 없어 이물질 존재 여부를 판단하기 어려운 문제가 발생할 수 있다. 따라서 다른 판단요소를 더 고려하거나, 다른 방법을 이용하여 이물질 존재여부를 판단해야 한다.

본 발명의 또다른 실시예에서는 선택단계(510)에서 물체가 감지되면, 충전영역에 이물질과 함께 무선전력 수신기가 놓였는지 판단하기 위하여 특정 주파수 영역 내(ex 동작 주파수 영역)품질인자 값을 측정할 수 있다. 무선 전력 송신기의 코일은 환경 변화에 의해 인덕턴스 및/또는 코일 내 직렬 저항성분이 감소될 수 있고, 이로 인해 무선 전력 송신기의 코일의 공진 주파수가 변경(시프트)될 수 있다. 즉, 최대 품질인자가 측정되는 품질인자 peak 주파수가 이동할 수 있다.

일 예로, 무선 전력 수신기는 높은 투자율을 갖는 마그네틱 실드(차폐재)를 포함하기 때문에, 높은 투자율은 무선전력 송신기의 코일에서 측정되는 인덕턴스 값을 증가 시킬 수 있다. 반면에 금속물질의 이물질은 인덕턴스를 감소시킨다.

예를 들어 무선 전력 송신기의 코일의 공진 주파수가 100kHz라고 할 때, 무선전력수신기 또는 이물질이 충전영역에 올라왔을 때 달라자는 품질인자의 그래프는 아래와 같이 변경된다.

무선전력 수신기의 경우, L값이 증가시키기 때문에 공진주파수는 작아지게 되어 주파수 축상 왼쪽으로 이동(쉬프트)하게 된다.

이물질의 경우, L값을 감소시키기 때문에 공진주파수는 커지게 되어 주파수 축 상 오른쪽으로 이동(쉬프트)하게 된다.

측정된 최대 품질인자 피크(peak) 주파수(측정된 peak 주파수)를 이용하여 이물질 존재여부를 판단하기 위해, 무선전력 송신기는 이물질이 없는 상태에서 미리 측정된 기준 최대 품질인자 주파수(기준 peak 주파수) 값을 무선전력 수신기로부터 수신할 수 있다. (협상단계 540) 수신된 기준 peak 주파수 값과 측정된 peak 주파수 값을 비교하여 이물질 존재여부를 판단할 수 있다.

이 방법은 품질인자 값 비교 방법과 함께 사용될 수도 있다. 기준 품질인자 값과 측정된 품질인자값 비교 결과 큰 차이가 없는 경우(ex 10%차이 이하(참고, 10%를 초과하는 경우는 바로 이물질로 판단할 수 있다.)) 기준 peak 주파수와 측정된 peak 주파수를 비교하여 이물질을 판단할 수 있다. 자세한 비교 방법은 아래의 도1-30의 실시예에서 설명한다.

핑 단계(520)에서 송신기는 물체가 감지되면, 수신기를 활성화시키고, 감지된 물체가 무선 전력 수신기인지를 식별하기 위한 디지털 핑(Digital Ping)을 전송한다. 핑 단계(520)에서 송신기는 디지털 핑에 대한 응답 시그널-예를 들면, 신호 세기 패킷-을 수신기로부터 수신하지 못하면, 다시 선택 단계(510)로 천이할 수 있다. 또한, 핑 단계(520)에서 송신기는 수신기로부터 파워 전송이 완료되었음을 지시하는 신호-즉, 충전 완료 패킷-을 수신하면, 선택 단계(510)로 천이할 수도 있다.

핑 단계(520)가 완료되면, 송신기는 수신기를 식별하고 수신기 구성 및 상태 정보를 수집하기 위한 식별 및 구성 단계(530)로 천이할 수 있다.

식별 및 구성 단계(530)에서 송신기는 원하지 않은 패킷이 수신되거나(unexpected packet), 미리 정의된 시간 동안 원하는 패킷이 수신되지 않거나(time out), 패킷 전송 오류가 있거나(transmission error), 파워 전송 계약이 설정되지 않으면(no power transfer contract) 선택 단계(510)로 천이할 수 있다.

송신기는 식별 및 구성 단계(530)에서 수시된 구성 패킷(Configuration packet)의 협상 필드(Negotiation Field) 값에 기반하여 협상 단계(540)로의 진입이 필요한지 여부를 확인할 수 있다.

확인 결과, 협상이 필요하면, 송신기는 협상 단계(540)로 진입하여 소정 FOD 검출 절차를 수행할 수 있다.

반면, 확인 결과, 협상이 필요하지 않은 경우, 송신기는 곧바로 전력 전송 단계(560)로 진입할 수도 있다.

협상 단계(540)에서, 송신기는 기준 품질 인자 값 또는 기준 최대 품질인자 peak 주파수가 포함된 FOD(Foreign Object Detection) 상태 패킷을 수신할 수 있다. 이때, 송신기는 기준 품질 인자 값 또는 기준 최대 품질인자 peak 주파수에 기반하여 FO 검출을 위한 임계치를 결정할 수 있다.

송신기가 기준 품질 인자 값 또는 기준 최대 품질인자 peak 주파수에 기반하여 FO 검출을 위한 임계치를 결정하는 다양한 방법들에 대해서는 후술할 도면의 설명을 통해 상세히 설명하기로 한다.

송신기는 결정된 임계치 및 현재 측정된 품질 인자 값을 이용하여 충전 영역에 FO가 존재하는지를 검출할 수 있으며, FO 검출 결과에 전력 전송을 제어할 수 있다.

일 예로, FO가 검출된 경우, 송신기는 선택 단계(510)로 회귀할 수 있다. 반면, FO가 검출되지 않은 경우, 송신기는 보정 단계(550)를 거쳐 전력 전송 단계(560)로 진입할 수도 있다. 상세하게, 송신기는 FO가 검출되지 않은 경우, 보정 단계(550)에서 송신기는 수신기에 수신된 전력의 세기를 결정하고, 송신기에서 전송한 전력의 세기를 결정하기 위해 수신기와 송신기에서의 전력 손실을 측정할 수 있다. 즉, 송신기는 보정 단계(550)에서 송신기의 송신 파워와 수신기의 수신 파워 사이의 차이에 기반하여 전력 손실을 예측할 수 있다. 일 실시예에 따른 송신기는 예측된 전력 손실을 반영하여 FOD 검출을 위한 임계치를 보정할 수도 있다.

전력 전송 단계(540)에서, 송신기는 원하지 않은 패킷이 수신되거나(unexpected packet), 미리 정의된 시간 동안 원하는 패킷이 수신되지 않거나(time out), 기 설정된 파워 전송 계약에 대한 위반이 발생되거나(power transfer contract violation), 충전이 완료된 경우, 선택 단계(510)로 천이할 수 있다.

또한, 전력 전송 단계(440)에서, 송신기는 송신기 상태 변화 등에 따라 파워 전송 계약을 재구성할 필요가 있는 경우, 재협상 단계(570)로 천이할 수 있다. 이때, 재협상이 정상적으로 완료되면, 송신기는 전력 전송 단계(560)로 회귀할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.

도 6을 참조하면 무선 전력 송신기(600)는 크게, 전력 변환부(610), 전력 전송부(620), 통신부(630), 제어부(640), 센싱부(650)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기한 무선 전력 송신기(600)의 구성은 반드시 필수적인 구성은 아니어서, 그보다 많거나 적은 구성 요소를 포함하여 구성될 수도 있음을 주의해야 한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 전력 변환부(610)는 전원부(660)로부터 전원이 공급되면, 이를 소정 세기의 전력으로 변환하는 기능을 수행할 수 있다.

이를 위해, 전력 변환부(610)는 DC/DC 변환부(611), 증폭기(612)를 포함하여 구성될 수 있다. DC/DC 변환부(611)는 전원부(650)로부터 공급된 DC 전력을 제어부(640)의 제어 신호에 따라 특정 세기의 DC 전력으로 변환하는 기능을 수행할 수 있다.

이때, 센싱부(650)는 DC 변환된 전력의 전압/전류 등을 측정하여 제어부(640)에 제공할 수 있다. 또한, 센싱부(650)는 과열 발생 여부 판단을 위해 무선 전력 송신기(600)의 내부 온도를 측정하고, 측정 결과를 제어부(640)에 제공할 수도 있다. 일 예로, 제어부(640)는 센싱부(650)에 의해 측정된 전압/전류 값에 기반하여 적응적으로 전원부(650)로부터의 전원 공급을 차단하거나, 증폭기(612)에 전력이 공급되는 것을 차단할 수 있다. 이를 위해, 전력 변환부(610)의 일측에는 전원부(650)로부터 공급되는 전원을 차단하거나, 증폭기(612)에 공급되는 전력을 차단하기 위한 소정 전력 차단 회로가 가 더 구비될 수도 있다.

증폭기(612)는 DC/DC 변환된 전력의 세기를 제어부(640)의 제어 신호에 따라 조정할 수 있다. 일 예로, 제어부(640)는 통신부(630)를 통해 무선 전력 수신기의 전력 수신 상태 정보 또는(및) 전력 제어 신호를 수신할 수 있으며, 수신된 전력 수신 상태 정보 또는(및) 전력 제어 신호에 기반하여 증폭기(612)의 증폭률을 동적으로 조정할 수 있다. 일 예로, 전력 수신 상태 정보는 정류기 출력 전압의 세기 정보, 수신 코일에 인가되는 전류의 세기 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 전력 제어 신호는 전력 증가를 요청하기 위한 신호, 전력 감소를 요청하기 위한 신호 등을 포함할 수 있다.

전력 전송부(620)는 다중화기(621)(또는 멀티플렉서), 송신 코일(622)을 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 전력 전송부(620)는 전력 전송을 위한 특정 동작 주파수를 생성하기 위한 반송파 생성기(미도시)를 더 포함할 수도 있다.

반송파 생성기는 다중화기(621)를 통해 전달 받은 증폭기(612)의 출력 DC 전력을 특정 주파수를 갖는 AC 전력으로 변환하기 위한 특정 주파수를 생성할 수 있다. 이상의 설명에서는 반송파 생성기에 의해 생성된 교류 신호가 다중화기(621)의 출력단에 믹싱되어 교류 전력이 생성되는 것으로 설명되고 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 다른 일 예는 증폭기(612) 이전단 또는 이후단 또는 증폭기(612)를 대신하여 구비되는 인버터를 통해 AC 전력이 생성될 수도 있음을 주의해야 한다. 여기서, 인버터는 하프 브릿지(Half Bridge) 인버터, 풀 브릿지(Full Bridge) 인버터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른각각의 송신 코일에 전달되는 AC 전력의 주파수가 서로 상이할 수도 있음을 주의해야 한다. 본 발명의 다른 일 실시예는 LC 공진 특성을 송신 코일마다 상이하게 조절하는 기능이 구비된 소정 주파수 제어기를 이용하여 각각의 송신 코일 별 공진주파수를 상이하게 설정할 수도 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 전력 전송부(620)는 증폭기(612)의 출력 전력이 송신 코일에 전달되는 것을 제어하기 위한 다중화기(621)와 복수의 송신 코일(622)-즉, 제1 내지 제n 송신 코일-을 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(640)는 복수의 무선 전력 수신기가 연결된 경우, 송신 코일 별 시분할 다중화를 통해 전력을 전송할 수도 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(600)에 3개의 무선 전력 수신기-즉, 제1 내지 3 무선 전력 수신기-가 각각 3개의 서로 다른 송신 코일-즉, 제1 내지 3 송신 코일-을 통해 식별된 경우, 제어부(640)는 다중화기(621)를 제어하여, 특정 타임 슬롯에 특정 송신 코일을 전력이 송출될 수 있도록 제어할 수 있다. 이때, 송신 코일 별 할당된 타임 슬롯의 길이에 따라 해당 무선 전력 수신기로 전송되는 전력의 양이 제어될 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 다른 일 예는 송신 코일 별 할당된 타일 슬롯 동안의 증폭기(612) 증폭률을 제어하여 무선 전력 수신기 별 송출 전력을 제어할 수도 있다.

제어부(640)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 제1 내지 제n 송신 코일(622)을 통해 감지 신호가 순차적으로 송출될 수 있도록 다중화기다중화기(621)를 제어할 수 있다. 이때, 제어부(640)는 감지 신호가 전송될 시점을 타이머(655)를 이용하여 식별할 수 있으며, 감신 신호 전송 시점이 도래하면, 다중화기(621)를 제어하여 해당 송신 코일을 통해 감지 신호가 송출될 수 있도록 제어할 수 있다. 일 예로, 타이머(650)는 핑 전송 단계 동안 소정 주기로 특정 이벤트 신호를 제어부(640)에 송출할 수 있으며, 제어부(640)는 해당 이벤트 신호가 감지되면, 다중화기(621)를 제어하여 해당 송신 코일을 통해 디지털 핑이 송출될 수 있도록 제어할 수 있다.

또한, 제어부(640)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 복조부(632)로부터 어느 송신 코일을 통해 신호 세기 지시자(Signal Strength Indicator)가 수신되었는지를 식별하기 위한 소정 송신 코일 식별자 및 해당 송신 코일을 통해 수신된 신호 세기 지시자를 수신할 수 있다. 연이어, 제2차 감지 신호 송출 절차에서 제어부(640)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 신호 세기 지시자가 수신된 송신 코일(들)을 통해서만 감지 신호가 송출될 수 있도록 다중화기(621)를 제어할 수도 있다. 다른 일 예로, 제어부(640)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 신호 세기 지시자가 수신된 송신 코일이 복수개인 경우, 가장 큰 값을 갖는 신호 세기 지시자가 수신된 송신 코일을 제2차 감지 신호 송출 절차에서 감지 신호를 가장 먼저 송출할 송신 코일로 결정하고, 결정 결과에 따라 다중화기(621)를 제어할 수도 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전력 전송부(620)는 하나의 송신코일을 포함하는 구성될 수도 있다.

변조부(631)는 제어부(640)에 의해 생성된 제어 신호를 변조하여 다중화기(621)에 전달할 수 있다. 여기서, 제어 신호를 변조하기 위한 변조 방식은 FSK(Frequency Shift Keying) 변조 방식, 맨체스터 코딩(Manchester Coding) 변조 방식, PSK(Phase Shift Keying) 변조 방식, 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation) 방식, 차등 2단계(Differential bi-phase) 변조 방식 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

복조부(632)는 송신 코일을 통해 수신되는 신호가 감지되면, 감지된 신호를 복조하여 제어부(640)에 전송할 수 있다. 여기서, 복조된 신호에는 신호 세기 지시자, 무선 전력 전송 중 전력 제어를 위한 오류 정정(EC:Error Correction) 지시자, 충전 완료(EOC: End Of Charge) 지시자, 과전압/과전류/과열 지시자 등이 포함될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 전력 수신기의 상태를 식별하기 위한 각종 상태 정보가 포함될 수 있다.

또한, 복조부(632)는 복조된 신호가 어느 송신 코일로부터 수신된 신호인지를 식별할 수 있으며, 식별된 송신 코일에 상응하는 소정 송신 코일 식별자를 제어부(640)에 제공할 수도 있다.

또한, 복조부(632)는 송신 코일(623)을 통해 수신된 신호를 복조하여 제어부(640)에 전달할 수 있다. 일 예로, 복조된 신호는 신호 세기 지시자를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 복조 신호는 무선 전력 수신기의 각종 상태 정보를 포함할 수 있다.

일 예로, 무선 전력 송신기(600)는 무선 전력 전송에 사용되는 동일한 주파수를 이용하여 무선 전력 수신기와 통신을 수행하는 인밴드(In-Band) 통신을 통해 상기 신호 세기 지시자를 획득할 수 있다.

또한, 무선 전력 송신기(600)는 송신 코일(622)을 이용하여 무선 전력을 송출할 수 있을 뿐만 아니라 송신 코일(622)을 통해 무선 전력 수신기와 각종 정보를 교환할 수도 있다. 다른 일 예로, 무선 전력 송신기(600)는 송신 코일(622)-즉, 제1 내지 제n 송신 코일)에 각각 대응되는 별도의 코일을 추가로 구비하고, 구비된 별도의 코일을 이용하여 무선 전력 수신기와 인밴드 통신을 수행할 수도 있음을 주의해야 한다.

이상이 도 6의 설명에서는 무선 전력 송신기(600)와 무선 전력 수신기가 인밴드 통신을 수행하는 것을 예를 들어 설명하고 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 무선 전력 신호 전송에 사용되는 주파수 대역과 상이한 주파수 대역을 통해 근거리 양방향 통신을 수행할 수 있다. 일 예로, 근거리 양방향 통신은 저전력 블루투스 통신, RFID 통신, UWB 통신, 지그비 통신 중 어느 하나일 수 있다.

특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기(600)는 무선 전력 수신기의 요청에 따라 고속 충전 모드 및 일반 저전력 충전 모드를 적응적으로 제공할할 수도 있다.

무선 전력 송신기(600)는 고속 충전 모드가 지원 가능한 경우, 소정 패턴의 신호-이하 설명의 편의를 위해, 제1 패킷이라 명함-를 송출할 수 있다. 무선 전력 수신기(600)는 제1 패킷이 수신되면, 접속중인 무선 전력 송신기(600)가 고속 충전이 가능함을 식별할 수 있다.

특히, 무선 전력 수신기는 고속 충전이 필요한 경우, 고속 충전을 요청하는 소정 제1 응답 패킷을 무선 전력 송신기(6000에 전송할 수 있다.

특히, 무선 전력 송신기(600)는 상기 제1 응답 패킷이 수신 후 소정 시간이 경과하면, 자동으로 고속 충전 모드로 전환하여 고속 충전을 개시할 수 있다.

일 예로, 무선 전력 송신기(600)의 제어부(640)는 상기한 도 4 내지 도 5의 전력 전송 단계(440 또는 540)로 천이한 경우, 제1 패킷이 송신 코일(622)을 통해 송출되도록 제어할 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 다른 일 예는 상기 도 4의 식별 및 구성 단계(430) 또는 도 5의 식별 단계(530)에서 제1 패킷이 송출될 수도 있다.

본 발명의 또 다른 일 실시예는 무선 전력 송신기(600)가 송출하는 디지털 핑 신호에 고속 충전 지원 가능 여부를 식별할 수 있는 정보가 인코딩되어 전송될 수도 있음을 주의해야 한다.

무선 전력 수신기는 전력 전송 단계의 어느 시점에서든 고속 충전이 필요하면, 충전 모드가 고속 충전으로 설정된 소정 충전 모드 패킷을 무선 전력 송신기(600)에 전송할 수도 있다. 여기서, 충전 모드 패킷의 세부 구성은 후술할 도 8 내지 12의 설명을 통해 보다 명확히 하도록 한다.물론, 무선 전력 송신기(600)와 무선 전력 수신기는 충전 모드가 고속 충전 모드로 변경된 경우, 고속 충전 모드에 상응하는 전력이 송출 및 수신 가능할 수 있도록 내부 동작을 제어할 수 있다. 일 예로, 충전 모드가 일반 저전력 충전 모드에서 고속 충전 모드로 변경된 경우, 과전압(Over Voltage) 판단 기준, 과열(Over Temperature) 판단 기준, 저전압(Low Voltage)/고전압(High Voltage) 판단 기준, 최적 전압 레벨(Optimum Voltage Level), 전력 제어 옵셋 등의 값이 변경 설정될 수 있다.

일 예로, 충전 모드가 일반 저전력 충전 모드에서 고속 충전 모드로 변경된 경우, 과전압(Over Voltage) 판단을 위한 임계 전압이 고속 충전이 가능하도록 높게 설정될 수 있다. 또 다른 일 예로, 과열 발생 여부를 판단하기 임계 온도가 고속 충전에 따른 온도 상승을 고려하여 높게 설정될 수 있다. 또 다른 일 예로, 송신단에서의 전력이 제어되는 최소 레벨을 의미하는 전력 제어 옵셋 값은 고속 충전 모드에서 빠르게 원하는 목표 전력 레벨로 수렴 가능하도록 일반 저전력 충전 모드에 비해 큰 값으로 설정될 수도 있다.

도 7은 상기 도 6에 따른 무선 전력 송신기와 연동되는 무선 전력 수신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.

도 7을 참조하면, 무선 전력 수신기(700)는 수신 코일(710), 정류기(720), 직류/직류 변환기(DC/DC Converter, 730), 부하(740), 센싱부(750), 통신부(760), 주제어부(770)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 통신부(760)는 복조부(761) 및 변조부(762)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기한 도 7의 예에 도시된 무선 전력 수신기(700)는 인밴드 통신을 통해 무선 전력 송신기(600)와 정보를 교환할 수 있는 것으로 도시되어 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 통신부(760)는 무선 전력 신호 전송에 사용되는 주파수 대역과는 상이한 주파수 대역을 통해 근거리 양방향 통신을 제공할 수도 있다.

수신 코일(710)을 통해 수신된 AC 전력은 정류부(720)에 전달할 수 있다. 정류기(720)는 AC 전력을 DC 전력으로 변환하여 직류/직류 변환기(730)에 전송할 수 있다. 직류/직류 변환기(730)는 정류기 출력 DC 전력의 세기를 부하(740)에 의해 요구되는 특정 세기로 변환한 후 부하(740)에 전달할 수 있다.

센싱부(750)는 정류기(720) 출력 DC 전력의 세기를 측정하고, 이를 주제어부(770)에 제공할 수 있다. 또한, 센싱부(750)는 무선 전력 수신에 따라 수신 코일(710)에 인가되는 전류의 세기를 측정하고, 측정 결과를 주제어부(770)에 전송할 수도 있다. 또한, 센싱부(750)는 무선 전력 수신기(700)의 내부 온도를 측정하고, 측정된 온도 값을 주제어부(770)에 제공할 수도 있다.

일 예로, 주제어부(770)는 측정된 정류기 출력 DC 전력의 세기가 소정 기준치 와 비교하여 과전압 발생 여부를 판단할 수 있다. 판단 결과, 과전압이 발생된 경우, 과전압이 발생되었음을 알리는 소정 패킷을 생성하여 변조부(762)에 전송할 수 있다. 여기서, 변조부(762)에 의해 변조된 신호는 수신 코일(710) 또는 별도의 코일(미도시)을 통해 무선 전력 송신기(600)에 전송될 수 있다. 또한, 주제어부(770)는 정류기 출력 DC 전력의 세기가 소정 기준치 이상인 경우, 감지 신호가 수신된 것으로 판단할 수 있으며, 감지 신호 수신 시, 해당 감지 신호에 대응되는 신호 세기 지시자가 변조부(762)를 통해무선 전력 송신기(600)에 전송될 수 있도록 제어할 수 있다. 다른 일 예로, 복조부(761)는 수신 코일(710)과 정류기(720) 사이의AC 전력 신호 또는 정류기(720) 출력 DC 전력 신호를 복조하여 감지 신호의 수신 여부를 식별한 후 식별 결과를 주제어부(770)에 제공할 수 있다. 이때, 주제어부(770)는 감지 신호에 대응되는 신호 세기 지시자가 변조부(761)를 통해 전송될 수 있도록 제어할 수 있다.

특히, 본 발명의 실시예에 따른 주제어부(770)는 복조부(760)에 의해 복조된 정보에 기반하여 접속된 무선 전력 송신기가 고속 충전이 가능한 무선 전력 송신기인지 여부를 판단할 수도 있다.

또한, 주제어부(770)는 상기 도 1의 전자 기기(30)로부터 고속 충전을 요청하는 소정 고속 충전 요청 신호가 수신된 경우, 수신된 고속 충전 요청 신호에 대응되는 충전 모드 패킷을 생성하여 변조부(761)에 전송할 수 있다. 여기서, 전자 기기로부터의 고속 충전 요청 신호는 소정 사용자 인터페이스상에서의 사용자 메뉴 선택에 따라 수신될 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 주제어부(770)는 접속된 무선 전력 송신기가 고속 충전 모드를 지원하는 것이 확인된 경우, 배터리 잔량에 기반하여 자동으로 무선 전력 송신기에 고속 충전을 요청하거나 무선 전력 송신기가 고속 충전을 중단하고 일반 저전력 충전 모드로 전환하도록 제어할 수도 있다.

또 다른 일 실시예에 따른 주제어부(770)는 일반 저전력 충전 모드로의 충전 중 전기 기기의 소비 전력을 실시간 모니터링할 수도 있다. 만약, 전자 기기의 소비 전력이 소정 기준치 이상인 경우, 주제어부(770)는 고속 충전 모드로의 전환을 요청하는 소정 충전 모드 패킷을 생성하여 변조부(761)에 전송할 수도 있다.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 주제어부(770)는 센싱부(750)에 의해 측정된 내부 온도 값을 소정 기준치와 비교하여 과열 발생 여부를 판단할 수 있다. 만약, 고속 충전 중 과열이 발생된 경우, 주제어부(770)는 무선 전력 송신기가 일반 저전력 충전 모드로 전환하도록 충전 모드 패킷을 생성하여 전송할 수도 있다.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 주제어부(770)는 배터리 충전률, 내부 온도, 정류기 출력 전압의 세기, 전자 기기에 탑재된 CPU 사용율, 사용자 메뉴 선택 중 적어도 하나에 기반하여 충전 모드의 변경이 필요한지 여부를 판단하고, 상기 판단 결과, 상기 충전 모드의 변경이 필요하면, 상기 변경할 충전 모드 값이 포함된 충전 모드 패킷을 생성하여 상기 무선 전력 송신기에 전송할 수도 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 신호의 변조 및 복조 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 8의 도면 번호 810에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20)은 동일한 주기를 가지는 내부 클락 시그널에 기반하여 전송 대상 패킷을 인코딩하거나 디코딩할 수 있다.

이하에서는 상기 도 1 내지 도 8을 참조하여, 전송 대상 패킷의 인코딩 방법을 상세히 설명하기로 한다.

상기 도 1을 참조하면, 무선 전력 송신단(10) 또는 무선 전력 수신단(20)가 특정 패킷을 전송하지 않는 경우, 무선 전력 신호는 도 1의 도면 번호 41에 도시된 바와 같이, 특정 주파수를 가진 변조되지 않은 교류 신호일 수 있다. 반면, 무선 전력 송신단(10) 또는 무선 전력 수신단(20)이 특정 패킷을 전송하는 경우, 무선 전력 신호는 도 1의 도면 번호 42에 도시된 바와 같이, 특정 변조 방식으로 변조된 교류 신호일 수 있다. 일 예로, 변조 방식은 진폭 변조 방식, 주파수 변조 방식, 주파수 및 진폭 변조 방식, 위상 변조 방식 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

무선 전력 송신단(10) 또는 무선 전력 수신단(20)에 의해 생성된 패킷의 이진 데이터는 도면 번호 820과 같이 차등 2단계 인코딩(Differential bi-phase encoding) 이 적용될 수 있다. 상세하게, 차등 2단계 인코딩은 데이터 비트 1을 인코딩하기 위하여 두 번의 상태 전이(transitions)를 갖도록 하고, 데이터 비트 0을 인코딩하기 위하여 한 번의 상태 전이를 갖도록 한다. 즉, 데이터 비트 1은 상기 클럭 신호의 상승 에지(rising edge) 및 하강 에지(falling edge)에서 HI 상태 및 LO 상태간의 전이가 발생하도록 인코딩된 것이고, 데이터 비트 0은 상기 클럭 신호의 상승 에지에서 HI 상태 및 LO 상태간의 전이가 발생하도록 인코딩된 것일 수 있다.

인코딩된 이진 데이터는 상기 도면 번호 830에 도시된 바와 같은, 바이트 인코딩 기법이 적용될 수 있다. 도면 번호 830을 참조하면, 일 실시예에 따른 바이트 인코딩 기법은 8비트의 인코딩된 이진 비트 스트림에 대해 해당 비트 스트림의 시작과 종류를 식별하기 위한 시작 비트(Start Bit) 및 종료 비트(Stop Bit), 해당 비트 스트림(바이트)의 오류 발생 여부를 감지하기 위한 페리티 비트(Parity Bit)가 삽입하는 방법일 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른, 패킷 포맷을 설명하기 위한 도면이다.

도 9를 참조하면, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20) 사이의 정보 교환에 사용되는 패킷 포맷(900)은 해당 패킷의 복조를 위한 동기 획득 및 해당 패킷의 정확한 시작 비트를 식별하기 위한 프리엠블(Preamble, 910) 필드, 해당 패킷에 포함된 메시지의 종류를 식별하기 위한 헤더(Header, 920) 필드, 해당 패킷의 내용(또는 페이로드(Payload))를 전송하기 위한 메시지(Message, 930) 필드 및 해당 패킷에 오류가 발생되었는지 여부를 식별하기 위한 체크썸(Checksum, 940) 필드를 포함하여 구성될 수 있다.

도 9에 도시된 바와 같이, 패킷 수신단은 헤더(920) 값에 기반하여 해당 패킷에 포함된 메시지(930)의 크기를 식별할 수도 있다.

또한, 헤더(920)는 무선 전력 전송 절차의 각 단계별로 정의될 수 있으며, 일부, 헤더(920) 값은 서로 다른 단계에서 동일한 값이 정의될 수도 있다. 일 예로, 도 9를 참조하면, 핑 단계의 전력 전송 종료(End Power Transfer) 및 전력 전송 단계의 전력 전송 종료에 대응되는 헤더 값은 0x02로 동일할 수 있음을 주의해야 한다.

메시지(930)는 해당 패킷의 송신단에서 전송하고자 하는 데이터를 포함한다. 일 예로, 메시지(930) 필드에 포함되는 데이터는 상대방에 대한 보고 사항(report), 요청 사항(request) 또는 응답 사항(response)일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 패킷(900)은 해당 패킷을 전송한 송신단을 식별하기 위한 송신단 식별 정보, 해당 패킷을 수신할 수신단을 식별하기 위한 수신단 식별 정보 중 적어도 하나가 더 포함될 수도 있다. 여기서, 송신단 식별 정보 및 수신단 식별 정보는 IP 주소 정보, MAC 주소 정보, 제품 식별 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 충전 시스템상에서 수신단 및 송신단을 구분할 수 있는 정보이면 족하다.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 패킷(900)은 해당 패킷이 복수의 장치에 의해 수신되어야 하는 경우, 해당 수신 그룹을 식별하기 위한 소정 그룹 식별 정보가 더 포함될 수도 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기에서 무선 전력 송신기로 전송되는 패킷의 종류를 설명하기 위한 도면이다.

도 10을 참조하면, 무선 전력 수신기에서 무선 전력 송신기로 전송하는 패킷은 감지된 핑 신호의 세기 정보를 전송하기 위한 신호 세기(Signal Strength) 패킷, 송신기가 전력 전송을 중단하도록 요청하기 위한 전력 전송 종류(End Power Transfer), 제어 제어를 위한 제어 오류 패킷 수신 후 실제 전력을 조정하기까지 대기하는 시간 정보를 전송하기 위한 전력 제어 보류(Power Control Hold-off) 패킷, 수신기의 구성 정보를 전송하기 위한 구성 패킷, 수신기 식별 정보를 전송하기 위한 식별 패킷 및 확장 식별 패킷, 일반 요구 메시지를 전송하기 위한 일반 요구 패킷, 특별 요구 메시지를 전송하기 위한 특별 요구 패킷, FO 검출을 위한 기준 품질 인자 값을 전송하기 위한 FOD 상태 패킷, 송신기의 송출 전력을 제어하기 위한 제어 오류 패킷, 재협상 개시를 위한 재협상 패킷, 수신 전력의 세기 정보를 전송하기 위한 24비트 수신 전력 패킷 및 8비트 수신 전력 패킷 및 현재 부하의 충전 상태 정보를 전송하기 위한 충전 상태 패킷을 포함할 수 있다.

상기한 무선 전력 수신기에서 무선 전력 송신기로 전송하는 패킷들은 무선 전력 전송에 사용되는 주파수 대역과 동일한 주파수 대역을 이용한 인밴드 통신을 이용하여 전송될 수 있다.

도 11은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 FOD 상태 패킷의 메시지 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 11을 참조하면, FOD 상태 패킷 메시지(1140)는 1바이트의 길이를 가질 수 있으며, 6비트 길이의 최대 품질 인자 값을 위한 동작 주파수(Operating Frequency for Maximum Quality Factor Value, 1140) 필드 및 2비트 길이의 모드(Mode, 1142) 필드를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 최대 품질 인자 값을 가지는 동작 주파수에서 측정된 품질 인자 값보다 높은 품질 인자 값이 측정되는 상위 대역의 동작 주파수가 존재하면, 충전 영역에 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 여기서, 상위 대역의 동작 주파수는 동작 주파수 대역 내 최대 품질 인자 값을 가지는 동작 주파수보다 큰 어떤 주파수를 의미한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 최대 품질 인자 값을 가지는 동작 주파수보다 상위 대역의 품질인자 peak 동작 주파수(핑 단계 이전 측정된 품질인자 값 중, 최대 품질 인자 값이 측정되는 동작 주파수)가 존재하면, 충전 영역에 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.

일 예로, 최대 품질 인자 값을 위한 동작 주파수(1141)는 상기 도 5의 식별 및 구성 단계(530)에서 확인된 무선 전력 송신기의 타입에 상응하는 최대 품질 인자 값을 위한 동작 주파수일 수 있다. 일 예로, 이를 위해 무선 전력 수신기에는 접속 가능한 무선 전력 송신기 타입 별 최대 품질 인자 값을 위한 동작 주파수 정보가 소정 기록 영역에 유지될 수 있다. 최대 품질 인자 값을 위한 동작 주파수는 무선 전력 송신기의 전력 등급, 디자인 형태, 제조사, 적용된 표준 등에 따라 상이할 수 있다.

따라서, 해당 무선 전력 수신기와 관련하여 어느 동작 주파수 또는 어느 동작 주파수 범위에서 최대 품질 인자 값을 가지는지가 확인되면, 해당 무선 전력 송신기는 이물질의 존재 여부를 탐색하기 위해 품질 인자 값을 측정해야 하는 주파수 범위가 최소화될 수 있다. 즉, 무선 전력 송신기는 최대 품질 인자 값을 위한 동작 주파수보다 낮은 주파수 대역에 대한 품질 인자 값 측정을 수행하지 않아도 된다.

다른 일 예로, 최대 품질 인자 값을 위한 동작 주파수(1141)는 WPC 표준에 정의된 특정 코일 타입-예를 들면, MP-A1 타입일 수 있으나, 이에 한정되지는 않음-의 송신 코일이 장착된 무선 전력 송신기에 상응하는 최대 품질 인자 값을 위한 동작 주파수일 수도 있다. 이는 MP-A1타입을 기준으로, 다른 타입의 무선 전력 송신기가 디자인적 차이와 제품 특성을 고려하여, 수신된 최대 품질 인자값 크기를 조정(scaling)하여 이물질 존재여부 판단에 사용할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 상기한 도 5의 핑 단계(520)(또는 핑 단계 이전)에서 동작 주파수 대역 중 특정 상한 주파수에 대한 품질 인자 값 a1을 측정하여 저장할 수 있다. 또는 기설정된 주파수 범위(동작 주파수 범위 내)에서 측정한 품질 인자 중 최대 품질인자와 상기 최대 품질인자가 측정되는 주파수를 저장할 수 있다. 이 후, 무선 전력 송신기는 협상 단계(540)에서 FOD 상태 패킷(1140)을 통해 수신된 최대 품질 인자 값을 위한 동작 주파수(1141)에서 품질 인자 값 a2를 측정하고, a1이 a2보다 크면, 충전 영역에 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수도 있다. 또는, 무선 전력 송신기는 협상단계(540)에서 FOD 상태 패킷(1140)을 통해 수신된 최대 품질 인자 값을 위한 동작 주파수와 핑단계(520)(또는 핑 단계 이전)에서 측정된 최대 품질인자가 측정되는 주파수를 비교하여 이물질 존재 여부를 판단할 수 있다.

핑 단계(520)에서 측정된 최대 품질인자가 측정되는 주파수가 수신된 최대 품질인자 동작주파수보다 크면 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 이 원리에 대해서는 아래에서 상세히 설명한다.

본 실시예에서는 무선 전력 송신기가 핑 단계(520)(또는 핑단계 이전)에서 동작 주파수 대역 중 상한 주파수에 대한 품질 인자 값만을 측정할 수도 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 다른 실시예는 하한 주파수 및 상한 주파수에 대한 품질 인자 값을 모두 측정할 수도 있다. 또 다른 실시예는 하한 주파수부터 상한 주파수까지 스위핑하여 각 주파수별 품질 인자 값을 측정할 수 있다.

또 다른 실시예는 특정 주파수 영역 내에서 스위핑하여 각 주파수 별 품질 인자 값을 측정할 수 있다.

일 실시예에 따른 최대 품질 인자 값을 위한 동작 주파수(1141) 필드에는 동작 주파수 내 하한 주파수-즉, 최저 주파수-로부터의 주파수 옵셋 값이 기록될 수 있다. 이때, 옵셋 단위는 실제 10KHz를 의미할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 그보다 작거나 클 수도 있다. 일 예로, 해당 무선 전력 송신기의 동작 주파수 대역이 하한 주파수 100KHz에서 상한 주파수 300KHz 사이이고, 옵셋 단위가 10KHz이고, 최대 품질 인자 값을 위한 동작 주파수(1141) 필드에 기록된 값이 이진수 000011이면, 실제 최대 품질 인자 값을 위한 주파수는 130KHz(100KHz+3*10KHz)일 수 있다.

또 다른 실시예로, 무선전력 송신기는 핑단계 이전, 전체 동작주파수 대역 또는 전체 동작 주파수 대역 중 특정 주파수 대역을 스위핑하여 품질 인자 값을 측정할 수 있다.

또 다른 실시예로, 도 11의 최대 품질인자 값을 위한 동작 주파수가 삽입되는 필드(1141) 대신 기준 품질 인자 값보다 기 설정된 값(or 비율)만큼 품질 인자 값이 낮아지는 동작 주파수 값이 필드(1141)에 삽입될 수도 있다.

무선 전력 송신기는 핑 단계(520)(또는 핑단계 이전)에서 기준 동작 주파수(예를들어 품질인자 값을 측정하기 위한 동작 주파수는 100kHz이다.)에서 측정된 품질인자 값(B1)과 상기 수신된 동작주파수 보다 큰 동작주파수에서 측정한 품질인자 값(B2)을 비교하여 이물질 존재여부를 판단할 수 있다.

이 때, B1 보다 B2가 크면 이물질이 존재한다고 판단할 수 있다.

도 12는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 FOD 상태 패킷의 메시지 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 12를 참조하면, FOD 상태 패킷 메시지(1150)는 2바이트의 길이를 가질 수 있으며, 6비트 길이의 최대 품질 인자 값을 위한 동작 주파수(Operating Frequency for Maximum Quality Factor Value, 1151) 필드, 2비트 길이의 모드(Mode, 1152) 필드 및 1바이트 길이의 기준 품질 인자 값(Reference Quality Factor Value, 1153)을 포함하여 구성될 수 있다.

무선 전력 송신기는 모드(1152) 값을 통해 수신된 FOD 상태 패킷에 최대 품질 인자 값을 위한 동작 주파수(1151)이 포함되었는지를 확인할 수도 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 모드(1152) 값에 관계 없이 FOD 상태 패킷에는 항상 최대 품질 인자 값을 위한 동작 주파수(1151)이 포함될 수도 있다.

무선전력 송신기는 도 12의 FOD 상태 패킷을 수신하면, 기준 품질 인자값과 핑단계(520)(또는 핑단계 이전)에서 측정된 품질인자 값과 비교하여 이물질의 존재 여부를 판단할 수도 있고(방법 1), 또는 최대 품질 인자 값을 위한 동작 주파수와 핑단계(520)(또는 핑단계 이전)에서 측정된 최대 품질 인자 값에 대응하는 최대 동작 주파수를 비교하여 이물질의 존재 여부를 판단할 수도 있다(방법 2, 도 11의 실시예들).

또는, 복합적인 방법으로 이물질의 존재 여부를 판단할 수도 있다.

일 실시예로, 무선전력 송신기는 방법 1로 이물질 존재 여부를 판단할 수 있다. 이때 수신된 기준품질 인자 값을 기반으로 두 개의 임계값(임계값 1:Q_Threshold 1 및 임계값 2: Q_Threshold 2)을 결정할 수 있다. 임계값 1은 임계값 2보다 높은 값을 갖는다.

핑단계(520) 이전 측정된 품질 인자 값이 임계값 2보다 작으면, 무선전력 송신기는 이물질이 존재한다고 판단할 수 있다.

핑단계(520) 이전 측정된 품질 인자 값이 임계값 1보다 작고 임계값 2보다 크거나 같으면, 무선전력 송신기는 방법 2를 통해 이물질이 존재여부를 판단할 수 있다.

도 13은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 FOD 상태 패킷의 메시지 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 13을 참조하면, FOD 상태 패킷 메시지(1160)는 2바이트의 길이를 가질 수 있으며, 6비트 길이의 무선 전력 송신기 타입(Tx Type, 1161), 2비트 길이의 모드(Mode, 1162) 필드 및 1바이트 길이의 최대 품질 인자 값을 위한 동작 주파수(Operating Frequency for Maximum Quality Factor Value, 1163) 필드를 포함하여 구성될 수 있다.

무선 전력 송신기는 모드(1162) 값을 통해 수신된 FOD 상태 패킷에 무선 전력 송신기 타입(1161) 정보 및 최대 품질 인자 값을 위한 동작 주파수(1163) 정보가 포함되었는지를 확인할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 모드(1162) 값에 관계 없이 FOD 상태 패킷에는 항상 무선 전력 송신기 타입(1161) 정보와 최대 품질 인자 값을 위한 동작 주파수(1163) 정보가 포함될 수도 있다.

일 예로, 무선 전력 송신기 타입(1161)은 WPC(Qi) 인증 시 등록된 무선 전력 송신기를 고유하게 식별하기 위한 소정 송신기 디자인 번호(Tx Design Number)를 지시하는 값(소정의 분류 번호)일 수 있다.

다른 일 예로, 무선 전력 송신기 타입(1161)은 공통된 디자인적 특징 및 성능 특성을 가지는 무선 전력 송신기를 분류하기 위한 소정 분류 번호일 수도 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 최대 품질 인자 값을 가지는 동작 주파수보다 상위 대역의 품질 인자 피크(peak) 동작 주파수(핑 단계 이전 측정된 품질인자 값 중, 최대 품질 인자 값이 측정되는 동작 주파수)가 존재하면, 충전 영역에 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.

이하 설명의 편의를 위해, 이물질이 존재하지 않을 때 측정된 기준 품질 인자 값(1223)을 RQF_NO_FO, 특정 이물질이 존재할 때 측정된 품질 인자 값을 QF_FO라 명하기로 한다. 일 예로, 특정 이물질은 직경이 22mm이고 두께가 1mm인 알루미늄 디스크인 Foreign Object #4-이하, 설명의 편의를 위해 FO4와 혼용해서 사용하기로 함-일 수 있으나 이에 한정되지는 않으며, 일반 상용 동전 중 어느 하나가 사용될 수도 있다.

무선 전력 송신기가 핑 단계를 수행하기 이전-즉, 선택 단계-에서 현재 품질 인자 값을 측정한다. 무선 전력 송신기는 협상 단계에서 무선 전력 수신기로부터 수신된 기준 품질 인자 값(Reference Quality Factor Value)과, 송신기 별 디자인적 차이를 고려하기 위한 생산 및 측정 오차 값(production and measurement tolerance)과 기준 품질 인자 정확도(Accuracy of Reference Quality Factor)를 고려하여 이물질의 존재 여부를 판단하기 위한 품질 인자 임계치를 결정한다.

기준 품질 인자 값은 테스트 전력 전송기(TPT: Test Power Transmitter)- 예를 들면, WPC Qi 표준에 정의된 MP1(MP-A1) 타입의 송신기-의 충전 영역 중 5개 영역 (중간, 5mm 좌우 상하 이동한 4개 위치)에서 측정된 품질 인자 값 중 가장 작은 값을 의미한다. 테스트 전력 송신기인 MP1과 상용 무선 전력 송신기의 디자인적인 차이-예를 들면, 송신 코일의 인덕턴스 값 등을 포함함-에 따라 실제 충전 영역에서 측정되는 품질 인자 값은 송신기 별 상이할 수 있다. 이를 보정해 주는 오차를 생산 및 측정 오차라 한다.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 FO 검출 장치의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.

도 14를 참조하면, FO 검출 장치(1900)는 구동부(1902), 공진 캐패시터(1903), 송신 코일(1904), 품질 인자 측정부(1905), 복조부(1906) 및 제어부(1907)를 포함하여 구성될 수 있다.

구동부(1902)는 전원(1901)으로부터 인가된 DC 전력을 AC 전력으로 변환하고, 제어부(1907)의 제어 신호에 따라 AC 전력의 세기를 조절할 수 있다. 구동부(1902)는 특정 주파수 신호를 생성하는 주파수 발진기 및 주파수 발진기에 의해 발진된 교류 신호를 증폭시키는 인버터 등을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 구동부는 상기 제어부의 제어신호에 따라 상기 교류신호의 주파수(동작 주파수)및 듀티, 진폭 중 적어도 하나를 변경할 수 있다.

품질 인자 측정부(1905)는 공진 캐패시터(1903)의 양단의 인덕턴스 변화(또는 전압, 또는 전류)를 모니터링하여 송신 코일에 대한 품질 인자 값을 측정할 수 있다. 측정된 현재 품질 인자 값은 제어부(1907)에 전달된다.

복조부(1906)는 무선 전력 수신기로부터 수신되는 신호를 복조하여 제어부(1907)에 전달한다. 일 예로, 복조부(1906)는 FOD 상태 패킷을 복조하여 제어부(1907)에 전달할 수 있다.

제어부(1907)는 품질 인자 측정부에서 측정된 품질인자 값을 수신하고 메모리에 기록할 수 있다. 또는 기록된 품질인자 값을 읽어들 일 수 있다. 제어부는 구동부의 동작주파수를 제어할 수 있다. 구동부의 동작 주파수를 제어하여 해당 동작 주파수별 품질 인자를 측정할 수 있다.

제어부(1907)는 FOD 상태 패킷에 포함된 기준 품질 인자 값, 최대 품질인자 값을 위한 동작주파수(기준 peak 주파수), 기준 품질 인자값 대비 기설정 값 이하에 대응하는 동작주파수(ex> 기준 품질인자값 대비 5%이하 품질인자가 측정되는 동작주파수)중 적어도 하나에 기반하여 해당 무선 전력 수신기를 위한 품질 인자 임계값을 결정할 수 있다.

제어부(1907)는 결정된 품질 인자 임계값과 품질 인자 측정부(1905)에 의해 측정된 현재 품질 인자 값을 비교 및/또는 수신된 동작주파수(임계 주파수) 및 측정된 동작주파수(최대품질인자 대응 동작주파수 또는 기준 품질인자의 5% 이하 대응 동작주파수)하여 충전 영역에 FO가 존재하는지를 판단할 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 제어부(1907)는 품질 인자 값을 측정할 수도 있다. 이 경우, 기 설정된 주파수 범위 내에서 동작 주파수를 변경시키면서 주파수 별품질 인자 값을 측정할 수 있다. 일 실시예로, 제어부(1907)는 공진 캐패시터(1903) 양단의 전압차를 이용하여 품질 인자 값을 측정할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.

본 발명의 일 실시예에 따른 품질 인자 측정부(1905)는 제어부(1907)에 공진 캐패시터(1903)의 양단 전압을 측정하여 제어부(1907)에 전달하는 회로 구성을 포함할 수 있다.

제어부(1907)에 측정되는 품질 인자 값은 전기 회로의 전압, 전류, 저항, 임피던스, 캐패시턴스, 품질 인자 값 등을 측정하는 LCR Meter와 같은 계측 기기를 이용하여 측정한 송신코일의 품질 인자 값에 대응되는 값일 수 있다.

제어부(1907)는 판단 결과에 따라 계속 충전을 진행하거나 충전을 중단하고 선택 단계로 회귀할 수 있다.

제어부(1907)가 FOD 상태 패킷에 기반하여 적응적으로 품질 인자 임계값을 결정하는 구체적인 기능 및 결정된 품질 인자 임계값에 기반하여 FO를 검출하는 기능에 대한 상세한 설명은 상술한 도 1 내지 도 14의 설명으로 대체하기로 한다.

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 품질 인자 값에 기반한 FO 검출 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 15를 참조하면, 무선 전력 송신기는 미리 설정된 동작 주파수 대역 내 제1 주파수에 대한 제1 품질 인자 값을 측정할 수 있다(S2001). 여기서, 동작 주파수 대역은 100KHz부터 210KHz사이의 주파수 대역으로 미리 설정될 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 해당 무선 전력 송신기의 설정 및 구성 태양, 또는(및) 적용된 표준 규격에 따라 상이한 동작 주파수 대역이 설정될 수 있음을 주의해야 한다. 따라서 S2001단계가 생략되고 S2003에 단계로 대체되어 특정 주파수에 대한 품질 인자 값을 측정할 수 있다.

무선 전력 송신기는 동작 주파수 대역 내 제1 주파수보다 큰 제2 주파수에 대한 제2 품질 인자 값을 측정할 수 있다(S2003).

무선 전력 송신기는 제1 품질 인자 값과 제2 품질 인자 값의 크기를 비교할 수 있다(S2005).

일 실시예로, 제1 주파수는 12내지 11g의 최대 품질 인자 값을 위한 동작 주파수(Operating frequency for peak Q Factor value)일 수 있다. 이를 위해 S2005단계는 협상단계에서 FOD status packet을 수신하여 제1 주파수를 확인하고, 확인된 제1 주파수에 대응되는 제1 품질 인자 값과 제1 주파수보다 큰 제2 주파수에 대응되는 제2 품질 인자 값을 비교할 수 있다.

또 다른 실시예로 제 1 주파수는 100khz일 수 있다. 무선전력 송/수신기간 미리 약속된 주파수를 100kHz로 정해 놓고, 기준 품질 인자값을 측정, 송수신 하기 때문에 제 1 주파수는 100kHz 일 수 있다.

비교 결과, 제1 품질 인자 값이 제2 품질 인자 값보다 크면, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기가 충전 영역상에 정렬되어 배치된 것으로 판단할 수 있다(S2007). 여기서, 송신 공진 코일(1차 코일)과 수신 공진 코일(2차 코일) 사이의 결합 계수가 높은 상태를 정렬이 잘된 상태를 의미할 수 있다.

상기 2005 단계의 비교 결과, 제1 품질 인자 값보다 제2 품질 인자 값이 크면, 무선 전력 송신기는 충전 영역상에 이물질이 존재하거나 정렬되지 않은 무선 전력 수신기가 배치된 것으로 판단할 수 있다(S2009).

다른 일 실시예로, 상기 2005 단계의 비교 결과, 제1 품질 인자 값보다 제2 품질 인자 값이 크면, 충전 영역에 이물질이 존재하는 것만을 지시하는 것일 수도 있다.

이물질 존재하는 상태에서 미스어라인먼트(정렬이 되지 않은) 상태보다 제2 주파수에 대응되는 품질 인자 값이 제1 주파수에 대응되는 품질 인자 값보다 더 크게 나타날 수 있다. 작은 영향을 주는 이물질은 정렬이 되지 않은 것과 유사한 품질 인자 값을 가질 수 있으나, 비교적 큰 영향을 주는 이물질의 존재 시 측정되는 품질 인자 값은 정렬이 되지 않은 수신기가 존재할 때 측정된 품질 인자 값과 비교적 큰 차이를 보일 수 있다.

일 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 이물질 또는 정렬이 되지 않은 무선 전력 수신기가 배치된 것으로 판단되면, 현재 전력 전송중인 경우, 전력 전송을 중단시키고, 이물질 또는 정렬되지 않은 무선 전력 수신기가 배치되었음을 지시하는 소정 알람 신호를 출력할 수 있다.

무선 전력 송신기는 알람 신호 출력 후 일정 시간 대기 후 선택 단계로 진입하여 수신기를 다시 탐색할 수 있다. 충전 영역에 배치된 이물질이 사용자에 의해 제거하거나 정렬되지 않은 무선 전력 수신기가 사용자에 의해 정상적으로 재배치되는데 소요되는 시간을 고려하여 상기 선택 단계로의 진입 전 대기하는 시간이 결정될 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 상기 선택 단계로의 진입 전 상기 제1 주파수 및 제2 주파수에 대한 품질 인자 값을 측정하고 이를 비교하여 충전 영역에 배치된 이물질이 제거되었는지 확인할 수 있다. 이물질 제거가 확인된 경우에, 무선 전력 송신기는 선택 단계로 진입할 수 있다.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 상기 선택 단계로의 진입 전 상기 제1 주파수 및 제2 주파수에 대한 품질 인자 값을 측정하고 이를 비교하여 무선 전력 수신기가 정렬되었는지 확인할 수 있다. 확인 결과, 무선 전력 수신기가 정렬된 경우, 무선 전력 송신기는 선택 단계로 진입할 수도 있다.

일 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 상기한 2001 단계 내지 2009 단계를 상기한 도 5의 선택 단계(510)에서 수행할 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 협상 단계(540)이전의 어느 단계-예를 들면, 선택 단계(510), 핑 단계(520) 및 식별 및 구성 단계(530) 중 어느 하나의 단계일 수 있음-에서 수행할 수도 있다.

다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 상기한 2001 단계 내지 2009 단계를 상기 도 4 또는 도 5의 전력 전송 단계(440 또는 560)에서 수행할 수도 있다. 이 경우, 무선 전력 송신기는 동작 주파수 조절을 이용한 전력 제어가 수행되는 동안 주파수 별 품질 인자 값을 측정하고, 이를 비교하여 충전 영역에 이물질이 존재하는지를 판단할 수도 있다.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 미리 설정된 동작 주파수 대역 내에서 최대 품질인자 값이 측정되는 품질인자 peak 주파수를 결정(또는 획득)할 수 있다.(S2001,S2003) 미리 설정된 동작 주파수 대역(또는 특정 주파수 대역)내의 주파수를 스위핑 하며 최대 품질인자 값이 측정되는 동작 주파수를 찾을 수 있다. 무선 전력송신기는 무선 전력 수신기로부터 기준 peak 주파수를 포함하는 FOD Status 패킷을 수신하고, 기준 peak 주파수와 획득된 품질인자 peak 동작 주파수를 비교하여 이물질 존재 여부를 판단할 수 있다. 기준 peak 주파수와 직접 비교할 수 있고, 송신 코일 또는 디자인, 제품의 오차등을 고려하여 임계 주파수를 결정하고, 획득된 품질인자 peak 동작 주파수 임계 주파수를 비교할 수도 있다.

도 16은 도 15의 실시예에 상응하는 FO 검출 장치의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.

도 16을 참조하면, FO 검출 장치(2100)는 제1 품질 인자 측정부(2110), 제2 품질 인자 측정부(2120), 검출부(2130), 알람부(2140) 및 제어부(2150)를 포함하여 구성될 수 있다. 또 다른 실시예로, 제 1 품질 인자 측정부와 제2 품질인자 측정부가 하나의 모듈 또는 장치로 통합 구성될 수 있다. 이 경우, 동일한 측정부가 제어부(2150)의 동작 주파수 조정에 따라 제1 품질 인자 값 및 제2 품질 인자 값을 측정할 수 있다. 또는 동일한 측정부가 제어부의 동작 주파수 조정에 따라 최대 품질인자 값을 측정하고 해당 최대 품질인자 값에 대응 하는 품질인자 peak 동작 주파수를 메모리에 저장할 수 있다.

제1 품질 인자 측정부(2110)는 미리 설정된 동작 주파수 대역 내 제1 주파수에 대응되는 제1 품질 인자 값을 측정할 수 있다.

제2 품질 인자 측정부(2120)는 미리 설정된 동작 주파수 대역 내 제2 주파수에 대응되는 제2 품질 인자 값을 측정할 수 있다. 여기서, 제2 주파수는 제1 주파수보다 크고, 제1 주파수와 제2 주파수 사이의 주파수 차이는 동작 주파수 대역의 대역의 대역폭에 기반하여 결정될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 일 예로, 제1 주파수와 제2 주파수는 각각 동작 주파수 대역의 하한 주파수와 상한 주파수로 결정될 수 있다.

검출부(2130)는 제1 품질 인자 값 및 제2 품질 인자 값에 기반하여 충전 영역에 이물질이 존재하는지를 판단할 수 있다. 또는 품질인자 peak 동작 주파수와 무선전력 수신부로부터 수신한 기준 품질인자 peak 동작 주파수를 기반으로 충전영역에 이물질이 존재하는지를 판단할 수 있다.

일 예로, 검출부(2130)는 제2 품질 인자 값이 제1 품질 인자 값보다 크면, 충전 영역상에 이물질이 배치되거나 정렬되지 않은 무선 전력 수신기가 배치된 것으로 판단할 수 있다. 반면, 검출부(2130)는 제2 품질 인자 값이 제1 품질 인자 값보다 작으면, 충전 영역상에 정렬된 무선 전력 수신기가 배치된 것으로 판단할 수 있다.

다른 일 예로, 검출부(2130)는 제2 품질 인자 값이 제1 품질 인자 값보다 소정 기준치이상 크면, 충전 영역상에 이물질이 배치되거나 정렬되지 않은 무선 전력 수신기가 배치된 것으로 판단할 수도 있다. 반면, 검출부(2130)는 제1 품질 인자 값이 제2 품질 인자 값보다 크거나 제2 품질 인자 값과 제1 품질 인자 값의 차이가 소정 기준치보다 작으면, 충전 영역상에 정렬된 무선 전력 수신기가 배치된 것으로 판단할 수 있다.

또 다른 일 예로, 검출부(2130)는 동작 주파수 대역 내 주파수 변화에 따른 품질 인자 값의 변화 비율에 기반하여 충전 영역상에 이물질이 배치되거나 정렬되지 않은 무선 전력 수신기가 배치된 것으로 판단할 수도 있다.

여기서, 변화 비율은 제2 품질 인자 값에서 제1 품질 인자 값을 뺀 값을 제1 품질 인자 값으로 나누어 산출될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 주파수 변화에 따른 품질 인자 값의 변화 비율을 산출할 수 있는 수식이면 충분하다.

검출부(2130)는 산출된 변화 비율이 0보다 크거나, 소정 양수인 제1 임계치 이상인 경우, 충전 영역상에 이물질이 배치되거나 정렬되지 않은 무선 전력 수신기가 배치된 것으로 판단할 수 있다.

반면, 검출부(2130)는 산출된 변화 비율이 0보다 작거나, 소정 음수인 제2 임계치 이하인 경우, 충전 영역상에 정렬된 무선 전력 수신기가 배치된 것으로 판단할 수 있다.

검출부(2130)는 이물질 또는 정렬이 안된 무선 전력 수신기가 검출된 경우, 검출 결과를 제어부(2150)에 전달할 수 있다.

알람부(2140)는 제어부(2150)의 제어에 따라 충전 영역상에 이물질이 존재하거나 정렬되지 않은 무선 전력 수신기가 존재함을 지시하는 소정 알람 신호를 구비된 알람 수단을 통해 출력할 수 있다. 여기서, 알람 수단은 부저(buzzer), LED 램프, 진동, 액정 디스플레이 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

일 실시예에 따른 제어부(2150)는 이물질 또는 정렬되지 않은 무선 전력 수신기가 배치된 것으로 판단되면, 현재 전력 전송중인 경우, 전력 전송이 중단되도록 상기한 도 15의 전력 전송부(1660)를 제어하고, 이물질 또는 정렬되지 않은 무선 전력 수신기가 배치되었음을 지시하는 소정 알람 신호가 출력되도록 알람부(2140)를 제어할 수 있다.

제어부(2150)는 알람 신호 출력 후 일정 시간 대기 후 선택 단계로 진입하여 수신기를 다시 탐색할 수 있다.

충전 영역에 배치된 이물질이 사용자에 의해 제거하거나 정렬되지 않은 무선 전력 수신기가 사용자에 의해 정상적으로 재배치되는데 소요되는 시간을 고려하여 상기 선택 단계로의 진입 전 대기하는 시간이 결정될 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 제어부(2150)는 상기 선택 단계로의 진입 전 상기 제1 주파수 및 제2 주파수에 대한 품질 인자 값을 측정하도록 상기 제1 내지 제2 품질 인자 측정부(2110, 2120)을 제어하고, 측정된 제1 내지 2 품질 인자 값을 비교하여 충전 영역에 배치된 이물질이 제거되었는지 확인할 수도 있다. 이물질 제거가 확인된 경우에, 제어부(2150)는 선택 단계로 진입할 수 있다.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 제어부(2150)는 상기 선택 단계로의 진입 전 상기 제1 주파수 및 제2 주파수에 대한 품질 인자 값을 측정하도록 제어하고, 측정된 제1 내지 제2 품질 인자 값에 기반하여 무선 전력 수신기가 정상적으로 정렬되었는지 확인할 수 있다. 확인 결과, 무선 전력 수신기가 정상적으로 정렬된 경우, 제어부(2150)는 선택 단계로 진입할 수도 있다.

또 다른 실시예로, 상기 이물질 검출 단계는 선택 단계-즉, 핑 단계 이전-에서 수행될 수 있다. 이 경우, 선택 단계에서 이물질 검출되면, 무선 전력 송신기는 핑 단계로 진입하지 않고 선택 단계를 유지할 수 있다.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 제어부(2150)는 무선 전력 수신기로의 전력 전송 중-즉, 상기 도 4 내지 도 5의 전력 전송 단계(440, 560)-에 이물질이 감지되면, 전력 전송을 일시 중단시키고, 이물질이 감지되었음을 지시하는 소정 알람 신호를 출력할 수 있다. 알람 신호 출력 중 감지된 이물질이 충전 영역에서 제거된 것이 확인된 경우, 제어부(2150)는 전력 전송이 재개되도록 제어할 수 있다.

도 17은 본 발명의 다른 일 실시예에 품질 인자 값에 기반한 FO 검출 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 17을 참조하면, 무선 전력 송신기는 미리 설정된 동작 주파수 대역을 미리 설정된 동작 주파수 대역을 일정 주파수 간격을 가지는 제1 주파수 내지 제N 주파수로 구분할 수 있다(S2201). 여기서, 동작 주파수 대역은 크게 하한 주파수 대역, 중간 주파수 대역 및 상한 주파수 대역으로 구분될 수 있다. 여기서, 각각의 주파수 대역의 크기는 사용자 설정에 따라 달라질 수 있음을 주의해야 한다. 일 예로, 동작 주파수 대역이 100KHz부터 210KHz사이이고, 해당 동작 주파수 대역 내 특정 주파수를 구분하기 위한 주파수 간격이 10KHz으로 설정된 경우, 해당 동작 주파수 대역은 제1 내지 제12 주파수로 구분될 수 있다. 여기서, 제1 내지 제3 주파수는 하한 주파수 대역(100KHz~130KHz), 제4 내지 제9 주파수는 중간 주파수 대역(130KHz~180KHz), 제10 내지 제12 주파수는 상한 주파수 대역(180KHz~210KHz)으로 구분될 수 있다. 이는 하나의 실시예에 불과하며, 해당 무선 전력 송신기의 설정 및 구성 태양, 또는(및) 적용된 표준 규격에 따라 상이한 동작 주파수 대역 및 주파수 간격이 설정될 수 있음을 주의해야 한다.

무선 전력 송신기는 상한 주파수 대역에 포함된 제(N-K+1) 주파수 내지 제N 주파수에 대해 측정된 품질 인자 값(들)의 평균 값(a1)을 산출할 수 있다(S2203).

또한, 무선 전력 송신기는 상한 주파수 대역에 포함된 제1 주파수 내지 제K 주파수에 대해 측정된 품질 인자 값(들)의 평균 값(a2)를 산출할 수 있다(S2205).

무선 전력 송신기는 a1과 a2의 크기를 비교할 수 있다(S2207).

비교 결과, 하한 주파수 대역에 대한 품질 인자 평균 값(a2)이 상한 주파수 대역에 대한 품질 인자 값 평균 값(a1)보다 크면, 무선 전력 송신기는 충전 영역상에 정렬된 무선 전력 수신기가 배치된 것으로 판단할 수 있다(S2209). 여기서, 송신 공진 코일(1차 코일)과 수신 공진 코일(2차 코일) 사이의 결합 계수가 높은 상태가 정렬이 잘된 상태를 의미할 수 있다.

상기한 2207 단계의 비교 결과, a2가 a1보다 작거나 같으면, 무선 전력 송신기는 충전 영역상에 이물질 또는 정렬되지 않은 무선 전력 수신기가 배치된 것으로 판단할 수 있다(S2211).

무선 전력 송신기는 충전 영역상에 이물질 또는 정렬되지 않은 무선 전력 수신기가 배치되었음을 지시하는 소정 알람 신호를 출력할 수 있다(S2213).

일 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 상기한 2201 단계 내지 2213 단계를 상기한 도 5의 선택 단계(510)에서 수행할 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 협상 단계(540) 이전의 어느 단계-예를 들면, 선택 단계(510), 핑 단계(520) 및 식별 및 구성 단계(530) 중 어느 하나의 단계일 수 있음-에서 수행할 수도 있다.

다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 상기한 2201 단계 내지 2213 단계를 상기 도 4 또는 도 5의 전력 전송 단계(440 또는 560)에서 수행할 수도 있다. 이 경우, 무선 전력 송신기는 동작 주파수 조절을 이용한 전력 제어를 수행하는 동안 주파수 별 품질 인자 값을 측정할 수 있다. 또한, 무선 전력 송신기는 상기 측정된 주파수 별 품질 인자 값을 이용하여 상한 주파수 대역의 품질 인자 평균 값과 하한 주파수 대역의 품질 인자 평균 값을 산출한 후 이를 비교하여 충전 영역에 이물질이 존재하는지를 판단할 수도 있다.

이상의 도 17의 실시예에서는 단순히 상한 주파수 대역의 품질 인자 평균 값(a1)과 하한 주파수 대역의 품질 인자 평균 값(a2)의 크기를 비교하여 이물질의 존재 여부를 판단하는 것으로 설명되고 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 주파수 변화에 따른 품질 인자 평균 값의 증가 또는 감소 여부뿐만 아니라 품질 인자 평균 값의 증가량/감소량에 더 기반하여 이물질 또는 정렬되지 않은 무선 전력 수신기가 충전 영역에 배치되었는지 여부를 판단할 수도 있다. 일 예로, a2에서 a1을 뺀 값이 음수이고, a2와 a1의 차이 값의 절대 값이 소정 임계치를 초과하는 경우, 무선 전력 송신기는 이물질 또는 정렬되지 않은 무선 전력 수신기가 충전 영역상에 배치된 것으로 판단할 수 있다.

도 18은 도 17의 실시예에 상응하는 FO 검출 장치의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.

도 18을 참조하면, FO 검출 장치(2300)는 동작 주파수 분할부(2310), 품질 인자 측정부(2320), 평균 산출부(2330), 검출부(2340), 알람부(2350) 및 제어부(2360)를 포함하여 구성될 수 있다.

동작 주파수 분할부(2310)는 미리 정의된 동작 주파수 대역을 소정 주파수 간격으로 분할하여 품질 인자 값을 측정할 제1 내지 제N 주파수로 구분하고, 구분된 주파수를 하한 주파수 대역, 중간 주파수 대역, 상한 주파수 대역으로 구분할 수 있다. 여기서, 하한 주파수 대역 및 하한 주파수 대역에 포함되는 측정 대상 주파수의 개수는 미리 정의되어 소정 기록 영역에 유지될 수 있다. 동작 주파수 대역, 주파수 간격, 하한/상한 주파수 대역에 포함되는 측정 대상 주파수의 개수 등은 무선 전력 송신기에 탑재된 소정 사용자 인터페이스 수단 또는(및) 해당 무선 전력 송신기와 유선 또는 무선 통신망을 통해 연동되는 외부 서버를 통해 변경될 수 있음을 주의해야 한다.

품질 인자 측정부(2320)는 제1 내지 제N 주파수에 대응되는 품질 인자 값을 측정할 수 있다. 일 실시예에 다른 품질 인자 측정부(2340)는 하한 주파수 대역 및 상한 주파수 대역에 포함된 측정 대상 주파수에 대한 품질 인자 값만을 측정할 수도 있다.

평균 산출부(2330)는 하한 주파수 대역에 대해 측정된 품질 인자 값(들)의 평균 값(a2)과 상한 주파수 대역에 대해 측정된 품질 인자 값(들)의 평균 값(a1)을 산출할 수 있다.

검출부(2340)는 a1 및 a2에 기반하여 충전 영역상에 배치된 이물질 또는 정렬되지 않은 무선 전력 수신기를 검출하고, 검출 결과를 제어부(2360)에 전달할 수 있다. 일 예로, 검출부(2340)는 a1에서 a2를 뺀 값이 양수인 경우-즉, 동작 주파수 대역 내 주파수가 증가할수록 품질 인자 값의 평균이 증가하는 경우-, 충전 영역상에 이물질 또는 정렬되지 않은 무선 전력 수신기가 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 반면, 검출부(2340)는 a1에서 a2를 뺀 값이 음수인 경우-즉, 동작 주파수 대역 내 주파수가 증가할수록 품질 인자 값의 평균이 감소하는 경우- 충전 영역상에 정렬된 무선 전력 수신기가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.

다른 일 예로, 검출부(2340)는 동작 주파수 대역 내 주파수 변화에 따른 품질 인자 평균 값의 증가 또는 감소 여부뿐만 아니라 품질 인자 평균 값의 증가량/감소량을 더 고려하여 이물질 또는 정렬되지 않은 무선 전력 수신기가 충전 영역에 배치되었는지 여부를 판단할 수도 있다. 일 예로, a2에서 a1을 뺀 값이 음수이고, a2와 a1 차이 값의 절대치가 소정 임계치를 초과하는 경우, 무선 전력 송신기는 이물질 또는 정렬되지 않은 무선 전력 수신기가 충전 영역상에 배치된 것으로 판단할 수 있다.

알람부(2350)는 제어부(2360)의 제어에 따라 충전 영역상에 이물질이 존재하거나 정렬되지 않은 무선 전력 수신기가 존재함을 지시하는 소정 알람 신호를 구비된 알람 수단을 통해 출력할 수 있다. 여기서, 알람 수단은 부저(buzzer), LED 램프, 진동, 액정 디스플레이 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

도 19 내지 도 23은 상기 도 15 내지 도 18의 실시예들의 논리적인 근거를 설명하기 위한 실험 결과 그래프이다.

도 19의 도면 번호 2411을 참조하면, 충전 영역상에 제1 수신기만이 배치된 경우, 무선 전력 송신기에서 측정된 품질 인자 값은 동작 주파수 대역(100KHz~210KHz) 내 주파수가 증가함에 따라 감소하는 것을 보여준다. 반면, 도면 번호 2412를 참조하면 충전 영역상에 제1 수신기와 이물질인 FO4가 배치된 경우, 무선 전력 송신기에서 측정된 품질 인자 값은 동작 주파수 대역 내 주파수가 증가함에 따라 증가하는 것을 보여준다.

도면 번호 2413을 참조하면, 충전 영역에 제1 수신기만이 배치되었을 때 동작 주파수가 100KHz에서 측정된 품질 인자 값은 44이고 동작 주파수가 210KHz에서 측정된 품질 인자 값은 40인 것을 알 수 있다. 반면, 충전 영역에 제1 수신기와 이물질인 FO4가 배치된 경우, 동작 주파수가 100KHz에서 측정된 품질 인자 값은 27.1이고 동작 주파수가 210KHz에서 측정된 품질 인자 값은 30.5인 것을 알 수 있다. 여기서, FO4는 WPC 표준에 정의된 표준 규격의 이물질을 의미한다.

상기한 도 19에 도시된 실험 결과는 충전 영역에 무선 전력 수신기가 정렬되어 배치된 경우, 동작 주파수 대역 내 주파수가 증가됨에 따라 품질 인자 값이 감소하나, 충전 영역에 이물질이 배치되는 경우, 동작 주파수 대역 내 주파수가 증가됨에 따라 품질 인자 값이 증가하는 것을 보여준다.

도 20은 상기 도 19의 제1 수신기와는 다른 제조사에 의해 생성된 제2 수신기에 대한 실험 결과이다.

도 20의 도면 번호 2421을 참조하면, 충전 영역상에 제2 수신기만이 배치된 경우, 무선 전력 송신기에서 측정된 품질 인자 값은 동작 주파수 대역(100KHz~210KHz) 내 주파수가 증가함에 따라 품질 인자 값이 감소하는 것을 보여준다. 반면, 도면 번호 2422를 참조하면 충전 영역상에 제2 수신기와 이물질인 FO4가 배치된 경우, 무선 전력 송신기에서 측정된 품질 인자 값은 동작 주파수 대역 내 주파수가 증가함에 따라 증가하는 것을 보여준다.

실제로, 도면 번호 2423을 참조하면, 충전 영역에 제2 수신기만이 배치되었을 때, 동작 주파수가 100KHz에서 측정된 품질 인자 값은 39.5이고 동작 주파수가 210KHz에서 측정된 품질 인자 값은 31.1인 것을 알 수 있다. 반면, 충전 영역에 제2 수신기와 이물질인 FO4가 배치된 경우, 동작 주파수가 100KHz에서 측정된 품질 인자 값은 24.9이고 동작 주파수가 210KHz에서 측정된 품질 인자 값은 26.1인 것을 알 수 있다.

상기한 도 20에 도시된 실험 결과는 상기 도 19의 실험 결과와 동일하게, 충전 영역에 무선 전력 수신기가 정렬되어 배치된 경우, 동작 주파수 대역 내 주파수가 증가됨에 따라 품질 인자 값이 감소하나, 충전 영역에 이물질이 배치되는 경우, 동작 주파수 대역 내 주파수가 증가됨에 따라 품질 인자 값이 증가하는 것을 보여준다.

도 21은 동작 주파수 대역에서 표준에 정의된 이물질인 FO4와 10센트 동전에 대해 측정된 품질 인자 값을 보여준다.

도 21의 도면 번호 2431과 2432는 각각 10센트 동전과 FO4에 대해 측정된 품질 인자 값의 변화 패턴을 보여준다. 도면 번호 2431과 2432에 도시된 바와 같이, 무선 전력 수신기가 아닌 이물질이 충전 영역에 놓여진 경우, 동작 주파수 대역 내 주파수가 증가함에 따라 품질 인자 값이 증가되는 것을 알 수 있다.

단, 10센트 동전의 경우, 중간 주파수 대역에서 측정된 일부 품질 인자 값이 상한 주파수 대역에서 측정된 품질 인자 값에 비해 큰 것을 보여준다. 따라서, 잘못된 측정 결과에 따라 잘못된 판단이 발생되는 것을 최소화하기 위해, 상술한 도 17 내지 도 18에서 설명한 바와 같이, 하한 주파수 대역과 상한 주파수 대역 각각에 대해 산출되는 품질 인자 평균 값을 기반으로 이물질 존재 여부가 판단될 수 있다.

도 22는 상기한 제1 내지 제2 수신기와는 다른 제조사에 의해 출시된 제3 수신기에 대한 실험 결과를 보여준다.

도 22의 도면 번호 2441을 참조하면, 제3 수신기만이 충전 영역에 배치된 경우, 주파수 증가에 따라 품질 인자 값이 감소하나, 도면 번호 2442 내지 2443과 같이, 충전 영역에 이물질-예를 들면, FO4 또는 10cent-이 추가 배치되는 경우, 주파수 증가에 따라 품질 인자 값이 증가하는 것을 보여준다.

도 23은 제품 인증에 사용되는 표준 무선 전력 송신기와 표준 무선 전력 수신 모듈에 대한 실험 결과를 보여준다.

도 23의 도면 번호 2452를 참조하면, 표준 무선 전력 송신기에 표준 무선 전력 수신 모듈이 배치된 경우, 동작 주파수 대역 내 주파수가 증가함에 따라 품질 인자 값이 감소하는 것을 알 수 있다. 물론, 도면 번호 2451에 도시된 바와 같이, 표준 무선 전력 송신기의 충전 영역에 아무것도 배치되지 않은 경우에도, 동작 주파수 대역 내 주파수가 증가함에 따라 품질 인자 값이 감소하는 것을 알 수 있다. 다만, 도면 번호 2453을 참조하면, 표준 무선 전력 송신기의 충전 영역에 표준 무선 전력 수신 모듈이 배치된 상태에서 측정된 품질 인자 값이 충전 영역에 아무것도 배치되지 않은 경우에 비해 전체적으로 일정 수준 작아지는 것을 알 수 있다.

도 24는 무선전력 송신기의 충전 영역에 무선전력 수신기와 이물질의 배치에 따른 품질 인자 값과 최대 품질 인자 피크(Peak) 주파수 사이의 관계를 설명하기 위한 도면이다.

도 24에 도시된 테이블은 무선 전력 수신기만 충전 영역에 배치되었을 때와 무선 전력 수신기와 이물질이 함께 충전 영역에 배치되었을 때의 최대 품질 인자 피크 주파수가 얼마나 쉬프트되는지를 보여준다. 이때, 최대 품질 인자 피크 주파수를 이용하여 이물질 존재 여부를 판단할 수 있다.

무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기로부터 기준 품질 인자 피크 주파수에 관한 정보를 수신하고, 수신된 정보에 기반하여 임계 주파수를 결정할 수 있다. 여기서, 임계 주파수는 코일의 디자인, 회로 특성, 오차 등을 고려하여 결정될 수 있다. 임계 주파수와 상기 도 24의 피크 주파수를 비교하여 무선 전력 송신기는 이물질의 존재 여부를 결정할 수 있다.

도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질 검출 장치에서의 이물질 검출을 위한 상태 천이 절차를 설명하기 위한 도면이다.

도 25를 참조하면, 이물질 검출 장치는 선택 단계(2510)에서 물체가 감지되면, 복수의 동작 주파수에 대한 공진 회로의 품질 인자 값을 측정할 수 있다(S2501). 여기서, 품질 인자 값이 측정되는 동작 주파수의 개수는 2~6개일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 그 보다 많은 개수일 수도 있다. 품질 인자 값이 측정되는 동작 주파수 값은 미리 정의된 동작 주파수 범위내에서 선택된 값이며, 일정 주파수 간격을 가지도록 선택될 수 있다. 일 예로, 이물질 검출 장치의 동작 주파수 범위가 100KHz부터 220KHz까지이고, 측정되는 동작 주파수의 개수가 5인 경우, 품질 인자 값이 측정되는 동작 주파수 값은 100KHz, 130KHz, 160KHz, 190KHz 및 220KHz일 수 있다.

이물질 검출 장치는 측정된 품질 인자 값들에 기반하여 충전 영역에 이물질이 배치되었는지 여부-즉, 이물질의 존재 여부-를 판단할 수 있다(S2502).

일 예로, 이물질 검출 장치는 동작 주파수가 증가됨에 따라 품질 인자 값이 증가하면, 충전 영역에 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 반면, 이물질 검출 장치는 동작 주파수가 증가됨에 따라 품질 인자 값이 감소하면, 충전 영역에 이물질이 존재하지 않는 것으로 판단할 수 있다.

다른 일 예로, 이물질 검출 장치는 인접 동작 주파수에 대한 품질 인자 값 변화량을 산출하고, 산출된 변화량의 평균이 소정 기준치-예를 들면, 기준치는 0일 수 있으나, 이에 한정되지는 않음-를 초과하는 경우, 충전 영역에 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 여기서, 인접 동작 주파수는 품질 인자 값이 측정되는 동작 주파수들 중 가장 근접한 두 개의 동작 주파수를 의미한다.

또 다른 일 예로, 이물질 검출 장치는 인접 동작 주파수에 대한 품질 인자 값의 기울기를 산출하고, 산출된 기울기의 평균이 소정 제1 기준치를 초과하는 경우, 충전 영역에 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 반면, 산출된 기울기의 평균이 소정 제2 기준치 이하인 경우, 충전 영역에 이물질이 존재하지 않는 것으로 판단할 수 있다. 여기서, 제1 기준치와 제2 기준치는 상이한 값을 가질 수 있으며, 이 경우, 제1 기준치가 제2 기준치보다 크다.

이물질 검출 장치는 이물질 존재 여부에 대한 판단이 완료되면, 핑 단계(2520)로 진입할 수 있다.

핑 단계(2520)에서 이물질 검출 장치는 무선 전력 수신기를 식별하기 위한 소정 전력 신호-예를 들면, 디지털 핑-을 주기적으로 전송할 수 있다.

이물질 검출 장치는 핑 단계(2520)에서 신호 세기 지시자가 수신되면, 식별 및 구성 단계(2530)로 진입하여 무선 전력 수신기를 식별하고, 식별된 무선 전력 수신기를 위한 각종 구성 파라메터를 설정할 수 있다.

무선 전력 수신기에 대한 식별 및 구성이 완료되면, 이물질 검출 장치는 협상 단계(2540)로 진입하여 식별된 무선 전력 수신기로부터 이물질 감지 상태 패킷(FOD Status Packet)을 수신할 수 있다(S2503). 여기서, 이물질 감지 상태 패킷에는 기준 품질 인자 값이 포함될 수 있다.

이물질 검출 장치는 상기한 2502 단계의 판단 결과에 따라, 식별된 무선 전력 수신기에 NAK 응답 신호 또는 ACK 응답 신호를 전송할 수 있다(S2504). 이때, 이물질 검출 장치는 수신된 이물질 감지 상태 패킷에 기반하여 이물질 존재 여부를 판단하기 위한 임계 값(또는 임계 범위)를 결정하지 않을 수 있다. 상기 2502 단계의 판단 결과, 이물질이 존재하는 경우, 이물질 검출 장치는 NAK 응답 신호를 식별된 무선 전력 수신기에 전송한 후 선택 단계(2510)로 천이할 수 있다. 이때, 이물질 검출 장치는 전력 전송을 중단하고, 이물질이 검출되었음을 지시하는 소정 경고 알람을 출력할 수 있다.

일 예로, 상기 2502 단계의 판단 결과, 이물질이 존재하지 않는 경우, 이물질 검출 장치는 ACK 응답 신호를 전송한 후, 전력 전송 단계(2550)로 천이할 수 있다. 다른 일 예로, 이물질 검출 장치는 상기 2502 단계의 판단 결과, 이물질이 존재하지 않는 경우, 상기한 도 5의 보정 단계(550)를 거쳐 전력 전송 단계(2550)로 천이할 수도 있다.

이물질 검출 장치는 전력 전송 단계(2550)에 진입하여 해당 무선 전력 수신기에 대한 무선 충전을 개시할 수 있다.

이물질 검출에 따라 선택 단계(2510)로 천이한 이물질 검출 장치는 주기적으로 복수의 동작 주파수에 대한 공진 회로의 품질 인자 값 측정하고, 측정된 품질 인자 값들에 기반하여 이물질이 제거되었는지 여부를 판단할 수도 있다. 판단 결과, 이물질이 제거된 경우, 이물질 검출 장치는 전력 전송 단계(2550)로 진입하여 해당 무선 전력 수신기로의 전력 전송을 재개할 수 있다. 반면, 이물질 검출에 따라 선택 단계(2510)로 천이한 후 소정 시간 동안 감지된 이물질이 제거되지 않은 경우, 이물질 검출 장치는 감지된 이물질이 제거되지 않았음을 지시하는 소정 경고 알람을 출력할 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이물질 검출 장치는 상기 2501 단계의 판단 결과에 상응하는 이물질 상태 정보(FO Status Information)를 포함하는 소정 이물질 존재 상태 패킷(FO Presence Status Packet)을 해당 무선 전력 수신기에 더 전송할 수도 있다. 일 예로, 이물질 상태 정보가 ‘0’이면, 이물질이 감지되지 않았음을 의미하고, ‘1’이면, 이물질이 감지되었음을 의미할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

도 26은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이물질 검출 장치에서의 이물질 검출을 위한 상태 천이 절차를 설명하기 위한 도면이다.

무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기의 구성 형태 및 타입에 따라 상기한 도 5의 협상 단계(540), 보정 단계(550) 및 재협상 단계(570) 중 적어도 하나가 수행되지 않을 수도 있다.

도 26를 참조하면, 이물질 검출 장치는 선택 단계(2610)에서 물체가 감지되면, 복수의 동작 주파수에 대한 공진 회로의 품질 인자 값을 측정할 수 있다(S2601). 여기서, 품질 인자 값이 측정되는 동작 주파수의 개수는 2~6개일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 그 보다 많은 개수일 수도 있다. 품질 인자 값이 측정되는 동작 주파수 값은 미리 정의된 동작 주파수 범위 내에서 선택되는 값이며, 일정한 주파수 간격을 가지도록 선택될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 일 예로, 이물질 검출 장치의 동작 주파수 범위가 100KHz부터 200KHz까지이고, 측정되는 동작 주파수의 개수가 3인 경우, 품질 인자 값이 측정되는 동작 주파수 값은 100KHz, 150KHz 및 200KHz로 선택될 수 있다.

이물질 검출 장치는 측정된 품질 인자 값들에 기반하여 충전 영역에 이물질이 배치되었는지 여부-즉, 이물질의 존재 여부-를 판단할 수 있다(S2602).

이물질 검출 장치는 이물질 존재 여부에 대한 판단이 완료되면, 핑 단계(2620)로 진입할 수 있다.

핑 단계(2620)에서 이물질 검출 장치는 무선 전력 수신기를 식별하기 위한 소정 전력 신호-예를 들면, 디지털 핑-을 주기적으로 전송할 수 있다.

이물질 검출 장치는 핑 단계(2620)에서 신호 세기 지시자가 수신되면, 식별 및 구성 단계(2630)로 진입하여 무선 전력 수신기를 식별하고, 식별된 무선 전력 수신기를 위한 각종 구성 파라메터를 설정할 수 있다.

무선 전력 수신기에 대한 식별 및 구성이 완료되면, 이물질 검출 장치는 상기한 2602 단계의 판단 결과에 상응하는 이물질 상태 정보가 포함된 이물질 존재 상태 패킷을 식별된 무선 전력 수신기에 전송할 수 있다(S2603). 일 예로, 이물질 상태 정보가 ‘0’이면, 이물질이 감지되지 않았음을 의미하고, ‘1’이면, 이물질이 감지되었음을 의미할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

이물질 검출 장치는 식별 및 구성 단계(2630)에서 상기 2602 단계의 판단 결과. 충전 영역에 이물질 존재하면, 선택 단계(2610)로 천이할 수 있다. 이때, 이물질 검출 장치는 전력 전송을 중단하고, 이물질이 검출되었음을 지시하는 소정 경고 알람을 출력할 수 있다.

상기 2602 단계의 판단 결과, 이물질이 존재하지 않는 경우, 이물질 검출 장치는 전력 전송 단계(2640)로 천이할 수 있다.

이물질 검출 장치는 전력 전송 단계(2640)에 진입하여 해당 무선 전력 수신기에 대한 무선 충전을 개시할 수 있다.

이물질 검출에 따라 선택 단계(2610)로 천이한 이물질 검출 장치는 주기적으로 복수의 동작 주파수에 대한 공진 회로의 품질 인자 값 측정하고, 측정된 품질 인자 값들에 기반하여 이물질이 제거되었는지 여부를 판단할 수도 있다. 판단 결과, 이물질이 제거된 경우, 이물질 검출 장치는 전력 전송 단계(2640)로 진입하여 해당 무선 전력 수신기로의 전력 전송을 재개할 수 있다. 반면, 이물질 검출에 따라 선택 단계(2610)로 천이한 후 소정 시간 동안 감지된 이물질이 제거되지 않은 경우, 이물질 검출 장치는 감지된 이물질이 제거되지 않았음을 지시하는 소정 경고 알람을 출력할 수 있다. 만약, 이물질이 제거되지 않은 경우, 이물질 검출 장치는 계속 선택 단계(2610)를 유지할 수 있다.

도 27은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 FOD 상태 패킷의 메시지 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 27을 참조하면, FOD 상태 패킷 메시지(2700)는 2바이트의 길이를 가질 수 있으며, 6비트 길이의 제1 데이터(2701) 필드, 2비트 길이의 모드(Mode, 2702) 필드 및 1바이트 길이의 기준 품질 인자 값(Reference Quality Factor Value, 2703) 필드를 포함하여 구성될 수 있다.

도면 번호 2704에 보여지는 바와 같이, 모드(2702) 필드가 이진수 ‘00’으로 설정되면, 제1 데이터(2701) 필드의 모든 비트는 0으로 기록되고, 기준 품질 인자 값(2703) 필드에 해당 무선 전력 수신기의 전원이 OFF된 상태에서 측정되어 결정된 기준 품질 인자 값이 기록된다. 반면, 모드(2702) 필드가 이진수 ‘01’로 설정되면, 제1 데이터(2701) 필드에는 해당 무선 전력 수신기의 전원이 OFF된 상태에서 측정된 품질 인자 값이 기준 품질 인자 값에 비해 5% 낮은 동작 주파수가 기록될 수 있다. 기준 품질 인자 값(1403) 필드에 해당 무선 전력 수신기의 전원이 OFF된 상태에서 측정되어 결정된 기준 품질 인자 값이 기록될 수 있다. 일 예로, 상기 도 20을 참조하면, 수신기 2의 기준 품질 인자 값은 동작 주파수가 100KHz일 때 측정된 39.5일 수 있다. 이때, 기준 품질 인자 값 대비 5% 낮은 품질 인자 값은 37.525이다. 따라서, 상기 도 20의 도면 번호 2423을 참조하면, 기준 품질 인자 값 대비 5% 낮은 품질 인자 값을 가지는 동작 주파수는 120KHz와 130KHz 사이의 어느 값일 수 있다.

상기한 도 27의 실시예에서는 기준 품질 인자 값 대비 5% 낮은 품질 인자 값을 가지는 동작 주파수에 상응하는 값이 제1 데이터(2701) 필드에 기록되는 것으로 설명되고 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 당업자의 설계에 따라 5%가 아닌 다른 값-예를 들면, 7%-으로 설정될 수도 있다.

도 28은 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질 검출 장치에서의 이물질 검출을 위한 상태 천이 절차를 설명하기 위한 도면이다.

도 28을 참조하면, 이물질 검출 장치는 선택 단계(2810)에서 물체가 감지되면, 동작 주파수 대역의 하한 주파수를 포함하는 복수의 동작 주파수에 대한 공진 회로의 품질 인자 값을 측정할 수 있다(S2801). 여기서, 품질 인자 값이 측정되는 동작 주파수의 개수는 2~8개일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 그 보다 많은 개수일 수도 있다. 품질 인자 값이 측정되는 동작 주파수들은 미리 정의된 동작 주파수 범위내에서 선택되는 값이며, 일정 주파수 간격을 가지도록 선택될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 동작 주파수 범위내에서 임의로 선택될 수도 있다. 일 예로, 이물질 검출 장치의 동작 주파수 범위가 100KHz부터 220KHz까지일 수 있다. 이때, 하한 주파수는 100KHz이고, 측정되는 동작 주파수의 개수가 7인 경우, 품질 인자 값이 측정되는 동작 주파수 값은 100KHz, 120KHz, 140KHz, 160KHz, 180KHz, 200KHz 및 220KHz일 수 있다.

이물질 검출 장치는 동작 주파수 별 측정된 품질 인자 값을 소정 기록 영역에 기록할 수 있다.

이물질 검출 장치는 품질 인자 값 측정이 완료되면, 핑 단계(2820)로 진입할 수 있다.

핑 단계(2820)에서 이물질 검출 장치는 무선 전력 수신기를 식별하기 위한 소정 전력 신호-예를 들면, 디지털 핑-을 주기적으로 전송할 수 있다.

이물질 검출 장치는 핑 단계(2820)에서 신호 세기 지시자가 수신되면, 식별 및 구성 단계(2830)로 진입하여 무선 전력 수신기를 식별하고, 식별된 무선 전력 수신기를 위한 각종 구성 파라메터를 설정할 수 있다.

무선 전력 수신기에 대한 식별 및 구성이 완료되면, 이물질 검출 장치는 협상 단계(2840)로 진입하여 식별된 무선 전력 수신기로부터 이물질 감지 상태 패킷(FOD Status Packet)을 수신할 수 있다(S2802). 여기서, 이물질 감지 상태 패킷에는 기준 품질 인자 값 대비 5% 낮은 품질 인자 값을 가지는 동작 주파수-이하 설명의 편의를 위해 ‘임계 주파수’라 명함-에 대한 정보가 포함될 수 있다.

이물질 검출 장치는 상기한 2801 단계에서 측정된 하한 주파수에 대응되는 품질 인자 값(Q1)과 임계 주파수보다 큰 동작 주파수에서 측정된 품질 인자 값(Q2)를 비교하여 이물질 존재 여부를 판단할 수 있다(S2803). 여기서, Q2는 임계 주파수보다 큰 동작 주파수들에서 측정된 품질 인자 값들 중 가장 큰 값을 가지는 품질 인자 값일 수 있다.

만약, Q2가 Q1보다 크면, 이물질 검출 장치는 충전 영역에 이물질이 배치된 것으로 판단할 수 있다. 반면, Q2가 Q1보다 작으면, 이물질 검출 장치는 충전 영역에 이물질이 배치되지 않은 것으로 판단할 수 있다.

다른 일 실시예에 따른 이물질 검출 장치는 2801 단계에서 측정된 동작 주파수 별 품질 인자 값에 기반하여 임계 주파수에 대응되는 품질 인자 값을 결정 (또는 추정)할 수 있다. 일 예로, 2801 단계에서 품질 인자 값 측정에 사용된 복수의 동작 주파수 중 임계 주파수와 동일한 주파수가 포함된 경우, 해당 동작 주파수에서 측정된 품질 인자 값이 임계 주파수에서 측정된 품질 인자 값이 된다. 하지만, 2801 단계에서 품질 인자 값의 측정에 사용된 복수의 동작 주파수 중 임계 주파수와 동일한 주파수가 포함되지 않은 경우, 임계 주파수와 가장 근접한 동작 주파수에서 측정된 적어도 하나의 품질 인자 값에 기반하여 임계 주파수에 대응되는 품질 인자 값이 추정될 수도 있다. 일 예로, 임계 주파수와 가장 근접한 2개의 동작 주파수에서 측정된 품질 인자 값을 이용하여 선형 함수를 유도하고, 유도된 선형 함수에 임계 주파수를 대입하여 임계 주파수에 대응되는 품질 인자 값을 추정할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

이물질 검출 장치는 상기한 2803 단계의 판단 결과에 따라, 식별된 무선 전력 수신기에 NAK 응답 신호 또는 ACK 응답 신호를 전송할 수 있다(S2804). 이때, 이물질 검출 장치는 수신된 이물질 감지 상태 패킷에 기반하여 이물질 존재 여부를 판단하기 위한 임계 값(또는 임계 범위)를 결정하지 않을 수도 있다. 상기 2803 단계의 판단 결과, 이물질이 존재하는 경우, 이물질 검출 장치는 NAK 응답 신호를 식별된 무선 전력 수신기에 전송한 후 선택 단계(2810)로 천이할 수 있다. 이때, 이물질 검출 장치는 전력 전송을 중단하고, 이물질이 검출되었음을 지시하는 소정 경고 알람을 출력할 수 있다.

일 예로, 상기 2802 단계의 판단 결과, 이물질이 존재하지 않는 경우, 이물질 검출 장치는 ACK 응답 신호를 전송한 후, 전력 전송 단계(2850)로 천이할 수 있다. 다른 일 예로, 이물질 검출 장치는 상기 2803 단계의 판단 결과, 이물질이 존재하지 않는 경우, 상기한 도 5의 보정 단계(550)를 거쳐 전력 전송 단계(2850)로 천이할 수도 있다.

이물질 검출 장치는 전력 전송 단계(2850)에 진입하여 해당 무선 전력 수신기에 대한 무선 충전을 개시할 수 있다.

이물질 검출에 따라 선택 단계(2810)로 천이한 이물질 검출 장치는 주기적으로 복수의 동작 주파수에 대한 공진 회로의 품질 인자 값 측정하고, 측정된 품질 인자 값들에 기반하여 이물질이 제거되었는지 여부를 판단할 수도 있다. 판단 결과, 이물질이 제거된 경우, 이물질 검출 장치는 전력 전송 단계(2850)로 진입하여 해당 무선 전력 수신기로의 전력 전송을 재개할 수 있다. 반면, 이물질 검출에 따라 선택 단계(2810)로 천이한 후 소정 시간 동안 감지된 이물질이 제거되지 않은 경우, 이물질 검출 장치는 감지된 이물질이 제거되지 않았음을 지시하는 소정 경고 알람을 출력할 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이물질 검출 장치는 상기 2801 단계의 판단 결과에 상응하는 이물질 상태 정보(FO Status Information)를 포함하는 소정 이물질 존재 상태 패킷(FO Presence Status Packet)을 해당 무선 전력 수신기에 더 전송할 수도 있다. 일 예로, 이물질 상태 정보가 ‘0’이면, 이물질이 감지되지 않았음을 의미하고, ‘1’이면, 이물질이 감지되었음을 의미할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

도 29는 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질 검출 장치에서의 이물질 검출을 위한 상태 천이 절차를 설명하기 위한 도면이다.

본 실시예에 따른 이물질 검출 장치는 선택 단계(2910)에서 물체가 감지되면, 복수의 동작 주파수에 대한 공진 회로의 품질 인자 값을 측정할 수 있다(S2901).

이물질 검출 장치는 협상 단계에서 임계 주파수가 포함된 FOD 상태 패킷이 수신되면, 임계 주파수보다 크거나 같은 적어도 2개 이상의 동작 주파수를 식별하고, 식별된 동작 주파수에서 측정된 품질 인자 값을 추출할 수 있다(S2903).

이물질 검출 장치는 임계 주파수보다 크거나 같은 동작 주파수 각각에 대응되는 품질 인자 값을 비교하여 이물질의 존재 여부를 판단할 수 있다(S2904). 일 예로, 동작 주파수가 증가됨에 따라 품질 인자 값이 증가하는 경우, 이물질 검출 장치는 충전 영역에 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 반면, 동작 주파수가 증가됨에 따라 품질 인자 값이 감소하는 경우, 이물질 검출 장치는 충전 영역에 이물질이 존재하지 않는 것으로 판단할 수 있다.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 이물질 검출 장치는 선택 단계에서 물체가 감지되면, 동작 주파수 대역 내 품질 인자 값을 스캔할 수도 있다.

여기서, 동작 주파수 대역은 서로 중복되지 않는 복수의 하부 주파수 영역으로 구분될 수 있다. 일 예로, 동작 주파수 대역은 하한 주파수를 포함하는 제1 주파수 영역 및 상한 주파수를 포함하는 제2 주파수 영역으로 구분될 수 있다.

일 예로, 동작 주파수 대역이 100KHz에서 200KHz인 경우, 제1 주파수 영역은 하한 주파수 100KHz을 포함하는 100KHz~150KHz이고, 제2 주파수 영역은 상한 주파수는 200KHz을 포함하는 151KHz~200KHz일 수 있다.

이물질 검출 장치는 제1 주파수 영역 내 주파수를 일정 주파수 단위로 변경하면서 품질 인자 값을 스캔하고, 가장 높은 품질 인자 값이 측정되는 동작 주파수(제1 주파수)를 식별할 수 있다. 또한, 이물질 검출 장치는 제2 주파수 영역 내 주파수를 변경하면서 품질 인자 값을 스캔하고, 가장 높은 품질 인자 값이 측정되는 동작 주파수(제2 주파수)를 식별할 수 있다. 이물질 검출 장치는 제1 주파수에 대응되는 품질 인자 값(Q4)과 제2 주파수에 대응되는 품질 인자 값(Q5)을 비교하여 충전 영역에 이물질이 존재하는지 판단할 수 있다. 일 예로, Q5가 Q4보다 크면, 이물질 검출 장치는 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 반대로, Q5가 Q4보다 작으면, 이물질 검출 장치는 이물질이 존재하는 않는 것으로 판단할 수 있다.

도 30은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 FOD 상태 패킷의 메시지 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 30을 참조하면, FOD 상태 패킷 메시지(3000)는 2바이트의 길이를 가질 수 있으며, 6비트 길이의 예약(3001) 필드, 2비트 길이의 모드(Mode, 3002) 필드 및 제1 데이터(3003) 필드 및 제2 데이터 필드(3004)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기한 도 30의 실시예에서는 제1 데이터(3003) 필드의 크기가 3비트이고, 제2 데이터(3004)의 필드의 크기가 5비트인 것으로 도시되어 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 이에 한정되지는 않는다. 예약(3001) 필드의 모든 비트는 0으로 기록된다.

도면 번호 3005에 보여지는 바와 같이, 모드(3002) 필드가 이진수 ‘00’으로 설정되면, 제1 데이터(3003) 필드 및 제2 데이터(3004) 필드에는 해당 무선 전력 수신기의 전원이 OFF된 상태에서 측정되어 결정된 기준 품질 인자 값이 기록된다. 반면, 모드(3002) 필드가 이진수 ‘01’로 설정되면, 제1 데이터(3003) 필드에는 임계 주파수 정보가 제2 데이터(3004) 필드에는 하한 주파수에 상응하는 품질 인자 값 대비 임계 주파수에 상응하는 품질 인자 값의 비율 정보가 각각 기록될 수 있다.

상술한 실시예에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있으며, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.

컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상술한 방법을 구현하기 위한 기능적인(function) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.

따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims

무선 전력 송신기의 전력 전송 방법에 있어서,
무선 전력 수신기로부터 FOD 상태 패킷을 포함하는 복수의 패킷을 수신하는 패킷 수신 단계;
상기 FOD 상태 패킷에 기초하여 이물질이 상기 무선 전력 송신기의 충전 영역에 존재하는지를 판단하는 단계; 및
상기 판단의 결과에 기초하여 상기 이물질이 상기 무선 전력 송신기의 충전 영역에 존재하는지를 나타내는 응답 신호를 상기 무선 전력 수신기로 전송하는 단계를 포함하고,
상기 응답 신호는 상기 무선 전력 송신기가 전송한 전력 신호의 측정된 피크 주파수와 상기 무선 전력 수신기로부터 수신한 상기 FOD 상태 패킷에 포함된 기준 피크 주파수를 이용하여 결정되고,
상기 복수의 패킷 각각은 프리엠블, 헤더, 메시지 및 각 패킷에 오류가 발생되었는지 여부를 식별하기 위한 체크썸을 포함하고,
상기 헤더는 상기 각 패킷의 종류를 식별하기 위한 것인
전력 전송 방법.
제1 항에 있어서,
상기 각 패킷에 포함된 상기 메시지의 크기는 상기 헤더의 값에 기반하여 식별되는
전력 전송 방법.
제1 항에 있어서,
상기 FOD 상태 패킷은 2bit 길이의 모드 필드 및 1byte의 데이터 값을 포함하고,
상기 FOD 상태 패킷의 상기 데이터 값은 상기 모드 필드의 값에 의해 정해지는
전력 전송 방법.
제1 항에 있어서,
상기 패킷 수신 단계 이전에, 상기 무선 전력 수신기의 존재를 감지하기 위하여 복수의 송신 코일을 통해 상기 무선 전력 수신기로 감지 신호를 송출하는 단계;
상기 감지 신호에 대한 응답으로 상기 무선 전력 수신기에 의해 전송된 신호 세기 지시자를 수신한 송신 코일을 식별하는 단계; 및
상기 신호 세기 지시자를 수신한 송신 코일을 전력 전송 코일로 선택하는 단계를 더 포함하는
전력 전송 방법.
제1 항에 있어서,
상기 패킷 수신 단계 이전에, 상기 무선 전력 수신기의 존재를 감지하기 위하여 복수의 송신 코일을 통해 상기 무선 전력 수신기로 순차적으로 복수 회의 감지 신호를 송출하는 단계;
상기 복수 회의 감지 신호에 대한 응답으로 상기 무선 전력 수신기에 의해 전송된 신호 세기 지시자를 수신한 송신 코일들을 식별하는 단계; 및
상기 신호 세기 지시자를 수신한 송신 코일들 중 가장 많거나 가장 큰 값을 갖는 신호 세기 지시자를 수신한 송신 코일을 전력 전송 코일로 선택하는 단계를 더 포함하는,
전력 전송 방법.
제1 항에 있어서,
상기 복수의 패킷은 신호 세기(Signal Strength) 패킷, 전력 전송 종료(End Power Transfer) 패킷, 전력 제어 보류(Power Control Hold-off) 패킷, 구성 패킷, 수신기 식별 정보를 전송하기 위한 식별 패킷, 확장 식별 패킷, 일반 요구 패킷, 특별 요구 패킷, 제어 오류 패킷, 재협상 패킷, 24비트 수신 전력 패킷, 8비트 수신 전력 패킷 및 충전 상태 패킷 중 적어도 하나를 더 포함하는
전력 전송 방법.
제1 항에 있어서,
상기 복수의 패킷은 바이트 인코딩 기법이 적용된 신호 세기(Signal Strength) 패킷, 전력 전송 종료(End Power Transfer) 패킷, 전력 제어 보류(Power Control Hold-off) 패킷, 제어 오류 패킷, 재협상 패킷, 8비트 수신 전력 패킷 및 충전 상태 패킷 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 바이트 인코딩 기법은 8비트의 길이를 갖는 패킷의 인코딩된 이진 비트 스트림에 대해 시작 비트(Start Bit), 종료 비트(Stop Bit) 및 패리티 비트(Parity Bit)를 삽입하는 기법인
전력 전송 방법.
제1 항에 있어서,
상기 기준 피크 주파수는 상기 무선 전력 수신기에게 사전에 할당되는
전력 전송 방법.
제1 항에 있어서,
상기 FOD 상태 패킷은 2byte의 길이를 갖고,
상기 FOD 상태 패킷의 1byte는 6bit 길이의 예약 필드 및 2bit 길이의 모드 필드를 포함하고,
상기 모드 필드는 상기 FOD 상태 패킷이 상기 무선 전력 수신기의 기준 피크 주파수에 관한 정보를 포함하는지를 나타내는
전력 전송 방법.
제1항에 있어서,
상기 응답 신호는 상기 무선 전력 송신기가 전송한 전력 신호의 측정된 피크 주파수와 임계 주파수를 비교하여 결정되며, 상기 임계 주파수는 상기 기준 피크 주파수 및 상기 무선 전력 송신기에 기초하여 결정되는 전력 전송 방법.