WO2013006004A2 - 무선 전력 전송 및 충전 시스템, 무선 전력 전송 및 충전 시스템의 통신 및 전력 제어 방법 - Google Patents

무선 전력 전송 및 충전 시스템, 무선 전력 전송 및 충전 시스템의 통신 및 전력 제어 방법 Download PDF

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Definitions

  • the technical field relates to a wireless power transmission and charging system, a method of communication and power control of a wireless power transmission and charging system.
  • Wireless power refers to energy transferred from a wireless power transmitter to a wireless power receiver through magnetic coupling.
  • the wireless power charging system includes a source device for transmitting power wirelessly and a target device for receiving power wirelessly.
  • the source device may be referred to as a wireless power transmission apparatus.
  • the target device may be referred to as a wireless power receiver.
  • the source device has a source resonator and the target device has a target resonator.
  • Magnetic coupling or resonance coupling may be formed between the source resonator and the target resonator.
  • a method of communication and power control of a wireless power transfer and charging system includes transmitting a wake-up request signal for initial communication to at least one target device, and for charging the at least one target device. Transmitting charging power to the at least one target device, receiving at least one of information on a reception sensitivity of the wake-up request signal and information on a reception level of the charging power from the at least one target device; Detecting a target device located in a power transmission area of the source device based on at least one of information on a reception sensitivity of the wake-up request signal and information on a reception level of the charging power. Include.
  • a method of communicating and controlling power in a wireless power transfer and charging system includes a method in which a source device provides wake-up power to activate a communication and control function of at least one target device. Transmitting to the at least one target device, transmitting a wake-up request signal for initial communication to the at least one target device, and charging power for charging the at least one target device according to a preset transmission timing. Transmitting to at least one target device and receiving information on the reception sensitivity of the wake-up request signal and the reception timing of the charging power from the at least one target device.
  • a method of communication and power control in a wireless power transfer and charging system includes receiving wake-up power from a source device to activate a communication and control function; Activating a communication module using power, receiving a wake-up request signal for initial communication from the source device, receiving charge power for charging from the source device, and the wake-up request And receiving a control ID from the source device based on the information on the reception sensitivity of the signal and the information on the reception level of the charging power.
  • a method of communication and power control in a wireless power transfer and charging system includes receiving wake-up power from a source device to activate a communication and control function; Activating a communication module using power, receiving a wake-up request signal for initial communication from the source device, receiving charging power transmitted according to a preset transmission timing from the source device; And receiving a control ID from the source device based on the information on the reception sensitivity of the wake-up request signal and the information on the reception timing of the charging power.
  • the wireless power transmission device of the wireless power transmission and charging system the power conversion unit for generating a wake-up power or charging power by converting a DC voltage into an AC voltage using a resonance frequency; Transmit a wake-up request signal for initial communication to the target device through out-band communication and a source resonator that transmits the wake-up power or the charging power to the target device through magnetic coupling; And a control and communication unit configured to receive at least one of information on a reception sensitivity of the wake-up request signal and information on a reception level of the charging power from the target device.
  • the wireless power transmission device of the wireless power transmission and charging system the power conversion unit for generating a wake-up power or charging power by converting a DC voltage into an AC voltage using a resonant frequency And a source resonator for transmitting the wake-up power or the charging power to the target device through magnetic coupling and a wake-up request signal for initial communication to the target device through out-band communication.
  • a control and communication unit configured to control the transmission timing of the charging power and to receive information on the reception sensitivity of the wake-up request signal and the information on the reception timing of the charging power from the target device.
  • the wireless power receiver of a wireless power transmission and charging system through magnetic coupling, the wake-up power or the charging power for charging to activate the communication and control function from the source device
  • a communication module for transmitting information on a reception level to the source device, and a control unit for detecting information about the reception sensitivity of the wake-up request signal, the reception level of the charging power, and the reception timing of the charging power.
  • a wireless power receiver of a wireless power transmission and charging system a target resonator for receiving wake-up power to activate communication and control functions from a first source device via magnetic coupling And, activated by the wake-up power, receives a wake-up request signal for initial communication from a second source device, and transmits information about a reception sensitivity of the wake-up request signal to the second source device. And a control unit for detecting a reception sensitivity of the wake-up request signal.
  • the ability to differentiate power cells in a multi-source environment enables efficient wireless power transfer and charging systems.
  • the source device can independently transmit wireless power and data to the target device by assigning a control ID to the target device.
  • FIG. 1 illustrates a wireless power transmission and charging system according to an embodiment.
  • FIG. 2 illustrates an example of a multi-source environment according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an operation mode of a wireless power transmission and charging system according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a communication and power control method of a wireless power transmission and charging system according to an embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram for describing a target device detection criterion according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a basic format of a transport packet according to an embodiment.
  • FIG. 7 illustrates a basic format of an ID allocation command according to an embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a basic format of an ACK command of a target device according to an embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a communication timing and a power transmission timing according to an embodiment.
  • FIG. 10 illustrates a type of a command according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 11 illustrates a distribution of a magnetic field in a source resonator and a feeder according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a wireless power transmission device according to one embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a distribution of a magnetic field in a source resonator according to feeding of a feeding unit, according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating another example similar to the multi-source environment illustrated in FIG. 2.
  • FIG. 15 is a diagram for describing a communication and wireless power transmission method in the multi-source environment of FIG. 14.
  • FIG. 16 is an exemplary diagram illustrating output power of the source device 1 in FIG. 15.
  • FIG. 1 illustrates a wireless power transmission and charging system according to an embodiment.
  • a wireless power transmission and charging system includes a source device 110 and a target device 120.
  • the source device 110 includes an AC / DC converter 111, a power detector 113, a power converter 114, a control and communication unit 115, and a source resonator 116.
  • the target device 120 includes a target resonator 121, a rectifier 122, a DC / DC converter 123, a switch 124, a charger 125, and a controller 126.
  • the target device 120 may further include a communication module.
  • the AC / DC converter 111 rectifies the AC voltage of the tens Hz band output from the power supply 112 to generate a DC voltage.
  • the AC / DC converter 111 may output a DC voltage of a constant level or adjust the output level of the DC voltage according to the control of the control and communication unit 115.
  • the power detector 113 detects the output current and the voltage of the AC / DC converter 111 and transmits information on the detected current and the voltage to the control and communication unit 115. In addition, the power detector 113 may detect the input current and the voltage of the power converter 114.
  • the power converter 114 generates a wake-up power or charging power by converting a DC voltage into an AC voltage using a resonance frequency.
  • the power converter 114 may generate power by converting a DC voltage of a predetermined level into an AC voltage by a switching pulse signal of several tens of KHz to several tens of MHz bands. That is, the power converter 114 may generate the "wake-up power” or the “charge power” used in the target device by converting the DC voltage into the AC voltage using the resonance frequency.
  • “wake-up power” means energy for activating the communication and control function of the target device. Charging power may continue to be transmitted for a period of time and may be transmitted at a higher power level than "wake-up power".
  • the power level of the "wake-up power” may be 0.1 to 1 Watt
  • the power level of the "charge power” may be 1 to 20 Watt.
  • the control and communication unit 115 may control the frequency of the switching pulse signal.
  • the frequency of the switching pulse signal may be determined by the control of the control and communication unit 115.
  • the control and communication unit 115 may perform out-band communication using a communication channel.
  • the control and communication unit 115 may include a communication module such as Zigbee or Bluetooth.
  • the control and communication unit 115 may transmit and receive data with the target device 120 through out-band communication.
  • the control and communication unit 115 transmits a wake-up request signal for initial communication to the target device through out-band communication, information on the reception sensitivity of the wake-up request signal from the target device, and the charging power. Receive at least one of the information on the reception level of.
  • the control and communication unit 115 is a target located in the power transmission area of the source device based on at least one of the information on the reception sensitivity of the wake-up request signal and the information on the reception level of the charging power. The device can be detected.
  • the control and communication unit 115 may provide information about the reception sensitivity of the wake-up request signal and the charging.
  • the target device having transmitted the information about the reception level of power may be determined as a target device located in the power transmission area of the source device.
  • the control and communication unit 115 transmits a wake-up request signal for initial communication to the target device through out-band communication, controls the transmission timing of the charging power, and sends the wake-up request signal from the target device. At least one of the information about the reception sensitivity of the information, the wake-up time of the target device and the reception timing of the charging power may be received.
  • the control and communication unit 115 is based on at least one of the information on the wake-up time of the target device and the reception timing of the charging power for the reception sensitivity of the wake-up request signal, the source device It is possible to detect a target device located within the power transmission region of the.
  • the control and communication unit 115 receives the wake-up request signal when the reception sensitivity of the wake-up request signal is equal to or greater than a preset value and the information on the reception timing of the charging power matches the preset transmission timing.
  • the target device having transmitted the information on the sensitivity and the information on the reception timing of the charging power may be determined as the target device located in the power transmission area of the source device.
  • the source resonator 116 transfers electromagnetic energy to the target resonator 121. That is, the source resonator 116 transmits "wake-up power” or “charge power” to the target device 120 through the magnetic coupling with the target resonator 121.
  • the target resonator 121 receives electromagnetic energy from the source resonator 116. That is, the target resonator 121 receives "wake-up power” or “charge power” for charging from the source device 110 to activate the communication and control function through the magnetic coupling with the source resonator 116.
  • the rectifier 122 generates a DC voltage by rectifying the AC voltage. That is, the rectifier 122 rectifies the AC voltage received by the target resonator 121.
  • the DC / DC converter 123 adjusts the level of the DC voltage output from the rectifier 122 according to the capacity of the charger 125. For example, the DC / DC converter 123 may adjust the level of the DC voltage output from the rectifier 122 to 3 to 10 Volt.
  • the switch unit 124 is turned on / off under the control of the control unit and the communication unit 126.
  • the control and communication unit 115 of the source device 110 detects the reflected wave. That is, when the switch unit 124 is off, the magnetic coupling between the source resonator 116 and the target resonator 121 may be removed.
  • the charging unit 125 may include a battery.
  • the charger 125 may charge the battery using the DC voltage output from the DC / DC converter 123.
  • control unit 126 and the communication module are activated by the wake-up power.
  • the communication module is activated by the wake-up power, receives a wake-up request signal for initial communication from the source device, and provides information on the reception sensitivity of the wake-up request signal and the reception level of the charging power.
  • Information about the source device 110 is transmitted.
  • the communication module may transmit and receive data with the source device 110 through out-band communication.
  • the control unit 126 detects information on a reception sensitivity of the wake-up request signal, a reception level of the charging power, and a reception timing of the charging power. Information on the reception level of the charging power and the reception timing of the charging power may be measured between the target resonator 121 and the rectifier 122 or between the rectifier 122 and the DC / DC converter 123.
  • FIG. 2 illustrates an example of a multi-source environment according to an exemplary embodiment.
  • the multi-source environment includes a plurality of source devices 211 and 221.
  • the power transmission region 210 of the source device 1 211 may be set so as not to overlap the power transmission region 220 of the source device 2 221.
  • the source device 2 221 may be referred to as a neighboring source device located within a predetermined distance from the source device 1 211.
  • the target device 1 213 and the target device 2 215 are located in the power transmission area 210 of the source device 1 211.
  • the target device 3 223 is located in the power transmission region 220 of the source device 2 221. Accordingly, the target resonator of the target device 3 223 may receive a wake-up power for activating a communication and control function from the source device 2 221 through the magnetic coupling.
  • the communicable area 230 of the source device 1 211 may be wider than the power transmission area 210.
  • Each of the plurality of source devices 211 and 221 must accurately detect a target device existing in an area in which power can be transmitted.
  • the target device 3 223 is located in the power transmission area 220 of the source device 2 221, but is also located within the communicable area 230 of the source device 1 211. Accordingly, the communication module of the target device 3 223 is activated by the wake-up power received from the source device 2 221 and may receive a wake-up request signal for initial communication from the source device 1 211. have.
  • the target device 3 223 may receive the wake-up power from the source device 2 221, and may receive the wake-up request signal from the source device 1 211.
  • the communication module of the target device 3 223 may provide information on the reception sensitivity of the wake-up request signal to the source device 1 211. Must be sent.
  • the source device 1 211 should detect that the target device 3 223 is not located in the power transmission area 210.
  • the source device 1 211 assigns a control ID to the target device 1 213 and the target device 2 215 located in the power transmission region 220.
  • the control ID is an identifier for the source device to identify the target device in the charging mode.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an operation mode of a wireless power transmission and charging system according to an exemplary embodiment.
  • operation modes of the wireless power transmission and charging system are largely divided into a standby mode, a connection mode, and a charging mode.
  • the standby mode indicates a state in which the source device does not operate because there is no target device in the power transmission area of the source device.
  • the source device searches for a channel for performing out band communication. That is, the source device detects a plurality of communication channels and selects a channel having the best channel state among the plurality of communication channels. When the channel with the best channel condition is selected, the source device operates in connected mode. The source device may transmit the wake-up request signal through the channel having the best channel condition.
  • the connection mode is a mode in which a source device and a target device transmit and receive data through communication.
  • the charging mode is a mode for delivering charging power.
  • the operation mode illustrated in FIG. 3 is merely exemplary, and there may be various operation modes.
  • the source device can check the quality of the communication channel and operate in the communication channel change mode. At this time, since the communication channel change is performed through the out-band communication, the transmission of the charging power can be performed without interruption.
  • the source device may check a quality of the communication channel and transmit a command for requesting the communication channel change to the target device.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a communication and power control method of a wireless power transmission and charging system according to an embodiment.
  • the target device 1 213 and the target device 2 215 are located in the power transmission area 210 of the source device 1 211, and the target device 3 223 is a source device 2 ( It is located within the power transfer area 220 of 221.
  • the source device 1 211 transmits a wake-up power for activating communication and control functions of the at least one target device to the at least one target device. That is, the source device 1 211 may transmit the wake-up power to the target device 1 213 and the target device 2 215. As shown in FIG. 9, the wake-up power may be transmitted seamlessly from step 410 to step 440. In addition, the wake-up power may be transmitted periodically. The target device 1 213 and the target device 2 215 activate the communication module using the wake-up power.
  • the source device 1211 detects the target device through communication.
  • the source device 1 211 transmits a wake-up request signal for initial communication to at least one target device. That is, the source device 1 211 transmits a wake-up request signal to the target device 1 213 and the target device 2 215. Meanwhile, since the target device 3 223 is located in the communicable area 230 of the source device 1 211, the target device 3 223 may receive a wake-up request signal.
  • the wake-up request signal includes a channel lock instruction requesting the at least one target device to maintain a communication channel selected by the source device.
  • the wake-up request signal may be a transport packet illustrated in FIG. 6.
  • the wake-up request signal includes a command for requesting information on a received power amount as well as a channel fixed command, a command for receiving a received signal strength indicator (RSSI) of a communication signal, and a command for requesting a link quality indicator (LQI). It may include.
  • LQI is information indicating the quality state of the communication. Since the communication quality may not be good even when the reception sensitivity of the communication signal is good, the channel having a good communication channel may be selected through the LQI value.
  • each of the target devices transmits an ACK signal for the wake-up request signal to the source device 1 211.
  • the source device 1 211 transmits charging power to at least one target device. That is, the source device 1 211 transmits charging power to the target device 1 213 and the target device 2 215.
  • the target device 3 223 since the target device 3 223 is outside the power transmission area 210 of the source device 1 211, the target device 3 223 does not receive the charging power.
  • the source device 1 211 may transmit charging power to the at least one target device according to a preset transmission timing.
  • the source device 1 211 receives at least one of information on reception sensitivity of the wake-up request signal and information on reception level of the charging power from at least one target device. That is, the target device 1 213, the target device 2 215, and the target device 3 223 may receive information on the reception sensitivity of the wake-up request signal and the reception level of the charging power in steps 441 to 445. To the Source Device 1 211. In operation 441 to 445, the target device 1 213, the target device 2 215, and the target device 3 223 may provide information on the reception sensitivity of the wake-up request signal and the reception timing of the charging power. It may report to the source device 1 211.
  • the information on the reception timing of the charging power may include information on the reception period of the charging power, information on the reception start time of the charging power and information on the reception end time of the charging power.
  • the preset transmission timing may be set differently from the charging power transmission timing of a neighboring source device located within a predetermined distance from the source device.
  • the source device 1 211 and the source device 2 221 may perform communication to coordinate charging power transmission timing.
  • the source device 1211 detects the target device in the power transmission area.
  • the source device 1 211 allocates a control ID for identifying the target device located in the power transmission area of the source device. That is, the source device 1 211 allocates a control ID to the target device 1 213 and the target device 2 215.
  • the target device 1 213 and the target device 215 are assigned a control ID based on the information on the reception sensitivity of the wake-up request signal and the information on the reception level of the charging power.
  • the target device 3 223 may have a reception level of the charging power less than or less than a preset level. Therefore, the target device 3 223 may not be assigned a control ID from the source device 1 211.
  • the target device 1 213 and the target device 2 215 may receive a control ID from the source device based on the information on the reception sensitivity of the wake-up request signal and the information on the reception timing of the charging power. Can be.
  • the target device 3 223 receives the charging power from the source device 2 221, since the charging power transmission timings of the source device 1 211 and the source device 2 221 are different, the target device 3 223 may not be the same.
  • the control ID is not allocated from the source device 1211.
  • the source device may accurately detect the target device present in the power transfer area through the wake-up time of the target device.
  • the wake-up time may be a time when the controller or communication module of the target device is activated. That is, after the communication function and the control function are activated by the wake-up power, the target device 1 213 and the target device 2 215 may transmit the time when the controller or the communication module is activated to the source device 1 211. have.
  • the source device 1 211 may allocate a control ID to the target device 1 213 and the target device 2 215.
  • the source device 1 211, the target device 1 213, the target device 2 215, and the target device 3 223 perform out-band communication. Accordingly, the band of the resonance frequency for forming the magnetic coupling and the band of the communication frequency for transmitting the wake-up request signal to the at least one target device are different frequency bands.
  • the band of the resonance frequency is 5MHz ⁇ 20MHz
  • the band of the communication frequency may be 6MHz ⁇ 70GHz.
  • the wake-up power and the charging power are transferred through a magnetic coupling formed between a source resonator of the source device and a target resonator of the at least one target device.
  • FIG. 5 is a diagram for describing a target device detection criterion according to an exemplary embodiment.
  • power may be a reception sensitivity of a wake-up signal or a reception level of charging power. Since the target device 1 and the target device 2 receive power greater than the preset reference 510, the control device 1 may be assigned a control ID from the source device. However, since the target device 3 receives less power than the preset reference 510, the target device 3 may not be assigned a control ID from the source device. In addition, since the target device 1 and the target device 2 have a larger reception sensitivity of the wake-up signal than the preset reference 510, a control ID may be allocated from the source device.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a basic format of a transport packet according to an embodiment.
  • the transport packet shown in FIG. 6 means a transport packet transmitted from the source device to the target device.
  • (a) shows fields included in a transport packet.
  • the transport packet includes a Start Bit (SB) field 801, a Target ID field (T_ID) 803, a Command (CMD) field 805, a reference point field 807, a call argument field 809, and a move argument field 811.
  • CB Check Bit
  • the target device may generate information necessary for identification of the target device by receiving a connection specification through a transport packet.
  • the reference point field 807, the call argument field 809, and the move argument field 811 may be changed according to a command included in the command (CMD) field 805.
  • the reference point field 807, the call argument field 809, and the move argument field 811 may be used as a DATA field for transmitting data.
  • the Start Bit (SB) field 801 may include a bit type identifier indicating the start of a packet.
  • a predetermined N bit may be allocated to the start bit (SB) field 801 according to the size of the entire packet.
  • the Target ID field (T_ID) 803 may include a control ID when allocating a control ID to the target device.
  • the Target ID field (T_ID) 803 may include a null value when the control ID is not assigned to any target device.
  • the Command (CMD) field 805 may include a command to define the operation of the source. Commands include reset, request input voltage / current of the target device, request voltage / current at the DC / DC conversion output terminal of the target device, acknowledge, power on request to the load of the target device, load on the target device It may include a power off request, a request for status information of a target device, a connection rule transfer, a NACK, a control ID assignment, a request for registration information of a target device, and the like. Each command can be assigned a code.
  • the reference point field 807 includes a reference point.
  • the reference point refers to a criterion for generating a temporary ID among unique IDs of the target device.
  • the reference point may be a most significant bit (MSB) or a least significant bit (LSB) of unique ID bits of the target device.
  • the reference point may indicate a predetermined position among the unique IDs of the target device. If a reference point for generating a temporary ID between the source and the target device is previously promised, the reference point field 807 may be omitted from the connection specification command.
  • the reference point field 807 may be omitted from the access specification command.
  • MSB most significant bit
  • LSB least significant bit
  • the call argument field 809 includes call arguments.
  • the call argument means a predetermined n bits consecutive from the reference point.
  • the call factor is the value that the source uses to call a given bit from the target device.
  • the call argument can be determined based on the call argument. If the call argument is 3 bits, the call argument can have a value from 000 to 111.
  • the movement argument field 811 includes a movement argument.
  • the shift argument refers to the number of shift bits of the reference point.
  • the movement factor indicates how much the reference point moves. For example, when the shift factor is 1, the reference point may move right or left by 1 bit.
  • the number of bits allocated to the shift factor field 811 may be adjusted according to the size of the entire packet.
  • the check bit (CB) field 813 may include a check bit for confirming the correct transmission of the packet.
  • the access specification command may include various fields in addition to the reference point field 807, the call argument field 809, and the move argument field 811. That is, the connection specification command may include various fields allocated in units of bits or bytes.
  • a reference point may be set in the reference point field 807.
  • M or 1 may be set when the reference point is the most significant bit (MSB), and L or 0 may be set when the least significant bit (LSB).
  • a call argument may be set in the call argument field 809.
  • the call argument may be determined according to the number of detected target devices, and may have a value from 1 to n.
  • a movement argument may be set in the movement argument field 811.
  • the movement factor may also be determined according to the number of detected target devices, and may have a value from 0 to n.
  • FIG. 7 illustrates a basic format of an ID allocation command according to an embodiment.
  • the ID allocation command includes a start bit (SB) field 710, a control ID field (T_No) 720, a command (CMD) field 730, and a check bit (CB) field 740. can do.
  • SB start bit
  • T_No control ID field
  • CMD command
  • CB check bit
  • the Start Bit (SB) field 710 may include a bit type identifier indicating the start of a packet.
  • a predetermined N bit may be allocated to the start bit (SB) field 710 according to the size of the entire packet.
  • the control ID field T_No 720 may include a control ID of the target device allocated from the source.
  • the target device may obtain an ID capable of communicating independently from the source through the control ID of the control ID field T_No 720.
  • Command (CMD) field 730 may include a command to define the operation of the source.
  • the Command (CMD) field 730 will include an ID assignment command. Commands can be assigned code.
  • the check bit (CB) field 740 may include a check bit to confirm the correct transmission of the packet.
  • the ID assignment command may include various fields in addition to the Start Bit (SB) field 710, the Control ID field (T_No) 720, the Command (CMD) field 730, and the Check Bit (CB) field 740. have. That is, the connection specification command may include various fields allocated in units of bits or bytes.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a basic format of an ACK command of a target device according to an embodiment.
  • the response command may include a preamble (PA) field 810, a start code field (SC) 820, a command (CMD) field 830, and a CRC-5 field 840.
  • PA preamble
  • SC start code field
  • CMD command
  • CRC-5 CRC-5 field
  • the Preamble (PA) field 810 may include dummy data sent randomly to prevent packet loss in the wireless packet.
  • the Start Code field (SC) 820 is a response command, such as Preamble (PA) field 810, Start Code field (SC) 820, Command (CMD) field 830 and CRC-5 field 840 In the case of four fields, it may include an identifier indicating the start of a shortened packet. In the case of a general packet that is not a shortened packet, the sender's address field, a receiver's address field, and a data field may be additionally included.
  • the Command (CMD) field 830 may include a command for defining an operation of the target device.
  • the command may include reset, input voltage / current response of the target device, voltage / current response at the DC / DC conversion output terminal of the target device, acknowledgment, status information response of the target device, registration information response of the target device, and the like. have.
  • Each command can be assigned a code.
  • the Command (CMD) field 830 may include an ACK response command. Commands can be assigned code.
  • the CRC-5 field 840 may include a CRC code confirming the correct transmission of the packet.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a communication timing and a power transmission timing according to an embodiment.
  • 901 indicates a communication timing of the first source device
  • 903 indicates a power transmission timing of the first source device
  • 905 indicates a communication timing of the target device 1
  • 906 indicates a communication timing of the target device 2.
  • the wake-up power is transmitted in an interval except for the charging power transmission time intervals 920 and 930.
  • the wake-up signal 910 is transmitted at the beginning of communication.
  • 907 indicates power transmission timing of the second source device.
  • the second source device is a neighboring source device located within a predetermined distance from the first source device.
  • the charge power transfer start times 921 and 931 of the first source device may be set differently from the charge power transfer start times 941 and 951 of the second source device. Therefore, the reception start time of the charging power of the first target device receiving the charging power from the first source device is different from the charging power reception start time of the second target device receiving the charging power from the second source device.
  • the charge power transfer end times 923 and 933 of the first source device may be set differently from the charge power transfer end times 943 and 953 of the second source device. Therefore, the receiving end time of the charging power of the first target device receiving the charging power from the first source device is different from the charging power receiving end time of the second target device receiving the charging power from the second source device.
  • each of the charging power transmission time intervals 920 and 930 of the first source device may be set differently from the duration of each of the charging power transmission time intervals 940 and 950 of the second source device.
  • the duration of the charging power transmission time interval 920 of the first source device may be 10 ms
  • the duration of the charging power transmission time interval 940 of the second source device may be 12 ms.
  • FIG. 10 illustrates a type of a command according to an exemplary embodiment.
  • any one of the codes shown in FIG. 10 may be inserted into the CMD field 805 of FIG. 6, the CMD field 730 of FIG. 7, or the CMD field 830 of FIG. 8.
  • the instructions shown in FIG. 10 are exemplary, and the code length may be increased from 4 bits to 8 bits, 12 bits, and the like.
  • an instruction for determining an amount of power to be transmitted to the target device may be added.
  • the instructions shown in FIG. 10 may be sent after the grant of the control ID.
  • the "Reset command” is a command for requesting a reset of the target device when there is an error in the operation of the target device.
  • the target device may send an ACK to the source device.
  • the target device may perform a system reset upon receiving a "Reset command”.
  • target input voltage and current request command can be used when it is necessary to check the power reception state of the target device.
  • Target input voltage and current response command is a command for requesting an input voltage value and a current value of a target.
  • the source device may insert “0010” into the CMD field 805 and transmit a packet having “0010” inserted into the CMD field 805 to the target device in order to confirm the power reception state of the target device.
  • the input voltage and current response command of the target may be used for a response to the input voltage and current request command of the target. That is, the "target voltage and current response command" is a command indicating that the response message is a request for the input voltage value and the current value of the target. That is, when the target device receives the packet with "0010" inserted in the CMD field 805, the target device measures the input voltage and the current.
  • the input voltage and the current may be the output voltage and the current of the rectifier 122 of FIG. 1.
  • the input voltage and the current may be the input voltage and the current of the rectifier 122 of FIG. 1.
  • the source device can know the power transfer efficiency through the measured target input voltage value and current value. That is, the source device may know the amount of power received through the measured input voltage value and the current value of the target, and calculate the power transmission efficiency based on the ratio of the received power amount and the transmitted power amount.
  • Target's DC / DC output voltage and current request command is used to check the amount of power supplied to the load of the target device. That is, the “target DC / DC output voltage and current request command” is a command for requesting the DC / DC output voltage value and the current value of the target.
  • the "Target's DC / DC output voltage and current response command” may be used for the response to the "Target's DC / DC output voltage and current request command".
  • the "ACK command" is used when it is necessary to confirm receipt of a message.
  • the "NACK command" is used when there is an error in the received message.
  • the "Power on request command” may be used when it is necessary to request the on of the switch unit 124 of FIG. That is, the "Power on request command” is a command for commanding power supply to the load. When the target device receives the "Power on request command", it starts to supply power to the load.
  • the "Power off request command” may be used when it is necessary to request to turn off the switch unit 124 of FIG. That is, the "Power off request command” is a command for requesting the stop of power supply to the load.
  • the target device receives the "Power off request command"
  • the source device may use the “Power off request command” when it is necessary to stop supplying power to a specific target device among the plurality of target devices. For example, the source device may transmit a “power off request command” to a target device having a lower power transmission efficiency than a preset criterion among the plurality of target devices.
  • the "status information request command of target” may be used to request status information of the target device.
  • the source device needs to confirm the charging state, temperature, etc. of the target device, it inserts "0111" into the CMD field 805 and transmits a packet to the target device.
  • the source device may transmit a wake-up request signal including a status information request command of the target to the target device.
  • the source device may detect the target device located in the power transmission area by comparing the transmission time of the wake-up request signal including the target state information request command with the response time for the wake-up request signal.
  • the "status status response command of the target” is a command indicating that the response is a request for status information of the target device.
  • connection specification command can be used to convey specific communication rules to the target device.
  • the source device may transmit a communication period, a communication slot, a response rule, and the like to the plurality of target devices through the “connection specification command”.
  • a communication period, a communication slot, a response rule, and the like may be inserted into a DATA field (not shown).
  • the source device may use the "Device registration information request command of the target” to request the registration information of the target device.
  • the device registration information of the target refers to system information of the target device.
  • the "unique identifier" may be a serial number of N bytes, or may be a short identifier obtained by converting the serial number into a length of M bits.
  • Information on the characteristics of the target resonator may include Q and K values of the target resonator.
  • the information on the characteristics of the target resonator may further include information on the type of resonator such as a two-dimensional resonator or a three-dimensional resonator, L / C value of the resonator, impedance matching information and the like.
  • the target device may use the "Device registration information response command of the target" in response to the "Device registration information request command of the target". That is, the "Device registration information response command of the target" is a command indicating the response to the request for registration information of the device.
  • an "off / on request of the target resonator” is a command for controlling on / off of the target resonator.
  • the code for the “command for controlling on / off of the target resonator” may use “0000” or another preset code. Also, the codes for "command to turn on the target resonator” and “command to turn off the target resonator” may be different.
  • the source device needs to turn off a target resonator of a specific target device among the plurality of target devices, the source device transmits a “command to turn off the target resonator” to the target device.
  • the target device receiving the “command to turn off the target resonator” turns off the target resonator.
  • the target device may turn off the target resonator 121 by turning off the target resonator 121 and the rectifier 122 of FIG. 1 or between the rectifier 122 and the DC / DC converter 123.
  • an instruction may be used to request a wake-up time of the target device.
  • the wake-up time may be a time when the controller or communication module of the target device is activated.
  • FIG. 11 illustrates a distribution of a magnetic field in a source resonator and a feeder according to an exemplary embodiment.
  • a magnetic field is generated at the feeder, and a magnetic field is also generated at the source resonator.
  • the magnetic field 1130 is generated.
  • the direction 1113 of the magnetic field and the direction 1133 of the magnetic field are opposite to each other.
  • Induced current is generated in the source resonator 1120 by the magnetic field 1130 generated by the feeder 1110.
  • the direction of the induced current is opposite to the direction of the input current.
  • the magnetic field 1140 is generated in the source resonator 1120 by the induced current.
  • the direction of the magnetic field has the same direction inside the source resonator 1120. Accordingly, the direction 1141 of the magnetic field generated inside the feeder 1110 by the source resonator 1120 and the direction 1143 of the magnetic field generated outside the feeder 1110 have the same phase.
  • the strength of the magnetic field is weakened inside the feeder 1110, and the strength of the magnetic field outside the feeder 1120 is decreased. Is strengthened. Therefore, when power is supplied to the source resonator 1120 through the external feeder 1110 having the structure as shown in FIG. 17, the strength of the magnetic field is weak at the center of the source resonator 1120, and the strength of the magnetic field is strong at the outside.
  • the distribution of the magnetic field on the source resonator 1120 is not uniform, it is difficult to perform impedance matching because the input impedance changes from time to time.
  • the wireless power transmission is good at the strong magnetic field and the wireless power transmission is not good at the weak magnetic field, the power transmission efficiency is reduced on average.
  • the target resonator is similar to that of the source resonator.
  • the current flowing in the source resonator 1120 is induced by the input current flowing in the feeder 1110.
  • the current flowing in the target resonator is induced by the magnetic coupling between the source resonator 1120 and the target resonator.
  • the current flowing in the target resonator generates a magnetic field, and may generate an induced current in a feeder located inside the target resonator. Even in this case, since the direction of the magnetic field generated in the target resonator and the direction of the magnetic field generated in the feeder are opposite to each other, the strength of the magnetic field is weakened.
  • the source resonator 1150 may include a capacitor 1151.
  • the feeder 1160 may receive an RF signal through the port 1161. An RF signal may be input to the feeder 1160 to generate an input current.
  • An input current flowing through the feeder 1160 generates a magnetic field, and an induced current is induced from the magnetic field to the source resonator 1150.
  • a magnetic field is generated from the induced current flowing through the source resonator 1150.
  • the direction of the input current flowing through the feeder 1160 and the direction of the induced current flowing through the source resonator 1150 have opposite phases.
  • the direction 1171 of the magnetic field generated by the input current and the direction 1171 of the magnetic field generated by the induced current have the same phase, so that the magnetic field The strength of it is strengthened.
  • the direction 1181 of the magnetic field generated by the input current and the direction 1183 of the magnetic field generated by the induced current have opposite phases, so that the strength of the magnetic field is weakened.
  • the strength of the magnetic field may be weakened at the center of the source resonator 1150, and the strength of the magnetic field may be enhanced at the outside of the source resonator 1150.
  • the feeder 1160 may determine an input impedance by adjusting an area inside the feeder 1160.
  • the input impedance refers to the impedance seen when looking at the source resonator 1150 at the feeder 1160.
  • the input impedance increases, and when the area inside the feeder 1160 decreases, the input impedance decreases.
  • a separate matching network is required for matching the output impedance of the power amplifier with the input impedance. If the input impedance increases, a separate matching network may be needed to match the large input impedance to the small output impedance.
  • the target resonator is the same configuration as the source resonator 1150 and the feeder of the target resonator is the same configuration as the feeder 1160, a separate matching network may be required. This is because the direction of the current flowing in the target resonator and the direction of the induced current flowing in the feeder of the target resonator have opposite phases.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a wireless power transmission device according to one embodiment.
  • the wireless power transmitter may include a source resonator 1210 and a feeding unit 1220.
  • the source resonator 1210 may include a capacitor 1211.
  • the feeding unit 1220 may be electrically connected to both ends of the capacitor 1211.
  • the source resonator 1210 may include a first transmission line, a first conductor 1241, a second conductor 1242, and at least one first capacitor 1250.
  • the first capacitor 1250 is inserted in series at a position between the first signal conductor portion 1231 and the second signal conductor portion 1232 on the first transmission line, so that the electric field is connected to the first capacitor ( 1250).
  • the transmission line includes at least one conductor at the top and at least one conductor at the bottom, current flows through the conductor at the top, and the conductor at the bottom is electrically grounded.
  • a conductor in an upper portion of the first transmission line is called a first signal conductor portion 1231 and a second signal conductor portion 1232, and a conductor in a lower portion of the first transmission line is referred to as a first ground conductor portion ( 1233).
  • the source resonator has a form of a two-dimensional structure.
  • the first transmission line includes a first signal conductor portion 1231 and a second signal conductor portion 1232 at the top and a first ground conductor portion 1233 at the bottom.
  • the first signal conductor portion 1231, the second signal conductor portion 1232 and the first ground conductor portion 1233 are disposed to face each other. Current flows through the first signal conductor portion 1231 and the second signal conductor portion 1232.
  • one end of the first signal conductor portion 1231 is grounded with the first conductor 1241 and the other end is connected with the first capacitor 1250.
  • One end of the second signal conductor portion 1232 is grounded to the second conductor 1242, and the other end thereof is connected to the first capacitor 1250.
  • the first signal conductor portion 1231, the second signal conductor portion 1232, the first ground conductor portion 1233, and the conductors 1241 and 1242 are connected to each other, so that the source resonator is electrically closed.
  • the 'loop structure' includes a circular structure, a polygonal structure such as a square, and the like, and 'having a loop structure' means that the electrical structure is closed.
  • the first capacitor 1250 is inserted in the interruption of the transmission line. More specifically, the first capacitor 1250 is inserted between the first signal conductor portion 1231 and the second signal conductor portion 1232.
  • the first capacitor 1250 may have a form of a lumped element and a distributed element.
  • a distributed capacitor in the form of a dispersing element may comprise zigzag-shaped conductor lines and a dielectric having a high dielectric constant between the conductor lines.
  • the source resonator may have a metamaterial characteristic.
  • the metamaterial is a material having special electrical properties that cannot be found in nature, and has an artificially designed structure.
  • the electromagnetic properties of all materials in nature have inherent permittivity or permeability, and most materials have positive permittivity and positive permeability.
  • RHM Right Handed Material
  • meta-materials are materials that have a permittivity or permeability that does not exist in nature, and according to the sign of permittivity or permeability, ENG (epsilon negative), MNG (mu negative), DNG (double negative) materials, NRI (negative refractive) index) substances, LH (left-handed) substances and the like.
  • the source resonator may have characteristics of metamaterials.
  • the source resonator can have a negative permeability, so that the source resonator can be called an MNG resonator.
  • Criteria for determining the capacitance of the first capacitor 1250 may vary. The criterion that allows the source resonator to have the properties of metamaterial, the premise that the source resonator has a negative permeability at the target frequency, or the zero-resonance characteristic of the source resonator at the target frequency. There may be a premise so as to have, and a capacitance of the first capacitor 1250 may be determined under at least one of the above-described premise.
  • the MNG resonator may have a Zero-Order Resonance characteristic having a frequency when the propagation constant is 0 as a resonance frequency. Since the MNG resonator may have a zeroth resonance characteristic, the resonant frequency may be independent of the physical size of the MNG resonator. That is, as will be described again below, in order to change the resonant frequency in the MNG resonator, it is sufficient to properly design the first capacitor 1250, so that the physical size of the MNG resonator may not be changed.
  • the MNG resonator may have a high Q-factor using the first capacitor 1250 of the lumped element, the efficiency of power transmission may be improved.
  • the cue-factor indicates the degree of ohmic loss or the ratio of reactance to resistance in wireless power transmission. The larger the cue-factor, the greater the efficiency of wireless power transmission. .
  • a magnetic core penetrating the MNG resonator may be further included.
  • Such a magnetic core may perform a function of increasing a power transmission distance.
  • the feeding unit 1220 may include a second transmission line, a third conductor 1271, a fourth conductor 1272, a fifth conductor 1281, and a sixth conductor 1282. .
  • the second transmission line includes a third signal conductor portion 1261 and a fourth signal conductor portion 1262 at the top, and a second ground conductor portion 1263 at the bottom.
  • the third signal conductor portion 1261 and the fourth signal conductor portion 1262 and the second ground conductor portion 1262 are disposed to face each other. Current flows through the third signal conductor portion 1261 and the fourth signal conductor portion 1262.
  • one end of the third signal conductor portion 1261 is shorted with the third conductor 1271, and the other end is connected with the fifth conductor 1281.
  • One end of the fourth signal conductor portion 1262 is grounded to the fourth conductor 1272, and the other end thereof is connected to the sixth conductor 1242.
  • the fifth conductor 1281 is connected with the first signal conductor portion 1231, and the sixth conductor 1282 is connected with the second signal conductor portion 1232.
  • the fifth conductor 1281 and the sixth conductor 1282 are connected in parallel to both ends of the first capacitor 1250. In this case, the fifth conductor 1261 and the sixth conductor 1282 may be used as input ports for receiving an RF signal.
  • the third signal conductor portion 1261, the fourth signal conductor portion 1262 and the second ground conductor portion 1263, the third conductor 1271, the fourth conductor 1272, the fifth conductor 1281, The sixth conductor 1282 and the source resonator 1210 are connected to each other, such that the source resonator 1210 and the feeding unit 1220 have a closed loop structure.
  • the 'loop structure' includes a circular structure, a polygonal structure such as a square, and the like.
  • Induced current is induced in the resonator 1210. Since the direction of the input current flowing in the feeding unit 1220 and the direction of the induced current flowing in the source resonator 1210 are formed in the same manner, the strength of the magnetic field is enhanced in the center of the source resonator 1210, and the source resonator 1210 On the outside, the strength of the magnetic field is weakened.
  • the input impedance may be determined by the area of the region between the source resonator 1210 and the feeding unit 1220, a separate matching network is not required to perform matching of the output impedance of the power amplifier and the input impedance. Even when a matching network is used, the structure of the matching network can be simplified because the input impedance can be determined by adjusting the size of the feeding unit 1220. The simple matching network structure minimizes the matching loss of the matching network.
  • the second transmission line, the third conductor 1271, the fourth conductor 1272, the fifth conductor 1281, and the sixth conductor 1282 may form the same structure as the source resonator 1210. That is, when the source resonator 1210 has a loop structure, the feeding unit 1220 may also have a loop structure. In addition, when the source resonator 1210 has a circular structure, the feeding unit 1220 may also have a circular structure.
  • the configuration of the source resonator 1210 and the feeding unit 1220 described above may be equally applied to the target resonator and the feeding unit of the target resonator.
  • the feeding part of the target resonator is the same as the configuration described above, the feeding part may match the output impedance of the target resonator and the input impedance of the feeding part by adjusting the size of the feeding part. Therefore, a separate matching network may not be used.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a distribution of a magnetic field in a source resonator according to feeding of a feeding unit, according to an exemplary embodiment.
  • Feeding in wireless power transfer means supplying power to the source resonator.
  • feeding may mean supplying AC power to the rectifier.
  • (a) shows the direction of the input current flowing in the feeding part and the direction of the induced current induced in the source resonator.
  • (a) shows the direction of the magnetic field generated by the input current of the feeding part and the direction of the magnetic field generated by the induced current of the source resonator.
  • (a) illustrates the source resonator 1810 and the feeding unit 1820 of FIG. 18 in a more simplified manner.
  • (b) shows an equivalent circuit of the feeding part and the source resonator.
  • the fifth or sixth conductor of the feeding part may be used as the input port 1310.
  • the input port 1310 receives an RF signal.
  • the RF signal may be output from the power amplifier.
  • the power amplifier can increase or decrease the amplitude of the RF signal as needed by the target device.
  • the RF signal input from the input port 1310 may be displayed in the form of input current flowing through the feeding unit.
  • the input current flowing through the feeding part flows clockwise along the transmission line of the feeding part.
  • the fifth conductor of the feeding part is electrically connected to the source resonator. More specifically, the fifth conductor is connected with the first signal conductor portion of the source resonator. Therefore, the input current flows not only in the feeding part but also in the source resonator.
  • the input current flows counterclockwise.
  • a magnetic field is generated by the input current flowing in the source resonator, and an induced current is generated in the source resonator by the magnetic field.
  • Induced current flows clockwise in the source resonator.
  • the induced current may transfer energy to the capacitor of the source resonator.
  • a magnetic field is generated by the induced current.
  • the input current flowing through the feeding unit and the source resonator is indicated by a solid line
  • the induced current flowing through the source resonator is indicated by a dotted line.
  • the direction of the magnetic field generated by the current can be known from the right-screw law. Inside the feeding portion, the direction 1321 of the magnetic field generated by the input current flowing through the feeding portion and the direction 1323 of the magnetic field generated by the induced current flowing through the source resonator are the same. Thus, the strength of the magnetic field is enhanced inside the feeding portion.
  • the direction 1333 of the magnetic field generated by the input current flowing through the feeding portion and the direction 1331 of the magnetic field generated by the induced current flowing through the source resonator are opposite phases.
  • the strength of the magnetic field is weakened.
  • the magnetic field strength is generally weak at the center of the source resonator, and the magnetic field strength is strong at the outer portion of the source resonator.
  • the feeding part is electrically connected to both ends of the capacitor of the source resonator, the direction of the induced current of the source resonator and the direction of the input current of the feeding part are the same. Since the direction of the induced current of the source resonator and the direction of the input current of the feeding part are the same, the strength of the magnetic field is enhanced inside the feeding part, and the strength of the magnetic field is weakened outside the feeding part.
  • the strength of the magnetic field may be enhanced by the feeding part at the center of the loop type source resonator, and the strength of the magnetic field may be reduced at the outer portion of the source resonator. Therefore, the intensity of the magnetic field as a whole can be uniform inside the source resonator.
  • the efficiency of power transmission from the source resonator to the target resonator is proportional to the strength of the magnetic field generated in the source resonator, the power transmission efficiency may also increase as the strength of the magnetic field is enhanced at the center of the source resonator.
  • the feeding unit 1340 and the source resonator 1350 may be represented by an equivalent circuit.
  • the input impedance Z in seen when looking at the source resonator side from the feeding unit 1340 may be calculated by the following equation.
  • M means mutual inductance between the feeding unit 1340 and the source resonator 1350
  • Z in is proportional to the mutual inductance M. Therefore, Z in may be controlled by adjusting mutual inductance between the feeding unit 1340 and the source resonator 1350.
  • the mutual inductance M may be adjusted according to the area of the region between the feeding unit 1340 and the source resonator 1350.
  • the area of the region between the feeding unit 1340 and the source resonator 1350 may be adjusted according to the size of the feeding unit 1340. Since Z in may be determined according to the size of the feeding unit 1340, a separate matching network is not required to perform impedance matching with the output impedance of the power amplifier.
  • the target resonator and the feeding unit included in the wireless power receiver may also have a distribution of magnetic fields as described above.
  • the target resonator receives wireless power through the magnetic coupling from the source resonator.
  • an induced current may be generated in the target resonator through the received wireless power.
  • the magnetic field generated by the induced current in the target resonator may generate the induced current again in the feeding unit.
  • the target resonator and the feeding unit are connected as in the structure of (a)
  • the direction of the current flowing through the target resonator and the direction of the current flowing through the feeding unit become the same. Therefore, the strength of the magnetic field may be enhanced inside the feeding part, and the strength of the magnetic field may be weakened in the region between the feeding part and the target resonator.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating another example similar to the multi-source environment illustrated in FIG. 2.
  • a multi-source environment may include source device 1 1410 and source device 2 1420.
  • the multi-source environment may include a plurality of source devices.
  • the target device 1430 is located within the power transfer area 1411 of source device 1 1410.
  • the target device 1430 may receive the wake-up power from the source device 1 1410 to activate a communication and control function.
  • the target device 1430 is located outside the power transfer area 1421 of the source device 2 1420.
  • the communicable area of the source device 2 1420 may be wider than the power transmission area 1421. Accordingly, the target device 1430 may receive a communication signal from each of the source device 1 1410 and the source device 2 1420.
  • the target device 1430 may receive a configuration signal from each of the source device 1 1410 and the source device 2 1420.
  • the configuration signal may be a wake-up request signal, a beacon signal, or a continuous wave (CW) signal.
  • the configuration signal may include a unique identifier of each of source device 1 1410 and source device 2 1420.
  • the unique identifier may be referred to as "Network ID”. That is, source device 1 1410 and source device 2 1420 may be identified by a network ID.
  • the target device 1430 may select a source device to receive power by referring to the RSSI value of the configuration signal.
  • FIG. 15 is a diagram for describing a communication and wireless power transmission method in the multi-source environment of FIG. 14.
  • source device 1 1410 and source device 2 1420 When source device 1 1410 and source device 2 1420 are turned on, they may periodically output wake-up power.
  • the target device 1430 may receive the wake-up power from the source device 1 1410 to activate the communication and control function.
  • Source device 1 1410 may broadcast a first configuration signal in step 1511, and source device 2 1420 may broadcast a second configuration signal in step 1513.
  • the first configuration signal may include a network ID of the source device 1 1410.
  • the second configuration signal may include a network ID of the source device 2 1420.
  • the target device 130 may compare the RSSI of the first configuration signal with the RSSI of the second configuration signal and select a source device having a high RSSI. Referring to FIG. 14, the target device 130 may be located closer to the source device 1 1410 than to the source device 2 1420. Therefore, the RSSI of the first configuration signal may be higher than the RSSI of the second configuration signal.
  • the target device 130 may not perform a process of selecting a source device.
  • the target device 130 may unicast or broadcast the first search frame.
  • the first search frame may include at least one of a network ID of the source device 1 1410 and an RSSI value of the first configuration signal.
  • the target device 130 may use the network ID of the source device 2 1420 and the RSSI of the second configuration signal.
  • the second search frame including at least one of the values may be unicasted or broadcasted to the source device 2 1420.
  • steps 1521 and 1523 should be performed.
  • the source device 1 1410 transmits a response frame to the target device 1430 in step 1530.
  • the source device 1 1410 targets the response frame only when the network ID included in the first search frame is the same as the network ID included in the first configuration signal and the RSSI value of the first configuration signal is equal to or greater than a preset value. It may also transmit to the device 1430.
  • the source device 1 1410 may transmit a response frame to the target device 1430 when the RSSI value of the first configuration signal is greater than or equal to a preset value.
  • the source device 2 1420 may not transmit a response frame for the second search frame.
  • the example illustrated in FIG. 15 illustrates a case in which the RSSI value of the second configuration signal is smaller than the preset value or step 1523 is not performed.
  • the target device 130 When the target device 130 receives the response frame, in step 1540, the target device 130 transmits an ACK signal for the response frame to the source device 1 1410.
  • the target device 130 may transmit a first search frame for each of the plurality of communication channels. . Transmission of the first search frame for each of the plurality of communication channels may be transmitted randomly or sequentially for each communication channel.
  • the target device 130 may determine whether a new configuration signal is received, and perform step 1511 again. There is also.
  • the transmission of the first search frame for each of the plurality of communication channels may be repeated 2 to 5 times.
  • the target device 130 may find the source device 1 1410 through steps 1511 through 1540.
  • the target device 130 transmits a request join frame for joining the wireless power transmission network of the source device 1 1410 to the source device 1 1410.
  • the Request Join frame includes the network ID received in step 1511.
  • the source device 1 1410 transmits the response join frame to the target device 1430 in step 1553.
  • Source device 1 1410 allows the target device 1430 to join the wireless power transmission network of source device 1 1410 by sending a Response Join frame to the target device 1430.
  • the response join frame may include at least one of a network ID, a session ID for communication, model information of the source device 1 (! 410), and various types of information illustrated in FIG. 10.
  • the response join frame may include an identifier for identifying the target device 1430 and information about allowed power consumption in the wireless power transmission network.
  • the source device 1 1410 transmits charging power to the target device 1430.
  • source device 1 1410 wirelessly transmits wake-up power for wake-up of a target device, broadcasts a configuration signal for configuring a wireless power transmission network, and Receive a search frame from the target device, the search frame including a reception sensitivity value of a configuration signal, permit join of the target device, and assign an identifier to the target device to identify the target device in a wireless power transfer network. And generate charging power through power control, and wirelessly transmit the charging power to the target device.
  • the target device 1430 receives a wake up power from at least one of a plurality of source devices, activates a communication function using the wake up power, and supplies the plurality of source devices.
  • Receive a configuration signal for configuring each wireless power transmission network select a source device based on the received sensitivity of the configuration signal, and wirelessly receive power from the selected source device.
  • the output power of the source device 1 1410 may be maintained at a constant value in steps 1511 to 1553, and may increase step by step after step 1560.
  • the output power of the source device 1 1410 may be periodically or intermittently transmitted in steps 1511 to 1553.
  • source device 1 1410 may be transmitted for only a few ms simultaneously with the transmission of the first configuration signal.
  • the wake-up power may also be periodically transmitted.
  • the output power of the source device 1 1410 may be larger than the wake-up power and may be smaller than the charging power.
  • Methods according to an embodiment of the present invention can be implemented in the form of program instructions that can be executed by various computer means and recorded in a computer readable medium.
  • the computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination.
  • Program instructions recorded on the media may be those specially designed and constructed for the purposes of the present invention, or they may be of the kind well-known and available to those having skill in the computer software arts.

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Abstract

무선 전력 전송 및 충전 시스템, 무선 전력 전송 및 충전 시스템의 통신 및 전력 제어 방법이 개시된다. 무선 전력은, 마그네틱 커플링을 통해 무선 전력 전송 장치로부터 무선 전력 수신 장치로 전달되는 에너지를 의미한다. 따라서, 무선 전력 전송 및 충전 시스템은, 전력을 무선으로 전송하는 소스 디바이스와 전력을 무선으로 수신하는 타겟 디바이스를 포함한다. 이때, 소스 디바이스는 무선 전력 전송 장치라 칭할 수 있다. 또한, 타겟 디바이스는 무선 전력 수신 장치라 칭할 수 있다. 소스 디바이스와 타겟 디바이스는 무선 전력 충전을 위한 통신을 수행할 수 있다.

Description

무선 전력 전송 및 충전 시스템, 무선 전력 전송 및 충전 시스템의 통신 및 전력 제어 방법
기술분야는 무선전력 전송 및 충전 시스템, 무선전력 전송 및 충전 시스템의 통신 및 전력 제어 방법에 관한 것이다.
무선 전력은, 마그네틱 커플링을 통해 무선 전력 전송 장치로부터 무선 전력 수신 장치로 전달되는 에너지를 의미한다. 따라서, 무선 전력 충전 시스템은, 전력을 무선으로 전송하는 소스 디바이스와 전력을 무선으로 수신하는 타겟 디바이스를 포함한다. 이때, 소스 디바이스는 무선 전력 전송 장치라 칭할 수 있다. 또한, 타겟 디바이스는 무선 전력 수신 장치라 칭할 수 있다.
소스 디바이스는 소스 공진기(source resonator)를 구비하고, 타겟 디바이스는 타겟 공진기(target resonator)를 구비한다. 소스 공진기와 타겟 공진기 사이에 마그네틱 커플링 또는 공진 커플링이 형성될 수 있다.
일 측면에 있어서, 무선 전력 전송 및 충전 시스템의 통신 및 전력 제어 방법은, 적어도 하나의 타겟 디바이스로 초기 통신을 위한 웨이크-업 요청 신호를 전송하는 단계와, 상기 적어도 하나의 타겟 디바이스의 충전을 위한 충전 전력을 상기 적어도 하나의 타겟 디바이스로 전송하는 단계와, 상기 적어도 하나의 타겟 디바이스로부터 상기 웨이크-업 요청 신호의 수신 감도에 대한 정보 및 상기 충전 전력의 수신 레벨에 대한 정보 중 적어도 어느 하나를 수신하는 단계 및 상기 웨이크-업 요청 신호의 수신 감도에 대한 정보 및 상기 충전 전력의 수신 레벨에 대한 정보 중 적어도 어느 하나에 기초하여, 상기 소스 디바이스의 전력 전송 영역 내에 위치하는 타겟 디바이스를 검출하는 단계를 포함한다.
다른 일 측면에 있어서, 무선 전력 전송 및 충전 시스템의 통신 및 전력 제어 방법은, 적어도 하나의 타겟 디바이스의 통신 및 제어 기능을 활성화 시키는 웨이크-업(wake-up) 전력을 소스 디바이스가 상기 적어도 하나의 타겟 디바이스로 전송하는 단계와, 상기 적어도 하나의 타겟 디바이스로 초기 통신을 위한 웨이크-업 요청 신호를 전송하는 단계와, 상기 적어도 하나의 타겟 디바이스의 충전을 위한 충전 전력을 기 설정된 전송 타이밍에 따라 상기 적어도 하나의 타겟 디바이스로 전송하는 단계 및 상기 적어도 하나의 타겟 디바이스로부터 상기 웨이크-업 요청 신호의 수신 감도에 대한 정보 및 상기 충전 전력의 수신 타이밍에 대한 정보를 수신하는 단계를 포함한다.
또 다른 일 측면에 있어서, 무선 전력 전송 및 충전 시스템의 통신 및 전력 제어 방법은, 소스 디바이스로부터 통신 및 제어 기능을 활성화 시키는 웨이크-업(wake-up) 전력을 수신하는 단계와, 상기 웨이크-업 전력을 이용하여 통신 모듈을 활성화시키는 단계와, 상기 소스 디바이스로부터 초기 통신을 위한 웨이크-업 요청 신호를 수신하는 단계와, 상기 소스 디바이스로부터 충전을 위한 충전 전력을 수신하는 단계 및 상기 웨이크-업 요청 신호의 수신 감도에 대한 정보 및 상기 충전 전력의 수신 레벨에 대한 정보에 기초하여, 상기 소스 디바이스로부터 제어 ID를 할당 받는 단계를 포함한다.
또 다른 일 측면에 있어서, 무선 전력 전송 및 충전 시스템의 통신 및 전력 제어 방법은, 소스 디바이스로부터 통신 및 제어 기능을 활성화 시키는 웨이크-업(wake-up) 전력을 수신하는 단계와, 상기 웨이크-업 전력을 이용하여 통신 모듈을 활성화시키는 단계와, 상기 소스 디바이스로부터 초기 통신을 위한 웨이크-업 요청 신호를 수신하는 단계와, 상기 소스 디바이스로부터 기 설정된 전송 타이밍에 따라 전송되는 충전 전력을 수신하는 단계 및 상기 웨이크-업 요청 신호의 수신 감도에 대한 정보 및 상기 충전 전력의 수신 타이밍에 대한 정보에 기초하여, 상기 소스 디바이스로부터 제어 ID를 할당 받는 단계를 포함한다.
일 측면에 있어서, 무선전력 전송 및 충전 시스템의 무선 전력 전송 장치는, 공진 주파수를 이용하여 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 웨이크-업(wake-up) 전력 또는 충전 전력을 생성하는 전력변환부와, 마그네틱 커플링을 통해 상기 웨이크-업(wake-up) 전력 또는 충전 전력을 타겟 디바이스에 전송하는 소스 공진기 및 아웃-밴드 통신을 통해 초기 통신을 위한 웨이크-업 요청 신호를 상기 타겟 디바이스로 전송하고, 상기 타겟 디바이스로부터 상기 웨이크-업 요청 신호의 수신 감도에 대한 정보 및 상기 충전 전력의 수신 레벨에 대한 정보 중 적어도 어느 하나를 수신하는 제어 및 통신부를 포함한다.
다른 일 측면에 있어서, 무선전력 전송 및 충전 시스템의 무선 전력 전송 장치는, 공진 주파수를 이용하여 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 웨이크-업(wake-up) 전력 또는 충전 전력을 생성하는 전력변환부와, 마그네틱 커플링을 통해 상기 웨이크-업(wake-up) 전력 또는 충전 전력을 타겟 디바이스에 전송하는 소스 공진기 및 아웃-밴드 통신을 통해 초기 통신을 위한 웨이크-업 요청 신호를 상기 타겟 디바이스로 전송하고, 상기 충전 전력의 전송 타이밍을 제어하고, 상기 타겟 디바이스로부터 상기 웨이크-업 요청 신호의 수신 감도에 대한 정보 및 상기 충전 전력의 수신 타이밍에 대한 정보를 수신하는 제어 및 통신부를 포함한다.
일 측면에 있어서, 무선전력 전송 및 충전 시스템의 무선 전력 수신 장치는,마그네틱 커플링을 통해, 소스 디바이스로부터 통신 및 제어 기능을 활성화 시키는 웨이크-업(wake-up) 전력 또는 충전을 위한 충전 전력을 수신하는 타겟 공진기와, 상기 웨이크-업 전력에 의해 활성화되고, 상기 소스 디바이스로부터 초기 통신을 위한 웨이크-업 요청 신호를 수신하고, 상기 웨이크-업 요청 신호의 수신 감도에 대한 정보 및 상기 충전 전력의 수신 레벨에 대한 정보를 상기 소스 디바이스로 전송하는 통신 모듈 및 상기 웨이크-업 요청 신호의 수신 감도, 상기 충전 전력의 수신 레벨, 및 상기 충전 전력의 수신 타이밍에 대한 정보를 검출하는 제어부를 포함한다.
다른 일 측면에 있어서, 무선전력 전송 및 충전 시스템의 무선 전력 수신 장치는, 마그네틱 커플링을 통해 제1 소스 디바이스로부터 통신 및 제어 기능을 활성화 시키는 웨이크-업(wake-up) 전력을 수신하는 타겟 공진기와, 상기 웨이크-업 전력에 의해 활성화되고, 제2 소스 디바이스로부터 초기 통신을 위한 웨이크-업 요청 신호를 수신하고, 상기 웨이크-업 요청 신호의 수신 감도에 대한 정보를 상기 제2 소스 디바이스로 전송하는 통신 모듈 및 상기 웨이크-업 요청 신호의 수신 감도를 검출하는 제어부를 포함한다.
멀티 소스 환경에서 전력 셀을 구분할 수 있기 때문에, 무선 전력 전송 및 충전 시스템을 효율적으로 운영할 수 있다.
특정 조건에서 전력을 전송함으로써, 소스 디바이스의 전력 낭비를 방지할 수 있다.
소스 디바이스는 제어 ID를 타겟 디바이스에 할당함으로써, 독립적으로 타겟 디바이스에 무선 전력 및 데이터를 전송할 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송 및 충전 시스템을 나타낸다.
도 2는 일 실시 예에 따른 멀티 소스 환경을 나타내는 예시도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송 및 충전 시스템의 동작 모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송 및 충전 시스템의 통신 및 전력 제어 방법을 나타내는 도면이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 타겟 디바이스 검출 기준을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 전송 패킷의 기본 포맷을 나타낸 도면이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 ID 할당 명령어의 기본 포맷을 나타낸 도면이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 타겟 디바이스의 ACK 명령어의 기본 포맷을 나타낸 도면이다.
도 9는 일 실시 예에 따른 통신 타이밍 및 전력 전송 타이밍의 예를 나타내는 도면이다.
도 10은 일 실시 예에 따른 명령어(command) 의 종류를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 일 실시 예에 따른 소스 공진기 및 피더에서 자기장의 분포를 나타낸다.
도 12는 일실시예에 따른 무선 전력 전송 장치를 나타낸 도면이다.
도 13은 일실시예에 따른 피딩부의 피딩에 따른 소스 공진기의 내부에서 자기장의 분포를 나타낸 도면이다.
도 14는 도 2에 도시된 멀티 소스 환경과 유사한 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 15는 도 14의 멀티 소스 환경에서 통신 및 무선 전력 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 도 15에서 소스 디바이스 1의 출력 전력을 나타내는 예시도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송 및 충전 시스템을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송 및 충전 시스템은 소스 디바이스(110) 및 타겟 디바이스(120)를 포함한다.
소스 디바이스(110)는 AC/DC 컨버터(111), Power Detector(113), 전력변환부(114), 제어 및 통신부(115) 및 소스 공진기(116)을 포함한다.
타겟 디바이스(120)는 타겟 공진기(121), 정류부(122), DC/DC 컨버터(123), 스위치부(124), 충전부(125) 및 제어부(126)를 포함한다. 또한, 타겟 디바이스(120)는 통신 모듈을 더 포함할 수 있다.
AC/DC 컨버터(111)는 Power Supply(112)로부터 출력되는 수십 Hz 대역의 AC 전압을 정류하여 DC 전압을 생성한다. AC/DC 컨버터(111)는 일정한 레벨의 DC 전압을 출력하거나, 제어 및 통신부(115)의 제어에 따라 DC 전압의 출력 레벨을 조정할 수 있다.
Power Detector(113)는 AC/DC 컨버터(111)의 출력 전류 및 전압을 검출하고, 검출된 전류 및 전압에 대한 정보를 제어 및 통신부(115)로 전달한다. 또한, Power Detector(113)는 전력변환부(114)의 입력 전류 및 전압을 검출할 수 도 있다.
전력변환부(114)는 공진 주파수를 이용하여 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 웨이크-업(wake-up) 전력 또는 충전 전력을 생성한다.
전력변환부(114)는 수십 KHz ~ 수십 MHz 대역의 스위칭 펄스 신호에 의하여 일정한 레벨의 DC 전압을 AC 전압으로 변환함으로써 전력을 생성할 수 있다. 즉, 전력변환부(114)는 공진 주파수를 이용하여 직류 전압을 교류 전압으로 변환함으로써, 타겟 디바이스에서 사용되는 "웨이크-업 전력" 또는 "충전 전력"을 생성할 수 있다. 여기서, "웨이크-업 전력"은 타겟 디바이스의 통신 및 제어 기능을 활성화 시키기 위한 에너지를 의미한다. 충전 전력은 소정 시간 동안 계속 전송될 수 있으며, "웨이크-업 전력" 보다 높은 전력 레벨로 전송될 수 있다. 예를 들어, " 웨이크-업 전력"의 전력 레벨은 0.1~1Watt이고, "충전 전력"의 전력 레벨은 1~20Watt일 수 있다.
제어 및 통신부(115)는 스위칭 펄스 신호의 주파수를 제어할 수 있다. 제어 및 통신부(115)의 제어에 의하여 스위칭 펄스 신호의 주파수가 결정될 수 있다.
제어 및 통신부(115)는 통신 채널을 이용하는 아웃-밴드 통신을 수행할 수 도 있다. 제어 및 통신부(115)는 Zigbee, Bluetooth 등의 통신 모듈을 포함할 수 있다. 제어 및 통신부(115)는 아웃-밴드 통신을 통해 타겟 디바이스(120)와 데이터를 송수신 할 수 있다.
제어 및 통신부(115)는 아웃-밴드 통신을 통해 초기 통신을 위한 웨이크-업 요청 신호를 상기 타겟 디바이스로 전송하고, 상기 타겟 디바이스로부터 상기 웨이크-업 요청 신호의 수신 감도에 대한 정보 및 상기 충전 전력의 수신 레벨에 대한 정보 중 적어도 어느 하나를 수신한다. 여기서, 제어 및 통신부(115)는 상기 웨이크-업 요청 신호의 수신 감도에 대한 정보 및 상기 충전 전력의 수신 레벨에 대한 정보 중 적어도 어느 하나에 기초하여, 상기 소스 디바이스의 전력 전송 영역 내에 위치하는 타겟 디바이스를 검출할 수 있다. 제어 및 통신부(115)는 상기 웨이크-업 요청 신호의 수신 감도가 기 설정된 값 이상이고 상기 충전 전력의 수신 레벨이 기 설정된 레벨 이상인 경우, 상기 웨이크-업 요청 신호의 수신 감도에 대한 정보 및 상기 충전 전력의 수신 레벨에 대한 정보를 전송한 타겟 디바이스를 상기 소스 디바이스의 전력 전송 영역 내에 위치하는 타겟 디바이스로 결정할 수 있다.
제어 및 통신부(115)는 아웃-밴드 통신을 통해 초기 통신을 위한 웨이크-업 요청 신호를 상기 타겟 디바이스로 전송하고, 상기 충전 전력의 전송 타이밍을 제어하고, 상기 타겟 디바이스로부터 상기 웨이크-업 요청 신호의 수신 감도에 대한 정보, 상기 타겟 디바이스의 웨이크-업 시간 및 상기 충전 전력의 수신 타이밍에 대한 정보 중 적어도 어느 하나를 수신할 수 있다. 여기서, 제어 및 통신부(115)는 상기 웨이크-업 요청 신호의 수신 감도에 대한, 상기 타겟 디바이스의 웨이크-업 시간 및 상기 충전 전력의 수신 타이밍에 대한 정보 중 적어도 어느 하나에 기초하여, 상기 소스 디바이스의 전력 전송 영역 내에 위치하는 타겟 디바이스를 검출할 수 있다. 제어 및 통신부(115)는 상기 웨이크-업 요청 신호의 수신 감도가 기 설정된 값 이상이고 상기 충전 전력의 수신 타이밍에 대한 정보가 상기 기 설정된 전송 타이밍과 매칭되는 경우, 상기 웨이크-업 요청 신호의 수신 감도에 대한 정보 및 상기 충전 전력의 수신 타이밍에 대한 정보를 전송한 타겟 디바이스를 상기 소스 디바이스의 전력 전송 영역 내에 위치하는 타겟 디바이스로 결정할 수 있다.
소스 공진기(116)는 전자기(electromagnetic) 에너지를 타겟 공진기(121)로 전달(transferring)한다. 즉, 소스 공진기(116)는 타겟 공진기(121)와의 마그네틱 커플링을 통해 "웨이크-업 전력" 또는 "충전 전력"을 타겟 디바이스(120)로 전달한다.
타겟 공진기(121)는 소스 공진기(116)로부터 전자기(electromagnetic) 에너지를 수신한다. 즉, 타겟 공진기(121)는 소스 공진기(116)와의 마그네틱 커플링을 통해 소스 디바이스(110)로부터 통신 및 제어 기능을 활성화 시키는 "웨이크-업 전력" 또는 충전을 위한 "충전 전력"을 수신한다.
정류부(122)는 교류 전압을 정류함으로써, DC 전압을 생성한다. 즉, 정류부(122)는 타겟 공진기(121)에 수신된 교류 전압을 정류한다.
DC/DC 컨버터(123)는 정류부(122)에서 출력되는 DC 전압의 레벨을 충전부(125)의 용량에 맞게 조정한다. 예를 들어, DC/DC 컨버터(123)는 정류부(122)에서 출력되는 DC 전압의 레벨을 3~10Volt로 조정할 수 있다.
스위치부(124)는 제어 및 통신부(126)의 제어에 따라 온/오프 된다. 스위치부(124)가 오프되는 경우, 소스 디바이스(110)의 제어 및 통신부(115)는 반사파를 검출하게 된다. 즉, 스위치부(124)가 오프되는 경우, 소스 공진기(116)와 타겟 공진기(121) 사이의 마그네틱 커플링이 제거 될 수 있다.
충전부(125)는 배터리를 포함할 수 있다. 충전부(125)는 DC/DC 컨버터(123)로부터 출력되는 DC 전압을 이용하여 배터리를 충전할 수 있다.
도 1에서, 제어부(126) 및 통신 모듈은 상기 웨이크-업 전력에 의해 활성화된다. 통신 모듈은 상기 웨이크-업 전력에 의해 활성화되고, 상기 소스 디바이스로부터 초기 통신을 위한 웨이크-업 요청 신호를 수신하고, 상기 웨이크-업 요청 신호의 수신 감도에 대한 정보 및 상기 충전 전력의 수신 레벨에 대한 정보를 상기 소스 디바이스(110)로 전송한다. 통신 모듈은 아웃-밴드 통신을 통해 소스 디바이스(110)와 데이터를 송수신 할 수 있다.
제어부(126)는 상기 웨이크-업 요청 신호의 수신 감도, 상기 충전 전력의 수신 레벨, 및 상기 충전 전력의 수신 타이밍에 대한 정보를 검출한다. 충전 전력의 수신 레벨 및 충전 전력의 수신 타이밍에 대한 정보는 타겟 공진기(121)와 정류부(122) 사이 또는 정류부(122)와 DC/DC 컨버터(123) 사이에서 측정될 수 있다.
도 2는 일 실시 예에 따른 멀티 소스 환경을 나타내는 예시도이다.
도 2를 참조하면, 멀티 소스 환경은 복수의 소스 디바이스들(211, 221)을 포함한다. Source Device 1(211)의 전력 전송 영역(210)은 Source Device 2(221)의 전력 전송 영역(220)과 겹치지 않도록 설정될 수 있다. Source Device 2(221)는 Source Device 1(211)으로부터 기 설정된 거리 내에 위치한 이웃 소스 디바이스라 칭할 수 있다.
Target Device 1(213) 및 Target Device 2(215)는 Source Device 1(211)의 전력 전송 영역(210) 내에 위치한다. Target Device 3(223)은 Source Device 2(221)의 전력 전송 영역(220) 내에 위치한다. 따라서, Target Device 3(223)의 타겟 공진기는 마그네틱 커플링을 통해 Source Device 2(221)로부터 통신 및 제어 기능을 활성화 시키는 웨이크-업(wake-up) 전력을 수신할 수 있다.
멀티 소스 환경에서 아웃 밴드 통신을 사용하면, Source Device 1(211)의 통신 가능 영역(230)은 전력 전송 영역(210) 보다 넓게 형성될 수 있다. 복수의 소스 디바이스들(211, 221) 각각은, 전력 전송이 가능한 영역 내에 존재하는 타겟 디바이스를 정확하게 검출하여야 한다. Target Device 3(223)은 Source Device 2(221)의 전력 전송 영역(220) 내에 위치하지만, Source Device 1(211)의 통신 가능 영역(230) 내에도 위치한다. 따라서, Target Device 3(223)의 통신모듈은 Source Device 2(221)로부터 수신된 웨이크-업 전력에 의해 활성화되고, Source Device 1(211)으로부터 초기 통신을 위한 웨이크-업 요청 신호를 수신할 수 있다. Target Device 3(223)은 웨이크-업 전력을 Source Device 2(221)로부터 수신하고, 웨이크-업 요청 신호를 Source Device 1(211)로부터 수신할 수 있다. Source Device 1(211)으로부터 초기 통신을 위한 웨이크-업 요청 신호를 수신한 경우, Target Device 3(223)의 통신모듈은 상기 웨이크-업 요청 신호의 수신 감도에 대한 정보를 Source Device 1(211)로 전송하여야 한다.
Source Device 1(211)은 Target Device 3(223)이 전력 전송 영역(210) 내에 위치하지 않음을 검출하여야 한다. Source Device 1(211)은 전력 전송 영역(220) 내에 위치하는 Target Device 1(213) 및 Target Device 2(215)에 제어 ID를 부여한다. 여기서, 제어 ID는 충전 모드에서 소스 디바이스가 타겟 디바이스를 식별하기 위한 식별자이다.
이하, 도 2 내지 도 5를 통해, 전력 전송이 가능한 영역 내에 존재하는 타겟 디바이스를 정확하게 검출하기 위한 예들이 설명된다.
도 3은 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송 및 충전 시스템의 동작 모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 무선 전력 전송 및 충전 시스템의 동작 모드는 크게 대기 모드, 접속 모드 및 충전 모드로 구분된다. 대기 모드는 소스 디바이스의 전력 전송 영역 내에 타겟 디바이스가 존재하지 않기 때문에 소스 디바이스가 아무런 동작을 하지 않는 상태를 나타낸다. 대기 모드가 특정 이벤트에 의해 종료되면, 소스 디바이스는 아웃 밴드 통신을 수행하기 위한 채널을 검색한다. 즉, 소스 디바이스는 복수의 통신 채널을 검출하고, 복수의 통신 채널 중 채널 상태가 가장 좋은 채널을 선택한다. 채널 상태가 가장 좋은 채널이 선택되면, 소스 디바이스는 접속 모드로 동작한다. 소스 디바이스는 채널 상태가 가장 좋은 채널을 통해 상기 웨이크-업 요청 신호를 전송할 수 있다. 접속 모드는 소스 디바이스와 타겟 디바이스가 통신을 통해 데이터를 송수신하는 모드이다. 충전 모드는 충전 전력을 전달하는 모드이다. 도 3에 도시된 동작 모드는 예시적인 것일 뿐, 다양한 동작 모드가 있을 수 있다. 충전 모드에서 소스 디바이스는, 통신 채널의 품질을 확인하고 통신 채널 변경 모드로 동작할 수 있다. 이때, 통신 채널 변경은 아웃 밴드 통신을 통해 수행되기 때문에, 충전 전력의 전송은 끊김 없이 수행될 수 있다. 통신 채널 변경 모드에서 소스 디바이스는 통신 채널의 품질을 확인하고, 통신 채널 변경을 요청하기 위한 명령어를 타겟 디바이스로 전송할 수 있다.
도 4는 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송 및 충전 시스템의 통신 및 전력 제어 방법을 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 4를 참조하면, Target Device 1(213) 및 Target Device 2(215)는 Source Device 1(211)의 전력 전송 영역(210) 내에 위치하고, Target Device 3(223)은 Source Device 2(221)의 전력 전송 영역(220) 내에 위치한다.
410단계에서 Source Device 1(211)은, 적어도 하나의 타겟 디바이스의 통신 및 제어 기능을 활성화 시키는 웨이크-업(wake-up) 전력을 적어도 하나의 타겟 디바이스로 전송한다. 즉, Source Device 1(211)은 웨이크-업 전력을 Target Device 1(213) 및 Target Device 2(215)로 전송할 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 웨이크-업 전력은 410단계부터 440단계까지 끊어짐 없이 전송될 수 있다. 또한, 웨이크-업 전력은 주기적으로 전송될 수 도 있다. Target Device 1(213) 및 Target Device 2(215)는 웨이크-업 전력을 이용하여 통신 모듈을 활성화시킨다.
420단계에서 Source Device 1(211)는 통신을 통해 타겟 디바이스를 검출한다.
421단계에서 Source Device 1(211)은 적어도 하나의 타겟 디바이스로 초기 통신을 위한 웨이크-업 요청 신호를 전송한다. 즉, Source Device 1(211)는 Target Device 1(213) 및 Target Device 2(215)로 웨이크-업 요청 신호를 전송한다. 한편, Target Device 3(223)은 Source Device 1(211)의 통신 가능 영역(230) 내에 위치하기 때문에, 웨이크-업 요청 신호를 수신할 수 있다.
웨이크-업 요청 신호는 소스 디바이스에 의해 선택된 통신 채널을 유지하도록 상기 적어도 하나의 타겟 디바이스에게 요청하는 채널 고정 명령어를 포함한다. 또한, 웨이크-업 요청 신호는 도 6에 도시된 전송 패킷일 수 있다. 웨이크-업 요청 신호는 채널 고정 명령어뿐만 아니라, 수신 전력량에 대한 정보를 요청하는 명령어, 통신 신호의 수신 감도(RSSI; received signal strength indicator)를 요청하는 명령어 및 LQI (Link Quality Indicator)를 요청하는 명령어를 포함할 수 있다. 여기서, LQI는 통신의 품질 상태를 나타내는 정보이다. 통신 신호의 수신 감도가 좋은 경우에도 통신 품질이 좋지 않을 수 있기 때문에, LQI 값을 통해 통신 채널이 좋은 채널을 선택할 수 있다.
423단계 내지 427 단계에서 타겟 디바이스들 각각은 웨이크-업 요청 신호에 대한 ACK 신호를 Source Device 1(211)로 전송한다.
430단계에서 Source Device 1(211)은 충전 전력을 적어도 하나의 타겟 디바이스로 전송한다. 즉, Source Device 1(211)은 충전 전력을 Target Device 1(213) 및 Target Device 2(215)로 전송한다. 여기서, Target Device 3(223)은 Source Device 1(211)의 전력 전송 영역(210) 밖에 있기 때문에, 충전 전력을 수신하지 못한다.
또한, 430단계에서 Source Device 1(211)은 충전 전력을 기 설정된 전송 타이밍에 따라 상기 적어도 하나의 타겟 디바이스로 전송할 수도 있다.
440단계에서 Source Device 1(211)은 적어도 하나의 타겟 디바이스로부터 상기 웨이크-업 요청 신호의 수신 감도에 대한 정보 및 상기 충전 전력의 수신 레벨에 대한 정보 중 적어도 어느 하나를 수신한다. 즉, Target Device 1(213), Target Device 2(215) 및 Target Device 3(223)은 441단계 내지 445 단계에서 웨이크-업 요청 신호의 수신 감도에 대한 정보 및 상기 충전 전력의 수신 레벨에 대한 정보를 Source Device 1(211)에 보고한다. Target Device 1(213), Target Device 2(215) 및 Target Device 3(223)은 441단계 내지 445 단계에서, 웨이크-업 요청 신호의 수신 감도에 대한 정보 및 상기 충전 전력의 수신 타이밍에 대한 정보를 Source Device 1(211)에 보고할 수 도 있다. 여기서, 충전 전력의 수신 타이밍에 대한 정보는, 상기 충전 전력의 수신 주기에 대한 정보, 상기 충전 전력의 수신 시작 시간에 대한 정보 및 상기 충전 전력의 수신 종료 시간에 대한 정보를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 기 설정된 전송 타이밍은 상기 소스 디바이스로부터 기 설정된 거리 내에 위치한 이웃 소스 디바이스의 충전 전력 전송 타이밍과 다르게 설정될 수 있다. Source Device 1(211)과 Source Device 2(221)는 충전 전력 전송 타이밍을 조율하기 위한 통신을 수행할 수 있다.
450단계에서 Source Device 1(211)은 전력 전송 영역 내에 있는 타겟 디바이스를 검출한다. 450단계 이후, Source Device 1(211)는 소스 디바이스의 전력 전송 영역 내에 위치하는 타겟 디바이스를 식별하기 위한 제어 ID를 할당한다. 즉, Source Device 1(211)는 Target Device 1(213) 및 Target Device 2(215)에 제어 ID를 할당한다. Target Device 1(213) 및 Target Device 2(215)는 웨이크-업 요청 신호의 수신 감도에 대한 정보 및 상기 충전 전력의 수신 레벨에 대한 정보에 기초하여, 제어 ID를 할당 받는다. Target Device 3(223)은 충전 전력의 수신 레벨이 기 설정된 레벨보다 작거나 0에 가까운 레벨일 수 있다. 따라서, Target Device 3(223)은 Source Device 1(211)로부터 제어 ID를 할당 받지 못한다.
또한, Target Device 1(213) 및 Target Device 2(215)는 웨이크-업 요청 신호의 수신 감도에 대한 정보 및 상기 충전 전력의 수신 타이밍에 대한 정보에 기초하여, 상기 소스 디바이스로부터 제어 ID를 할당 받을 수 있다. Target Device 3(223)이 Source Device 2(221)로부터 충전 전력을 수신하는 경우, Source Device 1(211)과 Source Device 2(221)의 충전 전력 전송 타이밍은 다르기 때문에, Target Device 3(223)은 Source Device 1(211)로부터 제어 ID를 할당 받지 못한다.
일 측면에 있어서, 소스 디바이스는 타겟 디바이스의 웨이크-업 시간을 통해 전력 전송 영역 내에 존재하는 타겟 디바이스를 정확하게 검출할 수 도 있다. 여기서, 웨이크-업 시간은 타겟 디바이스의 제어부 또는 통신 모듈이 활성화된 시간일 수 있다. 즉, Target Device 1(213) 및 Target Device 2(215)는 웨이크-업 전력에 의해 통신 기능 및 제어 기능이 활성화 된 후, 제어부 또는 통신 모듈이 활성화된 시간을 Source Device 1(211)로 전송할 수 있다. Source Device 1(211)는 웨이크-업 전력의 전송 시간과 웨이크-업 시간이 일치하는 경우, Target Device 1(213) 및 Target Device 2(215)에 제어 ID를 할당할 수 있다.
한편, Source Device 1(211), Target Device 1(213), Target Device 2(215) 및 Target Device 3(223)은 아웃 밴드 통신을 수행한다. 따라서, 마그네틱 커플링을 형성하기 위한 공진 주파수의 대역 및 상기 웨이크-업 요청 신호를 상기 적어도 하나의 타겟 디바이스로 전송하기 위한 통신용 주파수의 대역은 서로 다른 주파수 대역이다. 예를 들어, 공진 주파수의 대역은 5MHz~20MHz이고, 통신용 주파수의 대역은 6MHz~70GHz일 수 있다. 상기 웨이크-업 전력 및 상기 충전 전력은 상기 소스 디바이스의 소스 공진기 및 상기 적어도 하나의 타겟 디바이스의 타겟 공진기 사이에 형성되는 마그네틱 커플링을 통해 전달된다.
도 5는 일 실시 예에 따른 타겟 디바이스 검출 기준을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, Power(receive power)는 웨이크-업 신호의 수신 감도 또는 충전 전력의 수신 레벨일 수 있다. Target Device 1 및 Target Device 2는 기설정된 기준(510)보다 큰 전력을 수신하기 때문에, 소스 디바이스로부터 제어 ID를 할당 받을 수 있다. 그러나, Target Device 3은 기설정된 기준(510)보다 작은 전력을 수신하기 때문에, 소스 디바이스로부터 제어 ID를 할당 받을 수 없다. 또한, Target Device 1 및 Target Device 2는 기설정된 기준(510)보다 웨이크-업 신호의 수신 감도가 크기 때문에, 소스 디바이스로부터 제어 ID를 할당 받을 수 있다.
도 6은 일 실시 예에 따른 전송 패킷의 기본 포맷을 나타낸 도면이다.
도 6에 도시된 전송 패킷은 소스 디바이스에서 타겟 디바이스로 전송되는 전송 패킷을 의미한다. 도 6을 참조하면, (a)는 전송 패킷에 포함되는 필드들을 나타낸다. 전송 패킷은 Start Bit(SB)필드(801), Target ID필드(T_ID)(803), Command(CMD)필드(805), 기준점 필드(807), 호출인수 필드(809), 이동인수 필드(811) 및 Check Bit(CB)필드(813)를 포함할 수 있다. 타겟 디바이스는 전송 패킷을 통해, 접속규격을 수신함으로써 타겟 디바이스의 식별에 필요한 정보를 생성할 수 있다. 한편, 기준점 필드(807), 호출인수 필드(809) 및 이동인수 필드(811)는 Command(CMD)필드(805)에 포함되는 명령어에 따라 변경될 수 있다. 예를 들어, 기준점 필드(807), 호출인수 필드(809) 및 이동인수 필드(811)는 데이터를 전송하기 위한 DATA 필드로 사용될 수 있다.
Start Bit(SB)필드(801)는 패킷의 시작을 나타내는 비트형 인식자를 포함할 수 있다. Start Bit(SB)필드(801)에는 전체 패킷의 사이즈에 따라 소정의 N비트가 할당될 수도 있다.
Target ID필드(T_ID)(803)는 타겟 디바이스에 제어 ID를 할당하는 경우에, 제어 ID를 포함할 수 있다. Target ID필드(T_ID)(803)는 제어 ID가 어느 타겟 디바이스에도 할당되지 않은 경우에는 null값을 포함할 수 있다.
Command(CMD)필드(805)는 소스의 동작을 정의하는 명령어를 포함할 수 있다. 명령어에는 리셋, 타겟 디바이스의 입력 전압/전류 요청, 타겟 디바이스의 직류/직류 변환 출력단에서의 전압/전류 요청, ACK(Acknowledge), 타겟 디바이스의 부하에 파워 온(On) 요청, 타겟 디바이스의 부하에 파워 오프(Off) 요청, 타겟 디바이스의 상태 정보 요청, 접속규칙 전달, NACK, 제어 ID 할당, 타겟 디바이스의 등록 정보 요청 등이 포함될 수 있다. 각각의 명령어에는 코드가 할당될 수 있다.
기준점 필드(807)는 기준점을 포함한다. 기준점은 타겟 디바이스의 고유 ID 중에서 임시 ID를 생성하는 기준을 의미한다. 기준점은 타겟 디바이스의 고유 ID 비트들 중 최상위 비트(Most Significant Bit, MSB) 또는 최하위 비트(Least Significant Bit, LSB)일 수 있다. 또는 기준점은 타겟 디바이스의 고유 ID 중에서 소정의 위치를 나타낼 수 있다. 소스와 타겟 디바이스간에 임시 ID를 생성하는 기준점에 대하여 미리 약속된 경우에는 기준점 필드(807)가 접속규격 명령어에서 생략될 수도 있다. 또한, 언제나 기준점을 타겟 디바이스의 고유 ID 비트들 중 최상위 비트(Most Significant Bit, MSB) 또는 최하위 비트(Least Significant Bit, LSB)로 미리 설정된 경우에도 기준점 필드(807)는 접속규격 명령어에서 생략될 수 있다. 점선은 접속규격 명령어에서 기준점 필드(807)가 생략될 수도 있음을 나타낸다.
호출인수 필드(809)는 호출인수를 포함한다. 호출인수는 기준점으로부터 연속되는 소정의 n비트를 의미한다. 호출인자는 소스가 타겟 디바이스로부터 소정의 비트를 호출하는데 사용되는 값이다. 호출인자는 호출인수에 기초하여 결정될 수 있다. 호출인수가 3비트인 경우에, 호출인자는 000부터 111까지 값을 가질 수 있다.
이동인수 필드(811)는 이동인수를 포함한다. 이동인수는 기준점의 이동 비트 수를 의미한다. 이동인수는 기준점이 얼마만큼 이동하는 지를 나타낸다. 예를 들면, 이동인수가 1인 경우에 기준점은 1비트만큼 오른쪽 또는 왼쪽으로 이동할 수 있다. 이동인수 필드(811)에 할당되는 비트 수는 전체 패킷의 사이즈에 따라 조절될 수 있다.
Check Bit(CB)필드(813)는 패킷의 정확한 전송을 확인하는 check bit를 포함할 수 있다.
접속규격 명령어는 기준점 필드(807), 호출인수 필드(809) 및 이동인수 필드(811)외에 추가적으로 다양한 필드들을 포함할 수 있다. 즉, 접속규격 명령어는 비트단위 또는 바이트단위로 할당되는 다양한 필드들을 포함할 수 있다.
(b)는 기준점 필드(807), 호출인수 필드(809) 및 이동인수 필드(811)들을 좀 더 구체적으로 나타낸다. 기준점 필드(807)에는 기준점이 설정될 수 있다. 기준점이 최상위 비트(MSB)인 경우에는 M 또는 1이 설정될 수 있고, 최하위 비트(LSB)인 경우에는 L 또는 0이 설정될 수 있다. 호출인수 필드(809)에는 호출인수가 설정될 수 있다. 호출인수는 감지된 타겟 디바이스의 개수에 따라 결정될 수 있으며, 1부터 n까지의 값을 가질 수 있다. 이동인수 필드(811)에는 이동인수가 설정될 수 있다. 이동인수 또한 감지된 타겟 디바이스의 개수에 따라 결정될 수 있으며, 0부터 n까지의 값을 가질 수 있다.
도 7은 일 실시 예에 따른 ID 할당 명령어의 기본 포맷을 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, ID 할당 명령어는 Start Bit(SB)필드(710), 제어 ID필드(T_No)(720), Command(CMD)필드(730) 및 Check Bit(CB)필드(740)를 포함할 수 있다.
Start Bit(SB)필드(710)는 패킷의 시작을 나타내는 비트형 인식자를 포함할 수 있다. Start Bit(SB)필드(710)에는 전체 패킷의 사이즈에 따라 소정의 N비트가 할당될 수도 있다.
제어 ID필드(T_No)(720)는 소스에서 할당되는 타겟 디바이스의 제어 ID를 포함할 수 있다. 타겟 디바이스는 제어 ID필드(T_No)(720)의 제어 ID를 통하여 소스와 독립적으로 통신 가능한 ID를 획득할 수 있다.
Command(CMD)필드(730)는 소스의 동작을 정의하는 명령어를 포함할 수 있다. 도 5의 경우는, ID 할당 명령어 이므로, Command(CMD)필드(730)에는 ID 할당 명령어가 포함될 것이다. 명령어에는 코드가 할당될 수 있다.
Check Bit(CB)필드(740)는 패킷의 정확한 전송을 확인하는 check bit를 포함할 수 있다.
ID 할당 명령어는 Start Bit(SB)필드(710), 제어 ID필드(T_No)(720), Command(CMD)필드(730) 및 Check Bit(CB)필드(740)외에 추가적으로 다양한 필드들을 포함할 수 있다. 즉, 접속규격 명령어는 비트단위 또는 바이트단위로 할당되는 다양한 필드들을 포함할 수 있다.
도 8은 일 실시 예에 따른 타겟 디바이스의 ACK 명령어의 기본 포맷을 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 응답 명령어는 Preamble(PA)필드(810), Start Code필드(SC)(820), Command(CMD)필드(830) 및 CRC-5필드(840)를 포함할 수 있다.
Preamble(PA)필드(810)는 무선 패킷에서 패킷의 손실을 막기 위해 임의로 보내는 더미 데이터를 포함할 수 있다.
Start Code필드(SC)(820)는 응답 명령어가 Preamble(PA)필드(810), Start Code필드(SC)(820), Command(CMD)필드(830) 및 CRC-5필드(840)와 같이 4개의 필드로 구성된 경우에 단축형 패킷의 시작을 알리는 인식자를 포함할 수 있다. 단축형 패킷이 아닌 일반형 패킷의 경우에는 기타 추가적으로 송신자의 주소필드, 수신자의 주소필드 및 데이터 필드 등이 포함될 수 있다.
Command(CMD)필드(830)는 타겟 디바이스의 동작을 정의하는 명령어를 포함할 수 있다. 명령어에는 리셋, 타겟 디바이스의 입력 전압/전류 응답, 타겟 디바이스의 직류/직류 변환 출력단에서의 전압/전류 응답, ACK(Acknowledge), 타겟 디바이스의 상태 정보 응답, 타겟 디바이스의 등록 정보 응답 등이 포함될 수 있다. 각각의 명령어에는 코드가 할당될 수 있다. 도 6의 경우는, 응답 명령어이므로, Command(CMD)필드(830)에는 ACK 응답 명령어가 포함될 것 이다. 명령어에는 코드가 할당될 수 있다.
CRC-5필드(840)는 패킷의 정확한 전송을 확인하는 CRC 코드를 포함할 수 있다.
도 9는 일 실시 예에 따른 통신 타이밍 및 전력 전송 타이밍의 예를 나타내는 도면이다.
도 9에 도시된 예에서, 901은 제1 소스 디바이스의 통신 타이밍을 나타내고, 903은 제1 소스 디바이스의 전력 전송 타이밍을 나타낸다. 또한, 도 9에서 905는 Target Device 1의 통신 타이밍을 나타내고, 906은 Target Device 2의 통신 타이밍을 나타낸다.
제1 소스 디바이스의 전력 전송 타이밍 903을 참조하면, 웨이크-업 전력은 충전 전력 전송 시간 구간들(920, 930)을 제외한 구간에서 전송된다. 물론, 도 9에 도시된 바와 달리, 웨이크-업 전력이 전송되지 않는 시간 구간이 있을 수도 있다. 웨이크-업 신호(910)는 통신 초기에 전송된다.
도 9에서 907은 제2 소스 디바이스의 전력 전송 타이밍을 나타낸다. 이때, 제2 소스 디바이스는 제1 소스 디바이스로부터 기 설정된 거리 내에 위치한 이웃 소스 디바이스이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 제1 소스 디바이스의 충전 전력 전송 시작 시간들(921, 931)은 제2 소스 디바이스의 충전 전력 전송 시작 시간들(941, 951)과 다르게 설정될 수 있다. 따라서, 제1 소스 디바이스로부터 충전 전력을 수신하는 제1 타겟 디바이스의 충전 전력의 수신 시작 시간은 제2 소스 디바이스로부터 충전 전력을 수신하는 제2 타겟 디바이스의 충전 전력 수신 시작 시간은 다르다.
또한, 제1 소스 디바이스의 충전 전력 전송 종료 시간들(923, 933)은 제2 소스 디바이스의 충전 전력 전송 종료 시간들(943, 953)과 다르게 설정될 수 있다. 따라서, 제1 소스 디바이스로부터 충전 전력을 수신하는 제1 타겟 디바이스의 충전 전력의 수신 종료 시간은 제2 소스 디바이스로부터 충전 전력을 수신하는 제2 타겟 디바이스의 충전 전력 수신 종료 시간은 다르다.
또한, 제1 소스 디바이스의 충전 전력 전송 시간 구간들(920, 930) 각각의 지속 시간은 제2 소스 디바이스의 충전 전력 전송 시간 구간들(940, 950) 각각의 지속 시간과 다르게 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1 소스 디바이스의 충전 전력 전송 시간 구간(920)의 지속 시간은 10ms이고, 제2 소스 디바이스의 충전 전력 전송 시간 구간(940)의 지속 시간은 12ms일 수 있다.
도 10은 일 실시 예에 따른 명령어(command) 의 종류를 설명하기 위한 도면이다.
도 10에 도시된 코드들 중 어느 하나는 도 6의 CMD 필드(805), 도 7의 CMD 필드(730), 또는 도 8의 CMD 필드(830)에 삽입될 수 있다. 도 10에 도시된 명령어 들은 예시적인 것이며, 코드의 길이는 4bits에서 8bits, 12bits 등으로 늘어날 수 있다. 예를 들어, 도 10에 도시되지는 않았지만, 타겟 디바이스에 전송할 전력량을 파악하기 위한 명령어가 추가될 수 도 있다. 도 10에 도시된 명령어들은 제어 ID의 부여 후에 전송될 수 있다.
Reset 명령어, 0001
"Reset 명령어"는 타겟 디바이스의 동작에 이상이 있는 경우, 타겟 디바이스의 리셋을 요청하기 위한 명령어이다. 타겟 디바이스는 "Reset 명령어"를 수신하면, 소스 디바이스에 ACK를 전송할 수 있다. 또한, 타겟 디바이스는 "Reset 명령어"를 수신하면 시스템 리셋을 수행할 수 있다.
Target의 입력 전압 및 전류 요청 명령어, 0010
"Target의 입력 전압 및 전류 요청 명령어"는 타겟 디바이스의 전력 수신 상태를 확인할 필요가 있을 때 사용될 수 있다. "Target의 입력 전압 및 전류 응답 명령어"는 Target의 입력 전압 값 및 전류 값을 요청하기 위한 명령어이다. 소스 디바이스는 타겟 디바이스의 전력 수신 상태를 확인하기 위하여, CMD 필드(805)에 "0010"을 삽입하고, CMD 필드(805)에 "0010"이 삽입된 패킷을 타겟 디바이스에 전송할 수 있다.
Target의 입력 전압 및 전류 응답 명령어, 0010
"Target의 입력 전압 및 전류 응답 명령어"는 상기 "Target의 입력 전압 및 전류 요청 명령어"에 대한 응답을 위해 사용될 수 있다. 즉, "Target의 입력 전압 및 전류 응답 명령어"는 Target의 입력 전압 값 및 전류 값의 요청에 대한 응답 메시지임을 나타내는 명령어이다. 즉, 타겟 디바이스는 CMD 필드(805)에 "0010"이 삽입된 패킷을 수신하면, 입력 전압 및 전류를 측정한다. 여기서, 입력 전압 및 전류는 도 1의 정류부(122)의 출력 전압 및 전류일 수 있다. 또한, 입력 전압 및 전류는 도 1의 정류부(122)의 입력 전압 및 전류일 수 있다. 소스 디바이스는 "측정된 Target의 입력 전압 값 및 전류 값"을 통해 전력 전송 효율을 알 수 있다. 즉, 소스 디바이스는 "측정된 Target의 입력 전압 값 및 전류 값"을 통해 수신된 전력량을 알 수 있고, 수신된 전력량과 전송된 전력량의 비율을 통해 전력 전송 효율을 계산할 수 있다.
Target의 DC/DC 출력 전압 및 전류 요청 명령어, 0011
"Target의 DC/DC 출력 전압 및 전류 요청 명령어"는 타겟 디바이스의 부하(load)에 공급되는 전력량을 확인하기 위하여 사용된다. 즉, "Target의 DC/DC 출력 전압 및 전류 요청 명령어"는 Target의 DC/DC 출력 전압 값 및 전류 값을 요청하기 위한 명령어이다.
Target의 DC/DC 출력 전압 및 전류 요청 명령어, 0011
"Target의 DC/DC 출력 전압 및 전류 응답 명령어"는 상기 "Target의 DC/DC 출력 전압 및 전류 요청 명령어"에 대한 응답을 위해 사용될 수 있다.
ACK 명령어, 0100
"ACK 명령어"는 메시지를 잘 받았다는 확인이 필요한 경우에 사용된다.
NACK 명령어, 1001
"NACK 명령어"는 수신된 메시지에 오류가 있는 경우에 사용된다.
Power on 요청 명령어, 0101
"Power on 요청 명령어"는 도 1의 스위치부(124)의 on을 요청할 필요가 있는 경우에 사용될 수 있다. 즉, "Power on 요청 명령어"는 부하에 전원 공급을 명령하기 위한 명령어이다. 타겟 디바이스는 "Power on 요청 명령어"를 수신하면, 부하에 전원 공급을 시작한다.
Power off 요청 명령어, 0110
"Power off 요청 명령어"는 도 1의 스위치부(124)의 off를 요청할 필요가 있는 경우에 사용될 수 있다. 즉, "Power off 요청 명령어"는 부하로의 전원 공급 중단을 요청하기 위한 명령어이다. 타겟 디바이스는 "Power off 요청 명령어"를 수신하면, 부하로의 전원 공급을 중단한다. 소스 디바이스는 복수의 타겟 디바이스들 중 특정 타겟 디바이스로의 전력 공급을 중단할 필요가 있는 경우, "Power off 요청 명령어"를 사용할 수 있다. 예를 들어, 소스 디바이스는 복수의 타겟 디바이스들 중, 전력 전송 효율이 기 설정된 기준보다 낮은 타겟 디바이스에 "Power off 요청 명령어"를 전송할 수 도 있다.
Target의 상태 정보 요청 명령어, 0111
"Target의 상태 정보 요청 명령어"는 타겟 디바이스의 상태 정보를 요청하기 위해 사용될 수 있다. 소스 디바이스는 타겟 디바이스의 충전 상태, 온도, 등을 확인할 필요가 있는 경우, CMD 필드(805)에 "0111"을 삽입하고, 패킷을 타겟 디바이스에 전송한다. 소스 디바이스는 Target의 상태 정보 요청 명령어를 포함하는 웨이크-업 요청 신호를 타겟 디바이스에 전송할 수 있다. 소스 디바이스는 Target의 상태 정보 요청 명령어를 포함하는 웨이크-업 요청 신호의 전송 시간과, 웨이-업 요청 신호에 대한 응답 시간을 비교함으로써, 전력 전송 영역 내에 위치하는 타겟 디바이스를 검출할 수 있다.
Target의 상태 정보 응답 명령어, 0111
"Target의 상태 정보 응답 명령어"는 타겟 디바이스의 상태 정보 요청에 대한 응답임을 나타내는 명령어이다.
접속 규격 명령어, 0111
"접속 규격 명령어"는 타겟 디바이스에게 특정 통신 규칙을 전달하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 소스 디바이스는 "접속 규격 명령어"를 통해 통신 주기, 통신 슬롯, 응답 규칙 등을 복수의 타겟 디바이스들에 전송할 수 있다. 이때, 통신 주기, 통신 슬롯, 응답 규칙 등은 DATA 필드(도시되지 않음)에 삽입될 수 있다.
Target의 Device 등록 정보 요청 명령어, 1110
소스 디바이스는 타겟 디바이스의 등록 정보를 요청하기 위하여, "Target의 Device 등록 정보 요청 명령어"를 사용할 수 있다. 여기서, Target의 Device 등록 정보는 타겟 디바이스의 시스템 정보를 의미한다. 즉, Device 등록 정보는 "TV/Camera/Cell Phone 등과 같은 제품의 종류", "제조사 정보", "모델명", "Battery type", "충전 방식", "Load의 임피던스 값", "Target 공진기의 특성에 대한 정보", "사용 주파수 대역에 대한 정보", "소요되는 전력량", "고유의 식별자", "제품의 버전 또는 규격 정보" 등을 포함할 수 있다. 이때, "고유의 식별자"는 N byte의 시리얼 넘버일 수도 있고, 시리얼 넘버를 M bit의 길이로 변환한 짧은(Short) 식별자일 수 도 있다. Target 공진기의 특성에 대한 정보는 타겟 공진기의 Q 및 K값을 포함할 수 있다. 또한, Target 공진기의 특성에 대한 정보는 2차원 공진기 또는 3차원 공진기와 같은 공진기의 타입에 대한 정보, 공진기의 L/C값, 임피던스 매칭 정보 등을 더 포함할 수 있다.
Target의 Device 등록 정보 응답 명령어, 1110
타겟 디바이스는 "Target의 Device 등록 정보 요청 명령어"에 대항 응답으로 "Target의 Device 등록 정보 응답 명령어"를 사용할 수 있다. 즉, "Target의 Device 등록 정보 응답 명령어"는 디바이스의 등록 정보 요청에 대한 응답임을 나타내는 명령어이다.
타겟 공진기의 온/오프를 제어하기 위한 명령어
도 10에서 "타겟 공진기의 오프/온 요청"은, 타겟 공진기의 온/오프를 제어하기 위한 명령어이다. "타겟 공진기의 온/오프를 제어하기 위한 명령어"를 위한 코드는 "0000"을 사용하거나, 기 설정된 다른 코드를 사용할 수 있다. 또한, "타겟 공진기를 온(on) 시키기 위한 명령어"와 "타겟 공진기를 오프(off) 시키기 위한 명령어"를 위한 코드는 서로 다를 수 있다. 소스 디바이스는 복수의 타겟 디바이스들 중 특정 타겟 디바이스의 타겟 공진기를 오프시킬 필요가 있는 경우, "타겟 공진기를 오프(off) 시키기 위한 명령어"를 해당 타겟 디바이스에 전송한다. "타겟 공진기를 오프(off) 시키기 위한 명령어"를 수신한 타겟 디바이스는 타겟 공진기를 오프 시킨다. 타겟 디바이스는 도 1의 타겟 공진기(121)와 정류부(122) 사이 또는 정류부(122)와 DC/DC 컨버터(123) 사이를 오프 시킴으로써, 타겟 공진기(121)를 오프 시킬 수 도 있다.
추가적인 명령어의 사용
도 10에 도시된 명령어 이외에, 다양한 명령어가 추가로 사용될 수 있다. 예를 들어, 타겟 디바이스의 웨이크-업 시간을 요청하는 명령어가 사용될 수 있다. 여기서, 웨이크-업 시간은 타겟 디바이스의 제어부 또는 통신 모듈이 활성화된 시간일 수 있다.
도 11은 일 실시 예에 따른 소스 공진기 및 피더에서 자기장의 분포를 나타낸다.
별도의 피더를 통해 소스 공진기가 전력을 공급받는 경우에는 피더에서 자기장이 발생하고, 소스 공진기에서도 자기장이 발생한다.
도 11의 (a)를 참조하면, 피더(1110)에서 입력 전류가 흐름에 따라 자기장(1130)이 발생한다. 피더(1110) 내부에서 자기장의 방향(1131)과 외부에서 자기장의 방향(1133)은 서로 반대 위상을 가진다. 피더(1110)에서 발생하는 자기장(1130)에 의해 소스 공진기(1120)에서 유도 전류가 발생한다. 이때 유도 전류의 방향은 입력 전류의 방향과 반대이다.
유도 전류에 의해 소스 공진기(1120)에서 자기장(1140)이 발생한다. 자기장의 방향은 소스 공진기(1120)의 내부에서는 동일한 방향을 가진다. 따라서, 소스 공진기(1120)에 의해 피더(1110)의 내부에서 발생하는 자기장의 방향(1141)과 피더(1110)의 외부에서 발생하는 자기장의 방향(1143)은 동일한 위상을 가진다.
결과적으로 피더(1110)에 의해서 발생하는 자기장과 소스 공진기(1120)에서 발생하는 자기장을 합성하면, 피더(1110)의 내부에서는 자기장의 세기가 약화되고, 피더(1120)의 외부에서는 자기장의 세기가 강화된다. 따라서, 도 17과 같은 구조의 외부 피더(1110)를 통해 소스 공진기(1120)에 전력을 공급하는 경우에는 소스 공진기(1120) 중심에서 자기장의 세기가 약하고, 외곽에서 자기장의 세기가 강하다. 소스 공진기(1120) 상에서 자기장의 분포가 균일(uniform)하지 않은 경우, 입력 임피던스가 수시로 변화하므로 임피던스 매칭을 수행하는 것이 어렵다. 또한, 자기장의 세기가 강한 부분에서는 무선 전력 전송이 잘되고, 자기장의 세기가 약한 부분에서는 무선 전력 전송이 잘 되지 않으므로, 평균적으로 전력 전송 효율이 감소한다.
타겟 공진기의 경우에도 소스 공진기의 경우와 유사하다. 소스 공진기(1120)에 흐르는 전류는 피더(1110)에 흐르는 입력 전류에 의해 유도된다. 타겟 공진기에 흐르는 전류는 소스 공진기(1120)와 타겟 공진기 간의 마그네틱 커플링에 의해 유도된다. 타겟 공진기에 흐르는 전류는 자기장을 발생시키고, 타겟 공진기 내부에 위치한 피더에 유도 전류를 생성할 수 있다. 이 경우에도 피더 내부에서는 타겟 공진기에서 발생하는 자기장의 방향과 피더에서 발생하는 자기장의 방향이 서로 반대 위상이므로, 자기장의 세기가 약화된다.
(b)는 소스 공진기(1150)와 피더(1160)가 공통의 접지를 가진 무선 전력 전송 장치의 구조를 나타낸다. 소스 공진기(1150)는 캐패시터(1151)를 포함할 수 있다. 피더(1160)는 포트(1161)를 통하여, RF 신호를 입력 받을 수 있다. 피더(1160)에는 RF 신호가 입력되어, 입력 전류가 생성될 수 있다. 피더(1160)에 흐르는 입력 전류는 자기장을 생성하고, 상기 자기장으로부터 소스 공진기(1150)에 유도 전류가 유도된다. 또한, 소스 공진기(1150)를 흐르는 유도 전류로부터 자기장이 발생한다. 이때, 피더(1160)에 흐르는 입력 전류의 방향과 소스 공진기(1150)에 흐르는 유도 전류의 방향은 서로 반대 위상을 가진다. 따라서, 소스 공진기(1150)와 피더(1160) 사이의 영역에서, 입력 전류에 의해 발생하는 자기장의 방향(1171)과 유도 전류에 의해 발생하는 자기장의 방향(1173)은 동일한 위상을 가지므로, 자기장의 세기가 강화된다. 반면에, 피더(1160)의 내부에서는, 입력 전류에 의해 발생하는 자기장의 방향(1181)과 유도 전류에 의해 발생하는 자기장의 방향(1183)은 반대 위상을 가지므로, 자기장의 세기가 약화된다. 결과적으로 소스 공진기(1150)의 중심에서는 자기장의 세기가 약해지고, 소스 공진기(1150)의 외곽에서는 자기장의 세기가 강화될 수 있다.
피더(1160)는 피더(1160) 내부의 면적을 조절하여, 입력 임피던스를 결정할 수 있다. 여기서 입력 임피던스는 피더(1160)에서 소스 공진기(1150)를 바라볼 때, 보이는 임피던스를 의미한다. 피더(1160) 내부의 면적이 커지면 입력 임피던스는 증가하고, 내부의 면적이 작아지면 입력 임피던스는 감소한다. 그런데, 입력 임피던스가 감소하는 경우에도, 소스 공진기(1150) 내부의 자기장 분포는 일정하지 않으므로, 타겟 디바이스의 위치에 따라 입력 임피던스 값이 일정하지 않다. 따라서, 전력 증폭기의 출력 임피던스와 상기 입력 임피던스의 매칭을 위해 별도의 매칭 네트워크가 필요하다. 입력 임피던스가 증가하는 경우에는 큰 입력 임피던스를 작은 출력 임피던스에 매칭시키기 위해 별도의 매칭 네트워크가 필요할 수 있다.
타겟 공진기가 소스 공진기(1150)와 같은 구성이고, 타겟 공진기의 피더가 피더(1160)와 같은 구성인 경우에도 별도의 매칭 네트워크가 필요할 수 있다. 타겟 공진기에서 흐르는 전류의 방향과 타겟 공진기의 피더에서 흐르는 유도 전류의 방향은 서로 반대 위상을 가지기 때문이다.
도 12는 일실시예에 따른 무선 전력 전송 장치를 나타낸 도면이다.
도 12의 (a)를 참조하면, 무선 전력 전송 장치는 소스 공진기(1210) 및 피딩부(1220)를 포함할 수 있다. 소스 공진기(1210)는 캐패시터(1211)를 포함할 수 있다. 피딩부(1220)는 캐패시터(1211)의 양단에 전기적으로 연결될 수 있다.
(b)는 (a)의 구조를 좀 더 구체적으로 표시한 도면이다. 이때, 소스 공진기(1210)는 제1 전송선로, 제1 도체(1241), 제2 도체(1242), 적어도 하나의 제1 캐패시터(1250)를 포함할 수 있다.
제1 캐패시터(1250)는 제1 전송 선로에서 제1 신호 도체 부분(1231)과 제2 신호 도체 부분(1232) 사이에 위치에 직렬로 삽입되며, 그에 따라 전계(electric field)는 제1 캐패시터(1250)에 갇히게 된다. 일반적으로, 전송 선로는 상부에 적어도 하나의 도체, 하부에 적어도 하나의 도체를 포함하며, 상부에 있는 도체를 통해서는 전류가 흐르며, 하부에 있는 도체는 전기적으로 그라운드 된다(grounded). 본 명세서에서는 제1 전송 선로의 상부에 있는 도체를 제1 신호 도체 부분(1231)과 제2 신호 도체 부분(1232)로 나누어 부르고, 제1 전송 선로의 하부에 있는 도체를 제1 그라운드 도체 부분(1233)으로 부르기로 한다.
(b)에 도시된 바와 같이, 소스 공진기는 2 차원 구조의 형태를 갖는다. 제1 전송 선로는 상부에 제1 신호 도체 부분(1231) 및 제2 신호 도체 부분(1232)을 포함하고, 하부에 제1 그라운드 도체 부분(1233)을 포함한다. 제1 신호 도체 부분(1231) 및 제2 신호 도체 부분(1232)과 제1 그라운드 도체 부분(1233)은 서로 마주보게 배치된다. 전류는 제1 신호 도체 부분(1231) 및 제2 신호 도체 부분(1232)을 통하여 흐른다.
또한, (b)에 도시된 바와 같이 제1 신호 도체 부분(1231)의 한쪽 단은 제1 도체(1241)와 접지(short)되고, 다른 쪽 단은 제1 캐패시터(1250)와 연결된다. 그리고, 제2 신호 도체 부분(1232)의 한쪽 단은 제2 도체(1242)와 접지되며, 다른 쪽 단은 제1 캐패시터(1250)와 연결된다. 결국, 제1 신호 도체 부분(1231), 제2 신호 도체 부분(1232) 및 제1 그라운드 도체 부분(1233), 도체들(1241, 1242)은 서로 연결됨으로써, 소스 공진기는 전기적으로 닫혀 있는 루프 구조를 갖는다. 여기서, '루프 구조'는 원형 구조, 사각형과 같은 다각형의 구조 등을 모두 포함하며, '루프 구조를 갖는다고 함은' 전기적으로 닫혀 있다는 것을 의미한다.
제1 캐패시터(1250)는 전송 선로의 중단부에 삽입된다. 보다 구체적으로, 제1캐패시터(1250)는 제1 신호 도체 부분(1231) 및 제2 신호 도체 부분(1232) 사이에 삽입된다. 이 때, 제1 캐패시터(1250)는 집중 소자(lumped element) 및 분산 소자(distributed element) 등의 형태를 가질 수 있다. 특히, 분산 소자의 형태를 갖는 분산된 캐패시터는 지그재그 형태의 도체 라인들과 그 도체 라인들 사이에 존재하는 높은 유전율을 갖는 유전체를 포함할 수 있다.
제1 캐패시터(1250)가 전송 선로에 삽입됨에 따라 소스 공진기는 메타물질(metamaterial)의 특성을 가질 수 있다. 여기서, 메타물질이란 자연에서 발견될 수 없는 특별한 전기적 성질을 갖는 물질로서, 인공적으로 설계된 구조를 갖는다. 자연계에 존재하는 모든 물질들의 전자기 특성은 고유의 유전율 또는 투자율을 가지며, 대부분의 물질들은 양의 유전율 및 양의 투자율을 갖는다.
대부분의 물질들에서 전계, 자계 및 포인팅 벡터에는 오른손 법칙이 적용되므로, 이러한 물질들을 RHM(Right Handed Material)이라고 한다. 그러나, 메타물질은 자연계에 존재하지 않는 유전율 또는 투자율을 가진 물질로서, 유전율 또는 투자율의 부호에 따라 ENG(epsilon negative) 물질, MNG(mu negative) 물질, DNG(double negative) 물질, NRI(negative refractive index) 물질, LH(left-handed) 물질 등으로 분류된다.
이 때, 집중 소자로서 삽입된 제1 캐패시터(1250)의 캐패시턴스가 적절히 정해지는 경우, 소스 공진기는 메타물질의 특성을 가질 수 있다. 특히, 제1 캐패시터(1250)의 캐패시턴스를 적절히 조절함으로써, 소스 공진기는 음의 투자율을 가질 수 있으므로, 소스 공진기는 MNG 공진기로 불려질 수 있다. 제1 캐패시터(1250)의 캐패시턴스를 정하는 전제(criterion)들은 다양할 수 있다. 소스 공진기가 메타물질(metamaterial)의 특성을 가질 수 있도록 하는 전제(criterion), 소스 공진기가 대상 주파수에서 음의 투자율을 갖도록 하는 전제 또는 소스 공진기가 대상 주파수에서 영번째 공진(Zeroth-Order Resonance) 특성을 갖도록 하는 전제 등이 있을 수 있고, 상술한 전제들 중 적어도 하나의 전제 아래에서 제1 캐패시터(1250)의 캐패시턴스가 정해질 수 있다.
MNG 공진기는 전파 상수(propagation constant)가 0일 때의 주파수를 공진 주파수로 갖는 영번째 공진(Zeroth-Order Resonance) 특성을 가질 수 있다. MNG 공진기는 영번째 공진 특성을 가질 수 있으므로, 공진 주파수는 MNG 공진기의 물리적인 사이즈에 대해 독립적일 수 있다. 즉, 아래에서 다시 설명하겠지만, MNG 공진기에서 공진 주파수를 변경하기 위해서는 제1 캐패시터(1250)를 적절히 설계하는 것으로 충분하므로, MNG 공진기의 물리적인 사이즈를 변경하지 않을 수 있다.
또한, 근접장(near field)에서 전계는 전송 선로에 삽입된 제1 캐패시터(1250)에 집중되므로, 제1 캐패시터(1250)로 인하여 근접 필드에서는 자기장(magnetic field)이 도미넌트(dominant)해진다. 그리고, MNG 공진기는 집중 소자의 제1 캐패시터(1250)를 이용하여 높은 큐-팩터(Q-Factor)를 가질 수 있으므로, 전력 전송의 효율을 향상시킬 수 있다. 참고로, 큐-팩터는 무선 전력 전송에 있어서 저항 손실(ohmic loss)의 정도 또는 저항(resistance)에 대한 리액턴스의 비를 나타내는데, 큐-팩터가 클수록 무선 전력 전송의 효율이 큰 것으로 이해될 수 있다.
또한, (b)에 도시되지 아니하였으나, MNG 공진기를 관통하는 마그네틱 코어가 더 포함될 수 있다. 이러한 마그네틱 코어는 전력 전송 거리를 증가시키는 기능을 수행할 수 있다.
(b)를 참조하면, 피딩부(1220)는 제2 전송선로, 제3 도체(1271), 제4 도체(1272), 제5 도체(1281) 및 제6 도체(1282)를 포함할 수 있다.
제2 전송 선로는 상부에 제3 신호 도체 부분(1261) 및 제4 신호 도체 부분(1262)을 포함하고, 하부에 제2 그라운드 도체 부분(1263)을 포함한다. 제3 신호 도체 부분(1261) 및 제4 신호 도체 부분(1262)과 제2 그라운드 도체 부분(1263)은 서로 마주보게 배치된다. 전류는 제3 신호 도체 부분(1261) 및 제4 신호 도체 부분(1262)을 통하여 흐른다.
또한, (b)에 도시된 바와 같이 제3 신호 도체 부분(1261)의 한쪽 단은 제3 도체(1271)와 접지(short)되고, 다른 쪽 단은 제5 도체(1281)와 연결된다. 그리고, 제4 신호 도체 부분(1262)의 한쪽 단은 제4 도체(1272)와 접지되며, 다른 쪽 단은 제6 도체 (1282)와 연결된다. 제5 도체(1281)는 제1 신호 도체 부분(1231)과 연결되고, 제6 도체 (1282)는 제2 신호 도체 부분(1232)과 연결된다. 제5 도체(1281)와 제6 도체(1282)는 제1 캐패시터(1250)의 양단에 병렬로 연결된다. 이때, 제5 도체(1281) 및 제6 도체(1282)는 RF신호를 입력받는 입력 포트로 사용될 수 있다.
결국, 제3 신호 도체 부분(1261), 제4 신호 도체 부분(1262) 및 제2 그라운드 도체 부분(1263), 제3 도체(1271), 제4 도체(1272), 제5 도체(1281), 제6 도체(1282) 및 소스 공진기(1210)는 서로 연결됨으로써, 소스 공진기(1210) 및 피딩부(1220)는 전기적으로 닫혀 있는 루프 구조를 갖는다. 여기서, '루프 구조'는 원형 구조, 사각형과 같은 다각형의 구조 등을 모두 포함한다. 제5 도체(1281) 또는 제6 도체(1282)를 통하여 RF 신호가 입력되면, 입력 전류는 피딩부(1220) 및 소스 공진기(1210)에 흐르게 되고, 입력 전류에 의해 발생하는 자기장에 의하여, 소스 공진기(1210)에 유도 전류가 유도 된다. 피딩부(1220)에서 흐르는 입력 전류의 방향과 소스 공진기(1210)에서 흐르는 유도 전류의 방향이 동일하게 형성됨으로써, 소스 공진기(1210)의 중앙에서는 자기장의 세기가 강화되고, 소스 공진기(1210)의 외곽에서는 자기장의 세기가 약화된다.
소스 공진기(1210)와 피딩부(1220) 사이 영역의 면적에 의해 입력 임피던스가 결정될 수 있으므로, 전력 증폭기의 출력 임피던스와 상기 입력 임피던스의 매칭을 수행하기 위해 별도의 매칭 네트워크는 필요하지 않다. 매칭 네트워크가 사용되는 경우에도, 피딩부(1220)의 크기를 조절함으로써, 입력 임피던스를 결정할 수 있기 때문에, 매칭 네트워크의 구조는 단순해질 수 있다. 단순한 매칭 네트워크 구조는 매칭 네트워크의 매칭 손실을 최소화한다.
제2 전송 선로, 제3 도체(1271), 제4 도체(1272), 제5 도체(1281), 제6 도체(1282) 는 소스 공진기(1210)와 동일한 구조를 형성할 수 있다. 즉, 소스 공진기(1210)가 루프 구조인 경우에는 피딩부(1220)도 루프 구조일 수 있다. 또한, 소스 공진기(1210)가 원형 구조인 경우에는 피딩부(1220)도 원형 구조일 수 있다.
앞에서 설명한, 소스 공진기(1210) 및 피딩부(1220)의 구성은 타겟 공진기 및 타겟 공진기의 피딩부에도 동일하게 적용될 수 있다. 타겟 공진기의 피딩부가 앞에서 설명한 구성과 동일한 경우에, 피딩부는 피딩부의 크기를 조절함으로써, 타겟 공진기의 출력 임피던스와 피딩부의 입력 임피던스를 매칭시킬 수 있다. 따라서, 별도의 매칭 네트워크를 사용하지 않을 수 있다.
도 13은 일실시예에 따른 피딩부의 피딩에 따른 소스 공진기의 내부에서 자기장의 분포를 나타낸 도면이다.
무선 전력 전송에서 피딩은, 소스 공진기에 전력을 공급하는 것을 의미한다. 또한, 무선 전력 전송에서 피딩은, 정류부에 AC 전력을 공급하는 것을 의미할 수 있다. (a)는 피딩부에서 흐르는 입력 전류의 방향 및 소스 공진기에서 유도되는 유도 전류의 방향을 나타낸다. 또한, (a)는 피딩부의 입력 전류에 의해 발생하는 자기장의 방향 및 소스 공진기의 유도 전류에 의해 발생하는 자기장의 방향을 나타낸다. (a)는 도 18의 소스 공진기(1810) 및 피딩부(1820)를 좀 더 간략하게 표현한 도면이다. (b)는 피딩부와 소스 공진기의 등가회로를 나타낸다.
(a)를 참조하면, 피딩부의 제5 도체 또는 제6 도체는 입력 포트(1310)로 사용될 수 있다. 입력 포트(1310)는 RF 신호를 입력 받는다. RF 신호는 전력 증폭기로부터 출력될 수 있다. 전력 증폭기는 타겟 디바이스의 필요에 따라 RF 신호의 진폭을 증감시킬 수 있다. 입력 포트(1310)에서 입력된 RF 신호는 피딩부에 흐르는 입력 전류의 형태로 표시될 수 있다. 피딩부를 흐르는 입력 전류는 피딩부의 전송선로를 따라 시계방향으로 흐른다. 그런데, 피딩부의 제5 도체는 소스 공진기와 전기적으로 연결된다. 좀 더 구체적으로, 제5 도체는 소스 공진기의 제1 신호 도체 부분과 연결된다. 따라서 입력 전류는 피딩부 뿐만 아니라 소스 공진기에도 흐르게 된다. 소스 공진기에서 입력 전류는 반시계 방향으로 흐른다. 소스 공진기에 흐르는 입력 전류에 의하여 자기장이 발생하고, 상기 자기장에 의해 소스 공진기에 유도 전류가 생성된다. 유도 전류는 소스 공진기에서 시계방향으로 흐른다. 이때 유도 전류는 소스 공진기의 캐패시터에 에너지를 전달할 수 있다. 또한, 유도 전류에 의해 자기장이 발생한다. (a)에서 피딩부 및 소스 공진기에 흐르는 입력 전류는 실선으로 표시되고, 소스 공진기에 흐르는 유도 전류는 점선으로 표시되었다.
전류에 의해 발생하는 자기장의 방향은 오른나사의 법칙을 통해 알 수 있다. 피딩부 내부에서, 피딩부에 흐르는 입력 전류에 의해 발생한 자기장의 방향(1321)과 소스 공진기에 흐르는 유도 전류에 의해 발생한 자기장의 방향(1323)은 서로 동일하다. 따라서, 피딩부 내부에서 자기장의 세기가 강화된다.
또한, 피딩부와 소스 공진기 사이의 영역에서, 피딩부에 흐르는 입력 전류에 의해 발생한 자기장의 방향(1333)과 소스 공진기에 흐르는 유도 전류에 의해 발생한 자기장의 방향(1331)은 서로 반대 위상이다. 따라서, 피딩부와 소스 공진기 사이의 영역에서, 자기장의 세기는 약화된다.
루프 형태의 소스 공진기에서는 일반적으로 소스 공진기의 중심에서는 자기장의 세기가 약하고, 소스 공진기의 외곽부분에서는 자기장의 세기가 강하다. 그런데 (a)를 참조하면, 피딩부가 소스 공진기의 캐패시터 양단에 전기적으로 연결됨으로써 소스 공진기의 유도 전류의 방향과 피딩부의 입력 전류의 방향이 동일해 진다. 소스 공진기의 유도 전류의 방향과 피딩부의 입력 전류의 방향이 동일하기 때문에, 피딩부의 내부에서는 자기장의 세기가 강화되고, 피딩부의 외부에서는 자기장의 세기가 약화된다. 결과적으로 루프 형태의 소스 공진기의 중심에서는 피딩부로 인하여 자기장의 세기가 강화되고, 소스 공진기의 외곽부분에서는 자기장의 세기가 약화될 수 있다. 그러므로 소스 공진기 내부에서는 전체적으로 자기장의 세기가 균일해질 수 있다. 또한, 소스 공진기에서 타겟 공진기로 전달되는 전력 전송의 효율은 소스 공진기에서 발생하는 자기장의 세기에 비례하므로, 소스 공진기의 중심에서 자기장의 세기가 강화됨에 따라 전력 전송 효율도 증가할 수 있다.
(b)를 참조하면, 피딩부(1340) 및 소스 공진기(1350)는 등가회로로 표현될 수 있다. 피딩부(1340)에서 소스 공진기 측을 바라볼 때 보이는 입력 임피던스 Zin은 다음의 수식과 같이 계산될 수 있다.
Figure PCTKR2012005355-appb-I000001
여기서, M은 피딩부(1340)와 소스 공진기(1350) 사이의 상호 인덕턴스를 의미하고,
Figure PCTKR2012005355-appb-I000002
는 피딩부(1340)와 소스 공진기(1350) 간의 공진 주파수를 의미하고, Z는 소스 공진기(1350)에서 타겟 디바이스 측을 바라볼 때 보이는 임피던스를 의미한다. Zin은 상호 인덕턴스 M에 비례한다. 따라서, 피딩부(1340)와 소스 공진기(1350) 사이에 상호 인덕턴스를 조절함으로써 Zin을 제어할 수 있다. 상호 인덕턴스 M은 피딩부(1340)와 소스 공진기(1350) 사이 영역의 면적에 따라 조절될 수 있다. 피딩부(1340)의 크기에 따라 피딩부(1340)와 소스 공진기(1350) 사이 영역의 면적이 조절될 수 있다. Zin은 피딩부(1340)의 크기에 따라 결정될 수 있으므로, 전력 증폭기의 출력 임피던스와 임피던스 매칭을 수행하기 위해 별도의 매칭 네트워크가 필요하지 않다.
무선 전력 수신 장치에 포함된 타겟 공진기 및 피딩부도 위와 같은 자기장의 분포를 가질 수 있다. 타겟 공진기는 소스 공진기로부터 마그네틱 커플링을 통하여 무선 전력을 수신한다. 이때 수신되는 무선 전력을 통하여 타겟 공진기에서는 유도 전류가 생성될 수 있다. 타겟 공진기에서 유도 전류에 의해 발생한 자기장은 피딩부에 다시 유도 전류를 생성할 수 있다. 이때, (a)의 구조와 같이 타겟 공진기와 피딩부가 연결되면, 타겟 공진기에서 흐르는 전류의 방향과 피딩부에서 흐르는 전류의 방향은 동일해진다. 따라서, 피딩부의 내부에서는 자기장의 세기가 강화되고, 피딩부와 타겟 공진기 사이의 영역에서는 자기장의 세기가 약화될 수 있다.
도 14는 도 2에 도시된 멀티 소스 환경과 유사한 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 14를 참조하면, 멀티 소스 환경은 소스 디바이스 1(1410) 및 소스 디바이스 2(1420)를 포함할 수 있다. 즉, 멀티 소스 환경은 복수의 소스 디바이스들을 포함할 수 있다.
도 14에 도시된 예에서, 타겟 디바이스(1430)는 소스 디바이스 1(1410)의 전력 전송 영역(1411) 내에 위치한다. 타겟 디바이스(1430)는 소스 디바이스 1(1410)로부터 웨이크-업 전력을 수신하여 통신 및 제어 기능을 활성화 시킬 수 있다.
타겟 디바이스(1430)는 소스 디바이스 2(1420)의 전력 전송 영역(1421) 밖에 위치한다. 멀티 소스 환경에서 아웃 밴드 통신을 사용하면, 소스 디바이스 2(1420)의 통신 가능 영역은 전력 전송 영역(1421) 보다 넓을 수 있다. 따라서, 타겟 디바이스(1430)은 소스 디바이스 1(1410) 및 소스 디바이스 2(1420) 각각으로부터 통신 신호를 수신할 수 있다.
예를 들어, 타겟 디바이스(1430)는 소스 디바이스 1(1410) 및 소스 디바이스 2(1420) 각각으로부터 구성 신호(configuration signal)을 수신할 수 있다. 이때, configuration signal은 웨이크-업 요청 신호, 비컨 신호, 또는 CW(Continuous Wave)신호일 수 있다.
configuration signal은 소스 디바이스 1(1410) 및 소스 디바이스 2(1420) 각각의 고유 식별자를 포함할 수 있다. 이때, 고유 식별자는 "Network ID"라 칭할 수 있다. 즉, 소스 디바이스 1(1410) 및 소스 디바이스 2(1420)는 Network ID에 의해 식별될 수 있다.
타겟 디바이스(1430)는 configuration signal의 RSSI 값을 참조하여 전력을 수신할 소스 디바이스를 선택할 수 있다.
도 15는 도 14의 멀티 소스 환경에서 통신 및 무선 전력 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
소스 디바이스 1(1410) 및 소스 디바이스 2(1420)는 턴-온되면, 웨이크-업 전력을 주기적으로 출력할 수 있다.
따라서, 타겟 디바이스(1430)는 소스 디바이스 1(1410)로부터 웨이크-업 전력을 수신하여 통신 및 제어 기능을 활성화 시킬 수 있다.
소스 디바이스 1(1410)은 1511 단계에서 제1 configuration signal을 브로드캐스트하고, 소스 디바이스 2(1420)는 1513단계에서 제2 configuration signal을 브로드캐스트할 수 있다.
이때, 제1 configuration signal은 소스 디바이스 1(1410)의 network ID를 포함할 수 있다. 제2 configuration signal은 소스 디바이스 2(1420)의 network ID를 포함할 수 있다.
타겟 디바이스(130)는 제1 configuration signal의 RSSI와 제2 configuration signal의 RSSI를 비교하고, 높은 RSSI를 갖는 소스 디바이스를 선택할 수 있다. 도 14를 참조하면, 타겟 디바이스(130)는 소스 디바이스 2(1420) 보다 소스 디바이스 1(1410)에 가깝게 위치할 수 있다. 따라서, 제1 configuration signal의 RSSI는 제2 configuration signal의 RSSI 보다 높은 값일 수 있다.
실시예에 따라서, 타겟 디바이스(130)는 소스 디바이스를 선택하는 과정을 수행하지 않을 수 도 있다.
1521단계에서 타겟 디바이스(130)는 제1 서치 프레임(search frame)을 유니캐스트하거나 브로드캐스트할 수 있다. 제1 서치 프레임(search frame)은 소스 디바이스 1(1410)의 network ID 및 제1 configuration signal의 RSSI 값 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
만일, 타겟 디바이스(130)가 RSSI 값에 기초하여 소스 디바이스를 선택하는 과정을 수행하지 않은 경우, 1523단계에서 타겟 디바이스(130)는 소스 디바이스 2(1420)의 network ID 및 제2 configuration signal의 RSSI 값 중 적어도 하나를 포함하는 제2 서치 프레임을 소스 디바이스 2(1420)로 유니캐스트하거나 브로드캐스트할 수 있다.
즉, 타겟 디바이스(130)가 RSSI 값에 기초하여 소스 디바이스를 선택하는 과정을 수행하지 않은 경우, 1521단계 및 1523 단계는 모두 수행되어야 한다.
소스 디바이스 1(1410)은 제1 서치 프레임에 포함된 network ID가 제1 configuration signal에 포함된 network ID와 동일하면, 1530단계에서 응답 프레임을 타겟 디바이스(1430)로 전송한다.
이때, 소스 디바이스 1(1410)은 제1 서치 프레임에 포함된 network ID가 제1 configuration signal에 포함된 network ID와 동일하고, 제1 configuration signal의 RSSI 값이 기 설정된 값 이상인 경우에만 응답 프레임을 타겟 디바이스(1430)로 전송할 수 도 있다.
또한, 제1 서치 프레임에 network ID가 포함되지 않은 경우, 소스 디바이스 1(1410)은 제1 configuration signal의 RSSI 값이 기 설정된 값 이상인 경우 응답 프레임을 타겟 디바이스(1430)로 전송할 수 도 있다.
소스 디바이스 2(1420)는 제2 configuration signal의 RSSI 값이 기 설정된 값보다 작은 경우, 제2 서치 프레임에 대한 응답 프레임을 전송하지 않을 수 있다. 도 15에 도시된 예는, 제2 configuration signal의 RSSI 값이 기 설정된 값보다 작거나 1523단계가 수행되지 않은 경우를 나타낸다.
타겟 디바이스(130)는 응답 프레임을 수신하면, 1540단계에서 응답 프레임에 대한 ACK 신호를 소스 디바이스 1(1410)로 전송한다.
한편, 소스 디바이스 1(1410)과 타겟 디바이스(130) 사이에 약속된 통신 채널이 복수인 경우, 1521단계에서 타겟 디바이스(130)는 복수의 통신 채널들 각각에 대해 제1 서치 프레임을 전송할 수 있다. 복수의 통신 채널들 각각에 대한 제1 서치 프레임의 전송은 통신 채널 별로 랜덤하게 전송되거나 순차적으로 전송될 수 있다.
복수의 통신 채널들 각각에 대한 제1 서치 프레임의 전송 후, 기 설정된 시간 내에 응답 프레임을 수신하지 못하면, 타겟 디바이스(130)는 새로운 configuration signal이 수신되는지를 판단하고, 1511단계를 다시 수행할 수 도 있다.
이때, 복수의 통신 채널들 각각에 대한 제1 서치 프레임의 전송은 2 내지 5회 반복 수행될 수 도 있다.
타겟 디바이스(130)는 1511단계 내지 1540단계를 통해 소스 디바이스 1(1410)을 찾을 수 있다.
타겟 디바이스(130)는 1551단계에서 소스 디바이스 1(1410)의 무선 전력 전송네트워크에 조인(join)하기 위한 Request Join frame을 소스 디바이스 1(1410)로 전송한다. 이때, Request Join frame은 1511단계에서 수신된 network ID를 포함한다.
소스 디바이스 1(1410)은 Request Join frame에 포함된 network ID가 자신의 network ID와 동일하면, 1553단계에서 Response Join frame을 타겟 디바이스(1430)로 전송한다. 소스 디바이스 1(1410)은 Response Join frame을 타겟 디바이스(1430)로 전송함으로써, 소스 디바이스 1(1410)의 무선 전력 전송네트워크에 타겟 디바이스(1430)가 조인(join)하는 것을 허락한다.
이때, Response Join frame은 network ID, 통신을 위한 session ID, 소스 디바이스 1(!410)의 모델 정보, 및 오 도 10에 예시된 각종 정보 들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, Response Join frame은 무선 전력 전송 네트워크에서 타겟 디바이스(1430)를 식별하기 위한 식별자 및 허용되는 소비 전력에 대한 정보를 포함할 수 있다.
1560단계에서 소스 디바이스 1(1410)은 충전 전력을 타겟 디바이스(1430)로 전송한다.
도 15를 참조하면, 소스 디바이스 1(1410)은 타겟 디바이스의 웨이크-업을 위한 웨이크 업 전력을 무선으로 전송하고, 무선 전력 전송 네트워크를 구성하기 위한 구성 신호(configuration signal)를 브로드캐스트하고, 상기 구성 신호(configuration signal)의 수신 감도 값을 포함하는 서치 프레임을 상기 타겟 디바이스로부터 수신하고, 상기 타겟 디바이스의 조인을 허락하고, 무선 전력 전송 네트워크에서 상기 타켓 디바이스를 식별하기 위한 식별자를 상기 타겟 디바이스로 전송하고, 전력 제어를 통해 충전 전력을 생성하고, 상기 충전 전력을 무선으로 상기 타겟 디바이스에 전송한다.
또한, 도 15를 참조하면, 타겟 디바이스(1430)는 복수의 소스 디바이스들 중 적어도 하나로부터 웨이크 업 전력을 수신하고, 상기 웨이크-업 전력을 사용하여 통신 기능을 활성화하고, 상기 복수의 소스 디바이스들 각각의 무선 전력 전송 네트워크를 구성하기 위한 구성 신호를 수신하고, 상기 구성 신호의 수신 감도에 기초하여 소스 디바이스를 선택하고, 상기 선택된 소스 디바이스로부터 전력을 무선으로 수신한다.
도 16을 참조하면, 소스 디바이스 1(1410)의 출력 전력은 1511~1553단계에서 일정한 값으로 유지되다가, 1560단계 이후 단계적으로 증가할 수 있다.
이때, 1511~1553단계에서 소스 디바이스 1(1410)의 출력 전력은 주기적 또는 간헐적으로 전송될 수 있다. 예를 들어, 소스 디바이스 1(1410)은 제1 configuration signal의 전송과 동시에 수 ms 동안만 전송될 수 도 있다. 제1 configuration signal이 주기적으로 전송되는 경우, 웨이크-업 전력 역시 주기적으로 전송될 수 있다.
도 16에 도시된 것과 달리, 1540단계 ~1553단계에서 소스 디바이스 1(1410)의 출력 전력은 웨이크-업 전력 보다는 크고, 충전 전력 보다는 작을 수 도 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (27)

  1. 무선 전력 전송 및 충전 시스템의 통신 및 전력 제어 방법에 있어서,
    적어도 하나의 타겟 디바이스로 초기 통신을 위한 웨이크-업 요청 신호를 전송하는 단계;
    상기 적어도 하나의 타겟 디바이스의 충전을 위한 충전 전력을 상기 적어도 하나의 타겟 디바이스로 전송하는 단계;
    상기 적어도 하나의 타겟 디바이스로부터 상기 웨이크-업 요청 신호의 수신 감도에 대한 정보 및 상기 충전 전력의 수신 레벨에 대한 정보 중 적어도 어느 하나를 수신하는 단계; 및
    상기 웨이크-업 요청 신호의 수신 감도에 대한 정보 및 상기 충전 전력의 수신 레벨에 대한 정보 중 적어도 어느 하나에 기초하여, 상기 소스 디바이스의 전력 전송 영역 내에 위치하는 타겟 디바이스를 검출하는 단계를 포함하는,
    무선 전력 전송 및 충전 시스템의 통신 및 전력 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 웨이크-업 요청 신호를 전송하는 단계 이전에, 상기 적어도 하나의 타겟 디바이스의 통신 및 제어 기능을 활성화 시키는 웨이크-업(wake-up) 전력을 소스 디바이스가 상기 적어도 하나의 타겟 디바이스로 전송하는 단계를 더 포함하는,
    무선 전력 전송 및 충전 시스템의 통신 및 전력 제어 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 웨이크-업 전력 및 상기 충전 전력은 상기 소스 디바이스의 소스 공진기 및 상기 적어도 하나의 타겟 디바이스의 타겟 공진기 사이에 형성되는 마그네틱 커플링을 통해 전달되는,
    무선 전력 전송 및 충전 시스템의 통신 및 전력 제어 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 마그네틱 커플링을 형성하기 위한 공진 주파수의 대역 및 상기 웨이크-업 요청 신호를 상기 적어도 하나의 타겟 디바이스로 전송하기 위한 통신용 주파수의 대역은 서로 다른 주파수 대역인,
    무선 전력 전송 및 충전 시스템의 통신 및 전력 제어 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 웨이크-업 요청 신호를 전송하는 단계는,
    상기 소스 디바이스가 복수의 통신 채널을 검출하는 것,
    상기 복수의 통신 채널 중 채널 상태가 가장 좋은 채널을 선택하는 것, 및
    상기 채널 상태가 가장 좋은 채널을 통해 상기 웨이크-업 요청 신호를 전송하는 것을 포함하는,
    무선 전력 전송 및 충전 시스템의 통신 및 전력 제어 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 웨이크-업 요청 신호는,
    상기 소스 디바이스에 의해 선택된 통신 채널을 유지하도록 상기 적어도 하나의 타겟 디바이스에게 요청하는 채널 고정 명령어를 포함하는,
    무선 전력 전송 및 충전 시스템의 통신 및 전력 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 소스 디바이스의 전력 전송 영역 내에 위치하는 타겟 디바이스를 식별하기 위한 제어 ID를 할당하는 단계를 더 포함하는,
    무선 전력 전송 및 충전 시스템의 통신 및 전력 제어 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 소스 디바이스는,
    상기 웨이크-업 요청 신호의 수신 감도가 기 설정된 값 이상이고 상기 충전 전력의 수신 레벨이 기 설정된 레벨 이상인 경우, 상기 웨이크-업 요청 신호의 수신 감도에 대한 정보 및 상기 충전 전력의 수신 레벨에 대한 정보를 전송한 타겟 디바이스를 상기 소스 디바이스의 전력 전송 영역 내에 위치하는 타겟 디바이스로 결정하는,
    무선 전력 전송 및 충전 시스템의 통신 및 전력 제어 방법.
  9. 무선 전력 전송 및 충전 시스템의 통신 및 전력 제어 방법에 있어서,
    적어도 하나의 타겟 디바이스의 통신 및 제어 기능을 활성화 시키는 웨이크-업(wake-up) 전력을 소스 디바이스가 상기 적어도 하나의 타겟 디바이스로 전송하는 단계;
    상기 적어도 하나의 타겟 디바이스로 초기 통신을 위한 웨이크-업 요청 신호를 전송하는 단계;
    상기 적어도 하나의 타겟 디바이스의 충전을 위한 충전 전력을 기 설정된 전송 타이밍에 따라 상기 적어도 하나의 타겟 디바이스로 전송하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 타겟 디바이스로부터 상기 웨이크-업 요청 신호의 수신 감도에 대한 정보, 상기 적어도 하나의 타겟 디바이스의 웨이크-업 시간 및 상기 충전 전력의 수신 타이밍에 대한 정보 중 적어도 어느 하나를 수신하는 단계를 포함하는,
    무선 전력 전송 및 충전 시스템의 통신 및 전력 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 기 설정된 전송 타이밍은 상기 소스 디바이스로부터 기 설정된 거리 내에 위치한 이웃 소스 디바이스의 충전 전력 전송 타이밍과 다른,
    무선 전력 전송 및 충전 시스템의 통신 및 전력 제어 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 타겟 디바이스로부터 상기 웨이크-업 요청 신호의 수신 감도에 대한 정보, 상기 적어도 하나의 타겟 디바이스의 웨이크-업 시간 및 상기 충전 전력의 수신 타이밍에 대한 정보 중 적어도 어느 하나에 기초하여, 상기 소스 디바이스의 전력 전송 영역 내에 위치하는 타겟 디바이스를 검출하는 단계를 더 포함하는,
    무선 전력 전송 및 충전 시스템의 통신 및 전력 제어 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 소스 디바이스는,
    상기 웨이크-업 요청 신호의 수신 감도가 기 설정된 값 이상이고 상기 충전 전력의 수신 타이밍에 대한 정보가 상기 기 설정된 전송 타이밍과 매칭되는 경우, 상기 웨이크-업 요청 신호의 수신 감도에 대한 정보 및 상기 충전 전력의 수신 타이밍에 대한 정보를 전송한 타겟 디바이스를 상기 소스 디바이스의 전력 전송 영역 내에 위치하는 타겟 디바이스로 결정하는,
    무선 전력 전송 및 충전 시스템의 통신 및 전력 제어 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 충전 전력의 수신 타이밍에 대한 정보는,
    상기 충전 전력의 수신 주기에 대한 정보, 상기 충전 전력의 수신 시작 시간에 대한 정보 및 상기 충전 전력의 수신 종료 시간에 대한 정보를 포함하는,
    무선 전력 전송 및 충전 시스템의 통신 및 전력 제어 방법.
  14. 소스 디바이스로부터 통신 및 제어 기능을 활성화 시키는 웨이크-업(wake-up) 전력을 수신하는 단계;
    상기 웨이크-업 전력을 이용하여 통신 모듈을 활성화시키는 단계;
    상기 소스 디바이스로부터 초기 통신을 위한 웨이크-업 요청 신호를 수신하는 단계;
    상기 소스 디바이스로부터 충전을 위한 충전 전력을 수신하는 단계; 및
    상기 웨이크-업 요청 신호의 수신 감도에 대한 정보 및 상기 충전 전력의 수신 레벨에 대한 정보에 기초하여, 상기 소스 디바이스로부터 제어 ID를 할당 받는 단계를 포함하는,
    무선 전력 전송 및 충전 시스템의 통신 및 전력 제어 방법.
  15. 소스 디바이스로부터 통신 및 제어 기능을 활성화 시키는 웨이크-업(wake-up) 전력을 수신하는 단계;
    상기 웨이크-업 전력을 이용하여 통신 모듈을 활성화시키는 단계;
    상기 소스 디바이스로부터 초기 통신을 위한 웨이크-업 요청 신호를 수신하는 단계;
    상기 소스 디바이스로부터 기 설정된 전송 타이밍에 따라 전송되는 충전 전력을 수신하는 단계; 및
    상기 웨이크-업 요청 신호의 수신 감도에 대한 정보 및 상기 충전 전력의 수신 타이밍에 대한 정보에 기초하여, 상기 소스 디바이스로부터 제어 ID를 할당 받는 단계를 포함하는,
    무선 전력 전송 및 충전 시스템의 통신 및 전력 제어 방법.
  16. 제1 소스 디바이스로부터 통신 및 제어 기능을 활성화 시키는 웨이크-업(wake-up) 전력을 수신하는 단계;
    상기 웨이크-업 전력을 이용하여 통신 모듈을 활성화시키는 단계;
    제2 소스 디바이스로부터 초기 통신을 위한 웨이크-업 요청 신호를 수신하는 단계; 및
    상기 웨이크-업 요청 신호의 수신 감도에 대한 정보를 상기 제2 소스 디바이스로 전송하는 단계를 포함하는,
    무선 전력 전송 및 충전 시스템의 통신 및 전력 제어 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 소스 디바이스로부터 제1 전송 타이밍에 따라 전송되는 충전 전력을 수신하는 단계; 및
    상기 충전 전력의 수신 레벨에 대한 정보 및 상기 충전 전력의 수신 타이밍에 대한 정보 중 적어도 하나를 상기 제2 소스 디바이스로 전송하는 단계를 더 포함하는,
    무선 전력 전송 및 충전 시스템의 통신 및 전력 제어 방법.
  18. 공진 주파수를 이용하여 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 웨이크-업(wake-up) 전력 또는 충전 전력을 생성하는 전력변환부;
    마그네틱 커플링을 통해 상기 웨이크-업(wake-up) 전력 또는 충전 전력을 타겟 디바이스에 전송하는 소스 공진기; 및
    아웃-밴드 통신을 통해 초기 통신을 위한 웨이크-업 요청 신호를 상기 타겟 디바이스로 전송하고, 상기 타겟 디바이스로부터 상기 웨이크-업 요청 신호의 수신 감도에 대한 정보 및 상기 충전 전력의 수신 레벨에 대한 정보 중 적어도 어느 하나를 수신하는 제어 및 통신부를 포함하는,
    무선전력 전송 및 충전 시스템의 무선 전력 전송 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제어 및 통신부는,
    상기 웨이크-업 요청 신호의 수신 감도에 대한 정보 및 상기 충전 전력의 수신 레벨에 대한 정보 중 적어도 어느 하나에 기초하여, 상기 소스 디바이스의 전력 전송 영역 내에 위치하는 타겟 디바이스를 검출하는,
    무선전력 전송 및 충전 시스템의 무선 전력 전송 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제어 및 통신부는,
    상기 웨이크-업 요청 신호의 수신 감도가 기 설정된 값 이상이고 상기 충전 전력의 수신 레벨이 기 설정된 레벨 이상인 경우, 상기 웨이크-업 요청 신호의 수신 감도에 대한 정보 및 상기 충전 전력의 수신 레벨에 대한 정보를 전송한 타겟 디바이스를 상기 소스 디바이스의 전력 전송 영역 내에 위치하는 타겟 디바이스로 결정하는,
    무선전력 전송 및 충전 시스템의 무선 전력 전송 장치.
  21. 공진 주파수를 이용하여 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 웨이크-업(wake-up) 전력 또는 충전 전력을 생성하는 전력변환부;
    마그네틱 커플링을 통해 상기 웨이크-업(wake-up) 전력 또는 충전 전력을 타겟 디바이스에 전송하는 소스 공진기; 및
    아웃-밴드 통신을 통해 초기 통신을 위한 웨이크-업 요청 신호를 상기 타겟 디바이스로 전송하고, 상기 충전 전력의 전송 타이밍을 제어하고, 상기 타겟 디바이스로부터 상기 웨이크-업 요청 신호의 수신 감도에 대한 정보, 상기 타겟 디바이스의 웨이크-업 시간 및 상기 충전 전력의 수신 타이밍에 대한 정보 중 적어도 어느 하나를 수신하는 제어 및 통신부를 포함하는,
    무선전력 전송 및 충전 시스템의 무선 전력 전송 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 제어 및 통신부는,
    상기 웨이크-업 요청 신호의 수신 감도에 대한 정보 및 상기 충전 전력의 수신 타이밍에 대한 정보에 기초하여, 상기 소스 디바이스의 전력 전송 영역 내에 위치하는 타겟 디바이스를 검출하는,
    무선전력 전송 및 충전 시스템의 무선 전력 전송 장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 제어 및 통신부는,
    상기 웨이크-업 요청 신호의 수신 감도가 기 설정된 값 이상이고 상기 충전 전력의 수신 타이밍에 대한 정보가 상기 기 설정된 전송 타이밍과 매칭되는 경우, 상기 웨이크-업 요청 신호의 수신 감도에 대한 정보 및 상기 충전 전력의 수신 타이밍에 대한 정보를 전송한 타겟 디바이스를 상기 소스 디바이스의 전력 전송 영역 내에 위치하는 타겟 디바이스로 결정하는,
    무선전력 전송 및 충전 시스템의 무선 전력 전송 장치.
  24. 마그네틱 커플링을 통해, 소스 디바이스로부터 통신 및 제어 기능을 활성화 시키는 웨이크-업(wake-up) 전력 또는 충전을 위한 충전 전력을 수신하는 타겟 공진기;
    상기 웨이크-업 전력에 의해 활성화되고, 상기 소스 디바이스로부터 초기 통신을 위한 웨이크-업 요청 신호를 수신하고, 상기 웨이크-업 요청 신호의 수신 감도에 대한 정보 및 상기 충전 전력의 수신 레벨에 대한 정보를 상기 소스 디바이스로 전송하는 통신 모듈; 및
    상기 웨이크-업 요청 신호의 수신 감도, 상기 충전 전력의 수신 레벨, 및 상기 충전 전력의 수신 타이밍에 대한 정보를 검출하는 제어부를 포함하는,
    무선전력 전송 및 충전 시스템의 무선 전력 수신 장치.
  25. 마그네틱 커플링을 통해 제1 소스 디바이스로부터 통신 및 제어 기능을 활성화 시키는 웨이크-업(wake-up) 전력을 수신하는 타겟 공진기;
    상기 웨이크-업 전력에 의해 활성화되고, 제2 소스 디바이스로부터 초기 통신을 위한 웨이크-업 요청 신호를 수신하고, 상기 웨이크-업 요청 신호의 수신 감도에 대한 정보를 상기 제2 소스 디바이스로 전송하는 통신 모듈; 및
    상기 웨이크-업 요청 신호의 수신 감도를 검출하는 제어부를 포함하는,
    무선전력 전송 및 충전 시스템의 무선 전력 수신 장치.
  26. 타겟 디바이스의 웨이크-업을 위한 웨이크 업 전력을 무선으로 전송하는 단계;
    무선 전력 전송 네트워크를 구성하기 위한 구성 신호(configuration signal)를 브로드캐스트하는 단계;
    상기 구성 신호(configuration signal)의 수신 감도 값을 포함하는 서치 프레임을 상기 타겟 디바이스로부터 수신하는 단계;
    상기 타겟 디바이스의 조인을 허락하고, 무선 전력 전송 네트워크에서 상기 타켓 디바이스를 식별하기 위한 식별자를 상기 타겟 디바이스로 전송하는 단계; 및
    전력 제어를 통해 충전 전력을 생성하고, 상기 충전 전력을 무선으로 상기 타겟 디바이스에 전송하는 단계를 포함하는
    무선 전력 전송 시스템의 통신 및 무선 전력 전송 방법.
  27. 복수의 소스 디바이스들 중 적어도 하나로부터 웨이크 업 전력을 수신하는 단계;
    상기 웨이크-업 전력을 사용하여 통신 기능을 활성화하는 단계;
    상기 복수의 소스 디바이스들 각각의 무선 전력 전송 네트워크를 구성하기 위한 구성 신호를 수신하는 단계;
    상기 구성 신호의 수신 감도에 기초하여 소스 디바이스를 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 소스 디바이스로부터 전력을 무선으로 수신하는 단계를 포함하는
    무선 전력 전송 시스템의 통신 및 무선 전력 전송 방법.
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US14/131,380 US20140346888A1 (en) 2011-07-07 2012-07-06 Wireless power transmitting and charging system, and method for controlling communication and power in the wireless power transmitting and charging system
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014192949A (ja) * 2013-03-26 2014-10-06 Canon Inc 送電装置、受電装置、送電方法、受電方法及びプログラム
US20140361728A1 (en) * 2013-06-10 2014-12-11 Cellco Partnership (D/B/A Verizon Wireless) Nfc assisted wireless charging
WO2015071902A1 (en) * 2013-11-14 2015-05-21 Powermat Technologies Ltd. System and method for selecting power transmitters across a wireless power coupling
EP2987248A4 (en) * 2013-03-12 2016-11-09 Intel Corp COEXISTENCE BETWEEN NFC AND WCT
US9973038B2 (en) 2013-06-10 2018-05-15 Celico Partnership Self optimizing antenna for NFC and wireless charging
CN110086266A (zh) * 2013-07-29 2019-08-02 佳能株式会社 受电设备和输电设备及其控制方法以及存储介质

Families Citing this family (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130058379A1 (en) * 2011-09-05 2013-03-07 Samsung Electronics Co., Ltd. Communication apparatus and communication method in wireless power transmission system
KR102042674B1 (ko) * 2013-05-23 2019-11-11 삼성전자주식회사 무선 전력 전송 장치 및 무선 전력 전송 방법
JP6300465B2 (ja) * 2013-08-09 2018-03-28 キヤノン株式会社 受電装置、受電装置の制御方法、及びプログラム
US9769869B2 (en) * 2013-11-11 2017-09-19 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Non-contact type power supply apparatus and non-contact type power supply method
KR20150057951A (ko) * 2013-11-20 2015-05-28 삼성전기주식회사 비접촉 방식 전력 공급 장치 및 비접촉 방식 전력 공급 방법
JP2016001976A (ja) * 2014-06-12 2016-01-07 キヤノン株式会社 給電装置、制御方法、及びプログラム
KR101731923B1 (ko) 2014-06-13 2017-05-02 엘지전자 주식회사 무선 전력 전송방법, 무선 전력 전송장치 및 무선 충전 시스템
WO2015190828A1 (en) * 2014-06-13 2015-12-17 Lg Electronics Inc. Wireless power transfer method, apparatus and system
KR20160007720A (ko) * 2014-06-25 2016-01-21 엘지이노텍 주식회사 무선전력전송 송신 장치
CN106687858A (zh) 2014-08-03 2017-05-17 波戈技术有限公司 可穿戴相机系统与用于将相机系统或其它电子装置附接到可穿戴物品的设备及方法
US9635222B2 (en) 2014-08-03 2017-04-25 PogoTec, Inc. Wearable camera systems and apparatus for aligning an eyewear camera
KR101994739B1 (ko) * 2014-09-01 2019-07-01 삼성전기주식회사 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 송신 방법
CN104242487B (zh) * 2014-09-30 2016-06-08 中国矿业大学 一种周边传动耙式浓缩机用传动小车无线供电系统及其控制方法
KR20170118054A (ko) 2014-12-23 2017-10-24 포고텍, 인크. 무선 카메라 시스템 및 방법들
KR102266079B1 (ko) * 2015-04-10 2021-06-18 주식회사 위츠 무선 전력 송신 장치 및 방법
KR20160125048A (ko) * 2015-04-21 2016-10-31 엘지이노텍 주식회사 네트워크 기반의 무선 전력 제어 방법 및 무선 전력 제어 장치 및 시스템
KR20160125636A (ko) * 2015-04-22 2016-11-01 엘지이노텍 주식회사 네트워크 기반의 무선 전력 제어 방법 및 무선 전력 제어 장치 및 시스템
KR102340996B1 (ko) 2015-04-23 2021-12-20 주식회사 위츠 무선 전력 송신 장치 및 방법
KR20160132585A (ko) * 2015-05-11 2016-11-21 엘지이노텍 주식회사 무선 전력 송신 장치 및 그 제어 방법과 무선 전력 수신 장치의 제어 방법과 무선 전력 전송 시스템 및 그의 무선 전력 전송 방법
WO2016201261A1 (en) 2015-06-10 2016-12-15 PogoTec, Inc. Eyewear with magnetic track for electronic wearable device
US10481417B2 (en) 2015-06-10 2019-11-19 PogoTec, Inc. Magnetic attachment mechanism for electronic wearable device
KR102513790B1 (ko) * 2015-09-09 2023-03-27 삼성전자주식회사 무선 전력 전송 방법 및 장치
CN107787560B (zh) * 2015-09-11 2020-12-22 华为技术有限公司 用于传输能量的系统、设备、方法及存储介质
US10341787B2 (en) 2015-10-29 2019-07-02 PogoTec, Inc. Hearing aid adapted for wireless power reception
US11303156B2 (en) * 2015-12-18 2022-04-12 General Electric Company Contactless power transfer system and method for controlling the same
SG10201700633QA (en) * 2016-02-03 2017-09-28 Gen Electric System and method for protecting a wireless power transfer system
EP3203606A1 (en) 2016-02-03 2017-08-09 General Electric Company Method and system for protecting a wireless power transfer system
US11558538B2 (en) 2016-03-18 2023-01-17 Opkix, Inc. Portable camera system
TW201830953A (zh) 2016-11-08 2018-08-16 美商帕戈技術股份有限公司 用於電子可穿戴裝置之智慧外殼
US20190356170A1 (en) * 2017-03-10 2019-11-21 Mitsubishi Electric Engineering Company, Limited Resonance-type power reception device
JP6949985B2 (ja) 2017-08-24 2021-10-13 エルジー エレクトロニクス インコーポレイティドＬｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｉｎｃ． 無線電力送信システムにおいて通信を行う装置及び方法
WO2019127230A1 (zh) * 2017-12-28 2019-07-04 华为技术有限公司 一种网络节点的唤醒方法及设备
WO2019160351A1 (ko) 2018-02-14 2019-08-22 엘지전자 주식회사 무선전력 전송 시스템에서 이종 통신을 지원하는 장치 및 방법
CN108667152B (zh) * 2018-06-22 2021-04-27 南京大学 一种鲁棒的无线能量传输方法
WO2020014908A1 (zh) 2018-07-18 2020-01-23 北京小米移动软件有限公司 通信方法及装置、电力接收设备、电力发送设备
US11300857B2 (en) 2018-11-13 2022-04-12 Opkix, Inc. Wearable mounts for portable camera
CN111262348B (zh) * 2018-11-30 2022-06-10 北京小米移动软件有限公司 无线充电装置的控制方法、装置以及无线充电装置
FR3091436B1 (fr) * 2018-12-27 2022-08-26 Laurent Fournier Système de transmission de données à très haut débit
WO2020213958A1 (ko) * 2019-04-15 2020-10-22 엘지전자 주식회사 무선충전 장치, 방법 및 시스템에서 아웃밴드 통신이 가능한 장치 및 방법
CN116529955B (zh) * 2020-10-27 2024-01-23 贝鲁特美国大学 用于组合的rf充电和唤醒的超低功率多功率模式地址检测器和使用方法
JP2023008391A (ja) * 2021-07-06 2023-01-19 キヤノン株式会社 制御システムおよび制御システムの制御方法
KR102711582B1 (ko) * 2021-09-15 2024-09-30 주식회사 반프 가전기기의 센서용 무선전력 전원장치 및 무선전력 전송방법
EP4250518A1 (en) * 2022-03-25 2023-09-27 BrainLit AB Charging a battery of a battery powered device

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100451606B1 (ko) * 2002-09-30 2004-10-08 한국과학기술원 유도 결합에 의한 비접촉식 충전 시스템
JP4081679B2 (ja) * 2003-06-20 2008-04-30 日本電気株式会社 無線通信システム
CN2666013Y (zh) * 2003-10-31 2004-12-22 宏碁股份有限公司 非接触感应式的手持装置充电装置
KR100792311B1 (ko) * 2005-07-30 2008-01-07 엘에스전선 주식회사 충전전력 공급장치, 충전 장치, 배터리 장치, 무접점 충전 시스템 및 무접점 충전 방법
JP4544338B2 (ja) * 2008-04-28 2010-09-15 ソニー株式会社 送電装置、受電装置、送電方法、プログラム、および電力伝送システム
JP4544339B2 (ja) * 2008-04-28 2010-09-15 ソニー株式会社 送電装置、送電方法、プログラム、および電力伝送システム
US8531268B2 (en) * 2008-05-15 2013-09-10 Lear Corporation Passive entry system for an automotive vehicle
ES2929055T3 (es) * 2008-10-03 2022-11-24 Philips Ip Ventures B V Sistema de suministro de energía
KR101171142B1 (ko) * 2009-11-20 2012-08-06 전자부품연구원 공진자기유도 기반의 차량용 무선충전장치, 방법 및 시스템
US9590444B2 (en) * 2009-11-30 2017-03-07 Broadcom Corporation Device with integrated wireless power receiver configured to make a charging determination based on a level of battery life and charging efficiency
KR101309840B1 (ko) * 2009-12-17 2013-09-23 한국전자통신연구원 무선 센서 네트워크에서의 전력 충전장치 및 방법
KR101739293B1 (ko) * 2010-12-23 2017-05-24 삼성전자주식회사 인 밴드 통신을 이용한 무선 전력 송수신 시스템
CN103348563A (zh) * 2011-02-17 2013-10-09 松下电器产业株式会社 送电装置、受电装置及送电方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None
See also references of EP2731231A4

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2987248A4 (en) * 2013-03-12 2016-11-09 Intel Corp COEXISTENCE BETWEEN NFC AND WCT
RU2618000C2 (ru) * 2013-03-12 2017-05-02 Интел Корпорейшн Совместимость между кбп и тбз
JP2014192949A (ja) * 2013-03-26 2014-10-06 Canon Inc 送電装置、受電装置、送電方法、受電方法及びプログラム
US20140361728A1 (en) * 2013-06-10 2014-12-11 Cellco Partnership (D/B/A Verizon Wireless) Nfc assisted wireless charging
US9774208B2 (en) * 2013-06-10 2017-09-26 Cellco Partnership NFC assisted wireless charging
US9973038B2 (en) 2013-06-10 2018-05-15 Celico Partnership Self optimizing antenna for NFC and wireless charging
CN110086266A (zh) * 2013-07-29 2019-08-02 佳能株式会社 受电设备和输电设备及其控制方法以及存储介质
CN110086266B (zh) * 2013-07-29 2023-10-24 佳能株式会社 受电设备和输电设备及其控制方法以及存储介质
WO2015071902A1 (en) * 2013-11-14 2015-05-21 Powermat Technologies Ltd. System and method for selecting power transmitters across a wireless power coupling
US10110075B2 (en) 2013-11-14 2018-10-23 Powermat Technologies Ltd. System and method for selecting power transmitters across a wireless power coupling

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