WO2015102454A1 - 무선 전력 전송 장치 및 무선 전력 전송 방법 - Google Patents

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WO2015102454A1
WO2015102454A1 PCT/KR2015/000074 KR2015000074W WO2015102454A1 WO 2015102454 A1 WO2015102454 A1 WO 2015102454A1 KR 2015000074 W KR2015000074 W KR 2015000074W WO 2015102454 A1 WO2015102454 A1 WO 2015102454A1
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WO
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receiver
transmitter
power
state
wireless power
Prior art date
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PCT/KR2015/000074
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French (fr)
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손주형
이재찬
임국일
곽진삼
오현오
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주식회사 윌러스표준기술연구소
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    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the present invention relates to a wireless power power transmission apparatus and a wireless power transmission method, and more particularly, to an apparatus and method for efficiently performing and controlling wireless power transmission.
  • Wireless power transfer technology is a technology for wirelessly transferring power between a power source and an electronic device.
  • wireless power transfer technology can be used to charge the battery of a mobile terminal simply by placing a mobile terminal such as a smartphone or tablet on a wireless charging pad, which is superior to a wired charging environment using a conventional wired charging connector. It can provide mobility, convenience and safety.
  • the wireless power transmission technology is drawing attention to replace the existing wired power transmission environment in various fields such as home appliances, electric vehicles, medical care, leisure, and robots.
  • the wireless power transmission technology can be classified into a technique using electromagnetic radiation and a technique using electromagnetic induction.
  • the technique using electromagnetic radiation has a limitation in efficiency due to radiation loss consumed in the air.
  • Many techniques using electromagnetic induction have been studied.
  • the wireless power transmission technology using electromagnetic induction is largely classified into electromagnetic inductive coupling and resonant magnetic coupling.
  • the electromagnetic induction method is a method of transmitting energy by using a current induced in a receiving coil due to a magnetic field generated by the transmitting coil according to an electromagnetic coupling between the transmitting coil and the receiving coil.
  • Electromagnetic induction wireless power transmission technology has the advantage of high transmission efficiency, but the power transmission distance is limited to a few mm, and has a very low positional freedom because it is very sensitive to matching between coils.
  • the magnetic resonance method is a technique proposed by Professor Marine Solar Beach of MIT in 2005.
  • the magnetic energy is concentrated by the magnetic field applied at the resonant frequency between the transmitting coil and the receiving coil. It is a transmission method.
  • the magnetic resonance method is capable of transmitting energy from a distance of several tens of centimeters to several meters in comparison with the electromagnetic induction method, as well as transmitting power to a plurality of devices at the same time, thereby realizing cord-free.
  • Wireless power transfer technology is expected.
  • One object of the present invention is to reduce standby power consumption due to transmission of a weak detection signal and / or a strong detection signal in a standby state of a wireless power transmission device.
  • Another object of the present invention is to provide a control method for various situations that may occur when a wireless power transmitter transmits power to a plurality of wireless power receivers.
  • Another object of the present invention is to provide a method for efficiently controlling a plurality of wireless power receivers in a wireless power transmitter.
  • the wireless power transmission method of the wireless power transmission apparatus determines whether at least one wireless power receiving device is located within the wireless charging range of the wireless power transmission device. And a power transmission state for transmitting power to a corresponding wireless power receiver when at least one wireless power receiver is detected in the standby state, wherein the standby state periodically transmits a weak sensing signal and a strong sensing signal. At least one of a first standby state to transmit a signal, a transmission period of the weak detection signal, and a transmission period of the strong detection signal include a second standby state different from the first standby state, and the first standby state of the wireless power transmission apparatus.
  • the wireless power transmission method of the wireless power transmission apparatus comprising: a power transmission state for transmitting power to the wireless power receiver, and transmitting a weak detection signal according to a preset first transmission cycle; And transmitting a strong sensing signal set consisting of a plurality of strong sensing signals according to a preset second transmitting cycle, wherein the second transmitting cycle is longer than a first transmitting cycle and transmits the strong sensing signal set.
  • the step of transmitting the plurality of strong sense signals having different transmission current value in ascending order of the transmission current value.
  • a plurality of standby states for the wireless power transmission apparatus may be defined, and transmission of the weak sensing signal and the strong sensing signal may be adjusted according to each standby state. Therefore, the wireless power transmitter can minimize power consumption due to the transmission of the sensing signal.
  • a detection signal for various types of wireless power receivers may be defined, through which the wireless power transmitter is compatible with a plurality of types of wireless power receivers to perform wireless power transfer. Can be.
  • a log object if a log object is placed in the wireless power transmission apparatus, it may be efficiently detected.
  • the charging priority when transmitting power to a plurality of wireless power receivers, the charging priority may be set for each receiver, and accordingly, power transmission may be differentiated for each receiver.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a wireless power system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a wireless power receiver according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a table showing a classification of a wireless power receiver according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a table showing the classification of the wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view showing a state flow of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 7 to 12 illustrate various embodiments of a method of transmitting a sense signal in a first standby state or a second standby state of a transmitter.
  • 13 to 16 illustrate still another embodiment of a method of transmitting a sense signal of a transmitter.
  • 17 is a view showing a state flow of a wireless power receiver according to an embodiment of the present invention.
  • 18 is a diagram illustrating power received at a wireless power receiver when wireless power is transmitted.
  • 19 and 20 illustrate various embodiments for one transmitter to transmit power to a plurality of receivers.
  • FIG. 21 illustrates a log object detection method according to an embodiment of the present invention.
  • 22 and 23 illustrate embodiments of the present invention for detecting a cross connection situation.
  • 24 illustrates an embodiment of a method of setting charging priorities for a plurality of receivers.
  • 25 is a flowchart illustrating a wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 26 is a flowchart illustrating a method of transmitting a control signal by a wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 27 illustrates various embodiments of displaying feedback information corresponding to a control signal of a transmitter.
  • FIG. 28 is a diagram illustrating a plurality of receivers displaying feedback information in response to a control signal transmitted by a transmitter according to an embodiment of the present invention.
  • the wireless power system 1000 includes a wireless power transmitter 1100 (hereinafter referred to as a transmitter) and a wireless power receiver 1200 (hereinafter referred to as a receiver).
  • a wireless power transmitter 1100 hereinafter referred to as a transmitter
  • a wireless power receiver 1200 hereinafter referred to as a receiver
  • wireless power is transmitted from the transmitter 1100 to the receiver 1200.
  • the transmitter 1100 receives a power from an external power source to generate a magnetic field.
  • the receiver 1200 receives power wirelessly using the generated magnetic field.
  • the transmitter 1100 and the receiver 1200 may transmit / receive data in the wireless power system 1000.
  • the data may include various additional information as well as information necessary for wireless power transmission.
  • the communication may be a two-way communication between the transmitter 1100 and the receiver 1200, or may be a one-way communication in which data is transmitted from the transmitter 1100 to the receiver 1200 or from the receiver 1200 to the transmitter 1100.
  • communication between the transmitter 1100 and the receiver 1200 may be performed during in-band communication using a magnetic field used for wireless power transmission or during out-band communication using a separate communication carrier. It may be carried out in at least one manner.
  • the transmitter 1100 may be provided as a mobile type or a fixed type.
  • the mobile transmitter 1100 may be implemented as a mobile device having a movable weight or size such as a charging pad or as part of a portable device such as a notebook computer.
  • Examples of the fixed type are embedded in furniture such as ceilings, walls or tables in the interior, implants in outdoor parking lots, bus stops or subway stations, and installed in vehicles or trains. There is this.
  • the receiver 1200 should be interpreted as a comprehensive concept including various electronic devices including a battery 1270 and various home appliances that can be powered and driven wirelessly.
  • Representative examples of the receiver 1200 include a portable terminal, a cellular phone, a smart phone, a personal digital assistant (PDA), and a portable media player (PMP). ), Wibro terminals, tablets, tablets, notebooks, notebooks, digital cameras, navigation terminals, televisions, and electric vehicles (EVs).
  • the transmitter 1100 and the receiver 1200 may be configured in one or a plurality, respectively.
  • the transmitter 1100 and the receiver 1200 transmit power in a one-to-one manner, but one transmitter 1100 transmits wireless power to the plurality of receivers 1200, or conversely, the plurality of transmitters 1100. It is also possible to transmit wireless power to one or a plurality of receivers 1200.
  • one transmitter 1100 may simultaneously transmit power to several receivers 1200 by applying a simultaneous transmission method or a time division transmission method.
  • the wireless power system 1000 may further include a relay for increasing the wireless power transmission distance.
  • a relay for increasing the wireless power transmission distance.
  • a passive type resonance loop implemented by an LC circuit may be used. Such a resonant loop may focus the magnetic field radiated to the atmosphere to increase the wireless power transmission distance. It is also possible to secure wider wireless power transfer coverage using multiple repeaters at the same time.
  • FIG. 1 illustrates that the wireless power is transmitted from the transmitter 1100 to the receiver 1200, the wireless power may be transmitted from the receiver 1200 to the transmitter 1100 according to various embodiments of the present disclosure. .
  • the transmitter 1100 may include a power supply module 1110, a power amplifier 1120, a matching circuit 1130, a transmission coil 1140, a communication module 1150, and a control module 1160. Can be.
  • the transmitter 1100 may wirelessly transmit power.
  • the power supply module 1110 may generate transmit power using power applied from an external power source.
  • the power supply module 1110 may include an AC-DC converter 1112 and an oscillator 1114.
  • the AC-DC converter 1112 may convert AC power into DC power.
  • the AC-DC converter 1112 receives AC power from an external power source, converts the input AC power waveform into a DC waveform, and outputs the DC power.
  • the AC-DC converter 1112 can adjust the voltage value of the DC power to be output.
  • Oscillator 1114 may convert direct current power into alternating current power of a particular frequency.
  • the oscillator 1114 receives DC power output from the AC-DC converter 1112, converts the input DC power into AC power of a specific frequency, and outputs the DC power.
  • the specific frequency may be a resonance frequency of the transmitter 1100.
  • the oscillator 1114 does not necessarily oscillate the resonant frequency, but it is also possible to oscillate any desired frequency.
  • the power amplifier 1120 may amplify a voltage or current of power.
  • the power amplifier 1120 receives AC power of a specific frequency output from the oscillator 1114, and amplifies and outputs a voltage or current of AC power of the input specific frequency.
  • the matching circuit 1130 may perform impedance matching.
  • the matching circuit 1130 may include a capacitor, an inductor, and a switching element for switching their connections.
  • the impedance matching detects the reflected wave of the wireless power transmitted through the transmitting coil 1140 and switches the switching element based on the detected reflected wave to adjust the connection state of the capacitor or the inductor, adjust the capacitance of the capacitor, or the inductance of the inductor. This can be done by adjusting.
  • the transmission coil 1140 may generate an electromagnetic field using AC power.
  • the transmission coil 1140 may receive AC power of a specific frequency output from the power amplifier 1120, and thus generate a magnetic field of a specific frequency.
  • the generated magnetic field is radiated to the atmosphere, and the receiver 1200 receives this to generate a current.
  • the transmitting coil 1140 transmits power wirelessly.
  • the transmitting coil 1140 may be provided in the form of a coil, and when using the magnetic resonance method, the transmitting coil 1140 may be implemented as a resonator.
  • the transmitter 1100 may further include a communication antenna.
  • the communication antenna may transmit and receive communication signals using communication carriers other than magnetic field communication.
  • the communication antenna may transmit and receive communication signals such as Wi-Fi, Bluetooth, Bluetooth Low Energy (BLE), ZigBee, and Near Field Communication (NFC). .
  • the communication module 1150 may transmit and receive information with the receiver 1200 or another transmitter 1100.
  • the communication module 1150 may include at least one of an in-band communication module or an out-band communication module.
  • the in-band communication module may transmit and receive information using a magnetic wave having a specific frequency as a center frequency.
  • the communication module 1150 may perform in-band communication by loading information on magnetic waves through the transmission coil 1140 or receiving magnetic waves containing information through the transmission coil 1140.
  • modulation schemes such as binary phase shift keying (BPSK) or amplitude shift keying (ASK) and Manchester coding or non-return-to-zero (NRZ-L)
  • BPSK binary phase shift keying
  • ASK amplitude shift keying
  • NSK-L non-return-to-zero
  • a coding method such as level
  • the communication module 1150 may transmit and receive information up to a distance of several meters at a data rate of several kbps.
  • the out-band communication module may perform out-band communication via a communication antenna.
  • the communication module 1150 may be provided as a short range communication module.
  • An example of a short range communication module is a communication module 1150 such as Wi-Fi, Bluetooth, Bluetooth LE, direct communication, NFC, and the like.
  • the communication module 1150 may perform communication through a wired network instead of a communication antenna.
  • the communication module 1150 may perform communication through a wired local area network (LAN) or power line communication (PLC).
  • LAN local area network
  • PLC power line communication
  • the control module 1160 may control the overall operation of the transmitter 1100.
  • the control module 1160 may calculate and process various types of information and control each component of the transmitter 1100.
  • the control module 1160 may be implemented as a computer or a similar device by using hardware, software, or a combination thereof.
  • the control module 1160 may be provided in the form of an electronic circuit that processes an electrical signal and performs a control function, such as a microcontroller.
  • the control module 1160 may be a program that drives the hardware control module 1160. Can be provided.
  • the receiver 1200 includes a receiving coil 1210, a matching circuit 1220, a rectifier 1230, a DC-DC converter 1240, a battery 1270, a communication module 1250, and a control module ( 1260).
  • the receiver 1200 may receive power wirelessly.
  • the receiving coil 1210 may receive wireless power transmitted from the transmitter 1100.
  • the receiving coil 1210 may receive power by using a magnetic field radiated from the transmitting coil 1140.
  • a magnetic resonance phenomenon may occur between the transmitting coil 1140 and the receiving coil 1210 to more efficiently receive power.
  • the receiving coil 1210 may be provided in the form of a coil, and when using the magnetic resonance method, the receiving coil 1210 may be implemented as a resonator.
  • the matching circuit 1220 may adjust the impedance of the receiver 1200.
  • the matching circuit 1220 may be composed of a switching element for switching a capacitor, an inductor, and a combination thereof.
  • the matching of the impedance may be performed by controlling the switching elements of the circuit constituting the matching circuit 1220 based on the voltage value, current value, power value, frequency value, etc. of the received wireless power.
  • the rectifier 1230 may rectify the received wireless power to convert from AC to DC.
  • the rectifier 1230 may convert alternating current into direct current using a diode or a transistor, and smooth it using a capacitor and a resistor.
  • As the rectifier 1230 a full-wave rectifier, a half-wave rectifier, a voltage multiplier, and the like implemented by a bridge circuit may be used.
  • the DC-DC converter 1240 may convert the rectified DC power voltage to a desired level and output the converted level.
  • the DC-DC converter 1240 may adjust the voltage of the rectified DC power. You can change the value to the desired voltage.
  • the battery 1270 may store energy using power output from the DC-DC converter 1240. Meanwhile, the battery 1270 is not necessarily included in the receiver 1200.
  • the battery 1270 may be provided in a removable external configuration.
  • the receiver 1200 may include driving means for driving various operations of the electronic device instead of the battery 1270.
  • the receiver 1200 may further include a communication antenna.
  • the communication antenna may transmit and receive communication signals using communication carriers other than magnetic field communication.
  • the communication antenna may transmit and receive communication signals, such as Wi-Fi, Bluetooth, Bluetooth LE, direct rain, NFC.
  • the communication module 1250 may exchange information with the transmitter 1100.
  • the communication module 1250 may include at least one of an in-band communication module or an out-band communication module.
  • the in-band communication module may transmit and receive information using a magnetic wave having a specific frequency as a center frequency.
  • the communication module 1250 may perform in-band communication by loading information on magnetic waves through the receiving coil 1210 or receiving magnetic waves containing information through the receiving coil 1210. .
  • modulation schemes such as binary phase shift keying (BPSK) or amplitude shift keying (ASK) and Manchester coding or non-return-to-zero (NRZ-L)
  • BPSK binary phase shift keying
  • ASK amplitude shift keying
  • NSK-L non-return-to-zero
  • a coding method such as level
  • the communication module 1250 may transmit and receive information up to a distance of several meters at a data rate of several kbps.
  • the out-band communication module may perform out-band communication via a communication antenna.
  • the communication module 1250 may be provided as a short range communication module.
  • An example of a short range communication module is a communication module 1250 such as Wi-Fi, Bluetooth, Bluetooth LE, Direct Wifi, NFC, and the like.
  • the control module 1260 may control the overall operation of the receiver 1200.
  • the control module 1260 may calculate and process various kinds of information, and control each component of the receiver 1200.
  • the control module 1260 may be implemented in a computer or similar device using hardware, software, or a combination thereof.
  • the control module 1260 may be provided in the form of an electronic circuit that processes an electrical signal such as a microcontroller to perform a control function.
  • the control module 1260 may be a program that drives the hardware control module 1260. Can be provided.
  • FIG. 4 is a table illustrating classification of a receiver according to an embodiment of the present invention.
  • the receiver 1200 may differ from the standard of the battery 1270 mounted in the device, the charging power required for charging the battery 1270, and the driving power required for driving the device. In consideration of this, the receiver 1200 may be classified into several types according to the rated reception power Power_Rx.
  • the rated received power may be defined based on the power value output from the receiving coil 1210 receiving the wireless power. In general, the rated received power is partially lost due to the voltage drop generated through the matching circuit 1220, the rectifier 1230, or the DC-DC converter 1240 in the process of being delivered to the battery 1270, so that the rated receive power is It should be set to greater power than minimum charging power or minimum driving power. For example, when the charging power or driving power of the smartphone is 5W, the rated reception power of the smartphone may be set to about 6 to 6.5W, which is about 20 to 30% larger than that.
  • the receiver 1200 may be classified into first to sixth types.
  • the first type relates to device types such as headphones (Bluetooth headset), earphones or other low-power peripherals, and may have a rated reception power of about 1W.
  • the second type relates to a feature phone and may have a 3.5W rated receive power.
  • the third type relates to a smartphone and may have a rated received power of about 6.5W.
  • the fourth to sixth types relate to a tablet, a tablet, and a notebook, respectively, and the rated reception power may be 10W, 15W, and 30W, respectively.
  • 5 is a table showing a classification of transmitters according to an embodiment of the present invention.
  • the transmitter 1100 may be classified according to the maximum transmit power Power_Tx.
  • the type of receiver that the transmitter 1100 supports charging or the number of receivers that can be simultaneously charged (hereinafter, referred to as the number of slots) may be set according to the maximum transmission power.
  • the maximum transmission power may be defined based on the power value input to the transmission coil 1140 for transmitting the wireless power.
  • the maximum transmission power is set to a power larger than the sum of the rated reception power required by the receiver 1200 according to the type of the receiver or the number of slots supported. Should be.
  • the maximum transmit power of the transmitter 1100 is greater than or equal to 10 W, preferably about 20%, to support simultaneous charging of the feature phone (rated power of 3.5 W) and the smartphone (rated power of 6.5 W). It should be set to over 12W with some margin.
  • the transmitter 1100 may be classified into first to fifth types.
  • the first type has a maximum transmit power of 1.5 W and can support one type 1 receiver.
  • the second type has a maximum transmit power of 8W and can charge one type 1 to type 3 receiver.
  • the third type has a maximum transmit power of 12 W, supports the first to fourth type receivers, and has two slots, which can simultaneously charge two receivers 1200 within a range allowed by the maximum transmit power.
  • the third type transmitter may charge the second type receiver (rated receive power, 3.5W) and the third type receiver (rated receive power, 6.5W).
  • the third type transmitter cannot simultaneously charge two third type receivers.
  • the fourth type and the fifth type transmitters have a maximum transmit power of 25 W and 40 W, respectively, and support up to a fifth type receiver and a sixth type receiver, respectively, and the number of slots may be three or four, respectively.
  • the classification of the receiver 1200 and the transmitter 1100 is arbitrary, the classification of the receiver 1200 and the transmitter 1100 is not limited to the above-described example. Accordingly, the types of the receiver 1200 and the transmitter 1100 may be changed, or the type of device for each type, the rated reception power, the maximum transmission power, the number of supporting slots, and the type of the supporting receiver may be changed.
  • Wireless transmission of power may be performed using electromagnetic induction or magnetic resonance.
  • power transmission may be performed between the transmitting coil 1140 of the transmitter 1100 and the receiving coil 1210 of the receiver 1200.
  • the transmitting coil 1140 and the receiving coil 1210 may be provided in the form of a resonator, respectively.
  • the resonator may have a resonant structure including at least one of a coil and a capacitor.
  • the resonant frequency of the resonator is determined by the inductance of the coil and the capacitance of the capacitor.
  • the coil may be in the form of a loop.
  • a core may be disposed inside the loop.
  • the core may include a physical core such as a ferrite core or an air core.
  • Energy transmission between the transmitting coil 1140 and the receiving coil 1210 may be achieved through a resonance phenomenon of the magnetic field.
  • a magnetic field corresponding to the resonance frequency is generated between the resonator of the transmitting coil 1140 and the resonator of the receiving coil 1210, a resonance phenomenon occurs between the resonator of the transmitting coil 1140 and the receiving coil 1210.
  • the magnetic field may be focused toward the receiving coil 1210 with higher efficiency than when the magnetic field generated by the transmitting coil 1140 is radiated into free space. Therefore, energy is transmitted from the transmitting coil 1140 to the receiving coil 1210 with high efficiency.
  • the electromagnetic induction method may be implemented similarly to the magnetic resonance method, but in this case, the frequency of the magnetic field does not need to be a resonance frequency. Instead, the electromagnetic induction requires matching between the loops constituting the receiving coil 1210 and the transmitting coil 1140, and the spacing between the loops must be very close.
  • the transmitter may have a standby state, a communication link establishment state, a power transfer state, and an error state.
  • the transmitter may perform initialization such as self-diagnosis when the power is turned on, and enter the standby state when the initialization is completed. In the standby state, the transmitter may detect that the receiver is located in the wireless power transmission range of the transmitter. For example, in the case of a transmitter in the form of a charging pad, it can detect that the receiver is placed on the charging pad.
  • the transmitter When the receiver is detected in the standby state, the transmitter may enter an open communication link state. In the communication link establishment state, the transmitter may establish a communication link with the receiver. For example, the transmitter and receiver can establish a communication link by exchanging device information with each other.
  • the transmitter can enter a power transfer state.
  • the transmitter may transmit power to the receiver.
  • the transmitter may obtain a parameter (eg, a power value, a voltage value, a current value, etc.) of wireless power received at the receiver, and adjust the power transmitted using the same.
  • the charging completion may refer to a case in which charging of all receivers receiving power transmission from the transmitter is completed.
  • the transmitter may enter the error state.
  • a foreign object is detected in the standby state, a communication link fails to open a communication link with a receiver detected during the standby state in a communication link open state, or a communication link is established with a receiver outside the charging range in the communication link open state
  • the transmitter may enter an error state upon receiving information indicating that it has received overpower (eg, overvoltage, overcurrent or overtemperature, etc.) from the receiver in a state.
  • overpower eg, overvoltage, overcurrent or overtemperature, etc.
  • the transmitter may transmit a weak detector signal and a strong detector signal.
  • the weak detection signal and the strong detection signal may be magnetic field signals having different magnitudes transmitted by differently applying power (or current) to the transmission coil through a power supply module, a power amplifier, and a matching circuit.
  • the weak detection signal and the strong detection signal may be referred to as short beacons and long beacons, respectively, according to embodiments, and names indicating each signal are not limited thereto.
  • the weak detection signal may be used to detect whether an object (a receiver, a foreign object, etc.) within a charging range is located.
  • the transmitter may transmit a weak sensing signal and detect a load change (eg, impedance change) according to the weak sensing signal to determine whether there is an object causing an impedance change within a charging range of the transmitter. For example, if a receiver or a metal object (such as a key ring) is placed on a pad of a transmitter in the form of a charging pad, the transmitter may detect the weak signal.
  • a load change eg, impedance change
  • the weak detection signal may have enough parameters to detect a receiver within the charging range.
  • the parameter may be set based on a value applied to the transmitting coil. That is, the transmitter may transmit power value, voltage value, current value (hereinafter referred to as 'weak detector current') or transmission time (hereinafter referred to as 'weak detector timing') of the weak detection signal. Can be set to a value sufficient to detect the receiver.
  • the transmitter may transmit a weak sensing signal by applying a weak sensing current to the transmitting coil during the weak sensing timing of about 25 ms.
  • the transmission of the weak detection signal may occur in the standby state. Therefore, in order to reduce power consumption due to the weak sensing signal, parameters of the weak sensing signal (for example, weak sensing current) may be appropriately limited. In this case, power consumption due to the transmission of the weak detection signal is reduced, but some types of receivers may not be detected as the weak detection signal. That is, the amount of impedance change generated by some types of receivers may be less than or equal to a threshold that can be recognized by the transmitter. For example, for a Bluetooth headset, which is a receiver of the first type, the impedance change detected due to the weak detection signal may be smaller than the threshold that the transmitter can detect.
  • the transmitter may not detect the weak detection signal even if the first type of receiver is located within the charging range.
  • the threshold value at which the impedance change is detected is changed by appropriately changing the output of the weak detection signal so that the impedance change can be detected more sensitively. It is also possible to detect, but in this case, the cost of the transmitter may increase or power consumption in the standby state may increase.
  • the strong sense signal can be used to supply sufficient power for the receiver to boot or respond.
  • the receiver may be supplied with sufficient power to activate the communication module to transmit a connection request signal to the transmitter from the strong sense signal, which is a magnetic field signal.
  • the hard sensing signal may supply sufficient power to the receiver to boot the receiver within the charging range or for the receiver to transmit a connection request signal in response to the strong sensing signal.
  • the power value, voltage value, and current value (hereinafter referred to as 'strong detector current') or emission time (hereinafter referred to as 'strong detector timing') of the hard-sensing signal may be provided to the receiver. It may be set to a value sufficient to supply.
  • the transmitter may transmit a strong sense signal by applying a strong sense current to the transmitting coil during a strong sense timing (for example, about 100 ms).
  • the parameter of the strong detection signal may have a larger value than the parameter of the weak detection signal.
  • the current (strong sense current) applied to the transmitting coil to send the strong sense signal can range from several times to several hundred times the current for the weak sense signal.
  • the receiver receiving the strong sense signal may transmit a connection request signal to the transmitter in response to the strong sense signal. If the receiver is already on, the connection request signal can be transmitted in response to the strong sense signal. In addition, when the receiver is turned off or the communication module of the receiver is turned off, the receiver may transmit a connection request signal by activating the communication module using wireless power transmitted through the strong sense signal.
  • the transmitter receives a connection request signal from the receiver, the transmitter switches to a communication link establishment state and establishes a communication link with the receiver. In the communication link open state, the transmitter transmits start power to the receiver, and the transmitter and the receiver use the information necessary to establish a communication link with each other (for example, the identifier of the device, the rated received power, the maximum transmit power, etc.). ) Can be exchanged. On the other hand, even if all of the strong sensing timing has not elapsed, the transmitter can stop transmitting the strong sensing signal and immediately switch to the communication link establishment state to transmit the starting power.
  • the above-described standby state may include a first standby state and a second standby state.
  • the second standby state may have a lower power consumption than the first standby state.
  • the transmitter does not emit the weak sensing signal or the strong sensing signal at a longer period than the first standby state or periodically transmits the strong sensing signal, so that the transmitter consumes less power in the second standby state. Can be.
  • the sensing of the receiver may be relatively slower in the second standby state.
  • the transmitter may communicate with the first type of receiver only when the first type of receiver transmits a connection request signal in response to the strong detection signal. Can be performed. In this case, when the transmitter does not periodically transmit the strong sense signal may not be able to perform a communication connection with the first type of receiver.
  • the entry condition of the first standby state and the second state may be different.
  • the error condition is solved and initialized from the error state, or the charging of the receiver is completed in the power transmission state. It may include at least one.
  • the entry condition of the second standby state may be a case where charging of the receiver is completed in the power transmission state.
  • which standby state the transmitter enters upon completion of charging of the receiver from the power transmission state may be determined according to whether power transmission is possible for the redundant receiver. Whether power transmission is possible for a spare receiver is based on information about the total number of supported slots in the transmitter, the number of supported slots currently available, the maximum transmit power, the number, type, and rated received power of the receivers receiving wireless power from the transmitter. It may be determined based on at least one.
  • the transmitter may determine which standby state to enter by comparing the number of supported slots of the transmitter with the number of receivers receiving wireless power from the transmitter.
  • the first standby state may be entered.
  • the second standby state may be entered.
  • the transmitter may enter a first standby state.
  • the transmitter may detect a change such that at least one of the two existing receivers is removed by the user, and in this case, there may be an available support slot again to enter the first standby state.
  • the transmitter may determine which standby state to enter according to the type of the receiver that the charging is completed in the transmitter.
  • the transmitter may enter the first standby state. Since the impedance change of the receiver of the first type requires the transmission of the strong sense signal, it may be necessary to enter the first standby state even if there is no available support slot number of the transmitter.
  • the transmitter may determine which standby state to enter by comparing the maximum transmit power of the transmitter with the required transmit power value of the receiver receiving wireless power from the transmitter.
  • the required transmission power value may be determined based on the rated reception power of the receiver to which the wireless power is supplied, and when there are a plurality of receivers, the required transmission power value may be determined as the sum of the rated reception power of each receiver.
  • the transmitter may enter the first standby state when the difference between the maximum transmit power and the required transmit power is greater than or equal to a predetermined value, and enter the second standby state when the difference is less than or equal to the predetermined value.
  • the predetermined value may be required transmission power of a specific type of receiver.
  • the required transmission power according to the rated reception power may be determined according to the transmission efficiency of the wireless power.
  • the rated received power is 6.5W, and thus the required power value to be transmitted by the transmitter may be about 7.5W.
  • the rated received power is 10W, so the required power value to be transmitted by the transmitter may be about 12W.
  • the required transmit power of the second type of receiver may be about 4.5W
  • the transmit power margin of the transmitter is about 7.5W. This is more than the required transmit power of the first to third types of receivers (assuming that the rated transmit power is 1 W, 3.5 W, 6.5 W, respectively, and the required transmit power is 1.5 W, 4.5 W, and 7.5 W, respectively).
  • the receiver may be further charged and may enter the first standby state when charging is completed.
  • the required transmission power of the third type of receiver may be about 12W and the transmission power margin of the transmitter is 0W. Accordingly, the transmitter does not have a transmission power margin and may enter the second standby state when charging is completed.
  • FIGS. 7 to 12 illustrate various embodiments of a method of transmitting a sense signal in a first standby state or a second standby state of a transmitter.
  • FIGS. 7 to 12 detailed descriptions of parts identical or overlapping with those of the previous drawings will be omitted.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an operation of a transmitter in a first standby state.
  • the transmitter may transmit the weak sensing signal and the strong sensing signal at predetermined time intervals.
  • the transmission period of the weak detection signal may be defined as a weak detector period
  • the transmission period of the strong detection signal may be defined as a strong detector period.
  • the weak detection signal may be constantly transmitted at a relatively short time interval.
  • the weak detection period may be about several hundred ms.
  • the strong sense signal can be sent constantly at relatively long time intervals.
  • the strong sensing period may be about hundreds to thousands of ms.
  • the strong sensing period may be five times the weak sensing period.
  • the strong sensing signal may be transmitted regardless of the strong sensing period when the object is detected. That is, when the transmitter transmits a weak detection signal and detects a change in impedance, the transmitter may immediately transmit a strong detection signal immediately after the weak detection signal. Receiving the strong sense signal, the receiver transmits a connection request signal to the transmitter, and the received transmitter enters the communication link establishment state from the standby state.
  • the transmitter may transmit the weak detection signal at predetermined time intervals.
  • the transmitter may not perform the periodic strong sense signal transmission.
  • the weak detection period of the second standby state may be the same as the weak detection period of the first standby state.
  • the transmitter may immediately transmit the strong detection signal immediately following the weak detection signal. Receiving the strong sense signal, the receiver transmits a connection request signal to the transmitter, and the received transmitter enters the communication link establishment state from the standby state.
  • the transmitter may transmit the weak detection signal at predetermined time intervals.
  • the transmitter may not perform the periodic strong sense signal transmission.
  • the weak detection period of the second standby state may be greater than the weak detection period of the first standby state.
  • the weak detection period may be about 250 ms in the first standby state, and the weak detection period may be about 500 ms in the second standby state.
  • the transmitter may immediately transmit the strong detection signal immediately following the weak detection signal. Receiving the strong sense signal, the receiver transmits a connection request signal to the transmitter, and the received transmitter enters the communication link establishment state from the standby state.
  • the transmitter may transmit a weak sensing signal according to a dynamically changing weak sensing period.
  • the weak sensing signal may be sent in a first weak sensing period during an initial predetermined period after entering the second standby state, and may be sent in a second weak sensing period greater than the first weak sensing period after the initial predetermined period has elapsed.
  • the weak detection signal may be transmitted in a weak detection cycle of 250 ms for 1250 ms after entering the second standby state, and may be transmitted in a weak detection cycle of 500 ms after 1250 ms has elapsed.
  • the transmitter may not transmit the periodic strong sense signal. Meanwhile, when the impedance change is detected according to the weak detection signal, the transmitter may immediately transmit the strong detection signal immediately following the weak detection signal. Receiving the strong sense signal, the receiver transmits a connection request signal to the transmitter, and the received transmitter enters the communication link establishment state from the standby state.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a fourth embodiment of an operation of a transmitter in a second standby state.
  • the transmitter in the second standby state, the transmitter may transmit the weak sensing signal and the strong sensing signal at predetermined time intervals, respectively.
  • the weak detection period in the second standby state is the same as the weak detection period in the first standby state.
  • the strong sensing period in the second standby state may be greater than the strong sensing period in the first standby state.
  • the weak detection signal when the weak detection signal is transmitted in a period of 250 ms in the first standby state and the strong detection signal is sent in a period of 1250 ms, in the second standby state, the weak detection signal is sent in a period of 250 ms and the strong detection signal is sent in a period of 2500 ms. Can be.
  • the transmitter may immediately transmit the strong detection signal immediately following the weak detection signal. Receiving the strong sense signal, the receiver transmits a connection request signal to the transmitter, and the received transmitter enters the communication link establishment state from the standby state.
  • the transmitter may transmit the weak sensing signal at a predetermined cycle.
  • the transmitter can transmit the strong sense signal according to the dynamically changing strong sense period.
  • the strong sensing signal may be sent in a first strong sensing period for an initial predetermined period after entering the second standby state, and may be sent in a second strong sensing period greater than the first strong sensing period after the initial predetermined period has elapsed. have.
  • the weak detection signal in the second standby state, is transmitted in a cycle of 250 ms, the strong detection signal is transmitted in a period of 1250 ms for 1250 ms from the time when the second standby state is entered, and after 1250 ms has elapsed, in a period of 2000 ms. Can be.
  • the transmitter may immediately transmit the strong detection signal immediately following the weak detection signal.
  • the receiver receives the strong sense signal, the receiver transmits a connection request signal to the transmitter, and the received transmitter enters the communication link establishment state from the standby state.
  • FIGS. 13 to 16 illustrate still other embodiments of a method of transmitting a sense signal of a transmitter.
  • the same or overlapping parts as those of the previous drawings will be omitted.
  • the receiver may include various kinds of receivers, such as a low power receiver (LP-receiver) having a rated receive power of several W and an intermediate power receiver (MP-receiver) having a rated receive power of several tens of W or more. Can be.
  • transmitters that support 1: N charging must be able to charge the LP receiver and the MP receiver at the same time.
  • each receiver may be set to the minimum voltage value (V_RECT_BOOT) for starting the drive in the power-off state of the receiver, V_RECT_BOOT for driving the LP receiver, V_RECT_BOOT for driving the MP receiver May be different.
  • V_RECT_BOOT the minimum transmission current value
  • I_TX_MIN for reaching the same V_RECT_BOOT may be different due to the difference in the receiving coils of the receivers.
  • the transmitter to provide wireless charging for receivers with different rated receive power, it is necessary for the transmitter to send a sense signal appropriately for the rated receive power of each receiver. If the current value (I_TX_LONG_BEACON) of the strong sense signal of the transmitter is optimized for the LP receiver, the power of the strong sense signal will be insufficient to raise the discharged MP receiver to the minimum operating voltage V_RECT_BOOT. On the other hand, if the current value (I_TX_LONG_BEACON) of the strong sense signal of the transmitter is optimized for the MP receiver, the received voltage value (V_RECT) of the LP receiver receiving the power of the corresponding strong sense signal is greater than or equal to the preset threshold value (V_RECT_HIGH).
  • the receiver voltage value V_RECT, the minimum voltage value V_RECT_BOOT for driving the receiver, and the preset threshold value V_RECT_HIGH may be defined as output voltage values of the rectifier of the receiver.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a first embodiment of a method for transmitting a strong sense signal of a transmitter.
  • the transmitter may periodically transmit a strong sense signal set including a plurality of strong sense signals having different transmission current values. That is, the transmitter has a first strong sense signal LP having a first transmission current value I_TX_LONG_BEACON_LP for driving the LP receiver, and a second strong sense signal MP having a second transmission current value I_TX_LONG_BEACON_MP for driving the MP receiver. ) And a strong sense signal set including a third strong sense signal HP having a third transmit current value I_TX_LONG_BEACON_HP for driving the high power receiver (HP-receiver).
  • the first transmission current value I_TX_LONG_BEACON_LP is less than or equal to the second transmission current value I_TX_LONG_BEACON_MP
  • the second transmission current value I_TX_LONG_BEACON_MP is less than or equal to the third transmission current value I_TX_LONG_BEACON_HP.
  • the transmitter may transmit each of the strong sense signals of the strong sense signal set in ascending order of the transmission current values, and thus, each of the strong sense signals in the one strong sense signal set may be the first strong sense signal LP or the second.
  • the strong sense signal MP and the third strong sense signal HP are transmitted in this order.
  • a receiver reaching V_RECT_BOOT by the hard sensing signal received from the transmitter may transmit a communication response signal and perform communication with the transmitter. If the discharged LP receiver is within the charging range of the transmitter, the LP receiver may reach V_RECT_BOOT by the received first strong sense signal LP to communicate with the transmitter. Meanwhile, the LP receiver may include an internal safety circuit for protection from the second strong sense signal MP and the third strong sense signal HP following the first strong sense signal LP. Alternatively, when the transmitter receives the communication response signal from the LP receiver receiving the first strong sense signal LP, the transmitter stops transmitting the second strong sense signal MP and the third strong sense signal HP and immediately proceeds. Can switch to the power transfer state.
  • the MP-receiver reaches V_RECT_BOOT by the received first strong sense signal LP or the second hard sense signal MP to communicate with the transmitter. can do.
  • the MP-receiver may have an internal safety circuit for protection from the third strong sense signal HP following the second strong sense signal MP.
  • the transmitter may stop transmitting the third strong sense signal HP and immediately switch to the power transfer state.
  • the HP-receiver is in response to the received first sensed signal LP, the second sensed signal MP or the third sensed signal HP. It reaches V_RECT_BOOT and can communicate with transmitter.
  • FIG. 13 illustrates that the transmitter transmits three levels of strong sensing signals
  • the present invention is not limited thereto, and the transmitter may transmit two levels of hard sensing signals having two or more levels of strong sensing signals.
  • the transmitter receiving the communication response signal from the receiver may switch to the power transmission state to perform power transmission.
  • the transmitter may determine the type of the connected receiver and transmit power with a transmission current value I_TX based on the type. According to an embodiment, when a plurality of receivers are connected, the transmitter may transmit power with a transmission current value I_TX based on the lowest type among the plurality of receivers.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a second embodiment of a method for transmitting a strong sense signal of a transmitter.
  • the transmitter when the impedance change corresponding to the weak detection signal is detected, the transmitter immediately transmits a strong sense signal, and according to whether or not a communication response signal for the corresponding strong sense signal is received, The transmission current value can be adjusted.
  • the transmitter may periodically transmit the strong detection signal, and if the impedance change corresponding to the weak detection signal is detected, the transmitter may immediately transmit the strong detection signal immediately following the weak detection signal. In this case, the transmitter may transmit the first strong sense signal LP having the first transmission current value I_TX_LONG_BEACON_LP which is the lowest level.
  • the transmitter may communicate with the receiver and transmit power. However, if the communication response signal of the receiver is not received, the transmitter can raise the level of the hard sensing signal sent out next time. That is, when the impedance change is detected through the next weak sensing signal, the transmitter transmits the second strong sensing signal MP having a higher level than the previous strong sensing signal. If the communication response signal of the receiver corresponding to the second strong sense signal MP is not received, the transmitter may transmit the third strong sense signal HP the next time.
  • the transmitter switches to the power transmission state to perform power transmission.
  • the transmission current value I_TX for power transmission may be determined based on the level of the strong sensing signal from which the communication response signal is received. That is, the transmission current value I_TX when power transmission is performed by the communication response signal corresponding to the second strong sense signal MP is performed by the communication response signal corresponding to the first strong sense signal LP. This may be higher than the transmission current value I_TX when performed.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a third embodiment of a method for transmitting a strong sense signal of a transmitter.
  • the transmitter may sense an impedance change according to a weak sensing signal periodically transmitted and adjust a transmission current value of the strong sensing signal based on the sensed impedance change amount.
  • the amount of impedance change detected by the transmitter may vary depending on the type of the receiver. The higher the type of the receiver, the greater the amount of impedance change. If the impedance change smaller than the preset first impedance change amount is detected, the transmitter may determine that the impedance change of the LP receiver is detected, and transmit the first strong sense signal LP in response thereto.
  • the transmitter determines that the impedance change of the MP-receiver is sensed and transmits the second strong sense signal MP accordingly.
  • the preset second impedance change amount has a higher value than the preset first impedance change amount.
  • the transmitter may determine that an impedance change of the HP-receiver is detected and transmit a third strong sense signal HP correspondingly.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating a fourth embodiment of a method for transmitting a strong sense signal of a transmitter. If a higher type of MP-receiver or HP-receiver is placed within the transmitter's charging range while the transmitter is charging the LP-receiver, the MP-receiver or HP-receiver may not receive enough current to reach V_RECT_BOOT. have. Accordingly, the transmitter may periodically transmit the strong sense signal for the higher type receiver when the receiver is charging the type of the receiver lower than the maximum type value of the supported receiver according to the type of the transmitter. In this case, the transmitter may transmit the strong sense signal for the higher type receiver based on whether the strong sense signal to be transmitted exceeds the allowable range of the reception voltage value V_RECT of the receiver currently being charged.
  • the transmitter is shown in FIG. As shown, power transmission is suspended and a strong sense signal (MP or HP) is sent for a higher type receiver. To this end, the transmitter may send a message to the LP-receiver to stop charging for a period of time. After the strong sense signal (MP or HP) for the higher type receiver is sent out, the transmitter can resume charging with the LP-receiver.
  • a strong sense signal MP or HP
  • the transmitter transmits a transmission current value for power transmission as shown in FIG. 16 (b).
  • I_TX may be increased to the second transmission current value I_TX_LONG_BEACON_MP (or the third transmission current value I_TX_LONG_BEACON_HP) during the strong sensing timing.
  • the transmitter may detect the receiver based on the sensing value of the outband communication module or the sensor. If the transmitter continuously transmits the weak detection signal and the strong detection signal to detect the receiver, a lot of standby power may be consumed. In particular, when the receiver is not placed within the charging range of the transmitter or the charged receiver is still placed within the charging range, power may be wasted due to the unnecessary weak sensing signal and the strong sensing signal.
  • the transmitter and the receiver may include a Near Field Communication (NFC) module, and it may be determined whether the receiver is located within the charging range of the transmitter.
  • NFC Near Field Communication
  • the transmitter may operate in the NFC listen mode, and the receiver may operate in the NFC polling mode, respectively.
  • the transmitter may not transmit the weak detection signal and / or the strong detection signal even when the NFC polling message through the NFC communication module is not received.
  • the transmitter receives the NFC polling message through the NFC communication module, and the transmitter may transmit a weak sensing signal and / or a strong sensing signal to perform a process for wireless charging.
  • the transmitter may transmit a weak detection signal and / or a strong detection signal in the second standby state described above in the embodiments of FIGS. 8 to 12.
  • the transmitter may switch to the first standby state and transmit a weak sensing signal and / or a strong sensing signal. If the transmitter is switched to the power transmission state and charging of the receiver is started, the transmitter stops transmitting the weak sensing signal and the strong sensing signal.
  • the receiver may periodically transmit the NFC polling message.
  • the transmitter may recognize that the receiver is located within the charging range of the transmitter via the NFC polling message that is periodically received. If the periodic NFC polling message of the receiver is not received, it is determined that the receiver has been removed within the charging range of the transmitter, and the transmitter may transmit a weak sensing signal and / or a strong sensing signal for sensing the receiver. For the above process, the transmitter and the receiver can check whether the NFC module is mounted between each other before the start of charging, during the charging or after the charging is completed, and whether or not periodic NFC polling messages can be transmitted to support wireless charging. have.
  • the transmitter and the receiver may include a Bluetooth module, which may determine whether the receiver is located within the charging range of the transmitter.
  • the Bluetooth module may include a Bluetooth low energy (BLE) module, a module of Bluetooth 4.0 or more.
  • the transmitter may be provided in a fixed position. After performing wireless charging with the transmitter, the receiver records signature information indicating the location of the transmitter, such as GPS location information, a WLAN AP list, a cellular signal, and the like. In the future, if the receiver detects similar signature information, it can activate the Bluetooth module to find the transmitter and transmit the Bluetooth advertisement signal periodically.
  • the transmitted Bluetooth advertisement signal may include a level value at which the battery of the corresponding receiver is charged.
  • the transmitter may not transmit the weak detection signal and / or the strong detection signal even in the standby state.
  • the transmitter may transmit the weak detection signal and / or the strong detection signal in the second standby state described above in the embodiments of FIGS. 8 to 12.
  • the transmitter may switch to the first standby state to transmit the weak detection signal and / or the strong detection signal. If the transmitter is switched to the power transmission state and charging of the receiver is started, the transmitter stops transmitting the weak sensing signal and the strong sensing signal.
  • the receiver may activate a leave notify function.
  • the removal notification function transmits a message indicating that the receiver has been removed from the transmitter when a change in the movement of the corresponding receiver is detected.
  • the receiver may detect a change in the movement of the corresponding device using a gyro sensor or the like and may transmit a removal notification message when the change in the movement is detected above a predetermined reference value.
  • the transmitter receiving the release notification message may transmit a weak detection signal and / or a strong detection signal for detection of the receiver.
  • the transmitter may include a separate sensor module for sensing the receiver, and may determine whether the receiver is located within the charging range of the transmitter based on the sensing value of the sensor module.
  • the sensor module may include an optical sensor, an illuminance sensor, a magnetic sensor, a pressure sensor, a proximity sensor, a camera sensor, and the like, but the present invention is not limited thereto. If the transmitter is provided with a plurality of charging slots, the sensor may be mounted at a position corresponding to each slot. If it is determined that the receiver is not located within the charging range of the transmitter based on the sensing value of the sensor module, the transmitter may not switch to the second standby state or transmit a detection signal.
  • the transmitter may switch to the first standby state and transmit a weak sensing signal and / or a strong sensing signal. If the transmitter is switched to the power transmission state and charging of the receiver is started, the transmitter stops transmitting the weak sensing signal and the strong sensing signal. Meanwhile, when charging of the receiver is completed, the transmitter may determine whether to remove the receiver based on the sensing value of the sensor module. If it is determined that the receiver is removed and not located within the charging range of the transmitter, the transmitter may send a weak sensing signal and / or a strong sensing signal for sensing the receiver.
  • a receiver may have a null state, a boot state, a charging state, and an error state.
  • the receiver may remain null if not within range of wireless charging.
  • the receiver In the null state, when the strong sense signal is received, the receiver may enter the boot state. In this case, when there is no power supply such as when the battery of the receiver is completely discharged, the receiver may be booted using the wireless power carried in the strong sense signal.
  • the receiver may establish a communication link with the transmitter. For example, in the boot state, the receiver may transmit a connection request signal to the receiver in response to the strong sense signal.
  • the transmitter may send a start power signal upon receiving a connection request signal.
  • the start power signal may be a magnetic field signal that contains sufficient power for the receiver to establish a communication link. Thereafter, the transmitter and the receiver can establish a communication link by exchanging device information with each other.
  • the receiver can enter a charging state.
  • the receiver can receive wireless power from the transmitter.
  • the receiver may send a message indicating the completion of charging to the transmitter and return from the charging state to the null state.
  • the receiver may enter the error state.
  • the receiver may enter an error state if it fails to establish a communication link in the boot state or receives overpower (eg, overvoltage, overcurrent or overtemperature, etc.) in the charged state.
  • the receiver can return to the null state when this error condition is resolved and either exits the error state or performs initialization.
  • the receiver may have a state change according to the magnitude of the received voltage.
  • the reception voltage may mean an output voltage of the rectifier of the receiver. The voltage generated at the receiver coil of the receiver and then the voltage output from the rectifier will vary depending on the magnitude of the magnetic field received from the transmitter.
  • the receiver when the received voltage is lower than the boot voltage (V_boot) required to boot the receiver, the receiver stays in a null state. If the received voltage exceeds the boot voltage, the receiver may send a connection request message to the transmitter, thus establishing a communication link between the transmitter and the receiver.
  • the transmitter Upon successful exchange of information for establishing a communication link between the transmitter and the receiver, the transmitter sends a charging start message to the receiver, and the receiver enters a charging state.
  • the information exchange is performed by transmitting at least one or more of the type, charging power, and number of supported slots to the receiver, and conversely, at least one or more of the type, receiving power, and optimal charging voltage (V_opt) values of the receiver are delivered to the transmitter. .
  • the receiver voltage value of the receiver changes according to the amount of current flowing through the transmitter coil of the transmitter, and the receiver periodically transmits the current receiver voltage value to the transmitter through communication.
  • the receiver voltage value of the receiver is between the low voltage value V_low and the high voltage value V_high
  • the receiver enters the optimum power sub-state and the charging is performed efficiently. Is determined.
  • the low power sub-state is entered.
  • the low power state is a low charging efficiency of the receiver, so the transmitter can increase the transmit power to escape this state.
  • the received voltage value of the receiver is higher than the high voltage value V_high, the receiver enters a high power sub-state.
  • the transmitter may lower the transmission power to escape this state.
  • the receiver voltage value of the receiver is higher than the maximum voltage value V_max, an error state is entered.
  • the transmitter may change to an error state and immediately stop charging.
  • N charging in which one transmitter transmits power to a plurality of receivers may be performed.
  • the transmitter should adjust the transmission current value I_TX so that each of the plurality of receivers in the charged state maintains an appropriate reception voltage value V_RECT.
  • Each receiver in the charging state reports to the transmitter which device is in the low power state, the optimal power state, or the high power state, and the transmitter reports the transmit current value (I_TX) based on the reported power state of each receiver.
  • three multi-device power states may be defined based on the power state of each receiver, and the transmitter performs the following operation according to each state.
  • state 1 is that all the receivers in the charging state are in an optimal power state, and the transmitter does not adjust the transmission current value I_TX.
  • the second state (State 2) is that at least one receiver being charged is in a low power state, and the transmitter may increase the transmission current value I_TX.
  • the third state (State 3) is that at least one receiver being charged is in a high power state, and the transmitter may lower the transmission current value I_TX.
  • the transmitter current value I_TX of the transmitter is adjusted according to the defined multi-device power state while the plurality of receivers are charging, continuous oscillation may occur between the states. For example, when the transmitter increases the transmission current value I_TX in the second state in which at least one receiver is in the low power state, the receiver may enter the optimal power state. However, since the reception voltage value V_RECT of all the receivers being charged becomes high, other receivers may enter a high power state, which may cause the multi-device power state to enter a third state rather than the first state.
  • the transmitter lowers the transmit current value I_TX again to switch the multi-device power state that has entered the third state to the first state
  • the other device in the optimum power state is switched back to the low power state so that the multi-device power state is
  • the second state may be entered instead of the first state.
  • the transmitter collects the switching history of the multi-device power state and adjusts the transmission current value I_TX based on the current multi-device power state and the collected switching history.
  • the transmitter may not adjust to increase the transmission current value I_TX. In this case, when the transmitter raises the transmission current value I_TX, it is highly likely that the multi-device power state is switched back to the third state.
  • the transmitter when the multi-device power state is directly switched from the third state to the second state, the transmitter may not adjust the transmission current value I_TX for a preset time T_threshold, After T_threshold, when the multi-device power state is the second state, the transmission current value I_TX may be increased.
  • the preset time T_threshold may be set longer than a basic defined time required for the transmitter to report the power state of each receiver and adjust the transmission current value I_TX accordingly.
  • the transmitter may gradually increase the predetermined time T_threshold according to the number of oscillations of the second state and the third state. That is, when the multi-device power state is first switched from the third state to the second state, the transmitter may not adjust the transmission current value I_TX for the first preset time T_threshold_1, and the first preset time ( After T_threshold_1), when the multi-device power state is the second state, the transmission current value I_TX may be increased. However, when the multi-device power state immediately changes to the third state according to the increase in the transmission current value I_TX, the transmitter lowers the transmission current value I_TX again.
  • the transmitter has a second preset time T_threshold_2. Wait Here, the second preset time T_threshold_2 is longer than the first preset time T_threshold_1. After the second preset time T_threshold_2, if the multi-device power state is the second state, the transmitter may increase the transmission current value I_TX again. In this manner, when oscillation is repeated between the third state and the second state of the multi-device power state, the transmitter may gradually increase the waiting time in the second state without adjusting the transmission current value I_TX. . If the multi-device power state enters the first state, the transmitter resets the waiting time in the second state to the first preset time T_threshold_1.
  • the power state of each receiver based on the received voltage value is further subdivided, and the multi-device power state is adjusted based on the power state of each subdivided receiver.
  • 19 illustrates one embodiment of a power state of a granular receiver.
  • a high plus voltage value V_high_plus and a high minus voltage value V_high_minus may be defined as voltage values that are added or subtracted by a certain ratio or a predetermined level from the high voltage value V_high.
  • a low plus voltage value V_low_plus and a low minus voltage value V_low_minus may be defined as voltage values that are added or subtracted by a certain ratio or a predetermined level from the low voltage value V_low.
  • the transmitter adjusts the transmit current value I_TX based on which of the subdivided power state sections each charging receiver is in.
  • the transmitter may not increase the transmission current value I_TX when there is one or more receivers between the high negative voltage value V_high_minus and the high voltage value V_high in the second state. . This is because, when the transmitter increases the transmission current value I_TX, the reception voltage value V_RECT of the corresponding receiver may exceed the high voltage value V_high.
  • the transmitter includes the number of receivers (optimal_high receiver) between the high negative voltage value V_high_minus and the high voltage value V_high, the low negative voltage value V_low_minus, and the low voltage in the second state.
  • a difference in the number of receivers (low_high receivers) between the values V_low may be calculated, and it may be determined whether to increase the transmission current value I_TX based on the calculated difference value.
  • An Optimum High receiver may represent a receiver that is in an optimal power state but is more likely to transition to a higher power state if the transmitter's transmit current value (I_TX) is increased, while a low-high receiver is in a low power state but close to an optimal power state. It may represent a receiver that is receiving power.
  • the transmitter may not increase the transmission current value I_TX when the number of the optimum_high receivers is greater than (or more than or equal to) the number of the low_high receivers in the second state. On the other hand, if the number of low_high receivers is greater than or equal to (or more than) the number of optimal_high receivers, the transmission current value I_TX may be increased. However, when the reception voltage value V_RECT of the at least one receiver is lower than the low negative voltage value V_low_minus in the second state, the transmitter may increase the transmission current value I_TX regardless of the above-described conditions.
  • the transmitter may further include a total sum (optimum-high margin value) of the difference value V_high-V_RECT between the received voltage value V_RECT and the high voltage value V_high of the optimum_high receivers in the second state.
  • the total sum (low-optimum margin value) of the difference value V_low-V_RECT between the received voltage value V_RECT and the low voltage value V_low of the low_high receivers is compared, and the transmission current value is based on the comparison result. It may be determined whether to increase (I_TX).
  • the optimum-high margin can represent the margin of the received voltage rise of each receiver that can stay in the optimal power state without going into the high power state, and the low-optimal margin can be used to allow receivers in the low power state to transition to the optimal power state. It can represent the total sum of the voltage rise required for.
  • the transmitter may increase the transmission current value I_TX when the optimum-high margin value is greater than (or greater than or equal to) the low-optimal margin value in the second state.
  • the transmission current value I_TX may not be increased.
  • the reception voltage value V_RECT of the at least one receiver is lower than the low negative voltage value V_low_minus in the second state, the transmitter may increase the transmission current value I_TX regardless of the above-described conditions.
  • the transmitter may suspend charging of receivers in a specific condition for a predetermined time and first perform charging of other receivers.
  • the transmitter may include a receiver between the high negative voltage value V_high_minus and the high voltage value V_high (optimum high receiver), and a receiver between the low voltage value V_low and the low plus voltage value V_low_plus.
  • the charge of the Optimum-Low receiver may be suspended.
  • the receivers are in the optimal power state, but are more likely to switch to the high power state or the low power state, respectively, according to the adjustment of the transmitter current value I_TX.
  • the third embodiment of the present invention in the situation where one transmitter is transmitting power to a plurality of receivers, it is possible to adjust the resonance frequencies of the receivers in a specific condition.
  • 20 illustrates wireless charging efficiency according to a frequency of received power when the resonance frequency of the receiver is f_resonant. In magnetic resonance wireless charging, the charging efficiency should be increased by matching the resonance frequency between the transmitter and the receiver.
  • a receiver in a particular state may slightly reduce the charging efficiency by changing the resonance frequency of the device. That is, the optimum_high receiver may increase or decrease the resonance frequency by a predetermined frequency by adjusting the capacitance of the capacitor of the device or the inductance of the inductor.
  • the receiver leaves the Optimum High state, the receiver returns the resonance frequency of the device.
  • a method for detecting this and stopping transmission of power to the log object is required.
  • the log object is an object other than a defined receiver, and may include various metallic objects, such as keys, coins, etc., capable of absorbing at least a part of the transmission power of the transmitter.
  • the transmitter can use various methods to detect log objects located in the charging range of the device. For example, if the transmitter does not receive the communication response signal after the impedance change is detected, the transmitter may determine that the log object is placed.
  • the lost power value may be defined as a difference value P_TX_PTU-P_RX_PRU_Total of the sum of the transmit power value P_TX_PTU of the transmitter and the power consumption value P_RX_PRU_Total of each receiver, and the transmitter has a lost power value. If the value is more than the preset value, it can be determined that the log object is placed. If it is determined that the log object has been placed, the transmitter may enter an error state and stop power transmission. However, if a log object is placed in the charging slot with the receiver, a method for detecting this is needed.
  • the transmitter may detect a log object based on an impedance change amount after the receiver is placed in the charging slot. More specifically, the transmitter acquires the impedance change measurement Z_measured when the receiver is placed through the weak sensing signal. Next, the transmitter obtains the type information of the corresponding device from the receiver, and obtains the expected impedance change value Z_expected of the receiver based on the obtained type information. The transmitter calculates a difference value Z_mesured-Z_expected between the impedance change measurement value and the expected impedance change value, and determines that the receiver is placed together with the log object when the difference value is equal to or greater than a preset value.
  • the transmitter temporarily suspends the power transfer and switches to standby state to detect impedance change of only the second receiver. can do.
  • the transmitter may transmit the weak detection signal to obtain the summed impedance change measurement Z_measured of the first receiver and the second receiver.
  • the transmitter since the transmitter obtains the impedance change measurement value Z_measured for the corresponding device at the initial stage of charging of the first receiver, the transmitter may calculate the individual impedance change measurement value Z_measured of only the second receiver.
  • the transmitter obtains the impedance change expectation value Z_expected of the corresponding device based on the type information of the second receiver as described above.
  • the transmitter calculates a difference value Z_mesured-Z_expected between the impedance change measurement value of the second receiver and the expected impedance change value, and determines that the second receiver is placed together with the log object when the difference value is greater than or equal to a preset value.
  • This method can be used to determine whether the second receiver is placed with the log object even when another second receiver is additionally placed in the charging slot with any first receiver having completed charging being placed in the charging slot.
  • the log object may be detected by detecting a reverse loss power value from the receiver to the transmitter.
  • the transmitter and the receiver may each include a power transmission module and a power reception module.
  • the power transmission module of the receiver and the power receiving module of the transmitter are not for general power transmission, they may be implemented in a simplified circuit.
  • FIG. 21A illustrates a forward loss power detection method according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 21B illustrates a reverse loss power detection method.
  • forward loss power detection may be calculated by the following equation.
  • P_fwd_lost_pwr represents a forward loss power value
  • P_TX_PTU represents a transmit power value of the transmitter
  • P_RX_PRUk represents a received power value (or power consumption value) of the k-th receiver receiving the transmitter power
  • k is a value of 1 or more than n to be. That is, the forward loss power P_fwd_lost_pwr may be calculated by subtracting the sum of the received power values of each receiver from the transmit power value of the transmitter. As described above, the forward loss power detection method may measure how much loss power is generated compared to power transmission for all of the plurality of receivers being charged.
  • the reverse loss power detection may be calculated by the following equation for the receiver of the index k of the n receivers being charged.
  • P_rev_lost_pwr_k represents the reverse loss power value for the k-th receiver
  • P_TX_PRUk represents the transmit power value of the k-th receiver
  • P_RX_PTU_k represents the power reception value of the transmitter for the k-th receiver. That is, the transmitter may sequentially request power transmission for a plurality of receivers being charged, and measure a power reception value of the transmitter. If the difference between the reception value of the transmitter and the transmission value of the receiver is greater than or equal to the preset value, the transmitter may determine that the receiver is placed together with the log object. According to another embodiment, the transmitter may detect the log object using a combination of forward loss power sensing and reverse loss power sensing described above.
  • the transmitter has a log object placed in a slot other than the slot in which the charging receiver is placed. Can be determined.
  • the transmitter may stop power transmission for the slot through which the log object is determined to be placed.
  • a separate communication module may be used between the transmitter and the receiver for charging control, which is called an outband communication module.
  • an outband communication module In a situation where a plurality of transmitters perform power transmission to the receivers, since the communication range of the outband communication module is longer than the charging range of the transmitter, the receiver may be in communication with another transmitter that does not transmit power to the device. have. This is called cross connection.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating an embodiment of the present invention for detecting a cross connection situation.
  • the cross connection situation may be determined using the aforementioned forward loss power sensing method.
  • receiver 1 and receiver 2 are receiving power from transmitter 1, receiver 3 and receiver 4 from transmitter 2, respectively, but receiver 1, receiver 2, and receiver 3 are communicatively connected to transmitter 1, and receiver. 4 is in communication with transmitter 2.
  • the receiver 3 receives power from the transmitter 2, but the received power value of the receiver is reported to the transmitter 1 to which the communication connection is performed. Accordingly, the forward loss power value calculated by the transmitter 1 may be calculated to be lower than the actual loss power value.
  • the transmitter may determine a cross connection situation. For example, the transmitter may determine a cross connection situation when the forward loss power value is a negative value. If determined as a cross connection situation, the transmitter may switch to an error state and then open a new communication link with each receiver through initialization.
  • the transmitter may induce a change in the reception voltage value V_RECT of the receiver by making a small change in the transmission current value I_TX of the hard sensing signal or the power transmission signal. That is, the transmitter may transmit power in a power pattern assigned to each transmitter.
  • the power pattern may indicate information about a change in the transmission current value I_TX of the transmitter.
  • the power pattern is one of several patterns that can be detected by the receiver. The receiver reports the identifier of the detected power pattern to the transmitter.
  • transmitter 1 is transmitting power in power pattern 1
  • transmitter 2 is transmitting power in power pattern 2.
  • the receiver 3 receiving the power from the transmitter 2 returns an identifier for the power pattern 2 to the transmitter 1.
  • Transmitter 1 can detect that receiver 3, which returned an identifier for a power pattern that it did not transmit, is cross-connected. If determined as a cross connection situation, the transmitter may switch to an error state and then open a new communication link with each receiver through initialization.
  • the transmitter may transmit power in a specific power pattern selected from a plurality of power pattern candidate groups.
  • each transmitter may share information about a power pattern used by the corresponding transmitter so that power patterns of adjacent transmission periods do not overlap.
  • the transmitter may select a power pattern that is not used by an adjacent transmitter among the power pattern candidate groups as the power pattern of the corresponding transmitter.
  • the power pattern information being used by adjacent transmitters may be exchanged through communication in the transmission period, and according to another embodiment, may be estimated based on the power pattern identifier information reported by the receiver.
  • FIG. 24 illustrates an embodiment of a method of setting charging priorities for a plurality of receivers.
  • a method for increasing the priority of power transmission for a specific receiver may be needed. For example, for a receiver having a very low battery level or a receiver requiring fast charging at the request of a user, it is necessary to concentrate power transmission of a transmitter or adjust a transmitter parameter so that the receiver receives power optimally.
  • a plurality of receivers receiving power by one transmitter may have different charging priority information.
  • two levels of charging priority information are illustrated, and a receiver 1 and a receiver 2 have a high priority, and a receiver 3 has been assigned a low priority.
  • the present invention is not limited thereto, and charging priorities of two or more various levels may be defined.
  • the charging priority of each receiver may be determined according to various embodiments. For example, the charging priority of each receiver may be determined based on a user's setting, a remaining battery level, an emergency communication situation, a device type, a device type, a manufacturer's setting, and the like.
  • the charging priority of each receiver may be determined based on the direction information of the corresponding receiver.
  • the receiver may acquire direction information of the corresponding receiver through an internal sensor (eg, a gyro sensor, a geomagnetic sensor, a rotation sensor, etc.), and determine the charging priority based on the obtained direction information.
  • the direction information of each receiver may be determined based on the direction information relative to the transmitter, where the charging priority of the receiver is based on whether the display unit of the receiver is facing the transmitter or facing the transmitter. Can be determined.
  • the user can differentiate the charging priority for each receiver by changing the direction in which the receiver is placed in the transmitter according to the charging priority of each receiver.
  • different charging priorities may be assigned to each slot of a transmitter having a plurality of charging slots.
  • the transmitter may determine which slot a particular receiver is in by transmitting a sensing signal for each of the plurality of charging slots and obtaining information of receivers corresponding thereto.
  • the transmitter may receive charging priority information of each receiver using the above-described various methods, and adjust the amount of power transmitted to each receiver based on this. According to an embodiment, the transmitter may adjust the transmitted power by adjusting a time for transmitting power to each receiver based on the charging priority information.
  • the wireless power transmission method may include detecting a receiver (S110), establishing a communication connection (S120), and performing a wireless power transmission (S130).
  • S110 detecting a receiver
  • S120 establishing a communication connection
  • S130 performing a wireless power transmission
  • the transmitter may detect whether the receiver is located within a charging range (S110). To this end, the transmitter may enter a standby state and transmit a weak detection signal and a strong detection signal. The transmitter may detect whether the receiver is located within the charging range by detecting an impedance change according to the weak sensing signal. The transmitter may transmit a hard detection signal when the receiver is detected according to the weak detection signal. The receiver in the null state may receive the strong sensing signal and enter the booting state using a power received as the strong sensing signal to boot. In addition, the receiver enters the communication connection establishment state and transmits a connection request signal, and the transmitter also receives it and enters the connection communication connection establishment state. According to the present invention, the transmitter may transmit the weak detection signal and the strong detection signal according to the embodiment of FIGS. 7 to 16 described above.
  • a communication connection may be established between the transmitter and the receiver (S120).
  • the transmitter and the receiver may exchange information with each other to form a communication link.
  • the transmitter enters a power transmission state to transmit power, and the receiver may enter a charging state to receive power.
  • the receiver's battery is fully charged in the power transfer state and the charge state, the transmitter can terminate the wireless power transfer and go to standby.
  • the receiver may report the power state based on the received voltage value of the receiver to the transmitter, and the transmitter may determine and adjust the multi-device power state based on the power state of each receiver.
  • the transmitter may determine whether a log object is located within a charging range as described above in the embodiment of FIG. 21, and may stop power transmission when a log object is detected.
  • the transmitter may detect a cross connection situation between the transmitter and the receiver as in the embodiments of FIGS. 22 and 23, and may initialize a communication connection with the receiver when it is determined as a cross connection situation.
  • the charging priority for each receiver may be set as in the embodiment of FIG. 24.
  • 26 is a flowchart illustrating a method of transmitting a control signal by a wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention.
  • the transmitter performs wireless power transmission according to the embodiment described with reference to FIG. 25 (S210).
  • the transmitter may transmit wireless power simultaneously to a plurality of receivers.
  • the transmitter receives a user input for transmitting a control signal (S220).
  • the control signal may include various types of signals for activating or controlling the operation of the receiver.
  • the control signal may be a signal that activates the display unit of the receiver, a signal for temporarily releasing the wireless power transfer to at least one receiver during wireless charging, or a wireless power transfer to at least one receiver during wireless charging. It may include a signal for temporarily releasing and retransmitting.
  • the control signal may include a signal for requesting the battery charging information of the device from at least one receiver during wireless charging.
  • the control signal may include a signal for the receiver to display the battery charging information of the device, a signal for the receiver to display a message received by the device.
  • the user input is to trigger the transmission of the control signal of the transmitter, and may include various means such as button input, touch input, gesture input, voice input, gaze input, remote control input of a paired device, and the like.
  • the transmitter may sense various biometric information such as pupil recognition, fingerprint recognition, and face recognition, and receive the sensing result as a user input.
  • the transmitter transmits a control signal in response to the user input (S230).
  • the control signal includes a signal for activating or controlling the operation of the receiver.
  • the control signal may be transmitted to all the receivers being charged, all the receivers in which the communication link is established with the transmitters, or at least one receiver. If the transmitter selectively transmits a control signal to some of the plurality of receivers that are charging, the transmitter may transmit the control signal according to various embodiments. According to an embodiment, the transmitter may transmit a control signal based on a predetermined order, but may sequentially change a receiver to which the control signal is transmitted in response to a plurality of user inputs.
  • the transmitter may obtain information for determining a receiver to which the control signal is transmitted from the user input.
  • the user input may include information indicating which of a plurality of receivers the control signal is transmitted to, together with information for triggering the control signal transmission.
  • the user input may include a plurality of buttons and a plurality of touch areas corresponding to the plurality of receivers being charged, respectively, in the transmitter.
  • the user input may include a gesture input, a voice input, a gaze input, a pattern input, etc., for designating a specific receiver. It may be done.
  • the transmitter detects the user's biometric information, such as a pupil, a fingerprint, a face, and the like, and transmits a control signal to a receiver corresponding to the biometric information obtained from the charging receiver.
  • the transmitter may use a mapping table indicating biometric information of each receiver being charged and the user corresponding thereto.
  • the control signal may be a signal used for wireless power transmission between the transmitter and the receiver.
  • electromagnetic induction, magnetic resonance, or a combination thereof may be used for wireless power transmission between the transmitter and the receiver.
  • the control signal may be transmitted in a wireless charging control signal used in the wireless charging standard, for example, a signal such as BLE (Bluetooth Low Energy).
  • the control signal may use a frame structure, a bit allocation structure, or the like of the wireless charging control signal.
  • the receiver receiving the control signal may perform an operation based on the command of the control signal.
  • the receiver can turn on the display unit of the device.
  • the receiver may display a screen in a locked state or an unlocked state of the corresponding device.
  • the screen of the locked or unlocked state of the device may include at least one of battery charging information of the device, information indicating whether a message or a missed call is received.
  • the battery charge information may include at least one of battery remaining amount information and wireless charging state information of the corresponding device.
  • the wireless charging state information may be information representing at least one of a null state, a boot state, a charged state, and an error state. According to another embodiment, whether the corresponding device is charging is performed. It may also be information indicating.
  • the receiver may wirelessly transmit the signal according to the control signal. Switching of the state of charge can be performed.
  • the wireless charging state may include any one of a null state, a boot state, a charging state, and an error state as described above.
  • the display unit of the receiver can be activated when switching from a charged state to another state, or when switching from another state to a charged state.
  • the receiver may transmit the battery charging information of the corresponding device to the transmitter.
  • the transmitter receiving the battery charging information from the receiver may display the remaining battery information and / or the wireless charging state information of the receiver to the display unit of the corresponding device.
  • the receiver may selectively display specific information based on the control signal transmitted by the transmitter. For example, when the control signal includes a signal for requesting display of the battery charging information of the receiver, the receiver may display a screen indicating the battery charging information on the display unit. The screen indicating the battery charging information may be a screen different from that of the lock state or the unlock state of the corresponding device. According to another embodiment, when the control signal includes a signal for requesting the display of the battery charging information of the receiver, the receiver may display a screen of the locked state or the unlocked state of the corresponding device. The screen of the locked state or unlocked state may include battery charging information of the corresponding device. In addition, when the control signal includes a signal for requesting display of the received message of the receiver, the receiver may display the received message to the display unit. Such messages may include SMS, MMS, SNS messages and various other types of mobile messages.
  • the transmitter may transmit the control signal and the biometric information of the user corresponding thereto to all receivers being charged or to all receivers having a communication link established with the transmitter.
  • Each receiver receiving the control signal and the biometric information checks whether the received biometric information matches the preset biometric information of the device, and performs the above-described operation in response to the received control signal only when the biometric information matches. Can be done. However, if the biometric information does not match, it may not respond to the received control signal.
  • the feedback information indicates information displayed by the receiver or the transmitter in response to the control signal described above in the embodiment of FIG. 26. That is, the feedback information may include a display screen of the receiver, battery charging information of the receiver, or information indicating whether a message / missed call is received.
  • the feedback information may be output to the display unit 1170 of the transmitter 1100.
  • the control signal of the transmitter 1100 includes a signal for requesting battery charge status of the receiver 1200
  • the receiver 1200 may transmit the battery charge information of the corresponding device to the transmitter. have.
  • the transmitter 1100 receiving the battery charging information from the receiver 1200 may output the remaining battery information and / or the wireless charging state information of the receiver 1200 to the display unit 1170 of the corresponding device.
  • the display unit 1280 of the receiver 1200 checks the battery charging information of the corresponding device, a user interface for each device may not be uniform.
  • the user interface of each device is mounted on the transmitter 1100. Since the battery charging information is checked by the display unit 1170, the battery remaining amount and / or the wireless charging state of the plurality of receivers 1200 may be confirmed by a unified interface. In addition, when the receiver 1200 that is not equipped with its own display unit is receiving power from the transmitter 1100, the battery level of the receiver 1200 and / or the wireless charging of the receiver 1200 through the display unit 1170 of the transmitter 1100. You can check the status.
  • FIG. 27B is a diagram illustrating a second example of displaying feedback information.
  • feedback information may be displayed through the display unit 1170 connected to the transmitter 1100 by wire or wirelessly. In this case, feedback information may be checked even when the user is far from the transmitter 1100 and the receiver 1200.
  • the feedback information may be output to the display unit 1280 of each receiver 1200.
  • the control signal of the transmitter 1100 includes a signal for activating the display unit 1280 of the receiver 1200
  • the receiver 1200 may output a screen in which the device is locked or unlocked. have.
  • the control signal includes a signal for temporarily releasing wireless power transmission to the receiver 1200 or a signal for temporarily releasing and retransmitting wireless power transmission to the receiver 1200
  • the receiver 1200 may perform the switching of the wireless charging state according to the control signal, and output information indicating the switched wireless charging state and / or battery remaining amount information to the display unit 1280.
  • the receiver 1200 may display the battery charging information on the display unit 1280. In this case, the receiver 1200 may display the battery charging information through the screen of the locked state or the unlocked state of the device, and may display the battery charging information on a separate screen as described above.
  • the control signal includes a signal for requesting the display of the received message of the receiver 1200
  • the receiver 1200 may display the received message on the display unit 1280.
  • the transmitter 1100 may provide a user interface 1175 for triggering control signal transmission.
  • the user interface 1175 may include a button, a touch panel, a camera unit, a microphone unit, and the like, but is not limited thereto.
  • the transmitter 1100 may transmit a control signal to at least one of the plurality of receivers 1200a, 1200b, and 1200c according to various embodiments of the present disclosure.
  • a control signal of the transmitter 1100 includes a signal for requesting display of battery charge information of the receiver 1200.
  • the control signal is transmitted to all receivers 1200a, 1200b, and 1200c in which a communication link is established with the transmitter 1100.
  • Each receiver 1200a, 1200b, or 1200c receiving the control signal may output battery charging information of the corresponding device to the display units 1280a, 1280b, and 1280c of the corresponding device, respectively.
  • the battery charging information may include at least one of battery remaining amount information and wireless charging state information of the corresponding device.
  • the control signal includes a signal for requesting the display of the battery charging information of the receiver 1200 in the embodiment of FIG.
  • the present invention is not limited thereto and according to the above-described various embodiments, feedback information is provided. May be output to the display units 1280a, 1280b, and 1280c of the receivers 1200a, 1200b, and 1200c.
  • various state information of the plurality of receivers 1200a, 1200b, and 1200c that are being wirelessly charged may be confirmed using the user interface 1175 of the transmitter 1100.
  • the wireless power transfer method may be performed by omitting some of the above-described steps, and the above-described steps may only be performed in the order described. It is also possible that the steps described later are performed earlier than the steps described first.
  • the present invention can be applied to a wireless power transmitter, a wireless power receiver, and various devices related to wireless power transfer.

Abstract

본 발명은 무선 전력 전송 장치에서 무선 전력 수신 장치의 충전 상태 확인 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선 전력 전송을 효율적으로 수행 및 제어하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명은, 무선 전력 전송 장치의 무선 충전 범위 내에 적어도 하나의 무선 전력 수신 장치가 위치하는지 여부를 판별하는 대기 상태와, 상기 대기 상태에서 적어도 하나의 무선 전력 수신 장치가 감지될 경우 해당 무선 전력 수신 장치로 전력을 전송하는 전력 전송 상태를 포함하며, 상기 대기 상태는 약감지 신호와 강감지 신호를 주기적으로 송출하는 제1 대기 상태, 상기 약감지 신호의 송출 주기 및 상기 강감지 신호의 송출 주기 중 적어도 하나가 상기 제1 대기 상태와 다른 제2 대기 상태를 포함하고, 무선 전력 전송 장치의 제1 대기 상태 및 제2 대기 상태 중 어느 하나의 상태를 판별하는 단계; 및 상기 판별된 대기 상태에 기초하여 약감지 신호 및 강감지 신호를 송출하는 단계;를 포함하되, 상기 제2 대기 상태에서의 약감지 신호 송출 주기는 상기 제1 대기 상태에서의 약감지 신호 송출 주기보다 긴 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 방법을 제공한다.

Description

무선 전력 전송 장치 및 무선 전력 전송 방법
본 발명은 무선 전력 전력 전송 장치 및 무선 전력 전송 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선 전력 전송을 효율적으로 수행 및 제어하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
무선 전력 전송 기술은 전원 소스와 전자 기기 사이에 무선으로 전력을 전달하는 기술이다. 일 예로 무선 전력 전송 기술을 이용하면 스마트폰이나 태블릿 등의 이동 단말기를 무선 충전 패드 상에 올려놓는 것만으로 이동 단말기의 배터리를 충전할 수 있어 기존의 유선 충전 커넥터를 이용하는 유선 충전 환경에 비해 보다 뛰어난 이동성과 편의성 그리고 안전성을 제공할 수 있다. 이러한 무선 전력 전송 기술은 이동 단말기의 무선 충전 이외에도 향후 가전 제품, 전기 자동차를 비롯하여 의료, 레저, 로봇 등의 다양한 분야에서 기존의 유선 전력 전송 환경을 대체할 것으로 주목받고 있다.
무선 전력 전송 기술은 전자기파 방사를 이용한 기술과 전자기 유도 현상을 이용한 기술로 분류될 수 있는데, 전자기파 방사를 이용하는 기술은 공기 중에서 소모되는 방사 손실(radiation loss)에 따른 효율의 한계를 가지고 있어 최근에는 주로 전자기 유도 현상을 이용한 기술이 많이 연구되고 있다.
전자기 유도 현상을 이용한 무선 전력 전송 기술은 크게 전자기 유도(inductive coupling) 방식과 자기 공명(resonant magnetic coupling) 방식으로 분류된다.
전자기 유도 방식은 전송 측의 코일과 수신 측의 코일 간의 전자기 결합에 따라 전송 측 코일에서 발생시킨 자기장으로 인해 수신 측 코일에 유도되는 전류를 이용하여 에너지를 전송하는 방식이다. 전자기 유도 방식의 무선 전력 전송 기술은 전송 효율이 높은 장점을 가지고 있으나, 전력 전송 거리가 수 mm로 제한될 뿐 아니라 코일 간의 정합에 매우 민감하여 위치 자유도가 현저히 낮은 단점을 가지고 있다.
자기 공명 방식은 2005년 MIT의 마린 솔라비치 교수가 제안한 기술로서, 전송 측 코일과 수신 측 코일 간의 공진 주파수로 인가된 자기장에 의해 전송 측과 수신 측 양단에 자기장이 집중되는 현상을 이용하여 에너지를 전송하는 방식이다.
자기 공명 방식은 전자기 유도 방식에 비해 비교적 긴 수십 cm에서 수 m에 이르는 거리까지 에너지를 전송하는 것이 가능할 뿐 아니라 동시에 여러 대의 기기로 전력을 전송하는 것이 가능하여 진정한 코드프리(cord-free)를 구현할 무선 전력 전송 기술로 기대를 받고 있다.
본 발명의 일 과제는, 무선 전력 전송 장치의 대기 상태에서 약감지 신호 및/또는 강감지 신호의 송출로 인한 대기 전력 소모를 감소시키는 것이다.
본 발명의 다른 과제는, 무선 전력 전송 장치가 복수의 무선 전력 수신 장치에 전력을 전송할 때 발생할 수 있는 다양한 상황에 대한 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 과제는, 무선 전력 전송 장치에서 복수의 무선 전력 수신 장치를 효율적으로 컨트롤할 수 있는 방법을 제공하기 위한 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치의 무선 전력 전송 방법은, 상기 무선 전력 전송 장치의 무선 충전 범위 내에 적어도 하나의 무선 전력 수신 장치가 위치하는지 여부를 판별하는 대기 상태와, 상기 대기 상태에서 적어도 하나의 무선 전력 수신 장치가 감지될 경우 해당 무선 전력 수신 장치로 전력을 전송하는 전력 전송 상태를 포함하며, 상기 대기 상태는 약감지 신호와 강감지 신호를 주기적으로 송출하는 제1 대기 상태, 상기 약감지 신호의 송출 주기 및 상기 강감지 신호의 송출 주기 중 적어도 하나가 상기 제1 대기 상태와 다른 제2 대기 상태를 포함하고, 무선 전력 전송 장치의 제1 대기 상태 및 제2 대기 상태 중 어느 하나의 상태를 판별하는 단계; 및 상기 판별된 대기 상태에 기초하여 약감지 신호 및 강감지 신호를 송출하는 단계;를 포함하되, 상기 제2 대기 상태에서의 약감지 신호 송출 주기는 상기 제1 대기 상태에서의 약감지 신호 송출 주기보다 긴 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치의 무선 전력 전송 방법은, 상기 무선 전력 전송 장치의 무선 충전 범위 내에 적어도 하나의 무선 전력 수신 장치가 위치하는지 여부를 판별하는 대기 상태와, 상기 대기 상태에서 적어도 하나의 무선 전력 수신 장치가 감지될 경우 해당 무선 전력 수신 장치로 전력을 전송하는 전력 전송 상태를 포함하며, 기 설정된 제1 송출 주기에 따라 약감지 신호를 송출하는 단계; 및 기 설정된 제2 송출 주기에 따라 복수의 강감지 신호로 이루어진 강감지 신호 세트를 송출하는 단계;를 포함하되, 상기 제2 송출 주기는 제1 송출 주기보다 길며, 상기 강감지 신호 세트를 송출하는 단계는 서로 다른 전송 전류값을 갖는 복수의 강감지 신호를 전송 전류값의 오름 차순으로 송출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 무선 전력 전송 장치에 대한 복수의 대기 상태가 정의되고 각 대기 상태에 따라 약감지 신호와 강감지 신호의 송출이 조절될 수 있다. 따라서, 무선 전력 전송 장치는 감지 신호의 송출로 인한 전력 소모를 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 다양한 타입의 무선 전력 수신 장치를 위한 감지 신호가 정의될 수 있으며, 이를 통해 무선 전력 전송 장치는 복수의 타입의 무선 전력 수신 장치와 호환되어 무선 전력 전송을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 복수의 무선 전력 수신 장치에게 전력을 전송할 때 발생할 수 있는 전력 상태의 오실레이션 상황, 디바이스간의 크로스 커넥션 상황 등을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 무선 전력 전송 장치에 로그 오브젝트가 놓여진 경우 이를 효율적으로 감지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 무선 전력 수신 장치에게 전력을 전송할 때 각 수신 장치 별로 충전 우선 순위를 설정할 수 있으며, 이에 따라 수신 장치별로 전력 전송을 차등화할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 무선 전력 전송 시 한 개의 무선 전력 전송 장치로부터 전력을 전송 받고 있는 다수의 무선 전력 수신 장치의 충전 상태를 한 번에 확인할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 시스템을 나타낸 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치를 나타낸 블록도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치를 나타낸 블록도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치의 분류를 나타낸 표.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치의 분류를 나타낸 표.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치의 상태 흐름을 나타낸 도면.
도 7 내지 도 12는 전송기의 제1 대기 상태 또는 제2 대기 상태에서의 감지 신호 전송 방법의 다양한 실시예들을 도시한 도면.
도 13 내지 도 16은 전송기의 감지 신호 전송 방법의 또 다른 실시예들을 도시한 도면.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치의 상태 흐름을 나타낸 도면.
도 18은 무선 전력의 전송 시 무선 전력 수신 장치에서 수신되는 전력을 예시한 도면.
도 19 및 도 20은 하나의 전송기가 복수의 수신기에 전력을 전송하기 위한 다양한 실시예를 나타낸 도면.
도 21은 본 발명의 실시예에 따른 로그 오브젝트 감지 방법을 나타낸 도면.
도 22 및 도 23은 크로스 커넥션 상황을 감지하기 위한 본 발명의 실시예들을 나타낸 도면.
도 24는 복수의 수신기에 대한 충전 우선 순위를 설정하는 방법의 일 실시예를 나타낸 도면.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 방법을 나타낸 순서도.
도 26은 본 발명의 실시예에 따라, 무선 전력 전송기가 컨트롤 신호를 전송하는 방법을 나타낸 순서도.
도 27은 전송기의 컨트롤 신호에 대응하는 피드백 정보를 디스플레이 하는 다양한 실시예를 나타낸 도면.
도 28은 본 발명의 실시예에 따라 전송기가 전송한 컨트롤 신호에 대응하여 복수의 수신기가 피드백 정보를 디스플레이 하는 모습을 나타낸 도면.
본 명세서에 기재된 실시예는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 명확히 설명하기 위한 것이므로, 본 발명이 본 명세서에 기재된 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 본 발명의 사상을 벗어나지 아니하는 수정예 또는 변형예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하여 가능한 현재 널리 사용되고 있는 일반적인 용어를 선택하였으나 이는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 의도, 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 다만, 이와 달리 특정한 용어를 임의의 의미로 정의하여 사용하는 경우에는 그 용어의 의미에 관하여 별도로 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가진 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 한다.
본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명을 용이하게 설명하기 위한 것으로 도면에 도시된 형상은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 필요에 따라 과장되어 표시된 것일 수 있으므로 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니다. 본 명세서에서 본 발명에 관련된 공지의 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 이에 관한 자세한 설명은 필요에 따라 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 시스템(1000)을 나타낸 블록도이다. 도 1을 참조하면, 무선 전력 시스템(1000)은 무선 전력 전송 장치(1100, 이하 ‘전송기’라고 함) 및 무선 전력 수신 장치(1200, 이하 ‘수신기’라고 함)를 포함한다.
무선 전력 시스템(1000)에서 무선 전력은 전송기(1100)로부터 수신기(1200)로 전달된다. 전송기(1100)는 외부의 전원 소스로부터 전원을 인가받아 자기장을 발생시킨다. 수신기(1200)는 발생된 자기장을 이용하여 무선으로 전력을 수신받는다.
또 무선 전력 시스템(1000)에서 전송기(1100)와 수신기(1200)는 데이터를 송수신할 수 있다. 데이터에는 무선 전력 전송에 필요한 정보는 물론 이외에도 다양한 부가 정보가 포함될 수 있다. 여기서, 통신은 전송기(1100)와 수신기(1200) 간에 양방향 통신이거나, 전송기(1100)에서 수신기(1200)로 또는 수신기(1200)에서 전송기(1100)로 데이터가 전달되는 일방향 통신일 수 있다. 또 전송기(1100)와 수신기(1200) 간의 통신은 무선 전력 전송에 이용되는 자기장을 이용하는 인-밴드 통신(in-band communication)이나 별도의 통신 캐리어를 이용하는 아웃-밴드 통신(out-band communication) 중 적어도 어느 하나의 방식에 따라 수행될 수 있다.
전송기(1100)는 이동형 또는 고정형으로 제공될 수 있다. 이동형인 전송기(1100)는 충전 패드와 같이 이동 가능한 무게나 크기의 이동형 장치로 구현되거나 노트북 컴퓨터와 같은 휴대 기기의 일부로 구현될 수 있다. 고정형의 예로는 실내의 천장이나 벽면 또는 테이블 등의 가구에 임베디드(embedded)되는 형태, 실외의 주차장, 버스 정류장이나 지하철역 등에 임플란트 형식으로 설치되는 형태, 차량이나 기차 등의 운송 수단에 설치되는 형태 등이 있다.
수신기(1200)는 배터리(1270)를 구비하는 각종 전자 기기 및 무선으로 전원을 공급받아 구동될 수 있는 각종 가전 기기를 포함하는 포괄적인 개념으로 해석되어야 한다. 수신기(1200)의 대표적인 예로는, 이동 단말기(portable terminal), 휴대 전화기(cellular phone), 스마트폰(smart phone), 개인 정보 단말기(PDA: Personal Digital Assistant), 휴대 미디어 플레이어(PMP: Portable Media Player), 와이브로 단말기(Wibro terminal), 태블릿(tablet), 패블릿(pablet), 노트북(notebook), 디지털 카메라, 네비게이션 단말기, 텔레비전, 전기차량(EV: Electronic Vehicle) 등이 있다.
무선 전력 시스템(1000)에서 전송기(1100)와 수신기(1200)는 각각 하나 또는 복수로 구성될 수 있다. 도 1에서는 전송기(1100)와 수신기(1200)가 일대일로 전력을 주고 받는 것으로 표현되고 있으나, 하나의 전송기(1100)가 복수의 수신기(1200)에 무선 전력을 전송하거나, 반대로 복수의 전송기(1100)가 하나 또는 복수의 수신기(1200)에 무선 전력을 전송하는 것도 가능하다. 특히, 자기 공명 방식을 이용하는 경우에는 동시 전송 방식이나 시분할 전송 방식을 응용하여 하나의 전송기(1100)가 동시에 여러 대의 수신기(1200)에 전력을 전송할 수 있다.
한편, 도 1에는 생략되어 있으나, 무선 전력 시스템(1000)에는 무선 전력 전송 거리를 증대시키기 위한 중계기(relay)가 더 포함될 수 있다. 중계기로는 LC회로로 구현되는 패시브 타입의 공진 루프가 이용될 수 있다. 이러한 공진 루프는 대기 중으로 방사되는 자기장을 집속하여 무선 전력 전송 거리를 증대시킬 수 있다. 동시에 여러 대의 중계기를 이용하여 보다 넓은 무선 전력 전송 커버리지를 확보하는 것도 가능하다. 또한, 도 1에서는 무선 전력이 전송기(1100)에서 수신기(1200)로 전달되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 다양한 실시예에 따라 수신기(1200)에서 전송기(1100)로 무선 전력이 전달될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전송기를 나타낸 블록도이다. 도 2를 참조하면, 전송기(1100)는 전력 공급 모듈(1110), 파워 앰프(1120), 매칭 회로(1130), 전송 코일(1140), 통신 모듈(1150) 및 제어 모듈(1160)을 포함할 수 있다. 전송기(1100)는 무선으로 전력을 전송할 수 있다.
전력 공급 모듈(1110)은 외부의 전원 소스로부터 인가되는 전원을 이용하여 전송 전력을 생성할 수 있다. 전력 공급 모듈(1110)은 AC-DC 변환기(1112) 및 발진기(1114)를 포함할 수 있다.
AC-DC 변환기(1112)는 교류 전력을 직류 전력으로 변환할 수 있다. AC-DC 변환기(1112)는 외부의 전원 소스로부터 교류 전력을 입력받고, 입력된 교류 전력의 파형을 직류 파형으로 변환하여 출력한다. 또 AC-DC 변환기(1112)는 출력하는 직류 전력의 전압값을 조정할 수 있다.
발진기(1114)는 직류 전력을 원하는 특정 주파수의 교류 전력으로 변환할 수 있다. 발진기(1114)는 AC-DC 변환기(1112)가 출력하는 직류 전력을 입력받고, 입력된 직류 전력을 특정 주파수의 교류 전력으로 변환하여 출력한다. 일 실시예에 따르면, 상기 특정 주파수는 전송기(1100)의 공진 주파수일 수 있다. 물론, 발진기(1114)가 반드시 공진 주파수를 발진해야 하는 것은 아니며, 원하는 임의의 주파수를 발진하는 것도 가능하다.
파워 앰프(1120)는 전력의 전압 또는 전류를 증폭시킬 수 있다. 파워 앰프(1120)는 발진기(1114)가 출력하는 특정 주파수의 교류 전력을 입력받고, 입력된 특정 주파수의 교류 전력의 전압 또는 전류를 증폭시켜 출력한다. 매칭 회로(1130)는 임피던스의 정합을 수행할 수 있다. 매칭 회로(1130)는 캐패시터, 인덕터 및 이들의 연결을 스위칭하는 스위칭 소자를 포함할 수 있다. 임피던스의 정합은 전송 코일(1140)을 통해 전송되는 무선 전력의 반사파를 검출하고, 검출된 반사파에 기초하여 스위칭 소자를 스위칭하여 캐패시터나 인덕터의 연결 상태를 조정하거나 캐패시터의 캐패시턴스를 조정하거나 인덕터의 인덕턴스를 조정함으로써 수행될 수 있다.
전송 코일(1140)은 교류 전력을 이용하여 전자기장을 발생시킬 수 있다. 전송 코일(1140)은 파워 앰프(1120)에서 출력되는 특정 주파수의 교류 전력을 인가받고, 이에 따라 특정 주파수의 자기장을 발생시킬 수 있다. 발생된 자기장은 대기로 방사되는데, 수신기(1200)는 이를 수신하여 전류를 생성하게 된다. 다시 말해 전송 코일(1140)은 무선으로 전력을 전송하는 것이다. 이러한 전송 코일(1140)은 코일 형태로 제공될 수 있으며, 자기 공명 방식을 이용하는 경우 전송 코일(1140)는 공진기로 구현될 수 있다.
한편, 도 2에는 도시되지 않았으나 전송기(1100)는 통신 안테나를 더 포함할 수도 있다. 통신 안테나는 자기장 통신 이외의 통신 캐리어를 이용하여 통신 신호를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 통신 안테나는 와이파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), 블루투스 로에너지(BLE: Bluetooth Low Energy), 직비(ZigBee), NFC(Near Field Communication) 등의 통신 신호를 송수신 할 수 있다.
통신 모듈(1150)은 수신기(1200) 또는 다른 전송기(1100)와 정보를 송수신할 수 있다. 통신 모듈(1150)은 인-밴드 통신 모듈 또는 아웃-밴드 통신 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
인-밴드 통신 모듈은 특정 주파수를 중심 주파수로 하는 자기파를 이용하여 정보를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 통신 모듈(1150)은 자기파에 정보를 실어 전송 코일(1140)를 통해 송신하거나 또는 정보가 담긴 자기파를 전송 코일(1140)를 통해 수신함으로써 인-밴드 통신을 수행할 수 있다. 이때, 이진 위상 편이(BPSK: binary phase shift keying) 또는 진폭 편이(ASK: amplitude shift keying) 등의 변조 방식과 맨체스터(Manchester) 코딩 또는 넌 제로 복귀 레벨(NRZ-L: non-return-to-zero level) 코딩 등의 코딩 방식을 이용하여 자기파에 정보를 담거나 정보가 담긴 자기파를 해석할 수 있다. 이러한 인-밴드 통신을 이용하면 통신 모듈(1150)은 수 kbps의 데이터 전송율로 수 미터에 이르는 거리까지 정보를 송수신할 수 있다.
아웃-밴드 통신 모듈은 통신 안테나를 통해 아웃-밴드 통신을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 통신 모듈(1150)은 근거리 통신 모듈로 제공될 수 있다. 근거리 통신 모듈의 예로는 와이파이, 블루투스, 블루투스 LE, 직비, NFC 등의 통신 모듈(1150)이 있다. 한편, 통신 모듈(1150)이 통신 안테나 대신 유선망을 통해 통신을 수행하는 것도 가능하다. 예를 들어 통신 모듈(1150)은 유선 랜(LAN: Local Area Network) 또는 전력선 통신(PLC: Power Line communication)을 통해 통신을 수행할 수도 있다.
제어 모듈(1160)은 전송기(1100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 제어 모듈(1160)은 각종 정보의 연산 및 처리를 수행하고, 전송기(1100)의 각 구성 요소를 제어할 수 있다.
제어 모듈(1160)은 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합을 이용하여 컴퓨터나 이와 유사한 장치로 구현될 수 있다. 하드웨어적으로 제어 모듈(1160)은 마이크로 콘트롤러와 같이 전기적인 신호를 처리하여 제어 기능을 수행하는 전자 회로 형태로 제공될 수 있으며, 소프트웨어적으로는 하드웨어적인 제어 모듈(1160)을 구동시키는 프로그램 형태로 제공될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기를 나타낸 블록도이다. 도 3을 참조하면, 수신기(1200)는 수신 코일(1210), 매칭 회로(1220), 정류기(1230), DC-DC 변환기(1240), 배터리(1270), 통신 모듈(1250) 및 제어 모듈(1260)을 포함할 수 있다. 수신기(1200)는 무선으로 전력을 수신할 수 있다.
수신 코일(1210)은 전송기(1100)에서 전송되는 무선 전력을 수신할 수 있다. 수신 코일(1210)은 전송 코일(1140)에서 방사되는 자기장을 이용하여 전력을 수신할 수 있다. 여기서, 특정 주파수가 공진 주파수인 경우에는 전송 코일(1140)과 수신 코일(1210) 간에 자기 공명 현상이 발생하여 보다 효율적으로 전력을 전달받을 수 있다. 이러한 수신 코일(1210)은 코일 형태로 제공될 수 있으며, 자기 공명 방식을 이용하는 경우 수신 코일(1210)은 공진기로 구현될 수 있다.
매칭 회로(1220)는 수신기(1200)의 임피던스를 조정할 수 있다. 매칭 회로(1220)는 캐패시터, 인덕터 및 이들의 조합을 스위칭하는 스위칭 소자로 구성될 수 있다. 임피던스의 정합은 수신되는 무선 전력의 전압값이나 전류값, 전력값, 주파수값 등에 기초하여 매칭 회로(1220)를 구성하는 회로의 스위칭 소자를 제어함으로써 수행될 수 있다.
정류기(1230)는 수신된 무선 전력을 정류하여 교류에서 직류로 변환할 수 있다. 정류기(1230)는 다이오드나 트랜지스터를 이용하여 교류를 직류로 변환하고, 캐패시터와 저항을 이용하여 이를 평활할 수 있다. 정류기(1230)로는 브릿지 회로 등으로 구현되는 전파 정류기, 반파 정류기, 전압 체배기 등이 이용될 수 있다.
DC-DC 변환기(1240)는 정류된 직류 전력의 전압을 원하는 레벨로 변환하여 출력할 수 있다. 정류기(1230)에서 정류된 직류 전원의 전압값이 배터리(1270)의 충전이나 전자 기기의 구동에 요구되는 전압값에 비하여 크거나 작은 경우에 DC-DC 변환기(1240)는 정류된 직류 전원의 전압값을 원하는 전압으로 변경할 수 있다.
배터리(1270)는 DC-DC 변환기(1240)로부터 출력되는 전력을 이용하여 에너지를 저장할 수 있다. 한편, 수신기(1200)에 배터리(1270)가 반드시 포함되어야 하는 것은 아니다. 예를 들어, 배터리(1270)는 탈부착이 가능한 형태의 외부 구성으로 제공될 수 있다. 다른 예로, 수신기(1200)에는 전자 기기의 다양한 동작을 구동하는 구동 수단이 배터리(1270) 대신 포함될 수도 있다.
한편, 도 3에는 도시되지 않았으나 수신기(1200)는 통신 안테나를 더 포함할 수도 있다. 통신 안테나는 자기장 통신 이외의 통신 캐리어를 이용하여 통신 신호를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 통신 안테나는 와이파이, 블루투스, 블루투스 LE, 직비, NFC 등의 통신 신호를 송수신 할 수 있다.
통신 모듈(1250)은 전송기(1100)와 정보를 송수신할 수 있다. 통신 모듈(1250)은 인-밴드 통신 모듈 또는 아웃-밴드 통신 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
인-밴드 통신 모듈은 특정 주파수를 중심 주파수로 하는 자기파를 이용하여 정보를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 통신 모듈(1250)은 자기파에 정보를 실어 수신 코일(1210)을 통해 송신하거나 또는 정보가 담긴 자기파를 수신 코일(1210)을 통해 수신함으로써 인-밴드 통신을 수행할 수 있다. 이때, 이진 위상 편이(BPSK: binary phase shift keying) 또는 진폭 편이(ASK: amplitude shift keying) 등의 변조 방식과 맨체스터(Manchester) 코딩 또는 넌 제로 복귀 레벨(NRZ-L: non-return-to-zero level) 코딩 등의 코딩 방식을 이용하여 자기파에 정보를 담거나 정보가 담긴 자기파를 해석할 수 있다. 이러한 인-밴드 통신을 이용하면 통신 모듈(1250)은 수 kbps의 데이터 전송율로 수 미터에 이르는 거리까지 정보를 송수신할 수 있다.
아웃-밴드 통신 모듈은 통신 안테나를 통해 아웃-밴드 통신을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 통신 모듈(1250)은 근거리 통신 모듈로 제공될 수 있다. 근거리 통신 모듈의 예로는 와이파이, 블루투스, 블루투스 LE, 직비, NFC 등의 통신 모듈(1250)이 있다.
제어 모듈(1260)은 수신기(1200)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 제어 모듈(1260)은 각종 정보의 연산 및 처리를 수행하고, 수신기(1200)의 각 구성 요소를 제어할 수 있다.
제어 모듈(1260)은 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합을 이용하여 컴퓨터나 이와 유사한 장치로 구현될 수 있다. 하드웨어적으로 제어 모듈(1260)은 마이크로 콘트롤러와 같이 전기적인 신호를 처리하여 제어 기능을 수행하는 전자 회로 형태로 제공될 수 있으며, 소프트웨어적으로는 하드웨어적인 제어 모듈(1260)을 구동시키는 프로그램 형태로 제공될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기의 분류를 나타낸 표이다.
수신기(1200)는 디바이스의 종류에 따라 디바이스에 탑재된 배터리(1270)의 규격, 배터리(1270)의 충전에 필요한 충전 전력, 디바이스의 구동에 필요한 구동 전력이 상이할 수 있다. 이를 고려하여 수신기(1200)는 정격 수신 전력(Power_Rx)에 따라 몇 가지 타입으로 분류될 수 있다. 여기서, 정격 수신 전력은 무선 전력을 수신한 수신 코일(1210)에서 출력되는 전력값에 기초하여 정의될 수 있다. 일반적으로 정격 수신 전력은 배터리(1270)에 전달되는 과정에서 매칭 회로(1220)나 정류기(1230) 또는 DC-DC 변환기(1240)를 거치면서 발생하는 전압 강하로 인하여 일부가 손실되므로 정격 수신 정력은 최소 충전 전력이나 최소 구동 전력보다는 큰 전력으로 설정되어야 한다. 예를 들어, 스마트폰의 충전 전력이나 구동 전력이 5W인 경우에 스마트폰의 정격 수신 전력은 그보다 약 20~30% 가량 큰 6~6.5W 가량으로 설정될 수 있다.
일 예에 따르면, 수신기(1200)는 제1 타입 내지 제6 타입으로 분류될 수 있다. 제1 타입은 헤드폰(블루투스 헤드셋), 이어폰이나 그 밖의 저전력 주변 기기 등의 디바이스 종류에 관한 것으로서, 정격 수신 전력이 약 1W일 수 있다. 제2 타입은 피쳐폰에 관한 것으로서, 정격 수신 전력이 3.5W일 수 있다. 제3 타입은 스마트폰에 관한 것으로서, 정격 수신 전력이 약 6.5W일 수 있다. 제4 타입 내지 제 6타입은 각각 패블릿, 태블릿, 노트북에 관한 것으로서, 정격 수신 전력은 각각 10W, 15W, 30W일 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전송기의 분류를 나타낸 표이다.
수신기(1200)와 마찬가지로, 전송기(1100)는 최대 전송 전력(Power_Tx)에 따라 분류될 수 있다. 또 전송기(1100)가 충전을 지원하는 수신기 타입이나 동시에 충전 가능한 수신기 개수(이하 ‘슬롯 개수’라고 함)는 최대 전송 전력에 따라 설정될 수 있다. 여기서, 최대 전송 전력은 무선 전력을 전송하는 전송 코일(1140)로 입력되는 전력값에 기초하여 정의될 수 있다. 일반적으로 무선 전력은 전송 과정에서 자기장의 방사 효율 등에 의해 손실될 수 있으므로 최대 전송 전력은 지원하는 수신기 타입이나 지원하는 슬롯 개수에 따라 수신기(1200)에서 요구하는 정격 수신 전력의 합보다 큰 전력으로 설정되어야 한다. 예를 들어, 피쳐폰(3.5W의 정격 수신 전력)와 스마트폰(6.5W의 정격 수신 전력)의 동시 충전을 지원하기 위해서는 전송기(1100)의 최대 전송 전력이 10W 이상, 바람직하게는 약 20% 가량의 마진을 가지는 12W 이상으로 설정되어야 할 것이다.
일 예에 따르면, 전송기(1100)는 제1 타입 내지 제5 타입으로 분류될 수 있다. 제1 타입은 최대 전송 전력이 1.5W로, 제1 타입 수신기를 한 대 지원할 수 있다. 제2 타입은 최대 전송 전력이 8W로, 제1 타입 내지 제3 타입 수신기를 한 대 충전할 수 있다. 제3 타입은 최대 전송 전력이 12W로, 제1 타입 내지 제4 타입 수신기를 지원하며, 슬롯 개수가 두 개로 최대 전송 전력이 허용하는 범위 내에서 동시에 두 대의 수신기(1200)를 충전할 수 있다. 예를 들어, 제3 타입 전송기는 제2 타입 수신기(정격 수신 전력, 3.5W)와 제3 타입 수신기(정격 수신 전력, 6.5W)를 충전할 수 있다. 반면, 제3 타입 전송기는 동시에 제3 타입 수신기를 동시에 2대 충전할 수는 없다. 제4 타입 및 제5 타입 전송기는 최대 전송 전력이 각각 25W, 40W로, 각각 제5 타입 수신기와 제6 타입 수신기까지 지원하며, 슬롯의 개수는 각각 3개, 4개일 수 있다.
한편, 상술한 수신기(1200)와 전송기(1100)의 분류는 임의적인 것이므로 수신기(1200)와 전송기(1100)의 분류가 상술한 예로 한정되는 것은 아니다. 따라서, 수신기(1200)와 전송기(1100)의 타입이 변경되거나 타입 별 디바이스 종류, 정격 수신 전력, 최대 전송 전력, 지원 슬롯의 개수, 지원하는 수신기 타입 등이 변경될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 시스템(1000)에서 전력이 무선으로 전송되는 과정에 관하여 설명한다. 전력의 무선 전송은 전자기 유도 방식이나 자기 공명 방식을 이용하여 수행될 수 있다. 이때 전송기(1100)의 전송 코일(1140)와 수신기(1200)의 수신 코일(1210) 사이에서 전력 전송이 수행될 수 있다.
자기 공명 방식을 이용하는 경우에는 전송 코일(1140)와 수신 코일(1210)은 각각 공진기 형태로 제공될 수 있다. 공진기는 코일 및 캐패시터 중 적어도 하나를 포함하는 공진 구조를 가질 수 있다. 이때 공진기의 공진 주파수는 코일의 인덕턴스와 캐패시터의 캐패시턴스에 의해 결정된다. 여기서, 코일은 루프의 형태로 이루어질 수 있다. 또 루프의 내부에는 코어가 배치될 수 있다. 코어는 페라이트 코어(ferrite core)와 같은 물리적인 코어나 공심 코어(air core)를 포함할 수 있다.
전송 코일(1140)와 수신 코일(1210) 간의 에너지 전송은 자기장의 공명 현상을 통해 이루어질 수 있다. 전송 코일(1140)의 공진기와 수신 코일(1210)의 공진기 사이에서 공진 주파수에 해당하는 자기장이 발생하면, 전송 코일(1140)과 수신 코일(1210)의 공진기 간에 공명 현상이 발생된다. 이에 따라 일반적인 경우 전송 코일(1140)에서 발생한 자기장이 자유 공간으로 방사되는 경우에 비해 보다 높은 효율로 수신 코일(1210)을 향해 자기장이 집속될 수 있다. 따라서 전송 코일(1140)로부터 수신 코일(1210)에 높은 효율로 에너지가 전달된다.
전자기 유도 방식은 자기 공명 방식과 유사하게 구현될 수 있으나 이때에는 자기장의 주파수가 공진 주파수일 필요가 없다. 대신 전자기 유도 방식에서는 수신 코일(1210)와 전송 코일(1140)를 구성하는 루프 간의 정합이 필요하며 루프 간의 간격이 매우 근접해야 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전송기의 상태 흐름을 나타낸 도면이다. 이하 도 6을 참조로, 본 발명의 일 실시예에 따른 전송기(1100)의 동작에 관하여 설명한다. 도 6을 참조하면, 전송기는 대기 상태(Standby State), 통신 링크 개설 상태(Communication Link Establishment State), 전력 전송 상태(Power Transfer State) 및 에러 상태(Error State)를 가질 수 있다.
전송기는 전원이 들어오면 자가 진단 등과 같은 초기화(initialization)를 수행하고, 초기화가 종료되면 대기 상태로 진입할 수 있다. 대기 상태에서는 전송기는 수신기가 전송기의 무선 전력 전송 범위에 위치되는 것을 감지할 수 있다. 예를 들어, 충전 패드 형태의 전송기의 경우에는 수신기가 충전 패드 위에 놓여지는 것을 감지할 수 있다.
대기 상태에서 수신기가 감지되면 전송기는 통신 링크 개설 상태에 진입할 수 있다. 통신 링크 개설 상태에서는 전송기가 수신기와 통신 링크를 개설할 수 있다. 예를 들어, 전송기와 수신기는 서로 간의 기기 정보를 교환하여 통신 링크를 개설할 수 있다.
통신 링크가 개설되면, 전송기는 전력 전송 상태로 진입할 수 있다. 전력 전송 상태에서는 전송기는 수신기에 전력을 전송할 수 있다. 여기서, 전송기는 수신기에서 수신되는 무선 전력의 파라미터(예를 들어, 전력값, 전압값, 전류값 등)를 획득하고, 이를 이용하여 전송하는 전력을 조정할 수 있다. 전력 전송에 의해 수신기의 충전이 완료되면 전송기는 전력 전송 상태에서 벗어나 대기 상태로 회귀할 수 있다. 여기서, 충전 완료란 전송기로부터 전력 전송을 받는 모든 수신기의 충전이 완료된 경우를 의미할 수 있다.
한편, 대기 상태, 통신 링크 개설 상태, 전력 전송 상태 등에서 에러가 발생하면 전송기는 에러 상태로 진입할 수 있다. 예를 들어, 대기 상태에서 이물질이 감지되거나, 통신 링크 개설 상태에서 대기 상태 동안 감지된 수신기와 통신 링크를 개설하는데 실패하거나, 통신 링크 개설 상태에서 충전 범위 밖의 수신기와 통신 링크를 개설하거나, 전력 전송 상태에서 수신기로부터 과전력(예를 들어, 과전압, 과전류 또는 과온도 등)을 수신한 것을 지시하는 정보를 수신하면 전송기는 에러 상태로 진입할 수 있다. 전송기는 이러한 에러 조건이 해결되면 에러 상태에서 벗어나 초기화를 수행하고 대기 상태로 회귀할 수 있다.
대기 상태에서 전송기는 약감지 신호(weak detector signal)와 강감지 신호(strong detector signal)를 송출할 수 있다. 약감지 신호와 강감지 신호는 전송기의 제어 모듈이 전력 공급 모듈, 파워 앰프, 매칭 회로를 통해 전송 코일에 전력(또는 전류)를 다르게 인가하여 송출되는 크기가 다른 자기장 신호일 수 있다. 약감지 신호 및 강감지 신호는 실시예에 따라 각각 숏 비콘(short beacon) 및 롱 비콘(long beacon)으로도 지칭될 수 있으며, 각 신호를 가리키는 명칭은 이에 한정되지 않는다.
약감지 신호는 충전 범위 내의 물체(수신기나 이물질 등)가 위치하는지 여부를 감지하는데 이용될 수 있다. 전송기는 약감지 신호를 송출하고, 약감지 신호에 따른 부하 변화(예를 들어, 임피던스 변화)를 감지하여 전송기의 충전 범위 내에 임피던스 변화를 유발하는 물체가 있는지를 판단할 수 있다. 예를 들어, 충전 패드 형태의 전송기의 패드 상에 수신기나 금속 물체(열쇠 고리 등)가 올려진 경우 전송기는 약감지 신호를 통해 이를 감지할 수 있다.
약감지 신호는 충전 범위 내의 수신기를 검출하기에 충분한 파라미터를 가질 수 있다. 이때, 상기 파라미터는 전송 코일에 인가되는 값을 기준으로 설정될 수 있다. 즉, 전송기는 약감지 신호의 전력값, 전압값, 전류값(이하 ‘약감지 전류(weak detector current)’라고 함) 또는 송출 시간(이하 ‘약감지 타이밍(weak detector timing)’라고 함) 등을 수신기를 검출하기에 충분한 값으로 설정할 수 있다. 일 예로, 전송기는 전송 코일에 약 25ms의 약감지 타이밍 동안 전송 코일에 약감지 전류를 인가하여 약감지 신호를 송출할 수 있다.
한편, 대기 상태에서는 약감지 신호의 송출에 의한 소모 전력이 발생할 수 있다. 따라서, 약감지 신호로 인한 전력 소모를 줄이기 위하여 약감지 신호의 파라미터(예를 들어, 약감지 전류)를 적절히 제한할 수 있다. 이 경우 약감지 신호의 송출로 인한 전력 소모는 감소되지만 수신기 중 일부 타입은 약감지 신호로 검출되지 않을 수도 있다. 즉, 일부 타입의 수신기에서 발생하는 임피던스 변화량은 전송기가 인식할 수 있는 문턱값 이하인 경우가 있다. 예를 들어, 제1 타입의 수신기인 블루투스 헤드셋 등에 대해서는, 약감지 신호로 인해 검출되는 임피던스 변화가 전송기가 검출 가능한 문턱값에 비해 작을 수 있다. 이에 따라 전송기는 충전 범위 내에 제1 타입의 수신기가 위치되더라도 약감지 신호를 통해서는 이를 검출하지 못할 수도 있다. 물론, 보다 민감하게 임피던스 변화를 감지할 수 있도록 약감지 신호의 출력이나 제어 모듈의 설계 등을 적절히 변경하여 임피던스 변화가 검출되는 문턱값을 낮추어 전송기가 약감지 신호를 이용하여 제1 타입의 수신기를 검출할 수 있도록 하는 것도 가능하나, 이 경우 전송기의 단가가 상승하거나 대기 상태에서의 소모 전력이 커지는 단점이 있을 수 있다.
강감지 신호는 수신기가 부팅되거나 반응하기에 충분한 전력을 공급하는데 이용될 수 있다. 수신기는 자기장 신호인 강감지 신호로부터 전송기로 접속 요청 신호(request signal)을 송신하기 위해 통신 모듈을 활성화시키기에 충분한 전력을 공급받을 수 있다.
강감지 신호는 충전 범위 내의 수신기를 부팅시키거나 수신기가 강감지 신호에 응답하여 접속 요청 신호를 송신하기에 충분한 전력을 수신기에 공급할 수 있다. 강감지 신호의 전력값, 전압값, 전류값(이하 ‘강감지 전류(strong detector current)’라고 함) 또는 송출 시간(이하 ‘강감지 타이밍(strong detector timing)’라고 함)은 수신기에 이러한 전력을 공급하기에 충분한 값으로 설정될 수 있다. 일 예로, 전송기는 전송 코일에 강감지 타이밍(예를 들어, 약 100ms) 동안 강감지 전류를 인가하여 강감지 신호를 송출할 수 있다. 한편, 강감지 신호의 파라미터는 약감지 신호의 파라미터보다 큰 값을 가질 수 있다. 예를 들어, 강감지 신호를 송출하기 위해 전송 코일에 인가되는 전류(강감지 전류)는 약감지 신호를 위한 전류의 수 배에서 수백 배에 이를 수 있다.
강감지 신호를 수신한 수신기는 강감지 신호에 응답하여 전송기에 접속 요청 신호를 송신할 수 있다. 수신기가 이미 켜져 있는 경우에는 강감지 신호에 바로 응답하여 접속 요청 신호를 송신할 수 있다. 또한, 수신기가 꺼져있거나 수신기의 통신 모듈이 오프 상태인 경우, 수신기는 강감지 신호를 통해 전달되는 무선 전력을 이용하여 통신 모듈을 활성화시켜 접속 요청 신호를 송신할 수 있다. 전송기는 수신기로부터 접속 요청 신호를 수신하면 통신 링크 개설 상태로 전환하여 수신기와 통신 링크를 설립하게 된다. 통신 링크 개설 상태에서 전송기는 수신기에 시작 전력(start power)를 전송하고, 이를 이용하여 전송기와 수신기는 서로 통신 링크 개설에 필요한 정보(예를 들어, 기기의 식별자, 정격 수신 전력, 최대 전송 전력 등)을 교환할 수 있다. 한편, 전송기는 강감지 타이밍이 모두 경과하지 않은 경우라도 강감지 신호의 송출을 중단하고 바로 통신 링크 개설 상태로 전환하여 시작 전력을 전송하는 것이 가능하다.
한편, 상술한 대기 상태에는 제1 대기 상태와 제2 대기 상태가 포함될 수 있다. 제2 대기 상태는 제1 대기 상태에 비하여 전력 소모량이 적을 수 있다. 예를 들어, 제2 대기 상태에서는 제1 대기 상태에 비해 약감지 신호나 강감지 신호를 더 긴 주기로 송출하거나 강감지 신호를 주기적으로 송출하지 않아 전송기가 제2 대기 상태에서 더 적은 전력을 소모할 수 있다. 반면, 제2 대기 상태에서는 수신기의 감지가 비교적 더 느릴 수 있다. 특히, 약감지 신호가 제1 타입의 수신기에 따른 임피던스 변화를 검출하지 못하는 경우 전송기는 제1 타입의 수신기가 강감지 신호에 반응하여 접속 요청 신호를 송신할 경우에만 제1 타입의 수신기와 통신 연결을 수행할 수 있다. 이때, 전송기가 강감지 신호를 주기적으로 송출하지 않는 경우 제1 타입의 수신기와 통신 연결을 수행할 수 없는 경우가 발생할 수 있다.
여기서, 제1 대기 상태와 제2 상태의 진입 조건은 상이할 수 있다. 다시 도 6을 참조하면 제1 대기 상태의 진입 조건으로는 전송기에 전원이 인가되고 초기화를 수행한 경우, 에러 상태로부터 에러 조건이 해결되고 초기화 된 경우 또는 전력 전송 상태에서 수신기의 충전이 완료된 경우 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 한편, 제2 대기 상태의 진입 조건으로는 전력 전송 상태에서 수신기의 충전이 완료된 경우일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 전송기가 전력 전송 상태로부터 수신기의 충전 완료 시 어떠한 대기 상태로 진입할지 여부는 여분의 수신기에 대하여 전력 전송이 가능한 상태인지 여부에 따라서 결정될 수 있다. 여분의 수신기에 대하여 전력 전송이 가능한지의 여부는 전송기의 전체 지원 슬롯 수, 현재 가용한 지원 슬롯 수, 최대 전송 전력, 전송기로부터 무선 전력을 수신하는 수신기의 개수, 타입, 정격 수신 전력 등에 대한 정보 중 적어도 하나에 기초하여 판단될 수 있다.
일 예로, 전송기는 전송기의 지원 슬롯 수와 전송기로부터 무선 전력을 공급받는 수신기의 개수를 비교하여 어떠한 대기 상태로 진입할지를 판단할 수 있다. 구체적으로 지원 슬롯 수보다 연결되어 있는 수신기의 개수가 적은 경우에는 제1 대기 상태로 진입하고, 지원 슬롯 수와 연결되어 있는 수신기의 개수가 일치하는 경우에는 제2 대기 상태로 진입할 수 있다. 예를 들면, 지원 슬롯이 2개인 전송기가 1개의 수신기로 무선 전력을 공급하는 경우, 상기 수신기의 충전이 완료되면 전송기는 제1 대기 상태로 진입할 수 있다. 다른 예로, 지원 슬롯이 2개인 전송기가 2개의 수신기로 무선 전력을 전송하는 경우, 두 수신기의 충전이 완료되면 전송기는 여분의 수신기에 대한 충전이 불가하므로 제2 대기 상태로 진입할 수 있다. 한편, 전송기는 기존의 2개의 수신기 중 적어도 하나가 사용자에 의해 제거되는 등의 변화를 감지할 수 있으며, 이 경우 다시 가용한 지원 슬롯이 생기게 되어 제1 대기 상태로 진입할 수도 있다.
다른 예로, 전송기는 전송기에서 충전이 완료된 수신기의 타입에 따라 어떠한 대기 상태로 진입할지를 판단할 수 있다. 구체적으로 지원 슬롯이 1개인 전송기가 제1 타입의 수신기 1개에 대한 충전을 완료한 경우 제1 대기 상태로 진입할 수 있다. 제1 타입의 수신기의 임피던스 변화는 강감지 신호의 전송을 필요로 하므로, 전송기의 가용한 지원 슬롯 수가 없다고 하더라도 제1 대기 상태로 진입이 필요할 수 있다.
또 다른 예로, 전송기는 전송기의 최대 전송 전력과 전송기로부터 무선 전력을 공급받는 수신기의 필요 전송 전력값을 비교하여 어떠한 대기 상태로 진입할지를 판단할 수 있다. 이때, 필요 전송 전력값은 무선 전력을 공급받는 수신기의 정격 수신 전력에 기초하여 결정될 수 있으며, 수신기가 복수인 경우에는 각 수신기의 정격 수신 전력의 합으로 결정될 수 있다. 구체적으로 전송기는 최대 전송 전력과 필요 전송 전력의 차이가 미리 정해진 값 이상인 경우에는 제1 대기 상태로 진입하고, 그 차이가 미리 정해진 값 이하인 경우에는 제2 대기 상태로 진입할 수 있다. 여기서 미리 정해진 값은 특정 타입의 수신기의 필요 전송 전력일 수 있다. 여기서, 정격 수신 전력에 따른 필요 전송 전력은 무선 전력의 전송 효율에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 제3 타입 수신기의 경우에는 정격 수신 전력이 6.5W이고, 이에 따라 전송기에서 전송해야 할 필요 전력 값은 약 7.5W일 수 있다. 유사하게 제4 타입의 수신기의 경우 정격 수신 전력은 10W이고, 이에 따라 전송기에서 전송해야 할 필요 전력 값은 약 12W일 수 있다.
따라서, 최대 전송 전력이 12W인 제3 타입의 전송기가 정격 수신 전력이 3.5W인 제2 타입의 수신기에 무선 전력을 공급하는 경우, 제2 타입의 수신기의 필요 전송 전력은 약 4.5W일 수 있으며 전송기의 전송 전력 여유분은 약 7.5W이다. 이는 제1 내지 제3 타입의 수신기의 필요 전송 전력(각각 정격 수신 전력은 1W, 3.5W, 6.5W이며 필요 전송 전력은 각각 1.5W, 4.5W, 7.5W로 가정함) 이상이므로 전송기는 여분의 수신기를 더 충전할 수 있고, 충전이 완료되면 제1 대기 상태로 진입할 수 있다. 또한, 제3 타입의 전송기가 정격 수신 전력이 10W인 제4 타입의 수신기에 무선 전력을 공급하는 경우, 제3 타입의 수신기의 필요 전송 전력은 약 12W일 수 있으며 전송기의 전송 전력 여유분은 0W이다. 따라서, 전송기에는 전송 전력 여유분이 없으며, 충전이 완료되면 제2 대기 상태로 진입할 수 있다.
도 7 내지 도 12는 전송기의 제1 대기 상태 또는 제2 대기 상태에서의 감지 신호 전송 방법의 다양한 실시예들을 도시하고 있다. 도 7 내지 도 12의 각 실시예에서, 이전 도면의 실시예와 동일하거나 중복되는 부분은 구체적인 설명을 생략하도록 한다.
먼저, 도 7은 제1 대기 상태에서 전송기의 동작을 도시한 도면이다. 도 7을 참조하면, 제1 대기 상태에서 전송기는 약감지 신호와 강감지 신호를 미리 정해진 일정한 시간 간격으로 송출할 수 있다. 여기서, 약감지 신호의 송출 주기는 약감지 주기(weak detector period)이고, 강감지 신호의 송출 주기는 강감지 주기(strong detector period)로 정의할 수 있다.
약감지 신호는 비교적 짧은 시간 간격으로 일정하게 송출될 수 있다. 예를 들어, 약감지 주기는 약 수 백ms일 수 있다. 강감지 신호는 비교적 긴 시간 간격으로 일정하게 송출될 수 있다. 예를 들어, 강감지 주기는 약 수백~수천ms일 수 있다. 일 예에 따르면, 도 6에 도시된 바와 같이 강감지 주기는 약감지 주기의 5배일 수 있다. 또 강감지 신호는 물체의 감지 시에 강감지 주기와 무관하게 송출될 수 있다. 즉, 전송기가 약감지 신호를 송출하고 임피던스 변화를 감지하면 전송기는 약감지 신호에 이어 곧바로 강감지 신호를 송출할 수 있다. 강감지 신호를 수신한 수신기는 접속 요청 신호를 전송기에 송신하고, 이를 수신한 전송기는 대기 상태로부터 통신 링크 개설 상태로 진입하게 된다.
도 8은 제2 대기 상태에서 전송기의 동작의 제1 실시예를 도시한 도면이다. 도 8을 참조하면, 제2 대기 상태에서 전송기는 약감지 신호를 미리 정해진 일정한 시간 간격으로 송출할 수 있다. 반면에, 전송기는 주기적인 강감지 신호의 송출을 수행하지 않을 수 있다. 여기서, 제2 대기 상태의 약감지 주기는 제1 대기 상태의 약감지 주기와 동일할 수 있다. 한편, 전송기는 약감지 신호에 따라 임피던스 변화가 감지되면 약감지 신호에 이어 곧바로 강감지 신호를 송출할 수 있다. 강감지 신호를 수신한 수신기는 접속 요청 신호를 전송기에 송신하고, 이를 수신한 전송기는 대기 상태로부터 통신 링크 개설 상태로 진입하게 된다.
도 9는 제2 대기 상태에서 전송기의 동작의 제2 실시예를 도시한 도면이다. 도 9를 참조하면, 제2 대기 상태에서 전송기는 약감지 신호를 미리 정해진 일정한 시간 간격으로 송출할 수 있다. 또한, 전송기는 주기적인 강감지 신호의 송출을 수행하지 않을 수 있다. 여기서, 제2 대기 상태의 약감지 주기는 제1 대기 상태의 약감지 주기보다 클 수 있다. 예를 들어, 제1 대기 상태에서 약감지 주기는 약 250ms일 수 있고, 제2 대기 상태에서 약감지 주기는 약 500ms일 수 있다. 한편, 전송기는 약감지 신호에 따라 임피던스 변화가 감지되면 약감지 신호에 이어 곧바로 강감지 신호를 송출할 수 있다. 강감지 신호를 수신한 수신기는 접속 요청 신호를 전송기에 송신하고, 이를 수신한 전송기는 대기 상태로부터 통신 링크 개설 상태로 진입하게 된다.
도 10은 제2 대기 상태에서 전송기의 동작의 제3 실시예를 도시한 도면이다. 도 10을 참조하면, 제2 대기 상태에서 전송기는 동적으로 변화하는 약감지 주기에 따라 약감지 신호를 송출할 수 있다. 예를 들어, 약감지 신호는 제2 대기 상태에 진입한 후 초기 일정 기간 동안에는 제1 약감지 주기로 송출되고, 초기 일정 기간이 도과한 뒤에는 제1 약감지 주기보다 큰 제2 약감지 주기로 송출될 수 있다. 일 예에 따르면, 약감지 신호는 제2 대기 상태로 진입한 시점으로부터 1250ms 동안에는 250ms의 약감지 주기로 송출되고, 1250ms가 경과한 뒤에는 500ms의 약감지 주기로 송출될 수 있다. 또한 전송기는 주기적인 강감지 신호의 송출을 수행하지 않을 수 있다. 한편, 전송기는 약감지 신호에 따라 임피던스 변화가 감지되면 약감지 신호에 이어 곧바로 강감지 신호를 송출할 수 있다. 강감지 신호를 수신한 수신기는 접속 요청 신호를 전송기에 송신하고, 이를 수신한 전송기는 대기 상태로부터 통신 링크 개설 상태로 진입하게 된다.
도 11은 제2 대기 상태에서 전송기의 동작을 제4 실시예를 도시한 도면이다. 도 11을 참조하면, 제2 대기 상태에서 전송기는 약감지 신호와 강감지 신호를 각각 미리 정해진 일정한 시간 간격으로 송출할 수 있다. 여기서, 제2 대기 상태에서 약감지 주기는 제1 대기 상태에서의 약감지 주기와 동일하다. 반면에, 제2 대기 상태에서 강감지 주기는 제1 대기 상태에서의 강감지 주기보다 클 수 있다. 예를 들어, 제1 대기 상태에서는 약감지 신호가 250ms의 주기로 송출되고 강감지 신호가 1250ms의 주기로 송출될 때 제2 대기 상태에서는 약감지 신호가 250ms의 주기로 송출되고 강감지 신호가 2500ms의 주기로 송출될 수 있다. 한편, 전송기는 약감지 신호에 따라 임피던스 변화가 감지되면 약감지 신호에 이어 곧바로 강감지 신호를 송출할 수 있다. 강감지 신호를 수신한 수신기는 접속 요청 신호를 전송기에 송신하고, 이를 수신한 전송기는 대기 상태로부터 통신 링크 개설 상태로 진입하게 된다.
도 12는 제2 대기 상태에서 전송기의 동작의 제5 실시예를 도시한 도면이다. 도 12를 참조하면, 제2 대기 상태에서 전송기는 약감지 신호를 일정한 주기에 따라 송출할 수 있다. 또 전송기는 강감지 신호를 동적으로 변화하는 강감지 주기에 따라 송출할 수 있다. 예를 들어, 강감지 신호는 제2 대기 상태에 진입한 후 초기 일정 기간 동안에는 제1 강감지 주기로 송출되고, 초기 일정 기간이 도과한 뒤에는 제1 강감지 주기보다 큰 제2 강감지 주기로 송출될 수 있다. 일 예에 따르면, 제2 대기 상태에서 약감지 신호는 250ms의 주기로 송출되고, 강감지 신호는 제2 대기 상태에 진입한 시점으로부터 1250ms 동안에는 1250ms의 주기로 송출되고, 1250ms이 경과한 뒤에는 2000ms의 주기로 송출될 수 있다. 한편, 전송기는 약감지 신호에 따라 임피던스 변화가 감지되면 약감지 신호에 이어 곧바로 강감지 신호를 송출할 수 있다. 강감지 신호를 수신한 수신기는 접속 요청 신호를 전송기에 송신하고, 이를 수신한 전송기는 대기 상태로부터 통신 링크 개설 상태로 진입하게 된다.
도 13 내지 도 16은 전송기의 감지 신호 전송 방법의 또 다른 실시예들을 도시하고 있다. 도 13 내지 도 16의 각 실시예에서, 이전 도면의 실시예와 동일하거나 중복되는 부분은 구체적인 설명을 생략하도록 한다.
도 4에서 전술한 바와 같이, 수신기는 수 W의 정격 수신 전력을 갖는 저전력 수신기(LP-수신기)와 수십 W 이상의 정격 수신 전력을 갖는 중간 전력 수신기(MP-수신기) 등 다양한 종류의 수신기들을 포함할 수 있다. 게다가 1:N의 충전을 지원하는 전송기의 경우 LP-수신기와 MP-수신기를 동시에 충전할 수 있어야 한다. 이때, 각 수신기에는 해당 수신기의 방전(power off) 상태에서 구동을 시작하기 위한 최소 전압값(V_RECT_BOOT)이 설정될 수 있는데, LP-수신기가 구동하기 위한 V_RECT_BOOT와, MP-수신기가 구동하기 위한 V_RECT_BOOT는 서로 다를 수 있다. 혹은 두 수신기의 V_RECT_BOOT 값이 동일하더라도, 각 수신기의 수신 코일의 차이 등으로 인해 동일한 V_RECT_BOOT에 이르게 하기 위한 최소 전송 전류 값(I_TX_MIN)이 서로 다를 수 있다.
따라서, 서로 다른 정격 수신 전력을 갖는 수신기들에 대한 무선 충전을 제공하기 위해서는 전송기가 각 수신기의 정격 수신 전력에 알맞게 감지 신호를 송출하는 것이 필요하다. 만약 전송기의 강감지 신호의 전류값(I_TX_LONG_BEACON)이 LP-수신기에 최적화 되어 있다면, 해당 강감지 신호의 전력은 방전 상태의 MP-수신기를 최소 동작 전압인 V_RECT_BOOT까지 올리는데 부족할 것이다. 반면에 전송기의 강감지 신호의 전류값(I_TX_LONG_BEACON)이 MP-수신기에 최적화 되어 있다면, 해당 강감지 신호의 전력을 수신한 LP-수신기의 수신 전압값(V_RECT)은 기 설정된 임계값(V_RECT_HIGH) 이상으로 높아져서, LP-수신기의 회로에 손상이 발생할 수 있다. 본 발명에서 수신기의 수신 전압값(V_RECT), 수신기의 구동을 위한 최소 전압값(V_RECT_BOOT) 및 기 설정된 임계값(V_RECT_HIGH) 등은 수신기의 정류기의 출력 전압값으로 정의될 수 있다.
도 13은 전송기의 강감지 신호 전송 방법의 제1 실시예를 도시한 도면이다. 도 13을 참조하면, 전송기는 서로 다른 전송 전류값을 갖는 복수의 강감지 신호로 이루어진 강감지 신호 세트를 주기적으로 송출할 수 있다. 즉, 전송기는 LP-수신기의 구동을 위한 제1 전송 전류값 I_TX_LONG_BEACON_LP를 갖는 제1 강감지 신호(LP), MP-수신기의 구동을 위한 제2 전송 전류값 I_TX_LONG_BEACON_MP를 갖는 제2 강감지 신호(MP), 및 고전력 수신기(HP-수신기)의 구동을 위한 제3 전송 전류값 I_TX_LONG_BEACON_HP를 갖는 제3 강감지 신호(HP)를 포함하는 강감지 신호 세트를 주기적으로 송출할 수 있다. 여기서, 제1 전송 전류값 I_TX_LONG_BEACON_LP는 제2 전송 전류값 I_TX_LONG_BEACON_MP보다 작거나 같으며, 제2 전송 전류값 I_TX_LONG_BEACON_MP는 제3 전송 전류값 I_TX_LONG_BEACON_HP보다 작거나 같다. 전송기는 강감지 신호 세트의 각 강감지 신호를 전송 전류값의 오름 차순으로 송출 할 수 있으며, 이에 따라 하나의 강감지 신호 세트 내에서 각 강감지 신호는 제1 강감지 신호(LP), 제2 강감지 신호(MP), 제3 강감지 신호(HP) 순으로 송출된다.
전송기로부터 수신된 강감지 신호에 의해 V_RECT_BOOT에 도달한 수신기는, 통신 응답 신호를 전송하고 전송기와 통신을 수행할 수 있다. 만약 방전된 LP-수신기가 전송기의 충전 범위 내에 놓여질 경우, 해당 LP-수신기는 수신된 제1 강감지 신호(LP)에 의해 V_RECT_BOOT에 도달하여 전송기와 통신을 수행할 수 있다. 한편, LP-수신기는 제1 강감지 신호(LP)를 뒤따라는 제2 강감지 신호(MP) 및 제3 강감지 신호(HP)로부터의 보호를 위해 내부 안전 회로를 구비할 수 있다. 또는, 전송기는 제1 강감지 신호(LP)를 수신한 LP-수신기로부터 통신 응답 신호를 수신한 경우, 제2 강감지 신호(MP) 및 제3 강감지 신호(HP)의 송출을 중단하고 곧바로 전력 전송 상태로 전환할 수 있다. 만약 방전된 MP-수신기가 전송기의 충전 범위 내에 놓여질 경우, 해당 MP-수신기는 수신된 제1 강감지 신호(LP) 또는 제2 강감지 신호(MP)에 의해 V_RECT_BOOT에 도달하여 전송기와 통신을 수행할 수 있다. MP-수신기는 제2 강감지 신호(MP)를 뒤따라는 제3 강감지 신호(HP)로부터의 보호를 위해 내부 안전 회로를 구비할 수 있다. 또는, 전송기는 제2 강감지 신호(MP)를 수신한 MP-수신기로부터 통신 응답 신호를 수신한 경우, 제3 강감지 신호(HP)의 송출을 중단하고 곧바로 전력 전송 상태로 전환할 수 있다. 마찬가지로, 방전된 HP-수신기가 전송기의 충전 범위 내에 놓여질 경우, 해당 HP-수신기는 수신된 제1 강감지 신호(LP), 제2 강감지 신호(MP) 또는 제3 강감지 신호(HP)에 의해 V_RECT_BOOT에 도달하여 전송기와 통신을 수행할 수 있다.
도 13에서는 전송기가 3가지 레벨의 강감지 신호를 송출하는 것으로 예시하고 있으나, 본 발명은 이에 한정하지 않으며 전송기는 2가지 레벨의 강감지 신호 또는 그 이상의 레벨을 갖는 강감지 신호를 송출할 수 있다. 수신기로부터 통신 응답 신호를 수신한 전송기는 전력 전송 상태로 전환하여 전력 전송을 수행할 수 있다. 전송기는 접속된 수신기의 타입을 파악하고, 해당 타입에 기초한 전송 전류값(I_TX)으로 전력을 전송할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 복수의 수신기가 접속된 경우 전송기는 복수의 수신기들 중 가장 낮은 타입에 기초한 전송 전류값(I_TX)으로 전력을 전송할 수 있다.
도 14는 전송기의 강감지 신호 전송 방법의 제2 실시예를 도시한 도면이다. 도 14를 참조하면, 전송기는 약감지 신호에 대응하는 임피던스 변화가 감지될 때 곧바로 강감지 신호를 송출하되, 해당 강감지 신호에 대한 통신 응답 신호의 수신 여부에 따라 이후에 송출되는 강감지 신호의 전송 전류값을 조정할 수 있다. 전술한 바와 같이, 전송기는 주기적으로 강감지 신호를 송출할 수 있으며, 약감지 신호에 대응한 임피던스 변화가 감지되면 약감지 신호에 이어 곧바로 강감지 신호를 송출할 수 있다. 이때, 전송기는 가장 낮은 레벨인 제1 전송 전류값 I_TX_LONG_BEACON_LP을 갖는 제1 강감지 신호(LP)를 송출할 수 있다. 만약 제1 강감지 신호(LP)에 대응하여 수신기로부터 통신 응답 신호가 수신되면, 전송기는 수신기와 통신을 수행하고 전력을 전송할 수 있다. 그러나 수신기의 통신 응답 신호가 수신되지 않는다면, 전송기는 다음 회에 송출되는 강감지 신호의 레벨을 높일 수 있다. 즉, 전송기는 다음 약감지 신호를 통해 임피던스 변화가 감지되는 경우, 이전 강감지 신호보다 높은 레벨의 제2 강감지 신호(MP)를 송출한다. 제2 강감지 신호(MP)에 대응한 수신기의 통신 응답 신호가 수신되지 않으면, 전송기는 다음 회에 제3 강감지 신호(HP)를 송출할 수 있다.
수신기로부터 통신 응답 신호가 수신되면, 전송기는 전력 전송 상태로 전환하여 전력 전송을 수행한다. 이때, 전력 전송을 위한 전송 전류값(I_TX)은 통신 응답 신호가 수신된 강감지 신호의 레벨에 기초하여 결정될 수 있다. 즉, 제2 강감지 신호(MP)에 대응한 통신 응답 신호에 의해 전력 전송이 수행된 경우의 전송 전류값(I_TX)은 제1 강감지 신호(LP)에 대응한 통신 응답 신호에 의해 전력 전송이 수행된 경우의 전송 전류값(I_TX)보다 높을 수 있다.
도 15는 전송기의 강감지 신호 전송 방법의 제3 실시예를 도시한 도면이다. 도 15를 참조하면, 전송기는 주기적으로 송출하는 약감지 신호에 따른 임피던스 변화를 감지하고, 감지된 임피던스 변화량에 기초하여 강감지 신호의 전송 전류값을 조정할 수 있다. 전송기에서 감지되는 임피던스 변화량은 수신기의 타입에 따라 다를 수 있는데, 수신기의 타입이 높을수록 임피던스 변화량이 클 수 있다. 만약 기 설정된 제1 임피던스 변화량 보다 작은 임피던스 변화가 감지될 경우, 전송기는 LP-수신기의 임피던스 변화가 감지된 것으로 판별하고, 이에 대응하여 제1 강감지 신호(LP)를 송출할 수 있다. 그러나 기 설정된 제1 임피던스 변화량과 제2 임피던스 변화량 사이의 임피던스 변화가 감지될 경우, 전송기는 MP-수신기의 임피던스 변화가 감지된 것으로 판별하고, 이에 대응하여 제2 강감지 신호(MP)를 송출할 수 있다. 이때, 기 설정된 제2 임피던스 변화량은 기 설정된 제1 임피던스 변화량보다 높은 값을 갖는다. 마찬가지로, 기 설정된 제2 임피던스 변화량보다 큰 임피던스 변화가 감지될 경우, 전송기는 HP-수신기의 임피던스 변화가 감지된 것으로 판별하고, 이에 대응하여 제3 강감지 신호(HP)를 송출할 수 있다.
도 16은 전송기의 강감지 신호 전송 방법의 제4 실시예를 도시한 도면이다. 전송기가 LP-수신기를 충전하는 도중에 이보다 높은 타입의 MP-수신기 또는 HP-수신기가 전송기의 충전 범위 내에 놓여지면, 해당 MP-수신기 또는 HP-수신기는 V_RECT_BOOT에 도달하기에 충분한 전류를 공급받지 못할 수 있다. 따라서, 전송기는 해당 전송기의 타입에 따라 지원되는 수신기의 최대 타입 값보다 낮은 타입의 수신기의 충전 중에 있을 경우, 상위 타입의 수신기를 위한 강감지 신호를 주기적으로 송출할 수 있다. 이때, 전송기는 전송하고자 하는 강감지 신호가 현재 충전중인 수신기의 수신 전압값(V_RECT)의 허용 범위를 초과하는지 여부에 기초하여, 상위 타입의 수신기를 위한 강감지 신호를 송출할 수 있다.
만약 전송하고자 하는 강감지 신호(이를테면, MP)를 송출하였을 때 충전중인 수신기(이를테면, LP-수신기)의 수신 전압값(V_RECT)이 허용 범위를 초과하게 될 경우, 전송기는 도 16(a)에 도시된 바와 같이 전력 전송을 일시 중단하고 상위 타입의 수신기를 위한 강감지 신호(MP 또는 HP)를 송출한다. 이를 위해, 전송기는 LP-수신기에게 일정 시간 동안 충전을 중지시키는 메시지를 전송할 수 있다. 상위 타입의 수신기를 위한 강감지 신호(MP 또는 HP)가 송출된 후에, 전송기는 LP-수신기와의 충전을 재개할 수 있다. 한편, 강감지 신호(MP)를 송출하였을 때 충전중인 수신기의 수신 전압값(V_RECT)이 허용 범위를 초과하지 않을 경우, 전송기는 도 16(b)에 도시된 바와 같이 전력 전송을 위한 전송 전류값(I_TX)을 강감지 타이밍 동안 제2 전송 전류값 I_TX_LONG_BEACON_MP (또는, 제3 전송 전류값 I_TX_LONG_BEACON_HP)로 높일 수 있다.
이상으로 본 발명의 다양한 실시예에 따른 약감지 신호 및/또는 강감지 신호를 이용하여 전송기가 수신기를 감지하는 방법을 서술하였다. 한편 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 전송기는 아웃밴드 통신 모듈 또는 센서의 센싱값에 기초하여 수신기를 감지할 수 있다. 수신기를 감지하기 위해서 전송기가 지속적으로 약감지 신호 및 강감지 신호를 송출하게 되면, 많은 대기 전력이 소요될 수 있다. 특히, 전송기의 충전 범위 내에 수신기가 놓여져 있지 않거나, 충전 완료된 수신기가 상기 충전 범위 내에 계속 놓여져 있는 경우 불필요한 약감지 신호 및 강감지 신호의 송출로 인하여 전력이 낭비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전송기 및 수신기는 NFC(Near Field Communication) 모듈을 포함할 수 있으며, 이를 이용하여 수신기가 전송기의 충전 범위 내에 위치하는지 여부를 판별할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전송기는 NFC 리슨 모드(listen mode)로, 수신기는 NFC 폴링 모드(polling mode)로 각각 동작할 수 있다. 전송기는 NFC 통신 모듈을 통한 NFC 폴링 메시지가 수신되지 않을 경우, 대기 상태에서도 약감지 신호 및/또는 강감지 신호를 송출하지 않을 수 있다. 수신기가 전송기에 접근하면 수신기의 NFC 폴링 메시지를 전송기가 NFC 통신 모듈을 통해 수신하게 되며, 이때 전송기는 약감지 신호 및/또는 강감지 신호를 송출하여 무선 충전을 위한 프로세스를 수행할 수 있다. 또는, NFC 폴링 메시지가 수신되지 않을 경우, 전송기는 도 8 내지 도 12의 실시예에서 전술한 제2 대기 상태에서 약감지 신호 및/또는 강감지 신호를 송출할 수 있다. 수신기가 전송기에 접근하여 수신기의 NFC 폴링 메시지를 전송기가 수신하게 되면, 전송기는 제1 대기 상태로 전환하여 약감지 신호 및/또는 강감지 신호를 송출할 수 있다. 만약 전송기가 전력 전송 상태로 전환되어 수신기의 충전이 시작되면, 전송기는 약감지 신호 및 강감지 신호의 송출을 중단한다.
수신기의 충전이 완료된 후에도, 수신기는 주기적으로 NFC 폴링 메시지를 전송할 수 있다. 전송기는 주기적으로 수신되는 NFC 폴링 메시지를 통해 수신기가 전송기의 충전 범위 내에 위치함을 인지할 수 있다. 만약 수신기의 주기적인 NFC 폴링 메시지가 수신되지 않으면, 전송기의 충전 범위 내에서 수신기가 제거된 것으로 판별되며, 전송기는 수신기의 감지를 위해 약감지 신호 및/또는 강감지 신호를 송출할 수 있다. 전술한 과정을 위해, 전송기와 수신기는 충전 시작 전, 충전 중 또는 충전 완료 후에 상호 간에 NFC 모듈이 탑재되어 있는지, 무선 충전을 지원하기 위해 주기적인 NFC 폴링 메시지를 전송할 수 있는지 등의 여부를 확인할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 전송기 및 수신기는 블루투스 모듈을 포함할 수 있으며, 이를 이용하여 수신기가 전송기의 충전 범위 내에 위치하는지 여부를 판별할 수 있다. 이때, 상기 블루투스 모듈은 블루투스 로우 에너지(BLE) 모듈, 블루투스 4.0 이상의 모듈 등을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전송기는 고정된 위치에 구비될 수 있다. 수신기는 전송기와 무선 충전을 수행한 후, 해당 전송기의 위치를 나타내는 시그니쳐(signature) 정보, 이를테면 GPS 위치 정보, 무선랜 AP(Access Point) 리스트, 셀룰러 신호 등을 기록한다. 추후에 수신기가 유사한 시그니쳐 정보를 감지할 경우, 전송기를 찾기 위해 블루투스 모듈을 활성화 할 수 있으며 블루투스 광고(advertisement) 신호를 주기적으로 전송할 수 있다. 이때, 전송되는 블루투스 광고 신호에는 해당 수신기의 배터리가 충전된 레벨 값을 포함할 수 있다. 전송기는 블루투스 광고 신호가 수신되지 않을 경우, 대기 상태에서도 약감지 신호 및/또는 강감지 신호를 송출하지 않을 수 있다. 또는, 블루투스 광고 신호가 수신되지 않을 경우, 전송기는 도 8 내지 도 12의 실시예에서 전술한 제2 대기 상태에서 약감지 신호 및/또는 강감지 신호를 송출할 수 있다. 수신기가 전송기에 접근하여 수신기의 블루투스 광고 신호를 전송기가 수신하게 되면, 전송기는 제1 대기 상태로 전환하여 약감지 신호 및/또는 강감지 신호를 송출할 수 있다. 만약 전송기가 전력 전송 상태로 전환되어 수신기의 충전이 시작되면, 전송기는 약감지 신호 및 강감지 신호의 송출을 중단한다.
한편, 수신기의 충전이 완료되면, 수신기는 탈거 알림(leave notify) 기능을 활성화 할 수 있다. 탈거 알림 기능은 해당 수신기의 움직임의 변화가 감지될 경우, 해당 수신기가 전송기에서 탈거 되었음을 알리는 메시지를 전송하는 것이다. 수신기는 자이로 센서 등을 이용하여 해당 디바이스의 움직임 변화 등을 감지할 수 있으며, 움직임 변화가 기 설정된 기준치 이상으로 감지될 경우 탈거 알림 메시지를 전송할 수 있다. 탈거 알림 메시지를 수신한 전송기는 수신기의 감지를 위해 약감지 신호 및/또는 강감지 신호를 송출할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 전송기는 수신기를 감지하기 위한 별도의 센서 모듈을 포함할 수 있으며, 센서 모듈의 센싱값에 기초하여 수신기가 전송기의 충전 범위 내에 위치하는지 여부를 판별할 수 있다. 센서 모듈은 광센서, 조도센서, 자기센서, 압력센서, 근접센서, 카메라 센서 등을 포함할 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 만약 전송기에 복수의 충전 슬롯이 구비될 경우, 각 슬롯에 대응하는 위치에 센서가 탑재될 수 있다. 센서 모듈의 센싱값에 기초하여 수신기가 전송기의 충전 범위 내에 위치하지 않는 것으로 판별될 경우, 전송기는 제2 대기 상태로 전환하거나 감지 신호를 송출하지 않을 수 있다. 그러나 상기 센싱값에 기초하여 수신기가 전송기의 충전 범위 내에 위치하는 것으로 판별될 경우, 전송기는 제1 대기 상태로 전환하여 약감지 신호 및/또는 강감지 신호를 송출할 수 있다. 만약 전송기가 전력 전송 상태로 전환되어 수신기의 충전이 시작되면, 전송기는 약감지 신호 및 강감지 신호의 송출을 중단한다. 한편, 수신기의 충전이 완료되면, 전송기는 센서 모듈의 센싱값에 기초하여 수신기의 탈거 여부를 판별할 수 있다. 수신기가 탈거되어 전송기의 충전 범위 내에 위치하지 않는 것으로 판별될 경우, 전송기는 수신기의 감지를 위해 약감지 신호 및/또는 강감지 신호를 송출할 수 있다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기의 상태 흐름을 나타낸 도면이다. 이하 도 17을 참조로, 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기의 동작에 관하여 설명한다. 도 17을 참조하면, 수신기는 널 상태(Null State), 부트 상태(Boot State), 충전 상태(Charging State) 및 에러 상태(Error State)를 가질 수 있다.
수신기는 무선 충전의 범위 내에 위치하지 않는 경우 널 상태로 유지될 수 있다. 널 상태에서는 강감지 신호가 수신되면 수신기는 부트 상태로 진입할 수 있다. 이때 수신기의 배터리가 완전 방전된 경우와 같이 전원이 없는 경우에는 강감지 신호에 실린 무선 전력을 이용하여 수신기가 부트될 수 있다.
부트 상태에서는 수신기는 전송기와 통신 링크를 개설할 수 있다. 예를 들어, 부트 상태에서 수신기는 강감지 신호에 대한 응답으로 수신기에 접속 요청 신호를 전송할 수 있다. 전송기는 접속 요청 신호를 받으면 시작 전원 신호를 송출할 수 있다. 시작 전원 신호는 수신기가 통신 링크 개설에 필요한 충분한 전력을 담고 있는 자기장 신호일 수 있다. 이후 전송기와 수신기는 서로 간의 기기 정보를 교환하여 통신 링크를 개설할 수 있다.
통신 링크가 개설되면, 수신기는 충전 상태로 진입할 수 있다. 충전 상태에서는 수신기는 전송기로부터 무선 전력을 수신할 수 있다. 충전이 완료되면 수신기는 전송기에 충전 완료를 지시하는 메시지를 송출하고, 충전 상태에서 벗어나 널 상태로 회귀할 수 있다.
한편, 부트 상태, 충전 상태 등에서 에러가 발생하면 수신기는 에러 상태로 진입할 수 있다. 예를 들어, 부트 상태에서 통신 링크를 개설하는데 실패하거나, 충전 상태에서 과전력(예를 들어, 과전압, 과전류 또는 과온도 등)을 수신하면 수신기는 에러 상태로 진입할 수 있다. 수신기는 이러한 에러 조건이 해결되어 에러 상태에서 벗어나거나 초기화를 수행하면 널 상태로 회귀할 수 있다.
도 18는 무선 전력의 전송 시 수신기에서 수신되는 전력을 예시한 도면이다. 이하 도 18을 참조로, 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기의 수신 전압 별 상태에 관하여 설명한다. 도 18을 참조하면, 수신기는 수신 전압의 크기에 따라 상태 변화를 가질 수 있다. 여기서, 수신 전압은 수신기의 정류기의 출력 전압을 의미할 수 있다. 수신기의 수신 코일에 생성되는 전압 및 이후 정류기에서 출력되는 전압은 전송기로부터 수신되는 자기장의 크기에 따라 변화하게 된다.
먼저 수신 전압이 수신기를 부팅시키기 위하여 필요한 부트 전압(V_boot)보다 낮은 경우 수신기는 널 상태에 머무른다. 수신 전압이 부트 전압을 넘어서면 수신기가 전송기에 접속 요청 메시지를 보내고, 이에 따라 전송기와 수신기 간에 통신 링크를 개설할 수 있다. 전송기와 수신기간에 통신 링크 개설을 위한 정보 교환이 성공적으로 이루어지면 전송기는 수신기에게 충전 시작 메시지를 송신하고, 수신기는 충전 상태로 진입한다. 정보 교환은 전송기의 타입, 충전 전력, 지원 슬롯 수들 중 적어도 하나 이상이 수신기에게 전달되고, 반대로 수신기의 타입, 수신 전력, 최적의 충전 전압(V_opt) 값들 중 적어도 하나 이상이 전송기에게 전달됨으로 수행된다.
충전 상태에서는 전송기의 전송 코일에 흐르는 전류의 양에 따라 수신기의 수신 전압 값이 변화하게 되며, 수신기는 주기적으로 전송기에게 현재의 수신 전압 값을 통신으로 전달한다. 수신기의 수신 전압 값이 기 설정된 로우 전압값(V_low)과 하이 전압값(V_high) 값 사이에 있는 경우, 최적 전력 상태(optimal power sub-state)에 진입하게 되며, 충전이 효율적으로 이뤄지고 있는 상태로 판별된다. 수신기의 수신 전압 값이 로우 전압값보다 낮을 경우 저전력 상태(low power sub-state)에 진입하게 된다. 저전력 상태는 수신기의 충전 효율이 낮은 상태이므로, 이 상태를 벗어 나기 위해 전송기는 전송 전력을 높일 수 있다. 수신기의 수신 전압 값이 하이 전압값(V_high)보다 높을 경우 고전력 상태(high power sub-state)에 진입하게 된다. 고전력 상태에 장기간 머무를 경우 과전압에 따른 수신기(1200)의 회로 파손 위험이 있으므로, 이 상태를 벗어 나기 위해 전송기는 전송 전력을 낮출 수 있다. 수신기의 수신 전압 값이 최대 전압값(V_max)보다 높을 경우 에러 상태에 진입하게 된다. 이때, 과전압에 의한 수신기의 회로 파손의 위험이 매우 큰 상태이므로, 전송기는 에러 상태로 변경하여 충전을 즉시 중지할 수 있다.
한편 본 발명의 실시예에 따르면, 하나의 전송기가 복수의 수신기에 전력을 전송하는 1:N 충전이 수행될 수 있다. 이때, 전송기는 충전 상태에 있는 복수의 수신기들이 각각 적절한 수신 전압값(V_RECT)을 유지할 수 있도록 전송 전류값(I_TX)을 조절해야 한다. 충전 상태에 있는 각 수신기들은 해당 디바이스가 저전력 상태, 최적 전력 상태, 및 고전력 상태 중 어느 상태에 있는지를 전송기에게 보고하며, 전송기는 보고된 각 수신기의 전력 상태에 기초하여 전송 전류값(I_TX)을 조정한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 각 수신기의 전력 상태에 기초하여 3가지의 멀티 디바이스 전력 상태가 정의될 수 있으며, 각 상태에 따라 전송기는 다음과 같은 동작을 수행한다. 먼저, 제1 상태(State 1)는 충전 중인 모든 수신기들이 최적 전력 상태에 있는 것이며, 전송기는 전송 전류값(I_TX)을 조정하지 않는다. 다음으로, 제2 상태(State 2)는 충전 중인 적어도 하나의 수신기가 저전력 상태에 있는 것이며, 전송기는 전송 전류값(I_TX)을 높일 수 있다. 마지막으로, 제3 상태(State 3)는 충전 중인 적어도 하나의 수신기가 고전력 상태에 있는 것이며, 전송기는 전송 전류값(I_TX)을 낮출 수 있다.
그러나 복수의 수신기가 충전 중인 상태에서 상기 정의된 멀티 디바이스 전력 상태에 따라 전송기의 전송 전류값(I_TX)이 조정될 경우, 각 상태 간의 지속적인 오실레이션(oscillation)이 발생할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 수신기가 저전력 상태에 있는 제2 상태에서 전송기가 전송 전류값(I_TX)을 높이게 되면, 해당 수신기는 최적 전력 상태로 진입할 수 있다. 그러나 충전 중인 전체 수신기의 수신 전압값(V_RECT)이 높아지게 되므로 다른 수신기가 고전력 상태에 빠지게 될 수 있으며, 이로 인해 멀티 디바이스 전력 상태는 제1 상태가 아닌 제3 상태에 진입할 수 있다. 제3 상태에 진입한 멀티 디바이스 전력 상태를 제1 상태로 전환하기 위해 전송기가 다시 전송 전류값(I_TX)을 낮추게 되면, 최적 전력 상태에 있는 다른 디바이스가 다시 저전력 상태로 전환되어 멀티 디바이스 전력 상태는 제1 상태가 아닌 제2 상태에 진입할 수 있다. 이와 같이, 복수의 수신기가 충전 중인 상태에서는 제2 상태와 제3 상태 간의 오실레이션이 발생할 수 있으므로 이를 방지하기 위한 방법이 필요하다.
본 발명의 제1 실시예에 따르면, 전송기는 멀티 디바이스 전력 상태의 전환 이력을 수집하고, 현재의 멀티 디바이스 전력 상태와 상기 수집된 전환 이력에 기초하여 전송 전류값(I_TX)을 조정한다. 일 실시예에 따르면, 멀티 디바이스 전력 상태가 제3 상태에서 곧바로 제2 상태로 전환된 경우, 전송기는 전송 전류값(I_TX)을 높이는 조정을 수행하지 않을 수 있다. 이 경우, 전송기가 전송 전류값(I_TX)을 높이게 되면, 멀티 디바이스 전력 상태가 다시 제3 상태로 전환될 가능성이 높기 때문이다.
다른 실시예에 따르면, 멀티 디바이스 전력 상태가 제3 상태에서 곧바로 제2 상태로 전환된 경우, 전송기는 기 설정된 시간(T_threshold) 동안 전송 전류값(I_TX)을 조정하지 않을 수 있으며, 기 설정된 시간(T_threshold) 이후에도 멀티 디바이스 전력 상태가 제2 상태일 경우 전송 전류값(I_TX)을 높일 수 있다. 이때, 상기 기 설정된 시간(T_threshold)은 전송기가 각 수신기들의 전력 상태를 보고 받고 이에 대응하여 전송 전류값(I_TX)을 조정하는데 소요되는 기본 정의된 시간보다 길게 설정될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 전송기는 제2 상태와 제3 상태의 오실레이션 횟수에 따라 상기 기 설정된 시간(T_threshold)을 점진적으로 증가시킬 수 있다. 즉, 멀티 디바이스 전력 상태가 최초로 제3 상태에서 제2 상태로 전환된 경우, 전송기는 제1 기 설정된 시간(T_threshold_1) 동안 전송 전류값(I_TX)을 조정하지 않을 수 있으며, 제1 기 설정된 시간(T_threshold_1) 이후에도 멀티 디바이스 전력 상태가 제2 상태일 경우 전송 전류값(I_TX)을 높일 수 있다. 그러나 이러한 전송 전류값(I_TX) 상승에 따라 멀티 디바이스 전력 상태가 곧바로 제3 상태로 전환될 경우, 전송기는 전송 전류값(I_TX)을 다시 낮추게 된다. 만약, 전송 전류값(I_TX)의 하강에 따라 다시 제3 상태에서 제2 상태로 전환되면, 제3 상태와 제2 상태 간의 다이렉트 전환이 2회 수행되었으므로 전송기는 제2 기 설정된 시간 (T_threshold_2) 동안 대기한다. 여기서, 제2 기 설정된 시간 (T_threshold_2)은 제1 기 설정된 시간 (T_threshold_1) 보다 긴 시간이다. 제2 기 설정된 시간(T_threshold_2) 이후에도 멀티 디바이스 전력 상태가 제2 상태일 경우 전송기는 전송 전류값(I_TX)을 다시 높일 수 있다. 이와 같은 방법으로, 멀티 디바이스 전력 상태의 제3 상태와 제2 상태 간의 오실레이션이 반복될 경우, 전송기는 제2 상태에서 전송 전류값(I_TX)의 조정 없이 대기하는 시간을 점진적으로 증가시킬 수 있다. 만약, 멀티 디바이스 전력 상태가 제1 상태로 진입하게 되면, 전송기는 제2 상태에서 대기하는 시간을 제1 기 설정된 시간(T_threshold_1)으로 리셋한다.
본 발명의 제2 실시예에 따르면, 수신 전압값에 기초한 각 수신기의 전력 상태를 더욱 세분화하고, 세분화된 각 수신기의 전력 상태에 기초하여 멀티 디바이스 전력 상태를 조정한다. 도 19는 세분화된 수신기의 전력 상태의 일 실시예를 도시하고 있다. 도 19를 참조하면, 하이 전압값(V_high)보다 일정 비율 또는 일정 레벨 가감한 전압값으로 하이 플러스 전압값(V_high_plus), 하이 마이너스 전압값(V_high_minus)이 정의될 수 있다. 마찬가지로, 로우 전압값(V_low)보다 일정 비율 또는 일정 레벨 가감한 전압값으로 로우 플러스 전압값(V_low_plus), 로우 마이너스 전압값(V_low_minus)이 정의될 수 있다. 전송기는 충전중인 각 수신기가 세분화된 전력 상태 구간 중 어느 구간에 있는지에 기초하여 전송 전류값(I_TX)을 조정한다.
예를 들면, 전송기는 제2 상태(State 2)에서 하이 마이너스 전압값(V_high_minus)과 하이 전압값(V_high) 사이에 있는 하나 이상의 수신기가 있을 경우, 전송 전류값(I_TX)을 높이지 않을 수 있다. 왜냐하면, 전송기가 전송 전류값(I_TX)을 높일 경우 해당 수신기의 수신 전압값(V_RECT)이 하이 전압값(V_high)을 넘게 될 가능성이 있기 때문이다.
다른 실시예에 따르면, 전송기는 제2 상태에서 하이 마이너스 전압값(V_high_minus)과 하이 전압값(V_high) 사이에 있는 수신기(옵티멈_하이 수신기)의 개수와, 로우 마이너스 전압값(V_low_minus)과 로우 전압값(V_low) 사이에 있는 수신기(로우_하이 수신기)의 개수의 차이를 산출하고, 산출된 차이값에 기초하여 전송 전류값(I_TX)을 높일지 여부를 결정할 수 있다. 옵티멈_하이 수신기는 최적 전력 상태에 있지만 전송기의 전송 전류값(I_TX)을 높일 경우 고전력 상태로 전환될 가능성이 높은 수신기를 나타낼 수 있으며, 로우_하이 수신기는 저전력 상태에 있지만 최적 전력 상태에 근접하게 전력을 전송받고 있는 수신기를 나타낼 수 있다. 전송기는 제2 상태에서 옵티멈_하이 수신기의 개수가 로우_하이 수신기의 개수보다 많을 경우(또는, 많거나 같을 경우), 전송 전류값(I_TX)을 높이지 않을 수 있다. 반면에, 로우_하이 수신기의 개수가 옵티멈_하이 수신기의 개수보다 많거나 같을 경우(또는, 많을 경우), 전송 전류값(I_TX)을 높일 수 있다. 다만, 제2 상태에서 하나 이상의 수신기의 수신 전압값(V_RECT)이 로우 마이너스 전압값(V_low_minus)보다 낮을 경우, 전송기는 상술한 조건에 관계없이 전송 전류값(I_TX)을 높일 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 전송기는 제2 상태에서 옵티멈_하이 수신기들의 각 수신 전압값(V_RECT)과 하이 전압값(V_high)의 차이값(V_high-V_RECT)의 총 합(옵티멈-하이 마진값)과, 로우_하이 수신기들의 각 수신 전압값(V_RECT)과 로우 전압값(V_low)의 차이값(V_low-V_RECT)의 총 합(로우-옵티멈 마진값)을 비교하고, 비교 결과에 기초하여 전송 전류값(I_TX)을 높일지 여부를 결정할 수 있다. 옵티멈-하이 마진값은 고전력 상태로 전환되지 않고 최적 전력 상태에 머무를 수 있는 각 수신기의 수신 전압 상승의 여유 값을 나타낼 수 있으며, 로우-옵티멈 마진값은 저전력 상태의 수신기들이 최적 전력 상태로 전환하기 위해 필요한 전압 상승값의 총 합을 나타낼 수 있다. 전송기는 제2 상태에서 옵티멈-하이 마진값이 로우-옵티멈 마진값보다 클 경우(또는, 크거나 같을 경우), 전송 전류값(I_TX)을 높일 수 있다. 반면에, 옵티멈-하이 마진값이 로우-옵티멈 마진값보다 크거나 같을 경우(또는, 클 경우), 전송 전류값(I_TX)을 높이지 않을 수 있다. 다만, 제2 상태에서 하나 이상의 수신기의 수신 전압값(V_RECT)이 로우 마이너스 전압값(V_low_minus)보다 낮을 경우, 전송기는 상술한 조건에 관계없이 전송 전류값(I_TX)을 높일 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 전송기는 복수의 수신기들에 전력을 전송중인 상황에서, 특정 조건에 있는 수신기들의 충전을 기 설정된 시간 동안 일시 중단하고 다른 수신기들의 충전을 우선 수행할 수 있다. 예를 들어, 전송기는 하이 마이너스 전압값(V_high_minus)과 하이 전압값(V_high) 사이에 있는 수신기(옵티멈_하이 수신기), 로우 전압값(V_low)과 로우 플러스 전압값(V_low_plus) 사이에 있는 수신기(옵티멈-로우 수신기)의 충전을 일시 중단할 수 있다. 해당 수신기들은 최적 전력 상태에 있지만, 전송기의 전송 전류값(I_TX)의 조정에 따라 각각 고전력 상태 또는 저전력 상태로 전환될 가능성이 높기 때문이다.
본 발명의 제3 실시예에 따르면, 하나의 전송기가 복수의 수신기에 전력을 전송중인 상황에서, 특정 조건에 있는 수신기들의 공명 주파수를 조정할 수 있다. 도 20은 수신기의 공명 주파수가 f_resonant일 때, 수신되는 전력의 주파수에 따른 무선 충전 효율을 나타내고 있다. 자기 공명 방식의 무선 충전에서는 전송기와 수신기 간의 공명 주파수를 일치시켜야 충전 효율을 높일 수 있다.
따라서, 특정 상태의 수신기 이를 테면, 옵티멈_하이 수신기는 해당 디바이스의 공명 주파수를 변화시켜 충전 효율을 조금 낮출 수 있다. 즉, 옵티멈_하이 수신기는 해당 디바이스의 캐패시터의 캐패시턴스나 인덕터의 인덕턴스를 조절하여, 공명 주파수를 기 설정된 주파수만큼 증가 또는 감소시킬 수 있다. 수신기는 옵티멈_하이 상태를 벗어나면, 해당 디바이스의 공명 주파수를 원상태로 복귀시킨다.
한편 본 발명의 실시예에 따르면, 전송기의 충전 범위 내에 로그 오브젝트(rogue object)가 놓여진 경우, 이를 감지하고 해당 로그 오브젝트로의 전력 전송을 중단하기 위한 방법이 필요하다. 로그 오브젝트란 규정된 수신기가 아닌 물체로서, 전송기의 전송 전력을 적어도 일부 흡수할 수 있는 각종 금속성 물체 이를 테면, 열쇠, 동전 등을 포함할 수 있다. 전송기는 해당 디바이스의 충전 범위에 위치한 로그 오브젝트를 감지하기 위해 다양한 방법들을 사용할 수 있다. 예를 들어, 전송기는 임피던스 변화가 감지된 후 통신 응답 신호를 수신하지 못한 경우, 로그 오브젝트가 놓여진 것으로 판별할 수 있다. 또는, 전송기의 전송 전력값(P_TX_PTU)과 각 수신기의 전력 소모값의 합산 값(P_RX_PRU_Total)의 차분값(P_TX_PTU-P_RX_PRU_Total)으로 손실 전력값(Lost Power)이 정의될 수 있으며, 전송기는 손실 전력값이 기 설정된 값 이상일 경우 로그 오브젝트가 놓여진 것으로 판별할 수 있다. 전송기는 로그 오브젝트가 놓여진 것으로 판별될 경우, 에러 상태로 진입하고 전력 전송을 중단할 수 있다. 그러나 로그 오브젝트가 수신기와 함께 충전 슬롯에 놓여질 경우, 이를 감지하기 위한 방법이 필요하다. 또한, 복수의 충전 슬롯을 구비한 전송기의 경우 어느 슬롯에 로그 오브젝트가 놓여져 있는지를 감지하는 것이 필요하다. 복수의 슬롯 중 특정 슬롯에 로그 오브젝트가 놓여진 경우, 해당 슬롯을 제외한 나머지 슬롯으로만 전력을 전송할 수 있기 때문이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전송기는 수신기가 충전 슬롯에 놓여진 이후의 임피던스 변화량에 기초하여 로그 오브젝트를 감지할 수 있다. 더욱 구체적으로, 전송기는 약감지 신호를 통해 수신기가 놓여졌을 경우의 임피던스 변화 측정값(Z_measured)을 획득한다. 다음으로, 전송기는 수신기로부터 해당 디바이스의 타입 정보를 획득하고, 획득된 타입 정보에 기초하여 수신기의 임피던스 변화 기대값(Z_expected)을 획득한다. 전송기는 임피던스 변화 측정값과 임피던스 변화 기대값 간의 차이값(Z_mesured-Z_expected)을 산출하고, 해당 차이값이 기 설정된 값 이상이면 수신기가 로그 오브젝트와 함께 놓여진 것으로 판별한다.
만약, 임의의 제1 수신기를 충전중인 전력 전송 상태에서 다른 제2 수신기가 충전 슬롯에 추가로 놓여지면, 전송기는 제2 수신기만의 임피던스 변화를 검출하기 위해 전력 전송을 잠시 중단하고 대기 상태로 전환할 수 있다. 전송기는 약감지 신호를 송출하여 제1 수신기와 제2 수신기의 합산된 임피던스 변화 측정값(Z_measured)을 획득할 수 있다. 이때, 전송기는 제1 수신기의 충전 초기에 해당 디바이스에 대한 임피던스 변화 측정값(Z_measured)을 획득하였으므로, 제2 수신기만의 개별 임피던스 변화 측정값(Z_measured)을 산출할 수 있다. 또한, 전송기는 전술한 방법과 같이 제2 수신기의 타입 정보에 기초하여 해당 디바이스의 임피던스 변화 기대값(Z_expected)을 획득한다. 전송기는 제2 수신기의 임피던스 변화 측정값과 임피던스 변화 기대값 간의 차이값(Z_mesured-Z_expected)을 산출하고, 해당 차이값이 기 설정된 값 이상이면 제2 수신기가 로그 오브젝트와 함께 놓여진 것으로 판별한다. 이러한 방법은 충전이 완료된 임의의 제1 수신기가 충전 슬롯에 놓여진 상태로 다른 제2 수신기가 충전 슬롯에 추가로 놓여질 때에도, 제2 수신기가 로그 오브젝트와 함께 놓여져 있는지 여부를 판별하는데 사용될 수 있다.
도 21은 본 발명의 다른 실시예에 따른 로그 오브젝트 감지 방법을 나타내고 있다. 도 21의 실시예에 따르면, 수신기에서 전송기로의 역방향 손실 전력값(Reverse Lost Power)을 감지하여 로그 오브젝트를 감지할 수 있다. 이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전송기와 수신기는 각각 전력 송신 모듈과 전력 수신 모듈을 함께 구비할 수 있다. 이때, 수신기의 전력 송신 모듈과 전송기의 전력 수신 모듈은 일반적인 전력 전송을 위한 것이 아니므로, 간략화 된 회로로 구현될 수 있다.
도 21(a)는 본 발명의 실시예에 따른 순방향 손실 전력 감지(Forward Lost Power Detection) 방법을 나타내고 있으며, 도 21(b) 역방향 손실 전력 감지(Reverse Lost Power Detection) 방법을 나타내고 있다. 먼저, 도 21(a)를 참조하면, 순방향 손실 전력 감지는 다음과 같은 수식으로 산출될 수 있다.
수학식 1
Figure PCTKR2015000074-appb-M000001
여기서, P_fwd_lost_pwr는 순방향 손실 전력값, P_TX_PTU는 전송기의 전송 전력값, P_RX_PRUk는 전송기의 전력을 수신한 k번째 수신기의 수신 전력값(또는, 전력 소모값)을 나타내며, k는 1 이상 n 이하의 값이다. 즉, 순방향 손실 전력 P_fwd_lost_pwr는 전송기의 전송 전력값에서 각 수신기의 수신 전력값의 합산 값을 뺀 값으로 산출될 수 있다. 이와 같이, 순방향 손실 전력 감지 방법은 충전 중인 복수의 수신기 전체에 대한 전력 전송 대비 얼마의 손실 전력이 발생하는지를 측정할 수 있다.
반면에 도 21(b)를 참조하면, 역방향 손실 전력 감지는 충전 중인 n개의 수신기 중 인덱스 k의 수신기에 대하여 다음과 같은 수식으로 산출될 수 있다.
수학식 2
Figure PCTKR2015000074-appb-M000002
여기서, P_rev_lost_pwr_k는 k번째 수신기에 대한 역방향 손실 전력값, P_TX_PRUk는 k번째 수신기의 전송 전력값, P_RX_PTU_k는 k번째 수신기에 대한 전송기의 전력 수신값을 나타낸다. 즉, 전송기는 충전중인 복수의 수신기에 대해 순차적으로 전력 전송을 요청하고, 이에 대한 전송기의 전력 수신값을 측정할 수 있다. 만약 수신기의 전송 전력값 대비 전송기의 수신값의 차이가 기 설정된 값 이상일 경우, 전송기는 해당 수신기가 로그 오브젝트와 함께 놓여진 것으로 판별할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 전송기는 전술한 순방향 손실 전력 감지와 역방향 손실 전력 감지의 조합을 이용하여 로그 오브젝트를 감지할 수도 있다. 예를 들어, 순방향 손실 전력 감지 시 로그 오브젝트가 존재하는 것으로 판별되었지만, 역방향 손실 전력 감지 시에 로그 오브젝트가 감지되지 않을 경우, 전송기는 충전 중인 수신기가 놓여진 슬롯이 아닌 다른 슬롯에 로그 오브젝트가 놓여져 있는 것으로 판별할 수 있다. 전송기는 로그 오브젝트가 놓여진 것으로 판별되는 슬롯을 통한 대한 전력 전송을 중단할 수 있다.
한편, 무선 충전의 수행시에 전송기와 수신기 간에는 충전 제어를 위해 별도의 통신 모듈을 사용할 수 있는데, 이를 아웃밴드 통신 모듈이라고 한다. 복수의 전송기가 수신기들에 대한 전력 전송을 수행하는 상황에서, 전송기의 충전 범위보다 아웃밴드 통신 모듈의 통신 범위가 더 길기 때문에, 수신기는 해당 디바이스에 전력을 전송하지 않는 다른 전송기와 통신이 연결될 수 있다. 이를 크로스 커넥션(cross connection)이라고 한다.
도 22는 크로스 커넥션 상황을 감지하기 위한 본 발명의 일 실시예를 나타낸 도면이다. 도 22의 실시예에 따르면, 전술한 순방향 손실 전력 감지 방법을 이용하여 크로스 커넥션 상황을 판별할 수 있다. 도 22를 참조하면, 수신기 1 및 수신기 2는 전송기 1로부터, 수신기 3 및 수신기 4는 전송기 2로부터 각각 전력을 전송 받고 있지만, 수신기 1, 수신기 2, 및 수신기 3은 전송기 1과 통신 연결되고, 수신기 4는 전송기 2와 통신 연결되어 있다. 이때, 수신기 3은 전송기 2로부터 전력을 수신하지만, 해당 수신기의 수신 전력값은 통신 연결이 수행된 전송기 1로 보고된다. 이에 따라, 전송기 1에서 산출된 순방향 손실 전력값은 실제 손실 전력값보다 낮은 값으로 산출될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전송기는 수학식 1에 기초한 순방향 손실 전력값 P_fwd_lost_pwr가 기 설정된 값 미만일 경우 크로스 커넥션 상황으로 판별할 수 있다. 예를 들면, 전송기는 순방향 손실 전력값이 마이너스 값일 경우 크로스 커넥션 상황으로 판별할 수 있다. 크로스 커넥션 상황으로 판별되면, 전송기는 에러 상태로 전환한 후, 초기화를 통해 각 수신기와 새로운 통신 링크를 개설할 수 있다.
도 23은 크로스 커넥션 상황을 감지하기 위한 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 도면이다. 도 23의 실시예에서 도 22의 실시예와 동일한 부분은 중복적인 설명을 생략한다. 도 23의 실시예에 따르면, 전송기는 강감지 신호 또는 전력 전송 신호의 전송 전류값(I_TX)에 미세한 변화를 주어 수신기의 수신 전압값(V_RECT)의 변화를 유도할 수 있다. 즉, 전송기는 각 전송기에 할당된 전력 패턴으로 전력을 전송할 수 있다. 전력 패턴은 전송기의 전송 전류값(I_TX)의 변화에 대한 정보를 나타낼 수 있다. 이러한 전력 패턴은 수신기가 감지할 수 있는 몇 가지 패턴들 중 하나로, 수신기는 자신이 감지한 전력 패턴의 식별자를 전송기로 보고 한다. 도 23의 실시예에 따르면, 전송기 1은 전력 패턴 1로 전력을 전송하고 있으며, 전송기 2는 전력 패턴 2로 전력을 전송하고 있다. 이때, 전송기 2로부터 전력을 수신한 수신기 3은 전력 패턴 2에 대한 식별자를 전송기 1로 회신하게 된다. 전송기 1은 자신이 전송하지 않은 전력 패턴에 대한 식별자를 회신한 수신기 3이 크로스 커넥션 되어 있음을 감지할 수 있게 된다. 크로스 커넥션 상황으로 판별되면, 전송기는 에러 상태로 전환한 후, 초기화를 통해 각 수신기와 새로운 통신 링크를 개설할 수 있다.
한편, 전송기는 복수의 전력 패턴 후보 군 중 선정된 특정 전력 패턴으로 전력을 전송할 수 있다. 이때, 인접한 전송기간의 전력 패턴이 중첩되지 않도록, 각 전송기는 해당 전송기가 사용하는 전력 패턴에 대한 정보를 공유할 수 있다. 전송기는 전력 패턴 후보 군 중 인접한 전송기가 사용하지 않는 전력 패턴을 해당 전송기의 전력 패턴으로 선정할 수 있다. 인접한 전송기가 사용중인 전력 패턴 정보는 전송기간의 통신을 통해 교환할 수 있으며, 다른 실시예에 따르면 수신기가 보고하는 전력 패턴 식별자 정보에 기초하여 추정할 수도 있다.
도 24는 복수의 수신기에 대한 충전 우선 순위를 설정하는 방법의 일 실시예를 나타내고 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 하나의 전송기가 복수의 수신기에 전력을 전송하는 1:N 충전 상황에서, 특정 수신기에 대한 전력 전송의 우선 순위를 높이기 위한 방법이 필요할 수 있다. 예를 들어, 배터리 잔량이 크게 부족한 수신기나, 유저의 요청에 의하여 빠른 충전이 필요한 수신기에 대하여는 전송기의 전력 전송을 집중하거나, 해당 수신기가 최적으로 전력을 수신하도록 전송기의 파라미터를 조절할 필요가 있다.
도 24의 실시예에 따르면, 하나의 전송기에 의해 전력을 전송 받는 복수의 수신기들은 서로 다른 충전 우선 순위 정보를 가질 수 있다. 도 24에서는 2 단계의 충전 우선 순위 정보를 예시하고 있으며, 수신기 1과 수신기 2는 높은 우선 순위를, 수신기 3은 낮은 우선 순위를 할당 받은 상황을 도시하고 있다. 다만 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 2개 이상의 다양한 레벨의 충전 우선 순위가 정의될 수 있다. 각 수신기의 충전 우선 순위는 다양한 실시예에 따라 결정될 수 있는데, 이를테면 유저의 설정, 배터리의 잔량, 응급 통신 상황, 디바이스의 종류, 디바이스의 타입, 제조사 설정 등에 기초하여 결정될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 각 수신기의 충전 우선 순위는 해당 수신기의 방향 정보에 기초하여 결정될 수 있다. 수신기는 내부 센서(예를 들어, 자이로 센서, 지자기 센서, 회전 센서 등)를 통해 해당 수신기의 방향 정보를 획득할 수 있으며, 획득된 방향 정보에 기초하여 충전 우선 순위를 결정할 수 있다. 예를 들어, 각 수신기의 방향 정보는 전송기에 대한 상대적인 방향 정보에 기초하여 결정될 수 있는데, 수신기의 디스플레이 유닛이 전송기를 향하고 있는지 또는 전송기의 반대 방향을 향하고 있는지에 기초하여 해당 수신기의 충전 우선 순위가 결정될 수 있다. 유저는 자신이 원하는 각 수신기의 충전 우선 순위에 따라 해당 수신기가 전송기에 놓여지는 방향을 다르게 함으로 각 수신기에 대한 충전 우선 순위에 차등을 둘 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 복수의 충전 슬롯을 구비한 전송기의 각 슬롯 별로 서로 다른 충전 우선 순위가 할당될 수 있다. 전송기는 복수의 충전 슬롯 각각에 대하여 감지 신호를 송출하고, 이에 응답하는 수신기들의 정보를 획득함으로 특정 수신기가 어느 슬롯에 놓여져 있는지를 판별할 수 있다.
전송기는 전술한 다양한 방법을 이용하여 각 수신기의 충전 우선 순위 정보를 수신하고, 이에 기초하여 각 수신기에 전송되는 전력의 양을 조절할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전송기는 충전 우선 순위 정보에 기초하여 각 수신기에 전력을 전송하는 시간을 조절함으로 전송되는 전력을 조절할 수 있다.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 방법을 나타낸 순서도이다. 도 25를 참조하면, 무선 전력 전송 방법은 수신기를 감지하는 단계(S110), 통신 연결을 수립하는 단계(S120) 및 무선 전력 전송을 수행하는 단계(S130)를 포함할 수 있다. 이하에서는 상술한 각 단계에 관하여 보다 구체적으로 설명한다.
먼저 전송기는 수신기가 충전 범위 내에 위치하는지 여부를 감지할 수 있다(S110). 이를 위해, 전송기는 대기 상태에 진입하여 약감지 신호 및 강감지 신호를 송출할 수 있다. 전송기는 약감지 신호에 따른 임피던스 변화 등을 검출하여 충전 범위 내에 수신기가 위치하는지를 감지할 수 있다. 전송기는 약감지 신호에 따라 수신기가 감지되면 강감지 신호를 송출할 수 있다. 널 상태인 수신기는 강감지 신호를 수신하고, 강감지 신호로 전달받는 전원을 이용하여 부트 상태에 진입하여 부팅될 수 있다. 또한, 수신기는 통신 연결 개설 상태로 진입하여 접속 요청 신호를 송출하고, 전송기 역시 이를 수신하여 접속 통신 연결 개설 상태로 진입하게 된다. 본 발명에 따르면, 전송기는 전술한 도 7 내지 도 16의 실시예에 따라 약감지 신호 및 강감지 신호를 송출할 수 있다.
다음으로 전송기와 수신기 간에 통신 연결을 개설할 수 있다(S120). 전송기와 수신기는 상호 간에 정보를 교환하여 통신 연결을 형성할 수 있다.
통신 링크 개설이 원활하게 이루어지면 무선 전력 전송을 수행할 수 있다(S130). 전송기는 전력 전송 상태로 접어들어 전력을 전송하고, 수신기는 충전 상태로 진입하여 전력을 수신할 수 있다. 전력 전송 상태와 충전 상태에서 수신기의 배터리가 완충되면 전송기는 무선 전력 전송을 종료하고 대기 상태로 전환할 수 있다. 무선 전력 전송 중에 수신기는 해당 수신기의 수신 전압값에 기초한 전력 상태를 전송기로 보고할 수 있으며, 전송기는 각 수신기의 전력 상태에 기초하여 멀티 디바이스 전력 상태를 판별하고 이를 조정할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전송기는 도 21의 실시예서 전술한 바와 같이 충전 범위 내에 로그 오브젝트가 위치하는지 여부를 판별할 수 있으며, 로그 오브젝트가 감지될 경우 전력 전송을 중단할 수 있다. 또한, 전송기는 도 22 및 도 23의 실시예와 같이 전송기와 수신기 간의 크로스 커넥션 상황을 감지할 수 있으며, 크로스 커넥션 상황으로 판별될 경우 수신기와의 통신 연결을 초기화할 수 있다. 또한, 전송기가 복수의 충전 슬롯을 구비할 경우, 도 24의 실시예와 같이 각 수신기에 대한 충전 우선 순위가 설정될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 시스템에서 전송기가 수신기에 컨트롤 신호를 전송하는 방법에 관하여 설명한다. 도 26은 본 발명의 실시예에 따라, 무선 전력 전송기가 컨트롤 신호를 전송하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 26을 참조하면, 전송기는 도 25에서 설명한 실시예에 따라 무선 전력 전송을 수행한다(S210). 일 실시예에 따르면, 전송기는 복수의 수신기로 동시에 무선 전력을 전송할 수 있다.
다음으로, 전송기는 컨트롤 신호 전송을 위한 유저 입력을 수신한다(S220). 본 발명의 실시예에서 컨트롤 신호는 수신기의 작동을 활성화 하거나 제어하기 위한 다양한 형태의 신호를 포함할 수 있다. 이를 테면, 컨트롤 신호는 수신기의 디스플레이 유닛을 활성화 하는 신호, 무선 충전 중에 있는 적어도 하나의 수신기로의 무선 전력 전송을 일시 해제 하기 위한 신호, 또는 무선 충전 중에 있는 적어도 하나의 수신기로의 무선 전력 전송을 일시 해제하였다가 재 전송하기 위한 신호 등을 포함할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 컨트롤 신호는 무선 충전 중에 있는 적어도 하나의 수신기에 해당 디바이스의 배터리 충전 정보를 요청하는 신호를 포함할 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 컨트롤 신호는 수신기가 해당 디바이스의 배터리 충전 정보를 디스플레이 하도록 하는 신호, 수신기가 해당 디바이스가 수신한 메시지를 디스플레이 하도록 하는 신호 등을 포함할 수 있다. 한편, 유저 입력은 전송기의 컨트롤 신호 전송을 트리거링(triggering) 하기 위한 것으로써, 버튼 입력, 터치 입력, 제스쳐 입력, 음성 입력, 시선 입력, 페어링 된 디바이스의 리모트 컨트롤 입력 등의 다양한 수단이 포함될 수 있다. 뿐만 아니라, 전송기는 동공 인식, 지문 인식, 얼굴 인식 등 다양한 생체 정보의 센싱을 수행 하고, 센싱 결과를 유저 입력으로 수신할 수도 있다.
다음으로, 전송기는 유저 입력에 대응하여 컨트롤 신호를 전송한다(S230). 전술한 바와 같이, 컨트롤 신호는 수신기의 작동을 활성화 하거나 제어하기 위한 신호를 포함한다. 복수의 수신기가 하나의 전송기에 의해 무선 충전 중에 있을 때에는 충전 중인 수신기 전체, 해당 전송기와 통신 링크가 개설된 수신기 전체, 또는 지정된 적어도 하나의 수신기에 상기 컨트롤 신호가 전송될 수 있다. 만약, 전송기가 충전 중인 복수의 수신기들 중 일부의 수신기에 선택적으로 컨트롤 신호를 전송할 경우, 전송기는 다양한 실시예에 따라 컨트롤 신호를 전송할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전송기는 미리 지정된 순서에 기초하여 컨트롤 신호를 전송하되 복수 회의 유저 입력에 대응하여 컨트롤 신호의 전송 대상 수신기를 순차적으로 변경할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 전송기는 유저 입력으로부터 컨트롤 신호의 전송 대상 수신기를 결정하기 위한 정보를 획득할 수 있다. 이를 테면, 유저 입력은 컨트롤 신호 전송을 트리거링 하는 정보와 함께 복수의 수신기 중 어느 수신기로 해당 컨트롤 신호를 전송할지를 나타내는 정보를 함께 포함할 수 있다. 이러한 유저 입력은 충전 중인 복수의 수신기에 각각 대응하는 복수의 버튼, 복수의 터치 영역 등이 전송기에 구비됨으로 이루어질 수 있으며, 특정 수신기를 지정하는 제스쳐 입력, 음성 입력, 시선 입력, 패턴 입력 등을 통해 이루어질 수도 있다. 또 다른 실시예에 따르면, 전송기는 유저의 생체 정보, 이를 테면 동공, 지문, 얼굴 등을 디텍트 하고, 충전 중인 수신기 중 획득된 생체 정보에 대응하는 수신기로 컨트롤 신호를 전송할 수 있다. 이 경우, 전송기는 충전 중인 각 수신기와 이에 대응하는 유저의 생체 정보를 나타내는 매핑 테이블을 사용할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 상기 컨트롤 신호는 전송기와 수신기 사이의 무선 전력 전송을 위해 사용되는 신호가 이용될 수 있다. 전술한 바와 같이, 전송기와 수신기 간의 무선 전력 전송을 위해 전자기 유도 방식, 자기 공명 방식 또는 이들의 조합이 사용될 수 있다. 이때 사용되는 무선 충전 표준에 따라 상기 컨트롤 신호는 해당 무선 충전 표준에서 사용되는 무선 충전 컨트롤 신호, 이를 테면 BLE(Bluetooth Low Energy) 등의 신호 형태로 전송될 수 있다. 이때, 상기 컨트롤 신호는 무선 충전 컨트롤 신호의 프레임 구조, 비트 할당 구조 등을 이용할 수 있다.
이와 같이 컨트롤 신호가 전송되면, 해당 컨트롤 신호를 수신한 수신기는 컨트롤 신호의 명령에 기초하여 작동을 수행할 수 있다.
만약, 컨트롤 신호가 수신기의 디스플레이 유닛을 활성화 하는 신호를 포함 한다면, 수신기는 해당 디바이스의 디스플레이 유닛을 켤 수 있다. 이때, 수신기는 해당 디바이스의 잠금 상태 또는 잠금 해제 상태의 화면을 디스플레이 할 수 있다. 상기, 디바이스의 잠금 상태 또는 잠금 해제 상태의 화면에는 해당 디바이스의 배터리 충전 정보, 메시지 또는 부재중 전화의 수신 여부를 나타내는 정보 중 적어도 하나가 포함될 수 있다. 여기서, 배터리 충전 정보란 해당 디바이스의 배터리 잔량 정보 및 무선 충전 상태 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 무선 충전 상태 정보란, 도 7에서 설명한 바와 같이 널 상태, 부트 상태, 충전 상태 및 에러 상태 중 적어도 하나의 상태를 나타내는 정보가 될 수 있으며, 다른 실시예에 따르면 해당 디바이스가 충전이 수행되고 있는지 여부를 나타내는 정보가 될 수도 있다.
만약, 컨트롤 신호가 해당 수신기로의 무선 전력 전송을 일시 해제 하기 위한 신호, 또는 해당 수신기로의 무선 전력 전송을 일시 해제하였다가 재 전송하기 위한 신호 등을 포함한 경우, 수신기는 해당 컨트롤 신호에 따라 무선 충전 상태의 전환을 수행할 수 있다. 여기서 무선 충전 상태는 전술한 바와 같이 널 상태, 부트 상태, 충전 상태 및 에러 상태 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 충전 상태에서 다른 상태로 전환할 때, 또는 다른 상태에서 충전 상태로 전환할 때에 수신기의 디스플레이 유닛이 활성화 될 수 있다.
만약, 컨트롤 신호가 수신기의 배터리 충전 정보를 요청하는 신호를 포함할 경우, 수신기는 해당 디바이스의 배터리 충전 정보를 전송기로 전송할 수 있다. 수신기로부터 배터리 충전 정보를 수신한 전송기는 해당 디바이스의 디스플레이 유닛 등으로 수신기의 배터리 잔량 정보 및/또는 무선 충전 상태 정보를 디스플레이 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 수신기는 전송기가 전송한 컨트롤 신호에 기초하여, 특정 정보를 선택적으로 디스플레이 할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤 신호가 수신기의 배터리 충전 정보의 디스플레이를 요청 하는 신호를 포함할 경우, 수신기는 디스플레이 유닛으로 배터리 충전 정보를 나타내는 화면을 디스플레이 할 수 있다. 배터리 충전 정보를 나타내는 화면은 해당 디바이스의 잠금 상태 또는 잠금 해제 상태의 화면과는 다른 화면일 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 컨트롤 신호가 수신기의 배터리 충전 정보의 디스플레이를 요청 하는 신호를 포함할 경우, 수신기는 해당 디바이스의 잠금 상태 또는 잠금 해제 상태의 화면을 디스플레이 할 수 있다. 상기 잠금 상태 또는 잠금 해제 상태의 화면에는 해당 디바이스의 배터리 충전 정보가 포함될 수 있다. 또한, 컨트롤 신호가 수신기의 수신된 메시지의 디스플레이를 요청 하는 신호를 포함할 경우, 수신기는 수신된 메시지를 디스플레이 유닛으로 디스플레이 할 수 있다. 이러한 메시지는 SMS, MMS, SNS 메시지 및 이 외의 다양한 형태의 모바일 메시지를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 전송기는 충전 중인 모든 수신기 또는 해당 전송기와 통신 링크가 개설된 모든 수신기로 컨트롤 신호와 이에 대응하는 유저의 생체 정보를 함께 전송할 수 있다. 컨트롤 신호와 생체 정보를 함께 수신한 각 수신기는 수신된 생체 정보가 해당 디바이스의 기 설정된 생체 정보와 일치하는지 여부를 확인하고, 생체 정보가 일치할 경우에만 수신된 컨트롤 신호에 대응하여 상술한 작동을 수행할 수 있다. 그러나 생체 정보가 일치하지 않을 경우에는 수신된 컨트롤 신호에 반응하지 않을 수 있다.
도 27은 전송기의 컨트롤 신호에 대응하는 피드백 정보를 디스플레이 하는 다양한 실시예를 나타낸 도면이다. 본 발명에서 피드백 정보란 도 26의 실시예에서 상술한 컨트롤 신호에 대응하여 수신기 또는 전송기가 디스플레이 하는 정보를 나타낸다. 즉, 피드백 정보는 수신기의 디스플레이 화면, 수신기의 배터리 충전 정보, 또는 메시지/부재중 전화의 수신 여부를 나타내는 정보 등을 포함할 수 있다.
도 27a는 피드백 정보를 디스플레이 하는 제1 예를 도시한 도면이다. 도 27a를 참조하면, 상기 피드백 정보는 전송기(1100)의 디스플레이 유닛(1170)으로 출력될 수 있다. 예를 들어, 전송기(1100)의 컨트롤 신호가 수신기(1200)의 배터리 충전 정보(Battery Charge status)를 요청하는 신호를 포함할 경우, 수신기(1200)는 해당 디바이스의 배터리 충전 정보를 전송기로 전송할 수 있다. 수신기(1200)로부터 배터리 충전 정보를 수신한 전송기(1100)는 해당 디바이스의 디스플레이 유닛(1170)으로 수신기(1200)의 배터리 잔량 정보 및/또는 무선 충전 상태 정보를 출력할 수 있다. 수신기(1200)의 디스플레이 유닛(1280)에서 해당 디바이스의 배터리 충전 정보를 확인하는 경우에 각 기기 별 유저 인터페이스(user interface)가 통일되어 있지 않을 수 있지만, 상술한 예의 경우 전송기(1100)에 탑재된 디스플레이 유닛(1170)으로 배터리 충전 정보를 확인하기 때문에 다수 수신기(1200)의 배터리 잔량 및/또는 무선 충전 상태에 대해 통일된 인터페이스로 확인할 수 있다. 또한, 자체 디스플레이 유닛을 탑재하지 않은 수신기(1200)가 전송기(1100)로부터 전력을 전송 받고 있는 경우, 전송기(1100)의 디스플레이 유닛(1170)을 통해 수신기(1200)의 배터리 잔량 및/또는 무선 충전 상태를 확인할 수 있다.
도 27b는 피드백 정보를 디스플레이 하는 제2 예를 도시한 도면이다. 도 27b의 실시예에서 도 27a의 실시예와 동일하거나 상응하는 부분은 중복된 설명을 생략하도록 한다. 도 27b를 참조하면, 전송기(1100)와 유선 또는 무선으로 연결된 디스플레이 유닛(1170)을 통해 피드백 정보를 디스플레이할 수 있다. 이 경우, 사용자가 전송기(1100)와 수신기(1200)로부터 멀리 떨어져 있는 경우에도 피드백 정보를 확인할 수 있다.
도 27c는 피드백 정보를 디스플레이 하는 제3 예를 도시한 도면이다. 도 27c를 참조하면, 상기 피드백 정보는 각 수신기(1200)의 디스플레이 유닛(1280)으로 출력될 수 있다. 예를 들어, 전송기(1100)의 컨트롤 신호가 수신기(1200)의 디스플레이 유닛(1280)을 활성화 하는 신호를 포함 한다면, 수신기(1200)는 해당 디바이스의 잠금 상태 또는 잠금 해제 상태의 화면을 출력할 수 있다. 또한, 컨트롤 신호가 해당 수신기(1200)로의 무선 전력 전송을 일시 해제 하기 위한 신호, 또는 해당 수신기(1200)로의 무선 전력 전송을 일시 해제하였다가 재 전송하기 위한 신호 등을 포함한 경우, 수신기(1200)는 해당 컨트롤 신호에 따라 무선 충전 상태의 전환을 수행하고, 전환된 무선 충전 상태를 나타내는 정보 및/또는 배터리 잔량 정보를 디스플레이 유닛(1280)으로 출력할 수 있다. 또한, 컨트롤 신호가 수신기(1200)의 배터리 충전 정보의 디스플레이를 요청 하는 신호를 포함할 경우, 수신기(1200)는 디스플레이 유닛(1280)으로 배터리 충전 정보를 디스플레이 할 수 있다. 이때, 수신기(1200)는 해당 디바이스의 잠금 상태 또는 잠금 해제 상태의 화면을 통해 배터리 충전 정보를 디스플레이 할 수도 있으며, 이와 다른 별도의 화면으로 배터리 충전 정보를 디스플레이 할 수도 있음은 전술한 바와 같다. . 또한, 컨트롤 신호가 수신기(1200)의 수신된 메시지의 디스플레이를 요청 하는 신호를 포함할 경우, 수신기(1200)는 수신된 메시지를 디스플레이 유닛(1280)으로 디스플레이 할 수 있다.
도 28은 본 발명의 실시예에 따라 전송기(1100)가 전송한 컨트롤 신호에 대응하여 복수의 수신기(1200a, 1200b, 1200c)가 피드백 정보를 디스플레이 하는 모습을 나타낸 도면이다. 본 발명의 실시예에 따르면, 전송기(1100)는 컨트롤 신호 전송을 트리거링(triggering) 하기 위한 유저 인터페이스(1175)를 제공할 수 있다. 이러한 유저 인터페이스(1175)는 버튼, 터치 패널, 카메라 유닛, 마이크 유닛 등을 포함할 수 있으며, 이에 한정하지 않는다. 상기 유저 인터페이스(1175)를 통해 유저 입력이 수신되면, 전송기(1100)는 전술한 다양한 실시예에 따른 컨트롤 신호를 복수의 수신기(1200a, 1200b, 1200c) 중 적어도 하나에 전송할 수 있다. 도 28의 실시예에서는 전송기(1100)의 컨트롤 신호가 수신기(1200)의 배터리 충전 정보(Battery Charge status)의 디스플레이를 요청하는 신호를 포함한 경우를 나타내고 있다. 상기 컨트롤 신호는 전송기(1100)와 통신 링크가 개설된 모든 수신기(1200a, 1200b, 1200c)로 전송되고 있다. 컨트롤 신호를 수신한 각 수신기(1200a, 1200b, 1200c)는 해당 디바이스의 배터리 충전 정보를 해당 디바이스의 디스플레이 유닛(1280a, 1280b, 1280c)으로 각각 출력할 수 있다. 이러한 배터리 충전 정보에는 전술한 바와 같이 해당 디바이스의 배터리 잔량 정보 및 무선 충전 상태 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 한편, 도 28의 실시예에서는 컨트롤 신호가 수신기(1200)의 배터리 충전 정보의 디스플레이를 요청하는 신호를 포함하는 경우를 도시하고 있으나, 본 발명은 이에 한정하지 않으며 전술한 다양한 실시예에 따라 피드백 정보가 각 수신기(1200a, 1200b, 1200c)의 디스플레이 유닛(1280a, 1280b, 1280c)에 출력될 수 있다. 이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 무선 충전 중인 복수의 수신기(1200a, 1200b, 1200c)의 각종 상태 정보를 전송기(1100)의 유저 인터페이스(1175)를 이용하여 확인할 수 있다. 또한, 무선 충전 중에 있는 각 수신기(1200a, 1200b, 1200c)를 직접 조작하지 않고도, 해당 디바이스에서 필요한 정보를 제공받을 수 있게 된다.
이상에서 설명한 무선 전력 전송 방법에서 상술한 단계가 모두 필수적인 것은 아니므로, 무선 전력 전송 방법은 상술한 단계의 일부를 생략하고 수행될 수 있으며, 또한 상술한 단계가 반드시 설명되는 순서대로만 수행되어야 하는 것은 아니므로, 나중에 설명되는 단계가 먼저 설명된 단계보다 앞서 수행되는 것도 가능하다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 이상에서 설명한 본 발명의 실시예들은 서로 별개로 또는 조합되어 구현되는 것도 가능하다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
전술한 바와 같이, 발명의 실시를 위한 최선의 형태에서 관련 사항을 서술하였다.
본 발명은 무선 전력 전송 장치, 무선 전력 수신 장치 및 무선 전력 전송과 관련된 다양한 장치에 적용될 수 있다.

Claims (6)

  1. 무선 전력 전송 장치의 무선 전력 전송 방법으로서,
    상기 무선 전력 전송 장치의 무선 충전 범위 내에 적어도 하나의 무선 전력 수신 장치가 위치하는지 여부를 판별하는 대기 상태와, 상기 대기 상태에서 적어도 하나의 무선 전력 수신 장치가 감지될 경우 해당 무선 전력 수신 장치로 전력을 전송하는 전력 전송 상태를 포함하며,
    상기 대기 상태는 약감지 신호와 강감지 신호를 주기적으로 송출하는 제1 대기 상태, 상기 약감지 신호의 송출 주기 및 상기 강감지 신호의 송출 주기 중 적어도 하나가 상기 제1 대기 상태와 다른 제2 대기 상태를 포함하고,
    무선 전력 전송 장치의 제1 대기 상태 및 제2 대기 상태 중 어느 하나의 상태를 판별하는 단계; 및
    상기 판별된 대기 상태에 기초하여 약감지 신호 및 강감지 신호를 송출하는 단계;를 포함하되,
    상기 제2 대기 상태에서의 약감지 신호 송출 주기는 상기 제1 대기 상태에서의 약감지 신호 송출 주기보다 긴 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 대기 상태에서의 강감지 신호 송출 주기는 상기 제1 대기 상태에서의 강감지 신호 송출 주기보다 긴 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 송출하는 단계는,
    상기 제2 대기 상태에서 상기 강감지 신호의 주기적인 송출을 수행하지 않되, 상기 약감지 신호에 대응한 임피던스 변화가 감지될 경우 상기 강감지 신호를 송출하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 송출하는 단계는,
    상기 제2 대기 상태에서 임피던스 변화가 감지되지 않을 경우 상기 약감지 신호의 송출 주기를 점진적으로 증가시키는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 송출하는 단계는,
    상기 제2 대기 상태에서 임피던스 변화가 감지되지 않을 경우 상기 강감지 신호의 송출 주기를 점진적으로 증가시키는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 방법.
  6. 무선 전력 전송 장치의 무선 전력 전송 방법으로서,
    상기 무선 전력 전송 장치의 무선 충전 범위 내에 적어도 하나의 무선 전력 수신 장치가 위치하는지 여부를 판별하는 대기 상태와, 상기 대기 상태에서 적어도 하나의 무선 전력 수신 장치가 감지될 경우 해당 무선 전력 수신 장치로 전력을 전송하는 전력 전송 상태를 포함하며,
    기 설정된 제1 송출 주기에 따라 약감지 신호를 송출하는 단계; 및
    기 설정된 제2 송출 주기에 따라 복수의 강감지 신호로 이루어진 강감지 신호 세트를 송출하는 단계;를 포함하되,
    상기 제2 송출 주기는 제1 송출 주기보다 길며,
    상기 강감지 신호 세트를 송출하는 단계는 서로 다른 전송 전류값을 갖는 복수의 강감지 신호를 전송 전류값의 오름 차순으로 송출하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 방법.
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