WO2017023064A1 - 무선 전력 전송 시스템 및 이의 구동 방법 - Google Patents

무선 전력 전송 시스템 및 이의 구동 방법 Download PDF

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배수호
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엘지이노텍 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a wireless power transmission system and a driving method thereof.
  • various electronic devices have a battery and are driven by using the electric power charged in the battery.
  • the battery may be replaced or recharged.
  • the electronic device has a contact terminal for contacting an external charging device.
  • the electronic device is electrically connected to the charging device through the contact terminal.
  • the contact terminals are exposed to the outside in the electronic device, they may be contaminated by foreign matter or shorted by moisture. In this case, a poor contact occurs between the contact terminal and the charging device, there is a problem that the battery is not charged in the electronic device.
  • the wireless power transmission system is a technology that delivers power without a space through a space and maximizes the convenience of power supply to mobile devices and digital home appliances.
  • Wireless power transfer systems have strengths such as energy saving through real-time power usage control, overcoming space constraints in power supply, and reducing waste battery emissions by recharging batteries.
  • Typical implementation methods of the wireless power transmission system include a magnetic induction method and a magnetic resonance method.
  • the magnetic induction method is a non-contact energy transmission technology in which two coils are adjacent to each other and a current flows through one coil, and an electromotive force is generated in the other coil through a magnetic flux generated. Therefore, a frequency of several hundred kHz can be used.
  • the magnetic resonance method is a magnetic resonance technique using only an electric field or a magnetic field without using an electromagnetic wave or a current, and the power transmission distance is several meters or more, and thus a band of several MHz may be used.
  • the wireless power transmission system includes a transmitting device that transmits power wirelessly and a receiving device that receives power and charges a load such as a battery.
  • a charging method of a receiving device that is, a magnetic induction method or a magnetic resonance method may be selected, and a transmission device capable of wirelessly transmitting power corresponding to the charging method of the receiving device has been developed.
  • the plurality of receiving apparatuses receive power through the same magnetic field generated by the transmitting apparatus, so that the entire system operation becomes unstable.
  • the receiving power may be insufficient in the receiving device B when appropriate receiving power is received by the receiving device A.
  • the output power of the transmitter is increased to reinforce the insufficient reception power, excessive power is received by the receiver A and excessive power is received by the receiver A. Therefore, when the output power of the transmitter is lowered, the reception of the receiver B is received. There is a problem that the power shortage is repeated and the entire system operation becomes unstable.
  • the embodiment can provide a wireless power transmission system and a driving method thereof capable of securing system stability and improving power transmission efficiency of an entire system in multi charging.
  • An embodiment is a method of driving a transmitter for transmitting wireless charging power to a plurality of receivers, wherein the transmitter is an output voltage of an AC / DC converter of each of the plurality of receivers and an output of each of the plurality of receivers.
  • the receiving device receiving the received information about the requested voltage generated based on the optimum output control voltage and can provide a method of driving the transmitting device to generate a wireless power based on this.
  • the embodiment may further include information about the parameter and the required voltage, including at least one of a maximum output voltage that is a maximum value of the output voltage, a minimum output voltage that is a minimum value, and an optimum output voltage that is an optimal value. Can be provided.
  • the embodiment may provide a method for driving a transmitting device, wherein the receiving device control information further includes information for enabling / disabling charging and permission information.
  • the plurality of receiving apparatuses may include first and second receiving apparatuses
  • the transmitting apparatus may include a first output power and a first output voltage of the first AC / DC converter of the first receiving apparatus, and A transmitter for generating first and second optimum output control voltages for the first and second receivers, respectively, based on the second output power and the second output voltage of the second AC / DC converter of the second receiver. It is possible to provide a driving method.
  • the transmitting apparatus may provide a driving method of the transmitting apparatus that determines whether a relationship between the first and second output powers and the first and second output voltages satisfies Equation 1.
  • Equation 1 P rx1 is the first output power, P rx2 is the second output power, V rect1 is the first output voltage, V rect2 is the second output voltage.
  • the embodiment may include setting first output control voltage that satisfies Equation 1 within a range of maximum and minimum values of the first output voltage to obtain first receiver control information including information about the first output control voltage. Transmitting to the first receiving device, and receiving a first request voltage generated by the first receiving device based on the first receiver control information to generate wireless power based on the first request voltage.
  • a driving method can be provided.
  • the embodiment may include setting second output control voltage that satisfies Equation 1 within a range of maximum and minimum values of the second output voltage to obtain second receiver control information including information on the second output control voltage. Transmitting to the second receiving device and receiving a second request voltage generated by the second receiving device based on the second receiver control information to generate wireless power based on the second request voltage.
  • a driving method can be provided.
  • the first output control voltage is set to one of a maximum value and a minimum value of the first output voltage
  • the second output control voltage is a maximum value of the second output voltage
  • the first output control voltage when the first output power is greater than the second output power, the first output control voltage is set to a maximum value of the first output voltage, and the second output control voltage is the second output voltage. It is possible to provide a method for driving a transmitting device to set the minimum value of.
  • the first output control voltage when the first output power is less than the second output power, the first output control voltage is set to a minimum value of the first output voltage, and the second output control voltage is equal to the second output voltage. It is possible to provide a method of driving a transmitting apparatus that sets the maximum value.
  • An embodiment of the present invention provides a wireless power transmission method of a wireless power transmitter for transmitting wireless power to a plurality of wireless power receivers, the method comprising: receiving first received power information of each of the plurality of wireless power receivers; Determining an optimum output control voltage of each of the plurality of wireless power receivers; And transmitting power adjusted based on the optimum output control voltage to a plurality of wireless power receivers.
  • the method may further include transmitting receiving device control information of each of the plurality of receiving devices to the plurality of wireless power receiving devices; Receiving second received power information from each of the plurality of wireless power receivers; And transmitting power adjusted based on the second received power information to a plurality of wireless power receivers.
  • the received power information may include information on at least one of an output voltage of an AC / DC converter of a wireless power receiver, a maximum output voltage of a maximum value of the output voltage, a minimum output voltage of a minimum value, and an optimum output voltage of an optimum value. It may provide a wireless power transmission method comprising a.
  • the receiving device control information may include the optimum output control voltage, and the second received power information may be determined based on the optimum output control voltage.
  • the receiving device control information may provide a wireless power transmission method including at least one of information for enabling / disabling charging and permission information.
  • the embodiment may provide a wireless power transmission method in which an optimum output control voltage of each of the plurality of wireless power receivers is determined using an output power value of an AC / DC converter of each of the plurality of wireless power receivers.
  • each of the optimum output control voltage of the plurality of wireless power receiving apparatus is the first output voltage (V rect1) or the second output voltage wireless power transmission comprises a (V rect2) satisfying the formula (1) Can provide.
  • P rx1 and P rx2 are output power values of the AC / DC converter of each of the plurality of wireless power receivers.
  • the optimum output control voltage of each of the plurality of wireless power receivers is not included in a range of the maximum output voltage and the minimum output voltage included in the first received power information of each of the plurality of wireless power receivers.
  • the optimum output control voltage of each of the plurality of wireless power receivers may provide a wireless power transmission method in which the maximum output voltage or the minimum output voltage is determined.
  • An embodiment of the present invention provides a wireless power receiving method of a wireless power receiving apparatus for receiving wireless power from a wireless power transmitting apparatus, the method comprising: transmitting first received power information to the wireless power transmitting apparatus; Receiving reception device control information from the wireless power transmission device; Determining second received power information based on the receiver control information; Transmitting the second received power information to the wireless power transmitter; And receiving the adjusted wireless power based on the second received power information from the wireless power transmitter.
  • the received power information may include information on at least one of an output voltage of an AC / DC converter of a wireless power receiver, a maximum output voltage of a maximum value of the output voltage, a minimum output voltage of a minimum value, and an optimum output voltage of an optimum value. It may provide a wireless power receiving method comprising a.
  • the receiving device control information may include the optimal output control voltage, and the second received power information may be determined based on the optimum output control voltage.
  • the embodiment may provide a method for receiving wireless power, wherein the first receiver control information includes at least one of information for enabling / disabling charging and permission information.
  • the wireless power transmitter provides wireless power to a separate wireless power receiver that is distinct from the wireless power receiver, and the optimum power control voltage of the wireless power receiver is an AC / DC conversion of the wireless power receiver.
  • a wireless power receiving method may be determined based on a negative output power value and an output power value of an AC / DC converter of the separate wireless power receiver.
  • each of the optimum output control voltage of the wireless power receiving apparatus and the separate wireless power receiving apparatus including a first output voltage (V rect1) or the second output voltage (V rect2) satisfying the formula (1)
  • a wireless power reception method can be provided.
  • P rx1 and P rx2 are output power values of the AC / DC converter of each of the wireless power receiver and the separate wireless power receiver.
  • an optimum output control voltage of each of the wireless power receiver and the separate wireless power receiver may include a maximum output voltage included in the first received power information of each of the wireless power receiver and the separate wireless power receiver.
  • an optimum output control voltage of each of the wireless power receiver and the separate wireless power receiver may be determined as the maximum output voltage or the minimum output voltage. Can be.
  • An embodiment is a method of driving a first receiving device among first and second receiving devices that receive wireless charging power from a transmitting device, wherein the first receiving device has a first output of its first AC / DC converter. Transmitting a parameter including information about a voltage and a first output power to the transmitting device, receiving receiving device control information including a first optimum output control voltage generated based on the parameter, from the transmitting device, A driving method of a first receiving device which generates information on a required voltage based on an optimum output control voltage and transmits the generated information to the transmitting device can be provided.
  • the information about the parameter and the required voltage may include at least one of a first maximum output voltage that is a maximum value of the first output voltage, a first minimum output voltage that is a minimum value, and a first optimal output voltage that is an optimal value.
  • a method of driving a first receiving device including information may be provided.
  • the embodiment may provide a method of driving a first receiving device, wherein the receiving device control information further includes information for enabling / disabling charging and permission information.
  • the transmitter may include a first output power and a first output voltage of a first AC / DC converter of the first receiver and a second output power of a second AC / DC converter of the second receiver. Based on the two output voltages, the first and second receivers may be provided with a driving method of the first receiver to generate first and second optimum output control voltages, respectively.
  • the embodiment may provide a method of driving a first receiver that determines whether a relationship between the first and second output powers and the first and second output voltages satisfies Equation 1.
  • Equation 1 P rx1 is the first output power, P rx2 is the second output power, V rect1 is the first output voltage, V rect2 is the second output voltage.
  • a first output control voltage that satisfies Equation 1 is set within a range of a maximum value and a minimum value of the first output voltage, and receives receiver device control information including information about the first output control voltage.
  • the first output control voltage may provide a driving method of the first receiving apparatus to set any one of a maximum value and a minimum value of the first output voltage.
  • the first output control voltage when the first output power is greater than the second output power, the first output control voltage is set to a maximum value of the first output voltage, and the first output power is greater than the second output power.
  • the first output control voltage may provide a driving method of the first receiving device to set the minimum value of the first output voltage.
  • An embodiment includes a transmission side resonant circuit resonantly coupled with a reception side resonant circuit of a plurality of receiving apparatuses; A power converter which generates AC power and outputs the alternating current to the transmission-side resonant circuit; And a controller for controlling the power conversion device, wherein the controller generates and transmits an optimum rectified control voltage based on minimum and maximum values of the rectified voltages of the plurality of receiving devices, and based on the optimal rectified control voltage.
  • a transmitter for generating wireless power based on the generated required voltage of the receiver may be provided.
  • the embodiment may receive the first output power of the first receiving apparatus, which is one of the plurality of receiving apparatuses, and the second output power of the second receiving apparatus, which is another one of the plurality of receiving apparatuses, based on the optimum rectification.
  • a transmitter for setting a control voltage can be provided.
  • the transmitter may further include generating the optimum rectification control voltage such that, when the first output power is smaller than the second output power, the required voltage of the first receiver is less than the required voltage of the second receiver. Can be provided.
  • the optimum rectification control voltage when the first output power is less than the second output power, the optimum rectification control voltage may be set to the optimum rectification control voltage such that the required voltage of the first receiving device is smaller than that of the second receiving device. If it cannot be set within the minimum value and the maximum value range, the required voltage of the first receiving device becomes the minimum value of the rectified voltage of the first receiving device, and the required voltage of the second receiving device is set to the value of the second receiving device.
  • a transmitter for setting the rectified control voltage to be the maximum value of the rectified voltage can be provided.
  • the embodiment may provide a transmitting apparatus in which the information of the rectifying control voltage is included in receiving apparatus control information for enabling or disabling a charging function of the receiving apparatus and being transmitted to the receiving apparatus. .
  • An embodiment includes a receiving side resonant circuit resonantly coupled to a transmitting side resonant circuit of a transmitting device; A rectifier for rectifying AC power from the receiving side resonant circuit; And a controller for controlling the rectified voltage of the rectifier, transmitting the information on the rectified voltage to the transmitting device, and receiving a rectified control voltage generated based on the information on the rectified voltage from the transmitting device. Based on this, it is possible to provide a receiving device generating a required voltage and transmitting the same to the transmitting device.
  • the rectifying control voltage may provide a receiving device having any one of a minimum value and a maximum value of the rectified voltage.
  • the embodiment may provide a receiving device that receives the wireless power generated based on the required voltage.
  • the embodiment may provide a receiving device in which the information of the rectifying control voltage is included in the receiving device control information for enabling or disabling the charging function of the receiving device and being transmitted to the receiving device. .
  • a wireless power transmission system and a driving method thereof may be provided.
  • 3A and 3B are block diagrams illustrating a transmitter as one of subsystems configuring a wireless power transmission system.
  • 4A and 4B are block diagrams illustrating a receiving apparatus as one of subsystems configuring a wireless power transmission system.
  • 5 is an operation flowchart of a wireless power transfer system.
  • 6A is a diagram illustrating a transmitter and first and second receivers for receiving wireless power from the transmitter.
  • 6B is a diagram showing an equivalent circuit of a transmitter and a first and a second receiver.
  • FIG. 8 is an operation flowchart of a receiving apparatus.
  • 9 is a flowchart illustrating operations of the transmitter and the first and second receivers.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating an operation of a transmitter corresponding to FIG. 9.
  • 11 is a flowchart illustrating operations of the transmitter and the first and second receivers.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating operations of the transmitter corresponding to FIG. 11.
  • the embodiment selectively uses various types of frequency bands from low frequency (50 kHz) to high frequency (15 MHz) for wireless power transmission, and may include a communication system capable of exchanging data and control signals for system control. .
  • the embodiment may be applied to various industrial fields such as the portable terminal industry, the smart watch industry, the computer and notebook industry, the home appliance industry, the electric vehicle industry, the medical device industry, and the robotics industry that use batteries or require electronic devices. .
  • Embodiments may consider a system capable of transmitting power to one or more devices using one or more transmission coils.
  • a battery shortage problem may be solved in a mobile device such as a smart phone or a notebook.
  • a mobile device such as a smart phone or a notebook.
  • the battery is automatically charged so that it can be used for a long time.
  • a wireless charging pad in public places such as cafes, airports, taxis, offices, restaurants, it is possible to charge a variety of mobile devices regardless of the different charging terminal for each mobile device manufacturer.
  • the wireless power transmission technology is applied to household appliances such as vacuum cleaners and fans, there is no need to search for a power cable, and complicated wires disappear in the home, thereby reducing wiring in the building and widening space utilization.
  • Wireless power transfer system A system that provides wireless power transfer within a magnetic field region.
  • Transmitter wireless power transfer system-charger; power transfer unit (PTU): A device that provides wireless power transfer to a power receiver in a magnetic field region and manages the entire system, and may be referred to as a transmitter or a transmitter.
  • PTU power transfer unit
  • Receiver wireless power receiver system-device; power receiver unit (PRU): A device that receives wireless power transmission from a power transmitter in a magnetic field region, and may be referred to as a receiving device or a receiver.
  • PRU power receiver unit
  • Charging area The area where the actual wireless power transfer takes place within the magnetic field area and can vary depending on the size of the application, required power, and operating frequency.
  • the S parameter is a ratio of the input voltage to the output voltage in the frequency distribution that corresponds to the ratio of input port to output port (S 21 ) or its own reflection of each input / output port, that is, its input. It may mean a reflection (reflection; S 11 , S 22 ) of the output reflected by.
  • Quality index Q In resonance, the value of Q means the quality of frequency selection. The higher the value of Q, the better the resonance characteristics, and the Q value can be expressed as the ratio of energy stored in the resonator to energy lost.
  • the electromotive force is generated in the load inductor L l through the magnetic flux generated when the source inductor L s and the load inductor L l are close to each other and current flows in one source inductor L s .
  • Contactless energy transmission technology The magnetic resonance method combines two resonators and transmits energy wirelessly by using resonance techniques that generate magnetic and magnetic fields in the same wavelength range while vibrating at the same frequency due to magnetic resonance caused by natural frequencies between the two resonators. It is a technique to do.
  • a transmitting device in a magnetic induction equivalent circuit, includes a source voltage V s , a source resistor R s , a source capacitor C s for impedance matching, and a receiving device according to a device for supplying power.
  • the receiving device is a load resistance (R l ), the equivalent resistance of the receiving device, the load capacitor (C l ) for impedance matching and the magnetic with the transmitting device the degree of magnetic coupling may be implemented as a load coil (L l) for coupling a source coil (L s) and a load coil (L l) may be represented by a mutual inductance (M sl).
  • the ratio of input voltage to output voltage (S 21 ) is obtained from a magnetic induction equivalent circuit consisting solely of coils without a source capacitor (C s ) and a load capacitor (C l ) for impedance matching.
  • the maximum power transfer condition satisfies Equation 1 below.
  • the maximum power transmission is possible when the ratio of the inductance of the transmitting coil (L s ) and the source resistance (R s ) and the ratio of the inductance of the load coil (L l ) and the load resistance (R l ) are the same.
  • the self-reflection value (S 11 ) of the input / output port cannot be zero at the point of maximum power transfer, and the mutual inductance (M)
  • the power transmission efficiency may vary greatly depending on the value of sl ).
  • a source capacitor C s may be added to the transmitter and a load capacitor Cl may be added to the receiver.
  • the compensation capacitors C s and C L may be connected in series or in parallel to each of the receiving coil L s and the load coil L L.
  • passive elements such as additional capacitors and inductors may be further added to each of the transmitting device and the receiving device for impedance matching.
  • a transmitting apparatus in a self-resonant equivalent circuit, includes a source coil constituting a closed circuit by series connection of a source voltage V s , a source resistor R s , and a source inductor L s .
  • the transmitter-side resonant inductor (L 1 ) and the transmitter-side resonant capacitor (C 1 ) in series connection is implemented as a resonant coil (Resonant coil) constituting a closed circuit
  • the receiver is a load resistor (R l )
  • the load inductor ( L l ) is composed of a load coil constituting a closed circuit with a series connection of L l ) and a receiver side resonance coil constituting a closed circuit with a series connection of a receiving side resonant inductor (L 2 ) and a receiving side resonant capacitor (C 2 ).
  • the source inductor L s and the transmitter side inductor L 1 are magnetically coupled with a coupling coefficient of K 01
  • the load inductor L l and the load side resonant inductor L 2 are magnetically coupled with a coupling coefficient of K 23
  • Coupled to the transmitting side resonant inductor (L 1 ) and the receiving side resonant inductor (L 2) ) Is magnetically coupled with a coupling coefficient of K 12 .
  • the source coil and / or the load coil may be omitted, and may include only the transmitting side resonant coil and the receiving side resonant coil.
  • an element for impedance matching may be added, and the impedance matching element may be a passive element such as an inductor and a capacitor.
  • 3A and 3B are block diagrams illustrating a transmitting apparatus as one of subsystems configuring a wireless power transmission system.
  • a wireless power transmission system may include a transmitting device 1000 and a receiving device 2000 that receives power wirelessly from the transmitting device 1000.
  • the transmitter 1000 generates a magnetic field based on an AC signal output from the power converter 101 and an AC signal output from the power converter 101 to convert the input AC signal into an AC signal.
  • a control unit 103 for performing impedance matching of 102, sensing impedance, voltage, and current information from the power converter 101 and the resonant circuit unit 102, and wirelessly communicating with the receiving device 2000.
  • the power converter 101 may include at least one of a power converter that converts an AC signal into a direct current, a power converter that outputs a direct current by varying the level of the direct current, and a power converter that converts a direct current into an alternating current.
  • the resonant circuit unit 102 may include a coil and an impedance matching unit that may resonate with the coil.
  • the controller 103 may include a sensing unit and a wireless communication unit for sensing impedance, voltage, and current information.
  • the transmitter 1000 includes a transmitter AC / DC converter 1100, a transmitter DC / AC converter 1200, a transmitter impedance matcher 1300, and a transmitter coil unit ( 1400 and the transmitter-side communication and control unit 1500.
  • the transmission-side AC / DC converter 1100 is a power converter that converts an AC signal provided from the outside into a DC signal under the control of the transmission-side communication and the controller 1500, and the transmission-side AC / DC converter 1100.
  • the sub system may include a rectifier 1110 and a transmitter DC / DC converter 1120.
  • the rectifier 1110 is a system for converting an provided AC signal into a DC signal.
  • the rectifier 1110 is a diode rectifier having a relatively high efficiency at high frequency operation, a synchronous rectifier or a one-chip capable synchronous rectifier, or a cost. And a hybrid rectifier capable of saving space and having a high degree of freedom of dead time.
  • the transmitter DC / DC converter 1120 adjusts the level of the DC signal provided from the rectifier 1110 under the control of the transmitter-side communication and the control unit 1500. It may be a buck converter that lowers, a boost converter that raises the level of the input signal, a buck boost converter or a cue converter that lowers or raises the level of the input signal. .
  • the transmitter DC / DC converter 1120 may include a switch element having a power conversion control function, an inductor and a capacitor having a power conversion mediating function or an output voltage smoothing function, and a voltage gain adjusting or electrical separation function (isolating function).
  • a truncation component or a pulsation component included in the DC signal included in the input DC signal.
  • an error between the command value of the output signal of the transmission side DC / DC converter 1120 and the actual output value may be adjusted through a feedback method, which may be performed by the transmission side communication and the control unit 1500.
  • the transmitter DC / AC converter 1200 converts a DC signal output from the transmitter AC / DC converter 1100 into an AC signal under the control of the transmitter-side communication and the control unit 1500, and converts the frequency of the converted AC signal.
  • An example of implementing the system is a half bridge inverter or a full bridge inverter.
  • the wireless power transmission system may be applied to a variety of amplifiers for converting direct current into alternating current, for example, class A, B, AB, C, E class F amplifier.
  • the transmitter DC / AC converter 1200 may include an oscillator for generating a frequency of the output signal and a power amplifier for amplifying the output signal.
  • the AC / DC converter 1100 and the transmitter DC / AC converter 1200 may be replaced with an AC power supply, and may be omitted or replaced with another configuration.
  • the transmission impedance matching unit 1300 minimizes the reflected waves at points having different impedances to improve signal flow. Since the two coils of the transmitter 1000 and the receiver 2000 are spatially separated and have a large amount of magnetic field leakage, the impedance difference between the two connection terminals of the transmitter 1000 and the receiver 2000 may be corrected to obtain electric power. It can improve the transfer efficiency.
  • the transmission impedance matching unit 1300 may be configured of at least one of an inductor, a capacitor, and a resistor. The impedance may be changed by varying the inductance of the inductor, the capacitance of the capacitor, and the resistance of the resistor under the control of the communication and control unit 1500. You can adjust the impedance value for matching.
  • the transmission impedance matching unit 1300 may have a series resonance structure or a parallel resonance structure, and between the transmitting device 1000 and the receiving device 2000. The energy loss can be minimized by increasing the inductive coupling coefficient.
  • the transmission impedance matching unit 1300 may change a separation distance between the transmission device 1000 and the reception device 2000 or change a metallic foreign object (FO). By changing the characteristics of the coil according to mutual influences by multiple devices, it is possible to real-time correction of impedance matching according to the change of matching impedance on the energy transmission line. It may be a matching method using a, a method using a multi-loop.
  • the transmitting coil 1400 may be implemented by a plurality of coils or a singular coil, and when the transmitting coil 1400 is provided in plural, they may be spaced apart from each other or overlapping with each other, and they may be overlapped with each other. In this case, the overlapping area may be determined in consideration of the variation in magnetic flux density.
  • the fabrication of the transmitting side coil 1400 may be made in consideration of internal resistance and radiation resistance. In this case, when the resistance component is small, a quality factor may be increased and transmission efficiency may increase.
  • the communication and control unit 1500 may include a transmitting side control unit 1510 and a transmitting side communication unit 1520.
  • the transmitter-side control unit 1510 may determine at least one of a power requirement of the receiver 2000, a current charge amount, a voltage V rect at the output of the rectifier of the receiver device, charging efficiency of each of the plurality of receiver devices, and a wireless power scheme. In consideration of this, it may serve to adjust an output voltage (or a current I tx_coil flowing in a transmission coil) of the transmission side AC / DC converter 1100.
  • the DC / AC conversion in consideration of the maximum power transmission efficiency may be performed.
  • Frequency and switching waveforms for driving the unit 1200 may be generated to control power to be transmitted, and an algorithm, program, or application required for control read from a storage unit (not shown) of the receiving apparatus 2000 may be used.
  • the overall operation of the reception apparatus 2000 may be controlled by using the control unit 20.
  • the transmitter control unit 1510 may include a microprocessor and a micro controller unit.
  • the transmitter-side communication unit 1520 may perform communication with the receiver-side communication unit 2620.
  • a short-range communication method such as Bluetooth, NFC, Zigbee, or the like may be used.
  • the transmitting-side communication unit 1520 and the receiving-side communication unit 2620 may transmit and receive charging state information and a charging control command, etc.
  • the number of receiving apparatuses 2000 may be used as the charging state information. , The remaining battery amount, the number of charges, the amount of use, the battery capacity, the battery ratio, and the amount of power transmitted by the transmitter 1000.
  • the transmitter-side communication unit 1520 controls the charging function of the receiver 2000.
  • the charging function control signal may be transmitted, and the charging function control signal may be a control signal for controlling the receiving device 2000 to enable or disable the charging function.
  • the transmitter-side communication unit 1520 may be communicated in an out-of-band format configured as a separate module, but is not limited thereto.
  • the transmitter-side communication unit 1520 may be received using a power signal transmitted by a transmitter.
  • In-band format in which a device transmits a signal to a receiving device by using a feedback signal transmitted by the device to the transmitting device and using a frequency shift of the frequency of the power signal transmitted by the transmitting device. You can also perform communication.
  • the receiving device may modulate the feedback signal and transmit information such as charging start, charging end, battery status, etc. to the transmitter through the feedback signal.
  • the transmitting side communication unit 1520 may be configured separately from the transmitting side control unit 1510, and the receiving apparatus 2000 may also include the receiving side communication unit 2620 included in the control unit 2610 of the receiving apparatus or may be configured separately. Can be.
  • the transmitting apparatus 1000 of the wireless power transmission system may further include a detector 1600.
  • the detector 1600 may include an input signal of the transmitting side AC / DC converter 1100, an output signal of the transmitting side AC / DC converter 1100, an input signal of the transmitting side DC / AC converter 1200, and a transmitting side.
  • the output signal of the DC / AC converter 1200, the input signal of the transmitting impedance matching unit 1300, the output signal of the transmitting impedance matching unit 1300, the input signal of the transmitting coil 1400, or the transmitting coil At least one of the signals on the 1400 may be detected.
  • the signal may include at least one of information on current, information on voltage, or information on impedance.
  • the detected signal is fed back to the communication and control unit 1500, and based on this, the communication and control unit 1500 transmits an AC / DC converter 1100, a DC / AC converter 1200, and an impedance matching transmitter.
  • the unit 1300 may be controlled.
  • the communication and control unit 1500 may perform foreign object detection (FOD).
  • the detected signal may be at least one of a voltage and a current.
  • the detector 1600 may be configured with hardware different from the communication and control unit 1500, or may be implemented with one piece of hardware.
  • 4A and 4B are block diagrams illustrating a receiver (or a receiver) as one of subsystems configuring a wireless power transmission system.
  • the wireless power transmission system may include a transmitter 1000 and a receiver 2000 that receives power wirelessly from the transmitter 1000.
  • the receiving device 2000 converts the AC power from the receiving side resonant circuit unit 201 and the receiving side resonant circuit unit 201 to receive an AC signal transmitted from the transmitting apparatus 1000 and outputs the DC signal as a DC signal.
  • the current voltage of the load 2500 and the receiving side resonant circuit 201 charged by receiving and charging the DC signal output from the receiving power converter 202 and the receiving power converter 202 may be sensed or received.
  • the receiving side power converter 202 may include a power converter that converts an AC signal into a direct current, a power converter that outputs a direct current by varying the level of the direct current, and a power converter that converts a direct current into an alternating current.
  • the wireless power transmission system includes a transmitting device (or a transmitting device) 1000 and a receiving device (or receiving device) that receives power wirelessly from the transmitting device 1000.
  • the receiver 2000 may include a receiver side resonant circuit unit 2120 and a receiver side AC / DC converter unit including a receiver side coil unit 2100 and a receiver side impedance matching unit 2200. 2300, a DC / DC converter 2400, a load 2500, and a receiving side communication and control unit 2600.
  • the receiving side AC / DC converter 2300 may be referred to as a rectifying unit rectifying the AC signal into a DC signal.
  • the receiving coil unit 2100 may receive power through a magnetic induction method or a magnetic resonance method. As such, it may include at least one of an induction coil and a resonant coil according to a power reception method.
  • the receiving side coil unit 2100 may be disposed in the portable terminal together with an antenna for near field communication (NFC).
  • NFC near field communication
  • the receiving coil unit 2100 may be the same as the transmitting coil unit 1400, and the dimensions of the receiving antenna may vary according to electrical characteristics of the receiving apparatus 200.
  • the receiving impedance matching unit 2200 performs impedance matching between the transmitter 1000 and the receiver 2000.
  • the receiving AC / DC converter 2300 rectifies the AC signal output from the receiving coil unit 2100 to generate a DC signal.
  • the output voltage of the receiving side AC / DC converter 2300 may be referred to as a rectified voltage V rect , and the receiving side communication / control unit 2600 outputs the receiving side AC / DC converter 2300.
  • the voltage may be detected or changed, and the minimum rectified voltage V rect_min (or the minimum output voltage V rect _min ), which is the minimum value of the output voltage of the receiving side AC / DC converter 2300, is the maximum value.
  • the rectified voltage (V rect_max ) (or the maximum output voltage (V rect _max )), the optimum rectified voltage (V rect _set ) having one of the voltage values between the minimum value and the maximum value (or the optimum output voltage ( State parameter information, such as information about V rect_set ), may be transmitted to the transmitting apparatus 1000.
  • the receiving DC / DC converter 2400 may adjust the level of the DC signal output from the receiving AC / DC converter 2300 according to the capacity of the load 2500.
  • the load 2500 may include a battery, a display, a voice output circuit, a main processor, and various sensors.
  • the receiving side communication and control unit 2600 may be activated by the wake-up power from the transmitting side communication and the control unit 1500, perform communication with the transmitting side communication and the control unit 1500, and You can control the operation of the subsystem.
  • the receiving device 2000 may be configured in singular or plural to receive energy simultaneously from the transmitting device 1000 wirelessly. That is, in the wireless resonant wireless power transmission system, the plurality of target receiving apparatuses 2000 may receive power from one transmitting apparatus 1000.
  • the transmitting side matching unit 1300 of the transmitting apparatus 1000 may adaptively perform impedance matching between the plurality of receiving apparatuses 2000. The same may be applied to the case where a plurality of receiving side coil parts are independent of each other in a magnetic induction method.
  • the power receiving schemes may be the same system or may be different kinds of systems.
  • the transmitting apparatus 1000 may be a system for transmitting power in a magnetic induction method or a magnetic resonance method or a system using both methods.
  • the transmitting side AC / DC converter 1100 in the transmitting apparatus 1000 is tens or hundreds of V (for example, AC signals of tens or hundreds of Hz bands (for example, 60 Hz) of 110V to 220V may be applied to convert DC signals of several to tens of Vs and hundreds of Vs (for example, 10V to 20V).
  • the transmitter DC / AC converter 1200 may receive a DC signal and output an AC signal having a KHz band (for example, 125 KHz).
  • the receiving side AC / DC converter 2300 of the receiving device 2000 receives an AC signal having a KHz band (for example, 125 KHz), and receives a voltage of several V to several tens of V and hundreds of V (for example, 10 V to 20 V).
  • the DC signal may be converted into a DC signal and output, and the receiving DC / DC converter 2400 may output a DC signal of, for example, 5V suitable for the load 2500 and transmit the DC signal to the load 2500.
  • the transmitting side AC / DC converter 1100 in the transmitting apparatus 1000 has several tens or hundreds of V bands (for example, 110V to 220V) or several hundreds of Hz bands (for example, for example, an AC signal of 60 Hz may be applied to convert a DC signal of several V to several tens V and several hundred V (for example, 10 V to 20 V) and output the DC signal.
  • the transmitter DC / AC converter 1200 may convert the DC signal. It can be applied to output an AC signal in the MHz band (for example, 6.78 MHz).
  • the receiving side AC / DC converter 2300 of the receiving device 2000 receives an AC signal of MHz (for example, 6.78 MHz) and receives several V to several tens of V and several hundred V (for example, 10 V to 20 V).
  • the DC signal may be converted into a side DC signal and output, and the DC / DC converter 2400 may output a DC signal of, for example, 5V, suitable for the load 2500 and transmit the DC signal to the load 2500.
  • 5 is an operation flowchart of a wireless power transfer system.
  • the transmitting apparatus 1000 may include at least 1) a configuration mode, 2) a power save mode, 3) a low power mode, and 4) power transmission. transfer) mode, and 5) latch fault mode.
  • the transmission apparatus 1000 may enter the setting mode.
  • the transmitting apparatus 1000 may check the system by itself.
  • the transmitting apparatus 1000 may maintain the current I tx _in applied to the transmitting coil 1400 to a specific current value (for example, 20 mArms) or less, and if the input of the transmitting coil 1400 is When the current I tx _in is greater than a specific current value, the input current I tx_in of the transmitting coil 1400 within a specific time (for example, 500 ms) after the transmitter 1000 enters the setting mode. Can be reduced below a certain current value.
  • a specific current value for example, 20 mArms
  • the transmitter 1000 may enter the power saving mode within a specific time (for example, 4s) after entering the setting mode.
  • the transmitting apparatus 1000 may apply each of the different types of detection power beacons to the transmitting coil 1400 at respective cycles.
  • the detection power beacons may include short beacons and long beacons, and the short beacons may have an amount of power required to detect various types of receiving apparatuses 2000. Can be.
  • the long beacon may have a power amount required to drive the communication and control unit 2600 of the receiving device 2000.
  • the long beacon may have a power amount capable of inducing a sufficient voltage to induce the response of the receiving device 2000 to the receiving device 200.
  • the short beacon may have a first period, and the long beacon may have a second period.
  • the short beacons may include a plurality of short beacons with different amounts of power
  • the long beacons may include a plurality of long beacons with different amounts of power.
  • the transmission apparatus 1000 includes the input impedance of the transmitting-side coil 1400 and the transmission side impedance matching unit 1300 while applying a short beacon reactance (reactance) or the input impedance (Z tx _in) (Z tx _in A change in the resistance or the input impedance Z tx _ in may be detected.
  • the input impedance is a reactance (reactance) or the input impedance of the resistance (resistance) or an input impedance (Z tx _in) of (Z tx _in) of (Z tx _in), immediately Long beacons may be applied.
  • the transmitting apparatus 1000 may be driven by a long beacon of the transmitting apparatus 1000, and the transmitting apparatus 1000 may communicate with the receiving apparatus 2000 based on a predetermined method. .
  • the transmitting device 1000 may enter a low power mode.
  • the transmitter 1000 may maintain the power saving mode when it does not detect a change in reactance or resistance of the input impedance Z tx _in itself or the input impedance Z tx_in .
  • the transmitting apparatus 1000 detects a change in reactance or resistance of the input impedance Z tx _in itself or the input impedance Z tx_in , it is determined that an object exists in the charging region. Can enter the low power mode.
  • the transmitting apparatus 1000 and the receiving apparatus 2000 may be connected by a predetermined communication method (for example, Bluetooth low energy (BLE)) to transmit and receive data required for authentication, and based on the
  • the reception device 2000 may join a wireless power network managed by the transmission device 1000.
  • the transmitting apparatus 1000 may enter a power transmission mode.
  • the transmitting apparatus 1000 may detect an object located on the transmission pad by using a beacon signal, and determine whether the apparatus can receive wireless power.
  • the beacon signal may use a short beacon and a long beacon, respectively.
  • the receiving device 2000 (or the receiving side communication control unit) that has received the long beacon signal wakes up or powers up, and then performs an advertisement on the transmitting device 1000. PRU advertisement) can be sent.
  • the transmitting apparatus 1000 receiving the PRU advertisement from the receiving apparatus 2000 transmits a connection request signal to the receiving apparatus 2000 to receive the transmitting apparatus 1000 and the receiving apparatus. It is possible to form a connection between the devices 2000.
  • the receiving device 2000 When the receiving device 2000 receives the connection request signal from the transmitting device 1000, the receiving device 2000 transmits the receiving device parameter information to the transmitting device 1000 (or the transmitting device 1000). Reads information from the receiving device 2000, and the transmitting device 1000 also transmits the transmitting device parameter information to the receiving device 2000 (or the transmitting device 1000 receives the receiving device 2000). ) To write information. And the receiver parameter information, the receiving end AC / DC with information about the output voltage (V rect) of the conversion unit 2300, a minimum output voltage (V rect _min), the maximum output voltage (V rect _max) and the optimum output voltage It may include (V rect _set ). In this case, the optimal output voltage V rect _min may have any one of a value greater than or equal to the minimum output voltage V rect _min and less than or equal to the maximum output voltage V rect _max .
  • the transmitting device may receive a receiving device static parameter from the receiving device 2000.
  • the receiving device static parameter is a signal indicating the state of the receiving device 2000 and may be fixed state information.
  • the receiving device static parameter may include optional field information, protocol information, information on the output voltage V rect of the receiving side AC / DC converter 2300, and output power of the receiving AC / DC converter 2300. Information and the like.
  • the receiving apparatus 1000 that has received the receiving apparatus static parameter may transmit the transmitting apparatus static parameter PTU static parameter to the receiving apparatus 2000.
  • the transmitter static parameter may be a signal indicating the capacity of the transmitter 1000.
  • the transmitting apparatus 1000 may receive a receiving apparatus dynamic parameter from the receiving apparatus 2000.
  • the receiving device dynamic parameter may include at least one parameter information measured by the receiving device 2000.
  • the receiving device dynamic parameter may include information about an output voltage V rect of the receiving AC / DC converter 2300.
  • the receiving device dynamic parameter includes a voltage setting value readjusted according to a wireless charging situation to the transmitting device 1000, and the transmitting device 1000 provides a receiving device control table on a registry based on the receiving device dynamic parameter.
  • the voltage setting initially set by the receiving device static parameter can be updated according to the situation. In this case, the transmitter 1000 may control power transmission based on a recently updated setting value.
  • the receiving device dynamic parameters are the optional field information, the output voltage (V rect _ dyn ) of the receiving side AC / DC converter 2300, the minimum output voltage of the receiving AC / DC converter 2300 (V rect _min_ dyn), the maximum output voltage (V rect _max_ dyn), the optimum output voltage (V rect_set_dyn) the receiving AC / DC converting unit 2300, the receiving AC / DC converting unit 2300, the received
  • the output current information of the side AC / DC converter 2300, the output current information of the DC / DC converter 2400 of the receiver 2000, temperature information, alarm information (PRU alert), and the like may be included.
  • the alarm information is over voltage, over current, over temperature, charge complete, wired charging terminal detection (TA detect), SA mode / NSA mode It may include information such as a transition and a restart request.
  • the object disposed in the charging area is a metallic foreign material instead of the receiving device 2000, data transmission and reception between the transmitting device 1000 and the object cannot be performed, and thus the transmitting device 1000 is preset. If no response is received from the object for a time, the object may be determined as a foreign object, and the latch failure mode may be entered.
  • the transmitting apparatus 1000 When the transmitting apparatus 1000 enters the latch failure mode, the transmitting apparatus 1000 periodically applies the short beacon to the transmitting side coil unit 1400 (that is, applies the short beacon to the receiving apparatus 2000). Transmission).
  • the transmitting apparatus 1000 includes a case of detecting the reactance or resistance change of the input impedance (Z tx _in) itself or the input impedance (Z tx _in) by a short beacon, or the object is removed, the object is charged area It may be determined that the deviation is out, and the power saving mode or the setting state may be entered.
  • the transmitting device 1000 may include an output unit for displaying a notification such as a lamp or a warning sound.
  • the latch failure mode may have various latch failure mode entry conditions in addition to the case where the object is a foreign object. For example, when there is an error situation corresponding to the alarm information, the transmitting device 1000 may enter the latch failure mode.
  • the transmitter 1000 may enter a power transmission mode, and the transmitter 1000 may output receiver control information (PRU control) based on parameter information received from the receiver 2000.
  • the receiver control information (PRU control) may include information for enabling / disabling the charging of the receiver 2000 and permission information.
  • the transmitting device 1000 may output the receiving device control information (PRU control) including the enable information.
  • the transmitting apparatus 1000 may provide the receiving apparatus control information (PRU control) to the receiving apparatus 2000 periodically or when there is a need for changing the state of the receiving apparatus 2000.
  • the reception apparatus 2000 may change a state based on reception apparatus control information (PRU control), and transmit a reception apparatus dynamic parameter to the transmission apparatus 1000 to report the status of the reception apparatus 2000.
  • the receiving device control information (PRU control) may include adjustment information to change the maximum power value (P max ) value of the receiving device 2000, the receiving device 2000 accordingly It can transmit a request voltage / current information or the transmission device 1000 to the information that has been converted by adjusting at least one of the optimum output voltage (V dyn _set_ rect) of the receiving AC / DC converting unit 2300.
  • the adjustment information (PRU control) adjustment information (adjustment information) to change the information about the output voltage (V rect ) of the receiving side AC / DC converter 2300 of the receiving device (2000) ) may include a receiving device (2000) is thus required current / voltage information or the optimal output voltage (V rect _set_ dyn) of the receiving AC / DC converting unit 2300, the output voltage (V rect) Etc., information about the same can be transmitted to the transmitting apparatus 1000.
  • the charging of the receiving apparatus 2000 is allowed, and power may be transmitted from the transmitting apparatus 1000 to the receiving apparatus 2000.
  • the transmitter 1000 may periodically receive a receiver dynamic parameter from the receiver 2000.
  • the receiving device dynamic parameters may include wireless power receiver state and temperature information.
  • the receiver device control information may include information for controlling the output voltage V rect of the receiver AC / DC converter 2300 of the receiver 2000.
  • the receiving device 2000 may have at least 1) a null state, 2) a boot state, and 3) an on state.
  • the reception device 2000 may be in a null state when the output voltage V rect of the receiving AC / DC converter 2300 is less than the boot output voltage V rect_boot .
  • the output voltage V rect of the receiving side AC / DC converter 2300 is under voltage lock out (V rect _ UVLO). Can be null.
  • the output voltage V rect_UVLO below the lock-out voltage may be smaller than the boot output voltage V rect_boot .
  • the receiving device 2000 (or the receiving side communication control unit) that has received the long beacon may be woken up or powered up.
  • the reception device 2000 may transmit (or broadcast) an advertisement message (PRU advertisement) and wait for a connection request of the transmission device 1000.
  • PRU advertisement an advertisement message
  • the advertisement signal may be transmitted (or broadcasted) periodically, and the period may vary depending on time.
  • the reception device 2000 may periodically transmit (or broadcast) until the connection request signal is received from the transmission device 1000.
  • the transmitting apparatus 1000 may transmit a connection request signal for connection with the receiving apparatus 2000 based on the information included in the EDRU advertisement.
  • the receiving device 2000 receives the connection request signal signal of the transmitting device 1000 for the PRU advertisement, the receiving device 2000 and the transmitting device 1000 form a connection ( Form)
  • the receiving apparatus 2000 may transmit a receiving apparatus static parameter, receive a transmitting apparatus static parameter from the transmitting apparatus 1000, and transmit a receiving apparatus dynamic parameter to the transmitting apparatus 1000.
  • the receiving device 2000 receives the receiving device control information (PRU control) from the transmitting device 1000 and is enabled by the receiving device control information (PRU control), the receiving device 2000 is in an on state and the transmitting device ( Power 1000).
  • PRU control receiving device control information
  • the receiving apparatus 2000 may transmit the receiving apparatus dynamic parameter to the transmitting apparatus 1000 and provide its own state information.
  • wireless charging permission information for the transmitting apparatus 1000 is included in the receiving apparatus control information (PRU control) provided from the transmitting apparatus 1000 to the receiving apparatus 2000, the wireless charging may be started. .
  • the transmitting apparatus 1000 may transmit the charging power based on the receiving apparatus static parameter.
  • the transmitter 1000 may adjust the charging power based on the receiver dynamic parameters reflecting the state information of the receiver 2000.
  • the charging power adjustment is an operation of the reception apparatus 2000 corresponding to the description of the low power state and the power transmission state of the transmission apparatus 1000, details thereof will be omitted. However, the same may be applied to the embodiment of the reception device 2000.
  • FIG. 6A is a diagram showing a transmitter and first and second receivers receiving wireless power therefrom
  • FIG. 6B is a diagram showing an equivalent circuit of the transmitter and the first and second receivers.
  • the state in which two receiving devices are provided is not limited thereto.
  • the number of receivers 2000 capable of wireless charging from one transmitter 1000 is output from the power converter 101 of the transmitter 1000 to the resonant circuit unit 102. tx _in_max ) and the maximum output power P rx _out_max output from the resonant circuit unit 2120 of the receiver.
  • the maximum output power P tx _in_max of the transmitting device 1000 is 16W
  • the first maximum output power P rx1 _out_max of the first receiving device 2001 is 3.5W
  • the second receiving device 2002 is connected.
  • the transmitting apparatus 1000 may charge two first receiving apparatuses 2001 and one second receiving apparatuses 2002.
  • the receiving device 2000 supports a power sharing mode, more receiving devices may be charged by allowing the transmitting device to adjust the maximum output power of the receiving device (using power control). .
  • the transmitting impedance matching unit 1300 and the transmitting coil unit 1400 of the transmitting apparatus 1000 are equivalent circuits of the transmitting resistor R tx , the transmitting capacitor C tx , and the transmitting inductor L tx .
  • the transmitter-side capacitor C tx and the transmitter-side inductor L tx are expressed in series, but are not limited thereto and may be expressed in parallel.
  • the output power P in from the transmitter DC / AC converter 1200 may be provided to the transmitter impedance matching unit 1300 and the transmitter coil unit 1400.
  • the first receiving side coil unit 2101 and the first receiving side impedance matching unit 2201 of the first receiving device 2001 may include the first receiving side resistor R rx1 and the first receiving side inductor L rx1 .
  • the equivalent circuit of the first receiving side capacitor C rx1 , and the first receiving side inductor L rx1 and the first receiving side capacitor C rx1 are represented in series, but are not limited thereto. It may be represented by.
  • the second receiving side coil unit 2102 and the second receiving side impedance matching unit 2202 of the second receiving device 2002 may include the second receiving side resistor R rx2 and the second receiving side inductor L rx2 .
  • the equivalent circuit of the second receiving side capacitor C rx2 , and the second receiving side inductor L rx2 and the second receiving side capacitor C rx2 are represented in series, but are not limited thereto. It may be represented by.
  • the transmitter-side inductor L tx of the transmitter 1000 may be magnetically coupled with the first receiver-side inductor L rx1 of the first receiver 2001 with a first coupling coefficient K 1
  • the second The second receiving side inductor L rx2 of the receiving device 2002 may be magnetically coupled with the second coupling coefficient K 2 .
  • the first input resistor R a1 which is a real part in Z a1 , is the first output power P rx1 of the first DC / DC converter 2401 and the input voltage of the first DC / DC converter 2401, That is, the first output voltage V rect1 of the first receiving side AC / DC converter 2301 may be expressed as Equation 3 below.
  • the first output power P rx1 may be defined as a product of an effective value of the first output voltage V rect1 and the first output current I rx1 of the first receiver AC / DC converter 2301. Therefore, the first output power P rx1 of the first AC-DC converter 2301 may be provided to the first load 2501 via the first DC / DC converter 2401.
  • the first input impedance Z in1 (resonant circuit part) viewed from the input port of the transmission impedance matching unit 1300 at the input port of the transmitting device 1000 and the first receiving device 2001 in a resonance state.
  • Input impedance of 102 can be expressed as Equation 4.
  • the first input power Pin1 (that is, the input power of the resonant circuit unit 102) output from the transmitting-side DC / AC converter 1200 and input to the transmitting-side impedance matching unit 1300 is represented by an equation: It can be expressed as 5.
  • the second input resistor R a2 which is a real part in Z a1 ), includes the second output power P rx2 of the second DC / DC converter 2402 and the input voltage of the second DC / DC converter 2402, That is, the second output voltage V rect2 of the second receiving side AC / DC converter 2302 may be expressed as Equation 6 below.
  • the second output power P rx2 may be defined as a product of an effective value of the second output voltage V rect2 and the second output current I rx2 of the second receiving-side AC / DC converter 2302. Accordingly, the second output power P rx2 of the second receiving side AC / DC converter 2302 may be provided to the second load 2501 via the second DC / DC converter 2402.
  • the input impedance of the circuit unit 102 can be expressed as shown in Equation (7).
  • Equation 8 the second input power Pin 2 (the input power of the resonance circuit unit 102) output from the transmission side DC / AC converter 1200 and input to the transmission side impedance matching unit 1300 may be represented by Equation 8 as follows. Can be expressed as:
  • the transmitter 1000 may input the total input power P in , which is the sum of the first input power P in1 and the second input power P in2 , to the transmitter impedance matching unit 1300.
  • the first DC / DC converting unit 2401, a first output power (P rx1) and the first power input (P in1) is because it is inversely proportional to each other, the first output power (P rx1 of It can be seen that when the) is decreased, the first input power P in1 increases, and according to Equation 8, the second output power P rx2 and the second input power of the second DC / DC converter 2402 are also increased . Since P in2 is inversely related to each other, it can be seen that as the second output power P rx2 increases, the second input power P in2 decreases. In addition, it can be seen that more transmission power is applied to a reception device requiring less reception power. This can be expressed as a relation of equation (9).
  • the first output power (P rx1) a second power output when the half of the (P rx2), the first output voltage (V rect1) to the claim such that the second one-fourth of the output voltage (V rect2) 1
  • controlling the power of the second receiving devices 2001 and 2002 to make the power applied to the first receiving device 2001 to half of the power applied to the second receiving device 2002.
  • the wireless power transmission system since the transmission power is applied in proportion to the reception power, the wireless power transmission system can be stabilized.
  • the transmitting apparatus 1000 receives the received power information from the plurality of receiving apparatuses 2000 (S110) and an optimum output control voltage of each of the plurality of receiving apparatuses 2000.
  • step 5 By performing step 5 (S190) to transmit power wirelessly.
  • the third step S300 may be omitted, and the fourth step S170 may be omitted. That is, after the transmitting apparatus 1000 performs the first and second steps S110 and S130, the transmitting apparatus 1000 wirelessly powers the plurality of receiving apparatuses based on the optimum output control voltage in step S190. (2000).
  • FIG. 8 is an operation flowchart of a receiving apparatus.
  • each of the plurality of receiving apparatuses 2000 may receive an optimal output control voltage from the transmitting apparatus 1000 in step 1 (S210) of transmitting received power information from the transmitting apparatus 1000.
  • Step 2 (S230) to change the required voltage information based on the optimum output control voltage (S250), the optimum rectified voltage (V rect _set ) and the minimum output voltage that is the changed request voltage to the transmitter 1000 (V rect _min ) and step 4 (S270) of transmitting the maximum output voltage (V rect _max ) and step 5 (S290) of receiving power based on the optimal output control voltage or the changed required voltage, wirelessly. It can receive power.
  • the transmitting device 1000 transmits wireless power by performing steps 1, 2, and 5 (S110, S130, and S150)
  • the receiving device 2000 transmits the received power information from the transmitting device 1000.
  • Power can be received wirelessly by performing step S210 and step 5 of receiving power based on the optimum output control voltage (S290), so that steps 2, 3, and 4 (S220, S230, and S250) are omitted. can do.
  • 9 is a flowchart illustrating operations of the transmitter and the first and second receivers.
  • the transmission apparatus 1000 may enter the setting mode. In the power saving mode, the transmitting apparatus 1000 may apply each of the different types of detection power beacons to the transmitting coil 1400 at respective cycles.
  • the detection power beacon may be used to detect a change in the input impedance Z tx _ in , or a response of the receiver may be induced by driving the receiver in the charging region.
  • the transmitting apparatus 1000 that receives an PRU advertisement provided from each of the first and second receiving apparatuses 2001 and 2002 enters a low power mode, and the Connection between the transmitter 1000 and the first and second receivers 2001 and 2002 by transmitting a connection request signal to each of the first and second receivers 2001 and 2002 in response to a PRU advertisement.
  • Each of the first and second receiving devices 2001 and 2002 may stop the output of an advertisement signal (PRU advertisement) when receiving a response signal from the transmitting device 1000.
  • the transmitter 1000 receives receiver static parameters relating to information on the state of each receiver 2001, 2002 from the first and second receivers 2001, 2002, respectively, and the transmitter 1000 Transmitter static parameters relating to the capability of the transmitter may be transmitted to each of the receivers 2001 and 2002. After exchanging static parameter information between the transmitting apparatus 1000 and the first and second receiving apparatuses 2001 and 2002, the transmitting apparatus 1000 is determined from the first and second receiving apparatuses 2001 and 2002, respectively. Receiving device dynamic parameters, which are parameter information about the measured state, temperature, and voltage current, may be received.
  • the transmitter 1000 may output receiver device control information (PRU control) including enable / disable charge and grant information to the receivers 2001 and 2002.
  • PRU control receiver device control information
  • the receiving device control information may be output (transmitted) repeatedly if necessary rather than once, or may be output in response to receiving a receiving device dynamic parameter periodically received.
  • the receiving device control information may include information for controlling the parameters of each receiving device (2001, 2002).
  • the transmitting device 1000 is based on the receiving device dynamic parameters of the receiving devices 2001 and 2002 that are periodically received.
  • the receiver device control table in the registry may be updated, and the transmitter-side communication and the controller 1500 may control overall wireless power transmission based on the updated device control table.
  • the transmission apparatus 1000 includes a first receiving device (2001) the first output voltage (V rect1) first minimum output voltage (V rect1 _min_ dyn), the first maximum output voltage (V rect1 _max_ dyn) of and first receives the optimum output voltage (V rect1_set_dyn), the second receiving device (2002) the second output voltage (V rect2) second minimum output voltage (V rect2 _min_ dyn), the second maximum output voltage (V rect2_max_dyn of ) And a second optimal output voltage V rect2_set_dyn .
  • the first and second output powers P rx1 and P rx2 are determined by using the output current information of the second current and the output current information of the second receiving side AC / DC converter 2302 and the output voltages V rect1 and V rect2 . Can be.
  • the first output power (P rx1) the second output power (P rx2) More specifically, a specific output voltage value within the range of the first minimum output voltage V rect1_min_dyn to the first maximum output voltage V rect1_max_dyn and the second minimum output voltage V rect2_min_dyn to the second maximum satisfying Equation ( 9 ).
  • the transmission apparatus 1000 includes a first and a second receiving device (2001, 2002, a receiver control information (PRU control) including a charge issued information ) Can be sent to each.
  • a receiver control information PRU control
  • a new transmission apparatus 1000 has a first and a second receiving device (2001, 2002) each of the first and second optimal output voltage (V rect1 to meet Equation 9 _set, V rect2 _set)
  • first and second optimal output voltage V rect1 to meet Equation 9 _set, V rect2 _set
  • the first and second receiving devices 2001 and 2002 may be transmitted to each of them.
  • Each of the first and second receivers 2001 and 2002 generates a required voltage in response to the first and second optimum output control voltages V rect1_con_set and V rect2 _con_set , and transmits the required voltages to the transmitter 1000.
  • the required voltage is a first and second optimal power control voltage (V rect1_con_set, V rect2 _con_set) their optimal output voltage (V _set rect) that has been converted by the base.
  • the transmitting apparatus 1000 receives the receiving apparatus dynamic parameters from each receiving apparatus 2001 and 2002 as a response signal to the receiving apparatus control information (PRU control).
  • optimum output voltage (V rect _set) may provide power based on (this required voltage generated based on the optimal output control voltage (V rect_con_set)).
  • the transmitting apparatus 1000 may provide power based on the optimum output control voltage V rect _con_set without waiting for a response signal for the receiving apparatus control information PRU control.
  • a first receiving device (2001) to generate a set based on the second input Power P in2 may be generated and provided to the second receiving device 2002.
  • the first and second optimum output control voltages V rect1_con_set and V rect2_con_set may be set as follows
  • the first optimal power control voltage (V rect1 _con_set) is a first minimum output voltage (V dyn rect1 _min_ than) the
  • the second optimum output control voltage V rect21 _con_set may be set to the second maximum output voltage V rect2_max_dyn to approximately satisfy Equation 9.
  • the second optimum output control voltage V rect21 _con_set may be the second minimum output voltage V rect2_min_dyn to approximately satisfy Equation 9.
  • the first and second optimum output control voltages V rect1 _con_set and V rect2 _con_set are included in receiver control information (PRU control) and receive the first and second receivers 2001 and 2002. ) respectively it is provided with a first and a second optimal output voltage (V rect1 _set, V rect2 _set) the setting (setting) a transmitting device (1000 a request voltage updated) based on the received device-control information (PRU control)
  • the transmitter 1000 may receive power based on the required voltage.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating operations of the transmitter corresponding to FIG. 9.
  • FIG. 10 is a detailed flowchart of calculating an optimum output control voltage of the plurality of receiving devices of FIG. 7.
  • the transmitting apparatus 1000 may receive the received power information of the receiving apparatuses 2001 and 2002 (S1001).
  • the transmitter 1000 may receive range information of the first output voltage V rect1 possible from the first receiver 2001. In addition, the transmitter 1000 may receive range information of the second output voltage V rect1 possible from the second receiver 2002 (operation S1002).
  • the transmitting apparatus 1000 may include the first minimum output voltage V rect1 _ min_ dyn and the first maximum output voltage V rect1 _ max_ dyn of the first output voltage V rect1 of the first receiving device 2001. and the first input can be the optimum output voltage (V rect1 _set_ dyn).
  • the transmitting device 1000 may include the second minimum output voltage V rect2 _ min_ dyn , the second maximum output voltage V rect2_max_dyn , and the second optimum output voltage of the second output voltage V rect2 of the second receiving device 2002. It can be input to (V rect2 _set_ dyn).
  • Transmission apparatus 1000 may be input to the second output power (P rx2) of the first receiving device (2001) the first output power (P rx1) and the second receiving device (2002).
  • the transmitter 1000 may output the output current information of the first receiving side AC / DC converter 2301 and the output current information of the second receiving side AC / DC converter 2302 and the output voltages V rect1 and V rect2 .
  • the first and second output powers P rx1 and P rx2 may be determined by using the first and second output powers P rx1 and P rx2 .
  • the transmitter 1000 may determine whether the values of the first output voltage V rect1 and the second output voltage V rect2 are within a range that can satisfy Equation 9 (operation S1003).
  • the transmitter 1000 may determine whether the values of the first output voltage V rect1 and the second output voltage V rect2 are within a range capable of satisfying an optimum output control voltage condition. In other words, the transmitter 1000 may transmit a specific voltage value within the range of the first output voltage V rect1 , a specific voltage value within the range of the second output voltage V rect2 , and the first and second output powers P rx1,. It may be confirmed whether P rx2 ) satisfies Equation 9 described above.
  • the transmission apparatus 1000 are each a receiving device control information (PRU control) including a charge issued information, the first and the second receiving device (2001, 2002) Can be sent to.
  • PRU control receiving device control information
  • the transmission apparatus 1000 includes a first and a second receiving device (2001, 2002) to the first and second setting (setting) a new optimum output voltage (V rect1 _set, V rect2 _set) to meet the equation (9), respectively And first and second reception by including information on the first and second optimum output control voltages V rect1 _con_set and V rect2 _con_set generated based on Equation 9 in the receiver control information (PRU control).
  • Each of the devices 2001 and 2002 may be transmitted (step S1004).
  • Each of the first and second receivers 2001 and 2002 generates a required voltage in response to the first and second optimum output control voltages V rect1 _con_set and V rect2 _con_set to the transmitter 1000. Can be transmitted (step S1005).
  • the required voltage is a first and second optimal power control voltage (V rect1 _con_set, V rect2_con_set) their optimal output voltage (V _set rect) that has been converted by the base.
  • V rect1 _con_set, V rect2_con_set their optimal output voltage (V _set rect) that has been converted by the base.
  • the receiving device that receives this may transmit the requested voltage generated based on the optimum output control voltage V rect_con_set to the transmitting device 1000.
  • the required voltage is the optimal output control voltage (V rect _con_set) their optimal output voltage (V _set rect) that has been converted by the base.
  • the transmitting apparatus 1000 receives the receiving apparatus dynamic parameters from each receiving apparatus 2001 or 2002 as a response signal to the receiving apparatus control information (PRU control), and thus the optimum output voltage V of each receiving apparatus 2001 or 2002 is received.
  • rect _set may provide power on the basis of the request voltage generated based on (which is the optimal output control voltage (V rect_con_set)).
  • the transmitter 1000 may provide power based on the optimum output control voltage V rect _con_set without waiting for a response signal for the receiver apparatus control information (PRU control) (step S1006).
  • a first receiving device (2001) to generate a set based on the second input Power P in2 may be generated and provided to the second receiving device 2002.
  • a specific output voltage value within the range of the first minimum output voltage V rect1_min_dyn to the first maximum output voltage V rect1 _max_ dyn and the second minimum output voltage V rect2_min_dyn to the second maximum output voltage V rect2 _max_ dyn) if a specific output voltage is not present within the range, the first and second optimal power control voltage (V rect1_con_set, rect2 _con_set V) may be set as follows (step S
  • the first output power (P rx1) the second output power is less than (P rx2), and such that the first has a first minimum output voltage (V rect1 _min_ dyn) optimal output control voltage (V rect1 _con_set), the The second optimum output control voltage V rect21 _con_set may be set to the second maximum output voltage V rect2_max_dyn to approximately satisfy Equation 9.
  • the optimum output control voltage V rect21 _con_set may be set to the second minimum output voltage V rect2_min_dyn to approximately satisfy Equation 9.
  • the first and second optimum output control voltages V rect1 _con_set and V rect2 _con_set are included in receiver device control information (PRU control), and each of the first and second receivers 2001 and 2002 that receive the first and second optimum output control voltages V rect1 _con_set and V rect2 _con_set includes based on the received device-control information (PRU control) the first and second optimal output voltage (V rect1 _set, V rect2 _set) can be provided to the settings (setting), the required voltage for the transmission device 1000 a new (S1008 step).
  • PRU control receiver device control information
  • the transmitter 1000 may transmit power based on the optimum output control voltage (S1009). For example, the transmitter 1000 may transmit power based on the first optimum output control voltage V rect1_con_set to the first receiver 2001. Also, the transmitter 1000 may transmit power based on the second optimal output control voltage V rect2 _con_set to the second receiver 2002.
  • S1009 the optimum output control voltage
  • the transmitter 1000 may transmit power based on the first optimum output control voltage V rect1_con_set to the first receiver 2001.
  • the transmitter 1000 may transmit power based on the second optimal output control voltage V rect2 _con_set to the second receiver 2002.
  • the transmitting apparatus 1000 may receive output voltage V rect values of each of the first receiving apparatus 2001 and the second receiving apparatus 2002 (operation S1010).
  • the transmitting apparatus 1000 may adjust the transmission power according to the respective output voltage values V rect (operation S1011).
  • 11 is a flowchart illustrating operations of the transmitter and the first and second receivers.
  • the transmission apparatus 1000 may enter the setting mode. In the power saving mode, the transmitting apparatus 1000 may apply each of the different types of detection power beacons to the transmitting coil 1400 at respective cycles.
  • the detection power beacon may be used to detect a change in the input impedance Z tx _ or to drive the reception devices 2001 and 2002 in the charging region.
  • the transmitting apparatus 1000 that receives the PRU advertisement provided from the first receiving apparatus 2001 transmits a connection request signal to the first receiving apparatus 2001.
  • a connection between the transmitting device 1000 and the first receiving device 2001 may be formed.
  • the transmitter 1000 may receive the receiver static parameter and the receiver dynamic parameter from the first receiver 2001.
  • the transmitting device 1000 may transmit the first receiving device control information PRU1 control1 including information for allowing wireless charging to the first receiving device 2001.
  • the first minimum output voltage of the inputted first reception device (2001) the first output voltage (V rect1) of (V rect1 _min_ dyn), the first maximum output voltage (V rect1_max_dyn) and a first optimum output voltage (V rect1_set_dyn ) by said first optimum output voltage (V rect1 _set_ dyn) or the input power corresponding to the first one of the voltage of the minimum output voltage (V rect1_min_dyn) or the first maximum output voltage (V rect1_max_dyn) (P based on
  • the first receiving device 2001 may receive the wireless power.
  • the first minimum output voltage (V rect1 _min_ dyn), the first maximum output voltage (V rect1_max_dyn) and a first optimum output voltage (V after applying initial power, the first output voltage (V rect1) rect1 _set_ based on dyn) may be controlled to (I tx_coil current of the transmitting-side coil).
  • an advertisement signal (PRU advertisement) provided from the second receiving device 2002 is supplied.
  • the received transmitting device 1000 may transmit a response signal to the second receiving device 2001 to form a connection between the transmitting device 1000 and the second receiving device 2002.
  • the transmitting apparatus 1000 may receive the receiving apparatus static parameter and the receiving apparatus dynamic parameter from the second receiving apparatus 2002.
  • the receiver dynamic parameter may be received from the first receiver 2001.
  • the transmitting device 1000 transmits a receiving device dynamic parameter request signal to the first receiving device 2001.
  • the receiver dynamic parameters may be received from the first receiver 2001.
  • the apparatus may wait until the receiving apparatus dynamic parameters are transmitted from the first receiving apparatus 2001 (but, the first receiving apparatus). (2001) may provide wireless power).
  • the first receiving device (2001) the first output voltage first minimum output voltage (V rect1) (V rect1_min_dyn), the first maximum output voltage (V rect1_max_dyn) and a first optimum output voltage (V rect1 _set_ dyn of ),
  • the transmitter 1000 that has received the current information and the output current information of the second AC-DC converter 2302 may determine the first and second output powers P rx1 and P rx2 based on the parameter. .
  • the range of the first output voltage V rect1 , the range of the second output voltage V rect2 , and whether the first and second output powers P rx1 and P rx2 satisfy the above Equation 9 can be determined. have.
  • the transmission apparatus 1000 includes a second receiving unit for receiving device-control information (PRU2 control) of the second receiving apparatus (2002) comprising a charge issued information And transmits to the second receiving device 2002 so that the second receiving device 2002 newly sets the second output voltage V rect2 that satisfies Equation (9). ) for the second optimal power control voltage (V rect2 _con_set) to a receiving device control information (control PRU2) of By including the information can be transferred to a second receiving apparatus (2002).
  • the transmitting apparatus 1000 may further include the first apparatus for the newly updated first receiving apparatus 2001 such that the first receiving apparatus 2001 newly sets the first output voltage V rect1 satisfying Equation 9.
  • V rect1 _con_set Information about the first optimum output control voltage V rect1 _con_set may be included in the receiver device control information PRU1 control2 and transmitted to the first receiver 2001.
  • Each of the first and second receivers 2001 and 2002 generates a required voltage in response to the first and second optimum output control voltages V rect1 _con_set and V rect2 _con_set , and transmits the required voltages to the transmitter 1000.
  • the required voltage is a first and second optimal power control voltage (V rect1 _con_set, V rect2 _con_set ) their optimal output voltage (V rect_set) that has been converted by the base.
  • Equation 9 is adjusted, and among the first and second output voltages V rect1 and V rect2 , Set the optimum output control voltage (V rect _con_set ) so that only one required output voltage (V rect ) is within the minimum and maximum output voltage (V rect _main , V rect _max ) and send it to the corresponding receiving device.
  • the receiving device may receive the request voltage generated based on the optimum output control voltage V rect_con_set to the transmission device 1000 at all times.
  • the required voltage is its optimal output voltage V rect_set changed based on the optimum output control voltage V rect _con_set .
  • the transmission apparatus 1000 generates the first input power (P in1 ) set based on the required power received from the receiving device to provide to the first receiving device 2001, the second input power (P) in2 ) may be generated and provided to the second receiving device 2002.
  • Also than the transmission apparatus 1000 comprises a first optimum output voltage (V rect1 _set) a second smaller than the optimum output voltage (V rect2_set), the first output power (P rx1) the second output power (P rx2) If large, or smaller than 1, the optimum output voltage (V rect1 _set) of the second is greater than the optimum output voltage (V rect2 _set), the first output power (P rx1) the second output power (P rx2), more specifically, the first minimum output voltage (V rect1 _min_ dyn) to the first maximum output voltage, specified output voltage value (V rect1) and the second minimum output voltage in (V rect1 _max_ dyn) range to satisfy the equation (9) ( V rect2 _min_ dyn) to a second maximum if the output voltage (V rect2_max_dyn), specified output voltage (V rect2) does not exist within the range, the first and second optimal power control voltage (V rect1
  • the transmitting apparatus 1000 may set the first optimum output control voltage V rect1 _con_set to the first minimum output voltage ( rect1 _min_ V dyn) and that this, and the second optimal power control voltage (V rect2 _con_set) can be approximated to meet the equation (9) to ensure that the second maximum output voltage (V rect2_max_dyn).
  • the transmitting apparatus 1000 includes a first output power (P rx1) the second output power (greater than P rx2), wherein the first optimal power control voltage (V rect1 _con_set) a first maximum output voltage (V rect1_max_dyn ), and the second optimal output control voltage V rect2 _con_set may be the second minimum output voltage V rect2_min_dyn to approximately satisfy Equation 9.
  • the first and second optimum output control voltages V rect1 _con_set and V rect2 _con_set are included in receiver control information (PRU control) and receive the first and second receivers 2001 and 2002.
  • PRU control receiver control information
  • the device 1000 may receive power based on the required voltage.
  • FIG. 12 is a flowchart of an operation of a transmitter corresponding to the operation flowchart of FIG. 11.
  • the transmitter 1000 may receive the received power information of the first receiver 2001 from the first receiver 2001 (S1201). For example, the transmitter 1000 may receive a receiver static parameter and a receiver dynamic parameter from the first receiver 2001.
  • the transmitter 1000 may receive range information of the possible output voltage V rect of the first receiver 2001 from the first receiver 2001 (S1202). In the power transmission mode, the transmitting device 1000 may transmit the first receiving device control information PRU1 control1 including the information for allowing wireless charging to the first receiving device 2001.
  • the transmission apparatus 1000 includes a first minimum output voltage (V rect1 _min_ dyn) of the first output voltage (V rect1) of the first receiving device (2001) receives the input, the first maximum output voltage (V rect1_max_dyn) and the first optimal on the basis of the output voltage (V rect1_set_dyn), one of the first optimum output voltage (V rect1 _set_ dyn) or the first minimum output voltage (V rect1 _min_ dyn) to the first maximum output voltage (V rect1 _max_ dyn)
  • the first receiving device 2001 may receive the wireless power by generating the input power P in corresponding to the voltage of the input signal to the transmitting coil unit 1400 (step S1203).
  • the first minimum output voltage (V rect1 _min_ dyn), the first maximum output voltage (V rect1_max_dyn) and a first optimum output voltage (V after applying initial power, the first output voltage (V rect1) Based on rect1_set_dyn ), the current I tx _ coil of the transmitting coil may be controlled.
  • the PRU advertisement received from the second receiving device 2002 is received.
  • the transmitter 1000 may transmit a response signal to the second receiver 2001 to form a connection between the transmitter 1000 and the second receiver 2002.
  • the transmitter 1000 may receive a receiver static parameter and a receiver dynamic parameter from the second receiver 2002.
  • a receiver dynamic parameter may be received from the first receiver 2001.
  • the transmitting device 1000 when the transmitting device 1000 receives at least one of the receiving device static parameter and the receiving device dynamic parameter from the second receiving device 2002, the transmitting device 1000 transmits a receiving device dynamic parameter request signal to the first receiving device 2001.
  • the receiver dynamic parameters may be received from the first receiver 2001.
  • the apparatus may wait until the receiving apparatus dynamic parameters are transmitted from the first receiving apparatus 2001 (but, the first receiving apparatus). (2001) may provide wireless power).
  • a first receiving device (2001) the first output voltage (V rect1) first minimum output voltage (V rect1_min_dyn), the first maximum output voltage (V rect1_max_dyn) and a first optimum output voltage (V rect1 _set_ dyn) of and, a second minimum output voltage (V rect2 _min_ dyn), the second maximum output voltage (V rect2_max_dyn) and the second optimum output voltage (V rect2 _set_ dyn) of the second output voltage (V rect2) of the receiver (2002) and the output current of the first receiving device (2001) the first output power (P rx1) and the second receiving device (2002), the second output power (P rx2) or a first reception-side AC / DC converting unit 2301 of the
  • the transmitter 1000 that has received the information and the output current information of the second AC-DC converter 2302 may determine the first and second output powers P rx1 and P rx2 based on the parameter.
  • the transmitting apparatus 1000 satisfies Equation 9 described above with the range of the first output voltage V rect1 , the range of the second output voltage V rect2 , and the first and second output powers P rx1 and P rx2 . It can be checked whether or not (step S1205).
  • the transmission apparatus 1000 includes a second receiving unit for receiving device-control information (PRU2 control) of the second receiving apparatus (2002) comprising a charge issued information And transmits to the second receiving device 2002 so that the second receiving device 2002 newly sets the second output voltage V rect2 that satisfies Equation (9). ) for the second optimal power control voltage (V rect2 ).
  • the transmitting apparatus 1000 may further include the first apparatus for the newly updated first receiving apparatus 2001 such that the first receiving apparatus 2001 newly sets the first output voltage V rect1 satisfying Equation 9. 2
  • the information on the first optimum output control voltage V rect1_con_set may be included in the reception device control information PRU1 control2 and transmitted to the first reception device 2001.
  • Each of the first and second receiving devices 2001 and 2002 may generate a request voltage in response to the first and second optimal output control voltages V rect1_con_set and V rect2 _con_set and transmit the generated voltage to the transmitting device 1000.
  • the required voltage is a first and second optimal power control voltage (V rect1 _con_set, V rect2 _con_set ) their optimal output voltage (V rect_set) that has been converted by the base.
  • the first and second output voltages V rect1 and V rect2 may be adjusted .
  • the receiving device may receive the requested voltage generated based on the optimum output control voltage V rect _con_set to the transmitting device 1000.
  • the required voltage is the optimal output control voltage (V rect _con_set) their optimal output voltage (V _set rect) that has been converted by the base.
  • the transmitter 1000 generates the first input power P in1 set based on the required power received from the receiver, provides the first input power P in1 , and generates the second input power P in2 . It may be provided to the second receiving device 2002 (step S1208).
  • the transmitting apparatus 1000 comprises a first optimum output voltage (V rect1 _set) a second smaller than the optimum output voltage (V rect2_set), the first output power (P rx1) is greater than the second output power (P rx2) or if the first is greater than the optimum output voltage (V rect1 _set) a second best output voltage (V rect2 _set), the smaller than 1 the output power (P rx1) the second output power (P rx2), more specifically, the first minimum output voltage (V rect1 _min_ dyn) to the first maximum output voltage (V rect1 _max_ dyn), specified output voltage within the range (V rect1) and the second minimum output voltage (V that satisfies the equation (9) rect2 _min_ dyn) to the second maximum output voltage (V rect2 _max_ dyn), if a certain output voltage (V rect2) does not exist in a range, the first and
  • the transmission apparatus 1000 includes a first output power (P rx1) the second output power is less than (P rx2), wherein the first optimal power control voltage (V rect1 _con_set) a first minimum output voltage (V rect1 _min_ dyn ), And the second optimal output control voltage V rect21 _con_set may be the second maximum output voltage V rect2_max_dyn to approximately satisfy Equation 9.
  • the transmission apparatus 1000 includes a first output power (P rx1) the second output power is greater than (P rx2), wherein the first optimal power control voltage (V rect1 _con_set) a first maximum output voltage (V rect1 _max_ dyn ), And the second optimal output control voltage V rect2 _con_set may be the second minimum output voltage V rect2_min_dyn to approximately satisfy Equation 9.
  • the transmitter 1000 may receive a request voltage based on the optimum output control voltage from each receiver (S1210).
  • the first and second optimum output control voltages V rect1 _con_set and V rect2 _con_set are included in receiver device control information (PRU control), and the first and second receivers 2001 and 2002 that receive them are included. ) May provide the transmitter 1000 with a request voltage that newly sets the first and second output voltages V rect1 and V rect2 based on the receiver device control information PRU control.
  • the transmitter 1000 may transmit power based on the optimum output control voltage (S1211). For example, the transmitter 1000 may transmit power based on the first optimum output control voltage V rect1_con_set to the first receiver 2001. Also, the transmitter 1000 may transmit power based on the second optimal output control voltage V rect2 _con_set to the second receiver 2002.
  • the transmitter 1000 may receive the output voltage V rect of each of the first and second receivers 2001 and 2002 (S1212).
  • the transmitter 1000 may adjust the transmit power according to the respective output voltage values V rect (S1213).
  • the exchange of information between the transmitting apparatus 1000 and the receiving apparatus 2000 and the control based thereon may be performed by the transmitting side communication and control unit 1500 and the receiving side communication and control unit 2600 as described above.
  • the multi-charging method when the charging power is adjusted on the basis of the receiving device dynamic parameters provided from the plurality of receiving devices (for example, the A and B receiving devices), the parameters of the A receiving device are adjusted.
  • the charging efficiency of the receiving device B decreases by providing the charging power suitable for the state of the receiving device A on the basis thereof, and then the charging receiving power of the receiving device B according to the state of the receiving device B based on the parameters of the receiving device B.
  • system instability can be eliminated.
  • the multi-charging method when charging a plurality of receiving devices at the same time by performing the wireless charging in consideration of the most suitable charging efficiency for the entire system it can ensure the efficiency and stability of the multi-charging.
  • the present invention can be used in the field of wireless power transmission system.

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Abstract

송신 장치 및 복수의 수신 장치를 포함한 무선 전력 전송 시스템의 구동 방법에 있어서, 상기 송신 장치는 상기 복수의 수신 장치 각각의 교류/직류 변환부의 출력 전압 및 상기 복수의 수신 장치 각각의 출력 전력에 대한 정보를 포함한 파라미터를 수신하여 이를 기초로 생성된 최적 출력 제어 전압을 포함한 수신 장치 제어 정보를 출력하고, 상기 복수의 수신 장치 중 적어도 하나는 상기 최적 출력 제어 전압에 기초하여 자신의 교류/직류 변환부의 출력 전압을 조절하는 무선 전력 전송 시스템의 구동 방법을 제공할 수 있다.

Description

무선 전력 전송 시스템 및 이의 구동 방법
본 발명은 무선 전력 전송 시스템 및 이의 구동 방법에 관한 것이다.
일반적으로 각종 전자 기기가 배터리를 구비하고, 배터리에 충전된 전력을 이용하여 구동한다. 이때 전자 기기에서, 배터리는 교체될 수 있으며, 재차 충전될 수도 있다. 이를 위해, 전자 기기는 외부의 충전 장치와 접촉하기 위한 접촉 단자를 구비한다. 즉 전자 기기는 접촉 단자를 통해, 충전 장치와 전기적으로 연결된다. 그런데, 전자 기기에서 접촉 단자가 외부로 노출됨에 따라, 이물질에 의해 오염되거나 습기에 의해 단락(short)될 수 있다. 이러한 경우, 접촉 단자와 충전 장치 사이에 접촉 불량이 발생 되어, 전자 기기에서 배터리가 충전되지 않는 문제점이 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여, 무선으로 전자 기기를 충전하기 위한 무선 전력 전송(wireless power transfer; WPT)이 제안되고 있다.
무선 전력 전송 시스템은 공간을 통하여 선 없이 전력을 전달하는 기술로써, 모바일(mobile) 기기 및 디지털 가전 기기들에 대한 전력 공급의 편의성을 극대화한 기술이다.
무선 전력 전송 시스템은 실시간 전력 사용 제어를 통한 에너지 절약, 전력 공급의 공간 제약 극복 및 배터리 재충전을 이용한 폐건전지 배출량 절감 등의 강점을 지닌다.
무선 전력 전송 시스템의 구현 방법으로써 대표적으로 자기 유도 방식과 자기 공진 방식이 있다. 자기 유도 방식은 두 개의 코일을 근접시켜 한쪽의 코일에 전류를 흘려 그에 따라 발생한 자속을 매개로 하여 다른 쪽의 코일에도 기전력이 발생하는 비접촉 에너지 전송기술로써, 수백 kHz의 주파수를 사용할 수 있다. 자기 공진 방식은 전자파나 전류를 이용하지 않고 전장 또는 자장만을 이용하는 자기 공명 기술로써 전력 전송이 가능한 거리가 수 미터 이상으로써, 수 MHz의 대역을 이용할 수 있다.
무선 전력 전송 시스템은 무선으로 전력을 전송하는 송신 장치와 전력을 수신하여 배터리 등 부하를 충전하는 수신 장치를 포함한다. 이때 수신 장치의 충전 방식, 즉 자기 유도 방식과 자기 공진 방식 중 어느 하나의 충전 방식을 택할 수 있고, 수신 장치의 충전 방식에 대응하여 무선으로 전력을 전달할 수 있는 송신 장치가 개발되고 있다.
한편, 하나의 송신 장치를 이용하여 복수개의 수신 장치를 동시에 무선 충전하는 경우에 있어서, 상기 복수개의 수신 장치는 상기 송신 장치에서 발생하는 동일한 자기장을 통하여 전력을 수신하므로, 전체 시스템 동작이 불안정해지는 문제점이 있다. 예를 들어 동일한 전력 전송 효율을 가지는 두 개의 수신 장치인 A, B 수신 장치가 동시에 무선 전력을 수신하는 경우, 상기 A 수신 장치에 적정 수신 전력이 수신되면 상기 B 수신 장치에는 수신 전력이 부족해질 수 있고, 부족한 수신 전력을 보강하기 위하여 송신 장치의 출력 전력을 높이는 경우 A 수신 장치에는 과도한 전력이 수신되고, A 수신 장치는 과도한 전력이 수신되므로 송신 장치의 출력 전력을 낮추는 경우 상기 B 수신 장치의 수신 전력이 부족해지는 문제가 반복되어 전체 시스템 동작이 불안정해지는 문제가 있다.
실시예는 멀티 충전에 있어서 시스템 안정성을 확보하고 전체 시스템의 전력 전송 효율을 향상시킬 수 있는 무선 전력 전송 시스템 및 이의 구동 방법을 제공할 수 있다.
실시예는 복수의 수신 장치에 무선 충전 전력을 전송하는 송신 장치의 구동 방법에 있어서, 상기 송신 장치는, 상기 복수의 수신 장치 각각의 교류/직류 변환부의 출력 전압 및 상기 복수의 수신 장치 각각의 출력 전력에 대한 정보를 포함한 파라미터를 수신하여 이를 기초로 최적 출력 제어 전압을 포함한 수신장치 제어 정보를 생성하고, 상기 수신 장치 제어 정보는 상기 복수의 수신 장치 중 적어도 하나에 전송하여, 상기 수신 장치 제어 정보를 수신한 수신 장치가 상기 최적 출력 제어 전압에 기반으로 생성한 요구 전압에 대한 정보를 수신하고 이를 기반으로 무선 전력을 생성하는 송신 장치의 구동 방법을 제공할 수 있다.
실시예는 상기 파라미터 및 상기 요구 전압에 대한 정보를 상기 출력 전압의 최대값인 최대 출력 전압, 최소값인 최소 출력 전압 그리고 최적값인 최적 출력 전압 중 적어도 하나에 대한 정보를 포함하는 송신 장치의 구동 방법을 제공할 수 있다.
실시예는 상기 수신 장치 제어 정보는 충전을 인에이블/디스에이블하는정보 및 허여(permission) 정보를 더 포함하는 송신 장치의 구동 방법을 제공할 수 있다.
실시예는, 상기 복수의 수신 장치는 제1 및 제2 수신 장치를 포함하고, 상기 송신 장치는, 상기 제1 수신 장치의 제1 교류/직류 변환부의 제1 출력 전력과 제1 출력 전압 그리고 상기 제2 수신 장치의 제2 교류/직류 변환부의 제2 출력 전력과 제2 출력 전압을 기반으로 상기 제1 및 제2 수신 장치에 각각에 대한 제1 및 제2 최적 출력 제어 전압을 생성하는 송신 장치의 구동 방법을 제공할 수 있다.
실시예의, 상기 송신 장치는, 상기 제1 및 제2 출력 전력과 상기 제1 및 제2 출력 전압의 관계가 수학식 1을 충족하는지 판단하는 송신 장치의 구동 방법을 제공할 수 있다.
수학식 1
Figure PCTKR2016008443-appb-I000001
수학식 1에서 Prx1은 제1 출력 전력, Prx2는 제2 출력 전력, Vrect1은 제1 출력 전압, Vrect2는 제2 출력 전압이다.
실시예는, 상기 제1 출력 전압의 최대값 및 최소값 범위 내에서 상기 수학식 1을 충족하는 제1 출력 제어 전압을 설정하여 상기 제1 출력 제어 전압에 대한 정보를 포함한 제1 수신 장치 제어 정보를 상기 제1 수신 장치로 전송하고, 상기 제1 수신 장치가 상기 제1 수신 장치 제어 정보를 기반으로 생성한 제1 요구 전압을 수신하여 상기 제1 요구 전압을 기반으로 무선 전력을 생성하는 송신 장치의 구동 방법을 제공할 수 있다.
실시예는, 상기 제2 출력 전압의 최대값 및 최소값 범위 내에서 상기 수학식 1을 충족하는 제2 출력 제어 전압을 설정하여 상기 제2 출력 제어 전압에 대한 정보를 포함한 제2 수신 장치 제어 정보를 상기 제2 수신 장치로 전송하고, 상기 제2 수신 장치가 상기 제2 수신 장치 제어 정보를 기반으로 생성한 제2 요구 전압을 수신하여 상기 제2 요구 전압을 기반으로 무선 전력을 생성하는 송신 장치의 구동 방법을 제공할 수 있다.
실시예는, 상기 제1 출력 전압의 최대값 및 최소값 범위 내에서 상기 수학식 1을 충족하는 제1 출력 제어 전압이 없거나, 상기 제2 출력 전압의 최대값 및 최소값 범위 내에서 상기 수학식 1을 충족하는 제2 출력 제어 전압이 없는 경우, 상기 제1 출력 제어 전압은 상기 제1 출력 전압의 최대값 및 최소값 중 어느 하나로 설정하고, 상기 제2 출력 제어 전압은 상기 제2 출력 전압의 최대값 및 최소값 중 어느 하나로 설정하는 송신 장치의 구동 방법을 제공할 수 있다.
실시예는, 상기 제1 출력 전력이 상기 제2 출력 전력보다 큰 경우, 상기 제1 출력 제어 전압은 상기 제1 출력 전압의 최대값으로 설정하고, 상기 제2 출력 제어 전압은 상기 제2 출력 전압의 최소값으로 설정하는 송신 장치의 구동 방법을 제공할 수 있다.
실시예는, 상기 제1 출력 전력이 상기 제2 출력 전력보다 작은 경우, 상기 제1 출력 제어 전압은 상기 제1 출력 전압의 최소값으로 설정하고, 상기 제2 출력 제어 전압은 상기 제2 출력 전압의 최대값으로 설정하는 송신 장치의 구동 방법을 제공할 수 있다.
실시예는, 복수의 무선 전력 수신 장치에 무선 전력을 전송하는 무선 전력 송신 장치의 무선 전력 전송 방법에 있어서, 상기 복수의 무선 전력 수신 장치 각각의 제1 수신 전력 정보를 수신하는 단계; 상기 복수의 무선 전력 수신 장치 각각의 최적 출력 제어 전압을 결정하는 단계; 및 상기 최적 출력 제어 전압에 기반하여 조절된 전력을 복수의 무선 전력 수신 장치에게 전송하는 단계;를 포함하는 무선 전력 전송 방법을 제공할 수 있다.
실시예는, 상기 복수의 수신 장치 각각의 수신 장치 제어 정보를 상기 복수 무선 전력 수신 장치에게 전송하는 단계; 상기 복수의 무선 전력 수신 장치 각각으로부터 제2 수신 전력 정보를 수신하는 단계; 및 상기 제2 수신 전력 정보에 기반하여 조절된 전력을 복수의 무선 전력 수신 장치에 전송하는 단계;를 포함하는 무선 전력 전송 방법을 제공할 수 있다.
실시예는, 상기 수신 전력 정보는 무선 전력 수신기의 교류/직류 변환부의 출력 전압, 상기 출력 전압의 최대값인 최대 출력 전압, 최소값인 최소 출력 전압 그리고 최적값인 최적 출력 전압 중 적어도 하나에 대한 정보를 포함하는 무선 전력 전송 방법을 제공할 수 있다.
실시예는, 상기 수신 장치 제어 정보는 상기 최적 출력 제어 전압을 포함하고, 상기 제2 수신 전력 정보는 상기 최적 출력 제어 전압을 기반으로 결정되는 무선 전력 전송 방법을 제공할 수 있다.
실시예는, 상기 수신 장치 제어 정보는 충전을 인에이블/디스에이블하는정보 및 허여(permission) 정보 중 적어도 하나를 포함하는 무선 전력 전송 방법을 제공할 수 있다.
실시예는, 상기 복수의 무선 전력 수신 장치 각각의 최적 출력 제어 전압은 상기 복수의 무선 전력 수신 장치 각각의 교류/직류 변환부의 출력 전력 값을 이용하여 결정되는 무선 전력 전송 방법을 제공할 수 있다.
실시예는, 상기 복수의 무선 전력 수신 장치 각각의 최적 출력 제어 전압은 수학식 1을 만족하는 상기 제1 출력 전압(Vrect1) 또는 제2 출력 전압(Vrect2)을 포함하는 무선 전력 전송 방법을 제공할 수 있다.
수학식 1
Figure PCTKR2016008443-appb-I000002
수학식 1에서 Prx1 및 Prx2는 상기 복수의 무선 전력 수신 장치 각각의 교류/직류 변환부의 출력 전력 값이다.
실시예는, 상기 복수의 무선 전력 수신 장치 각각의 최적 출력 제어 전압이 상기 복수의 무선 전력 수신 장치 각각의 상기 제1 수신 전력 정보에 포함된 최대 출력 전압 및 상기 최소 출력 전압의 범위에 포함되지 않는 경우, 상기 복수의 무선 전력 수신 장치 각각의 최적 출력 제어 전압은 상기 최대 출력 전압 또는 상기최소 출력 전압으로 결정되는 무선 전력 전송 방법을 제공할 수 있다.
실시예는, 무선 전력 송신 장치로부터 무선 전력을 수신하는 무선 전력 수신 장치의 무선 전력 수신 방법에 있어서, 제1 수신 전력 정보를 상기 무선 전력 송신 장치로 전송하는 단계; 상기 무선 전력 송신 장치로부터 수신 장치 제어 정보을 수신하는 단계; 상기 수신장치 제어 정보에 기반하여 제2 수신 전력 정보를 결정하는 단계; 상기 제2 수신 전력 정보를 상기 무선 전력 송신 장치로 전송하는 단계; 및 상기 무선 전력 송신 장치로부터 상기 제2 수신 전력 정보에 기반하여 조절된 무선전력을 수신하는 단계;를 포함하는 무선 전력 수신 방법을 제공할 수 있다.
실시예는, 상기 수신 전력 정보는 무선 전력 수신기의 교류/직류 변환부의 출력 전압, 상기 출력 전압의 최대값인 최대 출력 전압, 최소값인 최소 출력 전압 그리고 최적값인 최적 출력 전압 중 적어도 하나에 대한 정보를 포함하는 무선 전력 수신 방법을 제공할 수 있다.
실시예는, 상기 수신 장치 제어 정보는 상기 최적 출력 제어 전압을 포함하고, 상기 제2 수신 전력 정보는 상기 최적 출력 제어 전압을 기반으로 결정되는 무선 전력 수신 방법을 제공할 수 있다.
실시예는, 상기 제1 수신 장치 제어 정보는 충전을 인에이블/디스에이블하는정보 및 허여(permission) 정보 중 적어도 하나를 포함하는 무선 전력 수신 방법을 제공할 수 있다.
실시예는, 상기 무선 전력 송신 장치는 상기 무선 전력 수신 장치와 구분되는 별도 무선 전력 수신 장치에게 무선 전력을 제공하고, 상기 무선 전력 수신 장치 최적 출력 제어 전압은 상기 무선 전력 수신 장치의 교류/직류 변환부의 출력 전력 값과 상기 별도 무선 전력 수신 장치의 교류/직류 변환부의 출력 전력값을 이용하여 결정되는 무선 전력 수신 방법을 제공할 수 있다.
실시예는, 상기 무선 전력 수신 장치와 상기 별도 무선 전력 수신 장치 각각의 최적 출력 제어 전압은 수학식 1을 만족하는 상기 제1 출력 전압(Vrect1) 또는 제2 출력 전압(Vrect2)을 포함하는 무선 전력 수신 방법을 제공할 수 있다.
수학식 1
Figure PCTKR2016008443-appb-I000003
수학식 1에서 Prx1 및 Prx2는 상기 무선 전력 수신 장치와 상기 별도 무선 전력 수신 장치 각각의 교류/직류 변환부의 출력 전력 값이다.
실시예는, 상기 무선 전력 수신 장치와 상기 별도 무선 전력 수신 장치 각각의 최적 출력 제어 전압이 상기 무선 전력 수신 장치와 상기 별도 무선 전력 수신 장치 각각의 상기 제1 수신 전력 정보에 포함된 최대 출력 전압 및 상기 최소 출력 전압의 범위에 포함되지 않는 경우, 상기 무선 전력 수신 장치와 상기 별도 무선 전력 수신 장치 각각의 최적 출력 제어 전압은 상기 최대 출력 전압 또는 상기 최소 출력 전압으로 결정되는 무선 전력 수신 방법을 제공할 수 있다.
실시예는, 송신 장치로부터 무선 충전 전력을 수신하는 제1 및 제2 수신 장치 중 제1 수신 장치의 구동 방법에 있어서, 상기 제1 수신 장치는, 자신의 제1 교류/직류 변환부의 제1 출력 전압 및 제1 출력 전력에 대한 정보를 포함한 파라미터를 상기 송신 장치로 전송하고, 상기 파라미터에 기초하여 생성된 제1 최적 출력 제어 전압을 포함한 수신 장치 제어 정보를 상기 송신 장치로부터 수신하고, 상기 제1 최적 출력 제어 전압을 기초하여 요구 전압에 대한 정보를 생성하여 상기 송신 장치로 전송하는 제1 수신 장치의 구동 방법을 제공할 수 있다.
실시예는, 상기 파라미터 및 상기 요구 전압에 대한 정보는 상기 제1 출력 전압의 최대값인 제1 최대 출력 전압, 최소값인 제1 최소 출력 전압 그리고 최적값인 제1 최적 출력 전압 중 적어도 하나에 대한 정보를 포함하는 제1 수신 장치의 구동 방법을 제공할 수 있다.
실시예는, 상기 수신 장치 제어 정보는 충전을 인에이블/디스에이블하는 정보 및 허여(permission) 정보를 더 포함하는 제1 수신 장치의 구동 방법을 제공할 수 있다.
실시예는, 상기 송신 장치는, 상기 제1 수신 장치의 제1 교류/직류 변환부의 제1 출력 전력과 제1 출력 전압 상기 제2 수신 장치의 제2 교류/직류 변환부의 제2 출력 전력과 제2 출력 전압을 기반으로, 상기 제1 및 제2 수신 장치에 각각에 대한 제1 및 제2 최적 출력 제어 전압을 생성하는 제1 수신 장치의 구동 방법을 제공할 수 있다.
실시예는, 상기 송신 장치는, 상기 제1 및 제2 출력 전력과 상기 제1 및 제2 출력 전압의 관계가 수학식 1을 충족하는지 판단하는 제1 수신 장치의 구동 방법을 제공할 수 있다.
수학식 1
Figure PCTKR2016008443-appb-I000004
수학식 1에서 Prx1은 제1 출력 전력, Prx2는 제2 출력 전력, Vrect1은 제1 출력 전압, Vrect2는 제2 출력 전압이다.
실시예는, 상기 제1 출력 전압의 최대값 및 최소값 범위 내에서 상기 수학식 1을 충족하는 제1 출력 제어 전압이 설정되고, 상기 제1 출력 제어 전압에 대한 정보를 포함한 수신 장치 제어 정보를 수신하여 이를 기반으로 제1 요구 전압을 생성하는 제1 수신 장치의 구동 방법을 제공할 수 있다.
실시예는, 상기 제1 출력 전압의 최대값 및 최소값 범위 내에서 상기 수학식 1을 충족하는 제1 출력 제어 전압이 없거나, 상기 제2 출력 전압의 최대값 및 최소값 범위 내에서 상기 수학식 1을 충족하는 제2 출력 제어 전압이 없는 경우, 상기 제1 출력 제어 전압은 상기 제1 출력 전압의 최대값 및 최소값 중 어느 하나로 설정하는 제1 수신 장치의 구동 방법을 제공할 수 있다.
실시예는, 상기 제1 출력 전력이 상기 제2 출력 전력보다 큰 경우, 상기 제1 출력 제어 전압은 상기 제1 출력 전압의 최대값으로 설정하고, 상기 제1 출력 전력이 상기 제2 출력 전력보다 작은 경우, 상기 제1 출력 제어 전압은 상기 제1 출력 전압의 최소값으로 설정하는 제1 수신 장치의 구동 방법을 제공할 수 있다.
실시예는, 복수의 수신 장치의 수신측 공진 회로와 공진 결합한 송신측 공진 회로; 교류 전력을 생성하여 상기 송신측 공진 회로에 출력하는 전력 변환기; 및 상기 전력 변환 장치를 제어하는 제어기;를 포함하고, 상기 복수의 수신 장치 각각의 정류 전압의 최소 및 최대값을 기반으로 최적 정류 제어 전압을 생성하여 이를 전송하고, 상기 최적 정류 제어 전압을 기반으로 생성된 상기 수신 장치의 요구 전압을 기반으로 무선 전력을 생성하는 송신 장치를 제공할 수 있다.
실시예는, 상기 복수의 수신 장치 중 어느 하나인 제1 수신 장치의 제1 출력 전력과 상기 복수의 수신 장치 중 다른 하나인 제2 수신 장치의 제2 출력 전력을 수신하여 이를 기반으로 상기 최적 정류 제어 전압을 설정하는 송신 장치를 제공할 수 있다.
실시예는, 상기 제1 출력 전력이 상기 제2 출력 전력 보다 작은 경우, 상기 제1 수신 장치의 요구 전압이 상기 제2 수신 장치의 요구 전압보다 작도록 하는 상기 최적 정류 제어 전압을 생성하는 송신 장치를 제공할 수 있다.
실시예는, 상기 제1 출력 전력이 상기 제2 출력 전력 보다 작은 경우, 상기 제1 수신 장치의 요구 전압이 상기 제2 수신 장치의 요구 전압보다 작도록 하는 상기 최적 정류 제어 전압을 상기 정류 전압의 최소값 및 최대값 범위 내에서 설정할 수 없는 경우, 상기 제1 수신 장치의 요구 전압이 상기 제1 수신 장치의 정류 전압의 최소값이 되도록 하고, 상기 제2 수신 장치의 요구 전압을 상기 제2 수신 장치의 정류 전압의 최대값이 되도록 상기 정류 제어 전압을 설정하는 송신 장치를 제공할 수 있다.
실시예는, 상기 정류 제어 전압의 정보는 상기 수신 장치의 충전 기능을 인에이블(enabled) 또는 디스에이블(disabled)하는 수신 장치 제어 정보에 포함되어 상기 수신 장치에 전송되는 송신 장치를 제공할 수 있다.
실시예는, 송신 장치의 송신측 공진 회로와 공진 결합한 수신측 공진 회로; 상기 수신측 공진 회로로부터의 교류 전력을 정류하는 정류기; 및 상기 정류기의 정류 전압을 제어하는 제어기;를 포함하고, 상기 정류 전압에 대한 정보를 상기 송신 장치로 전송하고, 상기 송신 장치로부터 상기 정류 전압에 대한 정보를 기반으로 생성된 정류 제어 전압을 수신하여 이를 기반으로 요구 전압을 생성하여 상기 송신 장치로 전송하는 수신 장치를 제공할 수 있다.
실시예는, 상기 정류 제어 전압은 상기 정류 전압의 최소값 내지 최대값 중 어느 하나의 전압값인 수신 장치를 제공할 수도 있다.
실시예는, 상기 요구 전압에 기초하여 생성된 무선 전력을 수신하는 수신 장치를 제공할 수도 있다.
실시예는, 상기 정류 제어 전압의 정보는 상기 수신 장치의 충전 기능을 인에이블(enabled) 또는 디스에이블(disabled)하는 수신 장치 제어 정보에 포함되어 상기 수신 장치에 전송되는 수신 장치를 제공할 수 있다.
실시예에 따르면, 복수의 수신 장치들로부터 제공되는 수신 장치 다이나믹 파라미터에 기초하여 시시 각각 충전 전력을 조절하는 경우, 어느 하나의 수신 장치의 전력 효율만을 고려함에 따라 발생하는 시스템 불안정을 해소할 수 있는 무선 전력 전송 시스템 및 이의 구동 방법을 제공할 수 있다.
실시예에 따르면, 복수의 수신 장치를 동시 충전 시 전체 시스템에 가장 적합한 충전 효율을 고려하여 무선 충전을 수행함으로써 멀티 충전의 효율성과 안정성을 확보할 수 있다.
실시예에 따르면, 복수의 수신 장치들 각각의 수신측 교류/직류 변환부의 최적 출력 전압을 재조정함으로써, 멀티 충전의 안정성을 확보할 수 있다.
도 1은 자기 유도 방식 등가 회로이다.
도 2는 자기 공진 방식 등가 회로이다.
도 3a 및 3b는 무선 전력 전송 시스템을 구성하는 서브 시스템 중 하나로 송신장치를 나타낸 블록도이다.
도 4a 및 도 4b는 무선 전력 전송 시스템을 구성하는 서브 시스템 중 하나로 수신 장치를 나타낸 블록도이다.
도 5는 무선 전력 전송 시스템의 동작 흐름도이다.
도 6a는 송신 장치와 상기 송신 장치로부터 무선 전력을 수신하는 제1 및 제2 수신 장치를 나타낸 도면이다.
도 6b는 송신 장치와 제1 및 제2 수신 장치의 등가 회로를 나타낸 도면이다.
도 7은 송신 장치의 동작 흐름도이다.
도 8은 수신 장치의 동작 흐름도이다.
도 9는 송신 장치와 제1 및 제2 수신 장치의 동작 흐름도이다.
도 10은 도 9에 대응하는 송신 장치의 동작 순서도이다.
도 11은 송신장치와 제1 및 제2 수신 장치의 동작 흐름도이다.
도 12는 도 11에 대응하는 송신 장치의 동작 순서도이다.
이하, 본 발명의 실시예에 의한 무선으로 전력을 전송하는 기능을 구비한 송신장치와 무선으로 전력을 수신하는 수신 장치를 포함한 무선 전력 전송 시스템을 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시 예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
실시예는 무선 전력 전송을 위하여 저주파(50kHz)부터 고주파(15MHz)까지의 다양한 종류의 주파수 대역을 선택적으로 사용하며, 시스템 제어를 위하여 데이터 및 제어 신호를 교환할 수 있는 통신 시스템을 포함할 수도 있다.
실시예는 배터리를 사용하거나 필요로 하는 전자 기기를 사용하는 휴대 단말 산업, 스마트 시계 산업, 컴퓨터 및 노트북 산업, 가전기기 산업, 전기 자동차 산업, 의료기기 산업, 로봇 산업 등 다양한 산업분야에 적용될 수 있다.
실시예는 하나 또는 복수개의 전송 코일을 사용하여 한 개 이상의 다수기기에 전력 전송이 가능한 시스템을 고려할 수 있다.
실시예에 따르면 스마트폰, 노트북 등 모바일 기기에서의 배터리 부족 문제를 해결할 수 있고, 일 예로 테이블에 무선 충전 패드를 놓고 그 위에서 스마트폰, 노트북을 사용하면 자동으로 배터리가 충전되어 장시간 사용할 수 있게 된다. 또한, 카페, 공항, 택시, 사무실, 식당 등 공공장소에 무선 충전 패드를 설치하면 모바일기기 제조사별로 상이한 충전단자에 상관없이 다양한 모바일 기기를 충전할 수 있다. 또한, 무선 전력 전송 기술이 청소기, 선풍기 등의 생활가전제품에 적용되면 전원 케이블을 찾아다닐 필요가 없게 되고 가정 내에서 복잡한 전선이 사라지면서 건물 내 배선이 줄고 공간활용 폭도 넓어질 수 있다. 또한, 현재의 가정용 전원으로 전기 자동차를 충전할 경우 많은 시간이 소요되지만 무선 전력 전송 기술을 통해서 고전력을 전송한다면 충전 시간을 줄일 수 있게 되고 주차장 바닥에 무선충전시설을 설치하게 되면 전기 자동차 주변에 전원 케이블을 준비해야 하는 불편함을 해소할 수 있다.
실시예에서 사용되는 용어와 약어는 다음과 같다.
무선 전력 전송 시스템 (wireless power transfer system): 자기장 영역 내에서 무선 전력 전송을 제공하는 시스템을 의미한다.
송신 장치(wireless power transfer system-charger; power transfer unit: PTU): 자기장 영역 내에서 전력 수신기로 무선 전력 전송을 제공하며 시스템 전체를 관리하는 장치로, 송신 장치 또는 송신기로 지칭될 수 있다.
수신 장치(wireless power receiver system-device; power receiver unit: PRU): 자기장 영역 내에서 전력 송신기로부터 무선 전력 전송을 제공받는 장치로 수신 장치 또는 수신기로 지칭할 수 있다.
충전 영역(charging area): 자기장 영역 내에서 실제적인 무선 전력 전송이 이루어지는 지역이며, 응용 제품의 크기, 요구 전력, 동작 주파수에 따라 변할 수 있다.
S 파라미터(scattering parameter): S 파라미터는 주파수 분포상에서 입력전압 대 출력 전압의 비로 입력 포트 대 출력 포트의 비(transmission; S21) 또는 각각의 입/출력 포트의 자체 반사값, 즉 자신의 입력에 의해 반사되어 돌아오는 출력의 값(reflection; S11, S22)을 의미할 수 있다.
품질 지수 Q(quality factor): 공진에서 Q의 값은 주파수 선택의 품질을 의미하고 Q 값이 높을수록 공진 특성이 좋으며, Q 값은 공진기에서 저장되는 에너지와 손실되는 에너지의 비로 표현될 수 있다.
무선으로 전력을 전송하는 원리를 살펴보면, 무선 전력 전송 원리로 크게 자기 유도 방식과 자기 공진 방식이 있다.
자기 유도 방식은 소스 인덕터(Ls)와 부하 인덕터(Lℓ)를 서로 근접시켜 한쪽의 소스 인덕터(Ls)에 전류를 흘리면 발생하는 자속을 매개로 부하 인덕터(Lℓ)에도 기전력이 발생하는 비접촉 에너지 전송기술이다. 그리고 자기 공진 방식은 2개의 공진기를 결합하는 것으로 2개의 공진기 간의 고유 주파수에 의한 자기 공진이 발생하여 동일 주파수로 진동하면서 동일 파장 범위에서 전기장 및 자기장을 형성시키는 공명 기법을 활용하여 에너지를 무선으로 전송하는 기술이다.
도 1은 자기 유도 방식 등가 회로이다.
도 1을 참조하면, 자기 유도 방식 등가 회로에서 송신 장치는 전원을 공급하는 장치에 따른 소스 전압(Vs), 소스 저항(Rs), 임피던스 매칭을 위한 소스 커패시터(Cs) 그리고 수신 장치와의 자기적 결합을 위한 소스 코일(Ls)로 구현될 수 있고, 수신 장치는 수신 장치의 등가 저항인 부하 저항(Rℓ), 임피던스 매칭을 위한 부하 커패시터(Cℓ) 그리고 송신 장치와의 자기적 결합을 위한 부하 코일(Lℓ)로 구현될 수 있고, 소스 코일(Ls)과 부하 코일(Lℓ)의 자기적 결합 정도는 상호 인덕턴스(Msℓ)로 나타낼 수 있다.
도 1에서 임피던스 매칭을 위한 소스 커패시터(Cs)와 부하 커패시터(Cℓ)이 없는 오로지 코일로만 이루어진 자기 유도 등가 회로로부터 입력전압 대 출력 전압의 비(S21)를 구하여 이로부터 최대 전력 전송 조건을 찾으면 최대 전력 전송 조건은 이하 수학식 1을 충족한다.
수학식 1
Ls/Rs=Lℓ/Rℓ
상기 수학식 1에 따라 송신 코일(Ls)의 인덕턴스와 소스 저항(Rs)의 비와 부하 코일(Lℓ)의 인덕턴스와 부하 저항(Rℓ)의 비가 같을 때 최대 전력 전송이 가능하다. 인덕턴스만 존재하는 시스템에서는 리액턴스를 보상할 수 있는 커패시터가 존재하지 않기 때문에 최대 전력 전달이 이루어지는 지점에서 입/출력 포트의 자체 반사값(S11)의 값은 0이 될 수 없고, 상호 인덕턴스(Msℓ) 값에 따라 전력 전달 효율이 크게 변화할 수 있다. 그리하여 임피던스 매칭을 위한 보상 커패시터로써 송신장치에 소스 커패시터(Cs)가 부가될 수 있고, 수신 장치에 부하 커패시터(Cl)가 부가될 수 있다. 상기 보상 커패시터(Cs, Cℓ)는 예로 수신 코일(Ls) 및 부하 코일(Lℓ) 각각에 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다. 또한 임피던스 매칭을 위하여 송신 장치 및 수신 장치 각각에는 보상 커패시터뿐만 아니라 추가적인 커패시터 및 인덕터와 같은 수동 소자가 더 부가될 수 있다.
도 2는 자기 공진 방식 등가 회로이다.
도 2를 참조하면, 자기 공진 방식 등가 회로에서 송신 장치는 소스 전압(Vs), 소스 저항(Rs) 그리고 소스 인덕터(Ls)의 직렬 연결로 폐회로를 구성하는 소스 코일(Source coil)과 송신측 공진 인덕터(L1)와 송신측 공진 커패시터(C1)의 직렬 연결로 폐회로를 구성하는 송신측 공진 코일(Resonant coil)로 구현되고, 수신장치는 부하 저항(Rℓ)와 부하 인덕터(Lℓ)의 직렬 연결로 폐회로를 구성하는 부하 코일(Load coil)과 수신측 공진 인덕터(L2)와 수신측 공진 커패시터(C2)의 직렬 연결로 폐회로를 구성하는 수신측 공진 코일로 구현되며, 소스 인덕터(Ls)와 송신측 인덕터(L1)는 K01의 결합계수로 자기적으로 결합되고, 부하 인덕터(Lℓ)와 부하측 공진 인덕터(L2)는 K23의 결합계수로 자기적으로 결합되고, 송신측 공진 인덕터(L1)와 수신측 공진 인덕터(L2)는 K12의 결합 계수로 자기적으로 결합된다. 또 다른 실시예의 등가 회로에서는 소스 코일 및/또는 부하 코일을 생략하고 송신측 공진 코일과 수신측 공진 코일만으로 이루어질 수도 있다.
자기 공진 방식은 두 공진기의 공진 주파수가 동일할 때에는 송신장치의 공진기의 에너지의 대부분이 수신 장치의 공진기로 전달되어 전력 전달 효율이 향상될 수 있고, 자기 공진 방식에서의 효율은 이하 수학식 2를 충족할 때 좋아진다.
수학식 2
k/Γ >> 1 (k는 결합계수, Γ 감쇄율)
자기 공진 방식에서 효율을 증가시키기 위하여 임피던스 매칭을 위한 소자를 부가할 수 있고, 임피던스 매칭 소자는 인덕터 및 커패시터와 같은 수동 소자가 될 수 있다.
이와 같은 무선 전력 전송 원리를 바탕으로 자기 유도 방식 또는 자기 공진 방식으로 전력을 전달하기 위한 무선전력전송 시스템을 살펴본다.
<송신 장치>
도 3a 및 도 3b는 무선 전력 전송 시스템을 구성하는 서브 시스템 중 하나로 송신 장치를 나타낸 블록도이다.
도 3a를 참조하면, 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템은 송신 장치(1000)와 상기 송신 장치(1000)로부터 무선으로 전력을 전송받는 수신 장치(2000)를 포함할 수 있다. 상기 송신 장치(1000)는 입력되는 교류 신호를 전력 변환하여 교류 신호로 출력하는 전력 변환부(101)와 상기 전력 변환부(101)로부터 출력되는 교류 신호에 기초하여 자기장을 생성하여 충전 영역 내의 수신 장치(2000)에 전력을 제공하는 공진 회로부(102) 및 상기 전력 변환부(101)의 전력 변환을 제어하고, 상기 전력 변환부(101)의 출력 신호의 진폭과 주파수를 조절하고, 상기 공진 회로부(102)의 임피던스 매칭을 수행하며, 상기 전력 변환부(101) 및 상기 공진 회로부(102)로부터 임피던스, 전압, 전류 정보를 센싱하며, 상기 수신 장치(2000)와 무선 통신할 수 있는 제어부(103)를 포함할 수 있다. 상기 전력 변환부(101)는 교류신호를 직류로 변환하는 전력 변환부, 직류의 레벨을 가변하여 직류를 출력하는 전력 변환부, 직류를 교류로 변환하는 전력 변환부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그리고 상기 공진 회로부(102)는 코일과 상기 코일과 공진할 수 있는 임피던스 매칭부를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제어부(103)는 임피던스, 전압, 전류 정보를 센싱하기 위한 센싱부와 무선 통신부를 포함할 수 있다.
구체적으로 도 3b를 참조하면, 상기 송신 장치(1000)는 송신측 교류/직류 변환부(1100), 송신측 직류/교류 변환부(1200), 송신측 임피던스 매칭부(1300), 송신 코일부(1400) 그리고 송신측 통신 및 제어부(1500)을 포함할 수 있다.
송신측 교류/직류 변환부(1100)는 송신측 통신 및 제어부(1500)의 제어 하에 외부로부터 제공되는 교류 신호를 직류 신호로 변환하는 전력 변환부로써, 상기 송신측 교류/직류 변환부(1100)는 서브 시스템으로 정류기(1110)와 송신측 직류/직류 변환부(1120)을 포함할 수 있다. 상기 정류기(1110)는 제공되는 교류 신호를 직류 신호로 변환하는 시스템으로써 이를 구현하는 실시예로 고주파수 동작 시 상대적으로 높은 효율을 가지는 다이오드 정류기, 원-칩(one-chip)화가 가능한 동기 정류기 또는 원가 및 공간 절약이 가능하고 및 데드 타임(dead time)의 자유도가 높은 하이브리드 정류기가 될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 교류를 직류로 변환하는 시스템이라면 적용 가능하다. 또한, 상기 송신측 직류/직류 변환부(1120)는 송신측 통신 및 제어부(1500)의 제어 하에 상기 정류기(1110)으로부터 제공되는 직류 신호의 레벨을 조절하는 것으로 이를 구현하는 예로 입력 신호의 레벨을 낮추는 벅 컨버터(buck converter), 입력 신호의 레벨을 높이는 부스트 컨버터(boost converter), 입력 신호의 레벨을 낮추거나 높일 수 있는 벅 부스트 컨버터(buck boost converter) 또는 축 컨버터(cuk converter)가 될 수 있다. 또한, 상기 송신측 직류/직류 변환부(1120)는 전력 변환 제어 기능을 하는 스위치 소자와 전력 변환 매개 역할 또는 출력 전압 평활 기능을 하는 인덕터 및 커패시터, 전압 이득을 조절 또는 전기적인 분리 기능(절연 기능)을 하는 트랜스 등을 포함할 수 있으며, 입력되는 직류 신호에 포함된 리플 성분 또는 맥동 성분(직류 신호에 포함된 교류 성분)을 제거하는 기능을 할 수 있다. 그리고 상기 송신측 직류/직류 변환부(1120)의 출력 신호의 지령치와 실제 출력치와의 오차는 피드백 방식을 통해 조절될 수 있고, 이는 상기 송신측 통신 및 제어부(1500)에 의하여 이루어 질 수 있다.
송신측 직류/교류 변환부(1200)는 송신측 통신 및 제어부(1500)의 제어 하에 송신측 교류/직류 변환부(1100)으로부터 출력되는 직류 신호를 교류 신호로 변환하고, 변환된 교류 신호의 주파수를 조절할 수 있는 시스템으로 이를 구현하는 예로 하프 브릿지 인버터(half bridge inverter) 또는 풀 브릿지 인버터(full bridge inverter)가 있다. 그리고 무선 전력 전송 시스템은 직류를 교류로 변환하는 다양한 증폭기가 적용될 수 있고, 예로 A급, B급, AB급, C급, E 급 F급 증폭기가 있다. 또한 상기 송신측 직류/교류 변환부(1200)는 출력 신호의 주파수를 생성하는 오실레이터(ocillator)와 출력 신호를 증폭하는 파워 증폭부를 포함할 수 있다.
상기 교류/직류 변환부(1100) 및 송신측 직류/교류 변환부(1200)의 구성은 교류 전력 공급기로 대체할 수 있으며, 생략되거나 또 다른 구성으로 대체할 수도 있다.
송신측 임피던스 매칭부(1300)는 서로 다른 임피던스를 가진 지점에서 반사파를 최소화하여 신호의 흐름을 좋게 한다. 송신 장치(1000)와 수신 장치(2000)의 두 코일은 공간적으로 분리되어 있어 자기장의 누설이 많으므로 상기 송신 장치(1000)와 수신 장치(2000)의 두 연결단 사이의 임피던스 차이를 보정하여 전력 전달 효율을 향상시킬 수 있다. 상기 송신측 임피던스 매칭부(1300)는 인덕터, 커패시터 그리고 저항 소자 중 적어도 하나로 구성될 수 있고, 통신 및 제어부(1500)의 제어 하에 상기 인덕터의 인덕턴스와 커패시터의 커패시턴스 그리고 저항의 저항 값을 가변하여 임피던스 매칭을 위한 임피던스 값을 조정할 수 있다. 그리고 무선 전력 전송 시스템이 자기 유도 방식으로 전력을 전송하는 경우, 송신측 임피던스 매칭부(1300)는 직렬 공진 구조 또는 병렬 공진 구조를 가질 수 있고, 송신 장치(1000)와 수신 장치(2000) 사이의 유도 결합 계수를 증가시켜 에너지 손실을 최소화 할 수 있다. 그리고 무선 전력 전송 시스템이 자기 공진 방식으로 전력을 전송하는 경우, 송신측 임피던스 매칭부(1300)는 송신 장치(1000)와 수신 장치(2000) 간의 이격 거리가 변화되거나 금속성 이물질(FO; foreign object), 다수의 디바이스에 의한 상호 영향 등에 따라 코일의 특성의 변화로 에너지 전송 선로상의 매칭 임피던스 변화에 따른 임피던스 매칭의 실시간 보정을 가능하게 할 수 있고, 그 보정 방식으로써 커패시터를 이용한 멀티 매칭 방식, 멀티 안테나를 이용한 매칭 방식, 멀티 루프를 이용한 방식 등이 될 수 있다.
송신측 코일(1400)은 복수개의 코일 또는 단수개의 코일로 구현될 수 있고, 송신측 코일(1400)이 복수개로 구비되는 경우 이들은 서로 이격되어 배치되거나 서로 중첩되어 배치될 수 있고, 이들이 중첩되어 배치되는 경우 중첩되는 면적은 자속 밀도의 편차를 고려하여 결정할 수 있다. 또한, 송신측 코일(1400)을 제작할 때 내부 저항 및 방사 저항을 고려하여 제작할 수 있고, 이때, 저항 성분이 작으면 품질 지수(quality factor)가 높아지고 전송 효율이 상승할 수 있다.
통신 및 제어부(1500)는 송신측 제어부(1510)와 송신측 통신부(1520)를 포함할 수 있다. 상기 송신측 제어부(1510)는 수신 장치(2000)의 전력 요구량, 현재 충전량, 수신 장치의 정류기 출력단의 전압(Vrect), 복수개의 수신 장치들 각각의 충전 효율 그리고 무선 전력 방식 중 적어도 하나 이상을 고려하여 상기 송신측 교류/직류 변환부(1100)의 출력 전압(또는 송신 코일에 흐르는 전류(Itx_coil)을 조절하는 역할을 할 수 있다. 그리고 최대 전력 전송 효율를 고려하여 상기 송신측 직류/교류 변환부(1200)를 구동하기 위한 주파수 및 스위칭 파형들을 생성하여 전송될 전력을 제어할 수 있다. 또한, 수신 장치(2000)의 저장부(미도시)로부터 독출한 제어에 요구되는 알고리즘, 프로그램 또는 어플리케이션을 이용하여 수신 장치(2000)의 동작 전반을 제어할 수 있다. 한편, 상기 송신측 제어부(1510)는 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤유닛(micro controller unit) 또는 마이콤(micom)이라고 지칭할 수 있다. 상기 송신측 통신부(1520)는 수신측 통신부(2620)와 통신을 수행할 수 있고, 통신 방식의 일 예로 블루투스, NFC, Zigbee 등의 근거리 통신 방식을 이용할 수 있다. 상기 송신측 통신부(1520)와 수신측 통신부(2620)는 서로간에 충전 상황 정보 및 충전 제어 명령 등의 송수신을 진행할 수 있다. 그리고 상기 충전 상황 정보로는 수신장치(2000)의 개수, 배터리 잔량, 충전 횟수, 사용량, 배터리 용량, 배터리 비율 그리고 송신장치(1000)의 전송 전력량 등을 포함할 수 있다. 또한, 송신측 통신부(1520)는 수신장치(2000)의 충전 기능을 제어하는 충전 기능 제어 신호를 송신할 수 있고, 상기 충전 기능 제어 신호는 수신 장치(2000)를 제어하여 충전 기능을 인에이블(enabled) 또는 디스에이블(disabled)하게하는 제어 신호일 수 있다.
이처럼, 송신측 통신부(1520)는 별도의 모듈로 구성되는 아웃-오브-밴드(out-of-band) 형식으로 통신될 수도 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 송신 장치가 전송하는 전력 신호를 이용하여 수신 장치가 송신 장치에 전달하는 피드백 신호를 이용하고, 송신 장치가 전송하는 전력 신호의 주파수를 쉬프트(frequency shift)를 이용하여 송신 장치가 수신 장치에 신호를 전송하는 인-밴드(in-band) 형식으로 통신을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 수신 장치는 피드백 신호를 변조하여 충전 개시, 충전 종료, 배터리 상태 등의 정보를 피드백 신호를 통해 송신기에 전달할 수도 있다. 또한 상기 송신측 통신부(1520)는 상기 송신측 제어부(1510)와 별도로 구성될 수 있고, 상기 수신 장치(2000) 또한 수신측 통신부(2620)가 수신 장치의 제어부(2610)에 포함되거나 별도로 구성될 수 있다.
또한 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 송신 장치(1000)는 검출부(1600)를 추가로 구비할 수 있다.
상기 검출부(1600)는 송신측 교류/직류 변환부(1100)의 입력 신호, 송신측 교류/직류 변환부(1100)의 출력 신호, 송신측 직류/교류 변환부(1200)의 입력 신호, 송신측 직류/교류 변환부(1200)의 출력 신호, 송신측 임피던스 매칭부(1300)의 입력 신호, 송신측 임피던스 매칭부(1300)의 출력 신호, 송신측 코일(1400)의 입력 신호 또는 송신측 코일(1400) 상의 신호 중 적어도 하나를 검출할 수 있다. 일 예로, 상기 신호는 전류에 대한 정보, 전압에 대한 정보 또는 임피던스에 대한 정보 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 검출된 신호는 통신 및 제어부(1500)로 피드백되고 이를 기초로 상기 통신 및 제어부(1500)는 송신측 교류/직류 변환부(1100), 송신측 직류/교류 변환부(1200), 송신측 임피던스 매칭부(1300)를 제어할 수 있다. 또한, 상기 검출부(1600)의 검출 결과를 기초하여 상기 통신 및 제어부(1500)는 FOD(foreign object detection)를 수행할 수 있다. 그리고 상기 검출되는 신호는 전압 및 전류 중 적어도 하나일 수 있다. 한편, 상기 검출부(1600)는 통신 및 제어부(1500)와 상이한 하드웨어로 구성되거나, 하나의 하드웨어로 구현될 수 있다.
<수신 장치>
도 4a 및 도 4b는 무선 전력 전송 시스템을 구성하는 서브 시스템 중 하나로 수신부(또는, 수신 장치)를 나타낸 블록도이다.
도 4a를 참조하면, 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템은 송신부(1000)와 상기 송신부(1000)로부터 무선으로 전력을 전송받는 수신부(2000)를 포함할 수 있다. 상기 수신 장치(2000)는 상기 송신 장치(1000)로부터 전송되는 교류 신호를 수신하는 수신측 공진 회로부(201), 상기 수신측 공진 회로부(201)로부터의 교류 전력을 전력 변환하여 직류 신호로 출력하는 수신측 전력 변환부(202)와 상기 수신측 전력 변환부(202)로부터 출력되는 직류 신호를 수신하여 충전되는 부하(2500) 그리고 상기 수신측 공진 회로부(201)의 전류 전압을 센싱하거나, 상기 수신측 공진 회로부(201)의 임피던스 매칭을 수행하거나, 상기 수신측 전력 변환부(202)의 전력 변환을 제어하고, 상기 수신측 전력 변환부(202)의 출력 신호의 레벨을 조절하거나, 상기 수신측 전력 변환부(202)의 입력 또는 출력 전압이나 전류를 센싱하거나,상기 수신측 전력 변환부(202)의 출력 신호의 상기 부하(2500)로의 공급 여부를 제어하거나, 상기 송신 장치(1000)와 통신할 수 있는 수신측 제어부(203)를 포함할 수 있다. 그리고 상기 수신측 전력 변환부(202)는 교류 신호를 직류로 변환하는 전력 변환부, 직류의 레벨을 가변하여 직류를 출력하는 전력 변환부, 직류를 교류로 변환하는 전력 변환부를 포함할 수 있다. 또한, 도 4b를 참조하면, 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템은 송신 장치(또는, 송신 장치)(1000)와 상기 송신 장치(1000)로부터 무선으로 전력을 전송받는 수신 장치(또는, 수신 장치)(2000)를 포함할 수 있고, 상기 수신 장치(2000)는 수신측 코일부(2100) 및 수신측 임피던스 매칭부(2200)로 구성된 수신측 공진 회로부(2120), 수신측 교류/직류 변환부(2300), 직류/직류 변환부(2400), 부하(2500) 및 수신측 통신 및 제어부(2600)를 포함할 수 있다. 그리고 상기 수신측 교류/직류 변환부(2300)는 교류 신호를 직류 신호로 정류하는 정류부로 지칭할 수 있다.
수신측 코일부(2100)은 자기 유도 방식 또는 자기 공진 방식을 통해 전력을 수신할 수 있다. 이와 같이 전력 수신 방식에 따라서 유도 코일 또는 공진 코일 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 실시예로, 수신측 코일부(2100)는 근거리 통신(NFC: near field communication)용 안테나와 함께 휴대 단말에 배치될 수 있다. 그리고 상기 수신측 코일부(2100)은 송신측 코일부(1400)와 동일할 수도 있고, 수신 안테나의 치수는 수신장치(200)의 전기적 특성에 따라 달라질 수도 있다.
수신측 임피던스 매칭부(2200)는 송신기(1000)와 수신기(2000) 사이의 임피던스 매칭을 수행한다.
상기 수신측 교류/직류 변환부(2300)는 수신측 코일부(2100)으로부터 출력되는 교류 신호를 정류하여 직류 신호를 생성한다. 그리고 상기 수신측 교류/직류 변환부(2300)의 출력 전압은 정류 전압(Vrect)로 지칭할 수 있고, 수신측 통신 및 제어부(2600)는 상기 수신측 교류/직류 변환부(2300)의 출력 전압을 검출하거나 변경할 수 있고,상기 수신측 교류/직류 변환부(2300)의 출력 전압의 최소값인 최소 정류 전압(Vrect_min)(또는 최소 출력 전압(Vrect _min)으로 지칭), 최대값인 최대 정류 전압(Vrect_max)(또는 최대 출력 전압(Vrect _max)으로 지칭), 상기 최소값과 최대값 사이의 값 중 어느 하나의 전압 값을 가지는 최적 정류 전압(Vrect _set)(또는 최적 출력 전압(Vrect_set)으로 지칭)에 대한 정보와 같은 상태 파라미터 정보를 송신 장치(1000)에 전송할 수 있다.
수신측 직류/직류 변환부(2400)는 수신측 교류/직류 변환부(2300)에서 출력되는 직류 신호의 레벨을 부하(2500)의 용량에 맞게 조정할 수 있다.
상기 부하(2500)는 배터리, 디스플레이, 음성 출력 회로, 메인 프로세서 그리고 각종 센서들을 포함할 수 있다.
수신측 통신 및 제어부(2600)는 송신측 통신 및 제어부(1500)로부터 웨이크-업 전력에 의해 활성화될 수 있고, 상기 송신측 통신 및 제어부(1500)와 통신을 수행하고, 수신 장치(2000)의 서브 시스템의 동작을 제어할 수 있다.
상기 수신 장치(2000)는 단수 또는 복수개로 구성되어 송신 장치(1000)로부터 동시에 에너지를 무선으로 전달받을 수 있다. 즉, 자기 공진 방식의 무선 전력 전송 시스템에서는 하나의 송신 장치(1000)로부터 복수의 타켓 수신 장치(2000)가 전력을 공급받을 수 있다. 이때 상기 송신 장치(1000)의 송신측 매칭부(1300)는 복수개의 수신 장치(2000)들 사이의 임피던스 매칭을 적응적으로 수행할 수 있다. 이는 자기 유도 방식에서 서로 독립적인 수신측 코일부를 복수개 구비하는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.
또한, 상기 수신 장치(2000)가 복수개로 구성된 경우 전력 수신 방식이 동일한 시스템이거나, 서로 다른 종류의 시스템이 될 수 있다. 이 경우, 송신 장치(1000)는 자기 유도 방식 또는 자기 공진 방식으로 전력을 전송하는 시스템이거나 양 방식을 혼용한 시스템일 수 있다.
한편, 무선 전력 전송 시스템의 신호의 크기와 주파수 관계를 살펴보면, 자기 유도 방식의 무선 전력 전송의 경우, 송신 장치(1000)에서 송신측 교류/직류 변환부(1100)은 수십 또는 수백 V대(예를 들어 110V~220V)의 수십 또는 수백 Hz 대(예를 들어 60Hz)의 교류 신호를 인가받아 수V 내지 수십V, 수백V(예를 들어 10V~20V)의 직류 신호로 변환하여 출력할 수 있고, 송신측 직류/교류 변환부(1200)는 직류 신호를 인가받아 KHz대(예를 들어 125KHz)의 교류 신호를 출력할 수 있다. 그리고 수신 장치(2000)의 수신측 교류/직류 변환부(2300)는 KHz대(예를 들어 125KHz)의 교류 신호를 입력받아 수V 내지 수십V, 수백V대(예를 들어 10V~20V)의 직류 신호로 변환하여 출력할 수 있고, 수신측 직류/직류 변환부(2400)는 부하(2500)에 적합한, 예를 들어 5V의 직류 신호를 출력하여 상기 부하(2500)에 전달할 수 있다. 그리고 자기 공진 방식의 무선 전력 전송의 경우, 송신 장치(1000)에서 송신측 교류/직류 변환부(1100)은 수십 또는 수백 V대(예를 들어 110V~220V)의 수십 또는 수백 Hz 대(예를 들어 60Hz)의 교류 신호를 인가받아 수V 내지 수십V, 수백V(예를 들어 10V~20V)의 직류 신호로 변환하여 출력할 수 있고, 송신측 직류/교류 변환부(1200)는 직류 신호를 인가받아 MHz대(예를 들어 6.78MHz)의 교류 신호를 출력할 수 있다. 그리고 수신 장치(2000)의 수신측 교류/직류 변환부(2300)는 MHz(예를 들어 6.78MHz)의 교류 신호를 입력받아 수V 내지 수십V, 수백V(예를 들어 10V~20V)의 수신측 직류 신호로 변환하여 출력할 수 있고, 직류/직류 변환부(2400)는 부하(2500)에 적합한, 예를 들어 5V의 직류 신호를 출력하여 상기 부하(2500)에 전달할 수 있다.
<송신 장치와 수신 장치의 동작 모드>
도 5는 무선 전력 전송 시스템의 동작 흐름도이다.
- 송신 장치의 동작 상태
도 5를 참조하면, 실시예에 따른 송신 장치(1000)는 적어도 1) 설정(configuration) 모드, 2) 전력 절약(power save) 모드, 3) 저전력(low power) 모드, 4) 파워 전송(power transfer) 모드, 5) 래치 실패(latch fault) 모드를 가질 수 있다.
[설정(configuration) 모드]
(1) 송신 장치(1000)에 전원이 인가(power up)되면 설정 모드에 진입할 수 있다.
(2) 송신 장치(1000)는 자체적으로 시스템을 체크할 수 있다.
(3) 송신 장치(1000)는 송신측 코일(1400)에 인가되는 전류(Itx _in)를 특정 전류 값(예를 들어 20mArms)이 이하로 유지할 수 있고, 만약 송신측 코일(1400)의 입력 전류(Itx _in)가 특정 전류값 보다 큰 경우, 송신 장치(1000)가 설정 모드에 진입한 이후로부터 특정 시간(예를 들어 500ms) 이내에 상기 송신측 코일(1400)의 입력 전류(Itx_in)를 특정 전류 값 이하로 감소시킬 수 있다.
(4) 송신장치(1000)는 설정 모드에 진입한 이후로부터 특정 시간(예를 들어 4s) 이내에 전력 절약 모드로 진입할 수 있다.
[전력 절약(power save) 모드]
(1) 전력 절약 모드에서 송신 장치(1000)는 이종의 검출용 전력 비콘 각각을 각각의 주기로 송신측 코일(1400)에 인가할 수 있다.
(2) 검출용 전력 비콘(power beacon)들은 숏 비콘(short beacon) 및 롱 비콘(long beacon)을 포함할 수 있고, 상기 숏 비콘은 다양한 종류의 수신 장치(2000)를 검출하는데 필요한 전력량을 가질 수 있다. 그리고 상기 롱 비콘은 수신 장치(2000)의 통신 및 제어부(2600)를 구동시키는데 필요한 전력량을 가질 수 있다. 또한 상기 롱 비콘은 수신 장치(2000)의 응답을 유도하기 위한 충분한 전압을 상기 수신 장치(200)에 유기시킬 수 있는 전력량을 가질 수 있다. 그리고 상기 숏 비콘은 제1 주기를 가질 수 있고, 상기 롱 비콘은 제2 주기를 가질 수 있다. 그리고 상기 숏 비콘은 전력 량이 상이한 복수개의 숏 비콘을 포함할 수 있고, 상기 롱 비콘은 전력 량이 상이한 복수개의 롱 비콘을 포함할 수 있다.
(3) 송신 장치(1000)는 숏 비콘을 인가하는 중에 송신측 코일(1400)과 송신측 임피던스 매칭부(1300)의 입력 임피던스(Ztx _in)의 리액턴스(reactance) 또는 입력 임피던스(Ztx _in)의 레지스턴스(resistance) 또는 입력 임피던스(Ztx _in)의 변화를 검출할 수 있다.
(4) 송신 장치(1000)가 입력 임피던스(Ztx _in)의 리액턴스(reactance) 또는 입력 임피던스(Ztx _in)의 레지스턴스(resistance) 또는 입력 임피던스(Ztx _in)의 변화를 검출한 경우, 즉시 롱 비콘을 인가할 수 있다.
(5) 송신 장치(1000)의 롱 비콘에 의해 상기 송신 장치(1000)를 구동할 수 있고, 상기 송신 장치(1000)는 소정의 방식에 기초하여 수신 장치(2000)와 통신을 수행할 수 있다. 그리고 상기 송신 장치(1000)가 수신 장치(2000)로부터의 에드버타이즈(Advertisement)를 수신하면, 저전력 모드로 진입할 수 있다.
(6) 송신 장치(1000)는 입력 임피던스(Ztx _in) 자체 또는 입력 임피던스(Ztx_in)의 리액턴스 또는 레지스턴스의 변화를 검출하지 못한 경우, 전력 절약 모드를 유지할 수 있다.
(7) 또한 송신 장치(1000)는 입력 임피던스(Ztx _in) 자체 또는 입력 임피던스(Ztx_in)의 리액턴스 또는 레지스턴스의 변화를 검출한 경우, 충전 영역 내에 객체(Object)가 존재하는 것으로 판단하고, 저전력 모드로 진입할 수 있다.
[저전력(low power) 모드]
(1) 저전력 모드에서 송신 장치(1000)와 수신 장치(2000)는 소정의 통신 방식(예를 들어 BLE(bluetooth low energy))에 의해 연결되어 인증에 요구되는 데이터를 송수신할 수 있으며, 이에 기초하여 상기 수신 장치(2000)는 상기 송신 장치(1000)가 관장하는 무선 전력 네트워크에 가입할 수 있다. 그리고 송신 장치(1000)는 파워 전송 모드로 진입할 수 있다. 송신 장치(1000)는 비콘 신호를 이용하여 송신 패드 위에 위치하는 물체를 감지하고, 무선 전력을 수신할 수 있는 장치인지 판단할 수 있다. 이때, 비콘 신호는 숏비콘(short beacon)과 롱비콘(long beacon)을 각각 이용할 수 있다. 이 때, 롱비콘 신호를 수신한 수신 장치(2000)(또는 수신측 통신 제어부)는 웨이크업(wake up, 또는, 파워업(power up))되고, 송신 장치(1000)로 에드버타이즈먼트(PRU advertisement)를 전송할 수 있다.
(2) 수신 장치(2000)로부터 에드버타이즈먼트(PRU advertisement)를 수신한 송신 장치(1000)는 연결 요청(connection request) 신호를 상기 수신 장치(2000)에 전송하여 송신 장치(1000)와 수신 장치(2000) 간의 연결(connection)을 형성(form)할 수 있다.
2-1) 수신 장치(2000)가 송신 장치(1000)로부터 연결 요청 신호를 수신하면, 상기 수신 장치(2000)는 상기 송신 장치(1000)로 수신 장치 파라미터 정보를 전송(또는 송신 장치(1000)가 수신 장치(2000)로부터 정보를 읽는다(read))할 수 있고, 상기 송신 장치(1000)도 송신 장치 파라미터 정보를 상기 수신 장치(2000)로 전송(또는 송신 장치(1000)가 수신 장치(2000)에게 정보를 쓴다(write))할 수 있다. 그리고 상기 수신 장치 파라미터 정보에는 수신측 교류/직류 변환부(2300)의 출력 전압(Vrect)에 관한 정보로써, 최소 출력 전압(Vrect _min), 최대 출력 전압(Vrect _max) 및 최적 출력 전압(Vrect _set)을 포함할 수 있다. 이 때 상기 최적 출력 전압(Vrect _min)은 상기 최소 출력 전압(Vrect _min) 이상 그리고 상기 최대 출력 전압(Vrect _max) 이하의 값 중 어느 하나의 전압 값을 가질 수 있다.
2-2) 구체적으로 상기 송신 장치는 상기 수신 장치(2000)로부터 수신 장치 스태틱 파라미터를 수신할 수 있다. 상기 수신 장치 스태틱 파라미터는 수신 장치(2000)의 상태를 지시하는 신호로써 이미 고정된 상태 정보일 수 있다. 그리고 상기 수신 장치 스태틱 파라미터는 선택적 필드 정보, 프로토콜 정보,수신측 교류/직류 변환부(2300)의 출력 전압(Vrect)에 대한 정보, 수신측 교류/직류 변환부(2300)의 출력 전력에 대한 정보 등을 포함할 수 있다.
2-3) 수신 장치 스태틱 파라미터를 수신한 송신 장치(1000)는 송신 장치 스태틱 파라미터(PTU static parameter)를 수신 장치(2000)에 전송할 수 있다. 상기 송신 장치 스태틱 파라미터는 송신장치(1000)의 용량(capability)을 지시하는 신호일 수 있다.
2-4) 송신 장치(1000)는 상기 수신 장치(2000)로부터 수신 장치 다이나믹 파라미터(PRU dynamic parameter)를 수신할 수 있다. 상기 수신 장치 다이나믹 파라미터는 수신 장치(2000)에서 측정된 적어도 하나의 파라미터 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어 상기 수신 장치 다이나믹 파라미터는 수신측 교류/직류 변환부(2300)의 출력 전압(Vrect)에 관한 정보를 포함할 수 있다. 그리고 상기 수신 장치 다이나믹 파라미터는 무선 충전 상황에 따라 재조정된 전압 설정값을 포함하여 송신 장치(1000)로 제공하고, 상기 송신 장치(1000)는 이를 기초로 레지스트리(registry) 상의 수신 장치 컨트롤 테이블을, 수신 장치 스태틱 파라미터에 의해 최초 설정된 전압 설정값을 상황에 맞게 업데이트 할 수 있다. 이때, 송신 장치(1000)는 최근 업데이트된 설정값을 기반으로 전력 전송을 컨트롤할 수 있다.
2-5) 그리고 상기 수신 장치 다이나믹 파라미터는 선택적 필드 정보, 수신측 교류/직류 변환부(2300)의 출력 전압(Vrect _ dyn), 상기 수신측 교류/직류 변환부(2300)의 최소 출력 전압(Vrect _min_ dyn), 상기 수신측 교류/직류 변환부(2300)의 최대 출력 전압(Vrect _max_ dyn), 상기 수신측 교류/직류 변환부(2300)의 최적 출력 전압(Vrect_set_dyn), 수신측 교류/직류 변환부(2300)의 출력 전류 정보, 수신 장치(2000)의 직류/직류 변환부(2400)의 출력 전류 정보, 온도 정보, 경보 정보(PRU alert)등을 포함할 수 있다.
2-6) 그리고 상기 경보 정보는 과전압(over voltage), 과전류(over current), 과온도(over temperature), 충전 완료(charge complete), 유선 충전 단자 인입 감지(TA detect), SA 모드/ NSA 모드 전환(transition), 재충전 요청(restart request) 등의 정보를 포함할 수 있다.
(3) 충전 영역에 배치된 객체(object)가 수신 장치(2000)가 아닌 금속성 이물질인 경우, 송신 장치(1000)와 객체간의 데이터 송수신이 수행될 수 없으므로, 상기 송신 장치(1000)는 기설정된 시간 동안 상기 객체로부터 응답을 수신하지 못한 경우 상기 객체를 이물질로 결정하고, 래치 실패 모드로 진입할 수 있다.
[래치 실패(latch fault) 모드]
(1) 송신 장치(1000)가 래치 실패 모드로 진입한 경우, 상기 송신 장치(1000)는 숏 비콘을 송신측 코일부(1400)에 주기적으로 인가(즉, 수신 장치(2000)에 숏 비콘을 전송)할 수 있다.
(2) 송신 장치(1000)는 숏 비콘에 의하여 입력 임피던스(Ztx _in) 자체 또는 입력 임피던스(Ztx _in)의 리액턴스 또는 레지스턴스의 변화를 검출한 경우, 객체가 제거되거나, 객체가 충전 영역을 벗어난 것으로 판단하고, 전력 절약 모드 또는 설정 상태로 진입할 수 있다.
(3) 송신 장치(1000)는 숏 비콘에 의하여 입력 임피던스(Ztx _in) 자체 또는 입력 임피던스(Ztx _in)의 리액턴스 또는 레지스턴스의 변화를 검출하지 못한 경우, 객체가 회수되지 못한 것으로 판단하고, 현재의 송신 장치(1000)의 상태가 에러 상태임을 사용자에게 알릴 수 있다. 이에 따라, 상기 송신 장치(1000)는 램프 또는 경고음과 같은 알림을 표시하는 출력부를 포함할 수 있다.
(4) 한편, 래치 실패 모드는 객체가 이물질인 경우 외에도 다양한 래치 실패 모드 진입 조건을 가질 수 있다. 예를 들어 상기 경보 정보에 해당하는 에러 상황이 있는 경우, 송신 장치(1000)가 래치 실패 모드로 진입하도록 할 수 있다.
[파워 전송(power transfer) 모드]
(1) 송신 장치(1000)는 파워 전송 모드로 진입하고, 상기 송신 장치(1000)는수신 장치(2000)로부터 수신한 파라미터 정보에 기초하여 수신장치 제어 정보(PRU control)를 출력할 수 있다. 상기 수신장치 제어 정보(PRU control)는 수신 장치(2000)의 충전을 인에이블/디스에이블하는 정보 및 허여(permission) 정보를 포함할 수 있다. 상기 송신 장치(1000)는 상기 수신 장치(2000)를 충전하기에 충분한 전력을 제공할 수 있는 경우 인에이블 정보를 포함한 수신 장치 제어 정보(PRU control)를 출력할 수 있다.
(2) 송신 장치(1000)는 수신 장치 제어 정보(PRU control)를 주기적으로 또는 수신 장치(2000)의 상태 변경의 필요성이 있을 때 중 적어도 하나의 원인에 의하여 수신 장치(2000)로 제공할 수 있고, 상기 수신 장치(2000)는 수신 장치 제어 정보(PRU Control)에 기초하여 상태를 변경할 수 있으며, 상기 수신 장치(2000)의 상태를 보고하기 위하여 수신 장치 다이나믹 파라미터를 상기 송신 장치(1000)로 출력할 수 있다. 예를 들어, 수신 장치 제어 정보(PRU control)가 수신 장치(2000)의 최대 전력값(Pmax)값을 변경하도록 조정 정보(adjustment information)를 포함할 수 있으며, 수신 장치(2000)는 이에 따라 요구 전압/전류 정보 또는 상기 수신측 교류/직류 변환부(2300)의 최적 출력 전압(Vrect _set_ dyn) 중 적어도 하나를 조정하여 변경된 정보를 송신 장치(1000)에 전송할 수 있다.
또 다른 실시예로, 수신장치 제어 정보(PRU control)가 상기 수신 장치(2000)의 수신측 교류/직류 변환부(2300)의 출력 전압(Vrect)에 관한 정보를 변경하도록 조정 정보(adjustment information)를 포함할 수 있으며, 수신 장치(2000)는 이에 따라 요구 전압/전류 정보 또는 상기 수신측 교류/직류 변환부(2300)의 최적 출력 전압(Vrect _set_ dyn), 상기 출력 전압(Vrect)등을 조정하여 이에 대한 정보를 송신 장치(1000)에 전송할 수 있다.
(3) 수신 장치(2000)의 충전이 허여되어 송신 장치(1000)로부터 수신 장치(2000)로 파워가 전송될 수 있다. 상기 송신 장치(1000)는 상기 수신 장치(2000)로부터 주기적으로 수신 장치 다이나믹 파라미터를 수신할 수 있다. 상기 수신 장치 다이나믹 파라미터는 무선 전력 수신기 상태 및 온도 정보를 포함할 수 있다.
(4) 한편 상기 수신 장치 제어 정보에는 수신 장치(2000)의 수신측 교류/직류 변환부(2300)의 출력 전압(Vrect)를 제어하기 위한 정보를 포함할 수 있다.
- 수신 장치의 동작 상태
도 5를 참조하면, 실시예에 따른 수신 장치(2000)는 적어도 1) 널(null) 상태, 2) 부트(boot) 상태, 3) 온(on) 상태를 가질 수 있다.
[널(null) 상태]
(1) 수신 장치(2000)는 수신측 교류/직류 변환부(2300)의 출력 전압(Vrect)이 부트 출력 전압(Vrect_boot) 미만일 때 널 상태가 될 수 있다.
(2) 수신 장치(2000)에 전원이 인가(Power Up)되어 수신측 교류/직류 변환부(2300)의 출력 전압(Vrect)이 부트 출력 전압(Vrect _boot) 미만일 때 부트 상태로 진입할 수 있다.
(3) 수신 장치(2000)는 널 상태를 벗어난 이후에는 수신측 교류/직류 변환부(2300)의 출력 전압(Vrect)이 락 아웃 전압 이하의 출력 전압(under voltage lock Out; Vrect _ UVLO)가 되는 경우 널 상태로 진입할 수 있다. 그리고 상기 락 아웃 전압 이하의 출력 전압(Vrect_UVLO)은 부트 출력 전압(Vrect_boot)보다 작은 값일 수 있다.
[부트(boot) 상태]
(1) 롱비콘을 수신한 수신 장치(2000)(또는 수신측 통신 제어부)는 웨이크업(wake up, 또는, 파워업(power up))될 수 있다. 수신 장치(2000)는 충전 완료 상태가 아닐 경우, 에드버타이즈먼트 신호(PRU advertisement)를 전송(또는, 방송(broadcasting)할 수 있고, 송신 장치(1000)의 연결 요청을 기다릴 수 있다.
(2) 에드버타이즈먼트 신호(PRU advertisement)는 주기적으로 전송(또는, 방송)될 수 있고, 시간에 따라서 주기는 달라질 수 있다. 수신 장치(2000)는 송신 장치(1000)로부터 연결 요청 신호를 수신할 때까지 주기적으로 전송(또는, 방송)할 수 있다.
(3) 송신 장치(1000)는 에드버타이즈먼트 신호(PRU advertisement)에 포함된 정보를 기반으로 수신 장치(2000)와의 연결을 위하여 연결 요청 신호를 전송할 수 있다. 수신 장치(2000)는 에드버타이즈먼트 신호(PRU advertisement)에 대한 송신장치(1000)의 연결 요청 신호 신호를 수신하면 상기 수신 장치(2000)와 송신 장치(1000)는 연결(connection)을 형성(Form)할 수 있다. 그리고 상기 수신 장치(2000)는 수신 장치 스태틱 파라미터를 전송하고, 상기 송신 장치(1000)로부터 송신 장치 스태틱 파라미터를 수신하고, 수신 장치 다이나믹 파라미터를 상기 송신 장치(1000)로 전송할 수 있다.
[온(on) 상태]
(1) 수신 장치(2000)는 송신 장치(1000)로부터 수신 장치 제어 정보(PRU control)를 입력받고, 상기 수신 장치 제어 정보(PRU control)에 의해 인에이블 되면, 온 상태가 되어 상기 송신 장치(1000)로부터 전력을 수신할 수 있다.
(2) 수신 장치(2000)는 수신 장치 다이나믹 파라미터를 송신 장치(1000)에 송신하여 자신의 상태 정보를 제공할 수 있다.
- 충전 전압 설정 절차
(1) 송신 장치(1000)로부터 수신 장치(2000)로 제공되는 수신 장치 제어 정보(PRU control)에 상기 송신 장치(1000)에 대한 무선 충전 허여 정보가 포함되는 경우, 무선 충전이 개시될 수 있다.
(2) 송신 장치(1000)는 수신 장치 스태틱 파라미터를 기초하여 충전 전력을 송신할 수 있다.
(3) 송신 장치(1000)는 수신 장치(2000)의 상태 정보를 반영한 수신 장치 다이나믹 파라미터를 기초하여 충전 전력을 조절할 수 있다.
(4) 상기 충전 전력 조절은 송신 장치(1000)의 저전력 상태와 파워전송 상태의 설명에 대응되는 수신 장치(2000)의 동작이므로 상세 내용은 생략한다. 그러나 수신 장치(2000)의 실시예에서도 해당 내용이 적용될 수 있다.
<멀티 충전 방법>
도 6a는 송신장치와 이로부터 무선 전력을 수신하는 제1 및 제2 수신 장치를 나타낸 도면이고, 도 6b는 송신 장치와 제1 및 제2 수신 장치의 등가 회로를 나타낸 도면이다.
도 6a 및 도 6b를 참조하여 멀티 충전 시 전력 제어 방식을 설명한다.
(1) 송신 장치(1000)의 충전 영역에 복수의 수신 장치, 예를 들어 제1 및 제2 수신 장치(2001, 2002)가 배치된 경우 멀티 충전 방법을 설명한다.
(2) 일 예로 수신 장치가 두 개 구비된 상태를 들고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 하나의 송신 장치(1000)로부터 무선 충전이 가능한 수신 장치(2000)의 개수는 송신 장치(1000)의 전력 변환부(101)로부터 출력되어 공진 회로부(102)로 입력되는 송신 장치 최대 출력 전력(Ptx _in_max)과 수신 장치의 공진 회로부(2120)로부터 출력되는 최대 출력 전력(Prx _out_max)에 의하여 결정될 수 있다. 예를 들어 송신 장치(1000)의 최대 출력 전력(Ptx _in_max)이 16W이고, 제1 수신 장치(2001)의 제1 최대 출력 전력(Prx1 _out_max)이 3.5W이고 제2 수신 장치(2002)의 제2 최대 출력 전력(Prx2_out_max)이 6.5W인 경우, 송신 장치(1000)는 2개의 제1 수신 장치(2001)와 1개의 제2 수신 장치(2002)를 충전할 수 있다.
그러나 수신 장치(2000)가 전력 공유 모드(power sharing mode)가 지원되는 경우, 수신 장치의 최대 출력 전력을 송신장치가 조정(adjustment)하도록 하여(Power control 이용) 더 많은 수신 장치가 충전될 수도 있다.
1) 송신 장치(1000)의 송신측 임피던스 매칭부(1300)와 송신 코일부(1400)는 송신측 저항(Rtx), 송신측 커패시터(Ctx) 및 송신측 인덕터(Ltx)의 등가 회로로 표현될 수 있고, 상기 송신측 커패시터(Ctx) 및 송신측 인덕터(Ltx)는 직렬로 표현되었으나 이에 한정되는 것은 아니고 병렬로 표현될 수도 있다. 또한 송신측 직류/교류 변환부(1200)로부터의 출력 전력(Pin)은 송신측 임피던스 매칭부(1300)와 송신 코일부(1400)로 제공될 수 있다.
또한, 제1 수신 장치(2001)의 제1 수신측 코일부(2101)와 제1 수신측 임피던스 매칭부(2201)는 제1 수신측 저항(Rrx1), 제1 수신측 인덕터(Lrx1) 및 제1 수신측 커패시터(Crx1)의 등가 회로로 표현될 수 있고, 상기 제1 수신측 인덕터(Lrx1) 및 제1 수신측 커패시터(Crx1)는 직렬로 표현되었으나 이에 한정되는 것은 아니고 병렬로 표현될 수도 있다.
또한, 제2 수신 장치(2002)의 제2 수신측 코일부(2102)와 제2 수신측 임피던스 매칭부(2202)는 제2 수신측 저항(Rrx2), 제2 수신측 인덕터(Lrx2) 및 제2 수신측 커패시터(Crx2)의 등가 회로로 표현될 수 있고, 상기 제2 수신측 인덕터(Lrx2) 및 제2 수신측 커패시터(Crx2)는 직렬로 표현되었으나 이에 한정되는 것은 아니고 병렬로 표현될 수도 있다.
상기 송신 장치(1000)의 송신측 인덕터(Ltx)는 제1 수신 장치(2001)의 제1 수신측 인덕터(Lrx1)와 제1 결합 계수(K1)로 자기 결합될 수 있고, 제2 수신 장치(2002)의 제2 수신측 인덕터(Lrx2)와 제2 결합 계수(K2)로 자기 결합될 수 있다.
2) 제1 수신 장치(2001)의 제1 직류/직류 변환부(2401)의 입력 포트에서 제1 부하(2501)측을 바라본 상기 제1 직류/직류 변환부(2401)의 제1 입력 임피던스(Za1)에서 실수 파트인 제1 입력 저항(Ra1)은 제1 직류/직류 변환부(2401)의 제1 출력 전력(Prx1)과 제1 직류/직류 변환부(2401)의 입력 전압, 즉 제1 수신측 교류/직류 변환부(2301)의 제1 출력 전압(Vrect1)으로 수학식 3과 같이 표현할 수 있다.
수학식 3
Figure PCTKR2016008443-appb-I000005
상기 제1 출력 전력(Prx1)은 제1 출력 전압(Vrect1)과 제1 수신측 교류/직류 변환부(2301)의 제1 출력 전류(Irx1)의 실효치의 곱으로 정의할 수 있다. 따라서 제1 수신측 교류/직류 변환부(2301)의 제1 출력 전력(Prx1)은 제1 직류/직류 변환부(2401)를 경유하여 제1 부하(2501)에 제공되는 것으로 볼 수 있다.
송신 장치(1000) 및 제1 수신 장치(2001)의 공진 상태에서 송신측 임피던스 매칭부(1300)의 입력 포트에서 제1 수신 장치(2001)를 바라본 제1 입력 임피던스(Zin1)(공진 회로부(102)의 입력 임피던스)는 수학식 4와 같이 표현할 수 있다.
수학식 4
Figure PCTKR2016008443-appb-I000006
그리고 또한 송신측 직류/교류 변환부(1200)로부터 출력되고, 송신측 임피던스 매칭부(1300)로 입력되는 제1 입력 전력(Pin1)(즉, 공진 회로부(102)의 입력 전력)은 수학식 5와 같이 표현할 수 있다.
수학식 5
Figure PCTKR2016008443-appb-I000007
3) 제2 수신 장치(2002)의 제2 직류/직류 변환부(2402)의 입력 포트에서 제2 부하(2502)측을 바라본 상기 제2 직류/직류 변환부(2402)의 제1 입력 임피던스(Za1)에서 실수 파트인 제2 입력 저항(Ra2)은 제2 직류/직류 변환부(2402)의 제2 출력 전력(Prx2)과 제2 직류/직류 변환부(2402)의 입력 전압, 즉 제2 수신측 교류/직류 변환부(2302)의 제2 출력 전압(Vrect2)으로 수학식 6과 같이 표현할 수 있다.
수학식 6
Figure PCTKR2016008443-appb-I000008
상기 제2 출력 전력(Prx2)은 제2 출력 전압(Vrect2)과 제2 수신측 교류/직류 변환부(2302)의 제2 출력 전류(Irx2)의 실효치의 곱으로 정의할 수 있다. 따라서 제2 수신측 교류/직류 변환부(2302)의 제2 출력 전력(Prx2)은 제2 직류/직류 변환부(2402)를 경유하여 제2 부하(2501)에 제공되는 것으로 볼 수 있다.
4) 송신 장치(1000) 및 제2 수신 장치(2002)의 공진 상태에서 송신측 임피던스 매칭부(1300)의 입력 포트에서 제2 수신 장치(2002)를 바라본 제2 입력 임피던스(Zin2)(공진회로부(102)의 입력 임피던스)는 수학식 7과 같이 표현할 수 있다.
수학식 7
Figure PCTKR2016008443-appb-I000009
그리고 또한 송신측 직류/교류 변환부(1200)로부터 출력되고, 송신측 임피던스 매칭부(1300)로 입력되는 제2 입력 전력(Pin2)(공진 회로부(102)의 입력 전력)은 수학식 8과 같이 표현할 수 있다.
수학식 8
Figure PCTKR2016008443-appb-I000010
5) 송신 장치(1000)는 제1 입력 전력(Pin1)과 제2 입력 전력(Pin2)의 합인 전체 입력 전력(Pin)을 송신측 임피던스 매칭부(1300)로 입력할 수 있다.
(2) 수학식 5에 따르면, 제1 직류/직류 변환부(2401)의 제1 출력 전력(Prx1)과 제1 입력 전력(Pin1)은 서로 반비례 관계이므로 상기 제1 출력 전력(Prx1)이 적어지면 제1 입력 전력(Pin1)은 커짐을 알 수 있고, 마찬가지로 수학식 8에 따르면, 제2 직류/직류 변환부(2402)의 제2 출력 전력(Prx2)과 제2 입력 전력(Pin2)은 서로 반비례 관계이므로 상기 제2 출력 전력(Prx2)이 커지면 제2 입력 전력(Pin2)은 작아짐을 알 수 있다. 그리고 적은 수신 전력이 필요한 수신 장치에는 더 많은 송신 전력이 인가됨을 알 수 있다. 이는 수학식 9의 관계로 표현할 수 있다.
수학식 9
Figure PCTKR2016008443-appb-I000011
(3) 제1 및 제2 수신 장치(2001, 2002)가 안정적으로 동작하도록 제1 수신측 교류/직류 변환부(2301)의 제1 출력 전압(Vrect1)과 제2 수신측 교류/직류 변환부(2302)의 제2 출력 전압(Vrect2)을 제1 및 제2 출력 전력(Prx1, Prx2)를 고려하여 조정할 필요가 있다.
예를 들어 제1 출력 전력(Prx1)이 제2 출력 전력(Prx2)의 절반인 경우, 제1 출력 전압(Vrect1)을 제2 출력 전압(Vrect2)의 1/4이 되도록 제1 및 제2 수신 장치(2001, 2002)의 전력을 제어함으로써 제1 수신 장치(2001)에 인가되는 전력을 제2 수신 장치(2002)에 인가되는 전력의 절반으로 만들 수 있다.
이 경우 수신 전력에 비례하여 송신 전력이 인가되므로 무선 전력 전송 시스템이 안정될 수 있다.
도 7은 송신 장치의 동작 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 실시예에 따른 송신 장치(1000)는 복수의 수신 장치(2000)로부터 수신 전력 정보를 수신하는 1단계(S110), 상기 복수의 수신 장치(2000) 각각의 최적 출력 제어 전압을 계산하는 2단계(S130), 최적 출력 제어 전압을 상기 복수의 수신 장치(2000) 각각에 전송하는 3단계(S150), 상기 복수의 수신 장치(2000) 각각으로부터 상기 최적 출력 제어 전압에 기반한 요구 전압인 최적 정류 전압(Vrect_set)과 최소 출력 전압(Vrect _min) 그리고 최대 출력 전압(Vrect_max)를 수신하는 4단계(S170), 상기 최적 출력 제어 전압 또는 상기 요구 전압에 기반하여 전력을 전송하는 5단계(S190)를 수행하여 무선으로 전력을 전송할 수 있다. 단, 상기 3단계(S300)는 생략 가능하고, 상기 4단계(S170)는 생략 가능하다. 즉, 상기 송신 장치(1000)는 상기 1 및 2 단계(S110, S130) 수행 후 5 단계(S190)에서 송신 장치(1000)는 상기 최적 출력 제어 전압에 기반하여 무선으로 전력을 상기 복수의 수신 장치(2000)에 전송할 수 있다.
도 8은 수신 장치의 동작 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 실시예에 따른 복수의 수신 장치(2000) 각각은 송신 장치(1000)로부터 수신 전력 정보를 전송하는 1단계(S210), 상기 송신 장치(1000)로부터 최적 출력 제어 전압을 수신하는 2단계(S230), 상기 최적 출력 제어 전압에 기반한 요구 전압 정보를 변경하는 3단계(S250), 상기 송신 장치(1000)로 상기 변경된 요구 전압인 최적 정류 전압(Vrect _set)과 최소 출력 전압(Vrect _min) 그리고 최대 출력 전압(Vrect _max)을 전송하는 4단계(S270) 및 상기 최적 출력 제어 전압 또는 상기 변경된 요구 전압에 기반하여 전력을 수신하는 5단계(S290)를 수행하여 무선으로 전력을 수신할 수 있다.
상기 송신 장치(1000)가 1, 2, 5단계(S110, S130, S150)를 수행하여 무선 전력을 송신하는 경우, 상기 수신 장치(2000)는 송신 장치(1000)로부터 수신 전력 정보를 전송하는 1단계(S210) 및 상기 최적 출력 제어 전압에 기반하여 전력을 수신하는 5단계(S290)를 수행하여 무선으로 전력을 수신할 수 있어, 상기 2, 3, 4단계(S220, S230, S250)를 생략할 수 있다.
- 제1 및 제2 수신 장치가 충전 영역에 진입한 경우
도 9는 송신 장치와 제1 및 제2 수신 장치의 동작 흐름도이다.
도 9를 참조하여 제1 및 제2 수신 장치가 충전 영역에 진입한 경우를 설명한다.
(1) 송신 장치(1000)에 전원이 인가(power up)되면 설정 모드에 진입할 수 있다. 그리고 전력 절약 모드에서 송신 장치(1000)는 이종의 검출용 전력 비콘 각각을 각각의 주기로 송신측 코일(1400)에 인가할 수 있다. 상기 검출용 전력 비콘을 이용하여 입력 임피던스(Ztx _in)의 변화를 검출하거나, 충전 영역의 수신 장치를 구동시켜 수신 장치의 응답을 유도할 수 있다.
(2) 상기 제1 및 제2 수신 장치(2001, 2002) 각각으로부터 제공되는 에드버타이즈먼트 신호(PRU advertisement)를 수신한 송신 장치(1000)는 저전력 모드로 진입하고 상기 에드버타이즈먼트 신호(PRU advertisement)에 대한 응답으로 연결 요청 신호를 상기 제1 및 제2 수신 장치(2001, 2002) 각각에 전송하여 송신 장치(1000)와 제1 및 제2 수신 장치(2001, 2002)간의 연결(connection)을 형성할 수 있다. 그리고 상기 제1 및 제2 수신 장치(2001, 2002) 각각은 송신 장치(1000)로부터 응답 신호를 수신하면 에드버타이즈먼트 신호(PRU advertisement)의 출력을 중단할 수 있다.
(3) 송신 장치(1000)는 제1 및 제2 수신 장치(2001, 2002) 각각으로부터 각 수신 장치(2001, 2002)의 상태에 정보에 관한 수신 장치 스태틱 파라미터를 수신하고, 송신 장치(1000)의 용량(capability)에 관한 송신 장치 스태틱 파라미터를 각 수신 장치(2001, 2002)로 전송할 수 있다. 상기 송신 장치(1000)와 상기 제1 및 제2 수신장치(2001, 2002)간의 스태틱 파라미터 정보를 교환한 후, 상기 송신 장치(1000)는 제1 및 제2 수신 장치(2001, 2002) 각각으로부터 측정된 상태, 온도, 전압 전류에 관한 파라미터 정보인 수신 장치 다이나믹 파라미터를 수신할 수 있다. 그리고 상기 송신 장치(1000)는 인에이블/디스에이블 충전 및 허여 정보를 포함한 수신 장치 제어 정보(PRU control)를 각 수신 장치(2001, 2002)에 출력할 수 있다. 상기 수신 장치 제어 정보(PRU control)는 일회성이 아닌 필요한 경우 반복하여 출력(전송)될 수도 있고, 주기적으로 수신되는 수신 장치 다이나믹 파리미터를 수신한 경우 이에 대응하여 출력될 수도 있다. 또한 상기 수신 장치 제어 정보(PRU control)는 각 수신 장치(2001, 2002)의 파라미터를 제어할 수 있는 정보를 포함할 수 있다. 한편 상기 송신 장치(1000)는 주기적으로 수신되는 각 수신 장치(2001, 2002)의 수신 장치 다이나믹 파리미터를 기초하여 각 수신 장치(2001, 2002)의 상태에 대응하는 송신측 통신 및 제어부(1500)의 레지스트리(registry) 상의 수신 장치 컨트롤 테이블을 업데이트하고, 업데이트된 장치 컨트롤 테이블에 기초하여 송신측 통신 및 제어부(1500)는 무선 전력 전송 전반을 제어할 수 있다.
(4) 송신 장치(1000)는 제1 수신 장치(2001)의 제1 출력 전압(Vrect1)의 제1 최소 출력 전압(Vrect1 _min_ dyn), 제1 최대 출력 전압(Vrect1 _max_ dyn) 및 제1 최적 출력 전압(Vrect1_set_dyn)을 입력받고, 제2 수신 장치(2002)의 제2 출력 전압(Vrect2)의 제2 최소 출력 전압(Vrect2 _min_ dyn), 제2 최대 출력 전압(Vrect2_max_dyn)및 제2 최적 출력 전압(Vrect2_set_dyn)을 입력받을 수 있다. 그리고 제1 수신 장치(2001)의 제1 출력 전력(Prx1) 및 제2 수신 장치(2002)의 제2 출력 전력(Prx2)을 입력 받거나, 제1 수신측 교류/직류 변환부(2301)의 출력 전류 정보 및 제2 수신측 교류/직류 변환부(2302)의 출력 전류 정보와 출력 전압(Vrect1, Vrect2)을 이용하여 제1 및 제2 출력 전력(Prx1, Prx2)를 결정할 수 있다.
그리고 제1 출력 전압(Vrect1)의 범위 내의 특정 전압 값과 제2 출력 전압(Vrect2)의 범위 내의 특정 전압 값 그리고 제1 및 제2 출력 전력(Prx1, Prx2)이 전술한 수학식 9에 충족하는지 여부를 확인할 수 있다.
1) 예를 들어, 제1 최적 출력 전압(Vrect1 _set)이 제2 최적 출력 전압(Vrect2 _set) 보다 작고, 제1 출력 전력(Prx1)이 제2 출력 전력(Prx2)보다 작은 경우, 더욱 구체적으로는 수학식 9를 충족하는 제1 최소 출력 전압(Vrect1_min_dyn)내지 제1 최대 출력 전압(Vrect1_max_dyn)범위 내의 특정 출력 전압 값과 제2 최소 출력 전압(Vrect2_min_dyn)내지 제2 최대 출력 전압(Vrect2 _max_ dyn)범위 내의 특정 출력 전압이 존재하는 경우, 송신 장치(1000)는 충전 허여 정보를 포함하는 수신 장치 제어 정보(PRU Control)를 제1 및 제2 수신 장치(2001, 2002) 각각에 전송할 수 있다.
1-1) 그리고 송신 장치(1000)는 제1 및 제2 수신 장치(2001, 2002) 각각이 수학식 9를 충족하는 제1 및 제2 최적 출력 전압(Vrect1 _set, Vrect2 _set)을 새롭게 셋팅(setting)하도록, 상기 수신 장치 제어 정보(PRU control)에 상기 수학식 9를 기초하여 생성된 제1 및 제2 최적 출력 제어 전압(Vrect1 _con_set, Vrect2 _con_set)에 대한 정보를 포함시켜 제1 및 제2 수신 장치(2001, 2002) 각각에 전송할 수 있다. 그리고 상기 제1 및 제2 수신 장치(2001, 2002) 각각은 상기 제1 및 제2 최적 출력 제어 전압(Vrect1_con_set, Vrect2 _con_set)에 대응하여 요구 전압을 생성하여 상기 송신 장치(1000)로 전송할 수 있다. 상기 요구 전압은 상기 제1 및 제2 최적 출력 제어 전압(Vrect1_con_set, Vrect2 _con_set)을 기반하여 변경된 자신의 최적 출력 전압(Vrect _set)이다.
1-2) 한편 제1 및 제2 수신 장치(2001, 2002) 중 어느 하나의 수신 장치의 교류/직류 변환부의 출력 전압(Vrect)을 조절해도 수학식 9를 충족하는 경우에는, 조절이 요구되는 하나의 출력 전압(Vrect)만 최소 및 최대 출력 전압(Vrect _min, Vrect _max) 범위 내에서, 조절하여 수학식 9를 충족하도록, 최적 출력 제어 전압(Vrect _con_set)을 설정하고, 이를 해당 수신장치에 전송할 수 있다. 그리고 이를 수신한 수신 장치는 상기 최적 출력 제어 전압(Vrect _con_set)을 기반하여 생성된 요구 전압을 상기 송신 장치(1000)로 전송할 수 있다. 상기 요구 전압은 상기 최적 출력 제어 전압(Vrect_con_set)을 기반하여 변경된 자신의 최적 출력 전압(Vrect_set)이다.
1-3) 그리고 송신 장치(1000)는 수신 장치 제어 정보(PRU control)에 대한 응답 신호로서 각 수신 장치(2001, 2002)로부터 수신 장치 다이나믹 파라미터를 수신하여, 각 수신 장치(2001, 2002)의 최적 출력 전압(Vrect _set)(이는 최적 출력 제어 전압(Vrect_con_set)을 기반으로 생성된 요구 전압)에 기초하여 전력을 제공할 수 있다. 또는 송신 장치(1000)는 수신 장치 제어 정보(PRU control)에 대한 응답 신호를 기다리지 않고 최적 출력 제어 전압(Vrect _con_set)에 기초하여 전력을 제공할 수 있다.
제1 최적 출력 전압(Vrect1 _set) 및 제2 최적 출력 전압(Vrect2 _set)에 기초하여 설정된 제1 입력 전력(Pin1)을 생성하여 제1 수신 장치(2001)로 제공하고, 제2 입력 전력(Pin2)을 생성하여 제2 수신 장치(2002)로 제공할 수 있다.
2) 또한 제1 최적 출력 전압(Vrect1 _set)이 제2 최적 출력 전압(Vrect2 _set) 보다 작지만, 제1 출력 전력(Prx1)이 제2 출력 전력(Prx2)보다 큰 경우, 또는 제1 최적 출력 전압(Vrect1 _set)이 제2 최적 출력 전압(Vrect2 _set) 보다 크지만 제1 출력 전력(Prx1)이 제2 출력 전력(Prx2)보다 작은 경우, 더욱 구체적으로는 수학식 9를 충족하는 제1 최소 출력 전압(Vrect1 _min_ dyn) 내지 제1 최대 출력 전압(Vrect1 _max_ dyn)범위 내의 특정 출력 전압 값과 제2 최소 출력 전압(Vrect2_min_dyn)내지 제2 최대 출력 전압(Vrect2_max_dyn)범위 내의 특정 출력 전압이 존재하지 않는 경우, 제1 및 제2 최적 출력 제어 전압(Vrect1_con_set, Vrect2_con_set)은 다음과 같이 설정할 수 있다.
2-1) 제1 출력 전력(Prx1)이 제2 출력 전력(Prx2)보다 작은 경우, 상기 제1 최적 출력 제어 전압(Vrect1 _con_set)은 제1 최소 출력 전압(Vrect1 _min_ dyn)이 되도록 하고, 상기 제2 최적 출력 제어 전압(Vrect21 _con_set)은 제2 최대 출력 전압(Vrect2_max_dyn)되도록 하여 근사적으로 수학식 9를 충족하도록 할 수 있다.
2-2) 그리고 제1 출력 전력(Prx1)이 제2 출력 전력(Prx2)보다 큰 경우, 상기 제1 최적 출력 제어 전압(Vrect1 _con_set)은 제1 최대 출력 전압(Vrect1 _max_ dyn)이 되도록 하고, 상기 제2 최적 출력 제어 전압(Vrect21 _con_set)은 제2 최소 출력 전압(Vrect2_min_dyn)되도록 하여 근사적으로 수학식 9를 충족하도록 할 수 있다.
2-3) 상기 제1 및 제2 최적 출력 제어 전압(Vrect1 _con_set, Vrect2 _con_set)은 수신장치 제어 정보(PRU control)에 포함되고, 이를 수신한 제1 및 제2 수신 장치(2001, 2002) 각각은 상기 수신 장치 제어 정보(PRU control)에 기초하여 제1 및 제2 최적 출력 전압(Vrect1 _set, Vrect2 _set)을 새롭게 셋팅(setting)한 요구 전압을 송신장치(1000)로 제공하여, 상기 송신 장치(1000)로부터 요구 전압에 기초한 전력을 수신할 수 있다.
도 10은 도 9에 대응하는 송신장치의 동작 순서도이다.
특히 도 10은 도 7의 복수의 수신 장치의 최적 출력 제어 전압을 계산하는 세부 흐름도이다. 도 10을 참고하면, 송신 장치(1000)는 수신 장치(2001, 2002)의 수신전력 정보를 수신할 수 있다(S1001 단계).
송신 장치(1000)는 제1 수신 장치(2001)로부터 가능한 제1 출력 전압(Vrect1)의 범위 정보를 수신할 수 있다. 또한, 송신 장치(1000)는 제2 수신 장치(2002)로부터 가능한 제2 출력 전압(Vrect1)의 범위 정보를 수신할 수 있다(S1002 단계).
예를 들어, 송신 장치(1000)는 제1 수신 장치(2001)의 제1 출력 전압(Vrect1)의 제1 최소 출력 전압(Vrect1 _min_ dyn), 제1 최대 출력 전압(Vrect1 _max_ dyn) 및 제1 최적 출력 전압(Vrect1 _set_ dyn)을 입력받을 수 있다. 송신 장치(1000)는 제2 수신 장치(2002)의 제2 출력 전압(Vrect2)의 제2 최소 출력 전압(Vrect2 _min_ dyn), 제2 최대 출력 전압(Vrect2_max_dyn)및 제2 최적 출력 전압(Vrect2 _set_ dyn)을 입력받을 수 있다. 송신 장치(1000)는 제1 수신 장치(2001)의 제1 출력 전력(Prx1) 및 제2 수신 장치(2002)의 제2 출력 전력(Prx2)을 입력받을 수 있다. 송신 장치(1000)는 제1 수신측 교류/직류 변환부(2301)의 출력 전류 정보 및 제2 수신측 교류/직류 변환부(2302)의 출력 전류 정보와 출력 전압(Vrect1, Vrect2)을 이용하여 제1 및 제2 출력 전력(Prx1, Prx2)를 결정할 수 있다.
송신 장치(1000)는 제1 출력 전압(Vrect1) 및 제2 출력 전압(Vrect2)의 값이 수학식 9를 만족할 수 있는 범위인지 여부를 결정할 수 있다(S1003 단계).
즉, 송신 장치(1000)는 제1 출력 전압(Vrect1), 제2 출력 전압(Vrect2)의 값이 최적 출력제어 전압 조건을 만족할 수 있는 범위인지 여부를 결정할 수 있다. 다시 말해, 송신 장치(1000)는 제1 출력 전압(Vrect1)의 범위 내의 특정 전압 값과 제2 출력 전압(Vrect2)의 범위 내의 특정 전압 값 그리고 제1 및 제2 출력 전력(Prx1, Prx2)이 전술한 수학식 9에 충족하는지 여부를 확인할 수 있다. 예를 들어 제1 최적 출력 전압(Vrect1_set)이 제2 최적 출력 전압(Vrect2 _set) 보다 작고, 제1 출력 전력(Prx1)이 제2 출력 전력(Prx2)보다 작은 경우, 더욱 구체적으로는 수학식 9를 충족하는 제1 최소 출력 전압(Vrect1_min_dyn)내지 제1 최대 출력 전압(Vrect1 _max_ dyn)범위 내의 특정 출력 전압 값과 제2 최소 출력 전압(Vrect2_min_dyn)내지 제2 최대 출력 전압(Vrect2 _max_ dyn)범위 내의 특정 출력 전압이 존재하는 경우, 송신 장치(1000)는 충전 허여 정보를 포함하는 수신 장치 제어 정보(PRU Control)를 제1 및 제2 수신 장치(2001, 2002) 각각에 전송할 수 있다.
송신 장치(1000)는 제1 및 제2 수신 장치(2001, 2002) 각각이 수학식 9를 충족하는 제1 및 제2 최적 출력 전압(Vrect1 _set, Vrect2 _set)을 새롭게 셋팅(setting)하도록, 상기 수신장치 제어 정보(PRU control)에 상기 수학식 9를 기초하여 생성된 제1 및 제2 최적 출력 제어 전압(Vrect1 _con_set, Vrect2 _con_set)에 대한 정보를 포함시켜 제1 및 제2 수신장치(2001, 2002) 각각에 전송할 수 있다(S1004 단계).
그리고 상기 제1 및 제2 수신 장치(2001, 2002) 각각은 상기 제1 및 제2 최적 출력 제어 전압(Vrect1 _con_set, Vrect2 _con_set)에 대응하여 요구전압을 생성하여 상기 송신장치(1000)로 전송할 수 있다(S1005 단계).
상기 요구 전압은 상기 제1 및 제2 최적 출력 제어 전압(Vrect1 _con_set, Vrect2_con_set)을 기반하여 변경된 자신의 최적 출력 전압(Vrect _set)이다. 한편, 제1 및 제2 수신 장치(2001, 2002) 중 어느 하나의 수신 장치의 교류/직류 변환부의 출력 전압(Vrect)을 조절해도 수학식 9를 충족하는 경우에는, 조절이 요구되는 하나의 출력 전압(Vrect)만 최소 및 최대 출력 전압(Vrect _min, Vrect _max) 범위 내에서, 조절하여 수학식 9를 충족하도록, 최적 출력 제어 전압(Vrect _con_set)을 설정하고, 이를 해당 수신 장치에 전송할 수 있다. 이를 수신한 수신 장치는 상기 최적 출력 제어 전압(Vrect_con_set)을 기반하여 생성된 요구 전압을 상기 송신 장치(1000)로 전송할 수 있다. 상기 요구 전압은 상기 최적 출력 제어 전압(Vrect _con_set)을 기반하여 변경된 자신의 최적 출력 전압(Vrect _set)이다.
송신 장치(1000)는 수신 장치 제어 정보(PRU control)에 대한 응답 신호로서 각 수신 장치(2001, 2002)로부터 수신 장치 다이나믹 파라미터를 수신하여, 각 수신장치(2001, 2002)의 최적 출력 전압(Vrect _set)(이는 최적 출력 제어 전압(Vrect_con_set)을 기반으로 생성된 요구 전압)에 기초하여 전력을 제공할 수 있다. 또는 송신 장치(1000)는 수신 장치 제어 정보(PRU control)에 대한 응답 신호를 기다리지 않고 최적 출력 제어 전압(Vrect _con_set)에 기초하여 전력을 제공할 수 있다(S1006 단계).
제1 최적 출력 전압(Vrect1 _set) 및 제2 최적 출력 전압(Vrect2 _set)에 기초하여 설정된 제1 입력 전력(Pin1)을 생성하여 제1 수신 장치(2001)로 제공하고, 제2 입력 전력(Pin2)을 생성하여 제2 수신 장치(2002)로 제공할 수 있다.
한편, 제1 최적 출력 전압(Vrect1 _set)이 제2 최적 출력 전압(Vrect2 _set) 보다 작지만, 제1 출력 전력(Prx1)이 제2 출력 전력(Prx2)보다 큰 경우, 또는 제1 최적 출력 전압(Vrect1_set)이 제2 최적 출력 전압(Vrect2 _set) 보다 크지만, 제1 출력 전력(Prx1)이 제2 출력 전력(Prx2)보다 작은 경우, 더욱 구체적으로는 수학식 9를 충족하는 제1 최소 출력 전압(Vrect1_min_dyn)내지 제1 최대 출력 전압(Vrect1 _max_ dyn)범위 내의 특정 출력 전압 값과 제2 최소 출력 전압(Vrect2_min_dyn)내지 제2 최대 출력 전압(Vrect2 _max_ dyn)범위 내의 특정 출력 전압이 존재하지 않는 경우, 제1 및 제2 최적 출력 제어 전압(Vrect1_con_set, Vrect2 _con_set)은 다음과 같이 설정할 수 있다(S1007 단계).
제1 출력 전력(Prx1)이 제2 출력 전력(Prx2)보다 작은 경우, 상기 제1 최적 출력 제어 전압(Vrect1 _con_set)은 제1 최소 출력 전압(Vrect1 _min_ dyn)이 되도록 하고, 상기 제2 최적 출력 제어 전압(Vrect21 _con_set)은 제2 최대 출력 전압(Vrect2_max_dyn)되도록 하여 근사적으로 수학식 9를 충족하도록 할 수 있다. 그리고 제1 출력 전력(Prx1)이 제2 출력 전력(Prx2)보다 큰 경우, 상기 제1 최적 출력 제어 전압(Vrect1 _con_set)은 제1 최대 출력 전압(Vrect1_max_dyn)이 되도록 하고, 상기 제2 최적 출력 제어 전압(Vrect21 _con_set)은 제2 최소 출력 전압(Vrect2_min_dyn)되도록 하여 근사적으로 수학식 9를 충족하도록 할 수 있다.
상기 제1 및 제2 최적 출력 제어 전압(Vrect1 _con_set, Vrect2 _con_set)은 수신 장치 제어 정보(PRU control)에 포함되고, 이를 수신한 제1 및 제2 수신 장치(2001, 2002) 각각은 상기 수신 장치 제어 정보(PRU control)에 기초하여 제1 및 제2 최적 출력 전압(Vrect1 _set, Vrect2 _set)을 새롭게 셋팅(setting)한 요구 전압을 송신 장치(1000)로 제공할 수 있다(S1008 단계).
송신 장치(1000)는 최적 출력 제어 전압에 기반하여 전력을 전송할 수 있다(S1009 단계). 예를 들어, 송신 장치(1000)는 제1 최적 출력 제어 전압(Vrect1_con_set)에 기반한 전력을 제1 수신 장치(2001)로 송신할 수 있다. 또한, 송신 장치(1000)는 제2 최적 출력 제어 전압(Vrect2 _con_set)에 기반한 전력을 제2 수신 장치(2002)로 송신할 수 있다.
이후, 송신 장치(1000)는 제1 수신 장치(2001) 및 제2 수신 장치(2002) 각각의 출력 전압(Vrect) 값을 수신할 수 있다(S1010 단계). 송신 장치(1000)는 상기 각각의 출력 전압(Vrect) 값에 따라 송신 전력을 조절할 수 있다(S1011 단계).
- 제1 수신 장치 충전 중 제2 수신 장치가 충전 영역에 진입한 경우
도 11은 송신 장치와 제1 및 제2 수신 장치의 동작 흐름도이다.
도 11을 참조하여 제1 수신 장치가 충전 중 제2 수신 장치가 충전 영역에 진입한 경우를 설명한다.
(1) 송신 장치(1000)에 전원이 인가(power up)되면 설정 모드에 진입할 수 있다. 그리고 전력 절약 모드에서 송신 장치(1000)는 이종의 검출용 전력 비콘 각각을 각각의 주기로 송신측 코일(1400)에 인가할 수 있다. 상기 검출용 전력 비콘을 이용하여 입력 임피던스(Ztx _in)의 변화를 검출하거나, 충전 영역의 수신 장치(2001, 2002)를 구동시킬 수 있다.
(2) 저전력 모드에서 상기 제1 수신 장치(2001)로부터 제공되는 에드버타이즈먼트 신호(PRU advertisement)를 수신한 송신 장치(1000)는 연결 요청 신호를 상기 제1 수신 장치(2001)에 전송하여 송신 장치(1000)와 제1 수신 장치(2001) 간의 연결(Connection)을 형성할 수 있다.
(3) 송신 장치(1000)는 제1 수신 장치(2001)로부터 수신 장치 스태틱 파라미터 및 수신장치 다이나믹 파라미터를 수신할 수 있다.
(4) 파워 전송 모드에서 송신 장치(1000)는 무선 충전을 허여하는 정보를 포함한 제1 수신 장치 제어 정보(PRU1 control1)를 제1 수신 장치(2001)에 전송할 수 있다. 그리고 입력받은 제1 수신 장치(2001)의 제1 출력 전압(Vrect1)의 제1 최소 출력 전압(Vrect1 _min_ dyn), 제1 최대 출력 전압(Vrect1_max_dyn)및 제1 최적 출력 전압(Vrect1_set_dyn)에 기초하여, 상기 제1 최적 출력 전압(Vrect1 _set_ dyn) 또는 상기 제1 최소 출력 전압(Vrect1_min_dyn)내지 제1 최대 출력 전압(Vrect1_max_dyn)중 어느 하나의 전압에 대응하는 입력 전력(Pin)을 생성하여 송신측 코일부(1400)에 인가함으로써 제1 수신 장치(2001)가 무선 전력을 수신하도록 할 수 있다. 또 다른 실시예로, 초기 전력 인가 후, 상기 제1 출력 전압(Vrect1)의 제1 최소 출력 전압(Vrect1 _min_ dyn), 제1 최대 출력 전압(Vrect1_max_dyn)및 제1 최적 출력 전압(Vrect1 _set_ dyn)에 기초하여 송신측 코일의 전류(Itx_coil)를 컨트롤 할 수도 있다.
(5) 제1 수신 장치(2001)의 무선 전력 충전 중 제2 수신 장치(2002)가 충전 영역에 진입한 경우 상기 제2 수신 장치(2002)로부터 제공되는 에드버타이즈먼트 신호(PRU advertisement)를 수신한 송신 장치(1000)는 응답 신호를 상기 제2 수신 장치(2001)에 전송하여 송신 장치(1000)와 제2 수신 장치(2002) 간의 연결(connection)을 형성할 수 있다.
(6) 송신 장치(1000)는 제2 수신 장치(2002)로부터 수신 장치 스태틱 파라미터 및 수신 장치 다이나믹 파라미터를 수신할 수 있다. 그리고 제1 수신 장치(2001)로부터 수신 장치 다이나믹 파라미터를 수신할 수 있다. 이때 상기 송신 장치(1000)는 제2 수신 장치(2002)로부터 수신 장치 스태틱 파라미터 또는 수신 장치 다이나믹 파라미터 중 적어도 하나를 수신하는 경우, 상기 제1 수신 장치(2001)에 수신 장치 다이나믹 파라미터 요청 신호를 전송함으로써 상기 제1 수신 장치(2001)로부터 수신 장치 다이나믹 파라미터를 수신할 수 있다. 또는 제2 수신 장치(2002)로부터 수신 장치 스태틱 파라미터 및 수신 장치 다이나믹 파라미터를 수신 후 상기 제1 수신 장치(2001)로부터 수신 장치 다이나믹 파라미터가 전송될 때까지 대기할 수 있다(단, 제1 수신 장치(2001)로 제공하는 무선 전력을 유지할 수 있다).
(7) 제1 수신 장치(2001)의 제1 출력 전압(Vrect1)의 제1 최소 출력 전압(Vrect1_min_dyn), 제1 최대 출력 전압(Vrect1_max_dyn)및 제1 최적 출력 전압(Vrect1 _set_ dyn)과, 제2 수신 장치(2002)의 제2 출력 전압(Vrect2)의 제2 최소 출력 전압(Vrect2_min_dyn), 제2 최대 출력 전압(Vrect2_max_dyn)및 제2 최적 출력 전압(Vrect2 _set_ dyn) 그리고 제1 수신 장치(2001)의 제1 출력 전력(Prx1) 및 제2 수신 장치(2002)의 제2 출력 전력(Prx2) 또는 제1 수신측 교류/직류 변환부(2301)의 출력 전류 정보 및 제2 수신측 교류/직류 변환부(2302)의 출력 전류 정보를 수신한 송신 장치(1000)는 파라미터에 기초하여 제1 및 제2 출력 전력(Prx1, Prx2)를 결정할 수 있다.
그리고 제1 출력 전압(Vrect1)의 범위와 제2 출력 전압(Vrect2)의 범위 그리고 제1 및 제2 출력 전력(Prx1, Prx2)가 전술한 수학식 9에 충족하는지 여부를 확인할 수 있다.
1) 예를 들어 제1 최적 출력 전압(Vrect1 _set)이 제2 최적 출력 전압(Vrect2 _set) 보다 작고, 제1 출력 전력(Prx1)이 제2 출력 전력(Prx2)보다 작은 경우, 더욱 구체적으로는 수학식 9를 충족하는 제1 최소 출력 전압(Vrect1_min_dyn)내지 제1 최대 출력 전압(Vrect1_max_dyn)범위 내의 특정 출력 전압 값과 제2 최소 출력 전압(Vrect2_min_dyn)내지 제2 최대 출력 전압(Vrect2 _max_ dyn)범위 내의 특정 출력 전압이 존재하는 경우, 송신 장치(1000)는 충전 허여 정보를 포함하는 제2 수신 장치(2002)의 수신 장치 제어 정보(PRU2 control)를 제2 수신 장치(2002)에 전송하고, 송신 장치(1000)는 제2 수신 장치(2002)가 수학식 9를 충족하는 제2 출력 전압(Vrect2)을 새롭게 셋팅(setting)하도록, 상기 제2 수신 장치(2002)의 수신 장치 제어 정보(PRU2 control)에 제2 최적 출력 제어 전압(Vrect2 _con_set)에 대한 정보를 포함시켜 제2 수신 장치(2002)에 전송할 수 있다. 그리고 송신 장치(1000)는 제1 수신 장치(2001)가 수학식 9를 충족하는 제1 출력 전압(Vrect1)을 새롭게 셋팅(setting)하도록, 새롭게 갱신된 제1 수신 장치(2001)를 위한 제2 수신 장치 제어 정보(PRU1 control2)에 제1 최적 출력 제어 전압(Vrect1 _con_set)에 대한 정보를 포함시켜 제1 수신 장치(2001)에 전송할 수 있다. 그리고 상기 제1 및 제2 수신 장치(2001, 2002) 각각은 상기 제1 및 제2 최적 출력 제어 전압(Vrect1 _con_set, Vrect2 _con_set)에 대응하여 요구 전압을 생성하여 상기 송신 장치(1000)로 전송할 수 있다. 상기 요구 전압은 상기 제1 및 제2 최적 출력 제어 전압(Vrect1 _con_set, Vrect2 _con_set)을 기반하여 변경된 자신의 최적 출력 전압(Vrect_set)이다.
1-1) 한편 제1 및 제2 출력 전압(Vrect1, Vrect2) 중 어느 하나만 조절해도 수학식 9를 충족하는 경우에는, 상기 제1 및 제2 출력 전압(Vrect1, Vrect2) 중 조절이 요구되는 하나의 출력 전압(Vrect)만 최소 및 최대 출력 전압(Vrect _main, Vrect _max) 범위 내에서 조절하도록 최적 출력 제어 전압(Vrect _con_set)을 설정하고, 이를 해당 수신 장치에 전송할 수 있다. 그리고 이를 수신한 수신 장치는 상기 최적 출력 제어 전압(Vrect_con_set)을 기반하여 생성된 요구 전압을 상시 송신 장치(1000)로 전송할 수 있다. 상기 요구 전압은 상기 최적 출력 제어 전압(Vrect _con_set)을 기반하여 변경된 자신의 최적 출력 전압(Vrect_set)이다.
1-2) 그리고 송신 장치(1000)는 수신 장치로부터 수신한 요구전력에 기초하여 설정된 제1 입력 전력(Pin1)을 생성하여 제1 수신 장치(2001)로 제공하고, 제2 입력 전력(Pin2)을 생성하여 제2 수신 장치(2002)로 제공할 수 있다.
2) 또한 송신 장치(1000)는 제1 최적 출력 전압(Vrect1 _set)이 제2 최적 출력 전압(Vrect2_set) 보다 작지만, 제1 출력 전력(Prx1)이 제2 출력 전력(Prx2)보다 큰 경우, 또는 제1 최적 출력 전압(Vrect1 _set)이 제2 최적 출력 전압(Vrect2 _set) 보다 크지만, 제1 출력 전력(Prx1)이 제2 출력 전력(Prx2)보다 작은 경우, 더욱 구체적으로는 수학식 9를 충족하는 제1 최소 출력 전압(Vrect1 _min_ dyn) 내지 제1 최대 출력 전압(Vrect1 _max_ dyn)범위 내의 특정 출력 전압 값(Vrect1)과 제2 최소 출력 전압(Vrect2 _min_ dyn) 내지 제2 최대 출력 전압(Vrect2_max_dyn)범위 내의 특정 출력 전압(Vrect2)이 존재하지 않는 경우, 제1 및 제2 최적 출력 제어 전압(Vrect1 _con_set, Vrect2_con_set)을 다음과 같이 설정할 수 있다.
2-1) 송신 장치(1000)는 제1 출력 전력(Prx1)이 제2 출력 전력(Prx2)보다 작은 경우, 상기 제1 최적 출력 제어 전압(Vrect1 _con_set)은 제1 최소 출력 전압(Vrect1 _min_ dyn)이 되도록 하고, 상기 제2 최적 출력 제어 전압(Vrect2 _con_set)은 제2 최대 출력 전압(Vrect2_max_dyn)되도록 하여 근사적으로 수학식 9를 충족하도록 할 수 있다.
2-2) 그리고 송신 장치(1000)는 제1 출력 전력(Prx1)이 제2 출력 전력(Prx2)보다 큰 경우, 상기 제1 최적 출력 제어 전압(Vrect1 _con_set)은 제1 최대 출력 전압(Vrect1_max_dyn)이 되도록 하고, 상기 제2 최적 출력 제어 전압(Vrect2 _con_set)은 제2 최소 출력 전압(Vrect2_min_dyn)되도록 하여 근사적으로 수학식 9를 충족하도록 할 수 있다.
2-3) 상기 제1 및 제2 최적 출력 제어 전압(Vrect1 _con_set, Vrect2 _con_set)은 수신장치 제어 정보(PRU control)에 포함되고, 이를 수신한 제1 및 제2 수신 장치(2001, 2002) 각각은 상기 수신 장치 제어 정보(PRU control)에 기초하여 제1 및 제2 출력 전압(Vrect1, Vrect2)을 새롭게 셋팅(setting)한 요구 전압을 송신 장치(1000)로 제공하여, 상기 송신 장치(1000)로부터 요구 전압에 기초한 전력을 수신할 수 있다.
도 12는 도 11의 동작 흐름도에 대응하는 송신 장치의 동작 순서도이다.
도 12를 참고하면, 송신 장치(1000)는 제1 수신 장치(2001)로부터 제1 수신 장치(2001)의 수신 전력 정보를 수신할 수 있다(S1201 단계). 예를 들어, 송신 장치(1000)는 제1 수신 장치(2001)로부터 수신 장치 스태틱 파라미터 및 수신 장치 다이나믹 파라미터를 수신할 수 있다.
송신 장치(1000)는 제1 수신 장치(2001)로부터 제1 수신 장치(2001)의 가능한 출력 전압(Vrect)의 범위 정보를 수신할 수 있다(S1202 단계). 파워 전송 모드에서 송신 장치(1000)는 무선 충전을 허여하는 정보를 포함한 제1 수신 장치 제어 정보(PRU1 control1)를 제1 수신 장치(2001)에 전송할 수 있다.
송신 장치(1000)는 입력받은 제1 수신 장치(2001)의 제1 출력 전압(Vrect1)의 제1 최소 출력 전압(Vrect1 _min_ dyn), 제1 최대 출력 전압(Vrect1_max_dyn)및 제1 최적 출력 전압(Vrect1_set_dyn)에 기초하여, 상기 제1 최적 출력 전압(Vrect1 _set_ dyn) 또는 상기 제1 최소 출력 전압(Vrect1 _min_ dyn) 내지 제1 최대 출력 전압(Vrect1 _max_ dyn) 중 어느 하나의 전압에 대응하는 입력 전력(Pin)을 생성하여 송신측 코일부(1400)에 인가함으로써 제1 수신 장치(2001)가 무선 전력을 수신하도록 할 수 있다(S1203 단계).
또 다른 실시예로, 초기 전력 인가 후, 상기 제1 출력 전압(Vrect1)의 제1 최소 출력 전압(Vrect1 _min_ dyn), 제1 최대 출력 전압(Vrect1_max_dyn)및 제1 최적 출력 전압(Vrect1_set_dyn)에 기초하여 송신측 코일의 전류(Itx _coil)를 컨트롤 할 수 있다. 제1 수신 장치(2001)의 무선 전력 충전 중 제2 수신 장치(2002)가 충전 영역에 진입한 경우, 상기 제2 수신 장치(2002)로부터 제공되는 에드버타이즈먼트 신호(PRU Advertisement)를 수신한 송신 장치(1000)는 응답 신호를 상기 제2 수신 장치(2001)에 전송하여 송신 장치(1000)와 제2 수신 장치(2002) 간의 연결(Connection)을 형성할 수 있다.
송신 장치(1000)는 제2 수신 장치(2002)로부터 수신 장치 스태틱 파라미터 및 수신 장치 다이나믹 파라미터를 수신할 수 있다. 그리고 제1 수신 장치(2001)로부터 수신 장치 다이나믹 파라미터를 수신할 수 있다(S1204 단계).
이 때 송신 장치(1000)는 제2 수신 장치(2002)로부터 수신 장치 스태틱 파라미터 또는 수신 장치 다이나믹 파라미터 중 적어도 하나를 수신하는 경우, 상기 제1 수신 장치(2001)에 수신 장치 다이나믹 파라미터 요청 신호를 전송함으로써 상기 제1 수신 장치(2001)로부터 수신 장치 다이나믹 파라미터를 수신할 수 있다. 또는 제2 수신 장치(2002)로부터 수신 장치 스태틱 파라미터 및 수신 장치 다이나믹 파라미터를 수신 후 상기 제1 수신 장치(2001)로부터 수신 장치 다이나믹 파라미터가 전송될 때까지 대기할 수 있다(단, 제1 수신 장치(2001)로 제공하는 무선 전력을 유지할 수 있다).
제1 수신 장치(2001)의 제1 출력 전압(Vrect1)의 제1 최소 출력 전압(Vrect1_min_dyn), 제1 최대 출력 전압(Vrect1_max_dyn)및 제1 최적 출력 전압(Vrect1 _set_ dyn)과, 제2 수신장치(2002)의 제2 출력 전압(Vrect2)의 제2 최소 출력 전압(Vrect2 _min_ dyn), 제2 최대 출력 전압(Vrect2_max_dyn)및 제2 최적 출력 전압(Vrect2 _set_ dyn) 그리고 제1 수신 장치(2001)의 제1 출력 전력(Prx1) 및 제2 수신 장치(2002)의 제2 출력 전력(Prx2) 또는 제1 수신측 교류/직류 변환부(2301)의 출력 전류 정보 및 제2 수신측 교류/직류 변환부(2302)의 출력 전류 정보를 수신한 송신 장치(1000)는 파라미터에 기초하여 제1 및 제2 출력 전력(Prx1, Prx2)를 결정할 수 있다.
송신 장치(1000)는 제1 출력 전압(Vrect1)의 범위와 제2 출력 전압(Vrect2)의 범위 그리고 제1 및 제2 출력 전력(Prx1, Prx2)가 전술한 수학식 9에 충족하는지를 확인 할 수 있다(S1205 단계).
예를 들어 제1 최적 출력 전압(Vrect1 _set)이 제2 최적 출력 전압(Vrect2 _set) 보다 작고, 제1 출력 전력(Prx1)이 제2 출력 전력(Prx2)보다 작은 경우, 더욱 구체적으로는 수학식 9를 충족하는 제1 최소 출력 전압(Vrect1_min_dyn)내지 제1 최대 출력 전압(Vrect1_max_dyn)범위 내의 특정 출력 전압 값과 제2 최소 출력 전압(Vrect2 _min_ dyn) 내지 제2 최대 출력 전압(Vrect2 _max_ dyn) 범위 내의 특정 출력 전압이 존재하는 경우, 송신 장치(1000)는 충전 허여 정보를 포함하는 제2 수신 장치(2002)의 수신 장치 제어 정보(PRU2 Control)를 제2 수신 장치(2002)에 전송하고, 송신 장치(1000)는 제2 수신 장치(2002)가 수학식 9를 충족하는 제2 출력 전압(Vrect2)을 새롭게 셋팅(setting)하도록, 상기 제2 수신 장치(2002)의 수신 장치 제어 정보(PRU2 control)에 제2 최적 출력 제어 전압(Vrect2 _con_set)에 대한 정보를 포함시켜 제2 수신 장치(2002)에 전송할 수 있다(S1206 단계).
그리고 송신 장치(1000)는 제1 수신 장치(2001)가 수학식 9를 충족하는 제1 출력 전압(Vrect1)을 새롭게 셋팅(setting)하도록, 새롭게 갱신된 제1 수신 장치(2001)를 위한 제2 수신 장치 제어 정보(PRU1 control2)에 제1 최적 출력 제어 전압(Vrect1_con_set)에 대한 정보를 포함시켜 제1 수신 장치(2001)에 전송할 수 있다.
제1 및 제2 수신 장치(2001, 2002) 각각은 상기 제1 및 제2 최적 출력 제어 전압(Vrect1_con_set, Vrect2 _con_set)에 대응하여 요구 전압을 생성하여 상기 송신 장치(1000)로 전송할 수 있다(S1207 단계). 상기 요구 전압은 상기 제1 및 제2 최적 출력 제어 전압(Vrect1 _con_set, Vrect2 _con_set)을 기반하여 변경된 자신의 최적 출력 전압(Vrect_set)이다.
다른 실시 예에 따라, 제1 및 제2 출력 전압(Vrect1, Vrect2) 중 어느 하나만 조절해도 수학식 9를 충족하는 경우에는, 상기 제1 및 제2 출력 전압(Vrect1, Vrect2) 중 조절이 요구되는 하나의 출력 전압(Vrect)만 최소 및 최대 출력 전압(Vrect _main, Vrect _max) 범위 내에서 조절하도록 최적 출력 제어 전압(Vrect _con_set)을 설정하고, 이를 해당 수신 장치에 전송할 수 있다. 그리고 이를 수신한 수신 장치는 상기 최적 출력 제어 전압(Vrect _con_set)을 기반하여 생성된 요구 전압을 상기 송신 장치(1000)로 전송할 수 있다. 상기 요구 전압은 상기 최적 출력 제어 전압(Vrect _con_set)을 기반하여 변경된 자신의 최적 출력 전압(Vrect _set)이다.
송신 장치(1000)는 수신 장치로부터 수신한 요구 전력에 기초하여 설정된 제1 입력 전력(Pin1)을 생성하여 제1 수신 장치(2001)로 제공하고, 제2 입력 전력(Pin2)을 생성하여 제2 수신 장치(2002)로 제공할 수 있다(S1208 단계).
한편, 송신 장치(1000)는 제1 최적 출력 전압(Vrect1 _set)이 제2 최적 출력 전압(Vrect2_set) 보다 작지만, 제1 출력 전력(Prx1)이 제2 출력 전력(Prx2)보다 큰 경우, 또는 제1 최적 출력 전압(Vrect1 _set)이 제2 최적 출력 전압(Vrect2 _set) 보다 크지만, 제1 출력 전력(Prx1)이 제2 출력 전력(Prx2)보다 작은 경우, 더욱 구체적으로는 수학식 9를 충족하는 제1 최소 출력 전압(Vrect1 _min_ dyn) 내지 제1 최대 출력 전압(Vrect1 _max_ dyn)범위 내의 특정 출력 전압 값(Vrect1)과 제2 최소 출력 전압(Vrect2 _min_ dyn) 내지 제2 최대 출력 전압(Vrect2 _max_ dyn)범위 내의 특정 출력 전압(Vrect2)이 존재하지 않는 경우, 제1 및 제2 최적 출력 제어 전압(Vrect1 _con_set, Vrect2 _con_set)을 다음과 같이 설정할 수 있다(S1209 단계).
송신 장치(1000)는 제1 출력 전력(Prx1)이 제2 출력 전력(Prx2)보다 작은 경우, 상기 제1 최적 출력 제어 전압(Vrect1 _con_set)을 제1 최소 출력 전압(Vrect1 _min_ dyn)이 되도록 하고, 상기 제2 최적 출력 제어 전압(Vrect21 _con_set)을 제2 최대 출력 전압(Vrect2_max_dyn)이 되도록 하여 근사적으로 수학식 9를 충족하도록 할 수 있다.
송신 장치(1000)는 제1 출력 전력(Prx1)이 제2 출력 전력(Prx2)보다 큰 경우, 상기 제1 최적 출력 제어 전압(Vrect1 _con_set)을 제1 최대 출력 전압(Vrect1 _max_ dyn)이 되도록 하고, 상기 제2 최적 출력 제어 전압(Vrect2 _con_set)을 제2 최소 출력 전압(Vrect2_min_dyn)이 되도록 하여 근사적으로 수학식 9를 충족하도록 할 수 있다.
송신 장치(1000)은 각 수신 장치로부터 최적 출력 제어 전압에 기반한 요구 전압을 수신할 수 있다(S1210 단계).
예를 들어, 상기 제1 및 제2 최적 출력 제어 전압(Vrect1 _con_set, Vrect2 _con_set)은 수신 장치 제어 정보(PRU control)에 포함되고, 이를 수신한 제1 및 제2 수신 장치(2001, 2002) 각각은 상기 수신 장치 제어 정보(PRU control)에 기초하여 제1 및 제2 출력 전압(Vrect1, Vrect2)을 새롭게 셋팅(setting)한 요구전압을 송신 장치(1000)로 제공할 수 있다.
송신 장치(1000)는 최적 출력 제어 전압에 기반하여 전력을 전송할 수 있다(S1211 단계). 예를 들어, 송신 장치(1000)는 제1 최적 출력 제어 전압(Vrect1_con_set)에 기반한 전력을 제1 수신 장치(2001)로 송신할 수 있다. 또한, 송신 장치(1000)는 제2 최적 출력 제어 전압(Vrect2 _con_set)에 기반한 전력을 제2 수신 장치(2002)로 송신할 수 있다.
이후, 송신 장치(1000)는 제1 수신 장치(2001) 및 제2 수신 장치(2002) 각각의 출력 전압(Vrect) 값을 수신할 수 있다(S1212 단계). 송신 장치(1000)는 상기 각각의 출력 전압(Vrect) 값에 따라 송신 전력을 조절할 수 있다(S1213 단계).
전술한 바와 같은 송신 장치(1000)와 수신 장치(2000) 간의 정보 교환 및 이에 기초한 제어는 송신측 통신 및 제어부(1500)와 수신측 통신 및 제어부(2600)에 의하여 이루어 질 수 있다.
실시예에 따른 멀티 충전 방식에 따르면, 복수의 수신 장치들(예를 들어 A 및 B 수신 장치)로부터 제공되는 수신 장치 다이나믹 파라미터에 기초하여 시시 각각 충전 전력을 조절하는 경우, A 수신 장치의 파라미터에 기초하여 A 수신 장치의 상태에 적합한 충전 전력을 제공함에 따라 B 수신 장치의 충전 효율이 떨어지고, 그 뒤 B 수신 장치의 파라미터에 기초하여 B 수신 장치의 상태에 적합한 충전 전력을 제공함에 따라 A 수신 장치의 충전 효율이 떨어짐에 따라 시스템 불안정을 해소할 수 있다.
실시예에 따른 멀티 충전 방식에 따르면, 복수의 수신 장치를 동시 충전 시 전체 시스템에 가장 적합한 충전 효율을 고려하여 무선 충전을 수행함으로써 멀티 충전의 효율성과 안정성을 확보할 수 있다.
또한 실시예에 따른 복수의 수신 장치들 각각의 수신측 교류/직류 변환부의 출력 전압을 재조정함으로써, 멀티 충전의 안정성을 확보할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술할 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
본 발명은 무선 전력 전송 시스템 분야에 이용될 수 있다.

Claims (42)

  1. 복수의 수신 장치에 무선 충전 전력을 전송하는 송신 장치의 구동 방법에 있어서,
    상기 송신 장치는,
    상기 복수의 수신 장치 각각의 교류/직류 변환부의 출력 전압 및 상기 복수의 수신 장치 각각의 출력 전력에 대한 정보를 포함한 파라미터를 수신하여 이를 기초로 최적 출력 제어 전압을 포함한 수신 장치 제어 정보를 생성하고,
    상기 수신 장치 제어 정보는 상기 복수의 수신 장치 중 적어도 하나에 전송하여, 상기 수신 장치 제어 정보를 수신한 수신 장치가 상기 최적 출력 제어 전압에 기반으로 생성한 요구 전압에 대한 정보를 수신하고 이를 기반으로 무선 전력을 생성하는 송신 장치의 구동 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 파라미터 및 상기 요구 전압에 대한 정보를 상기 출력 전압의 최대값인 최대 출력 전압, 최소값인 최소 출력 전압 그리고 최적값인 최적 출력 전압 중 적어도 하나에 대한 정보를 포함하는 송신 장치의 구동 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 수신 장치 제어 정보는 충전을 인에이블/디스에이블하는 정보 및 허여(permission) 정보를 더 포함하는 송신 장치의 구동 방법.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 복수의 수신 장치는 제1 및 제2 수신 장치를 포함하고,
    상기 송신 장치는,
    상기 제1 수신 장치의 제1 교류/직류 변환부의 제1 출력 전력과 제1 출력 전압 그리고 상기 제2 수신 장치의 제2 교류/직류 변환부의 제2 출력 전력과 제2 출력 전압을 기반으로 상기 제1 및 제2 수신 장치에 각각에 대한 제1 및 제2 최적 출력 제어 전압을 생성하는 송신 장치의 구동 방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 송신 장치는,
    상기 제1 및 제2 출력 전력과 상기 제1 및 제2 출력 전압의 관계가 수학식 1을 충족하는지 판단하는 송신 장치의 구동 방법.
    수학식 1
    Figure PCTKR2016008443-appb-I000012
    수학식 1에서 Prx1은 제1 출력 전력, Prx2는 제2 출력 전력, Vrect1은 제1 출력 전압, Vrect2는 제2 출력 전압이다.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 출력 전압의 최대값 및 최소값 범위 내에서 상기 수학식 1을 충족하는 제1 출력 제어 전압을 설정하여 상기 제1 출력 제어 전압에 대한 정보를 포함한 제1 수신 장치 제어 정보를 상기 제1 수신 장치로 전송하고,
    상기 제1 수신 장치가 상기 제1 수신 장치 제어 정보를 기반으로 생성한 제1 요구 전압을 수신하여 상기 제1 요구 전압을 기반으로 무선 전력을 생성하는 송신 장치의 구동 방법.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 제2 출력 전압의 최대값 및 최소값 범위 내에서 상기 수학식 1을 충족하는 제2 출력 제어 전압을 설정하여 상기 제2 출력 제어 전압에 대한 정보를 포함한 제2 수신 장치 제어 정보를 상기 제2 수신 장치로 전송하고,
    상기 제2 수신 장치가 상기 제2 수신 장치 제어 정보를 기반으로 생성한 제2 요구 전압을 수신하여 상기 제2 요구 전압을 기반으로 무선 전력을 생성하는 송신 장치의 구동 방법.
  8. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 출력 전압의 최대값 및 최소값 범위 내에서 상기 수학식 1을 충족하는 제1 출력 제어 전압이 없거나, 상기 제2 출력 전압의 최대값 및 최소값 범위 내에서 상기 수학식 1을 충족하는 제2 출력 제어 전압이 없는 경우,
    상기 제1 출력 제어 전압은 상기 제1 출력 전압의 최대값 및 최소값 중 어느 하나로 설정하고,
    상기 제2 출력 제어 전압은 상기 제2 출력 전압의 최대값 및 최소값 중 어느 하나로 설정하는 송신 장치의 구동 방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 출력 전력이 상기 제2 출력 전력보다 큰 경우,
    상기 제1 출력 제어 전압은 상기 제1 출력 전압의 최대값으로 설정하고,
    상기 제2 출력 제어 전압은 상기 제2 출력 전압의 최소값으로 설정하는 송신 장치의 구동 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 출력 전력이 상기 제2 출력 전력보다 작은 경우,
    상기 제1 출력 제어 전압은 상기 제1 출력 전압의 최소값으로 설정하고,
    상기 제2 출력 제어 전압은 상기 제2 출력 전압의 최대값으로 설정하는 송신 장치의 구동 방법.
  11. 복수의 무선 전력 수신 장치에 무선 전력을 전송하는 무선 전력 송신 장치의 무선 전력 전송 방법에 있어서,
    상기 복수의 무선 전력 수신 장치 각각의 제1 수신 전력 정보를 수신하는 단계;
    상기 복수의 무선 전력 수신 장치 각각의 최적 출력 제어 전압을 결정하는 단계; 및
    상기 최적 출력 제어 전압에 기반하여 조절된 전력을 복수의 무선 전력 수신 장치에게 전송하는 단계를 포함하는 무선 전력 전송 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 복수의 수신 장치 각각의 수신 장치 제어 정보를 상기 복수 무선 전력 수신 장치에게 전송하는 단계;
    상기 복수의 무선 전력 수신 장치 각각으로부터 제2 수신 전력 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 제2 수신 전력 정보에 기반하여 조절된 전력을 복수의 무선 전력 수신 장치에 전송하는 단계를 포함하는 무선 전력 전송 방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 수신 전력 정보는 무선 전력 수신기의 교류/직류 변환부의 출력 전압, 상기 출력 전압의 최대값인 최대 출력 전압, 최소값인 최소 출력 전압 그리고 최적값인 최적 출력 전압 중 적어도 하나에 대한 정보를 포함하는 무선 전력 전송 방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 수신 장치 제어 정보는 상기 최적 출력 제어 전압을 포함하고,
    상기 제2 수신 전력 정보는 상기 최적 출력 제어 전압을 기반으로 결정되는 무선 전력 전송 방법.
  15. 제12 항에 있어서,
    상기 수신 장치 제어 정보는 충전을 인에이블/디스에이블하는 정보 및 허여(permission) 정보 중 적어도 하나를 포함하는 무선 전력 전송 방법.
  16. 제13 항에 있어서,
    상기 복수의 무선 전력 수신 장치 각각의 최적 출력 제어 전압은 상기 복수의 무선 전력 수신 장치 각각의 교류/직류 변환부의 출력 전력 값을 이용하여 결정되는 무선 전력 전송 방법.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 복수의 무선 전력 수신 장치 각각의 최적 출력 제어 전압은
    수학식 1을 만족하는 상기 제1 출력 전압(Vrect1) 또는 제2 출력 전압(Vrect2)을 포함하는 무선 전력 전송 방법.
    수학식 1
    Figure PCTKR2016008443-appb-I000013
    수학식 1에서 Prx1 및 Prx2는 상기 복수의 무선 전력 수신 장치 각각의 교류/직류 변환부의 출력 전력 값이다.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 복수의 무선 전력 수신 장치 각각의 최적 출력 제어 전압이 상기 복수의 무선 전력 수신 장치 각각의 상기 제1 수신 전력 정보에 포함된 최대 출력 전압 및 상기 최소 출력 전압의 범위에 포함되지 않는 경우, 상기 복수의 무선 전력 수신 장치 각각의 최적 출력 제어 전압은 상기 최대 출력 전압 또는 상기 최소 출력 전압으로 결정되는 무선 전력 전송 방법.
  19. 무선 전력 송신 장치로부터 무선 전력을 수신하는 무선 전력 수신 장치의 무선 전력 수신 방법에 있어서,
    제1 수신 전력 정보를 상기 무선 전력 송신 장치로 전송하는 단계;
    상기 무선 전력 송신 장치로부터 수신 장치 제어 정보을 수신하는 단계;
    상기 수신 장치 제어 정보에 기반하여 제2 수신 전력 정보를 결정하는 단계;
    상기 제2 수신 전력 정보를 상기 무선 전력 송신 장치로 전송하는 단계; 및
    상기 무선 전력 송신 장치로부터 상기 제2 수신 전력 정보에 기반하여 조절된 무선 전력을 수신하는 단계;를 포함하는 무선 전력 수신 방법.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 수신 전력 정보는 무선 전력 수신기의 교류/직류 변환부의 출력 전압, 상기 출력 전압의 최대값인 최대 출력 전압, 최소값인 최소 출력 전압 그리고 최적값인 최적 출력 전압 중 적어도 하나에 대한 정보를 포함하는 무선 전력 수신 방법.
  21. 제19 항에 있어서,
    상기 수신 장치 제어 정보는 상기 최적 출력 제어 전압을 포함하고,
    상기 제2 수신 전력 정보는 상기 최적 출력 제어 전압을 기반으로 결정되는 무선 전력 수신 방법.
  22. 제19 항에 있어서,
    상기 제1 수신 장치 제어 정보는 충전을 인에이블/디스에이블하는 정보 및 허여(permission) 정보 중 적어도 하나를 포함하는 무선 전력 수신 방법.
  23. 제21 항에 있어서,
    상기 무선 전력 송신 장치는 상기 무선 전력 수신 장치와 구분되는 별도 무선 전력 수신 장치에게 무선 전력을 제공하고,
    상기 무선 전력 수신 장치 최적 출력 제어 전압은 상기 무선 전력 수신 장치의 교류/직류 변환부의 출력 전력 값과 상기 별도 무선 전력 수신 장치의 교류/직류 변환부의 출력 전력값을 이용하여 결정되는 무선 전력 수신 방법.
  24. 제23 항에 있어서,
    상기 무선 전력 수신 장치와 상기 별도 무선 전력 수신 장치 각각의 최적 출력 제어 전압은
    수학식 1을 만족하는 상기 제1 출력 전압(Vrect1) 또는 제2 출력 전압(Vrect2)을 포함하는 무선 전력 수신 방법.
    수학식 1
    Figure PCTKR2016008443-appb-I000014
    수학식 1에서 Prx1 및 Prx2는 상기 무선 전력 수신 장치와 상기 별도 무선 전력 수신 장치 각각의 교류/직류 변환부의 출력 전력 값이다.
  25. 제24 항에 있어서,
    상기 무선 전력 수신 장치와 상기 별도 무선 전력 수신 장치 각각의 최적 출력 제어 전압이 상기 무선 전력 수신 장치와 상기 별도 무선 전력 수신 장치 각각의 상기 제1 수신 전력 정보에 포함된 최대 출력 전압 및 상기 최소 출력 전압의 범위에 포함되지 않는 경우,
    상기 무선 전력 수신 장치와 상기 별도 무선 전력 수신 장치 각각의 최적 출력 제어 전압은 상기 최대 출력 전압 또는 상기 최소 출력 전압으로 결정되는 무선 전력 수신 방법.
  26. 송신 장치로부터 무선 충전 전력을 수신하는 제1 및 제2 수신 장치 중 제1 수신 장치의 구동 방법에 있어서,
    상기 제1 수신 장치는,
    자신의 제1 교류/직류 변환부의 제1 출력 전압 및 제1 출력 전력에 대한 정보를 포함한 파라미터를 상기 송신 장치로 전송하고,
    상기 파라미터에 기초하여 생성된 제1 최적 출력 제어 전압을 포함한 수신 장치 제어 정보를 상기 송신 장치로부터 수신하고,
    상기 제1 최적 출력 제어 전압을 기초하여 요구 전압에 대한 정보를 생성하여 상기 송신 장치로 전송하는 제1 수신 장치의 구동 방법.
  27. 제26 항에 있어서,
    상기 파라미터 및 상기 요구 전압에 대한 정보는 상기 제1 출력 전압의 최대값인 제1 최대 출력 전압, 최소값인 제1 최소 출력 전압 그리고 최적값인 제1 최적 출력 전압 중 적어도 하나에 대한 정보를 포함하는 제1 수신 장치의 구동 방법.
  28. 제26 항에 있어서,
    상기 수신 장치 제어 정보는 충전을 인에이블/디스에이블하는 정보 및 허여(permission) 정보를 더 포함하는 제1 수신 장치의 구동 방법.
  29. 제27 항에 있어서,
    상기 송신 장치는, 상기 제1 수신 장치의 제1 교류/직류 변환부의 제1 출력 전력과 제1 출력 전압 상기 제2 수신 장치의 제2 교류/직류 변환부의 제2 출력 전력과 제2 출력 전압을 기반으로, 상기 제1 및 제2 수신 장치에 각각에 대한 제1 및 제2 최적 출력 제어 전압을 생성하는 제1 수신 장치의 구동 방법.
  30. 제29 항에 있어서,
    상기 송신 장치는, 상기 제1 및 제2 출력 전력과 상기 제1 및 제2 출력 전압의 관계가 수학식 1을 충족하는지 판단하는 제1 수신 장치의 구동 방법.
    수학식 1
    Figure PCTKR2016008443-appb-I000015
    수학식 1에서 Prx1은 제1 출력 전력, Prx2는 제2 출력 전력, Vrect1은 제1 출력 전압, Vrect2는 제2 출력 전압이다.
  31. 제30 항에 있어서,
    상기 제1 출력 전압의 최대값 및 최소값 범위 내에서 상기 수학식 1을 충족하는 제1 출력 제어 전압이 설정되고,
    상기 제1 출력 제어 전압에 대한 정보를 포함한 수신 장치 제어 정보를 수신하여 이를 기반으로 제1 요구 전압을 생성하는 제1 수신 장치의 구동 방법.
  32. 제29 항에 있어서,
    상기 제1 출력 전압의 최대값 및 최소값 범위 내에서 상기 수학식 1을 충족하는 제1 출력 제어 전압이 없거나, 상기 제2 출력 전압의 최대값 및 최소값 범위 내에서 상기 수학식 1을 충족하는 제2 출력 제어 전압이 없는 경우,
    상기 제1 출력 제어 전압은 상기 제1 출력 전압의 최대값 및 최소값 중 어느 하나로 설정하는 제1 수신 장치의 구동 방법.
  33. 제29 항에 있어서,
    상기 제1 출력 전력이 상기 제2 출력 전력보다 큰 경우,
    상기 제1 출력 제어 전압은 상기 제1 출력 전압의 최대값으로 설정하고,
    상기 제1 출력 전력이 상기 제2 출력 전력보다 작은 경우,
    상기 제1 출력 제어 전압은 상기 제1 출력 전압의 최소값으로 설정하는 제1 수신 장치의 구동 방법.
  34. 복수의 수신 장치의 수신측 공진 회로와 공진 결합한 송신측 공진 회로;
    교류 전력을 생성하여 상기 송신측 공진 회로에 출력하는 전력 변환 장치; 및
    상기 전력 변환 장치를 제어하는 제어기;를 포함하고,
    상기 복수의 수신 장치 각각의 정류 전압의 최소 및 최대값을 기반으로 최적 정류 제어 전압을 생성하여 이를 전송하고,
    상기 최적 정류 제어 전압을 기반으로 생성된 상기 수신 장치의 요구 전압을 기반으로 무선 전력을 생성하는 송신 장치.
  35. 제34 항에 있어서,
    상기 복수의 수신 장치 중 어느 하나인 제1 수신 장치의 제1 출력 전력과 상기 복수의 수신 장치 중 다른 하나인 제2 수신 장치의 제2 출력 전력을 수신하여 이를 기반으로 상기 최적 정류 제어 전압을 설정하는 송신 장치.
  36. 제35 항에 있어서,
    상기 제1 출력 전력이 상기 제2 출력 전력보다 작은 경우, 상기 제1 수신 장치의 요구 전압이 상기 제2 수신 장치의 요구 전압보다 작도록 하는 상기 최적 정류 제어 전압을 생성하는 송신 장치.
  37. 제35 항에 있어서,
    상기 제1 출력 전력이 상기 제2 출력 전력보다 작은 경우, 상기 제1 수신 장치의 요구 전압이 상기 제2 수신 장치의 요구 전압보다 작도록 하는 상기 최적 정류 제어 전압을 상기 정류 전압의 최소값 및 최대값 범위 내에서 설정할 수 없는 경우,
    상기 제1 수신 장치의 요구 전압이 상기 제1 수신 장치의 정류 전압의 최소값이 되도록 하고,
    상기 제2 수신 장치의 요구 전압을 상기 제2 수신 장치의 정류 전압의 최대값이 되도록 상기 정류 제어 전압을 설정하는 송신 장치.
  38. 제34 항에 있어서,
    상기 정류 제어 전압의 정보는 상기 수신 장치의 충전 기능을 인에이블(enabled) 또는 디스에이블(disabled)하는 수신 장치 제어 정보에 포함되어 상기 수신 장치에 전송되는 송신 장치.
  39. 송신 장치의 송신측 공진 회로와 공진 결합한 수신측 공진 회로;
    상기 수신측 공진 회로로부터의 교류 전력을 정류하는 정류기; 및
    상기 정류기의 정류 전압을 제어하는 제어기;를 포함하고,
    상기 정류 전압에 대한 정보를 상기 송신 장치로 전송하고,
    상기 송신 장치로부터 상기 정류 전압에 대한 정보를 기반으로 생성된 정류 제어 전압을 수신하여 이를 기반으로 요구 전압을 생성하여 상기 송신 장치로 전송하는 수신 장치.
  40. 제39 항에 있어서,
    상기 정류 제어 전압은 상기 정류 전압의 최소값 내지 최대값 중 어느 하나의 전압값인 수신 장치.
  41. 제39 항에 있어서,
    상기 요구 전압에 기초하여 생성된 무선 전력을 수신하는 수신 장치.
  42. 제39 항에 있어서,
    상기 정류 제어 전압의 정보는 상기 수신 장치의 충전 기능을 인에이블(enabled) 또는 디스에이블(disabled)하는 수신 장치 제어 정보에 포함되어 상기 수신 장치에 전송되는 수신 장치.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015213981A1 (de) * 2015-07-24 2017-01-26 Conti Temic Microelectronic Gmbh Detektion eines Fremdkörpers in einem elektromagnetischen Feld, insbesondere mit Hilfe eines NFC Chips
EP3346581B1 (en) * 2017-01-04 2023-06-14 LG Electronics Inc. Wireless charger for mobile terminal in vehicle
CN109148990B (zh) * 2018-09-30 2020-12-01 Oppo广东移动通信有限公司 无线充电方法、电子设备、无线充电装置和无线充电系统
WO2020103401A1 (en) 2018-11-21 2020-05-28 Huawei Technologies Co., Ltd. Out-of-band communication during wireless battery charging
KR102588523B1 (ko) * 2018-11-28 2023-10-13 삼성전자주식회사 무선으로 배터리를 충전하기 위한 전자 장치 및 방법
US11171522B2 (en) 2019-04-24 2021-11-09 Google Llc Wireless charging efficiency
CN114114111B (zh) * 2020-08-26 2024-02-20 西门子(深圳)磁共振有限公司 一种局部线圈、磁共振成像系统的功率控制系统和方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130051970A (ko) * 2013-04-23 2013-05-21 엘지이노텍 주식회사 무선전력 송신장치, 무선전력 수신장치, 무선전력 전송 방법, 무선전력 수신 방법, 정보 전송 방법 및 정보 수신 방법
KR20130064840A (ko) * 2011-12-09 2013-06-19 전자부품연구원 특정 무선 충전기기로 송신전력을 집중할 수 있는 무선 전력전송 장치 및 방법
KR20130135521A (ko) * 2012-06-01 2013-12-11 한국전자통신연구원 에너지 전송 시스템에서 무선 에너지 송수신 장치 및 그 방법
KR20150017807A (ko) * 2013-08-07 2015-02-23 삼성전자주식회사 복수의 무선 전력 수신 장치에 대해 안정적으로 전력을 송신하는 무선 전력 송신 방법 및 장치
KR20150028133A (ko) * 2013-09-05 2015-03-13 엘지이노텍 주식회사 무선전력 송신장치, 무선전력 수신장치, 무선전력 전송 시스템 및 정보 처리 방법

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8497658B2 (en) * 2009-01-22 2013-07-30 Qualcomm Incorporated Adaptive power control for wireless charging of devices
MX338023B (es) * 2012-01-23 2016-03-31 Univ Utah State Sistema inalambrico de transferencia de energia.
KR101848303B1 (ko) * 2012-07-10 2018-04-13 삼성전자주식회사 전력 전송을 제어하기 위한 방법 및 이를 위한 전력 송신기
US20140191568A1 (en) * 2013-01-04 2014-07-10 Mojo Mobility, Inc. System and method for powering or charging multiple receivers wirelessly with a power transmitter
JP6110236B2 (ja) * 2013-07-02 2017-04-05 ルネサスエレクトロニクス株式会社 受電装置及び非接触給電システム
KR102039376B1 (ko) * 2013-07-19 2019-11-04 삼성전자주식회사 무선 충전을 위한 충전 전압 설정 방법
JP6585874B2 (ja) * 2013-08-26 2019-10-02 ローム株式会社 電力供給装置、ａｃアダプタ、および電子機器
WO2015102454A1 (ko) * 2014-01-03 2015-07-09 주식회사 윌러스표준기술연구소 무선 전력 전송 장치 및 무선 전력 전송 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130064840A (ko) * 2011-12-09 2013-06-19 전자부품연구원 특정 무선 충전기기로 송신전력을 집중할 수 있는 무선 전력전송 장치 및 방법
KR20130135521A (ko) * 2012-06-01 2013-12-11 한국전자통신연구원 에너지 전송 시스템에서 무선 에너지 송수신 장치 및 그 방법
KR20130051970A (ko) * 2013-04-23 2013-05-21 엘지이노텍 주식회사 무선전력 송신장치, 무선전력 수신장치, 무선전력 전송 방법, 무선전력 수신 방법, 정보 전송 방법 및 정보 수신 방법
KR20150017807A (ko) * 2013-08-07 2015-02-23 삼성전자주식회사 복수의 무선 전력 수신 장치에 대해 안정적으로 전력을 송신하는 무선 전력 송신 방법 및 장치
KR20150028133A (ko) * 2013-09-05 2015-03-13 엘지이노텍 주식회사 무선전력 송신장치, 무선전력 수신장치, 무선전력 전송 시스템 및 정보 처리 방법

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3334006A4 *

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