WO2017065413A1 - 멀티 코일 무선 충전 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템 - Google Patents

멀티 코일 무선 충전 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템 Download PDF

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WO2017065413A1
WO2017065413A1 PCT/KR2016/010224 KR2016010224W WO2017065413A1 WO 2017065413 A1 WO2017065413 A1 WO 2017065413A1 KR 2016010224 W KR2016010224 W KR 2016010224W WO 2017065413 A1 WO2017065413 A1 WO 2017065413A1
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WO
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wireless power
transmission
power
signal
strength indicator
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Application number
PCT/KR2016/010224
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French (fr)
Inventor
이윤복
이종헌
Original Assignee
엘지이노텍(주)
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    • H04B5/70—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes
    • H04B5/79—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes for data transfer in combination with power transfer
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/20—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems characterised by the transmission technique; characterised by the transmission medium
    • H04B5/24—Inductive coupling
    • H04B5/26—Inductive coupling using coils
    • H04B5/263—Multiple coils at either side

Definitions

  • the present invention relates to a wireless power transmission technology, and more particularly, to a multi-coil wireless charging method and apparatus and system therefor for minimizing the recognition time of a wireless power receiver in a wireless power transmitter equipped with a plurality of transmission coils. .
  • Wireless power transmission or wireless energy transfer is a technology that transmits electrical energy wirelessly from a transmitter to a receiver by using a magnetic field induction principle. Since then, there have been attempts to transmit electrical energy by radiating electromagnetic waves such as radio waves, lasers, high frequencies, and microwaves. Electric toothbrushes and some wireless razors that we commonly use are actually charged with the principle of electromagnetic induction.
  • energy transmission using wireless may be classified into magnetic induction, electromagnetic resonance, and RF transmission using short wavelength radio frequency.
  • the magnetic induction method uses the phenomenon that magnetic flux generated at this time causes electromotive force to other coils when two coils are adjacent to each other and current flows to one coil, and is rapidly commercialized in small devices such as mobile phones. Is going on. Magnetic induction is capable of transmitting power of up to several hundred kilowatts (kW) and has high efficiency, but the maximum transmission distance is less than 1 centimeter (cm).
  • the magnetic resonance method is characterized by using an electric or magnetic field instead of using electromagnetic waves or current. Since the magnetic resonance method is hardly affected by the electromagnetic wave problem, it has the advantage of being safe for other electronic devices or the human body. On the other hand, it can be utilized only in limited distances and spaces, and has a disadvantage in that energy transmission efficiency is rather low.
  • the short wavelength wireless power transmission scheme implies, the RF transmission scheme— takes advantage of the fact that energy can be transmitted and received directly in the form of RadioWave.
  • This technology is a wireless power transmission method of the RF method using a rectenna, a compound word of an antenna and a rectifier (rectifier) refers to a device that converts RF power directly into direct current power.
  • the RF method is a technology that converts AC radio waves to DC and uses them. Recently, research on commercialization has been actively conducted as efficiency is improved.
  • Wireless power transfer technology can be used in various industries, such as the mobile, IT, railroad and consumer electronics industries.
  • a wireless power transmitter equipped with a plurality of coils has been released.
  • a conventional wireless power transmitter equipped with a plurality of coils sequentially detects a sensing signal through each transmitting coil to detect the presence of a wireless power receiver, for example, a ping signal used in an electromagnetic induction method, an electromagnetic resonance method. Beacon signal used for, etc.-sent out.
  • the conventional wireless power transmitter equipped with a plurality of transmission coils reduces the detection error of the wireless power receiver and sequentially detects the detection signal to determine which transmission coil has a good charging efficiency.
  • the method of repeatedly transmitting a sensing signal sequentially a predetermined number of times in each transmitting coil is used to identify the transmitting coil to be used for the wireless power receiver after all preset sensing signal transmitting procedures are completed. Not only does it take a long time, but the capacitor power of the wireless power receiver charged through the sense signal is discharged, and the wireless power receiver does not transmit a predetermined response signal including a signal strength indicator to the wireless power transmitter. There was a problem that failed.
  • the present invention has been devised to solve the above problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a multi-coil wireless charging method and apparatus and system therefor.
  • Another object of the present invention is to provide a multi-coil wireless charging method and apparatus and system therefor capable of increasing recognition rate for a wireless power receiver and minimizing time required for recognition.
  • the present invention can provide a multi-coil wireless charging method and apparatus and system therefor.
  • a wireless power transmitter for wirelessly transmitting power to a wireless power receiver includes a power transmitter including at least two transmission coils and a predetermined first sensing signal for detecting the presence of the wireless power receiver.
  • Control unit transmits the control signal to be transmitted through the transmission coil in a predetermined order, and when the predetermined first signal strength indicator corresponding to the first sensing signal is received from the wireless power receiver, the received first signal strength indicator is transmitted to the controller.
  • the control unit may control to transmit a second detection signal through the transmission coil in which the first signal strength indicator is received.
  • the controller may control the power to be transmitted to the wireless power receiver through a transmission coil in which a second signal strength indicator corresponding to the second detection signal is received.
  • the controller may select a transmission coil to be used for power transmission to the wireless power receiver based on the second signal strength indicator when there are a plurality of transmission coils in which the second signal strength indicator is received.
  • the second signal strength indicator may be intensity information of the output power of the rectifier mounted in the wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter may further include a power converter converting power applied from a power source and transmitting the power to the power transmitter, wherein the power converter converts the DC power applied from the power source into DC power having a predetermined intensity. It may include at least one of a power sensor for measuring the intensity of the DC power converted by the DC / DC converter and the DC / DC converter, and an amplifier for amplifying the converted DC power.
  • the wireless power transmitter may further include a frequency generator for generating a predetermined frequency signal to insert an AC component into the converted DC power.
  • the wireless power transmitter may further include a switch for controlling the power converted by the power converter to be transmitted through any one of the at least two transmission coils.
  • the wireless power transmitter may further include a detection signal transmission timer for controlling a time point at which the detection signal is transmitted through the transmission coil.
  • the controller controls the switch to transmit the detection signal.
  • the sensing signal may be controlled to be transmitted through a coil.
  • the sensing signal may be a digital ping signal defined in the WPC standard or the PMA standard.
  • a method of transmitting wireless power to a wireless power receiver in a wireless power transmitter including a plurality of transmitting coils includes sequentially transmitting a first sensing signal through the plurality of transmitting coils. Confirming whether a predetermined first signal strength indicator corresponding to the first sensing signal is received from a wireless power receiver, and transmitting a predetermined second sensing signal through a transmission coil in which the first signal strength indicator is received. can do.
  • the wireless power transmission method may further include controlling the power to be transmitted to the wireless power receiver through a transmission coil in which a second signal strength indicator corresponding to the second sensing signal is received.
  • the wireless power transmission method may further include selecting a transmission coil to be used for power transmission to the wireless power receiver based on the second signal strength indicator when the second signal strength indicator has a plurality of transmission coils. It may further include.
  • the second signal strength indicator may be intensity information of the output power of the rectifier mounted in the wireless power receiver.
  • the wireless power transmission method may further include controlling a switch to transmit the first to second sensing signals through any one of the plurality of transmission coils.
  • the wireless power transmission method may further include identifying a transmission time point of the first to second sensing signals on a timer basis, and controlling the switch at the identified transmission time point to control the switch.
  • the first to second sensing signals may be controlled to be transmitted.
  • the sensing signal may be a digital ping signal defined in the WPC standard or the PMA standard.
  • a computer-readable recording medium may be provided that records a program for executing any one of the wireless power transfer methods.
  • the present invention has the advantage of providing a multi-coil wireless charging method and apparatus and system therefor.
  • the present invention has the advantage of providing a multi-coil wireless charging method and apparatus and system therefor that can increase the recognition rate for the wireless power receiver and minimize the time required for recognition.
  • the present invention by transmitting a secondary sense signal adaptively based on the signal strength indicator sensed while transmitting the primary sensed signal through a plurality of transmit coils, it is possible to delay the transmission of unnecessary sense signal.
  • FIG. 1 is a view for explaining a detection signal transmission procedure in a wireless power transmitter according to the prior art.
  • FIG. 2 is a state transition diagram for explaining a wireless power transmission procedure defined in the WPC standard.
  • 3 is a state transition diagram for explaining a wireless power transmission procedure defined in the PMA standard.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating an internal structure of a wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a wireless power transmission method in a wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 to 8 are flowcharts illustrating a wireless power transmission method in a wireless power transmitter having a plurality of transmission coils according to an embodiment of the present invention.
  • a wireless power transmitter for wirelessly transmitting power to a wireless power receiver includes a power transmitter including at least two transmission coils and a first predetermined detection for detecting the presence of the wireless power receiver.
  • the control unit controls the signal to be transmitted through the transmitting coil in a predetermined order and a predetermined first signal strength indicator corresponding to the first sensing signal is received from the wireless power receiver, the received first signal strength indicator is controlled.
  • a modulation / demodulation unit configured to transmit to the control unit, and the control unit may control the second detection signal to be transmitted through the transmission coil in which the first signal strength indicator is received.
  • the top (bottom) or the bottom (bottom) is the two components are in direct contact with each other or One or more other components are all included disposed between the two components.
  • up (up) or down (down) may include the meaning of the down direction as well as the up direction based on one component.
  • the apparatus for transmitting wireless power on the wireless power system is a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a transmitter, a transmitter, a transmitter, a transmitter, a transmitter, A wireless power transmitter, a wireless power transmitter, and the like will be used interchangeably.
  • a wireless power receiver, a wireless power receiver, a wireless power receiver, a wireless power receiver, a wireless power receiver, a receiver terminal, a receiver, a receiver, a receiver Or the like can be used in combination.
  • the transmitter according to the present invention may be configured in a pad form, a cradle form, an access point (AP) form, a small base station form, a stand form, a ceiling buried form, a wall hanging form, and the like. You can also transfer power.
  • the transmitter may comprise at least one wireless power transmission means.
  • the wireless power transmission means may use various wireless power transmission standards based on an electromagnetic induction method that generates a magnetic field in the power transmitter coil and charges using the electromagnetic induction principle in which electricity is induced in the receiver coil under the influence of the magnetic field.
  • the wireless power transmission means may include a wireless charging technology of the electromagnetic induction method defined by the Wireless Power Consortium (WPC) and the Power Matters Alliance (PMA) which is a wireless charging technology standard apparatus.
  • WPC Wireless Power Consortium
  • PMA Power Matters Alliance
  • the receiver according to an embodiment of the present invention may be provided with at least one wireless power receiving means, and may simultaneously receive wireless power from two or more transmitters.
  • the wireless power receiving means may include an electromagnetic induction wireless charging technology defined by the Wireless Power Consortium (WPC) and the Power Matters Alliance (PMA), which are wireless charging technology standard organizations.
  • WPC Wireless Power Consortium
  • PMA Power Matters Alliance
  • the receiver according to the present invention is a mobile phone, smart phone, laptop computer, digital broadcasting terminal, PDA (Personal Digital Assistants), PMP (Portable Multimedia Player), navigation, MP3 player, electric Devices that can be used for small electronic devices such as toothbrushes, electronic tags, lighting devices, remote controls, fishing bobbins, and wearable devices such as smart watches, but are not limited thereto. Ramen is enough.
  • FIG. 1 is a view for explaining a detection signal transmission procedure in a wireless power transmitter according to the prior art.
  • the wireless power transmitter may be equipped with three transmitting coils 111, 112, and 113. Each transmission coil may overlap some other area with another transmission coil, and the wireless power transmitter may detect a predetermined detection signal 117, 127 for detecting the presence of the wireless power receiver through each transmission coil, for example, Digital ping signals are sent sequentially in a predefined order.
  • the wireless power transmitter sequentially transmits a sensing signal 117 through a primary sensing signal transmitting procedure shown in FIG. 110, and receives a signal strength indicator from the wireless power receiver 115.
  • the strength indicator 116 can identify the received transmission coils 111, 112.
  • the wireless power transmitter sequentially transmits the detection signal 127 through the secondary detection signal transmission procedure shown in FIG. 120, and transmits power among the transmission coils 111 and 112 where the signal strength indicator 126 is received.
  • the reason why the wireless power transmitter performs two sensing signal transmission procedures is to more accurately identify which transmitting coil is well aligned with the receiving coil of the wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter If the signal strength indicators 116 and 126 are received in the first transmitting coil 111 and the second transmitting coil 112, as shown in reference numerals 110 and 120 of FIG. 1, the wireless power transmitter. Based on the signal strength indicator 126 received at each of the first transmitting coil 111 and the second transmitting coil 112 selects the best-aligned transmitting coil, and performs wireless charging using the selected transmitting coil. .
  • FIG. 2 is a state transition diagram for explaining a wireless power transmission procedure defined in the WPC standard.
  • power transmission from a transmitter to a receiver according to the WPC standard can be divided into a selection phase 210, a ping phase 220, an identification and configuration phase 230, It may be divided into a power transfer phase 240.
  • the selection step 210 may be a step of transitioning when a specific error or a specific event is detected while starting or maintaining power transmission.
  • the transmitter may monitor whether an object exists on the interface surface. If the transmitter detects that an object is placed on the interface surface, the transmitter may transition to the ping step 220 (S201).
  • the transmitter transmits a very short pulse of a digital ping t signal and may detect whether an object exists in an active area of the interface surface based on a change in current of a transmitting coil. .
  • the transmitter activates the receiver and sends a digital ping to identify whether the receiver is a receiver that is compliant with the WPC standard. If the transmitter does not receive a response signal for the digital ping (eg, signal strength indicator) from the receiver in the ping step 220, it may transition back to the selection step 210 (S202). In addition, in the ping step 220, when the transmitter receives a signal indicating that the power transmission is completed, that is, the charging completion signal, the transmitter may transition to the selection step 210 (S203).
  • a response signal for the digital ping eg, signal strength indicator
  • the transmitter may transition to the identification and configuration step 230 for collecting receiver identification and receiver configuration and status information (S204).
  • the transmitter receives an unexpected packet, a desired packet has not been received for a predefined time, a packet transmission error, or a power transmission contract. If this is not set (no power transfer contract) it may transition to the selection step 210 (S205).
  • the transmitter may transition to the power transmission step 240 for transmitting the wireless power (S206).
  • the transmitter may transition to the identification and configuration step 230 (S208).
  • the power transmission contract may be set based on state and characteristic information of the transmitter and the receiver.
  • the transmitter state information may include information about the maximum amount of power that can be transmitted, information about the maximum number of receivers that can be accommodated, and the receiver state information may include information about required power.
  • 3 is a state transition diagram for explaining a wireless power transmission procedure defined in the PMA standard.
  • power transmission from a transmitter to a receiver according to the PMA standard is divided into a standby phase (310), a digital ping phase (320), an identification phase (330), and a power transmission.
  • the operation may be divided into a power transfer phase 340 and an end of charge phase 350.
  • the waiting step 310 may be a step of transitioning when a specific error or a specific event is detected while performing a receiver identification procedure for power transmission or maintaining power transmission.
  • specific errors and specific events will be apparent from the following description.
  • the transmitter may monitor whether an object exists on a charging surface. If the transmitter detects that an object is placed on the charging surface or the RXID retry is in progress, the transmitter may transition to the digital ping step 320 (S301).
  • RXID is a unique identifier assigned to a PMA compatible receiver.
  • the transmitter transmits a very short pulse of analog ping, and an object is placed on the active surface of the interface surface-for example, the charging bed-based on the current change of the transmitting coil. You can detect if it exists.
  • the transmitter transitioned to the digital ping step 320 sends a digital ping signal to identify whether the detected object is a PMA compatible receiver.
  • the receiver may modulate the received digital ping signal according to the PMA communication protocol to transmit a predetermined response signal to the transmitter.
  • the response signal may include a signal strength indicator indicating the strength of the power received by the receiver.
  • the receiver may transition to the identification step 330 (S302).
  • the transmitter may transition to the standby step 310.
  • the Foreign Object may be a metallic object including coins, keys, and the like.
  • the transmitter may transition to the waiting step 310 if the receiver identification procedure fails or the receiver identification procedure needs to be re-executed and if the receiver identification procedure has not been completed for a predefined time ( S304).
  • the transmitter transitions from the identification step 330 to the power transmission step 340 to start charging (S305).
  • the transmitter goes to standby step 310 if the desired signal is not received within a predetermined time (Time Out), or if the FO is detected or the voltage of the transmitting coil exceeds a predefined reference value. It may transition (S306).
  • the transmitter may transition to the charging completion step 350 (S307).
  • the transmitter may transition to the standby state 310 (S309).
  • the transmitter may transition from the charging completion step 350 to the digital ping step 320 (S310).
  • the transmitter when the transmitter receives an end of charge (EOC) request from the receiver, the transmitter may transition to the charging completion step 350 (S308 and S311).
  • EOC end of charge
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a wireless power transmission procedure in a wireless power transmitter equipped with a plurality of transmission coils according to an embodiment of the present invention.
  • the wireless power transmitter may be equipped with three transmission coils 411, 412, and 413. Each transmitting coil may overlap with another transmitting coil in some areas, and the wireless power transmitter transmits an analog ping signal through each transmitting coil or when a presence of a conductive object is detected using a predetermined sensor,
  • the predetermined detection signals 417 and 427-for example, digital ping signals-for identifying whether the wireless power receiver is capable of wireless charging can be sequentially transmitted in a predefined order.
  • the wireless power transmitter according to the present embodiment sequentially transmits the detection signal 418 through all transmission coils in the primary detection signal transmission procedure 410, but the secondary detection signal.
  • the detection signal 428 may be controlled to be transmitted only to the transmission coils 411 and 412 in which the signal strength indicator is received in the primary detection signal transmission procedure 410.
  • the wireless power transmitter sequentially transmits the detection signal 417 through the primary detection signal transmission procedure shown in FIG. 410, and receives a signal strength indicator from the wireless power receiver 401.
  • a strength indicator 417 can identify the received transmission coils 411, 412.
  • the wireless power transmitter sequentially transmits the detection signal 427 using the first transmission coil 411 and the second transmission coil 412 through the second detection signal transmission procedure shown in FIG.
  • the strength indicator 428 identifies the transmission coils having a good power transmission efficiency (or charging efficiency)-that is, an alignment between the transmission coils and the reception coils-among the received transmission coils 411 and 412, and identifies the identified transmission coils.
  • the sensing signals 418 and 428 may be digital ping signals defined in the WPC standard and the PMA standard.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a wireless power transmission procedure in a wireless power transmitter equipped with a plurality of transmission coils according to another embodiment of the present invention.
  • the wireless power transmitter may be equipped with five transmitting coils 511 to 515, and sequentially the first to fifth transmitting coils 511 to 515 during the first detection signal transmitting procedure 510. Through the detection signal 518 may be transmitted. In this case, the wireless power transmitter may receive a signal strength indicator 517 corresponding to the detection signal transmitted by the first transmission coil 511 from the wireless power receiver 501.
  • the wireless power transmitter transmits the detection signal 528 only through the first transmission coil 511 in which the signal strength indicator 517 is received in the first detection signal transmission procedure in the second detection signal transmission procedure 520. ) May be transmitted and control signals may not be transmitted to the remaining second to fifth transmission coils 512 to 515.
  • the wireless power transmitter When the wireless power transmitter receives the signal strength indicator 527 corresponding to the detection signal 528 transmitted through the first transmission coil 511 through the second detection signal transmission procedure 520, the wireless power transmitter transmits the first transmission. Wireless charging may be performed using the coil 511.
  • the wireless power transmitter transmits the first sensing coil to the nth transmitting coil during the first sensing signal transmitting procedure 410, 510, where n is a sensing signal sequentially in the order of 3 or 5-.
  • n is a sensing signal sequentially in the order of 3 or 5-.
  • the transmitting coils mounted on the wireless power transmitter are arranged and arranged in a line, for example.
  • the plurality of transmitting coils are the wireless power transmitter.
  • the shape of the filling bed can be arranged in a variety of forms, such as rectangular, triangular, circle, rhombus.
  • the order in which the wireless power transmitter transmits the sensing signal through the transmitting coil provided in the first sensing signal transmitting procedure may be different from each other according to the design of the product.
  • the wireless power receiver When the wireless power receiver is placed in the charging bed of the wireless power transmitter, movement may occur. Accordingly, the transmission coil in which the signal strength indicator is received in the first sensing signal transmission procedure and the transmission coil in which the signal strength indicator is received in the second sensing signal transmission procedure may be different from each other. In this case, the wireless power receiver may further perform the third sense signal transmitting procedure on the transmitting coil (s) in which the signal strength indicator is received during the second sensing signal transmitting procedure.
  • the wireless power transmitter selects a transmission coil having a good charging efficiency based on the received signal strength indicator and selects the selected transmission coil. Wireless charging can be performed.
  • the wireless power transmitter compares the signal strength indicators with a predetermined reference value, and compares the signal strength indicator having a signal strength indicator greater than or equal to the reference value with the largest value among the transmission coil (s) received.
  • the transmission coil corresponding to the signal strength indicator having may be controlled to be used for wireless charging.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention.
  • the wireless power transmitter 600 includes a power changer 610, a power transmitter 620, a modulator 630, a controller 640, a frequency generator 650, and a detection signal transmission timer. And 660. It should be noted that the configuration of the wireless power transmitter 600 is not necessarily an essential configuration, and may include more or fewer components.
  • the power converter 610 may perform a function of converting the power into power of a predetermined intensity.
  • the power converter 610 may include a DC / DC converter 611, a power sensor 612, and an amplifier 613.
  • the DC / DC converter 611 may perform a function of converting DC power supplied from the power supply unit 650 into DC power of a predetermined intensity according to a control signal of the controller 640.
  • the power sensor 612 may measure the voltage / current of the DC-converted power and provide the same to the controller 640.
  • the controller 640 may adaptively block power supply from the power supply unit 650 or block power from being supplied to the amplifier 613 based on the voltage / current value measured by the power sensor 612. To this end, one side of the power converter 610 may be further provided with a predetermined power cut-off circuit for cutting off the power supplied from the power supply 650, or cut off the power supplied to the amplifier 613.
  • the frequency generator 650 may generate a predetermined frequency signal for inserting an AC component into the DC power amplified by the amplifier 613.
  • the power transmitter 620 may include a switch 621 and first to n th transmission coils 622 for controlling the output power of the amplifier 613 to be transmitted to the transmission coil.
  • the controller 640 may control the switch 621 to sequentially transmit the sensing signal through the first to nth transmitting coils 622 during the first sensing signal transmission procedure.
  • the control unit 640 may identify the time when the detection signal is transmitted by the detection signal transmission timer 660. When the transmission signal transmission time arrives, the control unit 640 controls the switch 621 to detect the detection signal through the corresponding transmission coil. Can be controlled to be sent.
  • control unit 640 identifies the transmitting coil (s) at which the signal strength indicator was received during the first sensing signal sending procedure, and detects the signal only through the transmitting coil (s) identified during the second sensing signal sending procedure.
  • the switch 621 may be controlled to be sent.
  • the modulator 630 may modulate the control signal generated by the controller 640 and transmit the modulated control signal to the transmission coil 622 or demodulate the signal received from the transmission coil 622 and transmit the demodulated signal to the controller 640.
  • the demodulated signal may include a signal strength indicator, but is not limited thereto.
  • the demodulated signal according to another embodiment of the present invention may include various state information of the wireless power receiver.
  • the status information of the wireless power receiver may include status information for confirming whether the charging is completed, status information for checking whether the wireless power receiver is overvoltage / overcurrent / overheating, strength of the power received by the wireless power receiver, for example, And status information for identifying the rectifier output voltage or (and) current strength information, and the like.
  • the demodulation unit 630 may identify from which transmission coil the demodulated signal strength indicator is received, and transmit the demodulated signal strength indicator to the controller 640 corresponding to the identified transmission coil and the identified transmission coil. have.
  • the controller 640 may determine which transmission coil to perform the wireless charging based on the signal strength indicator demodulated by the demodulator 630.
  • the controller 640 may control operations of the power converter 610 and the power transmitter 620 to transmit power through the determined transmission coil.
  • the wireless power transmitter 600 may obtain the signal strength indicator through in-band communication using the same frequency used for wireless power transmission to communicate with the wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter 600 may not only transmit power through the transmission coil 622 but also exchange various information with the wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter 600 may include a separate coil corresponding to each of the transmission coils 622, and may perform in-band communication with the wireless power receiver by using the provided separate coil. Should be.
  • the wireless power transmitter 600 may further include a predetermined frequency generator (not shown) for transmitting the transmitted power or control signal through a specific frequency band.
  • FIG. 7 to 8 are flowcharts illustrating a wireless power transmission method in a wireless power transmitter having a plurality of transmission coils according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 relates to a first detection signal transmission procedure
  • FIG. 8 is a view for explaining a second monitoring signal transmission procedure and a procedure for selecting an optimal transmission coil to be used for wireless charging.
  • the wireless power transmitter when the power is applied, the wireless power transmitter initializes a predetermined detection signal transmission counter i to 0, and has a signal strength indicator array SSI [] having a size corresponding to the number of mounted transmission coils. May be initialized to 0 (S701).
  • the wireless power transmitter may transmit a sensing signal, for example, a digital ping signal of the WPC standard or the PMA standard, through the i th transmission coil (S702).
  • a sensing signal for example, a digital ping signal of the WPC standard or the PMA standard
  • the wireless power transmitter may drive a predetermined detection signal transmission timer and check whether a signal strength indicator has been received through the i th transmission coil (S703 to S704).
  • the detection signal transmission timer is a timer for controlling the transmission period of the detection signal.
  • the wireless power transmitter may store a signal strength indicator corresponding to the i th transmission coil (S707) and perform step 705 to be described later.
  • the signal strength indicator corresponding to the i th transmission coil may be recorded in the array SSI [i] initialized in step 701 described above. That is, in SSI [i], the signal strength indicator received_SSI received through the i-th transmission coil may be recorded.
  • the wireless power transmitter may check whether the detection signal transmission timer has expired (S705).
  • the wireless power transmitter performs the procedure of FIG. 8 to be described later. Otherwise, the wireless power transmitter returns to step 702 to detect the sense signal through the i th transmitting coil. I can send it out.
  • the wireless power transmitter may reset the detection signal transmission counter i to 0 again and compare whether the SSI [i] value exceeds a predetermined reference value (S801 to S802).
  • the reference value may be, but is not limited to, the strength of the minimum power (or the strength of the minimum voltage or the strength of the minimum current) for normal charging of the load connected to (or mounted to) the wireless power receiver.
  • the reference value may be set differently according to the type of the wireless power receiver and the wireless power transmitter.
  • the wireless power transmitter may transmit a sensing signal through the i-th transmission coil and drive the sensing signal transmission timer (S803).
  • the wireless power transmitter may check whether a signal strength indicator corresponding to the detection signal transmitted through the i th transmission coil is received (S804).
  • the wireless power transmitter may store a signal strength indicator corresponding to the i th transmission coil (S809) and perform step 805 to be described later.
  • the wireless power transmitter may check whether the detection signal transmission timer has expired (S805).
  • the wireless power transmitter may identify the transmitting coil having the largest SSI value and control the wireless charging to be performed through the identified transmitting coils (S807 to). S808).
  • step 806 if the increased i value is smaller than the number of transmitting coils, the wireless power transmitter returns to step 803 and transmits a sensing signal through the i-th transmitting coil.
  • the wireless power transmitter may perform step 806.
  • the method according to the embodiment described above may be stored in a computer-readable recording medium that is produced as a program for execution on a computer, and examples of the computer-readable recording medium include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape , Floppy disks, optical data storage devices, and the like, and also include those implemented in the form of carrier waves (eg, transmission over the Internet).
  • the computer readable recording medium can be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.
  • functional programs, codes, and code segments for implementing the above-described method may be easily inferred by programmers in the art to which the embodiments belong.
  • the present invention relates to a wireless charging technology, and can be applied to a wireless power transmission system including a plurality of wireless power transmitters and a plurality of wireless power transmitters in which a plurality of transmission coils are mounted to wirelessly transmit power to a wireless power receiver.

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Abstract

본 발명은 멀티 코일 무선 충전 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기에 무선으로 전력을 전송하는 무선 전력 송신기는 적어도 2개 이상의 송신 코일을 포함하는 전력 전송부와 상기 무선 전력 수신기의 존재를 감지하기 위한 소정 제1 감지 신호가 상기 송신 코일을 통해 소정 순서로 송출되도록 제어하는 제어부와 상기 제1 감지 신호에 대응되는 소정 제1 시그널 세기 지시자가 상기 무선 전력 수신기로부터 수신되면, 상기 수신된 제1 시그널 세기 지시자를 상기 제어부에 전달하는 변복조부를 포함하되, 상기 제어부가 상기 제1 시그널 세기 지시자가 수신된 상기 송신 코일을 통해 제2 감지 신호가 송출되도록 제어할 수 있다. 따라서, 본 발명은 무선 전력 수신기를 보다 빠르고 정확하게 감지할 수 있는 장점이 있다.

Description

멀티 코일 무선 충전 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템
본 발명은 무선 전력 전송 기술에 관한 것으로서, 상세하게, 복수의 송신 코일이 탑재된 무선 전력 송신기에서의 무선 전력 수신기의 인식 시간을 최소화시키기 위한 멀티 코일 무선 충전 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템에 관한 것이다.
최근 정보 통신 기술이 급속도로 발전함에 따라, 정보 통신 기술을 기반으로 하는 유비쿼터스 사회가 이루어지고 있다.
언제 어디서나 정보통신 기기들이 접속되기 위해서는 사회 모든 시설에 통신 기능을 가진 컴퓨터 칩을 내장시킨 센서들이 설치되어야 한다. 따라서 이들 기기나 센서의 전원 공급 문제는 새로운 과제가 되고 있다. 또한 휴대폰뿐만 아니라 블루투스 핸드셋과 아이팟 같은 뮤직 플레이어 등의 휴대기기 종류가 급격히 늘어나면서 배터리를 충전하는 작업이 사용자에게 시간과 수고를 요구하고 됐다. 이러한 문제를 해결하는 방법으로 무선 전력 전송 기술이 최근 들어 관심을 받고 있다.
무선 전력 전송 기술(wireless power transmission 또는 wireless energy transfer)은 자기장의 유도 원리를 이용하여 무선으로 송신기에서 수신기로 전기 에너지를 전송하는 기술로서, 이미 1800년대에 전자기유도 원리를 이용한 전기 모터나 변압기가 사용되기 시작했고, 그 후로는 라디오파나 레이저, 고주파, 마이크로웨이브와 같은 전자파를 방사해서 전기에너지를 전송하는 방법도 시도되었다. 우리가 흔히 사용하는 전동칫솔이나 일부 무선면도기도 실상은 전자기유도 원리로 충전된다.
현재까지 무선을 이용한 에너지 전달 방식은 크게 자기 유도 방식, 자기 공진(Electromagnetic Resonance) 방식 및 단파장 무선 주파수를 이용한 RF 전송 방식 등으로 구분될 수 있다.
자기 유도 방식은 두 개의 코일을 서로 인접시킨 후 한 개의 코일에 전류를 흘려보내면 이 때 발생한 자속(MagneticFlux)이 다른 코일에 기전력을 일으키는 현상을 사용한 기술로서, 휴대폰과 같은 소형기기를 중심으로 빠르게 상용화가 진행되고 있다. 자기 유도 방식은 최대 수백 키로와트(kW)의 전력을 전송할 수 있고 효율도 높지만 최대 전송 거리가 1센티미터(cm) 이하이므로 일반적으로 충전기나 바닥에 인접시켜야 하는 단점이 있다.
자기 공진 방식은 전자기파나 전류 등을 활용하는 대신 전기장이나 자기장을 이용하는 특징이 있다. 자기 공진 방식은 전자파 문제의 영향을 거의 받지 않으므로 다른 전자 기기나 인체에 안전하다는 장점이 있다. 반면, 한정된 거리와 공간에서만 활용할 수 있으며 에너지 전달 효율이 다소 낮다는 단점이 있다.
단파장 무선 전력 전송 방식-간단히, RF 전송 방식-은 에너지가 라디오 파(RadioWave)형태로 직접 송수신될 수 있다는 점을 활용한 것이다. 이 기술은 렉테나(rectenna)를 이용하는 RF 방식의 무선 전력 전송 방식으로서, 렉테나는 안테나(antenna)와 정류기(rectifier)의 합성어로서 RF 전력을 직접 직류 전력으로 변환하는 소자를 의미한다. 즉, RF 방식은 AC 라디오파를 DC로 변환하여 사용하는 기술로서, 최근 효율이 향상되면서 상용화에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
무선 전력 전송 기술은 모바일 뿐만 아니라 IT, 철도, 가전 산업 등 산업 전반에 다양하게 활용될 수 있다.
최근에는 충전 베드에 놓여진 무선 전력 수신기의 인식률을 높이기 위해 복수의 코일이 장착된 무선 전력 송신기가 출시되고 있다. 하지만, 종래의 복수의 코일이 장착된 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기의 존재를 감지하기 위해 각각의 송신 코일을 통해 순차적으로 감지 신호-예를 들면, 전자기 유도 방식에 사용되는 핑 신호, 전자기 공진 방식에 사용되는 비콘 신호 등을 포함함- 송출하였다.
특히, 종래의 복수의 송신 코일이 장착된 무선 전력 송신기는 도 1에 도시된 바와 같이, 무선 전력 수신기에 대한 인식 오류를 줄이고, 어떤 송신 코일이 충전 효율이 좋은지를 결정하기 위해 감지 신호를 순차적으로 소정 회수-예를 들면, 2회- 반복하여 각각의 송신 코일을 통해 송출하도록 제어하였다.
하지만, 각각의 송신 코일에서 순차적으로 감지 신호를 소정 회수 반복 송출하는 방법은 미리 설정된 감지 신호 송출 절차가 모두 완료된 후 무선 전력 수신기를 위해 사용될 송신 코일이 어느 것인지 식별되므로, 무선 전력 수신기의 인식을 위해 많은 시간이 소요될 뿐만 아니라 감지 신호를 통해 충전된 무선 전력 수신기의 캐패시터 전력이 방전되어 해당 무선 전력 수신기가 시그널 세기 지시자(Signal Strength Indicator)가 포함된 소정 응답 신호를 무선 전력 송신기에 전송하지 못하여 수신기 인식이 실패하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 멀티 코일 무선 충전 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 무선 전력 수신기에 대한 인식률을 높이고, 인식에 소요되는 시간을 최소화하는 것이 가능한 멀티 코일 무선 충전 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 멀티 코일 무선 충전 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기에 무선으로 전력을 전송하는 무선 전력 송신기는 적어도 2개 이상의 송신 코일을 포함하는 전력 전송부와 상기 무선 전력 수신기의 존재를 감지하기 위한 소정 제1 감지 신호가 상기 송신 코일을 통해 소정 순서로 송출되도록 제어하는 제어부와 상기 제1 감지 신호에 대응되는 소정 제1 시그널 세기 지시자가 상기 무선 전력 수신기로부터 수신되면, 상기 수신된 제1 시그널 세기 지시자를 상기 제어부에 전달하는 변복조부를 포함하되, 상기 제어부가 상기 제1 시그널 세기 지시자가 수신된 상기 송신 코일을 통해 제2 감지 신호가 송출되도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부가 상기 제2 감지 신호에 대응되는 제2 시그널 세기 지시자가 수신된 송신 코일을 통해 상기 무선 전력 수신기에 상기 전력이 전송되도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부가 상기 제2 시그널 세기 지시자가 수신된 송신 코일이 복수개인 경우, 상기 제2 시그널 세기 지시자에 기반하여 상기 무선 전력 수신기로의 전력 전송에 사용할 송신 코일을 선택할 수 있다.
또한, 상기 제2 시그널 세기 지시자는 상기 무선 전력 수신기에 탑재된 정류기의 출력 전력의 세기 정보일 수 있다.
또한, 상기 무선 전력 송신기는 전원으로부터 인가된 전력을 변환하여 상기 전력 전송부에 전달하는 전력 변환부를 더 포함하되, 상기 전력 변환부는 상기 전원으로부터 인가된 DC 전력을 소정 세기의 DC 전력으로 변환하는 DC/DC 컨버터와 상기 DC/DC 컨버터에 의해 변환된 DC 전력의 세기를 측정하는 전력 센서와 상기 변환된 DC 전력을 증폭시키는 증폭기중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 무선 전력 송신기는 상기 변환된 DC 전력에 AC 성분을 삽입하기 위해 소정 주파수 신호를 생성하는 주파수 생성기를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 무선 전력 송신기는 상기 전력 변환부에 의해 변환된 전력이 상기 적어도 2개 이상의 송신 코일 중 어느 하나의 송신 코일을 통해 전송되도록 제어하기 위한 스위치를 더 포함할 수 있다.
또한, 무선 전력 송신기는 상기 송신 코일을 통해 상기 감지 신호가 전송될 시점을 제어하기 위한 감지 신호 전송 타이머를 더 포함하되, 상기 제어부가 상기 감지 신호 전송 시점이 도래하면, 상기 스위치를 제어하여 해당 송신 코일을 통해 상기 감지 신호가 송출되도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 감지 신호는 WPC 표준 또는 PMA 표준에 정의된 디지털 핑 신호일 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 복수의 송신 코일이 구비된 무선 전력 송신기에서 무선 전력 수신기에 무선 전력을 전송하는 방법은 상기 복수의 송신 코일을 통해 순차적으로 제1 감지 신호를 송출하는 단계와 상기 무선 전력 수신기로부터 상기 제1 감지 신호에 대응되는 소정 제1 시그널 세기 지시자의 수신 여부를 확인하는 단계와 상기 제1 시그널 세기 지시자가 수신된 송신 코일을 통해 소정 제2 감지 신호를 송출하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 무선 전력 전송 방법은 상기 제2 감지 신호에 대응되는 제2 시그널 세기 지시자가 수신된 송신 코일을 통해 상기 무선 전력 수신기에 상기 전력이 전송되도록 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 무선 전력 전송 방법은 상기 제2 시그널 세기 지시자가 수신된 송신 코일이 복수개인 경우, 상기 제2 시그널 세기 지시자에 기반하여 상기 무선 전력 수신기로의 전력 전송에 사용할 송신 코일을 선택하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 시그널 세기 지시자는 상기 무선 전력 수신기에 탑재된 정류기의 출력 전력의 세기 정보일 수 있다.
또한, 상기 무선 전력 전송 방법은 상기 복수의 송신 코일 중 어느 하나의 송신 코일을 통해 상기 제1 내지 제2 감지 신호가 전송되도록 스위치를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 무선 전력 전송 방법은 타이머 기반으로 상기 제1 내지 제2 감지 신호의 전송 시점을 식별하는 단계를 더 포함하되, 상기 식별된 상기 전송 시점에서 상기 스위치를 제어하여 해당 송신 코일을 통해 상기 제1 내지 제2 감지 신호가 송출되도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 감지 신호는 WPC 표준 또는 PMA 표준에 정의된 디지털 핑 신호일 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예는 상기 무선 전력 전송 방법들 중 어느 하나의 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체가 제공될 수 있다.
상기 본 발명의 양태들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.
본 발명에 따른 방법 및 장치에 대한 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 멀티 코일 무선 충전 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공하는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 무선 전력 수신기에 대한 인식률을 높이고, 인식에 소요되는 시간을 최소화하는 것이 가능한 멀티 코일 무선 충전 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공하는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 복수의 송신 코일을 통해 1차 감지 신호를 송출하는 동안 감지된 시그널 세기 지시자에 기반하여 적응적으로 2차 감지 신호를 송출할 송신 코일을 결정함으로써, 불필요한 감지 신호의 송출을 미연에 차단할 수 있을 뿐만 아니라 전력 소모를 최소화시키는 것이 가능한 멀티 코일 무선 충전 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공하는 장점이 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이하에 첨부되는 도면들은 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 본 발명에 대한 실시예들을 제공한다. 다만, 본 발명의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시예로 구성될 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 무선 전력 송신기에서의 감지 신호 전송 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 WPC 표준에 정의된 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 3은 PMA 표준에 정의된 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 내부 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서의 무선 전력 전송 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 7 내지 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 송신 코일이 구비된 무선 전력 송신기에서의 무선 전력 전송 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 전력 수신기에 무선으로 전력을 전송하는 무선 전력 송신기는 적어도 2개 이상의 송신 코일을 포함하는 전력 전송부와 상기 무선 전력 수신기의 존재를 감지하기 위한 소정 제1 감지 신호가 상기 송신 코일을 통해 소정 순서로 송출되도록 제어하는 제어부와 상기 제1 감지 신호에 대응되는 소정 제1 시그널 세기 지시자가 상기 무선 전력 수신기로부터 수신되면, 상기 수신된 제1 시그널 세기 지시자를 상기 제어부에 전달하는 변복조부를 포함하고, 상기 제어부가 상기 제1 시그널 세기 지시자가 수신된 상기 송신 코일을 통해 제2 감지 신호가 송출되도록 제어할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예들이 적용되는 장치 및 다양한 방법들에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
실시예의 설명에 있어서, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)는 두개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되거나 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 배치되어 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
실시예의 설명에 있어서, 무선 전력 시스템상에서 무선 전력을 송신하는 장치는 설명의 편의를 위해 무선 파워 송신기, 무선 파워 송신 장치, 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 송신기, 송신단, 송신기, 송신 장치, 송신측, 무선 파워 전송 장치, 무선 파워 전송기 등을 혼용하여 사용하기로 한다. 또한, 무선 전력 송신 장치로부터 무선 전력을 수신하는 장치에 대한 표현으로 설명의 편의를 위해 무선 전력 수신 장치, 무선 전력 수신기, 무선 파워 수신 장치, 무선 파워 수신기, 수신 단말기, 수신측, 수신 장치, 수신기 등이 혼용되어 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 송신기는 패드 형태, 거치대 형태, AP(Access Point) 형태, 소형 기지국 형태, 스텐드 형태, 천장 매립 형태, 벽걸이 형태 등으로 구성될 수 있으며, 하나의 송신기는 복수의 무선 전력 수신 장치에 파워를 전송할 수도 있다. 이를 위해, 송신기는 적어도 하나의 무선 파워 전송 수단을 구비할 수도 있다. 여기서, 무선 파워 전송 수단은 전력 송신단 코일에서 자기장을 발생시켜 그 자기장의 영향으로 수신단 코일에서 전기가 유도되는 전자기유도 원리를 이용하여 충전하는 전자기 유도 방식에 기반한 다양한 무전 전력 전송 표준이 사용될 수 있다. 여기서, 무선파워 전송 수단은 무선 충전 기술 표준 기구인 WPC(Wireless Power Consortium) 및 PMA(Power Matters Alliance)에서 정의된 전자기 유도 방식의 무선 충전 기술을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기는 적어도 하나의 무선 전력 수신 수단이 구비될 수 있으며, 2개 이상의 송신기로부터 동시에 무선 파워를 수신할 수도 있다. 여기서, 무선 전력 수신 수단은 무선 충전 기술 표준 기구인 WPC(Wireless Power Consortium) 및 PMA(Power Matters Alliance)에서 정의된 전자기 유도 방식의 무선 충전 기술을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 수신기는 휴대폰(mobile phone), 스마트폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션, MP3 player, 전동 칫솔, 전자 태그, 조명 장치, 리모콘, 낚시찌, 스마트 워치와 같은 웨러러블 디바이스 등의 소형 전자 기기 등에 사용될 수 있으나, 이에 국한되지는 아니하며 본 발명에 따른 무선 전력 수신 수단이 장착되어 배터리 충전이 가능한 기기라면 족하다.
도 1은 종래 기술에 따른 무선 전력 송신기에서의 감지 신호 전송 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 무선 전력 송신기는 3개의 송신 코일(111, 112, 113)이 장착될 수 있다. 각각의 송신 코일은 일부 영역이 다른 송신 코일과 서로 중첩될 수 있으며, 무선 전력 송신기는 각각의 송신 코일을 통해 무선 전력 수신기의 존재를 감지하기 위한 소정 감지 신호(117, 127)-예를 들면, 디지털 핑 신호-를 미리 정의된 순서로 순차적으로 송출한다.
상기 도 1에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신기는 도면 번호 110에 도시된 1차 감지 신호 송출 절차를 통해 감지 신호(117)를 순차적으로 송출하고, 무선 전력 수신기(115)로부터 시그널 세기 지시자(Signal Strength Indicator, 116)가 수신된 송신 코일(111, 112)을 식별할 수 있다. 연이어, 무선 전력 송신기는 도면 번호 120에 도시된 2차 감지 신호 송출 절차를 통해 감지 신호(127)를 순차적으로 송출하고, 시그널 세기 지시자(126)가 수신된 송신 코일(111, 112) 중 전력 전송 효율(또는 충전 효율)-즉, 송신 코일과 수신 코일 사이의 정렬 상태-이 좋은 송신 코일을 식별하고, 식별된 송신 코일을 통해 전력이 송출되도록-즉, 무선 충전이 이루어지도록- 제어할 수 있다.
상기의 도 1에서 보여지는 바와 같이, 무선 전력 송신기가 2회의 감지 신호 송출 절차를 수행하는 이유는 어느 송신 코일에 무선 전력 수신기의 수신 코일이 잘 정렬되어 있는지를 보다 정확하게 식별하기 위함이다.
만약, 상기한 도 1의 도면 번호 110 및 120에 도시된 바와 같이, 제1 송신 코일(111), 제2 송신 코일(112)에 시그널 세기 지시자(116, 126)가 수신된 경우, 무선 전력 송신기는 제1 송신 코일(111)과 제2 송신 코일(112) 각각에 수신된 시그널 세기 지시자(126)에 기반하여 가장 정렬이 잘된 송신 코일을 선택하고, 선택된 송신 코일을 이용하여 무선 충전을 수행한다.
도 2는 WPC 표준에 정의된 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 2를 참조하면, WPC 표준에 따른 송신기로부터 수신기로의 파워 전송은 크게 선택 단계(Selection Phase, 210), 핑 단계(Ping Phase, 220), 식별 및 구성 단계(Identification and Configuration Phase, 230), 파워 전송 단계(Power Transfer Phase, 240) 단계로 구분될 수 있다.
선택 단계(210)는 파워 전송을 시작하거나 파워 전송을 유지하는 동안 특정 오류 또는 특정 이벤트가 감지되면, 천이되는 단계일 수 있다. 여기서, 특정 오류 및 특정 이벤트는 이하의 설명을 통해 명확해질 것이다. 또한, 선택 단계(210)에서 송신기는 인터페이스 표면에 물체가 존재하는지를 모니터링할 수 있다. 만약, 송신기가 인터페이스 표면에 물체가 놓여진 것이 감지되면, 핑 단계(220)로 천이할 수 있다(S201). 선택 단계(210)에서 송신기는 매우 짧은 펄스의 디지털 핑(Analog Ping) t신호를 전송하며, 송신 코일의 전류 변화에 기반하여 인터페이스 표면의 활성 영역(Active Area)에 물체가 존재하는지를 감지할 수 있다.
핑 단계(220)에서 송신기는 물체가 감지되면, 수신기를 활성화시키고, 수신기가 WPC 표준이 호환되는 수신기인지를 식별하기 위한 디지털 핑(Digital Ping)을 전송한다. 핑 단계(220)에서 송신기는 디지털 핑에 대한 응답 시그널-예를 들면, 시그널 세기 지시자-을 수신기로부터 수신하지 못하면, 다시 선택 단계(210)로 천이할 수 있다(S202). 또한, 핑 단계(220)에서 송신기는 수신기로부터 파워 전송이 완료되었음을 지시하는 신호-즉, 충전 완료 신호-를 수신하면, 선택 단계(210)로 천이할 수도 있다(S203).
핑 단계(220)가 완료되면, 송신기는 수신기 식별 및 수신기 구성 및 상태 정보를 수집하기 위한 식별 및 구성 단계(230)로 천이할 수 있다(S204).
식별 및 구성 단계(230)에서 송신기는 원하지 않은 패킷이 수신되거나(unexpected packet), 미리 정의된 시간 동안 원하는 패킷이 수신되지 않거나(time out), 패킷 전송 오류가 있거나(transmission error), 파워 전송 계약이 설정되지 않으면(no power transfer contract) 선택 단계(210)로 천이할 수 있다(S205).
수신기에 대한 식별 및 구성이 완료되면, 송신기는 무선 전력을 전송하는 파워 전송 단계(240)로 천이할 수 있다(S206).
파워 전송 단계(240)에서, 송신기는 원하지 않은 패킷이 수신되거나(unexpected packet), 미리 정의된 시간 동안 원하는 패킷이 수신되지 않거나(time out), 기 설정된 파워 전송 계약에 대한 위반이 발생되거나(power transfer contract violation), 충전이 완료된 경우, 선택 단계(210)로 천이할 수 있다(S207).
또한, 파워 전송 단계(240)에서, 송신기는 송신기 상태 변화 등에 따라 파워 전송 계약을 재구성할 필요가 있는 경우, 식별 및 구성 단계(230)로 천이할 수 있다(S208).
상기한 파워 전송 계약은 송신기와 수신기의 상태 및 특성 정보에 기반하여 설정될 수 있다. 일 예로, 송신기 상태 정보는 최대 전송 가능한 파워량에 대한 정보, 최대 수용 가능한 수신기 개수에 대한 정보 등을 포함할 수 있으며, 수신기 상태 정보는 요구 전력에 대한 정보 등을 포함할 수 있다.
도 3은 PMA 표준에 정의된 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 3을 참조하면, PMA 표준에 따른 송신기로부터 수신기로의 파워 전송은 크게 대기 단계(Standby Phase, 310), 디지털 핑 단계(Digital Ping Phase, 320), 식별 단계(Identification Phase, 330), 파워 전송 단계(Power Transfer Phase, 340) 단계 및 충전 완료 단계(End of Charge Phase, 350)로 구분될 수 있다.
대기 단계(310)는 파워 전송을 위한 수신기 식별 절차를 수행하거나 파워 전송을 유지하는 동안 특정 오류 또는 특정 이벤트가 감지되면, 천이되는 단계일 수 있다. 여기서, 특정 오류 및 특정 이벤트는 이하의 설명을 통해 명확해질 것이다. 또한, 대기 단계(310)에서 송신기는 충전 표면(Charging Surface)에 물체가 존재하는지를 모니터링할 수 있다. 만약, 송신기가 충전 표면에 물체가 놓여진 것이 감지되거나 RXID 재시도가 진행중인 경우, 디지털 핑 단계(320)로 천이할 수 있다(S301). 여기서, RXID는 PMA 호환 수신기에 할당되는 고유 식별자이다. 대기 단계(310)에서 송신기는 매우 짧은 펄스의 아날로그 핑(Analog Ping)을 전송하며, 송신 코일의 전류 변화에 기반하여 인터페이스 표면-예를 들면, 충전 베드-의 활성 영역(Active Area)에 물체가 존재하는지를 감지할 수 있다.
디지털 핑 단계(320)로 천이된 송신기는 감지된 물체가 PMA 호환 수신기인지를 식별하기 위한 디지털 핑 신호를 송출한다. 송신기가 전송한 디지털 핑 신호에 의해 수신단에 충분한 전력이 공급되는 경우, 수신기는 수신된 디지털 핑 신호를 PMA 통신 프로토콜에 따라 변조하여 소정 응답 시그널을 송신기에 전송할 수 있다. 여기서, 응답 시그널은 수신기에 수신된 전력의 세기를 지시하는 신호 세기 지시자가 포함될 수 있다. 디지털 핑 단계(320)에서 수신기는 유효한 응답 시그널이 수신되면, 식별 단계(330)로 천이할 수 있다(S302).
만약, 디지털 핑 단계(320)에서, 응답 시그널이 수신되지 않거나, PMA 호환 수신기가 아닌 것으로 확인되면-즉, FOD(Foreign Object Detection)인 경우-, 송신기는 대기 단계(310)로 천이할 수 있다(S303). 일 예로, FO(Foreign Object)는 동전, 키 등을 포함하는 금속성 물체일 수 있다.
식별 단계(330)에서, 송신기는 수신기 식별 절차가 실패하거나 수신기 식별 절차를 재수행하여야 하는 경우 및 미리 정의된 시간 동안 수신기 식별 절차를 완료하지 못한 경우에 대기 단계(310)로 천이할 수 있다(S304).
송신기는 수신기 식별에 성공하면, 식별 단계(330)에서 파워 전송 단계(340)로 천이하여 충전을 개시할 수 있다(S305).
파워 전송 단계(340)에서, 송신기는 원하는 신호가 미리 정해진 시간 이내에 수신되지 않거나(Time Out), FO가 감지되거나, 송신 코일의 전압이 미리 정의된 기준치를 초과하는 경우, 대기 단계(310)으로 천이할 수 있다(S306).
또한, 파워 전송 단계(340)에서, 송신기는 내부 구비된 온도 센서에 의해 감지된 온도가 소정 기준치를 초과하는 경우, 충전 완료 단계(350)로 천이할 수 있다(S307).
충전 완료 단계(350)에서, 송신기는 수신기가 충전 표면에서 제거된 것이 확인되면, 대기 상태(310)으로 천이할 수 있다(S309).
또한, 송신기는 Over Temperature 상태에서, 일정 시간 경과 후 측정된 온도가 기준치 이하로 떨어진 경우, 충전 완료 단계(350)에서 디지털 핑 단계(320)로 천이할 수 있다(S310).
디지털 핑 단계(320) 또는 파워 전송 단계(340)에서, 송신기는 수신기로부터 EOC(End Of Charge) 요청이 수신되면, 충전 완료 단계(350)로 천이할 수도 있다(S308 및 S311).
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 송신 코일이 장착된 무선 전력 송신기에서의 무선 전력 송신 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 무선 전력 송신기는 3개의 송신 코일(411, 412, 413)이 장착될 수 있다. 각각의 송신 코일은 일부 영역이 다른 송신 코일과 서로 중첩될 수 있으며, 무선 전력 송신기는 각각의 송신 코일을 통해 아날로그 핑 신호를 전송하거나 소정 감지 센서를 이용하여 전도성 물체의 존재가 감지되면, 해당 물체가 무선 충전이 가능한 무선 전력 수신기인지를 식별하기 위한 소정 감지 신호(417, 427)-예를 들면, 디지털 핑 신호-를 미리 정의된 순서로 순차적으로 송출할 수 있다. 특히, 본 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 상기 도 4에 도시된 바와 같이, 1차 감지 신호 송출 절차(410)에서는 모든 송신 코일을 통해 순차적으로 감지 신호(418)을 송출하나, 2차 감지 신호 송출 절차(420)에서는 1차 감지 신호 송출 절차(410)에서 시그널 세기 지시자가 수신된 송신 코일(411, 412)에 대해서만 감지 신호(428)가 송출되도록 제어할 수 있다.
상기 도 4에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신기는 도면 번호 410에 도시된 1차 감지 신호 송출 절차를 통해 감지 신호(417)를 순차적으로 송출하고, 무선 전력 수신기(401)로부터 시그널 세기 지시자(Signal Strength Indicator, 417)가 수신된 송신 코일(411, 412)을 식별할 수 있다. 연이어, 무선 전력 송신기는 도면 번호 420에 도시된 2차 감지 신호 송출 절차를 통해 제1 송신 코일(411) 및 제2 송신 코일(412)를 이용하여 감지 신호(427)를 순차적으로 송출하고, 시그널 세기 지시자(428)가 수신된 송신 코일(411, 412) 중 전력 전송 효율(또는 충전 효율)-즉, 송신 코일과 수신 코일 사이의 정렬 상태-이 좋은 송신 코일을 식별하고, 식별된 송신 코일을 통해 전력이 송출되도록-즉, 무선 충전이 이루어지도록- 제어할 수 있다. 여기서, 감지 신호(418, 428)는 WPC 표준 및 PMA 표준에 정의된 디지털 핑 신호일 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 복수의 송신 코일이 장착된 무선 전력 송신기에서의 무선 전력 송신 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 무선 전력 송신기는 5개의 송신 코일(511 내지 515)이 장착될 수 있으며, 제1차 감지 신호 송출 절차(510) 동안 순차적으로 제1 내지 제5 송신 코일(511 내지 515)을 통해 감지 신호(518)를 송출할 수 있다. 이때, 무선 전력 송신기는 제1 송신 코일(511)에 의해 송출된 감지 신호에 대응되는 시그널 세기 지시자(517)를 무선 전력 수신기(501)로부터 수신할 수 있다.
이 경우, 무선 전력 송신기는 제2차 감지 신호 송출 절차(520)에서 상기 제1차 감지 신호 송출 절차에서 시그널 세기 지시자(517)가 수신된 제1 송신 코일(511)에 통해서만, 감지 신호(528)를 송출하고, 나머지 제2 내지 제5 송신 코일(512 내지 515)에는 감지 신호가 송출되지 않도록 제어할 수 있다.
무선 전력 송신기는 제2차 감지 신호 송출 절차(520)를 통해 제1 송신 코일(511)을 통해 송출한 감지 신호(528)에 상응하는 시그널 세기 지시자(527)의 수신이 확인되면, 제1 송신 코일(511)을 이용하여 무선 충전을 수행할 수 있다.
이상의 도 4 내지 도 5의 설명에서는 무선 전력 송신기가 제1차 감지 신호 송출 절차(410, 510) 동안 제1 송신 코일부터 제n 송신 코일-여기서, n은 3 또는 5- 순으로 순차적으로 감지 신호를 송출하는 것으로 설명되고 있으나 이는 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 다른 일 실시예는 홀수번째 송신 코일에 대해 순차적으로 감지 신호를 송출한 후, 짝수번째 송신 코일에 대해 순차적으로 감지 신호를 송출할 수도 있다.
또한, 도 4 내지 도 5의 설명에서는 무선 전력 송신기에 장착된 송신 코일이 일렬로 배치되어 장착된 것을 예를 들어 설명되고 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 복수의 송신 코일이 무선 전력 송신기의 충전 베드에 배치되는 형태는 사각형 형태, 삼각형 형태, 원 형태, 마름모 형태 등 다양한 형태로 배치되어 장착될 수 있음을 주의해야 한다. 이 경우, 무선 전력 송신기가 제1차 감지 신호 송출 절차에서 구비된 송신 코일을 통해 감지 신호를 송출하는 순서는 제품의 설계에 따라 서로 상이할 수 있음을 주의해야 한다.
무선 전력 수신기가 무선 전력 송신기의 충전 베드에 놓여질 때, 움직임이 발생될 수 있다. 이에 따라, 제1차 감지 신호 송출 절차에서 시그널 세기 지시자가 수신되는 송신 코일과 제2차 감지 신호 송출 절차에서 시그널 세기 지시자가 수신되는 송신 코일이 서로 상이할 수 있다. 이 경우, 무선 전력 수신기는 제2차 감지 신호 송출 절차 동안 시그널 세기 지시자가 수신된 송신 코일(들)을 대상으로 제3차 감신 신호 송출 절차를 더 수행할 수도 있다.
만약, 연속된 감지 신호 송출 절차 동안 동일한 송신 코일(들)로부터 시그널 세기 지시자가 수신된 경우, 무선 전력 송신기는 수신된 시그널 세기 지시자에 기반하여 충전 효일이 좋은 송신 코일을 선택하고, 선택된 송신 코일을 이용하여 무선 충전을 수행할 수 있다.
또한, 무선 전력 송신기는 복수의 송신 코일로부터 시그널 세기 지시자가 수신된 경우, 시그널 세기 지시자를 소정 기준치와 비교하고, 비교 결과 상기 기준치 이상인 시그널 세기 지시자가 수신된 송신 코일(들) 중 가장 큰 값을 갖는 시그널 세기 지시자에 해당되는 송신 코일을 무선 충전을 위해 사용될 수 있도록 제어할 수도 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 6을 참조하면, 무선 전력 송신기(600)는 크게, 전력 변화부(610), 전력 전송부(620), 변복조부(630), 제어부(640), 주파수 생성기(650), 감지 신호 전송 타이머(660)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기한 무선 전력 송신기(600)의 구성은 반드시 필수적인 구성은 아니어서, 그보다 많거나 적은 구성 요소를 포함하여 구성될 수도 있음을 주의해야 한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 전력 변환부(610)는 전원부(650)로부터 전원이 공급되면, 이를 소정 세기의 전력으로 변환하는 기능을 수행할 수 있다.
이를 위해, 전력 변환부(610)는 DC/DC 변환부(611), 전력 센서(612) 및 증폭기(613)를 포함하여 구성될 수 있다.
DC/DC 변환부(611)는 전원부(650)로부터 공급된 DC 전력을 제어부(640)의 제어 신호에 따라 소정 세기의 DC 전력으로 변환하는 기능을 수행할 수 있다.
전력 센서(612)는 DC 변환된 전력의 전압/전류 등을 측정하여 제어부(640)에 제공할 수 있다.
제어부(640)는 전력 센서(612)에 의해 측정된 전압/전류 값에 기반하여 적응적으로 전원부(650)로부터의 전원 공급을 차단하거나, 증폭기(613)에 전력이 공급되는 것을 차단할 수 있다. 이를 위해, 전력 변환부(610)의 일측에는 전원부(650)로부터 공급되는 전원을 차단하거나, 증폭기(613)에 공급되는 전력을 차단하기 위한 소정 전력 차단 회로가 가 더 구비될 수도 있다.
주파수 생성기(650)는 증폭기(613)에 의해 증폭된 DC 전력에 AC 성분을 삽입하기 위한 소정 주파수 신호를 생성할 수 있다.
전력 전송부(620)는 증폭기(613)의 출력 전력이 송신 코일에 전달되는 것을 제어하기 위한 스위치(621)와 제1 내지 제n 송신 코일(622)을 포함하여 구성될 수 있다.
제어부(640)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 제1 내지 제n 송신 코일(622)을 통해 순차적으로 감지 신호가 송출될 수 있도록 스위치(621)를 제어할 수 있다. 이때, 제어부(640)는 감지 신호가 전송될 시점을 감지 신호 전송 타이머(660)에 의해 식별할 수 있으며, 감신 신호 전송 시점이 도래하면, 스위치(621)를 제어하여 해당 송신 코일을 통해 감지 신호가 송출될 수 있도록 제어할 수 있다.
또한, 제어부(640)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 시그널 세기 지시자가 수신된 송신 코일(들)을 식별하고, 제2차 감지 신호 송출 절차 동안 식별된 송신 코일(들)을 통해서만 감지 신호가 송출될 수 있도록 스위치(621)를 제어할 수도 있다.
변복조부(630)는 제어부(640)에 의해 생성된 제어 신호를 변조하여 송신 코일(622)에 전달하거나, 송신 코일(622)로부터 수신된 신호를 복조하여 제어부(640)에 전달할 수 있다. 일 예로, 복조된 신호는 시그널 세기 지시자를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 복조 신호는 무선 전력 수신기의 각종 상태 정보를 포함할 수 있다. 여기서, 무선 전력 수신기의 상태 정보는 충전 완료 여부를 확인하기 위한 상태 정보, 무선 전력 수신기의 과전압/과전류/과열 여부를 확인하기 위한 상태 정보, 무선 전력 수신기에 수신되는 전력의 세기-예를 들면, 정류기 출력 전압 또는(및) 전류의 세기 정보 등을 포함함-를 확인하기 위한 상태 정보 등을 더 포함할 수 있다.
특히, 변복조부(630)는 복조된 시그널 세기 지시자가 어느 송신 코일로부터 수신되었는지 식별할 수 있으며, 식별된 송신 코일 및 식별된 송신 코일에 대응하여 복조된 시그널 세기 지시자를 제어부(640)에 전송할 수 있다.
제어부(640)는 변복조부(630)에 의해 복조된 시그널 세기 지시자에 기반하여 어느 송신 코일을 통해 무선 충전을 수행할지를 결정할 수 있다.
연이어, 제어부(640)는 결정된 송신 코일을 통해 전력이 송출될 수 있도록 전력 변환부(610) 및 전력 전송부(620)의 동작을 제어할 수 있다.
일 예로, 무선 전력 송신기(600)는 무선 전력 전송에 사용되는 동일한 주파수를 이용하여 무선 전력 수신기와 통신을 수행하는 인밴드(In-Band) 통신을 통해 상기 시그널 세기 지시자를 획득할 수 있다.
일 예로, 무선 전력 송신기(600)는 송신 코일(622)을 통해 전력을 송출할 수 있을 뿐만아니라 무선 전력 수신기와 각종 정보를 교환할 수 있다. 다른 일 예로, 무선 전력 송신기(600)는 각각의 송신 코일(622)에 대응되는 별도의 코일을 구비하고, 구비된 별도의 코일을 이용하여 무선 전력 수신기와 인밴드 통신을 수행할 수도 있음을 주의해야 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기(600)는 송출되는 전력 또는 제어 신호를 특정 주파수 대역을 통해 전송하기 위한 소정 주파수 생성기(미도시)를 더 포함할 수도 있다.
도 7 내지 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 송신 코일이 구비된 무선 전력 송신기에서의 무선 전력 전송 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
상세하게, 도 7은 제1차 감지 신호 송출 절차에 관한 것이고, 도 8은 제2차 감시 신호 송출 절차 및 그에 따른 무선 충전에 사용할 최적의 송신 코일을 선택하는 절차를 설명하기 도면이다.
도 7을 참조하면, 무선 전력 송신기는 전원이 인가되면, 소정 감지 신호 송신 카운터(i)를 0으로 초기화하고, 장착된 송신 코일의 개수에 해당되는 크기를 갖는 시그널 세기 지시자 배열(SSI[])의 값을 0으로 초기화할 수 있다(S701).
무선 전력 송신기는 감지 신호-예를 들면, WPC 표준 또는 PMA 표준의 디지털 핑 신호일 수 있음-를 i번째 송신 코일을 통해 송출할 수 있다(S702).
무선 전력 송신기는 소정 감지 신호 전송 타이머를 구동시키고 i번째 송신 코일을 통해 시그널 세기 지시자가 수신되었는지 확인할 수 있다(S703 내지 S704). 여기서, 감지 신호 전송 타이머는 감지 신호의 송출 주기를 제어하기 위한 타이머이다.
확인 결과, 시그널 세기 지시자가 수신된 경우, 무선 전력 송신기는 i번째 송신 코일에 상응하는 시그널 세기 지시자를 저장하고(S707) 후술할 705 단계를 수행할 수 있다. 여기서, i번째 송신 코일에 상응하는 시그널 세기 지시자는 상술한 701 단계에 초기화된 배열 SSI[i]에 기록될 수 있다. 즉, SSI[i]는 i번째 송신 코일을 통해 수신된 시그널 세기 지시자(received_SSI)가 기록될 수 있다.
상기한 704 단계의 확인 결과, 시그널 세기 지시자가 수신되지 않은 경우, 무선 전력 송신기는 감지 신호 전송 타이머가 만료되었는지 여부를 확인할 수 있다(S705).
이때, 확인 결과, 감지 신호 전송 타이머가 만료되지 않은 경우, 무선 전력 송신기는 상기한 704 단계로 회귀하고, 상기 705 단계의 확인 결과, 감지 신호 전송 타이머가 만료된 경우, i 값을 1만큼 증가시킨 후(i=i+1 또는 i++), 증가된 i 값이 송신 코일의 개수보다 크거나 같은지 비교할 수 있다(S706).
비교 결과, 증가된 i 값이 송신 코일의 개수보다 크거나 같으면, 무선 전력 송신기는 후술할 도 8의 절차를 수행하고, 그렇지 않으면, 상기한 단계 702로 회귀하여 i번째 송신 코일을 통해 감지 신호를 송출할 수 있다.
도 8을 참조하면, 무선 전력 송신기는 감지 신호 송신 카운터(i)를 다시 0으로 초기화하고, SSI[i] 값이 소정 기준치를 초과하는지를 비교할 수 있다(S801 내지 S802). 여기서, 기준치는 무선 전력 수신기에 연결된(또는 장착된) 부하의 충전이 정상적으로 이루어지기 위한 최소 전력의 세기(또는 최소 전압의 세기 또는 최소 전류의 세기)일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 또한, 상기 기준치 값은 무선 전력 수신기 및 무선 전력 송신기의 종류에 따라 그 값이 상이하게 설정될 수도 있음을 주의해야 한다.
비교 결과, SSI[i] 값이 소정 기준치를 초과하면, 무선 전력 송신기는 i번째 송신 코일을 통해 감지 신호를 송출하고, 감지 신호 전송 타이머를 구동시킬 수 있다(S803).
연이어, 무선 전력 송신기는 i번째 송신 코일을 통해 송출된 감지 신호에 대응되는 시그널 세기 지시자가 수신되었는지를 확인할 수 있다(S804).
확인 결과, 시그널 세기 지시자가 수신된 경우, 무선 전력 송신기는 i번째 송신 코일에 상응하는 시그널 세기 지시자를 저장하고(S809) 후술할 805 단계를 수행할 수 있다.
상기한 804 단계의 확인 결과, 시그널 세기 지시자가 수신되지 않은 경우, 무선 전력 송신기는 감지 신호 전송 타이머가 만료되었는지 확인할 수 있다(S805).
확인 결과, 감지 신호 전송 타이머가 만료된 경우, 무선 전력 송신기는 i 값을 1만큼 증가시킨 후(i=i+1 또는 i++), 증가된 i 값이 송신 코일의 개수보다 크거나 같은지 비교할 수 있다(S806).
비교 결과, 증가된 i 값이 송신 코일의 개수보다 크거나 같으면, 무선 전력 송신기는 SSI 값이 가장 큰 송신 코일을 식별하고, 식별된 송신 코일을 통해 무선 충전이 수행되도록 제어할 수 있다(S807 내지 S808).
상기한 806 단계의 비교 결과, 증가된 i 값이 송신 코일의 개수보다 작으면, 무선 전력 송신기는 상술한 803 단계로 회귀하여 i번째 송신 코일을 통해 감지 신호를 송출할 수 있다.
만약, 상기한 802 단계에서, i번째 송신 코일을 통해 수신된 시그널 세기 지시자의 값이 소정 기준치보다 작거나 같은 경우, 무선 전력 송신기는 상기한 806 단계를 수행할 수 있다.
상술한 실시예에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있으며, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상술한 방법을 구현하기 위한 기능적인(function) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
본 발명은 무선 충전 기술에 관한 것으로서, 복수의 송신 코일이 탑재되어 무선 전력 수신기에 무선으로 전력을 전송하는 무선 전력 송신 장치 및 복수의 무선 전력 송신 장치를 포함하는 무선 전력 전송 시스템에 적용될 수 있다.

Claims (17)

  1. 무선 전력 수신기에 무선으로 전력을 전송하는 무선 전력 송신기에 있어서,
    적어도 2개 이상의 송신 코일을 포함하는 전력 전송부;
    상기 무선 전력 수신기의 존재를 감지하기 위한 소정 제1 감지 신호가 상기 송신 코일을 통해 소정 순서로 송출되도록 제어하는 제어부; 및
    상기 제1 감지 신호에 대응되는 소정 제1 시그널 세기 지시자가 상기 무선 전력 수신기로부터 수신되면, 상기 수신된 제1 시그널 세기 지시자를 상기 제어부에 전달하는 변복조부
    를 포함하되, 상기 제어부가 상기 제1 시그널 세기 지시자가 수신된 상기 송신 코일을 통해 제2 감지 신호가 송출되도록 제어하는, 무선 전력 송신기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부가 상기 제2 감지 신호에 대응되는 제2 시그널 세기 지시자가 수신된 송신 코일을 통해 상기 무선 전력 수신기에 상기 전력이 전송되도록 제어하는, 무선 전력 송신기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부가 상기 제2 시그널 세기 지시자가 수신된 송신 코일이 복수개인 경우, 상기 제2 시그널 세기 지시자에 기반하여 상기 무선 전력 수신기로의 전력 전송에 사용할 송신 코일을 선택하는, 무선 전력 송신기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 시그널 세기 지시자는 상기 무선 전력 수신기에 탑재된 정류기의 출력 전력의 세기 정보인, 무선 전력 송신기.
  5. 제1항에 있어서,
    전원으로부터 인가된 전력을 변환하여 상기 전력 전송부에 전달하는 전력 변환부를 더 포함하되,
    상기 전력 변환부는
    상기 전원으로부터 인가된 DC 전력을 소정 세기의 DC 전력으로 변환하는 DC/DC 컨버터;
    상기 DC/DC 컨버터에 의해 변환된 DC 전력의 세기를 측정하는 전력 센서; 및
    상기 변환된 DC 전력을 증폭시키는 증폭기
    중 적어도 하나를 포함하는, 무선 전력 송신기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 변환된 DC 전력에 AC 성분을 삽입하기 위해 소정 주파수 신호를 생성하는 주파수 생성기를 더 포함하는, 무선 전력 송신기.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 전력 변환부에 의해 변환된 전력이 상기 적어도 2개 이상의 송신 코일 중 어느 하나의 송신 코일을 통해 전송되도록 제어하기 위한 스위치를 더 포함하는, 무선 전력 송신기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 송신 코일을 통해 상기 감지 신호가 전송될 시점을 제어하기 위한 감지 신호 전송 타이머를 더 포함하되, 상기 제어부가 상기 감지 신호 전송 시점이 도래하면, 상기 스위치를 제어하여 해당 송신 코일을 통해 상기 감지 신호가 송출되도록 제어하는, 무선 전력 송신기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 감지 신호는 WPC 표준 또는 PMA 표준에 정의된 디지털 핑 신호인, 무선 전력 송신기.
  10. 복수의 송신 코일이 구비된 무선 전력 송신기에서 무선 전력 수신기에 무선 전력을 전송하는 방법에 있어서,
    상기 복수의 송신 코일을 통해 순차적으로 제1 감지 신호를 송출하는 단계;
    상기 무선 전력 수신기로부터 상기 제1 감지 신호에 대응되는 소정 제1 시그널 세기 지시자의 수신 여부를 확인하는 단계; 및
    상기 제1 시그널 세기 지시자가 수신된 송신 코일을 통해 소정 제2 감지 신호를 송출하는 단계
    를 포함하는, 무선 전력 전송 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2 감지 신호에 대응되는 제2 시그널 세기 지시자가 수신된 송신 코일을 통해 상기 무선 전력 수신기에 상기 전력이 전송되도록 제어하는 단계를 더 포함하는, 무선 전력 전송 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제2 시그널 세기 지시자가 수신된 송신 코일이 복수개인 경우, 상기 제2 시그널 세기 지시자에 기반하여 상기 무선 전력 수신기로의 전력 전송에 사용할 송신 코일을 선택하는 단계를 더 포함하는, 무선 전력 전송 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제2 시그널 세기 지시자는 상기 무선 전력 수신기에 탑재된 정류기의 출력 전력의 세기 정보인, 무선 전력 전송 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 송신 코일 중 어느 하나의 송신 코일을 통해 상기 제1 내지 제2 감지 신호가 전송되도록 스위치를 제어하는 단계를 더 포함하는, 무선 전력 전송 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    타이머 기반으로 상기 제1 내지 제2 감지 신호의 전송 시점을 식별하는 단계를 더 포함하되, 상기 식별된 상기 전송 시점에서 상기 스위치를 제어하여 해당 송신 코일을 통해 상기 제1 내지 제2 감지 신호가 송출되도록 제어하는, 무선 전력 전송 방법.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 감지 신호는 WPC 표준 또는 PMA 표준에 정의된 디지털 핑 신호인, 무선 전력 전송 방법.
  17. 제10항의 무선 전력 전송 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터판독 가능한 기록매체.
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