WO2017078256A1 - 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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WO2017078256A1
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wireless power
transmission
strength indicator
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PCT/KR2016/009282
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이윤복
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엘지이노텍(주)
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    • H02J7/00308—Overvoltage protection

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 using the principle of induction of magnetic field, which is already used by electric motors or transformers using the electromagnetic induction principle in the 1800s. Since then, there have been attempts to transmit electrical energy by radiating electromagnetic waves such as high frequency, microwaves, and lasers. 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.
  • Another object of the present invention is to control the detection signal transmitted through each transmission coil to be transmitted at the same time using a different frequency in a wireless power transmitter equipped with a plurality of transmission coils, thereby improving the recognition time for the wireless power receiver It is to provide a multi-coil wireless charging method capable of minimizing and an apparatus and system therefor.
  • 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 primary sensing signal for detecting the presence of the wireless power receiver. If the control unit and the first signal strength indicator corresponding to the first detection signal is received from the wireless power receiver to control the simultaneous transmission using different frequencies pre-assigned for each transmission coil, the received first signal And a demodulator for transmitting a strength indicator and a predetermined transmission coil identifier for identifying a transmission coil from which the first signal strength indicator is received, to the controller, wherein the control unit transmits the transmission signal through the transmission coil from which the first signal strength indicator is received.
  • the second detection signal may be controlled to be sent.
  • the controller may control the power to be transmitted to the wireless power receiver using a frequency corresponding to the transmission coil from which the second signal strength indicator corresponding to the second detection signal is received.
  • the controller may select a frequency 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.
  • 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 apparatus 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, and when the control point arrives at the transmission point of the detection signal, the wireless power transmitter controls the switch.
  • the first sensing signal or the second sensing signal may be transmitted through a transmission coil.
  • the first detection signal and the second detection signal may be a digital ping signal defined in the WPC standard or the PMA standard.
  • a wireless power transmitter wirelessly transmitting power to a wireless power receiver includes a power transmitter including at least two transmission coils and a first sensing for detecting the presence of the wireless power receiver.
  • the first signal strength indicator corresponding to the control unit and the first detection signal corresponding to the first detection signal and the control unit to control the signal is encoded in a pre-assigned code for each transmission coil is transmitted at the same time, the received first signal strength And a demodulator for transmitting an indicator and a predetermined transmission coil identifier for identifying a transmission coil from which the first signal strength indicator is received, to the controller, wherein the controller is configured to transmit the first signal strength indicator through the transmission coil from which the first signal strength indicator is received.
  • the secondary sensing signal can be controlled to be sent.
  • the controller may control the power to be transmitted to the wireless power receiver using a code corresponding to a transmission coil in which a second signal strength indicator corresponding to the second detection signal is received.
  • the controller may select a code 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.
  • 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 power transmitter may further include an encoder that encodes a power signal converted by the power converter by using an allocated code for each transmission coil.
  • the power transmitter may further include a switch for controlling the power converted by the power converter to be transmitted through a specific transmission coil among the at least two transmission coils.
  • the first detection signal and the second detection signal may be a digital ping signal defined in the WPC standard or the PMA standard.
  • the code may be one of an orthogonal code and a similar noise code, but the present invention is not limited thereto. It should be noted that other coding schemes that facilitate channel division and encryption and demodulation may be used.
  • first detection signal and the second detection signal may be spread with the orthogonal code and then encrypted with the pseudo noise code.
  • a wireless power receiver for wirelessly receiving power from a wireless power transmitter includes a frequency filter for filtering first to nth frequencies from a receiving coil and a signal received through the receiving coil, and the filtering.
  • the main control unit may include a main control unit identifying a frequency at which the sensing signal is received based on the received signal, and control the main control unit to transmit a signal strength supporter corresponding to the sensing signal using the identified frequency.
  • a wireless power receiver wirelessly receiving power from a wireless power transmitter performs an operating frequency filter for performing frequency filtering to remove operating frequency components from a receiving coil and a signal received through the receiving coil. And a decoding unit for decoding the frequency filtered signal using the first to nth codes, and a main control unit identifying a code in which a detection signal is received based on the decoded signal, wherein the main control unit uses the identified code.
  • the signal strength supporter corresponding to the detection signal may be transmitted by using the control signal.
  • the existence of the wireless power receiver using differently allocated frequencies for each transmitting coil Simultaneously transmitting a first detection signal for detecting a signal; identifying at least one frequency corresponding to a transmission coil from which a first signal strength indicator corresponding to the first detection signal is received; and And transmitting a second sensed signal using one frequency and determining a frequency to use for power transmission based on a second signal strength indicator received in response to the second sensed signal.
  • a first primary encoding is performed by using differently allocated codes for each transmitting coil. Simultaneously transmitting a signal through the plurality of transmission coils, identifying a first signal strength corresponding to the first sensing signal, and identifying at least one code corresponding to the received transmission coil and the at least one identified And transmitting a second sensed signal using a code of and determining a code to use to transmit power based on a second signal strength indicator received in response to the second sensed signal.
  • the AC signal received through the receiving coils is first-order using N frequency filters. Identifying at least one frequency at which a sense signal has been received, transmitting a first signal strength indicator corresponding to the first sense signal using the identified at least one frequency, and at least one identified frequency Selecting a frequency to be used for power reception based on the strength of the second detection signal received through the frequency filter corresponding to the second signal strength indicator corresponding to the second detection signal using the selected frequency; It may include sending a.
  • a method of receiving wireless power in a wireless power receiver that wirelessly receives power from a wireless power transmitter includes at least one of receiving a first sensing signal based on output values of N decoders. Identifying a code of s, transmitting a first signal strength indicator corresponding to the primary sensed signal using the identified at least one code, and through the decoder corresponding to the identified at least one code Selecting a code to be used for power reception based on the strength of the received second sensing signal and transmitting a second signal strength indicator corresponding to the second sensing signal using the selected code; have.
  • a computer-readable recording medium may be provided that records a program for executing any one of the wireless power transmission method and the wireless power reception method.
  • 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 is to control the detection signal transmitted through each transmission coil at the same time in the wireless power transmitter equipped with a plurality of transmission coils are transmitted at the same time using a different frequency, thereby minimizing the recognition time for the wireless power receiver There is an advantage.
  • the present invention is to control the detection signal transmitted through each of the transmission coil in the wireless power transmitter equipped with a plurality of transmission coils to be transmitted at the same time encrypted with a different code, thereby minimizing the recognition time for the wireless power receiver There is an advantage.
  • 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.
  • 4 to 5 are diagrams for explaining a method of recognizing a wireless power receiver by simultaneously transmitting a detection signal using different frequencies allocated to each transmission coil according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a structure of a multi-coil wireless power transmitter capable of transmitting a detection signal by using different frequencies allocated to transmission coils according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power receiver interworking with the wireless power transmitter according to FIG. 6.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a multi-coil wireless charging method in a multi-coil wireless power transmitter capable of transmitting a detection signal using different frequencies for each transmission coil according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a multi-coil wireless charging method in a wireless power receiver capable of receiving a detection signal transmitted using different frequencies for each transmission coil according to an embodiment of the present invention.
  • 10 to 11 are diagrams for explaining a method of recognizing a wireless power receiver by simultaneously transmitting a detection signal encrypted with different codes for each transmission coil according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power transmitter capable of transmitting a detection signal encrypted with different codes for each transmission coil according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power receiver interworking with the wireless power transmitter according to FIG. 12.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating a multi-coil wireless charging method in a multi-coil wireless power transmitter capable of transmitting an encrypted sensing signal by using different codes for respective transmission coils according to an embodiment of the present invention.
  • 15 is a flowchart illustrating a multi-coil wireless charging method in a wireless power receiver capable of receiving a detection signal transmitted using different codes for each transmission coil 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 primary sensing signal for detecting the presence of the wireless power receiver. If the control unit and the first signal strength indicator corresponding to the first detection signal is received from the wireless power receiver to control the simultaneous transmission using different frequencies pre-assigned for each transmission coil, the received first signal And a demodulator for transmitting a strength indicator and a predetermined transmission coil identifier for identifying a transmission coil from which the first signal strength indicator is received, to the controller, wherein the control unit transmits the transmission signal through the transmission coil from which the first signal strength indicator is received.
  • the second detection signal may be controlled to be sent.
  • 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 It may be used in a small electronic device such as a toothbrush, an electronic tag, a lighting device, a remote control, a fishing bobber, a wearable device such as a smart watch, but is not limited thereto. If the device is equipped with a wireless power receiver according to the present invention, the battery can be charged. It 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 an analog ping signal of a very short pulse, and detects 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 receives an unexpected packet, an outgoing desired packet for a predefined time, or a violation of a predetermined power transmission contract occurs. transfer contract violation), if the filling is completed, the transition to the selection step (210) (S207).
  • 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
  • 4 to 5 are diagrams for explaining a method of recognizing a wireless power receiver by simultaneously transmitting a detection signal using different frequencies allocated to each transmission coil 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 simultaneously transmitted using a specific frequency allocated to each transmission coil.
  • frequencies allocated to each of the first to third transmission coils 411, 412, and 413 may be f1, f2, and f3, and f1, f2, and f3 may have different values from each other. have.
  • the wireless power transmitter simultaneously transmits the detection signal 418 by using different frequencies assigned to the respective transmission coils in the primary detection signal transmission procedure 410. I can send it out.
  • 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 may select a transmission coil, that is, a frequency, to be used for power transmission based on the value of the signal strength indicator received in the second detection signal transmission procedure 420.
  • the wireless power transmitter may determine to use the f1 frequency-that is, the first transmitting coil 411-for wireless power transmission.
  • the larger the value of the signal strength indicator may mean that the strength of the power received by the receiver is greater.
  • the signal strength indicator may be determined based on the strength of the rectifier output power of the receiver, but is not limited thereto, and may be determined based on a DC / DC converter rear end of the receiver or battery output voltage.
  • the sensing signals 418 and 428 according to the embodiment of FIG. 4 may be digital ping signals defined in the WPC standard and the PMA standard.
  • the wireless power transmitter may be equipped with five transmitting coils 511 to 515, and the wireless power transmitter transmits during the first detection signal transmission procedure 510.
  • the sensing signal 518 may be simultaneously transmitted using different frequencies f1, f2, f3, f4, and f5 for each coil.
  • the wireless power transmitter may receive a signal strength indicator 517 corresponding to the detection signal transmitted by the first to third transmission coils 511, 512, and 513 from the wireless power receiver 501.
  • the wireless power transmitter transmits the first to third transmission coils 511, 512, and 513 in which the signal strength indicator 517 is received in the first detection signal transmission procedure in the second detection signal transmission procedure 520. Only through the transmission, the detection signal 528 may be transmitted, and the detection signals may not be transmitted to the remaining fourth to fifth transmission coils 514 and 515.
  • the wireless power receiver 501 may select a frequency corresponding to a detection signal having the highest strength among the detection signals received during the second detection signal transmission procedure 520. In this case, it is assumed that the selected frequency is f2. In this case, the wireless power receiver 501 may transmit only a signal strength indicator corresponding to the sensing signal received through the f2 frequency.
  • the wireless power transmitter performs the receiver identification procedure and the power transmission procedure using the transmission coil 512 received at the signal strength governor 527 (that is, the f2 frequency) during the second detection signal transmission procedure 520. Can be done.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a structure of a multi-coil wireless power transmitter capable of transmitting a detection signal by using different frequencies allocated to transmission coils according to an embodiment of the present invention.
  • the wireless power transmitter 600 includes a power converter 610, a power transmitter 620, a modulator 630, a demodulator 631, a controller 640, and a sense signal transmission timer ( 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 specific 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 amplifier 613 may adjust the intensity of the DC / DC converted power according to the control signal of the controller 640.
  • the controller 640 may receive the predetermined power control signal generated by the wireless power receiver through the demodulator 631, and may adjust the amplification factor of the amplifier 613 according to the received power control signal.
  • the power transmitter 620 may include a switch 621 (or a multiplexer), a carrier generator 622, and a transmission coil 623.
  • the carrier generator 622 may generate an AC power having an AC component inserted into an output DC power of the amplifier 613 received through the switch 621, and transmit the generated AC power to a corresponding transmission coil.
  • the frequency of the AC power delivered to each transmission coil may be different from each other.
  • the resonance frequency of each transmission coil may be set differently by using a predetermined frequency controller having a function of differently adjusting the LC resonance characteristics for each transmission coil.
  • the power transmitter 620 includes 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. Can be configured.
  • the controller 640 may control the switch 621 to simultaneously 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 through 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 is a predetermined transmission coil identifier for identifying which transmission coil was received from the demodulator 631 via the transmission coil during the first detection signal transmission procedure and the signal strength received through the transmission coil It can receive an indicator. Subsequently, in the second detection signal transmission procedure, the control unit 640 may control the switch 621 such that the detection signal may be transmitted only through the transmission coil (s) in which the signal strength indicator is received during the first detection signal transmission procedure. Can be. As another example, the control unit 640 transmits the second detection signal to the transmission coil receiving the signal strength indicator having the largest value when there are a plurality of transmission coils receiving the signal strength indicator during the first detection signal transmission procedure. In the procedure, the sensing signal may be determined to be a transmitting coil to transmit, and the switch 621 may be controlled according to the determination result.
  • the modulator 630 may modulate the control signal generated by the controller 640 and transmit the modulated control signal to the switch 621.
  • the modulation scheme for modulating the control signal may include a frequency shift keying (FSK) modulation scheme, a Manchester coding modulation scheme, a PSK (Phase Shift Keying) modulation scheme, a pulse width modulation scheme, and the like.
  • the demodulator 631 may demodulate the detected signal and transmit the demodulated signal to the controller 640.
  • the demodulated signal may include a signal control indicator, an error correction (EC) indicator for power control during wireless power transmission, an end of charge (EOC) indicator, an overvoltage / overcurrent / overheat indicator, and the like.
  • EC error correction
  • EOC end of charge
  • the present invention is not limited thereto, and may include various state information for identifying a state of the wireless power receiver.
  • the demodulator 631 may identify from which transmission coil the demodulated signal is received, and may provide the control unit 640 with a predetermined transmission coil identifier corresponding to the identified transmission coil.
  • the demodulator 631 may demodulate a signal received through the transmission coil 623 and transmit the demodulated signal to the controller 640.
  • the demodulated signal may include a signal strength indicator, but is not limited thereto, and the demodulated signal may include various state information of the wireless power receiver.
  • 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 transmit wireless power using the transmission coil 623 and may exchange various information with the wireless power receiver through the transmission coil 623.
  • the wireless power transmitter 600 may include a separate coil corresponding to each transmission coil 623, and may perform in-band communication with the wireless power receiver using the provided separate coil. Should be.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power receiver interworking with the wireless power transmitter according to FIG. 6.
  • the wireless power receiver 700 includes a receiving coil 710, a distribution switch 720, a frequency filter 730, a rectifier 740, a DC / DC converter 750, a load 760, power.
  • the sensing unit 770, the main controller 780, the modulator 790, and the demodulator 791 may be configured.
  • AC power received through the receiving coil 710 may be delivered to the frequency filter 730 through the distribution switch 720.
  • the frequency filter 730 may filter and transmit a plurality of different carrier frequencies to the rectifier 740.
  • the rectifier 740 may convert the filtered AC power into DC power and transmit the DC power to the DC / DC converter 750.
  • the DC / DC converter 750 may convert the strength of the rectifier output DC power into an intensity required by the load 760 and transmit the converted power to the load 760.
  • the power sensing unit 770 may measure the intensity of the output DC power of each of the first to nth rectifiers included in the rectifying unit 740 and provide the same to the main controller 780.
  • the main controller 780 identifies the rectifier whose measured rectifier output DC power is greater than or equal to a predetermined reference value, and modulates the modulator 790 to transmit a signal strength indicator using a carrier frequency corresponding to the identified rectifier. Can be controlled. That is, the main controller 780 may determine that a detection signal is received when the intensity of the rectifier output DC power is greater than or equal to a predetermined reference value. When the detection signal is received, the main signal unit 780 uses the carrier frequency used to transmit the detection signal. The modulator 790 may be controlled to transmit a signal strength indicator corresponding to the control signal.
  • the demodulator 791 may demodulate the output of the frequency filter 730 or the output of the rectifier 740 to identify whether a sensed signal is received, and to which carrier frequency the identified sensed signal is transmitted. Information may be provided to the main controller 780. In this case, the main controller 780 may control the signal strength indicator to be transmitted through the modulator 790 using the same frequency as the carrier frequency used to transmit the identified sensing signal.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a multi-coil wireless charging method in a multi-coil wireless power transmitter capable of transmitting a detection signal using different frequencies for each transmission coil according to an embodiment of the present invention.
  • the wireless power transmitter may simultaneously transmit the first sensing signal using different frequencies allocated to each of the N transmit coils (that is, carrier frequencies) (S801).
  • the wireless power transmitter may identify at least one frequency in which the signal strength indicator is received (S803), and transmit a second detection signal using only the identified at least one frequency (S805).
  • the wireless power transmitter may select a frequency having the highest intensity of power received by the wireless power receiver based on the signal strength indicator received in response to the second sensing signal (S807).
  • the number of signal strength indicators received through the transmitting coil in the wireless power transmitter according to the transmission of the second sensing signal may be plural.
  • the wireless power transmitter may use the transmission coil from which the largest signal strength indicator is received for power transmission to the corresponding wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter may transmit power by using a transmission coil corresponding to the selected frequency (S809).
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a multi-coil wireless charging method in a wireless power receiver capable of receiving a detection signal transmitted using different frequencies for each transmission coil according to an embodiment of the present invention.
  • the wireless power receiver distributes an AC signal received through a receiving coil and passes it through N frequency filters, and then, based on N rectifier output power values respectively connected to the N frequency filters, the first detection signal. Can identify at least one received frequency (S901).
  • the wireless power receiver may transmit a signal strength indicator corresponding to the first detection signal by using the identified at least one frequency (S903).
  • the wireless power receiver may select one frequency to receive power based on the strength of the second detection signal received through the frequency filter corresponding to the at least one frequency identified in step 901 (S905).
  • the wireless power receiver may transmit a signal strength indicator corresponding to the second detection signal by using the frequency selected in step 905 (S907).
  • the wireless power receiver may transfer the received power to the load using a frequency filter and a rectifier corresponding to the frequency selected in step 907 to perform charging.
  • 10 to 11 are diagrams for explaining a method of recognizing a wireless power receiver by simultaneously transmitting a detection signal encrypted with different codes for each transmission coil according to an embodiment of the present invention.
  • the wireless power transmitter may include three transmission coils 1011, 1012, and 1013.
  • three transmission coils will be referred to as a first transmission coil 1011, a second transmission coil 1022, and a second transmission coil 1022, respectively.
  • Each transmitting coil may overlap some regions with other transmitting coils, and the wireless power transmitter may transmit an analog ping signal for detecting whether a conductive object exists in the chargeable region through each transmitting coil.
  • the wireless power transmitter may be provided with a predetermined sensor for detecting whether an object exists in the chargeable area, and the presence of a conductive object may be detected based on a sensing result of the sensor.
  • the wireless power transmitter may define certain sensing signals 1018, 1028-for example, in the PMA standard and the WPC standard to identify whether the object is a wireless power receiver capable of wireless charging.
  • the digital ping signal may be encoded and / or modulated using a specific code assigned to each of the first to third transmission coils differently from each other, and then simultaneously transmitted.
  • the code used may be a code that does not have correlation between codes to minimize interference between encoded signals, and may be a code for easily distinguishing a signal at a receiving end, and an orthogonal code and a Walsh code may be used. But it is not limited thereto.
  • Orthogonal code or Walsh code may be used as the spreading code to obtain spreading gain.
  • the spread signal may also be encoded with a predetermined pseudo noise (PN) code for encryption.
  • PN pseudo noise
  • codes allocated to each of the first to third transmission coils 1011, 1012, and 1013 may be C1, C2, and C3, and C1, C2, and C3 may be orthogonal to each other. .
  • the wireless power transmitter encodes a sensing signal encoded using a different code assigned to each transmitting coil during the primary sensing signal transmitting procedure 1010. 1018) can be sent at the same time.
  • the wireless power transmitter generates a second sensed signal 1028 only for the transmitting coils 1011 and 1012 in which the signal strength indicator is received during the primary sensed signal transmitting procedure 1010. It can be controlled to be sent.
  • the wireless power transmitter may select a transmission coil, that is, a code, to use for power transmission based on the value of the signal strength indicator received in the second sensing signal transmission procedure 1020.
  • the first transmission coil 1011-of the signal strength indicators received in the second detection signal transmission procedure 1020 is C2 code-that is, the second transmission If greater than the value of the signal strength indicator received through the coil 1012-the wireless power transmitter controls the C1 code-that is, the first transmitting coil 1011-to be used for power transmission for the wireless power receiver. can do.
  • the larger the value of the signal strength indicator may mean that the strength of the power received by the receiver is greater.
  • the signal strength indicator may be determined based on the strength of the rectifier output power of the receiver, but is not limited thereto, and may be determined based on a DC / DC converter rear end of the receiver or battery output voltage.
  • the sensing signals 1018 and 1028 according to the embodiment of FIG. 10 may be digital ping signals defined in the WPC standard and the PMA standard.
  • the wireless power transmitter may include five transmitting coils 1111 to 1115, and the wireless power transmitter during the first detection signal transmitting procedure 1110. May simultaneously transmit the sensed signal 1118 encoded using different codes C1, C2, C3, C4, and C5 for each transmission coil.
  • the wireless power transmitter may receive a signal strength indicator 1117 corresponding to the detection signal transmitted by the first to fifth transmitting coils 1111 to 1115 from the wireless power receiver 1101.
  • the wireless power transmitter may transmit the first to third transmission coils 1111, 1112, and 1113 in which the signal strength indicator 1117 is received in the first detection signal transmission procedure in the second detection signal transmission procedure 1120. Only through the transmission, the detection signal 1128 may be transmitted, and the remaining fourth to fifth transmission coils 1114 and 1115 may be controlled to not transmit the detection signal.
  • the wireless power receiver 1101 may select a code corresponding to a detection signal having the highest strength among the detection signals received during the second detection signal transmission procedure 1120. In this case, it is assumed that the selected code is C2. In this case, the wireless power receiver 1101 may transmit only the signal strength indicator corresponding to the sensing signal encoded by the C2 code by encoding the C2 code.
  • the wireless power transmitter performs the receiver identification procedure and the power transmission procedure using the transmission coil 1112, that is, the C2 code, received by the signal strength governor 1127 during the second detection signal transmission procedure 1120. Can be done.
  • FIG. 12 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power transmitter capable of transmitting a detection signal encrypted with different codes for each transmission coil according to an embodiment of the present invention.
  • the wireless power transmitter 1200 may include a power converter 1210, a power transmitter 1220, a modulator 1230, a demodulator 1231, a controller 1240, and a detection signal transmission timer ( 1260). It should be noted that the configuration of the wireless power transmitter 1200 is not necessarily required, and may include more or fewer components.
  • the power converter 1210 may perform a function of converting the power into power of a predetermined intensity.
  • the power converter 1210 may include a DC / DC converter 1211, a power sensor 1212, and an amplifier 1213.
  • a DC / DC converter 1211
  • a power sensor 1212 may be further included in the power converter 1210.
  • an AC / DC converter (not shown) may be further included in the power converter 1210.
  • the DC / DC converter 1211 may perform a function of converting DC power supplied from the power supply 1250 into DC power having a specific intensity according to a control signal of the controller 1240.
  • the power sensor 1212 may measure the voltage / current of the DC-converted power and provide the same to the controller 1240.
  • the wireless power transmitter 600 may further include a temperature sensor (not shown) for measuring the internal temperature. In this case, when it is determined that the internal temperature rises above a predetermined reference value and is in an overheating state, the control unit 1240 cuts off the power supply from the power supply unit 1250 or controls the power conversion unit 1210 to the power transmission unit 1260. The intensity of the output power can be reduced.
  • the controller 1240 may adaptively block power supply from the power supply unit 1250 or block power from being supplied to the amplifier 1213 based on the voltage / current value measured by the power sensor 1212. To this end, one side of the power converter 1210 may further include a predetermined power cut-off circuit for cutting off the power supplied from the power supply unit 1250 or cutting off the power supplied to the amplifier 1213.
  • the amplifier 1213 may adjust the intensity of the DC / DC converted power according to the control signal of the controller 1240.
  • the controller 1240 may receive the predetermined power control signal generated by the wireless power receiver through the demodulator 1231, and adjust the amplification factor of the amplifier 1213 according to the received power control signal.
  • the power transmitter 1220 may include a switch 1221 (or a multiplexer), an encoder 1222, an operating frequency generator 1223, and a transmission coil 1223.
  • the encoder 1222 may generate a specific code and encode the code generated in the output DC power signal of the amplifier 1213 received through the switch 1221 and provide the encoded code to the operating frequency generator 1223.
  • codes allocated to the respective transmission coils may be different from each other.
  • the encoding unit 1222 may include N encoders that perform encoding with different codes.
  • the operating frequency generator 1223 may perform a function of loading a specific carrier frequency signal on the encoded signal to be used for power transmission.
  • the signal carrying the carrier frequency may be transmitted to the transmitting coil 1224 and transmitted wirelessly.
  • the controller 1240 may control the switch 1221 to simultaneously transmit the sensing signal through the first to nth transmitting coils 1224 during the first sensing signal transmitting procedure.
  • the control unit 1240 may identify the time when the detection signal is transmitted through the detection signal transmission timer 1260. When the detection signal transmission time arrives, the control unit 1240 controls the switch 1221 to detect the detection signal through the corresponding coil. Can be controlled to be sent.
  • control unit 1240 transmits a predetermined transmission coil identifier and a signal strength received through the corresponding transmission coil to identify which transmission coil has received the signal strength indicator from the demodulator 1231 during the first detection signal transmission procedure. It can receive an indicator. Subsequently, in the second sensing signal sending procedure, the control unit 1240 controls the switch 1221 so that the sensing signal may be sent only through the transmitting coil (s) in which the signal strength indicator is received during the first sensing signal sending procedure. Can be. As another example, when there are a plurality of transmitting coils receiving the signal strength indicator during the first detection signal transmission procedure, the controller 1240 transmits the second detection signal to the transmission coil in which the signal strength indicator having the largest value is received. In the procedure, the sensing signal may be determined to be a transmitting coil to transmit, and the switch 1221 may be controlled according to the determination result.
  • the modulator 1230 may modulate the control signal generated by the controller 1240 and transmit the modulated control signal to the switch 1221.
  • the modulation scheme for modulating the control signal may include a frequency shift keying (FSK) modulation scheme, a Manchester coding modulation scheme, a PSK (Phase Shift Keying) modulation scheme, a pulse width modulation scheme, and the like.
  • the demodulator 1231 may demodulate the detected signal and transmit the demodulated signal to the controller 1240.
  • the demodulated signal may include a signal control indicator, an error correction (EC) indicator for power control during wireless power transmission, an end of charge (EOC) indicator, an overvoltage / overcurrent / overheat indicator, and the like.
  • EC error correction
  • EOC end of charge
  • the present invention is not limited thereto, and may include various receiver state information for identifying a state of the wireless power receiver.
  • the demodulator 1231 may identify from which transmission coil the demodulated signal is received, and may provide the control unit 1240 with a predetermined transmission coil identifier corresponding to the identified transmission coil.
  • the demodulator 1231 may demodulate a signal received through the transmission coil 1223 and transmit the demodulated signal to the controller 1240.
  • the demodulated signal may include a signal strength indicator.
  • the wireless power transmitter 1200 may receive a signal strength indicator encoded with the same code as the code used for transmitting the sensed signal through the same transmit coil as the transmit coil used for transmitting the sensed signal.
  • the wireless power transmitter 1200 may not only transmit wireless power using the transmission coil 1224 but also exchange various information with the wireless power receiver through in-band communication.
  • the wireless power transmitter 1200 may include a separate coil corresponding to each transmission coil 1224, and may perform in-band communication with the wireless power receiver using the provided separate coil. Should be.
  • FIG. 13 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power receiver interworking with the wireless power transmitter according to FIG. 12.
  • the wireless power receiver 1300 may include a receiving coil 1310, an operating frequency filter 1320, a decoding unit 1330, a rectifier 1340, a DC / DC converter 1350, a load 1360,
  • the power sensing unit 1370, the main controller 1380, the modulator 1390, and the demodulator 1139 may be configured.
  • the AC power signal received through the receiving coil 1310 may be converted into a baseband after the operating frequency component is removed through the operating frequency filter 1320 and transmitted to the decoding unit 1330.
  • the decoding unit 1330 may include a plurality of first to nth decoders for decoding a signal encoded with a plurality of different codes.
  • the signal decoded by the decoder 1330 may be transferred to the rectifier 1340.
  • the rectifier 1340 may convert the decoded AC power into DC power and transmit the DC power to the DC / DC converter 1350.
  • the DC / DC converter 1350 may convert the strength of the rectifier output DC power into an intensity required by the load 1360 and transmit the converted power to the load 1360.
  • the power sensing unit 1370 may measure the intensity of the output DC power of each of the first to nth rectifiers included in the rectifying unit 1340 and provide the same to the main controller 1380.
  • the main controller 1380 may identify a rectifier whose measured rectifier output DC power is greater than or equal to a predetermined reference value, and control the modulator 1390 to transmit a signal strength indicator using a code corresponding to the identified rectifier. can do.
  • the main controller 1380 may determine that a detection signal has been received.
  • the modulator 1390 may be controlled to transmit a signal strength indicator corresponding to the control signal.
  • the demodulator 1391 may demodulate an output for each decoder of the decoder 1330 to identify whether a detection signal has been received, and main information on which code is encoded and transmitted. It may be provided to the unit (1380). In this case, the main controller 1380 may control the signal strength indicator to be transmitted through the modulator 790 using the same code as the code used to transmit the detected detection signal.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating a multi-coil wireless charging method in a multi-coil wireless power transmitter capable of transmitting an encrypted sensing signal by using different codes for respective transmission coils according to an embodiment of the present invention.
  • the wireless power transmitter may simultaneously transmit first sensing signals encoded with different codes allocated to each of the N transmitting coils through the N transmitting coils (S1401).
  • the wireless power transmitter may identify at least one transmit coil from which the signal strength indicator has been received and at least one code that was used to encode the primary sensed signal transmitted through the identified at least one transmit coil. (S1403).
  • the wireless power transmitter may transmit the encoded second sensing signal using only the identified at least one code (S1405).
  • the wireless power transmitter may select a code having the highest received power strength based on the received signal strength indicator in response to the second detection signal (S1407). That is, the wireless power transmitter may identify a transmission coil to be used for power transmission to the corresponding wireless power receiver based on the selected code.
  • the wireless power transmitter may encode a power signal using a selected code and then transmit power using a transmission coil corresponding to the selected code (S1409).
  • 15 is a flowchart illustrating a multi-coil wireless charging method in a wireless power receiver capable of receiving a detection signal transmitted using different codes for each transmission coil according to an embodiment of the present invention.
  • the wireless power receiver may obtain a baseband signal by passing an AC signal of a specific operating frequency band received through a receiving coil through an operating frequency filter.
  • the wireless power receiver may pass the obtained baseband signal through the first through n decoders to identify at least one decoder from which the first sensing signal is received (S1503).
  • the wireless power receiver may encode and transmit a signal strength indicator corresponding to the received primary sensing signal into at least one code corresponding to the identified decoder (S1505).
  • the wireless power receiver may select a code for power reception based on the strength of the second detection signal received through the at least one decoder identified in step 1503 (S1507).
  • the wireless power receiver may encode and transmit a signal strength indicator corresponding to the received second sensing signal with a selected code (S1509).
  • the wireless power receiver may receive power through a decoder corresponding to the selected code (S1511).
  • 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 power transmission technology, in particular, can be applied to a wireless power transmitter equipped with a plurality of transmission coils.

Landscapes

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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 제1차 감지 신호가 상기 송신 코일 별 미리 할당된 서로 다른 주파수를 이용하여 동시에 송출되도록 제어하는 제어부와 상기 제1차 감지 신호에 대응되는 제1 시그널 세기 지시자가 상기 무선 전력 수신기로부터 수신되면, 상기 수신된 제1 시그널 세기 지시자 및 상기 제1 시그널 세기 지시자가 수신된 송신 코일을 식별하기 위한 소정 송신 코일 식별자를 상기 제어부에 전달하는 복조부를 포함하되, 상기 제어부가 상기 제1 시그널 세기 지시자가 수신된 상기 송신 코일을 통해 제2차 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 고주파, Microwave, 레이저 등과 같은 전자파를 방사해서 전기에너지를 전송하는 방법도 시도되었다. 우리가 흔히 사용하는 전동칫솔이나 일부 무선면도기도 실상은 전자기유도 원리로 충전된다.
현재까지 무선을 이용한 에너지 전달 방식은 크게 자기 유도 방식, 자기 공진(Electromagnetic Resonance) 방식 및 단파장 무선 주파수를 이용한 RF 전송 방식 등으로 구분될 수 있다.
자기 유도 방식은 두 개의 코일을 서로 인접시킨 후 한 개의 코일에 전류를 흘려보내면 이 때 발생한 자속(MagneticFlux)이 다른 코일에 기전력을 일으키는 현상을 사용한 기술로서, 휴대폰과 같은 소형기기를 중심으로 빠르게 상용화가 진행되고 있다. 자기 유도 방식은 최대 수백 키로와트(kW)의 전력을 전송할 수 있고 효율도 높지만 최대 전송 거리가 1센티미터(cm) 이하이므로 일반적으로 충전기나 바닥에 인접시켜야 하는 단점이 있다.
자기 공진 방식은 전자기파나 전류 등을 활용하는 대신 전기장이나 자기장을 이용하는 특징이 있다. 자기 공진 방식은 전자파 문제의 영향을 거의 받지 않으므로 다른 전자 기기나 인체에 안전하다는 장점이 있다. 반면, 한정된 거리와 공간에서만 활용할 수 있으며 에너지 전달 효율이 다소 낮다는 단점이 있다.
단파장 무선 전력 전송 방식-간단히, RF 전송 방식-은 에너지가 라디오 파(RadioWave)형태로 직접 송수신될 수 있다는 점을 활용한 것이다. 이 기술은 렉테나(rectenna)를 이용하는 RF 방식의 무선 전력 전송 방식으로서, 렉테나는 안테나(antenna)와 정류기(rectifier)의 합성어로서 RF 전력을 직접 직류 전력으로 변환하는 소자를 의미한다. 즉, RF 방식은 AC 라디오파를 DC로 변환하여 사용하는 기술로서, 최근 효율이 향상되면서 상용화에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
무선 전력 전송 기술은 모바일 뿐만 아니라 IT, 철도, 가전 산업 등 산업 전반에 다양하게 활용될 수 있다.
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 발명의 또 다른 목적은 복수의 송신 코일이 탑재된 무선 전력 송신기에서 각각의 송신 코일을 통해 전송되는 감지 신호가 각각 서로 다른 주파수를 이용하여 동시에 송신되도록 제어함으로써, 무선 전력 수신기에 대한 인식 시간을 최소화하는 것이 가능한 멀티 코일 무선 충전 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 복수의 송신 코일이 탑재된 무선 전력 송신기에서 각각의 송신 코일을 통해 전송되는 감지 신호가 각각 서로 다른 코드로 암호화되어 동시에 송신되도록 제어함으로써, 무선 전력 수신기에 대한 인식 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 제1차 감지 신호가 상기 송신 코일 별 미리 할당된 서로 다른 주파수를 이용하여 동시에 송출되도록 제어하는 제어부와 상기 제1차 감지 신호에 대응되는 제1 시그널 세기 지시자가 상기 무선 전력 수신기로부터 수신되면, 상기 수신된 제1 시그널 세기 지시자 및 상기 제1 시그널 세기 지시자가 수신된 송신 코일을 식별하기 위한 소정 송신 코일 식별자를 상기 제어부에 전달하는 복조부를 포함하되, 상기 제어부가 상기 제1 시그널 세기 지시자가 수신된 상기 송신 코일을 통해 제2차 감지 신호가 송출되도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부가 상기 제2차 감지 신호에 대응되는 제2 시그널 세기 지시자가 수신된 송신 코일에 대응되는 주파수를 이용하여 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 주파수를 선택할 수 있다.
여기서, 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 변환부는상기 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 증폭기 중 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 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, 상기 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 제1차 감지 신호 또는 상기 제2차 감지 신호가 송출되도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 제1차 감지 신호 및 상기 제2차 감지 신호는 WPC 표준 또는 PMA 표준에 정의된 디지털 핑 신호일 수 있다.
본 발명의 다른 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 제1차 감지 신호가 상기 송신 코일 별 미리 할당된 코드로 인코딩되어 동시에 송출되도록 제어하는 제어부와 상기 제1차 감지 신호에 대응되는 제1 시그널 세기 지시자가 상기 무선 전력 수신기로부터 수신되면, 상기 수신된 제1 시그널 세기 지시자 및 상기 제1 시그널 세기 지시자가 수신된 송신 코일을 식별하기 위한 소정 송신 코일 식별자를 상기 제어부에 전달하는 복조부를 포함하되, 상기 제어부가 상기 제1 시그널 세기 지시자가 수신된 상기 송신 코일을 통해 제2차 감지 신호가 송출되도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부가 상기 제2차 감지 신호에 대응되는 제2 시그널 세기 지시자가 수신된 송신 코일에 대응되는 코드를 이용하여 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 코드를 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 증폭기 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전력 전송부는 상기 송신 코일 별 할당된 코드를 이용하여 상기 전력 변환부에 의해 변환된 전력 신호를 인코딩하는 인코딩부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 전력 전송부는 상기 전력 변환부에 의해 변환된 전력이 상기 적어도 2개 이상의 송신 코일 중 특정 송신 코일을 통해 전송되도록 제어하기 위한 스위치를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1차 감지 신호 및 상기 제2차 감지 신호는 WPC 표준 또는 PMA 표준에 정의된 디지털 핑 신호일 수 있다.
또한, 상기 코드는 직교 코드, 유사 잡음 코드 중 어느 하나가 사용될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 채널 구분 및 암호화와 복조화가 용이한 다른 코딩 방식이 사용될 수 있음을 주의해야 한다.
또한, 상기 제1차 감지 신호 및 상기 제2차 감지 신호가 상기 직교 코드로 확산된 후 상기 유사 잡음 코드로 암호화될 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기로부터 무선으로 전력을 수신하는 무선 전력 수신기는 수신 코일과 상기 수신 코일을 통해 수신된 신호로부터 제1 내지 제n 주파수를 필터링하는 주파수 필터와 상기 필터링된 신호에 기반하여 감지 신호가 수신된 주파수를 식별하는 주제어부를 포함하되, 상기 주제어부가 상기 식별된 주파수를 이용하여 상기 감지 신호에 대응되는 시그널 세기 지지자를 송출되도록 제어할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기로부터 무선으로 전력을 수신하는 무선 전력 수신기는 수신 코일과 상기 수신 코일을 통해 수신된 신호로부터 동작 주파수 성분이 제거되도록 주파수 필터링을 수행하는 동작 주파수 필터와 상기 주파수 필터링된 신호를 제1 내지 제n 코드를 이용하여 디코딩하는 디코딩부와 상기 디코딩된 신호에 기반하여 감지 신호가 수신된 코드를 식별하는 주제어부를 포함하되, 상기 주제어부가 상기 식별된 코드를 이용하여 상기 감지 신호에 대응되는 시그널 세기 지지자를 송출되도록 제어할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 복수의 송신 코일이 구비된 무선 전력 송신기에서 무선 전력 수신기에 무선 전력을 전송하는 방법은 상기 송신 코일 별 상이하게 할당된 주파수를 이용하여 상기 무선 전력 수신기의 존재를 감지하기 위한 제1차 감지 신호를 동시에 송출하는 단계와 상기 제1차 감지 신호에 대응되는 제1 시그널 세기 지시자가 수신된 송신 코일에 대응되는 적어도 하나의 주파수를 식별하는 단계와 상기 식별된 적어도 하나의 주파수를 이용하여 제2차 감지 신호를 송출하는 단계와 상기 제2차 감지 신호에 대응하여 수신된 제2 시그널 세기 지시자에 기반하여 전력을 전송에 사용할 주파수를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 복수의 송신 코일이 구비된 무선 전력 송신기에서 무선 전력 수신기에 무선 전력을 전송하는 방법은 상기 송신 코일 별 상이하게 할당된 코드를 이용하여 인코딩된 제1차 감지 신호를 상기 복수의 송신 코일을 통해 동시에 송출하는 단계와 상기 제1차 감지 신호에 대응되는 제1 시그널 세기 지시자가 수신된 송신 코일에 대응되는 적어도 하나의 코드를 식별하는 단계와 상기 식별된 적어도 하나의 코드를 이용하여 제2차 감지 신호를 송출하는 단계와 상기 제2차 감지 신호에 대응하여 수신된 제2 시그널 세기 지시자에 기반하여 전력을 전송에 사용할 코드를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기로부터 무선으로 전력을 수신하는 무선 전력 수신기에서 무선 전력을 수신하는 방법은 수신 코일을 통해 수신된 AC 신호를 N개의 주파수 필터를 이용하여 제1차 감지 신호가 수신된 적어도 하나의 주파수를 식별하는 단계와 상기 식별된 적어도 하나의 주파수를 이용하여 상기 제1차 감지 신호에 대응되는 제1 시그널 세기 지시자를 송출하는 단계와 상기 식별된 적어도 하나의 주파수에 대응되는 상기 주파수 필터를 통해 수신되는 제2차 감지 신호의 세기에 기반하여 전력 수신에 사용할 주파수를 선택하는 단계와 상기 선택된 주파수를 이용하여 상기 제2차 감지 신호에 대응되는 제2 시그널 세기 지시자를 송출하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기로부터 무선으로 전력을 수신하는 무선 전력 수신기에서 무선 전력을 수신하는 방법은 N개의 디코더의 출력 값에 기반하여 제1차 감지 신호가 수신된 적어도 하나의 코드를 식별하는 단계와 상기 식별된 적어도 하나의 코드를 이용하여 상기 제1차 감지 신호에 대응되는 제1 시그널 세기 지시자를 송출하는 단계와 상기 식별된 적어도 하나의 코드에 대응되는 상기 디코더를 통해 수신되는 제2차 감지 신호의 세기에 기반하여 전력 수신에 사용할 코드를 선택하는 단계와 상기 선택된 코드를 이용하여 상기 제2차 감지 신호에 대응되는 제2 시그널 세기 지시자를 송출하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예는 상기 무선 전력 전송 방법들 및 상기 무선 전력 수신 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 코일이 탑재된 무선 전력 송신기에서 각각의 송신 코일을 통해 전송되는 감지 신호가 각각 서로 다른 주파수를 이용하여 동시에 송신되도록 제어함으로써, 무선 전력 수신기에 대한 인식 시간을 최소화하는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 복수의 송신 코일이 탑재된 무선 전력 송신기에서 각각의 송신 코일을 통해 전송되는 감지 신호가 각각 서로 다른 코드로 암호화되어 동시에 송신되도록 제어함으로써, 무선 전력 수신기에 대한 인식 시간을 최소화하는 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.
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 4 내지 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 코일 별 할당된 서로 다른 주파수를 이용하여 감지 신호를 동시에 송출하여 무선 전력 수신기를 인식하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 코일 별 할당된 서로 다른 주파수를 이용하여 감지 신호를 송출하는 것이 가능한 멀티 코일 무선 전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 7은 상기 도 6에 따른 무선 전력 송신기와 연동되는 무선 전력 수신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 코일 별 서로 다른 주파수를 이용하여 감지 신호를 송출하는 것이 가능한 멀티 코일 무선 전력 송신기에서의 멀티 코일 무선 충전 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 코일 별 서로 다른 주파수를 이용하여 송출된 감지 신호를 수신하는 것이 가능한 무선 전력 수신기에서의 멀티 코일 무선 충전 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 10 내지 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 코일 별 서로 다른 코드로 암호화된 감지 신호를 동시에 송출하여 무선 전력 수신기를 인식하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 코일 별 서로 다른 코드로 암호화된 감지 신호를 송출하는 것이 가능한 무선 전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 13은 상기 도 12에 따른 무선 전력 송신기와 연동되는 무선 전력 수신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 코일 별 서로 다른 코드를 이용하여 암호화된 감지 신호를 송출하는 것이 가능한 멀티 코일 무선 전력 송신기에서의 멀티 코일 무선 충전 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 코일 별 서로 다른 코드를 이용하여 송출된 감지 신호를 수신하는 것이 가능한 무선 전력 수신기에서의 멀티 코일 무선 충전 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
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 제1차 감지 신호가 상기 송신 코일 별 미리 할당된 서로 다른 주파수를 이용하여 동시에 송출되도록 제어하는 제어부와 상기 제1차 감지 신호에 대응되는 제1 시그널 세기 지시자가 상기 무선 전력 수신기로부터 수신되면, 상기 수신된 제1 시그널 세기 지시자 및 상기 제1 시그널 세기 지시자가 수신된 송신 코일을 식별하기 위한 소정 송신 코일 식별자를 상기 제어부에 전달하는 복조부를 포함하되, 상기 제어부가 상기 제1 시그널 세기 지시자가 수신된 상기 송신 코일을 통해 제2차 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 웨어러블 디바이스 등의 소형 전자 기기 등에 사용될 수 있으나, 이에 국한되지는 아니하며 본 발명에 따른 무선 전력 수신 수단이 장착되어 배터리 충전이 가능한 기기라면 족하다.
도 1은 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 아날로그 핑(Analog Ping) 신호를 전송하며, 송신 코일의 전류 변화에 기반하여 인터페이스 표면의 활성 영역(Active Area)에 물체가 존재하는지를 감지할 수 있다.
핑 단계(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 4 내지 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 코일 별 할당된 서로 다른 주파수를 이용하여 감지 신호를 동시에 송출하여 무선 전력 수신기를 인식하는 방법을 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 송신 코일 별 할당된 특정 주파수를 이용하여 동시에 송출할 수 있다.
일 예로, 도 4를 참조하면, 제1 내지 제3 송신 코일(411, 412, 413) 각각에 할당된 주파수는 f1, f2, f3일 수 있으며, f1, f2 및 f3는 서로 상이한 값을 가질 수 있다.
특히, 본 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 상기 도 4에 도시된 바와 같이, 1차 감지 신호 송출 절차(410)에서는 각각의 송신 코일에 할당된 서로 다른 주파수를 이용하여 동시에 감지 신호(418)를 송출할 수 있다.
연이어, 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. 이때, 무선 전력 송신기는 제2차 감지 신호 송출 절차(420)에서 수신된 시그널 세기 지시자의 값에 기반하여 전력 전송을 위해 사용할 송신 코일-즉, 주파수-을 선택할 수 있다.
만약, 제2차 감지 신호 송출 절차(420)에서 수신된 시그널 세기 지시자 중 f1 주파수-즉, 제1 송신 코일(411)-를 통해 수신된 시그널 세기 지시자의 값이 f2 주파수-즉, 제2 송신 코일(412)를 통해 수신된 시그널 세기 지시자의 값에 비해 큰 값인 경우, 무선 전력 송신기는 f1 주파수-즉, 제1 송신 코일(411)-를 무선 전력 전송에 사용하도록 결정할 수 있다. 여기서, 시그널 세기 지시자의 값이 클수록 수신단에서 수신되는 전력의 세기가 큰 것을 의미할 수 있다. 일 예로, 시그널 세기 지시자는 수신단의 정류기 출력 전력의 세기에 기반하여 결정될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 수신단의 DC/DC 컨버터 후단 또는 배터리 출력 전압 등에 기반하여 결정될 수도 있다.
상기 도 4의 실시에에 따른 감지 신호(418, 428)는 WPC 표준 및 PMA 표준에 정의된 디지털 핑 신호일 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 5개의 송신 코일(511 내지 515)이 장착될 수 있으며, 제1차 감지 신호 송출 절차(510) 동안 무선 전력 송신기는 송신 코일 별 서로 다른 주파수(f1, f2, f3, f4, f5)를 이용하여 감지 신호(518)를 동시에 송출할 수 있다. 이때, 무선 전력 송신기는 제1 내지 제3 송신 코일(511, 512, 513)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 내지 제3 송신 코일(511, 512, 513)을 통해서만, 감지 신호(528)를 송출하고, 나머지 제4 내지 제5 송신 코일(514, 515)에는 감지 신호가 송출되지 않도록 제어할 수 있다.
무선 전력 수신기(501)는 제2차 감지 신호 송출 절차(520) 동안 수신된 감지 신호 중 세기가 가장 높은 감지 신호에 대응되는 주파수를 선택할 수 있다. 이때, 선택된 주파수가 f2인 것으로 가정한다. 이 경우, 무선 전력 수신기(501)는 f2 주파수를 통해 수신된 감지 신호에 대응되는 시그널 세기 지시자만을 송출할 수 있다.
이 후, 무선 전력 송신기는 제2차 감지 신호 송출 절차(520) 동안 시그널 세기 지사자(527)가 수신된 송신 코일(512)-즉, f2 주파수-을 이용하여 수신기 식별 절차 및 전력 전송 절차를 수행할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 코일 별 할당된 서로 다른 주파수를 이용하여 감지 신호를 송출하는 것이 가능한 멀티 코일 무선 전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 6을 참조하면 무선 전력 송신기(600)는 크게, 전력 변환부(610), 전력 전송부(620), 변조부(630), 복조부(631), 제어부(640), 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 특정 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.
증폭기(613)는 DC/DC 변환된 전력의 세기를 제어부(640)의 제어 신호에 따라 조정할 수 있다. 일 예로, 제어부(640)는 복조부(631)를 통해 무선 전력 수신기에 의해 생성된 소정 전력 제어 신호에 수신할 수 있으며, 수신된 전력 제어 신호에 따라 증폭기(613)의 증폭률을 조정할 수 있다.
전력 전송부(620)는 스위치(621)(또는 멀티플렉서), 반송파 생성기(622), 송신 코일(623)을 포함하여 구성될 수 있다.
반송파 생성기(622)는 스위치(621)를 통해 전달 받은 증폭기(613)의 출력 DC 전력에 특정 주파수를 갖는 AC 성분이 삽입된 AC 전력을 생성하여 해당 송신 코일에 전송하는 기능을 수행할 수 있다. 이때, 각각의 송신 코일에 전달되는 AC 전력의 주파수는 서로 상이할 수 있다. 본 발명의 다른 일 실시예는 LC 공진 특성을 송신 코일마다 상이하게 조절하는 기능이 구비된 소정 주파수 제어기를 이용하여 각각의 송신 코일 별 공진주파수를 상이하게 설정할 수도 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 전력 전송부(620)는 증폭기(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 동시에 감지 신호가 송출될 수 있도록 스위치(621)를 제어할 수 있다. 이때, 제어부(640)는 감지 신호가 전송될 시점을 감지 신호 전송 타이머(660)를 통해 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 복조부(631)로부터 어느 송신 코일을 통해 시그널 세기 지시자가 수신되었는지를 식별하기 위한 소정 송신 코일 식별자 및 해당 송신 코일을 통해 수신된 시그널 세기 지시자를 수신할 수 있다. 연이어, 제2차 감지 신호 송출 절차에서 제어부(640)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 시그널 세기 지시자가 수신된 송신 코일(들)을 통해서만 감지 신호가 송출될 수 있도록 스위치(621)를 제어할 수 있다. 다른 일 예로, 제어부(640)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 시그널 세기 지시자가 수신된 송신 코일이 복수개인 경우, 가장 큰 값을 갖는 시그널 세기 지시자가 수신된 송신 코일을 제2차 감지 신호 송출 절차에서 감지 신호를 송출할 송신 코일로 결정하고, 결정 결과에 따라 스위치(621)를 제어할 수 있다.
변조부(630)는 제어부(640)에 의해 생성된 제어 신호를 변조하여 스위치(621)에 전달할 수 있다. 여기서, 제어 신호를 변조하기 위한 변조 방식은 FSK(Frequency Shift Keying) 변조 방식, 맨체스터 코딩(Manchester Coding) 변조 방식, PSK(Phase Shift Keying) 변조 방식 및 펄스 폭 변조 방식 등을 포함할 수 있다.
복조부(631)는 송신 코일을 통해 수신되는 신호가 감지되면, 감지된 신호를 복조하여 제어부(640)에 전송할 수 있다. 여기서, 복조된 신호에는 시그널 제어 지시자, 무선 전력 전송 중 전력 제어를 위한 오류 정정(EC:Error Correction) 지시자, 충전 완료(EOC: End Of Charge) 지시자, 과전압/과전류/과열 지시자 등이 포함될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 전력 수신기의 상태를 식별하기 위한 각종 상태 정보가 포함될 수 있다.
또한, 복조부(631)는 복조된 신호가 어느 송신 코일로부터 수신된 신호인지를 식별할 수 있으며, 식별된 송신 코일에 상응하는 소정 송신 코일 식별자를 제어부(640)에 제공할 수도 있다.
또한, 복조부(631)는 송신 코일(623)을 통해 수신된 신호를 복조하여 제어부(640)에 전달할 수 있다. 일 예로, 복조된 신호는 시그널 세기 지시자를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 복조 신호는 무선 전력 수신기의 각종 상태 정보를 포함할 수 있다.
일 예로, 무선 전력 송신기(600)는 무선 전력 전송에 사용되는 동일한 주파수를 이용하여 무선 전력 수신기와 통신을 수행하는 인밴드(In-Band) 통신을 통해 상기 시그널 세기 지시자를 획득할 수 있다.
또한, 무선 전력 송신기(600)는 송신 코일(623)을 이용하여 무선 전력을 송출할 수 있을 뿐만 아니라 송신 코일(623)을 통해 무선 전력 수신기와 각종 정보를 교환할 수 있다. 다른 일 예로, 무선 전력 송신기(600)는 각각의 송신 코일(623)에 대응되는 별도의 코일을 구비하고, 구비된 별도의 코일을 이용하여 무선 전력 수신기와 인밴드 통신을 수행할 수도 있음을 주의해야 한다.
도 7은 상기 도 6에 따른 무선 전력 송신기와 연동되는 무선 전력 수신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 7을 참조하면, 무선 전력 수신기(700)는 수신 코일(710), 분배 스위치(720), 주파수 필터(730), 정류부(740), DC/DC 컨버터(750), 부하(760), 전력 센싱부(770), 주제어부(780), 변조부(790) 및 복조부(791)를 포함하여 구성될 수 있다.
수신 코일(710)을 통해 수신된 AC 전력은 분배 스위치(720)을 통해 주파수 필터(730)에 전달될 수 있다. 이때, 주파수 필터(730)는 복수의 서로 다른 반송 주파수를 필터링하여 정류부(740)에 전달할 수 있다. 정류부(740)는 필터링된 AC 전력을 DC 전력으로 변환하여 DC/DC 컨버터(750)에 전송할 수 있다. DC/DC 컨버터(750)는 정류기 출력 DC 전력의 세기를 부하(760)에 요구되는 세기로 변환하여 부하(760)에 전달할 수 있다.
전력 센싱부(770)는 정류부(740)에 포함된 제1 내지 제n 정류기 각각의 출력 DC 전력의 세기를 측정하고, 이를 주제어부(780)에 제공할 수 있다.
일 예로, 주제어부(780)는 측정된 정류기 출력 DC 전력의 세기가 소정 기준치 이상인 정류기를 식별하고 식별된 정류기에 대응되는 반송 주파수를 이용하여 시그널 세기 지시자가 송출될 수 있도록 변조부(790)를 제어할 수 있다. 즉, 주제어부(780)는 정류기 출력 DC 전력의 세기가 소정 기준치 이상인 경우, 감지 신호가 수신된 것으로 판단할 수 있으며, 감지 신호 수신 시, 해당 감지 신호 전송에 사용된 반송 주파수를 이용하여 감지 신호에 대응되는 시그널 세기 지시자가 전송될 수 있도록 변조부(790)를 제어할 수 있다.
다른 일 예로, 복조부(791)는 주파수 필터(730)의 출력 또는 정류부(740) 출력을 복조하여 감지 신호의 수신 여부를 식별할 수 있으며, 식별된 감지 신호가 어느 반송 주파수로 전송되었는지에 대한 정보를 주제어부(780)에 제공할 수 있다. 이때, 주제어부(780)는 식별된 감지 신호 전송에 사용된 반송 주파수와 동일한 주파수를 이용하여 시그널 세기 지시자가 변조부(790)를 통해 전송될 수 있도록 제어할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 코일 별 서로 다른 주파수를 이용하여 감지 신호를 송출하는 것이 가능한 멀티 코일 무선 전력 송신기에서의 멀티 코일 무선 충전 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 8을 참조하면, 무선 전력 송신기는 구비된 N개의 송신 코일 각각에 할당된 서로 다른 주파수-즉, 반송 주파수-를 이용하여 동시에 제1차 감지 신호를 송출할 수 있다(S801).
무선 전력 송신기는 시그널 세기 지시자가 수신된 적어도 하나의 주파수를 식별하고(S803), 식별된 적어도 하나의 주파수만을 이용하여 제2차 감지 신호를 송출할 수 있다(S805).
무선 전력 송신기는 제2 감지 신호에 대응하여 수신된 시그널 세기 지시자에 기반하여 무선 전력 수신기에서 수신된 전력의 세기가 가장 높은 주파수를 선택할 수 있다(S807). 일 예로, 제2 감지 신호 전송에 따라 무선 전력 송신기에서 송신 코일을 통해 수신되는 시그널 세기 지시자의 개수는 복수일 수 있다. 이 경우, 무선 전력 송신기는 가장 큰 시그널 세기 지시자가 수신된 송신 코일을 해당 무선 전력 수신기로의 전력 전송을 위해 사용할 수 있다.
이 후, 무선 전력 송신기는 선택된 주파수에 대응되는 송신 코일을 이용하여 전력을 전송을 수행할 수 있다(S809).
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 코일 별 서로 다른 주파수를 이용하여 송출된 감지 신호를 수신하는 것이 가능한 무선 전력 수신기에서의 멀티 코일 무선 충전 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 9를 참조하면, 무선 전력 수신기는 수신 코일을 통해 수신된 AC 신호를 분배하여 N개의 주파수 필터에 통과시킨 후 N개의 주파수 필터에 각각 연결된 N개의 정류기 출력 전력 값에 기반하여 제1차 감지 신호가 수신된 적어도 하나의 주파수를 식별할 수 있다(S901).
무선 전력 수신기는 식별된 적어도 하나의 주파수를 이용하여 제1차 감지 신호에 대응되는 시그널 세기 지시자를 송출할 수 있다(S903).
무선 전력 수신기는 상기 901 단계에서 식별된 적어도 하나의 주파수에 대응되는 주파수 필터를 통해 수신된 제2차 감지 신호의 세기에 기반하여 전력을 수신에 사용할 하나의 주파수를 선택할 수 있다(S905).
무선 전력 수신기는 상기 905 단계에서 선택된 주파수를 이용하여 제2차 감지 신호에 대응되는 시그널 세기 지시자를 송출할 수 있다(S907).
이 후, 무선 전력 수신기는 상기 907 단계에서 선택된 주파수에 대응되는 주파수 필터 및 정류기를 이용하여 수신된 전력을 부하에 전달하여 충전을 수행할 수 있다(S909).
도 10 내지 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 코일 별 서로 다른 코드로 암호화된 감지 신호를 동시에 송출하여 무선 전력 수신기를 인식하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, 무선 전력 송신기는 3개의 송신 코일(1011, 1012, 1013)을 포함하여 구성될 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해, 3개의 송신 코일을 각각 제1 송신 코일(1011), 제2 송신 코일(1022) 및 제2 송신 코일(1022)이라 명하기로 한다.
각각의 송신 코일은 일부 영역이 다른 송신 코일과 서로 중첩될 수 있으며, 무선 전력 송신기는 각각의 송신 코일을 통해 충전 가능 영역에 전도성 물체가 존재하는지를 감지하기 위한 아날로그 핑 신호를 전송할 수 있다.
다른 일 예로, 무선 전력 송신기에 충전 가능 영역에 물체가 존재하는지를 감지하기 위한 소정 감지 센서가 구비될 수 있으며, 감지 센서의 센싱 결과에 기반하여 전도성 물체의 존재가 감지할 수 있다.
만약, 전도성 물체의 존재가 감지된 경우, 무선 전력 송신기는 해당 물체가 무선 충전이 가능한 무선 전력 수신기인지를 식별하기 위한 소정 감지 신호(1018, 1028)-예를 들면, PMA 표준 및 WPC 표준에 정의된 디지털 핑 신호일 수 있음-를 상기 제1 내지 제3 송신 코일 각각에 서로 상이하게 할당된 특정 코드를 이용하여 인코딩 및(또는) 변조한 후 동시에 송출할 수 있다.
여기서, 사용되는 코드는 코드간에 상관성이 없어서 인코딩된 신호들 사이의 간섭을 최소화시키고, 수신단에서의 신호 구분이 용이한 코드일 수 있으며, 직교 코드(Orthogonal code), 왈쉬 코드(Walsh Code)가 사용될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
직교 코드 또는 왈쉬 코드는 확산 이득을 획득하기 위한 확산 코드로 사용될 수도 있다. 또한, 확산된 신호는 암호화를 위한 소정 PN(Pseudo Noise) 코드로 인코딩될 수도 있다.
일 예로, 도 10를 참조하면, 제1 내지 제3 송신 코일(1011, 1012, 1013) 각각에 할당된 코드는 C1, C2, C3일 수 있으며, C1, C2 및 C3는 서로 직교성을 가질 수 있다.
특히, 본 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 상기 도 10에 도시된 바와 같이, 1차 감지 신호 송출 절차(1010) 동안 각각의 송신 코일에 대응하여 할당된 서로 다른 코드를 이용하여 인코딩된 감지 신호(1018)를 동시에 송출할 수 있다.
연이어, 무선 전력 송신기는 2차 감지 신호 송출 절차(1020)에서는 1차 감지 신호 송출 절차(1010) 동안 시그널 세기 지시자가 수신된 송신 코일(1011, 1012)에 대해서만 제2차 감지 신호(1028)가 송출되도록 제어할 수 있다.
이때, 무선 전력 송신기는 제2차 감지 신호 송출 절차(1020)에서 수신된 시그널 세기 지시자의 값에 기반하여 전력 전송을 위해 사용할 송신 코일-즉, 코드-을 선택할 수 있다.
만약, 제2차 감지 신호 송출 절차(1020)에서 수신된 시그널 세기 지시자 중 C1 코드-즉, 제1 송신 코일(1011)-를 통해 수신된 시그널 세기 지시자의 값이 C2 코드-즉, 제2 송신 코일(1012)-를 통해 수신된 시그널 세기 지시자의 값에 비해 큰 값인 경우, 무선 전력 송신기는 해당 무선 전력 수신기를 위한 전력 전송에 C1 코드-즉, 제1 송신 코일(1011)-가 사용되도록 제어할 수 있다. 여기서, 시그널 세기 지시자의 값이 클수록 수신단에서 수신되는 전력의 세기가 큰 것을 의미할 수 있다.
일 예로, 시그널 세기 지시자는 수신단의 정류기 출력 전력의 세기에 기반하여 결정될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 수신단의 DC/DC 컨버터 후단 또는 배터리 출력 전압 등에 기반하여 결정될 수도 있다.
상기 도 10의 실시에에 따른 감지 신호(1018, 1028)는 WPC 표준 및 PMA 표준에 정의된 디지털 핑 신호일 수 있다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 5개의 송신 코일(1111 내지 1115)이 포함하여 구성될 수 있으며, 제1차 감지 신호 송출 절차(1110) 동안 무선 전력 송신기는 송신 코일 별 서로 다른 코드(C1, C2, C3, C4, C5)를 이용하여 인코딩된 감지 신호(1118)를 동시에 송출할 수 있다. 이때, 무선 전력 송신기는 제1 내지 제5 송신 코일(1111 내지 1115)에 의해 송출된 감지 신호에 대응되는 시그널 세기 지시자(1117)를 무선 전력 수신기(1101)로부터 수신할 수 있다.
이 경우, 무선 전력 송신기는 제2차 감지 신호 송출 절차(1120)에서 상기 제1차 감지 신호 송출 절차에서 시그널 세기 지시자(1117)가 수신된 제1 내지 제3 송신 코일(1111, 1112, 1113)을 통해서만, 감지 신호(1128)를 송출하고, 나머지 제4 내지 제5 송신 코일(1114, 1115)에서는 감지 신호가 송출되지 않도록 제어할 수 있다.
무선 전력 수신기(1101)는 제2차 감지 신호 송출 절차(1120) 동안 수신된 감지 신호 중 세기가 가장 높은 감지 신호에 대응되는 코드를 선택할 수 있다. 이때, 선택된 코드가 C2인 것으로 가정한다. 이 경우, 무선 전력 수신기(1101)는 C2 코드로 인코딩된 감지 신호에 대응되는 시그널 세기 지시자만을 C2 코드로 인코딩하여 송출할 수 있다.
이 후, 무선 전력 송신기는 제2차 감지 신호 송출 절차(1120) 동안 시그널 세기 지사자(1127)가 수신된 송신 코일(1112)-즉, C2 코드-을 이용하여 수신기 식별 절차 및 전력 전송 절차를 수행할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 코일 별 서로 다른 코드로 암호화된 감지 신호를 송출하는 것이 가능한 무선 전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 12를 참조하면 무선 전력 송신기(1200)는 크게, 전력 변환부(1210), 전력 전송부(1220), 변조부(1230), 복조부(1231), 제어부(1240), 감지 신호 전송 타이머(1260)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기한 무선 전력 송신기(1200)의 구성은 반드시 필수적인 구성은 아니어서, 그보다 많거나 적은 구성 요소를 포함하여 구성될 수도 있음을 주의해야 한다.
도 12에 도시된 바와 같이, 전력 변환부(1210)는 전원부(1250)로부터 전원이 공급되면, 이를 소정 세기의 전력으로 변환하는 기능을 수행할 수 있다.
이를 위해, 전력 변환부(1210)는 DC/DC 변환부(1211), 전력 센서(1212) 및 증폭기(1213)를 포함하여 구성될 수 있다. 다른 일 예로, 전원부(1250)로부터 공급되는 전력인 AC 전력인 경우, 전력 변환부(1210)에 AC/DC 변환부(미도시)가 더 포함될 수도 있다.
DC/DC 변환부(1211)는 전원부(1250)로부터 공급된 DC 전력을 제어부(1240)의 제어 신호에 따라 특정 세기의 DC 전력으로 변환하는 기능을 수행할 수 있다.
전력 센서(1212)는 DC 변환된 전력의 전압/전류 등을 측정하여 제어부(1240)에 제공할 수 있다. 다른 일 예로, 무선 전력 송신기(600)는 내부 온도를 측정하기 위한 온도 센서(미도시)를 더 포함할 수도 있다. 이 경우, 제어부(1240)는 내부 온도가 소정 기준치 이상으로 올라가 과열 상태인 것으로 판단되면, 전원부(1250)로부터의 전력 공급을 차단하거나 전력 변환부(1210)을 제어하여 전력 전송부(1260)에 의해 출력되는 전력의 세기를 감소시킬 수 있다.
제어부(1240)는 전력 센서(1212)에 의해 측정된 전압/전류 값에 기반하여 적응적으로 전원부(1250)로부터의 전원 공급을 차단하거나, 증폭기(1213)에 전력이 공급되는 것을 차단할 수도 있다. 이를 위해, 전력 변환부(1210)의 일측에는 전원부(1250)로부터 공급되는 전원을 차단하거나, 증폭기(1213)에 공급되는 전력을 차단하기 위한 소정 전력 차단 회로가 가 더 구비될 수도 있다.
증폭기(1213)는 DC/DC 변환된 전력의 세기를 제어부(1240)의 제어 신호에 따라 조정할 수 있다. 일 예로, 제어부(1240)는 무선 전력 수신기에 의해 생성된 소정 전력 제어 신호에 복조부(1231)를 통해 수신할 수 있으며, 수신된 전력 제어 신호에 따라 증폭기(1213)의 증폭률을 조정할 수 있다.
전력 전송부(1220)는 스위치(1221)(또는 멀티플렉서), 인코딩부(1222), 동작 주파수 생성기(1223), 송신 코일(1223)을 포함하여 구성될 수 있다.
인코딩부(1222)는 특정 코드를 생성 후 스위치(1221)를 통해 전달 받은 증폭기(1213)의 출력 DC 전력 신호에 생성된 코드를 인코딩한 후 동작 주파수 생성기(1223)에 제공할 수 있다. 이때, 각각의 송신 코일에 대응하여 할당되는 코드는 서로 상이할 수 있다. 도 12에 도시된 바와 같이, 인코딩부(1222)는 서로 다른 코드로 인코딩을 수행하는 N개의 인코더를 포함하여 구성될 수 있다.
동작 주파수 생성기(1223)는 전력 전송을 위해 사용될 특정 반송 주파수 신호를 인코딩된 신호에 싣는 기능을 수행할 수 있다. 반송 주파수가 실려진 신호는 송신 코일(1224)에 전달되어 무선으로 송출될 수 있다.
제어부(1240)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 제1 내지 제n 송신 코일(1224)을 통해 동시에 감지 신호가 송출될 수 있도록 스위치(1221)를 제어할 수 있다. 이때, 제어부(1240)는 감지 신호가 전송될 시점을 감지 신호 전송 타이머(1260)를 통해 식별할 수 있으며, 감지 신호 전송 시점이 도래하면, 스위치(1221)를 제어하여 해당 코일을 통해 감지 신호가 송출될 수 있도록 제어할 수 있다.
또한, 제어부(1240)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 복조부(1231)로부터 어느 송신 코일을 통해 시그널 세기 지시자가 수신되었는지를 식별하기 위한 소정 송신 코일 식별자 및 해당 송신 코일을 통해 수신된 시그널 세기 지시자를 수신할 수 있다. 연이어, 제2차 감지 신호 송출 절차에서 제어부(1240)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 시그널 세기 지시자가 수신된 송신 코일(들)을 통해서만 감지 신호가 송출될 수 있도록 스위치(1221)를 제어할 수 있다. 다른 일 예로, 제어부(1240)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 시그널 세기 지시자가 수신된 송신 코일이 복수개인 경우, 가장 큰 값을 갖는 시그널 세기 지시자가 수신된 송신 코일을 제2차 감지 신호 송출 절차에서 감지 신호를 송출할 송신 코일로 결정하고, 결정 결과에 따라 스위치(1221)를 제어할 수 있다.
변조부(1230)는 제어부(1240)에 의해 생성된 제어 신호를 변조하여 스위치(1221)에 전달할 수 있다. 여기서, 제어 신호를 변조하기 위한 변조 방식은 FSK(Frequency Shift Keying) 변조 방식, 맨체스터 코딩(Manchester Coding) 변조 방식, PSK(Phase Shift Keying) 변조 방식 및 펄스 폭 변조 방식 등을 포함할 수 있다.
복조부(1231)는 송신 코일을 통해 수신되는 신호가 감지되면, 감지된 신호를 복조하여 제어부(1240)에 전송할 수 있다. 여기서, 복조된 신호에는 시그널 제어 지시자, 무선 전력 전송 중 전력 제어를 위한 오류 정정(EC:Error Correction) 지시자, 충전 완료(EOC: End Of Charge) 지시자, 과전압/과전류/과열 지시자 등이 포함될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 전력 수신기의 상태를 식별하기 위한 각종 수신기 상태 정보를 포함할 수 있다.
또한, 복조부(1231)는 복조된 신호가 어느 송신 코일로부터 수신된 신호인지를 식별할 수 있으며, 식별된 송신 코일에 상응하는 소정 송신 코일 식별자를 제어부(1240)에 제공할 수도 있다.
또한, 복조부(1231)는 송신 코일(1223)을 통해 수신된 신호를 복조하여 제어부(1240)에 전달할 수 있다. 일 예로, 복조된 신호는 시그널 세기 지시자를 포함할 수 있다.
일 예로, 무선 전력 송신기(1200)는 감지 신호 전송에 사용된 코드와 동일한 코드로 인코딩된 시그널 세기 지시자를 해당 감지 신호 전송에 사용되었던 송신 코일과 동일한 송신 코일을 통해 수신할 수 있다.
즉, 무선 전력 송신기(1200)는 송신 코일(1224)을 이용하여 무선 전력을 송출할 수 있을 뿐만 아니라 인밴드 통신을 통해 무선 전력 수신기와 각종 정보를 교환할 수 있다.
다른 일 예로, 무선 전력 송신기(1200)는 각각의 송신 코일(1224)에 대응되는 별도의 코일을 구비하고, 구비된 별도의 코일을 이용하여 무선 전력 수신기와 인밴드 통신을 수행할 수도 있음을 주의해야 한다.
도 13은 상기 도 12에 따른 무선 전력 송신기와 연동되는 무선 전력 수신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 13을 참조하면, 무선 전력 수신기(1300)는 수신 코일(1310), 동작 주파수 필터(1320), 디코딩부(1330), 정류부(1340), DC/DC 컨버터(1350), 부하(1360), 전력 센싱부(1370), 주제어부(1380), 변조부(1390) 및 복조부(1391)를 포함하여 구성될 수 있다.
수신 코일(1310)을 통해 수신된 AC 전력 신호는 동작 주파수 필터(1320)을 통해 동작 주파수 성분이 제거된 후 기저대역으로 변환되어 디코딩부(1330)에 전달될 수 있다.
디코딩부(1330)는 복수의 서로 다른 코드로 인코딩된 신호를 디코딩하기 위한 복수의 제1 내지 제n 디코더를 포함하여 구성될 수 있다.
디코딩부(1330)에 의해 디코딩된 신호는 정류부(1340)에 전달될 수 있다.
정류부(1340)는 디코딩된 AC 전력을 DC 전력으로 변환하여 DC/DC 컨버터(1350)에 전송할 수 있다. DC/DC 컨버터(1350)는 정류기 출력 DC 전력의 세기를 부하(1360)에 요구되는 세기로 변환하여 부하(1360)에 전달할 수 있다.
전력 센싱부(1370)는 정류부(1340)에 포함된 제1 내지 제n 정류기 각각의 출력 DC 전력의 세기를 측정하고, 이를 주제어부(1380)에 제공할 수 있다.
일 예로, 주제어부(1380)는 측정된 정류기 출력 DC 전력의 세기가 소정 기준치 이상인 정류기를 식별하고 식별된 정류기에 대응되는 코드를 이용하여 시그널 세기 지시자가 송출될 수 있도록 변조부(1390)를 제어할 수 있다. 상세하게, 주제어부(1380)는 정류기 출력 DC 전력의 세기가 소정 기준치 이상인 경우, 감지 신호가 수신된 것으로 판단할 수 있으며, 감지 신호 수신 시, 해당 감지 신호 전송에 사용된 코드를 이용하여 감지 신호에 대응되는 시그널 세기 지시자가 전송될 수 있도록 변조부(1390)를 제어할 수 있다.
다른 일 예로, 복조부(1391)는 디코딩부(1330)의 디코더 별 출력을 복조하여 감지 신호의 수신 여부를 식별할 수 있으며, 식별된 감지 신호가 어느 코드로 인코딩되어 전송되었는지에 대한 정보를 주제어부(1380)에 제공할 수 있다. 이때, 주제어부(1380)는 식별된 감지 신호 전송에 사용된 코드와 동일한 코드를 이용하여 시그널 세기 지시자가 변조부(790)를 통해 전송될 수 있도록 제어할 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 코일 별 서로 다른 코드를 이용하여 암호화된 감지 신호를 송출하는 것이 가능한 멀티 코일 무선 전력 송신기에서의 멀티 코일 무선 충전 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 14를 참조하면, 무선 전력 송신기는 N개의 송신 코일 각각에 할당된 서로 다른 코드로 인코딩된 제1차 감지 신호를 N개의 송신 코일을 통해 동시에 송출할 수 있다(S1401).
무선 전력 송신기는 시그널 세기 지시자가 수신된 적어도 하나의 송신 코일을 식별하고, 식별된 적어도 하나의 송신 코일을 통해 전송된 제1차 감지 신호를 인코딩하기 위한 사용되었는 적어도 하나의 코드를 식별할 수 있다(S1403).
무선 전력 송신기는 식별된 적어도 하나의 코드만을 이용하여 인코딩된 제2차 감지 신호를 송출할 수 있다(S1405).
무선 전력 송신기는 제2차 감지 신호에 대응하여 수신된 시그널 세기 지시자에 기반하여 수신 전력 세기가 가장 높은 코드를 선택할 수 있다(S1407). 즉, 무선 전력 송신기는 해당 무선 전력 수신기로의 전력 전송에 사용할 송신 코일을 선택된 코드에 기반하여 식별할 수 있다.
무선 전력 송신기는 선택된 코드를 이용하여 전력 신호를 인코딩한 후, 선택된 코드에 대응되는 송신 코일을 이용하여 전력을 송출할 수 있다(S1409).
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 코일 별 서로 다른 코드를 이용하여 송출된 감지 신호를 수신하는 것이 가능한 무선 전력 수신기에서의 멀티 코일 무선 충전 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 15를 참조하면, 무선 전력 수신기는 수신 코일을 통해 수신된 특정 동작 주파수 대역의 AC 신호를 구비된 동작 주파수 필터에 통과시켜 기저 대역 신호를 획득할 수 있다(S1501).
무선 전력 수신기는 획득된 기저 대역 신호를 제1 내지 n 디코더에 통과시켜, 제1차 감지 신호가 수신된 적어도 하나의 디코더를 식별할 수 있다(S1503).
무선 전력 수신기는 수신된 제1차 감지 신호에 대응되는 시그널 세기 지시자를 식별된 디코더에 대응되는 적어도 하나의 코드로 인코딩하여 송출할 수 있다(S1505).
무선 전력 수신기는 상기 1503 단계에서 식별된 적어도 하나의 디코더를 통해 수신되는 제2차 감지 신호의 세기에 기반하여 전력 수신을 위한 코드를 선택할 수 있다(S1507).
무선 전력 수신기는 수신된 제2차 감지 신호에 대응되는 시그널 세기 지시자를 선택된 코드로 인코딩하여 송출할 수 있다(S1509).
이 후, 무선 전력 수신기는 선택된 코드에 대응되는 디코더를 통해 전력을 수신할 수 있다(S1511).
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 전력 전송 기술에 관한 것으로서, 특히, 복수의 송신 코일이 탑재된 무선 전력 송신기에 적용될 수 있다.

Claims (20)

  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 제1차 감지 신호가 상기 송신 코일 별 미리 할당된 서로 다른 주파수를 이용하여 동시에 송출되도록 제어하는 제어부; 및
    상기 제1차 감지 신호에 대응되는 제1 시그널 세기 지시자가 상기 무선 전력 수신기로부터 수신되면, 상기 수신된 제1 시그널 세기 지시자 및 상기 제1 시그널 세기 지시자가 수신된 송신 코일을 식별하기 위한 소정 송신 코일 식별자를 상기 제어부에 전달하는 변복조부
    를 포함하고, 상기 제어부가 상기 제1 시그널 세기 지시자가 수신된 상기 송신 코일을 통해 제2차 감지 신호가 송출되도록 제어하는, 무선 전력 송신기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부가 상기 제2차 감지 신호에 대응되는 제2 시그널 세기 지시자가 수신된 송신 코일에 대응되는 주파수를 이용하여 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 주파수를 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 제1차 감지 신호 또는 상기 제2차 감지 신호가 송출되도록 제어하는, 무선 전력 송신기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1차 감지 신호 및 상기 제2차 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 송신 코일 별 상이하게 할당된 주파수를 이용하여 상기 무선 전력 수신기의 존재를 감지하기 위한 제1차 감지 신호를 동시에 송출하는 단계;
    상기 제1차 감지 신호에 대응되는 제1 시그널 세기 지시자가 수신된 송신 코일에 대응되는 적어도 하나의 주파수를 식별하는 단계;
    상기 식별된 적어도 하나의 주파수를 이용하여 제2차 감지 신호를 송출하는 단계; 및
    상기 제2차 감지 신호에 대응하여 수신된 제2 시그널 세기 지시자에 기반하여 전력 전송에 사용할 주파수를 결정하는 단계
    를 포함하는, 무선 전력 전송 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2차 감지 신호에 대응되는 제2 시그널 세기 지시자가 수신된 송신 코일에 대응되는 주파수를 이용하여 상기 무선 전력 수신기에 상기 전력이 전송되도록 제어하는, 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 주파수를 선택하는, 무선 전력 전송 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제2 시그널 세기 지시자는 상기 무선 전력 수신기에 탑재된 정류기의 출력 전력의 세기 정보인, 무선 전력 송신기.
  14. 제10항에 있어서,
    전원으로부터 인가된 DC 전력을 구비된 DC/DC 컨버터를 통해 소정 세기의 DC 전력으로 변환한 후, 상기 변환된 DC 전력에 상기 결정된 주파수를 믹싱하여 교류 전력을 생성하는, 무선 전력 전송 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 결정된 주파수에 대응되는 송신 코일을 통해 상기 생성된 교류 전력이 무선으로 송출되는, 무선 전력 전송 방법.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 제1 내지 제2 감지 신호는 일정 주기를 가지고 비연속적으로 전송되는 교류 전력 신호인, 무선 전력 전송 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1차 감지 신호 및 상기 제2차 감지 신호는 WPC 표준 또는 PMA 표준에 정의된 디지털 핑 신호인, 무선 전력 전송 방법.
  18. 무선 전력 송신기로부터 무선으로 전력을 수신하는 무선 전력 수신기에 있어서,
    수신 코일;
    상기 수신 코일을 통해 수신되는 AC 신호에 대해 제1 내지 제n 주파수를 필터링하는 주파수 필터; 및
    상기 필터링된 신호에 기반하여 제1 감지 신호가 수신된 적어도 하나의 주파수를 식별하는 주제어부
    를 포함하되, 상기 주제어부가 상기 식별된 적어도 하나의 주파수를 통해 상기 제1 감지 신호에 대응되는 제1 시그널 세기 지시자가 송출되도록 제어하는, 무선 전력 수신기.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 주제어부가
    상기 식별된 적어도 하나의 주파수로 수신되는 제2차 감지 신호의 세기에 기반하여 전력 수신에 사용할 주파수를 선택하고, 상기 선택된 주파수를 이용하여 상기 제2차 감지 신호에 대응되는 제2 시그널 세기 지시자가 송출되도록 제어하는, 무선 전력 수신기.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 제1 시그널 세기 지시자가 송출한 적어도 하나의 주파수를 통해 제2 감지 신호가 수신되면, 상기 주제어부가 상기 제2 감지 신호에 대응되는 주파수를 통해 제2 시그널 세기 지시자가 송출되도록 제어하고, 상기 제2 시그널 세기 지시자에 기반하여 전력 전송에 사용할 주파수가 상기 무선 전력 송신기에 의해 선택되는, 무선 전력 수신기.
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