WO2017122928A1 - 무선 전력 제어 방법 및 그를 위한 장치 - Google Patents

무선 전력 제어 방법 및 그를 위한 장치 Download PDF

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WO2017122928A1
WO2017122928A1 PCT/KR2016/013933 KR2016013933W WO2017122928A1 WO 2017122928 A1 WO2017122928 A1 WO 2017122928A1 KR 2016013933 W KR2016013933 W KR 2016013933W WO 2017122928 A1 WO2017122928 A1 WO 2017122928A1
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wireless power
receiver
rect
dominant
transmitter
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PCT/KR2016/013933
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권용일
유동한
이재규
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엘지이노텍(주)
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    • Y02B40/00—Technologies aiming at improving the efficiency of home appliances, e.g. induction cooking or efficient technologies for refrigerators, freezers or dish washers

Definitions

  • the present invention relates to a wireless charging technology, and more particularly, to a wireless power control method and apparatus therefor in a wireless power transmission apparatus capable of wireless power transmission to a plurality of wireless power receiver.
  • 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 radio waves 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 electromagnetic induction, electromagnetic resonance, and RF transmission using short wavelength radio frequency.
  • Electromagnetic induction 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 in one coil. Is going on. Electromagnetic 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).
  • Electromagnetic resonant method is characterized by using an electric or magnetic field instead of using electromagnetic waves or current. Electromagnetic resonant method is hardly affected by the electromagnetic wave problem has the advantage that it is 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.
  • 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 wireless power transmission method and apparatus therefor in a wireless charging system capable of wireless power transmission to a plurality of wireless power receivers. will be.
  • Another object of the present invention is to provide a wireless power control method in a wireless power transmitter capable of supplying power to a plurality of wireless power receivers through one transmission coil.
  • Still another object of the present invention is to provide a wireless power control method and apparatus therefor capable of dynamically selecting a power control algorithm according to a power reception state of a wireless power receiver.
  • the present invention can provide a wireless power control method and apparatus therefor.
  • a wireless power control method in a wireless power transmitter capable of simultaneous wireless charging to a plurality of wireless power receivers includes selecting a dominant receiver based on state information received from the plurality of wireless power receivers. And performing power control on the dominant receiver and selecting a new dominant receiver based on a change in power reception state of the dominant receiver according to the power control.
  • a wireless power control method in a wireless power transmitter capable of simultaneously wirelessly charging a plurality of wireless power receivers based on dominant receiver reselection based on state information received from the plurality of wireless power receivers. Determining whether it is necessary or not, if the reselection is necessary, selecting an algorithm to be used for the dominant receiver reselection; selecting the new dominant receiver according to the selected algorithm, and selecting the newly selected dominant receiver. Performing power control for the control.
  • a program for executing any one of the wireless power transfer methods and a computer readable recording medium having recorded the program may be provided.
  • the present invention has the advantage of providing a wireless power transmission method and apparatus therefor in a wireless charging system capable of wireless power transmission to a plurality of wireless power receiver.
  • the present invention has the advantage of providing a wireless power control method in a wireless power transmission apparatus capable of supplying power to a plurality of wireless power receiving apparatus through one transmission coil.
  • the present invention has an advantage to provide a wireless power control method and apparatus therefor capable of dynamically selecting the optimal power control algorithm according to the real-time power reception state of the wireless power receiver.
  • the present invention provides a wireless power control method and apparatus therefor capable of maximizing charging efficiency as well as minimizing device damage due to overheating and overvoltage.
  • the present invention also provides a wireless power control method and apparatus for dynamically selecting an algorithm or procedure to be used for dominant receiver reselection based on a predefined priority when a plurality of events for dominant receiver reselection occur. There is an advantage.
  • 1 is a system configuration for explaining a wireless power transmission method of the electromagnetic resonance method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view for explaining the type and characteristics of the wireless power transmitter in the electromagnetic resonance method according to an embodiment of the present invention.
  • 3 is a view for explaining the type and characteristics of the wireless power receiver in the electromagnetic resonance method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of a wireless power transmission system in an electromagnetic resonance method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a state transition diagram illustrating a state transition procedure of a wireless power transmitter in an electromagnetic resonance method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a state transition diagram of a wireless power receiver supporting an electromagnetic resonance method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram for describing an operation region of a wireless power receiver based on V RECT in an electromagnetic resonance method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a block diagram of a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a wireless charging procedure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an algorithm for selecting a dominant power receiver according to an embodiment of the present invention.
  • 11 through 13 are flowcharts illustrating a dominant receiver selection method for wireless power control in a wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating a dominant receiver selection method according to priority in the wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention.
  • the present invention relates to a wireless power transmission method and apparatus therefor in a wireless charging system capable of wireless power transmission to a plurality of wireless power receivers, and simultaneously wireless to a plurality of wireless power receivers according to an embodiment of the present invention.
  • a wireless power control method in a rechargeable wireless power transmitter includes selecting a dominant receiver based on state information received from the plurality of wireless power receivers, performing power control on the dominant receiver, and performing power control on the dominant receiver. And selecting a new dominant receiver based on a change in power reception state of the dominant receiver.
  • 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 wireless power 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 embed form, a wall mount form, a vehicle embed form, a vehicle mount form, and the like.
  • the transmitter of may transmit power to a plurality of wireless power receiver at the same time.
  • the wireless power transmitter may provide at least one wireless power transfer scheme, including, for example, an electromagnetic induction scheme, an electromagnetic resonance scheme, and the like.
  • the wireless power transmission scheme may use various wireless power transmission standards based on an electromagnetic induction scheme in which a magnetic field is generated in the power transmitter coil and charged using an electromagnetic induction principle in which electricity is induced in the receiver coil under the influence of the magnetic field.
  • the electromagnetic induction wireless power transmission standard may include an electromagnetic induction wireless charging technology defined by the Wireless Power Consortium (WPC) or / and the Power Matters Alliance (PMA).
  • the wireless power transmission method may use an electromagnetic resonance method of transmitting power to a wireless power receiver located at a short distance by tuning a magnetic field generated by a transmission coil of the wireless power transmitter to a specific resonance frequency.
  • the electromagnetic resonance method may include a wireless charging technology of a resonance method defined in A4WP (Alliance for Wireless Power) which is a wireless charging technology standard apparatus.
  • the wireless power transmission method may use an RF wireless power transmission method that transmits power to a wireless power receiver located at a far distance by putting low power energy on an RF signal.
  • the wireless power transmitter according to the present invention may be designed to support at least two or more wireless power transmission methods of the electromagnetic induction method, the electromagnetic resonance method, and the RF wireless power transmission method.
  • the wireless power transmitter may be adaptively used for the wireless power receiver based on the type, state, power required of the wireless power receiver, as well as the wireless power transmission scheme supported by the wireless power transmitter and the wireless power receiver. Can be determined.
  • the wireless power receiver may be provided with at least one wireless power transmission scheme, and may simultaneously receive wireless power from two or more wireless power transmitters.
  • the wireless power transmission method may include at least one of the electromagnetic induction method, the electromagnetic resonance method, and the RF wireless power transmission method.
  • the wireless power receiver includes a mobile phone, a smart phone, a laptop computer, a digital broadcasting terminal, a personal digital assistant (PDA), a portable multimedia player (PMP), navigation, and an MP3 player. It may be mounted on a small electronic device such as an electric toothbrush, an electronic tag, a lighting device, a remote control, a fishing bobber, and the like, but is not limited thereto, and a device capable of charging a battery is provided with a wireless power receiver according to the present invention.
  • the wireless power receiver according to another embodiment of the present invention may be mounted in a vehicle, an unmanned aerial vehicle, an air drone, or the like.
  • FIG. 1 is a system configuration diagram illustrating a wireless power transmission method in an electromagnetic resonance method according to an embodiment of the present invention.
  • the wireless power transmission system may include a wireless power transmitter 100 and a wireless power receiver 200.
  • FIG. 1 illustrates that the wireless power transmitter 100 transmits wireless power to one wireless power receiver 200, this is only one embodiment, and wireless power according to another embodiment of the present invention.
  • the transmitter 100 may transmit wireless power to the plurality of wireless power receivers 200.
  • the wireless power receiver 200 according to another embodiment may simultaneously receive wireless power from the plurality of wireless power transmitters 100.
  • the wireless power transmitter 100 may generate a magnetic field using a specific power transmission frequency, for example, a resonance frequency, to transmit power to the wireless power receiver 200.
  • a specific power transmission frequency for example, a resonance frequency
  • the wireless power receiver 200 may receive power by tuning to the same frequency as the power transmission frequency used by the wireless power transmitter 100.
  • the frequency used for power transmission may be a 6.78MHz band, but is not limited thereto.
  • the power transmitted by the wireless power transmitter 100 may be transmitted to the wireless power receiver 200 which is in resonance with the wireless power transmitter 100.
  • the maximum number of wireless power receivers 200 that can receive power from one wireless power transmitter 100 is the maximum transmit power level of the wireless power transmitter 100, the maximum power reception level of the wireless power receiver 200, the wireless It may be determined based on the physical structure of the power transmitter 100 and the wireless power receiver 200.
  • the wireless power transmitter 100 and the wireless power receiver 200 may perform bidirectional communication in a frequency band different from a frequency band for transmitting wireless power, that is, a resonant frequency band.
  • bidirectional communication may use a half-duplex Bluetooth Low Energy (BLE) communication protocol, but is not limited thereto.
  • BLE Bluetooth Low Energy
  • the wireless power transmitter 100 and the wireless power receiver 200 include characteristics and state information of each other through the bidirectional communication, for example, power negotiation information for power control, temperature information of the wireless power receiver 200, and the like. You can exchange the chest.
  • the wireless power receiver 200 may transmit predetermined power reception state information for controlling the power level received from the wireless power transmitter 100 to the wireless power transmitter 100 through bidirectional communication.
  • 100 may dynamically control the transmit power level based on the received power reception state information.
  • the wireless power transmitter 100 may not only optimize power transmission efficiency, but also may prevent load breakage due to over-voltage, and unnecessary power may be wasted and overheated due to under-voltage. It is possible to provide a function for preventing occurrence.
  • the wireless power receiver 200 may measure a temperature using a predetermined temperature sensing sensor provided therein, and may transmit information about the measured temperature to the wireless power transmitter 100. In this case, the wireless power transmitter 200 may control the transmission power based on the received information about the temperature. As an example, when the temperature of a specific wireless power receiver 200 is greater than or equal to a predetermined reference value, the wireless power transmitter 200 may control the transmission power so that the temperature may fall below the reference value.
  • a wireless power receiver may be selected to perform power control. For example, when the temperature of any one of the plurality of wireless power receivers is greater than or equal to a predetermined reference value, transmission power control may be performed so that the temperature of the corresponding wireless power receiver may fall below the reference value.
  • the wireless power transmitter may determine that wireless power transmitter is the corresponding wireless. Power control may be performed such that the received power level of the power receiver may fall below a predetermined reference value.
  • the wireless power transmitter may perform power control such that the received power level of the corresponding wireless power receiver is equal to or greater than the second level.
  • the wireless power transmitter 100 performs a function of authenticating and identifying the wireless power receiver 200 through two-way communication, identifying an incompatible device or an unchargeable object, and identifying a valid load. You may.
  • the wireless power transmitter 100 includes a power supplier 110, a power conversion unit 120, a matching circuit 130, a transmission resonator 140, and a main controller. , 150) and a communication unit 160.
  • the communication unit may include a data transmitter and a data receiver.
  • the power supply unit 110 may supply a specific supply voltage to the power converter 120 under the control of the main controller 150.
  • the supply voltage may be a DC voltage or an AC voltage.
  • the power converter 120 may convert the voltage received from the power supply unit 110 into a specific voltage under the control of the main controller 150.
  • the power converter 120 may include at least one of a DC / DC converter, an AC / DC converter, and a power amplifier.
  • the matching circuit 130 is a circuit that matches the impedance between the power converter 120 and the transmission resonator 140 in order to maximize power transmission efficiency.
  • the transmission resonator 140 may wirelessly transmit power using a specific resonance frequency according to the voltage applied from the matching circuit 130.
  • the wireless power receiver 200 includes a reception resonator 210, a rectifier 220, a DC-DC converter 230, a load 240, a main controller 250. ) And a communication unit 260.
  • the communication unit may include a data transmitter and a data receiver.
  • the reception resonator 210 may receive power transmitted by the transmission resonator 140 through a resonance phenomenon.
  • the rectifier 220 may perform a function of converting an AC voltage applied from the receiving resonator 210 into a DC voltage.
  • the DC-DC converter 230 may convert the rectified DC voltage into a specific DC voltage required for the load 240.
  • the main controller 250 controls the operations of the rectifier 220 and the DC-DC converter 230 or generates characteristics and state information of the wireless power receiver 200 and controls the communication unit 260 to control the wireless power transmitter 100.
  • the characteristics and state information of the wireless power receiver 200 may be transmitted to the.
  • the main controller 250 may control the operation of the rectifier 220 and the DC-DC converter 230 by monitoring the intensity of the output voltage and the current in the rectifier 220 and the DC-DC converter 230. have.
  • the intensity information of the monitored output voltage and current may be transmitted to the wireless power transmitter 100 through the communication unit 260.
  • the main controller 250 compares the rectified DC voltage with a predetermined reference voltage to determine whether it is an over-voltage state or an under-voltage state, and a system error state is detected according to the determination result. If so, the detection result may be transmitted to the wireless power transmitter 100 through the communication unit 260.
  • the main controller 250 when the main controller 250 detects a system error condition, the main controller 250 controls the operation of the rectifier 220 and the DC-DC converter 230 or a predetermined overcurrent including a switch or a zener diode to prevent damage to the load.
  • the blocking circuit may be used to control the power applied to the load 240.
  • the main controller 150 or 250 and the communication unit 160 or 260 of each of the transceivers are shown as being configured with different modules, respectively, but this is only one embodiment and another embodiment of the present invention. It should be noted that the main controller 150 or 250 and the communication unit 160 or 260 may be configured as a single module, respectively.
  • a new wireless power receiver is added to a charging area during charging, a connection with the wireless power receiver being charged is released, charging of the wireless power receiver is completed, or the like. If an event is detected, a power redistribution procedure for the remaining charged wireless power receivers may be performed. In this case, the power redistribution result may be transmitted to the wireless power receiver (s) connected through the out-of-band communication.
  • FIG. 2 is a view for explaining the type and characteristics of the wireless power transmitter in the electromagnetic resonance method according to an embodiment of the present invention.
  • types and characteristics may be classified into classes and categories, respectively.
  • the type and characteristics of the wireless power transmitter can be largely identified through the following three parameters.
  • the wireless power transmitter may be identified by a rating determined according to the strength of the maximum power applied to the transmission resonator 140.
  • the rating of the wireless power transmitter is the maximum value of the power (P TX_IN_COIL ) applied to the transmission resonator 140, the predefined maximum input power for each rating specified in the wireless power transmitter rating table (hereinafter referred to as Table 1). It may be determined by comparing with (P TX _IN_MAX ).
  • P TX _IN_COIL may be an average real value calculated by dividing a product of voltage V (t) and current I (t) applied to the transmission resonator 140 for a unit time by a corresponding unit time.
  • the grade disclosed in Table 1 is merely an example, and a new grade may be added or deleted.
  • the values for the maximum input power for each class, the minimum category support requirement, and the maximum number of devices that can be supported may also change according to the purpose, shape, and implementation of the wireless power transmitter.
  • the class of the wireless power transmitter may be determined as class 3.
  • the wireless power transmitter may be identified according to Minimum Category Support Requirements corresponding to the identified class.
  • the minimum category support requirement may be a supportable number of wireless power receivers corresponding to a category of the highest level among wireless power receiver categories that can be supported by a wireless power transmitter of a corresponding class. That is, the minimum category support requirement may be the minimum number of maximum category devices that the wireless power transmitter can support. In this case, the wireless power transmitter may support all categories of wireless power receivers corresponding to the maximum category or less according to the minimum category requirement.
  • the wireless power transmitter can support a wireless power receiver of a category higher than the category specified in the minimum category support requirement, the wireless power transmitter may not be limited to supporting the wireless power receiver.
  • a class 3 wireless power transmitter should support at least one category 5 wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter may support the wireless power receiver 100 corresponding to a category lower than the category level corresponding to the minimum category support requirement.
  • the wireless power transmitter may support a wireless power receiver having a higher level category if it is determined that the wireless power transmitter can support a higher level category than the category corresponding to the minimum category support requirement.
  • the wireless power transmitter may be identified by the maximum number of devices that can be supported corresponding to the identified class.
  • the maximum supportable device number may be identified by the maximum supportable number of wireless power receivers corresponding to the lowest level category among the categories supported in the corresponding class, hereinafter, simply the maximum number of devices that can be supported by a business card. .
  • a class 3 wireless power transmitter should be able to support up to two wireless power receivers of at least category 3.
  • the wireless power transmitter can support more than the maximum number of devices corresponding to its class, it is not limited to supporting more than the maximum number of devices.
  • the wireless power transmitter according to the present invention should perform wireless power transmission at least up to the number defined in Table 1 within the available power, unless there is a special reason for not allowing the power transmission request of the wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter may not accept the power transmission request of the wireless power receiver.
  • power adjustment of the wireless power receiver may be controlled.
  • the wireless power transmitter may not accept the power transmission request of the corresponding wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter may not accept the power transmission request of the corresponding wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter may not accept the power transmission request of the corresponding wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter according to the present invention may perform a power redistribution procedure based on the amount of power currently available.
  • the power redistribution procedure may further perform the power redistribution procedure by considering at least one of a category, a wireless power reception state, a required power amount, a priority, and a power consumption amount to be described later of the power transmission target wireless power receiver.
  • At least one information of the category, the wireless power reception state, the required power amount, the priority, and the power consumption of the wireless power receiver is transmitted from the wireless power receiver to the wireless power transmitter through at least one control signal through the out-of-band communication channel. Can be.
  • the wireless power transmitter may transmit the power redistribution result to the corresponding wireless power receiver through out-of-band communication.
  • the wireless power receiver may recalculate the estimated time to complete charging based on the received power redistribution result and transmit the recalculation result to the microprocessor of the connected electronic device. Subsequently, the microprocessor may control the display of the electronic device to display the estimated time required for recharging completion. In this case, the displayed charging completion time required may be controlled to disappear after being displayed on a predetermined time screen.
  • the microprocessor may control to display information on the recalculated reason.
  • the wireless power transmitter may also transmit information on the reason why the corresponding power redistribution occurs when the power redistribution result is transmitted to the wireless power receiver.
  • 3 is a view for explaining the type and characteristics of the wireless power receiver in the electromagnetic resonance method according to an embodiment of the present invention.
  • the average output power P RX_OUT of the receiving resonator 210 is equal to the voltage V (t) and the current I (t) output by the receiving resonator 210 for a unit time. It may be a real value calculated by dividing the product by the corresponding unit time.
  • the category of the wireless power receiver may be defined based on the maximum output power P RX _ OUT_MAX of the receiving resonator 210, as shown in Table 2 below.
  • TBD Bluetooth handset Category 2 3.5 W Feature Phone Category 3 6.5 W Smartphone Category 4 13 W Tablet Category 5 25 W Small laptop Category 6 37.5 W laptop Category 6 50 W TBD
  • the category 3 wireless power receiver may supply 5W of power to the charging port of the load.
  • FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of a wireless power transmission system supporting an electromagnetic resonance method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 shows the interface point on an equivalent circuit in which reference parameters, which will be described later, are measured.
  • I TX and I TX _COIL are root mean square (RMS) currents applied to the matching circuit (or matching network) 420 of the wireless power transmitter and RMS currents applied to the transmission resonator coil 425 of the wireless power transmitter, respectively. do.
  • RMS root mean square
  • Z TX _IN denotes an input impedance after the power supply / amplifier / filter 410 of the wireless power transmitter and an input impedance before the matching circuit 420.
  • Z TX _IN_COIL means input impedance after the matching circuit 420 and before the transmission resonator coil 425.
  • L1 and L2 mean an inductance value of the transmission resonator coil 425 and an inductance value of the reception resonator coil 427, respectively.
  • Z RX _ IN denotes an input impedance at the rear end of the matching circuit 430 of the wireless power receiver and the front end of the filter / rectifier / load 440 of the wireless power receiver.
  • the resonance frequency used for the operation of the wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention may be 6.78MHz ⁇ 15kHz.
  • the wireless power transmission system may provide simultaneous charging of multiple wireless power receivers, i.e., multi-charging, in which case the wireless power receiver remains even if the wireless power receiver is newly added or deleted.
  • the amount of change in the received power of can be controlled so as not to exceed a predetermined reference value.
  • the amount of change in the received power may be ⁇ 10%, but is not limited thereto. If it is impossible to control the received power change amount not to exceed the reference value, the wireless power transmitter may not accept the power transmission request from the newly added wireless power receiver.
  • the condition for maintaining the received power variation amount should not overlap with the existing wireless power receiver when the wireless power receiver is added to or deleted from the charging area.
  • the real part of the Z TX _IN may be inversely related to the load resistance of the rectifier, hereinafter referred to as R RECT . That is, increasing R RECT may decrease Z TX _IN, and decreasing R RECT may increase Z TX _IN .
  • Resonator Coupling Efficiency may be the maximum power reception ratio calculated by dividing the power transmitted from the receiver resonator coil to the load 440 by the power carried in the resonant frequency band by the transmitter resonator coil 425. have.
  • Resonator matching efficiency between the wireless power transmitter and wireless power receiver can be calculated if the reference port impedance (Z TX_IN) and receiving a reference port impedance (Z _IN RX) of the cavity resonator is a transmission that is perfectly matched.
  • Table 3 below is an example of the minimum resonator matching efficiency according to the class of the wireless power transmitter and the class of the wireless power receiver according to an embodiment of the present invention.
  • the minimum resonator matching efficiency corresponding to the class and category shown in Table 3 may increase.
  • the wireless power transmitter may adjust I TX _COIL to charge one or more wireless power receivers.
  • I TX _COIL may be adjusted within a predetermined unit time. For example, adjusting the time unit of the TX I _COIL but be less than 250ms, but is not limited to this.
  • the wireless power transmitter may dynamically control I TX _COIL based on state information received from the wireless power receiver.
  • the state information of the wireless power receiver may include static state information or dynamic state information.
  • the static state information of the wireless power receiver identifies category information, hardware and software version information, maximum rectifier output power information, initial reference parameter information for power control, information on required voltage or power, and whether the power regulation function is installed. At least one of the following information, information on supportable out-of-band communication scheme, information on supportable power control algorithm, and preferred rectifier terminal voltage value information initially set in the wireless power receiver.
  • the static state information of the wireless power receiver may further include information on the maximum capacity of the load, information on the current charge amount of the load, and the like.
  • the dynamic state information of the wireless power receiver may include information on rectifier output voltage and current, information on voltage and current applied to a load, information on internal measurement temperature of the wireless power receiver, and change of reference parameters for power control. (Rectified voltage minimum value, rectified voltage maximum value, initially set preferred rectifier terminal voltage change value), charge state information, including information on whether the charge is completed, information on the current charge amount of the load, etc. And at least one of error information, alarm information, including, for example, local failure information, and the like.
  • the wireless power transmitter may perform power adjustment by changing a setting value included in the existing static state information when the reference parameter change information for power control is received.
  • FIG. 5 is a state transition diagram illustrating a state transition procedure in the wireless power transmitter supporting the electric resonance method according to an embodiment of the present invention.
  • a state of the wireless power transmitter is largely configured as a configuration state 510, a power save state 520, a low power state 530, and a power transfer state. , 540), a local fault state 550, and a locking fault state 560.
  • the wireless power transmitter may transition to configuration state 510.
  • the wireless power transmitter may transition to the power saving state 520 when the predetermined reset timer expires or the initialization procedure is completed in the configuration state 510.
  • the wireless power transmitter may generate a beacon sequence and transmit it through the resonant frequency band.
  • the wireless power transmitter may control the beacon sequence to be started within a predetermined time after entering the power saving state 520.
  • the wireless power transmitter may control the beacon sequence to be started within 50 ms after the power saving state 520 transition, but is not limited thereto.
  • the wireless power transmitter periodically generates and transmits a first beacon sequence for sensing the wireless power receiver, and detects a change in impedance of the reception resonator, that is, a load variation.
  • a load variation that is, a load variation.
  • the first beacon and the first beacon sequence will be referred to as short beacon and short beacon sequences, respectively.
  • the short beacon sequence may be repeatedly generated and transmitted at a predetermined time interval t CYCLE for a short period (t SHORT _ BEACON ) to save standby power of the wireless power transmitter until the wireless power receiver is detected.
  • t SHORT _BEACON may be set to 30 ms or less and t CYCLE to 250 ms ⁇ 5 ms.
  • the current strength of the short beacon is more than a predetermined reference value, and may increase gradually over a period of time.
  • the minimum current strength of the short beacon may be set large enough so that the wireless power receiver of category 2 or more of Table 2 may be detected.
  • the wireless power transmitter according to the present invention may be provided with a predetermined sensing means for detecting a change in reactance and resistance in a reception resonator according to a short beacon.
  • the wireless power transmitter may periodically generate and transmit a second beacon sequence for supplying sufficient power for booting and responding to the wireless power receiver.
  • the second beacon and the second beacon sequence will be referred to as long beacon and long beacon sequences, respectively.
  • the wireless power receiver may broadcast a predetermined response signal through the out-of-band communication channel.
  • the Long Beacon sequence may be generated and transmitted at a predetermined time interval (t LONG _BEACON_PERIOD ) during a relatively long period (t LONG_BEACON ) compared to the Short Beacon to supply sufficient power for booting the wireless power receiver.
  • t LONG _BEACON may be set to 105 ms + 5 ms and t LONG _BEACON_PERIOD may be set to 850 ms, respectively.
  • the current strength of the long beacon may be relatively strong compared to the current strength of the short beacon.
  • the long beacon may maintain a constant power during the transmission interval.
  • the wireless power transmitter may wait to receive a predetermined response signal during the long beacon transmission period.
  • the response signal will be referred to as an advertisement signal.
  • the wireless power receiver may broadcast the advertisement signal through an out-of-band communication frequency band different from the resonant frequency band.
  • the advertisement signal may include message identification information for identifying a message defined in the corresponding out-of-band communication standard, unique service for identifying whether the wireless power receiver is a legitimate or compatible receiver for the wireless power transmitter, or wireless power receiver identification.
  • Information, output power information of the wireless power receiver, rated voltage / current information applied to the load, antenna gain information of the wireless power receiver, information for identifying the category of the wireless power receiver, wireless power receiver authentication information, with overvoltage protection Information on whether or not, may include at least one or any one of the software version information mounted on the wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter may transition from the power saving state 520 to the low power state 530 and then establish an out-of-band communication link with the wireless power receiver. Subsequently, the wireless power transmitter may perform a registration procedure for the wireless power receiver via the established out-of-band communication link. For example, when the out-of-band communication is Bluetooth low power communication, the wireless power transmitter may perform Bluetooth pairing with the wireless power receiver and exchange at least one of state information, characteristic information, and control information with each other through the paired Bluetooth link. have.
  • the wireless power transmitter transmits a predetermined control signal to the wireless power receiver for initiating charge through out-of-band communication in the low power state 530, that is, the predetermined control signal requesting that the wireless power receiver delivers power to the load.
  • the state of the wireless power transmitter may transition from the low power state 530 to the power transfer state 540.
  • the state of the wireless power transmitter may transition to the power saving state 520 in the low power state 530.
  • the wireless power transmitter may be driven by a separate Link Expiration Timer for connection with each wireless power receiver, and the wireless power receiver may indicate that the wireless power transmitter is present in the wireless power transmitter at a predetermined time period. Must be sent before the link expiration timer expires.
  • the link expiration timer is reset each time the message is received and an out-of-band communication link established between the wireless power receiver and the wireless power receiver may be maintained if the link expiration timer has not expired.
  • the state of the wireless power transmitter May transition to a power saving state 520.
  • the wireless power transmitter in the low power state 530 may drive a predetermined registration timer when a valid advertisement signal is received from the wireless power receiver. In this case, when the registration timer expires, the wireless power transmitter in the low power state 530 may transition to the power saving state 520. In this case, the wireless power transmitter may output a predetermined notification signal indicating that registration has failed through notification display means provided in the wireless power transmitter, including, for example, an LED lamp, a display screen, a beeper, and the like. have.
  • the wireless power transmitter may transition to the low power state 530 when charging of all connected wireless power receivers is completed.
  • the wireless power receiver may allow registration of a new wireless power receiver in states other than configuration state 510, local failure state 550, and lock failure state 560.
  • the wireless power transmitter may dynamically control the transmission power based on state information received from the wireless power receiver in the power transmission state 540.
  • the receiver state information transmitted from the wireless power receiver to the wireless power transmitter is for reporting the required power information, voltage and / or current information measured at the rear of the rectifier, charging state information, overcurrent and / or overvoltage and / or overheating state. It may include at least one of information indicating whether the means for interrupting or reducing the power delivered to the load according to the information, overcurrent or overvoltage is activated.
  • the receiver state information may be transmitted at a predetermined cycle or whenever a specific event occurs.
  • the means for cutting off or reducing power delivered to the load according to the overcurrent or overvoltage may be provided using at least one of an ON / OFF switch and a zener diode.
  • Receiver state information transmitted from a wireless power receiver to a wireless power transmitter is information indicating that an external power source is wired to the wireless power receiver, information indicating that an out-of-band communication scheme has been changed. It may further include at least one of-can be changed from NFC (Near Field Communication) to Bluetooth Low Energy (BLE) communication.
  • NFC Near Field Communication
  • BLE Bluetooth Low Energy
  • a wireless power transmitter may receive power for each wireless power receiver based on at least one of its currently available power, priority for each wireless power receiver, and the number of connected wireless power receivers. May be adaptively determined.
  • the power strength for each wireless power receiver may be determined by the ratio of power to the maximum power that can be processed by the rectifier of the wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter may transmit a predetermined power control command including information about the determined power strength to the corresponding wireless power receiver.
  • the wireless power receiver may determine whether power control is possible using the power strength determined by the wireless power transmitter, and transmit the determination result to the wireless power transmitter through a predetermined power control response message.
  • the wireless power receiver may transmit predetermined receiver state information indicating whether wireless power control is possible according to the power control command of the wireless power transmitter before receiving the power control command.
  • the power transmission state 540 may be any one of a first state 541, a second state 542, and a third state 543 according to the power reception state of the connected wireless power receiver.
  • the first states Power State 1 and 541 may mean that power reception states of all wireless power receivers connected to the wireless power transmitter are normal voltages. That is, it may mean a state in which there is no transmitter or receiver which is a system error state.
  • the second state (Power State 2, 542) is a low voltage state of the power reception state of at least one wireless power receiver connected to the wireless power transmitter, there is no transmitter or receiver in a system error state, High Voltage) may mean that there is no wireless power receiver.
  • the third state may mean that the power reception state of at least one wireless power receiver connected to the wireless power transmitter is a high voltage state, and there is no transmitter or receiver in the system erotic state.
  • the wireless power transmitter may transition to the lock failure state 560 when a system error is detected in the power saving state 520 or the low power state 530 or the power transfer state 540.
  • the wireless power transmitter in the lock failure state 560 may transition to the configuration state 510 or the power saving state 520 when it is determined that all connected wireless power receivers have been removed from the charging area.
  • the wireless power transmitter may transition to local failure state 550 if a local failure is detected.
  • the wireless power transmitter having the local failure state 550 may transition back to the lock failure state 560.
  • transition to configuration state 510 in any one of the configuration state 510, power saving state 520, low power state 530, power transmission state 540, the wireless power transmitter has a local failure Once released, transition to configuration state 510 may occur.
  • the wireless power transmitter may cut off the power supplied to the wireless power transmitter.
  • the wireless power transmitter may transition to a local failure state 550 when a failure such as an overvoltage, an overcurrent, an overheat, or the like is detected, but is not limited thereto.
  • the wireless power transmitter may transmit a predetermined power control command to at least one connected wireless power receiver to reduce the strength of the power received by the wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter may transmit a predetermined control command to the connected at least one wireless power receiver to stop charging of the wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter can prevent device damage due to overvoltage, overcurrent, overheating, and the like.
  • the wireless power transmitter may transition to the lock failure state 560 when the intensity of the output current of the transmission resonator is greater than or equal to the reference value.
  • the wireless power transmitter transitioned to the lock failure state 560 may attempt to make the intensity of the output current of the transmission resonator less than or equal to the reference value for a predetermined time.
  • the attempt may be repeated for a predetermined number of times. If the lock failure state 560 is not released despite the repetition, the wireless power transmitter transmits a predetermined notification signal indicating that the lock failure state 560 is not released to the user by using a predetermined notification means. can do. In this case, when all the wireless power receivers located in the charging area of the wireless power transmitter are removed from the charging area by the user, the lock failure state 560 may be released.
  • the lock failure state 560 is automatically released.
  • the state of the wireless power transmitter may automatically transition from the lock failure state 560 to the power saving state 520 to perform the detection and identification procedure for the wireless power receiver again.
  • the wireless power transmitter of the power transmission state 540 transmits continuous power and adaptively controls the output power based on the state information of the wireless power receiver and a predefined optimal voltage region setting parameter. have.
  • the optimal voltage region setting parameter may include at least one of a parameter for identifying a low voltage region, a parameter for identifying an optimal voltage region, a parameter for identifying a high voltage region, and a parameter for identifying an overvoltage region. It may include.
  • the wireless power transmitter may increase the output power if the power reception state of the wireless power receiver is in the low voltage region, and reduce the output power if the wireless power receiver is in the high voltage region.
  • the wireless power transmitter may control the transmission power to maximize the power transmission efficiency.
  • the wireless power transmitter may control the transmission power so that the deviation of the amount of power required by the wireless power receiver is equal to or less than the reference value.
  • the wireless power transmitter may stop power transmission when the rectifier output voltage of the wireless power receiver reaches a predetermined overvoltage region, that is, when an over voltage is detected.
  • FIG. 6 is a state transition diagram of a wireless power receiver supporting an electromagnetic resonance method according to an embodiment of the present invention.
  • a state of a wireless power receiver may be classified into a disable state (610), a boot state (620), an enable state (630) (or an on state), and a system error state ( System Error State, 640).
  • the state of the wireless power receiver may be determined based on the intensity of the output voltage at the rectifier terminal of the wireless power receiver, hereinafter, referred to as a V RECT business card.
  • the activation state 630 may be divided into an optimal voltage state 631, a low voltage state 632, and a high voltage state 633 according to the value of V RECT .
  • the wireless power receiver in the inactive state 610 may transition to the boot state 620 if the measured V RECT value is greater than or equal to the predefined V RECT_BOOT value.
  • the wireless power receiver establishes an out-of-band communication link with the wireless power transmitter and V RECT Wait until the value reaches the power required by the load stage.
  • Wireless power receiver in boot state 620 is V RECT When it is confirmed that the value has reached the power required for the load, the transition to the active state 630 may begin charging.
  • the wireless power receiver in the activated state 630 may transition to the boot state 620 when charging is confirmed to be completed or stopped.
  • the wireless power receiver in the activated state 630 may transition to the system error state 640.
  • the system error may include overvoltage, overcurrent and overheating as well as other predefined system error conditions.
  • the wireless power receiver in the activated state 630 is V RECT If the value falls below the V RECT _BOOT value, it may transition to an inactive state 610.
  • the wireless power receiver of the boot state 620 or system failure condition 640 may be shifted by, inactive 610 falls below the value V RECT V RECT _BOOT value.
  • FIG. 7 is a diagram for describing an operation region of a wireless power receiver based on V RECT in an electromagnetic resonance method according to an embodiment of the present invention.
  • V RECT value is smaller than the predetermined V RECT _ BOOT , the wireless power receiver is maintained in an inactive state 710.
  • the wireless power receiver transitions to the boot state 720 and may broadcast the advertisement signal within a predetermined time. Thereafter, when the advertisement signal is detected by the wireless power transmitter, the wireless power transmitter may transmit a predetermined connection request signal for establishing an out-of-band communication link to the wireless power receiver.
  • the wireless power receiver is normally set to communicate the out-of-band link, if a successful registration, V RECT value of the minimum output voltage of the rectifier for a normal charge-to below, for convenience of explanation V RECT _ MIN as business card is reached I can wait until
  • V RECT _ MIN If the V RECT value exceeds V RECT _ MIN , the state of the wireless power receiver transitions from the boot state 720 to the activated state 730 and may begin charging the load.
  • V RECT _ MAX which is a predetermined reference value for determining the overvoltage
  • the activation state 730 is divided into a low voltage state 732, an optimum voltage state 731, and a high voltage state 733 according to the value of V RECT . Can be.
  • V RECT _BOOT is a minimum value for entry into the wireless power receiver boot state (720, Boot State), if V is less than V RECT RECT _BOOT, the wireless power receiver may not be bootable.
  • V RECT _MIN is a minimum value that the wireless power receiver is capable of delivering power to the load with full power (Full Power), if V is less than V RECT RECT _MIN, wireless power receiver can not perform charging with full power.
  • V RECT _HIGH is the maximum value of the optimal voltage state 731. When V RECT exceeds V RECT _HIGH , the wireless power receiver transitions to the high voltage state 733.
  • the wireless power receiver transitioned to the high voltage state 733 may suspend the operation of cutting off the power supplied to the load during the predetermined time period, which is referred to as the high voltage state holding time for convenience of description.
  • the high voltage state holding time may be determined in advance such that damage does not occur to the wireless power receiver and the load in the high voltage state 733.
  • the wireless power receiver may transmit a predetermined message indicating overvoltage occurrence to the wireless power transmitter through the out-of-band communication link within a predetermined time.
  • the wireless power receiver may control the voltage applied to the load by using an overvoltage blocking means provided to prevent damage of the load due to the overvoltage in the system error state 730.
  • an ON / OFF switch or a zener diode may be used as the overvoltage blocking means.
  • the wireless power receiver may transmit a predetermined message indicating the occurrence of overheating to the wireless power transmitter.
  • the wireless power receiver may reduce the heat generated internally by driving the provided cooling fan.
  • the wireless power receiver may receive wireless power in cooperation with a plurality of wireless power transmitters.
  • the wireless power receiver may transition to the system error state 740 when it is determined that the wireless power transmitter determined to receive the actual wireless power is different from the wireless power transmitter to which the actual out-of-band communication link is established.
  • FIG. 8 is a block diagram of a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
  • the wireless power transmission system may be configured in a star topology, but is not limited thereto.
  • the wireless power transmitter may collect various characteristic information and state information from the wireless power receiver through an out-of-band communication link, and control the operation and transmission power of the wireless power receiver based on the collected information.
  • the wireless power transmitter may transmit its characteristic information and predetermined control signals to the wireless power receiver via an out-of-band communication link.
  • the wireless power transmitter may determine the power transmission order for each wireless power receiver of the connected wireless power receiver, and may transmit wireless power according to the determined power transmission order.
  • the wireless power transmitter may include a category of the wireless power receiver, a pre-assigned priority for each wireless power receiver, a power reception efficiency of the wireless power receiver or a power transmission efficiency in the wireless power transmitter, and a minimum between the wireless power transmitter and the wireless power receiver.
  • the power transmission order may be determined based on at least one of resonance matching efficiency, charging efficiency at a load, a charging state of the wireless power receiver, and whether a system error occurs for each wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter may determine the amount of power to be transmitted for each connected wireless power receiver. For example, the wireless power transmitter may calculate the amount of power to be transmitted for each wireless power receiver based on the currently available power and the power reception efficiency for each wireless power receiver, and transmit the information about the calculated power to the wireless power receiver through a predetermined control message. You can also send.
  • the wireless power transmitter is a wireless power receiver that is being charged when a new wireless power receiver is added to the charging area, when the existing wireless power receiver is being removed from the charging area, when the charging of the existing wireless power receiver is completed.
  • the power redistribution procedure may be initiated.
  • the power redistribution result may be transmitted to the wireless power receiver through a predetermined control message.
  • the wireless power transmitter may generate and provide a timing synchronization signal (Tim Synchronization Signal) for acquiring time synchronization with the network-connected wireless power receiver (s).
  • the time synchronization signal is a frequency band for transmitting wireless power, i.e., in-band, or a frequency band for performing out-of-band communication, i.e., out-of-band. Can be sent through.
  • the wireless power transmitter and the wireless power receiver may manage communication timing and communication sequences of each other based on the time synchronization signal.
  • FIG. 8 illustrates a configuration in which a wireless power transmission system including one wireless power transmitter and a plurality of wireless power receivers is connected to a network in a star topology
  • a wireless power transmission system a plurality of wireless power transmitters and a plurality of wireless power receivers may be connected to a network to transmit and receive wireless power.
  • the wireless power transmitter may transmit its status information and / or status information of the wireless power receiver connected to the wireless power transmitter to another networked wireless power transmitter through a separate communication channel.
  • the wireless power receiver may control the wireless power receiver to receive seamless power through the handover between the wireless power transmitters.
  • the wireless power receiver sums the powers received from the respective wireless power transmitters, and based on that, charging of the load is performed. You can also calculate the estimated time to complete. That is, the electronic device connected to the wireless power receiver or the wireless power receiver may adaptively calculate the charging completion time required according to the handover and control the electronic device to be displayed on the display screen.
  • the wireless power transmitter also acts as a network coordinator and can exchange information with the wireless power receiver via an out-of-band communication link.
  • the wireless power transmitter may receive various information of the wireless power receiver to generate and manage a predetermined device control table, and transmit network management information to the wireless power receiver based on the device control table. Through this, the wireless power transmitter may create and maintain a wireless power transmission system network.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a wireless charging procedure according to an embodiment of the present invention.
  • the wireless power transmitter may generate a beacon sequence when the wireless power transmitter is configured, ie, boot, and transmit the beacon sequence through the transmission resonator (S901).
  • the wireless power receiver may broadcast an advertisement signal including its identification information and characteristic information (S903).
  • the advertisement signal may be repeatedly transmitted at a predetermined period until the connection request signal, which will be described later, is received from the wireless power transmitter.
  • the wireless power transmitter may transmit a predetermined connection request signal for establishing the out-of-band communication link to the wireless power receiver (S905).
  • the wireless power receiver may establish an out-of-band communication link and transmit its static state information through the set out-of-band communication link (S907).
  • the static state information of the wireless power receiver identifies category information, hardware and software version information, maximum rectifier output power information, initial reference parameter information for power control, information on a required voltage or power, and whether a power regulation function is installed. And at least one of information on supportable out-of-band communication schemes, information on supportable power control algorithms, and information on preferred rectifier stage voltage values initially set in the wireless power receiver.
  • the static state information of the wireless power receiver may further include information on the maximum capacity of the load, information on the current charge amount of the load, and the like.
  • the wireless power transmitter may transmit the static state information of the wireless power transmitter to the wireless power receiver through an out-of-band communication link (S909).
  • the static state information of the wireless power transmitter may include information about transmitter output power information, rating information, hardware and software version information, information about the maximum number of wireless power receivers that can be supported, and / or information about the number of wireless power receivers currently connected. It may be configured to include at least one.
  • the wireless power receiver monitors its real-time power reception state and charging state, and may transmit dynamic state information to the wireless power transmitter in a periodic or specific event (S911).
  • the dynamic state information of the wireless power receiver includes information on the rectifier output voltage and current, information on the voltage and current applied to the load, information on the internal measurement temperature of the wireless power receiver, and change of reference parameters for power control ( Rectified voltage minimum value, rectified voltage maximum value, default preferred rectifier terminal voltage change value), charge status information, including information on whether the charge is completed, information on the current charge amount of the load, etc., system error Information, alert information, including, for example, local fault information, and the like.
  • the wireless power transmitter may perform power adjustment by changing a setting value included in the existing static state information when the reference parameter change information for power control is received.
  • the wireless power transmitter may control the wireless power receiver to start charging by issuing a predetermined control command through the out-of-band communication link (S913).
  • the wireless power transmitter may dynamically control the transmission power by receiving the dynamic state information from the wireless power receiver (S915).
  • the wireless power receiver may transmit the dynamic state information to the wireless power transmitter including data for identifying the system error and / or data indicating that the charging is completed ( S917).
  • the system error may include overcurrent, overvoltage, overheating, and the like.
  • the wireless power transmitter when the currently available power does not meet the required power of all connected wireless power receivers, the wireless power transmitter according to another embodiment of the present invention redistributes power to be transmitted to each wireless power receiver and issues a predetermined control command. It can also be transmitted to the corresponding wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter redistributes power to be received for each connected wireless power receiver based on the currently available power, and the wireless power receiver is received through a predetermined control command. Can also be sent to
  • the wireless power transmitter may remain when wireless charging of the previously connected wireless power receiver is completed or the out-of-band communication link is released, including, for example, when the wireless power receiver is removed from the charging area.
  • the power to be received for each wireless power receiver may be redistributed and transmitted to the corresponding wireless power receiver through a predetermined control command.
  • the wireless power transmitter may determine whether the wireless power receiver has a power regulation function through a predetermined control procedure. In this case, when a power redistribution situation occurs, the wireless power transmitter may perform power redistribution only for the wireless power receiver equipped with the power adjustment function.
  • the power redistribution situation may receive a valid advertisement signal from an unconnected wireless power receiver to receive a dynamic parameter indicating a new wireless power receiver is added or indicates the current state of the connected wireless power receiver, or a previously connected wireless power receiver is provided. Occurs when an event occurs such that it is confirmed that it no longer exists, the charging of the connected wireless power receiver is completed, or an alarm message indicating a system error state of the connected wireless power receiver is received. have.
  • the system error state may include an overvoltage state, an overcurrent state, an overheat state, a network connection error state, and the like.
  • the wireless power transmitter may transmit power redistribution related information to the wireless power receiver through a predetermined control command.
  • the power redistribution related information may include command information for controlling power of a wireless power receiver, information for identifying whether to allow or deny a power transmission request, and a valid load variation of the wireless power receiver. It may include time information for generating a.
  • the command for controlling the wireless power receiver power is a first command for controlling the wireless power receiver providing power received to the load, and a second command for allowing the wireless power receiver to indicate that charging is being made.
  • the control unit may include a power control command for indicating a ratio of the maximum power provided by the wireless power transmitter to the maximum rectifier power of the wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter may not transmit the power adjustment command to the corresponding wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter may determine whether it is possible to provide the amount of power required by the wireless power receiver based on its available power. As a result of determination, when the required amount of power exceeds the available amount of power, the wireless power transmitter may check whether the power control function is installed in the corresponding wireless power receiver. As a result of the check, when the power adjustment function is mounted, the wireless power receiver may determine an amount of power to be received by the wireless power receiver within the amount of available power, and transmit the determined result to the wireless power receiver through a predetermined control command.
  • the power redistribution may be performed within a range in which the wireless power transmitter and the wireless power receiver can operate normally and / or a normal charging range.
  • the information for identifying whether to allow or deny the power transmission request may include a grant condition and a reason for rejection.
  • the grant condition may include a grant subject to a wait for a certain time due to the lack of available power.
  • Reasons for rejection may include rejection due to lack of available power, rejection due to exceeding the number of acceptable wireless power receivers, rejection due to overheating of the wireless power transmitter, rejection due to a limited class of wireless power transmitter, and the like.
  • the wireless power transmitter collects detailed information on grant and rejection according to the power transmission request for a unit of time, and collects the detailed grant and rejection information from a networked home network server or cloud. You can send it to a server.
  • the detailed grant and reject information collected is the number of times the total power transmission request has been received, the total grant count, the total reject count, the immediate grant count, the wait grant count, the reject count due to lack of power, and the rejection due to exceeding the number of wireless power receivers.
  • the information may include at least one of the number of times of rejection due to an error of the wireless power transmitter system, the number of times of rejection due to authentication failure, and the number of times of rejection according to a limited grade.
  • the home network server or cloud server for power management statistically processes the collected detailed grant and reject information for each wireless power transmitter and automatically transmits the processed statistical information to a predetermined user terminal or the like to request a user's inquiry. Accordingly, it can be transmitted to the corresponding user terminal.
  • the user may determine whether to expand / change / remove the wireless power transmitter based on the received statistical information.
  • the home network server or cloud server for power management may determine whether to expand / change / remove the wireless power transmitter based on the collected detailed grant and reject information for each wireless power transmitter, and determine the determination result. It may be transmitted to a predetermined user terminal.
  • the wireless power receiver may support a plurality of out-of-band communication schemes. If it is desired to change the currently set out-of-band communication link in another manner, the wireless power receiver may transmit a predetermined control signal for requesting the out-of-band communication change to the wireless power transmitter. When the out-of-band communication change request signal is received, the wireless power transmitter may release the currently set out-of-band communication link and establish a new out-of-band communication link by the out-of-band communication method requested by the wireless power receiver.
  • the out-of-band communication scheme applicable to the present invention may include Near Field Communication (NFC), Radio Frequency Identification (RFID), Bluetooth Low Energy (BLE), Wideband Code Division Multiple Access (WCDMA), and Long LTE.
  • NFC Near Field Communication
  • RFID Radio Frequency Identification
  • BLE Bluetooth Low Energy
  • WCDMA Wideband Code Division Multiple Access
  • Long LTE Long LTE.
  • Term Evolution / LTE-Advance communication and Wi-Fi communication.
  • the communication between the transmitters may be performed through any one or at least one of a wired or wireless IP network, wideband code division multiple access (WCDMA) communication, long term evolution (LTE) / LTE-advance communication, and Wi-Fi communication. It may be, but is not limited thereto.
  • the wireless power transmitter may select one wireless power receiver that is a reference for the strength control of I TX —COIL among the plurality of wireless power receivers.
  • a wireless power receiver as a reference for power control will be referred to as a dominant power receiving unit.
  • an algorithm for selecting a dominant power receiver may be largely comprised of four sub-procedures.
  • the four sub-procedures may include a high efficiency selection procedure 1010, a low voltage prevention procedure 1020, a high voltage prevention procedure 1030, and an overheat prevention procedure 1040.
  • the wireless power transmitter can selectively switch the four sub-procedures.
  • the wireless power transmitter may maintain the selected dominant receiver as the power control target for at least a few seconds.
  • the time to be maintained as the power control object may be 5 seconds, but is not limited thereto. This not only prevents unnecessary communication processes due to frequent switching, but also prevents prolonged charging time due to unnecessary communication.
  • a specific wireless power receiver may be configured before a predetermined holding time elapses. If the state is expected to transition to an overtemporature state or is determined to be an overheat state, the wireless power transmitter may immediately enter an overheat protection procedure 1040 and select the wireless power receiver as a new dominant receiver. Thereafter, the power control may be performed such that the temperature of the dominant receiver falls below a predetermined reference value in consideration of at least one of V_Rect, V_RECT_MIN, and V_RECT_HIGH of the selected dominant receiver. This may have the effect of preventing a particular wireless power receiver from being stopped due to a system error due to overheating.
  • the high efficiency selection procedure 1010 may be a procedure of selecting the wireless power receiver having the highest efficiency as the dominant receiver.
  • the criteria for selecting the most efficient wireless power receiver is P RECT / P RECT _ be a MAX, and, at this time, P RECT _MAX may be a (maximum output power of the rectifier or PRU) maximum output power of the wireless power receiver.
  • the dominant receiver may include a predetermined reference value and P RECT. / P RECT _MAX can be selected by comparing.
  • the predetermined reference value may be 0.75
  • P RECT / P RECT only if _MAX more than 0.75, or greater than, the wireless power transmitter may select a new dominant receiver. This not only prevents waste of computing power and unnecessary communication resources due to frequent dominant receiver replacements, but also prevents delays in charging completion time.
  • the low voltage prevention procedure 1020 is a procedure in which the wireless power transmitter selects the dominant receiver in consideration of the V RECT and V RECT_MIN values of the wireless power receiver, and has the smallest difference between the V RECT and V RECT _MIN values among the plurality of wireless power receivers.
  • power control may be performed so that the wireless power receiver selected as the dominant receiver does not transition to a low voltage state. This not only prevents waste of computing power and unnecessary communication resources due to frequent dominant receiver replacements, but also prevents delays in charging completion time.
  • V RECT LOW ratio the ratio of V RECT to V RECT _MIN for each wireless power receiver, which is referred to as a V RECT LOW ratio for convenience of explanation, may be calculated by Equation 1-a.
  • V RECT _LOW ratio V RECT / V RECT _ MIN (Equation 1-a)
  • the wireless power transmitter may select the wireless power receiver having the smallest V RECT _ LOW ratio, that is, the closest V RECT is to V RECT_MIN as a dominant receiver.
  • the wireless power transmitter may select a new dominant receiver only when the V RECT _ LOW ratio is below or below a predetermined reference value.
  • the reference value for selecting a new dominant receiver in the low voltage prevention procedure 1020 may be 1.25, but is not limited thereto.
  • V RECT _ MIN the ratio of V RECT _ MIN to the difference between V RECT _ MIN and V RECT for each wireless power receiver, which is referred to as a V RECT _LOW ratio for convenience of explanation, is calculated by Equation 1-b below. Can be.
  • V RECT _LOW ratio
  • the wireless power transmitter may select the wireless power receiver having the smallest V RECT _ LOW ratio, that is, the closest V RECT is to V RECT_MIN as a dominant receiver.
  • the wireless power transmitter may select a new dominant receiver only when the V RECT _ LOW ratio is below or below a predetermined reference value.
  • the reference value for selecting a new dominant receiver in the low voltage prevention procedure 1020 may be 0.25, but is not limited thereto.
  • the high voltage prevention procedure 1030 is a procedure in which the wireless power transmitter selects the dominant receiver in consideration of the V RECT and V RECT_HIGH values of the wireless power receiver, and has the smallest difference between the V RECT and V RECT _HIGH values among the plurality of wireless power receivers.
  • power control may be performed so that the wireless power receiver selected as the dominant receiver does not transition to a high voltage state. This not only prevents waste of computing power and unnecessary communication resources due to frequent dominant receiver replacements, but also prevents delays in charging completion time.
  • V RECT _HIGH ratio the ratio of V RECT to V RECT _HIGH for each wireless power receiver, which is referred to as a V RECT _HIGH ratio for convenience of explanation, may be calculated by Equation 2-a.
  • V RECT _HIGH Ratio V RECT / V RECT _ HIGH (Equation 2-a)
  • the wireless power transmitter may select the wireless power receiver having the highest V RECT _HIGH ratio, that is, the V RECT is closest to V RECT_HIGH as the dominant receiver.
  • the wireless power transmitter may enter the high voltage prevention procedure 1030 and select a new dominant receiver only when there is a wireless power receiver having a V RECT _HIGH ratio above or above a predetermined reference value.
  • the reference value for selecting a new dominant receiver in the high voltage prevention procedure 1030 may be 0.75, but is not limited thereto.
  • V RECT _HIGH the ratio of V RECT _HIGH to the difference between V RECT _HIGH and V RECT for each wireless power receiver, which is referred to as a V RECT _HIGH ratio for convenience of explanation, may be calculated by Equation 2 below.
  • V RECT _HIGH Ratio V RECT / V RECT _ HIGH (Equation 2-b)
  • the wireless power transmitter may select the wireless power receiver having the highest V RECT _HIGH ratio, that is, the V RECT is closest to V RECT_HIGH as the dominant receiver.
  • the wireless power transmitter may enter the high voltage prevention procedure 1030 and select a new dominant receiver only when there is a wireless power receiver having a V RECT _HIGH ratio above or above a predetermined reference value.
  • the reference value for selecting a new dominant receiver in the high voltage prevention procedure 1030 may be 0.75, but is not limited thereto.
  • the overheat prevention procedure 1040 is a procedure for preventing a failure and damage due to overheating of the wireless power receiver, and may select a dominant receiver based on temperature state information received from the wireless power receiver.
  • the temperature state information may include a current measured temperature value T_Current of the corresponding wireless power receiver and a maximum temperature value T_Over_Temperature_Protection for normal operation of the wireless power receiver, but is not limited thereto. Information sufficient to predict the possibility of overheating of the receiver or to determine whether overheating has occurred is sufficient.
  • the temperature state information may be included in the above-described static state information and dynamic state information.
  • the temperature state information may be transmitted in a communication connection initialization step as needed, or may be transmitted when a predetermined period or a predetermined event occurs.
  • the wireless power transmitter may calculate a temperature ratio T_Ratio to determine how close the current temperature T_Current is to the maximum temperature T_Over_Temperature_Protection based on temperature state information for each wireless power receiver.
  • the temperature ratio may be calculated by the following Equation 3.
  • T_Ratio T_Current / T_Over_Temperature_Protection (Equation 3)
  • the wireless power receiver may directly calculate the temperature ratio and transmit the calculation result to the wireless power transmitter.
  • the time point at which the temperature ratio is transmitted may be transmitted at a predetermined cycle or when a predetermined event occurs.
  • the calculated temperature ratio may be transmitted to the wireless power transmitter only when the temperature ratio is greater than or equal to a predetermined reference value.
  • the reference value for determining whether the calculated temperature ratio is transmitted may be 0.75, but is not limited thereto.
  • the values used to calculate the V RECT _HIGH ratio, the V RECT _LOW ratio, and the temperature ratio T_Ratio may be reporting values received from the wireless power receiver. 9 may be information included in the receiver static state information or the receiver dynamic state information of FIG. 9.
  • T_Ratio may not be calculated, but may be a reporting value that is directly included in the receiver dynamic state information and received.
  • the wireless power transmitter selects the wireless power receiver having the highest temperature ratio as the dominant receiver, and selects the selected power. Power control may be performed based on the dominant receiver.
  • the wireless power transmitter when a dominant receiver is selected through any one of a high efficiency selection procedure 1010, a low voltage prevention procedure 1020, and a high voltage prevention procedure 1030, a predetermined after selection During the time—for example, 5 seconds—the new dominant receiver selection may be withheld.
  • the wireless power transmitter immediately After entering the overheat prevention procedure 1040, the wireless power receiver which is expected to generate the overheat may be selected as a dominant receiver to perform power control.
  • the wireless power transmitter performs another procedure when a dominant receiver selection event occurs.
  • - May be any of, for example, a high efficiency selection procedure 1010, a low voltage prevention procedure 1020, and a high voltage prevention procedure 1030.
  • overheating prevention may be a priority in selecting a dominant receiver for wireless power control in the wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention. That is, if a wireless power receiver is expected to overheat while performing another procedure—for example, one of a high efficiency selection procedure 1010, a low voltage prevention procedure 1020, and a high voltage prevention procedure 1030— By selecting the wireless power receiver as a dominant receiver immediately and performing power control, overheating can be prevented in advance.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating a method of selecting a dominant receiver for wireless power control in a wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention.
  • the wireless power transmitter may receive state information from a plurality of wireless power receivers (S1101).
  • the receiver state information may include static state information and dynamic state information.
  • the wireless power transmitter may determine that the wireless power receiver to calculate a ratio V RECT _HIGH based on receiver state information, and the calculated V RECT _HIGH ratio exceeds a predetermined first threshold value exists (S1102).
  • the wireless power transmitter selects the wireless power receiver having the highest V RECT _HIGH ratio among the wireless power receivers exceeding the first reference value as the dominant receiver, and prevents overvoltage.
  • power control for the selected dominant receiver may be performed by entering the procedure.
  • the wireless power transmitter may check whether there is a receiver having a V RECT _LOW ratio less than the second reference value (S1104).
  • the wireless power transmitter selects the wireless power receiver having the smallest V RECT _LOW ratio as the dominant receiver among the wireless power receivers below the second reference value, In step S1105, power control for the selected dominant receiver may be performed.
  • the wireless power transmitter may select the wireless power receiver having the highest efficiency as the dominant receiver and perform power control on the selected dominant receiver. (S1106).
  • the wireless power transmitter determines a temperature ratio of the receiver based on the received state information. T_Ratio) or a temperature ratio calculated for each wireless power receiver may be received. In this case, the wireless power transmitter may determine whether the presence of a receiver having a temperature ratio T_Ratio equal to or greater than a predetermined third reference value is detected (S1107). As a result of the check, when the presence of the receiver that is greater than or equal to the third reference value is not detected, the wireless power transmitter may continue the previously performed procedure.
  • the wireless power transmitter selects the wireless power receiver as a new dominant receiver and enters an overheat prevention procedure to control power to the newly selected dominant receiver. It is possible to prevent the occurrence of overheating by performing (S1108).
  • the wireless power transmitter may enter the step 1101. (or step 1101 is a step of being received as a separate process and is the most recently received state). In consideration of the information, the next step of 1101 can be identified.) On the other hand, if there is still a receiver whose T_Ratio is above the third reference value, i.e., the risk of overheating is not completely eliminated, the wireless power transmitter is described in 1108. The steps can be carried out continuously. Steps 1102 and 1103 or steps 1104 and 1105 may be operated except one of the two.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating a method of selecting a dominant receiver for wireless power control in a wireless power transmitter according to another embodiment of the present invention.
  • the method of selecting a dominant receiver according to FIG. 12 may further include determining whether a receiver having a charging efficiency equal to or greater than a fourth reference value exists in the method of selecting the dominant receiver of FIG. 11.
  • the wireless power transmitter may determine whether there is a receiver having a charging efficiency calculated for each receiver greater than or equal to a fourth reference value (S1201). As a result of the check, when there is at least one receiver having a charging efficiency greater than or equal to a fourth reference value, the wireless power transmitter may select the receiver having the highest charging efficiency as the dominant receiver among the corresponding receivers, and perform power control on the selected dominant receiver. . On the other hand, if there is no receiver having a charging efficiency equal to or greater than the fourth reference value, the current dominant receiver is maintained as it is, and the wireless power transmitter may perform step 1101.
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating a method of selecting a dominant receiver for wireless power control in a wireless power transmitter according to another embodiment of the present invention.
  • the wireless power transmitter of one embodiment determines that the rectifier output voltage of the dominant receiver is stabilized during the low voltage prevention procedure, for example, when the V RECT _LOW ratio of the dominant receiver rises above the second reference value.
  • the rectifier output voltage may be determined to be stabilized.
  • a high efficiency selection procedure may be performed to select a receiver having the best charging efficiency as a new dominant receiver to perform power control. This can be done in step 1102.
  • the wireless power transmitter when the rectifier output voltage of the dominant receiver is determined to be stabilized during the overvoltage prevention procedure, for example, the rectifier output voltage when the V RECT _HIGH ratio of the dominant receiver falls below the first reference value. It can be determined that this is stabilized-the wireless power transmitter maintains the overvoltage protection procedure until the detection of an event that requires the selection of another dominant receiver, as shown at 1302, for the last selected dominant receiver. Power control may be performed.
  • the wireless power transmitter determines that the rectifier output voltage of the dominant receiver is stabilized during the overvoltage prevention procedure. For example, when the V RECT _HIGH ratio of the dominant receiver falls below the first reference value, the rectifier output voltage is reduced. It may be determined that it is stabilized, and after a predetermined time has passed, a high efficiency selection procedure may be entered. In this case, the wireless power transmitter may perform power control by selecting a receiver having the best charging efficiency as a new dominant receiver. This can be done in step 1102.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating a dominant receiver selection method according to priority in the wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention.
  • the wireless power transmission system may charge a plurality of wireless power receivers through one wireless power transmitter. Accordingly, a plurality of events that require reselection of the dominant receiver may occur.
  • the wireless power transmitter is connected to nine wireless power receivers (hereinafter referred to as first to ninth receivers) to perform charging.
  • the wireless power transmitter may calculate the charging efficiency, the high voltage ratio, the low voltage ratio, and the temperature ratio for each receiver based on the state information received from the receivers. Subsequently, the wireless power transmitter may select the dominant receiver requiring power control by comparing the calculated result value with a predetermined reference value.
  • the event for newly selecting the dominant receiver may vary. If a plurality of events for dominant receiver reselection has occurred, the wireless power transmitter needs to determine which event to reselect the dominant receiver based on.
  • the wireless power transmitter when a receiver having a high potential of low voltage as well as a receiver having a high potential of voltage is detected, the wireless power transmitter must determine which receiver to select as a dominant receiver.
  • the wireless power transmitter according to the present invention may be pre-allocated and maintained for each event for dominant receiver reselection. If a plurality of dominant receiver reselection events are detected during wireless charging, the wireless power transmitter may select an algorithm (procedure) to select a dominant receiver based on a pre-stored priority. Thereafter, the wireless power transmitter selects a dominant receiver according to the selected algorithm and performs power control on the selected dominant receiver.
  • the wireless power transmitter may select a receiver having a high possibility of overheating as a dominant receiver according to a predefined priority.
  • the wireless power transmitter may perform power control on the initially selected dominant receiver (S1401).
  • the initially selected dominant receiver may be, but is not limited to, a wireless power receiver initially connected to the corresponding wireless power transmitter, and may be a receiver currently selected as a dominant receiver and performing power control.
  • the wireless power transmitter may receive state information from a plurality of connected receivers (S1402).
  • the wireless power transmitter may calculate a high voltage ratio, a low voltage ratio, a charging efficiency, a temperature ratio, etc. for each receiver based on the received state information (S1403 to S1406).
  • the wireless power transmitter may determine whether dominant receiver reselection is necessary based on the calculated ratio and efficiency (S1407).
  • at least one reference value to be compared with the calculated ratio and efficiency may be predefined to determine whether dominant receiver reselection is necessary.
  • the reference value corresponding to the calculated high voltage ratio, charging efficiency, and temperature ratio may be 0.75, but is not limited thereto.
  • the reference value corresponding to the calculated low voltage ratio may be 0.25, but is not limited thereto.
  • the wireless power transmitter may determine an algorithm or a predetermined procedure to be used for dominant receiver reselection based on a preset priority (S1408 to S1409).
  • the algorithm is the four sub-procedures described in FIG. 10 described above, the four sub-procedures include the high efficiency selection procedure 1010, the low voltage prevention procedure 1020, the high voltage prevention procedure 1030, and the overheat prevention procedure 1040. It may include.
  • the priority of each algorithm may be defined in the order of overheat prevention procedure 1040> high voltage prevention procedure 1030> low voltage prevention procedure 1020> high efficiency selection procedure 1010, but this is only an example.
  • the priority of each algorithm may be defined differently according to the type and characteristics of the wireless power transmitter and receiver to which the algorithm is applied.
  • the priority of each algorithm may be defined in order of overheat prevention procedure 1040> low voltage prevention procedure 1020> high voltage prevention procedure 1030> high efficiency selection procedure 1010.
  • the wireless power transmitter may select a new dominant receiver according to the determined algorithm or procedure and then perform power control on the selected dominant receiver (S1410).
  • 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 wireless power control apparatus manufactured according to the present invention may be applied to a wireless power transmission apparatus for transmitting wireless power to a plurality of wireless power receivers.

Landscapes

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Abstract

본 발명은 무선 전력 제어 방법 및 그를 위한 장치에 과한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 무선 전력 수신기로의 동시 무선 충전이 가능한 무선 전력 송신기에서의 무선 전력 제어 방법은 상기 복수의 무선 전력 수신기로부터 수신된 상태 정보에 기반하여 도미넌트 수신기를 선택하는 단계와 상기 도미넌트 수신기에 대한 전력 제어를 수행하는 단계와 상기 전력 제어에 따른 상기 도미넌트 수신기의 전력 수신 상태 변화에 기반하여 새로운 도미넌트 수신기를 선택하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

무선 전력 제어 방법 및 그를 위한 장치
본 발명은 무선 충전 기술에 관한 것으로서, 상세하게, 복수의 무선 전력 수신 장치로의 무선 전력 전송이 가능한 무선 전력 송신 장치에서의 무선 전력 제어 방법 및 그를 위한 장치에 관한 것이다.
최근 정보 통신 기술이 급속도로 발전함에 따라, 정보 통신 기술을 기반으로 하는 유비쿼터스 사회가 이루어지고 있다.
언제 어디서나 정보통신 기기들이 접속되기 위해서는 사회 모든 시설에 통신 기능을 가진 컴퓨터 칩을 내장시킨 센서들이 설치되어야 한다. 따라서 이들 기기나 센서의 전원 공급 문제는 새로운 과제가 되고 있다. 또한 휴대폰뿐만 아니라 블루투스 핸드셋과 아이팟 같은 뮤직 플레이어 등의 휴대기기 종류가 급격히 늘어나면서 배터리를 충전하는 작업이 사용자에게 시간과 수고를 요구하고 됐다. 이러한 문제를 해결하는 방법으로 무선 전력 전송 기술이 최근 들어 관심을 받고 있다.
무선 전력 전송 기술(wireless power transmission 또는 wireless energy transfer)은 자기장의 유도 원리를 이용하여 무선으로 송신기에서 수신기로 전기 에너지를 전송하는 기술로서, 이미 1800년대에 전자기유도 원리를 이용한 전기 모터나 변압기가 사용되기 시작했고, 그 후로는 라디오파나 레이저와 같은 전자파를 방사해서 전기에너지를 전송하는 방법도 시도되었다. 우리가 흔히 사용하는 전동칫솔이나 일부 무선면도기도 실상은 전자기유도 원리로 충전된다.
현재까지 무선을 이용한 에너지 전달 방식은 크게 전자기 유도 방식, 자기 공진(Electromagnetic Resonance) 방식 및 단파장 무선 주파수를 이용한 RF 전송 방식 등으로 구분될 수 있다.
전자기 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. 전자기 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.
전자기 공진 방식은 전자기파나 전류 등을 활용하는 대신 전기장이나 자기장을 이용하는 특징이 있다. 전자기 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.
특히, 최근에는, 복수의 무선 전력 수신 장치로 동시에 전력을 전송하는 무선 전력 송신 장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
특히, 하나의 무선 전력 송신 장치에 접속된 복수의 무선 전력 수신 장치에 대한 효율적인 전력 제어 방법에 대한 연구가 필요한 실정이다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 복수의 무선 전력 수신 장치로의 무선 전력 전송이 가능한 무선 충전 시스템에서의 무선 전력 송신 방법 및 그를 위한 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 하나의 송신 코일을 통해 복수의 무선 전력 수신 장치로 전력을 공급하는 것이 가능한 무선 전력 송신 장치에서의 무선 전력 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 무선 전력 수신 장치의 전력 수신 상태에 따라 동적으로 전력 제어 알고리즘을 선택하는 것이 가능한 무선 전력 제어 방법 및 그를 위한 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 과열 및 과전압에 의한 디바이스 손상을 최소화시킬 뿐만 아니라 전력 전송 효율을 극대화시키는 것이 가능한 무선 전력 제어 방법 및 그를 위한 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 도미넌트 수신기 재선택을 위한 복수의 이벤트 발생시 미리 정의된 우선 순위에 기반하여 도미넌트 수신기 재선택에 사용될 알고리즘 또는 절차를 동적으로 선택하는 것이 가능한 무선 전력 제어 방법 및 그를 위한 장치를 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 무선 전력 제어 방법 및 그를 위한 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 무선 전력 수신기로의 동시 무선 충전이 가능한 무선 전력 송신기에서의 무선 전력 제어 방법은 상기 복수의 무선 전력 수신기로부터 수신된 상태 정보에 기반하여 도미넌트 수신기를 선택하는 단계와 상기 도미넌트 수신기에 대한 전력 제어를 수행하는 단계와 상기 전력 제어에 따른 상기 도미넌트 수신기의 전력 수신 상태 변화에 기반하여 새로운 도미넌트 수신기를 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 복수의 무선 전력 수신기로의 동시 무선 충전이 가능한 무선 전력 송신기에서의 무선 전력 제어 방법은 상기 복수의 무선 전력 수신기로부터 수신된 상태 정보에 기반하여 도미넌트 수신기 재선택이 필요한지 여부를 판단하는 단계와 상기 판단 결과, 상기 재선택이 필요한 경우, 상기 도미넌트 수신기 재선택에 사용될 알고리즘을 선택하는 단계와 상기 선택된 알고리즘에 따라 새로운 상기 도미넌트 수신기를 선택하고, 새롭게 선택된 상기 도미넌트 수신기에 대한 전력 제어를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예는 상기 무선 전력 전송 방법들 중 어느 하나의 방법을 실행시키기 위한 프로그램 및 상기 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체가 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 방법 및 장치에 대한 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 복수의 무선 전력 수신 장치로의 무선 전력 전송이 가능한 무선 충전 시스템에서의 무선 전력 송신 방법 및 그를 위한 장치를 제공하는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 하나의 송신 코일을 통해 복수의 무선 전력 수신 장치로 전력을 공급하는 것이 가능한 무선 전력 송신 장치에서의 무선 전력 제어 방법을 제공하는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 무선 전력 수신 장치의 실시간 전력 수신 상태에 따라 동적으로 최적의 전력 제어 알고리즘을 선택하는 것이 가능한 무선 전력 제어 방법 및 그를 위한 장치를 제공하는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 과열 및 과전압에 의한 디바이스 손상을 최소화시킬 뿐만 아니라 충전 효율을 극대화시키는 것이 가능한 무선 전력 제어 방법 및 그를 위한 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 도미넌트 수신기 재선택을 위한 복수의 이벤트 발생시 미리 정의된 우선 순위에 기반하여 도미넌트 수신기 재선택에 사용될 알고리즘 또는 절차를 동적으로 선택하는 것이 가능한 무선 전력 제어 방법 및 그를 위한 장치를 제공하는 장점이 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이하에 첨부되는 도면들은 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 본 발명에 대한 실시예들을 제공한다. 다만, 본 발명의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시예로 구성될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 공진 방식의 무선 전력 전송 방법을 설명하기 위한 시스템 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 공진 방식에서의 무선 전력 송신기의 타입 및 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 공진 방식에서의 무선 전력 수신기의 타입 및 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 공진 방식에서의 무선 전력 전송 시스템의 등가 회로도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 공진 방식에서의 무선 전력 송신기 상태 천이 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 공진 방식을 지원하는 무선 전력 수신기의 상태 천이도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 공진 방식에 있어서의 VRECT에 따른 무선 전력 수신기의 동작 영역을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 구성도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시에에 따른 무선 충전 절차를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 도미넌트 전력 수신기를 선택하는 알고리즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서 무선 전력 제어를 위한 도미넌트 수신기 선택 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서의 우선 순위에 따른 도미넌트 수신기 선택 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명은 복수의 무선 전력 수신 장치로의 무선 전력 전송이 가능한 무선 충전 시스템에서의 무선 전력 송신 방법 및 그를 위한 장치에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 무선 전력 수신기로의 동시 무선 충전이 가능한 무선 전력 송신기에서의 무선 전력 제어 방법은 상기 복수의 무선 전력 수신기로부터 수신된 상태 정보에 기반하여 도미넌트 수신기를 선택하는 단계와 상기 도미넌트 수신기에 대한 전력 제어를 수행하는 단계와 상기 전력 제어에 따른 상기 도미넌트 수신기의 전력 수신 상태 변화에 기반하여 새로운 도미넌트 수신기를 선택하는 단계를 포함할 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.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.
실시예의 설명에 있어서, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)", "전(앞) 또는 후(뒤)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(위) 또는 하(아래)" 및"전(앞) 또는 후(뒤)"는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되거나 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 배치되어 형성되는 것을 모두 포함한다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
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 무선 전력 송신기는 패드 형태, 거치대 형태, AP(Access Point) 형태, 소형 기지국 형태, 스텐드 형태, 천장 매립 형태, 벽걸이 형태, 차량 매립 형태, 차량 거치 형태 등으로 구성될 수 있으며, 하나의 송신기는 복수의 무선 전력 수신 장치에 동시에 파워를 전송할 수 있다.
이를 위해, 무선 파워 송신기는 적어도 하나의 무선 전력 전송 방식-예를 들면, 전자기 유도 방식, 전자기 공진 방식 등을 포함함-을 제공할 수도 있다.
일 예로, 무선 전력 전송 방식은 전력 송신단 코일에서 자기장을 발생시켜 그 자기장의 영향으로 수신단 코일에서 전기가 유도되는 전자기 유도 원리를 이용하여 충전하는 전자기 유도 방식에 기반한 다양한 무전 전력 전송 표준이 사용될 수 있다. 여기서, 전자기 유도 방식의 무선파워 전송 표준은 WPC(Wireless Power Consortium) 또는/및 PMA(Power Matters Alliance)에서 정의된 전자기 유도 방식의 무선 충전 기술을 포함할 수 있다.
다른 일 예로, 무선 전력 전송 방식은 무선 파워 송신기의 송신 코일에 의해 발생되는 자기장을 특정 공진 주파수에 동조하여 근거리에 위치한 무선 파워 수신기에 전력을 전송하는 전자기 공진(Electromagnetic Resonance) 방식이 이용될 수도 있다. 일 예로, 전자기 공진 방식은 무선 충전 기술 표준 기구인 A4WP(Alliance for Wireless Power)에서 정의된 공진 방식의 무선 충전 기술을 포함할 수 있다.
또 다른 일 예로, 무선 전력 전송 방식은 RF 신호에 저전력의 에너지를 실어 원거리에 위치한 무선 파워 수신기로 전력을 전송하는 RF 무선 파워 전송 방식이 이용될 수도 있다.
본 발명의 또 다른 일 예로, 본 발명에 따른 무선 파워 송신기는 상기한 전자기 유도 방식, 전자기 공진 방식, RF 무선 파워 전송 방식 중 적어도 2개 이상의 무선 전력 전송 방식을 지원할 수 있도록 설계될 수도 있다.
이 경우, 무선 파워 송신기는 무선 파워 송신기 및 무선 파워 수신기에서 지원 가능한 무선 전력 전송 방식뿐만 아니라 무선 파워 수신기의 종류, 상태, 요구 전력 등에 기반하여 적응적으로 해당 무선 파워 수신기를 위해 사용될 무선 전력 전송 방식을 결정할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 파워 수신기는 적어도 하나의 무선 전력 전송 방식이 구비될 수 있으며, 2개 이상의 무선 파워 송신기로부터 동시에 무선 전력을 수신할 수도 있다. 여기서, 무선 전력 전송 방식은 상기 전자기 유도 방식, 전자기 공진 방식, RF 무선 파워 전송 방식 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 무선 전력 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 등의 소형 전자 기기 등에 탑재될 수 있으나, 이에 국한되지는 아니하며 본 발명에 따른 무선 전력 수신 수단이 장착되어 배터리 충전이 가능한 기기라면 족하다. 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 파워 수신기는 차량, 무인 항공기, 에어 드론 등에도 탑재될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 공진 방식에서의 무선 전력 전송 방법을 설명하기 위한 시스템 구성도이다.
도 1을 참조하면, 무선 전력 전송 시스템은 무선 전력 송신기(100)와 무선 전력 수신기(200)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 도 1에는 무선 전력 송신기(100)가 하나의 무선 전력 수신기(200)에 무선 파워를 전송하는 것으로 도시되어 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기(100)는 복수의 무선 전력 수신기(200)에 무선 파워를 전송할 수도 있다. 또 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기(200)는 복수의 무선 전력 송신기(100)로부터 동시에 무선 전력을 수신할 수도 있음을 주의해야 한다.
무선 전력 송신기(100)는 특정 전력 전송 주파수-예를 들면, 공진 주파수-를 이용하여 자기장을 발생시켜 무선 전력 수신기(200)에 전력을 송신할 수 있다.
무선 전력 수신기(200)는 무선 전력 송신기(100)에 의해 사용되는 전력 전송 주파수와 동일한 주파수로 동조하여 전력을 수신할 수 있다.
일 예로, 전력 전송을 위해 사용되는 주파수는 6.78MHz 대역일 수 있으나, 이에 국한되지는 않는다.
즉, 무선 전력 송신기(100)에 의해 전송된 전력은 무선 전력 송신기(100)와 공진을 이루는 무선 전력 수신기(200)에 전달될 수 있다.
하나의 무선 전력 송신기(100)로부터 전력을 수신할 수 있는 무선 전력 수신기(200)의 최대 개수는 무선 전력 송신기(100)의 최대 전송 파워 레벨, 무선 전력 수신기(200)의 최대 전력 수신 레벨, 무선 전력 송신기(100) 및 무선 전력 수신기(200)의 물리적인 구조 등에 기반하여 결정될 수 있다.
무선 전력 송신기(100)와 무선 전력 수신기(200)는 무선 전력 전송을 위한 주파수 대역-즉, 공진 주파수 대역-과는 상이한 주파수 대역으로 양방향 통신을 수행할 수 있다. 일 예로, 양방향 통신은 반이중 방식의 BLE(Bluetooth Low Energy) 통신 프로토콜이 사용될 수 있으나 이에 국한되지는 않는다.
무선 전력 송신기(100)와 무선 전력 수신기(200)는 상기 양방향 통신을 통해 서로의 특성 및 상태 정보-예를 들면, 전력 제어를 위한 전력 협상 정보, 무선 전력 수신기(200)의 온도 정보 등을 포함함-를 교환할 수 있다.
일 예로, 무선 전력 수신기(200)는 무선 전력 송신기(100)로부터 수신되는 전력 레벨을 제어하기 위한 소정 전력 수신 상태 정보를 양방향 통신을 통해 무선 전력 송신기(100)에 전송할 수 있으며, 무선 전력 송신기(100)는 수신된 전력 수신 상태 정보에 기반하여 동적으로 전송 전력 레벨을 제어할 수 있다. 이를 통해, 무선 전력 송신기(100)는 전력 전송 효율을 최적화시킬 수 있을 뿐만 아니라 과전압(Over-Voltage)에 따른 부하 파손을 방지하는 기능, 저전압(Under-Voltage)에 따라 불필요한 전력이 낭비되고 과열이 발생되는 것을 방지하는 기능 등을 제공할 수 있다.
다른 일 예로, 무선 전력 수신기(200)는 내부 구비된 소정 온도 감지 센서를 이용하여 온도를 측정할 수 있으며, 측정된 온도에 관한 정보를 무선 전력 송신기(100)에 전송할 수도 있다. 이 경우, 무선 전력 송신기(200)는 수신된 온도에 관한 정보에 기반하여 전송 전력을 제어할 수 있다. 일 예로, 무선 전력 송신기(200)는 특정 무선 전력 수신기(200)의 온도가 소정 기준치 이상인 경우, 상기 기준치 이하로 온도가 떨어질 수 있도록 전송 전력을 제어할 수 있다.
특히, 하나의 송신 코일을 통해 복수의 무선 전력 수신기를 동시에 충전할 수 있는 무선 전력 송신기의 경우, 각 무선 전력 수신기의 온도 정보, 전력 수신 레벨, 요구 전력 레벨 중 적어도 하나에 기반하여 적응적으로 전송 전력 제어를 수행할 무선 전력 수신기를 선택할 수 있다. 일 예로, 복수의 무선 전력 수신기 중 어느 하나의 무선 전력 수신기의 온도가 소정 기준치 이상인 경우, 해당 무선 전력 수신기의 온도가 기준치 이하로 떨어질 수 있도록 전송 전력 제어를 수행할 수 있다. 다른 일 예로, 복수의 무선 전력 수신기의 온도는 정상이고, 어느 하나의 무선 전력 수신기의 수신 전력 레벨-예를 들면, 정류기 출력 전압 레벨일 수 있음-이 소정 기준치 이상인 경우, 무선 전력 송신기는 해당 무선 전력 수신기의 수신 전력 레벨이 소정 기준치 이하로 떨어질 수 있도록 전력 제어를 수행할 수도 있다. 또 다른 일 예로, 복수의 무선 전력 수신기의 온도가 정상이고, 제1 레벨 이상의 전력 수신 레벨을 갖는 무선 전력 수신기가 존재하지 않고, 제2 레벨 이하의 전력 수신 레벨을 가지는 무선 전력 수신기가 존재하는 경우, 무선 전력 송신기는 해당 무선 전력 수신기의 수신 전력 레벨이 상기 제2 레벨 이상이 되도록 전력 제어를 수행할 수도 있다.
또한, 무선 전력 송신기(100)는 양방향 통신을 통해 무선 전력 수신기(200)에 대한 인증 및 식별하는 기능, 호환되지 않는 장치 또는 충전이 불가능한 물체를 식별하는 기능, 유효한 부하를 식별하는 기능 등을 수행할 수도 있다.
이하에서는, 보다 구체적으로 공진 방식의 무선 전력 전송 과정을 상기 도 1을 참조하여 설명하기로 한다.
무선 전력 송신기(100)는 전원공급부(power supplier, 110), 전력변환부(Power Conversion Unit, 120), 매칭회로(Matching Circuit, 130), 송신공진기(Transmission Resonator, 140), 주제어부(Main Controller, 150) 및 통신부(Communication Unit, 160)를 포함하여 구성될 수 있다. 통신부는 데이터 송신기(Data Transmitter)와 데이터 수신기(Data receiver)를 포함할 수 있다.
전원공급부(110)는 주제어부(150)의 제어에 따라 전력변환부(120)에 특정 공급 전압을 공급할 수 있다. 이때, 공급 전압은 DC 전압 또는 AC 전압일 수 있다.
전력변환부(120)는 주제어부(150)의 제어에 따라 전력공급부(110)로부터 수신된 전압을 특정 전압으로 변환시킬 수 있다. 이를 위해, 전력변환부(120)는 DC/DC 변환기(DC/DC convertor), AC/DC 변환기(AC/DC convertor), 파워 증폭기(Power amplifier) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
매칭회로(130)는 전력 전송 효율을 극대화시키기 위해 전력변환부(120)와 송신공진기(140) 사이의 임피던스를 정합하는 회로이다.
송신공진기(140)는 매칭회로(130)로부터 인가된 전압에 따라 특정 공진 주파수를 이용하여 무선으로 전력을 전송할 수 있다.
무선 전력 수신기(200)는 수신공진기(Reception Resonator, 210), 정류기(Rectifier, 220), DC-DC 변환기(DC-DC Converter, 230), 부하(Load, 240), 주제어부(Main Controller, 250) 및 통신부(Communication Unit, 260)를 포함하여 구성될 수 있다. 통신부는 데이터 송신기(Data Transmitter)와 데이터 수신기(Data receiver)를 포함할 수 있다.
수신공진기(210)는 공진 현상을 통해 송신공진기(140)에 의해 송출된 전력을 수신할 수 있다.
정류기(220)는 수신공진기(210)로부터 인가되는 AC 전압을 DC 전압으로 변환하는 기능을 수행할 수 있다.
DC-DC 변환기(230)는 정류된 DC 전압을 부하(240)에 요구되는 특정 DC 전압으로 변환할 수 있다.
주제어부(250)는 정류기(220) 및 DC-DC 변환기(230)의 동작을 제어하거나 무선 전력 수신기(200)의 특성 및 상태 정보를 생성하고 통신부(260)를 제어하여 무선 전력 송신기(100)에 상기 무선 전력 수신기(200)의 특성 및 상태 정보를 전송할 수 있다. 일 예로, 주제어부(250)는 정류기(220)와 DC-DC 변환기(230)에서의 출력 전압 및 전류의 세기를 모니터링하여 정류기(220) 및 DC-DC 변환기(230)의 동작을 제어할 수 있다.
모니터링된 출력 전압 및 전류의 세기 정보는 통신부(260)를 통해 무선 전력 송신기(100)에 전송될 수 있다.
또한, 주제어부(250)는 정류된 DC 전압을 소정 기준 전압과 비교하여 과전압 상태(Over-Voltage State)인지 저전압 상태(Under-Voltage State)인지를 판단하고, 판단 결과에 따라 시스템 오류 상태가 감지되면, 감지 결과를 통신부(260)를 통해 무선 전력 송신기(100)에 전송할 수도 있다.
또한, 주제어부(250)는 시스템 오류 상태가 감지되면, 부하의 훼손을 방지하기 위해 정류기(220) 및 DC-DC 변환기(230)의 동작을 제어하거나 스위치 또는(및) 제너 다이오드를 포함한 소정 과전류 차단 회로를 이용하여 부하(240)에 인가되는 전력을 제어할 수도 있다.
상기한 도 1에서는 송수신기 각각의 주제어부(150 또는 250)와 통신부(160 또는 260)가 각각 서로 다른 모듈로 구성된 것으로 도시되어 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 다른 일 실시예는 주제어부(150 또는 250)와 통신부(160 또는 260)가 각각 하나의 모듈로 구성될 수도 있음을 주의해야 한다.
본 발명에 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기(100)는 충전 중 충전 영역에 새로운 무선 전력 수신기가 추가되거나, 충전 중인 무선 전력 수신기와의 접속이 해제되거나, 무선 전력 수신기의 충전이 완료되는 등의 이벤트가 감지되면, 나머지 충전 대상 무선 전력 수신기들을 위한 전력 재분배 절차를 수행할 수도 있다. 이때, 전력 재분배 결과는 대역외 통신을 통해 접속된 무선 전력 수신기(들)에 전송될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 공진 방식에서의 무선 전력 송신기의 타입 및 특성을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기는 각각 등급(Class)과 카테고리(Category)로 타입 및 특성이 분류될 수 있다.
무선 전력 송신기의 타입 및 특성은 크게 다음의 3가지 파라메터를 통해 식별될 수 있다.
첫째, 무선 전력 송신기는 송신 공진기(140)에 인가되는 최대 전력의 세기에 따라 결정되는 등급에 의해 식별될 수 있다.
여기서, 무선 전력 송신기의 등급은 송신 공진기(140)에 인가되는 파워(PTX_IN_COIL)의 최대 값을 하기 무선 전력 송신기 등급 테이블-이하, 표 1이라 명함-에 명기된 등급 별 미리 정의된 최대 입력 파워(PTX _IN_MAX)와 비교하여 결정될 수 있다. 여기서, PTX _IN_COIL은 송신공진기(140)에 단위 시간 동안 인가되는 전압(V(t))과 전류(I(t))의 곱을 해당 단위 시간으로 나누어 산출되는 평균 실수 값일 수 있다.
등급(Class) 최대 입력 파워 최소 카테고리지원 요구 조건 지원 가능 최대 디바이스의 개수
등급 1 2W 1 x 등급1 1 x 등급1
등급 2 10W 1 x 등급3 2 x 등급2
등급 3 16W 1 x 등급4 2 x 등급3
등급 4 33W 1 x 등급5 3 x 등급3
등급 5 50W 1 x 등급6 4 x 등급3
등급 6 70W 1 x 등급6 5 x 등급3
상기 표 1에 개시된 등급은 일 실시예에 불과하며, 새로운 등급이 추가되거나 삭제될 수도 있다. 또한, 등급 별 최대 입력 파워, 최소 카테고리 지원 요구 조건, 지원 가능 최대 디바이스 개수에 대한 값도 무선 전력 송신기의 용도, 형상 및 구현 형태 등에 따라 변경될 수도 있음을 주의해야 한다.
일 예로, 상기 표 1을 참조하면, 송신 공진기(140)에 인가되는 파워(PTX_IN_COIL)의 최대 값이 등급 3에 대응되는 PTX _IN_MAX 값보다 크거나 같고, 등급 4에 대응되는 PTX _IN_MAX 값보다 작은 경우, 해당 무선 전력 송신기의 등급은 등급 3으로 결정될 수 있다.
둘째, 무선 전력 송신기는 식별된 등급에 대응되는 최소 카테고리 지원 요구 조건(Minimum Category Support Requirements)에 따라 식별될 수도 있다.
여기서, 최소 카테고리 지원 요구 조건은 해당 등급의 무선 전력 송신기가 지원 가능한 무선 전력 수신기 카테고리 중 가장 높은 수준의 카테고리에 해당되는 무선 전력 수신기의 지원 가능 개수일 수 있다. 즉, 최소 카테고리 지원 요구 조건은 해당 무선 전력 송신기가 지원 가능한 최대 카테고리 디바이스의 최소 개수일 수 있다. 이때, 무선 전력 송신기는 상기 최소 카테고리 요구 조건에 따른 최대 카테고리 이하에 해당하는 모든 카테고리의 무선 전력 수신기를 지원할 수 있다.
다만, 만약, 무선 전력 송신기가 상기 최소 카테고리 지원 요구 조건에 명시된 카테고리보다 더 높은 카테고리의 무선 전력 수신기를 지원할 수 있다면, 무선 전력 송신기가 해당 무선 전력 수신기를 지원하는 것을 제한하지는 않을 수 있다.
일 예로, 상기 표 1을 참조하면, 등급 3인 무선 전력 송신기는 적어도 하나의 카테고리 5인 무선 전력 수신기를 지원해야 한다. 물론, 이 경우, 무선 전력 송신기는 최소 카테고리 지원 요구 조건에 해당되는 카테고리 수준 보다 낮은 수준의 카테고리에 해당되는 무선 전력 수신기(100)를 지원할 수 있다.
또한, 무선 전력 송신기는 최소 카테고리 지원 요구 조건에 대응되는 카테고리보다 더 높은 수준의 카테고리를 지원 가능한 것으로 판단되면, 더 높은 수준의 카테고리를 갖는 무선 전력 수신기를 지원할 수도 있음을 주의해야 한다.
셋째, 무선 전력 송신기는 식별된 등급에 대응되는 지원 가능 최대 디바이스 개수에 의해 식별될 수도 있다. 여기서, 지원 가능 최대 디바이스 개수는 해당 등급에서 지원 가능한 카테고리 중 가장 낮은 수준의 카테고리에 해당되는 무선 전력 수신기의 최대 지원 가능 개수-이하, 간단히 지원 가능 디바이스의 최대 개수라 명함-에 의해 식별될 수도 있다.
일 예로, 상기 표 1을 참조하면, 등급 3의 무선 전력 송신기는 최소 카테고리 3인 무선 전력 수신기를 최대 2개까지 지원할 수 있어야 한다.
다만, 무선 전력 송신기가 자신의 등급에 상응하는 최대 디바이스 개수 이상을 지원할 수 있는 경우, 최대 디바이스 개수 이상을 지원하는 것을 제한하지는 않는다.
본 발명에 따른 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기의 전력 전송 요청을 허락하지 않을 특별한 이유가 없는 경우, 가용한 파워 내에서 적어도 상기 표 1에 정의된 개수까지는 무선 전력 전송을 수행할 있어야 한다.
일 예로, 무선 전력 송신기는 해당 전력 전송 요청을 수용할 정도의 가용한 파워가 남아있지 않는 경우, 해당 무선 전력 수신기의 전력 전송 요청을 수락하지 않을 수 있다. 또는, 무선전력 수신기의 전력 조정을 제어할 수 있다.
다른 일 예로, 무선 전력 송신기는 전력 전송 요청을 수락하면 수용 가능한 무선 전력 수신기의 개수를 초과하는 경우, 해당 무선 전력 수신기의 전력 전송 요청을 수락하지 않을 수 있다.
또 다른 일 예로, 무선 전력 송신기는 전력 전송을 요청한 무선 전력 수신기의 카테고리가 자신의 등급에서 지원 가능한 카테고리 수준을 초과하는 경우, 해당 무선 전력 수신기의 전력 전송 요청을 수락하지 않을 수 있다.
또 다른 일 예로, 무선 전력 송신기는 내부 온도가 기준치 이상을 초과하는 경우, 해당 무선 전력 수신기의 전력 전송 요청을 수락하지 않을 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 무선 전력 송신기는 현재 가용한 전력량에 기반하여 전력 재분배 절차를 수행할 수 있다. 이때, 전력 재분배 절차는 전력 전송 대상 무선 전력 수신기의 후술할 카테고리, 무선 전력 수신 상태, 요구 전력량, 우선 순위, 소모 전력량 중 적어도 하나를 더 고려하여 전력 재분배 절차를 수행할 수 있다.
여기서, 상기 무선 전력 수신기의 카테고리, 무선 전력 수신 상태, 요구 전력량, 우선 순위, 소모 전력량 중 적어도 하나의 정보는 대역외 통신 채널을 통해 적어도 하나의 제어 신호를 통해 무선 전력 수신기로부터 무선 전력 송신기에 전달될 수 있다.
무선 전력 송신기는 전력 재분배 절차가 완료되면, 전력 재분배 결과를 대역외 통신을 통해 해당 무선 전력 수신기에 전송할 수 있다.
무선 전력 수신기는 수신된 전력 재분배 결과에 기반하여 충전 완료까지의 예상 소요 시간을 재산출하고, 재산출 결과를 연결된 전자기기의 마이크로 프로세서에 전송할 수 있다. 연이어, 마이크로 프로세서는 전자기기에 구비된 디스플레이에 재산출된 충전 완료 예상 소요 시간이 표시되도록 제어할 수 있다. 이때, 표시된 충전 완료 예상 소요 시간은 일정 시간 화면에 표시된 후 사라지도록 제어될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 마이크로 프로세서는 충전 완료 예상 시간이 재산출된 경우, 재산출된 이유에 대한 정보가 함께 표시되도록 제어할 수도 있다. 이를 위해, 무선 전력 송신기는 전력 재분배 결과 전송 시 해당 전력 재분배가 발생된 이유에 관한 정보도 함께 무선 전력 수신기에 전송할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 공진 방식에서의 무선 전력 수신기의 타입 및 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 수신공진기(210)의 평균 출력 파워(PRX_OUT)은 단위 시간 동안 수신공진기(210)에 의해 출력되는 전압(V(t))와 전류(I(t))의 곱을 해당 단위 시간으로 나누어 산출되는 실수 값일 수 있다.
무선 전력 수신기의 카테고리는 하기 표 2에 도시된 바와 같이, 수신공진기(210)의 최대 출력 파워(PRX _OUT_MAX)에 기반하여 정의될 수 있다.
카테고리(Category) 최대 입력 파워 응용 예
카테고리 1 TBD 블루투스 핸드셋
카테고리 2 3.5W 피쳐폰
카테고리 3 6.5W 스마트폰
카테고리 4 13W 테블릿
카테고리 5 25W 소형 랩탑
카테고리 6 37.5W 랩탑
카테고리 6 50W TBD
일 예로, 부하단에서의 충전 효율이 80%이상인 경우, 카테고리 3의 무선 전력 수신기는 부하의 충전 포트에 5W의 전력을 공급할 수 있다.
상기 표 2에 개시된 카테고리는 일 실시예에 불과하며, 새로운 카테고리가 추가되거나 삭제될 수도 있다. 또한, 상기 표 2에 보여지는 카테고리 별 최대 출력 파워, 응용 어플리케이션의 예도 무선 전력 수신기의 용도, 형상 및 구현 형태 등에 따라 변경될 수도 있음을 주의해야 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 공진 방식을 지원하는 무선 전력 전송 시스템의 등가 회로도이다.
상세하게, 도 4는 후술할 레퍼런스 파라메터들이 측정되는 등가 회로상에서의 인터페이스 지점을 보여준다.
이하에서는, 상기 도 4에 표시된 레퍼런스 파라메터들의 의미를 간단히 설명하기로 한다.
ITX와 ITX _COIL은 각각 무선 전력 송신기의 매칭 회로(또는 매칭 네트워크)(420)에 인가되는 RMS(Root Mean Square) 전류와 무선 전력 송신기의 송신 공진기 코일(425)에 인가되는 RMS 전류를 의미한다.
ZTX _IN 은 무선 전력 송신기의 전원부/증폭기/필터(410) 후단의 입력 임피던스(Input Impedance)와 매칭 회로(420) 전단의 입력 임피던스(Input Impedance)를 의미한다.
ZTX _IN_COIL은 매칭 회로(420) 후단 및 송신 공진기 코일(425) 전단에서의 입력 임피던스를 의미한다.
L1과 L2는 각각 송신 공진기 코일(425)의 인덕턴스(Inductance) 값과 수신 공진기 코일(427)의 인덕턴스 값을 의미한다.
ZRX _IN은 무선전력수신기의 매칭 회로(430) 후단과 무선전력수신기의 필터/정류기/부하(440) 전단에서의 입력 임피던스를 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 동작에 사용되는 공진 주파수는 6.78MHz ± 15㎑일 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템은 복수의 무선 전력 수신기에 대한 동시 충전-즉, 멀티 충전-을 제공할 수 있으며, 이 경우, 무선 전력 수신기가 새로 추가되거나 삭제되더라도 남아 있는 무선 전력 수신기의 수신 파워 변화량은 소정 기준치 이상을 초과하지 않도록 제어될 수 있다. 일 예로, 수신 파워 변화량은 ±10%일 수 있으나 이에 국한되지는 않는다. 만약, 수신 파워 변화량이 기준치 이상 초과되지 않도록 제어하는 것이 불가능할 경우, 무선 전력 송신기는 새롭게 추가된 무선 전력 수신기로부터 전력 전송 요청을 수락하지 않을 수도 있다.
상기 수신 파워 변화량을 유지하기 위한 조건은 무선 전력 수신기가 충전 영역에 추가 또는 삭제 시 기존 무선 전력 수신기와 중첩되지 않아야 한다.
무선 전력 수신기의 매칭 회로(430)가 정류기에 연결된 경우, 상기 ZTX _IN의 실수부(Real Part)는 정류기의 부하 저항-이하, RRECT이라 명함-과 역의 관계일 수 있다. 즉, RRECT의 증가는 ZTX _IN을 감소시키고, RRECT의 감소는 ZTX _IN을 증가시킬 수 있다.
본 발명에 따른 공진기 정합 효율(Resonator Coupling Efficiency)은 수신공진기 코일에서 부하(440)로 전달되는 파워를 송신공진기 코일(425)에서 공진 주파수 대역에 실어주는 파워로 나누어 산출되는 최대 파워 수신 비율일 수 있다. 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기 사이의 공진기 정합 효율은 송신공진기의 레퍼런스 포트 임피던스(ZTX_IN)과 수신공진기의 레퍼런스 포트 임피던스(ZRX _IN)가 완벽하게 매칭되는 경우에 산출될 수 있다.
하기 표 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 등급 및 무선 전력 수신기의 클래스에 따른 최소 공진기 정합 효율의 예이다.
카테고리 1 카테고리 2 카테고리 3 카테고리 4 카테고리 5 카테고리 6 카테고리 7
등급 1 N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A
등급 2 N/A 74%(-1.3) 74%(-1.3) N/A N/A N/A N/A
등급 3 N/A 74%(-1.3) 74%(-1.3) 76%(-1.2) N/A N/A N/A
등급 4 N/A 50%(-3) 65%(-1.9) 73%(-1.4) 76%(-1.2) N/A N/A
등급 5 N/A 40%(-4) 60%(-2.2) 63%(-2) 73%(-1.4) 76%(-1.2) N/A
등급 5 N/A 30%(-5.2) 50%(-3) 54%(-2.7) 63%(-2) 73%(-1.4) 76%(-1.2)
만약, 복수의 무선 전력 수신기가 사용될 경우, 상기 표 3에 표시된 클래스 및 카테고리에 대응되는 최소 공진기 정합 효율은 증가할 수도 있다.
무선 전력 송신기는 ITX _COIL을 조절하여 한 개 이상의 무선 전력 수신기를 충전시킬 수 있다. 여기서, ITX _COIL은 소정 단위 시간 이내로 조절될 수 있다. 일 예로, ITX _COIL의 조절 시간 단위는 250ms 미만일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
특히, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기로부터 수신되는 상태 정보에 기반하여 동적으로 ITX _COIL을 제어할 수 있다. 여기서, 무선 전력 수신기의 상태 정보는 정적 상태 정보 또는 동적 상태 정보를 포함할 수 있다.
일 예로, 무선 전력 수신기의 정적 상태 정보는 카테고리 정보, 하드웨어 및 소프트웨어 버전 정보, 최대 정류기 출력 파워 정보, 전력 제어를 위한 초기 기준 파라메터 정보, 요구 전압 또는 전력에 관한 정보, 전력 조절 기능 탑재 여부를 식별하기 위한 정보, 지원 가능한 대역외 통신 방식에 관한 정보, 지원 가능한 전력 제어 알고리즘에 관한 정보, 무선전력수신기에 초기 설정된 선호 정류기단 전압값 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 무선 전력 수신기의 정적 상태 정보는 부하의 최대 용량 정보, 부하의 현재 충전량에 관한 정보 등을 더 포함할 수도 있다.
일 예로, 무선 전력 수신기의 동적 상태 정보는 정류기 출력 전압 및 전류에 관한 정보, 부하에 인가되는 전압 및 전류에 관한 정보, 무선 전력 수신기의 내부 측정 온도에 관한 정보, 전력 제어를 위한 기준 파라메터 변경 정보(정류 전압 최소 값, 정류 전압 최대 값, 초기 설정된 선호 정류기단 전압 변경 값), 충전 상태 정보-예를 들면, 충전 완료 여부에 관한 정보, 부하의 현재 충전량에 관한 정보 등을 포함함-, 시스템 오류 정보, 경보 정보- 예를 들면, 로컬 장애 정보 등을 포함함- 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다. 무선 전력 송신기는 상기 전력 제어를 위한 기준 파라메터 변경 정보 수신 시 기존 정적 상태 정보에 포함된 설정 값을 변경하여 전력 조절을 수행할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기기 공진 방식을 지원하는 무선 전력 송신기에서의 상태 천이 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 5를 참조하면, 무선 전력 송신기의 상태는 크게 구성 상태(Configuration State, 510), 전력 절약 상태(Power Save State, 520), 저전력 상태(Low Power State, 530), 전력 전송 상태(Power Transfer State, 540), 로컬 장애 상태(Local Fault State, 550) 및 잠금 장애 상태(Latching Fault State, 560)을 포함하여 구성될 수 있다.
무선 전력 송신기에 전력이 인가되면, 무선 전력 송신기는 구성 상태(510)로 천이할 수 있다. 무선 전력 송신기는 구성 상태(510)에서 소정 리셋 타이머가 만료되거나 초기화 절차가 완료되면, 전력 절약 상태(520)로 천이할 수 있다.
전력 절약 상태(520)에서, 무선 전력 송신기는 비콘 시퀀스를 생성하여 공진 주파수 대역을 통해 전송할 수 있다.
여기서, 무선 전력 송신기는 전력 절약 상태(520)에 진입한 후 소정 시간 이내에 비콘 시퀀스가 개시될 수 있도록 제어할 수 있다. 일 예로, 무선 전력 송신기는 전력 절약 상태(520) 천이 후 50ms 이내에 비콘 시퀀스가 개시될 수 있도록 제어할 수 있으나, 이에 국한되지는 않는다.
전력 절약 상태(520)에서, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기를 감지하기 위한 제1 비콘 시퀀스(First Beacon Sequece)를 주기적으로 생성하여 전송하고, 수신 공진기의 임피던스 변화-즉, Load Variation-를 감지할 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해 제1 비콘과 제1 비콘 시퀀스를 각각 Short Beacon과 Short Beacon 시퀀스라 명하기로 한다.
특히, Short Beacon 시퀀스는 무선 전력 수신기가 감지되기 전까지 무선 전력 송신기의 대기 전력이 절약될 수 있도록 짧은 구간 동안(tSHORT _BEACON) 일정 시간 간격(tCYCLE)으로 반복 생성되어 전송될 수 있다. 일 예로, tSHORT _BEACON은 30ms이하, tCYCLE은 250ms ±5 ms로 각각 설정될 수 있다. 또한, Short Beacon의 전류 세기는 소정 기준치 이상이고, 일정 시간 구간 동안 점증적으로 증가될 수 있다. 일 예로, Short Beacon의 최소 전류 세기는 상기 표 2의 카테고리 2 이상의 무선 전력 수신기가 감지될 수 있도록 충분히 크게 설정될 수 있다.
본 발명에 따른 무선 전력 송신기는 Short Beacon에 따른 수신 공진기에서의 리액턴스(reactance) 및 저항(resistance) 변화를 감지하기 위한 소정 센싱 수단이 구비될 수 있다.
또한, 전력 절약 상태(520)에서, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기의 부팅(Booting) 및 응답에 필요한 충분한 전력을 공급하기 위한 제2 비콘 시퀀스를 주기적으로 생성하여 전송할 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해 제2 비콘과 제2 비콘 시퀀스를 각각 Long Beacon과 Long Beacon 시퀀스라 명하기로 한다.
즉, 무선 전력 수신기는 제2 비콘 시퀀스를 통해 부팅이 완료되면, 대역외 통신 채널을 통해 소정 응답 신호를 브로드캐스팅할 수 있다.
특히, Long Beacon 시퀀스는 무선 전력 수신기의 부팅에 필요한 충분한 전원을 공급하기 위해 Short Beacon에 비해 상대적으로 긴 구간 동안(tLONG_BEACON)동안 일정 시간 간격(tLONG _BEACON_PERIOD)으로 생성되어 전송될 수 있다. 일 예로, tLONG _BEACON은 105 ms+5 ms, tLONG _BEACON_PERIOD 은 850ms로 각각 설정될 수 있으며, Long Beacon의 전류 세기는 Short Beacon의 전류 세기에 비해 상대적으로 강할 수 있다. 또한, Long Beacon은 전송 구간 동안 일정 세기의 파워가 유지될 수 있다.
이 후, 무선 전력 송신기는 수신 공진기의 임피던스 변화가 감지된 후, 무선 전력 송신기는 Long Beacon 전송 구간 동안 소정 응답 시그널의 수신을 대기할 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해 상기 응답 시그널을 광고 시그널(Advertisement Signal)이라 명하기로 한다. 여기서, 무선 전력 수신기는 공진 주파수 대역과는 상이한 대역외 통신 주파수 대역을 통해 광고 시그널을 브로드캐스팅할 수 있다.
일 예로, 광고 시그널은 해당 대역외 통신 표준에 정의된 메시지를 식별하기 위한 메시지 식별 정보, 무선 전력 수신기가 적법한 또는 해당 무선 전력 송신기에 호환 가능한 수신기인지를 식별하기 위한 고유한 서비스 또는 무선 전력 수신기 식별 정보, 무선 전력 수신기의 출력 파워 정보, 부하에 인가되는 정격 전압/전류 정보, 무선 전력 수신기의 안테나 이득 정보, 무선 전력 수신기의 카테고리를 식별하기 위한 정보, 무선 전력 수신기 인증 정보, 과전압 보호 기능의 탑재 여부에 관한 정보, 무선 전력 수신기에 탑재된 소프트웨어 버전 정보 중 적어도 하나 또는 어느 하나를 포함할 수 있다.
무선 전력 송신기는 광고 시그널이 수신되면, 전력 절약 상태(520)에서 저전력 상태(530)로 천이한 후, 무선 전력 수신기와의 대역외 통신 링크를 설정할 수 있다. 연이어, 무선 전력 송신기는 설정된 대역외 통신 링크를 통해 무선 전력 수신기에 대한 등록 절차를 수행할 수 있다. 일 예로, 대역외 통신이 블루투스 저전력 통신인 경우, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기와 블루투스 페어링을 수행하고, 페어링된 블루투스 링크를 통해 서로의 상태 정보, 특성 정보 및 제어 정보 중 적어도 하나를 교환할 수 있다.
무선 전력 송신기가 저전력 상태(530)에서 대역외 통신을 통해 충전을 개시하기 위한 소정 제어 신호-즉, 무선 전력 수신기가 부하에 전력을 전달하도록 요청하는 소정 제어 신호-를 무선 전력 수신기에 전송하면, 무선 전력 송신기의 상태는 저전력 상태(530)에서 전력 전송 상태(540)로 천이될 수 있다.
만약, 저전력 상태(530)에서 대역외 통신 링크 설정 절차 또는 등록 절차가 정상적으로 완료되지 않은 경우, 무선 전력 송신기의 상태는 저전력 상태(530)에서 전력 절약 상태(520)에 천이될 수 있다.
무선 전력 송신기는 각 무선 전력 수신기와의 접속을 위한 별도의 분리된 링크 만료 타이머(Link Expiration Timer)가 구동될 수 있으며, 무선 전력 수신기는 소정 시간 주기로 무선 전력 송신기에 자신이 존재함을 알리는 소정 메시지를 링크 만료 타이머가 만료되기 이전에 전송해야 한다. 링크 만료 타이머는 상기 메시지가 수신될 때마다 리셋되며, 링크 만료 타이머가 만료되지 않으면 무선 전력 수신기와 무선 전력 수신기 사이에 설정된 대역외 통신 링크는 유지될 수 있다.
만약, 저전력 상태(530) 또는 전력 전송 상태(540)에서, 무선 전력 송신기와 적어도 하나의 무선 전력 수신기 사이에 설정된 대역외 통신 링크에 대응되는 모든 링크 만료 타이머가 만료된 경우, 무선 전력 송신기의 상태는 전력 절약 상태(520)로 천이될 수 있다.
또한, 저전력 상태(530)의 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기로부터 유효한 광고 시그널이 수신되면 소정 등록 타이머를 구동시킬 수 있다. 이때, 등록 타이머가 만료되면, 저전력 상태(530)의 무선 전력 송신기는 전력 절약 상태(520)로 천이할 수 있다. 이때, 무선 전력 송신기는 등록에 실패하였음을 알리는 소정 알림 신호를 무선 전력 송신기에 구비된 알림 표시 수단-예를 들면, LED 램프, 디스플레이 화면, 비퍼(beeper) 등을 포함함-을 통해 출력할 수도 있다.
또한, 전력 전송 상태(540)에서, 무선 전력 송신기는 접속된 모든 무선 전력 수신기의 충전이 완료되면, 저전력 상태(530)로 천이될 수 있다.
특히, 무선 전력 수신기는 구성 상태(510), 로컬 장애 상태(550) 및 잠금 장애 상태(560)를 제외한 나머지 상태에서 새로운 무선 전력 수신기의 등록을 허용할 수 있다.
또한, 무선 전력 송신기는 전력 전송 상태(540)에서 무선 전력 수신기로부터 수신되는 상태 정보에 기반하여 전송 전력을 동적으로 제어할 수 있다.
이때, 무선 전력 수신기로부터 무선 전력 송신기에 전송되는 수신기 상태 정보는 요구 전력 정보, 정류기 후단에서 측정된 전압 및/또는 전류 정보, 충전 상태 정보, 과전류 및/또는 과전압 및/또는 과열 상태를 통보하기 위한 정보, 과전류 또는 과전압에 따라 부하에 전달되는 전력을 차단하거나 감소시키는 수단이 활성화되었는지 여부를 지시하는 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이때, 수신기 상태 정보는 미리 지정된 주기로 전송되거나 특정 이벤트가 발생될 때마다 전송될 수 있다. 또한, 상기 과전류 또는 과전압에 따라 부하에 전달되는 전력을 차단하거나 감소시키는 수단은 ON/OFF 스위치, 제너다이오드 중 적어도 하나를 이용하여 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기로부터 무선 전력 송신기에 전송되는 수신기 상태 정보는 무선 전력 수신기에 유선으로 외부 전원이 연결되었음을 알리는 정보, 대역외 통신 방식이 변경되었음을 알리는 정보-일 예로, NFC(Near Field Communication)에서 BLE(Bluetooth Low Energy) 통신으로 변경될 수 있음- 중 적어도 하나를 더 포함할 수도 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 자신의 현재 가용한 전력, 무선 전력 수신기 별 우선 순위, 접속된 무선 전력 수신기의 개수 중 적어도 하나에 기반하여 무선 전력 수신기 별 수신해야 할 파워 세기를 적응적으로 결정할 수도 있다. 여기서, 무선 전력 수신기 별 파워 세기는 해당 무선 전력 수신기의 정류기에서 처리 가능한 최대 파워 대비 얼마의 비율로 파워를 수신해야 하는지로 결정될 수 있다.
이 후, 무선 전력 송신기는 결정된 파워 세기에 관한 정보가 포함된 소정 전력 제어 명령을 해당 무선 전력 수신기에 전송할 수 있다. 이때, 무선 전력 수신기는 무선 전력 송신기에 의해 결정된 파워 세기로 전력 제어가 가능한지 여부를 판단하고, 판단 결과를 소정 전력 제어 응답 메시지를 통해 무선 전력 송신기에 전송할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기는 무선 전력 송신기의 전력 제어 명령에 따라 무선 전력 제어가 가능한지 여부를 지시하는 소정 수신기 상태 정보를 상기 전력 제어 명령을 수신하기 이전에 전송할 수도 있다.
전력 전송 상태(540)는 접속된 무선 전력 수신기의 전력 수신 상태에 따라 제1 상태(541), 제2 상태(542) 및 제3 상태(543) 중 어느 하나의 상태일 수 있다.
일 예로, 제1 상태(Power State 1, 541)는 무선 전력 송신기에 접속된 모든 무선 전력 수신기의 전력 수신 상태가 정상 전압인 상태임을 의미할 수 있다. 즉, 시스템 에러 상태인 송신기 또는 수신기가 존재하지 않는 상태를 의미할 수 있다.
제2 상태(Power State 2, 542)는 무선 전력 송신기에 접속된 적어도 하나의 무선 전력 수신기의 전력 수신 상태가 저전압(Low Voltage) 상태이고, 시스템 에러 상태인 송신기 또는 수신기가 존재하지 않으며, 고전압(High Voltage) 상태인 무선 전력 수신기가 존재하지 않음을 의미할 수 있다.
제3 상태(Power State 3, 543)는 무선 전력 송신기에 접속된 적어도 하나의 무선 전력 수신기의 전력 수신 상태가 고전압 상태이고, 시스템 에로 상태인 송신기 또는 수신기가 존재하지 않는 상태임을 의미할 수 있다.
무선 전력 송신기는 전력 절약 상태(520) 또는 저전력 상태(530) 또는 전력 전송 상태(540)에서 시스템 오류가 감지되면, 잠금 장애 상태(560)로 천이될 수 있다
잠금 장애 상태(560)의 무선 전력 송신기는 접속된 모든 무선 전력 수신기가 충전 영역에서 제거된 것으로 판단되면, 구성 상태(510) 또는 전력 절약 상태(520)로 천이할 수 있다.
또한, 잠금 장애 상태(560)에서, 무선 전력 송신기는 로컬 장애가 감지되면, 로컬 장애 상태(550)로 천이할 수 있다. 여기서, 로컬 장애 상태(550)인 무선 전력 송신기는 로컬 장애가 해제되면, 다시 잠금 장애 상태(560)로 천이될 수 있다.
반면, 구성 상태(510), 전력 절약 상태(520), 저전력 상태(530), 전력 전송 상태(540) 중 어느 하나의 상태에서 로컬 장애 상태(550)로 천이된 경우, 무선 전력 송신기는 로컬 장애가 해제되면, 구성 상태(510)로 천이될 수 있다.
무선 전력 송신기는 로컬 장애 상태(550)로 천이되면, 무선 전력 송신기에 공급되는 전원을 차단할 수도 있다. 일 예로, 무선 전력 송신기는 과전압, 과전류, 과열 등의 장애가 감지되면 로컬 장애 상태(550)로 천이될 수 있으나 이에 국한되지는 않는다.
일 예로, 무선 전력 송신기는 과전류, 과전압, 과열 등이 감지되면, 무선 전력 수신기에 의해 수신되는 전력의 세기를 감소시키기 위한 소정 전력 제어 명령을 접속된 적어도 하나의 무선 전력 수신기에 전송할 수도 있다.
다른 일 예로, 무선 전력 송신기는 과전류, 과전압, 과열 등이 감지되면, 무선 전력 수신기의 충전을 중단시키기 위한 소정 제어 명령을 접속된 적어도 하나의 무선 전력 수신기에 전송할 수도 있다.
상기와 같은 전력 제어 절차를 통해, 무선 전력 송신기는 과전압, 과전류, 과열 등에 따른 기기 파손을 미연에 방지할 수 있다.
무선 전력 송신기는 송신 공진기의 출력 전류의 세기가 기준치 이상인 경우, 잠금 장애 상태(560)로 천이할 수 있다. 이때, 잠금 장애 상태(560)로 천이된 무선 전력 송신기는 송신 공진기의 출력 전류의 세기를 미리 지정된 시간 동안 기준치 이하가 되도록 시도할 수 있다. 여기서, 상기 시도는 미리 지정된 회수 동안 반복 수행될 수 있다. 만약, 반복 수행에도 불구하고, 잠금 장애 상태(560)가 해제되지 않는 경우, 무선 전력 송신기는 소정 알림 수단을 이용하여 사용자에게 잠금 장애 상태(560)가 해제되지 않음을 지시하는 소정 알림 신호를 송출할 수 있다. 이때, 무선 전력 송신기의 충전 영역에 위치한 모든 무선 전력 수신기가 사용자에 의해 충전 영역에서 제거되면, 잠금 장애 상태(560)가 해제될 수 있다.
반면, 송신 공진기의 출력 전류의 세기가 미리 지정된 시간 이내에 기준치 이하로 떨어지거나 상기 미리 지정된 반복 수행 동안 송신 공진기의 출력 전류의 세기가 기준치 이하로 떨어지는 경우, 잠금 장애 상태(560)는 자동으로 해제될 수 있으며, 이때, 무선 전력 송신기의 상태는 잠금 장애 상태(560)에서 전력 절약 상태(520)로 자동 천이되어 무선 전력 수신기에 대한 감지 및 식별 절차를 다시 수행할 수 있다.
전력 전송 상태(540)의 무선 전력 송신기는 연속된 전력을 송출하고, 무선 전력 수신기의 상태 정보 및 미리 정의된 최적 전압 영역(Optimal Voltage Region) 설정 파라메터에 기반하여 적응적으로 송출 전력을 제어할 수 있다.
일 예로, 최적 전압 영역(Optimal Voltage Region) 설정 파라메터는 저전압 영역을 식별하기 위한 파라메터, 최적 전압 영역을 식별하기 위한 파라메터, 고전압 영역을 식별하기 위한 파라메터, 과전압 영역을 식별하기 위한 파라메터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기의 전력 수신 상태가 저전압 영역에 있으면, 송출 전력을 증가시키고, 고전압 영역에 있으면, 송출 전력을 감소시킬 수 있다.
또한, 무선 전력 송신기는 전력 전송 효율이 최대화되도록 송출 전력을 제어할 수도 있다.
또한, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기에 의해 요구된 전력량의 편차가 기준치 이하가 되도록 송출 전력을 제어할 수도 있다.
또한, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기의 정류기 출력 전압이 소정 과전압 영역에 도달한 경우-즉, Over Voltage가 감지된 경우-, 전력 전송을 중단할 수도 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 공진 방식을 지원하는 무선 전력 수신기의 상태 천이도이다.
도 6을 참조하면, 무선 전력 수신기의 상태는 크게 비활성화 상태(Disable State, 610), 부트 상태(Boot State, 620), 활성화 상태(Enable State, 630)(또는, On state) 및 시스템 오류 상태(System Error State, 640)을 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 무선 전력 수신기의 상태는 무선 전력 수신기의 정류기단에서의 출력 전압의 세기-이하, 설명의 편의를 위해 VRECT이라 명함-에 기반하여 결정될 수 있다.
활성화 상태(630)는 VRECT의 값에 따라 최적 전압 상태(Optimum Voltage State, 631), 저전압 상태(Low Voltage State, 632) 및 고전압 상태(High Voltage State, 633)로 구분될 수 있다.
비활성화 상태(610)의 무선 전력 수신기는 측정된 VRECT 값이 미리 정의된 VRECT_BOOT 값보다 크거나 같으면, 부트 상태(620)로 천이할 수 있다.
부트 상태(620)에서, 무선 전력 수신기는 무선 전력 송신기와의 대역외 통신 링크를 설정하고 VRECT 값이 부하단에 요구되는 전력에 도달할 때까지 대기할 수 있다.
부트 상태(620)의 무선 전력 수신기는 VRECT 값이 부하단에 요구되는 전력에 도달된 것이 확인되면, 활성화 상태(630)로 천이하여 충전을 시작할 수 있다.
활성화 상태(630)의 무선 전력 수신기는 충전이 완료되거나 충전이 중단된 것이 확인되면, 부트 상태(620)로 천이될 수 있다.
또한, 활성화 상태(630)의 무선 전력 수신기는 소정 시스템 오류가 감지되면, 시스템 오류 상태(640)로 천이할 수 있다. 여기서, 시스템 오류는 과전압, 과전류 및 과열뿐만 아니라 미리 정의된 다른 시스템 오류 조건이 포함될 수 있다.
또한, 활성화 상태(630)의 무선 전력 수신기는 VRECT 값이 VRECT _BOOT 값 이하로 떨어지면, 비활성화 상태(610)로 천이될 수도 있다.
또한, 부트 상태(620) 또는 시스템 오류 상태(640)의 무선 전력 수신기는 VRECT 값이 VRECT _BOOT 값 이하로 떨어지면, 비활성화 상태(610)로 천이될 수도 있다.
이하에서는, 활성화 상태(630)내에서의 무선 전력 수신기의 상태 천이를 후술할 도 7을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 공진 방식에 있어서의 VRECT에 따른 무선 전력 수신기의 동작 영역을 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, VRECT 값이 소정 VRECT _ BOOT 보다 작으면, 무선 전력 수신기는 비활성화 상태(710)로 유지된다.
이 후, VRECT 값이 VRECT _BOOT 이상으로 증가되면, 무선 전력 수신기는 부트 상태(720)로 천이되며, 미리 지정된 시간 이내에 광고 시그널을 브로드캐스팅할 수 있다. 이 후, 광고 시그널이 무선 전력 송신기에 의해 감지되면, 무선 전력 송신기는 대역외 통신 링크 설정을 위한 소정 연결 요청 시그널을 무선 전력 수신기에 전송할 수 있다.
무선 전력 수신기는 대역외 통신 링크가 정상적으로 설정되고, 등록에 성공한 경우, VRECT 값이 정상적인 충전을 위한 정류기에서의 최소 출력 전압-이하, 설명의 편의를 위해 VRECT _ MIN이라 명함-에 도달할 때까지 대기할 수 있다.
VRECT 값이 VRECT _MIN을 초과하면, 무선 전력 수신기의 상태는 부트 상태(720)에서 활성화 상태(730)로 천이되며 부하에 충전을 시작할 수 있다.
만약, 활성화 상태(730)에서 VRECT 값이 과전압을 판단하기 위한 소정 기준치인 VRECT _MAX을 초과하면, 무선 전력 수신기는 활성화 상태(730)에서 시스템 오류 상태(740)로 천이될 수 있다.
도 7를 참조하면, 활성화 상태(730)는 VRECT의 값에 따라 저전압 상태(Low Voltage State, 732), 최적 전압 상태(Optimum Voltage State, 731) 및 고전압 상태(High Voltage State, 733)로 구분될 수 있다.
저전압 상태(732)는 VRECT _BOOT <= VRECT <= VRECT _ MIN인 상태를 의미하고, 최적 전압 상태(631)은 VRECT _MIN < VRECT <=VRECT _ HIGH인 상태를 의미하고, 고전압 상태(733)는 VRECT_HIGH < VRECT <=VRECT _ MAX인 상태를 의미할 수 있다. 여기서, VRECT _BOOT은 무선 전력 수신기가 부트 상태(720, Boot State)로 들어가기 위한 최소값으로, VRECT이 VRECT _BOOT보다 작으면, 무선 전력 수신기는 부팅될 수 없다. VRECT _MIN은 무선 전력 수신기가 풀 파워(Full Power)로 부하에 전력을 전달할 수 있는 최소값으로서, VRECT이 VRECT _MIN보다 작으면, 무선 전력 수신기는 풀 파워로 충전을 수행할 수 없다. VRECT _HIGH는 최적 전압 상태(731)의 최대값으로서, VRECT이 VRECT _HIGH를 초과하면, 무선 전력 수신기는 고전압 상태(High Voltage State, 733)로 천이하게 된다.
특히, 고전압 상태(733)로 천이된 무선 전력 수신기는 부하에 공급되는 전력을 차단하는 동작을 미리 지정된 시간-이하 설명의 편의를 위해 고전압 상태 유지 시간이라 명함- 동안 유보시킬 수도 있다. 이때, 고전압 상태 유지 시간은 고전압 상태(733)에서 무선 전력 수신기 및 부하에 피해가 발생되지 않도록 미리 결정될 수 있다.
무선 전력 수신기는 시스템 오류 상태(740)로 천이되면, 과전압 발생을 지시하는 소정 메시지를 미리 지정된 시간 이내에 대역외 통신 링크를 통해 무선 전력 송신기에 전송할 수 있다.
또한, 무선 전력 수신기는 시스템 오류 상태(730)에서 과전압에 따른 부하의 피해를 방지하기 위해 구비된 과전압 차단 수단을 이용하여 부하에 인가되는 전압을 제어할 수도 있다. 여기서, 과전압 차단 수단으로 ON/OFF 스위치 또는/및 제너다이오드 등이 사용될 수 있다.
상기 실시예에서는 무선 전력 수신기에 과전압이 발생되어 시스템 오류 상태(740)로 천이된 경우, 무선 전력 수신기에서의 시스템 오류 대응 방법 및 수단을 설명하고 있으나 이는 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 다른 실시예는 무선 전력 수신기에 과열, 과전류 등에 의해서도 시스템 오류 상태로 천이될 수도 있다.
일 예로, 과열에 따라 시스템 오류 상태로 천이된 경우, 무선 전력 수신기는 과열 발생을 알리는 소정 메시지를 무선 전력 송신기에 전송할 수 있다. 이때, 무선 전력 수신기는 구비된 냉각팬 등을 구동하여 내부 발생된 열을 감소시킬 수도 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기는 복수의 무선 전력 송신기와 연동하여 무선 전력을 수신할 수도 있다. 이 경우, 무선 전력 수신기는 실제 무선 전력을 수신하기로 결정된 무선 전력 송신기와 실제 대역외 통신 링크가 설정된 무선 전력 송신기가 서로 상이한 것으로 판단되면, 시스템 오류 상태(740)로 천이할 수도 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 구성도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 무선 전력 전송 시스템은 스타 토폴로지(Star Topology)로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
무선 전력 송신기는 대역외 통신 링크를 통해 무선 전력 수신기로부터 각종 특성 정보 및 상태 정보를 수집하고, 수집된 정보에 기반하여 무선 전력 수신기의 동작 및 송출 전력을 제어할 수 있다.
또한, 무선 전력 송신기는 자신의 특성 정보 및 소정 제어 신호를 대역외 통신 링크를 통해 무선 전력 수신기에 전송할 수도 있다.
또한, 무선 전력 송신기는 접속된 무선 전력 수신기의 무선 전력 수신기 별 전력 전송 순서를 결정할 수 있으며, 결정된 전력 전송 순서에 따라 무선 전력을 송출할 수도 있다. 일 예로, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기의 카테고리, 무선 전력 수신기 별 미리 할당된 우선 순위, 무선 전력 수신기의 전력 수신 효율 또는 무선 전력 송신기에서의 전력 전송 효율, 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기 사이의 최소 공진 정합 효율, 부하에서의 충전 효율, 무선 전력 수신기의 충전 상태, 무선 전력 수신기 별 시스템 오류 발생 여부 중 적어도 하나에 기반하여 전력 전송 순서를 결정할 수 있다.
또한, 무선 전력 송신기는 접속된 무선 전력 수신기 별 전송해야 할 전력량을 결정할 수도 있다. 일 예로, 무선 전력 송신기는 현재 가용한 전력량 및 무선 전력 수신기 별 전력 수신 효율 등에 기반하여 무선 전력 수신기 별 전송할 전력량을 산출할 수 있으며, 산출된 전력량에 관한 정보를 소정 제어 메시지를 통해 무선 전력 수신기에 전송할 수도 있다.
또한, 무선 전력 송신기는 새로운 무선 전력 수신기가 충전 영역에 추가되는 경우, 기존 충전 중인 무선 전력 수신기가 충전 영역에서 제거되는 경우, 기존 충전 중인 무선 전력 수신기의 충전이 완료된 경우, 기존 충전 중인 무선 전력 수신기의 시스템 오류가 감지된 경우 등의 무선 충전 상태의 변화가 감지된 경우, 전력 재분배 절차를 개시할 수도 있다. 이때, 전력 재분배 결과는 소정 제어 메시지를 통해 무선 전력 수신기에 전송될 수 있다.
또한, 무선 전력 송신기는 네트워크 연결된 무선 전력 수신기(들)과의 시간 동기를 획득하기 위한 시간 동기 신호(Tim Synchronization Signal)를 생성하여 무선 전력 수신기에 제공할 수도 있다. 여기서, 시간 동기 신호는 무선 전력을 전송하기 위한 주파수 대역-즉, 인밴드(In-Bnad)- 또는 대역외 통신을 수행하기 위한 주파수 대역-즉, 아웃오브밴드(Out-Of-Band)-을 통해 전송될 수 있다. 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기는 시간 동기 신호에 기반하여 서로의 통신 타이밍 및 통신 시퀀스를 관리할 수 있다.
이상의 도 8에서는 하나의 무선 전력 송신기와 복수의 무선 전력 수신기로 구성된 무선 전력 전송 시스템이 스타 토폴로지로 네트워크 연결된 구성을 설명하고 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템은 복수의 무선 전력 송신기 및 복수의 무선 전력 수신기가 네트워크 연결되어 무선 전력을 송수신할 수 있다. 이 경우, 무선 전력 송신기는 별도의 통신 채널을 통해 자신의 상태 정보 또는(및) 자신에 접속된 무선 전력 수신기의 상태 정보를 네트워크 연결된 다른 무선 전력 송신기에 전송할 수 있다. 또한, 무선 전력 수신기가 이동 가능한 장치인 경우, 무선 전력 수신기는 무선 전력 송신기 사이의 핸드오버를 통해 이동 중인 무선 전력 수신기에 끊김 없는 전력이 수신될 수 있도록 제어할 수도 있다.
만약, 하나의 무선 전력 수신기가 핸드 오버 과정 중 복수의 무선 전력 송신기로부터 동시에 무선 전력을 수신하는 경우, 무선 전력 수신기는 각각의 무선 전력 송신기로부터 수신되는 전력을 합산하고, 그에 기반하여 부하의 충전이 완료되기까지의 예상 소요 시간을 산출할 수도 있다. 즉, 무선 전력 수신기 또는 무선 전력 수신기와 연결된 전자기기는 핸드 오버에 따라 적응적으로 충전 완료 예상 소요 시간을 산출하고 이를 디스플레이 화면에 표시되도록 제어할 수 있다.
또한, 무선 전력 송신기는 네트워크 조정자(Network Coordinator)로서 동작하며 대역외 통신 링크를 통해 무선 전력 수신기와 정보를 교환할 수 있다. 일 예로, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기의 각종 정보를 수신하여 소정 디바이스 제어 테이블(Device Control Table)을 생성 및 관리하고, 디바이스 제어 테이블을 기초하여 네트워크 관리 정보를 해당 무선 전력 수신기에 전송할 수 있다. 이를 통해, 무선 전력 송신기는 무선 전력 전송 시스템 네트워크를 생성하고, 이를 유지할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시에에 따른 무선 충전 절차를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 무선 전력 송신기는 전원 인가에 따라 무선 전력 송신기 구성, 즉, 부팅이 완료되면, 비콘 시퀀스를 생성하여 송신 공진기를 통해 전송할 수 있다(S901).
무선 전력 수신기는 비콘 시퀀스가 감지되면 자신의 식별 정보 및 특성 정보가 포함된 광고 시그널을 브로드캐스팅할 수 있다(S903). 이때, 광고 시그널은 후술할 연결 요청 신호가 무선 전력 송신기로부터 수신되기 이전까지 소정 주기로 반복 전송될 수 있음을 주의해야 한다.
무선 전력 송신기는 광고 시그널이 수신되면, 대역외 통신 링크를 설정하기 위한 소정 연결 요청 신호를 무선 전력 수신기에 전송할 수 있다(S905).
무선 전력 수신기는 연결 요청 신호가 수신되면, 대역외 통신 링크를 설정하고, 설정된 대역외 통신 링크를 통해 자신의 정적 상태 정보를 전송할 수 있다(S907).
여기서, 무선 전력 수신기의 정적 상태 정보는 카테고리 정보, 하드웨어 및 소프트웨어 버전 정보, 최대 정류기 출력 파워 정보, 전력 제어를 위한 초기 기준 파라메터 정보, 요구 전압 또는 전력에 관한 정보, 전력 조절 기능 탑재 여부를 식별하기 위한 정보, 지원 가능한 대역외 통신 방식에 관한 정보, 지원 가능한 전력 제어 알고리즘에 관한 정보, 무선전력수신기에 초기 설정된 선호 정류기단 전압값 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 무선 전력 수신기의 정적 상태 정보는 부하의 최대 용량 정보, 부하의 현재 충전량에 관한 정보 등을 더 포함할 수도 있다.
무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기의 정적 상태 정보가 수신되면, 무선 전력 송신기의 정적 상태 정보를 대역외 통신 링크를 통해 무선 전력 수신기에 전송할 수 있다(S909).
여기서, 무선 전력 송신기의 정적 상태 정보는 송신기 출력 전력 정보, 등급 정보, 하드웨어 및 소프트웨어 버전 정보, 지원 가능한 무선 전력 수신기의 최대 개수에 관한 정보 및/또는 현재 접속된 무선 전력 수신기의 개수에 관한 정보 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
이 후, 무선 전력 수신기는 자신의 실시간 전력 수신 상태 및 충전 상태를 모니터링하며, 주기적 또는 특정 이벤트 발생 시 동적 상태 정보를 무선 전력 송신기에 전송할 수 있다(S911).
여기서, 무선 전력 수신기의 동적 상태 정보는 정류기 출력 전압 및 전류에 관한 정보, 부하에 인가되는 전압 및 전류에 관한 정보, 무선 전력 수신기의 내부 측정 온도에 관한 정보, 전력 제어를 위한 기준 파라메터 변경 정보(정류 전압 최소 값, 정류 전압 최대 값, 초기 설정된 선호 정류기단 전압 변경 값), 충전 상태 정보-예를 들면, 충전 완료 여부에 관한 정보, 부하의 현재 충전량에 관한 정보 등을 포함함-, 시스템 오류 정보, 경보 정보- 예를 들면, 로컬 장애 정보 등을 포함함- 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다. 무선 전력 송신기는 상기 전력 제어를 위한 기준 파라메터 변경 정보 수신 시 기존 정적 상태 정보에 포함된 설정 값을 변경하여 전력 조절을 수행할 수 있다.
또한, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기를 충전하기 위한 충분한 전력이 준비되면, 대역외 통신 링크를 통해 소정 제어 명령을 송출하여 무선 전력 수신기가 충전을 개시하도록 제어할 수 있다(S913).
이 후, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기로부터 동적 상태 정보를 수신하여 송출 전력을 동적으로 제어할 수 있다(S915).
또한, 무선 전력 수신기는 내부 시스템 오류가 감지되거나 충전이 완료된 경우, 동적 상태 정보에 해당 시스템 오류를 식별하기 위한 데이터 및/또는 충전이 완료되었음을 지시하는 데이터를 포함하여 무선 전력 송신기에 전송할 수도 있다(S917). 여기서, 시스템 오류는 과전류, 과전압, 과열 등을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 현재 가용한 전력이 접속된 모든 무선 전력 수신기의 요구 전력을 충족하지 못하는 경우, 각 무선 전력 수신기에 전송할 전력을 재분배하고 이를 소정 제어 명령을 통해 해당 무선 전력 수신기에 전송할 수도 있다.
또한, 무선 전력 송신기는 무선 충전 중 새로운 무선 전력 수신기가 추가 등록 또는 연결된 경우, 현재 가용한 전력에 기반하여 접속된 무선 전력 수신기 별 수신할 전력을 재분배하고, 이를 소정 제어 명령을 통해 해당 무선 전력 수신기에 전송할 수도 있다
또한, 무선 전력 송신기는 무선 충전 중 기존 접속된 무선 전력 수신기의 충전이 완료되거나 대역외 통신 링크가 해제-예를 들면, 무선 전력 수신기가 충전 영역에서 제거된 경우를 포함함-되는 경우, 남아있는 무선 전력 수신기 별 수신할 전력을 재분배하고 이를 소정 제어 명령을 통해 해당 무선 전력 수신기에 전송할 수도 있다.
또한, 무선 전력 송신기는 소정 제어 절차를 통해 무선 전력 수신기가 전력 조절 기능이 탑재되었는지 여부를 확인할 수도 있다. 이 경우, 무선 전력 송신기는 전력 재분배 상황이 발생된 경우, 전력 조절 기능이 탑재된 무선 전력 수신기에 대해서만 전력 재분배를 수행할 수도 있다.
일 예로, 전력 재분배 상황은 연결되지 않은 무선 전력 수신기로부터 유효한 광고 시그널을 수신하여 새로운 무선 전력 수신기가 추가되거나 연결된 무선 전력 수신기의 현재 상태 등을 지시하는 동적 파라메터가 수신되거나, 기 연결된 무선 전력 수신기가 더 이상 존재하지 않음이 확인되거나, 기 연결된 무선 전력 수신기의 충전이 완료되거나, 기 연결된 무선 전력 수신기의 시스템 오류 상태를 지시하는 알람(Alert) 메시지가 수신되는 등의 이벤트가 발생된 경우 발생될 수 있다.
여기서, 시스템 오류 상태는 과전압 상태, 과전류 상태, 과열 상태, 네트워크 연결 오류 상태 등을 포함할 수 있다.
일 예로, 무선 전력 송신기는 소정 제어 명령을 통해 전력 재분배 관련 정보를 무선 전력 수신기에 전송할 수 있다.
여기서, 전력 재분배 관련 정보는 무선 전력 수신기 전력 제어를 위한 명령 정보, 전력 전송 요청에 대한 허여(Permission) 또는 거절(deny) 여부를 식별하기 위한 정보, 무선 전력 수신기가 유효한 부하 변화(Valid Load Variation)을 생성하는 시간 정보 등을 포함할 수 있다.
여기서, 무선 전력 수신기 전력 제어를 위한 명령은 무선 전력 수신기가 부하에 수신된 전력을 제공하는 것을 제어하기 위한 제1 명령, 무선 전력 수신기가 충전이 이루어지고 있음을 지시하는 것을 허여하기 위한 제2 명령, 무선 전력 수신기의 최대 정류기 파워 대비 무선 전력 송신기에 의해 제공 가능한 최대 파워의 비율을 지시하는 파워 조절 명령(Adjust Power Command) 등을 포함할 수 있다.
만약, 무선 전력 수신기가 상기 파워 조절 명령을 지원하지 않는 경우, 무선 전력 송신기는 파워 조절 명령을 해당 무선 전력 수신기에 전송하지 않을 수도 있다.
일 예로, 무선 전력 송신기는 새로운 무선 전력 수신기가 등록되면, 자신의 가용한 전력량에 기반하여 무선 전력 수신기에 의해 요구된 전력량을 제공 가능한지 여부를 판단할 수 있다. 판단 결과, 요구된 전력량이 가용한 전력량을 초과하는 경우, 무선 전력 송신기는 해당 무선 전력 수신기에 전력 조절 기능이 탑재되었는지 여부를 확인할 수 있다. 확인 결과, 전력 조절 기능이 탑재된 경우, 무선 전력 수신기는 가용한 전력량 내에서 무선 전력 수신기가 수신할 전력의 양을 결정하고, 결정된 결과를 소정 제어 명령을 통해 무선 전력 수신기에 전송할 수도 있다.
물론, 상기 전력 재분배는 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기가 정상적으로 동작 가능한 범위 및/또는 정상적인 충전이 가능한 범위 내에서 수행될 수 있다.
또한, 상기 전력 전송 요청에 대한 허여(Permission) 또는 거절(deny) 여부를 식별하기 위한 정보는 허여 조건 및 거절 이유가 포함될 수 있다.
일 예로, 허여 조건은 가용한 파워 부족으로 인한 일정 시간 동안의 대기를 조건으로 한 허여가 포함될 수 있다. 거절 이유는 가용한 파워 부족으로 인한 거절, 수용 가능한 무선 전력 수신기 개수의 초과로 인한 거절, 무선 전력 송신기의 과열로 인한 거절, 무선 전력 송신기의 제한된 등급에 따른 거절 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 상기 전력 전송 요청에 따른 허여 및 거절에 대한 상세 정보를 단위 시간 동안 수집하고, 수집된 상세 허여 및 거절 정보를 네트워크 연결된 홈 네트워크 서버 또는(및) 클라우드 서버 등에 전송할 수 있다. 여기서, 수집된 상세 허여 및 거절 정보는 총 전력 전송 요청이 수신된 횟수, 총 허여 회수, 총 거절 회수, 즉시 허여 회수, 대기 허여 회수, 파워 부족으로 인한 거절 회수, 무선 전력 수신기 개수 초과로 인한 거절 회수, 무선 전력 송신기 시스템 오류로 인한 거절 회수, 인증 실패로 인한 거절 회수, 제한된 등급에 따른 거절 회수 중 적어도 하나의 정보를 포함할 수 있다.
홈 네트워크 서버 또는(및) 전력 관리를 위한 클라우드 서버는 무선 전력 송신기 별 상기 수집된 상세 허여 및 거절 정보를 통계 처리하고, 처리된 통계 정보를 자동으로 미리 지정된 사용자 단말 등에 전송하거나 사용자의 조회 요청에 따라 해당 사용자 단말에 전송할 수 있다. 사용자는 수신된 통계 정보를 통해 무선 전력 송신기의 증설/변경/제거 여부를 결정할 수 있다.
다른 일 예로, 홈 네트워크 서버 또는(및) 전력 관리를 위한 클라우드 서버는 무선 전력 송신기 별 상기 수집된 상세 허여 및 거절 정보에 기반하여 무선 전력 송신기의 증설/변경/제거 여부를 결정하고, 결정 결과를 미리 지정된 사용자 단말에 전송할 수도 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기는 복수의 대역외 통신 방식을 지원할 수 있다. 만약, 현재 설정된 대역외 통신 링크를 다른 방식으로 변경하고자 하는 경우, 무선 전력 수신기는 대역외 통신 변경을 요청하는 소정 제어 신호를 무선 전력 송신기에 전송할 수 있다. 무선 전력 송신기는 대역외 통신 변경 요청 신호가 수신되면, 현재 설정된 대역외 통신 링크를 해제하고, 무선 전력 수신기에 의해 요청된 대역외 통신 방식으로 새로운 대역외 통신 링크를 설정할 수 있다.
일 예로, 본 발명에 적용 가능한 대역외 통신 방식에는 NFC(Near Field Communication) 통신, RFID(Radio Frequency Identification) 통신, BLE(Bluetooth Low Energy) 통신, WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 통신, LTE(Long Term Evolution)/LTE-Advance 통신, Wi-Fi 통신 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 적용 가능한 무선 전력 송신기와 홈 네트워크 서버 또는(및) 전력 관리를 위한 클라우드 서버와의 통신, 홈 네트워크 서버 또는(및) 전력 관리를 위한 클라우드 서버와 사용자 단말과의 통신, 무선 전력 송신기들 사이의 통신은 유선 또는 무선의 IP망, WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 통신, LTE(Long Term Evolution)/LTE-Advance 통신, Wi-Fi 통신 중 어느 하나 또는 적어도 하나의 조합을 통해 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
이하에서는 무선 전력 송신기에서의 전력 전송 제어 매커니즘을 상세히 설명하기로 한다.
일반적으로, 하나의 송신 코일을 이용하여 복수의 무선 전력 수신기를 동시에 충전하기 위해 무선 전력 송신기는 복수의 무선 전력 수신기 중 ITX _COIL의 세기 제어의 기준이 되는 하나의 무선 전력 수신기를 선택할 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해, 전력 제어의 기준이 되는 무선 전력 수신기를 도미넌트 전력 수신기(Dominant Power Receiving Unit)라 명하기로 한다.
이하의 설명에서는 후술할 도 10을 참조하여 도미넌트 전력 수신기를 선택하는 알고리즘을 상세히 설명하기로 한다.
도 10을 참조하면, 도미넌트 전력 수신기를 선택하기 위한 알고리즘은 크게 4개의 서브 절차를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 4개의 서브 절차는 고효율 선택 절차(1010), 저전압 방지 절차(1020), 고전압 방지 절차(1030) 및 과열 방지 절차(1040)를 포함할 수 있다.
무선 전력 송신기는 상기 4개의 서브 절차를 선택적으로 스위치할 수 있다.
무선 전력 송신기는 일단 도미넌트 수신기를 선택하면, 적어도 몇 초간 선택한 도미넌트 수신기를 전력 제어 대상으로 유지할 수 있다. 일 예로, 전력 제어 대상으로 유지하는 시간은 5초일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 이는 잦은 스위칭으로 인한 불필요한 통신 과정을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 불필요한 통신에 따라 충전이 완료되는 시간이 길어지는 것을 방지할 수 있다.
하지만, 고효율 선택 절차(1010), 저전압 방지 절차(1020), 고전압 방지 절차(1030) 중 어느 하나의 절차를 통해 상기 도미넌트 수신기가 선택된 상태에서, 소정 유지 시간이 경과하기 이전에 특정 무선 전력 수신기의 상태가 과열(Overtemporature) 상태로 천이되는 것이 예상되거나 또는 과열 상태로 판단된 경우, 무선 전력 송신기는 즉시, 과열 방지 절차(1040)로 진입하여, 해당 무선 전력 수신기를 새로운 도미넌트 수신기로 선택할 수 있다. 이후, 선택된 도미넌트 수신기의 V_Rect, V_RECT_MIN, V_RECT_HIGH 중 적어도 하나의 값을 고려하여 도미넌트 수신기의 온도가 소정 기준치 이하로 떨어지도록 전력 제어를 수행할 수 있다. 이는 특정 무선 전력 수신기가 과열에 의한 시스템 에러로 충전이 중단되는 것을 사전에 방지하는 효과를 얻을 수 있다.
고효율 선택 절차(1010)는 최고 효율을 갖는 무선 전력 수신기를 도미넌트 수신기로 선택하는 절차일 수 있다. 여기서, 최고 효율의 무선 전력 수신기를 선택하는 기준은 PRECT 　/ PRECT _ MAX일 수 있으며, 이때, PRECT _MAX는 무선 전력 수신기의 최대 출력 파워(또는 PRU의 정류기의 최대 출력 파워)가 될 수 있다. 일 예로, 도미넌트 수신기는 미리 설정된 소정 기준치와 PRECT 　/ PRECT _MAX을 비교하여 선택될 수 있다. 일 예로, 소정 기준치는 0.75일 수 있으며, PRECT 　/ PRECT _MAX가 0.75 이상 또는 초과하는 경우에만, 무선 전력 송신기는 새로운 도미넌트 수신기를 선택할 수 있다. 이를 통해, 잦은 도미넌트 수신기 교체로 인한 컴퓨팅 파워 낭비와 불필요한 통신 자원 낭비를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 충전 완료 시간이 지연되는 것을 미연에 방지할 수 있다.
저전압 방지 절차(1020)는 무선 전력 송신기가 무선 전력 수신기의 VRECT과 VRECT_MIN 값을 고려하여 도미넌트 수신기를 선택하는 절차로서, 복수의 무선 전력 수신기 중에서 VRECT과 VRECT _MIN 값의 차이가 가장 적은 무선 전력 수신기가 도미넌트 수신기로 선택됨으로써 도미넌트 수신기로 선택된 무선 전력 수신기가 저전압 상태로 천이되지 않도록 전력 제어가 이루어질 수 있다. 이를 통해, 잦은 도미넌트 수신기 교체로 인한 컴퓨팅 파워 낭비와 불필요한 통신 자원 낭비를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 충전 완료 시간이 지연되는 것을 미연에 방지할 수 있다.
이때, 무선 전력 수신기 별 VRECT _MIN 대비 VRECT의 비율-이하 설명의 편의를 위해 VRECT _LOW 비율이라 명하기로 함-은 하기의 수식 1-a에 의해 산출될 수 있다.
VRECT _LOW 비율 = VRECT/ VRECT _ MIN (수식 1-a)
일 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 VRECT _LOW 비율이 가장 작은-즉, VRECT이 VRECT_MIN에 가장 근접한- 무선 전력 수신기를 도미넌트 수신기로 선택할 수 있다.
다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 VRECT _LOW 비율이 소정 기준치 이하 또는 미만인 경우에만, 새로운 도미넌트 수신기를 선택할 수도 있다. 일 예로, 저전압 방지 절차(1020)에서 새로운 도미넌트 수신기를 선택하기 위한 기준치는 1.25일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
또다른 실시예로, 무선 전력 수신기 별 VRECT _MIN 과 VRECT의 차이 대비 VRECT _MIN 비율-이하 설명의 편의를 위해 VRECT _LOW 비율이라 명하기로 함-은 하기의 수식 1-b에 의해 산출될 수 있다.
VRECT _LOW 비율 = |VRECT _MIN - VRECT|/ VRECT _ MIN (수식 1-b)
일 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 VRECT _LOW 비율이 가장 작은-즉, VRECT이 VRECT_MIN에 가장 근접한- 무선 전력 수신기를 도미넌트 수신기로 선택할 수 있다.
다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 VRECT _LOW 비율이 소정 기준치 이하 또는 미만인 경우에만, 새로운 도미넌트 수신기를 선택할 수도 있다. 일 예로, 저전압 방지 절차(1020)에서 새로운 도미넌트 수신기를 선택하기 위한 기준치는 0.25일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
고전압 방지 절차(1030)는 무선 전력 송신기가 무선 전력 수신기의 VRECT과 VRECT_HIGH 값을 고려하여 도미넌트 수신기를 선택하는 절차로서, 복수의 무선 전력 수신기 중에서 VRECT과 VRECT _HIGH 값의 차이가 가장 적은 무선 전력 수신기가 도미넌트 수신기로 선택됨으로써 도미넌트 수신기로 선택된 무선 전력 수신기가 고전압 상태로 천이되지 않도록 전력 제어가 이루어질 수 있다. 이를 통해, 잦은 도미넌트 수신기 교체로 인한 컴퓨팅 파워 낭비와 불필요한 통신 자원 낭비를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 충전 완료 시간이 지연되는 것을 미연에 방지할 수 있다.
이때, 무선 전력 수신기 별 VRECT _HIGH 대비 VRECT의 비율-이하 설명의 편의를 위해 VRECT _HIGH 비율이라 명하기로 함-은 하기의 수식 2-a에 의해 산출될 수 있다.
VRECT _HIGH 비율 = VRECT/ VRECT _ HIGH (수식 2-a)
일 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 VRECT _HIGH 비율이 가장 높은-즉, VRECT이 VRECT_HIGH에 가장 근접한- 무선 전력 수신기를 도미넌트 수신기로 선택할 수 있다.
다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 VRECT _HIGH 비율이 소정 기준치를 이상 또는 초과하는 무선 전력 수신기가 존재하는 경우에만 고전압 방지 절차(1030)에 진입하여 새로운 도미넌트 수신기를 선택할 수도 있다. 일 예로, 고전압 방지 절차(1030)에서 새로운 도미넌트 수신기를 선택하기 위한 기준치는 0.75일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
이때, 무선 전력 수신기 별 별 VRECT _HIGH 과 VRECT의 차이 대비 VRECT _HIGH 비율-이하 설명의 편의를 위해 VRECT _HIGH 비율이라 명하기로 함-은 하기의 수식 2에 의해 산출될 수 있다.
VRECT _HIGH 비율 = VRECT/ VRECT _ HIGH (수식 2-b)
일 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 VRECT _HIGH 비율이 가장 높은-즉, VRECT이 VRECT_HIGH에 가장 근접한- 무선 전력 수신기를 도미넌트 수신기로 선택할 수 있다.
다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 VRECT _HIGH 비율이 소정 기준치를 이상 또는 초과하는 무선 전력 수신기가 존재하는 경우에만 고전압 방지 절차(1030)에 진입하여 새로운 도미넌트 수신기를 선택할 수도 있다. 일 예로, 고전압 방지 절차(1030)에서 새로운 도미넌트 수신기를 선택하기 위한 기준치는 0.75일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
과열 방지 절차(1040)는 무선 전력 수신기의 과열에 의한 고장 및 손상을 방지하기 위한 절차로서, 무선 전력 수신기로부터 수신되는 온도 상태 정보에 기반하여 도미넌트 수신기를 선택할 수 있다. 여기서, 온도 상태 정보는 해당 무선 전력 수신기의 현재 측정 온도 값(T_Current)과 해당 무선 전력 수신기의 정상 동작이 가능한 최대 온도 값(T_Over_Temperature_Protection) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 해당 무선 전력 수신기의 과열 가능성을 예측하거나 과열 발생 여부를 판단하기 위한 정보이면 족하다.
또한, 상기 온도 상태 정보는 상술한 정적 상태 정보 및 동적 상태 정보에 포함될 수 있다. 다른 일 예로, 온도 상태 정보는 필요에 따라 통신 연결 초기화 단계에서 전송되거나, 소정 주기 또는 소정 이벤트 발생 시 전송될 수도 있다.
무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기 별 온도 상태 정보에 기반하여 현재 온도(T_Current)가 최대 온도(T_Over_Temperature_Protection)에 얼마나 근접했는지를 판단하기 위해 온도 비율(T_Ratio)를 산출할 수 있다.
여기서, 온도 비율은 하기 수식 3에 의해 산출될 수 있다.
온도 비율(T_Ratio) = T_Current/ T_Over_Temperature_Protection (수식 3)
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기는 상기 온도 비율을 직접 산출하고, 산출 결과를 무선 전력 송신기에 전송할 수도 있다. 이때, 온도 비율을 전송하는 시점은 미리 설정된 주기로 전송되거나 소정 이벤트가 발생되는 경우 전송될 수 있다. 일 예로, 온도 비율이 소정 기준치 이상인 경우에만 산출된 온도 비율이 무선 전력 송신기에 전송될 수도 있다. 일 예로, 산출된 온도 비율의 전송 여부를 판단하기 위한 기준치는 0.75일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
상기 VRECT _HIGH 비율, VRECT _LOW 비율, 온도 비율(T_Ratio)을 산출하기 위해 사용되는 값들은 무선 전력 수신기로부터 수신되는 Reporting value일 수 있다. 상기 도 9의 수신기 정적 상태정보 또는 수신기 동적 상태 정보에 포함되는 정보일 수 있다.
또 다른 실시예로 T_Ratio는 산출되지 않고, 수신기 동적 상태 정보에 직접 포함되어 수신하는 Reporting value일 수 있다.
일 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 산출 또는 수신된 온도 비율이 소정 기준치(예를 들면, 0.75) 이상인 무선 전력 수신기가 존재하는 경우, 가장 높은 온도 비율인 무선 전력 수신기를 도미넌트 수신기로 선택하고, 선택된 도미넌트 수신기를 기준으로 전력 제어를 수행할 수도 있다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 고효율 선택 절차(1010), 저전압 방지 절차(1020), 고전압 방지 절차(1030) 중 어느 하나의 절차를 통해 도미넌트 수신기가 선택된 경우, 선택 후 소정 시간 동안-예를 들면, 5초 동안- 새로운 도미넌트 수신기 선택을 유보시킬 수 있다. 단, 고효율 선택 절차(1010), 저전압 방지 절차(1020), 고전압 방지 절차(1030) 중 어느 하나의 절차를 수행하는 동안, 과열 발생이 예상되는 무선 전력 수신기가 감지된 경우, 무선 전력 송신기는 즉시, 과열 방지 절차(1040)로 진입한 후, 상기 과열 발생이 예상되는 무선 전력 수신기를 도미넌트 수신기로 선택하여 전력 제어를 수행할 수 있다. 이때, 전력 제어를 통해 과열 발생 위험이 해소된 경우-예를 들면, 도미넌트 수신기의 온도 비율(TRATIO)이 소정 기준치 이하로 떨어진 경우-, 무선 전력 송신기는 도미넌트 수신기 선택 이벤트가 발생된 경우 다른 절차-예를 들면, 고효율 선택 절차(1010), 저전압 방지 절차(1020) 및 고전압 방지 절차(1030) 중 어느 하나일 수 있음-로 천이할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서의 무선 전력 제어를 위한 도미넌트 수신기 선택에 있어서의 우선 순위는 과열 방지가 최우선일 수 있다. 즉, 다른 절차-예를 들면, 고효율 선택 절차(1010), 저전압 방지 절차(1020) 및 고전압 방지 절차(1030) 중 어느 하나일 수 있음- 수행 중 과열이 예상되는 무선 전력 수신기가 감지된 경우, 해당 무선 전력 수신기를 도미넌트 수신기로 즉시 선택하여 전력 제어를 수행함으로써, 과열 발생을 미연에 방지시킬 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서 무선 전력 제어를 위한 도미넌트 수신기 선택 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 11을 참조하면, 무선 전력 송신기는 복수의 무선 전력 수신기로부터 상태 정보를 수신할 수 있다(S1101). 여기서, 수신기 상태 정보는 정적 상태 정보 및 동적 상태 정보를 포함할 수 있다.
무선 전력 송신기는 수신기 상태 정보에 기반하여 VRECT _HIGH 비율을 산출하고, 산출된 VRECT _HIGH 비율이 소정 제1 기준치를 초과하는 무선 전력 수신기가 존재하는지 확인할 수 있다(S1102).
확인 결과, 제1 기준치를 초과하는 무선 전력 수신기가 존재하면, 무선 전력 송신기는 제1 기준치를 초과하는 무선 전력 수신기들 중 VRECT _HIGH 비율이 가장 높은 무선 전력 수신기를 도미넌트 수신기로 선택하고, 과전압 방지 절차로 진입하여 선택한 도미넌트 수신기에 대한 전력 제어를 수행할 수 있다(S1103).
상기한 1102 단계의 확인 결과, 제1 기준치를 초과하는 무선 전력 수신기가 존재하지 않으면, 무선 전력 송신기는 VRECT _LOW 비율이 제2 기준치 미만인 수신기가 존재하는지 확인할 수 있다(S1104).
확인 결과, 제2 기준치 미만인 적어도 하나의 무선 전력 수신기가 존재하면, 무선 전력 송신기는 제2 기준치 미만인 무선 전력 수신기 중 VRECT _LOW 비율이 가장 작은 무선 전력 수신기를 도미넌트 수신기로 선택하고, 저전압 방지 절차로 진입하여 선택된 도미넌트 수신기에 대한 전력 제어를 수행할 수 있다(S1105).
상기한 1104 단계의 확인 결과, 제2 기준치 미만인 무선 전력 수신기가 존재하지 않으면, 무선 전력 송신기는 최고 효율을 갖는 무선 전력 수신기를 도미넌트 수신기로 선택하고, 선택된 도미넌트 수신기에 대한 전력 제어를 수행할 수 있다(S1106).
만약, 상기한 1103 단계, 1105 단계, 1106 단계 중 어느 하나의 단계를 수행하는 동안(또는 도 11의 모든 절차 중 어느 때라도), 무선 전력 송신기는 상기 수신된 상태 정보에 기반하여 수신기 별 온도 비율(T_Ratio)을 산출하거나, 무선 전력 수신기 별 산출된 온도 비율을 수신할 수 있다. 이때, 무선 전력 송신기는 온도 비율(T_Ratio)이 소정 제3 기준치 이상인 수신기의 존재가 감지되었는지 확인할 수 있다(S1107). 확인 결과, 제3 기준치 이상인 수신기의 존재가 감지되지 않은 경우, 무선 전력 송신기는 기 수행하던 절차를 계속 수행할 수 있다.
반면, 상기 1107 단계의 확인 결과, 제3 기준치 이상인 수신기의 존재가 감지된 경우, 무선 전력 송신기는 해당 무선 전력 수신기를 새로운 도미넌트 수신기로 선택하고, 과열 방지 절차로 진입하여 새롭게 선택된 도미넌트 수신기에 전력 제어를 수행하여 과열 발생을 방지할 수 있다(S1108).
만약, 과열 방지 절차 수행 중 T_Ratio가 제3 기준치 이상인 수신기가 더 이상 존재하지 않는지 여부를 확인할 수 있다(S1109). 확인 결과, T_Ratio가 제3 기준치 이상인 수신기가 더 이상 존재하지 않으면, 무선 전력 송신기는 상기 1101 단계로 진입할 수 있다.(또는 1101 단계는 별개의 프로세스로 수신되는 단계이며, 가장 최근에 수신된 상태정보를 고려하여 1101의 다음 단계가 확인될 수 있다.) 반면, T_Ratio가 제3 기준치 이상인 수신기가 여전히 존재하는 경우-즉, 과열 발생 위험이 완전히 해소되지 않은 경우-, 무선 전력 송신기는 상기한 1108 단계를 지속적으로 수행할 수 있다. 1102 단계와 1103단계 또는 1104 단계와 1105 단계는 둘 중 하나를 제외하고 동작 될 수 있다.
도 12는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서의 무선 전력 제어를 위한 도미넌트 수신기 선택 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
상세하게 도 12에 따른 도미넌트 수신기 선택 방법은 상기한 도 11의 도미넌트 수신 선택 방법에 충전 효율이 제4 기준치 이상인 수신기가 존재하는지 여부를 확인하는 단계를 더 포함하여 구성될 수 있다.
도 12를 참조하면, 무선 전력 송신기는 VRECT _LOW 비율이 제2 기준치 미만인 수신기가 존재하지 않으면, 수신기 별 산출된 충전 효율이 제4 기준치 이상인 수신기가 존재하는지 확인할 수 있다(S1201). 확인 결과, 충전 효율이 제4 기준치 이상인 수신기가 적어도 하나 존재하는 경우, 무선 전력 송신기는 해당 수신기 중 충전 효율이 가장 높은 수신기를 도미넌트 수신기로 선택하고, 선택된 도미넌트 수신기에 대한 전력 제어를 수행할 수 있다. 반면, 확인 결과, 충전 효율이 제4 기준치 이상인 수신기가 존재하지 않는 경우, 현재 도미넌트 수신기가 그대로 유지되며, 무선 전력 송신기는 상기한 1101 단계를 수행할 수 있다.
도 13은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서의 무선 전력 제어를 위한 도미넌트 수신기 선택 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 13을 참조하면, 일 실시예의 무선 전력 송신기는 저전압 방지 절차 수행 중 도미넌트 수신기의 정류기 출력 전압이 안정화된 것으로 판단된 경우-일 예로, 도미넌트 수신기의 VRECT _LOW 비율이 제2 기준치 이상으로 올라간 경우 정류기 출력 전압이 안정화된 것으로 판단될 수 있음-, 도면 번호 1301에 도시된 바와 같이 고효율 선택 절차로 진입하여 충전 효율이 가장 좋은 수신기를 새로운 도미넌트 수신기로 선택하여 전력 제어를 수행할 수도 있다. 이를 위하여 1102 단계로 넘어갈 수 있다.
다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 과전압 방지 절차 수행 중 도미넌트 수신기의 정류기 출력 전압이 안정화된 것으로 판단된 경우- 일 예로, 도미넌트 수신기의 VRECT _HIGH 비율이 제1 기준치 이하로 떨어진 경우 정류기 출력 전압이 안정화된 것으로 판단할 수 있음-, 무선 전력 송신기는 도면 번호 1302에 도시된 바와 같이 다른 도미넌트 수신기를 선택해야 하는 이벤트가 감지될 때까지 과전압 방지 절차를 그대로 유지하며 마지막으로 선택한 도미넌트 수신기를 대상으로 전력 제어를 수행할 수도 있다.
또 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 과전압 방지 절차 수행 중 도미넌트 수신기의 정류기 출력 전압이 안정화된 것으로 판단- 일 예로, 도미넌트 수신기의 VRECT _HIGH 비율이 제1 기준치 이하로 떨어진 경우 정류기 출력 전압이 안정화된 것으로 판단할 수 있음-한 후 소정 시간이 경과되면, 고효율 선택 절차로 진입할 수 있다. 이때, 무선 전력 송신기는 충전 효율이 가장 좋은 수신기를 새로운 도미넌트 수신기로 선택하여 전력 제어를 수행할 수도 있다. 이를 위하여 1102 단계로 넘어갈 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서의 우선 순위에 따른 도미넌트 수신기 선택 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템은 하나의 무선 전력 송신기를 통해 복수의 무선 전력 수신기를 충전할 수 있다. 따라서, 도미넌트 수신기를 재선택해야 하는 이벤트는 복수개가 발생될 수 있다. 일 예로, 무선 전력 송신기는 9개의 무선 전력 수신기-이하, 제1 내지 제9 수신기라 명함-와 연결되어 충전을 수행한다고 가정하자. 무선 전력 송신기는 수신기들로부터 수신된 상태 정보에 기반하여 수신기 별 충전 효율, 고전압 비율, 저전압 비율 및 온도 비율 등을 산출할 수 있다. 연이어 무선 전력 송신기는 산출된 결과 값을 소정 기준치와 비교하여 전력 제어가 필요한 도미넌트 수신기를 선택할 수 있다.
하지만, 상술한 바와 같이, 도미넌트 수신기를 새롭게 선택하기 위한 이벤트는 다양할 수 있다. 만약, 도미넌트 수신기 재선택을 위한 복수의 이벤트가 발생된 경우, 무선 전력 송신기는 어떤 이벤트에 기반하여 도미넌트 수신기를 재선택할지를 결정할 필요가 있다.
일 예로, 고전압 가능성이 높은 수신기뿐만 아니라 저전압 가능성이 높은 수신기가 감지된 경우, 무선 전력 송신기는 어떤 수신기를 도미넌트 수신기로 선택할지 결정해야 한다. 이를 위해, 본 발명에 따른 무선 전력 송신기에는 도미넌트 수신기 재선택을 위한 이벤트 별 우선 순위가 미리 할당되어 유지될 수 있다. 만약, 무선 충전 중 복수의 도미넌트 수신기 재선택 이벤트가 감지되는 경우, 무선 전력 송신기는 미리 저장된 우선 순위에 기반하여 도미넌트 수신기를 선택할 알고리즘(절차)를 선택할 수 있다. 이후, 무선 전력 송신기는 선택된 알고리즘에 따라 도미넌트 수신기를 선택하고, 선택된 도미넌트 수신기를 대상으로 전력 제어를 수행할 수 있다.
다른 일 예로, 고전압 가능성이 높은 수신기뿐만 아니라 과열 발생 가능성이 높은 수신기가 동시에 감지된 경우, 무선 전력 송신기는 미리 정의된 우선 순위에 따라 과열 발생 가능성이 높은 수신기를 도미넌트 수신기로 선택할 수 있다.
이하에서는, 도 14를 참조하며, 우선 순위에 기반하여 전력 제어를 위한 도미넌트 수신기를 선택하는 방법을 상세히 설명하기로 한다.
무선 전력 송신기는 초기 선택된 도미넌트 수신기를 대상으로 전력 제어를 수행할 수 있다(S1401). 여기서, 초기 선택된 도미넌트 수신기는 해당 무선 전력 송신기에 최초 접속된 무선 전력 수신기일 수 있으나 이에 한정되지는 않으며, 현재 도미넌트 수신기로 선택되어 전력 제어를 수행하고 있는 수신기이면 족하다.
무선 전력 송신기는 접속된 복수의 수신기로부터 상태 정보를 수신할 수 있다(S1402).
무선 전력 송신기는 수신된 상태 정보에 기반하여 수신기 별 고전압 비율, 저전압 비율, 충전 효율, 온도 비율 등을 산출할 수 있다(S1403 내지 S1406).
무선 전력 송신기는 산출된 비율 및 효율에 기반하여 도미넌트 수신기 재선택이 필요한지 여부를 결정할 수 있다(S1407). 이때, 도미넌트 수신기 재선택이 필요한지 여부를 판단하기 위해 상기 산출된 비율 및 효율과 비교할 적어도 하나의 기준치가 미리 정의될 수 있다. 일 예로, 산출된 고전압 비율, 충전 효율 및 온도 비율에 상응하는 기준치는 0.75일 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 반면, 산출된 저전압 비율에 상응하는 기준치는 0.25일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
상기 결정 결과, 도미넌트 수신기 재선택이 필요한 것으로 결정되면, 무선 전력 송신기는 미리 설정된 우선 순위에 기반하여 도미넌트 수신기 재선택을 위해 사용될 알고리즘 또는 소정 절차를 결정할 수 있다(S1408 내지 S1409). 여기서, 알고리즘은 상술한 도 10에서 설명된 4개의 서브 절차인 4개의 서브 절차는 고효율 선택 절차(1010), 저전압 방지 절차(1020), 고전압 방지 절차(1030) 및 과열 방지 절차(1040) 등을 포함할 수 있다.
일 예로, 상기 알고리즘 별 우선 순위는 과열 방지 절차(1040)> 고전압 방지 절차(1030)> 저전압 방지 절차(1020)> 고효율 선택 절차(1010) 순으로 정의될 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 알고리즘 별 우선 순위는 적용되는 무선 전력 송신기 및 수신기의 타입 및 특성에 따라 상이하게 정의될 수 있음을 주의해야 한다. 일 예로, 상기 알고리즘 별 우선 순위는 과열 방지 절차(1040)> 저전압 방지 절차(1020)> 고전압 방지 절차(1030)> 고효율 선택 절차(1010) 순으로 정의될 수 있다. 무선 전력 송신기는 결정된 알고리즘 또는 절차에 따라 새로운 도미넌트 수신기를 선택한 후, 선택된 도미넌트 수신기에 대한 전력 제어를 수행할 수 있다(S1410).
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.
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 발명에 따라 제조된 무선 전력 제어 장치는 복수의 무선 전력 수신 장치로 무선 전력을 전송하기 위한 무선 전력 송신 장치에 적용될 수 있다.

Claims (14)

  1. 복수의 무선 전력 수신기로의 동시 무선 충전이 가능한 무선 전력 송신기에서의 무선 전력 제어 방법에 있어서,
    상기 복수의 무선 전력 수신기로부터 수신된 상태 정보에 기반하여 도미넌트 수신기를 선택하는 단계;
    상기 도미넌트 수신기에 대한 전력 제어를 수행하는 단계; 및
    상기 전력 제어에 따른 상기 도미넌트 수신기의 전력 수신 상태 변화에 기반하여 새로운 도미넌트 수신기를 선택하는 단계
    를 포함하는, 무선 전력 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 무선 전력 수신기로부터 수신된 상태 정보에 기반하여 도미넌트 수신기 재선택이 필요한지 여부를 판단하는 단계;
    상기 판단 결과, 상기 재선택이 필요한 경우, 상기 도미넌트 수신기 재선택에 사용될 알고리즘을 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 알고리즘에 따라 새로운 상기 도미넌트 수신기를 선택하고, 새롭게 선택된 상기 도미넌트 수신기에 대한 전력 제어를 수행하는 단계
    를 더 포함하는, 무선 전력 제어 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 도미넌트 수신기가 선택되면, 상기 선택된 도미넌트 수신기가 전력 제어 대상으로 일정 시간 동안 유지되는, 무선 전력 제어 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 알고리즘은
    상기 복수의 무선 전력 수신기 중 최고 효율을 갖는 무선 전력 수신기를 도미넌트 수신기로 선택하는 고효율 선택 절차;
    무선 전력 수신기의 정류기 출력 전압인 VRECT과 미리 설정된 최소 정류기 출력 전압인 VRECT_MIN에 기반하여 도미넌트 수신기를 선택하는 저전압 방지 절차; 및
    VRECT과 미리 설정된 최대 정류기 출력 전압인 VRECT _HIGH 에 기반하여 도미넌트 수신기를 선택하는 고전압 방지 절차
    중 적어도 하나를 포함하는, 무선 전력 제어 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 고효율 선택 절차는 무선 전력 수신기의 최대 정류기 출력 파워인 PRECT_MAX 대비 해당 무선 전력 수신기의 현재 정류기 출력 파워인 PRECT의 비율에 기반하여 도미넌트 수신기를 선택하는 절차인 것을 특징으로 하는, 무선 전력 제어 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 저전압 방지 절차는 상기 VRECT _MIN 대비 상기 VRECT의 비율이 가장 작거나 소정 기준치 이하인 무선 전력 수신기를 도미넌트 수신기로 선택하는 절차인 것을 특징으로 하는, 무선 전력 제어 방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 고전압 방지 절차는 상기 VRECT _HIGH 대비 상기 VRECT의 비율이 가장 크거나 소정 기준치 이상인 무선 전력 수신기를 도미넌트 수신기로 선택하는 절차인 것을 특징으로 하는, 무선 전력 제어 방법.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 고효율 선택 절차, 저전압 방지 절차, 고전압 방지 절차 중 어느 하나의 절차를 수행하는 중 과열 발생이 예측되거나 과열 발생이 감지된 경우, 과열 방지 절차에 진입되어 새로운 도미넌트 수신기가 선택되는 것을 특징으로, 무선 전력 제어 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 상태 정보는 온도 상태 정보를 포함하고, 상기 온도 상태 정보에 기반하여 도미넌트 수신기가 새롭게 선택되는, 무선 전력 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 온도 상태 정보는 해당 무선 전력 수신기의 현재 측정 온도 값 인 T_Current와 해당 무선 전력 수신기의 정상 동작이 가능한 최대 온도 값인 T_Over_Temperature_Protection를 포함하고, 상기 T_Over_Temperature_Protection 대비 T_Current의 비율인 온도 비율이 가장 큰 무선 전력 수신기가 도미넌트 수신기로 선택되는, 무선 전력 제어 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 도미넌트 수신기로 선택된 무선 전력 수신기의 전력 제어에 따라 상기 온도 비율이 소정 기준치 이하로 떨어지면, 상기 고효율 선택 절차, 저전압 방지 절차 및 고전압 방지 절차 중 어느 하나의 절차가 수행되는, 무선 전력 제어 방법.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 저전압 방지 절차 수행 중 현재 도미넌트 수신기의 VRECT이 안정화된 것으로 판단되면, 상기 고효율 선택 절차로 진입하여 새로운 도미넌트 수신기를 선택하되, 상기 현재 도미넌트 수신기의 상기 VRECT _MIN 대비 상기 VRECT의 비율이 소정 기준치 이하로 떨어지면 상기 VRECT이 안정화된 것으로 판단되는, 무선 전력 제어 방법.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 과전압 방지 절차 수행 중 현재 도미넌트 수신기의 VRECT이 안정화된 것으로 판단되면, 상기 고효율 선택 절차로 진입하여 새로운 도미넌트 수신기를 선택하되, 상기 현재 도미넌트 수신기의 VRECT _HIGH 대비 상기 VRECT의 비율이 소정 기준치 이하로 떨어지면 상기 VRECT이 안정화된 것으로 판단되는, 무선 전력 제어 방법.
  14. 제4항에 있어서,
    상기 도미넌트 수신기 재선택을 위한 복수의 이벤트가 발생되면, 상기 이벤트 별 미리 설정된 우선 순위에 기반하여 상기 도미넌트 수신기 재선택에 사용될 알고리즘이 선택되는, 무선 전력 제어 방법.
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