WO2017171338A1 - 무선 전력 송신 장치 및 이의 전력 제어 방법 - Google Patents

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WO2017171338A1
WO2017171338A1 PCT/KR2017/003291 KR2017003291W WO2017171338A1 WO 2017171338 A1 WO2017171338 A1 WO 2017171338A1 KR 2017003291 W KR2017003291 W KR 2017003291W WO 2017171338 A1 WO2017171338 A1 WO 2017171338A1
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WO
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power
receiver
wireless power
information
wireless
Prior art date
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PCT/KR2017/003291
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채용석
이종헌
조민영
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엘지이노텍(주)
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Publication date
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    • H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
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    • H02J7/00045—Authentication, i.e. circuits for checking compatibility between one component, e.g. a battery or a battery charger, and another component, e.g. a power source

Definitions

  • the present invention relates to a wireless power transmission technology, and more particularly, to a wireless power transmission apparatus and a power control method thereof capable of adaptively controlling the transmission power based on the characteristics and location of the 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 high frequency, microwaves, and lasers. Electric toothbrushes and some wireless razors that we commonly use are actually charged with the principle of electromagnetic induction.
  • energy transmission using wireless may be classified into magnetic induction, electromagnetic resonance, and RF transmission using short wavelength radio frequency.
  • the magnetic induction method uses the phenomenon that magnetic flux generated at this time causes electromotive force to other coils when two coils are adjacent to each other and current flows to one coil, and is rapidly commercialized in small devices such as mobile phones. Is going on. Magnetic induction is capable of transmitting power of up to several hundred kilowatts (kW) and has high efficiency, but the maximum transmission distance is less than 1 centimeter (cm).
  • the magnetic resonance method is characterized by using an electric or magnetic field instead of using electromagnetic waves or current. Since the magnetic resonance method is hardly affected by the electromagnetic wave problem, it has the advantage of being safe for other electronic devices or the human body. On the other hand, it can be utilized only in limited distances and spaces, and has a disadvantage in that energy transmission efficiency is rather low.
  • the short wavelength wireless power transmission scheme implies, the RF transmission scheme— takes advantage of the fact that energy can be transmitted and received directly in the form of RadioWave.
  • This technology is a wireless power transmission method of the RF method using a rectenna, a compound word of an antenna and a rectifier (rectifier) refers to a device that converts RF power directly into direct current power.
  • the RF method is a technology that converts AC radio waves to DC and uses them. Recently, research on commercialization has been actively conducted as efficiency is improved.
  • Wireless power transfer technology can be used in various industries, such as the mobile, IT, railroad and consumer electronics industries.
  • the power control in the wireless charging system is performed by the wireless power receiver detects the strength of the received power and transmits a predetermined power control request signal to the wireless power transmitter according to the detection result.
  • the conventional algorithm for controlling the transmit power has a problem that it takes a long time before the transmit power reaches the power required by the wireless power receiver.
  • the present invention has been devised to solve the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a wireless power transmission apparatus and a power control method thereof.
  • Another object of the present invention is to provide a wireless power transmission apparatus and a power control method thereof in which the transmission power can quickly reach the power required by the wireless power receiver in consideration of the characteristics and location of the wireless power receiver.
  • the present invention can provide a wireless power transmission apparatus and a power control method thereof.
  • a wireless power transmitter for wirelessly transmitting power to a wireless power receiver includes receiver device information on a characteristic of the wireless power receiver and the wireless device in a charging area of the wireless power transmitter.
  • a power control table storage unit for storing a power control table in which receiver position information of a position of a power receiving device is mapped with an initial supply power;
  • An initial supply power determiner configured to determine a first initial supply power using the power control table based on first receiver device information and first receiver location information;
  • a power offset determiner for determining a power offset according to the first receiver device information;
  • a power controller configured to control power to be transmitted to the currently connected wireless power receiver according to the first initial supply power and the power offset.
  • the power control table is stored at the time of manufacture or software update of the wireless power transmitter, stored each time the wireless power receiver is connected, or receives a table corresponding to the wireless power receiver. Can be stored by.
  • the initial supply power determination unit may retrieve at least one initial supply power corresponding to receiver device information closest to the first receiver device information, and the first one of the at least one initial supply power retrieved.
  • the first initial supply power may be determined by selecting an initial supply power corresponding to receiver location information closest to the first receiver location information and correcting the selected initial supply power using the first receiver location information.
  • the initial supply power determination unit may retrieve at least one initial supply power corresponding to the most receiver device information having the same information included in the first receiver device information and corresponding information on the power control table. can do.
  • the first receiver device information may include at least one of a manufacturer code, a device identifier, a power class, and a maximum power.
  • the first receiver location information may be calculated based on signal reception sensitivity of the wireless power receiver or information detected by a separate sensor.
  • the magnitude of the power offset may decrease gradually over time.
  • the first receiver device information and the first receiver location information may be mapped to the first initial supply power and updated in the power control table.
  • a power control method of a wireless power transmitter for wirelessly transmitting power to a wireless power receiver includes receiver device information on characteristics of the wireless power receiver and a charging area of the wireless power transmitter. Storing a power control table that maps receiver location information of a location of the wireless power receiver on the device with an initial supply power; Determining a first initial supply power using the power control table based on first receiver device information and first receiver location information; Determining a power offset in accordance with the first receiver device information; And controlling power to be transmitted to a currently connected wireless power receiver according to the first initial supply power and the power offset.
  • a computer-readable recording medium may be provided that records a program for executing any one of the power control methods.
  • the wireless power transmitter and the power control method thereof according to the present invention will be described below.
  • the wireless power transmitter and the power control method along with the receiver device information on the unique characteristics of the wireless power receiver, even the receiver position information according to the relative position between the wireless power receiver and the wireless power transmitter.
  • the initial supply power as close as possible to the required power can be determined.
  • the power supply of the wireless power transmitter is compared to the existing power control algorithm while preventing overpower reception of the wireless power receiver.
  • the time to reach this required power can be relatively short.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a wireless charging system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a wireless charging system according to another embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a view for explaining a detection signal transmission procedure in a wireless charging system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a state transition diagram for explaining a wireless power transmission procedure defined in the WPC standard.
  • 5 is a state transition diagram for explaining a wireless power transmission procedure defined in the PMA standard.
  • 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 state transition diagram for explaining a state transition procedure in a wireless power transmitter supporting the electric resonance method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power receiver interworking with the wireless power transmitter according to FIG. 8.
  • FIG. 10 is a diagram for describing a method of modulating and demodulating a wireless power signal according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram for describing a packet format according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a view for explaining the types of packets that can be transmitted in the ping step by the wireless power receiver according to the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram for describing a procedure of transmitting an initial packet in a wireless power receiver according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 illustrates a message format of an identification packet according to an embodiment of the present invention.
  • 15 is a view for explaining a message format of a configuration packet and a power control pending packet according to the present invention.
  • FIG. 16 is a diagram for describing a type of a packet that can be transmitted in a power transmission step and a message format thereof by a wireless power receiver according to an embodiment of the present invention.
  • 17 is a flowchart illustrating a power control method in a wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 illustrates embodiments in which the power control table illustrated in FIG. 17 is generated.
  • 19 is a diagram illustrating an embodiment of a power control table.
  • FIG. 20 is a flow chart illustrating in more detail the step of determining the initial supply power shown in FIG.
  • FIG. 21 is a block diagram illustrating a controller for performing the power control method described with reference to FIGS. 17 to 20.
  • 22 is a graph comparing a conventional power control algorithm with a power control algorithm according to an embodiment of the present invention.
  • a wireless power transmitter for wirelessly transmitting power to a wireless power receiver includes receiver device information on characteristics of the wireless power receiver and the wireless power transmitter on the charging region of the wireless power transmitter.
  • a power control table storage unit configured to store a power control table in which receiver position information of the position of the wireless power receiver is mapped with an initial supply power;
  • An initial supply power determiner configured to determine a first initial supply power using the power control table based on first receiver device information and first receiver location information;
  • a power offset determiner for determining a power offset according to the first receiver device information;
  • a power controller configured to control power to be transmitted to the currently connected wireless power receiver according to the first initial supply power and the power offset.
  • the top (bottom) or the bottom (bottom) is the two components are in direct contact with each other or One or more other components are all included disposed between the two components.
  • up (up) or down (down) may include the meaning of the down direction as well as the up direction based on one component.
  • a device equipped with a function for transmitting wireless power on the wireless charging system is a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a transmitter, a transmitter, a transmitter for convenience of description.
  • a transmitter side, 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, Receivers, receivers and the like can be used interchangeably.
  • the transmitter according to the present invention may be configured in a pad form, a cradle form, an access point (AP) form, a small base station form, a stand form, a ceiling buried form, a wall hanging form, and the like. You can also transfer power.
  • the transmitter may comprise at least one wireless power transmission means.
  • the wireless power transmission means may use various wireless power transmission standards based on an electromagnetic induction method that generates a magnetic field in the power transmitter coil and charges using the electromagnetic induction principle in which electricity is induced in the receiver coil under the influence of the magnetic field.
  • the wireless power transmission means may include a wireless charging technology of the electromagnetic induction method defined by the Wireless Power Consortium (WPC) and the Power Matters Alliance (PMA) which is a wireless charging technology standard apparatus.
  • WPC Wireless Power Consortium
  • PMA Power Matters Alliance
  • the receiver according to an embodiment of the present invention may be provided with at least one wireless power receiving means, and may simultaneously receive wireless power from two or more transmitters.
  • the wireless power receiving means may include an electromagnetic induction wireless charging technology defined by the Wireless Power Consortium (WPC) and the Power Matters Alliance (PMA), which are wireless charging technology standard organizations.
  • WPC Wireless Power Consortium
  • PMA Power Matters Alliance
  • the receiver according to the present invention is a mobile phone, smart phone, laptop computer, digital broadcasting terminal, PDA (Personal Digital Assistants), PMP (Portable Multimedia Player), navigation, MP3 player, electric It may be used in a small electronic device such as a toothbrush, an electronic tag, a lighting device, a remote control, a fishing bobber, a wearable device such as a smart watch, but is not limited thereto. If the device is equipped with a wireless power receiver according to the present invention, the battery can be charged. It is enough.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a wireless charging system according to an embodiment of the present invention.
  • a wireless charging system includes a wireless power transmitter 10 that largely transmits power wirelessly, a wireless power receiver 20 that receives the transmitted power, and an electronic device 20 that receives the received power. Can be configured.
  • the wireless power transmitter 10 and the wireless power receiver 20 may perform in-band communication for exchanging information using the same frequency band as the operating frequency used for wireless power transmission.
  • the wireless power transmitter 10 and the wireless power receiver 20 perform out-of-band communication for exchanging information using a separate frequency band different from an operating frequency used for wireless power transmission. It can also be done.
  • the information exchanged between the wireless power transmitter 10 and the wireless power receiver 20 may include control information as well as status information of each other.
  • the status information and control information exchanged between the transmitting and receiving end will be more clear through the description of the embodiments to be described later.
  • the in-band communication and the out-of-band communication may provide bidirectional communication, but are not limited thereto. In another embodiment, the in-band communication and the out-of-band communication may provide one-way communication or half-duplex communication.
  • the unidirectional communication may be performed by the wireless power receiver 20 only transmitting information to the wireless power transmitter 10, but is not limited thereto.
  • the wireless power transmitter 10 may transmit information to the wireless power receiver 20. It may be to transmit.
  • bidirectional communication between the wireless power receiver 20 and the wireless power transmitter 10 is possible, but at one time, only one device may transmit information.
  • the wireless power receiver 20 may obtain various state information of the electronic device 30.
  • the state information of the electronic device 30 may include current power usage information, information for identifying a running application, CPU usage information, battery charge status information, battery output voltage / current information, and the like.
  • the information may be obtained from the electronic device 30 and may be utilized for wireless power control.
  • the wireless power transmitter 10 may transmit a predetermined packet indicating whether to support fast charging to the wireless power receiver 20.
  • the wireless power receiver 20 may notify the electronic device 30 when it is determined that the connected wireless power transmitter 10 supports the fast charging mode.
  • the electronic device 30 may indicate that fast charging is possible through predetermined display means provided, for example, it may be a liquid crystal display.
  • the user of the electronic device 30 may control the wireless power transmitter 10 to operate in the fast charge mode by selecting a predetermined fast charge request button displayed on the liquid crystal display.
  • the electronic device 30 may transmit a predetermined quick charge request signal to the wireless power receiver 20.
  • the wireless power receiver 20 may convert the normal low power charging mode into the fast charging mode by generating a charging mode packet corresponding to the received fast charging request signal to the wireless power transmitter 10.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a wireless charging system according to another embodiment of the present invention.
  • the wireless power receiver 20 may be configured with a plurality of wireless power receivers, and a plurality of wireless power receivers are connected to one wireless power transmitter 10 so that the wireless Charging may also be performed.
  • the wireless power transmitter 10 may distribute and transmit power to the plurality of wireless power receivers in a time division manner, but is not limited thereto.
  • the wireless power transmitter 10 may be configured for each wireless power receiver. By using different allocated frequency bands, power may be distributed and transmitted to a plurality of wireless power receivers.
  • the number of wireless power receivers that can be connected to one wireless power transmitter 10 may include at least one of a required power amount for each wireless power receiver, a battery charge state, power consumption of an electronic device, and available power amount of the wireless power transmitter. Can be adaptively determined based on the
  • the wireless power transmitter 10 may include a plurality of wireless power transmitters.
  • the wireless power receiver 20 may be connected to a plurality of wireless power transmitters at the same time, and may simultaneously receive power from the connected wireless power transmitters and perform charging.
  • the number of wireless power transmitters connected to the wireless power receiver 20 may be adaptively based on the required power of the wireless power receiver 20, the state of charge of the battery, the power consumption of the electronic device, and the available power of the wireless power transmitter. Can be determined.
  • FIG 3 is a view for explaining a detection signal transmission procedure in a wireless charging system according to an embodiment of the present invention.
  • the wireless power transmitter may be equipped with three transmitting coils 111, 112, and 113. Each transmission coil may overlap some other area with another transmission coil, and the wireless power transmitter may detect a predetermined detection signal 117, 127 for detecting the presence of the wireless power receiver through each transmission coil, for example, Digital ping signals are sent sequentially in a predefined order.
  • the wireless power transmitter sequentially transmits the detection signal 117 through the primary detection signal transmission procedure illustrated in FIG. 110, and receives a signal strength indicator from the wireless power receiver 115.
  • the strength indicator 116 (or signal strength packet) may identify the received transmission coils 111, 112.
  • the wireless power transmitter sequentially transmits the detection signal 127 through the secondary detection signal transmission procedure shown in FIG. 120, and transmits power among the transmission coils 111 and 112 where the signal strength indicator 126 is received.
  • the reason why the wireless power transmitter performs two sensing signal transmission procedures is to more accurately identify which transmitting coil is well aligned with the receiving coil of the wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter Based on the signal strength indicator 126 received at each of the first transmitting coil 111 and the second transmitting coil 112 selects the best-aligned transmitting coil and performs wireless charging using the selected transmitting coil. .
  • FIG. 4 is a state transition diagram for explaining a wireless power transmission procedure defined in the WPC standard.
  • power transmission from a transmitter to a receiver according to the WPC standard is largely selected from a selection phase 410, a ping phase 420, an identification and configuration phase 430, It may be divided into a power transfer phase 440.
  • the selection step 410 may be a step of transitioning when a specific error or a specific event is detected while starting or maintaining the power transmission.
  • the transmitter may monitor whether an object exists on the interface surface. If the transmitter detects that an object is placed on the interface surface, it may transition to the ping step 420 (S401).
  • the transmitter transmits a very short pulse of an analog ping signal, and may detect whether an object exists in an active area of the interface surface based on a change in current of a transmitting coil.
  • ping step 420 when an object is detected, the transmitter activates the receiver and sends a digital ping to identify whether the receiver is a receiver that is compliant with the WPC standard. If the transmitter does not receive a response signal (for example, a signal strength indicator) from the receiver in response to the digital ping in step 420, it may transition back to the selection step 410 (S402). In addition, in the ping step 420, when the transmitter receives a signal indicating that power transmission is completed, that is, a charging completion signal, from the receiver, the transmitter may transition to the selection step 410 (S403).
  • a response signal for example, a signal strength indicator
  • the transmitter may transition to the identification and configuration step 430 for collecting receiver identification and receiver configuration and status information (S404).
  • the transmitter receives an unexpected packet, a desired packet has not been received for a predefined time, a packet transmission error, or a power transmission contract. If this is not set (no power transfer contract) it may transition to the selection step (410) (S405).
  • the transmitter may transition to the power transmission step 240 for transmitting the wireless power (S406).
  • the transmitter receives an unexpected packet, the desired packet has not been received for a predefined time, or a violation of a preset power transfer contract occurs. transfer contract violation), if the filling is completed, the transition to the selection step (410) (S407).
  • the transmitter may transition to the identification and configuration step 430 (S408).
  • the power transmission contract may be set based on state and characteristic information of the transmitter and the receiver.
  • the transmitter state information may include information about the maximum amount of power that can be transmitted, information about the maximum number of receivers that can be accommodated, and the receiver state information may include information about required power.
  • 5 is a state transition diagram for explaining a wireless power transmission procedure defined in the PMA standard.
  • power transmission from a transmitter to a receiver according to the PMA standard is largely performed in a standby phase (Standby Phase, 510), a digital ping phase (520), an identification phase (Identification Phase, 530), and power transmission. It may be divided into a power transfer phase 540 and an end of charge phase 550.
  • the waiting step 510 may be a step of transitioning when a specific error or a specific event is detected while performing a receiver identification procedure for power transmission or maintaining power transmission.
  • specific errors and specific events will be apparent from the following description.
  • the transmitter may monitor whether an object exists on a charging surface. If the transmitter detects that an object is placed on the charging surface or the RXID retry is in progress, the transmitter may transition to the digital ping step 520 (S501).
  • RXID is a unique identifier assigned to a PMA compatible receiver.
  • the transmitter transmits a very short pulse of analog ping, and an object is placed on the active surface of the interface surface-for example, the charging bed-based on the current change of the transmitting coil. You can detect if it exists.
  • the transmitter transitioned to digital ping step 520 sends a digital ping signal to identify whether the detected object is a PMA compatible receiver.
  • the receiver may modulate the received digital ping signal according to the PMA communication protocol to transmit a predetermined response signal to the transmitter.
  • the response signal may include a signal strength indicator indicating the strength of the power received by the receiver.
  • the receiver may transition to the identification step 530 (S502).
  • the transmitter may transition to the standby step 510.
  • the Foreign Object may be a metallic object including coins, keys, and the like.
  • the transmitter may transition to the waiting step 510 if the receiver identification procedure fails or the receiver identification procedure needs to be re-executed and if the receiver identification procedure has not been completed for a predefined time ( S504).
  • the transmitter transitions to the power transmission step 540 in the identification step 530 and starts charging (S505).
  • the transmitter goes to standby step 510 if the desired signal is not received within a predetermined time (Time Out), or if the FO is detected or the voltage of the transmitting coil exceeds a predefined threshold. It may transition (S506).
  • the transmitter may transition to the charging completion step 550 (S507).
  • the transmitter may transition to the standby state 510 (S509).
  • the transmitter may transition from the charging completion step 550 to the digital ping step 520 (S510).
  • the transmitter when the transmitter receives an end of charge (EOC) request from the receiver, the transmitter may transition to the charging completion step 550 (S508 and S511).
  • EOC end of charge
  • 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 status of the wireless power receiver is the intensity of the output voltage of the rectifier stage of the wireless power receiver as V RECT card for convenience hereinafter described - may be determined based on the active state 630, the value of V RECT
  • the high voltage state 633 may be classified into an optimum voltage state 631, a low voltage state 632, and a high voltage state 633.
  • 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 may establish an out-of-band communication link with the wireless power transmitter and wait until the V RECT value reaches the power required at the load end.
  • the wireless power receiver of the boot state 620 may transition to the activated state 630 to start 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 may transition to the deactivated state 610 when the V RECT value falls below the V RECT_BOOT value.
  • the wireless power receiver in the boot state 620 or the system error state 640 may transition to an inactive state 610 when the V RECT value falls below the V RECT_BOOT value.
  • FIG. 7 is a state transition diagram for explaining a state transition procedure in a 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 710, a power save state 720, a low power state 730, and a power transfer state. , 740), a local fault state 750, and a locking fault state 760.
  • the wireless power transmitter may transition to configuration state 710.
  • the wireless power transmitter may transition to the power saving state 720 when the predetermined reset timer expires or the initialization procedure is completed in the configuration state 710.
  • 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 720.
  • the wireless power transmitter may control the beacon sequence to be started within 50 ms after the power saving state 720 transition, but is not limited thereto.
  • the wireless power transmitter periodically generates and transmits a first beacon sequence for detecting the presence of a conductive object on the charging region, and changes the impedance of the receiving resonator, that is, Load Variation- can be detected.
  • the wireless power transmitter may periodically generate and transmit a predetermined second beacon sequence for identifying the detected object.
  • the transmission timing of the beacon may be determined so that the first beacon sequence and the second beacon sequence do not overlap each other.
  • the first beacon sequence and the second beacon sequence will be referred to as a short beacon sequence and a long beacon sequence, 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 ) so as to save standby power of the wireless power transmitter until a conductive object is detected on the charging region.
  • t SHORT _BEACON may be set to 30 ms or less and t CYCLE to 250 ms ⁇ 5 ms, but is not limited thereto.
  • the current intensity of each short beacon included in the short beacon sequence is more than a predetermined reference value, it may be increased gradually over a period of time.
  • 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 the reception resonator according to short beacon reception.
  • the wireless power transmitter periodically generates and transmits the second beacon sequence, i.e., the long beacon sequence, for supplying sufficient power for booting and responding to the wireless power receiver. Can be.
  • the wireless power receiver may broadcast a predetermined response signal through the out-of-band communication channel and transmit it to the wireless power transmitter.
  • 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 sequence 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 each long beacon may be relatively strong compared to the current strength of the short beacon.
  • the long beacon may maintain a constant power intensity 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 a corresponding out-of-band communication standard, unique service identification information or wireless power for identifying whether the wireless power receiver is a legitimate or compatible receiver for the wireless power transmitter.
  • 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, overvoltage protection function May include at least one or any one of information on whether or not to install the software version information mounted on the wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter may transition from the power saving state 720 to the low power state 730 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 charging via out-of-band communication in the low power state 730, 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 730 to the power transfer state 740.
  • the state of the wireless power transmitter may transition to the power saving state 720 in the low power state 730.
  • 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 720.
  • the wireless power transmitter in the low power state 730 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 730 may transition to the power saving state 720. 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 730 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 710, local failure state 750, and lock failure state 760.
  • 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 740.
  • 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 a ratio of power to the maximum power that can be processed by the rectifier of the wireless power receiver, but is not limited thereto.
  • 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 transmits predetermined receiver state information indicating whether wireless power control is possible according to the power control command of the wireless power transmitter to the wireless power transmitter before receiving the power control command. It may be.
  • the power transmission state 740 may be any one of the first state 741, the second state 742, and the third state 743 according to the power reception state of the connected wireless power receiver.
  • the first state 741 may mean that power reception states of all wireless power receivers connected to the wireless power transmitter are normal voltages.
  • the second state 742 may mean that there is no wireless power receiver in which the power reception state of the at least one wireless power receiver connected to the wireless power transmitter is a low voltage state and a high voltage state.
  • the third state 743 may mean that a power reception state of at least one wireless power receiver connected to the wireless power transmitter is a high voltage state.
  • the wireless power transmitter may transition to the lock failure state 760 when a system error is detected in the power saving state 720 or the low power state 730 or the power transfer state 740.
  • the wireless power transmitter in the lock failure state 760 may transition to the configuration state 710 or the power saving state 720 if it is determined that all of the connected wireless power receivers have been removed from the charging area.
  • the wireless power transmitter may transition to local failure state 750 if a local failure is detected.
  • the wireless power transmitter in the local failure state 750 may transition back to the lock failure state 760.
  • transition to configuration state 710 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 750 when a failure such as overvoltage, overcurrent, overheating 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 760 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 760 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 760 is not released despite the repetition, the wireless power transmitter transmits a predetermined notification signal indicating that the lock failure state 760 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 760 may be released.
  • the lock failure state 760 is automatically released.
  • the state of the wireless power transmitter may automatically transition from the lock failure state 760 to the power saving state 720 so that the detection and identification procedure for the wireless power receiver may be performed again.
  • the wireless power transmitter of the power transmission state 740 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. 8 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention.
  • the wireless power transmitter 800 may largely include a power converter 810, a power transmitter 820, a communicator 830, a controller 840, and a sensor 850.
  • the configuration of the wireless power transmitter 800 is not necessarily an essential configuration, and may include more or fewer components.
  • the power converter 810 may perform a function of converting the power into power of a predetermined intensity.
  • the power converter 810 may include a DC / DC converter 811 and an amplifier 812.
  • the DC / DC converter 811 may perform a function of converting DC power supplied from the power supply unit 850 into DC power having a specific intensity according to a control signal of the controller 840.
  • the sensing unit 850 may measure the voltage / current of the DC-converted power and provide the same to the controller 840.
  • the sensing unit 850 may measure the internal temperature of the wireless power transmitter 800 to determine whether overheating occurs, and provide the measurement result to the controller 840.
  • the controller 840 may adaptively block power supply from the power supply unit 850 or block power from being supplied to the amplifier 812 based on the voltage / current value measured by the sensing unit 850. Can be.
  • one side of the power converter 810 may further include a predetermined power cut-off circuit for cutting off the power supplied from the power supply unit 850 or cutting off the power supplied to the amplifier 812.
  • the amplifier 812 may adjust the intensity of the DC / DC converted power according to the control signal of the controller 840.
  • the controller 840 may receive power reception state information and / or power control signal of the wireless power receiver through the communication unit 830, and may be based on the received power reception state information or (and) power control signal.
  • the amplification factor of the amplifier 812 can be dynamically adjusted.
  • the power reception state information may include, but is not limited to, strength information of the rectifier output voltage and strength information of a current applied to the receiving coil.
  • the power control signal may include a signal for requesting power increase, a signal for requesting power reduction, and the like.
  • the power transmitter 820 may include a multiplexer 821 (or a multiplexer) and a transmission coil 822.
  • the power transmitter 820 may further include a carrier generator (not shown) for generating a specific operating frequency for power transmission.
  • the carrier generator may generate a specific frequency for converting the output DC power of the amplifier 812 received through the multiplexer 821 into AC power having a specific frequency.
  • the AC signal generated by the carrier generator is mixed with the output terminal of the multiplexer 821 to generate AC power.
  • this is only one embodiment, and the other example is before the amplifier 812. Note that it may be mixed in stages or later.
  • the frequencies of AC power delivered to each transmitting coil in accordance with one embodiment of the present invention may be different from each other.
  • the resonance frequency of each transmission coil may be set differently by using a predetermined frequency controller having a function of differently adjusting the LC resonance characteristics for each transmission coil.
  • the power transmitter 820 includes a multiplexer 821 and a plurality of transmit coils 822-that is, a first to control the output power of the amplifier 812 to be transmitted to the transmit coil. To n-th transmission coils.
  • the controller 840 may transmit power through time division multiplexing for each transmission coil.
  • three wireless power receivers i.e., the first to third wireless power receivers, are each identified through three different transmitting coils, i.e., the first to third transmitting coils.
  • the controller 840 may control the multiplexer 821 to control power to be transmitted through a specific transmission coil in a specific time slot.
  • the amount of power transmitted to the corresponding wireless power receiver may be controlled according to the length of the time slot allocated to each transmitting coil, but this is only one embodiment.
  • By controlling the amplification factor of the amplifier 812 of the wireless power receiver may be controlled to transmit power.
  • the controller 840 may control the multiplexer 821 so that the sensing signals may be sequentially transmitted through the first to nth transmitting coils 822 during the first sensing signal transmitting procedure.
  • the controller 840 may identify a time point at which the detection signal is transmitted using the timer 855.
  • the control unit 840 controls the multiplexer 821 to detect the detection signal through the corresponding transmission coil. Can be controlled to be sent.
  • the timer 850 may transmit a specific event signal to the controller 840 at predetermined intervals during the ping transmission step.
  • the controller 840 controls the multiplexer 821 to transmit the specific event signal.
  • the digital ping can be sent through the coil.
  • control unit 840 stores a predetermined transmission coil identifier and a corresponding transmission coil for identifying which transmission coil has received a signal strength indicator from the demodulator 832 during the first detection signal transmission procedure. Signal strength indicator received through the can be received. Subsequently, in the second detection signal transmission procedure, the controller 840 controls the multiplexer 821 so that the detection signal can be transmitted only through the transmission coil (s) in which the signal strength indicator was received during the first detection signal transmission procedure. You may. As another example, the control unit 840 transmits the second sensed signal to the transmitting coil in which the signal strength indicator having the largest value is received when there are a plurality of transmit coils in which the signal strength indicator is received during the first sensed signal transmitting procedure. In the procedure, the detection signal may be determined as the transmission coil to be transmitted first, and the multiplexer 821 may be controlled according to the determination result.
  • the modulator 831 may modulate the control signal generated by the controller 840 and transmit the modulated control signal to the multiplexer 821.
  • the modulation scheme for modulating the control signal is a frequency shift keying (FSK) modulation scheme, a Manchester coding modulation scheme, a PSK (Phase Shift Keying) modulation scheme, a pulse width modulation scheme, a differential 2 Differential bi-phase modulation schemes may be included, but is not limited thereto.
  • the demodulator 832 may demodulate the detected signal and transmit the demodulated signal to the controller 840.
  • the demodulated signal may include a signal strength indicator, an error correction (EC) indicator for controlling power during wireless power transmission, an end of charge (EOC) indicator, an overvoltage / overcurrent / overheat indicator, and the like.
  • EC error correction
  • EOC end of charge
  • the present invention is not limited thereto, and may include various state information for identifying a state of the wireless power receiver.
  • the demodulator 832 may identify from which transmission coil the demodulated signal is received, and may provide the control unit 840 with a predetermined transmission coil identifier corresponding to the identified transmission coil.
  • the demodulator 832 may demodulate a signal received through the transmission coil 823 and transmit the demodulated signal to the controller 840.
  • the demodulated signal may include a signal strength indicator, but is not limited thereto.
  • the demodulated signal may include various state information of the wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter 800 may obtain the signal strength indicator through in-band communication using the same frequency used for wireless power transmission to communicate with the wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter 800 may transmit wireless power using the transmission coil 822, and may exchange various information with the wireless power receiver through the transmission coil 822.
  • the wireless power transmitter 800 further includes a separate coil corresponding to each of the transmission coils 822 (that is, the first to nth transmission coils), and wireless power using the separate coils provided. Note that in-band communication with the receiver may also be performed.
  • the wireless power transmitter 800 and the wireless power receiver perform in-band communication by way of example. However, this is only an example, and is a frequency band used for wireless power signal transmission. Short-range bidirectional communication may be performed through a frequency band different from that of FIG.
  • the short-range bidirectional communication may be any one of low power Bluetooth communication, RFID communication, UWB communication, and Zigbee communication.
  • the wireless power transmitter 800 may adaptively provide a fast charging mode and a general low power charging mode according to a request of the wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter 800 may transmit a signal of a predetermined pattern-a business card called a first packet-for convenience of description.
  • the wireless power receiver 800 may identify that the wireless power transmitter 800 being connected is capable of fast charging.
  • the wireless power receiver may transmit a predetermined first response packet to the wireless power transmitter 800 requesting fast charging.
  • the wireless power transmitter 800 may automatically switch to the fast charging mode and start fast charging.
  • the first packet is transmitted through the transmission coil 822.
  • the first packet may be sent in the identification and configuration step 430 of FIG. 4 or the identification step 530 of FIG. 5.
  • information for identifying whether fast charging is supported may be encoded and transmitted in the digital ping signal transmitted by the wireless power transmitter 800.
  • the wireless power receiver may transmit a predetermined charge mode packet to the wireless power transmitter 800 in which the charging mode is set to fast charging.
  • the charging mode is changed to the fast charging mode
  • the fast charging mode The internal operation can be controlled so that the corresponding power can be transmitted and received.
  • the charging mode is changed from the normal low power charging mode to the fast charging mode
  • the over voltage judgment criteria, the over temperature judgment criteria, the low voltage / high voltage judgment criteria, the optimum voltage Values such as level (Optimum Voltage Level), power control offset, etc. may be changed and set.
  • the threshold voltage for determining the overvoltage may be set to be high to enable fast charging.
  • the threshold temperature may be set to be high in consideration of the temperature rise due to the fast charging.
  • the power control offset value which means the minimum level at which power is controlled at the transmitting end, may be set to a larger value than the general low power charging mode so as to quickly converge to a desired target power level in the fast charging mode.
  • FIG. 9 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power receiver interworking with the wireless power transmitter according to FIG. 8.
  • the wireless power receiver 900 includes a receiving coil 910, a rectifier 920, a DC / DC converter 930, a load 940, a sensing unit 950, and a communication unit ( 960), and may include a main controller 970.
  • the communication unit 960 may include a demodulator 961 and a modulator 962.
  • the wireless power receiver 900 illustrated in the example of FIG. 9 is illustrated as being capable of exchanging information with the wireless power transmitter 800 through in-band communication, this is only one embodiment.
  • the communication unit 960 may provide short-range bidirectional communication through a frequency band different from the frequency band used for wireless power signal transmission.
  • the AC power received through the receiving coil 910 may be transferred to the rectifier 920.
  • the rectifier 920 may convert AC power into DC power and transmit the DC power to the DC / DC converter 930.
  • the DC / DC converter 930 may convert the strength of the rectifier output DC power into a specific strength required by the load 940 and then transfer the power to the load 940.
  • the sensing unit 950 may measure the intensity of the rectifier 920 output DC power and provide the same to the main controller 970. In addition, the sensing unit 950 may measure the strength of the current applied to the receiving coil 910 according to the wireless power reception, and transmit the measurement result to the main control unit 970. In addition, the sensing unit 950 may measure an internal temperature of the wireless power receiver 900 and provide the measured temperature value to the main controller 970.
  • the main controller 970 may determine whether the overvoltage occurs by comparing the measured intensity of the rectifier output DC power with a predetermined reference value. As a result of the determination, when the overvoltage is generated, a predetermined packet indicating that the overvoltage has occurred may be generated and transmitted to the modulator 962.
  • the signal modulated by the modulator 962 may be transmitted to the wireless power transmitter 800 through the receiving coil 910 or a separate coil (not shown).
  • the main controller 970 may determine that the detection signal is received when the intensity of the rectifier output DC power is greater than or equal to a predetermined reference value. When the detection signal is received, a signal strength indicator corresponding to the detection signal may be modulated by the modulator 962.
  • the demodulator 961 may output an AC power signal or a rectifier 920 between the receiving coil 910 and the rectifier 920. After demodulating the DC power signal to identify whether the detection signal is received, the identification result may be provided to the main controller 970. In this case, the main controller 970 may control the signal strength indicator corresponding to the sensing signal to be transmitted through the modulator 961.
  • the main controller 790 may determine whether the connected wireless power transmitter is a wireless power transmitter capable of fast charging based on the information demodulated by the demodulator 960.
  • the main controller 970 generates a charging mode packet corresponding to the received fast charging request signal when the predetermined fast charging request signal is received from the electronic device 30 of FIG. 1.
  • the fast charge request signal from the electronic device may be received according to a user menu selection on a predetermined user interface.
  • the main controller 970 determines that the connected wireless power transmitter supports the fast charging mode, the main controller 970 automatically requests the wireless power transmitter for fast charging or wireless power based on the remaining battery power. You can also control the transmitter to stop fast charging and switch to normal low power charging mode.
  • the main controller 970 may monitor the power consumption of the electric device in real time during charging in the general low power charging mode. If the power consumption of the electronic device is greater than or equal to a predetermined reference value, the main controller 970 may generate a predetermined charging mode packet for requesting switching to the fast charging mode and transmit the generated charging mode packet to the modulator 961.
  • the main controller 970 may determine whether overheating occurs by comparing an internal temperature value measured by the sensing unit 950 with a predetermined reference value. If overheating occurs during fast charging, the main controller 970 may generate and transmit a charging mode packet so that the wireless power transmitter switches to the normal low power charging mode.
  • the main controller 970 may change the charging mode based on at least one of a battery charge rate, an internal temperature, a strength of the rectifier output voltage, a CPU usage rate mounted on the electronic device, and a user menu selection. If it is necessary to determine whether, and as a result of the determination, it is necessary to change the charging mode, it is possible to generate a charging mode packet including the change of the charging mode value and transmit to the wireless power transmitter.
  • FIG. 10 is a diagram for describing a method of modulating and demodulating a wireless power signal according to an embodiment of the present invention.
  • the wireless power transmitter 10 and the wireless power receiver 20 may encode or decode a transmission target packet based on an internal clock signal having the same period.
  • the wireless power signal when the wireless power transmitter 10 or the wireless power receiver 20 does not transmit a specific packet, the wireless power signal is modulated with a specific frequency, as shown by reference numeral 41 of FIG. 1. AC signal may not be.
  • the wireless power transmitter 10 or the wireless power receiver 20 transmits a specific packet the wireless power signal may be an AC signal modulated by a specific modulation scheme as shown in FIG.
  • the modulation scheme may include, but is not limited to, an amplitude modulation scheme, a frequency modulation scheme, a frequency and amplitude modulation scheme, a phase modulation scheme, and the like.
  • Differential bi-phase encoding may be applied to binary data of a packet generated by the wireless power transmitter 10 or the wireless power receiver 20 as shown in FIG. 1010.
  • differential two-stage encoding allows two state transitions to encode data bit 1 and one state transition to encode data bit zero. That is, data bit 1 is encoded such that a transition between a HI state and a LO state occurs at a rising edge and a falling edge of the clock signal, and data bit 0 is HI at the rising edge of the clock signal.
  • the transition between state and LO state may be encoded to occur.
  • the encoded binary data may be applied with a byte encoding scheme, as shown at 1030.
  • the byte encoding scheme includes a start bit and a stop bit for identifying the start and type of a corresponding bit stream for an 8-bit encoded binary bit stream.
  • the method may be a method of inserting a parity bit for detecting whether an error of a corresponding bit stream (byte) occurs.
  • FIG. 11 is a diagram for describing a packet format according to an embodiment of the present invention.
  • a packet format 1100 used for exchanging information between a wireless power transmitter 10 and a wireless power receiver 20 may be used to acquire synchronization for demodulation of a corresponding packet and to identify a correct start bit of the corresponding packet.
  • the packet receiving end may identify the size of the message 1130 included in the packet based on the header 1120 value.
  • the header 1120 may be defined in each step of the wireless power transfer procedure, and in some, the same value may be defined in different steps of the header 1120.
  • the header values corresponding to the end power transfer of the ping step and the end of the power transfer of the power transfer step may be equal to 0x02.
  • the message 1130 includes data to be transmitted at the transmitting end of the packet.
  • the data included in the message 1130 field may be a report, a request, or a response to the counterpart, but is not limited thereto.
  • the packet 1100 may further include at least one of transmitter identification information for identifying a transmitter that transmitted the packet, and receiver identification information for identifying a receiver for receiving the packet.
  • the transmitter identification information and the receiver identification information may include IP address information, MAC address information, product identification information, and the like, but are not limited thereto and may be information capable of distinguishing a receiver and a transmitter from a wireless charging system.
  • the packet 1100 may further include predetermined group identification information for identifying the corresponding reception group when the packet is to be received by a plurality of devices.
  • FIG. 12 is a view for explaining the types of packets that can be transmitted in the ping step by the wireless power receiver according to the present invention.
  • the wireless power receiver may transmit a signal strength packet or a power transmission stop packet.
  • a message format of a signal strength packet may be configured with a signal strength value having a size of 1 byte.
  • the signal strength value may indicate a degree of coupling between the transmitting coil and the receiving coil, and is calculated based on the rectifier output voltage in the digital ping period, the open circuit voltage measured by the output disconnect switch, the intensity of the received power, and the like. It may be a value.
  • the signal strength ranges from a minimum of 0 to a maximum of 255, and may have a value of 255 when the actual measured value U for a particular variable is equal to the maximum value Umax of the corresponding variable.
  • the signal strength value may be calculated as U / Umax * 256.
  • a message format of a power transmission stop packet may be configured as an end power transfer code having a size of 1 byte.
  • the reason why the wireless power receiver requests the wireless power transmitter to stop power transmission is because of charge complete, internal fault, over temperature, over voltage, over current, and battery. It may include, but is not limited to, Battery Failure, Reconfigure, and No Response. It should be noted that the power transfer abort code may be further defined in response to each new power transfer abort reason.
  • the charging completion may be used that the charging of the receiver battery is completed.
  • Internal errors can be used when a software or logical error in receiver internal operation is detected.
  • the overheat / overvoltage / overcurrent can be used when the temperature / voltage / current values measured at the receiver exceed the thresholds defined for each.
  • Battery damage can be used if it is determined that a problem has occurred with the receiver battery.
  • Reconfiguration can be used when renegotiation for power transfer conditions is required. No response may be used if it is determined that the transmitter's response to the control error packet, i.e., to increase or decrease the power strength, is not normal.
  • FIG. 13 is a diagram for describing a procedure of transmitting an initial packet in a wireless power receiver according to an embodiment of the present invention.
  • the wireless power receiver may immediately transition to a ping step. If the current level of the receiving coil in the ping phase exceeds a predetermined threshold, it is necessary to transmit the first packet within the business card, which is the maximum delay time for the transmission of the first predefined packet, ie simply the initial packet transmission delay time. do.
  • the reference value for the transition from the selection step to the ping step may be defined as 50% of a predefined Stable Current Level value at the receiving end.
  • the initial packet transmission delay time may have a range of 19 to 64 ms, but is not limited thereto.
  • the wireless power receiver may determine the initial packet transmission delay time, and transmit the initial packet transmission delay time determined through the configuration packet to the wireless power transmitter.
  • the wireless power transmitter transmits a power signal within a predetermined end time T_terminate when the first packet is not received within a predetermined ping time window T_ping_time_window after the current value of the transmitter exceeds 50% of the stable current level.
  • the interruption of the power signal transmission may mean the interruption of the transmission of the digital ping signal, but is not limited thereto, and the wireless power transmission device may stop the digital ping transmission and return to the selection step to transmit the analog ping. It may be.
  • the wireless power transmitter transmits a power signal within a predetermined expiration time (T_expire) after the reception start time of the signal strength packet when the wireless power transmitter determines that the first packet does not enter the identification and configuration step after receiving the signal strength packet. You can also stop it.
  • T_expire a predetermined expiration time
  • the wireless power transmitter may stop power signal transmission within the expiration time T_expire after it is confirmed that the first packet is not normally received.
  • the wireless power transmitter when the wireless power transmitter receives a first packet other than a signal strength packet, for example, may be an end power transfer packet, the expiration time T_expire after receiving the packet.
  • the power signal transmission may be stopped.
  • the apparatus for transmitting power wirelessly may determine an offset value applied to a control error value, which will be described later, based on at least one of a power class and a maximum power of the apparatus for receiving power wirelessly included in the configuration packet.
  • the offset value of the wireless power receiver having a high power rating may be determined relatively higher than that of the wireless power receiver having a low power rating.
  • the offset value may be determined so that the strength of the power controlled according to the sum of the control error value and the offset value does not exceed the maximum power of the corresponding receiver.
  • FIG. 14 illustrates a message format of an identification packet according to an embodiment of the present invention.
  • a message format of an identification packet includes a version information field, a manufacturer information field, an extension indicator field, and a basic device identification information field. Can be configured.
  • revision version information of a standard applied to a corresponding wireless power receiver may be recorded.
  • a predetermined identification code for identifying the manufacturer who manufactured the corresponding wireless power receiver may be recorded.
  • the extension indicator field may be an indicator for identifying whether an extension identification packet including extension device identification information exists. For example, if the extension indicator value is 0, it may mean that there is no extension identification packet. If the extension indicator value is 1, it may mean that the extension identification packet is present after the identification packet.
  • the device identifier for the corresponding wireless power receiver may be a combination of manufacturer information and basic device identification information.
  • the extended indicator value is 1
  • the device identifier for the corresponding wireless power receiver may be a combination of manufacturer information, basic device identification information and extended device identification information.
  • 15 is a view for explaining a message format of a configuration packet and a power control pending packet according to the present invention.
  • the message format of the configuration packet may have a length of 5 bytes, and includes a power class field, a maximum power field, and a power control field. , A count field, a window size field, a window offset field, and the like.
  • the power class assigned to the wireless power receiver may be recorded in the power class field.
  • the strength value of the maximum power that can be provided by the rectifier output of the wireless power receiver may be recorded.
  • the maximum power amount Pmax desired to be provided at the rectifier output of the wireless power receiver may be calculated as (b / 2) * 10 a .
  • the power control field may be used to indicate according to which algorithm the power control in the wireless power transmitter should be made. For example, if the power control field value is 0, this means that the power control algorithm is defined in the standard, and if the power control field value is 1, it may mean that power control is performed according to an algorithm defined by the manufacturer.
  • the count field may be used to record the number of option configuration packets to be transmitted by the wireless power receiver in the identification and configuration steps.
  • the window size field may be used to record the window size for calculating the average received power.
  • the window size may be a positive integer value greater than 0 and having a unit of 4 ms.
  • the window offset field may record information for identifying the time from the end of the average received power calculation window to the start of the transmission of the next received power packet.
  • the window offset may be a positive integer value greater than 0 and having a unit of 4 ms.
  • a message format of a power control hold packet may be configured to include a power control hold time T_delay.
  • a plurality of power control pending packets may be sent during the identification and configuration phase. For example, up to seven power control pending packets may be transmitted.
  • the power control hold time T_delay may have a value between a predefined power control hold minimum time T_min: 5 ms and a power control hold maximum time T_max: 205 ms.
  • the apparatus for transmitting power wirelessly may perform power control by using the power control holding time of the last power control holding packet received in the identification and configuration step.
  • the wireless power transmitter may use the T_min value as the T_delay value when the power control pending packet is not received in the identification and configuration steps.
  • the power control holding time may refer to a time during which the wireless power transmitter waits without performing power control after receiving the most recent control error packet and before performing the actual power control.
  • FIG. 16 is a diagram for describing a type of a packet that can be transmitted in a power transmission step and a message format thereof by a wireless power receiver according to an embodiment of the present invention.
  • a packet transmittable by a wireless power receiver in a power transmission step includes a control error packet, an end power transfer packet, a received power packet, and a charging state. It may include a packet (Charge Status Packet), a packet defined by the manufacturer.
  • Reference numeral 1601 shows a message format of a control error packet composed of a control error value of 1 byte.
  • the control error value may be an integer value in the range of -128 to +127. If the control error value is negative, the power output of the wireless power transmitter may be lowered. If the control error value is negative, the power output of the wireless power transmitter may increase.
  • Reference numeral 1602 shows a message format of a Control Error Packet composed of a 1 byte End Power Transfer Code.
  • the power transmission stop code will be replaced with the description of FIG. 12.
  • Reference numeral 1603 shows a message format of a received power packet composed of a received power value of 1 byte.
  • the received power value may correspond to the average rectifier received power value calculated during the predetermined period.
  • the actual received power amount P received may be calculated based on the maximum power and power class included in the configuration packet 1501. For example, the actual received power amount may be calculated by (received power value / 128) * (maximum power / 2) * (10 power rating ).
  • Reference numeral 1604 shows a message format of a charge status packet composed of a charge status value of 1 byte.
  • the charge state value may indicate a battery charge of the wireless power receiver.
  • the charge state value 0 may mean a fully discharged state
  • the charge state value 50 may indicate a 50% charge state
  • the charge state value 100 may mean a full state. If the wireless power receiver does not include the rechargeable battery or cannot provide the charging status information, the charging status value may be set to OxFF.
  • 17 is a flowchart illustrating a power control method in a wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention.
  • the wireless power transmitter may generate and store a power control table in operation S1701.
  • the power control table includes receiver device information (identification information and power information) on characteristics of the wireless power receiver and receiver position information on the position of the wireless power receiver on the charging region of the wireless power transmitter.
  • the initial supply power may refer to power initially supplied by the wireless power transmitter when wireless power transmission from the wireless power transmitter to the wireless power receiver is started.
  • the initial supply power and supply power or required power to be described later may refer to the output of the DC / DC converter 811 or the amplifier 812, but the scope of the present invention is limited thereto. It doesn't work.
  • the wireless power transmitter may collect receiver device information and receiver location information (S1703).
  • receiver device information and receiver location information collected from a currently connected wireless power receiver may be referred to as first receiver device information and first receiver location information, respectively.
  • the receiver device information may be transmitted to the wireless power transmitter by the wireless power receiver in the stage for identification and configuration of the wireless power receiver, for negotiation or for power transfer. It can be obtained from a variety of information.
  • the receiver device information may include manufacturer information and basic device identification information transmitted in identification and configuration step 430, and power class and maximum power transmitted in power transmission step 440. Can be.
  • the wireless power transmitter may determine initial supply power according to the receiver device information and the receiver location information from the power control table (S1705).
  • the initial supply power determined corresponding to the currently connected wireless power receiver may be referred to as a first initial supply power. Determination of the initial supply power is an operation of determining the most appropriate initial supply power according to the receiver device information and the receiver position information using the power control table, which will be described later with reference to FIGS. 19 and 20.
  • the wireless power transmitter may determine the power offset according to the receiver device information (S1707).
  • the power offset means the difference between the current supply power and the previous supply power.
  • the sign of the power offset may be determined by the sign of the control error value 1601 shown in FIG. That is, if the sign of the control error value 1601 having an integer value ranging from -128 to +127 is negative, the sign of the power offset is also negative, and if the sign of the control error value 1601 is positive, the sign of the power offset is Can also be positive.
  • the receiver device information may include a power class and a maximum power.
  • the lower the power class and the maximum power the smaller the power offset, and the higher the power class and the maximum power, the larger the power offset. This is because the lower the power class, the more sensitive it is to small power changes, and the lower the maximum power, the greater the likelihood that overpower is delivered to the wireless power receiver by a larger power offset.
  • the magnitude of the subsequent power offset may be gradually reduced. This is to ensure that the supply power converges to the required power, and the required power means power output by the wireless power transmitter so that the wireless power receiver can receive the desired power.
  • the degree to which the power offset is reduced may be controlled by a specific ratio (eg, 100%-> 80%-> 60%%) or by a specific value (eg, 5W-> 4W-> 3W%), but the scope of the present invention. Is not limited to this.
  • the ratio or the numerical value may also be determined such that the lower the power rating and the maximum power, the smaller the ratio or the numerical value, and the higher the power rating and the maximum power, the larger the power offset may be determined.
  • the wireless power transmitter may transmit power to the wireless power receiver according to the determined initial supply power and power offset (S1709).
  • the wireless power transmitter may output power close to the required power.
  • the wireless power transmitter may update the power control table (S1711). That is, the wireless power transmitter may update the power control table by mapping the receiver device information and the receiver location information collected in step S1703 and the initial supply power determined in step S1705 and adding the same to the power control table.
  • Each step illustrated in FIG. 17 may be performed by a controller of the wireless power transmitter, for example, the controller 840 of FIG. 8, or an independent configuration for performing a power control method may be provided.
  • FIG. 18 illustrates embodiments in which the power control table illustrated in FIG. 17 is generated.
  • the power control table may be generated by at least one of operations S1801 to S1805, but the scope of the present disclosure is not limited thereto.
  • the power control table may be stored in the wireless power transmitter during the manufacturing process of the wireless power receiver or the software (eg, firmware) update process (S1801).
  • a new experimental value obtained each time the wireless power receiver is connected to the power control table (here, the experimental value is data in which the receiver device information and the receiver position information used for updating the power control table and initial supply power are mapped in step S1711 of FIG. 17). It can be stored in the wireless power transmitter by collecting (S1803).
  • the wireless power receiver may transmit a power control table to which the appropriate initial supply power for each receiver location information is mapped, together with its receiver device information to the wireless power transmitter (S1805).
  • the power control table may be obtained from an extra packet transmitted by the wireless power receiver to the wireless power transmitter in steps for identifying and configuring the wireless power receiver, for negotiation, or for power transmission.
  • the wireless power receiver may include the power control table in the Proprietary Packet transmitted in the identification and configuration stage or the power transmission stage.
  • 19 is a diagram illustrating an embodiment of a power control table.
  • the receiver device information, the receiver location information, and the initial supply power may be mapped and stored in the power control table.
  • the receiver device information may include a manufacturer code, a device identifier, a power class, and a maximum power.
  • the manufacturer information and the basic device identification information transmitted in the identification and configuration step 430 correspond to the manufacturer code and the device identifier of FIG. 19, respectively, and are transmitted in the power transmission step 440.
  • the power class and the maximum power may correspond to the power class and the maximum power of FIG. 19, respectively.
  • Receiver location information is information about the location of the wireless power receiver on the chargeable area of the wireless power transmitter.
  • the receiver position information may be represented by a scalar value indicating a relative distance, but the scope of the present invention is not limited thereto and may be represented by, for example, two-dimensional coordinates.
  • the receiver location information may be determined by the signal reception sensitivity generated by the wireless power receiver. If the wireless power transmitter complies with the WPC standard, the wireless power transmitter may calculate receiver location information using the signal strength value received in the ping step 420.
  • the signal strength value ranges from 0 to 255.
  • the lower the signal strength value the lower the reception efficiency of the wireless power receiver.
  • the lower the reception efficiency the longer the relative distance between the wireless power transmitter and the wireless power receiver. can do. Therefore, the wireless power transmitter may convert the signal strength values of 0 to 255 into receiver position information of 255 to 0, respectively.
  • the relative distance may be a numerical value expressed by assuming that the position of the wireless power transmitter having the highest reception efficiency on the chargeable area of the wireless power transmitter is 0, and the reception efficiency decreases.
  • Receiver location information may be determined by information detected by a separate sensor provided in the wireless power transmitter.
  • the wireless power transmitter may detect a position of the wireless power receiver on the chargeable area of the wireless power transmitter by using a pressure sensor or a distance sensor included in the wireless power transmitter, and the distance relative to the position of the wireless power receiver in advance.
  • Receiver location information may be calculated using the mapped table.
  • step S1705 may include steps S2001 to S2005 of FIG. 20.
  • the wireless power transmitter may retrieve at least one initial supply power corresponding to receiver device information closest to the first receiver device information from the power control table based on the collected first receiver device information (S2001).
  • the wireless power transmitter may retrieve at least one initial supply power that is closest to the first receiver device information in the power control table, wherein at least corresponding to the receiver device information that is closest to the first receiver device information.
  • the method of searching for one initial supply power may be implemented in various embodiments.
  • the wireless power transmitter determines the first receiver. At least one initial supply power closest to the device information may be determined.
  • the wireless power transmitter may send the manufacturer code, device identifier, power class.
  • the initial supply power with the largest number of pieces of matching information among the maximum power and the maximum power may be determined as at least one initial supply power closest to the first receiver device information.
  • the wireless power transmitter may prioritize the manufacturer code, device identifier, power class, and maximum power to retrieve sequentially matching information according to the priority.
  • the manufacturer code, the device identifier, the power class, and the result of quantifying the closeness of each of the maximum powers are compared, and the at least one initial supply power closest to the first receiver device information is compared.
  • the maximum value to be digitized may be treated differently by weighting each piece of information.
  • the wireless power transmitter may select initial supply power corresponding to receiver position information closest to the first receiver position information in the power control table among at least one found initial supply power (S2003). That is, when there are a plurality of initial supply powers closest to the first receiver device information in the power control table, the wireless power transmitter may select initial supply powers corresponding to the receiver position information closest to the collected first receiver position information. have. Conversely, if there is one initial supply power closest to the first receiver device information in the power control table, step S2003 may be omitted.
  • the initial supply power closest to the collected first receiver location information is the initial supply with the smallest difference between the collected first receiver location information and the corresponding receiver location information of the initial supply power. Can be determined by power.
  • the wireless power transmitter may determine the first initial supply power by correcting the selected initial supply power using the first receiver location information (S2005). That is, the wireless power transmitter may correct the selected initial supply power by using a difference between the receiver location information corresponding to the selected initial supply power and the collected first receiver location information. For example, if the receiver location information corresponding to the selected initial supply power is smaller than the collected first receiver location information, the current wireless power receiver may be regarded as having a relatively low reception efficiency, and thus the initial supply power needs to be corrected higher. have. On the contrary, if the receiver position information corresponding to the selected initial supply power is larger than the collected first receiver position information, the current wireless power receiver may be regarded as having a relatively high reception efficiency, and thus the initial supply power needs to be lowered.
  • S2005 the wireless power transmitter may correct the selected initial supply power by using a difference between the receiver location information corresponding to the selected initial supply power and the collected first receiver location information. For example, if the receiver location information corresponding to the selected initial supply power is smaller than the collected first receiver location information,
  • the first receiver device information collected by the wireless power transmitter includes a manufacturer code of A1, a device identifier of B2, a power class of C1, and a maximum power of D3, and the first receiver location information collected by the wireless power transmitter is It is assumed that it has a value of X0. In addition, it is assumed that the initial supply power is selected in the power control table shown in FIG. 19.
  • the wireless power transmitter searches for at least one initial supply power closest to the collected first receiver device information
  • the initial supply powers of the order 2 and the order 4, in which the receiver device information all match may be searched.
  • the first receiver position information collected among the searched initial supply powers of turn numbers 2 and 4 is 100
  • the receiver position information corresponding to the initial supply power of turn number 2 is 50
  • the initial supply power of turn number 4 is 50. If the corresponding receiver location information X4 is 200, the initial supply power closest to the collected first receiver location information may be selected as the initial supply power P2 of turn 2.
  • the wireless power transmitter may perform correction to increase P2 by a value corresponding to 50 using 50, which is a difference between the receiver position information X2 corresponding to the selected initial supply power P2 and the collected first receiver position information X0. .
  • the initial supply power P2 ′ corresponding to the manufacturer code of A1 corresponding to the wireless power receiver, the device identifier of B2, the power class of C1, the maximum power of D3, and the receiver position information of X0 are mapped to each other and thus the power. Newly updated control tables. As a result, when the corresponding wireless power receiver is connected to the wireless power transmitter later, an appropriate initial supply power can be supplied to the wireless power receiver more quickly and accurately.
  • FIG. 21 is a block diagram illustrating a controller for performing the power control method described with reference to FIGS. 17 to 20.
  • the control unit 2100 illustrated in FIG. 21 may perform each step illustrated in FIG. 17, and the control unit 2100 may be implemented as part of the control unit 840 in the wireless charging transmitter according to the WPC standard.
  • the range is not limited to this.
  • each of the components 2101 to 2109 of the controller 2100 may be implemented in hardware, software, or a combination thereof.
  • the control unit 2100 may include a power control table storage unit 2101, a receiver information collecting unit 2103, an initial supply power determination unit 2105, a power offset determination unit 2107, and a power control unit 2109. .
  • the power control table storage unit 2101 may store the power control table described above. Information included in the power control table may be received and stored from the receiver information collection unit 2103 or the initial supply power supply unit 2105.
  • the power control table storage unit 2101 may include a flash memory type, a hard disk type, a multimedia card micro type, a card type memory (for example, an SD or XD memory). Etc.), random access memory (RAM), static random access memory (SRAM), read-only memory (ROM), electrically erasable programmable read-only memory (EPEROM), programmable read-only memory (PROM),
  • the storage medium may be implemented by at least one type of magnetic memory, magnetic disk, or optical disk.
  • the receiver information collecting unit 2103 may collect receiver device information and receiver position information, and collect the collected information into a power control table storage unit 2101, an initial supply power determination unit 2105, and a power offset determination unit 2107. It may be provided to at least one of.
  • the receiver information collecting unit 2103 may receive the receiver device information and the power control table corresponding to the wireless power receiver from the communication unit 830, and may receive information necessary for calculating the receiver position information from the sensing unit 850.
  • the initial supply power determination unit 2105 may determine the initial supply power according to the receiver device information and the receiver position information from the power control table, and provide the finally determined initial supply power to the power control unit 2109.
  • the power offset determiner 2107 may determine a power offset according to the receiver device information, and provide the determined power offset to the power controller 2109.
  • the power control unit 2109 may receive initial supply power and power offset from the initial supply power determiner 2105 and the power offset determiner 2107, and transmit power to the wireless power receiver by controlling the power converter 810. .
  • 22 is a graph comparing a conventional power control algorithm with a power control algorithm according to an embodiment of the present invention.
  • the horizontal axis of the graph means time and the vertical axis of the graph means power supply of the wireless power transmitter.
  • a constant initial supply power is set regardless of the characteristics of the wireless power receiver, and the control error value 1601 (when the wireless power receiver conforms to the WPC standard) transmitted from the wireless power receiver is received.
  • the power offset for determining the next supply power is also set to a constant power offset regardless of the characteristics of the wireless power receiver.
  • the initial supply power and power offset are typically set as low as possible to prevent overpower reception of the wireless power receiver. Therefore, as shown in FIG. 22, the difference between the initial supply power and the required power becomes large, and as the power offset is set small, the amount of power change ⁇ P1 and ⁇ P2 per hour decreases, so that the supply power of the wireless power transmitter is required to meet the required power. The time t1 to reach becomes relatively long.
  • receiver position information according to a relative position between a wireless power receiver and a wireless power transmitter together with receiver device information on unique characteristics of the wireless power receiver. Even considering, the initial supply power as close as possible to the required power can be determined.
  • the existing power control algorithm may be prevented while overpower reception of the wireless power receiver is prevented.
  • the time t2 until the supply power of the wireless power transmitter reaches the required power may be relatively short.
  • the power control method according to an embodiment of the present invention has been mainly described as being applied to a wireless power transmitter that complies with the WPC standard.
  • the scope of the present invention is not limited thereto and may be based on other standards such as the PMA standard or the A4WP standard. It will be apparent that the same technical idea may be applied to the wireless power transmitter through the same or similar information used in the power control method.
  • the method according to the embodiment described above may be stored in a computer-readable recording medium that is produced as a program for execution on a computer, and examples of the computer-readable recording medium include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape , Floppy disks, optical data storage devices, and the like, and also include those implemented in the form of carrier waves (eg, transmission over the Internet).
  • the computer readable recording medium can be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.
  • functional programs, codes, and code segments for implementing the above-described method may be easily inferred by programmers in the art to which the embodiments belong.
  • the present invention relates to a wireless charging technology, can be applied to a wireless power transmission device for transmitting power wirelessly.

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Abstract

본 발명은 무선 전력 송신 장치 및 이의 전력 제어 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치에 무선으로 전력을 전송하는 무선 전력 송신 장치는, 상기 무선 전력 수신 장치의 특성에 대한 수신기 디바이스 정보와 상기 무선 전력 송신 장치의 충전 영역 상에서의 상기 무선 전력 수신 장치의 위치에 대한 수신기 위치 정보를 초기 공급 전력과 맵핑시킨 전력 제어 테이블을 저장하는 전력 제어 테이블 저장부, 제1 수신기 디바이스 정보 및 제1 수신기 위치 정보를 기초로 상기 전력 제어 테이블을 이용해 제1 초기 공급 전력을 결정하는 초기 공급 전력 결정부, 상기 제1 수신기 디바이스 정보에 따라 전력 오프셋을 결정하는 전력 오프셋 결정부, 및 상기 제1 초기 공급 전력과 상기 전력 오프셋에 따라 현재 연결된 무선 전력 수신 장치에 전송될 전력을 제어하는 전력 제어부를 포함할 수 있다.

Description

무선 전력 송신 장치 및 이의 전력 제어 방법
본 발명은 무선 전력 전송 기술에 관한 것으로서, 상세하게, 무선 전력 수신 장치의 특성 및 위치에 기반하여 적응적으로 전송 전력을 제어하는 것이 가능한 무선 전력 송신 장치 및 이의 전력 제어 방법에 관한 것이다.
최근 정보 통신 기술이 급속도로 발전함에 따라, 정보 통신 기술을 기반으로 하는 유비쿼터스 사회가 이루어지고 있다.
언제 어디서나 정보통신 기기들이 접속되기 위해서는 사회 모든 시설에 통신 기능을 가진 컴퓨터 칩을 내장시킨 센서들이 설치되어야 한다. 따라서 이들 기기나 센서의 전원 공급 문제는 새로운 과제가 되고 있다. 또한 휴대폰뿐만 아니라 블루투스 핸드셋과 아이팟 같은 뮤직 플레이어 등의 휴대기기 종류가 급격히 늘어나면서 배터리를 충전하는 작업이 사용자에게 시간과 수고를 요구하고 됐다. 이러한 문제를 해결하는 방법으로 무선 전력 전송 기술이 최근 들어 관심을 받고 있다.
무선 전력 전송 기술(wireless power transmission 또는 wireless energy transfer)은 자기장의 유도 원리를 이용하여 무선으로 송신기에서 수신기로 전기 에너지를 전송하는 기술로서, 이미 1800년대에 전자기유도 원리를 이용한 전기 모터나 변압기가 사용되기 시작했고, 그 후로는 고주파, Microwave, 레이저 등과 같은 전자파를 방사해서 전기에너지를 전송하는 방법도 시도되었다. 우리가 흔히 사용하는 전동칫솔이나 일부 무선면도기도 실상은 전자기유도 원리로 충전된다.
현재까지 무선을 이용한 에너지 전달 방식은 크게 자기 유도 방식, 자기 공진(Electromagnetic Resonance) 방식 및 단파장 무선 주파수를 이용한 RF 전송 방식 등으로 구분될 수 있다.
자기 유도 방식은 두 개의 코일을 서로 인접시킨 후 한 개의 코일에 전류를 흘려보내면 이 때 발생한 자속(MagneticFlux)이 다른 코일에 기전력을 일으키는 현상을 사용한 기술로서, 휴대폰과 같은 소형기기를 중심으로 빠르게 상용화가 진행되고 있다. 자기 유도 방식은 최대 수백 키로와트(kW)의 전력을 전송할 수 있고 효율도 높지만 최대 전송 거리가 1센티미터(cm) 이하이므로 일반적으로 충전기나 바닥에 인접시켜야 하는 단점이 있다.
자기 공진 방식은 전자기파나 전류 등을 활용하는 대신 전기장이나 자기장을 이용하는 특징이 있다. 자기 공진 방식은 전자파 문제의 영향을 거의 받지 않으므로 다른 전자 기기나 인체에 안전하다는 장점이 있다. 반면, 한정된 거리와 공간에서만 활용할 수 있으며 에너지 전달 효율이 다소 낮다는 단점이 있다.
단파장 무선 전력 전송 방식-간단히, RF 전송 방식-은 에너지가 라디오 파(RadioWave)형태로 직접 송수신될 수 있다는 점을 활용한 것이다. 이 기술은 렉테나(rectenna)를 이용하는 RF 방식의 무선 전력 전송 방식으로서, 렉테나는 안테나(antenna)와 정류기(rectifier)의 합성어로서 RF 전력을 직접 직류 전력으로 변환하는 소자를 의미한다. 즉, RF 방식은 AC 라디오파를 DC로 변환하여 사용하는 기술로서, 최근 효율이 향상되면서 상용화에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
무선 전력 전송 기술은 모바일 뿐만 아니라 IT, 철도, 가전 산업 등 산업 전반에 다양하게 활용될 수 있다.
일반적으로 무선 충전 시스템에서의 전력 제어는 무선 전력 수신기가 수신 전력의 세기를 감지하고, 감지 결과에 따라 소정 전력 제어 요청 신호를 무선 전력 송신기에 전송하여 이루어진다.
그러나, 기존의 전송 전력을 제어하는 알고리즘에 의하면 전송 전력이 무선 전력 수신기가 요구하는 전력에 도달하기까지 긴 시간이 걸리는 문제점이 존재하였다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 무선 전력 송신 장치 및 이의 전력 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 무선 전력 수신기의 특성 및 위치를 고려하여 전송 전력이 무선 전력 수신기가 요구하는 전력에 빠르게 도달하는 것이 가능한 무선 전력 송신 장치 및 이의 전력 제어 방법을 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 송신 장치 및 이의 전력 제어 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치에 무선으로 전력을 전송하는 무선 전력 송신 장치는, 상기 무선 전력 수신 장치의 특성에 대한 수신기 디바이스 정보와 상기 무선 전력 송신 장치의 충전 영역 상에서의 상기 무선 전력 수신 장치의 위치에 대한 수신기 위치 정보를 초기 공급 전력과 맵핑시킨 전력 제어 테이블을 저장하는 전력 제어 테이블 저장부; 제1 수신기 디바이스 정보 및 제1 수신기 위치 정보를 기초로 상기 전력 제어 테이블을 이용해 제1 초기 공급 전력을 결정하는 초기 공급 전력 결정부; 상기 제1 수신기 디바이스 정보에 따라 전력 오프셋을 결정하는 전력 오프셋 결정부; 및 상기 제1 초기 공급 전력과 상기 전력 오프셋에 따라 현재 연결된 무선 전력 수신 장치에 전송될 전력을 제어하는 전력 제어부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 전력 제어 테이블은, 상기 무선 전력 송신 장치의 제조시 또는 소프트웨어 업데이트 시 저장되거나, 상기 무선 전력 수신 장치가 연결될 때마다 저장되거나, 상기 무선 전력 수신 장치에 해당하는 테이블을 수신함에 의해 저장될 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 초기 공급 전력 결정부는, 상기 제1 수신기 디바이스 정보와 가장 근접하는 수신기 디바이스 정보에 해당하는 적어도 하나의 초기 공급 전력을 검색하고, 상기 검색된 적어도 하나의 초기 공급 전력 중 상기 제1 수신기 위치 정보와 가장 근접하는 수신기 위치 정보에 해당하는 초기 공급 전력을 선택하고, 상기 선택된 초기 공급 전력을 상기 제1 수신기 위치 정보를 이용해 보정하여 상기 제1 초기 공급 전력을 결정할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 초기 공급 전력 결정부는, 상기 제1 수신기 디바이스 정보에 포함된 정보와 상기 전력 제어 테이블 상에서 대응되는 정보가 동일한 가장 많은 수신기 디바이스 정보에 해당하는 적어도 하나의 초기 공급 전력을 검색할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 제1 수신기 디바이스 정보는, 제조사 코드, 디바이스 식별자, 전력 등급, 및 최대 전력 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 제1 수신기 위치 정보는, 상기 무선 전력 수신 장치의 신호 수신 감도 또는 별도의 센서가 감지한 정보에 기초하여 산출될 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 전력 오프셋의 크기는 시간에 따라 점진적으로 감소할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 제1 수신기 디바이스 정보 및 상기 제1 수신기 위치 정보는 상기 제1 초기 공급 전력과 맵핑되어 상기 전력 제어 테이블에 업데이트될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치에 무선으로 전력을 전송하는 무선 전력 송신 장치의 전력 제어 방법은, 상기 무선 전력 수신 장치의 특성에 대한 수신기 디바이스 정보와 상기 무선 전력 송신 장치의 충전 영역 상에서의 상기 무선 전력 수신 장치의 위치에 대한 수신기 위치 정보를 초기 공급 전력과 맵핑시킨 전력 제어 테이블을 저장하는 단계; 제1 수신기 디바이스 정보 및 제1 수신기 위치 정보를 기초로 상기 전력 제어 테이블을 이용해 제1 초기 공급 전력을 결정하는 단계; 상기 제1 수신기 디바이스 정보에 따라 전력 오프셋을 결정하는 단계; 및 상기 제1 초기 공급 전력과 상기 전력 오프셋에 따라 현재 연결된 무선 전력 수신 장치에 전송될 전력을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예는 상기 전력 제어 방법들 중 어느 하나의 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체가 제공될 수 있다.
상기 본 발명의 양태들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.
본 발명에 따른 무선 전력 송신 장치 및 이의 전력 제어 방법에 대한 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 및 이의 전력 제어 방법에 의하면, 무선 전력 수신기의 고유 특성에 대한 수신기 디바이스 정보와 함께, 무선 전력 수신기와 무선 전력 송신기 간의 상대적인 위치에 따른 수신기 위치 정보까지도 고려하여, 요구 전력에 최대한 근접한 초기 공급 전력이 결정될 수 있다.
또한, 수신기 디바이스 정보를 고려하여 전력 오프셋을 결정하고 시간이 흐름에 따라 전력 오프셋의 크기를 줄여감에 따라, 무선 전력 수신기의 과전력 수신을 방지하면서도 기존 전력 제어 알고리즘에 비해 무선 전력 송신기의 공급 전력이 요구 전력에 도달하기까지의 시간이 상대적으로 짧아질 수 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 발명에 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명에 다른 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템에서의 감지 신호 전송 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 WPC 표준에 정의된 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 5는 PMA 표준에 정의된 무선 전력 전송 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 전기기 공진 방식을 지원하는 무선 전력 송신기에서의 상태 천이 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 9는 상기 도 8에 따른 무선 전력 송신기와 연동되는 무선 전력 수신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 신호의 변조 및 복조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른, 패킷 포맷을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명에 따른 무선 전력 수신 장치가 핑 단계에서 전송 가능한 패킷의 종류를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치에서 최초 패킷을 전송하는 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 식별 패킷의 메시지 포맷을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명에 따른 구성 패킷 및 전력 제어 보류 패킷의 메시지 포맷을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치가 전력 전송 단계에서 전송 가능한 패킷의 종류 및 그것의 메시지 포맷을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서의 전력 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 18은 도 17에 도시된 전력 제어 테이블이 생성되는 실시예들을 도시한 도면이다.
도 19는 전력 제어 테이블의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 20은 도 17에 도시된 초기 공급 전력을 결정하는 단계를 보다 상세히 나타낸 흐름도이다.
도 21은 도 17 내지 도 20에서 설명된 전력 제어 방법을 수행하는 제어부를 나타낸 블록도이다.
도 22는 기존의 전력 제어 알고리즘과 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 제어 알고리즘을 비교한 그래프이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치에 무선으로 전력을 전송하는 무선 전력 송신 장치는, 상기 무선 전력 수신 장치의 특성에 대한 수신기 디바이스 정보와 상기 무선 전력 송신 장치의 충전 영역 상에서의 상기 무선 전력 수신 장치의 위치에 대한 수신기 위치 정보를 초기 공급 전력과 맵핑시킨 전력 제어 테이블을 저장하는 전력 제어 테이블 저장부; 제1 수신기 디바이스 정보 및 제1 수신기 위치 정보를 기초로 상기 전력 제어 테이블을 이용해 제1 초기 공급 전력을 결정하는 초기 공급 전력 결정부; 상기 제1 수신기 디바이스 정보에 따라 전력 오프셋을 결정하는 전력 오프셋 결정부; 및 상기 제1 초기 공급 전력과 상기 전력 오프셋에 따라 현재 연결된 무선 전력 수신 장치에 전송될 전력을 제어하는 전력 제어부를 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.
실시예의 설명에 있어서, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)는 두개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되거나 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 배치되어 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
실시예의 설명에 있어서, 무선 충전 시스템상에서 무선 전력을 송신하는 기능이 탑재된 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 기능이 탑재된 장치에 대한 표현으로 설명의 편의를 위해 무선 전력 수신 장치, 무선 전력 수신기, 무선 파워 수신 장치, 무선 파워 수신기, 수신 단말기, 수신측, 수신 장치, 수신기 등이 혼용되어 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 송신기는 패드 형태, 거치대 형태, AP(Access Point) 형태, 소형 기지국 형태, 스텐드 형태, 천장 매립 형태, 벽걸이 형태 등으로 구성될 수 있으며, 하나의 송신기는 복수의 무선 전력 수신 장치에 파워를 전송할 수도 있다. 이를 위해, 송신기는 적어도 하나의 무선 파워 전송 수단을 구비할 수도 있다. 여기서, 무선 파워 전송 수단은 전력 송신단 코일에서 자기장을 발생시켜 그 자기장의 영향으로 수신단 코일에서 전기가 유도되는 전자기유도 원리를 이용하여 충전하는 전자기 유도 방식에 기반한 다양한 무전 전력 전송 표준이 사용될 수 있다. 여기서, 무선파워 전송 수단은 무선 충전 기술 표준 기구인 WPC(Wireless Power Consortium) 및 PMA(Power Matters Alliance)에서 정의된 전자기 유도 방식의 무선 충전 기술을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기는 적어도 하나의 무선 전력 수신 수단이 구비될 수 있으며, 2개 이상의 송신기로부터 동시에 무선 파워를 수신할 수도 있다. 여기서, 무선 전력 수신 수단은 무선 충전 기술 표준 기구인 WPC(Wireless Power Consortium) 및 PMA(Power Matters Alliance)에서 정의된 전자기 유도 방식의 무선 충전 기술을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 수신기는 휴대폰(mobile phone), 스마트폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션, MP3 player, 전동 칫솔, 전자 태그, 조명 장치, 리모콘, 낚시찌, 스마트 워치와 같은 웨어러블 디바이스 등의 소형 전자 기기 등에 사용될 수 있으나, 이에 국한되지는 아니하며 본 발명에 따른 무선 전력 수신 수단이 장착되어 배터리 충전이 가능한 기기라면 족하다.
도 1은 본 발명에 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 무선 충전 시스템은 크게 무선으로 전력을 송출하는 무선 전력 송신단(10), 상기 송출된 전력을 수신하는 무선 전력 수신단(20) 및 수신된 전력을 공급 받는 전자기기(20)로 구성될 수 있다.
일 예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20)은 무선 전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 동일한 주파수 대역을 이용하여 정보를 교환하는 인밴드(In-band) 통신을 수행할 수 있다. 다른 일예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20)은 무선 전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 상이한 별도의 주파수 대역을 이용하여 정보를 교환하는 대역외(Out-of-band) 통신을 수행할 수도 있다.
일 예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20) 사이에 교환되는 정보는 서로의 상태 정보뿐만 아니라 제어 정보도 포함될 수 있다. 여기서, 송수신단 사이에 교환되는 상태 정보 및 제어 정보는 후술할 실시예들의 설명을 통해 보다 명확해질 것이다.
상기 인밴드 통신 및 대역외 통신은 양방향 통신을 제공할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 다른 실시예에 있어서는 단방향 통신 또는 반이중 방식의 통신을 제공할 수도 있다.
일 예로, 단방향 통신은 무선 전력 수신단(20)이 무선 전력 송신단(10)으로만 정보를 전송하는 것일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 전력 송신단(10)이 무선 전력 수신단(20)으로 정보를 전송하는 것일 수도 있다.
반이중 통신 방식은 무선 전력 수신단(20)과 무선 전력 송신단(10) 사이의 양방향 통신은 가능하나, 어느 한 시점에 어느 하나의 장치에 의해서만 정보 전송이 가능한 특징이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신단(20)은 전자 기기(30)의 각종 상태 정보를 획득할 수도 있다. 일 예로, 전자 기기(30)의 상태 정보는 현재 전력 사용량 정보, 실행중인 응용을 식별하기 위한 정보, CPU 사용량 정보, 배터리 충전 상태 정보, 배터리 출력 전압/전류 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 전자 기기(30)로부터 획득 가능하고, 무선 전력 제어에 활용 가능한 정보이면 족하다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신단(10)은 고속 충전 지원 여부를 지시하는 소정 패킷을 무선 전력 수신단(20)에 전송할 수 있다. 무선 전력 수신단(20)은 접속된 무선 전력 송신단(10)이 고속 충전 모드를 지원하는 것으로 확인된 경우, 이를 전자 기기(30)에 알릴 수 있다. 전자 기기(30)는 구비된 소정 표시 수단-예를 들면, 액정 디스플레이일 수 있음-을 통해 고속 충전이 가능함을 표시할 수 있다.
또한, 전자 기기(30) 사용자는 액정 표시 수단에 표시된 소정 고속 충전 요청 버튼을 선택하여 무선 전력 송신단(10)이 고속 충전 모드로 동작하도록 제어할 수도 있다. 이 경우, 전자 기기(30)는 사용자에 의해 고속 충전 요청 버튼이 선택되면, 소정 고속 충전 요청 신호를 무선 전력 수신단(20)에 전송할 수 있다. 무선 전력 수신단(20)은 수신된 고속 충전 요청 신호에 상응하는 충전 모드 패킷을 생성하여 무선 전력 송신단(10)에 전송함으로써, 일반 저전력 충전 모드를 고속 충전 모드로 전환시킬 수 있다.
도 2는 본 발명에 다른 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
일 예로, 도면 부호 200a에 도시된 바와 같이, 무선 전력 수신단(20)은 복수의 무선 전력 수신 장치로 구성될 수 있으며, 하나의 무선 전력 송신단(10)에 복수의 무선 전력 수신 장치가 연결되어 무선 충전을 수행할 수도 있다. 이때, 무선 전력 송신단(10)은 시분할 방식으로 복수의 무선 전력 수신 장치에 전력을 분배하여 송출할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 다른 일 예로, 무선 전력 송신단(10)은 무선 전력 수신 장치 별 할당된 상이한 주파수 대역을 이용하여 복수의 무선 전력 수신 장치에 전력을 분배하여 송출할 수 있다.
이때, 하나의 무선 전력 송신 장치(10)에 연결 가능한 무선 전력 수신 장치의 개수는 무선 전력 수신 장치 별 요구 전력량, 배터리 충전 상태, 전자 기기의 전력 소비량 및 무선 전력 송신 장치의 가용 전력량 중 적어도 하나에 기반하여 적응적으로 결정될 수 있다.
다른 일 예로, 도 200b에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신단(10)은 복수의 무선 전력 송신 장치로 구성될 수도 있다. 이 경우, 무선 전력 수신단(20)은 복수의 무선 전력 송신 장치와 동시에 연결될 수 있으며, 연결된 무선 전력 송신 장치들로부터 동시에 전력을 수신하여 충전을 수행할 수도 있다. 이때, 무선 전력 수신단(20)과 연결된 무선 전력 송신 장치의 개수는 무선 전력 수신단(20)의 요구 전력량, 배터리 충전 상태, 전자 기기의 전력 소비량, 무선 전력 송신 장치의 가용 전력량 등에 기반하여 적응적으로 결정될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템에서의 감지 신호 전송 절차를 설명하기 위한 도면이다.
일 예로, 무선 전력 송신기는 3개의 송신 코일(111, 112, 113)이 장착될 수 있다. 각각의 송신 코일은 일부 영역이 다른 송신 코일과 서로 중첩될 수 있으며, 무선 전력 송신기는 각각의 송신 코일을 통해 무선 전력 수신기의 존재를 감지하기 위한 소정 감지 신호(117, 127)-예를 들면, 디지털 핑 신호-를 미리 정의된 순서로 순차적으로 송출한다.
상기 도 3에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신기는 도면 번호 110에 도시된 1차 감지 신호 송출 절차를 통해 감지 신호(117)를 순차적으로 송출하고, 무선 전력 수신기(115)로부터 신호 세기 지시자(Signal Strength Indicator, 116)(또는 신호 세기 패킷)가 수신된 송신 코일(111, 112)을 식별할 수 있다. 연이어, 무선 전력 송신기는 도면 번호 120에 도시된 2차 감지 신호 송출 절차를 통해 감지 신호(127)를 순차적으로 송출하고, 신호 세기 지시자(126)가 수신된 송신 코일(111, 112) 중 전력 전송 효율(또는 충전 효율)-즉, 송신 코일과 수신 코일 사이의 정렬 상태-이 좋은 송신 코일을 식별하고, 식별된 송신 코일을 통해 전력이 송출되도록-즉, 무선 충전이 이루어지도록- 제어할 수 있다.
상기의 도 3에서 보여지는 바와 같이, 무선 전력 송신기가 2회의 감지 신호 송출 절차를 수행하는 이유는 어느 송신 코일에 무선 전력 수신기의 수신 코일이 잘 정렬되어 있는지를 보다 정확하게 식별하기 위함이다.
만약, 상기한 도 3의 도면 번호 110 및 120에 도시된 바와 같이, 제1 송신 코일(111), 제2 송신 코일(112)에 신호 세기 지시자(116, 126)가 수신된 경우, 무선 전력 송신기는 제1 송신 코일(111)과 제2 송신 코일(112) 각각에 수신된 신호 세기 지시자(126)에 기반하여 가장 정렬이 잘된 송신 코일을 선택하고, 선택된 송신 코일을 이용하여 무선 충전을 수행한다.
도 4는 WPC 표준에 정의된 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 4를 참조하면, WPC 표준에 따른 송신기로부터 수신기로의 파워 전송은 크게 선택 단계(Selection Phase, 410), 핑 단계(Ping Phase, 420), 식별 및 구성 단계(Identification and Configuration Phase, 430), 전력 전송 단계(Power Transfer Phase, 440) 단계로 구분될 수 있다.
선택 단계(410)는 파워 전송을 시작하거나 파워 전송을 유지하는 동안 특정 오류 또는 특정 이벤트가 감지되면, 천이되는 단계일 수 있다. 여기서, 특정 오류 및 특정 이벤트는 이하의 설명을 통해 명확해질 것이다. 또한, 선택 단계(410)에서 송신기는 인터페이스 표면에 물체가 존재하는지를 모니터링할 수 있다. 만약, 송신기가 인터페이스 표면에 물체가 놓여진 것이 감지되면, 핑 단계(420)로 천이할 수 있다(S401). 선택 단계(410)에서 송신기는 매우 짧은 펄스의 아날로그 핑(Analog Ping) 신호를 전송하며, 송신 코일의 전류 변화에 기반하여 인터페이스 표면의 활성 영역(Active Area)에 물체가 존재하는지를 감지할 수 있다.
핑 단계(420)에서 송신기는 물체가 감지되면, 수신기를 활성화시키고, 수신기가 WPC 표준이 호환되는 수신기인지를 식별하기 위한 디지털 핑(Digital Ping)을 전송한다. 핑 단계(420)에서 송신기는 디지털 핑에 대한 응답 시그널-예를 들면, 신호 세기 지시자-을 수신기로부터 수신하지 못하면, 다시 선택 단계(410)로 천이할 수 있다(S402). 또한, 핑 단계(420)에서 송신기는 수신기로부터 파워 전송이 완료되었음을 지시하는 신호-즉, 충전 완료 신호-를 수신하면, 선택 단계(410)로 천이할 수도 있다(S403).
핑 단계(420)가 완료되면, 송신기는 수신기 식별 및 수신기 구성 및 상태 정보를 수집하기 위한 식별 및 구성 단계(430)로 천이할 수 있다(S404).
식별 및 구성 단계(430)에서 송신기는 원하지 않은 패킷이 수신되거나(unexpected packet), 미리 정의된 시간 동안 원하는 패킷이 수신되지 않거나(time out), 패킷 전송 오류가 있거나(transmission error), 파워 전송 계약이 설정되지 않으면(no power transfer contract) 선택 단계(410)로 천이할 수 있다(S405).
수신기에 대한 식별 및 구성이 완료되면, 송신기는 무선 전력을 전송하는 전력 전송 단계(240)로 천이할 수 있다(S406).
전력 전송 단계(440)에서, 송신기는 원하지 않은 패킷이 수신되거나(unexpected packet), 미리 정의된 시간 동안 원하는 패킷이 수신되지 않거나(time out), 기 설정된 파워 전송 계약에 대한 위반이 발생되거나(power transfer contract violation), 충전이 완료된 경우, 선택 단계(410)로 천이할 수 있다(S407).
또한, 전력 전송 단계(440)에서, 송신기는 송신기 상태 변화 등에 따라 파워 전송 계약을 재구성할 필요가 있는 경우, 식별 및 구성 단계(430)로 천이할 수 있다(S408).
상기한 파워 전송 계약은 송신기와 수신기의 상태 및 특성 정보에 기반하여 설정될 수 있다. 일 예로, 송신기 상태 정보는 최대 전송 가능한 파워량에 대한 정보, 최대 수용 가능한 수신기 개수에 대한 정보 등을 포함할 수 있으며, 수신기 상태 정보는 요구 전력에 대한 정보 등을 포함할 수 있다.
도 5는 PMA 표준에 정의된 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 5를 참조하면, PMA 표준에 따른 송신기로부터 수신기로의 파워 전송은 크게 대기 단계(Standby Phase, 510), 디지털 핑 단계(Digital Ping Phase, 520), 식별 단계(Identification Phase, 530), 전력 전송 단계(Power Transfer Phase, 540) 단계 및 충전 완료 단계(End of Charge Phase, 550)로 구분될 수 있다.
대기 단계(510)는 파워 전송을 위한 수신기 식별 절차를 수행하거나 파워 전송을 유지하는 동안 특정 오류 또는 특정 이벤트가 감지되면, 천이되는 단계일 수 있다. 여기서, 특정 오류 및 특정 이벤트는 이하의 설명을 통해 명확해질 것이다. 또한, 대기 단계(510)에서 송신기는 충전 표면(Charging Surface)에 물체가 존재하는지를 모니터링할 수 있다. 만약, 송신기가 충전 표면에 물체가 놓여진 것이 감지되거나 RXID 재시도가 진행중인 경우, 디지털 핑 단계(520)로 천이할 수 있다(S501). 여기서, RXID는 PMA 호환 수신기에 할당되는 고유 식별자이다. 대기 단계(510)에서 송신기는 매우 짧은 펄스의 아날로그 핑(Analog Ping)을 전송하며, 송신 코일의 전류 변화에 기반하여 인터페이스 표면-예를 들면, 충전 베드-의 활성 영역(Active Area)에 물체가 존재하는지를 감지할 수 있다.
디지털 핑 단계(520)로 천이된 송신기는 감지된 물체가 PMA 호환 수신기인지를 식별하기 위한 디지털 핑 신호를 송출한다. 송신기가 전송한 디지털 핑 신호에 의해 수신단에 충분한 전력이 공급되는 경우, 수신기는 수신된 디지털 핑 신호를 PMA 통신 프로토콜에 따라 변조하여 소정 응답 시그널을 송신기에 전송할 수 있다. 여기서, 응답 시그널은 수신기에 수신된 전력의 세기를 지시하는 신호 세기 지시자가 포함될 수 있다. 디지털 핑 단계(520)에서 수신기는 유효한 응답 시그널이 수신되면, 식별 단계(530)로 천이할 수 있다(S502).
만약, 디지털 핑 단계(520)에서, 응답 시그널이 수신되지 않거나, PMA 호환 수신기가 아닌 것으로 확인되면-즉, FOD(Foreign Object Detection)인 경우-, 송신기는 대기 단계(510)로 천이할 수 있다(S503). 일 예로, FO(Foreign Object)는 동전, 키 등을 포함하는 금속성 물체일 수 있다.
식별 단계(530)에서, 송신기는 수신기 식별 절차가 실패하거나 수신기 식별 절차를 재수행하여야 하는 경우 및 미리 정의된 시간 동안 수신기 식별 절차를 완료하지 못한 경우에 대기 단계(510)로 천이할 수 있다(S504).
송신기는 수신기 식별에 성공하면, 식별 단계(530)에서 전력 전송 단계(540)로 천이하여 충전을 개시할 수 있다(S505).
전력 전송 단계(540)에서, 송신기는 원하는 신호가 미리 정해진 시간 이내에 수신되지 않거나(Time Out), FO가 감지되거나, 송신 코일의 전압이 미리 정의된 기준치를 초과하는 경우, 대기 단계(510)으로 천이할 수 있다(S506).
또한, 전력 전송 단계(540)에서, 송신기는 내부 구비된 온도 센서에 의해 감지된 온도가 소정 기준치를 초과하는 경우, 충전 완료 단계(550)로 천이할 수 있다(S507).
충전 완료 단계(550)에서, 송신기는 수신기가 충전 표면에서 제거된 것이 확인되면, 대기 상태(510)으로 천이할 수 있다(S509).
또한, 송신기는 Over Temperature 상태에서, 일정 시간 경과 후 측정된 온도가 기준치 이하로 떨어진 경우, 충전 완료 단계(550)에서 디지털 핑 단계(520)로 천이할 수 있다(S510).
디지털 핑 단계(520) 또는 전력 전송 단계(540)에서, 송신기는 수신기로부터 EOC(End Of Charge) 요청이 수신되면, 충전 완료 단계(550)로 천이할 수도 있다(S508 및 S511).
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.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기기 공진 방식을 지원하는 무선 전력 송신기에서의 상태 천이 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 7을 참조하면, 무선 전력 송신기의 상태는 크게 구성 상태(Configuration State, 710), 전력 절약 상태(Power Save State, 720), 저전력 상태(Low Power State, 730), 전력 전송 상태(Power Transfer State, 740), 로컬 장애 상태(Local Fault State, 750) 및 잠금 장애 상태(Latching Fault State, 760)을 포함하여 구성될 수 있다.
무선 전력 송신기에 전력이 인가되면, 무선 전력 송신기는 구성 상태(710)로 천이할 수 있다. 무선 전력 송신기는 구성 상태(710)에서 소정 리셋 타이머가 만료되거나 초기화 절차가 완료되면, 전력 절약 상태(720)로 천이할 수 있다.
전력 절약 상태(720)에서, 무선 전력 송신기는 비콘 시퀀스를 생성하여 공진 주파수 대역을 통해 전송할 수 있다.
여기서, 무선 전력 송신기는 전력 절약 상태(720)에 진입한 후 소정 시간 이내에 비콘 시퀀스가 개시될 수 있도록 제어할 수 있다. 일 예로, 무선 전력 송신기는 전력 절약 상태(720) 천이 후 50ms 이내에 비콘 시퀀스가 개시될 수 있도록 제어할 수 있으나, 이에 국한되지는 않는다.
전력 절약 상태(720)에서, 무선 전력 송신기는 충전 영역상에 전도성 물체의 존재 여부를 감지하기 위한 제1 비콘 시퀀스(First Beacon Sequence)를 주기적으로 생성하여 전송하고, 수신 공진기의 임피던스 변화-즉, Load Variation-를 감지할 수 있다.
또한, 전력 절약 상태(720)에서, 무선 전력 송신기는 감지된 물체를 식별하기 위한 소정 제2 비콘 시퀀스(Second Beacon Sequence) 주기적으로 생성하여 전송할 수도 있다. 이때, 제1 비콘 시퀀스와 제2 비콘 시퀀스는 서로 중첩되지 않도록 해당 비콘의 전송 타이밍이 결정될 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해 제1 비콘 시퀀스와 제2 비콘 시퀀스를 각각 숏 비콘 시퀀스(Short Beacon Sequence)와 롱 비콘 시퀀스(Long Beacon Sequence)라 명하기로 한다.
특히, 숏 비콘 시퀀스는 충전 영역상에 전도성 물체가 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 있으나 이에 한정되지는 않는다. 또한, 숏 비콘 시퀀스에 포함된 각각의 숏 비콘의 전류 세기는 소정 기준치 이상이고, 일정 시간 구간 동안 점증적으로 증가될 수 있다.
본 발명에 따른 무선 전력 송신기는 숏 비콘 수신에 따른 수신 공진기에서의 리액턴스(reactance) 및 저항(resistance) 변화를 감지하기 위한 소정 센싱 수단이 구비될 수 있다.
또한, 전력 절약 상태(720)에서, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기의 부팅(Booting) 및 응답에 필요한 충분한 전력을 공급하기 위한 상기 제2 비콘 시퀀스-즉, 롱 비콘 시퀀스-를 주기적으로 생성하여 전송할 수 있다.
즉, 무선 전력 수신기는 롱 비콘 시퀀스를 통해 부팅이 완료되면, 대역외 통신 채널을 통해 소정 응답 신호를 브로드캐스팅하여 무선 전력 송신기에 전송할 수 있다.
특히, 롱 비콘 시퀀스는 무선 전력 수신기의 부팅에 필요한 충분한 전원을 공급하기 위해 숏 비콘 시퀀스에 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, 각각의 롱 비콘의 전류 세기는 숏 비콘의 전류 세기에 비해 상대적으로 강할 수 있다. 또한, 롱 비콘은 전송 구간 동안 전력 세기가 일정하게 유지될 수 있다.
이 후, 무선 전력 송신기는 수신 공진기의 임피던스 변화가 감지되면, 롱 비콘 전송 구간 동안 소정 응답 신호의 수신을 대기할 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해 상기 응답 신호를 광고 신호(Advertisement Signal)라 명하기로 한다. 여기서, 무선 전력 수신기는 공진 주파수 대역과는 상이한 대역외 통신 주파수 대역을 통해 광고 신호를 브로드캐스팅할 수 있다.
일 예로, 광고 신호는 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 식별 정보 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 신호가 수신되면, 전력 절약 상태(720)에서 저전력 상태(730)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(730)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(730)에서 전력 전송 상태(740)로 천이될 수 있다.
만약, 저전력 상태(730)에서 대역외 통신 링크 설정 절차 또는 등록 절차가 정상적으로 완료되지 않은 경우, 무선 전력 송신기의 상태는 저전력 상태(730)에서 전력 절약 상태(720)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(730) 또는 전력 전송 상태(740)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(720)로 천이될 수 있다.
또한, 저전력 상태(730)의 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기로부터 유효한 광고 신호가 수신되면 소정 등록 타이머를 구동시킬 수 있다. 이때, 등록 타이머가 만료되면, 저전력 상태(730)의 무선 전력 송신기는 전력 절약 상태(720)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(740)에서, 무선 전력 송신기는 접속된 모든 무선 전력 수신기의 충전이 완료되면, 저전력 상태(730)로 천이될 수 있다.
특히, 무선 전력 수신기는 구성 상태(710), 로컬 장애 상태(750) 및 잠금 장애 상태(760)를 제외한 나머지 상태에서 새로운 무선 전력 수신기의 등록을 허용할 수 있다.
또한, 무선 전력 송신기는 전력 전송 상태(740)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 있으나 이에 한정되지는 않는다.
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 무선 전력 송신기에 전송할 수도 있다.
전력 전송 상태(740)는 접속된 무선 전력 수신기의 전력 수신 상태에 따라 제1 상태(741), 제2 상태(742) 및 제3 상태(743) 중 어느 하나의 상태일 수 있다.
일 예로, 제1 상태(741)는 무선 전력 송신기에 접속된 모든 무선 전력 수신기의 전력 수신 상태가 정상 전압인 상태임을 의미할 수 있다.
제2 상태(742)는 무선 전력 송신기에 접속된 적어도 하나의 무선 전력 수신기의 전력 수신 상태가 저전압 상태이고 고전압 상태인 무선 전력 수신기가 존재하지 않음을 의미할 수 있다.
제3 상태(743)는 무선 전력 송신기에 접속된 적어도 하나의 무선 전력 수신기의 전력 수신 상태가 고전압 상태임을 의미할 수 있다.
무선 전력 송신기는 전력 절약 상태(720) 또는 저전력 상태(730) 또는 전력 전송 상태(740)에서 시스템 오류가 감지되면, 잠금 장애 상태(760)로 천이될 수 있다.
잠금 장애 상태(760)의 무선 전력 송신기는 접속된 모든 무선 전력 수신기가 충전 영역에서 제거된 것으로 판단되면, 구성 상태(710) 또는 전력 절약 상태(720)로 천이할 수 있다.
또한, 잠금 장애 상태(760)에서, 무선 전력 송신기는 로컬 장애가 감지되면, 로컬 장애 상태(750)로 천이할 수 있다. 여기서, 로컬 장애 상태(750)인 무선 전력 송신기는 로컬 장애가 해제되면, 다시 잠금 장애 상태(760)로 천이될 수 있다.
반면, 구성 상태(710), 전력 절약 상태(720), 저전력 상태(730), 전력 전송 상태(740) 중 어느 하나의 상태에서 로컬 장애 상태(750)로 천이된 경우, 무선 전력 송신기는 로컬 장애가 해제되면, 구성 상태(710)로 천이될 수 있다.
무선 전력 송신기는 로컬 장애 상태(750)로 천이되면, 무선 전력 송신기에 공급되는 전원을 차단할 수도 있다. 일 예로, 무선 전력 송신기는 과전압, 과전류, 과열 등의 장애가 감지되면 로컬 장애 상태(750)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(760)로 천이할 수 있다. 이때, 잠금 장애 상태(760)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(760)가 해제되지 않는 경우, 무선 전력 송신기는 소정 알림 수단을 이용하여 사용자에게 잠금 장애 상태(760)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(760)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(760)는 자동으로 해제될 수 있으며, 이때, 무선 전력 송신기의 상태는 잠금 장애 상태(760)에서 전력 절약 상태(720)로 자동 천이되어 무선 전력 수신기에 대한 감지 및 식별 절차가 다시 수행될 수 있다.
전력 전송 상태(740)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 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 8를 참조하면 무선 전력 송신기(800)는 크게, 전력 변환부(810), 전력 전송부(820), 통신부(830), 제어부(840), 센싱부(850)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기한 무선 전력 송신기(800)의 구성은 반드시 필수적인 구성은 아니어서, 그보다 많거나 적은 구성 요소를 포함하여 구성될 수도 있음을 주의해야 한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 전력 변환부(810)는 전원부(860)로부터 전원이 공급되면, 이를 소정 세기의 전력으로 변환하는 기능을 수행할 수 있다.
이를 위해, 전력 변환부(810)는 DC/DC 변환부(811), 증폭기(812)를 포함하여 구성될 수 있다.
DC/DC 변환부(811)는 전원부(850)로부터 공급된 DC 전력을 제어부(840)의 제어 신호에 따라 특정 세기의 DC 전력으로 변환하는 기능을 수행할 수 있다.
이때, 센싱부(850)는 DC 변환된 전력의 전압/전류 등을 측정하여 제어부(840)에 제공할 수 있다. 또한, 센싱부(850)는 과열 발생 여부 판단을 위해 무선 전력 송신기(800)의 내부 온도를 측정하고, 측정 결과를 제어부(840)에 제공할 수도 있다. 일 예로, 제어부(840)는 센싱부(850)에 의해 측정된 전압/전류 값에 기반하여 적응적으로 전원부(850)로부터의 전원 공급을 차단하거나, 증폭기(812)에 전력이 공급되는 것을 차단할 수 있다. 이를 위해, 전력 변환부(810)의 일측에는 전원부(850)로부터 공급되는 전원을 차단하거나, 증폭기(812)에 공급되는 전력을 차단하기 위한 소정 전력 차단 회로가 가 더 구비될 수도 있다.
증폭기(812)는 DC/DC 변환된 전력의 세기를 제어부(840)의 제어 신호에 따라 조정할 수 있다. 일 예로, 제어부(840)는 통신부(830)를 통해 무선 전력 수신기의 전력 수신 상태 정보 또는(및) 전력 제어 신호를 수신할 수 있으며, 수신된 전력 수신 상태 정보 또는(및) 전력 제어 신호에 기반하여 증폭기(812)의 증폭률을 동적으로 조정할 수 있다. 일 예로, 전력 수신 상태 정보는 정류기 출력 전압의 세기 정보, 수신 코일에 인가되는 전류의 세기 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 전력 제어 신호는 전력 증가를 요청하기 위한 신호, 전력 감소를 요청하기 위한 신호 등을 포함할 수 있다.
전력 전송부(820)는 다중화기(821)(또는 멀티플렉서), 송신 코일(822)을 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 전력 전송부(820)는 전력 전송을 위한 특정 동작 주파수를 생성하기 위한 반송파 생성기(미도시)를 더 포함할 수도 있다.
반송파 생성기는 다중화기(821)를 통해 전달 받은 증폭기(812)의 출력 DC 전력을 특정 주파수를 갖는 AC 전력으로 변환하기 위한 특정 주파수를 생성할 수 있다. 이상의 설명에서는 반송파 생성기에 의해 생성된 교류 신호가 다중화기(821)의 출력단에 믹싱되어 교류 전력이 생성되는 것으로 설명되고 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 다른 일 예는 증폭기(812) 이전단 또는 이후단에 믹싱될 수도 있음을 주의해야 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 각각의 송신 코일에 전달되는 AC 전력의 주파수가 서로 상이할 수도 있음을 주의해야 한다. 본 발명의 다른 일 실시예는 LC 공진 특성을 송신 코일마다 상이하게 조절하는 기능이 구비된 소정 주파수 제어기를 이용하여 각각의 송신 코일 별 공진주파수를 상이하게 설정할 수도 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 전력 전송부(820)는 증폭기(812)의 출력 전력이 송신 코일에 전달되는 것을 제어하기 위한 다중화기(821)와 복수의 송신 코일(822)-즉, 제1 내지 제n 송신 코일-을 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(840)는 복수의 무선 전력 수신기가 연결된 경우, 송신 코일 별 시분할 다중화를 통해 전력을 전송할 수도 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(800)에 3개의 무선 전력 수신기-즉, 제1 내지 3 무선 전력 수신기-가 각각 3개의 서로 다른 송신 코일-즉, 제1 내지 3 송신 코일-을 통해 식별된 경우, 제어부(840)는 다중화기(821)를 제어하여, 특정 타임 슬롯에 특정 송신 코일을 통해 전력이 송출될 수 있도록 제어할 수 있다. 이때, 송신 코일 별 할당된 타임 슬롯의 길이에 따라 해당 무선 전력 수신기로 전송되는 전력의 양이 제어될 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 다른 일 예는 송신 코일 별 할당된 타일 슬롯 동안의 증폭기(812) 증폭률을 제어하여 무선 전력 수신기 별 송출 전력을 제어할 수도 있다.
제어부(840)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 제1 내지 제n 송신 코일(822)을 통해 감지 신호가 순차적으로 송출될 수 있도록 다중화기(821)를 제어할 수 있다. 이때, 제어부(840)는 감지 신호가 전송될 시점을 타이머(855)를 이용하여 식별할 수 있으며, 감지 신호 전송 시점이 도래하면, 다중화기(821)를 제어하여 해당 송신 코일을 통해 감지 신호가 송출될 수 있도록 제어할 수 있다. 일 예로, 타이머(850)는 핑 전송 단계 동안 소정 주기로 특정 이벤트 신호를 제어부(840)에 송출할 수 있으며, 제어부(840)는 해당 이벤트 신호가 감지되면, 다중화기(821)를 제어하여 해당 송신 코일을 통해 디지털 핑이 송출될 수 있도록 제어할 수 있다.
또한, 제어부(840)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 복조부(832)로부터 어느 송신 코일을 통해 신호 세기 지시자(Signal Strength Indicator)가 수신되었는지를 식별하기 위한 소정 송신 코일 식별자 및 해당 송신 코일을 통해 수신된 신호 세기 지시자를 수신할 수 있다. 연이어, 제2차 감지 신호 송출 절차에서 제어부(840)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 신호 세기 지시자가 수신된 송신 코일(들)을 통해서만 감지 신호가 송출될 수 있도록 다중화기(821)를 제어할 수도 있다. 다른 일 예로, 제어부(840)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 신호 세기 지시자가 수신된 송신 코일이 복수개인 경우, 가장 큰 값을 갖는 신호 세기 지시자가 수신된 송신 코일을 제2차 감지 신호 송출 절차에서 감지 신호를 가장 먼저 송출할 송신 코일로 결정하고, 결정 결과에 따라 다중화기(821)를 제어할 수도 있다.
변조부(831)는 제어부(840)에 의해 생성된 제어 신호를 변조하여 다중화기(821)에 전달할 수 있다. 여기서, 제어 신호를 변조하기 위한 변조 방식은 FSK(Frequency Shift Keying) 변조 방식, 맨체스터 코딩(Manchester Coding) 변조 방식, PSK(Phase Shift Keying) 변조 방식, 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation) 방식, 차등 2단계(Differential bi-phase) 변조 방식 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
복조부(832)는 송신 코일을 통해 수신되는 신호가 감지되면, 감지된 신호를 복조하여 제어부(840)에 전송할 수 있다. 여기서, 복조된 신호에는 신호 세기 지시자, 무선 전력 전송 중 전력 제어를 위한 오류 정정(EC:Error Correction) 지시자, 충전 완료(EOC: End Of Charge) 지시자, 과전압/과전류/과열 지시자 등이 포함될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 전력 수신기의 상태를 식별하기 위한 각종 상태 정보가 포함될 수 있다.
또한, 복조부(832)는 복조된 신호가 어느 송신 코일로부터 수신된 신호인지를 식별할 수 있으며, 식별된 송신 코일에 상응하는 소정 송신 코일 식별자를 제어부(840)에 제공할 수도 있다.
또한, 복조부(832)는 송신 코일(823)을 통해 수신된 신호를 복조하여 제어부(840)에 전달할 수 있다. 일 예로, 복조된 신호는 신호 세기 지시자를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 복조 신호는 무선 전력 수신기의 각종 상태 정보를 포함할 수 있다.
일 예로, 무선 전력 송신기(800)는 무선 전력 전송에 사용되는 동일한 주파수를 이용하여 무선 전력 수신기와 통신을 수행하는 인밴드(In-Band) 통신을 통해 상기 신호 세기 지시자를 획득할 수 있다.
또한, 무선 전력 송신기(800)는 송신 코일(822)을 이용하여 무선 전력을 송출할 수 있을 뿐만 아니라 송신 코일(822)을 통해 무선 전력 수신기와 각종 정보를 교환할 수도 있다. 다른 일 예로, 무선 전력 송신기(800)는 송신 코일(822)-즉, 제1 내지 제n 송신 코일)에 각각 대응되는 별도의 코일을 추가로 구비하고, 구비된 별도의 코일을 이용하여 무선 전력 수신기와 인밴드 통신을 수행할 수도 있음을 주의해야 한다.
이상이 도 8의 설명에서는 무선 전력 송신기(800)와 무선 전력 수신기가 인밴드 통신을 수행하는 것을 예를 들어 설명하고 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 무선 전력 신호 전송에 사용되는 주파수 대역과 상이한 주파수 대역을 통해 근거리 양방향 통신을 수행할 수 있다. 일 예로, 근거리 양방향 통신은 저전력 블루투스 통신, RFID 통신, UWB 통신, 지그비 통신 중 어느 하나일 수 있다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기(800)는 무선 전력 수신기의 요청에 따라 고속 충전 모드 및 일반 저전력 충전 모드를 적응적으로 제공 할 수도 있다.
무선 전력 송신기(800)는 고속 충전 모드가 지원 가능한 경우, 소정 패턴의 신호-이하 설명의 편의를 위해, 제1 패킷이라 명함-를 송출할 수 있다. 무선 전력 수신기(800)는 제1 패킷이 수신되면, 접속중인 무선 전력 송신기(800)가 고속 충전이 가능함을 식별할 수 있다.
특히, 무선 전력 수신기는 고속 충전이 필요한 경우, 고속 충전을 요청하는 소정 제1 응답 패킷을 무선 전력 송신기(800) 에 전송할 수 있다.
특히, 무선 전력 송신기(800)는 상기 제1 응답 패킷이 수신 후 소정 시간이 경과하면, 자동으로 고속 충전 모드로 전환하여 고속 충전을 개시할 수 있다.
일 예로, 무선 전력 송신기(800)의 제어부(840)는 상기한 도 4 내지 도 5의 전력 전송 단계(440 또는 540)로 천이한 경우, 제1 패킷이 송신 코일(822)을 통해 송출되도록 제어할 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 다른 일 예는 상기 도 4의 식별 및 구성 단계(430) 또는 도 5의 식별 단계(530)에서 제1 패킷이 송출될 수도 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예는 무선 전력 송신기(800)가 송출하는 디지털 핑 신호에 고속 충전 지원 가능 여부를 식별할 수 있는 정보가 인코딩되어 전송될 수도 있음을 주의해야 한다.
무선 전력 수신기는 전력 전송 단계의 어느 시점에서든 고속 충전이 필요하면, 충전 모드가 고속 충전으로 설정된 소정 충전 모드 패킷을 무선 전력 송신기(800)에 전송할 수도 있다. 여기서, 충전 모드 패킷의 세부 구성은 후술할 도 10 내지 14의 설명을 통해 보다 명확히 하도록 한다.물론, 무선 전력 송신기(800)와 무선 전력 수신기는 충전 모드가 고속 충전 모드로 변경된 경우, 고속 충전 모드에 상응하는 전력이 송출 및 수신 가능할 수 있도록 내부 동작을 제어할 수 있다. 일 예로, 충전 모드가 일반 저전력 충전 모드에서 고속 충전 모드로 변경된 경우, 과전압(Over Voltage) 판단 기준, 과열(Over Temperature) 판단 기준, 저전압(Low Voltage)/고전압(High Voltage) 판단 기준, 최적 전압 레벨(Optimum Voltage Level), 전력 제어 옵셋 등의 값이 변경 설정될 수 있다.
일 예로, 충전 모드가 일반 저전력 충전 모드에서 고속 충전 모드로 변경된 경우, 과전압(Over Voltage) 판단을 위한 임계 전압이 고속 충전이 가능하도록 높게 설정될 수 있다. 또 다른 일 예로, 과열 발생 여부를 판단하기 임계 온도가 고속 충전에 따른 온도 상승을 고려하여 높게 설정될 수 있다. 또 다른 일 예로, 송신단에서의 전력이 제어되는 최소 레벨을 의미하는 전력 제어 옵셋 값은 고속 충전 모드에서 빠르게 원하는 목표 전력 레벨로 수렴 가능하도록 일반 저전력 충전 모드에 비해 큰 값으로 설정될 수도 있다.
도 9는 상기 도 8에 따른 무선 전력 송신기와 연동되는 무선 전력 수신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 9를 참조하면, 무선 전력 수신기(900)는 수신 코일(910), 정류기(920), 직류/직류 변환기(DC/DC Converter, 930), 부하(940), 센싱부(950), 통신부(960), 주제어부(970)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 통신부(960)는 복조부(961) 및 변조부(962)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기한 도 9의 예에 도시된 무선 전력 수신기(900)는 인밴드 통신을 통해 무선 전력 송신기(800)와 정보를 교환할 수 있는 것으로 도시되어 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 통신부(960)는 무선 전력 신호 전송에 사용되는 주파수 대역과는 상이한 주파수 대역을 통해 근거리 양방향 통신을 제공할 수도 있다.
수신 코일(910)을 통해 수신된 AC 전력은 정류부(920)에 전달할 수 있다. 정류기(920)는 AC 전력을 DC 전력으로 변환하여 직류/직류 변환기(930)에 전송할 수 있다. 직류/직류 변환기(930)는 정류기 출력 DC 전력의 세기를 부하(940)에 의해 요구되는 특정 세기로 변환한 후 부하(940)에 전달할 수 있다.
센싱부(950)는 정류기(920) 출력 DC 전력의 세기를 측정하고, 이를 주제어부(970)에 제공할 수 있다. 또한, 센싱부(950)는 무선 전력 수신에 따라 수신 코일(910)에 인가되는 전류의 세기를 측정하고, 측정 결과를 주제어부(970)에 전송할 수도 있다. 또한, 센싱부(950)는 무선 전력 수신기(900)의 내부 온도를 측정하고, 측정된 온도 값을 주제어부(970)에 제공할 수도 있다.
일 예로, 주제어부(970)는 측정된 정류기 출력 DC 전력의 세기가 소정 기준치 와 비교하여 과전압 발생 여부를 판단할 수 있다. 판단 결과, 과전압이 발생된 경우, 과전압이 발생되었음을 알리는 소정 패킷을 생성하여 변조부(962)에 전송할 수 있다. 여기서, 변조부(962)에 의해 변조된 신호는 수신 코일(910) 또는 별도의 코일(미도시)을 통해 무선 전력 송신기(800)에 전송될 수 있다. 또한, 주제어부(970)는 정류기 출력 DC 전력의 세기가 소정 기준치 이상인 경우, 감지 신호가 수신된 것으로 판단할 수 있으며, 감지 신호 수신 시, 해당 감지 신호에 대응되는 신호 세기 지시자가 변조부(962)를 통해 무선 전력 송신기(800)에 전송될 수 있도록 제어할 수 있다.다른 일 예로, 복조부(961)는 수신 코일(910)과 정류기(920) 사이의 AC 전력 신호 또는 정류기(920) 출력 DC 전력 신호를 복조하여 감지 신호의 수신 여부를 식별한 후 식별 결과를 주제어부(970)에 제공할 수 있다. 이때, 주제어부(970)는 감지 신호에 대응되는 신호 세기 지시자가 변조부(961)를 통해 전송될 수 있도록 제어할 수 있다.
특히, 본 발명의 실시예에 따른 주제어부(790)는 복조부(960)에 의해 복조된 정보에 기반하여 접속된 무선 전력 송신기가 고속 충전이 가능한 무선 전력 송신기인지 여부를 판단할 수도 있다.
또한, 주제어부(970)는 상기 도 1의 전자 기기(30)로부터 고속 충전을 요청하는 소정 고속 충전 요청 신호가 수신된 경우, 수신된 고속 충전 요청 신호에 대응되는 충전 모드 패킷을 생성하여 변조부(961)에 전송할 수 있다. 여기서, 전자 기기로부터의 고속 충전 요청 신호는 소정 사용자 인터페이스상에서의 사용자 메뉴 선택에 따라 수신될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 주제어부(970)는 접속된 무선 전력 송신기가 고속 충전 모드를 지원하는 것이 확인된 경우, 배터리 잔량에 기반하여 자동으로 무선 전력 송신기에 고속 충전을 요청하거나 무선 전력 송신기가 고속 충전을 중단하고 일반 저전력 충전 모드로 전환하도록 제어할 수도 있다.
또 다른 일 실시예에 따른 주제어부(970)는 일반 저전력 충전 모드로의 충전 중 전기 기기의 소비 전력을 실시간 모니터링할 수도 있다. 만약, 전자 기기의 소비 전력이 소정 기준치 이상인 경우, 주제어부(970)는 고속 충전 모드로의 전환을 요청하는 소정 충전 모드 패킷을 생성하여 변조부(961)에 전송할 수도 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 주제어부(970)는 센싱부(950)에 의해 측정된 내부 온도 값을 소정 기준치와 비교하여 과열 발생 여부를 판단할 수 있다. 만약, 고속 충전 중 과열이 발생된 경우, 주제어부(970)는 무선 전력 송신기가 일반 저전력 충전 모드로 전환하도록 충전 모드 패킷을 생성하여 전송할 수도 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 주제어부(970)는 배터리 충전률, 내부 온도, 정류기 출력 전압의 세기, 전자 기기에 탑재된 CPU 사용율, 사용자 메뉴 선택 중 적어도 하나에 기반하여 충전 모드의 변경이 필요한지 여부를 판단하고, 상기 판단 결과, 상기 충전 모드의 변경이 필요하면, 상기 변경할 충전 모드 값이 포함된 충전 모드 패킷을 생성하여 상기 무선 전력 송신기에 전송할 수도 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 신호의 변조 및 복조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10의 도면 번호 1010에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20)은 동일한 주기를 가지는 내부 클라 시그널에 기반하여 전송 대상 패킷을 인코딩하거나 디코딩할 수 있다.
이하에서는 상기 도 1 내지 도 10을 참조하여, 전송 대상 패킷의 인코딩 방법을 상세히 설명하기로 한다.
상기 도 1을 참조하면, 무선 전력 송신단(10) 또는 무선 전력 수신단(20)가 특정 패킷을 전송하지 않는 경우, 무선 전력 신호는 도 1의 도면 번호 41에 도시된 바와 같이, 특정 주파수를 가진 변조되지 않은 교류 신호일 수 있다. 반면, 무선 전력 송신단(10) 또는 무선 전력 수신단(20)이 특정 패킷을 전송하는 경우, 무선 전력 신호는 도 1의 도면 번호 42에 도시된 바와 같이, 특정 변조 방식으로 변조된 교류 신호일 수 있다. 일 예로, 변조 방식은 진폭 변조 방식, 주파수 변조 방식, 주파수 및 진폭 변조 방식, 위상 변조 방식 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
무선 전력 송신단(10) 또는 무선 전력 수신단(20)에 의해 생성된 패킷의 이진 데이터는 도면 번호 1020과 같이 차등 2단계 인코딩(Differential bi-phase encoding) 이 적용될 수 있다. 상세하게, 차등 2단계 인코딩은 데이터 비트 1을 인코딩하기 위하여 두 번의 상태 전이(transitions)를 갖도록 하고, 데이터 비트 0을 인코딩하기 위하여 한 번의 상태 전이를 갖도록 한다. 즉, 데이터 비트 1은 상기 클럭 신호의 상승 에지(rising edge) 및 하강 에지(falling edge)에서 HI 상태 및 LO 상태간의 전이가 발생하도록 인코딩된 것이고, 데이터 비트 0은 상기 클럭 신호의 상승 에지에서 HI 상태 및 LO 상태간의 전이가 발생하도록 인코딩된 것일 수 있다.
인코딩된 이진 데이터는 상기 도면 번호 1030에 도시된 바와 같은, 바이트 인코딩 기법이 적용될 수 있다. 도면 번호 1030을 참조하면, 일 실시예에 따른 바이트 인코딩 기법은 8비트의 인코딩된 이진 비트 스트림에 대해 해당 비트 스트림의 시작과 종류를 식별하기 위한 시작 비트(Start Bit) 및 종료 비트(Stop Bit), 해당 비트 스트림(바이트)의 오류 발생 여부를 감지하기 위한 페리티 비트(Parity Bit)가 삽입하는 방법일 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른, 패킷 포맷을 설명하기 위한 도면이다.
도 11을 참조하면, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20) 사이의 정보 교환에 사용되는 패킷 포맷(1100)은 해당 패킷의 복조를 위한 동기 획득 및 해당 패킷의 정확한 시작 비트를 식별하기 위한 프리엠블(Preamble, 1110) 필드, 해당 패킷에 포함된 메시지의 종류를 식별하기 위한 헤더(Header, 1120) 필드, 해당 패킷의 내용(또는 페이로드(Payload))를 전송하기 위한 메시지(Message, 1130) 필드 및 해당 패킷에 오류가 발생되었는지 여부를 식별하기 위한 체크썸(Checksum, 1140) 필드를 포함하여 구성될 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 패킷 수신단은 헤더(1120) 값에 기반하여 해당 패킷에 포함된 메시지(1130)의 크기를 식별할 수도 있다.
또한, 헤더(1120)는 무선 전력 전송 절차의 각 단계별로 정의될 수 있으며, 일부, 헤더(1120) 값은 서로 다른 단계에서 동일한 값이 정의될 수도 있다. 일 예로, 도 11을 참조하면, 핑 단계의 전력 전송 종료(End Power Transfer) 및 전력 전송 단계의 전력 전송 종료에 대응되는 헤더 값은 0x02로 동일할 수 있음을 주의해야 한다.
메시지(1130)는 해당 패킷의 송신단에서 전송하고자 하는 데이터를 포함한다. 일 예로, 메시지(1130) 필드에 포함되는 데이터는 상대방에 대한 보고 사항(report), 요청 사항(request) 또는 응답 사항(response)일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 패킷(1100)은 해당 패킷을 전송한 송신단을 식별하기 위한 송신단 식별 정보, 해당 패킷을 수신할 수신단을 식별하기 위한 수신단 식별 정보 중 적어도 하나가 더 포함될 수도 있다. 여기서, 송신단 식별 정보 및 수신단 식별 정보는 IP 주소 정보, MAC 주소 정보, 제품 식별 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 충전 시스템상에서 수신단 및 송신단을 구분할 수 있는 정보이면 족하다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 패킷(1100)은 해당 패킷이 복수의 장치에 의해 수신되어야 하는 경우, 해당 수신 그룹을 식별하기 위한 소정 그룹 식별 정보가 더 포함될 수도 있다.
도 12는 본 발명에 따른 무선 전력 수신 장치가 핑 단계에서 전송 가능한 패킷의 종류를 설명하기 위한 도면이다.
도 12에 도시된 바와 간이, 핑 단계에서 무선 전력 수신 장치는 신호 세기 패킷 또는 전력 전송 중단 패킷을 전송할 수 있다.
도 12의 도면 번호 1201을 참조하면, 일 실시예에 따른 신호 세기 패킷의 메시지 포맷은 1바이트의 크기를 갖는 신호 세기 값(Signal Strength Value)로 구성될 수 있다. 신호 세기 값은 송신 코일과 수신 코일 사이의 정합도(Degree of Coupling)를 가리킬 수 있으며, 디지털 핑 구간에서의 정류기 출력 전압, 출력 차단 스위치 등에서 측정된 개방 회로 전압, 수신 전력의 세기 등에 기반하여 산출된 값일 수 있다. 신호 세기 값은 최저 0에서 최고 255까지의 범위를 가지며, 특정 변수에 대한 실제 측정 값(U)이 해당 변수의 최대 값(Umax)과 동일한 경우, 255의 값을 가질 수 있다.
일 예로, 신호 세기 값(Signal Strength Value)은 U/Umax*256로 산출될 수 있다.
상기 도 12의 도면 번호 1202를 참조하면, 일 실시예에 따른 전력 전송 중단 패킷의 메시지 포맷은 1바이트의 크기를 갖는 전력 전송 중단 코드(End Power Transfer Code)로 구성될 수 있다.
무선 전력 수신 장치가 전력 전송 중단을 무선 전력 송신기에 요청하는 이유는 충전 완료(Charge Complete), 내부 오류(Internal Fault), 과열(Over Temperature), 과전압(Over Voltage), 과전류(Over Current), 배터리 손상(Battery Failure), 재구성(Reconfigure) 및 응답 없음(No Response) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 전력 전송 중단 코드는 새로운 전력 전송 중단 이유 각각에 대응하여 추가 정의될 수도 있음을 주의해야 한다.
충전 완료는 수신기 배터리의 충전이 완료되었음을 사용될 수 있다. 내부 오류는 수신기 내부 동작에 있어서의 소프트웨어적 또는 논리적인 오류가 감지되었을 때 사용될 수 있다.
과열/과전압/과전류는 수신기에서 측정된 온도/전압/전류 값이 각각에 대해 정의된 임계값을 초과하였을 경우에 사용될 수 있다.
배터리 손상은 수신기 배터리에 문제가 발생된 것으로 판단되었을 경우 사용될 수 있다.
재구성은 전력 전송 조건에 대한 재협상이 필요한 경우 사용될 수 있다. 응답 없음은 제어 오류 패킷에 대한 송신기의 응답-즉, 전력의 세기를 증가시키거나 감소시키는 것을 의미함-이 정상적이지 않은 것으로 판단된 경우 사용될 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치에서 최초 패킷을 전송하는 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 13을 참조하면, 무선 전력 수신 장치는 선택 단계에서 정류기 출력 전압이 소정 기준치 이상인 것이 감지되면, 즉시, 핑 단계로 천이할 수 있다. 핑 단계에서 수신 코일의 전류 레벨이 소정 기준치를 초과하면, 미리 정의된 최초 패킷의 전송을 위해 최대로 지연할 수 있는 시간-이하, 간단히, 최초 패킷 전송 지연 시간이라 명함-내에 최초 패킷을 전송해야 한다. 일 예로, 선택 단계에서 핑 단계로의 천이를 위한 상기 기준치는 수신단에서의 미리 정의된 안정적 전류 레벨(Stable Current Level) 값의 50%로 정의될 수 있다. 여기서, 상기 최초 패킷 전송 지연 시간은 19~64ms의 범위를 가질 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 또한, 무선 전력 수신 장치는 최초 패킷 전송 지연 시간을 결정하고, 구성 패킷을 통해 결정된 최초 패킷 전송 지연 시간을 무선 전력 송신 장치에 송신할 수도 있다.
일 예로, 무선 전력 송신 장치는 송신단의 전류 값이 안정적 전류 레벨의 50%를 초과한 이후 소정 핑 타임 윈도우(T_ping_time_window) 내에 첫번째 패킷이 수신되지 않은 경우, 소정 종료 시간(T_terminate)내에 전력 신호 전송을 중단시킬 수 있다. 여기서, 전력 신호 전송의 중단은 디지털 핑 신호의 전송 중단을 의미할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 전력 송신 장치는 디지털 핑 전송을 중단하고 선택 단계로 회귀하여 아날로그 핑을 전송하는 것을 의미할 수도 있다.
또한, 무선 전력 송신 장치는 첫번째 패킷인 신호 세기 패킷을 수신한 이 후, 식별 및 구성 단계로 진입하지 않는 것으로 결정한 경우, 신호 세기 패킷의 수신 시작 시점이 후 소정 만료 시간(T_expire) 내에 전력 신호 전송을 중단시킬 수도 있다. 여기서, 최초 패킷 수신 이 후 식별 및 구성 단계로 진입하지 않는 것은 선택 단계로 진입하는 것을 의미할 수 있다.
또한, 무선 전력 송신 장치는 첫번째 패킷이 정상 수신되지 않은 것으로 확인된 후 상기 만료 시간(T_expire) 내에 전력 신호 전송을 중단시킬 수도 있다.
또한, 무선 전력 송신 장치는 신호 세기 패킷이 아닌 다른 첫번째 패킷-예를 들면, 전력 전송 중단 패킷(End Power Transfer Packet)일 수 있음-이 정상 수신된 경우, 해당 패킷의 수신 후 상기 만료 시간(T_expire) 내에 전력 신호 전송을 중단시킬 수도 있다.
또한, 무선 전력 송신 장치는 구성 패킷에 포함된 상기 무선 전력 수신 장치의 전력 등급, 최대 전력 중 적어도 하나에 기반하여 후술할 제어 오류 값에 적용되는 옵셋의 값을 결정할 수도 있다. 일 예로, 전력 등급이 높은 무선 전력 수신 장치에 대해서는 전력 등급이 낮은 무선 전력 수신 장치에 비해 상대적으로 옵셋 값이 크게 결정될 수 있다. 다른 일 예로, 제어 오류 값과 옵셋 값의 합에 따라 제어되는 전력의 세기가 해당 수신기의 최대 전력을 초과하지 않도록 옵셋 값은 결정될 수도 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 식별 패킷의 메시지 포맷을 설명하기 위한 도면이다.
도 14를 참조하면, 식별 패킷의 메시지 포맷은 버전 정보(Version Information) 필드, 제조사 정보(Manufacturer Information) 필드, 확장 지시자(Extension Indicator) 필드 및 기본 디바이스 식별 정보(Basic Device Identification Information) 필드를 포함하여 구성될 수 있다.
버전 정보 필드에는 해당 무선 전력 수신 장치에 적용된 표준의 개정 버전 정보가 기록될 수 있다.
제조사 정보 필드에는 해당 무선 전력 수신 장치를 제조한 제조사를 식별하기 위한 소정 식별 코드가 기록될 수 있다.
확장 지시자 필드는 확장 디바이스 식별 정보를 포함하는 확장 식별 패킷이 존재하는지를 식별하기 위한 지시자일 수 있다. 일 예로, 확장 지시자 값이 0이면, 확장 식별 패킷이 존재하지 않음을 의미하고, 확장 지시자 값이 1이면, 확장 식별 패킷이 식별 패킷 이후에 존재함을 의미할 수 있다.
도면 번호 1401 내지 1402를 참조하면, 확장 지시자 값이 0이면, 해당 무선 전력 수신기를 위한 디바이스 식별자는 제조사 정보와 기본 디바이스 식별 정보의 조합으로 이루어질 수 있다. 반면, 확장 지시자 값이 1이면, 해당 무선 전력 수신기를 위한 디바이스 식별자는 제조사 정보, 기본 디바이스 식별 정보 및 확장 디바이스 식별 정보의 조합으로 이루어질 수 있다.
도 15는 본 발명에 따른 구성 패킷 및 전력 제어 보류 패킷의 메시지 포맷을 설명하기 위한 도면이다.
도 15의 도면 번호 1501에 도시된 바와 같이, 구성 패킷의 메시지 포맷은 5바이트의 길이를 가질 수 있으며, 전력 등급(Power Class) 필드, 최대 전력(Maximum Power) 필드, 전력 제어(Power Control) 필드, 카운트(Count) 필드, 윈도우 사이즈(Window Size) 필드, 윈도우 옵셋(Window Offset) 필드 등을 포함하여 구성될 수 있다.
전력 등급 필드에는 해당 무선 전력 수신기에 할당된 전력 등급이 기록될 수 있다.
최대 전력 필드에는 무선 전력 수신기의 정류기 출력단에서 제공할 수 있는 최대 전력의 세기 값이 기록될 수 있다.
일 예로, 전력 등급이 a이고 최대 전력이 b인 경우에 있어서, 무선 전력 수신 장치의 정류기 출력단에서 제공되길 바라는 최대 전력량(Pmax)는 (b/2)*10a로 산출될 수 있다.
전력 제어 필드에는 무선 전력 송신기에서의 전력 제어가 어떤 알고리즘에 따라 이루어져야 하는지를 지시하기 위해 사용될 수 있다. 일 예로, 전력 제어 필드 값이 0이면, 표준에 정의된 전력 제어 알고리즘 적용을 의미하고, 전력 제어 필드 값이 1이면, 제조사에 의해 정의된 알고리즘에 따라 전력 제어가 이루어지는 것을 의미할 수 있다.
카운트 필드는 무선 전력 수신 장치가 식별 및 구성 단계에서 전송할 옵션 구성 패킷의 개수를 기록하기 위해 사용될 수 있다.
윈도우 사이즈 필드는 평균 수신 파워 산출을 위한 윈도우 크기를 기록하기 위해 사용될 수 있다. 일 예로, 윈도우 사이즈는 0보다 크고, 4ms 단위를 가지는 양의 정수 값일 수 있다.
윈도우 옵셋 필드는 평균 수신 파워 산출 윈도우 종료 시점부터 다음 수신 전력 패킷의 전송 시작 시점까지의 시간을 식별하기 위한 정보가 기록될 수 있다. 일 예로, 윈도우 옵셋은 0보다 크고, 4ms 단위를 가지는 양의 정수 값일 수 있다.
도면 번호 1502를 참조하면, 전력 제어 보류 패킷의 메시지 포맷은 전력 제어 보류 시간(T_delay)을 포함하여 구성될 수 있다. 전력 제어 보류 패킷은 식별 및 구성 단계 동안 복수개가 전송될 수 있다. 일 예로, 전력 제어 보류 패킷은 7개까지 전송될 수 있다. 전력 제어 보류 시간(T_delay)는 미리 정의된 전력 제어 보류 최소 시간(T_min:5ms)과 전력 제어 보류 최대 시간(T_max:205ms) 사이의 값을 가질 수 있다. 무선 전력 송신 장치는 식별 및 구성 단계에서 마지막으로 수신된 전력 제어 보류 패킷의 전력 제어 보류 시간을 이용하여 전력 제어를 수행할 수 있다. 또한, 무선 전력 송신 장치는 식별 및 구성 단계에서 전력 제어 보류 패킷이 수신되지 않은 경우, 상기 T_min 값을 T_delay 값으로 사용할 수 있다.
전력 제어 보류 시간은 무선 전력 송신 장치가 가장 최근의 제어 오류 패킷 수신 후 실제 전력 제어를 수행하기 이전에 전력 제어를 수행하지 않고 대기해야 하는 시간을 의미할 수 있다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치가 전력 전송 단계에서 전송 가능한 패킷의 종류 및 그것의 메시지 포맷을 설명하기 위한 도면이다.
도 16을 참조하면, 전력 전송 단계에서 무선 전력 수신 장치가 전송 가능한 패킷은 제어 오류 패킷(Control Error Packet), 전력 전송 중단 패킷(End Power Transfer Packet), 수신 전력 패킷(Received Power Packet), 충전 상태 패킷(Charge Status Packet), 제조사 별 정의된 패킷 등을 포함할 수 있다.
도면 번호 1601은 1바이트의 제어 오류 값(Control Error Value)로 구성된 제어 오류 패킷(Control Error Packet)의 메시지 포맷을 보여준다. 여기서, 제어 오류 값은 -128부터 +127까지의 범위의 정수 값일 수 있다. 제어 오류 값이 음이면, 무선 전력 송신 장치의 송출 전력이 내려가고, 양이면, 무선 전력 송신 장치의 송출 전력이 올라갈 수 있다.
도면 번호 1602는 1바이트의 전력 전송 중단 코드(End Power Transfer Code)로 구성된 제어 오류 패킷(Control Error Packet)의 메시지 포맷을 보여준다. 여기서, 전력 전송 중단 코드는 상술한 도 12의 설명으로 대체하기로 한다.
도면 번호 1603은 1바이트의 수신 파워 값(Received Power Value)로 구성된 수신 전력 패킷의 메시지 포맷을 보여준다. 여기서, 수신 파워 값은 소정 구간 동안 산출된 평균 정류기 수신 전력 값에 대응될 수 있다. 실제 수신된 전력량(Preceived)은 구성 패킷(1501)에 포함된 최대 전력(Maximum Power) 및 전력 등급(Power Class)에 기반하여 산출될 수 있다. 일 예로, 실제 수신된 전력량은 (수신 파워 값/128)*(최대 전력/2)*(10전력등급)에 의해 산출될 수 있다.
도면 번호 1604는 1바이트의 충전 상태 값(Charge Status Value)로 구성된 충전 상태 패킷(Charge Status Packet)의 메시지 포맷을 보여준다. 충전 상태 값은 무선 전력 수신 장치의 배터리 충전량을 가리킬 수 있다. 일 예로, 충전 상태 값 0은 완전 방전 상태를 의미하고, 충전 상태 값 50은 50% 충전 상태, 충전 상태 값 100은 만충 상태를 의미할 수 있다. 무선 전력 수신 장치가 충전 배터리를 포함하지 않거나 충전 상태 정보를 제공할 수 없는 경우, 충전 상태 값은 OxFF로 설정될 수 있다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서의 전력 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 17을 참조하면, 무선 전력 송신기는 전력 제어 테이블을 생성하여 저장할 수 있다(S1701). 여기서, 상기 전력 제어 테이블은 무선 전력 수신기의 특성에 대한 수신기 디바이스 정보(식별 정보 및 파워 정보)와 무선 전력 송신기의 충전 영역 상에서의 무선 전력 수신기의 위치에 대한 수신기 위치 정보가 초기 공급 전력에 맵핑(mapping)되어 있는 테이블을 말한다. 상기 초기 공급 전력은 무선 전력 송신기로부터 무선 전력 수신기로의 무선 전력 전송이 개시될 때 무선 전력 송신기가 최초로 공급하는 전력을 의미할 수 있다. 무선 전력 송신기가 WPC 표준에 따를 경우, 상기 초기 공급 전력 및 후술할 공급 전력 또는 요구 전력은 DC/DC 변환기(811) 또는 증폭기(812)의 출력을 의미할 수 있으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다.
전력 제어 테이블이 생성되는 방법에 대한 설명은 도 18을 참조하여 후술하기로 한다.
무선 전력 송신기는 수신기 디바이스 정보 및 수신기 위치 정보를 수집할 수 있다(S1703). 여기서, 현재 연결된 무선 전력 수신기로부터 수집되는 수신기 디바이스 정보 및 수신기 위치 정보는 각각 제1 수신기 디바이스 정보 및 제1 수신기 위치 정보로 불릴 수 있다. 상기 수신기 디바이스 정보는 무선 전력 수신기의 식별(iendtification) 및 구성(configuration)을 위한 단계, 협상(negotiation)을 위한 단계 또는 전력 전송(power transfer)을 위한 단계 등에서 무선 전력 수신기가 무선 전력 송신기로 전송하는 각종 정보로부터 획득될 수 있다.
무선 전력 수신기가 WPC 표준에 따르는 경우, 수신기 디바이스 정보는 식별 및 구성 단계(430)에서 전송되는 제조사 정보 및 기본 디바이스 식별 정보와, 전력 전송 단계(440)에서 전송되는 전력 등급 및 최대 전력을 포함할 수 있다.
무선 전력 송신기는 전력 제어 테이블로부터 수신기 디바이스 정보 및 수신기 위치 정보에 따른 초기 공급 전력을 결정할 수 있다(S1705). 여기서, 현재 연결된 무선 전력 수신기에 대응하여 결정되는 초기 공급 전력은 제1 초기 공급 전력으로 불릴 수 있다. 초기 공급 전력의 결정은 전력 제어 테이블을 이용해 수신기 디바이스 정보 및 수신기 위치 정보에 따라 가장 적절한 초기 공급 전력을 결정하는 동작이며, 도 19와 도 20을 참조하여 후술하기로 한다.
무선 전력 송신기는 수신기 디바이스 정보에 따라 전력 오프셋을 결정할 수 있다(S1707). 상기 전력 오프셋은 현재의 공급 전력과 이전 공급 전력 간의 차이를 의미한다.
전력 오프셋의 부호가 양일 경우 현재의 공급 전력이 이전 공급 전력보다 높게 되며, 전력 오프셋의 부호가 음일 경우 현재의 공급 전력이 이전 공급 전력보다 낮게 된다. 무선 전력 송신기가 WPC 표준에 따를 경우, 전력 오프셋의 부호는 도 16에 도시된 제어 오류 값(1601)의 부호에 의해 결정될 수 있다. 즉, -128부터 +127까지의 범위의 정수 값을 갖는 제어 오류 값(1601)의 부호가 음이면 전력 오프셋의 부호도 음이 되며, 제어 오류 값(1601)의 부호가 양이면 전력 오프셋의 부호도 양이 될 수 있다.
수신기 디바이스 정보에는 전력 등급 및 최대 전력이 포함될 수 있는데, 전력 등급 및 최대 전력이 낮을수록 전력 오프셋이 작게 결정되고 전력 등급 및 최대 전력이 높을수록 전력 오프셋이 크게 결정될 수 있다. 이는 전력 등급이 낮을수록 미세한 전력 변화에 민감해지고, 최대 전력이 낮을수록 큰 전력 오프셋에 의해 허용치 이상의 과전력이 무선 전력 수신기로 전달될 가능성이 높기 때문이다.
또한, 무선 전력 수신기에 대한 최초의 전력 오프셋으로부터 전력 전송이 진행됨에 따라 차후의 전력 오프셋의 크기는 점진적으로 줄어들 수 있다. 이는 공급 전력이 요구 전력에 수렴하도록 하기 위함이며, 상기 요구 전력은 무선 전력 수신기가 원하는 전력을 수신할 수 있도록 무선 전력 송신기가 출력하는 전력을 의미한다.
또한, 전력 오프셋이 줄어드는 정도는 특정 비율(예컨대, 100%->80%->60%…) 또는 특정 수치(예컨대, 5W->4W->3W…)로 제어될 수 있으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다. 그리고, 상기 비율 또는 상기 수치 역시 전력 오프셋의 크기와 마찬가지로, 전력 등급 및 최대 전력이 낮을수록 비율 또는 수치가 작게 결정되고 전력 등급 및 최대 전력이 높을수록 전력 오프셋이 크게 결정될 수 있다.
무선 전력 송신기는 결정된 초기 공급 전력 및 전력 오프셋에 따라 무선 전력 수신기로 전력을 전송할 수 있다(S1709).
즉, 무선 전력 송신기의 전력 전송이 개시되면 초기 공급 전력에 해당하는 전력을 출력하고, 초기 공급 전력과 전력 오프셋을 연산(예컨대, 합산)하여 다음의 공급 전력을 결정하여 이에 해당하는 전력을 출력할 수 있다. 전술한 바와 같이, 전력 오프셋은 점차 줄어들게 됨에 따라 무선 전력 송신기는 요구 전력에 근접한 전력을 출력할 수 있다.
초기 공급 전력이 결정된 이후, 무선 전력 송신기는 전력 제어 테이블을 업데이트할 수 있다(S1711). 즉, 무선 전력 송신기는 S1703 단계에서 수집된 수신기 디바이스 정보 및 수신기 위치 정보와, S1705 단계에서 결정된 초기 공급 전력을 맵핑시켜 전력 제어 테이블에 추가함으로써 전력 제어 테이블을 업데이트할 수 있다.
도 17에 도시된 각 단계들은 무선 전력 송신기의 제어부, 예컨대 도 8의 제어부(840)에 의해 수행될 수 있고, 또는 전력 제어 방법을 수행하기 위한 독립적인 구성이 구비될 수도 있다.
도 18은 도 17에 도시된 전력 제어 테이블이 생성되는 실시예들을 도시한 도면이다.
도 18에 도시된 바와 같이, 전력 제어 테이블은 S1801 내지 S1805 중 적어도 하나의 동작에 의해 생성될 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
전력 제어 테이블은 무선 전력 수신기의 제조 과정 또는 소프트웨어(예컨대, 펌웨어) 업데이트 과정에서 무선 전력 송신기에 저장될 수 있다(S1801).
전력 제어 테이블이 무선 전력 수신기가 연결될 때마다 얻어지는 새로운 실험치(여기서, 실험치는 도 17의 S1711 단계에서 전력 제어 테이블의 업데이트에 이용되는 수신기 디바이스 정보 및 수신기 위치 정보와, 초기 공급 전력이 맵핑되어 있는 데이터를 의미한다)를 수집함으로써 무선 전력 송신기에 저장될 수 있다(S1803).
또한, 무선 전력 송신기에 무선 전력 수신기가 연결될 때 무선 전력 수신기가 자신의 수신기 디바이스 정보와 함께, 수신기 위치 정보 별 적절한 초기 공급 전력이 맵핑되어 있는 전력 제어 테이블을 무선 전력 송신기에 전달할 수 있다(S1805). 상기 전력 제어 테이블은 무선 전력 수신기의 식별 및 구성을 위한 단계, 협상을 위한 단계 또는 전력 전송을 위한 단계 등에서 무선 전력 수신기가 무선 전력 송신기로 전송하는 여분의 패킷으로부터 획득될 수 있다.
무선 전력 송신기가 WPC 표준에 따를 경우, 무선 전력 수신기는 식별 및 구성 단계 또는 전력 전송 단계에서 전송되는 Proprietary Packet에 상기 전력 제어 테이블을 포함시켜 전송할 수 있다.
도 19는 전력 제어 테이블의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 19에 도시된 바와 같이, 전력 제어 테이블에는 수신기 디바이스 정보, 수신기 위치 정보 및 초기 공급 전력이 서로 맵핑되어 저장될 수 있다.
즉, 수신기 디바이스 정보는 제조사 코드(manufacturer code), 디바이스 식별자(device identifier), 전력 등급(power class) 및 최대 전력(maximum power)을 포함할 수 있다.
무선 전력 송신기가 WPC 표준에 따를 경우, 식별 및 구성 단계(430)에서 전송되는 제조사 정보 및 기본 디바이스 식별 정보가 각각 도 19의 제조사 코드 및 디바이스 식별자에 대응되고, 전력 전송 단계(440)에서 전송되는 전력 등급 및 최대 전력이 각각 도 19의 전력 등급 및 최대 전력에 대응될 수 있다.
수신기 위치 정보는 무선 전력 수신기가 무선 전력 송신기의 충전 가능 영역 상에서의 위치에 대한 정보이다. 수신기 위치 정보는 상대적인 거리를 나타내는 스칼라 값으로 표현될 수 있으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않고 예를 들어 2차원 좌표로 표현될 수도 있다.
수신기 위치 정보는 무선 전력 수신기가 생성하는 신호 수신 감도에 의해 결정될 수 있다. 무선 전력 송신기가 WPC 표준에 따를 경우, 무선 전력 송신기는 핑 단계(420)에서 수신되는 신호 세기 값을 이용해 수신기 위치 정보를 산출할 수 있다.
예컨대, 신호 세기 값은 최저 0에서 최고 255의 범위를 가지고, 신호 세기 값이 낮을수록 무선 전력 수신기의 수신 효율이 낮으며, 수신 효율이 낮을수록 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기 간의 상대적인 거리가 길다고 할 수 있다. 따라서, 무선 전력 송신기는 0~255의 신호 세기 값을 각각 255~0의 수신기 위치 정보로 변환하여 산출할 수 있다. 상기 상대적인 거리는 무선 전력 송신기의 충전 가능 영역 상에서 가장 수신 효율이 높은 무선 전력 송신기의 위치를 0이라 가정하고 수신 효율이 낮아질수록 거리가 늘어나는 것으로 표현되는 수치일 수 있다.
수신기 위치 정보는 무선 전력 송신기에 구비된 별도의 센서가 감지한 정보에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기는 무선 전력 송신기에 구비된 압력 센서 또는 거리 센서를 이용해 무선 전력 송신기의 충전 가능 영역 상에서의 무선 전력 수신기의 위치를 감지할 수 있으며, 미리 무선 전력 수신기의 위치와 상대적인 거리가 맵핑된 테이블을 이용해 수신기 위치 정보를 산출할 수 있다.
도 20은 도 17에 도시된 초기 공급 전력을 결정하는 단계를 보다 상세히 나타낸 흐름도이다. 도 20에 도시된 바와 같이, S1705 단계는 도 20의 S2001 내지 S2005 단계를 포함할 수 있다.
무선 전력 송신기는 수집된 제1 수신기 디바이스 정보를 기초로 전력 제어 테이블에서 상기 제1 수신기 디바이스 정보와 가장 근접하는 수신기 디바이스 정보에 해당하는 적어도 하나의 초기 공급 전력을 검색할 수 있다(S2001).
상술한 바와 같이 무선 전력 송신기는 전력 제어 테이블에서 제1 수신기 디바이스 정보와 가장 근접하는 적어도 하나의 초기 공급 전력을 검색할 수 있는데, 여기서 제1 수신기 디바이스 정보와 가장 근접하는 수신기 디바이스 정보에 해당하는 적어도 하나의 초기 공급 전력을 검색하는 방법은 다양한 실시예로 구현될 수 있다.
예를 들어, 먼저 제1 수신기 디바이스 정보와 전력 제어 테이블 상의 제조사 코드, 디바이스 식별자, 전력 등급, 및 최대 전력 모두가 일치하는 전력 제어 테이블의 초기 공급 전력이 존재하면, 무선 전력 송신기는 이를 제1 수신기 디바이스 정보와 가장 근접하는 적어도 하나의 초기 공급 전력으로 결정할 수 있다.
만일 제1 수신기 디바이스 정보와 전력 테이블 상의 제조사 코드, 디바이스 식별자, 전력 등급, 및 최대 전력 모두가 일치하는 전력 제어 테이블의 초기 공급 전력이 존재하지 않으면, 무선 전력 송신기는 제조사 코드, 디바이스 식별자, 전력 등급, 및 최대 전력 중 일치하는 정보의 개수가 가장 많은 초기 공급 전력을 제1 수신기 디바이스 정보와 가장 근접하는 적어도 하나의 초기 공급 전력으로 결정할 수 있다.
다른 실시예에 따라, 무선 전력 송신기는 제조사 코드, 디바이스 식별자, 전력 등급, 및 최대 전력에 우선 순위를 두어, 우선 순위에 따라 순차적으로 일치하는 정보를 검색할 수 있다.
또 다른 실시예에 따라, 제조사 코드, 디바이스 식별자, 전력 등급, 및 최대 전력 각각이 근접하는 정도를 수치화하여 합산한 결과를 비교함으로써, 제1 수신기 디바이스 정보와 가장 근접하는 적어도 하나의 초기 공급 전력이 결정될 수 있다. 예컨대, 제조사 코드 또는 디바이스 식별자가 동일하면 1, 상이하면 0을 부여하고, 전력 등급 또는 최대 전력이 동일하면 1, 상이하면 상이한 정도에 따라 0이상 1미만의 수치를 부여하여 합산하는 방식이 이용될 수 있다. 여기서, 수치화하는 최대값은 각 정보 별로 가중치를 두어 달리 취급할 수도 있다.
무선 전력 송신기는 검색된 적어도 하나의 초기 공급 전력 중 전력 제어 테이블에서 제1 수신기 위치 정보와 가장 근접하는 수신기 위치 정보에 해당하는 초기 공급 전력을 선택할 수 있다(S2003). 즉, 전력 제어 테이블에서 제1 수신기 디바이스 정보와 가장 근접하는 초기 공급 전력이 복수일 경우, 무선 전력 송신기는 수집된 제1 수신기 위치 정보와 가장 근접하는 수신기 위치 정보에 해당하는 초기 공급 전력을 선택할 수 있다. 반대로, 전력 제어 테이블에서 제1 수신기 디바이스 정보와 가장 근접하는 초기 공급 전력이 하나일 경우, S2003 단계는 생략될 수 있다.
수신기 위치 정보가 스칼라로 표현되는 상대적인 거리이면, 수집된 제1 수신기 위치 정보와 가장 근접하는 초기 공급 전력은 수집된 제1 수신기 위치 정보와 초기 공급 전력의 해당 수신기 위치 정보 간의 차이가 가장 작은 초기 공급 전력으로 결정될 수 있다.
무선 전력 송신기는 선택된 초기 공급 전력을 제1 수신기 위치 정보를 이용해 보정하여 제1 초기 공급 전력을 결정할 수 있다(S2005). 즉, 무선 전력 송신기는 선택된 초기 공급 전력에 해당하는 수신기 위치 정보와 수집된 제1 수신기 위치 정보 간의 차이를 이용해 선택된 초기 공급 전력을 보정할 수 있다. 예를 들어, 선택된 초기 공급 전력에 해당하는 수신기 위치 정보가 수집된 제1 수신기 위치 정보보다 작을 경우, 현재 무선 전력 수신기가 상대적으로 수신 효율이 낮다고 볼 수 있으므로 초기 공급 전력을 보다 높게 보정할 필요가 있다. 반대로, 선택된 초기 공급 전력에 해당하는 수신기 위치 정보가 수집된 제1 수신기 위치 정보보다 클 경우, 현재 무선 전력 수신기가 상대적으로 수신 효율이 높다고 볼 수 있으므로 초기 공급 전력을 보다 낮게 보정할 필요가 있다.
이하에서는 무선 전력 송신기가 수집한 제1 수신기 디바이스 정보는 A1의 제조사 코드, B2의 디바이스 식별자, C1의 전력 등급, 및 D3의 최대 전력을 포함하고, 무선 전력 송신기가 수집한 제1 수신기 위치 정보는 X0의 값을 가진다고 가정하고 설명하기로 한다. 또한, 도 19에 도시된 전력 제어 테이블 내에서 초기 공급 전력이 선택된다고 가정하기로 한다.
무선 전력 송신기가 수집된 제1 수신기 디바이스 정보와 가장 근접하는 적어도 하나의 초기 공급 전력을 검색하면, 수신기 디바이스 정보가 모두 일치하는 순번 2와 순번 4의 초기 공급 전력이 검색될 수 있다.
그리고, 검색된 순번 2와 순번 4의 초기 공급 전력 중에서 수집된 제1 수신기 위치 정보인 X0가 100이고, 순번 2의 초기 공급 전력에 해당하는 수신기 위치 정보인 X2가 50이고 순번 4의 초기 공급 전력에 해당하는 수신기 위치 정보인 X4가 200이라면, 수집된 제1 수신기 위치 정보와 가장 근접하는 초기 공급 전력은 순번 2의 초기 공급 전력 P2로 선택될 수 있다.
마지막으로, 무선 전력 송신기는 선택된 초기 공급 전력 P2에 해당하는 수신기 위치 정보 X2와 수집된 제1 수신기 위치 정보 X0 간의 차이인 50을 이용해 P2를 50에 상응하는 수치만큼 증가시키는 보정을 수행할 수 있다. 따라서, 보정된 초기 공급 전력 P2'이 최종적인 제1 초기 공급 전력으로 결정될 수 있다.
이후, 무선 전력 수신기에 해당하는 A1의 제조사 코드, B2의 디바이스 식별자, C1의 전력 등급, D3의 최대 전력, 및 X0의 수신기 위치 정보를 비롯하여, 이에 대응하는 초기 공급 전력 P2'는 서로 맵핑되어 전력 제어 테이블에 새로이 업데이트될 수 있다. 이로 인해, 추후 해당 무선 전력 수신기가 무선 전력 송신기에 연결될 경우, 보다 신속하고 정확하게 적절한 초기 공급 전력이 무선 전력 수신기로 공급되도록 할 수 있다.
도 21은 도 17 내지 도 20에서 설명된 전력 제어 방법을 수행하는 제어부를 나타낸 블록도이다.
도 21에 도시된 제어부(2100)는 도 17에 도시된 각 단계를 수행할 수 있으며, 제어부(2100)는 WPC 표준에 따르는 무선 충전 송신기에서 제어부(840)의 일부로 구현될 수 있으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다. 또한, 제어부(2100)의 각 구성들(2101 내지 2109) 각각은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다.
제어부(2100)는 전력 제어 테이블 저장부(2101), 수신기 정보 수집부(2103), 초기 공급 전력 결정부(2105), 전력 오프셋 결정부(2107), 및 전력 제어부(2109)를 포함할 수 있다.
전력 제어 테이블 저장부(2101)는 앞서 설명된 전력 제어 테이블을 저장할 수 있다. 상기 전력 제어 테이블에 포함되는 정보는 수신기 정보 수집부(2103) 또는 초기 공급 전력 공급부(2105)로부터 수신되어 저장될 수 있다. 전력 제어 테이블 저장부(2101)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체로 구현될 수 있다.
수신기 정보 수집부(2103)는 수신기 디바이스 정보 및 수신기 위치 정보를 수집할 수 있고, 수집된 정보를 전력 제어 테이블 저장부(2101), 초기 공급 전력 결정부(2105), 전력 오프셋 결정부(2107) 중 적어도 하나에 제공할 수 있다. 수신기 정보 수집부(2103)는 통신부(830)로부터 수신기 디바이스 정보 및 무선 전력 수신기에 해당하는 전력 제어 테이블을 수신하고, 센싱부(850)로부터 수신기 위치 정보의 산출에 필요한 정보를 수신할 수 있다.
초기 공급 전력 결정부(2105)는 전력 제어 테이블로부터 수신기 디바이스 정보 및 수신기 위치 정보에 따른 초기 공급 전력을 결정하고, 최종적으로 결정된 초기 공급 전력을 전력 제어부(2109)에 제공할 수 있다.
전력 오프셋 결정부(2107)는 수신기 디바이스 정보에 따라 전력 오프셋을 결정하고, 결정된 전력 오프셋을 전력 제어부(2109)에 제공할 수 있다.
전력 제어부(2109)는 초기 공급 전력 결정부(2105)와 전력 오프셋 결정부(2107)로부터 초기 공급 전력 및 전력 오프셋을 제공받아 전력 변환부(810)를 제어함으로써 무선 전력 수신기로 전력을 전송할 수 있다.
도 22는 기존의 전력 제어 알고리즘과 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 제어 알고리즘을 비교한 그래프이다.
도 22에 도시된 바와 같이, 그래프의 가로축은 시간을 의미하고 그래프의 세로축은 무선 전력 송신기의 공급 전력을 의미한다. 기존의 전력 제어 알고리즘에 의하면, 무선 전력 수신기의 특성과는 무관하게 일정한 초기 공급 전력이 설정되며, 무선 전력 수신기로부터 전송되는 제어 오류 값(1601)(무선 전력 수신기가 WPC 표준에 따를 경우)이 수신됨에 따라 다음의 공급 전력을 결정하기 위한 전력 오프셋 역시 무선 전력 수신기의 특성과는 무관하게 일정한 전력 오프셋이 설정된다.
또한, 초기 공급 전력과 전력 오프셋은 무선 전력 수신기의 과전력 수신을 방지하기 위해 최대한 낮게 설정됨이 일반적이다. 따라서, 도 22에 도시된 바와 같이 초기 공급 전력과 요구 전력 사이의 차이가 크게 되고, 전력 오프셋이 작게 설정됨에 따라 시간당 전력 변화량(ΔP1, ΔP2)이 작아져 무선 전력 송신기의 공급 전력이 요구 전력에 도달하기까지의 시간 t1이 상대적으로 길어지게 된다.
그러나, 도 17에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 제어 방법에 의하면, 무선 전력 수신기의 고유 특성에 대한 수신기 디바이스 정보와 함께, 무선 전력 수신기와 무선 전력 송신기 간의 상대적인 위치에 따른 수신기 위치 정보까지도 고려하여, 요구 전력에 최대한 근접한 초기 공급 전력이 결정될 수 있다.
또한, 수신기 디바이스 정보를 고려하여 전력 오프셋을 결정하고 시간이 흐름에 따라 전력 오프셋의 크기를 줄여감(예컨대, ΔP3->ΔP4)에 따라, 무선 전력 수신기의 과전력 수신을 방지하면서도 기존 전력 제어 알고리즘에 비해 무선 전력 송신기의 공급 전력이 요구 전력에 도달하기까지의 시간 t2이 상대적으로 짧아질 수 있다.
본 명세서에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 제어 방법이 WPC 표준에 따르는 무선 전력 송신기에 적용됨을 중심으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않고 PMA 표준 또는 A4WP 표준 등의 다른 표준을 따르는 무선 전력 송신기에 상기 전력 제어 방법에 이용되는 동일 내지 유사한 정보를 통해 실질적으로 동일한 기술적 사상이 적용될 수 있음은 자명할 것이다.
상술한 실시예에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있으며, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상술한 방법을 구현하기 위한 기능적인(function) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
본 발명은 무선 충전 기술에 관한 것으로서, 무선으로 전력을 전송하는 무선 전력 송신 장치에 적용될 수 있다.

Claims (15)

  1. 무선 전력 수신 장치에 무선으로 전력을 전송하는 무선 전력 송신 장치에 있어서,
    상기 무선 전력 수신 장치의 특성에 대한 수신기 디바이스 정보와 상기 무선 전력 송신 장치의 충전 영역 상에서의 상기 무선 전력 수신 장치의 위치에 대한 수신기 위치 정보를 초기 공급 전력과 맵핑시킨 전력 제어 테이블을 저장하는 전력 제어 테이블 저장부;
    제1 수신기 디바이스 정보 및 제1 수신기 위치 정보를 기초로 상기 전력 제어 테이블을 이용해 제1 초기 공급 전력을 결정하는 초기 공급 전력 결정부;
    상기 제1 수신기 디바이스 정보에 따라 전력 오프셋을 결정하는 전력 오프셋 결정부; 및
    상기 제1 초기 공급 전력과 상기 전력 오프셋에 따라 현재 연결된 무선 전력 수신 장치에 전송될 전력을 제어하는 전력 제어부를 포함하는 무선 전력 송신 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전력 제어 테이블은, 상기 무선 전력 송신 장치의 제조시 또는 소프트웨어 업데이트 시 저장되거나,
    상기 무선 전력 수신 장치가 연결될 때마다 저장되거나,
    상기 무선 전력 수신 장치에 해당하는 테이블을 수신함에 의해 저장되는 무선 전력 송신 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 초기 공급 전력 결정부는,
    상기 제1 수신기 디바이스 정보와 가장 근접하는 수신기 디바이스 정보에 해당하는 적어도 하나의 초기 공급 전력을 검색하고,
    상기 검색된 적어도 하나의 초기 공급 전력 중 상기 제1 수신기 위치 정보와 가장 근접하는 수신기 위치 정보에 해당하는 초기 공급 전력을 선택하고,
    상기 선택된 초기 공급 전력을 상기 제1 수신기 위치 정보를 이용해 보정하여 상기 제1 초기 공급 전력을 결정하는 무선 전력 송신 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 초기 공급 전력 결정부는,
    상기 제1 수신기 디바이스 정보에 포함된 정보와 상기 전력 제어 테이블 상에서 대응되는 정보가 동일한 가장 많은 수신기 디바이스 정보에 해당하는 적어도 하나의 초기 공급 전력을 검색하는 무선 전력 송신 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 수신기 디바이스 정보는, 제조사 코드, 디바이스 식별자, 전력 등급, 및 최대 전력 중 적어도 하나를 포함하는 무선 전력 송신 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 수신기 위치 정보는, 상기 무선 전력 수신 장치의 신호 수신 감도 또는 별도의 센서가 감지한 정보에 기초하여 산출되는 무선 전력 송신 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전력 오프셋의 크기는 시간에 따라 점진적으로 감소하는 무선 전력 송신 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 수신기 디바이스 정보 및 상기 제1 수신기 위치 정보는 상기 제1 초기 공급 전력과 맵핑되어 상기 전력 제어 테이블에 업데이트되는 무선 전력 송신 장치.
  9. 무선 전력 수신 장치에 무선으로 전력을 전송하는 무선 전력 송신 장치의 전력 제어 방법에 있어서,
    상기 무선 전력 수신 장치의 특성에 대한 수신기 디바이스 정보와 상기 무선 전력 송신 장치의 충전 영역 상에서의 상기 무선 전력 수신 장치의 위치에 대한 수신기 위치 정보를 초기 공급 전력과 맵핑시킨 전력 제어 테이블을 저장하는 단계;
    제1 수신기 디바이스 정보 및 제1 수신기 위치 정보를 기초로 상기 전력 제어 테이블을 이용해 제1 초기 공급 전력을 결정하는 단계;
    상기 제1 수신기 디바이스 정보에 따라 전력 오프셋을 결정하는 단계; 및
    상기 제1 초기 공급 전력과 상기 전력 오프셋에 따라 현재 연결된 무선 전력 수신 장치에 전송될 전력을 제어하는 단계를 포함하는 전력 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전력 제어 테이블은, 상기 무선 전력 송신 장치의 제조시 또는 소프트웨어 업데이트 시 저장되거나,
    상기 무선 전력 수신 장치가 연결될 때마다 저장되거나,
    상기 무선 전력 수신 장치에 해당하는 테이블을 수신함에 의해 저장되는 전력 제어 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1 초기 공급 전력을 결정하는 단계는,
    상기 제1 수신기 디바이스 정보와 가장 근접하는 수신기 디바이스 정보에 해당하는 적어도 하나의 초기 공급 전력을 검색하는 단계;
    상기 검색된 적어도 하나의 초기 공급 전력 중 상기 제1 수신기 위치 정보와 가장 근접하는 수신기 위치 정보에 해당하는 초기 공급 전력을 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 초기 공급 전력을 상기 제1 수신기 위치 정보를 이용해 보정하여 상기 제1 초기 공급 전력을 결정하는 단계를 포함하는 전력 제어 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 초기 공급 전력을 검색하는 단계는,
    상기 제1 수신기 디바이스 정보에 포함된 정보와 상기 전력 제어 테이블 상에서 대응되는 정보가 동일한 가장 많은 수신기 디바이스 정보에 해당하는 적어도 하나의 초기 공급 전력을 검색하는 단계를 포함하는 전력 제어 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 제1 수신기 디바이스 정보는, 제조사 코드, 디바이스 식별자, 전력 등급, 및 최대 전력 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 제1 수신기 위치 정보는, 상기 무선 전력 수신 장치의 신호 수신 감도 또는 별도의 센서가 감지한 정보에 기초하여 산출되는 전력 제어 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 전력 오프셋의 크기는 시간에 따라 점진적으로 감소하는 전력 제어 방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 제1 수신기 디바이스 정보 및 상기 제1 수신기 위치 정보는 상기 제1 초기 공급 전력과 맵핑되어 상기 전력 제어 테이블에 업데이트되는 전력 제어 방법.
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