WO2017195977A2 - 무선 충전 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템 - Google Patents

무선 충전 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a wireless power transmission technology, and more particularly, to a wireless charging method capable of adaptively controlling an initialization process when a wireless power receiver is not detected without a normal termination of charging, and an apparatus and system therefor.
  • 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 wireless charging mouse can be charged while moving on a wireless charging mouse pad equipped with a wireless power transmitter.
  • the wireless charging mouse may temporarily leave the chargeable area according to a user's manipulation.
  • the wireless power transmitter stops the power transmission to terminate the charging.
  • the power supply to the main control unit (MCU) of the wireless power receiver is cut off, and thus there is a problem in that the communication connection established with the wireless power transmitter, for example, low power Bluetooth communication, is released.
  • the conventional wireless charging mouse system has a problem in that the charging efficiency is significantly lowered when the charging is terminated differently from the user's intention, since the procedure for receiver sensing and communication connection must be performed again.
  • 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 charging method and apparatus and system therefor.
  • Another object of the present invention is to provide a wireless charging method capable of adaptively controlling an initialization process when a wireless power receiver is not detected without a normal end of charging, and an apparatus and system therefor.
  • Still another object of the present invention is to provide a wireless charging method capable of minimizing unnecessary initialization processes and an apparatus and system using the same.
  • the present invention can provide a wireless charging method and apparatus and system therefor.
  • a wireless charging method includes controlling outgoing power based on a feedback signal periodically received from a wireless power receiver during power transmission and charging by the wireless power receiver during power transmission.
  • the method may include determining whether the wireless power receiver exists in an area, and if the wireless power receiver does not exist in the charging area, maintaining the intensity of the transmission power.
  • the controlling of the outgoing power may be performed based on the feedback signal.
  • the wireless charging method may further include driving an initialization start timer when the wireless power receiver does not exist in the charging region as a result of the determination, and when the initialization start timer expires, the wireless power receiver returns to the wireless power receiver. May stop the power transmission and enter the initial stage.
  • the step of controlling the transmission power based on the feedback signal may be performed again.
  • the initial stage may be any one of an inactive state or a boot state defined in the Alliance For Wireless Power (A4WP) standard, an optional stage defined in the Wireless Power Consortium (WPC) standard, and a standby stage defined in the Power Matters Alliance (PMA) standard. It can be one.
  • A4WP Alliance For Wireless Power
  • WPC Wireless Power Consortium
  • PMA Power Matters Alliance
  • the wireless charging method may further include outputting a predetermined alarm signal indicating that power transmission is stopped before entering the initial stage when the initialization start timer expires.
  • the feedback signal may be a dynamic characteristic parameter packet defined in A4WP (Alliance For Wireless Power) standard.
  • the feedback signal may be a control error packet defined in the Wireless Power Consortium (WPC) standard.
  • WPC Wireless Power Consortium
  • the feedback signal may be an increase signal, a decrease signal, or a no change defined in the Power Matters Alliance (PMA) standard. It may include at least one of the signals.
  • PMA Power Matters Alliance
  • the determining of whether the wireless power receiver exists in the charging region during the power transmission may include checking whether the feedback signal is normally received within a predetermined time and if the reception result is normally received within the predetermined time, The method may include determining that the wireless power receiver exists in the charging area, and determining that the wireless power receiver does not exist in the charging area if the wireless power receiver does not normally receive within the predetermined time.
  • the method may further include determining whether the wireless power receiver exists in a charging area during the power transmission, acquiring sensing information from a sensor included in the wireless power transmitter, and based on the obtained sensing information. May include determining whether is present in the charging region.
  • the senor may include at least one of an illuminance sensor, a pressure sensor, a hall sensor, a current sensor, and a voltage sensor.
  • the determining of whether the wireless power receiver exists in the charging region during the power transmission may include transmitting an electric power to the wireless power receiver in an electromagnetic resonance method, and when the wireless power receiver and the Bluetooth communication are connected, Measuring the received signal strength of the Bluetooth communication, and if the measured received signal strength is less than or equal to a predetermined reference value, determining that the wireless power receiver is not present in the charging region, and the measured received signal strength is greater than a predetermined reference value;
  • the wireless power receiver may include determining that the wireless power receiver is not present in the charging region.
  • the intensity of the outgoing power maintained at a constant may be determined as the intensity of the outgoing power adjusted based on the feedback signal received last.
  • the intensity of the outgoing power maintained at a constant may be determined as the initial transmit power intensity at the time of starting the power transmission.
  • the intensity of the outgoing power that is kept constant may be determined based on the category or class of the wireless power receiver.
  • a wireless charging method of a wireless power transmitter comprising: controlling outgoing power based on a feedback signal periodically received from a wireless power receiver during power transmission; Determining whether the wireless power receiver exists in the charging area, and if the wireless power receiver is not present in the charging area, gradually reducing the power of the power by a predetermined level and the power of the power If it is reduced below a predetermined threshold, the method may include stopping the power transmission and entering an initial stage.
  • a wireless power transmitter for wirelessly transmitting power to a wireless power receiver includes a communication unit for receiving a periodic feedback signal transmitted by the wireless power receiver during power transmission and based on the feedback signal.
  • a wireless power transmitter for wirelessly transmitting power to a wireless power receiver includes a communication unit for receiving a periodic feedback signal transmitted by the wireless power receiver during power transmission and based on the feedback signal.
  • the controller may control the power converter to control the transmission power based on the feedback signal when the wireless power receiver exists in the charging region before the intensity of the transmission power decreases below a predetermined threshold.
  • the controller may stop the power transmission and control the state of the wireless power transmitter to enter an initial state when the intensity of the transmitted power decreases below a predetermined threshold.
  • a computer-readable recording medium having recorded thereon a program for executing any one of the wireless charging methods may be provided.
  • the present invention has the advantage of providing a wireless charging method and apparatus and system therefor to maximize the charging efficiency by blocking unnecessary initialization process in advance.
  • the present invention has the advantage of providing a wireless charging method and apparatus and system therefor optimized for a wireless charging mouse system.
  • the present invention has the advantage of providing a wireless charging method capable of minimizing the charge down time, and apparatus and system therefor.
  • 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 wireless power receiver detection 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 flowchart illustrating a wireless charging method in a wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a wireless charging method in a wireless power transmitter according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a wireless charging method in a wireless power transmitter according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a block diagram of a wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention.
  • a wireless charging method includes controlling outgoing power based on a feedback signal periodically received from a wireless power receiver during power transmission and charging by the wireless power receiver during power transmission.
  • the method may include determining whether the wireless power receiver exists in an area, and if the wireless power receiver does not exist in the charging area, maintaining the intensity of the transmission power.
  • 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.
  • the wireless power receiver may include an electromagnetic resonant wireless charging technology defined by A4WP (Alliance For Wireless Power) which is a wireless charging technology standard apparatus.
  • the wireless power receiving means may be multiplexed by the Airfuel Alliance, which is a standard defined to receive power adaptively simultaneously or in any one of the methods through the electromagnetic induction method and the electromagnetic resonance method. It may also include mode charging technology.
  • 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 reception sensitivity information, 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 present invention is not limited thereto and may be information obtained from the electronic device 30 and available for wireless power control.
  • the wireless power receiver 20 may transmit various state information of the obtained electronic device 30 to the wireless power transmitter 10 through in-band communication or out-of-band communication.
  • 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 distribute and transmit power to a plurality of wireless power receivers by using different frequency bands allocated for each wireless power receiver.
  • 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 include the required power of the wireless power receiver 20, the state of charge of the battery, the power consumption of the electronic device, the available power of the wireless power transmitter, and the wireless power receiver 20. ) May be adaptively determined based on the reception sensitivity of the mobile terminal.
  • 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 (eg, a signal strength packet) for the digital ping from the receiver in the ping 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 eg, a signal strength packet
  • 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 packet 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 state of the wireless power receiver may be determined based on the intensity of the output voltage at the rectifier terminal of the wireless power receiver, hereinafter, referred to as a V RECT business card.
  • the activation state 630 may be divided into an optimal voltage state 631, a low voltage state 632, and a high voltage state 633 according to the value of V RECT .
  • the wireless power receiver in the inactive state 610 may transition to the boot state 620 if the measured V RECT value is greater than or equal to the predefined V RECT_BOOT value.
  • the wireless power receiver may receive a beacon signal, which may be, for example, a Long Beacon defined in A4WP.
  • the wireless power receiver sends an advertisement signal (Advertisement Siganl) to establish an out-of-band communication link with the wireless power transmitter and V RECT It may wait until the value reaches the power required for a given load stage.
  • Advertisement Siganl an advertisement signal
  • Wireless power receiver in boot state 620 is V RECT When it is confirmed that the value has reached the power required for the load, the transition to the active state 630 may begin charging.
  • the wireless power receiver in the activated state 630 may transition to the boot state 620 or the inactive state 610 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 not only over voltage, over current, and over temperature, but also other predefined system error conditions.
  • the wireless power receiver in the activated state 630 is V RECT If the value falls below the V RECT _BOOT value, it may transition to an inactive state 610.
  • the wireless power receiver of the boot state 620 or system failure condition 640 may be shifted by, inactive 610 falls below the value V RECT V RECT _BOOT value.
  • V RECT value is less than the predetermined V RECT _ BOOT , then the wireless power receiver remains in an inactive state 610.
  • the wireless power receiver transitions to the boot state 620 and may broadcast the advertisement signal within a predetermined time. Thereafter, when the advertisement signal is detected by the wireless power transmitter, the wireless power transmitter may transmit a predetermined connection request signal for establishing an out-of-band communication link to the wireless power receiver.
  • the wireless power receiver is normally set to communicate the out-of-band link, if a successful registration, V RECT value of the minimum output voltage of the rectifier for a normal charge-to below, for convenience of explanation V RECT _ MIN as business card is reached I can wait until
  • V RECT _ MIN If the V RECT value exceeds V RECT _ MIN , the state of the wireless power receiver transitions from boot state 620 to activation state 630 and may begin charging the load.
  • V RECT _ MAX which is a predetermined reference value for determining the overvoltage
  • the activation state 630 is divided into a low voltage state 632, an optimum voltage state 631, and a high voltage state 633 according to the value of V RECT . Can be.
  • the wireless power receiver transitioned to the high voltage state 633 may suspend the operation of cutting off the power supplied to the load for a predetermined time, which is referred to as a high voltage state holding time for convenience of description below.
  • the high voltage state holding time may be predetermined to prevent damage to the wireless power receiver and the load in the high voltage state 633.
  • the wireless power receiver may transmit a predetermined message indicating an overvoltage occurrence to the wireless power transmitter through the out-of-band communication link within a predetermined time.
  • the wireless power receiver may control the voltage applied to the load by using an overvoltage blocking means provided to prevent damage of the load due to the overvoltage in the system error state 630.
  • an ON / OFF switch or a zener diode may be used as the overvoltage blocking means.
  • the wireless power receiver may transmit a predetermined message indicating the occurrence of overheating or overtemperature to the wireless power transmitter.
  • the wireless power receiver may reduce the heat generated internally by driving the provided cooling fan.
  • the wireless power receiver may receive wireless power in cooperation with a plurality of wireless power transmitters.
  • the wireless power receiver may transition to the system error state 640 if it is determined that the wireless power transmitter determined to receive the actual wireless power is different from the wireless power transmitter to which the actual out-of-band communication link is established.
  • FIG. 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 may include 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 overheat and / or overtemperature It may include at least one of information for notifying the status, information indicating whether the means for interrupting or reducing the power delivered to the load according to the 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 flowchart illustrating a wireless charging method in a wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention.
  • the wireless power transmitter may perform power control based on a feedback signal periodically received from the wireless power receiver in a power transmission state or an activated state (S810).
  • the feedback signal may be a dynamic characteristic parameter signal defined in the A4WP standard.
  • the dynamic characteristic parameter signal includes not only power reception state information of the wireless power receiver but also information on required power.
  • the power reception state information may include rectifier output voltage and current strength information, battery output voltage and current information, receiver temperature information, and the like.
  • the information on the required power may include information on the minimum (Maximum) / Maximum (Set) voltage required for the rectifier output terminal.
  • the wireless power transmitter may dynamically control the intensity of the transmitted power based on the information about the required power.
  • the wireless power receiver may be required to transmit dynamic characteristic parameters to the connected wireless power transmitter in a power transmission state at least every 250 mm.
  • the feedback signal may be a control error packet defined in the WPC standard transmitted by the wireless power receiver at a predetermined period in the power transmission step. It is not limited to this.
  • the feedback signal is an increase signal or a decrease signal defined in the PMA standard that is transmitted at a predetermined period to change an operating frequency for power control. At least one of a signal and a no change signal may be included, but is not limited thereto.
  • the wireless power transmitter may determine whether a wireless power receiver exists in the charging area (S820).
  • whether the wireless power receiver exists in the charging area may be determined based on whether the feedback signal is normally received during the unit time.
  • the wireless power transmitter may determine whether the wireless power receiver in the power transmission state exists in the charging region based on sensing information of the provided sensor.
  • the sensor for determining the existence of the wireless power receiver may include at least one of an illuminance sensor, a pressure sensor, a hall sensor, a current sensor, and a voltage sensor, but is not limited thereto.
  • the wireless power transmitter is an electromagnetic resonance method of transmitting power to the wireless power receiver, and when the wireless power receiver and the Bluetooth communication are connected, the wireless power receiver in the charging area is based on the received signal strength of the Bluetooth communication. You can also determine whether it exists. For example, if the measured strength of the received signal is less than or equal to a predetermined reference value, the wireless power transmitter may determine that the wireless power receiver has left the charging region. On the other hand, if the measured strength of the received signal exceeds a predetermined reference value, the wireless power transmitter may determine that the wireless power receiver in the power transmission state does not exist in the charging region.
  • the wireless power transmitter may determine whether the wireless power receiver exists in the charging area based on the voltage or (and) current change in the provided transmission coil.
  • the wireless power transmitter may maintain the intensity of the transmission power at a certain level (S830).
  • the power level maintained in step 830 may be a power level determined based on a most recently-that is, last-received feedback signal.
  • the power level maintained in step 830 may be determined as the strength of power transmitted at the time of transition to the power transmission state, that is, the initial transmission power strength.
  • the power level maintained in step 830 may be determined as the strength of the minimum power that can maintain a communication session with the wireless power receiver.
  • the power level maintained in step 830 may be adaptively determined based on the category or class of the corresponding wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter may drive an initialization start timer (S840).
  • the initialization start timer may be a timer for controlling whether the wireless power transmitter stops power transmission and enters an initial stage.
  • the wireless power transmitter may stop power transmission and transition to an initial stage.
  • the initial step may include at least one of the selection step 410 of FIG. 4, the standby step 510 of FIG. 5, and the deactivation state 610 or the boot state 620 of FIG. 6. It may include.
  • the wireless power transmitter may determine whether a wireless power receiver exists in the charging area while driving the initialization start timer (S850).
  • the wireless power transmitter may determine whether the wireless power receiver exists in the charging region until the initialization start timer expires (S860).
  • the wireless power transmitter may enter an initial step after transmitting a predetermined alarm signal indicating that power transmission is stopped (S870 to S880).
  • the alarm signal may be output in the form of an LED lamp signal, a vibration signal, a buzzer signal, a predetermined message displayed on a display screen, but is not limited thereto. The user may recognize that power transmission is stopped. A particular signal is sufficient.
  • step 850 If it is determined in step 850 that there is a wireless power receiver in the charging region while the initialization start timer is driven, the wireless power transmitter may return to step 810.
  • the wireless charging method of FIG. 8 may be applied to a wireless charging mouse system in which the existence of the wireless power receiver may not be confirmed in a state where a normal charging termination procedure is not performed, but is not limited thereto.
  • the wireless charging mouse system to which the wireless charging method according to the present invention is applied is unnecessary even when the wireless charging mouse temporarily leaves the charging area by immediately stopping power transmission or maintaining the power transmission state for a certain time without entering the initial stage. There is an advantage to minimize the interruption of power transmission.
  • the present invention prevents unnecessary power transmission interruption, thereby improving the wireless charging experience satisfaction of the user as well as maximizing the charging efficiency during the unit time.
  • the wireless charging method of FIG. 9 may be applied to a wireless power transmitter linked with a wireless power receiver which is frequently moved by a user during power transmission.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a wireless charging method according to another embodiment of the present invention.
  • the wireless power transmitter may adaptively perform power control based on a feedback signal periodically received from a wireless power receiver in a power transmission state (S910).
  • the reception period of the feedback signal may be different according to the wireless power transmission scheme set between the wireless power transmitter and the wireless power receiver.
  • the reception period of the feedback signal may be dynamically determined through a predetermined negotiation procedure between the wireless power transmitter and the wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter may check whether the feedback signal is normally received at a predetermined period (S920). Here, when the feedback signal is normally received at a predetermined period, the wireless power transmitter may determine that the wireless power receiver in the power transmission state exists in the charging region. On the other hand, when the feedback signal is not normally received at a predetermined period, the wireless power transmitter may determine that the wireless power receiver in the power transmission state has left the charging region.
  • the wireless power transmitter may drive the initialization start timer (S930).
  • the initialization start timer may be a timer for controlling whether the wireless power transmitter stops power transmission and enters an initial stage.
  • the wireless power transmitter may stop power transmission and transition to an initial stage.
  • the initial step may include at least one of the selection step 410 of FIG. 4, the standby step 510 of FIG. 5, and the deactivation state 610 or the boot state 620 of FIG. 6. It may include.
  • the wireless power transmitter may determine whether a wireless power receiver exists in the charging region while driving the initialization start timer (S940). For example, the wireless power transmitter may determine whether the wireless power receiver exists in the charging area by checking whether the feedback signal is normally received at a predetermined period. That is, even if the feedback signal is not received for a while, the wireless power transmitter may continuously monitor whether the feedback signal is received until the initialization start timer expires without stopping power transmission. As a result of the determination in step 940, when there is no wireless power receiver in the charging region, the wireless power transmitter may check whether the driven initialization start timer has expired (S950).
  • the wireless power transmitter may enter an initial step after transmitting a predetermined alarm signal indicating that power transmission is stopped (S980 to S990).
  • the wireless power transmitter may return to step 940 after waiting for a predetermined time after decreasing the intensity of a predetermined level transmission power (S960 to S970).
  • the reduced power level is dynamically determined based on at least one of a category or class of the wireless power receiver, a time driven until the initialization start timer expires, and a minimum power strength to maintain a communication connection with the wireless power receiver. It may be determined but not limited to.
  • step 940 If it is determined in step 940 that there is a wireless power receiver in the charging region, the wireless power transmitter may return to step 910.
  • the wireless charging method of FIG. 9 may be applied to a wireless charging mouse system in which the existence of the wireless power receiver may not be confirmed in a state where a normal charging termination procedure is not performed, but is not limited thereto.
  • the wireless charging mouse system to which the wireless charging method according to the present invention is applied even if the wireless charging mouse temporarily leaves the charging area, the strength of the transmitted power is gradually reduced for a predetermined time without interrupting the power transmission or entering the initial stage. By doing so, there is an advantage of minimizing unnecessary interruption of power transmission.
  • the present invention prevents unnecessary power transmission interruption, thereby improving the wireless charging experience satisfaction of the user as well as maximizing the charging efficiency during the unit time.
  • the wireless charging method of FIG. 9 may be applied to a wireless power transmitter linked with a wireless power receiver which is frequently moved by a user during power transmission.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a wireless charging method according to another embodiment of the present invention.
  • a wireless power transmitter may adaptively perform power control based on a feedback signal periodically received from a wireless power receiver through out-of-band communication or in-band communication in a power transmission state or an active state ( S1010).
  • the reception period of the feedback signal may be different according to the wireless power transmission scheme set between the wireless power transmitter and the wireless power receiver.
  • the reception period of the feedback signal may be dynamically determined through a predetermined negotiation procedure between the wireless power transmitter and the wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter may check whether the feedback signal is normally received at a predetermined period (S1020).
  • the wireless power transmitter may wait for a predetermined time after reducing the intensity of the currently transmitted power by a predetermined level (S1030 to S1040).
  • the reduced power level may be dynamically determined based on the category or class of the wireless power receiver, but is not limited thereto.
  • the wireless power transmitter may determine whether a wireless power receiver exists in the charging area (S1050). For example, the wireless power transmitter may determine whether the wireless power receiver exists in the charging area by checking whether the feedback signal is normally received at a predetermined period. That is, even if the feedback signal is not received for a while, the wireless power transmitter may gradually reduce the power of the power transmitted until the power reaches the predetermined threshold without interrupting the power transmission.
  • step 1050 If it is determined in step 1050 that there is a wireless power receiver in the charging region, the wireless power transmitter may return to step 1010.
  • the wireless power transmitter may check whether the current power of the transmission power is less than a predetermined threshold (S1060).
  • the wireless power transmitter may enter an initial step after transmitting a predetermined alarm signal indicating that power transmission is stopped (S1070 to S1080).
  • the wireless power transmitter may perform step 1030.
  • the wireless charging method of FIG. 10 may be applied to a wireless charging mouse system in which the existence of the wireless power receiver may not be confirmed in a state where a normal charging termination procedure is not performed, but is not limited thereto.
  • the wireless charging mouse system to which the wireless charging method according to the present invention is applied even if the wireless charging mouse temporarily leaves the charging area, the strength of the transmitted power is gradually reduced for a predetermined time without interrupting the power transmission or entering the initial stage. By doing so, there is an advantage of minimizing unnecessary interruption of power transmission.
  • the present invention prevents unnecessary power transmission interruption, thereby improving the wireless charging experience satisfaction of the user as well as maximizing the charging efficiency during the unit time.
  • the wireless charging method of FIG. 10 may be applied to a wireless power transmitter linked with a wireless power receiver which is frequently moved by a user during power transmission.
  • FIG. 11 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention.
  • the wireless power transmitter 1100 may include a communication unit 1110, a receiver presence checking unit 1120, a power converter 1130, an initialization start timer 1140, a power transmitter 1150, and a controller 1160. ) And an alarm unit 1170 may be included. It should be noted that the components of the wireless power transmitter 1100 illustrated in FIG. 11 are not necessarily essential components, and thus some components may be changed / added / deleted.
  • the wireless power transmitter 1100 may charge the wireless power receiver by transmitting power using at least one of an electromagnetic resonance method and an electromagnetic induction method.
  • the communicator 1110 may modulate a packet or a message received from the controller 1160 and transmit the modulated packet or message to a corresponding wireless power receiver, or may transmit a packet or message obtained by demodulating a radio signal to the controller 1160.
  • the modulated signal may be transmitted to the wireless power receiver through in-band communication or out-of-band communication according to an activated wireless power transmission scheme.
  • the receiver presence checking unit 1120 may check whether the wireless power receiver exists in the charging area.
  • the receiver presence checking unit 1120 may check whether the wireless power receiver exists in the charging area based on whether the feedback signal in the power transmission state is normally received in cooperation with the communication unit 1110. When it is confirmed that the feedback signal is normally received at a predetermined cycle, the receiver presence checking unit 1120 may determine that the wireless power receiver in the power transmission state exists in the charging region. On the other hand, when it is determined that the feedback signal is not normally received, the receiver presence checking unit 1120 may determine that the wireless power receiver in the power transmission state has left the charging region.
  • the receiver presence checking unit 1120 may determine whether a wireless power receiver in a power transmission state exists in a charging region based on sensing information of a sensor (not shown).
  • the sensor for determining the existence of the wireless power receiver may include at least one of an illuminance sensor, a pressure sensor, a hall sensor, a current sensor, a voltage sensor, and an electrostatic sensor, but is not limited thereto.
  • the power converter 1130 may adjust the strength of the power transmitted through the power transmitter 1150 according to the control signal of the controller 1160.
  • the power converter 1130 may include an AC-DC converter for converting AC power supplied from an external power source (not shown) into DC power, an amplification circuit for amplifying the converted DC power, and the like, but is not limited thereto. It doesn't work.
  • the power converter 1130 may maintain the intensity of the output power at a specific level according to a predetermined control signal of the controller 1160.
  • the power converter 1130 may decrease the power step by step a predetermined level until the intensity of the transmission power reaches a predetermined threshold in accordance with a predetermined control signal of the controller 1160.
  • the power converter 1130 may block transmission of power to the power transmitter 1150 according to a predetermined control signal of the controller 1160.
  • the initialization start timer 1140 may be driven according to a predetermined control signal of the controller 1160 when the existence of the corresponding wireless power receiver in the charging area is not confirmed during the power transmission to the wireless power receiver.
  • the controller 1160 may stop power transmission to the corresponding wireless power receiver and enter the state of the wireless power transmitter 1100 into an initial stage.
  • the controller 1160 may control the alarm unit 1170 to output a predetermined alarm signal indicating that power transmission is stopped.
  • the controller 1160 stops driving the initialization start timer 1140 and is received from the wireless power transmitter.
  • the transmission power may be controlled based on the feedback signal.
  • the power transmitter 1150 may include a frequency generator for generating an operating frequency corresponding to the currently activated wireless power transmission scheme, a transmission coil for wirelessly transmitting an AC signal modulated at the operating frequency, and the like. It is not limited.
  • 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 can be used in the field of wireless charging, and in particular, can be applied to a wireless power transmitter and a wireless power receiver.

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Abstract

본 발명은 무선 충전 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 전력 전송 중 무선 전력 수신기로부터 주기적으로 수신되는 피드백 신호에 기반하여 송출 전력을 제어하는 단계와 상기 전력 전송 중 상기 무선 전력 수신기가 충전 영역에 존재하는지 여부를 판단하는 단계와 상기 판단 결과, 상기 무선 전력 수신기가 상기 충전 영역에 존재하지 않는 경우, 상기 송출 전력의 세기를 일정하게 유지시키는 단계를 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명은 사용자의 의도에 반하여 불필요하게 전력 전송이 중단되는 현상을 미연에 방지할 수 있는 장점이 있다.

Description

무선 충전 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템
본 발명은 무선 전력 전송 기술에 관한 것으로서, 상세하게, 정상적인 충전 종료 없이 무선 전력 수신기가 감지되지 않는 경우, 적응적으로 초기화 과정을 제어하는 것이 가능한 무선 충전 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템에 관한 것이다.
최근 정보 통신 기술이 급속도로 발전함에 따라, 정보 통신 기술을 기반으로 하는 유비쿼터스 사회가 이루어지고 있다.
언제 어디서나 정보통신 기기들이 접속되기 위해서는 사회 모든 시설에 통신 기능을 가진 컴퓨터 칩을 내장시킨 센서들이 설치되어야 한다. 따라서 이들 기기나 센서의 전원 공급 문제는 새로운 과제가 되고 있다. 또한 휴대폰뿐만 아니라 블루투스 핸드셋과 아이팟 같은 뮤직 플레이어 등의 휴대기기 종류가 급격히 늘어나면서 배터리를 충전하는 작업이 사용자에게 시간과 수고를 요구하고 됐다. 이러한 문제를 해결하는 방법으로 무선 전력 전송 기술이 최근 들어 관심을 받고 있다.
무선 전력 전송 기술(wireless power transmission 또는 wireless energy transfer)은 자기장의 유도 원리를 이용하여 무선으로 송신기에서 수신기로 전기 에너지를 전송하는 기술로서, 이미 1800년대에 전자기유도 원리를 이용한 전기 모터나 변압기가 사용되기 시작했고, 그 후로는 고주파, Microwave, 레이저 등과 같은 전자파를 방사해서 전기에너지를 전송하는 방법도 시도되었다. 우리가 흔히 사용하는 전동칫솔이나 일부 무선면도기도 실상은 전자기유도 원리로 충전된다.
현재까지 무선을 이용한 에너지 전달 방식은 크게 자기 유도 방식, 자기 공진(Electromagnetic Resonance) 방식 및 단파장 무선 주파수를 이용한 RF 전송 방식 등으로 구분될 수 있다.
자기 유도 방식은 두 개의 코일을 서로 인접시킨 후 한 개의 코일에 전류를 흘려보내면 이 때 발생한 자속(MagneticFlux)이 다른 코일에 기전력을 일으키는 현상을 사용한 기술로서, 휴대폰과 같은 소형기기를 중심으로 빠르게 상용화가 진행되고 있다. 자기 유도 방식은 최대 수백 키로와트(kW)의 전력을 전송할 수 있고 효율도 높지만 최대 전송 거리가 1센티미터(cm) 이하이므로 일반적으로 충전기나 바닥에 인접시켜야 하는 단점이 있다.
자기 공진 방식은 전자기파나 전류 등을 활용하는 대신 전기장이나 자기장을 이용하는 특징이 있다. 자기 공진 방식은 전자파 문제의 영향을 거의 받지 않으므로 다른 전자 기기나 인체에 안전하다는 장점이 있다. 반면, 한정된 거리와 공간에서만 활용할 수 있으며 에너지 전달 효율이 다소 낮다는 단점이 있다.
단파장 무선 전력 전송 방식-간단히, RF 전송 방식-은 에너지가 라디오 파(RadioWave)형태로 직접 송수신될 수 있다는 점을 활용한 것이다. 이 기술은 렉테나(rectenna)를 이용하는 RF 방식의 무선 전력 전송 방식으로서, 렉테나는 안테나(antenna)와 정류기(rectifier)의 합성어로서 RF 전력을 직접 직류 전력으로 변환하는 소자를 의미한다. 즉, RF 방식은 AC 라디오파를 DC로 변환하여 사용하는 기술로서, 최근 효율이 향상되면서 상용화에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
무선 전력 전송 기술은 모바일 뿐만 아니라 IT, 철도, 가전 산업 등 산업 전반에 다양하게 활용될 수 있다.
최근에는 무선 충전 마우스에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
무선 충전 마우스는 무선 전력 송신기가 탑재된 무선 충전 마우스 패드상을 움직이면서 충전이 이루어질 수 있다. 하지만, 무선 충전 마우스는 사용자의 조작에 따라 충전 가능 영역을 잠시 벗어날 수 있다. 이때, 종래의 무선 전력 송신기는 충전 종료 의도가 아님에도 불구하고 전력 전송을 중단하여 충전을 종료시켰다. 충전이 종료되면, 무선 전력 수신기의 MCU(Main Control Unit)로의 전원 공급이 차단되며, 그에 따라 무선 전력 송신기와 설정된 통신 연결-예를 들면, 저전력 블루투스 통신일 수 있음-이 해제되는 문제점이 있었다.
따라서, 종래의 무선 충전 마우스 시스템은 사용자의 의도와는 다르게 충전이 종료되는 경우, 수신기 감지 및 통신 연결을 위한 절차가 다시 수행되어야 하므로, 충전 효율이 현저히 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 무선 충전 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 정상적인 충전 종료 없이 무선 전력 수신기가 감지되지 않는 경우, 적응적으로 초기화 과정을 제어하는 것이 가능한 무선 충전 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 불필요한 초기화 과정을 최소화시키는 것이 가능한 무선 충전 방법 및 그를 이용한 장치 및 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 무선 충전 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 전력 전송 중 무선 전력 수신기로부터 주기적으로 수신되는 피드백 신호에 기반하여 송출 전력을 제어하는 단계와 상기 전력 전송 중 상기 무선 전력 수신기가 충전 영역에 존재하는지 여부를 판단하는 단계와 상기 판단 결과, 상기 무선 전력 수신기가 상기 충전 영역에 존재하지 않는 경우, 상기 송출 전력의 세기를 일정하게 유지시키는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 송출 전력의 세기를 일정하게 유지하는 동안, 상기 무선 전력 수신기가 상기 충전 영역에 존재하는 것으로 판단되면, 상기 피드백 신호에 기반하여 송출 전력을 제어하는 단계가 수행될 수 있다.
또한, 상기 무선 충전 방법은 상기 판단 결과, 상기 무선 전력 수신기가 상기 충전 영역에 존재하지 않는 경우, 초기화 개시 타이머를 구동시키는 단계를 더 포함하되, 상기 초기화 개시 타이머가 만료되면, 상기 무선 전력 수신기로의 전력 전송을 중단하고, 초기 단계로 진입할 수 있다.
여기서, 상기 초기화 개시 타이머가 만료되기 이전에 상기 무선 전력 수신기가 상기 충전 영역에 존재하는 것으로 판단되면, 상기 피드백 신호에 기반하여 송출 전력을 제어하는 단계가 다시 수행될 수 있다.
또한, 상기 초기 단계는 A4WP(Alliance For Wireless Power) 표준에 정의된 비활성화 상태 또는 부트 상태, WPC(Wireless Power Consortium) 표준에 정의된 선택 단계, PMA(Power Matters Alliance) 표준에 정의된 대기 단계 중 어느 하나일 수 있다.
또한, 상기 무선 충전 방법은 상기 초기화 개시 타이머가 만료되면, 상기 초기 단계로의 진입 이전에 전력 전송이 중단됨을 지시하는 소정 알람 신호를 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 무선 전력 수신에 전력을 전송하는 방식이 전자기 공진 방식인 경우, 상기 피드백 신호는 A4WP(Alliance For Wireless Power) 표준에 정의된 동적 특성 파라메터(Dynamic characteristic parameter) 패킷일 수 있다.
또한, 상기 무선 전력 수신기에 전력을 전송하는 방식이 전자기 유도 방식인 경우, 상기 피드백 신호는 WPC(Wireless Power Consortium) 표준에 정의된 제어 오류(Control Error) 패킷일 수 있다.
또한, 상기 무선 전력 수신기에 전력을 전송하는 방식이 전자기 유도 방식인 경우, 상기 피드백 신호는 PMA(Power Matters Alliance) 표준에 정의된 증가(Increase) 신호, 감소(Decrease) 신호, 유지(No Change) 신호 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전력 전송 중 상기 무선 전력 수신기가 충전 영역에 존재하는지 여부를 판단하는 단계는 상기 피드백 신호가 일정 시간 내에 정상 수신되는지를 확인하는 단계와 상기 확인 결과, 상기 일정 시간 내에 정상 수신되면, 상기 무선 전력 수신기가 충전 영역에 존재하는 것으로 판단하는 단계와 상기 확인 결과, 상기 일정 시간 내에 정상 수신되지 않으면, 상기 무선 전력 수신기가 충전 영역에 존재하지 않는 것으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전력 전송 중 상기 무선 전력 수신기가 충전 영역에 존재하는지 여부를 판단하는 단계와 상기 무선 전력 송신기에 구비된 센서로부터 센싱 정보를 획득하는 단계와 상기 획득된 센싱 정보에 기반하여 상기 무선 전력 수신기가 충전 영역에 존재하는지를 판단하는 단계를 포함할 수도 있다.
여기서, 상기 센서는 조도 센서, 압력 센서, 홀 센서, 전류 센서, 전압 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전력 전송 중 상기 무선 전력 수신기가 충전 영역에 존재하는지 여부를 판단하는 단계는 상기 무선 전력 수신기에 전력을 전송하는 방식이 전자기 공진 방식이고, 상기 무선 전력 수신기와 블루투스 통신이 연결된 경우, 상기 블루투스 통신의 수신 신호 세기를 측정하는 단계와 상기 측정된 수신 신호 세기가 소정 기준치 이하이면, 상기 무선 전력 수신기가 충전 영역에 존재하지 않는 것으로 판단하는 단계와 상기 측정된 수신 신호 세기가 소정 기준치를 초과하면, 상기 무선 전력 수신기가 충전 영역에 존재하지 것으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 송출 전력의 세기를 일정하게 유지시키는 단계에서, 상기 일정하게 유지되는 상기 송출 전력의 세기는 마지막으로 수신된 상기 피드백 신호에 기반하여 조절된 송출 전력의 세기로 결정될 수 있다.
또한, 상기 송출 전력의 세기를 일정하게 유지시키는 단계에서, 상기 일정하게 유지되는 상기 송출 전력의 세기는 상기 전력 전송을 개시한 시점의 초기 전송 전력 세기로 결정될 수도 있다.
또한, 상기 송출 전력의 세기를 일정하게 유지시키는 단계에서, 상기 일정하게 유지되는 상기 송출 전력의 세기는 상기 무선 전력 수신기의 카테고리 또는 등급에 기반하여 결정될 수도 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 전력 전송 중 무선 전력 수신기로부터 주기적으로 수신되는 피드백 신호에 기반하여 송출 전력을 제어하는 단계와 상기 전력 전송 중 상기 무선 전력 수신기가 충전 영역에 존재하는지 여부를 판단하는 단계와 상기 판단 결과, 상기 무선 전력 수신기가 상기 충전 영역에 존재하지 않는 경우, 상기 송출 전력의 세기를 일정 레벨만큼 단계적으로 감소시키는 단계와 상기 송출 전력의 세기가 소정 임계치 이하로 감소되면, 상기 전력 전송을 중단하고 초기 단계로 진입하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기에 무선으로 전력을 전송하는 무선 전력 송신기는 전력 전송 중 상기 무선 전력 수신기에 의해 전송된 주기적인 피드백 신호를 수신하는 통신부와 상기 피드백 신호에 기반하여 상기 무선 전력 수신기로의 송출 전력을 제어하는 전력 변환부와 상기 전력 전송 중 상기 무선 전력 수신기가 충전 영역에 존재하는지 여부를 판단하는 수신기 존재 확인부와 상기 판단 결과, 상기 무선 전력 수신기가 상기 충전 영역에 존재하지 않는 경우, 상기 송출 전력의 세기가 일정하게 유지되도록 상기 전력 변환부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기에 무선으로 전력을 전송하는 무선 전력 송신기는 전력 전송 중 상기 무선 전력 수신기에 의해 전송된 주기적인 피드백 신호를 수신하는 통신부와 상기 피드백 신호에 기반하여 상기 무선 전력 수신기로의 송출 전력을 제어하는 전력 변환부와 상기 전력 전송 중 상기 무선 전력 수신기가 충전 영역에 존재하는지 여부를 판단하는 수신기 존재 확인부와 상기 판단 결과, 상기 무선 전력 수신기가 상기 충전 영역에 존재하지 않는 경우, 상기 송출 전력의 세기가 일정 레벨만큼 단계적으로 감소되도록 상기 전력 변환부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
또한 상기 제어부는 상기 송출 전력의 세기가 소정 임계치 이하로 감소되기 이전에 상기 무선 전력 수신기가 상기 충전 영역에 존재하는 경우, 상기 피드백 신호에 기반하여 송출 전력이 제어되도록 상기 전력 변환부를 제어할 수도 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 송출 전력의 세기가 소정 임계치 이하로 감소된 경우, 상기 전력 전송을 중단하고, 상기 무선 전력 송신기의 상태가 초기 상태로 진입하도록 제어할 수도 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예는 상기 무선 충전 방법들 중 어느 하나의 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체가 제공될 수 있다.
상기 본 발명의 양태들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.
본 발명에 따른 방법, 장치 및 시스템에 대한 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 불필요한 초기화 과정을 미연에 차단함으로써 충전 효율을 극대화시키는 것이 무선 충전 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공하는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 무선 충전 마우스 시스템에 최적화된 무선 충전 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공하는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 충전 중단 시간을 최소화하는 것이 가능한 무선 충전 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공하는 장점이 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이하에 첨부되는 도면들은 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 본 발명에 대한 실시예들을 제공한다. 다만, 본 발명의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시예로 구성될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템에서의 무선 전력 수신기 감지 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 송신기에서의 무선 충전 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 9는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 전력 전송 중 무선 전력 수신기로부터 주기적으로 수신되는 피드백 신호에 기반하여 송출 전력을 제어하는 단계와 상기 전력 전송 중 상기 무선 전력 수신기가 충전 영역에 존재하는지 여부를 판단하는 단계와 상기 판단 결과, 상기 무선 전력 수신기가 상기 충전 영역에 존재하지 않는 경우, 상기 송출 전력의 세기를 일정하게 유지시키는 단계를 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예들이 적용되는 장치 및 다양한 방법들에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
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. 일 예로, 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. 다른 일 예로, 무선 전력 수신 수단은 무선 충전 기술 표준 기구인 A4WP(Alliance For Wireless Power)에서 정의된 전자기 공진 방식의 무선 충전 기술을 포함할 수도 있다. 또 다른 일 예로, 무선 전력 수신 수단은 상기 전자기 유도 방식 및 전자기 공진 방식을 통해 동시 또는 그중 어느 하나의 방식으로 적응적으로 전력을 수신하도록 정의된 표준인 에어퓨얼얼라이언스(Airfuel Alliance)에 정의된 다중모드 충전 기술을 포함할 수도 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 수신 감도 정보, 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. 무선 전력 수신단(20)은 획득된 전자 기기(30)의 각종 상태 정보를 인밴드 통신 또는 대역외 통신을 통해 무선 전력 송신단(10)에 전송할 수도 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, 무선 전력 수신단(20)이 탑재된 단말의 수신 감도 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.
이하에서는 하기 도 4 내지 도 5를 참조하여, 전자기 유도 방식을 지원하는 WPC 표준과 PMA 표준에 정의된 무선 전력 전송 절차를 상세히 설명하기로 한다.
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 패킷-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 패킷이 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. 비활성화 상태(610)에서 무선 전력 수신기는 비콘 신호-예를 들면, A4WP에 정의된 Long Beacon일 수 있음-를 수신할 수 있다.
부트 상태(620)에서, 무선 전력 수신기는 광고 시그널(Advertisement Siganl)을 송출하여 무선 전력 송신기와의 대역외 통신 링크를 설정하고 VRECT 값이 소정 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) 또는 비활성화 상태(610)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(Over Voltage), 과전류(Over Current) 및 과온도(Over Temperature)뿐만 아니라 미리 정의된 다른 시스템 오류 조건이 포함될 수 있다.
또한, 활성화 상태(630)의 무선 전력 수신기는 VRECT 값이 VRECT _BOOT 값 이하로 떨어지면, 비활성화 상태(610)로 천이될 수도 있다.
또한, 부트 상태(620) 또는 시스템 오류 상태(640)의 무선 전력 수신기는 VRECT 값이 VRECT _BOOT 값 이하로 떨어지면, 비활성화 상태(610)로 천이될 수도 있다.
이하에서는, 활성화 상태(630)내에서의 무선 전력 수신기의 상태 천이를 상세히 설명하기로 한다.
전자기 공진 방식에 있어서의 VRECT에 따른 무선 전력 수신기의 동작 영역을 상세히 설명하기로 한다.
VRECT 값이 소정 VRECT _ BOOT 보다 작으면, 무선 전력 수신기는 비활성화 상태(610)로 유지된다.
이 후, VRECT 값이 VRECT _BOOT 이상으로 증가되면, 무선 전력 수신기는 부트 상태(620)로 천이되며, 미리 지정된 시간 이내에 광고 시그널을 브로드캐스팅할 수 있다. 이 후, 광고 시그널이 무선 전력 송신기에 의해 감지되면, 무선 전력 송신기는 대역외 통신 링크 설정을 위한 소정 연결 요청 시그널을 무선 전력 수신기에 전송할 수 있다.
무선 전력 수신기는 대역외 통신 링크가 정상적으로 설정되고, 등록에 성공한 경우, VRECT 값이 정상적인 충전을 위한 정류기에서의 최소 출력 전압-이하, 설명의 편의를 위해 VRECT _ MIN이라 명함-에 도달할 때까지 대기할 수 있다.
VRECT 값이 VRECT _MIN을 초과하면, 무선 전력 수신기의 상태는 부트 상태(620)에서 활성화 상태(630)로 천이되며 부하에 충전을 시작할 수 있다.
만약, 활성화 상태(630)에서 VRECT 값이 과전압을 판단하기 위한 소정 기준치인 VRECT _MAX을 초과하면, 무선 전력 수신기는 활성화 상태(630)에서 시스템 오류 상태(640)로 천이될 수 있다.
도 6을 참조하면, 활성화 상태(630)는 VRECT의 값에 따라 저전압 상태(Low Voltage State, 632), 최적 전압 상태(Optimum Voltage State, 631) 및 고전압 상태(High Voltage State, 633)로 구분될 수 있다.
저전압 상태(632)는 VRECT _BOOT <= VRECT <= VRECT _ MIN인 상태를 의미하고, 최적 전압 상태(631)은 VRECT _MIN < VRECT <=VRECT _ HIGH인 상태를 의미하고, 고전압 상태(633)는 VRECT_HIGH < VRECT <=VRECT _ MAX인 상태를 의미할 수 있다.
특히, 고전압 상태(633)로 천이된 무선 전력 수신기는 부하에 공급되는 전력을 차단하는 동작을 미리 지정된 시간-이하 설명의 편의를 위해 고전압 상태 유지 시간이라 명함- 동안 유보시킬 수도 있다. 이때, 고전압 상태 유지 시간은 고전압 상태(633)에서 무선 전력 수신기 및 부하에 피해가 발생되지 않도록 미리 결정될 수 있다.
무선 전력 수신기는 시스템 오류 상태(640)로 천이되면, 과전압 발생을 지시하는 소정 메시지를 미리 지정된 시간 이내에 대역외 통신 링크를 통해 무선 전력 송신기에 전송할 수 있다.
또한, 무선 전력 수신기는 시스템 오류 상태(630)에서 과전압에 따른 부하의 피해를 방지하기 위해 구비된 과전압 차단 수단을 이용하여 부하에 인가되는 전압을 제어할 수도 있다. 여기서, 과전압 차단 수단으로 ON/OFF 스위치 또는/및 제너다이오드 등이 사용될 수 있다.
상기 실시예에서는 무선 전력 수신기에 과전압이 발생되어 시스템 오류 상태(640)로 천이된 경우, 무선 전력 수신기에서의 시스템 오류 대응 방법 및 수단을 설명하고 있으나 이는 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 다른 실시예는 무선 전력 수신기에 과열, 과온도, 과전류 등에 의해서도 시스템 오류 상태로 천이될 수도 있다.
일 예로, 과열 또는 과온도(Over Temperature)에 따라 시스템 오류 상태로 천이된 경우, 무선 전력 수신기는 과열 또는 과온도 발생을 알리는 소정 메시지를 무선 전력 송신기에 전송할 수 있다. 이때, 무선 전력 수신기는 구비된 냉각팬 등을 구동하여 내부 발생된 열을 감소시킬 수도 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기는 복수의 무선 전력 송신기와 연동하여 무선 전력을 수신할 수도 있다. 이 경우, 무선 전력 수신기는 실제 무선 전력을 수신하기로 결정된 무선 전력 송신기와 실제 대역외 통신 링크가 설정된 무선 전력 송신기가 서로 상이한 것으로 판단되면, 시스템 오류 상태(640)로 천이할 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 및/또는 과온도 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 송신기에서의 무선 충전 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 8을 참조하면, 무선 전력 송신기는 전력 전송 상태 또는 활성화 상태에서 무선 전력 수신기로부터 주기적으로 수신되는 피드백 신호에 기반하여 전력 제어를 수행할 수 있다(S810).
일 예로, 무선 전력 수신기가 전자기 공진 방식으로 전력을 수신하는 경우, 피드백 신호는 A4WP 표준에 정의된 동적 특성 파라메터(Dynamic Characteristic Parameter) 신호일 수 있다. 여기서, 동적 특성 파라메터(Dynamic Characteristic Parameter) 신호에는 무선 전력 수신기에서의 전력 수신 상태 정보뿐만 아니라 요구 전력에 관한 정보도 포함된다. 전력 수신 상태 정보는 정류기 출력 전압 및 전류 세기 정보, 배터리 출력 전압 및 전류 정보 및 수신기 온도 정보 등을 포함할 수 있다. 또한, 요구 전력에 관한 정보는 정류기 출력단에 요구되는 최소(Minimum)/최대(Maximum)/설정(Set) 전압에 대한 정보가 포함될 수 있다. 이때, 무선 전력 송신기는 요구 전력에 관한 정보에 기반하여 동적으로 송출 전력의 세기를 제어할 수 있다. 일 예로, 무선 전력 수신기는 적어도 매 250mm마다 동적 특성 파라메터를 전력 전송 상태에서 접속된 무선 전력 송신기에 송신하도록 요구될 수 있다.
다른 일 예로, 무선 전력 수신기가 전자기 유도 방식으로 전력을 수신하는 경우, 피드백 신호는 무선 전력 수신기가 전력 전송 단계에서 소정 주기로 전송하는 WPC 표준에 정의된 제어 오류 패킷(Control Error Packet)일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
다른 일 예로, 무선 전력 수신기가 전자기 유도 방식으로 전력을 수신하는 경우, 피드백 신호는 전력 제어를 위한 동작 주파수를 변경하기 위해 소정 주기로 전송하는 PMA 표준에 정의된 증가(Increase) 신호, 감소(Decrease) 신호, 유지(No Change) 신호 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
무선 전력 송신기는 충전 영역 내 무선 전력 수신기가 존재하는지 여부를 판단할 수 있다(S820).
일 예로, 충전 영역 내 무선 전력 수신기가 존재하는지 여부는 단위 시간 동안 피드백 신호의 정상 수신 여부에 기반하여 판단될 수 있다.
다른 일 예로, 무선 전력 송신기는 구비된 센서의 센싱 정보에 기반하여 전력 전송 상태의 무선 전력 수신기가 충전 영역에 존재하는지 여부가 판단할 수도 있다. 여기서, 무선 전력 수신기의 존재 여부를 판단하기 위한 센서는 조도 센서, 압력 센서, 홀 센서, 전류 센서, 전압 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
또 다른 일 예로, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기에 전력을 전송하는 방식이 전자기 공진 방식이고, 무선 전력 수신기와 블루투스 통신이 연결된 경우, 블루투스 통신의 수신 신호 세기에 기반하여 충전 영역 내 무선 전력 수신기가 존재하는지 여부를 판단할 수도 있다. 일 예로, 무선 전력 송신기는 측정된 수신 신호 세기가 소정 기준치 이하이면, 상기 무선 전력 수신기가 충전 영역에서 이탈한 것으로 판단할 수 있다. 반면, 무선 전력 송신기는 측정된 수신 신호 세기가 소정 기준치를 초과하면, 전력 전송 상태의 무선 전력 수신기가 충전 영역에 존재하지 것으로 판단할 수 있다.
또 다른 일 예로, 무선 전력 송신기는 구비된 송신 코일에서의 전압 또는(및) 전류 변화에 기반하여 충전 영역 내에 무선 전력 수신기가 존재하는지 판단할 수도 있다.
충전 영역 내에 무선 전력 수신기가 존재하지 않는 것으로 판단된 경우, 무선 전력 송신기는 송출 전력의 세기를 특정 레벨로 일정하게 유지시킬 수 있다(S830).
일 예로, 상기한 830 단계에서 유지되는 전력 레벨은 가장 최근에-즉, 마지막으로- 수신된 피드백 신호에 기반하여 결정된 전력 레벨일 수 있다.
다른 일 예로, 상기한 830 단계에서 유지되는 전력 레벨은 전력 전송 상태로 천이 시-즉, 전력 전송 개시 시점-에 송출되는 전력의 세기-즉, 초기 전송 전력 세기-로 결정될 수 있다.
또 다른 일 예로, 상기한 830 단계에서 유지되는 전력 레벨은 무선 전력 수신기와의 통신 세션이 유지될 수 있는 최소 전력의 세기로 결정될 수 있다.
또 다른 일 예로, 상기한 830 단계에서 유지되는 전력 레벨은 해당 무선 전력 수신기의 카테고리 또는 등급에 기반하여 적응적으로 결정될 수도 있다.
무선 전력 송신기는 초기화 개시 타이머를 구동시킬 수 있다(S840). 여기서, 초기화 개시 타이머는 무선 전력 송신기가 전력 전송을 중단하고, 초기 단계로의 진입 여부를 제어하기 위한 타이머일 수 있다. 무선 전력 송신기는 구동된 초기화 개시 타이머가 만료되면, 전력 전송을 중단하고 초기 단계로 천이할 수 있다. 예를 들면, 초기 단계는 상기한 도 4의 선택 단계(410), 상기한 도 5의 대기 단계(510) 및 상기한 도 6의 비활성화 상태(610) 또는 부트 상태(620) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
무선 전력 송신기는 초기화 개시 타이머 구동 중 충전 영역 내 무선 전력 수신기가 존재하는지 판단할 수 있다(S850).
이때, 무선 전력 송신기는 초기화 개시 타이머가 만료될 때까지 충전 영역 내 무선 전력 수신기가 존재하는지 판단할 수 있다(S860).
만약, 상기한 860 단계에서 초기화 개시 타이머가 만료된 경우, 무선 전력 송신기는 전력 전송이 중단됨을 지시하는 소정 알람 신호를 송출한 후 초기 단계로 진입할 수 있다(S870 내지 S880). 여기서, 알람 신호는 LED 램프 신호, 진동 신호, 부저(Buzzer) 신호, 디스플레이 화면에 표시되는 소정 메시지 등의 형태로 출력될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 사용자가 전력 전송이 중단됨을 인지할 수 있는 특정 신호이면 충분하다.
만약, 상기 850 단계에서, 초기화 개시 타이머 구동 중 충전 영역 내 무선 전력 수신기가 존재하는 것으로 판단되면, 무선 전력 송신기는 상기한 810 단계로 회귀할 수 있다.
일 예로, 상기 도 8의 무선 충전 방법은 정상적인 충전 종료 절차가 수행되지 않은 상태에서 무선 전력 수신기의 존재가 확인되지 않을 수 있는 무선 충전 마우스 시스템에 적용될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 본 발명에 따른 무선 충전 방법이 적용된 무선 충전 마우스 시스템은 무선 충전 마우스가 충전 영역을 잠시 벗어난 경우에도, 그 즉시 전력 전송을 중단하거나 초기 단계로 진입하지 않고 일정 시간 전력 전송 상태를 유지함으로써, 불필요하게 전력 전송이 중단되는 것을 최소화시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 발명은 불필요한 전력 전송 중단을 미연에 방지함으로써, 사용자의 무선 충전 체험 만족도를 향상시킬 뿐만 아니라 단위 시간 동안의 충전 효율을 극대화시킬 수 있는 장점이 있다.
다른 일 예로, 상기 도 9의 무선 충전 방법은 전력 전송 중 사용자에 의한 이동이 빈번한 무선 전력 수신기와 연동되는 무선 전력 송신기에 적용될 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 충전 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 9를 참조하면, 무선 전력 송신기는 전력 전송 상태에서 무선 전력 수신기로부터 주기적으로 수신되는 피드백 신호에 기반하여 적응적으로 전력 제어를 수행할 수 있다(S910). 여기서, 피드백 신호의 수신 주기는 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기 사이에 설정된 무선 전력 전송 방식에 따라 상이할 수 있다. 다른 일 예로, 피드백 신호의 수신 주기는 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기 사이의 소정 협상 절차를 통해 동적으로 결정될 수도 있다.
무선 전력 송신기는 피드백 신호가 소정 주기로 정상 수신되는지 여부를 확인할 수 있다(S920). 여기서, 무선 전력 송신기는 소정 주기로 피드백 신호가 정상 수신되는 경우, 전력 전송 상태의 무선 전력 수신기가 충전 영역 내에 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 반면, 소정 주기로 피드백 신호가 정상 수신되지 않는 경우, 무선 전력 송신기는 전력 전송 상태의 무선 전력 수신기가 충전 영역을 이탈한 것으로 판단할 수 있다.
판단 결과, 소정 주기로 피드백 신호가 정상 수신되지 않는 경우, 무선 전력 송신기는 초기화 개시 타이머를 구동시킬 수 있다(S930). 여기서, 초기화 개시 타이머는 무선 전력 송신기가 전력 전송을 중단하고, 초기 단계로의 진입 여부를 제어하기 위한 타이머일 수 있다. 무선 전력 송신기는 구동된 초기화 개시 타이머가 만료되면, 전력 전송을 중단하고 초기 단계로 천이할 수 있다. 예를 들면, 초기 단계는 상기한 도 4의 선택 단계(410), 상기한 도 5의 대기 단계(510) 및 상기한 도 6의 비활성화 상태(610) 또는 부트 상태(620) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
무선 전력 송신기는 초기화 개시 타이머 구동 중 충전 영역 내 무선 전력 수신기가 존재하는지 판단할 수 있다(S940). 일 예로, 무선 전력 송신기는 소정 주기로 피드백 신호가 정상 수신되는지를 확인하여 충전 영역 내 무선 전력 수신기가 존재하는지 판단할 수 있다. 즉, 무선 전력 송신기는 잠시 동안 피드백 신호가 수신되지 않더라도 전력 전송을 중단하지 않고 초기화 개시 타이머가 만료되기 이전까지는 지속적으로 피드백 신호의 수신 여부를 모니터링할 수 있다. 상기한 940 단계의 판단 결과, 충전 영역 내 무선 전력 수신기가 존재하지 않는 경우, 무선 전력 송신기는 구동된 초기화 개시 타이머가 만료되었는지 확인할 수 있다(S950).
확인 결과, 초기화 개시 타이머가 만료된 경우, 무선 전력 송신기는 전력 전송이 중단됨을 지시하는 소정 알람 신호를 송출한 후 초기 단계로 진입할 수 있다(S980 내지 S990).
상기한 950 단계의 확인 결과, 초기화 개시 타이머가 만료되지 않은 경우, 무선 전력 송신기는 일정 레벨 송출 전력의 세기를 감소시킨 후 일정 시간 대기 후 상기한 940 단계로 회귀할 수 있다(S960 내지 S970). 여기서, 감소되는 전력 레벨은 무선 전력 수신기의 카테고리 또는 등급, 초기화 개시 타이머가 만료될 때까지 구동되는 시간, 무선 전력 수신기와의 통신 연결을 유지시키기 위한 최소 전력의 세기 중 적어도 하나에 기반하여 동적으로 결정될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
만약, 상기한 940 단계에서, 충전 영역 내 무선 전력 수신기가 존재하는 것으로 판단된 경우, 무선 전력 송신기는 상기한 910 단계로 회귀할 수 있다.
일 예로, 상기 도 9의 무선 충전 방법은 정상적인 충전 종료 절차가 수행되지 않은 상태에서 무선 전력 수신기의 존재가 확인되지 않을 수 있는 무선 충전 마우스 시스템에 적용될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 본 발명에 따른 무선 충전 방법이 적용된 무선 충전 마우스 시스템은 무선 충전 마우스가 충전 영역을 잠시 벗어난 경우에도, 그 즉시 전력 전송을 중단하거나 초기 단계로 진입하지 않고 일정 시간 동안 송출 전력의 세기를 단계적으로 감소시킴으로써, 불필요하게 전력 전송이 중단되는 것을 최소화시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 발명은 불필요한 전력 전송 중단을 미연에 방지함으로써, 사용자의 무선 충전 체험 만족도를 향상시킬 뿐만 아니라 단위 시간 동안의 충전 효율을 극대화시킬 수 있는 장점이 있다.
다른 일 예로, 상기 도 9의 무선 충전 방법은 전력 전송 중 사용자에 의한 이동이 빈번한 무선 전력 수신기와 연동되는 무선 전력 송신기에 적용될 수 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 무선 충전 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 10을 참조하면, 무선 전력 송신기는 전력 전송 상태 또는 활성화 상태에서 대역외 통신 또는 인밴드 통신을 통해 무선 전력 수신기로부터 주기적으로 수신되는 피드백 신호에 기반하여 적응적으로 전력 제어를 수행할 수 있다(S1010). 여기서, 피드백 신호의 수신 주기는 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기 사이에 설정된 무선 전력 전송 방식에 따라 상이할 수 있다. 다른 일 예로, 피드백 신호의 수신 주기는 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기 사이의 소정 협상 절차를 통해 동적으로 결정될 수도 있다.
무선 전력 송신기는 피드백 신호가 소정 주기로 정상 수신되는지 여부를 확인할 수 있다(S1020).
판단 결과, 소정 주기로 피드백 신호가 정상 수신되지 않는 경우, 무선 전력 송신기는 현재 송출되는 전력의 세기를 일정 레벨만큼 감소시킨 후 일정 시간 대기할 수 있다(S1030 내지 S1040). 여기서, 감소되는 전력 레벨은 무선 전력 수신기의 카테고리 또는 등급에 기반하여 동적으로 결정될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
무선 전력 송신기는 충전 영역 내 무선 전력 수신기가 존재하는지 판단할 수 있다(S1050). 일 예로, 무선 전력 송신기는 소정 주기로 피드백 신호가 정상 수신되는지를 확인하여 충전 영역 내 무선 전력 수신기가 존재하는지 판단할 수 있다. 즉, 무선 전력 송신기는 잠시 동안 피드백 신호가 수신되지 않더라도 전력 전송을 중단하지 않고 송출 전력의 세기가 소정 임계치에 도달할 때까지 단계적으로 송출 전력의 세기를 감소시킬 수 있다.
만약, 상기한 1050 단계에서, 충전 영역 내 무선 전력 수신기가 존재하는 것으로 판단된 경우, 무선 전력 송신기는 상기한 1010 단계로 회귀할 수 있다.
반변, 상기한 1050 단계에서, 충전 영역 내 무선 전력 수신기가 존재하지 않는 경우, 무선 전력 송신기는 현재 송출 전력의 세기가 소정 임계치 이하인지 확인할 수 있다(S1060).
확인 결과, 현재 송출 전력의 세기가 소정 임계치 이하이면, 무선 전력 송신기는 전력 전송이 중단됨을 지시하는 소정 알람 신호를 송출한 후 초기 단계로 진입할 수 있다(S1070 내지 S1080).
만약, 상기한 1060 단계의 확인 결과, 현재 송출 전력의 세기가 소정 임계치를 초과하면, 무선 전력 송신기는 상기한 1030 단계를 수행할 수 있다.
일 예로, 상기 도 10의 무선 충전 방법은 정상적인 충전 종료 절차가 이루어지지 않은 상태에서 무선 전력 수신기의 존재가 확인되지 않을 수 있는 무선 충전 마우스 시스템에 적용될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 본 발명에 따른 무선 충전 방법이 적용된 무선 충전 마우스 시스템은 무선 충전 마우스가 충전 영역을 잠시 벗어난 경우에도, 그 즉시 전력 전송을 중단하거나 초기 단계로 진입하지 않고 일정 시간 동안 송출 전력의 세기를 단계적으로 감소시킴으로써, 불필요하게 전력 전송이 중단되는 것을 최소화시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 발명은 불필요한 전력 전송 중단을 미연에 방지함으로써, 사용자의 무선 충전 체험 만족도를 향상시킬 뿐만 아니라 단위 시간 동안의 충전 효율을 극대화시킬 수 있는 장점이 있다.
다른 일 예로, 상기 도 10의 무선 충전 방법은 전력 전송 중 사용자에 의한 이동이 빈번한 무선 전력 수신기와 연동되는 무선 전력 송신기에 적용될 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 11을 참조하면, 무선 전력 송신기(1100)는 통신부(1110), 수신기 존재 확인부(1120), 전력 변환부(1130), 초기화 개시 타이머(1140), 전력 전송부(1150), 제어부(1160) 및 알람부(1170) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 도 11에 도시된 무선 전력 송신기(1100)의 구성 요소들은 반드시 필수적인 구성 요소들은 아니어서, 일부 구성 요소가 변경/추가/삭제될 수도 있음을 주의해야 한다.
본 발명에 따른 무선 전력 송신기(1100)는 전자기 공진 방식, 전자기 유도 방식 중 적어도 어느 하나의 방식을 이용하여 전력을 송출함으로써, 무선 전력 수신기를 충전시킬 수 있다.
통신부(1110)는 제어부(1160)로부터 수신된 패킷 또는 메시지를 변조하여 해당 무선 전력 수신기에 전송하거나, 무선 신호를 복조하여 획득된 패킷 또는 메시지를 제어부(1160)에 전달할 수 있다. 여기서, 변조된 신호는 활성화된 무선 전력 전송 방식에 따라 인밴드 통신 또는 대역외 통신을 통해 무선 전력 수신기에 송신될 수 있다.
수신기 존재 확인부(1120)는 충전 영역에 무선 전력 수신기가 존재하는지 여부를 확인할 수 있다.
일 예로, 수신기 존재 확인부(1120)는 통신부(1110)와 연동하여 전력 전송 상태에서의 피드백 신호의 정상 수신 여부에 기반하여 충전 영역에 무선 전력 수신기가 존재하는지 확인할 수 있다. 수신기 존재 확인부(1120)는 피드백 신호가 미리 정의된 주기로 정상 수신되는 것이 확인되면, 전력 전송 상태의 무선 전력 수신기가 충전 영역에 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 반면, 수신기 존재 확인부(1120)는 피드백 신호가 정상 수신되지 않는 것으로 확인되면, 전력 전송 상태의 무선 전력 수신기가 충전 영역을 이탈한 것으로 판단할 수 있다.
다른 일 예로, 수신기 존재 확인부(1120)는 구비된 센서(미도시)의 센싱 정보에 기반하여 전력 전송 상태의 무선 전력 수신기가 충전 영역에 존재하는지 여부를 판단할 수도 있다. 여기서, 무선 전력 수신기의 존재 여부를 판단하기 위한 센서는 조도 센서, 압력 센서, 홀 센서, 전류 센서, 전압 센서, 정전 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
전력 변환부(1130)는 제어부(1160)의 제어 신호에 따라 전력 송신부(1150)를 통해 송출되는 전력의 세기를 조절할 수 있다. 전력 변환부(1130)는 외부 전원(미도시)으로부터 공급되는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 AC-DC 컨버터, 변환된 DC 전력을 증폭시키기 위한 증폭 회로 등을 포함하여 구성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
전력 변환부(1130)는 제어부(1160)의 소정 제어 신호에 따라 송출 전력의 세기를 특정 레벨로 유지시킬 수 있다.
또한, 전력 변환부(1130)는 제어부(1160)의 소정 제어 신호에 따라 송출 전력의 세기가 소정 임계치에 도달할 때까지 일정 레벨만큼 단계적으로 감소시킬 수도 있다.
또한, 전력 변환부(1130)는 제어부(1160)의 소정 제어 신호에 따라 전력 송신부(1150)에 전력이 전달되는 것을 차단할 수도 있다.
초기화 개시 타이머(1140)는 무선 전력 수신기로의 전력 전송 중 충전 영역 내 해당 무선 전력 수신기의 존재가 확인되지 않는 경우, 제어부(1160)의 소정 제어 신호에 따라 구동될 수 있다.
초기화 개시 타이머(1140)가 만료되면, 제어부(1160)는 해당 무선 전력 수신기로의 전력 전송을 중단하고, 무선 전력 송신기(1100)의 상태를 초기 단계로 진입시킬 수 있다.
또한, 초기화 개시 타이머(1140)가 만료되면, 제어부(1160)는 전력 전송이 중단됨을 지시하는 소정 알람 신호가 출력되도록 알람부(1170)를 제어할 수도 있다.
구동된 초기화 개시 타이머(1140)가 만료되기 전에 무선 전력 수신기가 충전 영역에 존재함이 확인된 경우, 제어부(1160)는 초기화 개시 타이머(1140)의 구동을 중단시키고, 해당 무선 전력 송신기로부터 수신되는 피드백 신호에 기반하여 전송 전력을 제어할 수 있다.
전력 송신부(1150)는 현재 활성화된 무선 전력 전송 방식에 대응되는 동작 주파수를 생성하기 위한 주파수 생성기, 동작 주파수로 변조된 교류 신호를 무선으로 전송하기 위한 송신 코일 등을 포함하여 구성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
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 분야에 이용될 수 있으며, 특히, 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 수신 장치에 적용될 수 있다.

Claims (16)

  1. 무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법에 있어서,
    전력 전송 중 무선 전력 수신기로부터 주기적으로 수신되는 피드백 신호에 기반하여 송출 전력을 제어하는 단계;
    상기 전력 전송 중 상기 무선 전력 수신기가 충전 영역에 존재하는지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 판단 결과, 상기 무선 전력 수신기가 상기 충전 영역에 존재하지 않는 경우, 상기 송출 전력의 세기를 일정하게 유지시키는 단계
    를 포함하는, 무선 충전 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 송출 전력의 세기를 일정하게 유지하는 동안, 상기 무선 전력 수신기가 상기 충전 영역에 존재하는 것으로 판단되면, 상기 피드백 신호에 기반하여 송출 전력을 제어하는 단계를 수행하는, 무선 충전 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 판단 결과, 상기 무선 전력 수신기가 상기 충전 영역에 존재하지 않는 경우, 초기화 개시 타이머를 구동시키는 단계를 더 포함하되, 상기 초기화 개시 타이머가 만료되면, 상기 무선 전력 수신기로의 전력 전송을 중단하고, 초기 단계로 진입하는, 무선 충전 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 초기화 개시 타이머가 만료되기 이전에 상기 무선 전력 수신기가 상기 충전 영역에 존재하는 것으로 판단되면, 상기 피드백 신호에 기반하여 송출 전력을 제어하는 단계를 다시 수행하는, 무선 충전 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 초기 단계는 A4WP(Alliance For Wireless Power) 표준에 정의된 비활성화 상태 또는 부트 상태, WPC(Wireless Power Consortium) 표준에 정의된 선택 단계, PMA(Power Matters Alliance) 표준에 정의된 대기 단계 중 어느 하나인, 무선 충전 방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 초기화 개시 타이머가 만료되면, 상기 초기 단계로의 진입 이전에 전력 전송이 중단됨을 지시하는 소정 알람 신호를 출력하는 단계를 더 포함하는, 무선 충전 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 무선 전력 수신에 전력을 전송하는 방식이 전자기 공진 방식인 경우, 상기 피드백 신호는 A4WP(Alliance For Wireless Power) 표준에 정의된 동적 특성 파라메터(Dynamic characteristic parameter) 패킷인, 무선 충전 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 무선 전력 수신기에 전력을 전송하는 방식이 전자기 유도 방식인 경우, 상기 피드백 신호는 WPC(Wireless Power Consortium) 표준에 정의된 제어 오류(Control Error) 패킷인, 무선 충전 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 무선 전력 수신기에 전력을 전송하는 방식이 전자기 유도 방식인 경우, 상기 피드백 신호는 PMA(Power Matters Alliance) 표준에 정의된 증가(Increase) 신호, 감소(Decrease) 신호, 유지(No Change) 신호 중 적어도 하나를 포함하는, 무선 충전 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 전력 전송 중 상기 무선 전력 수신기가 충전 영역에 존재하는지 여부를 판단하는 단계는
    상기 피드백 신호가 일정 시간 내에 정상 수신되는지를 확인하는 단계;
    상기 확인 결과, 상기 일정 시간 내에 정상 수신되면, 상기 무선 전력 수신기가 충전 영역에 존재하는 것으로 판단하는 단계; 및
    상기 확인 결과, 상기 일정 시간 내에 정상 수신되지 않으면, 상기 무선 전력 수신기가 충전 영역에 존재하지 않는 것으로 판단하는 단계
    를 포함하는, 무선 충전 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 전력 전송 중 상기 무선 전력 수신기가 충전 영역에 존재하는지 여부를 판단하는 단계는
    상기 무선 전력 송신기에 구비된 센서로부터 센싱 정보를 획득하는 단계; 및
    상기 획득된 센싱 정보에 기반하여 상기 무선 전력 수신기가 충전 영역에 존재하는지를 판단하는 단계
    를 포함하는, 무선 충전 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 전력 전송 중 상기 무선 전력 수신기가 충전 영역에 존재하는지 여부를 판단하는 단계는
    상기 무선 전력 수신기에 전력을 전송하는 방식이 전자기 공진 방식이고, 상기 무선 전력 수신기와 블루투스 통신이 연결된 경우, 상기 블루투스 통신의 수신 신호 세기를 측정하는 단계;
    상기 측정된 수신 신호 세기가 소정 기준치 이하이면, 상기 무선 전력 수신기가 충전 영역에 존재하지 않는 것으로 판단하는 단계; 및
    상기 측정된 수신 신호 세기가 소정 기준치를 초과하면, 상기 무선 전력 수신기가 충전 영역에 존재하지 것으로 판단하는 단계
    를 포함하는, 무선 충전 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 송출 전력의 세기를 일정하게 유지시키는 단계에서,
    상기 일정하게 유지되는 상기 송출 전력의 세기는
    마지막으로 수신된 상기 피드백 신호에 기반하여 조절된 송출 전력의 세기 , 상기 전력 전송을 개시한 시점의 초기 전송 전력 세기, 상기 무선 전력 수신기의 카테고리 또는 등급에 상응하는 전력 세기 중 어느 하나로 결정되는, 무선 충전 방법.
  14. 무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법에 있어서,
    전력 전송 중 무선 전력 수신기로부터 주기적으로 수신되는 피드백 신호에 기반하여 송출 전력을 제어하는 단계;
    상기 전력 전송 중 상기 무선 전력 수신기가 충전 영역에 존재하는지 여부를 판단하는 단계;
    상기 판단 결과, 상기 무선 전력 수신기가 상기 충전 영역에 존재하지 않는 경우, 상기 송출 전력의 세기를 일정 레벨만큼 단계적으로 감소시키는 단계; 및
    상기 송출 전력의 세기가 소정 임계치 이하로 감소되면, 상기 전력 전송을 중단하고 초기 단계로 진입하는 단계
    를 포함하는, 무선 충전 방법.
  15. 무선 전력 수신기에 무선으로 전력을 전송하는 무선 전력 송신기에 있어서,
    전력 전송 중 상기 무선 전력 수신기에 의해 전송된 주기적인 피드백 신호를 수신하는 통신부;
    상기 피드백 신호에 기반하여 상기 무선 전력 수신기로의 송출 전력을 제어하는 전력 변환부;
    상기 전력 전송 중 상기 무선 전력 수신기가 충전 영역에 존재하는지 여부를 판단하는 수신기 존재 확인부; 및
    상기 판단 결과, 상기 무선 전력 수신기가 상기 충전 영역에 존재하지 않는 경우, 상기 송출 전력의 세기가 일정하게 유지되도록 상기 전력 변환부를 제어하는 제어부
    를 포함하는, 무선 전력 송신기.
  16. 무선 전력 수신기에 무선으로 전력을 전송하는 무선 전력 송신기에 있어서,
    전력 전송 중 상기 무선 전력 수신기에 의해 전송된 주기적인 피드백 신호를 수신하는 통신부;
    상기 피드백 신호에 기반하여 상기 무선 전력 수신기로의 송출 전력을 제어하는 전력 변환부;
    상기 전력 전송 중 상기 무선 전력 수신기가 충전 영역에 존재하는지 여부를 판단하는 수신기 존재 확인부; 및
    상기 판단 결과, 상기 무선 전력 수신기가 상기 충전 영역에 존재하지 않는 경우, 상기 송출 전력의 세기가 일정 레벨만큼 단계적으로 감소되도록 상기 전력 변환부를 제어하는 제어부
    를 포함하는, 무선 전력 송신기.
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