WO2018021665A1 - 무선 전력 수신기의 위치 확인 방법 및 장치 - Google Patents

무선 전력 수신기의 위치 확인 방법 및 장치 Download PDF

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WO2018021665A1
WO2018021665A1 PCT/KR2017/005366 KR2017005366W WO2018021665A1 WO 2018021665 A1 WO2018021665 A1 WO 2018021665A1 KR 2017005366 W KR2017005366 W KR 2017005366W WO 2018021665 A1 WO2018021665 A1 WO 2018021665A1
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wireless power
power receiver
signal
receiver
power
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PCT/KR2017/005366
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Inventor
정우길
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엘지이노텍(주)
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Definitions

  • the present invention relates to a wireless power transmission technology, and more particularly, to a method for locating a wireless power receiver and a wireless power transmitter for performing the same.
  • Portable terminals such as mobile phones and laptops include a battery that stores power and circuits for charging and discharging the battery. In order for the battery of the terminal to be charged, power must be supplied from an external charger.
  • the terminal is supplied with commercial power and converted into a voltage and a current corresponding to the battery to supply electrical energy to the battery through the terminal of the battery.
  • Supply method This terminal supply method is accompanied by the use of a physical cable (cable) or wire. Therefore, when handling a lot of terminal supply equipment, many cables occupy considerable working space, are difficult to organize, and are not good in appearance.
  • the terminal supply method may cause problems such as instantaneous discharge phenomenon due to different potential difference between the terminals, burnout and fire caused by foreign substances, natural discharge, deterioration of battery life and performance.
  • a charging system (hereinafter referred to as a "wireless charging system") and a control method using a method of transmitting power wirelessly have been proposed.
  • the wireless charging system was not pre-installed in some portable terminals in the past and the consumer had to separately purchase a wireless charging receiver accessory, the demand for the wireless charging system was low, but the number of wireless charging users is expected to increase rapidly. It is expected to be equipped with wireless charging function.
  • the wireless charging system includes a wireless power transmitter for supplying electrical energy through a wireless power transmission method and a wireless power receiver for charging the battery by receiving the electrical energy supplied from the wireless power transmitter.
  • the wireless charging system may transmit power by at least one wireless power transmission method (eg, electromagnetic induction method, electromagnetic resonance method, RF wireless power transmission method, etc.).
  • wireless power transmission method eg, electromagnetic induction method, electromagnetic resonance method, RF wireless power transmission method, etc.
  • the wireless power transmission scheme may use various wireless power transmission standards based on an electromagnetic induction scheme that generates a magnetic field in the power transmitter coil and charges using an electromagnetic induction principle in which electricity is induced in the receiver coil under the influence of the magnetic field.
  • the electromagnetic induction wireless power transmission standard may include an electromagnetic induction wireless charging technology defined by the Wireless Power Consortium (WPC) or / and the Power Matters Alliance (PMA).
  • the wireless power transmission method may use an electromagnetic resonance method of transmitting power to a wireless power receiver located in close proximity by tuning a magnetic field generated by a transmission coil of the wireless power transmitter to a specific resonance frequency.
  • the electromagnetic resonance method may include a wireless charging technology of a resonance method defined in an A4WP (Alliance for Wireless Power) standard device, which is a wireless charging technology standard device.
  • the wireless power transmission method may use an RF wireless power transmission method that transmits power to a wireless power receiver located at a far distance by putting energy of low power in an RF signal.
  • the wireless power transmitter determines whether the wireless power receiver is located in the charging area, and generates a power signal when the wireless power receiver is located in the charging area.
  • the wireless power transmitter determines whether the position of the previously located wireless power receiver changes after a certain time.
  • the present invention has been devised to solve the above problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a method and apparatus for locating a wireless power receiver.
  • Another object of the present invention is to provide a control method of a wireless power transmitter capable of determining a change in position of a wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter control method the step of transmitting power to the wireless power receiver identified by the ping signal transmitted during the first time; Stopping power transmission to the identified wireless power receiver for a period of time if a power transmission stop condition is satisfied; After the predetermined time elapses, transmitting a ping signal to the wireless power receiver for a second time shorter than the first time; Receiving a response signal for the ping signal from the wireless power receiver during the second time; And determining whether the wireless power receiver is located in a charging area by using the response signal. It may include.
  • the determining of whether the wireless power receiver is located in the charging area using the response signal may include determining whether the wireless power receiver is located in the charging area by using some information of the response signal. Doing; It may include.
  • the power transmission stop condition may be satisfied when a status signal is not received from the wireless power receiver within a third time, or when a status error signal is received from the wireless power receiver.
  • determining whether the wireless power receiver is located in a charging area by using some information of the response signal may include using the information received for a fourth time from when the response signal is received. Determining whether the wireless power receiver is located in a charging region; It may include.
  • determining whether the wireless power receiver is located in a charging region using some information of the response signal may include: using the predetermined number of consecutive bit informations from a start bit of the response signal; Determining whether the wireless power receiver is located in a charging region; It may include.
  • determining whether the wireless power receiver is located in a charging area using some information of the response signal, when the partial information is the same as preset information, the wireless power receiver is located in the charging area may include.
  • the status error signal may be received from the wireless power receiver while transmitting a power signal to the wireless power receiver.
  • the status error signal may include a charge complete, an internal fault, an over temperature, an over voltage, an over current, a battery failure, It may include at least one of reconfigure and no response.
  • determining that the wireless power receiver is not located in the charging area and terminating power transmission may further include.
  • terminating power transmission may further include.
  • a computer-readable recording medium having recorded thereon a program for executing any one of the wireless power transmitter control methods may be provided.
  • the wireless power transmitter for transmitting power to the wireless power receiver identified by the ping signal transmitted during the first time; A controller for stopping power transmission to the identified wireless power receiver for a predetermined time when a power transmission stop condition is satisfied; And a transmission coil transmitting a ping signal to the wireless power receiver for a second time shorter than the first time after the predetermined time elapses, and receiving a response signal to the ping signal from the wireless power receiver for the second time. ;
  • the control unit may determine whether the wireless power receiver is located in a charging area by using the response signal.
  • the controller may determine whether the wireless power receiver is located in the charging area by using some information of the response signal.
  • the power transmission stop condition may be satisfied when a status signal is not received from the wireless power receiver within a third time, or when a status error signal is received from the wireless power receiver.
  • the controller may determine whether the wireless power receiver is located in the charging region by using the information received for a fourth time from when the response signal is received.
  • the controller may determine whether the wireless power receiver is located in the charging region by using a predetermined number of consecutive bit information from the start bit of the response signal.
  • the controller may determine that the wireless power receiver is located in the charging region.
  • the status error signal may be received from the wireless power receiver while transmitting a power signal to the wireless power receiver.
  • the status error signal may include a charge complete, an internal fault, an over temperature, an over voltage, an over current, a battery failure, It may include at least one of reconfigure and no response.
  • the controller may determine that the wireless power receiver is not located in the charging region and terminate the power transmission.
  • the controller may terminate power transmission when the wireless power receiver is located in the charging area.
  • the present invention can more quickly determine whether the position of the wireless power receiver changes by using the response signal of the wireless power receiver corresponding to the ping signal transmitted for a shorter time than the ping signal for identifying the wireless power receiver.
  • the present invention can reduce the amount of power required by shortening the ping signal transmission time of the wireless power transmitter.
  • the present invention can reduce the heat generation of the wireless power receiver by reducing the amount of power transmission by the ping signal even when there is no change in the position of the wireless power receiver.
  • the present invention can reduce the amount of heat generated from the wireless power receiver by reducing the amount of power of the ping signal received by the wireless power receiver.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a wireless charging system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a wireless charging system according to another embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a view for explaining a detection signal transmission procedure in a wireless charging system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a state transition diagram for explaining a wireless power transmission procedure defined in the WPC standard.
  • 5 is a state transition diagram for explaining a wireless power transmission procedure defined in the WPC (Qi) standard.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power receiver interworking with the wireless power transmitter according to FIG. 6.
  • FIG. 8 is a diagram for describing a method of modulating and demodulating a wireless power signal according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 9 illustrates a packet format according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a view for explaining the types of packets that can be transmitted in the ping step by the wireless power receiver according to the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a procedure of transmitting an initial packet in a wireless power receiver according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 illustrates a message format of an identification packet according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 illustrates a message format of a configuration packet and a power control suspend packet according to the present invention.
  • FIG. 14 is a diagram for describing the types of packets that can be transmitted in a power transmission step and a message format thereof by a wireless power receiver according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 illustrates a response signal corresponding to ping signal transmission of a wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention.
  • 16 is a flowchart illustrating a method of confirming a change in position of a wireless power receiver according to an embodiment of the present invention.
  • 17 is a diagram illustrating reception timing of a response signal corresponding to a ping signal having a different transmission time according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating reception timing of a response signal corresponding to a ping signal having a different transmission time according to another embodiment of the present invention.
  • a method of controlling a wireless power transmitter includes: transmitting power to a wireless power receiver identified by a ping signal transmitted during a first time; Stopping power transmission to the identified wireless power receiver for a period of time if a power transmission stop condition is satisfied; After the predetermined time elapses, transmitting a ping signal to the wireless power receiver for a second time shorter than the first time; Receiving a response signal for the ping signal from the wireless power receiver during the second time; And determining whether the wireless power receiver is located in a charging area by using the response signal. It may include.
  • the apparatus for transmitting wireless power on the wireless power charging system is a wireless power transmitter, wireless power transmitter, wireless power transmitter, wireless power transmitter, transmitter, transmitter, transmitter, transmitting side for convenience of description.
  • a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, and a wireless charging device will be used in combination.
  • a wireless power receiver, a wireless power receiver, a wireless power receiver, a wireless power receiver, a wireless power receiver, a receiver terminal, a receiver, a receiver, a receiver Terminals and the like may be used interchangeably.
  • Wireless charging apparatus may be configured in the form of a pad, a cradle, an access point (AP), a small base station, a stand, a ceiling buried, a wall, etc., one transmitter receives a plurality of wireless power It may also transmit power to the device.
  • AP access point
  • AP small base station
  • stand a stand
  • ceiling buried
  • wall etc.
  • the wireless power transmitter may not only be used on a desk or a table, but also may be developed and applied to an automobile and used in a vehicle.
  • the wireless power transmitter installed in the vehicle may be provided in the form of a cradle that can be fixed and mounted simply and stably.
  • the terminal 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 small electronic devices such as toothbrushes, electronic tags, lighting devices, remote controls, fishing bobbers, etc., but is not limited thereto, and is a mobile device device equipped with a wireless power receiver according to the present invention capable of charging a battery (hereinafter referred to as "device").
  • the term “terminal” or “device” may be used interchangeably.
  • the wireless power receiver according to another embodiment of the present invention may be mounted in a vehicle, an unmanned aerial vehicle, an air drone, or the like.
  • the wireless power transmitter and the wireless power receiver constituting the wireless power system may exchange control signals or information through in-band communication or Bluetooth low energy (BLE) communication.
  • in-band communication and BLE communication may be performed by a pulse width modulation method, a frequency modulation method, a phase modulation method, an amplitude modulation method, an amplitude and phase modulation method, or the like.
  • the wireless power receiver may transmit various control signals and information to the wireless power transmitter by generating a feedback signal by switching ON / OFF the current induced through the receiving coil in a predetermined pattern.
  • the information transmitted by the wireless power receiver may include various state information including received power strength information.
  • the wireless power transmitter may calculate the charging efficiency or the power transmission efficiency based on the received power strength information.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a wireless charging system according to an embodiment of the present invention.
  • a wireless charging system includes a wireless power transmitter 10 that largely transmits power wirelessly, a wireless power receiver 20 that receives the transmitted power, and an electronic device 20 that receives the received power. Can be configured.
  • the wireless power transmitter 10 and the wireless power receiver 20 may perform in-band communication for exchanging information using the same frequency band as the operating frequency used for wireless power transmission.
  • the wireless power transmitter 10 and the wireless power receiver 20 perform out-of-band communication for exchanging information using a separate frequency band different from an operating frequency used for wireless power transmission. It can also be done.
  • the information exchanged between the wireless power transmitter 10 and the wireless power receiver 20 may include control information as well as status information of each other.
  • the status information and control information exchanged between the transmitting and receiving end will be more clear through the description of the embodiments to be described later.
  • the in-band communication and the out-of-band communication may provide bidirectional communication, but are not limited thereto. In another embodiment, the in-band communication and the out-of-band communication may provide one-way communication or half-duplex communication.
  • the unidirectional communication may be performed by the wireless power receiver 20 only transmitting information to the wireless power transmitter 10, but is not limited thereto.
  • the wireless power transmitter 10 may transmit information to the wireless power receiver 20. It may be to transmit.
  • bidirectional communication between the wireless power receiver 20 and the wireless power transmitter 10 is possible, but at one time, only one device may transmit information.
  • the wireless power receiver 20 may obtain various state information of the electronic device 30.
  • the state information of the electronic device 30 may include current power usage information, information for identifying a running application, CPU usage information, battery charge status information, battery output voltage / current information, and the like.
  • the information may be obtained from the electronic device 30 and may be utilized for wireless power control.
  • the wireless power transmitter 10 may transmit a predetermined packet indicating whether to support fast charging to the wireless power receiver 20.
  • the wireless power receiver 20 may notify the electronic device 30 when it is determined that the connected wireless power transmitter 10 supports the fast charging mode.
  • the electronic device 30 may indicate that fast charging is possible through predetermined display means provided, for example, it may be a liquid crystal display.
  • the user of the electronic device 30 may control the wireless power transmitter 10 to operate in the fast charge mode by selecting a predetermined fast charge request button displayed on the liquid crystal display.
  • the electronic device 30 may transmit a predetermined quick charge request signal to the wireless power receiver 20.
  • the wireless power receiver 20 may convert the normal low power charging mode into the fast charging mode by generating a charging mode packet corresponding to the received fast charging request signal to the wireless power transmitter 10.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a wireless charging system according to another embodiment of the present invention.
  • the wireless power receiver 20 may be configured with a plurality of wireless power receivers, and a plurality of wireless power receivers are connected to one wireless power transmitter 10 so that the wireless Charging may also be performed.
  • the wireless power transmitter 10 may distribute and transmit power to the plurality of wireless power receivers in a time division manner, but is not limited thereto.
  • the wireless power transmitter 10 may be configured for each wireless power receiver. By using different allocated frequency bands, power may be distributed and transmitted to a plurality of wireless power receivers.
  • the number of wireless power receivers that can be connected to one wireless power transmitter 10 may include at least one of a required power amount for each wireless power receiver, a battery charge state, power consumption of an electronic device, and available power amount of the wireless power transmitter. Can be adaptively determined based on the
  • the wireless power transmitter 10 may include a plurality of wireless power transmitters.
  • the wireless power receiver 20 may be connected to a plurality of wireless power transmitters at the same time, and may simultaneously receive power from the connected wireless power transmitters and perform charging.
  • the number of wireless power transmitters connected to the wireless power receiver 20 may be adaptively based on the required power of the wireless power receiver 20, the state of charge of the battery, the power consumption of the electronic device, and the available power of the wireless power transmitter. Can be determined.
  • FIG 3 is a view for explaining a detection signal transmission procedure in a wireless charging system according to an embodiment of the present invention.
  • the wireless power transmitter may be equipped with three transmitting coils 111, 112, and 113. Each transmission coil may overlap some other area with another transmission coil, and the wireless power transmitter may detect a predetermined detection signal 117, 127 for detecting the presence of the wireless power receiver through each transmission coil, for example, Digital ping signals are sent sequentially in a predefined order.
  • the wireless power transmitter sequentially transmits the detection signal 117 through the primary detection signal transmission procedure illustrated in FIG. 110, and receives a signal strength indicator from the wireless power receiver 115.
  • the strength indicator 116 (or signal strength packet) may identify the received transmission coils 111, 112.
  • the wireless power transmitter sequentially transmits the detection signal 127 through the secondary detection signal transmission procedure shown in FIG. 120, and transmits power among the transmission coils 111 and 112 where the signal strength indicator 126 is received.
  • the reason why the wireless power transmitter performs two sensing signal transmission procedures is to more accurately identify which transmitting coil is well aligned with the receiving coil of the wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter Based on the signal strength indicator 126 received at each of the first transmitting coil 111 and the second transmitting coil 112 selects the best-aligned transmitting coil and performs wireless charging using the selected transmitting coil. .
  • FIG. 4 is a state transition diagram for explaining a wireless power transmission procedure defined in the WPC standard.
  • power transmission from a transmitter to a receiver according to the WPC standard is largely selected from a selection phase 410, a ping phase 420, an identification and configuration phase 430, It may be divided into a power transfer phase 440.
  • the selection step 410 may be a step of transitioning when a specific error or a specific event is detected while starting or maintaining the power transmission.
  • specific errors and specific events will be apparent from the following description.
  • the transmitter may monitor whether an object exists on the interface surface. If the transmitter detects that an object is placed on the interface surface, it may transition to the ping step 420 (S401).
  • the transmitter transmits a very short pulse of an analog ping signal, and may detect whether an object exists in an active area of the interface surface based on a change in current of a transmitting coil.
  • ping step 420 when an object is detected, the transmitter activates the receiver and sends a digital ping to identify whether the receiver is a receiver that is compliant with the WPC standard. If the transmitter does not receive a response signal (for example, a signal strength indicator) from the receiver in response to the digital ping in step 420, it may transition back to the selection step 410 (S402). In addition, in the ping step 420, when the transmitter receives a signal indicating that power transmission is completed, that is, a charging completion signal, from the receiver, the transmitter may transition to the selection step 410 (S403).
  • a response signal for example, a signal strength indicator
  • the transmitter may transition to the identification and configuration step 430 for collecting receiver identification and receiver configuration and status information (S404).
  • the transmitter receives an unexpected packet, a desired packet has not been received for a predefined time, a packet transmission error, or a power transmission contract. If this is not set (no power transfer contract) it may transition to the selection step (410) (S405).
  • the transmitter may transition to the power transmission step 240 for transmitting the wireless power (S406).
  • the transmitter receives an unexpected packet, the desired packet has not been received for a predefined time, or a violation of a preset power transfer contract occurs. transfer contract violation), if the filling is completed, the transition to the selection step (410) (S407).
  • the transmitter may transition to the identification and configuration step 430 (S408).
  • the power transmission contract may be set based on state and characteristic information of the transmitter and the receiver.
  • the transmitter state information may include information about the maximum amount of power that can be transmitted, information about the maximum number of receivers that can be accommodated, and the receiver state information may include information about required power.
  • 5 is a state transition diagram for explaining a wireless power transmission procedure defined in the WPC (Qi) standard.
  • power transmission from a transmitter to a receiver according to the WPC (Qi) standard is largely selected as a selection phase 510, a ping phase 520, an identification and configuration phase, and so on. 530, a negotiation phase 540, a calibration phase 550, a power transfer phase 560, and a renegotiation phase 570.
  • the selection step 510 may be a step of transitioning when a specific error or a specific event is detected while starting or maintaining power transmission.
  • the transmitter may monitor whether an object exists on the interface surface. If the transmitter detects that an object is placed on the interface surface, it may transition to ping step 520.
  • the transmitter transmits a very short pulse of an analog ping signal and an object in the active area of the interface surface based on the current change of the transmitting coil or the primary coil. Can detect the presence of
  • 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 in ping step 520 the transmitter does not receive a response signal (eg, a signal strength packet) to the digital ping from the receiver, it may transition back to selection step 510. Further, in ping step 520, the transmitter may transition to selection step 510 when it receives a signal from the receiver indicating that power transmission is complete, i.e., a charge complete packet.
  • a response signal eg, a signal strength packet
  • the transmitter may transition to identification and configuration step 530 to identify the receiver and collect receiver configuration and status information.
  • 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 selection step 510.
  • the transmitter may determine whether entry into the negotiation step 540 is necessary based on a negotiation field value of the configuration packet received in the identification and configuration step 530.
  • the transmitter may enter a negotiation step 540 and perform a predetermined FOD detection procedure.
  • the transmitter may directly enter the power transmission step 560.
  • the transmitter may receive a Foreign Object Detection (FOD) status packet including a reference quality factor value.
  • FOD Foreign Object Detection
  • the transmitter may determine a threshold for FO detection based on the reference quality factor value.
  • the transmitter may detect whether the FO exists in the charging region by using the determined threshold for FO detection and the currently measured quality factor value, and control power transmission according to the FO detection result. For example, when the FO is detected, power transmission may be stopped, but is not limited thereto.
  • the transmitter may return to selection step 510.
  • the transmitter may enter the power transmission step 560 via the correction step 550.
  • the transmitter determines the strength of the power received at the receiving end in the correction step 550, and determines the power loss at the receiving end and the transmitting end to determine the strength of the power transmitted by the transmitting end. It can be measured. That is, the transmitter may predict the power loss based on the difference between the transmit power of the transmitter and the receive power of the receiver in the correction step 550.
  • the transmitter may correct the threshold for FOD detection by reflecting the predicted power loss.
  • the transmitter receives an unexpected packet, an outgoing desired packet for a predefined time, or a violation of a preset power transfer contract. transfer contract violation), if the filling is complete, transition to selection step 510.
  • the transmitter may transition to renegotiation step 570 if it is necessary to reconfigure the power transmission contract in accordance with a change in transmitter status. At this time, if the renegotiation is normally completed, the transmitter may return to the power transmission step (560).
  • 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.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention.
  • the wireless power transmitter 600 may largely include a power converter 610, a power transmitter 620, a communication unit 630, a controller 640, and a sensor 650.
  • the configuration of the wireless power transmitter 600 is not necessarily an essential configuration, and may include more or fewer components.
  • the power converter 610 may perform a function of converting the power into AC power having a predetermined intensity.
  • the power converter 610 may include a DC / DC converter 611, an inverter 612, and a frequency generator 613.
  • the inverter 612 may be a half bridge inverter or a full bridge inverter, but is not limited thereto.
  • the inverter 612 may be a circuit configuration capable of converting DC power into AC power having a specific operating frequency.
  • the DC / DC converter 611 may perform a function of converting DC power supplied from the power supply unit 650 into DC power of a specific intensity according to a control signal of the controller 640.
  • the sensing unit 650 may measure the voltage / current of the DC-converted power and provide the same to the control unit 640. In addition, the sensing unit 650 may measure the internal temperature of the wireless power transmitter 600 to determine whether overheating occurs, and provide the measurement result to the controller 640. For example, the controller 640 may adaptively block power supply from the power supply unit 650 or block power supply to the amplifier 612 based on the voltage / current value measured by the sensing unit 650. Can be. To this end, one side of the power converter 610 may be further provided with a predetermined power cut-off circuit for cutting off the power supplied from the power supply unit 650, or cut off the power supplied to the amplifier 612.
  • the inverter 612 may convert the DC / DC converted DC power into AC power based on the reference AC signal generated by the frequency generator 613.
  • the frequency of the reference AC signal that is, the operating frequency
  • the wireless power transmitter 600 may adjust the intensity of the output power by adjusting the operating frequency.
  • the controller 640 may receive power reception state information or (and) power control signal of the wireless power receiver through the communication unit 630, and may be based on the received power reception state information or (and) power control signal. To determine the operating frequency and dynamically control the frequency generator 613 to generate the determined operating frequency.
  • the power reception state information may include, but is not limited to, strength information of the rectifier output voltage and strength information of a current applied to the receiving coil.
  • the power control signal may include a signal for requesting power increase, a signal for requesting power reduction, and the like.
  • the power transmitter 620 may include a multiplexer 621 (or a multiplexer) and a transmission coil unit 622.
  • the transmitting coil unit 622 may be composed of first to n-th transmission coil.
  • the power transmitter 620 may further include a carrier generator (not shown) for generating a specific carrier frequency for power transmission.
  • the carrier generator may generate a specific carrier frequency for mixing with the output AC power of the inverter 612 received through the multiplexer 621.
  • the resonance frequency of each transmission coil may be set differently by using a predetermined frequency controller having a function of differently adjusting the LC resonance characteristics for each transmission coil.
  • the multiplexer 621 may perform a switch function for transferring AC power to the transmission coil selected by the controller 640.
  • the controller 640 may select a transmission coil to be used for power transmission to the corresponding wireless power receiver based on the signal strength indicator received for each transmission coil.
  • the controller 640 may transmit power through time division multiplexing for each transmission coil.
  • three wireless power receivers i.e., the first to third wireless power receivers, are each identified through three different transmitting coils, i.e., the first to third transmitting coils.
  • the controller 640 may control the multiplexer 621 to control AC power to be transmitted only through a specific transmission coil in a specific time slot.
  • the amount of power transmitted to the corresponding wireless power receiver may be controlled according to the length of the time slot allocated to each transmitting coil, but this is only one embodiment.
  • Transmission power for each wireless power receiver may be controlled by controlling the intensity of the output DC power of the DC / DC converter 611.
  • the controller 640 may control the multiplexer 621 to sequentially transmit the sensing signals through the first to nth transmitting coils 622 during the first sensing signal transmission procedure. At this time, the control unit 640 may identify the time when the detection signal is transmitted using the timer 655. When the transmission signal transmission time arrives, the control unit 640 controls the multiplexer 621 to detect the detection signal through the corresponding transmission coil. Can be controlled to be sent. For example, the timer 650 may transmit a specific event signal to the controller 640 at a predetermined period during the ping transmission step, and the controller 640 controls the multiplexer 621 whenever the corresponding event signal is detected. The digital ping can be controlled through the corresponding transmission coil.
  • control unit 640 stores a predetermined transmission coil identifier and a corresponding transmission coil for identifying which transmission coil has received a signal strength indicator from the demodulator 632 during the first detection signal transmission procedure. Signal strength indicator received through the can be received. Subsequently, in the second detection signal transmission procedure, the control unit 640 controls the multiplexer 621 so that the detection signal may be transmitted only through the transmission coil (s) in which the signal strength indicator was received during the first detection signal transmission procedure. You may. As another example, the controller 640 transmits the second sensed signal to the transmit coil in which the signal strength indicator having the largest value is received when there are a plurality of transmit coils in which the signal intensity indicator is received during the first sensed signal transmit procedure. In the procedure, the sensing signal may be determined as the transmitting coil to be transmitted first, and the multiplexer 621 may be controlled according to the determination result.
  • the communication unit 630 may include at least one of a modulator 631 and a demodulator 632.
  • the modulator 631 may modulate the control signal generated by the controller 640 and transmit the modulated control signal to the multiplexer 621.
  • the modulation scheme for modulating the control signal is a frequency shift keying (FSK) modulation scheme, a Manchester coding modulation scheme, a PSK (Phase Shift Keying) modulation scheme, a pulse width modulation scheme, a differential 2 Differential bi-phase modulation schemes may be included, but is not limited thereto.
  • the demodulator 632 may demodulate the detected signal and transmit the demodulated signal to the controller 640.
  • the demodulated signal may include a signal strength indicator, an error correction (EC) indicator for controlling power during wireless power transmission, an end of charge (EOC) indicator, an overvoltage / overcurrent / overheat indicator, and the like.
  • EC error correction
  • EOC end of charge
  • the present invention is not limited thereto, and may include various state information for identifying a state of the wireless power receiver.
  • the demodulator 632 may identify from which transmission coil the demodulated signal is received, and may provide the control unit 640 with a predetermined transmission coil identifier corresponding to the identified transmission coil.
  • the demodulator 632 may demodulate a signal received through the transmission coil 623 and transmit the demodulated signal to the controller 640.
  • the demodulated signal may include a signal strength indicator, but is not limited thereto.
  • the demodulated signal may include various state information of the wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter 600 may obtain the signal strength indicator through in-band communication that communicates with the wireless power receiver using the same frequency used for wireless power transmission.
  • the wireless power transmitter 600 may not only transmit wireless power using the transmission coil unit 622 but also exchange various control signals and state information with the wireless power receiver through the transmission coil unit 622.
  • a separate coil corresponding to each of the first to nth transmitting coils of the transmitting coil unit 622 may be additionally provided in the wireless power transmitter 600, and wireless power may be provided by using the provided separate coil. Note that in-band communication with the receiver may also be performed.
  • the wireless power transmitter 600 and the wireless power receiver perform in-band communication by way of example.
  • this is only one embodiment, and is a frequency band used for wireless power signal transmission.
  • Short-range bidirectional communication may be performed through a frequency band different from that of FIG.
  • the short-range bidirectional communication may be any one of low power Bluetooth communication, RFID communication, UWB communication, and Zigbee communication.
  • the power transmitter 620 of the wireless power transmitter 600 includes a multiplexer 621 and a plurality of transmission coils 622, but this is only one embodiment. It should be noted that the power transmitter 620 according to the embodiment may be composed of one transmitting coil.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power receiver interworking with the wireless power transmitter according to FIG. 6.
  • the wireless power receiver 700 includes a receiving coil 710, a rectifier 720, a DC / DC converter 730, a load 740, a sensing unit 750, and a communication unit ( 760), and may include a main controller 770.
  • the communication unit 760 may include at least one of a demodulator 761 and a modulator 762.
  • the wireless power receiver 700 illustrated in the example of FIG. 7 is illustrated as being capable of exchanging information with the wireless power transmitter 600 through in-band communication, this is only one embodiment.
  • the communication unit 760 may provide short-range bidirectional communication through a frequency band different from the frequency band used for wireless power signal transmission.
  • AC power received through the receiving coil 710 may be transferred to the rectifier 720.
  • the rectifier 720 may convert AC power into DC power and transmit the DC power to the DC / DC converter 730.
  • the DC / DC converter 730 may convert the strength of the rectifier output DC power into a specific intensity required by the load 740 and then transfer it to the load 740.
  • the sensing unit 750 may measure the intensity of the rectifier 720 output DC power and provide the same to the main controller 770. In addition, the sensing unit 750 may measure the strength of the current applied to the receiving coil 710 according to the wireless power reception, and may transmit the measurement result to the main controller 770. In addition, the sensing unit 750 may measure the internal temperature of the wireless power receiver 700 and provide the measured temperature value to the main controller 770.
  • the main controller 770 may determine whether the overvoltage is generated by comparing the measured intensity of the rectifier output DC power with a predetermined reference value. As a result of the determination, when the overvoltage is generated, a predetermined packet indicating that the overvoltage has occurred may be generated and transmitted to the modulator 762.
  • the signal modulated by the modulator 762 may be transmitted to the wireless power transmitter 600 through the receiving coil 710 or a separate coil (not shown).
  • the main controller 770 may determine that a sensing signal has been received. When the sensing signal is received, a signal strength indicator corresponding to the sensing signal may be modulated.
  • the demodulator 761 demodulates an AC power signal or a rectifier 720 output DC power signal between the receiving coil 710 and the rectifier 720 to identify whether a detection signal is received, and then, the main subject of the identification result. It may be provided to the unit 770. In this case, the main controller 770 may control the signal strength indicator corresponding to the sensing signal to be transmitted through the modulator 762.
  • FIG. 8 is a diagram for describing a method of modulating and demodulating a wireless power signal according to an embodiment of the present invention.
  • the wireless power transmitter 10 and the wireless power receiver 20 may encode or decode a transmission target packet based on an internal clock signal having the same period.
  • the wireless power signal when the wireless power transmitter 10 or the wireless power receiver 20 does not transmit a specific packet, the wireless power signal is modulated with a specific frequency, as shown by reference numeral 41 of FIG. 1. AC signal may not be.
  • the wireless power transmitter 10 or the wireless power receiver 20 transmits a specific packet the wireless power signal may be an AC signal modulated by a specific modulation scheme as shown in FIG.
  • the modulation scheme may include, but is not limited to, an amplitude modulation scheme, a frequency modulation scheme, a frequency and amplitude modulation scheme, a phase modulation scheme, and the like.
  • Differential bi-phase encoding may be applied to binary data of a packet generated by the wireless power transmitter 10 or the wireless power receiver 20 as shown in FIG.
  • differential two-stage encoding allows two state transitions to encode data bit 1 and one state transition to encode data bit zero. That is, data bit 1 is encoded such that a transition between a HI state and a LO state occurs at a rising edge and a falling edge of the clock signal, and data bit 0 is HI at the rising edge of the clock signal.
  • the transition between state and LO state may be encoded to occur.
  • the encoded binary data may be applied with a byte encoding scheme, as shown at 830.
  • the byte encoding scheme includes a start bit and a stop bit for identifying a start and type of a corresponding bit stream for an 8-bit encoded binary bit stream.
  • the method may be a method of inserting a parity bit for detecting whether an error of a corresponding bit stream (byte) occurs.
  • FIG 9 illustrates a packet format according to an embodiment of the present invention.
  • the packet format 900 used for information exchange between the wireless power transmitter 10 and the wireless power receiver 20 may be used to obtain synchronization for demodulation of the packet and to identify the correct start bit of the packet.
  • the packet receiving end may identify the size of the message 930 included in the packet based on the header 920 value.
  • the header 920 may be defined in each step of the wireless power transfer procedure, and in some, the same value may be defined in different steps of the header 920.
  • the header values corresponding to the end power transfer of the ping step and the end of the power transfer of the power transfer step may be equal to 0x02.
  • the message 930 includes data to be transmitted at the transmitting end of the packet.
  • the data included in the message 930 field may be a report, a request, or a response to the counterpart, but is not limited thereto.
  • the packet 900 may further include at least one of a transmitter identification information for identifying a transmitter that transmitted the packet and a receiver identification information for identifying a receiver for receiving the packet.
  • the transmitter identification information and the receiver identification information may include IP address information, MAC address information, product identification information, and the like, but are not limited thereto and may be information capable of distinguishing a receiver and a transmitter from a wireless charging system.
  • the packet 900 may further include predetermined group identification information for identifying the corresponding reception group when the packet is to be received by a plurality of devices.
  • FIG. 10 is a view for explaining the types of packets that can be transmitted in the ping step by the wireless power receiver according to the present invention.
  • the wireless power receiver may transmit a signal strength packet or a power transmission stop packet.
  • a message format of a signal strength packet may be configured as a signal strength value having a size of 1 byte.
  • the signal strength value may indicate a degree of coupling between the transmitting coil and the receiving coil, and is calculated based on the rectifier output voltage in the digital ping period, the open circuit voltage measured by the output disconnect switch, the intensity of the received power, and the like. It may be a value.
  • the signal strength value may range from a minimum of 0 to a maximum of 255, and may have a value of 255 when the actual measured value U for a particular variable is the same as the maximum value Umax of the corresponding variable.
  • the signal strength value may be calculated as U / Umax * 256.
  • a message format of a power transmission stop packet may be configured as an end power transfer code having a size of 1 byte.
  • the reason why the wireless power receiver requests the wireless power transmitter to stop power transmission is because of charge complete, internal fault, over temperature, over voltage, over current, and battery. It may include, but is not limited to, Battery Failure, Reconfigure, and No Response. It should be noted that the power transfer abort code may be further defined in response to each new power transfer abort reason.
  • the charging completion may be used that the charging of the receiver battery is completed.
  • Internal errors can be used when a software or logical error in receiver internal operation is detected.
  • the overheat / overvoltage / overcurrent can be used when the temperature / voltage / current values measured at the receiver exceed the thresholds defined for each.
  • Battery damage can be used if it is determined that a problem has occurred with the receiver battery.
  • Reconfiguration can be used when renegotiation for power transfer conditions is required. No response may be used if it is determined that the transmitter's response to the control error packet, i.e., to increase or decrease the power strength, is not normal.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a procedure of transmitting an initial packet in a wireless power receiver according to an embodiment of the present invention.
  • the wireless power receiver may immediately transition to a ping step. If the current level of the receiving coil in the ping phase exceeds a predetermined threshold, it is necessary to transmit the first packet within the business card, which is the maximum delay time for the transmission of the first predefined packet, ie simply the initial packet transmission delay time. do.
  • the reference value for the transition from the selection step to the ping step may be defined as 50% of a predefined Stable Current Level value at the receiving end.
  • the initial packet transmission delay time may have a range of 19 to 64 ms, but is not limited thereto.
  • the wireless power receiver may determine the initial packet transmission delay time, and transmit the initial packet transmission delay time determined through the configuration packet to the wireless power transmitter.
  • the wireless power transmitter transmits a power signal within a predetermined end time T_terminate when the first packet is not received within a predetermined ping time window T_ping_time_window after the current value of the transmitter exceeds 50% of the stable current level. Can be stopped.
  • the interruption of the power signal transmission may mean the interruption of the transmission of the digital ping signal, but is not limited thereto, and the wireless power transmission device may stop the digital ping transmission and return to the selection step to transmit the analog ping. It may be.
  • the wireless power transmitter determines that the first packet does not enter the identification and configuration step after receiving the signal strength packet, the power packet within a predetermined expiration time T_expire after the reception start time of the signal strength packet. You can also interrupt the transfer.
  • not entering the identification and configuration step after the initial packet reception may mean entering the selection step.
  • the wireless power transmitter may stop the power signal transmission within the expiration time (T_expire) after it is confirmed that the first packet is not normally received.
  • the wireless power transmission apparatus when the wireless power transmission apparatus receives the first packet other than the signal strength packet (for example, may be an End Power Transfer Packet), the expiration time after reception of the packet may be T_expire) may stop power signal transmission.
  • the signal strength packet for example, may be an End Power Transfer Packet
  • the expiration time after reception of the packet may be T_expire
  • the apparatus for transmitting power wirelessly may determine an offset value applied to a control error value, which will be described later, based on at least one of a power class and a maximum power of the apparatus for receiving power wirelessly included in the configuration packet.
  • the offset value of the wireless power receiver having a high power rating may be determined relatively higher than that of the wireless power receiver having a low power rating.
  • the offset value may be determined so that the strength of the power controlled according to the sum of the control error value and the offset value does not exceed the maximum power of the corresponding receiver.
  • FIG. 12 illustrates a message format of an identification packet according to an embodiment of the present invention.
  • a message format of an identification packet includes a version information field, a manufacturer information field, an extension indicator field, and a basic device identification information field. Can be configured.
  • revision version information of a standard applied to a corresponding wireless power receiver may be recorded.
  • a predetermined identification code for identifying the manufacturer who manufactured the corresponding wireless power receiver may be recorded.
  • the extension indicator field may be an indicator for identifying whether an extension identification packet including extension device identification information exists. For example, if the extension indicator value is 0, it may mean that there is no extension identification packet. If the extension indicator value is 1, it may mean that the extension identification packet is present after the identification packet.
  • the device identifier for the corresponding wireless power receiver may be a combination of manufacturer information and basic device identification information.
  • the extended indicator value is 1
  • the device identifier for the corresponding wireless power receiver may be a combination of manufacturer information, basic device identification information and extended device identification information.
  • FIG. 13 illustrates a message format of a configuration packet and a power control suspend packet according to the present invention.
  • a message format of a configuration packet may have a length of 5 bytes, and includes a power class field, a maximum power field, and a power control field. , A count field, a window size field, a window offset field, and the like.
  • the power class assigned to the wireless power receiver may be recorded in the power class field.
  • the strength value of the maximum power that can be provided by the rectifier output of the wireless power receiver may be recorded.
  • the maximum power amount Pmax desired to be provided at the rectifier output terminal of the wireless power receiver may be calculated as (b / 2) * 10 a .
  • the power control field may be used to indicate according to which algorithm the power control in the wireless power transmitter should be made. For example, if the power control field value is 0, this means that the power control algorithm is defined in the standard, and if the power control field value is 1, it may mean that power control is performed according to an algorithm defined by the manufacturer.
  • the count field may be used to record the number of option configuration packets to be transmitted by the wireless power receiver in the identification and configuration steps.
  • the window size field may be used to record the window size for calculating the average received power.
  • the window size may be a positive integer value greater than 0 and having a unit of 4 ms.
  • the window offset field may record information for identifying the time from the end of the average received power calculation window to the start of the transmission of the next received power packet.
  • the window offset may be a positive integer value greater than 0 and having a unit of 4 ms.
  • a message format of a power control hold packet may be configured to include a power control hold time T_delay.
  • a plurality of power control pending packets may be sent during the identification and configuration phase. For example, up to seven power control pending packets may be transmitted.
  • the power control hold time T_delay may have a value between a predefined power control hold minimum time T_min: 5 ms and a power control hold maximum time T_max: 205 ms.
  • the apparatus for transmitting power wirelessly may perform power control by using the power control holding time of the last power control holding packet received in the identification and configuration step.
  • the wireless power transmitter may use the T_min value as the T_delay value when the power control pending packet is not received in the identification and configuration steps.
  • the power control holding time may refer to a time during which the wireless power transmitter waits without performing power control after receiving the most recent control error packet and before performing the actual power control.
  • a packet that can be transmitted by a wireless power receiver in a power transmission step includes a control error packet, an end power transfer packet, a received power packet, and a charging state. It may include a packet (Charge Status Packet), a packet defined by the manufacturer.
  • Reference numeral 1401 shows a message format of a control error packet composed of a control error value of 1 byte.
  • the control error value may be an integer value in the range of -128 to +127. If the control error value is negative, the power output of the wireless power transmitter may be lowered. If the control error value is negative, the power output of the wireless power transmitter may increase.
  • Reference numeral 1402 shows a message format of a control error packet composed of an end power transfer code of 1 byte.
  • the power transmission stop code will be replaced with the description of FIG. 10 described above.
  • Reference numeral 1403 shows a message format of a received power packet composed of a received power value of 1 byte.
  • the received power value may correspond to the average rectifier received power value calculated during the predetermined period.
  • the actual received power amount P received may be calculated based on the maximum power and power class included in the configuration packet 1501. For example, the actual received power amount may be calculated by (received power value / 128) * (maximum power / 2) * (10 power rating ).
  • Reference numeral 1404 shows a message format of a charge status packet composed of a charge status value of 1 byte.
  • the charge state value may indicate a battery charge of the wireless power receiver.
  • the charge state value 0 may mean a fully discharged state
  • the charge state value 50 may indicate a 50% charge state
  • the charge state value 100 may mean a full state. If the wireless power receiver does not include the rechargeable battery or cannot provide the charging status information, the charging status value may be set to OxFF.
  • FIG. 15 illustrates a response signal corresponding to ping signal transmission of a wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention.
  • timing diagram 15 is a timing diagram 1510 in which the wireless power transmitter transmits a power signal and a ping signal to the wireless power receiver, and a timing diagram 1520 in which the wireless power transmitter receives a response signal to the ping signal from the wireless power receiver. have.
  • the wireless power transmitter and the wireless power receiver may transmit and receive control signals by in-band communication, and the wireless power transmitter performing in-band communication may monitor the response signal while transmitting the ping signal.
  • the wireless power receiver may encode the received ping signal to have a HI state or LO state to transmit a response signal including a signal strength indicator to the wireless power transmitter.
  • the wireless power transmitter may receive a response signal 1520 from the wireless power receiver during the transmission time of the ping signal due to the characteristics of in-band communication. For example, when the wireless power transmitter transmits a ping signal for 7.5 msec, the wireless power transmitter may receive a response signal to the ping signal for 7.5 msec.
  • the wireless power transmitter may receive a response signal for the ping signal, and may identify whether the wireless power transmitter is an existing wireless power receiver located in the charging area by using information included in the response signal.
  • the wireless power transmitter may check the position change of the wireless power receiver even in a situation where the wireless power transmitter stops charging.
  • the wireless power transmitter may use the preamble 1530 included in the packet format 900 of FIG. 9 to identify whether the wireless power receiver is a wireless power receiver located in the charging region before the power transmission stop. .
  • the preamble 1530 is 11 to 25 bits of data, which allows the wireless power transmitter to detect the start of the header, and enable the wireless power transmitter to synchronize with the response signal.
  • the preamble 1530 may be configured of 11 bits of a continuous HI state.
  • the wireless power transmitter may stop power transmission by determining a power transmission stop condition and stopping transmission of a power signal to the wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter may transition to the selection step, and the wireless power transmitter may stop power transmission to the wireless power receiver.
  • a wireless power transmitter may receive an unexpected packet, an outgoing desired packet for a predefined time, a violation of a preset power transfer contract, or a power transfer. contract violation), when charging is complete, the power transfer can be interrupted and transferred to the optional phase.
  • the power transmission interruption condition may be satisfied when the wireless power transmitter does not receive the state information of the wireless power receiver having a certain period which must be received within a certain time.
  • the state information received from the wireless power receiver at regular intervals may be at least one of a control error packet, a received power signal, and a charge status packet.
  • the power transmission stop condition may be satisfied when receiving an end power transfer packet from the wireless power receiver.
  • Power transmission peer signals include Charge Complete, Internal Fault, Over Temperature, Over Voltage, Over Current, Battery Failure, Reconfigure, and Response No response may be included, but is not limited thereto.
  • the wireless power transmitter may stop power transmission for a predetermined time 1511. Thereafter, the wireless power transmitter may transmit a ping signal every predetermined period 1512 to determine whether the position of the wireless power receiver previously located in the charging region changes.
  • the wireless power transmitter may transmit a ping signal to determine whether the wireless power receiver is located in the charging region, and the wireless power transmitter may transmit a different transmission time 1513 for the ping signal.
  • the wireless power transmitter may transmit a ping signal for 7.5 msec and receive a response signal for the ping signal transmission time according to the characteristics of in-band communication.
  • the response signal from the wireless power receiver may be configured in a packet format as shown in FIG. 9 encoded by the wireless power receiver, and the wireless power transmitter determines whether the position of the wireless power receiver changes through the preamble 1530 information of the response signal. You can check it.
  • the wireless power receiver when the wireless power receiver is continuously positioned in the charging region, heat may be generated by the ping signal, and the ping signal may be continuously wasted in the wireless power transmitter.
  • 16 is a flowchart illustrating a method of confirming a change in position of a wireless power receiver according to an embodiment of the present invention.
  • the wireless power transmitter may transmit power to the wireless power receiver identified by the ping signal transmitted during the first time (S1610).
  • the wireless power transmitter may transmit a ping signal for a first time to detect and identify the wireless power receiver in the ping phase. Thereafter, the wireless power transmitter may perform the wireless power transmission by transmitting the power signal to the wireless power receiver sensed and identified by the ping signal.
  • the first time may be a time sufficient to transmit an amount of power enough to drive the communication unit of the wireless power receiver by the ping signal, for example, the first time may be 7.5 msec.
  • the wireless power transmitter may stop power transmission to the identified wireless power receiver for a predetermined time (S1620).
  • the wireless power transmitter may determine a power transmission stop condition.
  • the power transmission stop condition may be satisfied in an error situation occurring at the wireless power transmitter or the wireless power receiver.
  • status information for example, a Control Error Packet, a Received Power Packet, and a Charge Status Packet periodically received within a predetermined time from the wireless power receiver is stored. If it does not receive within a certain time, the power transmission stop condition may be satisfied.
  • the wireless power interruption condition may be satisfied.
  • the wireless power transmitter may transmit a ping signal to the wireless power receiver for a second time shorter than the first time (S1630).
  • the wireless power transmitter may control the transmission time of the ping signal to transmit a ping signal having a different transmission time or power level.
  • the wireless power transmitter transmits a power high enough to drive the communication unit of the wireless power transmitter so as not to locate the wireless power receiver and uses a ping signal having a smaller amount of power. Positioning of the wireless power receiver may be performed.
  • the wireless power transmitter when the wireless power transmitter detects an object, the wireless power transmitter activates the wireless power receiver through a ping signal including predetermined electrical energy, and the digital power ping for identifying whether the wireless power receiver is a receiver that is compatible with the WPC standard. Digital Ping) signal is transmitted.
  • the digital ping signal may be a signal having a higher power level than the analog ping signal for detecting whether an object exists on the charging region in the selection step.
  • the wireless power transmitter may use a ping signal having a smaller amount of power to determine whether the existing wireless power receiver, which previously existed in the charging region, is continuously located in the charging region even after the power transmission stops.
  • the ping signal transmitted to identify the wireless power receiver in order to determine whether the existing wireless power receiver exists in the event of power transmission interruption generates heat in the wireless power receiver, and the limitation of power consumption in the wireless power transmitter.
  • the wireless power transmitter transmits a ping signal having a shorter transmission time than a ping signal transmitted to identify the wireless power receiver in a ping step, and wirelessly uses only a response signal received during the short transmission time.
  • the position of the power receiver can be checked.
  • the power level of the ping signal generated by the wireless power transmitter may have the same level as that of the ping signal transmitted to identify the wireless power receiver in the ping step, but the power transmission transmitter consumes the power by shortening the transmission time.
  • the amount of power can be reduced and the amount of heat generated by the wireless power receiver due to the ping signal can be reduced.
  • the wireless power transmitter may receive a response signal to the ping signal from the wireless power receiver for a second time (S1640).
  • the second time may be a time when the wireless power receiver receiving the ping signal may transmit an amount of power enough to generate a minimum response signal.
  • the wireless power transmitter may receive a response signal to the ping signal during the time (second time) of transmitting the ping signal by in-band communication.
  • the response signal is a feedback signal for the ping signal generated by the wireless power transmitter, and may be made at a timing at which the transmission time of the ping signal and the response signal reception time for the ping signal are approximately equal.
  • the wireless power transmitter may determine that the wireless power receiver is not located in the charging area and terminate the power transmission.
  • the wireless power transmitter may determine whether the wireless power receiver is located in the charging area by using the response signal (S1650).
  • the wireless power transmitter may determine that the wireless power receiver is located in the charging region.
  • the wireless power transmitter may determine whether the wireless power receiver is located in the charging region by using some information of the response signal. Even when it is determined that the wireless power receiver is located in the charging region, when the wireless power receiver is in the charging state, the wireless power transmitter may terminate power transmission.
  • the wireless power transmitter may determine whether the wireless power receiver is located in the charging region by using information received for a specific time from the time when the response signal is received. In addition, the wireless power transmitter may determine whether the wireless power receiver is located in the charging region by using a predetermined number of consecutive bit information from the start bit of the response signal.
  • 17 is a diagram illustrating reception timing of a response signal corresponding to a ping signal having a different transmission time according to an embodiment of the present invention.
  • the wireless power transmitter may transmit different ping signals.
  • the wireless power transmitter When the wireless power transmitter transmits a ping signal for a first time (eg 7.5 msec), the wireless power transmitter may receive a response signal to the ping signal for a first time (7.5 msec), and the wireless power transmitter When transmitting the ping signal for a second time shorter than the first time (eg, 2 msec), the wireless power transmitter may receive a response signal for the ping signal for the second time.
  • a first time eg 7.5 msec
  • the wireless power transmitter When transmitting the ping signal for a second time shorter than the first time (eg, 2 msec), the wireless power transmitter may receive a response signal for the ping signal for the second time.
  • the time for the wireless power transmitter to transmit the ping signal is short, the time for receiving the response signal to the ping signal may also be short. In addition, if the time for transmitting the ping signal is short, the total amount of power consumed by the wireless power transmitter may be reduced, and the amount of heat generated by the wireless power receiver may be reduced.
  • one bit time of the response signal is 0.5 msec.
  • the wireless power transmitter transmits a ping signal for 7.5 msec
  • the wireless power transmitter may receive 11-bit preamble information.
  • the wireless power transmitter transmits a ping signal for 2 msec
  • the wireless power transmitter may receive 3 bits of preamble information.
  • the wireless power transmitter may determine the existing wireless power receiver located in the charging region.
  • the wireless power transmitter may determine whether the position of the wireless power receiver is changed by using some information (contiguous 2 bits) of the received 3-bit preamble information.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating reception timing of a response signal corresponding to a ping signal having a different transmission time according to another embodiment of the present invention.
  • the wireless power transmitter may transmit a ping signal having a transmission time (for example, 2 msec) shorter than the ping signal transmitted to identify the wireless power receiver in the ping step. Can be sent to the receiver.
  • the wireless power transmitter may identify the position change of the wireless power receiver by the response signal 1820 corresponding to the ping signal having a short transmission time from the wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter can quickly determine whether the wireless power transmitter is a conventional wireless power receiver located in the charging area before the power transmission is interrupted by the short ping signal and the short response signal, and reduce the amount of power consumed by the ping signal. have.
  • the power control method according to an embodiment of the present invention has been mainly described as being applied to a wireless power transmitter that complies with the WPC standard.
  • the scope of the present invention is not limited thereto and may be based on other standards such as the PMA standard or the A4WP standard. It will be apparent that the same technical idea may be applied to the wireless power transmitter through the same or similar information used in the power control method.
  • the method according to the embodiment described above may be stored in a computer-readable recording medium that is produced as a program for execution on a computer, and examples of the computer-readable recording medium include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape , Floppy disks, optical data storage, and the like, and also include those implemented in the form of carrier waves (eg, transmission over the Internet).
  • the computer readable recording medium can be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.
  • functional programs, codes, and code segments for implementing the above-described method may be easily inferred by programmers in the art to which the embodiments belong.
  • the wireless power transmitter control method is a wireless power transmission method of at least one of the electromagnetic induction method, electromagnetic resonance method, RF wireless power transmission method, the wireless to determine the position of the wireless power receiver when the power transmission is interrupted It can be used in power transmitters.

Abstract

본 발명은 무선 전력 수신기의 위치 확인 방법 및 장치에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기 제어 방법은, 제1시간 동안 전송되는 핑 신호에 의해 식별된 무선 전력 수신기로 전력을 전송하는 단계; 전력 전송 중단 조건이 만족되면 일정 시간 동안 식별된 상기 무선 전력 수신기로 전력 전송을 중단하는 단계; 상기 일정 시간 경과 후, 상기 무선 전력 수신기로 상기 제1시간보다 짧은 제2시간 동안 핑 신호를 전송하는 단계; 상기 무선 전력 수신기로부터 상기 핑 신호에 대한 응답 신호를 상기 제2시간 동안 수신하는 단계; 및 상기 응답 신호를 이용하여 상기 무선 전력 수신기가 충전 영역에 위치하는지 여부를 판단하는 단계;를 포함할 수 있다.

Description

무선 전력 수신기의 위치 확인 방법 및 장치
본 발명은 무선 전력 전송 기술에 관한 것으로서, 상세하게, 무선 전력 수신기의 위치를 확인하는 방법 및 이를 수행하는 무선 전력 송신기에 관한 것이다.
휴대폰, 노트북과 같은 휴대용 단말은 전력을 저장하는 배터리와 배터리의 충전 및 방전을 위한 회로를 포함한다. 이러한 단말의 배터리가 충전되려면, 외부의 충전기로부터 전력을 공급받아야 한다.
일반적으로 배터리에 전력을 충전시키기 위한 충전장치와 배터리 간의 전기적 연결방식의 일 예로, 상용전원을 공급받아 배터리에 대응하는 전압 및 전류로 변환하여 해당 배터리의 단자를 통해 배터리로 전기에너지를 공급하는 단자공급방식을 들 수 있다. 이러한 단자공급방식은 물리적인 케이블(cable) 또는 전선의 사용이 동반된다. 따라서 단자공급방식의 장비들을 많이 취급하는 경우, 많은 케이블들이 상당한 작업 공간을 차지하고 정리가 곤란하며 외관상으로도 좋지 않다. 또한 단자공급방식은 단자들간의 서로 다른 전위차로 인한 순간방전현상, 이물질에 의한 소손 및 화재 발생, 자연방전, 배터리의 수명 및 성능 저하 등의 문제점을 야기할 수 있다.
최근 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 무선으로 전력을 전송하는 방식을 이용한 충전시스템(이하 "무선 충전 시스템"이라 칭함.)과 제어방법들이 제시되고 있다. 또한, 무선 충전 시스템이 과거에는 일부 휴대용 단말에 기본 장착되지 않고 소비자가 별도 무선 충전 수신기 액세서리를 별도로 구매해야 했기에 무선 충전 시스템에 대한 수요가 낮았으나 무선 충전 사용자가 급격히 늘어날 것으로 예상되며 향후 단말 제조사에서도 무선충전 기능을 기본 탑재할 것으로 예상된다.
일반적으로 무선 충전 시스템은 무선 전력 전송 방식으로 전기에너지를 공급하는 무선 전력 송신기와 무선 전력 송신기로부터 공급되는 전기에너지를 수신하여 배터리를 충전하는 무선 전력 수신기로 구성된다.
이러한 무선 충전 시스템은 적어도 하나의 무선 전력 전송 방식(예를 들어, 전자기 유도 방식, 전자기 공진 방식, RF 무선 전력 전송 방식 등)에 의해 전력을 전송할 수 있다.
일 예로, 무선 전력 전송 방식은 전력 송신기 코일에서 자기장을 발생시켜 그 자기장의 영향으로 수신기 코일에서 전기가 유도되는 전자기 유도 원리를 이용하여 충전하는 전자기 유도 방식에 기반한 다양한 무선 전력 전송 표준이 사용될 수 있다. 여기서, 전자기 유도 방식의 무선 전력 전송 표준은 WPC(Wireless Power Consortium) 또는/및 PMA(Power Matters Alliance)에서 정의된 전자기 유도 방식의 무선 충전 기술을 포함할 수 있다.
다른 일 예로, 무선 전력 전송 방식은 무선 전력 송신기의 송신 코일에 의해 발생되는 자기장을 특정 공진 주파수에 동조하여 근거리에 위치한 무선 전력 수신기에 전력을 전송하는 전자기 공진(Electromagnetic Resonance) 방식이 이용될 수도 있다. 여기서, 전자기 공진 방식은 무선 충전 기술 표준 기구인 A4WP(Alliance for Wireless Power) 표준 기구에서 정의된 공진 방식의 무선 충전 기술을 포함할 수 있다. 또 다른 일 예로, 무선 전력 전송 방식은 RF 신호에 저전력의 에너지를 실어 원거리에 위치한 무선 전력 수신기로 전력을 전송하는 RF 무선 전력 전송 방식이 이용될 수도 있다.
한편, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기가 충전 영역에 위치하는지 여부를 판단하여, 무선 전력 수신기가 충전 영역에 위치하는 경우에 전력 신호를 발생시킨다.
무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기로의 전력 전송이 중단되는 경우에도 일정 시간이 경과하면 이전에 위치하고 있었던 무선 전력 수신기의 위치 변화 여부를 판단하게 된다.
무선 전력 송신기의 전력 전송이 중단되는 상황에서 무선 전력 수신기의 위치 변화 여부를 판단하기 위한 구체적인 방법이 필요하다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 무선 전력 수신기의 위치 확인 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 무선 전력 수신기의 위치 변화를 판단할 수 있는 무선 전력 송신기의 제어 방법을 제공하는 것이다.
상세하게, 무선 전력 수신기로의 전력 전송이 중단되는 상황에서 전송된 핑 신호에 대한 응답 신호 중 일부 정보만을 이용하여 빠르게 무선 전력 수신기의 위치 변화 여부를 판단하는 무선 전력 송신기의 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기 제어 방법은, 제1시간 동안 전송되는 핑 신호에 의해 식별된 무선 전력 수신기로 전력을 전송하는 단계; 전력 전송 중단 조건이 만족되면 일정 시간 동안 식별된 상기 무선 전력 수신기로 전력 전송을 중단하는 단계; 상기 일정 시간 경과 후, 상기 무선 전력 수신기로 상기 제1시간보다 짧은 제2시간 동안 핑 신호를 전송하는 단계; 상기 무선 전력 수신기로부터 상기 핑 신호에 대한 응답 신호를 상기 제2시간 동안 수신하는 단계; 및 상기 응답 신호를 이용하여 상기 무선 전력 수신기가 충전 영역에 위치하는지 여부를 판단하는 단계; 를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 응답 신호를 이용하여 상기 무선 전력 수신기가 충전 영역에 위치하는지 여부를 판단하는 단계는, 상기 응답 신호의 일부 정보를 이용하여 상기 무선 전력 수신기가 충전 영역에 위치하는지 여부를 판단하는 단계; 를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 전력 전송 중단 조건은, 상기 무선 전력 수신기로부터 제3시간 내에 상태 신호를 수신하지 못하는 경우, 또는 상기 무선 전력 수신기로부터 상태 오류 신호를 수신하는 경우 만족될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 응답 신호 중 일부 정보를 이용하여 상기 무선 전력 수신기가 충전 영역에 위치하는지 여부를 판단하는 단계는, 상기 응답 신호를 수신한 시점으로부터 제4시간 동안 수신한 정보를 이용하여 상기 무선 전력 수신기가 충전 영역에 위치하는지 여부를 판단하는 단계; 를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 응답 신호 중 일부 정보를 이용하여 상기 무선 전력 수신기가 충전 영역에 위치하는지 여부를 판단하는 단계는, 상기 응답 신호의 시작 비트로부터 기 설정된 개수의 연속된 비트 정보를 이용하여 상기 무선 전력 수신기가 충전 영역에 위치하는지 여부를 판단하는 단계; 를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 응답 신호 중 일부 정보를 이용하여 상기 무선 전력 수신기가 충전 영역에 위치하는지 여부를 판단하는 단계는, 상기 일부 정보가 기 설정된 정보와 동일한 경우, 상기 무선 전력 수신기가 충전 영역에 위치한다고 판단하는 단계; 를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 상태 오류 신호는, 상기 무선 전력 수신기로 전력 신호를 전송하는 중 상기 무선 전력 수신기로부터 수신될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 상태 오류 신호는, 충전 완료(Charge Complete), 내부 오류(Internal Fault), 과열(Over Temperature), 과전압(Over Voltage), 과전류(Over Current), 배터리 손상(Battery Failure), 재구성(Reconfigure) 및 응답 없음(No Response) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 응답 신호를 수신하지 못한 경우, 상기 무선 전력 수신기가 상기 충전 영역에 위치하지 않는다고 판단하고 전력 전송을 종료하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 무선 전력 수신기가 충전 영역에 위치하는 경우, 전력 전송을 종료하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예는 상기 무선 전력 송신기 제어 방법들 중 어느 하나의 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기는, 제1시간 동안 전송되는 핑 신호에 의해 식별된 무선 전력 수신기로 전력을 전송하는 전력 전송부; 전력 전송 중단 조건이 만족되면 일정 시간 동안 식별된 상기 무선 전력 수신기로 전력 전송을 중단시키는 제어부; 및 상기 일정 시간 경과 후, 상기 무선 전력 수신기로 상기 제1시간보다 짧은 제2시간 동안 핑 신호를 전송하고, 상기 무선 전력 수신기로부터 상기 핑 신호에 대한 응답 신호를 상기 제2시간 동안 수신하는 송신 코일; 을 포함하며, 상기 제어부는 상기 응답 신호를 이용하여 상기 무선 전력 수신기가 충전 영역에 위치하는지 여부를 판단할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제어부는, 상기 응답 신호의 일부 정보를 이용하여 상기 무선 전력 수신기가 충전 영역에 위치하는지 여부를 판단할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 전력 전송 중단 조건은, 상기 무선 전력 수신기로부터 제3시간 내에 상태 신호를 수신하지 못하는 경우, 또는 상기 무선 전력 수신기로부터 상태 오류 신호를 수신하는 경우 만족될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제어부는, 상기 응답 신호를 수신한 시점으로부터 제4시간 동안 수신한 정보를 이용하여 상기 무선 전력 수신기가 충전 영역에 위치하는지 여부를 판단할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제어부는, 상기 응답 신호의 시작 비트로부터 기 설정된 개수의 연속된 비트 정보를 이용하여 상기 무선 전력 수신기가 충전 영역에 위치하는지 여부를 판단할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제어부는, 상기 일부 정보가 기 설정된 정보와 동일한 경우, 상기 무선 전력 수신기가 충전 영역에 위치한다고 판단할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 상태 오류 신호는, 상기 무선 전력 수신기로 전력 신호를 전송하는 중 상기 무선 전력 수신기로부터 수신될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 상태 오류 신호는, 충전 완료(Charge Complete), 내부 오류(Internal Fault), 과열(Over Temperature), 과전압(Over Voltage), 과전류(Over Current), 배터리 손상(Battery Failure), 재구성(Reconfigure) 및 응답 없음(No Response) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제어부는, 상기 응답 신호를 수신하지 못한 경우, 상기 무선 전력 수신기가 상기 충전 영역에 위치하지 않는다고 판단하고 전력 전송을 종료시킬 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제어부는, 상기 무선 전력 수신기가 충전 영역에 위치하는 경우, 전력 전송을 종료시킬 수 있다.
상기 본 발명의 양태들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.
본 발명에 따른 무선 전력 수신기의 위치 확인 방법 및 장치에 대한 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
첫째, 본 발명은 무선 전력 수신기를 식별하기 위한 핑 신호보다 짧은 시간 동안 전송되는 핑 신호에 대응한 무선 전력 수신기의 응답 신호를 이용하여 무선 전력 수신기의 위치 변화 여부를 보다 신속하게 판단할 수 있다.
둘째, 본 발명은 무선 전력 송신기의 핑 신호 전송 시간을 짧게 하여 소요되는 전력량을 줄일 수 있다.
셋째, 본 발명은 무선 전력 수신기의 위치 변화가 없는 경우에도 핑 신호에 의한 전력 전송량이 줄어들어 무선 전력 수신기의 발열을 줄일 수 있다.
넷째, 본 발명은 무선 전력 수신기가 수신하는 핑 신호의 전력량이 줄어들어 무선 전력 수신기에서 발생되는 발열량이 줄어들 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이하에 첨부되는 도면들은 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 본 발명에 대한 실시예들을 제공한다. 다만, 본 발명의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시예로 구성될 수 있다.
도 1은 본 발명에 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명에 다른 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템에서의 감지 신호 전송 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 WPC 표준에 정의된 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 5는 WPC(Qi) 표준에 정의된 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 7은 상기 도 6에 따른 무선 전력 송신기와 연동되는 무선 전력 수신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 신호의 변조 및 복조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 패킷 포맷을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 무선 전력 수신 장치가 핑 단계에서 전송 가능한 패킷의 종류를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치에서 최초 패킷을 전송하는 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 식별 패킷의 메시지 포맷을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명에 따른 구성 패킷 및 전력 제어 보류 패킷의 메시지 포맷을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치가 전력 전송 단계에서 전송 가능한 패킷의 종류 및 그것의 메시지 포맷을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 핑 신호 전송에 대응한 응답 신호를 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기의 위치 변화를 확인하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 전송 시간을 달리하는 핑 신호에 대응한 응답 신호에 대한 수신 타이밍을 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전송 시간을 달리하는 핑 신호에 대응한 응답 신호에 대한 수신 타이밍을 설명하기 위한 도면이다.
일 실시예에 따른 무선 전력 송신기 제어 방법은, 제1시간 동안 전송되는 핑 신호에 의해 식별된 무선 전력 수신기로 전력을 전송하는 단계; 전력 전송 중단 조건이 만족되면 일정 시간 동안 식별된 상기 무선 전력 수신기로 전력 전송을 중단하는 단계; 상기 일정 시간 경과 후, 상기 무선 전력 수신기로 상기 제1시간보다 짧은 제2시간 동안 핑 신호를 전송하는 단계; 상기 무선 전력 수신기로부터 상기 핑 신호에 대한 응답 신호를 상기 제2시간 동안 수신하는 단계; 및 상기 응답 신호를 이용하여 상기 무선 전력 수신기가 충전 영역에 위치하는지 여부를 판단하는 단계; 를 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예들이 적용되는 장치 및 다양한 방법들에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.
실시예의 설명에 있어서, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)", "전(앞) 또는 후(뒤)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(위) 또는 하(아래)" 및"전(앞) 또는 후(뒤)"는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되거나 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 배치되어 형성되는 것을 모두 포함한다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
실시예의 설명에 있어서, 무선 전력 충전 시스템상에서 무선 전력을 송신하는 장치는 설명의 편의를 위해 무선 전력 송신기, 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 송신기, 송신단, 송신기, 송신 장치, 송신측, 무선 전력 전송 장치, 무선 전력 전송기, 무선충전장치 등을 혼용하여 사용하기로 한다. 또한, 무선 전력 송신 장치로부터 무선 전력을 수신하는 장치에 대한 표현으로 설명의 편의를 위해 무선 전력 수신 장치, 무선 전력 수신기, 무선 전력 수신 장치, 무선 전력 수신기, 수신 단말기, 수신측, 수신 장치, 수신기 단말 등이 혼용되어 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 무선충전장치는 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 전력을 전송할 수도 있다.
일 예로, 무선 전력 송신기는 통상적으로 책상이나 탁자 위 등에서 놓여서 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 자동차용으로도 개발되어 적용되어 차량 내에서 사용될 수 있다. 차량에 설치되는 무선 전력 송신기는 간편하고 안정적으로 고정 및 거치할 수 있는 거치대 형태로 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 단말은 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, 리모컨, 낚시찌 등의 소형 전자 기기 등에 사용될 수 있으나, 이에 국한되지는 아니하며 본 발명에 따른 무선 전력 수신 수단이 장착되어 배터리 충전이 가능한 모바일 디바이스 기기(이하, "디바이스"라 칭함.)라면 족하고, 단말 또는 디바이스라는 용어는 혼용하여 사용될 수 있다. 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기는 차량, 무인 항공기, 에어 드론 등에도 탑재될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기는 적어도 하나의 무선 전력 전송 방식이 구비될 수 있으며, 2개 이상의 무선 전력 송신기로부터 동시에 무선 전력을 수신할 수도 있다. 여기서, 무선 전력 전송 방식은 상기 전자기 유도 방식, 전자기 공진 방식, RF 무선 전력 전송 방식 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 특히, 전자기 유도 방식을 지원하는 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.
일반적으로, 무선 전력 시스템을 구성하는 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기는 인밴드 통신 또는 BLE(Bluetooth Low Energy) 통신을 통해 제어 신호 또는 정보를 교환할 수 있다. 여기서, 인밴드 통신, BLE 통신은 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation) 방식, 주파수 변조 방식, 위상 변조 방식, 진폭 변조 방식, 진폭 및 위상 변조 방식 등으로 수행될 수 있다. 일 예로, 무선 전력 수신기는 수신 코일을 통해 유도된 전류를 소정 패턴으로 ON/OFF 스위칭하여 궤환 신호(feedback signal)를 생성함으로써 무선 전력 송신기에 각종 제어 신호 및 정보를 전송할 수 있다. 무선 전력 수신기에 의해 전송되는 정보는 수신 전력 세기 정보를 포함하는 다양한 상태 정보를 포함할 수 있다. 이때, 무선 전력 송신기는 수신 전력 세기 정보에 기반하여 충전 효율 또는 전력 전송 효율을 산출할 수 있다.
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 일 예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20)은 무선 전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 상이한 별도의 주파수 대역을 이용하여 정보를 교환하는 대역외(Out-of-band) 통신을 수행할 수도 있다.
일 예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20) 사이에 교환되는 정보는 서로의 상태 정보뿐만 아니라 제어 정보도 포함될 수 있다. 여기서, 송수신단 사이에 교환되는 상태 정보 및 제어 정보는 후술할 실시예들의 설명을 통해 보다 명확해질 것이다.
상기 인밴드 통신 및 대역외 통신은 양방향 통신을 제공할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 다른 실시예에 있어서는 단방향 통신 또는 반이중 방식의 통신을 제공할 수도 있다.
일 예로, 단방향 통신은 무선 전력 수신단(20)이 무선 전력 송신단(10)으로만 정보를 전송하는 것일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 전력 송신단(10)이 무선 전력 수신단(20)으로 정보를 전송하는 것일 수도 있다.
반이중 통신 방식은 무선 전력 수신단(20)과 무선 전력 송신단(10) 사이의 양방향 통신은 가능하나, 어느 한 시점에 어느 하나의 장치에 의해서만 정보 전송이 가능한 특징이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신단(20)은 전자 기기(30)의 각종 상태 정보를 획득할 수도 있다. 일 예로, 전자 기기(30)의 상태 정보는 현재 전력 사용량 정보, 실행중인 응용을 식별하기 위한 정보, CPU 사용량 정보, 배터리 충전 상태 정보, 배터리 출력 전압/전류 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 전자 기기(30)로부터 획득 가능하고, 무선 전력 제어에 활용 가능한 정보이면 족하다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신단(10)은 고속 충전 지원 여부를 지시하는 소정 패킷을 무선 전력 수신단(20)에 전송할 수 있다. 무선 전력 수신단(20)은 접속된 무선 전력 송신단(10)이 고속 충전 모드를 지원하는 것으로 확인된 경우, 이를 전자 기기(30)에 알릴 수 있다. 전자 기기(30)는 구비된 소정 표시 수단-예를 들면, 액정 디스플레이일 수 있음-을 통해 고속 충전이 가능함을 표시할 수 있다.
또한, 전자 기기(30) 사용자는 액정 표시 수단에 표시된 소정 고속 충전 요청 버튼을 선택하여 무선 전력 송신단(10)이 고속 충전 모드로 동작하도록 제어할 수도 있다. 이 경우, 전자 기기(30)는 사용자에 의해 고속 충전 요청 버튼이 선택되면, 소정 고속 충전 요청 신호를 무선 전력 수신단(20)에 전송할 수 있다. 무선 전력 수신단(20)은 수신된 고속 충전 요청 신호에 상응하는 충전 모드 패킷을 생성하여 무선 전력 송신단(10)에 전송함으로써, 일반 저전력 충전 모드를 고속 충전 모드로 전환시킬 수 있다.
도 2는 본 발명에 다른 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
일 예로, 도면 부호 200a에 도시된 바와 같이, 무선 전력 수신단(20)은 복수의 무선 전력 수신 장치로 구성될 수 있으며, 하나의 무선 전력 송신단(10)에 복수의 무선 전력 수신 장치가 연결되어 무선 충전을 수행할 수도 있다. 이때, 무선 전력 송신단(10)은 시분할 방식으로 복수의 무선 전력 수신 장치에 전력을 분배하여 송출할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 다른 일 예로, 무선 전력 송신단(10)은 무선 전력 수신 장치 별 할당된 상이한 주파수 대역을 이용하여 복수의 무선 전력 수신 장치에 전력을 분배하여 송출할 수 있다.
이때, 하나의 무선 전력 송신 장치(10)에 연결 가능한 무선 전력 수신 장치의 개수는 무선 전력 수신 장치 별 요구 전력량, 배터리 충전 상태, 전자 기기의 전력 소비량 및 무선 전력 송신 장치의 가용 전력량 중 적어도 하나에 기반하여 적응적으로 결정될 수 있다.
다른 일 예로, 도 200b에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신단(10)은 복수의 무선 전력 송신 장치로 구성될 수도 있다. 이 경우, 무선 전력 수신단(20)은 복수의 무선 전력 송신 장치와 동시에 연결될 수 있으며, 연결된 무선 전력 송신 장치들로부터 동시에 전력을 수신하여 충전을 수행할 수도 있다. 이때, 무선 전력 수신단(20)과 연결된 무선 전력 송신 장치의 개수는 무선 전력 수신단(20)의 요구 전력량, 배터리 충전 상태, 전자 기기의 전력 소비량, 무선 전력 송신 장치의 가용 전력량 등에 기반하여 적응적으로 결정될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템에서의 감지 신호 전송 절차를 설명하기 위한 도면이다.
일 예로, 무선 전력 송신기는 3개의 송신 코일(111, 112, 113)이 장착될 수 있다. 각각의 송신 코일은 일부 영역이 다른 송신 코일과 서로 중첩될 수 있으며, 무선 전력 송신기는 각각의 송신 코일을 통해 무선 전력 수신기의 존재를 감지하기 위한 소정 감지 신호(117, 127)-예를 들면, 디지털 핑 신호-를 미리 정의된 순서로 순차적으로 송출한다.
상기 도 3에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신기는 도면 번호 110에 도시된 1차 감지 신호 송출 절차를 통해 감지 신호(117)를 순차적으로 송출하고, 무선 전력 수신기(115)로부터 신호 세기 지시자(Signal Strength Indicator, 116)(또는 신호 세기 패킷)가 수신된 송신 코일(111, 112)을 식별할 수 있다. 연이어, 무선 전력 송신기는 도면 번호 120에 도시된 2차 감지 신호 송출 절차를 통해 감지 신호(127)를 순차적으로 송출하고, 신호 세기 지시자(126)가 수신된 송신 코일(111, 112) 중 전력 전송 효율(또는 충전 효율)-즉, 송신 코일과 수신 코일 사이의 정렬 상태-이 좋은 송신 코일을 식별하고, 식별된 송신 코일을 통해 전력이 송출되도록-즉, 무선 충전이 이루어지도록- 제어할 수 있다.
상기의 도 3에서 보여지는 바와 같이, 무선 전력 송신기가 2회의 감지 신호 송출 절차를 수행하는 이유는 어느 송신 코일에 무선 전력 수신기의 수신 코일이 잘 정렬되어 있는지를 보다 정확하게 식별하기 위함이다.
만약, 상기한 도 3의 도면 번호 110 및 120에 도시된 바와 같이, 제1 송신 코일(111), 제2 송신 코일(112)에 신호 세기 지시자(116, 126)가 수신된 경우, 무선 전력 송신기는 제1 송신 코일(111)과 제2 송신 코일(112) 각각에 수신된 신호 세기 지시자(126)에 기반하여 가장 정렬이 잘된 송신 코일을 선택하고, 선택된 송신 코일을 이용하여 무선 충전을 수행한다.
도 4는 WPC 표준에 정의된 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 4를 참조하면, WPC 표준에 따른 송신기로부터 수신기로의 파워 전송은 크게 선택 단계(Selection Phase, 410), 핑 단계(Ping Phase, 420), 식별 및 구성 단계(Identification and Configuration Phase, 430), 전력 전송 단계(Power Transfer Phase, 440) 단계로 구분될 수 있다.
선택 단계(410)는 파워 전송을 시작하거나 파워 전송을 유지하는 동안 특정 오류 또는 특정 이벤트가 감지되면, 천이되는 단계일 수 있다. 여기서, 특정 오류 및 특정 이벤트는 이하의 설명을 통해 명확해질 것이다. 또한, 선택 단계(410)에서 송신기는 인터페이스 표면에 물체가 존재하는지를 모니터링할 수 있다. 만약, 송신기가 인터페이스 표면에 물체가 놓여진 것이 감지되면, 핑 단계(420)로 천이할 수 있다(S401).
선택 단계(410)에서 송신기는 매우 짧은 펄스의 아날로그 핑(Analog Ping) 신호를 전송하며, 송신 코일의 전류 변화에 기반하여 인터페이스 표면의 활성 영역(Active Area)에 물체가 존재하는지를 감지할 수 있다.
핑 단계(420)에서 송신기는 물체가 감지되면, 수신기를 활성화시키고, 수신기가 WPC 표준이 호환되는 수신기인지를 식별하기 위한 디지털 핑(Digital Ping)을 전송한다. 핑 단계(420)에서 송신기는 디지털 핑에 대한 응답 시그널-예를 들면, 신호 세기 지시자-을 수신기로부터 수신하지 못하면, 다시 선택 단계(410)로 천이할 수 있다(S402). 또한, 핑 단계(420)에서 송신기는 수신기로부터 파워 전송이 완료되었음을 지시하는 신호-즉, 충전 완료 신호-를 수신하면, 선택 단계(410)로 천이할 수도 있다(S403).
핑 단계(420)가 완료되면, 송신기는 수신기 식별 및 수신기 구성 및 상태 정보를 수집하기 위한 식별 및 구성 단계(430)로 천이할 수 있다(S404).
식별 및 구성 단계(430)에서 송신기는 원하지 않은 패킷이 수신되거나(unexpected packet), 미리 정의된 시간 동안 원하는 패킷이 수신되지 않거나(time out), 패킷 전송 오류가 있거나(transmission error), 파워 전송 계약이 설정되지 않으면(no power transfer contract) 선택 단계(410)로 천이할 수 있다(S405).
수신기에 대한 식별 및 구성이 완료되면, 송신기는 무선 전력을 전송하는 전력 전송 단계(240)로 천이할 수 있다(S406).
전력 전송 단계(440)에서, 송신기는 원하지 않은 패킷이 수신되거나(unexpected packet), 미리 정의된 시간 동안 원하는 패킷이 수신되지 않거나(time out), 기 설정된 파워 전송 계약에 대한 위반이 발생되거나(power transfer contract violation), 충전이 완료된 경우, 선택 단계(410)로 천이할 수 있다(S407).
또한, 전력 전송 단계(440)에서, 송신기는 송신기 상태 변화 등에 따라 파워 전송 계약을 재구성할 필요가 있는 경우, 식별 및 구성 단계(430)로 천이할 수 있다(S408).
상기한 파워 전송 계약은 송신기와 수신기의 상태 및 특성 정보에 기반하여 설정될 수 있다. 일 예로, 송신기 상태 정보는 최대 전송 가능한 파워량에 대한 정보, 최대 수용 가능한 수신기 개수에 대한 정보 등을 포함할 수 있으며, 수신기 상태 정보는 요구 전력에 대한 정보 등을 포함할 수 있다.
도 5는 WPC(Qi) 표준에 정의된 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 5를 참조하면, WPC(Qi) 표준에 따른 송신기로부터 수신기로의 파워 전송은 크게 선택 단계(Selection Phase, 510), 핑 단계(Ping Phase, 520), 식별 및 구성 단계(Identification and Configuration Phase, 530), 협상 단계(Negotiation Phase, 540), 보정 단계(Calibration Phase, 550), 전력 전송 단계(Power Transfer Phase, 560) 단계 및 재협상 단계(Renegotiation Phase, 570)로 구분될 수 있다.
선택 단계(510)는 파워 전송을 시작하거나 파워 전송을 유지하는 동안 특정 오류 또는 특정 이벤트가 감지되면, 천이되는 단계 일 수 있다. 여기서, 특정 오류 및 특정 이벤트는 이하의 설명을 통해 명확해질 것이다. 또한, 선택 단계(510)에서 송신기는 인터페이스 표면에 물체가 존재하는지를 모니터링할 수 있다. 만약, 송신기가 인터페이스 표면에 물체가 놓여진 것이 감지되면, 핑 단계(520)로 천이할 수 있다. 선택 단계(510)에서 송신기는 매우 짧은 펄스의 아날로그 핑(Analog Ping) 신호를 전송하며, 송신 코일 또는 1차 코일(Primary Coil)의 전류 변화에 기반하여 인터페이스 표면의 활성 영역(Active Area)에 물체가 존재하는지를 감지할 수 있다.
핑 단계(520)에서 송신기는 물체가 감지되면, 수신기를 활성화시키고, 수신기가 WPC 표준이 호환되는 수신기인지를 식별하기 위한 디지털 핑(Digital Ping)을 전송한다. 핑 단계(520)에서 송신기는 디지털 핑에 대한 응답 시그널-예를 들면, 신호 세기 패킷-을 수신기로부터 수신하지 못하면, 다시 선택 단계(510)로 천이할 수 있다. 또한, 핑 단계(520)에서 송신기는 수신기로부터 파워 전송이 완료되었음을 지시하는 신호-즉, 충전 완료 패킷-을 수신하면, 선택 단계(510)로 천이할 수도 있다.
핑 단계(520)가 완료되면, 송신기는 수신기를 식별하고 수신기 구성 및 상태 정보를 수집하기 위한 식별 및 구성 단계(530)로 천이할 수 있다.
식별 및 구성 단계(530)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(510)로 천이할 수 있다.
송신기는 식별 및 구성 단계(530)에서 수시된 구성 패킷(Configuration packet)의 협상 필드(Negotiation Field) 값에 기반하여 협상 단계(540)로의 진입이 필요한지 여부를 확인할 수 있다.
확인 결과, 협상이 필요하면, 송신기는 협상 단계(540)로 진입하여 소정 FOD 검출 절차를 수행할 수 있다.
반면, 확인 결과, 협상이 필요하지 않은 경우, 송신기는 곧바로 전력 전송 단계(560)로 진입할 수도 있다.
협상 단계(540)에서, 송신기는 기준 품질 인자 값이 포함된 FOD(Foreign Object Detection) 상태 패킷을 수신할 수 있다. 이때, 송신기는 기준 품질 인자 값에 기반하여 FO 검출을 위한 임계치를 결정할 수 있다.
송신기는 결정된 FO 검출을 위한 임계치 및 현재 측정된 품질 인자 값을 이용하여 충전 영역에 FO가 존재하는지를 검출할 수 있으며, FO 검출 결과에 따라 전력 전송을 제어할 수 있다. 일 예로, FO가 검출된 경우, 전력 전송이 중단될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
FO가 검출된 경우, 송신기는 선택 단계(510)로 회귀할 수 있다. 반면, FO가 검출되지 않은 경우, 송신기는 보정 단계(550)를 거쳐 전력 전송 단계(560)로 진입할 수도 있다. 상세하게, 송신기는 FO가 검출되지 않은 경우, 송신기는 보정 단계(550)에서 수신단에 수신된 전력의 세기를 결정하고, 송신단에서 전송한 전력의 세기를 결정하기 위해 수신단과 송신단에서의 전력 손실을 측정할 수 있다. 즉, 송신기는 보정 단계(550)에서 송신단의 송신 파워와 수신단의 수신 파워 사이의 차이에 기반하여 전력 손실을 예측할 수 있다. 일 실시예에 따른 송신기는 예측된 전력 손실을 반영하여 FOD 검출을 위한 임계치를 보정할 수도 있다.
전력 전송 단계(560)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(510)로 천이할 수 있다.
또한, 전력 전송 단계(560)에서, 송신기는 송신기 상태 변화 등에 따라 파워 전송 계약을 재구성할 필요가 있는 경우, 재협상 단계(570)로 천이할 수 있다. 이때, 재협상이 정상적으로 완료되면, 송신기는 전력 전송 단계(560)로 회귀할 수 있다.
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 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 6을 참조하면 무선 전력 송신기(600)는 크게, 전력 변환부(610), 전력 전송부(620), 통신부(630), 제어부(640), 센싱부(650)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기한 무선 전력 송신기(600)의 구성은 반드시 필수적인 구성은 아니어서, 그보다 많거나 적은 구성 요소를 포함하여 구성될 수도 있음을 주의해야 한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 전력 변환부(610)는 전원부(660)로부터 DC 전원이 공급되면, 이를 소정 세기의 교류 전력으로 변환하는 기능을 수행할 수 있다.
이를 위해, 전력 변환부(610)는 DC/DC 변환부(611), 인버터(612) 및 주파수 생성기(613)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 인버터(612)는 하프 브리지 인버터 또는 풀 브리지 인버터일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 직류 전력을 특정 동작 주파수를 가지는 교류 전력으로 변환할 수 있는 회로 구성이면 족하다.
DC/DC 변환부(611)는 전원부(650)로부터 공급된 DC 전력을 제어부(640)의 제어 신호에 따라 특정 세기의 DC 전력으로 변환하는 기능을 수행할 수 있다.
이때, 센싱부(650)는 DC 변환된 전력의 전압/전류 등을 측정하여 제어부(640)에 제공할 수 있다. 또한, 센싱부(650)는 과열 발생 여부 판단을 위해 무선 전력 송신기(600)의 내부 온도를 측정하고, 측정 결과를 제어부(640)에 제공할 수도 있다. 일 예로, 제어부(640)는 센싱부(650)에 의해 측정된 전압/전류 값에 기반하여 적응적으로 전원부(650)로부터의 전원 공급을 차단하거나, 증폭기(612)에 전력이 공급되는 것을 차단할 수 있다. 이를 위해, 전력 변환부(610)의 일측에는 전원부(650)로부터 공급되는 전원을 차단하거나, 증폭기(612)에 공급되는 전력을 차단하기 위한 소정 전력 차단 회로가 가 더 구비될 수도 있다.
인버터(612)는 DC/DC 변환된 직류 전력을 주파수 생성기(613)에 의해 생성된 기준 교류 신호에 기반하여 교류 전력으로 변환할 수 있다. 이때, 기준 교류 신호의 주파수-즉, 동작 주파수-는 제어부(640)의 제어 신호에 따라 동적으로 변경될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기(600)는 동작 주파수를 조절하여 송출 전력의 세기를 조절할 수도 있다. 일 예로, 제어부(640)는 통신부(630)를 통해 무선 전력 수신기의 전력 수신 상태 정보 또는(및) 전력 제어 신호를 수신할 수 있으며, 수신된 전력 수신 상태 정보 또는(및) 전력 제어 신호에 기반하여 동작 주파수를 결정하고, 결정된 동작 주파수가 생성되도록 주파수 생성기(613)를 동적으로 제어할 수 있다. 일 예로, 전력 수신 상태 정보는 정류기 출력 전압의 세기 정보, 수신 코일에 인가되는 전류의 세기 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 전력 제어 신호는 전력 증가를 요청하기 위한 신호, 전력 감소를 요청하기 위한 신호 등을 포함할 수 있다.
전력 전송부(620)는 다중화기(621)(또는 멀티플렉서), 송신 코일부(622)을 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 송신 코일부(622)는 제1 내지 제n 송신 코일로 구성될 수 있다. 또한, 전력 전송부(620)는 전력 전송을 위한 특정 캐리어 주파수를 생성하기 위한 반송파 생성기(미도시)를 더 포함할 수도 있다. 이 경우, 반송파 생성기는 다중화기(621)를 통해 전달 받은 인버터(612)의 출력 교류 전력과 믹싱하기 위한 특정 캐리어 주파수로 생성할 수 있다. 본 발명의 일 실시예는 각각의 송신 코일에 전달되는 AC 전력의 주파수가 서로 상이할 수도 있음을 주의해야 한다. 본 발명의 다른 일 실시예는 LC 공진 특성을 송신 코일마다 상이하게 조절하는 기능이 구비된 소정 주파수 제어기를 이용하여 각각의 송신 코일 별 공진 주파수를 상이하게 설정할 수도 있다.
다중화기(621)는 제어부(640)에 의해 선택된 송신 코일로 교류 전력을 전달하기 위한 스위치 기능을 수행할 수 있다. 제어부(640)는 송신 코일 별 수신되는 신호 세기 지시자에 기반하여 해당 무선 전력 수신기로의 전력 전송에 사용할 송신 코일을 선택할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(640)는 복수의 무선 전력 수신기가 연결된 경우, 송신 코일 별 시분할 다중화를 통해 전력을 전송할 수도 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(600)에 3개의 무선 전력 수신기-즉, 제1 내지 3 무선 전력 수신기-가 각각 3개의 서로 다른 송신 코일-즉, 제1 내지 3 송신 코일-을 통해 식별된 경우, 제어부(640)는 다중화기(621)를 제어하여, 특정 타임 슬롯에 특정 송신 코일을 통해서만 교류 전력이 송출될 수 있도록 제어할 수 있다. 이때, 송신 코일 별 할당된 타임 슬롯의 길이에 따라 해당 무선 전력 수신기로 전송되는 전력의 양이 제어될 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 다른 일 예는 송신 코일 별 할당된 타임 슬롯 동안 DC/DC 변환기(611)의 출력 직류 전력의 세기를 제어하여 무선 전력 수신기 별 송출 전력을 제어할 수도 있다.
제어부(640)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 제1 내지 제n 송신 코일(622)을 통해 감지 신호가 순차적으로 송출될 수 있도록 다중화기(621)를 제어할 수 있다. 이때, 제어부(640)는 감지 신호가 전송될 시점을 타이머(655)를 이용하여 식별할 수 있으며, 감신 신호 전송 시점이 도래하면, 다중화기(621)를 제어하여 해당 송신 코일을 통해 감지 신호가 송출될 수 있도록 제어할 수 있다. 일 예로, 타이머(650)는 핑 전송 단계 동안 소정 주기로 특정 이벤트 신호를 제어부(640)에 송출할 수 있으며, 제어부(640)는 해당 이벤트 신호가 감지될 때마다, 다중화기(621)를 제어하여 해당 송신 코일을 통해 디지털 핑이 송출될 수 있도록 제어할 수 있다.
또한, 제어부(640)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 복조부(632)로부터 어느 송신 코일을 통해 신호 세기 지시자(Signal Strength Indicator)가 수신되었는지를 식별하기 위한 소정 송신 코일 식별자 및 해당 송신 코일을 통해 수신된 신호 세기 지시자를 수신할 수 있다. 연이어, 제2차 감지 신호 송출 절차에서 제어부(640)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 신호 세기 지시자가 수신된 송신 코일(들)을 통해서만 감지 신호가 송출될 수 있도록 다중화기(621)를 제어할 수도 있다. 다른 일 예로, 제어부(640)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 신호 세기 지시자가 수신된 송신 코일이 복수개인 경우, 가장 큰 값을 갖는 신호 세기 지시자가 수신된 송신 코일을 제2차 감지 신호 송출 절차에서 감지 신호를 가장 먼저 송출할 송신 코일로 결정하고, 결정 결과에 따라 다중화기(621)를 제어할 수도 있다.
통신부(630)는 변조부(631)와 복조부(632) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
변조부(631)는 제어부(640)에 의해 생성된 제어 신호를 변조하여 다중화기(621)에 전달할 수 있다. 여기서, 제어 신호를 변조하기 위한 변조 방식은 FSK(Frequency Shift Keying) 변조 방식, 맨체스터 코딩(Manchester Coding) 변조 방식, PSK(Phase Shift Keying) 변조 방식, 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation) 방식, 차등 2단계(Differential bi-phase) 변조 방식 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
복조부(632)는 송신 코일을 통해 수신되는 신호가 감지되면, 감지된 신호를 복조하여 제어부(640)에 전송할 수 있다. 여기서, 복조된 신호에는 신호 세기 지시자, 무선 전력 전송 중 전력 제어를 위한 오류 정정(EC:Error Correction) 지시자, 충전 완료(EOC: End Of Charge) 지시자, 과전압/과전류/과열 지시자 등이 포함될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 전력 수신기의 상태를 식별하기 위한 각종 상태 정보가 포함될 수 있다.
또한, 복조부(632)는 복조된 신호가 어느 송신 코일로부터 수신된 신호인지를 식별할 수 있으며, 식별된 송신 코일에 상응하는 소정 송신 코일 식별자를 제어부(640)에 제공할 수도 있다.
또한, 복조부(632)는 송신 코일(623)을 통해 수신된 신호를 복조하여 제어부(640)에 전달할 수 있다. 일 예로, 복조된 신호는 신호 세기 지시자를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 복조 신호는 무선 전력 수신기의 각종 상태 정보를 포함할 수 있다.
일 예로, 무선 전력 송신기(600)는 무선 전력 전송에 사용되는 동일한 주파수를 이용하여 무선 전력 수신기와 통신을 수행하는 인밴드(In-Band) 통신을 통해 상기 신호 세기 지시자를 획득할 수 있다.
또한, 무선 전력 송신기(600)는 송신 코일부(622)을 이용하여 무선 전력을 송출할 수 있을 뿐만 아니라 송신 코일부(622)을 통해 무선 전력 수신기와 각종 제어 신호 및 상태 정보를 교환할 수도 있다. 다른 일 예로, 송신 코일부(622)의 제1 내지 제n 송신 코일에 각각 대응되는 별도의 코일이 무선 전력 송신기(600)에 추가로 구비될 수 있으며, 구비된 별도의 코일을 이용하여 무선 전력 수신기와 인밴드 통신을 수행할 수도 있음을 주의해야 한다.
이상이 도 6의 설명에서는 무선 전력 송신기(600)와 무선 전력 수신기가 인밴드 통신을 수행하는 것을 예를 들어 설명하고 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 무선 전력 신호 전송에 사용되는 주파수 대역과 상이한 주파수 대역을 통해 근거리 양방향 통신을 수행할 수 있다. 일 예로, 근거리 양방향 통신은 저전력 블루투스 통신, RFID 통신, UWB 통신, 지그비 통신 중 어느 하나일 수 있다.
또한, 이상의 도 6의 설명에서는 무선 전력 송신기(600)의 전력 전송부(620)가 다중화기(621)와 복수의 송신 코일(622)을 포함하나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 다른 일 실시예에 따른 전력 전송부(620)는 하나의 송신 코일로 구성될 수도 있음을 주의해야 한다.
도 7은 상기 도 6에 따른 무선 전력 송신기와 연동되는 무선 전력 수신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 7을 참조하면, 무선 전력 수신기(700)는 수신 코일(710), 정류기(720), 직류/직류 변환기(DC/DC Converter, 730), 부하(740), 센싱부(750), 통신부(760), 주제어부(770)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 통신부(760)는 복조부(761) 및 변조부(762) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
상기한 도 7의 예에 도시된 무선 전력 수신기(700)는 인밴드 통신을 통해 무선 전력 송신기(600)와 정보를 교환할 수 있는 것으로 도시되어 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 통신부(760)는 무선 전력 신호 전송에 사용되는 주파수 대역과는 상이한 주파수 대역을 통해 근거리 양방향 통신을 제공할 수도 있다.
수신 코일(710)을 통해 수신되는 AC 전력은 정류부(720)에 전달할 수 있다. 정류기(720)는 AC 전력을 DC 전력으로 변환하여 직류/직류 변환기(730)에 전송할 수 있다. 직류/직류 변환기(730)는 정류기 출력 DC 전력의 세기를 부하(740)에 의해 요구되는 특정 세기로 변환한 후 부하(740)에 전달할 수 있다.
센싱부(750)는 정류기(720) 출력 DC 전력의 세기를 측정하고, 이를 주제어부(770)에 제공할 수 있다. 또한, 센싱부(750)는 무선 전력 수신에 따라 수신 코일(710)에 인가되는 전류의 세기를 측정하고, 측정 결과를 주제어부(770)에 전송할 수도 있다. 또한, 센싱부(750)는 무선 전력 수신기(700)의 내부 온도를 측정하고, 측정된 온도 값을 주제어부(770)에 제공할 수도 있다.
일 예로, 주제어부(770)는 측정된 정류기 출력 DC 전력의 세기가 소정 기준치 와 비교하여 과전압 발생 여부를 판단할 수 있다. 판단 결과, 과전압이 발생된 경우, 과전압이 발생되었음을 알리는 소정 패킷을 생성하여 변조부(762)에 전송할 수 있다. 여기서, 변조부(762)에 의해 변조된 신호는 수신 코일(710) 또는 별도의 코일(미도시)을 통해 무선 전력 송신기(600)에 전송될 수 있다. 또한, 주제어부(770)는 정류기 출력 DC 전력의 세기가 소정 기준치 이상인 경우, 감지 신호가 수신된 것으로 판단할 수 있으며, 감지 신호 수신 시, 해당 감지 신호에 대응되는 신호 세기 지시자가 변조부(762)를 통해 무선 전력 송신기(600)에 전송될 수 있도록 제어할 수 있다. 다른 일 예로, 복조부(761)는 수신 코일(710)과 정류기(720) 사이의 AC 전력 신호 또는 정류기(720) 출력 DC 전력 신호를 복조하여 감지 신호의 수신 여부를 식별한 후 식별 결과를 주제어부(770)에 제공할 수 있다. 이때, 주제어부(770)는 감지 신호에 대응되는 신호 세기 지시자가 변조부(762)를 통해 전송될 수 있도록 제어할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 신호의 변조 및 복조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8의 도면 번호 810에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20)은 동일한 주기를 가지는 내부 클락 시그널에 기반하여 전송 대상 패킷을 인코딩하거나 디코딩할 수 있다.
이하에서는 상기 도 1 내지 도 7을 참조하여, 전송 대상 패킷의 인코딩 방법을 상세히 설명하기로 한다.
상기 도 1을 참조하면, 무선 전력 송신단(10) 또는 무선 전력 수신단(20)이 특정 패킷을 전송하지 않는 경우, 무선 전력 신호는 도 1의 도면 번호 41에 도시된 바와 같이, 특정 주파수를 가진 변조되지 않은 교류 신호일 수 있다. 반면, 무선 전력 송신단(10) 또는 무선 전력 수신단(20)이 특정 패킷을 전송하는 경우, 무선 전력 신호는 도 1의 도면 번호 42에 도시된 바와 같이, 특정 변조 방식으로 변조된 교류 신호일 수 있다. 일 예로, 변조 방식은 진폭 변조 방식, 주파수 변조 방식, 주파수 및 진폭 변조 방식, 위상 변조 방식 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
무선 전력 송신단(10) 또는 무선 전력 수신단(20)에 의해 생성된 패킷의 이진 데이터는 도면 번호 820과 같이 차등 2단계 인코딩(Differential bi-phase encoding) 이 적용될 수 있다. 상세하게, 차등 2단계 인코딩은 데이터 비트 1을 인코딩하기 위하여 두 번의 상태 전이(transitions)를 갖도록 하고, 데이터 비트 0을 인코딩하기 위하여 한 번의 상태 전이를 갖도록 한다. 즉, 데이터 비트 1은 상기 클럭 신호의 상승 에지(rising edge) 및 하강 에지(falling edge)에서 HI 상태 및 LO 상태간의 전이가 발생하도록 인코딩된 것이고, 데이터 비트 0은 상기 클럭 신호의 상승 에지에서 HI 상태 및 LO 상태간의 전이가 발생하도록 인코딩된 것일 수 있다.
인코딩된 이진 데이터는 상기 도면 번호 830에 도시된 바와 같은, 바이트 인코딩 기법이 적용될 수 있다. 도면 번호 830을 참조하면, 일 실시예에 따른 바이트 인코딩 기법은 8비트의 인코딩된 이진 비트 스트림에 대해 해당 비트 스트림의 시작과 종류를 식별하기 위한 시작 비트(Start Bit) 및 종료 비트(Stop Bit), 해당 비트 스트림(바이트)의 오류 발생 여부를 감지하기 위한 페리티 비트(Parity Bit)가 삽입하는 방법일 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 패킷 포맷을 설명하기 위한 도면이다.
도 9을 참조하면, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20) 사이의 정보 교환에 사용되는 패킷 포맷(900)은 해당 패킷의 복조를 위한 동기 획득 및 해당 패킷의 정확한 시작 비트를 식별하기 위한 프리엠블(Preamble, 910) 필드, 해당 패킷에 포함된 메시지의 종류를 식별하기 위한 헤더(Header, 920) 필드, 해당 패킷의 내용(또는 페이로드(Payload))를 전송하기 위한 메시지(Message, 930) 필드 및 해당 패킷에 오류가 발생되었는지 여부를 식별하기 위한 체크썸(Checksum, 940) 필드를 포함하여 구성될 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 패킷 수신단은 헤더(920) 값에 기반하여 해당 패킷에 포함된 메시지(930)의 크기를 식별할 수도 있다.
또한, 헤더(920)는 무선 전력 전송 절차의 각 단계별로 정의될 수 있으며, 일부, 헤더(920) 값은 서로 다른 단계에서 동일한 값이 정의될 수도 있다. 일 예로, 도 9을 참조하면, 핑 단계의 전력 전송 종료(End Power Transfer) 및 전력 전송 단계의 전력 전송 종료에 대응되는 헤더 값은 0x02로 동일할 수 있음을 주의해야 한다.
메시지(930)는 해당 패킷의 송신단에서 전송하고자 하는 데이터를 포함한다. 일 예로, 메시지(930) 필드에 포함되는 데이터는 상대방에 대한 보고 사항(report), 요청 사항(request) 또는 응답 사항(response)일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 패킷(900)은 해당 패킷을 전송한 송신단을 식별하기 위한 송신단 식별 정보, 해당 패킷을 수신할 수신단을 식별하기 위한 수신단 식별 정보 중 적어도 하나가 더 포함될 수도 있다. 여기서, 송신단 식별 정보 및 수신단 식별 정보는 IP 주소 정보, MAC 주소 정보, 제품 식별 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 충전 시스템상에서 수신단 및 송신단을 구분할 수 있는 정보이면 족하다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 패킷(900)은 해당 패킷이 복수의 장치에 의해 수신되어야 하는 경우, 해당 수신 그룹을 식별하기 위한 소정 그룹 식별 정보가 더 포함될 수도 있다.
도 10은 본 발명에 따른 무선 전력 수신 장치가 핑 단계에서 전송 가능한 패킷의 종류를 설명하기 위한 도면이다.
도 10에 도시된 바와 간이, 핑 단계에서 무선 전력 수신 장치는 신호 세기 패킷 또는 전력 전송 중단 패킷을 전송할 수 있다.
도 10의 도면 번호 1001을 참조하면, 일 실시예에 따른 신호 세기 패킷의 메시지 포맷은 1바이트의 크기를 갖는 신호 세기 값(Signal Strength Value)로 구성될 수 있다. 신호 세기 값은 송신 코일과 수신 코일 사이의 정합도(Degree of Coupling)를 가리킬 수 있으며, 디지털 핑 구간에서의 정류기 출력 전압, 출력 차단 스위치 등에서 측정된 개방 회로 전압, 수신 전력의 세기 등에 기반하여 산출된 값일 수 있다. 신호 세기 값은 최저 0에서 최고 255까지의 범위를 가지며, 특정 변수에 대한 실제 측정 값(U)이 해당 변수의 최대 값(Umax)과 동일한 경우, 255의 값을 가질 수 있다. 일 예로, 신호 세기 값(Signal Strength Value)은 U/Umax*256로 산출될 수 있다.
상기 도 10의 도면 번호 1002를 참조하면, 일 실시예에 따른 전력 전송 중단 패킷의 메시지 포맷은 1바이트의 크기를 갖는 전력 전송 중단 코드(End Power Transfer Code)로 구성될 수 있다.
무선 전력 수신 장치가 전력 전송 중단을 무선 전력 송신기에 요청하는 이유는 충전 완료(Charge Complete), 내부 오류(Internal Fault), 과열(Over Temperature), 과전압(Over Voltage), 과전류(Over Current), 배터리 손상(Battery Failure), 재구성(Reconfigure) 및 응답 없음(No Response) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 전력 전송 중단 코드는 새로운 전력 전송 중단 이유 각각에 대응하여 추가 정의될 수도 있음을 주의해야 한다.
충전 완료는 수신기 배터리의 충전이 완료되었음을 사용될 수 있다. 내부 오류는 수신기 내부 동작에 있어서의 소프트웨어적 또는 논리적인 오류가 감지되었을 때 사용될 수 있다.
과열/과전압/과전류는 수신기에서 측정된 온도/전압/전류 값이 각각에 대해 정의된 임계값을 초과하였을 경우에 사용될 수 있다.
배터리 손상은 수신기 배터리에 문제가 발생된 것으로 판단되었을 경우 사용될 수 있다.
재구성은 전력 전송 조건에 대한 재협상이 필요한 경우 사용될 수 있다. 응답 없음은 제어 오류 패킷에 대한 송신기의 응답-즉, 전력의 세기를 증가시키거나 감소시키는 것을 의미함-이 정상적이지 않은 것으로 판단된 경우 사용될 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치에서 최초 패킷을 전송하는 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 11을 참조하면, 무선 전력 수신 장치는 선택 단계에서 정류기 출력 전압이 소정 기준치 이상인 것이 감지되면, 즉시, 핑 단계로 천이할 수 있다. 핑 단계에서 수신 코일의 전류 레벨이 소정 기준치를 초과하면, 미리 정의된 최초 패킷의 전송을 위해 최대로 지연할 수 있는 시간-이하, 간단히, 최초 패킷 전송 지연 시간이라 명함-내에 최초 패킷을 전송해야 한다. 일 예로, 선택 단계에서 핑 단계로의 천이를 위한 상기 기준치는 수신단에서의 미리 정의된 안정적 전류 레벨(Stable Current Level) 값의 50%로 정의될 수 있다. 여기서, 상기 최초 패킷 전송 지연 시간은 19~64ms의 범위를 가질 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 또한, 무선 전력 수신 장치는 최초 패킷 전송 지연 시간을 결정하고, 구성 패킷을 통해 결정된 최초 패킷 전송 지연 시간을 무선 전력 송신 장치에 송신할 수도 있다.
일 예로, 무선 전력 송신 장치는 송신단의 전류 값이 안정적 전류 레벨의 50%를 초과한 이후 소정 핑 타임 윈도우(T_ping_time_window) 내에 첫 번째 패킷이 수신되지 않은 경우, 소정 종료 시간(T_terminate)내에 전력 신호 전송을 중단시킬 수 있다. 여기서, 전력 신호 전송의 중단은 디지털 핑 신호의 전송 중단을 의미할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 전력 송신 장치는 디지털 핑 전송을 중단하고 선택 단계로 회귀하여 아날로그 핑을 전송하는 것을 의미할 수도 있다.
또한, 무선 전력 송신 장치는 첫 번째 패킷인 신호 세기 패킷을 수신한 이 후, 식별 및 구성 단계로 진입하지 않는 것으로 결정한 경우, 신호 세기 패킷의 수신 시작 시점이 후 소정 만료 시간(T_expire) 내에 전력 신호 전송을 중단시킬 수도 있다. 여기서, 최초 패킷 수신 이 후 식별 및 구성 단계로 진입하지 않는 것은 선택 단계로 진입하는 것을 의미할 수 있다.
또한, 무선 전력 송신 장치는 첫 번째 패킷이 정상 수신되지 않은 것으로 확인된 후 상기 만료 시간(T_expire) 내에 전력 신호 전송을 중단시킬 수도 있다.
또한, 무선 전력 송신 장치는 신호 세기 패킷이 아닌 다른 첫 번째 패킷-예를 들면, 전력 전송 중단 패킷(End Power Transfer Packet)일 수 있음-이 정상 수신된 경우, 해당 패킷의 수신 후 상기 만료 시간(T_expire) 내에 전력 신호 전송을 중단시킬 수도 있다.
또한, 무선 전력 송신 장치는 구성 패킷에 포함된 상기 무선 전력 수신 장치의 전력 등급, 최대 전력 중 적어도 하나에 기반하여 후술할 제어 오류 값에 적용되는 옵셋의 값을 결정할 수도 있다. 일 예로, 전력 등급이 높은 무선 전력 수신 장치에 대해서는 전력 등급이 낮은 무선 전력 수신 장치에 비해 상대적으로 옵셋 값이 크게 결정될 수 있다. 다른 일 예로, 제어 오류 값과 옵셋 값의 합에 따라 제어되는 전력의 세기가 해당 수신기의 최대 전력을 초과하지 않도록 옵셋 값은 결정될 수도 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 식별 패킷의 메시지 포맷을 설명하기 위한 도면이다.
도 12를 참조하면, 식별 패킷의 메시지 포맷은 버전 정보(Version Information) 필드, 제조사 정보(Manufacturer Information) 필드, 확장 지시자(Extension Indicator) 필드 및 기본 디바이스 식별 정보(Basic Device Identification Information) 필드를 포함하여 구성될 수 있다.
버전 정보 필드에는 해당 무선 전력 수신 장치에 적용된 표준의 개정 버전 정보가 기록될 수 있다.
제조사 정보 필드에는 해당 무선 전력 수신 장치를 제조한 제조사를 식별하기 위한 소정 식별 코드가 기록될 수 있다.
확장 지시자 필드는 확장 디바이스 식별 정보를 포함하는 확장 식별 패킷이 존재하는지를 식별하기 위한 지시자일 수 있다. 일 예로, 확장 지시자 값이 0이면, 확장 식별 패킷이 존재하지 않음을 의미하고, 확장 지시자 값이 1이면, 확장 식별 패킷이 식별 패킷 이후에 존재함을 의미할 수 있다.
도면 번호 1201 내지 1202를 참조하면, 확장 지시자 값이 0이면, 해당 무선 전력 수신기를 위한 디바이스 식별자는 제조사 정보와 기본 디바이스 식별 정보의 조합으로 이루어질 수 있다. 반면, 확장 지시자 값이 1이면, 해당 무선 전력 수신기를 위한 디바이스 식별자는 제조사 정보, 기본 디바이스 식별 정보 및 확장 디바이스 식별 정보의 조합으로 이루어질 수 있다.
도 13은 본 발명에 따른 구성 패킷 및 전력 제어 보류 패킷의 메시지 포맷을 설명하기 위한 도면이다.
도 13의 도면 번호 1301에 도시된 바와 같이, 구성 패킷의 메시지 포맷은 5바이트의 길이를 가질 수 있으며, 전력 등급(Power Class) 필드, 최대 전력(Maximum Power) 필드, 전력 제어(Power Control) 필드, 카운트(Count) 필드, 윈도우 사이즈(Window Size) 필드, 윈도우 옵셋(Window Offset) 필드 등을 포함하여 구성될 수 있다.
전력 등급 필드에는 해당 무선 전력 수신기에 할당된 전력 등급이 기록될 수 있다.
최대 전력 필드에는 무선 전력 수신기의 정류기 출력단에서 제공할 수 있는 최대 전력의 세기 값이 기록될 수 있다.
일 예로, 전력 등급이 a이고 최대 전력이 b인 경우에 있어서, 무선 전력 수신 장치의 정류기 출력단에서 제공되길 바라는 최대 전력량(Pmax)는 (b/2)*10a로 산출될 수 있다.
전력 제어 필드에는 무선 전력 송신기에서의 전력 제어가 어떤 알고리즘에 따라 이루어져야 하는지를 지시하기 위해 사용될 수 있다. 일 예로, 전력 제어 필드 값이 0이면, 표준에 정의된 전력 제어 알고리즘 적용을 의미하고, 전력 제어 필드 값이 1이면, 제조사에 의해 정의된 알고리즘에 따라 전력 제어가 이루어지는 것을 의미할 수 있다.
카운트 필드는 무선 전력 수신 장치가 식별 및 구성 단계에서 전송할 옵션 구성 패킷의 개수를 기록하기 위해 사용될 수 있다.
윈도우 사이즈 필드는 평균 수신 파워 산출을 위한 윈도우 크기를 기록하기 위해 사용될 수 있다. 일 예로, 윈도우 사이즈는 0보다 크고, 4ms 단위를 가지는 양의 정수 값일 수 있다.
윈도우 옵셋 필드는 평균 수신 파워 산출 윈도우 종료 시점부터 다음 수신 전력 패킷의 전송 시작 시점까지의 시간을 식별하기 위한 정보가 기록될 수 있다. 일 예로, 윈도우 옵셋은 0보다 크고, 4ms 단위를 가지는 양의 정수 값일 수 있다.
도면 번호 1302를 참조하면, 전력 제어 보류 패킷의 메시지 포맷은 전력 제어 보류 시간(T_delay)을 포함하여 구성될 수 있다. 전력 제어 보류 패킷은 식별 및 구성 단계 동안 복수개가 전송될 수 있다. 일 예로, 전력 제어 보류 패킷은 7개까지 전송될 수 있다. 전력 제어 보류 시간(T_delay)는 미리 정의된 전력 제어 보류 최소 시간(T_min:5ms)과 전력 제어 보류 최대 시간(T_max:205ms) 사이의 값을 가질 수 있다. 무선 전력 송신 장치는 식별 및 구성 단계에서 마지막으로 수신된 전력 제어 보류 패킷의 전력 제어 보류 시간을 이용하여 전력 제어를 수행할 수 있다. 또한, 무선 전력 송신 장치는 식별 및 구성 단계에서 전력 제어 보류 패킷이 수신되지 않은 경우, 상기 T_min 값을 T_delay 값으로 사용할 수 있다.
전력 제어 보류 시간은 무선 전력 송신 장치가 가장 최근의 제어 오류 패킷 수신 후 실제 전력 제어를 수행하기 이전에 전력 제어를 수행하지 않고 대기해야 하는 시간을 의미할 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치가 전력 전송 단계에서 전송 가능한 패킷의 종류 및 그것의 메시지 포맷을 설명하기 위한 도면이다.
도 14을 참조하면, 전력 전송 단계에서 무선 전력 수신 장치가 전송 가능한 패킷은 제어 오류 패킷(Control Error Packet), 전력 전송 중단 패킷(End Power Transfer Packet), 수신 전력 패킷(Received Power Packet), 충전 상태 패킷(Charge Status Packet), 제조사 별 정의된 패킷 등을 포함할 수 있다.
도면 번호 1401은 1바이트의 제어 오류 값(Control Error Value)로 구성된 제어 오류 패킷(Control Error Packet)의 메시지 포맷을 보여준다. 여기서, 제어 오류 값은 -128부터 +127까지의 범위의 정수 값일 수 있다. 제어 오류 값이 음이면, 무선 전력 송신 장치의 송출 전력이 내려가고, 양이면, 무선 전력 송신 장치의 송출 전력이 올라갈 수 있다.
도면 번호 1402는 1바이트의 전력 전송 중단 코드(End Power Transfer Code)로 구성된 제어 오류 패킷(Control Error Packet)의 메시지 포맷을 보여준다. 여기서, 전력 전송 중단 코드는 상술한 도 10의 설명으로 대체하기로 한다.
도면 번호 1403은 1바이트의 수신 파워 값(Received Power Value)로 구성된 수신 전력 패킷의 메시지 포맷을 보여준다. 여기서, 수신 파워 값은 소정 구간 동안 산출된 평균 정류기 수신 전력 값에 대응될 수 있다. 실제 수신된 전력량(Preceived)은 구성 패킷(1501)에 포함된 최대 전력(Maximum Power) 및 전력 등급(Power Class)에 기반하여 산출될 수 있다. 일 예로, 실제 수신된 전력량은 (수신 파워 값/128)*(최대 전력/2)*(10전력등급)에 의해 산출될 수 있다.
도면 번호 1404는 1바이트의 충전 상태 값(Charge Status Value)로 구성된 충전 상태 패킷(Charge Status Packet)의 메시지 포맷을 보여준다. 충전 상태 값은 무선 전력 수신 장치의 배터리 충전량을 가리킬 수 있다. 일 예로, 충전 상태 값 0은 완전 방전 상태를 의미하고, 충전 상태 값 50은 50% 충전 상태, 충전 상태 값 100은 만충 상태를 의미할 수 있다. 무선 전력 수신 장치가 충전 배터리를 포함하지 않거나 충전 상태 정보를 제공할 수 없는 경우, 충전 상태 값은 OxFF로 설정될 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 핑 신호 전송에 대응한 응답 신호를 설명하기 위한 도면이다.
도 15에는 무선 전력 송신기가 무선 전력 수신기로 전력 신호 및 핑 신호를 전송하는 타이밍 도면(1510)과 무선 전력 송신기가 무선 전력 수신기로부터 핑 신호에 대한 응답 신호를 수신하는 타이밍 도면(1520)이 도시되어 있다.
무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기는 인밴드(In-band) 통신에 의해 제어 신호를 송수신할 수 있으며, 인밴드 통신을 수행하는 무선 전력 송신기는 핑 신호를 전송하는 동안 응답 신호를 모니터링할 수 있다.
상세하게, 무선 전력 송신기가 핑 신호를 무선 전력 수신기로 전송하면, 무선 전력 수신기는 수신한 핑 신호를 HI 상태 또는 LO 상태를 갖도록 인코딩하여 Signal strength indicator가 포함된 응답 신호를 무선 전력 송신기로 전송할 수 있다.
무선 전력 송신기는 인밴드 통신의 특성상 핑 신호의 전송 시간 동안 무선 전력 수신기로부터의 응답 신호(1520)를 수신할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기가 7.5msec 동안 핑 신호를 전송하는 경우, 7.5msec 동안 핑 신호에 대한 응답 신호를 수신할 수 있다.
한편, 무선 전력 송신기는 핑 신호에 대한 응답 신호를 수신하고, 응답 신호에 포함되어 있는 정보를 이용하여 충전 영역에 위치하였던 기존의 무선 전력 수신기인지 여부를 식별할 수 있다.
특히, 무선 전력 송신기의 충전 중단 상황에서도 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기의 위치 변화를 확인할 수 있다. 충전 중단 상황에서 무선 전력 송신기는 도 9의 패킷 포맷(900)에 포함되어 있는 프리엠블(1530, preamble)을 이용하여 전력 전송 중단 이전에 충전 영역에 위치했던 무선 전력 수신기인지 여부를 식별할 수 있다.
프리엠블(1530)은 11 내지 25 비트(bit) 크기의 데이터로서, 무선 전력 송신기가 헤더(header)의 시작을 감지하도록 하며, 무선 전력 송신기가 응답 신호에 대해 동기화할 수 있도록 할 수 있다. 일 예로, 프리엠블(1530)은 연속된 HI 상태의 11bit로 구성될 수 있다.
1510을 참조하면, 무선 전력 송신기는 전력 전송 중단 조건을 판단하여 무선 전력 수신기로 전력 신호 전송을 중단함으로써 전력 전달을 중단할 수 있다.
특히, 전력 전송 단계에서 전력 중단 조건이 만족되는 경우, 무선 전력 송신기는 선택 단계로 천이할 수 있고, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기로의 전력 전송을 중단할 수 있다.
전력 전송 단계에서, 무선 전력 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, 전력 전송을 중단하고 선택 단계로 천이할 수 있다.
구체적으로, 전력 전송 중단 조건은 무선 전력 송신기가 일정 시간 내에 수신해야 하는 일정 주기를 갖는 무선 전력 수신기의 상태 정보를 수신하지 못하는 경우 만족될 수 있다. 무선 전력 수신기로부터 일정 주기로 수신하는 상태 정보는 제어 오류 신호(Control Error Packet), 수신 전력 신호(Received Power Packet), 충전 상태 신호 (Charge Status Packet) 중 적어도 하나일 수 있다.
또는 전력 전송 중단 조건은 무선 전력 수신기로부터 전력 전송 중단 신호 (End Power Transfer Packet)을 수신하는 경우 만족될 수 있다. 전력 전송 동료 신호는 충전 완료(Charge Complete), 내부 오류(Internal Fault), 과열(Over Temperature), 과전압(Over Voltage), 과전류(Over Current), 배터리 손상(Battery Failure), 재구성(Reconfigure) 및 응답 없음(No Response) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
이러한 전력 전송 중단 조건이 만족되는 경우, 무선 전력 송신기는 일정 시간(1511) 동안 전력 전송을 중단할 수 있다. 이후, 무선 전력 송신기는 이전에 충전 영역에 위치하는 무선 전력 수신기의 위치 변화 여부를 확인하기 위해 핑 신호를 일정 주기(1512) 마다 전송할 수 있다.
무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기가 충전 영역에 위치하는지 여부를 판단하기 위해 핑 신호를 전송할 수 있는데, 무선 전력 송신기는 핑 신호에 대한 전송 시간(1513)을 달리하여 전송할 수 있다.
일 실시예로, 무선 전력 송신기는 핑 신호를 7.5msec 동안 송신할 수 있고, 인밴드 통신의 특성에 따라 핑 신호 전송 시간 동안 그에 대한 응답 신호를 수신할 수 있다.
무선 전력 수신기로부터의 응답 신호는 무선 전력 수신기에 의해 인코딩된 도 9와 같은 패킷 포맷으로 구성될 수 있고, 무선 전력 송신기는 응답 신호의 프리엠블(1530) 정보를 통해 무선 전력 수신기의 위치 변화 여부를 확인할 수 있다.
이때, 무선 전력 수신기가 충전 영역에 계속해서 위치하는 경우 핑 신호에 의해 발열이 발생할 수 있고, 무선 전력 송신기에 있어서 지속적으로 핑 신호 전송은 전력이 낭비되는 문제점이 발생할 수 있다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기의 위치 변화를 확인하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 16을 참조하면, 무선 전력 송신기는 제1시간 동안 전송되는 핑 신호에 의해 식별된 무선 전력 수신기로 전력을 전송할 수 있다(S1610). 무선 전력 송신기는 핑 단계에서 무선 전력 수신기를 감지 및 식별하기 위해 제1시간 동안 핑 신호를 전송할 수 있다. 이후, 무선 전력 송신기는 핑 신호에 의해 감지 및 식별된 무선 전력 수신기로 전력 신호를 전송하여 무선 전력 전송을 수행할 수 있다.
핑 신호는 무선 전력 수신기의 통신부를 구동할 수 있는 전력량을 가질 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 수신기는 핑 신호에 의하여 통신부를 구동시켜 무선 전력 송신기와 통신을 수행할 수 있다.
제1시간은 핑 신호에 의해 무선 전력 수신기의 통신부를 구동할 수 있을 정도의 전력량이 전달되기 충분한 시간일 수 있고, 예를 들어, 제1시간은 7.5msec 일 수 있다.
무선 전력 송신기는 전력 전송 중단 조건이 만족되면 일정 시간 동안 식별된 상기 무선 전력 수신기로 전력 전송을 중단할 수 있다(S1620).
전력 전송 단계에서 무선 전력 송신기는 전력 전송 중단 조건을 판단할 수 있다. 전력 전송 중단 조건은 무선 전력 송신기 또는 무선 전력 수신기에서 발생하는 오류 상황에서 만족할 수 있다.
예를 들어, 무선 전력 수신기로부터 일정 시간 내에 주기적으로 수신하는 상태 정보(예를 들어, 제어 오류 신호(Control Error Packet), 수신 전력 신호(Received Power Packet), 충전 상태 신호(Charge Status Packet))가 일정 시간 내에 수신하지 못한 경우 전력 전송 중단 조건은 만족될 수 있다.
또는, 무선 전력 수신기로부터 충전 완료(Charge Complete), 내부 오류(Internal Fault), 과열(Over Temperature), 과전압(Over Voltage), 과전류(Over Current), 배터리 손상(Battery Failure), 재구성(Reconfigure) 및 응답 없음(No Response) 정보 중 적어도 어느 하나를 포함하는 전력 전송 중단 신호(End Power Transfer Packet)을 수신하는 경우 무선 전력 중단 조건은 만족될 수 있다.
무선 전력 송신기는 전력 전송을 중단하고 일정 시간 경과 후, 무선 전력 수신기로 제1시간보다 짧은 제2시간 동안 핑 신호를 전송할 수 있다(S1630).
무선 전력 송신기는 핑 신호의 전송 시간을 제어하여, 전송 시간 또는 전력 레벨을 달리하는 핑 신호를 전송할 수 있다.
전력 전송 단계에서 전력 전송이 중단되는 상황에서 무선 전력 송신기는 무선 전력 송신기의 통신부를 구동할 정도의 높은 전력을 전송하여 무선 전력 수신기의 위치 확인을 하지 않고, 보다 적은 전력량을 갖는 핑 신호를 이용하여 무선 전력 수신기의 위치 확인을 수행할 수 있다.
구체적으로, 핑 단계에서 무선 전력 송신기는 물체가 감지되면 소정의 전기 에너지가 포함된 핑 신호를 통해 무선 전력 수신기를 활성화시키고, 무선 전력 수신기가 WPC 표준이 호환되는 수신기인지를 식별하기 위한 디지털 핑(Digital Ping) 신호를 전송한다. 디지털 핑 신호는 선택 단계에서 충전 영역 상에 물체가 존재하는지 여부를 감지하는 아날로그 핑 신호보다 전력 레벨이 높은 신호일 수 있다.
이후, 전력 전송 단계에서 무선 전력 송신기는 이전에 충전 영역에 존재했던 기존의 무선 전력 수신기가 전력 전송 중단 이후에도 계속해서 충전 영역에 위치하는지 확인하기 위해 보다 적은 전력량을 갖는 핑 신호를 이용할 수 있다.
또한, 전력 전송 중단 상황에서 기존의 무선 전력 수신기가 존재하는지 여부를 확인하기 위해서 무선 전력 수신기를 식별하기 위해 전송하는 핑 신호는 무선 전력 수신기에 열을 발생시키고, 무선 전력 송신기에 있어서 전력 소비의 한계점을 가질 수 있다.
이에, 본 발명의 일 실시예로서 무선 전력 송신기는 핑 단계에서 무선 전력 수신기를 식별하기 위해 전송하는 핑 신호보다 전송 시간이 짧은 핑 신호를 전송하고, 짧은 전송 시간 동안 수신한 응답 신호만을 이용하여 무선 전력 수신기의 위치 변화 여부를 확인할 수 있다.
이 때, 무선 전력 송신기가 발생시키는 핑 신호의 전력 레벨은 핑 단계에서 무선 전력 수신기를 식별하기 위해 전송하는 핑 신호의 전력 레벨과 동일한 레벨을 가질 수 있지만, 전송 시간을 짧게 함으로써 전력 전송 송신기가 소비하는 전력량을 줄일 수 있으며, 핑 신호에 의한 무선 전력 수신기에서 발생하는 발열량을 감소시킬 수 있다.
무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기로부터 핑 신호에 대한 응답 신호를 제2시간 동안 수신할 수 있다(S1640).
전력 전송 단계에서 무선 전력 수신기는 이전에 충전이 수행될 수 있었기에 제2시간은 핑 신호를 수신한 무선 전력 수신기가 최소한의 응답 신호를 발생시킬 수 있을 정도의 전력량을 전송할 수 있는 시간일 수 있다.
무선 전력 송신기는 인밴드 통신에 의해 핑 신호를 전송하는 시간(제2시간) 동안 핑 신호에 대한 응답 신호를 수신할 수 있다. 응답 신호는 무선 전력 송신기에서 발생된 핑 신호에 대한 피드백 신호로서 핑 신호의 송신 시간 및 핑 신호에 대한 응답 신호 수신 시간이 거의 동일한 타이밍에 이루어질 수 있다.
무선 전력 송신기는 응답 신호를 수신하지 못한 경우, 무선 전력 수신기가 충전 영역에 위치하지 않는다고 판단하고 전력 전송을 종료할 수 있다.
무선 전력 송신기는 응답 신호를 이용하여 무선 전력 수신기가 충전 영역에 위치하는지 여부를 판단할 수 있다(S1650).
무선 전력 송신기는 제2시간 동안 수신한 응답 신호가 미리 정의된 HI 상태의 연속된 일정 개수의 비트(bit)인 경우, 기존에 충전 영역에 위치한 무선 전력 수신기로 판단할 수 있다.
무선 전력 송신기는 응답 신호의 일부 정보를 이용하여 무선 전력 수신기가 충전 영역에 위치하는지 여부를 판단할 수 있다. 무선 전력 수신기가 충전 영역에 위치하는 것으로 판단되더라도 무선 전력 수신기가 충전 완료 상태인 경우에는 무선 전력 송신기는 전력 전송을 종료할 수 있다.
구체적으로, 무선 전력 송신기는 응답 신호를 수신한 시점으로부터 특정 시간 동안 수신한 정보를 이용하여 무선 전력 수신기가 충전 영역에 위치하는지 여부를 판단할 수 있다. 또한, 무선 전력 송신기는 응답 신호의 시작 비트로부터 기 설정된 개수의 연속된 비트 정보를 이용하여 무선 전력 수신기가 충전 영역에 위치하는지 여부를 판단할 수 있다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 전송 시간을 달리하는 핑 신호에 대응한 응답 신호에 대한 수신 타이밍을 설명하기 위한 도면이다.
도 17을 참조하면, 무선 전력 송신기는 핑 신호의 전송 시간을 달리하여 전송할 수 있다.
무선 전력 송신기가 제1시간 동안(예를 들어, 7.5msec)동안 핑 신호를 전송하는 경우 무선 전력 송신기는 핑 신호에 대한 응답 신호를 제1시간(7.5msec) 동안 수신할 수 있고, 무선 전력 송신기가 제1시간 보다 짧은 제2시간(예를 들어, 2msec) 동안 핑 신호를 전송하는 경우 무선 전력 송신기는 핑 신호에 대한 응답 신호를 제2시간 동안 수신할 수 있다.
무선 전력 송신기가 핑 신호를 전송하는 시간이 짧으면, 핑 신호에 대한 응답 신호를 수신하는 시간도 짧을 수 있다. 또한 핑 신호를 전송하는 시간이 짧으면 무선 전력 송신기가 소비하는 전체 전력량 역시 줄어들 수 있고, 무선 전력 수신기에서 발생되는 발열량도 줄어들 수 있다.
예를 들어, 무선 전력 수신기가 핑 신호에 대한 응답 신호의 주기를 2kHz로 설정한 경우, 응답 신호의 1 bit 시간은 0.5msec가 된다. 이때, 무선 전력 송신기가 7.5msec 동안 핑 신호를 전송하는 경우, 무선 전력 송신기는 11bit의 프리엠블 정보를 수신할 수 있다. 무선 전력 송신기가 2msec 동안 핑 신호를 전송하는 경우, 무선 전력 송신기는 3bit의 프리엠블 정보를 수신할 수 있다.
무선 전력 송신기는 3bit의 프리엠블 정보가 연속된 HI 상태의 인코딩 정보라고 판단하면, 충전 영역에 위치한 기존의 무선 전력 수신기로 판단할 수 있다.
무선 전력 송신기는 수신한 3bit의 프리엠블 정보 중 일부 정보(연속된 2bit)를 이용하여 무선 전력 수신기의 위치 변화 여부를 판단할 수 있다.
도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전송 시간을 달리하는 핑 신호에 대응한 응답 신호에 대한 수신 타이밍을 설명하기 위한 도면이다.
도 18을 참조하면, 무선 전력 송신기는 무선 전력 전송을 중단한 후, 핑 단계에서 무선 전력 수신기를 식별하기 위해 전송하는 핑 신호보다 짧은 전송 시간(예를 들어, 2msec)을 가지는 핑 신호를 무선 전력 수신기로 전송할 수 있다. 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기로부터 짧은 전송 시간을 갖는 핑 신호에 대응한 응답 신호(1820)에 의해 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기의 위치 변화를 확인할 수 있다.
무선 전력 송신기는 짧은 전송 시간을 갖는 핑 신호와 짧은 응답 신호에 의해 전력 전송 중단 이전에 충전 영역에 위치한 기존의 무선 전력 수신기인지 여부를 보다 빨리 판단할 수 있고, 핑 신호에 소모되는 전력량을 줄일 수 있다.
본 명세서에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 제어 방법이 WPC 표준에 따르는 무선 전력 송신기에 적용됨을 중심으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않고 PMA 표준 또는 A4WP 표준 등의 다른 표준을 따르는 무선 전력 송신기에 상기 전력 제어 방법에 이용되는 동일 내지 유사한 정보를 통해 실질적으로 동일한 기술적 사상이 적용될 수 있음은 자명할 것이다.
상술한 실시예에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있으며, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상술한 방법을 구현하기 위한 기능적인(function) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 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.
실시예에 따른 무선 전력 송신기 제어 방법은 전자기 유도 방식, 전자기 공진 방식, RF 무선 전력 전송 방식 중 적어도 어느 하나의 무선 전력 전송 방식에 있어서, 전력 전송이 중단된 경우 무선 전력 수신기의 위치를 확인하는 무선 전력 송신기에 이용될 수 있다.

Claims (10)

  1. 제1시간 동안 전송되는 핑 신호에 의해 식별된 무선 전력 수신기로 전력을 전송하는 단계;
    전력 전송 중단 조건이 만족되면 일정 시간 동안 식별된 상기 무선 전력 수신기로 전력 전송을 중단하는 단계;
    상기 일정 시간 경과 후, 상기 무선 전력 수신기로 상기 제1시간보다 짧은 제2시간 동안 핑 신호를 전송하는 단계;
    상기 무선 전력 수신기로부터 상기 핑 신호에 대한 응답 신호를 상기 제2시간 동안 수신하는 단계; 및
    상기 응답 신호를 이용하여 상기 무선 전력 수신기가 충전 영역에 위치하는지 여부를 판단하는 단계;
    를 포함하는,
    무선 전력 송신기 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 응답 신호를 이용하여 상기 무선 전력 수신기가 충전 영역에 위치하는지 여부를 판단하는 단계는,
    상기 응답 신호의 일부 정보를 이용하여 상기 무선 전력 수신기가 충전 영역에 위치하는지 여부를 판단하는 단계;
    를 포함하는,
    무선 전력 송신기 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전력 전송 중단 조건은,
    상기 무선 전력 수신기로부터 제3시간 내에 상태 신호를 수신하지 못하는 경우, 또는 상기 무선 전력 수신기로부터 상태 오류 신호를 수신하는 경우 만족되는,
    무선 전력 송신기 제어 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 응답 신호 중 일부 정보를 이용하여 상기 무선 전력 수신기가 충전 영역에 위치하는지 여부를 판단하는 단계는,
    상기 응답 신호를 수신한 시점으로부터 제4시간 동안 수신한 정보를 이용하여 상기 무선 전력 수신기가 충전 영역에 위치하는지 여부를 판단하는 단계;
    를 포함하는,
    무선 전력 송신기 제어 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 응답 신호 중 일부 정보를 이용하여 상기 무선 전력 수신기가 충전 영역에 위치하는지 여부를 판단하는 단계는,
    상기 응답 신호의 시작 비트로부터 기 설정된 개수의 연속된 비트 정보를 이용하여 상기 무선 전력 수신기가 충전 영역에 위치하는지 여부를 판단하는 단계;
    를 포함하는,
    무선 전력 송신기 제어 방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 응답 신호 중 일부 정보를 이용하여 상기 무선 전력 수신기가 충전 영역에 위치하는지 여부를 판단하는 단계는,
    상기 일부 정보가 기 설정된 정보와 동일한 경우, 상기 무선 전력 수신기가 충전 영역에 위치한다고 판단하는 단계;
    를 포함하는,
    무선 전력 송신기 제어 방법.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 상태 오류 신호는,
    상기 무선 전력 수신기로 전력 신호를 전송하는 중 상기 무선 전력 수신기로부터 수신되는,
    무선 전력 송신기 제어 방법.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 상태 오류 신호는,
    충전 완료(Charge Complete), 내부 오류(Internal Fault), 과열(Over Temperature), 과전압(Over Voltage), 과전류(Over Current), 배터리 손상(Battery Failure), 재구성(Reconfigure) 및 응답 없음(No Response) 중 적어도 하나를 포함하는,
    무선 전력 송신기 제어 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 응답 신호를 수신하지 못한 경우, 상기 무선 전력 수신기가 상기 충전 영역에 위치하지 않는다고 판단하고 전력 전송을 종료하는 단계;
    를 더 포함하는,
    무선 전력 송신기 제어 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 무선 전력 수신기가 충전 영역에 위치하는 경우, 전력 전송을 종료하는 단계;
    를 더 포함하는,
    무선 전력 송신기 제어 방법.
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