WO2019035590A1 - 무선충전 과금방법 - Google Patents

Abstract

송신기의 무선전력을 수신기의 배터리에 충전한 데 대한 무선충전 과금방법은, 수신기의 배터리가 충전 중인 경우, 수신기로부터 수신 파워 값을 포함하는 수신 전력 패킷을 주기적으로 수신하고, 수신된 수신 파워 값을 바탕으로 누적 전력에너지를 산출하고, 산출된 누적 전력에너지를 바탕으로 과금을 산출하며, 산출된 과금을 서버로 전송한다.

Description

무선충전 과금방법

실시예는 무선충전 과금방법에 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 “무선충전시스템”이라 칭함.)과 제어방법들이 제시되고 있다. 또한, 무선충전시스템이 과거에는 일부 휴대용 단말에 기본 장착되지 않고 소비자가 별도 무선충전수신기가 채택된 액세서리를 별도로 구매해야 했기에 무선충전시스템에 대한 수요가 낮았으나 무선충전 사용자가 급격히 늘어날 것으로 예상되며 향후 단말 제조사에서도 무선충전 기능을 기본 탑재할 것으로 예상된다.

일반적으로 무선충전시스템은 무선전력전송 방식으로 전기에너지를 공급하는 무선전력송신기와 무선전력송신기로부터 공급되는 전기에너지를 수신하여 배터리를 충전하는 무선전력수신기로 구성된다.

이와 같이 배터리에 무선전력이 충전된 데 대한 과금이 산출되고 청구되어야 한다.

하지만, 종래의 무선충전시스템에서는 어떻게 과금이 산출되고 청구되어야 하는지에 대한 명확한 기준이 없었다.

아울러, 종래의 무선충전시스템에서는 과금 산출과 청구가 효율적으로 그리고 최적화되지 않았다.

실시예는 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.

실시예의 다른 목적은 무선충전에 대한 과금 산출 및 청구에 대한 명확한 기준 내지는 표준을 제공하는 무선충전 과금방법을 제공한다.

실시예의 또 다른 목적은 무선충전에 대한 과금 산출 및 청구를 효율적으로 그리고 최적화할 수 있는 무선충전 과금방법을 제공한다.

상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 실시예의 제1 측면에 따르면, 송신기의 무선전력을 수신기의 배터리에 충전한 데 대한 무선충전 과금방법은, 상기 수신기의 상기 배터리가 충전 중인 경우, 상기 수신기로부터 수신 파워 값을 포함하는 수신 전력 패킷을 주기적으로 수신하는 단계; 상기 수신된 수신 파워 값을 바탕으로 누적 전력에너지를 산출하는 단계; 상기 산출된 누적 전력에너지를 바탕으로 과금을 산출하는 단계; 및 상기 산출된 과금을 서버로 전송하는 단계를 포함한다.

실시예의 제2 측면에 따르면, 송신기의 무선전력을 수신기의 배터리에 충전한 데 대한 무선충전 과금방법은, 상기 수신기의 상기 배터리가 충전 중인 경우, 상기 수신기로부터 수신 파워 값을 포함하는 수신 전력 패킷을 주기적으로 수신하는 단계; 상기 수신된 수신 파워 값을 바탕으로 누적 전력에너지를 산출하는 단계; 및 과금이 산출되도록 상기 누적 전력에너지를 서버로 전송하는 단계를 포함한다.

실시예의 제3 측면에 따르면, 송신기의 무선전력을 수신기의 배터리에 충전한 데 대한 무선충전 과금방법은, 상기 수신기의 상기 배터리가 충전 중인 경우, 수신 파워 값을 주기적으로 생성하는 단계; 상기 생성된 수신 파워 값을 바탕으로 누적 전력에너지를 산출하는 단계; 상기 누적 전력에너지를 바탕으로 과금을 산출하는 단계; 및 상기 산출된 과금을 서버로 전송하는 단계를 포함한다.

실시예의 제4 측면에 따르면, 수신기의 배터리를 충전시키기 위한 무선충전장치는, 통신부; 및 제어부를 포함한다. 상기 통신부는 상기 수신기의 상기 배터리가 충전 중인 경우, 상기 수신기로부터 수신 파워 값을 포함하는 수신 전력 패킷을 주기적으로 수신하고, 상기 제어부의 제어 하에 산출된 과금을 서버로 전송할 수 있다. 상기 제어부는 상기 수신된 수신 파워 값을 바탕으로 누적 전력에너지를 산출하며, 상기 산출된 누적 전력에너지를 바탕으로 상기 과금을 산출할 수 있다.

실시예의 제5 측면에 따르면, 수신기의 배터리를 충전시키기 위한 무선충전장치는 통신부; 및 제어부를 포함한다. 상기 통신부는 상기 수신기의 상기 배터리가 충전 중인 경우, 상기 수신기로부터 수신 파워 값을 포함하는 수신 전력 패킷을 주기적으로 수신하며, 상기 제어부의 제어 하에 산출된 누적 전력에너지를 서버로 전송할 수 있다. 상기 서버에 의해 상기 누적 전력에너지를 바탕으로 과금이 산출될 수 있다. 상기 제어부는 상기 수신된 수신 파워 값을 바탕으로 상기 누적 전력에너지를 산출할 수 있다.

실시예의 제6 측면에 따르면, 수신기의 배터리를 충전시키기 위한 무선충전장치는, 통신부; 및 제어부를 포함할 수 있다. 상기 제어부는 상기 수신기의 상기 배터리가 충전 중인 경우, 수신 파워 값을 주기적으로 생성하고, 상기 생성된 수신 파워 값을 바탕으로 누적 전력에너지를 산출하며, 상기 누적 전력에너지를 바탕으로 과금을 산출할 수 있다. 상기 통신부는 상기 제어부의 제어 하에 상기 산출된 과금을 서버로 전송할 수 있다.

실시예에 따른 무선충전 과금방법의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 수신기가 누적 전력에너지를 산출하여 서버로 제공하고 서버는 이러한 누적 전력에너지 정보를 바탕으로 과금을 청구할 수 있으므로, 명확한 기준이나 표준을 제시하여 준다는 장점이 있다.

실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 수신기가 누적 전력에너지를 산출하여 서버로 제공하고 서버는 이러한 누적 전력에너지 정보를 바탕으로 과금을 청구할 수 있으므로, 과금 산출 및 청구를 효율적으로 그리고 최적화할 수 있다는 장점이 있다.

실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 과금 산출을 위해 추가적인 구성이 요구되지 않아, 단순한 시스템 구성이 가능하다는 장점이 있다.

실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 수신기가 스마트폰인 경우, 전원이 꺼져있는 상태에서도 수신 전력 패킷(Received Power Packet, 이하 RPP라 함)이 송신기로 제공될 수 있으므로, 별도의 온라인 통신없이 송신기에서 수신기의 배터리에 충전되는 누적 전력에너지를 용이하게 파악 가능할 수 있다는 장점이 있다.

실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 수신기가 직접 배터리에 충전되는 누적 전력에너지를 산출할 수 있으므로, 과금 산출이 보다 더 정확하고 송신기에서 누적 전력에너지를 산출하는 경우에 송신기의 효율이 나쁜 경우 더 많은 과금이 산출되는 불합리함을 해소할 수 있다는 장점이 있다.

실시예의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 실시예의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 바람직한 실시예와 같은 특정 실시예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 일 실시예에 따른 무선충전시스템을 설명하기 위한 블록도이다.

도 2는 WPC 표준에 정의된 제1 무선전력 전송절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.

도 3는 WPC 표준에 정의된 제2 무선전력 전송절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.

도 4은 일 실시예에 따른 무선전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.

도 5는 상기 도 4에 따른 무선전력 송신기와 연동되는 무선전력 수신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.

도 6은 일 실시예에 따른 무선전력 신호의 변조 및 복조 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 7은 제1 무선전력 전송절차의 일 실시예에 따른 패킷 포맷을 설명하기 위한 도면이다.

도 8는 제1 무선전력 전송절차의 일 실시예에 따른 식별 패킷의 메시지 포맷을 설명하기 위한 도면이다.

도 9은 제1 무선전력 전송절차의 일 실시예에 따른 구성 패킷 및 전력 제어 보류 패킷의 메시지 포맷을 설명하기 위한 도면이다.

도 10는 제1 무선전력 전송절차의 일 실시예에 따른 무선전력 수신장치가 전력 전송 단계에서 전송 가능한 패킷의 종류 및 그것의 메시지 포맷을 설명하기 위한 도면이다.

도 11은 실시예에 따른 무선충전시스템을 도시한다.

도 12는 무선충전시스템에서 제1 실시예에 따른 과금을 청구하는 방법을 설명하기 위한 절차도이다.

도 13은 수신기로부터 수신되는 수신 파워 값(RPP)를 이용하여 전력에너지를 산출하는 과정을 보여준다.

도 14는 무선충전시스템에서 제2 실시예에 따른 과금을 청구하는 방법을 설명하기 위한 절차도이다.

도 15는 무선충전시스템에서 제3 실시예에 따른 과금을 청구하는 방법을 설명하기 위한 절차도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, “B 및(와) C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)”로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, 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 등으로 한정되지 않는다. 그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우 뿐만아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속＇되는 경우도 포함할 수 있다. 또한, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우 뿐만아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.

실시예의 설명에 있어서, 무선충전시스템상에서 무선전력을 송신하는 장치는 설명의 편의를 위해 무선전력 송신기, 무선전력 송신장치, 무선전력 송신장치, 무선전력 송신기, 송신단, 송신기, 송신장치, 송신측, 무선전력 전송 장치, 무선전력 전송기, 무선충전장치 등을 혼용하여 사용하기로 한다. 또한, 무선전력 송신장치로부터 무선전력을 수신하는 장치에 대한 표현으로 설명의 편의를 위해 무선전력 수신장치, 무선전력 수신기, 무선전력 수신장치, 무선전력 수신기, 수신 단말기, 수신측, 수신장치, 수신기 단말 등이 혼용되어 사용될 수 있다.

실시예에 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 무선전력 수신장치에 전력을 전송할 수도 있다.

일 예로, 무선전력 송신기는 통상적으로 책상이나 탁자 위 등에서 놓여서 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 자동차용으로도 개발되어 적용되어 차량 내에서 사용될 수 있다. 차량에 설치되는 무선전력 송신기는 간편하고 안정적으로 고정 및 거치할 수 있는 거치대 형태로 제공될 수 있다.

실시예에 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, 리모콘, 낚시찌 등의 소형 전자 기기 등에 사용될 수 있으나, 이에 국한되지는 아니하며 실시예에 따른 무선전력 수신 수단이 장착되어 배터리 충전이 가능한 모바일 디바이스 기기(이하, 디바이스라 칭함.)라면 족하고, 단말 또는 디바이스라는 용어는 혼용하여 사용될 수 있다. 다른 일 실시예에 따른 무선전력 수신기는 차량, 무인 항공기, 에어 드론 등에도 탑재될 수 있다.

실시예에 따른 무선전력 수신기는 적어도 하나의 무선전력 전송 방식이 구비될 수 있으며, 2개 이상의 무선전력 송신기로부터 동시에 무선전력을 수신할 수도 있다. 여기서, 무선전력 전송 방식은 상기 전자기 유도 방식, 전자기 공진 방식, RF 무선전력 전송 방식 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 특히, 전자기 유도 방식을 지원하는 무선전력 수신 수단은 무선 충전 기술 표준 기구인 WPC(Wireless Power Consortium) 및 Air Fuel Alliance(구 PMA, Power Matters Alliance)에서 정의된 전자기 유도 방식의 무선 충전 기술을 포함할 수 있다. 또한 전자기 공진 방식을 지원하는 무선전력 수신 수단은 무선 충전 기술 표준 기구인 Air Fuel Alliance(구 A4WP, Alliance for Wireless Power) 표준 기구에서 정의된 공진 방식의 무선 충전 기술을 포함할 수 있다.

일반적으로, 무선충전시스템을 구성하는 무선전력 송신기와 무선전력 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, 무선전력 수신기는 수신 코일을 통해 유도된 전류를 소정 패턴으로 ON/OFF 스위칭하여 궤환 신호(feedback signal)를 생성함으로써 무선전력 송신기에 각종 제어 신호 및 정보를 전송할 수 있다. 무선전력 수신기에 의해 전송되는 정보는 수신 전력 세기 정보를 포함하는 다양한 상태 정보를 포함할 수 있다. 이때, 무선전력 송신기는 수신 전력 세기 정보에 기반하여 충전 효율 또는 전력 전송 효율을 산출할 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 무선충전시스템을 설명하기 위한 블록도이다.

도 1을 참조하면, 무선충전시스템은 크게 무선으로 전력을 송출하는 무선전력 송신단(10), 상기 송출된 전력을 수신하는 무선전력 수신단(20) 및 수신된 전력을 공급 받는 전자기기(30)로 구성될 수 있다.

일 예로, 무선전력 송신단(10)과 무선전력 수신단(20)은 무선전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 동일한 주파수 대역을 이용하여 정보를 교환하는 인밴드(In-band) 통신을 수행할 수 있다. 다른 일예로, 무선전력 송신단(10)과 무선전력 수신단(20)은 무선전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 상이한 별도의 주파수 대역을 이용하여 정보를 교환하는 대역외(Out-of-band) 통신을 수행할 수도 있다.

일 예로, 무선전력 송신단(10)과 무선전력 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 무선전력 수신단(20)이 무선전력 송신단(10)으로만 정보를 전송하는 것일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선전력 송신단(10)이 무선전력 수신단(20)으로 정보를 전송하는 것일 수도 있다.

반이중 통신 방식은 무선전력 수신단(20)과 무선전력 송신단(10) 사이의 양방향 통신은 가능하나, 어느 한 시점에 어느 하나의 장치에 의해서만 정보 전송이 가능한 특징이 있다.

일 실시예에 따른 무선전력 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, 온도 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 전자 기기(30)로부터 획득 가능하고, 무선전력 제어에 활용 가능한 정보이면 족하다.

도 2는 WPC 표준에 정의된 제1 무선전력 전송절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.

도 2를 참조하면, WPC 표준의 제1 무선전력 전송절차에 따라 송신기로부터 수신기로의 파워 전송은 크게 선택 단계(Selection Phase, 210), 핑 단계(Ping Phase, 220), 식별 및 구성 단계(Identification and Configuration Phase, 230), 전력 전송 단계(Power Transfer Phase, 240) 단계로 구분될 수 있다.

선택 단계(210)는 파워 전송을 시작하거나 파워 전송을 유지하는 동안 특정 오류 또는 특정 이벤트가 감지되면, 천이되는 단계일 수 있다. 여기서, 특정 오류 및 특정 이벤트는 이하의 설명을 통해 명확해질 것이다. 또한, 선택 단계(210)에서 송신기는 인터페이스 표면에 물체가 존재하는지를 모니터링할 수 있다. 만약, 송신기가 인터페이스 표면에 물체가 놓여진 것이 감지되면, 핑 단계(220)로 천이할 수 있다(S201). 선택 단계(210)에서 송신기는 매우 짧은 펄스의 아날로그 핑(Analog Ping) 신호를 전송하며, 송신 코일의 전류 변화에 기반하여 인터페이스 표면의 활성 영역(Active Area)에 물체가 존재하는지를 감지할 수 있다.

핑 단계(220)에서 송신기는 물체가 감지되면, 수신기를 활성화시키고, 수신기가 WPC 표준이 호환되는 수신기인지를 식별하기 위한 디지털 핑(Digital Ping)을 전송한다. 핑 단계(220)에서 송신기는 디지털 핑에 대한 응답 시그널-예를 들면, 신호 세기 지시자-을 수신기로부터 수신하지 못하면, 다시 선택 단계(210)로 천이할 수 있다(S202). 또한, 핑 단계(220)에서 송신기는 수신기로부터 파워 전송이 완료되었음을 지시하는 신호-즉, 충전 완료 신호-를 수신하면, 선택 단계(210)로 천이할 수도 있다(S203).

핑 단계(220)가 완료되면, 송신기는 수신기 식별 및 수신기 구성 및 상태 정보를 수집하기 위한 식별 및 구성 단계(230)로 천이할 수 있다(S204).

식별 및 구성 단계(230)에서 송신기는 원하지 않은 패킷이 수신되거나(unexpected packet), 미리 정의된 시간 동안 원하는 패킷이 수신되지 않거나(time out), 패킷 전송 오류가 있거나(transmission error), 파워 전송 계약이 설정되지 않으면(no power transfer contract) 선택 단계(210)로 천이할 수 있다(S205).

수신기에 대한 식별 및 구성이 완료되면, 송신기는 무선전력을 전송하는 전력 전송 단계(240)로 천이할 수 있다(S206).

전력 전송 단계(240)에서, 송신기는 원하지 않은 패킷이 수신되거나(unexpected packet), 미리 정의된 시간 동안 원하는 패킷이 수신되지 않거나(time out), 기 설정된 파워 전송 계약에 대한 위반이 발생되거나(power transfer contract violation), 충전이 완료된 경우, 선택 단계(210)로 천이할 수 있다(S207).

또한, 전력 전송 단계(240)에서, 송신기는 송신기 상태 변화 등에 따라 파워 전송 계약을 재구성할 필요가 있는 경우, 식별 및 구성 단계(230)로 천이할 수 있다(S208).

상기한 파워 전송 계약은 송신기와 수신기의 상태 및 특성 정보에 기반하여 설정될 수 있다. 일 예로, 송신기 상태 정보는 최대 전송 가능한 파워량에 대한 정보, 최대 수용 가능한 수신기 개수에 대한 정보 등을 포함할 수 있으며, 수신기 상태 정보는 요구 전력에 대한 정보 등을 포함할 수 있다.

도 3는 WPC 표준에 정의된 제2 무선전력 전송절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.

도 3을 참조하면, WPC 표준의 제2 무선전력 전송절차에 따라 송신기로부터 수신기로의 파워 전송은 크게 선택 단계(Selection Phase, 310), 핑 단계(Ping Phase, 320), 식별 및 구성 단계(Identification and Configuration Phase, 330), 협상 단계(Negotiation Phase, 340), 보정 단계(Calibration Phase, 350), 전력 전송 단계(Power Transfer Phase, 360) 단계 및 재협상 단계(Renegotiation Phase, 370)로 구분될 수 있다.

선택 단계(310)는 파워 전송을 시작하거나 파워 전송을 유지하는 동안 특정 오류 또는 특정 이벤트가 감지되면, 천이되는 단계-예를 들면, 도면 부호 S302, S304, S308, S310, S312를 포함함-일 수 있다. 여기서, 특정 오류 및 특정 이벤트는 이하의 설명을 통해 명확해질 것이다. 또한, 선택 단계(310)에서 송신기는 인터페이스 표면에 물체가 존재하는지를 모니터링할 수 있다. 만약, 송신기가 인터페이스 표면에 물체가 놓여진 것이 감지되면, 핑 단계(320)로 천이할 수 있다. 선택 단계(310)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.

선택 단계(310)에서 물체가 감지되는 경우, 무선전력 송신기는 무선전력 공진 회로, 예를 들어 무선전력 전송을 위한 송신 코일 및/또는 공진 캐패시터의 품질 인자를 측정할 수 있다.

무선전력 송신기는 무선전력 공진 회로(예를 들어 전력전송 코일 및/또는 공진 캐패시터)의 인덕턴스를 측정할 수 있다.

품질계수 및/또는 인덕턴스는 향후 협상단계(340)에서 이물질 존재 여부를 판단하는데 사용될 수 있다.

핑 단계(320)에서 송신기는 물체가 감지되면, 수신기를 활성화(Wake up)시키고, 감지된 물체가 무선전력 수신기인지를 식별하기 위한 디지털 핑(Digital Ping)을 전송한다(S301). 핑 단계(320)에서 송신기는 디지털 핑에 대한 응답 시그널-예를 들면, 신호 세기 패킷-을 수신기로부터 수신하지 못하면, 다시 선택 단계(310)로 천이할 수 있다. 또한, 핑 단계(320)에서 송신기는 수신기로부터 파워 전송이 완료되었음을 지시하는 신호-즉, 충전 완료 패킷-을 수신하면, 선택 단계(310)로 천이할 수도 있다(S302).

핑 단계(320)가 완료되면, 송신기는 수신기를 식별하고 수신기 구성 및 상태 정보를 수집하기 위한 식별 및 구성 단계(330)로 천이할 수 있다(S303).

식별 및 구성 단계(330)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(310)로 천이할 수 있다(S304).

송신기는 식별 및 구성 단계(330)에서 수신된 구성 패킷(Configuration packet)의 협상 필드(Negotiation Field) 값에 기반하여 협상 단계(340)로의 진입이 필요한지 여부를 확인할 수 있다.

확인 결과, 협상이 필요하면, 송신기는 협상 단계(340)로 진입할 수 있다(S305). 협상 단계(340)에서 송신기는 소정 FOD 검출 절차를 수행할 수 있다.

반면, 확인 결과, 협상이 필요하지 않은 경우, 송신기는 곧바로 전력 전송 단계(360)로 진입할 수도 있다(S306).

협상 단계(340)에서, 송신기는 기준 품질 인자 값이 포함된 FOD(Foreign Object Detection) 상태 패킷을 수신할 수 있다. 또는 기준 인덕턴스 값이 포함된 FOD 상태 패킷을 수신할 수 있다. 또는 기준 품질 인자 값 및 기준 인덕턴스 값이 포함된 상태 패킷을 수신할 수 있다. 이때, 송신기는 기준 품질 인자 값에 기반하여 FO 검출을 위한 품질 인자 임계치를 결정할 수 있다. 송신기는 기준 인덕턴스 값에 기반하여 FO 검출을 위한 인덕턴스 임계치를 결정할 수 있다.

송신기는 결정된 FO 검출을 위한 품질 인자 임계치 및 현재 측정된 품질 인자 값-예를 들면, 핑 단계 이전에 측정된 품질 인자 값일 수 있음-을 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.

송신기는 결정된 FO 검출을 위한 인덕턴스 임계치 및 현재 측정된 인덕턴스 값-예를 들면, 핑 단계 이전에 측정된 인덕턴스 값일 수 있음-을 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(310)로 회귀할 수 있다(S308). 반면, FO가 검출되지 않은 경우, 송신기는 보정 단계(350)를 거쳐 전력 전송 단계(360)로 진입할 수도 있다(S307 및 S309). 상세하게, 송신기는 FO가 검출되지 않은 경우, 송신기는 보정 단계(350)에서 수신단에 수신된 전력의 세기를 결정하고, 송신단에서 전송한 전력의 세기를 결정하기 위해 수신단과 송신단에서의 전력 손실을 측정할 수 있다. 즉, 송신기는 보정 단계(350)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(360)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(310)로 천이할 수 있다(S310).

또한, 전력 전송 단계(360)에서, 송신기는 송신기 상태 변화 등에 따라 파워 전송 계약을 재구성할 필요가 있는 경우, 재협상 단계(370)로 천이할 수 있다(S311). 이때, 재협상이 정상적으로 완료되면, 송신기는 전력 전송 단계(360)로 회귀할 수 있다(S313).

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.

송신기는 재협상이 정상적으로 완료되지 않으면, 해당 수신기로의 전력 전송을 중단하고, 선택 단계로(310) 천이할 수도 있다(S312).

도 4은 일 실시예에 따른 무선전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.

도 4를 참조하면 무선전력 송신기(400)는 크게, 전력 변환부(410), 전력 전송부(420), 통신부(430), 제어부(440), 센싱부(450), 저장부(470), 표시부(480), 음향출력부(490)을 포함하여 구성될 수 있다. 상기한 무선전력 송신기(400)의 구성은 반드시 필수적인 구성은 아니어서, 그보다 많거나 적은 구성 요소를 포함하여 구성될 수도 있음을 주의해야 한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 전력 변환부(410)는 전원부(460)로부터 전원이 공급되면, 이를 소정 세기의 전력으로 변환하는 기능을 수행할 수 있다.

이를 위해, 전력 변환부(410)는 DC/DC 변환부(411), 증폭기(412)를 포함하여 구성될 수 있다.

DC/DC 변환부(411)는 전원부(460)로부터 공급된 DC 전력을 제어부(440)의 제어 신호에 따라 특정 세기의 DC 전력으로 변환하는 기능을 수행할 수 있다.

증폭기(412)는 DC/DC 변환된 전력의 세기를 제어부(440)의 제어 신호에 따라 조정할 수 있다. 일 예로, 제어부(440)는 통신부(430)를 통해 무선전력 수신기의 전력 수신 상태 정보 또는(및) 전력 제어 신호를 수신할 수 있으며, 수신된 전력 수신 상태 정보 또는(및) 전력 제어 신호에 기반하여 증폭기(412)의 증폭률을 동적으로 조정할 수 있다. 일 예로, 전력 수신 상태 정보는 정류기 출력 전압의 세기 정보, 수신 코일에 인가되는 전류의 세기 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 전력 제어 신호는 전력 증가를 요청하기 위한 신호, 전력 감소를 요청하기 위한 신호 등을 포함할 수 있다.

전력 전송부(420)는 구동부(421), 송신 코일(422)을 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 구동부(421)는 다중화기(또는 멀티플렉서)(미도시), 전력 전송을 위한 특정 동작 주파수와 특정 듀티비를 생성하기 위한 반송파 생성기(미도시)를 포함할 수 있다. 일 예로, 반송파 생성기는 다중화기를 통해 전달 받은 증폭기(412)의 출력 DC 전력을 특정 주파수를 갖는 AC 전력으로 변환하기 위한 특정 주파수를 생성할 수 있다. 일 예에서 반송파 생성기에 의해 생성된 교류 신호가 다중화기(621)의 출력단에 믹싱되어 교류 전력이 생성되는 것으로 설명되고 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 다른 일 예는 증폭기(412) 이전단 또는 이후단에 믹싱 될 수도 있음을 주의해야 한다.

일 실시예에 따른 각각의 송신 코일에 전달되는 AC 전력의 주파수가 서로 상이할 수도 있고, 다른 일 실시예는 LC 공진 특성을 송신 코일마다 상이하게 조절하는 기능이 구비된 소정 주파수 제어기를 이용하여 각각의 송신 코일 별 공진주파수를 동일하게 또는 상이하게 설정할 수도 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 전력 전송부(420)는 증폭기(412)의 출력 전력이 송신 코일에 전달되는 것을 제어하기 위한 구동부(421)의 다중화기와 복수의 송신 코일(422)-즉, 제1 내지 제n 송신 코일-을 포함하여 구성될 수 있다.

센싱부(450)는 전류 센서, 전압 센서 및 온도 센서 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.

보다 구체적으로, 센싱부(450)는 전류 센서를 이용하여 전력 변화부(410)에서 DC 변환된 전력의 구동전류를 측정하여 제어부(440)에 제공할 수 있다. 또한, 센싱부(450)는 전압 센서를 이용하여 전력 변화부(410)에서 DC 변환된 전력의 구동전압을 측정하여 제어부(440)에 제공할 수 있다. 또한, 센싱부(450)는 온도 센서를 이용하여 과열 발생 여부 판단을 위해 무선전력 송신기(400)의 내부 온도를 측정하고, 측정 결과를 제어부(440)에 제공할 수도 있다.

일 예로, 제어부(440)는 도 2의 제1 무선전력 전송절차에 따른 전력 전송 단계에서 센싱부(450)에 의해 측정된 구동전류 값, 구동전압 값 및 내부온도 값 중 어느 하나 이상의 값에 기반하여 제1 충전 전력 제한 상태인지를 판단할 수 있다. 또한, 제어부(440)는 제1 충전 전력 제한 상태를 판단하기 위하여 무선전력 수신기의 수신 파워 값을 이용할 수 있다. 충전 모드는 파워 전송 계약에 따라 제1 충전 모드와 전송 전력의 세기가 상기 제1 충전 모드보다 큰 제2 충전 모드가 있다. 충전 모드에 관한 보다 자세한 설명은 후술한다. 제1 충전 전력 제한 상태는 무선전력 송신기가 특정 충전 전력의 세기로 충전을 수행하도록 제한되는 상태일 수 있다. 제1 충전 전력 제한 상태에 대한 보다 자세한 설명은 후술하는 무선전력 송신기의 무선 충전 방법에 따를 수 있다. 또한, 제어부(440)는 제2 충전 모드로 충전 수행 중 제1 충전 전력 제한 상태로 판단하면 제1 충전 모드로 변경하는 충전 모드 변경을 수행할 수 있다. 충전 모드 변경에 대한 보다 자세한 설명은 후술하는 무선전력 송신기의 무선 충전 방법에 따를 수 있다. 또한, 제어부(440)는 도 2의 제1 무선전력 전송절차에 따른 전력 전송 단계에서 센싱부(450)에 의해 측정된 구동전류 값, 구동 전압 값 및 내부온도 값 중 어느 하나 이상의 값에 기반하여 제2 충전 전력 제한 상태인지를 판단할 수 있다. 또한, 제어부(440)는 제2 충전 전력 제한 상태를 판단하기 위하여 무선전력 수신기의 수신 파워 값을 이용할 수 있다. 제2 충전 전력 제한 상태는 무선전력 송신기가 전력 전송을 중단해야 하는 상태일 수 있다. 제2 충전 전력 제한 상태에 대한 보다 자세한 설명은 후술하는 무선전력 송신기의 무선 충전 방법에 따를 수 있다. 또한, 제어부(440)는 제1 충전 모드로 충전 수행 중 제2 충전 전력 제한 상태로 판단하면 전력 전송을 중단할 수 있다.

다른 예로, 제어부(440)는 도 3의 제2 무선전력 전송절차에 따른 전력 전송 단계에서 센싱부(450)에 의해 측정된 구동전류 값, 구동전압 값 및 내부온도 값 중 어느 하나 이상의 값에 기반하여 제1 충전 전력 제한 상태인지를 판단할 수 있다. 또한, 제어부(440)는 제1 충전 전력 제한 상태를 판단하기 위하여 무선전력 수신기의 수신 파워 값을 이용할 수 있다. 즉, 다른 예의 제1 충전 전력 제한 상태 판단 방법은 상기 일 예의 제1 충전 전력 제한 상태 판단 방법과 동일할 수 있다. 보장 전력은 무선전력 송신기와 무선전력 수신기가 파워 전송 계약에 의하여 전력 전송 단계에서 무선 충전 시 전송하기로 정해진 전력 세기 값일 수 있다. 보장 전력에 관한 자세한 설명은 후술한다. 제1 충전 전력 제한 상태는 특정 충전 전력의 세기로 충전을 수행하도록 제한되는 상태일 수 있다. 제1 충전 전력 제한 상태에 대한 보다 자세한 설명은 후술하는 무선전력 송신기의 무선 충전 방법에 따를 수 있다. 또한, 제어부(440)는 보장 전력 값이 상대적으로 큰 제1 보장 전력으로 충전 수행 중 제1 충전 전력 제한 상태로 판단하면 보장 전력 값이 상대적으로 작은 제2 보장 전력으로 변경하는 파워 전송 계약 변경을 수행할 수 있다. 파워 전송 계약 변경에 대한 보다 자세한 설명은 후술하는 무선전력 송신기의 무선 충전 방법에 따를 수 있다. 또한, 제어부(440)는 도 3의 제2 무선전력 전송절차에 따른 전력 전송 단계에서 센싱부(450)에 의해 측정된 구동전류 값, 구동전압 값 및 내부온도 값 중 어느 하나 이상의 값에 기반하여 제2 충전 전력 제한 상태인지를 판단할 수 있다. 또한, 제어부(440)는 제2 충전 전력 제한 상태를 판단하기 위하여 무선전력 수신기의 수신 파워 값을 이용할 수 있다. 즉, 다른 예의 제2 충전 전력 제한 상태 판단 방법은 상기 일 예의 제2 충전 전력 제한 상태 판단 방법과 동일할 수 있다. 제2 충전 전력 제한 상태는 전력 전송을 중단해야 하는 상태일 수 있다. 제2 충전 전력 제한 상태에 대한 보다 자세한 설명은 후술하는 무선전력 송신기의 무선 충전 방법에 따를 수 있다. 또한, 제어부(440)는 제2 보장 전력으로 충전 수행 중 제2 충전 전력 제한 상태로 판단하면 전력 전송을 중단할 수 있다.

저장부(470)는 제1 충전 전력 제한 상태 판단 또는 제2 충전 전력 제한 상태 판단 등을 하기 위해 이용되는 임계 전력, 임계 전류, 임계 전압, 임계 온도 등을 저장할 수 있다. 또한, 저장부(470)는 충전 모드 변경 또는 파워 전송 계약 변경을 하기 위해 이용되는 재접속 전 제1 충전 전력 제한 상태 정보 등을 저장 할 수 있다.

표시부(480)는 제어부(440)에서 처리된 정보를 전기 신호에서 광 신호로 변환하여 표시할 수 있다. 보다 구체적으로, 표시부(480)는 무선전력 송신기(400)의 충전 수행 정보를 시각적으로 인지할 수 있도록 표시할 수 있다. 예를 들어, 표시부(480)는 LED일 수 있고, 이에 제한되는 것은 아니다. 충전 정보는 제1 무선전력 전송절차에 따를 경우 충전 모드 정보일 수 있고, 제2 무선전력 전송절차에 따를 경우 보장 전력 정보일 수 있다. 예를 들어, 표시부(480)는 무선전력 송신기(400)가 제1 충전 모드 또는 제2 보장 전력으로 충전을 수행하면 백색의 LED가 발광할 수 있다. 또한, 표시부(480)는 무선전력 송신기(400)가 제2 충전 모드 또는 제1 보장 전력으로 충전을 수행하면 청색의 LED가 발광할 수 있다. 또한, 표시부(480)는 무선전력 송신기(400)가 전력 전송을 중단하면 적색의 LED가 발광할 수 있다. 이에, 실시예에 따른 본 발명은 무선전력 송신기의 충전 수행 정보를 시각적으로 나타낼 수 있다. 또한, 실시예에 따른 본 발명은 충전 수행 정보를 시각적으로 나타내어 무선 충전 중 발생하는 문제점을 파악하는데 용이할 수 있다.

음향 출력부(490)는 제어부(440)에서 처리된 정보를 전기 신호에서 오디오 신호로 변환하여 출력할 수 있다. 보다 구체적으로, 음향 출력부(490)는 무선전력 송신기(400)의 충전 수행 정보를 청각적으로 인지할 수 있도록 음향을 출력 할 수 있다. 예를 들어, 음향 출력부(490)는 스피커일 수 있다. 충전 정보는 제1 무선전력 전송절차에 따를 경우 충전 모드 정보일 수 있고, 제2 무선전력 전송절차에 따를 경우 보장 전력 정보일 수 있다. 예를 들어, 음향 출력부(490)는 무선전력 송신기(400)가 제1 충전 모드 또는 제2 보장 전력으로 충전을 수행하면 비프음의 발생과 중단을 반속해서 출력 될 수 있다. 음향 출력부(490)는 무선전력 송신기(400)가 제2 충전 모드 또는 제1 보장 전력으로 충전을 수행하면 비프음의 발생이 연속해서 출력 될 수 있다. 또한, 음향 출력부(490)는 무선전력 송신기(400)가 전력 전송을 중단하면 음향 출력을 중단할 수 있다. 이에, 실시예에 따른 본 발명은 무선전력 송신기의 충전 수행 정보를 청각적으로 나타낼 수 있다. 또한, 실시예에 따른 본 발명은 충전 수행 정보를 청각적으로 나타내어 무선 충전 중 발생하는 문제점을 파악하는데 용이할 수 있다.

일 실시예에 따른 제어부(440)는 복수의 무선전력 수신기가 연결된 경우, 송신 코일 별 시분할 다중화를 통해 전력을 전송할 수도 있다. 예를 들어, 무선전력 송신기(400)에 3개의 무선전력 수신기-즉, 제1 내지 제3 무선전력 수신기-가 각각 3개의 서로 다른 송신 코일-즉, 제1 내지 3 송신 코일-을 통해 식별된 경우, 제어부(440)는 구동부(421)의 다중화기를 제어하여, 특정 타임 슬롯에 특정 송신 코일을 통해 전력이 송출될 수 있도록 제어할 수 있다. 이때, 송신 코일 별 할당된 타임 슬롯의 길이에 따라 해당 무선전력 수신기로 전송되는 전력의 양이 제어될 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 다른 일 예는 송신 코일 별 할당된 타임 슬롯 동안의 증폭기(412) 증폭률을 제어하여 무선전력 수신기 별 송출 전력을 제어할 수도 있다.

제어부(440)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 제1 내지 제n 송신 코일(422)을 통해 감지 신호가 순차적으로 송출될 수 있도록 구동부(421)의 다중화기를 제어할 수 있다. 이때, 제어부(440)는 감지 신호가 전송될 시점을 타이머(455)를 이용하여 식별할 수 있으며, 감지 신호 전송 시점이 도래하면, 다중화기(421)를 제어하여 해당 송신 코일을 통해 감지 신호가 송출될 수 있도록 제어할 수 있다. 일 예로, 타이머(450)는 핑 전송 단계 동안 소정 주기로 특정 이벤트 신호를 제어부(440)에 송출할 수 있으며, 제어부(440)는 해당 이벤트 신호가 감지되면, 다중화기(421)를 제어하여 해당 송신 코일을 통해 디지털 핑이 송출될 수 있도록 제어할 수 있다.

또한, 제어부(440)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 복조부(432)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(440)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 신호 세기 지시자가 수신된 송신 코일(들)을 통해서만 감지 신호가 송출될 수 있도록 구동부(421)의 다중화기를 제어할 수도 있다. 다른 일 예로, 제어부(440)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 구동부(421)의 다중화기를 제어할 수도 있다.

변조부(431)는 제어부(440)에 의해 생성된 제어 신호를 변조하여 구동부(421)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(432)는 송신 코일을 통해 수신되는 신호가 감지되면, 감지된 신호를 복조하여 제어부(440)에 전송할 수 있다. 여기서, 복조된 신호에는 수신 전력 지시자, 신호 세기 지시자, 식별 지시자, 구성 지시자, 무선전력 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, 무선전력 수신기의 상태를 식별하기 위한 각종 상태 정보가 포함될 수 있다.

또한, 복조부(432)는 복조된 신호가 어느 송신 코일로부터 수신된 신호인지를 식별할 수 있으며, 식별된 송신 코일에 상응하는 소정 송신 코일 식별자를 제어부(440)에 제공할 수도 있다.

일 예로, 무선전력 송신기(400)는 무선전력 전송에 사용되는 동일한 주파수를 이용하여 무선전력 수신기와 통신을 수행하는 인밴드(In-Band) 통신을 통해 상기 신호 세기 지시자를 획득할 수 있다.

또한, 무선전력 송신기(400)는 송신 코일(422)을 이용하여 무선전력을 송출할 수 있을 뿐만 아니라 송신 코일(422)을 통해 무선전력 수신기와 각종 정보를 교환할 수도 있다. 다른 일 예로, 무선전력 송신기(400)는 송신 코일(422)-즉, 제1 내지 제n 송신 코일)에 각각 대응되는 별도의 코일을 추가로 구비하고, 구비된 별도의 코일을 이용하여 무선전력 수신기와 인밴드 통신을 수행할 수도 있음을 주의해야 한다.

이상이 도 4의 설명에서는 무선전력 송신기(400)와 무선전력 수신기가 인밴드 통신을 수행하는 것을 예를 들어 설명하고 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 무선전력 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.

도 5는 상기 도 4에 따른 무선전력 송신기와 연동되는 무선전력 수신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.

도 5를 참조하면, 무선전력 수신기(600)는 수신 코일(610), 정류기(620), 직류/직류 변환기(DC/DC Converter, 630), 부하(640), 센싱부(650), 통신부(660), 주제어부(670)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 통신부(660)는 복조부(661) 및 변조부(662) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.

상기한 도 5의 예에 도시된 무선전력 수신기(600)는 인밴드 통신을 통해 무선전력 송신기(400)와 정보를 교환할 수 있는 것으로 도시되어 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 다른 일 실시예에 따른 통신부(660)는 무선전력 신호 전송에 사용되는 주파수 대역과는 상이한 주파수 대역을 통해 근거리 양방향 통신을 제공할 수도 있다.

수신 코일(610)을 통해 수신되는 AC 전력은 정류기(620)에 전달할 수 있다. 정류기(620)는 AC 전력을 DC 전력으로 변환하여 직류/직류 변환기(630)에 전송할 수 있다. 직류/직류 변환기(630)는 정류기 출력 DC 전력의 세기를 부하(640)에 의해 요구되는 특정 세기로 변환한 후 부하(640)에 전달할 수 있다. 또한 수신 코일(610)은 복수의 수신 코일(미도시)-즉, 제1 내지 제n 수신 코일-을 포함하여 구성될 수 있다. 일 실시예에 따른 각각의 수신 코일(미도시)에 전달되는 AC 전력의 주파수가 서로 상이할 수도 있고, 다른 일 실시예는 LC 공진 특성을 수신 코일마다 상이하게 조절하는 기능이 구비된 소정 주파수 제어기를 이용하여 각각의 수신 코일 별 공진주파수를 상이하게 설정할 수도 있다.

센싱부(650)는 정류기(620) 출력 DC 전력의 세기를 측정하고, 이를 주제어부(670)에 제공할 수 있다. 또한, 센싱부(650)는 무선전력 수신에 따라 수신 코일(610)에 인가되는 전류의 세기를 측정하고, 측정 결과를 주제어부(670)에 전송할 수도 있다. 또한, 센싱부(650)는 무선전력 수신기(600)의 내부 온도를 측정하고, 측정된 온도 값을 주제어부(670)에 제공할 수도 있다.

주제어부(670)는 측정된 정류기 출력 DC 전력의 세기가 소정 기준치와 비교하여 과전압 발생 여부를 판단할 수 있다. 판단 결과, 과전압이 발생된 경우, 과전압이 발생되었음을 알리는 소정 패킷을 생성하여 변조부(662)에 전송할 수 있다. 여기서, 변조부(662)에 의해 변조된 신호는 수신 코일(610) 또는 별도의 코일(미도시)을 통해 무선전력 송신기에 전송될 수 있다.

또한, 주제어부(670)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(662)를 통해 무선전력 송신기에 전송될 수 있도록 제어할 수 있다.

또한, 주제어부(670)는 정류기 출력 DC 전력의 세기가 소정 기준치 이하인 경우, 전력 전송이 중단된 것으로 판단할 있으며, 신호 세기 패킷, 구성 패킷 및 식별 패킷 중 어느 하나의 패킷이 변조부(662)를 통해 무선전력 송신기에 전송될 수 있도록 제어할 수 있다.

복조부(661)는 수신 코일(610)과 정류기(620) 사이의 AC 전력 신호 또는 정류기(620) 출력 DC 전력 신호를 복조하여 감지 신호의 수신 여부를 식별한 후 식별 결과를 주제어부(670)에 제공할 수 있다. 이때, 주제어부(670)는 감지 신호에 대응되는 신호 세기 지시자가 변조부(662)를 통해 전송될 수 있도록 제어할 수 있다.

도 6은 일 실시예에 따른 무선전력 신호의 변조 및 복조 방법을 설명하기 위한 도면이다.

이하에서는 상기 도 1 내지 도 5를 참조하여, 전송 대상 패킷의 인코딩 방법을 상세히 설명하기로 한다.

상기 도 1을 참조하면, 무선전력 송신단(10) 또는 무선전력 수신단(20)가 특정 패킷을 전송하지 않는 경우, 무선전력 신호는 도 1의 도면 번호 41에 도시된 바와 같이, 특정 주파수를 가진 변조되지 않은 교류 신호일 수 있다. 반면, 무선전력 송신단(10) 또는 무선전력 수신단(20)이 특정 패킷을 전송하는 경우, 무선전력 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.

무선전력 송신단(10) 또는 무선전력 수신단(20)에 의해 생성된 패킷의 이진 데이터는 도면 번호 720과 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 730에 도시된 바와 같은, 바이트 인코딩 기법이 적용될 수 있다. 도면 번호 730을 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 7은 제1 무선전력 전송절차의 일 실시예에 따른 패킷 포맷을 설명하기 위한 도면이다.

도 7를 참조하면, 무선전력 송신단(10)과 무선전력 수신단(20) 사이의 정보 교환에 사용되는 패킷 포맷(800)은 해당 패킷의 복조를 위한 동기 획득 및 해당 패킷의 정확한 시작 비트를 식별하기 위한 프리엠블(Preamble, 810) 필드, 해당 패킷에 포함된 메시지의 종류를 식별하기 위한 헤더(Header, 820) 필드, 해당 패킷의 내용(또는 페이로드(Payload))를 전송하기 위한 메시지(Message, 830) 필드 및 해당 패킷에 오류가 발생되었는지 여부를 식별하기 위한 체크썸(Checksum, 840) 필드를 포함하여 구성될 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 패킷 수신단은 헤더(820) 값에 기반하여 해당 패킷에 포함된 메시지(830)의 크기를 식별할 수도 있다.

또한, 헤더(820)는 무선전력 전송절차의 각 단계별로 정의될 수 있으며, 일부, 헤더(820) 값은 서로 다른 단계에서 동일한 값이지만 다른 종류의 메시지로 정의될 수도 있다.

메시지(830)는 해당 패킷의 송신단에서 전송하고자 하는 데이터를 포함한다. 일 예로, 메시지(830) 필드에 포함되는 데이터는 상대방에 대한 보고 사항(report), 요청 사항(request) 또는 응답 사항(response)일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

다른 일 실시예에 따른 패킷(800)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, 무선충전시스템상에서 수신단 및 송신단을 구분할 수 있는 정보이면 족하다.

또 다른 일 실시예에 따른 패킷(800)은 해당 패킷이 복수의 장치에 의해 수신되어야 하는 경우, 해당 수신 그룹을 식별하기 위한 소정 그룹 식별 정보가 더 포함될 수도 있다.

도 8는 제1 무선전력 전송절차의 일 실시예에 따른 식별 패킷의 메시지 포맷을 설명하기 위한 도면이다.

도 8를 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 무선전력 수신장치에 적용된 표준의 개정 버전 정보가 기록될 수 있다.

제조사 정보 필드에는 해당 무선전력 수신장치를 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 1001 내지 1002를 참조하면, 확장 지시자 값이 0이면, 해당 무선전력 수신기를 위한 디바이스 식별자는 제조사 정보와 기본 디바이스 식별 정보의 조합으로 이루어질 수 있다. 반면, 확장 지시자 값이 1이면, 해당 무선전력 수신기를 위한 디바이스 식별자는 제조사 정보, 기본 디바이스 식별 정보 및 확장 디바이스 식별 정보의 조합으로 이루어질 수 있다.

도 9은 제1 무선전력 전송절차의 일 실시예에 따른 구성 패킷 및 전력 제어 보류 패킷의 메시지 포맷을 설명하기 위한 도면이다.

도 9의 도면 번호 1101에 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 무선전력 수신기에 할당된 전력 등급이 기록될 수 있다.

최대 전력 필드에는 무선전력 수신기의 정류기 출력단에서 제공할 수 있는 최대 전력의 세기 값이 기록될 수 있다.

일 예로, 전력 등급이 a이고 최대 전력이 b인 경우에 있어서, 무선전력 수신장치의 정류기 출력단에서 제공되길 바라는 최대 전력량(Pmax)은 (b/2)*10a로 산출될 수 있다.

전력 제어 필드에는 무선전력 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 무선전력 수신장치가 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 패킷(RPP)의 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 1102를 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)은 미리 정의된 전력 제어 보류 최소 시간(T_min: 5ms)과 전력 제어 보류 최대 시간(T_max: 205ms) 사이의 값을 가질 수 있다. 무선전력 송신장치는 식별 및 구성 단계에서 마지막으로 수신된 전력 제어 보류 패킷의 전력 제어 보류 시간을 이용하여 전력 제어를 수행할 수 있다. 또한, 무선전력 송신장치는 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 무선전력 송신장치가 가장 최근의 제어 오류 패킷 수신 후 실제 전력 제어를 수행하기 이전에 전력 제어를 수행하지 않고 대기해야 하는 시간을 의미할 수 있다.

도 10는 제1 무선전력 전송절차의 일 실시예에 따른 무선전력 수신장치가 전력 전송 단계에서 전송 가능한 패킷의 종류 및 그것의 메시지 포맷을 설명하기 위한 도면이다.

도 10를 참조하면, 전력 전송 단계에서 무선전력 수신장치가 전송 가능한 패킷은 제어 오류 패킷(Control Error Packet; CEP), 전력 전송 중단 패킷(End Power Transfer Packet), 수신 전력 패킷((RPP)), 충전 상태 패킷(Charge Status Packet), 제조사 별 정의된 패킷 등을 포함할 수 있다.

도면 번호 1301은 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, 무선전력 송신장치의 송출 전력이 내려가고, 양이면, 무선전력 송신장치의 송출 전력이 올라갈 수 있다. 제어 오류 값이 0이면 무선전력 송신장치의 송출 전력을 올라가거나 내려가지 않을 수 있다. 특히, 제어 오류 값이 0인 제어 오류 패킷(CEP)를 안정 제어 오류 패킷으로 지칭할 수 있다.

도면 번호 1302는 1바이트의 전력 전송 중단 코드(End Power Transfer Code)로 구성된 전력 전송 중단 패킷(End Power Transfer Packet)의 메시지 포맷을 보여준다.

도면 번호 1303은 1바이트의 수신 파워 값(Received Power Value)으로 구성된 수신 전력 패킷(RPP)의 메시지 포맷(Received Power Packet)을 보여준다. 여기서, 수신 파워 값은 무선전력 수신기의 출력단에서 특정 시점에서의 전력 값일 수 있다. 특정 시점은 무선전력 수신기의 출력단의 전력 값에 의해 배터리가 충전 중일 경우의 임의의 시점일 수 있다. 무선전력 수신기는 배터리의 충전이 시작되는 경우, 주기적인 시점마다 무선전력 수신기의 출력단의 전력값을 측정할 수 있다. 이와 같이 측정된 전력값은 수신 파워 값으로서 수신 전력 패킷(RPP)의 메시지 포맷에 포함되어 무선전력 송신기로 주기적으로 전송될 수 있다. 따라서, 무선전력 송신기는 수신 전력 패킷(RPP)에 포함된 전력값과 시간 구간을 바탕으로 전력에너지를 산출할 수 있다. 시간 구간은 반복되는 주기 구간일 수 있다. 이와 같은 전력에너지는 주기적으로 산출되며, 이와 같이 산출되는 전력에너지가 가산됨으로써, 배터리에 충전되는 충전량이 획득될 수 있다. 이에 대해서는 나중에 상세히 설명하기로 한다.

도면 번호 1304는 1바이트의 충전 상태 값(Charge Status Value)로 구성된 충전 상태 패킷(Charge Status Packet)의 메시지 포맷을 보여준다. 충전 상태 값은 무선전력 수신장치의 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. 무선전력 수신장치가 충전 배터리를 포함하지 않거나 충전 상태 정보를 제공할 수 없는 경우, 충전 상태 값은 OxFF로 설정될 수 있다.

도 11은 실시예에 따른 무선충전시스템을 도시한다.

도 11을 참조하면, 실시예에 따른 무선충전시스템은 송신기(1500), 수신기(1510) 및 서버(1520)를 포함할 수 있다.

송신기(1500)는 상술한 바와 같이, 무선 전력을 송신하는 장치로서, 무선전력 송신장치, 무선전력 송신기, 송신단, 송신기, 송신장치, 송신측, 무선전력 전송 장치, 무선전력 전송기 및 무선충전장치 중 하나일 수 있다.

수신기(1510)는 상술한 바와 같이, 무선 전력을 수신하는 장치로서, 무선전력 수신장치, 무선전력 수신기, 수신 단말기, 수신측, 수신장치 및 수신기 단말 중 하나일 수 있다.

서버(1520)는 전력 충전에 대한 과금을 관리 및 운용하는 과금서버 또는 운용서버로서, 액세스포인트(AP: Access Point), 클라우드(cloud) 서버, 클라우드 컴퓨팅, 플랫폼(platform) 서버, 중계 서버, 관리 서버, 통합 서버 중 하나일 수 있다.

송신기(1500)와 수신기(1510)는 무선 충전 기술 표준 기구인 WPC(Wireless Power Consortium) 및 Air Fuel Alliance(구 PMA, Power Matters Alliance 또는 구 A4WP, Alliance For Wireless Power)에서 정의된 방식에 따라 전력 및/또는 데이터를 송수신할 수 있다.

송신기(1500)나 수신기(1510)는 복수개일 수 있다. 서버(1520)는 하나이거나 복수개일 수 있다. 서버(1520)이 복수개일 때, 각 서버(1520) 간에서 데이터나 정보가 공유될 수 있다.

서버(1520)는 다수의 송신기(1500) 각각을 식별할 수 있는 송신 식별자 정보를 다수의 송신기(1500) 각각으로부터 제공받아 저장 및 관리할 수 있다. 서버(1520)는 다수의 수신기(1510) 각각을 식별할 수 있는 수신 식별자 정보를 다수의 수신기(1510) 각각으로부터 제공받아 저장 및 관리할 수 있다.

서버(1520)는 다수의 송신기(1500) 각각으로부터 각 송신기의 사양 정보나 상태 정보를 제공받아 저장 및 관리할 수 있다. 서버(1520)는 다수의 수신기(1510) 각각으로부터 각 수신기의 사용 정보나 상태 정보를 제공받아 저장 및 관리할 수 있다.

서버(1520)는 송신 식별자 정보, 각 송신기의 사양 정보나 상태 정보를 토대로 해당 송신기(1500)를 제어하기 위한 제어 신호 또는 명령을 생성할 수 있다. 서버(1520)는 수신 식별자 정보, 각 수신기의 사용 정보나 상태 정보를 토대로 해당 수신기(1510)를 제어하기 위한 제어 신호 또는 명령을 생성할 수 있다.

제1 예로, 서버(1520)는 송신기(1500)로부터 해당 송신기(1500)의 무선전력에 의해 수신기(1510)의 배터리에 충전된 전력에너지 정보를 제공받고, 이러한 전력에너지 정보를 토대로 과금을 산출하여, 해당 수신기(1510)에 과금 정보를 제공할 수 있다.

제2 예로, 서버(1520)는 수신기(1510)로부터 수신기(1510)의 배터리에 충전된 전력에너지 정보를 제공받고, 이러한 전력에너지 정보를 토대로 과금을 산출하여 해당 수신기(1510)에 과금 정보를 제공할 수 있다.

제3 예로, 서버(1520)는 송신기(1500)로부터 해당 송신기(1500)의 무선전력에 의해 수신기(1510)의 배터리에 충전된 전력에너지 정보를 제공받고, 해당 수신기(1510)의 일정 구간, 예컨대 주별, 월별, 년별 누적 전력에너지 정보나 누적 과금 정보를 산출하여 해당 수신기(1510)로 제공할 수 있다.

제4 예로, 서버(1520)는 수신기(1510)로부터 해당 수신기(1510)의 배터리에 충전되는 전력에너지 정보를 제공받고, 해당 수신기(1510)의 일정 구간, 예컨대 주별, 월별, 년별 누적 전력에너지 정보나 누적 과금 정보를 산출하여 해당 수신기(1510)로 제공하여 줄 수 있다.

서버(1520)은 이 밖에 다양한 제어 신호 또는 명령을 생성할 수 있다.

과금을 산출하는 방법은 송신기(1500)가 과금 산출하는 방법, 서버(1520)가 과금 산출하는 방법, 수신기(1510)가 과금 산출하는 방법 등이 있다.

이하에서는 이러한 과금 산출을 포함한 과금 방법을 구체적으로 설명하기로 한다.

< 송신기(1500)가 과금 산출하는 방법>

도 12는 무선충전시스템에서 제1 실시예에 따른 과금을 청구하는 방법을 설명하기 위한 절차도이다.

도 11 및 도 12를 참조하면, 송신기(1500)는 수신기(1510)의 배터리의 충전이 시작되는지를 체크할 수 있다(S1601).

상술한 바와 같이, 도 2에 도시된 식별 및 구성 단계(Identification and Configuration Phase, 230)이 진행된 후, 전력 전송 단계(Power Transfer Phase, 240) 단계로 진입될 수 있다.

전력 전송 단계에서, 수신기(1510)는 수신기(1510)의 배터리의 상태를 체크하여 그 체크 결과 정보를 송신기(1500)로 제공할 수 있다. 체크 결과 정보는 배터리의 충전 잔량이나 충전이 필요한 전력량에 관한 정보일 수 있다.

송신기(1500)는 수신기(1510)로부터 제공된 배터리의 상태에 관한 체크 결과에 따라 충전을 시작한다.

이에 따라, 송신기(1500)는 송신코일을 이용하여 무선전력을 생성하고 그 생성된 무선전력을 수신기(1510)로 전송할 수 있다(S1604).

수신기(1510)는 송신기(1500)로부터 수신된 무선전력을 변환하여 배터리에 충전할 수 있다.

이어서, 수신기(1510)는 배터리로 제공되는 전력값을 검출하여 수신 파워 값(Received Power Value, 이하 RPV라 함)를 생성하고, 생성된 수신 파워 값(RPV)을 포함하는 수신 전력 패킷(RPP)을 생성할 수 있다(S1607). 여기서, 전력값은 아날로그 전력값일 수 있다. 수신기(1510)는 배터리가 충전되는 동안 일정 주기마다 전력값을 검출할 수 있다. 도 10에 도시한 바와 같이, 수신 파워 값(RPV)은 예컨대, 8비트를 갖는 디지털 신호일 수 있다. 이 디지털 신호의 값에 대응하는 아날로그 전력값은 서로 대응되도록 미리 설정될 수 있다. 예컨대, 수신 파워 값(RPV)이 00010000인 경우, 아날로그 전력값은 3.5W에 대응될 수 있다. 예컨대, 수신 파워 값(RPV)이 00001000인 경우, 아날로그 전력값은 2.2W에 대응될 수 있다. 이러한 아날로그 전력값은 나중에 송신기(1500)에 의해 해당 디지털 신호에 대응되어 산출될 수 있다.

아날로그 전력값은 수신기(1510)의 출력단에서 검출될 수 있다. 구체적으로, 아날로그 전력값은 도 5에 도시된 바와 같이, 정류기(620)의 출력단 또는 직류/직류 변환기(630)의 출력단에서 검출될 수 있다.

수신기(1510)는 생성된 수신 전력 패킷(RPP)을 송신기(1500)로 제공할 수 있다(S1610). 수신기(1510)가 전력값이 검출되는 동안, 수신 전력 패킷(RPP)을 일정 주기마다 송신기(1500)로 제공할 수 있다.

예컨대, 전력값이 검출되는 일정 주기와 수신 전력 패킷(RPP)이 송신기(1500)로 제공되는 일정 주기는 동일한 주기 간격을 가질 수 있다.

예컨대, 전력값이 검출되는 일정 주기가 10㎲인 경우, 수신 전력 패킷(RPP)이 송신기(1500)로 제공되는 일정 주기 또한 10㎲일 수 있다.

송신기(1500)는 제공된 수신 전력 패킷(RPP)으로부터 수신 파워 값(RPV)을 추출할 수 있다(S1613). 또한, 송신기(1500)는 현재 제공된 수신 전력 패킷(RPP)과 다음에 제공되는 수신 전력 패킷(RPP)을 바탕으로 이들 수신 전력 패킷(RPP)이 제공되는 주기 간격을 측정하거나 검출할 수 있다(S1616). 이러한 주기 간격은 수신 전력 패킷(RPP)이 송신기(1500)로 제공되는 일정 주기와 동일할 수 있다.

송신기(1500)는 추출된 수신 파워 값(RPV)과 주기 간격을 곱셈 연산하여, 전력에너지를 산출할 수 있다(S1619).

한편, 수신기(1510)는 배터리의 상태를 체크하여 배터리가 충전 완료되었는지를 확인할 수 있다(S1622).

배터리가 완충되지 않은 경우, 수신기(1510)는 지속적으로 송신기(1500)에 무선전력 전송을 요청할 수 있다. 이에 따라, 송신기(1500)는 지속적으로 무선전력을 수신기(1510)로 전송하고, 수신기(1510)는 지속적으로 배터리를 충전시킬 수 있다. 이에 따라, 수신기(1510)는 일정 주기마다 수신 파워 값(RPV)을 포함하는 수신 전력 패킷(RPP)을 송신기(1500)로 제공할 수 있다. 송신기(1500)는 일정 주기마다 제공되는 수신 전력 패킷(RPP)으로부터 수신 파워 값(RPV)을 추출하고, 그 추출된 수신 파워 값(RPV)에 대한 전력에너지를 산출할 수 있다. 이와 같이 산출된 전력에너지가 충전이 완료될 때까지 획득될 수 있다.

배터리가 완충되는 경우, 수신기(1510)는 충전 완료되었음을 나타내는 정보를 송신기(1500)로 제공할 수 있다(S1625). 송신기(1500)는 수신기(1510)의 충전이 완료됨을 확인하고, 그 동안 산출되었던 전력에너지를 바탕으로 누적 전력에너지를 산출할 수 있다(S1628).

도 13에 도시한 바와 같이, 충전이 시작된 후 수신기(1510)로부터 송신기(1500)로 주기적으로 수신 파워 값(RPP)이 제공될 수 있다. 수신 파워 값(RPP)는 수신 전력 패킷(RPP)에 포함되어 제공될 수 있다.

예컨대, 제1 수신 파워 값을 포함하는 제1 수신 전력 패킷(1st RPP)이 제공된 후 제1 주기 간격(t1) 뒤에 제2 수신 파워 값을 포함하는 제2 수신 전력 패킷(2nd RPP)이 제공될 수 있다. 이어, 제2 주기 간격(t2) 뒤에 제3 수신 파워 값을 포함하는 제3 수신 전력 패킷(3rd RPP)이 제공될 수 있다.

이와 같은 방식으로, 제n 수신 파워 값을 포함하는 제n 수신 전력 패킷(nth RPP)이 제공될 수 있다.

만일 제n 수신 파워 값을 포함하는 제n 수신 전력 패킷(nth RPP)이 제공된 이후 충전이 완료되는 경우, 이후 어떠한 수신 전력 패킷도 제공되지 않게 되므로, 제n 수신 파워 패킷(nth RPP)는 어떠한 주기 간격도 존재하지 않는다.

이러한 경우, 각 수신 전력 패킷(RPP)에 포함된 수신 파워 값(RPV)과 주기 간격을 바탕으로 누적 전력에너지가 산출될 수 있다.

누적 전력에너지는 다음과 같은 수식에 의해 산출될 수 있다.

예컨대, 누적 전력에너지(Etotal)는 수학식 1과 같이 산출될 수 있다.

[수학식 1]

수학식 1은 앞서 전력에너지 산출 방법에 적용된 바 있다. 즉, 현재의 수신 전력 패킷(RPP)의 수신 파워 값(RPV)이 현재의 수신 파워 값(RPV) 이후의 주기 간격과 곱해져 전력에너지가 산출될 수 있다.

예컨대, 누적 전력에너지(Etotal)는 수학식 2와 같이 산출될 수 있다.

[수학식 2]

수학식 2는 전력에너지 산출 방법이 수학식 1과 상이하다. 즉, 현재의 수신 파워 값(RPV)이 현재의 수신 파워 값(RPV) 이전의 주기 간격과 곱해져 전력에너지가 산출될 수 있다. 이러한 경우, 제1 수신 파워 값(1st RPP)의 이전의 주기 간격(t0)은 충전 시작 시점부터 제1 수신 파워 값(1st RPP)이 제공된 시점 사이의 간격일 수 있다.

예컨대, 누적 전력에너지(Etotal)는 수학식 3와 같이 산출될 수 있다.

[수학식 3]

수학식 3의 누적 전력에너지는 인접하는 전력에너지의 평균값으로 산출될 수 있다. 수학식 3에 의해 산출된 누적 전력에너지가 배터리의 충전에 소요된 가장 정확한 에너지값일 수 있다.

다시 도 12를 참조하면, 송신기(1500)는 산출된 누적 전력에너지를 바탕으로 과금을 산출하고(S1631), 산출된 과금을 바탕으로 과금 청구서를 생성할 수 있다.

이어서, 송신기(1500)는 생성된 과금 청구서를 송신기 정보 및 수신기 정보와 함께 서버(1520)로 제공할 수 있다(S1637).

서버(1520)는 수신기 정보를 바탕으로 과금 청구서를 수신기(1510)로 제공하여 과금을 청구할 수 있다. 송신기(1500)는 송신기 정보 및 수신기 정보와 더불어 배터리 충전 날짜 정보가 추가로 서버(1520)로 제공할 수 있다.

또한, 송신기(1500)는 생성된 과금 청구서를 수신기(1510)로 직접 제공할 수 있지만(S1634), 이는 선택적인 사항으로서 필요에 따라 과금 청구서가 수신기(1510)로 제공되지 않을 수도 있다. 송신기(1500)에서 과금 청구서가 수신기(1510)로 직접 제공되는 경우, 해당 과금 청구서는 송신기 정보와 수신기 정보와 함께 서버(1520)로도 제공될 수 있다. 수신기(1510)에 의해 서버(1520)에 해당 과금이 정산되는 경우, 서버(1520)는 이미 제공된 송신기 정보와 수신기 정보를 바탕으로 어떤 수신기(1510)의 과금이 정산된 것인지 용이하게 확인될 수 있다.

다른 예로서, 과금 산출은 서버(1520)에서 진행될 수도 있다. 즉, 송신기(1500)는 산출된 누적 전력에너지를 포함하는 누적 전력에너지 정보를 서버(1520)로 제공하고, 서버(1520)는 제공된 누적 전력에너지 정보를 바탕으로 과금을 산출할 수 있다.

실시예에 따르면, 송신기(1500)가 누적 전력에너지를 산출하여 서버(1520)로 제공하고 서버(1520)는 이러한 누적 전력에너지 정보를 바탕으로 과금을 청구할 수 있으므로, 명확한 기준이나 표준을 제시하여 준다.

실시예에 따르면, 송신기(1500)가 누적 전력에너지를 산출하여 서버(1520)로 제공하고 서버(1520)는 이러한 누적 전력에너지 정보를 바탕으로 과금을 청구할 수 있으므로, 과금 산출 및 청구를 효율적으로 그리고 최적화할 수 있다.

실시예에 따르면, 과금 산출을 위해 추가적인 구성이 요구되지 않아, 단순한 시스템 구성이 가능하다.

실시예에 따르면, 수신기(1510)가 스마트폰인 경우, 전원이 꺼져있는 상태에서도 수신 전력 패킷(RPP)이 송신기(1500)로 제공될 수 있으므로, 별도의 온라인 통신없이 송신기(1500)에서 수신기(1510)의 배터리에 충전되는 누적 전력에너지를 용이하게 파악 가능할 수 있다.

<서버(1520)가 과금 산출하는 방법>

도 14는 무선충전시스템에서 제2 실시예에 따른 과금을 청구하는 방법을 설명하기 위한 절차도이다.

제2 실시예는 제1 실시예의 S1631, S1634 및 S1637 대신에 S1701, S1704 및 S1707이 추가된다. 따라서, 제1 실시예와 중복되는 방법은 설명의 편의를 위해 생략한다.

도 11 및 도 14를 참조하면, S1601 내지 S1628에서, 송신기(1500)에 의해 누적 전력에너지가 산출될 수 있다.

이후, 송신기(1500)는 송신기 정보, 수신기 정보 및 수신기(1510)의 누적 전력에너지 정보를 서버(1520)로 전송할 수 있다(S1701).

서버(1520)는 누적 전력에너지 정보를 바탕으로 과금을 산출하고(S1704) 이를 바탕으로 과금 청구서를 생성하여 수신기(1510)로 전송할 수 있다(S1707).

<수신기(1510)가 과금 산출하는 방법>

도 15는 무선충전시스템에서 제3 실시예에 따른 과금을 청구하는 방법을 설명하기 위한 절차도이다.

제3 실시예에서 제1 또는 제2 실시예에서 설명된 것과 동일한 방법은 상세한 설명을 생략한다.

도 11 및 도 15를 참조하면, 수신기(1510)는 충전이 시작되는지를 체크할 수 있다(S1801).

상술한 바와 같이, 도 2에 도시된 식별 및 구성 단계(Identification and Configuration Phase, 230)이 진행된 후, 전력 전송 단계(Power Transfer Phase, 240) 단계로 진입될 수 있다.

전력 전송 단계에서, 수신기(1510)의 배터리의 상태를 체크하여 그 체크 결과 정보를 송신기(1500)로 제공하고, 이러한 체크 결과 정보에 대한 응답으로 송신기(1500)로부터 무선전력이 수신되어 배터리에 충전될 수 있다.

수신기(1510)는 배터리가 충전되는 동안, 배터리로 제공되는 전력값을 검출하여 수신 파워 값(RPV)를 생성할 수 있다(S1804). 수신기(1510)는 배터리가 충전되는 동안 일정 주기마다 전력값을 검출할 수 있다. 도 10에 도시한 바와 같이, 수신 파워 값(RPV)은 예컨대, 8비트를 갖는 디지털 신호일 수 있다.

수신기(1510)는 생성된 수신 파워 값(RPV)과 주기 간격을 곱셈 연산하여 전력에너지를 산출할 수 있다(S1807). 주기 간격은 일정 주기와 동일할 수 있다.

수신기(1510)는 충전 완료인지를 확인하고(S1810), 전력에너지는 충전 완료될 때가지 지속적으로 산출될 수 있다.

충전이 완료되는 경우, 수신기(1510)는 지속적으로 산출된 전력에너지를 바탕으로 누적 전력에너지를 산출할 수 있다(S1813). 누적 전력에너지는 상술한 바와 같이, 수학식 1 내지 수학식 3 중 하나의 수학식에 의해 산출될 수 있다.

수신기(1510)는 산출된 누적 전력에너지를 바탕으로 과금을 산출할 수 있다(S1816).

수신기(1510)는 산출된 과금을 포함하는 과금 정보를 수신기 정보와 함께 서버(1520)로 제공할 수 있다(S1819). 서버(1520)는 과금 정보를 바탕으로 과금 청구서를 생성하고(S1822), 수신자 정보를 바탕으로 생성된 과금 청구서를 수신기(1510)로 제공할 수 있다(S1825). 수신기(1510)는 수신기 정보와 더불어 배터리 충전 날짜 정보가 추가로 서버(1520)로 제공할 수 있다.

다른 예로서, 과금 산출은 서버(1520)에서 진행될 수도 있다. 즉, 수신기(1510)는 산출된 누적 전력에너지를 포함하는 누적 전력에너지 정보를 서버(1520)로 제공하고, 서버(1520)는 제공된 누적 전력에너지 정보를 바탕으로 과금을 산출할 수 있다.

한편, 도시되지 않았지만, 수신기(1510)가 서버(1520)에 전력 송신을 요청할 수 있다. 서버(1520)는 이러한 요청에 응답하여 수신기(1510)에게 전력 전송이 가능한 적어도 하나 이상의 송신기(1500)를 검색하고, 검색된 송신기(1500) 중에서 수신기(1510)에 무선전력을 가장 효율적으로 전송할 있는 송신기(1500)를 선택하며, 선택된 송신기(1500)를 제어하여 송신기(1500)에 전원을 공급하여 송신기(1500)가 구동되도록 한 후 해당 송신기(1500)에서 수신기(1510)로 무선전력을 전송하도록 제어할 수 있다.

실시예에 따르면, 수신기(1510)가 누적 전력에너지를 산출하여 서버(1520)로 제공하고 서버(1520)는 이러한 누적 전력에너지 정보를 바탕으로 과금을 청구할 수 있으므로, 명확한 기준이나 표준을 제시하여 준다.

실시예에 따르면, 수신기(1510)가 누적 전력에너지를 산출하여 서버(1520)로 제공하고 서버(1520)는 이러한 누적 전력에너지 정보를 바탕으로 과금을 청구할 수 있으므로, 과금 산출 및 청구를 효율적으로 그리고 최적화할 수 있다.

실시예에 따르면, 과금 산출을 위해 추가적인 구성이 요구되지 않아, 단순한 시스템 구성이 가능하다.

실시예에 따르면, 수신기(1510)가 스마트폰인 경우, 전원이 꺼져있는 상태에서도 수신 전력 패킷(RPP)이 송신기(1500)로 제공될 수 있으므로, 별도의 온라인 통신없이 송신기(1500)에서 수신기(1510)의 배터리에 충전되는 누적 전력에너지를 용이하게 파악 가능할 수 있다.

실시예에 따르면, 수신기(1510)가 직접 배터리에 충전되는 누적 전력에너지를 산출할 수 있으므로, 과금 산출이 보다 더 정확하고 송신기(1500)에서 누적 전력에너지를 산출하는 경우에 송신기(1500)의 효율이 나쁜 경우 더 많은 과금이 산출되는 불합리함을 해소할 수 있다.

상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 실시예의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 실시예의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 실시예의 범위에 포함된다.

본 발명은 무선 전력 송수신 분야에 이용될 수 있다.

Claims (10)

1. 송신기의 무선전력을 수신기의 배터리에 충전한 데 대한 무선충전 과금방법에 있어서,

   상기 수신기의 상기 배터리가 충전 중인 경우, 상기 수신기로부터 수신 파워 값을 포함하는 수신 전력 패킷을 주기적으로 수신하는 단계;

   상기 수신된 수신 파워 값을 바탕으로 누적 전력에너지를 산출하는 단계;

   상기 산출된 누적 전력에너지를 바탕으로 과금을 산출하는 단계; 및

   상기 산출된 과금을 서버로 전송하는 단계를 포함하는 무선충전 과금방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 수신된 수신 파워 값을 바탕으로 상기 누적 전력에너지를 산출하는 단계는,

   상기 수신 파워 값이 주기적으로 수신될 때마다 상기 수신 파워 값과 주기 간격을 곱셈 연산하여 전력에너지를 지속적으로 산출하는 단계; 및

   상기 수신기의 상기 배터리의 충전이 완료되는 경우, 지속적으로 산출된 상기 수시 파워 값을 연산하여 상기 누적 전력에너지를 산출하는 단계를 포함하는 무선충전 과금방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 주기 간격은 상기 수신 파워 값이 수신되기 이전의 주기 간격인 무선충전 과금방법.
4. 제2항에 있어서,

   상기 주기 간격은 상기 수신 파워 값이 수신된 후의 주기 간격인 무선충전 과금방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 수신 파워 값은 상기 수신기의 출력단에서 검출된 전력값을 바탕으로 생성되는 무선충전 과금방법.
6. 송신기의 무선전력을 수신기의 배터리에 충전한 데 대한 무선충전 과금방법에 있어서,

   상기 수신기의 상기 배터리가 충전 중인 경우, 상기 수신기로부터 수신 파워 값을 포함하는 수신 전력 패킷을 주기적으로 수신하는 단계;

   상기 수신된 수신 파워 값을 바탕으로 누적 전력에너지를 산출하는 단계; 및

   과금이 산출되도록 상기 누적 전력에너지를 서버로 전송하는 단계를 포함하는 무선충전 과금방법.
7. 제6항에 있어서,

   상기 수신된 수신 파워 값을 바탕으로 상기 누적 전력에너지를 산출하는 단계는,

   상기 수신 파워 값이 주기적으로 수신될 때마다 상기 수신 파워 값과 주기 간격을 곱셈 연산하여 전력에너지를 지속적으로 산출하는 단계; 및

   상기 수신기의 상기 배터리의 충전이 완료되는 경우, 지속적으로 산출된 상기 수시 파워 값을 연산하여 상기 누적 전력에너지를 산출하는 단계를 포함하는 무선충전 과금방법.
8. 제7항에 있어서,

   상기 주기 간격은 상기 수신 파워 값이 수신되기 이전의 주기 간격인 무선충전 과금방법.
9. 제7항에 있어서,

   상기 주기 간격은 상기 수신 파워 값이 수신된 후의 주기 간격인 무선충전 과금방법.
10. 제6항에 있어서,

    상기 수신 파워 값은 상기 수신기의 출력단에서 검출된 전력값을 바탕으로 생성되는 무선충전 과금방법.

Images