WO2019045350A2 - 무선 전력 송신 방법 및 그를 위한 장치 - Google Patents

무선 전력 송신 방법 및 그를 위한 장치 Download PDF

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박재희
이종헌
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엘지이노텍 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to wireless power transmission techniques, and more particularly, to a wireless power transmission method and apparatus therefor.
  • Portable terminals such as mobile phones and laptops, include a battery for storing power and a circuit for charging and discharging the battery. In order for the battery of such a terminal to be charged, power must be supplied from an external charger.
  • a charging system (hereinafter referred to as a "wireless charging system") and a control method using a method of transmitting power wirelessly are proposed.
  • the wireless charging system since the wireless charging system has not been installed in some portable terminals in the past and the consumer has to purchase a separate wireless charging receiver accessory, the demand for the wireless charging system is low, but the wireless charging user is expected to increase rapidly.
  • Wireless charging function is expected to be equipped basically.
  • a wireless charging system comprises a wireless power transmitter for supplying electric energy in a wireless power transmission mode and a wireless power receiver for receiving electric energy supplied from a wireless power transmitter to charge the battery.
  • Such a wireless charging system may transmit power by at least one wireless power transmission scheme (e.g., electromagnetic induction scheme, electromagnetic resonance scheme, RF wireless power transmission scheme, etc.).
  • a wireless power transmission scheme e.g., electromagnetic induction scheme, electromagnetic resonance scheme, RF wireless power transmission scheme, etc.
  • the wireless power transmission scheme may be based on a variety of wireless power transmission standards based on an electromagnetic induction scheme in which a magnetic field is generated in a power transmitter coil and charged using an electromagnetic induction principle in which electricity is induced in a receiver coil under the influence of its magnetic field .
  • the electromagnetic induction type wireless power transmission standard may include an electromagnetic induction wireless charging technique defined by a Wireless Power Consortium (WPC) and an Air Fuel Alliance (formerly PMA, Power Matters Alliance).
  • the wireless power transmission scheme may employ an electromagnetic resonance scheme in which the magnetic field generated by the transmission coil of the wireless power transmitter is tuned to a specific resonance frequency to transmit power to a nearby wireless power receiver .
  • the electromagnetic resonance method may include a resonance type wireless charging technique defined in the Air Fuel Alliance (formerly A4WP, Alliance for Wireless Power) standards organization, a wireless charging technology standard organization.
  • a wireless power transmission scheme may use an RF wireless power transmission scheme that transmits power to a wireless power receiver located at a remote location by applying low-power energy to the RF signal.
  • Still another object of the present invention is to provide a wireless power transmission method capable of reducing standby power according to whether or not a foreign object is detected, and an apparatus therefor.
  • a wireless power transmission method of a wireless power transmitter for wirelessly transmitting power to a wireless power receiver comprising: operating with a first driving voltage; Determining whether to enter the ping phase; Determining whether or not the first state is entered upon entering the ping step; And operating with a second driving voltage in the first state.
  • the step of determining whether the first state is a state includes transmitting a first sensing signal to the wireless power receiver; Measuring an internal current of the wireless power transmitter; Determining whether the measured internal current is equal to or greater than a first reference current; And determining the first state if the measured internal current is greater than or equal to the first reference current.
  • the step of determining whether the first state is the first state may further include determining whether the first state is maintained for a first reference time.
  • the step of determining whether the first state exists may further include determining whether a response signal to the first sensing signal is received from the wireless power receiver .
  • a wireless power transmission method including: transmitting a second sensing signal to the wireless power receiver when operating with the second driving voltage; Measuring an internal current of the wireless power transmitter after transmitting the second sensing signal; Determining whether an internal current measured after transmitting the second sensing signal is less than a second reference current; Determining a second state when the internal current measured after the second sensing signal transmission is less than a second reference current; Determining whether the second state is maintained for a second reference time; And operating the first driving voltage when the second state is maintained for the second reference time.
  • the first reference current may be larger than the second reference current.
  • the first reference time may be longer than the second reference time.
  • the first driving voltage may be larger than the second driving voltage.
  • the first state is a state in which foreign matter exists in a charging region of the wireless power transmitter
  • the second state is a state in which foreign matter is removed in a charging region of the wireless power transmitter Lt; / RTI >
  • the third state is a state in which the wireless power receiver is present in a charging region of the wireless power transmitter
  • the first reference current is a state in which the wireless power transmitter It may be the maximum internal current value at the time of operation with the first driving voltage.
  • the step of determining whether the first state is the first state includes a step of initializing a first sense signal counter; Transmitting a first sense signal to the wireless power receiver; Determining whether a response signal to the first sensing signal is received from the wireless power receiver; Incrementing the first sense signal counter by one if the response signal is not received, and determining whether the first sense signal counter exceeds a predetermined threshold; And determining the first state when the first sensing signal counter exceeds the predetermined threshold value.
  • operating with a second driving voltage may include initializing a first sensing signal counter.
  • a wireless power transmission method including: transmitting a second sensing signal to the wireless power receiver when operating with the second driving voltage; And determining whether a response signal to the second sensing signal is received from the wireless power receiver.
  • the wireless power transmission method may further include operating in a sleep mode during a sleep period if a response signal to the second sensing signal is not received.
  • the wireless power transmission method may transmit the second sensing signal to the wireless power receiver when the sleep period has elapsed.
  • the first driving voltage may be larger than the second driving voltage.
  • a wireless power transmitter includes: a power converter for providing a first driving voltage; A power transmission unit for transmitting a first sensing signal based on the first driving voltage; And a control unit for controlling the power varying unit to provide a second driving voltage when the first state is a first state.
  • the wireless power transmitter may further include a current sensor for measuring an internal current of the wireless power transmitter, and the controller may determine the first state if the measured internal current is equal to or greater than a first reference current ,
  • the power transmitting unit may control to transmit the second sensing signal based on the second driving voltage.
  • the controller initializes the first sensing signal counter upon entering the step of pinging, and if the controller does not receive the response signal for the first sensing signal, And may determine the first state when the first sensing signal counter exceeds a predetermined threshold value.
  • the power transmitting unit may control to transmit the second sensing signal based on the second driving voltage.
  • the present invention can provide a wireless power transmission method and apparatus therefor.
  • the present invention can provide a wireless power transmission method capable of eliminating noise caused by a foreign object and an apparatus therefor.
  • the present invention can provide a wireless power transmission method capable of eliminating a heat phenomenon caused by a foreign substance and an apparatus therefor.
  • the present invention can provide a wireless power transmission method capable of reducing standby power according to presence or absence of foreign matter and an apparatus therefor.
  • the present invention can provide a wireless power transmission method capable of eliminating FM radio frequency interference according to presence or absence of foreign matter, and an apparatus therefor.
  • the present invention can provide a wireless power transmission method and an apparatus therefor, which can eliminate a heating phenomenon of a wireless power transmitter according to whether or not a foreign object is sensed.
  • the present invention can provide a wireless power transmission method capable of controlling a driving voltage adaptively according to whether or not a foreign object is sensed, and an apparatus therefor.
  • the present invention can provide a wireless power transmission method capable of adaptively controlling transmission of a ping signal according to whether or not a foreign object is detected, and an apparatus therefor.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a wireless charging system according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a state transition diagram for explaining a second wireless power transmission procedure defined in the WPC standard.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power transmitter according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power receiver interworking with the wireless power transmitter according to FIG.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a method of transmitting a wireless power in a wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7A and 7B are flowcharts for explaining a wireless power transmission method in a wireless power transmitter according to an embodiment.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a method of transmitting a wireless power in a wireless power transmitter according to another embodiment of the present invention.
  • the terms used in the embodiments of the present invention are intended to illustrate the embodiments and are not intended to limit the present invention.
  • the singular forms may include plural forms unless otherwise specified in the text, and may be combined as A, B, and C when described as "at least one (or more than one) of B and C" ≪ / RTI > and any combination thereof.
  • terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are intended to distinguish the constituent elements from other constituent elements, and the terms are not limited to the nature, order or order of the constituent elements.
  • an apparatus for transmitting wireless power on a wireless power charging system includes a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a transmitter, a transmitter, a transmitter, , , A wireless power transmission device, a wireless power transmitter, a wireless charging device, and the like.
  • a wireless power receiving device, a wireless power receiving device, a wireless power receiving device, a wireless power receiving device, a receiving terminal, a receiving side, a receiving device, a receiver Terminals and the like can be used in combination.
  • the wireless charging device may be configured as a pad type, a cradle type, an access point (AP) type, a small base type, a stand type, a ceiling embedded type, a wall type, Power may be transmitted to the device.
  • AP access point
  • a wireless power transmitter can be used not only on a desk or on a table, but also developed for automobiles and used in a vehicle.
  • a wireless power transmitter installed in a vehicle can be provided in a form of a stand that can be easily and stably fixed and mounted.
  • a wireless power receiver according to another embodiment may also be mounted on a vehicle, an unmanned aerial vehicle, an air drone or the like.
  • a wireless power transmitter and a wireless power receiver that constitute a wireless power system can exchange control signals or information through in-band communication or Bluetooth low energy (BLE) communication.
  • the in-band communication and the BLE communication can 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, and the like.
  • the wireless power receiver can 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 reception coil in a predetermined pattern.
  • the information transmitted by the wireless power receiver may include various status information including received power intensity information.
  • the wireless power transmitter can calculate the charging efficiency or the power transmission efficiency based on the received power intensity information.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a wireless charging system according to an embodiment.
  • the wireless charging system includes a wireless power transmission terminal 10 for wirelessly transmitting power, a wireless power receiving terminal 20 for receiving the transmitted power, and an electronic device 30 Lt; / RTI >
  • the wireless power transmitting terminal 10 and the wireless power receiving terminal 20 can perform in-band communication in which information is exchanged using the same frequency band as that used for wireless power transmission.
  • the wireless power transmitting terminal 10 and the wireless power receiving terminal 20 perform out-of-band communication in which information is exchanged using a different frequency band different from the operating frequency used for wireless power transmission .
  • information exchanged between the wireless power transmitting terminal 10 and the wireless power receiving terminal 20 may include control information as well as status information of each other.
  • the status information and the control information exchanged between the transmitting and receiving end will become more apparent 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 the present invention is not limited thereto. In another embodiment, the in-band communication and the out-of-band communication may be provided.
  • the unidirectional communication may be that the wireless power receiving terminal 20 transmits information only to the wireless power transmitting terminal 10, but the present invention is not limited thereto, and the wireless power transmitting terminal 10 may transmit information Lt; / RTI >
  • bidirectional communication is possible between the wireless power receiving terminal 20 and the wireless power transmitting terminal 10, but information can be transmitted only by any one device at any time.
  • the wireless power receiving terminal 20 may acquire various status information of the electronic device 30.
  • the status 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, temperature information, but it is not limited to this, and information that can be acquired from the electronic device 30 and available for wireless power control suffices.
  • FIG. 2 is a state transition diagram for explaining a first wireless power transmission procedure defined in the WPC standard
  • power transmission from a transmitter to a receiver according to a first wireless power transmission procedure of the WPC standard is largely divided into a selection phase 210, a ping phase 220, and a configuration phase 230, and a power transfer phase 240.
  • the selection step 210 may be a phase transition when a specific error or a specific event is detected while initiating a power transmission or maintaining a power transmission.
  • the specific error and the specific event will become clear through the following description.
  • the transmitter may monitor whether an object is present on the interface surface. If the transmitter detects that an object is placed on the interface surface, it can transition to the step 220 (S201). In the selection step 210, the transmitter transmits an analog ping signal of a very short pulse and can detect whether an object exists in the active area of the interface surface based on the current change of the transmission coil.
  • step 220 the transmitter activates the receiver when an object is detected, and transmits a digital ping to identify whether the receiver is a WPC compliant receiver. If the transmitter does not receive a response signal to the digital ping (e.g., a signal strength indicator) from the receiver in step 220, then the transmitter may transition back to the selection step 210 (step S202). In addition, in the step 220, when the transmitter receives a signal indicating completion of power transmission from the receiver, that is, a charge completion signal, the transmitter may transition to the selection step 210 (S203).
  • a signal indicating completion of power transmission from the receiver that is, a charge completion signal
  • the transmitter may transition to an identification and configuration step 230 to collect receiver identification and receiver configuration and status information (S204).
  • the transmitter determines whether a packet is received or unexpected, a desired packet is not received for a predefined period of time (time out), a packet transmission error (transmission error) (No power transfer contract), the process can be shifted to the selection step 210 (S205).
  • the transmitter may receive an unexpected packet, a desired packet is not received for a predefined period of time (time out), a violation of a predetermined power transmission contract occurs transfer contract violation, and if the charging is completed, the selection step 210 can be transited (S207).
  • step 240 if the transmitter needs to reconfigure a power transfer contract based on transmitter state changes, etc., it may transition to identification and configuration step 230 (S208).
  • the power transmission contract may be set based on the status and characteristic information of the transmitter and the receiver.
  • the transmitter status information may include information on the maximum amount of transmittable power, information on the maximum number of receivable receivers, and the receiver status information may include information on the requested power and the like.
  • FIG. 3 is a state transition diagram for explaining a second wireless power transmission procedure defined in the WPC standard.
  • power transmission from a transmitter to a receiver according to a second wireless power transmission procedure of the WPC standard is largely divided into a selection phase 310, a ping phase 320, and Configuration Phase 330, a Negotiation Phase 340, a Calibration Phase 350, a Power Transfer Phase 360, and a Renegotiation Phase 370 .
  • the wireless power transmitter may measure the quality factor of the wireless power resonant circuit, e.g., the transmit coil and / or the resonant capacitor for wireless power transmission.
  • a wireless power transmitter may measure the inductance of a wireless power resonant circuit (e.g., a power transfer coil and / or a resonant capacitor).
  • a wireless power resonant circuit e.g., a power transfer coil and / or a resonant capacitor.
  • the quality factor and / or inductance may be used in future negotiation step 340 to determine whether a foreign object is present.
  • step 320 the transmitter wakes up the receiver and transmits a digital ping to identify whether the object is a wireless power receiver in step S301. If the transmitter does not receive a response signal to the digital ping (e. G., A signal strength packet) from the receiver at step 320, then it may transition back to step 310 again. If the transmitter receives a signal indicating completion of power transmission from the receiver (i.e., a charge completion packet) in the step 320, the flow may proceed to the selection step 310 (S302).
  • a response signal to the digital ping e. G., A signal strength packet
  • the transmitter may transition to an identification and configuration step 330 for identifying the receiver and collecting receiver configuration and status information (S303).
  • the transmitter determines whether a packet is received or unexpected, a desired packet is received for a predefined period of time (time out), a packet transmission error (transmission error) (No power transfer contract), the process can be shifted to the selection step 310 (S304).
  • the transmitter may determine whether an entry to the negotiation step 340 is required based on the negotiation field value of the configuration packet received in the identification and configuration step 330.
  • the transmitter may enter the negotiation step 340 (S305).
  • the transmitter may perform a predetermined FOD detection procedure.
  • the sender may receive a Foreign Object Detection (FOD) status packet including a reference quality factor value. Or a FOD state packet including a reference inductance value. Or a status packet including a reference quality factor value and a reference inductance value.
  • FOD Foreign Object Detection
  • the transmitter can determine a quality factor threshold for FO detection based on the reference quality factor value.
  • the transmitter can determine the inductance threshold for FO detection based on the reference inductance value.
  • the transmitter can detect whether there is an FO in the fill area using the quality factor threshold for the determined FO detection and the currently measured quality factor value, e.g., the quality factor value measured prior to the ping step, Power transmission can be controlled according to the detection result. As an example, if FO is detected, power transmission may be interrupted, but is not limited to this.
  • the transmitter can detect whether there is an FO in the charging region using the inductance threshold for the determined FO detection and the currently measured inductance value - e.g., the inductance value measured before the ping phase -
  • the power transmission can be controlled. As an example, if FO is detected, power transmission may be interrupted, but is not limited to this.
  • the transmitter may return to the selection step 310 (S308). On the other hand, if no FO is detected, the transmitter may enter the power transfer step 360 via the correction step 350 (S307 and S309).
  • the transmitter determines the strength of the power received at the receiving end in the correcting step 350 and determines the power loss at the receiving end and the transmitting end to determine the strength of the power transmitted at the transmitting end Can be measured. That is, the transmitter can predict the power loss based on the difference between the transmitting power of the transmitting end and the receiving power of the receiving end in the correcting step (350).
  • a transmitter may compensate the threshold for FOD detection by reflecting the predicted power loss.
  • step 360 if the transmitter needs to reconfigure the power transfer contract according to transmitter condition changes, it may transition to renegotiation step 370 (S311). At this time, if the renegotiation is normally completed, the transmitter may return to the power transmission step 360 (S313).
  • the transmitter stops transmitting power to the receiver and may transition to the selection step 310 (S312).
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power transmitter according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the wireless power transmitter 400 includes a power conversion unit 410, a power transmission unit 420, a wireless charging communication unit 430, a control unit 440, a current sensor 450, a temperature sensor 460 , A storage unit 470, a fan 480, and a timer 490.
  • a power conversion unit 410 for converting power to electricity
  • a power transmission unit 420 for transmitting power
  • a wireless charging communication unit 430 for a temperature sensor
  • a storage unit 470 a fan 480
  • a timer 490 the configuration of the wireless power transmitter 400 described above is not necessarily an essential configuration, and may be configured to include more or less components.
  • the power supply unit 100 may provide the power supply.
  • the power supply unit 100 may correspond to a battery built in the wireless power transmitter 400 and may be an external power supply.
  • the embodiment is not limited to the form of the power supply unit 100.
  • the power conversion unit 410 may convert the power to a predetermined intensity.
  • the DC / DC converting unit 411 may convert DC power supplied from the power supply unit 100 into DC power having a specific intensity according to a control signal of the controller 440.
  • the amplifier 412 can adjust the intensity of the DC / DC-converted power according to the control signal of the controller 440.
  • the control unit 440 may receive the power reception status information and / or the power control signal of the wireless power receiver through the wireless charging communication unit 430 and may receive the received power reception status information and /
  • the amplification factor of the amplifier 412 can be dynamically adjusted.
  • the power reception status information may include, but is not limited to, the intensity information of the rectifier output voltage, the intensity information of the current applied to the reception coil, and the like.
  • the power control signal may include a signal for requesting power increase, a signal for requesting power reduction, and the like.
  • control unit 440 can dynamically adjust the amplification factor of the amplifier 412 according to the state such as the presence of foreign matter in the charged area. More specifically, if the control unit 440 determines that a foreign substance exists in the charging area, the control unit 440 can lower the amplification factor of the amplifier 412 and reduce the current flowing through the transmission coil 423. As another example, the controller 440 may operate in the sleep mode and may not provide a voltage or current to the power transfer unit 420 when it determines that foreign substances are present in the charging area. Therefore, the wireless power transmitter can reduce the intensity of the electromagnetic field provided to the foreign object or eliminate the noise by not providing the electromagnetic field. In addition, the wireless power transmitter can eliminate the heat generated in the foreign substance.
  • the wireless power transmitter can reduce standby power.
  • the wireless power transmitter can eliminate FM radio frequency interference.
  • the wireless power transmitter can eliminate the heat generation of the coil.
  • the wireless power transmitter can control the intensity of the driving voltage.
  • the wireless power transmitter can also control the strength of the ping signal. A detailed description thereof will be described later with reference to FIGS. 6 to 8. FIG.
  • the current sensor 450 may measure the internal current of the wireless power transmitter 400. More specifically, the current sensor 450 can measure the input current input to the driving unit 421. [ In this case, the measured input current may be an internal current. The current sensor 450 may provide the measured input current value to the controller 440. The present invention is not limited thereto, and the current sensor 450 can measure the coil current inputted to the transmission coil 423. [ In this case, the measured coil current may be an internal current.
  • the control unit 440 can adaptively cut off the power supply from the power supply unit 100 or block the supply of power to the amplifier 412 based on the internal current value measured by the current sensor 450 have.
  • the controller 440 may determine a state such as the presence of a foreign substance in the charging area based on the internal current value measured by the current sensor 450. A detailed description thereof will be described later with reference to FIGS. 6 to 8. FIG.
  • the timer 490 can measure the time according to a predetermined event.
  • the controller 440 may adjust the intensity of the driving voltage after a predetermined time has elapsed after it is determined that a foreign substance exists in the charged region or after the foreign substance is removed from the charged region.
  • the controller 440 may be released from the sleep mode after a predetermined time elapses after operating in the sleep mode.
  • the temperature sensor 460 may measure the internal temperature of the wireless power transmitter 400 and provide the measurement result to the control unit 440. More specifically, the temperature sensor 460 may include one or more temperature sensors. One or more temperature sensors may be disposed corresponding to the transmission coil 423 of the power transmission unit 420 to measure the temperature of the transmission coil 423. [ In one example, the control unit 440 may adaptively cut off the power supply from the power supply unit 100 or block the power supply to the amplifier 412 based on the temperature value measured by the temperature sensor 460 . To this end, a power cutoff circuit may be further provided at one side of the power conversion unit 410 to cut off power supplied from the power supply unit 100 or to cut off power supplied to the amplifier 412. In another example, the control unit 440 may adjust the intensity of the power supplied to the power transmitting unit 420 based on the temperature value measured by the temperature sensor 460. Thus, the wireless power transmitter according to the embodiment can prevent the internal circuit from being damaged due to overheating.
  • the power transmitting unit 420 transmits the power signal output from the power converting unit 410 to the wireless power receiver.
  • the power transmitting unit 420 may include a driving unit 421, a selecting unit 422, and one or more transmitting coils 423.
  • the driving unit 421 may generate an AC power signal having an AC component having a specific frequency inserted into the DC power signal output from the power converting unit 410 and transmit the AC power signal to the transmitting coil 423.
  • the frequencies of the AC power signals transmitted to the plurality of transmission coils included in the transmission coil 423 may be the same or different from each other.
  • the selection unit 422 may receive an AC power signal having a specific frequency from the driving unit 421 and may transmit the AC power signal to a transmission coil selected from a plurality of transmission coils.
  • the coil selector 422 may control the AC power signal to be transmitted to the transmission coil selected by the controller 440 according to a predetermined control signal of the controller 440.
  • the selector 422 may include a switch (not shown) for connecting the LC resonant circuit to the plurality of transmission coils 423.
  • the selection unit 422 may be omitted from the power transmission unit 420 when the transmission coil 423 is configured as one transmission coil.
  • the transmit coil 423 may include at least one transmit coil and may transmit the AC power signal received from the selector 422 to the receiver via a corresponding transmit coil.
  • the transmission coil 423 may include first to n-th transmission coils.
  • the selection unit 422 may be realized by a switch (not shown) or by a far-away plexer (not shown).
  • the transmission coil 423 may include one capacitor (not shown) connected in series with the plurality of transmission coils to implement the LC resonance circuit. One end of the capacitor (not shown) may be connected to the transmission coil 423 and the other end may be connected to the driving unit 421.
  • the 'corresponding transmission coil' may mean a transmission coil having a state capable of being coupled by the electromagnetic field to the reception coil of a wireless power receiver qualified to receive power wirelessly.
  • the control unit 440 controls the transmission coil to be used for transmission of wireless power among a plurality of transmission coils provided based on a signal strength indicator received corresponding to the first sensing signal transmitted for each transmission coil. Can be selected dynamically.
  • the first sensing signal may be a digital finger signal.
  • the control unit 440 may include a transmission coil for use in transmission of radio power among a plurality of transmission coils provided based on a signal strength indicator received corresponding to a second sensing signal transmitted for each transmission coil, Can be selected dynamically.
  • the intensity of the second sensing signal may be smaller than that of the first sensing signal and the transmission time may be shorter.
  • the modulator 431 modulates the control signal generated by the controller 440 and transmits the modulated signal to the driver 421.
  • the modulation scheme for modulating the control signal includes a frequency shift keying (FSK) modulation scheme, a Manchester coding modulation scheme, a phase shift keying (PSK) modulation scheme, a pulse width modulation scheme, A differential bi-phase modulation method, and the like.
  • the demodulator 432 can demodulate the detected signal and transmit the demodulated signal to the controller 440 when a signal received through the transmission coil is detected.
  • the demodulated signal may include a signal strength indicator, an error correction (EC) indicator for power control during wireless power transmission, an end of charge indicator (EOC), an overvoltage / overcurrent / overheat indicator, but is not limited to, various status information for identifying the status of the wireless power receiver.
  • the demodulation unit 432 can identify which demodulated signal is received from which transmission coil, and provide the control unit 440 with a predetermined transmission coil identifier corresponding to the identified transmission coil.
  • the wireless power transmitter 400 may acquire the signal strength indicator through in-band communication using the same frequency used for wireless power transmission to communicate with the wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter 400 may transmit wireless power using the transmission coil 423, and may exchange various information with the wireless power receiver through the transmission coil 423.
  • the wireless power transmitter 400 may further include a separate coil corresponding to each of the transmission coils 423 (i.e., first through n-th transmission coils) It should be noted that it may also perform in-band communication with the receiver.
  • the storage unit 470 stores the internal current value of the wireless power receiver or the wireless power transmitter for determining the existence of a foreign substance, the driving voltage intensity, the type of the sensing signal, the sleep mode operation, , Fan RPM, and so on.
  • the fan 480 may be rotated by the motor to cool the superheated wireless power transmitter 400.
  • the fan 480 can be disposed in correspondence with a configuration in which the degree of overheating is severe.
  • the fan 480 may be disposed corresponding to the power transmitting portion 420.
  • the fan 480 may be disposed corresponding to the transmitting coil 423 of the power transmitting portion 420.
  • the controller 240 may operate the fan 480 according to the state of charge of the wireless power receiver.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power receiver interworking with the wireless power transmitter according to FIG.
  • the wireless power receiver 500 includes a wireless charging coil module 510, a rectifier 520, a DC / DC converter 530, a load 540, a sensing unit 550, A wireless charging communication unit 560, and a main control unit 570.
  • the wireless charging communication unit 560 may include at least one of a demodulation unit 561 and a modulation unit 562.
  • the AC power received through the wireless charging coil module 510 may be transmitted to the rectifying unit 520.
  • the rectifier 520 may convert the AC power to DC power and transmit it to the DC / DC converter 530.
  • the DC / DC converter 530 may convert the intensity of the rectifier output DC power to a specific intensity required by the load 540 and then forward it to the load 540.
  • the wireless charging coil module 510 may include a plurality of reception coils (not shown), that is, first to n-th reception coils.
  • the frequency of the AC power transmitted to each of the reception coils may be different from each other, and another embodiment may include a predetermined frequency controller having a function of adjusting LC resonance characteristics for different reception coils
  • the resonance frequencies of the respective reception coils can be set differently.
  • the sensing unit 550 may measure the intensity of the DC power output from the rectifier 520 and may provide the measured DC power to the main control unit 570. Also, the sensing unit 550 may measure the intensity of the current applied to the reception coil 510 according to the wireless power reception, and may transmit the measurement result to the main control unit 570. For example, the main control unit 570 may compare the measured rectifier output DC power with a predetermined reference value to determine whether an overvoltage is generated. As a result of the determination, if an overvoltage occurs, a predetermined packet indicating that an overvoltage has occurred can be generated and transmitted to the modulating unit 562.
  • the signal modulated by the modulating unit 562 may be transmitted to the wireless power transmitter through the receiving coil 510 or a separate coil (not shown).
  • the main control unit 570 can determine that the detection signal is received when the intensity of the rectifier output DC power is equal to or greater than a predetermined reference value.
  • the signal intensity indicator corresponding to the detection signal is received by the modulation unit 562 To be transmitted to the wireless power transmitter.
  • the demodulation unit 561 demodulates the AC power signal between the reception coil 510 and the rectifier 520 or the DC power signal output from the rectifier 520 to identify whether or not the detection signal is received, (570).
  • the main control unit 570 may control the signal intensity indicator corresponding to the detection signal to be transmitted through the modulation unit 562.
  • the sensing unit 550 may measure the internal temperature of the wireless power receiver 500 and provide the measured temperature value to the main control unit 570. More specifically, the sensing unit 550 may include one or more temperature sensors. One or more temperature sensors may measure the temperature of the receiving coil of the charging coil module 510.
  • the main control unit 570 may determine whether overheating occurs by comparing the measured internal temperature with a predetermined reference value. As a result of the determination, if overheating occurs, a predetermined packet indicating that overheating has occurred can be generated and transmitted to the modulating unit 562. [
  • the signal modulated by the modulating unit 562 may be transmitted to the wireless power transmitter through the receiving coil 510 or a separate coil (not shown).
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a method of transmitting a wireless power in a wireless power transmitter according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a table illustrating an internal current value according to a charged region state and a driving voltage of the wireless power transmitter.
  • the state of the charging area of the wireless power transmitter indicates whether a wireless power transmitter or foreign substance is present in the charging area.
  • the charging region state may include first to third states.
  • the first state is a state in which foreign matter exists in the charging region of the wireless power transmitter.
  • the foreign substance may include a metal material capable of absorbing an electromagnetic field.
  • the second state may be a state in which no foreign object or wireless power receiver is present in the charging region of the wireless power transmitter. That is, the second state may be a state in which no substance capable of absorbing wireless power exists in the charging region of the wireless power transmitter.
  • the third state is a state in which there is a wireless power receiver capable of receiving wireless power in the charging region of the wireless power transmitter.
  • the first drive voltage may be the voltage magnitude required to output the wireless power according to the power transfer agreement.
  • the wireless power transmitter may transmit the first sensing signal in the power transmitting unit 420 when the power converting unit 410 provides the first driving voltage.
  • the first driving voltage may be 3V to 4V. More specifically, the first driving voltage may be 3.5V.
  • the second drive voltage may be less intense than the first drive voltage.
  • the wireless power transmitter may transmit the second sensing signal at the power transmitting unit 420 when the power converting unit 410 provides the second driving voltage.
  • the second driving voltage may be 0.5V to 1.5V. More specifically, the second driving voltage may be 1V.
  • the internal current (A) of the wireless power transmitter may flow over 700 mA in the first state. That is, when foreign substances are present in the charging region, the internal current (A) of the wireless power transmitter increases and the internal current (A) of the wireless power transmitter may be the largest among the first to third states.
  • the internal current (A) of the wireless power transmitter can flow below 400 mA in the second state. That is, when there is no foreign matter and no radio power receiver in the charging area, the internal current (A) of the wireless power transmitter may be the smallest among the first to third states because there is no radio power absorbing material.
  • the internal current (A) of the wireless power transmitter can flow from 600 mA to less than 700 mA in the third state. That is, if there is a wireless power receiver in the charging region of the wireless power transmitter, the internal current (A) of the wireless power transmitter may flow less than when the foreign matter exists in the charging region of the wireless power transmitter.
  • the internal current (B) of the wireless power transmitter may flow over 400 mA in the first state. That is, if foreign matter exists in the charging area of the wireless power transmitter, the internal current (B) of the wireless power transmitter may increase and the internal current (B) of the wireless power transmitter may be the largest among the first to third states.
  • the internal current (B) of the wireless power transmitter can flow below 200 mA in the second state. That is, when there is no foreign object and no radio power receiver in the charging area of the wireless power transmitter, the internal current (B) of the wireless power transmitter may be the smallest among the first to third states because there is no wireless power absorbing material.
  • the internal current (B) of the wireless power transmitter can flow from 300 mA to less than 400 mA in the third state. That is, if there is a wireless power receiver in the charging region of the wireless power transmitter, the internal current (B) of the wireless power transmitter may flow less than when there is foreign matter in the charging region of the wireless power transmitter. Thus, the wireless power transmitter may reduce the internal current (B) of the wireless power transmitter when operating at a second drive voltage than the first drive voltage.
  • a wireless power transmission method in a wireless power transmitter may include a step (S610) in which a wireless power transmitter operates with a first driving voltage.
  • the wireless power transmitter may generate an analogue zip signal, a first sense signal, etc. based on the first drive voltage.
  • the wireless power transmission method in the wireless power transmitter may include determining (S620) whether to enter the ping stage. More particularly, the wireless power transmitter may transmit an analogue zip signal generated based on the first drive voltage and sense if an object is present in the charging region of the wireless power transmitter based on the internal current change. The wireless power transmitter transitions to a ping phase when an object is detected and may operate as a first drive voltage in a selection step if an object is not detected.
  • the wireless power transmission method in a wireless power transmitter may include determining (S630) whether the wireless power transmitter is in a first state.
  • the first state is to determine whether a foreign substance is present in the charging area of the wireless power transmitter.
  • a specific method of determining whether or not the first state is available may follow the wireless power transmission method of FIGS. 7A, 7B, and 8.
  • the wireless power transmission method in the wireless power transmitter may include operating (S640) with a second driving voltage upon determining the first state.
  • the wireless power transmitter may generate a second sensing signal or the like based on the second driving voltage.
  • the wireless power transmission method in the wireless power transmitter may include determining (S660) whether the wireless power transmitter has released the first state. Determining whether the first state has been released is to determine if foreign objects are removed from the charging area of the wireless power transmitter or if a wireless power receiver is present. Determining whether the first state has been released may include a method of determining whether it is the second state of Figs. 7A and 7B or a method of determining whether it is the third state of Fig. A detailed description thereof will be described in Figs. 7A to 8. If the wireless power transmitter determines that the first state has been canceled, the wireless power transmitter may transition to the step of operating with the first drive voltage of S610.
  • the driving voltage is lowered according to the presence of the foreign substance, so that the strength of the electromagnetic field can be lowered. Also, according to the embodiment, since the intensity of the electromagnetic field is lowered, the heat generated in the foreign matter can be removed. Also, according to the embodiment, the FM radio frequency interference can be eliminated since the strength of the electromagnetic field is lowered. Further, according to the embodiment, the standby power can be reduced because the driving voltage is lowered. Also, according to the embodiment, since the intensity of the driving voltage is lowered, the heating phenomenon of the coil can be eliminated. Further, according to the embodiment, the sensing signal can be controlled.
  • FIG. 7A and 7B are flowcharts for explaining a wireless power transmission method in a wireless power transmitter according to an embodiment.
  • a wireless power transmission method in a wireless power transmitter may include a step S701 in which the wireless power transmitter operates with a first driving voltage.
  • the wireless power transmitter may generate an analogue zip signal, a first sense signal, etc. based on the first drive voltage.
  • the first driving voltage may be 3V to 4V. More specifically, the first driving voltage may be 3.5V.
  • the wireless power transmission method in the wireless power transmitter may include determining whether to enter the ping phase (S702). More specifically, the wireless power transmitter may transmit an analogue zip signal generated based on the first drive voltage and sense whether an object is present in the charging region of the wireless power transmitter based on a change in the internal current of the wireless power transmitter . The wireless power transmitter transitions to the ping phase if an object is detected, and may repeat step S701 to operate with the first drive voltage in the selection phase if no object is sensed.
  • the wireless power transmission method in the wireless power transmitter may include transmitting a first sensing signal (S703).
  • the first sensing signal may be a digital finger signal. More specifically, the analogue finger signal may have a dispatch time of about 5 ms or less.
  • the transmission time of the digital finger signal may be about 65 ms. That is, the sending time of the analog finger signal and the digital finger signal are significantly different.
  • the first sensing signal may be generated based on the first driving voltage higher than the second driving voltage, and thus may have a level higher than the level of the second sensing signal generated based on the second driving voltage. Therefore, when the first sensing signal is continuously output after sensing the object, the standby power consumed increases, and the electromagnetic field absorbed by the foreign substance can cause a serious heat generation and noise generation.
  • the wireless power transmission method in a wireless power transmitter may include measuring an internal current of the wireless power transmitter (S704).
  • the current sensor of the wireless power transmitter can measure the internal current of the wireless power transmitter.
  • the wireless power transmission method in the wireless power transmitter may include determining whether the measured internal current value is greater than or equal to a first reference current value (S705).
  • the first reference current may be a reference current flowing internally when transmitting the first sensing signal when the foreign matter is in a first state in which the foreign matter is present in the charging region of the wireless power transmitter.
  • the first reference current may be 700 mA. That is, the first reference current may be the internal current value of the wireless power transmitter when operating from the first state to the first driving voltage in Table 1. If the measured internal current value is less than the first reference current value, step S701 can be repeated.
  • the wireless power transmission method in the wireless power transmitter may include a step S706 of determining the first state if the measured internal current value is equal to or greater than the first reference current value. That is, the wireless power transmitter can determine whether a foreign substance is present in the charging area of the wireless power transmitter based on the internal current value.
  • the wireless power transmission method in the wireless power transmitter may include determining (S707) whether the first state is maintained for a first reference time.
  • the timer of the wireless power transmitter may operate if determined to be in the first state.
  • the controller of the wireless power transmitter can compare the time at which the first state is maintained as the first reference time. Accordingly, the wireless power transmission method can accurately determine whether a foreign substance exists in the charging area of the wireless power transmitter.
  • the wireless power transmission method can compare whether the internal current of the wireless power transmitter is lower than the first reference current for a period of time during which the first state is maintained, and determine whether or not the foreign matter is removed.
  • the wireless power transmitter may repeat step s701 if the first state is not maintained for the first reference time.
  • the wireless power transmission method in the wireless power transmitter may include the step of determining whether the wireless power transmitter has received the response signal (S708).
  • the wireless power transmitter may determine whether a response signal is received from the wireless power receiver in response to the first sensing signal.
  • the response signal may be a signal strength packet including a signal strength value indicating the coupling state of the wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter may receive a signal strength packet due to the presence of the wireless power receiver even though the wireless power transmitter has determined the first state.
  • the wireless power transmitter may repeat step S701 to continue operation with the first drive voltage.
  • the wireless power transmission method in the wireless power transmitter may include operating with a second driving voltage (s709) if it does not receive a response signal in the first state.
  • the wireless power transmitter may generate a second sensing signal or the like based on the second driving voltage.
  • the wireless power transmitter may generate a second sense signal at the ping stage.
  • the second drive voltage may be less intense than the first drive voltage.
  • the second driving voltage may be 0.5V to 1.5V. More specifically, the second driving voltage may be 1V.
  • the wireless power transmission method in a wireless power transmitter may include transmitting a second sensing signal (S710).
  • the second sensing signal may have a delivery time less than the delivery time of the first sensing signal.
  • the transmission time of the second sensing signal may be about 30 ms.
  • the second sensing signal may have a level lower than that of the first sensing signal. That is, since the second sensing signal is generated based on the second driving voltage lower than the first driving voltage, the second sensing signal may have a level lower than the level of the first sensing signal generated based on the first driving voltage. Therefore, if it is determined that the first state is detected after the object is sensed, the second sensing signal is sent to reduce the standby power consumed, the electromagnetic field absorbed by the foreign substance is reduced, the heat generation phenomenon is eliminated, .
  • the wireless power transmission method in the wireless power transmitter may include the step of measuring the internal current of the wireless power transmitter after transmitting the second sensing signal (S711).
  • the current sensor of the wireless power transmitter can measure the internal current of the wireless power transmitter.
  • the wireless power transmission method in the wireless power transmitter may include determining whether the measured internal current value is less than a second reference current value (S712).
  • the second reference current may be a reference current flowing internally when transmitting the second sensing signal in the second state in which no foreign matter exists.
  • the second reference current may be 400 mA. If the measured internal current value is equal to or greater than the second reference current value, it is determined that the foreign matter is still present in the first state, and step S710 may be repeated.
  • the wireless power transmission method in the wireless power transmitter may include a step S713 of determining the second state if the measured internal current value is less than the second reference current value. That is, the wireless power transmitter can determine if there is no foreign body in the charging area of the wireless power transmitter based on the internal current value.
  • the wireless power transmission method in the wireless power transmitter may include determining (S714) whether the second state is maintained for a second reference time.
  • the timer of the wireless power transmitter may operate if determined to be in the second state.
  • the controller of the wireless power transmitter can compare the time during which the second state is maintained to be the second reference time. Accordingly, the wireless power transmission method can accurately determine a state in which no foreign matter exists in the charging area of the wireless power transmitter.
  • the second reference time may be shorter than the first reference time. This is because the response of the wireless power receiver due to the initial sensing signal transmission of the wireless power transmitter may be delayed and the wireless charging may not normally operate when the second driving voltage is operated at a low voltage.
  • the second reference time may be shorter than the first reference time so that the first reference voltage can be quickly returned to the first operation voltage.
  • the wireless power transmitter may repeat step S701 if the second state is maintained for the second reference time.
  • the wireless power transmitter may repeat step S710 to transmit the second sensing signal if the second condition is not maintained for the second reference time. That is, in the wireless power transmission method, it is possible to compare whether the internal current is equal to or more than the second reference current during the second state holding time to determine whether or not the foreign matter exists again.
  • the driving voltage may be lowered depending on the presence of foreign matter, so that the intensity of the sensing signal may be lowered. Also, according to the embodiment, the intensity of the sensing signal is lowered, and the heat generated in the foreign substance can be removed. Further, according to one embodiment, the standby power can be reduced since the driving voltage is lowered. Also, according to one embodiment, the FM radio frequency interference can be eliminated since the intensity of the sense signal is lowered. In addition, according to the embodiment, since the intensity of the driving voltage is lowered, the heat generation of the coil can be eliminated.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a method of transmitting a wireless power in a wireless power transmitter according to another embodiment of the present invention.
  • a wireless power transmission method in a wireless power transmitter may include a step (S801) in which a wireless power transmitter operates with a first driving voltage.
  • the wireless power transmitter may generate an analogue zip signal, a first sense signal, etc. based on the first drive voltage.
  • the first driving voltage may be 3V to 4V. More specifically, the first driving voltage may be 3.5V.
  • the wireless power transmission method in the wireless power transmitter may include determining whether to enter the ping stage (S802). More specifically, the wireless power transmitter may transmit an analogue zip signal generated based on the first drive voltage and sense whether an object is present in the charging area based on a change in the internal current of the wireless power transmitter. The wireless power transmitter transitions to the ping phase if an object is detected, and may repeat the step S801 to operate with the first drive voltage in the selection step if no object is detected.
  • the wireless power transmission method in the wireless power transmitter may include initializing (S803) a first sense signal counter (d_ping_couter) to zero upon entering the ping stage.
  • the wireless power transmission method in the wireless power transmitter may include transmitting a first sensing signal (S803).
  • the first sensing signal may be a digital finger signal. More specifically, the analogue finger signal may have a dispatch time of about 5 ms or less.
  • the transmission time of the digital finger signal may be about 65 ms. That is, the sending time of the analog finger signal and the digital finger signal are significantly different.
  • the first sensing signal may be generated based on the first driving voltage higher than the second driving voltage, and thus may have a level higher than the level of the second sensing signal generated based on the second driving voltage. Therefore, when the first sensing signal is continuously transmitted after the object is sensed, the standby power consumed increases, and the electromagnetic field absorbed by the foreign substance can cause a serious heat generation and noise generation.
  • the wireless power transmission method in the wireless power transmitter may include the step of determining whether the wireless power transmitter has received the response signal (S805).
  • the wireless power transmitter may determine whether a response signal is received from the wireless power receiver in response to the first sensing signal.
  • the response signal may be a signal strength packet including a signal strength value indicating the coupling state of the wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter can determine that the wireless power receiver exists in the third state (S813).
  • the wireless power transmitter can proceed with wireless charging if it is determined that the wireless power transmitter is in the third state (S814).
  • the wireless power transmitter can continue to operate with the first driving voltage (S801).
  • a wireless power transmission method in a wireless power transmitter is characterized in that if the wireless power transmitter does not receive a response signal, the wireless power transmitter increases the first sense signal counter (d_ping_couter) by 1 and then the first sense signal counter (d_ping_couter) (Step S806).
  • the predetermined threshold may be the number of first sense signal transmissions sufficient to determine whether a wireless power receiver is present. For example, the predetermined threshold may be 5. If it is determined in step S806 that the first sensing signal counter does not exceed the predetermined threshold value, the flow returns to step S804. Accordingly, it is possible to prevent the wireless power transmitter from being mistaken as a foreign substance even though the wireless power receiver exists.
  • the wireless power transmission method in the wireless power transmitter may include determining (S807) a first state when the first sensing signal counter exceeds a predetermined threshold value. That is, the wireless power transmitter can determine whether a foreign substance is present in the charging area of the wireless power transmitter based on the internal current value.
  • the wireless power transmission method in the wireless power transmitter may include initializing the first sense signal counter to zero (S808) upon determining the first state.
  • the wireless power transmission method in the wireless power transmitter may include a step S809 of operating with a second driving voltage when the first state is determined.
  • the wireless power transmitter may generate a second sensing signal or the like based on the second driving voltage.
  • the wireless power transmitter may generate a second sense signal at the ping stage.
  • the second drive voltage may be less intense than the first drive voltage.
  • the second driving voltage may be 0.5V to 1.5V. More specifically, the second driving voltage may be 1V.
  • the wireless power transmission method in a wireless power transmitter may include transmitting a second sensing signal (S810).
  • the second sensing signal may have a delivery time less than the delivery time of the first sensing signal.
  • the transmission time of the second sensing signal may be about 30 ms.
  • the second sensing signal may have a level lower than that of the first sensing signal. That is, since the second sensing signal is generated based on the second driving voltage lower than the first driving voltage, the second sensing signal may have a level lower than the level of the first sensing signal generated based on the first driving voltage. Therefore, when the first state is detected after the object is sensed, the second sensing signal is sent to reduce the standby power consumed, the electromagnetic field absorbed by the foreign substance is reduced, the heat generation phenomenon is eliminated, and the noise generation can be eliminated.
  • the wireless power transmission method in the wireless power transmitter may include a step (S811) of determining whether the wireless power transmitter has received a response signal.
  • the wireless power transmitter may determine whether a response signal is received from the wireless power receiver in response to the second sensing signal.
  • the response signal may be a signal strength packet including a signal strength value indicating the coupling state of the wireless power receiver. That is, the wireless power receiver may transmit a response signal to the wireless power transmitter in response to the first sensing signal or the second sensing signal.
  • the wireless power transmitter may receive a signal strength packet due to the presence of the wireless power receiver even though the wireless power transmitter has determined the first state.
  • the wireless power transmitter can determine the third state in which the wireless power receiver exists (S813).
  • the wireless power transmitter can proceed with wireless charging if it is determined that the wireless power transmitter is in the third state (S814).
  • the wireless power transmitter can continue to operate with the first driving voltage (S801).
  • the wireless power transmission method in the wireless power transmitter may include a step S812 in which the wireless power transmitter operates in a sleep mode during a sleep period if the wireless power transmitter does not receive a response signal in the first state.
  • the sleep mode operates such that the wireless power transmitter waits without transmitting the first sensing signal or the second sensing signal. Accordingly, the wireless power transmitter can prevent power consumption due to the transmission of the detection signal during the sleep mode.
  • the sleep period may be a time sufficient for foreign matter to be removed from the charging area of the wireless power transmitter and a wireless power receiver to be present. For example, the sleep period may be from 5 minutes to 10 minutes.
  • the wireless power transmitter may again transmit the second sensing signal of S810 when the sleep period has elapsed.
  • the driving voltage may be lowered depending on the presence of foreign matter, and the intensity of the detection signal may be lowered. Also, according to another embodiment, since the intensity of the sensing signal is lowered, the heat generated in the foreign matter can be removed. Further, according to another embodiment, the standby power can be reduced since the driving voltage is lowered. Also, according to another embodiment, the FM radio frequency interference can be eliminated since the intensity of the sense signal is lowered. Further, in another embodiment, since the intensity of the driving voltage is lowered, the heating phenomenon of the coil can be eliminated.
  • the method according to the above-described embodiments may be implemented as a program to be executed by a computer and stored in a computer-readable recording medium.
  • the computer-readable recording medium include a ROM, a RAM, a CD- , A floppy disk, an optical data storage device, and the like, and may also be implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission over the Internet).
  • the computer readable recording medium may be distributed over a networked computer system so that computer readable code can be stored and executed in a distributed manner. And, functional program, code, and code segments for implementing the above-described method can be easily inferred by programmers in the technical field to which the embodiment belongs.
  • the present invention can be used in the field of wireless power transmission and reception.

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Abstract

본 발명은 무선 전력 전송 기술에 관한 것으로서, 특히, 무선 전력 송신 방법 및 그를 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명의 무선 전력 송신 방법은, 제1 구동 전압으로 동작하는 단계; 핑 단계 진입 여부를 판단하는 단계; 핑 단계로 진입하면 제1 상태 여부를 판단하는 단계; 및 제1 상태이면 제2 구동 전압으로 동작하는 단계;를 포함할 수 있다.

Description

무선 전력 송신 방법 및 그를 위한 장치
본 발명은 무선 전력 전송 기술에 관한 것으로서, 특히, 무선 전력 송신 방법 및 그를 위한 장치에 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) 및 Air Fuel Alliance(구 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 Air Fuel Alliance(구 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 충전 영역에 이물질이 존재하는 경우, 이물질에 전자기장이 흡수되어 발열 현상이 발생된다. 또한, 이물질이 전자 소자 등을 포함하는 경우 전자기장이 흡수 될 때 소음을 발생시킬 수 있다. 보통 40dB 정도의 소음의 경우 일반 사람들이 잠자는데 불편을 느낄 수 있는 정도인데, 전자기장이 흡수 될 때 발생하는 소음은 약 35dB에서 40dB 정도로서 사람에게 불편함을 줄 수 있다. 또한, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기를 감지하기 위하여 감지신호를 발생시킬 때 코일에 흐르는 전류가 증가하여 열을 발생시키고 필요 없는 전력을 소비하게 된다. 또한, 무선 전력 송신기에서 발생시키는 전자기장이 FM 라디오 주파수에 간섭을 주는 문제가 있었다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 무선 전력 송신 방법 및 그를 위한 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 이물질에 의한 소음을 제거하는 것이 가능한 무선 전력 송신 방법 및 그를 위한 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 이물질에 의한 발열 현상을 제거하는 것이 가능한 무선 전력 송신 방법 및 그를 위한 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 이물질 감지 여부에 따라 대기전력을 감소 시킬 수 있는 무선 전력 송신 방법 및 그를 위한 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 이물질 감지 여부에 따라 FM 라디오 주파수 간섭을 제거 할 수 있는 무선 전력 송신 방법 및 그를 위한 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 이물질 감지 여부에 따라 무선 전력 송신기의 발열 현상을 제거할 수 있는 무선 전력 송신 방법 및 그를 위한 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 이물질 감지 여부에 따라 적응적으로 구동 전압을 제어하는 것이 가능한 무선 전력 송신 방법 및 그를 위한 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 이물질 감지 여부에 따라 적응적으로 핑 신호 전송을 제어하는 것이 가능한 무선 전력 송신 방법 및 그를 위한 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 실시예에 따른 무선 전력 송신 방법은, 무선 전력 수신기에 무선으로 전력을 송신하는 무선 전력 송신기의 무선 전력 송신 방법에 있어서, 제1 구동 전압으로 동작하는 단계; 핑 단계 진입 여부를 판단하는 단계; 상기 핑 단계로 진입하면 제1 상태 여부를 판단하는 단계; 및 상기 제1 상태이면 제2 구동 전압으로 동작하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 무선 전력 송신 방법은, 상기 제1 상태 여부를 판단하는 단계는, 상기 무선 전력 수신기에 제1 감지 신호를 송신하는 단계; 상기 무선 전력 송신기의 내부 전류를 측정하는 단계; 상기 측정된 내부 전류가 제1 기준 전류 이상인지 판단하는 단계; 및 상기 측정된 내부 전류가 상기 제1 기준 전류 이상이면 상기 제1 상태로 판단하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 무선 전력 송신 방법은, 상기 제1 상태 여부를 판단하는 단계는, 상기 제1 상태가 제1 기준 시간 동안 유지되는지 판단하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 무선 전력 송신 방법은, 상기 제1 상태 여부를 판단하는 단계는, 상기 무선 전력 수신기로부터 상기 제1 감지 신호에 대한 응답 신호를 수신하였는지 판단하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 무선 전력 송신 방법은, 상기 제2 구동 전압으로 동작하면 상기 무선 전력 수신기에 제2 감지 신호를 송신하는 단계; 상기 제2 감지 신호 송신 후 상기 무선 전력 송신기의 내부 전류를 측정하는 단계; 상기 제2 감지 신호 송신 후 측정된 내부 전류가 제2 기준 전류 미만인지 판단하는 단계; 상기 상기 제2 감지 신호 송신 후 측정된 내부 전류가 제2 기준 전류 미만이면 제2 상태로 판단하는 단계; 상기 제2 상태가 제2 기준 시간 동안 유지되는지 판단하는 단계; 및 상기 제2 상태가 상기 제2 기준 시간 동안 유지되면 상기 제1 구동 전압으로 동작하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 무선 전력 송신 방법은, 상기 제1 기준 전류는 상기 제2 기준 전류보다 클 수 있다.
또한, 실시예에 따른 무선 전력 송신 방법은, 상기 제1 기준 시간은 상기 제2 기준 시간보다 길 수 있다.
또한, 실시예에 따른 무선 전력 송신 방법은, 상기 제1 구동 전압은 상기 제2 구동 전압보다 클 수 있다.
또한, 실시예에 따른 무선 전력 송신 방법은, 상기 제1 상태는 상기 무선 전력 송신기의 충전 영역에 이물질이 존재하는 상태이고, 상기 제2 상태는 상기 무선 전력 송신기의 충전 영역에 이물질이 제거된 상태일 수 있다.
또한, 실시예에 따른 무선 전력 송신 방법은, 제3 상태는 상기 무선 전력 송신기의 충전 영역에 상기 무선 전력 수신기가 존재하는 상태이고, 상기 제1 기준 전류는 상기 제3 상태에서 상기 무선 전력 송신기가 제1 구동 전압으로 동작 시의 최대 내부 전류 값일 수 있다.
또한, 실시예에 따른 무선 전력 송신 방법은, 상기 제1 상태 여부를 판단하는 단계는, 제1 감지 신호 카운터를 초기화 하는 단계; 상기 무선 전력 수신기에 제1 감지 신호를 송신하는 단계; 상기 무선 전력 수신기로부터 상기 제1 감지 신호에 대한 응답 신호를 수신하였는지 판단하는 단계; 상기 응답 신호를 수신하지 않으면 상기 제1 감지 신호 카운터를 1 만큼 증가시킨 후 상기 제1 감지 신호 카운터가 소정 임계치를 초과하는지 판단하는 단계; 및 상기 제1 감지 신호 카운터가 상기 소정 임계치를 초과하면 상기 제1 상태로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 무선 전력 송신 방법은, 상기 제1 상태이면 제2 구동 전압으로 동작하는 단계는 제1 감지 신호 카운터를 초기화하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 무선 전력 송신 방법은, 상기 제2 구동 전압으로 동작하면 상기 무선 전력 수신기에 제2 감지 신호를 송신하는 단계; 및 상기 무선 전력 수신기로부터 상기 제2 감지 신호에 대한 응답 신호를 수신하였는지 판단하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 무선 전력 송신 방법은, 상기 제2 감지 신호에 대한 응답 신호를 수신하지 않으면 슬립 기간 동안 슬립모드로 동작하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 무선 전력 송신 방법은, 상기 슬립 기간이 경과하면 상기 무선 전력 수신기에 상기 제2 감지 신호를 송신할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 무선 전력 송신 방법은, 상기 제1 구동 전압은 상기 제2 구동 전압보다 클 수 있다.
실시예에 따른 무선 전력 송신기는, 무선 전력 수신기에 무선으로 전력을 전송하는 무선 전력 송신기에 있어서, 제1 구동 전압을 제공하는 전력 변환부; 상기 제1 구동 전압에 기초하여 제1 감지 신호를 송신하는 전력 전송부; 및 제1 상태이면 상기 전력 변화부가 제2 구동 전압을 제공하도록 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 무선 전력 송신기는, 상기 무선 전력 송신기의 내부 전류를 측정하는 전류 센서를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 측정된 내부 전류가 제1 기준 전류 이상이면 상기 제1 상태로 판단하고, 상기 전력 전송부가 상기 제2 구동 전압에 기초하여 제2 감지 신호를 송신하도록 제어할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 무선 전력 송신기는, 상기 제어부는 핑 단계에 진입하면 제1 감지 신호 카운터를 초기화하고, 상기 제1 감지 신호에 대한 응답 신호를 수신 하지 않으면 상기 제1 감지 신호 카운터를 1 만큼 증가 시키고, 상기 제1 감지 신호 카운터가 소정 임계치를 초과하면 상기 제1 상태로 판단할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 무선 전력 송신기는, 상기 제어부는 상기 제1 상태로 판단하면 상기 전력 전송부가 상기 제2 구동 전압에 기초하여 제2 감지 신호를 송신하도록 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 무선 전력 송신 방법 및 그를 위한 장치에 대한 효과에 대한 효과를 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 무선 전력 송신 방법 및 그를 위한 장치을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 이물질에 의한 소음을 제거하는 것이 가능한 무선 전력 송신 방법 및 그를 위한 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 이물질에 의한 발열 현상을 제거하는 것이 가능한 무선 전력 송신 방법 및 그를 위한 장치를 제공 할 수 있다.
또한, 본 발명은 이물질 감지 여부에 따라 대기전력을 감소 시킬 수 있는 무선 전력 송신 방법 및 그를 위한 장치를 제공 할 수 있다.
또한, 본 발명은 이물질 감지 여부에 따라 FM 라디오 주파수 간섭을 제거 할 수 있는 무선 전력 송신 방법 및 그를 위한 장치를 제공 할 수 있다.
또한, 본 발명은 이물질 감지 여부에 따라 무선 전력 송신기의 발열 현상을 제거할 수 있는 무선 전력 송신 방법 및 그를 위한 장치를 제공 할 수 있다.
또한, 본 발명은 이물질 감지 여부에 따라 적응적으로 구동 전압을 제어하는 것이 가능한 무선 전력 송신 방법 및 그를 위한 장치를 제공 할 수 있다.
또한, 본 발명은 이물질 감지 여부에 따라 적응적으로 핑 신호 전송을 제어하는 것이 가능한 무선 전력 송신 방법 및 그를 위한 장치를 제공 할 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 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 WPC 표준에 정의된 제1 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 3는 WPC 표준에 정의된 제2 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 4은 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 상기 도 4에 따른 무선 전력 송신기와 연동되는 무선 전력 수신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 6은 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서의 무선 전력 송신 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7a 및 도 7b은 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서의 무선 전력 송신 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 8은 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서의 무선 전력 송신 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
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, 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.
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 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.
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 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. 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기는 차량, 무인 항공기, 에어 드론 등에도 탑재될 수 있다.
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 Air Fuel Alliance(구 PMA, Power Matters Alliance)에서 정의된 전자기 유도 방식의 무선 충전 기술을 포함할 수 있다. 또한 전자기 공진 방식을 지원하는 무선 전력 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, 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 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(30)로 구성될 수 있다.
일 예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20)은 무선 전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 동일한 주파수 대역을 이용하여 정보를 교환하는 인밴드(In-band) 통신을 수행할 수 있다. 다른 일예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20)은 무선 전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 상이한 별도의 주파수 대역을 이용하여 정보를 교환하는 대역외(Out-of-band) 통신을 수행할 수도 있다.
일 예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20) 사이에 교환되는 정보는 서로의 상태 정보뿐만 아니라 제어 정보도 포함될 수 있다. 여기서, 송수신단 사이에 교환되는 상태 정보 및 제어 정보는 후술할 실시예들의 설명을 통해 보다 명확해질 것이다.
상기 인밴드 통신 및 대역외 통신은 양방향 통신을 제공할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 다른 실시예에 있어서는 단방향 통신 또는 반이중 방식의 통신을 제공할 수도 있다.
일 예로, 단방향 통신은 무선 전력 수신단(20)이 무선 전력 송신단(10)으로만 정보를 전송하는 것일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 전력 송신단(10)이 무선 전력 수신단(20)으로 정보를 전송하는 것일 수도 있다.
반이중 통신 방식은 무선 전력 수신단(20)과 무선 전력 송신단(10) 사이의 양방향 통신은 가능하나, 어느 한 시점에 어느 하나의 장치에 의해서만 정보 전송이 가능한 특징이 있다.
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, 온도 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 전자 기기(30)로부터 획득 가능하고, 무선 전력 제어에 활용 가능한 정보이면 족하다.
도 2는 WPC 표준에 정의된 제1 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 2를 참조하면, WPC 표준의 제1 무선 전력 전송 절차에 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 무선 전력을 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 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 3을 참조하면, WPC 표준의 제2 무선 전력 전송 절차에 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, 무선 전력 송신기는 무선전력 공진 회로, 예를 들어 무선 전력 전송을 위한 송신 코일 및/또는 공진 캐패시터의 품질 인자를 측정할 수 있다.
무선 전력 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 무선 전력 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 무선 전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4를 참조하면 무선 전력 송신기(400)는 크게, 전력 변환부(410), 전력 전송부(420), 무선 충전 통신부(430), 제어부(440), 전류센서(450), 온도 센서(460), 저장부(470), 팬(480), 타이머(490)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기한 무선 전력 송신기(400)의 구성은 반드시 필수적인 구성은 아니어서, 그보다 많거나 적은 구성 요소를 포함하여 구성될 수도 있음을 주의해야 한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 전원부(100)는 공급 전력을 제공할 수 있다. 전원부(100)는 무선 전력 송신기(400)에 내장된 배터리에 해당할 수 있고 외부 전원일 수도 있다. 실시예는 전원부(100)의 형태에 제한되지 않는다.
전력 변환부(410)는 전원부(100)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(100)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 무선 충전 통신부(430)를 통해 무선 전력 수신기의 전력 수신 상태 정보 또는(및) 전력 제어 신호를 수신할 수 있으며, 수신된 전력 수신 상태 정보 또는(및) 전력 제어 신호에 기반하여 증폭기(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. 다른 예로, 제어부(440)는 충전 영역에 이물질 존재 여부 등의 상태에 따라 증폭기(412)의 증폭률을 동적으로 조정할 수 있다. 보다 구체적으로, 제어부(440)는 충전 영역에 이물질이 존재하는 것으로 판단하면 증폭기(412)의 증폭률을 낮추어 송신 코일(423)에 흐르는 전류를 낮출 수 있다. 또 다른 예로, 제어부(440)는 충전 영역에 이물질이 존재하는 것으로 판단하면 슬립 모드로 동작하여 전력 전송부(420)에 전압 또는 전류를 제공하지 않을 수 있다. 이에 무선 전력 송신기는 이물질에 제공되는 전자기장의 세기를 낮추거나 전자기장을 제공하지 않아 소음을 제거할 수 있다. 또한, 무선 전력 송신기는 이물질에서 발생되는 발열 현상을 제거 할 수 있다. 또한, 무선 전력 송신기는 대기전력을 감소 시킬 수 있다. 또한, 무선 전력 송신기는 FM 라디오 주파수 간섭을 제거할 수 있다. 또한, 무선 전력 송신기는 코일의 발열 현상을 제거할 수 있다. 또한, 무선 전력 송신기는 구동 전압의 세기를 제어할 수 있다. 또한, 무선 전력 송신기는 핑 신호의 세기를 제어할 수 있다. 이에 관한 자세한 설명은 후술하는 도 6 내지 도 8에 따른다.
전류센서(450)는 무선 전력 송신기(400)의 내부 전류를 측정할 수 있다. 보다 구체적으로, 전류센서(450)는 구동부(421)에 입력되는 입력 전류를 측정할 수 있다. 이 경우, 측정된 입력 전류가 내부 전류일 수 있다. 전류센서(450)는 측정된 입력 전류 값을 제어부(440)에 제공할 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니고, 전류센서(450)는 송신 코일(423)에 입력되는 코일 전류를 측정할 수 있다. 이 경우, 측정된 코일 전류가 내부 전류일 수 있다. 일 예로, 제어부(440)는 전류센서(450)에 의해 측정된 내부 전류 값에 기반하여 적응적으로 전원부(100)로부터의 전원 공급을 차단하거나, 증폭기(412)에 전력이 공급되는 것을 차단할 수 있다. 다른 예로, 제어부(440)는 전류센서(450)에 의해 측정된 내부 전류 값에 기반하여 충전 영역에 이물질 존재여부 등의 상태를 판단할 수 있다. 이에 관한 자세한 설명은 후술하는 도 6 내지 도 8에 따른다.
타이머(490)는 소정의 이벤트에 따른 시간을 측정할 수 있다. 일 예로, 제어부(440)는 충전 영역에 이물질이 존재하는 것으로 판단 후 또는 충전 영역에 이물질이 제거된 것으로 판단한 후 일정 시간이 경과하면 구동 전압의 세기를 조절할 수 있다. 다른 예로, 제어부(440)는 슬립 모드로 동작한 후 일정 시간이 경과하면 슬립 모드에서 벗어날 수 있다.
온도센서(460)는 무선 전력 송신기(400)의 내부 온도를 측정하고, 측정 결과를 제어부(440)에 제공할 수도 있다. 보다 구체적으로, 온도센서(460)는 하나 이상의 온도 센서를 구비할 수 있다. 하나 이상의 온도 센서는 전력 전송부(420)의 송신 코일(423)에 대응하여 배치하여 송신 코일(423)의 온도를 측정할 수 있다. 일 예로, 제어부(440)는 온도센서(460)에 의해 측정된 온도 값에 기반하여 적응적으로 전원부(100)로부터의 전원 공급을 차단하거나, 증폭기(412)에 전력이 공급되는 것을 차단할 수 있다. 이를 위해, 전력 변환부(410)의 일측에는 전원부(100)로부터 공급되는 전원을 차단하거나, 증폭기(412)에 공급되는 전력을 차단하기 위한 소정 전력 차단 회로가 가 더 구비될 수도 있다. 다른 예로, 제어부(440)는 온도센서(460)에 의해 측정된 온도 값에 기반하여 전력 전송부(420)에 제공되는 전력의 세기를 조절할 수 있다. 이에, 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 과열로 인해 내부 회로가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
전력 전송부(420)는 전력 변환부(410)로부터 출력되는 전력 신호를 무선 전력 수신기로 전송하는 역할을 한다. 이를 위해, 전력 전송부(420)는 구동부(421), 선택부(422) 및 하나 이상의 송신 코일(423)을 포함할 수 있다.
구동부(421)는 전력 변환부(410)로부터 출력되는 DC 전력 신호에 특정 주파수를 갖는 교류(AC) 성분이 삽입된 AC 전력 신호를 생성하여 송신 코일(423)로 전송할 수 있다. 이때, 송신 코일(423)에 포함된 복수의 송신 코일에 전달되는 AC 전력 신호의 주파수는 동일하거나 서로 상이할 수 있다.
선택부(422)는 특정 주파수를 갖는 AC 전력 신호를 구동부(421)로부터 받아서 복수의 송신 코일 중에서 선택된 송신 코일로 AC 전력 신호를 전달할 수 있다. 여기서, 코일 선택부(422)는 제어부(440)의 소정 제어 신호에 따라 제어부(440)에 의해 선택된 송신 코일로 AC 전력 신호가 전달될 수 있도록 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 선택부(422)는 복수의 송신 코일(423)에 대응하여 LC 공진회로를 연결하는 스위치(미도시)를 포함할 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니고, 선택부(422)는 송신 코일(423)이 하나의 송신 코일로 구성될 경우 전력 전송부(420)에서 제외될 수 있다.
송신 코일(423)은 적어도 하나의 송신 코일을 포함할 수 있으며, 선택부(422)로부터 수신된 AC 전력 신호를 해당 송신 코일을 통해 수신기로 송출할 수 있다. 송신 코일이 복수인 경우, 송신 코일(423)은 제1 내지 제n 송신 코일-을 포함하여 구성될 수 있다. 복수의 송신 코일 중에서 '해당하는 송신 코일'을 선택하기 위해, 선택부(422)는 스위치(미도시)로 구현되거나 멀리플렉서(미도시)로 구현될 수 있다. 또한, 송신 코일(423)은 LC 공진회로를 구현하기 위하여 복수의 송신 코일과 직렬로 연결되는 하나의 커패시터(미도시)를 포함할 수 있다. 커패시터(미도시)는 일단이 송신 코일(423)과 연결되고 타단이 구동부(421)와 연결될 수 있다. 여기서, '해당하는 송신 코일'이란, 무선으로 전력을 받을 수 있도록 자격이 부여된 무선 전력 수신기의 수신 코일과 전자기장에 의해 결합될 수 있는 상태를 갖는 송신 코일을 의미할 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 제어부(440)는 송신 코일 별 전송한 제1 감지 신호에 대응하여 수신된 시그널 세기 지시자(Signal Strength Indicator)에 기반하여 구비된 복수의 송신 코일 중 무선 전력 전송에 사용할 송신 코일을 동적으로 선택할 수 있다. 제1 감지 신호는 디지털 핑 신호일 수 있다. 다른 실시 예에 의하면, 제어부(440)는 송신 코일 별 전송한 제2 감지 신호에 대응하여 수신된 시그널 세기 지시자(Signal Strength Indicator)에 기반하여 구비된 복수의 송신 코일 중 무선 전력 전송에 사용할 송신 코일을 동적으로 선택할 수 있다. 제2 감지 신호는 제1 감지 신호보다 신호의 세기가 작고 송출 시간이 더 짧을 수 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 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(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, 무선 전력 송신기(400)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(400)는 송신 코일(423)을 이용하여 무선 전력을 송출할 수 있을 뿐만 아니라 송신 코일(423)을 통해 무선 전력 수신기와 각종 정보를 교환할 수도 있다. 다른 일 예로, 무선 전력 송신기(400)는 송신 코일(423)-즉, 제1 내지 제n 송신 코일)에 각각 대응되는 별도의 코일을 추가로 구비하고, 구비된 별도의 코일을 이용하여 무선 전력 수신기와 인밴드 통신을 수행할 수도 있음을 주의해야 한다.
저장부(470)는 무선 전력 수신기 또는 이물질 존재 판단을 위한 무선 전력 송신기의 내부 전류 값과 기준 시간 무선 전력 수신기 또는 이물질 존재에 따른 구동 전압 세기, 감지 신호의 종류, 슬립 모드 동작 여부, , 팬 동작 여부, 팬 RPM 등을 저장할 수 있다.
팬(480)은 모터에 의해 회전하여 과열된 무선 전력 송신기(400)를 냉각 시킬 수 있다. 팬(480)은 과열 정도가 심한 구성에 대응하여 배치될 수 있다. 예를 들어, 팬(480)은 전력 전송부(420)에 대응하여 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 팬(480)은 전력 전송부(420)의 송신 코일(423)에 대응하여 배치될 수 있다. 제어부(240)는 무선 전력 수신기의 충전 상태에 따라 팬(480)을 동작 시킬 수 있다.
도 5는 상기 도 4에 따른 무선 전력 송신기와 연동되는 무선 전력 수신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 5를 참조하면, 무선 전력 수신기(500)는 무선 충전 코일 모듈(510), 정류기(520), 직류/직류 변환기(DC/DC Converter, 530), 부하(540), 센싱부(550), 무선 충전 통신부(560), 주제어부(570)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 무선 충전 통신부(560)는 복조부(561) 및 변조부(562) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
무선 충전 코일 모듈(510)을 통해 수신되는 AC 전력은 정류부(520)에 전달할 수 있다. 정류기(520)는 AC 전력을 DC 전력으로 변환하여 직류/직류 변환기(530)에 전송할 수 있다. 직류/직류 변환기(530)는 정류기 출력 DC 전력의 세기를 부하(540)에 의해 요구되는 특정 세기로 변환한 후 부하(540)에 전달할 수 있다. 또한 무선 충전 코일 모듈(510)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(550)는 정류기(520) 출력 DC 전력의 세기를 측정하고, 이를 주제어부(570)에 제공할 수 있다. 또한, 센싱부(550)는 무선 전력 수신에 따라 수신 코일(510)에 인가되는 전류의 세기를 측정하고, 측정 결과를 주제어부(570)에 전송할 수도 있다. 일 예로, 주제어부(570)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(562)에 전송할 수 있다. 여기서, 변조부(562)에 의해 변조된 신호는 수신 코일(510) 또는 별도의 코일(미도시)을 통해 무선 전력 송신기에 전송될 수 있다. 또한, 주제어부(570)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(562)를 통해 무선 전력 송신기에 전송될 수 있도록 제어할 수 있다. 다른 일 예로, 복조부(561)는 수신 코일(510)과 정류기(520) 사이의 AC 전력 신호 또는 정류기(520) 출력 DC 전력 신호를 복조하여 감지 신호의 수신 여부를 식별한 후 식별 결과를 주제어부(570)에 제공할 수 있다. 이때, 주제어부(570)는 감지 신호에 대응되는 신호 세기 지시자가 변조부(562)를 통해 전송될 수 있도록 제어할 수 있다. 또한, 센싱부(550)는 무선 전력 수신기(500)의 내부 온도를 측정하고, 측정된 온도 값을 주제어부(570)에 제공할 수도 있다. 보다 구체적으로, 센싱부(550)는 하나 이상의 온도 센서를 구비할 수 있다. 하나 이상의 온도 센서는 충전 코일 모듈(510)의 수신 코일의 온도를 측정할 수 있다. 일 예로, 주제어부(570)는 측정된 내부 온도가 소정의 기준치와 비교하여 과열 발생 여부를 판단할 수 있다. 판단 결과, 과열이 발생된 경우, 과열이 발생되었음을 알리는 소정 패킷을 생성하여 변조부(562)에 전송할 수 있다. 여기서, 변조부(562)에 의해 변조된 신호는 수신 코일(510) 또는 별도의 코일(미도시)을 통해 무선 전력 송신기에 전송될 수 있다.
도 6은 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서의 무선 전력 송신 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 표 1은 무선 전력 송신기의 충전 영역 상태와 구동 전압에 따른 내부 전류 값을 나타내기 위한 표이다.
[표 1]
Figure PCTKR2018009606-appb-I000001
표 1을 참조하면, 무선 전력 송신기의 충전 영역 상태는 충전 영역에 무선 전력 송신기 또는 이물질 존재 여부를 나타낸다. 충전 영역 상태는 제1 내지 제3 상태를 포함할 수 있다. 제1 상태는 무선 전력 송신기의 충전 영역에 이물질이 존재하는 상태이다. 이물질은 전자기장을 흡수할 수 있는 금속 물질을 포함할 수 있다. 제2 상태는 무선 전력 송신기의 충전 영역에 이물질 또는 무선 전력 수신기가 존재하지 않은 상태일 수 있다. 즉, 제2 상태는 무선 전력 송신기의 충전 영역에 무선 전력을 흡수할 수 있는 물질이 존재하지 않는 상태일 수 있다. 제3 상태는 무선 전력 송신기의 충전 영역에 무선 전력을 수신할 수 있는 무선 전력 수신기가 존재하는 상태이다. 제1 구동 전압은 전력 전송 계약에 따른 무선 전력을 출력하기 위해 필요한 전압 크기일 수 있다. 또한, 무선 전력 송신기는 전력 변환부(410)에서 제1 구동 전압을 제공할 때 전력 전송부(420)에서 제1 감지 신호를 송신할 수 있다. 예를 들어, 제1 구동 전압은 3V 내지 4V일 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 구동 전압은 3.5V일 수 있다. 제2 구동 전압은 제1 구동 전압보다 세기가 작을 수 있다. 무선 전력 송신기는 전력 변환부(410)에서 제2 구동 전압을 제공할 때 전력 전송부(420)에서 제2 감지 신호를 송신할 수 있다. 예를 들어, 제2 구동 전압은 0.5V 내지 1.5V일 수 있다. 보다 구체적으로, 제2 구동 전압은 1V일 수 있다.
제1 구동 전압으로 동작 할 경우를 살펴보면, 무선 전력 송신기의 내부 전류(A)는 제1 상태에서 700mA 이상이 흐를 수 있다. 즉, 충전 영역에 이물질이 존재할 경우, 무선 전력 송신기의 내부 전류(A)가 증가하여 무선 전력 송신기의 내부 전류(A)가 제1 내지 제3 상태 중에서 가장 클 수 있다. 무선 전력 송신기의 내부 전류(A)는 제2 상태에서 400mA 이하가 흐를 수 있다. 즉, 충전 영역에 이물질과 무선 전력 수신기가 존재 하지 않는 경우, 무선 전력을 흡수하는 물질이 없으므로 무선 전력 송신기의 내부 전류(A)가 제1 내지 제3 상태 중에서 가장 작을 수 있다. 무선 전력 송신기의 내부 전류(A)는 제3 상태에서 600mA 이상 700mA 미만으로 흐를 수 있다. 즉, 무선 전력 송신기의 충전 영역에 무선 전력 수신기가 존재하면, 무선 전력 송신기의 충전 영역에 이물질이 존재한 경우보다 무선 전력 송신기의 내부 전류(A)가 작게 흐를 수 있다.
제2 구동 전압으로 동작 할 경우를 살펴보면, 무선 전력 송신기의 내부 전류(B)는 제1 상태에서 400mA 이상이 흐를 수 있다. 즉, 무선 전력 송신기의 충전 영역에 이물질이 존재할 경우, 무선 전력 송신기의 내부 전류(B)가 증가하여 무선 전력 송신기의 내부 전류(B)가 제1 내지 제3 상태 중에서 가장 클 수 있다. 무선 전력 송신기의 내부 전류(B)는 제2 상태에서 200mA 이하가 흐를 수 있다. 즉, 무선 전력 송신기의 충전 영역에 이물질과 무선 전력 수신기가 존재 하지 않는 경우, 무선 전력을 흡수하는 물질이 없으므로 무선 전력 송신기의 내부 전류(B)가 제1 내지 제3 상태 중에서 가장 작을 수 있다. 무선 전력 송신기의 내부 전류(B)는 제3 상태에서 300mA 이상 400mA 미만으로 흐를 수 있다. 즉, 무선 전력 송신기의 충전 영역에 무선 전력 수신기가 존재하면, 무선 전력 송신기의 충전 영역에 이물질이 존재한 경우보다 무선 전력 송신기의 내부 전류(B)가 작게 흐를 수 있다. 따라서, 무선 전력 송신기는 제1 구동 전압 보다 제2 구동 전압으로 동작할 경우 무선 전력 송신기의 내부 전류(B)를 감소시킬 수 있다.
도 6을 참조하면, 무선 전력 송신기에서의 무선 전력 송신 방법은 무선 전력 송신기가 제1 구동전압으로 동작하는 단계(S610)를 포함할 수 있다. 이 경우, 무선 전력 송신기는 제1 구동전압에 기초하여 아날로그 핑 신호, 제1 감지 신호 등을 생성할 수 있다.
무선 전력 송신기에서의 무선 전력 송신 방법은 핑 단계 진입 여부를 판단하는 단계(S620)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 무선 전력 송신기는 제1 구동 전압에 기초하여 생성된 아날로그 핑 신호를 송신하고, 내부 전류 변화에 기반하여 무선 전력 송신기의 충전 영역에 물체가 존재하는지를 감지할 수 있다. 무선 전력 송신기는 물체가 감지되면 핑 단계로 천이하고, 물체가 감지되지 않으면 선택 단계에서 제1 구동 전압으로 동작할 수 있다.
무선 전력 송신기에서의 무선 전력 송신 방법은 무선 전력 송신기가 제1 상태 여부를 판단하는 단계(S630)을 포함할 수 있다. 제1 상태 여부는 무선 전력 송신기의 충전 영역에 이물질이 존재하는지를 판단하는 것이다. 제1 상태 여부를 판단하는 구체적인 방법은 도 7a, 도 7b 및 도 8의 무선 전력 송신 방법을 따를 수 있다.
무선 전력 송신기에서의 무선 전력 송신 방법은 제1 상태로 판단하면 제2 구동 전압으로 동작하는 단계(S640)를 포함 할 수 있다. 이 경우, 무선 전력 송신기는 제2 구동전압에 기초하여 제2 감지 신호 등을 생성할 수 있다.
무선 전력 송신기에서의 무선 전력 송신 방법은 무선 전력 송신기가 제1 상태가 해제 되었는지를 판단하는 단계(S660)를 포함할 수 있다. 제1 상태가 해제되었는지를 판단하는 것은 무선 전력 송신기의 충전 영역에 이물질이 제거되거나 무선 전력 수신기가 존재하는지를 판단하는 것이다. 제1 상태가 해제되었는지를 판단하는 것은 도 7a 및 도 7b의 제2 상태인지를 판단하는 방법 또는 도8 의 제3 상태인지를 판단하는 방법을 포함할 수 있다. 이에 과한 자세한 설명은 도 7a 내지 도 8 에서 설명한다. 무선 전력 송신기는 제1 상태가 해제되었다고 판단하면 S610의 제1 구동전압으로 동작하는 단계로 천이할 수 있다.
따라서, 실시예에 따르면, 이물질 존재에 따라 구동 전압이 낮아져 전자기장의 세기가 낮아질 낮출 수 있다. 또한, 실시예에 따르면, 전자기장의 세기가 낮아지므로 이물질에서 발생되는 발열 현상이 제거될 수 있다. 또한, 실시예에 따르면, 전자기장의 세기가 낮아지므로 FM 라디오 주파수 간섭이 제거될 수 있다. 또한, 실시예에 따르면, 구동 전압이 낮아지므로 대기전력이 감소될 수 있다. 또한, 실시예에 따르면, 구동 전압의 세기가 낮아지므로 코일의 발열 현상이 제거될 수 있다. 또한, 실시예에 따르면, 감지 신호가 제어될 수 있다.
도 7a 및 도 7b은 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서의 무선 전력 송신 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7a 및 도 7b을 참조하면, 무선 전력 송신기에서의 무선 전력 송신 방법은 무선 전력 송신기가 제1 구동 전압으로 동작하는 단계(S701)을 포함할 수 있다. 이 경우, 무선 전력 송신기는 제1 구동 전압에 기초하여 아날로그 핑 신호, 제1 감지 신호 등을 생성할 수 있다. 예를 들어, 제1 구동 전압은 3V 내지 4V일 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 구동 전압은 3.5V일 수 있다.
무선 전력 송신기에서의 무선 전력 송신 방법은 핑 단계 진입 여부를 판단하는 단계(S702)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 무선 전력 송신기는 제1 구동 전압에 기초하여 생성된 아날로그 핑 신호를 송신하고, 무선 전력 송신기의 내부 전류의 변화에 기반하여 무선 전력 송신기의 충전 영역에 물체가 존재하는지를 감지할 수 있다. 무선 전력 송신기는 물체가 감지되면 핑 단계로 천이하고, 물체가 감지되지 않으면 S701 단계를 반복하여 선택 단계에서 제1 구동 전압으로 동작할 수 있다.
무선 전력 송신기에서의 무선 전력 송신 방법은 제1 감지 신호를 송신하는 단계(S703)을 포함할 수 있다. 제1 감지 신호는 디지털 핑 신호일 수 있다. 보다 구체적으로, 아날로그 핑 신호는 송출 시간이 약 5ms 이하일 수 있다. 디지털 핑 신호의 송출 시간은 약 65ms일 수 있다. 즉, 아날로그 핑 신호와 디지털 핑 신호의 송출 시간은 현격한 차이가 있다. 또한, 제1 감지 신호는 제2 구동 전압보다 높은 레벨의 제1 구동 전압을 기초로 하여 생성되므로 제2 구동 전압에 기초하여 생성된 제2 감지 신호의 레벨보다 높은 레벨을 가질 수 있다. 따라서, 물체의 감지 후 제1 감지 신호가 지속적으로 송출되는 경우, 소비되는 대기전력이 증가하고, 이물질에 의해 흡수된 전자기장에 의해 심각한 발열 현상, 소음 발생이 일어날 수 있다.
무선 전력 송신기에서의 무선 전력 송신 방법은 무선 전력 송신기의 내부 전류를 측정하는 단계(S704)를 포함할 수 있다. 무선 전력 송신기의 전류 센서는 무선 전력 송신기의 내부 전류를 측정할 수 있다.
무선 전력 송신기에서의 무선 전력 송신 방법은 측정된 내부 전류 값이 제1 기준 전류 값 이상인지 판단하는 단계(S705)를 포함할 수 있다. 제1 기준 전류는 이물질이 무선 전력 송신기의 충전 영역에 존재하는 제1 상태의 경우, 제1 감지 신호를 송신할 때 내부에 흐르는 기준 전류일 수 있다. 예를 들어, 제1 기준 전류는 700mA 일 수 있다. 즉, 제1 기준 전류는 표 1에서 제1 상태에서 제1 구동 전압으로 동작 하는 경우 무선 전력 송신기의 내부 전류 값일 수 있다. 측정된 내부 전류 값이 제1 기준 전류 값 미만이면 S701 단계를 반복할 수 있다.
무선 전력 송신기에서의 무선 전력 송신 방법은 측정된 내부 전류 값이 제1 기준 전류 값 이상이면 제1 상태로 판단하는 단계(S706)를 포함할 수 있다. 즉, 무선 전력 송신기는 내부 전류 값에 기초하여 무선 전력 송신기의 충전 영역에 이물질이 존재하는지를 판단할 수 있다.
무선 전력 송신기에서의 무선 전력 송신 방법은 제1 상태가 제1 기준 시간 동안 유지되는지 판단하는 단계(S707)를 포함할 수 있다. 무선 전력 송신기의 타이머는 제1 상태로 판단되면 동작할 수 있다. 무선 전력 송신기의 제어부는 제1 상태가 유지되는 시간이 제1 기준 시간인지 비교할 수 있다. 이에, 무선 전력 송신 방법은 무선 전력 송신기의 충전 영역에 이물질이 존재하는지 정확히 판단할 수 있다. 또한, 무선 전력 송신 방법은 제1 상태 유지되는 시간 동안 무선 전력 송신기의 내부 전류가 제1 기준 전류보다 낮아졌는지를 실시간으로 비교하여 이물질이 제거 되었는지를 판단할 수 있다. 무선 전력 송신기는 제1 상태가 제1 기준 시간 동안 유지되지 않으면 s701 단계를 반복할 수 있다.
무선 전력 송신기에서의 무선 전력 송신 방법은 무선 전력 송신기가 응답 신호 수신 여부를 판단하는 단계(S708)을 포함할 수 있다. 무선 전력 송신기는 제1 감지 신호에 대한 응답으로 무선 전력 수신기로부터 응답 신호 수신여부를 판단할 수 있다. 응답 신호는 무선 전력 수신기의 커플링 상태를 나타내는 신호 세기 값을 포함한 신호 세기 패킷 일 수 있다. 무선 전력 송신기는 제1 상태로 판단한 상태에서도 무선 전력 수신기의 존재로 인하여 신호 세기 패킷을 수신하는 경우가 있다. 무선 전력 송신기는 제1 상태에서 응답 신호를 수신하면 제1 구동 전압으로 계속 동작하기 위하여 S701 단계를 반복 할 수 있다.
무선 전력 송신기에서의 무선 전력 송신 방법은 제1 상태에서 응답 신호를 수신하지 않으면 제2 구동 전압으로 동작하는 단계(s709)를 포함할 수 있다. 이 경우, 무선 전력 송신기는 제2 구동 전압에 기초하여 제2 감지 신호 등을 생성할 수 있다. 무선 전력 송신기는 핑 단계에서 제2 감지 신호를 생성할 수 있다. 제2 구동 전압은 제1 구동 전압보다 세기가 작을 수 있다. 예를 들어, 제2 구동 전압은 0.5V 내지 1.5V일 수 있다. 보다 구체적으로, 제2 구동 전압은 1V일 수 있다.
무선 전력 송신기에서의 무선 전력 송신 방법은 제2 감지 신호를 송신하는 단계(S710)을 포함할 수 있다. 제2 감지 신호는 송출 시간이 제1 감지 신호의 송출 시간보다 작을 수 있다. 예를 들어, 제2 감지 신호의 송출 시간은 약 30ms 일 수 있다. 또한, 제2 감지 신호는 제1 감지 신호의 레벨보다 작은 레벨을 가질 수 있다. 즉, 제2 감지 신호는 제1 구동 전압보다 낮은 레벨의 제2 구동 전압을 기초로 하여 생성되므로, 제1 구동 전압에 기초하여 생성된 제1 감지 신호의 레벨보다 낮은 레벨을 가질 수 있다. 따라서, 물체의 감지 후 제1 상태로 판단하면 제2 감지 신호를 송출하여 소비되는 대기전력을 감소시키고 하고, 이물질에 의해 흡수된 전자기장이 줄어 들어 발열 현상이 제거되고, 소음 발생이 제거될 수 있다.
무선 전력 송신기에서의 무선 전력 송신 방법은 제2 감지 신호를 송신한 후 무선 전력 송신기의 내부 전류를 측정하는 단계(S711)를 포함할 수 있다. 무선 전력 송신기의 전류 센서는 무선 전력 송신기의 내부 전류를 측정할 수 있다.
무선 전력 송신기에서의 무선 전력 송신 방법은 측정된 내부 전류 값이 제2 기준 전류 값 미만인지 판단하는 단계(S712)를 포함할 수 있다. 제2 기준 전류는 이물질이 존재하지 않은 제2 상태인 경우 제2 감지 신호를 송신할 때 내부에 흐르는 기준 전류일 수 있다. 예를 들어, 제2 기준 전류는 400mA 일 수 있다. 측정된 내부 전류 값이 제2 기준 전류 값 이상이면 여전히 이물질이 존재하는 제1 상태로 판단하여 S710 단계를 반복할 수 있다.
무선 전력 송신기에서의 무선 전력 송신 방법은 측정된 내부 전류 값이 제2 기준 전류 값 미만이면 제2 상태로 판단하는 단계(S713)를 포함할 수 있다. 즉, 무선 전력 송신기는 내부 전류 값에 기초하여 무선 전력 송신기의 충전 영역에 이물질이 존재하지 않는 지를 판단할 수 있다.
무선 전력 송신기에서의 무선 전력 송신 방법은 제2 상태가 제2 기준 시간 동안 유지되는지 판단하는 단계(S714)를 포함할 수 있다. 무선 전력 송신기의 타이머는 제2 상태로 판단되면 동작할 수 있다. 무선 전력 송신기의 제어부는 제2 상태가 유지되는 시간이 제2 기준 시간인지 비교할 수 있다. 이에, 무선 전력 송신 방법은 무선 전력 송신기의 충전 영역에 이물질이 존재하지 않은 상태를 정확히 판단할 수 있다. 또한, 제2 기준 시간은 제1 기준시간 보다 짧을 수 있다. 이는, 무선 전력 송신기의 최초 감지 신호 송신에 따른 무선 전력 수신기의 응답이 늦을 가능성이 있고, 저전압인 제2 구동 전압으로 동작 시 무선 충전이 정상적으로 동작 하지 않을 가능성이 있기 때문이다. 또한, 사용자가 이물질을 제거하여 신속한 무선 전력 송신기의 충전을 원하는 경우가 있으므로 제1 기준 시간보다 제2 기준 시간을 짧게 하여 제1 구동 전압으로 동작 하는데 빠르게 회귀할 수 있다. 무선 전력 송신기는 제2 상태가 제2 기준 시간 동안 유지되면 S701 단계를 반복할 수 있다. 무선 전력 송신기는 제2 상태가 제2 기준 시간 동안 유지되지 않으면 제2 감지 신호를 송신하는 S710 단계를 반복할 수 있다. 즉, 무선 전력 송신 방법은 제2 상태 유지되는 시간 동안 내부 전류가 제2 기준 전류 이상이 되었는지를 실시간으로 비교하여 이물질이 다시 존재하는지를 판단할 수 있다.
따라서, 일 실시예에 따르면, 이물질 존재에 따라 구동 전압이 낮아져 감지 신호의 세기가 낮아질 수 있다. 또한, 일 실시예에 따르면, 감지 신호의 세기가 낮아져 이물질에서 발생되는 발열 현상이 제거될 수 있다. 또한, 일 실시예에 따르면, 구동 전압이 낮아지므로 대기전력이 감소될 수 있다. 또한, 일 실시예에 따르면, 감지 신호의 세기가 낮아지므로 FM 라디오 주파수 간섭이 제거될 수 있다. 또한, 일 실시예에 따르면, 구동 전압의 세기가 낮아지므로 코일의 발열 현상이 제거될 수 있다.
도 8은 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서의 무선 전력 송신 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 8을 참조하면, 무선 전력 송신기에서의 무선 전력 송신 방법은 무선 전력 송신기가 제1 구동 전압으로 동작하는 단계(S801)을 포함할 수 있다. 이 경우, 무선 전력 송신기는 제1 구동 전압에 기초하여 아날로그 핑 신호, 제1 감지 신호 등을 생성할 수 있다. 예를 들어, 제1 구동 전압은 3V 내지 4V일 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 구동 전압은 3.5V일 수 있다.
무선 전력 송신기에서의 무선 전력 송신 방법은 핑 단계 진입 여부를 판단하는 단계(S802)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 무선 전력 송신기는 제1 구동 전압에 기초하여 생성된 아날로그 핑 신호를 송신하고, 무선 전력 송신기의 내부 전류의 변화에 기반하여 충전 영역에 물체가 존재하는지를 감지할 수 있다. 무선 전력 송신기는 물체가 감지되면 핑 단계로 천이하고, 물체가 감지되지 않으면 S801 단계를 반복하여 선택 단계에서 제1 구동 전압으로 동작할 수 있다.
무선 전력 송신기에서의 무선 전력 송신 방법은 핑 단계에 진입하면 제1 감지신호 카운터(d_ping_couter)를 0으로 초기화시키는 단계(S803)을 포함할 수 있다.
무선 전력 송신기에서의 무선 전력 송신 방법은 제1 감지 신호를 송신하는 단계(S803)을 포함할 수 있다. 제1 감지 신호는 디지털 핑 신호일 수 있다. 보다 구체적으로, 아날로그 핑 신호는 송출 시간이 약 5ms 이하일 수 있다. 디지털 핑 신호의 송출 시간은 약 65ms일 수 있다. 즉, 아날로그 핑 신호와 디지털 핑 신호의 송출 시간은 현격한 차이가 있다. 또한, 제1 감지 신호는 제2 구동 전압보다 높은 레벨의 제1 구동 전압을 기초로 하여 생성되므로 제2 구동 전압에 기초하여 생성된 제2 감지 신호의 레벨보다 높은 레벨을 가질 수 있다. 따라서, 물체 감지 후 제1 감지 신호가 지속적으로 송출되는 경우, 소비되는 대기전력이 증가하고, 이물질에 의해 흡수된 전자기장에 의해 심각한 발열 현상, 소음 발생이 일어날 수 있다.
무선 전력 송신기에서의 무선 전력 송신 방법은 무선 전력 송신기가 응답 신호 수신 여부를 판단하는 단계(S805)을 포함할 수 있다. 무선 전력 송신기는 제1 감지 신호에 대한 응답으로 무선 전력 수신기로부터 응답 신호 수신여부를 판단할 수 있다. 응답 신호는 무선 전력 수신기의 커플링 상태를 나타내는 신호 세기 값을 포함한 신호 세기 패킷 일 수 있다. 무선 전력 송신기는 핑 단계 진입 후 응답 신호를 수신하면 무선 전력 수신기가 존재하는 제3 상태로 판단할 수 있다(S813). 무선 전력 송신기는 제3 상태로 판단하면 무선 충전을 진행할 수 있다(S814). 또한, 무선 충전을 진행하면 무선 전력 송신기는 제1 구동전압으로 계속하여 동작할 수 있다(S801).
무선 전력 송신기에서의 무선 전력 송신 방법은 무선 전력 송신기가 응답 신호를 수신하지 않으면 무선 전력 송신기가 제1 감지 신호 카운터(d_ping_couter)를 1 만큼 증가시킨 후 제1 감지 신호 카운터(d_ping_couter)가 소정 임계치를 초과하는지를 판단하는 단계(S806)을 포함할 수 있다. 소정 임계치는 무선 전력 수신기가 존재하는지 판단하는데 충분한 제1 감지 신호의 송신 개수 일 수 있다. 예를 들어 소정 임계치는 5일 수 있다. S806 단계의 판단 결과, 제1 감지 신호 카운터가 소정 임계치를 초과하지 않은 경우, S804 단계로 회귀할 수 있다. 이에, 무선 전력 송신기가 무선 전력 수신기가 존재함에도 이물질이 존재하는 것으로 오인식되는 것을 방지할 수 있다.
무선 전력 송신기에서의 무선 전력 송신 방법은 제1 감지 신호 카운터가 소정 임계치를 초과하면 제1 상태로 판단하는 단계(S807)를 포함할 수 있다. 즉, 무선 전력 송신기는 내부 전류 값에 기초하여 무선 전력 송신기의 충전 영역에 이물질이 존재하는지를 판단할 수 있다.
무선 전력 송신기에서의 무선 전력 송신 방법은 제1 상태로 판단하면 제1 감지 신호 카운터를 0으로 초기화하는 단계(S808)를 포함할 수 있다.
무선 전력 송신기에서의 무선 전력 송신 방법은 제1 상태로 판단하면 제2 구동 전압으로 동작하는 단계(S809)를 포함할 수 있다. 이 경우, 무선 전력 송신기는 제2 구동 전압에 기초하여 제2 감지 신호 등을 생성할 수 있다. 무선 전력 송신기는 핑 단계에서 제2 감지 신호를 생성할 수 있다. 제2 구동 전압은 제1 구동 전압보다 세기가 작을 수 있다. 예를 들어, 제2 구동 전압은 0.5V 내지 1.5V일 수 있다. 보다 구체적으로, 제2 구동 전압은 1V일 수 있다.
무선 전력 송신기에서의 무선 전력 송신 방법은 제2 감지 신호를 송신하는 단계(S810)을 포함할 수 있다. 제2 감지 신호는 송출 시간이 제1 감지 신호의 송출 시간보다 작을 수 있다. 예를 들어, 제2 감지 신호의 송출 시간은 약 30ms 일 수 있다. 또한, 제2 감지 신호는 제1 감지 신호의 레벨보다 작은 레벨을 가질 수 있다. 즉, 제2 감지 신호는 제1 구동 전압보다 낮은 레벨의 제2 구동 전압을 기초로 하여 생성되므로 제1 구동 전압에 기초하여 생성된 제1 감지 신호의 레벨보다 낮은 레벨을 가질 수 있다. 따라서, 물체 감지 후 제1 상태로 판단하면 제2 감지 신호를 송출하여 소비되는 대기전력을 감소시키고 하고, 이물질에 의해 흡수된 전자기장이 줄어 들어 발열 현상이 제거되고, 소음 발생이 제거될 수 있다.
무선 전력 송신기에서의 무선 전력 송신 방법은 무선 전력 송신기가 응답 신호 수신 여부를 판단하는 단계(S811)을 포함할 수 있다. 무선 전력 송신기는 제2 감지 신호에 대한 응답으로 무선 전력 수신기로부터 응답 신호 수신여부를 판단할 수 있다. 응답 신호는 무선 전력 수신기의 커플링 상태를 나타내는 신호 세기 값을 포함한 신호 세기 패킷 일 수 있다. 즉, 무선 전력 수신기는 제1 감지 신호 또는 제2 감지 신호에 대한 응답으로 응답 신호를 무선 전력 송신기에 전송할 수 있다. 무선 전력 송신기는 제1 상태로 판단한 상태에서도 무선 전력 수신기의 존재로 인하여 신호 세기 패킷을 수신하는 경우가 있다. 무선 전력 송신기는 제1 상태에서 응답 신호를 수신하면 무선 전력 수신기가 존재하는 제3 상태로 판단할 수 있다(S813). 무선 전력 송신기는 제3 상태로 판단하면 무선 충전을 진행할 수 있다(S814). 또한, 무선 충전을 진행하면 무선 전력 송신기는 제1 구동전압으로 계속하여 동작할 수 있다(S801).
무선 전력 송신기에서의 무선 전력 송신 방법은 무선 전력 송신기가 제1 상태에서 응답 신호를 수신하지 않으면 슬립 기간 동안 슬립 모드로 동작하는 단계(S812)를 포함할 수 있다. 슬립 모드는 무선 전력 송신기가 제1 감지 신호 또는 제2 감지 신호를 전송하지 않고 대기하는 동작 한다. 이에, 무선 전력 송신기는 슬립 모드 동안 감지 신호 송신에 따른 전력 소비를 방지할 수 있다. 슬립 기간은 무선 전력 송신기의 충전 영역에 이물질이 제거되고 무선 전력 수신기가 존재하기에 충분한 시간일 수 있다. 예를 들어, 슬립 기간은 5분 내지 10분일 수 있다. 무선 전력 송신기는 슬립 기간이 경과하면 S810의 제2 감지 신호를 다시 송신할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 이물질 존재에 따라 구동 전압이 낮아져 감지 신호의 세기가 낮아질 수 있다. 또한, 다른 실시예에 따르면, 감지 신호의 세기가 낮아지므로 이물질에서 발생되는 발열 현상이 제거될 수 있다. 또한, 다른 실시예에 따르면, 구동 전압이 낮아지므로 대기전력이 감소될 수 있다. 또한, 다른 실시예에 따르면, 감지 신호의 세기가 낮아지므로 FM 라디오 주파수 간섭이 제거될 수 있다. 또한, 다른 실시예는 구동 전압의 세기가 낮아지므로 코일의 발열 현상이 제거될 수 있다.
상술한 실시예에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있으며, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상술한 방법을 구현하기 위한 기능적인(function) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
본 발명은 무선 전력 송수신 분야에 이용될 수 있다.

Claims (20)

  1. 무선 전력 수신기에 무선으로 전력을 송신하는 무선 전력 송신기의 무선 전력 송신 방법에 있어서,
    제1 구동 전압으로 동작하는 단계;
    핑 단계 진입 여부를 판단하는 단계;
    상기 핑 단계로 진입하면 제1 상태 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 제1 상태이면 제2 구동 전압으로 동작하는 단계;를 포함하는 무선 전력 송신 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 상태 여부를 판단하는 단계는,
    상기 무선 전력 수신기에 제1 감지 신호를 송신하는 단계;
    상기 무선 전력 송신기의 내부 전류를 측정하는 단계;
    상기 측정된 내부 전류가 제1 기준 전류 이상인지 판단하는 단계; 및
    상기 측정된 내부 전류가 상기 제1 기준 전류 이상이면 상기 제1 상태로 판단하는 단계;를 포함하는 무선 전력 송신 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 상태 여부를 판단하는 단계는,
    상기 제1 상태가 제1 기준 시간 동안 유지되는지 판단하는 단계;를 더 포함하는 무선 전력 송신 방법.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 상태 여부를 판단하는 단계는,
    상기 무선 전력 수신기로부터 상기 제1 감지 신호에 대한 응답 신호를 수신하였는지 판단하는 단계;를 더 포함하는 무선 전력 송신 방법.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 제2 구동 전압으로 동작하면 상기 무선 전력 수신기에 제2 감지 신호를 송신하는 단계;
    상기 제2 감지 신호 송신 후 상기 무선 전력 송신기의 내부 전류를 측정하는 단계;
    상기 제2 감지 신호 송신 후 측정된 내부 전류가 제2 기준 전류 미만인지 판단하는 단계;
    상기 상기 제2 감지 신호 송신 후 측정된 내부 전류가 제2 기준 전류 미만이면 제2 상태로 판단하는 단계;
    상기 제2 상태가 제2 기준 시간 동안 유지되는지 판단하는 단계; 및
    상기 제2 상태가 상기 제2 기준 시간 동안 유지되면 상기 제1 구동 전압으로 동작하는 단계;를 더 포함하는 무선 전력 송신 방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 기준 전류는 상기 제2 기준 전류보다 큰 무선 전력 송신 방법.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 기준 시간은 상기 제2 기준 시간보다 긴 무선 전력 송신 방법.
  8. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 상태는 상기 무선 전력 송신기의 충전 영역에 이물질이 존재하는 상태이고,
    상기 제2 상태는 상기 무선 전력 송신기의 충전 영역에 이물질이 제거된 상태인 무선 전력 송신 방법.
  9. 제2 항에 있어서,
    제3 상태는 상기 무선 전력 송신기의 충전 영역에 상기 무선 전력 수신기가 존재하는 상태이고,
    상기 제1 기준 전류는 상기 제3 상태에서 상기 무선 전력 송신기가 제1 구동 전압으로 동작 시의 최대 내부 전류 값인 무선 전력 송신 방법.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 구동 전압은 상기 제2 구동 전압보다 큰 무선 전력 송신 방법.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 상태 여부를 판단하는 단계는,
    제1 감지 신호 카운터를 초기화 하는 단계;
    상기 무선 전력 수신기에 제1 감지 신호를 송신하는 단계;
    상기 무선 전력 수신기로부터 상기 제1 감지 신호에 대한 응답 신호를 수신하였는지 판단하는 단계;
    상기 응답 신호를 수신하지 않으면 상기 제1 감지 신호 카운터를 1 만큼 증가시킨 후 상기 제1 감지 신호 카운터가 소정 임계치를 초과하는지 판단하는 단계; 및
    상기 제1 감지 신호 카운터가 상기 소정 임계치를 초과하면 상기 제1 상태로 판단하는 단계를 포함하는 무선 전력 송신 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 상태이면 상기 제2 구동 전압으로 동작하는 단계는 제1 감지 신호 카운터를 초기화하는 단계를 포함하는 무선 전력 송신 방법.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 제2 구동 전압으로 동작하면 상기 무선 전력 수신기에 제2 감지 신호를 송신하는 단계; 및
    상기 무선 전력 수신기로부터 상기 제2 감지 신호에 대한 응답 신호를 수신하였는지 판단하는 단계;를 더 포함하는 무선 전력 송신 방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 제2 감지 신호에 대한 응답 신호를 수신하지 않으면 슬립 기간 동안 슬립모드로 동작하는 단계;를 더 포함하는 무선 전력 송신 방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 슬립 기간이 경과하면 상기 무선 전력 수신기에 상기 제2 감지 신호를 송신하는 무선 전력 송신 방법.
  16. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 구동 전압은 상기 제2 구동 전압보다 큰 무선 전력 송신 방법.
  17. 무선 전력 수신기에 무선으로 전력을 전송하는 무선 전력 송신기에 있어서,
    제1 구동 전압을 제공하는 전력 변환부;
    상기 제1 구동 전압에 기초하여 제1 감지 신호를 송신하는 전력 전송부; 및
    제1 상태이면 상기 전력 변화부가 제2 구동 전압을 제공하도록 제어하는 제어부;를 포함하는 무선 전력 송신기.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 무선 전력 송신기의 내부 전류를 측정하는 전류 센서를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 측정된 내부 전류가 제1 기준 전류 이상이면 상기 제1 상태로 판단하고, 상기 전력 전송부가 상기 제2 구동 전압에 기초하여 제2 감지 신호를 송신하도록 제어하는 무선 전력 송신기.
  19. 제17 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    핑 단계에 진입하면 제1 감지 신호 카운터를 초기화하고, 상기 제1 감지 신호에 대한 응답 신호를 수신 하지 않으면 상기 제1 감지 신호 카운터를 1 만큼 증가 시키고, 상기 제1 감지 신호 카운터가 소정 임계치를 초과하면 상기 제1 상태로 판단하는 무선 전력 송신기.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 상태로 판단하면 상기 전력 전송부가 상기 제2 구동 전압에 기초하여 제2 감지 신호를 송신하도록 제어하는 무선 전력 송신기.
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