WO2020197267A1 - 무선전력 전송 시스템에서 전력 보정을 수행하는 장치 및 방법 - Google Patents

무선전력 전송 시스템에서 전력 보정을 수행하는 장치 및 방법 Download PDF

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WO2020197267A1
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전송장치는, 전력 전송 페이즈(power transfer phase)에서, 자기 커플링(magnetic coupling)에 기반하여 생성된 무선전력을 무선전력 수신장치로 전송하도록 구성된 전력 변환 유닛(power conversion unit) 및 제1 동작점에서 작동하는 상기 무선전력 수신장치로부터 전력 보정에 관련된 제1 동작점의 제1 수신전력패킷과 제1 동작점의 제2 수신전력패킷을 수신하여 상기 제1 동작점의 제1 수신전력패킷과 상기 제1 동작점의 제2 수신전력패킷을 기초로 제1 전력보정커브를 구성하고, 제2 동작점에서 작동하는 상기 무선전력 수신장치로부터 전력 보정에 관련된 제2 동작점의 제1 수신전력패킷과 제2 동작점의 제2 수신전력패킷을 수신하여 상기 제2 동작점의 제1 수신전력패킷과 상기 제2 동작점의 제2 수신전력패킷을 기초로 제2 전력보정커브를 구성하는 통신/컨트롤 유닛(communication/control unit)을 포함한다.

Description

무선전력 전송 시스템에서 전력 보정을 수행하는 장치 및 방법
본 발명은 무선충전에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무선전력 전송 시스템에서 전력 보정을 수행하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
무선 전력 전송 기술은 전원 소스와 전자 기기 사이에 무선으로 전력을 전달하는 기술이다. 일 예로 무선 전력 전송 기술은 스마트폰이나 태블릿 등의 무선 단말기를 단지 무선 충전 패드 상에 올려놓는 것만으로 무선 단말기의 배터리를 충전할 수 있도록 함으로써, 기존의 유선 충전 커넥터를 이용하는 유선 충전 환경에 비해 보다 뛰어난 이동성과 편의성 그리고 안전성을 제공할 수 있다. 무선 전력 전송 기술은 무선 단말기의 무선 충전 이외에도, 전기 자동차, 블루투스 이어폰이나 3D 안경 등 각종 웨어러블 디바이스(wearable device), 가전기기, 가구, 지중시설물, 건물, 의료기기, 로봇, 레저 등의 다양한 분야에서 기존의 유선 전력 전송 환경을 대체할 것으로 주목받고 있다.
무선전력 전송방식을 비접촉(contactless) 전력 전송방식 또는 무접점(no point of contact) 전력 전송방식, 무선충전(wireless charging) 방식이라 하기도 한다. 무선전력 전송 시스템은, 무선전력 전송방식으로 전기에너지를 공급하는 무선전력 전송장치와, 상기 무선전력 전송장치로부터 무선으로 공급되는 전기에너지를 수신하여 배터리셀등 수전장치에 전력을 공급하는 무선전력 수신장치로 구성될 수 있다.
무선 전력 전송 기술은 자기 커플링(magnetic coupling)을 통해 전력을 전달하는 방식, 무선 주파수(radio frequency: RF)를 통해 전력을 전달하는 방식, 마이크로웨이브(microwave)를 통해 전력을 전달하는 방식, 초음파를 통해 전력을 전달하는 방식 등 다양하다. 자기 커플링에 기반한 방식은 다시 자기 유도(magnetic induction) 방식과 자기 공진(magnetic resonance) 방식으로 분류된다. 자기유도 방식은 전송 측의 코일과 수신 측의 코일 간의 전자기결합에 따라 전송 측 코일배터리셀에서 발생시킨 자기장로 인해 수신 측 코일에 유도되는 전류를 이용하여 에너지를 전송하는 방식이다. 자기공진 방식은 자기장을 이용한다는 점에서 자기유도 방식과 유사하다. 하지만, 자기공진 방식은 전송 측의 코일과 수신 측의 코일에 특정 공진 주파수가 인가될 때 공진이 발생하고, 이로 인해 전송 측과 수신 측 양단에 자기장이 집중되는 현상에 의해 에너지가 전달되는 측면에서 자기유도와는 차이가 있다.
무선전력 전송장치와 무선전력 수신장치는 그 내부에 여러가지 회로 부품들로 구성되어 있고 서로 독립적인 장치를 구성하지만, 이들간에 자기 커플링에 의해 무선전력 전송이 이루어지므로 무선전력 전송장치와 무선전력 수신장치는 하나의 무선전력 전송 시스템을 구성한다. 그런데 무선전력 전송 시스템의 고유한 물리적 특성뿐만 아니라, Tx와 Rx의 실제 사용 환경(무선전력 전송 시스템에 인가되는 신호의 크기, 주파수, 듀티 사이클, Tx와 Rx간의 거리/위치 정렬 등)에 따른 자기 커플링의 변화로 인해 전송 전력과 수신 전력에 오차가 발생할 수 있다. 이러한 오차는 정교한 이물질 검출에 장해요소가 될 수 있다.
따라서, 무선전력 전송 시스템의 고유한 특성과 실제 사용 환경의 변화를 반영하여 전송 전력과 수신 전력을 보정하고, 이를 토대로 보다 정교한 FOD를 수행하는 방법이 요구된다.
본 발명의 기술적 과제는 무선전력 전송 시스템에서 전력 보정을 수행하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 기술적 과제는 부하 변화에 적응적으로 전력을 보정하고, 이물질 검출을 수행하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 무선전력 전송장치와 무선전력 수신장치 간의 자기 커플링 변화에 적응적으로 전력을 보정하고, 이물질 검출을 수행하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전송장치는, 전력 전송 페이즈(power transfer phase)에서, 자기 커플링(magnetic coupling)에 기반하여 생성된 무선전력을 무선전력 수신장치로 전송하도록 구성된 전력 변환 유닛(power conversion unit) 및 상기 무선전력 수신장치로부터 전력 보정에 관련된 제1 수신전력패킷과 제2 수신전력패킷을 수신하여 상기 제1 수신전력패킷과 상기 제2 수신전력패킷을 기초로 제1 전력보정커브를 구성하고, 상기 무선전력 수신장치로부터 전력 보정에 관련된 제3 수신전력패킷과 제4 수신전력패킷을 수신하여 상기 제3 수신전력패킷과 상기 제4 수신전력패킷을 기초로 제2 전력보정커브를 구성하는 통신/컨트롤 유닛(communication/control unit)을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 수신장치는, 전력 전송 페이즈(power transfer phase)에서, 자기 커플링(magnetic coupling)에 기반하여 생성된 무선전력을 무선전력 전송장치로부터 수신하도록 구성된 전력 변환 유닛(power conversion unit) 및 제1 작동 모드(operating mode)에서 전력 보정에 관련된 제1 수신전력패킷과 제2 수신전력패킷을 상기 무선전력 전송장치로 전송하고, 제2 작동 모드(operating mode)에서 전력 보정에 관련된 제3 수신전력패킷과 제4 수신전력패킷을 상기 무선전력 전송장치로 전송하는 통신/컨트롤 유닛(communication/control unit)을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전송장치는, 전력 전송 페이즈(power transfer phase)에서, 자기 커플링(magnetic coupling)에 기반하여 생성된 무선전력을 무선전력 수신장치로 전송하도록 구성된 전력 변환 유닛(power conversion unit) 및 제1 동작점에서 작동하는 상기 무선전력 수신장치로부터 전력 보정에 관련된 제1 동작점의 제1 수신전력패킷과 제1 동작점의 제2 수신전력패킷을 수신하여 상기 제1 동작점의 제1 수신전력패킷과 상기 제1 동작점의 제2 수신전력패킷을 기초로 제1 전력보정커브를 구성하고, 제2 동작점에서 작동하는 상기 무선전력 수신장치로부터 전력 보정에 관련된 제2 동작점의 제1 수신전력패킷과 제2 동작점의 제2 수신전력패킷을 수신하여 상기 제2 동작점의 제1 수신전력패킷과 상기 제2 동작점의 제2 수신전력패킷을 기초로 제2 전력보정커브를 구성하는 통신/컨트롤 유닛(communication/control unit)을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 수신장치는, 전력 전송 페이즈(power transfer phase)에서, 자기 커플링(magnetic coupling)에 기반하여 생성된 무선전력을 무선전력 전송장치로부터 수신하도록 구성된 전력 변환 유닛(power conversion unit) 및 제1 동작점에서 작동하며 전력 보정에 관련된 제1 동작점의 제1 수신전력패킷과 제1 동작점의 제2 수신전력패킷을 상기 무선전력 전송장치로 전송하고, 동작점이 제1 동작점에서 제2 동작점으로 변경되는 경우에 전력 보정에 관련된 제2 동작점의 제1 수신전력패킷과 제2 상기 무선전력 전송장치로 전송하는 통신/컨트롤 유닛(communication/control unit)을 포함한다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
새롭게 변화된 무선 충전 환경에 적응적으로 반응하여 전송 전력과 수신 전력을 보정하고, 이에 기반하여 전력 손실을 감지함으로써 보다 정교한 이물질 검출이 가능해진다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 무선 전력 시스템(10)의 블록도이다.
도 2는 다른 실시예에 따른 무선 전력 시스템(10)의 블록도이다.
도 3a는 무선 전력 전송 시스템이 도입되는 다양한 전자 기기들의 실시예를 나타낸다.
도 3b는 무선 전력 전송 시스템에서 WPC NDEF의 일례를 나타낸다.
도 4a는 다른 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 블록도이다.
도 4b는 본 명세서에 따른 일 실시예가 적용될 수 있는 블루투스 통신 아키텍처(Architecture)의 일 예를 나타낸 도이다.
도 4c는 일례에 따른 BLE 통신을 사용하는 무선전력 전송 시스템을 도시한 블록도이다.
도 4d는 다른 예에 따른 BLE 통신을 사용하는 무선전력 전송 시스템을 도시한 블록도이다.
도 5는 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 전력 제어 컨트롤 방법을 나타낸다.
도 7은 다른 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치의 블록도이다.
도 8은 다른 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치를 나타낸다.
도 9는 일 실시예에 따른 통신 프레임 구조를 나타낸다.
도 10은 일 실시예에 따른 싱크 패턴의 구조이다.
도 11은 일 실시예에 따른 쉐어드 모드에서 무선 전력 전송장치 및 무선전력 수신장치의 동작 상태를 도시하였다.
도 12는 일 실시예에 따른 무선충전 인증서 포맷을 도시한 블록도이다.
도 13은 일 실시예에 따른 무선전력 전송장치의 성능 패킷 구조이다.
도 14는 일 실시예에 따른 무선전력 수신장치의 구성 패킷 구조이다.
도 15는 일례에 따른 무선전력 전송장치와 수신장치간에 어플리이션 레벨의 데이터 스트림을 도시한 것이다.
도 16은 일 실시예에 따른 전력 보정 및 이물질 검출의 수행 방법을 도시한 흐름도이다.
도 17은 일례에 따른 수신전력패킷의 포맷이다.
도 18은 일 실시예에 따른 전력 전송 특성 또는 보정 커브이다.
도 19는 다른 실시예에 따른 전력 전송 특성 또는 보정 커브이다.
도 20은 일 실시예에 따른 이물질 검출 방법을 도시한 순서도이다.
도 21은 다른 실시예에 따른 전력 보정 및 이물질 검출의 수행 방법을 도시한 흐름도이다.
도 22는 일 실시예에 따른 커플링 변경에 기반한 전력 보정 방법을 도시한 흐름도이다.
도 23은 다른 실시예에 따른 커플링 변경에 기반한 전력 보정 방법을 도시한 흐름도이다.
도 24는 일례에 따른 리핑 패킷의 포맷을 도시한 것이다.
도 25는 일 실시예에 따른 전력 보정 및 이물질 검출의 수행 방법을 도시한 흐름도이다.
도 26은 일 실시예에 따른 이물질 삽입 또는 커플링 변경에 기반한 전력 보정 방법을 도시한 흐름도이다.
도 27은 다른 실시예에 따른 커플링 변경 또는 이물질 삽입에 기반한 전력 보정 방법을 도시한 흐름도이다.
도 28은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 전송 특성 또는 보정 커브이다.
도 29는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 전송 특성 또는 보정 커브이다.
도 30은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 전송 특성 또는 보정 커브이다.
도 31은 초기 전력 보정 커브를 도시한 그래프이다.
도 32는 확장된 전력 보정 커브를 도시한 그래프이다.
도 33은 Pfo가 임계값 이상인 경우에 이물질 검출을 수행하는 방법을 도시한 것이다.
도 34는 일례에 따른 보정 커브의 모델링 방법을 도시한 그래프이다.
도 35는 다른 예에 따른 보정 커브의 모델링 방법을 도시한 그래프이다.
도 36은 일 실시예에 따른 초기 보정 커브를 구성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 37은 초기 보정 커브의 y절편을 갱신한 보정 커브를 도시한 것이다.
도 38은 초기 보정 커브의 기울기 및 y절편을 갱신한 보정 커브를 도시한 것이다.
본 명세서에서 "A 또는 B(A or B)"는 "오직 A", "오직 B" 또는 "A와 B 모두"를 의미할 수 있다. 달리 표현하면, 본 명세서에서 "A 또는 B(A or B)"는 "A 및/또는 B(A and/or B)"으로 해석될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에서 "A, B 또는 C(A, B or C)"는 "오직 A", "오직 B", "오직 C", 또는 "A, B 및 C의 임의의 모든 조합(any combination of A, B and C)"를 의미할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 슬래쉬(/)나 쉼표(comma)는 "및/또는(and/or)"을 의미할 수 있다. 예를 들어, "A/B"는 "A 및/또는 B"를 의미할 수 있다. 이에 따라 "A/B"는 "오직 A", "오직 B", 또는 "A와 B 모두"를 의미할 수 있다. 예를 들어, "A, B, C"는 "A, B 또는 C"를 의미할 수 있다.
본 명세서에서 "적어도 하나의 A 및 B(at least one of A and B)"는, "오직 A", "오직 B" 또는 "A와 B 모두"를 의미할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 "적어도 하나의 A 또는 B(at least one of A or B)"나 "적어도 하나의 A 및/또는 B(at least one of A and/or B)"라는 표현은 "적어도 하나의 A 및 B(at least one of A and B)"와 동일하게 해석될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 "적어도 하나의 A, B 및 C(at least one of A, B and C)"는, "오직 A", "오직 B", "오직 C", 또는 "A, B 및 C의 임의의 모든 조합(any combination of A, B and C)"를 의미할 수 있다. 또한, "적어도 하나의 A, B 또는 C(at least one of A, B or C)"나 "적어도 하나의 A, B 및/또는 C(at least one of A, B and/or C)"는 "적어도 하나의 A, B 및 C(at least one of A, B and C)"를 의미할 수 있다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 괄호는 "예를 들어(for example)"를 의미할 수 있다. 구체적으로, "제어 정보(PDCCH)"로 표시된 경우, "제어 정보"의 일례로 "PDCCH"가 제안된 것일 수 있다. 달리 표현하면 본 명세서의 "제어 정보"는 "PDCCH"로 제한(limit)되지 않고, "PDDCH"가 "제어 정보"의 일례로 제안될 것일 수 있다. 또한, "제어 정보(즉, PDCCH)"로 표시된 경우에도, "제어 정보"의 일례로 "PDCCH"가 제안된 것일 수 있다.
본 명세서에서 하나의 도면 내에서 개별적으로 설명되는 기술적 특징은, 개별적으로 구현될 수도 있고, 동시에 구현될 수도 있다. 이하에서 사용되는 "무선 전력" 이라는 용어는, 물리적인 전자기 전도체들의 사용없이 무선전력 전송기(wireless power transmitter)로부터 무선전력 수신장치(wireless power receiver)로 전달되는 전기장, 자기장, 전자기장 등과 관련된 임의의 형태의 에너지를 의미하도록 사용된다. 무선전력은 무선 전력 신호(wireless power signal)이라고 불릴 수도 있으며, 1차 코일과 2차 코일에 의해 둘러싸이는(enclosed) 진동하는 자속(oscillating magnetic flux)을 의미할 수 있다. 예를 들어, 이동 전화기, 코드리스 전화기, iPod, MP3 플레이어, 헤드셋 등을 포함하는 디바이스들을 무선으로 충전하기 위해 시스템에서의 전력 변환이 여기에 설명된다. 일반적으로, 무선 전력 전송의 기본적인 원리는, 예를 들어, 자기 커플링(magnetic coupling)을 통해 전력을 전달하는 방식, 무선 주파수(radio frequency: RF)를 통해 전력을 전달하는 방식, 마이크로웨이브(microwave)를 통해 전력을 전달하는 방식, 초음파를 통해 전력을 전달하는 방식을 모두 포함한다.
도 1은 일 실시예에 따른 무선 전력 시스템(10)의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 무선 전력 시스템(10)은 무선 전력 전송 장치(100)와 무선 전력 수신 장치(200)를 포함한다.
무선 전력 전송 장치(100)는 외부의 전원 소스(S)로부터 전원을 인가받아 자기장을 발생시킨다. 무선 전력 수신 장치(200)는 발생된 자기장을 이용하여 전류를 발생시켜 무선으로 전력을 수신받는다.
또한, 무선 전력 시스템(10)에서 무선 전력 전송 장치(100)와 무선 전력 수신 장치(200)는 무선 전력 전송에 필요한 다양한 정보를 송수신할 수 있다. 여기서, 무선 전력 전송 장치(100)와 무선 전력 수신 장치(200)간의 통신은 무선 전력 전송에 이용되는 자기장을 이용하는 인-밴드 통신(in-band communication)이나 별도의 통신 캐리어를 이용하는 아웃-밴드 통신(out-band communication) 중 어느 하나의 방식에 따라 수행될 수 있다. 아웃-밴드 통신은 아웃-오브-밴드(out-of-band) 통신이라 불릴 수도 있다. 이하에서는 아웃-밴드 통신으로 용어를 통일하여 기술한다. 아웃-밴드 통신의 예로서 NFC, 블루투스(bluetooth), BLE(bluetooth low energy) 등을 포함할 수 있다.
여기서, 무선 전력 전송 장치(100)는 고정형 또는 이동형으로 제공될 수 있다. 고정형의 예로는 실내의 천장이나 벽면 또는 테이블 등의 가구에 임베디드(embedded)되는 형태, 실외의 주차장, 버스 정류장이나 지하철역 등에 임플란트 형식으로 설치되는 형태나 차량이나 기차 등의 운송 수단에 설치되는 형태 등이 있다. 이동형인 무선 전력 전송 장치(100)는 이동 가능한 무게나 크기의 이동형 장치나 노트북 컴퓨터의 덮개 등과 같이 다른 장치의 일부로 구현될 수 있다.
또 무선 전력 수신 장치(200)는 배터리를 구비하는 각종 전자 기기 및 전원 케이블 대신 무선으로 전원을 공급받아 구동되는 각종 가전 기기를 포함하는 포괄적인 개념으로 해석되어야 한다. 무선 전력 수신 장치(200)의 대표적인 예로는, 이동 단말기(portable terminal), 휴대 전화기(cellular phone), 스마트폰(smart phone), 개인 정보 단말기(PDA: Personal Digital Assistant), 휴대 미디어 플레이어(PMP: Portable Media Player), 와이브로 단말기(Wibro terminal), 태블릿(tablet), 패블릿(phablet), 노트북(notebook), 디지털 카메라, 네비게이션 단말기, 텔레비전, 전기차량(EV: Electronic Vehicle) 등이 있다.
도 2는 다른 실시예에 따른 무선 전력 시스템(10)의 블록도이다.
도 2를 참조하면, 무선 전력 시스템(10)에서 무선 전력 수신 장치(200)는 하나 또는 복수일 수 있다. 도 1에서는 무선 전력 전송 장치(100)와 무선 전력 수신 장치(200)가 일대일로 전력을 주고 받는 것으로 표현되고 있으나, 도 2와 같이 하나의 무선 전력 전송 장치(100)가 복수의 무선 전력 수신 장치(200-1, 200-2,..., 200-M)로 전력을 전달하는 것도 가능하다. 특히, 자기 공진 방식으로 무선 전력 전송을 수행하는 경우에는 하나의 무선 전력 전송 장치(100)가 동시 전송 방식이나 시분할 전송 방식을 응용하여 동시에 여러 대의 무선 전력 수신 장치(200-1, 200-2,...,200-M)로 전력을 전달할 수 있다.
또한, 도 1에는 무선 전력 전송 장치(100)가 무선 전력 수신 장치(200)에 바로 전력을 전달하는 모습이 도시되어 있으나, 무선 전력 전송 장치(100)와 무선 전력 수신 장치(200) 사이에 무선전력 전송 거리를 증대시키기 위한 릴레이(relay) 또는 중계기(repeater)와 같은 별도의 무선 전력 송수신 장치가 구비될 수 있다. 이 경우, 무선 전력 전송 장치(100)로부터 무선 전력 송수신 장치로 전력이 전달되고, 무선 전력 송수신 장치가 다시 무선 전력 수신 장치(200)로 전력을 전달할 수 있다.
이하 본 명세서에서 언급되는 무선전력 수신기, 전력 수신기, 수신기는 무선 전력 수신 장치(200)를 지칭한다. 또한 본 명세서에서 언급되는 무선전력 전송기, 전력 전송기, 전송기는 무선 전력 수신 전송 장치(100)를 지칭한다.
도 3a은 무선 전력 전송 시스템이 도입되는 다양한 전자 기기들의 실시예를 나타낸다.
도 3a에는 무선 전력 전송 시스템에서 송신 및 수신하는 전력 양에 따라 전자 기기들을 분류하여 도시하였다. 도 3a을 참조하면, 스마트 시계(Smart watch), 스마트 글래스(Smart Glass), HMD(Head Mounted Display), 및 스마트 링(Smart ring)과 같은 웨어러블 기기들 및 이어폰, 리모콘, 스마트폰, PDA, 태블릿 PC 등의 모바일 전자 기기들(또는 포터블 전자 기기들)에는 소전력(약 5W이하 또는 약 20W 이하) 무선 충전 방식이 적용될 수 있다.
노트북, 로봇 청소기, TV, 음향 기기, 청소기, 모니터와 같은 중/소형 가전 기기들에는 중전력(약 50W이하 또는 약 200W)이하) 무선 충전 방식이 적용될 수 있다. 믹서기, 전자 레인지, 전기 밥솥과 같은 주방용 가전 기기, 휠체어, 전기 킥보드, 전기 자전거, 전기 자동차 등의 개인용 이동 기기들(또는, 전자 기기/이동 수단들)은 대전력(약 2kW 이하 또는 22kW이하) 무선 충전 방식이 적용될 수 있다.
상술한(또는 도 1에 도시된) 전자 기기들/이동 수단들은 후술하는 무선 전력 수신기를 각각 포함할 수 있다. 따라서, 상술한 전자 기기들/이동 수단들은 무선 전력 송신기로부터 무선으로 전력을 수신하여 충전될 수 있다.
이하에서는 전력 무선 충전 방식이 적용되는 모바일 기기를 중심으로 설명하나 이는 실시예에 불과하며, 본 명세서에 따른 무선 충전 방법은 상술한 다양한 전자 기기에 적용될 수 있다.
무선전력 전송에 관한 표준(standard)은 WPC(wireless power consortium), AFA(air fuel alliance), PMA(power matters alliance)을 포함한다.
WPC 표준은 기본 전력 프로파일(baseline power profile: BPP)과 확장 전력 프로파일(extended power profile: EPP)을 정의한다. BPP는 5W의 전력 전송을 지원하는 무선전력 전송장치와 수신장치에 관한 것이고, EPP는 5W보다 크고 30W보다 작은 범위의 전력 전송을 지원하는 무선전력 전송장치와 수신장치에 관한 것이다.
서로 다른 전력레벨(power level)을 사용하는 다양한 무선전력 전송장치와 수신장치들이 각 표준별로 커버되고, 서로 다른 전력 클래스(power class) 또는 카테고리로 분류될 수 있다.
예를 들어, WPC는 무선전력 전송장치와 수신장치를 전력 클래스(power class :PC) -1, PC0, PC1, PC2로 분류하고, 각 PC에 대한 표준문서를 제공한다. PC-1 표준은 5W 미만의 보장전력(guaranteed power)을 제공하는 무선전력 전송장치와 수신장치에 관한 것이다. PC-1의 어플리케이션은 스마트 시계와 같은 웨어러블 기기를 포함한다.
PC0 표준은 5W의 보장전력을 제공하는 무선전력 전송장치와 수신장치에 관한 것이다. PC0 표준은 보장전력이 30W까지인 EPP를 포함한다. 인-밴드(in-band :IB) 통신이 PC0의 필수적인(mandatory) 통신 프로토콜이나, 옵션의 백업 채널로 사용되는 아웃-밴드(out-band : OB) 통신도 사용될 수 있다. 무선전력 수신장치는 OB의 지원 여부를 구성 패킷(configuration packe)내의 OB 플래그를 설정함으로써 식별할 수 있다. OB를 지원하는 무선전력 전송장치는 상기 구성 패킷에 대한 응답으로서, OB 핸드오버를 위한 비트패턴(bit-pattern)을 전송함으로써 OB 핸드오버 페이즈(handover phase)로 진입할 수 있다. 상기 구성 패킷에 대한 응답은 NAK, ND 또는 새롭게 정의되는 8비트의 패턴일 수 있다. PC0의 어플리케이션은 스마트폰을 포함한다.
PC1 표준은 30W~150W의 보장전력을 제공하는 무선전력 전송장치와 수신장치에 관한 것이다. OB는 PC1을 위한 필수적인 통신 채널이며, IB는 OB로의 초기화 및 링크 수립(link establishment)로서 사용된다. 무선전력 전송장치는 구성 패킷에 대한 응답으로서, OB 핸드오버를 위한 비트패턴을 이용하여 OB 핸드오버 페이즈로 진입할 수 있다. PC1의 어플리케이션은 랩탑이나 전동 공구(power tool)을 포함한다.
PC2 표준은 200W~2kW의 보장전력을 제공하는 무선전력 전송장치와 수신장치에 관한 것으로서, 그 어플리케이션은 주방가전을 포함한다.
이렇듯 전력 레벨에 따라 PC가 구별될 수 있으며, 동일한 PC간 호환성(compatibility)을 지원할지 여부는 선택 또는 필수 사항일 수 있다. 여기서 동일한 PC간 호환성은, 동일한 PC 간에는 전력 송수신이 가능함을 의미한다. 예를 들어, PC x인 무선 전력 전송장치가 동일한 PC x를 갖는 무선 전력 수신장치의 충전이 가능한 경우, 동일한 PC간 호환성이 유지되는 것으로 볼 수 있다. 이와 유사하게 서로 다른 PC간의 호환성 역시 지원 가능할 수 있다. 여기서 서로 다른 PC간 호환성은, 서로 다른 PC 간에도 전력 송수신이 가능함을 의미한다. 예를 들어, PC x인 무선 전력 전송장치가 PC y를 갖는 무선 전력 수신장치의 충전이 가능한 경우, 서로 다른 PC간 호환성이 유지되는 것으로 볼 수 있다.
PC간 호환성의 지원은 사용자 경험(User Experience) 및 인프라 구축 측면에서 매우 중요한 이슈이다. 다만, PC간 호환성 유지에는 기술적으로 아래와 같은 여러 문제점이 존재한다.
동일한 PC간 호환성의 경우, 예를 들어, 연속적으로 전력이 전송되는 경우에만 안정적으로 충전이 가능한 랩-탑 충전(lap-top charging) 방식의 무선 전력 수신장치는, 동일한 PC의 무선 전력 송신장치라 하더라도, 불연속적으로 전력을 전송하는 전동 툴 방식의 무선 전력 송신장치로부터 전력을 안정적으로 공급받는 데 문제가 있을 수 있다. 또한, 서로 다른 PC간 호환성의 경우, 예를 들어, 최소 보장 전력이 200W인 무선 전력 송신장치는 최대 보장 전력이 5W인 무선 전력 수신장치로 전력을 송신하는 경우, 과전압으로 인해 무선전력 수신장치가 파손될 위험이 있다. 그 결과, PC는 호환성을 대표/지시하는 지표/기준으로 삼기 어렵다.
무선전력 전송 및 수신장치들은 매우 편리한 사용자 경험과 인터페이스(UX/UI)를 제공할 수 있다. 즉, 스마트 무선충전 서비스가 제공될 수 있다, 스마트 무선충전 서비스는 무선전력 전송장치를 포함하는 스마트폰의 UX/UI에 기초하여 구현될 수 있다. 이러한 어플리케이션을 위해, 스마트폰의 프로세서와 무선충전 수신장치간의 인터페이스는 무선전력 전송장치와 수신장치간의 "드롭 앤 플레이(drop and play)" 양방향 통신을 허용한다.
일례로서, 사용자는 호텔에서 스마트 무선 충전 서비스를 경험할 수 있다. 사용자가 호텔 방으로 입장하고 방안의 무선충전기 위에 스마트폰을 올려놓으면, 무선충전기는 스마트폰으로 무선전력을 전송하고, 스마트폰은 무선전력을 수신한다. 이 과정에서, 무선충전기는 스마트 무선 충전 서비스에 관한 정보를 스마트폰으로 전송한다. 스마트폰이 무선충전기 상에 위치됨을 감지하거나, 무선전력의 수신을 감지하거나, 또는 스마트폰이 무선충전기로부터 스마트 무선 충전 서비스에 관한 정보를 수신하면, 스마트폰은 사용자에게 부가적 특징으로의 동의(opt-in)를 문의하는 상태로 진입한다. 이를 위해, 스마트폰은 알람음을 포함하거나 또는 포함하지 않는 방식으로 스크린상에 메시지를 디스플레이할 수 있다. 메시지의 일례는 "Welcome to ### hotel. Select "Yes" to activate smart charging functions : Yes | No Thanks."와 같은 문구를 포함할 수 있다. 스마트폰은 Yes 또는 No Thanks를 선택하는 사용자의 입력을 받고, 사용자에 의해 선택된 다음 절차를 수행한다. 만약 Yes가 선택되면 스마트폰은 무선충전기에 해당 정보를 전송한다. 그리고 스마트폰과 무선충전기는 스마트 충전 기능을 함께 수행한다.
스마트 무선 충전 서비스는 또한 WiFi 자격(wifi credentials) 자동 입력(auto-filled)을 수신하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 무선충전기는 WiFi 자격을 스마트폰으로 전송하고, 스마트폰은 적절한 앱을 실행하여 무선충전기로부터 수신된 WiFi 자격을 자동적으로 입력한다.
스마트 무선 충전 서비스는 또한 호텔 프로모션을 제공하는 호텔 어플리케이션을 실행하거나, 원격 체크인/체크아웃 및 컨택 정보들을 획득하는 것을 포함할 수 있다.
다른 예로서, 사용자는 차량 내에서 스마트 무선 충전 서비스를 경험할 수 있다. 사용자가 차량에 탑승하고 스마트폰을 무선충전기 위에 올려놓으면, 무선충전기는 스마트폰에 무선전력을 전송하고, 스마트폰은 무선전력을 수신한다. 이러한 과정에서, 무선 충전기는 스마트 무선 충전 서비스에 관한 정보를 스마트폰으로 전송한다. 스마트폰이 무선충전기 상에 위치됨을 감지하거나, 무선전력의 수신을 감지하거나, 또는 스마트폰이 무선충전기로부터 스마트 무선 충전 서비스에 관한 정보를 수신하면, 스마트폰은 사용자에게 신분(identity)를 확인을 문의하는 상태로 진입한다.
이 상태에서, 스마트폰은 WiFi 및/또는 블루투스를 통해 자동적으로 자동차와 연결된다. 스마트폰은 알람음을 포함하거나 또는 포함하지 않는 방식으로 스크린상에 메시지를 디스플레이할 수 있다. 메시지의 일례는 "Welcome to your car. Select "Yes" to synch device with in-car controls : Yes | No Thanks."와 같은 문구를 포함할 수 있다. 스마트폰은 Yes 또는 No Thanks를 선택하는 사용자의 입력을 받고, 사용자에 의해 선택된 다음 절차를 수행한다. 만약 Yes가 선택되면 스마트폰은 무선충전기에 해당 정보를 전송한다. 그리고 스마트폰과 무선충전기는 차량내 어플리케이션/디스플레이 소프트웨어를 구동함으로서, 차량 내 스마트 제어 기능을 함께 수행할 수 있다. 사용자는 원하는 음악을 즐길 수 있고, 정규적인 맵 위치를 확인할 수 있다. 차량 내 어플리케이션/디스플레이 소프트웨어는 통행자들을 위한 동기화 접근을 제공하는 성능을 포함할 수 있다.
또 다른 예로서, 사용자는 스마트 무선 충전을 댁내에서 경험할 수 있다. 사용자가 방으로 들어가서 방안의 무선충전기 위에 스마트폰을 올려놓으면, 무선충전기는 스마트폰으로 무선전력을 전송하고, 스마트폰은 무선전력을 수신한다. 이 과정에서, 무선충전기는 스마트 무선 충전 서비스에 관한 정보를 스마트폰으로 전송한다. 스마트폰이 무선충전기 상에 위치됨을 감지하거나, 무선전력의 수신을 감지하거나, 또는 스마트폰이 무선충전기로부터 스마트 무선 충전 서비스에 관한 정보를 수신하면, 스마트폰은 사용자에게 부가적 특징으로의 동의(opt-in)를 문의하는 상태로 진입한다. 이를 위해, 스마트폰은 알람음을 포함하거나 또는 포함하지 않는 방식으로 스크린상에 메시지를 디스플레이할 수 있다. 메시지의 일례는 "Hi xxx, Would you like to activate night mode and secure the building?: Yes | No Thanks."와 같은 문구를 포함할 수 있다. 스마트폰은 Yes 또는 No Thanks를 선택하는 사용자의 입력을 받고, 사용자에 의해 선택된 다음 절차를 수행한다. 만약 Yes가 선택되면 스마트폰은 무선충전기에 해당 정보를 전송한다. 스마트폰과 무선 충전기는 적어도 사용자의 패턴을 인지하고 사용자에게 문과 창문을 잠그거나 불을 끄거나, 알람을 설정하도록 권유할 수 있다.
이하에서는 호환성을 대표/지시하는 지표/기준으로 '프로필(profile)'을 새롭게 정의하기로 한다. 즉, 동일한 '프로필'을 갖는 무선 전력 송수신 장치간에는 호환성이 유지되어 안정적인 전력 송수신이 가능하며, 서로 다른 '프로필'을 갖는 무선 전력 송수신장치간에는 전력 송수신이 불가한 것으로 해석될 수 있다. 프로필은 전력 클래스와 무관하게(또는 독립적으로) 호환 가능 여부 및/또는 어플리케이션에 따라 정의될 수 있다.
프로필은 크게 i) 모바일 및 컴퓨팅, ii) 전동 툴, 및 iii) 주방 이렇게 3가지로 구분될 수 있다.
또는, 프로필은 크게 i) 모바일, ii) 전동 툴, iii) 주방 및 iv) 웨어러블 이렇게 4가지로 구분될 수 있다.
'모바일' 프로필의 경우, PC는 PC0 및/또는 PC1, 통신 프로토콜/방식은 IB 및 OB, 동작 주파수는 87~205kHz로 정의될 수 있으며, 어플리케이션의 예시로는 스마트폰, 랩-탑 등이 존재할 수 있다.
'전동 툴' 프로필의 경우, PC는 PC1, 통신 프로토콜/방식은 IB, 동작 주파수는 87~145kHz로 정의될 수 있으며, 어플리케이션의 예시로는 전동 툴 등이 존재할 수 있다.
'주방' 프로필의 경우, PC는 PC2, 통신 프로토콜/방식은 NFC-기반, 동작 주파수는 100kHz 미만으로 정의될 수 있으며, 어플리케이션의 예시로는 주방/가전 기기 등이 존재할 수 있다.
전동 툴과 주방 프로필의 경우, 무선전력 전송장치와 수신장치 간에 NFC 통신이 사용될 수 있다. 무선전력 전송장치와 수신장치는 WPC NDEF(NFC Data Exchange Profile Format)을 교환함으로써 상호간에 NFC 기기임을 확인할 수 있다.
도 3b는 무선 전력 전송 시스템에서 WPC NDEF의 일례를 나타낸다.
도 3b를 참조하면, WPC NDEF는 예를 들어, 어플리케이션 프로파일(application profile) 필드(예를 들어 1B), 버전 필드(예를 들어 1B), 및 프로파일 특정 데이터(profile specific data, 예를 들어 1B)를 포함할 수 있다. 어플리케이션 프로파일 필드는 해당 장치가 i) 모바일 및 컴퓨팅, ii) 전동 툴, 및 iii) 주방 중 어느 것인지를 지시하고, 버전 필드의 상위 니블(upper nibble)은 메이저 버전(major version)을 지시하고 하위 니블(lower nibble)은 마이너 버전(minor version)을 지시한다. 또한 프로파일 특정 데이터는 주방을 위한 컨텐츠를 정의한다.
'웨어러블' 프로필의 경우, PC는 PC-1, 통신 프로토콜/방식은 IB, 동작 주파수는 87~205kHz으로 정의될 수 있으며, 어플리케이션의 예시로는 사용자 몸에 착용하는 웨어러블 기기 등이 존재할 수 있다.
동일한 프로필간에는 호환성 유지는 필수 사항일 수 있으며, 다른 프로필간의 호환성 유지는 선택 사항일 수 있다.
상술한 프로필(모바일 프로필, 전동 툴 프로필, 주방 프로필 및 웨어러블 프로필)들은 제1 내지 제n 프로필로 일반화되어 표현될 수 있으며, WPC 규격 및 실시예에 따라 새로운 프로필이 추가/대체될 수 있다.
이와 같이 프로필이 정의되는 경우, 무선 전력 전송장치가 자신과 동일한 프로필의 무선 전력 수신장치에 대해서만 선택적으로 전력 송신을 수행하여 보다 안정적으로 전력 송신이 가능하다. 또한 무선 전력 전송장치의 부담이 줄어들고, 호환이 불가능한 무선 전력 수신장치로의 전력 송신을 시도하지 않게 되므로 무선 전력 수신장치의 파손 위험이 줄어든다는 효과가 발생한다.
'모바일' 프로필 내의 PC1은 PC0를 기반으로 OB와 같은 선택적 확장을 차용함으로써 정의될 수 있으며, '전동 툴' 프로필의 경우, PC1 '모바일' 프로필이 단순히 변경된 버전으로서 정의될 수 있다. 또한, 현재까지는 동일한 프로필간의 호환성 유지를 목적으로 정의되었으나, 추후에는 서로 다른 프로필간의 호환성 유지 방향으로 기술이 발전될 수 있다. 무선 전력 전송장치 또는 무선 전력 수신장치는 다양한 방식을 통해 자신의 프로필을 상대방에게 알려줄 수 있다.
AFA 표준은 무선 전력 전송장치를 PTU(power transmitting circuit)이라 칭하고, 무선 전력 수신장치를 PRU(power receiving circuit)이라 칭하며, PTU는 표 1과 같이 다수의 클래스로 분류되고, PRU는 표 2와 같이 다수의 카테고리로 분류된다.
PTX_IN_MAX 최소 카테고리 지원 요구사항 지원되는 최대 기기 개수를 위한 최소값
Class 1 2W 1x 카테고리 1 1x 카테고리 1
Class 2 10W 1x 카테고리 3 2x 카테고리 2
Class 3 16W 1x 카테고리 4 2x 카테고리 3
Class 4 33W 1x 카테고리 5 3x 카테고리 3
Class 5 50W 1x 카테고리 6 4x 카테고리 3
Class 6 70W 1x 카테고리 7 5x 카테고리 3
PRU PRX_OUT_MAX' 예시 어플리케이션
Category 1 TBD 블루투스 헤드셋
Category 2 3.5W 피쳐폰
Category 3 6.5W 스마트폰
Category 4 13W 태블릿, 패플릿
Category 5 25W 작은 폼팩터 랩탑
Category 6 37.5W 일반 랩탑
Category 7 50W 가전
표 1에서와 같이, 클래스 n PTU의 최대 출력 전력 성능(capability)은 해당 클래스의 PTX_IN_MAX 값보다 크거나 같다. PRU는 해당 카테고리에서 명세된(specified) 전력보다 더 큰 전력을 끌어당길(draw) 수는 없다.
도 4a는 다른 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 블록도이다.
도 4a를 참조하면, 무선 전력 전송 시스템(10)은 무선으로 전력을 수신하는 모바일 기기(Mobile Device)(450) 및 무선으로 전력을 송신하는 베이스 스테이션(Base Station)(400)을 포함한다.
베이스 스테이션(400)은 유도 전력 또는 공진 전력을 제공하는 장치로서, 적어도 하나의 무선 전력 전송장치(power transmitter, 100) 및 시스템 회로(405)을 포함할 수 있다. 무선 전력 전송장치(100)는 유도 전력 또는 공진 전력을 전송하고, 전송을 제어할 수 있다. 무선 전력 전송장치(100)는, 1차 코일(primary coil(s))을 통해 자기장을 생성함으로써 전기 에너지를 전력 신호로 변환하는 전력 변환 회로(power conversion circuit, 110) 및 적절한 레벨로 전력을 전달하도록 무선 전력 수신장치(200)와의 통신 및 전력 전달을 컨트롤하는 통신/컨트롤 회로(communications & control circuit, 120)을 포함할 수 있다. 시스템 회로(405)은 입력 전력 프로비저닝(provisioning), 복수의 무선전력 전송장치들의 컨트롤 및 사용자 인터페이스 제어와 같은 베이스 스테이션(400)의 기타 동작 제어를 수행할 수 있다.
1차 코일은 교류 전력(또는 전압 또는 전류)을 이용하여 전자기장을 발생시킬 수 있다. 1차 코일은 전력 변환 회로(110)에서 출력되는 특정 주파수의 교류전력(또는 전압 또는 전류)을 인가받고, 이에 따라 특정 주파수의 자기장을 발생시킬 수 있다. 자기장은 비방사형 또는 방사형으로 발생할 수 있는데, 무선 전력 수신 장치(200)는 이를 수신하여 전류를 생성하게 된다. 다시 말해 1차 코일은 무선으로 전력을 전송하는 것이다.
자기 유도 방식에서, 1차 코일과 2차 코일은 임의의 적합한 형태들을 가질 수 있으며, 예컨대, 페라이트 또는 비정질 금속과 같은 고투자율의 형성물의 주위에 감긴 동선일 수 있다. 1차 코일은 전송 코일(transmitting coil), 1차 코어(primary core), 1차 와인딩(primary winding), 1차 루프 안테나(primary loop antenna) 등으로 불릴 수도 있다. 한편, 2차 코일은 수신 코일(receiving coil), 2차 코어(secondary core), 2차 와인딩(secondary winding), 2차 루프 안테나(secondary loop antenna), 픽업 안테나(pickup antenna) 등으로 불릴 수도 있다.
자기 공진 방식을 이용하는 경우에는 1차 코일과 2차 코일은 각각 1차 공진 안테나와 2차 공진 안테나 형태로 제공될 수 있다. 공진 안테나는 코일과 캐패시터를 포함하는 공진 구조를 가질 수 있다. 이때 공진 안테나의 공진 주파수는 코일의 인덕턴스와 캐패시터의 캐패시턴스에 의해 결정된다. 여기서, 코일은 루프의 형태로 이루어질 수 있다. 또 루프의 내부에는 코어가 배치될 수 있다. 코어는 페라이트 코어(ferrite core)와 같은 물리적인 코어나 공심 코어(air core)를 포함할 수 있다.
1차 공진 안테나와 2차 공진 안테나 간의 에너지 전송은 자기장의 공진 현상을 통해 이루어질 수 있다. 공진 현상이란 하나의 공진 안테나에서 공진 주파수에 해당하는 근접장이 발생할 때 주위에 다른 공진 안테나가 위치하는 경우, 양 공진 안테나가 서로 커플링되어 공진 안테나 사이에서 높은 효율의 에너지 전달이 일어나는 현상을 의미한다. 1차 공진 안테나와 2차 공진 안테나 안테나 사이에서 공진 주파수에 해당하는 자기장이 발생하면, 1차 공진 안테나와 2차 공진 안테나가 서로 공진하는 현상이 발생되고, 이에 따라 일반적인 경우 1차 공진 안테나에서 발생한 자기장이 자유공간으로 방사되는 경우에 비해 보다 높은 효율로 2차 공진 안테나를 향해 자기장이 집속되며, 따라서 1차 공진 안테나로부터 2차 공진 안테나에 높은 효율로 에너지가 전달될 수 있다. 자기 유도 방식은 자기 공진 방식과 유사하게 구현될 수 있으나 이때에는 자기장의 주파수가 공진 주파수일 필요가 없다. 대신 자기 유도 방식에서는 1차 코일과 2차 코일을 구성하는 루프 간의 정합이 필요하며 루프 간의 간격이 매우 근접해야 한다.
도면에 도시되지 않았으나, 무선 전력 전송장치(100)는 통신 안테나를 더 포함할 수도 있다. 통신 안테나는 자기장 통신 이외의 통신 캐리어를 이용하여 통신 신호를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 통신 안테나는 와이파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), 블루투스 LE, 직비(ZigBee), NFC 등의 통신 신호를 송수신 할 수 있다.
통신/컨트롤 회로(120)은 무선 전력 수신 장치(200)와 정보를 송수신할 수 있다. 통신/컨트롤 회로(120)은 IB 통신 모듈 또는 OB 통신 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
IB 통신 모듈은 특정 주파수를 중심 주파수로 하는 자기파를 이용하여 정보를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 통신/컨트롤 회로(120)은 무선전력 전송의 동작 주파수에 통신 정보를 실어 1차 코일을 통해 전송하거나 또는 정보가 담긴 동작 주파수를 1차 코일을 통해 수신함으로써 인-밴드 통신을 수행할 수 있다. 이때, 이진 위상 편이(BPSK: binary phase shift keying), 주파수 편이(FSK: Frequency Shift Keying) 또는 진폭 편이(ASK: amplitude shift keying) 등의 변조 방식과 맨체스터(Manchester) 코딩 또는 넌 제로 복귀 레벨(NZR-L: non-return-to-zero level) 코딩 등의 코딩 방식을 이용하여 자기파에 정보를 담거나 정보가 담긴 자기파를 해석할 수 있다. 이러한 IB 통신을 이용하면 통신/컨트롤 회로(120)은 수 kbps의 데이터 전송율로 수 미터에 이르는 거리까지 정보를 송수신할 수 있다.
OB 통신 모듈은 통신 안테나를 통해 아웃-밴드 통신을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 통신/컨트롤 회로(120)은 근거리 통신 모듈로 제공될 수 있다. 근거리 통신 모듈의 예로는 와이파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), 블루투스 LE, 직비(ZigBee), NFC 등의 통신 모듈이 있다.
통신/컨트롤 회로(120)은 무선 전력 전송 장치(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 통신/컨트롤 회로(120)은 각종 정보의 연산 및 처리를 수행하고, 무선 전력전송 장치(100)의 각 구성 요소를 제어할 수 있다.
통신/컨트롤 회로(120)은 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합을 이용하여 컴퓨터나 이와 유사한 장치로 구현될 수 있다. 하드웨어적으로 통신/컨트롤 회로(120)은 전기적인 신호를 처리하여 제어 기능을 수행하는 전자 회로 형태로 제공될 수 있으며, 소프트웨어적으로는 하드웨어적인 통신/컨트롤 회로(120)을 구동시키는 프로그램 형태로 제공될 수 있다.
통신/컨트롤 회로(120)은 동작 포인트(operating point)를 컨트롤함으로써 송신 전력을 컨트롤할 수 있다. 컨트롤하는 동작 포인트는 주파수(또는 위상), 듀티 사이클(duty cycle), 듀티 비(duty ratio) 및 전압 진폭의 조합에 해당될 수 있다. 통신/컨트롤 회로(120)은 주파수(또는 위상), 듀티 사이클, 듀티비 및 전압 진폭 중 적어도 하나를 조절하여 송신 전력을 컨트롤할 수 있다. 또한, 무선 전력 전송장치(100)는 일정한 전력을 공급하고, 무선 전력 수신장치(200)가 공진 주파수를 컨트롤함으로써 수신 전력을 컨트롤할 수도 있다.
모바일 기기(450)는 2차 코일(Secondary Coil)을 통해 무선 전력을 수신하는 무선전력 수신장치(power receiver, 200)와 무선전력 수신장치(200)에서 수신된 전력을 전력을 전달받아 저장하고 기기에 공급하는 부하(load, 455)를 포함한다.
무선전력 수신장치(200)는 전력 픽업 회로(power pick-up circuit, 210) 및 통신/컨트롤 회로(communications & control circuit, 220)을 포함할 수 있다. 전력 픽업 회로(210)은 2차 코일을 통해 무선 전력을 수신하여 전기 에너지로 변환할 수 있다. 전력 픽업 회로(210)은 2차 코일을 통해 얻어지는 교류 신호를 정류하여 직류 신호로 변환한다. 통신/컨트롤 회로(220)은 무선 전력의 송신과 수신(전력 전달 및 수신)을 제어할 수 있다.
2차 코일은 무선 전력 전송 장치(100)에서 전송되는 무선 전력을 수신할 수 있다. 2차 코일은 1차 코일에서 발생하는 자기장을 이용하여 전력을 수신할 수 있다. 여기서, 특정 주파수가 공진 주파수인 경우에는 1차 코일과 2차 코일 간에 자기 공진 현상이 발생하여 보다 효율적으로 전력을 전달받을 수 있다.
도 4a에는 도시되지 않았으나 통신/컨트롤 회로(220)은 통신 안테나를 더 포함할 수도 있다. 통신 안테나는 자기장 통신 이외의 통신 캐리어를 이용하여 통신 신호를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 통신 안테나는 와이파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), 블루투스 LE, 직비(ZigBee), NFC 등의 통신 신호를 송수신할 수 있다.
통신/컨트롤 회로(220)은 무선 전력 전송 장치(100)와 정보를 송수신할 수 있다. 통신/컨트롤 회로(220)은 IB 통신 모듈 또는 OB 통신 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
IB 통신 모듈은 특정 주파수를 중심 주파수로 하는 자기파를 이용하여 정보를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 통신/컨트롤 회로(220)은 자기파에 정보를 실어 2차 코일을 통해 송신하거나 또는 정보가 담긴 자기파를 2차 코일을 통해 수신함으로써 IB 통신을 수행할 수 있다. 이때, 이진 위상 편이(BPSK: binary phase shift keying), 주파수 편이(FSK: Frequency Shift Keying) 또는 진폭 편이(ASK: amplitude shift keying) 등의 변조 방식과 맨체스터(Manchester) 코딩 또는 넌 제로 복귀 레벨(NZR-L: non-return-to-zero level) 코딩 등의 코딩 방식을 이용하여 자기파에 정보를 담거나 정보가 담긴 자기파를 해석할 수 있다. 이러한 IB 통신을 이용하면 통신/컨트롤 회로(220)은 수 kbps의 데이터 전송율로 수 미터에 이르는 거리까지 정보를 송수신할 수 있다.
OB 통신 모듈은 통신 안테나를 통해 아웃-밴드 통신을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 통신/컨트롤 회로(220)은 근거리 통신 모듈로 제공될 수 있다.
근거리 통신 모듈의 예로는 와이파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), 블루투스 LE, 직비(ZigBee), NFC 등의 통신 모듈이 있다.
통신/컨트롤 회로(220)은 무선 전력 수신 장치(200)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 통신/컨트롤 회로(220)은 각종 정보의 연산 및 처리를 수행하고, 무선 전력수신 장치(200)의 각 구성 요소를 제어할 수 있다.
통신/컨트롤 회로(220)은 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합을 이용하여 컴퓨터나 이와 유사한 장치로 구현될 수 있다. 하드웨어적으로 통신/컨트롤 회로(220)은 전기적인 신호를 처리하여 제어 기능을 수행하는 전자 회로 형태로 제공될 수 있으며, 소프트웨어적으로는 하드웨어적인 통신/컨트롤 회로(220)을 구동시키는 프로그램 형태로 제공될 수 있다.
통신/컨트롤 회로(120)과 통신/컨트롤 회로(220)이 OB 통신 모듈 또는 근거리 통신 모듈로서 블루투스 또는 블루투스 LE일 경우, 통신/컨트롤 회로(120)과 통신/컨트롤 회로(220)은 각각 도 4b와 같은 통신 아키텍처로 구현되어 동작할 수 있다.
도 4b는 본 명세서에 따른 일 실시예가 적용될 수 있는 블루투스 통신 아키텍처(Architecture)의 일 예를 나타낸 도이다.
도 4b를 참고하면, 도 4b의 (a)는 GATT를 지원하는 블루투스 BR(Basic Rate)/EDR(Enhanced Data Rate)의 프로토콜 스택의 일 예를 나타내며, (b)는 블루투스 LE(Low Energy)의 프로토콜 스택의 일 예를 나타낸다.
구체적으로, 도 4b의 (a)에 도시된 바와 같이, 블루투스 BR/EDR 프로토콜 스택은 호스트 컨트롤러 인터페이스(Host Controller Interface, HCI, 18)를 기준으로 상부의 컨트롤러 스택(Controller stack, 460)과 하부의 호스트 스택(Host Stack, 470)을 포함할 수 있다.
상기 호스트 스택(또는 호스트 모듈)(470)은 2.4GHz의 블루투스 신호를 받는 무선 송수신 모듈과 블루투스 패킷을 전송하거나 수신하기 위한 하드웨어를 말하며, 상기 컨트롤러 스택(460)은 블루투스 모듈과 연결되어 블루투스 모듈을 제어하고 동작을 수행한다.
상기 호스트 스택(470)은 BR/EDR PHY 계층(12), BR/EDR Baseband 계층(14), 링크 매니저 계층(Link Manager, 16)을 포함할 수 있다.
상기 BR/EDR PHY 계층(12)은 2.4GHz 무선 신호를 송수신하는 계층으로, GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying) modulation을 사용하는 경우 79 개의 RF 채널을 hopping 하여 데이터를 전송할 수 있다.
상기 BR/EDR Baseband 계층(14)은 Digital Signal을 전송하는 역할을 담당하며, 초당 1400번 hopping 하는 채널 시퀀스를 선택하며, 각 채널 별 625us 길이의 time slot을 전송한다.
상기 링크 매니저 계층(16)은 LMP(Link Manager Protocol)을 활용하여 Bluetooth Connection의 전반적인 동작(link setup, control, security)을 제어한다.
상기 링크 매니저 계층(16)은 아래와 같은 기능을 수행할 수 있다.
- ACL/SCO logical transport, logical link setup 및 control을 한다.
- Detach: connection을 중단하고, 중단 이유를 상대 디바이스에게 알려준다.
- Power control 및 Role switch를 한다.
- Security(authentication, pairing, encryption) 기능을 수행한다.
상기 호스트 컨트롤러 인터페이스 계층(18)은 Host 모듈과 Controller 모듈 사이의 인터페이스 제공하여 Host 가 command와 Data를 Controller에게 제공하게 하며, Controller가 event와 Data를 Host에게 제공할 수 있도록 해준다.
상기 호스트 스택(또는 호스트 모듈, 20)은 논리적 링크 제어 및 적응 프로토콜(L2CAP, 21), 속성 프로토콜(Protocol, 22), 일반 속성 프로파일(Generic Attribute Profile, GATT, 23), 일반 접근 프로파일(Generic Access Profile, GAP, 24), BR/EDR 프로파일(25)을 포함한다.
상기 논리적 링크 제어 및 적응 프로토콜(L2CAP, 21)은 특정 프로토콜 또는 포로파일에게 데이터를 전송하기 위한 하나의 양방향 채널을 제공할 수 있다.
상기 L2CAP(21)은 블루투스 상위에서 제공하는 다양한 프로토콜, 프로파일 등을 멀티플렉싱(multiplexing)할 수 있다.
블루투스 BR/EDR의 L2CAP에서는 dynamic 채널 사용하며, protocol service multiplexer, retransmission, streaming mode를 지원하고, Segmentation 및 reassembly, per-channel flow control, error control을 제공한다.
상기 일반 속성 프로파일(GATT, 23)은 서비스들의 구성 시에 상기 속성 프로토콜(22)이 어떻게 이용되는지를 설명하는 프로토콜로서 동작 가능할 수 있다. 예를 들어, 상기 일반 속성 프로파일(23)은 ATT 속성들이 어떻게 서비스들로 함께 그룹화되는지를 규정하도록 동작 가능할 수 있고, 서비스들과 연계된 특징들을 설명하도록 동작 가능할 수 있다.
따라서, 상기 일반 속성 프로파일(23) 및 상기 속성 프로토콜(ATT, 22)은 디바이스의 상태와 서비스들을 설명하고, 특징들이 서로 어떻게 관련되며 이들이 어떻게 이용되는지를 설명하기 위하여, 특징들을 사용할 수 있다.
상기 속성 프로토콜(22) 및 상기 BR/EDR 프로파일(25)은 블루트스 BR/EDR를 이용하는 서비스(profile)의 정의 및 이들 데이터를 주고 받기 위한 application 프로토콜을 정의하며, 상기 일반 접근 프로파일(Generic Access Profile, GAP, 24)은 디바이스 발견, 연결, 및 보안 수준을 정의한다.
도 4b의 (b)에 도시된 바와 같이, 블루투스 LE 프로토콜 스택은 타이밍이 중요한 무선장치 인터페이스를 처리하도록 동작 가능한 컨트롤러 스택(Controller stack, 480)과 고레벨(high level) 데이터를 처리하도록 동작 가능한 호스트 스택(Host stack, 490)을 포함한다.
먼저, 컨트롤러 스택(480)은 블루투스 무선장치를 포함할 수 있는 통신 모듈, 예를 들어, 마이크로프로세서와 같은 프로세싱 디바이스를 포함할 수 있는 프로세서 모듈을 이용하여 구현될 수 있다.
호스트 스택(490)은 프로세서 모듈 상에서 작동되는 OS의 일부로서, 또는 OS 위의 패키지(package)의 인스턴스 생성(instantiation)으로서 구현될 수 있다.
일부 사례들에서, 컨트롤러 스택 및 호스트 스택은 프로세서 모듈 내의 동일한 프로세싱 디바이스 상에서 작동 또는 실행될 수 있다.
상기 컨트롤러 스택(480)은 물리 계층(Physical Layer, PHY, 32), 링크 레이어(Link Layer, 34) 및 호스트 컨트롤러 인터페이스(Host Controller Interface, 36)를 포함한다.
상기 물리 계층(PHY, 무선 송수신 모듈, 32)은 2.4 GHz 무선 신호를 송수신하는 계층으로 GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying) modulation과 40 개의 RF 채널로 구성된 frequency hopping 기법을 사용한다.
블루투스 패킷을 전송하거나 수신하는 역할을 하는 상기 링크 레이어(34)는 3개의 Advertising 채널을 이용하여 Advertising, Scanning 기능을 수행한 후에 디바이스 간 연결을 생성하고, 37개 Data 채널을 통해 최대 257bytes 의 데이터 패킷을 주고 받는 기능을 제공한다.
상기 호스트 스택은 GAP(Generic Access Profile, 40), 논리적 링크 제어 및 적응 프로토콜(L2CAP, 41), 보안 매니저(Security Manager, SM, 42), 속성 프로토콜(Attribute Protocol, ATT, 440), 일반 속성 프로파일(Generic Attribute Profile, GATT, 44), 일반 접근 프로파일(Generic Access Profile, 25), LT 프로파일(46)을 포함할 수 있다. 다만, 상기 호스트 스택(490)은 이것으로 한정되지는 않고 다양한 프로토콜들 및 프로파일들을 포함할 수 있다.
호스트 스택은 L2CAP을 사용하여 블루투스 상위에서 제공하는 다양한 프로토콜, 프로파일 등을 다중화(multiplexing)한다.
먼저, L2CAP(Logical Link Control and Adaptation Protocol, 41)은 특정 프로토콜 또는 프로파일에게 데이터를 전송하기 위한 하나의 양방향 채널을 제공할 수 있다.
상기 L2CAP(41)은 상위 계층 프로토콜들 사이에서 데이터를 다중화(multiplex)하고, 패키지(package)들을 분할(segment) 및 재조립(reassemble)하고, 멀티캐스트 데이터 송신을 관리하도록 동작 가능할 수 있다.
블루투스 LE 에서는 3개의 고정 채널(signaling CH을 위해 1개, Security Manager를 위해 1개, Attribute protocol을 위해 1개)을 기본적으로 사용한다. 그리고, 필요에 따라 동적 채널을 사용할 수도 있다.
반면, BR/EDR(Basic Rate/Enhanced Data Rate)에서는 동적인 채널을 기본적으로 사용하며, protocol service multiplexer, retransmission, streaming mode 등을 지원한다.
SM(Security Manager, 42)은 디바이스를 인증하며, 키 분배(key distribution)를 제공하기 위한 프로토콜이다.
ATT(Attribute Protocol, 43)는 서버-클라이언트(Server-Client) 구조로 상대 디바이스의 데이터를 접근하기 위한 규칙을 정의한다. ATT에는 아래의 6가지의 메시지 유형(Request, Response, Command, Notification, Indication, Confirmation)이 있다.
① Request 및 Response 메시지: Request 메시지는 클라이언트 디바이스에서 서버 디바이스로 특정 정보 요청 및 전달 하기 위한 메시지이며, Response 메시지는 Request 메시지에 대한 응답 메시지로서, 서버 디바이스에서 클라이언트 디바이스로 전송하는 용도로 사용할 수 있는 메시지를 말한다.
② Command 메시지: 클라이언트 디바이스에서 서버 디바이스로 주로 특정 동작의 명령을 지시하기 위해 전송하는 메시지로, 서버 디바이스는 Command 메시지에 대한 응답을 클라이언트 디바이스로 전송하지 않는다.
③ Notification 메시지: 서버 디바이스에서 클라이언트 디바이스로 이벤트 등과 같은 통지를 위해 전송하는 메시지로, 클라이언트 디바이스는 Notification 메시지에 대한 확인 메시지를 서버 디바이스로 전송하지 않는다.
④ Indication 및 Confirm 메시지: 서버 디바이스에서 클라이언트 디바이스로 이벤트 등과 같은 통지를 위해 전송하는 메시지로, Notification 메시지와는 달리, 클라이언트 디바이스는 Indication 메시지에 대한 확인 메시지(Confirm message)를 서버 디바이스로 전송한다.
본 명세서는 상기 속성 프로토콜(ATT, 43)을 사용하는 GATT 프로파일에서 긴 데이터 요청 시 데이터 길이에 대한 값을 전송하여 클라이언트가 데이터 길이를 명확히 알 수 있게 하며, UUID를 이용하여 서버로부터 특성(Characteristic) 값을 전송 받을 수 있다.
상기 일반 접근 프로파일(GAP, 45)은 블루투스 LE 기술을 위해 새롭게 구현된 계층으로, 블루투스 LE 디바이스들 간의 통신을 위한 역할 선택, 멀티 프로파일 작동이 어떻게 일어나는지를 제어하는데 사용된다.
또한, 상기 일반 접근 프로파일(45)은 디바이스 발견, 연결 생성 및 보안 절차 부분에 주로 사용되며, 사용자에게 정보를 제공하는 방안을 정의하며, 하기와 같은 attribute의 type을 정의한다.
① Service: 데이터와 관련된 behavior의 조합으로 디바이스의 기본적인 동작을 정의
② Include: 서비스 사이의 관계를 정의
③ Characteristics: 서비스에서 사용되는 data 값
④ Behavior: UUID(Universal Unique Identifier, value type)로 정의된 컴퓨터가 읽을 수 있는 포맷
상기 LE 프로파일(46)은 GATT에 의존성을 가지는 profile 들로 주로 블루투스 LE 디바이스에 적용된다. LE 프로파일(46)은 예를 들면, Battery, Time, FindMe, Proximity, Time 등이 있을 수 있으며, GATT-based Profiles의 구체적인 내용은 하기와 같다.
① Battery: 배터리 정보 교환 방법
② Time: 시간 정보 교환 방법
③ FindMe: 거리에 따른 알람 서비스 제공
④ Proximity: 배터리 정보 교환 방법
⑤ Time: 시간 정보 교환 방법
상기 일반 속성 프로파일(GATT, 44)은 서비스들의 구성 시에 상기 속성 프로토콜(43)이 어떻게 이용되는지를 설명하는 프로토콜로서 동작 가능할 수 있다. 예를 들어, 상기 일반 속성 프로파일(44)은 ATT 속성들이 어떻게 서비스들로 함께 그룹화되는지를 규정하도록 동작 가능할 수 있고, 서비스들과 연계된 특징들을 설명하도록 동작 가능할 수 있다.
따라서, 상기 일반 속성 프로파일(44) 및 상기 속성 프로토콜(ATT, 43)은 디바이스의 상태와 서비스들을 설명하고, 특징들이 서로 어떻게 관련되며 이들이 어떻게 이용되는지를 설명하기 위하여, 특징들을 사용할 수 있다.
이하에서, 블루투스 저전력 에너지(Bluetooth Low Energy:BLE) 기술의 절차(Procedure)들에 대해 간략히 살펴보기로 한다.
BLE 절차는 디바이스 필터링 절차(Device Filtering Procedure), 광고 절차(Advertising Procedure), 스캐닝 절차(Scanning Procedure), 디스커버링 절차(Discovering Procedure), 연결 절차(Connecting Procedure) 등으로 구분될 수 있다.
디바이스 필터링 절차(Device Filtering Procedure)
디바이스 필터링 절차는 컨트롤러 스택에서 요청, 지시, 알림 등에 대한 응답을 수행하는 디바이스들의 수를 줄이기 위한 방법이다.
모든 디바이스에서 요청 수신 시, 이에 대해 응답하는 것이 불필요하기 때문에, 컨트롤러 스택은 요청을 전송하는 개수를 줄여서, BLE 컨트롤러 스택에서 전력 소비가 줄 수 있도록 제어할 수 있다.
광고 디바이스 또는 스캐닝 디바이스는 광고 패킷, 스캔 요청 또는 연결 요청을 수신하는 디바이스를 제한하기 위해 상기 디바이스 필터링 절차를 수행할 수 있다.
여기서, 광고 디바이스는 광고 이벤트를 전송하는 즉, 광고를 수행하는 디바이스를 말하며, 광고자(Advertiser)라고도 표현된다.
스캐닝 디바이스는 스캐닝을 수행하는 디바이스, 스캔 요청을 전송하는 디바이스를 말한다.
BLE에서는, 스캐닝 디바이스가 일부 광고 패킷들을 광고 디바이스로부터 수신하는 경우, 상기 스캐닝 디바이스는 상기 광고 디바이스로 스캔 요청을 전송해야 한다.
하지만, 디바이스 필터링 절차가 사용되어 스캔 요청 전송이 불필요한 경우, 상기 스캐닝 디바이스는 광고 디바이스로부터 전송되는 광고 패킷들을 무시할 수 있다.
연결 요청 과정에서도 디바이스 필터링 절차가 사용될 수 있다. 만약, 연결 요청 과정에서 디바이스 필터링이 사용되는 경우, 연결 요청을 무시함으로써 상기 연결 요청에 대한 응답을 전송할 필요가 없게 된다.
광고 절차(Advertising Procedure)
광고 디바이스는 영역 내 디바이스들로 비지향성의 브로드캐스트를 수행하기 위해 광고 절차를 수행한다.
여기서, 비지향성의 브로드캐스트(Undirected Advertising)는 특정 디바이스를 향한 브로드캐스트가 아닌 전(모든) 디바이스를 향한 광고(Advertising)이며, 모든 디바이스가 광고(Advertising)을 스캔(Scan)하여 추가 정보 요청이나 연결 요청을 할 수 있다.
이와 달리, 지향성 브로드캐스트(Directed advertising)는 수신 디바이스로 지정된 디바이스만 광고(Advertising)을 스캔(Scan)하여 추가 정보 요청이나 연결 요청을 할 수 있다.
광고 절차는 근처의 개시 디바이스와 블루투스 연결을 확립하기 위해 사용된다.
또는, 광고 절차는 광고 채널에서 리스닝을 수행하고 있는 스캐닝 디바이스들에게 사용자 데이터의 주기적인 브로드캐스트를 제공하기 위해 사용될 수 있다.
광고 절차에서 모든 광고(또는 광고 이벤트)는 광고 물리 채널을 통해 브로드캐스트된다.
광고 디바이스들은 광고 디바이스로부터 추가적인 사용자 데이터를 얻기 위해 리스닝을 수행하고 있는 리스닝 디바이스들로부터 스캔 요청을 수신할 수 있다. 광고 디바이스는 스캔 요청을 수신한 광고 물리 채널과 동일한 광고 물리 채널을 통해, 스캔 요청을 전송한 디바이스로 스캔 요청에 대한 응답을 전송한다.
광고 패킷들의 일 부분으로서 보내지는 브로드캐스트 사용자 데이터는 동적인 데이터인 반면에, 스캔 응답 데이터는 일반적으로 정적인 데이터이다.
광고 디바이스는 광고 (브로드캐스트) 물리 채널 상에서 개시 디바이스로부터 연결 요청을 수신할 수 있다. 만약, 광고 디바이스가 연결 가능한 광고 이벤트를 사용하였고, 개시 디바이스가 디바이스 필터링 절차에 의해 필터링 되지 않았다면, 광고 디바이스는 광고를 멈추고 연결 모드(connected mode)로 진입한다. 광고 디바이스는 연결 모드 이후에 다시 광고를 시작할 수 있다.
스캐닝 절차(Scanning Procedure)
스캐닝을 수행하는 디바이스 즉, 스캐닝 디바이스는 광고 물리 채널을 사용하는 광고 디바이스들로부터 사용자 데이터의 비지향성 브로드캐스트를 청취하기 위해 스캐닝 절차를 수행한다.
스캐닝 디바이스는 광고 디바이스로부터 추가적인 데이터를 요청 하기 위해, 광고 물리 채널을 통해 스캔 요청을 광고 디바이스로 전송한다. 광고 디바이스는 광고 물리 채널을 통해 스캐닝 디바이스에서 요청한 추가적인 데이터를 포함하여 상기 스캔 요청에 대한 응답인 스캔 응답을 전송한다.
상기 스캐닝 절차는 BLE 피코넷에서 다른 BLE 디바이스와 연결되는 동안 사용될 수 있다.
만약, 스캐닝 디바이스가 브로드캐스트되는 광고 이벤트를 수신하고, 연결 요청을 개시할 수 있는 개시자 모드(initiator mode)에 있는 경우, 스캐닝 디바이스는 광고 물리 채널을 통해 광고 디바이스로 연결 요청을 전송함으로써 광고 디바이스와 블루투스 연결을 시작할 수 있다.
스캐닝 디바이스가 광고 디바이스로 연결 요청을 전송하는 경우, 스캐닝 디바이스는 추가적인 브로드캐스트를 위한 개시자 모드 스캐닝을 중지하고, 연결 모드로 진입한다.
디스커버링 절차(Discovering Procedure)
블루투스 통신이 가능한 디바이스(이하, '블루투스 디바이스'라 한다.)들은 근처에 존재하는 디바이스들을 발견하기 위해 또는 주어진 영역 내에서 다른 디바이스들에 의해 발견되기 위해 광고 절차와 스캐닝 절차를 수행한다.
디스커버링 절차는 비대칭적으로 수행된다. 주위의 다른 디바이스를 찾으려고 하는 블루투스 디바이스를 디스커버링 디바이스(discovering device)라 하며, 스캔 가능한 광고 이벤트를 광고하는 디바이스들을 찾기 위해 리스닝한다. 다른 디바이스로부터 발견되어 이용 가능한 블루투스 디바이스를 디스커버러블 디바이스(discoverable device)라 하며, 적극적으로 광고 (브로드캐스트) 물리 채널을 통해 다른 디바이스가 스캔 가능하도록 광고 이벤트를 브로드캐스트한다.
디스커버링 디바이스와 디스커버러블 디바이스 모두 피코넷에서 다른 블루투스 디바이스들과 이미 연결되어 있을 수 있다.
연결 절차(Connecting Procedure)
연결 절차는 비대칭적이며, 연결 절차는 특정 블루투스 디바이스가 광고 절차를 수행하는 동안 다른 블루투스 디바이스는 스캐닝 절차를 수행할 것을 요구한다.
즉, 광고 절차가 목적이 될 수 있으며, 그 결과 단지 하나의 디바이스만 광고에 응답할 것이다. 광고 디바이스로부터 접속 가능한 광고 이벤트를 수신한 이후, 광고 (브로트캐스트) 물리 채널을 통해 광고 디바이스로 연결 요청을 전송함으로써 연결을 개시할 수 있다.
다음으로, BLE 기술에서의 동작 상태 즉, 광고 상태(Advertising State), 스캐닝 상태(Scanning State), 개시 상태(Initiating State), 연결 상태(connection state)에 대해 간략히 살펴보기로 한다.
광고 상태(Advertising State)
링크 계층(LL)은 호스트 (스택)의 지시에 의해, 광고 상태로 들어간다. 링크 계층이 광고 상태에 있을 경우, 링크 계층은 광고 이벤트들에서 광고 PDU(Packet Data Circuit)들을 전송한다.
각각의 광고 이벤트는 적어도 하나의 광고 PDU들로 구성되며, 광고 PDU들은 사용되는 광고 채널 인덱스들을 통해 전송된다. 광고 이벤트는 광고 PDU가 사용되는 광고 채널 인덱스들을 통해 각각 전송되었을 경우, 종료되거나 광고 디바이스가 다른 기능 수행을 위해 공간을 확보할 필요가 있을 경우 좀 더 일찍 광고 이벤트를 종료할 수 있다.
스캐닝 상태(Scanning State)
링크 계층은 호스트 (스택)의 지시에 의해 스캐닝 상태로 들어간다. 스캐닝 상태에서, 링크 계층은 광고 채널 인덱스들을 리스닝한다.
스캐닝 상태에는 수동적 스캐닝(passive scanning), 적극적 스캐닝(active scanning)의 두 타입이 있으며, 각 스캐닝 타입은 호스트에 의해 결정된다.
스캐닝을 수행하기 위한 별도의 시간이나 광고 채널 인덱스가 정의되지는 않는다.
스캐닝 상태 동안, 링크 계층은 스캔윈도우(scanWindow) 구간(duration) 동안 광고 채널 인덱스를 리스닝한다. 스캔인터벌(scanInterval)은 두 개의 연속적인 스캔 윈도우의 시작점 사이의 간격(인터벌)으로서 정의된다.
링크 계층은 스케쥴링의 충돌이 없는 경우, 호스트에 의해 지시되는 바와 같이 스캔윈도우의 모든 스캔인터벌 완성을 위해 리스닝해야한다. 각 스캔윈도우에서, 링크 계층은 다른 광고 채널 인덱스를 스캔해야한다. 링크 계층은 사용 가능한 모든 광고 채널 인덱스들을 사용한다.
수동적인 스캐닝일 때, 링크 계층은 단지 패킷들만 수신하고, 어떤 패킷들도 전송하지 못한다.
능동적인 스캐닝일 때, 링크 계층은 광고 디바이스로 광고 PDU들과 광고 디바이스 관련 추가적인 정보를 요청할 수 있는 광고 PDU 타입에 의존하기 위해 리스닝을 수행한다.
개시 상태(Initiating State)
링크 계층은 호스트 (스택)의 지시에 의해 개시 상태로 들어간다.
링크 계층이 개시 상태에 있을 때, 링크 계층은 광고 채널 인덱스들에 대한 리스닝을 수행한다.
개시 상태 동안, 링크 계층은 스캔윈도우 구간 동안 광고 채널 인덱스를 리스닝한다.
연결 상태(connection state)
링크 계층은 연결 요청을 수행하는 디바이스 즉, 개시 디바이스가 CONNECT_REQ PDU를 광고 디바이스로 전송할 때 또는 광고 디바이스가 개시 디바이스로부터 CONNECT_REQ PDU를 수신할 때 연결 상태로 들어간다.
연결 상태로 들어간 이후, 연결이 생성되는 것으로 고려된다. 다만, 연결이 연결 상태로 들어간 시점에서 확립되도록 고려될 필요는 없다. 새로 생성된 연결과 기 확립된 연결 간의 유일한 차이는 링크 계층 연결 감독 타임아웃(supervision timeout) 값뿐이다.
두 디바이스가 연결되어 있을 때, 두 디바이스들은 다른 역할로 활동한다.
마스터 역할을 수행하는 링크 계층은 마스터로 불리며, 슬레이브 역할을 수행하는 링크 계층은 슬레이브로 불린다. 마스터는 연결 이벤트의 타이밍을 조절하고, 연결 이벤트는 마스터와 슬레이브 간 동기화되는 시점을 말한다.
이하에서, 블루투스 인터페이스에서 정의되는 패킷에 대해 간략히 살펴보기로 한다. BLE 디바이스들은 하기에서 정의되는 패킷들을 사용한다.
패킷 포맷(Packet Format)
링크 계층(Link Layer)은 광고 채널 패킷과 데이터 채널 패킷 둘 다를 위해 사용되는 단지 하나의 패킷 포맷만을 가진다.
각 패킷은 프리앰블(Preamble), 접속 주소(Access Address), PDU 및 CRC 4개의 필드로 구성된다.
하나의 패킷이 광고 채널에서 송신될 때, PDU는 광고 채널 PDU가 될 것이며, 하나의 패킷이 데이터 채널에서 전송될 때, PDU는 데이터 채널 PDU가 될 것이다.
광고 채널 PDU(Advertising Channel PDU)
광고 채널 PDU(Packet Data Circuit)는 16비트 헤더와 다양한 크기의 페이로드를 가진다.
헤더에 포함되는 광고 채널 PDU의 PDU 타입 필드는 하기 표 3에서 정의된 바와 같은 PDU 타입을 나타낸다.
PDU Type Packet Name
0000 ADV_IND
0001 ADV_DIRECT_IND
0010 ADV_NONCONN_IND
0011 SCAN_REQ
0100 SCAN_RSP
0101 CONNECT_REQ
0110 ADV_SCAN_IND
0111-1111 Reserved
광고 PDU(Advertising PDU)
아래 광고 채널 PDU 타입들은 광고 PDU로 불리고 구체적인 이벤트에서 사용된다.
ADV_IND: 연결 가능한 비지향성 광고 이벤트
ADV_DIRECT_IND: 연결 가능한 지향성 광고 이벤트
ADV_NONCONN_IND: 연결 가능하지 않은 비지향성 광고 이벤트
ADV_SCAN_IND: 스캔 가능한 비지향성 광고 이벤트
상기 PDU들은 광고 상태에서 링크 계층(Link Layer)에서 전송되고, 스캐닝 상태 또는 개시 상태(Initiating State)에서 링크 계층에 의해 수신된다.
스캐닝 PDU(Scanning PDU)
아래 광고 채널 PDU 타입은 스캐닝 PDU로 불리며, 하기에서 설명되는 상태에서 사용된다.
SCAN_REQ: 스캐닝 상태에서 링크 계층에 의해 전송되며, 광고 상태에서 링크 계층에 의해 수신된다.
SCAN_RSP: 광고 상태에서 링크 계층에 의해 전송되며, 스캐닝 상태에서 링크 계층에 의해 수신된다.
개시 PDU(Initiating PDU)
아래 광고 채널 PDU 타입은 개시 PDU로 불린다.
CONNECT_REQ: 개시 상태에서 링크 계층에 의해 전송되며, 광고 상태에서 링크 계층에 의해 수신된다.
데이터 채널 PDU(Data Channel PDU)
데이터 채널 PDU는 16 비트 헤더, 다양한 크기의 페이로드를 가지고, 메시지 무결점 체크(Message Integrity Check:MIC) 필드를 포함할 수 있다.
앞에서 살펴본, BLE 기술에서의 절차, 상태, 패킷 포맷 등은 본 명세서에서 제안하는 방법들을 수행하기 위해 적용될 수 있다.
다시 도 4a를 참조하면, 부하(455)는 배터리일 수 있다. 배터리는 전력 픽업 회로(210)으로부터 출력되는 전력을 이용하여 에너지를 저장할 수 있다. 한편, 모바일 기기(450)에 배터리가 반드시 포함되어야 하는 것은 아니다. 예를 들어, 배터리는 탈부착이 가능한 형태의 외부 구성으로 제공될 수 있다. 다른 예를 들어, 무선 전력 수신 장치(200)에는 전자 기기의 다양한 동작을 구동하는 구동 수단이 배터리 대신 포함될 수도 있다.
모바일 기기(450)는 무선전력 수신장치(200)을 포함하는 것을 도시되어 있고, 베이스 스테이션(400)은 무선전력 전송장치(100)를 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 넓은 의미에서는 무선전력 수신장치(200)는 모바일 기기(450)와 동일시될 수 있고 무선전력 전송장치(100)는 베이스 스테이션(400)와 동일시 될 수도 있다.
통신/컨트롤 회로(120)과 통신/컨트롤 회로(220)이 IB 통신 모듈 이외에 OB 통신 모듈 또는 근거리 통신 모듈로서 블루투스 또는 블루투스 LE을 포함하는 경우, 통신/컨트롤 회로(120)을 포함하는 무선전력 전송장치(100)와 통신/컨트롤 회로(220)을 포함하는 무선전력 수신장치(200)은 도 4C와 같은 단순화된 블록도로 표현될 수 있다.
도 4c는 일례에 따른 BLE 통신을 사용하는 무선전력 전송 시스템을 도시한 블록도이다.
도 4c를 참조하면, 무선전력 전송장치(100)는 전력 변환 회로(110)과 통신/컨트롤 회로(120)을 포함한다. 통신/컨트롤 회로(120)은 인밴드 통신 모듈(121) 및 BLE 통신 모듈(122)를 포함한다.
한편 무선전력 수신장치(200)는 전력 픽업 회로(210)과 통신/컨트롤 회로(220)을 포함한다. 통신/컨트롤 회로(220)은 인밴드 통신 모듈(221) 및 BLE 통신 모듈(222)를 포함한다.
일 측면에서, BLE 통신 모듈들(122, 222)은 도 4b에 따른 아키텍처 및 동작을 수행한다. 예를 들어, BLE 통신 모듈들(122, 222)은 무선전력 전송장치(100)와 무선전력 수신장치(200) 사이의 접속을 수립하고, 무선전력 전송에 필요한 제어 정보와 패킷들을 교환하는데 사용될 수도 있다.
다른 측면에서, 통신/컨트롤 회로(120)은 무선충전을 위한 프로파일을 동작시키도록 구성될 수 있다. 여기서, 무선충전을 위한 프로파일은 BLE 전송을 사용하는 GATT일 수 있다.
도 4d는 다른 예에 따른 BLE 통신을 사용하는 무선전력 전송 시스템을 도시한 블록도이다.
도 4d를 참조하면, 통신/컨트롤 회로들(120, 220)은 각각 인밴드 통신 모듈들(121, 221)만을 포함하고, BLE 통신 모듈들(122, 222)은 통신/컨트롤 회로들(120, 220)과 분리되어 구비되는 형태도 가능하다.
이하에서 코일 또는 코일부는 코일 및 코일과 근접한 적어도 하나의 소자를 포함하여 코일 어셈블리, 코일 셀 또는 셀로서 지칭할 수도 있다.
도 5는 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 5를 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 무선전력 전송장치로부터 수신기로의 파워 전송은 크게 선택 단계(selection phase, 510), 핑 단계(ping phase, 520), 식별 및 구성 단계(identification and configuration phase, 530), 협상 단계(negotiation phase, 540), 보정 단계(calibration phase, 550), 전력 전송 단계(power transfer phase, 560) 단계 및 재협상 단계(renegotiation phase, 570)로 구분될 수 있다.
선택 단계(510)는 파워 전송을 시작하거나 파워 전송을 유지하는 동안 특정 오류 또는 특정 이벤트가 감지되면, 천이되는 단계-예를 들면, 도면 부호 S502, S504, S508, S510 및 S512를 포함함-일 수 있다. 여기서, 특정 오류 및 특정 이벤트는 이하의 설명을 통해 명확해질 것이다. 또한, 선택 단계(510)에서 무선전력 전송장치는 인터페이스 표면에 물체가 존재하는지를 모니터링할 수 있다. 만약, 무선전력 전송장치가 인터페이스 표면에 물체가 놓여진 것이 감지되면, 핑 단계(520)로 천이할 수 있다. 선택 단계(510)에서 무선전력 전송장치는 매우 짧은 구간(duration)에 해당하는 전력 신호(또는 펄스)인 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(510)에서 물체가 감지되는 경우, 무선전력 전송장치는 무선전력 공진 회로(예를 들어 전력전송 코일 및/또는 공진 캐패시터)의 품질 인자를 측정할 수 있다. 본 명세서의 일 실시예에서는 선택단계(510)에서 물체가 감지되면, 충전 영역에 이물질과 함께 무선전력 수신장치가 놓였는지 판단하기 위하여 품질 인자를 측정할 수 있다. 무선전력 전송장치에 구비되는 코일은 환경 변화에 의해 인덕턴스 및/또는 코일 내 직렬저항 성분이 감소될 수 있고, 이로 인해 품질 인자 값이 감소하게 된다. 측정된 품질 인자 값을 이용하여 이물질의 존재 여부를 판단하기 위해, 무선전력 전송장치는 충전 영역에 이물질이 배치되지 않은 상태에서 미리 측정된 기준 품질 인자 값을 무선전력 수신장치로부터 수신할 수 있다. 협상 단계(540)에서 수신된 기준 품질 인자 값과 측정된 품질 인자 값을 비교하여 이물질 존재 여부를 판단할 수 있다. 그러나 기준 품질 인자 값이 낮은 무선전력 수신장치의 경우-일 예로, 무선전력 수신장치의 타입, 용도 및 특성 등에 따라 특정 무선전력 수신장치는 낮은 기준 품질 인자 값을 가질 수 있음-, 이물질이 존재하는 경우에 측정되는 품질 인자 값과 기준 품질 인자 값 사이의 큰 차이가 없어 이물질 존재 여부를 판단하기 어려운 문제가 발생할 수 있다. 따라서 다른 판단 요소를 더 고려하거나, 다른 방법을 이용하여 이물질 존재 여부를 판단해야 한다.
본 명세서의 또 다른 실시예에서는 선택 단계(510)에서 물체가 감지되면, 충전 영역에 이물질과 함께 배치되었는지 판단하기 위하여 특정 주파수 영역 내(ex 동작 주파수 영역) 품질 인자 값을 측정할 수 있다. 무선전력 전송장치의 코일은 환경 변화에 의해 인덕턴스 및/또는 코일 내 직렬 저항 성분이 감소될 수 있고, 이로 인해 무선전력 전송장치의 코일의 공진 주파수가 변경(시프트)될 수 있다. 즉, 동작 주파수 대역 내 최대 품질 인자 값이 측정되는 주파수인 품질 인자 피크(peak) 주파수가 이동될 수 있다.
단계(520)에서 무선전력 전송장치는 물체가 감지되면, 수신기를 활성화(Wake up)시키고, 감지된 물체가 무선 전력 수신기인지를 식별하기 위한 디지털 핑(Digital Ping)을 전송한다. 핑 단계(520)에서 무선전력 전송장치는 디지털 핑에 대한 응답 시그널-예를 들면, 신호 세기 패킷-을 수신기로부터 수신하지 못하면, 다시 선택 단계(510)로 천이할 수 있다. 또한, 핑 단계(520)에서 무선전력 전송장치는 수신기로부터 파워 전송이 완료되었음을 지시하는 신호-즉, 충전 완료 패킷-을 수신하면, 선택 단계(510)로 천이할 수도 있다.
핑 단계(520)가 완료되면, 무선전력 전송장치는 수신기를 식별하고 수신기 구성 및 상태 정보를 수집하기 위한 식별 및 구성 단계(530)로 천이할 수 있다.
식별 및 구성 단계(530)에서 무선전력 전송장치는 원하지 않은 패킷이 수신되거나(unexpected packet), 미리 정의된 시간 동안 원하는 패킷이 수신되지 않거나(time out), 패킷 전송 오류가 있거나(transmission error), 파워 전송 계약이 설정되지 않으면(no power transfer contract) 선택 단계(510)로 천이할 수 있다.
무선전력 전송장치는 식별 및 구성 단계(530)에서 수시된 구성 패킷(Configuration packet)의 협상 필드(Negotiation Field) 값에 기반하여 협상 단계(540)로의 진입이 필요한지 여부를 확인할 수 있다. 확인 결과, 협상이 필요하면, 무선전력 전송장치는 협상 단계(540)로 진입하여 소정 FOD 검출 절차를 수행할 수 있다. 반면, 확인 결과, 협상이 필요하지 않은 경우, 무선전력 전송장치는 곧바로 전력 전송 단계(560)로 진입할 수도 있다.
협상 단계(540)에서, 무선전력 전송장치는 기준 품질 인자 값이 포함된 FOD(Foreign Object Detection) 상태 패킷을 수신할 수 있다. 또는 기준 피크 주파수 값이 포함된 FOD 상태 패킷을 수신할 수 있다. 또는 기준 품질 인자 값 및 기준 피크 주파수 값이 포함된 상태 패킷을 수신할 수 있다. 이때, 무선전력 전송장치는 기준 품질 인자 값에 기반하여 FO 검출을 위한 품질 계수 임계치를 결정할 수 있다. 무선전력 전송장치는 기준 피크 주파수 값에 기반하여 FO 검출을 위한 피크 주파수 임계치를 결정할 수 있다.
무선전력 전송장치는 결정된 FO 검출을 위한 품질 계수 임계치 및 현재 측정된 품질 인자 값(핑 단계 이전에 측정된 품질인자 값)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.
무선전력 전송장치는 결정된 FO 검출을 위한 피크 주파수 임계치 및 현재 측정된 피크 주파수 값(핑 단계 이전에 측정된 피크 주파수 값)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, 무선전력 전송장치는 선택 단계(510)로 회귀할 수 있다. 반면, FO가 검출되지 않은 경우, 무선전력 전송장치는 보정 단계(550)를 거쳐 전력 전송 단계(560)로 진입할 수도 있다. 상세하게, 무선전력 전송장치는 FO가 검출되지 않은 경우, 무선전력 전송장치는 보정 단계(550)에서 수신단에 수신된 전력의 세기를 결정하고, 송신단에서 전송한 전력의 세기를 결정하기 위해 수신단과 송신단에서의 전력 손실을 측정할 수 있다. 즉, 무선전력 전송장치는 보정 단계(550)에서 송신단의 송신 파워와 수신단의 수신 파워 사이의 차이에 기반하여 전력 손실을 예측할 수 있다. 일 실시예에 따른 무선전력 전송장치는 예측된 전력 손실을 반영하여 FOD 검출을 위한 임계치를 보정할 수도 있다.
전력 전송 단계(560)에서, 무선전력 전송장치는 원하지 않은 패킷이 수신되거나(unexpected packet), 미리 정의된 시간 동안 원하는 패킷이 수신되지 않거나(time out), 기 설정된 파워 전송 계약에 대한 위반이 발생되거나(power transfer contract violation), 충전이 완료된 경우, 선택 단계(510)로 천이할 수 있다.
또한, 전력 전송 단계(560)에서, 무선전력 전송장치는 무선전력 전송장치 상태 변화 등에 따라 파워 전송 계약을 재구성할 필요가 있는 경우, 재협상 단계(570)로 천이할 수 있다. 이때, 재협상이 정상적으로 완료되면, 무선전력 전송장치는 전력 전송 단계(560)로 회귀할 수 있다.
본 실시예에서는 보정 단계(550과 전력 전송 단계(560)를 별개의 단계로 구분하였지만, 보정 단계(550)는 전력 전송 단계(560)에 통합될 수 있다. 이 경우 보정 단계(550)에서의 동작들은 전력 전송 단계(560)에서 수행될 수 있다.
상기한 파워 전송 계약은 무선전력 전송장치와 수신기의 상태 및 특성 정보에 기반하여 설정될 수 있다. 일 예로, 무선전력 전송장치 상태 정보는 최대 전송 가능한 파워량에 대한 정보, 최대 수용 가능한 수신기 개수에 대한 정보 등을 포함할 수 있으며, 수신기 상태 정보는 요구 전력에 대한 정보 등을 포함할 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 전력 제어 컨트롤 방법을 나타낸다.
도 6에서 전력 전송 단계(560)에서, 무선전력 전송장치(100) 및 무선전력 수신장치(200)는 전력 송수신과 함께 통신을 병행함으로써 전달되는 전력의 양을 컨트롤할 수 있다. 무선전력 전송장치 및 무선전력 수신장치는 특정 컨트롤 포인트에서 동작한다. 컨트롤 포인트는 전력 전달이 수행될 때 무선전력 수신장치의 출력단(output)에서 제공되는 전압 및 전류의 조합(combination)을 나타낸다.
더 상세히 설명하면, 무선전력 수신장치는 원하는 컨트롤 포인트(desired Control Point)- 원하는 출력 전류/전압, 모바일 기기의 특정 위치의 온도 등을 선택하고, 추가로 현재 동작하고 있는 실제 컨트롤 포인트(actual control point)를 결정한다. 무선전력 수신장치는 원하는 컨트롤 포인트와 실제 컨트롤 포인트를 사용하여, 컨트롤 에러 값(control error value)을 산출하고, 이를 컨트롤 에러 패킷으로서 무선전력 전송장치로 전송할 수 있다.
그리고 무선전력 전송장치는 수신한 컨트롤 에러 패킷을 사용하여 새로운 동작 포인트- 진폭, 주파수 및 듀티 사이클-를 설정/컨트롤하여 전력 전달을 제어할 수 있다. 따라서 컨트롤 에러 패킷은 전략 전달 단계에서 일정 시간 간격으로 전송/수신되며, 실시예로서 무선전력 수신장치는 무선전력 전송장치의 전류를 저감하려는 경우 컨트롤 에러 값을 음수로, 전류를 증가시키려는 경우 컨트롤 에러 값을 양수로 설정하여 전송할 수 있다. 이와 같이 유도 모드에서는 무선전력 수신장치가 컨트롤 에러 패킷을 무선전력 전송장치로 송신함으로써 전력 전달을 제어할 수 있다.
이하에서 설명할 공진 모드에서는 유도 모드에서와는 다른 방식으로 동작할 수 있다. 공진 모드에서는 하나의 무선전력 전송장치가 복수의 무선전력 수신장치를 동시에 서빙할 수 있어야 한다. 다만 상술한 유도 모드와 같이 전력 전달을 컨트롤하는 경우, 전달되는 전력이 하나의 무선전력 수신장치와의 통신에 의해 컨트롤되므로 추가적인 무선전력 수신장치들에 대한 전력 전달은 컨트롤이 어려울 수 있다. 따라서 본 명세서의 공진 모드에서는 무선전력 전송장치는 기본 전력을 공통적으로 전달하고, 무선전력 수신장치가 자체의 공진 주파수를 컨트롤함으로써 수신하는 전력량을 컨트롤하는 방법을 사용하고자 한다. 다만, 이러한 공진 모드의 동작에서도 도 6에서 설명한 방법이 완전히 배제되는 것은 아니며, 추가적인 송신 전력의 제어를 도 6의 방법으로 수행할 수도 있다.
도 7은 다른 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치의 블록도이다. 이는 자기 공진 방식 또는 쉐어드 모드(shared mode)의 무선 전력 전송 시스템에 속할 수 있다. 쉐어드 모드는 무선전력 전송장치와 무선전력 수신장치간에 1대다 통신 및 충전을 수행하는 모드를 지칭할 수 있다. 쉐어드 모드는 자기 유도 방식 또는 공진 방식으로 구현될 수 있다.
도 7을 참조하면, 무선 전력 전송 장치(700)는 코일 어셈블리를 덮는 커버(720), 전력 송신기(740)로 전력을 공급하는 전력 어답터(730), 무선 전력을 송신하는 전력 송신기(740) 또는 전력 전달 진행 및 다른 관련 정보를 제공하는 사용자 인터페이스(750) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 특히, 사용자 인터페이스(750)는 옵셔널하게 포함되거나, 무선 전력 전송 장치(700)의 다른 사용자 인터페이스(750)로서 포함될 수도 있다.
전력 송신기(740)는 코일 어셈블리(760), 임피던스 매칭 회로(770), 인버터(780), 통신 회로(790) 또는 컨트롤 회로(710) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
코일 어셈블리(760)는 자기장을 생성하는 적어도 하나의 1차 코일을 포함하며, 코일 셀로 지칭될 수도 있다.
임피던스 매칭 회로(770)는 인버터와 1차 코일(들) 간의 임피던스 매칭을 제공할 수 있다. 임피던스 매칭 회로(770)는 1차 코일 전류를 부스팅(boost)하는 적합한(suitable) 주파수에서 공진(resonance)을 발생시킬 수 있다. 다중-코일(multi-coil) 전력 송신기(740)에서 임피던스 매칭 회로는 인버터에서 1차 코일들의 서브세트로 신호를 라우팅하는 멀티플렉스를 추가로 포함할 수도 있다. 임피던스 매칭 회로는 탱크 회로(tank circuit)로 지칭될 수도 있다.
임피던스 매칭 회로(770)는 캐패시터, 인덕터 및 이들의 연결을 스위칭하는 스위칭 소자를 포함할 수 있다. 임피던스의 매칭은 코일 어셈블리(760)를 통해 전송되는 무선전력의 반사파를 검출하고, 검출된 반사파에 기초하여 스위칭 소자를 스위칭하여 캐패시터나 인덕터의 연결 상태를 조정하거나 캐패시터의 캐패시턴스를 조정하거나 인덕터의 인덕턴스를 조정함으로써 수행될 수 있다. 경우에 따라 임피던스 매칭 회로(770)는 생략되어 실시될 수도 있으며, 본 명세서는 임피던스 매칭 회로(770)가 생략된 무선전력 전송장치(700)의 실시예도 포함한다.
인버터(780)는 DC 인풋을 AC 신호로 전환할 수 있다. 인버터(780)는 가변(adjustable) 주파수의 펄스 웨이브 및 듀티 사이클을 생성하도록 하프-브리지 또는 풀-브리지로 구동될 수 있다. 또한 인버터는 입력 전압 레벨을 조정하도록 복수의 스테이지들을 포함할 수도 있다.
통신 회로(790)은 전력 수신기와의 통신을 수행할 수 있다. 전력 수신기는 전력 송신기에 대한 요청 및 정보를 통신하기 위해 로드(load) 변조를 수행한다. 따라서 전력 송신기(740)는 통신 회로(790)을 사용하여 전력 수신기가 전송하는 데이터를 복조하기 위해 1차 코일의 전류 및/또는 전압의 진폭 및/또는 위상을 모니터링할 수 있다.
또한, 전력 송신기(740)는 통신 회로(790)을 통해 FSK(Frequency Shift Keying) 방식 등을 사용하여 데이터를 전송하도록 출력 전력을 컨트롤할 수도 있다.
컨트롤 회로(710)은 전력 송신기(740)의 통신 및 전력 전달을 컨트롤할 수 있다. 컨트롤 회로(710)은 상술한 동작 포인트를 조정하여 전력 전송을 제어할 수 있다. 동작 포인트는, 예를 들면, 동작 주파수, 듀티 사이클 및 입력 전압 중 적어도 하나에 의해 결정될 수 있다.
통신 회로(790) 및 컨트롤 회로(710)은 별개의 회로/소자/칩셋으로 구비되거나, 하나의 회로/소자/칩셋으로 구비될 수도 있다.
도 8은 다른 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치를 나타낸다. 이는 자기 공진 방식 또는 쉐어드 모드(shared mode)의 무선 전력 전송 시스템에 속할 수 있다.
도 8에서, 무선전력 수신 장치(800)는 전력 전달 진행 및 다른 관련 정보를 제공하는 사용자 인터페이스(820), 무선 전력을 수신하는 전력 수신기(830), 로드 회로(load circuit, 840) 또는 코일 어셈블리를 받치며 커버하는 베이스(850) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 특히, 사용자 인터페이스(820)는 옵셔널하게 포함되거나, 전력 수신 장비의 다른 사용자 인터페이스(82)로서 포함될 수도 있다.
전력 수신기(830)는 전력 컨버터(860), 임피던스 매칭 회로(870), 코일 어셈블리(880), 통신 회로(890) 또는 컨트롤 회로(810) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
전력 컨버터(860)는 2차 코일로부터 수신하는 AC 전력을 로드 회로에 적합한 전압 및 전류로 전환(convert)할 수 있다. 실시예로서, 전력 컨버터(860)는 정류기(rectifier)를 포함할 수 있다. 정류기는 수신된 무선 전력을 정류하여 교류에서 직류로 변환할 수 있다. 정류기는 다이오드나 트랜지스터를 이용하여 교류를 직류로 변환하고, 캐패시터와 저항을 이용하여 이를 평활할 수 있다. 정류기로는 브릿지 회로 등으로 구현되는 전파 정류기, 반파 정류기, 전압 체배기 등이 이용될 수 있다. 추가로, 전력 컨버터는 전력 수신기의 반사(reflected) 임피던스를 적용(adapt)할 수도 있다.
임피던스 매칭 회로(870)는 전력 컨버터(860) 및 로드 회로(840)의 조합과 2차 코일 간의 임피던스 매칭을 제공할 수 있다. 실시예로서, 임피던스 매칭 회로는 전력 전달을 강화할 수 있는 100kHz 근방의 공진을 발생시킬 수 있다. 임피던스 매칭 회로(870)는 캐패시터, 인덕터 및 이들의 조합을 스위칭하는 스위칭 소자로 구성될 수 있다. 임피던스의 정합은 수신되는 무선 전력의 전압값이나 전류값, 전력값, 주파수값 등에 기초하여 임피던스 매칭 회로(870)를 구성하는 회로의 스위칭 소자를 제어함으로써 수행될 수 있다. 경우에 따라 임피던스 매칭 회로(870)는 생략되어 실시될 수도 있으며, 본 명세서는 임피던스 매칭 회로(870)가 생략된 무선전력 수신장치(200)의 실시예도 포함한다.
코일 어셈블리(880)는 적어도 하나의 2차 코일을 포함하며, 옵셔널하게는 자기장으로부터 수신기의 금속 부분을 쉴딩(shield)하는 엘러먼트(element)를 더 포함할 수도 있다.
통신 회로(890)은 전력 송신기로 요청(request) 및 다른 정보를 통신하기 위해 로드 변조를 수행할 수 있다.
이를 위해 전력 수신기(830)는 반사 임피던스를 변경하도록 저항 또는 커패시터를 스위칭할 수도 있다.
컨트롤 회로(810)은 수신 전력을 컨트롤할 수 있다. 이를 위해 컨트롤 회로(810)은 전력 수신기(830)의 실제 동작 포인트와 원하는 동작 포인트의 차이를 결정/산출할 수 있다. 그리고 컨트롤 회로(810)은 전력 송신기의 반사 임피던스의 조정 및/또는 전력 송신기의 동작 포인트 조정 요청을 수행함으로써 실제 동작 포인트와 원하는 동작 포인트의 차이를 조정/저감할 수 있다. 이 차이를 최소화하는 경우 최적의 전력 수신을 수행할 수 있다.
통신 회로(890) 및 컨트롤 회로(810)은 별개의 소자/칩셋으로 구비되거나, 하나의 소자/칩셋으로 구비될 수도 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 통신 프레임 구조를 나타낸다. 이는 쉐어드 모드(shared mode)에서의 통신 프레임 구조일 수 있다.
도 9를 참조하면, 쉐어드 모드에서는, 서로 다른 형태의 프레임이 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 쉐어드 모드에서는, (A)와 같은 복수의 슬롯을 가지는 슬롯 프레임(slotted frame) 및 (B)와 같은 특정 형태가 없는 자유 형식 프레임(free format frame)을 사용할 수 있다. 보다 구체적으로, 슬롯 프레임은 무선 전력 수신장치(200)로부터, 무선 전력 전송장치(100)에게 짧은 데이터 패킷들의 전송을 위한 프레임이고, 자유 형식 프레임은 복수의 슬롯들을 구비하지 않아, 긴 데이터 패킷들의 전송이 가능한 프레임일 수 있다.
한편, 슬롯 프레임 및 자유 형식 프레임은, 당업자에 의하여 다양한 명칭으로 변경될 수 있다. 예를 들어, 슬롯 프레임은, 채널 프레임으로, 자유 형식 프레임은, 메시지 프레임 등으로 변경되어 명명될 수 있다.
보다 구체적으로, 슬롯 프레임은, 슬롯의 시작을 나타내는 싱크 패턴, 측정 슬롯, 9개의 슬롯들 및 상기 9개의 슬롯들 각각에 앞서, 동일한 시간 간격을 갖는 추가적인 싱크 패턴을 포함할 수 있다.
여기에서, 상기 추가적인 싱크 패턴은, 앞서 설명한 프레임의 시작을 나타내는 싱크 패턴과 다른 싱크 패턴이다. 보다 구체적으로, 상기 추가적인 싱크 패턴은, 프레임의 시작을 나타내지 않고, 인접한 슬롯들(즉, 싱크 패턴의 양 옆에 위치한 연속하는 두 개의 슬롯들)과 관련된 정보를 나타낼 수 있다.
상기 9개의 슬롯들 중 연속하는 두 개의 슬롯들 사이에는, 각각 싱크 패턴이 위치할 수 있다. 이 경우, 상기 싱크 패턴은, 상기 연속하는 두 개의 슬롯들과 관련된 정보를 제공할 수 있다.
또한, 상기 9개의 슬롯들 및 상기 9개의 슬롯들 각각에 앞서 제공되는 싱크 패턴들은, 각각 동일한 시간 간격을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 9개의 슬롯들은 50ms의 시간 간격을 가질 수 있다. 또한, 상기 9개의 싱크 패턴들도 50ms의 시간 길이를 가질 수 있다.
한편, (B)와 같은 자유 형식 프레임은, 프레임의 시작을 나타내는 싱크 패턴 및 측정 슬롯 이외에, 구체적인 형태을 가지지 않을 수 있다. 즉, 상기 자유 형식 프레임은, 상기 슬롯 프레임과 다른 역할을 수행하기 위한 것으로, 예를 들어, 상기 무선 전력 전송장치와 무선 전력 수신장치 간에 긴 데이터 패킷들(예를 들어, 추가 소유자 정보 패킷들)의 통신을 수행하거나, 복수의 코일로 구성된 무선 전력 전송장치에 있어서, 복수의 코일 중 어느 하나의 코일을 선택하는 역할을 위하여 사용될 수 있다.
이하에서는, 각 프레임에 포함된 싱크 패턴(sync pattern)에 대하여 도면과 함께 보다 구체적으로 살펴본다.
도 10은 일 실시예에 따른 싱크 패턴의 구조이다.
도 10을 참조하면, 싱크 패턴은 프리앰블(preamble), 시작 비트(start bit), 응답 필드(Resonse field), 타입 필드(type field), 정보 필드(info field) 및 패리티 비트(parity bit)로 구성될 수 있다. 도 10에서는 시작 비트가 ZERO로 도시되어 있다.
보다 구체적으로, 프리앰블은 연속되는 비트들로 이루어져 있으며, 모두 0으로 설정될 수 있다. 즉, 프리앰블은 싱크 패턴의 시간 길이를 맞추기 위한 비트들일 수 있다.
프리앰블을 구성하는 비트들의 개수는 싱크 패턴의 길이가 50ms에 가장 가깝도록, 그러나, 50ms를 초과하지 않는 범위 내에서, 동작 주파수에 종속될 수 있다. 예를 들어, 동작 주파수가 100kHz인 경우, 싱크 패턴은 2개의 프리앰블 비트들로 구성되고, 동작 주파수가 105kHz인 경우, 싱크 패턴은, 3개의 프리앰블 비트들로 구성될 수 있다.
시작 비트는 프리앰블 다음에 따라오는 비트로 제로(ZERO)를 의미할 수 있다. 상기 제로(ZERO)는 싱크 패턴의 종류를 나타내는 비트일 수 있다. 여기에서, 싱크 패턴의 종류는, 프레임과 관련된 정보를 포함하는 프레임 싱크(frame sync)와 슬롯의 정보를 포함하는 슬롯 싱크(slot sync)를 포함할 수 있다. 즉, 상기 싱크 패턴은, 연속하는 프레임들 사이에 위치하며, 프레임의 시작을 나타내는 프레임 싱크이거나, 프레임을 구성하는 복수의 슬롯 중 연속하는 슬롯들 사이에 위치하며, 상기 연속하는 슬롯과 관련된 정보를 포함하는 슬롯 싱크일 수 있다.
예를 들어, 상기 제로가 0인 경우, 해당 슬롯이 슬롯과 슬롯 사이에 위치한, 슬롯 싱크임을 의미하고, 1인 경우, 해당 싱크 패턴이 프레임과 프레임 사이에 위치한 프레임 싱크임을 의미할 수 있다.
패리티 비트는 싱크 패턴의 마지막 비트로, 싱크 패턴의 데이터 필드들(즉, 응답 필드, 타입 필드, 정보 필드)를 구성하는 비트들의 개수 정보를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 기 패리티 비트는 싱크 패턴의 데이터 필드들을 구성하는 비트의 개수가 짝수인 경우, 1, 그 밖의 경우(즉, 홀수인 경우), 0이 될 수 있다.
응답(Response) 필드는 싱크 패턴 이전의 슬롯 내에서, 무선 전력 수신장치와의 통신에 대한, 무선 전력 전송장치의 응답 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 응답 필드는 무선 전력 수신장치와 통신의 수행이 감지되지 않은 경우, '00'을 가질 수 있다. 또한, 상기 응답 필드는 무선 전력 수신장치와의 통신에 통신 에러(communication error)가 감지된 경우, '01'을 가질 수 있다. 통신 에러는, 두 개 또는 그 이상의 무선 전력 수신장치가 하나의 슬롯에 접근을 시도하여, 두 개 또는 그 이상의 무선 전력 수신장치 간의 충돌이 발생한 경우일 수 있다.
또한, 응답 필드는, 무선 전력 수신장치로부터 데이터 패킷을 정확하게 수신하였는지 여부를 나타내는 정보를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 응답필드는, 무선 전력 전송장치가 데이터 패킷을 거부(deni)한 경우, "10"(10-not acknowledge, NAK), 무선 전력 전송장치가 상기 데이터 패킷을 확인(confirm)한 경우, "11"(11-acknowledge, ACK)이 될 수 있다.
타입 필드는 싱크 패턴의 종류를 나타낼 수 있다. 보다 구체적으로, 타입 필드는 싱크 패턴이 프레임의 첫번째 싱크 패턴인 경우(즉, 프레임의 첫번째 싱크 패턴으로, 측정 슬롯 이전에 위치한 경우), 프레임 싱크임을 나타내는 '1'을 가질 수 있다.
또한, 타입 필드는 슬롯 프레임에서, 싱크 패턴이 프렘임의 첫번째 싱크 패턴이 아닌 경우, 슬롯 싱크임을 나타내는 '0'을 가질 수 있다.
또한, 정보 필드는 타입 필드가 나타내는 싱크 패턴의 종류에 따라 그 값의 의미가 결정될 수 있다. 예를 들어, 타입 필드가 1인 경우(즉, 프레임 싱크를 나타내는 경우), 정보 필드의 의미는 프레임의 종류를 나타낼 수 있다. 즉, 정보 필드는 현재 프레임이 슬롯 프레임(slotted frame)인지 또는 자유 형식 프레임(free-format frame)인지 나타낼 수 있다. 예를 들어, 정보 필드가 '00'인 경우, 슬롯 프레임을, 정보 필드가 '01'인 경우, 자유 형식 프레임을 나타낼 수 있다.
이와 달리, 타입 필드가 0인 경우(즉, 슬롯 싱크인 경우), 정보 필드는 싱크 패턴의 뒤에 위치한 다음 슬롯(next slot)의 상태를 나타낼 수 있다. 보다 구체적으로, 정보 필드는 다음 슬롯이 특정(specific) 무선 전력 수신장치에 할당된(allocated) 슬롯인 경우, '00', 특정 무선 전력 수신장치가 일시적으로 사용하기 위하여, 잠겨 있는 슬롯인 경우, '01', 또는 임의의 무선 전력 수신장치가 자유롭게 사용 가능한 슬롯인 경우, '10'을 가질 수 있다.
도 11은 일 실시예에 따른 쉐어드 모드에서 무선 전력 전송장치 및 무선전력 수신장치의 동작 상태를 도시하였다.
도 11을 참조하면, 쉐어드 모드로 동작하는 무선 전력 수신장치는, 선택 상태(Selection Phase) (1100), 도입 상태(Introduction Phase)(1110), 설정 상태(Configuration Phase) (1120), 교섭 상태(Negotiation Phase)(1130) 및 전력 전송 상태(Power Transfer Phase) (1140) 중 어느 하나의 상태로 동작할 수 있다.
우선, 일 실시예에 따른 무선 전력 전송장치는 무선 전력 수신장치를 감지하기 위하여, 무선 전력 신호를 전송할 수 있다. 즉, 무선 전력 신호를 이용하여, 무선 전력 수신장치를 감지하는 과정을 아날로그 핑(Analog ping)이라 할 수 있다.
한편, 무선 전력 신호를 수신한 무선 전력 수신장치는 선택 상태(1100)에 진입할 수 있다. 선택 상태(1100)에 진입한 무선 전력 수신장치는 앞서 설명한 바와 같이, 상기 무선 전력 신호 상에 FSK 신호의 존재를 감지할 수 있다.
즉, 무선 전력 수신장치는 FSK 신호의 존재 여부에 따라 익스클루시브 모드 또는 쉐어드 모드 중 어느 하나의 방식으로 통신을 수행할 수 있다.
보다 구체적으로, 무선 전력 수신장치는 무선 전력 신호에 FSK 신호가 포함되어 있으면, 쉐어드 모드로 동작하고, 그렇지 않은 경우, 익스클루시브 모드로 동작할 수 있다.
무선 전력 수신장치가 쉐어드 모드로 동작하는 경우, 상기 무선 전력 수신장치는 도입 상태(1110)에 진입할 수 있다. 도입 상태(1110)에서, 무선 전력 수신장치는, 설정 상태, 교섭 상태 및 전력 전송 상태에서, 제어 정보 패킷(CI, Control Information packet)을 전송하기 위하여, 무선 전력 전송장치에게 제어 정보 패킷을 전송할 수 있다. 제어 정보 패킷은, 헤더(Header) 및 제어와 관련된 정보를 가질 수 있다. 예를 들어, 제어 정보 패킷은, 헤더가 0X53일 수 있다.
도입 상태(1110)에서, 무선전력 수신장치는 제어정보(control information: CI) 패킷을 전송하기 위해 자유슬롯(free slot)을 요청하는 시도를 다음의 구성, 협상, 전력 전송 단계에 걸쳐 수행한다. 이때 무선전력 수신장치는 자유슬롯을 선택하고 최초 CI 패킷을 전송한다. 만약 무선전력 전송장치가 해당 CI 패킷에 ACK으로 응답하면, 무선전력 전송장치는 구성 단계로 진입한다. 만약 무선전력 전송장치가 NAK으로 응답하면, 다른 무선전력 수신장치가 구성 및 협상 단계를 통해 진행되고 있는 것이다. 이 경우, 무선전력 수신장치는 자유슬롯의 요구를 재시도한다.
만약 무선전력 수신장치가 CI 패킷에 대한 응답으로 ACK을 수신하면, 무선전력 수신장치는 최초 프레임 싱크까지 나머지 슬롯 싱크들을 카운팅함으로써 프레임 내의 개인 슬롯(private slot)의 위치를 결정한다. 모든 후속 슬롯 기반 프레임들에서, 무선전력 수신장치는 해당 슬롯을 통해 CI 패킷을 전송한다.
만약 무선전력 전송장치가 무선전력 수신장치에게 구성 단계로 진행함을 허락하면, 무선전력 전송장치는 무선전력 수신장치의 배타적 사용을 위한 잠금 슬롯(locked slot) 시리즈를 제공한다. 이는 무선전력 수신장치가 충돌없이 구성 단계를 진행하는 것을 확실시 해준다.
무선전력 수신장치는 2개의 식별 데이터 패킷들(IDHI와 IDLO)와 같은 데이터 패킷의 시퀀스들을 잠금 슬롯을 사용하여 전송한다. 본 단계를 완료하면, 무선전력 수신장치는 협상 단계로 진입한다. 협상 단계에서, 무선전력 전송장치가 무선전력 수신장치에게 배타적 사용을 위한 잠금 슬롯을 계속 제공한다. 이는 이는 무선전력 수신장치가 충돌없이 협상 단계를 진행하는 것을 확실시 해준다.
무선전력 수신장치는 해당 잠금 슬롯을 사용하여 하나 또는 그 이상의 협상 데이터 패킷들을 전송하며, 이는 사적 데이터 패킷들과 섞일 수도 있다. 결국 해당 시퀀스는 특정 요청 (specific request (SRQ)) 패킷과 함께 종료된다. 해당 시퀀스를 완료하면, 무선전력 수신장치는 전력 전송 단계로 진입하고, 무선전력 전송장치는 잠금 슬롯의 제공을 중단한다.
전력 전송 상태에서, 무선전력 수신장치는 할당된 슬롯을 사용하여 CI 패킷의 전송을 수행하며, 전력을 수신한다. 무선전력 수신장치는 레귤레이터 회로를 포함할 수 있다. 레귤레이터 회로는 통신/제어 회로에 포함될 수 있다. 무선전력 수신장치는 레귤레이터 회로를 통해 무선전력 수신장치의 반사 임피턴스를 자가-조절(self-regulate)할 수 있다. 다시 말해, 무선전력 수신장치는 외부 부하에 의해 요구되는 양의 파워를 전송하기 위해 반사되는 임피던스를 조정할 수 있다. 이는 과도한 전력의 수신과 과열을 방지할 수 있다.
쉐어드 모드에서, 무선전력 전송장치는 수신되는 CI 패킷에 대한 응답으로서 전력을 조정하는 것을 수행하지 않을 수 있기 때문에(동작 모드에 따라), 이 경우에는 과전압 상태를 막기 위한 제어가 필요할 수 있다.
이하에서는 무선전력 전송장치와 무선전력 수신장치간에 인증(authentication)에 관하여 개시된다.
인밴드 통신을 사용하는 무선전력 전송 시스템은 USB-C 인증을 사용할 수 있다. 인증은 무선전력 수신장치에 의한 무선전력 전송장치의 인증과, 무선전력 전송장치에 의한 무선전력 수신장치의 인증을 포함한다.
도 12는 일 실시예에 따른 무선충전 인증서 포맷을 도시한 블록도이다.
도 12를 참조하면, 무선충전 인증서 포맷은 인증서 구조 버전(Certificate Structure Version), 예비비트, 인증서 타입(certificate type), 서명오프셋(signature offset), 시리얼 번호(serial number), 발행자 ID(issuer ID), 서브젝트 ID(subject ID), 공공키(public key) 및 서명(signature)를 포함한다.
인증서 타입은 예를 들어 3비트로서, 해당 인증서가 루트 인증서/중간 인증서/최종 인증서 중 어느 하나임을 나타낼 수 있으며, 무선전력 전송장치에 관한 인증서 또는 무선전력 수신장치에 관한 인증서임을 나타낼 수도 있으며, 이들을 모두 나타낼 수도 있다.
예를 들어, 인증서 타입은 3비트로서, Root Certificate, Manufacturer/Secondary Certificate, Product Unit Certificate(for the Power Transmitter) 등에 대한 정보를 각각 나타낼 수 있다. 보다 구체적으로, 인증서 타입이 '001'b일 경우에는 루트 인증서를 나타내고, '010'b일 경우에는 중간 인증서(Manufacturer/Secondary Certificate)를 나타내고, '111'b일 경우에는 최종 인증서인 무선전력 전송장치의 프로덕트 유닛 인증서(Product Unit Certificate for the Power Transmitter)를 나타낼 수 있다.
무선전력 전송장치는 성능 패킷(capability packet)을 이용하여 무선전력 수신장치에게 인증 기능을 지원하는지를 알려줄 수 있다(무선전력 수신장치에 의한 무선전력 전송장치의 인증(authentication of PTx by PRx)의 경우). 한편 무선전력 수신장치는 구성 패킷(configuration packet)을 이용하여 무선전력 전송장치에게 인증 기능을 지원하는지를 알려줄 수 있다(무선전력 전송장치에 의한 무선전력 수신장치의 인증(authentication of PRx by PTx)의 경우). 이하에서 인증 기능 지원 여부에 관한 지시정보(성능 패킷와 구성 패킷)의 구조에 관하여 보다 상세히 개시된다.
도 13은 일 실시예에 따른 무선전력 전송장치의 성능 패킷 구조이다.
도 13을 참조하면, 대응하는 헤더(header)값이 0X31인 성능 패킷은, 3바이트로서 첫번째 바이트(B0)는 전력 클래스, 보장된 전력값(guaranteed power value)을 포함하고, 두번째 바이트(B1)는 예비(reserved), 잠재적 전력값(potential power value)을 포함하며, 세번재 바이트(B2)는 인증 개시자(Authentication Initiator: AI), 인증 응답자(Authentication Responder: AR), 예비, WPID, Not Res Sens를 포함한다. 구체적으로, 인증 개시자는 1비트로서, 예를 들어 그 값이 '1b'이면 해당 무선전력 전송장치는 인증 개시자로서 동작할 수 있음을 지시한다. 또한, 인증 응답자는 1비트로서, 예를 들어 그 값이 '1b'이면 해당 무선전력 전송장치는 인증 응답자로서 동작할 수 있음을 지시한다.
도 14는 일 실시예에 따른 무선전력 수신장치의 구성 패킷 구조이다.
도 14를 참조하면, 대응하는 헤더(header)값이 0X51인 구성 패킷은, 5바이트로서 첫번째 바이트(B0)는 전력 클래스, 최대 전력값(maximum power value)을 포함하고, 두번째 바이트(B1)는 AI, AR, 예비를 포함하며, 세번째 바이트(B2)는 Prop, 예비, ZERO, Count를 포함하고, 네번째 바이트(B3)는 윈도우 크기(Window size), 윈도우 오프셋을 포함하며, 다섯번재 바이트(B4)는 Neg, 극성(polarity), 깊이(Depth), 인증(Auth), 예비를 포함한다. 구체적으로, 인증 개시자는 1비트로서, 예를 들어 그 값이 '1b'이면 해당 무선전력 수신장치는 인증 개시자로서 동작할 수 있음을 지시한다. 또한, 인증 응답자는 1비트로서, 예를 들어 그 값이 '1b'이면 해당 무선전력 수신장치는 인증 응답자로서 동작할 수 있음을 지시한다.
인증 절차(authentication procedure)에서 사용되는 메시지를 인증 메시지라 한다. 인증 메시지는 인증에 관련된 정보를 운반하는데 사용된다. 인증 메시지에는 2가지 타입이 존재한다. 하나는 인증 요청(authentication request)이고, 다른 하나는 인증 응답(authentication response)이다. 인증 요청은 인증 개시자에 의해 전송되고, 인증 응답은 인증 응답자에 의해 전송된다. 무선전력 전송장치와 수신장치는 인증 개시자 또는 인증 응답자가 될 수 있다. 예를 들어, 무선전력 전송장치가 인증 개시자인 경우 무선전력 수신장치는 인증 응답자가 되고, 무선전력 수신장치가 인증 개시자인 경우 무선전력 전송장치가 인증 응답자가 된다.
인증 요청 메시지는 GET_DIGESTS(i.e. 4 바이트), GET_CERTIFICATE(i.e. 8 바이트), CHALLENGE(i.e. 36 바이트)를 포함한다.
인증 응답 메시지는 DIGESTS(i.e. 4+32 바이트), CERTIFICATE(i.e. 4+인증서 체인(3x512바이트)=1540 바이트), CHALLENGE_AUTH(i.e. 168 바이트), ERROR(i.e. 4 바이트)를 포함한다.
인증 메시지는 인증 패킷이라 불릴 수도 있고, 인증 데이터, 인증 제어정보라 불릴 수도 있다. 또한, GET_DIGEST, DIGESTS 등의 메시지는 GET_DIGEST 패킷, DIGEST 패킷등으로 불릴 수도 있다.
도 15는 일례에 따른 무선전력 전송장치와 수신장치간에 어플리이션 레벨의 데이터 스트림을 도시한 것이다.
도 15를 참조하면, 데이터 스트림은 보조 데이터 제어(auxiliary data control: ADC) 데이터 패킷 및/또는 보조 데이터 전송(auxiliary data transport: ADT) 데이터 패킷을 포함할 수 있다.
ADC 데이터 패킷은 데이터 스트림을 시작(opening)하는데 사용된다. ADC 데이터 패킷은 스트림에 포함된 메시지의 타입과, 데이터 바이트의 개수를 지시할 수 있다. 반면 ADT 데이터 패킷은 실제 메시지를 포함하는 데이터의 시퀀스들이다. 스트림의 종료를 알릴 때에는 ADC/end 데이터 패킷이 사용된다. 예를 들어, 데이터 전송 스트림 내의 데이터 바이트의 최대 개수는 2047로 제한될 수 있다.
ADC 데이터 패킷과 ADT 데이터 패킷의 정상적인 수신 여부를 알리기 위해, ACK 또는 NAC(NACK)이 사용된다. ADC 데이터 패킷과 ADT 데이터 패킷의 전송 타이밍 사이에, 제어 오류 패킷(CE) 또는 DSR 등 무선충전에 필요한 제어 정보들이 전송될 수 있다.
이러한 데이터 스트림 구조를 이용하여, 인증 관련 정보 또는 기타 어플리케이션 레벨의 정보들이 무선전력 전송장치와 수신장치 간에 송수신될 수 있다.
이하에서 이물질 검출과 전력의 보정 방법에 관하여 설명된다.
무선전력 전송장치가 자기장을 이용하여 무선전력 수신장치로 무선전력을 송출할 때 이물질이 그 주변에 존재하면 일부의 자기장이 이물질로 흡수된다. 즉, 무선전력 전송장치가 전송한 무선전력 중 일부가 이물질로 공급되고, 나머지가 무선전력 수신장치로 공급된다. 전력 전송의 효율 관점에서 보면, 이물질이 흡수한 전력 또는 에너지만큼 전송 전력의 손실이 발생한다. 이와 같이 이물질의 존재와 전력 손실(Ploss)간에는 인과관계가 성립할 수 있으므로, 무선전력 전송장치는 전력 손실이 얼만큼 발생하는지를 통해 이물질을 검출할 수 있다. 이러한 이물질 검출 방법을 전력 손실에 기반한 이물질 검출 방법이라 부를 수 있다.
이물질에 의해 손실된 전력은, 무선전력 전송장치에 의해 전송된 전력(Ptransmitted)에서 무선전력 수신장치가 실제 수신한 전력(Preceived)을 차감한 값으로 정의될 수 있다. 무선전력 전송장치의 입장에서, 자신이 전송한 전력(Ptransmitted)은 알고 있으므로, 무선전력 수신장치가 실제 수신한 전력(Preceived)만 알면 손실 전력을 구할 수 있다. 이를 위해 무선전력 수신장치는 무선전력 전송장치로 수신 전력 패킷(received power packet: RPP)을 전송함으로써 무선전력 전송장치에게 수신 전력(Preceived)을 알려줄 수 있다.
한편, 무선전력 전송장치와 무선전력 수신장치는 그 내부에 여러가지 회로 부품들로 구성되어 있고 서로 독립적인 장치를 구성하지만, 이들간에 자기 커플링에 의해 무선전력 전송이 이루어지므로 무선전력 전송장치와 무선전력 수신장치는 하나의 무선전력 전송 시스템을 구성한다. 그리고 무선전력 전송장치가 전송하는 전력의 양(전송 전력)과 무선전력 수신장치가 수신하는 전력의 양(수신 전력)은 전력 전송 특성에 의해 고유하게 결정된다. 일례로서 전력 전송 특성은 전송 전력과 수신 전력의 비율 또는 함수로 볼 수 있다. 따라서 무선전력 전송장치가 전력 전송 특성을 미리 알고 있으면, 자신이 전송한 전력 중 얼마의 전력이 무선전력 수신장치에 의해 수신될 것인지를 예측할 수 있다. 만약 무선전력 수신장치에 의해 보고된 실제 수신 전력이, 전력 전송 특성을 기반으로 예측된 수신 전력보다 더 작다면, 전력 전송 과정에서 전력의 손실이 발생하였다고 볼 수 있다. 전력 손실에 기반한 이물질 검출 방법은 위와 같은 경우에 이물질이 존재한다고 판단할 수 있다. 이와 같이 이물질 판단에 사용되는 전력 손실도 전력 전송 특성을 기준으로 결정되므로, 이물질 검출의 신뢰도를 높이려면 전력 전송 특성이 잘 파악될 필요가 있다.
전력 전송 특성은 무선 전력을 전송하는 환경 또는 기기의 고유한 특성에 의존적이다. 무선전력 전송장치와 수신장치는 현재 주어진 임의의 무선충전 환경에서 전력 전송 특성을 파악하기 위해 일반적으로 무선전력 전송의 개시 시점에 전력 보정(calibration)을 이용할 수 있다. 전력 보정에 의해 전력 전송 특성이 파악 또는 설정되면 그에 따라 이물질 검출이 수행된다.
전력 전송 특성은 부하의 변화 또는 자기 커플링 정도의 변화에 의해서도 의존적일 수 있다. 예컨대, 무선전력 수신장치가 여러 부하 단계(multiple load steps)나 부하 가변(또는 부하 증가)를 사용하거나, 무선전력 전송장치와 수신장치간의 위치 변화 등으로 인해 자기 커플링의 정도가 변하는 경우, 전력 전송 특성의 적어도 일부가 변할 수 있다. 전력 전송 특성의 적어도 일부가 변하면 이전의 전력 전송 특성에 따라 설정된 전력 보정의 적어도 일부는 유효하지 않게 된다. 그리고 상기 설정된 적어도 일부의 전력 보정에 따른 전력 손실 및 이물질 검출도 더 이상 유효하지 않게 된다. 따라서 변화된 전력 전송 특성에 맞는 추가적인 전력 보정이 필요하다.
부하 변경에 의한 전력 보정(1)
도 16은 일 실시예에 따른 전력 보정 및 이물질 검출의 수행 방법을 도시한 흐름도이다.
도 16을 참조하면, 무선전력 수신장치는 경부하 조건(light-load condition)에서 무선전력 전송장치로부터 전송 전력(이하 제1 경부하 전송 전력이라 함; Ptr_light)을 수신 및 측정한 뒤, 경부하 조건에서 수신 전력값을 지시하는 제1 수신전력패킷(received power packet: RPP)을 무선전력 전송장치로 전송한다(S1400). 제1 수신전력패킷은 예를 들어 도 17의 포맷을 가질 수 있다.
도 17은 일례에 따른 수신전력패킷의 포맷이다.
도 17을 참조하면, 수신전력패킷은 예를 들어 총 24비트로서, 추정된(estimated) 수신 전력값을 지시하는 필드(예를 들어 8비트)와 모드 필드(예를 들어 3비트)를 포함할 수 있다. 모드 필드는 수신 전력값의 해석 방법을 지시한다. 표 4는 모드 필드의 일례이다.
모드 지시 내용
'000' 일반 값(normal value); 응답 요구(response requested)
'001' 경부하(light-load) 보정값; 응답 요구(response requested)
'010' 연결부하(connected-load) 보정값; 응답 요구(response requested)
'011' 예비(reserved)
'100' 일반값; 응답 미요구(no response requested)
표 4를 참조하면, 모드 필드='000'이면 수신 전력값이 일반적인 전력값임을 지시하고(RP/0으로 표시될 수 있음), 모드 필드='001' 또는 '010'이면 수신전력패킷이 전력 보정에 관계된 것임을 지시할 수 있다(각각 RP/1,RP/2으로 표시될 수 있음). 즉, 무선전력 수신장치는 모드 필드='001' 또는 '010'인 수신전력패킷을 무선전력 전송장치에게 전송함으로써 전력 보정을 지시할 수 있다. 구체적으로, 모드 필드='001'(즉, RP/1)이면, 수신전력패킷은 전력 보정 커브를 구성하기 위한 첫번째 정보를 의미하고 일반적으로 무선전력 수신장치가 경부하(light-load) 조건일 때 무선전력 수신장치에 의해 수신된 전력값(이하 경부하 보정 값(light-load calibration value)이라 함, Prec_light)을 지시할 수 있다. 또한 모드 필드='010'(즉, RP/2)이면 수신전력패킷은 전력 보정 커브를 구성하기 위한 추가적인 정보를 의미하고 일반적으로 무선전력 수신장치가 연결부하(connected-load) 조건일 때 무선전력 수신장치에 의해 수신된 전력값(이하 연결부하 보정 값(connected-load calibration value)이라 함, Prec_connected)을 지시할 수 있다. 경부하 조건은 무선전력 수신장치에 부하(예를 들어 배터리)가 전기적으로 연결되지 않은 조건을 의미할 수 있고, 연결부하 조건은 무선전력 수신장치에 부하가 연결된 조건을 의미할 수 있다. 한편 무선전력 전송장치는 모드 필드='001' 또는 '010'인 수신전력패킷을 무선전력 수신장치로부터 수신함으로써 전력 보정이 계속 진행 중임을 알 수 있다.다시 도 16을 참조하면, 제1 수신전력패킷은 경부하 조건에서 측정된 수신 전력값(즉, 경부하 보정값, Prec_light)을 지시하므로, 제1 수신전력패킷의 모드 필드='001'(즉, RP/1)이다. 따라서 단계 S1400은 무선전력 수신장치가 모드 필드='001'로 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 모드 필드='001'임을 확인하면, 무선전력 전송장치는 제1 수신전력패킷에 의해 지시되는 수신 전력값이 전력 보정 커브를 구성하기 위한 첫번째 정보임을 식별할 수 있으며, 전력 보정 커브를 구성하기 위한 첫번째 정보는 경부하 보정값(Prec_light)일 수 있다. 무선전력 전송장치는 전력 보정을 수행하기 위해, 상기 경부하 보정값(Prec_light)을 메모리에 저장할 수 있다. 도면에 도시되지는 않았으나, 무선전력 전송장치는 제1 수신전력패킷에 대한 응답으로서 ACK 또는 NAK을 무선전력 수신장치로 전송할 수 있다. 또한, 제1 수신전력패킷은 무선전력 전송장치로부터 ACK 응답을 받을 때까지 복수 회 연속적으로 전송될 수 있다. 이 경우, 연속적으로 전송되는 제1 수신전력패킷(즉, RP/1)은 하나의 수신전력패킷(즉, 단일 RP/1)으로 취급될 수 있다.
일 측면에서, 무선전력 전송장치는 RP/1 수신 시에 무선전력 수신장치가 해당 전력 레벨에 안정적으로 도달할 때까지 (CE값을 모니터링하면서) NAK 전송하다가, 상기 전력 레벨이 안정된 이후 ACK를 전송하며, 그때의 RP1값을 취한다.
무선전력 수신장치는 제1 연결부하 조건(connected-load condition)에서 무선전력 전송장치로부터 제1 연결부하 전송 전력(Ptr_connected(1))을 수신 및 측정한 뒤, 제1 연결부하 보정값(Prec_connected(1))을 지시하는 제2 수신전력패킷(즉, RP/2)을 무선전력 전송장치로 전송한다(S1405).
단계 S1405는 무선전력 수신장치가 모드 필드='010'으로 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 모드 필드='010'임을 확인하면, 무선전력 전송장치는 제2 수신전력패킷에 의해 지시되는 수신 전력값이 제1 연결부하 보정값(Prec_connected(1))임을 식별한다. 무선전력 전송장치는 전력 보정을 수행하기 위해, 상기 제1 연결부하 보정값(Prec_connected(1))을 메모리에 저장할 수 있다.
도면에 도시되지는 않았으나, 무선전력 전송장치는 제2 수신전력패킷(RP/2)에 대한 응답으로서 ACK 또는 NAK을 무선전력 수신장치로 전송할 수 있다. 또한, 제2 수신전력패킷(RP/2)은 복수 회 연속적으로 전송될 수 있다. 이 경우, 연속적으로 전송되는 제2 수신전력패킷(RP/2)은 하나의 수신전력패킷(즉, 단일 RP/2)으로 취급될 수 있다. 무선전력 전송장치는 RP/2 수신시에 무선전력 수신장치가 해당 전력 레벨에 안정적으로 도달할 때까지 (CE값을 모니링하면서) NAK을 전송하다가, 상기 전력 레벨이 안정된 이후 ACK를 전송하며, 그때의 RP2값을 취한다.
단계 S1400과 S1405에 걸쳐 얻어지는 경부하 전송 전력(Ptr_light), 경부하 보정값(Prec_light), 제1 연결부하 전송 전력(Ptr_connected(1))), 제1 연결부하 보정값(Prec_connected(1))들을 전력 보정 데이터라 부른다. 전력 보정 데이터에 의해, 전력 전송 특성이 도출 또는 설정될 수 있다. 도출되는 전력 전송 특성은 보정 커브(calibration curve)라 불릴 수도 있다. 본 명세서에 걸쳐 전력 전송 특성을 계산하거나 도출 또는 설정하는 동작, 또는 보정 커브를 도출하거나 설정 또는 계산하는 동작을 널리 전력 보정(power calibration)이라 한다. 본 실시예에서는 전력 전송 단계의 시작시에 이루어지는 전력 보정을 초기 전력 보정이라 한다. 따라서, 무선전력 전송장치는 ACK를 보낸 시점의 RP1과 RP2를 이용해 초기 전력 보정을 수행한다.
도 18은 일 실시예에 따른 전력 전송 특성 또는 보정 커브이다.
도 18을 참조하면, 전력 보정 데이터(경부하 전송 전력(Ptr_light), 경부하 보정값(Prec_light), 제1 연결부하 전송 전력(Ptr_connected(1))), 제1 연결부하 보정값(Prec_connected(1)))들을 전송 전력과 수신 전력 쌍으로 구성된 좌표 (x, y)형태로 표현하면, 하나는 경부하 조건 하에서의 제1 좌표(Ptr_light, Prec_light)이고, 다른 하나는 제1 연결부하 조건 하에서의 제2 좌표(Ptr_connected(1), Prec_connected(1))이다.
제1 및 제2 좌표를 기반으로 선형 보간(linear interpolation)에 의해 그래프로 나타내면 도 18과 같은 전력 전송 특성 또는 보정 커브가 도출될 수 있다. 전력 전송 특성(또는 보정 커브)은 기울기(gradient) a이고 y축 오프셋(offset)이 b에 의해 설정된다. 여기서, a는 제1 보정 상수이고, b는 제2 보정 상수라 불릴 수 있다.
보정 상수 a, b의 도출 과정을 수학식으로 나타내면 다음과 같다.
Figure PCTKR2020004072-appb-M000001
Figure PCTKR2020004072-appb-M000002
도 18에 따른 전력 전송 특성(또는 보정 커브)는 2가지 부하 조건에 따른 2개의 좌표를 이용하여 도출된 것이므로, 2 포인트 보정(2 point calibration)이라 불릴 수도 있다.
한편, 전력 보정은 전력 보정 데이터의 범위 내(즉, 전송 전력 Ptr이 Ptr_light≤Ptr≤Ptr_connected(1) 인 범위)에서 유효하다. 즉 전력 보정 데이터로서 제1 연결부하 전송 전력이 전력 보정에 사용된 경우, 해당 전력 보정은 제1 연결부하 전송 전력 보다 작거나 같은 범위 내에서 유효할 뿐, 제1 연결부하 전송 전력 보다 더 큰 범위(예를 들어 Ptr_connected(1)<Ptr 인 범위)에서는 유효하지 않을 수 있다. 무선전력 전송장치가 상기 보정 커브가 커버하지 않는 범위를 엑스트라폴레이션(extrapolation)하여 전력 보정을 수행한 경우, 이물질의 오검출(false detection)이나 미검출을 야기할 수 있다.
다시 도 16을 참조하면, 무선전력 수신장치는 연결부하를 변경한다(S1410). 연결부하의 변경은 연결부하의 증가 또는 감소를 포함할 수 있다. 연결부하의 변경은 무선전력 수신장치의 목표 정류전압(target Vrec) 또는 타겟 전력이 이전의 연결부하 대비 증가 또는 감소함을 의미할 수 있다. 연결부하가 변경되는 상황은 무선전력 수신장치가 타겟 전력에 도달하기 위해 다중 부하 단계(multiple load steps)를 사용하는 경우를 포함할 수 있다. 연결부하가 변경될 경우, 기존에 설정된 전력 전송 특성의 적어도 일부가 변경되거나, 기존에 설정된 전력 전송 특성을 유지한 채 추가적인 전력 전송 특성이 설정될 수 있다. 예컨대, 연결부하의 증가로 인하여 전송 전력 Ptr이 Ptr_connected(1)<Ptr 인 범위까지 증가한다면, 도 18의 전력 전송 특성은 이 상황을 커버할 수 없다.
따라서, 연결부하가 변경된 상태를 전력 보정에 반영하기 위해 추가적인 전력 보정 데이터가 필요하다. 이를 위해 무선전력 수신장치는 제2 연결부하 조건에서 무선전력 전송장치로부터 제2 연결부하 전송 전력(Ptr_connected(2))을 수신 및 측정한 뒤, 제2 연결부하 보정값(Prec_connected(2))을 지시하는 제3 수신전력패킷을 무선전력 전송장치로 전송한다(S1415). 단계 S1410에서 제2 수신전력패킷(RP/2)에 대해 무선전력 전송장치가 ACK으로 응답하는 경우, 무선전력 수신장치의 추가적인 RP/2 전송은 허용되지 않는 경우가 있다. 그러나, 전력 손실 기반의 이물질 검출 기능을 향상시키기 위해, 전력 보정의 타이밍에 관한 제한을 제거하고, 2 포인트 이상의 다중 포인트 전력 보정이 요구되며, 따라서, 단계 S1415와 같이 제3 수신전력패킷의 전송을 허용할 수 있다.
단계 S1415는 무선전력 수신장치가 모드 필드='010'으로 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 모드 필드='010'임을 확인하면, 무선전력 전송장치는 제3 수신전력패킷에 의해 지시되는 수신 전력값이 제2 연결부하 보정값(Prec_connected(2))임을 식별한다. 모드 필드='010'이므로, 무선전력 전송장치는 추가 전력 보정이 필요함을 알 수 있다.
무선전력 전송장치는 전력 보정을 수행하기 위해, 상기 제2 연결부하 보정값(Prec_connected(2))을 메모리에 저장할 수 있다.
단계 S1400 내지 S1415에 걸쳐 얻어지는 전력 보정 데이터를 기반으로, 전력 전송 특성이 도출 또는 설정될 수 있다. 도출되는 전력 전송 특성을 보간 기법에 의해 그래프로 표현하면 도 19와 같다.
도 19는 다른 실시예에 따른 전력 전송 특성 또는 보정 커브이다.
도 19를 참조하면, 전력 보정 데이터(경부하 전송 전력(Ptr_light), 경부하 보정값(Prec_light), 제1 연결부하 전송 전력(Ptr_connected(1))), 제1 연결부하 보정값(Prec_connected(1)), 제2 연결부하 전송 전력(Ptr_connected(2))), 제2 연결부하 보정값(Prec_connected(2)))들을 전송 전력과 수신 전력 쌍으로 구성된 좌표 (x, y)형태로 표현하면, 제1 좌표(Ptr_light, Prec_light), 제2 좌표(Ptr_connected(1), Prec_connected(1)) 및 제3 좌표(Ptr_connected(2), Prec_connected(2))이다.
제1 내지 제3 좌표를 기반으로 선형 보간에 의해 그래프로 나타내면 도 19와 같이 구간별로 기울기가 다른 전력 전송 특성 또는 보정 커브가 도출될 수 있다. 설명의 편의를 위해 제1 내지 제3 좌표를 각각 (x0, y0), (x1, y1), (x2, y2)라 하자.
제1 구간(x0~x1)에서의 전력 전송 특성(또는 보정 커브)은 기울기가 a0이고 y축 오프셋이 b0에 의해 도출된다. 또한 제2 구간(x1~x2)에서의 전력 전송 특성(또는 보정 커브)은 기울기가 a1이고 y축 오프셋이 b1에 의해 도출된다. 보정 상수 a0, b0, a1, b1의 도출 과정을 수학식으로 나타내면 다음과 같다.
Figure PCTKR2020004072-appb-M000003
Figure PCTKR2020004072-appb-M000004
Figure PCTKR2020004072-appb-M000005
Figure PCTKR2020004072-appb-M000006
도 19에 따른 전력 전송 특성(또는 보정 커브)는 3가지 부하 조건에 따른 3개의 좌표를 이용하여 도출된 것이므로, 3 포인트 보정(3 point calibration) 또는 다중 보정(multiple calibration)이라 불릴 수도 있다.
도 19와 도 18을 비교하면, 3 포인트 보정은 2 포인트 보정에 비해 보정의 범위가 Ptr_connected(2)까지 증가됨을 알 수 있다. 따라서 전송 전력이 Ptr_connected(2)<Ptr헠tr_connected(2)인 구간에서도 이물질의 검출이 가능하다.
이후 무선전력 전송장치에 의해 전송된 전력 Ptransmitted에 대해, 무선전력 수신장치가 더 이상 전력 보정에 관련된 수신전력패킷(i.e. 모드 필드='001'b 또는 '010b')이 아닌, 일반값(i.e. 모드 필드='000'b) Preceived을 지시하는 수신전력패킷을 수신하면(S1420), 무선전력 전송장치는 전력 보정을 종료하고 전송 전력 Ptransmitted와 수신 전력 Preceived를 기반으로 이물질 검출을 수행한다(S1425). 예를 들어 단계 S1425는 무선전력 전송장치가 도 20에 따른 전력 손실 기반의 이물질 검출을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
도면에 도시되지는 않았으나, 무선전력 전송장치는 전력 보정에 관련된 수신전력패킷을 수신한 데 대한 응답으로서 ACK 또는 NAK 을 무선전력 수신장치로 전송한다.
구체적으로, 무선전력 전송장치는 원하는 동작점으로 제어가 이루어질 때까지 NAK을 무선전력 수신장치로 전송하는 동작을 반복할 수 있다.
예를 들어 도 16에 따른 실시예에 따를 때 무선전력 수신장치는 제1 수신전력패킷을 무선전력 전송장치로 전송한 뒤(S1400), NAK을 수신하면 무선전력 수신장치는 동작점을 변경하면서 제어 오류 패킷을 무선전력 전송장치로 전송할 수 있다. 무선전력 전송장치는 원하는 동작점으로 제어가 이루어진 때 ACK을 무선전력 수신장치로 전송한다. 무선전력 전송장치의 입장에서 보면, 무선전력 전송장치는 수신된 제어 오류 패킷을 기반으로, 무선전력 수신장치의 상태가 안정된 상태에서 상기 제1수신전력패킷을 전송하였는지를 판단한다. 즉, 무선전력 전송장치는 무선전력 수신장치가 아직 안정화되어 있지 않다고 판단되면 제1 수신전력패킷에 대해 NAK을 전송하고, 동작점을 변경하여 원하는 동작점으로 제어가 이루어진 때 ACK을 무선전력 수신장치로 전송한다.
제1 수신전력패킷에 대한 응답으로서 ACK을 수신하면, 무선전력 수신장치는 제2 수신전력패킷을 무선전력 전송장치로 전송한다(S1405). 무선전력 수신장치는 수신전력패킷들 사이에 제어 오류 패킷을 무선전력 전송장치로 전송함으로써 무선전력 수신장치의 동작점이 원하는 동작점(target operation point)으로부터 벗어난 정도를 무선전력 전송장치로 알려줄 수 있다. 이러한 동작은 무선전력 수신장치가 제2 수신전력패킷에 대한 응답으로서 NAK을 수신할 때마다 반복되다가, 무선전력 전송장치가 원하는 동작점으로 제어가 이루어진 때 ACK을 무선전력 수신장치로 전송하면 비로소 종료된다.
이후, 연결부하 변경(S1410)에 의해 무선전력 수신장치가 제3 수신전력패킷을 무선전력 전송장치로 전송하고(S1415), 제어 오류 패킷을 무선전력 전송장치로 전송할 수 있다. 이러한 동작은 무선전력 수신장치가 제2 수신전력패킷에 대한 응답으로서 NAK을 수신할 때마다 반복되다가, 무선전력 전송장치가 원하는 동작점으로 제어가 이루어진 때 ACK을 무선전력 수신장치로 전송하면 무선전력 전송장치는 전력 보정을 종료한다.
이후, 무선전력 수신장치가 더 이상 전력 보정에 관련된 수신전력패킷(i.e. 모드 필드='001'b 또는 '010b')이 아닌, 일반값(i.e. 모드 필드='000'b) Preceived을 지시하는 수신전력패킷을 수신하면(S1420), 무선전력 전송장치는 전력 보정에 기반하여 Preceived을 보정한 뒤, 전력 손실을 계산하고, 전력 손실에 기반하여 이물질 검출을 수행한다(S1425).
한편, 다른 실시예는 인증 절차와 연관된 전력 보정을 수행하는 무선전력 전송장치 및 방법, 그리고 무선전력 수신장치 및 방법을 포함한다.
일례로서, 인증을 지원하는 무선전력 수신장치는 무선전력 전송장치의 인증 여부 또는 인증 진행 단계별로 전력 보정을 적응적으로 수행할 수 있다.
예를 들어, 본 실시예는 초기 전력 전송 단계에 진입 시에 기본 전력 프로필(BPP 또는 5W)에 해당하는 연결 부하를 사용하여 전력 보정을 수행하는 단계, 무선전력 전송장치가 인증된(i.e. Qi-certified) 확장 전력 프로필(EPP 또는 5W 이상)을 지원함을 검증하는(verifying) 단계, 상기 검증 결과 인증이 성공적으로 수행되면 원하는 타겟 전력 값(i.e. 8W 또는 15W)로 전력 전송 계약을 맺는 단계, 연결부하 조건에서 전력 보정에 관한 수신전력패킷을 무선전력 전송장치로 전송하는 단계를 수행하는 무선전력 수신장치 및 방법을 포함한다.
이로써, 무선전력 전송장치가 추가 전력 보정을 수행할 수 있도록 제어된다. 여기서 타겟 전력 값(i.e. 8W 또는 15W)로 전력 전송 계약을 맺는 단계는 재협상 단계에서 수행될 수 있다. 경부하 조건의 수신전력패킷(RP/1) 또는 연결부하 조건의 수신전력패킷(RP/2)를 수신하면, 무선전력 전송장치는 제어 오류 패킷 값을 참고하여 원하는 동작점으로 제어가 되었을 때 RP(1) 또는 RP(2)에 대해 ACK 신호를 보내 전력 보정 동작이 정상적으로 수행되었음을 무선전력 수신장치에게 알릴 수 있다.
도 20은 일 실시예에 따른 이물질 검출 방법을 도시한 순서도이다.
도 20을 참조하면, 무선전력 전송장치는 전송 전력 Ptransmitted와 전력 보정 데이터 x0, x1, x2를 비교하여 전송 전력이 어느 보정 구간에 속하는지 판단한다(S1800, S1820). 만약 전송 전력 Ptransmitted가 x0와 x1 사이에 존재할 경우(S1800), 무선전력 전송장치는 보정 상수 a0, b0을 이용하여 보정된 전송 전력값 Pcalibrated를 계산한다(S1805). 만약 전송 전력 Ptransmitted가 x1과 x2 사이에 존재할 경우(S1820), 무선전력 전송장치는 보정 상수 a1, b1을 이용하여 보정된 전송 전력값 Pcalibrated를 계산한다(S1825).
보정된 전송 전력값 Ptransmitted이 계산되면, 무선전력 전송장치는 보정된 전송 전력값 Ptransmitted과 수신 전력 Preceived의 차이로부터 전력 손실 Ploss를 계산한다(S1810). 그리고 무선전력 전송장치는 전력 손실 Ploss를 기반으로 이물질을 검출한다(S1815).
보정 범위가 증가하므로 더 넓은 범위의 전력값을 보정할 수 있고, 이와 같이 보정의 신뢰도가 증가함으로써 전력 손실을 기반으로 한 이물질 검출의 신뢰도도 증가할 수 있다.
본 실시예는 전력 보정에 관련된 3개의 수신전력패킷들이 연속적으로 전송 및 수신되는 경우를 기재하고 있으나, 본 발명은 위 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명에 따른 실시예는 연결부하의 변경 횟수 또는 다중 부하 단계의 개수에 따라 전력 보정에 관련된 더 많은 수신전력패킷들(예를 들어 전력 보정 계산을 위한 수신전력패킷 RP/1과 RP/2)이 연속적으로 전송 및 수신되는 경우도 포함함은 물론이다.
또한 본 실시예에 따르면 전력 전송 단계에서 무선전력 수신장치의 부하가 변화할 경우 전력 전송 단계 도중에 전력 보정이 수행되는 동작을 포함한다. 즉, 단계 S1400 내지 단계 S1425에 걸쳐, 무선전력 전송장치와 무선전력 수신장치는 전력 전송 단계에서 동작하고 있으며, 무선전력 전송장치는 무선전력을 계속하여 전송할 수 있다.
이러한 도 16 내지 도 20에 따른 실시예에서의 무선전력 전송장치는 도 1 내지 도 15에서 개시된 무선전력 전송장치 또는 무선전력 전송기 또는 전력 전송부에 해당한다. 따라서, 본 실시예에서의 무선전력 전송장치의 동작은 도 1 내지 도 15에서의 무선전력 전송장치의 각 구성요소들 중 하나 또는 둘 이상의 조합에 의해 구현된다. 예를 들어, 본 실시예에서 무선전력을 전송하는 동작은 전력 변환 유닛(110)에 의해 수행될 수 있다. 또한 본 실시예에서 수신전력패킷을 수신하는 동작, 전력 보정을 수행하는 동작, 전력 전송 특성을 도출 또는 계산하는 동작, FOD를 수행하는 동작 등은 통신/컨트롤 유닛(120)에 의해 수행될 수 있다.
또한 도 16 내지 도 20에 따른 실시예에서의 무선전력 수신장치는 도 1 내지 도 15에서 개시된 무선전력 수신장치 또는 무선전력 수신기 또는 전력 수신부에 해당한다. 따라서, 본 실시예에서의 무선전력 수신장치의 동작은 도 1 내지 도 15에서의 무선전력 수신장치의 각 구성요소들 중 하나 또는 둘 이상의 조합에 의해 구현된다. 예를 들어, 본 실시예에서 무선전력을 수신하는 동작은 전력 픽업 유닛(210)에 의해 수행될 수 있다. 또한 본 실시예에서 수신전력패킷을 생성 및 전송하는 동작, 전력 보정을 수행하는 동작, FOD를 수행하는 동작 등은 통신/컨트롤 유닛(220)에 의해 수행될 수 있다.
도 21은 다른 실시예에 따른 전력 보정 및 이물질 검출의 수행 방법을 도시한 흐름도이다. 본 실시예는 재협상(renegotiation) 단계 이후에 전력 보정을 다시 수행하는 전력 재보정(re-calibration)에 관한 것이다.
도 21을 참조하면, 협상 단계에서 무선전력 전송장치와 무선전력 수신장치는 초기(initial) 기본 전력 계약(예를 들어 5W)를 수립한 뒤, 전력 전송 단계의 시작시 무선전력 전송장치와 수신장치는 전력 보정을 수행한다(S1900). 이때, 전력 보정은 도 16 내지 도 20에서 설명된 실시예에 따른 전력 보정을 포함할 수 있다.
일 측면에서, 단계 S1900에 따른 전력 보정은 무선전력 수신장치가 전력 보정에 관련된 복수의 수신전력패킷을 무선전력 전송장치로 전송하는 단계, 무선전력 전송장치가 상기 복수의 수신전력패킷에 따른 전력 보정 데이터를 이용하여 다중 보정을 수행하는 단계를 포함한다. 일례로서, 복수의 수신전력패킷이 2개일 경우 다중 보정은 2 포인트 보정일 수 있다. 2 포인트 보정의 경우 단계 S1900에 따라 도출되는 보정 커브 또는 전력 전송 특성은 도 18과 같을 수 있다. 다른 예로서, 복수의 수신전력패킷이 3개일 경우 다중 보정은 3 포인트 보정일 수 있다. 3포인트 보정의 경우, 단계 S1900에 따라 도출되는 보정 커브 또는 전력 전송 특성은 도 19와 같을 수 있다.
무선전력 수신장치는 모드 필드를 '000'b 또는 '100'b(일반값)로 설정한 제1 수신전력패킷을 무선전력 전송장치로 전송한다(S1905). 무선전력 전송장치는 제1 수신전력패킷에 기반하여 FOD를 수행하여 이물질 여부를 확인하고(S1910), 이물질이 검출되지 않으면 제1 수신전력패킷에 대해 ACK 응답을 무선전력 수신장치로 전송한다(S1915). 무선전력 수신장치는 ACK 응답에 기반하여 이물질이 없는 것으로 확인하면, 재협상 패킷을 무선전력 전송장치로 전송한다(S1920). 일 측면에서, 인증을 지원하는 무선전력 수신장치는 인증을 지원하는 무선전력 전송장치에 대해 검증을 수행하여 인증된 무선전력 전송장치임을 확인한 후에 재협상을 요청할 수도 있다. 무선전력 수신장치는 재협상 패킷을 전송함으로써 기존 전력 계약을 갱신(예를 들어 더 높은 전력으로 증가)하기 위해 재협상을 요청한다. 재협상 단계 동안에, 무선전력 전송장치와 무선전력 수신장치는 전력 계약을 갱신할 수 있다. 이때 전력 계약은 기존의 전력보다 더 높은 요구 전력(GP)(즉, 5W보다 큰)으로 갱신될 수 있다.
재협상 단계 이후, 무선전력 수신장치는 모드 필드를 '010'b으로 설정한 제2 수신전력패킷을 무선전력 전송장치로 전송한다(S1925). 즉, 제2 수신전력패킷은 전력 조정에 관련되며, 제2 수신전력패킷을 수신하면 무선전력 전송장치는 재협상에 의해 갱신된 요구 전력(또는 타겟 전력) 하에서 전력 조정을 다시 수행할 수 있다.
모드 필드='010'임을 확인하면, 무선전력 전송장치는 제2 수신전력패킷에 의해 지시되는 수신 전력값을 메모리에 저장하고, 전력 보정을 수행할 수 있다. 전력 보정을 통해, 예를 들어 도 19와 같은 전력 전송 특성(또는 보정 커브)가 도출될 수 있다. 즉, 전력 보정에 의해 전력 보정 데이터(경부하 전송 전력(Ptr_light), 경부하 보정값(Prec_light), 제1 연결부하 전송 전력(Ptr_connected(1))), 제1 연결부하 보정값(Prec_connected(1)), 제2 연결부하 전송 전력(Ptr_connected(2))), 제2 연결부하 보정값(Prec_connected(2)))들을 전송 전력과 수신 전력 쌍으로 구성된 좌표 (x, y)형태로 표현하면, 제1 좌표(Ptr_light, Prec_light), 제2 좌표(Ptr_connected(1), Prec_connected(1)) 및 제3 좌표(Ptr_connected(2), Prec_connected(2))가 도출되면, 도 19와 같이 구간별로 기울기가 다른 전력 전송 특성 또는 보정 커브가 도출될 수 있다.
한편 단계 S1920과 S1925는 반복적으로 수행될 수 있다.
이후 무선전력 전송장치에 의해 전송된 전력 Ptransmitted에 대해, 무선전력 수신장치가 더 이상 전력 보정에 관련된 수신전력패킷(i.e. 모드 필드='001'b 또는 '010b')이 아닌, 일반값(i.e. 모드 필드='000'b) Preceived을 지시하는 수신전력패킷을 수신하면(S1930), 무선전력 전송장치는 전송 전력 Ptransmitted와 수신 전력 Preceived를 기반으로 이물질 검출을 수행한다(S1935). 예를 들어 단계 S1935는 무선전력 전송장치가 도 20에 따른 전력 손실 기반의 이물질 검출을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
한편, 다른 실시예는 인증 절차와 연관된 전력 보정을 수행하는 무선전력 전송장치 및 방법, 그리고 무선전력 수신장치 및 방법을 포함한다.
일례로서, 인증을 지원하는 무선전력 수신장치는 무선전력 전송장치의 인증 여부 또는 인증 진행 단계별로 전력 보정을 적응적으로 수행할 수 있다.
예를 들어, 본 실시예는 초기 전력 전송 단계에 진입 시에 기본 전력 프로필(BPP 또는 5W)에 해당하는 연결 부하를 사용하여 전력 보정을 수행하는 단계, 무선전력 전송장치가 인증된(i.e. Qi-certified) 확장 전력 프로필(EPP 또는 5W 이상)을 지원함을 검증하는(verifying) 단계, 상기 검증 결과 인증이 성공적으로 수행되면 원하는 타겟 전력 값(i.e. 8W 또는 15W)로 전력 전송 계약을 맺는 단계, 연결부하 조건에서 전력 보정에 관한 수신전력패킷을 무선전력 전송장치로 전송하는 단계를 수행하는 무선전력 수신장치 및 방법을 포함한다.
이로써, 무선전력 전송장치가 추가 전력 보정을 수행할 수 있도록 제어된다. 여기서 타겟 전력 값(i.e. 8W 또는 15W)로 전력 전송 계약을 맺는 단계는 재협상 단계에서 수행될 수 있다. 경부하 조건의 수신전력패킷(RP/1) 또는 연결부하 조건의 수신전력패킷(RP/2)를 수신하면, 무선전력 전송장치는 제어 오류 패킷 값을 참고하여 원하는 동작점으로 제어가 되었을 때 RP(1) 또는 RP(2)에 대해 ACK 신호를 보내 전력 보정 동작이 정상적으로 수행되었음을 무선전력 수신장치에게 알릴 수 있다.
이러한 도 21에 따른 실시예에서의 무선전력 전송장치는 도 1 내지 도 15에서 개시된 무선전력 전송장치 또는 무선전력 전송기 또는 전력 전송부에 해당한다. 따라서, 본 실시예에서의 무선전력 전송장치의 동작은 도 1 내지 도 15에서의 무선전력 전송장치의 각 구성요소들 중 하나 또는 둘 이상의 조합에 의해 구현된다. 예를 들어, 본 실시예에서 무선전력을 전송하는 동작은 전력 변환 유닛(110)에 의해 수행될 수 있다. 또한 본 실시예에서 수신전력패킷을 수신하는 동작, 전력 보정을 수행하는 동작, 전력 전송 특성을 도출 또는 계산하는 동작, FOD를 수행하는 동작 등은 통신/컨트롤 유닛(120)에 의해 수행될 수 있다.
또한 도 21에 따른 실시예에서의 무선전력 수신장치는 도 1 내지 도 15에서 개시된 무선전력 수신장치 또는 무선전력 수신기 또는 전력 수신부에 해당한다. 따라서, 본 실시예에서의 무선전력 수신장치의 동작은 도 1 내지 도 15에서의 무선전력 수신장치의 각 구성요소들 중 하나 또는 둘 이상의 조합에 의해 구현된다. 예를 들어, 본 실시예에서 무선전력을 수신하는 동작은 전력 픽업 유닛(210)에 의해 수행될 수 있다. 또한 본 실시예에서 수신전력패킷을 생성 및 전송하는 동작, 전력 보정을 수행하는 동작, FOD를 수행하는 동작 등은 통신/컨트롤 유닛(220)에 의해 수행될 수 있다.
위와 같이 무선전력 전송장치와 무선전력 수신장치는 전력 전송 단계로 진입할 때 RP/1, RP/2를 이용해 초기 전력 보정을 수행한다. 이후 무선전력 수신장치가 부하 전력을 RP/2 이상으로 증가시키는 경우에 추가적인 전력 보정을 진행할 수 있다. 다만 무선전력 수신장치는 무선전력 전송장치가 추가적인 전력 보정 모드를 지원하는 경우(예를 들어 WPC ver.1.3 이상)에 추가적인 전력 보정을 위한 RP/2 패킷을 무선전력 전송장치로 전송할 수 있다. 여기서, 무선전력 전송장치의 추가적인 전력 보정 지원 여부는 무선전력 전송장치가 지원하는 규격의 버전 번호(version number)에 의해 확인될 수 있다. 예를 들어, WPC Qi 무선전력 전송장치는 ver.1.3 이상에서만 추가적인 전력 보정을 지원할 수 있다. 한편 상위 버전(예를 들어 WPC ver.1.3 이상)을 지원하는 무선전력 전송장치에 대해, 무선전력 수신장치는 추가적인 전력 보정을 위한 RP/2 패킷을 기존 RP/2와 구별하기 위해 표 5에서와 같이 RP/3으로 표시하여 전송할 수 있다.
커플링 변경 및/또는 이물질 삽입에 의한 전력 보정(1)
무선전력 수신장치의 위치는 사용자의 의사에 의해 변경되거나, 사용자의 의사와 무관하게 변경될 수도 있다. 그리고 이러한 무선전력 수신장치의 위치 변경은 결국 무선전력 전송장치와 수신장치 간의 커플링 변경을 야기한다. 예를 들어, 전송 전력이 증가하였음에도 불구하고 수신전력은 그에 상응하는 증가가 없을 경우, 이는 커플링 변경 또는 이물질의 삽입에 의한 것일 수 있다. 또는 제어 오류(CE)가 0에 수렴한 이후 무선전력 수신장치의 부하에 대한 의도적인 변경이 없음에도 불구하고 CE가 갑작스럽게 변경되는 경우, 이는 커플링 변경 또는 이물질의 삽입에 의한 것일 수 있다. 무선전력 전송장치는 전력 전송 단계에서 이물질 삽입과 커플링 변경을 구별할 수 없다. 무선전력 전송장치가 커플링 변경이나 이물질 삽입에 관련된 어떤 현상을 감지할 때, 무선전력 전송장치는 처음부터 모든 이물질 감지 절차를 재시작할 수 있다.
커플링이 변경되면 기존의 전력 보정은 더이상 유효하지 않게 되는데, 이는 경부하/연결부하에서의 전력 전송 특성이 특정한 커플링 조건에 의존하기 때문이다. 다시 말해, 특정한 커플링 조건 하에서 도출되는 전력 전송 특성은, 해당 커플링 조건이 변경되면 더 이상 유효하지 않게 된다.
이하에서는 커플링 변경 및/또는 이물질 삽입을 감지하는 방법과, 커플링 변경 및/또는 이물질 삽입에 따라 FOD의 재수행 및/또는 전력 보정을 수행하는 방법에 관하여 보다 상세히 설명된다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 커플링 변경 및/또는 이물질 삽입을 커플링 변경으로 통칭하도록 한다. 이러한 본 실시예에 따른 무선전력 전송장치와 수신장치의 동작을 순서도로 나타내면 도 22와 같다.
도 22는 일 실시예에 따른 커플링 변경에 기반한 무선전력 전송장치와 수신장치의 동작을 도시한 흐름도이다.
도 22를 참조하면, 무선전력 전송장치는 전력 전송 단계에서 무선전력을 무선전력 수신장치로 전송한다(S2000). 전력 전송 단계에서, 무선전력 수신장치는 수신전력패킷(RPP)과 제어오류패킷(control error packet: CEP) 등을 무선전력 전송장치로 전송한다(S2005).
무선전력 전송장치는 전력 전송 단계에서 전송된 전력에 관한 정보 및/또는 무선전력 수신장치로부터 수신된 정보(또는 패킷)을 모니터링하고, 상기 모니터링 결과에 기반하여 커플링 변경의 발생을 감지한다(S2010).
일례로서, 수신 전력의 증가가 없음에도 불구하고 전송된 전력(Ptransmitted)이 증가하는 경우, 무선전력 전송장치는 커플링 변경 이벤트가 발생한 것으로 판단하거나, 이물질이 삽입된 것으로 판단할 수 있다.
다른 예로서, 제어 오류(control error: CE)가 거의 0에 수렴한 이후, RP/0를 수신하던 중 무선전력 수신장치에서의 의도적인 부하 변경이 없음에도 불구하고 CE가 급격히 변화된 경우, 무선전력 전송장치는 커플링 변경 이벤트가 발생한 것으로 판단하거나, 이물질이 삽입된 것으로 판단할 수 있다. 이때 무선전력 전송장치는 CE의 변화가 무선전력 수신장치의 의도적인 부하 조건의 변화에 의한 것인지 여부를 수신전력패킷(RPP)의 모드 필드를 통해 확인할 수 있다. 즉, 무선전력 전송장치는 CEP와 RPP를 기반으로 커플링 변경 이벤트의 발생 여부를 판단할 수 있다.
단계 S2010에서 커플링 변경(또는 이물질 삽입)을 감지하면, 무선전력 전송장치는 전체적인 FOD 절차를 다시 수행하여(Q 팩터 기반의 FOD 및 APLD) 이물질을 검출하거나, 전력 보정을 수행한다. 여기서, 전력 보정은 커플링 변경 이전에 설정된 전력 보정을 다시 새롭게(renew)하는 동작을 포함한다.
무선전력 전송장치는 커플링 변경이 발생하였음을 무선전력 수신장치에게 알려주기 위해 단계 S2005에서 수신된 수신전력패킷에 대한 응답으로 특정한 비트 패턴 응답을 무선전력 수신장치에게 전송하는 동작을 수행할 수 있다(S2015).
비트 패턴 응답의 전송을 위해 FSK 변조가 사용될 수 있다. 예를 들어 비트 패턴 응답은 8비트로서 ATN(attention) 또는 RFC(request for communication)이라 불릴 수 있다. 무선전력 전송장치는 비트 패턴 응답을 특정 비트값으로 설정하여 무선전력 수신장치로 전송함으로써 무선전력 수신장치가 DSR (Poll) 패킷을 전송하도록 요청하거나, 전력 관련 패킷을 전송하도록 요청하거나, 무선전력 수신장치의 주의를 끌거나, 특정 패킷(예를 들어 EPT 패킷)의 전송을 요청하거나, 무선전력 수신장치로부터 수신된 패킷에 대한 응답을 제공할 수 있다. 여기서, 전력 관련 패킷은 EPT 패킷일 수도 있고, 리핑 개시 패킷일 수도 있다. 전력 관련 패킷이 EPT 패킷일 경우, 상기 EPT 패킷은 EPT/rst (0x0B)를 포함할 수 있다.
일례로서, 요청 승인을 지시하는 ACK 응답은 '11111111'의 비트 패턴으로 나타내고, 요청을 거절하는 NAK 응답은 '00000000'의 비트 패턴으로 나타내며, 인식 불가능한 또는 유효하지 않은 요청임을 지시하는 ND 응답은 '01010101' 비트 패턴으로 나타낼 수 있다. 또한, ATN은 위 ACK/NAK/ND 응답을 위해 정의된 비트 패턴을 제외한 다양한 8-bit 사이즈의 비트 패턴으로 정의될 수 있다. 예를 들어, ATN는 '00001111', '11110000', '10101010', '10110110', '00110011' 또는 '01001001'으로 정의될 수 있다. 그러나, 이는 실시예에 불과하며 다양한 비트 패턴으로 ATN을 구성할 수 있음은 물론이다.
ATN 비트 패턴 응답은 일반적으로 무선전력 전송장치가 보낼 메시지가 있다는 것을 무선전력 수신장치에게 알려 주기 때문에, 무선전력 수신장치는 ATN 비트 패턴 응답을 수신한 뒤 구체적으로 어떤 이유에서 무선전력 전송장치가 ATN 비트 패턴 응답을 보냈는지 파악하기 위해, DSR (poll) 패킷을 무선전력 전송장치로 전송한다(S2020).
이때, 무선전력 전송장치는 DSR(poll) 패킷에 대한 응답으로 무선전력 수신장치에게 전력 관련 요청 패킷을 전송함으로써 리핑(re-ping) 또는 전력 전송 중단(EPT)를 유도한다(S2025). 이는 커플링 변경에 따른 전력 보정을 다시 수행하기 위함이다. 단계 S2025는 무선전력 수신장치가 리핑 또는 전력 전송 중단을 하도록 무선전력 전송장치가 무선전력 수신장치에게 요청하는 동작에 해당한다. 일례로서, 전력 관련 요청 패킷은 무선전력 전송장치가 무선전력 수신장치로 전송하는 패킷으로서, 전력 전송 중단 요청(end power transfer request: EPTR) 패킷이라 불릴 수도 있다. 일 측면에서, 전력 전송 중단 요청 패킷은 무선전력 수신장치가 무선전력 전송장치로 전송하는 전력 전송 중단(EPT) 패킷과 동일한 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 전력 전송 중단 요청 패킷은 아래와 같은 값을 지시할 수 있다.
0x00―EPT/nul―use if none of the other codes is appropriate.
0x01―EPT/cc―charge complete; use to indicate that the battery is full.
0x02―EPT/if―internal fault; use if an internal logic error has been encountered.
0x03―EPT/ot―over temperature; use if (e.g.) the battery temperature exceeds a limit.
0x04―EPT/ov―over voltage; use if a voltage exceeds a limit.
0x05―EPT/oc―over current; use if the current exceeds a limit.
0x06―EPT/bf―battery failure; use if the battery cannot be charged.
0x08―EPT/nr―no response; use if the target operating point cannot be reached.
0x0A―EPT/an―aborted negotiation; use if a suitable Power Transfer Contract cannot be negotiated.
0x0B―EPT/rst―restart; use to restart the power transfer.
0x0C―EPT/rep―re-ping; use to restart the power transfer after a specified delay (the re-ping delay).
이때 본 실시예에서의 전력 전송 중단 요청 패킷은 그 값이 재시작(restart) 또는 리핑(reping)을 지시할 수 있다. 리핑 또는 전력 전송 중단의 개시자(initiator)는 무선전력 수신장치이므로 무선전력 전송장치가 무선전력 수신장치의 허락없이 임의로 리핑 또는 전력 전송 중단으로 진입할 수는 없으므로, 단계 S2025과 같이 리핑 또는 전력 전송 중단의 개시자인 무선전력 수신장치에게 리핑 또는 전력 전송 중단을 요청하는 과정이 선결적으로 수행된다.
리핑 또는 전력 관련 패킷의 요청을 받은 무선전력 수신장치는 전력 관련 요청 패킷에 대한 응답으로 ACK을 무선전력 전송장치로 전송하고(S2030), 전력 관련 패킷을 무선전력 전송장치로 전송한다(S2035). 여기서, 전력 관련 패킷은 리핑 개시 패킷이라 불릴 수도 있다. 일례로서, 전력 관련 패킷은 전력 전송 중단(end power transfer : EPT) 패킷일 수 있으며, EPT 패킷은 리핑을 지시하는 값(예를 들어 '0x0D' 또는 '0x0C')) 또는 전력 전송의 재시작(restart)를 지시하는 값(예를 들어 '0x0B')로 설정될 수 있다. 리핑은 미리 정해진 특정한 리핑 지연(re-ping delay) 이후에 수행될 수 있다. 이때, 리핑 지연값은 예를 들어 협상 단계에서 리핑 시간(또는 지연) 패킷에 의해 설정될 수 있다(예를 들어 EPT 패킷의 값='0x0C'인 경우). 또는, 리핑은 리핑 시간(또는 지연) 패킷 등에 의해 미리 설정된 특정한 리핑 지연 시간에도 불구하고 협상 단계 동안에 즉각적으로(immediately) 수행될 수 있다(예를 들어 EPT 패킷의 값='0x0D' or '0x0E'인 경우).
전력 관련 패킷을 수신하면, 무선전력 전송장치는 전력 관련 패킷이 지시하는 값에 따라서 무선전력 수신장치를 리셋하고, 다시 Q 측정과 이물질 검출을 수행한다(S2040). 단계 S2040이 수행되는 과정 중에는 무선전력이 무선전력 수신장치로 공급되지 않더라도 무선전력 수신장치는 사용자 인터페이스 상에 충전 중임을 표시할 수 있다. 단계 S2040에서의 이물질 검출은 전력 전송 전의 이물질 검출 동작에 해당할 수 있다. 만약 단계 S2035에서 무선전력 전송장치가 일정 시간 이내에 전력 관련 패킷의 수신에 실패하면, 무선전력 전송장치는 무선전력 수신장치를 리셋하고 전체적인 FOD 절차를 다시 수행할 수 있다.
이 경우, 무선전력 전송장치는 선택 단계에서 아날로그 핑 신호를 전송하는 단계와, 무선전력 수신장치를 검출하고 식별하는 단계(이 때 검출/식별을 나타내는 빕(beep) 신호가 출력될 수 있음)를 억제(suppress)할 수 있다.
이때, 전력 보정이 다시 수행될 수도 있다. 이 경우, 본 실시예는 무선전력 전송장치는 다시 Q 측정 및 새로운 전력 보정을 통해 이물질 검출을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 이 경우의 새로운 전력 보정은, 도 16 내지 도 21의 실시예에서 설명된 전력 보정을 포함할 수 있다. 무선전력 전송장치의 새로운 전력 보정은 도 16 내지 도 21의 실시예에 따른 무선전력 전송장치의 전력 보정 동작을 포함하고, 무선전력 수신장치의 새로운 전력 보정은 도 16 내지 도 21의 실시예에 따른 무선전력 수신장치의 전력 보정 동작을 포함할 수 있다. 그에 따라, 커플링 변경에 따른 추가적인 전력 보정이 완료되고, 새로운 전력 보정에 따른 보정된 전송 전력값 및/또는 보정된 수신 전력값 등 전력 보정 데이터가 도출될 수 있다.
이러한 도 22에 따른 실시예에서의 무선전력 전송장치는 도 1 내지 도 15에서 개시된 무선전력 전송장치 또는 무선전력 전송기 또는 전력 전송부에 해당한다. 따라서, 본 실시예에서의 무선전력 전송장치의 동작은 도 1 내지 도 15에서의 무선전력 전송장치의 각 구성요소들 중 하나 또는 둘 이상의 조합에 의해 구현된다. 예를 들어, 본 실시예에서 단계 S2000에 따른 전력 전송 단계에서 무선전력을 무선전력 수신장치로 전송하는 동작은 전력 변환 유닛(110)에 의해 수행될 수 있다. 또한 단계 S2005에 따른 RPP, CEP 등을 수신하는 동작, 단계 S2010에 따른 커플링 변경을 감지하는 동작, 단계 S2025에 따른 전력 관련 요청 패킷을 전송하는 동작, 단계 S2035에 따른 전력 관련 패킷을 수신하는 동작, S2040에 따른 Q 측정 및 FOD를 수행하는 동작은 통신/컨트롤 유닛(120)에 의해 수행될 수 있다.
또한 도 22에 따른 실시예에서의 무선전력 수신장치는 도 1 내지 도 15에서 개시된 무선전력 수신장치 또는 무선전력 수신기 또는 전력 수신부에 해당한다. 따라서, 본 실시예에서의 무선전력 수신장치의 동작은 도 1 내지 도 15에서의 무선전력 수신장치의 각 구성요소들 중 하나 또는 둘 이상의 조합에 의해 구현된다. 예를 들어, 본 실시예에서 단계 S2000에 따른 전력 전송 단계에서 무선전력을 무선전력 전송장치로부터 수신하는 동작은 전력 픽업 유닛(210)에 의해 수행될 수 있다. 또한 단계 S2005에 따른 RPP, CEP 등의 패킷을 제1 생성하고 전송하는 동작, 단계 S2010에 따른 커플링 변경을 감지하는 동작, 단계 S2025에 따른 전력 관련 요청 패킷을 수신하는 동작, 단계 S2035에 따른 전력 관련 패킷을 생성하고 전송하는 동작들은 통신/컨트롤 유닛(220)에 의해 수행될 수 있다.
도 22에 따른 전력 보정 방법은 무선전력 수신장치가 리핑의 개시자인 경우의 예시이다. 그러나, 즉각적인 리핑을 위해서는 무선전력 전송장치가 리핑의 개시자가 될 수도 있다. 따라서, 이하에서는 리핑의 개시자가 무선전력 전송장치일 경우의 전력 보정 방법에 관하여 개시된다.
도 23은 다른 실시예에 따른 커플링 변경에 기반한 전력 보정 방법을 도시한 흐름도이다.
도 23을 참조하면, 단계 S2100 내지 단계 S2120은 각각 단계 S2000 내지 단계 S2020과 동일하다. 그러나, 도 23의 실시예에서는 무선전력 전송장치가 리핑의 개시자이므로, 무선전력 전송장치는 무선전력 수신장치에게 전력 관련 요청 패킷을 보내는 대신 전력 관련 패킷을 전송하고(S2125), 무선전력 수신장치로부터 ACK을 수신하여(S2130) 전력 보정 단계로 진입할 수 있다. 단계 S2125에서의 전력 관련 패킷은 예를 들어 1바이트(8비트)로서, 도 24와 같은 리핑 패킷의 포맷을 가질 수 있다.
도 24는 일례에 따른 리핑 패킷의 포맷을 도시한 것이다.
도 24를 참조하면, 리핑 패킷은 2비트의 예비 비트(reserved)와 리핑 시간 정보를 지시하는 필드(예를 들어 6비트)를 포함하는 패킷 구조일 수 있다. 리핑 시간 정보는 1~64인 자연수로서, 리핑 시간 Tre-ping를 계산하는데 사용된다. 예를 들어 리핑 시간 Tre-ping=(리핑 시간 정보)x0.2s일 수 있다. 따라서, 리핑 시간은 0.2s, 0.4s, 쪋, 12.6s일 수 있다. 물론, 예비 비트와 리핑 시간을 지시하는 필드에 포함되는 비트의 개수는 다양하게 변형될 수 있다.
다시 도 23을 참조하면, 무선전력 전송장치는 전체적인 FOD 절차를 다시 수행하여(Q 팩터 기반의 FOD 및 APLD) 이물질을 검출하거나, 전력 보정을 수행할 수 있다(S2135). 단계 S2135에서의 이물질 검출은 전력 전송 전의 이물질 검출 동작에 해당할 수 있다. 일례로서, FOD 절차의 재수행은 무선전력 전송장치가 전력을 제거하고 Q 측정에서부터 재시작하여 디지털 핑 단계까지 진행하는 과정을 포함한다. 다른 예로서, 전력 보정은 커플링 변경 이전에 설정된 전력 보정을 다시 새롭게(renew)하는 동작을 포함한다.
리핑이 수행되는 동안, 무선전력 전송장치가는 선택 단계에서 아날로그 핑 신호를 전송하는 단계와, 무선전력 수신장치를 검출하고 식별하는 단계(이 때 검출/식별을 나타내는 빕(beep) 신호가 출력될 수 있음)를 억제(suppress)할 수 있다.
만약 무선전력 수신장치가 리핑 시간보다 더 일찍 또는 더 늦게 디지털 핑 신호를 수신하면, 이는 무선전력 전송장치 위에 놓인 무선전력 수신장치가 사용자에 의해 교체되었음을 지시할 수 있다. 따라서, 무선전력 수신장치는 디폴트 UX(빕 신호 또는 무선충전의 개시를 사용자에게 지시하는 메시지)를 수행할 수 있다.
이러한 도 23에 따른 실시예에서의 무선전력 전송장치는 도 1 내지 도 15에서 개시된 무선전력 전송장치 또는 무선전력 전송기 또는 전력 전송부에 해당한다. 따라서, 본 실시예에서의 무선전력 전송장치의 동작은 도 1 내지 도 15에서의 무선전력 전송장치의 각 구성요소들 중 하나 또는 둘 이상의 조합에 의해 구현된다. 예를 들어, 본 실시예에서 단계 S2100에 따른 전력 전송 단계에서 무선전력을 무선전력 수신장치로 전송하는 동작은 전력 변환 유닛(110)에 의해 수행될 수 있다. 또한 단계 S2105에 따른 RPP, CEP 등을 수신하는 동작, 단계 S2110에 따른 커플링 변경 및/또는 이물질 삽입을 감지하는 동작, 단계 S2115에 따른 비트 패턴 응답을 생성하고 전송하는 동작, 단계 S2120에 따른 DSR 패킷을 수신하는 동작, S2125에 따른 전력 관련 패킷을 전송하는 동작, 단계 S2130에 따른 ACK 응답을 수신하는 동작, 단계 S2135에 따른 Q 측정 및 FOD, 또는 전력 보정을 수행하는 동작은 통신/컨트롤 유닛(120)에 의해 수행될 수 있다.
또한 도 23에 따른 실시예에서의 무선전력 수신장치는 도 1 내지 도 15에서 개시된 무선전력 수신장치 또는 무선전력 수신기 또는 전력 수신부에 해당한다. 따라서, 본 실시예에서의 무선전력 수신장치의 동작은 도 1 내지 도 15에서의 무선전력 수신장치의 각 구성요소들 중 하나 또는 둘 이상의 조합에 의해 구현된다. 예를 들어, 본 실시예에서 단계 S2100에 따른 전력 전송 단계에서 무선전력을 무선전력 전송신장치로부터 수신하는 동작은 전력 픽업 유닛(210)에 의해 수행될 수 있다. 또한 단계 S2105에 따른 RPP, CEP 등의 패킷을 생성하고 전송하는 동작, 단계 S2115에 따른 비트 패턴 응답을 수신하는 동작, 단계 S2120에 따른 DSR 패킷을 생성하고 전송하는 동작, 단계 S2125에 따른 전력 관련 패킷을 수신하는 동작, 단계 S2130에 따른 ACK을 전송하는 동작은 통신/컨트롤 유닛(220)에 의해 수행될 수 있다.
부하 변경에 의한 전력 보정(2) : RP/3 이용
도 25는 일 실시예에 따른 전력 보정 및 이물질 검출의 수행 방법을 도시한 흐름도이다.
도 25를 참조하면, 무선전력 수신장치는 경부하 조건(light-load condition)에서 무선전력 전송장치로부터 전송 전력(이하 제1 경부하 전송 전력이라 함; Ptr_light)을 수신 및 측정한 뒤, 경부하 조건에서 수신 전력값을 지시하는 제1 수신전력패킷(received power packet: RPP)을 무선전력 전송장치로 전송한다(S2300). 제1 수신전력패킷은 예를 들어 도 17의 포맷을 가질 수 있다. 또한 모드 필드는 수신 전력값의 해석 방법을 지시하며, 모드 필드의 일례는 표 5와 같다.
모드 지시 내용
'000' 일반 값(normal value); 응답 요구(response requested)
'001' 경부하(light-load) 보정값; 응답 요구(response requested)
'010' 연결부하(connected-load) 보정값; 응답 요구(response requested)
'011' 다중 포인트 연결 부하(connected-load) 보정값, 응답 요구(response requested)
'100' 일반값; 응답 미요구(no response requested)
표 5를 참조하면, 모드 필드='000'이면 수신 전력값이 일반적인 전력값임을 지시하고(RP/0으로 표시될 수 있음), 모드 필드='001', '010', '011'이면 수신전력패킷이 전력 보정에 관계된 것임을 지시할 수 있다(각각 RP/1,RP/2, RP/3으로 표시될 수 있음). 즉, 무선전력 수신장치는 모드 필드='001' 또는 '010' 또는 '011'인 수신전력패킷을 무선전력 전송장치에게 전송함으로써 전력 보정을 지시할 수 있다. 구체적으로, 모드 필드='001'(즉, RP/1)이면, 수신전력패킷은 무선전력 수신장치가 경부하(light-load) 조건일 때 무선전력 수신장치에 의해 수신된 전력값(이하 경부하 보정 값(light-load calibration value)이라 함, Prec_light)을 지시할 수 있다. 또한 모드 필드='010'(즉, RP/2)이면 수신전력패킷은 무선전력 수신장치가 연결부하(connected-load) 조건일 때 무선전력 수신장치에 의해 수신된 전력값(이하 연결부하 보정 값(connected-load calibration value)이라 함, Prec_connected)을 지시할 수 있다. 또한, 모드 필드='011'(즉, RP/3)이면, 수신전력패킷이 다중 포인트 연결 부하(connected-load) 보정값에 관련된 것임을 지시할 수 있다. 경부하 조건은 무선전력 수신장치에 부하(예를 들어 배터리)가 전기적으로 연결되지 않은 조건을 의미할 수 있고, 연결부하 조건은 무선전력 수신장치에 부하가 연결된 조건을 의미할 수 있다.
무선전력 전송장치와 무선전력 수신장치는 전력 전송 단계로 진입할 때 RP/1, RP/2를 이용해 초기 전력 보정을 수행한다. 이후 무선전력 수신장치가 부하 전력을 RP/2 이상으로 증가시키는 경우에 추가적인 전력 보정이 필요하게 된다. 따라서, 무선전력 수신장치는 RP/3을 무선전력 전송장치로 전송함으로써 무선전력 전송장치가 추가적인 전력 보정을 수행할 수 있도록 한다.
여기서, 무선전력 수신장치는 무선전력 전송장치가 추가적인 전력 보정 모드를 지원하는 경우(예를 들어 WPC ver.1.3 이상)에 추가적인 전력 보정을 위한 RP/3 패킷을 무선전력 전송장치로 전송할 수 있다. 무선전력 전송장치의 추가적인 전력 보정 지원 여부는 예를 들어 무선전력 전송장치가 지원하는 규격의 버전 번호(version number)에 의해 확인될 수 있다. 즉, WPC Qi 무선전력 전송장치는 ver.1.3 이상에서만 추가적인 전력 보정을 지원할 수 있다.
다시 도 25를 참조하면, 제1 수신전력패킷은 경부하 조건에서 측정된 수신 전력값(즉, 경부하 보정값, Prec_light)을 지시하므로, 제1 수신전력패킷의 모드 필드='001'(즉, RP/1)이다. 따라서 단계 S2300은 무선전력 수신장치가 모드 필드='001'로 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 모드 필드='001'임을 확인하면, 무선전력 전송장치는 제1 수신전력패킷에 의해 지시되는 수신 전력값이 경부하 보정값(Prec_light)임을 식별한다. 무선전력 전송장치는 전력 보정을 수행하기 위해, 상기 경부하 보정값(Prec_light)을 메모리에 저장할 수 있다. 도면에 도시되지는 않았으나, 무선전력 전송장치는 제1 수신전력패킷에 대한 응답으로서 ACK 또는 NAK을 무선전력 수신장치로 전송할 수 있다. 또한, 제1 수신전력패킷은 복수 회 또는 연속적으로 전송될 수 있다. 이 경우, 연속적으로 전송되는 제1 수신전력패킷(즉, RP/1)은 하나의 수신전력패킷(즉, 단일 RP/1)으로 취급될 수 있다.
일 측면에서, 무선전력 전송장치는 RP/1 수신 시에 무선전력 수신장치가 해당 전력 레벨에 안정적으로 도달할 때까지 (CE값을 모니터링하면서) NAK 전송하다가, 상기 전력 레벨이 안정된 이후 ACK를 전송하며, 그때의 RP1값을 취한다.
무선전력 수신장치는 제1 연결부하 조건(connected-load condition)에서 무선전력 전송장치로부터 제1 연결부하 전송 전력(Ptr_connected(1))을 수신 및 측정한 뒤, 제1 연결부하 보정값(Prec_connected(1))을 지시하는 제2 수신전력패킷(즉, RP/2)을 무선전력 전송장치로 전송한다(S2305).
단계 S2305는 무선전력 수신장치가 모드 필드='010'으로 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 모드 필드='010'임을 확인하면, 무선전력 전송장치는 제2 수신전력패킷에 의해 지시되는 수신 전력값이 제1 연결부하 보정값(Prec_connected(1))임을 식별한다. 무선전력 전송장치는 전력 보정을 수행하기 위해, 상기 제1 연결부하 보정값(Prec_connected(1))을 메모리에 저장할 수 있다.
RP/1과 RP/2에 기반하여, 예를 들어 도 18 및 수학식 1 내지 2에 따른 전력 전송 특성 또는 보정 커브가 도출될 수 있다.
무선전력 수신장치는 연결부하를 변경한다(S2310). 연결부하의 변경은 연결부하의 증가 또는 감소를 포함할 수 있다. 연결부하의 변경은 무선전력 수신장치의 목표 정류전압(target Vrec) 또는 타겟 전력이 이전의 연결부하 대비 증가 또는 감소함을 의미할 수 있다. 연결부하가 변경되는 상황은 무선전력 수신장치가 타겟 전력에 도달하기 위해 다중 부하 단계(multiple load steps)를 사용하는 경우를 포함할 수 있다. 연결부하가 변경될 경우, 기존에 설정된 전력 전송 특성의 적어도 일부가 변경되거나, 기존에 설정된 전력 전송 특성을 유지한 채 추가적인 전력 전송 특성이 설정될 수 있다. 예컨대, 연결부하의 증가로 인하여 전송 전력 Ptr이 Ptr_connected(1)<Ptr 인 범위까지 증가한다면, 도 18의 전력 전송 특성은 이 상황을 커버할 수 없다.
따라서, 연결부하가 변경된 상태를 전력 보정에 반영하고, 향상된 이물질 검출 성능을 위해, 무선전력 전송장치 및/또는 수신장치는 다중 포인트 전력 보정을 수행한다. 이를 위해 추가적인 전력 보정 데이터가 필요하다. 이를 위해 무선전력 수신장치는 제2 연결부하 조건에서 무선전력 전송장치로부터 제2 연결부하 전송 전력(Ptr_connected(2))을 수신 및 측정한 뒤, 제2 연결부하 보정값(Prec_connected(2))을 지시하는 제3 수신전력패킷(RP/3)을 무선전력 전송장치로 전송한다(S2315). 단계 S2310에서 제2 수신전력패킷(RP/2)에 대해 무선전력 전송장치가 ACK으로 응답하는 경우, 무선전력 수신장치의 추가적인 RP/2 전송은 허용되지 않는 경우가 있다. 그러나, 전력 손실 기반의 이물질 검출 기능을 향상시키기 위해, 전력 보정의 타이밍에 관한 제한을 제거하고, 2 포인트 이상의 다중 포인트 전력 보정이 요구되며, 따라서, 단계 S2325와 같이 제3 수신전력패킷의 전송을 허용할 수 있다.
단계 S2325는 무선전력 수신장치가 모드 필드='011'으로 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 모드 필드='011'임을 확인하면, 무선전력 전송장치는 제3 수신전력패킷에 의해 지시되는 수신 전력값이 제2 연결부하 조건에서 다중 포인트 보정값(Prec_connected(2))임을 식별한다. 모드 필드='011'이므로, 무선전력 전송장치는 추가적인 전력 보정이 필요함을 알 수 있다.
RP/3의 전송 시점과 관련한 일례로서, RP/3의 전송은 무선전력 수신장치가 타겟 부하 전력을 단계적으로 상승(step up)시키는 임의의 시간에(any time) 수행될 수 있다. 즉, 전력 전송 단계의 시작시 초기 전력 보정이 RP/1 및 RP/2에 기반하여 수행되고(단계 S2300 내지 단계 S2310에 따라), 상기 초기 전력 보정 이후에 무선전력 수신장치가 타겟 부하 전력을 단계적으로 상승(step up)시키는 임의의 시간에(any time) 다중 포인트 전력 보정이 수행될 수 있다.
RP/3의 전송 시점과 관련한 다른 예로서, RP/3의 전송은 무선전력 수신장치는 전력 전송 단계에서 복수의 RP/0들 사이 또는 복수의 RP/0와 CEP 사이에서 RP/3을 전송할 수 있다. 여기서, RP/3의 전송은 무선전력 수신장치가 타겟 부하 전력을 단계적으로 상승(step up)시키는 임의의 시간에 수행될 수 있다.
무선전력 전송장치는 다중 포인트 전력 보정을 수행하기 위해, 상기 제2 연결부하 보정값(Prec_connected(2))을 메모리에 저장할 수 있다.
단계 S2300, S2305 및 S2325에 걸쳐 얻어지는 전력 보정 데이터를 기반으로, 전력 전송 특성이 도출 또는 설정될 수 있다. 도출되는 전력 전송 특성을 예를 들어 도 19 및 수학식 3 내지 6과 같을 수 있다.
이후 무선전력 전송장치에 의해 전송된 전력 Ptransmitted에 대해, 무선전력 수신장치가 더 이상 전력 보정에 관련된 수신전력패킷(i.e. 모드 필드='001'b 또는 '010b')이 아닌, 일반값(i.e. 모드 필드='000'b) Preceived을 지시하는 제4 수신전력패킷(즉, RP/0)을 수신하면(S2330), 무선전력 전송장치는 전력 보정을 완료하고 전송 전력 Ptransmitted와 수신 전력 Preceived를 기반으로 이물질 검출을 수행한다(S2335). 예를 들어 단계 S2335는 무선전력 전송장치가 도 20에 따른 전력 손실 기반의 이물질 검출을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
도면에 도시되지는 않았으나, 무선전력 전송장치는 RP/1, RP/2, RP/3에 대한 응답으로서, ACK 또는 NAK을 무선전력 수신장치로 전송할 수 있다. 무선전력 전송장치는 원하는 동작점으로 제어가 이루어질 때까지 NAK을 무선전력 수신장치로 전송하는 동작을 반복할 수 있다. 또한, 무선전력 수신장치는 RP/2, RP/2, RP/3을 포함하는 모든 수신전력패킷 사이사이에 하나 또는 그 이상의 CE 패킷(들)을 전송할 수 있다.
예를 들어 도 25에 따른 실시예에 따를 때 무선전력 수신장치가 제1 수신전력패킷(RP/1)을 무선전력 전송장치로 전송한다(S2300). 그러나 만약 해당 전력 레벨에 도달하지 못한 경우 무선전력 전송장치는 NAK을 무선전력 수신장치로 전송한다. 이 경우 무선전력 전송장치는 동작점을 변경하면서 무선전력 수신장치로부터 전송되는 하나 또는 그 이상의 CE 패킷(들)을 확인하고, 무선전력 수신장치가 원하는 동작점에 도달하였는지를 판단한다. 이와 같은 과정(RP/1 (NAK) - CE - CE - CE - CE - RP1(NAK) - CE - CE - CE)을 반복하다가, 상기 전력 레벨이 안정되면 무선전력 전송장치는 ACK를 전송하고, 그때의 RP/1값을 전력 보정 데이터로 취한다.
제1 수신전력패킷(RP/1)에 대한 응답으로서 ACK을 수신하면, 무선전력 수신장치는 제2 수신전력패킷(RP/2)을 무선전력 전송장치로 전송한다(S2305). 그러나 만약 해당 전력 레벨에 도달하지 못한 경우 무선전력 전송장치는 NAK을 무선전력 수신장치로 전송한다. 이 경우 무선전력 전송장치는 동작점을 변경하면서 무선전력 수신장치로부터 전송되는 하나 또는 그 이상의 CE 패킷(들)을 확인하고, 무선전력 수신장치가 원하는 동작점에 도달하였는지를 판단한다. 이와 같은 과정(RP/2 (NAK) - CE - CE - CE - CE - RP2(NAK) - CE - CE - CE)을 반복하다가, 상기 전력 레벨이 안정되면 무선전력 전송장치는 ACK를 전송하고, 그때의 RP/2값을 전력 보정 파라미터로 취한다.
이후, 연결부하 변경(S2310)에 의해 무선전력 수신장치가 제3 수신전력패킷(RP/3)을 무선전력 전송장치로 전송한다(S2325). 그러나 만약 해당 전력 레벨에 도달하지 못한 경우 무선전력 전송장치는 NAK을 무선전력 수신장치로 전송한다. 이 경우 무선전력 전송장치는 동작점을 변경하면서 무선전력 수신장치로부터 전송되는 하나 또는 그 이상의 CE 패킷(들)을 확인하고, 무선전력 수신장치가 원하는 동작점에 도달하였는지를 판단한다. 이와 같은 과정(RP/3(NAK) - CE - CE - CE - CE - RP3(NAK) - CE - CE - CE)을 반복하다가, 상기 전력 레벨이 안정되면 무선전력 전송장치는 ACK를 전송하고, 그때의 RP/3값을 전력 보정 데이터로 취한다.
이후, 무선전력 수신장치가 더 이상 전력 보정에 관련된 수신전력패킷(i.e. 모드 필드='001'b 또는 '010b')이 아닌, 일반값(i.e. 모드 필드='000'b) Preceived을 지시하는 수신전력패킷을 수신하면(S2330), 무선전력 전송장치는 전력 보정에 기반하여 Preceived을 보정한 뒤, 전력 손실을 계산하고, 전력 손실에 기반하여 이물질 검출을 수행한다(S2335).
도 25에 따른 실시예에서의 무선전력 전송장치는 도 1 내지 도 15에서 개시된 무선전력 전송장치 또는 무선전력 전송기 또는 전력 전송부에 해당한다. 따라서, 본 실시예에서의 무선전력 전송장치의 동작은 도 1 내지 도 15에서의 무선전력 전송장치의 각 구성요소들 중 하나 또는 둘 이상의 조합에 의해 구현된다. 예를 들어, 위 실시예들에서 무선전력 전송장치에 의한 전력 보정의 처리, ACK/NAK의 전송 및/또는 RP, CEP의 수신 동작은 통신/컨트롤 유닛(120)에 의해 수행될 수 있다.
또한 도 25에 따른 실시예에서의 무선전력 수신장치는 도 1 내지 도 15에서 개시된 무선전력 수신장치 또는 무선전력 수신기 또는 전력 수신부에 해당한다. 따라서, 본 실시예에서의 무선전력 수신장치의 동작은 도 1 내지 도 15에서의 무선전력 수신장치의 각 구성요소들 중 하나 또는 둘 이상의 조합에 의해 구현된다. 예를 들어, 위 실시예들에서 무선전력 수신장치에 의한 전력 보정의 처리, RP, CEP의 전송 및/또는 ACK/NAK의 수신 동작은 통신/컨트롤 유닛(220)에 의해 수행될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 인증(authentication) 절차와 연관된 전력 보정을 수행하는 무선전력 전송장치 및 방법, 그리고 무선전력 수신장치 및 방법을 포함한다. 즉 다중점 전력 보정은 인증와 연관되어 수행될 수 있다.
일례로서, 인증 기능이 없는 무선전력 수신장치를 위한 다중점 전력 보정의 수행방법은, 무선전력 전송장치 및 수신장치가 초기 전력 전송 단계에 진입 시에 중간(intermediate) 전력 레벨(예를 들어 기본 전력 프로필(BPP 또는 5W))에서 RP/1 및/또는 RP/2를 이용하여 초기 전력 보정을 수행하는 단계, 무선전력 전송장치가 상기 중간 전력 레벨에서 전력 전송을 수행하는 단계, 초기 전력 보정 이후 무선전력 수신장치가 RP/3 패킷을 연속적으로 무선전력 전송장치로 전송하여 부하 전력을 타겟 부하 전력까지 단계적으로 상승시키는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 무선전력 수신장치는 전력 보정이 없는(uncalibrated) 또는 일부의 전력 보정만이 이루어진 이물질 검출을 수행할 수 있다. 또한, 무선전력 수신장치는 전력 레벨을 유지하는 동안에 RP/0를 전송할 수 있다.
다른 예로서, 인증 기능이 없는 무선전력 수신장치를 위한 다중점 전력 보정의 수행방법은, 무선전력 전송장치 및 수신장치가 초기 전력 전송 단계에 진입 시에 중간(intermediate) 전력 레벨(예를 들어 기본 전력 프로필(BPP 또는 5W))에서 RP/1 및/또는 RP/2를 이용하여 초기 전력 보정을 수행하는 단계, 무선전력 전송장치가 상기 중간 전력 레벨에서 전력 전송을 수행하는 단계, 또한, 무선전력 수신장치가 타겟 부하 전력을 유지하는 동안에 RP/0를 무선전력 전송장치로 전송하는 단계, 초기 전력 보정 이후 무선전력 수신장치가 RP/3 패킷을 임의의 적절한 시점에 무선전력 전송장치로 전송하여 부하 전력을 단계적으로 상승시키는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 무선전력 수신장치는 전력 보정이 없는(uncalibrated) 또는 일부의 전력 보정만이 이루어진 이물질 검출을 수행할 수 있다.
또 다른 예로서, 인증 기능을 수행하는 무선전력 수신장치를 위한 다중점 전력 보정의 수행방법은, 무선전력 전송장치 및 수신장치가 초기 전력 전송 단계에 진입 시에 중간 전력 레벨(i.e. BPP 또는 5W)에서 RP/1 및/또는 RP/2를 기반으로 초기 전력 보정을 수행하는 단계, 무선전력 전송장치 및/또는 수신장치가 상기 중간 전력 레벨에서 전력을 전송하는 동안 인증을 수행하는 단계, 인증을 성공적으로 완료한 이후 무선전력 수신장치가 RP/3 패킷을 무선전력 전송장치로 전송하여 부하 전력을 단계적으로 상승시키는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 인증을 수행하는 단계는, 인증된(i.e. Qi-certified) 확장 전력 프로필(EPP 또는 5W 이상)을 지원함을 검증하는(verifying) 단계, 상기 검증 결과 인증이 성공적으로 수행되면 원하는 타겟 전력 값(i.e. 8W 또는 15W)로 전력 전송 계약을 맺는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 무선전력 수신장치는 인증이 진행되는 도중에 RP/0 패킷을 무선전력 전송장치로 전송할 수 있다.
이로써, 무선전력 전송장치가 추가 전력 보정을 수행할 수 있도록 제어된다. 여기서 타겟 전력 값(i.e. 8W 또는 15W)로 전력 전송 계약을 맺는 단계는 재협상 단계에서 수행될 수 있다. 즉, 인증 완료 및 재협상 단계 이후, 무선전력 수신장치는 타겟 전력을 증가시킬 수 있다. 이 경우 무선전력 수신장치는 RP/3를 무선전력 전송장치로 전송함으로써, 추가적인 전력 보정을 수행하도록 한다.
커플링 변경 및/또는 이물질 감지에 의한 전력 보정(2) : EPT/fod 이용
무선전력 전송장치가 RP/0값을 이용해 이물질 검출을 수행할 때, 실제 이물질 삽입에 의한 변화와 사용자가 무선전력 수신장치를 움직여서 발생한 변화가 명확히 구별되지 않기 때문에, 무선전력 전송장치는 Q 및 공진 값을 이용한 이물질 검출을 재수행하여 실제 이물질 검출이 발생하였을 경우에만 전력 전송을 중단시키도록 할 수 있다.
따라서, 이물질의 중도 삽입 또는 커플링 변경시 전력전(pre-power) 이물질 검출을 재수행(redoing)함으로써 이물질 오검출을 방지하는 방법 또한 요구된다. 이 방법은 전력 전송 중단(EPT) 패킷을 기반으로 수행될 수 있다.
일 실시예에 따른 이물질 검출 수행 방법은, 무선전력 전송장치 및/또는 무선전력 수신장치가 RP/0 및/또는 CEP를 모니터링하는 단계, 무선전력 전송장치 및/또는 수신장치가 특정 이벤트의 발생을 감지하는 단계, 무선전력 수신장치가 FOD를 위한 EPT 패킷(EPT/fod)을 무선전력 전송장치로 전송하는 단계, EPT 패킷에 기반하여 무선전력 전송장치가 FOD를 수행하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 특정 이벤트는 예를 들어 전력 전송 단계 동안에 이물질이 삽입되거나, 외부 영향에 의해 무선전력 수신장치가 이동하여 커플링이 변경되는 경우를 포함한다.
무선전력 수신장치가 생성하는 FOD를 위한 EPT 패킷은 예를 들어 EPT/fod 또는 EPT/rst 또는 EPT/rep일 수 있다(0x0B―EPT/rst―restart; use to restart the power transfer / 0x0C―EPT/rep―re-ping; use to restart the power transfer after a specified delay (the re-ping delay)). 이와 같은 FOD를 위한 EPT 패킷은 도 17과 같은 구조를 가질 수 있으며, 하기 표 6의 값 중 어느 하나를 지시할 수 있다.
> 0x00―EPT/nul―use if none of the other codes is appropriate.> 0x01―Reserved> 0x02―EPT/if―internal fault; use if an internal logic error has been encountered.> 0x03―EPT/ot―over temperature; use if (e.g.) the battery temperature exceeds a limit.> 0x04―EPT/ov―over voltage; use if a voltage exceeds a limit.> 0x05―EPT/oc―over current; use if the current exceeds a limit.> 0x06―Reserved> 0x08―Reserved.> 0x0A―Reserved.> 0x0B―EPT/rst―restart; use to restart the power transfer.NOTE Typically, a Power Transmitter engages in FOD after stopping the power transfer and before restarting it. For details about this procedure, see the Qi Specification, Foreign Object Detection.> 0x0C―EPT/rep―re-ping; use to restart the power transfer after a specified delay (the re-ping delay).NOTE A Power Receiver should use this End Power Transfer Code only if it has verified that the Power Transmitter complies with version 1.3 or higher of the Qi Specification.> EPT/rfid―RFID/NFC card; use if an RFID/NFC card has been detected> EPT/fod - Pre-power FOD and re-calibration
여기서 EPT/fod는 전력 전송 전의 FOD 및 추가 전력 보정의 사유(reason)를 지시할 수 있다. 즉, 무선전력 수신장치는 내부 관찰로부터 전력 전송 전의 FOD 및 추가 전력 보정의 필요성이 인식된 때 EPT/fod 값을 사용할 수 있다. 일례로서, 무선전력 전송장치의 경우, 보정 전력값을 이용해 이물질 삽입이 의심되는 경우를 판단할 수 있고, 무선전력 수신장치의 경우에는 수신 전력 값 또는 동작점(operation point, 예: 정류 전압) 값이 이상적으로 변할 때 이물질 삽입을 의심할 수 있다.
EPT/rst는 재시작으로 인해 무선전력 전송장치 및/또는 수신장치가 잡음 발생하는 것을 야기할 수 있으며, 사용자에게 바람직하지 못한 경험을 줄 수 있다. 사용자에게 보다 나은 무선 충전 서비스를 제공하기 위해, EPT/rep가 사용될 수 있다. 즉, 무선전력 수신장치는 EPT/rep 패킷을 무선전력 전송장치로 전송할 수 있다. 이 경우, 무선전력 전송장치는 다시 전력 전송 전(pre-power)에 Q 팩터를 측정하고 새로운 전력 보정을 통해 이물질 검출을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
무선전력 수신장치가 EPT/rep을 이용하는 경우, 무선전력 전송장치가 전력 전송 전 FOD에 필요한 시간을 정해 줄 수 없는 문제가 있다. 따라서 EPT 패킷의 새로운 code로 EPT/fod를 정의할 필요가 있다. 또한, 무선전력 수신장치가 EPT/fod 패킷을 무선전력 전송장치로 전송함으로써 무선전력 전송장치가 전력 전송을 중단하고 전력 전송 전 FOD를 수행하도록 한다. EPT/fod 패킷은 EPT/rep 패킷과 마찬가지로 무선전력 전송장치 및/또는 수신장치가 잡음 발생하는 것을 방지하도록 정의한다.
다른 실시예에 따른 이물질 검출 수행 방법은, 무선전력 전송장치 및/또는 무선전력 수신장치가 RP/0 및/또는 CEP를 모니터링하는 단계, 무선전력 전송장치 및/또는 수신장치가 특정 이벤트의 발생을 감지하는 단계, 무선전력 전송장치가 FOD를 위한 EPT 패킷(EPT/fod)을 무선전력 수신장치로 전송하는 단계, EPT 패킷에 기반하여 무선전력 전송장치가 FOD를 수행하는 단계, FOD 결과에 따라 전력 전송을 재시작하는 단계를 포함한다.
일 측면에서, 무선전력 전송장치가 생성하는 FOD를 위한 EPT 패킷은 도 17과 같이 무선전력 수신장치가 생성하는 FOD를 위한 EPT 패킷과 동일한 구조를 가질 수 있다. 이 경우, EPT 패킷은 하기 표 7의 값 중 어느 하나를 지시할 수 있다.
> 0x00―EPT/nul―use if none of the other codes is appropriate.> 0x01―Reserved> 0x02―EPT/if―internal fault; use if an internal logic error has been encountered.> 0x03―EPT/ot―over temperature; use if (e.g.) the battery temperature exceeds a limit.> 0x04―EPT/ov―over voltage; use if a voltage exceeds a limit.> 0x05―EPT/oc―over current; use if the current exceeds a limit.> 0x06―Reserved> 0x08―Reserved.> 0x0A―Reserved.> 0x0B―EPT/rst―restart; use to restart the power transfer.NOTE Typically, a Power Transmitter engages in FOD after stopping the power transfer and before restarting it. For details about this procedure, see the Qi Specification, Foreign Object Detection.> 0x0C―EPT/rep―re-ping; use to restart the power transfer after a specified delay (the re-ping delay).NOTE A Power Receiver should use this End Power Transfer Code only if it has verified that the Power Transmitter complies with version 1.3 or higher of the Qi Specification.> EPT/rfid―RFID/NFC card; use if an RFID/NFC card has been detected> EPT/fod - Pre-power FOD and re-calibration
예를 들어, EPT 패킷은 EPT/fod를 의미하는 특정 값을 지시하며, 여기서 EPT/fod는 전력 전송 전의 FOD 및 추가 전력 보정의 사유(reason)를 지시할 수 있다. 즉, 무선전력 전송장치는 내부 관찰로부터 전력 전송 전의 FOD 및 추가 전력 보정의 필요성이 인식된 때 EPT/fod 값을 사용할 수 있다.
다른 측면에서, 무선전력 전송장치가 생성하는 FOD를 위한 EPT 패킷은 무선전력 수신장치가 생성하는 FOD를 위한 EPT 패킷과 상이한 구조를 가질 수 있다. 이 경우, EPT 패킷을 지시하는 하기 표 8의 값들 중 적어도 일부가 재사용될 수 있다.
> 0x00―EPT/nul―use if none of the other codes is appropriate.> 0x01―Reserved> 0x02―EPT/if―internal fault; use if an internal logic error has been encountered.> 0x03―EPT/ot―over temperature; use if (e.g.) the battery temperature exceeds a limit.> 0x04―EPT/ov―over voltage; use if a voltage exceeds a limit.> 0x05―EPT/oc―over current; use if the current exceeds a limit.> 0x06―Reserved> 0x08―Reserved.> 0x0A―Reserved.> 0x0B―EPT/rst―restart; use to restart the power transfer.NOTE Typically, a Power Transmitter engages in FOD after stopping the power transfer and before restarting it. For details about this procedure, see the Qi Specification, Foreign Object Detection.> 0x0C―EPT/rep―re-ping; use to restart the power transfer after a specified delay (the re-ping delay).NOTE A Power Receiver should use this End Power Transfer Code only if it has verified that the Power Transmitter complies with version 1.3 or higher of the Qi Specification.> EPT/rfid―RFID/NFC card; use if an RFID/NFC card has been detected> EPT/fod - Pre-power FOD and re-calibration
한편, 무선전력 전송장치가 FOD를 위한 EPT 패킷을 무선전력 수신장치로 전송하는 단계 이전에, 무선전력 전송장치가 ATN을 무선전력 수신장치로 전송하는 단계, 무선전력 수신장치가 CEP를 무선전력 전송장치로 전송하는 단계, 무선전력 수신장치가 DSR/poll을 무선전력 전송장치로 전송하는 단계가 수행될 수 있다. 또한, FOD를 위한 EPT 패킷을 수신하면, 무선전력 수신장치는 DSR/ACK을 무선전력 전송장치로 전송할 수 있다.
한편, 무선전력 전송장치와 수신장치는 EPT/fod 패킷에 기반하여 전력 전송을 재시작한 이후, 이물질이 없다고 판단되면 즉시 전력 전송 단계로 진입할 수 있다. 재시작 이후 즉시 전력 전송 단계로 진입하고자 하는 경우와 풀 프로토콜(full protocol)을 수행하고자 하는 경우에 따라 전력 전송 단계로 진입하는 방법이 다를 수 있다. 구체적으로, 전력 전송 단계로 진입하는 동작은 무선전력 수신장치와 무선전력 전송장치의 입장에서 다음과 같이 정의될 수 있다.
먼저, 무선전력 수신장치의 동작은 다음과 같다.
일례로서, 무선전력 수신장치는 재시작 이후 즉시 전력 전송 단계로 진입하고자 할 때, 최초 패킷(first packet)으로서 RP/0를 무선전력 전송장치로 전송할 수 있다. 재시작 이후 전력 전송 단계에서 초기 전력 보정이 수행될 수 있고, 이전의 전력 계약이 유효하게 보존될 수 있다(preserved).
다른 예로서, 무선전력 수신장치는 재시작 이후 풀 프로토콜(full protocol)을 수행하고자 할 때, 최초 패킷으로서 신호 세기(signal strength: SS) 패킷을 무선전력 전송장치로 전송할 수 있다.
이 경우, 무선전력 수신장치는 재시작 이후 디지털 핑 단계, 식별 및 구성 단계, 협상 단계를 거쳐 전력 전송 단계에 진입한다. 그리고 무선전력 수신장치는 전력 전송 시작 시 RP/1과 RP/2를 전송함으로써 초기 전력 보정을 수행하고, 이후 무선전력 수신장치는 타겟 부하 전력을 증가시킬 때마다 RP/3를 전송함으로써 추가적인 전력 보정을 수행할 수 있다.
다음으로, 무선전력 전송장치의 동작은 다음과 같다.
무선전력 전송장치는 무선전력 수신장치의 최초 패킷에 따라, 전력 전송 단계로의 진입 절차가 다를 수 있다.
일례로서, 무선전력 전송장치가 최초 패킷으로서 신호 세기(signal strength: SS) 패킷을 무선전력 수신장치로부터 수신한 경우, 무선전력 전송장치는 풀 프로토콜을 수행한다.
도 26은 일 실시예에 따른 이물질 삽입 또는 커플링 변경에 기반한 전력 보정 방법을 도시한 흐름도이다.
도 26을 참조하면, 무선전력 전송장치는 전력 전송 단계에서 무선전력을 무선전력 수신장치로 전송한다(S2400). 전력 전송 단계에서, 무선전력 수신장치는 수신전력패킷(RPP)과 제어오류패킷(control error packet: CEP) 등을 무선전력 전송장치로 전송한다(S2405).
무선전력 전송장치는 전력 전송 단계에서 전송된 전력에 관한 정보 및/또는 무선전력 수신장치로부터 수신된 정보(또는 패킷)을 모니터링하고, 상기 모니터링 결과에 기반하여 이물질 삽입 또는 커플링 변경의 발생을 감지한다(S2410).
일례로서, 수신 전력의 증가가 없음에도 불구하고 전송된 전력(Ptransmitted)이 증가하는 경우, 무선전력 전송장치는 커플링 변경 이벤트가 발생한 것으로 판단하거나, 이물질이 삽입된 것으로 판단할 수 있다.
다른 예로서, 제어 오류(control error: CE)가 거의 0에 수렴한 이후, 무선전력 수신장치에서의 의도적인 부하 변경이 없음에도 불구하고 CE가 급격히 변화된 경우, 무선전력 전송장치는 커플링 변경 이벤트가 발생한 것으로 판단하거나, 이물질이 삽입된 것으로 판단할 수 있다. 이때 무선전력 전송장치는 CE의 변화가 무선전력 수신장치의 의도적인 부하 조건의 변화에 의한 것인지 여부를 수신전력패킷(RPP)의 모드 필드를 통해 확인할 수 있다. 즉, 무선전력 전송장치는 CEP와 RPP를 기반으로 커플링 변경 이벤트의 발생 여부를 판단할 수 있다.
단계 S2410에서 커플링 변경(또는 이물질 삽입)을 감지하면, 무선전력 전송장치는 전체적인 FOD 절차를 다시 수행하여(Q 팩터 기반의 FOD 및 APLD) 이물질을 검출하거나, 전력 보정을 수행한다. 여기서, 전력 보정은 커플링 변경 이전에 설정된 전력 보정을 다시 새롭게(renew)하는 동작을 포함한다.
무선전력 전송장치는 커플링 변경이 발생하였음을 무선전력 수신장치에게 알려주기 위해 단계 S2405에서 수신된 수신전력패킷에 대한 응답으로 특정한 비트 패턴 응답을 무선전력 수신장치에게 전송하는 동작을 수행할 수 있다(S2415).
비트 패턴 응답의 전송을 위해 FSK 변조가 사용될 수 있다. 예를 들어 비트 패턴 응답은 8비트로서 ATN(attention) 또는 RFC(request for communication)이라 불릴 수 있다. 무선전력 전송장치는 비트 패턴 응답을 특정 비트값으로 설정하여 무선전력 수신장치로 전송함으로써 무선전력 수신장치가 DSR (Poll) 패킷을 전송하도록 요청하거나, EPT/fod 패킷을 전송하도록 요청할 수도 있다.
일례로서, 요청 승인을 지시하는 ACK 응답은 '11111111'의 비트 패턴으로 나타내고, 요청을 거절하는 NAK 응답은 '00000000'의 비트 패턴으로 나타내며, 인식 불가능한 또는 유효하지 않은 요청임을 지시하는 ND 응답은 '01010101' 비트 패턴으로 나타낼 수 있다. 또한, ATN은 위 ACK/NAK/ND 응답을 위해 정의된 비트 패턴을 제외한 다양한 8-bit 사이즈의 비트 패턴으로 정의될 수 있다. 예를 들어, ATN는 '00001111', '11110000', '10101010', '10110110', '00110011' 또는 '01001001'으로 정의될 수 있다. 그러나, 이는 실시예에 불과하며 다양한 비트 패턴으로 ATN을 구성할 수 있음은 물론이다.
ATN 비트 패턴 응답은 일반적으로 무선전력 전송장치가 보낼 메시지가 있다는 것을 무선전력 수신장치에게 알려 주기 때문에, 무선전력 수신장치는 ATN 비트 패턴 응답을 수신한 뒤 구체적으로 어떤 이유에서 무선전력 전송장치가 ATN 비트 패턴 응답을 보냈는지 파악하기 위해, DSR (poll) 패킷을 무선전력 전송장치로 전송한다(S2420).
이때, 무선전력 전송장치는 DSR(poll) 패킷에 대한 응답으로 Q 팩터 측정을 위해 리핑(re-ping)을 요청하는 패킷을 무선전력 수신장치에게 전송한다(S2425). 이는 커플링 변경 또는 이물질 삽입에 따른 전력 보정을 다시 수행하기 위함이다. 단계 S2425는 무선전력 수신장치가 리핑 또는 전력 전송 중단을 하도록 무선전력 전송장치가 무선전력 수신장치에게 요청하는 동작에 해당한다.
리핑을 요청하는 패킷을 받은 무선전력 수신장치는 Q 팩터 측정을 위한 FOD를 위한 전력 중단 패킷(EPT/fod)을 무선전력 전송장치로 전송한다(S2430). EPT 패킷은 FOD를 지시하는 값 또는 전력 전송의 재시작(restart)를 지시하는 값(예를 들어 '0x0B')로 설정될 수 있다.
전력 중단 패킷을 수신하면, 무선전력 전송장치는 전력 중단 패킷이 지시하는 값에 따라서 무선전력 수신장치를 리셋하고, Q 측정 및 이물질 검출(FOD)을 수행한다(S2435). 단계 S2435가 수행되는 과정 중에는 무선전력이 무선전력 수신장치로 공급되지 않더라도 무선전력 수신장치는 사용자 인터페이스 상에 충전 중임을 표시할 수 있다. 단계 S2435에서의 이물질 검출은 전력 전송 전의 이물질 검출 동작에 해당할 수 있다. 만약 단계 S2430에서 무선전력 전송장치가 일정 시간 이내에 전력 중단 패킷의 수신에 실패하면, 무선전력 전송장치는 무선전력 수신장치를 리셋하고 전체적인 FOD 절차를 다시 수행할 수 있다.
이 경우, 무선전력 전송장치는 선택 단계에서 아날로그 핑 신호를 전송하는 단계와, 무선전력 수신장치를 검출하고 식별하는 단계(이 때 검출/식별을 나타내는 빕(beep) 신호가 출력될 수 있음)를 억제(suppress)할 수 있다.
이때, 전력 보정이 다시 수행될 수도 있다. 이 경우, 본 실시예는 무선전력 전송장치는 다시 Q 측정 및 새로운 전력 보정을 통해 이물질 검출을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
이 경우의 새로운 전력 보정은, 도 16 내지 도 21의 실시예에서 설명된 전력 보정을 포함할 수 있다. 무선전력 전송장치의 새로운 전력 보정은 도 16 내지 도 21의 실시예에 따른 무선전력 전송장치의 전력 보정 동작을 포함하고, 무선전력 수신장치의 새로운 전력 보정은 도 16 내지 도 21의 실시예에 따른 무선전력 수신장치의 전력 보정 동작을 포함할 수 있다. 그에 따라, 커플링 변경에 따른 추가적인 전력 보정이 완료되고, 새로운 전력 보정에 따른 보정된 전송 전력값 및/또는 보정된 수신 전력값 등 전력 보정 데이터가 도출될 수 있다.
이러한 도 26에 따른 실시예에서의 무선전력 전송장치는 도 1 내지 도 15에서 개시된 무선전력 전송장치 또는 무선전력 전송기 또는 전력 전송부에 해당한다. 따라서, 본 실시예에서의 무선전력 전송장치의 동작은 도 1 내지 도 15에서의 무선전력 전송장치의 각 구성요소들 중 하나 또는 둘 이상의 조합에 의해 구현된다. 예를 들어, 본 실시예에서 단계 S2400에 따른 전력 전송 단계에서 무선전력을 무선전력 수신장치로 전송하는 동작은 전력 변환 유닛(110)에 의해 수행될 수 있다. 또한 단계 S2405에 따른 RPP, CEP 등을 수신하는 동작, 단계 S2410에 따른 커플링 변경 또는 이물질 삽입을 감지하는 동작, 단계 S2425에 따른 리핑 요청 패킷을 전송하는 동작, 단계 S2430에 따른 전력 중단 패킷을 수신하는 동작, S2435에 따른 Q 측정 및 FOD를 수행하는 동작은 통신/컨트롤 유닛(120)에 의해 수행될 수 있다.
또한 도 26에 따른 실시예에서의 무선전력 수신장치는 도 1 내지 도 15에서 개시된 무선전력 수신장치 또는 무선전력 수신기 또는 전력 수신부에 해당한다. 따라서, 본 실시예에서의 무선전력 수신장치의 동작은 도 1 내지 도 15에서의 무선전력 수신장치의 각 구성요소들 중 하나 또는 둘 이상의 조합에 의해 구현된다. 예를 들어, 본 실시예에서 단계 S2400에 따른 전력 전송 단계에서 무선전력을 무선전력 전송장치로부터 수신하는 동작은 전력 픽업 유닛(210)에 의해 수행될 수 있다. 또한 단계 S2405에 따른 RPP, CEP 등의 패킷을 생성하고 전송하는 동작, 단계 S2425에 따른 리핑 요청 패킷을 수신하는 동작, 단계 S2430에 따른 전력 중단 패킷을 생성하고 전송하는 동작은 통신/컨트롤 유닛(220)에 의해 수행될 수 있다.
도 27은 다른 실시예에 따른 커플링 변경 또는 이물질 삽입에 기반한 전력 보정 방법을 도시한 흐름도이다.
도 27을 참조하면, 단계 S2500 내지 단계 S2520은 각각 단계 S2400 내지 단계 S2420과 동일하다. 그러나, 도 27의 실시예에서는 무선전력 전송장치가 리핑의 개시자이므로, 무선전력 전송장치는 무선전력 수신장치에게 전력 관련 요청 패킷을 보내는 대신 전력 중단 패킷을 전송하고(S2525), 무선전력 수신장치로부터 ACK을 수신하여(S2530) 전력 보정 단계로 진입할 수 있다.
단계 S2525에서 무선전력 수신장치가 생성하는 FOD를 위한 EPT 패킷은 예를 들어 EPT/fod 또는 EPT/rst 또는 EPT/rep일 수 있다(0x0B―EPT/rst―restart; use to restart the power transfer / 0x0C―EPT/rep―re-ping; use to restart the power transfer after a specified delay (the re-ping delay)). 여기서 EPT/fod는 전력 전송 전의 FOD 및 추가 전력 보정의 사유(reason)를 지시할 수 있다. 즉, 무선전력 수신장치는 내부 관찰로부터 전력 전송 전의 FOD 및 추가 전력 보정의 필요성이 인식된 때 EPT/fod 값을 사용할 수 있다.
EPT/rst는 재시작으로 인해 무선전력 전송장치 및/또는 수신장치가 잡음 발생하는 것을 야기할 수 있으며, 사용자에게 바람직하지 못한 경험을 줄 수 있다. 사용자에게 보다 나은 무선 충전 서비스를 제공하기 위해, EPT/rep가 사용될 수 있다. 즉, 무선전력 수신장치는 EPT/rep 패킷을 무선전력 전송장치로 전송할 수 있다.
무선전력 전송장치는 전체적인 FOD 절차를 다시 수행하여(Q 팩터 기반의 FOD 및 APLD) 이물질을 검출하거나, 전력 보정을 수행한다(S2535). 일례로서, FOD 절차의 재수행은 무선전력 전송장치가 전력을 제거하고 Q 측정에서부터 재시작하여 디지털 핑 단계까지 진행하는 과정을 포함한다. 다른 예로서, 전력 보정은 커플링 변경 이전에 설정된 전력 보정을 다시 새롭게(renew)하는 동작을 포함한다.
리핑이 수행되는 동안, 무선전력 전송장치는 선택 단계에서 아날로그 핑 신호를 전송하는 단계와, 무선전력 수신장치를 검출하고 식별하는 단계(이 때 검출/식별을 나타내는 빕(beep) 신호가 출력될 수 있음)를 억제(suppress)할 수 있다.
만약 무선전력 수신장치가 리핑 시간보다 더 일찍 또는 더 늦게 디지털 핑 신호를 수신하면, 이는 무선전력 전송장치 위에 놓인 무선전력 수신장치가 사용자에 의해 교체되었음을 지시할 수 있다. 따라서, 무선전력 수신장치는 디폴트 UX(빕 신호 또는 무선충전의 개시를 사용자에게 지시하는 메시지)를 수행할 수 있다.
무선전력 전송장치와 수신장치는 이물질 검출 결과에 기반하여 전력 전송을 재시작할 수 있다. 한편, 무선전력 전송장치와 수신장치는 EPT/fod 패킷에 기반하여 전력 전송을 재시작한 이후, 이물질이 없다고 판단되면 즉시 전력 전송 단계로 진입할 수 있다. 재시작 이후 즉시 전력 전송 단계로 진입하고자 하는 경우와 풀 프로토콜(full protocol)을 수행하고자 하는 경우에 따라 전력 전송 단계로 진입하는 방법이 다를 수 있다. 구체적으로, 전력 전송 단계로 진입하는 동작은 무선전력 수신장치와 무선전력 전송장치의 입장에서 다음과 같이 정의될 수 있다.
먼저, 무선전력 수신장치의 동작은 다음과 같다.
일례로서, 무선전력 수신장치는 재시작 이후 즉시 전력 전송 단계로 진입하고자 할 때, 최초 패킷(first packet)으로서 RP/0를 무선전력 전송장치로 전송할 수 있다. 재시작 이후 전력 전송 단계에서 초기 전력 보정이 수행될 수 있고, 이전의 전력 계약이 유효하게 보존될 수 있다(preserved).
다른 예로서, 무선전력 수신장치는 재시작 이후 풀 프로토콜(full protocol)을 수행하고자 할 때, 최초 패킷으로서 신호 세기(signal strength: SS) 패킷을 무선전력 전송장치로 전송할 수 있다. 재시작 이후 전력 전송 단계에서 초기 전력 보정이 수행될 수 있고, 이전의 전력 계약이 유효하게 보존될 수 있다.
다음으로, 무선전력 전송장치의 동작은 다음과 같다.
무선전력 전송장치는 무선전력 수신장치의 최초 패킷에 따라, 전력 전송 단계로의 진입 절차가 다를 수 있다.
일례로서, 무선전력 전송장치가 최초 패킷으로서 SS를 무선전력 수신장치로부터 수신한 경우, 무선전력 전송장치는 풀 프로토콜을 수행한다.
이러한 도 27에 따른 실시예에서의 무선전력 전송장치는 도 1 내지 도 15에서 개시된 무선전력 전송장치 또는 무선전력 전송기 또는 전력 전송부에 해당한다. 따라서, 본 실시예에서의 무선전력 전송장치의 동작은 도 1 내지 도 15에서의 무선전력 전송장치의 각 구성요소들 중 하나 또는 둘 이상의 조합에 의해 구현된다. 예를 들어, 본 실시예에서 단계 S2500에 따른 전력 전송 단계에서 무선전력을 무선전력 수신장치로 전송하는 동작은 전력 변환 유닛(110)에 의해 수행될 수 있다. 또한 단계 S2505에 따른 RPP, CEP 등을 수신하는 동작, 단계 S2510에 따른 커플링 변경 및/또는 이물질 삽입을 감지하는 동작, 단계 S2515에 따른 비트 패턴 응답을 생성하고 전송하는 동작, 단계 S2520에 따른 DSR 패킷을 수신하는 동작, S2525에 따른 전력 중단 패킷을 전송하는 동작, 단계 S2530에 따른 ACK 응답을 수신하는 동작, 단계 S2535에 따른 Q 측정 및 FOD를 수행하는 동작은 통신/컨트롤 유닛(120)에 의해 수행될 수 있다.
또한 도 27에 따른 실시예에서의 무선전력 수신장치는 도 1 내지 도 15에서 개시된 무선전력 수신장치 또는 무선전력 수신기 또는 전력 수신부에 해당한다. 따라서, 본 실시예에서의 무선전력 수신장치의 동작은 도 1 내지 도 15에서의 무선전력 수신장치의 각 구성요소들 중 하나 또는 둘 이상의 조합에 의해 구현된다. 예를 들어, 본 실시예에서 단계 S2500에 따른 전력 전송 단계에서 무선전력을 무선전력 전송신장치로부터 수신하는 동작은 전력 픽업 유닛(210)에 의해 수행될 수 있다. 또한 단계 S2505에 따른 RPP, CEP 등의 패킷을 생성하고 전송하는 동작, 단계 S2515에 따른 비트 패턴 응답을 수신하는 동작, 단계 S2520에 따른 DSR 패킷을 생성하고 전송하는 동작, 단계 S2525에 따른 전력 중단 패킷을 수신하는 동작, 단계 S2530에 따른 ACK을 전송하는 동작은 통신/컨트롤 유닛(220)에 의해 수행될 수 있다.
이하에서는 다른 실시예에 따른 전력 보정 커브를 구성하는 방법에 대해 설명한다.
전력 보정 커브는 무선전력 수신장치의 충전 프로파일(charging profile)을 나타낼 수 있어야 한다. 일 측면에서, 전력 보정 커브는 다중 세그먼트((multiple segments)를 포함할 수 있다. 다른 측면에서, 전력 보정 커브의 각 세그먼트는 무선전력 수신장치의 특정 동작점(operating point)에서의 특정한 전력 범위의 충전 프로파일을 나타낸다.
전력 보정 커브의 각 세그먼트는 무선전력 수신장치의 수신전력값에 의해 표현될 수 있다. 예를 들어, 전력 보정 커브의 각 세그먼트는 무선전력 수신장치의 제1 수신전력(RP/1), 제2 수신전력(RP/2), 제3 수신전력(RP/3)의 전력 레벨에 의해 표현될 수 있다. 일 측면에서, 초기 보정 커브는 이중점(two points)에 기반한다. 여기서 이중점은 제1 수신전력(RP/1)과 제2 수신전력(RP/2)에 의해 결정될 수 있다. 다른 측면에서, 확장된 보정 커브는 이중점 이상의 다중점에 기반한다. 여기서, 다중점은 제1 수신전력(RP/1), 제2 수신전력(RP/2), 제3 수신전력(RP/3) 중 적어도 2 이상에 의해 결정될 수 있다. 즉, 하나 또는 다중의 제3 수신전력(RP/3)이 초기 보정 커브를 확장하는데 사용될 수 있다. 또 다른 측면에서, RP/1 <= RP/2 <= RP/3의 관계가 성립할 수 있다.
도 28은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 전송 특성 또는 보정 커브이다.
도 28을 참조하면, 무선전력 수신장치는 다른 작동 모드(opertating mode)에서 작동할 때(예를 들어, 무선전력 수신장치가 다른 동작점으로 작동할 때), 제1 수신전력패킷(RP/1), 제2 수신전력패킷(RP/2), 제3 수신전력패킷(RP/3)을 무선전력 전송장치로 전송할 수 있다. 다시 말해, 무선전력 전송장치는 무선전력 수신장치가 자신의 동작점(op. point 1, 2, 3)을 변경할 때 무선전력 수신장치로부터 제1 수신전력패킷(RP/1), 제2 수신전력패킷(RP/2), 제3 수신전력패킷(RP/3)을 수신할 수 있다.
무선전력 수신장치가 자신의 동작점을 변경하는 시점의 일례는 전력 전송 단계의 개시 시점을 포함할 수 있다. 무선전력 수신장치가 자신의 동작점을 변경하는 시점의 다른 예는 전력 전송 계약의 재협상 이후(예를 들어 성공적인 인증 이후) 동작점을 스텝업(step up)하는 시점을 포함할 수 있다. 무선전력 수신장치가 자신의 동작점을 변경하는 시점의 또 다른 예는 전력 전송 단계 도중 동작점을 스텝다운(step down)하는 시점을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 수신전력패킷의 포맷은 도 17에 도시된 포맷과 같을 수 있다. 다만, 모드 필드는 아래의 [표 9]과 같이 0 내지 4를 지시할 수 있고, 모드 '000', '001', '010', '011', '100'의 수신전력패킷은 각각 RP/0, RP/1, RP/2, RP/3, RP/4로 표현될 수 있다.
모드 지시 내용
'000' 일반 값(normal value); 응답 요구(response requested)
'001' 제1 데이터 보정점(first calibration data point); 응답 요구(response requested)
'010' 제2 데이터 보정점(second calibration data point 또는 additional calibration data point); 응답 요구(response requested)
'011' 확장된 데이터 보정점(extended calibration data point); 응답 요구(response requested)
'100' 일반값; 응답 미요구(no response requested)
초기 전력 보정을 위한 프로토콜(protocol for the initial calibration)
무선전력 전송장치 및/또는 무선전력 수신장치는 복수의 수신전력패킷을 이용하여 각 동작점에서의 초기 전력 보정을 수행할 수 있다. 여기서, 복수의 수신전력값은 제1 수신전력패킷(RP/1) 및 제2 수신전력패킷(RP/2)를 포함할 수 있다. 무선전력 수신장치의 동작점이 변경될 때마다, 무선전력 전송장치 및/또는 무선전력 수신장치는 새로운 수신전력패킷(RP/1 및 RP/2)에 의해 새로운 보정 커브를 도출할 수 있다.
구체적으로, 무선전력 수신장치는 제1 동작점(op. point 1)에서의 제1 수신전력패킷(RP/1)과 제2 수신전력패킷(RP/2)을 전송한다. 무선전력 전송장치는 제1 수신전력패킷(RP/1)과 제2 수신전력패킷(RP/2)을 수신한 후 이를 기초로 제1 동작점(op. point 1)에서의 제1 전력보정커브를 구성한다. 제1 전력보정커브는 보정 커브의 첫번째 세그먼트가 된다.
이후, 무선전력 수신장치는 제2 동작점(op. point 2)에서의 제1 수신전력패킷(RP/1)과 제2 수신전력패킷(RP/2)을 전송한다. 무선전력 전송장치는 제1 수신전력패킷(RP/1)과 제2 수신전력패킷(RP/2)을 수신한 후 이를 기초로 제2 동작점(op. point 2)에서의 제2 전력보정커브를 구성한다. 제2 전력보정커브는 보정 커브의 두번째 세그먼트가 된다.
이후, 무선전력 수신장치는 제3 동작점(op. point 3)에서의 제1 수신전력패킷(RP/1)과 제2 수신전력패킷(RP/2)을 전송한다. 무선전력 전송장치는 제1 수신전력패킷(RP/1)과 제2 수신전력패킷(RP/2)을 수신한 후 이를 기초로 제3 동작점(op. point 3)에서의 제3 전력보정커브를 구성한다. 제3 전력보정커브는 보정 커브의 세번째 세그먼트가 된다.
도 28에는 3개의 동작점(op. point 1, 2, 3)에서 각각 전력보정커브가 구성되는 예를 도시하였지만, 무선전력 수신장치의 동작점이 변경됨에 따라 3개 이상의 전력보정커브가 구성될 수도 있으며, 3개 이하의 전력보정커브가 구성될 수도 있다.
초기 전력 보정 커브의 확장을 위한 프로토콜(protocol to extend the initial calibration curve)
무선전력 전송장치 및/또는 무선전력 수신장치는 제3 수신전력패킷(RP/3)을 이용해 각 동작점에서의 확장된 초기 보정 커브를 도출할 수 있다.
무선전력 수신장치는 각 동작점(op. point 1, 2, 3)에서의 초기 전력 보정 커브를 확장할 필요가 있을 때마다, 일련의 또는 다수의 RP/3을 무선전력 전송장치로 전송하여, 무선전력 전송장치가 전력보정커브를 확장하도록 할 수 있다.
구체적으로, 무선전력 수신장치가 제1 동작점(op. point 1)에서의 제1 수신전력패킷(RP/1)과 제2 수신전력패킷(RP/2)을 전송하여, 무선전력 전송장치가 제1 수신전력패킷(RP/1)과 제2 수신전력패킷(RP/2)를 기초로 제1 전력보정커브를 구성한 이후, 무선전력 수신장치는 제3 수신전력패킷(RP/3)을 무선전력 전송장치로 전송한다. 무선전력 전송장치는 수신된 제3 수신전력패킷(RP/3)을 기초로 제1 전력보정커브를 확장되도록 구성한다. 무선전력 전송장치는 제1 전력보정커브를 제1 수신전력패킷(RP/1)과 제2 수신전력패킷(RP/2)의 추정 수신 전력값(estimated received power value)를 연결하고, 제2 수신전력패킷(RP/2)과 제3 수신전력패킷(RP/3)의 추정 수신 전력값(estimated received power value)을 연결하는 전력보정커브로 확장하여 구성한다(도 17 참고).
무선전력 수신장치는 제2 동작점(op. point 2) 및/또는 제3 동작점(op. point 3)에서도 제3 수신전력패킷(RP/3)을 무선전력 전송장치로 전송할 수 있으며, 무선전력 전송장치는 각 동작점에 따른 제3 수신전력패킷(RP/3)을 수신하여 제2 전력보정커브 및/또는 제3 전력보정커브를 확장할 수 있다.
실시예에 따라, 무선전력 전송장치 및/또는 무선전력 수신장치는 제3 수신전력패킷(RP/3) 대신 제2 수신전력패킷(RP/2)을 이용해 각 동작점에서의 확장된 초기 보정 커브를 도출할 수 있다. 즉, 무선전력 수신장치는 각 동작점(op. point 1, 2, 3)에서의 초기 전력 보정 커브를 확장할 필요가 있을 때마다, 일련의 또는 다수의 RP/2을 추가로 무선전력 전송장치로 전송하여, 무선전력 전송장치가 전력보정커브를 확장하도록 할 수 있다.
실시예에 따라 제2 수신전력패킷(RP/2)은 추가 수신전력패킷으로, 제3 수신전력패킷(RP/3)은 확장 수신전력패킷으로 명명될 수 있다.
도 29는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 전송 특성 또는 보정 커브이다.
도 29를 참조하면, 보정 커브의 제1 세그먼트(제1 전력보정커브)는 RP/1, RP/2, RP/3에 의해 정의될 수 있다. 일 측면에서, 무선전력 전송장치 및/또는 무선전력 수신장치는 제1 전력보정커브의 초기 보정 커브를 도출 또는 계산하기 위해 RP/1 및 RP/2에 의한 이중점을 사용할 수 있다. 다른 측면에서, 무선전력 전송장치 및/또는 무선전력 수신장치는 제1 전력보정커브의 확장된 보정 커브를 도출 또는 계산하기 위해 RP/3을 사용할 수 있다. 여기서, 하나 또는 다수의 RP/3이 제1 전력보정커브의 초기 보정 커브를 확장하는데 사용될 수 있다. 또한, RP/1 <= RP/2 <= RP/3의 관계가 성립할 수 있다.
보정 커브의 제2 세그먼트는 제1 세그먼트의 결정에 사용된 수신전력패킷(RP)과는 다른 복수의 모드의 수신전력패킷(RP)들에 의해 결정 또는 정의될 수 있다. 일례로서, 보정 커브의 다음 세그먼트는 제5 수신전력패킷(RP/5), 제6 수신전력패킷(RP/6), 제7 수신전력패킷(RP/7)에 의해 정의될 수 있다. 일 측면에서, 무선전력 전송장치 및/또는 무선전력 수신장치는 제2 세그먼트(제2 전력보정커브)의 초기 보정 커브를 도출 또는 계산하기 위해 RP/5 및 RP/6에 의한 이중점을 사용할 수 있다. 다른 측면에서, 무선전력 전송장치 및/또는 무선전력 수신장치는 제2 전력보정커브의 확장된 보정 커브를 도출 또는 계산하기 위해 제7 수신전력패킷(RP/7)을 사용할 수 있다. 여기서, 하나 또는 다수의 제7 수신전력패킷(RP/7)이 제2 전력보정커브의 초기 보정 커브를 확장하는데 사용될 수 있다. 또한, RP/5 <= RP/6 <= RP/7의 관계가 성립할 수 있다.
도 29에 도시된 바와 같이, 제3 세그먼트(제3 전력보정커브) 이상의 세그먼트(전력보정커브)를 구성하기 위한 수신전력패킷(RP)으로는 제5 수신전력패킷(RP/5), 제6 수신전력패킷(RP/6), 제7 수신전력패킷(RP/7)가 사용될 수 있다.
본 실시예에 따른 수신전력패킷의 포맷은 도 17에 도시된 포맷과 같을 수 있다. 다만, 모드 필드는 아래의 [표 10]과 같이 0 내지 7를 지시할 수 있고, 모드 '000', '001', '010', '011', '100', '101', '110', '111'의 수신전력패킷은 각각 RP/0, RP/1, RP/2, RP/3, RP/4, RP/5, RP/6, RP/7로 표현될 수 있다.
모드 지시 내용
'000' 일반 값(normal value)
'001' 보정 커브의 제1 세그먼트의 제1 데이터 보정점(first calibration data point)
'010' 보정 커브의 제1 세그먼트의 제2 데이터 보정점(second calibration data point 또는 additional calibration data point)
'011' 보정 커브의 제1 세그먼트의 확장된 데이터 보정점(extended calibration data point)
'100' 일반값; 응답 미요구(no response requested)
'101' 보정 커브의 제2 세그먼트의 제1 데이터 보정점(first calibration data point)
'110' 보정 커브의 제2 세그먼트의 제2 데이터 보정점(second calibration data point 또는 additional calibration data point)
'111' 보정 커브의 제2 세그먼트의 확장된 데이터 보정점(extended calibration data point)
즉, 무선전력 수신장치는 자신의 동작점을 변경할 때 제1 수신전력패킷 세트(RP/1, RP/2, RP/3) 또는 제2 수신전력패킷 세트(RP/5, RP/6, RP/7)를 사용할 수 있다. 다시 말해, 무선전력 전송장치는 무선전력 수신장치가 자신의 동작점(op. point 1, 2, 3)을 변경할 때 무선전력 수신장치로부터 제1 수신전력패킷 세트(RP/1, RP/2, RP/3) 또는 제2 수신전력패킷 세트(RP/5, RP/6, RP/7)를 수신할 수 있다.무선전력 수신장치가 자신의 동작점을 변경하는 시점의 일례는 전력 전송 단계의 개시 시점을 포함할 수 있다. 무선전력 수신장치가 자신의 동작점을 변경하는 시점의 다른 예는 전력 전송 계약의 재협상 이후(예를 들어 성공적인 인증 이후) 동작점을 스텝업(step up)하는 시점을 포함할 수 있다. 무선전력 수신장치가 자신의 동작점을 변경하는 시점의 또 다른 예는 전력 전송 단계 도중 동작점을 스텝다운(step down)하는 시점을 포함할 수 있다.
초기 전력 보정을 위한 프로토콜(protocol for the initial calibration)
무선전력 전송장치 및/또는 무선전력 수신장치는 복수의 수신전력패킷을 이용하여 각 동작점에서의 초기 전력 보정을 수행할 수 있다. 여기서, 복수의 수신전력값은 제1 수신전력패킷(RP/1) 및 제2 수신전력패킷(RP/2)를 포함할 수 있다. 무선전력 수신장치의 동작점이 변경될 때마다, 무선전력 전송장치 및/또는 무선전력 수신장치는 새로운 수신전력패킷(RP/5 및 RP/6)에 의해 새로운 보정 커브를 도출할 수 있다.
구체적으로, 무선전력 수신장치는 제1 동작점(op. point 1)에서의 제1 수신전력패킷(RP/1)과 제2 수신전력패킷(RP/2)을 전송한다. 무선전력 전송장치는 제1 수신전력패킷(RP/1)과 제2 수신전력패킷(RP/2)을 수신한 후 이를 기초로 제1 동작점(op. point 1)에서의 제1 전력보정커브를 구성한다. 제1 전력보정커브는 보정 커브의 첫번째 세그먼트가 된다.
이후, 무선전력 수신장치는 제2 동작점(op. point 2)에서 제5 수신전력패킷(RP/5)과 제6 수신전력패킷(RP/6)을 전송한다. 무선전력 전송장치는 제5 수신전력패킷(RP/5)과 제6 수신전력패킷(RP/6)을 수신한 후 이를 기초로 제2 동작점(op. point 2)에서의 제2 전력보정커브를 구성한다. 제2 전력보정커브는 보정 커브의 두번째 세그먼트가 된다.
이후, 무선전력 수신장치는 제3 동작점(op. point 3)에서 다시 제5 수신전력패킷(RP/5)과 제6 수신전력패킷(RP/6)을 전송한다. 무선전력 전송장치는 제5 수신전력패킷(RP/5)과 제6 수신전력패킷(RP/6)을 수신한 후 이를 기초로 제3 동작점(op. point 3)에서의 제3 전력보정커브를 구성한다. 제3 전력보정커브는 보정 커브의 세번째 세그먼트가 된다.
도 29에는 3개의 동작점(op. point 1, 2, 3)에서 각각 전력보정커브가 구성되는 예를 도시하였지만, 무선전력 수신장치의 동작점이 변경됨에 따라 3개 이상의 전력보정커브가 구성될 수도 있으며, 3개 이하의 전력보정커브가 구성될 수도 있다.
초기 전력 보정 커브의 확장을 위한 프로토콜(protocol to extend the initial calibration curve)
무선전력 전송장치 및/또는 무선전력 수신장치는 제3 수신전력패킷(RP/3) 또는 제7 수신전력패킷(RP/7)을 이용해 각 동작점에서의 확장된 초기 보정 커브를 도출할 수 있다. 무선전력 수신장치는 각 동작점(op. point 1, 2, 3)에서의 초기 전력 보정 커브를 확장할 필요가 있을 때마다, 일련의 또는 다수의 제3 수신전력패킷(RP/3) 또는 제7 수신전력패킷(RP/7)을 무선전력 전송장치로 전송하여, 무선전력 전송장치가 전력보정커브를 확장하도록 할 수 있다.
구체적으로, 무선전력 수신장치가 제1 동작점(op. point 1)에서의 제1 수신전력패킷(RP/1)과 제2 수신전력패킷(RP/2)을 전송하여, 무선전력 전송장치가 제1 수신전력패킷(RP/1)과 제2 수신전력패킷(RP/2)를 기초로 제1 전력보정커브를 구성한 이후, 무선전력 수신장치는 제3 수신전력패킷(RP/3)을 무선전력 전송장치로 전송한다. 무선전력 전송장치는 수신된 제3 수신전력패킷(RP/3)을 기초로 제1 전력보정커브를 확장되도록 구성한다. 무선전력 전송장치는 제1 전력보정커브를 제1 수신전력패킷(RP/1)과 제2 수신전력패킷(RP/2)의 추정 수신 전력값(estimated received power value)를 연결하고, 제2 수신전력패킷(RP/2)과 제3 수신전력패킷(RP/3)의 추정 수신 전력값(estimated received power value)을 연결하는 전력보정커브로 확장하여 구성한다(도 17 참고).
무선전력 수신장치는 제2 동작점(op. point 2) 및/또는 제3 동작점(op. point 3)에서 제7 수신전력패킷(RP/7)을 무선전력 전송장치로 전송할 수 있으며, 무선전력 전송장치는 각 동작점에 따른 제7 수신전력패킷(RP/7)을 수신하여 제2 전력보정커브 및/또는 제3 전력보정커브를 확장할 수 있다.
실시예에 따라 제1 수신전력패킷(RP/1)과 제5 수신전력패킷(RP/5)는 제1 수신전력패킷으로, 제2 수신전력패킷(RP/2)과 제6 수신전력패킷(RP/6)은 추가 수신전력패킷으로, 제3 수신전력패킷(RP/2)과 제7 수신전력패킷(RP/7)은 확장 수신전력패킷으로 명명될 수 있다.
도 30은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 전송 특성 또는 보정 커브이다.
도 30을 참조하면, 보정 커브의 제1 세그먼트(제1 전력보정커브)는 RP/1, RP/2, RP/3에 의해 정의될 수 있다. 일 측면에서, 무선전력 전송장치 및/또는 무선전력 수신장치는 제1 전력보정커브의 초기 보정 커브를 도출 또는 계산하기 위해 RP/1 및 RP/2에 의한 이중점을 사용할 수 있다. 다른 측면에서, 무선전력 전송장치 및/또는 무선전력 수신장치는 제1 전력보정커브의 확장된 보정 커브를 도출 또는 계산하기 위해 RP/3을 사용할 수 있다. 여기서, 하나 또는 다수의 RP/3이 제1 전력보정커브의 초기 보정 커브를 확장하는데 사용될 수 있다. 또한, RP/1 <= RP/2 <= RP/3의 관계가 성립할 수 있다.
보정 커브의 다음 세그먼트(next ssegment)는 RP/3에 의해 결정 또는 정의될 수 있다. 일 측면에서, 무선전력 전송장치 및/또는 무선전력 수신장치는 초기 보정 커브를 도출 또는 계산하기 위해 2개의 RP/3에 의한 이중점을 사용할 수 있다. 다른 측면에서, 무선전력 전송장치 및/또는 무선전력 수신장치는 확장된 보정 커브를 도출 또는 계산하기 위해 추가적인 RP/3을 사용할 수 있다.
본 실시예에 따른 수신전력패킷의 포맷은 도 17에 도시된 포맷과 같을 수 있다. 모드 필드는 [표 9]와 같을 수 있다.
무선전력 전송장치가 무선전력 수신장치로부터 제1 수신전력패킷(RP/1), 제2 수신전력패킷(RP/2) 및/또는 제3 수신전력패킷(RP/3)을 수신하여 제1 전력보정커브 또는 확장된 제1 전력보정커브를 구성한 이후, 무선전력 수신장치는 자신의 동작점을 변경할 때 제3 수신전력패킷(RP/3)을 전송할 수 있다. 다시 말해, 무선전력 전송장치는 무선전력 수신장치가 자신의 동작점(op. point 1, 2, 3)을 변경할 때 무선전력 수신장치로부터 제3 수신전력패킷(RP/3)을 수신할 수 있다.
무선전력 수신장치가 자신의 동작점을 변경하는 시점의 일례는 전력 전송 단계의 개시 시점을 포함할 수 있다. 무선전력 수신장치가 자신의 동작점을 변경하는 시점의 다른 예는 전력 전송 계약의 재협상 이후(예를 들어 성공적인 인증 이후) 동작점을 스텝업(step up)하는 시점을 포함할 수 있다. 무선전력 수신장치가 자신의 동작점을 변경하는 시점의 또 다른 예는 전력 전송 단계 도중 동작점을 스텝다운(step down)하는 시점을 포함할 수 있다.
초기 전력 보정을 위한 프로토콜(protocol for the initial calibration)
무선전력 전송장치 및/또는 무선전력 수신장치는 복수의 수신전력패킷을 이용하여 각 동작점에서의 초기 전력 보정을 수행할 수 있다. 여기서, 복수의 수신전력값은 제1 수신전력패킷(RP/1) 및 제2 수신전력패킷(RP/2)를 포함할 수 있다. 무선전력 수신장치의 동작점이 변경될 때마다, 무선전력 전송장치 및/또는 무선전력 수신장치는 새로운 수신전력패킷(RP/1 및 RP/2)에 의해 새로운 보정 커브를 도출할 수 있다.
구체적으로, 무선전력 수신장치는 제1 동작점(op. point 1)에서 제1 수신전력패킷(RP/1)과 제2 수신전력패킷(RP/2)을 전송한다. 무선전력 전송장치는 제1 수신전력패킷(RP/1)과 제2 수신전력패킷(RP/2)을 수신한 후 이를 기초로 제1 동작점(op. point 1)에서의 제1 전력보정커브를 구성한다. 제1 전력보정커브는 보정 커브의 첫번째 세그먼트가 된다.
이후, 무선전력 수신장치는 제2 동작점(op. point 2)에서 2개의 제3 수신전력패킷(RP/3)을 순차적으로 전송한다. 무선전력 전송장치는 2개의 제3 수신전력패킷(RP/3)을 수신한 후 이를 기초로 제2 동작점(op. point 2)에서의 제2 전력보정커브를 구성한다. 제2 전력보정커브는 보정 커브의 두번째 세그먼트가 된다.
이후, 무선전력 수신장치는 제3 동작점(op. point 3)에서의 2개의 제3 수신전력패킷(RP/3)을 순차적으로 전송한다. 무선전력 전송장치는 2개의 제3 수신전력패킷(RP/3)을 수신한 후 이를 기초로 제3 동작점(op. point 3)에서의 제3 전력보정커브를 구성한다. 제3 전력보정커브는 보정 커브의 세번째 세그먼트가 된다.
도 30에는 3개의 동작점(op. point 1, 2, 3)에서 각각 전력보정커브가 구성되는 예를 도시하였지만, 무선전력 수신장치의 동작점이 변경됨에 따라 3개 이상의 전력보정커브가 구성될 수도 있으며, 3개 이하의 전력보정커브가 구성될 수도 있다.
초기 전력 보정 커브의 확장을 위한 프로토콜(protocol to extend the initial calibration curve)
무선전력 전송장치 및/또는 무선전력 수신장치는 제3 수신전력패킷(RP/3)을 이용해 각 동작점에서의 확장된 초기 보정 커브를 도출할 수 있다.
무선전력 수신장치는 각 동작점(op. point 1, 2, 3)에서의 초기 전력 보정 커브를 확장할 필요가 있을 때마다, 일련의 또는 다수의 RP/3을 무선전력 전송장치로 전송하여, 무선전력 전송장치가 전력보정커브를 확장하도록 할 수 있다.
구체적으로, 무선전력 수신장치가 제1 동작점(op. point 1)에서의 제1 수신전력패킷(RP/1)과 제2 수신전력패킷(RP/2)을 전송하여, 무선전력 전송장치가 제1 수신전력패킷(RP/1)과 제2 수신전력패킷(RP/2)를 기초로 제1 전력보정커브를 구성한 이후, 무선전력 수신장치는 제3 수신전력패킷(RP/3)을 무선전력 전송장치로 전송한다. 무선전력 전송장치는 수신된 제3 수신전력패킷(RP/3)을 기초로 제1 전력보정커브를 확장되도록 구성한다. 무선전력 전송장치는 제1 전력보정커브를 제1 수신전력패킷(RP/1)과 제2 수신전력패킷(RP/2)의 추정 수신 전력값(estimated received power value)를 연결하고, 제2 수신전력패킷(RP/2)과 제3 수신전력패킷(RP/3)의 추정 수신 전력값(estimated received power value)을 연결하는 전력보정커브로 확장하여 구성한다(도 17 참고).
무선전력 수신장치는 제2 동작점(op. point 2) 및/또는 제3 동작점(op. point 3)에서도 제3 수신전력패킷(RP/3)을 무선전력 전송장치로 전송할 수 있으며, 무선전력 전송장치는 각 동작점에 따른 제3 수신전력패킷(RP/3)을 수신하여 제2 전력보정커브 및/또는 제3 전력보정커브를 확장할 수 있다.
실시예에 따라 제2 수신전력패킷(RP/2)은 추가 수신전력패킷으로, 제3 수신전력패킷(RP/3)은 확장 수신전력패킷으로 명명될 수 있다.
이하에서는 다른 실시예에 따른 전력 보정 커브를 구성하는 방법에 대해 설명한다.
도 31은 초기 전력 보정 커브를 도시한 그래프이다.
도 31을 참조하면, 무선전력 수신장치는 초기 보정 커브(initial calibration curve)를 구성할 때 적어도 제1 수신전력패킷(RP/1)과 제2 수신전력패킷(RP/2)을 무선전력 전송장치로 전송할 수 있다. 다시 말해, 무선전력 전송장치는 무선전력 수신장치가 초기 보정 커브를 구성할 때 무선전력 수신장치로부터 적어도 RP/1, RP/2를 수신할 수 있다.
무선전력 수신장치가 초기 보정 커브를 구성하는 시점의 일례는 전력 전송 단계의 개시 시점을 포함할 수 있다.
x축과 y축을 각각 측정된 전송전력값(t(est)), 측정된 수신전력값(r(est))이라 하고, 실제 전송전력값을 t, 실제 수신전력값을 r이라 하자. 이 경우, 다음의 [수학식 7]이 성립한다.
Figure PCTKR2020004072-appb-M000007
여기서, δPt는 실제 전송전력값과 측정된 전송전력값의 오차이고, δPr는 실제 수신전력값과 측정된 수신전력값의 오차일 수 있다. 이는 전력 전송 전(pre-power) FOD를 사용한 경우 이물질이 검출되지 않는 경우이다.
[수학식 7]에 기반할 때, 보정된 전력값 P(cal)은 다음의 [수학식 8]에 의해 계산될 수 있다.
Figure PCTKR2020004072-appb-M000008
따라서, RP/1과 RP/2를 [수학식 8]에 대입하면 보정된 전력값은 각각 다음의 [수학식 9]와 같이 표현될 수 있다.
Figure PCTKR2020004072-appb-M000009
Figure PCTKR2020004072-appb-I000001
도 32는 확장된 전력 보정 커브를 도시한 그래프이다.
도 32를 참조하면, 수학식 7 내지 수학식 9에 기반하여 초기 보정 커브가 구성된 이후, 무선전력 전송장치와 수신장치는 변경된 이벤트(예를 들어, 무선전력 수신장치의 동작점(operating point) 변경)에 기반하여 초기 보정 커브를 확장할 수 있다. 예를 들어, 무선전력 수신장치에 관한 특정 이벤트가 발생하면, 무선전력 수신장치는 제3 수신전력패킷(RP/3)을 무선전력 전송장치로 전송할 수 있다. 이때 무선전력 전송장치는 RP/3을 이용하여 초기 보정 커브를 확장함으로써, 확장된 보정 커브를 구성할 수 있다. 도 32에서는 P2(cal) 이전과 이후의 보정 커브의 기울기가 달라짐을 알 수 있다. 즉, P2(cal) 이전은 초기 보정 커브이고, P2(cal) 이후는 확장된 보정 커브이다.
수학식 9를 RP/3에 그대로 적용하면, 수학식 10과 같이 추가 보정된 전력값이 도출될 수 있다.
Figure PCTKR2020004072-appb-M000010
한편, RP/3은 RP/3이 기존(또는 초기) 보정 커브 구간(또는 범위) 이상에 위치할 때 새로운 보정점으로서 채택(taken)됨으로써 이물질 검출력(detectability)을 향상시킬 수 있다.
일례로서, RP/3이 기존 보정 커브 범위를 넘는 경우, 기존의 보정 커브가 확장 또는 변경될 수 있다.
다른 예로서, RP/3이 기존 보정 커브 범위보다 낮은 경우에는 보다 상세한 조건에 따라 기존의 보정 커브를 유지(maintain)하거나 전력 전송 전의 이물질 검출을 수행할 수 있다.
예를 들어, 무선전력 전송장치는 아래의 수학식 11에 의해 도출되는 Pfo와 임계값(TH)을 비교한 결과에 따라 기존의 보정 커브를 유지(maintain)하거나 하거나 전력 전송 전의 이물질 검출을 수행할 수 있다.
Figure PCTKR2020004072-appb-M000011
Pfo가 임계값 미만인 경우에는, 이물질이 존재하지 않는 것으로 추정하고, 무선전력 전송장치 및/또는 수신장치는 기존의 보정 커브를 유지(maintain)할 수 있다.
반면 Pfo가 임계값 이상인 경우에는, 이물질이 존재할 가능성이 높은 것으로 추정하고, 무선전력 전송장치는 전력 전송 전의 이물질 검출을 수행하여 이물질 존재를 확인하는 동작을 수행할 수 있다. 이에 관한 구체적인 동작은 도 33과 같다.
도 33은 Pfo가 임계값 이상인 경우에 이물질 검출을 수행하는 방법을 도시한 것이다.
도 33을 참조하면, 무선전력 수신장치가 제3 수신전력패킷(RP/3)을 전송하는 단계(S2600), 제3 수신전력패킷(RP/3)을 수신한 무선전력 전송장치가 Pfo가 임계값 이상인 것으로 판단하고 ATN 패턴을 전송하는 단계(S2610), 무선전력 수신장치가 CE 패킷을 무선전력 전송장치로 전송하는 단계(S2615), 무선전력 수신장치가 DSR (poll) 패킷을 무선전력 전송장치로 전송하는 단계(S2620), DSR (poll) 패킷을 수신한 무선전력 전송장치가 DSR (poll) 패킷에 대한 응답으로 무선전력 수신장치에게 전력 전송 중단(end power transfer: EPT) 패킷의 전송을 요청하기 위한 전력 전송 중단(EPT(PTx)) 패킷을 무선전력 수신장치로 전송하는 단계(S2630), EPT(PTx) 패킷을 수신한 무선전력 수신장치가 EPT 패킷(EPT/rst 또는 EPT/re-ping)을 무선전력 전송장치로 전송하는 단계(S2635)를 포함한다.
무선전력 수신장치로부터 EPT 패킷(EPT/rst 또는 EPT/re-ping)을 수신한 무선전력 전송장치는 전력 전송 전 이물질 검출을 수행하고, 이물질 검출을 수행한 결과 이물질이 없는 것으로 판단되면 무선전력 전송장치가 리핑을 수행하여 전력 전송 단계에서 전력 재보정(recalibration)이 수행될 수 있다.
무선전력 전송장치의 전력 전송 중단(EPT(PTx)) 패킷은 무선전려 수신장치의 전력 전송 중단(EPT) 패킷과 동일한 포맷을 가질 수 있으며, 전력 전송 중단 코드(End Power Transfer code)는 아래의 값들이 사용될 수 있다.
0x00―EPT/nul-use if none of the other codes is appropriate.
0x01―Reserved
0x02―EPT/if -PTx internal fault; use if an internal logic error has been encountered.
0x03―EPT/ot-PTx over temperature; use if (e.g.) the battery temperature exceeds a limit.
0x04―EPT/ov-PTx over voltage; use if a voltage exceeds a limit.
0x05―EPT/oc-PTx over current; use if the current exceeds a limit.
0x06―Reserved
0x08―Reserved.
0x0A―Reserved.
0x0B―EPT/rst-PTx restart; use to restart the power transfer.
NOTE PTx engages in FOD after stopping the power transfer and before restarting it. For details about this procedure
0x0C―EPT/rep -PTx re-ping; use to restart the power transfer after a specified delay (the re-ping delay).
NOTE. PTx should use this End Power Transfer Code only if it has verified that the PRx complies with version 1.3 or higher of the Qi Specification.
EPT/rfid-RFID/NFC card; use if an RFID/NFC card has been detected by PTx
이하에서는 다른 실시예에 따른 전력 보정 커브를 구성하는 방법에 대해 설명한다.
도 34는 일례에 따른 보정 커브의 모델링 방법을 도시한 그래프이다.
도 34를 참조하면, 무선전력 전송장치는 무선전력 수신장치로부터 수신한 제1 수신전력패킷(RP/1)과 제2 수신전력패킷(RP/2)을 이용해 초기 보정 커브(제1 전력보정커브)를 구성하고, 무선전력 수신장치가 동작점을 제1 동작점(op. point 1)에서 제2 동작점(op. point 2)로 변경하면서 전송한 복수의 제3 수신전력패킷(RP/3)을 수신하여 갱신된 보정 커브(제2 전력보정커브)를 구성한다. 제2 수신전력패킷(RP/2)은 추가 수신전력패킷으로, 제3 수신전력패킷(RP/3)은 확장 수신전력패킷으로 명명될 수 있다.
도 35는 다른 예에 따른 보정 커브의 모델링 방법을 도시한 그래프이다.
도 35를 참조하면, 무선전력 전송장치는 무선전력 수신장치로부터 수신한 제1 수신전력패킷(RP/1)과 제2 수신전력패킷(RP/2)을 이용해 초기 보정 커브(제1 전력보정커브)를 구성하고, 무선전력 수신장치가 동작점을 제1 동작점(op. point 1)에서 제2 동작점(op. point 2)로 변경하면서 재전송한 제1 수신전력패킷(RP/1)과 제2 수신전력패킷(RP/2)을 수신하여 갱신된 보정 커브(제2 전력보정커브)를 구성한다. 제2 수신전력패킷(RP/2)은 추가 수신전력패킷으로 명명될 수 있다.
도 36은 일 실시예에 따른 초기 보정 커브를 구성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 36을 참조하면, 초기 보정 커브(initial calibration curve)를 구성하기 위해, 무선전력 수신장치는 제1 수신전력패킷(RP/1)과 제2 수신전력패킷(RP/2)을 무선전력 전송장치로 전송할 수 있다. 다시 말해, 무선전력 전송장치는 무선전력 수신장치러부터 제1 수신전력패킷(RP/1)과 제2 수신전력패킷(RP/2)을 수신하여 이를 기초로 초기 보정 커브를 구성할 수 있다. 무선전력 수신장치가 초기 보정 커브를 구성하는 시점의 일례는 전력 전송 단계의 개시 시점을 포함할 수 있다.
전술한 도 31에 대한 실시예에서 설명한 수학식 7, 수학식 8 및 수학식 9 등에 기초하여 연산되는 P(cal)(예를 들어, P1(cal) 및/또는 P2(cal))이 음수이면, 그 값은 0으로 설정될 수 있다. 이는 P(cal)이 음이면 잘못된 이물질 검출 이벤트를 증가시킬 수 있기 때문이다. 따라서, 초기 보정 커브는 보정되지 않은 커브를 넘어서는 방식으로 구성되어, 보정되지 않은 경우 대비 이물질의 검출력을 더 향상시킬 수 있다.
도 36에 따르면, 제1 수신전력패킷(RP/1)과 제2 수신전력패킷(RP/2)을 기초로 구성되는 초기 보정 커브는 기울기(gradient) a의 선형 함수로 해석될 수 있다.
기울기 a는 아래의 수학식 12로 나타낼 수 있다.
Figure PCTKR2020004072-appb-M000012
한편, 무선전력 전송장치가 보정 커브를 이용하여 이물질의 위험을 인지(identify)한 때, 무선전력 전송장치는 전력 전송 전 FOD(pre power FOD)를 이용하여 이물질의 존재를 확인할 필요가 있다.
무선전력 전송장치는 전술한 도 31에 대한 실시예에서 설명한 수학식 11에 기반하여 Pfo를 연산하고, Pfo를 기반으로 이물질의 존재 여부를 추정할 수 있다. 도 31에 대한 실시예에서 설명한 바와 같이, 무선전력 전송장치는 Pfo를 임계값(TH)과 비교하여, Pfo가 임계값 미만인 경우에는 이물질이 존재하지 않는 것으로 추정하고, 반면 Pfo가 임계값 이상인 경우에는, 이물질이 존재할 가능성이 높은 것으로 추정하여, 예를 들어 도 33과 같은, 이물질 검출을 수행하기 위한 프로토콜을 진행할 수 있다.
한편, 초기 보정을 위한 보정 타임아웃(calibration time-out)이 정의될 수 있다. 무선전력 전송장치가 무선전력 수신장치로부터 수신한 제2 수신전력패킷(RP/2)에 대해 보정 타임아웃(calibration time-out) 내에 ACK 응답을 전송할 수 없으면, 전력 신호(power signal)를 제거할 수 있다. 보정 타임아웃(calibration time-out)은 예를 들어, 13.5±1.5초의 범위 내에서 정의될 수 있다.
초기 보정 커브가 구성된 후, 특정 상황에서 보정 커브가 갱신될 수 있다.
일례로서, 무선전력 수신장치는 RP/3을 이용하여 단일 보정점만을 무선전력 전송장치로 전송함으로써 보정 커브의 y절편을 갱신할 수 있다.
도 37은 초기 보정 커브의 y절편을 갱신한 보정 커브를 도시한 것이다.
도 37을 참조하면, 무선전력 수신장치에 관한 특정 이벤트(예를 들어, 동작점(operating point) 변경)가 발생하면, 무선전력 수신장치는 제3 수신전력패킷(RP/3)을 무선전력 전송장치로 전송할 수 있다. 무선전력 전송장치는 수신한 단일 제3 수신전력패킷(RP/3)을 이용하여 초기 보정 커브의 기울기(a1)은 유지한 상태로 y절편을 갱신함으로써, 새로운 보정 커브를 구성할 수 있다. 무선전력 수신장치는 무선전력 전송장치로부터 ACK를 수신할 때까지 제3 수신전력패킷(RP/3)을 지속적으로 전송할 수 있고, 무선전력 전송장치는 무선전력 수신장치가 전송한 제3 수신전력패킷(RP/3)들 중 ACK를 전송한 제3 수신전력패킷(RP/3)을 이용해 새로운 보정 커브를 구성할 수 있다. 제3 수신전력패킷(RP/3)는 확장 수신전력패킷으로 명명될 수 있다.
수학식 9를 RP/3에 적용하면, 전술한 수학식 10과 같이 추가 보정된 전력값(P3(cal))이 도출될 수 있다.
전술한 바와 같이, 잘못된 이물질 검출 이벤트를 방지하기 위해, P(cal)이 음수이면 그 값은 0으로 설정될 수 있다. 따라서, 제3 수신전력패킷(RP/3)에 의해 갱신된 보정 커브는 보정되지 않은 커브를 넘어서는 방식으로 구성되어, 보정되지 않은 경우 대비 이물질의 검출력을 더 향상시킬 수 있다.
무선전력 전송장치는 전술한 도 31에 대한 실시예에서 설명한 수학식 11에 기반하여 Pfo를 연산하고, Pfo를 기반으로 이물질의 존재 여부를 추정할 수 있다. 도 31에 대한 실시예에서 설명한 바와 같이, 무선전력 전송장치는 Pfo를 임계값(TH)과 비교하여, Pfo가 임계값 미만인 경우에는 이물질이 존재하지 않는 것으로 추정하고, 반면 Pfo가 임계값 이상인 경우에는, 이물질이 존재할 가능성이 높은 것으로 추정하여, 예를 들어 도 33과 같은, 이물질 검출을 수행하기 위한 프로토콜을 진행할 수 있다.
단일의 제3 수신전력패킷(RP/3)을 이용해 갱신된 보정 커브를 구성하는 예를 설명하였으나, 제3 수신전력패킷(RP/3) 대신 제1 수신전력패킷(RP/1)을 이용해 갱신된 보정 커브를 구성할 수 있다. 즉, 무선전력 수신장치는 특정 이벤트(예를 들어, 동작점(operating point) 변경)가 발생하면, 제1 수신전력패킷(RP/1)을 추가로 무선전력 전송장치로 전송하고, 무선전력 전송장치는 수신한 제1 수신전력패킷(RP/1)을 이용하여 초기 보정 커브의 기울기(a1)은 유지한 상태로 y절편을 갱신함으로써, 새로운 보정 커브를 구성할 수 있다.
단일의 제3 수신전력패킷(RP/3)을 이용해 갱신된 보정 커브를 구성하는 예를 설명하였으나, 제3 수신전력패킷(RP/3) 대신 제2 수신전력패킷(RP/2)을 이용해 갱신된 보정 커브를 구성할 수 있다. 즉, 무선전력 수신장치는 특정 이벤트(예를 들어, 동작점(operating point) 변경)가 발생하면, 제2 수신전력패킷(RP/2)을 추가로 무선전력 전송장치로 전송하고, 무선전력 전송장치는 수신한 제2 수신전력패킷(RP/2)을 이용하여 초기 보정 커브의 기울기(a1)은 유지한 상태로 y절편을 갱신함으로써, 새로운 보정 커브를 구성할 수 있다. 제2 수신전력패킷(RP/2)은 추가 수신전력패킷으로 명명될 수 있다.
다른 예로서, 무선전력 수신장치는 RP/3을 이용하여 복수의 연속적인 보정점들을 무선전력 전송장치로 전송함으로써 보정 커브의 기울기 및 y절편을 갱신할 수 있다.
도 38은 초기 보정 커브의 기울기 및 y절편을 갱신한 보정 커브를 도시한 것이다.
도 38을 참조하면, 무선전력 수신장치에 관한 특정 이벤트(예를 들어, 동작점(operating point) 변경)가 발생하면, 무선전력 수신장치는 복수의 연속적인 제3 수신전력패킷(RP/3)들을 무선전력 전송장치로 전송할 수 있다. 이때 무선전력 전송장치는 복수의 제3 수신전력패킷(RP/3)들을 이용하여 초기 보정 커브의 기울기 및 y절편을 갱신함으로써, 새로운 보정 커브를 구성할 수 있다.
도 38에 도시된 바와 같이, 새로운 보정 커브는 (Pt3(1), RP3(1))과 (Pt3(2), RP3(2))를 지나는 새로운 기울기(a2)와 y절편을 갖도록 구성될 수 있다.
수학식 9를 RP/3에 적용하면, 전술한 수학식 10과 같이 추가 보정된 전력값(P3(cal))이 도출될 수 있다.
전술한 바와 같이, 잘못된 이물질 검출 이벤트를 방지하기 위해, P(cal)이 음수이면 그 값은 0으로 설정될 수 있다. 따라서, 제3 수신전력패킷(RP/3)에 의해 갱신된 보정 커브는 보정되지 않은 커브를 넘어서는 방식으로 구성되어, 보정되지 않은 경우 대비 이물질의 검출력을 더 향상시킬 수 있다.
무선전력 전송장치는 전술한 도 31에 대한 실시예에서 설명한 수학식 11에 기반하여 Pfo를 연산하고, Pfo를 기반으로 이물질의 존재 여부를 추정할 수 있다. 도 31에 대한 실시예에서 설명한 바와 같이, 무선전력 전송장치는 Pfo를 임계값(TH)과 비교하여, Pfo가 임계값 미만인 경우에는 이물질이 존재하지 않는 것으로 추정하고, 반면 Pfo가 임계값 이상인 경우에는, 이물질이 존재할 가능성이 높은 것으로 추정하여, 예를 들어 도 33과 같은, 이물질 검출을 수행하기 위한 프로토콜을 진행할 수 있다.
한편, 보정 커브의 갱신을 위한 보정 타임아웃(calibration time-out)이 정의될 수 있다.
보정 커브의 갱신을 위한 보정 타임아웃(calibration time-out)은 보정 커브의 갱신을 위해 무선전력 수신장치가 전송한 최초의 제3 수신전력패킷(RP/3)을 무선전력 전송장치가 수신한 이후, 다음으로 수신되는 제3 수신전력패킷(RP/3)에 대해 ACK 응답을 전송할 때까지 소요되는 시간으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 보정 커브의 갱신을 위한 보정 타임아웃(calibration time-out)은 7±1.5초의 범위 내에서 정의될 수 있다.
복수의 제3 수신전력패킷(RP/3)을 이용해 갱신된 보정 커브를 구성하는 예를 설명하였으나, 복수의 제3 수신전력패킷(RP/3) 대신 새로운 제1 수신전력패킷(RP/1)과 제2 수신전력패킷(RP/2)을 이용해 갱신된 보정 커브를 구성할 수 있다. 즉, 무선전력 수신장치는 특정 이벤트(예를 들어, 동작점(operating point) 변경)가 발생하면, 제1 수신전력패킷(RP/1)와 제2 수신전력패킷(RP/2)을 추가로 무선전력 전송장치로 전송하고, 무선전력 전송장치는 수신한 새로운 제1 수신전력패킷(RP/1)과 제2 수신전력패킷(RP/2)을 이용해 새로운 보정 커브를 구성할 수 있다. 제2 수신전력패킷(RP/2)은 추가 수신전력패킷으로 명명될 수 있다.
이 경우, 보정 커브의 갱신을 위한 보정 타임아웃(calibration time-out)은 보정 커브의 갱신을 위해 무선전력 수신장치가 전송한 제1 수신전력패킷(RP/1)을 무선전력 전송장치가 수신한 이후, 다음으로 수신되는 제2 수신전력패킷(RP/2)에 대해 ACK 응답을 전송할 때까지 소요되는 시간으로 정의될 수 있다.
도 28 내지 도 38에 따른 실시예에서의 무선전력 전송장치는 도 1 내지 도 15에서 개시된 무선전력 전송장치 또는 무선전력 전송기 또는 전력 전송부에 해당한다. 따라서, 본 실시예에서의 무선전력 전송장치의 동작은 도 1 내지 도 15에서의 무선전력 전송장치의 각 구성요소들 중 하나 또는 둘 이상의 조합에 의해 구현된다. 예를 들어, 무선전력 수신장치로부터 수신전력패킷을 수신하는 동작, 보정 커브를 구성하는 동작 등은 통신/컨트롤 유닛(120)에 의해 수행될 수 있다.
도 28 내지 도 38에 따른 실시예에서의 무선전력 수신장치는 도 1 내지 도 15에서 개시된 무선전력 수신장치 또는 무선전력 수신기 또는 전력 수신부에 해당한다. 따라서, 본 실시예에서의 무선전력 수신장치의 동작은 도 1 내지 도 15에서의 무선전력 수신장치의 각 구성요소들 중 하나 또는 둘 이상의 조합에 의해 구현된다. 예를 들어, 무선전력 전송장치로 수신전력패킷을 전송하는 동작 등은 통신/컨트롤 유닛(220)에 의해 수행될 수 있다.
상술한 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 송신 방법 및 장치, 또는 수신 장치 및 방법은 모든 구성요소 또는 단계가 필수적인 것은 아니므로, 무선 전력 송신 장치 및 방법, 또는 수신 장치 및 방법은 상술한 구성요소 또는 단계의 일부 또는 전부를 포함하여 수행될 수 있다. 또 상술한 무선 전력 송신 장치 및 방법, 또는 수신 장치 및 방법의 실시예들은 서로 조합되어 수행될 수도 있다. 또 상술한 각 구성요소 또는 단계들은 반드시 설명한 순서대로 수행되어야 하는 것은 아니며, 나중에 설명된 단계가 먼저 설명된 단계에 앞서 수행되는 것도 가능하다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 이상에서 설명한 본 발명의 실시예들은 서로 별개로 또는 조합되어 구현되는 것도 가능하다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (14)

  1. 전력 전송 페이즈(power transfer phase)에서, 자기 커플링(magnetic coupling)에 기반하여 생성된 무선전력을 무선전력 수신장치로 전송하도록 구성된 전력 변환 유닛(power conversion unit); 및
    상기 무선전력 수신장치로부터 전력 보정에 관련된 제1 수신전력패킷과 제2 수신전력패킷을 수신하여 상기 제1 수신전력패킷과 상기 제2 수신전력패킷을 기초로 제1 전력보정커브를 구성하고, 상기 무선전력 수신장치로부터 전력 보정에 관련된 제3 수신전력패킷과 제4 수신전력패킷을 수신하여 상기 제3 수신전력패킷과 상기 제4 수신전력패킷을 기초로 제2 전력보정커브를 구성하는 통신/컨트롤 유닛(communication/control unit)을 포함하는 무선전력 전송장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 수신전력패킷 및 상기 제2 수신전력패킷은 제1 작동 모드(operating mode)의 상기 무선전력 수신장치로부터 수신되고, 상기 제3 수신전력패킷 및 상기 제4 수신전력패킷은 제2 작동 모드(operating mode)의 상기 무선전력 수신장치로부터 수신되는, 무선전력 전송장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 수신전력패킷과 상기 제3 수신전력패킷은 상기 무선전력 수신장치가 경부하(light load) 조건일 때에 상기 무선전력 수신장치에 의해 수신된 전력값이고, 상기 제2 수신전력패킷과 상기 제4 수신전력패킷은 상기 무선전력 수신장치가 연결부하 조건일 때에 상기 무선전력 수신장치에 의해 수신된 전력값인, 무선전력 전송장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제3 수신전력패킷에 포함된 모드 필드가 지시하는 값은 상기 제1 수신전력패킷에 포함된 모드 필드가 지시하는 값과 동일하고,
    상기 제4 수신전력패킷에 포함된 모드 필드가 지시하는 값은 상기 제2 수신전력패킷에 포함된 모드 필드가 지시하는 값과 동일한, 무선전력 전송장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제3 수신전력패킷에 포함된 모드 필드가 지시하는 값은 상기 제4 수신전력패킷에 포함된 모드 필드가 지시하는 값과 동일한, 무선전력 전송장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 통신/컨트롤 유닛은,
    상기 제2 전력보정커브를 기초로 연산된 전송 전력의 보정값(P(cal))이 음수일 경우에는 전송 전력을 보정하지 않는, 무선전력 전송장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 통신/컨트롤 유닛은,
    추정 전송 전력값(estimated transmitted power)과 상기 제2 전력보정커브를 기초로 연산된 전송 전력의 보정값(P(cal))의 합과 상기 무선전력 수신장치로부터 수신한 수신전력패킷에 포함된 추정 수신 전력값(estimated received power)의 차가 임계값 이상이거나 상기 임계값을 초과하면 이물질 검출(foreign object detection)을 수행하는, 무선전력 전송장치.
  8. 전력 전송 페이즈(power transfer phase)에서, 자기 커플링(magnetic coupling)에 기반하여 생성된 무선전력을 무선전력 전송장치로부터 수신하도록 구성된 전력 변환 유닛(power conversion unit); 및
    제1 작동 모드(operating mode)에서 전력 보정에 관련된 제1 수신전력패킷과 제2 수신전력패킷을 상기 무선전력 전송장치로 전송하고, 제2 작동 모드(operating mode)에서 전력 보정에 관련된 제3 수신전력패킷과 제4 수신전력패킷을 상기 무선전력 전송장치로 전송하는 통신/컨트롤 유닛(communication/control unit)을 포함하는 무선전력 수신장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 작동 모드와 상기 제2 작동 모드는 서로 다른 동작점을 갖는, 무선전력 수신장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 수신전력패킷과 상기 제3 수신전력패킷은 상기 무선전력 수신장치가 경부하(light load) 조건일 때에 상기 무선전력 수신장치에 의해 수신된 전력값이고, 상기 제2 수신전력패킷과 상기 제4 수신전력패킷은 상기 무선전력 수신장치가 연결부하 조건일 때에 상기 무선전력 수신장치에 의해 수신된 전력값인, 무선전력 수신장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제3 수신전력패킷에 포함된 모드 필드가 지시하는 값은 상기 제1 수신전력패킷에 포함된 모드 필드가 지시하는 값과 동일하고,
    상기 제4 수신전력패킷에 포함된 모드 필드가 지시하는 값은 상기 제2 수신전력패킷에 포함된 모드 필드가 지시하는 값과 동일한, 무선전력 수신장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 제3 수신전력패킷에 포함된 모드 필드가 지시하는 값은 상기 제4 수신전력패킷에 포함된 모드 필드가 지시하는 값과 동일한, 무선전력 수신장치.
  13. 전력 전송 페이즈(power transfer phase)에서, 자기 커플링(magnetic coupling)에 기반하여 생성된 무선전력을 무선전력 수신장치로 전송하도록 구성된 전력 변환 유닛(power conversion unit); 및
    제1 동작점에서 작동하는 상기 무선전력 수신장치로부터 전력 보정에 관련된 제1 동작점의 제1 수신전력패킷과 제1 동작점의 제2 수신전력패킷을 수신하여 상기 제1 동작점의 제1 수신전력패킷과 상기 제1 동작점의 제2 수신전력패킷을 기초로 제1 전력보정커브를 구성하고, 제2 동작점에서 작동하는 상기 무선전력 수신장치로부터 전력 보정에 관련된 제2 동작점의 제1 수신전력패킷과 제2 동작점의 제2 수신전력패킷을 수신하여 상기 제2 동작점의 제1 수신전력패킷과 상기 제2 동작점의 제2 수신전력패킷을 기초로 제2 전력보정커브를 구성하는 통신/컨트롤 유닛(communication/control unit)을 포함하는 무선전력 전송장치.
  14. 전력 전송 페이즈(power transfer phase)에서, 자기 커플링(magnetic coupling)에 기반하여 생성된 무선전력을 무선전력 전송장치로부터 수신하도록 구성된 전력 변환 유닛(power conversion unit); 및
    제1 동작점에서 작동하며 전력 보정에 관련된 제1 동작점의 제1 수신전력패킷과 제1 동작점의 제2 수신전력패킷을 상기 무선전력 전송장치로 전송하고, 동작점이 제1 동작점에서 제2 동작점으로 변경되는 경우에 전력 보정에 관련된 제2 동작점의 제1 수신전력패킷과 제2 상기 무선전력 전송장치로 전송하는 통신/컨트롤 유닛(communication/control unit)을 포함하는 무선전력 수신장치.
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