KR102206468B1 - 무선 전력 전송 장치 및 그 제어방법 - Google Patents

무선 전력 전송 장치 및 그 제어방법 Download PDF

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박수용
곽봉식
곽형걸
김성규
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은, 무선 전력 전송 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치는, 복수의 송신 코일을 구비하고, 복수의 송신 코일을 통해 무선으로 전력을 전송하는 전력 전송부, 무선 전력 수신 장치와 통신하는 통신부 및 제어부를 포함하고, 제어부는, 복수의 송신 코일 중 적어도 어느 하나를 통해 무선 전력 수신 장치에 신호를 전송하고, 통신부를 통해 무선 전력 수신 장치로부터 신호에 대한 응답 신호를 수신하고, 응답 신호에 포함된 데이터에 기초하여 복수의 송신 코일에 대응하는 충전 영역에서의 무선 전력 수신 장치의 위치를 결정할 수 있다. 따라서, 멀티 코일에 대한 데이터 값을 사용하므로, 충전 영역에서의 무선 전력 수신 장치의 위치를 보다 정확하게 판단할 수 있고, 무선 전력 수신 장치가 충전 영역으로부터 일정 거리 이상 이격되어, 수신 코일이 송신 코일에 미치는 영향이 작아지는 경우에도, 무선 전력 수신 장치로부터 수신된 신호에 포함된 데이터에 기초하여, 무선 전력 수신 장치의 위치를 정확하게 판단할 수 있다. 그 외에 다양한 실시예들이 가능하다.

Description

무선 전력 전송 장치 및 그 제어방법{WIRELESS POWER TRANSFER APPARATUS AND METHOD THEREOF}
본 발명은, 무선 전력 전송 장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 무선 전력 수신 장치의 위치를 정확하게 판단할 수 있는 무선 전력 전송 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 전자기기에 전력을 공급하는 경우, 전자기기에 물리적인 케이블 또는 전선을 연결하여 상용전원을 공급하는 단자 공급 방식이 사용된다. 이러한, 단자 공급 방식은, 케이블 또는 전선들이 상당한 공간을 차지하고, 정리가 용이하지 않으며, 단선의 위험이 있다.
최근에는 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 무선 전력 전송 방식에 대한 연구가 논의되고 있다.
무선 전력 전송 시스템은, 단일 코일 또는 멀티 코일을 통해 전력을 공급하는 무선 전력 전송 장치와, 무선 전력 전송 장치로부터 무선으로 공급되는 전력을 수신하여 이를 사용하는 무선 전력 수신 장치로 구성될 수 있다.
무선 전력 공급 방법으로는 유도 결합 방식(inductive coupling) 방식이 주로 사용되고 있으며, 이 방식은, 인접한 두 개의 코일(coil) 중 1차 코일에 흐르는 전류의 세기를 변화시키면, 그 전류에 의해 자기장이 변하고, 이로 인하여 2차 코일을 지나는 자속이 변하게 되어, 2차 코일 측에 유도 기전력이 생기는 원리를 이용한다. 즉, 이 방식에 따르면, 두 개 도선을 공간적으로 움직이지 않고도 두 개 코일을 이격시킨 채 1차 코일의 전류만 변화시키면, 유도 기전력이 생기게 된다.
한편, 1차 코일과 2차 코일의 배열 정도에 따라 2차 코일 측에 발생하는 유도 기전력이 달라지고, 이로 인해 전력 전송의 효율 또한 달라진다. 일반적인 무선 전력 전송 시스템의 경우, 1차 코일에서 형성되는 자계에 의한 전력 전송의 지향성으로 인해, 2차 코일이 일정 위치 및 방향에 위치하지 않는 경우, 전력 전송의 효율이 급감하거나, 전력 전송이 불가능한 문제점이 있다.
따라서, 1차 코일에 대한 2차 코일의 위치를 정확하게 판단하고, 2차 코일의 위치 및 전력 전송의 효율이 높은 위치에 대한 정보를 사용자에게 직관적으로 제공할 필요가 있다.
종래에는, 선행기술 1(한국 등록특허공보 제10-1257676호)와 같이, 전력을 송수신하는 1차 코일 및 2차 코일 외에 별도의 센싱 코일을 구비하여, 1차 코일과 2차 코일 간의 정렬 상태를 판단하는 등의 다양한 방안이 제시되고 있으나, 정렬 상태의 판단을 위한 추가적인 구성이 필요하고, 구현이 복잡하며, 제조 비용이 상승하는 문제점이 있다.
KR 10-1257676 B
본 발명은, 복수의 코일에 대응하는 충전 영역에 있어서, 무선 전력 수신 장치의 위치를 정확하게 판단할 수 있는 무선 전력 전송 장치 및 그 제어방법을 제공함에 있다.
본 발명은, 무선 전력 수신 장치가 충전 영역으로부터 일정 거리 이상 이격된 경우에도, 물체의 위치를 정확하게 판단할 수 있는 무선 전력 전송 장치 및 그 제어방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치는, 무선 전력 수신 장치로부터 신호를 수신하고, 신호에 포함된, 수신 코일에 인가된 전압 및/또는 수신 코일을 통해 수신된 전력에 대한 데이터에 기초하여, 충전 영역에서의 무선 전력 수신 장치의 위치를 결정할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치는, 복수의 송신 코일을 구비하고, 복수의 송신 코일을 통해 무선으로 전력을 전송하는 전력 전송부, 무선 전력 수신 장치와 통신하는 통신부 및 제어부를 포함하고, 제어부는, 복수의 송신 코일 중 적어도 어느 하나를 통해 무선 전력 수신 장치에 신호를 전송하고, 통신부를 통해 무선 전력 수신 장치로부터 신호에 대한 응답 신호를 수신하고, 응답 신호에 포함된 데이터에 기초하여 복수의 송신 코일에 대응하는 충전 영역에서의 무선 전력 수신 장치의 위치를 결정할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치의 제어방법은, 복수의 송신 코일 중 적어도 어느 하나를 통해, 무선 전력 수신 장치에 신호를 전송하는 동작, 무선 전력 수신 장치로부터 신호에 대한 응답 신호를 수신하는 동작 및 응답 신호에 포함된 데이터에 기초하여, 복수의 송신 코일에 대응하는 충전 영역에서의 무선 전력 수신 장치의 위치를 결정하는 동작을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 단일 송신 코일이 아닌 멀티 송신 코일과 관련된 데이터 값을 사용하므로, 충전 영역에서의 무선 전력 수신 장치의 위치를 보다 정확하게 판단할 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 무선 전력 수신 장치가 충전 영역으로부터 일정 거리 이상 이격되어, 수신 코일이 송신 코일에 미치는 영향이 작아지는 경우에도, 무선 전력 수신 장치로부터 수신된 신호에 포함된 데이터에 기초하여, 충전 영역에서의 무선 전력 수신 장치의 위치를 정확하게 판단할 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 전력 전송에 사용되는 멀티 송신 코일을 이용하여 무선 전력 수신 장치의 위치를 판단하므로, 무선 전력 수신 장치의 위치를 판단하기 위한 별도의 구성이 필요하지 않아, 제조 비용이 저렴하다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 무선 전력 수신 장치가 전력 전송의 효율이 높은 위치로 이동할 필요가 있는 경우, 이동 방향 및/또는 이동 거리에 대한 메시지를 사용자에게 직관적으로 제공할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 전력 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 전력 전송 장치의 내부 블록도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 전력 수신 장치의 내부 블록도이다.
도 4a 및 4b는, 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 무선 전력 전송 장치에 구비된 복수의 코일의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 5a는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 전력 전송 장치에 구비된 복수의 코일의 구조를 설명하기 위한 도면이고, 도 5b는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 전력 전송 장치에 구비된 복수의 코일의 계층 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 전력 전송 장치의 무선 전력 전송 방법에 관한 순서도이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 전력 전송 장치의 제어방법에 관한 순서도이다.
도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 전력 전송 장치의 제어방법에 관한 순서도이다.
도 9a 내지 9c는, 본 발명의 일 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 장치의 동작에 대한 설명에 참조되는 도면이다.
도 10은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른, 무선 전력 전송 장치의 제어방법에 관한 순서도이다.
도 11a 내지 13c는, 본 발명의 일 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 장치의 동작에 대한 설명에 참조되는 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 도면에서는 본 발명을 명확하고 간략하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분의 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 참조부호를 사용한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 또는 이들을 조합한 것들의 존재, 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 명세서에서, 다양한 요소들을 설명하기 위해 제1, 제2 등의 용어가 이용될 수 있으나, 이러한 요소들은 이러한 용어들에 의해 제한되지 아니한다. 이러한 용어들은 한 요소를 다른 요소로부터 구별하기 위해서만 이용된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 전력 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 무선 전력 시스템(10)은, 예를 들면, 무선으로 전력을 전송하는 무선 전력 전송 장치(100) 및 전송된 전력을 수신하는 무선 전력 수신 장치(200)를 포함할 수 있다.
무선 전력 전송 장치(100)는, 예를 들면, 코일(181)에 흐르는 전류에 의한 자기장의 변화에 따라, 무선 전력 수신 장치(200)에 구비된 코일(281)에 전류가 유도되는 자기 유도 현상을 이용하여, 무선 전력 수신 장치(200)에 무선으로 전력을 전달할 수 있다.
이때, 무선 전력 전송 장치(100) 및 무선 전력 수신 장치(200)는, 예를 들면, WPC(Wireless Power Consortium) 또는 PMA(Power Matters Alliance)에서 정의된 전자기 유도 방식의 무선 충전방식을 이용할 수 있다.
또는, 무선 전력 전송 장치(100) 및 무선 전력 수신 장치(200)는, 예를 들면, A4WP(Alliance for Wireless Power)에서 정의된 자기공명 방식의 무선 충전방식을 이용할 수 있다.
이하, 무선 전력 전송 장치(100)에 구비된 코일(181)과, 무선 전력 수신 장치(200)에 구비된 코일(281)의 구분을 위해, 무선 전력 전송 장치(100)에 구비된 코일(181)을 송신 코일로 명명할 수 있고, 무선 전력 수신 장치(200)에 구비된 코일(281)을 수신 코일로 명명할 수 있다.
일 실시예에 따라, 하나의 무선 전력 전송 장치(100)는, 복수의 무선 전력 수신 장치(200)에 전력을 전송할 수 있다. 이때, 무선 전력 전송 장치(100)는, 예를 들면, 시분할 방식에 따라 복수의 무선 전력 수신 장치(200)에 전력을 전송할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 복수의 무선 전력 수신 장치(200) 각각에 할당된 상이한 주파수 대역을 이용하여 복수의 무선 전력 수신 장치(200)에 전력을 전송할 수도 있다.
한편, 하나의 무선 전력 전송 장치(100)로부터 전력을 수신할 수 있는 무선 전력 수신 장치(200)의 개수는, 예를 들면, 복수의 무선 전력 수신 장치(200) 각각의 요구 전력량, 무선 전력 전송 장치(100)의 가용 전력량 등을 고려하여 적응적으로 결정될 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 복수의 무선 전력 전송 장치(100)가, 적어도 하나의 무선 전력 수신 장치(200)에 전력을 전송할 수 있다. 이 경우, 적어도 하나의 무선 전력 수신 장치(200)는, 예를 들면, 복수의 무선 전력 전송 장치(100)와 동시에 연결될 수 있으며, 연결된 무선 전력 전송 장치(100)로부터 동시에 전력을 수신할 수 있다.
한편, 무선 전력 전송 장치(100)의 개수는, 예를 들면, 적어도 하나의 무선 전력 수신 장치(200) 각각의 요구 전력량, 무선 전력 전송 장치(100)의 가용 전력량 등을 고려하여 적응적으로 결정될 수 있다.
무선 전력 수신 장치(200)는, 예를 들면, 무선 전력 전송 장치(100)로부터 전송된 전력을 수신할 수 있다.
예를 들면, 무선 전력 수신 장치(200)는, 모바일 폰(mobile phone), 노트북 (laptop computer), 스마트 워치(smart watch)와 같은 웨어러블 디바이스, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션, MP3 player, 전동 칫솔, 조명 장치, 리모컨과 같은 전자기기일 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 배터리 충전이 가능한 전자기기라면 족하다.
무선 전력 전송 장치(100) 및 무선 전력 수신 장치(200)는, 예를 들면, 상호 간에 통신할 수 있다. 실시예에 따라, 무선 전력 전송 장치(100) 및 무선 전력 수신 장치(200)는, 단방향 통신 또는 반이중 통신하는 것도 가능하다.
이 때, 통신 방식은, 무선 전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 동일한 주파수 대역을 사용하는 인밴드(in-band) 통신 방식 및/또는 무선 전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 상이한 주파수 대역을 사용하는 아웃오브밴드(out-of-band) 통신 방식일 수 있다.
한편, 무선 전력 전송 장치(100)와 무선 전력 수신 장치(200)가 상호 간에 송수신하는 데이터는, 장치의 상태에 관한 데이터, 전력 사용량에 관한 데이터, 배터리 충전에 관한 데이터, 배터리의 출력 전압 및/또는 출력 전류에 관한 데이터, 제어 명령과 관련된 데이터 등을 포함할 수 있다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 전력 전송 장치의 내부 블록도이다.
도 2를 참조하면, 무선 전력 전송 장치(100)는, 예를 들면, 무선 전력 전송 장치(100)에 구비된 각 구성을 제어하는 제어부(160), 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 무선 전력 구동부(170) 및 변환된 교류 전원을 이용하여 무선으로 전력을 전송하는 전력 전송부(180)를 구비할 수 있다.
또한, 무선 전력 전송 장치(100)는, 예를 들면, 상용 교류 전원(405)을 직류 전원으로 변환하는 컨버터(110), 무선 전력 전송 장치(100)의 구동을 위한 제어 프로그램 등을 저장하는 메모리(120), 전력 전송부(180)에 구비된 구성에 입력되는 전류 및/또는 전압을 감지하는 센싱부(130), 및/또는 소정의 통신 방식에 따라, 무선 전력 수신 장치(200)와 통신하는 제1 및 제2 통신부(140, 150)를 더 포함할 수 있다.
컨버터(110)는, 예를 들면, 입력된 교류 전원을 직류 전원으로 정류하여 출력할 수 있다. 이때, 교류 전원은, 예를 들면, 단상 교류 전원 또는 3상 교류 전원일 수 있다. 예를 들면, 무선 전력 전송 장치(100)에 구비된 각 구성은 컨버터(110)로부터 출력된 직류 전원에 의해 동작할 수 있다.
도면에서는, 상용 교류 전원(405)을 단상 교류 전원으로 도시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 삼상 교류 전원일 수도 있다. 한편, 상용 교류 전원(405)의 종류에 따라 컨버터(110)의 내부 구조도 달라질 수 있다.
컨버터(110)는, 예를 들면, 브릿지 다이오드를 구비할 수 있다. 예를 들면, 각각 서로 직렬 연결되는 상암 다이오드 소자 및 하암 다이오드 소자가 한 쌍이 되며, 총 두 쌍 또는 세 쌍의 상, 하암 다이오드 소자가 서로 병렬로 연결될 수 있다. 한편, 컨버터(110)는, 예를 들면, 복수의 스위칭 소자를 더 포함할 수도 있다.
메모리(120)는, 예를 들면, 제어부(160)의 처리 또는 제어를 위한 프로그램 등, 무선 전력 전송 장치(100) 전반의 동작을 위한 다양한 데이터를 저장할 수 있다.
예를 들면, 메모리(120)는, 충전 영역에 위치하는 물체(object)의 존재를 판단하기 위한, 물체 감지 신호의 출력 세기에 대한 데이터를 저장할 수 있다. 여기서, 충전 영역은, 예를 들면, 무선 전력 전송 장치(100)의 하우징 외면 중 복수의 코일(181 내지 184)에 대응하는 일 영역을 의미할 수 있고, 무선 전력 수신 장치(200)는 충전 영역에 접하거나, 소정 거리 이내에 위치함으로써 전력을 수신할 수 있다.
예를 들면, 메모리(120)는, 충전 영역에 위치하는 물체가 무선 전력 수신 장치(200)인지를 식별하고, 무선 전력 수신 장치(200)를 활성화(awake)시키기 위한 수신 장치 감지 신호의 출력 세기에 대한 데이터를 저장할 수 있다.
한편, 메모리(120)에 저장된 물체 감지 신호의 출력 세기에 대한 데이터 및/또는 수신 장치 감지 신호의 출력 세기에 대한 데이터는, 예를 들면, 공장 교정(factory calibration)된 데이터 값을 포함할 수 있다.
예를 들면, 복수의 코일(181 내지 184)의 적어도 일부가 서로 겹쳐져 층(layer)을 형성하는 경우, 복수의 코일(181 내지 184)에서 충전 영역으로 출력되는 신호의 세기가 복수의 코일(181 내지 184) 별로 상이할 수 있고, 이러한 신호 세기의 차이로 인해 물체 감지 여부 등을 판단함에 있어서 오류가 발생할 수 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 복수의 코일(181 내지 184)에서 출력되는 신호의 세기를, 복수의 코일(181 내지 184)과 충전 영역 간의 거리를 고려하여, 각 코일 별로 보상하여 설정할 수 있다.
예를 들어, 충전 영역과 코일 사이의 거리가 멀수록, 출력 세기가 큰 신호가 출력되도록 설정될 수 있다. 예를 들어, 충전 영역과 코일 사이의 거리가 멀수록, 출력 세기가 큰 신호가 출력되도록 설정될 수 있다. 이에 따라, 복수의 코일(181 내지 184)에서 출력되는 신호의 충전 영역에서의 신호 세기는 모두 동일할 수 있다.
센싱부(130)는, 예를 들면, 전력 전송부(180)에 입력되는 전류, 전압, 송신 코일(181)의 온도 등을 감지할 수 있다. 예를 들면, 전력 전송부(180)가 송신 코일(181) 및 송신 코일(181)에 접속되는 커패시터를 구비하는 경우, 센싱부(130)는, 코일 및 커패시터 전체의 양단에 인가되는 전압(V1)과, 코일 양단에 인가되는 전압(V2)을 모두 감지할 수 있다.
제1 및 제2 통신부(140, 150)는, 예를 들면, 무선 전력 수신 장치(200)와 통신할 수 있다.
제1 통신부(140)는, 예를 들면, 제1 통신 방식으로 통신할 수 있다. 제1 통신부(140)는, 예를 들면, 장치의 상태에 관한 데이터, 전력 사용량에 관한 데이터 등을 포함하는 신호를 무선 전력 수신 장치(200)에 전송할 수 있고, 무선 전력 수신 장치(200)로부터 장치의 상태에 관한 데이터, 전력 사용량에 관한 데이터, 배터리 충전에 관한 데이터 등을 포함하는 신호를 수신할 수 있다.
제2 통신부(150)는, 무선 전력 수신 장치(200)와 제1 통신 방식과는 상이한 제2 통신 방식으로 통신할 수 있다. 제2 통신부(150)는, 예를 들면, 장치의 상태에 관한 데이터, 전력 사용량에 관한 데이터 등을 포함하는 신호를 무선 전력 수신 장치(200)에 전송할 수 있고, 무선 전력 수신 장치(200)로부터 장치의 상태에 관한 데이터, 전력 사용량에 관한 데이터, 배터리 충전에 관한 데이터 등을 포함하는 신호를 수신할 수 있다.
제1 및 제2 통신부(140, 150)는, 예를 들면, 무선 전력 전송 장치(100)에서 송출되는 신호 및 무선 전력 수신 장치(200)로부터 수신되는 신호를 변복조(modulation/demodulation)하기 위한, 변복조부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
제1 및 제2 통신부(140, 150)는, 예를 들면, 무선 전력 수신 장치(200)로부터 수신되는 신호를 필터링하는 필터부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이때, 필터부는, 예를 들면, 대역통과필터(Band Pass Filter; BPF)를 구비할 수 있다.
한편, 제1 통신 방식은, 예를 들면, 인밴드(in-band) 통신 방식일 수 있다. 예를 들면, 제1 통신부(140)가 인밴드(in-band) 통신 방식으로 통신하는 경우, 제1 통신부(140)와 전력 전송부(180)는 하나의 구성으로 구현될 수 있고, 제1 통신부(140)는 송신 코일(181)을 통해, 무선 전력 수신 장치(200)와 상호 간에 통신을 수행할 수 있다.
한편, 제2 통신 방식은, 예를 들면, 아웃오브밴드(out-of-band) 통신 방식일 수 있다. 예를 들면, 제2 통신부(150)가 아웃오브밴드(out-of-band) 통신 방식으로 통신하는 경우, 제2 통신부(150)와 전력 전송부(180)는 서로 구분되는 구성으로 각각 구현될 수 있고, 제2 통신부(150)는 별도의 통신 모듈을 통해, 무선 전력 수신 장치(200)와 상호 간에 통신을 수행할 수 있다.
실시예에 따라, 아웃오브밴드(out-of-band) 통신 방식에서 사용되는 통신 모듈은, 블루투스(BlueTooth), 지그비(Zigbee), 무선랜(wireless LAN), NFC(Near Field Communication)과 같은 근거리 통신 방식을 사용할 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
한편, 무선 전력 전송 장치(100)에서 사용되는 통신 방식은, 예를 들면, 무선 전력 수신 장치(200)에 대한 데이터 등에 기초하여, 제1 및 제2 통신 방식 중 적어도 어느 하나로 변경될 수 있다.
제어부(160)는, 예를 들면, 무선 전력 전송 장치(100)에 구비된 각 구성과 연결될 수 있다.
제어부(160)는, 예를 들면, 무선 전력 전송 장치(100)에 구비된 각 구성과 상호 간에 신호를 송수신할 수 있고, 각 구성의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
제어부(160)는, 예를 들면, 펄스폭 변조 방식(pulse width modulation; PWM)의 신호를 발생하는 PWM 발생부(160a) 및 PWM 신호에 기초하여, 구동 신호(Sic)를 생성하여 무선 전력 구동부(170)로 출력하는 드라이버(160b)를 구비할 수 있다.
무선 전력 구동부(170)는, 예를 들면, 직류 전원을 교류 전원으로 변환하기 위한 적어도 하나의 스위칭 소자(미도시)를 구비할 수 있다. 예를 들면, 스위칭 소자가 IGBT(insulated gate bipolar transistor)인 경우, 드라이버(160b)에서 출력된 구동 신호(Sic)가 스위칭 소자의 게이트 단자에 입력될 수 있다.
한편, 무선 전력 구동부(170)에 구비된 스위칭 소자는, 예를 들면, 구동 신호(Sic)에 따라, 스위칭 동작을 수행할 수 있고, 스위칭 소자의 스위칭 동작에 의해 직류 전원이 교류 전원으로 변환되어, 전력 전송부(180)에 출력될 수 있다.
무선 전력 구동부(170)는, 예를 들면, 복수의 스위칭 소자를 구비하는 인버터(미도시)를 구비할 수 있다.
전력 전송부(180)는, 예를 들면, 복수의 송신 코일(181)을 포함할 수 있다.
복수의 송신 코일(181)은, 예를 들면, 원형(round), 부채꼴(circular sector) 형상이나, 삼각형(triangular), 사각형(rectangular)과 같은 다각형 형상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
복수의 송신 코일(181)은, 예를 들면, 서로 인접하여 배치될 수 있고, 동일 평면상에 배치될 수 있다. 한편, 복수의 송신 코일(181)은, 예를 들면, 부분적으로 중첩될 수도 있다.
한편, 복수의 송신 코일(181)은, 예를 들면, 무선 전력 수신 장치(200)에 구비된 수신 코일(281)과 이격되어 있어, 누설 인덕턴스가 높고, 결합 계수(coupling factor)가 낮으므로 전송 효율이 낮을 수 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치(100)에 구비된 전력 전송부(180)는, 예를 들면, 송신 코일(181)에 접속되는 커패시터 소자(미도시)를 더 포함할 수 있다.
예를 들면, 복수의 커패시터 소자가 복수의 송신 코일(181) 각각에 직렬 접속될 수 있고, 실시예에 따라, 복수의 송신 코일(181) 각각에 복수의 커패시터 소자가 병렬 접속되어 공진 회로를 형성할 수도 있다.
전력 전송부(180)는, 예를 들면, 전력 전송의 공진 주파수를 결정할 수 있다.
공진 주파수는, 예를 들면, 이하 수학식 1에 따라 결정될 수 있다.
Figure 112019080564265-pat00001
공진 주파수(f)는, 예를 들면, 송신 코일(181)의 인덕턴스(L)와 커패시턴스(C)에 의하여 결정될 수 있다. 예를 들면, 인덕턴스(L)는 송신 코일(181)의 회전 수 등에 따라 결정될 수 있고, 커패시턴스(C)는 송신 코일(181)의 면적 등에 따라 결정될 수 있다.
전력 전송부(180)는, 예를 들면, 복수의 송신 코일(181)에 커패시터 소자가 연결되도록 구성하여, 전력 전송의 공진 주파수를 결정할 수 있다.
전력 전송부(180)는, 예를 들면, 복수의 송신 코일(181)의 일측에 배치되어, 누설되는 자기장을 차폐하는 차폐재(미도시)를 더 포함할 수도 있다.
차폐재는, 예를 들면, 코발트(Co), 철(Fe), 니켈(Ni), 붕소(B), 규소(Si) 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 원소의 조합으로 이루어진 페라이트를 포함할 수 있다. 차폐재는, 예를 들면, 복수의 송신 코일(181)의 일측에 배치되어, 누설되는 자기장을 차폐하고, 자기장의 방향성을 극대화할 수 있다.
차폐재는, 예를 들면, 감자하기 쉽고, 히스테리시스 손실(hysteresis loss)이 적은 연자성체(soft magnetic material)로 구성될 수 있다.
차폐재는, 예를 들면, 누설 자기장이 저감되고, 자기장의 방향성이 극대화될 수 있도록, 복수의 송신 코일(181)이 배치된 면적 보다 클 수 있다.
제어부(160)는, 예를 들면, 복수의 송신 코일(181)의 공진 주파수를 산출할 수 있다.
제어부(160)는, 예를 들면, 복수의 송신 코일(181) 중 어느 하나에 전류가 흐르도록 제어하여, 전류가 흐르는 송신 코일의 공진 주파수를 산출할 수 있다.
제어부(160)는, 예를 들면, 전력 전송부(180)에 구비된 복수의 송신 코일(181)을 통해, 신호를 송수신할 수 있다.
제어부(160)는, 예를 들면, 송신 코일(181)을 통해, 충전 영역에 위치하는 물체(object)의 존재를 판단하기 위한, 물체 감지 신호가 출력되도록 무선 전력 전송 장치(100)에 구비된 각 구성을 제어할 수 있다. 여기서, 충전 영역은, 예를 들면, 무선 전력 전송 장치(100)의 하우징 외면 중 전력 전송부(180)에 대응하는 일 영역을 의미할 수 있고, 무선 전력 수신 장치(200)는 충전 영역에 접하거나, 소정 거리 이내에 위치함으로써 전력을 수신할 수 있다. 예를 들면, 충전 영역은, 전력 전송부(180)에 구비된 복수의 송신 코일(181)에 대응하는 영역일 수 있다.
물체 감지 신호는, 예를 들면, 매우 짧은 펄스의 아날로그 핑(analog ping; AP) 신호일 수 있다.
제어부(160)는, 예를 들면, 물체 감지 신호의 출력에 따라 송신 코일(181)에 흐르는 전류의 변화량에 기초하여, 충전 영역에 물체가 존재하는지 여부를 판단할 수 있다.
제어부(160)는, 예를 들면, 송신 코일(181)을 통해, 무선 전력 수신 장치(200)를 활성화(awake)시키기 위한, 수신 장치 감지 신호가 출력되도록 무선 전력 전송 장치(100)에 구비된 각 구성을 제어할 수 있다. 수신 장치 감지 신호는, 예를 들면, 디지털 핑(digital ping; DP) 신호 일 수 있다.
디지털 핑(DP) 신호는, 예를 들면, 무선 전력 수신 장치(200)와의 통신 설정을 시도하기 위하여, 아날로그 핑(AP) 신호에 비해 듀티가 크게 설정될 수 있다.
한편, 제어부(160)는, 예를 들면, 송신 코일(181)을 통해, 무선 전력 수신 장치(200)로부터 출력되는, 수신 장치 감지 신호에 대한 응답 신호를 수신할 수 있다. 예를 들면, 무선 전력 수신 장치(200)는, 디지털 핑(DP) 신호를 변조(modulate)할 수 있고, 변조된 디지털 핑(DP) 신호를 응답 신호로서 무선 전력 전송 장치(100)로 전송할 수 있다.
제어부(160)는, 예를 들면, 수신 장치 감지 신호에 대한 응답 신호에 기초하여, 충전 영역에 위치하는 물체가 무선 전력 수신 장치(200)인지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들면, 제어부(160)는, 응답 신호로서 수신된, 변조된 디지털 핑(DP) 신호를 복조(demodulate)하여 디지털 형태의 데이터를 획득할 수 있고, 획득한 데이터에 기초하여, 충전 영역에 위치하는 물체가 무선 전력 수신 장치(200)인지 여부를 판단할 수 있다.
제어부(160)는, 예를 들면, 송신 코일(181)의 품질 계수(quality factor; Q)를 산출할 수 있다.
예를 들면, 제어부(160)는, 센싱부(130)를 통해, 송신 코일(181) 및 송신 코일(181)에 접속된 커패시터에 인가되는 전압(V1)과, 송신 코일(181)의 양단에 인가되는 전압(V2)을 검출할 수 있고, 이에 기초하여, 송신 코일(181)의 품질 계수를 산출할 수 있다.
구체적으로, 동작 주파수(또는 가용 주파수) 대역 내에서, 낮은 주파수부터 높은 주파수로 주파수 스윕(frequency sweep)되는 경우, 코일 및 커패시터에 인가되는 전압(V1)은, 주파수 스윕에도 불구하고, 변하지 않는 것이 일반적이나, 충전 영역에 물체가 존재하는 시점에 다소 감소할 수 있다. 한편, 코일 양단에 인가되는 전압(V2)은, 예를 들면, 주파수 스윕에 따라, 점차 상승하다가 하강하는 것으로 변경될 수 있다.
제어부(160)는, 예를 들면, 이하 수학식 2에 따라 송신 코일(181)의 품질 계수를 산출할 수 있다.
Figure 112019080564265-pat00002
제어부(160)는, 예를 들면, 무선 전력 전송 장치(100)에 구비된 각 구성을 제어하여, 전력 전송부(180)를 통해 무선 전력 수신 장치(200)에 전력을 전송할 수 있다.
한편, 본 발명에서는, 송신 코일(181)을 통한 신호 전송과, 송신 코일(181)을 통한 전력 전송을 혼용하여 설명할 수 있다. 예를 들면, 송신 코일(181)을 통해 수신 장치 감지 신호가 출력되는 경우, 무선 전력 수신 장치(200)를 활성화시킬 수 있는 전력이 무선 전력 수신 장치(200)로 전송되는 것으로 이해할 수 있다.
제어부(160)는, 예를 들면, 제1 및 제2 통신부(140, 150) 중 적어도 하나를 통해, 무선 전력 수신 장치(200)와 통신할 수 있다.
예를 들면, 제어부(160)는, 제1 통신부(140)가 인밴드(in-band) 통신 방식으로 통신하는 경우, 송신 코일(181)을 통해, 무선 전력 수신 장치(200)와 상호 간에 데이터가 포함된 신호를 송수신할 수 있다.
예를 들면, 제어부(160)는, 제2 통신부(150)가 아웃오브밴드(out-of-band) 통신 방식으로 통신하는 경우, 별도의 통신 모듈을 통해, 무선 전력 수신 장치(200)와 상호 간에 데이터가 포함된 신호를 송수신할 수 있다.
제어부(160)는, 예를 들면, 복수의 송신 코일(181) 중 적어도 어느 하나를 통해, 무선 전력 수신 장치(200)에 신호를 전송할 수 있고, 무선 전력 수신 장치(200)로부터 신호에 대한 응답 신호를 수신할 수 있다.
이때, 무선 전력 수신 장치(200)로부터 수신된 응답 신호는, 예를 들면, 수신 코일(281)에 인가되는 전압, 수신 코일(281)에 흐르는 전류, 수신 코일(281)을 통해 수신된 전력 등에 대한 데이터를 포함할 수 있다.
예를 들면, 무선 전력 수신 장치(200)가 배터리 충전을 수행하기 이전의 경우, 무선 전력 수신 장치(200)로부터 수신된 응답 신호는, 수신 코일(281)에 인가되는 전압에 대한 데이터를 포함할 수 있다.
예를 들면, 무선 전력 수신 장치(200)가 배터리 충전을 수행하는 경우, 무선 전력 수신 장치(200)로부터 수신된 응답 신호는, 수신 코일(281)을 통해 수신되는 전력에 대한 데이터를 포함할 수 있다.
이하에서는, 무선 전력 수신 장치(200)로부터 수신된 응답 신호가, 수신 코일(281)에 인가되는 전압에 대한 데이터를 포함하는 것을 예시로 설명하도록 한다.
제어부(160)는, 예를 들면, 무선 전력 수신 장치(200)로부터 수신된 응답 신호에 포함된 데이터에 기초하여, 충전 영역에서의 무선 전력 수신 장치(200)의 위치를 결정할 수 있다.
제어부(160)는, 예를 들면, 충전 영역에서의 무선 전력 수신 장치(200)의 위치에 대응하는 이동 방향을 결정할 수 있다.
제어부(160)는, 예를 들면, 복수의 송신 코일(181) 중 어느 하나를 통해, 무선 전력 수신 장치(200)에 신호를 전송하는 동작을, 복수의 송신 코일(181) 각각에 대하여 순차적으로 수행할 수 있고, 복수의 송신 코일(181) 각각을 통해 전송된 신호에 대한 응답 신호를 수신할 수 있다.
예를 들면, 제어부(160)는, 복수의 송신 코일(181) 중 제1 송신 코일을 통해 무선 전력 수신 장치(200)에 신호를 전송할 수 있고, 제1 송신 코일을 통해 전송된 신호에 대한 응답 신호를 수신할 수 있다. 이때, 제어부(160)는, 제1 송신 코일을 통해 전송된 신호에 대한 응답 신호가 수신된 경우, 복수의 송신 코일(181) 중 제2 송신 코일을 통해 무선 전력 수신 장치(200)에 신호를 전송할 수 있다.
예를 들면, 제어부(160)는, 복수의 송신 코일(181) 중 어느 하나를 통해 무선 전력 수신 장치(200)에 신호를 전송하고, 복수의 송신 코일(181) 각각을 통해 전송된 신호에 의해 수신 코일(281)에 인가되는 전압에 대한 데이터를 모두 포함하는 응답 신호를 수신할 수 있다.
한편, 제어부(160)는, 예를 들면, 무선 전력 수신 장치(200)로부터 수신된 응답 신호에 포함된 데이터에 기초하여, 복수의 송신 코일(181) 각각에 대한 벡터를 산출할 수 있다.
제어부(160)는, 예를 들면, 복수의 송신 코일(181) 각각에 대응하는 방향을 벡터의 방향으로 결정할 수 있다. 이때, 복수의 송신 코일(181) 각각에 대한 벡터들 간의 각도 차는, 전력 전송부(180)에 구비된 송신 코일의 개수에 따라 결정될 수 있다. 예를 들면, 전력 전송부(180)가 세 개의 송신 코일을 구비하는 경우, 서로 인접한 벡터 간의 각도 차는 120°일 수 있고, 네 개의 송신 코일을 구비하는 경우, 서로 인접한 벡터 간의 각도 차는 90°일 수 있다.
한편, 제어부(160)는, 예를 들면, 복수의 송신 코일(181) 각각을 통해 전송된 신호에 대한 응답 신호에 포함된 데이터에 기초하여, 벡터의 크기를 결정할 수 있다. 예를 들면, 제어부(160)는, 수신 코일(281)에 인가되는 전압의 전압 값을, 복수의 송신 코일(181) 각각에 대한 벡터의 크기로 결정할 수 있다.
한편, 제어부(160)는, 예를 들면, 복수의 송신 코일(181) 각각에 대한 벡터들의 합인 벡터 합에 기초하여, 충전 영역에서의 무선 전력 수신 장치(200)의 위치를 결정할 수 있다.
예를 들면, 제어부(160)는, 벡터 합의 방향을, 무선 전력 수신 장치(200)가 충전 영역의 중심부로부터 이격된 방향으로 판단할 수 있다.
예를 들면, 제어부(160)는, 벡터 합의 크기를, 무선 전력 수신 장치(200)가 충전 영역의 중심부로부터 이격된 정도로 판단할 수 있다.
예를 들면, 제어부(160)는, 벡터 합의 방향의 반대 방향을, 무선 전력 수신 장치(200)의 위치에 대응하는 이동 방향으로 결정할 수 있다.
한편, 제어부(160)는, 예를 들면, 복수의 송신 코일(181) 중 적어도 하나를 포함하는 코일 조합을 적어도 하나 생성할 수 있다.
제어부(160)는, 예를 들면, 복수의 송신 코일(181) 각각을 통해 전송된 신호에 대한 응답 신호에 포함된 데이터에 기초하여, 적어도 하나의 코일 조합을 생성할 수 있다.
예를 들면, 복수의 송신 코일(181) 중, 제1 송신 코일을 통해 전송된 신호에 의해 수신 코일(281)에 가장 큰 전압 값의 전압이 인가된 경우, 제어부(160)는, 제1 송신 코일을 기준 송신 코일로 결정할 수 있고, 기준 송신 코일에 기초하여 적어도 하나의 코일 조합을 생성할 수 있다. 이때, 적어도 하나의 코일 조합은, 예를 들면, 모두 기준 송신 코일을 포함할 수 있다.
제어부(160)는, 예를 들면, 코일 조합을 통해, 신호를 송수신할 수도 있고, 무선으로 전력을 전송할 수도 있다.
제어부(160)는, 예를 들면, 코일 조합 중 어느 하나를 통해, 무선 전력 수신 장치(200)에 신호를 전송하는 동작을, 코일 조합 각각에 대하여 순차적으로 수행할 수 있고, 코일 조합 각각을 통해 전송된 신호에 대한 응답 신호를 수신할 수 있다.
한편, 제어부(160)는, 예를 들면, 코일 조합 각각을 통해 전송된 신호에 대한 응답 신호에 기초하여, 충전 영역에서의 무선 전력 수신 장치(200)의 위치를 결정할 수 있다.
예를 들면, 제어부(160)는, 무선 전력 수신 장치(200)로부터 수신된 응답 신호에 기초하여, 코일 조합 각각을 통해 전송된 신호에 의해 수신 코일(281)에 인가된 전압의 전압 값들을 서로 비교할 수 있고, 비교 결과에 기초하여 충전 영역에서의 무선 전력 수신 장치(200)의 위치를 결정할 수 있다.
무선 전력 전송 장치(100)는, 예를 들면, 출력부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 출력부는, 예를 들면, 디스플레이, 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED) 등의 표시 장치 및/또는 스피커, 버저 등의 오디오 장치를 구비할 수 있다.
제어부(160)는, 예를 들면, 출력부를 통해, 무선 전력 수신 장치(200)의 위치에 대한 메시지를 출력할 수 있다.
제어부(160)는, 예를 들면, 출력부를 통해, 무선 전력 수신 장치(200)의 위치에 대응하는 이동 방향에 대한 메시지를 출력할 수 있다.
예를 들면, 제어부(160)는, 출력부에 구비된 표시 장치를 통해, 무선 전력 수신 장치(200)의 위치에 대응하는 이동 방향에 대한 메시지를 출력할 수 있다.
예를 들면, 제어부(160)는, 출력부에 구비된 오디오 장치를 통해, 무선 전력 수신 장치(200)의 위치에 대응하는 이동 방향에 대한 메시지를 출력할 수 있다.
제어부(160)는, 예를 들면, 제1 및 제2 통신부(140, 150) 중 적어도 어느 하나를 통해, 무선 전력 수신 장치(200)의 위치에 대응하는 이동 방향에 대한 데이터를 포함하는 신호를, 무선 전력 수신 장치(200)로 전송할 수 있다.
한편, 무선 전력 전송 장치(100)는, 예를 들면, 복수의 송신 코일(181)의 위치를 결정하는 위치 결정부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 위치 결정부는, 예를 들면, 복수의 송신 코일(181)을 이동 및/또는 회전시키는 구동부(미도시)를 구비할 수 있다.
제어부(160)는, 예를 들면, 충전 영역에서의 무선 전력 수신 장치(200)의 위치에 기초하여, 위치 결정부의 동작을 제어할 수 있다.
예를 들면, 제어부(160)는, 벡터 합의 방향에 따라, 벡터 합의 크기 만큼 충전 영역의 중심부가 이동하도록, 위치 결정부를 제어할 수 있다.
한편, 제어부(160)는, 예를 들면, 센싱부(130)를 통해 감지된 값들에 기초하여, 전력 전송을 중단할 수도 있다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 전력 수신 장치의 내부 블록도이다.
도 3을 참조하면, 무선 전력 수신 장치(200)는, 예를 들면, 무선 전력 전송 장치(100)로부터 전력을 무선으로 수신하는 전력 수신부(280), 수신된 전력을 정류하는 정류부(210), 정류된 전력을 안정화하는 스위칭 레귤레이터(220) 및/또는 스위칭 레귤레이터(220)를 제어하여, 부하에 동작 전원을 출력하는 스위칭 레귤레이터 제어부(230)를 포함할 수 있다.
또한, 무선 전력 수신 장치(200)는, 예를 들면, 무선 전력 전송 장치(100)와 통신하기 위한, 제1 통신부(240) 및 제2 통신부(250)를 더 포함할 수 있다. 이때, 제1 통신부(240)는, 예를 들면, 무선 전력 전송 장치(100)에 포함된 제1 통신부(140)와 동일 또는 유사한 구성일 수 있다. 또한, 제2 통신부(250)는, 예를 들면, 무선 전력 전송 장치(100)에 포함된 제2 통신부(150)와 동일 또는 유사한 구성일 수 있다.
예를 들면, 무선 전력 수신 장치(200)는, 제1 통신부(240)를 통해, 인밴드(in-band) 통신 방식으로 무선 전력 전송 장치(100)와 통신을 수행할 수 있다.
예를 들면, 무선 전력 수신 장치(200)는, 제2 통신부(250)를 통해, 아웃오브밴드(out-of-band) 통신 방식으로 무선 전력 전송 장치(100)와 통신을 수행할 수 있다.
전력 수신부(280)는, 예를 들면, 전력 전송부(180)로부터 전송된 전력을 수신할 수 있다. 이를 위해, 전력 수신부(280)는, 예를 들면, 적어도 하나의 수신 코일(281)을 구비할 수 있다.
수신 코일(281)은, 예를 들면, 송신 코일(181)에서 발생된 자기장에 의해, 유도 기전력이 발생될 수 있다. 유도 기전력에 의한 전력은, 예를 들면, 정류부(210) 및 스위칭 레귤레이터(220)를 통해, 부하에 공급될 수 있다. 예를 들면, 부하가 배터리인 경우, 유도 기전력에 의한 전력은, 배터리를 충전하기 위해 이용될 수 있다. 본 발명에서는, 정류부(210) 및 스위칭 레귤레이터(220)를 통해 전력이 공급되는 부하가 배터리인 것으로 설명하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
수신 코일(281)은, 예를 들면, 인쇄회로 기판(PCB)에 박막 형태의 도전성 패턴으로 형성될 수 있다. 수신 코일(281)은, 예를 들면, 폐루프(closed loop) 형상으로, 패드(미도시)에 인쇄될 수 있다. 수신 코일(281)의 극성은, 예를 들면, 동일한 방향으로 극성을 갖도록 권회하는 형상일 수 있다.
한편, 무선 전력 수신 장치(200)는, 예를 들면, 수신 코일(281)에 인가되는 전압을 검출하는 전압 검출부(미도시) 및/또는 수신 코일(281)에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출부(미도시)를 포함할 수 있다.
예를 들면, 무선 전력 수신 장치(200)는, 수신 코일(281)을 통해 전력이 수신되는 경우, 수신 코일(281)에 인가되는 전압 및/또는 수신 코일(281)에 흐르는 전류를 검출할 수 있다.
이때, 무선 전력 수신 장치(200)는, 제1 및 제2 통신부(240, 250) 중 어느 하나를 통해, 수신 코일(281)에 인가되는 전압, 수신 코일(281)에 흐르는 전류, 수신 코일(281)을 통해 수신된 전력 등에 대한 데이터를 포함하는 신호를 출력할 수 있다.
한편, 무선 전력 수신 장치(200)는, 예를 들면, 무선 전력 전송 장치(100)에 구비된 전력 전송부(180)와 공진 회로를 형성하기 위한, 적어도 하나의 커패시터(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이때, 커패시터는, 예를 들면, 수신 코일(281)에 직렬 또는 병렬 접속될 수 있다.
한편, 무선 전력 수신 장치(200)는, 예를 들면, 수신 코일(281)의 일측에 배치되어, 누설되는 자기장을 차폐하는 차폐재(미도시)를 더 포함할 수도 있다. 예를 들면, 무선 전력 수신 장치(200)는, 무선 전력 송신 장치(100)에 구비된 차폐재와 동일/유사한 차폐재를 포함할 수 있다.
정류부(210)는, 예를 들면, 수신 코일(281)을 통해 수신되는 전력을 정류할 수 있다. 정류부(210)는, 적어도 하나의 다이오드(미도시)를 포함할 수 있다.
스위칭 레귤레이터(220)는, 예를 들면, 스위칭 레귤레이터 제어부(230)의 제어에 따라, 정류부(210)에서 정류된 전력을 배터리에 공급할 수 있다. 예를 들면, 스위칭 레귤레이터(220)는, 정류부(210)에서 정류된 전력을 배터리에 공급되는 충전 전원(v)으로 출력할 수 있다.
스위칭 레귤레이터 제어부(230)는, 예를 들면, 스위칭 레귤레이터(220)로 레귤레이터 제어 신호(Src)를 출력하여, 충전 전원(v)이 배터리로 출력되도록 제어할 수 있다.
한편, 스위칭 레귤레이터(220)는, 예를 들면, 스위칭 레귤레이터 제어부(230)의 레귤레이터 제어 신호(Src)에 따라, DC-DC 컨버팅을 수행하여, 출력 전압을 조절할 수 있다. 스위칭 레귤레이터(220)는, 예를 들면, 레귤레이터 제어 신호(Src)를 기초로, 소정 크기의 전압을 갖는 충전 전원(v)을 출력할 수 있다.
한편, 무선 전력 수신 장치(200)에는, 예를 들면, 별도의 프로세서(processor)가 포함되지 않고, 정류된 충전 전원(v)이 스위칭 레귤레이터(220)에 의해 소정 크기의 전압으로 출력되는 때에, 스위칭 레귤레이터 제어부(230)에 의해 스위칭 레귤레이터(220)가 제어될 수 있다. 무선 전력 수신 장치(200)가 프로세서를 구비하지 않는 경우, 하드웨어 구성이 단순화되고, 소비 전력이 감소하는 효과가 있다.
도 4a 및 4b는, 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 무선 전력 전송 장치에 구비된 복수의 코일의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4a를 참조하면, 전력 전송부(180)는, 전류를 자속으로 변환시키도록 형성되는 세 개의 송신 코일(181a, 181b, 181c)을 포함할 수 있다.
복수의 송신 코일(181a, 181b, 181c)은, 서로 인접하여 배치될 수 있고, 동일 평면상에 배치될 수 있다.
전력 전송부(180)가 세 개의 송신 코일(181a, 181b, 181c)을 포함하는 경우, 송신 코일(181a, 181b, 181c) 각각에 대한 벡터와 관련하여, 인접한 벡터 간의 각도 차가 120°가 되도록 세 개의 송신 코일(181a, 181b, 181c)이 배치될 수 있다.
본 도면에서는, 송신 코일(181a, 181b, 181c) 각각의 형상은 동일한 반경 및 호를 가지는 부채꼴(circular sector), 복수의 송신 코일(181a, 181b, 181c)의 전체 형상은 복수의 부채꼴로 구성된 원형인 것으로 설명하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 본 도면에서는 도시하지 않았으나, 전력 전송부(180)는, 복수의 송신 코일(181a, 181b, 181c)의 일측에 배치되어, 누설되는 자기장을 차폐하는 차폐재(미도시)를 더 포함할 수 있다.
이때, 차폐재의 면적은, 복수의 송신 코일(181a, 181b, 181c)이 배치된 면적보다 클 수 있다.
한편, 충전 영역은, 복수의 송신 코일(181a, 181b, 181c)에 대응하는 영역, 또는 차폐재의 면적에 해당하는 영역일 수 있다.
한편, 도 4b를 참조하면, 전력 전송부(180)는, 네 개의 송신 코일(181a, 181b, 181c, 181d)을 포함할 수도 있다.
전력 전송부(180)가 네 개의 송신 코일(181a, 181b, 181c, 181d)을 포함하는 경우, 송신 코일(181a, 181b, 181c, 181d) 각각에 대한 벡터와 관련하여, 인접한 벡터 간의 각도 차가 90°가 되도록 네 개의 송신 코일(181a, 181b, 181c, 181d)이 배치될 수 있다.
도 5a는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 전력 전송 장치에 구비된 복수의 코일의 구조를 설명하기 위한 도면이고, 도 5b는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 전력 전송 장치에 구비된 복수의 코일의 계층 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 및 5b를 참조하면, 전력 전송부(180)는, 예를 들면, 제1 내지 제4 송신 코일(181a 내지 181d)을 포함할 수 있다.
전력 전송부(180)가 단일의 대형 송신 코일이 아닌, 복수의 송신 코일(181a 내지 181d)을 구비함에 따라, 충전면의 자유도를 향상시키는 것은 물론, 대형 송신 코일의 표류 자계(stray magnetic fields)로 인한 전력 효율 저감을 방지할 수 있다.
제1 내지 제4 송신 코일(181a 내지 181d)은, 예를 들면, 서로 일부 영역이 중첩되어 배치될 수 있다. 이때, 제1 내지 제4 송신 코일(181a 내지 181d)에 대응하는 충전 영역 중, 무선 전력 수신 장치(200)에 전력이 전송되지 않는 영역인 데드존(dead zone)이 최소화되도록, 제1 내지 제4 송신 코일(181a 내지 181d)이 중첩되어 배치될 수 있다. 예를 들면, 충전 영역의 중심부의 데드존이 최소화되도록, 제1 내지 제4 송신 코일(181a 내지 181d)이 중첩되어 배치될 수 있다.
제1 내지 제4 송신 코일(181a 내지 181d)은, 예를 들면, 기 설정된 외측 길이(ho), 내측 길이(hi), 외측 너비(wo), 내측 너비(wi), 두께 및 권선수로 제조될 수 있다. 또한, 제1 내지 제4 송신 코일(181a 내지 181d)의 외측 길이(ho), 내측 길이(hi), 외측 너비(wo), 내측 너비(wi)는, 예를 들면, 동일할 수 있다.
한편, 무선 전력 수신 장치(200)에 가장 근접하게 배치되는 제4 송신 코일(181d)의 인덕턴스는, 예를 들면, 제1 내지 제3 송신 코일(181a 내지 181c)의 인덕턴스 보다 작게 설정될 수 있다. 이를 통해, 전력 전송부(180)의 전력 전송량 또는 효율이 일정하도록 할 수 있다.
전력 전송부(180)는, 예를 들면, 차폐재(190)를 더 포함할 수 있다. 제1 내지 제4 송신 코일(181a 내지 181d)은, 예를 들면, 차폐재(190) 위에 배치될 수 있다.
차폐재(190)의 면적은, 예를 들면, 제1 내지 제4 송신 코일(181a 내지 181d)이 배치된 면적보다 클 수 있다. 예를 들면, 차폐재(190)는, 제1 내지 제4 송신 코일(181a 내지 181d)의 가로 외측에서 a1 간격으로 연장되어 형성될 수 있다. 또한, 차폐재(190)는, 예를 들면, 제1 내지 제4 송신 코일(181a 내지 181d)의 세로 외측에서 a1 간격으로 연장되어 형성될 수 있다.
차폐재(190)가 제1 내지 제4 송신 코일(181a 내지 181d)의 외측 길이보다 크게 형성됨으로써, 누설 자기장이 저감되고, 자기장의 방향성이 극대화될 수 있다.
한편, 제1 내지 제4 송신 코일(181a 내지 181d)은, 예를 들면, 서로 일부 영역이 중첩되어 배치되므로, 중첩되지 않은 영역에 들뜸 현상이 발생될 수 있다. 예를 들면, 제1 송신 코일(181a)과 제2 송신 코일(181b)가 서로 일부 영역만 중첩됨에 따라, 중첩되지 않은 영역에 이격 거리(d1)가 발생될 수 있다.
이러한 이격 거리(d1)에 의해, 제2 송신 코일(181b)의 누설 자기장이 차폐되지 못하여, 무선 전력 전송 장치(100)의 전송 효율이 저감되는 것은 물론, 자기장의 방향이 분산될 수 있다. 또한, 이러한 이격 거리로 인하여, 무선 전력 전송 장치(100)가 외부 충격에 의해 쉽게 파손될 수 있다.
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위하여, 제1 내지 제4 송신 코일(181a 내지 181d)과 차폐재(190)가 층을 이루어 형성될 수 있다.
보다 상세하게는, 전력 전송부(180)의 제1 층(ly1)에는, 예를 들면, 기초(base) 차폐재(191)가 배치될 수 있다.
기초 차폐재(191)의 상측인 제2 층(ly2)에는, 예를 들면, 제1 송신 코일(181a)과, 제1 차폐재(192)가 배치될 수 있다.
제1 송신 코일(181a)의 상측인 제3 층(ly3)에는, 예를 들면, 제1 송신 코일(181a)과 부분적으로 겹쳐지는, 제2 송신 코일(181b)이 배치될 수 있다. 이때, 제2 층(ly2)에 배치되는 제1 차폐재(192)가, 제1 송신 코일(181a) 및 제2 송신 코일(181b)의 중첩 구조로 인해 발생되는 들뜸 현상을 방지하게 된다.
동일한 이치로, 전력 전송부(180)의 제3 층(ly3)에는, 예를 들면, 제2 송신 코일(181b) 뿐만 아니라, 제2 차폐재(193)도 배치될 수 있다.
제2 송신 코일(181b)의 상측인 제4 층(ly4)에는, 예를 들면, 제2 송신 코일(181b)과 부분적으로 겹쳐지는, 제3 송신 코일(181c)이 배치될 수 있다. 이때, 제3 층(ly3)에 배치되는 제2 차폐재(193)가, 제2 송신 코일(181b)과 제3 송신 코일(181c)의 중첩 구조로 인해 발생되는 들뜸 현상을 방지하게 된다.
또한, 전력 전송부(180)의 제4 층(ly4)에는, 예를 들면, 제3 송신 코일(181c) 뿐만 아니라, 제3 차폐재(194)도 배치될 수 있고, 제3 차폐재(194)는, 제3 송신 코일(181c)과 제4 송신 코일(181d)의 중첩 구조로 인한 들뜸 현상을 방지할 수 있다.
또한, 제1 내지 제4 송신 코일(181a 내지 181d)은 들뜸 현상 없이, 차폐재(190)(기초 차폐재(191) 및 제1 내지 제3 차폐재(192 내지 194))에 접착되어야 하므로, 차폐재의 두께는, 예를 들면, 제1 내지 제4 송신 코일(181a 내지 181d)의 두께와 소정 두깨(tkf)로 동일할 수 있다.
한편, 도 5b에서는 전력 전송부(180)의 각 층(layer)이 이격된 것으로 도시하나, 이는 설명의 편의를 위한 것이며, 전력 전송부(180)의 각 층은 서로 밀착될 수 있다.
도 5b와 같이 전력 전송부(180)가 배치됨에 따라, 부분적으로 겹쳐지는, 제1 내지 제4 송신 코일(181a 내지 181d)의 들뜸 현상이 방지되고, 외부 충격으로부터 제1 내지 제4 송신 코일(181a 내지 181d)의 이탈을 방지할 수 있다.
또한, 각각의 송신 코일 일측에 차폐재(190)가 배치되므로, 누설 자기장이 차폐되고, 자기장의 방향을 보다 집중시켜, 전송 효율이 상승될 수 있다.
또한, 각각의 송신 코일 사이에 차폐재(190)가 배치됨에 따라, 멀티 송신 코일에서 발생되는 열을 보다 쉽게 저감 시킬 수 있다.
한편, 제1 내지 제4 송신 코일(181a 내지 181d)은, 설명의 편의를 위해 도시하지 않은 케이스(case)에 수용될 수 있다. 케이스의 일측면에는, 예를 들면, 무선 전력 수신 장치(200)가 놓일 수 있다. 무선 전력 수신 장치(200)가 케이스의 일측면에 놓이는 경우, 전력 전송부(180)가 무선으로 전력을 전송하여, 무선 전력 수신 장치(200)를 충전시키므로, 무선 전력 수신 장치(200)가 놓이는 케이스의 일측면을 충전면이라 명명할 수 있다. 또한, 충전면과 인터페이스 표면은 혼용하여 사용될 수 있다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 전력 전송 장치의 무선 전력 전송 방법에 관한 순서도이다.
도 6을 참조하면, 무선 전력 전송은 선택 단계(selection phase, S610), 핑 단계(ping phase, S620), 식별 및 구성 단계(identification and configuration phase, S630), 핸드오버 단계(handover phase, S640), 협상 단계(negotiation phase, S650), 보정 단계(calibration phase, S660), 전력 전송 단계(power transfer phase, S670) 및 재협상 단계(re-negotiation phase, S680)를 포함할 수 있다.
먼저, 선택 단계(S610)에서, 무선 전력 전송 장치(100)는, 예를 들면, 충전 영역 내에 물체가 존재하는지 여부를 판단할 수 있다.
무선 전력 전송 장치(100)는, 예를 들면, 충전 영역 내에 물체가 존재하는지 여부를 판단하기 위하여, 물체 감지 신호(예: 아날로그 핑(AP) 신호)를 출력할 수 있고, 물체 감지 신호의 출력에 기초하여, 충전 영역에 물체가 존재하는지 여부를 판단할 수 있다.
무선 전력 전송 장치(100)는, 예를 들면, 충전 영역에서 물체가 존재하는 것으로 판단될 때까지, 소정 주기로 물체 감지 신호를 출력할 수 있다.
무선 전력 전송 장치(100)는, 예를 들면, 복수의 코일(181 내지 184)을 통해, 소정 순서에 따라 물체 감지 신호를 출력할 수 있고, 복수의 코일(181 내지 184) 각각에 흐르는 전류의 변화량에 기초하여, 충전 영역에 물체가 존재하는지 여부를 판단할 수 있다.
예를 들면, 무선 전력 전송 장치(100)는, 복수의 코일(181 내지 184) 각각에 흐르는 전류의 변화량을 기 설정된 기준 값과 비교할 수 있고, 복수의 코일(181 내지 184) 중 기 설정된 기준 값 이상의 전류 변화량이 산출된 코일에 대응하는 영역에 물체가 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 이때, 기 설정된 기준 값 이상의 전류 변화량이 산출된 코일 코일을 유효 코일이라고 명명할 수 있다.
선택 단계(S610)에서, 무선 전력 전송 장치(100)는, 예를 들면, 충전 영역에 이물질(FO)이 존재하는지 여부를 판단할 수 있다. 이물질(FO)은, 동전, 키 등을 포함하는 금속성 물체일 수 있다.
선택 단계(S610)에서, 무선 전력 전송 장치(100)는, 예를 들면, 충전 영역 내의 물체(object)의 배치 또는 제거를 지속적으로 감지할 수 있다.
한편, 선택 단계(S610)에서 충전 영역 내에 물체가 존재하는 것으로 판단된 경우, 무선 전력 전송 장치(100)는 핑 단계(S620)를 수행할 수 있다.
핑 단계(S620)에서, 무선 전력 전송 장치(100)는, 예를 들면, 충전 영역에 위치하는 물체가 무선 전력 수신 장치(200)인지를 식별하고, 무선 전력 수신 장치(200)를 활성화(awake)시키기 위한 수신 장치 감지 신호(예: 디지털 핑(DP) 신호)를 전송할 수 있다.
무선 전력 전송 장치(100)는, 예를 들면, 수신 장치 감지 신호에 대한 응답 신호를 수신할 수 있다. 예를 들면, 무선 전력 수신 장치(200)는, 디지털 핑(DP) 신호를 변조(modulate)할 수 있고, 변조된 디지털 핑(DP) 신호를 응답 신호로서 무선 전력 전송 장치(100)로 전송할 수 있다.
무선 전력 전송 장치(100)는, 예를 들면, 수신 장치 감지 신호에 대한 응답 신호에 기초하여, 충전 영역에 위치하는 물체가 무선 전력 수신 장치(200)인지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들면, 무선 전력 전송 장치(100)는, 응답 신호로서 수신된, 변조된 디지털 핑(DP) 신호를 복조(demodulate)하여 디지털 형태의 데이터를 획득할 수 있고, 획득한 데이터에 기초하여, 충전 영역에 위치하는 물체가 무선 전력 수신 장치(200)인지 여부를 판단할 수 있다.
한편, 핑 단계(S620)에서, 충전 영역에 위치하는 물체가 무선 전력 수신 장치(200)인 것으로 판단된 경우, 식별 및 구성 단계(S630)를 수행할 수 있다.
한편, 핑 단계(S620)에서, 무선 전력 전송 장치(100)는, 응답 신호를 수신하지 못한 경우, 선택 단계(S610)로 분기하여, 선택 단계(S610)의 각 동작을 수행할 수 있다.
식별 및 구성 단계(S630)에서, 무선 전력 전송 장치(100)는, 예를 들면, 무선 전력 수신 장치(200)로부터 수신되는 데이터에 기초하여, 전력 전송이 효율적으로 이루어지도록, 구비된 각 구성을 제어할 수 있다.
식별 및 구성 단계(S630)에서, 무선 전력 전송 장치(100)는, 예를 들면, 무선 전력 수신 장치(200)로부터 식별 데이터를 수신할 수 있다. 식별 데이터에는, 예를 들면, 무선 전력 전송 규약의 버전에 대한 데이터, 무선 전력 수신 장치(200)의 제조 업체에 대한 데이터, 장치 식별자, 확장 장치 식별자의 유무를 나타내는 데이터 등이 포함될 수 있다.
식별 및 구성 단계(S630)에서, 무선 전력 전송 장치(100)는, 예를 들면, 무선 전력 수신 장치(200)로부터 전력 데이터를 수신할 수 있다. 전력 데이터에는, 예를 들면, 무선 전력 수신 장치(200)의 최대 전력에 대한 데이터, 잔여 전력에 대한 데이터, 전력 클래스에 대한 데이터 등이 포함될 수 있다.
무선 전력 전송 장치(100)는, 예를 들면, 식별 데이터 및 전력 데이터에 기초하여, 무선 전력 수신 장치(200)를 식별하고, 무선 전력 수신 장치(200)의 전력 상태를 확인할 수 있다.
한편, 식별 및 구성 단계(S630)에서, 무선 전력 전송 장치(100)는, 무선 전력 수신 장치(200)를 식별하고, 무선 전력 수신 장치(200)의 전력 상태를 확인한 경우, 핸드 오버 단계(S630)를 수행할 수 있다.
한편, 식별 및 구성 단계(S630)에서, 무선 전력 전송 장치(100)는, 식별 데이터 및/또는 전력 데이터를 수신하지 못한 경우, 선택 단계(S610)로 분기할 수 있다.
핸드 오버 단계(S640)에서, 무선 전력 전송 장치(100)는, 예를 들면, 무선 전력 수신 장치(200)와의 통신 방법 변경 여부를 판단할 수 있다.
예를 들면, 무선 전력 전송 장치(100)는, 무선 전력 수신 장치(200)와 인밴드(in-band) 통신 방법으로 통신하는 상태에서, 식별 및 구성 단계(S630)에서 획득한 무선 전력 수신 장치(200)의 전력 데이터를 기초로, 인밴드(in-band) 통신을 유지할 것인지, 아니면 아웃오브밴드(out-of-band) 통신 방법으로 변경할 것인지 여부를 판단할 수 있다.
한편, 무선 전력 전송 장치(100)는, 예를 들면, 식별 및 구성 단계(S630) 또는 핸드 오버 단계(S640)에서 수신된 협상 필드(negotiation field) 값에 기초하여, 협상 단계(S650)로의 진입이 필요한지 여부를 판단할 수 있다.
무선 전력 전송 장치(100)는, 예를 들면, 협상 단계(S650)로의 진입이 필요한 경우, 협상 단계(S650)에서 이물질 검출(foreign object detection; FOD) 동작을 수행할 수 있다.
무선 전력 전송 장치(100)는, 예를 들면, 선택 단계(S610) 및/또는 협상 단계(S650)에서 판단된, 충전 영역에서의 이물질(FO) 존재 여부에 기초하여, 보정 단계(S660) 수행 여부를 결정할 수 있다.
한편, 무선 전력 전송 장치(100)는, 예를 들면, 협상 단계(S650)로의 진입이 불필요한 경우, 전력 전송 단계(S670)를 수행할 수 있다.
무선 전력 전송 장치(100)는, 예를 들면, 선택 단계(S610) 및/또는 협상 단계(S650)에서 이물질(FO)이 검출되지 않은 경우, 보정 단계(S660)를 거쳐, 전력 전송 단계(S670)를 수행할 수 있다.
또는, 무선 전력 전송 장치(100)는, 예를 들면, 선택 단계(S610) 및/또는 협상 단계(S650)에서 이물질(FO)이 검출된 경우, 전력 전송을 수행하지 않고, 선택 단계(S610)로 분기할 수도 있다.
보정 단계(S660)에서, 무선 전력 전송 장치(100)는, 예를 들면, 무선 전력 전송 장치(100)의 송신 전력과, 무선 전력 수신 장치(200)의 수신 전력의 차이에 기초하여, 전력 손실을 산출할 수 있다.
전력 전송 단계(S670)에서, 무선 전력 전송 장치(100)는, 예를 들면, 무선 전력 수신 장치(200)로 전력을 전송할 수 있다.
전력 전송 단계(S670)에서, 무선 전력 전송 장치(100)는, 예를 들면, 전력을 전송하는 도중에, 무선 전력 수신 장치(200)로부터 전력 제어와 관련된 데이터를 수신하는 경우, 수신된 전력 제어와 관련된 데이터에 기초하여, 전력의 특성을 결정할 수 있다.
전력 전송 단계(S670)에서, 무선 전력 전송 장치(100)는, 예를 들면, 원하지 않은 데이터(unexpected data)를 수신하거나, 기 설정된 시간 동안, 원하는 데이터, 예를 들면, 전력 제어와 관련된 데이터를 수신하지 못하거나(time out), 기 설정된 전력 전송 계약에 대한 위반(power transfer contract violation)이 발생되거나, 충전이 완료된 경우, 선택 단계(S610)로 분기할 수 있다.
또한, 전력 전송 단계(S670)에서, 무선 전력 전송 장치(100)는, 예를 들면, 무선 전력 전송 장치(100) 및/또는 무선 전력 수신 장치(200)의 상태 변화 등에 따라 전력 전송 협상을 재구성할 필요가 있는 경우, 재협상 단계(S680)를 수행할 수 있다. 이때, 무선 전력 전송 장치(100)는, 재협상이 정상적으로 완료되면, 전력 전송 단계(S670)로 회귀할 수 있다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 전력 전송 장치의 제어방법에 관한 순서도이다.
도 7을 참조하면, 무선 전력 전송 장치(100)는, S710 동작에서, 복수의 송신 코일(181) 중 적어도 어느 하나를 통해, 무선 전력 수신 장치(200)에 신호를 전송할 수 있다. 이때, 무선 전력 수신 장치(200)에 전송되는 신호를 통해, 무선 전력 수신 장치(200)를 활성화(awake)시킬 수 있는 전력이 무선 전력 수신 장치(200)로 전달될 수 있다.
예를 들면, 무선 전력 전송 장치(100)는, 복수의 송신 코일(181) 중 어느 하나를 통해, 무선 전력 수신 장치(200)에 신호를 전송하는 동작을, 복수의 송신 코일(181) 각각에 대하여 순차적으로 수행할 수 있다.
예를 들면, 무선 전력 전송 장치(100)는, 복수의 송신 코일(181) 중 적어도 하나를 포함하는 코일 조합을 통해, 무선 전력 수신 장치(200)에 신호를 전송할 수 있다. 이때, 무선 전력 전송 장치(100)는, 코일 조합 중 어느 하나를 통해, 무선 전력 수신 장치(200)에 신호를 전송하는 동작을, 코일 조합 각각에 대하여 순차적으로 수행할 수 있다.
무선 전력 전송 장치(100)는, S720 동작에서, 무선 전력 수신 장치(200)로부터 응답 신호를 수신할 수 있다. 이때, 응답 신호는, 예를 들면, 무선 전력 전송 장치(100)로부터 전송된 신호에 의해, 무선 전력 수신 장치(200)에 구비된 수신 코일(281)에 인가되는 전압에 대한 데이터를 포함할 수 있다.
예를 들면, 무선 전력 전송 장치(100)는, 복수의 송신 코일(181) 각각을 통해 전송된 신호에 대한 응답 신호를 무선 전력 수신 장치(200)로부터 수신할 수 있다.
예를 들면, 무선 전력 전송 장치(100)는, 코일 조합 각각을 통해 전송된 신호에 대한 응답 신호를 무선 전력 수신 장치(200)로부터 수신할 수 있다.
무선 전력 전송 장치(100)는, S730 동작에서, 무선 전력 수신 장치(200)로부터 수신된 응답 신호에 포함된 데이터에 기초하여, 충전 영역에서의 무선 전력 수신 장치(200)의 위치를 결정할 수 있다.
예를 들면, 무선 전력 전송 장치(100)는, 복수의 송신 코일(181) 각각을 통해 전송된 신호에 의해 수신 코일(281)에 인가되는 전압에 대한 데이터에 기초하여, 충전 영역에서의 무선 전력 수신 장치(200)의 위치를 결정할 수 있다.
예를 들면, 무선 전력 전송 장치(100)는, 코일 조합 각각을 통해 전송된 신호에 의해 수신 코일(281)에 인가되는 전압에 대한 데이터에 기초하여, 충전 영역에서의 무선 전력 수신 장치(200)의 위치를 결정할 수 있다.
도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 전력 전송 장치의 제어방법에 관한 순서도이다.
도 8을 참조하면, 무선 전력 전송 장치(100)는, S810 동작에서, 복수의 송신 코일(181) 중 어느 하나를 통해, 무선 전력 수신 장치(200)에 신호를 전송할 수 있다.
예를 들면, 무선 전력 전송 장치(100)는, 복수의 송신 코일(181) 중 제1 송신 코일(181a)을 통해 무선 전력 수신 장치(200)에 신호를 전송할 수 있다.
무선 전력 전송 장치(100)는, S820 동작에서, 복수의 송신 코일(181) 중 어느 하나를 통해 전송된 신호에 대한 응답 신호를 무선 전력 수신 장치(200)로부터 수신할 수 있다.
예를 들면, 무선 전력 전송 장치(100)는, 제1 송신 코일(181a)을 통해 전송된 신호에 대한 응답 신호를 무선 전력 수신 장치(200)로부터 수신할 수 있다.
무선 전력 전송 장치(100)는, S830 동작에서, 모든 송신 코일(181)이 각각 무선 전력 수신 장치(200)에 신호를 전송하였는지 여부를 판단할 수 있다.
이때, 무선 전력 전송 장치(100)는, 복수의 송신 코일(181) 중 신호를 전송하지 않은 송신 코일이 적어도 하나 존재하는 경우, S810 동작으로 분기하여, 신호를 전송하지 않은 송신 코일 중 어느 하나를 통해, 무선 전력 수신 장치(200)에 신호를 전송할 수 있고, 이에 대한 응답 신호를 수신할 수 있다.
무선 전력 전송 장치(100)는, S840 동작에서, 무선 전력 수신 장치(200)로부터 수신된 응답 신호에 포함된 데이터에 기초하여, 복수의 송신 코일(181) 각각에 대한 벡터를 산출할 수 있다.
무선 전력 전송 장치(100)는, 복수의 송신 코일(181) 각각에 대응하는 방향을 벡터의 방향으로 결정할 수 있고, 응답 신호에 포함된 데이터의 데이터 값을 벡터의 크기로 결정할 수 있다.
예를 들면, 제1 송신 코일(181a)을 통해 전송된 신호에 의해 수신 코일(281)에 인가된 전압의 전압 값이, 제1 송신 코일(181a)에 대한 벡터의 크기로 결정될 수 있고, 제1 송신 코일(181a)에 대응하는 방향이 제1 송신 코일(181a)에 대한 벡터의 방향으로 결정될 수 있다.
무선 전력 전송 장치(100)는, S850 동작에서, 복수의 송신 코일(181) 각각에 대한 벡터들의 합인 벡터 합에 기초하여, 충전 영역에서의 무선 전력 수신 장치(200)의 위치를 결정할 수 있다.
예를 들면, 무선 전력 전송 장치(100)는, 벡터 합의 방향을 무선 전력 수신 장치(200)가 충전 영역의 중심부로부터 이격된 방향으로 판단할 수 있고, 벡터 합의 크기를 무선 전력 수신 장치(200)가 충전 영역의 중심부로부터 이격된 정도로 판단할 수 있다.
도 9a 내지 9c는, 본 발명의 일 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 장치의 동작에 대한 설명에 참조되는 도면이다.
도 9a를 참조하면, 복수의 송신 코일(181a, 181b, 181c)에 대응하는 충전 영역에, 무선 전력 수신 장치(200)에 구비된 수신 코일(281)이 위치할 수 있다.
무선 전력 전송 장치(100)는, 복수의 송신 코일(181a, 181b, 181c) 각각을 통해 수신 코일(281)에 신호를 순차적으로 전송할 수 있다. 이때, 복수의 송신 코일(181a, 181b, 181c) 각각에서 발생된 자기장에 의해 유도 기전력이 발생될 수 있고, 수신 코일(281)에 전압이 인가될 수 있다.
도 9a 내지 9c의 경우, 수신 코일(281)에 대응하는 영역과 가장 적게 중첩되는, 제1 송신 코일(181a)을 통해 전송된 신호에 의해, 수신 코일(281)에 가장 작은 전압이 인가되고, 수신 코일(281)에 대응하는 영역과 가장 많이 중첩되는, 제2 송신 코일(181b)을 통해 전송된 신호에 의해, 수신 코일(281)에 가장 높은 전압이 인가될 수 있다.
한편, 무선 전력 수신 장치(200)는, 무선 전력 전송 장치(100)로부터 신호를 수신하는 경우, 응답 신호를 무선 전력 전송 장치(100)에 전송할 수 있다. 예를 들면, 무선 전력 수신 장치(200)는, 수신 코일(281)을 통해, 인밴드(in-band) 통신 방식으로 응답 신호를 전송할 수 있다. 한편, 응답 신호는, 수신 코일(281)에 인가되는 전압에 대한 데이터를 포함할 수 있다.
따라서, 무선 전력 전송 장치(100)는, 제1 송신 코일(181a)을 통해 전송된 신호에 대한 응답 신호, 제2 송신 코일(181b)을 통해 전송된 신호에 대한 응답 신호 및 제3 송신 코일(181c)을 통해 전송된 신호에 대한 응답 신호를 각각 수신할 수 있다.
도 9b를 참조하면, 무선 전력 수신 장치(200)로부터 수신된 응답 신호에 포함된 데이터에 기초하여, 복수의 송신 코일(181a, 181b, 181c) 각각에 대한 벡터(910, 920, 930)가 산출될 수 있다.
이때, 복수의 송신 코일(181a, 181b, 181c) 각각에 대한 벡터(910, 920, 930)의 방향은, 각 송신 코일의 중심을 향하는 방향에 대응될 수 있다. 또한, 송신 코일(181a, 181b, 181c) 각각에 대한 벡터(910, 920, 930)와 관련하여, 인접한 벡터 간의 각도 차는 120°일 수 있다.
한편, 복수의 송신 코일(181a, 181b, 181c) 각각에 대한 벡터(910, 920, 930)의 크기는, 응답 신호에 포함된 전압 값에 대응될 수 있다. 수신 코일(281)에 대응하는 영역과 가장 많이 중첩되는 제2 송신 코일(181b)에 대한 벡터(920)의 크기(d2)는, 제1 송신 코일(181a)에 대한 벡터(910)의 크기(d1)나, 제3 송신 코일(181c)에 대한 벡터(930)의 크기(d3) 보다 큰 것을 확인할 수 있다.
도 9c를 참조하면, 복수의 송신 코일(181a, 181b, 181c) 각각에 대한 벡터(910, 920, 930)의 합인 벡터 합(940)에 기초하여, 충전 영역에서의 물체의 위치가 결정될 수 있다.
이때, 벡터 합(940)의 방향은, 물체가 충전 영역의 중심부로부터 이격된 방향에 해당할 수 있고, 벡터 합(940)의 크기(d4)는, 물체가 충전 영역의 중심부로부터 이격된 정도에 해당할 수 있다.
한편, 무선 전력 전송 장치(100)는, 충전 영역상에 위치하는 무선 전력 수신 장치(200)의 위치에 대응하는 이동 방향에 대한 메시지를 출력할 수도 있고, 무선 전력 수신 장치(200)의 위치에 대응하는 이동 방향에 대한 데이터를 포함하는 신호를, 무선 전력 수신 장치(200)로 전송할 수도 있다.
도 10은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른, 무선 전력 전송 장치의 제어방법에 관한 순서도이다.
도 10을 참조하면, 무선 전력 전송 장치(100)는, S1010 동작에서, 복수의 송신 코일(181) 중 적어도 하나를 포함하는 코일 조합을 적어도 하나 생성할 수 있다.
무선 전력 전송 장치(100)는, 복수의 송신 코일(181) 각각을 통해, 무선 전력 수신 장치(200)에 신호를 순차적으로 전송할 수 있고, 무선 전력 수신 장치(200)로부터 응답 신호를 수신할 수 있다.
이때, 무선 전력 전송 장치(100)는, 복수의 송신 코일(181) 각각을 통해 전송된 신호에 대한 응답 신호에 포함된 데이터에 기초하여, 적어도 하나의 코일 조합을 생성할 수 있다.
예를 들면, 복수의 송신 코일(181) 중, 제1 송신 코일(181a)로부터 전송된 신호에 의해 수신 코일(281)에 가장 높은 전압이 인가된 경우, 무선 전력 전송 장치(100)는, 제1 송신 코일(181a)을 기준 송신 코일로 결정할 수 있고, 기준 송신 코일인 제1 송신 코일(181a)를 포함하는 적어도 하나의 코일 조합을 생성할 수 있다.
무선 전력 전송 장치(100)는, S1020 동작에서, 적어도 하나의 코일 조합 중 어느 하나를 통해, 무선 전력 수신 장치(200)에 신호를 전송할 수 있다.
예를 들면, 무선 전력 전송 장치(100)는, 코일 조합 중 제1 코일 조합을 통해 무선 전력 수신 장치(200)에 신호를 전송할 수 있다.
무선 전력 전송 장치(100)는, S1030 동작에서, 적어도 하나의 코일 조합 중 어느 하나를 통해 전송된 신호에 대한 응답 신호를 무선 전력 수신 장치(200)로부터 수신할 수 있다.
예를 들면, 무선 전력 전송 장치(100)는, 제1 코일 조합을 통해 전송된 신호에 대한 응답 신호를 무선 전력 수신 장치(200)로부터 수신할 수 있다.
무선 전력 전송 장치(100)는, S1040 동작에서, 모든 코일 조합이 각각 무선 전력 수신 장치(200)에 신호를 전송하였는지 여부를 판단할 수 있다.
이때, 무선 전력 전송 장치(100)는, 적어도 하나의 코일 조합 중 신호를 전송하지 않은 코일 조합이 적어도 하나 존재하는 경우, S1020 동작으로 분기하여, 신호를 전송하지 않은 코일 조합 중 어느 하나를 통해, 무선 전력 수신 장치(200)에 신호를 전송할 수 있고, 이에 대한 응답 신호를 수신할 수 있다.
무선 전력 전송 장치(100)는, S1050 동작에서, 코일 조합 각각을 통해 전송된 신호에 대한 응답 신호에 기초하여, 충전 영역에서의 무선 전력 수신 장치(200)의 위치를 결정할 수 있다.
예를 들면, 무선 전력 전송 장치(100)는, 코일 조합 각각을 통해 전송된 신호에 의해 수신 코일(281)에 인가된 전압의 전압 값들을 서로 비교할 수 있고, 비교 결과에 기초하여 충전 영역에서의 무선 전력 수신 장치(200)의 위치를 결정할 수 있다.
도 11a 내지 13c는, 본 발명의 일 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 장치의 동작에 대한 설명에 참조되는 도면이다.
무선 전력 전송 장치(100)는, 복수의 송신 코일(181a, 181b, 181c, 181d) 각각을 통해 수신 코일(281)에 신호를 순차적으로 전송할 수 있다. 이때, 복수의 송신 코일(181a, 181b, 181c, 181d) 각각에서 발생된 자기장에 의해 유도 기전력이 발생될 수 있고, 수신 코일(281)에 전압이 인가될 수 있다.
무선 전력 전송 장치(100)는, 복수의 송신 코일(181a, 181b, 181c, 181d) 각각을 통해 전송한 신호에 대한 응답 신호를 무선 전력 수신 장치(200)로부터 수신할 수 있다. 또한, 무선 전력 전송 장치(100)는, 복수의 송신 코일(181) 각각을 통해 전송된 신호에 대한 응답 신호에 포함된 데이터에 기초하여, 적어도 하나의 코일 조합을 생성할 수 있다.
도 11a를 참조하면, 복수의 송신 코일(181a, 181b, 181c, 181d)에 대응하는 충전 영역의 중심부에, 무선 전력 수신 장치(200)에 구비된 수신 코일(281)이 위치하는 것을 확인할 수 있다.
도 11a와 같이, 수신 코일(281)이 충전 영역의 중심부에 위치하는 경우, 복수의 송신 코일(181a, 181b, 181c, 181d) 각각을 통해 전송된 신호에 의해 수신 코일(281)에 인가되는 전압은 동일하거나 소정 오차 범위 이내로 유사할 수 있다.
이때, 무선 전력 전송 장치(100)는, 복수의 송신 코일(181a, 181b, 181c, 181d) 중 어느 하나를 기준 송신 코일로 결정할 수 있다. 본 도면에서는, 제1 송신 코일(181a)이 기준 송신 코일로 결정된 것을 예시로 설명하도록 한다.
무선 전력 전송 장치(100)는, 기준 송신 코일인 제1 송신 코일(181a)을 포함하는 적어도 하나의 코일 조합을 생성할 수 있다. 예를 들면, 무선 전력 전송 장치는, 제1 송신 코일(181a)만 포함하는 제1 코일 조합, 제1 송신 코일(181a)과 제2 송신 코일(181b)을 포함하는 제2 코일 조합, 제1 송신 코일(181a)과 제3 송신 코일(181c)을 포함하는 제3 코일 조합, 제1 송신 코일(181a)과 제4 송신 코일(181d)을 포함하는 제4 코일 조합 및 복수의 송신 코일(181a, 181b, 181c, 181d) 모두를 포함하는 제5 코일 조합을 생성할 수 있다.
무선 전력 전송 장치(100)는, 코일 조합 각각을 통해 무선 전력 수신 장치(200)에 신호를 전송할 수 있고, 코일 조합 각각을 통해 전송된 신호에 대한 응답 신호를 무선 전력 수신 장치(200)로부터 수신할 수 있다.
무선 전력 전송 장치(100)는, 무선 전력 수신 장치(200)로부터 수신한 응답 신호에 포함된 데이터에 기초하여, 수신 코일(281)에 인가된 전압을 확인할 수 있다.
도 11b를 참조하면, 제1 내지 제5 코일 조합 각각을 통해 순차적으로 신호가 전송되는 동안, 수신 코일(281)에 인가된 전압(Vrec)에 대한 그래프를 확인할 수 있다.
수신 코일(281)에 인가된 전압(Vrec)에 대한 그래프를 참조하면, 제1 내지 제5 코일 조합 각각을 통해 순차적으로 신호가 전송되는 동안 수신 코일(281)에 인가된 전압(Vrec)은, 모두 배터리를 충전하기 위한 최소 전압(Vmin) 이상인 것을 확인할 수 있다.
한편, 제1 코일 조합을 통해 신호가 전송되는 T1 시간 동안 수신 코일(281)에 인가된 전압이, 다른 코일 조합들에 의해 수신 코일(281)에 인가된 전압에 비해 작은 것을 확인할 수 있다.
또한, T2 시간 동안 제2 코일 조합에 의해 수신 코일(281)에 인가된 전압과, T4 시간 동안 제4 코일 조합에 의해 수신 코일(281)에 인가된 전압이 서로 유사하고, 제1 코일 조합에 의해 수신 코일(281)에 인가된 전압 보다 높은 것을 확인할 수 있다.
또한, T3 시간 동안 제3 코일 조합에 의해 수신 코일(281)에 인가된 전압과, T5 시간 동안 제5 코일 조합에 의해 수신 코일(281)에 인가된 전압이 서로 유사하고, 제1, 제2 및 제4 코일 조합에 의해 수신 코일(281)에 인가된 전압 보다 높은 것을 확인할 수 있다.
무선 전력 전송 장치(100)는, T1 내지 T5 시간 동안, 코일 조합 각각을 통해 전송된 신호에 의해 수신 코일(281)에 인가된 전압의 전압 값들을 서로 비교한 결과에 기초하여, 수신 코일(281)의 위치를 충전 영역의 중심부로 결정할 수 있다.
한편, 도 12a를 참조하면, 수신 코일(281)이 복수의 송신 코일(181a, 181b, 181c, 181d)에 대응하는 충전 영역 중, 제2 및 제3 송신 코일(181b, 181c)에 대응하는 영역의 대부분과, 제1 및 제4 송신 코일(181a, 181d)에 대응하는 영역의 극히 일부에 위치하는 것을 확인할 수 있다.
수신 코일(281)이 도 12a와 같이 충전 영역에 위치하는 경우, 제2 및 제3 송신 코일(181b, 181c)을 통해 전송된 신호에 의해 수신 코일(281)에 인가되는 전압은, 제1 및 제4 송신 코일(181a, 181d)을 통해 전송된 신호에 의해 수신 코일(281)에 인가되는 전압 보다 클 수 있다.
따라서, 무선 전력 전송 장치(100)는, 제2 및 제3 송신 코일(181b, 181c) 중 어느 하나를 기준 송신 코일로 결정할 수 있고, 본 도면에서는, 제2 송신 코일(181b)이 기준 송신 코일로 결정된 것을 예시로 설명하도록 한다.
무선 전력 전송 장치(100)는, 기준 송신 코일인 제2 송신 코일(181b)을 포함하는 적어도 하나의 코일 조합을 생성할 수 있다. 예를 들면, 무선 전력 전송 장치는, 제2 송신 코일(181b)만 포함하는 제1 코일 조합, 제1 송신 코일(181a)과 제2 송신 코일(181b)을 포함하는 제2 코일 조합, 제2 송신 코일(181b)과 제3 송신 코일(181c)을 포함하는 제3 코일 조합, 제2 송신 코일(181b)과 제4 송신 코일(181d)을 포함하는 제4 코일 조합 및 복수의 송신 코일(181a, 181b, 181c, 181d) 모두를 포함하는 제5 코일 조합을 생성할 수 있다.
도 12b의 수신 코일(281)에 인가된 전압(Vrec)에 대한 그래프를 참조하면, 제1 내지 제5 코일 조합 각각을 통해 순차적으로 신호가 전송되는 동안 수신 코일(281)에 인가된 전압(Vrec)은, 모두 배터리를 충전하기 위한 최소 전압(Vmin) 이상인 것을 확인할 수 있다.
한편, 제2 송신 코일(181b)을 통해 신호가 전송되는 T1 시간 동안 수신 코일(281)에 인가된 전압이, 제1 및 제2 송신 코일(181a, 181b)이 함께 신호를 전송하는 T2 시간 동안 수신 코일(281)에 인가된 전압 보다 높은 것을 확인할 수 있다.
또한, 제2 및 제3 송신 코일(181b, 181c)를 통해 신호가 전송되는 T4 시간 동안 수신 코일(281)에 인가된 전압이, 제3 및 제5 코일 조합에 의해 수신 코일(281)에 인가된 전압 보다 높은 것을 확인할 수 있다.
무선 전력 전송 장치(100)는, T1 내지 T5 시간 동안, 코일 조합 각각을 통해 전송된 신호에 의해 수신 코일(281)에 인가된 전압의 전압 값들을 서로 비교한 결과에 기초하여, 수신 코일(281)이 제2 및 제3 송신 코일(181b, 181c)에 대응하는 충전 영역으로 치우쳐 위치하는 것으로 결정할 수 있다.
한편, 도 13a를 참조하면, 수신 코일(281)이 복수의 송신 코일(181a, 181b, 181c, 181d)에 대응하는 충전 영역 중, 제2 및 제3 송신 코일(181b, 181c)에 대응하는 영역의 일부에만 위치하는 것을 확인할 수 있다.
수신 코일(281)이 도 13a와 같이 충전 영역에 위치하는 경우, 제1 및 제4 송신 코일(181a, 181d)을 통해 전송된 신호에 의해서는 수신 코일(281)에 전압이 인가되지 않고, 제2 및 제3 송신 코일(181b, 181c)을 통해 전송된 신호에 의해서만 수신 코일(281)에 전압이 인가될 수 있다.
따라서, 무선 전력 전송 장치(100)는, 제2 및 제3 송신 코일(181b, 181c) 중 어느 하나를 기준 송신 코일로 결정할 수 있고, 본 도면에서는, 제2 송신 코일(181b)이 기준 송신 코일로 결정된 것을 예시로 설명하도록 한다.
무선 전력 전송 장치(100)는, 도 12a에서와 같이, 기준 송신 코일인 제2 송신 코일(181b)을 포함하는 적어도 하나의 코일 조합을 생성할 수 있다
도 13b의 수신 코일(281)에 인가된 전압(Vrec)에 대한 그래프를 참조하면, 제1 및 제2 송신 코일(181a, 181b)를 포함하는 제2 코일 조합을 통해 신호가 전송되는 T2 시간 동안 수신 코일(281)에 인가된 전압(Vrec)은, 배터리를 충전하기 위한 최소 전압(Vmin) 미만인 것을 확인할 수 있다.
또한, 제1, 제3 및 제5 코일 조합을 통해 신호가 전송되는 동안 수신 코일(281)에 인가된 전압(Vrec)은, 배터리를 충전하기 위한 최소 전압(Vmin)과 큰 차이가 없는 것을 확인할 수 있고, 제2 및 제3 송신 코일(181b, 181c)를 포함하는 제3 코일 조합을 통해 신호가 전송되는 T4 시간 동안 수신 코일(281)에 인가된 전압(Vrec)만 배터리를 충전하기 위한 최소 전압(Vmin)과 큰 차이가 있는 것을 확인할 수 있다.
한편, 제2 송신 코일(181b)을 통해 신호가 전송되는 T1 시간 동안 수신 코일(281)에 인가된 전압이, 제1 및 제2 송신 코일(181a, 181b)이 함께 신호를 전송하는 T2 시간 동안 수신 코일(281)에 인가된 전압 보다 높은 것을 확인할 수 있다.
또한, 제2 및 제3 송신 코일(181b, 181c)를 통해 신호가 전송되는 T4 시간 동안 수신 코일(281)에 인가된 전압이, 제3 및 제5 코일 조합에 의해 수신 코일(281)에 인가된 전압 보다 높은 것을 확인할 수 있다.
무선 전력 전송 장치(100)는, 코일 조합 각각을 통해 전송된 신호에 의해 수신 코일(281)에 인가된 전압의 전압 값들을 서로 비교할 수 있고, 비교 결과에 기초하여, 도 12a의 경우 보다, 수신 코일(281)이 제2 및 제3 송신 코일(181b, 181c)에 대응하는 충전 영역으로 더 치우쳐 위치하는 것으로 결정할 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 단일 코일이 아닌 멀티 코일에 대한 데이터 값을 사용하므로, 충전 영역에서의 무선 전력 수신 장치(200)의 위치를 보다 정확하게 판단할 수 있고, 무선 전력 수신 장치(200)의 위치를 판단하기 위한 별도의 구성이 필요하지 않아, 제조 비용이 저렴하다.
또한, 무선 전력 수신 장치(200)가 충전 영역으로부터 일정 거리 이상 이격되어, 수신 코일(281)이 송신 코일(181)에 미치는 영향이 작아지는 경우에도, 무선 전력 수신 장치(200)로부터 수신된 신호에 포함된 데이터에 기초하여, 충전 영역에서의 무선 전력 수신 장치(200)의 위치를 정확하게 판단할 수 있다.
또한, 무선 전력 수신 장치(200)가 전력 전송의 효율이 높은 위치로 이동할 필요가 있는 경우, 이동 방향 및/또는 이동 거리에 대한 메시지를 사용자에게 직관적으로 제공할 수 있다.
첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

Claims (20)

  1. 복수의 송신 코일을 구비하고, 상기 복수의 송신 코일을 통해 무선으로 전력을 전송하는 전력 전송부;
    무선 전력 수신 장치와 통신하는 통신부; 및
    제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 복수의 송신 코일 중 어느 하나를 통해, 상기 무선 전력 수신 장치에 신호를 전송하는 동작을, 상기 복수의 송신 코일 각각에 대하여 순차적으로 수행하고,
    상기 통신부를 통해, 상기 무선 전력 수신 장치로부터 상기 신호에 대한 응답 신호를 수신하고,
    상기 응답 신호에 포함된 데이터에 기초하여, 상기 복수의 송신 코일 각각에 대한 벡터의 크기를 결정하고,
    상기 복수의 송신 코일 각각에 대응하는 방향에 기초하여, 상기 복수의 송신 코일 각각에 대한 벡터의 방향을 결정하고,
    상기 복수의 송신 코일 각각에 대한 벡터의 합에 기초하여, 상기 복수의 송신 코일에 대응하는 충전 영역에서의 상기 무선 전력 수신 장치의 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 응답 신호는,
    상기 무선 전력 수신 장치에 구비된 수신 코일에 인가되는 전압에 대한 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.
  3. 삭제
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 응답 신호에 포함된 상기 전압에 대한 데이터에 기초하여, 상기 수신 코일에 인가되는 전압의 전압 값을 상기 벡터의 크기로 결정하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.
  5. 삭제
  6. 복수의 송신 코일을 구비하고, 상기 복수의 송신 코일을 통해 무선으로 전력을 전송하는 전력 전송부;
    무선 전력 수신 장치와 통신하는 통신부; 및
    제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 복수의 송신 코일 중 적어도 어느 하나를 통해, 상기 무선 전력 수신 장치에 신호를 전송하는 동작을, 상기 복수의 송신 코일 각각에 대하여 순차적으로 수행하고,
    상기 통신부를 통해, 상기 무선 전력 수신 장치로부터 상기 신호에 대한 응답 신호를 수신하고,
    상기 응답 신호에 포함된 데이터에 기초하여, 상기 복수의 송신 코일 중 어느 하나를 기준 송신 코일로 결정하고,
    상기 기준 송신 코일을 적어도 포함하는 코일 조합을 적어도 하나 생성하고,
    상기 적어도 하나의 코일 조합 중 어느 하나를 통해 상기 무선 전력 수신 장치에 상기 신호를 전송하는 동작을, 상기 적어도 하나의 코일 조합 각각에 대하여 순차적으로 수행하고,
    상기 적어도 하나의 코일 조합 각각을 통해 전송된 상기 신호에 대한 상기 응답 신호에 기초하여, 상기 무선 전력 수신 장치의 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 응답 신호는, 상기 무선 전력 수신 장치에 구비된 수신 코일에 인가되는 전압에 대한 데이터를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 복수의 송신 코일 중, 상기 수신 코일에 가장 큰 전압 값의 전압이 인가되도록 하는 송신 코일을 상기 기준 송신 코일로 결정하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    출력부를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 출력부를 통해, 상기 무선 전력 수신 장치의 위치에 대한 메시지를 출력하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 통신부를 통해, 상기 무선 전력 수신 장치의 위치에 대한 데이터를 포함하는 신호를 상기 무선 전력 수신 장치에 전송하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.
  11. 복수의 송신 코일 중 어느 하나를 통해, 무선 전력 수신 장치에 신호를 전송하는 동작을, 상기 복수의 송신 코일 각각에 대하여 순차적으로 수행하는 동작;
    상기 무선 전력 수신 장치로부터 상기 신호에 대한 응답 신호를 수신하는 동작;
    상기 응답 신호에 포함된 데이터에 기초하여, 상기 복수의 송신 코일 각각에 대한 벡터의 크기를 결정하는 동작;
    상기 복수의 송신 코일 각각에 대응하는 방향에 기초하여, 상기 복수의 송신 코일 각각에 대한 벡터의 방향을 결정하는 동작; 및
    상기 복수의 송신 코일 각각에 대한 벡터의 합에 기초하여, 상기 복수의 송신 코일에 대응하는 충전 영역에서의 상기 무선 전력 수신 장치의 위치를 결정하는 동작을 포함하는 무선 전력 전송 장치의 제어방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 응답 신호는,
    상기 무선 전력 수신 장치에 구비된 수신 코일에 인가되는 전압에 대한 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치의 제어방법.
  13. 삭제
  14. 제12항에 있어서,
    상기 벡터의 크기를 결정하는 동작은,
    상기 응답 신호에 포함된 상기 전압에 대한 데이터에 기초하여, 상기 수신 코일에 인가되는 전압의 전압 값을 상기 벡터의 크기로 결정하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치의 제어방법.
  15. 삭제
  16. 복수의 송신 코일 중 어느 하나를 통해, 무선 전력 수신 장치에 신호를 전송하는 동작을, 상기 복수의 송신 코일 각각에 대하여 순차적으로 수행하는 동작;
    상기 무선 전력 수신 장치로부터 상기 신호에 대한 응답 신호를 수신하는 동작;
    상기 응답 신호에 포함된 데이터에 기초하여, 상기 복수의 송신 코일 중 어느 하나를 기준 송신 코일로 결정하는 동작;
    상기 기준 송신 코일을 적어도 포함하는 코일 조합을 적어도 하나 생성하는 동작;
    상기 적어도 하나의 코일 조합 중 어느 하나를 통해 상기 무선 전력 수신 장치에 상기 신호를 전송하는 동작을, 상기 적어도 하나의 코일 조합 각각에 대하여 순차적으로 수행하는 동작; 및
    상기 적어도 하나의 코일 조합 각각을 통해 전송된 상기 신호에 대한 상기 응답 신호에 기초하여, 상기 무선 전력 수신 장치의 위치를 결정하는 동작을 포함하는 무선 전력 전송 장치의 제어방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 응답 신호는, 상기 무선 전력 수신 장치에 구비된 수신 코일에 인가되는 전압에 대한 데이터를 포함하고,
    상기 기준 송신 코일로 결정하는 동작은,
    상기 복수의 송신 코일 중, 상기 수신 코일에 가장 큰 전압 값의 전압이 인가되도록 하는 송신 코일을 상기 기준 송신 코일로 결정하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치의 제어방법.
  18. 삭제
  19. 제11항에 있어서,
    상기 무선 전력 수신 장치의 위치에 대한 메시지를 출력하는 동작을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치의 제어방법.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 무선 전력 수신 장치의 위치에 대한 데이터를 포함하는 신호를 상기 무선 전력 수신장치에 전송하는 동작을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치의 제어방법.
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