KR20110134970A - 무선 전력 수신기의 송전 영역 유도 장치 및 방법 - Google Patents

무선 전력 수신기의 송전 영역 유도 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20110134970A
KR20110134970A KR1020100054630A KR20100054630A KR20110134970A KR 20110134970 A KR20110134970 A KR 20110134970A KR 1020100054630 A KR1020100054630 A KR 1020100054630A KR 20100054630 A KR20100054630 A KR 20100054630A KR 20110134970 A KR20110134970 A KR 20110134970A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
wireless power
power transmission
band
transmission area
receiver
Prior art date
Application number
KR1020100054630A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101640772B1 (ko
Inventor
박창순
황찬수
박종애
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020100054630A priority Critical patent/KR101640772B1/ko
Publication of KR20110134970A publication Critical patent/KR20110134970A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101640772B1 publication Critical patent/KR101640772B1/ko

Links

Images

Landscapes

  • Near-Field Transmission Systems (AREA)

Abstract

무선 전력 수신기를 송전 영역으로 유도하는 장치 및 방법을 제공한다. 무선 전력전송 시스템에서 송전 영역으로 유도되는 무선 전력수신장치는 무선 전력 전송 장치와의 인 밴드(In-Band) 통신을 통한 데이터 수신여부에 기초하여 상기 무선 전력 전송 장치의 송전 영역 밖에 위치하고 있음을 인지하는 인지부, 상기 송전 영역 밖에 위치함을 인지하면, 에이피(AP)와의 아웃 오브 밴드(Out-Of-Band) 통신을 통하여 현재 위치를 판단하는 위치 판단부-인 밴드는 공진 주파수 대역과 동일한 주파수 대역을 의미하며 아웃 오브 밴드는 공진 주파수 대역이 아닌 별도의 주파수 대역-, 상기 현재 위치에 대한 정보를 상기 아웃 오프 밴드 통신을 통하여 상기 무선 전력 전송 장치로 전송하는 정보 전송부 및 상기 무선 전력 전송 장치의 송전 영역으로 유도됨에 따라서 유도된 정도를 알려주는 송전 영역 유도부를 포함한다.

Description

무선 전력 수신기의 송전 영역 유도 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD INDUCING WIRELESS POWER RECEIVER TO POWER TRANSMISSION AREA}
기술분야는 무선 전력 수신기를 유도하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
무선 전력전송에 대한 연구는 휴대기기를 포함한 다양한 전기기기의 폭발적 증가로 인한 유선전력공급의 불편함 증가 및 기존 배터리(battery) 용량의 한계 봉착 등을 극복하기 위해 시작되었다.
하지만, 무선 전력 전송 시스템에서 전력 수신은 전력 송신기와 전력 수신기간의 거리가 멀어질수록 수신효율이 감소하게 되고, 특정한 거리 이상으로 송수신기간 거리가 멀어지게 되면 전력 송수신 및 데이터 통신이 거의 불가능하게 된다. 따라서 전력 수신기가 전력 송수신 가능영역(이하 "송전 영역"이라 함) 밖에 위치하는 경우에는 무선 전력 전송이 불가능하다.
일 측면에 있어서, 무선 전력전송 시스템에서 송전 영역으로 유도되는 무선 전력수신장치는 무선 전력 전송 장치와의 인 밴드(In-Band) 통신을 통한 데이터 수신여부에 기초하여 상기 무선 전력 전송 장치의 송전 영역 밖에 위치하고 있음을 인지하는 인지부, 상기 송전 영역 밖에 위치함을 인지하면, 에이피(AP)와의 아웃 오브 밴드(Out-Of-Band) 통신을 통하여 현재 위치를 판단하는 위치 판단부-인 밴드는 공진 주파수 대역과 동일한 주파수 대역을 의미하며 아웃 오브 밴드는 공진 주파수 대역이 아닌 별도의 주파수 대역-, 상기 현재 위치에 대한 정보를 상기 아웃 오프 밴드 통신을 통하여 상기 무선 전력 전송 장치로 전송하는 정보 전송부 및 상기 무선 전력 전송 장치의 송전 영역으로 유도됨에 따라서 유도된 정도를 알려주는 송전 영역 유도부를 포함한다.
상기 위치 판단부는 상기 에이피와 아웃 오프 밴드 통신을 함에 있어서, TDOA(Time Difference of Arrival), DOA(Direction of Arrival), RSSI(Received Signal Strength Indicator)방법 등을 포함하는 측위기술을 사용하여 위치를 판단할 수 있다.
상기 정보 전송부는 상기 무선 전력 전송 장치의 송전 영역으로 유도를 요청하는 신호 및 상기 무선 전력 전송 장치와의 시간 동조에 관한 정보를 전송할 수 있다.
상기 정보 전송부는 상기 무선 전력 전송 장치로부터 무선 전력을 수신하는데 필요한 인증정보를 전송할 수 있다.
상기 송전 영역 유도부는 상기 무선 전력 전송 장치의 유도 신호에 따라 상기 무선 전력 전송 장치와의 방향 및 거리에 관한 정보를 화면(디스플레이)을 통해 표시할 수 있다.
상기 송전 영역 유도부는 상기 무선 전력 전송 장치의 유도 신호에 따라 이동하면서, 상기 무선 전력 전송 장치와의 거리 차이에 따라 발생하는 신호음에 차이가 있을 수 있다.
다른 일 측면에 있어서, 무선 전력전송 시스템에서 송전 영역으로 유도되는 무선 전력수신 장치는 상기 무선 전력전송 장치의 유도에 의하여 인 밴드 통신이 가능한 경우에도, 아웃 오브 밴드 통신을 통하여 고속으로 데이터를 수신하는 고속데이터 수신부를 더 포함할 수 있다.
또 다른 일 측면에 있어서, 무선 전력전송 시스템에서 송전 영역으로 유도되는 무선 전력수신 장치는 상기 무선 전력전송 장치의 유도에 의하여 송전 영역에 위치한 경우에도, 인 밴드를 통한 전력 전송에 에러가 발생하면 아웃 오브 밴드 통신을 통하여 에러를 리포트하는 에러 리포트부를 더 포함할 수 있다.
일 측면에 있어서, 무선 전력전송 시스템(무선 전력수신기를)에서 송전 영역으로 유도하는 무선 전력전송장치는 무선 전력 수신장치로부터 아웃 오브 밴드 통신을 통하여 상기 무선 전력 수신장치의 위치정보를 수신하는 정보 수신부, 상기 위치정보에 기초하여 상기 아웃 오브 밴드 통신을 통하여 상기 무선 전력 수신장치를 송전 영역으로 유도하는 송전 영역 유도부, 상기 무선 전력 수신장치가 상기 송전 영역으로 유도되어 인 밴드 통신이 가능한지 여부를 판단하는 통신 판단부 및 상기 인 밴드 통신이 가능하면 상기 인 밴드를 통해 상기 무선 전력 수신장치로 전력을 전송하는 전력 전송부를 포함한다.
상기 전력 전송부는 상기 인 밴드를 통하여 데이터 통신이 가능한 경우에도, 상기 아웃 오브 밴드를 통하여 상기 무선 전력 수신장치에 고속 데이터를 전송할 수 있다.
상기 정보 수신부는 상기 송전 영역 유도에 의하여 상기 무선 전력 수신장치가 송전 영역에 위치한 경우에도, 인 밴드를 통한 전력 전송에 에러가 발생하면 상기 무선 전력 수신장치로부터 아웃 오브 밴드 통신을 통하여 에러를 리포트 받을 수 있다.
다른 일 측면에 있어서, 무선 전력전송 시스템(무선 전력수신기를)에서 송전 영역으로 유도하는 무선 전력전송장치는 상기 수신한 위치정보에 기초하여 이동체를 통하여 이동하는 이동부를 더 포함할 수 있다.
일 측면에 있어서 무선 전력전송 시스템에서 송전 영역으로 유도되는 무선 전력수신방법은 무선 전력 전송 장치와의 인 밴드(In-Band) 통신을 통한 데이터 수신여부에 기초하여 상기 무선 전력 전송 장치의 송전 영역 밖에 위치하고 있음을 인지하는 단계, 상기 송전 영역 밖에 위치함을 인지하면, 에이피(AP)와의 아웃 오브 밴드(Out-Of-Band) 통신을 통하여 현재 위치를 판단하는 단계- 인 밴드는 공진 주파수 대역과 동일한 주파수 대역을 의미하며 아웃 오브 밴드는 공진 주파수 대역이 아닌 별도의 주파수 대역-, 상기 현재 위치에 대한 정보를 상기 아웃 오프 밴드 통신을 통하여 상기 무선 전력 전송 장치로 전송하는 단계 및 상기 무선 전력 전송 장치의 송전 영역으로 유도됨에 따라서 유도된 정도를 알려주는 단계를 포함한다.
상기 현재 위치에 대한 정보를 전송하는 단계는 상기 무선 전력 전송 장치로부터 무선 전력을 수신하는데 필요한 인증정보를 전송할 수 있다.
다른 일 측면에 있어서 무선 전력전송 시스템에서 송전 영역으로 유도되는 무선 전력수신방법은 상기 무선 전력 전송 장치의 유도에 의하여 인 밴드 통신이 가능한 경우에도, 아웃 오브 밴드 통신을 통하여 고속으로 데이터를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또 다른 일 측면에 있어서 무선 전력전송 시스템에서 송전 영역으로 유도되는 무선 전력수신방법은 상기 무선 전력 전송 장치의 유도에 의하여 송전 영역에 위치한 경우에도, 인 밴드를 통한 전력 전송에 에러가 발생하면 아웃 오브 밴드 통신을 통하여 에러를 리포트하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 측면에 있어서 무선 전력전송 시스템(무선 전력수신기를)에서 송전 영역으로 유도하는 무선 전력전송방법은 무선 전력 수신장치로부터 아웃 오브 밴드 통신을 통하여 상기 무선 전력 수신장치의 위치정보를 수신하는 단계, 상기 위치정보에 기초하여 상기 아웃 오브 밴드 통신을 통하여 상기 무선 전력 수신장치를 송전 영역으로 유도하는 단계, 상기 무선 전력 수신장치가 상기 송전 영역으로 유도되어 인 밴드 통신이 가능한지 여부를 판단하는 단계 및 상기 인 밴드 통신이 가능하면 상기 인 밴드를 통해 상기 무선 전력 수신장치로 전력을 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 전력을 전송하는 단계는 상기 인 밴드를 통하여 데이터 통신이 가능한 경우에도, 상기 아웃 오브 밴드를 통하여 상기 무선 전력 수신장치에 고속 데이터를 전송할 수 있다.
상기 위치정보를 수신하는 단계는 상기 송전 영역 유도에 의하여 상기 무선 전력 수신장치가 송전 영역에 위치한 경우에도, 인 밴드를 통한 전력 전송에 에러가 발생하면 상기 무선 전력 수신장치로부터 아웃 오브 밴드 통신을 통하여 에러를 리포트 받을 수 있다.
무선 전력전송 시스템에서 송전 영역으로 유도하는 무선 전력전송장치를 이용함으로써 전력 및 인 밴드(In-Band) 데이터 통신이 불가능한 영역에 전력수신 장치가 위치하였을때, 아웃 오브 밴드(Out-of-Band) 통신 모듈을 사용하여 전력수신 장치가 송전영역 안으로 이동할 수 있도록 함으로써, 전력전송 범위를 넓게 할 수 있다.
또한, 전력송신을 동시에 활용한 인 밴드(In-Band) 데이터 통신은 데이터 전송율이 제한적이므로, 아웃 오브 밴드(Out-of-Band) 통신 모듈을 이용하여 고속 데이터 전송이 가능하다.
또한, 전력전송 및 인 밴드(In-Band) 데이터 통신에 에러가 발생하는 경우 아웃 오브 밴드(Out-of-Band) 통신 모듈을 이용하여 에러를 리포트 할 수 있다.
도 1은 일측에 따른 무선 전력전송 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 일측에 따른 무선 전력 전송시스템에서 송전 영역으로 유도되는 무선 전력 수신장치의 블록도이다.
도 3은 일측에 따른 무선 전력 전송시스템에서 송전 영역으로 유도되는 무선 전력 전송장치의 블록도이다.
도 4는 일측에 따른 무선 전력 전송시스템에서 송전영역 유도를 위한 아웃 오브 밴드(Out-of-Band) 통신 모듈을 나타낸 도면이다.
도 5는 일측에 따른 통신 및 측위기능을 이용하여 송전영역 유도를 나타낸 도면이다.
도 6는 일측에 따른 meta-structured 공진기를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 6에 도시된 공진기의 등가 회로를 나타낸 도면이다.
도 8은 다른 일측에 따른 meta-structured 공진기를 나타낸 도면이다.
도 9는 도 8의 커패시터의 삽입 위치를 상세하게 나타낸 도면이다.
도 10은 일측에 따른 무선 전력전송 시스템에서 송전 영역으로 유도되는 무선 전력 수신방법의 흐름도이다.
도 11은 일측에 따른 무선 전력전송 시스템에서 송전 영역으로 유도되는 무선 전력 전송방법의 흐름도이다.
이하, 일측에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
먼저, 무선 전력전송 시스템에 이용되는 무선전력전송 기술을 설명한다. 무선전력전송 기술은 크게 전자기 유도 방식, 전파 수신 방식, 전장 혹은 자장의 공진방식 등 3가지 방식으로 구분할 수 있다.
첫째, 전자기 유도 방식은 서로 다른 두 개의 코일을 가까이 접근 시킨 후 한쪽 코일에 교류 전류를 흐르게 하면 자속이 발생하게 되고 이를 통해 다른 코일 한쪽에도 기전력이 발생하는 현상을 이용한다. 전자기 유도방식은 전력 이용 효율이 대략 60~98%에 이르는 등 고효율 및 실용화가 가장 많이 진행되어 있다.
둘째, 전파 수신 방식은 전파 에너지를 안테나로 수신하여 이용하는 것으로 교류 전파 파형을 정류회로를 통해 직류로 변환하여 전력을 얻는다. 전파수신방식은 가장 긴 거리간(수 m 이상) 무선전력전송이 가능하다.
셋째, 공진방식은 전장 혹은 자장의 공진을 이용한 것으로 기기간에 동일 주파수로 공진하여 에너지를 전달한다. 자장의 공진을 이용하는 경우 LC공진기 구조를 활용한 자계공진(magnetic resonance coupling)을 이용하여 전력을 발생시킨다. 자계공진방식은 사용 주파수의 파장에 비해 짧은 거리의 근접장(near field)효과를 이용하는 기술로써, 전파 수신 방식과는 달리 비방사형(non-radiative) 에너지 전송이며, 송수신부간의 공진주파수를 일치시켜 전력을 전송한다. 자계공진방식을 통해 전력 전송효율은 약 50~60% 정도로 높아지며, 이 정도의 효율은 전파 방사를 통한 전파 수신형 보다 상당히 높은 것이다. 송수신기간 거리는 약 수 m로써, 비록 전파 수신 방식보다는 근거리에서 사용되는 기술이나, 수 mm 이내의 전자 유도형 방식보다는 매우 먼 거리에서도 전력 전송이 가능하게 된다.
한편, 무선 전력전송을 수행하려면 전력 송신장치와 전력 수신장치간에 여러가지 데이터의 교환이 필요하게 된다. 즉, 전력 수신장치가 현재 충전을 필요로 하는지, 필요로 한다면 얼마나 필요한지, 충전이 효과적으로 이루어지기 위해서 어떻게 파라미터(parameter)들을 조절해야 하는지, 충전 완료여부 등에 대한 정보들을 주고받아야 한다. 이러한 데이터들을 교환하기 위해 인 밴드(In-Band) 데이터 통신 방식을 사용할 수 있다. 여기서 인 밴드(In-Band)는 무선 전력전송을 위한 공진 주파수 대역과 동일한 주파수 대역을 의미하며, 아웃 오브 밴드(Out-of-Band)는 공진 주파수 대역과는 별개의 독립된 주파수 대역을 의미한다. 아웃 오브 밴드(Out-of-Band) 통신은 인 밴드의 주파수 대역과 다른 주파수 대역을 사용한다. 따라서, 아웃 오브 밴드의 통신 가능 영역은 전력 송수신 가능 영역과 다르게 형성될 수 있다.
도 1은 일측에 따른 무선 전력 전송 시스템을 나타낸 도면이다.
도 1의 예에서, 무선 전력 전송 시스템을 통해 전송되는 무선 전력은 공진 전력(resonance power)이라 가정한다.
도 1을 참조하면, 무선 전력 전송 시스템은 소스와 타겟으로 구성되는 소스-타겟 구조이다. 즉, 무선 전력 전송 시스템은 소스에 해당하는 공진 전력 전송 장치(110)와 타겟에 해당하는 공진 전력 수신 장치(120)를 포함한다.
공진 전력 전송 장치(110)는 외부의 전압 공급기로부터 에너지를 수신하여 공진 전력을 발생시키는 소스부(111) 및 소스 공진기(115)를 포함한다. 이때, 외부의 전압 공급원은 AC, DC 및 배터리 등이 될 수 있다. 또한, 공진 전력 전송 장치(110)는 공진주파수 또는 임피던스 매칭을 수행하는 매칭 제어부(Matching control)(113)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 공진 전력 전송 장치(110)는 공진 주파수 대역을 이용하여 공진 전력 수신 장치(120)에 데이터를 전송할 수 있다.
소스부(111)는 외부의 전압 공급기로부터 에너지를 수신하여 공진 전력을 발생시킨다. 소스부(111)는 외부 장치로부터 입력되는 교류 신호의 신호 레벨을 원하는 레벨로 조정하기 위한 AC-AC Converter, AC-AC Converter로부터 출력되는 교류 신호를 정류함으로써 일정 레벨의 DC 전압을 출력하는 AC-DC Converter, AC-DC Converter에서 출력되는 DC 전압을 고속 스위칭 함으로써 수 MHz ~ 수십MHz 대역의 AC 신호를 생성하는 DC-AC Inverter를 포함할 수 있다. 또한, 소스부(111)는 고정된 위치에 있는 것이 아니라 움직이는 이동체를 통하여 이동하면서 타겟부(125)에 공전 전력을 전송할 수 있다. 예를 들면, 소스부(111)는 이동하는 로봇장치에 포함될 수 있다.
매칭 제어부(Matching control)(113)는 소스 공진기(115)의 공진 대역폭(Resonance Bandwidth) 또는 소스 공진기(115)의 임피던스 매칭 주파수를 설정한다. 매칭 제어부(Matching control)(113)는 소스 공진 대역폭 설정부(도시 되지 않음) 또는 소스 매칭 주파수 설정부(도시 되지 않음) 중 적어도 하나를 포함한다. 소스 공진 대역폭 설정부는 소스 공진기(115)의 공진 대역폭(Resonance Bandwidth)을 설정한다. 소스 매칭 주파수 설정부는 소스 공진기(115)의 임피던스 매칭 주파수를 설정한다. 이때, 소스 공진기의 공진 대역폭(Resonance Bandwidth) 또는 소스 공진기의 임피던스 매칭 주파수 설정에 따라서 소스 공진기(115)의 Q-factor가 결정될 수 있다.
소스 공진기(115)는 전자기(electromagnetic) 에너지를 타겟 공진기로 전달(transferring)한다. 즉, 소스 공진기(115)는 타겟 공진기(121)와의 마그네틱 커플링(101)을 통해 공진 전력을 타겟 장치(120)로 전달한다. 이때, 소스 공진기(115)는 설정된 공진 대역폭 내에서 공진한다.
공진 전력 수신 장치(120)는 타겟 공진기(121), 공진주파수 또는 임피던스 매칭을 수행하는 Matching control부(123) 및 수신된 공진 전력을 부하로 전달하기 위한 타겟부(125)를 포함한다. 또한, 공진 전력 수신 장치(120)는 공진 주파수 대역을 이용하여 공진 전력 전송 장치(110)으로부터 데이터를 전송받을 수 있다.
타겟 공진기(121)는 소스 공진기(115)로부터 전자기(electromagnetic) 에너지를 수신한다. 이때, 타겟 공진기(121)는 설정된 공진 대역폭 내에서 공진한다.
Matching control부(123)는 타겟 공진기(121)의 공진 대역폭(Resonance Bandwidth) 또는 타겟 공진기(121)의 임피던스 매칭 주파수 중 적어도 하나를 설정한다. Matching control부(123)는 타겟 공진 대역폭 설정부(도시 되지 않음) 또는 타겟 매칭 주파수 설정부(도시 되지 않음) 중 적어도 하나를 포함한다. 타겟 공진 대역폭 설정부는 타겟 공진기(121)의 공진 대역폭(Resonance Bandwidth)을 설정한다. 타겟 매칭 주파수 설정부는 타겟 공진기(121)의 임피던스 매칭 주파수를 설정한다. 이때, 타겟 공진기(121)의 공진 대역폭(Resonance Bandwidth) 또는 타겟 공진기(121)의 임피던스 매칭 주파수 설정에 따라서 타겟 공진기(121)의 Q-factor가 결정될 수 있다.
타겟부(125)는 수신된 공진 전력을 부하로 전달한다. 이때, 타겟부(125)는 소스 공진기(115)로부터 타겟 공진기(121)로 수신되는 AC 신호를 정류하여 DC 신호를 생성하는 AC-DC Converter와, DC 신호의 신호 레벨을 조정함으로써 정격 전압을 디바이스(device) 또는 부하(load)로 공급하는 DC-DC Converter를 포함할 수 있다. 상기 공진 전력을 수신할 수 있는 부하에는 디지털 액자, 스피커, 청소기, 드라이기, 면도기 등을 비롯한 다양한 가전제품, 노트북 PC, 컴퓨터 및 그 주변기기, 그리고 휴대폰, 디지털 카메라, 캠코더, MP3 player, PDA 등 각종 휴대기기, 이밖에 펨토셀 기지국, 다양한 센서 및 조명기기 등이 포함될 수 있다.
소스 공진기(115) 및 타겟 공진기(121)는 헬릭스(helix) 코일 구조의 공진기 또는 스파이럴(spiral) 코일 구조의 공진기, 또는 meta-structured 공진기로 구성될 수 있다. meta-structured 공진기에 대한 설명은 도 6이하에서 상세히 설명한다.
도 1을 참조하면, 큐-펙터의 제어 과정은, 소스 공진기(115)의 공진 대역폭(Resonance Bandwidth) 및 타겟 공진기(121)의 공진 대역폭을 설정하고, 소스 공진기(115)와 타겟 공진기(121) 사이의 마그네틱 커플링을 통해 전자기(electromagnetic) 에너지를 상기 소스 공진기(115)로부터 상기 타겟 공진기(121)로 전달(transferring)하는 것을 포함한다. 이때, 소스 공진기(115)의 공진 대역폭은 타겟 공진기(121)의 공진 대역폭 보다 넓거나 좁게 설정될 수 있다. 즉, 소스 공진기(115)의 공진 대역폭이 타겟 공진기(121)의 공진 대역폭 보다 넓거나 좁게 설정됨으로써, 소스 공진기의 BW-factor와 상기 타겟 공진기의 BW-factor는 서로 불평형(unbalance) 관계가 유지된다.
공진 방식의 무선 전력 전송에서, 공진 대역폭은 중요한 factor이다. 소스 공진기(115)와 타겟 공진기(121) 사이의 거리 변화, 공진 임피던스의 변화, 임피던스 미스 매칭, 반사 신호 등을 모두 고려한 Q-factor를 Qt라 할 때, Qt는 수학식 1과 같이 공진 대역폭과 반비례 관계를 갖는다.
[수학식 1]
Figure pat00001
수학식 1에서, f0는 중심주파수,
Figure pat00002
는 대역폭,
Figure pat00003
는 공진기 사이의 반사 손실, BWS는 소스 공진기(115)의 공진 대역폭, BWD는 타겟 공진기(121)의 공진 대역폭을 나타낸다. 본 명세서에서 BW-factor는 1/ BWS 또는 1/BWD를 의미한다.
한편, 소스 공진기(115)와 타겟 공진기(121) 간의 거리가 달라지거나, 둘 중 하나의 위치가 변하는 등의 외부 영향에 의하여, 소스 공진기(115)와 타겟 공진기(121) 간의 임피던스 미스 매칭이 발생할 수 있다. 임피던스 미스 매칭은 전력 전달의 효율을 감소시키는 직접적인 원인이 될 수 있다. 매칭 제어부(Matching control)(113)는 전송신호의 일부가 반사되어 돌아오는 반사파를 감지함으로써, 임피던스 미스 매칭이 발생한 것으로 판단하고, 임피던스 매칭을 수행할 수 있다. 또한, 매칭 제어부(Matching control)(113)는 반사파의 파형 분석을 통해 공진 포인트를 검출함으로써, 공진 주파수를 변경할 수 있다. 여기서, 매칭 제어부(Matching control)(113)는 반사파의 파형에서 진폭(amplitude)이 최소인 주파수를 공진 주파수로 결정할 수 있다.
즉, 공진 전력 전송 장치(110)는 공진 전력 수신 장치 (120)와 전력뿐만 아니라 데이터의 교환도 가능하며 전력전송용 주파수대역을 동시에 같이 사용할 수도 있고 별도의 독립적인 주파수대역을 사용할 수도 있다. 공진 전력 수신 장치(120)는 전력을 수신하여 부하에 공급하게 된다.
도 2는 일측에 따른 무선 전력 전송시스템에서 송전 영역으로 유도되는 무선 전력 수신장치의 블록도이다.
도 2를 참조하면 무선 전력 수신장치는 인지부(210), 위치 판단부(220), 정보 전송부(230), 송전 영역 유도부(240)를 포함한다.
인지부(210)는 무선 전력 전송 장치와의 인 밴드(In-Band) 통신을 통한 데이터 수신여부에 기초하여 상기 무선 전력 전송장치의 송전 영역 밖에 위치하고 있음을 인지한다. 무선 전력 전송 장치는 인 밴드(In-Band)를 통하여 전력 및 데이터를 전송한다. 따라서, 무선 전력 수신장치는 인 밴드를 통하여 전력 및 데이터를 수신하므로, 인 밴드를 통하여 전력 전송이 불가능 한 경우에는 무선 전력 전송장치의 송전 영역 밖이라고 인지할 수 있다.
위치 판단부(220)는 송전 영역 밖에 위치함을 인지하면, 에이피(AP)와의 아웃 오브 밴드(Out-Of-Band) 통신을 통하여 현재 위치를 판단한다. 인 밴드(In-Band)는 공진 주파수 대역과 동일한 주파수 대역을 의미하며 아웃 오브 밴드(Out of Band)는 공진 주파수 대역이 아닌 별도의 주파수 대역을 의미한다. 위치 판단부(220)는 무선 전력 수신장치의 주변 에이피(Access Point, AP)들과 아웃 오브 밴드 통신을 통하여 자신의 위치를 파악한다. 즉, 인 밴드가 아닌 별도의 아웃 오브 밴드를 이용할 수 있는 통신 모듈을 사용하여 주변 에이피(AP)와 통신을 수행할 수 있고, 위치를 파악할 수 있다. 이때 에이피(AP)는 무선 전력 송신장치에 설치된 통신모듈에 포함될 수 있다.
위치 판단부(220)가 주변 에이피(AP)를 통하여 자신의 위치를 파악하는 방법은 측위 기술인 TDOA(Time Difference of Arrival), DOA(Direction of Arrival), RSSI(Received Signal Strength Indicator) Profiling 방법 등을 포함할 수 있다. TDOA는 위치 판단부(220)를 기준으로 인접 에이피(AP)들의 신호지연을 측정한다. 위치 판단부(220)의 인접 에이피(AP)를 통한 위치 탐색 신호의 신호 도달 시간차를 측정한 값으로 여러 개의 쌍곡선이 생기게 되고, 쌍곡선들의 교점을 무선 전력 수신장치의 위치로 추정할 수 있다. DOA는 주변 에이피(AP)로부터 수신되는 위치 판단부(220)의 도래각을 통하여 무선 전력 수신장치의 위치를 추정한다. 실제 환경에서는 다중경로(multipath), 잡음, 및 측정각도의 한정된 분해능 등으로 인하여 세 개 이상의 에이피(AP)를 필요로 한다. RSSI는 거리에 따른 신호세기를 수학적으로 이용한 것으로 거리가 멀어질수록 수신 신호의 세기가 약해지는 것을 응용한다.　
정보 전송부(230)는 현재 위치에 대한 정보를 아웃 오브 밴드 통신을 통하여 무선 전력 전송 장치로 전송한다. 정보 전송부(230)는 위치 판단부(220)에서 판단된 무선 전력 수신 장치의 위치 정보를 아웃 오브 밴드 통신을 통하여 전송한다. 또한, 정보 전송부(230)는 무선 전력 전송 장치의 송전 영역으로 유도를 요청하는 신호 및 상기 무선 전력 전송장치와의 시간 동조에 관한 정보를 전송할 수 있다. 시간 동조(time-synch.)는 현재 무선 전력 수신장치의 위치와 무선 전력 전송장치에 인식되는 상기 무선 전력 수신장치의 위치를 동조시키는 것을 의미한다. 또한, 정보 전송부(230)는 무선 전력 전송 장치로부터 무선 전력을 수신하는데 필요한 인증정보를 전송할 수 있다. 정보 전송부(230)는 무선 전력 전송장치와 무선 전력 수신장치간에 기 설정된 암호, 보안코드 등을 통하여 인증절차를 거친 수신장치에만 전력이 전송될 수 있도록 할 수 있다.
송전 영역 유도부(240)는 무선 전력 전송 장치의 송전 영역으로 유도됨에 따라서 유도된 정도를 알려준다. 무선 전력 전송장치는 아웃 오브 밴드 통신을 통하여 무선 전력 수신장치를 송전 영역으로 유도한다. 송전 영역 유도부(240)는 무선 전력 수신장치가 송전영역에 도달할 때까지 무선 전력 전송장치와의 관계에서 유도된 정도를 알려준다. 유도된 정도를 알려주는 방식에는 화면을 통한 시각적인 방법과 음성을 통한 청각적인 방법이 있을 수 있다. 따라서, 송전 영역 유도부(240)는 무선 전력 전송 장치의 유도 신호에 따라 상기 무선 전력 전송 장치와의 방향 및 거리에 관한 정보를 화면을 통해 표시할 수 있다. 또한, 송전 영역 유도부(240)는 무선 전력 전송 장치의 유도 신호에 따라 이동하면서, 상기 무선 전력 전송 장치와의 거리 차이에 따라 발생하는 신호음에 차이가 있을 수 있다. 즉, 송전 영역 유도부(240)는 무선 전력 전송 장치와 거리가 가까워질 수 록 발신되는 소리가 커지고, 멀어질수록 소리가 작아질 수 있다.
또한, 일측에 따른 무선 전력 전송시스템에서 송전 영역으로 유도되는 무선 전력 수신장치는 무선 전력 전송장치의 유도에 의하여 인 밴드 통신이 가능한 경우에도, 아웃 오브 밴드 통신을 통하여 고속으로 데이터를 수신하는 고속데이터 수신부를 더 포함할 수 있다. 전력전송을 동시에 활용한 인 밴드 데이터 통신은 데이터 전송율이 제한적이므로, 제한보다 더 큰 용량의 데이터 송수신이 필요한 경우에는 무선 전력 수신장치는 아웃 오브 밴드 통신을 통하여 고속으로 데이터를 수신할 수 있다.
또한, 일측에 따른 무선 전력 전송시스템에서 송전 영역으로 유도되는 무선 전력 수신장치는 무선 전력 전송 장치의 유도에 의하여 송전 영역에 위치한 경우에도, 인 밴드를 통한 전력 전송에 에러가 발생하면 아웃 오브 밴드 통신을 통하여 에러를 리포트하는 에러 리포트부를 더 포함할 수 있다. 무선 전력 수신장치는 인 밴드에 문제가 발생하는 경우 아웃 오브 밴드 통신을 통하여 무선 전력 전송장치에 에러를 리포트 하여 전력 소모를 줄일 수 있다.
도 3은 일측에 따른 무선 전력 전송시스템에서 송전 영역으로 유도되는 무선 전력 전송장치의 블록도이다.
도 3을 참조하면, 무선 전력 전송장치는 정보 수신부(310), 송전 영역 유도부(320), 통신 판단부(330), 전력 전송부(340)를 포함한다.
정보 수신부(310)는 무선 전력 수신장치로부터 아웃 오브 밴드 통신을 통하여 상기 무선 전력 수신장치의 위치정보를 수신한다. 정보 수신부(310)는 전력을 전송하는 인 밴드가 아닌 아웃 오브 밴드 통신을 통하여 송전 영역 밖에 있는 무선 전력 수신장치와 데이터를 송수신한다. 정보 수신부(310)는 무선 전력 수신장치를 송전 영역으로 유도하기 위해 무선 전력 수신장치의 위치정보를 수신한다. 또한, 정보 수신부(310)는 송전 영역 유도에 의하여 무선 전력 수신장치가 송전 영역에 위치한 경우에도, 인 밴드를 통한 전력 전송에 에러가 발생하면 상기 무선 전력 수신장치로부터 아웃 오브 밴드 통신을 통하여 에러를 리포트 받을 수 있다.
송전 영역 유도부(320)는 위치정보에 기초하여 아웃 오브 밴드 통신을 통하여 무선 전력 수신장치를 송전 영역으로 유도한다. 유도과정은 아웃 오브 밴드 통신을 통한 데이터의 송수신으로 이루어진다. 송전 영역 유도부(320)는 무선 전력 전송장치의 위치를 무선 전력 수신장치에 알려주고, 무선 전력 수신장치가 이동함에 따라 송전 영역까지의 거리 및 방향 등을 갱신하여 알려줄 수 있다.
통신 판단부(330)는 무선 전력 수신장치가 송전 영역으로 유도되어 인 밴드 통신이 가능한지 여부를 판단한다. 통신 판단부(330)는 무선 전력 수신장치와 주기적으로 인 밴드 통신이 가능한지 여부를 점검하고, 인 밴드 통신이 가능한 경우에는 무선 전력 수신장치가 송신 영역에 도달한 것이므로 송전 영역으로의 유도를 종료한다.
전력 전송부(340)는 인 밴드 통신이 가능하면 상기 인 밴드를 통해 무선 전력 수신장치로 전력을 전송한다. 전력 전송부(340)는 인 밴드 통신이 가능하면 인 밴드를 통해 전력 및 데이터를 전송할 수 있다. 또한, 전력 전송부(340)는 인 밴드를 통하여 데이터 통신이 가능한 경우에도, 아웃 오브 밴드를 통하여 무선 전력 수신장치에 고속 데이터를 전송할 수 있다.
또한, 일측에 따른 무선 전력 전송시스템에서 송전 영역으로 유도되는 무선 전력 전송장치는 수신한 위치정보에 기초하여 이동체를 통하여 이동하는 이동부를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 무선 전력 전송장치는 로봇 장치로 구성되어 이동할 수 있고, 무선 전력 수신장치가 송전영역으로 유도되지 않더라도 전력을 전송 가능하게 할 수 있다.
도 4는 일측에 따른 무선 전력 전송시스템에서 송전영역 유도를 위한 아웃 오브 밴드(Out-of-Band) 통신 모듈을 나타낸 도면이다.
무선 전력(Wireless Power, WP) 수신장치가 설치된 타겟에서는 아웃 오브 밴드를 사용하여 위치, 송전영역 유도 및 전력전송에 필요한 정보 교환(fine-time-synchronization, 송전 영역 유도, 인증정보 등)을 수행할 수 있다. 여기서 아웃 오브 밴드 통신 모듈은 예를 들면, Bluetooth 및 무선 LAN 등을 사용할 수 있다.
도 5는 일측에 따른 통신 및 측위기능을 이용하여 송전영역 유도를 나타낸 도면이다.
무선 전력 수신장치는 송전 영역 밖에 위치하므로 아웃 오브 밴드를 통하여 통신할 수 있다. 무선 전력 수신장치는 에이피(AP1,2,3)와 아웃 오브 밴드 통신을 수행함으로써 자신의 위치를 파악하고, 무선 전력 전송장치에 위치 정보 및 송전 영역으로의 유도 요청신호를 전송할 수 있다. 무선 전력 수신 장치는 무선 전력 전송장치의 유도를 받아 송전 영역에 도달할 수 있고, 송전 영역에 도달하면 인 밴드를 통하여 무선 전력 전송장치로부터 전력을 수신할 수 있다.
도 6는 일측에 따른 meta-structured 공진기를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, meta-structured 공진기는 전송 선로(610) 및 커패시터(620)를 포함한다. 여기서 커패시터(620)는 전송 선로(610)의 특정 위치에 직렬로 삽입되고, 전계(electric field)는 커패시터에 갇히게 된다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이 meta-structured 공진기는 3차원 구조의 형태를 갖는다. 도 6에 도시된 것과 달리 공진기는 전송 선로가 x, z평면에 배치된 2차원 구조로의 구현될 수 있다.
커패시터(620)는 집중 소자(lumped element 및 분산 소자(distributed element), 예를 들어 interdigital 커패시터나 높은 유전율을 갖는 기판을 가운데다 둔 gap 커패시터 등의 형태로 전송 선로(610)에 삽입된다. 커패시터(620)가 전송 선로(610)에 삽입됨에 따라 상기 공진기는 메타물질(metamaterial)의 특성을 가질 수 있다.
여기서, 메타물질이란 자연에서 발견될 수 없는 특별한 전기적 성질을 갖는 물질로서, 인공적으로 설계된 구조를 갖는다. 자연계에 존재하는 모든 물질들의 전자기 특성은 고유의 유전율 또는 투자율을 가지며, 대부분의 물질들은 양의 유전율 및 양의 투자율을 갖는다. 대부분의 물질들에서 전계, 자계 및 포인팅 벡터에는 오른손 법칙이 적용되므로, 이러한 물질들을 RHM(Right Handed Material)이라고 한다. 그러나, 메타물질은 1보다 작은 유전율 또는 투자율을 가진 물질로서, 유전율 또는 투자율의 부호에 따라 ENG(epsilon negative) 물질, MNG(mu negative) 물질, DNG(double negative) 물질, NRI(negative refractive index) 물질, LH(left-handed) 물질 등으로 분류된다.
이 때, 집중 소자로서 삽입된 커패시터의 커패시턴스가 적절히 정해지는 경우, 상기 공진기는 메타물질의 특성을 가질 수 있다. 특히, 커패시터의 커패시턴스를 적절히 조절함으로써, 공진기는 음의 투자율을 가질 수 있으므로, 본 발명의 일실시예에 따른 공진기는 MNG 공진기로 불려질 수 있다.
상기 MNG 공진기는 전파 상수(propagation constant)가 0일 때의 주파수를 공진 주파수로 갖는 영번째 공진(Zeroth-Order Resonance) 특성을 가질 수 있다. MNG 공진기는 영번째 공진 특성을 가질 수 있으므로, 공진 주파수는 MNG 공진기의 물리적인 사이즈에 대해 독립적일 수 있다. 즉, 아래에서 다시 설명하겠지만, MNG 공진기에서 공진 주파수를 변경하기 위해서는 커패시터를 적절히 설계하는 것으로 충분하므로, MNG 공진기의 물리적인 사이즈를 변경하지 않을 수 있다.
또한, 근접 필드(near field)에서 전계는 전송 선로(610)에 삽입된 직렬 커패시터(620)에 집중되므로, 직렬 커패시터(620)로 인하여 근접 필드에서는 자계(magnetic field)가 도미넌트(dominant)해진다.
또한, MNG 공진기는 집중 소자로의 커패시터(620)을 이용하여 높은 큐-팩터(Q-Factor)를 가질 수 있으므로, 전력 전송의 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, MNG 공진기는 임피던스 매칭을 위한 매칭기(630)를 포함할 수 있다. 이 때, 매칭기(630)는 MNG 공진기와의 결합을 위해 자계의 강도를 적절히 조절 가능(tunable)하고, 매칭기(630)에 의해 MNG 공진기의 임피던스는 조절된다. 그리고, 전류는 커넥터(640)를 통하여 MNG 공진기로 유입되거나 MNG 공진기로부터 유출된다.
또한, 도 6에 명시적으로 도시되지 아니하였으나, MNG 공진기를 관통하는 마그네틱 코어가 더 포함될 수 있다. 이러한 마그네틱 코어는 전력 전송 거리를 증가시키는 기능을 수행할 수 있다.
본 발명의 MNG 공진기가 갖는 특성들에 대해서는 아래에서 자세히 설명한다.
도 7은 도 6에 도시된 공진기의 등가 회로를 나타낸 도면이다.
도 6에 도시된 공진기는 도 7에 도시된 등가 회로로 모델링될 수 있다. 도 7의 등가 회로에서 CL은 도 6의 전송 선로의 중단부에 집중 소자의 형태로 삽입된 커패시터를 나타낸다.
이 때, 도 6에 도시된 무선 전력 전송을 위한 공진기는 영번째 공진 특성을 갖는다. 즉, 전파 상수가 0인 경우, 무선 전력 전송을 위한 공진기는
Figure pat00004
를 공진 주파수로 갖는다고 가정한다. 이 때, 공진 주파수
Figure pat00005
는 하기 수학식 2와 같이 표현될 수 있다. 여기서, MZR은 Mu Zero Resonator를 의미한다.
[수학식 2]
Figure pat00006
상기 수학식 2를 참조하면, 공진기의 공진 주파수
Figure pat00007
는
Figure pat00008
에 의해 결정될 수 있고, 공진 주파수
Figure pat00009
와 공진기의 물리적인 사이즈는 서로 독립적일 수 있음을 알 수 있다. 따라서, 공진 주파수
Figure pat00010
와 공진기의 물리적인 사이즈가 서로 독립적이므로, 공진기의 물리적인 사이즈는 충분히 작아질 수 있다.
도 8은 다른 일측에 따른 meta-structured 공진기를 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, meta-structured 공진기는 전송선로부(810) 및 커패시터(820)를 포함한다. 또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공진기는, 피딩부(830)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
전송선로부(810)는 복수의 전송 선로 쉬트(Sheet)가 병렬로 배치된다. 복수의 전송 선로 쉬트가 병렬로 배치되는 구성은, 도 9를 통하여 보다 상세하기 설명하기로 한다.
커패시터(820)는, 전송선로부(810)의 특정 위치에 삽입된다. 이때, 커패시터(820)는 전송선로부(810)의 중단에 직렬로 삽입될 수 있다. 이때, 공진기에 생성되는 전계(electric field)는 커패시터(820)에 갇히게 된다.
커패시터(820)는 집중 소자(lumped element 및 분산 소자(distributed element), 예를 들어 interdigital 커패시터나 높은 유전율을 갖는 기판을 가운데다 둔 gap 커패시터 등의 형태로 전송 선로부(810)에 삽입될 수 있다. 커패시터(820)가 전송 선로부(810)에 삽입됨에 따라, 공진기는 메타물질(metamaterial)의 특성을 가질 수 있다.
피딩부(830)는 MNG 공진기에 전류를 공급(feeding)하는 기능을 수행할 수 있다. 이때, 피딩부(830)는, 공진기로 공급되는 전류를 복수의 전송 선로 쉬트로 균등하게 분배되도록 설계될 수 있다.
도 9는 도 8의 커패시터(820)의 삽입 위치를 상세하게 나타내는 도면이다.
도 9를 참조하면, 커패시터(820)는 전송선로부(810)의 중단부에 삽입된다. 이때, 전송선로부(810)의 중단부는 커패시터(820)가 삽입될 수 있도록 오픈(open)된 형태일 수 있으며, 각각의 전송 선로 쉬트들(810-1, 810-2, 810-n)은 중단부에서 서로 병렬 연결된 형태로 구성될 수 있다.
도 10은 일측에 따른 무선 전력전송 시스템에서 송전 영역으로 유도되는 무선 전력 수신방법의 흐름도이다.
무선 전력 전송 시스템은 소스에 해당하는 무선 전력 전송 장치와 타겟에 해당하는 무선 전력 수신 장치를 포함한다.
1010단계에서 타겟은 무선 전력 전송 장치와의 인 밴드(In-Band) 통신을 통한 데이터 수신여부에 기초하여 상기 무선 전력 전송 장치의 송전 영역 밖에 위치하고 있음을 인지한다. 무선 전력 수신장치는 인 밴드를 통하여 전력 및 데이터를 수신하므로, 인 밴드를 통하여 전력 전송이 불가능 한 경우에는 무선 전력 전송장치의 송전 영역 밖이라고 인지할 수 있다.
또한, 1020단계에서 타겟은 송전 영역 밖에 위치함을 인지하면, 에이피(AP)와의 아웃 오브 밴드(Out-Of-Band) 통신을 통하여 현재 위치를 판단한다. 타겟은 인 밴드가 아닌 별도의 아웃 오브 밴드를 이용할 수 있는 통신 모듈을 사용하여 주변 에이피(AP)와 통신을 수행할 수 있고, 위치를 파악할 수 있다.
또한, 1030단계에서 타겟은 현재 위치에 대한 정보를 아웃 오프 밴드 통신을 통하여 무선 전력 전송 장치로 전송한다. 또한, 타겟은 무선 전력 전송 장치로부터 무선 전력을 수신하는데 필요한 인증정보를 전송할 수 있다.
또한, 1040단계에서 타겟은 무선 전력 전송 장치의 송전 영역으로 유도됨에 따라서 유도된 정도를 알려준다. 무선 전력 전송장치는 아웃 오브 밴드 통신을 통하여 무선 전력 수신장치를 송전 영역으로 유도한다.
또한, 타겟은 무선 전력 전송 장치의 유도에 의하여 인 밴드 통신이 가능한 경우에도, 아웃 오브 밴드 통신을 통하여 고속으로 데이터를 수신할 수 있다.
또한, 타겟은 무선 전력 전송 장치의 유도에 의하여 송전 영역에 위치한 경우에도, 인 밴드를 통한 전력 전송에 에러가 발생하면 아웃 오브 밴드 통신을 통하여 에러를 리포트할 수 있다.
도 11은 일측에 따른 무선 전력전송 시스템에서 송전 영역으로 유도되는 무선 전력 전송방법의 흐름도이다.
무선 전력 전송 시스템은 소스에 해당하는 무선 전력 전송 장치와 타겟에 해당하는 무선 전력 수신 장치를 포함한다.
1110단계에서 소스는 무선 전력 수신장치로부터 아웃 오브 밴드 통신을 통하여 상기 무선 전력 수신장치의 위치정보를 수신한다. 소스는 전력을 전송하는 인 밴드가 아닌 아웃 오브 밴드 통신을 통하여 송전 영역 밖에 있는 무선 전력 수신장치와 데이터를 송수신한다. 소스는 송전 영역 유도에 의하여 무선 전력 수신장치가 송전 영역에 위치한 경우에도, 인 밴드를 통한 전력 전송에 에러가 발생하면 상기 무선 전력 수신장치로부터 아웃 오브 밴드 통신을 통하여 에러를 리포트 받을 수 있다.
또한, 1120단계에서 소스는 위치정보에 기초하여 아웃 오브 밴드 통신을 통하여 무선 전력 수신장치를 송전 영역으로 유도한다. 소스는 무선 전력 전송장치의 위치를 무선 전력 수신장치에 알려주고, 무선 전력 수신장치가 이동함에 따라 송전 영역까지의 거리 및 방향 등을 갱신하여 알려줄 수 있다.
또한, 1130단계에서 소스는 무선 전력 수신장치가 송전 영역으로 유도되어 인 밴드 통신이 가능한지 여부를 판단한다.
또한, 1140단계에서 소스는 인 밴드 통신이 가능하면 상기 인 밴드를 통해 상기 무선 전력 수신장치로 전력을 전송한다. 소스는 인 밴드 통신이 가능하면 인 밴드를 통해 전력 및 데이터를 전송할 수 있다. 소스는 인 밴드를 통하여 데이터 통신이 가능한 경우에도, 아웃 오브 밴드를 통하여 무선 전력 수신장치에 고속 데이터를 전송할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (19)

  1. 무선 전력 전송 장치와의 인 밴드(In-Band) 통신을 통한 데이터 수신여부에 기초하여 상기 무선 전력 전송 장치의 송전 영역 밖에 위치하고 있음을 인지하는 인지부;
    상기 송전 영역 밖에 위치함을 인지하면, 에이피(AP)와의 아웃 오브 밴드(Out-Of-Band) 통신을 통하여 현재 위치를 판단하는 위치 판단부-인 밴드는 공진 주파수 대역과 동일한 주파수 대역을 의미하며 아웃 오브 밴드는 공진 주파수 대역이 아닌 별도의 주파수 대역-;
    상기 현재 위치에 대한 정보를 상기 아웃 오브 밴드 통신을 통하여 상기 무선 전력 전송 장치로 전송하는 정보 전송부; 및
    상기 무선 전력 전송 장치의 송전 영역으로 유도됨에 따라서 유도된 정도를 알려주는 송전 영역 유도부
    를 포함하는 무선 전력전송 시스템에서 송전 영역으로 유도되는 무선 전력수신장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 위치 판단부는,
    상기 에이피와 아웃 오프 밴드 통신을 함에 있어서, TDOA(Time Difference of Arrival), DOA(Direction of Arrival), RSSI(Received Signal Strength Indicator)방법 등을 포함하는 측위기술을 사용하여 위치를 판단하는 무선 전력전송 시스템에서 송전 영역으로 유도되는 무선 전력수신장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 정보 전송부는,
    상기 무선 전력 전송 장치의 송전 영역으로 유도를 요청하는 신호 및 상기 무선 전력 전송 장치와의 시간 동조에 관한 정보를 전송하는 무선 전력전송 시스템에서 송전 영역으로 유도되는 무선 전력수신장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 정보 전송부는,
    상기 무선 전력 전송 장치로부터 무선 전력을 수신하는데 필요한 인증정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 무선 전력전송 시스템에서 송전 영역으로 유도되는 무선 전력수신장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 송전 영역 유도부는,
    상기 무선 전력 전송 장치의 유도 신호에 따라 상기 무선 전력 전송 장치와의 방향 및 거리에 관한 정보를 화면(디스플레이)을 통해 표시하는 무선 전력전송 시스템에서 송전 영역으로 유도되는 무선 전력수신장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 송전 영역 유도부는,
    상기 무선 전력 전송 장치의 유도 신호에 따라 이동하면서, 상기 무선 전력 전송 장치와의 거리 차이에 따라 발생하는 신호음에 차이가 있는 것을 특징으로 하는 무선 전력전송 시스템에서 송전 영역으로 유도되는 무선 전력수신장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 무선 전력 전송 장치의 유도에 의하여 인 밴드 통신이 가능한 경우에도, 아웃 오브 밴드 통신을 통하여 고속으로 데이터를 수신하는 고속데이터 수신부
    를 더 포함하는 무선 전력전송 시스템에서 송전 영역으로 유도되는 무선 전력수신장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 무선 전력 전송 장치의 유도에 의하여 송전 영역에 위치한 경우에도, 인 밴드를 통한 전력 전송에 에러가 발생하면 아웃 오브 밴드 통신을 통하여 에러를 리포트하는 에러 리포트부
    를 더 포함하는 무선 전력전송 시스템에서 송전 영역으로 유도되는 무선 전력수신장치.
  9. 무선 전력 수신장치로부터 아웃 오브 밴드 통신을 통하여 상기 무선 전력 수신장치의 위치정보를 수신하는 정보 수신부;
    상기 위치정보에 기초하여 상기 아웃 오브 밴드 통신을 통하여 상기 무선 전력 수신장치를 송전 영역으로 유도하는 송전 영역 유도부;
    상기 무선 전력 수신장치가 상기 송전 영역으로 유도되어 인 밴드 통신이 가능한지 여부를 판단하는 통신 판단부; 및
    상기 인 밴드 통신이 가능하면 상기 인 밴드를 통해 상기 무선 전력 수신장치로 전력을 전송하는 전력 전송부
    를 포함하는 무선 전력전송 시스템에서 송전 영역으로 유도하는 무선 전력전송장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전력 전송부는,
    상기 인 밴드를 통하여 데이터 통신이 가능한 경우에도, 상기 아웃 오브 밴드를 통하여 상기 무선 전력 수신장치에 고속 데이터를 전송하는 무선 전력전송 시스템에서 송전 영역으로 유도하는 무선 전력전송장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 정보 수신부는,
    상기 송전 영역 유도에 의하여 상기 무선 전력 수신장치가 송전 영역에 위치한 경우에도, 인 밴드를 통한 전력 전송에 에러가 발생하면 상기 무선 전력 수신장치로부터 아웃 오브 밴드 통신을 통하여 에러를 리포트 받는 무선 전력전송 시스템에서 송전 영역으로 유도하는 무선 전력전송장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 수신한 위치정보에 기초하여 이동체를 통하여 이동하는 이동부
    를 더 포함하는 무선 전력전송 시스템에서 송전 영역으로 유도하는 무선 전력전송장치.
  13. 무선 전력 전송 장치와의 인 밴드(In-Band) 통신을 통한 데이터 수신여부에 기초하여 상기 무선 전력 전송 장치의 송전 영역 밖에 위치하고 있음을 인지하는 단계;
    상기 송전 영역 밖에 위치함을 인지하면, 에이피(AP)와의 아웃 오브 밴드(Out-Of-Band) 통신을 통하여 현재 위치를 판단하는 단계- 인 밴드는 공진 주파수 대역과 동일한 주파수 대역을 의미하며 아웃 오브 밴드는 공진 주파수 대역이 아닌 별도의 주파수 대역-;
    상기 현재 위치에 대한 정보를 상기 아웃 오프 밴드 통신을 통하여 상기 무선 전력 전송 장치로 전송하는 단계; 및
    상기 무선 전력 전송 장치의 송전 영역으로 유도됨에 따라서 유도된 정도를 알려주는 단계
    를 포함하는 무선 전력전송 시스템에서 송전 영역으로 유도되는 무선 전력수신방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 현재 위치에 대한 정보를 전송하는 단계는,
    상기 무선 전력 전송 장치로부터 무선 전력을 수신하는데 필요한 인증정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 무선 전력전송 시스템에서 송전 영역으로 유도되는 무선 전력수신방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 무선 전력 전송 장치의 유도에 의하여 인 밴드 통신이 가능한 경우에도, 아웃 오브 밴드 통신을 통하여 고속으로 데이터를 수신하는 단계
    를 더 포함하는 무선 전력전송 시스템에서 송전 영역으로 유도되는 무선 전력수신방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 무선 전력 전송 장치의 유도에 의하여 송전 영역에 위치한 경우에도, 인 밴드를 통한 전력 전송에 에러가 발생하면 아웃 오브 밴드 통신을 통하여 에러를 리포트하는 단계
    를 더 포함하는 무선 전력전송 시스템에서 송전 영역으로 유도되는 무선 전력수신방법.
  17. 무선 전력 수신장치로부터 아웃 오브 밴드 통신을 통하여 상기 무선 전력 수신장치의 위치정보를 수신하는 단계;
    상기 위치정보에 기초하여 상기 아웃 오브 밴드 통신을 통하여 상기 무선 전력 수신장치를 송전 영역으로 유도하는 단계;
    상기 무선 전력 수신장치가 상기 송전 영역으로 유도되어 인 밴드 통신이 가능한지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 인 밴드 통신이 가능하면 상기 인 밴드를 통해 상기 무선 전력 수신장치로 전력을 전송하는 단계
    를 포함하는 무선 전력전송 시스템에서 송전 영역으로 유도하는 무선 전력전송방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 전력을 전송하는 단계는,
    상기 인 밴드를 통하여 데이터 통신이 가능한 경우에도, 상기 아웃 오브 밴드를 통하여 상기 무선 전력 수신장치에 고속 데이터를 전송하는 무선 전력전송 시스템에서 송전 영역으로 유도하는 무선 전력전송방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 위치정보를 수신하는 단계는,
    상기 송전 영역 유도에 의하여 상기 무선 전력 수신장치가 송전 영역에 위치한 경우에도, 인 밴드를 통한 전력 전송에 에러가 발생하면 상기 무선 전력 수신장치로부터 아웃 오브 밴드 통신을 통하여 에러를 리포트 받는 무선 전력전송 시스템에서 송전 영역으로 유도하는 무선 전력전송방법.
KR1020100054630A 2010-06-10 2010-06-10 무선 전력 수신기의 송전 영역 유도 장치 및 방법 KR101640772B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100054630A KR101640772B1 (ko) 2010-06-10 2010-06-10 무선 전력 수신기의 송전 영역 유도 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100054630A KR101640772B1 (ko) 2010-06-10 2010-06-10 무선 전력 수신기의 송전 영역 유도 장치 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110134970A true KR20110134970A (ko) 2011-12-16
KR101640772B1 KR101640772B1 (ko) 2016-07-19

Family

ID=45502021

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100054630A KR101640772B1 (ko) 2010-06-10 2010-06-10 무선 전력 수신기의 송전 영역 유도 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101640772B1 (ko)

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130117039A (ko) * 2012-04-17 2013-10-25 삼성전자주식회사 무선 전력 전송 장치 및 방법, 무선 전력 수신 장치
WO2014021636A1 (ko) * 2012-07-31 2014-02-06 인텔렉추얼디스커버리 주식회사 무선 전력 전송 네트워크 및 무선 전력 전송 방법
KR101425433B1 (ko) * 2012-07-31 2014-08-04 인텔렉추얼디스커버리 주식회사 무선 전력 전송 네트워크 및 무선 전력 전송 방법
KR101425436B1 (ko) * 2012-07-31 2014-08-04 인텔렉추얼디스커버리 주식회사 무선 전력 전송 네트워크 및 무선 전력 전송 방법
KR101425434B1 (ko) * 2012-07-31 2014-08-14 인텔렉추얼디스커버리 주식회사 무선 전력 전송 네트워크 및 무선 전력 전송 방법
KR101722768B1 (ko) * 2016-01-14 2017-04-03 동서대학교산학협력단 Rtls를 이용한 자동 무선 충전 방법
WO2020071842A1 (ko) * 2018-10-04 2020-04-09 엘지전자 주식회사 무선 전력 전송 장치
WO2020180004A1 (ko) * 2019-03-03 2020-09-10 엘지전자 주식회사 무선 전력 전송 시스템에서 아웃밴드 통신에 기반하여 무선전력 전송을 수행하는 장치 및 방법
WO2020204303A1 (ko) * 2019-04-05 2020-10-08 엘지전자 주식회사 무선전력 전송 시스템에서 근거리 통신 방법 및 장치
WO2020226384A1 (ko) * 2019-05-03 2020-11-12 엘지전자 주식회사 무선 전력 링크 제어 방법 및 그를 위한 장치
KR20200139079A (ko) * 2019-05-31 2020-12-11 베이징 시아오미 모바일 소프트웨어 컴퍼니 리미티드 무선충전 통신방법, 장치, 디바이스, 프로그램 및 저장매체
WO2021215832A1 (ko) * 2020-04-21 2021-10-28 엘지전자 주식회사 무선전력 수신장치 및 무선전력 전송장치
WO2021215793A1 (ko) * 2020-04-20 2021-10-28 엘지전자 주식회사 무선전력 수신장치 및 무선전력 전송장치
WO2021230703A1 (ko) * 2020-05-14 2021-11-18 엘지전자 주식회사 무선전력 수신장치 및 무선전력 수신장치에 의한 통신 방법
WO2021235864A1 (ko) * 2020-05-20 2021-11-25 엘지전자 주식회사 무선전력 전송방법 및 무선전력 수신방법
WO2021235909A1 (ko) * 2020-05-22 2021-11-25 엘지전자 주식회사 무선전력 전송장치, 무선전력 전송장치에 의한 무선전력 전송방법, 무선전력 수신장치 및 무선전력 수신장치에 의한 무선전력 수신방법
WO2021246803A1 (ko) * 2020-06-03 2021-12-09 엘지전자 주식회사 무선전력 수신장치, 무선전력 전송장치, 무선전력 수신방법 및 무선전력 전송방법
US11962169B2 (en) 2021-03-24 2024-04-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Wireless power transmission device transmitting charging power to wireless power receiving device and method of operating the same

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7016535B2 (ja) 2015-10-26 2022-02-07 オーティーアイ ルミオニクス インコーポレーテッド パターン化されたコーティングを含む表面およびデバイス上のコーティングをパターン化する方法
KR102563713B1 (ko) 2017-04-26 2023-08-07 오티아이 루미오닉스 인크. 표면의 코팅을 패턴화하는 방법 및 패턴화된 코팅을 포함하는 장치
CN116997204A (zh) 2017-05-17 2023-11-03 Oti照明公司 在图案化涂层上选择性沉积传导性涂层的方法和包括传导性涂层的装置
US11751415B2 (en) 2018-02-02 2023-09-05 Oti Lumionics Inc. Materials for forming a nucleation-inhibiting coating and devices incorporating same
CN112074966A (zh) 2018-05-07 2020-12-11 Oti照明公司 用于提供辅助电极的方法和包含辅助电极的装置
KR20210149058A (ko) 2019-03-07 2021-12-08 오티아이 루미오닉스 인크. 핵생성 억제 코팅물 형성용 재료 및 이를 포함하는 디바이스
US11832473B2 (en) 2019-06-26 2023-11-28 Oti Lumionics Inc. Optoelectronic device including light transmissive regions, with light diffraction characteristics
WO2020261191A1 (en) 2019-06-26 2020-12-30 Oti Lumionics Inc. Optoelectronic device including light transmissive regions, with light diffraction characteristics
CN114342068A (zh) 2019-08-09 2022-04-12 Oti照明公司 包含辅助电极和分区的光电子装置
WO2022123431A1 (en) 2020-12-07 2022-06-16 Oti Lumionics Inc. Patterning a conductive deposited layer using a nucleation inhibiting coating and an underlying metallic coating

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005168232A (ja) * 2003-12-04 2005-06-23 Takenaka Komuten Co Ltd コードレス電力供給方法
KR20070116151A (ko) * 2005-04-04 2007-12-06 노키아 코포레이션 무선 랜에서의 액세스 관리
JP2008547242A (ja) * 2005-02-11 2008-12-25 インターデイジタル テクノロジー コーポレーション ローカル及び隣接の基本サービスセットから生じるパケットを処理する方法及び装置
JP2009261156A (ja) * 2008-04-17 2009-11-05 Sony Corp 無線通信装置、電力供給方法、プログラム、及び無線通信システム

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005168232A (ja) * 2003-12-04 2005-06-23 Takenaka Komuten Co Ltd コードレス電力供給方法
JP2008547242A (ja) * 2005-02-11 2008-12-25 インターデイジタル テクノロジー コーポレーション ローカル及び隣接の基本サービスセットから生じるパケットを処理する方法及び装置
KR20070116151A (ko) * 2005-04-04 2007-12-06 노키아 코포레이션 무선 랜에서의 액세스 관리
JP2009261156A (ja) * 2008-04-17 2009-11-05 Sony Corp 無線通信装置、電力供給方法、プログラム、及び無線通信システム

Cited By (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130117039A (ko) * 2012-04-17 2013-10-25 삼성전자주식회사 무선 전력 전송 장치 및 방법, 무선 전력 수신 장치
WO2014021636A1 (ko) * 2012-07-31 2014-02-06 인텔렉추얼디스커버리 주식회사 무선 전력 전송 네트워크 및 무선 전력 전송 방법
KR101425433B1 (ko) * 2012-07-31 2014-08-04 인텔렉추얼디스커버리 주식회사 무선 전력 전송 네트워크 및 무선 전력 전송 방법
KR101425436B1 (ko) * 2012-07-31 2014-08-04 인텔렉추얼디스커버리 주식회사 무선 전력 전송 네트워크 및 무선 전력 전송 방법
KR101425434B1 (ko) * 2012-07-31 2014-08-14 인텔렉추얼디스커버리 주식회사 무선 전력 전송 네트워크 및 무선 전력 전송 방법
US9722670B2 (en) 2012-07-31 2017-08-01 Intellectual Discovery Co., Ltd. Wireless power transmission network and wireless power transmission method
US10601257B2 (en) 2012-07-31 2020-03-24 Intellectual Discovery Co., Ltd. Wireless power transmission network and wireless power transmission method
KR101722768B1 (ko) * 2016-01-14 2017-04-03 동서대학교산학협력단 Rtls를 이용한 자동 무선 충전 방법
US11770029B2 (en) 2018-10-04 2023-09-26 Lg Electronics Inc. Wireless power transmission device
WO2020071842A1 (ko) * 2018-10-04 2020-04-09 엘지전자 주식회사 무선 전력 전송 장치
WO2020180004A1 (ko) * 2019-03-03 2020-09-10 엘지전자 주식회사 무선 전력 전송 시스템에서 아웃밴드 통신에 기반하여 무선전력 전송을 수행하는 장치 및 방법
WO2020204303A1 (ko) * 2019-04-05 2020-10-08 엘지전자 주식회사 무선전력 전송 시스템에서 근거리 통신 방법 및 장치
US11949254B2 (en) 2019-04-05 2024-04-02 Lg Electronics Inc. In-band and out-band communication method and device in wireless power transmission system
WO2020226384A1 (ko) * 2019-05-03 2020-11-12 엘지전자 주식회사 무선 전력 링크 제어 방법 및 그를 위한 장치
KR20200139079A (ko) * 2019-05-31 2020-12-11 베이징 시아오미 모바일 소프트웨어 컴퍼니 리미티드 무선충전 통신방법, 장치, 디바이스, 프로그램 및 저장매체
US11316386B2 (en) 2019-05-31 2022-04-26 Beijing Xiaomi Mobile Software Co., Ltd. Communication method and device for wireless charging
WO2021215793A1 (ko) * 2020-04-20 2021-10-28 엘지전자 주식회사 무선전력 수신장치 및 무선전력 전송장치
WO2021215832A1 (ko) * 2020-04-21 2021-10-28 엘지전자 주식회사 무선전력 수신장치 및 무선전력 전송장치
WO2021230703A1 (ko) * 2020-05-14 2021-11-18 엘지전자 주식회사 무선전력 수신장치 및 무선전력 수신장치에 의한 통신 방법
WO2021235864A1 (ko) * 2020-05-20 2021-11-25 엘지전자 주식회사 무선전력 전송방법 및 무선전력 수신방법
WO2021235909A1 (ko) * 2020-05-22 2021-11-25 엘지전자 주식회사 무선전력 전송장치, 무선전력 전송장치에 의한 무선전력 전송방법, 무선전력 수신장치 및 무선전력 수신장치에 의한 무선전력 수신방법
WO2021246803A1 (ko) * 2020-06-03 2021-12-09 엘지전자 주식회사 무선전력 수신장치, 무선전력 전송장치, 무선전력 수신방법 및 무선전력 전송방법
US11962169B2 (en) 2021-03-24 2024-04-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Wireless power transmission device transmitting charging power to wireless power receiving device and method of operating the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR101640772B1 (ko) 2016-07-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101640772B1 (ko) 무선 전력 수신기의 송전 영역 유도 장치 및 방법
US9865391B2 (en) Wireless power repeater and method thereof
KR20110135540A (ko) 무선 전력 수신을 위한 수신기 및 그의 무선 전력 수신 방법
KR101829257B1 (ko) 셀 분할에 기초한 무선 전력 전송 시스템
JP6126373B2 (ja) 無線モジュール及び無線通信装置
JP6023785B2 (ja) 無線電力送信の制御方法、及び無線電力送信装置
CN102570629B (zh) 本地计算环境中的无线功率使用
US8378524B2 (en) Non-contact power transmission device
KR101262615B1 (ko) 무선전력 송신장치, 무선전력 수신장치, 무선전력 전송 시스템 및 무선전력 전송 방법
KR20110125755A (ko) 이동체를 이용한 전력 및 데이터 전송 장치 및 방법
KR20120050011A (ko) 공진 전력 전송 시스템, 공진 전력 전송 및 수신 제어 방법
KR20120093365A (ko) 로컬 컴퓨팅 환경에서의 무선 전력 이용
KR20110131954A (ko) 무선 전력 전송 장치 및 그 방법
KR20130058423A (ko) 무선전력 중계장치, 무선전력 전송 방법 및 공진주파수 조절 방법
KR101350309B1 (ko) 특정 무선 충전기기로 송신전력을 집중할 수 있는 무선 전력전송 장치 및 방법
KR20130070451A (ko) 무선전력 송신장치, 무선전력 수신장치, 무선전력 전송 시스템 및 무선전력 전송 방법
KR101171937B1 (ko) 자기공진유도 방식을 이용한 멀티노드 무선 전력 전송 시스템 및 무선 충전기기
KR101173947B1 (ko) 멀티노드 무선충전 스위칭 명령 전송 방법
KR101211062B1 (ko) 배터리 정보 기반 멀티노드 무선 전력 전송 시스템 및 그 충전 방법
KR20120005112A (ko) 무선 전력 전송 시스템에서 이동체를 위한 적응적 무선 전력 전송 장치 및 방법
KR101635972B1 (ko) 무선 전력 전송 장치 및 그 방법, 무선 전력 수신을 위한 모바일 단말기 및 그의 무선 전력 수신 방법
KR20120127991A (ko) 자기공진유도 방식 지향성 무선 전력 전송 장치
KR101630377B1 (ko) 무선 전력 전송 시스템에서 부 송신기를 이용한 송신전력 빔포밍 장치 및 방법
KR20110136015A (ko) 무선 전력 전송 시스템에서 전자기 간섭 감소를 위한 적응적 주파수 호핑 장치 및 방법
KR101587546B1 (ko) 무선 전력 전송 장치 및 그 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant