KR20120135885A - 무선 전력 송수신 시스템에서의 송신기 및 수신기 간의 양방향 통신 방법 및 상기 장치들 - Google Patents

무선 전력 송수신 시스템에서의 송신기 및 수신기 간의 양방향 통신 방법 및 상기 장치들 Download PDF

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Abstract

본 발명은 송신기와 수신기가 양방향 통신을 수행함으로써 무선 전력을 효율적으로 송수신할 수 있는 무선 전력 송수신 시스템에서의 송신기 및 수신기 간의 양방향 통신 방법 및 상기 장치들을 제공한다. 본 발명에 따른 송신기의 양방향 통신 방법은, 수신기가 검출되면, Tx 공진기를 통해 수신기에 턴 온 전력을 전송하는 과정과, 수신기로부터 무선 통신 모듈을 통해 무선 전력의 전송을 요청받는 과정과, 수신기에 대응하는 SID(short ID) 및 타임 슬롯을 할당하는 과정과, SID 및 타임 슬롯을 무선 통신 모듈을 통해 수신기에 전송하는 과정과, 무선 통신 모듈을 통해 수신기로부터 요구 전력을 요청받는 과정과, 요구 전력이 잔여 전력 이상인지 여부를 판단하는 과정과, 요구 전력이 잔여 전력 이상인 경우 무선 통신 모듈을 통해 요구 전력의 전송이 불가함을 수신기에 통보하는 과정을 포함한다.

Description

무선 전력 송수신 시스템에서의 송신기 및 수신기 간의 양방향 통신 방법 및 상기 장치들{WIRELESS POWER TRANSMITTING/RECEIVING SYSTEM COMPRISING TRANSMITTER AND RECEIVER, TWO-WAY COMMUNICATION METHOD BETWEEN THE TRANSMITTER AND THE RECEIVER, AND THE APPARATUSES}
본 발명은 무선 전력 송수신 시스템에 관한 것으로, 더욱 자세히는 송신기와 수신기가 양방향 통신을 수행함으로써 무선 전력을 효율적으로 송수신할 수 있는 무선 전력 송수신 시스템에서의 송신기 및 수신기 간의 양방향 통신 방법 및 상기 장치들에 관한 것이다.
근래에는 무선 충전 또는 무접점 충전 기술이 개발되어 최근 많은 전자기기에 활용되고 있다. 무선 충전 기술은 무선 전력 송수신을 이용한 것으로써, 예를 들어 휴대폰에 별도의 충전 커넥터를 연결하지 않고 단지 충전 패드에 올려놓기만 하면 자동으로 배터리가 충전이 될 수 있는 시스템이다. 무선 충전 기술은 전자제품을 무선으로 충전함으로써 방수 기능을 높일 수 있고, 유선 충전기가 필요하지 않으므로 전자 기기의 휴대성을 높일 수 있다.
무선 충전 기술에는 크게 코일을 이용한 전자기 유도 방식과, 공진(resonance)을 이용하는 공진 방식 및 전기적 에너지를 마이크로파로 변환시켜 전달하는 전파 방사(RF/Micro Wave Radiation) 방식이 있다.
그 중 공진 방식은, 2005년 MIT의 Soljacic 교수가 Coupled Mode Theory로 공진 방식 전력 전송 원리를 사용하여 충전장치와 몇 미터(m)나 떨어져 있어도 전기가 무선으로 전달되는 시스템을 발표했다. MIT팀의 무선 충전시스템은 공명(resonance)이란 소리굽쇠를 울리면 옆에 있는 와인잔도 그와 같은 진동수로 울리는 물리학 개념을 이용한 것이다. 연구팀은 소리를 공명시키는 대신, 전기 에너지를 담은 전자기파를 공명시켰다. 공명된 전기 에너지는 공진 주파수를 가진 기기가 존재할 경우에만 직접 전달되고 사용되지 않는 부분은 공기 중으로 퍼지는 대신 전자장으로 재흡수되기 때문에 다른 전자파와는 달리 주변의 기계나 신체에는 영향을 미치지 않을 것으로 보고 있다.
공진 방식을 이용한 충전은 다음과 같이 이루어진다. 충전이 필요한 복수 개의 수신기들 각각이 무선 전력을 전송하는 송신기에 무선 전력의 전송을 요청한다. 송신기는 상기 수신기들 각각에 무선 전력을 공급한다. 수신기가 송신기에 무선 전력의 전송을 요청하고, 상기 송신기로부터 무선 전력을 공급받는다. 하나의 송신기는 복수 개의 수신기들을 동시에 충전시킬 수 있다. 또한 적어도 하나의 수신기가 이미 충전 중인 상태, 즉 송신기로부터 무선 전력을 공급받고 있는 상태에서, 송신기는 다른 하나의 수신기로부터 무선 전력의 전송을 요청받을 수 있다.
송신측에 무선 전력의 전송을 요청하는 등의 통신을 수행하는 수신측과 달리 송신측은 상기 수신측의 요청에 전력을 전송하는 정도로써 수신측에 별도의 통신을 수행하지는 않는다. 그에 따라 수신측에서 과전력이 공급되거나 또는 일시적으로 전력이 전달되지 않는 등의 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 목적은 무선 전력 송수신 시스템에서 송신기와 수신기가 양방향 통신을 수행함으로써 무선 전력을 효율적으로 송수신할 수 있는 무선 전력 송수신 시스템에서의 송신기 및 수신기 간의 양방향 통신 방법 및 상기 장치들을 제공함에 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송수신 시스템에서의 송신기의 양방향 통신 방법은, 수신기가 검출되면, Tx 공진기를 통해 상기 수신기에 턴 온 전력을 전송하는 과정과, 상기 수신기로부터 무선 통신 모듈을 통해 무선 전력의 전송을 요청받는 과정과, 상기 수신기에 대응하는 SID(short ID) 및 타임 슬롯을 할당하는 과정과, 상기 SID 및 타임 슬롯을 상기 무선 통신 모듈을 통해 상기 수신기에 전송하는 과정과, 상기 무선 통신 모듈을 통해 상기 수신기로부터 요구 전력을 요청받는 과정과, 상기 요구 전력이 잔여 전력 이상인지 여부를 판단하는 과정과, 상기 요구 전력이 잔여 전력 이상인 경우 상기 무선 통신 모듈을 통해 상기 요구 전력의 전송이 불가함을 상기 수신기에 통보하는 과정을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송수신 시스템에서의 송신기는, 수신기가 검출되면, 상기 수신기에 턴 온 전력을 전송하는 Tx 공진기와, 상기 수신기로부터 무선 전력의 전송을 요청받는 무선 통신 모듈과, 상기 무선 통신 모듈을 통해 수신기로부터 무선 전력의 전송을 요청받으면, 상기 수신기에 대응하는 SID(short ID) 및 타임 슬롯을 할당하고, 상기 무선 통신 모듈을 통해 상기 수신기에 상기 SID 및 상기 타임 슬롯을 전송하고, 상기 무선 통신 모듈을 통해 상기 수신기로부터 요구 전력을 요청받고, 상기 요구 전력이 잔여 전력 이상인지 여부를 판단하고, 상기 잔여 전력 이상인 경우 상기 무선 통신 모듈을 통해 상기 요구 전력의 전송이 불가함을 상기 수신기에 통보하는 Tx 제어부를 포함한다.
본 발명에 따르면, 무선 전력 송수신 시스템에서 송신기와 수신기가 양방향 통신을 수행함으로써 무선 전력을 효율적으로 송수신할 수 있는 무선 전력 송수신 시스템에서의 송신기 및 수신기 간의 양방향 통신 방법 및 상기 장치들을 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송수신 시스템을 나타낸 블록도,
도 2는 도 1에 도시된 무선 전력 송수신 시스템에서의 송신기 및 수신기의 구성을 도시한 블록도,
도 3은 도 1에 도시된 무선 전력 송수신 시스템에서의 송수신기 간의 양방향 통신 방법의 일 예를 나타낸 순서도, 그리고
도 4는 도 1에 도시된 무선 전력 송수신 시스템에서의 송수신기 간의 양방향 통신 방법을 다른 예를 나타낸 순서도이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위하여 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송수신 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 무선 전력 송수신 시스템(1)은 송신기(100) 및 제1수신기(200-1), 제2수신기(200-2) 내지 제N수신기(200-N)을 포함하는 수신기(200)를 포함할 수 있다.
송신기(100)는 수신기들(200)에 무선 전력을 전송한다. 송신기(100)는 공진기(이하, 'Tx 공진기'라 한다)를 포함하며, 상기 Tx 공진기를 이용하여 전기 에너지가 포함된 캐리어 주파수를 공진시킴으로써 수신기(200)에 무선 전력을 전송할 수 있다.
또한 송신기(100)는 공진기에서 사용하는 주파수와 다른 주파수를 사용하는 통신 채널을 개설하여 수신기들(200) 각각과 양방향 통신을 수행할 수 있다. 송신기(100)는 수신기들(200) 각각과 양방향 통신을 수행함으로써 수신기들(200) 각각에 전송되는 무선 전력의 전송 주기를 제어할 수 있다.
수신기(200)는 송신기(100)로부터 무선 전력을 전송받는다. 송신기(100)로부터 상기 무선 전력을 전송받기 위하여 수신기(200)는 공진기(이하, 'Rx 공진기'라 한다)를 포함한다. 또한 수신기(200)는 송신기(100)와 양방향 통신을 수행할 수 있는 통신 모듈을 포함할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 무선 전력 송수신 시스템에서의 송신기 및 수신기의 구성을 도시한 블록도이다.
송신기(100)는 Tx 공진기(Resonator)(102) 및 Tx 매칭회로(Matching L/C)(104), Tx 전력 변환부(106), 제1RF 통신부(108) 및 Tx 제어부(MCU Control Unit)(110)를 포함할 수 있다.
Tx 공진기(102)는 수신기(200)의 Rx 공진기(Resonator)(202)와 커플링되어 AC 전압을 공명파로 공진함으로써 수신기(200)에 전력을 공급한다.
Tx 매칭회로(104)는 Tx 공진기(102)와 Rx 공진기(202)가 커플링되어 Tx 공진기(102)로부터 공진되는 공명파를 원활하게 수신될 수 있도록 매칭되어야 할 임피던스를 포함한다. Tx 매칭회로(104)는 Tx 제어부(110)의 제어하에 임피던스를 조절할 수 있다.
Tx 전력 변환부(106)는 송신기(100)와 연결된 DC 어댑터(미도시)로부터 입력받은 DC 전압을 AC 전압으로 변환한다. 전압의 변환을 위하여 Tx 전력 변환부(106)는, 예를 들어 전력 증폭기(Power Amplifier)인 Class-E 증폭기(Class-E Amp)(미도시) 및 드라이버 증폭기(Driver Amp)(미도시)를 포함할 수 있다. 드라이버 증폭기는 DC 어댑터로부터 입력받은 DC 전압을 AC 전압으로 변환한다. 또한 Class-E 증폭기는, Tx 제어부(110)의 제어 하에 드라이버 증폭기를 통해 변환된 AC 전압을 입력받아 증폭시킬 수 있다.
송신기(100)는 예를 들어, 7-15V의 DC 전압을 출력하는 DC 어댑터(미도시)로부터 상기 7-15V의 DC 전압을 입력받는다. DC 전압이 입력되면, Tx 제어부(110)는 Tx 전력 변환부(106)가 상기 DC 전압을 AC 전압으로 변환하고, 변환된 AC 전압을 증폭시키도록 제어한다. 실시예에 따라 Tx 제어부(110)는 Tx 전력 변환부(106)에서의 AC 전압을 증폭율을 조절할 수 있다. 증폭된 AC 전압은 Tx 공진기(102)에 의하여 수신기(200)의 Rx 공진기(202)에 전달된다.
제1RF 통신부(108)는 송신기(100)의 유선 또는 무선 통신을 수행한다. 제1RF 통신부(108)는 수신기(200)로부터 전력 공급 요청을 수신하거나 또는 전력 공급 중지 요청을 수신할 수 있다. 본 실시예에 따른 제1RF 통신부(108)는 Tx 공진기(102)에서 사용되는 주파수 이외의 주파수 대역대의 통신 채널을 개설하여 수신기(200)와 양방향 통신을 수행할 수 있다. 제1RF 통신부(108)는 상기 통신 채널을 이용하여 송신기(100)로부터 수신기(200)로 전력이 전송되는 주기를 알려주거나 또는 전력을 전송하여 줄 수 없음을 알릴 수 있다.
실시예에 따라 제1RF 통신부(108)는 2.4GHz 주파수 대역을 사용하는 RFID(radio frequency identification) 통신 방식으로 수신기(200)와 양방향 통신을 수행할 수 있으며, 그에 따라 제1RF 통신부(108)는 RFID 판독기(reader) 및 RFID 태그(tag) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제1RF 통신부(108)가 RFID 통신 방식에 따른 RFID 판독기 또는 RFID 태그를 포함하는 경우, 수신기(200)의 제2RF 통신부(208) 또한 2.4GHz 주파수 대역을 사용하는 RFID 판독기(reader) 및 RFID 태그(tag) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다
다른 실시예에 따라 제1RF 통신부(108)는 13.56MHz 주파수 대역을 사용하는 NFC(near field communcation) 통신 방식으로 수신기(200)와 양방향 통신을 수행할 수 있으며, 그에 따라 제1RF 통신부(108)는 NFC 통신칩을 포함할 수 있다. 또한 제1RF 통신부(108)가 NFC 통신칩을 포함하는 경우, 상기 제1RF 통신부(108)와 양방향 통신을 수행하는 제2RF 통신부(208) 또한 NFC 통신칩을 이용하여 구현될 수 있다.
Tx 제어부(110)는 송신기(100)의 전반적인 동작을 제어한다. Tx 제어부(110)는 DC 어댑터로부터 DC 전압을 입력받도록 송신기(100)를 제어하고, 전력 변환부(106)를 제어하여 증폭된 AC 전압의 배율을 조절할 수 있다. 또한 수신기(200)의 충전이 완료된 경우, 더 이상의 전력을 수신기(20)에 송신하지 않도록 송신기(100)를 제어할 수도 있다. 또한 실시예에 따라 Tx 제어부(110)는 Tx 매칭회로(104)의 임피던스를 조절함으로써 보다 원활하게 송신기(100)의 전력 전송이 이루어지도록 할 수 있다. Tx 제어부(110)는 송신기(100)로부터 전송되는 전력과, 수신기(200)에 전달되는 전력을 비교하여 전력 효율을 계산할 수 있다. 계산된 전력 효율을 기초로, Tx 제어부(110)는 상기 전력 효율이 최대가 되도록 Tx 매칭회로(104)의 임피던스를 조절할 수 있다.
수신기(200)는 Rx 공진기(Resonator)(202), Rx 매칭회로(Matching L/C)(204), Rx 전력 변환부(206), 제2RF 통신부(208) 및 Rx 제어부(MCU Control Unit)(210)를 포함할 수 있다
Rx 공진기(202)는 송신기(100)의 Tx 공진기(102)와 커플링되어 상기 Tx 공진기(102)로부터 공진되는 공명파를 수신함으로써 상기 송신기(100)로부터 무선 전력을 공급받는다.
Rx 매칭회로(204)는 Tx 공진기(10)와 Rx 공진기(202)가 커플링되어 Tx 공진기(102)로부터 공진되는 공명파를 원활하게 수신할 수 있도록 매칭되어야 할 임피던스를 조절할 수 있다. 본 실시예에서 Tx 매칭회로(104)의 총 임피던스와 Rx 매칭회로(204)의 총 임피던스는 동일한 값을 가지도록 매칭되는 것이 바람직하다.
Rx 전력 변환부(206)는 Rx 공진기(202)를 통해 수신한 AC 전압을 DC 전압으로 변환한다. 전압의 변환을 위하여 Rx 전력 변환부(206)는, 예를 들어 AC/DC 정류기(미도시) 및 DC/DC 컨버터(미도시)를 포함할 수 있다. AC/DC 정류기는 Rx 공진기(202)를 통해 수신한 AC 전압을 DC 전압으로 변환한다. DC/DC 컨버터는 AC/DC 정류기를 통해 변환된 DC 전압을 증폭시킨다. Rx 전력 변환부(206)는 DC/DC 컨버터를 통해 출력된 DC 전압을, 수신기(200)와 연결된 기기, 예를 들어 휴대 단말기(미도시)에 전달함으로써 상기 휴대 단말기가 DC 전압에 의하여 구동되도록 한다.
제2RF 통신부(208)는 수신기(200)의 유선 또는 무선 통신을 수행한다. 제2RF 통신부(208)는 송신기(100)로부터 전력 공급을 요청하거나 또는 전력 공급 중지를 요청할 수 있다. 본 실시예에 따른 제2RF 통신부(208)는 Rx 공진기(202)에서 사용되는 주파수 이외의 주파수 대역대의 통신 채널을 개설하여 송신기(100)와 양방향 통신을 수행할 수 있다. 제2RF 통신부(208)는 상기 통신 채널을 이용하여 송신기(100)로부터 수신하는 무선 전력의 전송 주기를 통지받거나 또는 송신기(100)로부터 무선 전력을 전송하여 줄 수 없음을 통지받을 수 있다.
실시예에 따라 제2RF 통신부(208)는 2.4GHz 주파수 대역을 사용하는 RFID(radio frequency identification) 통신 방식으로 수신기(200)와 양방향 통신을 수행할 수 있으며, 그에 따라 제2RF 통신부(208)는 RFID 판독기(reader) 및 RFID 태그(tag) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제2RF 통신부(208)가 RFID 통신 방식에 따른 RFID 판독기 또는 RFID 태그를 포함하는 경우, 송신기(100)의 제1RF 통신부(108) 또한 2.4GHz 주파수 대역을 사용하는 RFID 판독기(reader) 및 RFID 태그(tag) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따라 제2RF 통신부(208)는 13.56MHz 주파수 대역을 사용하는 NFC(near field communcation) 통신 방식으로 송신기(100)와 양방향 통신을 수행할 수 있으며, 그에 따라 제2RF 통신부(208)는 NFC 통신칩을 포함하는 형태로 구현될 수 있다. 또한 제2RF 통신부(208)가 NFC 통신칩을 포함하는 경우, 상기 제2RF 통신부(208)와 양방향 통신을 수행하는 송신기(100)의 제1RF 통신부(108) 또한 NFC 통신칩을 이용하여 구현될 수 있다.
Rx 제어부(210)는 수신기(200)의 전반적인 동작을 제어한다. 본 실시예에 따른 Rx 제어부(210)는 수신기(200)와 연결된 휴대 단말기를 구동시키기 위한 DC 전압을 전달하도록 상기 수신기(200)를 제어한다.
Rx 제어부(210)는 Rx 전력 변환부(206)를 제어하여 증폭되는 DC 전압의 증폭 배율을 조절할 수 있다. 또한 Rx 매칭부(204)의 임피던스를 조절함으로써 보다 원활하게 송신기(100)의 Tx 공진기(102)를 통해 전달되는 무선 전력을 수신할 수 있도록 한다.
도 3은 도 1에 도시된 무선 전력 송수신 시스템에서의 송수신기 간의 양방향 통신 방법의 일 예를 나타낸 순서도이다.
본 실시예에서 송신기(100)는 미리 구비된 충전 패드(미도시)의 부하 변동을 모니터링한다. 송신기(100)는 미리 정해진 짧은 시간, 예를 들어 Ts 동안 Tx 공진기(102)에 수신기(200)가 응답을 보낼 수 있을 정도의 최소 전력, 예를 들어 Ps1를 미리 정해진 주기마다 송출할 수 있다. 송신기(100)는 상기 Ps1을 무선 전력인 Ps2로 변환하고 Tx 공진기(102)를 통해 공명시킨다. 상기와 같이 송신기(100)는 Ts의 시간 주기마다 Ps2의 극히 작은 전력, 즉 최소 전력을 외부로 출력한다. 또한 송신기(100)는 상기 최소 전력 Ps2를 수신하여 상기 Ps2에 대한 응답을 전송하는 (200)가 존재하는지 모니터링한다.
이하에서는, 도 3을 참조하여 송신기(100)로부터 상기 무선 전력 Ps2를 수신한 수신기(200)가 송신기(100)에 의하여 검출된 단계에서부터의 송신기(100) 및 수신기(200) 간의 양방향 통신 방법을 설명하기로 한다. 이때 수신기(200)는 무선 전력 Ps2를 수신함으로써 송신기(200)에 응답할 수 있는 구동 전력을 얻을 수 있게 된다. 실시예에 따라 송신기(200)의 Tx 제어부(110)는 제1RF 통신부(108)가 통신을 할 수 있는 영역, 예를 들어 RFID 통신이 가능한 영역 또는 NFC 통신이 가능한 영역 내에서만 상기 무선 전력 Ps2를 송출할 수 있다.
도 3을 참조하면, 송신기(100)는 수신기(200)가 검출되면(S302). 송신기(100)는 Tx 공진기(102)를 이용하여 턴 온 전압을 수신기(200)에 전달한다(S304). 본 실시예에서 턴 온 전압은 송신기(100)로부터 무선 전력을 전달받을 수 있도록 상기 송신기(100)에 등록(registration)되기 위한 수신기(200)의 각종 동작을 수행하기 위한 최소한의 전력일 수 있다.
송신기(100)로부터 턴 온 전압을 전달받은 수신기(200)는 제2RF 통신부(202)를 통해 송신기(100)에 무선 전력 전송을 요청한다(S306). 송신기(100)의 Tx 제어부(110)는 수신기(200)에 SID(short ID) 또는 타임 슬롯을 할당하고(S308), 할당된 SID 및 타임 슬롯을 제1RF 통신부(102)를 통해 수신기(200)에 전송한다.
SID는 송신기(100)에 의해 수신기(200)에 할당되는 짧은 ID이다. 송신기(100)는 무선 전력을 송신할 때마다 또는 수신기(200)에 각종 정보가 포함된 데이터를 전송할 때마다 SID를 그 데이터에 포함시킴으로써, 해당 데이터의 목적지를 나타낼 수 있다. 타임 슬롯은 송신기(100)와 송신기(100)가 수신기(200)에 양방향 통신을 수행하는 시간 주기 또는 송신기(100)가 수신기(200)에 무선 전력을 전송하는 시간 주기일 수 있다.
SID 또는 타임 슬롯이 할당되면, 수신기(200)는 제2RF 통신부(202)를 통해 요구 전력 정보를 송신기(100)에 전송한다. 송신기(100)는 상기 요구 전력 정보를 이용하여 수신기(200)로부터 요구되는 요구 전력을 계산한다(S312). 송신기(100)는 송신기(100)의 잔여 전력이 요구 전력 이상인지 여부를 판단한다(S314).
송신기(100)가 적어도 하나의 수신기(200)에 전송하여 줄 수 있는 무선 전력은 한계값을 가진다. 따라서 송신기(100)는, 잔여 전력을 파악하고 있어야 하며, 또한 수신기(200)로부터 요구되는 요구 전력이 잔여 전력 이상인지 여부를 판단함으로써 해당 수신기(200)를 충전시키기 위한 무선 전력을 전송하여 줄 수 있는지 여부를 판단한다. 예를 들어, 송신기(100)의 잔여 전력이 50W이고 수신기(200)의 요구 전력이 45W라고 하면, 송신기(100)는 수신기(200)에 대한 충전 동작을 수행함으로써 45W의 무선 전력을 수신기(200)에 전송할 수 있다. 반면에 송신기(100)의 잔여 전력이 50W이고 수신기(200)의 요구 전력이 55W이면, 송신기(100)는 수신기(200)에 대한 충전 동작을 수행할 수 없게 된다.
단계 S314의 판단결과 잔여 전력이 요구 전력 이상인 경우(S314:예), 송신기(100)는 Tx 공진기(102)를 통해 Rx 공진기(202)에 요구 전력을 전달한다(S316). 반면에 단계 S314의 판단결과 잔여 전력이 요구 전력 이하인 경우(S314:아니오), 송신기(100)는 제1RF 통신부(102)를 통해 수신기(200)에 요구 전력의 전송이 불가함을 통보한다(S318). 실시예에 따라 송신기(100) 및 수신기(200) 간의 양방향 통신은, 송신기(100)에 의해 수신기(200)에 할당된 타임 슬롯 동안에만 이루어질 수 있다.
실시예에 따라 수신기(200)의 검출은 제1RF 통신부(108) 및 제2RF 통신부(208) 간의 통신에 의해 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1RF 통신부(108)가 RFID 리더이고, 제2RF 통신부(208)가 RFID 태그라고 가정한다. 제1RF 통신부(108)는 RFID 통신이 가능한 영역 내에 제2RF 통신부(208)가 진입하면, 상기 제2RF 통신부(208)에 대한 태깅을 수행함으로써 제2RF 통신부(208)를 인식할 수 있게 된다. 제2RF 통신부(208)가 인식되면, 송신기(100)의 Tx 제어부(110)는 상기 제2RF 통신부(208)를 포함한 수신기(200)를 검출할 수 있다.
다른 예로써 제1RF 통신부(108) 및 제2RF 통신부(208)가 NFC 통신칩일 수 있다. 상기와 같은 경우, 제1RF 통신부(108)가 NFC 통신이 가능한 영역 내에 NFC 통신칩으로 구현된 제2RF 통신부(208)를 인식함으로써 송신기(100)의 수신기(200) 검출이 이루어질 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 무선 전력 송수신 시스템에서의 송수신기 간의 양방향 통신 방법을 다른 예를 나타낸 순서도이다.
도 4에서 송신기(100)는 수신기(200)에 무선 전력을 전송하고 있는 상태, 즉 충전 상태인 것으로 가정한다. 충전 상태에서(S322) 수신기(200)의 Rx 제어부(210)는 충전이 완료되었는지 여부를 판단한다(S324).
충전이 완료되지 않은 경우에는(S324: 아니오), Rx 제어부(210)는 충전 상태를 유지한다(S322). 반면에 충전이 완료된 경우에는(S324: 예), 제2RF 통신부(208)를 통해 송신기(100)에 무선 전력의 전송을 종료하여 줄 것을 요청한다(S326).
송신기(100)는 제1RF 통신부(108)를 통해 수신기(200)로부터의 무선 전력의 전송 종료를 요청받는다. 송신기(100)의 Tx 제어부(110)는 Tx 공진기(102)를 통한 무선 전력의 전달을 종료한다(S328).
실시예에 따라 수신기(200)의 Rx 제어부(210)는 수신기(200) 내에 과전압 또는 과전류가 발생하였을 경우에도 송신기(100)에 무선 전력의 전송을 중단하여 줄 것을 요청할 수 있다.
이외에도 본 발명의 다양한 실시예 또는 변형예가 있을 수 있으며, 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고, 청구범위와 청구범위의 균등한 것에 의하여 정하여져야 할 것이다.
1: 무선 전력 송수신 시스템 100: 송신기
102: Tx 공진기 104: Tx 매칭회로
106: Tx 전력 변환부 108: 제1RF 통신부
110: Tx 제어부 200: 수신기
202: Rx 공진기 204: Rx 매칭회로
206: Rx 전력 변환부 208: 제2RF 통신부
210: Rx 제어부

Claims (10)

  1. 수신기가 검출되면, Tx 공진기를 통해 상기 수신기에 턴 온 전력을 전송하는 과정과,
    상기 수신기로부터 무선 통신 모듈을 통해 무선 전력의 전송을 요청받는 과정과,
    상기 수신기에 대응하는 SID(short ID) 및 타임 슬롯을 할당하는 과정과,
    상기 SID 및 타임 슬롯을 상기 무선 통신 모듈을 통해 상기 수신기에 전송하는 과정과,
    상기 무선 통신 모듈을 통해 상기 수신기로부터 요구 전력을 요청받는 과정과,
    상기 요구 전력이 잔여 전력 이상인지 여부를 판단하는 과정과,
    상기 요구 전력이 잔여 전력 이상인 경우 상기 무선 통신 모듈을 통해 상기 요구 전력의 전송이 불가함을 상기 수신기에 통보하는 과정을 포함하는 무선 전력 송수신 시스템에서의 송신기의 양방향 통신 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 요구 전력이 잔여 전력 미만인 경우 상기 Tx 공진기를 통해 상기 요구 전력을 상기 수신기에 전송하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송수신 시스템에서의 송신기의 양방향 통신 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 무선 통신 모듈을 통해 통신이 가능한 영역에 상기 Tx 공진기를 통해 출력되는 최소 전력의 부하 변동을 체크하는 과정과,
    상기 최소 전력의 부하가 변동된 경우, 상기 수신기가 검출된 것으로 결정하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송수신 시스템에서의 송신기의 양방향 통신 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 무선 통신 모듈은 RFID 통신 방식으로 통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송수신 시스템에서의 송신기의 양방향 통신 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 무선 통신 모듈은 NFC 통신 방식으로 통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송수신 시스템에서의 송신기의 양방향 통신 방법.
  6. 수신기가 검출되면, 상기 수신기에 턴 온 전력을 전송하는 Tx 공진기와,
    상기 수신기로부터 무선 전력의 전송을 요청받는 무선 통신 모듈과,
    상기 무선 통신 모듈을 통해 수신기로부터 무선 전력의 전송을 요청받으면, 상기 수신기에 대응하는 SID(short ID) 및 타임 슬롯을 할당하고, 상기 무선 통신 모듈을 통해 상기 수신기에 상기 SID 및 상기 타임 슬롯을 전송하고, 상기 무선 통신 모듈을 통해 상기 수신기로부터 요구 전력을 요청받고, 상기 요구 전력이 잔여 전력 이상인지 여부를 판단하고, 상기 잔여 전력 이상인 경우 상기 무선 통신 모듈을 통해 상기 요구 전력의 전송이 불가함을 상기 수신기에 통보하는 Tx 제어부를 포함하는 무선 전력 송수신 시스템에서의 송신기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 요구 전력이 잔여 전력 미만인 경우 상기 Tx 제어부는, 상기 Tx 공진기를 통해 상기 요구 전력을 상기 수신기에 전송하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송수신 시스템에서의 송신기.
  8. 제6항에 있어서, 상기 Tx 제어부는,
    상기 무선 통신 모듈을 통해 통신이 가능한 영역 내에 상기 Tx 공진기를 통해 출력되는 최소 전력의 부하 변동을 체크하고, 상기 최소 전력의 부하가 변동된 경우, 상기 수신기가 검출된 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송수신 시스템에서의 송신기.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 무선 통신 모듈은 RFID 통신 방식으로 통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송수신 시스템.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 무선 통신 모듈은 NFC 통신 방식으로 통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송수신 시스템에서의 송신기.
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