KR20150110405A - 무선 충전에서의 교차 연결 방지 방법 - Google Patents

무선 충전에서의 교차 연결 방지 방법 Download PDF

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Abstract

무선 충전에서의 교차 연결 방지 방법이 개시된다. 본 발명에 의한 무선 충전에서의 교차 연결 방지 방법은, 무선 전력 송신기에서 로드 변경이 감지되는지를 판단하는 과정과, 상기 로드 변경이 감지되면, 상기 무선 전력 송신기의 식별 정보가 포함된 신호를 전송하는 과정과, 적어도 하나의 무선 전력 수신기로부터 전송된 신호를 수신하는 과정과, 상기 수신된 신호에 포함된 정보가 상기 무선 전력 송신기의 식별 정보에 대응하는 경우, 상기 신호를 전송한 무선 전력 수신기와의 통신 연결을 수행하는 과정을 포함할 수 있다.

Description

무선 충전에서의 교차 연결 방지 방법{METHOD FOR PREVENTING CROSS CONNECTION OF WIRELESS POWER RECEIVERS IN WIRELESS CHARGE}
본 발명은 무선 충전에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선 충전에서의 교차 연결 방지 방법에 대한 것이다.
휴대전화 또는 PDA(Personal Digital Assistants) 등과 같은 이동 단말기는 그 특성상 재충전이 가능한 배터리로 구동되며, 이러한 배터리를 충전하기 위해서는 별도의 충전 장치를 이용하여 이동단말기의 배터리에 전기 에너지를 공급한다. 통상적으로 충전장치와 배터리에는 외부에 각각 별도의 접촉 단자가 구성되어 있어서 이를 서로 접촉시켜 충전장치와 배터리를 전기적으로 연결한다.
하지만, 이와 같은 접촉식 충전방식은 접촉 단자가 외부에 돌출되어 있으므로, 이물질에 의한 오염이 쉽고 이러한 이유로 배터리 충전이 올바르게 수행되지 않는 문제점이 발생한다. 또한, 접촉 단자가 습기에 노출되는 경우에도 충전이 올바르게 수행되지 않는다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 근래에는 무선 충전 또는 무접점 충전 기술이 개발되어 최근 많은 전자 기기에 활용되고 있다.
이러한 무선충전 기술은 무선 전력 송수신을 이용한 것으로서, 예를 들어 휴대폰을 별도의 충전 커넥터로 연결하지 않고, 단지 충전 패드에 올려놓기만 하면 자동으로 배터리가 충전이 될 수 있는 시스템이다. 일반적으로 무선 전동 칫솔이나 무선 전기 면도기 등으로 일반인들에게 알려져 있다. 이러한 무선충전 기술은 전자제품을 무선으로 충전함으로써 방수 기능을 높일 수 있고, 유선 충전기가 필요하지 않으므로 전자 기기 휴대성을 높일 수 있는 장점이 있으며, 다가오는 전기차 시대에도 관련 기술이 크게 발전할 것으로 전망된다.
이러한 무선 충전 기술에는 크게 코일을 이용한 전자기 유도방식과, 공진(resonance)을 이용하는 공진 방식과, 전기적 에너지를 마이크로파로 변환시켜 전달하는 전파 방사(RF/Micro Wave Radiation) 방식이 있다.
현재까지는 전자기 유도를 이용한 방식이 주류를 이루고 있으나, 최근 국내외에서 마이크로파를 이용하여 수십 미터 거리에서 무선으로 전력을 전송하는 실험에 성공하고 있어, 가까운 미래에는 언제 어디서나 전선 없이 모든 전자제품을 무선으로 충전하는 세상이 열릴 것으로 보인다.
전자기 유도에 의한 전력 전송 방법은 1차 코일과 2차 코일 간의 전력을 전송하는 방식이다. 코일에 자석을 움직이면 유도 전류가 발생하는데, 이를 이용하여 송신단에서 자기장을 발생시키고 수신단에서 자기장의 변화에 따라 전류가 유도되어 에너지를 만들어 낸다. 이러한 현상을 자기 유도 현상이라고 일컬으며 이를 이용한 전력 전송 방법은 에너지 전송 효율이 뛰어나다.
공진 방식에 의한 전력 전송 방법은 소리를 공명시키는 대신 전기 에너지를 담은 전자기파를 공명시키는 방식을 이용한다. 공명이 된 전기 에너지는 공진 주파수를 가진 기기가 존재할 경우에만 직접 전달되고 전달되지 않는 부분은 공기 중으로 퍼지는 대신 전자장으로 재흡수되기 때문에 다른 전자파와는 달리 주변의 기계나 신체에는 영향을 미치지 않을 것으로 보고 있다.
무선 충전 방식에 대한 연구는 최근 더욱더 활발하게 진행되고 있으며, 무선 충전의 우선 순위, 무선 전력 송/수신기의 검색, 무선 전력 송/수신기 사이의 통신 주파수 선택, 무선 전력 조정, 매칭 회로의 선택, 하나의 충전 사이클에서의 각각의 무선 전력 수신기에 대한 통신 시간 분배 등에 대한 표준이 필요한 상황이다. 특히, 무선 전력 수신기가, 무선 전력을 수신할 무선 전력 송신기를 선택하는 구성 및 절차에 대한 표준이 필요하다.
무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기는 서로 소정의 방식, 예를 들어 Zig-bee 방식 또는 블루투스 저 에너지(bluetooth low energy; BLE) 방식에 기초하여 통신을 수행할 수 있다. Zig-bee 방식 또는 블루투스 저 에너지 방식과 같은 아웃-밴드(out-band) 방식에 의하여, 통신의 가용 거리가 증가한다. 이에 따라서, 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기가 비교적 먼 거리에 배치된 경우에도 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기는 서로 통신을 수행할 수 있다. 즉, 무선 전력 송신기가 무선 전력을 송신하기 어려운 상대적으로 먼 거리에서도, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기와 통신을 수행할 수 있다.
도 1에서, 제 1 무선 전력 송신기(TX1) 및 제 2 무선 전력 송신기(TX2)가 배치된다. 아울러, 제 1 무선 전력 송신기(TX1) 상에는 제 1 무선 전력 수신기(RX1)가 배치되며, 제 2 무선 전력 송신기(TX2) 상에는 제 2 무선 전력 수신기(RX2)가 배치된다. 여기에서, 제 1 무선 전력 송신기(TX1)는, 근린에 배치된 제 1 무선 전력 수신기(RX1)로 전력을 송신하여야 한다. 아울러, 제 2 무선 전력 송신기(TX2)는, 근린에 배치된 제 2 무선 전력 수신기(RX2)로 전력을 송신하여야 한다. 이에 따라, 바람직하게는 제 1 무선 전력 송신기(TX1)는 제 1 무선 전력 수신기(RX1)와 통신을 수행하며, 제 2 무선 전력 송신기(TX2)는 제 2 무선 전력 수신기(RX2)와 통신을 수행한다.
한편, 통신 거리의 증가에 따라서, 제 1 무선 전력 수신기(RX1)가 제 2 무선 전력 송신기(TX2)가 관제하는 무선 전력 네트워크에 가입하고, 제 2 무선 전력 수신기(RX2)가 제 1 무선 전력 송신기(TX1)가 관제하는 무선 전력 네트워크에 가입할 수 있다. 이를 교차 연결(cross-connection)이라고 명명하도록 한다. 이에 따라, 제 1 무선 전력 송신기(TX1)는 제 1 무선 전력 수신기(RX1)가 요구하는 전력이 아닌 제 2 무선 전력 수신기(RX2)가 요구하는 전력을 송신하는 문제가 발생할 수 있다. 예컨대, 제 2 무선 전력 수신기(RX2)의 용량이 제 1 무선 전력 수신기(RX1)보다 큰 경우에는, 제 1 무선 전력 수신기(RX1)에 과용량의 전력이 인가될 수 있어 문제가 된다. 또한, 제 2 무선 전력 수신기(RX2)의 용량이 제 1 무선 전력 수신기(RX1)보다 작은 경우에는, 제 1 무선 전력 수신기(RX1)가 충전 용량 이하의 전력을 수신하는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 교차 연결 시 발생할 수 있는 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 교차 연결된 무선 전력 수신기를 판단함으로써 무선 충전에서의 교차 연결 방지 방법을 제공한다.
상술한 바를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 충전에서의 교차 연결 방지 방법은, 무선 전력 송신기에서 로드 변경이 감지되는지를 판단하는 과정과, 상기 로드 변경이 감지되면, 상기 무선 전력 송신기의 식별 정보가 포함된 신호를 전송하는 과정과, 적어도 하나의 무선 전력 수신기로부터 전송된 신호를 수신하는 과정과, 상기 수신된 신호에 포함된 정보가 상기 무선 전력 송신기의 식별 정보에 대응하는 경우, 상기 신호를 전송한 무선 전력 수신기와의 통신 연결을 수행하는 과정을 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시 예에 의한, 무선 충전에서의 교차 연결 방지 방법은, 무선 전력 송신기에서 짧은 비콘 신호를 전송하는 과정과, 상기 무선 전력 송신기에서 로드 변경이 감지되는지를 판단하는 과정과, 상기 로드 변경이 감지되면, 상기 무선 전력 송신기에서 긴 비콘 신호를 전송하는 과정과, 적어도 하나의 무선 전력 수신기로부터 전송된 제1 신호를 수신하는 과정과, 상기 제1 신호의 수신에 대응하여, 상기 무선 전력 송신기의 식별 정보가 포함된 긴 비콘 신호를 전송하는 과정과, 적어도 하나의 무선 전력 수신기로부터 전송된 제2 신호를 수신하는 과정과, 상기 수신된 제2 신호에 포함된 정보가 상기 무선 전력 송신기의 식별 정보에 대응하는 경우, 상기 신호를 전송한 무선 전력 수신기와의 통신 연결을 수행하는 과정을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들에 의하여, 다른 무선 전력 송신기에 배치된 무선 전력 수신기가 무선 전력 송신기에 연결되어 충전 전력이 인가되는 문제점이 해결될 수 있다.
도 1은 교차 연결을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 무선 충전 시스템 동작 전반을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시 예에 의한 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기를 예시한다.
도 3b는 본 발명의 일 실시 예에 의한 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기의 상세 블록도이다.
도 3c는 본 발명의 다양한 실시 예에 의한 무선 전력 수신기의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 의한 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시 예에 의한 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기의 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 6은 무선 전력 송신기가 인가하는 전력량의 시간 축에 대한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 의한 무선 전력 송신기의 제어 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 8은 도 7의 실시 예에 의한 무선 전력 송신기가 인가하는 전력량의 시간 축에 대한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 의한 무선 전력 송신기의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 10은 도 9의 실시 예에 의한 무선 전력 송신기가 인가하는 전력량의 시간 축에 대한 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 의한 SA 모드에서의 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기의 블록도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 송신기가 인가하는 전력량의 시간 축에 대한 그래프이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 교차 연결 판단 절차를 나타내는 흐름도이다.
도 14는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 교차 연결 판단 방법을 나타내는 그래프이다.
도 15는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 교차 연결 판단 절차를 나타내는 흐름도이다.
도 16은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 교차 연결 판단 방법을 나타내는 그래프이다.
도 17은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 교차 연결 판단 절차를 나타내는 흐름도이다.
도 18은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 교차 연결 판단 방법을 나타내는 그래프이다.
도 19는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 교차 연결 판단 절차를 나타내는 흐름도이다.
도 20은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 교차 연결 판단 방법을 나타내는 그래프이다.
도 21은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 교차 연결 판단 방법을 나타내는 그래프이다.
이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다. 도면들 중 동일한 구성 요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 하기 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
먼저, 먼저 도 2 내지 도 11을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 적용될 수 있는 무선 충전 시스템의 개념 및 무선 전력 송수신기의 구조를 설명하고, 다음으로 도 12 내지 도 21을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 교차 연결 판단 방법을 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 무선 충전 시스템 동작 전반을 설명하기 위한 개념도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 무선 충전 시스템은 무선 전력 송신기(100) 및 적어도 하나의 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n)를 포함한다.
무선 전력 송신기(100)는 적어도 하나의 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n)에 무선으로 각각 전력(1-1, 1-2, 1-n)을 송신할 수 있다. 더욱 상세하게는, 무선 전력 송신기(100)는 소정의 인증절차를 수행한 인증된 무선 전력 수신기에 대하여서만 무선으로 전력(1-1, 1-2, 1-n)을 송신할 수 있다.
무선 전력 송신기(100)는 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n)와 전기적 연결을 형성할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(100)는 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n)로 전자기파 형태의 무선 전력을 송신할 수 있다.
한편, 무선 전력 송신기(100)는 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n)와 양방향 통신을 수행할 수 있다. 여기에서 무선 전력 송신기(100) 및 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n)는 소정의 프레임으로 구성된 패킷(2-1, 2-2, 2-n)을 처리하거나 송수신할 수 있다. 상술한 프레임에 대하여서는 더욱 상세하게 후술하도록 한다. 무선 전력 수신기는 예컨대, 이동통신단말기, PDA, PMP, 스마트폰 등으로 구현될 수 있다.
무선 전력 송신기(100)는 복수 개의 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n)로 무선으로 전력을 제공할 수 있다. 예를 들어 무선 전력 송신기(100)는 공진 방식을 통하여 복수 개의 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n)에 전력을 전송할 수 있다. 무선 전력 송신기(100)가 공진 방식을 채택한 경우, 무선 전력 송신기(100)와 복수 개의 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 1110-n) 사이의 거리는 예컨대 30m 이하일 수 있다. 또한, 무선 전력 송신기(100)가 전자기 유도 방식을 채택한 경우, 무선 전력 송신기(100)와 복수 개의 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n) 사이의 거리는 예컨대 10cm 이하일 수 있다.
무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n)는 무선 전력 송신기(100)로부터 무선 전력을 수신하여 내부에 구비된 배터리의 충전을 수행할 수 있다. 또한, 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n)는 무선 전력 전송을 요청하는 신호나, 무선 전력 수신에 필요한 정보, 무선 전력 수신기 상태 정보 또는 무선 전력 송신기(100) 제어 정보 등을 무선 전력 송신기(100)에 송신할 수 있다. 상기의 송신 신호의 정보에 관하여서는 더욱 상세하게 후술하도록 한다.
또한, 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n)는 각각의 충전상태를 나타내는 메시지를 무선 전력 송신기(100)로 송신할 수 있다.
무선 전력 송신기(100)는 디스플레이와 같은 표시수단을 포함할 수 있으며, 각각의 무선 전력 수신기(110-1,110-2,110-n)로부터 수신한 메시지에 기초하여 무선 전력 수신기(110-1,110-2,110-n) 각각의 상태를 표시할 수 있다. 아울러, 무선 전력 송신기(100)는 각각의 무선 전력 수신기(110-1,110-2,110-n)가 충전이 완료되기까지 예상되는 시간을 함께 표시할 수도 있다.
무선 전력 송신기(100)는 무선 전력 수신기(110-1,110-2,110-n) 각각에 무선 충전 기능을 디스에이블(disabled)하도록 하는 제어 신호를 송신할 수도 있다. 무선 전력 송신기(100)로부터 무선 충전 기능의 디스에이블 제어 신호를 수신한 무선 전력 수신기는 무선 충전 기능을 디스에이블할 수 있다.
도 3a는 본 발명의 일 실시 예에 의한 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기를 예시한다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신기(200)는 전력 송신부(211), 제어부(212), 통신부(213), 표시부(214) 또는 저장부(215) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
전력 송신부(211)는 무선 전력 송신기(200)가 요구하는 전력을 제공할 수 있으며, 무선으로 무선 전력 수신기(250)에 전력을 제공할 수 있다. 여기에서, 전력 송신부(211)는 교류 파형의 형태로 전력을 공급할 수 있으며, 직류 파형의 전력을 인버터를 이용하여 교류 파형으로 변환하여 교류 파형의 전력을 공급할 수도 있다. 전력 송신부(211)는 내장된 배터리를 포함하여 구현될 수도 있으며, 또는 전력 수신 인터페이스의 형태로 구현되어 외부로부터 전력을 수신하여 다른 구성 요소에 공급하는 형태로도 구현될 수 있다. 전력 송신부(211)는 전력(예컨대, 교류 파형의 전력)을 제공할 수 있는 수단이라면 제한이 없다는 것은 당업자가 용이하게 이해할 것이다.
제어부(212)는 무선 전력 송신기(200)의 동작 전반을 제어할 수 있다. 제어부(212)는 저장부(215)로부터 독출한 제어에 요구되는 알고리즘, 프로그램 또는 어플리케이션을 이용하여 무선 전력 송신기(200)의 동작 전반을 제어할 수 있다. 제어부(212)는 CPU, 마이크로프로세서, 미니 컴퓨터와 같은 형태로 구현될 수 있다.
통신부(213)는 무선 전력 수신기(250)와 소정의 방식으로 통신을 수행할 수 있다. 통신부(213)는 무선 전력 수신기(250)로부터 전력 정보를 수신할 수 있다. 여기에서 전력 정보는 무선 전력 수신기(250)의 용량, 배터리 잔량, 충전 횟수, 사용량, 배터리 용량, 배터리 비율 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한 통신부(213)는 무선 전력 수신기(250)의 충전 기능을 제어하는 충전 기능 제어 신호를 송신할 수 있다. 충전 기능 제어 신호는 특정 무선 전력 수신기(250)의 전력 수신부(251)를 제어하여 충전 기능을 인에이블(enabled) 또는 디스에이블(disabled)하게 하는 제어 신호일 수 있다. 또는 더욱 상세하게 후술할 것으로, 전력 정보는 유선 충전 단자의 인입, SA(stand alone) 모드로부터 NSA(non stand alone) 모드로의 전환, 에러 상황 해제 등의 정보를 포함할 수도 있다. 또한, 상기 충전 기능 제어 신호는 본 발명의 다양한 실시 예에 따라 교차 연결의 판단과 관련된 정보일 수 있다. 예컨대, 교차 연결 판단을 위한 식별 정보, 설정 정보 등을 포함할 수 있으며, 교차 연결 판단을 위한 무선 전력 수신기(250)의 로드 변화와 관련된 패턴 또는 시간 정보를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 다양한 실시 예에 따라 상기 통신부(213)는 적어도 하나의 무선 전력 수신기(250)로부터 애드버타이즈먼트 신호를 수신할 수 있으며, 상기 애드버타이즈먼트 신호에는 상기 무선 전력 송신기(200)의 식별 정보와 관련된 정보를 포함할 수 있다.
통신부(213)는 무선 전력 수신기(250)뿐만 아니라, 다른 무선 전력 송신기(미도시)로부터의 신호를 수신할 수도 있다.
제어부(212)는 통신부(213)를 통해 무선 전력 수신기(250)로부터 수신한 메시지에 기초하여 무선 전력 수신기(250)의 상태를 표시부(214)에 표시할 수 있다. 또한, 제어부(212)는 무선 전력 수신기(250)가 충전이 완료되기까지 예상되는 시간을 표시부(214)에 표시할 수도 있다.
또한, 도 3a에 도시된 바와 같이 무선 전력 수신기(250)는 전력 수신부(251), 제어부(252), 통신부(253), 표시부(258), 또는 저장부(259) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
전력 수신부(251)는 무선 전력 송신기(200)로부터 전송된 전력을 무선으로 수신할 수 있다. 여기에서, 전력 수신부(251)는 교류 파형의 형태로 전력을 수신할 수 있다.
제어부(252)는 무선 전력 수신기(250)의 동작 전반을 제어할 수 있다. 제어부(252)는 저장부(259)로부터 독출한 제어에 요구되는 알고리즘, 프로그램 또는 어플리케이션을 이용하여 무선 전력 수신기(250)의 동작 전반을 제어할 수 있다. 제어부(252)는 CPU, 마이크로프로세서, 미니 컴퓨터와 같은 형태로 구현될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 상기 제어부(252)는 상기 전력 수신부(251)를 통해 수신된 전력 신호로부터 상기 무선 전력 송신기(200)의 식별 정보를 검출할 수 있다.
통신부(253)는 무선 전력 송신기(200)와 소정의 방식으로 통신을 수행할 수 있다. 통신부(253)는 무선 전력 송신기(200)로 전력 정보를 송신할 수 있다. 여기에서 전력 정보는 무선 전력 수신기(250)의 용량, 배터리 잔량, 충전 횟수, 사용량, 배터리 용량, 배터리 비율 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한 통신부(253)는 무선 전력 수신기(250)의 충전 기능을 제어하는 충전 기능 제어 신호를 송신 또는 수신할 수 있다. 충전 기능 제어 신호는 특정 무선 전력 수신기(250)의 전력 수신부(251)를 제어하여 충전 기능을 인에이블(enabled) 또는 디스에이블(disabled)하게 하는 제어 신호일 수 있다. 또는 더욱 상세하게 후술할 것으로, 전력 정보는 유선 충전 단자의 인입, SA(stand alone) 모드로부터 NSA(non stand alone) 모드로의 전환, 에러 상황 해제 등의 정보를 포함할 수도 있다. 또한, 상기 충전 기능 제어 신호는 본 발명의 다양한 실시 예에 따라 교차 연결의 판단과 관련된 정보일 수 있다. 예컨대, 교차 연결 판단을 위한 식별 정보, 설정 정보 등을 포함할 수 있으며, 교차 연결 판단을 위한 무선 전력 수신기(250)의 로드 변화와 관련된 패턴 또는 시간 정보를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 상기 통신부(253)는 상기 제어부(252)를 통해 검출된 무선 전력 송신기(200)의 식별 정보를 포함하는 신호를 상기 무선 전력 송신기(200)로 전송할 수 있다. 예컨대, 상기 무선 전력 송신기(200)의 식별 정보를 포함하는 신호는 애드버타이즈먼트 신호일 수 있다.
제어부(252)는 무선 전력 수신기(250)의 상태를 표시부(258)에 표시하도록 제어할 수 있다. 또한, 제어부(252)는 무선 전력 수신기(250)가 충전이 완료되기까지 예상되는 시간을 표시부(258)에 표시할 수도 있다.
한편, 도 3a에서는 전력 송신부(211) 및 통신부(213)가 상이한 하드웨어로 구성되어 무선 전력 송신기(200)가 아웃-밴드(out-band) 형식으로 통신되는 것과 같이 도시되었지만, 이는 예시적인 것이다. 본 발명은 전력 송신부(211) 및 통신부(213)가 하나의 하드웨어로 구현되어 무선 전력 송신기(200)가 인-밴드(in-band) 형식으로 통신을 수행할 수도 있다.
무선 전력 송신기(200) 및 무선 전력 수신기(250)는 각종 신호를 송수신할 수 있으며, 이에 따라 무선 전력 송신기(200)가 관제하는 무선 전력 네트워크로의 무선 전력 수신기(250)의 가입과 무선 전력 송수신을 통한 충전 과정이 수행될 수 있으며, 상술한 과정은 더욱 상세하게 후술하도록 한다.
또한, 도 3a에서는 무선 전력 송신기(200)의 구성을 간략하게 예시하고 있으나, 도 3c에서는 무선 전력 송신기(200)의 상세 구성을 예시하고 있으며, 그 구체적인 설명은 후술하기로 한다.
도 3b는 본 발명의 일 실시 예에 의한 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기의 상세 블록도이다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신기(200)는 Tx 공진부(Tx resonator)(211a), 제어부(212)(예컨대, MCU), 통신부(213)(예컨대, Out-of-band Signaling unit), 매칭부(Matching Circuit)(216), 구동부(Power Supply)(217), 증폭부(Power Amp)(218), 또는 센서부(sensing unit)(219) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 무선 전력 수신기(250)는 Rx 공진부(Rx resonator)(251a), 제어부(252), 통신부(253), 정류부(Rectifier)(254), DC/DC 컨버터부(255), 스위치부(Switch)(256) 또는 로드부(Client Device Load)(257) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
구동부(217)는 기설정된 전압 값을 가지는 직류 전력을 출력할 수 있다. 구동부(217)에서 출력되는 직류 전력의 전압 값은 제어부(212)에 의하여 제어될 수 있다.
구동부(217)로부터 출력되는 직류 전류는 증폭부(218)로 출력될 수 있다. 증폭부(218)는 기설정된 이득으로 직류 전류를 증폭할 수 있다. 아울러, 제어부(212)로부터 입력되는 신호에 기초하여 직류 전력을 교류로 변환할 수 있다. 이에 따라, 증폭부(218)는 교류 전력을 출력할 수 있다.
매칭부(216)는 임피던스 매칭을 수행할 수 있다. 예를 들어, 매칭부(216)로부터 바라본 임피던스를 조정하여, 출력 전력이 고효율 또는 고출력이 되도록 제어할 수 있다. 센서부(219)는 Tx 공진부(211a) 또는 증폭부(218)를 통해 무선 전력 수신기(250)에 의한 로드 변화를 센싱할 수 있다. 상기 센서부(219)의 센싱 결과는 제어부(212)로 제공될 수 있다.
매칭부(216)는 제어부(212)의 제어에 기초하여 임피던스를 조정할 수 있다. 매칭부(216)는 코일 및 커패시터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제어부(212)는 코일 및 커패시터 중 적어도 하나와의 연결 상태를 제어할 수 있으며, 이에 따라 임피던스 매칭을 수행할 수 있다.
Tx 공진부(211a)는 입력된 교류 전력을 Rx 공진부(251a)로 송신할 수 있다. Tx 공진부(211a) 및 Rx 공진부(251a)는 동일한 공진 주파수를 가지는 공진 회로로 구현될 수 있다. 예를 들어, 공진 주파수는 6.78MHz로 결정될 수 있다.
한편, 통신부(213)는 무선 전력 수신기(250) 측의 통신부(253)와 통신을 수행할 수 있으며, 예를 들어 양방향 2.4GHz 주파수로 통신(WiFi, ZigBee, BT/BLE)을 수행할 수 있다.
Rx 공진부(251a)는 충전을 위한 전력을 수신할 수 있다. 또한, 본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 무선 전력 송신기(200)의 식별 정보를 포함하는 신호를 수신할 수 있다. 예컨대, 상기 무선 전력 송신기(200)의 식별 정보를 포함하는 신호는 충전을 위한 전력에 포함될 수도 있다.
정류부(254)는 Rx 공진부(251a)에서 수신되는 무선 전력을 직류 형태로 정류할 수 있으며, 예를 들어 브리지 다이오드의 형태로 구현될 수 있다. DC/DC 컨버터부(255)는 정류된 전력을 기설정된 이득으로 컨버팅할 수 있다. 예를 들어, DC/DC 컨버터부(255)는 출력단의 전압이 5V가 되도록 정류된 전력을 컨버팅할 수 있다. 한편, DC/DC 컨버터부(255)의 전단에는 인가될 수 있는 전압의 최솟값 및 최댓값이 미리 설정될 수 있다.
스위치부(256)는 DC/DC 컨버터부(255) 및 로드부(257)를 연결할 수 있다. 스위치부(256)는 제어부(252)의 제어에 따라 온(on)/오프(off) 상태를 유지할 수 있다. 이러한 스위치부(256)는 생략될 수 있다. 로드부(257)는 스위치부(256)가 온 상태인 경우에 DC/DC 컨버터부(255)로부터 입력되는 컨버팅된 전력을 저장할 수 있다.
한편, 도 3c는 본 발명의 다양한 실시 예에 의한 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기의 블록도이다. 도 3c에서는 교차 연결(cross connection)을 검사(check)하는 데 이용되는 무선 전력 송신기에서의 전압 및 전류 및 무선 전력 수신기에서의 전압 및 전류를 예시하고 있다.
도 3c를 참조하면, VCO(Voltage Control Oscillator) 등으로 구성되는 신호 발생부(18)와, 상기 신호 발생부(18)로부터 출력되는 일정 범위의 주파수 신호를 게이트 드라이버(10)를 통해 입력받아 고출력으로 증폭하는 증폭기(12)와, 신호 발생부(18)로부터 출력되는 주파수의 신호를 제어부(22)에 의해 결정된 공진 주파수의 신호로 출력하도록 전원을 공급하는 전원 공급부(20)와, 임피던스 매칭을 수행하는 매칭부(14)와, 증폭기(12)에서 발생된 고출력의 신호에 따라 상기 전원 공급부(20)로부터의 전력을 무선 공진 신호를 통해 하나 이상의 전력 수신기로 송출하는 공진 신호 발생부(16)와, 전력 송신기(200)의 무선 전력 송신 동작을 총괄적으로 제어하는 제어부(22)를 포함하여 구성될 수 있다.
예컨대, 제어부(22)는 전원 공급부(20)에서 발생되는 신호의 전압(Vdd) 및 전류(Idd)를 측정하고, 무선 송출되는 공진 신호의 전류(Itx) 및 전압(Vtx)을 모니터링할 수 있다. 도 3c에서는 전압(Vdd) 및 전류(Idd)의 측정 및 공진 신호의 전류(Itx) 및 전압(Vtx)의 모니터링을 제어부(22)에서 수행하는 것으로 도시하고 있으나, 이러한 측정 동작 및 모니터링을 위한 별도의 전압/전류 측정부(도시하지 않음)를 추가할 수도 있음은 물론이다.
본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 송신기(200)는 충전 영역 내 예컨대, 충전 패드 상에 위치한 무선 전력 수신기(250)와 충전을 수행해야 하지만 그 충전 영역의 유효 거리 내에는 복수 개의 무선 전력 수신기가 존재할 수 있다. 이러한 경우 충전 패드 상에 위치한 유효한 무선 전력 수신기(250)가 아닌 다른 무선 전력 수신기와 교차 연결되는 경우가 발생할 수 있다. 이러한 교차 연결을 방지하기 위해 본 발명의 실시 예에 따른 제어부(22)는 예컨대 다음과 같은 방법으로 유효한 무선 전력 수신기를 식별할 수 있다.
상기 제어부(22)는 실제 충전이 시작되기 전 상태 또는 충전이 진행되는 상태에서 교차 연결 여부를 판단할 수 있다.
이하에서 설명되는 본 발명의 상세한 설명에 기술된 본 발명의 실시 예들에서는 무선 전력 송신기(200)에서 충전이 시작되기 전 상태에서 송출 전력량을 변화시킴으로써 무선 전력 수신기(250)에서는 전력 송신기(200)를 식별할 수 있다. 또한, 상기 무선 전력 송신기(200)에서 전송하는 전력 신호에 상기 무선 전력 송신기(200)를 식별할 수 있는 정보를 포함하여 전송함으로써, 무선 전력 수신기(250)에서는 상기 전력 신호에 포함된 무선 전력 송신기(200)의 식별 정보를 검출할 수 있다. 상기 무선 전력 수신기(250)는 상기 검출된 무선 전력 송신기(200)의 식별 정보를 무선 통신부(120)를 통해 전력 송신기(200)로 전송할 수 있다. 예컨대, 상기 무선 전력 송신기(200)의 식별 정보 전송은 애드버타이즈먼트 신호에 포함되어 전송될 수 있다.
상기와 같은 과정을 거쳐 무선 전력 송신기(200)에서는 무선 전력 수신기(250)로부터 수신된 신호에 상기 무선 전력 송신기(200)의 식별 정보가 포함된 경우에만 그 무선 전력 수신기(250)와의 연결을 유지한 후 이후 일련의 과정을 진행하도록 구현할 수 있다. 반면, 무선 전력 송신기(200)에서는 무선 전력 수신기(250)로부터 수신된 신호에 상기 무선 전력 송신기(200)의 식별 정보가 포함되지 않는 경우, 해당 무선 전력 수신기(250)와의 연결을 종료함으로써 교차 연결을 방지할 수 있다. 이때, 그 무선 전력 수신기(250)와는 교차 연결된 상태이므로 무선 전력 송신기(200)는 무전 전력 전송 시스템을 리셋(reset)시킬 수도 있다. 이에 따라 무선 전력 송신기(200)는 전원을 오프하도록 구현할 수도 있다.
다르게는 무선 전력 송신기(200)는 교차 연결의 종료를 요청하는 명령어를 무선 전력 수신기(250)로 전송할 수 있다. 이때, 교차 연결의 종료를 요청하는 명령어는 무선 전력 수신기(250)로 하여금 무선 전력 송신기(200)와의 무선 전력 네트워크 연결을 종료한 후 다른 무선 전력 송신기와의 새로운 무선 전력 네트워크를 형성할 수 있도록 유도하기 위함이다. 이러한 교차 연결의 종료를 요청하는 명령어는 아웃밴드(Out of band)를 통해(예컨대, 무선 통신부(24)를 통해) 해당 무선 전력 수신기(250)로 전송될 수 있다. 이에 따라 무선 전력 수신기(250)에서는 다른 무선 전력 송신기와의 무선 전력 네트워크의 생성을 다시 시작할 수 있게 된다.
이외에도 무선 전력 송신기(200)는 무선 전력 수신기(250)로 다른 무선 전력 송신기와의 네트워크를 형성하라는 명령어 또는 대기 모드로 전환하라는 명령어 등을 전송함으로써 교차 연결된 무선 전력 수신기를 배제시킬 수 있다.
먼저, 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 충전이 시작되기 전 상태에서는 제어부(22)는 무선 전력 수신기(250)를 구동하기 위한 전력 송출을 제어하는 등의 동작을 수행할 수 있다.
구체적으로, 충전이 시작되기 전 상태에서 제어부(22)는 부하 검출 후 무선 전력 수신기(250)가 충전 영역에 위치하였다고 판단할 수 있다. 이어, 제어부(22)에서 무선 전력 수신기(250)를 구동하기 위한 전력 송출을 제어하면 무선 전력 수신기(250)에서는 전력을 수신함으로써 구동되어, 무선 전력 네트워크에 가입하는 일련의 동작을 수행할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 상기 무선 전력 수신기(250)를 구동하기 위한 전력 신호(예컨대, 긴 비콘(long beacon) 신호)에 상기 무선 전력 송신기(200)를 식별할 수 있는 식별 정보를 다양한 형태로 포함시켜 전송할 수도 있다. 이후, 무선 전력 수신기(250)에서는 주변의 무선 전력 송신기를 탐색하기 위해 탐색 프레임을 전송하거나 무선 전력 송신기(200)가 관제하는 무선 전력 네트워크에 가입을 요청하는 가입 요청 프레임을 전송할 수 있다. 무선 전력 수신기(250)가 이러한 일련의 동작을 수행하는 도중에 전력 송신기(200)의 제어부(22)는 상기 무선 전력 수신기(250)에서 알려주는 신호(예컨대, 애드버타이즈먼트 신호)에 포함된 무선 전력 송신기(200)의 식별 정보를 근거로 무선 전력 수신기(250)의 유효성 여부를 판단할 수 있다.
상기 제어부(22)는 유효한 무선 전력 수신기를 식별하기 위해 송출되는 전력 신호에 무선 전력 송신기(200)의 식별 정보를 포함하여 전송하도록 제어할 수 있다.
제어부(22)는 송출되는 전력량 또는 전력 신호를 제어하기 위해 전원 공급부(20)로는 전압값을 제공하며, 게이트 드라이버(10)의 온/오프를 제어할 수 있다. 본 발명에서 송출 전력량을 변화시키는 것은 제어부(22)가 전원 공급부(20)로 제공하는 전압값을 조절함으로써 전원 공급부(20)로부터 출력되는 전압(Vdd)을 변화시키는 것 이외에도 전류(Idd)를 변화시키거나 공진 신호 발생부(16)에서의 공진 신호의 전류(Itx)를 변화시키는 것으로 이해될 수 있다. 예컨대, 본 발명의 다양한 실시 예에 따라, PTU(무선 전력 송신기)의 식별 정보(ID)에 기반하여 Itx를 변조하여 전송할 수 있다. 상기 Itx의 변조는 PPM(Pulse Position Modulation) 또는 PWM(Pulse Width Modulation) 등의 방식을 이용하여 변조할 수 있다. 또한, 무선 전력 수신기(250)에서 수신되는 전력의 변화를 줄이기 위해 맨체스터 코딩(manchester coding) 방식 등을 적용하여 변조할 수도 있다.
즉, 무선 전력 수신기(250)에서 무선 전력 송신기(200)의 식별 정보를 확인할 수 있도록, 전원 공급부(10)로부터의 전류(Idd)를 조절하거나 공진 신호의 전류(Itx)를 변조하는 방식이 이용될 수 있다.
또한, 제어부(22)는 증폭기(12)로 입력되는 게이트 드라이버(10)의 주기(duty) 및 레벨(level)을 제어하여 증폭기(12)로부터의 출력 전력을 제어할 수도 있다. 또한, 공진 신호 발생부(16)로 입력되는 AC 전류를 변화시킬 경우에는 자기장(magnetic field) 세기가 변화되므로, 출력 전력의 조절은 이러한 자기장 세기를 제어함으로써 이루어질 수도 있다. 즉, 무선 전력 송신기(200)에서의 자기장 세기의 변화를 통해 무선 전력 수신기(250)에서는 수신되는 전력 즉, 측정 전압(Vrect) 또는 측정 전류(Vrect)가 변하게 된다.
이러한 송출 전력량 변화에 따라 무선 전력 수신기(250)로부터 수신되는 신호에 포함된 정보를 분석하여 무선 전력 수신기(250)의 교차 접속 여부를 판단할 수 있다. 이렇게 함으로써 유효한 무선 전력 수신기에 대해서만 네트워크 형성 이후의 일련의 과정을 진행하고 교차 연결된 유효하지 않은 무선 전력 수신기에 대해서는 연결을 종료하여 무선 전력 네트워크로부터 배제시킴으로써 교차 연결을 방지할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 다양한 실시 예에서는 상기 무선 전력 수신기(250)가 상기 무선 전력 송신기(200)가 관리하는 무선 전력 네트워크에 가입한 이후 전력 수신 상태를 알리는 보고 프레임에 검출된 무선 전력 송신기(200)의 식별 정보를 포함하여 전송할 수도 있다. 또한, 무선 전력 수신기(250)에서의 검출된 무선 전력 송신기(200)의 식별 정보는 탐색 프레임, 가입 요청 프레임 등에 포함되어 전송될 수도 있다. 다르게는 무선 전력 수신기(250)에서 검출된 무선 전력 송신기(200)의 식별 정보는 무선 전력 송신기(200)로부터의 정보 요청에 대응하여 수신되는 응답 메시지에 포함되거나 상기 무선 전력 네트워크로의 가입이 완료되었음을 알리는 가입 응답 프레임에 대응하는 확인 프레임에 포함되어 수신될 수 있다.
한편, 무선 전력 수신기(250)가 초기 기준 전압 및 초기 기준 전류를 송신한 경우에는 제어부(22)는 그 무선 전력 수신기(250)에 대응되게 송출 전력량을 조절할 수 있다. 즉, 제어부(22)는 초기 기준 전압 및 초기 기준 전류를 이용한다면 무선 전력 수신기(250)에서 수신 가능한 전력량에 맞게 얼마만큼 송출 전력량을 줄이거나 늘려야 하는지를 정확하게 알 수 있다. 여기서, 초기 기준 전압 및 초기 기준 전류는 제어부(22)에서 전원 공급부(20)로 공급되는 전압값 또는 전류값을 정하여 이를 전원 공급부(20)로 제공함으로써 전원 공급부(20)로부터 출력될 전압(Vdd)을 조절하는 데 이용되는 기준값이다. 이러한 초기 기준 전압 및 초기 기준 전류는 무선 전력 수신기(250)로부터 무선 전력 송신기(200)로 무선 통신부(120)를 통해 전송되는 프레임에 포함시켜 전송될 수 있으며, 그 프레임의 종류는 무선 전력 송신기(200)로 전송 가능한 프레임이면 어떠한 종류의 프레임이든 가능하다.
또한, 상기 무선 전력 송신기(200)는 제어부(22)의 제어하에 무선 전력 송신 동작과 관련하여 무선 전력 수신기(250)의 무선 통신부(120)와 통신하기 위해, 블루투스 등 다양한 무선 근거리 통신 방식 중 선택한 하나를 적용하여 구성되는 무선통신부(24)를 포함하여 구성된다. 여기서, 공진 신호 발생부(16)는 공진 신호 발생부(16) 상부에 무선 전력 수신기를 위치시킬 수 있는 충전 기판을 포함할 수 있다.
이때, 상기 전력 송신기(200)의 제어부(22)는 MCU(Micro Controller Unit) 등으로 구성될 수 있으며, 본 발명에 따른 교차 연결을 방지하기 위한 유효한 무선 전력 수신기를 식별하기 위한 동작은 하기에서 후술하기로 한다.
한편, 무선 전력 수신기(250)는 무선 전력 송신기(200)의 공진 신호 발생부(16)에서 송신한 무선 공진 신호를 수신하는 공진 신호 수신부(resonator)(112), 상기 공진 신호 수신부(112)를 통해 수신되는 교류(AC) 형태의 신호가 매칭부(matching circuit)(114)를 통해 수신되면, 상기 교류(AC) 형태의 전원을 직류(DC)로 정류하는 정류부(rectifier)(116)와, 상기 정류부(116)에서 출력되는 전원을 해당 전력 수신기가 적용되는 휴대용 단말기 등에서 원하는 동작 전원(예를 들어 +5V)으로 변환하는 DC/DC 컨버터(118)(또는 정전압 발생부), 동작 전원으로 충전을 수행하는 충전부(charge)/PMIC(Power Management IC)(124)와, 상기 DC/DC 컨버터(118)로 입력되는 입력전압(Vin), DC/DC 컨버터(118)로부터의 출력전압(Vout) 및 출력전류(Iout)을 측정하는 제어부(122) 등으로 구성될 수 있다. 이러한 제어부(122)는 MCU 등으로 구성될 수 있으며, 측정된 전압(Vrect)/전류(Irect) 정보에 따라 전력 수신 상태를 판단하며, 전력 수신 상태에 대한 정보를 무선 전력 송신기(200)로 제공하는 역할을 한다.
또한, 제어부(122)의 제어하에 무선 전력 수신 동작과 관련하여 무선 전력 송신기(200)와 통신하기 위해, 블루투스 등 다양한 무선 근거리 통신 방식 중 선택한 하나를 적용하여 구성되는 무선통신부(120)를 포함하여 구성된다. 본 발명의 실시 예에 따른 제어부(122)는 무선 전력 송신기(200)로부터 전력을 수신함에 따라 상기 수신된 전력 신호에 포함된 전력 송신기(200)의 식별 정보를 검출할 수 있으며, 상기 검출된 식별 정보를 미리 설정된 신호(예컨대, 애드버타이즈먼트 신호)에 포함하여 이를 무선통신부(120)를 통해 무선 전력 송신기(200)로 전송할 수 있다. 즉, 무선 전력 수신기(250)의 제어부(122)는 무선 전력 송신기(200)에서 교차 연결을 판단하는 데 이용되는 수신된 전력 신호와 관련된 정보를 제공하는 역할을 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 의한 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신기(400)는 전원을 인가할 수 있다(S401). 전원이 인가되면, 무선 전력 송신기(400)는 환경을 설정(configuration)할 수 있다(S402).
무선 전력 송신기(400)는 전력 절약 모드(power save mode)에 진입할 수 있다(S403). 전력 절약 모드에서, 무선 전력 송신기(400)는 이종의 검출용 전력 비콘 각각을 각각의 주기로 인가할 수 있으며, 이에 대하여서는 도 6에서 더욱 상세하게 설명하도록 한다. 예를 들어, 도 4에서와 같이 무선 전력 송신기(400)는 검출용 전력 비콘(power beacon)(예컨대, 짧은 비콘(short beacon) 또는 긴 비콘(long beacon))을 인가(S404, S405)할 수 있으며, 검출용 전력 비콘들 각각의 전력 값의 크기는 상이할 수도 있다. 검출용 전력 비콘들 중 일부 또는 전부는 무선 전력 수신기(450)의 통신부를 구동할 수 있는 전력량을 가질 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 수신기(450)는 검출용 전력 비콘들 중 일부 또는 전부에 의하여 통신부를 구동시켜 무선 전력 송신기(400)와 통신을 수행할 수 있다. 이때, 상기 상태를 널(Null) 상태로 명명할 수 있다.
무선 전력 송신기(400)는 무선 전력 수신기(450)의 배치에 의한 로드 변화를 검출할 수 있다. 무선 전력 송신기(400)는 저전력 모드(S408)로 진입할 수 있다. 저전력 모드에 대하여서도 도 6을 참조하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다. 한편, 무선 전력 수신기(450)는 무선 전력 송신기(400)로부터 수신된 전력에 기초하여 통신부를 구동시킬 수 있다(S409).
무선 전력 수신기(450)는 무선 전력 송신기(400)로 무선 전력 송신기 검색 (PTU searching)신호를 송신할 수 있다(S410). 무선 전력 수신기(450)는 BLE 기반의 애드버타이즈먼트(Advertisement; AD) 신호로서, 무선 전력 송신기 검색 신호를 송신할 수 있다. 무선 전력 수신기(450)는 무선 전력 송신기 검색 신호를 주기적으로 송신할 수 있으며, 무선 전력 송신기(400)로부터 응답 신호를 수신하거나 또는 기설정된 시간이 도래할 때까지 송신할 수 있다. 또한, 본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 상기 무선 전력 수신기(450)는 상기 무선 전력 송신기(400)로부터 전송된 비콘 신호에 포함된 무선 전력 송신기(400)의 식별 정보를 검출하고, 상기 검출된 식별 정보를 상기 애드버타이즈먼트 신호에 포함시켜 전송할 수도 있다.
무선 전력 수신기(450)로부터 무선 전력 송신기 검색 신호가 수신되면, 무선 전력 송신기(400)는 응답 신호(PRU Respnse) 신호를 송신할 수 있다(S411). 여기에서 응답 신호는 무선 전력 송신기(400) 및 무선 전력 수신기(450) 사이의 연결(connection)을 형성(form)할 수 있다.
무선 전력 수신기(450)는 PRU static 신호를 송신할 수 있다(S412). 여기에서, PRU static 신호는 무선 전력 수신기(450)의 상태를 지시하는 신호일 수 있으며, 무선 전력 송신기(400)가 관제하는 무선 전력 네트워크에 가입을 요청할 수 있다.
무선 전력 송신기(400)는 PTU static 신호를 송신할 수 있다(S413). 무선 전력 송신기(400)가 송신하는 PTU static 신호는 무선 전력 송신기(400)의 용량(capability)을 지시하는 신호일 수 있다.
무선 전력 송신기(400) 및 무선 전력 수신기(450)가 PRU static 신호 및 PTU static 신호를 송수신하면, 무선 전력 수신기(450)는 PRU 다이내믹(Dynamic) 신호를 주기적으로 송신할 수 있다(S414, S415). PRU 다이내믹(Dynamic) 신호는 무선 전력 수신기(450)에서 측정된 적어도 하나의 파라미터 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, PRU 다이내믹(Dynamic) 신호는 무선 전력 수신기(450)의 정류부 후단의 전압 정보를 포함할 수 있다. 상기 무선 전력 수신기(450)의 상태를 부트(Boot) 상태(S407)라고 명명할 수 있다.
무선 전력 송신기(400)는 전력 송신 모드로 진입하고(S416), 무선 전력 송신기(400)는 무선 전력 수신기(450)가 충전을 수행하도록 하는 명령 신호인 PRU 제어(PRU control) 신호를 송신할 수 있다(S417). 전력 송신 모드에서, 무선 전력 송신기(400)는 충전 전력을 송신할 수 있다.
무선 전력 송신기(400)가 송신하는 PRU 제어(control) 신호는 무선 전력 수신기(450)의 충전을 인에이블/디스에이블하는 정보 및 허여(permission) 정보를 포함할 수 있다. PRU 제어 신호는 충전 상태가 변경될 때마다 송신될 수 있다. PRU 제어 신호는 예를 들어 250ms 마다 송신될 수 있거나, 파라미터 변화가 있을 때 송신될 수 있다. PRU 제어 신호는 파라미터가 변경되지 않더라도 기설정된 임계 시간, 예를 들어 1초 이내에는 송신되어야 하도록 설정될 수도 있다.
무선 전력 수신기(450)는 PRU 제어(control) 신호에 따라서 설정을 변경하고, 무선 전력 수신기(450)의 상태를 보고하기 위한 무선 전력 수신기 다이내믹(PRU Dynamic) 신호를 송신할 수 있다(S418, S419). 무선 전력 수신기(450)가 송신하는 PRU 다이내믹(PRU Dynamic) 신호는 전압, 전류, 무선 전력 수신기 상태 및 온도 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 무선 전력 수신기(450)의 상태를 On 상태로 명명할 수 있다.
한편, PRU 다이내믹(Dynamic) 신호는 하기 <표 1>과 같은 데이터 구조를 가질 수 있다.
Figure pat00001
상기 <표 1>에서와 같이, PRU 다이내믹(Dynamic) 신호는 적어도 하나의 필드로 구성될 수 있다. 각 필드에는 선택적 필드 정보, 무선 전력 수신기의 정류부의 후단의 전압 정보, 무선 전력 수신기의 정류부의 후단의 전류 정보, 무선 전력 수신기의 DC/DC 컨버터의 후단의 전압 정보, 무선 전력 수신기의 DC/DC 컨버터의 후단의 전류 정보, 온도 정보, 무선 전력 수신기의 정류부의 후단의 최소 전압값 정보(VRECT_MIN_DYN), 무선 전력 수신기의 정류부의 후단의 최적 전압값 정보(VRECT _SET_ DYN), 무선 전력 수신기의 정류부의 후단의 최대 전압값 정보(VRECT _HIGH_ DYN) 및 경고 정보(PRU alert) 등이 설정될 수 있다. PRU 다이내믹(Dynamic) 신호는 상기와 같은 필드들 중 적어도 하나의 필드를 포함할 수 있다.
예를 들어, 충전 상황에 따라 결정된 적어도 하나의 전압 설정값들(예컨대, 무선 전력 수신기의 정류부의 후단의 최소 전압값 정보(VRECT _MIN_ DYN), 무선 전력 수신기의 정류부의 후단의 최적 전압값 정보(VRECT _SET_ DYN), 무선 전력 수신기의 정류부의 후단의 최대 전압값 정보(VRECT _HIGH_ DYN) 등)을 상기 PRU 다이내믹 신호의 해당 필드에 포함하여 전송할 수 있다. 이와 같이, PRU 다이내믹 신호를 수신한 무선 전력 송신기는 상기 PRU 다이내믹 신호에 포함된 상기 전압 설정값들을 참조하여 각 무선 전력 수신기로 전송할 무선 충전 전압을 조정할 수 있다.
그 중에서도 경고 정보(PRU Alert)는 하기의 <표 2>와 같은 데이터 구조로 형성될 수 있다.
Figure pat00002
상기 <표 2>를 참조하면, 상기 경고 정보(PRU Alert)는 재시작 요청(restart request)을 위한 비트와, 전환(transition)을 위한 비트 및 유선 충전 어댑터 인입 감지(TA(Travel Adapter) detect)를 위한 비트를 포함할 수 있다. 상기 TA detect는 무선 전력 수신기가 무선 충전을 제공하는 무선 전력 송신기에서 유선 충전을 위한 단자가 연결되었음을 알리는 비트를 나타낸다. 상기 전환을 위한 비트는 무선 전력 수신기의 통신 IC(Intergrated Circit)가 SA(stand alone) 모드에서 NSA(non stand alone) 모드로 전환하기 전에 무선 전력 수신기가 리셋(reset)됨을 무선 전력 송신기에게 알리는 비트를 나타낸다. 마지막으로, 재시작 요청(restart request)은 과전류나 온도 초과 상태가 발생하여 무선 전력 송신기가 송신 전력을 줄여 충전이 끊어지게 되었다가 정상 상태로 돌아오면, 무선 전력 송신기가 무선 전력 수신기로 충전을 재개할 준비가 되었음을 알리는 비트를 나타낸다.
또한, 경고 정보(PRU Alert)는 하기의 <표 3>과 같은 데이터 구조로도 형성될 수 있다.
Figure pat00003
상기 <표 3>을 참조하면, 경고 정보는, 과전압(over voltage), 과전류(over current), 과온도(over temperature), 무선 전력 수신기 셀프 보호(PRU Self Protection), 충전 완료(charge complete), 유선 충전 감지(Wired Charger Detect), 모드 전환(Mode Transition) 등을 포함할 수 있다. 여기서, 과전압(over voltage) 필드에 ‘1’이 설정되면, 이는 무선 전력 수신기에서의 전압 Vrect이 과전압 한계를 초과했음을 나타낼 수 있다. 이외에 과전류(over current), 과온도(over temperature)는 과전압에서와 같은 방식으로 설정될 수 있다. 또한, 무선 전력 수신기 셀프 보호(PRU Self Protection)는 무선 전력 수신기가 직접 로드에 걸리는 전력을 줄임으로써 보호하는 것을 의미하며, 이러한 경우 무선 전력 송신기는 충전 상태를 변경할 필요가 없다.
본 발명의 실시 예에 따른 모드 전환(Mode Transition)을 위한 비트(bits)는 모드 전환 절차가 진행되는 기간을 무선 전력 송신기에 통지하기 위한 값으로 설정될 수 있다. 이러한 모드 전환 기간을 나타내는 비트는 하기 <표 4>와 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00004
상기 <표 4>를 참조하면, ‘00’은 모드 전환이 없음을 나타내며, ‘01’은 모드 전환을 완료하기 위해 요구되는 시간이 최대 2초라는 것을 나타내며, ‘10’은 모드 전환을 완료하기 위해 요구되는 시간이 최대 3초라는 것을 나타내며, ‘11’은 모드 전환을 완료하기 위해 요구되는 시간이 최대 6초라는 것을 나타낼 수 있다.
예를 들어, 모드 전환을 완료하기 위해 3초 이하의 시간이 소요되는 경우, 모드 전환 비트는 ‘10’으로 설정될 수 있다. 이러한 모드 전환 절차의 시작에 앞서, 무선 전력 수신기는 1.1 W 전력 드로우(draw)를 맞추도록 입력 임피던스 설정을 변경하여 모드 전환 절차 동안에 어떠한 임피던스 변화가 없도록 제한할 수 있다. 이에 따라 무선 전력 송신기는 이러한 설정에 맞추어 무선 전력 수신기에 대한 전력(ITX_COIL)을 조정하며, 이에 따라 모드 전환 기간 동안에 무선 전력 수신기에 대한 전력(ITX_COIL)을 유지할 수 있다.
따라서 모드 전환 비트에 의해 모드 전환 기간이 설정되면, 무선 전력 송신기는 그 모드 전환 시간 예컨대, 3초 동안에는 무선 전력 수신기에 대한 전력(ITX_COIL)을 유지할 수 있다. 즉, 3초 동안에 무선 전력 수신기로부터 응답이 수신되지 않더라도 연결을 유지할 수 있다. 하지만 모드 전환 시간이 경과한 이후에는 그 무선 전력 수신기를 이물질(rouge object)이라고 간주하여 전력 전송을 종료할 수 있다.
한편, 무선 전력 수신기(450)는 에러 발생을 감지할 수 있다. 무선 전력 수신기(450)는 경고 신호를 무선 전력 송신기(400)로 송신할 수 있다(S420). 경고 신호는 PRU 다이내믹(PRU Dynamic) 신호로 송신되거나 또는 경고(alert) 신호로 송신할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 수신기(450)는 상기 <표 1>의 PRU alert 필드에 에러 상황을 반영하여 무선 전력 송신기(400)로 송신할 수 있다. 또는 무선 전력 수신기(450)는 에러 상황을 지시하는 단독 경고 신호를 무선 전력 송신기(400)로 송신할 수도 있다. 무선 전력 송신기(400)는 경고 신호를 수신하면, 랫치 실패(Latch Fault) 모드로 진입할 수 있다(S422). 무선 전력 수신기(450)는 널(Null) 상태로 진입할 수 있다(S423).
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기의 동작을 설명하는 흐름도이다. 도 5의 제어 방법은 도 6을 참조하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다. 도 6은 도 5의 실시 예에 의한 무선 전력 송신기가 인가하는 전력량의 시간 축에 대한 그래프이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신기는 구동을 개시할 수 있다(S501). 아울러, 무선 전력 송신기는 초기 설정을 리셋할 수 있다(S503). 무선 전력 송신기는 전력 절약 모드에 진입할 수 있다(S505). 여기에서, 전력 절약 모드는, 무선 전력 송신기가 전력 송신부에 전력량이 상이한 이종의 전력을 인가하는 구간일 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기는 도 6에서의 제 2 검출 전력(601, 602) 및 제 3 검출 전력(611, 612, 613, 614, 615)을 전력 송신부에 인가하는 구간일 수 있다. 여기에서, 무선 전력 송신기는 제 2 검출 전력(601, 602)을 제 2 주기로 주기적으로 인가할 수 있으며, 제 2 검출 전력(601, 602)을 인가하는 경우에는 제 2 기간 동안 인가할 수 있다. 무선 전력 송신기는 제 3 검출 전력(611, 612, 613, 614, 615)을 제 3 주기로 주기적으로 인가할 수 있으며, 제 3 검출 전력(611, 612, 613, 614, 615)을 인가하는 경우에는 제 3 기간 동안 인가할 수 있다. 한편, 제 3 검출 전력(611, 612, 613, 614, 615)의 각각의 전력 값은 상이한 것과 같이 도시되어 있지만, 제 3 검출 전력(611, 612, 613, 614, 615)의 각각의 전력 값은 상이할 수도 있으며 또는 동일할 수도 있다.
무선 전력 송신기는 제 3 검출 전력(611)을 출력한 이후에 동일한 크기의 전력량을 가지는 제 3 검출 전력(612)을 출력할 수 있다. 상기와 같이 무선 전력 송신기가 동일한 크기의 제 3 검출 전력을 출력하는 경우, 제 3 검출 전력의 전력량은 가장 소형의 무선 전력 수신기, 예를 들어 카테고리 1의 무선 전력 수신기를 검출할 수 있는 전력량을 가질 수 있다.
반면, 무선 전력 송신기는 제 3 검출 전력(611)을 출력한 이후에 상이한 크기의 전력량을 가지는 제 3 검출 전력(612)을 출력할 수 있다. 상기와 같이 무선 전력 송신기가 상이한 크기의 제 3 검출 전력을 출력하는 경우, 제 3 검출 전력의 전력량 각각은 카테고리 1 내지 5의 무선 전력 수신기를 검출할 수 있는 전력량일 수 있다. 예를 들어, 제 3 검출 전력(611)은 카테고리 5의 무선 전력 수신기를 검출할 수 있는 전력량을 가질 수 있으며, 제 3 검출 전력(612)은 카테고리 3의 무선 전력 수신기를 검출할 수 있는 전력량을 가질 수 있으며, 제 3 검출 전력(613)은 카테고리 1의 무선 전력 수신기를 검출할 수 있는 전력량을 가질 수 있다.
한편, 제 2 검출 전력(601, 602)은 무선 전력 수신기를 구동시킬 수 있는 전력일 수 있다. 더욱 상세하게는, 제 2 검출 전력(601, 602)은 무선 전력 수신기의 제어부 및/또는 통신부를 구동시킬 수 있는 전력량을 가질 수 있다.
무선 전력 송신기는 제 2 검출 전력(601, 602) 및 제 3 검출 전력(611, 612, 613, 614, 615)을 전력 수신부로 각각 제 2 주기 및 제 3 주기로 인가할 수 있다. 무선 전력 송신기 상에 무선 전력 수신기가 배치되는 경우, 무선 전력 송신기의 일 지점에서 바라보는 임피던스가 변화될 수 있다. 무선 전력 송신기는 제 2 검출 전력(601, 602) 및 제 3 검출 전력(611, 612, 613, 614, 615)이 인가되는 중 임피던스 변화를 검출할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기는 제 3 검출 전력(615)을 인가하는 중, 임피던스가 변화되는 것을 검출할 수 있다. 이에 따라, 무선 전력 송신기는 물체를 검출할 수 있다(S507). 물체가 검출되지 않는 경우에는(S507-N), 무선 전력 송신기는 이종의 전력을 주기적으로 인가하는 전력 절약 모드를 유지할 수 있다(S505).
한편, 임피던스가 변화되어 물체가 검출되는 경우에는(S507-Y), 무선 전력 송신기는 저전력 모드로 진입할 수 있다. 여기에서, 저전력 모드는 무선 전력 송신기가 무선 전력 수신기의 제어부 및 통신부를 구동시킬 수 있는 전력량을 가진 구동 전력을 인가하는 모드이다. 예를 들어 도 6에서는, 무선 전력 송신기는 구동 전력(620)을 전력 송신부에 인가할 수 있다. 무선 전력 수신기는 구동 전력(620)을 수신하여 제어부 및/또는 통신부를 구동할 수 있다. 무선 전력 수신기는 구동 전력(620)에 기초하여 무선 전력 송신기와 소정의 방식에 기초하여 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 수신기는 인증에 요구되는 데이터를 송수신할 수 있으며, 이에 기초하여 무선 전력 송신기가 관장하는 무선 전력 네트워크에 가입할 수 있다. 다만, 무선 전력 수신기가 아닌 이물질이 배치되는 경우에는, 데이터 송수신이 수행될 수 없다. 이에 따라, 무선 전력 송신기는 배치된 물체가 이물질인지 여부를 결정할 수 있다(S511). 예를 들어, 무선 전력 송신기는 기설정된 시간 동안 물체로부터 응답을 수신하지 못한 경우, 물체를 이물질로 결정할 수 있다.
이물질로 결정된 경우에는(S511-Y), 무선 전력 송신기는 랫치 실패(latch fault) 모드로 진입할 수 있다(S513). 반면, 이물질이 아닌 것으로 결정된 경우에는(S511-N), 가입 단계를 진행할 수 있다(S519). 예를 들면, 무선 전력 송신기는 도 6에서의 제 1 전력(631 내지 634)을 제 1 주기로 주기적으로 인가할 수 있다. 무선 전력 송신기는 제 1 전력을 인가하는 중에 임피던스 변화를 검출할 수 있다. 예를 들어, 이물질이 회수되는 경우에는(S515-Y) 임피던스 변화를 검출할 수 있으며, 무선 전력 송신기는 이물질이 회수된 것으로 판단할 수 있다. 또는 이물질이 회수되지 않는 경우에는(S515-N), 무선 전력 송신기는 임피던스 변화를 검출할 수 없으며, 무선 전력 송신기는 이물질이 회수되지 않은 것으로 판단할 수 있다. 이물질이 회수되지 않는 경우에는, 무선 전력 송신기는 램프 및 경고음 중 적어도 하나를 출력하여 현재의 무선 전력 송신기의 상태가 에러 상태임을 사용자에게 알릴 수 있다. 이에 따라, 무선 전력 송신기는 램프 및 경고음 중 적어도 하나를 출력하는 출력부를 포함할 수 있다.
이물질이 회수되지 않은 것으로 판단되는 경우(S515-N), 무선 전력 송신기는 랫치 실패 모드를 유지할 수 있다(S513). 한편, 이물질이 회수된 것으로 판단되는 경우(S515-Y), 무선 전력 송신기는 전력 절약 모드로 재진입할 수 있다(S517). 예를 들어, 무선 전력 송신기는 도 6의 제 2 전력(651, 652) 및 제 3 전력(661 내지 665)을 인가할 수 있다.
상술한 바와 같이, 무선 전력 송신기는, 무선 전력 수신기가 아닌 이물질이 배치된 경우에 랫치 실패 모드로 진입할 수 있다. 아울러, 무선 전력 송신기는 랫치 실패 모드에서 인가하는 전력에 기초한 임피던스 변화에 의거하여 이물질의 회수 여부를 판단할 수 있다. 즉, 도 5 및 6의 실시 예에서의 랫치 실패 모드 진입 조건은 이물질의 배치일 수 있다. 한편, 무선 전력 송신기는 이물질의 배치 이외에도 다양한 랫치 실패 모드 진입 조건을 가질 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기는 배치된 무선 전력 수신기와 교차 연결될 수 있으며, 상기의 경우에서도 랫치 실패 모드로 진입될 수 있다.
이에 따라, 무선 전력 송신기는 교차 연결 발생 시, 초기 상태로의 복귀가 요구되며, 무선 전력 수신기의 회수가 요구된다. 무선 전력 송신기는 다른 무선 전력 송신기상에 배치되는 무선 전력 수신기가 무선 전력 네트워크에 가입되는 교차 연결을 랫치 실패 모드 진입 조건으로 설정할 수 있다. 교차 연결을 포함하는 에러 발생 시의 무선 전력 송신기의 동작을 도 7을 참조하여 설명하도록 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 의한 무선 전력 송신기의 제어 방법을 설명하는 흐름도이다. 도 7의 제어 방법은 도 8을 참조하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다. 도 8은 도 7의 실시 예에 의한 무선 전력 송신기가 인가하는 전력량의 시간 축에 대한 그래프이다.
무선 전력 송신기는 구동을 개시할 수 있다(S701). 아울러, 무선 전력 송신기는 초기 설정을 리셋할 수 있다(S703). 무선 전력 송신기는 전력 절약 모드에 진입할 수 있다(S705). 여기에서, 전력 절약 모드는, 무선 전력 송신기가 전력 송신부에 전력량이 상이한 이종의 전력을 인가하는 구간일 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기는 도 8에서의 제 2 검출 전력(801, 802) 및 제 3 검출 전력(811, 812, 813, 814, 815)을 전력 송신부에 인가하는 구간일 수 있다. 여기에서, 무선 전력 송신기는 제 2 검출 전력(801, 802)을 제 2 주기로 주기적으로 인가할 수 있으며, 제 2 검출 전력(801, 802)을 인가하는 경우에는 제 2 기간 동안 인가할 수 있다. 무선 전력 송신기는 제 3 검출 전력(811, 812, 813, 814, 815)을 제 3 주기로 주기적으로 인가할 수 있으며, 제 3 검출 전력(811, 812, 813, 814, 815)을 인가하는 경우에는 제 3 기간 동안 인가할 수 있다. 한편, 제 3 검출 전력(811, 812, 813, 814, 815)의 각각의 전력 값은 상이한 것과 같이 도시되어 있지만, 제 3 검출 전력(811, 812, 813, 814, 815)의 각각의 전력 값은 상이할 수도 있으며 또는 동일할 수도 있다.
한편, 제 2 검출 전력(801, 802)은 무선 전력 수신기를 구동시킬 수 있는 전력일 수 있다. 더욱 상세하게는, 제 2 검출 전력(801, 802)은 무선 전력 수신기의 제어부 및/또는 통신부를 구동시킬 수 있는 전력량을 가질 수 있다.
무선 전력 송신기는 제 2 검출 전력(801, 802) 및 제 3 검출 전력(811, 812, 813, 814, 815)을 전력 수신부로 각각 제 2 주기 및 제 3 주기로 인가할 수 있다. 무선 전력 송신기 상에 무선 전력 수신기가 배치되는 경우, 무선 전력 송신기의 일 지점에서 바라보는 임피던스가 변화될 수 있다. 무선 전력 송신기는 제 2 검출 전력(801, 802) 및 제 3 검출 전력(811, 812, 813, 814, 815)이 인가되는 중 임피던스 변화를 검출할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기는 제 3 검출 전력(815)을 인가하는 중, 임피던스가 변화되는 것을 검출할 수 있다. 이에 따라, 무선 전력 송신기는 물체를 검출할 수 있다(S707). 물체가 검출되지 않는 경우에는(S707-N), 무선 전력 송신기는 이종의 전력을 주기적으로 인가하는 전력 절약 모드를 유지할 수 있다(S705).
한편, 임피던스가 변화되어 물체가 검출되는 경우에는(S707-Y), 무선 전력 송신기는 저전력 모드로 진입할 수 있다(S709). 여기에서, 저전력 모드는 무선 전력 송신기가 무선 전력 수신기의 제어부 및/또는 통신부를 구동시킬 수 있는 전력량을 가진 구동 전력을 인가하는 모드이다. 예를 들어 도 8에서는, 무선 전력 송신기는 구동 전력(820)을 전력 송신부에 인가할 수 있다. 무선 전력 수신기는 구동 전력(820)을 수신하여 제어부 및/또는 통신부를 구동할 수 있다. 무선 전력 수신기는 구동 전력(820)에 기초하여 무선 전력 송신기와 소정의 방식에 기초하여 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 수신기는 인증에 요구되는 데이터를 송수신할 수 있으며, 이에 기초하여 무선 전력 송신기가 관장하는 무선 전력 네트워크에 가입할 수 있다.
이후, 무선 전력 송신기는 충전 전력을 송신하는 전력 송신 모드로 진입할 수 있다(S711). 예를 들어, 무선 전력 송신기는 도 8에서와 같이 충전 전력(821)을 인가할 수 있으며, 충전 전력은 무선 전력 수신기로 송신될 수 있다.
무선 전력 송신기는 전력 송신 모드에서, 에러가 발생하는지 여부를 판단할 수 있다. 여기에서, 에러는 무선 전력 송신기 상에 이물질이 배치되는 것, 교차 연결, 과전압(over voltage), 과전류(over current), 과온도(over temperature) 등일 수 있다. 무선 전력 송신기는 과전압(over voltage), 과전류(over current), 과온도(over temperature) 등을 측정할 수 있는 센싱부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기는 기준 지점의 전압 또는 전류를 측정할 수 있으며, 측정된 전압 또는 전류가 임계값을 초과하는 것을 과전압 또는 과전류 조건이 충족되는 것으로 판단할 수 있다. 또는 무선 전력 송신기는 온도 센싱 수단을 포함할 수 있으며, 온도 센싱 수단은 무선 전력 송신기의 기준 지점의 온도를 측정할 수 있다. 기준 지점의 온도가 임계값을 초과하는 경우에는, 무선 전력 송신기는 과온도 조건이 충족된 것으로 판단할 수 있다.
한편, 상기 온도, 전압, 전류 등의 측정값에 따라 과전압, 과전류, 과온도 등의 상태로 판단될 경우, 무선 전력 송신기는 무선 충전 전력을 미리 설정된 값만큼 낮춤으로써 과전압, 과전류, 과온도를 방지한다. 이때, 낮춰진 무선 충전 전력의 전압값이 설정된 최소값(예컨대, 무선 전력 수신기 정류부 후단의 최소 전압값(VRECT_MIN_DYN))보다 낮아지면 무선 충전이 중단되므로, 본 발명의 실시 예에 따라 전압 설정값을 재조정할 수 있다.
도 8의 실시 예에서는, 무선 전력 송신기 상에 이물질이 추가적으로 배치되는 에러가 도시되었지만, 에러는 이에 한정되지 않으며 이물질이 배치되는 것, 교차 연결, 과전압(over voltage), 과전류(over current), 과온도(over temperature)에 대하여서도 무선 전력 송신기가 유사한 과정으로 동작함을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
에러가 발생하지 않으면(S713-N), 무선 전력 송신기는 전력 송신 모드를 유지할 수 있다(S711). 한편, 에러가 발생하면(S713-Y), 무선 전력 송신기는 랫치 실패 모드로 진입할 수 있다(S715). 예를 들어, 무선 전력 송신기는 도 8과 같이 제 1 전력(831 내지 835)를 인가할 수 있다. 아울러, 무선 전력 송신기는 랫치 실패 모드 동안 램프 및 경고음 중 적어도 하나를 포함한 에러 발생 표시를 출력할 수 있다. 이물질 또는 무선 전력 수신기가 회수되지 않은 것으로 판단되는 경우(S717-N), 무선 전력 송신기는 랫치 실패 모드를 유지할 수 있다(S715). 한편, 이물질 또는 무선 전력 수신기가 회수된 것으로 판단되는 경우(S717-Y), 무선 전력 송신기는 전력 절약 모드로 재진입할 수 있다(S719). 예를 들어, 무선 전력 송신기는 도 8의 제 2 전력(851,852) 및 제 3 전력(861 내지 865)을 인가할 수 있다.
이상에서, 무선 전력 송신기가 충전 전력을 송신하는 중 에러가 발생한 경우의 동작에 대하여 설명하였다. 이하에서는, 무선 전력 송신기 상에 복수의 무선 전력 수신기가 충전 전력을 수신하는 경우의 동작에 대하여 설명하도록 한다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 의한 무선 전력 송신기의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 9의 제어 방법은 도 10을 참조하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다. 도 10은 도 9의 실시 예에 의한 무선 전력 송신기가 인가하는 전력량의 시간 축에 대한 그래프이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신기는 제 1 무선 전력 수신기로 충전 전력을 송신할 수 있다(S901). 아울러, 무선 전력 송신기는 추가적으로 제 2 무선 전력 수신기를 무선 전력 네트워크로 가입시킬 수 있다(S903). 또한, 무선 전력 송신기는 제 2 무선 전력 수신기에도 충전 전력을 송신할 수 있다(S905). 더욱 상세하게는, 무선 전력 송신기는 제 1 무선 전력 수신기 및 제 2 무선 전력 수신기가 요구하는 충전 전력의 합계를 전력 수신부에 인가할 수 있다.
도 10에서는 상기의 S901 단계 내지 S905 단계에 대한 일 실시 예가 도시된다. 예를 들어, 무선 전력 송신기는 제 2 검출 전력(1001, 1002) 및 제 3 검출 전력(1011 내지 1015)을 인가하는 전력 절약 모드를 유지할 수 있다. 이후, 무선 전력 송신기는 제 1 무선 전력 수신기를 검출하고, 검출 전력(1020)을 유지하는 저전력 모드로 진입할 수 있다. 이후, 무선 전력 송신기는 제 1 충전 전력(1030)을 인가하는 전력 송신 모드로 진입할 수 있다. 무선 전력 송신기는 제 2 무선 전력 수신기를 검출할 수 있으며, 제 2 무선 전력 수신기를 무선 전력 네트워크에 가입시킬 수 있다. 아울러, 무선 전력 송신기는 제 1 무선 전력 수신기 및 제 2 무선 전력 수신기가 요구하는 전력량의 합계의 전력량을 가지는 제 2 충전 전력(1040)을 인가할 수 있다.
다시 도 9를 참조하면, 무선 전력 송신기는 제 1 및 제 2 무선 전력 수신기 양자에 충전 전력을 송신하는 중(S905), 에러 발생을 검출할 수 있다(S907). 여기에서, 에러는 상술한 바와 같이, 이물질 배치, 교차 연결, 과전압(over voltage), 과전류(over current), 과온도(over temperature) 등일 수 있다. 에러가 발생하지 않으면(S907-N), 무선 전력 송신기는 제 2 충전 전력(1040)의 인가를 유지할 수 있다.
한편, 에러가 발생하면(S907-Y), 무선 전력 송신기는 랫치 실패 모드로 진입할 수 있다(S909). 예를 들어, 무선 전력 송신기는 도 10의 제 1 전력(1051 내지 1055)을 제 1 주기로 인가할 수 있다. 무선 전력 송신기는 제 1 무선 전력 수신기 및 제 2 무선 전력 수신기 모두가 회수되는지를 판단할 수 있다(S911). 예를 들어, 무선 전력 송신기는 제 1 전력(1051 내지 1055)의 인가 중 임피던스 변화를 검출할 수 있다. 무선 전력 송신기는 임피던스가 초기 수치로 복귀하는지 여부에 기초하여 제 1 무선 전력 수신기 및 제 2 무선 전력 수신기 모두가 회수되는지를 판단할 수 있다.
제 1 무선 전력 수신기 및 제 2 무선 전력 수신기 모두가 회수된 것으로 판단되면(S911-Y), 무선 전력 송신기는 전력 절약 모드로 진입할 수 있다(S913). 예를 들어, 무선 전력 송신기는 도 10과 같이 제 2 검출 전력(1061, 1062) 및 제 3 검출 전력(1071 내지 1075)을 각각 제 2 주기 및 제 3 주기로 인가할 수 있다.
상술한 바와 같이, 무선 전력 송신기는 복수 개의 무선 전력 수신기에 충전 전력을 인가하는 경우에 있어서도, 에러 발생 시 용이하게 무선 전력 수신기 또는 이물질이 회수되는지 여부를 판단할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 의한 SA(stand alone) 모드에서의 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기의 블록도이다.
무선 전력 송신기(1100)는 통신부(1110), 전력 증폭기(power amplifier, PA)(1120) 및 공진기(resonator)(1130)를 포함할 수 있다. 무선 전력 수신기(1150)는 통신부(WPT Communication IC)(1151), 어플리케이션 프로세서(Application Processor; AP)(1152), 전력 관리 집적회로(Power Management Integrated Circuit; PMIC)(1153), 무선 전력 집적회로(Wireless Power Integrated Circuit; WPIC)(1154), 공진기(resonator)(1155), 인터페이스 전력 관리 집적회로(Interface Power Management IC; IFPM)(1157), 유선 충전 어댑터(Travel Adapter; TA)(1158) 및 배터리(1159)를 포함할 수 있다.
무선 전력 송신기(1100)의 통신부(1110)는 와이파이(WiFi)/블루투스(BT) 콤보(Combo) IC으로 구현될 수 있으며, 무선 전력 수신기(1150)의 통신부(1151)와 소정의 방식, 예를 들어 BLE 방식에 기초하여 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 수신기(1150)의 통신부(1151)는 전술한 <표 1>의 데이터 구조를 가지는 PRU 다이내믹(PRU Dynamic) 신호를 무선 전력 송신기(1100)의 통신부(1110)로 송신할 수 있다. 상술한 바와 같이, PRU 다이내믹 신호는 무선 전력 수신기(1150)의 전압 정보, 전류 정보, 온도 정보 및 경고 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
수신된 PRU 다이내믹 신호에 기초하여, 전력 증폭기(1120)로부터의 출력 전력 값이 조정될 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 수신기(1150)에 과전압, 과전류, 과온도가 인가되면, 전력 증폭기(1120)로부터 출력되는 전력 값이 감소될 수 있다. 아울러, 무선 전력 수신기(1150)의 전압 또는 전류가 기설정된 값 미만인 경우에는 전력 증폭기(1120)로부터 출력되는 전력 값이 증가될 수 있다.
무선 전력 송신기(1100)의 공진기(1130)로부터의 충전 전력은 무선 전력 수신기(1150)의 공진기(1155)에 무선으로 송신될 수 있다.
무선 전력 집적회로(1154)는 공진기(1155)로부터 수신된 충전 전력을 정류하고, DC/DC 컨버팅할 수 있다. 무선 전력 집적회로(1154)는 컨버팅된 전력으로 통신부(1151)를 구동하거나 또는 배터리(1159)를 충전하도록 할 수 있다.
한편, 유선 충전 어댑터(1158)에는 유선 충전 단자가 인입될 수 있다. 유선 충전 어댑터(1158)는 30핀 커넥터 또는 USB 커넥터 등의 유선 충전 단자가 인입될 수 있으며, 외부 전원으로부터 공급되는 전력을 수신하여 배터리(1159)를 충전할 수 있다.
인터페이스 전력 관리 집적회로(1157)는 유선 충전 단자로부터 인가되는 전력을 처리하여 배터리(1159) 및 전력 관리 집적회로(1153)로 출력할 수 있다.
전력 관리 집적회로(1153)는 무선으로 수신된 전력 또는 유선으로 수신된 전력과 무선 전력 수신기(1150)의 구성 요소 각각에 인가되는 전력을 관리할 수 있다. 어플리케이션 프로세서(1152)는 전력 관리 집적회로(1153)로부터 전력 정보를 수신하여, 이를 보고하기 위한 PRU 다이내믹(PRU Dynamic) 신호를 송신하도록 통신부(1151)를 제어할 수 있다.
무선 전력 집적회로(1154)에 연결되는 노드(1156)에는 유선 충전 어댑터(1158)에도 연결될 수 있다. 유선 충전 어댑터(1158)에 유선 충전 커넥터가 인입되는 경우에는, 노드(1156)에 기설정된 전압, 예를 들어 5V가 인가될 수 있다. 무선 전력 집적회로(1154)는 노드(1156)에 인가되는 전압을 모니터링하여 유선 충전 어댑터의 인입 여부를 판단할 수 있다.
한편, 어플리케이션 프로세서(1152)는 미리 정해진 통신 방식의 스택 예컨대, WiFi/BT/BLE 스택을 가지고 있다. 따라서 무선 충전을 위한 통신 시 통신부(1151)는 어플리케이션 프로세서(1152)로부터 이러한 스택을 로드한 후, 그 스택을 기반으로 BT, BLE 통신 방식을 이용하여 무선 전력 송신기(1100)의 통신부(1110)와 통신할 수 있다.
하지만, 어플리케이션 프로세서(1152)가 전원 오프된 상태에서 어플리케이션 프로세서(1152)로부터 무선 전력 전송을 수행하기 위한 데이터를 가져올 수 없는 상태 또는 어플리케이션 프로세서(1152) 내의 메모리로부터 그 데이터를 가져와서 사용하는 도중에 그 어플리케이션 프로세서(1152)의 온 상태를 유지할 수 없을 정도로 전력이 소실된 상태가 발생할 수 있다.
이와 같이 배터리(1159)의 잔여 용량이 최소 전력 임계값 미만이 되면, 어플리케이션 프로세서(1152)가 꺼지게 되며, 무선 전력 수신기 내부에 배치된 무선 충전을 위한 일부 구성 요소 예컨대, 통신부(1151), 무선 전력 집적 회로(1154), 공진기(1155) 등을 이용하여 무선 충전을 할 수 있다. 여기서, 어플리케이션 프로세서(1152)를 켤 수 있는 정도의 전원을 공급할 수 없는 상태를 데드(dead) 배터리 상태라고 할 수 있다.
이러한 데드 배터리 상태에서는 어플리케이션 프로세서(1152)는 구동되지 않기 때문에 통신부(1151)는 미리 정해진 통신 방식의 스택 예컨대, WiFi/BT/BLE 스택을 어플리케이션 프로세서(1152)로부터 입력받을 수 없다. 이러한 경우를 대비하여 통신부(1151)의 메모리(1162) 내에 어플리케이션 프로세서(1152)로부터 상기 미리 정해진 통신 방식의 스택 중 일부의 스택 예컨대, BLE 스택을 패치(fetch)하여 저장해놓을 수 있다. 이에 따라 통신부(1151)는 메모리(1162)에 저장한 상기 통신 방식의 스택 즉, 무선 충전 프로토콜을 이용하여 무선 충전을 위한 무선 전력 송신기(1100)와의 통신을 수행할 수 있다. 이때, 통신부(1151)는 그 내부의 메모리를 포함할 수 있는데, SA 모드에서 BLE 스택은 롬 형태의 메모리에 저장될 수 있다.
상술한 바와 같이, 통신부(1151)가 메모리(1162)에 저장한 상기 통신 방식의 스택을 이용하여 통신을 수행하는 것을 SA(stand alone) 모드라고 명명할 수 있다. 이에 따라 통신부(1151)는 BLE 스택을 기반으로 충전 절차를 관리할 수 있다.
이상으로, 도 2 내지 도 11을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 적용될 수 있는 무선 충전 시스템의 개념 및 무선 전력 송수신기의 예를 설명하였다. 이하 도 12 내지 도 21을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 교차 연결 판단 방법을 상세히 설명하기로 한다. 후술하는 도 12 내지 도 21에서의 교차 연결 판단 방법들은 상술한 도 2 내지 도 11의 무선 충전 시스템 또는 무선 전력 송수신기의 적어도 일부 기능을 이용하여 구현될 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 송신기가 인가하는 전력량의 시간 축에 대한 그래프이다.
도 12를 참조하면, 전술한 바와 같이 무선 전력 송신기(PTU)가 온 되고 전력 절약 모드(power save mode)로 진입하면, 짧은 비콘(short beacon) 및/또는 긴 비콘(long beacon)의 전력을 무선 전력 수신기(PRU)로 전송할 수 있다.
한편, 일 예로서 PTU는 PRU가 로드의 변화를 만들어 내지 못하는 것으로 판단하는 경우, 상기 긴 비콘에 의해서 PRU에 전력을 전송할 수 있다. PRU는 상기 긴 비콘에 의해 전달된 전력에 의해 MCU 및/또는 통신부(BLE)를 구동시킬 수 있다. 또한, 다른 예로서 상기 PTU가 짧은 비콘을 전송함에 따라 상기 PTU가 PRU에 의한 로드 변화를 검출하면, 전력 절약 모드에서 저전력 모드로 전환되어 긴 비콘을 전송할 수 있다. PRU는 상기 긴 비콘에 의해 전달된 전력을 이용하여 MCU 및/또는 통신부(BLE)를 구동시킬 수 있다.
이후, 상기 구동된 PRU는 애드버타이즈먼트(AD) 신호를 PTU로 전송함으로써 자신이 PTU로부터 전력을 수신하여 깨어났음을 PTU에게 알려줄 수 있다.
PTU가 PRU로부터 AD 신호를 수신하면 후술하는 다양한 실시 예에 따라 상기 AD 신호에 포함된 PTU의 식별 정보(ID)를 검사하여 교차 연결 여부를 판단할 수 있다.
상기 AD 신호의 필드 구성은 하기 <표 5> 및 <표 6>과 같이 구성될 수 있다.
Figure pat00005
Figure pat00006
상기 <표 6>에서 임피던스 변화 비트인 3개의 비트는 하기 <표 7>과 같이 정의될 수 있다.
Figure pat00007
한편, PRU가 임피던스 변화를 형성하지 못하는 경우, 또는 로드(load)의 변화가 없어도 RSSI(Received Signal Strength Indication)가 일정 수준 이상일 경우, PTU는 상기 PRU로부터 AD 신호를 수신한 후, 연결 요청(connection request) 신호를 PRU로 송신하고 통신을 시작할 수 있다.
이때, 상기 연결 요청 신호가 통신 장애 등의 이유로 인해 PRU로 전달이 되지 않을 경우, PTU가 PRU의 고정 특성 값(PRU static parameter)를 못 받게 되며, 일정 시간 이후(예컨대, 500ms) 다시 PTU는 통신을 시도하고, PRU로부터 다시 AD 신호를 수신할 수 있다.
만약, N번의 재시도 후에도 AD 신호 또는 연결 요청 신호를 수신하지 못하고 타이머가 만료(Time out) 되면, PTU는 PRU를 정상적인 충전 대상 PRU가 아닌 것으로 판단(예컨대, 교차 연결 PRU로 판단)하고, 전력 절약 모드 또는 랫치 실패 모드(Latch fault mode) 또는 로컬 실패 모드(Local fault mode) 등으로 진입하여 전력 송신을 줄일 수 있다. 또한, 예컨대 PTU가 다른 PRU를 충전하는 중(power transfer mode)에서 위와 같은 상황이 발생하면 랫치 실패 모드 또는 전력 절약 모드로 돌아가서 출력 전력을 줄이거나 전력 전송을 지속할 수 있다.
도 12를 다시 참조하면, PTU가 짧은 비콘 신호를 전송한 후 PRU에 의한 로드 변화가 감지되면 PTU 코일(coil)의 전류(Itx)를 증가시켜 보다 높은 전력의 긴 비콘을 전송할 수 있다. 상기 긴 비콘을 일정 시간(예컨대, 105ms) 동안 유지하여 전송함으로써 PRU의 제어부(예컨대, MCU)가 파워 온(power on) 되어 AD 신호를 PTU로 전달할 수 있도록 한다.
PTU는 상기 긴 비콘 전송 기간 동안 PRU에서 전송된 AD 신호가 일정 크기 이상의 신호 세기(Signal strength)로 감지되면 자신 위에 PRU가 정상적으로 놓여진 것으로 판단하고, 저 젼력 모드(low power state)로 진입할 수 있다. 상기 저 전력 모드에서 PTU는 파워를 일정 시간(예컨대, 500ms) 동안 유지하며 PRU의 등록 절차(registration process)를 진행함으로써 PTU/PRU 간의 충전 정보를 교환하고 충전 가능 한지 여부 등을 판단할 수 있다.
이하, 도 13 내지 도 21을 참조하여, 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 교차 연결 판단 방법들을 설명하기로 한다.
<PTU power modulation method only after advertisement>
도 13은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 교차 연결 판단 절차를 나타내는 흐름도이다.
도 13을 참조하면, PTU는 전력 절약 모드(S1301)에서 짧은 비콘 신호를 전송(S1303)할 수 있다. 상기 짧은 비콘 신호가 전송됨에 따라 PRU에 의해 로드 변화가 감지(S1305)되면, PTU에 PRU가 놓여진 것으로 판단할 수 있다.
상기 로드 변화의 감지에 따라, PTU는 전력 절약 모드에서 저 전력 모드로 전환(S1307)되고, 긴 비콘 신호를 전송할 수 있다. 이때, 본 발명의 다양한 실시 예에 따라 상기 긴 비콘 신호에 상기 PTU를 식별할 수 있는 정보를 포함하여 전송(S1309)할 수 있다. 예컨대, PTU는 인 밴드(inband) 통신을 통해 PRU를 구동할 수 있는 전력과 함께 PTU의 식별 정보를 PRU로 전송할 수 있다.
상기 긴 비콘 신호에 PTU의 식별 정보(ID)를 포함하는 방법은 다양하게 구현될 수 있다. 예컨대, 긴 비콘 신호를 PTU의 식별 정보로 다양한 변조(modulation) 방식에 따라 변조시켜 전송할 수도 있다. 또한, 다른 실시 예로서, 긴 비콘 신호에 PTU의 식별 정보를 변조(예컨대, Itx를 식별 정보에 기반하여 변조)시킨 신호를 합성하여 전송할 수도 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시 예에 따라 상기 변조 방식으로는 다양한 변조 방식들이 적용될 수 있다. 예컨대, PPM(Pulse Position Modulation) 또는 PWM(Pulse Width Modulation) 등의 방식을 이용하여 변조할 수 있으며, 본 발명의 실시 예들이 상기 방식에 한정되는 것은 아니다. 또한, PRU에서 수신되는 전력의 변화를 줄이기 위해 맨체스터 코딩(manchester coding) 방식 등을 적용하여 변조할 수도 있다.
상기 PTU로부터 전송된 긴 비콘 신호에 의해 PRU 내부의 MCU가 구동될 수 있으며, 상기 PRU는 상기 수신된 긴 비콘 신호에 포함된 PTU의 식별 정보를 검출할 수 있다.
상기 긴 비콘 신호에 의해 구동된 PRU는 통신부(예컨대, 도 3a, 도 3b, 또는 도 3c의 통신부)를 통해 PTU를 검색하기 위한 애드버타이즈먼트 신호(AD 신호)를 전송할 수 있다. 이때, 본 발명의 다양한 실시 예에 따라 상기 AD 신호 내에 상기 검출된 PTU의 식별 정보 또는 상기 PTU의 식별 정보에 대응하는 미리 설정된 정보를 포함시켜 전송할 수 있다.
PTU가 상기 PRU로부터 전송된 AD 신호를 수신(S1311)하면, 상기 수신된 AD신호로부터 PTU 식별 정보를 검출(S1313)할 수 있다. 상기 PTU는 상기 검출된 PTU 식별 정보가 상기 긴 비콘 신호에 포함하여 전송한 PTU의 식별 정보와 일치(S1315)하면, 정상적인 접속으로 판단하고 연결 절차를 진행(S1317)할 수 있다. 반면, 상기 검출된 PTU 식별 정보가 상기 긴 비콘 신호에 포함하여 전송한 PTU의 식별 정보와 일치(S1315)하지 않으면, 교차 연결로 판단하고 연결 절차를 진행하지 않거나, 다시 전력 절약 모드로 돌아갈 수 있다.
도 14는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 교차 접속 방지 방법의 개념을 나타내는 도면이다. 도 14를 참조하면, PTU는 전력 절약 모드에서 로드 변화가 감지되면 저 전력 모드로 전환되고, PTU 코일의 전류(Itx)를 증가시켜 파워를 증대시켜 긴 비콘을 전송할 수 있다. 이때, 도 13에서 상술한 바와 같이 본 발명의 다양한 실시 예에 따라 일정 간격으로 PTU ID(예컨대, "10110101")와 같은 특정한 신호로 Itx를 변조하여 전송할 수 있다. 이때, PTU는 PPM, PWM 등의 변조 방법을 적용할 수 있으며, PRU가 전송하는 신호의 전력 변화를 줄이기 위해 맨체스터 코딩(Manchester coding) 방법을 활용할 수 있다. 상기 PTU의 ID는 미리 설정된 일정 시간(예컨대, 105ms) 동안 반복적으로 전송할 수 있다.
PTU에 의해 전송된 신호에 의해 PRU에 전력이 인가되면, PRU 내부의 MCU가 구동되고, 상기 전송된 전력 신호에 포함된 PTU ID를 검출할 수 있다.
상기 PRU는 검출된 PTU ID를 아웃밴드(outband) 신호(예컨대, BLE, Zigbee등)로 전송할 수 있다. 예컨대, 상기 PRU가 PTU의 검색을 위해 전송하는 AD 신호에 상기 검출된 PTU ID를 포함하여 전송할 수 있다.
PRU로부터 AD 신호를 받은 PTU는 자신이 상기에서 전력 신호(예컨대, 긴 비콘 신호)에 포함 시켜 보낸 PTU ID와 상기 PRU가 전송한 AD 신호에 포함된 PTU ID가 일치하는지 확인하고, 상기 확인 결과 일치하면 연결 요청 신호(connection request)를 PRU로 전송하여, PRU와의 아웃밴드 연결(outband connection)을 수립할 수 있다. 또한, 상기 PTU는 저 전력 모드(low power state)로 진입하여 등록 절차(registration process)를 시작할 수 있다. 반면, 상기 확인 결과 일치하지 않으면 수신된 AD 신호를 무시하고 다시 전력 절약 모드(power save mode)로 돌아가서 짧은 비콘을 전송할 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 상기 PTU가 수신한 제1 AD 신호에 포함된 PTU ID가 기 전송한 PTU ID와 일치하지 않을 경우, 미리 설정된 횟수만큼 반복하여 전송할 수도 있다. 이때, 재전송시마다 동일한 PTU 식별 정보를 전송할 수도 있으며, 상이한 PTU 식별 정보를 전송할 수도 있다. 또한, 상기 PTU 식별 정보의 변경 주기는 PRU의 AD 신호 전송 간격(interval)을 고려하여 설정할 수 있다.
<PTU power modulation method>
도 15는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 교차 연결 판단 절차를 나타내는 흐름도이다.
도 15를 참조하면, PTU는 전력 절약 모드(S1501)에서 짧은 비콘 신호를 전송(S1503)할 수 있다. 상기 짧은 비콘 신호가 전송됨에 따라 PRU에 의해 로드 변화가 감지(S1505)되면, PTU에 PRU가 놓여진 것으로 판단할 수 있다.
상기 로드 변화의 감지에 따라, PTU는 전력 절약 모드에서 저 전력 모드로 전환(S1507)되고, 긴 비콘 신호를 전송(S1509)할 수 있다.
상기 PTU로부터 전송된 긴 비콘 신호에 의해 PRU 내부의 MCU가 구동될 수 있으며, 상기 긴 비콘 신호에 의해 구동된 PRU는 통신부(예컨대, 도 3a, 도 3b, 또는 도 3c의 통신부)를 통해 PTU를 검색하기 위한 제1 애드버타이즈먼트 신호(AD 신호)를 전송할 수 있다.
PTU가 상기 PRU로부터 전송된 제1 AD 신호를 수신(S1511)하면, 본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 이후 전송하는 긴 비콘 신호에 상기 PTU를 식별할 수 있는 정보를 포함하여 전송(S1513)할 수 있다. 예컨대, PTU는 인밴드 통신을 통해 PRU를 구동할 수 있는 전력과 함께 PTU의 식별 정보를 PRU로 전송할 수 있다.
상기 긴 비콘 신호에 PTU의 식별 정보(ID)를 포함하는 방법은 다양하게 구현될 수 있다. 예컨대, 긴 비콘 신호를 PTU의 식별 정보로 다양한 변조(modulation) 방식에 따라 변조시켜 전송할 수도 있다. 또한, 다른 실시 예로서, 긴 비콘 신호에 PTU의 식별 정보를 변조(예컨대, Itx를 식별 정보에 기반하여 변조)시킨 신호를 합성하여 전송할 수도 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시 예에 따라 상기 변조 방식으로는 다양한 변조 방식들이 적용될 수 있다. 예컨대, PPM(Pulse Position Modulation) 또는 PWM(Pulse Width Modulation) 등의 방식을 이용하여 변조할 수 있으며, 본 발명의 실시 예들이 상기 방식에 한정되는 것은 아니다. 또한, PRU에서 수신되는 전력의 변화를 줄이기 위해 맨체스터 코딩(manchester coding) 방식 등을 적용하여 변조할 수도 있다.
상기 PTU로부터 긴 비콘 신호를 수신한 PRU는 상기 수신된 긴 비콘 신호에 포함된 PTU의 식별 정보를 검출할 수 있다. 상기 PRU는 본 발명의 다양한 실시 예에 따라 다음 전송할 AD 신호(설명의 편의상 제2 AD 신호라 칭한다.) 내에 상기 검출된 PTU의 식별 정보 또는 상기 PTU의 식별 정보에 대응하는 미리 설정된 정보를 포함시켜 전송할 수 있다.
PTU가 상기 PRU로부터 전송된 제2 AD 신호를 수신(S1515)하면, 상기 수신된 AD신호로부터 PTU 식별 정보를 검출(S1517)할 수 있다. 상기 PTU는 상기 검출된 PTU 식별 정보가 상기 긴 비콘 신호에 포함하여 전송한 PTU의 식별 정보와 일치(S1519)하면, 정상적인 접속으로 판단하고 연결 절차를 진행(S1521)할 수 있다. 반면, 상기 검출된 PTU 식별 정보가 상기 긴 비콘 신호에 포함하여 전송한 PTU의 식별 정보와 일치(S1519)하지 않으면, 교차 연결로 판단하고 연결 절차를 진행하지 않거나, 다시 전력 절약 모드로 돌아갈 수 있다.
도 16은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 교차 접속 방지 방법의 개념을 나타내는 도면이다. 도 16을 참조하면, PTU는 전력 절약 모드에서 로드 변화가 감지되면 저 전력 모드로 전환되고, PTU 코일의 전류(Itx)를 증가시켜 파워를 증대시켜 긴 비콘을 전송할 수 있다.
PTU에 의해 전송된 신호에 의해 PRU에 전력이 인가되면, PRU 내부의 MCU가 구동되고, PTU의 검색을 위해 AD 신호를 아웃밴드(outband) 신호(예컨대, BLE, Zigbee등)로 전송할 수 있다.
상기 PTU가 제1 AD 신호를 수신하면, 상기 도 15에서 상술한 바와 같이 본 발명의 다양한 실시 예에 따라 일정 간격으로 PTU ID(예컨대, "10110101")와 같은 특정한 신호로 Itx를 변조하여 전송할 수 있다. 이때, PTU는 PPM, PWM 등의 변조 방법을 적용할 수 있으며, PRU가 전송하는 신호의 전력 변화를 줄이기 위해 맨체스터 코딩(Manchester coding) 방법을 활용할 수 있다. 상기 PTU의 ID는 미리 설정된 일정 시간(예컨대, 105ms) 동안 반복적으로 전송할 수 있다.
상기 PTU로부터 긴 비콘 신호를 수신한 PRU는 상기 수신된 긴 비콘 신호에 포함된 PTU의 식별 정보를 검출할 수 있다. 상기 PRU는 본 발명의 다양한 실시 예에 따라 다음 전송할 AD 신호(설명의 편의상 제2 AD 신호라 칭한다.) 내에 상기 검출된 PTU의 식별 정보 또는 상기 PTU의 식별 정보에 대응하는 미리 설정된 정보를 포함시켜 전송할 수 있다.
PRU로부터 제2 AD 신호를 받은 PTU는 자신이 상기에서 전력 신호(예컨대, 긴 비콘 신호)에 포함 시켜 보낸 PTU ID와 상기 PRU가 전송한 제2 AD 신호에 포함된 PTU ID가 일치하는지 확인하고, 상기 확인 결과 일치하면 연결 요청 신호(connection request)를 PRU로 전송하여, PRU와의 아웃밴드 연결(outband connection)을 수립할 수 있다. 또한, 상기 PTU는 저 전력 모드(low power state)로 진입하여 등록 절차(registration process)를 시작할 수 있다. 반면, 상기 확인 결과 일치하지 않으면 수신된 AD 신호를 무시하고 다시 전력 절약 모드(power save mode)로 돌아가서 짧은 비콘을 전송할 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 상기 PTU가 수신한 제2 AD 신호에 포함된 PTU ID가 기 전송한 PTU ID와 일치하지 않을 경우, 미리 설정된 횟수만큼 반복하여 전송할 수도 있다. 이때, 재전송시마다 동일한 PTU 식별 정보를 전송할 수도 있으며, 상이한 PTU 식별 정보를 전송할 수도 있다. 또한, 상기 PTU 식별 정보의 변경 주기는 PRU의 AD 신호 전송 간격(interval)을 고려하여 설정할 수 있다.
<PTU power modulation method with specific frequency>
도 17은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 교차 연결 판단 절차를 나타내는 흐름도이다.
도 17을 참조하면, PTU는 전력 절약 모드(S1701)에서 짧은 비콘 신호를 전송(S1703)할 수 있다. 상기 짧은 비콘 신호가 전송됨에 따라 PRU에 의해 로드 변화가 감지(S1705)되면, PTU에 PRU가 놓여진 것으로 판단할 수 있다.
상기 로드 변화의 감지에 따라, PTU는 전력 절약 모드에서 저 전력 모드로 전환(S1707)되고, 긴 비콘 신호를 전송할 수 있다. 이때, 본 발명의 다양한 실시 예에 따라 상기 긴 비콘 신호에 상기 PTU를 식별할 수 있는 정보를 포함하여 전송(S1709)할 수 있다. 예컨대, PTU는 인 밴드(inband) 통신을 통해 PRU를 구동할 수 있는 전력과 함께 PTU의 식별 정보를 PRU로 전송할 수 있다.
상기 긴 비콘 신호에 PTU의 식별 정보(ID)를 포함하는 방법은 다양하게 구현될 수 있다. 예컨대, 본 발명의 다양한 실시 예에 따라 미리 설정된 특정 주파수의 신호를 상기 긴 비콘 신호에 포함하여 전송할 수 있다. 상기 특정 주파수의 신호는 구형파, 펄스 신호 등 일수 있으며, 본 발명의 실시 예들이 특정 신호 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, PRU에서 수신되는 전력의 변화를 줄이기 위해 맨체스터 코딩(manchester coding) 방식 등을 적용하여 변조할 수도 있다. 또한, 상기 특정 주파수의 신호는 상기 긴 비콘 신호가 전송되는 구간 동안 반복적으로 전송할 수 있다.
상기 PTU로부터 전송된 긴 비콘 신호에 의해 PRU 내부의 MCU가 구동될 수 있으며, 상기 PRU는 상기 수신된 긴 비콘 신호에 포함된 특정 주파수의 신호를 검출할 수 있다. 이때, PRU는 상기 특정 주파수 신호의 검출을 위해 별도의 추가된 회로를 사용할 수도 있으며, 수신된 신호의 정류된 전압 또는 전류를 MCU의 ADC(analog to digital converter)를 이용하여 검출할 수도 있다. 또한, 본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 주파수 검출을 용이하게 하기 위해 FFT(fast fourier transform)를 이용할 수도 있다. 상기 주파수 검출 결과 미리 설정된 복수의 주파수들 중에서 가장 가까운 주파수 값을 검출된 주파수 값으로 결정할 수도 있다.
상기 긴 비콘 신호에 의해 구동된 PRU는 통신부(예컨대, 도 3a, 도 3b, 또는 도 3c의 통신부)를 통해 PTU를 검색하기 위한 애드버타이즈먼트 신호(AD 신호)를 전송할 수 있다. 이때, 본 발명의 다양한 실시 예에 따라 상기 AD 신호 내에 상기 검출된 주파수 정보를 포함시켜 전송할 수 있다.
PTU가 상기 PRU로부터 전송된 AD 신호를 수신(S1711)하면, 상기 수신된 AD 신호로부터 주파수 정보를 검출(S1713)할 수 있다. 상기 PTU는 상기 검출된 주파수 정보가 상기 긴 비콘 신호에 포함하여 전송한 신호의 주파수 정보와 일치(S1715)하면, 정상적인 접속으로 판단하고 연결 절차를 진행(S1717)할 수 있다. 반면, 상기 검출된 주파수 정보가 상기 긴 비콘 신호에 포함하여 전송한 PTU의 식별 정보와 일치(S1715)하지 않으면, 교차 연결로 판단하고 연결 절차를 진행하지 않거나, 다시 전력 절약 모드로 돌아갈 수 있다.
도 18은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 교차 접속 방지 방법의 개념을 나타내는 도면이다. 도 18을 참조하면, PTU는 전력 절약 모드에서 로드 변화가 감지되면 저 전력 모드로 전환되고, PTU 코일의 전류(Itx)를 증가시켜 파워를 증대시켜 긴 비콘을 전송할 수 있다. 이때, 상기 도 17에서 상술한 바와 같이 본 발명의 다양한 실시 예에 따라 일정 간격으로 미리 설정된 특정 주파수의 신호를 상기 긴 비콘 신호에 포함하여 전송할 수 있다. 이때, PTU는 상기 특정 주파수의 신호를 구형파, 또는 펄스 형태로 생성할 수 있다. 또한, PRU에서 수신되는 전력의 변화를 줄이기 위해 맨체스터 코딩(manchester coding) 방식 등을 적용하여 변조할 수도 있다. 또한, 상기 특정 주파수의 신호는 상기 긴 비콘 신호가 전송되는 구간 동안 반복적으로 전송할 수 있다.
PTU에 의해 전송된 신호에 의해 PRU에 전력이 인가되면, PRU 내부의 MCU가 구동되고, 상기 전송된 전력 신호에 포함된 특정 주파수 신호를 검출할 수 있다.
상기 PRU는 검출된 신호의 주파수에 대한 정보를 아웃밴드(outband) 신호(예컨대, BLE, Zigbee등)로 전송할 수 있다. 예컨대, 상기 PRU가 PTU의 검색을 위해 전송하는 AD 신호에 상기 검출된 신호의 주파수 정보를 포함하여 전송할 수 있다.
PRU로부터 AD 신호를 받은 PTU는 자신이 상기에서 전력 신호(예컨대, 긴 비콘 신호)에 포함 시켜 보낸 특정 주파수 신호의 주파수 정보와 상기 PRU가 전송한 AD 신호에 포함된 주파수 정보가 일치하는지 확인하고, 상기 확인 결과 일치하면 연결 요청 신호(connection request)를 PRU로 전송하여, PRU와의 아웃밴드 연결(outband connection)을 수립할 수 있다. 또한, 상기 PTU는 저 전력 모드(low power state)로 진입하여 등록 절차(registration process)를 시작할 수 있다. 반면, 상기 확인 결과 일치하지 않으면 수신된 AD 신호를 무시하고 다시 전력 절약 모드(power save mode)로 돌아가서 짧은 비콘을 전송할 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 상기 PTU가 수신한 제1 AD 신호에 포함된 주파수 정보가 기 전송한 신호의 주파수 정보와 일치하지 않을 경우, 미리 설정된 횟수만큼 반복하여 전송할 수도 있다. 이때, 재전송시마다 동일한 주파수의 신호를 전송할 수도 있으며, 상이한 주파수의 신호를 전송할 수도 있다. 또한, 상기 주파수 신호의 주파수 변경 주기는 PRU의 AD 신호 전송 간격(interval)을 고려하여 설정할 수 있다.
<PTU power modulation method with specific frequency after first advertisement received>
도 19는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 교차 연결 판단 절차를 나타내는 흐름도이다.
도 19를 참조하면, PTU는 전력 절약 모드(S1901)에서 짧은 비콘 신호를 전송(S1903)할 수 있다. 상기 짧은 비콘 신호가 전송됨에 따라 PRU에 의해 로드 변화가 감지(S1905)되면, PTU에 PRU가 놓여진 것으로 판단할 수 있다.
상기 로드 변화의 감지에 따라, PTU는 전력 절약 모드에서 저 전력 모드로 전환(S1907)되고, 긴 비콘 신호를 전송(S1909)할 수 있다.
상기 PTU로부터 전송된 긴 비콘 신호에 의해 PRU 내부의 MCU가 구동될 수 있으며, 상기 긴 비콘 신호에 의해 구동된 PRU는 통신부(예컨대, 도 3a, 도 3b, 또는 도 3c의 통신부)를 통해 PTU를 검색하기 위한 제1 애드버타이즈먼트 신호(AD 신호)를 전송할 수 있다.
PTU가 상기 PRU로부터 전송된 제1 AD 신호를 수신(S1911)하면, 본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 이후 전송하는 긴 비콘 신호에 미리 설정된 특정 주파수의 신호를 포함하여 전송(S1913)할 수 있다. 예컨대, PTU는 인밴드 통신을 통해 PRU를 구동할 수 있는 전력과 함께 특정 주파수의 신호를 PRU로 전송할 수 있다.
상기 긴 비콘 신호에 특정 주파수의 신호를 포함하여 전송하는 방법은 다양하게 구현될 수 있다. 예컨대, 본 발명의 다양한 실시 예에 따라 미리 설정된 특정 주파수의 신호를 상기 긴 비콘 신호에 포함하여 전송할 수 있다. 상기 특정 주파수의 신호는 구형파, 펄스 신호 등 일수 있으며, 본 발명의 실시 예들이 특정 신호 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, PRU에서 수신되는 전력의 변화를 줄이기 위해 맨체스터 코딩(manchester coding) 방식 등을 적용하여 변조할 수도 있다. 또한, 상기 특정 주파수의 신호는 상기 긴 비콘 신호가 전송되는 구간 동안 반복적으로 전송할 수 있다.
상기 PTU로부터 긴 비콘 신호를 수신한 PRU는 상기 수신된 긴 비콘 신호에 포함된 특정 주파수의 신호를 검출할 수 있다. 이때, PRU는 상기 특정 주파수 신호의 검출을 위해 별도의 추가된 회로를 사용할 수도 있으며, 수신된 신호의 정류된 전압 또는 전류를 MCU의 ADC(analog to digital converter)를 이용하여 검출할 수도 있다. 또한, 본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 주파수 검출을 용이하게 하기 위해 FFT(fast fourier transform)를 이용할 수도 있다. 상기 주파수 검출 결과 미리 설정된 복수의 주파수들 중에서 가장 가까운 주파수 값을 검출된 주파수 값으로 결정할 수도 있다.
상기 PRU는 본 발명의 다양한 실시 예에 따라 다음 전송할 AD 신호(설명의 편의상 제2 AD 신호라 칭한다.) 내에 상기 검출된 신호의 주파수 정보를 포함시켜 전송할 수 있다.
PTU가 상기 PRU로부터 전송된 제2 AD 신호를 수신(S1915)하면, 상기 수신된 AD신호로부터 주파수 정보를 검출(S1917)할 수 있다. 상기 PTU는 상기 검출된 주파수 정보가 상기 긴 비콘 신호에 포함하여 전송한 특정 주파수 신호의 주파수 정보와 일치(S1919)하면, 정상적인 접속으로 판단하고 연결 절차를 진행(S1921)할 수 있다. 반면, 상기 검출된 주파수 정보가 상기 긴 비콘 신호에 포함하여 전송한 신호의 주파수 정보와 일치(S1919)하지 않으면, 교차 연결로 판단하고 연결 절차를 진행하지 않거나, 다시 전력 절약 모드로 돌아갈 수 있다.
도 20은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 교차 접속 방지 방법의 개념을 나타내는 도면이다. 도 20을 참조하면, PTU는 전력 절약 모드에서 로드 변화가 감지되면 저 전력 모드로 전환되고, PTU 코일의 전류(Itx)를 증가시켜 파워를 증대시켜 긴 비콘을 전송할 수 있다.
PTU에 의해 전송된 신호에 의해 PRU에 전력이 인가되면, PRU 내부의 MCU가 구동되고, PTU의 검색을 위해 AD 신호를 아웃밴드(outband) 신호(예컨대, BLE, Zigbee등)로 전송할 수 있다.
상기 PTU가 제1 AD 신호를 수신하면, 상기 도 19에서 상술한 바와 같이 본 발명의 다양한 실시 예에 따라 긴 비콘 신호에 일정 간격으로 특정 주파수 신호를 포함하여 전송할 수 있다. 상기 특정 주파수의 신호는 구형파, 펄스 신호 등 일수 있으며, 본 발명의 실시 예들이 특정 신호 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, PRU에서 수신되는 전력의 변화를 줄이기 위해 맨체스터 코딩(manchester coding) 방식 등을 적용하여 변조할 수도 있다. 또한, 상기 특정 주파수의 신호는 상기 긴 비콘 신호가 전송되는 구간 동안 반복적으로 전송할 수 있다.
상기 PTU로부터 긴 비콘 신호를 수신한 PRU는 상기 수신된 긴 비콘 신호에 포함된 특정 주파수의 신호를 검출할 수 있다. 상기 PRU는 본 발명의 다양한 실시 예에 따라 다음 전송할 AD 신호(설명의 편의상 제2 AD 신호라 칭한다.) 내에 상기 검출된 신호의 주파수 정보를 포함시켜 전송할 수 있다.
PRU로부터 제2 AD 신호를 받은 PTU는 자신이 상기에서 전력 신호(예컨대, 긴 비콘 신호)에 포함 시켜 보낸 특정 주파수 신호의 주파수 정보와 상기 PRU가 전송한 제2 AD 신호에 포함된 주파수 정보가 일치하는지 확인하고, 상기 확인 결과 일치하면 연결 요청 신호(connection request)를 PRU로 전송하여, PRU와의 아웃밴드 연결(outband connection)을 수립할 수 있다. 또한, 상기 PTU는 저 전력 모드(low power state)로 진입하여 등록 절차(registration process)를 시작할 수 있다. 반면, 상기 확인 결과 일치하지 않으면 수신된 AD 신호를 무시하고 다시 전력 절약 모드(power save mode)로 돌아가서 짧은 비콘을 전송할 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 상기 PTU가 수신한 제2 AD 신호에 포함된 주파수 정보가 기 전송한 신호의 주파수 정보와 일치하지 않을 경우, 미리 설정된 횟수만큼 반복하여 전송할 수도 있다. 이때, 재전송시마다 동일한 주파수의 신호를 전송할 수도 있으며, 상이한 주파수의 신호를 전송할 수도 있다. 또한, 상기 전송하는 신호의 주파수 변경 주기는 PRU의 AD 신호 전송 간격(interval)을 고려하여 설정할 수 있다.
<PTU power modulation method with specific frequency after each advertisement received>
도 21은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 교차 연결 판단 방법을 나타내는 그래프이다. 도 21을 참조하면, 상기 도 19 및 도 20에서 상술한 실시 예에서와 같은 방식으로 PTU는 PRU에게 특정 주파수의 신호를 긴 비콘 신호에 포함하여 전송하고, PRU는 PTU에서 전송한 신호의 주파수를 검출할 수 있다.
PTU는 만일 두 번째 이후의 AD 신호에 포함된 주파수 정보가 미리 설정된 주파수 정보와 일치하여도 한번 더 다른 주파수의 신호를 PRU로 전송함으로써 재확인하는 절차를 수행할 수 있다. 예컨대, 서로 상이한 복수의 주파수 신호를 PRU로 재전송함으로써, 자신의 충전 영역 내에 위치한 PRU로부터 전송된 아웃밴드 신호(outband signal)임을 재확인할 수 있다. 이와 같은 방법에 의해 교차 연결 검출의 정확도를 증대시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 PTU가 최초 AD 신호(즉, 제1 AD 신호)를 수신한 후, 제1 주파수(frequency #1)로 신호를 전송하고, 두 번째 AD 신호(즉, 제2 AD)를 받은 후에 제2 주파수(frequency #2)의 신호를 전송하면 PRU는 각각의 AD에 제1 주파수 정보와 제2 주파수 정보를 모두 포함하여 전송할 수 있다. 이때, PTU는 제1 주파수와 제2 주파수의 정보가 모두 일치할 때 PRU에게 연결 요청신호를 전송하도록 구현할 수도 있다.
한편, PTU는 전송한 신호의 복수의 상이한 주파수들 중에서 PRU로부터 수신된 주파수 정보가 하나만 일치할 경우, 긴 비콘 신호의 전송 구간을 미리 설정된 시간만큼 연장시키고, 복수(예컨대, 2개)의 주파수 정보가 모두 일치할 때까지 또는 일정 횟수만큼 반복하여 신호를 전송하도록 구현할 수도 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따라 하나 이상의 PRU가 충전 중인 경우, PTU는 지속적으로 전력 신호를 변조하여 전송할 수도 있으며, 일정 시간마다 전력 신호를 변조함으로써 신호 전송으로 인해 발생할 수 있는 다른 PRU의 충전에 대한 간섭(interference)을 줄일 수 있다.
상기 교차 연결의 감지를 위해 상기 일정 시간마다 전력 신호를 변조하여 전송할 경우, 아웃밴드 통신 매체가 새로운 디바이스를 찾는 구간(예컨대, BLE의 Scan Window (70ms))에서만 전력 신호를 변조하여 전송하도록 구현할 수도 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 누구든지 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범주 내에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 다양하게 변경할 수 있음은 물론이다. 따라서 본 발명은 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어나지 않는다면 다양한 변형 실시가 가능할 것이며, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (27)

  1. 무선 충전에서의 교차 연결 방지 방법에 있어서,
    무선 전력 송신기에서 로드 변경이 감지되는지를 판단하는 과정과,
    상기 로드 변경이 감지되면, 상기 무선 전력 송신기의 식별 정보가 포함된 신호를 전송하는 과정과,
    적어도 하나의 무선 전력 수신기로부터 전송된 신호를 수신하는 과정과,
    상기 수신된 신호에 포함된 정보가 상기 무선 전력 송신기의 식별 정보에 대응하는 경우, 상기 신호를 전송한 무선 전력 수신기와의 통신 연결을 수행하는 과정을 포함하는, 무선 충전에서의 교차 연결 방지 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 무선 전력 송신기의 식별 정보는,
    긴 비콘 신호에 포함하여 전송하는 것을 특징으로 하는, 무선 충전에서의 교차 연결 방지 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 무선 전력 송신기의 식별 정보는,
    상기 긴 비콘 신호에서 미리 설정된 크기 이상의 전력을 감지하여 식별되는, 무선 충전에서의 교차 연결 방지 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 무선 전력 송신기의 식별 정보는,
    적어도 하나의 바이너리 데이터를 포함하는, 무선 충전에서의 교차 연결 방지 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 무선 전력 송신기의 식별 정보는,
    상기 무선 전력 송신기에서 전송되는 전류 신호를 상기 식별 정보에 기반하여 변조하여 전송되는, 무선 충전에서의 교차 연결 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 무선 전력 수신기로부터 전송된 신호는,
    애드버타이즈먼트 신호인 것을 특징으로 하는, 무선 충전에서의 교차 연결 방지 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 무선 전력 송신기의 식별 정보는,
    미리 설정된 시간 내에서 반복하여 전송되는, 무선 충전에서의 교차 연결 방지 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 수신된 신호에 포함된 정보가 상기 무선 전력 송신기의 식별 정보에 대응하지 않는 경우, 상기 무선 전력 송신기는 전력 절약 모드로 전환되어 짧은 비콘 신호를 전송하는, 무선 충전에서의 교차 연결 방지 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 수신된 신호에 포함된 정보가 상기 무선 전력 송신기의 식별 정보에 대응하지 않는 경우,
    상기 무선 전력 송신기의 식별 정보가 포함된 신호를 재전송하는 과정을 더 포함하는, 무선 충전에서의 교차 연결 방지 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 재전송되는 신호에 포함되는 식별 정보는,
    이전 전송된 신호에 포함된 식별 정보와 상이한 식별 정보인 것을 특징으로 하는, 무선 충전에서의 교차 연결 방지 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 무선 전력 송신기의 식별 정보는,
    미리 설정된 주파수에 대응하며,
    상기 미리 설정된 주파수의 신호를 긴 비콘 신호에 포함하여 전송하는 것을 특징으로 하는, 무선 충전에서의 교차 연결 방지 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 미리 설정된 주파수의 신호는,
    구형파 또는 펄스 형태의 신호인 것을 특징으로 하는, 무선 충전에서의 교차 연결 방지 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 수신된 신호에 포함된 정보가 상기 무선 전력 송신기의 식별 정보에 대응하지 않는 경우,
    상기 무선 전력 송신기의 식별 정보가 포함된 신호를 재전송하는 과정을 더 포함하는, 무선 충전에서의 교차 연결 방지 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 재전송되는 신호는,
    이전 전송된 신호의 주파수와 상이한 주파수의 신호인 것을 특징으로 하는, 무선 충전에서의 교차 연결 방지 방법.
  15. 무선 충전에서의 교차 연결 방지 방법에 있어서,
    무선 전력 송신기에서 짧은 비콘 신호를 전송하는 과정과,
    상기 무선 전력 송신기에서 로드 변경이 감지되는지를 판단하는 과정과,
    상기 로드 변경이 감지되면, 상기 무선 전력 송신기에서 긴 비콘 신호를 전송하는 과정과,
    적어도 하나의 무선 전력 수신기로부터 전송된 제1 신호를 수신하는 과정과,
    상기 제1 신호의 수신에 대응하여, 상기 무선 전력 송신기의 식별 정보가 포함된 긴 비콘 신호를 전송하는 과정과,
    적어도 하나의 무선 전력 수신기로부터 전송된 제2 신호를 수신하는 과정과,
    상기 수신된 제2 신호에 포함된 정보가 상기 무선 전력 송신기의 식별 정보에 대응하는 경우, 상기 신호를 전송한 무선 전력 수신기와의 통신 연결을 수행하는 과정을 포함하는, 무선 충전에서의 교차 연결 방지 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 무선 전력 송신기의 식별 정보는,
    상기 긴 비콘 신호에서 미리 설정된 크기 이상의 전력을 감지하여 식별되는, 무선 충전에서의 교차 연결 방지 방법.
  17. 제15항에 있어서, 상기 무선 전력 송신기의 식별 정보는,
    적어도 하나의 바이너리 데이터를 포함하는, 무선 충전에서의 교차 연결 방지 방법.
  18. 제15항에 있어서, 상기 무선 전력 송신기의 식별 정보는,
    상기 무선 전력 송신기에서 전송되는 전류 신호를 상기 식별 정보에 기반하여 변조하여 전송되는, 무선 충전에서의 교차 연결 방법.
  19. 제15항에 있어서, 상기 제1 신호 또는 상기 제2 신호는,
    애드버타이즈먼트 신호인 것을 특징으로 하는, 무선 충전에서의 교차 연결 방지 방법.
  20. 제15항에 있어서, 상기 무선 전력 송신기의 식별 정보는,
    미리 설정된 시간 내에서 반복하여 전송되는, 무선 충전에서의 교차 연결 방지 방법.
  21. 제15항에 있어서,
    상기 수신된 신호에 포함된 정보가 상기 무선 전력 송신기의 식별 정보에 대응하지 않는 경우, 상기 무선 전력 송신기는 전력 절약 모드로 전환되어 짧은 비콘 신호를 전송하는, 무선 충전에서의 교차 연결 방지 방법.
  22. 제15항에 있어서,
    상기 수신된 신호에 포함된 정보가 상기 무선 전력 송신기의 식별 정보에 대응하지 않는 경우,
    상기 무선 전력 송신기의 식별 정보가 포함된 신호를 재전송하는 과정을 더 포함하는, 무선 충전에서의 교차 연결 방지 방법.
  23. 제22항에 있어서, 상기 재전송되는 신호에 포함되는 식별 정보는,
    이전 전송된 신호에 포함된 식별 정보와 상이한 식별 정보인 것을 특징으로 하는, 무선 충전에서의 교차 연결 방지 방법.
  24. 제15항에 있어서, 상기 무선 전력 송신기의 식별 정보는,
    미리 설정된 주파수에 대응하며,
    상기 미리 설정된 주파수의 신호를 긴 비콘 신호에 포함하여 전송하는 것을 특징으로 하는, 무선 충전에서의 교차 연결 방지 방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 미리 설정된 주파수의 신호는,
    구형파 또는 펄스 형태의 신호인 것을 특징으로 하는, 무선 충전에서의 교차 연결 방지 방법.
  26. 제22항에 있어서,
    상기 수신된 신호에 포함된 정보가 상기 무선 전력 송신기의 식별 정보에 대응하지 않는 경우,
    상기 무선 전력 송신기의 식별 정보가 포함된 신호를 재전송하는 과정을 더 포함하는, 무선 충전에서의 교차 연결 방지 방법.
  27. 제26항에 있어서, 상기 재전송되는 신호는,
    이전 전송된 신호의 주파수와 상이한 주파수의 신호인 것을 특징으로 하는, 무선 충전에서의 교차 연결 방지 방법.
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