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KR102454603B1 - 무선 전력 송신 장치 및 그의 제어 방법 - Google Patents

무선 전력 송신 장치 및 그의 제어 방법 Download PDF

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KR102454603B1
KR102454603B1 KR1020170163252A KR20170163252A KR102454603B1 KR 102454603 B1 KR102454603 B1 KR 102454603B1 KR 1020170163252 A KR1020170163252 A KR 1020170163252A KR 20170163252 A KR20170163252 A KR 20170163252A KR 102454603 B1 KR102454603 B1 KR 102454603B1
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South Korea
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wireless power
resonant circuit
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inverter
resonance circuit
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손정호
신은영
김대식
김효영
박승원
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주식회사 위츠
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Abstract

본 발명의 일 기술적 측면에 따른 무선 전력 송신 장치는, 제1 공진 특성으로 설정된 제1 공진 회로, 제1 공진 특성과 다른 제2 공진 특성으로 설정된 제2 공진 회로, 입력 직류 전원을 이용하여 상기 제1 공진 회로에 교류 전류를 제공하는 제1 인버터, 상기 입력 직류 전원을 이용하여 상기 제2 공진 회로에 교류 전류를 제공하는 제2 인버터 및 상기 제1 인버터 및 상기 제2 인버터를 제어하는 제어기를 포함하고, 상기 제어기는 상기 제1 공진 회로에 의하여 무선으로 전력이 송신되면서, 상기 제2 공진 회로에 의하여 외부 물체 감지 신호가 송출되도록 상기 제1 인버터 및 상기 제2 인버터를 제어할 수 있다.

Description

무선 전력 송신 장치 및 그의 제어 방법{APPARATUS FOR TRANSMITING POWER WIRELESSLY AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 무선 전력 송신 장치 및 그의 제어 방법에 관한 것이다.
무선 기술의 발전에 따라, 무선 기술은 데이터뿐만 아니라 전력까지 전송하는 등 다양하게 발전되고 있다. 특히, 최근에는 비 접촉 상태에서도 전자 기기에 전력 충전이 가능한 무선 충전 기술이 개발되고 있다.
특히 스마트폰, 웨어러블 시계 등 다양한 종류의 디바이스에 무선 충전 기술이 적용되며, 또한 사용자가 동일한 종류의 디바이스를 복수개 구비하는 경우가 많아짐에 따라, 서로 다른 종류의 디바이슬 하나의 무선 전력 송신 장치를 이용하여 충전하거나, 하나의 무선 전력 송신 장치를 이용하면서도 복수의 디바이스를 충전하는 것에 대한 요구가 있다.
또한, 그러한 요구와 함께, 무선 전력 송신 장치의 저 가격화 및 소형화에 대한 요구가 존재한다.
한국 공개특허공보 제2017-0053237호 한국 등록특허공보 제10-1462992호 한국 등록특허공보 제10-1425603호
본 발명에 따른 일 실시형태의 목적은, 복수의 디바이스를 충전할 수 있으면서도 저 가격화 및 소형화의 요구를 만족할 수 있는 무선 전력 송신 장치를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명에 따른 일 실시형태의 목적은, 다양한 충전 표준을 지원할 수 있으면서도 저 가격화 및 소형화의 요구를 만족할 수 있는 무선 전력 송신 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 일 기술적 측면은 무선 전력 송신 장치를 제안한다. 상기 무선 전력 송신 장치는, 제1 공진 특성으로 설정된 제1 공진 회로, 제1 공진 특성과 다른 제2 공진 특성으로 설정된 제2 공진 회로, 입력 직류 전원을 이용하여 상기 제1 공진 회로에 교류 전류를 제공하는 제1 인버터, 상기 입력 직류 전원을 이용하여 상기 제2 공진 회로에 교류 전류를 제공하는 제2 인버터 및 상기 제1 인버터 및 상기 제2 인버터를 제어하는 제어기를 포함하고, 상기 제어기는 상기 제1 공진 회로에 의하여 무선으로 전력이 송신되면서, 상기 제2 공진 회로에 의하여 외부 물체 감지 신호가 송출되도록 상기 제1 인버터 및 상기 제2 인버터를 제어할 수 있다.
본 발명의 다른 일 기술적 측면은 무선 전력 송신 장치의 제어 방법을 제안한다. 상기 무선 전력 송신 장치의 제어 방법은 하나의 제어기를 이용하여 서로 다른 공진 특성을 가지는 제1 공진 회로 및 제2 공진 회로를 제어하는 무선 전력 송신 장치의 제어 방법으로서, 상기 제1 공진 회로 및 상기 제2 공진 회로가 각각 핑 신호를 송출하도록 제어하는 단계, 상기 제1 공진 회로를 통하여 제1 무선 전력 수신장치로부터 응답 신호를 수신하면, 상기 제1 공진 회로를 이용하여 상기 제1 무선 전력 수신장치에 전력을 제공하도록 제어하는 단계, 및 상기 제2 공진 회로가 핑 신호를 송출하도록 제어하는 단계를 포함한다.
상기한 과제의 해결 수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니다. 본 발명의 과제 해결을 위한 다양한 수단들은 이하의 상세한 설명의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 무선 전력 수신 장치는, 복수의 디바이스를 충전할 수 있으면서도 저 가격화 및 소형화가 가능한 효과가 있다.
본 발명에 따른 일 실시형태의 목적은, 다양한 충전 표준을 지원할 수 있으면서도 저 가격화 및 소형화가 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 일 적용예를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치를 설명하는 블록 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시된 제어기에 의하여 수행되는 무선 전력 전송의 각 페이즈에 대한 설명을 도시하는 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 제어기의 일 실시예를 설명하는 블록 구성도이다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치를 설명하는 블록 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 제어 방법을 설명하는 순서도이다.
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 제어 방법을 설명하는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다.
그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
한편, 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 '~사이에'와 '바로 ~사이에' 또는 '~에 이웃하는'과 '~에 직접 이웃하는' 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 일 적용예를 도시하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 무선 전력 송신 장치(100)는 서로 다른 종류의 디바이스(300, 301)를 대상으로 충전을 제공할 수 있다.
스마트 폰(300) 및 웨어러블 기기(301)는 각각 무선 전력 수신 장치를 구비하고 있으며, 무선 전력 송신 장치(100)는 그러한 무선 전력 수신 장치에게 무선으로 전력을 공급할 수 있다. 다만, 도 1에서는 상기 무선 전력 수신 장치들이 표시되지 않으므로, 무선 충전의 대상을 스마트 폰(300) 및 웨어러블 기기(301)로 통칭하여 설명한다.
도 1에서는 스마트 폰(300) 및 웨어러블 기기(301)에 동시에 충전하는 예를 개시하고 있으나, 경우에 따라 스마트 폰(300) 또는 웨어러블 기기(301) 중 어느 하나에 대해서만 충전을 제공할 수도 있다.
무선 전력 송신 장치(100)는 하나의 입력 전력을 기반으로, 서로 다른 공진 회로(101, 102)를 이용하여 스마트 폰(300) 및 웨어러블 기기(301)에 각각 전력을 공급한다.
스마트 폰(300)에 대한 공진 특성과 웨어러블 기기(301)에 대한 공진 특성이 상이할 수 있으므로, 무선 전력 송신 장치(100)는 각각 서로 다른 공진 특성을 가지는 복수의 공진 회로(101, 102)를 포함하며, 이러한 복수의 공진 회로를 서로 개별적으로 제어할 수 있다.
이하, 도 2 내지 도 5를 참조하여, 무선 전력 송신 장치(100)의 다양한 실시예들에 대하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치를 설명하는 블록 구성도이다.
도 2를 참조하면, 무선 전력 송신 장치(100)는 직류 전원을 입력받는 입력단(110), 제1 인버터(120), 제1 공진 회로(130), 제2 인버터(140), 제2 공진회로(150) 및 제어기(160)를 포함할 수 있다.
입력단(110)을 통하여, 입력 전력이 공급된다. 입력 전력은 직류 전력일 수 있으며, 따라서 입력단(110) 양단에는 입력 직류 전압이 형성될 수 있다.
입력 직류 전압은, 무선 전력 송신 장치(100)에 직류 전압을 제공하는 파워 어댑터(미도시)에 의하여 제공될 수 있다. 또는 실시예에 따라, 무선 전력 송신 장치(100)는, 교류 전력을 입력받고 상기 입력 전력을 공급하는 전원 공급부(미도시)를 더 포함할 수 있으며, 이러한 전원 공급부에 의하여 입력 직류 전압이 제공될 수 있다.
제1 공진 회로(130)와 제2 공진회로(150)는 서로 다른 공진 특성을 가진다.
즉, 제1 공진 회로(130)는 제1 공진 특성으로 설정되고, 제2 공진회로(150)는 상기 제1 공진 특성과 다른 제2 공진 특성으로 설정된다.
예를 들어, 제1 공진 회로(130)는 스마트 폰 등의 휴대 디바이스의 무선 충전에 적합한 제1 공진 특성으로 설정되고, 제2 공진회로(150)는 스마트 워치 등의 웨어러블 디바이스의 무선 충전에 적합한 제2 공진 특성으로 설정될 수 있다.
또한, 제1 공진 회로(130)와 제2 공진회로(150)는 서로 다른 인버터로부터 교류 전력을 공급받는다.
제1 인버터(120)는 입력 직류 전원을 이용하여 제1 공진 회로(130)에 교류 전류를 제공한다.
제2 인버터(140)는 상기 입력 직류 전원을 이용하여 제2 공진 회로(140)에 교류 전류를 제공한다.
실시예에 따라, 제1 인버터(120) 또는 제2 인버터(140)는, 하나의 스위치 회로 구성-예컨대, 브리지 회로 구조-를 이용하여 승압 및 교류화를 함께 수행하는 승압형 인버터 일 수 있다.
제어기(160)는 제1 인버터(120) 및 제2 인버터(140)를 제어할 수 있다. 제어기(160)는 제1 인버터(120)에 제1 제어신호를 제공하여 제1 인버터(120)의 동작을 제어하고, 제2 인버터(140)에 제2 제어신호를 제공하여 제2 인버터(140)의 동작을 제어할 수 있다.
제어기(160)는 제1 공진 회로(130)와 제2 공진 회로(150)가 서로 독립적으로 동작하도록 제1 인버터(120) 및 제2 인버터(140)를 각각 독립적으로 제어할 수 있다.
일 예로, 제어기(160)는, 제1 공진 회로(130) 및 제2 공진 회로(150)가 각각 핑 신호를 송출하도록 제어하는 대기 모드, 제1 무선 전력 수신장치로부터 수신된 응답 신호를 기초로 제1 공진 회로(130) 및 제2 공진 회로(150) 중 어느 하나를 이용하여 상기 제1 무선 전력 수신장치에 전력을 제공하는 싱글 차지 모드, 및 상기 싱글 차지 모드 중에, 제2 무선 전력 수신장치로부터 수신된 응답 신호를 기초로 상기 제1 공진 회로(130) 및 상기 제2 공진 회로(150) 중 나머지 하나를 이용하여 상기 제2 무선 전력 수신장치에 전력을 제공하는 멀티 차지 모드에 따라 동작할 수 있다.
제어기(160)는, 상기 대기 모드에서, 일정한 주기마다 제1 공진 회로(130) 및 제2 공진 회로(150)가 연속적으로 아날로그 핑 신호를 송신하도록 제어할 수 있다.
제어기(160)는, 상기 싱글 차지 모드에서, 제1 공진 회로(130) 및 제2 공진 회로(150) 중 나머지 하나는 핑 신호를 송출하도록 제어할 수 있다.
또는, 제어기(160)는, 제1 공진 회로(130)에 의하여 무선으로 전력이 송신되는 동안 상기 제2 공진 회로(150)가 핑 신호를 송출하도록, 제1 인버터(120) 및 제2 인버터(140)를 개별적으로 제어할 수 있다.
이하, 도 3에 도시된 무선 전력 전송의 각 페이즈에 대하여 설명하고, 이러한 페이즈를 기초로 상술한 모드에 대하여 설명한다.
도 3은 도 2에 도시된 제어기에 의하여 수행되는 무선 전력 전송의 각 페이즈에 대한 설명을 도시하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 무선 전력 전송을 위해서 최초 셀렉션 페이즈(Selection Phase)가 수행된다.
셀렉션 페이즈에서, 무선 전력 송신 장치는 외부 물체 감지 신호를 송출하고, 외부 물체 감지 신호의 변화-예를 들어, 임피던스의 변화 등-가 발생하는지 여부로 외부 물체가 무선 전력 송신 장치의 주변에 위치하는지 판단한다.
여기에서, 외부 물체 감지 신호는 외부 물체를 검출하기 위한 신호를 통칭하는 것이다. 따라서, 아날로그 핑 신호나 숏 비콘 신호 등과 같이, 표준이나 실시예에 따라 다른 표현으로 사용되는 외부 물체 감지 신호를 의미하는 것이다.
셀렉션 페이즈에서, 외부 물체 감지 신호를 이용하여 외부 물체가 무선 전력 송신 장치에 인접하여 존재하는 것으로 판단되면, 무선 전력 송신 장치는 외부 물체가 무선 전력 수신 장치인지 확인하기 위하여 핑 페이즈(PING Phase)를 수행한다.
즉, 무선 전력 송신 장치는 수신 장치 확인 신호를 송출하고, 무선 전력 수신 장치로부터 제공된 수신 장치 확인 신호에 대한 응답 신호를 기초로, 상기 외부 물체가 무선 전력 수신 장치인지 확인할 수 있다.
여기에서, 수신 장치 확인 신호는 무선 전력 수신 장치와의 무선 통신을 위한 신호를 통칭하는 것이며, 따라서 무선 통신을 수행하는 다양한 신호-예컨대, 디지털 핑 신호, 롱 비콘 신호 등-가 이에 해당될 수 있다.
또한, 이러한 수신 장치 확인 신호는 다양한 통신 방식으로 전송될 수 있다. 일 예로, 블루투스 방식과 같은 근거리 통신 방식으로 수신 장치 확인 신호와 그에 대한 응답 신호를 송신 또는 수신할 수 있다. 다른 예로, 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치 간에 형성된 자기장에 일정한 신호 패턴을 모듈레이션하는 인-밴드 통신 방식으로 수신 장치 확인 신호와 그에 대한 응답 신호를 송신 또는 수신할 수 있다.
다만, 상술한 설명에서는, 외부 물체 감지 신호-아날로그 핑 신호 또는 숏 비콘 신호 등-와 수신 장치 확인 신호-디지털 핑 신호 또는 롱 비콘 신호 등-를 구분하여 설명하고 있으나, 이하에서는 이들을 모두 핑 신호로 통칭한다.
즉, 셀렉션 페이즈(Selection Phase)와 핑 페이즈(PING Phase)는 주기적으로 반복되어 실행될 수 있다. 또한, 이러한 반복 실행되는 셀렉션 페이즈(Selection Phase)와 핑 페이즈(PING Phase)에서 송출되는 외부 물체 감지 신호 또는 수신 장치 확인 신호를 '핑 신호'라 통칭한다.
수신 장치 확인 신호에 대한 응답 신호를 수신하면, 무선 전력 송신 장치는 무선 전력 수신 장치에 응답 신호로부터 무선 충전의 대상이나 전력 요구 등과 같이, 무선 충전을 위한 요구 정보를 확인할 수 있다. 이를 인식 및 구성 페이즈(Identification & Configuration Phase)라 한다.
이후, 확인된 요구 정보에 따라 무선 전력 송신 장치는 무선 전력 수신 장치에 무선으로 전력을 전송할 수 있다. 이를 전력 전송 페이즈(Power transfer Phase)라 한다.
한편, 본 발명에서는 상술한 셀렉션 페이즈, 핑 페이즈, 인식 및 구성 페이즈, 및 전력 전송 페이즈를 복수의 공진회로 각각 마다 다르게 실행할 수 있다.
따라서, 제1 공진 회로 및 제2 공진 회로가 모두 셀렉션 페이즈(Selection Phase) 또는 핑 페이즈(PING Phase)에 있는 경우는, 상기 대기 모드에 해당된다.
제1 공진 회로 및 제2 공진 회로 중 어느 하나가 전력 전송 페이즈에서 동작하는 경우는, 상기 싱글 차지 모드에 해당된다.
제1 공진 회로 및 제2 공진 회로 모두가 각각 개별적으로 전력 전송 페이즈에서 동작하는 경우는, 상기 멀티 차지 모드에 해당된다.
도 4는 도 2에 도시된 제어기의 일 실시예를 설명하는 블록 구성도이다.
도 4를 참조하면, 제어기(160)는 제1 제어신호 생성부(161), 제2 제어신호 생성부(162) 및 페이즈 제어기(163)를 포함할 수 있다.
제1 제어신호 생성부(161)는 제1 인버터(120)에 제공되는 제1 제어 신호를 생성한다.
제2 제어신호 생성부(162)는 제2 인버터(140)에 제공되는 제2 제어 신호를 생성한다.
페이즈 제어기(163)는 제1 제어신호 생성부(161) 및 제2 제어신호 생성부(162)의 동작 페이즈를 지정한다. 즉, 페이즈 제어기(163)는 상기 대기 모드, 상기 싱글 차지 모드 및 상기 멀티 차지 모드를 포함하는 동작 모드에 따라, 제1 제어 신호 생성부(161) 및 제2 제어 신호 생성부(162)의 동작 페이즈를 변경시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치를 설명하는 블록 구성도이다. 도 5에 도시된 일 실시예는, 동작 모드에 따라 복조기와 복수의 공진 회로 간의 연결이 가변되는 실시예에 관한 것이다.
도 5를 참조하면, 무선 전력 송신 장치(100)는 직류 전원을 입력받는 입력단(110), 제1 인버터(120), 제1 공진 회로(130), 제2 인버터(140), 제2 공진회로(150), 제어기(160), 스위치(170) 및 복조기(180)를 포함할 수 있다.
입력단(110), 제1 인버터(120), 제1 공진 회로(130), 제2 인버터(140), 제2 공진회로(150), 제어기(160)에 대해서는 도 2 내지 도 4를 참조하여 상술한 바로부터 이해할 수 있다. 따라서, 이하에서 입력단(110), 제1 인버터(120), 제1 공진 회로(130), 제2 인버터(140), 제2 공진회로(150), 제어기(160)에 대해서 중복 설명하지 아니한다.
복조기(180)는 스위치(170)를 통하여, 제1 공진 회로(130) 및 제2 공진 회로(150) 중 어느 하나에 연결될 수 있다. 즉, 복조기(180)는 제1 공진 회로(130) 또는 제2 공진 회로(150)에 연결되고, 제1 공진 회로(130) 또는 제2 공진 회로(150)를 통하여 수신된 통신 신호를 복조할 수 있다.
복조기(180)는 인-밴드 방식으로 모듈레이션 된 신호, 즉, 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치 간에 형성된 자기장을 기반으로 모듈레이션 된 신호를 복조할 수 있다.
스위치(170)는 제어기(160)의 제어에 따라, 복조기(180)를 제1 공진 회로(130) 및 제2 공진 회로(150) 중 어느 하나에 연결할 수 있다. 제어기(160)는 동작 모드에 따라 스위치(170)의 동작을 제어할 수 있다.
예컨대, 상술한 바와 같이, 동작 모드는, 제1 공진 회로(130) 및 제2 공진 회로(150)가 각각 핑 신호를 송출하도록 제어하는 대기 모드, 제1 무선 전력 수신장치로부터 수신된 응답 신호를 기초로 제1 공진 회로(130) 및 제2 공진 회로(150) 중 어느 하나를 이용하여 상기 제1 무선 전력 수신장치에 전력을 제공하는 싱글 차지 모드, 및 상기 싱글 차지 모드 중에, 제2 무선 전력 수신장치로부터 수신된 응답 신호를 기초로 상기 제1 공진 회로(130) 및 상기 제2 공진 회로(150) 중 나머지 하나를 이용하여 상기 제2 무선 전력 수신장치에 전력을 제공하는 멀티 차지 모드를 포함할 수 있다.
일 예로, 상기 대기 모드에서, 복조기(180)는, 기본 설정으로서 제1 공진 회로(130)에 연결 될 수 있다. 이 상태에서, 무선 전력 수신 장치로부터 송신된 응답 신호는 제1 공진 회로(130)를 통해 복조기(180)로 입력되며, 복조기(180)는 입력된 응답 신호를 복조할 수 있다.
한편, 상기 대기 모드에서 제2 공진 회로(150)가 핑 신호를 송출하는 동안, 복조기(180)는 제2 공진 회로(150)에 연결될 수 있다. 보다 구체적으로, 제2 공진 회로(150)가 수신 장치 확인 신호를 송출한 이후로부터 일정 시간 동안, 복조기(180)는 제2 공진 회로(150)와 연결될 수 있다. 복조기(180)가 제2 공진 회로(150)와 연결되면, 무선 전력 수신 장치로부터 송신된 응답 신호는 제2 공진 회로(150)를 통해 복조기(180)로 입력되며, 복조기(180)는 입력된 응답 신호를 복조할 수 있다.
일 예로, 상기 싱글 차지 모드에서, 복조기(180)는 기본 설정으로서 제1 무선 전력 수신장치에 전력을 제공 중인 공진 회로, 즉, 전력을 전송 중인 제1 공진 회로 및 제2 공진 회로 중 어느 하나에 연결된다. 무선 전력 수신 장치는 전력을 수신하는 동안, 필요한 전력에 대한 정보를 포함하는 신호를 송신할 수 있다. 상기 정보는 필요한 전력의 크기, 필요한 전력과 수신한 전력의 차이, 및 배터리의 충전 상태 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 만일, 제1 공진 회로(130)를 통해 전력이 전송되고 있다면, 무선 전력 수신 장치로부터 송신된 신호는 제1 공진 회로(130)를 통해 복조기(180)로 전달되고, 복조기(180)는 상기 신호를 복조하여 상기 정보를 추출할 수 있다.
한편, 상기 싱글 차지 모드에서, 제1 공진 회로 및 제2 공진 회로 중 나머지 하나가 핑 신호를 송출하는 동안에는, 복조기(180)는 상기 나머지 하나에 연결된다. 즉, 싱글 차지 모드에서 제1 공진 회로(130)를 통해 전력이 전송되고 있다면, 복조기(180)는 기본적으로 제1 공진 회로(130)와 연결되고, 제2 공진 회로(150)를 통해 핑 신호를 송출하는 동안(예를 들면, 제2 공진 회로(150)를 통해 수신 장치 확인 신호를 송출한 이후 소정 시간 동안) 복조기(180)와 제2 공진 회로(150)를 연결시킨다. 복조기(180)가 제2 공진 회로(150)와 연결되면, 무선 전력 수신 장치로부터 송신된 응답 신호는 제2 공진 회로(150)를 통해 복조기(180)로 입력되며, 복조기(180)는 입력된 응답 신호를 복조할 수 있다.
일 예로, 상기 멀티 차지 모드에서, 복조기(180)는 상기 제1 공진 회로 및 상기 제2 공진 회로에 시분할하여 교번적으로 연결된다. 즉, 멀티 차지 모드에서, 무선 전력 송신 장치는 복수개의 무선 전력 수신 장치로 전력을 송신할 수 있으며, 따라서, 복수개의 무선 전력 수신 장치 각각으로부터 필요한 전력에 대한 정보를 포함하는 신호를 수신할 수 있다. 다시 말하면, 멀티 차지 모드에서, 무선 전력 송신 장치는 복수개의 신호들을 수신할 수 있다. 멀티 차지 모드에서, 복조기(180)는 복수개의 신호들을 교번적으로 수신하고 복조할 수 있다.
이러한 복조기(180)의 연결 구성은, 제어부(160)의 제어에 따라 스위치(170)의 연결 대상이 바뀜으로서 변경될 수 있다.
상기 실시예에서는 무선 전력 송신 장치가 전력을 송신하는 제1 공진 회로(130) 또는 제2 공진 회로(150)를 이용하여 무선 전력 수신 장치가 송신하는 신호를 수신하는 경우를 설명하였으나, 무선 전력 송신 장치는 무선 전력 수신 장치가 송신하는 신호를 수신하기 위한 별도의 안테나 또는 코일 등을 추가적으로 구비할 수도 있다.
이상에서는 도 1 내지 도 5를 참조하여, 무선 전력 송신 장치의 다양한 예들에 대하여 설명하였다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 제어 방법에 대하여 설명한다. 다만, 이하에서 설명할 전력 송신 장치의 제어 방법은, 도 1 내지 도 5를 참조하여 상술한 무선 전력 송신 장치를 기반으로 하는 것이므로, 도 1 내지 도 5를 참조하여 상술한 설명으로부터 쉽게 이해될 수 있으며, 중복되는 내용은 생략하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 제어 방법을 설명하는 순서도이다.
무선 전력 송신 장치는, 하나의 제어기를 이용하여 서로 다른 공진 특성을 가지는 제1 공진 회로 및 제2 공진 회로가 각각 핑 신호를 송출하도록 제어할 수 있다(S601).
무선 전력 송신 장치는, 제1 무선 전력 수신장치로부터 응답 신호를 수신하면, 상기 응답 신호를 수신한 상기 제1 공진 회로 및 상기 제2 공진 회로 중 어느 하나를 이용하여 상기 제1 무선 전력 수신장치에 전력을 제공하도록 제어할 수 있다(S602).
무선 전력 송신 장치는, 상기 제1 공진 회로 및 상기 제2 공진 회로 중 나머지 하나가 핑 신호를 송출하도록 제어할 수 있다(S603).
일 실시예에서, 무선 전력 송신 장치는, 상기 나머지 하나가 제2 무선 전력 수신장치로부터 응답 신호를 수신하면, 상기 나머지 하나를 이용하여 상기 제2 무선 전력 수신장치에 전력을 제공하도록 제어할 수 있다.
여기에서, 무선 전력 송신 장치는, 상기 제1 공진 회로 및 제2 공진 회로 중 어느 하나에 연결되는 복조기를 포함할 수 있다. 무선 전력 송신 장치는, 상기 복조기가 상기 제1 공진 회로 및 상기 제2 공진 회로에 시분할하여 교번적으로 연결되도록 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 무선 전력 송신 장치는, 상기 무선 전력 송신 장치는 상기 제1 공진 회로 및 제2 공진 회로 중 어느 하나에 연결되는 복조기를 포함한다. 여기에서, 상기 제1 공진 회로 및 상기 제2 공진 회로 중 나머지 하나가 핑 신호를 송출하도록 제어하는 단계(S603)는, 기본 설정으로서 상기 복조기를 상기 제1 무선 전력 수신장치에 전력을 제공하는 상기 제1 공진 회로 및 상기 제2 공진 회로 중 어느 하나에 연결하도록 제어하는 단계 및 상기 나머지 하나가 핑 신호를 송출하는 동안은 상기 복조기를 상기 나머지 하나에 연결하도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 제어 방법을 설명하는 순서도이다.
도 7에 도시된 일 실시예는, 전력 전송이 이루어지다가 일정 시간이 경과한 경우, 멀티 충전을 수행할 지 또는 멀티 충전을 중단하는지를 판단하는 실시예에 관한 것이다.
무선 전력 송신 장치는 응답 신호를 수신하는지 판단한다(S611). 여기에서, 응답신호는 무선 전력 수신 장치로부터 제공된 것이다.
무선 전력 송신 장치는 응답신호를 수신하지 않은 경우(S611, 아니오), 멀티 핑 단계-또는 멀티 핑을 전송하는 소정 시간-이 경과한 것인지 판단한다(S612).
멀티 핑 단계가 종료된 상태이면(S612, 예), 멀티 핑을 종료하고 전력 전송 페이즈로 전환하도록 한다(S613, 614).
한편, 응답 신호를 수신한 경우(S611, 예), 현재 상태가 멀티 충전 중인지 판단한다(S621).
멀티 충전 중이 아니고, 신호 세기가 변화한 경우라면(S622, 예), 새로운 멀티 디바이스가 존재하는 것이 되므로, 멀티 디바이스의 존재를 체크한다(S622). 그에 따라, 멀티 디바이스의 존재를 체크하고 통신을 수행하기 위한 인식 페이즈로 전환한다(S624).
한편, 한편, 응답 신호를 수신하고, 현재 상태가 멀티 충전 중이라면(S621, 예), 어느 하나의 멀티 충전이 오류로 동작 중인 경우에 해당된다. 따라서, 무선 전력 송신 장치는 어느 디바이스가 제거된 상태인지 확인하고(S631), 제거된 상태라면 멀티 충전을 종료한다(S641).
만약 어느 디바이스도 제거되지 않은 경우라면 멀티 디바이스가 맞는지 재확인을 수행할 수 있다(S632).
이후, 남은 디바이스를 대상으로 전력 전송 페이즈를 실행하도록 전환할 수 있다(S651).
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
100 : 무선 전력 송신 장치
120 : 제1 인버터
130 : 제1 공진회로
140 : 제2 인버터
150 : 제2 공진회로
160 : 제어기
161 : 제1 제어신호 생성부 162 : 제2 제어신호 생성부
163 : 페이즈 제어기
301, 302 : 전자기기

Claims (16)

  1. 제1 공진 특성으로 설정된 제1 공진 회로;
    제1 공진 특성과 다른 제2 공진 특성으로 설정된 제2 공진 회로;
    입력 직류 전원을 이용하여 상기 제1 공진 회로에 교류 전류를 제공하는 제1 인버터;
    상기 입력 직류 전원을 이용하여 상기 제2 공진 회로에 교류 전류를 제공하는 제2 인버터; 및
    상기 제1 인버터 및 상기 제2 인버터를 제어하는 제어기; 를 포함하는 무선 전력 송신 장치로서,
    상기 제어기는
    상기 제1 공진 회로에 의하여 무선으로 전력이 송신되면서, 상기 제2 공진 회로에 의하여 외부 물체 감지 신호가 송출되도록 상기 제1 인버터 및 상기 제2 인버터를 제어하며,
    상기 무선 전력 송신 장치는
    상기 제1 공진 회로 또는 제2 공진 회로에 연결되고, 상기 제1 공진 회로 또는 상기 제2 공진 회로를 통하여 수신된 통신 신호를 복조하는 복조기; 를 더 포함하고,
    상기 제어기는
    동작 모드에 따라, 상기 복조기를 상기 제1 공진 회로 및 제2 공진 회로 중 어느 하나에 연결되도록 제어하는, 무선 전력 송신 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어기는
    상기 제1 공진 회로에 의하여 무선으로 전력이 송신되는 중에 상기 제2 공진 회로를 통해 외부 물체가 상기 무선 전력 송신 장치에 인접하여 존재하는 것으로 판단되면, 상기 제1 공진 회로에 의하여 무선으로 전력이 송신되면서, 상기 제2 공진 회로에 의하여 수신 장치 확인 신호가 송출되도록 상기 제1 인버터 및 상기 제2 인버터를 제어하는 무선 전력 송신 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어기는
    상기 제1 공진 회로 및 상기 제2 공진 회로가 각각 핑 신호를 송출하도록 제어하는 대기 모드;
    제1 무선 전력 수신장치로부터 수신된 응답 신호를 기초로 상기 제1 공진 회로를 이용하여 상기 제1 무선 전력 수신장치에 전력을 제공하는 싱글 차지 모드; 및
    상기 싱글 차지 모드 중에, 제2 무선 전력 수신장치로부터 수신된 응답 신호를 기초로 상기 제2 공진 회로를 이용하여 상기 제2 무선 전력 수신장치에 전력을 제공하는 멀티 차지 모드;
    에 따라 상기 제1 인버터 및 상기 제2 인버터를 제어하는 무선 전력 송신 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제어기는
    상기 대기 모드에서, 일정한 주기마다 상기 제1 공진 회로 및 상기 제2 공진 회로가 연속적으로 핑 신호를 송신하도록 제어하는 무선 전력 송신 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 제어기는
    상기 싱글 차지 모드에서, 상기 제1 공진 회로 및 상기 제2 공진 회로 중 나머지 하나는 핑 신호를 송출하도록 제어하는 무선 전력 송신 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제어기는
    상기 제1 인버터에 제공되는 제1 제어 신호를 생성하는 제1 제어 신호 생성부;
    상기 제2 인버터에 제공되는 제2 제어 신호를 생성하는 제2 제어 신호 생성부; 및
    대기 모드, 싱글 차지 모드 및 멀티 차지 모드를 포함하는 동작 모드에 따라, 상기 제1 제어 신호 생성부 및 상기 제2 제어 신호 생성부의 동작 페이즈를 변경시키는 페이즈 제어기;
    를 포함하는 무선 전력 송신 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서, 상기 동작 모드는
    상기 제1 공진 회로 및 상기 제2 공진 회로가 각각 핑 신호를 송출하도록 제어하는 대기 모드;
    제1 무선 전력 수신장치로부터 수신된 응답 신호를 기초로 상기 제1 공진 회로를 이용하여 상기 제1 무선 전력 수신장치에 전력을 제공하는 싱글 차지 모드; 및
    상기 싱글 차지 모드 중에, 제2 무선 전력 수신장치로부터 수신된 응답 신호를 기초로 상기 제2 공진 회로를 이용하여 상기 제2 무선 전력 수신장치에 전력을 제공하는 멀티 차지 모드;
    중 적어도 하나를 포함하는 무선 전력 송신 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 대기 모드에서, 상기 복조기는

    상기 제2 공진 회로가 핑 신호를 송출하는 동안은 상기 제2 공진 회로에 연결되고, 그 이외의 시간에는 상기 제1 공진 회로에 연결되는 무선 전력 송신 장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 싱글 차지 모드에서, 상기 복조기는

    상기 제2 공진 회로가 핑 신호를 송출하는 동안은 상기 제2 공진 회로에 연결되고, 그 이외의 시간에는 상기 제1 공진 회로에 연결되는 무선 전력 송신 장치.
  12. 제9항에 있어서, 상기 멀티 차지 모드에서, 상기 복조기는
    상기 제1 공진 회로 및 상기 제2 공진 회로에 시분할하여 교번적으로 연결되는 무선 전력 송신 장치.
  13. 하나의 제어기를 이용하여 서로 다른 공진 특성을 가지는 제1 공진 회로 및 제2 공진 회로를 제어하는 무선 전력 송신 장치의 제어 방법으로서,
    상기 제1 공진 회로 및 상기 제2 공진 회로가 각각 핑 신호를 송출하도록 제어하는 단계;
    상기 제1 공진 회로를 통하여 제1 무선 전력 수신장치로부터 응답 신호를 수신하면, 상기 제1 공진 회로를 이용하여 상기 제1 무선 전력 수신장치에 전력을 제공하도록 제어하는 단계; 및
    상기 제2 공진 회로가 핑 신호를 송출하도록 제어하는 단계; 를 포함하며,
    상기 무선 전력 송신 장치는 상기 제1 공진 회로 및 제2 공진 회로 중 어느 하나에 연결되는 복조기를 포함하고,
    상기 제2 공진 회로가 핑 신호를 송출하도록 제어하는 단계는
    상기 제2 공진 회로가 핑 신호를 송출하는 동안은 상기 복조기를 상기 제2 공진 회로에 연결하고, 그 이외의 시간에는 상기 복조기를 상기 제1 공진 회로에 연결하는 단계;
    를 포함하는, 무선 전력 송신 장치의 제어 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 무선 전력 송신 장치의 제어 방법은
    상기 제2 공진 회로를 통하여 제2 무선 전력 수신장치로부터 응답 신호를 수신하면, 상기 제2 공진 회로를 이용하여 상기 제2 무선 전력 수신장치에 전력을 제공하도록 제어하는 단계;
    를 더 포함하는 무선 전력 송신 장치의 제어 방법.
  15. 삭제
  16. 제14항에 있어서,
    상기 무선 전력 송신 장치는 상기 제1 공진 회로 및 제2 공진 회로 중 어느 하나에 연결되는 복조기를 포함하고,
    상기 제2 공진 회로를 이용하여 상기 제2 무선 전력 수신장치에 전력을 제공하도록 제어하는 단계는
    상기 복조기가 상기 제1 공진 회로 및 상기 제2 공진 회로에 시분할하여 교번적으로 연결하는 단계;
    를 포함하는 무선 전력 송신 장치의 제어 방법.
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