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KR20110103296A - 전자 기기의 무선 충전 방법 및 장치 - Google Patents

전자 기기의 무선 충전 방법 및 장치 Download PDF

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KR20110103296A
KR20110103296A KR1020100068923A KR20100068923A KR20110103296A KR 20110103296 A KR20110103296 A KR 20110103296A KR 1020100068923 A KR1020100068923 A KR 1020100068923A KR 20100068923 A KR20100068923 A KR 20100068923A KR 20110103296 A KR20110103296 A KR 20110103296A
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KR
South Korea
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charging
electronic device
wireless charging
wireless
power
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Application number
KR1020100068923A
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원은태
박승훈
박준호
고준호
정희원
손재승
Original Assignee
삼성전자주식회사
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Publication date
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Priority to PCT/KR2011/001679 priority patent/WO2011112022A2/en
Priority to EP11753627.6A priority patent/EP2545635A4/en
Priority to US13/047,314 priority patent/US20110221389A1/en
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Abstract

본 발명은 양방향 무선 충전 방법에 있어서, 충전이 필요한 경우, 수급 전자 기기로 모드변경되는 단계와, 적어도 하나 이상의 전자 기기에게 충전을 요청하는 단계와, 상기 충전 요청을 수신한 적어도 하나 이상의 전자 기기로부터 상태 정보를 수신하는 단계와, 상기 상태 정보에 기초하여 전자 기기를 선택하는 단계와, 상기 선택된 적어도 하나 이상의 전자 기기로부터 전력을 공급받아 충전을 수행하는 단계를 포함한다.

Description

전자 기기의 무선 충전 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR WIRELESS CHARGING OF ELECTRONIC DIVICE}
본 발명은 전자 기기의 무선 충전에 관한 것으로서, 특히 근거리 통신을 이용하여 전자 기기 간의 무선 충전을 수행하기 위한 방법 및 장치에 관한 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 접촉시킴으로 인하여 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 커넥터를 연결하지 않고 단지 충전패드에 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 유도 방식과, 공진(Resonance)을 이용하는 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 자석의 역활을 대신하여 에너지를 만들어 낸다. 이러한 현상을 자기 유도 현상이라고 일컬으며 이를 이용한 전력 전송 방법은 에너지 전송 효율이 뛰어나다.
전자기 유도 방식은 가장 실용화가 많이 이루어져 있는 방식으로 다양한 기기에 응용되고 있다. 종래의 무선충전이라고 하는 무접점 충전기술은 전자기 유도 방법이 대다수이며, 원래 이 기술은 니켈 전지를 사용하는 전기 면도기나 전동 칫솔 등의 제품에 적용된다.
두번째로는 공진(Resonance)을 이용하는 방식이 있다. 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. 공진 주파수를 가진 기기가 존재 할 경우에만 직접 전달되고 사용되지 않는 부분은 공기 중으로 퍼지는 대신 전자장으로 재흡수 되기 때문에 다른 전자파와는 달리 주변의 기계나 신체에는 영향을 미치지 않을 것으로 보고 있다.
마지막으로는 전파 방사(RF/Micro Wave Radiation) 방식이 있다. 전파 방사 방식은 전력 에너지를 무선 전송에 유리한 마이크로파로 변환 시켜 에너지를 전달하는 새로운 개념의 전력 전송 방식이다. 라디오나 무선 전화등과 같이 무선 통신방식에서 이용하는 신호의 개념이 아닌, 전기 에너지를 보내는 것으로 보통의 통신이 반송파 신호에 신호를 실어 보내 것이라면 무선 전력 전송은 반송파만을 보내는 방식이다.
종래의 무선 충전 기술은 전기 면도기나 전동 칫솔에 국한되었으나, 최근에는 공진 방식이 개발되고 휴대폰 및 TV에도 무선 충전 기술을 도입하기 위해 많은 연구가 진행되고 있다. 이에 따라, 전력 공수급이 가능한 장치들 간에 필요한 경우 서로 전력 충전을 도와줄 수 있는 방법이 연구되고 있다.
본 발명은 전자 기기 간의 무선 충전을 수행하기 위한 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
이를 달성하기 위한 본 발명의 일 형태에 따르면, 본 발명은 양방향 무선 충전 방법에 있어서, 충전이 필요한 경우, 수급 전자 기기로 모드변경되는 단계와, 적어도 하나 이상의 전자 기기에게 충전을 요청하는 단계와, 상기 충전 요청을 수신한 적어도 하나 이상의 전자 기기로부터 상태 정보를 수신하는 단계와, 상기 상태 정보에 기초하여 전자 기기를 선택하는 단계와, 상기 선택된 적어도 하나 이상의 전자 기기로부터 전력을 공급받아 충전을 수행하는 단계를 포함함을 특징으로 하며,
상기 적어도 하나 이상의 전자 기기에게 충전을 요청하는 단계는, 적어도 하나 이상의 전자 기기에게 근거리 통신을 통해 충전을 요청하는 단계임을 특징으로 하며,
상기 근거리 통신은 지그비(ZigBee), 블루투스(Bluetooth), 무선랜, UWB 중 하나를 이용하는 것임을 특징으로 하며,
상기 상태 정보는 무선 충전 제공 가능 여부에 대한 정보를 포함하며, 충전 가능 전력량, 상기 무선 통신 장치의 식별 정보, 무선 충전 서비스 가입 정보, 상기 무선 통신 장치의 위치 정보 중 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하며,
상기 상태 정보에 기초하여 전자 기기를 선택하는 단계는, 상기 상태 정보를 파악하여 무선 충전이 가능한 전자 기기를 파악하는 과정과, 무선 충전이 가능한 전자 기기가 복수개인 경우, 상기 무선 충전이 가능한 전자 기기들과의 전력 전송 효율을 측정하는 과정과, 전력 전송 효율이 가장 높은 장치를 전력을 공급받기 위한 상기 전자 기기로 선택하는 과정을 포함함을 특징으로 하며,
상기 선택된 적어도 하나 이상의 전자 기기로부터 전력을 공급받아 충전을 수행하는 단계는, 상기 선택된 적어도 하나 이상의 전자 기기로 충전 세션 시작 메시지를 송신하는 과정과, 상기 선택된 적어도 하나 이상의 전자 기기로부터 상기 충전 세션 시작 메시지에 대한 응답을 수신하는 과정과, 상기 선택된 적어도 하나 이상의 전자 기기로부터 전력을 공급받아 충전을 수행하는 과정을 포함함을 특징으로 하며,
상기 무선 충전이 완료된 경우, 서버로 충전 결과 정보를 전송하는 단계를 더 포함함을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 형태에 따르면, 본 발명은 양방향 무선 충전 방법에 있어서, 충전 요청을 받은 경우, 공급 전자 기기로 모드변경되는 단계와, 상기 충전을 요청한 전자 기기에게 상태 정보를 송신하는 단계와, 상기 충전 요청한 전자 기기에 전력을 공급하여 충전을 수행하는 단계를 포함함을 특징으로 하며,
상기 충전 요청을 받은 경우, 공급 전자 기기로 모드변경되는 단계는, 근거리 통신을 통해 충전 요청을 수신하는 경우, 공급 전자 기기로 모드변경되는 단계임을 특징으로 하며,
상기 근거리 통신은 지그비(ZigBee), 블루투스(Bluetooth), 무선랜, UWB 중 하나를 이용하는 것임을 특징으로 하며,
상기 상태 정보는 무선 충전 제공 가능 여부에 대한 정보를 포함하며, 충전 가능 전력량, 상기 무선 통신 장치의 식별 정보, 무선 충전 서비스 가입 정보, 상기 무선 통신 장치의 위치 정보 중 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하며,
상기 무선 충전 제공 가능 여부는 상기 충전 요청한 전자 기기의 무선 충전 서비스의 가입 여부 및 전력 수급 가능 여부, 상기 제2 전자 기기의 남은 전력량을 고려하여 결정하는 것을 특징으로 하며,
상기 충전 요청한 전자 기기에 전력을 공급하여 충전을 수행하는 단계는, 상기 충전 요청한 전자 기기로부터 충전 세션 시작 메시지를 수신하는 과정과, 상기 충전 세션 시작 메시지에 대한 응답을 송신하는 과정과, 상기 충전 요청한 전자 기기에 전력을 공급하여 충전을 수행하는 과정을 포함함을 특징으로 하며,
상기 무선 충전을 완료하기 전에 충전 세션이 해제된 경우, 서버로 무선 충전 세션이 해제됨을 알리는 메시지 및 충전 결과에 대한 정보를 전송하는 단계를 더 포함함을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 형태에 따르면, 본 발명은 양방향 무선 충전 장치에 있어서, 무선 충전을 수행하기 위한 무선 충전부와, 근거리 통신을 수행하기 위한 무선 통신부와, 무선 충전 시의 충전 상태를 표시하기 위한 표시부와, 사용자 입력을 수신하기 위한 입력부와, 충전이 필요한 경우 상기 무선 충전 장치를 수급 전자 기기로 모드변경하며, 적어도 하나 이상의 전자 기기에게 충전을 요청하며, 상기 충전 요청을 수신한 적어도 하나 이상의 전자 기기로부터 상태 정보를 수신하며, 상기 상태 정보에 기초하여 전자 기기를 선택하며, 상기 선택된 적어도 하나 이상의 전자 기기로부터 전력을 공급받아 충전을 수행하도록 제어하는 제어부를 포함함을 특징으로 하며,
상기 제어부가 상기 적어도 하나 이상의 전자 기기에게 충전을 요청하는 것은, 적어도 하나 이상의 전자 기기에게 근거리 통신을 통해 충전을 요청하는 것임을 특징으로 하며,
상기 상태 정보는 무선 충전 제공 가능 여부에 대한 정보를 포함하며, 충전 가능 전력량, 상기 무선 통신 장치의 식별 정보, 무선 충전 서비스 가입 정보, 상기 무선 통신 장치의 위치 정보 중 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하며,
상기 제어부가 상태 정보에 기초하여 전자 기기를 선택하는 것은, 상기 제어부가 상기 상태 정보를 파악하여 무선 충전이 가능한 전자 기기를 파악하고, 무선 충전이 가능한 전자 기기가 복수개인 경우, 상기 무선 충전이 가능한 전자 기기들과의 전력 전송 효율을 측정하며, 상기 전력 전송 효율이 높은 장치를 전력을 공급받기 위한 전자 기기로 선택하는 것임을 특징으로 하며,
상기 제어부가 선택된 적어도 하나 이상의 전자 기기로부터 전력을 공급받아 충전을 수행하는 것은, 상기 선택된 적어도 하나 이상의 전자 기기로 충전 세션 시작 메시지를 송신하며, 상기 선택된 적어도 하나 이상의 전자 기기로부터 상기 충전 세션 시작 메시지에 대한 응답을 수신하며, 상기 선택된 적어도 하나 이상의 전자 기기로부터 전력을 공급받아 충전을 수행하는 것임을 특징으로 하며,
상기 제어부는 상기 무선 충전이 완료된 경우, 서버로 충전 결과 정보를 전송하는 것을 특징으로 하며,
상기 제어부는 충전 요청을 받은 경우, 상기 무선 충전 장치를 공급 전자 기기로 모드변경하며, 상기 충전을 요청한 전자 기기에게 상태 정보를 송신하며, 상기 충전 요청한 전자 기기에 전력을 공급하여 충전을 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하며,
상기 충전을 요청한 전자 기기에게 송신하는 상태 정보는, 무선 충전 제공 가능 여부에 대한 정보를 포함하며, 충전 가능 전력량, 무선 통신 장치의 식별 정보, 무선 충전 서비스 가입 정보, 장치의 위치 정보 중 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하며,
상기 무선 충전 제공 가능 여부는 상기 충전 요청한 전자 기기의 무선 충전 서비스의 가입 여부 및 전력 수급 가능 여부, 상기 전자 기기의 남은 전력량을 고려하여 결정하는 것을 특징으로 하며,
상기 제어부가 충전 요청한 전자 기기에 전력을 공급하여 충전을 수행하는 것은, 상기 충전 요청한 전자 기기로부터 충전 세션 시작 메시지를 수신하며, 상기 충전 세션 시작 메시지에 대한 응답을 송신하며, 상기 충전 요청한 전자 기기에 전력을 공급하여 충전을 수행하는 것임을 특징으로 하며,
상기 제어부는 상기 무선 충전을 완료하기 전에 충전 세션이 해제된 경우, 과금을 위한 서버로 무선 충전 세션이 해제됨을 알리는 메시지 및 충전 결과에 대한 정보를 전송하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전자 기기, 예를 들어 무선 통신 장치가 근거리 통신을 이용하여 무선 충전을 요청하여 주변의 무선 충전이 가능한 다른 전자 기기, 예를 들어 파워 스테이션 혹은 다른 무선 통신 장치로부터 전력을 제공받을 수 있다.
이에 따라 사용자는 다른 전자 기기로부터 무선으로 전력을 공급을 수 있기 때문에 배터리가 방전되는 걱정을 덜 수 있으며, 무선 통신 장치을 이용하여 충전을 제공한 다른 사용자에게는 요금 할인 등의 서비스를 제공할 수 있으며, 통신 업체는 중간 수수료를 취득하는 등의 추가 이익 실현이 가능하다.
또한 이웃의 전력 제공이 가능한 무선 통신 장치나 무선 충전 서비스 제공을 위한 파워 스테이션과 같은 전자 기기를 탐색 시, 기존의 서버 혹은 AP를 통한 탐색 대신 근거리통신망을 이용하여 주변의 다른 전자 기기의 탐색 동작을 보다 간단한 방식으로 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자 기기의 무선 충전을 위한 시스템의 구성을 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 충전이 가능한 전자 기기의 구성을 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 장치의 무선 충전 동작 시 충전 요청 장치의 동작 흐름을 나타낸 도면
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 장치의 무선 충전 동작 시 전력이 부족한 무선 통신 장치가 전력을 요청하는 동작을 개략적으로 나타낸 도면
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 장치의 무선 충전 동작 시 전력 요청에 대한 응답 메시지를 수신하는 동작을 개략적으로 나타낸 도면
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 장치의 무선 충전 동작 시 무선 충전 결과를 전송하는 동작을 개략적으로 나타낸 도면
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 장치의 무선 충전 동작 시 충전 제공 장치의 동작 흐름을 나타낸 도면
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 장치의 무선 충전 동작 시 서버의 동작 흐름을 나타낸 도면
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 구성하는 장치 및 동작 방법을 본 발명의 실시 예를 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들이 나타나고 있는데 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 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. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
본 발명은 무선 통신이 가능한 전자 기기 간의 무선 충전 방법 및 장치를 제안한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자 기기의 무선 충전을 위한 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자 기기의 무선 충전을 위한 시스템은 무선 충전이 가능한 무선 통신 장치(104, 105, 106)와, 각 무선 통신 장치(104, 105, 106)간의 통신 및 요금을 관리하기 위한 기지국 서버(101)와, 기지국/AP(103)과 기지국 서버(101)를 연결하는 네트워크인 백본(Backbone)(102)과, 무선 통신 장치(104, 105, 106)와 백본을 연결하는 기지국/AP(103)를 포함하여 구성된다.
상기 기지국/AP(103)는 근거리 통신(ZigBee, Bluetooth, Wifi, UWB등) 모뎀을 탑재한 경우 엑세스 포인트(AP)와 같은 기능을 수행 할 수 있다.
상기 도 1에는 무선 충전이 가능한 전자 기기로서, 무선 통신 장치를 예로 들었으나, 무선 전력의 공급 및 수급이 가능한 모든 전자 기기가 가능하다. 예를 들어, 3D안경, 모바일PC, 전기자동차, 지하철 등이 있다. 또한 전력 제공을 위한 전자 기기는 특정 지역에 설치되어 주변의 무선 충전 가능 장치들에 전력을 제공하기 위한 파워스테이션(Power Station)과 같은 전자 기기가 될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 충전이 가능한 전자 기기의 구성을 나타낸 도면이다. 도 2의 (a)는 무선 충전을 수행하는 전력 송전부(210)와 전력 수전부(220)의 구성을 나타내며, 도 2의 (b)는 무선 충전이 가능한 전자 기기의 구성을 나타낸다.
도 2의 (a)를 참조하면, 무선 충전을 통해 전력을 제공하는 기기(10)는 전력 송전부(210)를 포함한다. 이 전력 송전부(210)는 전력 변환부(211)와, 제어부(213)와 코일(212)을 포함하여 구성된다. 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이 전력 변환부(211)는 자기장을 생성하기 위해 코일(212)과 연결된다. 제어부(213)는 전력은 수신하는 기기(20)에 원하는 레벨까지 전력을 공급하도록 전력 변환부(211)를 제어한다. 상기 전력 송전부(210)는 여러 개의 전력 변환부(211)를 포함하여 구성될 수도 있다.
전력을 공급받는 기기(20)는 전력 수전부(220)를 포함한다. 이 전력 수전부(220)는 전력 집배부(221)와, 제어부(223)와 코일(222)을 포함하여 구성된다. 전력 집배부(221)는 전력 송전부(210)의 전력 변환부(211)와 유사하게 전력 집배를 위해 코일(222)이 연결된다. 휴대 기기는 일반적으로 하나의 전력 수전부(220)를 포함한다. 통신 및 제어부(223)는 공급된 전력이 전력 집배부(221)에 연결된 적절한 부하에 전력을 공급하도록 제어한다. 일반적으로 충전용 배터리가 부하의 대표적인 예가 될 수 있으며, 전력 집배부(221)는 휴대기기의 케이스나 배터리(224)에 포함될 수 있다.
무선 충전을 수행하기 위한 기기는 바람직하게는 전력 송전부(210)와 전력 수전부(220)를 포함하여 구성되는 무선 충전부를 포함한다.
도 2의 (b)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 충전이 가능한 전자 기기의 구성을 나타낸다. 무선 충전이 가능한 전자 기기는 제어부(250)와, 입력부(260)와, 표시부(265)와, 저장부(270)와, 무선 통신부(275)와, 무선 충전부(255)를 포함하여 구성된다.
입력부(260)는 물리적인 키패드, 키보드, 마우스, 터치스크린 등으로 구성되며 사용자의 입력을 수신한다.
표시부(265)는 제어부(250)의 제어에 따라 표시할 내용을 출력한다. 본 발명의 일 실시 예에서 표시부(265)는 무선 충전 시 충전 상태, 충전 완료 여부를 표시하며, 충전 완료시 충전 결과를 표시한다.
저장부(270)는 상기 무선 충전이 가능한 전자 기기가 동작하는데 필요한 정보를 저장한다.
무선 통신부(275)는 다른 전자 기기 또는 기지국/서버와 이동 통신을 수행한다. 본 발명의 무선 통신부(275)는 지그비(ZigBee), 블루투스(Bluetooth), 와이파이(Wifi), UWB(Ultra-Wide Band) 등의 근거리 통신을 이용하여 다른 전자 기기에게 무선 충전을 요청하고, 요청에 대한 응답을 수신한다.
무선 충전부(255)는 무선 충전을 수행하기 위해 도 2의 (a)에 도시한 전력 송전부와 전력 수전부를 포함한다.
제어부(250)는 무선 충전이 가능한 전자 기기의 각 구성을 제어한다. 본 발명의 일 실시 예에서 제어부(250)는 충전이 필요한 경우 전자 기기를 수급 전자 기기로 설정(모드변경)하며, 적어도 하나 이상의 다른 전자 기기에게 충전을 요청하며, 충전 요청을 수신한 적어도 하나 이상의 전자 기기로부터 상태 정보를 수신하며, 상태 정보에 기초하여 전력을 공급받기 위해 제2 전자 기기를 선택하며, 선택된 적어도 하나 이상의 제2 전자 기기로부터 전력을 공급받아 무선 충전을 수행하도록 제어한다.
이 경우 제어부가 상기 적어도 하나 이상의 전자 기기에게 충전을 요청하는 것은, 지그비(ZigBee), 블루투스(Bluetooth), 무선랜, UWB 중 하나를 이용하는 근거리 통신을 이용할 수 있다.
한편, 상기 상태 정보는 무선 충전 제공 가능 여부에 대한 정보를 포함하며, 충전 가능 전력량, 무선 통신 장치의 식별 정보, 무선 충전 서비스 가입 정보, 장치의 위치 정보 중 적어도 하나를 더 포함한다.
또한 제어부는 상태 정보에 기초하여 전력을 공급받기 위해 제2 전자 기기를 선택 시, 상태 정보를 파악하여 무선 충전이 가능한 전자 기기를 파악하고, 무선 충전이 가능한 전자 기기가 복수개인 경우, 충전을 요청한 제1 전자 기기와 상기 무선 충전이 가능한 전자 기기들 간의 전력 전송 효율을 측정하며, 상기 전력 전송 효율이 높은 장치를 전력을 공급받기 위한 상기 제2 전자 기기로 선택한다.
또한 제어부는 상기 무선 충전이 완료된 경우, 과금을 위한 서버로 충전 결과 정보를 전송하도록 제어한다.
한편, 상기 전자 기기가 충전 요청을 받은 경우, 제어부는 전자 기기를 공급전자 기기로 설정하며, 상기 충전을 요청한 전자 기기에게 상태 정보를 송신하며, 상기 충전을 요청한 제1 전자 기기에 전력을 공급하여 무선 충전을 수행하도록 제어한다.
상기 충전을 요청한 전자 기기에게 송신하는 상태 정보는, 무선 충전 제공 가능 여부에 대한 정보를 포함하며, 충전 가능 전력량, 무선 통신 장치의 식별 정보, 무선 충전 서비스 가입 정보, 장치의 위치 정보 중 적어도 하나를 더 포함하며,
이 때, 무선 충전 제공 가능 여부는 상기 충전 요청한 전자 기기의 무선 충전 서비스의 가입 여부 및 전력 수급 가능 여부, 상기 제2 전자 기기의 남은 전력량을 고려하여 결정한다.
또한, 제어부는 무선 충전을 완료하기 전에 충전 세션이 해제된 경우, 과금을 위한 서버로 무선 충전 세션이 해제됨을 알리는 메시지 및 충전 결과에 대한 정보를 전송한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 장치의 무선 충전 동작 시 충전 요청 장치의 동작 흐름을 나타낸 도면이다. 도 3을 참조하면, 먼저 305단계에서 무선 통신 장치가 무선 충전 기능을 설정하면, 다음 310단계에서 무선 통신 장치의 현재 전력량을 측정하여 충전이 필요한지 판단한다. 310단계의 판단 결과 충전이 필요하지 않으면 315단계로 진행하여 미리 설정된 시간만큼 대기한 후 다시 310단계로 진행한다.
310단계의 판단 결과 충전이 필요한 것으로 판단되면 무선 충전을 위한 수급전자 기기로 설정되며, 320단계로 진행하여 근거리 통신망을 이용하여 주변의 다른 무선 통신 장치 혹은 전력 제공이 가능한 전자 기기에게 충전 요청 메시지를 송신한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 장치의 무선 충전 동작 시 전력이 부족한 무선 통신 장치가 전력을 요청하는 동작을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이 이동 통신 장치(104)가 전력이 부족하여 충전이 필요한 것으로 판단되면 근거리 통신을 이용하여 주변의 다른 무선 통신 장치(105, 106)들에게 충전 요청 메시지를 송신한다. 이 경우 충전 요청 메시지에는 필요한 전력량과 자신의 단말 식별 정보 등이 포함된다. 또한 GPS나 AP를 이용하여 측정된 자신의 위치 정보를 전송할 수 있다.
본 발명에서의 근거리 통신은 지그비(ZigBee), 블루투스(Bluetooth), 와이파이(Wifi), UWB(Ultra-Wide Band) 등의 근거리 통신망일 수 있으며, 무선충전 시스템 상에서 가능한 임의의 통신 프로토콜일 수 있다.
또한 무선 충전을 요청 시, 요청을 수신하여 무선 충전을 수행하는 장치는 무선 충전이 가능한 다른 무선 통신 장치가거나, 무선 충전을 위해 설치된 파워 스테이션(Power Station) 등의 전력 제공이 가능한 모든 전자 기기가 될 수 있다. 마찬가지로 도 3에서는 무선 충전을 요청하는 무선 통신 장치를 예로 들었으나, 무선 충전이 가능한 모든 전자 기기로 동일한 동작을 수행할 수 있다.
다음 325단계에서 충전을 요청한 무선 통신 장치는 상기 충전 요청 메시지를 수신한 주변의 다른 무선 통신 장치들로부터 요청 메시지에 대한 응답을 수신한다. 이러한 응답 메시지는 무선 통신 장치의 무선 충전 제공 가능 여부를 포함한 상태 정보가 포함된다. 예를 들어 충전 가능 전력량, 무선 통신 장치의 식별 정보, 무선 충전 서비스 가입 정보, 장치의 위치 정보를 더 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 장치의 무선 충전 동작 시 전력 요청에 대한 응답 메시지를 수신하는 동작을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이 충전을 요청한 무선 통신 장치(104)는 상기 320단계에서 송신한 충전 요청 메시지에 대한 응답으로 요청에 대한 수락 또는 거부 메시지를 수신한다. 이 경우 응답으로 수신한 수락 메시지가 복수개인 경우, 수락 메시지를 송신한 장치와 무선 충전을 요청한 무선 통신 장치 간의 전력 전송 효율을 측정하여 효율이 높은 장치를 충전을 수행할 장치로 선택한다.
다음 330단계에서 충전 요청에 대한 응답으로 수신된 상태 정보 메시지들 중에서 무선 충전 수락 메시지가 적어도 하나 이상인지 판단한다. 330단계에서 판단결과 수락 메시지가 수신되지 않았으면 335단계로 진행하여 미리 설정된 시간 동안 대기하고 다시 325단계로 진행한다.
330단계에서 판단결과 적어도 하나 이상의 수락 메시지가 수신된 경우 340단계로 진행하여 충전 요청을 수락한 이웃 통신 장치들 중 전력을 공급받고자 하는 장치를 선택한 후에 충전 세션 시작 메시지를 선택한 장치로 송신하고, 345단계에서 충전 세션 시작 메시지에 대한 응답을 수신하고, 무선 충전 세션을 시작한다. 한편 상기 충전 세션 시작 메시지는 상기 320단계에서 송신하는 충전 요청 메시지에 포함되어 함께 전송될 수 있으며, 325단계의 충전 요청 메시지에 대한 응답에 충전 세션 시작 메시지에 대한 응답이 포함되어 전송될 수 있다.
다음 350단계에서 충전 세션이 완료된지 판단한다. 350단계에서 판단 결과 충전 세션이 완료되지 않은 경우에는 충전 세션이 해제된지 판단한다. 충전 세션이 해제되지 않은 경우에는 350단계로 다시 진행하며, 370단계에서 판단결과 충전 세션이 해제된 경우는 충전이 완료되기 전에 충전을 수행하는 두 장치들 간의 거리가 멀어지는 등의 이유로 인해 충전 세션이 해제된 상태이다. 이 경우에는 전력을 제공하던 장치가 서버로 세션이 해제되었음을 알리고 375단계에서 무선 통신 장치는 서버로부터 충전 세션 해제 알림 메시지를 수신하고 365단계로 진행한다. 한편, 무선 충전을 수행하는 두 장치 간의 근거리 통신이 가능하고 보안이 확실한 경우에는 충전 세션이 해제된 상황을 서버를 거치지 않고 직접 상호 전달하여 알릴 수 있다.
350단계에서 판단 결과 충전 세션이 완료된 경우에는 충전 제공 장치로부터 충전 세션이 완료되었음을 알리는 메시지 및 충전 결과에 대한 정보를 수신한다. 다음 360단계에서 전력을 공급받은 무선 통신 장치는 서버로 충전 결과에 대한 정보를 전송한다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 장치의 무선 충전 동작 시 무선 충전 및 그 결과를 전송하는 동작을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이 무선 통신 장치(104)는 충전 요청에 대해 수락한 주변 장치 중에서 전력을 제공할 장치(도 6의 무선 통신 장치(106))를 선택하고 선택된 통신 장치(106)로부터 전력을 공급받는다. 이후 충전이 완료되면 전력을 공급받은 장치(104)와 전력을 제공한 장치(106)는 서버에 충전 결과를 전송하기 위해 기지국/AP(103)로 충전 결과를 전송한다.
다음 365단계에서 기지국 서버(101)로부터 충전 결과에 따른 요금 과금 및 할인 정보를 수신하고 종료한다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 장치의 무선 충전 동작 시 충전 제공 장치의 동작 흐름을 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 먼저 705단계에서 충전 제공 장치는 무선 충전 기능을 설정하고, 710단계에서 충전 요청 장치로부터 근거리 통신망을 통해 충전 요청 메시지를 수신하며, 715단계에서 충전 요청 메시지를 수신한 충전 제공 장치는 무선충전을 위한 공급 전자 기기로 설정되며, 충전 요청 장치(수급 전자 기기)의 무선 충전 서비스의 가입 여부 및 전력 수급 가능 여부 등을 확인하고, 자신의 남은 전력량 등을 고려하여 전력 수급이 가능한지 여부를 결정한다.
715단계에서 전력 수급이 불가능한 경우에는 720단계로 진행하여 충전 요청 장치에게 충전 거부 메시지를 포함한 상태 정보를 송신하고 종료한다.
715단계에서 전력 수급이 가능한 경우에는 725단계로 진행하여 충전 요청 장치에게 무선 충전이 가능함을 알리는 충전 수락 메시지를 포함한 상태 정보를 송신한다. 이후 730단계에서 충전 요청 장치로부터 충전 세션 시작 메시지를 수신하면 735단계에서 충전 요청 장치에게 충전 세션 시작메시지에 대한 응답을 송신하고 무선 충전 세션을 시작한다.
이후 740단계에서 충전 세션이 완료된지 판단하고, 740단계에서 판단 결과 충전 세션이 완료되지 않았으면 745단계로 진행하여 충전 세션이 해제된지 판단한다. 745단계에서 판단결과 충전 세션이 해제되지 않앗으면 740단계로 진행하여 충전 세션을 계속 진행하고, 745단계에서 판단 결과 충전 세션이 해제된 경우에는, 750단계로 진행하여 서버로 충전 세션이 해제되었음을 알리는 메시지 및 충전 결과 정보를 전송한다. 이러한 상황은 두 장치 간의 거리가 멀어지는 등의 이유로 인해 충전 세션이 완료되기 전에 충전 세션이 해제되어 발생할 수 있다. 이 경우 충전 요청 장치의 식별 정보도 서버로 함께 전송한다.
740단계에서 충전 세션이 완료된 경우에는 755단계로 진행하여 충전 요청 장치로 충전 세션 완료 메시지 및 충전 결과 정보를 송신한다. 이 경우에도 충전 요청 장치의 식별 정보 및 충전 전력량 등의 정보를 포함하여 충전 결과 정보를 전송한다. 이후 760단계에서는 서버로부터 충전 결과에 따른 요금 과금 및 할인에 대한 정보를 수신한다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 통신 장치의 무선 충전 동작 시 서버의 동작 흐름을 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 먼저 805단계에서 서버가 충전 제공 장치로부터 충전 세션 해제 알림 메시지를 수신한지 판단하여, 충전 세션 해제 알림 메시지를 수신한 경우, 810단계에서 충전 제공 장치로부터 충전 요청 장치의 식별정보(ID)를 포함한 충전 결과 정보를 수신한다. 815단계에서는 810단계에서 수신한 충전 요청 장치의 식별 정보를 이용하여 충전 요청 장치에게 충전 세션 해제를 알리는 메시지를 송신한다. 810~815단계는 충전 요청 장치와 충전 제공 장치 간의 근거리통신이 가능하고 보안이 보장된 경우에는 서버를 통하지 않고 두 장치 간의 직접적인 상호 정보 교환을 통해 진행될 수 있다.
이후 820단계에서 충전 요청 장치로부터 충전 결과 정보를 수신한다. 다음 830단계에서 충전 제공 장치의 ID를 이용하여 충전 결과 정보를 요청하여 충전 결과 정보를 수신한다.
다음 835단계에서 서버는 요금 과금 및 할인 과정을 수행한다. 이 경우, 전력을 제공한 장치에게는 충전한 양을 고려하여 미리 계약된 내용에 따라 사용 요금을 할인하는 등의 보상을 하거나, 전력을 제공받은 장치에게는 미리 계약된 내용에 따라 과금을 수행할 수 있다.
상기와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 전자 기기의 무선 충전 방법 및 장치의 구성 및 동작이 이루어질 수 있으며, 한편 상기한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나 여러 가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있다.

Claims (26)

  1. 양방향 무선 충전 방법에 있어서,
    충전이 필요한 경우, 수급 전자 기기로 모드변경되는 단계;
    적어도 하나 이상의 전자 기기에게 충전을 요청하는 단계;
    상기 충전 요청을 수신한 적어도 하나 이상의 전자 기기로부터 상태 정보를 수신하는 단계;
    상기 상태 정보에 기초하여 전자 기기를 선택하는 단계;
    상기 선택된 적어도 하나 이상의 전자 기기로부터 전력을 공급받아 충전을 수행하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 양방향 무선 충전 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 적어도 하나 이상의 전자 기기에게 충전을 요청하는 단계는,
    적어도 하나 이상의 전자 기기에게 근거리 통신을 통해 충전을 요청하는 단계임을 특징으로 하는 양방향 무선 충전 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 근거리 통신은 지그비(ZigBee), 블루투스(Bluetooth), 무선랜, UWB 중 하나를 이용하는 것임을 특징으로 하는 양방향 무선 충전 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 상태 정보는 무선 충전 제공 가능 여부에 대한 정보를 포함하며, 충전 가능 전력량, 상기 무선 통신 장치의 식별 정보, 무선 충전 서비스 가입 정보, 상기 무선 통신 장치의 위치 정보 중 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 무선 충전 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 상태 정보에 기초하여 전자 기기를 선택하는 단계는,
    상기 상태 정보를 파악하여 무선 충전이 가능한 전자 기기를 파악하는 과정과,
    무선 충전이 가능한 전자 기기가 복수개인 경우, 상기 무선 충전이 가능한 전자 기기들과의 전력 전송 효율을 측정하는 과정과,
    전력 전송 효율이 가장 높은 장치를 전력을 공급받기 위한 상기 전자 기기로 선택하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 양방향 무선 충전 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 선택된 적어도 하나 이상의 전자 기기로부터 전력을 공급받아 충전을 수행하는 단계는,
    상기 선택된 적어도 하나 이상의 전자 기기로 충전 세션 시작 메시지를 송신하는 과정과,
    상기 선택된 적어도 하나 이상의 전자 기기로부터 상기 충전 세션 시작 메시지에 대한 응답을 수신하는 과정과,
    상기 선택된 적어도 하나 이상의 전자 기기로부터 전력을 공급받아 충전을 수행하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 양방향 무선 충전 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 무선 충전이 완료된 경우, 서버로 충전 결과 정보를 전송하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 양방향 무선 충전 방법.
  8. 양방향 무선 충전 방법에 있어서,
    충전 요청을 받은 경우, 공급 전자 기기로 모드변경되는 단계;
    상기 충전을 요청한 전자 기기에게 상태 정보를 송신하는 단계;
    상기 충전 요청한 전자 기기에 전력을 공급하여 충전을 수행하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 양방향 무선 충전 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 충전 요청을 받은 경우, 공급 전자 기기로 모드변경되는 단계는,
    근거리 통신을 통해 충전 요청을 수신하는 경우, 공급 전자 기기로 모드변경되는 단계임을 특징으로 하는 양방향 무선 충전 방법.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 근거리 통신은 지그비(ZigBee), 블루투스(Bluetooth), 무선랜, UWB 중 하나를 이용하는 것임을 특징으로 하는 양방향 무선 충전 방법.
  11. 제 8항에 있어서, 상기 상태 정보는 무선 충전 제공 가능 여부에 대한 정보를 포함하며, 충전 가능 전력량, 상기 무선 통신 장치의 식별 정보, 무선 충전 서비스 가입 정보, 상기 무선 통신 장치의 위치 정보 중 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 무선 충전 방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 무선 충전 제공 가능 여부는 상기 충전 요청한 전자 기기의 무선 충전 서비스의 가입 여부 및 전력 수급 가능 여부, 상기 제2 전자 기기의 남은 전력량을 고려하여 결정하는 것을 특징으로 하는 양방향 무선 충전 방법.
  13. 제 8항에 있어서, 상기 충전 요청한 전자 기기에 전력을 공급하여 충전을 수행하는 단계는,
    상기 충전 요청한 전자 기기로부터 충전 세션 시작 메시지를 수신하는 과정과,
    상기 충전 세션 시작 메시지에 대한 응답을 송신하는 과정과,
    상기 충전 요청한 전자 기기에 전력을 공급하여 충전을 수행하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 양방향 무선 충전 방법.
  14. 제 8항에 있어서, 상기 무선 충전을 완료하기 전에 충전 세션이 해제된 경우, 서버로 무선 충전 세션이 해제됨을 알리는 메시지 및 충전 결과에 대한 정보를 전송하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 양방향 무선 충전 방법.
  15. 양방향 무선 충전 장치에 있어서,
    무선 충전을 수행하기 위한 무선 충전부와,
    근거리 통신을 수행하기 위한 무선 통신부와,
    무선 충전 시의 충전 상태를 표시하기 위한 표시부와,
    사용자 입력을 수신하기 위한 입력부와,
    충전이 필요한 경우 상기 무선 충전 장치를 수급 전자 기기로 모드변경하며, 적어도 하나 이상의 전자 기기에게 충전을 요청하며, 상기 충전 요청을 수신한 적어도 하나 이상의 전자 기기로부터 상태 정보를 수신하며, 상기 상태 정보에 기초하여 전자 기기를 선택하며, 상기 선택된 적어도 하나 이상의 전자 기기로부터 전력을 공급받아 충전을 수행하도록 제어하는 제어부를 포함함을 특징으로 하는 양방향 무선 충전 장치.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 제어부가 상기 적어도 하나 이상의 전자 기기에게 충전을 요청하는 것은,
    적어도 하나 이상의 전자 기기에게 근거리 통신을 통해 충전을 요청하는 것임을 특징으로 하는 양방향 무선 충전 장치.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 근거리 통신은 지그비(ZigBee), 블루투스(Bluetooth), 무선랜, UWB 중 하나를 이용하는 것임을 특징으로 하는 양방향 무선 충전 장치.
  18. 제 15항에 있어서, 상기 상태 정보는 무선 충전 제공 가능 여부에 대한 정보를 포함하며, 충전 가능 전력량, 상기 무선 통신 장치의 식별 정보, 무선 충전 서비스 가입 정보, 상기 무선 통신 장치의 위치 정보 중 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 무선 충전 장치.
  19. 제 15항에 있어서, 상기 제어부가 상태 정보에 기초하여 전자 기기를 선택하는 것은,
    상기 제어부가 상기 상태 정보를 파악하여 무선 충전이 가능한 전자 기기를 파악하고, 무선 충전이 가능한 전자 기기가 복수개인 경우, 상기 무선 충전이 가능한 전자 기기들과의 전력 전송 효율을 측정하며, 상기 전력 전송 효율이 높은 장치를 전력을 공급받기 위한 전자 기기로 선택하는 것임을 특징으로 하는 양방향 무선 충전 장치.
  20. 제 15항에 있어서, 상기 제어부가 선택된 적어도 하나 이상의 전자 기기로부터 전력을 공급받아 충전을 수행하는 것은,
    상기 선택된 적어도 하나 이상의 전자 기기로 충전 세션 시작 메시지를 송신하며, 상기 선택된 적어도 하나 이상의 전자 기기로부터 상기 충전 세션 시작 메시지에 대한 응답을 수신하며, 상기 선택된 적어도 하나 이상의 전자 기기로부터 전력을 공급받아 충전을 수행하는 것임을 특징으로 하는 양방향 무선 충전 장치.
  21. 제 15항에 있어서, 상기 제어부는 상기 무선 충전이 완료된 경우, 서버로 충전 결과 정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 양방향 무선 충전 장치.
  22. 제 15항에 있어서, 상기 제어부는 충전 요청을 받은 경우, 상기 무선 충전 장치를 공급 전자 기기로 모드변경하며, 상기 충전을 요청한 전자 기기에게 상태 정보를 송신하며, 상기 충전 요청한 전자 기기에 전력을 공급하여 충전을 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 양방향 무선 충전 장치.
  23. 제 22항에 있어서, 상기 충전을 요청한 전자 기기에게 송신하는 상태 정보는, 무선 충전 제공 가능 여부에 대한 정보를 포함하며, 충전 가능 전력량, 무선 통신 장치의 식별 정보, 무선 충전 서비스 가입 정보, 장치의 위치 정보 중 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 무선 충전 장치.
  24. 제 23항에 있어서, 상기 무선 충전 제공 가능 여부는 상기 충전 요청한 전자 기기의 무선 충전 서비스의 가입 여부 및 전력 수급 가능 여부, 상기 전자 기기의 남은 전력량을 고려하여 결정하는 것을 특징으로 하는 양방향 무선 충전 장치.
  25. 제 22항에 있어서, 상기 제어부가 충전 요청한 전자 기기에 전력을 공급하여 충전을 수행하는 것은,
    상기 충전 요청한 전자 기기로부터 충전 세션 시작 메시지를 수신하며, 상기 충전 세션 시작 메시지에 대한 응답을 송신하며, 상기 충전 요청한 전자 기기에 전력을 공급하여 충전을 수행하는 것임을 특징으로 하는 양방향 무선 충전 장치.
  26. 제 22항에 있어서, 상기 제어부는 상기 무선 충전을 완료하기 전에 충전 세션이 해제된 경우, 과금을 위한 서버로 무선 충전 세션이 해제됨을 알리는 메시지 및 충전 결과에 대한 정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 양방향 무선 충전 장치.
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