KR20140124706A

KR20140124706A - 무선 전력 전송 장치 및 무선 전력 전송 방법

Info

Publication number: KR20140124706A
Application number: KR20130048839A
Authority: KR
Inventors: 원윤재; 임승옥
Original assignee: 인텔렉추얼디스커버리 주식회사
Priority date: 2013-04-17
Filing date: 2013-04-30
Publication date: 2014-10-27
Anticipated expiration: 2033-04-30
Also published as: CN105144544B; KR102076859B1; US20180131413A1; US9985695B2; KR20140124708A; US10581491B2; US20160087686A1; US20190199403A1; KR20140124707A; CN110022007A; US9923603B2; US10243620B2; CN105144545B; KR102142558B1; KR20140124709A; CN105144545A; US20140312833A1; US9866281B2; CN105144544A; US20160065005A1

Abstract

본 발명은 무선 전력 전송 장치 및 무선 전력 전송 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서로 상이한 무선 전력 송수신 방식을 이용하는 복수의 무선 전력 수신 장치를 검색하는 무선 전력 전송 장치 및 무선 전력 전송 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 양상에 따르면, 제1 주파수 대역의 자기장 및 상기 제1 주파수 대역과 상이한 제2 주파수 대역의 자기장 중 어느 하나를 이용하여 무선 전력을 전송하는 전력 전송 모듈; 제1 통신 모듈; 제2 통신 모듈; 및 상기 전력 전송 모듈을 통해 상기 제1 주파수 대역의 제1 자기장 신호를 송출하고, 상기 제1 통신 모듈을 통해 상기 제1 자기장 신호에 대한 제1 응답 신호를 감지하고, 상기 제1 응답 신호의 수신 여부에 기초하여 상기 제1 주파수 대역을 이용하여 무선 전력 송수신을 수행하는 제1 무선 전력 수신 장치를 검색하고, 상기 전력 전송 모듈을 통해 상기 제2 주파수 대역의 제2 자기장 신호를 송출하고, 상기 제2 통신 모듈을 통해 상기 제2 자기장 신호에 대한 제2 응답 신호를 감지하고, 상기 제2 응답 신호의 수신 여부에 기초하여 상기 제2 주파수 대역을 이용하여 무선 전력 송수신을 수행하는 제2 무선 전력 수신 장치를 검색하는 콘트롤러;를 포함하는 무선 전력 전송 장치가 제공될 수 있다.

Description

무선 전력 전송 장치 및 무선 전력 전송 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TRANSMITTING WIRELESS POWER}

본 발명은 무선 전력 전송 장치 및 무선 전력 전송 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서로 상이한 무선 전력 송수신 방식을 이용하는 복수의 무선 전력 수신 장치를 검색하는 무선 전력 전송 장치 및 무선 전력 전송 방법에 관한 것이다.

무선 전력 전송 기술은 전원 소스와 전자 기기 사이에 무선으로 전력을 전달하는 기술이다. 일 예로 무선 전력 전송 기술은 스마트폰이나 태블릿 등의 이동 단말기를 단지 무선 충전 패드 상에 올려놓는 것만으로 이동 단말기의 배터리의 무선으로 충전할 수 있도록 함으로써, 기존의 유선 충전 커넥터를 이용하는 유선 충전 환경에 비해 보다 뛰어난 이동성과 편의성 그리고 안전성을 제공할 수 있다. 또한, 무선 전력 전송 기술은 이동 단말기의 무선 충전 이외에도 향후 가전 제품, 전기 자동차를 비롯하여 의료, 레저, 로봇 등의 다양한 분야에서 기존의 유선 전력 전송 환경을 대체할 것으로 주목받고 있다.

무선 전력 전송 기술은 전자기파 방사를 이용한 기술과 전자기 유도 현상을 이용한 기술로 분류될 수 있는데, 전자기파 방사를 이용하는 기술은 공기 중에서 소모되는 방사 손실(radiation loss)에 따른 효율의 한계를 가지고 있어 최근에는 주로 전자기 유도 현상을 이용한 기술이 많이 연구되고 있다.

전자기 유도 현상을 이용한 무선 전력 전송 기술은 크게 전자기 유도(inductive coupling) 방식과 자기 공명(resonant magnetic coupling) 방식으로 분류된다.

전자기 유도 방식은 전송 측의 코일과 수신 측의 코일 간의 전자기 결합에 따라 전송 측 코일에서 발생시킨 자기장로 인해 수신 측 코일에 유도되는 전류를 이용하여 에너지를 전송하는 방식이다. 전자기 유도 방식의 무선 전력 전송 기술은 전송 효율이 높은 장점을 가지고 있으나, 전력 전송 거리가 수 mm로 제한될 뿐 아니라 코일 간의 정합에 매우 민감하여 위치 자유도가 현저히 낮은 단점을 가지고 있다.

자기 공명 방식은 2005년 MIT의 마린 솔라비치 교수가 제안한 기술로서, 전송 측 코일과 수신 측 코일 간의 공진 주파수로 인가된 자기장에 의해 전송 측과 수신 측 양단에 자기장이 집중되는 현상을 이용하여 에너지를 전송하는 방식이다.

이러한 자기 공명 방식은 전자기 유도 방식에 비해 비교적 긴 수십 cm에서 수 m에 이르는 거리까지 에너지를 전송하는 것이 가능할 뿐 아니라 동시에 여러 대의 기기로 전력을 전송하는 것이 가능하여 진정한 코드프리(cord-free)를 구현할 무선 전력 전송 기술로 기대를 받고 있다.

그런데, 최근 무선 전력 전송 시장은, 다양한 표준들이 난립하고 있다. 대표적인 무선 전력 전송에 관련된 표준으로는 WPC Qi 표준, 퀄컴과 삼성이 주도하는 A4WP 표준, 파워 매트가 주도하는 PMA 표준 등의 산업 표준 등이 있다. 이러한 상황에서 서로 다른 표준을 따르는 무선 전력 전송 장치와 무선 전력 수신 장치 간에는 무선 전력 전송 서비스가 이루어질 수 없는 문제점이 있다.

본 발명의 일 과제는, 서로 상이한 무선 전력 송수신 방식을 이용하는 복수의 무선 전력 수신 장치를 검색하는 무선 전력 전송 장치 및 무선 전력 전송 방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 양상에 따르면, 제1 주파수 대역의 자기장 및 상기 제1 주파수 대역과 상이한 제2 주파수 대역의 자기장 중 어느 하나를 이용하여 무선 전력을 전송하는 전력 전송 모듈; 제1 통신 모듈; 제2 통신 모듈; 및 상기 전력 전송 모듈을 통해 상기 제1 주파수 대역의 제1 자기장 신호를 송출하고, 상기 제1 통신 모듈을 통해 상기 제1 자기장 신호에 대한 제1 응답 신호를 감지하고, 상기 제1 응답 신호의 수신 여부에 기초하여 상기 제1 주파수 대역을 이용하여 무선 전력 송수신을 수행하는 제1 무선 전력 수신 장치를 검색하고, 상기 전력 전송 모듈을 통해 상기 제2 주파수 대역의 제2 자기장 신호를 송출하고, 상기 제2 통신 모듈을 통해 상기 제2 자기장 신호에 대한 제2 응답 신호를 감지하고, 상기 제2 응답 신호의 수신 여부에 기초하여 상기 제2 주파수 대역을 이용하여 무선 전력 송수신을 수행하는 제2 무선 전력 수신 장치를 검색하는 콘트롤러;를 포함하는 무선 전력 전송 장치가 제공될 수 있다.

본 발명의 다른 양상에 따르면, 제1 주파수 대역의 자기장 및 상기 제1 주파수 대역과 상이한 제2 주파수 대역의 자기장 중 어느 하나를 이용하여 무선 전력을 전송하는 전력 전송 모듈을 통해 제1 주파수 대역의 제1 자기장 신호를 송출하는 단계; 제1 통신 모듈을 통해 상기 제1 자기장 신호에 대한 제1 응답 신호를 감지하는 단계; 상기 제1 응답 신호의 수신 여부에 기초하여 상기 제1 주파수 대역을 이용하여 무선 전력 송수신을 수행하는 제1 무선 전력 수신 장치를 검색하는 단계; 상기 전력 전송 모듈을 통해 상기 제2 주파수 대역의 제2 자기장 신호를 송출하는 단계; 상기 제2 통신 모듈을 통해 상기 제2 자기장 신호에 대한 제2 응답 신호를 감지하는 단계; 및 상기 제2 응답 신호의 수신 여부에 기초하여 상기 제2 주파수 대역을 이용하여 무선 전력 송수신을 수행하는 제2 무선 전력 수신 장치를 검색하는 단계;를 포함하는 무선 전력 전송 방법이 제공될 수 있다.

본 발명의 과제의 해결 수단이 상술한 해결 수단으로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 해결 수단은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 의하면, 하나의 무선 전력 전송 장치가 상이한 무선 전력 송수신 방식을 이용하는 복수의 무선 전력 수신 장치에 전력을 전송할 수 있다.

본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치의 제1 형태의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치의 제2 형태의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 네트워크에서의 통신에 관한 개략도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 네트워크에서의 무선 전력 전송에 관한 개략도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 송수신 방법의 순서도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 송수신 방법에서 통신 네트워크를 구성하는 단계의 세부 순서도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 송수신 방법에서 충전 네트워크를 구성하는 단계의 세부 순서도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 송수신 방법에서 전력을 송수신하는 단계의 세부 순서도이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 송수신 방법에서 전력을 송수신하는 단계에서 무선 전력 네트워크의 동작도이다.

본 명세서에 기재된 실시예는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 명확히 설명하기 위한 것이므로, 본 발명이 본 명세서에 기재된 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 본 발명의 사상을 벗어나지 아니하는 수정예 또는 변형예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용되는 용어와 첨부된 도면은 본 발명을 용이하게 설명하기 위한 것이고, 도면에 도시된 형상은 필요에 따라 본 발명의 이해를 돕기 위하여 과장되어 표시된 것이므로, 본 발명이 본 명세서에서 사용되는 용어와 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.

본 명세서에서 본 발명에 관련된 공지의 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 이에 관한 자세한 설명은 필요에 따라 생략한다.

또 상기 제1 통신 모듈은, 상기 제1 주파수 대역의 자기장을 이용하는 인-밴드 통신 모듈이고, 상기 제2 통신 모듈은, 상기 제2 주파수 대역의 자기장을 이용하는 인-밴드 통신 모듈일 수 있다.

또 상기 제1 통신 모듈은, 상기 제1 주파수 대역의 자기장을 이용하는 인-밴드 통신 모듈이고, 상기 제2 통신 모듈은, 상기 자기장과 상이한 통신 캐리어를 이용하여 통신을 수행하는 아웃-밴드 통신 모듈일 수 있다.

또 상기 제2 통신 모듈은, 블루투스(Bluetooth), 직비(Zigbee), 와이파이(Wi-Fi), 앤에프씨(NFC) 및 알에프아이디(RFID) 중 어느 하나의 통신 방식을 수행하는 통신 모듈일 수 있다.

또 상기 콘트롤러는, 제1 미리 정해진 시간 동안 상기 제1 응답 신호가 수신된 경우, 무선 전력 전송 범위 내에 상기 제1 무선 전력 수신 장치가 존재하는 것으로 판단하고, 상기 제1 미리 정해진 시간 동안 상기 제1 응답 신호가 수신되지 않은 경우, 상기 무선 전력 전송 범위 내에 상기 제1 무선 전력 수신 장치가 존재하지 않는 것으로 판단하고, 제2 미리 정해진 시간 동안 상기 제2 응답 신호가 수신된 경우, 무선 전력 전송 범위 내에 상기 제2 무선 전력 수신 장치가 존재하는 것으로 판단하고, 상기 제 미리 정해진 시간 동안 상기 제2 응답 신호가 수신되지 않은 경우, 상기 무선 전력 전송 범위 내에 상기 제2 무선 전력 수신 장치가 존재하지 않는 것으로 판단할 수 있다.

또 상기 콘트롤러는, 상기 제1 자기장 신호를 송출한 후 제1 미리 정해진 시간 동안 상기 제1 응답 신호를 감지하고, 상기 제1 미리 정해진 시간이 도과하면 상기 제2 자기장 신호를 송출할 수 있다.

또 상기 콘트롤러는, 상기 제1 무선 전력 수신 장치 및 상기 제2 무선 전력 수신 장치가 검색된 경우 상기 제1 무선 전력 수신 장치에 제1 아이디를 할당하고, 상기 제2 무선 전력 전송 장치에 제2 아이디를 할당할 수 있다.

또 상기 콘트롤러는, 상기 제1 통신 모듈을 통해 상기 제1 아이디 정보를 포함하는 메시지를 상기 제1 무선 전력 수신 장치로 송신하고, 상기 제2 통신 모듈을 통해 상기 제2 아이디 정보를 포함하는 메시지를 상기 제2 무선 전력 수신 장치로 송신할 수 있다.

또 제1 무선 전력 수신 장치를 검색하는 단계에서, 상기 제1 미리 정해진 시간 동안 상기 제1 응답 신호가 수신된 경우, 무선 전력 전송 범위 내에 상기 제1 무선 전력 수신 장치가 존재하는 것으로 판단하고, 상기 제1 미리 정해진 시간 동안 상기 제1 응답 신호가 수신되지 않은 경우, 상기 무선 전력 전송 범위 내에 상기 제1 무선 전력 수신 장치가 존재하지 않는 것으로 판단하고, 제2 무선 전력 수신 장치를 검색하는 단계에서, 제2 미리 정해진 시간 동안 상기 제2 응답 신호가 수신된 경우, 무선 전력 전송 범위 내에 상기 제2 무선 전력 수신 장치가 존재하는 것으로 판단하고, 상기 제 미리 정해진 시간 동안 상기 제2 응답 신호가 수신되지 않은 경우, 상기 무선 전력 전송 범위 내에 상기 제2 무선 전력 수신 장치가 존재하지 않는 것으로 판단할 수 있다.

또 상기 제1 응답 신호를 감지하는 단계는, 상기 제1 자기장 신호를 송출한 후 제1 미리 정해진 시간 동안 수행되고, 상기 제2 자기장 신호를 송출하는 단계는, 상기 제1 자기장 신호를 송출한 후 상기 제1 미리 정해진 시간이 도과하면 수행될 수 있다.

상기 제1 무선 전력 수신 장치 및 상기 제2 무선 전력 수신 장치가 검색된 경우, 상기 제1 무선 전력 수신 장치에 제1 아이디를 할당하는 단계 및 상기 제2 무선 전력 전송 장치에 제2 아이디를 할당하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

또 상기 제1 통신 모듈을 통해 상기 제1 아이디 정보를 포함하는 메시지를 상기 제1 무선 전력 수신 장치로 송신하는 단계 및 상기 제2 통신 모듈을 통해 상기 제2 아이디 정보를 포함하는 메시지를 상기 제2 무선 전력 수신 장치로 송신하는 단게;를 더 포함하는 무선 전력 전송 방법.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 시스템(1000)에 관하여 설명한다.

무선 전력 시스템(1000)은 자기장을 이용하여 무선으로 전력을 전송할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 시스템(1000)의 블록도이다.

도 1을 참조하면, 무선 전력 시스템(1000)은 무선 전력 전송 장치(1100) 및 무선 전력 수신 장치(1200)를 포함한다. 무선 전력 전송 장치(1100)는 외부의 전원 소스(S)로부터 전원을 인가받아 자기장을 발생시킨다. 무선 전력 수신 장치(1200)는 발생된 자기장을 이용하여 전류를 발생시켜 무선으로 전력을 수신받는다.

또한, 무선 전력 시스템(1000)에서 무선 전력 전송 장치(1100)와 무선 전력 수신 장치(1200)는 무선 전력 전송에 필요한 다양한 정보를 송수신할 수 있다. 여기서, 무선 전력 전송 장치(1100)와 무선 전력 수신 장치(1200) 간의 통신은 무선 전력 전송에 이용되는 자기장을 이용하는 인-밴드 통신(in-band communication)이나 별도의 통신 캐리어를 이용하는 아웃-밴드 통신(out-band communication) 중 어느 하나의 방식에 따라 수행될 수 있다.

여기서, 무선 전력 전송 장치(1100)는 고정형 또는 이동형으로 제공될 수 있다. 고정형의 예로는 실내의 천장이나 벽면 또는 테이블 등의 가구에 임베디드(embedded)되는 형태, 실외의 주차장, 버스 정류장이나 지하철역 등에 임플란트 형식으로 설치되는 형태나 차량이나 기차 등의 운송 수단에 설치되는 형태 등이 있다. 이동형인 무선 전력 전송 장치(1100)는 이동 가능한 무게나 크기의 이동형 장치나 노트북 컴퓨터의 덮개 등과 같이 다른 장치의 일부로 구현될 수 있다.

또 무선 전력 수신 장치(1200)는 배터리를 구비하는 각종 전자 기기 및 전원 케이블 대신 무선으로 전원을 공급받아 구동되는 각종 가전 기기를 포함하는 포괄적인 개념으로 해석되어야 한다. 무선 전력 수신 장치(1200)의 대표적인 예로는, 이동 단말기(portable terminal), 휴대 전화기(cellular phone), 스마트폰(smart phone), 개인 정보 단말기(PDA: Personal Digital Assistant), 휴대 미디어 플레이어(PMP: Portable Media Player), 와이브로 단말기(Wibro terminal), 태블릿(tablet), 패블릿(pablet), 노트북(notebook), 디지털 카메라, 네비게이션 단말기, 텔레비전, 전기차량(EV: Electronic Vehicle) 등이 있다.

무선 전력 시스템(1000)에는 무선 전력 수신 장치(1200)는 하나 또는 복수일 수 있다. 도 1에서는 무선 전력 전송 장치(1100)와 무선 전력 수신 장치(1200)가 일대일로 전력을 주고 받는 것으로 표현되고 있으나, 하나의 무선 전력 전송 장치(1100)가 복수의 무선 전력 수신 장치(1200)로 전력을 전달하는 것도 가능하다. 특히, 자기 공명 방식으로 무선 전력 전송을 수행하는 경우에는 하나의 무선 전력 전송 장치(1100)가 동시 전송 방식이나 시분할 전송 방식을 응용하여 동시에 여러 대의 무선 전력 수신 장치(1200)로 전력을 전달할 수 있다.

한편, 도 1에는 생략되어 있으나, 무선 전력 시스템(1000)에는 무선 전력 전송 거리를 증대시키기 위한 중계기(relay)가 더 포함될 수 있다. 중계기로는 LC회로로 구현되는 패시브 타입의 공진 루프가 이용될 수 있다. 이러한 공진 루프는 대기 중으로 방사되는 자기장을 집속하여 무선 전력 전송 거리를 증대시킬 수 있다. 동시에 여러 대의 중계기를 이용하여 보다 넓은 무선 전력 전송 커버리지를 확보하는 것도 가능하다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치(1100)에 관하여 설명한다.

무선 전력 전송 장치(1100)는 무선으로 전력을 전송할 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치(1100)의 블록도이다.

도 2를 참조하면, 무선 전력 전송 장치(1100)는 전력 전송 모듈(1110), 전송 안테나(1120), 통신 모듈(1130) 및 콘트롤러(1140) 포함할 수 있다.

전력 전송 모듈(1110)은 외부의 전원 소스(S)로부터 인가되는 전원을 이용하여 전송 전력을 생성할 수 있다. 전력 전송 모듈(1110)은 AC-DC 변환기(1111), 주파수 발진기(1112), 전력 증폭기(1113) 및 임피던스 정합기(1114)를 포함할 수 있다.

AC-DC 변환기(1111)는 교류 전력을 직류 전력으로 변환할 수 있다. AC-DC 변환기(1111)는 외부의 전원 소스(S)로부터 교류 전력을 입력받고, 입력된 교류 전력의 파형을 직류 전력으로 변환하여 출력한다. AC-DC 변환기(1111)는 출력하는 직류 전력의 전압값을 조정할 수 있다.

주파수 발진기(1112)는 직류 전력을 원하는 특정 주파수의 교류 전력으로 변환할 수 있다. 주파수 발진기(1112)는 AC-DC 변환기(1111)가 출력하는 직류 전력을 입력받고, 입력된 직류 전력을 특정 주파수의 교류 전력으로 변환하여 출력한다. 여기서, 특정 주파수는 공진 주파수일 수 있다. 이때, 주파수 발진기(1112)는 공진 주파수의 교류 전력을 출력할 수 있다. 물론, 주파수 발진기(1112)가 반드시 공진 주파수를 발진해야 하는 것은 아니다.

전력 증폭기(1113)는 전력의 전압 또는 전류를 증폭시킬 수 있다. 전력 증폭기(1113)는 주파수 발진기(1112)가 출력하는 특정 주파수의 교류 전력을 입력받고, 입력된 특정 주파수의 교류 전력의 전압 또는 전류를 증폭시켜 출력한다.

임피던스 정합기(1114)는 임피던스의 정합을 수행할 수 있다. 임피던스 정합기(1114)는 캐패시터, 인덕터 및 이들의 연결을 스위칭하는 스위칭 소자를 포함할 수 있다. 임피던스의 정합은 전송 안테나(1120)를 통해 전송되는 무선 전력의 반사파를 검출하고, 검출된 반사파에 기초하여 스위칭 소자를 스위칭하여 캐패시터나 인덕터의 연결 상태를 조정하거나 캐패시터의 캐패시턴스를 조정하거나 인덕터의 인덕턴스를 조정함으로써 수행될 수 있다.

전송 안테나(1120)는 교류 전력을 이용하여 전자기장을 발생시킬 수 있다. 전송 안테나(1120)는 전력 증폭기(1113)에서 출력되는 특정 주파수의 교류 전력을 인가받고, 이에 따라 특정 주파수의 자기장을 발생시킬 수 있다. 발생된 자기장은 방사되는데, 무선 전력 수신 장치(1200)는 이를 수신하여 전류를 생성하게 된다. 다시 말해 전송 안테나(1120)는 무선으로 전력을 전송하는 것이다.

통신 안테나(1125)는 자기장 통신 이외의 통신 캐리어를 이용하여 통신 신호를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 통신 안테나(1125)는 와이파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), 블루투스 LE, 직비(ZigBee), NFC 등의 통신 신호를 송수신 할 수 있다.

통신 모듈(1130)는 무선 전력 수신 장치(1200)와 정보를 송수신할 수 있다. 통신 모듈(1130)은 인-밴드 통신 모듈(1131)과 아웃-밴드 통신 모듈(1132)을 포함할 수 있다.

인-밴드 통신 모듈(1131)은 특정 주파수를 중심 주파수로 하는 자기파를 이용하여 정보를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 통신 모듈(1130)은 자기파에 정보를 실어 전송 안테나(1120)를 통해 송신하거나 또는 정보가 담긴 자기파를 전송 안테나(1120)를 통해 수신함으로써 인-밴드 통신을 수행할 수 있다. 이때, 이진 위상 편이(BPSK: binary phase shift keying) 또는 진폭 편이(ASK: amplitude shift keying) 등의 변조 방식과 맨체스터(Manchester) 코딩 또는 넌 제로 복귀 레벨(NZR-L: non-return-to-zero level) 코딩 등의 코딩 방식을 이용하여 자기파에 정보를 담거나 정보가 담긴 자기파를 해석할 수 있다. 이러한 인-밴드 통신을 이용하면 통신 모듈(1130)은 수 kbps의 데이터 전송율로 수 미터에 이르는 거리까지 정보를 송수신할 수 있다.

아웃-밴드 통신 모듈(1132)는 통신 안테나(1125)를 통해 아웃-밴드 통신을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 통신 모듈(1130)은 근거리 통신 모듈로 제공될 수 있다. 근거리 통신 모듈의 예로는 와이파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), 블루투스 LE, 직비(ZigBee), NFC 등의 통신 모듈이 있다.

콘트롤러(1140)는 무선 전력 전송 장치(1100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 콘트롤러(1140)는 각종 정보의 연산 및 처리를 수행하고, 무선 전력 전송 장치(1100)의 각 구성 요소를 제어할 수 있다.

콘트롤러(1140)는 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합을 이용하여 컴퓨터나 이와 유사한 장치로 구현될 수 있다. 하드웨어적으로 콘트롤러(1140)는 전기적인 신호를 처리하여 제어 기능을 수행하는 전자 회로 형태로 제공될 수 있으며, 소프트웨어적으로는 하드웨어적인 콘트롤러(1140)를 구동시키는 프로그램 형태로 제공될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치(1200)에 관하여 설명한다.

무선 전력 수신 장치(1200)는 무선으로 전력을 수신할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치(1200)의 제1 형태의 블록도이다.

도 3을 참조하면, 무선 전력 수신 장치(1200)는 수신 안테나(1210), 전력 수신 모듈(1220), 통신 모듈(1230) 및 콘트롤러(1240)을 포함할 수 있다.

수신 안테나(1210)는 무선 전력 전송 장치(1100)에서 전송되는 무선 전력을 수신할 수 있다. 수신 안테나(1210)는 전송 안테나(1120)에서 방사되는 자기장을 이용하여 전력을 수신할 수 있다. 여기서, 특정 주파수가 공진 주파수인 경우에는 전송 안테나(1120)와 수신 안테나(1210) 간에 자기 공명 현상이 발생하여 보다 효율적으로 전력을 전달받을 수 있다.

전력 수신 모듈(1220)은 수신 안테나(1210)가 수신한 전력을 이용하여 무선 전력 수신 장치(1200)를 충전하거나 구동시킬 수 있다. 전력 수신 모듈(1220)은 임피던스 정합기(1221), 정류기(1222), DC-DC 변환기(1223) 및 배터리(1224)를 포함할 수 있다.

임피던스 정합기(1221)는 무선 전력 수신 장치(1200)의 임피던스를 조정할 수 있다. 임피던스 정합기(1221)는 캐패시터, 인덕터 및 이들의 조합을 스위칭하는 스위칭 소자로 구성될 수 있다. 임피던스의 정합은 수신되는 무선 전력의 전압값이나 전류값, 전력값, 주파수값 등에 기초하여 임피던스 정합기(1221)를 구성하는 회로의 스위칭 소자를 제어함으로써 수행될 수 있다.

정류기(1222)는 수신된 무선 전력을 정류하여 교류에서 직류로 변환할 수 있다. 정류기(1222)는 다이오드나 트랜지스터를 이용하여 교류를 직류로 변환하고, 캐패시터와 저항을 이용하여 이를 평활할 수 있다. 정류기(1222)로는 브릿지 회로 등으로 구현되는 전파 정류기, 반파 정류기, 전압 체배기 등이 이용될 수 있다.

DC-DC 변환기(1223)는 정류된 직류 전력의 전압을 원하는 레벨로 변환하여 출력할 수 있다. 정류기(1222)에서 정류된 직류 전원의 전압값이 배터리의 충전이나 전자 기기의 구동에 요구되는 전압값에 비하여 크거나 작은 경우에 DC-DC 변환기(1223)는 정류된 직류 전원의 전압값을 원하는 전압으로 변경할 수 있다.

배터리(1224)는 DC-DC 변환기(1223)로부터 출력되는 전력을 이용하여 에너지를 저장할 수 있다. 한편, 무선 전력 수신 장치(1200)에 배터리(1224)가 반드시 포함되어야 하는 것은 아니다. 예를 들어, 배터리는 탈부착이 가능한 형태의 외부 구성으로 제공될 수 있다. 다른 예를 들어, 무선 전력 수신 장치(1200)에는 전자 기기의 다양한 동작을 구동하는 구동 수단이 배터리(1224) 대신 포함될 수도 있다.

통신 모듈(1230)는 무선 전력 전송 장치(1200)와 정보를 송수신할 수 있다. 무선 전력 수신 장치(1200)의 제1 형태에서 통신 모듈(1230)는 인-밴드 통신을 수행할 수 있다.

인-밴드 통신 타입의 통신 모듈(1230)은 특정 주파수를 중심 주파수로 하는 자기파를 이용하여 정보를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 통신 모듈(1230)은 자기파에 정보를 실어 수신 안테나(1210)를 통해 송신하거나 또는 정보가 담긴 자기파를 수신 안테나(1210)를 통해 수신함으로써 인-밴드 통신을 수행할 수 있다. 이때, 이진 위상 편이(BPSK: binary phase shift keying) 또는 진폭 편이(ASK: amplitude shift keying) 등의 변조 방식과 맨체스터(Manchester) 코딩 또는 넌 제로 복귀 레벨(NZR-L: non-return-to-zero level) 코딩 등의 코딩 방식을 이용하여 자기파에 정보를 담거나 정보가 담긴 자기파를 해석할 수 있다. 이러한 인-밴드 통신을 이용하면 통신 모듈(1230)은 수 kbps의 데이터 전송율로 수 미터에 이르는 거리까지 정보를 송수신할 수 있다.

콘트롤러(1240)는 무선 전력 수신 장치(1200)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 콘트롤러(1240)는 각종 정보의 연산 및 처리를 수행하고, 무선 전력 수신 장치(1200)의 각 구성 요소를 제어할 수 있다.

콘트롤러(1240)는 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합을 이용하여 컴퓨터나 이와 유사한 장치로 구현될 수 있다. 하드웨어적으로 콘트롤러(1240)는 전기적인 신호를 처리하여 제어 기능을 수행하는 전자 회로 형태로 제공될 수 있으며, 소프트웨어적으로는 하드웨어적인 콘트롤러(1240)를 구동시키는 프로그램 형태로 제공될 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치(1200)의 제2 형태의 블록도이다.

도 4를 참조하면, 제2 형태의 무선 전력 수신 장치(1200)는 제1 형태의 무선 전력 수신 장치(1200)의 구성에 통신 안테나(1215)를 추가로 포함할 수 있다. 또 제2 형태의 무선 전력 수신 장치(1200)에서 통신 모듈(1230)은 아웃-밴드 타입의 통신 모듈일 수 있다.

통신 안테나(1215)는 자기장 통신 이외의 통신 캐리어를 이용하여 통신 신호를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 통신 안테나(1215)는 와이파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), 블루투스 LE, 직비(ZigBee), NFC 등의 통신 신호를 송수신할 수 있다.

통신 모듈(1230)은 아웃-밴드 통신 모듈로서, 통신 안테나(1215)를 통해 아웃-밴드 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 통신 모듈(1130)은 근거리 통신 모듈로 제공될 수 있다. 근거리 통신 모듈의 예로는 와이파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), 블루투스 LE, 직비(ZigBee), NFC 등의 통신 모듈이 있다.

따라서, 무선 전력 수신 장치(1200)의 제2 형태에서는 무선 전력의 수신은 수신 안테나(1210)를 통해 이루어지고, 무선 전력 전송 장치(1100)와의 통신은 통신 안테나(1215)를 통해 이루어질 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 시스템(1000)에서 전력이 무선으로 전송되는 과정에 관하여 설명한다.

전력의 무선 전송은 전자기 유도 방식이나 자기 공명 방식을 이용하여 수행될 수 있다. 이때 무선 전력 전송 장치(1100)의 전송 안테나(1120)와 무선 전력 수신 장치(1200)의 수신 안테나(1210) 사이에서 수행될 수 있다.

자기 공명 방식을 이용하는 경우에는 전송 안테나(1120)와 수신 안테나(1210)는 각각 공진 안테나 형태로 제공될 수 있다. 공진 안테나는 코일과 캐패시터를 포함하는 공진 구조를 가질 수 있다. 이때 공진 안테나의 공진 주파수는 코일의 인덕턴스와 캐패시터의 캐패시턴스에 의해 결정된다. 여기서, 코일은 루프의 형태로 이루어질 수 있다. 또 루프의 내부에는 코어가 배치될 수 있다. 코어는 페라이트 코어(ferrite core)와 같은 물리적인 코어나 공심 코어(air core)를 포함할 수 있다.

전송 안테나(1120)와 수신 안테나(1210) 간의 에너지 전송은 자기장의 공명 현상을 통해 이루어질 수 있다. 공명 현상이란 하나의 공진 안테나에서 공진 주파수에 해당하는 근접장이 발생할 때 주위에 다른 공진 안테나가 위치하는 경우, 양 공진 안테나가 서로 커플링되어 공진 안테나 사이에서 높은 효율의 에너지 전달이 일어나는 현상을 의미한다. 전송 안테나(1120)의 공진 안테나와 수신 안테나(1210)의 공진 안테나 사이에서 공진 주파수에 해당하는 자기장이 발생하면, 전송 안테나(1120)와 수신 안테나(1210)의 공진 안테나가 서로 공진하는 공명 현상이 발생되고, 이에 따라 일반적인 경우 전송 안테나(1120)에서 발생한 자기장이 자유 공간으로 방사되는 경우에 비해 보다 높은 효율로 수신 안테나(1210)를 향해 자기장이 집속되며, 따라서 전송 안테나(1120)로부터 수신 안테나(1210)에 높은 효율로 에너지가 전달될 수 있다.

전자기 유도 방식은 자기 공명 방식과 유사하게 구현될 수 있으나 이때에는 자기장의 주파수가 공진 주파수일 필요가 없다. 대신 전자기 유도 방식에서는 수신 안테나(1210)와 전송 안테나(1120)를 구성하는 루프 간의 정합이 필요하며 루프 간의 간격이 매우 근접해야 한다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 네트워크(2000)에 관하여 설명한다.

무선 전력 네트워크(2000)란 무선 전력 전송과 통신을 수행하는 네트워크를 의미할 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 네트워크(2000)에서의 통신에 관한 개략도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 네트워크(2000)에서의 무선 전력 전송에 관한 개략도이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 무선 전력 네트워크(2000)는 무선 전력 충전기(WPC: Wireless Power Charger, 이하 ‘충전기’라고 함, 2100) 및 무선 전력 수신기(WPR: Wireless Power Receiver, 이하 ‘수신기’라고 함, WPR, 2200)을 포함할 수 있다. 여기서, 충전기(2100)는 상술한 무선 전력 전송 장치(1100) 또는 무선 전력 전송 장치(1100)와 동일 또는 유사한 기능을 수행하는 장치로 제공될 수 있다. 또한, 수신기(2200)는 상술한 무선 전력 수신 장치(1200)의 제1 형태나 제2 형태 또는 이와 동일 또는 유사한 기능을 수행하는 장치로 제공될 수 있다.

따라서, 이하에서 충전기(2100)에 의해 수행되는 동작들은 무선 전력 전송 장치(1100)의 각 구성 요소에 의해 수행될 수 있으며, 수신기(2200)에 의해 수행되는 동작들은 무선 전력 수신 장치(1200)의 각 구성 요소에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 후술할 충전기(2100)와 수신기(2200) 간의 통신은 전송 안테나(1120)와 수신 안테나(1210)를 통해 인-밴드 통신 방식으로 통신 모듈(1131, 1230)에 의해 수행되거나 또는 통신 안테나(1125, 1215)를 통해 아웃-밴드 통신 방식으로 통신 모듈(1132, 1230)에 의해 수행될 수 있다. 또 무선 전력의 송수신은 전송 안테나(1120)와 수신 안테나(1210)을 통해 자기 공명 방식이나 전자기 유도 방식을 통해 전력 전송 모듈(1110)과 전력 수신 모듈(1220)에 의해 수행될 수 있다. 또 이와 유사하게 후술할 전력 전송 모드의 선택이나 타임 슬롯의 할당이나 수신기(2200)의 활성화, 비활성화의 제어를 비롯한 각종 제어 및 연산 등은 콘트롤러(1140, 1240)에 의해 수행될 수 있다.

무선 전력 네트워크(2000)는 충전기(2100)를 중심으로 하나 이상의 수신기(2200)가 배치되는 스타 토폴로지(star topology) 형태로 제공될 수 있다. 충전기(2100)는 그 주변으로 자기장을 방사할 수 있다. 이에 따라 충전기(2100)를 중심으로 통신 영역(Communication Zone)과 충전 영역(Charging Zone)이 형성될 수 있다.

여기서, 통신 영역은 충전기(2100)가 수신기(2200)와 통신이 가능한 영역을 의미하고, 충전 영역은 수신기(2200)가 충전기(2100)로부터 전달받는 자기장을 이용하여 실제로 배터리의 충전이나 수신기(2200)의 구동이 가능한 영역을 의미한다.

통신 영역은 충전 영역을 그 내부에 포함할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 네트워크(2000)에서 통신이 인-밴드 방식으로 수행되는 경우 통신 영역은 충전기(2100)에서 방사되는 자기장에 의해 수신기(2200)와 통신 패킷의 송수신이 가능한 범위일 수 있으며, 충전 영역은 충전기(2100)에서 방사되는 자기장에 의해 수신기(2200)의 구동이나 배터리의 충전에 충분한 전력이 전달될 수 있는 범위일 수 있다. 충전기(2100)로부터 방사되는 자기장에 의해 전달되는 전력은 거리가 멀어질수록 감소하는데, 수신기(2200)의 충전이나 구동을 위해서는 자기장에 의해 일정한 전력 이상이 전달되어야 하는 반면, 자기장 통신에는 패킷의 송수신에는 이러한 제약이 비교적 덜하므로, 충전 영역이 통신 영역보다 좁게 형성된다. 물론, 통신 영역과 충전 영역이 일치하는 것도 가능하다. 한편, 통신이 아웃-밴드 타입으로 수행되는 경우에는, 일반적으로 근거리 통신망의 범위가 무선 전력 전송의 거리보다 넓어 통신 영역이 충전 영역보다 넓게 형성될 수 있다.

수신기(2200)가 충전 영역에 속하는지 충전 영역 외의 통신 영역에 속하는지는 수신기(2200)가 정상 충전(또는 구동)이 가능한지 여부에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 충전기(2100)는 수신기(2200)로부터 수신되는 자기장 신호의 세기에 기초하여 수신기(2200)가 정상 충전이 가능한지 여부를 판단할 수 있다. 또는 수신기(2200)가 충전기(2100)로부터 방사하는 자기장 신호의 세기에 기초하여 정상 충전이 가능한지를 판단하고, 그 결과를 충전기(2100)에 전송하는 것도 가능하다.

다시 도 5를 참조하면, 충전기(2100)가 충전 영역을 포함하는 통신 영역 내의 수신기(2200)와 서로 자기장 신호나 아웃-밴드 통신에 따른 통신 캐리어를 송수신하여 정보를 주고 받을 수 있다. 또 도 6을 참조하면, 충전기(2100)는 수신기들(2200) 중 충전 영역 내에 위치하는 수신기(2200)에 자기장을 이용한 무선 전력 전송을 수행할 수 있다.

한편, 도 5 및 도 6에서는 충전 영역과 통신 영역이 각각 동심원을 그리며 공간적으로 정확히 구분되는 것으로 도시하고 있으나, 충전 영역과 통신 영역은 수신기(2200)의 특성에 따라 그 형태가 변경될 수도 있다. 예를 들어, 배터리의 충전 전압이 낮은 수신기(2200)에 대해서는 충전 전압이 높은 수신기(2200)에 비해 더 넓은 충전 영역이 제공될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 송수신 방법에 관하여 설명한다. 무선 전력 송수신 방법에 관해서는 상술한 무선 전력 네트워크(2000)을 이용하여 설명한다. 다만, 무선 전력 송수신 방법에 이에 한정되는 것은 아니며, 이와 동일 유사한 다른 시스템을 이용하여 수행될 수도 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 송수신 방법의 순서도이다.

도 7을 참조하면, 무선 전력 송수신 방법은, 수신기(2200)을 검색하는 단계(S110), 통신 네트워크를 설정하는 단계(S120), 전력 네트워크를 설정하는 단계(S130), 전력 전송 모드를 설정하는 단계(S140) 및 무선 전력을 송수신하는 단계(S150)을 포함할 수 있다. 이하에서는 상술한 각 단계에 관하여 보다 상세하게 설명한다.

먼저 충전기(2100)는 주변에 위치하는 수신기(2200)를 검색할 수 있다(S110).

여기서, 수신기(2200)는 다양한 무선 전력 송수신 프로토콜에 따라 방식에 따라 무선 전력 송수신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 수신기(2200)는 WPC(Wireless Power Consortium)의 Qi 표준, A4WP(Alliance For Wireless Power)의 무선 전력 송수신 표준, PMA(Power Matteres Alliance)의 무선 전력 송수신 표준, NFC(Near Field Communication)이나 RFID(Radio Frequency Identification)에 의해 주도되는 무선 전력 송수신 표준, ISO/IEC SC6, ISO TC100, CJK 무선 전력 전송 표준 및 그 외의 다양한 국내 표준, 국제 표준이나 산업체 표준 중 적어도 하나의 표준에서 정의하는 무선 전력 송수신 프로토콜이나 통신 프로토콜에 따라 동작할 수 있다.

충전기(2100)는 상술한 다양한 표준 중 복수의 표준이 정의하는 방식에 따라 통신 및 전력 송수신을 수행할 수 있다. 이로써, 충전기(2100)는 서로 다른 표준 규격에 따른 수신기(2200)를 검색할 수 있다.

충전기(2100)는 주기적으로 복수의 표준 규격에 따른 스캐닝 시그널을 브로드 캐스팅할 수 있다. 스캐닝 시그널을 다양한 주파수 대역의 다양한 통신 캐리어를 이용할 수 있다. 구체적으로 Qi 표준의 경우에는 주변의 수신기(2200)를 검색하기 위해 특정 주파수 대역의 자기장 신호를 송출하며, A4WP 표준의 경우에는 주변의 수신기(2200)를 검색하기 위하여 다른 주파수 대역의 자기장 신호를 송출한다.

각각의 수신기(2200)는 그 수신기(2200)에 적용된 표준 방식에 따른 스캐닝 시그널에 반응하여 응답 신호를 충전기(2100)로 송출할 수 있다. 충전기(2100)는 응답 신호를 분석하여 주변에 어떤 표준이 적용된 수신기(2200)가 있는지를 파악할 수 있다.

구체적으로 수신기(2200)를 검색하는 방법에 관해서는 도 8을 참조하여 설명한다. 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 송수신 방법에서 통신 네트워크를 구성하는 단계의 세부 순서도이다.

여기서, 충전기(2100)는 제1 표준, 제2 표준 및 제3 표준에 따라 무선 전력 송수신을 수행할 수 있는 기기이다. 제1 수신기(WPR-1, 2200a)는 무선 전력 송수신에 관한 제1 표준이 적용된 기기이고, 제2 수신기(WPR-2, 2200b)는 무선 전력 송수신에 관한 제2 표준이 적용된 기기이다.

도 8을 참조하면, 충전기(2100)는 제1 표준에 따른 제1 스캐닝 시그널, 제2 표준에 따른 제2 스캐닝 시그널 및 제3 표준에 따른 제3 스캐닝 시그널을 차례로 브로드 캐스팅할 수 있다. 여기서, 제1 스캐닝 시그널, 제2 스캐닝 시그널 및 제3 스캐닝 시그널은 각기 다른 표준에 의해 정의되는 시그널로서, 그 주파수 대역이나 통신 캐리어 중 적어도 하나가 상이할 수 있다. 예를 들어, 제1 스캐닝 시그널은 100~200KHz 대역의 자기장 신호이고, 제2 스캐닝 시그널은 6.78Mhz 대역의 자기장 신호이고, 제3 스캐닝 시그널은 RFID 신호일 수 있다.

충전기(2100)는 각각의 스캐닝 시그널을 송출하고 일정 시간 동안 해당 표준에 따른 응답 신호를 수신할 수 있다. 이때 제1 수신기(2200a)는 제1 스캐닝 시그널에 반응하여 충전기(2100)에 제1 표준에 따른 제1 응답 신호를 송신한다. 마찬가지로 제2 수신기(2200b)는 제2 스캐닝 시그널에 반응하여 충전기(2100)에 제2 표준에 따른 제2 응답 신호를 송신한다. 또 제1 수신기(2200a)와 제2 수신기(2200b)는 제3 표준에 따른 제3 스캐닝 시그널에 대해서는 응답하지 않는다. 여기서, 제1 응답 신호와 제2 응답 신호는 각각 제1 표준과 제2 표준에 따른 주파수 대역과 통신 캐리어를 가진다.

충전기(2100)는 제1 응답 신호 및 제2 응답 신호를 수신하면, 제1 응답 신호에 따라 주변에 제1 표준에 따른 제1 수신기(2200a)가 있는 것으로 판단하고, 제2 응답 신호에 따라 주변에 제2 표준에 따른 제2 수신기(2200b)가 있는 것을 판단할 수 있다. 또 충전기(2100)는 각 응답 신호에 기초하여 주변 수신기(2200)들에 적용되는 표준을 판단할 수 있다.

충전기(2100)는 상술한 과정을 거쳐 주변의 수신기(2200)의 검색이 수행될 수 있다.

한편, 이상에서는 충전기(2100)가 응답 신호를 수신함에 따라 수신기(2200)의 존재를 판단하는 것으로 설명하였으나, 이와 달리 충전기(2100)가 스캐닝 시그널을 송출할 때 스캐닝 시그널을 임피던스 변화나 반사파 등을 검출하여 수신기(2200)의 존재 및 수신기(2200)가 이용하는 표준을 파악하는 것도 가능하다. 이 경우에는 스캐닝 시그널의 캐리어로는 자기장이 사용되며 응답 신호를 수신하는 과정이 생략될 수 있다.

충전기(2100)는 통신 네트워크를 설정할 수 있다(S120). 구체적으로 충전기(2100)는 검색된 수신기(2200)들을 통신 네트워크에 합류시킬 수 있다.

충전기(2100)는 검색된 수신기들(2200)로 접속 요청 메시지를 송신할 수 있다. 이때 각 수신기(2200)로 송신하는 접속 요청 메시지를 수신기(2200)를 검출하는 과정에서 수신기(2200)가 사용하는 것으로 판단된 표준에 따른 시그널일 수 있다. 수신기(2200)는 접속 요청 메시지를 수신하면, 이에 응답하여 수신기(2200)의 식별 정보(예를 들어, MAC 어드레스 등과 같은 기기 주소)를 포함하는 접속 응답 메시지를 충전기(2100)로 송신할 수 있다. 여기서, 접속 응답 메시지는 해당 수신기(2200)에 적용되는 표준에서 정의되는 시그널로 해당 표준에 따른 주파수 대역을 가지는 인-밴드 통신 시그널 또는 아웃-밴드 통신 시그널일 수 있다.

충전기(2100)는 응답 시그널에 기초하여 각 수신기(2200)에 통신 아이디(COM)을 할당하고, 통신 아이디가 포함된 통신 네트워크 설정 메시지를 각 수신기(2200)에 송신할 수 있다. 수신기(2200)는 통신 네트워크 설정 메시지에 포함된 통신 아이디에 기초하여 자신의 아이디를 인식하고, 확인 메시지를 충전기(2100)에 전송할 수 있다.

구체적으로 통신 네트워크를 설정하는 방법에 관해서는 다시 도 8을 참조하여 설명한다.

도 8을 참조하면, 충전기(2100)는 제1 수신기(2200a)로 제1 접속 요청 메시지를 송출한다. 제1 수신기(2200a)는 이에 응답하여 제1 수신기(2200a)의 식별 정보를 포함하는 제1 접속 응답 메시지를 충전기(2100)에 전송할 수 있다. 충전기(2100)는 식별 정보에 기초하여 제1 수신기(2200a)에 제1 통신 아이디(COM-1)를 할당하고, 제1 통신 아이디(COM-1)를 포함하는 통신 네티워크 설정 메시지를 제1 수신기(2200a)에 송신한다. 제1 수신기(2200a)는 제1 통신 아이디(COM-1)를 자신의 통신 아이디로 세팅하고, 확인 메시지를 충전기(2100)에 전송한다.

제1 수신기(2200a)의 통신 아이디 설정이 종료되면, 충전기(2100)는 제2 수신기(2200b)에 제2 접속 요청 메시지를 송출한다. 제2 수신기(2200b)는 이에 응답하여 제2 수신기(2200b)의 식별 정보를 포함하는 제2 접속 응답 메시지를 충전기(2100)에 전송할 수 있다. 충전기(2100)는 식별 정보에 기초하여 제2 수신기(2200b)에 제2 통신 아이디(COM-2)를 할당하고, 제2 통신 아이디(COM-2)를 포함하는 통신 네티워크 설정 메시지를 제2 수신기(2200b)에 송신한다. 제2 수신기(2200b)는 제2 통신 아이디(COM-2)를 자신의 통신 아이디로 세팅하고, 확인 메시지를 충전기(2100)에 전송한다.

여기서, 통신 네트워크의 설정에 사용되는 메시지는 그 메시지에 대응되는 수신기(2200) 별로 해당 수신기(2200)가 사용하는 표준에 정의된 메시지 포맷으로 구현될 수 있다. 충전기(2100)는 수신기(2200)의 검색 단계에서 각 수신기(2200)가 어떤 표준을 사용하는지 판단할 수 있으므로 충전기(2100)는 이에 기초하여 각 수신기(2200)와 송수신할 메시지의 포맷을 결정할 수 있다.

즉, 제1 접속 요청 메시지 및 제1 접속 응답 메시지는 각각 제1 표준에 따른 주파수 대역과 캐리어의 시그널로 제공되고, 제2 접속 요청 메시지 및 제2 접속 응답 메시지는 각각 제2 표준에 따른 주파수 대역과 캐리어의 시그널로 제공될 수 있다. 따라서, 제1 접속 요청 메시지 및 제1 접속 응답 메시지와 제2 접속 요청 메시지 및 제2 접속 응답 메시지는 그 주파수 대역, 통신 방식(인-밴드 또는 아웃 밴드) 및 통신 캐리어 중 적어도 하나가 상이할 수 있다.

또 마찬가지로 충전기(2100)가 제1 수신기(2200a)와 송수신하는 통신 네트워크 설정 메시지 및 확인 메시지와 제2 수신기(2200b)와 송수신하는 통신 네트워크 설정 메시지 및 확인 메시지는 각각 제1 표준과 제2 표준에 따른 시그널로, 그 주파수 대역, 통신 방식 및 통신 캐리어 중 적어도 하나가 상이할 수 있다.

이로써, 각 수신기(2200)에 통신 아이디가 할당되어 통신 네트워크가 설정될 수 있다. 통신 네트워크의 설정이 완료되면, 충전기(2100)는 통신 네트워크 설정에서 각 수신기(2200)에 할당된 통신 아이디를 이용하여 각 수신기(2200)와 통신을 수행할 수 있다.

통신 네트워크의 설정이 완료되면, 충전기(2100)는 전력 네트워크를 설정할 수 있다(S130).

충전기(2100)는 수신기(2200)로 디바이스 프로파일 요청 메시지를 송신할 수 있다. 수신기(2200)는 이에 응답하여 디바이스 프로파일을 포함한 디바이스 프로파일 응답 메시지를 충전기(2100)로 송신할 수 있다. 여기서, 디바이스 프로파일에는 수신기(2200)의 무선 전력 송수신에 이용하는 표준에 관한 정보, 통신에 이용하는 표준에 관한 정보, 지원하는 전력 송수신 모드의 종류(동시 모드, 시분할 모드, 동시 모드과 시분할 모드가 결합된 방식의 시분할 동시 모드), 수신기(2200)의 종류(예를 들어, 피쳐폰, 스마트폰, 태블릿 등의 구분), 배터리 충전을 위한 전력값(전압이나 전류), 배터리 상태(완방인지, 완충인지, 몇 퍼센트 충전되어있는지 여부 등)이 포함될 수 있다.

충전기(2100)는 디바이스 프로파일에 근거하여 충전기(2100)가 지원하는 무선 전력 전송 방식과 수신기(2200)에 적용된 무선 전력 전송 방식이 서로 호환되는지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 충전기(2100)가 Qi 표준과 A4WP 표준에 따른 무선 전력 전송을 지원하는 경우, 수신기(2200)가 둘 중 하나의 표준에 따라 무선 전력을 수신할 수 있는 경우에는 충전기(2100)는 수신기(2200)가 호환되는 것으로 판단할 수 있다. 반대로, 충전기(2100)가 Qi 표준과 A4WP 표준에 따른 무선 전력 전송을 지원하는 경우, 수신기(2200)가 PMA 표준에 따른 무선 전력을 수신할 수 있는 경우에는 충전기(2100)는 수신기(2200)가 호환되는 않는 것으로 판단할 수 있다.

충전기(2100)는 호환 가능한 경우 수신기(2200)에 전력 아이디(WPT-ID)를 할당하고, 수신기(2200)에 전력 아이디를 포함하는 전력 네트워크 설정 메시지를 송신한다. 수신기(2200)는 수신된 전력 네트워크 설정 메시지에 기초하여 자신의 전력 아이디를 인식하고, 충전기(2100)에 확인 메시지를 송신할 수 있다.

한편, 충전기(2100)는 호환이 불가능한 경우에는 수신기(2200)에 호환성이 불가능한 것을 지시하는 메시지를 송신하고, 수신기(2200)는 이에 대한 환인 메시지를 충전기(2100)에 송신할 수 있다. 호환성이 없는 수신기(2200)는 이후 무선 전력 전송 단계(S140)에서 전력 전송을 받을 수 없게 된다.

구체적으로 전력 네트워크를 설정하는 방법에 관해서는 도 9를 참조하여 설명한다. 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 송수신 방법에서 충전 네트워크를 구성하는 단계의 세부 순서도이다.

도 9를 참조하면, 충전기(2100)는 제1 수신기(2200a)로 재1 디바이스 프로파일 요청 메시지를 전송한다. 제1 수신기(2200a)는 이에 응답하여 제1 수신기(2200a)의 디바이스 프로파일에 관한 정보를 포함하는 제1 디바이스 프로파일 응답 메시지를 전송할 수 있다. 충전기(2100)는 제1 수신기(2200a)의 디바이스 프로파일에 기초하여 제1 수신기(2200a)의 무선 전력 전송 표준 방식이 충전기(2100)가 지원하는 표준에 해당하는지에 따라 호환성을 판단할 수 있다. 호환이 가능한 경우 충전기(2100)는 제1 수신기(2200a)에 제1 전력 아이디(WPT ID-1)을 할당하고, 전력 아이디를 포함하는 메시지를 제1 수신기(2200a)에 전송할 수 있다. 제1 수신기(2200a)는 이를 수신하여 자신의 전력 아이디로 제1 전력 아이디(WPT ID-1)를 설정하고, 확인 메시지를 충전기(2100)에 전송할 수 있다.

제1 수신기(2200a)의 전력 아이디 설정이 종료되면, 충전기(2100)는 제2 수신기(2200b)에 제2 디바이스 프로파일 요청 메시지를 전송하고, 제2 수신기(2200b)는 이에 응답하여 자신의 디바이스 프로파일을 포함하는 제2 디바이스 응답 메시지를 충전기(2100)에 전송할 수 있다. 충전기(2100)는 디바이스 프로파일을 참조하여 제2 수신기(2200b)의 무선 전력 전송에 대한 호환성을 판단하고, 호환성이 있는 경우 제2 수신기(2200b)에 제2 전력 아이디(WPT ID-2)를 할당하고, 이를 포함하는 메시지를 제2 수신기(2200b)로 전송할 수 있다. 제2 수신기(2200b)는 이를 수신하여 자신의 전력 아이디로 제2 전력 아이디(WPT ID-2)를 설정하고, 확인 메시지를 충전기(2100)에 전송할 수 있다.

여기서, 전력 네트워크의 설정에 사용되는 메시지는 그 메시지에 대응되는 수신기(2200) 별로 해당 수신기(2200)가 사용하는 표준에 정의된 메시지 포맷으로 구현될 수 있다. 충전기(2100)는 수신기(2200)의 검색 단계에서 각 수신기(2200)가 어떤 표준을 사용하는지 판단할 수 있으므로 충전기(2100)는 이에 기초하여 각 수신기(2200)와 송수신할 메시지의 포맷을 결정할 수 있다.

예를 들면, 제1 디바이스 프로파일 메시지는 제1 표준에 따른 주파수 대역과 캐리어의 시그널로 제공되고, 제2 디바이스 프로파일 메시지는 제2 표준에 따른 주파수 대역과 캐리어의 시그널로 제공될 수 있다. 단계 S130에서 이용되는 다른 메시지 역시 마찬가지이다.

이로써, 각 수신기(2200)에 대하여 호환성 판단을 하고, 이에 기초하여 전력 아이디를 할당하여 전력 네트워크가 설정될 수 있다.

한편, 단계 S130에서는 충전기(2100)와 수신기들(2200) 간의 메시지의 헤더 등에 기 설정된 통신 아이디를 이용하여 어느 수신기(2200)와 송수신하는 메시지인지를 결정할 수 있다. 예를 들어, 제1 디바이스 프로파일 요청 메시지의 헤더 등에 제1 수신기(2200a)의 통신 아이디(COM-1)가 포함되어 있으며, 수신기들(2200) 중 제1 수신기(2200a)가 해당 메시지가 자신을 대상으로 송신된 메시지인지를 판단할 수 있다.

전력 네트워크의 설정이 완료되면, 충전기(2100)는 전력 송수신 모드를 설정할 수 있다(S140).

충전기(2100)는 전력 전송 모드를 설정할 수 있다. 전력 송수신 모드에는 단일 모드와 멀티 모드가 포함될 수 있다. 여기서, 멀티 모드에는 동시 모드, 시분할 모드 및 시분할 동시 모드가 포함될 수 있다.

예를 들어, 충전기(2100)는 전력 아이디를 할당하는 수신기(2200)의 개수와 수신기(2200)가 지원하는 전력 송수신 모드와 수신기(2200)가 이용하는 표준 및 그 외의 디바이스 프로파일에 포함된 정보를 고려하여 전력 송수신 모드를 선택할 수 있다.

전력 네트워크 내에 하나의 수신기(2200)만 있는 경우에는 전력 송수신 모드로서, 단일 모드가 선택될 수 있다. 반대로 전력 네트워크 내에 수신기(2200)가 복수인 경우라면 전력 송수신 모드로서, 멀티 모드가 선택될 수 있다.

멀티 모드에서는 전력 네트워크 내에 서로 상이한 무선 전력 송수신 표준을 이용하는 수신기(2200)가 있는 경우에는 시분할 모드를 선택할 수 있다. 여기서, 시분할(TDMA: time division multiple access) 방식은 전력 전송 구간을 복수의 타임 슬롯으로 분할하고, 각 타임 슬롯마다 수신기(2200)를 할당하여 각 타임 슬롯 동안 할당된 수신기(2200)에 전력을 전송하고, 할당받지 않은 수신기(2200)는 수신 안테나(1210)와 전력 수신 모듈(1220) 간의 연결을 끊거나 수신 안테나(1210)를 클로킹(clocking)시켜 전력 수신을 차단하도록 하는 방식이다.

서로 상이한 표준을 따른 수신기(2200)가 존재하는 경우에는 서로 이용하는 자기장의 주파수 대역 등이 상이하므로 각각 표준 별로 시분할하여 하나의 타임 슬롯에서는 하나의 표준 방식에 따라 무선 전력을 전송하고, 다른 타임 슬롯에서는 다른 표준 방식에 따라 무선 전력을 송수신하여야 하므로 시분할 방식이 선택될 수 있다. 한편, 이때 하나의 표준 방식을 이용하는 수신기(2200)가 복수일 수도 있는데 이 경우에는 해당하는 타임 슬롯을 더 작은 서브 타임 슬롯으로 분할하여 각각의 수신기(2200)가 할당받은 서브 타임 슬롯 별로 전력을 전송받도록 하거나 또는 그 표준 방식에 할당된 타임 슬롯 동안 그 표준에 대응되는 복수의 수신기(2200)를 동시 충전하는 것도 가능하다.

한편, 전력 네트워크 내의 수신기(2200)가 동일한 표준을 이용하는 경우에는 전력 전송 모드로 시분할 모드나 동시 모드 중 어느 하나의 모드가 가변적으로 선택될 수 있다. 만약 해당 표준이 시분할 모드나 동시 모드 중 하나만 지원하는 경우에는 지원하는 모드로 전력 전송 모드가 선택될 수 있다.

이처럼, 충전기(2100)는 전력 네트워크 내의 수신기(2200)의 개수나 수신기(2200)의 표준 방식의 개수에 따라 전력 전송 모드를 선택할 수 있는데, 여기서 각각의 수신기(2200)가 미지원하는 모드가 있는 경우에는 해당 모드를 선택하여서는 안된다.

전력 전송 모드 설정이 종료되면, 선택된 모드에 따라 무선 전력을 송수신할 수 있다(S150).

충전기(2100)는 수신기들(2200)로 무선 전력 전송 요청 메시지를 송신할 수 있다. 수신기(2200)는 이에 응답하여 무선 전력 전송 응답 메시지를 송신할 수 있다. 충전기(2100)는 일차적으로 무선 전력 전송 요청 메시지나 응답 메시지에 기초하여 해당 수신기(2200)에 전송할 전력량, 전압, 전류 등을 산출한다.

다음으로 충전기(2200)는 전력 전송 모드에 관한 정보를 포함하는 메시지를 수신기(2200)에 송출할 수 있다. 메시지에는 전력 전송 모드 중 어느 모드로 전력 전송을 수행할지에 관한 정보와 함께 시분할 모드에 대해서 전력 전송 구간에 대한 타임 슬롯 분할에 관한 정보와 각 타임 슬롯을 할당받은 수신기(2200)에 대한 정보를 포함할 수 있다. 수신기(2200)는 메시지를 수신하여 전력 전송 모드를 판단하고, 전력 전송 구간이 시분할되는 경우 어느 타임 슬롯을 할당받았는지 파악할 수 있다. 이에 따라 수신기(2200)는 자신이 할당받은 타임 슬롯 구간 동안에는 활성화되고, 그렇지 않은 구간에서는 비활성화될 수 있다.

다음으로 충전기(2100)는 테스트 파워를 전송할 수 있다. 테스트 파워를 수신한 수신기(2200)는 그에 대한 응답으로 테스트 파워에 의해 수신된 전력, 전압, 전류 등에 관한 정보를 포함한 기기 상태 메시지를 충전기(2100)로 전송할 수 있다. 충전기(2100)는 기기 상태 메시지에 근거하여 임피던스 매칭, 증폭비 조정 등과 같이 전송되는 전력을 조정하여 전력을 수신기(2200)에 전송한다. 전력 전송 동안에 수신기(2200)는 주기적으로 수신되는 전력에 대한 전력값, 전압값, 전류값 등을 충전기(2100)로 전송하고, 충전기(2100)는 이를 반영하여 전송 전력을 조절할 수 있다.

최종적으로 전력 전송이 종료되면, 충전기(2100)는 전력 전송 종료를 알리는 메시지를 수신기(2200)로 전송하고 전력 전송을 마친다.

구체적으로 전력을 전송하는 방법에 관해서 도 10 내지 도 12를 참조하여 설명한다. 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 송수신 방법에서 전력을 송수신하는 단계의 세부 순서도이고, 도 11 및 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 송수신 방법에서 전력을 송수신하는 단계에서 무선 전력 네트워크의 동작도이다.

도 10을 참조하면, 충전기(2100)는 제1 전력 전송 요청 메시지를 제1 수신기(2200a)로 송신할 수 있다. 제1 수신기(2200a)는 이에 응답하여 제1 전력 전송 응답 메시지를 충전기(2100)로 송신할 수 있다. 충전기(2100)는 제1 전력 전송 응답 메시지에 기초하여 제1 수신기(2200a)에 대하여 수행할 전송 전력을 조정할 수 있다. 또 충전기(2100)는 제2 전력 전송 요청 메시지를 제2 수신기(2200b)로 송신할 수 있다. 제2 수신기(2200b)는 이에 응답하여 제2 전력 전송 응답 메시지를 충전기(2100)로 송신할 수 있다. 충전기(2100)는 제2 전력 전송 응답 메시지에 기초하여 제2 수신기(2200b)에 대하여 수행할 전송 전력을 조정할 수 있다.

다음으로 충전기(2100)는 제1 수신기(2200a)에 전력 전송 모드에 관한 정보 및 스케쥴링 정보를 포함하는 메시지를 송신한다. 스케쥴링 정보는 시분할 모드가 선택된 경우에 포함될 수 있다. 스케쥴링 정보에는 타임 슬롯을 분할한 정보와 제1 수신기(2200a)가 할당받은 타임 슬롯을 지시하는 정보가 포함될 수 있다. 제1 수신기(2200b)는 이에 근거하여 어느 타임 슬롯에 활성화될지를 판단할 수 있다. 마찬가지로 충전기(2100)는 제2 수신기(2200b)에 전력 전송 모드에 관한 정보 및 스케쥴링 정보를 포함하는 메시지를 송신한다. 스케쥴링 정보에는 타임 슬롯을 분할한 정보와 제2 수신기(2200b)가 할당받은 타임 슬롯을 지시하는 정보가 포함될 수 있다.

충전기(2100)는 전력 전송 모드와 스케쥴링 정보가 포함된 메시지를 각 수신기(2200)로 전송하고 나면, 각 수신기(2200)에 대하여 전력 전송을 시작한다.

예를 들어, 제1 수신기(2200a)와 제2 수신기(2200b)가 상이한 표준에 따르는 기기인 경우에는 전력 전송 구간은 각각의 수신기(2200)에 대한 타임 슬롯을 분할될 수 있다. 먼저 제1 타임 슬롯에서 충전기(2100)는 제1 수신기(2200a)에 전력을 전송하고, 제2 타임 슬롯에서는 충전기(2100)는 제2 수신기(2200b)에 전력을 전송할 수 있다. 이때, 제1 수신기(2200a)는 자신이 할당받은 제1 타임 슬롯 동안에는 활성화되고, 제2 타임 슬롯에서는 비활성화될 수 있다. 또 제2 수신기(2200b)는 자신이 할당받은 제2 타임 슬롯 동안에는 활성화되고, 제1 타임 슬롯에서는 비활성화될 수 있다.

충전기(2100)는 제1 타임 슬롯이 시작되면, 도 11에 도시된 바와 같이 제1 수신기(2200a)에 테스트 전력을 전송한다. 여기서, 도 11에 도시된 바와 같이 제1 수신기(2200a)는 하나 또는 복수일 수 있다. 복수인 경우에는 충전기(2100)는 복수의 제1 수신기(2200a)에 대하여 동시 모드 또는 시분할 모드(서브 타임 슬롯을 분할하고, 각 서브 타임 슬롯에 복수의 제1 수신기(2200a)를 할당하는 방식)으로 무선 전력을 전송할 수 있다. 이는 제2 수신기(2200b)가 복수인 경우, 제2 타임 슬롯에도 적용될 수 있는 방식이다.

제1 수신기(2200a)는 테스트 전력에 대한 응답으로 수신된 전력값, 전압값, 전류값 중 적어도 하나를 충전기(2100)에 피드백할 수 있다. 충전기(2100)는 피드백 받은 값에 근거하여 전송 전력이나 임피던스 매칭을 수행하고, 이에 기초하여 무선 전력을 제1 수신기(2200a)로 전송할 수 있다. 무선 전력이 전송되는 동안 제1 수신기(2200a)는 주기적으로 수신되는 전력에 관한 정보(전압값, 전류값 등)을 피드백할 수 있으며, 충전기(2100)는 이에 따라 전송하는 전력을 제어하고 임피던스를 매칭할 수 있다. 제1 타임 슬롯이 종료되면, 충전기(2100)는 제1 타임 슬롯의 종료를 지시하는 메시지를 제1 수신기(2200a)에 송신한다. 제1 수신기(2200a)는 이에 따라 제1 타임 슬롯이 종료된 것을 확인하고, 비활성화될 수 있다. 이때, 제1 타임 슬롯의 종료를 지시하는 메시지는 제2 수신기(2200b)에도 전송할 수 있다. 제2 수신기(2200a)는 이에 따라 제1 타임 슬롯의 종료를 확인하고, 제2 타임 슬롯에 준비하여 활성화될 수 있다.

충전기(2100)는 제2 타임 슬롯이 시작되면, 도 12에 도시된 바와 같이 제2 수신기(2200b)에 테스트 전력을 전송한다. 제2 수신기(2200b)는 테스트 전력에 대한 응답으로 수신된 전력값, 전압값, 전류값 중 적어도 하나를 충전기(2100)에 피드백할 수 있다. 충전기(2100)는 피드백 받은 값에 근거하여 전송 전력이나 임피던스 매칭을 수행하고, 이에 기초하여 무선 전력을 제2 수신기(2200b)로 전송할 수 있다. 무선 전력이 전송되는 동안 제2 수신기(2200)b는 주기적으로 수신되는 전력에 관한 정보(전압값, 전류값 등)을 피드백할 수 있으며, 충전기(2100)는 이에 따라 전송하는 전력을 제어하고 임피던스를 매칭할 수 있다.

한편, 제1 타임 슬롯과 제2 타임 슬롯에서 수행되는 무선 전력의 전송은 각각 제1 표준과 제2 표준에 따라 수행될 수 있다. 구체적으로 제1 타임 슬롯 동안 전송되는 무선 전력의 자기장의 주파수 대역과 제2 타임 슬롯에서 수행되는 무선 전력의 자기장의 주파수 대역이 상이할 수 있으며, 하나의 타임 슬롯에서는 자기 공명 방식으로 전력 전송이 수행되고 다른 하나에서는 전자기 유도 방식에 따라 전력 전송이 수행될 수 있다. 다시 말해, 제1 타임 슬롯과 제2 타임 슬롯에서 전송되는 자기장은 주파수 대역이나 그 전송 방식 중 어느 하나 이상이 상이할 수 있는 것이다.

또한 피드백 역시 각각 제1 표준에 따른 방식과 제2 표준에 따른 방식으로 수행될 수 있다. 하나의 타임 슬롯에서는 전류값을 피드백하고 다른 타임 슬롯에서는 전압값을 피드백하는 것이 가능하다. 또 하나의 타임 슬롯에서는 피드백을 자기장 인-밴드 통신 방식으로 수행하고, 다른 하나의 타임 슬롯에서는 아웃-밴드 방식의 통신으로 피드백을 수행할 수 있다. 즉, 제1 타임 슬롯과 제2 타임 슬롯의 피드백은 이용하는 주파수 대역, 인-밴드/아웃-밴드 타입 등의 통신 방식 및 피드백에 포함되는 정보의 종류 중 적어도 하나가 상이할 수 있다.

제2 타임 슬롯이 종료되면, 무선 전력 전송을 종료할 수 있다.

상술한 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 송수신 방법은 모든 단계가 필수적인 것은 아니므로, 무선 전력 송수신 방법은 상술한 단계의 일부 또는 전부를 포함하여 수행될 수 있다. 또 상술한 무선 전력 송수신 방법의 실시예들은 서로 조합되어 수행될 수도 있다. 또 상술한 각 단계들은 반드시 설명한 순서대로 수행되어야 하는 것은 아니며, 나중에 설명된 단계가 먼저 설명된 단계에 앞서 수행되는 것도 가능하다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 이상에서 설명한 본 발명의 실시예들은 서로 별개로 또는 조합되어 구현되는 것도 가능하다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1000: 무선 전력 시스템
1100: 무선 전력 전송 장치
1110: 전력 전송 모듈
1111: AC-DC 변환기
1112: 주파수 발진기
1113: 전력 증폭기
1114: 임피던스 정합기
1120: 전송 안테나
1125: 통신 안테나
1130: 통신 모듈
1131: 인-밴드 통신 모듈
1132: 아웃-밴드 통신 모듈
1140: 콘트롤러
1200: 무선 전력 수신 장치
1210: 수신 안테나
1215: 통신 안테나
1220: 전력 수신 모듈
1221: 임피던스 정합기
1222: 정류기
1223: DC-DC 변환기
1224: 배터리
1230: 통신 모듈
1240: 콘트롤러
2000: 무선 전력 네트워크
2100: 무선 전력 네트워크 충전기
2200: 무선 전력 네트워크 수신기

Claims

제1 주파수 대역의 자기장 및 상기 제1 주파수 대역과 상이한 제2 주파수 대역의 자기장 중 어느 하나를 이용하여 무선 전력을 전송하는 전력 전송 모듈;
제1 통신 모듈;
제2 통신 모듈; 및
상기 전력 전송 모듈을 통해 상기 제1 주파수 대역의 제1 자기장 신호를 송출하고,
상기 제1 통신 모듈을 통해 상기 제1 자기장 신호에 대한 제1 응답 신호를 감지하고,
상기 제1 응답 신호의 수신 여부에 기초하여 상기 제1 주파수 대역을 이용하여 무선 전력 송수신을 수행하는 제1 무선 전력 수신 장치를 검색하고,
상기 전력 전송 모듈을 통해 상기 제2 주파수 대역의 제2 자기장 신호를 송출하고,
상기 제2 통신 모듈을 통해 상기 제2 자기장 신호에 대한 제2 응답 신호를 감지하고,
상기 제2 응답 신호의 수신 여부에 기초하여 상기 제2 주파수 대역을 이용하여 무선 전력 송수신을 수행하는 제2 무선 전력 수신 장치를 검색하는 콘트롤러;를 포함하는
무선 전력 전송 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 통신 모듈은, 상기 제1 주파수 대역의 자기장을 이용하는 인-밴드 통신 모듈이고,
상기 제2 통신 모듈은, 상기 제2 주파수 대역의 자기장을 이용하는 인-밴드 통신 모듈인
무선 전력 전송 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 통신 모듈은, 상기 제1 주파수 대역의 자기장을 이용하는 인-밴드 통신 모듈이고,
상기 제2 통신 모듈은, 상기 자기장과 상이한 통신 캐리어를 이용하여 통신을 수행하는 아웃-밴드 통신 모듈인
무선 전력 전송 장치.
제3 항에 있어서,
상기 제2 통신 모듈은, 블루투스(Bluetooth), 직비(Zigbee), 와이파이(Wi-Fi), 앤에프씨(NFC) 및 알에프아이디(RFID) 중 어느 하나의 통신 방식을 수행하는 통신 모듈인
무선 전력 전송 장치.
제1 항에 있어서,
상기 콘트롤러는, 제1 미리 정해진 시간 동안 상기 제1 응답 신호가 수신된 경우, 무선 전력 전송 범위 내에 상기 제1 무선 전력 수신 장치가 존재하는 것으로 판단하고, 상기 제1 미리 정해진 시간 동안 상기 제1 응답 신호가 수신되지 않은 경우, 상기 무선 전력 전송 범위 내에 상기 제1 무선 전력 수신 장치가 존재하지 않는 것으로 판단하고, 제2 미리 정해진 시간 동안 상기 제2 응답 신호가 수신된 경우, 무선 전력 전송 범위 내에 상기 제2 무선 전력 수신 장치가 존재하는 것으로 판단하고, 상기 제 미리 정해진 시간 동안 상기 제2 응답 신호가 수신되지 않은 경우, 상기 무선 전력 전송 범위 내에 상기 제2 무선 전력 수신 장치가 존재하지 않는 것으로 판단하는
무선 전력 전송 장치.
제1 항에 있어서,
상기 콘트롤러는, 상기 제1 자기장 신호를 송출한 후 제1 미리 정해진 시간 동안 상기 제1 응답 신호를 감지하고, 상기 제1 미리 정해진 시간이 도과하면 상기 제2 자기장 신호를 송출하는
무선 전력 전송 장치.
제1 항에 있어서,
상기 콘트롤러는, 상기 제1 무선 전력 수신 장치 및 상기 제2 무선 전력 수신 장치가 검색된 경우 상기 제1 무선 전력 수신 장치에 제1 아이디를 할당하고, 상기 제2 무선 전력 전송 장치에 제2 아이디를 할당하는
무선 전력 전송 장치.
제7 항에 있어서,
상기 콘트롤러는, 상기 제1 통신 모듈을 통해 상기 제1 아이디 정보를 포함하는 메시지를 상기 제1 무선 전력 수신 장치로 송신하고, 상기 제2 통신 모듈을 통해 상기 제2 아이디 정보를 포함하는 메시지를 상기 제2 무선 전력 수신 장치로 송신하는
무선 전력 전송 장치.
제1 주파수 대역의 자기장 및 상기 제1 주파수 대역과 상이한 제2 주파수 대역의 자기장 중 어느 하나를 이용하여 무선 전력을 전송하는 전력 전송 모듈을 통해 제1 주파수 대역의 제1 자기장 신호를 송출하는 단계;
제1 통신 모듈을 통해 상기 제1 자기장 신호에 대한 제1 응답 신호를 감지하는 단계;
상기 제1 응답 신호의 수신 여부에 기초하여 상기 제1 주파수 대역을 이용하여 무선 전력 송수신을 수행하는 제1 무선 전력 수신 장치를 검색하는 단계;
상기 전력 전송 모듈을 통해 상기 제2 주파수 대역의 제2 자기장 신호를 송출하는 단계;
상기 제2 통신 모듈을 통해 상기 제2 자기장 신호에 대한 제2 응답 신호를 감지하는 단계; 및
상기 제2 응답 신호의 수신 여부에 기초하여 상기 제2 주파수 대역을 이용하여 무선 전력 송수신을 수행하는 제2 무선 전력 수신 장치를 검색하는 단계;를 포함하는
무선 전력 전송 방법.
제9 항에 있어서,
상기 제1 통신 모듈은, 상기 제1 주파수 대역의 자기장을 이용하는 인-밴드 통신 모듈이고,
상기 제2 통신 모듈은, 상기 제2 주파수 대역의 자기장을 이용하는 인-밴드 통신 모듈인
무선 전력 전송 방법.
제9 항에 있어서,
상기 제1 통신 모듈은, 상기 제1 주파수 대역의 자기장을 이용하는 인-밴드 통신 모듈이고,
상기 제2 통신 모듈은, 상기 자기장과 상이한 통신 캐리어를 이용하여 통신을 수행하는 아웃-밴드 통신 모듈인
무선 전력 전송 방법.
제11 항에 있어서,
상기 제2 통신 모듈은, 블루투스(Bluetooth), 직비(Zigbee), 와이파이(Wi-Fi), 앤에프씨(NFC) 및 알에프아이디(RFID) 중 어느 하나의 통신 방식을 수행하는 통신 모듈인
무선 전력 전송 방법.
제9 항에 있어서,
제1 무선 전력 수신 장치를 검색하는 단계에서, 상기 제1 미리 정해진 시간 동안 상기 제1 응답 신호가 수신된 경우, 무선 전력 전송 범위 내에 상기 제1 무선 전력 수신 장치가 존재하는 것으로 판단하고, 상기 제1 미리 정해진 시간 동안 상기 제1 응답 신호가 수신되지 않은 경우, 상기 무선 전력 전송 범위 내에 상기 제1 무선 전력 수신 장치가 존재하지 않는 것으로 판단하고,
제2 무선 전력 수신 장치를 검색하는 단계에서, 제2 미리 정해진 시간 동안 상기 제2 응답 신호가 수신된 경우, 무선 전력 전송 범위 내에 상기 제2 무선 전력 수신 장치가 존재하는 것으로 판단하고, 상기 제 미리 정해진 시간 동안 상기 제2 응답 신호가 수신되지 않은 경우, 상기 무선 전력 전송 범위 내에 상기 제2 무선 전력 수신 장치가 존재하지 않는 것으로 판단하는
무선 전력 전송 방법.
제9 항에 있어서,
상기 제1 응답 신호를 감지하는 단계는, 상기 제1 자기장 신호를 송출한 후 제1 미리 정해진 시간 동안 수행되고,
상기 제2 자기장 신호를 송출하는 단계는, 상기 제1 자기장 신호를 송출한 후 상기 제1 미리 정해진 시간이 도과하면 수행되는
무선 전력 전송 방법.
제9 항에 있어서,
상기 제1 무선 전력 수신 장치 및 상기 제2 무선 전력 수신 장치가 검색된 경우, 상기 제1 무선 전력 수신 장치에 제1 아이디를 할당하는 단계 및 상기 제2 무선 전력 전송 장치에 제2 아이디를 할당하는 단계;를 더 포함하는
무선 전력 전송 방법.
제15 항에 있어서,
상기 제1 통신 모듈을 통해 상기 제1 아이디 정보를 포함하는 메시지를 상기 제1 무선 전력 수신 장치로 송신하는 단계 및 상기 제2 통신 모듈을 통해 상기 제2 아이디 정보를 포함하는 메시지를 상기 제2 무선 전력 수신 장치로 송신하는 단게;를 더 포함하는
무선 전력 전송 방법.