KR102719208B1 - 무선 충전 방법 및 그를 위한 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시 예는, 무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법에 있어서, 충전 영역의 물체를 감지하는 단계; 품질 인자 값을 측정하는 단계; 기준 품질 인자 값을 포함하는 정보를 수신 하는 단계; 상기 측정된 품질 인자 값 및 기준 품질 인자 값을 이용하여 이물질을 검출하는 단계; 및 상기 이물질 검출 여부에 따라 ACK 또는 NAK 정보를 포함하는 응답신호를 송신하는 단계를 포함하고, 상기 무선 전력 송신기는 상기 응답신호가 ACK정보를 포함하는 경우 제1 보장 전력 값을 포함하는 정보를 송신하고, 상기 응답신호가 NAK정보를 포함하는 경우 제2 보장 전력 값을 포함하는 정보를 송신하며, 상기 제1 보장 전력 값은 상기 제2 보장 전력 값보다 크다.

Description

무선 충전 방법 및 그를 위한 장치{Wireless Charging Method and Apparatus therefor}

본 발명은 무선 전력 전송 기술에 관한 것으로서, 특히, 무선 충전 방법 및 그를 위한 장치에 관한 것이다.

휴대폰, 노트북과 같은 휴대용 단말은 전력을 저장하는 배터리와 배터리의 충전 및 방전을 위한 회로를 포함한다. 이러한 단말의 배터리가 충전되려면, 외부의 충전기로부터 전력을 공급받아야 한다.

일반적으로 배터리에 전력을 충전시키기 위한 충전장치와 배터리 간의 전기적 연결방식의 일 예로, 상용전원을 공급받아 배터리에 대응하는 전압 및 전류로 변환하여 해당 배터리의 단자를 통해 배터리로 전기에너지를 공급하는 단자공급방식을 들 수 있다. 이러한 단자공급방식은 물리적인 케이블(cable) 또는 전선의 사용이 동반된다. 따라서 단자공급방식의 장비들을 많이 취급하는 경우, 많은 케이블들이 상당한 작업 공간을 차지하고 정리가 곤란하며 외관상으로도 좋지 않다. 또한 단자공급방식은 단자들간의 서로 다른 전위차로 인한 순간방전현상, 이물질에 의한 소손 및 화재 발생, 자연방전, 배터리의 수명 및 성능 저하 등의 문제점을 야기할 수 있다.

최근 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 무선으로 전력을 전송하는 방식을 이용한 충전시스템(이하 "무선 충전 시스템"이라 칭함.)과 제어방법들이 제시되고 있다. 또한, 무선 충전 시스템이 과거에는 일부 휴대용 단말에 기본 장착되지 않고 소비자가 별도 무선 충전 수신기 액세서리를 별도로 구매해야 했기에 무선 충전 시스템에 대한 수요가 낮았으나 무선 충전 사용자가 급격히 늘어날 것으로 예상되며 향후 단말 제조사에서도 무선충전 기능을 기본 탑재할 것으로 예상된다.

일반적으로 무선 충전 시스템은 무선 전력 전송 방식으로 전기에너지를 공급하는 무선 전력 송신기와 무선 전력 송신기로부터 공급되는 전기에너지를 수신하여 배터리를 충전하는 무선 전력 수신기로 구성된다.

이러한 무선 충전 시스템은 적어도 하나의 무선 전력 전송 방식(예를 들어, 전자기 유도 방식, 전자기 공진 방식, RF 무선 전력 전송 방식 등)에 의해 전력을 전송할 수 있다.

일 예로, 무선 전력 전송 방식은 전력 송신기 코일에서 자기장을 발생시켜 그 자기장의 영향으로 수신기 코일에서 전기가 유도되는 전자기 유도 원리를 이용하여 충전하는 전자기 유도 방식에 기반한 다양한 무선 전력 전송 표준이 사용될 수 있다. 여기서, 전자기 유도 방식의 무선 전력 전송 표준은 WPC(Wireless Power Consortium) 및 Air Fuel Alliance(구 PMA, Power Matters Alliance)에서 정의된 전자기 유도 방식의 무선 충전 기술을 포함할 수 있다.

다른 일 예로, 무선 전력 전송 방식은 무선 전력 송신기의 송신 코일에 의해 발생되는 자기장을 특정 공진 주파수에 동조하여 근거리에 위치한 무선 전력 수신기에 전력을 전송하는 전자기 공진(Electromagnetic Resonance) 방식이 이용될 수도 있다. 여기서, 전자기 공진 방식은 무선 충전 기술 표준 기구인 Air Fuel Alliance(구 A4WP, Alliance for Wireless Power) 표준 기구에서 정의된 공진 방식의 무선 충전 기술을 포함할 수 있다.

또 다른 일 예로, 무선 전력 전송 방식은 RF 신호에 저전력의 에너지를 실어 원거리에 위치한 무선 전력 수신기로 전력을 전송하는 RF 무선 전력 전송 방식이 이용될 수도 있다.

한편, 무선 충전 시스템은 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기 사이에 금속 등 자기장을 흡수하는 이물질이 존재할 경우 발열 현상, 충전 효율 감소, 소비 전력 증가의 문제가 발생하므로 정확한 이물질 검출 방법이 필요한 실정이다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 무선 충전 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 이물질을 정확히 판단하는 무선 충전 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 종래 이물질이 존재하는 것으로 오인식하여 무선 충전이 진행되지 않는 문제를 해결한 무선 충전 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

실시 예에 따른 무선 충전 방법은 무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법에 있어서, 충전 영역의 물체를 감지하는 단계; 품질 인자 값을 측정하는 단계; 기준 품질 인자 값을 포함하는 정보를 수신 하는 단계; 상기 측정된 품질 인자 값 및 기준 품질 인자 값을 이용하여 이물질을 검출하는 단계; 및 상기 이물질 검출 여부에 따라 ACK 또는 NAK 정보를 포함하는 응답신호를 송신하는 단계를 포함하고, 상기 무선 전력 송신기는 상기 응답신호가 ACK정보를 포함하는 경우 제1 보장 전력 값을 포함하는 정보를 송신하고, 상기 응답신호가 NAK정보를 포함하는 경우 제2 보장 전력 값을 포함하는 정보를 송신하며, 상기 제1 보장 전력 값은 상기 제2 보장 전력 값보다 크다.

또한, 상기 무선 전력 송신기의 내부 온도를 측정하는 단계를 포함하고, 상기 응답신호가 NAK정보를 포함하는 경우, 기 설정된 기간 동안 측정한 상기 온도가 기 설정된 온도 미만인 경우, 제3 보장 전력 값을 포함하는 정보를 송신하는 단계를 포함하고, 상기 제3 보장 전력 값은 상기 제2 보장 전력 값보다 크다.

또한, 상기 제2 보장 전력 값은 상기 무선 전력 송신기의 최소 보장전력이다.

또한, 상기 이물질을 검출하는 단계는, 상기 기준 품질 인자 값을 이용하여 임계 품질 인자 값을 결정하는 단계; 및 상기 측정된 품질 인자 값이 상기 임계 품질 인자 값 이상이면 이물질이 없는 것으로 판단하고, 상기 측정된 품질 인자 값이 상기 임계 품질 인자 값 미만이면 이물질이 존재하는 것으로 판단하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 임계 품질 인자 값은 상기 기준 품질 인자 값보다 제 1 비율만큼 작은 값이다.

또한, 상기 기준 품질인자 값과 상기 무선전력 송신기의 기 설정된 품질인자 값을 비교하는 단계; 및 상기 기준 품질 인자 값이 상기 무선전력 송신기의 기 설정된 품질인자 값 보다 작으면 무선충전을 중단하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 무선충전을 중단하는 단계는 상기 응답신호가 NAK정보를 포함하는 경우이다.

또한, 상기 이물질을 검출하는 단계는, 상기 측정된 품질 인자 값이 상기 임계 품질 인자 값보다 제2 비율만큼 작은 값보다 작은 경우, 무선 충전을 중단하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 제2 보장 전력 값을 포함하는 정보를 송신하는 경우는, 상기 측정된 품질 인자 값이 상기 임계 품질인자 값보다 작고 상기 기준 품질 인자 값보다 제2 비율만큼 작은 값보다 큰 경우이다.

또한, 상기 제3 보장 전력 값을 갖는 보장 전력을 송신하는 단계는 재협상 단계에서 진행한다.

또한, 상기 제1 보장 전력 값을 포함하는 정보를 송신하면 보정 단계를 수행한 후 전력 전송 단계로 천이하고, 상기 제2 보장 전력 값을 포함하는 정보를 송신하면 보정 단계를 수행하지 않고 전력 전송 단계로 천이한다.

또한, 상기 보정 단계는 상기 무선 전력 수신기로부터 수신 전력 정보를 수신하고, 상기 수신 전력 정보를 기반으로 손실 전력을 결정하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 전력 전송 단계는 상기 무선전력 수신기로부터 제어 오류 신호를 수신 받고, 송신 전력을 제어하는 단계를 포함한다.

또한, 무선 전력 송신기는 직류 전력을 교류전력으로 변환하는 인버터; 상기 교류전력이 인가되는 송신 코일; 무선전력 수신기로부터 변조된 신호를 복조하는 통신부; 상기 송신 코일의 전압을 센싱하는 센싱부; 및 상기 통신부와 상기 센싱부로부터 출력된 정보를 수신하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 충전 영역의 물체가 감지되면 상기 센싱부로부터 출력된 정보를 이용하여 품질 인자 값 및 피크 주파수 중 적어도 하나의 측정 변수를 저장하고, 상기 통신부로부터 출력된 정보를 이용하여 품질 인자 값 및 피크주파수 중 적어도 하나의 기준 인자를 포함하는 이물질 상태 패킷을 수신하고, 상기 기준 인자 및 상기 측정 변수를 이용하여 이물질을 검출하고, 상기 이물질 검출 여부에 따라 ACK 또는 NACK 정보를 포함하는 응답신호를 상기 무선전력 수신기로 송신하고, 기 응답신호가 ACK정보를 포함하는 경우 제1 보장 전력 값을 포함하는 정보를 송신하고, 상기 응답신호가 NAK정보를 포함하는 경우 제2 보장 전력 값을 포함하는 정보를 송신하고, 상기 제1 보장 전력 값은 상기 제2 보장 전력 값보다 크다.

또한, 상기 센싱부는 상기 무선 전력 송신기의 내부 온도를 측정하고, 상기 제어부는 상기 응답신호가 NAK정보를 포함하는 경우, 기 설정된 기간 동안 상기 감지된 온도가 기 설정된 온도 미만인 경우, 상기 무선전력 수신기로 재협상을 요청하고, 제3 보장 전력 값을 포함하는 정보를 상기 무선 전력 수신기로 송신하고, 상기 제3 보장 전력 값은 상기 제2 보장 전력 값보다 크다.

또한, 상기 제2 보장 전력 값은 상기 무선 전력 송신기의 최소 보장전력이다.

또한, 상기 제어부는 상기 기준 인자를 구성하는 기준 품질 인자 값을 이용하여 임계 품질 인자 값을 결정하고, 측정된 품질 인자 값이 상기 임계 품질 인자 값 이상이면 이물질이 없는 것으로 판단하고, 상기 측정된 품질 인자 값이 상기 임계 품질 인자 값 미만이면 이물질이 존재하는 것으로 판단한다.

또한, 상기 임계 품질 인자 값은 상기 기준 품질 인자 값보다 제 1 비율만큼 작은 값이다.

또한, 상기 제어부는 상기 기준 인자를 구성하는 기준 품질 인자 값이 무선전력 송신기의 기 설정된 품질인자 값과 비교하고, 상기 기준 품질인자 값이 무선전력 송신기의 기 설정된 품질 인자 값보다 작으면 무선충전을 중단한다.

또한, 상기 제어부는, 상기 측정된 품질 인자 값이 상기 임계 품질 인자 값보다 제2 비율만큼 작은 값보다 작은 경우 무선 충전을 중단한다.

또한, 상기 제어부가 상기 제2 보장 전력값을 포함하는 정보를 송신하는 경우는, 상기 측정된 품질 인자 값이 상기 임계 품질 인자 값보다 작고 상기 기준 품질 인자 값보다 제2 비율만큼 작은 값보다 큰 경우이다.

또한, 상기 제어부는 상기 무선전력 수신기로부터 제어 오류 신호를 수신받고, 송신 전력을 제어하고, 상기 제어부가 제1 보장 전력 값을 포함하는 정보를 송신하는 경우에는 상기 송신 전력을 제어하기 전에 무선 전력 수신기로부터 수신 전력 정보를 수신하고, 상기 수신 전력 정보를 기반으로 손실 전력을 산출하여 저장하고, 산출된 손실 전력을 기반으로 이물질 존재 유무를 판단하고, 상기 제어부가 상기 제2 보장 전력 값을 포함하는 정보를 송신하는 경우에는 상기 손실 전력을 산출하여 저장하지 않고, 상기 수신 전력 정보를 기반으로 이물질 존재 유무를 판단한다.

또한, 무선 전력 수신기는 무선전력을 수신하는 수신코일; 상기 수신코일과 연결된 정류기; 상기 정류기와 연결된 컨버터; 및 상기 정류기에서 출력되는 전압을 감지하고, 무선전력송신기와 통신하여 상기 수신코일로 인가되는 전력의 세기를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 무선전력 송신기로 이물질 검출 상태 패킷을 송신하고, 상기 이물질 검출 상태 패킷에 대응되는 응답신호를 수신하고, 상기 응답신호가 NAK 신호인 경우 최소 보장전력에 대응하는 전력요청신호를 상기 무선전력 송신기에 송신하고, 상기 무선전력 송신기와 보정단계를 수행하지 않고 전력 전송단계로 천이하고, 상기 응답신호가 ACK 신호인 경우 최소 보장전력 이상의 전력 요청신호를 상기 무선 전력 송신기에 송신하고, 상기 무선 전력 송신기와 보정단계를 수행한 후 전력 전송 단계로 천이한다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 실시예에 따른 무선 충전 방법은, 무선 전력 수신기에 무선으로 전력을 송신하는 무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법에 있어서, 충전 영역의 물체를 감지하는 단계; 품질 인자 값을 측정하는 단계; 기준 품질 인자 값을 포함하는 정보를 수신 하는 단계; 상기 측정된 품질 인자 값 및 기준 품질 인자 값을 이용하여 이물질을 검출하는 단계; 및 상기 이물질이 검출되지 않은 경우 제1 보장 전력 값을 포함하는 정보를 송신하고, 상기 이물질이 검출된 경우 제2 보장 전력 값을 포함하는 정보를 송신하는 단계;를 포함하고, 상기 제1 보장 전력 값은 상기 제2 보장 전력 값보다 클 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 방법은, 상기 무선 전력 송신기의 내부 온도를 측정하는 단계를 포함하고, 상기 이물질이 검출된 경우, 기 설정된 기간 동안 상기 감지된 온도가 기 설정된 온도를 미만인 경우, 제3 보장 전력 값을 갖는 보장 전력을 송신하는 단계를 더 포함하고, 상기 제3 보장 전력 값은 상기 제2 보장 전력 값보다 클 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 방법은, 상기 제2 보장 전력 값은 상기 무선 전력 송신기의 최소 보장전력일 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 방법은, 상기 이물질을 검출하는 단계는, 상기 기준 품질 인자 값을 이용하여 임계 품질 인자 값을 결정하는 단계; 상기 측정된 품질 인자 값이 상기 임계 품질 인자 값 이상이면 이물질이 검출되지 않는 것으로 판단하고, 상기 측정된 품질 인자 값이 상기 임계 품질 인자 값 미만이면 이물질이 검출된 것으로 판단하는 단계;를 포함할 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 방법은, 상기 임계 품질 인자 값은 상기 기준 품질 인자 값의 10% 감소된 값일 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 방법은, 상기 이물질이 검출된 경우 무선 충전 진행 여부를 결정하는 단계를 더 포함하고, 무선 충전을 진행하기로 결정하면 제2 보장 전력 값을 포함하는 정보를 송신하고, 무선 충전을 진행하지 않기로 결정하면 무선 충전을 중단할 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 방법은, 상기 이물질이 검출된 경우 무선 충전 진행 여부를 결정하는 단계는, 상기 임계 품질 인자 값을 이용하여 허용 품질 인자 값을 결정하는 단계; 상기 측정된 품질 인자 값이 상기 허용 품질 인자 값 이상이면 무선 충전을 진행하기로 결정하고, 상기 측정된 품질 인자 값이 상기 허용 품질 인자 값 미만이면 무선 충전을 진행하지 않기로 결정하는 단계;를 포함할 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 방법은, 상기 허용 품질 인자 값은 상기 임계 품질 인자 값의 20% 감소된 값일 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 방법은, 기 설정된 기간 동안 상기 감지된 온도가 기 설정된 온도를 미만인 경우, 제3 보장 전력 값을 갖는 보장 전력을 송신하는 단계는 재협상 단계에서 진행할 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 방법은, 상기 이물질이 검출되지 않은 경우 제1 보장 전력 값을 포함하는 정보를 송신하면 보정 단계를 수행하고 전력 전송 단계로 천이하고, 상기 이물질이 검출된 경우 제2 보장 전력 값을 포함하는 정보를 송신하면 보정 단계를 수행하지 않고 전력 전송 단계로 천이할 수 있다.

실시예에 따른 무선 충전 방법은, 무선 전력 수신기에 무선으로 전력을 송신하는 무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법에 있어서, 충전 영역의 물체를 감지하는 단계; 품질 인자 값을 측정하는 단계; 기준 품질 인자 값을 포함하는 정보를 수신하는 단계; 상기 기준 품질 인자 값이 50 미만인지 판단하는 단계; 상기 기준 품질 인자 값이 50미만이면 상기 측정된 품질 인자 값 및 기준 품질 인자 값을 이용하여 제1 이물질 검출을 수행하고, 상기 기준 품질 인자 값이 50 이상이면 상기 측정된 품질 인자 값 및 기준 품질 인자 값을 이용하여 제2 이물질 검출을 수행하는 단계; 및 상기 제1 이물질 검출을 통해 상기 이물질이 검출되지 않은 경우 제1 보장 전력 값을 포함하는 정보를 송신하고, 상기 이물질이 검출된 경우 제2 보장 전력 값을 포함하는 정보를 송신하고, 상기 제2 이물질 검출을 통해 상기 이물질이 검출되지 않은 경우 제1 보장 전력 값을 포함하는 정보를 송신하고, 상기 이물질이 검출된 경우 무선 충전을 중단하는 단계;를 포함하고, 상기 제1 보장 전력 값은 상기 제2 보장 전력 값보다 클 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 방법은, 상기 무선 전력 송신기의 내부 온도를 측정하는 단계를 포함하고, 상기 제1 이물질 검출을 통해 상기 이물질이 검출된 경우, 기 설정된 시간 동안 상기 감지된 온도가 기 설정된 온도를 미만인 경우, 제3 보장 전력 값을 갖는 보장 전력을 송신하는 단계를 더 포함하고, 상기 제3 보장 전력 값은 상기 제2 보장 전력 값보다 클 수 있다.

실시예에 따른 무선 충전 장치는, 하나 이상의 송신 코일; 외부로부터 인가된 직류 전력의 세기를 변환하는 전력 변환부; 외부 장치와 정보를 교환하는 통신부; 품질 인자 값을 측정하는 센싱부; 및 상기 통신부를 통해 기준 품질 인자 값을 포함하는 정보를 수신하고, 이물질 검출을 수행하는 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는 상기 측정된 품질 인자 값 및 기준 품질 인자 값을 이용하여 이물질을 검출하고, 상기 이물질이 검출되지 않은 경우 제1 보장 전력 값을 포함하는 정보를 송신하고, 상기 이물질이 검출된 경우 제2 보장 전력 값을 포함하는 정보를 송신하고, 상기 제1 보장 전력 값은 상기 제2 보장 전력 값보다 클 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 장치는, 상기 센싱부는 상기 무선 전력 송신기의 내부 온도를 측정하고, 상기 제어부는 상기 이물질이 검출된 경우, 기 설정된 기간 동안 상기 감지된 온도가 기 설정된 온도를 미만인 경우, 제3 보장 전력 값을 갖는 보장 전력을 송신하고, 상기 제3 보장 전력 값은 상기 제2 보장 전력 값보다 클 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 장치는, 상기 제2 보장 전력 값은 상기 무선 전력 송신기의 최소 보장전력일 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 장치는, 상기 이물질 검출은 상기 제어부가 상기 기준 품질 인자 값을 이용하여 임계 품질 인자 값을 결정하고, 상기 측정된 품질 인자 값이 상기 임계 품질 인자 값 이상이면 이물질이 검출되지 않는 것으로 판단하고, 상기 측정된 품질 인자 값이 상기 임계 품질 인자 값 미만이면 이물질이 검출된 것으로 판단할 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 장치는, 상기 임계 품질 인자 값은 상기 기준 품질 인자 값의 10% 감소된 값일 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 장치는, 상기 제어부는 상기 이물질이 검출된 경우 무선 충전 진행 여부를 결정하고, 무선 충전을 진행하기로 결정하면 제2 보장 전력 값을 포함하는 정보를 송신하고, 무선 충전을 진행하지 않기로 결정하면 무선 충전을 중단할 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 장치는, 상기 이물질이 검출된 경우 무선 충전 진행 여부 결정은 상기 제어부가 상기 임계 품질 인자 값을 이용하여 허용 품질 인자 값을 결정하고, 상기 측정된 품질 인자 값이 상기 허용 품질 인자 값 이상이면 무선 충전을 진행하기로 결정하고, 상기 측정된 품질 인자 값이 상기 허용 품질 인자 값 미만이면 무선 충전을 진행하지 않기로 결정할 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 장치는, 상기 허용 품질 인자 값은 상기 임계 품질 인자 값의 20% 감소된 값일 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 장치는, 상기 기 설정된 기간 동안 상기 감지된 온도가 기 설정된 온도를 미만인 경우, 제3 보장 전력 값을 갖는 보장 전력을 송신하는 단계는 재협상 단계에서 진행할 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 장치는, 상기 제어부는, 상기 이물질이 검출되지 않은 경우 제1 보장 전력 값을 포함하는 정보를 송신하면 보정 단계를 수행하고 전력 전송 단계로 천이하고, 상기 이물질이 검출된 경우 제2 보장 전력 값을 포함하는 정보를 송신하면 보정 단계를 수행하지 않고 전력 전송 단계로 천이할 수 있다.

실시예에 따른 무선 충전 장치는, 하나 이상의 송신 코일; 외부로부터 인가된 직류 전력의 세기를 변환하는 전력 변환부; 외부 장치와 정보를 교환하는 통신부; 품질 인자 값을 측정하는 센싱부; 및 상기 통신부를 통해 기준 품질 인자 값을 포함하는 정보를 수신하고, 상기 기준 품질 인자 값이 50 미만인지 판단하는 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 기준 품질 인자 값이 50미만이면 상기 측정된 품질 인자 값 및 기준 품질 인자 값을 이용하여 제1 이물질 검출을 수행하고, 상기 기준 품질 인자 값이 50 이상이면 상기 측정된 품질 인자 값 및 기준 품질 인자 값을 이용하여 제2 이물질 검출을 수행하고, 상기 제어부는, 상기 제1 이물질 검출을 통해 상기 이물질이 검출되지 않은 경우 제1 보장 전력 값을 포함하는 정보를 송신하고, 상기 이물질이 검출된 경우 제2 보장 전력 값을 포함하는 정보를 송신하고, 상기 제2 이물질 검출을 통해 상기 이물질이 검출되지 않은 경우 제1 보장 전력 값을 포함하는 정보를 송신하고, 상기 이물질이 검출된 경우 무선 충전을 중단하고, 상기 제1 보장 전력 값은 상기 제2 보장 전력 값보다 클 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 장치는, 상기 센싱부는 상기 무선 전력 송신기의 내부 온도를 측정하고, 상기 제어부는 상기 제1 이물질 검출을 통해 상기 이물질이 검출된 경우, 기 설정된 기간 동안 상기 감지된 온도가 기 설정된 온도를 미만인 경우, 제3 보장 전력 값을 갖는 보장 전력을 송신하고, 상기 제3 보장 전력 값은 상기 제2 보장 전력 값보다 클 수 있다.

실시예에 따른 무선 충전 방법은, 무선 전력 수신기에 무선으로 전력을 송신하는 무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법에 있어서, 핑 단계 이전에 품질 인자 값을 측정하는 단계; 협상 단계에서 기준 품질 인자 값을 포함하는 FOD 상태 패킷을 수신 하는 단계; 상기 기준 품질 인자 값을 이용하여 임계 품질 인자 값을 결정하는 단계; 상기 임계 품질 인자 값을 이용하여 허용 품질 인자 값을 결정하는 단계; 및 상기 측정된 품질 인자 값과 상기 허용 품질 인자 값에 기초하여 제1 이물질을 검출하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 방법은, 상기 임계 품질 인자 값은 상기 기준 품질 인자 값의 10% 감소된 값이고, 상기 허용 품질 인자 값은 상기 임계 품질 인자 값의 20% 감소된 값일 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 방법은, 상기 제1 이물질을 검출하는 단계는 상기 측정된 품질 인자 값이 상기 허용 품질 인자 값 이상인지 판단할 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 방법은, 상기 측정된 품질 인자 값이 상기 허용 품질 인자 값 이상이면 무선 충전 진행을 위한 ACK를 송신하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 방법은, 상기 측정된 품질 인자 값이 상기 임계 품질 인자 값 이상인지 판단하는 단계; 및 보정 단계 천이 후, 상기 측정된 품질 인자 값이 상기 임계 품질 인자 값 이상이면 보정을 수행하고, 상기 측정된 품질 인자 값이 상기 임계 품질 인자 값 미만이면 보정을 수행하지 않는 단계;를 더 포함할 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 방법은, 전력 전송 단계 천이 후, 제2 이물질 검출을 수행하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 방법은, 상기 제2 이물질 검출은 수신 전력 값과 송신 전력 값에 기초하여 판단되는 전력 손실 값이 소정의 임계 전력 손실 값을 초과하면 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 방법은, 상기 제2 이물질 검출은 측정된 내부 온도 값이 소정의 임계 온도 값을 초과하면 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 방법은, 상기 FOD 상태 패킷은 기준 주파수 값을 더 포함하고, 핑 단계 이전에 주파수 값을 측정하는 단계; 및 협상 단계에서 상기 기준 주파수 값을 이용하여 임계 주파수 값을 결정하는 단계; 상기 임계 주파수 값을 이용하여 허용 주파수 값을 결정하는 단계;를 더 포함하고, 상기 제1 이물질을 검출하는 단계는 상기 측정된 주파수 값과 상기 허용 주파수 값에 기초할 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 방법은, 상기 임계 주파수 값은 상기 기준 주파수 값의 10% 증가된 값이고, 상기 허용 주파수 값은 상기 임계 주파수의 20% 증가된 값일 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 방법은, 상기 제1 이물질을 검출하는 단계는 상기 측정된 주파수 값이 상기 허용 주파수 값 이하인지 판단할 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 방법은, 상기 측정된 주파수 값이 상기 허용 주파수 값 이하이면 무선 충전 진행을 위한 ACK를 송신하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 방법은, 상기 측정된 주파수 값이 상기 임계 주파수 값 이하인지 판단하는 단계; 및 보정 단계 천이 후, 상기 측정된 주파수 값이 상기 임계 주파수 값 이하이면 보정을 수행하고, 상기 측정된 주파수 값이 상기 임계 주파수 값 초과이면 보정을 수행하지 않는 단계;를 더 포함할 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 방법은, 상기 FOD 상태 패킷은 기준 주파수 값을 더 포함하고, 핑 단계 이전에 등가 직렬 저항 값을 측정하는 단계; 및 협상 단계에서 상기 기준 품질 인자 값 및 상기 기준 주파수 값을 이용하여 임계 등가 직렬 저항 값을 결정하는 단계; 상기 임계 등가 직렬 저항 값을 이용하여 허용 등가 직렬 저항 값을 결정하는 단계;를 더 포함하고, 상기 제1 이물질을 검출하는 단계는 상기 측정된 등가 직렬 저항 값과 상기 허용 등가 직렬 저항 값에 기초할 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 방법은, 상기 임계 등가 직렬 저항 값은 상기 기준 등가 직렬 저항 값의 10% 증가된 값이고, 상기 허용 등가 직렬 저항 값은 상기 임계 등가 직렬 저항 값의 20% 증가된 값일 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 방법은, 상기 제1 이물질을 검출하는 단계는 상기 측정된 등가 직렬 저항 값이 상기 허용 등가 직렬 저항 값 이하인지 판단할 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 방법은, 상기 측정된 등가 직렬 저항 값이 상기 허용 등가 직렬 저항 값 이하이면 무선 충전 진행을 위한 ACK를 송신하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 방법은, 상기 측정된 등가 직렬 저항 값이 상기 임계 등가 직렬 저항 값 이하인지 판단하는 단계; 및 보정 단계 천이 후, 상기 측정된 등가 직렬 저항 값이 상기 임계 등가 직렬 저항 값 이하이면 보정을 수행하고, 상기 측정된 등가 직렬 저항 값이 상기 임계 등가 직렬 저항 값 초과이면 보정을 수행하지 않는 단계;를 더 포함할 수 있다.

실시예에 따른 무선 충전 장치는, 하나 이상의 송신 코일; 외부로부터 인가된 직류 전력의 세기를 변환하는 전력 변환부; 외부 장치와 정보를 교환하는 통신부; 품질 인자 값을 측정하는 센싱부; 및 상기 통신부를 통해 기준 품질 인자 값을 포함하는 FOD 상태 패킷을 수신하고, 제1 이물질 검출을 수행하는 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는 상기 기준 품질 인자 값을 이용하여 임계 품질 인자 값을 결정하고, 상기 임계 품질 인자 값을 이용하여 허용 품질 인자 값을 결정하고, 상기 제1 이물질 검출은 상기 측정된 품질 인자 값 및 상기 허용 품질 인자 값에 기초할 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 장치는, 상기 임계 품질 인자 값은 상기 기준 품질 인자 값의 10% 감소된 값이고, 상기 허용 품질 인자 값은 상기 임계 품질 인자 값의 20% 감소된 값일 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 장치는, 상기 제1 이물질을 검출은 상기 제어부가 상기 측정된 품질 인자 값이 상기 허용 품질 인자 값 이상인지 판단할 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 장치는, 상기 제어부는 상기 측정된 품질 인자 값이 상기 허용 품질 인자 값 이상이면 무선 충전 진행을 위한 ACK를 송신할 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 장치는, 보정 단계 천이 후, 상기 제어부는 상기 측정된 품질 인자 값이 상기 임계 품질 인자 값 이상이면 보정을 수행하고, 상기 측정된 품질 인자 값이 상기 임계 품질 인자 값 미만이면 보정을 수행하지 않을 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 장치는, 전력 전송 단계 천이 후, 제어부는 제2 이물질 검출을 수행할 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 장치는, 상기 제2 이물질 검출은 상기 제어부가 수신 전력 값과 송신 전력 값에 기초하여 판단되는 전력 손실 값이 소정의 임계 전력 손실 값을 초과하면 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 장치는, 상기 제2 이물질 검출은 상기 제어부가 측정된 내부 온도 값이 소정의 임계 온도 값을 초과하면 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 장치는, 상기 FOD 상태 패킷은 기준 주파수 값을 더 포함하고, 상기 센싱부는 주파수 값을 측정하고, 상기 제어부는 상기 기준 주파수 값을 이용하여 임계 주파수 값을 결정하고 상기 임계 주파수 값을 이용하여 허용 주파수 값을 결정하고, 상기 제1 이물질을 검출은 상기 측정된 주파수 값과 상기 허용 주파수 값에 기초할 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 장치는, 상기 임계 주파수 값은 상기 기준 주파수 값의 10% 증가된 값이고, 상기 허용 주파수 값은 상기 임계 주파수의 20% 증가된 값일 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 장치는, 상기 제1 이물질을 검출은 상기 제어부가 상기 측정된 주파수 값이 상기 허용 주파수 값 이하인지 판단할 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 장치는, 상기 제어부는 상기 측정된 주파수 값이 상기 허용 주파수 값 이하이면 무선 충전 진행을 위한 ACK를 송신할 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 장치는, 보정 단계 천이 후, 상기 제어부는 상기 측정된 주파수 값이 상기 임계 주파수 값 이하이면 보정을 수행하고, 상기 측정된 주파수 값이 상기 임계 주파수 값 초과이면 보정을 수행하지 않을 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 장치는, 상기 FOD 상태 패킷은 기준 주파수 값을 더 포함하고, 상기 센싱부는 등가 직렬 저항 값을 측정하고, 상기 제어부는 협상 단계에서 상기 기준 품질 인자 값 및 상기 기준 주파수 값을 이용하여 임계 등가 직렬 저항 값을 결정하고 상기 임계 등가 직렬 저항 값을 이용하여 허용 등가 직렬 저항 값을 결정하고, 상기 제1 이물질 검출은 상기 측정된 등가 직렬 저항 값과 상기 허용 등가 직렬 저항 값에 기초할 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 장치는, 상기 임계 등가 직렬 저항 값은 상기 기준 등가 직렬 저항 값의 10% 증가된 값이고, 상기 허용 등가 직렬 저항 값은 상기 임계 등가 직렬 저항 값의 20% 증가된 값일 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 장치는, 상기 제1 이물질 검출은 상기 제어부가 상기 측정된 등가 직렬 저항 값이 상기 허용 등가 직렬 저항 값 이하인지 판단할 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 장치는, 상기 제어부는 상기 측정된 등가 직렬 저항 값이 상기 허용 등가 직렬 저항 값 이하이면 무선 충전 진행을 위한 ACK를 송신할 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 장치는, 보정 단계 천이 후, 상기 제어부는 상기 측정된 등가 직렬 저항 값이 상기 임계 등가 직렬 저항 값 이하이면 보정을 수행하고, 상기 측정된 등가 직렬 저항 값이 상기 임계 등가 직렬 저항 값 초과이면 보정을 수행하지 않을 수 있다.

또한, 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 실시예에 따른 무선 충전 방법은, 무선 전력 수신기에 무선으로 전력을 송신하는 무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법에 있어서, 충전 영역의 물체를 감지하는 단계; 등가 직렬 저항 값 및 피크 주파수 값을 측정하는 단계; 기준 품질 인자 값 및 기준 피크 주파수 값을 포함하는 정보를 수신 하는 단계; 제1 임계 등가 직렬 저항 값 및 임계 피크 주파수 값을 결정하는 단계; 상기 측정된 등가 직렬 저항 값, 상기 측정된 피크 주파수 값, 상기 제1 임계 등가 직렬 저항 값 및 상기 임계 피크 주파수 값을 이용하여 이물질 검출하는 단계;를 포함하고, 상기 무선 전력 송신기는 상기 측정된 등가 직렬 저항 값이 상기 제1 임계 등가 직렬 저항 값 이상이고, 상기 측정된 피크 주파수 값이 상기 임계 피크주파수 값 이상이면 이물질이 존재하는 것으로 판단하고 전력 송신을 중단할 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 방법은, 상기 제1 임계 등가 직렬 저항 값을 결정하는 단계는, 상기 기준 품질 인자 값 및 기준 피크 주파수 값을 이용하여 기준 등가 직렬 저항 값을 결정하는 단계 및 상기 기준 등가 직렬 저항 값에서 소정의 비율로 감소한 값을 상기 제1 임계 등가 직렬 저항 값으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 방법은, 상기 임계 피크 주파수 값은 기준 피크 주파수 값보다 클 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 방법은, 상기 측정된 피크 주파수 값이 상기 임계 피크 주파수 값 이상이고 상기 측정된 등가 직렬 저항 값이 상기 제1 임계 등가 직렬 저항 값 이하이면 이물질이 검출되지 않은 것을 지시하는 정보를 상기 무선 전력 수신기로 전송할 수 있다.

실시예에 따른 무선 충전 장치는, 직류 전력을 교류전력으로 변환하는 인버터; 공진 캐패시터 및 송신 코일을 포함하며, 상기 교류전력이 인가되는 공진회로; 무선전력 수신기로부터 변조된 인밴드 신호를 복조하는 통신부; 상기 공진회로의 전압을 측정하는 센싱부; 및 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는 충전 영역의 물체를 감지하고, 상기 센싱부에서 측정되는 전압을 기반으로 품질인자 값 및 피크주파수 값을 결정하고, 상기 통신부를 통해 기준 품질인자 값 및 기준 피크 주파수 값을 포함하는 정보를 수신하고, 제1 임계 등가 직렬 저항 값 및 임계 피크 주파수 값을 결정하고, 상기 측정된 등가 직렬 저항 값, 상기 측정된 피크 주파수 값, 상기 제1 임계 등가 직렬 저항 값 및 상기 임계 피크 주파수 값을 이용하여 이물질 검출하도록 설정되고, 상기 무선 전력 송신기는 상기 측정된 등가 직렬 저항 값이 상기 제1 임계 등가 직렬 저항 값 이상이고, 상기 측정된 피크 주파수 값이 상기 임계 피크주파수 값 이상이면 이물질이 존재하는 것으로 판단하고 전력 송신을 중단할 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선 충전 장치는, 상기 제1 임계 등가 직렬 저항 값은 상기 기준 품질 인자 값 및 기준 피크 주파수 값을 기반으로 결정될 수 있다.

이하에 첨부되는 도면들은 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 본 발명에 대한 실시예들을 제공한다. 다만, 본 발명의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시예로 구성될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 WPC 표준에 정의된 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 상기 도 3에 따른 무선 전력 송신기와 연동되는 무선 전력 수신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템상에서의 무선 충전 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 품질 인자 값에 따른 이물질 검출 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 주파수 값에 따른 이물질 검출 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 또 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 등가 직렬 저항 값에 따른 이물질 검출 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12a 및 도 12b는 또 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 또 다른 실시예에 따른 무선 충전 시스템상에서의 무선 충전 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 14a 및 도 14b는 도 13의 또 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 15a는 도 14a의 무선 충전 방법의 이물질 검출 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 15b는 도 14a의 무선 충전 방법의 무선 충전 진행 여부를 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 또 다른 실시예에 따른 무선 충전 시스템상에서의 무선 충전 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 17a 및 도 17b는 도 16의 또 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 또 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 또 다른 실시예에 따른 무선 충전 시스템상에서의 무선 충전 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 20은 도 19의 또 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 21은도 20에서의 품질 인자 값에 따른 이물질 검출 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 22는 또 다른 실시예에 따른 무선 충전 시스템상에서의 무선 충전 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 23은 도 22의 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 24는 등가 직렬 저항 값에 따른 이물질 검출 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 25는 또 다른 실시예에 따른 무선 충전 시스템상에서의 무선 충전 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 26는 도 25의 또 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 27은 주파수 값에 따른 이물질 검출 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 28는 또 다른 실시예에 따른 무선 충전 시스템상에서의 무선 충전 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 29는 도 28의 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 실시예들이 적용되는 장치 및 다양한 방법들에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

이상에서, 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 실시예의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 실시예의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.

실시예의 설명에 있어서, 각 구성 요소의 "상(위) 또는 하(아래)", "전(앞) 또는 후(뒤) "에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(위) 또는 하(아래)" 및 "전(앞) 또는 후(뒤) "는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되거나 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 배치되어 형성되는 것을 모두 포함한다.

또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 실시예에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

그리고 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지기술에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

실시예의 설명에 있어서, 무선 전력 충전 시스템상에서 무선 전력을 송신하는 장치는 설명의 편의를 위해 무선 전력 송신기, 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 송신기, 송신단, 송신기, 송신 장치, 송신측, 무선 전력 전송 장치, 무선 전력 전송기, 무선충전장치 등을 혼용하여 사용하기로 한다. 또한, 무선 전력 송신 장치로부터 무선 전력을 수신하는 장치에 대한 표현으로 설명의 편의를 위해 무선 전력 수신 장치, 무선 전력 수신기, 무선 전력 수신 장치, 무선 전력 수신기, 수신 단말기, 수신측, 수신 장치, 수신기 단말 등이 혼용되어 사용될 수 있다.

실시예에 따른 무선충전장치는 패드 형태, 거치대 형태, AP(Access Point) 형태, 소형 기지국 형태, 스텐드 형태, 천장 매립 형태, 벽걸이 형태 등으로 구성될 수 있으며, 하나의 송신기는 복수의 무선 전력 수신 장치에 전력을 전송할 수도 있다.

일 예로, 무선 전력 송신기는 통상적으로 책상이나 탁자 위 등에서 놓여서 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 자동차용으로도 개발되어 적용되어 차량 내에서 사용될 수 있다. 차량에 설치되는 무선 전력 송신기는 간편하고 안정적으로 고정 및 거치할 수 있는 거치대 형태로 제공될 수 있다.

실시예에 따른 단말은 휴대폰(mobile phone), 스마트폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션, MP3 player, 전동 칫솔, 전자 태그, 조명 장치, 리모콘, 낚시찌 등의 소형 전자 기기 등에 사용될 수 있으나, 이에 국한되지는 아니하며 실시예에 따른 무선 전력 수신 수단이 장착되어 배터리 충전이 가능한 모바일 디바이스 기기(이하, "디바이스"라 칭함.)라면 족하고, 단말 또는 디바이스라는 용어는 혼용하여 사용될 수 있다. 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기는 차량, 무인 항공기, 에어 드론 등에도 탑재될 수 있다.

실시예에 따른 무선 전력 수신기는 적어도 하나의 무선 전력 전송 방식이 구비될 수 있으며, 2개 이상의 무선 전력 송신기로부터 동시에 무선 전력을 수신할 수도 있다. 여기서, 무선 전력 전송 방식은 상기 전자기 유도 방식, 전자기 공진 방식, RF 무선 전력 전송 방식 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일반적으로, 무선 전력 시스템을 구성하는 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기는 인밴드 통신 또는 BLE(Bluetooth Low Energy) 통신을 통해 제어 신호 또는 정보를 교환할 수 있다. 여기서, 인밴드 통신, BLE 통신은 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation) 방식, 주파수 변조 방식, 위상 변조 방식, 진폭 변조 방식, 진폭 및 위상 변조 방식 등으로 수행될 수 있다. 일 예로, 무선 전력 수신기는 수신 코일을 통해 유도된 전류를 소정 패턴으로 ON/OFF 스위칭하여 궤환 신호(feedback signal)를 생성함으로써 무선 전력 송신기에 각종 제어 신호 및 정보를 전송할 수 있다. 무선 전력 수신기에 의해 전송되는 정보는 수신 전력 세기 정보를 포함하는 다양한 상태 정보를 포함할 수 있다. 이때, 무선 전력 송신기는 수신 전력 세기 정보에 기반하여 충전 효율 또는 전력 전송 효율을 산출할 수 있다.

도 1은 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.

도 1을 참조하면, 무선 충전 시스템은 크게 무선으로 전력을 송출하는 무선 전력 송신단(10), 상기 송출된 전력을 수신하는 무선 전력 수신단(20) 및 수신된 전력을 공급 받는 전자기기(30)로 구성될 수 있다.

일 예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20)은 무선 전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 동일한 주파수 대역을 이용하여 정보를 교환하는 인밴드(In-band) 통신을 수행할 수 있다. 다른 일예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20)은 무선 전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 상이한 별도의 주파수 대역을 이용하여 정보를 교환하는 대역외(Out-of-band) 통신을 수행할 수도 있다.

*일 예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20) 사이에 교환되는 정보는 서로의 상태 정보뿐만 아니라 제어 정보도 포함될 수 있다. 여기서, 송수신단 사이에 교환되는 상태 정보 및 제어 정보는 후술할 실시예들의 설명을 통해 보다 명확해질 것이다.

상기 인밴드 통신 및 대역외 통신은 양방향 통신을 제공할 수 있으나, 이에 한정되지않으며, 다른 실시예에 있어서는 단방향 통신 또는 반이중 방식의 통신을 제공할 수도 있다.

일 예로, 단방향 통신은 무선 전력 수신단(20)이 무선 전력 송신단(10)으로만 정보를 전송하는 것일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 전력 송신단(10)이 무선 전력 수신단(20)으로 정보를 전송하는 것일 수도 있다.

반이중 통신 방식은 무선 전력 수신단(20)과 무선 전력 송신단(10) 사이의 양방향 통신은 가능하나, 어느 한 시점에 어느 하나의 장치에 의해서만 정보 전송이 가능한 특징이 있다.

실시예에 따른 무선 전력 수신단(20)은 전자 기기(30)의 각종 상태 정보를 획득할 수도 있다. 일 예로, 전자 기기(30)의 상태 정보는 현재 전력 사용량 정보, 실행중인 응용을 식별하기 위한 정보, CPU 사용량 정보, 배터리 충전 상태 정보, 배터리 출력 전압/전류 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 전자 기기(30)로부터 획득 가능하고, 무선 전력 제어에 활용 가능한 정보이면 족하다.

도 2는 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.

도 2를 참조하면, 무선 전력 전송 절차에 따라 송신기로부터 수신기로의 파워 전송은 크게 선택 단계(Selection Phase, 210), 핑 단계(Ping Phase, 220), 식별 및 구성 단계(Identification and Configuration Phase, 230), 협상 단계(Negotiation Phase, 240), 보정 단계(Calibration Phase, 250), 전력 전송 단계(Power Transfer Phase, 260) 단계 및 재협상 단계(Renegotiation Phase, 270)로 구분될 수 있다.

선택 단계(210)는 파워 전송을 시작하거나 파워 전송을 유지하는 동안 특정 오류 또는 특정 이벤트가 감지되면, 천이되는 단계-예를 들면, 도면 부호 S202, S204, S208, S210, S212를 포함함-일 수 있다. 여기서, 특정 오류 및 특정 이벤트는 이하의 설명을 통해 명확해질 것이다. 또한, 선택 단계(210)에서 송신기는 인터페이스 표면에 물체가 존재하는지를 모니터링할 수 있다. 만약, 송신기가 인터페이스 표면에 물체가 놓여진 것이 감지되면, 핑 단계(220)로 천이할 수 있다. 선택 단계(210)에서 송신기는 매우 짧은 펄스의 아날로그 핑(Analog Ping) 신호를 전송하며, 송신 코일 또는 1차 코일(Primary Coil)의 전류 변화에 기반하여 인터페이스 표면의 활성 영역(Active Area)에 물체가 존재하는지를 감지할 수 있다.

선택 단계(210)에서 물체가 감지되는 경우, 무선 전력 송신기는 무선전력 공진 회로, 예를 들어 무선 전력 전송을 위한 송신 코일 및/또는 공진 캐패시터의 일단 및/또는 타단의 품질 인자를 측정할 수 있다.

무선 전력 송신기는 무선전력 공진 회로(예를 들어 전력전송 코일 및/또는 공진 캐패시터)의 피크주파수를 측정할 수 있다.

품질계수 및/또는 피크주파수는 향후 협상단계(240)에서 이물질 존재 여부를 판단하는데 사용될 수 있다.

핑 단계(220)에서 송신기는 물체가 감지되면, 수신기를 활성화(Wake up)시키고, 감지된 물체가 무선 전력 수신기인지를 식별하기 위한 디지털 핑(Digital Ping)을 전송한다(S201). 핑 단계(220)에서 송신기는 디지털 핑에 대한 응답 시그널-예를 들면, 신호 세기 패킷-을 수신기로부터 수신하지 못하면, 다시 선택 단계(210)로 천이할 수 있다. 또한, 핑 단계(220)에서 송신기는 수신기로부터 파워 전송이 완료되었음을 지시하는 신호-즉, 충전 완료 패킷-을 수신하면, 선택 단계(210)로 천이할 수도 있다(S202).

핑 단계(220)가 완료되면, 송신기는 수신기를 식별하고 수신기 구성 및 상태 정보를 수집하기 위한 식별 및 구성 단계(230)로 천이할 수 있다(S203).

식별 및 구성 단계(230)에서 송신기는 원하지 않은 패킷이 수신되거나(unexpected packet), 미리 정의된 시간 동안 원하는 패킷이 수신되지 않거나(time out), 패킷 전송 오류가 있거나(transmission error), 파워 전송 계약이 설정되지 않으면(no power transfer contract) 선택 단계(210)로 천이할 수 있다(S204).

*

*송신기는 식별 및 구성 단계(230)에서 수신된 구성 패킷(Configuration packet)의 협상 필드(Negotiation Field) 값에 기반하여 협상 단계(240)로의 진입이 필요한지 여부를 확인할 수 있다.

확인 결과, 협상이 필요하면, 송신기는 협상 단계(240)로 진입할 수 있다(S205). 협상 단계(240)에서 송신기는 소정 FOD 검출 절차를 수행할 수 있다.

반면, 확인 결과, 협상이 필요하지 않은 경우, 송신기는 곧바로 전력 전송 단계(260)로 진입할 수도 있다(S206).

협상 단계(340)에서, 송신기는 기준 품질 인자 값이 포함된 FOD(Foreign Object Detection) 상태 패킷을 수신할 수 있다. 또는 기준 피크주파수 값이 포함된 FOD 상태 패킷을 수신할 수 있다. 또는 기준 품질 인자 값 및 기준 피크주파수 값이 포함된 상태 패킷을 수신할 수 있다. 이때, 송신기는 기준 품질 인자 값에 기반하여 FO 검출을 위한 임계 품질 인자 값을 결정할 수 있다. 송신기는 기준 피크주파수 값에 기반하여 FO 검출을 위한 임계 피크주파수 값을 결정할 수 있다.

송신기는 결정된 FO 검출을 위한 임계 품질 인자 값 및 현재 측정된 품질 인자 값-예를 들면, 핑 단계 이전에 측정된 품질 인자 값일 수 있음-을 이용하여 충전 영역에 FO가 존재하는지를 검출할 수 있으며, FO 검출 결과에 따라 전력 전송을 제어할 수 있다. 일 예로, FO가 검출된 경우, 전력 전송이 중단될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

송신기는 결정된 FO 검출을 위한 임계 피크주파수 값 및 현재 측정된 피크주파수 값-예를 들면, 핑 단계 이전에 측정된 피크주파수 값일 수 있음-을 이용하여 충전 영역에 FO가 존재하는지를 검출할 수 있으며, FO 검출 결과에 따라 전력 전송을 제어할 수 있다. 일 예로, FO가 검출된 경우, 전력 전송이 중단될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

FO가 검출된 경우, 송신기는 선택 단계(210)로 회귀할 수 있다(S208). 반면, FO가 검출되지 않은 경우, 송신기는 보정 단계(250)를 거쳐 전력 전송 단계(260)로 진입할 수도 있다(S207 및 S209). 상세하게, 송신기는 FO가 검출되지 않은 경우, 송신기는 보정 단계(250)에서 수신단에 수신된 전력의 세기를 수신하고, 송신단에서 전송한 전력의 세기와 비교하여 수신단과 송신단에서의 전력 손실을 측정할 수 있다. 즉, 송신기는 보정 단계(250)에서 송신단의 송신 파워와 수신단의 수신 파워 사이의 차이에 기반하여 전력 손실을 예측할 수 있다. 일 실시예에 따른 송신기는 예측된 전력 손실을 반영하여 FOD 검출을 위한 전력 손실 임계치를 보정할 수도 있다. 즉, 보정 단계에서는 FO가 없는 상태이기 때문에 수신기의 커플링 상태 및 수신기의 프렌들리 메탈(Friendly metal) 성분으로 인한 전력손실을 결정하고, 기 결정된 전력손실 외의 추가 전력손실이 발생했을 때 이물질이 존재한다고 판단할 수 있다.

전력 전송 단계(260)에서, 송신기는 원하지 않은 패킷이 수신되거나(unexpected packet), 미리 정의된 시간 동안 원하는 패킷이 수신되지 않거나(time out), 기 설정된 파워 전송 계약에 대한 위반이 발생되거나(power transfer contract violation), 충전이 완료된 경우, 선택 단계(210)로 천이할 수 있다(S210).

또한, 전력 전송 단계(260)에서, 송신기는 송신기 상태 변화 등에 따라 파워 전송 계약을 재구성할 필요가 있는 경우, 재협상 단계(270)로 천이할 수 있다(S211). 이때, 재협상이 정상적으로 완료되면, 송신기는 전력 전송 단계(260)로 회귀할 수 있다(S213).

상기한 파워 전송 계약은 송신기와 수신기의 상태 및 특성 정보에 기반하여 설정될 수 있다. 일 예로, 송신기 상태 정보는 최대 전송 가능한 파워량에 대한 정보, 최대 수용 가능한 수신기 개수에 대한 정보 등을 포함할 수 있으며, 수신기 상태 정보는 요구 전력에 대한 정보 등을 포함할 수 있다.

송신기는 재협상이 정상적으로 완료되지 않으면, 해당 수신기로의 전력 전송을 중단하고, 선택 단계로(210) 천이할 수도 있다(S212).

도 3은 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.

도 3을 참조하면, 무선 전력 송신기(300)는 전원부(360), 직류-직류 변환기(DC-DC Converter, 310), 인버터(Inverter, 320), 공진 회로(330), 센싱부(350), 통신부(340), 알람부(370) 및 제어부(380)을 포함하여 구성될 수 있다.

공진 회로(330)는 공진 캐패시터(331) 및 인덕터(또는 송신 코일)(332)을 포함하여 구성되며, 통신부(340)는 복조부(341)와 변조부(342) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.

전원부(360)는 외부 전원 단자 또는 배터리로부터 DC 전력을 인가 받아 직류-직류 변환기(310)에 전달할 수 있다. 여기서, 배터리는 무선 전력 송신기(300)의 내부에 장착되어 충전 가능하게 구성될 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 보조 배터리 또는 외장 배터리의 형태로 무선 전력 송신기(300)의 전원부(360) 소정 케이블을 통해 연결될 수도 있다.

직류-직류 변환기(310)는 제어부(380)의 제어에 따라 전원부(360)로부터 입력되는 직류 전력의 세기를 특정 세기의 직류 전력으로 변환할 수 있다. 일 예로, 직류-직류 변환기(310)는 전압의 세기 조절이 가능한 가변 전압기로 구성될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.

인버터(320)는 변환된 직류 전력을 교류 전력으로 변환할 수 있다.

인버터(320)는 구비된 복수의 스위치 제어를 통해 입력되는 직류 전력 신호를 교류 전력 신호로 변환하여 출력할 수 있다.

일 예로, 인버터(320)는 풀 브릿지(Full Bridge) 회로를 포함하여 구성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 하프 브리지(Half Bridge)를 포함하여 구성될 수도 있다.

다른 일 예로, 인버터(320)는 하프 브릿지 회로와 풀 브릿지 회로를 모두 포함하여 구성될 수도 있으며, 이 경우, 제어부(380)는 인터버(320)를 하프 브릿지로 동작시킬지 풀 브릿지로 동작시킬지 동적으로 결정하여 제어할 수 있다.

일 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기에 의해 요구되는 전력의 세기에 따라 적응적으로 인버터(320)의 브릿지모드를 제어할 수 있다.

여기서, 브릿지 모드는 하프 브리짓 모드 및 풀 브릿지 모드를 포함한다. 일 예로, 무선 전력 수신기가 5W의 저전력을 요구하는 경우, 제어부(380)는 인버터(320)가 하프 브릿지 모드로 동작하도록 제어할 수 있다.

반면, 무선 전력 수신기가 15W의 전력을 요구하는 경우, 제어부(380)는 풀 브릿지 모드로 동작되도록 제어할 수 있다. 다른 일 예로, 무선 전력 송신기는 감지된 온도에 따라 적응적으로 브릿지 모드를 결정하고, 결정된 브릿지 모드에 따라 인버터(320)를 구동시킬 수도 있다.

일 예로, 하프 브리지 모드를 통해 무선 전력을 전송하는 중 무선 전력 송신 장치의 온도가 소정 기준치를 초과하는 경우, 제어부(380)는 하프 브리지 모드를 비활성화시키고 풀 브릿지 모드가 활성화되도록 제어할 수 있다. 즉, 무선 전력 송신 장치는 동일 세기의 전력 전송을 위해 풀 브릿지 회로를 통해 전압은 상승시키고, 공진 회로(330)에 흐르는 전류의 세기는 감소시킴으로써, 무선 전력 송신 장치의 내부 온도가 소정 기준치 이하를 유지하도록 제어할 수 있다.

일반적으로, 전자 기기에 장착되는 전자 부품에 발생되는 열의 양은 해당 전자 부품에 인가되는 전압의 세기보다 전류의 세기에 보다 민감할 수 있다.

또한, 인버터(330)는 직류 전력을 교류 전력으로 변환할 수 있을 뿐만 아니라 교류 전력의 세기를 변경시킬 수도 있다.

일 예로, 인버터(320)는 제어부(380)의 제어에 따라 교류 전력 생성에 사용되는 기준 교류 신호(Reference Alternating Current Signal)의 주파수를 조절하여 출력되는 교류 전력의 세기를 조절할 수도 있다. 이를 위해, 인버터(320)는 특정 주파수를 가지는 기준 교류 신호를 생성하는 주파수 발진기를 포함하여 구성될 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 다른 일 예는 주파수 발진기가 인버터(320)와 별개로 구성되어 무선 전력 송신기(300)의 일측에 장착될 수 있다.

다른 일 예로, 무선 전력 송신기(300)는 인버터(320)에 구비된 스위치를 제어하기 위한 게이트 드라이버(Gate Driver, 미도시) 더 포함하여 구성될 수 있다. 이 경우, 게이트 드라이버는 제어부(380)로부터 적어도 하나의 펄스 폭변조 신호를 수신할 수 있으며, 수신된 펄스 폭 변조 신호에 따라 인버터(320)의 스위치를 제어할 있다. 제어부(880)는 펄스 폭 변조 신호의 듀티 사이클(Duty Cycle)-즉, 듀티 레이트(Duty Rate)- 및 위상(Phase)를 제어하여 인버터(320) 출력 전력의 세기를 제어할 수 있다. 제어부(360)는 무선 전려 수신 장치로부터 수신되는 피드백 신호에 기반하여 적응적으로 펄스 폭 변조 신호의 듀티 사이클 및 위상을 제어할 수 있다.

센싱부(350)는 DC 변환된 전력의 전압/전류 등을 측정하여 제어부(380)에 제공할 수 있다. 또한, 센싱부(350)는 과열 발생 여부 판단을 위해 무선 전력 송신기(300)의 내부 온도 또는 충전 인터페이스(표면) 내측를을 측정하고, 측정 결과를 제어부(380)에 제공할 수도 있다. 일 예로, 제어부(380)는 센싱부(350)에 의해 측정된 전압/전류 값 또는 내부 온도 값에 기반하여 적응적으로 전원부(380)로부터의 전원 공급을 차단할 수 있다. 이를 위해, 직류-직류 변환기(310)의 일측에는 전원부(360)로부터 공급되는 전원을 차단하기 위한 소정 전력 차단 회로가 가 더 구비될 수도 있다.

또한, 센싱부(350)는 품질 인자 값, 주파수 값, 등가 직렬 저항 값 등을 센싱하기 위한 각종 센싱소자를 포함할 수 있다. 센싱부(350)는 센싱된 품질 인자 값, 주파수 값, 등가 직렬 저항 값 등을 제어부(380)에 제공할 수 있다. 센싱부(350)의 센싱 방법은 이하 도 6 내지 도 18의 설명을 따른다.

제어부(380)는 센싱된 품질 인자 값, 주파수 값, 등가 직렬 저항 값 등과 수신된 기준 품질 인자 값 및 기준 주파 수 값 중 어느 하나 이상의 값을 포함하는 FOD 상태 정보를 이용하여 이물질을 검출할 수 있다. 제어부(380)의 이물질 검출 방법은 이하 도 6 내지 도 18의 설명을 따른다.

변조부(342)는 제어부(380)에 의해 생성된 제어 신호를 변조하여 공진코일(330)에 전달할 수 있다. 여기서, 제어 신호를 변조하기 위한 변조 방식은 FSK(Frequency Shift Keying) 변조 방식, 맨체스터 코딩(Manchester Coding) 변조 방식, PSK(Phase Shift Keying) 변조 방식, 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation) 방식, 차등 2단계(Differential bi-phase) 변조 방식 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

복조부(341)는 송신 코일을 통해 수신되는 신호가 감지되면, 감지된 신호를 복조하여 제어부(380)에 전송할 수 있다. 일 예로, 복조된 신호에는 신호 세기 지시자, 무선 전력 전송 중 전력 제어를 위한 오류 정정(EC: Error Correction) 지시자, 충전 완료(EOC: End Of Charge) 지시자, 과전압/과전류/과열 지시자 등이 포함될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 전력 수신기의 상태를 식별하기 위한 각종 상태 정보가 포함될 수 있다. 다른 예로, 복조된 신호는 기준 품질 인자 값 및 기준 주파 수 값 중 어느 하나 이상의 값을 포함하는 FOD 상태 정보가 포함될 수 있다.

일 예로, 무선 전력 송신기(300)는 무선 전력 전송에 사용되는 동일한 주파수를 이용하여 무선 전력 수신기와 통신을 수행하는 인밴드(In-Band) 통신을 통해 상기 신호 세기 지시자를 획득할 수 있다.

이상이 도 3의 설명에서는 무선 전력 송신기(300)와 무선 전력 수신기가 인밴드 통신을 수행하는 것을 예를 들어 설명하고 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 무선 전력 신호 전송에 사용되는 주파수 대역과 상이한 주파수 대역을 통해 근거리 양방향 통신을 수행할 수 있다. 일 예로, 근거리 양방향 통신은 저전력 블루투스 통신, RFID 통신, UWB 통신, 지그비 통신 중 어느 하나일 수 있다.

도 4는 상기 도 3에 따른 무선 전력 송신기와 연동되는 무선 전력 수신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.

도 4을 참조하면, 무선 전력 수신기(400)는 수신 코일(410), 정류기(420), 직류/직류 변환기(DC/DC Converter, 430), 부하(440), 센싱부(450), 통신부(460), 주제어부(470)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 통신부(460)는 복조부(461) 및 변조부(462) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.

상기한 도 4의 예에 도시된 무선 전력 수신기(400)는 인밴드 통신을 통해 무선 전력 송신기와 정보를 교환할 수 있는 것으로 도시되어 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 다른 일 실시예에 따른 통신부(460)는 무선 전력 신호 전송에 사용되는 주파수 대역과는 상이한 주파수 대역을 통해 근거리 양방향 통신을 제공할 수도 있다.

수신 코일(410)을 통해 수신되는 AC 전력은 정류부(420)에 전달할 수 있다. 정류기(420)는 AC 전력을 DC 전력으로 변환하여 직류/직류 변환기(430)에 전송할 수 있다. 직류/직류 변환기(430)는 정류기 출력 DC 전력의 세기를 부하(440)에 의해 요구되는 특정 세기로 변환한 후 부하(440)에 전달할 수 있다. 또한 수신 코일(410)은 복수의 수신 코일(미도시)-즉, 제1 내지 제n 수신 코일-을 포함하여 구성될 수 있다. 일 실시예에 따른 각각의 수신 코일(미도시)에 전달되는 AC 전력의 주파수가 서로 상이할 수도 있고, 다른 일 실시예는 LC 공진 특성을 수신 코일마다 상이하게 조절하는 기능이 구비된 소정 주파수 제어기를 이용하여 각각의 수신 코일 별 공진주파수를 상이하게 설정할 수도 있다.

센싱부(450)는 정류기(420) 출력 DC 전력의 세기를 측정하고, 이를 주제어부(470)에 제공할 수 있다. 일 예로, 센싱부(450)는 무선 전력 수신에 따라 수신 코일(410)에 인가되는 전류의 세기를 측정하고, 측정 결과를 주제어부(470) 에 전송할 수도 있다. 다른 예로, 센싱부(450)는 무선 전력 수신기(400)의 내부 온도를 측정하고, 측정된 온도 값을 주제어부(470)에 제공할 수도 있다.

일 예로, 주제어부(470)는 측정된 정류기 출력 DC 전력의 세기가 소정 기준치와 비교하여 과전압 발생 여부를 판단할 수 있다. 판단 결과, 과전압이 발생된 경우, 과전압이 발생되었음을 알리는 소정 패킷을 생성하여 변조부(462)에 전송할 수 있다. 여기서, 변조부(462)에 의해 변조된 신호는 수신 코일(410) 또는 별도의 코일(미도시)을 통해 무선 전력 송신기에 전송될 수 있다. 또한, 주제어부(470)는 정류기 출력 DC 전력의 세기가 소정 기준치 이상인 경우, 감지 신호가 수신된 것으로 판단할 수 있으며, 감지 신호 수신 시, 해당 감지 신호에 대응되는 신호 세기 지시자가 변조부(462)를 통해 무선 전력 송신기에 전송될 수 있도록 제어할 수 있다. 다른 일 예로, 복조부(461)는 수신 코일(410)과 정류기(420) 사이의 AC 전력 신호 또는 정류기(420) 출력 DC 전력 신호를 복조하여 감지 신호의 수신 여부를 식별한 후 식별 결과를 주제어부(470)에 제공할 수 있다. 이때, 주제어부(470)는 감지 신호에 대응되는 신호 세기 지시자가 변조부(462)를 통해 전송될 수 있도록 제어할 수 있다.

또한, 주제어부(470)는 미리 저장된 기준 품질 인자 값 및 기준 주파수 값 중 어느 하나 이상의 값을 포함하는 FOD 상태 패킷을 변조부(462)를 통해 무선 전력 송신기에 전송할 수 있도록 제어할 수 있다.

도 5는 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템상에서의 무선 충전 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 5를 참조하면, 무선 전력 송신기(610)은 선택 단계에서 무선 전력 수신기(620)로 아날로그 핑을 전송할 수 있다(S601).

무선 전력 송신기(610)는 핑 단계 이전에 품질 인자 값을 측정할 수 있다(S602). 일 예로, 무선 전력 송신기(610)는 선택 단계에서 품질 인자 값을 측정할 수 있다(S602).

또한, 무선 전력 송신기(610)는 핑 단계 이전에 피크 주파수 값을 측정할 수 있다(S603). 일 예로, 무선 전력 송신기(610)은 선택 단계에서 피크 주파수 값을 측정할 수 있다(S602). 다른 예로, 무선 전력 송신기(610)는 선택 단계에서 송신 코일의 피크 주파수를 측정하여 인덕턴스 값을 결정할 수 있다. 보다 구체적으로, 수학식 1을 참고하면, 주파수 값(f)은 고정된 커패시턴스 값(C)과 측정된 인덕턴스 값을 이용하여 결정할 수 있다.

(수학식 1)

무선 전력 송신기(610)는 물체가 감지되면 선택 단계에서 핑 단계로 천이할 수 있다. 무선 전력 송신기(610)는 무선 전력 수신기(620)를 활성화 시키고, 수신기가 무선 전력 수신기(620)인지를 식별하기 위한 디지털 핑을 전송할 수 있다(S604). 무선 전력 수신기(620)는 디지털 핑에 대한 응답으로 신호 세기 패킷을 전송할 수 있다(S603).

핑 단계가 완료되면 식별 및 구성 단계에서, 무선 전력 수신기(620)는 식별 정보를 알리기 위한 식별 패킷과 구성 정보를 알리기 위한 구성 패킷을 전송할 수 있다(S606 내지 S607). 무선 전력 송신기(610)와 무선 전력 수신기(620)는 구성 패킷의 협상 필드 값이 협상 단계를 수행하자고 지시하는 값이면 협상 단계로 천이할 수 있다.

협상 단계에서, 무선 전력 수신기(620)는 FO 검출을 위하여 FOD 상태 패킷을 전송할 수 있다(S606). FOD 상태 패킷은 기준 품질 인자 값 및 기준 주파 수 값 중 어느 하나 이상의 값을 포함할 수 있다.

무선 전력 송신기(610)는 제1 이물질 검출을 수행할 수 있다(S609). 제1 이물질 검출은 측정한 품질 인자 값, 측정한 주파수 값, 수신한 FOD 상태 패킷의 정보를 이용하여 이물질을 검출할 수 있다. 제1 이물질 검출은 도 7 내지 도 12의 무선 충전 방법 설명에 따른다.

무선 전력 송신기(610)는 제1 이물질 검출을 수행한 후 무선 충전 진행을 결정하면 FOD 상태 패킷에 대한 응답으로 ACK를 무선 전력 수신기(620)에 전송할 수 있다(S610). 이와 반대로, 무선 전력 송신기(610)는 제1 이물질 검출을 수행한 후 무선 충전 중단을 결정하면 FOD 상태 패킷에 대한 응답으로 NAK를 무선 전력 수신기(620)에 전송할 수 있다.

무선 전력 수신기(620)는 파워 전송 계약을 위하여 전력 송신기 능력(Capability) 패킷을 요청하는 일반 요구 패킷을 전송할 수 있다(S611). 무선 전력 송신기(620)는 일반 요구 패킷의 응답으로 전력 송신기 능력 패킷을 전송할 수 있다(S612). 이 경우, 전력 송신기 능력 패킷의 보장(Guaranteed) 전력은 제1 보장 전력 값일 수 있다.

잠재적인 전력 값은 주변 요건 등에 의한 전력 제한에 상관 없이 무선 전력 송신기가 송출 할 수 있는 최대 송출 전력 값일 수 있다. 일 예로, 제1 보장 전력 값은 무선 전력 송신기의 전원부에서 제공되는 공급 전원에 기초하여 무선 전력 송신기의 수나 무선 전력 수신기의 수에 의한 전력 제한 등을 받지 않는 잠재적인 전력 값에 가까운 값일 수 있다. 다른 예로, 제1 보장 전력 값은 무선 전력 송신기의 수나 무선 전력 수신기의 수에 의한 전력 제한 등의 조건(환경 조건)에서 무선 전력 송신기가 송출 할 수 있는 최대 송출 전력 값일 수 있다. 환경 조건이란 송신기의 온도, 송신기의 전력 소스의 가용량, 이물질의 존재 또는 프렌들리 메탈의 영향 등을 의미할 수 있다. 무선 전력 수신기(620)는 전력 송신기 능력 패킷의 제1 보장 전력 값에 기초하여 파워 전송 계약의 보장 전력 값을 제안하기 위한 특별 요구 패킷을 전송할 수 있다(S613). 주의해야 할 것은 전력 송신기 능력 패킷의 제1 보장 전력과 파워 전송 계약의 보장 전력은 구별될 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 수신기(620)는 전력 송신기 능력 패킷의 제1 보장 전력 값과 동일하거나 보다 작은 값으로 파워 전송 계약의 보장 전력 값을 요구할 수 있다. 설명의 편의를 위하여 무선 전력 수신기(620)는 파워 전송 계약의 보장 전력 값으로 전력 송신기 능력 패킷의 제1 보장 전력 값과 동일한 값으로 요구한다. 무선 전력 송신기(610)는 파워 전송 계약의 보장 전력 값을 요구하기 위한 특별 요구 패킷에 대한 응답으로 ACK 패킷을 전송할 수 있다(S614). 즉, 무선 전력 송신기(610)는 무선 전력 수신기가 제안한 파워 전송 계약의 보장 전력 값을 수락한 경우 이다. 즉, 파워 전송 계약은 제1 보장 전력 값으로 완료될 수 있다. 이후 무선 전력 수신기(620)는 파워 전송 계약이 완료되면 협상 단계를 종료하기 위한 특별 요구 패킷을 전송할 수 있다(S615). 무선 전력 송신기(610)는 협상 단계를 종료하기 위한 특별 요구 패킷에 대한 응답으로 ACK 패킷을 전송할 수 있다(S616). 즉, 무선 전력 송신기(610)는 협상 단계 종료에 대한 수락으로 ACK 패킷을 전송할 수 있다.

보정 단계에서, 무선 전력 수신기(620)는 수신 전력 패킷을 무선 전력 송신기(610)에 전송할 수 있다(S617). 이 경우, 수신 전력 패킷은 24비트 수신 전력 패킷일 수 있다. 무선 전력 송신기(610)는 무선 충전 진행을 위하여 수신 전력 패킷에 대한 응답으로 ACK 패킷을 전송할 수 있다(S618).

무선 전력 송신기(610)는 보정 수행 여부를 결정할 수 있다(S619). 보정 수행 여부 결정은 도 6 내지 도 13b의 보정 수행 단계로 진입하는 경우이다. 일 예로, 보정 수행을 하기로 결정하면, 보정 수행은 무선 전력 송신기(610)가 S617에서 수신하는 수신 전력 패킷의 무선 전력 수신기(610)의 수신 전력 값과 측정한 송신 전력 값을 이용하여 전력 손실을 예측 할 수 있다. 또한, 보정 수행은 무선 전력 송신기(610)가 예측된 전력 손실 값을 이용하여 전력 전송 단계에서 수행하는 제2 이물질 검출(S623)에 이용되는 전력 손실 임계치를 보정할 수 있다. 또한, 보정 수행은 무선 전력 송신기(610)가 예측된 전력 손실 값을 이용하여 송신 전력의 세기를 증가시킬 수 있다. 무선전력 송신기는 이물질 존재 여부에 따라(존재 시), 무선 전력 송신기(610)는 상기 보정 수행을 하지 않을 수 있다.

보정 단계가 완료되면 제1 보장 전력으로 전력 전송 단계를 진행할 수 있다. 무선 전력 수신기(620)는 무선 전력 송신기(610)의 송신 코일의 전류를 제어하기 위하여 하나 이상의 제어 오류 패킷을 전송 할 수 있다(S620). 무선 전력 송신기(610)는 무선 전력 수신기(620)로부터 전송되는 제어 오류 패킷을 기반으로 송신코일의 전류를 제어하여 송신 전력을 조절할 수 있다. 무선 전력 수신기(620)는 정기적으로 또는 임의로 수신 전력 패킷을 전송할 수 있다(S621).

무선 전력 송신기(610)는 제2 이물질 검출을 수행할 수 있다(S622). 일 예로, 무선 전력 송신기(610)는 수신된 수신 전력 패킷의 수신 전력 값과 측정된 송신 전력 값을 이용하여 전력 손실을 판단하고, 전력 손실 값에 따라 이물질 존재여부를 검출할 수 있다. 즉, 전력 손실 값이 소정의 임계 전력 손실 값을 초과하면 이물질 존재로 판단할 수 있다. 이 경우, 무선 전력 송신기(610)는 충전 중단을 위하여 수신 전력 패킷에 대한 응답으로 NAK 패킷을 무선 전력 수신기(620)에 송신할 수 있다(S623). 이후 무선 전력 송신기(610)는 무선 충전을 중단할 수 있다(S624). 다른 예로, 무선 전력 송신기(610)는 수신 전력 패킷의 수신여부와 관계없이 측정된 내부 온도 값을 이용하여 이물질 존재여부를 검출할 수 있다. 즉, 내부 온도 값이 소정의 임계 온도 값을 초과하면 이물질 존재로 판단할 수 있다. 이 경우, 무선 전력 송신기(610)는 무선 충전을 중단할 수 있다.

따라서, 실시예에 따른 무선 충전 시스템은 무선 충전 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공할 수 있다. 또한, 실시예에 따른 무선 충전 시스템은 이물질을 정확히 판단할 수 있다. 또한, 실시예에 따른 무선 충전 시스템은 이물질을 정확히 판단하여 발열 현상, 충전 효율 감소 현상, 소비 전력 낭비를 방지할 수 있다.

도 6은 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 품질 인자 값에 따른 이물질 검출 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 6을 참조하면, 무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 핑 단계 이전에 품질 인자 값을 측정하는 단계(S701)를 포함할 수 있다. 일 예로, 무선 전력 송신기는 선택 단계에서 센싱부를 이용하여 품질 인자 값을 측정할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 기준 품질 인자 값을 포함하는 FOD 상태 패킷을 수신하는 단계(S702)를 포함할 수 있다. 일 예로, 무선 전력 송신기는 협상 단계에서 통신부를 이용하여 FOD 상태 패킷을 수신할 수 있다. 기준 품질 인자 값은 무선 전력 수신기에 저장된 품질 인자 값으로써 특정 코일 유닛에서 측정되는 품질인자 값 일 수 있다. 여기서 특정 코일 유닛이란 품질인자 값을 비교하기 위하여 기준으로 삼는 코일 유닛이며, 무선전력 송신기는 코일 유닛의 특성에 따라 기준코일 유닛에서 측정되는 값과 유사하도록 품질인자 값을 보정(Calibration) 해야한다. 또는 반대로 기준 코일 유닛에서 측정되는 기준 품질인자 값을 무선전력 송신기에서 측정되는 값으로 보정할 수도 있다.

그러나 기준 품질인자 값을 무선 전력 송신기의 특성에 맞게 보정(변환)하는 것 또는 측정된 값을 상기 특정 코일 유닛에 맞게 보정(변환)하는 것은 매우 어렵다. 품질 인자는 코일유닛의 고유 특성값이며, 특성에 따라 에너지의 저장 및 손실이 다르게 나타나기 때문이다. 따라서 품질인자 값을 이용한 이물질 검출은 오류가 있을 수 있다. 가령 무선전력 수신기만 충전영역내 배치된 상태에서도 측정오차 및/또는 보정오차에 의해 이물질로 판단될 수 있다. 휴대폰 등과 같은 무선전력 수신기가 장착된 단말기에는 무선전력 수신기 외의 부품들이 다수 존재하여 기준품질인자 값이 매우 낮을 수 있다. 만약 측정된 품질인자 또는 보정된 품질인자 값이 기준 품질인자 값보다 큰 차이(예를들어 허용오차 이상)를 갖는 경우 이물질로 잘못된 알람(false alarm)을 생성할 수 있다. 그렇기 때문에 제 1 이물질 검출 단계에서 이물질을 판단한 경우라 하더라도, 전력전송을 끊지 않고 추가적인 동작에 의해 이물질 존재 여부를 확정할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 임계 품질 인자 값을 결정하는 단계(S703)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 무선 전력 송신기는 수신한 기준 품질 인자 값을 이용하여 임계 품질 인자 값을 산출 할 수 있다. 일 예로, 무선 전력 송신기는 기준 품질 인자 값에서 적어도 10% 보다 작은 값을 임계 품질 인자 값으로 결정할 수 있다. 10%는 기준 품질 인자 값의 허용오차이며, 이물질이 있는 경우 적어도 허용오차 이상 측정 품질인자 값이 기준 품질인자 값보다 작아지는 것을 이용하여 이물질을 검출 할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 허용 품질 인자 값을 결정하는 단계(S704)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 무선 전력 송신기는 결정된 임계 품질 인자 값을 이용하여 허용 품질 인자 값을 산출 할 수 있다. 일 예로, 도 7과 같이, 무선 전력 송신기는 임계 품질 인자 값(Qth)에서 0% 초과 20% 이하로 감소한 값을 허용 품질 인자 값(Qp)으로 결정할 수 있다. 보다 구체적으로, 무선 전력 송신기는 임계 품질 인자 값에서 20% 감소한 값을 허용 품질 인자 값으로 결정할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 측정한 품질 인자 값이 결정된 허용 품질 인자 값 이상인지 판단하는 단계(S705)를 포함할 수 있다.

무선 전력 송신기는 품질 인자 값이 허용 품질 인자 값 이상이면 무선 충전을 진행하는 것으로 결정할 수 있다(S706). 무선 전력 송신기는 품질 인자 값이 허용 품질 인자 값 미만이면 무선 충전을 중단하는 것으로 결정할 수 있다(S714). 예를 들어, 도 8과 같이, 송신 전력의 주파수가 제1 주파수일 때, 무선 전력 송신기는 측정한 품질 인자가 제1 품질 인자 값(Q1), 제2 품질 인자 값(Q2), 제3 품질 인자 값(Q3) 일 수 있다. 제1 품질 인자 값(Q1)으로 측정된 경우, 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기 사이에 이물질이 존재하지 않을 확률이 매우 높으므로 이물질이 존재하지 않은 것으로 판단할 수 있다. 제3 품질 인자 값(Q3)으로 측정된 경우, 제3 품질 인자 값(Q3)은 임계 품질 인자 값(Qth)보다 매우 낮으므로 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기 사이에 이물질이 존재할 확률이 매우 높으므로 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 제2 품질 인자 값(Q2)으로 측정된 경우, 제2 품질 인자 값(Q2)은 임계 품질 인자 값(Qth)과 허용 품질 인자 값(Qp) 사이이므로 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기 사이에 이물질이 존재하는 것으로 자칫 오인식 할 수 있다. 이를 방지 하기 위하여, 무선 전력 송신기는 측정된 품질 인자 값이 허용 품질 인자 값 이상이면 무선 충전을 진행할 수 있다. 이후, 무선 전력 송신기는 S711의 전력 전송 단계에서 제2 이물질 검출을 수행하여 보다 정확히 이물질 존재여부를 판단할 수 있다. 따라서, 무선 전력 송신기는 품질 인자 값이 허용 품질 인자 값 이상이면 무선 충전을 진행하기로 결정할 수 있다. 이에, 일 실시예는 이물질을 정확히 판단할 수 있다. 또한, 일 실시예는 이물질을 정확히 판단하여 발열 현상, 충전 효율 감소 현상, 소비 전력 낭비를 방지할 수 있다. 또한, 일 실시예는 종래 이물질이 존재하는 것으로 오인식하여 무선 충전이 진행되지 않는 문제를 해결할 수 있다.

무선 전력 송신기는 무선 충전을 진행하기로 결정하면 FOD 상태 패킷 수신에 대한 응답으로 ACK 패킷을 무선 전력 수신기에 송신할 수 있다(S707).

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 무선 전력 송신기가 품질 인자 값이 임계 품질 인자 값 이상인지 판단하는 단계(S708)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 무선 전력 송신기는 협상단계에서 무선 충전을 진행하기로 결정한 후 보정 단계로 천이 후 보정을 수행할 지 여부를 결정하기 위하여 품질 인자 값이 임계 품질 인자 값 이상인지 판단할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 무선 전력 송신기가 품질 인자 값이 임계 품질 인자 값 이상이면 보정 단계 천이 후 보정을 수행하는 단계(S709)를 포함할 수 있다. 일 예로, 보정 수행은 무선 전력 송신기가 수신 전력 패킷의 무선 전력 수신기의 수신 전력 값과 측정한 송신 전력 값을 이용하여 전력 손실을 예측 할 수 있다. 또한, 보정 수행은 무선 전력 송신기가 예측된 전력 손실 값을 이용하여 송신 전력의 세기를 증가시킬 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 무선 전력 송신기가 품질 인자 값이 임계 품질 인자 값 미만이면 보정 단계 없이 전력 전송 단계(S710)로 천이 할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 전력 전송 단계 천이 후 수신 전력 패킷을 수신하면 제2 이물질 검출을 수행하는 단계(S711)를 포함할 수 있다. 무선 전력 송신기는 제2 이물질 검출을 수행하여 이물질이 검출된 것으로 판단되면 무선 충전을 중단할 수 있다(S712, S713). 또한, 무선 전력 송신기는 제2 이물질 검출을 수행하여 이물질이 검출되지 않은 것으로 판단되면 전력전송단계를 유지할 수 있으며, 수신 전력 패킷을 수신하면 다시 제2 이물질 검출을 수행할 수 있다(S712, S711). 일 예로, 전력 전송 단계에서 무선 전력 송신기는 수신된 수신 전력 패킷의 수신 전력 값과 측정된 송신 전력 값을 이용하여 전력 손실을 판단하고, 전력 손실 값에 따라 이물질 존재여부를 검출할 수 있다. 무선 전력 송신기는 전력 손실 값이 소정의 임계 전력 손실 값을 초과하면 이물질 존재로 판단할 수 있다. 이 경우, 무선 전력 송신기는 충전 중단을 위하여 수신 전력 패킷에 대한 응답으로 NAK 패킷을 무선 전력 수신기에 송신할 수 있다. 이후 무선 전력 송신기는 무선 충전을 중단할 수 있다. 다른 예로, 무선 전력 송신기는 수신 전력 패킷의 수신여부와 관계없이 측정된 내부 온도 값을 이용하여 이물질 존재여부를 검출할 수 있다. 즉, 내부 온도 값이 소정의 임계 온도 값을 초과하면 이물질 존재로 판단할 수 있다. 이 경우, 무선 전력 송신기는 무선 충전을 중단할 수 있다. 따라서, 일 실시예는 협상 단계에서 이물질 검출이 의심되는 경우에도 무선 충전 중단을 하지 않고 무선 충전을 진행한 후 전력 전송 단계에서 재차 이물질 검출을 하여 이물질 존재여부를 정확히 판단할 수 있다.

무선 전력 송신기는 S714에서 무선 충전을 중단하기로 결정하면 FOD 상태 패킷 수신에 대한 응답으로 NAK 패킷을 무선 전력 수신기에 송신할 수 있다(S715). 이 후 무선 전력 송신기는 무선 충전을 중단할 수 있다(S713).

도 8은 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 9는 피크주파수 값에 따른 이물질 검출 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 8을 참조하면, 무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 핑 단계 이전에 피크 주파수 값을 측정하는 단계(S901)를 포함할 수 있다. 일 예로, 무선 전력 송신기는 선택 단계에서 센싱부를 이용하여 송신 전력의 피크 주파수 값을 측정할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 기준 피크 주파수 값을 포함하는 FOD 상태 패킷을 수신하는 단계(S902)를 포함할 수 있다. 일 예로, 무선 전력 송신기는 협상 단계에서 통신부를 이용하여 FOD 상태 패킷을 수신할 수 있다. 기준 피크 주파수 값은 무선 전력 수신기에 저장된 수신 전력의 피크 주파수 값일 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 임계 피크 주파수 값을 결정하는 단계(S903)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 무선 전력 송신기는 수신한 기준 피크 주파수 값을 이용하여 임계 피크 주파수 값을 산출 할 수 있다. 일 예로, 무선 전력 송신기는 기준 피크 주파수 값에서 10% 증가한 값을 임계 피크 주파수 값으로 결정할 수 있다. 10%는 기준 피크 주파수 값의 허용오차이며, 이물질이 있는 경우 적어도 허용오차 이상 측정 피크 주파수 값이 기준 피크 주파수 값보다 커지는 것을 이용하여 이물질을 검출 할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 허용 피크 주파수 값을 결정하는 단계(S904)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 무선 전력 송신기는 결정된 임계 피크 주파수 값을 이용하여 허용 피크 주파수 값을 산출 할 수 있다. 일 예로, 도 9과 같이, 무선 전력 송신기는 임계 피크 주파수 값(fth)에서 0% 초과 20% 이하로 증가한 값을 허용 피크 주파수 값(fp)으로 결정할 수 있다. 보다 구체적으로, 무선 전력 송신기는 임계 피크 주파수 값에서 20% 증가한 값을 허용 피크 주파수 값으로 결정할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 측정한 피크 주파수 값이 결정된 허용 피크 주파수 값 이하인지 판단하는 단계(S905)를 포함할 수 있다.

무선 전력 송신기는 피크 주파수 값이 허용 피크 주파수 값 이하이면 무선 충전을 진행하는 것으로 결정할 수 있다(S906). 무선 전력 송신기는 피크 주파수 값이 허용 피크 주파수 값 초과하면 무선 충전을 중단하는 것으로 결정할 수 있다(S914). 예를 들어, 도 9와 같이, 무선 전력 송신기는 측정한 피크 주파수가 제1 피크 주파수 값(f1), 제2 피크 주파수 값(f2), 제3 피크 주파수 값(f3) 일 수 있다. 제1 피크 주파수 값(f1)으로 측정된 경우, 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기 사이에 이물질이 존재하지 않을 확률이 매우 높으므로 이물질이 존재하지 않은 것으로 판단할 수 있다. 제3 피크 주파수 값(f3)으로 측정된 경우, 제3 피크 주파수 값(f3)은 임계 피크 주파수 값(fth)보다 매우 높으므로 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기 사이에 이물질이 존재할 확률이 매우 높으므로 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 제2 피크 주파수 값(f2)으로 측정된 경우, 제2 피크 주파수 값(f2)은 임계 피크 주파수 값(Qth)과 허용 피크 주파수 값(fp) 사이이므로 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기 사이에 이물질이 존재하는 것으로 자칫 오인식 할 수 있다. 이를 방지 하기 위하여, 무선 전력 송신기는 측정된 피크 주파수 값이 허용 피크 주파수 값 이상이면 무선 충전을 진행할 수 있다. 이후, 무선 전력 송신기는 S911의 전력 전송 단계에서 제2 이물질 검출을 수행하여 보다 정확히 이물질 존재여부를 판단할 수 있다. 따라서, 무선 전력 송신기는 피크 주파수 값이 허용 피크 주파수 값 이하이면 무선 충전을 진행하기로 결정할 수 있다. 이에, 다른 실시예는 이물질을 정확히 판단할 수 있다. 또한, 다른 실시예는 이물질을 정확히 판단하여 발열 현상, 충전 효율 감소 현상, 소비 전력 낭비를 방지할 수 있다. 또한, 다른 실시예는 종래 이물질이 존재하는 것으로 오인식하여 무선 충전이 진행되지 않는 문제를 해결할 수 있다.

무선 전력 송신기는 무선 충전을 진행하기로 결정하면 FOD 상태 패킷 수신에 대한 응답으로 ACK 패킷을 무선 전력 수신기에 송신할 수 있다(S907).

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 무선 전력 송신기가 피크 주파수 값이 임계 피크 주파수 값 이하인지 판단하는 단계(S908)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 무선 전력 송신기는 협상단계에서 무선 충전을 진행하기로 결정한 후 보정 단계로 천이 후 보정을 수행할 지 여부를 결정하기 위하여 피크 주파수 값이 임계 피크 주파수 값 이하인지 판단할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 무선 전력 송신기가 피크 주파수 값이 임계 피크 주파수 값 이하이면 보정 단계 천이 후 보정을 수행하는 단계(S909)를 포함할 수 있다. 일 예로, 보정 수행은 무선 전력 송신기가 수신 전력 패킷의 무선 전력 수신기의 수신 전력 값과 측정한 송신 전력 값을 이용하여 전력 손실을 예측 할 수 있다. 또한, 보정 수행은 무선 전력 송신기가 예측된 전력 손실 값을 이용하여 송신 전력의 세기를 증가시킬 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 무선 전력 송신기가 피크 주파수 값이 임계 피크 주파수 값 초과하면 보정 단계 없이 전력 전송 단계(S910)로 천이 할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 전력 전송 단계 천이 후 수신 전력 패킷을 수신하면 제2 이물질 검출을 수행하는 단계(S911)를 포함할 수 있다. 무선 전력 송신기는 제2 이물질 검출을 수행하여 이물질이 검출된 것으로 판단되면 무선 충전을 중단할 수 있다(S912, S913). 또한, 무선 전력 송신기는 제2 이물질 검출을 수행하여 이물질이 검출되지 않은 것으로 판단되면 전력 전송 단계를 유지할 수 있으며, 수신 전력 패킷을 수신하면 다시 제2 이물질 검출을 수행할 수 있다(S912, S911). 일 예로, 전력 전송 단계에서 무선 전력 송신기는 수신된 수신 전력 패킷의 수신 전력 값과 측정된 송신 전력 값을 이용하여 전력 손실을 판단하고, 전력 손실 값에 따라 이물질 존재여부를 검출할 수 있다. 무선 전력 송신기는 전력 손실 값이 소정의 임계 전력 손실 값을 초과하면 이물질 존재로 판단할 수 있다. 이 경우, 무선 전력 송신기는 충전 중단을 위하여 수신 전력 패킷에 대한 응답으로 NAK 패킷을 무선 전력 수신기에 송신할 수 있다. 이후 무선 전력 송신기는 무선 충전을 중단할 수 있다. 다른 예로, 무선 전력 송신기는 수신 전력 패킷의 수신여부와 관계없이 측정된 내부 온도 값을 이용하여 이물질 존재여부를 검출할 수 있다. 즉, 내부 온도 값이 소정의 임계 온도 값을 초과하면 이물질 존재로 판단할 수 있다. 이 경우, 무선 전력 송신기는 무선 충전을 중단할 수 있다. 따라서, 다른 실시예는 협상 단계에서 이물질 검출이 의심되는 경우에도 무선 충전 중단을 하지 않고 무선 충전을 진행한 후 전력 전송 단계에서 재차 이물질 검출을 하여 이물질 존재여부를 정확히 판단할 수 있다.

무선 전력 송신기는 S914에서 무선 충전을 중단하기로 결정하면 FOD 상태 패킷 수신에 대한 응답으로 NAK 패킷을 무선 전력 수신기에 송신할 수 있다(S915). 이 후 무선 전력 송신기는 무선 충전을 중단할 수 있다(S913).

도 10은 또 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 11은 등가 직렬 저항 값에 따른 이물질 검출 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 10을 참조하면, 무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 핑 단계 이전에 등가 직렬 저항 값을 측정하는 단계(S1101)를 포함할 수 있다. 일 예로, 무선 전력 송신기는 선택 단계에서 센싱부를 이용하여 등가 직렬 저항 값을 측정할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 기준 품질 인자 값 및 기준 피크 주파수 값을 포함하는 FOD 상태 패킷을 수신하는 단계(S1102)를 포함할 수 있다. 일 예로, 무선 전력 송신기는 협상 단계에서 통신부를 이용하여 FOD 상태 패킷을 수신할 수 있다. 기준 품질 인자 값과 기준 피크 주파수 값은 무선 전력 수신기에 저장된 품질 인자 값과 피크 주파수 값일 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 임계 등가 직렬 저항 값을 결정하는 단계(S1103)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 무선 전력 송신기는 수신한 기준 품질 인자 값 및 기준 피크 주파수 값을 이용하여 기준 등가 직렬 저항 값을 결정 할 수 있다. 보다 구체적으로, 기준 등가 직렬 저항 값(ESRr)은 기준 피크 주파수 값(fr), 기준 품질 인자 값(Qr), 기준 인덕턴스 값(Lr)을 수학식 2에 대입하여 산출 할 수 있다. 수학식 3을 참고하면, 기준 인덕턴스 값(Lr)은 무선 전력 수신기의 고정된 커패시턴스 값(Cr)과 수신된 기준 피크 주파수 값(fr)을 이용하여 결정할 수 있다.

(수학식 2)

(수학식 3)

일 예로, 무선 전력 송신기는 기준 등가 직렬 저항 값에서 10% 증가한 값을 임계 등가 직렬 저항 값(ESRth)으로 결정할 수 있다. 다른 예로, 무선 전력 송신기는 기준 등가 직렬 저항의 최대값(ESRmax)을 임계 등가 직렬 저항 값(ESRth)으로 결정할 수 있다. 10%는 기준 등가 직렬 저항 값의 허용오차이며, 이물질이 있는 경우 적어도 허용오차 이상 측정 등가 직렬 저항 값이 기준 등가 직렬 저항 값보다 커지는 것을 이용하여 이물질을 검출 할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 허용 등가 직렬 저항 값을 결정하는 단계(S1104)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 무선 전력 송신기는 결정된 임계 등가 직렬 저항 값을 이용하여 허용 등가 직렬 저항 값을 산출 할 수 있다. 일 예로, 도 12과 같이, 무선 전력 송신기는 임계 등가 직렬 저항 값(ESRth)에서 0% 초과 20% 이하로 증가한 값을 허용 등가 직렬 저항 값(ESRp)으로 결정할 수 있다. 보다 구체적으로, 무선 전력 송신기는 임계 등가 직렬 저항 값에서 20% 증가한 값을 허용 등가 직렬 저항 값으로 결정할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 측정한 등가 직렬 저항 값이 결정된 허용 등가 직렬 저항 값 이하인지 판단하는 단계(S1105)를 포함할 수 있다.

무선 전력 송신기는 등가 직렬 저항 값이 허용 등가 직렬 저항 값 이하이면 무선 충전을 진행하는 것으로 결정할 수 있다(S1106). 무선 전력 송신기는 등가 직렬 저항 값이 허용 등가 직렬 저항 값 초과하면 무선 충전을 중단하는 것으로 결정할 수 있다(S1114). 예를 들어, 도 11과 같이, 무선 전력 송신기는 측정한 등가 직렬 저항가 제1 등가 직렬 저항 값(ESR1), 제2 등가 직렬 저항 값(ESR2), 제3 등가 직렬 저항 값(ESR3) 일 수 있다. 제1 등가 직렬 저항 값(ESR1)으로 측정된 경우, 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기 사이에 이물질이 존재하지 않을 확률이 매우 높으므로 이물질이 존재하지 않은 것으로 판단할 수 있다. 제3 등가 직렬 저항 값(ESR3)으로 측정된 경우, 제3 등가 직렬 저항 값(ESR3)은 임계 등가 직렬 저항 값(ESRth)보다 매우 높으므로 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기 사이에 이물질이 존재할 확률이 매우 높으므로 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 제2 등가 직렬 저항 값(ESR2)으로 측정된 경우, 제2 등가 직렬 저항 값(ESR2)은 임계 등가 직렬 저항 값(ESRth)과 허용 등가 직렬 저항 값(ESRp) 사이이므로 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기 사이에 이물질이 존재하는 것으로 자칫 오인식 할 수 있다. 이를 방지 하기 위하여, 무선 전력 송신기는 측정된 등가 직렬 저항 값이 허용 등가 직렬 저항 값 이상이면 무선 충전을 진행할 수 있다. 이후, 무선 전력 송신기는 S1111의 전력 전송 단계에서 제2 이물질 검출을 수행하여 보다 정확히 이물질 존재여부를 판단할 수 있다. 따라서, 무선 전력 송신기는 등가 직렬 저항 값이 허용 등가 직렬 저항 값 이하이면 무선 충전을 진행하기로 결정할 수 있다. 이에, 또 다른 실시예는 이물질을 정확히 판단할 수 있다. 또한, 또 다른 실시예는 이물질을 정확히 판단하여 발열 현상, 충전 효율 감소 현상, 소비 전력 낭비를 방지할 수 있다. 또한, 또 다른 실시예는 종래 이물질이 존재하는 것으로 오인식하여 무선 충전이 진행되지 않는 문제를 해결할 수 있다.

무선 전력 송신기는 무선 충전을 진행하기로 결정하면 FOD 상태 패킷 수신에 대한 응답으로 ACK 패킷을 무선 전력 수신기에 송신할 수 있다(S1107).

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 무선 전력 송신기가 등가 직렬 저항 값이 임계 등가 직렬 저항 값 이하인지 판단하는 단계(S1108)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 무선 전력 송신기는 협상단계에서 무선 충전을 진행하기로 결정한 후 보정 단계로 천이 후 보정을 수행할 지 여부를 결정하기 위하여 등가 직렬 저항 값이 임계 등가 직렬 저항 값 이하인지 판단할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 무선 전력 송신기가 등가 직렬 저항 값이 임계 등가 직렬 저항 값 이하이면 보정 단계 천이 후 보정을 수행하는 단계(S1109)를 포함할 수 있다. 일 예로, 보정 수행은 무선 전력 송신기가 수신 전력 패킷의 무선 전력 수신기의 수신 전력 값과 측정한 송신 전력 값을 이용하여 전력 손실을 예측 할 수 있다. 또한, 보정 수행은 무선 전력 송신기가 예측된 전력 손실 값을 이용하여 송신 전력의 세기를 증가시킬 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 무선 전력 송신기가 등가 직렬 저항 값이 임계 등가 직렬 저항 값 초과하면 보정 단계 없이 전력 전송단계(S910)로 천이 할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 전력 전송 단계 천이 후 수신 전력 패킷을 수신하면 제2 이물질 검출을 수행하는 단계(S1111)를 포함할 수 있다. 무선 전력 송신기는 제2 이물질 검출을 수행하여 이물질이 검출된 것으로 판단되면 무선 충전을 중단할 수 있다(S1112, S1113). 또한, 무선 전력 송신기는 제2 이물질 검출을 수행하여 이물질이 검출되지 않은 것으로 판단되면 전력 전송 단계를 유지할 수 있으며, 수신 전력 패킷을 수신하면 다시 제2 이물질 검출을 수행할 수 있다(S1112, S1111). 일 예로, 전력 전송 단계에서 무선 전력 송신기는 수신된 수신 전력 패킷의 수신 전력 값과 측정된 송신 전력 값을 이용하여 전력 손실을 판단하고, 전력 손실 값에 따라 이물질 존재여부를 검출할 수 있다. 무선 전력 송신기는 전력 손실 값이 소정의 임계 전력 손실 값을 초과하면 이물질 존재로 판단할 수 있다. 이 경우, 무선 전력 송신기는 충전 중단을 위하여 수신 전력 패킷에 대한 응답으로 NAK 패킷을 무선 전력 수신기에 송신할 수 있다. 이후 무선 전력 송신기는 무선 충전을 중단할 수 있다. 다른 예로, 무선 전력 송신기는 수신 전력 패킷의 수신여부와 관계없이 측정된 내부 온도 값을 이용하여 이물질 존재여부를 검출할 수 있다. 즉, 내부 온도 값이 소정의 임계 온도 값을 초과하면 이물질 존재로 판단할 수 있다. 이 경우, 무선 전력 송신기는 무선 충전을 중단할 수 있다. 따라서, 또 다른 실시예는 협상 단계에서 이물질 검출이 의심되는 경우에도 무선 충전 중단을 하지 않고 무선 충전을 진행한 후 전력 전송 단계에서 재차 이물질 검출을 하여 이물질 존재여부를 정확히 판단할 수 있다.

무선 전력 송신기는 S1114에서 무선 충전을 중단하기로 결정하면 FOD 상태 패킷 수신에 대한 응답으로 NAK 패킷을 무선 전력 수신기에 송신할 수 있다(S1115). 이 후 무선 전력 송신기는 무선 충전을 중단할 수 있다(S1113).

도 12a 및 도 12b는 또 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 12a 및 도 12b를 참조하면, 무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 핑 단계 이전에 품질 인자 값, 피크 주파수 값 및 등가 직렬 저항 값을 측정하는 단계(S1201)를 포함할 수 있다. 일 예로, 무선 전력 송신기는 선택 단계에서 센싱부를 이용하여 품질 인자 값, 피크 주파수 값 및 등가 직렬 저항 값을 측정할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 기준 품질 인자 값 및 기준 주파수 값을 포함하는 FOD 상태 패킷을 수신하는 단계(S1202)를 포함할 수 있다. 일 예로, 무선 전력 송신기는 협상 단계에서 통신부를 이용하여 FOD 상태 패킷을 수신할 수 있다. 기준 품질 인자 값과 기준 피크 주파수 값은 무선 전력 수신기에 저장된 품질 인자 값과 피크 주파수 값일 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 임계 품질 인자 값, 임계 주파수 값, 임계 등가 직렬 저항 값을 결정하는 단계(S1203)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 무선 전력 송신기는 수신한 기준 품질 인자 값을 이용하여 임계 품질 인자 값을 산출 할 수 있다. 일 예로, 무선 전력 송신기는 기준 품질 인자 값에서 10% 감소한 값을 임계 품질 인자 값으로 결정할 수 있다. 10%는 기준 품질 인자 값의 허용오차이며, 이물질이 있는 경우 적어도 허용오차 이상 측정 품질인자 값이 기준 품질인자 값보다 작아지는 것을 이용하여 이물질을 검출 할 수 있다. 또한, 무선 전력 송신기는 수신한 기준 주파수 값을 이용하여 임계 피크 주파수 값을 산출 할 수 있다. 일 예로, 무선 전력 송신기는 기준 주파수 값에서 10% 증가한 값을 임계 주파수 값으로 결정할 수 있다. 10%는 기준 피크 주파수 값의 허용오차이며, 이물질이 있는 경우 적어도 허용오차 이상 측정 피크 주파수 값이 기준 피크 주파수 값보다 커지는 것을 이용하여 이물질을 검출 할 수 있다. 또한, 무선 전력 송신기는 수신한 기준 품질 인자 값 및 기준 피크 주파수 값을 이용하여 기준 등가 직렬 저항 값을 결정 할 수 있다. 일 예로, 무선 전력 송신기는 기준 등가 직렬 저항 값에서 10% 증가한 값을 임계 등가 직렬 저항 값(ESRth)으로 결정할 수 있다. 다른 예로, 무선 전력 송신기는 기준 등가 직렬 저항의 최대값(ESRmax)을 임계 등가 직렬 저항 값(ESRth)으로 결정할 수 있다. 10%는 기준 등가 직렬 저항 값의 허용오차이며, 이물질이 있는 경우 적어도 허용오차 이상 측정 등가 직렬 저항 값이 기준 등가 직렬 저항 값보다 커지는 것을 이용하여 이물질을 검출 할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 허용 품질 인자 값, 허용 주파수 값, 허용 등가 직렬 저항 값을 결정하는 단계(S1204)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 무선 전력 송신기는 도 6의 S704와 같이 결정된 임계 품질 인자 값을 이용하여 허용 품질 인자 값을 산출 할 수 있다. 또한, 무선 전력 송신기는 도 8의 S904와 같이 결정된 임계 피크 주파수 값을 이용하여 허용 피크 주파수 값을 산출 할 수 있다. 또한, 무선 전력 송신기는 도 10의 S1104와 같이 결정된 임계 등가 직렬 저항 값을 이용하여 허용 등가 직렬 저항 값을 산출 할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 측정한 품질 인자 값이 결정된 허용 품질 인자 값 이상인지 판단하는 단계(S1205)를 포함할 수 있다. 무선 전력 송신기는 품질 인자 값이 허용 품질 인자 값 이상이 아니면 무선 충전을 중단하기로 결정할 수 있다(S1218).

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 품질 인자 값이 허용 품질 인자 값 이상이면 측정한 등가 직렬 저항 값이 결정된 허용 등가 직렬 저항 값 이하인지 판단하는 단계(S1206)를 포함할 수 있다. 무선 전력 송신기는 등가 직렬 저항 값이 허용 등가 직렬 저항 값 이하가 아니면 무선 충전을 중단하기로 결정할 수 있다(S1218).

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 등가 직렬 저항 값이 허용 등가 직렬 저항 값 이하이면 측정한 피크 주파수 값이 결정된 허용 피크 주파수 값 이하인지 판단하는 단계(S1207)를 포함할 수 있다. 무선 전력 송신기는 피크 주파수 값이 허용 피크 주파수 값 이하가 아니면 무선 충전을 중단하기로 결정할 수 있다(S1218).

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 피크 주파수 값이 허용 피크 주파수 값 이하이면 무선 충전을 진행하는 것으로 결정할 수 있다(S1208). 즉, 무선 전력 송신기는 이물질 검출에 이용되는 측정치가 무선 충전의 기준이 되는 임계치에 도달하지는 못하나 허용치에 도달하면 무선 충전을 진행하기로 결정할 수 있다. 이에, 또 다른 실시예는 이물질을 정확히 판단할 수 있다. 또한, 또 다른 실시예는 이물질을 정확히 판단하여 발열 현상, 충전 효율 감소 현상, 소비 전력 낭비를 방지할 수 있다. 또한, 또 다른 실시예는 종래 이물질이 존재하는 것으로 오인식하여 무선 충전이 진행되지 않는 문제를 해결할 수 있다.

무선 전력 송신기는 무선 충전을 진행하기로 결정하면 FOD 상태 패킷 수신에 대한 응답으로 ACK 패킷을 무선 전력 수신기에 송신할 수 있다(S1209).

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 무선 전력 송신기가 품질 인자 값이 임계 품질 인자 값 이상인지 판단하는 단계(S1210)을 포함할 수 있다. 무선 전력 송신기는 무선 전력 송신기가 품질 인자 값이 임계 품질 인자 값 이상이 아니면 보정 단계 없이 전력 전송 단계(S1214)로 천이 할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 품질 인자 값이 임계 품질 인자 값 이상이면 무선 전력 송신기가 등가 직렬 저항 값이 임계 등가 직렬 저항 값 이상인지 판단하는 단계(S1211)을 포함할 수 있다. 무선 전력 송신기는 등가 직렬 저항 값이 임계 등가 직렬 저항 값 이하가 아니면 보정 단계 없이 전력 전송 단계(S1214)로 천이 할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 등가 직렬 저항 값이 임계 등가 직렬 저항 값 이하이면 무선 전력 송신기가 피크 주파수 값이 임계 피크 주파수 값 이상인지 판단하는 단계(S1212)을 포함할 수 있다. 무선 전력 송신기는 무선 전력 송신기가 피크 주파수 값이 임계 피크 주파수 값 이하가 아니면 보정 단계 없이 전력 전송 단계(S1214)로 천이 할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 무선 전력 송신기가 피크 주파수 값이 임계 피크 주파수 값 이하이면 보정 단계 천이 후 보정을 수행하는 단계(S1213)를 포함할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 전력 전송 단계 천이 후 수신 전력 패킷을 수신하면 제2 이물질 검출을 수행하는 단계(S1215)를 포함할 수 있다. 무선 전력 송신기는 제2 이물질 검출을 수행하여 이물질이 검출된 것으로 판단되면 무선 충전을 중단할 수 있다(S1216, S1217). 또한, 무선 전력 송신기는 제2 이물질 검출을 수행하여 이물질이 검출되지 않은 것으로 판단되면 전력 전송 단계를 유지할 수 있으며, 수신 전력 패킷을 수신하면 다시 제2 이물질 검출을 수행할 수 있다(S1216, S1215). 일 예로, 전력 전송 단계에서 무선 전력 송신기는 수신된 수신 전력 패킷의 수신 전력 값과 측정된 송신 전력 값을 이용하여 전력 손실을 판단하고, 전력 손실 값에 따라 이물질 존재여부를 검출할 수 있다. 무선 전력 송신기는 전력 손실 값이 소정의 임계 전력 손실 값을 초과하면 이물질 존재로 판단할 수 있다. 이 경우, 무선 전력 송신기는 충전 중단을 위하여 수신 전력 패킷에 대한 응답으로 NAK 패킷을 무선 전력 수신기에 송신할 수 있다. 이후 무선 전력 송신기는 무선 충전을 중단할 수 있다. 다른 예로, 무선 전력 송신기는 수신 전력 패킷의 수신여부와 관계없이 측정된 내부 온도 값을 이용하여 이물질 존재여부를 검출할 수 있다. 즉, 내부 온도 값이 소정의 임계 온도 값을 초과하면 이물질 존재로 판단할 수 있다. 이 경우, 무선 전력 송신기는 무선 충전을 중단할 수 있다. 따라서, 다른 실시예는 협상 단계에서 이물질 검출이 의심되는 경우에도 무선 충전 중단을 하지 않고 무선 충전을 진행한 후 전력 전송 단계에서 재차 이물질 검출을 하여 이물질 존재여부를 정확히 판단할 수 있다.

무선 전력 송신기는 S1218에서 무선 충전을 중단하기로 결정하면 FOD 상태 패킷 수신에 대한 응답으로 NAK 패킷을 무선 전력 수신기에 송신할 수 있다(S1219). 이 후 무선 전력 송신기는 무선 충전을 중단할 수 있다(S1217).

도 13은 또 다른 실시예에 따른 무선 충전 시스템상에서의 무선 충전 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 13을 참조하면, 무선 전력 송신기(1310)은 선택 단계에서 무선 전력 수신기(1320)로 아날로그 핑을 전송할 수 있다(S1301).

무선 전력 송신기(1310)는 핑 단계 이전에 품질 인자 값을 측정할 수 있다(S1302). 일 예로, 무선 전력 송신기(1310)는 선택 단계에서 품질 인자 값을 측정할 수 있다(S1302).

무선 전력 송신기(1310)는 물체가 감지되면 선택 단계에서 핑 단계로 천이할 수 있다. 무선 전력 송신기(1310)는 무선 전력 수신기(1320)를 활성화 시키고, 수신기가 무선 전력 수신기(1320)인지를 식별하기 위한 디지털 핑을 전송할 수 있다(S1303). 무선 전력 수신기(1320)는 디지털 핑에 대한 응답으로 신호 세기 패킷을 전송할 수 있다(S1304).

핑 단계가 완료되면 식별 및 구성 단계에서, 무선 전력 수신기(1320)는 식별 정보를 알리기 위한 식별 패킷과 구성 정보를 알리기 위한 구성 패킷을 전송할 수 있다(S1305 내지 S1306). 무선 전력 송신기(1310)와 무선 전력 수신기(1320)는 구성 패킷의 협상 필드 값이 협상 단계를 수행하자고 지시하는 값이면 협상 단계로 천이할 수 있다.

협상 단계에서, 무선 전력 수신기(1320)는 FO 검출을 위하여 FOD 상태 패킷을 전송할 수 있다(S1307). FOD 상태 패킷은 기준 품질 인자 값을 포함할 수 있다.

무선 전력 송신기(1310)는 이물질 검출을 수행할 수 있다(S1308). 이물질 검출은 측정한 품질 인자 값, 수신한 FOD 상태 패킷의 정보를 이용하여 이물질을 검출할 수 있다. 이물질 검출은 도 14a 및 도 15a의 무선 충전 방법에 대한 설명을 따른다.

무선 전력 송신기(1310)는 이물질 검출을 수행한 후 이물질이 존재하는 것으로 판단하면 FOD 상태 패킷에 대한 응답으로 NAK를 무선 전력 수신기(1320)에 전송할 수 있다(S1309). 이와 반대로, 무선 전력 송신기(1310)는 이물질 검출을 수행한 후 이물질이 존재하지 않는 것으로 판단하면 FOD 상태 패킷에 대한 응답으로 ACK를 무선 전력 수신기(1320)에 전송할 수 있다.

무선 전력 송신기(1310)는 NAK를 송신하면 무선 충전 진행 여부를 결정할 수 있다(S1310). 무선 충전 진행 여부 결정은 측정한 품질 인자 값, 수신한 FOD 상태 패킷의 정보를 이용할 수 있다. 무선 충전 진행 여부 결정은 도 14a 및 도 15b의 무선 충전 방법에 대한 설명을 따른다.

무선 전력 수신기(1320)는 파워 전송 계약을 위하여 전력 송신기 능력(Capability) 패킷을 요청하는 일반 요구 패킷을 전송할 수 있다(S1311).

무선 전력 송신기(1320)는 NAK 송신 후 무선 충전을 진행하기로 결정하면 일반 요구 패킷의 응답으로 전력 송신기 능력 패킷을 전송할 수 있다(S1312). 이 경우, 전력 송신기 능력 패킷의 보장(Guaranteed) 전력은 제2 보장 전력 값일 수 있다. 이와 반대로, 무선 전력 송신기(1320)는 S1309에서 ACK를 송신하면, 전력 송신기 능력 패킷의 보장(Guaranteed) 전력은 제1 보장 전력 값일 수 있다. 일 예로, 제1 보장 전력 값은 제2 보장 전력 값보다 클 수 있다. 특히, 제2 보장 전력 값은 무선 전력 송신기(1310)의 최소 보장 전력 세기 일 수 있다. 다른 예로, 제1 보장 전력 값은 5W보다 크고 15W 이하일 수 있다. 제2 보장 전력 값은 5W이하일 수 있다.

무선 전력 수신기(1320)는 전력 송신기 능력 패킷의 제2 보장 전력 값에 기초하여 파워 전송 계약의 보장 전력 값을 제안하기 위한 특별 요구 패킷을 전송할 수 있다(S1313). 주의해야 할 것은 전력 송신기 능력 패킷의 제2 보장 전력과 파워 전송 계약의 보장 전력은 구별될 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 수신기(1320)는 전력 송신기 능력 패킷의 제2 보장 전력 값과 동일하거나 보다 작은 값으로 파워 전송 계약의 보장 전력 값을 요구할 수 있다. 설명의 편의를 위하여 무선 전력 수신기(1320)는 파워 전송 계약의 보장 전력 값으로 전력 송신기 능력 패킷의 제2 보장 전력 값과 동일한 값으로 요구한다. 무선 전력 송신기(1310)는 파워 전송 계약의 보장 전력 값을 요구하기 위한 특별 요구 패킷에 대한 응답으로 ACK 패킷을 전송할 수 있다(S1314). 즉, 무선 전력 송신기(1310)는 무선 전력 수신기가 제안한 파워 전송 계약의 보장 전력 값을 수락한 경우 이다. 즉, 파워 전송 계약은 제2 보장 전력 값으로 완료될 수 있다. 이후 무선 전력 수신기(1320)는 파워 전송 계약이 완료되면 협상 단계를 종료하기 위한 특별 요구 패킷을 전송할 수 있다(S1315). 무선 전력 송신기(1310)는 협상 단계를 종료하기 위한 특별 요구 패킷에 대한 응답으로 ACK 패킷을 전송할 수 있다(S1316). 즉, 무선 전력 송신기(1310)는 협상 단계 종료에 대한 수락으로 ACK 패킷을 전송할 수 있다.

무선 전력 송신기(1310)는 전력 전송 단계 천이 후 충전 영역 등 무선 전력 송신기 내의 내부 온도를 측정할 수 있다(S1317). 특히, 무선 전력 송신기(1310)는 협상 단계에서 FOD 상태 패킷에 대한 응답으로 NAK을 송신하면 협상 단계 종료 후 보정 단계가 아닌 전력 전송 단계로 천이할 수 있다.

무선 전력 송신기(1310)는 전송 전력 세기를 증가시킬지 여부를 결정할 수 있다(S1319). 전송 전력 세기 증가 결정은 측정한 내부 온도, 저장된 기 설정된 일정 기간과 기 설정된 온도를 이용할 수 있다. 전송 전력 세기 증가 결정은 도 14b의 무선 충전 방법에 대한 설명을 따른다. 무선 전력 송신기(1310)는 전송 전력 세기를 증가시키기로 결정하면 재협상 단계를 진행시킬 수 있다. 보다 구체적으로, 무선 전력 수신기(1320)는 수신 전력 패킷을 무선 전력 송신기(1310)에 전송할 수 있다(S1319). 이 경우, 수신 전력 패킷은 24비트 수신 전력 패킷일 수 있다. 무선 전력 송신기(1310)는 전송 전력 세기를 증가시키기로 결정하면 수신 전력 패킷에 대한 응답으로 NAK 패킷을 전송할 수 있다(S1320). 이후 무선 전력 송신기(1310)은 재협상 패킷을 수신하고 재협상 단계로의 천이를 수락하는 ACK 패킷을 송신할 수 있다(S1321 내지 S1322). 무선 전력 수신기(1320)는 전력 송신기 능력 패킷을 요청하는 일반 요구 패킷을 전송할 수 있다(S1323). 무선 전력 송신기(1310)는 일반 요구 패킷의 응답으로 전력 송신기 능력 패킷을 전송할 수 있다(S1324). 이 경우, 전력 송신기 능력 패킷의 보장 전력은 제3 보장 전력 값일 수 있다. 일 예로, 제3 보장 전력 값은 제2 보장 전력 값보다 클 수 있다. 다른 예로, 제3 보장 전력 값은 5W보다 크고 15W 이하일 수 있다. 무선 전력 수신기(1320)는 전력 송신기 능력 패킷의 제3 보장 전력 값에 기초하여 파워 전송 계약의 보장 전력 값을 제안하기 위한 특별 요구 패킷을 전송할 수 있다(S1325). 주의해야 할 것은 전력 송신기 능력 패킷의 보장 전력과 파워 전송 계약의 보장 전력은 구별될 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 수신기(1320)는 전력 송신기 능력 패킷의 제3 보장 전력 값과 동일하거나 보다 작은 값으로 파워 전송 계약의 보장 전력 값을 제안할 수 있다. 설명의 편의를 위하여 무선 전력 수신기(1320)는 파워 전송 계약의 보장 전력 값으로 전력 송신기 능력 패킷의 제3 보장 전력 값과 동일한 값으로 제안한다. 무선 전력 송신기(1310)는 파워 전송 계약의 보장 전력 값을 제안하기 위한 특별 요구 패킷에 대한 응답으로 ACK 패킷을 전송할 수 있다(S1326). 즉, 무선 전력 송신기(1310)는 무선 전력 수신기가 제안한 파워 전송 계약의 보장 전력 값을 수락한 경우 이다. 즉, 파워 전송 계약은 제3 보장 전력 값으로 완료될 수 있다. 이후 무선 전력 수신기(1320)는 파워 전송 계약이 완료되면 재협상 단계를 종료하기 위한 특별 요구 패킷을 전송할 수 있다(S1327). 무선 전력 송신기(1310)는 재협상 단계를 종료하기 위한 특별 요구 패킷에 대한 응답으로 ACK 패킷을 전송할 수 있다(S1327). 즉, 무선 전력 송신기(1310)는 협상 단계 종료에 대한 수락으로 ACK 패킷을 전송할 수 있다. 무선 전력 송신기(1310)과 무선 전력 수신기(1320)은 전력 전송 단계로 천이하여 제3 보장 전력으로 무선 충전을 수행 할 수 있다.

따라서, 실시예에 따른 무선 충전 시스템은 무선 충전 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공할 수 있다. 또한, 실시예에 따른 무선 충전 시스템은 이물질을 정확히 판단할 수 있다. 또한, 실시예에 따른 무선 충전 시스템은 이물질을 정확히 판단하여 발열 현상, 충전 효율 감소 현상, 소비 전력 낭비를 방지할 수 있다.

도 14a 및 도 14b는 도 13의 또 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 15a는 도 14a의 무선 충전 방법의 이물질 검출 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 15b는 도 14a의 무선 충전 방법의 무선 충전 진행 여부를 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 14a 및 도 14b를 참조하면, 무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 충전 영역의 물체를 감지하는 단계(S1401)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 무선 전력 송신기는 아날로그 핑을 송신하여 송신 코일의 전류 변화에 기반하여 물체를 감지할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 핑 단계 이전에 품질 인자 값을 측정하는 단계(S1402)를 포함할 수 있다. 일 예로, 무선 전력 송신기는 선택 단계에서 센싱부를 이용하여 품질 인자 값을 측정할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 기준 품질 인자 값을 포함하는 정보를 수신하는 단계(S1403)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 무선 전력 송신기는 기준 품질 인자 값을 포함하는 FOD 상태 패킷을 수신할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 측정된 품질 인자 값 및 기준 품질 인자 값을 이용하여 이물질을 검출하는 단계(S1404 내지 S1405)를 포함할 수 있다. 일 예로, 도 15a와 같이, 이물질 검출 단계는 임계 품질 인자 값을 결정하는 단계(S1511)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 무선 전력 송신기는 수신한 기준 품질 인자 값을 이용하여 임계 품질 인자 값을 산출 할 수 있다. 무선 전력 송신기는 기준 품질 인자 값에서 적어도 10% 보다 작은 값을 임계 품질 인자 값으로 결정할 수 있다. 10%는 기준 품질 인자 값의 허용오차이며, 이물질이 있는 경우 적어도 허용오차 이상 측정 품질인자 값이 기준 품질인자 값보다 작아지는 것을 이용하여 이물질을 검출 할 수 있다. 또한, 이물질 검출 단계는 측정된 품질 인자 값이 임계 품질 인자 값 이상인지 판단하는 단계(S1512)을 포함할 수 있다. 무선 전력 송신기는 측정된 품질 인자 값이 임계 품질 인자 값 이상이면 이물질이 검출되지 않는 것으로 판단할 수 있다(S1513). 또한, 무선 전력 송신기는 측정된 품질 인자 값이 임계 품질 인자 값 미만이면 이물질이 검출되는 것으로 판단할 수 있다(S1514).

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 이물질이 검출되지 않는 것으로 판단하면 ACK를 무선 전력 수신기에 송신할 수 있다(S1406). 즉, 무선 전력 송신기는 FOD 상태 패킷 수신에 대한 응답으로 ACK 패킷을 무선 전력 수신기에 송신할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 ACK을 송신하면 제1 보장 전력 값을 포함하는 정보를 무선 전력 송신기에 송신하는 단계(S1407)를 포함할 수 있다. 이 경우, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기와 제1 보장 전력 값에 기초하여 파워 전송 계약이 체결될 수 있다. 일 예로, 제1 보장 전력 값은 5W보다 클 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 제1 보장 전력 값을 포함하는 정보를 송신하면 보정 단계 천이 후 보정을 수행하는 단계(S1408)를 포함할 수 있다. 일 예로, 보정 수행은 무선 전력 송신기가 수신 전력 패킷의 무선 전력 수신기의 수신 전력 값과 측정한 송신 전력 값을 이용하여 전력 손실을 예측 할 수 있다. 또한, 보정 수행은 무선 전력 송신기가 예측된 전력 손실 값을 이용하여 송신 전력의 세기를 증가시킬 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 보정 수행 후 전력 전송 단계로 천이하여 제1 보장 전력으로 무선 충전을 진행하는 단계(S1409)를 포함할 수 있다. 이 경우, 제1 보장 전력으로 무선 충전을 진행하는 것은 제1 보장 전력 값에 기초하여 체결된 파워 전송 계약에 따른 보장 전력 값에 따라 무선 충전을 진행하는 것을 의미할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 S1405에서 이물질이 검출된 것으로 판단하면 NAK를 무선 전력 수신기에 송신할 수 있다(S1410). 즉, 무선 전력 송신기는 FOD 상태 패킷 수신에 대한 응답으로 NAK 패킷을 무선 전력 수신기에 송신할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 NAK을 송신하면 무선 충전 진행 여부를 결정하는 단계(S1411 내지 S1412)을 포함할 수 있다. 일 예로, 도 15b와 같이, 무선 충전 진행 여부를 결정하는 단계는 허용 품질 인자 값을 결정하는 단계(S1521)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 무선 전력 송신기는 결정된 임계 품질 인자 값을 이용하여 허용 품질 인자 값을 산출 할 수 있다. 일 예로, 도 7과 같이, 무선 전력 송신기는 임계 품질 인자 값(Qth)에서 0% 초과 20% 이하로 감소한 값을 허용 품질 인자 값(Qp)으로 결정할 수 있다. 보다 구체적으로, 무선 전력 송신기는 임계 품질 인자 값에서 20% 감소한 값을 허용 품질 인자 값으로 결정할 수 있다. 무선 충전 진행 여부 결정은 측정한 품질 인자 값이 결정된 허용 품질 인자 값 이상인지 판단하는 단계(S1522)를 포함할 수 있다. 무선 전력 송신기는 측정한 품질 인자 값이 허용 품질 인자 값 이상이면 무선 충전을 진행하는 것으로 결정할 수 있다(S1523). 또한, 무선 전력 송신기는 측정한 품질 인자 값이 허용 품질 인자 값 미만이면 무선 충전을 진행하지 않는 것으로 결정할 수 있다(S1524). 예를 들어, 도 8과 같이, 송신 전력의 주파수가 제1 주파수일 때, 무선 전력 송신기는 측정한 품질 인자가 제1 품질 인자 값(Q1), 제2 품질 인자 값(Q2), 제3 품질 인자 값(Q3) 일 수 있다. 제1 품질 인자 값(Q1)으로 측정된 경우, 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기 사이에 이물질이 존재하지 않을 확률이 매우 높으므로 이물질이 존재하지 않은 것으로 판단할 수 있다. 제3 품질 인자 값(Q3)으로 측정된 경우, 제3 품질 인자 값(Q3)은 임계 품질 인자 값(Qth)보다 매우 낮으므로 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기 사이에 이물질이 존재할 확률이 매우 높으므로 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 제2 품질 인자 값(Q2)으로 측정된 경우, 제2 품질 인자 값(Q2)은 임계 품질 인자 값(Qth)과 허용 품질 인자 값(Qp) 사이이므로 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기 사이에 이물질이 존재하는 것으로 자칫 오인식 할 수 있다. 이를 방지 하기 위하여, 무선 전력 송신기는 측정된 품질 인자 값이 허용 품질 인자 값 이상이면 무선 충전을 진행할 수 있다. 이후, 무선 전력 송신기는 S1417에서 내부 온도에 기초하여 무선 충전 중단 여부를 다시 판단할 수 있다. 따라서, 무선 전력 송신기는 품질 인자 값이 허용 품질 인자 값 이상이면 무선 충전을 진행하기로 결정할 수 있다. 이에, 또 다른 실시예는 이물질을 정확히 판단할 수 있다. 또한, 또 다른 실시예는 이물질을 정확히 판단하여 발열 현상, 충전 효율 감소 현상, 소비 전력 낭비를 방지할 수 있다. 또한, 또 다른 실시예는 종래 이물질이 존재하는 것으로 오인식하여 무선 충전이 진행되지 않는 문제를 해결할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 무선 전력 송신기가 무선 충전을 진행하지 않는 것으로 결정하면 무선 충전을 중단하는 단계(S1413)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 이 경우, 무선 전력 송신기는 협상 단계에서 소정의 시간 경과 후 선택 단계로 천이할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 무선 충전을 진행하는 것으로 결정하면 제2 보장 전력 값을 포함하는 정보를 무선 전력 수신기에 송신하는 단계(S1414)를 포함할 수 있다. 이 경우, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기와 제2 보장 전력 값에 기초하여 파워 전송 계약이 체결될 수 있다. 일 예로, 제1 보장 전력 값은 제2 보장 전력 값보다 클 수 있다. 특히, 제2 보장 전력 값은 무선 전력 송신기의 최소 보장 전력 세기 일 수 있다. 다른 예로, 제2 보장 전력 값은 5W이하일 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 제2 보장 전력 값으로 포함하는 정보를 송신한 경우 보정 단계 없이 전력 전송 단계로 천이하여 제2 보장 전력으로 무선 충전을 진행하는 단계(S1415)를 포함할 수 있다. 이 경우, 제2 보장 전력으로 무선 충전을 진행하는 것은 제2 보장 전력 값에 기초하여 체결된 파워 전송 계약에 따른 보장 전력 값에 따라 무선 충전을 진행하는 것을 의미할 수 있다.

이하는 전력전송단계 이전에 이물질이 검출된 이후, 전력전송단계에서의 이물질 검출에 대한 실시예이다. 이물질이 존재한다고 판단된 경우에는 이물질에 의해 발열이 더 발생할 수 있으므로, 과열 보호 수단이 강화될 필요가 있다. 또는 이물질로 흡수되는 전력이 많을 수 있기 때문에 기 설정된 전력 로스 값을 수신기가 수신하는 전력과 송신전력의 차와 비교하여 이물질을 검출할 수 있다. 이 때 미리설정된 전력 로스 값은 이물질이 없다고 판단된 상태의 전력 로스 임계값보다 더 작을 수 있다.

상기 강화된 과열 보호수단을 위하여 무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 충전 영역 등 무선 전력 송신기의 온도를 측정하는 단계(S1416)을 포함할 수 있다. 송신기의 온도는 표면온도 또는 송신기 내 센서가 감지하는 온도를 의미할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 기 설정된 기간 동안 측정한 내부 온도가 기 설정된 온도 미만인지 판단하는 단계(S1417)을 포함할 수 있다. 기 설정된 기간 및 기 설정된 온도는 저장된 값일 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 기 설정된 기간 동안 내부 온도가 기 설정된 온도 이상이 되면 무선 충전을 중단하는 단계(S1418)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 이 경우, 무선 전력 송신기는 전력 전송 단계에서 소정의 시간 경과 후 선택 단계로 천이할 수 있다. 즉, 무선 전력 송신기는 기 설정된 기간 동안 내부 온도가 기 설정된 온도 이상이 되면 이물질이 존재하는 것으로 판단하여 무선 충전을 중단시키는 것이다. 또는 전송 전력을 낮추기 위한 재협상을 진행할 수 있다. 일 예로, 무선 전력 송신기는 수신된 수신 전력 패킷에 대한 응답으로 NAK 패킷을 무선 전력 수신기에 송신하고, 이 후 무선 전력 송신기는 재협상 패킷을 무선 전력 송신기에 전송하여 재협상 단계를 진행시킬 수 있다. 즉, 무선 전력 송신기는 기 설정된 기간 동안 내부 온도가 기 설정된 온도 이상이면 이물질이 존재하는 것으로 판단하여 전송 전력 세기를 감소시킬 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 기 설정된 기간 동안 내부 온도가 기 설정된 온도 미만이면 재협상 단계를 진행하는 단계(S1419)을 포함할 수 있다. 일 예로, 무선 전력 송신기는 수신된 수신 전력 패킷에 대한 응답으로 NAK 패킷을 무선 전력 수신기에 송신하고, 이 후 무선 전력 송신기는 재협상 패킷을 무선 전력 송신기에 전송하여 재협상 단계를 진행시킬 수 있다. 즉, 무선 전력 송신기는 기 설정된 기간 동안 내부 온도가 기 설정된 온도 미만이면 이물질이 존재하지 않는 것으로 판단하여 전송 전력 세기를 증가시킬 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 재협상 단계로 천이하면 제3 보장 전력 값을 포함하는 정보를 무선 전력 수신기에 송신하는 단계(S1420)를 포함할 수 있다. 이 경우, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기와 제3 보장 전력 값에 기초하여 파워 전송 계약이 체결될 수 있다. 일 예로, 제3 보장 전력 값은 제2 보장 전력 값보다 클 수 있다. 다른 예로, 제3 보장 전력 값은 5W보다 클 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 전력 전송 단계로 천이 하여 제3 보장 전력으로 무선 충전을 진행하는 단계(S1421)를 포함할 수 있다. 이 경우, 제3 보장 전력으로 무선 충전을 진행하는 것은 제3 보장 전력 값에 기초하여 체결된 파워 전송 계약에 따른 보장 전력 값에 따라 무선 충전을 진행하는 것을 의미할 수 있다. 이에, 무선 전력 송신기는 협상 단계에서는 이물질이 검출된 것으로 판단하여 전송 전력 세기를 낮추어 시스템을 보호하지만 전력 전송 단계에서 최종적으로 이물질이 검출되지 않는 것으로 판단하여 전송 전력 세기를 높여 무선 충전 효율을 증가 시킬 수 있다.

또다른 실시예로써, NAK송신단계(s1410)에서 무선전력수신기는 수신기가 배터리를 충전하기 위해 필요한 최소 전력을 송신기에 요구할 수 있다(협상단계).

또한 수신기는 일정시간 경과 후, 이물질이 없다고 판단되면 재협상을 통해 보장 전력을 증가시킬 수도 있다.

도 16은 또 다른 실시예에 따른 무선 충전 시스템상에서의 무선 충전 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 16을 참조하면, 무선 전력 송신기(1610)은 선택 단계에서 무선 전력 수신기(1620)로 아날로그 핑을 전송할 수 있다(S1601).

무선 전력 송신기(1610)는 핑 단계 이전에 품질 인자 값을 측정할 수 있다(S1602). 일 예로, 무선 전력 송신기(1610)는 선택 단계에서 품질 인자 값을 측정할 수 있다(S1602).

무선 전력 송신기(1610)는 물체가 감지되면 선택 단계에서 핑 단계로 천이할 수 있다. 무선 전력 송신기(1610)는 무선 전력 수신기(1620)를 활성화 시키고, 수신기가 무선 전력 수신기(1620)인지를 식별하기 위한 디지털 핑을 전송할 수 있다(S1603). 무선 전력 수신기(1620)는 디지털 핑에 대한 응답으로 신호 세기 패킷을 전송할 수 있다(S1604).

핑 단계가 완료되면 식별 및 구성 단계에서, 무선 전력 수신기(1620)는 식별 정보를 알리기 위한 식별 패킷과 구성 정보를 알리기 위한 구성 패킷을 전송할 수 있다(S1605 내지 S1606). 무선 전력 송신기(1610)와 무선 전력 수신기(1620)는 구성 패킷의 협상 필드 값이 협상 단계를 수행하자고 지시하는 값이면 협상 단계로 천이할 수 있다.

협상 단계에서, 무선 전력 수신기(1620)는 FO 검출을 위하여 FOD 상태 패킷을 전송할 수 있다(S1607). FOD 상태 패킷은 기준 품질 인자 값을 포함할 수 있다.

무선 전력 송신기(1610)는 수신된 기준 품질 인자 값이 기 설정된 품질인자 값(예를 들어 50) 미만인지 확인할 수 있다(S1608). 기준 품질 인자 값이 기 설정된 품질인자 값 미만이면 제1 이물질 검출을 수행에 따른 단계가 진행될 수 있다. 기준 품질 인자 값이 기 설정된 품질인자 값 이상이면 제2 이물질 검출을 수행에 따른 단계가 진행될 수 있다. 즉, 기준 품질 인자 값이기 설정된 품질인자 값 미만으로 낮아 질수록 품질 인자 값을 이용한 이물질 검출의 오류가 클 수 있다. 반면, 기준 품질 인자 값이기 설정된 품질인자 값 이상이면 품질 인자 값을 이용한 이물질 검출의 오류가 작을 수 있다. 따라서, 기준 품질 인자 값의 크기에 따라 이물질 검출 후 무선 전력 송신 방법의 각 단계가 차이가 있도록 하여 보다 이물질 검출의 정확도를 높이고 불필요한 소비전력 감소 시킬 수 있다. 기준 품질 인자 값의 크기에 따라 이물질 검출 후 무선 전력 송신 방법은 도 17a 및 도 17b의 설명을 따른다.

무선 전력 송신기(1610)는 기준 품질 인자 값이기 설정된 품질인자 값 미만이면 제1 이물질 검출을 수행할 수 있다(S1609). 제1 이물질 검출은 측정한 품질 인자 값, 수신한 FOD 상태 패킷의 정보를 이용하여 이물질을 검출할 수 있다. 제1 이물질 검출은 도 17a 및 도 15a의 무선 충전 방법에 대한 설명을 따른다.

무선 전력 송신기(1610)는 제1 이물질 검출을 수행한 후 이물질이 존재하는 것으로 판단하면 FOD 상태 패킷에 대한 응답으로 NAK를 무선 전력 수신기(1620)에 전송할 수 있다(S1610). 이와 반대로, 무선 전력 송신기(1610)는 제1 이물질 검출을 수행한 후 이물질이 존재하지 않는 것으로 판단하면 FOD 상태 패킷에 대한 응답으로 ACK를 무선 전력 수신기(1620)에 전송할 수 있다.

무선 전력 송신기(1610)는 NAK를 송신하면 무선 충전 진행 여부를 결정할 수 있다(S1611). 무선 충전 진행 여부 결정은 측정한 품질 인자 값, 수신한 FOD 상태 패킷의 정보를 이용할 수 있다. 무선 충전 진행 여부 결정은 도 16a 및 도 15b의 무선 충전 방법에 대한 설명을 따른다. 반면, 제2 이물질 검출 후에 무선 전력 송신기(1610)가 NAK를 송신하면 무선 충전 진행 여부를 결정하는 단계 없이 무선 충전을 중단할 수 있다.

또 다른 예로, 상기 기준 품질인자 값이 무선 전력 송신기의 기 설정된 품질인자 값 미만이면, 무선충전을 중단할 수도 있다. 그리고 상기 기준 품질인자 값이 무선 전력 송신기의 기 설정된 품질인자 값 이상이면 상기 제 1 이물질 검출을 수행할 수 있다.

무선 전력 수신기(1620)는 파워 전송 계약을 위하여 전력 송신기 능력(Capability) 패킷을 요청하는 일반 요구 패킷을 전송할 수 있다(S1612).

무선 전력 송신기(1620)는 NAK 송신 후 무선 충전을 진행하기로 결정하면 일반 요구 패킷의 응답으로 전력 송신기 능력 패킷을 전송할 수 있다(S1613). 이 경우, 전력 송신기 능력 패킷의 보장(Guaranteed) 전력은 제2 보장 전력 값일 수 있다. 이와 반대로, 무선 전력 송신기(1620)는 S1610에서 ACK를 송신하면, 전력 송신기 능력 패킷의 보장(Guaranteed) 전력은 제1 보장 전력 값일 수 있다. 일 예로, 제1 보장 전력 값은 제2 보장 전력 값보다 클 수 있다. 특히, 제2 보장 전력 값은 무선 전력 송신기(1610)의 최소 보장 전력 세기 일 수 있다. 다른 예로, 제1 보장 전력 값은 5W보다 크고 15W 이하일 수 있다. 제2 보장 전력 값은 5W이하일 수 있다.

무선 전력 수신기(1620)는 전력 송신기 능력 패킷의 제2 보장 전력 값에 기초하여 파워 전송 계약의 보장 전력 값을 제안하기 위한 특별 요구 패킷을 전송할 수 있다(S1614). 주의해야 할 것은 전력 송신기 능력 패킷의 제2 보장 전력과 파워 전송 계약의 보장 전력은 구별될 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 수신기(1620)는 전력 송신기 능력 패킷의 제2 보장 전력 값과 동일하거나 보다 작은 값으로 파워 전송 계약의 보장 전력 값을 요구할 수 있다. 설명의 편의를 위하여 무선 전력 수신기(1620)는 파워 전송 계약의 보장 전력 값으로 전력 송신기 능력 패킷의 제2 보장 전력 값과 동일한 값으로 요구한다. 무선 전력 송신기(1610)는 파워 전송 계약의 보장 전력 값을 요구하기 위한 특별 요구 패킷에 대한 응답으로 ACK 패킷을 전송할 수 있다(S1615). 즉, 무선 전력 송신기(1610)는 무선 전력 수신기가 제안한 파워 전송 계약의 보장 전력 값을 수락한 경우 이다. 즉, 파워 전송 계약은 제2 보장 전력 값으로 완료될 수 있다. 이후 무선 전력 수신기(1620)는 파워 전송 계약이 완료되면 협상 단계를 종료하기 위한 특별 요구 패킷을 전송할 수 있다(S1616). 무선 전력 송신기(1610)는 협상 단계를 종료하기 위한 특별 요구 패킷에 대한 응답으로 ACK 패킷을 전송할 수 있다(S1617). 즉, 무선 전력 송신기(1610)는 협상 단계 종료에 대한 수락으로 ACK 패킷을 전송할 수 있다.

무선 전력 송신기(1610)는 전력 전송 단계 천이 후 충전 영역 등 무선 전력 송신기 내의 내부 온도를 측정할 수 있다(S1618). 특히, 무선 전력 송신기(1610)는 협상 단계에서 FOD 상태 패킷에 대한 응답으로 NAK을 송신하면 협상 단계 종료 후 보정 단계가 아닌 전력 전송 단계로 천이할 수 있다.

무선 전력 송신기(1610)는 전송 전력 세기를 증가시킬지 여부를 결정할 수 있다(S1619). 전송 전력 세기 증가 결정은 측정한 내부 온도, 저장된 기 설정된 기간과 기 설정된 온도를 이용할 수 있다. 전송 전력 세기 증가 결정은 도 17b의 무선 충전 방법에 대한 설명을 따른다. 무선 전력 송신기(1610)는 전송 전력 세기를 증가시키기로 결정하면 재협상 단계를 진행시킬 수 있다. 보다 구체적으로, 무선 전력 수신기(1620)는 수신 전력 패킷을 무선 전력 송신기(1610)에 전송할 수 있다(S1620). 이 경우, 수신 전력 패킷은 24비트 수신 전력 패킷일 수 있다. 무선 전력 송신기(1610)는 전송 전력 세기를 증가시키기로 결정하면 수신 전력 패킷에 대한 응답으로 NAK 패킷을 전송할 수 있다(S1621). 이후 무선 전력 송신기(1610)은 재협상 패킷을 수신하고 재협상 단계로의 천이를 수락하는 ACK 패킷을 송신할 수 있다(S1622 내지 S1623). 무선 전력 수신기(1620)는 전력 송신기 능력 패킷을 요청하는 일반 요구 패킷을 전송할 수 있다(S1624). 무선 전력 송신기(1610)는 일반 요구 패킷의 응답으로 전력 송신기 능력 패킷을 전송할 수 있다(S1625). 이 경우, 전력 송신기 능력 패킷의 보장 전력은 제3 보장 전력 값일 수 있다. 일 예로, 제3 보장 전력 값은 제2 보장 전력 값보다 클 수 있다. 다른 예로, 제3 보장 전력 값은 5W보다 크고 15W 이하일 수 있다. 무선 전력 수신기(1620)는 전력 송신기 능력 패킷의 제3 보장 전력 값에 기초하여 파워 전송 계약의 보장 전력 값을 제안하기 위한 특별 요구 패킷을 전송할 수 있다(S1626). 주의해야 할 것은 전력 송신기 능력 패킷의 보장 전력과 파워 전송 계약의 보장 전력은 구별될 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 수신기(1620)는 전력 송신기 능력 패킷의 제3 보장 전력 값과 동일하거나 보다 작은 값으로 파워 전송 계약의 보장 전력 값을 제안할 수 있다. 설명의 편의를 위하여 무선 전력 수신기(1620)는 파워 전송 계약의 보장 전력 값으로 전력 송신기 능력 패킷의 제3 보장 전력 값과 동일한 값으로 제안한다. 무선 전력 송신기(1610)는 파워 전송 계약의 보장 전력 값을 제안하기 위한 특별 요구 패킷에 대한 응답으로 ACK 패킷을 전송할 수 있다(S1627). 즉, 무선 전력 송신기(1610)는 무선 전력 수신기가 제안한 파워 전송 계약의 보장 전력 값을 수락한 경우 이다. 즉, 파워 전송 계약은 제3 보장 전력 값으로 완료될 수 있다. 이후 무선 전력 수신기(1620)는 파워 전송 계약이 완료되면 재협상 단계를 종료하기 위한 특별 요구 패킷을 전송할 수 있다(S1628). 무선 전력 송신기(1610)는 재협상 단계를 종료하기 위한 특별 요구 패킷에 대한 응답으로 ACK 패킷을 전송할 수 있다(S1628). 즉, 무선 전력 송신기(1610)는 협상 단계 종료에 대한 수락으로 ACK 패킷을 전송할 수 있다. 무선 전력 송신기(1610)과 무선 전력 수신기(1620)은 전력 전송 단계로 천이하여 제3 보장 전력으로 무선 충전을 수행 할 수 있다.

따라서, 실시예에 따른 무선 충전 시스템은 무선 충전 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템을 제공할 수 있다. 또한, 실시예에 따른 무선 충전 시스템은 이물질을 정확히 판단할 수 있다. 또한, 실시예에 따른 무선 충전 시스템은 이물질을 정확히 판단하여 발열 현상, 충전 효율 감소 현상, 소비 전력 낭비를 방지할 수 있다.

도 17a 및 도 17b는 도 16의 또 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 17a 및 도 17b를 참조하면, 무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 충전 영역의 물체를 감지하는 단계(S1701)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 무선 전력 송신기는 아날로그 핑을 송신하여 송신 코일의 전류 변화에 기반하여 물체를 감지할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 핑 단계 이전에 품질 인자 값을 측정하는 단계(S1702)를 포함할 수 있다. 일 예로, 무선 전력 송신기는 선택 단계에서 센싱부를 이용하여 품질 인자 값을 측정할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 기준 품질 인자 값을 포함하는 정보를 수신하는 단계(S1703)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 무선 전력 송신기는 기준 품질 인자 값을 포함하는 FOD 상태 패킷을 수신할 수 있다. 일 예로, 무선 전력 송신기는 협상 단계에서 통신부를 이용하여 FOD 상태 패킷을 수신할 수 있다. 기준 품질 인자 값은 무선 전력 수신기에 저장된 품질 인자 값으로써 특정 코일 유닛에서 측정되는 품질인자 값 일 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 기준 품질 인자 값이 기 설정된 품질 인자 값(예를 들어 50) 미만인지 판단하는 단계(S1704)를 포함할 수 있다. 기준 품질 인자 값이 기 설정된 품질인자 값 미만이면 제1 이물질 검출을 수행에 따른 단계가 진행될 수 있다. 기준 품질 인자 값이 기 설정된 품질인자 값 이상이면 제2 이물질 검출을 수행에 따른 단계가 진행될 수 있다. 즉, 기준 품질 인자 값이 기설정된 품질 인자 값(예를 들어, 50) 미만으로 낮아 질수록 품질 인자 값을 이용한 이물질 검출의 오류가 클 수 있다. 반면, 기준 품질 인자 값이 기 설정된 품질인자 값 이상이면 품질 인자 값을 이용한 이물질 검출의 오류가 작을 수 있다. 따라서, 기준 품질 인자 값의 크기에 따라 이물질 검출 후 무선 전력 송신 방법의 각 단계가 차이가 있도록 하여 보다 이물질 검출의 정확도를 높이고 불필요한 소비전력 감소 시킬 수 있다

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 기준 품질 인자 값이 기 설정된 품질인자 값 미만이면 측정된 품질 인자 값 및 기준 품질 인자 값을 이용하여 제1 이물질을 검출하는 단계(S1705 내지 S1706)를 포함할 수 있다.

또 다른 예로, 상기 기준 품질인자 값이 무선 전력 송신기의 기 설정된 품질 인자 값 미만이면 무선 충전을 중단할 수도 있다. 상기 기준 품질인자 값이 무선 전력 송신기의 기 설정된 품질인자 값 이상이면 상기 제 1 이물질 검출을 수행할 수 있다.

또 다른 예로, 무선전력 송신기는 이물질 검출 상태 패킷에 대한 응답신호로 Positive Acknowledge(ACK), Negative Acknowledge(NAK), Not defined(ND), Caution(경고) 신호를 변조하여 무선전력 수신기에 전송할 수 있다. ACK 신호는 이물질이 없을 때 무선 충전 절차를 계속 진행하기 위한 응답신호이다. NAK 신호는 이물질이 존재하는 것으로 판단되어 무선충전 절차를 중단하기 위한 응답신호일 수 있다. Caution 신호는 이물질 존재여부를 판단하기 어려울 때 사용될 수 있다. 이물질 존재여부를 판단하기 어려운 경우는 무선전력 수신기의 기준 품질인자 값이 기 설정된 값(예를 들어 50) 미만인 경우일 수 있다. Friendly metal에 의해 품질인자의 변화가 작아지는 경우(전력 누수에 의한 품질인자 Damping이 가려지는 현상) 기준 품질 인자 값과 및 측정된 품질 인자 값의 비교만으로 이물질 존재 여부를 판단하기 어려울 수 있다. 이때 Caution 신호를 전송하고, 최소 보장전력으로 충전하면서 전력손실을 기반으로 하는 이물질 검출을 수행할 수 있다.

또 다른 예로, 상기 Caution 신호와 NAK 신호는 두 가지 기준 품질 인자 값의 임계 레벨에 따라 사용될 수 있다. 무선전력 수신기로부터 수신된 기준 품질 인자 값이 기 설정된 제1 품질 인자 임계 값과 기 설정된 제2 품질 인자 임계 값(제1 임계 값보다 작은) 사이이면, 제 1 이물질 검출을 수행하고 제1 이물질 검출 수행 결과 이물질이 존재하는 것으로 판단되면 Caution신호를 송신할 수 있다. 상기 수신된 기준 품질 인자 값이 제2 품질인자 임계 값보다 작으면 NAK 신호를 송신할 수 있다.

일 예로, 도 15a와 같이, 이물질 검출 단계는 임계 품질 인자 값을 결정하는 단계(S1511)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 무선 전력 송신기는 수신한 기준 품질 인자 값을 이용하여 임계 품질 인자 값을 산출 할 수 있다. 무선 전력 송신기는 기준 품질 인자 값에서 적어도 10% 보다 작은 값을 임계 품질 인자 값으로 결정할 수 있다. 10%는 기준 품질 인자 값의 허용오차이며, 이물질이 있는 경우 적어도 허용오차 이상 측정 품질인자 값이 기준 품질인자 값보다 작아지는 것을 이용하여 이물질을 검출 할 수 있다. 또한, 이물질 검출 단계는 측정된 품질 인자 값이 임계 품질 인자 값 이상인지 판단하는 단계(S1512)을 포함할 수 있다. 무선 전력 송신기는 측정된 품질 인자 값이 임계 품질 인자 값 이상이면 이물질이 검출되지 않는 것으로 판단할 수 있다(S1513). 또한, 무선 전력 송신기는 측정된 품질 인자 값이 임계 품질 인자 값 미만이면 이물질이 검출되는 것으로 판단할 수 있다(S1514).

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 제1 이물질 검출 단계에서 이물질이 검출되지 않는 것으로 판단하면 ACK를 무선 전력 수신기에 송신할 수 있다(S1707). 즉, 무선 전력 송신기는 FOD 상태 패킷 수신에 대한 응답으로 ACK 패킷을 무선 전력 수신기에 송신할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 ACK을 송신하면 제1 보장 전력 값을 포함하는 정보를 무선 전력 송신기에 송신하는 단계(S1708)를 포함할 수 있다. 이 경우, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기와 제1 보장 전력 값에 기초하여 파워 전송 계약이 체결될 수 있다. 일 예로, 제1 보장 전력 값은 5W보다 크고 15W 이하일 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 제1 보장 전력 값을 포함하는 정보를 송신하면 보정 단계 천이 후 보정을 수행하는 단계(S1709)를 포함할 수 있다. 일 예로, 보정 수행은 무선 전력 송신기가 수신 전력 패킷의 무선 전력 수신기의 수신 전력 값과 측정한 송신 전력 값을 이용하여 전력 손실을 예측 할 수 있다. 또한, 보정 수행은 무선 전력 송신기가 예측된 전력 손실 값을 이용하여 송신 전력의 세기를 증가시킬 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 보정 수행 후 전력 전송 단계로 천이하여 제1 보장 전력으로 무선 충전을 진행하는 단계(S1710)를 포함할 수 있다. 이 경우, 제1 보장 전력으로 무선 충전을 진행하는 것은 제1 보장 전력 값에 기초하여 체결된 파워 전송 계약에 따른 보장 전력 값에 따라 무선 충전을 진행하는 것을 의미할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 S1706에서 이물질이 검출되지 않는 것으로 판단하면 NAK를 무선 전력 수신기에 송신할 수 있다(S1711). 즉, 무선 전력 송신기는 FOD 상태 패킷 수신에 대한 응답으로 NAK 패킷을 무선 전력 수신기에 송신할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 S1711에서 NAK을 송신하면 무선 충전 진행 여부를 결정하는 단계(S1712 내지 S1713)을 포함할 수 있다. 일 예로, 도 15b와 같이, 무선 충전 진행 여부 결정은 허용 품질 인자 값을 결정하는 단계(S1521)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 무선 전력 송신기는 결정된 임계 품질 인자 값을 이용하여 허용 품질 인자 값을 산출 할 수 있다. 일 예로, 도 7과 같이, 무선 전력 송신기는 임계 품질 인자 값(Qth)에서 0% 초과 20% 이하로 감소한 값을 허용 품질 인자 값(Qp)으로 결정할 수 있다. 보다 구체적으로, 무선 전력 송신기는 임계 품질 인자 값에서 20% 감소한 값을 허용 품질 인자 값으로 결정할 수 있다. 무선 충전 진행 여부 결정은 측정한 품질 인자 값이 결정된 허용 품질 인자 값 이상인지 판단하는 단계(S1522)를 포함할 수 있다. 무선 전력 송신기는 측정한 품질 인자 값이 허용 품질 인자 값 이상이면 무선 충전을 진행하는 것으로 결정할 수 있다(S1523). 또한, 무선 전력 송신기는 측정한 품질 인자 값이 허용 품질 인자 값 미만이면 무선 충전을 진행하지 않는 것으로 결정할 수 있다(S1524). 예를 들어, 도 8과 같이, 송신 전력의 주파수가 제1 주파수일 때, 무선 전력 송신기는 측정한 품질 인자가 제1 품질 인자 값(Q1), 제2 품질 인자 값(Q2), 제3 품질 인자 값(Q3) 일 수 있다. 제1 품질 인자 값(Q1)으로 측정된 경우, 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기 사이에 이물질이 존재하지 않을 확률이 매우 높으므로 이물질이 존재하지 않은 것으로 판단할 수 있다. 제3 품질 인자 값(Q3)으로 측정된 경우, 제3 품질 인자 값(Q3)은 임계 품질 인자 값(Qth)보다 매우 낮으므로 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기 사이에 이물질이 존재할 확률이 매우 높으므로 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 제2 품질 인자 값(Q2)으로 측정된 경우, 제2 품질 인자 값(Q2)은 임계 품질 인자 값(Qth)과 허용 품질 인자 값(Qp) 사이이므로 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기 사이에 이물질이 존재하는 것으로 자칫 오인식 할 수 있다. 이를 방지 하기 위하여, 무선 전력 송신기는 측정된 품질 인자 값이 허용 품질 인자 값 이상이면 무선 충전을 진행할 수 있다. 이후, 무선 전력 송신기는 S1718에서 내부 온도에 기초하여 무선 충전 중단 여부를 다시 판단할 수 있다. 따라서, 무선 전력 송신기는 품질 인자 값이 허용 품질 인자 값 이상이면 무선 충전을 진행하기로 결정할 수 있다. 이에, 또 다른 실시예는 이물질을 정확히 판단할 수 있다. 또한, 또 다른 실시예는 이물질을 정확히 판단하여 발열 현상, 충전 효율 감소 현상, 소비 전력 낭비를 방지할 수 있다. 또한, 또 다른 실시예는 종래 이물질이 존재하는 것으로 오인식하여 무선 충전이 진행되지 않는 문제를 해결할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 무선 전력 송신기가 무선 충전을 진행하지 않는 것으로 결정하면 무선 충전을 중단하는 단계(S1714)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 이 경우, 무선 전력 송신기는 협상 단계에서 소정의 시간 경과 후 선택 단계로 천이할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 무선 충전을 진행하는 것으로 결정하면 제2 보장 전력 값을 포함하는 정보를 무선 전력 수신기에 송신하는 단계(S1715)를 포함할 수 있다. 이 경우, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기와 제2 보장 전력 값에 기초하여 파워 전송 계약이 체결될 수 있다. 일 예로, 제1 보장 전력 값은 제2 보장 전력 값보다 클 수 있다. 특히, 제2 보장 전력 값은 무선 전력 송신기의 최소 보장 전력 세기 일 수 있다. 다른 예로, 제2 보장 전력 값은 5W이하일 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 제2 보장 전력 값으로 포함하는 정보를 송신한 경우 보정 단계 없이 전력 전송 단계로 천이하여 제2 보장 전력으로 무선 충전을 진행하는 단계(S1716)를 포함할 수 있다. 이 경우, 제2 보장 전력으로 무선 충전을 진행하는 것은 제2 보장 전력 값에 기초하여 체결된 파워 전송 계약에 따른 보장 전력 값에 따라 무선 충전을 진행하는 것을 의미할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 충전 영역 등 무선 전력 송신기 내의 내부 온도를 측정하는 단계(S1717)을 포함할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 기 설정된 기간 동안 내부 온도가 기 설정된 온도 미만인지 판단하는 단계(S1718)을 포함할 수 있다. 기 설정된 기간 및 기 설정된 온도는 저장된 값일 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 기 설정된 기간 동안 내부 온도가 기 설정된 온도 이상이 되면 무선 충전을 중단하는 단계(S1719)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 이 경우, 무선 전력 송신기는 전력 전송 단계에서 소정의 시간 경과 후 선택 단계로 천이할 수 있다. 즉, 무선 전력 송신기는 기 설정된 기간 동안 내부 온도가 기 설정된 온도 이상이 되면 이물질이 존재하는 것으로 판단하여 무선 충전을 중단시키는 것이다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 기 설정된 기간 동안 내부 온도가 기 설정된 온도 미만이면 재협상 단계를 진행하는 단계(S1720)을 포함할 수 있다. 일 예로, 무선 전력 송신기는 수신된 수신 전력 패킷에 대한 응답으로 NAK 패킷을 무선 전력 수신기에 송신하고, 이 후 무선 전력 송신기는 재협상 패킷을 무선 전력 송신기에 전송하여 재협상 단계를 진행시킬 수 있다. 즉, 무선 전력 송신기는 기 설정된 기간 동안 내부 온도가 기 설정된 온도 미만이면 이물질이 존재하지 않는 것으로 판단하여 전송 전력 세기를 증가시킬 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 재협상 단계로 천이하면 제3 보장 전력 값을 포함하는 정보를 무선 전력 수신기에 송신하는 단계(S1721)를 포함할 수 있다. 이 경우, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기와 제3 보장 전력 값에 기초하여 파워 전송 계약이 체결될 수 있다. 일 예로, 제3 보장 전력 값은 제2 보장 전력 값보다 클 수 있다. 다른 예로, 제3 보장 전력 값은 5W보다 크고 15W 이하일 수 있다. 또한, Friendly metal에 의한 NAK을 송신한 것을 고려하여, 제3 보장전력 값은 제1 보장 전력 값보다 작거나 같을 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 전력 전송 단계로 천이 하여 제3 보장 전력으로 무선 충전을 진행하는 단계(S1722)를 포함할 수 있다. 이 경우, 제3 보장 전력으로 무선 충전을 진행하는 것은 제3 보장 전력 값에 기초하여 체결된 파워 전송 계약에 따른 보장 전력 값에 따라 무선 충전을 진행하는 것을 의미할 수 있다. 이에, 무선 전력 송신기는 협상 단계에서는 이물질이 검출된 것으로 판단하여 전송 전력 세기를 낮추어 시스템을 보호하지만 전력 전송 단계에서 최종적으로 이물질이 검출되지 않는 것으로 판단하여 전송 전력 세기를 높여 무선 충전 효율을 증가 시킬 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 S1704에서 기준 품질 인자 값이 50 미만이 아니면 제2 이물질 검출하는 단계(S1723 내지 S1724)를 포함할 수 있다. 일 예로, 도 15a와 같이, 이물질 검출 단계는 임계 품질 인자 값을 결정하는 단계(S1511)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 무선 전력 송신기는 수신한 기준 품질 인자 값을 이용하여 임계 품질 인자 값을 산출 할 수 있다. 무선 전력 송신기는 기준 품질 인자 값에서 적어도 10% 보다 작은 값을 임계 품질 인자 값으로 결정할 수 있다. 10%는 기준 품질 인자 값의 허용오차이며, 이물질이 있는 경우 적어도 허용오차 이상 측정 품질인자 값이 기준 품질인자 값보다 작아지는 것을 이용하여 이물질을 검출 할 수 있다. 또한, 이물질 검출 단계는 측정된 품질 인자 값이 임계 품질 인자 값 이상인지 판단하는 단계(S1512)을 포함할 수 있다. 무선 전력 송신기는 측정된 품질 인자 값이 임계 품질 인자 값 이상이면 이물질이 검출되지 않는 것으로 판단할 수 있다(S1513). 또한, 무선 전력 송신기는 측정된 품질 인자 값이 임계 품질 인자 값 미만이면 이물질이 검출되는 것으로 판단할 수 있다(S1514).

무선 전력 송신기는 제2 이물질 검출 단계에서 이물질이 검출되지 않는 것으로 판단하면 S1707로 천이할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 S1724에서 이물질이 검출되지 않는 것으로 판단하면 NAK를 무선 전력 수신기에 송신할 수 있다(S1725). 즉, 무선 전력 송신기는 FOD 상태 패킷 수신에 대한 응답으로 NAK 패킷을 무선 전력 수신기에 송신할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 S1725에서 NAK를 송신하면 무선 충전을 중단하는 단계(S1726)을 포함할 수 있다. 즉, 제2 이물질 검출 후에 무선 전력 송신기가 NAK를 송신하면 무선 충전 진행 여부를 결정하는 단계 없이 무선 충전을 중단할 수 있다. 보다 구체적으로, 이 경우, 무선 전력 송신기는 협상 단계에서 소정의 시간 경과 후 선택 단계로 천이할 수 있다.

도 18은 또 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 18을 참조하면, 무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 충전 영역의 물체를 감지하는 단계(S1801)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 무선 전력 송신기는 아날로그 핑을 송신하여 송신 코일의 전류 변화에 기반하여 물체를 감지할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 핑 단계 이전에 품질 인자 값을 측정하는 단계(S1802)를 포함할 수 있다. 일 예로, 무선 전력 송신기는 선택 단계에서 센싱부를 이용하여 품질 인자 값을 측정할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 기준 품질 인자 값을 포함하는 정보를 수신하는 단계(S1803)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 무선 전력 송신기는 기준 품질 인자 값을 포함하는 FOD 상태 패킷을 수신할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 측정된 품질 인자 값 및 기준 품질 인자 값을 이용하여 이물질을 검출하는 단계(S1804 내지 S1805)를 포함할 수 있다. 일 예로, 도 15a와 같이, 이물질 검출 단계는 임계 품질 인자 값을 결정하는 단계(S1511)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 무선 전력 송신기는 수신한 기준 품질 인자 값을 이용하여 임계 품질 인자 값을 산출 할 수 있다. 무선 전력 송신기는 기준 품질 인자 값에서 적어도 10% 보다 작은 값을 임계 품질 인자 값으로 결정할 수 있다. 10%는 기준 품질 인자 값의 허용오차이며, 이물질이 있는 경우 적어도 허용오차 이상 측정 품질인자 값이 기준 품질인자 값보다 작아지는 것을 이용하여 이물질을 검출 할 수 있다. 또한, 이물질 검출 단계는 측정된 품질 인자 값이 임계 품질 인자 값 이상인지 판단하는 단계(S1512)을 포함할 수 있다. 무선 전력 송신기는 측정된 품질 인자 값이 임계 품질 인자 값 이상이면 이물질이 검출되지 않는 것으로 판단할 수 있다(S1513). 또한, 무선 전력 송신기는 측정된 품질 인자 값이 임계 품질 인자 값 미만이면 이물질이 검출되는 것으로 판단할 수 있다(S1514).

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 이물질이 검출되지 않는 것으로 판단하면 제1 보장 전력 값을 포함하는 정보를 무선 전력 송신기에 송신하는 단계(S1807)를 포함할 수 있다. 이 경우, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기와 제1 보장 전력 값에 기초하여 파워 전송 계약이 체결될 수 있다. 일 예로, 제1 보장 전력 값은 5W보다 클 수 있다. 이 후, 무선 전력 송신기는 전력 전송 단계로 천이하여 제1 보장 전력으로 무선 충전을 진행할 수 있다. 이 경우, 제1 보장 전력으로 무선 충전을 진행하는 것은 제1 보장 전력 값에 기초하여 체결된 파워 전송 계약에 따른 보장 전력 값에 따라 무선 충전을 진행하는 것을 의미할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 S1805에서 이물질이 검출된 것으로 판단하면 제2 보장 전력 값을 포함하는 정보를 무선 전력 수신기에 송신하는 단계(S1807)를 포함할 수 있다. 이 경우, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기와 제2 보장 전력 값에 기초하여 파워 전송 계약이 체결될 수 있다. 일 예로, 제1 보장 전력 값은 제2 보장 전력 값보다 클 수 있다. 특히, 제2 보장 전력 값은 무선 전력 송신기의 최소 보장 전력 세기 일 수 있다. 다른 예로, 제2 보장 전력 값은 5W이하일 수 있다. 이 후, 무선 전력 송신기는 보정 단계 없이 전력 전송 단계로 천이하여 제2 보장 전력으로 무선 충전을 진행할 수 있다. 이 경우, 제2 보장 전력으로 무선 충전을 진행하는 것은 제2 보장 전력 값에 기초하여 체결된 파워 전송 계약에 따른 보장 전력 값에 따라 무선 충전을 진행하는 것을 의미할 수 있다. 또한 수신기는 일정시간 경과 후, 이물질이 없다고 판단되면 재협상을 통해 보장 전력을 증가시킬 수도 있다.

도 19는 또 다른 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템상에서의 무선 충전 방법을 설명하기 위한 도면이다.

*도 19를 참조하면, 무선 전력 송신기(1910)은 선택 단계에서 무선 전력 수신기(1920)로 아날로그 핑을 전송할 수 있다(S1901).

무선 전력 송신기(1910)는 핑 단계 이전에 품질 인자 값을 측정할 수 있다(S1902). 일 예로, 무선 전력 송신기(1910)는 선택 단계에서 품질 인자 값을 측정할 수 있다.

무선 전력 송신기(1910)는 물체가 감지되면 선택 단계에서 핑 단계로 천이할 수 있다. 무선 전력 송신기(1910)는 무선 전력 수신기(1920)를 활성화 시키고, 수신기가 무선 전력 수신기(1920)인지를 식별하기 위한 디지털 핑을 전송할 수 있다(S1903). 무선 전력 수신기(1920)는 디지털 핑에 대한 응답으로 신호 세기 패킷을 전송할 수 있다(S1904).

핑 단계가 완료되면 식별 및 구성 단계에서, 무선 전력 수신기(1920)는 식별 정보를 알리기 위한 식별 패킷과 구성 정보를 알리기 위한 구성 패킷을 전송할 수 있다(S1905 내지 S1906). 무선 전력 송신기(1910)와 무선 전력 수신기(1920)는 구성 패킷의 협상 필드 값이 협상 단계를 수행하자고 지시하는 값이면 협상 단계로 천이할 수 있다.

협상 단계에서, 무선 전력 수신기(1920)는 FO 검출을 위하여 FOD 상태 패킷을 전송할 수 있다(S1907). FOD 상태 패킷은 기준 품질 인자 값을 포함할 수 있다.

무선 전력 송신기(1910)는 이물질 검출을 수행할 수 있다(S1908). 이물질 검출은 측정한 품질 인자 값, 수신한 FOD 상태 패킷의 정보를 이용하여 이물질을 검출할 수 있다. 이물질 검출은 도 20의 무선 충전 방법에 대한 설명을 따른다.

무선 전력 송신기(1910)는 이물질 검출을 수행한 후 이물질이 존재하는 것으로 판단하면 FOD 상태 패킷에 대한 응답으로 NAK를 무선 전력 수신기(1920)에 전송할 수 있다(S1909). 이와 반대로, 무선 전력 송신기(1910)는 이물질 검출을 수행한 후 이물질이 존재하지 않는 것으로 판단하면 FOD 상태 패킷에 대한 응답으로 ACK를 무선 전력 수신기(1920)에 전송할 수 있다. 또한, 무선 전력 송신기(1910)는 이물질이 존재하는 것으로 판단하면 무선 충전을 중단할 수 있다. 즉, 무선 전력 송신기(1910)는 협상 단계에서 소정의 시간 경과 후 선택 단계로 천이할 수 있다.

도 20은 도 19의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 21은 도 20에서의 품질 인자 값에 따른 이물질 검출 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 20을 참조하면, 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 충전 영역의 물체를 감지하는 단계(S2001)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 무선 전력 송신기는 아날로그 핑을 송신하여 송신 코일의 전류 변화에 기반하여 물체를 감지할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 핑 단계 이전에 품질 인자 값을 측정하는 단계(S2002)를 포함할 수 있다. 일 예로, 무선 전력 송신기는 선택 단계에서 센싱부를 이용하여 품질 인자 값을 측정할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 기준 품질 인자 값을 포함하는 정보를 수신하는 단계(S2003)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 무선 전력 송신기는 기준 품질 인자 값을 포함하는 FOD 상태 패킷을 수신할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 임계 품질 인자 값을 결정하는 단계(S2004)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 무선 전력 송신기는 수신한 기준 품질 인자 값을 이용하여 임계 품질 인자 값을 산출 할 수 있다. 일 예로, 도 21과 같이, 무선 전력 송신기는 기준 품질 인자 값(Qr)에서 적어도 10% 보다 작은 값을 임계 품질 인자 값(Qth)으로 결정할 수 있다. 10%는 기준 품질 인자 값의 허용오차이며, 이물질이 있는 경우 적어도 허용오차 이상 측정 품질인자 값이 기준 품질인자 값보다 작아지는 것을 이용하여 이물질을 검출 할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 측정된 품질 인자 값이 임계 품질 인자 값 이하인지 판단하는 단계(S2005)을 포함할 수 있다. 무선 전력 송신기는 측정된 품질 인자 값이 임계 품질 인자 값 이하이면 이물질이 존재 하는 것으로 판단할 수 있다. 이와 반대로, 무선 전력 송신기는 측정된 품질 인자 값이 임계 품질 인자 값 이하가 아니면 이물질이 존재하지 않는 것으로 판단할 수 있다. 일 예로, 도 21과 같이, 송신 전력의 주파수가 제1 주파수(f1)일 때, 무선 전력 송신기는 측정한 품질 인자가 제1 품질 인자 값(Q1), 제2 품질 인자 값(Q2) 일 수 있다. 제1 품질 인자 값(Q1)은 임계 품질 인자 값(Qth) 보다 크므로, 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기 사이에 이물질이 존재하지 않은 것으로 판단할 수 있다. 제2 품질 인자 값(Q2)은 임계 품질 인자 값(Qth) 보다 작으므로, 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기 사이에 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.

무선 전력 송신기는 측정된 품질 인자 값이 임계 품질 인자 값 이하이면 무선 충전을 중단시킬 수 있다(S2006). 즉, 무선 전력 송신기는 이물질이 존재하는 것으로 판단하면 무선 충전을 중단시킬 수 있다. 이와 반대로, 무선 전력 송신기는 측정된 품질 인자 값이 임계 품질 인자 값 이하가 아니면 무선 충전을 진행할 수 있다(S2007). 즉, 무선 전력 송신기는 이물질이 존재하지 않는 것으로 판단하면 무선 충전을 진행할 수 있다.

따라서, 일 실시예는 이물질을 정확히 판단할 수 있다. 또한, 일 실시예는 이물질을 정확히 판단하여 발열 현상, 충전 효율 감소 현상, 소비 전력 낭비를 방지할 수 있다.

도 22는 또 다른 실시예에 따른 무선 충전 시스템상에서의 무선 충전 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 22를 참조하면, 무선 전력 송신기(2210)은 선택 단계에서 무선 전력 수신기(2220)로 아날로그 핑을 전송할 수 있다(S2201).

무선 전력 송신기(2210)는 핑 단계 이전에 등가 직렬 저항 값을 측정할 수 있다(S2202). 일 예로, 무선 전력 송신기(2210)는 선택 단계에서 등가 직렬 저항 값을 측정할 수 있다(S2202).

무선 전력 송신기(2210)는 물체가 감지되면 선택 단계에서 핑 단계로 천이할 수 있다. 무선 전력 송신기(2210)는 무선 전력 수신기(2220)를 활성화 시키고, 수신기가 무선 전력 수신기(2220)인지를 식별하기 위한 디지털 핑을 전송할 수 있다(S2203). 무선 전력 수신기(2220)는 디지털 핑에 대한 응답으로 신호 세기 패킷을 전송할 수 있다(S2204).

핑 단계가 완료되면 식별 및 구성 단계에서, 무선 전력 수신기(2220)는 식별 정보를 알리기 위한 식별 패킷과 구성 정보를 알리기 위한 구성 패킷을 전송할 수 있다(S2205 내지 S2206). 무선 전력 송신기(2210)와 무선 전력 수신기(2220)는 구성 패킷의 협상 필드 값이 협상 단계를 수행하자고 지시하는 값이면 협상 단계로 천이할 수 있다.

협상 단계에서, 무선 전력 수신기(2220)는 FO 검출을 위하여 FOD 상태 패킷을 전송할 수 있다(S2207). FOD 상태 패킷은 기준 품질 인자 값 및 기준 피크 주파수 값을 포함할 수 있다.

무선 전력 송신기(2210)는 이물질 검출을 수행할 수 있다(S2208). 이물질 검출은 측정한 등가 직렬 저항 값, 수신한 FOD 상태 패킷의 정보를 이용하여 이물질을 검출할 수 있다. 이물질 검출은 도 23의 무선 충전 방법에 대한 설명을 따른다.

무선 전력 송신기(2210)는 이물질 검출을 수행한 후 이물질이 존재하는 것으로 판단하면 FOD 상태 패킷에 대한 응답으로 NAK를 무선 전력 수신기(2220)에 전송할 수 있다(S2209). 이와 반대로, 무선 전력 송신기(2210)는 이물질 검출을 수행한 후 이물질이 존재하지 않는 것으로 판단하면 FOD 상태 패킷에 대한 응답으로 ACK를 무선 전력 수신기(2220)에 전송할 수 있다. 또한, 무선 전력 송신기(2210)는 이물질이 존재하는 것으로 판단하면 무선 충전을 중단할 수 있다. 즉, 무선 전력 송신기(2210)는 협상 단계에서 소정의 시간 경과 후 선택 단계로 천이할 수 있다.

도 23은 도 22의 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 24는 등가 직렬 저항 값에 따른 이물질 검출 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 23을 참조하면, 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 충전 영역의 물체를 감지하는 단계(S2301)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 무선 전력 송신기는 아날로그 핑을 송신하여 송신 코일의 전류 변화에 기반하여 물체를 감지할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 핑 단계 이전에 등가 직렬 저항 값을 측정하는 단계(S2302)를 포함할 수 있다. 일 예로, 무선 전력 송신기는 선택 단계에서 센싱부를 이용하여 등가 직렬 저항 값을 측정할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 기준 품질 인자 값 및 기준 피크 주파수 값을 포함하는 정보를 수신하는 단계(S2303)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 무선 전력 송신기는 기준 품질 인자 값 및 기준 피크 주파수 값을 포함하는 FOD 상태 패킷을 수신할 수 있다. 일 예로, 무선 전력 송신기는 협상 단계에서 통신부를 이용하여 FOD 상태 패킷을 수신할 수 있다. 기준 품질 인자 값과 기준 피크 주파수 값은 무선 전력 수신기에 저장된 품질 인자 값과 피크 주파수 값일 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 제1 임계 등가 직렬 저항 값을 결정하는 단계(S2304)을 포함할 수 있다. 여기에서, 제1 임계 등가 직렬 저항 값은 기준 등가 직렬 저항 값을 기준으로 결정될 수 있다. 상기 기준 증가 직렬 저항 값은 상기 수학식 2 및 3을 토대로 이미 설명하였으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 24를 참조하면, 일 예로, 무선 전력 송신기는 기준 등가 직렬 저항 값(ESRr)에서 소정의 비율로 증가한 값을 제1 임계 등가 직렬 저항 값(ESRth1)으로 결정할 수 있다. 이 때, 소정의 비율은 10%일 수 있다. 무선 전력 송신기는 기준 등가 직렬 저항 값(ESRr)에서 소정의 비율로 감소한 값을 제2 임계 등가 직렬 저항 값(ESRth2)으로 결정할 수 있다. 이 때, 소정의 비율은 10%일 수 있다. 10%는 기준 등가 직렬 저항 값의 허용오차이며, 이물질이 있는 경우 적어도 허용오차 이상 측정 등가 직렬 저항 값이 기준 등가 직렬 저항 값보다 커지는 것을 이용하여 이물질을 검출 할 수 있다. 다른 예로, 무선 전력 송신기는 기준 등가 직렬 저항(ESRr)의 최대값을 제1 임계 등가 직렬 저항 값(ESRth1)으로 결정하고 기준 등가 직렬 저항(ESRr)의 최소값을 제2 임계 등가 직렬 저항 값(ESRth2)으로 결정 할 수 있다. 또 다른 예로, 제1 임계 등가 직렬 저항 값(ESRth1)는 50mΩ이하의 값이고, 제2 임계 등가 직렬 저항 값(ESRth2)는 500mΩ이상의 값일 수 있다. 또 다른 예로, 제1 임계 등가 직렬 저항 값(ESRth1)은 제2 임계 등가 직렬 저항 값(ESRth2) 보다 작을 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 측정된 등가 직렬 저항 값이 제1 임계 등가 직렬 저항 값 이상인지 판단하는 단계(S2305)을 포함할 수 있다. 무선 전력 송신기는 측정된 등가 직렬 저항 값이 제1 등가 직렬 저항 값 이상이면 이물질이 존재 하는 것으로 판단할 수 있다. 이와 반대로, 무선 전력 송신기는 측정된 등가 직렬 저항 값이 제1 임계 등가 직렬 저항 값 이상이 아니면 이물질이 존재하지 않는 것으로 판단할 수 있다. 일 예로, 도 24와 같이, 무선 전력 송신기는 측정한 등가 직렬 저항 값이 제1 등가 직렬 저항 값(ESR1), 제2 등가 직렬 저항 값(ESR2) 일 수 있다. 제1 등가 직렬 저항 값(ESR1)은 제1 임계 등가 직렬 저항 값(ESRth1) 보다 작으므로, 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기 사이에 이물질이 존재하지 않은 것으로 판단할 수 있다. 제2 등가 직렬 저항 값(ESR2)은 제1 임계 등가 직렬 저항 값(ESRth1) 보다 크므로, 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기 사이에 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.

무선 전력 송신기는 측정된 등가 직렬 저항 값이 제1 임계 등가 직렬 저항 값 이상이면 무선 충전을 중단시킬 수 있다(S2306). 즉, 무선 전력 송신기는 이물질이 존재하는 것으로 판단하면 무선 충전을 중단시킬 수 있다. 이와 반대로, 무선 전력 송신기는 측정된 등가 직렬 저항 값이 제1 임계 등가 직렬 저항 값 이상이 아니면 무선 충전을 중단시킬 수 있다(S2307). 즉, 무선 전력 송신기는 이물질이 존재하지 않는 것으로 판단하면 무선 충전을 진행할 수 있다.

따라서, 다른 실시예는 이물질을 정확히 판단할 수 있다. 또한, 다른 실시예는 이물질을 정확히 판단하여 발열 현상, 충전 효율 감소 현상, 소비 전력 낭비를 방지할 수 있다.

도 25는 또 다른 실시예에 따른 무선 충전 시스템상에서의 무선 충전 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 25를 참조하면, 무선 전력 송신기(2510)은 선택 단계에서 무선 전력 수신기(2520)로 아날로그 핑을 전송할 수 있다(S2501).

무선 전력 송신기(2510)는 핑 단계 이전에 등가 직렬 저항 값을 측정할 수 있다(S2502). 일 예로, 무선 전력 송신기(2510)는 선택 단계에서 등가 직렬 저항 값을 측정할 수 있다(S2502).

또한, 무선 전력 송신기(2510)는 핑 단계 이전에 피크 주파수 값을 측정할 수 있다(S2503). 일 예로, 무선 전력 송신기(2510)은 선택 단계에서 피크 주파수 값을 측정할 수 있다(S2502). 다른 예로, 무선 전력 송신기(2510)는 선택 단계에서 송신 코일의 피크 주파수를 측정하여 인덕턴스 값을 결정할 수 있다.

무선 전력 송신기(2510)는 물체가 감지되면 선택 단계에서 핑 단계로 천이할 수 있다. 무선 전력 송신기(2510)는 무선 전력 수신기(2520)를 활성화 시키고, 수신기가 무선 전력 수신기(2520)인지를 식별하기 위한 디지털 핑을 전송할 수 있다(S2504). 무선 전력 수신기(2520)는 디지털 핑에 대한 응답으로 신호 세기 패킷을 전송할 수 있다(S2505).

핑 단계가 완료되면 식별 및 구성 단계에서, 무선 전력 수신기(2520)는 식별 정보를 알리기 위한 식별 패킷과 구성 정보를 알리기 위한 구성 패킷을 전송할 수 있다(S2506 내지 S2507). 무선 전력 송신기(2510)와 무선 전력 수신기(2520)는 구성 패킷의 협상 필드 값이 협상 단계를 수행하자고 지시하는 값이면 협상 단계로 천이할 수 있다.

협상 단계에서, 무선 전력 수신기(2520)는 FO 검출을 위하여 FOD 상태 패킷을 전송할 수 있다(S2508). FOD 상태 패킷은 기준 품질 인자 값 및 기준 피크 주파수 값 중 어느 하나 이상의 값을 포함할 수 있다.

무선 전력 송신기(2510)는 이물질 검출을 수행할 수 있다(S2509). 이물질 검출은 측정한 피크 주파수 값, 측정한 등가 직렬 저항 값, 수신한 FOD 상태 패킷의 정보를 이용하여 이물질을 검출할 수 있다. 이물질 검출은 도 26의 무선 충전 방법에 대한 설명을 따른다.

무선 전력 송신기(2510)는 이물질 검출을 수행한 후 이물질이 존재하지 않는 것으로 판단하면 FOD 상태 패킷에 대한 응답으로 ACK를 무선 전력 수신기(2520)에 전송할 수 있다(S2510). 이와 반대로, 무선 전력 송신기(2510)는 이물질 검출을 수행한 후 이물질이 존재하는 것으로 판단하면 FOD 상태 패킷에 대한 응답으로 NAK를 무선 전력 수신기(2520)에 전송할 수 있다.

무선 전력 수신기(2520)는 파워 전송 계약을 위하여 전력 송신기 능력(Capability) 패킷을 요청하는 일반 요구 패킷을 전송할 수 있다(S2511). 무선 전력 송신기(2520)는 일반 요구 패킷의 응답으로 전력 송신기 능력 패킷을 전송할 수 있다(S2512). 이 경우, 전력 송신기 능력 패킷의 보장(Guaranteed) 전력은 제1 보장 전력 값일 수 있다. 무선 전력 수신기(1120)는 전력 송신기 능력 패킷의 제1 보장 전력 값에 기초하여 파워 전송 계약의 보장 전력 값을 제안하기 위한 특별 요구 패킷을 전송할 수 있다(S2513). 무선 전력 송신기(2510)는 파워 전송 계약의 보장 전력 값을 요구하기 위한 특별 요구 패킷에 대한 응답으로 ACK 패킷을 전송할 수 있다(S2514). 즉, 무선 전력 송신기(2510)는 무선 전력 수신기가 제안한 파워 전송 계약의 보장 전력 값을 수락한 경우 이다. 즉, 파워 전송 계약은 제1 보장 전력 값으로 완료될 수 있다. 이후 무선 전력 수신기(2520)는 파워 전송 계약이 완료되면 협상 단계를 종료하기 위한 특별 요구 패킷을 전송할 수 있다(S2515). 무선 전력 송신기(2510)는 협상 단계를 종료하기 위한 특별 요구 패킷에 대한 응답으로 ACK 패킷을 전송할 수 있다(S2516). 즉, 무선 전력 송신기(2510)는 협상 단계 종료에 대한 수락으로 ACK 패킷을 전송할 수 있다.

보정 단계에서, 무선 전력 수신기(2520)는 수신 전력 패킷을 무선 전력 송신기(2510)에 전송할 수 있다(S2517). 이 경우, 수신 전력 패킷은 24비트 수신 전력 패킷일 수 있다. 무선 전력 송신기(2510)는 무선 충전 진행을 위하여 수신 전력 패킷에 대한 응답으로 ACK 패킷을 전송할 수 있다(S2518).

보정 단계가 완료되면 제1 보장 전력으로 전력 전송 단계를 진행할 수 있다. 무선 전력 수신기(2520)는 무선 전력 송신기(2510)의 송출 전력을 제어하기 위하여 하나 이상의 제어 오류 패킷을 전송 할 수 있다(S2519). 무선 전력 수신기(2520)는 정기적으로 또는 임의로 수신 전력 패킷을 전송할 수 있다(S2520).

도 26는 도 25의 또 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 27은 도 26에서의 주파수 값에 따른 이물질 검출 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 26을 참조하면, 또 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 충전 영역의 물체를 감지하는 단계(S2601)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 무선 전력 송신기는 아날로그 핑을 송신하여 송신 코일의 전류 변화에 기반하여 물체를 감지할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 핑 단계 이전에 등가 직렬 저항 값 및 피크 주파수 값을 측정하는 단계(S2602)를 포함할 수 있다. 일 예로, 무선 전력 송신기는 선택 단계에서 센싱부를 이용하여 등가 직렬 저항 값을 측정할 수 있다. 또한, 무선 전력 송신기는 선택 단계에서 센싱부를 이용하여 송신 전력의 피크 주파수 값을 측정할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 기준 품질 인자 값 및 기준 피크 주파수 값을 포함하는 정보를 수신하는 단계(S2603)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 무선 전력 송신기는 기준 품질 인자 값 및 기준 피크 주파수 값을 포함하는 FOD 상태 패킷을 수신할 수 있다. 일 예로, 무선 전력 송신기는 협상 단계에서 통신부를 이용하여 FOD 상태 패킷을 수신할 수 있다. 기준 품질 인자 값과 기준 피크 주파수 값은 무선 전력 수신기에 저장된 품질 인자 값과 피크 주파수 값일 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 제2 임계 등가 직렬 저항 값 및 임계 피크 주파수 값을 결정하는 단계(S2604)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 제2 임계 등가 직렬 저항 값을 결정하는 방법은 도 23의 제2 임계 등가 직렬 저항 값을 결정하는 방법과 동일할 수 있다. 무선 전력 송신기는 수신한 기준 피크 주파수 값을 이용하여 임계 피크 주파수 값을 산출 할 수 있다. 일 예로, 도 27과 같이, 무선 전력 송신기는 기준 피크 주파수 값(fr)에서 적어도 5kHz 큰 값을 임계 피크 주파수 값(fth)으로 결정할 수 있다. 5kHz는 기준 피크 주파수 값의 허용오차이며, 이물질이 있는 경우 적어도 허용오차 이상 측정 피크 주파수 값이 기준 피크 주파수 값보다 커지는 것을 이용하여 이물질을 검출 할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 측정한 피크 주파수 값이 임계 피크 주파수 값 이상인지 판단하는 단계(S2605)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 무선 전력 송신기는 측정된 피크 주파수 값이 임계 피크 주파수 값 이상이 아니면 이물질이 존재하지 않는 것으로 판단할 수 있다. 무선 전력 송신기는 S2605에서 측정된 피크 주파수 값이 임계 피크 주파수 값이 아니면 무선 충전을 진행할 수 있다(S2606). 일 예로, 도 27과 같이, 무선 전력 송신기는 측정한 피크 주파수 값이 제1 피크 주파수 값(f1) 일 수 있다. 제1 피크 주파수 값(f1)은 임계 피크 주파수 값(fth) 보다 작으므로, 이물질이 존재하지 않는 것으로 판단할 수 있다. 이 경우, 무선 전력 송신기는 측정된 피크 주파수 값이 임계 피크 주파수 값 이상이 아니므로 이물질이 존재하지 않는 것으로 판단하여 이물질이 검출되지 않는 것을 지시하는 정보를 무선 전력 수신기에 전송할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 측정된 피크 주파수 값이 임계 피크 주파수 값 이상이면 측정한 등가 직렬 저항 값이 제2 임계 등가 직렬 저항 값 이하인지 판단하는 단계(S2607)을 포함할 수 있다. 무선 전력 송신기는 측정된 피크 주파수 값이 임계 피크 주파수 값 이상이고 측정된 등가 직렬 저항 값이 제2 임계 등가 직렬 저항 값 이하이면 무선 충전을 진행할 수 있다(S2606). 무선 전력 송신기는 측정된 피크 주파수 값이 임계 피크 주파수 값 이상이고 측정된 등가 직렬 저항 값이 제2 임계 등가 직렬 저항 값 이하가 아니면 무선 충전을 중단할 수 있다(S2608). 보다 구체적으로, 무선 전력 송신기는 측정된 피크 주파수 값이 임계 피크 주파수 값 이상이고 측정된 등가 직렬 저항 값이 제2 임계 등가 직렬 저항 값 이하이면 이물질이 존재하지 않는 것으로 판단하여 이물질이 검출되지 않는 것을 지시하는 정보를 무선 전력 수신기에 전송할 수 있다. 무선 전력 송신기는 측정된 피크 주파수 값이 임계 피크 주파수 값 이상이고 측정된 등가 직렬 저항 값이 제2 임계 등가 직렬 저항 값 이하가 아니면 이물질이 존재하는 것으로 판단하여 이물질이 검출된 것을 지시하는 정보를 무선 전력 수신기에 전송할 수 있다. 보다 구체적으로, 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기의 충전 거리가 증가, 예를 들어 무선 전력 송신기로부터 무선 전력 수신기의 높이가 상승하면 무선 전력 송신기에서 측정되는 피크 주파수 값은 증가하고 등가 직렬 저항 값은 감소한다. 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기의 충전 영역에 이물질이 존재하면 피크 주파수 값이 증가하고 등가 직렬 저항 값도 증가한다. 따라서, 무선 전력 송신기는 측정한 등가 직렬 저항 값이 낮고 측정한 피크 주파수 값이 높은 조건을 모두 만족할 때 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기의 충전 거리 증가한 것이고 이물질이 존재하지는 않는 것으로 판단 할 수 있다. 이에, 무선 전력 송신기는 측정한 피크 주파수 값이 높아져서 이물질이 존재하는 것으로 오인식 되는 것을 방지할 수 있다. 일 예로, 도 27과 같이, 무선 전력 송신기는 측정한 피크 주파수 값이 제2 피크 주파수 값(f2) 일 수 있다. 제2 피크 주파수 값(f2)은 임계 피크 주파수 값(fth) 보다 크므로, 이물질이 존재하는 상황 또는 충전 거리 증가 상황일 수 있다. 이와 동시에, 도 24와 같이, 무선 전력 송신기는 측정한 등가 직렬 저항 값이 제3 등가 직렬 저항 값(ESR3) 일 수 있다. 제3 등가 직렬 저항 값(ESR3)은 제2 임계 등가 직렬 저항 값(ESRth2) 보다 작으므로, 최종적으로 이물질이 존재하는 상황이 아닌 충전 거리가 증가한 상황으로 판단할 수 있다.

따라서, 또 다른 실시예는 이물질을 정확히 판단할 수 있다. 또한, 또 다른 실시예는 이물질을 정확히 판단하여 발열 현상, 충전 효율 감소 현상, 소비 전력 낭비를 방지할 수 있다. 또 다른 실시예는 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기 사이의 충전 거리가 증가하는 것과 이물질이 존재하는 것을 구분하여 판단함으로 불필요하게 무선 충전이 진행되지 않는 문제를 해결할 수 있다.

도 28은 또 다른 실시예에 따른 무선 충전 시스템상에서의 무선 충전 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 28를 참조하면, 무선 전력 송신기(2810)은 선택 단계에서 무선 전력 수신기(2820)로 아날로그 핑을 전송할 수 있다(S2801).

무선 전력 송신기(2810)는 핑 단계 이전에 품질 인자 값, 등가 직렬 저항 값 및 피크 주파수 값을 측정할 수 있다(S2802). 일 예로, 무선 전력 송신기(2810)는 선택 단계에서 등가 직렬 저항 값을 측정할 수 있다(S2802). 피크 주파수 값 측정은 도 25의 설명과 동일할 수 있다.

무선 전력 송신기(2810)는 물체가 감지되면 선택 단계에서 핑 단계로 천이할 수 있다. 무선 전력 송신기(2810)는 무선 전력 수신기(2820)를 활성화 시키고, 수신기가 무선 전력 수신기(2820)인지를 식별하기 위한 디지털 핑을 전송할 수 있다(S2803). 무선 전력 수신기(2820)는 디지털 핑에 대한 응답으로 신호 세기 패킷을 전송할 수 있다(S2804).

핑 단계가 완료되면 식별 및 구성 단계에서, 무선 전력 수신기(2820)는 식별 정보를 알리기 위한 식별 패킷과 구성 정보를 알리기 위한 구성 패킷을 전송할 수 있다(S2805 내지 S2806). 무선 전력 송신기(2810)와 무선 전력 수신기(2820)는 구성 패킷의 협상 필드 값이 협상 단계를 수행하자고 지시하는 값이면 협상 단계로 천이할 수 있다.

협상 단계에서, 무선 전력 수신기(2820)는 FO 검출을 위하여 FOD 상태 패킷을 전송할 수 있다(S2808). FOD 상태 패킷은 기준 품질 인자 값 및 기준 피크 주파수 값 중 어느 하나 이상의 값을 포함할 수 있다.

무선 전력 송신기(2810)는 제1 이물질 검출을 수행할 수 있다(S2808). 이물질 검출은 품질 인자 값 및 등가 직렬 저항 값 중 어느 하나의 측정 값과 수신한 FOD 상태 패킷의 정보를 이용하여 이물질을 검출할 수 있다. 제1 이물질 검출은 도 20의 이물질 검출 방법, 도 23의 이물질 검출 방법, 도 29의 무선 충전 방법에 대한 설명을 따른다.

무선 전력 송신기(2810)는 제1 이물질 검출을 통해 이물질이 검출되지 않는 것으로 판단하면 제2 이물질 검출을 수행할 수 있다(S2809). 이물질 검출은 측정한 피크 주파수 값, 수신한 FOD 상태 패킷의 정보를 이용하여 이물질을 검출할 수 있다. 상기 제2 이물질 검출은 도 26의 이물질 검출 방법 및 도 29의 무선 충전 방법에 대한 설명을 따른다.

무선 전력 송신기(2810)는 제2 이물질 검출을 수행한 후 이물질이 존재하지 않는 것으로 판단하면 FOD 상태 패킷에 대한 응답으로 ACK를 무선 전력 수신기(2820)에 전송할 수 있다(S2810). 이와 반대로, 무선 전력 송신기(2810)는 제2 이물질 검출을 수행한 후 이물질이 존재하는 것으로 판단하면 FOD 상태 패킷에 대한 응답으로 NAK를 무선 전력 수신기(2820)에 전송할 수 있다.

무선 전력 수신기(2820)는 파워 전송 계약을 위하여 전력 송신기 능력(Capability) 패킷을 요청하는 일반 요구 패킷을 전송할 수 있다(S2811). 무선 전력 송신기(2820)는 일반 요구 패킷의 응답으로 전력 송신기 능력 패킷을 전송할 수 있다(S2812). 이 경우, 전력 송신기 능력 패킷의 보장(Guaranteed) 전력은 제1 보장 전력 값일 수 있다. 잠재적인 전력 값은 주변 요건 등에 의한 전력 제한에 상관 없이 무선 전력 송신기가 송출 할 수 있는 최대 송출 전력 값일 수 있다. 일 예로, 제1 보장 전력 값은 무선 전력 송신기의 전원부에서 제공되는 공급 전원에 기초하여 무선 전력 송신기의 수나 무선 전력 수신기의 수에 의한 전력 제한 등을 받지 않는 잠재적인 전력 값에 가까운 값일 수 있다. 다른 예로, 제1 보장 전력 값은 무선 전력 송신기의 수나 무선 전력 수신기의 수에 의한 전력 제한 등의 조건(환경 조건)에서 무선 전력 송신기가 송출 할 수 있는 최대 송출 전력 값일 수 있다. 환경 조건이란 송신기의 온도, 송신기의 전력 소스의 가용량, 이물질의 존재 또는 프렌들리 메탈의 영향 등을 의미할 수 있다. 무선 전력 수신기(1420)는 전력 송신기 능력 패킷의 제1 보장 전력 값에 기초하여 파워 전송 계약의 보장 전력 값을 제안하기 위한 특별 요구 패킷을 전송할 수 있다(S2813). 주의해야 할 것은 전력 송신기 능력 패킷의 제1 보장 전력과 파워 전송 계약의 보장 전력은 구별될 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 수신기(2820)는 전력 송신기 능력 패킷의 제1 보장 전력 값과 동일하거나 보다 작은 값으로 파워 전송 계약의 보장 전력 값을 요구할 수 있다. 설명의 편의를 위하여 무선 전력 수신기(2820)는 파워 전송 계약의 보장 전력 값으로 전력 송신기 능력 패킷의 제1 보장 전력 값과 동일한 값으로 요구한다. 무선 전력 송신기(2810)는 파워 전송 계약의 보장 전력 값을 요구하기 위한 특별 요구 패킷에 대한 응답으로 ACK 패킷을 전송할 수 있다(S2814). 즉, 무선 전력 송신기(2810)는 무선 전력 수신기가 제안한 파워 전송 계약의 보장 전력 값을 수락한 경우 이다. 즉, 파워 전송 계약은 제1 보장 전력 값으로 완료될 수 있다. 이후 무선 전력 수신기(2820)는 파워 전송 계약이 완료되면 협상 단계를 종료하기 위한 특별 요구 패킷을 전송할 수 있다(S2815). 무선 전력 송신기(2810)는 협상 단계를 종료하기 위한 특별 요구 패킷에 대한 응답으로 ACK 패킷을 전송할 수 있다(S2816). 즉, 무선 전력 송신기(2810)는 협상 단계 종료에 대한 수락으로 ACK 패킷을 전송할 수 있다.

보정 단계에서, 무선 전력 수신기(2820)는 수신 전력 패킷을 무선 전력 송신기(2810)에 전송할 수 있다(S2817). 이 경우, 수신 전력 패킷은 24비트 수신 전력 패킷일 수 있다. 무선 전력 송신기(2810)는 무선 충전 진행을 위하여 수신 전력 패킷에 대한 응답으로 ACK 패킷을 전송할 수 있다(S2818).

보정 단계가 완료되면 제1 보장 전력으로 전력 전송 단계를 진행할 수 있다. 무선 전력 수신기(2820)는 무선 전력 송신기(2810)의 송출 전력을 제어하기 위하여 하나 이상의 제어 오류 패킷을 전송 할 수 있다(S2819). 무선 전력 수신기(2820)는 정기적으로 또는 임의로 수신 전력 패킷을 전송할 수 있다(S2820).

도 29는 도 28의 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 29를 참조하면, 또 실시예에 따른 무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 충전 영역의 물체를 감지하는 단계(S2901)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 무선 전력 송신기는 아날로그 핑을 송신하여 송신 코일의 전류 변화에 기반하여 물체를 감지할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 핑 단계 이전에 품질 인자 값, 등가 직렬 저항 값 및 피크 주파수 값을 측정하는 단계(S2902)를 포함할 수 있다. 일 예로, 무선 전력 송신기는 선택 단계에서 센싱부를 이용하여 품질 인자 값을 측정할 수 있다. 또한, 무선 전력 송신기는 선택 단계에서 센싱부를 이용하여 등가 직렬 저항 값을 측정할 수 있다. 또한, 무선 전력 송신기는 선택 단계에서 센싱부를 이용하여 송신 전력의 피크 주파수 값을 측정할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 기준 품질 인자 값 및 기준 피크 주파수 값을 포함하는 정보를 수신하는 단계(S2903)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 무선 전력 송신기는 기준 품질 인자 값 및 기준 피크 주파수 값을 포함하는 FOD 상태 패킷을 수신할 수 있다. 일 예로, 무선 전력 송신기는 협상 단계에서 통신부를 이용하여 FOD 상태 패킷을 수신할 수 있다. 기준 품질 인자 값과 기준 피크 주파수 값은 무선 전력 수신기에 저장된 품질 인자 값과 피크 주파수 값일 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 임계 품질 인자 값, 제1 임계 등가 직렬 저항 값, 제2 임계 등가 직렬 저항 값 및 임계 피크 주파수 값을 결정하는 단계(S2904)을 포함할 수 있다. 임계 품질 인자 값을 결정하는 방법은 도 20의 임계 품질 인자 값을 결정하는 방법과 동일 할 수 있다. 또한, 제1 임계 등가 직렬 저항 값 및 제2 임계 등가 직렬 저항 값을 결정하는 방법은 도 23의 제1 및 제2 임계 등가 직렬 저항 값을 결정하는 방법과 동일할 수 있다. 또한, 임계 피크 주파수 값을 결정하는 방법은 도 26의 임계 피크 주파수 값을 결정하는 방법과 동일 할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 제1 이물질 검출 단계(S2905, S2906)를 포함할 수 있다. 일 예로, 제1 이물질 검출 단계는 도 20의 이물질 검출 방법과 동일 할 수 있다. 즉, 무선 전력 송신기는 측정된 품질 인자 값이 임계 품질 인자 값 이하이면 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 다른 예로, 제1 이물질 검출 단계는 도 23의 이물질 검출 방법과 동일 할 수 있다. 즉, 무선 전력 송신기는 측정된 등가 직렬 저항 값이 제1 임계 등가 직렬 저항 값 이상이면 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 무선 전력 송신기는 S2906에서 이물질이 존재하는 것으로 판단하면 무선 충전을 중단할 수 있다(S2907). 이 경우, 무선 전력 송신기는 이물질이 존재하는 것으로 판단하여 이물질이 검출된 것을 지시하는 정보를 무선 전력 수신기에 전송할 수 있다.

무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법은 제1 이물질 검출에서 이물질이 존재하지 않는 것으로 판단하면 제2 이물질 검출 단계(S2908, S2909)를 포함할 수 있다. 제2 이물질 검출 단계는 도 26의 제2 이물질 검출 방법과 동일 할 수 있다. 즉, 무선 전력 송신기는 측정한 피크 주파수 값이 임계 피크 주파수 값 이상이 아니거나 측정한 등가 직렬 저항 값이 제2 임계 등가 직렬 저항 값 이하이고 측정한 피크 주파수 값이 임계 피크 주파수 값 이상이면 이물질이 존재하지 않는 것으로 판단할 수 있다. 무선 전력 송신기는 제2 이물질 검출을 통해 이물질이 존재 하지 않는 것으로 판단하면 무선 충전을 진행할 수 있다(S2910). 이 경우, 무선 전력 송신기는 이물질이 검출되지 않는 것을 지시하는 정보를 무선 전력 수신기에 전송할 수 있다. 이와 반대로, 무선 전력 송신기는 측정한 피크 주파수 값이 임계 피크 주파수 값 이상이고 측정한 등가 직렬 저항 값이 제2 임계 등가 직렬 저항 값 이하가 아니면 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 무선 전력 송신기는 제2 이물질 검출을 통해 이물질이 존재 하는 것으로 판단하면 무선 충전을 중단할 수 있다(S2907). 이 경우, 무선 전력 송신기는 이물질이 검출된 것을 지시하는 정보를 무선 전력 수신기에 전송할 수 있다.

따라서, 또 다른 실시예는 이물질을 정확히 판단할 수 있다. 또한, 또 다른 실시예는 이물질을 정확히 판단하여 발열 현상, 충전 효율 감소 현상, 소비 전력 낭비를 방지할 수 있다. 또 다른 실시예는 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기 사이의 충전 거리가 증가하는 것과 이물질이 존재하는 것을 구분하여 판단함으로 불필요하게 무선 충전이 진행되지 않는 문제를 해결할 수 있다.

상술한 실시예에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있으며, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.

컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상술한 방법을 구현하기 위한 기능적인(function) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.

따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (23)

1. 무선 전력 송신기에서의 무선 충전 방법에 있어서,
   충전 영역의 물체를 감지하는 단계;
   품질 인자 값을 측정하는 단계;
   무선 전력 수신기로부터 전송되는 기준 품질 인자 값을 포함하는 정보를 수신하는 단계;
   상기 측정된 품질 인자 값 및 상기 수신된 기준 품질 인자 값을 이용하여 이물질을 검출하는 단계; 및
   상기 이물질 검출 여부에 따라 ACK 또는 NAK 정보를 포함하는 응답신호를 상기 무선 전력 수신기로 송신하는 단계를 포함하고,
   상기 무선 전력 송신기는
   상기 응답신호가 ACK정보를 포함하는 경우 제1 보장 전력 값을 포함하는 정보를 상기 무선 전력 수신기로 송신하고, 상기 응답신호가 NAK정보를 포함하는 경우 선택적으로 제2 보장 전력 값을 포함하는 정보를 상기 무선 전력 수신기로 송신하며,
   상기 기준 품질 인자 값은 상기 무선 전력 수신기의 특정 코일 유닛에서 측정된 품질 인자 값이고,
   상기 제1 보장 전력 값은 상기 제2 보장 전력 값보다 큰 무선 충전 방법.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 무선 전력 송신기의 내부 온도를 측정하는 단계를 포함하고,
   상기 응답신호가 NAK정보를 포함하는 경우, 기 설정된 기간 동안 측정한 상기 온도가 기 설정된 온도 미만인 경우, 제3 보장 전력 값을 포함하는 정보를 상기 무선 전력 수신기로 송신하는 단계를 포함하고,
   상기 제3 보장 전력 값은 상기 제2 보장 전력 값보다 큰 무선 충전 방법.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 제2 보장 전력 값은 상기 무선 전력 송신기의 최소 보장전력인 무선 충전 방법.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 이물질을 검출하는 단계는,
   상기 기준 품질 인자 값을 이용하여 임계 품질 인자 값을 결정하는 단계; 및
   상기 측정된 품질 인자 값이 상기 임계 품질 인자 값 이상이면 이물질이 없는 것으로 판단하고, 상기 측정된 품질 인자 값이 상기 임계 품질 인자 값 미만이면 이물질이 존재하는 것으로 판단하는 단계를 포함하고,
   상기 임계 품질 인자 값은 상기 기준 품질 인자 값보다 제 1 비율만큼 작은 값이며,
   상기 제2 보장 전력 값을 포함하는 정보를 상기 무선 전력 수신기로 송신하는 경우는,
   상기 측정된 품질 인자 값이 상기 임계 품질인자 값보다 작고 상기 기준 품질 인자 값보다 제2 비율만큼 작은 값보다 큰 경우인,
   무선 충전 방법.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 기준 품질인자 값과 상기 무선전력 송신기의 기 설정된 품질인자 값을 비교하는 단계; 및
   상기 응답 신호가 NAK정보를 포함하면서, 상기 기준 품질 인자 값이 상기 무선전력 송신기의 기 설정된 품질인자 값 보다 작으면 무선충전을 중단하는 단계를 더 포함하는 무선 충전 방법.
6. 제4 항에 있어서,
   상기 측정된 품질 인자 값이 상기 임계 품질 인자 값의 상기 제2 비율만큼 작은 값보다 작은 경우, 무선 충전을 중단하는 단계를 더 포함하는 무선 충전 방법.
7. 제2 항에 있어서,
   상기 제3 보장 전력 값을 갖는 보장 전력을 상기 무선 전력 수신기로 송신하는 단계는 재협상 단계에서 진행하는 무선 충전 방법.
8. 제1 항에 있어서,
   상기 제1 보장 전력 값을 포함하는 정보를 상기 무선 전력 수신기로 송신하면 보정 단계를 수행한 후 전력 전송 단계로 천이하고,
   상기 제2 보장 전력 값을 포함하는 정보를 상기 무선 전력 수신기로 송신하면 보정 단계를 수행하지 않고 전력 전송 단계로 천이하며,
   상기 보정 단계는,
   상기 무선 전력 수신기로부터 전송되는 수신 전력 정보를 수신하고, 상기 수신 전력 정보를 기반으로 손실 전력을 결정하는 단계를 포함하고,
   상기 전력 전송 단계는,
   상기 무선전력 수신기로부터 전송되는 제어 오류 신호를 수신 받고, 송신 전력을 제어하는 단계를 포함하는 무선 충전 방법.
9. 직류 전력을 교류전력으로 변환하는 인버터;
   상기 교류전력이 인가되는 송신 코일;
   무선전력 수신기로부터 변조된 신호를 복조하는 통신부;
   상기 송신 코일의 전압을 센싱하는 센싱부; 및
   상기 통신부와 상기 센싱부로부터 출력된 정보를 수신하는 제어부를 포함하고,
   상기 제어부는
   충전 영역의 물체가 감지되면 상기 센싱부로부터 출력된 정보를 이용하여 품질 인자 값 및 피크 주파수 중 적어도 하나의 측정 변수를 저장하고,
   상기 통신부로부터 출력된 정보를 이용하여 무선 전력 수신기로부터 전송되는 기준 품질 인자 값 및 기준 피크주파수 중 적어도 하나의 기준 인자를 포함하는 이물질 상태 패킷을 수신하고,
   상기 기준 인자 및 상기 측정 변수를 이용하여 이물질을 검출하고,
   상기 이물질 검출 여부에 따라 ACK 또는 NAK 정보를 포함하는 응답신호를 상기 무선전력 수신기로 송신하고,
   상기 응답신호가 ACK정보를 포함하는 경우 제1 보장 전력 값을 포함하는 정보를 상기 무선전력 수신기로 송신하고, 상기 응답신호가 NAK정보를 포함하는 경우 선택적으로 제2 보장 전력 값을 포함하는 정보를 상기 무선전력 수신기로 송신하고,
   상기 기준 품질 인자 값은 상기 무선 전력 수신기의 특정 코일 유닛에서 측정되어 상기 무선 전력 수신기에 저장된 품질 인자 값이고,
   상기 기준 피크 주파수는 상기 무선 전력 수신기에 저장된 수신 전력의 피크 주파수 값이며,
   상기 제1 보장 전력 값은 상기 제2 보장 전력 값보다 큰 무선 전력 송신기.
10. 제9 항에 있어서,
    상기 센싱부는 상기 무선 전력 송신기의 내부 온도를 측정하고,
    상기 제어부는 상기 응답신호가 NAK정보를 포함하는 경우, 기 설정된 기간 동안 상기 감지된 온도가 기 설정된 온도 미만인 경우, 상기 무선전력 수신기로 재협상을 요청하고, 제3 보장 전력 값을 포함하는 정보를 상기 무선 전력 수신기로 송신하고,
    상기 제3 보장 전력 값은 상기 제2 보장 전력 값보다 큰 무선 전력 송신기.
11. 제9 항에 있어서,
    상기 제2 보장 전력 값은 상기 무선 전력 송신기의 최소 보장전력인 무선 전력 송신기.
12. 제9 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 기준 품질 인자 값을 이용하여 임계 품질 인자 값을 결정하고, 상기 측정 변수의 품질 인자 값이 상기 임계 품질 인자 값 이상이면 이물질이 없는 것으로 판단하고, 상기 측정 변수의 품질 인자 값이 상기 임계 품질 인자 값 미만이면 이물질이 존재하는 것으로 판단하고,
    상기 임계 품질 인자 값은 상기 기준 품질 인자 값보다 제 1 비율만큼 작은 값이며,
    상기 제어부가 상기 제2 보장 전력값을 포함하는 정보를 송신하는 경우는,
    상기 측정된 품질 인자 값이 상기 임계 품질 인자 값보다 작고 상기 기준 품질 인자 값보다 제2 비율만큼 작은 값보다 큰 경우인, 무선전력 송신기.
13. 제12 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 측정 변수의 품질 인자 값이 상기 임계 품질 인자 값의 상기 제2 비율만큼 작은 값보다 작은 경우, 무선 충전을 중단하는, 무선전력 송신기.
14. 제9 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 무선전력 수신기로부터 제어 오류 신호를 수신받고, 송신 전력을 제어하고,
    상기 제어부가 제1 보장 전력 값을 포함하는 정보를 상기 무선 전력 수신기로 송신하는 경우에는 상기 송신 전력을 제어하기 전에 상기 무선 전력 수신기로부터 수신 전력 정보를 수신하고, 상기 수신 전력 정보를 기반으로 손실 전력을 산출하여 저장하고, 산출된 손실 전력을 기반으로 이물질 존재 유무를 판단하고,
    상기 제어부가 상기 제2 보장 전력 값을 포함하는 정보를 송신하는 경우에는 상기 손실 전력을 산출하여 저장하지 않고, 상기 수신 전력 정보를 기반으로 이물질 존재 유무를 판단하는 무선전력 송신기.
15. 무선전력을 수신하는 수신코일;
    상기 수신코일과 연결된 정류기;
    상기 정류기와 연결된 컨버터; 및
    상기 정류기에서 출력되는 전압을 감지하고,
    무선전력송신기와 통신하여 상기 수신코일로 인가되는 전력의 세기를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는
    상기 무선전력 송신기로 이물질 검출 상태 패킷을 송신하고,
    상기 무선 전력 송신기로부터 송신되는 상기 이물질 검출 상태 패킷에 대응되는 응답신호를 수신하고,
    상기 응답신호가 NAK 신호인 경우 최소 보장전력에 대응하는 전력요청신호를 상기 무선전력 송신기에 송신하고, 상기 무선전력 송신기와 보정단계를 수행하지 않고 전력 전송단계로 천이하고,
    상기 응답신호가 ACK 신호인 경우 최소 보장전력 이상의 전력 요청신호를 상기 무선 전력 송신기에 송신하고, 상기 무선 전력 송신기와 보정단계를 수행한 후 전력 전송 단계로 천이하는 무선 전력 수신기.
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