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技術 異物質検出方法及びそのための装置及びシステム

出願人 エルジーイノテックカンパニーリミテッド
発明者 パク,ジェヒクォン,ヨンイル
出願日 2017年6月30日 (2年10ヶ月経過) 出願番号 2018-567818
公開日 2019年9月12日 (7ヶ月経過) 公開番号 2019-526220
状態 不明
技術分野
  • -
主要キーワード 標準性能 電力遮断回路 デザイン的特徴 据置形 アラーム信号出力 要請事項 電磁気誘導 デザイン形
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重要な関連分野

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課題】

解決手段

本発明は異物検出方法及びそのための装置及びシステムに関するもので、本発明の一実施例による無線電力伝送するための共振回路を備えた無線電力送信機における異物質検出方法は、充電領域に配置された物体感知する段階と、前記物体が感知されれば、前記共振回路の品質因子値を測定する段階と、感知信号送出し無線電力受信機識別する段階と、識別された前記無線電力受信機から受信された基準品質因子値に基づいて異物質検出のための臨界値を決定する段階と、前記測定された品質因子値と前記決定された臨界値を比較して異物質の存在有無を判断する段階と、を含み、前記臨界値は前記基準品質因子値によって増加する加重値が適用されて決定されることができる。したがって、本発明はより効果的で正確に異物質を検出することができる利点がある。

概要

背景

近年、情報通信技術が急速に発展するに従い、情報通信技術を基にするユビキタス社会が成り立っている。

いつでもどこでも情報通信機器が接続するためには、社会の全ての施設通信機能を有するコンピュータチップ内装したセンサーが取り付けられなければならない。したがって、これらの機器又はセンサーの電源供給問題は新しい課題となっている。また、携帯電話だけではなくブルートゥースハンドセットアイポットのようなミュージックプレーヤーなどの携帯機器の種類が急激に増えるに従ってバッテリー充電する作業が使用者に時間及び手数を要求している。このような問題を解決する方法として無線電力伝送技術が最近に関心を受けている。

無線電力伝送技術(wireless power transmission又はwireless energy transfer)は磁場の誘導原理を用いて無線送信機から受信機電気エネルギー伝送する技術であり、既に1800年代電磁気誘導原理を用いた電気モーター変圧器が使われ始めた。その後には、高周波、Microwave、レーザーなどの電磁波を放射して電気エネルギーを伝送する方法も試みられた。我々がよく使用する電動歯ブラシ又は一部の無線カミソリも実際には電磁気誘導原理で充電される。

現在まで無線を用いたエネルギー伝達方式は、大別して磁気誘導方式磁気共振(Electromagnetic Resonance)方式及び短波長無線周波数を用いたRF伝送方式などに区分できる。

磁気誘導方式は、二つのコイルを互いに隣り合わせた後、一コイル電流を流せば、このときに発生した磁束(Magnetic Flux)が他のコイルに起電力を引き起こす現象を用いる技術であり、携帯電話のような小型機器を中心に早く商用化している。磁気誘導方式は最大で数百キロワット(kW)の電力を伝送することができるし効率も高いが、最大伝送距離が1センチメートル(cm)以下であるため、一般的に充電器又は底面に隣り合わせなければならない欠点がある。

磁気共振方式は、電磁気波、電流などを活用する代わりに、電場又は磁場を用いる特徴がある。磁気共振方式は電磁波問題の影響をほとんど受けないので、他の電子機器人体に安全であるという利点がある。一方、限定された距離と空間でだけ活用することができ、エネルギー伝達効率がちょっと低いという欠点がある。

短波長無線電力伝送方式、簡単に言えばRF伝送方式は、エネルギーラジオ波(Radio Wave)の形態で直接送受信されることができるという点を活用したものである。この技術はレクテナ(rectenna)を用いるRF方式の無線電力伝送方式である。レクテナはアンテナ(antenna)と整流器(rectifier)の合成語で、RF電力を直接直流電力に変換する素子を意味する。すなわち、RF方式はACラジオ波をDCに変換して使用する技術であり、最近効率が向上するに従って商用化に対する研究が活発に進行されている。

無線電力伝送技術は、モバイルだけでなく、IT、鉄道家電産業などの産業全般にあたって多様に活用されることができる。

無線充電可能領域に無線電力受信機ではない伝導体、つまりFO(Foreign Object)が存在する場合、FOには無線電力送信機から送出された電磁気信号誘導されて温度が上昇することがある。一例として、FOは、銅銭、クリップピンボールペンなどを含むことができる。

仮に、無線電力受信機と無線電力送信機の間にFOが存在する場合、無線充電効率がめっきり落ちるだけでなく、FO周辺温度上昇によって無線電力受信機と無線電力送信機の温度が一緒に上昇することがある。仮に、充電領域に位置するFOが除去されなかった場合、電力浪費をもたらすだけでなく、過熱によって無線電力送信機及び無線電力受信機の損傷を引き起こすことができる。

したがって、充電領域に位置するFOを正確に検出することは無線充電技術分野で重要なイシューとなっている。

概要

本発明は異物検出方法及びそのための装置及びシステムに関するもので、本発明の一実施例による無線で電力を伝送するための共振回路を備えた無線電力送信機における異物質検出方法は、充電領域に配置された物体感知する段階と、前記物体が感知されれば、前記共振回路の品質因子値を測定する段階と、感知信号送出して無線電力受信機を識別する段階と、識別された前記無線電力受信機から受信された基準品質因子値に基づいて異物質検出のための臨界値を決定する段階と、前記測定された品質因子値と前記決定された臨界値を比較して異物質の存在有無を判断する段階と、を含み、前記臨界値は前記基準品質因子値によって増加する加重値が適用されて決定されることができる。したがって、本発明はより効果的で正確に異物質を検出することができる利点がある。 a

目的

本発明は上述した従来技術の問題点を解決するために考案されたもので、本発明の目的は無線充電のための異物質検出方法及びそのための装置及びシステムを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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請求項1

無線電力伝送するための共振回路を備えた無線電力送信機における異物検出方法であって、充電領域に配置された物体感知する段階と、前記物体が感知されれば、前記共振回路の品質因子値を測定する段階と、感知信号送出し無線電力受信機識別する段階と、識別された前記無線電力受信機から受信された基準品質因子値に基づいて異物質検出のための臨界値を決定する段階と、前記測定された品質因子値と前記決定された臨界値を比較して異物質の存在有無を判断する段階と、を含み、前記臨界値は前記基準品質因子値によって増加する加重値が適用されて決定される、異物質検出方法。

請求項2

前記加重値は前記基準品質因子値によって線形的又は指数的に増加する、請求項1に記載の異物質検出方法。

請求項3

前記臨界値は前記無線電力送信機に対応する構成因子及び予め定義された許容誤差がもっと適用されて決定され、前記臨界値は前記基準品質因子値と前記構成因子を掛けた値に前記許容誤差を足してから前記加重値を差し引くことによって決定される、請求項2に記載の異物質検出方法。

請求項4

前記判断結果、異物質が存在しなければ、前記識別された無線電力受信機への充電を開始する段階と、前記判断結果、異物質が存在すれば、前記共振回路を介しての電力伝送中断し、異物質が感知されたことを指示する所定のアラーム信号を出力する段階と、をさらに含む、請求項1に記載の異物質検出方法。

請求項5

前記電力伝送の中断後、前記充電領域に配置された物体を感知する段階に回帰する、請求項4に記載の異物質検出方法。

請求項6

前記回帰後、測定した前記共振回路の品質因子値を前記決定された臨界値と比較して、感知された前記異物質が前記充電領域から除去されたかを確認する段階をさらに含む、請求項5に記載の異物質検出方法。

請求項7

前記確認結果、前記異物質が除去された場合、前記中断された電力伝送を再開する、請求項5に記載の異物質検出方法。

請求項8

前記基準品質因子値は交渉段階で受信される異物質検出状態パケットに含まれて受信される、請求項1に記載の異物質検出方法。

請求項9

前記異物質の存在有無を判断する段階は、前記測定された品質因子値が前記臨界値を超えれば異物質が存在しないと判断する段階と、前記測定された品質因子値が前記臨界値以下であれば異物質が存在すると判断する段階と、を含む、請求項1に記載の異物質検出方法。

請求項10

共振キャパシター及び共振インダクターを含む共振回路と、充電領域に配置された物体を感知するセンシング部と、前記物体が感知されれば、前記共振回路の品質因子値を測定する測定部と、識別された無線電力受信機から受信される異物質検出状態パケットの基準品質因子値に基づいて異物質検出のための臨界値を決定し、前記測定された品質因子値と前記決定された臨界値を比較して異物質の存在有無を判断する制御部と、を含み、前記臨界値は前記基準品質因子値によって増加する加重値が適用されて決定される、異物質検出装置

請求項11

前記加重値は前記基準品質因子値によって線形的又は指数的に増加し、前記臨界値は前記基準品質因子値と前記無線電力送信機に対応する構成因子を掛けた値に予め定義された許容誤差を足してから前記加重値を差し引くことによって決定される、請求項10に記載の異物質検出装置。

技術分野

0001

本発明は無線電力伝送技術に関し、より詳しくは、無線充電システム上での異物検出方法及びそのための装置及びシステムに関する。

背景技術

0002

近年、情報通信技術が急速に発展するに従い、情報通信技術を基にするユビキタス社会が成り立っている。

0003

いつでもどこでも情報通信機器が接続するためには、社会の全ての施設通信機能を有するコンピュータチップ内装したセンサーが取り付けられなければならない。したがって、これらの機器又はセンサーの電源供給問題は新しい課題となっている。また、携帯電話だけではなくブルートゥースハンドセットアイポットのようなミュージックプレーヤーなどの携帯機器の種類が急激に増えるに従ってバッテリー充電する作業が使用者に時間及び手数を要求している。このような問題を解決する方法として無線電力伝送技術が最近に関心を受けている。

0004

無線電力伝送技術(wireless power transmission又はwireless energy transfer)は磁場の誘導原理を用いて無線送信機から受信機電気エネルギー伝送する技術であり、既に1800年代電磁気誘導原理を用いた電気モーター変圧器が使われ始めた。その後には、高周波、Microwave、レーザーなどの電磁波を放射して電気エネルギーを伝送する方法も試みられた。我々がよく使用する電動歯ブラシ又は一部の無線カミソリも実際には電磁気誘導原理で充電される。

0005

現在まで無線を用いたエネルギー伝達方式は、大別して磁気誘導方式磁気共振(Electromagnetic Resonance)方式及び短波長無線周波数を用いたRF伝送方式などに区分できる。

0006

磁気誘導方式は、二つのコイルを互いに隣り合わせた後、一コイル電流を流せば、このときに発生した磁束(Magnetic Flux)が他のコイルに起電力を引き起こす現象を用いる技術であり、携帯電話のような小型機器を中心に早く商用化している。磁気誘導方式は最大で数百キロワット(kW)の電力を伝送することができるし効率も高いが、最大伝送距離が1センチメートル(cm)以下であるため、一般的に充電器又は底面に隣り合わせなければならない欠点がある。

0007

磁気共振方式は、電磁気波、電流などを活用する代わりに、電場又は磁場を用いる特徴がある。磁気共振方式は電磁波問題の影響をほとんど受けないので、他の電子機器人体に安全であるという利点がある。一方、限定された距離と空間でだけ活用することができ、エネルギー伝達効率がちょっと低いという欠点がある。

0008

短波長無線電力伝送方式、簡単に言えばRF伝送方式は、エネルギーラジオ波(Radio Wave)の形態で直接送受信されることができるという点を活用したものである。この技術はレクテナ(rectenna)を用いるRF方式の無線電力伝送方式である。レクテナはアンテナ(antenna)と整流器(rectifier)の合成語で、RF電力を直接直流電力に変換する素子を意味する。すなわち、RF方式はACラジオ波をDCに変換して使用する技術であり、最近効率が向上するに従って商用化に対する研究が活発に進行されている。

0009

無線電力伝送技術は、モバイルだけでなく、IT、鉄道家電産業などの産業全般にあたって多様に活用されることができる。

0010

無線充電可能領域に無線電力受信機ではない伝導体、つまりFO(Foreign Object)が存在する場合、FOには無線電力送信機から送出された電磁気信号誘導されて温度が上昇することがある。一例として、FOは、銅銭、クリップピンボールペンなどを含むことができる。

0011

仮に、無線電力受信機と無線電力送信機の間にFOが存在する場合、無線充電効率がめっきり落ちるだけでなく、FO周辺温度上昇によって無線電力受信機と無線電力送信機の温度が一緒に上昇することがある。仮に、充電領域に位置するFOが除去されなかった場合、電力浪費をもたらすだけでなく、過熱によって無線電力送信機及び無線電力受信機の損傷を引き起こすことができる。

0012

したがって、充電領域に位置するFOを正確に検出することは無線充電技術分野で重要なイシューとなっている。

発明が解決しようとする課題

0013

本発明は上述した従来技術の問題点を解決するために考案されたもので、本発明の目的は無線充電のための異物質検出方法及びそのための装置及びシステムを提供することである。

0014

本発明の他の目的は基準品質因子値によって線形的又は指数的に決定される加重値を反映して動的に異物質を検出するための臨界値又は臨界範囲を決定することにより、より正確に異物質を検出することができる無線電力送信装置を提供することである。

0015

本発明の他の目的はピング段階以前に測定された共振回路品質因子値及びインダクタンス値に基づいて異物質を検出することが可能な無線電力送信装置を提供することである。

0016

本発明のさらに他の目的は充電領域に物体感知されれば、ピング段階以前に共振回路の品質因子値だけではなくインダクタンス値を測定し、交渉段階でFOD状態パケットに基づいて決定された臨界値と測定値を比較することによってより正確に異物質を感知することが可能な異物質検出方法及びそのための装置及びシステムを提供することである。本発明の他の目的は動作周波数帯域内の特定周波数相応して測定された品質因子値に基づいて異物質を検出することが可能な無線電力送信機を提供することである。

0017

本発明の他の目的は動作周波数帯域内の特定周波数に相応して測定された品質因子平均値に基づいて異物質を検出することが可能な無線電力送信機を提供することである。

0018

本発明で達成しようとする技術的課題は以上で言及した技術的課題に制限されず、言及しなかったさらに他の技術的課題は下記の記載から本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に明確に理解可能であろう。

課題を解決するための手段

0019

本発明は異物質検出方法及びそのための装置及びシステムを提供することができる。

0020

本発明の一実施例による無線で電力を伝送するための共振回路を備えた無線電力送信機における異物質検出方法は、充電領域に配置された物体を感知する段階と、前記物体が感知されれば、前記共振回路の品質因子値を測定する段階と、感知信号送出して無線電力受信機を識別する段階と、識別された前記無線電力受信機から受信された基準品質因子値に基づいて異物質検出のための臨界値を決定する段階と、前記測定された品質因子値と前記決定された臨界値を比較して異物質の存在有無を判断する段階とを含み、前記臨界値は前記基準品質因子値によって増加する加重値が適用されて決定されることができる。

0021

ここで、前記加重値は前記基準品質因子値によって線形的又は指数的に増加することができる。

0022

また、前記臨界値の決定に前記無線電力送信機に対応する構成因子及び予め定義された許容誤差がもっと適用され、前記臨界値は前記基準品質因子値と前記構成因子を掛けた値に前記許容誤差を足してから前記加重値を差し引くことによって決定されることができる。

0023

また、前記異物質検出方法は、前記判断結果、異物質が存在しなければ、前記識別された無線電力受信機への充電を開始する段階と、前記判断結果、異物質が存在すれば、前記共振回路を介しての電力伝送中断し、異物質が感知されたことを指示する所定のアラーム信号を出力する段階とをさらに含むことができる。

0024

また、前記電力伝送が中断されれば、前記充電領域に配置された物体を感知する段階に回帰することができる。

0025

また、前記異物質検出方法は、前記回帰後、測定した前記共振回路の品質因子値を前記決定された臨界値と比較して、感知された前記異物質が前記充電領域から除去されたかを確認する段階をさらに含むことができる。

0026

また、前記確認結果、前記異物質が除去された場合、前記中断された電力伝送を再開することができる。

0027

また、前記基準品質因子値は交渉段階で受信される異物質検出状態パケットに含まれて受信されることができる。

0028

また、前記異物質の存在有無を判断する段階は、前記測定された品質因子値が前記臨界値を超えれば異物質が存在しないと判断する段階と、前記測定された品質因子値が前記臨界値以下であれば異物質が存在すると判断する段階とを含むことができる。

0029

本発明の他の実施例による無線で電力を伝送するための共振回路を備えた無線電力送信機における異物質検出方法は、充電領域に配置された物体を感知する段階と、前記物体が感知されれば、前記共振回路の品質因子値を測定する段階と、感知信号を送出して無線電力受信機を識別する段階と、識別された前記無線電力受信機から受信された基準品質因子値に基づいて異物質検出のための臨界範囲を決定する段階と、前記測定された品質因子値と前記決定された臨界範囲を比較して異物質の存在有無を判断する段階とを含み、前記臨界範囲は前記基準品質因子値によって増加する上限加重値と下限加重値が適用されて決定されることができる。

0030

本発明のさらに他の実施例による異物質検出装置は、共振キャパシター及び共振インダクターを含む共振回路と、充電領域に配置された物体を感知するセンシング部と、前記物体が感知されれば、前記共振回路の品質因子値を測定する測定部と、識別された無線電力受信機から受信される異物質検出状態パケットの基準品質因子値に基づいて異物質検出のための臨界値を決定し、前記測定された品質因子値と前記決定された臨界値を比較して異物質の存在有無を判断する制御部とを含み、前記臨界値は前記基準品質因子値によって増加する加重値が適用されて決定されることができる。

0031

ここで、前記加重値は前記基準品質因子値によって線形的又は指数的に増加し、前記臨界値は前記基準品質因子値と前記無線電力送信機に対応する構成因子を掛けた値に予め定義された許容誤差を足してから前記加重値を差し引くことによって決定されることができる。

0032

また、前記異物質が存在しないと判断されれば、前記制御部が前記識別された無線電力受信機への充電を開始し、前記異物質が存在すると判断されれば、前記制御部が前記共振回路を介しての電力伝送を中断し、異物質が感知されたことを指示する所定のアラーム信号を出力するように制御することができる。

0033

また、前記制御部が、前記電力伝送中断後、選択段階に回帰して測定した前記共振回路の品質因子値を前記決定された臨界値と比較して、感知された前記異物質が前記充電領域から除去されたかを確認することができる。

0034

また、前記確認結果、前記異物質が除去された場合、前記制御部が前記中断された電力伝送を再開するように制御することができる。

0035

また、前記異物質検出装置は、電源から印加された直流電力を特定の直流電力に変換する直流直流変換器と、前記変換された直流電力を交流電力に変換するインバーターとをさらに含み、前記制御部が、前記測定部による測定が完了すれば、前記無線電力受信機を識別するためのデジタルピングが周期的に送出されるように前記直流/直流変換器及び前記インバーターを制御し、前記デジタルピングに対応する信号強度指示子が受信されれば、前記無線電力受信機を識別することができる。

0036

また、前記測定部が前記共振キャパシターの両端で測定された電圧に基づいて前記共振回路の品質因子値を測定することができる。

0037

本発明のさらに他の実施例による異物質検出装置は、共振キャパシター及び共振インダクターを含む共振回路と、充電領域に配置された物体を感知するセンシング部と、前記物体が感知されれば、前記共振回路の品質因子値を測定する測定部と、識別された無線電力受信機から受信される異物質検出状態パケットの基準品質因子値に基づいて異物質検出のための臨界範囲を決定し、前記測定された品質因子値と前記決定された臨界範囲を比較して異物質の存在有無を判断する制御部とを含み、前記臨界範囲は前記基準品質因子値によって増加する上限加重値と下限加重値が適用されて決定されることができる。

0038

本発明の一実施例による無線で電力を伝送するための共振回路を備えた無線電力送信機における異物質検出方法は、前記共振回路の第1インダクタンス値を測定する段階と、無線電力受信機から異物質検出状態パケットを受信する段階と、前記異物質検出状態パケットに基づいて異物質検出のための臨界値を決定する段階と、前記測定された第1インダクタンス値と前記決定された臨界値を比較して異物質の存在有無を判断する段階とを含むことができる。

0039

また、前記異物質検出方法は、充電領域に配置された物体を感知する段階と、前記無線電力受信機を識別する段階とをさらに含み、前記測定された第1インダクタンス値は前記感知された物体によって変化した前記共振回路のインダクタンス値を含むことができる。

0040

また、前記第1インダクタンス値は、前記物体が感知された後、前記無線電力受信機を識別する段階に進入する前に測定されることができる。

0041

また、前記異物質検出方法は、前記物体が感知された後、前記無線電力受信機を識別する段階に進入する前に前記共進回路の品質因子値を測定する段階をさらに含むことができる。

0042

また、前記異物質検出方法は、前記異物質存在有無の判断結果に基づいて前記無線電力受信機への電力伝送を中断する段階をさらに含むことができる。

0043

また、前記異物質検出方法は、前記異物質存在有無の判断結果に基づいて前記識別された無線電力受信機に伝送する電力を補正する段階をさらに含むことができる。

0044

また、前記異物質検出方法は、前記異物質存在有無の判断結果に基づいて異物質が感知されたことを指示するアラーム信号を出力する段階をさらに含むことができる。

0045

また、前記異物質検出方法は、前記電力伝送中断後、前記充電領域に配置された物体を感知する段階をさらに含むことができる。

0046

また、前記異物質検出方法は、前記電力伝送中断後、前記共振回路の第2インダクタンス値を測定する段階と、前記測定された第2インダクタンス値と前記決定された臨界値を比較して、感知された前記異物質が前記充電領域から除去されたかを判断する段階とをさらに含むことができる。

0047

また、前記異物質検出状態パケットは、基準品質因子値及び基準インダクタンス値の少なくとも一つを含むことができる。

0048

また、前記基準インダクタンス値は、異物質がない状態で前記無線電力受信機が前記充電領域に位置したときに測定された前記共振回路のインダクタンス値を含むことができる。

0049

一実施例で、前記異物質検出状態パケットはモードフィールドをさらに含み、前記モードフィールドは、前記異物質検出状態パケットが前記基準インダクタンス値を含むことを指示する第1モードを含むことができる。

0050

他の実施例で、前記異物質検出状態パケットはモードフィールドをさらに含み、前記モードフィールドは、前記異物質検出状態パケットが前記基準インダクタンス値及び前記基準品質因子値を含むことを指示する第2モードを含むことができる。

0051

また、前記決定された臨界値は品質因子臨界値及びインダクタンス臨界値を含み、前記品質因子臨界値及び前記インダクタンス臨界値は前記基準品質因子値及び前記基準インダクタンス値のそれぞれに対して既設定比率だけ小さい値を含むことができる。

0052

また、前記決定された臨界値は前記基準インダクタンス値に対して既設定の比率だけ大きい値を含むことができる。

0053

また、前記異物質検出方法は、前記無線電力受信機から前記電力を補正するための受信パワー度パケットを受信する段階をさらに含み、前記受信パワー強度パケットは、ライトロードに対応する前記無線電力受信機の受信電力又はロード連結状態に対応する前記無線電力受信機の受信電力を含むことができる。

0054

また、前記異物質の存在有無を判断する段階は、前記測定された品質因子値と前記品質因子臨界値を比較して異物質存在有無を判断する第1異物質判断段階と、前記測定された第1インダクタンス値と前記インダクタンス臨界値を比較して異物質存在有無を判断する第2異物質判断段階とを含むことができる。

0055

また、前記第1異物質判断段階及び前記第2異物質判断段階の少なくとも一つの異物質判断段階で異物質が存在すると判断されれば、最終的に異物質が存在すると判断することができる。

0056

本発明の他の実施例による異物質検出装置は、共振キャパシターとインダクターを含む共振回路と、前記インダクター上に配置される充電領域と、前記共振回路の第1インダクタンス値を測定する測定部と、無線電力受信機から受信された異物質検出状態パケットに基づいて異物質検出のための臨界値を決定し、前記測定された第1インダクタンス値と前記決定された臨界値を比較して異物質の存在有無を判断する制御部とを含むことができる。

0057

また、前記制御部は前記充電領域に位置する物体を感知するように設定され、前記測定された第1インダクタンス値は前記感知された物体によって変化した前記共振回路のインダクタンス値を含むことができる。

0058

また、前記測定部は前記共進回路の品質因子値を測定するように設定され、前記測定された品質因子値は前記感知された物体によって変化した前記共振回路の品質因子値を含むことができる。

0059

また、前記共進回路のインダクタンス値は前記インダクターのインダクタンス値を含むことができる。

0060

また、前記測定された第1インダクタンス値が前記決定された臨界値より大きければ、前記制御部は前記無線電力受信機に伝送する電力を補正することができる。

0061

また、前記測定された第1インダクタンス値が前記決定された臨界値と同じかそれより小さければ、前記制御部は前記無線電力受信機への電力伝送を中断するように制御することができる。

0062

また、前記異物質検出状態パケットは、基準品質因子値及び基準インダクタンス値の少なくとも一つを含むことができる。

0063

一実施例で、前記異物質検出状態パケットはモードフィールドをさらに含み、前記モードフィールドは、前記異物質検出状態パケットが前記基準インダクタンス値を含むことを指示する第1モードを含むことができる。

0064

他の実施例で、前記異物質検出状態パケットはモードフィールドをさらに含み、前記モードフィールドは、前記異物質検出状態パケットが前記基準インダクタンス値及び前記基準品質因子値を含むことを指示する第2モードを含むことができる。

0065

また、前記決定された臨界値は品質因子臨界値及びインダクタンス臨界値を含み、前記品質因子臨界値及び前記インダクタンス臨界値は前記基準品質因子値及び前記基準インダクタンス値のそれぞれに対して既設定の比率だけ小さい値を含むことができる。

0066

また、前記決定された臨界値は前記基準インダクタンス値に対して既設定の比率だけ大きい値を含むことができる。

0067

また、前記制御部が、前記測定された品質因子値と前記品質因子臨界値を比較して異物質存在有無を判断する第1異物質判断、及び前記測定されたインダクタンス値と前記インダクタンス臨界値を比較して異物質存在有無を判断する第2異物質判断を遂行することができる。

0068

また、前記第1異物質判断及び前記第2異物質判断の少なくとも一つの判断によって異物質が存在すると判断されれば、前記制御部が最終的に異物質が存在すると判断することができる。

0069

また、前記異物質検出装置は、電源から印加された直流電力を特定の直流電力に変換する直流/直流変換器と、前記変換された直流電力を交流電力に変換するインバーターとをさらに含み、前記制御部が、前記測定部による測定が完了すれば、前記無線電力受信機を識別するためのデジタルピングが周期的に送出されるように前記直流/直流変換器及び前記インバーターを制御し、前記デジタルピングに対応する信号強度指示子が受信されれば、前記無線電力受信機を識別することができる。

0070

また、前記測定部が、前記共振キャパシターの両端で測定された電圧、電流及びインピーダンスの少なくとも一つに基づいて前記第1インダクタンス値を測定することができる。

0071

また、前記測定部は、前記共振キャパシターの両端で測定された電圧に基づいて前記品質因子値を算出する品質因子測定部と、前記インダクターの両端で測定された電圧及び電流に基づいて前記インダクタンス値を算出するインダクタンス測定部とを含むことができる。

0072

本発明の一実施例による無線電力送信機における異物質検出方法は、第1周波数に対する第1品質因子値を測定する段階と、第2周波数に対する第2品質因子値を測定する段階と、前記第1品質因子値及び前記第2品質因子値に基づいて充電領域上の異物質の存在状態を決定する段階とを含むことができる。

0073

一例として、前記第2周波数が前記第1周波数より大きく、前記第2品質因子値が前記第1品質因子値より大きければ、前記充電領域に異物質が存在すると判断することができる。

0074

他の例として、前記第2品質因子値が前記第1品質因子値より大きければ、前記充電領域に整列されていない無線電力受信機が存在すると判断することができる。

0075

また、前記異物質検出方法は、決定された前記異物質の存在状態によって無線電力を送信する段階をさらに含み、前記異物質存在有無状態は異物質存在状態及び異物質不在状態を含むことができる。

0076

また、前記異物質存在状態は、前記第2品質因子値が前記第1品質因子値より大きい状態を含むことができる。

0077

また、前記異物質不在状態は、前記第2品質因子値が前記第1品質因子値と同じかそれより小さい状態を含むことができる。

0078

また、前記異物質検出方法は、前記判断結果、前記充電領域に異物質の存在が感知されれば、所定のアラーム信号を出力する段階をさらに含むことができる。

0079

また、前記異物質検出方法は、前記異物質の存在が感知されたとき、電力伝送中の場合、電力伝送を一時中断させる段階をさらに含むことができる。

0080

また、前記異物質検出方法は、前記電力伝送が一時中断された状態で前記感知された異物質が充電領域から除去されたかを確認する段階をさらに含み、前記確認結果、前記感知された異物質が除去された場合、前記一時中断された電力伝送が再開することができる。

0081

また、前記異物質検出方法は、前記アラーム信号の出力後、選択段階に進入する段階をさらに含むことができる。

0082

また、前記異物質検出方法は、前記アラーム信号の出力後、前記選択段階への進入前、前記感知された異物質が充電領域から除去されたかを確認する段階をさらに含み、前記確認結果、前記異物質が除去された場合、前記選択段階に進入することができる。

0083

また、前記第2品質因子値から前記第1品質因子値を差し引いた値が所定の基準値を超えれば、前記充電領域に異物質が存在すると判断することができる。

0084

本発明の他の実施例による無線電力送信機における異物質検出方法は、動作周波数帯域内の所定の上限周波数帯域に相応する第1品質因子平均値を算出する段階と、前記動作周波数帯域内の所定の下限周波数帯域に相応する第2品質因子平均値を算出する段階と、前記第1品質因子平均値及び前記第2品質因子平均値に基づいて前記無線電力送信機の充電領域に異物質が存在するかを判断する段階とを含むことができる。

0085

一例として、前記第1品質因子平均値が前記第2品質因子平均値より大きければ、前記充電領域に異物質が存在すると判断することができる。

0086

他の例として、前記第1品質因子平均値から前記第2品質因子平均値を差し引いた値が所定の基準値を超えれば、前記充電領域に異物質が存在すると判断することもできる。

0087

本発明のさらに他の実施例による無線電力送信機に備えられる異物質検出装置は、予め設定された動作周波数帯域内の第1周波数に対する第1品質因子値を測定し、前記動作周波数帯域内の第2周波数に対する第2品質因子値を測定する品質因子測定部と、前記第1品質因子値及び前記第2品質因子値に基づいて充電領域に異物質が存在するかを判断する検出部とを含むことができる。

0088

一例として、前記第2周波数が前記第1周波数より大きく、前記第2品質因子値が前記第1品質因子値より大きければ、前記検出部が、前記充電領域に異物質が存在すると判断することができる。

0089

他の例として、前記第2周波数が前記第1周波数より大きく、前記第2品質因子値が前記第1品質因子値より大きければ、前記検出部が、前記充電領域に整列されていない無線電力受信機が存在すると判断することもできる。

0090

また、前記異物質検出装置は、前記判断結果、前記充電領域に異物質が存在することが感知されれば、所定のアラーム信号を出力するアラーム部をさらに含むことができる。

0091

また、前記異物質検出装置は、前記異物質の存在が感知されたとき、電力伝送中の場合、前記電力伝送を一時中断させる制御部をさらに含むことができる。

0092

また、前記制御部が、前記電力伝送が一時中断された状態で前記感知された異物質が充電領域から除去されたかを確認し、前記確認結果、前記感知された異物質が除去された場合、前記一時中断された電力伝送を再開することもできる。

0093

また、前記制御部が、前記アラーム信号の出力後、選択段階に進入するように制御することができる。

0094

また、前記アラーム信号の出力後、前記選択段階への進入前、前記制御部が、前記感知された異物質が充電領域から除去されたかを確認し、前記確認結果、前記異物質が除去された場合、前記選択段階に進入するように制御することができる。

0095

また、前記第2周波数が前記第1周波数より大きく、前記第2品質因子値から前記第1品質因子値を差し引いた値が所定の基準値を超えれば、前記検出部が、前記充電領域に異物質が存在すると判断することができる。

0096

本発明のさらに他の実施例による無線電力送信機に備えられる異物質検出装置は、所定の動作周波数帯域内の品質因子値を測定する品質因子測定部と、前記動作周波数帯域内の所定の上限周波数帯域に相応して測定された少なくとも一つの前記品質因子値に基づいて第1品質因子平均値を算出し、前記動作周波数帯域内の所定の下限周波数帯域に相応して測定された少なくとも一つの前記品質因子値に基づいて第2品質因子平均値を算出する平均算出部と、前記第1品質因子平均値及び前記第2品質因子平均値に基づいて前記無線電力送信機の充電領域に異物質が存在するかを判断する検出部とを含むことができる。

0097

一例として、前記検出部が、前記第1品質因子平均値が前記第2品質因子平均値より大きければ、前記充電領域に異物質が存在すると判断することができる。

0098

他の例として、前記検出部が、前記第1品質因子平均値から前記第2品質因子平均値を差し引いた値が所定の基準値を超えれば、前記充電領域に異物質が存在すると判断することもできる。

0099

本発明のさらに他の実施例は、前記異物質検出方法のいずれか一つの方法を実行させるためのプログラムが記録されたコンピュータ可読の記録媒体を提供することができる。

0100

前記本発明の態様は本発明の好適な実施例の一部に過ぎなく、本発明の技術的特徴が反映された多様な実施例が、当該技術分野の通常的な知識を有する者によって、以下で詳述する本発明の詳細な説明から導出されて理解されることができる。

発明の効果

0101

本発明による方法、装置及びシステムの効果について説明すれば次のようである。

0102

本発明は無線充電のための異物質検出方法及びそのための装置及びシステムを提供する利点がある。

0103

また、本発明はより正確に異物質を検出することが可能な異物質検出方法及びそのための装置及びシステムを提供する利点がある。

0104

また、本発明は不必要な電力浪費及び異物質による発熱現象を最小化することができる利点がある。

0105

また、本発明は基準品質因子値によって線形的又は指数的に決定される加重値を反映して動的に異物質を検出するための臨界値又は臨界範囲を決定することにより、より正確に異物質を検出することが可能な無線電力送信装置を提供する利点がある。

0106

また、本発明はピング段階以前に測定された共振回路の品質因子値及びインダクタンス値に基づいて異物質を検出することが可能な無線電力送信装置を提供するものである。

0107

また、本発明は、充電領域に物体が感知されれば、ピング段階以前に共振回路の品質因子値だけではなく、インダクタンス値を測定し、交渉段階でFOD状態パケットに基づいて決定された臨界値と測定値を比較することによってより正確に異物質を感知することが可能な異物質検出方法及びそのための装置及びシステムを提供する利点がある。

0108

また、本発明は受信機のタイプによって動的に異物質の存在有無を判断するための臨界値を決定することにより、より正確な異物質検出が可能な異物質検出方法及びそれを用いた装置及びシステムを提供する利点がある。

0109

また、本発明は動作周波数帯域内の特定周波数に相応して測定された品質因子値に基づいて異物質を検出することが可能な無線電力送信機を提供する利点がある。

0110

また、本発明は動作周波数帯域内の特定周波数に相応して測定された品質因子平均値に基づいて異物質を検出することが可能な無線電力送信機を提供する利点がある。

0111

また、本発明は異物質検出エラーを最小化する利点があるだけではなく、これによって不必要な電力浪費及び装備損傷を最小化することができる効果を期待することができる。

0112

本発明で得られる効果は以上で言及した効果に制限されず、言及しなかった他の効果は下記の記載から本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に明らかに理解可能であろう。

図面の簡単な説明

0113

本発明に一実施例による無線充電システムを説明するためのブロック図である。

0114

本発明の一実施例による無線電力伝送過程を説明するための状態遷移図である。

0115

無線電力送信機と連動する無線電力受信機の構造を説明するためのブロック図である。

0116

本発明の一実施例によるパケットフォーマットを説明するための図である。

0117

本発明の一実施例によるパケットの種類を説明するための図である。

0118

本発明の一実施例による異物質検出装置の構造を説明するためのブロック図である。

0119

本発明の他の実施例による異物質検出装置の構造を説明するためのブロック図である。

0120

本発明の一実施例による異物質検出状態パケット(Foreign Object Detection Status Packet)のメッセージ構造を説明するための図である。

0121

本発明の一実施例によるFOD状態パケットのメッセージ構造を説明するための図である。

0122

本発明の他の実施例によるFOD状態パケットのメッセージ構造を説明するための図である。

0123

本発明の一実施例による異物質検出装置での異物質検出のための状態遷移過程を説明するための図である。

0124

本発明の一実施例による異物質検出装置での異物質検出のための状態遷移過程を説明するための図である。

0125

本発明の他の実施例による無線電力送信装置での異物質感知方法を説明するためのフローチャートである。

0126

本発明の他の実施例による無線電力送信装置での異物質感知方法を説明するためのフローチャートである。

0127

本発明の一実施例による充電領域に異物質が配置されたときの受信機タイプ別基準品質因子値に対して品質認知値が下がる程度を示す実験結果グラフである。
本発明の一実施例による充電領域に異物質が配置されたときの受信機タイプ別基準品質因子値に対して品質認知値が下がる程度を示す実験結果グラフである。

0128

共振回路に対する受信機タイプ別異物質存在有無による品質因子値及びインダクタンス値の測定結果を示す。

0129

本発明のさらに他の実施例によるFOD状態パケットのメッセージ構造を説明するための図である。

0130

本発明のさらに他の実施例によるFOD状態パケットのメッセージ構造を説明するための図である。

0131

本発明のさらに他の実施例によるFOD状態パケットのメッセージ構造を説明するための図である。

0132

本発明の一実施例によるFOD状態パケットのメッセージ構造を説明するための図である。
本発明の一実施例によるFOD状態パケットのメッセージ構造を説明するための図である。
本発明の一実施例によるFOD状態パケットのメッセージ構造を説明するための図である。
本発明の一実施例によるFOD状態パケットのメッセージ構造を説明するための図である。

0133

本発明の他の実施例によるFOD検出方法を説明するためのフローチャートである。

0134

本発明のさらに他の実施例によるFOD検出方法を説明するためのフローチャートである。

0135

本発明の一実施例による品質因子テーブルを示す。

0136

本発明の一実施例によるFO検出装置の構成を説明するためのブロック図である。

0137

本発明のさらに他の実施例によるFOD検出方法を説明するためのフローチャートである。

0138

本発明のさらに他の実施例によるFOD検出方法を説明するためのフローチャートである。

0139

本発明の一実施例による品質因子値に基づくFO検出方法を説明するためのフローチャートである。

0140

図20の実施例に相応するFO検出装置の構造を説明するためのブロック図である。

0141

本発明の他の実施例に品質因子値に基づくFO検出方法を説明するためのフローチャートである。

0142

図22の実施例に相応するFO検出装置の構造を説明するためのブロック図である。

0143

図14図23の実施例の論理的な根拠を説明するための実験結果グラフである。
図14図23の実施例の論理的な根拠を説明するための実験結果グラフである。
図14図23の実施例の論理的な根拠を説明するための実験結果グラフである。
図14図23の実施例の論理的な根拠を説明するための実験結果グラフである。
図14図23の実施例の論理的な根拠を説明するための実験結果グラフである。

0144

無線電力送信機の充電領域の無線電力受信機と異物質の配置による品質因子値と最大品質因子ピーク(Peak)周波数間の関係を説明するための図である。

0145

本発明の一実施例による異物質検出装置での異物質検出のための状態遷移過程を説明するための図である。

0146

本発明の他の実施例によるFOD状態パケットのメッセージ構造を説明するための図である。

0147

本発明の一実施例による異物質検出装置での異物質検出のための状態遷移過程を説明するための図である。

0148

本発明の一実施例による異物質検出装置での異物質検出のための状態遷移過程を説明するための図である。

0149

本発明のさらに他の実施例によるFOD状態パケットのメッセージ構造を説明するための図である。

実施例

0150

一実施例による無線で電力を伝送するための共振回路を備えた無線電力送信機における異物質検出方法は、充電領域に配置された物体を感知する段階と、前記物体が感知されれば、前記共振回路の品質因子値を測定する段階と、感知信号を送出して無線電力受信機を識別する段階と、識別された前記無線電力受信機から受信された基準品質因子値に基づいて異物質検出のための臨界値を決定する段階と、前記測定された品質因子値と前記決定された臨界値を比較して異物質の存在有無を判断する段階とを含み、前記臨界値は前記基準品質因子値によって増加する加重値が適用されて決定されることができる。
発明の実施のための形態

0151

以下、本発明の実施例が適用される装置及び多様な方法について図面を参照してより詳細に説明する。以下の説明で使う構成要素に対する接尾辞モジュール”及び“部”は明細書作成の容易性のみを考慮して付与するとか混用するもので、そのものとして互いに区別される意味又は役割を有するものではない。

0152

実施例の説明において、各構成要素の“上又は下”に形成されるものとして記載する場合、上又は下は二つの構成要素が互いに直接接触するとか一つ以上のさらに他の構成要素が二つの構成要素の間に配置されて形成されることを全て含む。また“上又は下”で表現する場合、一つの構成要素を基準に上方だけではなく下方の意味も含むことができる。

0153

実施例の説明において、無線充電システム上で無線電力を送信する機能が搭載された装置は、説明の便宜のために、無線パワー送信機、無線パワー送信装置、無線電力送信装置、無線電力送信機、送信端、送信機、送信装置、送信側、無線パワー伝送装置、無線パワー伝送器などを混用して使うことにする。また、無線電力送信装置から無線電力を受信する機能が搭載された装置に対する表現として、説明の便宜のために、無線電力受信装置、無線電力受信機、無線パワー受信装置、無線パワー受信機、受信端末機、受信側、受信装置、受信機などを混用して使うことができる。

0154

本発明による送信機は、パッド形態、据置形態、AP(Access Point)形態、小型基地局形態、スタンド形態天井埋込形態、壁掛け形態などに構成されることができ、一つの送信機は複数の無線電力受信装置にパワーを伝送することもできる。このために、送信機は少なくとも一つの無線パワー伝送手段を備えることもできる。ここで、無線パワー伝送手段は、電力送信端コイルで磁場を発生させ、その磁場の影響によって受信端コイル電気が誘導される電磁気誘導原理を用いて充電する電磁気誘導方式に基づいた多様な無線電力伝送標準が使われることができる。ここで、無線パワー伝送手段は、無線充電技術標準機構であるWPC(Wireless Power Consortium)及びPMA(Power Matters Alliance)で定義された電磁気誘導方式の無線充電技術を含むことができる。

0155

また、本発明の一実施例による受信機は少なくとも一つの無線電力受信手段を備えることができ、二つ以上の送信機から同時に無線パワーを受信することもできる。ここで、無線電力受信手段は、無線充電技術標準機構であるWPC(Wireless Power Consortium)及びPMA(Power Matters Alliance)で定義された電磁気誘導方式の無線充電技術を含むことができる。

0156

本発明による受信機は、携帯電話(mobile phone)、スマートフォン(smart phone)、ノートブック型パソコン(laptop computer)、デジタル放送用端末機、PDA(Personal Digital Assistants)、PMP(Portable Multimedia Player)、ナビゲーション、MP3プレーヤー、電動歯ブラシ、電子タグ照明装置リモートコントローラー、浮き、スマートワッチのようなウェアラブルデバイスなどの小型電子機器などに使われることができるが、これに限られなく、本発明による無線電力受信手段が装着されてバッテリー充電が可能な機器であれば充分である。

0157

図1は本発明の一実施例による無線充電システムを説明するためのブロック図である。

0158

図1を参照すると、無線充電システムは、大きく無線で電力を送出する無線電力送信端10、前記送出された電力を受信する無線電力受信端20及び受信された電力が供給される電子機器30からなることができる。

0159

一例として、無線電力送信端10と無線電力受信端20は無線電力伝送に使われる動作周波数と同じ周波数帯域を用いて情報を交換する帯域内(In−band)通信を遂行することができる。

0160

帯域内通信において、無線電力送信端10によって送出された電力信号41が無線電力受信端20に受信されれば、無線電力受信端20は受信された電力信号を変調し、変調された信号42が無線電力送信端10に伝送されることができる。

0161

他の例として、無線電力送信端10と無線電力受信端20は無線電力伝送に使われる動作周波数と違う別途の周波数帯域を用いて情報を交換する帯域外(Out−of−band)通信を遂行することもできる。

0162

一例として、無線電力送信端10と無線電力受信端20の間に交換される情報は相互間の状態情報だけではなく制御情報も含むことができる。ここで、送受信端間に交換される状態情報及び制御情報は後述する実施例の説明によってより明確になるであろう。

0163

前記帯域内通信及び帯域外通信は両方向通信を提供することができるが、これに限定されなく、他の実施例においては、単方向通信又は半二重方式の通信を提供することもできる。

0164

一例として、単方向通信は無線電力受信端20が無線電力送信端10のみに情報を伝送するものであり得るが、これに限定されなく、無線電力送信端10が無線電力受信端20に情報を伝送するものでもあり得る。

0165

半二重通信方式は無線電力受信端20と無線電力送信端10間の両方向通信は可能であるが、任意の一時点に任意の一装置によってだけ情報伝送が可能な特徴がある。

0166

本発明の一実施例による無線電力受信端20は、電子機器30の各種の状態情報を獲得することもできる。一例として、電子機器30の状態情報は、現在電力使用量情報、実行中の応用を識別するための情報、CPU使用量情報、バッテリー充電状態情報、バッテリー出力電圧電流情報などを含むことができるが、これに限定されず、電子機器30から獲得可能であり、無線電力制御に活用可能な情報であれば充分である。

0167

特に、本発明の一実施例による無線電力送信端10は高速充電支援可否を指示する所定のパケットを無線電力受信端20に伝送することができる。無線電力受信端20は、接続された無線電力送信端10が高速充電モードを支援するものであると確認された場合、これを電子機器30に知らせることができる。電子機器30は備えられた所定の表示手段、例えば液晶ディスプレイであり得る表示手段を介して高速充電が可能であることを表示することができる。

0168

また、電子機器30の使用者は液晶表示手段に表示された所定の高速充電要請タンを選択して、無線電力送信端10が高速充電モードで動作するように制御することもできる。この場合、電子機器30は、使用者によって高速充電要請ボタンが選択されれば、所定の高速充電要請信号を無線電力受信端20に伝送することができる。無線電力受信端20は受信された高速充電要請信号に相応する充電モードパケットを生成して無線電力送信端10に伝送することによって一般低電力充電モードを高速充電モードに転換させることができる。

0169

図2は本発明の一実施例による無線電力伝送過程を説明するための状態遷移図である。

0170

図2を参照すると、送信機から受信機へのパワー伝送は、大きく選択段階(Selection Phase)210、ピング段階(Ping Phase)220、識別及び構成段階(Identification and Configuration Phase)230、交渉段階(Negotiation Phase)240、補正段階(Calibration Phase)250、電力伝送段階(Power Transfer Phase)260及び再交渉段階(Renegotiation Phase)270に区分されることができる。

0171

選択段階210はパワー伝送を始めるとかパワー伝送を維持するうちに特定のエラー又は特定のイベントが感知されれば遷移される段階であり得る。ここで、特定のエラー及び特定のイベントは以下の説明によって明らかになるであろう。また、選択段階210で、送信機はインターフェース表面に物体が存在するかをモニタリングすることができる。仮に、送信機がインターフェース表面に物体が置かれたことを感知すれば、ピング段階220に遷移することができる。選択段階210で、送信機は非常に短いパルスアナログピング(Analog Ping)信号を伝送し、送信コイル又は1次コイル(Primary Coil)の電流変化に基づいてインターフェース表面の活性領域(Active Area)に物体が存在するかを感知することができる。

0172

ピング段階220で、送信機は、物体を感知すれば、受信機を活性化させ、受信機がWPC標準が互換される受信機であるかを識別するためのデジタルピング(Digital Ping)を伝送する。ピング段階220で、送信機はデジタルピングに対する応答シグナル、例えば信号強度パケットを受信機から受信することができなければ、再び選択段階210に遷移することができる。また、ピング段階220で、送信機は、受信機からパワー伝送が完了したことを指示する信号、すなわち充電完了パケットを受信すれば、選択段階210に遷移することもできる。

0173

ピング段階220が完了すれば、送信機は受信機を識別し、受信機構成及び状態情報を収集するための識別及び構成段階230に遷移することができる。

0174

識別及び構成段階230で、送信機は、望まないパケットが受信されるとか(unexpected packet)、予め定義された時間の間に所望のパケットが受信されないとか(time out)、パケット伝送エラーがあるとか(transmission error)、パワー伝送契約が設定されなければ(no power transfer contract)選択段階210に遷移することができる。

0175

送信機は、識別及び構成段階230で受信された構成パケット(Configuration packet)の交渉フィールド(Negotiation Field)値に基づいて交渉段階240への進入が必要であるかを確認することができる。

0176

確認結果、交渉が必要であれば、送信機は交渉段階240に進入して所定のFOD検出過程を遂行することができる。

0177

一方、確認結果、交渉が必要ではない場合、送信機は直ちに電力伝送段階260に進入することもできる。

0178

交渉段階240で、送信機は基準品質因子値が含まれたFOD(Foreign Object Detection)状態パケットを受信することができる。このとき、送信機は基準品質因子値に基づいてFO検出のための臨界値を決定することができる。一例として、送信機は、基準品質因子値を媒介変数とする所定の臨界生成関数を用いて異物質の存在有無を判断するための臨界値又は臨界範囲を決定することができる。ここで、臨界生成関数によって算出される臨界値又は臨界範囲は基準品質因子値より小さな値である。一実施例による異物質検出のための臨界値(FO_Threshold)は基準品質因子値(RQF_Value)、該当無線電力送信機に相応して予め設定された構成因子(Design_factor)、標準に定義された許容誤差(tolerence)及び加重値に基づいて決定されることができる。ここで、加重値は基準品質因子値によって線形的又は指数的に増加することができる。すなわち、異物質検出のための臨界値は下記の数式1:

0179

FO_Threshold=(RQF_Value*Design_factor)+tolerance−加重値(数式1)

0180

によって決定されることができる。

0181

一般に、充電領域に異物質が配置されれば、送信機の共振回路で測定される品質因子値は異物質が配置される前に比べて下がる。実際に無線充電システムにおいて充電領域に異物質が配置される場合、基準品質因子値に対して測定された品質因子値が減少する比率は充電領域に配置された受信機のタイプ、すなわち該当無線電力受信機の基準品質因子値によって違える。特に、基準品質因子値が大きいほど異物質配置による品質因子値の減少比率が急激に高くなる特徴がある。よって、本発明による送信機は、基準品質因子値が大きい無線電力受信機である場合、基準品質因子値に対する異物質検出のための臨界値の比率が低くなるように臨界値(又は臨界範囲)を決定することができる。これにより、送信機が異物質検出に失敗する確率が低くなることができる。

0182

送信機は、物体感知後に測定された品質因子値とFO検出のために決定された臨界値を比較して、充電領域にFOが存在するかを判断することができ、FO検出結果によって電力伝送を制御することができる。一例として、FOが検出された場合、送信機は電力伝送を中断することができ、FOが検出されたことを指示する所定の警告アラームを出力することができる。

0183

FOが検出された場合、送信機は選択段階210に回帰することができる。一方、FOが検出されなかった場合、送信機は補正段階250を経て電力伝送段階260に進入することもできる。詳細に、FOが検出されなかった場合、送信機は補正段階250で受信端に受信された電力の強度を決定し、送信端から伝送した電力の強度を決定するために、受信端と送信端での電力損失を測定することができる。すなわち、送信機は補正段階250で送信端の送信パワーと受信端の受信パワー間の差に基づいて電力損失を予測することができる。一実施例による送信機は予測された電力損失を反映してFOD検出のための臨界値を補正することもできる。

0184

電力伝送段階260で、送信機は望まないパケットが受信されるとか(unexpected packet)、予め定義された時間の間に所望のパケットが受信されないとか(time out)、既に設定されたパワー伝送契約に対する違反が発生するとか(power transfer contract violation)充電が完了した場合、選択段階210に遷移することができる。

0185

また、電力伝送段階260で、送信機は、送信機の状態変化などによってパワー伝送契約を再構成する必要がある場合、再交渉段階270に遷移することができる。このとき、再交渉が正常に完了すれば、送信機は電力伝送段階260に回帰することができる。

0186

前述したパワー伝送契約は送信機と受信機の状態及び特性情報に基づいて設定されることができる。一例として、送信機状態情報は最大伝送可能なパワー量についての情報、最大収容可能な受信機の個数についての情報などを含むことができ、受信機状態情報は要求電力についての情報などを含むことができる。

0187

図3は無線電力送信機と連動する無線電力受信機の構造を説明するためのブロック図である。

0188

図3を参照すると、無線電力受信機300は、受信コイル310、整流器320、直流/直流変換器(DC/DC Converter)330、負荷340、センシング部350、通信部360及び主制御部370を含んでなることができる。ここで、通信部360は、復調部361及び変調部362の少なくとも一つを含んでなることができる。

0189

前述した図3の例に示した無線電力受信機300は帯域内通信を介して無線電力送信機600と情報を交換することができるものとして示されているが、これは一実施例に過ぎなく、本発明の他の実施例による通信部360は無線電力信号伝送に使われる周波数帯域とは違う周波数帯域を介して近距離両方向通信を提供することもできる。

0190

受信コイル310を介して受信されるAC電力は整流部320に伝達することができる。整流器320はAC電力をDC電力に変換して直流/直流変換器330に伝送することができる。直流/直流変換器330は、整流器出力DC電力の強度を負荷340によって要求される特定の強度に変換した後、負荷340に伝達することができる。

0191

センシング部350は、整流器320出力DC電力強度を測定し、これを主制御部370に提供することができる。また、センシング部350は、無線電力受信によって受信コイル310に印加される電流の強度を測定し、測定結果を主制御部370に伝送することもできる。また、センシング部350は、無線電力受信機300の内部温度を測定し、測定された温度値を主制御部370に提供することもできる。

0192

一例として、主制御部370は、測定された整流器出力DC電力強度を所定の基準値と比較して過電圧発生有無を判断することができる。判断結果、過電圧が発生した場合、過電圧が発生したことを知らせる所定のパケットを生成して変調部362に伝送することができる。ここで、変調部362によって変調された信号は受信コイル310又は別途のコイル(図示せず)を介して無線電力送信機600に伝送されることができる。また、主制御部370は、整流器出力DC電力強度が所定の基準値以上の場合、感知信号が受信されたと判断することができ、感知信号の受信時、該当感知信号に対応する信号強度指示子が変調部362を介して無線電力送信機600に伝送されることができるように制御することができる。他の例として、復調部361は受信コイル310と整流器320間のAC電力信号又は整流器320出力DC電力信号を復調して感知信号の受信可否を識別した後、識別結果を主制御部370に提供することができる。このとき、主制御部370は感知信号に対応する信号強度指示子が変調部362を介して伝送されることができるように制御することができる。

0193

図4は本発明の一実施例による、パケットフォーマットを説明するための図である。

0194

図4を参照すると、無線電力送信端10と無線電力受信端20間の情報交換に使われるパケットフォーマット400は、該当パケットの復調のための同期獲得及び該当パケットの正確な開始ビットを識別するためのプリアンブル(Preamble)410フィールド、該当パケットに含まれたメッセージの種類を識別するためのヘッダー(Header)420フィールド、該当パケットの内容(又はペイロード(Payload))を伝送するためのメッセージ(Message)430フィールド及び該当パケットでエラーが発生したかを確認するためのチェックサム(Checksum)440フィールドを含んでなることができる。

0195

パケット受信端は、ヘッダー420値に基づき、該当パケットに含まれたメッセージ430の大きさを識別することもできる。

0196

また、ヘッダー420は無線電力伝送過程の各段階別に定義されることができ、一部のヘッダー420値は無線電力伝送過程の相異なる段階で同じ値を有するように定義されることもできる。一例として、図10を参照すると、ピング段階の電力伝送終了(End Power Transfer)及び電力伝送段階の電力伝送終了に対応するヘッダー値は0x02であって同一であることに気を付けなければならない。

0197

メッセージ430は該当パケットの送信端から伝送しようとするデータを含む。一例として、メッセージ430フィールドに含まれるデータは相手に対する報告事項(report)、要請事項(request)又は応答事項(response)であり得るが、これに限定されない。

0198

本発明の他の実施例によるパケット400は、該当パケットを伝送した送信端を識別するための送信端識別情報、該当パケットを受信する受信端を識別するための受信端識別情報の少なくとも一つがもっと含まれることもできる。ここで、送信端識別情報及び受信端識別情報は、IP住所情報MAC住所情報、製品識別情報などを含むことができるが、これに限定されなく、無線充電システム上で受信端及び送信端を区分することができる情報であれば充分である。

0199

本発明のさらに他の実施例によるパケット400は、該当パケットが複数の装置によって受信されなければならない場合、該当受信グループを識別するための所定のグループ識別情報をさらに含むこともできる。

0200

図5は本発明の一実施例による無線電力受信機において無線電力送信機に伝送されるパケットの種類を説明するための図である。

0201

図5を参照すると、無線電力受信機から無線電力送信機に伝送するパケットは、感知されたピング信号強度情報を伝送するための信号強度(Signal Strength)パケット、送信機が電力伝送を中断するように要請するための電力伝送種類(End Power Transfer)、制御のための制御エラーパケットの受信後、実際に電力を調整するまで待機する時間情報を伝送するための電力制御保留(Power Control Hold−off)パケット、受信機の構成情報を伝送するための構成パケット、受信機識別情報を伝送するための識別パケット及び拡張識別パケット、一般要求メッセージを伝送するための一般要求パケット、特別要求メッセージを伝送するための特別要求パケット、FO検出のための基準品質因子値を伝送するためのFOD状態パケット、送信機の送出電力を制御するための制御エラーパケット、再交渉開始のための再交渉パケット、受信電力の強度情報を伝送するための24ビット受信電力パケット及び8ビット受信電力パケット、及び現在負荷充電状態情報を伝送するための充電状態パケットを含むことができる。

0202

前述した無線電力受信機から無線電力送信機に伝送するパケットは無線電力伝送に使われる周波数帯域と同じ周波数帯域を用いた帯域内通信を用いて伝送されることができる。

0203

図6aは本発明の一実施例による異物質検出装置の構造を説明するためのブロック図である。

0204

図6aを参照すると、異物質検出装置600は、電源部601、直流/直流変換器(DC−DC Converter)610、インバーター(Inverter)620、共振回路630、測定部640、通信部660、センシング部670及び制御部680を含んでなることができる。本実施例による異物質検出装置600は無線電力送信装置に装着されることができる。

0205

共振回路630は共振キャパシター631及び共振インダクター632を含んでなり、通信部660は復調部661及び変調部662の少なくとも一つを含んでなることができる。

0206

電源部601は、外部電源端子を介してDC電力の印加を受けて直流/直流変換器610に伝達することができる。

0207

直流/直流変換器610は、制御部680の制御によって電源部601から入力される直流電力の強度を特定強度の直流電力に変換することができる。一例として、直流/直流変換器610は電圧強度の調節が可能な可変電圧器からなることができるが、これに限定されない。

0208

インバーター620は、変換された直流電力を交流電力に変換することができる。インバーター620は備えられた複数のスイッチ制御によって入力される直流電力信号を交流電力信号に変換して出力することができる。

0209

一例として、インバーター620はフルブリッジ(Full Bridge)回路を含んでなることができるが、これに限定されなく、ハーフブリッジ(Half Bridge)を含んでなることもできる。

0210

他の例として、インバーター620はハーフブリッジ回路及びフルブリッジ回路の両者を含んでなることもできる。この場合、制御部680は、インバーター620をハーフブリッジとして動作させるかフルブリッジとして動作させるかを動的に決定して制御することができる。

0211

本発明の一実施例による無線電力送信装置は、無線電力受信装置によって要求される電力の強度によって適応的にインバーター620のブリッジモードを制御することができる。ここで、ブリッジモードはハーフブリジッモード及びフルブリッジモードを含む。

0212

一例として、無線電力受信装置が5Wの低電力を要求する場合、制御部680はインバーター620がハーフブリッジモードで動作するように制御することができる。一方、無線電力受信装置が15Wの電力を要求する場合、制御部680はフルブリッジモードで動作するように制御することができる。

0213

他の例として、無線電力送信装置は、感知された温度によって適応的にブリッジモードを決定し、決定されたブリッジモードによってインバーター620を駆動させることもできる。一例として、ハーフブリッジモードで無線電力を伝送しているうち無線電力送信装置の温度が所定の基準値を超える場合、制御部680はハーフブリッジモードを非活性化させ、フルブリッジモードを活性化させるように制御することができる。すなわち、無線電力送信装置は、同じ強度の電力伝送のために、フルブリッジ回路を介して電圧は上昇させ、共振回路630に流れる電流の強度は減少させることにより、無線電力送信装置の内部温度が所定の基準値以下を維持するように制御することができる。

0214

一般に、電子機器に装着される電子部品で発生する熱の量は該当電子部品に印加される電圧の強度よりは電流の強度にもっと敏感であり得る。

0215

また、インバーター620は直流電力を交流電力に変換することができるだけではなく交流電力の強度を変更させることもできる。

0216

一例として、インバーター620は、制御部680の制御によって交流電力の生成に使われる基準交流信号(Reference Alternating Current Signal)の周波数を調節して、出力される交流電力の強度を調節することもできる。このために、インバーター620は特定の周波数を有する基準交流信号を生成する周波数発振器を含んでなることができるが、これは一実施例に過ぎなく、他の例では周波数発振器がインバーター620と別個に構成されて異物質検出装置600の一側に装着されることができる。

0217

他の例として、異物質検出装置600はインバーター620に備えられたスイッチを制御するためのゲートドライバー(Gate Driver、図示せず)をさらに含んでなることができる。この場合、ゲートドライバーは制御部680から少なくとも一つのパルス幅変調信号を受信することができ、受信されたパルス幅変調信号によってインバーター620のスイッチを制御することができる。制御部680はパルス幅変調信号のデューティーサイクル(Duty Cycle)、すなわちデューティーレート(Duty Rate)、及び位相(Phase)を制御してインバーター620の出力電力の強度を制御することができる。制御部680は、無線電力受信装置から受信されるフィードバック信号に基づいて適応的にパルス幅変調信号のデューティーサイクル及び位相を制御することができる。

0218

測定部640は、制御部680の制御信号によって共振キャパシター631の両端の電圧、電流、インピーダンスの少なくとも一つを測定して共振回路630に対する品質因子値及び/又はインダクタンス値を算出することができる。このとき、算出された品質因子値及び/又はインダクタンス値は制御部680に伝達され、制御部680は所定の記録領域に測定部640から伝達された品質因子値及び/又はインダクタンス値を一時記憶することもできる。一例として、制御部680は、選択段階で充電領域上に物体が感知されれば、ピング段階に進入する前に測定部640が品質因子値及び/又はインダクタンス値を算出するように制御することができる。

0219

制御部680は、交渉段階で変調部662からFOD状態パケットが受信されれば、FOD状態パケットに含まれた情報に基づいて異物質の存在有無を判断するための臨界値(又は臨界範囲)を決定することができる。

0220

一実施例による異物質検出のための臨界値(FO_Threshold)は基準品質因子値(RQF_Value)、該当無線電力送信機に相応して予め設定された構成因子(Design_factor)、標準に定義された許容誤差(tolerence)及び加重値に基づいて決定されることができる。ここで、加重値は基準品質因子値によって線形的又は指数的に増加することができる。すなわち、制御部680は下記の数式1:

0221

FO_Threshold=(RQF_Value*Design_factor)+tolerance−加重値(数式1)

0222

によって異物質検出のための臨界値を決定することができる。

0223

一例として、加重値は基準品質因子値を媒介変数とする所定の一次関数によって算出されることができるが、これに限定されなく、2次以上の高次関数によって算出されることもできる。

0224

他の例として、加重値は無線電力受信機タイプ別に予め定義されて異物質検出装置600の所定記録領域、例えば非揮発性メモリに記録されて維持されることができる。ここで、無線電力受信機タイプ別加重値はマッピングテーブルの形態で維持されることができるが、これに限定されない。

0225

他の実施例による異物質検出のための臨界範囲は上限臨界値(FO_Theshold_Upper_Limit)と下限臨界値(FO_Theshold_Lower_Limit)によって識別され、基準品質因子値(RQF_Value)、該当無線電力送信機に相応して予め設定された構成因子(Design_factor)、標準に定義された許容誤差(tolerence)、上限加重値及び下限加重値に基づいて決定されることができる。ここで、上限加重値及び下限加重値は基準品質因子値によって線形的又は指数的に増加することができる。すなわち、制御部680は下記の数式2:

0226

FO_Threshold_Upper_Limit=(RQF_Value*Design_factor)+tolerance−上限加重値

0227

FO_Threshold_Lower_Limit=(RQF_Value*Design_factor)+tolerance−下限加重値(数式2)

0228

によって異物質検出のための臨界範囲を決定することができる。制御部680は、測定された品質因子値が上限臨界値と下限臨界値間の値の場合、異物質が存在すると判断することができる。

0229

本発明の他の実施例による異物質検出のための臨界値(FO_Threshold)は、下記の表1に示したように、基準品質因子(RQF)値の大きさによって差等的に比率が適用されて決定されることもできる。

0230

一例として、下記の表1を参照すると、基準品質因子(RQF)値が80を超えれば、差等比率(Diff Ratio)が40%として適用され、このときの異物質検出のための臨界値(FO_Threshold)はRQFx0.66+許容誤差(tolerance)によって計算されることができる。

0231

他の例として、下記の表1を参照すると、基準品質因子(RQF)値が50より大きくて60以下の場合、差等比率(Diff Ratio)が10%として適用され、このときの異物質検出のための臨界値(FO_Threshold)はRQFx0.69+許容誤差(tolerance)によって計算されることができる。

0232

0233

無線電力送信機は、交渉段階でFOD状態パケットを介して基準品質因子値を受信し、受信された基準品質因子値によって適応的にFO_Thresholdを決定することができる。前記表1に示したRQF値が大きいほどRQF値とFO_Threshold間の差分値は該当RQF値に対応する差等比率によって増加する。一方、RQF値が小さくなるほどRQF値とFO_Threshold間の差分値は該当RQF値に対応する差等比率によって減少する。前記表1は一実施例に過ぎないだけで、RQF値による差等比率は当業者の設計及びデバイス構成態様によって違うように決定されることもできることに気を付けなければならない。

0234

一般に、充電領域に異物質が配置されれば、送信機の共振回路で測定される品質因子値は異物質が配置される前に比べて下がる。実際に無線充電システムにおいて充電領域に異物質が配置される場合、基準品質因子値に対して測定された品質因子値が減少する比率は充電領域に配置された受信機のタイプ、すなわち該当無線電力受信機の基準品質因子値によって違える。

0235

特に、基準品質因子値が大きいほど異物質配置による品質因子値の減少比率は急激に高くなる特徴がある。よって、本発明による制御部680は、基準品質因子値が大きい無線電力受信機である場合、基準品質因子値に対する異物質を検出するための臨界値の比率が低くなるように臨界値(又は臨界範囲)を決定することができる。これにより、送信機が異物質検出に失敗する確率が低くなることができる。

0236

制御部680は、物体感知後に測定された品質因子値とFO検出のために決定された臨界値を比較して充電領域にFOが存在するかを判断することができ、FO検出結果によって電力伝送を制御することができる。

0237

一例として、FOが検出された場合、制御部680は電力伝送を中断することができ、FOが検出されたことを指示する所定の警告アラームを出力するように制御することができる。ここで、警告アラームは異物質検出装置600に備えられたビーパー、LEDランプ振動素子及び液晶ディスプレイの少なくとも一つを介して出力されることができるが、これに限定されない。

0238

一例として、制御部680は、選択段階で物体感知後にピング段階に進入する前に測定された品質因子値が決定された臨界値より小さい場合、充電領域に異物質が存在すると判断することができる。

0239

他の例として、制御部680は、選択段階で物体感知後にピング段階に進入する前に測定された品質因子値が決定された臨界範囲に含まれる場合、充電領域に異物質が存在すると判断することもできる。

0240

FOD状態パケットに含まれる基準品質因子値は標準性能テストのために指定された無線電力送信機の充電ベッド特定位置で該当無線電力受信機に対応して算出された品質因子値のうち最小値が決定されることができる。

0241

また、制御部680は、交渉段階で異物質が感知されれば、選択段階に回帰し、所定の周期で共振回路630の品質因子値を算出するように測定部640を制御することができる。

0242

このとき、制御部680は異物質が感知された状態で獲得された品質因子値を既に決定された臨界値(又は臨界範囲)と比較して、既に感知された異物質が充電領域から除去されたかを判断することができる。

0243

一例として、制御部680は、異物質が感知された状態で測定された品質因子値が既に決定された臨界値より大きければ、異物質が除去されたと判断することができる。他の例として、制御部680は、異物質が感知された状態で測定された品質因子値が上限臨界値を超えれば、異物質が除去されたと判断することもできる。

0244

また、制御部680は、前述した表1(以下、説明の便宜のために‘臨界値決定テーブル’という)を参照して異物質検出のための臨界値を適応的に決定することもできる。

0245

前述した表1は異物質検出装置680に備えられたメモリ(図示せず)の所定記録領域に維持されることができ、制御部680は、交渉段階で基準品質因子値が含まれたFOD状態パケットが受信されれば、受信された基準品質因子値及び臨界値決定テーブルを参照して異物質検出のための臨界値を決定し、決定された臨界値を既に測定された品質因子値と比較して異物質の存在有無を判断することができる。

0246

ここで、臨界値決定テーブルは更新されることができる。一例として、異物質検出装置は有線又は無線ネットワークを介して特定のサーバーと連結されることができ、該当サーバーと連動して臨界値決定テーブルを更新することができる。他の例として、異物質検出装置は接続された無線電力受信機から臨界値決定テーブルを受信するとか更新することもできる。

0247

臨界値決定テーブルは無線電力受信機のタイプ別に生成されることができ、異物質検出装置は識別された無線電力受信機のタイプに対応する臨界値決定テーブルを参照して異物質検出のための臨界値を決定することもできる。

0248

一実施例による無線電力受信機には無線電力送信機タイプ別臨界値決定テーブルが維持されることもできる。この場合、無線電力受信機は識別された無線電力送信機のタイプに対応する臨界値決定テーブルを該当無線電力送信機に伝送することもできる。無線電力送信機は受信された臨界値決定テーブルに基づいて異物質検出のための臨界値を決定することもできる。

0249

以上で説明したように、本発明の一実施例による異物質検出装置は、無線電力受信機のタイプ又は(及び)無線電力送信機のタイプに対応する臨界値決定テーブルを参照して適応的に異物質検出のための臨界値を決定することができる。

0250

判断結果、異物質が除去された場合、制御部680は電力伝送段階に再び進入して該当無線電力受信装置への充電が再開するように制御することができる。

0251

また、臨界値はインダクタンス臨界値と品質因子臨界値を含むことができる。決定された値が臨界範囲の場合、臨界範囲はインダクタンス臨界範囲と品質因子臨界範囲を含むことができる。二つの臨界値を一緒に使用して異物質を検出することもでき、それぞれ受信機が伝送する基準値の種類によって該当種類に対応する臨界値を決定し、異物質を検出することができる。

0252

ここで、FOD状態パケットには該当無線電力受信機に相応する基準品質因子値又は(及び)基準インダクタンス値が含まれることができる。制御部680は受信された基準品質因子値及び基準インダクタンス値に基づいて異物質存在有無を判断するための品質因子臨界値及び/又はインダクタンス臨界値を決定することができる。一例として、基準品質因子値と基準インダクタンス値の90%に当たる値が品質因子臨界値及び/又はインダクタンス臨界値として決定されることができるが、これに限定されなく、比率は当業者の設計によって違うように定義されることができる。

0253

一例として、制御部680は既に記憶された(ピング段階前に測定された)品質因子値が決定された品質因子臨界値より小さいかあるいは既に記憶されたインダクタンス値が決定されたインダクタンス臨界値より小さい場合、異物質が存在すると判断することができる。

0254

制御部680は、異物質が存在すると判断された場合、電力伝送を中断し、異物質が感知されたことを指示する所定の警告アラームを出力するように制御することができる。一例として、お知らせ手段はビーパー、LEDランプ、振動素子、液晶ディスプレイなどを含むことができるが、これに限定されない。

0255

FOD状態パケットに含まれる基準品質因子値は指定された無線電力送信機の充電ベッドの特定位置で該当無線電力受信機に対応して算出された品質因子値のうち最小値が決定されることができる。

0256

FOD状態パケットに含まれるインダクタンス値は標準性能テストのために指定された無線電力送信機の充電ベッドの特定位置で該当無線電力受信機に対応して算出されたインダクタンス値のうち最小値が決定されることができる。

0257

また、制御部680は、交渉段階で異物質が感知されれば、選択段階に回帰し、所定の周期で共振回路630の品質因子値及びインダクタンス値を算出するように測定部640を制御することができる。このとき、制御部680は、異物質が感知された状態で獲得された品質因子値及びインダクタンス値をそれぞれ既に決定された品質因子臨界値及びインダクタンス臨界値と比較して、既に感知された異物質が充電領域から除去されたかを判断することができる。追加の実施例として、判断結果、異物質が除去された場合、制御部680は電力伝送段階に進入して該当無線電力受信装置への充電が再開するように制御することができる。このとき、識別及び設定段階及び/又は交渉段階を飛ばして電力伝送段階に進入することができる。

0258

復調部661は無線電力受信装置から受信される帯域内信号を復調して制御部680に伝達する。一例として、復調部661は前述した図10で説明したパケットを復調して制御部680に伝達することができる。

0259

センシング部670は異物質検出装置600(又は無線電力送信装置)の特定の端子、特定の素子、特定の位置などでの電圧、電流、電力、インピーダンス及び温度などを測定することができる。

0260

一例として、センシング部670はDC変換された電力の電圧/電流などを測定して制御部680に提供することができる。また、センシング部670は、過熱発生有無の判断のために無線電力送信装置の内部温度を測定し、測定結果を制御部680に提供することもできる。この場合、制御部680はセンシング部670によって測定された電圧/電流値に基づいて適応的に電源からの電源供給を遮断するとか、共振回路630に電力が供給されることを遮断することができる。このために、異物質検出装置600の一側には電源部601から供給される電源を遮断するとか、インバーター620に供給される直流電力を遮断するための所定の電力遮断回路をさらに備えることもできる。

0261

センシング部670は、ホールセンサー圧力センサーなどをさらに含むことができる。この場合、充電領域に物体が存在するかはホールセンサー又は圧力センサーなどで感知することができるが、これに限定されない。

0262

センシング部670は、選択段階でアナログピング信号を伝送しているうちに共振回路630の電流、電圧、インピーダンスなどの変化を感知して、充電領域に物体が存在するかを感知することもできる。

0263

以上で説明したように、本発明による異物質検出装置600は、選択段階で物体が感知されれば、ピング段階への進入前に共振回路の品質因子値を測定(又は算出)し、交渉段階で決定された臨界値(又は臨界範囲)と測定された品質因子値を比較して異物質の存在有無を判断することにより、異物質検出に失敗する確率をめっきり低めることができる利点がある。

0264

センシング部は測定部に取り替えられて省略される構成であり得る。

0265

また、本発明による異物質検出装置600は、異物質検出のための臨界値(又は臨界範囲)を該当無線電力受信機に対応する基準品質因子値によって動的に決定することにより、該当無線電力受信機に最適化した異物質検出を遂行することができる。

0266

図6bに示した残りの構成要素の詳細動作についての説明は前述した図6aの説明に取り替える。

0267

図7aは本発明の一実施例による異物質検出状態パケット(Foreign Object Detection Status Packet)のメッセージ構造を説明するための図である。

0268

図7aを参照すると、FOD状態パケットメッセージ700は2バイトの長さを有することができ、6ビット長さの予約(Reserved)701フィールド、2ビット長さのモード(Mode)702フィールド及び1バイト長さの基準品質因子値(Reference Quality Factor Value)703フィールドを含んでなることができる。ここで、予約701フィールドの総ビットは0と記録される。

0269

図面符号704で示すように、モード702フィールドが二進数‘00’に設定されれば、基準品質因子値703フィールドに該当無線電力受信機の電源がOFFとなった状態で測定されて決定された基準品質因子値が記録されたことを意味することができる。

0270

図7bは本発明の一実施例によるFOD状態パケットのメッセージ構造を説明するための図である。

0271

図7bを参照すると、FOD状態パケットメッセージ700は2バイトの長さを有することができ、6ビット長さの第1データ701フィールド、2ビット長さのモード(Mode)702フィールド及び1バイト長さの基準品質因子値(Reference Quality Factor Value)703フィールドを含んでなることができる。

0272

図面符号704で示すように、モード702フィールドが二進数‘00’に設定されれば、第1データ701フィールドの総ビットは0と記録され、基準品質因子値703フィールドに該当無線電力受信機の電源がOFFとなった状態で測定されて決定された基準品質因子値が記録される。一方、モード702フィールドが二進数‘01’に設定されれば、第1データ701フィールドには該当無線電力受信機の電源がOFFとなった状態で測定されて決定された基準インダクタンス値が記録され、基準品質因子値703フィールドに該当無線電力受信機の電源がOFFとなった状態で測定されて決定された基準品質因子値が記録される。

0273

本実施例において、異物質検出装置(又は無線電力送信装置)は交渉段階で該当無線電力受信機に対応する基準品質因子値、基準インダクタンス値の少なくとも一つを獲得することができる。

0274

図7cは本発明の他の実施例によるFOD状態パケットのメッセージ構造を説明するための図である。

0275

図7cを参照すると、FOD状態パケットメッセージ700は2バイトの長さを有することができ、6ビット長さの予約(Reserved)701フィールド、2ビット長さのモード(Mode)702フィールド及び1バイト長さの基準値(Reference Value)703フィールドを含んでなることができる。ここで、予約701フィールドの総ビットは‘0’と記録される。

0276

図面符号704で示すように、モード702フィールドが二進数‘00’に設定されれば、基準値703フィールドには該当無線電力受信機の電源がOFFとなった状態で測定されて決定された基準品質因子値が記録される。一方、モード702フィールドが二進数‘01’に設定されれば、基準値703フィールドには該当無線電力受信機の電源がOFFとなった状態で測定されて決定された基準インダクタンス値が記録される。

0277

本実施例において、異物質検出装置(又は無線電力送信装置)は、交渉段階で該当無線電力受信機に対応する基準品質因子値、基準インダクタンス値の少なくとも一つを獲得することができる。

0278

図8aは本発明の一実施例による異物質検出装置での異物質検出のための状態遷移過程を説明するための図である。

0279

図8aを参照すると、異物質検出装置は、選択段階810で物体が感知されれば、共振回路の品質因子値を測定及び記憶した後、ピング段階820に進入することができる。ピング段階820で、異物質検出装置は、無線電力受信機を識別するための所定電力信号、例えばデジタルピングを周期的に伝送することができる。

0280

異物質検出装置は、ピング段階820でデジタルピングに対応する信号強度指示子が受信されれば、識別及び構成段階830に進入して無線電力受信機を識別し、識別された無線電力受信機のための各種の構成パラメーターを設定することができる。

0281

無線電力受信機に対する識別及び構成が完了すれば、異物質検出装置は交渉段階840に進入し、基準品質因子値が含まれたFOD状態パケットを受信することができる。

0282

異物質検出装置は、FOD状態パケットに含まれた基準品質因子値に基づいて異物質存在有無を判断するための臨界値(又は臨界範囲)を決定し、記憶された品質因子値と決定された臨界値(又は臨界範囲)を比較して、充電領域に異物質が存在するかを判断することができる。

0283

図6aで説明したように、基準品質因子値が低い無線電力受信機である場合、充電領域に異物質が配置されれば、該当基準品質因子値に対する品質因子値が、降下の大きさ及び比率が大きな無線電力受信機に比べて相対的に小さいとか低い特徴がある。よって、本発明の一実施例による異物質検出装置は、無線電力受信機から受信された基準品質因子値によって適応的に異物質検出のための臨界値(又は臨界範囲)を決定することができる。

0284

判断結果、異物質が存在すれば、異物質検出装置は電力伝送を中断し、選択段階810に回帰することができる。一方、判断結果、異物質が存在しなければ、異物質検出装置は電力伝送段階850に進入して該当無線電力受信機に対する無線充電を開始することができる。

0285

図8bは本発明の一実施例による異物質検出装置での異物質検出のための状態遷移過程を説明するための図である。

0286

図8bを参照すると、異物質検出装置は、選択段階810で物体が感知されれば、共振回路の品質因子値及びインダクタンス値を測定及び記憶した後、ピング段階820に進入することができる。ピング段階820で、異物質検出装置は無線電力受信機を識別するための所定の電力信号、例えばデジタルピングを周期的に伝送することができる。

0287

異物質検出装置は、ピング段階820で信号強度指示子が受信されれば、識別及び構成段階830に進入して無線電力受信機を識別し、識別された無線電力受信機のための各種の構成パラメーターを設定することができる。

0288

無線電力受信機に対する識別及び構成が完了すれば、異物質検出装置は交渉段階840に進入し、基準品質因子値又は(及び)基準インダクタンス値が含まれたFOD状態パケットを受信することができる。

0289

異物質検出装置は、FOD状態パケットに含まれた基準値(等)に基づいて異物質存在有無を判断するための臨界値(又は臨界範囲)を決定し、決定された臨界値(又は臨界範囲)に基づいて充電領域に異物質が存在するかを判断することができる。

0290

判断結果、異物質が存在すれば、異物質検出装置は電力伝送を中断し、選択段階810に回帰することができる。一方、判断結果、異物質が存在しなければ、異物質検出装置は電力伝送段階850に進入し、該当無線電力受信機に対する無線充電を開始することができる。異物質検出装置は、電力伝送段階850への進入前、前述した図2で説明したように、補正段階250を遂行することもできる。

0291

図9aは本発明の他の実施例による無線電力送信装置での異物質感知方法を説明するためのフローチャートである。

0292

図9aを参照すると、無線電力送信装置は、選択段階で充電領域上に物体が感知されれば、共振回路の品質因子値を測定して所定記録領域に記憶することができる(S901)。

0293

無線電力送信装置は、以前に異物質が感知された状態であるかを確認することができる(S902)。

0294

確認結果、異物質が感知された状態ではない場合、無線電力送信装置はピング段階に進入し、無線電力受信機を識別するためのデジタルピング信号を無線で送出することができる(S903)。

0295

無線電力送信装置は、デジタルピング信号に対応して信号強度指示子が受信されれば、識別及び構成段階に進入し、無線電力受信機に対する識別及び構成が完了すれば、交渉段階に遷移することができる(S904)。

0296

無線電力送信装置は、交渉段階で受信されるFOD状態パケットに含まれた基準品質因子値に基づいて異物質存在有無を判断するための臨界値(又は臨界範囲)を決定することができる(S905)。ここで、臨界値及び臨界範囲を決定する方法は上述した図11〜図13の説明に取り替える。無線電力送信装置は交渉段階で所定の強度の電力信号を無線で送出することができる。

0297

無線電力送信装置は記憶された品質因子値と決定された臨界値(又は臨界範囲)を比較して、充電領域上に異物質が存在するかを判断することができる(S906)。

0298

判断結果、異物質が存在する場合、無線電力送信装置は電力信号送出を中断し、異物質が検出されたことを指示する所定の警告アラームを出力するように制御することができる(S907〜S908)。その後、無線電力送信装置は前述した901段階に回帰することができる。

0299

前述した906段階の判断結果、異物質が存在しない場合、無線電力送信装置は電力伝送段階に進入し、該当無線電力受信機に対する充電を開始することができる(S909)。

0300

前述した902段階の確認結果、異物質が既に感知された状態の場合、無線電力送信装置は、感知された異物質が充電領域から除去されたかを判断することができる(S910)。ここで、感知された異物質が充電領域から除去されたかに対する判断方法は上述した図6a図8bの説明に取り替える。

0301

判断結果、感知された異物質が除去された場合、無線電力送信装置は電力伝送段階に進入し、該当無線電力受信機への充電を再開することができる。

0302

前述した910段階の判断結果、感知された異物質が除去されなかった場合、無線電力送信装置は前述した901段階を遂行することができる。

0303

図9bは本発明の他の実施例による無線電力送信装置での異物質感知方法を説明するためのフローチャートである。

0304

図9bを参照すると、無線電力送信装置は、選択段階で充電領域上に物体が感知されれば、共振回路の品質因子値及び/又はインダクタンス値を測定して所定の記録領域に記憶することができる(S901)。

0305

無線電力送信装置は異物質が感知された状態であるかを確認することができる(S902)。

0306

確認結果、異物質が感知された状態ではない場合、無線電力送信装置はピング段階に進入し、無線電力受信機を識別するためのデジタルピング信号を無線で送出することができる(S903)。

0307

無線電力送信装置は、デジタルピング信号に対応して信号強度指示子が受信されれば、識別及び構成段階に進入し、無線電力受信機に対する識別及び構成が完了すれば、交渉段階に遷移することができる(S904)。

0308

無線電力送信装置は、交渉段階で受信されるFOD状態パケットに基づいて異物質存在有無を判断するための臨界値(又は臨界範囲)を決定することができる(S905)。ここで、臨界値はインダクタンス臨界値と品質因子臨界値を含むことができる。決定された値が臨界範囲内の場合、臨界範囲はインダクタンス臨界範囲と品質因子臨界範囲を含むことができる。無線電力送信装置は交渉段階で所定強度の電力信号を無線で送出することができる。

0309

無線電力送信装置は、記憶された測定値と決定された臨界値(又は臨界範囲)を比較して、充電領域上に異物質が存在するかを判断することができる(S906)。

0310

判断結果、異物質が存在する場合、無線電力送信装置は電力信号送出を中断し、異物質が検出されたことを指示する所定の警告アラームを出力するように制御することができる(オプション)(S907〜S908)。その後、無線電力送信装置は前述した901段階に回帰することができる。

0311

前述した906段階の判断結果、異物質が存在しない場合、無線電力送信装置は電力伝送段階に進入し、該当無線電力受信機に対する充電を開始することができる(S909)。

0312

前述した902段階の確認結果、異物質が既に感知された状態の場合、無線電力送信装置は感知された異物質が充電領域から除去されたかを判断することができる(S910)。ここで、感知された異物質が充電領域から除去されたか否かは前記901段階で測定された共振回路の品質因子値及びインダクタンス値と前記905段階で決定された臨界値(又は臨界範囲)を比較して判断することができるが、これに限定されない。

0313

判断結果、感知された異物質が除去された場合、無線電力送信装置は電力伝送段階に進入し、該当無線電力受信機への充電を再開することができる。

0314

前述した910段階の判断結果、感知された異物質が除去されなかった場合、無線電力送信装置は前述した901段階を遂行することができる。

0315

以上で説明したように、本発明による無線電力送信装置は、選択段階で物体が感知されれば、ピング段階への進入前に共振回路の品質因子値及びインダクタンス値を測定(又は算出)し、交渉段階で受信されたFOD状態パケットに基づいて決定された臨界値と測定値を比較して異物質の存在有無を判断することにより、異物質検出に失敗する確率をめっきり低めることができる利点がある。

0316

図10は本発明の一実施例による充電領域に異物質が配置されたときの受信機タイプ別基準品質因子値に比べて品質認知値が下がる程度を示す実験結果グラフである。

0317

図10に示す実験結果は充電領域に10セント銅銭が配置されたときの実験結果である。

0318

図10の図面符号1010及び1030を参照すると、充電領域に10セント銅銭を配置した後、基準品質因子値に比べて品質因子値が下がる絶対的な量(diff1)は基準品質因子値が増加するに従って増加することを示す。このとき、異物質が配置されていないときに測定された品質因子(NO_FO)値、すなわち基準品質因子(RFQ)値とdiff1の関係は図面符号1011の数式で近似化させることができる。前述した図面符号1011は2次方程式で近似化されたが、これは一実施例に過ぎなく、1次方程式、他の高次方程式、指数方程式などで近似化されることもできることに気を付けなければならない。

0319

図10の図面符号1020及び1030を参照すると、充電領域に10セント銅銭を配置した後、基準品質因子値に比べて品質因子値が下がる比率(%diff1)は基準品質因子値が増加するに従って増加することを示す。このとき、異物質が配置されていないとき測定された品質因子(NO_FO)値、すなわち基準品質因子(RFQ)値と%diff1の関係は図面符号1021の数式で近似化させることができる。前述した図面符号1021は2次方程式で近似化されたが、これは一実施例に過ぎなく、1次方程式、他の高次方程式、指数方程式などで近似化されることもできることに気を付けなければならない。

0320

図11は本発明の他の実施例による充電領域に異物質が配置されたときの受信機タイプ別基準品質因子値に比べて品質認知値が下がる程度を示す実験結果グラフである。

0321

図11に示す実験結果は充電領域に25セント銅銭が配置されたときの実験結果である。

0322

図11の図面符号1110及び1130を参照すると、充電領域に25セント銅銭を配置した後、基準品質因子値に比べて品質因子値が下がる絶対的な量(diff2)は基準品質因子値が増加するに従って増加することを示す。このとき、異物質が配置されていないとき測定された品質因子(NO_FO)値、すなわち基準品質因子(RFQ)値とdiff2の関係は図面符号1111の数式で近似化させることができる。前述した図面符号1111は2次方程式で近似化されたが、これは一実施例に過ぎなく、1次方程式、他の高次方程式、指数方程式などで近似化されることもできることに気を付けなければならない。

0323

図11の図面符号1120及び1130を参照すると、充電領域に25セント銅銭を配置した後、基準品質因子値に比べて品質因子値が下がる比率(%diff2)は基準品質因子値が増加するに従って増加することを示す。このとき、異物質が配置されていないとき測定された品質因子(NO_FO)値、すなわち基準品質因子(RFQ)値とdiff2の関係は図面符号1121の数式で近似化させることができる。前述した図面符号1121は2次方程式で近似化されたが、これは一実施例に過ぎなく、1次方程式、他の高次方程式、指数方程式などで近似化されることもできることに気を付けなければならない。

0324

以上で説明したように、本発明による無線電力送信装置は、選択段階で物体が感知されれば、ピング段階への進入前に共振回路の品質因子値を測定(又は算出)し、交渉段階で受信されたFOD状態パケットに基づいて決定された臨界値と測定された品質因子値を比較して異物質の存在有無を判断することにより、異物質検出に失敗する確率をめっきり低めることができる利点がある。

0325

図12は共振回路に対する受信機タイプ別異物質存在有無による品質因子値及びインダクタンス値の測定結果を示す。

0326

図面符号1210は、充電領域に何も配置されていない状態1211、異物質のみが配置された状態1212及び受信機のみが配置された状態1213で測定された共振回路のインダクタンス値(Ls)、抵抗値(Rs)及び品質因子値(Q)を示す。

0327

図面符号1220は、充電領域に異物質と受信機が共に配置された状態で受信機タイプ別に測定された共振回路のインダクタンス値(Ls)、抵抗値(Rs)及び品質因子値(Q)を示す。

0328

図面符号1211を参照すると、無線電力送信装置の充電ベッドに何も配置されていない状態(Empty Pad)で測定された共振回路のインダクタンス値は25.20μHであり、品質因子値は133.8である。

0329

図面符号1210を参照すると、充電領域に何も配置されていない状態で異物質、例えばFO#4及び10セント銅銭を含む異物質が配置される場合、インダクタンス値は減少する。一方、充電領域に何も配置されていない状態で無線電力受信が可能な受信機、例えば無線充電モジュールが装着されたスマートフォンなどを含む受信機が配置される場合、インダクタンス値が増加する。

0330

また、図面符号1210を参照すると、充電領域に何も配置されていない状態で異物質又は受信機が配置される場合、品質因子値は全て減少する。特に、受信機2及び受信機4の場合、FO#4より品質因子値がもっと下がることを示す。

0331

図面符号1220を参照すると、充電領域に受信機が配置された状態で標準異物質であるFO#4と10セント銅銭がそれぞれさらに配置される場合、図面符号1221及び1222で示したように、インダクタンス値と品質因子値が共に低くなる。しかし、インダクタンス値と品質因子値が低くなる比率は受信機のタイプによって違う。一例として、図面符号1213、1221及び1222を参照すると、受信機1の場合、異物質がさらに配置される場合、インダクタンス値の変化より品質因子値の変化が大きいことを示す。よって、受信機1の場合、異物質の存在有無を判断するために、インダクタンス値より品質因子値の変化を感知することが有利であり得る。一方、受信機4の場合、異物質がさらに配置される場合、品質因子値の変化よりインダクタンス値の変化が大きいことを示す。よって、受信機4の場合、異物質の存在有無を判断するために、品質因子値よりインダクタンス値の変化を感知することが有利であり得る。

0332

充電領域に配置された受信機がどのタイプの受信機であるかを識別することは識別及び構成段階で可能である。よって、選択段階で物体を感知した後、ピング段階に進入する前に無線電力送信装置は受信機のタイプを識別することができない。

0333

したがって、本発明の一実施例による無線電力送信装置は、選択段階で物体が感知されれば、ピング段階に進入する前に共振回路のインダクタンス値と品質因子値を全て測定して記憶することができる。

0334

その後、無線電力送信装置は、交渉段階で受信されたFOD状態パケットに基づいて異物質感知のためのインダクタンス臨界値及び品質因子臨界値を決定することができる。無線電力送信装置は、決定された臨界値を既に記憶されたインダクタンス値及び品質因子値と比較して異物質の存在有無を判断することができる。

0335

一例として、無線電力送信装置は、記憶されたインダクタンス値と決定されたインダクタンス臨界値を比較して異物質が存在すると判断されるとか、記憶された品質因子値を決定された品質因子臨界値と比較して異物質が存在すると判断される場合、最終に充電領域に異物質が配置されていると判断することができる。

0336

前述した実施例では、無線電力送信装置がFOD状態パケットに基づいて異物質感知のための臨界値を決定するものとして説明しているが、これは一実施例に過ぎなく、臨界範囲を決定することもできる。この場合、無線電力送信装置は、記憶されたインダクタンス値又は(及び)品質因子値が決定された臨界範囲を外れる場合、異物質が存在すると判断することもできる。

0337

本発明の他の実施例による無線電力送信装置での異物質検出方法は、無線電力受信機から電力補正のための受信パワー強度パケットを受信する段階をさらに含むことができる。このとき、受信パワー強度パケットは、ライトロードに対応する無線電力受信機の受信電力又はロード連結状態に対応する無線電力受信機の受信電力を含むことができる。

0338

図13aは本発明のさらに他の実施例によるFOD状態パケットのメッセージ構造を説明するための図である。

0339

図13aを参照すると、FOD状態パケットメッセージ1340は1バイトの長さを有することができ、6ビット長さの最大品質因子値のための動作周波数(Operating Frequency for Maximum Quality Factor Value)1340フィールド及び2ビット長さのモード(Mode)1342フィールドを含んでなることができる。

0340

本発明の一実施例による無線電力送信機は、最大品質因子値を有する動作周波数で測定された品質因子値より高い品質因子値が測定される上位帯域の動作周波数が存在すれば、充電領域に異物質が存在すると判断することができる。ここで、上位帯域の動作周波数は動作周波数帯域内の最大品質因子値を有する動作周波数より大きい任意の周波数を意味する。

0341

本発明のさらに他の実施例による無線電力送信機は、最大品質因子値を有する動作周波数より上位帯域の品質因子ピーク動作周波数(ピング段階前に測定された品質因子値のうち、最大品質因子値が測定される動作周波数)が存在すれば、充電領域に異物質が存在すると判断することができる。

0342

一例として、最大品質因子値のための動作周波数1341は図2識別及び構成段階230で確認された無線電力送信機のタイプに相応する最大品質因子値のための動作周波数であり得る。一例として、このために無線電力受信機には接続可能な無線電力送信機タイプ別最大品質因子値のための動作周波数情報が所定の記録領域に維持されることができる。最大品質因子値のための動作周波数は、無線電力送信機の電力等級デザイン形態、製造社、適用された標準などによって違える。

0343

したがって、該当無線電力受信機に関連してどの動作周波数又はどの動作周波数範囲で最大品質因子値を有するかが確認されれば、該当無線電力送信機が異物質の存在有無を探索するために品質因子値を測定しなければならない周波数範囲が最小化することができる。すなわち、無線電力送信機は最大品質因子値のための動作周波数より低い周波数帯域に対する品質因子値測定を遂行しなくても良い。

0344

他の例として、最大品質因子値のための動作周波数1341はWPC標準に定義された特定のコイルタイプ、例えばMP−A1タイプであり得るがこれに限定されないコイルタイプの送信コイルが装着された無線電力送信機に相応する最大品質因子値のための動作周波数でもあり得る。これは、MP−A1タイプを基準に、他のタイプの無線電力送信機がデザイン的差と製品特性を考慮して、受信された最大品質因子値の大きさを調整(scaling)して異物質存在有無の判断に使うことができる。

0345

本発明の一実施例による無線電力送信機は、図2のピング段階220(又はピング段階前)で動作周波数帯域のうち特定の上限周波数に対する品質因子値a1を測定して記憶することができる。もしくは、既に設定された周波数範囲(動作周波数範囲内)で測定した品質因子のうち最大品質因子と前記最大品質因子が測定される周波数を記憶することができる。その後、無線電力送信機は、交渉段階240でFOD状態パケット1340を介して受信された最大品質因子値のための動作周波数1341で品質因子値a2を測定し、a1がa2より大きければ、充電領域に異物質が存在すると判断することもできる。もしくは、無線電力送信機は、交渉段階240でFOD状態パケット1340を介して受信された最大品質因子値のための動作周波数とピング段階220(又はピング段階前)で測定された最大品質因子と測定される周波数を比較して異物質存在有無を判断することができる。

0346

ピング段階220で測定された最大品質因子が測定される周波数が受信された最大品質因子動作周波数より大きければ、異物質が存在すると判断することができる。この原理については以下で詳細に説明する。

0347

本実施例では、無線電力送信機がピング段階220(又はピング段階前)で動作周波数帯域のうち上限周波数に対する品質因子値のみ測定することもできるが、これは一実施例に過ぎなく、他の実施例は下限周波数及び上限周波数に対する品質因子値を全て測定することもできる。さらに他の実施例は、下限周波数から上限周波数までスイーピングして各周波数別品質因子値を測定することができる。

0348

さらに他の実施例は、特定周波数領域内でスイーピングして各周波数別品質因子値を測定することができる。

0349

無線電力送信機がピング段階220で動作周波数帯域のうち下限周波数に対する品質因子値を測定するように定義されている。本実施例では、無線電力送信機がピング段階220で動作周波数帯域のうち上限周波数に対する品質因子値のみ測定することもできるが、これは一実施例に過ぎなく、他の実施例は下限周波数及び上限周波数に対する品質因子値を全て測定することもできる。

0350

一実施例による最大品質因子値のための動作周波数1341フィールドには動作周波数内下限周波数、すなわち最低周波数からの周波数オフセット値が記録されることができる。ここで、オフセット単位は実際に10KHzを意味することができるが、これに限定されなく、それより小さいか大きいこともある。一例として、該当無線電力送信機の動作周波数帯域が下限周波数100KHzと上限周波数300KHzの間であり、オフセット単位が10KHzであり、最大品質因子値のための動作周波数1341フィールドに記録された値が二進数000011であれば、実際に最大品質因子値のための周波数は130KHz(100KHz+3*10KHz)であり得る。

0351

さらに他の実施例で、無線電力送信機は、ピング段階前、全体動作周波数帯域又は全体動作周波数帯域のうち特定の周波数帯域をスイーピングして品質因子値を測定することができる。

0352

さらに他の実施例で、図13aの最大品質因子値のための動作周波数が挿入されるフィールド1341の代わりに基準品質因子値より既に設定された値(又は比率)だけ品質因子値が低くなる動作周波数値がフィールド1341に挿入されることもできる。

0353

無線電力送信機は、ピング段階220(又はピング段階前)で基準動作周波数(例えば、品質因子値を測定するための動作周波数は100kHzである)で測定された品質因子値B1と前記受信された動作周波数より大きい動作周波数で測定された品質因子値B2を比較して異物質存在有無を判断することができる。

0354

このとき、B1よりB2が大きければ、異物質が存在すると判断することができる。

0355

図13bは本発明のさらに他の実施例によるFOD状態パケットのメッセージ構造を説明するための図である。

0356

図13bを参照すると、FOD状態パケットメッセージ1350は2バイトの長さを有することができ、6ビット長さの最大品質因子値のための動作周波数(Operating Frequency for Maximum Quality Factor Value)1351フィールド、2ビット長さのモード(Mode)1352フィールド及び1バイト長さの基準品質因子値(Reference Quality Factor Value)1353を含んでなることができる。

0357

無線電力送信機は、モード1352値によって受信されたFOD状態パケットに最大品質因子値のための動作周波数1351が含まれたかを確認することもできるが、これに限定されなく、モード1352値にかかわらず、FOD状態パケットにはいつも最大品質因子値のための動作周波数1351が含まれることもできる。

0358

無線電力送信機は、図7aのFOD状態パケットを受信すれば、基準品質因子値とピング段階220(又はピング段階前)で測定された品質因子値を比較して異物質の存在有無を判断することもでき(方法1)、あるいは最大品質因子値のための動作周波数とピング段階220(又はピング段階前)で測定された最大品質因子値に対応する最大動作周波数を比較して異物質の存在有無を判断することもできる(方法2、図13aの実施例)。

0359

もしくは、複合的な方法で異物質の存在有無を判断することもできる。

0360

一実施例で、無線電力送信機は方法1で異物質存在有無を判断することができる。このときに受信された基準品質因子値に基づいて二つの臨界値(臨界値1:Q_Threshold1及び臨界値2:Q_Threshold2)を決定することができる。臨界値1は臨界値2より高い値を有する。

0361

ピング段階220前に測定された品質因子値が臨界値2より小さければ、無線電力送信機は異物質が存在すると判断することができる。

0362

ピング段階220前に測定された品質因子値が臨界値1より小さくて臨界値2と同じかそれより大きければ、無線電力送信機は方法2で異物質の存在有無を判断することができる。

0363

図13cは本発明のさらに他の実施例によるFOD状態パケットのメッセージ構造を説明するための図である。

0364

図13cを参照すると、FOD状態パケットメッセージ1360は2バイトの長さを有することができ、6ビット長さの無線電力送信機タイプ(Tx Type)1361、2ビット長さのモード(Mode)1362フィールド及び1バイト長さの最大品質因子値のための動作周波数(Operating Frequency for Maximum Quality Factor Value)1363フィールドを含んでなることができる。

0365

無線電力送信機はモード1362値によって受信されたFOD状態パケットに無線電力送信機タイプ1361情報及び最大品質因子値のための動作周波数1363情報が含まれたかを確認することができるが、これに限定されなく、モード1362値にかかわらず、FOD状態パケットにはいつも無線電力送信機タイプ1361情報と最大品質因子値のための動作周波数1363情報が含まれることもできる。

0366

一例として、無線電力送信機タイプ1361はWPC(Qi)認証時に登録された無線電力送信機を固有に識別するための所定の送信機デザイン番号(Tx Design Number)を指示する値(所定の分類番号)であり得る。

0367

他の例として、無線電力送信機タイプ1361は共通したデザイン的特徴及び性能特性を有する無線電力送信機を分類するための所定の分類番号でもあり得る。

0368

本発明の一実施例による無線電力送信機は、最大品質因子値を有する動作周波数で測定された品質因子値より高い品質因子値が測定される上位帯域の動作周波数が存在すれば、充電領域に異物質が存在すると判断することができる。ここで、上位帯域の動作周波数は動作周波数帯域内の最大品質因子値を有する動作周波数より大きい任意の周波数を意味する。

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