(57)【要約】  本発明は、無線電力を受信する無線電力受信器を制御するための方法及び装置を提供する。無線電力受信器を駆動するための駆動電力は、無線電力送信器から受信される。通信ネットワークは、無線電力送信器で達成される。無線電力送信器により制御される無線電力ネットワークが加入される。充電電力は、無線電力送信器から受信される。
2014526870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線電力を受信する無線電力受信器の制御方法であって、
一つ以上の無線電力送信器から前記無線電力受信器を駆動させるための駆動電力を受信するステップと、
前記一つ以上の無線電力送信器のうち無線電力を受信する無線電力送信器を決定するステップと、
前記決定された無線電力を受信する無線電力送信器と通信ネットワークを形成するステップと、
前記無線電力送信器により制御される無線電力ネットワークに加入するステップと、
前記無線電力送信器から充電電力を受信するステップと、
を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記無線電力送信器を決定するステップは、
スキャンチャンネルを設定し、無線電力送信器を検索するための無線電力送信器検索信号を生成して前記スキャンチャンネルを介して送信するステップと、
前記スキャンチャンネルを用いる前記一つ以上の無線電力送信器から各々前記無線電力送信器検索信号に対応する無線電力送信器検索応答信号を受信するステップと、
前記無線電力を受信する無線電力送信器を決定するために前記それぞれの無線電力送信器検索応答信号をパーシングするステップと、
を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記スキャンチャンネルを設定するステップは、
ＩＥＥＥ８０２.１５.４のチャンネル１１、ＩＥＥＥ８０２.１５.４のチャンネル１５、ＩＥＥＥ８０２.１５.４のチャンネル２０、及びＩＥＥＥ８０２.１５.４のチャンネル２４のうちいずれか一つを前記スキャンチャンネルとして設定することを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記無線電力送信器検索信号を生成及び送信するステップ及び前記無線電力送信器検索応答信号を受信するステップは、前記ＩＥＥＥ８０２.１５.４のチャンネル１１，１５，２０，２４に対して反復して遂行することを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記無線電力送信器検索信号を生成及び送信するステップ及び前記無線電力送信器検索応答信号を受信するステップは、
前記ＩＥＥＥ８０２.１５.４のチャンネル１１，１５，２０，２４に対して反復して遂行され、ＩＥＥＥ８０２.１５.４のチャンネル１１、ＩＥＥＥ８０２.１５.４のチャンネル２４、ＩＥＥＥ８０２.１５.４のチャンネル１５、及びＩＥＥＥ８０２.１５.４のチャンネル２０の順に反復して遂行することを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記無線電力送信器検索信号は、プロトコルバージョン、シーケンス番号、メーカー情報、プロダクト情報、インピーダンス情報、及び容量情報のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記無線電力送信器検索応答信号は、シーケンス番号及び該当無線電力送信器のネットワークＩＤ情報のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項８】
前記無線電力を受信する無線電力送信器を決定するために前記無線電力送信器検索応答信号をパーシングするステップは、前記無線電力送信器検索応答信号の受信信号強度(ＲＳＳＩ)値に基づいて前記無線電力を受信する無線電力送信器を決定することを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項９】
前記無線電力送信器により制御される無線電力ネットワークに加入するステップは、
前記無線電力送信器に加入要求信号を送信するステップと、
前記無線電力送信器から前記無線電力受信器が無線電力ネットワークに加入許可されるか否かを示す加入応答信号を受信するステップと、
を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記無線電力送信器により制御される無線電力ネットワークに加入するステップは、
前記加入応答信号に対する確認応答(ＡＣＫ)信号を送信するステップをさらに有することを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記加入要求信号は、シーケンス番号、前記無線電力を受信する無線電力送信器のネットワークＩＤ、プロダクト情報、前記無線電力受信器のＤＣ/ＤＣ変換部の入力段に許可される最大電圧値、前記無線電力受信器のＤＣ/ＤＣ変換部の入力段に許可される最小電圧値、前記無線電力受信器のＤＣ/ＤＣ変換部の出力段の定格電圧値、及び前記無線電力受信器のＤＣ/ＤＣ変換部の出力段の定格電流値のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記加入応答信号は、シーケンス番号、前記無線電力送信器のネットワークＩＤ、無線電力受信器が前記無線電力ネットワークに加入を許可するか否かを示す情報、及びセッションＩＤを含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記無線電力受信器が無線電力ネットワークに加入許可されるか否かを示す情報は、前記加入応答信号の許可フィールドに記録された０又は１の値で表示され、
前記０の値は、前記無線電力受信器が前記無線電力ネットワークに加入許可されないことを示し、
前記１の値は、前記無線電力受信器が前記無線電力ネットワークに加入許可されることを示すことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記無線電力送信器から前記充電電力を受信するステップは、
前記無線電力送信器から充電開始命令を指示する命令信号を受信するステップと、
前記命令信号に対応して充電を開始するステップと、
を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記無線電力送信器から前記充電電力を受信するステップは、
前記無線電力送信器に前記命令信号に対応するＡＣＫ信号を送信するステップをさらに有することを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線電力受信器及びその制御方法に関するもので、より詳細には、所定の方式で通信可能な無線電力受信器及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話又はＰＤＡ(Personal  Digital  Assistant)のような移動端末は、その特性上再充電可能なバッテリにより駆動される。このようなバッテリを充電するために、電気エネルギーは、別途の充電装置を用いて移動端末のバッテリに供給される。通常、充電装置とバッテリは、各々別途の外部接触端子が構成され、これらを相互に接触させることにより充電装置とバッテリを電気的に接続される。
【０００３】
しかしながら、接触式充電方法は、接触端子が外部に突き出るので、接触端子が異質物で汚染されており、不適切なバッテリ充電が遂行される。さらに、接触端子が湿気に露出している場合にもバッテリ充電が正しく遂行されない。
【０００４】
このような問題点を解決するために、最近では、無線充電又は非接触充電技術が開発されて多くの電子機器に適用されている。
【０００５】
このような無線充電技術は、無線電力送受信を使用するので、例えば携帯電話を別途の充電コネクタに接続することなく、充電パッド上に置けば自動でバッテリが充電されるシステムである。この技術を採用する電子機器は、例えば、一般的に知られている無線電動歯ブラシ及び無線電気カミソリを含む。無線充電技術は、電子製品を無線で充電することによってその防水機能を向上させることができる利点がある。また、この無線充電技術は、有線充電器が必要でないので、電子機器の携帯性を高めることができる長所がある。
【０００６】
このような無線充電技術は、大きくコイルを用いる電磁誘導結合方式、共振(resonance)を使用する共振方式、及び電気エネルギーをマイクロ波に変換させて転送するＲＦ(Radio Frequency)/マイクロ波放射方式に分類される。
【０００７】
従来では電磁誘導結合方式が無線充電方式の主流をなしていたが、最近、国内外でマイクロ波を用いて数十メートルの距離で無線で電力を転送する実験に成功している。
【０００８】
電磁誘導結合方式は、１次コイルと２次コイルとの間の電力を伝送する方式である。電線コイルに磁石を移動させる場合に誘導電流が発生する。この属性を用いて、送信端は磁場を発生させ、受信端は、磁場の変化に従って電流が誘導されてエネルギーを生成する。このような現象は、電磁誘導現象と呼ばれる。電磁誘導現象を用いる電力伝送方法は、エネルギー伝送効率に優れる。
【０００９】
磁気共鳴結合方式は、上記結合モード理論に基づいた磁気共振電力伝送原理を用いて充電装置から数メートル離隔されても電気が無線で伝送されるシステムに起因する。この無線充電システムは、隣接した音叉の共鳴と同一の振動周波数でワイングラスも共鳴される現象である、共鳴の物理的概念を使用する。音の代わりに、電気エネルギーを搬送する電磁波を共鳴させる。この共鳴された電磁波は、共振周波数を有する機器が存在する場合にのみ直接転送され、使用されない部分が空気中に拡散される代わり電磁場に再吸収されるため、他の電磁波とは異なり、共鳴された電磁波は、周辺の機械や人の身体には影響を及ぼさないと考えられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
無線充電方式に対する研究は活発に実施されているが、その無線充電順位、無線電力送受信器の検索、及び無線電力送信器と無線電力受信器との間の通信周波数選択、無線電力制御、マッチング回路の選択、一つの充電サイクルでの各無線電力受信器に対する通信時間分配に対する標準が確立されていない。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
携帯電話又はＰＤＡ(Personal  Digital  Assistant)のような移動端末は、その特性上再充電可能なバッテリにより駆動される。このようなバッテリを充電するために、電気エネルギーは、別途の充電装置を用いて移動端末のバッテリに供給される。通常、充電装置とバッテリは、各々別途の外部接触端子が構成され、これらを相互に接触させることにより充電装置とバッテリを電気的に接続される。
【００１２】
しかしながら、接触式充電方法は、接触端子が外部に突き出るので、接触端子が異質物で汚染されており、不適切なバッテリ充電が遂行される。さらに、接触端子が湿気に露出している場合にもバッテリ充電が正しく遂行されない。
【００１３】
このような問題点を解決するために、最近では、無線充電又は非接触充電技術が開発されて多くの電子機器に適用されている。
【００１４】
このような無線充電技術は、無線電力送受信を使用するので、例えば携帯電話を別途の充電コネクタに接続することなく、充電パッド上に置けば自動でバッテリが充電されるシステムである。この技術を採用する電子機器は、例えば、一般的に知られている無線電動歯ブラシ及び無線電気カミソリを含む。無線充電技術は、電子製品を無線で充電することによってその防水機能を向上させることができる利点がある。また、この無線充電技術は、有線充電器が必要でないので、電子機器の携帯性を高めることができる長所がある。
【００１５】
このような無線充電技術は、大きくコイルを用いる電磁誘導結合方式、共振(resonance)を使用する共振方式、及び電気エネルギーをマイクロ波に変換させて転送するＲＦ(Radio Frequency)/マイクロ波放射方式に分類される。
【００１６】
従来では電磁誘導結合方式が無線充電方式の主流をなしていたが、最近、国内外でマイクロ波を用いて数十メートルの距離で無線で電力を転送する実験に成功している。
【００１７】
電磁誘導結合方式は、１次コイルと２次コイルとの間の電力を伝送する方式である。電線コイルに磁石を移動させる場合に誘導電流が発生する。この属性を用いて、送信端は磁場を発生させ、受信端は、磁場の変化に従って電流が誘導されてエネルギーを生成する。このような現象は、電磁誘導現象と呼ばれる。電磁誘導現象を用いる電力伝送方法は、エネルギー伝送効率に優れる。
【００１８】
磁気共鳴結合方式は、上記結合モード理論に基づいた磁気共振電力伝送原理を用いて充電装置から数メートル離隔されても電気が無線で伝送されるシステムに起因する。この無線充電システムは、隣接した音叉の共鳴と同一の振動周波数でワイングラスも共鳴される現象である、共鳴の物理的概念を使用する。音の代わりに、電気エネルギーを搬送する電磁波を共鳴させる。この共鳴された電磁波は、共振周波数を有する機器が存在する場合にのみ直接転送され、使用されない部分が空気中に拡散される代わり電磁場に再吸収されるため、他の電磁波とは異なり、共鳴された電磁波は、周辺の機械や人の身体には影響を及ぼさないと考えられる。
【００１９】
無線充電方式に対する研究は活発に実施されているが、その無線充電順位、無線電力送受信器の検索、及び無線電力送信器と無線電力受信器との間の通信周波数選択、無線電力制御、マッチング回路の選択、一つの充電サイクルでの各無線電力受信器に対する通信時間分配に対する標準が確立されていない。
【００２０】
本発明による実施形態の上記及び他の態様、特徴、及び利点は、添付の図面と共に述べる以下の詳細な説明から、一層明らかになるはずである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態による無線充電システムの動作全体を示す図である。
【図２Ａ】本発明の一実施形態による無線電力送信器及び無線電力受信器を示すブロック構成図である。
【図２Ｂ】本発明の一実施形態による無線電力受信器を詳細に示すブロック構成図である。
【図３Ａ】本発明の一実施形態による無線電力受信器の制御方法を示すフローチャートである。
【図３Ｂ】本発明の他の実施形態による無線電力受信器の制御方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態による無線電力ネットワークを示すタイミング図である。
【図５Ａ】本発明の一実施形態により、無線電力受信器及びＷｉ-Ｆｉ通信に使用される周波数間の比較を示す図である。
【図５Ｂ】本発明の一実施形態により、無線電力受信器がチャンネルスキャンを遂行する順序を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態による無線電力受信器の無線電力ネットワークへの加入手順を示すタイミング図である。
【図７】本発明の一実施形態により、無線電力送受信器間の信号送受信を示すタイミング図である。
【図８】本発明の一実施形態により、無線電力送信器と無線電力受信器との間の信号送受信を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態により、データ構造で位置される無線電力ネットワークのためのＭＡＣ階層を示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態により、無線電力受信器が検索状態である場合を示すタイミング図である。
【図１１】本発明の一実施形態により、無線電力受信器が検索状態にある場合を示すタイミング図である。
【図１２】本発明の一実施形態により、無線電力受信器が加入状態にある場合を示すタイミング図である。
【図１３】本発明の一実施形態により、無線電力受信器が待機状態にある場合を示すタイミング図である。
【図１４】本発明の一実施形態により、無線電力受信器が充電状態にある場合を示すタイミング図である。
【図１５Ａ】本発明の一実施形態により、無線電力送受信器間の通信を示すタイミング図である。
【図１５Ｂ】本発明の一実施形態により、無線電力送受信器間の通信を示すタイミング図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の望ましい実施形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００２３】
図面において、同一の構成要素に対してはできるだけ同一の参照符号及び参照番号を付して説明する。本明細書で数値限定が提供されるが、これは単に例として提供されることを留意しなければならない。さらに、下記の説明で、本発明に関連した公知の機能又は構成に関する具体的な説明が本発明の要旨を不明にすると判断された場合に、その詳細な説明を省略する。
【００２４】
図１は、本発明の実施形態による無線充電システムの全体動作を示す。図１に示すように、無線充電システムは、無線電力送信器１００及び少なくとも一つの無線電力受信器１１０-１，１１０-２，…，１１０-ｎを含む。
【００２５】
無線電力送信器１００は、少なくとも一つの無線電力受信器１１０-１，１１０-２，…，１１０-ｎに無線で各々電力を送信する。より詳しく説明すれば、無線電力送信器１００は、所定の認証手順を遂行する認証された無線電力受信器に対してのみ無線で電力を送信する。
【００２６】
無線電力送信器１００は、各無線電力受信器１１０-１，１１０-２，…，１１０-ｎと電気的に接続される。例えば、無線電力送信器１００は、無線電力受信器１１０-１，１１０-２，…，１１０-ｎに電磁波の形状で無線電力を送信する。
【００２７】
また、無線電力送信器１００は、無線電力受信器１１０-１，１１０-２，…，１１０-ｎと双方向通信を遂行する。この無線電力送信器１００及び無線電力受信器１１０-１，１１０-２，…，１１０-ｎは、所定のフレームを含むパケットを処理又は送受信する。このフレームについては、以下でより詳細に説明する。特に、各無線電力受信器１１０-１，１１０-２，…，１１０-ｎは、移動通信端末、ＰＤＡ、ＰＭＰ(Personal Media Player)、スマートフォンにより実現することができる。
【００２８】
無線電力送信器１００は、複数の無線電力受信器１１０-１，１１０-２，…，１１０-ｎに無線で電力を提供する。例えば、無線電力送信器１００は、磁気共鳴結合方式により、複数の無線電力受信器１１０-１，１１０-２，…，１１０-ｎに電力を伝送する。無線電力送信器１００が磁気共鳴結合方式を採用する場合、無線電力送信器１００と複数の無線電力受信器１１０-１，１１０-２，…，１１０-ｎとの間の距離は、望ましくは３０ｍ以下である。無線電力送信器１００が電磁誘導結合方式を採用する場合、無線電力送信器１００と複数の無線電力受信器１１０-１，１１０-２，…，１１０-ｎとの間の距離は、望ましくは１０ｃｍ以下である。
【００２９】
無線電力受信器１１０-１，１１０-２，…，１１０-ｎは、各々無線電力送信器１００から電力を受信して内部に提供されているバッテリの充電を遂行する。また、無線電力受信器１１０-１，１１０-２，…，１１０-ｎは、無線電力送信のための要求信号、無線電力受信のための情報、無線電力受信器状態情報、又は無線電力送信器制御情報を無線電力送信器１００に送信する。このような信号又は情報に関して、より詳細に後述する。
【００３０】
各無線電力受信器１１０-１，１１０-２，…，１１０-ｎは、その充電状態を表すメッセージを無線電力送信器１００に送信する。
【００３１】
無線電力送信器１００は、例えば液晶表示装置(ＬＣＤ)のような表示手段を含み、無線電力受信器１１０-１，１１０-２，…，１１０-ｎ各々から受信したメッセージに基づいて、各無線電力受信器１１０-１，１１０-２，…，１１０-ｎの状態を表示する。さらに、無線電力送信器１００は、無線電力受信器１１０-１，１１０-２，…，１１０-ｎが各々充電を完了するまで予想される時間を、上記したこれら受信器の状態表示とともに表示する。
【００３２】
無線電力送信器１００は、無線電力受信器１１０-１，１１０-２，…,１１０-ｎの各々に無線充電機能をディスエーブルするための制御信号を送信することができる。無線充電機能をディスエーブルするための制御信号を受信すると、無線電力受信器は、無線充電機能をディスエーブルする。
【００３３】
図２Ａは、本発明の実施形態による無線電力送信器及び無線電力受信器を示すブロック構成図である。
【００３４】
図２Ａに示すように、無線電力送信器２００は、電力送信部２１１、制御部２１２、及び通信部２１３を含む。無線電力受信器２５０は、電力受信部２５１、制御部２５２、及び通信部２５３を含む。
【００３５】
電力送信部２１１は、無線電力送信器２００により要求される電力を提供し、無線電力受信器２５０に無線で電力を提供する。電力送信部２１１は、交流(ＡＣ)電力の波形で無線電力受信器２５０に直接に電力を供給し、あるいは直流(ＤＣ)電力波形を提供し、これをインバータを用いてＡＣ電力波形に変換することにより、ＡＣ電力波形を無線電力受信器２５０に提供する。電力送信部２１１は、内蔵バッテリ又は電力受信インターフェースの形態で実現され、外部ソースから電力を受信して他の構成要素に提供することができる。一定のＡＣ電力の波形を提供する限り、本発明は、この電力送信部２１１に限定されるものではないことは、当業者には容易に理解するはずである。
【００３６】
また、電力送信部２１１は、ＡＣ電力波形を電磁波の形態で無線電力受信器２５０に提供する。電力送信部２１１は、追加的にループコイルをより含むことができ、それによって所定の電磁波を送信又は受信することができる。電力送信部２１１がループコイルで実現される場合、ループコイルのインダクタンスＬは、変更可能であってもよい。一方、電磁波を送受信する手段であれば、電力送信部２１１が限定されないことは、当業者には容易に理解できることである。
【００３７】
制御部２１２は、無線電力送信器２００の全体動作を制御する。制御部２１２は、格納部から読み取られた制御に要求されるアルゴリズム、プログラム、又はアプリケーションを用いて無線電力送信器２００の全体動作を制御する。制御部２１２は、ＣＰＵ、マイクロプロセッサ、ミニコンピュータのような形態で実現できる。制御部２１２の細部動作と関連してより詳細に後述する。
【００３８】
通信部２１３は、無線電力受信器２５０と所定の方式で通信を遂行できる。通信部２１３は、無線電力受信器２５０の通信部２５３とＮＦＣ(Near  Field  Communication)、ジグビー(Zigbee(登録商標))通信、赤外線通信、可視光通信、ブルートゥース通信、ブルートゥース低エネルギー(Bluetooth(登録商標)  low  energy)方式などを使用して通信を遂行することができる。本発明の一実施形態によると、通信部２１３は、ＩＥＥＥ８０２.１５.４方式のジグビー通信方式を使用して通信を遂行する。通信部２１３により使用する周波数及びチャンネル選択に関する構成については、以下により詳細に説明される。一方、上記した通信方式は、単に例示的なことであり、本発明は、通信部２１３で遂行する特定通信方式によりその権利範囲が限定されるものではない。
【００３９】
一方、通信部２１３は、無線電力送信器２００に関する情報を含む信号を送信する。ここで、通信部２１３は、この信号をユニキャスト(unicast)、マルチキャスト(multicast)、またはブロードキャストできる。＜表１＞は、本発明の一実施形態による無線電力送信器２００から送信される信号のデータ構造を示す。無線電力送信器２００は、＜表１＞に示すようなフレームを有する信号を所定の周期ごとに送信する。この信号は、以下、“通知(Notice)信号”と称する。
【００４０】
【表１】
2014526870.tif 000003
【００４１】
＜表１＞において、“フレームタイプ”は、信号のタイプを示すフィールドであり、該当信号が通知信号であることを指示する。“プロトコルバージョン”は、通信プロトコルタイプを示すフィールドであり、例えば４ビットが割り当てられる。“シーケンス番号”は、該当信号の順序を示すフィールドであり、例えば１バイトが割り当てられる。“シーケンス番号”は、例えば、信号の送受信段階に対応して１ずつ増加する。“ネットワークＩＤ”は、無線電力送信器２００のネットワーク識別子(ＩＤ)を示すフィールドであり、例えば１バイトが割り当てられる。“Ｒｘ-to-レポート(スケジュールマスク)”は、無線電力送信器２００にレポートを送信する無線電力受信器を示すフィールドであり、例えば１バイトが割り当てられる。＜表２＞は、本発明の一実施形態によるＲｘ-ｔｏ-レポート(スケジュールマスク)フィールドを示す。
【００４２】
【表２】
2014526870.tif 000004
【００４３】
＜表２＞において、Ｒｘ１〜Ｒｘ８は、無線電力受信器１〜８に対応する。Ｒｘ-ｔｏ-レポート(スケジュールマスク)フィールドは、スケジュールマスクの番号が１である無線電力受信器が無線電力送信器２００にレポートを送信するように実現され得る。
【００４４】
さらに、＜表１＞を参照すると、“予備”は、以後に使用のために予備されるフィールドであり、例えば５バイトが割り当てられる。“受信器の番号”は、無線電力送信器２００の周辺の無線電力受信器の個数を示すフィールドであり、例えば３ビットが割り当てられる。
【００４５】
一方、＜表１＞のフレームフォーマットの信号は、ＩＥＥＥ８０２.１５.４形式のデータ構造のうちＷＰＴに割り当てられるフォーマットで実現され得る。＜表３＞は、ＩＥＥＥ８０２.１５.４のデータ構造である。
【００４６】
【表３】
2014526870.tif 000005
【００４７】
＜表３＞のように、ＩＥＥＥ８０２.１５.４のデータ構造は、“プリアンブル”、“ＳＦＤ”、“フレーム長”、“ＷＰＴ”、及び“ＣＲＣ１６”フィールドを含むことができ、＜表１＞のようなデータ構造は、ＷＰＴフィールドに含まれ得る。
【００４８】
通信部２１３は、無線電力受信器２５０から電力情報を受信することができる。ここで、電力情報は、無線電力受信器２５０の容量、バッテリレベル、充電回数、バッテリ使用量、バッテリ容量、及びバッテリ比率のうち少なくとも一つを含むことができる。また、通信部２１３は、無線電力受信器２５０の充電機能を制御する充電機能制御信号を送信する。充電機能制御信号は、特定の無線電力受信器２５０の無線電力受信部２５１を制御して充電機能をイネーブル又はディスエーブル状態にする制御信号であり得る。
【００４９】
通信部２１３は、無線電力受信器２５０だけでなく、他の無線電力送信器からの信号を受信することができる。例えば、通信部２１３は、他の無線電力送信器から＜表１＞のフレームを有する通知信号を受信することができる。
【００５０】
一方、図２Ａには、電力送信部２１１及び通信部２１３が異なるハードウェアで構成されて無線電力送信器２００がアウトバンド(out-band)形式で通信を遂行することを示しているが、これは例示に過ぎないものである。本発明の一実施形態によると、電力送信部２１１及び通信部２１３が一つのハードウェアで実現されて無線電力送信器２００がインバンド(in-band)形式で通信を遂行することができる。
【００５１】
無線電力送信器２００及び無線電力受信器２５０は、各種信号を送受信でき、それによって無線電力送信器２００の制御下に無線電力ネットワークへの無線電力受信器２５０の加入と無線電力送受信による充電プロセスが遂行できる。上記したプロセスは、以下により詳しく説明する。
【００５２】
図２Ｂは、本発明の一実施形態による無線電力受信器を示すブロック構成図である。
【００５３】
図２Ｂに示すように、無線電力受信器２５０は、電力受信部２５１、制御部２５２、通信部２５３、整流部２５４、ＤＣ/ＤＣ変換部２５５、スイッチング部２５６、及び充電部２５７を含むことができる。
【００５４】
電力受信部２５１、制御部２５２、及び通信部２５３に関して、図２Ａと関連して説明する。整流部２５４は、電力受信部２５１により受信される無線電力を直流(ＤＣ)形態で整流でき、例えばブリッジダイオードの形態で実現することができる。ＤＣ/ＤＣ変換部２５５は、整流された電力を所定の利得により変換することができる。例えば、ＤＣ/ＤＣ変換部２５５は、出力段２５９の電圧が５Ｖになるように整流される電力を変換する。一方、ＤＣ/ＤＣ変換部２５５の入力段２５８に印加する電圧は、所定の最大値及び最小値を有する。上記した情報は、後述する加入要求信号の“入力電圧ＭＩＮ”フィールド及び“入力電圧ＭＡＸ”フィールドに記録され得る。さらに、ＤＣ/ＤＣ変換部２５５の変換部２５５の出力段２５９に印加される定格電圧値及び導通される定格電流値は、加入要求信号の“典型的出力電流”フィールド及び“典型的出力電流”フィールドに各々記録することができる。
【００５５】
スイッチング部２５６は、ＤＣ/ＤＣ変換部２５５と充電部２５７を接続させる。スイッチング部２５６は、制御部２５２の制御によりオン/オフ状態を維持する。充電部２５７は、スイッチング部がオン状態である場合に、ＤＣ/ＤＣ変換部２５５から入力される変換された電力を格納することができる。
【００５６】
図３Ａは、本発明の一実施形態による無線電力受信器の制御方法を示すフローチャートである。
【００５７】
無線電力受信器２５０は、ステップＳ３０１で、無線電力を受信する無線電力送信器２００を決定する。例えば、無線電力受信器２５０は、無線電力送信器２００から受信される検索応答信号のＲＳＳＩに基づいて無線電力送信器２００を決定し、以下、これについてより詳細に説明する。
【００５８】
無線電力受信器２５０は、ステップＳ３０３で、無線電力送信器２００の制御下で無線電力ネットワークに加入する。例えば、無線電力受信器２５０は、加入要求信号を送信し、これに対応して受信される加入応答信号に基づいて無線電力ネットワークに加入し、これについてはより詳細に後述する。
【００５９】
無線電力受信器２５０は、ステップＳ３０５で、無線電力送信器２００から受信した命令信号に対応してこの信号を送信する。ステップＳ３０９で、無線電力受信器２５０が無線電力送信器２００から充電命令を含む命令信号を受信した場合に、充電が遂行される。充電命令を含む命令信号が受信されない場合、無線電力受信器２５０は、ステップＳ３０５で、無線電力送信器２００にレポートを送信する。
【００６０】
図３Ｂは、本発明の他の実施形態による無線電力受信器の制御方法を示すフローチャートである。
【００６１】
ステップＳ３１１で、無線電力受信器２５０がパワーオンされ、あるいは無線電力送信器の付近に配置される。無線電力受信器２５０は、ステップＳ３１３で、無線電力送信器を検索し、そのうち無線電力送信器２００と通信ネットワークを形成できる。ここで、無線電力受信器２５０は、無線電力送信器に無線電力送信器検索信号を送信し、受信された無線電力送信器検索応答信号に基づいて無線電力送信器２００を決定する。無線電力受信器２５０は、無線電力送信器のネットワークＩＤで各々識別する。
【００６２】
以後、無線電力受信器２５０は、ステップＳ３１５で、決定された無線電力送信器２００の制御下で無線電力ネットワークに加入する。例えば、無線電力受信器２５０は、無線電力送信器２００に加入要求信号を送信し、これに対応して受信した加入応答信号に基づいて無線電力ネットワークに加入する。無線電力受信器２５０が無線電力送信器２００の制御下に無線電力ネットワークに加入する場合、無線電力送信器２００は、無線電力受信器２５０にセッションＩＤを割り当てる。
【００６３】
無線電力受信器２５０は、ステップＳ３１７で、充電以前に待機状態を維持する。無線電力受信器２５０は、無線電力送信器２００から命令信号を受信し、これに対応してレポート信号を無線電力送信器２００に送信する。無線電力送信器２００から充電命令を含む命令信号が受信される場合、無線電力受信器２５０は、ステップ３１９で充電を開始する。例えば、無線電力受信器２５０は、スイッチング部２５６をオン状態に制御して充電を遂行する。無線電力送信器２００は、無線電力受信器２５０の充電が終了し、あるいは伝送電力が無線電力受信器の充電部の容量を充電するほど十分でない場合、無線電力受信器２５０が待機状態にあるように制御できる。無線電力受信器２５０は、登録状態から充電状態に変換される前に必ず待機状態に入るように制御される。
【００６４】
図４は、本発明の一実施形態による無線電力ネットワークのタイミング図である。特に、図４は、無線電力受信器４４０が複数の無線電力送信器４１１，４２１，４２２，４３１を検索し、これらのうちペアリングを形成する無線電力送信器を決定する手順を示すタイミング図である。
【００６５】
無線電力受信器４４０は、ステップＳ４５１で、優先的にＩＥＥＥ８０２.１５.４方式のチャンネル１１  ４１０無線電力送信器検索信号を送信できる。上記のＩＥＥＥ８０２.１５.４方式は、チャンネル１１〜チャンネル２６を有する。ＩＥＥＥ８０２.１５．４方式でのチャンネル及び周波数間の関係は、＜表４＞のように示す。＜表１＞での周波数単位は、ｋＨＺである。
【００６６】
【表４】
2014526870.tif 000006
【００６７】
無線電力受信器４４０は、無線電力送信器検索信号を生成してステップＳ４５１で、チャンネル１１  ４１０の無線電力送信器４１１に送信することができる。無線電力送信器検索信号は、以下の＜表５＞に示すようなデータ構造を有し、“検索信号”と称される。
【００６８】
【表５】
2014526870.tif 000007
【００６９】
＜表５＞において、“フレームタイプ”は、信号タイプを示すフィールドであり、該当信号が検索信号であることを示す。“プロトコルバージョン”は、通信プロトコルタイプを示すフィールドであり、例えば４ビットが割り当てられる。“シーケンス番号”は、該当信号の順序を示すフィールドであり、例えば１バイトが割り当てられる。“シーケンス番号”は、例えば信号の送受信段階に対応して１ずつ増加する。すなわち、＜表１＞の通知信号のシーケンス番号が１である場合、＜表５＞の検索信号は、シーケンス番号２を有する。“企業ＩＤ”は、無線電力受信器４４０の製造社情報を示すフィールドであり、例えば１バイトが割り当てられる。“プロダクトＩＤ”フィールドは、無線電力受信器４４０の製品情報を示すフィールドであり、例えば無線電力受信器２５０のシリアルナンバー情報が記録される。プロダクトＩＤフィールドには、例えば４バイトが割り当てられる。“インピーダンス”は、無線電力受信器４４０のインピーダンス情報を指示するフィールドであり、例えば４ビットが割り当てられる。“クラス”は、無線電力受信器４４０の定格電力情報を示すフィールドであり、例えば４ビットが割り当てられる。
【００７０】
無線電力送信器４１１は、ステップＳ４５１で検索信号を受信し、検索信号に対応する無線電力送信器検索応答信号を生成する。無線電力送信器検索応答信号は、下記の＜表６＞に示すようなデータ構造を有し、以下、“検索応答信号”と称する。
【００７１】
【表６】
2014526870.tif 000008
【００７２】
＜表６＞において、“フレームタイプ”は、信号タイプを示すフィールドであり、該当信号が検索応答信号であることを示す。“シーケンス番号”は、該当信号の順序を示すフィールドであり、例えば１バイトが割り当てられる。例えば、シーケンス番号は、信号の送受信段階に対応して１ずつ増加することができる。“プロトコルバージョン”は、プロトコルのバージョンを示すフィールドであり、例えば１バイトが割り当てられる。“ＨＷバージョン”は無線電力送信器のハードウェアバージョンを示すフィールドであり、例えば１バイトが割り当てられる。“ネットワークＩＤ”は、無線電力送信器４１１のネットワーク識別子(ＩＤ)を示すフィールドであり、例えば１バイトが割り当てられる。“企業ＩＤ”は、製造社の情報を示すフィールドであり、例えば１バイトが割り当てられる。“プロダクトＩＤ”は、無線電力送信器の装置情報を示すフィールドであり、例えば４バイトが割り当てられる。“クラス”は、無線電力送信器の電力クラスの情報を示すフィールドであり、例えば１バイトが割り当てられる。
【００７３】
無線電力受信器４４０は、ステップＳ４５２で検索応答信号を受信し、検索応答信号のＲＳＳＩ情報を格納する。チャンネル１１  ４１０に対する動作遂行が終了すると、無線電力受信器４４０は、チャンネルをチャンネルｍ４２０に変更し、上記した動作を反復する。より詳細に説明すれば、無線電力受信器４４０は、ステップＳ４５３で検索信号を送信する。チャンネルｍ４２０に存在する無線電力送信器４２１，４２２は、各々ステップＳ４５４，Ｓ４５５で、無線電力受信器４４０に検索応答信号を送信する。無線電力受信器４４０は、ステップＳ４５４，Ｓ４５５で、受信された検索応答信号のＲＳＳＩ情報を格納する。
【００７４】
チャンネルｍ４２０の動作遂行が完了すると、無線電力受信器４４０は、チャンネル２６  ４３０にチャンネル変更を遂行し、上記動作を反復する。より詳細には、無線電力受信器４４０は、ステップＳ４５６で検索信号を送信する。チャンネル２６  ４３０に存在する無線電力送信器４３１は、ステップＳ４５７で、検索応答信号を無線電力受信器４４０に送信する。無線電力受信器４４０は、ステップＳ４５７で受信された検索応答信号のＲＳＳＩ情報を格納する。
【００７５】
無線電力受信器４４０は、電力を受信する無線電力送信器として最小ＲＳＳＩ値を有する無線電力送信器を決定する。
【００７６】
無線電力受信器４４０は、図５Ａ及び図５Ｂに示すような方式でチャンネル変更を遂行する。無線電力受信器４４０は、例えばチャンネル１１、チャンネル２４、チャンネル１５、及びチャンネル２０の順にチャンネルスキャンを遂行する。最近の無線電力受信器、例えばスマートフォンは、無線電力送信器と通信するための通信モジュールとは別にＷｉ-Ｆｉモジュールを含む。Ｗｉ-Ｆｉ通信は、図５Ａに示すような周波数帯域を使用する。図５Ａは、無線電力受信器及びＷｉ-Ｆｉ通信に使用される周波数を比較する。
【００７７】
図５Ａの上側グラフは、＜表４＞に示すように、周波数及びチャンネルを用いてＩＥＥＥ８０２.１５.４通信の概念を示す。＜表４＞と同様に、ＩＥＥＥ８０２.１５.４の周波数とチャンネルとの間の関係は、上側グラフに示す。
【００７８】
図５Ａの下側には、Ｗｉ-Ｆｉ通信で使用される周波数及びチャンネルを示す。Ｗｉ-Ｆｉチャンネル１  ５１１は約２４０２〜２４２２ｋＨｚの周波数を使用し、Ｗｉ-Ｆｉチャンネル６  ５１２は約２４２７〜２４４７ｋＨｚの周波数を使用し、Ｗｉ-Ｆｉチャンネル１１  ５１３は約２４５２〜２４７２ｋＨｚの周波数を使用する。
【００７９】
特に、Ｗｉ-Ｆｉに使用される周波数に該当せず、あるいは比較的弱いＷｉ-Ｆｉ信号に該当するＩＥＥＥ８０２.１５.４チャンネルは、例えば参照番号５２１，５２２で示すように、チャンネル１１，１５，２０，２４であることを確認することができる。
【００８０】
したがって、無線電力受信器４４０は、チャンネル１１，１５，２０，２４に対してチャンネルスキャンを遂行することができる。
【００８１】
図５Ｂは、無線電力受信器４４０がチャンネルスキャンを遂行する順序を示す。無線電力受信器４４０は、チャンネル１１  ５３１、チャンネル２４  ５３２、チャンネル１５  ５３３、その後にチャンネル２０  ５３４をスキャンする。無線電力送信器がチャンネルスキャンを始めるチャンネルは、変更してもよい。
【００８２】
上記で、無線で電力を受信する無線電力送信器を決定する無線電力受信器４４０の構成について説明した。以後、無線電力受信器４４０が決定された無線電力送信器の制御下に無線電力ネットワークに加入する手順に対する説明が提供される。
【００８３】
図６は、本発明の一実施形態により、無線電力受信器により制御される無線電力ネットワークに加入するための無線電力受信器に対する手順を示すタイミング図である。
【００８４】
無線電力受信器６２０は、ステップＳ６３１で、無線電力送信器６１０に加入要求信号を送信する。
【００８５】
無線電力受信器６２０は、加入要求信号(Request Join signal)を生成して送信する。無線電力受信器６２０は、ステップＳ６３２で、加入応答信号(Response Join signal)を無線電力送信器６１０から受信し、それによって無線電力ネットワークに加入許可されるか否かを判定する。無線電力受信器６２０は、ステップＳ６３３で、無線電力送信器６１０に確認応答(ＡＣＫ)信号を送信する。しかしながら、無線電力受信器６２０は、ＡＣＫ信号の送信を省略することができる。
【００８６】
無線電力送信器６１０は、受信した加入要求信号に基づいて、無線電力ネットワークに無線電力受信器６２０を加入させるか否かを判定する。例えば、無線電力送信器６１０は、無線電力受信器６２０により要求される電力量が出力可能な電力量を超過するか否かを判定して無線電力ネットワークに加入許容するか否かを判定する。無線電力送信器６１０は、無線電力受信器６２０を無線電力ネットワークに加入させるか否かに関する情報を含む加入応答信号を生成し、これを無線電力受信器６２０に送信する。
【００８７】
上述した加入要求信号及び加入応答信号は、各々＜表７＞及び＜表８＞に示すデータ構造を有する。
【００８８】
【表７】
2014526870.tif 000009
【００８９】
＜表７＞において、“フレームタイプ”は、信号タイプを示すフィールドであり、該当信号が加入要求信号であることを指示する。“予備”フィールドは、今後の使用のために予備されるフィールドであり、例えば４ビットが割り当てられる。“シーケンス番号”は、該当信号の順序を示すフィールドであり、例えば１バイトが割り当てられる。一例として、“シーケンス番号”は、信号の送受信段階に対応して１ずつ増加する。“ネットワークＩＤ”は、無線電力送信器６１０のネットワークＩＤを示すフィールドであり、例えば１バイトが割り当てられる。プロダクトＩＤは、無線電力受信器６２０の製品情報を指示するフィールドであり、例えば無線電力受信器６２０のシリアルナンバー情報がこのフィールドに記録されている。このプロダクトＩＤフィールドは、例えば４バイトが割り当てられる。“入力電圧ＭＩＮ”は、無線電力受信器６２０のＤＣ/ＤＣ変換部の入力段に印加される最小電圧値を示すフィールドであり、例えば１バイトが割り当てられる。“入力電圧ＭＡＸ”は、無線電力受信器６２０のＤＣ/ＤＣ変換部の入力段に印加される最大電圧値を示すフィールドであり、例えば１バイトが割り当てられる。“典型的出力電圧”は、無線電力受信器６２０のＤＣ/ＤＣ変換部の出力段に印加される定格電圧値を示すフィールドであり、例えば１バイトが割り当てられる。“典型的出力電流”は、無線電力受信器６２０のＤＣ/ＤＣ変換部の出力段に導通される定格電流値を示すフィールドであり、例えば１バイトが割り当てられる。
【００９０】
【表８】
2014526870.tif 000010
【００９１】
＜表８＞において、“フレームタイプ”は、信号タイプを示すフィールドであり、該当信号が加入応答信号であることを指示する。“予備”は、以後の使用のために予備されるフィールドであり、例えば４ビットが割り当てられる。“シーケンス番号”は、該当信号の順序を示すフィールドであり、例えば１バイトが割り当てられる。例えば、シーケンス番号は、信号の送受信段階に対応して１ずつ増加できる。“ネットワークＩＤ”は、無線電力送信器６１０のネットワークＩＤを示すフィールドであり、例えば１バイトが割り当てられる。“許可(Permission)”は、無線電力受信器６２０が無線電力ネットワークへの加入させるか否かを示すフィールドであり、例えば４ビットが割り当てられる。例えば、“許可”フィールドが１に設定される場合、無線電力受信器６２０が無線電力ネットワークに加入許可することを示す。一方、“許可”フィールドが０に設定される場合には、無線電力受信器６２０が無線電力ネットワークに加入許可しないことを示す。“セッションＩＤ”は、無線電力送信器６１０が無線電力ネットワークを制御するために無線電力受信器６２０に付加するセッションＩＤを示すフィールドであり、例えば、４ビットが割り当てられる。
【００９２】
無線電力受信器６２０は、無線電力送信器６１０から加入応答信号を受信するまで加入要求信号を継続して送信する。さらに、無線電力送信器６１０は、無線電力受信器６２０からＡＣＫ信号を受信するまで加入応答信号を継続して送信する。
【００９３】
図７は、本発明の一実施形態により、無線電力送信器と無線電力受信器との間の信号送受信を示すタイミング図である。特に、図７は、無線電力受信器が待機状態にある場合のタイミング図に該当する。
【００９４】
図７に示すように、無線電力送信器７１０は、ステップＳ７３１，Ｓ７３３，Ｓ７３５で、その制御下に無線電力ネットワークに加入した無線電力受信器７２１，７２２，７２３の各々に命令信号を送信する。この命令信号は、無線電力送信器７１０が無線電力受信器が遂行する命令を指示する信号を示す。この命令信号は、次の＜表９＞に示すようなデータ構造を有する。
【００９５】
【表９】
2014526870.tif 000011
【００９６】
＜表９＞において、“フレームタイプ”は、信号タイプを示すフィールドであり、該当信号が命令信号であることを指示する。“セッションＩＤ”は、無線電力送信器７１０が無線電力ネットワークを制御するために無線電力受信器７２１，７２２，７２３の各々に付加するセッションＩＤを示すフィールドであり、例えば４ビットが割り当てられる。“シーケンス番号”は、該当信号のシーケンスを示すフィールドであり、例えば１バイトが割り当てられる。“シーケンス番号”は、例えば信号の送受信段階に対応して１ずつ増加することができる。“ネットワークＩＤ”は、無線電力送信器７１０のネットワークＩＤを示すフィールドであり、例えば１バイトである。“命令タイプ”は、命令タイプを示すフィールドであり、例えば４ビットが割り当てられる。“可変(variable)”は、命令フィールドを補完するフィールドであり、例えば４ビットが割り当てられる。命令及び可変フィールドは、下記の＜表１０＞に示すように多様な例を含む。
【００９７】
【表１０】
2014526870.tif 000012
【００９８】
“充電開始”は、充電を開始するための対応する無線電力受信器向けの命令である。“充電終了”は、充電を終了するための対応する無線電力受信器向けの命令である。“要求レポート”は、レポート信号を送信するための対応する無線電力受信器向けの命令である。“リセット”は、初期化命令である。“チャンネルスキャン”は、チャンネルをスキャンするための対応する無線電力受信器向けの命令である。“チャンネル変更”は、チャンネル変更を遂行するための対応する無線電力受信器向けの命令である。
【００９９】
図７の実施形態では、無線電力送信器７１０は、それぞれの無線電力受信器７２１，７２２，７２３に命令タイプが“要求レポート”である命令信号を送信する。
【０１００】
無線電力送信器７１０から命令信号を受信すると、無線電力受信器７２１，７２２，７２３は、各々ステップＳ７３２，Ｓ７３４，Ｓ７３６で、レポート信号又はＡＣＫ信号を送信する。より詳細には、“要求レポート”に対応する命令タイプの命令信号が受信される場合、該当無線電力受信器は、レポート信号を送信する。一方、“要求レポート”以外の命令タイプに該当する命令信号が受信される場合、該当する無線電力受信器はＡＣＫ信号を送信する。ここで、レポート信号は、無線電力受信器の現在状態を無線電力送信器７１０に報告する信号であり、以下、“レポート信号”と称する。このレポート信号は、以下の＜表１１＞に示すようなデータ構造を有する。
【０１０１】
【表１１】
2014526870.tif 000013
【０１０２】
＜表１１＞で、“フレームタイプ”は、信号タイプを示すフィールドであり、該当信号がレポート信号であることを示す。“セッションＩＤ”は、無線電力送信器７１０が無線電力ネットワークを制御するために無線電力受信器７２１，７２２，７２３の各々に付加するセッションＩＤを示すフィールドであり、例えば４ビットが割り当てられる。“シーケンス番号”は、該当信号のシーケンスを示すフィールドであり、例えば、１バイトが割り当てられる。“シーケンス番号”は、例えば信号の送受信段階に対応して１ずつ増加する。“ネットワークＩＤ”は、無線電力送信器７１０のネットワーク識別子(ＩＤ)を示すフィールドであり、例えば１バイトが割り当てられる。“入力電圧”は、各無線電力受信器７２１，７２２，７２３のＤＣ/ＤＣ変換部の入力段に印加される電圧値を示すフィールドであり、例えば１バイトが割り当てられる。“出力電圧”は、各無線電力受信器７２１，７２２，７２３のＤＣ/ＤＣ変換部の出力段に印加されるフィールドであり、例え１バイトが割り当てられる。“出力電流”は、各無線電力受信器７２１，７２２，７２３のＤＣ/ＤＣ変換部の出力段階に導通される電流値を示すフィールドであり、例えば１バイトが割り当てられる。
【０１０３】
無線電力送信器７１０は、無線電力受信器７２１，７２２，７２３からレポート信号又はＡＣＫ信号を受信するまで、命令信号を継続して送信する。無線電力送信器７１０が所定周期の時間で特定の無線電力受信器から命令信号に対応してレポート信号又はＡＣＫ信号を受信しない場合に、競合区間で該当する無線電力受信器に命令信号を再送信する。
【０１０４】
図８は、本発明の一実施形態により、無線電力送信器と無線電力受信器との間の信号送受信を示す。図８に示すように、無線電力送信器８１０は、ステップＳ８３１、Ｓ８３２で、通知信号をそれぞれの無線電力受信器８２１，８２２，８２３に送信する。通知信号は、＜表１＞に示したデータ構造を有する。無線電力送信器８１０は、通知信号を周期的に送信し、無線電力送信器８１０が通知信号を送信する周期は、“１  ｓｕｐｅｒｆｒａｍｅ  ｃｙｃｌｅ”と称される。通知信号は、１  ｓｕｐｅｒｆｒａｍｅ  ｃｙｃｌｅの周期で同期信号として使用される。加えて、＜表１＞に示したように、通知信号は、Ｒｘ-ｔｏ-レポート(スケジュールマスク)フィールドを含む。したがって、新たな周期が開始される場合、無線電力送信器８１０は、通信を遂行する無線電力受信器を指定する。例えば、通知信号のＲｘ-ｔｏ-レポートフィールドが詰まっている状況は、下記の＜表１２＞に示す。
【０１０５】
【表１２】
2014526870.tif 000014
【０１０６】
通知信号のＲｘ-ｔｏ-レポート(スケジュールマスク)フィールドが＜表１２＞に示すように詰まっている場合、第１の無線電力受信器８２１と第ｎの無線電力受信器８２３は、該当サイクルで無線電力送信器８１０と通信を遂行するが、第２無線電力受信器８２２は、この無線電力送信器８１０と通信を遂行しない。
【０１０７】
図９は、本発明の一実施形態により、データ構造で位置した無線電力ネットワークのためのＭＡＣ階層を示す。
【０１０８】
図９を参照すると、物理階層は、＜表３＞で説明したように、プリアンブルシーケンフィールド９１１、フレーム区切りの開始(Start  of  Frame  Delimiter：ＳＦＤ)フィールド９１２、フレーム長フィールド９１３、及びＭＡＣプロトコルデータユニット(ＭＰＤＵ)フィールド９１４を含む。さらに、ＭＰＤＵフィールド９１４は、フレーム制御フィールド９０１、データシーケンス番号フィールド９０２、フレームペイロードフィールド９０３、及びＣＲＣ-１６フィールド９０４を含む。本願発明による多様な信号は、フレーム制御フィールド９０１、データシーケンス番号フィールド９０２、及びフレームペイロードフィールド９０３を使用できる。
【０１０９】
以上では、無線電力送信器と無線電力受信器との間の各種信号の送受信について説明した。以下、無線電力送信器と無線電力受信器との間の各種信号の送受信を印加電力と共に説明する。特に、次の説明において、無線電力受信器の状態は、検出状態、検索状態、登録状態、待機状態、及び充電状態に分けられる。
【０１１０】
図１０は、本発明の一実施形態により、無線電力受信器が検出状態にある場合のタイミング図である。
【０１１１】
図１０に示すように、無線電力送信器１０６１は、定められた検出周期ｔｄｅｔ_ｐｅｒごとに検出電力Ｐｄｅｔ１０７１，１０８１，１０９１を検出有効期間ｔｄｅｔの間に送信する検出状態を維持する。検出電力の大きさ及び検出有効期間の長さは、無線電力送信器１０６１が電力送信部又は共振器のロード値の変化を感知することにより、その範囲内に候補装置の存在有無を検出するために必要な最小電力及び時間に基づいて決定される。特に、金属物体のような候補装置を検出するために共振器のロードの変化に対する感知のみが必要であるため、共振器のロード値を感知するのに十分な短い時間で低電圧の正弦波(sine  wave)を周期的に生成することにより、検出状態における消費電力を最小化することができる。さらに、検出状態は、検出有効期間の間に新たな装置が検出されるまで維持される。
【０１１２】
例えば、無線電力受信器が無線電力送信器１０６１上に配置される場合、無線電力送信器１０６１は、ロードの変更を検出し、これによってオブジェクトがその辺に配置されることを確認することができる。図１０に無線電力送信器１０６１がロード変更検出に基づいてオブジェクトを検出することを示すが、これは単に一例に過ぎず、無線電力送信器１０６１は、例えば電圧、電流、温度、及び位相のような多様な基準(パラメータ)の変更を感知してオブジェクトを検出できる。
【０１１３】
図１１は、本発明の一実施形態により、無線電力受信器が検索状態である場合のタイミング図である。
【０１１４】
無線電力送信器１１０１は、一定の検出周期ｔｄｅｔ_ｐｅｒごとに検出電力Ｐｄｅｔ１１１０，１１１１を検出有効期間ｔｄｅｔの間に送出する検出状態を維持する。無線電力受信器１１０２が無線電力送信器１１０１の近所に配置され、無線電力送信器１１０１は、これに対応するロード変更を感知し、その状況を検出電力１１１１の送信期間の間に把握できる。
【０１１５】
無線電力送信器１１０１は、検出有効期間内に装置が検出される場合、駆動電力Ｐｒｅｇ１１１４を送信する。この駆動電力１１１４は、無線電力受信器１１０２の制御部又はＭＣＵを駆動できる電力である。この無線電力受信器１１０２は、検索信号１１１２を送信し、無線電力送信器１１０１は、この検索信号１１１２に対応して検索応答信号１１１３を送信することができる。
【０１１６】
図１２は、本発明の一実施形態により、無線電力受信器が登録状態にある場合を示すタイミング図である。
【０１１７】
無線電力送信器１２０１は、図１１を参照して上記したように、駆動電力１２１１を印加する。無線電力受信器１２０２は、検索信号１２１２を送信し、無線電力送信器１２０１は、この検索信号１２１２に対応して検索応答信号１２１３を送信する。その結果、無線電力送信器１２０１と無線電力受信器１２０２との間でペアリングがなされる。
【０１１８】
無線電力受信器１２０２は、加入要求信号１２１４を送信し、無線電力送信器１２０１は、加入有効期間ｔｒｅｇで加入要求信号１２１４の受信を待機する。
【０１１９】
加入要求信号が受信されると、無線電力送信器１２０１は、加入応答信号１２１５を送信する。上記したように、加入応答信号１２１５は、許可(Permission)フィールドを含み、許可フィールドに記録された０又は１の値は、無線電力受信器１２０２が無線電力送信器１２０１の制御下にある無線電力ネットワークに加入が許可されるか否かを指示する。加入応答信号１２１５の許可フィールドが０の値を有する場合、無線電力受信器１２０２は、無線電力ネットワークに加入が許可されず、待機状態にあり得る。これに反して、加入応答信号１２１５の許可フィールドが１の値を有する場合、無線電力受信器１２０２は、充電状態に入り、充電電力１２１７を受信する。さらに、無線電力送信器１２０１は、周期的に通知(Notice)信号１２１６を送信する。
【０１２０】
図１３は、本発明の一実施形態により、無線電力受信器が待機状態にある場合を示すタイミング図である。上記したように、無線電力受信器１３０２は、充電状態に入る前に待機状態に優先的に突入する。
【０１２１】
登録状態で、無線電力受信器１３０２は、加入要求信号１３１２を送信し、無線電力送信器１３０１は、加入応答信号１３１３を加入要求信号１３１２に対応して送信する。さらに、上記したように、無線電力送信器１３０１は、所定周期ｔｃｙｃｌｅで通知信号１３１４，１３１７を送信する。通知信号１３１４，１３１７は、全体周期ｔｃｙｃｌｅに影響を与えないように比較的短い時間の間に送信される。
【０１２２】
無線電力送信器１３０１は、無線電力受信器１３０２に割り当てられた時間で命令信号１３１５を送信し、これに対応するレポート信号１３１６又はＡＣＫ(Acknowledgment)信号を受信する。無線電力送信器１３０１は、レポート信号１３１６又はＡＣＫ信号を受信しない場合には、競合区間で命令信号を再送信する。上記のように、命令信号１３１５は、命令タイプフィールドを含み、無線電力受信器１３０２は、命令タイプフィールドが“充電開始”に該当する場合には充電状態に進行され得る。
【０１２３】
図１４は、本発明の一実施形態により、無線電力受信器が充電状態にある場合を示すタイミング図である。
【０１２４】
無線電力送信器１４０１は、所定周期ｔｃｙｃｌｅで通知信号１４１２，１４１３，１４１７，１４２０を送信する。待機状態で、無線電力送信器１４０１は命令信号１４１４を送信し、無線電力受信器１４０２は、この命令信号１４１４に対応するレポート信号１４１５を送信する。
【０１２５】
無線電力送信器１４０１は、レポート信号を分析し、それによって無線電力受信器１４０２に充電電力Ｐｃｈａｒｇｅを送信するか否かを判定する。例えば、無線電力送信器１４０１は、現在レポート信号を通じて無線電力受信器１４０２の電力情報を分析して充電電力Ｐｃｈａｒｇｅを無線電力受信器１４０２に送信するか否かを判定する。
【０１２６】
無線電力送信器１４０１が充電電力Ｐｃｈａｒｇｅを送信するように判定する場合、無線電力送信器１４０１は、駆動電力１４１１を充電電力１４１６に増加させて印加する。無線電力送信器１４０１は、命令信号１４１８を送信し、“充電開始”に対応する命令タイプの命令信号１４１８を送信する。
【０１２７】
無線電力受信器１４０２は、命令信号１４１８を分析してスイッチング部をオン状態で制御して充電を遂行する。命令信号１４１８は、受信後に所定時間で充電の遂行を命令する情報を含み、それによって無線電力受信器１４０２は、命令信号１４１８の受信後に所定時間で充電を遂行する。この無線電力受信器１４０２は、ＡＣＫ信号１４１９を送信する。
【０１２８】
図１５Ａ及び図１５Ｂは、本発明の一実施形態により、無線電力送信器と無線電力受信器との間の通信を示すタイミング図である。特に、図１５Ａ及び図１５Ｂは、無線電力送信器と無線電力受信器との間でブルートゥース低エネルギーを用いる通信を示すタイミング図である。
【０１２９】
無線電力送信器の制御部１０５０は、検出電力１００２を周期的に出力する。 無線電力送信器が無線電力送信器に位置された場合、無線電力送信器の制御部１０５０は、ステップＳ１００１で、ロードの大きさ(magnitude)の変更を検出する。通信部１０６０は、ステップＳ１００３及びＳ１００９で、周期的に通知信号を送信する。しかしながら、最初に、無線電力受信器が無線電力送信器に位置されないと仮定する。無線電力送信器の制御部１０５０は、ロード値の変更を検出できない。
【０１３０】
ユーザー１０９５は、ステップＳ１００４で、無線電力受信器を無線電力送信器上に位置させる。
【０１３１】
無線電力送信器の制御部１０５０は、所定周期以後にロード検出電力を出力し、ステップＳ１００７で、突然なロード値の変更を検出する。無線電力送信器の制御部１０５０は、検出有効期間内に、無線電力送信器の制御部１０５０が無線電力受信器を検出する場合に駆動電力Ｐｒｅｇを送信する。駆動電力は、無線電力受信器の制御部１０９０を駆動させるための電力の大きさを有し、ロード検出電力に比べてより大きい大きさ１００８を有する。
【０１３２】
無線電力受信器の制御部１０９０は、駆動電力１０５０によりターンオンされる。無線電力受信器の制御部１０９０は、ステップＳ１００６で、無線電力受信器の通信部１０８０を初期化する。
【０１３３】
無線電力受信器の通信部１０８０は、制御部１０９０の制御により第２のチャンネルを使用することができる。この第２のチャンネルは、無線電力送信器の通信部１０６０により使用されるチャンネルと異なる他の無線電力送信器１０８０により使用されるチャンネルである。無線電力送信器の通信部１０６０により使用されるチャンネルは、第１のチャンネルと称される。
【０１３４】
制御部１０９０の検出チャンネルを決定する順序が決定される。制御部１０９０の第１の検出チャンネルは、ブルートゥース低エネルギー方式により定められた複数のチャンネルのうちランダムに決定され得る。
【０１３５】
通信部１０８０は、ステップ１０１０で、第２のチャンネルで検索信号を送信する。この検索信号は、無線電力受信器に関するデバイス情報を含む。検索信号は、無線電力受信器に関するデバイス情報と呼ばれる。例えば、無線電力受信器に関するデバイス情報は、無線電力受信器のＩＤと装置に関する情報を含むことができる。装置に関する情報は、メーカー情報、シリアルナンバー、プロトコルバージョン、ハードウェアバージョン、及び無線電力受信器の充電に関するパラメータのうち少なくとも一つを含む。
【０１３６】
図１５Ａでは、３個の無線電力送信器１０７０が第２のチャンネルを使用すると仮定する。３個の無線電力送信器１０７０の各々は、ステップＳ１０１１、Ｓ１０１４，Ｓ１０１７で、検索応答信号を通信部１０８０に送信する。通信部１０８０は、ステップ１０１３，１０１６，１０１９で、ＡＣＫ信号を３個の無線電力送信器１０７０の各々に送信する。
【０１３７】
通信部１０８０は、ステップＳ１０２０，Ｓ１０２１，Ｓ１０２２で検索信号をさらに送信する。
【０１３８】
制御部１０９０は、検出チャンネルを第２のチャンネルから第１のチャンネルに変更する。通信部１０８０は、ステップＳ１０２３で、第１のチャンネルを用いて検索信号を送信する。通信部１０６０は、第１のチャンネルを用いて検索信号を受信し、制御部１０５０は、ステップＳ１０２４で、無線電力受信器のＩＤとＲＳＳＩ値を格納する。制御部１０５０は、ステップＳ１０２５で、ＲＳＳＩ値をしきい値と比較する。制御部１０５０は、ステップＳ１０２６で、比較結果に従って応答するか否かを判定する。制御部１０５０が応答すると判定される場合、通信部１０６０は、ステップＳ１０２８で、応答信号を送信する。応答信号は、無線電力送信器のデバイス情報を含む。この応答信号は、プロトコルバージョン、シーケンス番号、メーカー情報、デバイス情報、インピーダンス情報、要求電力量情報、及び無線充電プロファイルのうち少なくとも一つを含む。無線電力送信器のデバイス情報は、プロトコルバージョン、シーケンス番号、無線電力送信器のＩＤ情報、無線電力受信器のＩＤ情報、無線充電サービスプロファイル、デバイスＩＤ情報、及びパワークラスのうち少なくとも一つを含む。
【０１３９】
制御部１０９０は、ステップＳ１０３２で、通信部１０８０を制御する。通信部１０８０は、ステップＳ１０２９で、無線電力受信器のＩＤとデバイス情報を送信する。制御部１０５０は、ステップＳ１０３０で、無線電力受信器のＩＤ及びデバイス情報を受信する。制御部１０５０は、ステップＳ１０３１で、無線電力受信器に加入するか否かを判定する。
【０１４０】
無線電力送信器が無線電力受信機に加入すると判定される場合、通信部１０６０は、ステップＳ１０３３で、通信部１０８０に接続信号を送信する。制御信号は、接続期間、無線電力送信器のアドレス、及び無線電力受信器のアドレスのうち少なくとも一つを含む。無線電力受信器は、ステップＳ１０３４で、受信された接続信号に基づいて、無線電力送信器のＩＤ及びパラメータを把握する。
【０１４１】
本発明の他の実施形態によると、無線電力受信器は、検索信号を受信した後に、直接に、すなわち２つのステップで接続信号を送信する。
【０１４２】
図１５Ｂを参照すると、通信部１０６０は、ステップＳ１０３５で、無線電力送信器のパラメータ信号(ＴＸパラメータ)を無線電力受信器の通信部１０８０に送信する。無線電力送信器のパラメータ信号は、無線電力送信器の識別子、無線電力受信器の識別子、製造社、シリアルナンバー、プロトコルバージョン、ハードウェアバージョン、無線電力送信器の電力量、充電中である無線電力受信器の個数、充電中である電力量、及び無線電力送信器の残余電力量のうち、少なくとも一つを含む。
【０１４３】
通信部１０８０は、ステップＳ１０３６で、無線電力受信器のパラメータ信号を送信する。
【０１４４】
制御部１０５０は、ステップＳ１０３７で、無線電力受信器のパラメータを把握する。制御部１０５０は、ステップ１０３８で、無線電力ネットワークに無線通信受信器を加入させるか否かを判定する。制御部１０５０は、ステップＳ１０３９で、無線電力受信器に加入に対する許可信号を生成し、ステップＳ１０４０で、通信部１０８０に許可信号を送信する。
【０１４５】
制御部１０５０は、周期的にロード値を検出する。制御部１０５０は、ステップＳ１０４１で、ロード値の変更を検出しない。通信部１０６０は、ステップＳ１０４３で、通知信号を送信する。制御部１０５０は、１０４２の量の電源出力を増加させ、充電電力を送信する。通信部１０６０は、ステップＳ１０４４で、通信部１０８０に充電開始信号を送信する。制御部１０９０は、ステップＳ１０４５で、充電開始信号に従って充電を開始する。例えば、制御部１０９０は、ステップＳ１０４６で、オン状態にスイッチを制御する。通信部１０８０は、ステップＳ１０４７で、通信部１０６０にレポート信号又はＡＣＫ信号を送信する。制御部１０９０は、ステップＳ１０５０で、充電状態を検出する。制御部１０９０は、ステップＳ１０５１で、検出された充電状態に基づいてレポート信号を生成する。通信部１０８０は、ステップＳ１０５２で、生成されたレポート信号を送信する。上記したように、本発明は、ブルートゥース低エネルギー方式に基づいて無線電力充電を提供する。
【０１４６】
以上、本発明の詳細な説明においては具体的な実施形態に関して説明したが、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものに基づいて定められる本発明の範囲及び精神を逸脱することなく、形式や細部の様々な変更が可能であることは、当該技術分野における通常の知識を持つ者には明らかである。
【符号の説明】
【０１４７】
１００  無線電力送信器
１１０−１、１１０−２、・・・、１１０−ｎ  無線電力受信器
２００  無線電力送信器
２１１  電力送信部
２１２  制御部
２１３  通信部
２５０  無線電力受信器
２５１  電力受信部
２５１  電力受信部
２５２  制御部
２５３  通信部
２５４  整流部
２５５  ＤＣ／ＤＣ変換部
２５６  スイッチング部
２５７  充電部
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【国際調査報告】
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