JP2017163844A - 無線電力を送信するための装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】無線電力送信器に無線電力を送信する方法及び装置が提供される。
【解決手段】本発明は、無線電力送信器のサービス領域内で無線電力受信器を検出するステップと、無線電力受信器を駆動するための駆動電力を送信するステップと、上記無線電力送信器により管理される前記無線電力ネットワークに前記無線電力受信器を加入させるステップと、充電電力を前記無線電力受信器に送信するステップとを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線電力を送信するための装置及び方法に関し、より詳細には、無線電力受信器を識別し、無線電力を送信するための装置及び方法に関する。

最近では、無線充電又は無接点充電技術が開発され、無線電動歯ブラシ又は無線電気カミソリのような様々な電子機器に幅広く使用されている。

このような無線充電技術は、無線電力送受信に基づいており、携帯電話のような電子機器のバッテリは、携帯電話に個別の充電コネクタを接続せずに、例えば、ユーザが携帯電話を充電パッドに置きさえすれば、自動で充電されることができる。

無線充電技術は、コイルに基づく電磁気誘導方式と、共振方式と、電気エネルギーをマイクロ波に変換させることにより伝達する電波放射（Radio Frequency（ＲＦ）/MicroWave Radiation）方式とに大別することができる。

電磁気誘導を用いる方式が頻繁に使用されてきたが、最近では、ＲＦ／マイクロ波放射方式を用いる実験に成功している。したがって、将来には、多くの種類の電子製品を無線で充電するものと期待される。

電磁気誘導に基づく電力送信は、１次コイルと２次コイルとの間の電力を送信する。例えば、磁石がコイルのまわりに動かされる時に誘導電流が発生する。このような原理を用いて、送信器は、磁場を発生させ、受信器では、磁場の変化により電流が誘導され、これにより、エネルギーを作り出す。この電力送信方法は、優秀なエネルギー送信効率を有する。

共振方式に対して、電力は、結合モード理論（Coupled Mode Theory）を用いて電気装置が充電装置とは数メートル離れて位置するとしても無線で転送されることができる。共振方式は、音叉が鳴る場合に、近くに位置したワイングラスは、同一の周波数で鳴り得る物理学概念に基づく。しかしながら、その共振方式は、声を共鳴させる代わり、電気エネルギーを含む電磁波を共鳴させる。共鳴した電気エネルギーは、同一の共振周波数を有する装置のみに直接伝達され、使用されない部分は、空気の中に拡散される代わりに電磁場として再吸収される。したがって、他の電磁波とは異なり、共鳴された電気エネルギーは、周辺のデバイス及び身体には影響を及ぼしてはいけない。

近来、無線充電方式について多くの注意及び研究が活発に進んでいるが、無線充電の順位、無線電力送信器及び受信器の検索、無線電力送信器と無線電力受信器間の通信周波数の選択、無線電力の調整、マッチング回路の選択、及び１回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の分配などに対する標準については提案されていない。特に、無線電力送信器が管理する無線電力ネットワークへの無線電力受信器の追加及び無線電力ネットワークからの無線電力受信器の除去を決定する無線電力送信器のための標準が要求される。

本発明の目的は、少なくとも上述した問題点及び／又は不都合に取り組み、少なくとも以下の利便性を提供することにある。すなわち、本発明の目的は、無線電力送受信器の全般的な動作に対する標準を提供することにある。

本発明の他の目的は、無線電力送信器を検出して無線電力を送信するための方法及び無線電力送信器を提供することにある。

上記のような目的を達成するために、本発明の一態様によれば、 無線電力送信器により無線電力を送信する方法を提供する。上記方法は、無線電力受信器を検出するステップと、無線電力受信器を駆動するための駆動電力を送信するステップと、上記無線電力送信器により管理される上記無線電力ネットワークに上記無線電力受信器を加入させるステップと、充電電力を上記無線電力受信器に送信するステップと、を有する。

本発明の他の態様によれば、無線電力を送信する無線電力送信器が提供される。上記無線電力送信器は、無線電力受信器を検出する制御部と、上記無線電力受信器を駆動するための駆動電力を送信する駆動電力送信部と、上記無線電力受信器と通信ネットワークを形成する通信部とを含む。上記制御部は、上記無線電力送信器により管理される上記無線電力受信器を無線電力ネットワークに加入させ、充電電力を上記無線電力受信器に送信するように上記電力送信部を制御する。

本発明のさらに他の態様によれば、無線電力送信器により無線電力を送信する方法が提供される。上記方法は、無線電力受信器を検出するステップと、 上記無線電力受信器を駆動するための駆動電力を送信するステップと、上記無線電力受信器により管理される上記無線電力ネットワークに上記無線電力受信器を加入させるか否かを決定するステップと、を含む。

本発明のさらなる他の態様によれば、無線電力を送信する無線電力送信器が提供される。上記無線電力送信器は、無線電力受信器を検出する制御部と、上記無線電力受信器を駆動するための駆動電力を送信する電力送信部と、上記無線電力受信器と通信ネットワークを形成する通信部とを含む。上記制御部は、上記無線電力送信器により管理される上記無線電力受信器を無線電力ネットワークに加入させるか否かを判定する。

本発明のさらに他の態様によれば、無線電力送信器により管理される無線電力ネットワークから無線電力受信器を除去するか否かを判定するための方法が提供される。上記方法は、予め設定された周期で上記無線電力受信器の電力情報を報告するために命令信号を送信するステップと、上記命令信号に対応する報告信号が上記無線電力受信器から受信されるかを判定するステップと、予め設定された周期で予め設定された回数の間に、上記命令信号を送信した後、上記報告信号が受信されないと、上記無線電力受信器が上記無線電力ネットワークから除去されたと判定するステップと、を含む。

本発明のさらなる他の態様によれば、無線電力受信器に無線電力を送信するための無線電力送信器が提供される。上記無線電力送信器は、予め設定された周期で上記無線電力受信器の電力情報を報告するために命令信号を送信する通信部と、上記命令信号に対応する報告信号が上記無線電力受信器から受信されるかを判定し、予め設定された周期で予め設定された回数の間に、上記命令信号を送信した後、上記報告信号が受信されないと、上記無線電力受信器が上記無線電力ネットワークから除去されたと判定する制御部と、を含む。

本発明のさらに他の態様によれば、無線電力送信器により無線電力受信器に無線電力を送信する方法が提供される。上記方法は、無線電力受信器を検出するステップと、上記無線電力受信器を駆動するための駆動電力を送信するステップと、上記無線電力受信器により管理される無線電力ネットワークに上記無線電力受信器を加入させるステップと、上記無線電力受信器に充電電力を送信するステップと、を含む。

本発明の実施形態は、ジグビー方式及びＢＬＥ方式に基づいて無線充電を確実に実行することができる。

本発明の様々な実施形態は、無線電力送信器により管理される無線電力ネットワークに、又は無線電力ネットワークからの除去及び除去を判定する無線電力送信器を提供する。

本発明の一実施形態の目的、特性、及び長所は、添付した図面と共に以下の説明により、さらに明確になるはずである。上記の図面において、同一の図面参照符号は、同一な素子、特性、及び構造を意味することが分かるはずである。

本発明の一実施形態による無線充電システムを示す図である。 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の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態による無線電力受信器の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態による無線電力送受信方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態による無線電力送信器を示す回路図である。 本発明の一実施形態による無線電力送信器で時間の経過につれて測定した電流及び電圧をそれぞれ示すグラフである。 本発明の一実施形態による無線電力送信器で時間の経過につれて測定した電流及び電圧をそれぞれ示すグラフである。 本発明の一実施形態による無線電力送信器の一地点で時間の経過につれて測定した温度を示すグラフである。 本発明の一実施形態による無線電力送信器の一地点での位相を示すグラフである。 本発明の一実施形態による無線電力送信器のロード検出及び信号送信を示すタイミング図である。 本発明の一実施形態による無線電力送信器と無線電力受信器との間の電力供給動作を示すタイミング図である。 本発明の一実施形態による無線電力送信器と無線電力受信器との間の電力供給動作を示すタイミング図である。 本発明の一実施形態による無線電力送信方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態による無線電力受信器が無線電力送信器により管理される無線電力ネットワークへの加入に失敗する動作を示すタイミング図である。 本発明の一実施形態による無線電力受信器が無線電力送信器により管理される無線電力ネットワークへの加入に失敗する動作を示すタイミング図である。 本発明の一実施形態による無線電力受信器の除去を判定する動作を示すタイミング図である。 本発明の一実施形態による無線電力受信器の除去を判定する動作を示すタイミング図である。 本発明の一実施形態による無線電力送信器と無線電力受信器との間の通信信号を示すタイミング図である。 本発明の一実施形態による無線電力送信器と無線電力受信器との間の通信信号を示すタイミング図である。 本発明の一実施形態による装置制御テーブルを示す例示図である。

以下、本発明の好適な実施形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。下記の説明において、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものの範囲内で定められるような本発明の実施形態の包括的な理解を助けるために提供するものであり、この理解を助けるために様々な特定の詳細を含むが、唯一つの実施形態に過ぎない。従って、本発明の範囲及び趣旨を逸脱することなく、ここに説明する実施形態の様々な変更及び修正が可能であるということは、当該技術分野における通常の知識を有する者には明らかである。また、明瞭性と簡潔性の観点から、当業者に良く知られている機能や構成に関する具体的な説明は、省略する。

図１は、本発明の一実施形態による無線充電システムを示す図である。

図１を参照すると、無線充電システムは、無線電力送信器１００と無線電力受信器１１０−１、１１０−２、及び１１０−ｎとを含む。無線電力送信器１００は、無線電力受信器１１０−１、１１０−２、及び１１０−ｎに電力１−１、１−２、及び１−ｎのそれぞれを無線で送信する。より詳細には、無線電力送信器１００は、所定の認証手順を実行することにより電力１−１、１−２、及び１−ｎを認証された無線電力受信器のみに無線で送信する。

無線電力送信器１００は、無線電力受信器１１０−１、１１０−２、及び１１０−ｎと電気的接続を形成する。例えば、無線電力送信器１００は、無線電力を電磁波の形態で無線電力受信器１１０−１、１１０−２、及び１１０−ｎに送信する。

また、無線電力送信器１００は、無線電力受信器１１０−１、１１０−２、及び１１０−ｎと双方向通信を実行する。ここで、無線電力送信器１００及び無線電力受信器１１０−１、１１０−２、及び１１０−ｎは、所定のフレームでそれぞれ構成されたパケット２−１、２−２、及び２−ｎを処理し送受信する。無線電力受信器１１０−１、１１０−２、及び１１０−ｎは、例えば、移動通信端末、パーソナルディジタルアシスタンス（Personal Digital Assistants：ＰＤＡｓ）、パーソナルマルチメディアプレーヤー（Personal Multimedia Players：ＰＭＰｓ）、及びスマートフォンなどで具現されることができる。

無線電力送信器１００は、共振方式を用いて複数の無線電力受信器１１０−１、１１０−２、及び１１０−ｎに無線で電力を供給する。無線電力送信器１００が共振方式を使用する場合に、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、好ましく３０ｍ以下であり得る。しかしながら、無線電力送信器１００が電磁誘導方式を使用する場合に、無線電力送信器１００と無線電力受信器１１０−１、１１０−２、及び１１０−ｎとの間の距離は、好ましく１０ｃｍ以下であり得る。

無線電力受信器１１０−１、１１０−２、及び１１０−ｎは、無線電力送信器１００から無線電力を受信することにより内部に装着されたバッテリの充電を実行する。また、無線電力受信器１１０−１、１１０−２、及び１１０−ｎは、無線電力の送信を要請する信号、無線電力を受信する情報、無線電力受信器の状態情報、無線電力送信器１００のための制御情報などを無線電力送信器１００に送信し得る。

無線電力受信器１１０−１、１１０−２、及び１１０−ｎは、それぞれの充電状態を示すメッセージを無線電力送信器１００に送信する。

無線電力送信器１００は、無線電力受信器１１０−１、１１０−２、及び１１０−ｎから受信したメッセージに基づいて無線電力受信器１１０−１、１１０−２、及び１１０−ｎのそれぞれの状態を表示するディスプレイを含む。また、無線電力送信器１００は、無線電力受信器１１０−１、１１０−２、及び１１０−ｎの充電が完了するまで推定される時間の残りを表示する。

さらに、無線電力送信器１００は、無線電力受信器１１０−１、１１０−２、及び１１０−ｎの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。基本的に、無線電力送信器１００から無線充電機能のディスエーブル制御信号を受信する場合に、無線電力受信器は、無線充電機能をディスエーブルする。

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の構成を示すブロック図である。

図２Ａを参照すると、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。ここで、用語‘部（unit）’は、ハードウェア装置又はハードウェアとソフトウェアとの組み合わせを意味する。

電力送信部２１１は、電力受信部２５１を介して無線電力受信器２５０に無線で電力を供給する。電力送信部２１１は、交流（ＡＣ）波形で電力を供給する。しかしながら、電力送信部２１１が、例えば、バッテリから直流波形で電力を受信する場合に、電力送信部２１１は、インバータを用いてＤＣ波形をＡＣ波形に変換した後にＡＣ波形で電力を供給する。電力送信部２１１は、内蔵されたバッテリで具現されるか、又は電力受信インターフェースで具現されることができ、外部のソース、例えば、コンセントから電力を受信し、これを他の構成要素に供給する形態でも具現されることができる。電力送信部２１１がＡＣ波形の電力を供給できる限り制限がないということは、当業者が容易に理解するであろう。

追加で、電力送信部２１１は、電磁波の形態でＡＣ波形を無線電力受信器２５０に提供できる。したがって、電力送信部２１１は、追加のループコイルを含むこともでき、これにより、所定の電磁波を送信するか又は受信できる。電力送信部２１１がループコイルで具現される場合に、ループコイルのインダクタンス（Ｌ）は、変更可能なこともある。電力送信部２１１が電磁波を送受信することができる限り制限がないということは、当業者が容易に理解するであろう。

制御部２１２は、メモリ（図示せず）から読み出されたアルゴリズム、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の全般的な動作を制御する。制御部２１２は、中央処理ユニット（ＣＰＵ）、マイクロプロセッサ、ミニコンピュータなどで具現されることができる。

通信部２１３は、近距離通信（Near Field Communication：ＮＦＣ）、ジグビー、赤外線通信（ＩｒＤＡ）、可視光線通信（ＶＬＣ）、ブルートゥース（登録商標）方式、及びブルートゥース低エネルギー（Bluetooth（登録商標） low energy：ＢＬＥ）方式などを用いて無線電力受信器２５０内の通信部２５３と通信する。また、通信部２１３は、ＩＥＥＥ８０２．１５．４方式のジグビー通信方式又はＢＬＥ方式を用いて通信を実行する。追加で、通信部２１３は、キャリアセンスマルチプルアクセス（ＣＳＭＡ）／衝突回避（ＣＡ）アルゴリズムを使用する。

通信部２１３は、無線電力送信器２００の情報と関連した信号を送信する。例えば、通信部２１３は、この信号のユニキャスト、マルチキャスト、又はブロードキャストを実行する。

以下の表１は、本発明の一実施形態に従って、予め定められた期間ごとに無線電力送信器２００から送信される信号のデータ構造を示す。

表１において、信号のタイプを示す‘フレームタイプ’フィールドは、対応する信号が通知（Notice）信号であることを示す。また、通信プロトコルのタイプを示す‘プロトコルバージョン’フィールドは、例えば、４ビットが割り当てられ、対応する信号の順次的な順序を示す‘シーケンス番号’フィールドは、例えば、１バイトが割り当てられ得る。シーケンス番号は、信号の送受信ステップに応じて増加する。

無線電力送信器２００のネットワーク識別子を示す‘ネットワークＩＤ’フィールドは、例えば、１バイトが割り当てられ、無線電力送信器２００への報告を実行する無線電力受信器を示す‘報告のためのＲｘ（スケジュールマスク）’フィールドは、例えば、１バイトが割り当てられ得る。

以下の表２は、本発明の一実施形態による‘報告のためのＲｘ（スケジュールマスク）’フィールドの例を示す。

表２において、Ｒｘ１乃至Ｒｘ８は、第１乃至第８の無線電力受信器にそれぞれ対応する。表２に基づいて、スケジュールマスク番号が‘１’として表示された、すなわち、Ｒｘ１、Ｒｘ６、Ｒｘ７、及びＲｘ８の無線電力受信器が報告を行うことができる。

表１において、将来の使用のために予約される‘予備’フィールドは、例えば、５ビットが割り当てられ、無線電力送信器２００に隣接した無線電力受信器の個数を示す‘Ｒｘの個数’フィールドは、例えば、３ビットが割り当てられる。

表１のフレームタイプの信号は、ＩＥＥＥ８０２．１５．４データ構造で無線電力送信（Wireless Power Transmission：ＷＰＴ）に割り当てられるように具現されることができる。

表３は、ＩＥＥＥ８０２．１５．４データ構造を示す。

表３に示すように、ＩＥＥＥ８０２．１５．４データ構造は、‘プリアンブル’、‘開始フレームデリミタ（ＳＦＤ）’、‘フレーム長さ’、‘ＷＰＴ’、及びサイクリックリダンダンシーチェック（ＣＲＣ）１６’フィールドを含む。また、表１に示したデータ構造は、表３のＷＰＴフィールドに含まれ得る。

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、使用量、バッテリ容量、及びバッテリ比率の中の少なくとも１つを含み得る。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。例えば、充電機能制御信号は、特定の無線電力受信器２５０内の無線電力受信部２５１を制御することにより、充電機能のイネーブル又はディスエーブルを実行する。

また、通信部２１３は、他の無線電力送信器（図示せず）からの信号を受信する。例えば、通信部２１３は、他の無線電力送信器から上述した表１の形態の通信信号を受信し得る。

図２Ａでは、電力送信部２１１及び通信部２１３が異なるハードウェア構造で示されたが、電力送信部２１１及び通信部２１３は、１つのハードウェア構造でも構成され得る。

無線電力送信器２００及び無線電力受信器２５０は、様々な信号を送受信する。このような機能を用いて、本発明の一実施形態によると、無線電力送信器２００により管理される無線電力ネットワークに無線電力受信器２５０を加入させることにより充電過程が提供される。

図２Ｂは、本発明の一実施形態による無線電力受信器の構成を示すブロック図である。

図２Ｂを参照すると、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。電力受信部２５１、制御部２５２、及び通信部２５３の説明が図２Ａに関連してすでに提供されたので、ここでは、反復的な説明を省略する。

整流部２５４、例えば、ブリッジダイオードは、電力受信部２５１から受信された無線電力をＤＣ電力の形態で整流する。ＤＣ／ＤＣ変換部２５５は、整流された電力を予め定められた利得で変換する。例えば、ＤＣ／ＤＣ変換部２５５は、その出力端２５９での電圧が５Ｖであるように整流された電力を変換する。ＤＣ／ＤＣ変換部２５５の前端２５８に印加されることができる電圧の最小値及び最大値がすでに設定され得、これらの値に関する情報は、より詳細に後述する加入要請信号の‘入力電圧ＭＩＮ’フィールド及び‘入力電圧ＭＡＸ’フィールドにそれぞれ記録され得る。また、ＤＣ／ＤＣ変換部２５５の後端２５９に印加される定格電圧値及び定格電流値は、加入要請信号の代表的な出力電圧（Typical Output Voltage）フィールド及び代表的な出力電流（Typical Output Current）フィールドに記載され得る。

スイッチング部２５６は、制御部２５２の制御の下に、ＤＣ／ＤＣ変換部２５５を充電部２５７に接続する。充電部２５７は、スイッチング部２５６がオン状態である場合に、ＤＣ／ＤＣ変換部２５５から受信される変換された電力を保存する。

図３は、本発明の一実施形態による無線電力送受信方法を示すフローチャートである。

図３を参照すると、無線電力送信器は、ステップＳ３０１において、無線電力送信器の近傍に位置した物体を検出する。例えば、ロードの変更を検出する場合に、無線電力送信器は、新たな物体が無線電力送信器の近傍に位置するか否かを判定する。あるいは、無線電力送信器は、電圧、電流、位相、温度などに基づいて近傍の物体を検出する。

ステップＳ３０３において、無線電力受信器は、少なくとも１つのチャネルで無線電力を受信する無線電力送信器を検索する。例えば、無線電力受信器は、少なくとも１つの無線電力送信器に無線電力送信器検索信号を送信し、無線電力送信器検索信号に応じて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を受信する無線電力送信器を選択する。また、無線電力受信器は、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できる。

ステップＳ３０５において、無線電力受信器は、無線電力を受信する無線電力送信器により管理される無線電力ネットワークに加入する。例えば、無線電力受信器は、加入要請信号（Request Join signal）を無線電力を受信する無線電力送信器に送信し、これに応答して、無線電力受信器は、無線電力送信器から加入応答信号（Response Join signal）を受信する。加入応答信号は、加入許可／禁止情報を含み得、これは、無線電力送信器が管理する無線電力ネットワークへの加入が許可されるか否かを判定するために使用される。

ステップＳ３０７において、無線電力送信器及び無線電力受信器は、待機状態に入る。無線電力送信器は、命令信号を無線電力受信器に送信する。無線電力受信器は、受信された命令信号に応じて報告信号又はアクノリッジメント（Ａｃｋ）信号を送信する。命令信号が充電開始命令を含む場合に、ステップＳ３０９において、無線電力受信器は、充電を開始できる。

図４Ａは、本発明の一実施形態による無線電力送信器を示す回路図である。

図４Ａを参照すると、無線電力送信器は、駆動電圧ＶＤＤを受信する入力端４０１を含む。コイル４０２の第１の端は、入力端４０１に接続され、コイル４０２の第２の端は、ノード４０３に接続され、ノード４０３には、フィールド効果トランジスタ（ＦＥＴ）素子４０４の一端、コイル４０６の一端、及びキャパシタ４０５の一端が接続される。ＦＥＴ素子４０４の他端は、接地される。また、キャパシタ４０５の他端も接地される。コイル４０６の他端は、キャパシタ４０７の一端に接続される。キャパシタ４０７の第２の端は、キャパシタ４１０の一端及びコイル４１２の一端に接続されるフィルタ４０９に接続される。キャパシタ４１０の他端は接地される。

無線電力送信器は、無線電力送信器の近傍の物体を検出するために、入力端４０１でのロード又はインピーダンスを測定する。例えば、新たな物体が無線電力送信器の近傍に配置される場合には、突然の（abrupt）ロードの変更が検出される。したがって、無線電力送信器は、新たな物体が近傍に配置されたことを判定する。

同様に、無線電力送信器は、近傍に配置された物体が遠く移動したことを検出するために、入力端４０１でのロード又はインピーダンスを測定する。例えば、測定されたロードが突然に減少する場合に、無線電力送信器は、その近傍に配置された物体が存在しないものと判定する。

無線電力送信器は、入力端４１０の他にもフィルタ４０９の前端４０８又は後端４１１でのロードを検出する。すなわち、無線電力送信器は、様々な部分でのロードを検出することにより近傍の新たな物体又は物体の不在を判定する。

あるいは、無線電力送信器は、電圧値又は電流値に基づいて近傍の新たな物体又は物体の不在を判定する。

図４Ｂ及び図４Ｃは、本発明の一実施形態による無線電力送信器で時間の経過につれて測定した電流及び電圧をそれぞれ示すグラフである。

図４Ｂにおいて、測定の開始から時点t１まで無線電力送信器の一地点で測定された電流値は、‘ａ’である。時点ｔ１の後に、測定された電流値は、‘ｂ’である。図４Ｂのグラフからわかるように、電流値は、時点ｔ１において、‘ａ’から‘ｂ’への突然の変更を有する。また、無線電力送信器は、突然の変更を検出することにより無線電力送信器の近傍の新たな物体又は近傍の前の物体の不在を判定できる。

図４Ｃにおいて、測定の開始から時点t１まで無線電力送信器の一地点で測定された電流値は、‘ｃ’である。時点t１の後に、測定された電圧値は、‘ｄ’である。図４Ｃのグラフからわかるように、電圧値は、時点ｔ１において、‘ｃ’から‘ｄ’への突然の変更を有する。また、無線電力送信器は、突然の変更を検出することにより無線電力送信器の近傍の新たな物体又は近傍の前の物体の不在を判定できる。

図４Ｄは、本発明の一実施形態による無線電力送信器の一地点で時間の経過につれて測定した温度を示すグラフである。

図４Ｄを参照すると、無線電力送信器の一地点で測定された温度は線形的に増加する。特に、特定の時点ｔ１まで無線電力送信器の一地点で測定された温度が‘ｅ’の傾きで増加する。時点t１の後に、温度が‘ｆ’の傾きで増加する。図４Ｄからわかるように、温度に対する増加傾きは、時点ｔ１において、‘ｅ’から‘ｆ’に突然に変更される。また、無線電力送信器は、突然の変更を検出することにより無線電力送信器の近傍の新たな物体又は近傍の前の物体の不在を判定できる。

図４Ｅは、本発明の一実施形態による無線電力送信器の一地点での位相を示すグラフである。

図４Ｅを参照すると、特定の時点まで無線電力送信器の一地点での電圧４２１及び電流４２２は、相互に重ならない。特定の時点の後に、無線電力送信器の一地点での位相が変更されるので、電圧４２１及び電流４２２が一部重なることがある。電圧４２１及び電流４２２が一部重なることにより電力損失が発生する。すなわち、無線電力送信器は、電力損失を検出することにより突然の位相変更を検出する。無線電力送信器は、突然の変更を検出することにより、近傍の新たな物体又は近傍の前の物体の不在を判定する。

また、無線電力送信器は、ＩＲセンサを用いるか又はユーザ入力に基づいて、物体の近接を判定する。

図５は、本発明の一実施形態による無線電力送信器のロード検出及び信号送信を示すタイミング図である。

図５を参照すると、無線電力送信器の制御部（ＴＸ ＭＣＵ）５０１は、ステップＳ５１０において、通信を実行するチャネル及びネットワークＩＤを決定する。例えば、無線電力送信器は、ＩＥＥＥ８０２．１５．４方式でのチャネル１１、１５、２０、及び２４の中のいずれか１つを通信チャネルとして設定する。また、無線電力送信器は、通信チャネル内の他の無線電力送信器５０３と重複されないようにネットワークＩＤを設定する。

制御部５０１は、ステップＳ５０２及びステップＳ５１５において、ロード検出電力Ｓ５１３及びＳ５１６を定められた検出期間ｔｄｅｔ＿ｐｅｒで有効な検出期間ｔｄｅｔの間に送信する検出状態を保持する。

したがって、無線電力送信器の制御部５０１は、ステップＳ５１１において、物体を検出する。検出電力及び有効な検出期間のサイズは、制御部５０１が電力送信部、すなわち、共振器のロード値の変更を感知することにより、有効な範囲内に無線充電のための候補装置が存在するか否かを判定するのに使用する最小電力量及び時間により決定される。これは、候補装置、すなわち、金属物体が共振器のロードの変更から感知されるので、制御部５０１は、共振器のロード値を感知できるサイズを有する低い電圧を有するサイン波を、共振器のロード値を感知するのに必要な短い時間の間に周期的に発生させることにより検出状態での電力消費を最小化する。この検出状態は、新たな装置が検出されるまで有効な検出期間の間に保持される。

例えば、無線電力受信器が無線電力送信器上（on or over）に配置される場合に、制御部５０１は、ロードの変更を検出し、物体が自身の周辺に配置されることを確認する。例えば、制御部５０１は、図４Ａに示すように、ロードにおける突然の変更を検出するか、又は図４Ｂ乃至図４Ｅに示すような様々な他の判定基準における突然の変更を検出する。

図５において、制御部５０１が突然の変更を検出しないと仮定する。したがって、制御部５０１は、印加電力の変更なしに、予め定められた検出期間でロード検出電力Ｓ５１３及びＳ５１６を印加する。

また、通信部（ＴＸ ＲＦ）５０２は、ステップＳ５１４及びステップＳ５１７において、通信信号を予め定められた期間で送信する。例えば、通信信号は、上述した表１に示すデータ構造を有する。

通信チャネルを用いる他の無線電力送信器５０３は、通信部５０２から送信される通知信号を受信する。通知信号は、表１と関連して上述したように、無線電力送信器のネットワークＩＤを示すか、又は無線電力送信器との通信を実行する無線電力受信器のスケジュールを示すことができる。また、通知信号は、予め定められた期間、例えば、２７０ｍｓごとに送信され、したがって、同期信号として使用されることもある。

図６Ａ及び図６Ｂは、本発明の一実施形態による無線電力送信器と無線電力受信器との間の電力供給動作を示すタイミング図である。

図６Ａを参照すると、無線電力送信器の制御部６５０は、ステップＳ６０１において、予め定められた期間ごとにロード検出電力６０２を印加することによりロードの変更を検出する。また、通信部６６０は、ステップＳ６０３において、予め定められた期間ごとに通知信号を送信する。図６Ａにおいて、無線電力送信器の制御部６５０は、ステップＳ６０１において、ロードの突然の変更を検出しない。

ステップＳ６０４において、ユーザ６９５は、無線電力受信器を無線電力送信器の近傍に位置させる。

ステップＳ６０７において、制御部６５０は、予め定められた期間の後に検出電力をさらに印加し、ステップＳ６０４において受信器を配置させることにより発生するロードの突然の変更を検出する。制御部６５０は、有効な検出期間の内に装置が検出される場合に、ロード検出電力６０２より大きい駆動電力（又は登録電力）Ｐｒｅｇを印加する。ここで、駆動電力は、無線電力受信器の制御部６９０を駆動させる。

したがって、ステップＳ６０５において、制御部６９０は、駆動（又はパワーオン）され、ステップＳ６０６において、通信部６８０を初期化する。一方、制御部６５０は、制御部６９０により開始されるパルスの存在（presence of pulse）により無線電力受信器の存在を判定する。制御部６５０は、制御部６５０によりその存在が判定された無線電力受信器を装置制御テーブルでアップデートできる。

図１１は、本発明の一実施形態による装置制御テーブルを示す例示図である。

図１１を参照すると、装置制御テーブルは、無線電力受信器のそれぞれのセッションＩＤ、製造社ＩＤ、製品ＩＤ、ロード特性、電流特性、電圧特性、効率特性、現在の状態、無線電力受信器の直流（ＤＣ）／ＤＣ変換器の前端での電圧、無線電力受信器のＤＣ／ＤＣ変換器の後端での電圧、及び無線電力受信器のＤＣ／ＤＣ変換器の後端での電流の情報などを管理するために使用される。ここで、現在の状態は、無線電力受信器が充電が完了した後に待機状態にあるか、無線電力受信器が充電電力の不足により待機状態にあるか、無線電力受信器が定電圧（constant voltage：ＣＶ）モードで充電中であるか、又は無線電力受信器が定電流（constant current：ＣＣ）モードで充電中であるかを示す。

図６Ａをさらに参照すると、通信部６８０は、制御部６９０の制御の下に第２のチャネルを使用する。図６Ａの例において、第２のチャネルは、無線電力送信器６７０により使用され、通信部６６０により使用されるチャネルとは異なる。したがって、通信部６６０により使用されるチャネルは、‘第１のチャネル’と呼ばれる。

制御部６９０が検索チャネルを決定する順序は、すでに設定されており、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１５．４のチャネル１１、チャネル２４、チャネル１５、及びチャネル２０を用いて設定される。また、制御部６９０により検索される初期検索チャネルは、ランダムに決定される。

通信部６８０は、ステップＳ６１０において、第２のチャネルで無線電力送信器検索信号を送信する。例えば、無線電力送信器検索信号は、下記の表４に示すようなデータ構造を有する。

表４において、信号のタイプを示す‘フレームタイプ’フィールドは、対応する信号が検索信号であることを示す。また、通信プロトコルのタイプを示す‘プロトコルバージョン’フィールドは、例えば、４ビットが割り当てられ、対応する信号の順次的な順序を示す‘シーケンス番号’フィールドは、例えば、１バイトが割り当てられ得る。例えば、シーケンス番号は、信号の送受信ステップに応じて増加する。すなわち、表１における通知信号のシーケンス番号が１である場合に、表４における検索信号のシーケンス番号は、２である。

無線電力受信器のメーカ情報を示す‘製造社ＩＤ’フィールドは、例えば、１バイトが割り当てられ、無線電力受信器の製品情報を示す‘製品ＩＤ’フィールドは、例えば、無線電力受信器のシリアル番号情報が記載される。例えば、４バイトが割り当てられる。無線電力受信器のインピーダンス情報を示す‘インピーダンス’フィールドは、例えば、４ビットが割り当てられ、無線電力受信器の定格電力情報（rated power information）を示す‘クラス’フィールドは、例えば、４ビットが割り当てられる。

図６Ａにおいて、例えば、３個の無線電力送信器は、第２のチャネルを使用する。ステップＳ６１１、Ｓ６１３、及びＳ６１５において、３個の無線電力送信器６７０の各々は、無線電力送信器検索信号に応じて無線電力送信器検索応答信号を通信部６８０に送信する。

無線電力送信器検索応答信号、すなわち、検索応答（Response Search）信号は、表５に示すようなデータ構造を有する。

表５において、信号のタイプを示す‘フレームタイプ’フィールドは、対応する信号が検索応答信号であることを示す。将来の使用のために予約される‘予備’フィールドは、例えば、４ビットが割り当てられる。対応する信号の順次的な順序を示す‘シーケンス番号’フィールドは、例えば、１バイトが割り当てられ得る。例えば、シーケンス番号は、例えば、信号の送受信ステップに応じて増加する。無線電力送信器のネットワーク識別子を示す‘ネットワークＩＤ’フィールドは、例えば、１バイトが割り当てられる。

制御部６９０は、ステップＳ６１２、Ｓ６１４、及びＳ６１６において、第２のチャネルを介して受信された無線電力送信器検索応答信号に基づいて、第２のチャネルを使用する３個の無線電力送信器６７０のそれぞれに関するチャネル情報及びネットワークＩＤ情報を識別する。また、制御部６９０は、ステップＳ６１７において、識別されたチャネル情報及びネットワークＩＤ情報、及びチャネル別ＲＳＳＩ強度を記憶する。

ステップＳ６１８において、通信部６８０は、検索信号を送信する。検索信号に対応する探索応答信号を受信しなかった場合には、通信部６８０は、ステップＳ６１９及びＳ６２０において、２回さらに検索信号を送信する。通信部６８０が３回検索信号を送信した後にも、これに対応する探索応答信号を受信していない場合に、制御部６９０は、検索チャネルを他のチャネルに変更するか又はスイッチする。

図６Ａにおいて、制御部６９０は、例えば、検索チャネルを第１のチャネルに変更する。

通信部６８０は、ステップＳ６２１において、第１のチャネルを用いて検索信号を送信する。通信部６６０は、検索信号を受信し、制御部６５０は、ステップＳ６２２において、検索信号に基づいて図１１に示す装置制御テーブルをアップデートする。また、制御部６５０は、検索信号に対応する探索応答信号を生成する。

通信部６６０は、ステップＳ６２３において、この生成された探索応答信号を通信部６８０に送信する。

制御部６９０は、第１のチャネルを介して受信された探索応答信号に基づいて、ステップＳ６２４において、第１のチャネルを使用する無線電力送信器のチャネル情報及びネットワークＩＤ情報を識別する。また、制御部６９０は、識別されたチャネル情報及びネットワークＩＤ情報、及びチャネル別ＲＳＳＩ強度を保存することができる。通信部６８０は、ステップＳ６２５、Ｓ６２６、及びＳ６２７において、検索信号を３回さらに送信する。

この後に、無線電力受信器は、ステップＳ６２８において、通信を実行する通信チャネル及び無線電力を受信する無線電力送信器を決定する。すなわち、この保存されたチャネル情報及びＲＳＳＩ情報に基づいて、無線電力受信器は、通信チャネル及び無線電力を受信する無線電力送信器を決定する。例えば、無線電力受信器は、最小のＲＳＳＩ値を有するチャネルを通信チャネルとして決定できる。この後に、無線電力受信器の通信部６８０は、通信部６６０とペアリングを形成する。

この後に、無線電力送信器及び受信器は、加入された状態に進入する。

ステップＳ６２９において、無線電力受信器は、決定された通信チャネル及び決定された無線電力を受信する無線電力送信器に関する情報に基づいて加入要請信号を生成する。通信部６８０は、ステップＳ６３０において、生成された加入要請信号を通信部６６０に送信する。

例えば、加入要請信号は、表６に示すようなデータ構造を有する。

表６において、信号のタイプを示す‘フレームタイプ’フィールドは、対応する信号が加入要請信号であることを示す。また、将来の使用のために予約される‘予備’フィールドは、例えば、４ビットが割り当てられる。対応する信号の順次的な順序を示す‘シーケンス番号’フィールドは、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、信号の送受信ステップに応じて増加する。

無線電力送信器のネットワーク識別子を示す‘ネットワークＩＤ’フィールドは、例えば、１バイトが割り当てられる。無線電力受信器の製品情報を示す‘製品ＩＤ’フィールドは、例えば、無線電力受信器のシリアル番号情報、例えば、４バイトが割り当てられる。無線電力受信器のＤＣ／ＤＣインバータ（図示せず）の前端に印加される最小電圧値を示す‘入力電圧ＭＩＮ’フィールドは、例えば、１バイトが割り当てられ、無線電力受信器のＤＣ／ＤＣインバータ（図示せず）の後端に印加される最大電圧値を示す‘入力電圧ＭＡＸ’フィールドは、例えば、１バイトが割り当てられ、無線電力受信器のＤＣ／ＤＣインバータ（図示せず）の後端に印加される定格電圧値を示す‘典型的な出力電圧’フィールドは、例えば、１バイトが割り当てられ、無線電力受信器のＤＣ／ＤＣインバータ（図示せず）の後端に印加される定格電流値を示す‘典型的な出力電流’フィールドは、例えば、１バイトが割り当てられる。

無線電力送信器の制御部６５０は、ステップＳ６３０において、受信された加入要請信号に基づいて、無線電力受信器を無線電力ネットワークに加入させるか否かを判定する。無線電力送信器の制御部６５０は、図１１に示すような装置制御テーブルに基づいて、無線電力ネットワークに無線電力受信器を加入させるか否かを判定できる。例えば、無線電力送信器が供給できる使用可能な電力量より無線電力受信器がより大きい電力量を要請する場合には、無線電力送信器は、無線電力受信器の加入を許可しなくてもよい。

無線電力送信器が無線電力受信器を無線電力ネットワークに加入させると判定する場合には、制御部６５０は、セッションＩＤを無線電力受信器に割り当てる。制御部６５０は、セッションＩＤ又は加入許可／禁止情報を含む加入応答（Response Join）信号を生成する。ステップＳ６３２において、制御部６５０は、生成された加入応答信号を無線電力受信器の通信部６８０に送信するように通信部６６０を制御する。

例えば、加入応答信号は、表７に示すようなデータ構造を有する。

表７において、信号のタイプを示す‘フレームタイプ’フィールドは、対応する信号が加入応答信号であることを示す。また、将来の使用のために予約される‘予備’フィールドは、例えば、４ビットが割り当てられる。対応する信号の順次的な順序を示す‘シーケンス番号’フィールドは、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、信号の送受信ステップに応じて増加する。

無線電力送信器のネットワークＩＤを示す‘ネットワークＩＤ’フィールドは、例えば、１バイトが割り当てられ、無線電力ネットワークへの無線電力受信器の加入が許可されるか又は禁止されるかを示す‘許可’フィールドは、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’を示す場合には、無線電力受信器の加入を許可したことを示すが、‘許可’フィールドが‘０’を示す場合には、無線電力受信器の加入を許可しないことを示す。‘セッションＩＤ’フィールドは、無線電力送信器が無線電力ネットワークの制御のために無線電力受信器に割り当てるセッションＩＤを示す。‘セッションＩＤ’は、例えば、４ビットが割り当てられる。

一方、無線電力受信器の通信部６８０は、無線電力送信器の通信部６６０から加入応答信号を受信するまで加入要請信号を送信できる。

無線電力受信器の制御部６９０は、ステップＳ６３３において、受信された加入要請信号を分析することにより、加入が許可されるか否かを決定し、割り当てられたセッションＩＤを識別する。

通信部６８０は、ステップＳ６３５において、Ａｃｋ信号を通信部６６０に送信する。通信部６６０は、通信部６８０からＡｃｋ信号を受信するまで加入応答信号を送信できる。制御部６５０は、ステップＳ６３６において、チャネル及びネットワークＩＤでＡｃｋ信号を識別し、ステップＳ６３７において、無線電力ネットワークに無線電力受信器の加入を登録する。例えば、制御部６９０は、図１１に示すような装置制御テーブルを用いて加入した無線電力受信器を管理する。

また、制御部６９０は、加入された無線電力受信器が待機状態に進入するように制御できる。例えば、制御部６９０は、無線電力受信器の充電が完了するか、又は送信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に、無線電力受信器が待機状態にあるように制御する。

制御部６５０は、ステップＳ６３８において、現在のロードを検出することによりロードの変更がないことを確認する。制御部６５０は、ステップＳ６３９において、充電のための充電電力に印加電力を増加させる。無線電力送信器の通信部６６０は、ステップＳ６４０において、無線電力受信器の中で通信を実行する無線電力受信器を示す通知信号を送信する。無線電力送信器の制御部６５０は、通知信号の報告対象Ｒｘ（スケジュールマスク）フィールドを用いて通信を実行する無線電力受信器を示す。

通信部６６０は、ステップＳ６４１において、充電を開始する命令信号を送信する。基本的に、命令信号は、無線電力受信器が実行する命令事項を示す。例えば、命令信号は、表８に示すようなデータ構造を有する。

表８において、信号のタイプを示す‘フレームタイプ’フィールドは、対応する信号が命令信号であることを示す。‘セッションＩＤ’フィールドは、無線電力送信器が無線電力ネットワークの制御のために無線電力受信器にそれぞれ割り当てるセッションＩＤを示す。‘セッションＩＤ’は、例えば、４ビットが割り当てられる。対応する信号の順次的な順序を示す‘シーケンス番号’フィールドは、例えば、１バイトが割り当てられる。シーケンス番号は、信号の送受信ステップに応じて増加する。

無線電力送信器のネットワーク識別子を示す‘ネットワークＩＤ’フィールドは、例えば、１バイトが割り当てられ、命令のタイプを示す‘命令タイプ’フィールドは、例えば、４ビットが割り当てられ、命令信号を補充する可変（Variable）フィールドは、例えば、４ビットが割り当てられる。

‘命令タイプ’フィールド及び‘可変’フィールドは、表９に示すような様々な実施形態を有する。

表９において、‘充電開始’は、無線電力受信器が充電を開始するようにする命令である。‘充電終了’は、無線電力受信器が充電を終了するようにする命令である。‘報告要請’は、無線電力受信器が報告信号を送信するようにする命令である。‘リセット’は、初期化命令であり、‘チャネルスキャン’は、チャネルをスキャンする命令である。‘チャネルの変更’は、通信チャネルを変更する命令である。

ステップＳ６４２において、無線電力受信器の制御部６９０は、命令信号に基づいて充電を開始できる 。ステップＳ６４３において、無線電力受信器の制御部６９０は、ＤＣ／ＤＣ変換部と充電部との間のスイッチング部をターンオンすることにより充電を開始する。

ステップＳ６４４において、通信部６８０は、Ａｃｋ信号を送信し、ステップＳ６４５において、通信部６６０は、報告を要請する命令信号を送信する。命令信号は、命令タイプが報告要請である命令信号である。

ステップＳ６４６で送信された命令信号を受信する場合に、制御部６９０は、ステップＳ６４７において、現在の電力状況を測定する。ステップＳ６４８において、制御部６９０は、この測定の結果に基づいて現在の電力状況情報を含む報告信号を生成する。ステップＳ６４９において、通信部６８０は、生成された報告信号を通信部６６０に送信する。

ここで、報告信号は、無線電力受信器の現在の状態を無線電力送信器に報告する信号である。例えば、報告信号は、表１０に示すようなデータ構造を有する。

表１０において、信号のタイプを示す‘フレームタイプ’フィールドは、対応する信号が報告信号であることを示す。‘セッションＩＤ’フィールドは、無線電力送信器が無線電力ネットワークの制御のために無線電力受信器に付加するセッションＩＤを示す。‘セッションＩＤ’は、例えば、４ビットが割り当てられる。

追加で、対応する信号の順次的な順序を示す‘シーケンス番号’フィールドは、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、信号の送受信ステップに応じて増加する。

無線電力送信器のネットワークＩＤを示す‘ネットワークＩＤ’フィールドは、例えば、１バイトが割り当てられ、無線電力受信器のＤＣ／ＤＣインバータ（図示せず）の前端に印加される電圧値を示す‘入力電圧’フィールドは、例えば、１バイトが割り当てられ、無線電力受信器のＤＣ／ＤＣインバータ（図示せず）の後端に印加される‘出力電圧’フィールドは、例えば、１バイトが割り当てられ、無線電力受信器のＤＣ／ＤＣインバータ（図示せず）の後端に印加される定格電流値を示す‘出力電流’フィールドは、例えば、１バイトが割り当てられる。

無線電力送信器は、無線電力受信器から報告信号又はＡｃｋ信号を受信するまで命令信号を送信できる。無線電力送信器が割り当てられた時間の間に特定の無線電力受信器から報告信号又はＡｃｋ信号を受信できない場合には、無線電力送信器は、追加の時間の間に特定の無線電力受信器に命令信号を再送信できる。

図７は、本発明の一実施形態による無線電力送信器の方法を示すフローチャートである。

図７を参照すると、無線電力送信器は、ステップＳ７０１において、ロードの変更の検出のための検出電力を周期的に出力する。ロードの変更が検出されない（ステップＳ７０３においてＮｏ）場合に、無線電力送信器は、ステップＳ７０１において、周期的に検出電力を継続して出力する。しかしながら、ロードの変更が検出される（ステップＳ７０３においてＹｅｓ）場合に、無線電力送信器は、ステップＳ７０５において、無線電力受信器との通信のための駆動電力を出力する。例えば、駆動電力は、無線電力受信器の制御部を駆動させることができる電力の量である。

ステップＳ７０７において、無線電力送信器は、予め定められた期間内に検索信号を受信するか否かを判定する。検索信号が予め定められた期間内に受信されない（ステップＳ７０７においてＮｏ）場合に、無線電力送信器は、ステップＳ７０１において、検出電力を出力する。しかしながら、検索信号が予め定められた期間内に受信される（ステップＳ７０７においてＹｅｓ）場合に、無線電力送信器は、ステップＳ７０９において、検索応答信号を生成し送信する。ステップＳ７１１において、無線電力送信器は、加入要請信号を受信し、ステップＳ７１３において、加入要請信号に応じて加入要請信号を生成し送信する。

図８Ａ及び図８Ｂは、本発明の一実施形態による無線電力受信器が無線電力送信器により管理される無線電力ネットワークへの加入に失敗する動作を示すタイミング図である。

図８Ａを参照すると、無線電力送信器の制御部８０１は、ステップＳ８１１及びＳ８１５において、ロード検出電力８１２を周期的に出力し、ロード検出を実行し、ステップＳ８１３及びＳ８１６において、周期的に通知信号を送信する。

ステップＳ８１７において、ユーザ８０５は、無線電力受信器を無線電力送信器に位置させ、制御部８０１は、ステップＳ８１４において、ロードの変更を検出する。制御部８０１は、ステップＳ８１８において、値８１５により駆動電力に印加電力を増加させ、無線電力受信器の通信部８０３は、無線電力受信器の制御部８０４により初期化される。通信部８０３は、ステップＳ８１９乃至Ｓ８２７において、他のチャネルで無線電力送信器検索信号及び無線電力送信器検索応答信号を送信し、関連情報を記憶する。

追加で、ステップＳ８２８乃至Ｓ８３０において、通信部８０３は、チャネルを変更することにより無線電力送信器検索信号及び無線電力送信器検索応答信号を送信し、関連情報を記憶する。

制御部８０４は、ステップＳ８３１において、無線電力を受信する無線電力送信器を決定し、ステップＳ８３２において、加入要請信号を生成する。通信部８０３は、ステップＳ８３３において、生成された加入要請信号を通信部８０２に送信する。

制御部８０１は、ステップＳ８３４において、無線電力受信器の加入を許可し、無線電力受信器にセッションＩＤを割り当てる。通信部８０２は、ステップＳ８３５において、加入応答信号を通信部８０３に送信する。しかしながら、図８Ａ及び図８Ｂにおいて、加入応答信号は、無線電力受信器の通信部８０３で受信されることができない。

通信部８０３は、ステップＳ８３５において、加入応答信号を受信できないために、ステップＳ８３６において、加入要請信号を再送信する。しかしながら、再送信された加入要請信号は、通信部８０２で受信されない。通信部８０３は、加入応答信号が受信されなかったために、ステップＳ８３７において、加入要請信号を再送信する。

制御部８０１は、ステップＳ８３８において、無線電力受信器の加入を許可し、無線電力受信器にセッションＩＤを割り当てる。通信部８０２は、ステップＳ８３９において、加入応答信号を通信部８０３に送信する。

通信部８０３は、ステップＳ８４０において、加入応答信号に対するＡｃｋ信号を通信部８０２に送信する。しかしながら、Ａｃｋ信号は、通信部８０２で受信されない。

制御部８０１は、登録制限時間（又は加入制限時間）Ｔｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ＿ｌｉｍｉｔの間に３回の信号の送受信失敗が発生したことを確認し、ステップＳ８４１において、エラーの発生を通知する。ここで、‘３回’は、単なる例であるだけであり、変更が可能である。

本発明の他の実施形態に従う無線電力送信器の制御部８０１は、ステップＳ８４１において、信号の送受信失敗の回数に関係なしに登録制限時間の経過の時に、即座にこのエラーを通知することもできる。

エラーの通知に対して、視覚又は聴覚的な表示装置は、例えば、警告音又はＬＥＤの点滅を発生させるのに使用される。また、エラーの発生は、表示部（図示せず）上に出力される。

制御部８０１は、ステップＳ８４２において、ロード検出によりエラーの原因を除去するか否かを判定する。エラーの発生の通知は、ステップＳ８４３において、無線電力受信器が無線電力送信器から除去されるまで反復される。
制御部８０１は、ロードが最初のロードにリターンしたか否かに基づいて無線電力受信器を除去するか否かを判定する。

したがって、制御部８０１は、ステップＳ８４２及びＳ８４５において、ロード検出電力８１２を周期的に印加し、ロードが最初のロードにリターンしたか否かを判定する。ステップＳ８４４において、ユーザ８０５が無線電力送信器から無線電力受信器を除去するので、ロードが最初のロードにリターンする場合に、無線電力送信器の制御部８０１は、エラーの発生の通知を中断する。

図９Ａ及び図９Ｂは、本発明の一実施形態による無線電力送信器が管理する無線電力ネットワークから無線電力受信器の除去を判定する方法を示すタイミング図である。

図９Ａを参照すると、無線電力送信器は、充電電力９００を無線電力受信器に出力する。ステップＳ９１１において、無線電力送信器の通信部９０２は、通知信号を送信する。無線電力受信器は、通知信号内の‘報告対象Ｒｘ（スケジュールマスク）’フィールドを識別することにより通信を実行するか否かを判定する。

無線電力送信器の制御部９０１は、ステップＳ９１２において、セッションＩＤ情報を含む命令信号を生成し、ステップＳ９１３において、命令信号を無線電力受信器の通信部９０３に送信するように通信部９０２を制御する。無線電力受信器の制御部９０４は、ステップＳ９１４において、命令信号を分析し、ステップＳ９１５において、現在の電力状況に関する情報を含む報告信号を生成する。通信部９０３は、ステップＳ９１６において、生成された報告信号を通信部９０２に送信する。制御部９０１は、ステップＳ９１７において、受信された報告信号に基づいてインピーダンスマッチングなどを実行する。

ユーザ９０５は、ステップＳ９１８において、無線電力受信器を除去する。制御部９０１は、ステップＳ９１９において、ロードの変更を検出する。通信部９０２は、ステップＳ９２０において、通知信号を送信し、ステップＳ９２１において、命令信号を送信する。通信部９０２は、無線電力受信器の除去のために、ステップＳ９２２において、報告信号を受信しない。無線電力送信器の通信部９０２は、ステップＳ９２１及びＳ９２３において、通知信号が送信される期間である１回のサブフレームサイクルの間に命令信号を継続して送信する。しかしながら、通信部９０２は、ステップＳ９２２及びＳ９２４において、対応する報告信号を受信できない。

制御部９０１は、ステップＳ９２５において、ロード検出をさらに実行し、ステップＳ９２６において、１回のサブフレームサイクルの間にも通知信号を送信し、ステップＳ９２７及びＳ９２９において、命令信号を送信する。対応するサイクルの間にも、通信部９０２は、ステップＳ９２８及びＳ９３０において、報告信号を受信できない。制御部９０１は、ステップＳ９３１において、さらにロード検出を実行し、ステップＳ９３２において、次の１回のサブフレームサイクルの間にも通知信号を送信し、ステップＳ９３３及びＳ９３５において、命令信号を送信する。対応するサイクルの間にも、無線電力送信器の通信部９０２は、ステップＳ９３４及びＳ９３６において、報告信号を受信できない。

通信部９０２が３回のサブフレームサイクルの間にも報告信号又はＡｃｋ信号を受信できない場合には、制御部９０１は、ステップＳ９３７において、無線電力受信器が除去されるものと判定する。その結果、制御部９０１は、値９３８により検出電力に印加電力を減少させる。

その後に、制御部９０１は、ステップＳ９３９において、周期的に検出電力を印加することによりロード検出をさらに実行し、通信部９０２は、ステップＳ９４０において、通知信号を送信する。上述したように、無線電力送信器は、無線電力受信器が除去されるか否かを確実に把握し、これにより、電力浪費の防止に寄与できる。

図１０Ａ及び図１０Ｂは、本発明の一実施形態による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１０Ａ及び図１０Ｂは、ＢＬＥ方式に基づいて通信を実行する無線電力送信器及び無線電力受信器に対するタイミング図である。

図１０Ａを参照すると、無線電力送信器の制御部１０５０は、ステップＳ１００１において、予め定められた期間でロード検出電力１００２を印加することによりロードの変更をチェックする。また、無線電力送信器の通信部１０６０は、ステップＳ１００３において、予め定められた期間で通知信号を送信する。図１０Ａを参照すると、制御部１０５０は、ステップＳ１００１において、ロードの突然の変更を検出できない。

ステップＳ１００４において、ユーザ１０９５は、無線電力受信器を無線電力送信器の上に又はその近傍に位置させる。

ステップＳ１００７において、制御部１０５０は、スーパーフレームサイクルの後に、検出電力をさらに印加し、ロードの突然の変更を検出する。制御部１０５０は、有効な検出期間の内に装置が検出される場合に、値１００８によりロード検出電力１００２より大きい駆動電力（又は登録電力）Ｐｒｅｇを印加する。ここで、駆動電力は、無線電力受信器の制御部１０９０を駆動させることができる電力であり得る。

無線電力受信器の制御部１０９０は、ステップＳ１００５において駆動され（又はパワーオンされ）、ステップＳ１００６において、無線電力受信器の通信部１０８０を初期化する。制御部１０５０は、制御部１０９０により開始されるパルスの存在により無線電力受信器の存在を判定する。制御部１０５０は、存在を判定した無線電力受信器を装置制御テーブルにアップデートできる。

例えば、装置制御テーブルは、無線電力受信器のそれぞれのセッションＩＤ、製造社ＩＤ、製品ＩＤ、ロード特性、電流特性、電圧特性、効率特性、現在の状態、無線電力受信器のＤＣ／ＤＣ変換器の前端での電圧、無線電力受信器のＤＣ／ＤＣ変換器の後端での電圧、及び無線電力受信器のＤＣ／ＤＣ変換器の後端での電流の情報などを管理するために使用される。ここで、現在の状態は、無線電力受信器が充電が完了した後に待機状態にあるか、無線電力受信器が充電電力の不足により待機状態にあるか、無線電力受信器がＣＶモードで充電中であるか、又は無線電力受信器がＣＣモードで充電中であるかを示す情報である。

通信部１０８０は、制御部１０９０の制御の下に第２のチャネルを使用する。ここで、第２のチャネルは、無線電力送信器の通信部１０６０により使用されるチャネルとは異なる、他の無線電力送信器１０７０により使用されるチャネルである。したがって、通信部１０６０により使用されるチャネルは、第１のチャネルと呼ばれる。

制御部１０９０が検索チャネルを決定する順序は、すでに設定されており、制御部１０９０により探索される初期検索チャネルは、ＢＬＥチャネルからランダムに選択され得る。

通信部１０８０は、ステップＳ１０１０において、第２のチャネルで無線電力送信器検索信号を送信する。無線電力送信器検索信号は、無線電力受信器の装置情報を含むことができる。例えば、無線電力受信器の装置情報は、無線電力受信器のＩＤ及び無線電力受信器の装置に関する情報を含むことができる。無線電力受信器の装置に関する情報は、製造社、シリアル番号、プロトコルバージョン、ハードウェアバージョン、無線電力受信器の充電に関連したパラメータの中の少なくとも１つを含むことができる。

図１０Ａにおいて、３個の無線電力送信器は、第２のチャネルを使用し、３個の無線電力送信器１０７０の各々は、ステップＳ１０１１、Ｓ１０１４、及びＳ１０１７において、無線電力送信器検索信号に応じて無線電力送信器検索応答信号を通信部１０８０に送信できる。通信部１０８０は、ステップＳ１０１３、Ｓ１０１６、及びＳ１０１９において、応答信号又はＡｃｋ信号を３個の無線電力送信器１０７０に送信する。

通信部１０８０は、ステップＳ１０２０、Ｓ１０２１、及びＳ１０２２において、検索信号を送信する。

制御部１０９０は、検索チャネルを第１のチャネルに変更できる。通信部１０８０は、ステップＳ１０２３において、第１のチャネルを用いて検索信号を送信する。ステップＳ１０２４において、通信部１０６０は、検索信号を受信し、制御部１０５０は、無線電力受信器の識別情報及びＲＳＳＩ値を記憶する。制御部１０５０は、ステップＳ１０２５において、記憶されたＲＳＳＩをＲＳＳＩしきい値と比較し、ステップＳ１０２６において、検索信号に応答するか否かを判定する。

無線電力送信器が応答するものと判定する場合には、通信部１０６０は、ステップＳ１０２８において、応答信号を送信する。ここで、応答信号は、無線電力送信器の装置情報を含むことができる。無線電力送信器の装置情報は、無線電力送信器のＩＤを含むことができる。

制御部１０９０は、ステップＳ１０３２において、無線電力受信器の通信部１０８０を制御し、通信部１０８０は、ステップＳ１０２９において、無線電力受信器の識別子及び装置情報を送信する。制御部１０５０は、ステップＳ１０３０において識別子及び装置情報を受信し、ステップＳ１０３１において、無線電力受信器を加入させるか否かを判定する。

無線電力送信器が無線電力受信器を加入させるものと判定する場合には、通信部１０６０は、ステップＳ１０３３において、接続（Connection）信号を通信部１０８０に送信する。接続信号は、接続保持期間（keep-alive period）、及び無線電力送信器及び無線電力受信器のそれぞれのアドレスのような情報を含むことができる。無線電力受信器は、ステップＳ１０３４において、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。

本発明の他の実施形態に従って、通信部１０６０は、ステップＳ１０２３において、無線電力受信器から検索信号を受信した直後に、ステップＳ１０３３において、接続信号を送信することにより通信ネットワークを形成することができる。

通信部１０６０は、ステップＳ１０３５において、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、シリアル番号、プロトコルバージョン、ハードウェアバージョン、無線電力送信器の使用可能な充電電力量、現在充電中である無線電力受信器の個数、現在充電中である電力量、及び使用可能な余剰電力量の中の少なくとも１つを含むことができる。

通信部１０８０は、ステップＳ１０３６において、無線電力受信器のパラメータ信号‘ＲＸパラメータ’を送信する。制御部１０５０は、ステップＳ１０３７において、無線電力受信器のパラメータを受信し、ステップＳ１０３８において、無線電力受信器のパラメータを分析することにより無線電力受信器を無線電力ネットワークに加入させるか否かを判定する。制御部１０５０は、ステップＳ１０３９において、加入を許可するか否かを示す‘許可情報’信号を生成し、ステップＳ１０４０において、加入許可信号を無線電力受信器の通信部１０８０に送信する。ステップＳ１０４１乃至Ｓ１０５２において、この後の充電過程は、すでに上述したような図６Ａ及び図６Ｂのそれと同一であるので、これについての反復される詳細な説明は省略する。

上述したように、本発明は、ジグビー方式及びＢＬＥ方式に基づいて無線充電を確実に実行することができる

以上、本発明を具体的な実施形態を参照して詳細に説明してきたが、本発明の範囲及び趣旨を逸脱することなく様々な変更が可能であるということは、当業者には明らかであり、本発明の範囲は、上述の実施形態に限定されるべきではなく、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものの範囲内で定められるべきである。

１００ 無線電力送信器
１１０−１ 無線電力受信器
１１０−２ 無線電力受信器
１１０−ｎ 無線電力受信器
２１１ 電力送信部
２１２ 制御部
２１３ 通信部
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
４０９ フィルタ
５０１ 制御部（ＴＸ ＭＣＵ）
５０２ 通信部（ＴＸ ＲＦ）
５０３ 通信チャネル内の他の無線電力送信器
６０２ ロード検出電力
６５０ 無線電力送信器の制御部
６６０ 通信部
６７０ 無線電力送信器
６８０ 通信部
６９０ 無線電力受信器の制御部
６９５ ユーザ
８０１ 無線電力送信器の制御部
８０２ 通信部
８０３ 無線電力受信器の通信部
８０４ 無線電力受信器の制御部
８０５ ユーザ
８１２ ロード検出電力
９０１ 無線電力送信器の制御部
９０２ 無線電力送信器の通信部
９０３ 無線電力受信器の通信部
９０４ 無線電力受信器の制御部
９０５ ユーザ
１００２ ロード検出電力
１０５０ 無線電力送信器の制御部
１０６０ 無線電力送信器の通信部
１０７０ 無線電力送信器
１０８０ 無線電力受信器の通信部
１０９０ 無線電力受信器の制御部
１０９５ ユーザ

Claims (9)

1. 無線電力送信器の制御方法であって、
   無線電力受信器のための第１の電力を印加する動作と、
   前記第１の電力を印加するうちにエラー発生を検出する動作と、
   前記エラー発生を検出した以後に、ロード変更を検出するための第２の電力を印加する動作と、
   前記第２の電力を印加する途中に、ユーザにより、前記無線電力受信器が前記無線電力送信器から除去されたことを示す前記ロード変更を検出する動作と、
   を含む無線電力送信器の制御方法。
2. 前記ロード変更を検出する動作は、
   前記無線電力送信器の電力送信部のロードを検出する動作と、
   前記無線電力送信器の前記電力送信部の前記ロード変更を検出する動作と、
   を含む請求項１に記載の無線電力送信器の制御方法。
3. 前記無線電力受信器が充電領域に配置される前の前記電力送信部の前記ロードの第１の値を記憶する動作と、
   前記無線電力受信器が前記充電領域に配置されると、前記電力送信部の前記電力の第２の値を検出する動作とをさらに含み、
   前記ロード変更を検出する動作は、前記電力送信部の前記ロードが前記第２の値から前記第１の値に変更されることを検出する動作を含む請求項２に記載の無線電力送信器の制御方法。
4. 前記電力送信部の前記ロードが前記第２の値から前記第１の値に変更されることを検出することに応答して、前記無線電力送信器の前記充電領域から前記無線電力受信器が除去されたと判定する動作をさらに含む請求項３に記載の無線電力送信器の制御方法。
5. 前記第１の電力は、前記無線電力受信器により前記無線電力送信器と通信するのに利用される請求項１に記載の無線電力送信器の制御方法。
6. 無線電力送信器であって、
   電力送信部と、
   制御部と、を含み、
   前記制御部は、
   無線電力受信器のための第１の電力を前記電力送信部に印加するように制御し、
   前記第１の電力を印加する中にエラー発生を検出し、
   前記エラー発生を検出した以後に、ロード変更を検出するための第２の電力を前記電力送信部に印加するように制御し、
   前記第２の電力を印加する途中に、ユーザにより、前記無線電力受信器が前記無線電力送信器から除去されたことを示す前記ロード変更を検出する無線電力送信器。
7. 前記制御部は、
   前記無線電力受信器が充電領域に配置される前の前記電力送信部の前記ロードの第１の値を記憶するように制御し、
   前記無線電力受信器が前記充電領域に配置されると、前記電力送信部の前記電力の第２の値を検出し、
   前記電力送信部の前記ロードが前記第２の値から前記第１の値に変更されることを検出する請求項６に記載の無線電力送信器。
8. 前記制御部は、前記電力送信部の前記ロードが前記第２の値から前記第１の値に変更されることを検出することに応答して、前記無線電力送信器の前記充電領域から前記無線電力受信器が除去されたと判定する請求項７に記載の無線電力送信器。
9. 前記第１の電力は、前記無線電力受信器により前記無線電力送信器と通信するのに利用される請求項６に記載の無線電力送信器。