特許 6869591 無線電力送信器及び無線電力受信器を含む無線充電システムにおける無線電力伝送方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6869591

(24)【登録日】2021年4月16日

(45)【発行日】2021年5月12日

(54)【発明の名称】無線電力送信器及び無線電力受信器を含む無線充電システムにおける無線電力伝送方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 50/80 20160101AFI20210426BHJP

   H02J 50/40 20160101ALI20210426BHJP

   H02J 50/10 20160101ALI20210426BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20210426BHJP

【ＦＩ】

   H02J50/80

   H02J50/40

   H02J50/10

   H02J7/00 301D

【請求項の数】9

【全頁数】33

(21)【出願番号】特願2018-502109(P2018-502109)

(86)(22)【出願日】2016年7月27日

(65)【公表番号】特表2018-521623(P2018-521623A)

(43)【公表日】2018年8月2日

(86)【国際出願番号】KR2016008205

(87)【国際公開番号】WO2017018800

(87)【国際公開日】20170202

【審査請求日】2019年7月18日

(31)【優先権主張番号】10-2015-0106039

(32)【優先日】2015年7月27日

(33)【優先権主張国】KR

(31)【優先権主張番号】10-2015-0173960

(32)【優先日】2015年12月8日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】503447036

【氏名又は名称】サムスン エレクトロニクス カンパニー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100154922

【弁理士】

【氏名又は名称】崔 允辰

(74)【代理人】

【識別番号】100140534

【弁理士】

【氏名又は名称】木内 敬二

(72)【発明者】

【氏名】キョン−ウ・イ

(72)【発明者】

【氏名】ヒ−ウォン・ジュン

【審査官】 坂本 聡生

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／００１５３３０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１４−２１２５８１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｌ １／００−１３／００

１５／００−５８／４０

Ｂ６０Ｍ １／００− ７／００

Ｈ０１Ｆ３８／１４

３８／１８

Ｈ０１Ｈ６９／００−６９／０１

７１／００−８３／２２

Ｈ０２Ｊ ３／００− ７／１２

７／３４− ７／３６

５０／００−５０／９０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

無線充電システムにおける無線電力を伝送する方法であって、
複数の無線電力受信器（ＰＲＵ）のそれぞれから温度に関する情報を受信するステップと、
前記受信された温度に関する情報に基づいて前記複数のＰＲＵのそれぞれの発熱比率を判定するステップであって、前記発熱比率は、利用可能な最高温度と現在温度との間の比率である、ステップと、
前記発熱比率に基づいて前記複数のＰＲＵのうちいずれか一つのＰＲＵを判定するステップと、
前記判定されたＰＲＵの電圧設定値によって送信電力を調整するステップと、を有する
ことを特徴とする方法。

【請求項2】

前記判定されたＰＲＵは、ドミナントＰＲＵとしてみなされる
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記判定されたＰＲＵは、前記複数のＰＲＵのうち最高発熱比率を有するＰＲＵである
ことを特徴とする請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記温度に関する情報は、低電力モードで伝送されるＰＲＵスタティック信号を通じて伝送される
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記温度に関する情報は、電力送信モードで前記ＰＲＵにより伝送されるＰＲＵダイナミック信号を通じて伝送される
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項6】

通信部と、
電力送信部と、
前記通信部を通して複数の無線電力受信器（ＰＲＵ）のそれぞれから温度に関する情報を受信し、前記受信された温度に関する情報に基づいて前記複数のＰＲＵのそれぞれの発熱比率を判定し、前記発熱比率は、利用可能な最高温度と現在温度との間の比率であり、
前記発熱比率に基づいて前記複数のＰＲＵのうちいずれか一つのＰＲＵを判定し、前記電力送信部を通して前記判定されたＰＲＵの電圧設定値によって送信電力を調整して送信するように構成されるプロセッサと、を含む
ことを特徴とする無線電力送信器（ＰＴＵ）。

【請求項7】

前記判定されたいずれか一つのＰＲＵは、ドミナントＰＲＵとしてみなされる
ことを特徴とする請求項６に記載のＰＴＵ。

【請求項8】

前記温度に関する情報は、前記ＰＲＵが低電力モードで伝送するＰＲＵスタティック信号を通じて伝送される
ことを特徴とする請求項６に記載のＰＴＵ。

【請求項9】

前記温度に関する情報は、前記ＰＲＵが電力送信モードで伝送するＰＲＵダイナミック信号を通じて伝送される
ことを特徴とする請求項６に記載のＰＴＵ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は一般的に無線充電に関するもので、より詳細には無線電力送信器及び無線電力受信器を含む無線充電システムにおける無線電力伝送方法に関する。

【背景技術】

【0002】

携帯電話又はＰＤＡ(Personal Digital Assistant)のような移動端末は、その特性上再充電が可能なバッテリーと共に使用のために構成され、このバッテリーを充電するためには別途の充電装置を用いて移動端末のバッテリーに電気エネルギーを供給する。通常、充電装置とバッテリーは、外部に別の接触端子が構成されているので、これらを相互に接触させて充電装置をバッテリーと電気的に接続する。

【0003】

しかしながら、このような接触型充電方式は、接触端子が外部に突出されているので、異物または湿気に露出することによって汚染されやすく、そのため、バッテリー充電が正しく実行されないという問題が発生する。

【0004】

上記の問題を解決するために、最近、無線充電または無接点充電技術が開発されて多くの電子機器(例えば、携帯電話)に使用されている。

【0005】

このような無線充電技術は、無線電力送受信を利用するものであって、すなわち、バッテリーを含む携帯電話を別途の充電コネクタに接続せず、充電パッドに位置させる場合に、自動でバッテリーを充電させるシステムである。有線充電器が不要なので、電子機器の携帯性を高めることができる長所がある。

【0006】

この無線充電技術は、コイルを用いる電磁誘導方式、共振(resonance)を用いる共振方式、及び電気的エネルギーをマイクロ波に変換させて伝達する電波放射(RF/microwave radiation)方式等がある。

【0007】

現在までは、主に電磁誘導を利用する方式が使用されている。

【0008】

電磁誘導による電力伝送方法は、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。コイルに磁石を動かすと誘導電流が発生し、これを用いて送信端で磁場を発生させ、受信端で磁場の変化に従って電流が誘導されてエネルギーを作り出す。このような現象は磁気誘導現象と呼ばれ、これを使用する電力伝送方法はエネルギー伝送効率に優れている。

【0009】

共振方式は、結合モード理論(coupled mode theory)に基づいて共振方式の電力伝送原理を使用して電気が無線で伝達されるシステムを含む。共振された電気エネルギーは、共振周波数を有する機器が存在する場合にのみ直接伝達され、使用されない部分は、空気中に広げられる代わりに電磁場に再吸収されるため、他の電磁波とは違い周辺の機械や身体には影響を与えないと見なされる。

【0010】

無線電力受信器(ＰＲＵ)が無線電力送信器(ＰＴＵ)上に位置される状態を感知するために、電力送信部のインピーダンス変化を検出する方法が提供される。

【0011】

無線電力送信器(ＰＴＵ)がインピーダンス変化感知などを通じて無線電力受信器の存在を感知する場合、無線電力送信器は、無線電力受信器が通信できる程度の電力を供給することによって無線電力受信器との通信を開始できる。

【0012】

一方、一つの無線電力送信器で複数の無線電力受信器を充電する多重充電状況で、いずれか一つの無線電力受信器に対する充電電圧が過度に上昇するか発熱が発生する場合、無線電力送信器または無線電力受信器に異常が発生するか、あるいは正常な充電が進行されない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

したがって、本発明は上記した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、一つのＰＴＵが複数のＰＲＵを充電する多重充電状況で、各ＰＲＵの発熱比率を考慮してドミナント(dominant)ＰＲＵを設定することで、複数のＰＲＵに対する効率的な充電管理が可能な無線充電システムでの無線電力伝送方法、無線電力送信器、及び無線電力受信器を提供することにある。

【0014】

また、本発明の目的は、一つのＰＴＵが複数のＰＲＵを充電する多重充電状況で、各ＰＲＵの充電電圧比率を考慮してドミナントＰＲＵを設定することで、複数のＰＲＵに対する効率的な充電管理が可能な無線充電システムにおける無線電力伝送方法、無線電力送信器、及び無線電力受信器を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0015】

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、無線充電システムにおける無線電力を伝送する方法が提供される。その方法は、複数の無線電力受信器(ＰＲＵ)のうち少なくとも一つから利用可能な最高温度及び整流部後端の最高電圧に関する情報のうち少なくとも一つを受信するステップと、複数のＰＲＵの各々から現在温度及び整流部後端の現在電圧に関する情報を受信するステップと、少なくとも一つの情報に基づいて複数のＰＲＵのうちドミナントＰＲＵを判定するステップとを有する。

【0016】

本発明の他の態様によれば、複数の無線電力受信器(ＰＲＵ)のうち少なくとも一つのＰＲＵから利用可能な最高温度及び整流部後端の最高電圧に関する情報のうち少なくとも一つを受信し、複数のＰＲＵの各々から現在温度及び整流部後端の現在電圧に関する情報を受信するように構成される通信部と、少なくとも一つの情報に基づいて複数のＰＲＵのうちドミナントＰＲＵを判定するように構成されるプロセッサと、制御部の制御に基づいて複数のＰＲＵに電力を伝送するように構成される電力送信部とを含む無線電力送信器(ＰＴＵ)が提供される。

【0017】

さらに、本発明の他の態様によれば、温度を感知するように構成される温度センサと、利用可能な最高温度が含まれる信号及び温度センサにより感知される現在温度が含まれた信号を生成するように構成されるプロセッサと、利用可能な最高温度を含む信号及び現在温度を含む信号をＰＴＵに伝送する通信部とを含む無線電力受信器(ＰＲＵ)が提供される。

【0018】

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】

【0019】

【図1】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2】本発明の一実施形態によるＰＴＵ及びＰＲＵを示す図である。

【図3】本発明の一実施形態によるＰＴＵ及びＰＲＵを示す図である。

【図4】本発明の一実施形態によるＰＴＵ及びＰＲＵを示すシグナリング図である。

【図5】本発明の一実施形態によるＰＴＵ及びＰＲＵの動作に対する方法を示すフローチャートである。

【図6】本発明の一実施形態によるＰＴＵにより印加される電力量の時間軸を示すグラフである。

【図7】本発明の一実施形態によるＰＴＵの制御方法を示すフローチャートである。

【図8】本発明の一実施形態による図７のＰＴＵにより印加される電力量の時間軸を示すグラフである。

【図9】本発明の一実施形態によるＰＴＵの制御方法を示すフローチャートである。

【図10】本発明の一実施形態による図９のＰＴＵにより印加される電力量の時間軸を示すグラフである。

【図11】本発明の一実施形態によるＳＡ(Stand-Alone)モードでのＰＴＵ及びＰＲＵを示す図である。

【図12】本発明の一実施形態によるＰＴＵのプロセッシング方法を示すフローチャートである。

【図13】本発明の一実施形態によるＰＲＵのプロセッシング方法を示すフローチャートである。

【図14】本発明の一実施形態によるＰＴＵのプロセッシング方法を示すフローチャートである。

【図15】本発明の一実施形態によるＰＲＵのプロセッシング方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0020】

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。

【0021】

本発明の実施形態は、特定実施形態に制限されず、すべての変更、変化、均等な装置及び方法、及び/または本発明の代替実施形態を含むと理解しなければならない。本図面の説明において、類似した参照番号に対しては類似した構成要素のために使用される。

【0022】

図１は、本発明の実施形態による無線充電システムを示す。図１に示すように、無線充電システムは、ＰＴＵ１００及び一つ以上のＰＲＵ１１０-１，１１０-２，…，１１０-ｎを含む。

【0023】

ＰＴＵ１００は、少なくとも一つのＰＲＵ１１０-１，１１０-２，…，１１０-ｎに無線で各々電力１-１，１-２，…，１-ｎを送信できる。より詳細には、ＰＴＵ１００は、所定の認証手順を実行する認証されたＰＲＵに対して無線で電力１-１，１-２，…，１-ｎを送信できる。

【0024】

ＰＴＵ１００は、ＰＲＵ１１０-１，１１０-２，…，１１０-ｎと電気的接続を形成できる。例えば、ＰＴＵ１００は、ＰＲＵ１１０-１，１１０-２，…，１１０-ｎに電磁波形態の無線電力を送信できる。

【0025】

一方、ＰＴＵ１００は、ＰＲＵ１１０-１，１１０-２，…，１１０-ｎと双方向通信を実行できる。ここで、ＰＴＵ１００及びＰＲＵ１１０-１，１１０-２，…，１１０-ｎは、所定のフレームを含むパケット２-１，２-２，…，２-ｎを処理し、あるいはパケットを送受信することができる。上記フレームは、より詳細に後述する。ＰＲＵは、例えば移動通信端末、ＰＤＡ(Personal Digital Assistant)、ＰＭＰ(Portable Multimedia Player)、スマートフォン等で実現され得る。

【0026】

ＰＴＵ１００は、共振方式を通じて複数のＰＲＵ１１０-１，１１０-２，…，１１０-ｎに電力を伝送できる。ＰＴＵ１００が共振方式を採択する場合、ＰＴＵ１００と複数のＰＲＵ１１０-１，１１０-２，…，１１０-ｎとの間の距離は、３０ｍ以下であり得る。さらに、ＰＴＵ１００が電磁誘導方式を採択する場合、ＰＴＵ１００と複数のＰＲＵ１１０-１，１１０-２，…，１１０-ｎとの間の距離は、１０ｃｍ以下であり得る。

【0027】

ＰＲＵ１１０-１，１１０-２，…，１１０-ｎは、ＰＴＵ１００から無線電力を受信してＰＲＵ１１０-１，１１０-２，…，１１０-ｎに提供されるバッテリーを充電できる。また、ＰＲＵ１１０-１，１１０-２，…，１１０-ｎは、無線電力伝送を要請する信号、無線電力受信に必要な情報、ＰＲＵ状態情報、またはＰＴＵ１００の制御情報などをＰＴＵ１００に送信できる。上記送信信号の情報に関してはより詳細に以下に後述する。

【0028】

さらに、ＰＲＵ１１０-１，１１０-２，…，１１０-ｎは、各々のＰＲＵ１１０-１，１１０-２，…，１１０-ｎの充電状態を示すメッセージをＰＴＵ１００に送信できる。

【0029】

ＰＴＵ１００は、ディスプレイのような表示手段を含み、ＰＲＵ１１０-１，１１０-２，１１０-ｎの各々から受信したメッセージに基づいてＰＲＵ１１０-１，１１０-２，１１０-ｎのそれぞれの状態を表示できる。また、ＰＴＵ１００は、各々のＰＲＵ１１０-１，１１０-２，１１０-ｎの充電が完了するまで予想される時間を共に表示できる。

【0030】

ＰＴＵ１００は、ＰＲＵ１１０-１，１１０-２，１１０-ｎの各々に無線充電機能をディスエーブルするように制御信号を送信する。ＰＴＵ１００から受信された無線充電機能のディスエーブル制御信号を有するＰＲＵは、無線充電機能をディスエーブルすることができる。

【0031】

図２は、本発明の一実施形態によるＰＴＵ及びＰＲＵを示す。

【0032】

図２に示すように、ＰＴＵ２００は、電力送信部２１１、制御部(またはプロセッサ)２１２、通信部２１３、ディスプレイ部２１４、及び格納部２１５を含む。

【0033】

電力送信部２１１は、ＰＴＵ２００により要求される電力を提供し、無線でＰＲＵ２５０に電力を提供する。電力送信部２１１は、交流(ＡＣ)波形で電力を供給し、直流(ＤＣ)波形の電力をインバータを用いてＡＣ波形に変換してＡＣ波形の電力を供給することができる。電力送信部２１１は、内蔵されたバッテリーの形態で実現され、あるいは電力受信インターフェースの形態で実現され、外部から電力を受信して他の構成要素に供給する形態でも実現されてもよい。

【0034】

制御部２１２は、格納部２１５から読み出された制御に要求されるアルゴリズム、プログラム、またはアプリケーションを用いてＰＴＵ２００の全般的な動作を制御する。制御部２１２は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、マイクロプロセッサ、又はミニコンピュータのような形態で実現できる。

【0035】

通信部２１３は、ＰＲＵ２５０と通信し、ＰＲＵ２５０から電力情報を受信できる。ここで、電力情報は、ＰＲＵ２５０の容量、バッテリー残量、充電回数、使用量、バッテリー容量、及びバッテリー比率のうち少なくとも一つを含むことができる。

【0036】

さらに、通信部２１３は、ＰＲＵ２５０の充電機能を制御するために充電機能を制御する信号を送信する。充電機能制御信号は、特定のＰＲＵ２５０の電力受信部２５１を制御して充電機能をイネーブルまたはディスエーブルするようにする制御信号であり得る。または、より詳しく後述することで、電力情報は、有線充電端子の引き入り、ＳＡ(Stand Alone)モードからＮＳＡ(Non Stand Alone)モードへの転換、エラー状況解除などの情報を含むことができる。

【0037】

加えて、充電機能制御信号は、本発明の多様な実施形態により異常状況の発生に対応するための電力調整または電力制御の命令に関連した情報を含むことができる。

【0038】

通信部２１３は、ＰＲＵ２５０だけでなく、他のＰＴＵからの信号を受信することもできる。例えば、通信部２１３は、ＰＲＵ２５０の通信部２５３から伝送されるアドバタイズメント(advertisement)信号を受信することによって、無線充電のための登録手順を進行することができる。

【0039】

制御部２１２は、通信部２１３を通じてＰＲＵ２５０から受信したメッセージに基づいてＰＲＵ２５０の状態をディスプレイ部２１４に表示できる。さらに、制御部２１２は、ＰＲＵ２５０の充電が完了するまで予想される時間をディスプレイ部２１４に表示できる。

【0040】

また、図２に示すように、ＰＲＵ２５０は、電力受信部２５１、制御部２５２、通信部２５３、ディスプレイ部２５８、または格納部２５９のうち少なくとも一つを含むことができる。

【0041】

電力受信部２５１は、ＰＴＵ２００から伝送される電力を無線で受信できる。ここで、電力受信部２５１は、交流波形の形態で電力を受信できる。

【0042】

制御部(またはプロセッサ)２５２は、格納部２５９から読み出された制御に要求されるアルゴリズム、プログラム、またはアプリケーションを用いてＰＲＵ２５０の動作全般を制御できる。制御部２５２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される。

【0043】

通信部２５３は、ＰＴＵ２００と所定の方式で通信を実行できる。通信部２５３は、ＰＴＵ２００に電力情報を送信できる。ここで、電力情報は、ＰＲＵ２５０の容量、バッテリー残量、充電回数、使用量、バッテリー容量、及びバッテリー比率のうち少なくとも一つを含むことができる。

【0044】

また、通信部２５３は、ＰＲＵ２５０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ＰＲＵ２５０の電力受信部２５１を制御して充電機能をイネーブルまたはディスエーブルするようにする制御信号であり得る。または、より詳細に後述するもので、電力情報は、有線充電端子の挿入、ＳＡモードからＮＳＡモードへの転換、エラー状況解除などの情報を含むことができる。さらに、充電機能制御信号は、異常状況発生に対応するための電力調整または電力制御命令に関連した情報を含むことができる。

【0045】

また、通信部２５３は、ＰＴＵ２００の電力送信部２１１から伝送されたビーコン信号を、電力受信部２５１を通じて受信し、予め設定された時間以内にアドバタイズメント信号をＰＴＵ２００に伝送し、それによって無線充電のための登録手順を進行できる。

【0046】

制御部２５２は、ＰＲＵ２５０の状態をディスプレイ部２５８に表示するように制御できる。また、制御部２５２は、ＰＲＵ２５０の充電が完了するまで予想される時間をディスプレイ部２５８に表示できる。

【0047】

図３は、本発明の一実施形態によるＰＴＵ及びＰＲＵを示す。

【0048】

図３に示すように、ＰＴＵ２００は、送信側共振部(Tx resonator)２１１ａ、制御部２１２(例えば、ＭＣＵ(microcontroller))、通信部２１３(例えば、アウトオブバンドシグナリングユニット)、マッチング部２１６、駆動部２１７、増幅部(power amp)２１８、又はセンサ部２１９のうち少なくとも一つを含むことができる。ＰＲＵ２５０は、受信側共振部(Rx resonator)２５１ａ、制御部２５２、制御回路部２５２ａ、通信部２５３、整流部(rectifier)２５４、ＤＣ/ＤＣコンバータ２５５、スイッチ部２５６、又はロード部(client device load)２５７のうち少なくとも一つを含むことができる。

【0049】

駆動部２１７は、所定の電圧値を有するＤＣ電力を出力する。駆動部２１７から出力されるＤＣ電力の電圧値は、制御部２１２によって制御される。

【0050】

駆動部２１７から出力されるＤＣ電力は、増幅部２１８に出力され得る。増幅部２１８は、予め設定さあれた利得によりＤＣ電力を増幅できる。さらに、ＤＣ電力は、制御部２１２から入力される信号に基づいてＡＣ電力に変換できる。それによって、増幅部２１８はＡＣ電力を出力できる。

【0051】

マッチング部２１６は、インピーダンスマッチングを実行できる。例えば、マッチング部２１６から見るインピーダンスを調整し、出力電力が高効率または高出力されるように制御できる。センサ部２１９は、Ｔｘ共振部２１１ａまたは増幅部２１８を通じてＰＲＵ２５０によるロード変化を感知できる。センサ部２１９の感知結果は、制御部２１２に提供され得る。

【0052】

ＰＴＵ２００がＰＲＵ２５０に短いビーコン(beacon)信号または長いビーコン信号を伝送する場合、ＰＲＵ２５０は、予め設定された回路などによりロード変化を発生させることがある。ＰＴＵ２００のセンサ部２１９は、ＰＲＵ２５０のロード変化を感知し、ロード変化感知結果を制御部２１２に提供できる。制御部２１２は、センサ部２１９により感知されたロード変化に従ってＰＲＵ２５０の存在を感知したり、あるいはビーコン信号(例えば、長いビーコン信号）の伝送期間を延長または調整することができる。

【0053】

マッチング部２１６は、制御部２１２の制御に基づいてインピーダンスを調整できる。マッチング部２１６は、コイル及びキャパシタのうち少なくとも一つを含むことができる。制御部２１２は、コイル及びキャパシタのうち少なくとも一つとの接続状態を制御し、これによってインピーダンスマッチングを実行できる。

【0054】

Ｔｘ共振部２１１ａは、入力されたＡＣ電力をＲｘ共振部２５１ａに送信する。Ｔｘ共振部２１１ａ及びＲｘ共振部２５１ａは、同一の共振周波数を有する共振回路で実現され得る。例えば、共振周波数は、６.７８ＭＨｚとして決定できる。

【0055】

一方、通信部２１３は、ＰＲＵ２５０の通信部２５３と通信し、例えば双方向２.４ＧＨｚ周波数で通信(ＷｉＦｉ^TM、ＺｉｇＢｅｅ^TM、ＢＴ^TM/ＢＬＥ）を実行することができる。

【0056】

Ｒｘ共振部２５１ａは、充電のための電力を受信することができる。また、Ｒｘ共振部２５１ａは、ＰＴＵ２００のＴｘ共振部２１１ａを通じて伝送されたビーコン信号(例えば、短いビーコン信号または長いビーコン信号等)を受信することができる。

【0057】

整流部２５４は、Ｒｘ共振部２５１ａにより受信される無線電力を直流形態で整流し、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コンバータ２５５は、整流された電力を予め設定された利得に変換できる。例えば、ＤＣ/ＤＣコンバータ２５５は、出力端の電圧が５Ｖとなるように整流された電力を変換することができる。一方、ＤＣ/ＤＣコンバータ２５５の前端に印加できる電圧の最小値及び最大値が予め設定され得る。

【0058】

スイッチ部２５６は、ＤＣ/ＤＣコンバータ２５５及びロード部２５７を接続できる。スイッチ部２５６は、制御部２５２の制御に従ってオン/オフ状態を維持できる。一部実施形態では、スイッチ部２５６を省略できる。ロード部２５７は、スイッチ部２５６がオン状態である場合、ＤＣ/ＤＣコンバータ２５５から入力される変換された電力を格納できる。

【0059】

制御回路部２５２ａは、ＰＲＵ２５０のＲｘ共振部２５１ａを通じて受信された信号によりスイッチ部２５６を制御するための制御信号を生成できる。例えば、制御回路部２５２ａは、制御部２５２とは別途にＰＲＵ２５０により受信された信号(例えば、短いビーコン信号または長いビーコン信号)により駆動されることによってスイッチ部２５６を制御してロード変化を発生させることができる。本発明の多様な実施形態により、上記のように別途の制御回路部２５２ａを具備することで、制御部２５２に電源が供給されない状態であり、あるいは制御部２５２の動作がなくてもＰＲＵ２５０のロード変化を発生させることができる。

【0060】

さらに、制御回路部２５２ａは、ＰＲＵ２５０のＲｘ共振部２５１ａを通じて受信された信号(例えば、短いビーコン信号または長いビーコン信号)により予め設定されたパターンのコードまたは信号を生成することができる。制御回路部２５２ａは、生成されたコードまたは信号によりスイッチ部２５６を制御し、これによって所定のコードまたは信号に対応するロード変化を発生させ得る。ＰＴＵ２００は、ＰＲＵ２５０のロード変化を感知し、所定のコードまたは信号を復号化することによって、所定の情報(例えば、ビーコン信号期間延長に関連した情報など)を得ることができる。

【0061】

図４は、本発明の一実施形態によるＰＴＵ及びＰＲＵのシグナリングを示す。図４に示すように、ＰＴＵ４００は、ステップＳ４０１で電源を印加できる。電源が印加される場合、ＰＴＵ４００は、ステップＳ４０２で環境を設定(configuration)できる。

【0062】

ＰＴＵ４００は、ステップＳ４０３で、電力節約モードに入る。電力節約モードで、ＰＴＵ４００は、異なる検出用電力ビーコンを各々その周期で印加でき、これに対して図６でより詳細に説明する。例えば、図４に示すように、ＰＴＵ４００は、ステップＳ４０４及びＳ４０５で、検出用電力ビーコン(例えば、短いビーコン又は長いビーコン)を印加し、検出用電力ビーコンの各々の電力値の大きさは異なることもある。検出用電力ビーコンのうち一部又は全部は、ＰＲＵ４５０の通信部を駆動できる電力量を有する。例えば、ＰＲＵ４５０は、検出用電力ビーコンのうち一部又は全部によって通信部を駆動させてＰＴＵ４００と通信できる。ここで、上記した状態は、ヌル(null)状態と称され、ステップ４０５で示される。

【0063】

ＰＴＵ４００は、ＰＲＵ４５０の配置によるロード変化を検出できる。ＰＴＵ４００は、ステップＳ４０８で低電力モードに進入できる。低電力モードに関して、図６を参照してより詳細に説明する。一方、ＰＲＵ４５０は、ステップＳ４０９で、ＰＴＵ４００から受信された電力に基づいて通信部を駆動させることができる。

【0064】

ＰＲＵ４５０は、ステップＳ４１０で、ＰＴＵ４００にＰＴＵ検索(searching)信号を送信する。ＰＲＵ４５０は、ＢＬＥ(Bluetooth（登録商標） Low Energy)基盤のアドバタイズメント(ＡＤ)信号としてＰＴＵ検索信号を送信できる。ＰＲＵ４５０は、ＰＴＵ検索信号を周期的に送信し、ＰＴＵ４００から応答信号を受信し、あるいは所定時間に至るまで送信することができる。

【0065】

ＰＲＵ４５０からＰＴＵ検索信号が受信される場合、ＰＴＵ４００は、ステップＳ４１１で、ＰＲＵ応答信号を送信する。ここで、ＰＲＵ応答信号は、ＰＴＵ４００とＰＲＵ４００との間の接続を形成できる。

【0066】

ＰＲＵ４５０は、ステップＳ４１２でＰＲＵスタティック信号を送信できる。ここで、ＰＲＵスタティック信号はＰＲＵ４５０の状態を指示する信号であって、ＰＴＵ４００により管理される無線電力ネットワークに加入を要請できる。

【0067】

ＰＴＵ４００は、ステップＳ４１３で、ＰＴＵスタティック信号を送信できる。ＰＴＵ４００により送信されるＰＴＵスタティック信号は、ＰＴＵ４００の可能性(capability)を指示する信号であり得る。

【0068】

ＰＴＵ４００及びＰＲＵ４５０がＰＲＵスタティック信号及びＰＴＵスタティック信号を送受信する場合、ＰＲＵ４５０は、ステップＳ４１４及びＳ４１５で、ＰＲＵダイナミック(dynamic)信号を周期的に送信できる。ＰＲＵダイナミック信号は、ＰＲＵ４５０により測定された少なくとも一つのパラメータ情報を含むことができる。例えば、ＰＲＵダイナミック信号は、ＰＲＵ４５０の整流部後端の電圧情報を含むことができる。ＰＲＵ４５０の状態は、ステップＳ４０７のようにブート(boot)状態と称される。ＰＴＵ４００は、ステップＳ４１６で電力送信モードに進入し、ＰＴＵ４００は、ステップＳ４１７で、ＰＲＵ４５０が充電を実行するようにする命令信号であるＰＲＵ制御信号を送信できる。電力送信モードで、ＰＴＵ４００は、充電電力を送信できる。

【0069】

ＰＴＵ４００により伝送されるＰＲＵ制御信号は、ＰＲＵ４５０の充電をイネーブル/ディスエーブルする情報及び許可(permission)情報を含むことができる。ＰＲＵ制御信号は、充電状態が変更される度に送信できる。ＰＲＵ制御信号は、例えば２５０ｍｓごとに送信し、あるいはパラメータ変化がある場合に送信することができる。ＰＲＵ制御信号は、パラメータが変更されなくても所定のしきい値、例えば１秒以内には送信されるように設定されることもある。

【0070】

ＰＲＵ４５０は、ステップＳ４１８及びＳ４１９で、ＰＲＵ制御信号に従って設定を変更し、ＰＲＵ４５０の状態を報告するためのＰＲＵダイナミック信号を送信することができる。ＰＲＵ４５０により伝送されるＰＲＵダイナミック信号は、電圧、電流、ＰＲＵ状態、及び温度情報のうち少なくとも一つを含むことができる。ＰＲＵ４５０の状態は、オン状態と称され、Ｓ４２１により参照される。

【0071】

一方、ＰＲＵダイナミック信号は、下記の＜表１＞のようにデータ構造を有することができる。

【0072】

【表1】

【0073】

＜表１＞に示すように、ＰＲＵダイナミック信号は、少なくとも一つのフィールドで構成される。各フィールドには選択的フィールド情報、ＰＲＵの整流部の後端の電圧情報、ＰＲＵの整流部の後端の電流情報、ＰＲＵのＤＣ/ＤＣコンバータの後端の電圧情報、ＰＲＵのＤＣ/ＤＣコンバータの後端の電流情報、温度情報、ＰＲＵの整流部の後端の最小電圧値(Ｖ_{RECT_MIN_DYN})に関する情報、ＰＲＵの整流部の後端の最適電圧値(Ｖ_{RECT_SET_DYN})に関する情報、ＰＲＵの整流部の後端の最大電圧値(Ｖ_{RECT_HIGH_DYN})情報及び警告情報(PRU alert)などが設定される。ＰＲＵダイナミック信号は、上記のフィールドのうち少なくとも一つを含むことができる。

【0074】

例えば、充電状況により決定された少なくとも一つの電圧設定値(例えば、ＰＲＵの整流部の後端の最小電圧値情報(Ｖ_{RECT_MIN_DYN})、ＰＲＵの整流部の後端の最適電圧値情報(Ｖ_{RECT_SET_DYN})、ＰＲＵの整流部の後端の最大電圧値情報(Ｖ_{RECT_HIGH_DYN})等）をＰＲＵダイナミック信号の該当フィールドに含んで伝送できる。このように、ＰＲＵダイナミック信号を受信したＰＴＵは、ＰＲＵダイナミック信号に含まれた電圧設定値を参照して各ＰＲＵに伝送する無線充電電圧を調整することができる。

【0075】

警告情報(PRU Alert）は、下記の＜表２＞に示すデータ構造を有する。

【0076】

【表2】

【0077】

＜表２＞を参照すれば、警告情報(PRU Alert）は、再開始要請のためのビット、遷移(transition)のためのビット及び有線充電アダプタ挿入感知(ＴＡ(Travel Adapter) detect)のためのビットを含むことができる。ＴＡ感知は、ＰＲＵが無線充電を提供するＰＴＵで有線充電のための端子が接続されることを知らせるビットを表す。遷移のためのビットは、ＰＲＵの通信ＩＣ(Integrated Circuit)がＳＡモードからＮＳＡモードに切り替える前にＰＲＵがリセットされることをＰＴＵに知らせるビットを示す。最後に、再開始要請は、過電流又は過温度状態が発生してＰＴＵが送信電力を減少させて充電が切り、元の状態に戻る場合、ＰＴＵが充電を再開する準備ができることをＰＲＵに通知するビットを表す。

【0078】

さらに、警告情報(PRU Alert）は、下記の＜表３＞に示すデータ構造を有する。

【0079】

【表3】

【0080】

＜表３＞を参照すると、警告情報は、過電圧、過電流、過温度、ＰＲＵセルフ保護、充電完了、有線充電感知、モード遷移(mode transition)などを含むことができる。ここで、過電圧フィールドが‘１’として設定される場合、これは、ＰＲＵでの電圧Ｖ_rectが過電圧の限界を超えることを示すことができる。その他に、過電流、過温度は、過電圧のような方式で設定され得る。また、ＰＲＵセルフ保護は、ＰＲＵが直接ロードにかかる電力を低減することによって保護することを意味し、この場合、ＰＴＵは、充電状態を変更する必要がない。

【0081】

モード遷移のためのビットは、モード遷移手順が進行される期間をＰＴＵに通知するための値に設定することができる。このようなモード遷移期間を示すビットは、下記の＜表４＞に示す通りである。

【0082】

【表4】

【0083】

＜表４＞を参照すると、“００”はモード遷移がないことを示し、モード遷移を完了するために要求される時間が最大２秒であることを示し、“１０”は、モード遷移を完了するために要求される時間が最大３秒であることを示し、“１１”は、モード遷移を完了するために要求される時間が最大６秒であることを示すことができる。

【0084】

例えば、モード遷移を完了するために３秒以下の時間が必要である場合、モード遷移ビットは、‘１０’として設定できる。このようなモード遷移手順の開始に先立って、ＰＲＵは、１.１Ｗ電力ドロー(draw)を合わせるように入力インピーダンス設定を変更してモード遷移手順でインピーダンス変化がないように制限できる。それによって、ＰＴＵは、このような設定に合わせてＰＲＵに対する電力Ｉ_{TX_COIL}を調整し、これによってモード遷移期間でＰＲＵに対する電力Ｉ_{TX_COIL}を維持できる。

【0085】

したがって、モード遷移ビットによりモード遷移期間が設定される場合、ＰＴＵは、そのモード遷移時間、例えば３秒間にはＰＲＵに対する電力Ｉ_{TX_COIL}を維持できる。すなわち、ＰＴＵは、３秒間にＰＲＵから応答が受信されなくても接続を維持できる。しかしながら、モード遷移時間が経過した以後に、ＰＲＵは、異物(rouge object)として見なされ、電力伝送を終了する。

【0086】

一方、ＰＲＵ４５０は、エラーの発生を感知できる。ＰＲＵ４５０は、ステップＳ４２０で、警告信号をＰＴＵ４００に送信できる。警告信号は、ＰＲＵダイナミック信号で送信され、あるいは警告信号で送信できる。例えば、ＰＲＵ４５０は、＜表１＞のＰＲＵ ａｌｅｒｔフィールドにエラー状況を反映してＰＴＵ４００に送信できる。あるいは、ＰＲＵ４５０は、エラー状況を指示する単独警告信号をＰＴＵ４００に送信できる。ＰＴＵ４００は、警告信号を受信する場合、ステップＳ４２２で、ラッチ失敗(latch fault)モードに入る。ＰＲＵ４５０は、ステップＳ４２３で、ヌル状態に進入する。

【0087】

図５は、本発明の他の実施形態によるＰＴＵ及びＰＲＵの動作方法を示すフローチャートである。図５のプロセスは、図６を参照してより詳細に説明する。図６は、本発明の実施形態による図５のＰＴＵにより印加される電力量の時間軸(ｘ軸)に対するグラフである。

【0088】

図５に示すように、ＰＴＵは、ステップＳ５０１で、駆動を開始する。さらに、ＰＴＵは、ステップＳ５０３で、初期設定をリセットできる。ＰＴＵは、ステップＳ５０５で、電力節約モードに進入する。ここで、電力節約モードは、ＰＴＵが電力送信部に異なる電力量を有する電力を印加する区間であり得る。例えば、ＰＴＵは、図６での第２の検出電力６０１，６０２及び第３の検出電力６１１，６１２，６１３，６１４，６１５を電力送信部に印加する区間であり得る。ここで、ＰＴＵは、第２の検出電力６０１，６０２を第２の周期で周期的に印加でき、第２の検出電力６０１，６０２を印加する場合には第２の期間で印加できる。ＰＴＵは、第３の検出電力６１１，６１２，６１３，６１４，６１５を第３の周期で周期的に印加でき、第３の検出電力６１１，６１２，６１３，６１４，６１５を印加する場合には第３の期間で印加できる。一方、第３の検出電力６１１，６１２，６１３，６１４，６１５の各々の電力値は異なることを示したが、第３の検出電力６１１，６１２，６１３，６１４，６１５の各々の電力値は異なってもよく、あるいは同一であってもよい。

【0089】

ＰＴＵは、第３の検出電力６１１を出力した以後に同一の大きさの電力量を有する第３の検出電力６１２を出力できる。上記のように、ＰＴＵが同一の大きさの第３の検出電力を出力する場合、第３の検出電力の電力量は、最小型のＰＲＵ、例えばカテゴリ１(ＰＲＵタイプ)のＰＲＵを検出する電力量を有することができる。

【0090】

一方、ＰＴＵは、第３の検出電力６１１を出力した以後に異なる大きさの電力量を有する第３の検出電力６１２を出力できる。上記のように、ＰＴＵが異なる大きさの第３の検出電力を出力する場合、第３の検出電力の電力量は、各々カテゴリ１乃至５のＰＲＵを検出できる電力量である。例えば、第３の検出電力６１１は、カテゴリ５のＰＲＵが検出される電力量を有し、第３の検出電力６１２は、カテゴリ３のＰＲＵが検出される電力量を有し、第３の検出電力６１３は、カテゴリ１のＰＲＵが検出される電力量を有することができる。

【0091】

一方、第２の検出電力６０１，６０２は、ＰＲＵを駆動させる電力であり得る。より詳細には、第２の検出電力６０１，６０２は、ＰＲＵの制御部及び/又は通信部を駆動させる電力量を有することができる。

【0092】

ＰＴＵは、第２の検出電力６０１，６０２及び第３の検出電力６１１，６１２，６１３，６１４，６１５を電力受信部に各々第２の周期及び第３の周期で印加できる。ＰＲＵがＰＴＵに配置される場合、ＰＴＵの一地点で見るインピーダンスが変化できる。ＰＴＵは、第２の検出電力６０１，６０２及び第３の検出電力６１１，６１２，６１３，６１４，６１５が印加される中にインピーダンス変化を検出できる。例えば、ＰＴＵは、第３の検出電力６１５の印加中にインピーダンスが変化されることを検出できる。これによって、ＰＴＵは、ステップＳ５０７で、物体を検出できる。物体が検出されない場合(ステップＳ５０７でいいえ)、ＰＴＵは、ステップＳ５０５で、異なる電力を周期的に印加する電力節約モードを維持できる。

【0093】

一方、インピーダンスが変化されて物体が検出される場合(ステップＳ５０７ではい)、ＰＴＵは、低電力モードに進入できる。ここで、低電力モードは、ＰＴＵがＰＲＵの制御部及び通信部を駆動させる電力量を有する駆動電力を印加するモードである。例えば、図６では、ＰＴＵは、駆動電力６２０を電力送信部に印加できる。ＰＲＵは、駆動電力６２０を受信して制御部及び/又は通信部を駆動できる。ＰＲＵは、駆動電力６２０に基づいてＰＴＵと所定の方式で通信を実行できる。例えば、ＰＲＵは、認証に要求されるデータを送受信し、これに基づいてＰＴＵが管理する無線電力ネットワークに加入できる。但し、ＰＲＵでなく異物が配置される場合には、データ送受信が実行されることができない。これによって、ＰＴＵは、ステップＳ５１１で、配置された物体が異物であるか否かを判定できる。例えば、ＰＴＵは、所定時間で物体から応答を受信しない場合、物体を異物として決定できる。

【0094】

異物として判定された場合(ステップＳ５１１ではい)、ＰＴＵは、ステップＳ５１３で、ラッチ失敗モードに進入できる。一方、異物でないと判定された場合(ステップＳ５１１でいいえ)、ステップＳ５１９で、加入段階を進むことができる。例えば、ＰＴＵは、図６での第１の電力６３１乃至６３４を第１の周期で周期的に印加できる。ＰＴＵは、第１の電力の印加中にインピーダンス変化を検出できる。例えば、異物が回収される場合(ステップＳ５１５ではい)、インピーダンス変化を検出でき、ＰＴＵは、異物が回収されると判定できる。あるいは、異物が回収されない場合(ステップＳ５１５でいいえ)、ＰＴＵは、インピーダンス変化を検出できず、ＰＴＵは、異物が回収できないと判定できる。異物が回収できない場合には、ＰＴＵは、ランプ及び警告音のうち少なくとも一つを出力して現在のＰＴＵの状態がエラー状態であることをユーザーに知らせることができる。それによって、ＰＴＵは、ランプ及び警告音のうち少なくとも一つを出力する出力部を含むことができる。

【0095】

異物が回収できないと判定される場合(ステップＳ５１５でいいえ)、ＰＴＵは、ステップＳ５１３で、ラッチ失敗モードを維持できる。一方、異物が回収されると判断される場合(ステップＳ５１５ではい)、ＰＴＵは、ステップＳ５１７で、電力節約モードに再進入できる。例えば、ＰＴＵは、図６の第２の電力６５１，６５２及び第３の電力６６１乃至６６５を印加できる。

【0096】

上記したように、ＰＴＵは、ＰＲＵでなく異物が配置された場合、ラッチ失敗モードに進入できる。さらに、ＰＴＵは、ラッチ失敗モードで印加する電力に基づいたインピーダンス変化に基づいて異物が回収されるか否かを判定できる。すなわち、図５及び図６の実施形態でのラッチ失敗モード進入条件は異物の配置であり得る。一方、ＰＴＵは、異物の配置以外にも多様なラッチ失敗モード進入条件を有することができる。例えば、ＰＴＵは、配置されたＰＲＵと交差接続され、上記の場合でもラッチ失敗モードに進入できる。

【0097】

それによって、ＰＴＵは、交差接続が発生する場合、初期状態への復帰が要求され、ＰＲＵの回収が要求される。ＰＴＵは、他のＰＴＵ上に配置されるＰＲＵが無線電力ネットワークに加入される交差接続をラッチ失敗モードの進入条件に設定できる。交差接続を含むエラー発生時のＰＴＵの動作を、図７を参照して説明する。

【0098】

図７は、本発明の一実施形態によるＰＴＵの制御方法を示すフローチャートである。図７の制御方法は、図８を参照してより詳細に説明する。図８は、図７の実施形態によるＰＴＵにより印加される電力量の時間軸に対するグラフである。

【0099】

ＰＴＵは、ステップＳ７０１で上記方法を開始する。さらに、ＰＴＵは、ステップＳ７０３で初期設定をリセットできる。ＰＴＵは、ステップＳ７０５で、電力節約モードに入ることができる。ここで、電力節約モードは、ＰＴＵが電力送信部に異なる量を有する電力を印加する区間であり得る。例えば、電力節約モードは、ＰＴＵが図８での第２の検出電力８０１，８０２及び第３の検出電力８１１，８１２，８１３，８１４，８１５を電力送信部に印加する区間に対応する。ここで、ＰＴＵは、第２の検出電力８０１，８０２を第２の周期で周期的に印加する。ＰＴＵが第２の検出電力８０１，８０２を印加する場合、上記アプリケーションは、第２の期間で継続できる。ＰＴＵは、第３の検出電力８１１，８１２，８１３，８１４，８１５を第３の周期で周期的に印加する。ＰＴＵが第３の検出電力８１１，８１２，８１３，８１４，８１５を印加する場合、上記アプリケーションは、第３の期間で継続できる。一方、第３の検出電力８１１，８１２，８１３，８１４，８１５の電力値が各々異なることを示すが、第３の検出電力８１１，８１２，８１３，８１４，８１５の電力値は異なってもよく、同一であってもよい。

【0100】

一方、第２の検出電力８０１，８０２は、ＰＲＵを駆動できる電力である。より詳細には、第２の検出電力８０１，８０２は、ＰＲＵの制御部及び通信部を駆動させる電力量を有することができる。

【0101】

ＰＴＵは、第２の検出電力８０１，８０２及び第３の検出電力８１１，８１２，８１３，８１４，８１５を電力受信部に各々第２の周期及び第３の周期で印加する。ＰＴＵ上にＰＲＵが配置される場合、ＰＴＵの一地点でのインピーダンスが変化できる。例えば、ＰＴＵは、第２の検出電力８０１，８０２及び第３の検出電力８１１，８１２，８１３，８１４，８１５の印加中にインピーダンス変化を検出できる。例えば、ＰＴＵは、第３の検出電力８１５が印加されている間に、インピーダンス変化を検出できる。それによって、ＰＴＵは、ステップＳ７０７で物体を検出できる。物体が検出されない場合(ステップＳ７０７でいいえ)、ＰＴＵは、ステップＳ７０５で、異なる電力が周期的に印加される電力節約モードを維持できる。

【0102】

一方、インピーダンスが変化されて物体が検出される場合(ステップＳ７０７でい)、ＰＴＵは、ステップＳ７０９で低電力モードに進入する。ここで、低電力モードは、ＰＴＵがＰＲＵの制御部及び通信部を駆動する電力量を有する駆動電力を印加するモードである。例えば、図８において、ＰＴＵは、駆動電力８２０を電力送信部に印加できる。ＰＲＵは、駆動電力８２０を受信して制御部及び通信部を駆動できる。ＰＲＵは、駆動電力８２０に基づいてＰＴＵと所定の方式に従って通信を実行できる。例えば、ＰＲＵは、認証に要求されるデータを送受信し、これに基づいてＰＴＵが管理する無線電力ネットワークに加入できる。

【0103】

その後、ＰＴＵは、ステップＳ７１１で、充電電力が送信される電力送信モードに進入する。例えば、ＰＴＵは、図８に示すように充電電力８２１を印加し、充電電力はＰＲＵに送信することができる。

【0104】

ＰＴＵは、電力送信モードで、エラーが発生するか否かを判定できる。ここで、エラーは、ＰＴＵ上の異物、交差接続、過電圧、過電流、過温度などにより発生する。ＰＴＵは、過電圧、過電流、過温度などを測定できるセンシング部を含んでもよい。例えば、ＰＴＵは、基準位置の電圧または電流を測定する。測定した電圧または電流がしきい値より大きい場合、過電圧又は過電流の条件を満たすと判定される。あるいは、ＰＴＵは、温度感知手段を含み、温度感知手段はＰＴＵの基準位置の温度を測定することができる。基準位置の温度がしきい値より大きい場合、ＰＴＵは、過温度の条件を満たすと判定できる。

【0105】

一方、過電圧、過電流、又は過温度状態が温度、電圧、又は電流などの測定値により判定される場合、ＰＴＵは、無線充電電力を所定の値だけ減少させて過電圧、過電流、又は過温度を防止する。このとき、低下した無線充電電力の電圧値が所定の最小値(例えば、ＰＲＵの整流部後端の最小電圧値(Ｖ_{RECT_MIN_DYN}))より小さい場合、無線充電が中断されるので、本発明の実施形態により電圧設定値を再調整できる。

【0106】

図８の実施形態では、ＰＴＵ上に異物が追加的に配置されるエラーを示すが、エラーは、これに限定されるものでなく、異物、交差接続、過電圧、過電流、過温度に対してＰＴＵが類似したプロセスで動作することは、当業者には容易に理解できるものである。

【0107】

エラーが発生しない場合(ステップＳ７１３でいいえ)、ＰＴＵは、ステップＳ７１１で、電力送信モードを維持できる。一方、エラーが発生する場合(ステップＳ７１３ではい)、ＰＴＵは、ステップ７１５で、ラッチ失敗モードに入る。例えば、ＰＴＵは、図８に示すように、第１の電力８３１乃至８３５を印加できる。さらに、ＰＴＵは、ラッチ失敗モードでランプ(又は可視指示)及び警告音のうち少なくとも一つを含むエラー発生表示を出力できる。異物又はＰＲＵが回収できないと判定される場合(ステップＳ７１７でいいえ)、ＰＴＵは、ステップＳ７１５で、ラッチ失敗モードを維持できる。一方、異物またはＰＲＵが回収されたと判定される場合(ステップＳ７１７ではい)、ＰＴＵは、ステップＳ７１９で電力節約モードに再進入できる。例えば、ＰＴＵは、図８の第２の電力８５１，８５２及び第３の電力８６１乃至８６５を印加できる。

【0108】

上記説明において、エラーは、ＰＴＵが充電電力を送信する間に発生する。以下、複数のＰＲＵがＰＴＵから充電電力を受信する場合にＰＴＵの動作について説明する。

【0109】

図９は、本発明の一実施形態によるＰＴＵの制御方法を示すフローチャートである。図９のプロセスは、図１０を参照してより詳細に説明する。図１０は、本発明の実施形態による図９のＰＴＵにより印加される電力量の時間軸(ｘ軸)に対するグラフである。

【0110】

図９に示すように、ＰＴＵは、ステップＳ９０１で、第１のＰＲＵ(ＲＸ１）に充電電力を送信できる。さらに、ＰＴＵは、ステップＳ９０３で、追加に第２のＰＲＵ(ＲＸ２)を無線電力ネットワークに加入させ得る。ＰＴＵは、ステップＳ９０５で第２のＰＲＵにも充電電力を送信できる。より詳細には、ＰＴＵは、第１のＰＲＵ及び第２のＰＲＵにより要求される充電電力の合計を電力受信部に印加できる。

【0111】

例えば、図１０を参照すると、ＰＴＵは、第２の検出電力１００１，１００２及び第３の検出電力１０１１乃至１０１５を印加する電力節約モードを維持できる。以後、ＰＴＵは、第１のＰＲＵを検出し、検出電力１０２０が維持される低電力モードに進入できる。以後、ＰＴＵは、第１の充電電力１０３０が印加される電力送信モードに入る。ＰＴＵは、第２のＰＲＵを検出し、第２のＰＲＵを無線電力ネットワークに加入可能にする。さらに、ＰＴＵは、第１のＰＲＵ及び第２のＰＲＵにより要求される電力量の合計に対応する電力量を有する第２の充電電力１０４０を印加できる。

【0112】

図９を参照すると、ＰＴＵは、ステップＳ９０５で第１及び第２のＰＲＵ両方ともに充電電力が送信される間に、ステップＳ９０７でエラー発生を検出できる。上記のように、エラーは、異物、交差接続、過電圧、過電流、過温度などにより発生する。エラーが発生しない場合(ステップＳ９０７でいいえ)、ＰＴＵは、第２の充電電力１０４０の印加を維持できる。

【0113】

一方、エラーが発生する場合(ステップＳ９０７ではい)、ＰＴＵは、ステップＳ９０９で、ラッチ失敗モードに進入する。例えば、ＰＴＵは、図１０の第１の電力１０５１乃至１０５５を第１の周期で印加できる。ＰＴＵは、ステップＳ９１１で、第１のＰＲＵ及び第２のＰＲＵが両方とも回収されるか否かを判定する。例えば、ＰＴＵは、第１の電力１０５１乃至１０５５の印加中にインピーダンス変化を検出できる。ＰＴＵは、インピーダンスが初期値に戻るか否かに従って第１のＰＲＵ及び第２のＰＲＵが両方ともに回収されるか否かを判定できる。

【0114】

第１のＰＲＵ及び第２のＰＲＵが両方とも回収されると判定される場合(ステップＳ９１１ではい)、ＰＲＵは、ステップＳ９１３で、電力節約モードに進入する。例えば、ＰＴＵは、第２の検出電力１０６１，１０６２及び第３の検出電力１０７１乃至１０７５を各々第２の周期及び第３の周期で印加できる。

【0115】

上記のように、ＰＴＵが複数のＰＲＵに充電電力を印加する場合であっても、ＰＴＵは、エラーの発生時にＰＲＵまたは異物が回収されるか否かを判定できる。

【0116】

図１１は、本発明の一実施形態によるＳＡモードでのＰＴＵ及びＰＲＵを示す。

【0117】

ＰＴＵ１１００は、通信部１１１０、電力増幅器(ＰＡ)１１２０、及び共振器１１３０を含む。ＰＲＵ１１５０は、通信部１１５１、アプリケーションプロセッサ(ＡＰ)１１５２、電力管理集積回路(ＰＭＩＣ)１１５３、無線電力集積回路(ＷＰＩＣ)１１５４、共振器１１５５、インターフェース電力管理(ＩＦＰＭ)ＩＣ１１５７、有線充電アダプタ(ＴＡ)１１５８、及びバッテリー１１５９を含むことができる。

【0118】

ＰＴＵ１１００の通信部１１１０は、ＷｉＦｉ/ブルートゥース（登録商標）(ＢＴ)コンボ(combo)ＩＣで実現でき、ＰＲＵ１１５０の通信部１１５１と所定の方式、例えばＢＬＥ方式で通信を実行できる。例えば、ＰＲＵ１１５０の通信部１１５１は、＜表１＞のデータ構造を有するＰＲＵダイナミック信号をＰＴＵ１１００の通信部１１１０に送信できる。上記のように、ＰＲＵダイナミック信号は、ＰＲＵ１１５０の電圧情報、電流情報、温度情報、及び警告情報のうち少なくとも一つを含むことができる。

【0119】

受信されたＰＲＵダイナミック信号に基づき、電力増幅器１１２０からの出力電力値が調整される。例えば、ＰＲＵ１１５０に過電圧、過電流、過温度が印加される場合、電力増幅器１１２０から出力される電力値が減少することができる。さらに、ＰＲＵ１１５０の電圧または電流が所定値未満である場合に、電力増幅器１１２０から出力される電力値が増加できる。

【0120】

ＰＴＵ１１００の共振器１１３０からの充電電力は、ＰＲＵ１１５０の共振器１１５５に無線で送信できる。

【0121】

ＷＰＩＣ１１５４は、共振器１１５５から受信された充電電力を整流し、ＤＣ/ＤＣ変換(conversion)を実行できる。ＷＰＩＣ１１５４は、変換された電力で通信部１１５１を駆動し、あるいはバッテリー１１５９を充電する。

【0122】

一方、有線充電端子はＴＡ１１５８に挿入される。ＴＡ１１５８は、３０ピンコネクタまたはＵＳＢコネクタのような有線充電端子を有し、外部電源から供給される電力を受信してバッテリー１１５９を充電できる。

【0123】

ＩＦＰＭ１１５７は、有線充電端子から印加される電力を処理してバッテリー１１５９及びＰＭＩＣ１１５３に出力できる。

【0124】

ＰＭＩＣ１１５３は、無線で受信された電力、有線で受信された電力、及びＰＲＵ１１５０の構成要素各々に印加される電力を管理できる。ＡＰ１１５２は、ＰＭＩＣ１１５３から電力に関する情報を受信し、この電力情報を報告するためのＰＲＵダイナミック信号を送信するように通信部１１５１を制御できる。

【0125】

ＴＡ１１５８は、ＷＰＩＣ１１５４に接続されるノード１１５６に接続され得る。有線充電コネクタが有線充電アダプタ１１５８に挿入される場合、所定の電圧(例えば、５Ｖの電圧)は、ノード１１５６に印加される。ＷＰＩＣ１１５４は、ノード１１５６に印加される電圧をモニタリングし、有線充電アダプタが挿入されるか否かを判定する。

【0126】

ＡＰ１１５２は、所定の通信方式のスタック(stack)、例えばＷｉ-Ｆｉ/ＢＴ/ＢＬＥスタックを有する。したがって、無線充電向けの通信では、通信部１１５１は、ＡＰ１１５２からこのスタックをロードした後、そのスタックに基づいてＢＴ又はＢＬＥ通信方式でＰＴＵ１１００の通信部１１１０と通信できる。

【0127】

しかしながら、例えばＡＰ１１５２が電源オフ状態でＡＰ１１５２から無線電力伝送を実行するためのデータがフェッチされない状態、あるいはＡＰ１１５２内のメモリから上記データがフェッチされる間にＡＰ１１５２がオン状態を維持できない程度で電力が消失された状態が発生する可能性がある。

【0128】

このように、バッテリー１１５９の残存容量が最小電力しきい値未満である場合、ＡＰ１１５２がオフ状態であり、ＰＲＵの内部に配置される無線充電のための一部構成要素、例えば通信部１１５１、ＷＰＩＣ１１５４、及び共振器１１５５を用いて無線充電が遂行できる。ＡＰ１１５２がターンオンできない状態はデッドバッテリー(dead battery)状態と呼ばれる。

【0129】

デッドバッテリー状態ではＡＰ１１５２が駆動されないため、通信部１１５１は、所定の通信方式のスタック、例えばＷｉ-Ｆｉ/ＢＴ/ＢＬＥスタックをＡＰ１１５２から受信できない。このような場合に、通信部１１５１のメモリ１１６２内にＡＰ１１５２から所定の通信方式のスタックのうち一部、例えばＢＬＥスタックがフェッチされて格納される。それによって、通信部１１５１は、メモリ１１６２に格納した通信方式のスタック、すなわち無線充電プロトコルを用いて無線充電のためのＰＴＵ１１００と通信する。このとき、通信部１１５１はメモリを含み、ＢＬＥスタックは、ＳＡモードでＲＯＭ(Read Only Memory)形態のメモリに格納され得る。

【0130】

上記したように、通信部１１５１がメモリ１１６２に格納された通信方式のスタックを用いて通信を実行するモードはＳＡモードである。従って、通信部１１５１は、ＢＬＥスタックに基づいて充電プロセスを管理する。

【0131】

以上、図１乃至図１１を参照して、本発明が適用される無線充電システムの概念について説明する。次に、図１２乃至図１５を参照して、本発明の一実施形態により無線充電システムでの無線電力伝送方法、ＰＴＵ、及びＰＲＵについて説明する。

【0132】

次の方法では、一つの無線電力送信部により、複数のＰＲＵに充電電力を伝送する場合、基準ＰＲＵ(以下、‘ドミナントＰＲＵ’と称する)を決定するために使用される。

【0133】

例えば、一つの無線電力送信部により、一つのＰＲＵに充電電力を伝送する場合、該当ＰＲＵに対してＶ_{RECT_MIN_ERROR}の電力追跡(power tracking)により最適の充電状態を維持できる。しかし、一つの無線電力送信部により複数のＰＲＵを同時に充電する場合、ドミナントＰＲＵを設定又は決定することによって、充電電力が効率的に制御できる。

【0134】

ドミナントＰＲＵを決定する一つの方法として、最高比率利用方法について説明する。上記方法は、比較的無線送信部から無線受信部に電力を送信する効率的な性能を提供する。しかしながら、上記方法は、異なる温度設定または消失(dissipation)を有する複数のＰＲＵの場合には効率的に動作しないこともある。例えば、上記方法により決定されたドミナントＰＲＵは、最適のドミナントＰＲＵでないこともあり、充電中に他のＰＲＵの温度が上記しきい値温度に上昇することができる。

【0135】

例えば、ＰＲＵの温度は、ドミナントＰＲＵの決定に重要な要素であり得る。したがって、ドミナントＰＲＵは、ＰＲＵの温度を考慮して設定又は決定できる。

【0136】

また、共振器のカップリング効率差は、各ＰＲＵでＶ_RECTの差を発生させる。一部ＰＲＵは、高い効率を有し、Ｖ_RECTがＶ_{RECT_HIGH}より低いので大きいマージンを有し、一部ＰＲＵのＶ_RECTは、マージンを有しないことがある。Ｖ_RECTは、各ＰＲＵとＰＴＵの組み合わせで多様であるため、Ｖ_RECT及びＶ_{RECT_HIGH}マージンは、ドミナントＰＲＵを決定するために主な要素のうち一つであり得る。

【0137】

無線充電電力の制御一方法として、Ｖ_{RECT_MIN_ERROR}は、ＰＴＵがＰＲＵからスタティックパラメータを通じて受信されたＶ_{RECT_SET_STATIC}値またはダイナミックパラメータを通じて受信されたＶ_{RECT_SET_DYNAMIC}値に現在ダイナミックパラメータとして登録される実際のＶ_RECTが近接するように出力電力を調整するために提案される。

【0138】

一方、ＰＴＵが２個以上のＰＲＵを同時に充電する多重充電である場合、複数のＰＲＵのうちいずれか一つは、ドミナントＰＲＵとして判定し、判定したドミナントＰＲＵの現在のＶ_RECTがＶ_{RECT_SET}値に近づくように送信電力またはＩｔｘを調整できる。すなわち、Ｅ_VRECT＝|Ｖ_RECT-Ｖ_{RECT_SET}|が最小となるように調整できる。

【0139】

ドミナントＰＲＵを設定する方法の中で、最高の使用率を有するＰＲＵ(例えば、最大Ｐ_RECT/Ｐ_{RECT_MAX}を有するＰＲＵ)をドミナントＰＲＵとして決定する方法がある。

【0140】

ここで、Ｖ_{RECT_SET}は、ＰＲＵの動作又は充電に最も適合した電圧に設定でき、ドミナントＰＲＵとして決定されないＰＲＵである場合、カップリング位置やマッチング状態によってＶ_RECTが非常に高くなり、あるいは発熱の問題が発生する可能性がある。

【0141】

以下、本発明の多様な実施形態によるドミナントＰＲＵの決定方法について説明する。

【0142】

ＰＴＵから充電電力を受信する複数のＰＲＵのうち、発熱比率が最も高いＰＲＵは、ドミナントＰＲＵとして決定できる。

【0143】

例えば、ＰＲＵの利用可能な最高温度Ｔ_MAXに関する情報は、ＰＲＵから伝送されるＰＲＵスタティック信号を通じてＰＴＵに伝送され得る。さらに、現在ＰＲＵの温度情報は、ＰＲＵから伝送されるＰＲＵ動作信号を通じてＰＴＵに伝送され得る。

【0144】

ＰＴＵは、ＰＲＵから受信される利用可能な最高温度情報及び現在温度情報を用いて発熱比率を算出できる。発熱比率(Ｔｒａｔｉｏ)は、下記のような＜式１＞を用いて算出できる。
Ｔｒａｔｉｏ＝ＰＲＵの現在温度／ＰＲＵのＴ_ＭＡＸ ・・・＜式１＞

【0145】

例えば、ＯＴＰは現在無線充電受信器の最小の温度状態比率を有するＰＲＵで発生する可能性が最も高いので、最小の発熱比率を有するＰＲＵは、ドミナントＰＲＵとして決定され得る。

【0146】

ドミナントＰＲＵを決定する場合、高い発熱比率を有するＰＲＵがドミナントＰＲＵとなり、ＰＴＵは、ドミナントＰＲＵの基準によって送信電力のレベルを合わせる場合、ＰＲＵは、発熱を減少させるために最適のＶ_RECTに近づく。したがって、最高発熱比率を有するＰＲＵがドミナントＰＲＵとして決定されるので、より効率的に発熱が管理される。

【0147】

図１２は、本発明の一実施形態によるＰＴＵの処理方法を示すフローチャートである。図１２を参照すると、ＰＴＵは、ステップ１２０１の低電力モードで動作するように設定され、ステップ１２０２で、ＰＲＵからＰＲＵスタティック信号を受信できる。ＰＲＵスタティック信号は、下記の＜表５＞に示すように該当ＰＲＵの利用可能な最高温度Ｔ_MAXを含むことができる。

【0148】

【表5】

【0149】

ＰＲＵから利用可能な最高温度が受信されるＰＴＵは、ステップ１２０３で、各ＰＲＵの利用可能な最高温度を格納できる。

【0150】

ステップ１２０４の電力送信モードに入り、ＰＴＵは、ステップ１２０５で、充電中である複数の各ＰＲＵからＰＲＵダイナミック信号を受信する。各ＰＲＵから受信されるＰＲＵダイナミック信号は、＜表６＞のように該当ＰＲＵの現在温度情報を含むことができる。

【0151】

【表6】

【0152】

ＰＴＵは、ステップ１２０７で、各ＰＲＵに対して受信された利用可能な最高温度及び現在温度に基づいて発熱比率を算出する。発熱比率は、上記した＜式１＞により算出できる。

【0153】

次に、ＰＴＵは、ステップ１２０８で、算出された発熱比率に従ってドミナントＰＲＵを決定できる。例えば、算出された最高発熱比率を有するＰＲＵは、ドミナントＰＲＵとして決定され得る。上記のように、最高発熱比率を有するＰＲＵにドミナントＰＲＵを切り替えてより効率的に発熱が管理可能である。ＰＴＵは、決定されたドミナントＰＲＵのＶ_RECTがＶ_{RECT_SET}に近接するように送信電力またはＩｔｘを調整できる。

【0154】

図１３は、本発明の一実施形態によるＰＲＵの処理方法を示すフローチャートである。図１３を参照すると、ステップ１３０２で、低電力モード(ステップ１３０１)でＰＲＵの利用可能な最高温度Ｔ_MAXをＰＲＵスタティック信号に追加できる。利用可能な最高温度が追加されるＰＲＵスタティック信号は、ステップ１３０３で、ＰＴＵに伝送される。

【0155】

ＰＲＵが充電されている電力送信モード(ステップ１３０４)で、ＰＲＵは、ステップ１３０５で、温度センサにより現在温度をセンシングできる。センシングされた現在温度は、ステップ１３０６で、ＰＲＵダイナミック信号に含まれてＰＴＵに伝送される。

【0156】

上記したようにＰＲＵ温度の最大値と現在温度をＰＲＵダイナミック信号またはＰＲＵスタティック信号に別に追加することによってＰＴＵに通知しない場合、ＰＲＵは、発熱比率を算出してＰＴＵに通知することもある。例えば、ＰＲＵは、ＰＲＵ温度の最大値Ｔ_MAX及び測定された現在温度から上記＜式１＞により発熱比率Ｔｒａｔｉｏを算出し、算出した比率をＰＴＵに伝送できる。発熱比率Ｔｒａｔｉｏは、＜表７＞に示すようにＰＲＵダイナミック信号に追加して伝送できる。

【0157】

【表7】

【0158】

＜表７＞において、Ｔｒａｔｉｏは、Ｔｃｕｒｒｅｎｔ_ｔｅｍｐ/Ｔｏｔｐ_ｔｈｒｅｓｈｏｌｄの温度比によりと定義され、Ｔｃｕｒｒｅｎｔ ｔｅｍｐは、現在測定された温度を意味し、Ｔｏｔｐ_ｔｈｒｅｓｈｏｌｄは、ＰＲＵの過温度保護しきい値を意味する。

【0159】

最高Ｖ_RECT比率を有するＰＲＵは、ドミナントＰＲＵとして決定され得る。

【0160】

ＰＲＵから伝送されるＰＲＵスタティック信号に含まれる該当ＰＲＵのＶ_{RECT_HIGH_STATIC}またはＰＲＵダイナミック信号に含まれる該当ＰＲＵのＶ_{RECT_HIGH_DYN}と現在ＰＲＵのＶ_RECT間の最小比率を有するＰＲＵは、発熱が最も激しく、あるいはＶ_HIGHを超える可能性が高い。したがって、このような条件を満たすＰＲＵは、ドミナントＰＲＵとして決定できる。

【0161】

例えば、下記の＜式２＞によりＰＲＵの整流部段の電圧比を算出できる。

【0162】

Ｔｒａｔｉｏ(Ｖ_ＲＥＣＴ比率)＝Ｖ_ＲＥＣＴ/Ｖ_{ＲＥＣＴ_ＨＩＧＨ} ・・・＜式２＞

【0163】

Ｖ_{RECT_HIGH}は整流部の後端で測定される電圧値であって、最適の電圧範囲内で動作する場合の最大電圧値を意味し、ＰＲＵから伝送されるＰＲＵスタティック信号に含まれるＶ_{RECT_HIGH_STATIC}に設定され、ＰＲＵから伝送されるＰＲＵ動作信号に含まれるＶ_{RECT_HIGH_DYN}に設定することができる。

【0164】

複数のＰＲＵのうち、最高電圧比率を有するＰＲＵはドミナントＰＲＵとして決定され得る。

【0165】

このように、Ｖ_RECTの高い差比率を有するＰＲＵがドミナントＰＲＵとして設定し、ＰＴＵの送信電力レベルが調整される場合、決定されたドミナントＰＲＵは、最適のＶ_RECTに近くなって発熱を減少させ、Ｖ_{RECT_HIGH}を超える可能性が低くなるので、最適の範囲で充電動作が提供される。

【0166】

図１４は、本発明の一実施形態によるＰＴＵの処理手順を示すフローチャートである。図１４を参照すると、ＰＴＵは、ステップ１４０１の低電力モードで動作数量に設定され、ステップ１４０２で、ＰＲＵからＰＲＵスタティック信号を受信する。ＰＲＵスタティック信号は、下記の＜表８＞に示すように該当ＰＲＵの整流部の後端の最大電圧値Ｖ_{RECT_HIGH_STATIC}情報を含むことができる。

【0167】

【表8】

【0168】

上記のように、ＰＲＵから最大電圧値情報を受信したＰＴＵは、ステップ１４０３で、各ＰＲＵの最大電圧値情報を格納する。

【0169】

ステップ１４０４で電力送信モードに設定されるＰＴＵは、ステップ１４０５で、充電中である複数の各ＰＲＵからＰＲＵダイナミック信号を受信できる。各ＰＲＵから受信されるＰＲＵダイナミック信号は、下記の＜表９＞に示すように該当ＰＲＵの整流部の後端の電圧Ｖ_RECT情報を含む。

【0170】

【表9】

【0171】

ＰＴＵは、ステップ１４０６で、各ＰＲＵに対して受信された最大電圧値情報及び現在電圧情報を確認し、ステップ１４０７で、確認した情報に基づいて各ＰＲＵに対して電圧比率を算出できる。電圧比率は、＜式２＞により算出される。

【0172】

次に、ＰＴＵは、ステップ１４０８で、算出された電圧比に基づいてドミナントＰＲＵを決定できる。例えば、算出された最高電圧比を有するＰＲＵは、ドミナントＰＲＵとして決定される。

【0173】

上記のように、最高電圧比を有するＰＲＵがドミナントＰＲＵとして設定され、ＰＴＵの送信電力レベルを調整する場合、ドミナントＰＲＵは、最適のＶ_RECTに近づいて発熱を低減させ得る。ＰＴＵでは、決定されたＰＲＵのＶ_RECTがＶ_{RECT_SET}に近づくように送信電力またはＩｔｘを調整できる。

【0174】

図１５は、本発明の一実施形態によるＰＲＵの処理手順を示すフローチャートである。図１５を参照すると、ステップ１５０２において、ステップ１５０１で低電力モードで動作するＰＲＵが、その整流部の後端の最大電圧値Ｖ_{RECT_HIGH_STATIC}情報をＰＲＵスタティック信号に追加して伝送される。

【0175】

ＰＲＵが充電されている電力送信モード(ステップ１５０３)で、ＰＲＵは、ステップ１５０４でＶ_RECTをセンシングできる。センシングされたＶ_RECT情報は、ステップ１５０５で、ＰＲＵダイナミック信号に含まれてＰＴＵに伝送される。

【0176】

上記のようにドミナントＰＲＵを決定する場合、ＰＴＵ動作の予測性を保証することが重要である。さらに、ダイナミック信号(例えば、ＰＲＵダイナミック信号)により新たな情報がＰＴＵに提供される度に適用される異なる選択条件により結果選択メカニズムがドミナントＰＲＵを継続して変更しないようにすることが重要である。

【0177】

例えば、最悪の場合、このようなドミナントＰＲＵは、２５０ｍｓごとに変更され得る。したがって、このような問題を解決するために後述する多様なアルゴリズムがさらに考慮される。

【0178】

ＰＴＵが複数のＰＲＵとペアリング(pairing)される場合、最適の閉ループ電力制御アルゴリズムのために、ＰＴＵによりメインＰＲＵとしてドミナントＰＲＵが選択され得る。

【0179】

ＰＴＵは、上記したようにＶ_{RECT_MIN_ERROR}アルゴリズムまたはη_MAXアルゴリズムのうちいずれか一つを選択できる。さらに、ＰＴＵは、２つのアルゴリズムをスイッチングして適用できる。しかしながら、ＰＴＵは、いかなるＰＲＵも最適の電圧領域を外れるようにＩ_{TX_COIL}を調整してはならない。これを考慮して、ドミナントＰＲＵの望ましいアルゴリズムを選択しなければならない。例えば、ＯＶＰ(Over Voltage Protection)指示またはＰＲＵが報告するＶ_RECTがＶ_{RECT_HIGH}より大きいか、あるいはＶ_{RECT_MIN}より小さいかを考慮してアルゴリズムを選択すべきである。

【0180】

例えば、ＰＴＵが一つのＰＲＵとペアリングされると、ＰＴＵは、Ｅ_VRECT＝|Ｖ_RECT-Ｖ_{RECT_SET}|が最小化するように調整できる。ＰＴＵが複数のＰＲＵとペアリングされる場合、ＰＴＵは、ドミナントＰＲＵに対するＥ_VRECTを最小化するようにＩ_{TX_COIL}を調整できる。

【0181】

以下、ＰＴＵが複数のＰＲＵとペアリングされる場合、ＰＴＵがドミナントＰＲＵを選択する多様な実施形態について説明する。ＰＴＵは、ドミナントＰＲＵ選択メカニズムを変更(切り替え)できるが、同時に複数のメカニズムを使用しないことが望ましい。ＰＴＵがドミナントＰＲＵ選択のためのメカニズムをスイッチングする場合、後述する例外的な状況を考慮して少なくとも所定時間(例えば、５秒)の間に選択されたメカニズムを持続することが望ましい。

【0182】

ＰＴＵが現在最大Ｔｒａｔｉｏアルゴリズムと異なるアルゴリズムとしてドミナントＰＲＵを選択し、新たなドミナントＰＲＵ選択メカニズムへの最後のスイッチングから所定時間(例えば、５秒)の区間が経過する前にＴｒａｔｉｏ＞Ｔｅｍｐしきい値条件を満たすＰＲＵを感知する場合、上記条件を感知した直後にドミナントＰＲＵを選択するためにＴｒａｔｉｏメカニズムにスイッチングすることができる。

【0183】

以下、ドミナントＰＲＵ選択のための多様なメカニズムの例について説明する。

【0184】

ＰＴＵがドミナントＰＲＵ選択のための最高比率利用メカニズムを選択する場合、ＰＴＵは、その対応する出力(rated output）の最高比率利用を有するドミナントＰＲＵを選択できる。対比される出力の比率は、次の＜式３＞のように表す。

【0185】

Ｐｒａｔｉｏ(Ｐ_ＲＥＣＴ比率)＝Ｐ_ＲＥＣＴ/Ｐ_{ＲＥＣＴ_ＭＡＸ} ・・・＜式３＞

【0186】

＜式３＞において、Ｐ_{RECT_MAX}は、ＰＲＵ設計の最大出力電力を意味する。Ｐ_{RECT_MAX}は、ＰＲＵスタティック信号によりＰＴＵに伝送される。

【0187】

ＰＴＵがドミナントＰＲＵ選択として最大温度比率メカニズムを選択する場合、ＰＴＵは、最も高いＴｒａｔｉｏを有するＰＲＵをドミナントＰＲＵとして選択できる。Ｔｒａｔｉｏは、ＰＲＵダイナミック信号として報告されるＴｃｕｒｒｅｎｔをＰＲＵスタティック信号として報告されるＴｏｐｔに分けることで計算できる。ＰＲＵは、ＰＲＵのＴｒａｔｉｏが所定のしきい値Ｔ_thresholdを超える場合、ドミナントＰＲＵを他のＰＲＵにスイッチングできる。ＰＴＵは、０.７５と等しいか大きい所定のしきい値Ｔ_thresholdを使用できる。

【0188】

ＰＴＵがドミナントＰＲＵの選択のために最大Ｖ_{RECT_HIGH}比率アルゴリズムを選択する場合、ＰＴＵは、最高Ｖ_{RECT_HIGH_RATIO}を有するＰＲＵをドミナントＰＲＵとして選択できる。Ｖ_{RECT_HIGH}比率は、ＰＲＵダイナミック信号として報告されるＶ_RECTをＶ_{RECT_HIGH_STATIC}またはＶ_{RECT_HIGH_DYN}に分けることによって計算できる。

【0189】

Ｖ_{RECT_HIGH_DYN}がＰＴＵに報告される場合、Ｖ_{RECT_HIGH_DYN}は、Ｖ_{RECT_HIGH_STATIC}の代わりに使用され得る。ＰＴＵは、Ｖ_{RECT_HIGH}比率がＶ_{RECT_HIGH}しきい値を超える場合、ドミナントＰＲＵを他のＰＲＵにスイッチングできる。ＰＴＵは、０.７５と等しいか大きいしきい値を使用できる。

【0190】

ＰＴＵがドミナントＰＲＵの選択のために最大Ｖ_{RECT_MIN}比率アルゴリズムを選択する場合、ＰＴＵは、最も高いＶ_{RECT_MIN_RATIO}を有するＰＲＵをドミナントＰＲＵとして選択できる。Ｖ_{RECT_MIN}比率は、Ｖ_{RECT_MIN_STATIC}またはＶ_{RECT_MIN_DYN}にＰＲＵダイナミック信号として報告されるＶ_RECTに分けることで計算できる。

【0191】

Ｖ_{RECT_MIN_DYN}がＰＴＵに報告される場合、Ｖ_{RECT_MIN_DYN}は、Ｖ_{RECT_MIN_STATIC}の代わりに使用できる。ＰＴＵは、Ｖ_{RECT_MIN}比率がＶ_{RECT_MIN}しきい値を超える場合、ドミナントＰＲＵを他のＰＲＵにスイッチングできる。ＰＴＵは、０.７５と等しいか大きいしきい値を使用できる。

【0192】

上記したアルゴリズム等の実現のためにＰＲＵスタティック信号は、下記の＜表１０＞のように構成される。

【0193】

【表10】

【0194】

＜表１０＞で、ＴｏｔｐはＯＴＰしきい値の温度であって、下記の＜表１１＞のように構成される。

【0195】

【表11】

【0196】

また、上記したアルゴリズムの実現のために、ＰＲＵダイナミック信号は、下記の＜表１２＞のように構成できる。

【0197】

【表12】

【0198】

＜表１２＞において、Ｔｃｕｒｒｅｎｔは、ＰＲＵで現在測定される温度であって、下記の＜表１３＞のように構成される。

【0199】

【表13】

【0200】

上記したアルゴリズムのうち少なくとも一つのアルゴリズムを適用して複数のＰＲＵに対する無線充電電力を効率的に制御できる。

【0201】

例えば、ＰＲＵのＶ_RECTが過電圧(例えば、Ｖ_RECT＞Ｖ_{RECT_MAX})状態になることから保護できる。また、ＰＲＵがＶ_RECT＞Ｖ_{RECT_HIGH}状態を報告した後、所定の時間(例えば、５秒)以内にＶ_RECT≦Ｖ_{RECT_HIGH}になるようにＰＲＵのＶ_RECTを減少させ得る。また、上記条件が満たされる場合、すべてのＰＲＵに対してＶ_RECT電圧がＶ_{RECT_MIN}より大きく、Ｖ_{RECT_HIGH}より小さいように保証できる。さらに、上記条件が満たされる場合、ＰＲＵのＶ_RECTを最適化し、あるいは全体システム効率を最大化するようにＩ_{TX_COIL}を制御できる。

【0202】

以上、本発明を具体的な実施形態に関して図示及び説明したが、添付した特許請求の範囲により規定されるような本発明の精神及び範囲を外れることなく、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】

【0203】

２１１ 電力送信部
２１２ 制御部
２１３ 通信部
２１４ ディスプレイ部
２１５ 格納部
２１６ マッチング部
２１７ 駆動部
２１８ 増幅部
２１９ センサ部
２５１ 電力受信部
２５２ 制御部
２５３ 通信部
２５４ 整流部
２５５ コンバータ
２５６ スイッチ部
２５７ ロード部
２５８ ディスプレイ部
２５９ 格納部
１１１０ 通信部
１１２０ 電力増幅器
１１３０ 共振器
１１５１ 通信部
１１５２ アプリケーションプロセッサ（ＡＰ）
１１５３ 電力管理集積回路（ＰＭＩＣ）
１１５４ 無線電力集積回路（ＷＰＩＣ）
１１５５ 共振器
１１５６ ノード
１１５８ 有線充電アダプタ（ＴＡ）
１１５９ バッテリー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】