JP2014239638A - 無線電力送信装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】入力抵抗による電源損失を最小化し、ソース共振器のエネルギー充電時間を短縮することのできる無線電力送信装置を提供する。
【解決手段】高効率エネルギー注入のための無線電力送信装置において、ターゲット共振器との共振を介して電力を送信するソース共振器と、前記ソース共振器に電力を供給する電源供給部と、前記ソース共振器と前記電源供給部との接続をオン／オフする第１スイッチング部と、前記ソース共振器に流入する電流の量に応じて前記第１スイッチング部を制御する制御部とを備える。
【選択図】 図４Ａ
【解決手段】高効率エネルギー注入のための無線電力送信装置において、ターゲット共振器との共振を介して電力を送信するソース共振器と、前記ソース共振器に電力を供給する電源供給部と、前記ソース共振器と前記電源供給部との接続をオン／オフする第１スイッチング部と、前記ソース共振器に流入する電流の量に応じて前記第１スイッチング部を制御する制御部とを備える。
【選択図】 図４Ａ
Description
本発明は、高効率エネルギー注入のための無線電力送信装置に関し、より具体的には、エネルギー及びデータ同時送信システムにおける高効率エネルギー注入のための無線電力送信装置に関する。
無線電力送信に対する研究は、携帯用端末を含む様々な電子機器の爆発的な増加による有線電力供給の不便性の増加及び既存のバッテリ容量の限界などを克服するために始まった。
その中でも近距離無線電力送信に対する研究が集中している。近距離無線電力送信とは、動作周波数で波長の長さに比べて送受信コイル間の距離が十分小さい場合を意味する。
その中でも近距離無線電力送信に対する研究が集中している。近距離無線電力送信とは、動作周波数で波長の長さに比べて送受信コイル間の距離が十分小さい場合を意味する。
このような近距離無線電力送信には孤立共振システムが用いられる。
共振特性を用いる孤立共振システムは、電力を供給するソースと電力を供給されるターゲットを含んでもよい。
上記のような近距離無線電力送信においては、近年、電力をより効率的に送信するという技術課題の向上が急務となっている。
共振特性を用いる孤立共振システムは、電力を供給するソースと電力を供給されるターゲットを含んでもよい。
上記のような近距離無線電力送信においては、近年、電力をより効率的に送信するという技術課題の向上が急務となっている。
本発明は上記従来の無線電力送信装置における課題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、入力抵抗による電源損失を最小化し、ソース共振器のエネルギー充電時間を短縮することのできる無線電力送信装置を提供することにある。
上記目的を達成するためになされた本発明による無線電力送信装置は、高効率エネルギー注入のための無線電力送信装置において、ターゲット共振器との共振を介して電力を送信するソース共振器と、前記ソース共振器に電力を供給する電源供給部と、前記ソース共振器と前記電源供給部との接続をオン／オフする第１スイッチング部と、前記ソース共振器に流入する電流の量に応じて前記第１スイッチング部を制御する制御部とを備えることを特徴とする。
前記制御部は、前記ソース共振器に流入する電流の量を検知する電流センシング部をさらに備えることが好ましい。
前記制御部は、前記検知された電流の量が予め決定された目標電流の量よりも大きいか同一である場合、前記第１スイッチング部をオフさせることが好ましい。
前記制御部は、前記検知された電流の量が予め決定された第１閾値電流量よりも小さいか同一である場合、前記第１スイッチング部をオンさせ、前記検知された電流の量が予め決定された第２閾値電流量よりも大きいか同一である場合、第１スイッチング部をオフさせることが好ましい。
前記電源供給部は、入力抵抗を含み、前記電流センシング部は、前記入力抵抗に印加される電圧により前記ソース共振器に流入する電流の量を検知することが好ましい。
前記電流センシング部は、前記入力抵抗に印加される電圧と前記予め決定された目標電流の量に対応する予め決定された基準電圧とを比較する比較器をさらに備え、前記制御部は、前記比較器の比較結果に応じて前記第１スイッチング部のオン／オフを制御することが好ましい。
前記電流センシング部は、前記ソース共振器に流入する電流のミラーされた電流の流れを制御する第２スイッチング部と、前記ミラーされた電流に対応する電圧と前記予め決定された目標電流の量に対応する予め決定された基準電圧とを比較する比較器をさらに備え、前記制御部は、前記比較器の比較結果に応じて前記第１スイッチング部のオン／オフを制御することが好ましい。
前記第１スイッチング部は、前記電源供給部と前記ソース共振器との間に位置するトランジスタと、前記トランジスタと直列に接続されたダイオードとを含むことが好ましい。
前記第２スイッチング部は、前記第１スイッチング部に含まれる前記トランジスタよりもサイズが小さいミラートランジスタを含むことが好ましい。
前記制御部は、前記検知された電流の量が予め決定された目標電流の量よりも大きいか同一である場合、前記第１スイッチング部をオフさせることが好ましい。
前記制御部は、前記検知された電流の量が予め決定された第１閾値電流量よりも小さいか同一である場合、前記第１スイッチング部をオンさせ、前記検知された電流の量が予め決定された第２閾値電流量よりも大きいか同一である場合、第１スイッチング部をオフさせることが好ましい。
前記電源供給部は、入力抵抗を含み、前記電流センシング部は、前記入力抵抗に印加される電圧により前記ソース共振器に流入する電流の量を検知することが好ましい。
前記電流センシング部は、前記入力抵抗に印加される電圧と前記予め決定された目標電流の量に対応する予め決定された基準電圧とを比較する比較器をさらに備え、前記制御部は、前記比較器の比較結果に応じて前記第１スイッチング部のオン／オフを制御することが好ましい。
前記電流センシング部は、前記ソース共振器に流入する電流のミラーされた電流の流れを制御する第２スイッチング部と、前記ミラーされた電流に対応する電圧と前記予め決定された目標電流の量に対応する予め決定された基準電圧とを比較する比較器をさらに備え、前記制御部は、前記比較器の比較結果に応じて前記第１スイッチング部のオン／オフを制御することが好ましい。
前記第１スイッチング部は、前記電源供給部と前記ソース共振器との間に位置するトランジスタと、前記トランジスタと直列に接続されたダイオードとを含むことが好ましい。
前記第２スイッチング部は、前記第１スイッチング部に含まれる前記トランジスタよりもサイズが小さいミラートランジスタを含むことが好ましい。
また、上記目的を達成するためになされた本発明による無線電力送信装置は、高効率エネルギー注入のための無線電力送信装置において、ターゲット共振器との共振を介して電力を送信するソース共振器と、入力抵抗を含み、前記ソース共振器に電力を供給する電源供給部と、前記ソース共振器と前記電源供給部との接続をオン／オフするスイッチング部と、前記入力抵抗に印加される電圧を制御する電圧制御部とを備えることを特徴とする。
前記電圧制御部は、ＤＣ−ＤＣコンバータを含むことが好ましい。
前記ソース共振器に流入する電流の量と予め決定された目標電流の量とを比較した結果に応じて前記スイッチング部を制御する制御部をさらに備えることが好ましい。
前記制御部は、前記ソース共振器に流入する電流の量が前記予め決定された目標電流の量よりも大きいか同一である場合、前記スイッチング部をオフさせることが好ましい。
前記ソース共振器に流入する電流の量と予め決定された目標電流の量とを比較した結果に応じて前記スイッチング部を制御する制御部をさらに備えることが好ましい。
前記制御部は、前記ソース共振器に流入する電流の量が前記予め決定された目標電流の量よりも大きいか同一である場合、前記スイッチング部をオフさせることが好ましい。
また、上記目的を達成するためになされた本発明による無線電力送信装置は、高効率エネルギー注入のための無線電力送信装置において、ターゲット共振器との共振を介して電力を送信するソース共振器と、前記ソース共振器に電力を供給する電源供給部と、前記ソース共振器と前記電源供給部との接続をオン／オフするスイッチング部と、前記スイッチング部の動作により前記ソース共振器に流入する電流を制御する電流制御部とを備えることを特徴とする。
前記電流制御部は、前記電源供給部と前記スイッチング部との間に配置されるインダクターと、前記インダクターと並列に接続されるダイオードとを含むことが好ましい。
前記電流制御部は、前記スイッチング部がオフ状態の間、前記インダクターと前記ダイオードとの間に形成される閉ループに前記スイッチング部がオフ状態になった時点における前記ソース共振器に流入した電流を還流させ、前記スイッチング部がオン状態の間、前記ソース共振器に前記還流された電流を供給することが好ましい。
前記ソース共振器に流入する電流の量と予め決定された目標電流の量とを比較した結果に応じて前記スイッチング部を制御する制御部をさらに備えることが好ましい。
前記制御部は、前記ソース共振器に流入する電流の量が前記予め決定された目標電流の量よりも大きいか同一である場合、前記スイッチング部をオフさせることが好ましい。
前記電流制御部は、前記スイッチング部がオフ状態の間、前記インダクターと前記ダイオードとの間に形成される閉ループに前記スイッチング部がオフ状態になった時点における前記ソース共振器に流入した電流を還流させ、前記スイッチング部がオン状態の間、前記ソース共振器に前記還流された電流を供給することが好ましい。
前記ソース共振器に流入する電流の量と予め決定された目標電流の量とを比較した結果に応じて前記スイッチング部を制御する制御部をさらに備えることが好ましい。
前記制御部は、前記ソース共振器に流入する電流の量が前記予め決定された目標電流の量よりも大きいか同一である場合、前記スイッチング部をオフさせることが好ましい。
また、上記目的を達成するためになされた本発明による無線電力送信装置は、高効率エネルギー注入のための無線電力送信装置において、ターゲット共振器との共振を介して電力を送信するソース共振器と、入力抵抗を含み、前記ソース共振器に電力を供給する電源供給部と、前記ソース共振器と前記電源供給部との接続をオン／オフするスイッチング部と、前記ソース共振器に流入する電流の量に応じて前記スイッチング部を制御する制御部と、前記入力抵抗に印加される電圧を制御する電圧制御部と、前記スイッチング部の動作により前記ソース共振器に流入する電流を制御する電流制御部とを備えることを特徴とする。
前記制御部は、前記入力抵抗に印加される電圧が予め決定された電圧よりも大きいか同一である場合、前記ソース共振器と前記電源供給部との接続を遮断するために前記スイッチング部をオフさせることが好ましい。
本発明に係る無線電力送信装置によれば、入力抵抗による電源損失を最小化し、ソース共振器のエネルギー充電時間を短縮することができるという効果がある。
次に、本発明に係る無線電力送信装置を実施するための形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
本発明が実施形態によって制限されたり限定されることはない。また、各図面に提示された同一の参照符号は同一の部材を示す。
無線電力送信システムは、無線で電力を必要とする様々なシステムに応用される。
無線電力送信システムは、モバイルデバイス又はワイヤレスＴＶ（ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＴＶ）など、無線電力の使用可能なシステムに用いられ得る。
また、バイオヘルスケア（ｂｉｏ ｈｅａｌｔｈ ｃａｒｅ）分野にも応用可能であり、人体に挿入されたデバイスに遠隔で電力を送信したり、心拍数を測定するための包帯形のデバイスに無線電力を送信するために応用される。
無線電力送信システムは、モバイルデバイス又はワイヤレスＴＶ（ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＴＶ）など、無線電力の使用可能なシステムに用いられ得る。
また、バイオヘルスケア（ｂｉｏ ｈｅａｌｔｈ ｃａｒｅ）分野にも応用可能であり、人体に挿入されたデバイスに遠隔で電力を送信したり、心拍数を測定するための包帯形のデバイスに無線電力を送信するために応用される。
無線電力送信システムは、少ない電力で動作し、少ない電力の消費が要求される低電力センサなどのデバイスに応用してもよい。
また、無線電力送信システムは、電源ソースがない情報記憶装置の遠隔制御に応用してもよい。無線電力送信システムは、情報記憶装置に遠隔で装置を駆動することのできる電力を供給すると同時に、無線で情報記憶装置に格納された情報を呼び起こすシステムに応用してもよい。
また、無線電力送信システムは、電源ソースがない情報記憶装置の遠隔制御に応用してもよい。無線電力送信システムは、情報記憶装置に遠隔で装置を駆動することのできる電力を供給すると同時に、無線で情報記憶装置に格納された情報を呼び起こすシステムに応用してもよい。
無線電力送信システムは、信号の発生のために電源供給装置からエネルギーが供給されてソース共振器に格納し、電源供給装置とソース共振器を電気的に接続するスイッチをオフさせることで、ソース共振器の自体の共振を誘導する。
自己共振するソース共振器と相互共振するほど十分近い距離にソース共振器の共振周波数と同一の共振周波数を有するターゲット共振器が存在する場合、ソース共振器とターゲット共振器との間に相互共振現象が発生する。
自己共振するソース共振器と相互共振するほど十分近い距離にソース共振器の共振周波数と同一の共振周波数を有するターゲット共振器が存在する場合、ソース共振器とターゲット共振器との間に相互共振現象が発生する。
ソース共振器は、電源供給装置からエネルギーが供給される共振器を意味し、ターゲット共振器は、相互共振現象によってソース共振器からエネルギーが伝達される共振器を意味する。
無線電力送信システムは、孤立共振（Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ：ＲＩ）システムであると定義してもよい。
無線電力送信システムは、孤立共振（Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ：ＲＩ）システムであると定義してもよい。
図１は、本発明の一実施形態に係る無線電力送信システムの等価回路を示す回路図である。
図１は、孤立共振システムの例として、ＣＣ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ Ｃｈａｒｇｉｎｇ）方式を示す。
図１を参照すると、無線電力送信システムは、ソースとターゲットで構成されるソース−ターゲット構造である。
無線電力送信システムは、ソースに該当する無線電力送信装置とターゲットに該当する無線電力受信装置を含む。
図１は、孤立共振システムの例として、ＣＣ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ Ｃｈａｒｇｉｎｇ）方式を示す。
図１を参照すると、無線電力送信システムは、ソースとターゲットで構成されるソース−ターゲット構造である。
無線電力送信システムは、ソースに該当する無線電力送信装置とターゲットに該当する無線電力受信装置を含む。
無線電力送信装置は、電力入力部１１０、電力送信部１２０、及びスイッチング部１３０を備える。
電力入力部１１０は、電源供給装置を用いてキャパシタにエネルギーを格納する。
スイッチング部１３０は、キャパシタにエネルギーを格納する間は電力入力部１１０にキャパシタを接続し、キャパシタに格納されたエネルギーを放電する間はキャパシタを電力送信部１２０に接続する。すなわち、スイッチング部１３０は、キャパシタが同時に電力入力部１１０及び電力送信部１２０に接続されないようにする。
電力入力部１１０は、電源供給装置を用いてキャパシタにエネルギーを格納する。
スイッチング部１３０は、キャパシタにエネルギーを格納する間は電力入力部１１０にキャパシタを接続し、キャパシタに格納されたエネルギーを放電する間はキャパシタを電力送信部１２０に接続する。すなわち、スイッチング部１３０は、キャパシタが同時に電力入力部１１０及び電力送信部１２０に接続されないようにする。
電力送信部１２０は、電磁気エネルギーを無線電力受信装置の受信部１４０に伝達する。
より具体的に、電力送信部１２０は、電力送信部１２０のソース共振器と受信部１４０のターゲット共振器との間の相互共振を介して電力を伝達する。
ここで、ソース共振器はキャパシタＣ１及び送信コイルＬ１を含み、ターゲット共振器はキャパシタＣ２及び受信コイルＬ２を含む。
ソース共振器とターゲット共振器との間に発生する相互共振の程度は相互インダクタンスＭの影響を受ける。
より具体的に、電力送信部１２０は、電力送信部１２０のソース共振器と受信部１４０のターゲット共振器との間の相互共振を介して電力を伝達する。
ここで、ソース共振器はキャパシタＣ１及び送信コイルＬ１を含み、ターゲット共振器はキャパシタＣ２及び受信コイルＬ２を含む。
ソース共振器とターゲット共振器との間に発生する相互共振の程度は相互インダクタンスＭの影響を受ける。
電力入力部１１０は、入力電圧ＶＤＣ、内部抵抗Ｒｉｎ及びキャパシタＣ１に、電力送信部１２０は基礎回路素子Ｒ１、Ｌ１、Ｃ１に、スイッチング部１３０は少なくとも１つのスイッチにモデリングされる。
キャパシタＣ１は、スイッチング部１３０の動作により電力入力部１１０に属してもよく、電力送信部１２０に属してもよい。
スイッチは、オン／オフ機能を実行できる能動素子が用いられてもよい。Ｒは抵抗成分、Ｌはインダクター成分、Ｃはキャパシタ成分を意味する。入力電圧ＶＤＣのうちキャパシタＣ１にかかる電圧はＶｉｎのように表示される。
キャパシタＣ１は、スイッチング部１３０の動作により電力入力部１１０に属してもよく、電力送信部１２０に属してもよい。
スイッチは、オン／オフ機能を実行できる能動素子が用いられてもよい。Ｒは抵抗成分、Ｌはインダクター成分、Ｃはキャパシタ成分を意味する。入力電圧ＶＤＣのうちキャパシタＣ１にかかる電圧はＶｉｎのように表示される。
無線電力受信装置は、受信部１４０、電力出力部１５０、及びスイッチング部１６０を備える。
受信部１４０は、無線電力送信装置の電力送信部１２０から電磁気（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ）エネルギーを受信する。
受信部１４０は、受信した電磁気エネルギーを接続するキャパシタに格納する。
受信部１４０は、無線電力送信装置の電力送信部１２０から電磁気（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ）エネルギーを受信する。
受信部１４０は、受信した電磁気エネルギーを接続するキャパシタに格納する。
スイッチング部１６０は、キャパシタにエネルギーを格納する間は受信部１４０にキャパシタを接続し、キャパシタに格納されたエネルギーを放電する間はキャパシタを電力出力部１５０に接続してキャパシタに格納されたエネルギーをバッテリ（又は負荷）に伝達する。
すなわち、スイッチング部１６０は、キャパシタが同時に受信部１４０及び電力出力部１５０に接続されないようにする。
すなわち、スイッチング部１６０は、キャパシタが同時に受信部１４０及び電力出力部１５０に接続されないようにする。
より具体的には、受信部１４０の受信コイルＬ２は、電力送信部１２０の送信コイルＬ１との相互共振を介して電力を受信する。受信された電力を介して受信コイルＬ２と接続されたキャパシタが充電される。
電力出力部１５０は、キャパシタに充電された電力をバッテリに伝達する。
電力出力部１５０はバッテリの代わりに、負荷又はターゲット装置に電力を伝達してもよい。
電力出力部１５０は、キャパシタに充電された電力をバッテリに伝達する。
電力出力部１５０はバッテリの代わりに、負荷又はターゲット装置に電力を伝達してもよい。
受信部１４０は、基礎回路素子Ｒ２、Ｌ２、Ｃ２に、電力出力部１５０は接続されるキャパシタＣ２及びバッテリに、スイッチング部１６０は少なくとも１つのスイッチにモデリングされる。
キャパシタＣ２はスイッチング部１６０の動作により受信部１４０に属してもよく、電力出力部１５０に属してもよい。受信コイルＬ２で受信されるエネルギーのうち、キャパシタＣ２にかかる電圧はＶｏｕｔのように表示される。
キャパシタＣ２はスイッチング部１６０の動作により受信部１４０に属してもよく、電力出力部１５０に属してもよい。受信コイルＬ２で受信されるエネルギーのうち、キャパシタＣ２にかかる電圧はＶｏｕｔのように表示される。
前述したように電力入力部１１０と電力送信部１２０を物理的に分離し、受信部１４０と電力出力部１５０を物理的に分離して電力を送信するＲＩ（Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）システムは、インピーダンスマッチングを用いる従来の電力送信方式に比べていくつかの相違がある。
第１に、ＤＣ電源からソース共振器へ直接に電力供給が可能であるため、電力増幅器を使用しなくてもよい。
第２に、バッテリの充電のために受信端のキャパシタに充電された電力でエネルギーをキャプチャー（ｃａｐｔｕｒｅ）するため、整流器を通した整流作業を必要としない。
第３に、インピーダンスマッチングする必要がないため、送信効率が送信端と受信端との間の距離変化に敏感でない。また、複数の送信端及び複数の受信端を含む無線エネルギー送信システムにおける拡張が容易である。
第２に、バッテリの充電のために受信端のキャパシタに充電された電力でエネルギーをキャプチャー（ｃａｐｔｕｒｅ）するため、整流器を通した整流作業を必要としない。
第３に、インピーダンスマッチングする必要がないため、送信効率が送信端と受信端との間の距離変化に敏感でない。また、複数の送信端及び複数の受信端を含む無線エネルギー送信システムにおける拡張が容易である。
図２は、本発明の他の実施形態に係る無線電力送信システムの等価回路を示す回路図である。
図２は、孤立共振システムの異なる例として、インダクティブチャージング（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｃｈａｒｇｉｎｇ：ＩＣ）方式を示す。
図２を参照すると、無線電力送信システムは、ソースとターゲットで構成されるソース−ターゲット構造である。無線電力送信システムは、ソースに該当する無線電力送信装置とターゲットに該当する無線電力受信装置を含む。
図２は、孤立共振システムの異なる例として、インダクティブチャージング（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｃｈａｒｇｉｎｇ：ＩＣ）方式を示す。
図２を参照すると、無線電力送信システムは、ソースとターゲットで構成されるソース−ターゲット構造である。無線電力送信システムは、ソースに該当する無線電力送信装置とターゲットに該当する無線電力受信装置を含む。
無線電力送信装置は、電力充電部２１０、制御部２２０及び送信部２３０を備える。
電力充電部２１０は、電源供給装置Ｖｉｎと抵抗Ｒｉｎで構成される。
ソース共振器は、キャパシタＣ１とインダクターＬ１で構成される。
送信部２３０は、ソース共振器とターゲット共振器との間の相互共振を介してソース共振器に格納されたエネルギーを送信する。
制御部２２０は、スイッチを含み、電力充電部２１０からソース共振器に電力を供給するためにスイッチをオン（ｏｎ）する。
電力充電部２１０は、電源供給装置Ｖｉｎと抵抗Ｒｉｎで構成される。
ソース共振器は、キャパシタＣ１とインダクターＬ１で構成される。
送信部２３０は、ソース共振器とターゲット共振器との間の相互共振を介してソース共振器に格納されたエネルギーを送信する。
制御部２２０は、スイッチを含み、電力充電部２１０からソース共振器に電力を供給するためにスイッチをオン（ｏｎ）する。
電源供給装置ＶｉｎからキャパシタＣ１に電圧が印加され、インダクターＬ１に電流が印加される。
ソース共振器が正常状態に達すると、キャパシタＣ１に印加される電圧は０になり、インダクターＬ１に流れる電流はＶｉｎ／Ｒｉｎの値を有する。
正常状態ではインダクターＬ１に印加される電流を介してインダクターＬ１に電力が充電される。
ソース共振器が正常状態に達すると、キャパシタＣ１に印加される電圧は０になり、インダクターＬ１に流れる電流はＶｉｎ／Ｒｉｎの値を有する。
正常状態ではインダクターＬ１に印加される電流を介してインダクターＬ１に電力が充電される。
制御部２２０は、正常状態でソース共振器に充電された電力が所定値に達すると、スイッチをオフ（ｏｆｆ）する。
所定値に関する情報は、制御部２２０に予め設定していてもよい。他の実施形態として、送信部２３０に流入する電流が予め決定された目標電流と同一になる場合、制御部２２０はスイッチをオフしてもよい。
所定値に関する情報は、制御部２２０に予め設定していてもよい。他の実施形態として、送信部２３０に流入する電流が予め決定された目標電流と同一になる場合、制御部２２０はスイッチをオフしてもよい。
電力充電部２１０と送信部２３０は、スイッチ動作によって分離される。スイッチがオフされると、ソース共振器はキャパシタＣ１とインダクターＬ１との間に自己共振を開始する。
また、相互インダクタンス（Ｍ）２７０の影響を受けるソース共振器とターゲット共振器との間の相互共振を介して、ソース共振器に格納されたエネルギーはターゲット共振器に伝達される。ここで、ソース共振器の共振周波数ｆ１とターゲット共振器の共振周波数ｆ２は同一である。
また、相互インダクタンス（Ｍ）２７０の影響を受けるソース共振器とターゲット共振器との間の相互共振を介して、ソース共振器に格納されたエネルギーはターゲット共振器に伝達される。ここで、ソース共振器の共振周波数ｆ１とターゲット共振器の共振周波数ｆ２は同一である。
ソース共振器の共振周波数ｆ１とターゲット共振器の共振周波数ｆ２は以下の数式（１）によって算出される。
無線電力受信装置は、充電部２４０、制御部２５０及び電力出力部２６０を含む。
ターゲット共振器は、キャパシタＣ２とインダクターＬ２で構成される。
ソース共振器とターゲット共振器との間に相互共振をするときソース共振器は電源供給装置Ｖｉｎと分離し、ターゲット共振器は負荷（ロード：ＬＯＡＤ）及びキャパシタＣＬと分離している。
ターゲット共振器のキャパシタＣ２とインダクターＬ２は相互共振を介して電力を充電する。
ターゲット共振器は、キャパシタＣ２とインダクターＬ２で構成される。
ソース共振器とターゲット共振器との間に相互共振をするときソース共振器は電源供給装置Ｖｉｎと分離し、ターゲット共振器は負荷（ロード：ＬＯＡＤ）及びキャパシタＣＬと分離している。
ターゲット共振器のキャパシタＣ２とインダクターＬ２は相互共振を介して電力を充電する。
制御部２５０は、スイッチを含み、ターゲット共振器に電力を充電するためスイッチをオフする。
スイッチがオフの間に、ターゲット共振器の共振周波数とソース共振器の共振周波数とは一致し、相互共振が発生する。
制御部２５０は、ターゲット共振器に充電された電力が所定値に達すると、スイッチをオンする。所定値に関する情報は、制御部２５０に予め設定していてもよい。
スイッチがオフの間に、ターゲット共振器の共振周波数とソース共振器の共振周波数とは一致し、相互共振が発生する。
制御部２５０は、ターゲット共振器に充電された電力が所定値に達すると、スイッチをオンする。所定値に関する情報は、制御部２５０に予め設定していてもよい。
スイッチがオンされると、キャパシタＣＬが接続され、ターゲット共振器の共振周波数が以下の数式（２）のように変更される。
したがって、ソース共振器とターゲット共振器との間の共振周波数が一致せず、ソース共振器とターゲット共振器との間に相互共振が終了する。
より詳しくは、ターゲット共振器のＱを考慮して、ｆ２’がｆ２よりも十分小さければ、相互共振チャネルが消滅する。
より詳しくは、ターゲット共振器のＱを考慮して、ｆ２’がｆ２よりも十分小さければ、相互共振チャネルが消滅する。
また、電力出力部２６０は、キャパシタＣ２とインダクターＬ２に充電された電力を負荷（ロード）に伝達する。
電力出力部２６０は、負荷の必要に適する方式で電力を伝達する。例えば、電力出力部２６０は、負荷で要求する定格電圧に電圧をレギュレーション（ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ）して電力を伝達してもよい。
電力出力部２６０は、負荷の必要に適する方式で電力を伝達する。例えば、電力出力部２６０は、負荷で要求する定格電圧に電圧をレギュレーション（ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ）して電力を伝達してもよい。
制御部２５０は、ターゲット共振器に充電された電力が所定値未満の値を有すれば、スイッチをオフする。
オフによってソース共振器とターゲット共振器の共振周波数が再び一致すると、充電部２４０は、ソース共振器とターゲット共振器との間の相互共振を介して再びターゲット共振器に電力を充電する。
ソース共振器とターゲット共振器との間に相互共振が発生するときスイッチが接続されない。
したがって、スイッチの接続による送信効率の減少は予防され得る。
オフによってソース共振器とターゲット共振器の共振周波数が再び一致すると、充電部２４０は、ソース共振器とターゲット共振器との間の相互共振を介して再びターゲット共振器に電力を充電する。
ソース共振器とターゲット共振器との間に相互共振が発生するときスイッチが接続されない。
したがって、スイッチの接続による送信効率の減少は予防され得る。
図１に示すＣＣ方式に比べて、図２に示すＩＣ方式はターゲット共振器に格納されたエネルギーのキャプチャー時点を制御することが容易である。
図１に示すＣＣ方式では、無線電力受信装置がキャパシタに充電されたエネルギーをキャプチャーできるが、図２に示すＩＣ方式はターゲット共振器のインダクター及びキャパシタに格納されたエネルギーをキャプチャーするため、エネルギーのキャプチャー時点に対する自由度が向上する。
図１に示すＣＣ方式では、無線電力受信装置がキャパシタに充電されたエネルギーをキャプチャーできるが、図２に示すＩＣ方式はターゲット共振器のインダクター及びキャパシタに格納されたエネルギーをキャプチャーするため、エネルギーのキャプチャー時点に対する自由度が向上する。
孤立共振システムの送信端は、電力又はデータ送信のため、スイッチの接続によってソース共振器にエネルギーの充電と放電を繰り返し行う。
このような１回のエネルギーの充電と放電工程は１つのシンボルに定義される。
受信端は送信端からエネルギー又はデータを受信するため、送信端の充電及び放電を繰り返すスイッチの動作周期に合わせて受信端のスイッチを制御する。
このような１回のエネルギーの充電と放電工程は１つのシンボルに定義される。
受信端は送信端からエネルギー又はデータを受信するため、送信端の充電及び放電を繰り返すスイッチの動作周期に合わせて受信端のスイッチを制御する。
受信端は送信端からエラーなしで電力又はデータを受信するため、送信端のスイッチがいつオフしていつオンするか、そして、いつ相互共振を開始していつターゲット共振器に格納されたエネルギーがピーク値を有するかを把握する必要がある。
送信端スイッチのオン／オフタイムに関する情報を把握し、受信端のオン／オフタイムを送信端スイッチのオン／オフタイムに関する情報に合わせて調整する工程を時間同期化工程と定義する。
送信端スイッチのオン／オフタイムに関する情報を把握し、受信端のオン／オフタイムを送信端スイッチのオン／オフタイムに関する情報に合わせて調整する工程を時間同期化工程と定義する。
孤立共振システムは、情報を伝達するためにソース共振器とターゲット共振器との間の相互共振現象を用いる。
より具体的には、送信端は、予め決定された時間区間の間、電源からソース共振器にエネルギーを注入したり、又はエネルギーを注入しない動作によって当該の時間区間の間相互共振を発生させる状態と相互共振を発生させない状態とをスイッチングする。
より具体的には、送信端は、予め決定された時間区間の間、電源からソース共振器にエネルギーを注入したり、又はエネルギーを注入しない動作によって当該の時間区間の間相互共振を発生させる状態と相互共振を発生させない状態とをスイッチングする。
より詳しくは、ソース共振器と電源の接続をスイッチングして相互共振現象をスイッチングしてもよい。
相互共振が発生する状態及び相互共振が発生しない状態それぞれに情報を割当ててもよい。例えば、送信端は、相互共振が発生する状態にビット１を、相互共振が発生しない状態にビット０を割り当ててもよい。ここで、予め決定された時間区間は、例えば、１つのシンボルに定義される。
相互共振が発生する状態及び相互共振が発生しない状態それぞれに情報を割当ててもよい。例えば、送信端は、相互共振が発生する状態にビット１を、相互共振が発生しない状態にビット０を割り当ててもよい。ここで、予め決定された時間区間は、例えば、１つのシンボルに定義される。
受信端は、上記時間区間の間にターゲット共振器の共振周波数をソース共振器の共振周波数と合わせたり（ｔｕｎｅ）又は合わせない（ｄｅ−ｔｕｎｅ）動作で相互共振が発生するか発生しないかの状態をスイッチングしてもよい。
ここで、受信端は、それぞれの状態を情報に割当ててもよい。例えば、受信端は、相互共振が発生する状態にビット１を、相互共振が発生しない状態にビット０を割り当ててもよい。
ここで、受信端は、それぞれの状態を情報に割当ててもよい。例えば、受信端は、相互共振が発生する状態にビット１を、相互共振が発生しない状態にビット０を割り当ててもよい。
シンボル単位で情報を伝達する方法において、シンボルの同期を合わせる作業が先行しなければならない。
シンボルの同期を合わせるために受信端又は送信端で同期の整合作業を実行する。
同期の整合作業が行われると、予め決定されたプロトコルによって送信端と受信端との間に双方向データ送信が行われる。
シンボルの同期を合わせるために受信端又は送信端で同期の整合作業を実行する。
同期の整合作業が行われると、予め決定されたプロトコルによって送信端と受信端との間に双方向データ送信が行われる。
図３は、本発明の一実施形態に係る無線電力送信装置におけるスイッチの動作による充電効率を説明するためのグラフである。
図３は、インダクティブチャージング（ＩＣ）方式による孤立共振システムを考慮する。
図３は、インダクティブチャージング（ＩＣ）方式による孤立共振システムを考慮する。
図３を参照すると、符号３１０のグラフは、無線電力送信装置におけるスイッチオン／オフ動作によるエネルギー充電区間を示す。
無線電力送信装置は、充電（ｃｈａｒｇｉｎｇ）と放電（ｄｉｓｃｈａｒｇｉｎｇ）工程を繰り返すことによって無線電力受信装置にエネルギーを送信する。
１回のエネルギーの充電と放電工程は１つのシンボルに定義される。無線電力送信装置のスイッチがオン状態のときソース共振器はエネルギーが充電され、無線電力送信装置のスイッチがオフ状態のときソース共振器のエネルギーは放電される。
無線電力送信装置は、充電（ｃｈａｒｇｉｎｇ）と放電（ｄｉｓｃｈａｒｇｉｎｇ）工程を繰り返すことによって無線電力受信装置にエネルギーを送信する。
１回のエネルギーの充電と放電工程は１つのシンボルに定義される。無線電力送信装置のスイッチがオン状態のときソース共振器はエネルギーが充電され、無線電力送信装置のスイッチがオフ状態のときソース共振器のエネルギーは放電される。
符号３２０のグラフは、符号３１０のグラフのエネルギー充電区間内での時間による電流及び電圧の量を示す。
充電が開始すると、無線電力送信装置のソース共振器で電圧は急激に減少し、ソース共振器が正常状態に達すると、ソース共振器のキャパシタに印加される電圧は０となる。
充電が開始すると、無線電力送信装置のソース共振器で電流は急激に増加し、ソース共振器が正常状態に達すると、ソース共振器のインダクターに流れる電流は一定の値（例えば、ＩＬ＝Ｖｉｎ／Ｒｉｎ）に達する。正常状態では、インダクターに印加される電流によって、ＬＩＬ ２／２のエネルギーが充電される。ここで、Ｌはソース共振器インダクターのインダクタンス値である。
充電が開始すると、無線電力送信装置のソース共振器で電圧は急激に減少し、ソース共振器が正常状態に達すると、ソース共振器のキャパシタに印加される電圧は０となる。
充電が開始すると、無線電力送信装置のソース共振器で電流は急激に増加し、ソース共振器が正常状態に達すると、ソース共振器のインダクターに流れる電流は一定の値（例えば、ＩＬ＝Ｖｉｎ／Ｒｉｎ）に達する。正常状態では、インダクターに印加される電流によって、ＬＩＬ ２／２のエネルギーが充電される。ここで、Ｌはソース共振器インダクターのインダクタンス値である。
符号３３０のグラフは、エネルギー充電区間内での入力抵抗Ｒｉｎによるエネルギー充電効率を示す。
エネルギー充電が開始するとき、入力抵抗Ｒｉｎによるエネルギー充電効率は上昇する。時間の流れによりソース共振器が正常状態に達すると、ソース共振器に充電されるエネルギー量は増加しない。
正常状態であるとき、入力抵抗Ｒｉｎには電流が続けて流れることで電力損失が発生する。入力抵抗Ｒｉｎによるエネルギー充電効率は最高点に達した後、次第に減少する。
エネルギー充電が開始するとき、入力抵抗Ｒｉｎによるエネルギー充電効率は上昇する。時間の流れによりソース共振器が正常状態に達すると、ソース共振器に充電されるエネルギー量は増加しない。
正常状態であるとき、入力抵抗Ｒｉｎには電流が続けて流れることで電力損失が発生する。入力抵抗Ｒｉｎによるエネルギー充電効率は最高点に達した後、次第に減少する。
上記のような符号３１０〜３３０のグラフから、入力抵抗Ｒｉｎを減少させたり、エネルギー充電区間の時間を短縮させたり、無線電力送信装置のスイッチを精密に制御するときエネルギー充電効率は向上することが分かる。
＜電流センシングを用いた無線電力送信装置＞
図４Ａ〜図４Ｄは、本発明の第１の実施形態に係る高効率エネルギー注入のための無線電力送信装置を説明するための図であり、図４Ａは無線電力送信装置の概略構成を示すブロック図であり、図４Ｂは図４Ａの無線電力送信装置の具体的一例を示す概略回路図であり、図４Ｃは図４Ｂの無線電力送信装置の制御部を具体的に示す回路図であり、図４Ｄは図４Ａの無線電力送信装置の制御部を具体的に示す回路図である。
図４Ａ〜図４Ｄは、電流センシングを用いた無線電力送信装置を示す。
図４Ａ〜図４Ｄは、本発明の第１の実施形態に係る高効率エネルギー注入のための無線電力送信装置を説明するための図であり、図４Ａは無線電力送信装置の概略構成を示すブロック図であり、図４Ｂは図４Ａの無線電力送信装置の具体的一例を示す概略回路図であり、図４Ｃは図４Ｂの無線電力送信装置の制御部を具体的に示す回路図であり、図４Ｄは図４Ａの無線電力送信装置の制御部を具体的に示す回路図である。
図４Ａ〜図４Ｄは、電流センシングを用いた無線電力送信装置を示す。
図４Ａを参照すると、本発明の第１の実施形態に係る高効率エネルギー注入のための無線電力送信装置は、電源供給部４１０、第１スイッチング部４２０、ソース共振器４３０、及び制御部４４０を備える。
電源供給部４１０は、ソース共振器４３０に電力を供給する。
電源供給部４１０は、直流電圧源又は直流電流源のいずれか１つであってもよい。電源供給部４１０は、第１スイッチング部４２０によってソース共振器４３０と接続される場合に電力を供給する。電源供給部４１０は入力電源及び入力抵抗を含み得る。
電源供給部４１０は、ソース共振器４３０に電力を供給する。
電源供給部４１０は、直流電圧源又は直流電流源のいずれか１つであってもよい。電源供給部４１０は、第１スイッチング部４２０によってソース共振器４３０と接続される場合に電力を供給する。電源供給部４１０は入力電源及び入力抵抗を含み得る。
第１スイッチング部４２０は、電源供給部４１０とソース共振器４３０を接続する。
第１スイッチング部４２０は、制御部４４０の制御によりオン（ｏｎ）又はオフ（ｏｆｆ）動作を行う。オン状態で電源供給部４１０とソース共振器４３０は接続し、オフ状態で電源供給部４１０とソース共振器４３０の接続は切れる。
ソース共振器４３０は、ターゲット共振器（図示せず）との相互共振を介して電力を送信する。
第１スイッチング部４２０は、制御部４４０の制御によりオン（ｏｎ）又はオフ（ｏｆｆ）動作を行う。オン状態で電源供給部４１０とソース共振器４３０は接続し、オフ状態で電源供給部４１０とソース共振器４３０の接続は切れる。
ソース共振器４３０は、ターゲット共振器（図示せず）との相互共振を介して電力を送信する。
第１スイッチング部４２０は、電源供給部４１０とソース共振器４３０との間に位置するトランジスタ、及びトランジスタと直列に接続されたダイオードを含んでもよい。
ダイオードは、トランジスタの前端又は後端どこでも位置してもよい。トランジスタは、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、ＮＭＯＳ（Ｎ−ｃｈａｎｎｅｌ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、及びＰＭＯＳ（Ｐ−ｃｈａｎｎｅｌ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）のいずれか１つであってもよい。
ダイオードは、トランジスタの前端又は後端どこでも位置してもよい。トランジスタは、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、ＮＭＯＳ（Ｎ−ｃｈａｎｎｅｌ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、及びＰＭＯＳ（Ｐ−ｃｈａｎｎｅｌ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）のいずれか１つであってもよい。
第１スイッチング部４２０のトランジスタは、制御部４４０から送信される制御信号の値と基準値とを比較した結果に基づいて、電源供給部４１０とソース共振器４３０の接続をオン又はオフする。
トランジスタの種類によって、制御信号の値が基準値よりも小さい場合にオン動作を行ってもよく、制御信号の値が基準値よりも大きいか同一である場合にオン動作を行ってもよい。また、トランジスタの種類によって、制御信号の値が基準値よりも大きいか同一である場合にオフ動作を行ってもよく、制御信号の値が基準値よりも小さい場合はオフ動作を行ってもよい。
トランジスタの種類によって、制御信号の値が基準値よりも小さい場合にオン動作を行ってもよく、制御信号の値が基準値よりも大きいか同一である場合にオン動作を行ってもよい。また、トランジスタの種類によって、制御信号の値が基準値よりも大きいか同一である場合にオフ動作を行ってもよく、制御信号の値が基準値よりも小さい場合はオフ動作を行ってもよい。
ダイオードは、トランジスタと直列に接続される。
トランジスタ及びダイオードは、オン状態で電源供給部４１０の直流信号を通過させ、オフ状態でソース共振器４３０から交流信号の流入を遮断する。
トランジスタ及びダイオードは、オン状態で電源供給部４１０の直流信号を通過させ、オフ状態でソース共振器４３０から交流信号の流入を遮断する。
制御部４４０は、ソース共振器４３０に流入する電流の量に応じて第１スイッチング部４２０を制御する。
制御部４４０は、ソース共振器４３０に流入する電流の量をセンシングする電流センシング部４４１を含む。
入力抵抗を小さく設定する場合、入力抵抗で消費される電力は減少してエネルギー充電効率は向上し得る。
入力抵抗が閾値よりも小さい場合、ソース共振器４３０に流入する閾値電流の量よりも多い電流がソース共振器４３０に印加される。これによって、ソース共振器４３０は正常な動作を実行できない場合がある。
制御部４４０は、ソース共振器４３０に流入する電流の量をセンシングする電流センシング部４４１を含む。
入力抵抗を小さく設定する場合、入力抵抗で消費される電力は減少してエネルギー充電効率は向上し得る。
入力抵抗が閾値よりも小さい場合、ソース共振器４３０に流入する閾値電流の量よりも多い電流がソース共振器４３０に印加される。これによって、ソース共振器４３０は正常な動作を実行できない場合がある。
無線電力送信装置は、エネルギー送信効率のために入力抵抗を閾値よりも小さく設定してソース共振器４３０に多くの電流をソース共振器４３０に流入させる。
ここで、電流センシング部４４１は、ソース共振器４３０に流入する電流の量を検知し、ソース共振器４３０に予め決定された目標電流のような量の電流を検出した場合、制御部４４０は第１スイッチング部４２０をオフさせる。
予め決定された目標電流の量よりも小さいか同じ電流のみがソース共振器４３０に流入するため、無線電力送信装置はソース共振器４３０を正常に動作させながら、エネルギー充電効率を向上させ得る。
ここで、電流センシング部４４１は、ソース共振器４３０に流入する電流の量を検知し、ソース共振器４３０に予め決定された目標電流のような量の電流を検出した場合、制御部４４０は第１スイッチング部４２０をオフさせる。
予め決定された目標電流の量よりも小さいか同じ電流のみがソース共振器４３０に流入するため、無線電力送信装置はソース共振器４３０を正常に動作させながら、エネルギー充電効率を向上させ得る。
具体的には、電流センシング部４４１は、入力抵抗に印加される電圧を用いてソース共振器４３０に流入する電流の量を検知する。
また、電流センシング部４４１は、第１スイッチング部４２０に流れる電流のミラーされた電流を用いてソース共振器４３０に流入する電流の量を検知してもよい。これについては、図４Ｂ及び図４Ｃを参照して後述する。
また、電流センシング部４４１は、第１スイッチング部４２０に流れる電流のミラーされた電流を用いてソース共振器４３０に流入する電流の量を検知してもよい。これについては、図４Ｂ及び図４Ｃを参照して後述する。
制御部４４０は、制御信号を生成し、制御信号の振幅及び周期を制御する。
制御部４４０は、第１スイッチング部４２０のトランジスタのオン又はオフ動作に必要な大きさに制御信号の振幅を制御してもよい。
例えば、第１スイッチ部４２０のトランジスタがＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）タイプの場合、制御部４４０はＭＯＳのゲート（Ｇａｔｅ）に印加する電圧の振幅を調整することで、電源供給部４１０からソース共振器４３０に伝達する電力の量を調整する。
制御部４４０は、第１スイッチング部４２０のトランジスタのオン又はオフ動作に必要な大きさに制御信号の振幅を制御してもよい。
例えば、第１スイッチ部４２０のトランジスタがＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）タイプの場合、制御部４４０はＭＯＳのゲート（Ｇａｔｅ）に印加する電圧の振幅を調整することで、電源供給部４１０からソース共振器４３０に伝達する電力の量を調整する。
制御部４４０は、電流センシング部４４１で検知したソース共振器４３０に流入する電流の量に応じて第１スイッチ部の動作を制御する。
制御部４４０は、第１スイッチ部４２０にオン（ｏｎ）信号を送信することによって第１スイッチ部４２０をオンさせる。この場合、制御部４４０は外部からデジタル信号を受信してもよく、これに応答して第１スイッチ部４２０にオン信号を送信してもよい。
制御部４４０は、第１スイッチ部４２０にオン（ｏｎ）信号を送信することによって第１スイッチ部４２０をオンさせる。この場合、制御部４４０は外部からデジタル信号を受信してもよく、これに応答して第１スイッチ部４２０にオン信号を送信してもよい。
検知された電流の量が予め決定された目標電流の量よりも大きいか同一である場合、制御部４４０は第１スイッチング部４２０をオフさせる。
例えば、第１スイッチング部４２０のトランジスタがＰＭＯＳである場合、電流センシング部４４１で検知された電流の量が予め決定された目標電流の量よりも大きいか同一である場合、制御部４４０はＰＭＯＳのソースに印加される電圧とＰＭＯＳの閾値電圧の差よりも大きい制御信号を第１スイッチング部４２０のトランジスタに印加する。これによって、第１スイッチング部４２０は、電源供給部４１０とソース共振器４３０の接続をオフさせる。
例えば、第１スイッチング部４２０のトランジスタがＰＭＯＳである場合、電流センシング部４４１で検知された電流の量が予め決定された目標電流の量よりも大きいか同一である場合、制御部４４０はＰＭＯＳのソースに印加される電圧とＰＭＯＳの閾値電圧の差よりも大きい制御信号を第１スイッチング部４２０のトランジスタに印加する。これによって、第１スイッチング部４２０は、電源供給部４１０とソース共振器４３０の接続をオフさせる。
また、他の実施形態において、制御部４４０は、検知された電流の量が予め決定された第１閾値電流量よりも小さいか同一である場合、第１スイッチング部４２０をオンさせ、
検知された電流の量が予め決定された第２閾値電流量よりも大きいか同一である場合、制御部４４０は第１スイッチング部をオフさせてもよい。
ここで、予め決定された第２閾値電流量は予め決定された目標電流の量と同一であってもよい。例えば、予め決定された第１閾値電流量が０．１Ａに設定され、予め決定された第２閾値電流量が１Ａに設定される場合、検知された電流の量が０．０１Ａである場合に制御部４４０は第１スイッチング部４２０をオンさせる。
その後、検知された電流の量が１Ａである場合に制御部４４０は第１スイッチング部４２０をオフさせる。
検知された電流の量が予め決定された第２閾値電流量よりも大きいか同一である場合、制御部４４０は第１スイッチング部をオフさせてもよい。
ここで、予め決定された第２閾値電流量は予め決定された目標電流の量と同一であってもよい。例えば、予め決定された第１閾値電流量が０．１Ａに設定され、予め決定された第２閾値電流量が１Ａに設定される場合、検知された電流の量が０．０１Ａである場合に制御部４４０は第１スイッチング部４２０をオンさせる。
その後、検知された電流の量が１Ａである場合に制御部４４０は第１スイッチング部４２０をオフさせる。
図４Ｂに示す符号４５０は、図４Ａに示した高効率エネルギー注入のための無線電力送信装置の具体的一例を示す概略回路図である。
図４Ｂを参照すると、符号４５０の無線電力送信装置で、電流センシング部は、入力抵抗４５２に印加される電圧を用いてソース共振器に流入する電流の量を検知する。
図４Ｂを参照すると、符号４５０の無線電力送信装置で、電流センシング部は、入力抵抗４５２に印加される電圧を用いてソース共振器に流入する電流の量を検知する。
符号４５０の無線電力送信装置は、電源供給部４５１、第１スイッチング部４５３、ソース共振器４５４、及び制御部４６０を備える。
電源供給部４５１は入力抵抗４５２を含む。この場合、入力抵抗４５２は、予め決定された目標電流よりも多い電流が流れるほど抵抗値が小さくなる。
電源供給部４５１は入力抵抗４５２を含む。この場合、入力抵抗４５２は、予め決定された目標電流よりも多い電流が流れるほど抵抗値が小さくなる。
第１スイッチング部４５３は、電源供給部４５１とソース共振器４５４との間に位置するトランジスタＳＷ１及びトランジスタと直列に接続するダイオードＤを含む。
ダイオードはトランジスタの前端又は後端のいずれにも位置してもよい。
トランジスタは、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、ＮＭＯＳ（Ｎ−ｃｈａｎｎｅｌ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）及びＰＭＯＳ（Ｐ−ｃｈａｎｎｅｌ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）のいずれか１つであってもよい。
ダイオードはトランジスタの前端又は後端のいずれにも位置してもよい。
トランジスタは、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、ＮＭＯＳ（Ｎ−ｃｈａｎｎｅｌ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）及びＰＭＯＳ（Ｐ−ｃｈａｎｎｅｌ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）のいずれか１つであってもよい。
制御部４６０は、電流センシング部４６１を含む。
制御部４６０は、入力抵抗４５２の両端と第１スイッチング部４５３に接続される。
これによって、電流センシング部４６１は入力抵抗に印加される電圧を用いてソース共振器４５４に印加される電流を検知し、制御部４６０は検知された電流の量に応じて第１スイッチング部４５３のオン／オフ動作を制御する。
制御部４６０は、入力抵抗４５２の両端と第１スイッチング部４５３に接続される。
これによって、電流センシング部４６１は入力抵抗に印加される電圧を用いてソース共振器４５４に印加される電流を検知し、制御部４６０は検知された電流の量に応じて第１スイッチング部４５３のオン／オフ動作を制御する。
図４Ｃは、図４Ｂに示す無線電力送信装置における制御部４６０をより具体的に示す回路図である。
図４Ｃを参照すると、制御部４６０は、比較器４８１及びゲートドライバ４８２を含む。
図４Ｃを参照すると、制御部４６０は、比較器４８１及びゲートドライバ４８２を含む。
比較器４８１は、電流センシング部４６１に対応する。
比較器４８１は、入力抵抗の両端に配置される。これによって、比較器４８１は入力抵抗に印加される電圧を識別する。
比較器４８１は、予め決定された基準電圧と入力抵抗に印加される電圧を比較する。ここで、予め決定された基準電圧は、予め決定された目標電流の量に対応する。
制御部４６０は、比較器４８１の比較結果に応じて第１スイッチング部のオン／オフ動作を制御する。
比較器４８１は、入力抵抗の両端に配置される。これによって、比較器４８１は入力抵抗に印加される電圧を識別する。
比較器４８１は、予め決定された基準電圧と入力抵抗に印加される電圧を比較する。ここで、予め決定された基準電圧は、予め決定された目標電流の量に対応する。
制御部４６０は、比較器４８１の比較結果に応じて第１スイッチング部のオン／オフ動作を制御する。
本実施形態において、第１スイッチング部のトランジスタ（ＳＷ１）がＰＭＯＳである場合、制御部４６０が外部からデジタル信号を受信するとき、制御部４６０はゲートドライバ４８２を介してＰＭＯＳのソースに印加される電圧とＰＭＯＳの閾値電圧の差よりも小さいか同一の制御信号を第１スイッチング部のトランジスタ（ＳＷ１）に印加する。これによって、第１スイッチング部はオン動作を行う。
比較器４８１の比較結果で、入力抵抗に印加される電圧が予め決定された基準電圧よりも大きいか同一の場合、制御部４６０は、ＰＭＯＳのソースに印加される電圧とＰＭＯＳの閾値電圧の差よりも大きい制御信号を第１スイッチング部のトランジスタ（ＳＷ１）に印加する。これによって、第１スイッチング部はオフ動作を行う。
図４Ｄは、図４Ａに示す無線電力送信装置における制御部４４０をより具体的に示す回路図である。
図４Ｄを参照すると、制御部４４０は、第２スイッチング部４９１、増幅器及びトランジスタ部４９２、可変抵抗４９３、比較器４９４、及びゲートドライバ４９５を備える。
電流センシング部は、第２スイッチング部４９１、増幅器及びトランジスタ部４９２、可変抵抗４９３、比較器４９４に対応する。
図４Ｄを参照すると、制御部４４０は、第２スイッチング部４９１、増幅器及びトランジスタ部４９２、可変抵抗４９３、比較器４９４、及びゲートドライバ４９５を備える。
電流センシング部は、第２スイッチング部４９１、増幅器及びトランジスタ部４９２、可変抵抗４９３、比較器４９４に対応する。
第２スイッチング部４９１は、トランジスタから構成され得る。
第２スイッチング部４９１のトランジスタ（ＳＷ２）は、第１スイッチング部のトランジスタ（ＳＷ１）よりもサイズが小さいのが好ましい。
また、第２スイッチング部４９１のトランジスタ（ＳＷ２）のゲート−ソース電圧Ｖｇｓ及びドレイン−ソース電圧Ｖｄｓは第１スイッチング部のトランジスタ（ＳＷ１）のゲート−ソース電圧及びドレインソース電圧と同一量が印加される。
これにより、第２スイッチング部に流れる電流は第１スイッチング部に流れる電流のミラーされた電流として、第２スイッチング部に流れる電流の量は第１スイッチング部に流れる電流の量の１／Ｎ倍であり得る。
例えば、第２スイッチング部４９１のトランジスタ（ＳＷ２）は、第１スイッチング部のトランジスタ（ＳＷ１）の縮小型ミラー（ｍｉｒｒｏｒ）トランジスタであり得る。
第２スイッチング部４９１のトランジスタ（ＳＷ２）は、第１スイッチング部のトランジスタ（ＳＷ１）よりもサイズが小さいのが好ましい。
また、第２スイッチング部４９１のトランジスタ（ＳＷ２）のゲート−ソース電圧Ｖｇｓ及びドレイン−ソース電圧Ｖｄｓは第１スイッチング部のトランジスタ（ＳＷ１）のゲート−ソース電圧及びドレインソース電圧と同一量が印加される。
これにより、第２スイッチング部に流れる電流は第１スイッチング部に流れる電流のミラーされた電流として、第２スイッチング部に流れる電流の量は第１スイッチング部に流れる電流の量の１／Ｎ倍であり得る。
例えば、第２スイッチング部４９１のトランジスタ（ＳＷ２）は、第１スイッチング部のトランジスタ（ＳＷ１）の縮小型ミラー（ｍｉｒｒｏｒ）トランジスタであり得る。
第２スイッチング部４９１は、ソース共振器に流入される電流のミラーされた電流の流れを制御する。
第２スイッチング部４９１を介して流れるミラーされた電流は増幅器及びトランジスタ部４９２に流入して、増幅器及びトランジスタ部４９２はミラーされた電流に対応する電圧を可変抵抗４９３に印加する。
比較器４９４は、ミラーされた電流に対応する電圧と予め決定された基準電圧とを比較する。ここで、予め決定された基準電圧は予め決定された目標電流の量に対応する。
制御部４４０は、比較器４９４の比較結果に応じて第１スイッチング部のオン／オフ動作を制御する。
第２スイッチング部４９１を介して流れるミラーされた電流は増幅器及びトランジスタ部４９２に流入して、増幅器及びトランジスタ部４９２はミラーされた電流に対応する電圧を可変抵抗４９３に印加する。
比較器４９４は、ミラーされた電流に対応する電圧と予め決定された基準電圧とを比較する。ここで、予め決定された基準電圧は予め決定された目標電流の量に対応する。
制御部４４０は、比較器４９４の比較結果に応じて第１スイッチング部のオン／オフ動作を制御する。
本実施形態において、第１スイッチング部のトランジスタ（ＳＷ１）がＰＭＯＳである場合、制御部４４０が外部からデジタル信号を受信するときに制御部４４０はゲートドライバ４９５を介してＰＭＯＳのソースに印加される電圧とＰＭＯＳの閾値電圧の差よりも小さいか同じ制御信号を第１スイッチング部のトランジスタ（ＳＷ１）に印加する。これによって、第１スイッチング部はオン動作を行う。
比較器４９４の比較結果で、入力抵抗に印加される電圧が予め決定された基準電圧よりも大きいか同一の場合、制御部４４０は、ＰＭＯＳのソースに印加される電圧とＰＭＯＳの閾値電圧の差よりも大きい制御信号を第１スイッチング部のトランジスタ（ＳＷ１）に印加する。これによって、第１スイッチング部はオフ動作を行う。
本実施形態において、制御部４４０は、比較器４９４の比較結果に応じて第２スイッチング部のオン／オフ動作も制御する。
比較器４９４の比較結果で、入力抵抗に印加される電圧が予め決定された基準電圧よりも大きいか同一の場合、制御部４４０は、ＰＭＯＳのソースに印加される電圧とＰＭＯＳの閾値電圧の差よりも大きい制御信号を第１スイッチング部のトランジスタ（ＳＷ１）に印加する。これによって、第１スイッチング部はオフ動作を行う。
本実施形態において、制御部４４０は、比較器４９４の比較結果に応じて第２スイッチング部のオン／オフ動作も制御する。
＜入力電源調整を用いた無線電力送信装置＞
図５Ａ及び図５Ｂは、本発明の第２の実施形態に係る高効率エネルギー注入のための無線電力送信装置を説明するための図であり、図５Ａは、本発明の第２の実施形態に係る高効率エネルギー注入のための無線電力送信装置の概略構成を示すブロック図であり、図５Ｂは、図５Ａに示す無線電力送信装置の具体的一例を示す概略回路図である。
図５Ａを参照すると、本発明の第２の実施形態に係る高効率エネルギー注入のための無線電力送信装置は、電源供給部５１０、電圧制御部５２０、スイッチング部５３０、及びソース共振器５４０を備える。
図５Ａ及び図５Ｂは、本発明の第２の実施形態に係る高効率エネルギー注入のための無線電力送信装置を説明するための図であり、図５Ａは、本発明の第２の実施形態に係る高効率エネルギー注入のための無線電力送信装置の概略構成を示すブロック図であり、図５Ｂは、図５Ａに示す無線電力送信装置の具体的一例を示す概略回路図である。
図５Ａを参照すると、本発明の第２の実施形態に係る高効率エネルギー注入のための無線電力送信装置は、電源供給部５１０、電圧制御部５２０、スイッチング部５３０、及びソース共振器５４０を備える。
電源供給部５１０は、ソース共振器５４０に電力を供給する。
電源供給部５１０は、直流電圧源又は直流電流源のいずれか１つであってもよい。電源供給部５１０は、スイッチング部５３０を介してソース共振器５４０と接続される場合に電力を供給する。電源供給部５１０は、入力電源及び入力抵抗を含み得る。
ソース共振器５４０は、ターゲット共振器（図示せず）との相互共振によって電力を送信する。
電源供給部５１０は、直流電圧源又は直流電流源のいずれか１つであってもよい。電源供給部５１０は、スイッチング部５３０を介してソース共振器５４０と接続される場合に電力を供給する。電源供給部５１０は、入力電源及び入力抵抗を含み得る。
ソース共振器５４０は、ターゲット共振器（図示せず）との相互共振によって電力を送信する。
スイッチング部５３０は、ソース共振器５４０と電源供給部５１０の接続をオン／オフする。
スイッチング部５３０は、電源供給部５１０とソース共振器５４０との間に配置されるトランジスタ及びトランジスタと直列に接続するダイオードを含み得る。
制御部（図示せず）は、ソース共振器５４０に流入する電流の量と予め決定された目標電流の量とを比較し、ソース共振器５４０に流入する電流の量と予め決定された目標電流の量とを比較した結果に応じてスイッチング部５３０を制御する。
スイッチング部５３０は、電源供給部５１０とソース共振器５４０との間に配置されるトランジスタ及びトランジスタと直列に接続するダイオードを含み得る。
制御部（図示せず）は、ソース共振器５４０に流入する電流の量と予め決定された目標電流の量とを比較し、ソース共振器５４０に流入する電流の量と予め決定された目標電流の量とを比較した結果に応じてスイッチング部５３０を制御する。
電源供給部５１０に含まれた入力抵抗には入力電源を原因として電圧が印加され、ソース共振器５４０に流入する電流が流れる。
これによって、入力抵抗で消費電力が発生することでエネルギー充電効率は減少することがある。
電圧制御部５２０は、入力前項に印加される電圧を制御する。
具体的には、電圧制御部５２０は入力電源の後部分に配置される。
また、電圧制御部５２０は、ＤＣ−ＤＣコンバータを含んでもよい。
電圧制御部５２０は、入力電源で供給する電圧ないし電流に基づいて入力抵抗に印加される電圧を調整する。これによって、入力抵抗で発生する消費電力を減少させることができ、充電効率が向上し得る。
これによって、入力抵抗で消費電力が発生することでエネルギー充電効率は減少することがある。
電圧制御部５２０は、入力前項に印加される電圧を制御する。
具体的には、電圧制御部５２０は入力電源の後部分に配置される。
また、電圧制御部５２０は、ＤＣ−ＤＣコンバータを含んでもよい。
電圧制御部５２０は、入力電源で供給する電圧ないし電流に基づいて入力抵抗に印加される電圧を調整する。これによって、入力抵抗で発生する消費電力を減少させることができ、充電効率が向上し得る。
図５Ｂは、図５Ａに示す本発明の第２の実施形態に係る高効率エネルギー注入のための無線電力送信装置の具体的一例を示す概略回路図である。
図５Ｂを参照すると、無線電力送信装置は、入力電源５６１、ＤＣ−ＤＣコンバータ５６２、入力抵抗５６３、スイッチング部５６４、ソース共振器５６５、及び制御部５６６を備える。
図５Ｂを参照すると、無線電力送信装置は、入力電源５６１、ＤＣ−ＤＣコンバータ５６２、入力抵抗５６３、スイッチング部５６４、ソース共振器５６５、及び制御部５６６を備える。
入力電源５６１は、入力抵抗５６３を介してソース共振器５６５に電源を供給する。
入力抵抗５６３にソース共振器５６５に流入する電流が流れるとき、入力抵抗５６３では電力が消費される。
ＤＣ−ＤＣコンバータ５６２は、入力電源５６１の電圧を調整する。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ５６２は図５Ａに示す電圧制御部５２０に対応する。
ＤＣ−ＤＣコンバータ５６２は、入力電源５６１の後に配置される。
入力抵抗５６３にソース共振器５６５に流入する電流が流れるとき、入力抵抗５６３では電力が消費される。
ＤＣ−ＤＣコンバータ５６２は、入力電源５６１の電圧を調整する。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ５６２は図５Ａに示す電圧制御部５２０に対応する。
ＤＣ−ＤＣコンバータ５６２は、入力電源５６１の後に配置される。
図５Ｂは、ＤＣ−ＤＣコンバータ５６２を入力電源５６１と入力抵抗５６３との間に位置するものと示したが、ＤＣ−ＤＣコンバータ５６２は入力抵抗５６３の後に配置してもよく、入力抵抗５６３と並列的に配置してもよい。
ＤＣ−ＤＣコンバータ５６２は、入力抵抗５６３に印加される電圧を調整してソース共振器５６５に流入する電流の量を調整する。これによって、ソース共振器５６５には、ＤＣ−ＤＣコンバータ５６２によって調整された電流が流入する。
ＤＣ−ＤＣコンバータ５６２は、入力抵抗５６３に印加される電圧を調整してソース共振器５６５に流入する電流の量を調整する。これによって、ソース共振器５６５には、ＤＣ−ＤＣコンバータ５６２によって調整された電流が流入する。
また、ＤＣ−ＤＣコンバータ５６２は、入力抵抗５６３で消費される電力の量を調整する。これによって、ＤＣ−ＤＣコンバータ５６２は、エネルギー充電効率を向上させる電圧を入力抵抗５６３に印加する。
例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータ５６２は、入力抵抗５６３に目標電流が流れるように入力抵抗に印加される電圧を調整し、これにより短い時間内にソース共振器５６５に目標電流が流入され得るため、エネルギー充電効率が向上する。
異なる例として、ＤＣ−ＤＣコンバータ５６２は、入力抵抗５６３に入力電源５６１から供給される電圧よりも低い電圧を印加し、入力抵抗５６３で消費される電力の量を減少させることでエネルギー充電効率を向上させ得る。
例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータ５６２は、入力抵抗５６３に目標電流が流れるように入力抵抗に印加される電圧を調整し、これにより短い時間内にソース共振器５６５に目標電流が流入され得るため、エネルギー充電効率が向上する。
異なる例として、ＤＣ−ＤＣコンバータ５６２は、入力抵抗５６３に入力電源５６１から供給される電圧よりも低い電圧を印加し、入力抵抗５６３で消費される電力の量を減少させることでエネルギー充電効率を向上させ得る。
制御部５６６は、ソース共振器５６５に流入する電流の量と予め決定された目標電流の量とを比較した結果に応じてスイッチング部５６４を制御する。
例えば、制御部５６６は、ソース共振器５６５に流入する電流の量が予め決定された目標電流の量よりも大きいか同一である場合、スイッチング部５６４をオフさせる。
また、制御部５６６は外部からデジタル信号を受信するとき、スイッチング部５３０にオン信号を送信することによってスイッチング部５３０をオンさせてもよい。
例えば、制御部５６６は、ソース共振器５６５に流入する電流の量が予め決定された目標電流の量よりも大きいか同一である場合、スイッチング部５６４をオフさせる。
また、制御部５６６は外部からデジタル信号を受信するとき、スイッチング部５３０にオン信号を送信することによってスイッチング部５３０をオンさせてもよい。
＜充電時間制御を用いた無線電力送信装置＞
図６Ａ及び図６Ｂは、本発明の第３の実施形態に係る高効率エネルギー注入のための無線電力送信装置を説明するための図であり、図６Ａは本発明の第３の実施形態に係る高効率エネルギー注入のための無線電力送信装置の概略構成を示すブロック図であり、図６Ｂは図６Ａに示す無線電力送信装置の具体的一例を示す概略回路図である。
図６Ａを参照すると、本発明の第３の実施形態に係る高効率エネルギー注入のための無線電力送信装置は、電源供給部６１０、電流制御部６２０、スイッチング部６３０、及びソース共振器６４０を備える。
図６Ａ及び図６Ｂは、本発明の第３の実施形態に係る高効率エネルギー注入のための無線電力送信装置を説明するための図であり、図６Ａは本発明の第３の実施形態に係る高効率エネルギー注入のための無線電力送信装置の概略構成を示すブロック図であり、図６Ｂは図６Ａに示す無線電力送信装置の具体的一例を示す概略回路図である。
図６Ａを参照すると、本発明の第３の実施形態に係る高効率エネルギー注入のための無線電力送信装置は、電源供給部６１０、電流制御部６２０、スイッチング部６３０、及びソース共振器６４０を備える。
電源供給部６１０は、ソース共振器６４０に電力を供給する。
電源供給部６１０は、直流電圧源又は直流電流源のいずれか１つであってもよい。
電源供給部６１０は、スイッチング部６３０を介してソース共振器６４０と接続される場合、電力を供給する。電源供給部６１０は、入力電源及び入力抵抗を含み得る。
ソース共振器６４０は、ターゲット共振器（図示せず）との相互共振により電力を送信してもよい。
電源供給部６１０は、直流電圧源又は直流電流源のいずれか１つであってもよい。
電源供給部６１０は、スイッチング部６３０を介してソース共振器６４０と接続される場合、電力を供給する。電源供給部６１０は、入力電源及び入力抵抗を含み得る。
ソース共振器６４０は、ターゲット共振器（図示せず）との相互共振により電力を送信してもよい。
スイッチング部６３０は、ソース共振器６４０と電源供給部６１０の接続をオン／オフする。
スイッチング部６３０は、電源供給部６１０とソース共振器６４０との間に配置されるトランジスタ及びトランジスタと直列に接続したダイオードを含み得る。
制御部（図示せず）は、ソース共振器６４０に流入する電流の量と予め決定された目標電流の量とを比較し、ソース共振器６４０に流入する電流の量と予め決定された目標電流の量とを比較した結果に応じてスイッチング部６３０を制御する。
スイッチング部６３０は、電源供給部６１０とソース共振器６４０との間に配置されるトランジスタ及びトランジスタと直列に接続したダイオードを含み得る。
制御部（図示せず）は、ソース共振器６４０に流入する電流の量と予め決定された目標電流の量とを比較し、ソース共振器６４０に流入する電流の量と予め決定された目標電流の量とを比較した結果に応じてスイッチング部６３０を制御する。
スイッチング部６３０は、制御部によってソース共振器６４０に流入する電流の量が予め決定された目標電流の量と同一になるまで、ソース共振器６４０と電源供給部６１０を接続させる。
これによって、ソース共振器６４０に流入する電流の量が予め決定された目標電流の量と同一になるまで、入力抵抗に電流が流れることに応じて入力抵抗による電力消費が発生する。ソース共振器６４０に流入する電流が予め決定された目標電流まで達する時間が短縮されると、スイッチ部６３０がオン状態の間に入力抵抗で消費される電力は減少する。
これによって、ソース共振器６４０に流入する電流の量が予め決定された目標電流の量と同一になるまで、入力抵抗に電流が流れることに応じて入力抵抗による電力消費が発生する。ソース共振器６４０に流入する電流が予め決定された目標電流まで達する時間が短縮されると、スイッチ部６３０がオン状態の間に入力抵抗で消費される電力は減少する。
そのために、電流制御部６２０は、スイッチング部のオン／オフ動作に応じてソース共振器に流入する電流を制御する。
具体的には、電流制御部６２０は、電源供給部６１０とスイッチング部６３０との間に配置されるインダクター及びインダクターと並列に接続されたダイオードを含み得る。
スイッチング部６３０がオフ状態の間、インダクターとダイオードとの間の閉ループ（ｃｌｏｓｅｄ ｌｏｏｐ）でスイッチング部がオフ状態にされた時点におけるソース共振器６４０に流入した電流を還流（ｆｒｅｅｗｈｅｅｌｉｎｇ）させる。
具体的には、電流制御部６２０は、電源供給部６１０とスイッチング部６３０との間に配置されるインダクター及びインダクターと並列に接続されたダイオードを含み得る。
スイッチング部６３０がオフ状態の間、インダクターとダイオードとの間の閉ループ（ｃｌｏｓｅｄ ｌｏｏｐ）でスイッチング部がオフ状態にされた時点におけるソース共振器６４０に流入した電流を還流（ｆｒｅｅｗｈｅｅｌｉｎｇ）させる。
また、電流制御部６２０は、スイッチング部６３０がオン状態の間にソース共振器６４０に還流された電流を供給する。
これにより、スイッチング部６３０がオン状態になると、インダクターに流れていた還流された電流によってソース共振器のインダクターに速い速度で電流充電することができ、充電時間が短縮されることで電源供給部６１０の入力抵抗での消費される電力が減少する。
これにより、スイッチング部６３０がオン状態になると、インダクターに流れていた還流された電流によってソース共振器のインダクターに速い速度で電流充電することができ、充電時間が短縮されることで電源供給部６１０の入力抵抗での消費される電力が減少する。
図６Ｂは、図６Ａに示す第３の実施形態に係る高効率エネルギー注入のための無線電力送信装置の具体的一例を示す概略回路図である。
図６Ｂを参照すると、無線電力送信装置は、電源供給部６６１、電流制御部６５０、スイッチング部６６２、ソース共振器６６３、及び制御部６６４を備える。
図６Ｂを参照すると、無線電力送信装置は、電源供給部６６１、電流制御部６５０、スイッチング部６６２、ソース共振器６６３、及び制御部６６４を備える。
電源供給部６６１は、スイッチング部６６２を介してソース共振器６６３に電源を供給する。
制御部６６４は、ソース共振器６６３に流入する電流の量と予め決定された目標電流の量とを比較した結果に応じてスイッチング部６６２を制御する。
例えば、制御部６６４は、ソース共振器６６３に流入する電流の量が予め決定された目標電流の量よりも大きいか同一である場合、スイッチング部６６２をオフさせる。
また、制御部６６４は、制御部６６４が外部からデジタル信号を受信するとき、スイッチング部６６２にオン信号を送信することでスイッチング部６６２をオンさせてもよい。
制御部６６４は、ソース共振器６６３に流入する電流の量と予め決定された目標電流の量とを比較した結果に応じてスイッチング部６６２を制御する。
例えば、制御部６６４は、ソース共振器６６３に流入する電流の量が予め決定された目標電流の量よりも大きいか同一である場合、スイッチング部６６２をオフさせる。
また、制御部６６４は、制御部６６４が外部からデジタル信号を受信するとき、スイッチング部６６２にオン信号を送信することでスイッチング部６６２をオンさせてもよい。
電流制御部６５０は、電源供給部６６１とスイッチ部６６２との間に配置されるインダクター６５１及びインダクター６５１と並列に接続されたダイオード６５２を含む。
電源供給部６６１がソース共振器６６３に電力を供給し、ソース共振器６６４に流入する電流の量が予め決定された目標電流の量と同一になる場合、制御部６６４はスイッチング部６６２をオフ状態に制御する。
電源供給部６６１がソース共振器６６３に電力を供給し、ソース共振器６６４に流入する電流の量が予め決定された目標電流の量と同一になる場合、制御部６６４はスイッチング部６６２をオフ状態に制御する。
スイッチング部６６２がオフ状態になる瞬間、電流制御部６５０のインダクター６５１には予め決定された目標電流の量と同じ量の電流が流れる。
この場合、インダクター６５１に流れる電流は、インダクター６５１と並列に接続されたダイオード６５２に流れることで、インダクター６５１とダイオード６５２との間の閉ループで還流することになる。
スイッチング部６６２がオン状態になると、電流制御部６５０は、インダクター６５１に流れた還流された電流をソース共振器６６３に供給する。
これによって、ソース共振器６６３は速い速度で充電され、スイッチ部６６２が速い速度でオフ状態に転換されることで消費電力は減少し、エネルギーの充電効率は向上し得る。
この場合、インダクター６５１に流れる電流は、インダクター６５１と並列に接続されたダイオード６５２に流れることで、インダクター６５１とダイオード６５２との間の閉ループで還流することになる。
スイッチング部６６２がオン状態になると、電流制御部６５０は、インダクター６５１に流れた還流された電流をソース共振器６６３に供給する。
これによって、ソース共振器６６３は速い速度で充電され、スイッチ部６６２が速い速度でオフ状態に転換されることで消費電力は減少し、エネルギーの充電効率は向上し得る。
＜ハイブリッド方式による無線電力送信装置＞
図７は、本発明の第４の実施形態に係る高効率エネルギー注入のための無線電力送信装置を示すブロック図である。
図７は、本発明の第４の実施形態に係る高効率エネルギー注入のための無線電力送信装置を示すブロック図である。
図４Ａ〜図４Ｃを参照して説明した第１の実施形態に係る高効率エネルギー注入のための無線電力送信装置（以下、第１無線電力送信装置）、図５Ａ及び図５Ｂを参照して説明した第２の実施形態に係る高効率エネルギー注入のための無線電力送信装置（以下、第２無線電力送信装置）、及び図６Ａ及び図６Ｂを参照して説明した第３の実施形態に係る高効率エネルギー注入のための無線電力送信装置（以下、第３無線電力送信装置）は独立的に構成してもよく、組み合わせて構成してもよい。
例えば、第１無線電力送信装置と第２無線電力送信装置を互いに組み合わせてもよく、第２無線電力送信装置と第３無線電力送信装置を互いに組み合わせてもよい。
また、第１無線電力送信装置と第３無線電力送信装置を互いに組み合わせてもよく、第１無線電力送信装置、第２無線電力送信装置、及び第３無線電力送信装置を１つの無線電力送信装置に組み合わせてもよい。
また、第１無線電力送信装置と第３無線電力送信装置を互いに組み合わせてもよく、第１無線電力送信装置、第２無線電力送信装置、及び第３無線電力送信装置を１つの無線電力送信装置に組み合わせてもよい。
図７を参照すると、無線電力送信装置は、電源供給部７１０、電圧制御部７２０、電流制御部７３０、スイッチング部７４０、ソース共振器７５０、及び制御部７６０を備える。
電源供給部７１０はソース共振器７５０に電力を供給し、入力抵抗を含み得る。
電圧制御部７２０は、入力抵抗に印加される電圧を制御する。
電流制御部７３０は、スイッチング部７４０の動作によりソース共振器７５０に流入する電流を制御する。
スイッチング部７４０は、ソース共振器７５０と電源供給部７１０の接続をオン／オフする。
ソース共振器７５０は、ターゲット共振器との共振を介して電力を送信する。
制御部７６０は、ソース共振器７５０に流入する電流の量に応じてスイッチング部７４０を制御する。
電源供給部７１０はソース共振器７５０に電力を供給し、入力抵抗を含み得る。
電圧制御部７２０は、入力抵抗に印加される電圧を制御する。
電流制御部７３０は、スイッチング部７４０の動作によりソース共振器７５０に流入する電流を制御する。
スイッチング部７４０は、ソース共振器７５０と電源供給部７１０の接続をオン／オフする。
ソース共振器７５０は、ターゲット共振器との共振を介して電力を送信する。
制御部７６０は、ソース共振器７５０に流入する電流の量に応じてスイッチング部７４０を制御する。
図７に示した第４の実施形態に係る高効率エネルギー注入のための無線電力送信装置は、図１〜図６Ｂを参照して説明した内容がそのまま適用され得るため、より詳細な内容は省略する。
上記実施形態に係る方法は、多様なコンピュータ手段を介して様々な処理を実行することができるプログラム命令の形態で実現され、コンピュータ読取可能記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読取可能記録媒体は、プログラム命令、データファイル、データ構造などのうち１つ又はその組み合せを含んでもよい。記録媒体に記録されるプログラム命令は、本発明の目的のために特別に設計されて構成されたものでもよく、コンピュータソフトウェア分野の技術を有する当業者にとって公知のものであり、使用可能なものであってもよい。
コンピュータ読取可能記録媒体の例としては、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク及び磁気テープのような磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤのような光記録媒体、光ディスクのような光磁気媒体、及びＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリなどのようなプログラム命令を保存して実行するように特別に構成されたハードウェア装置が含まれてもよい。
プログラム命令の例には、コンパイラによって作られるような機械語コードだけでなく、インタープリタなどを用いてコンピュータによって実行できる高級言語コードが含まれる。前記したハードウェア装置は、本発明の動作を行うために１つ以上のソフトウェアモジュールとして作動するように構成されてもよく、その逆も同様である。
尚、本発明は、上述の実施形態に限られるものではない。本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
１１０ 電力入力部
１２０ 電力送信部
１３０、１６０、５３０、５６４、６３０、６６２、７４０ スイッチング部
１４０ 受信部
１５０ 電力出力部
２１０ 電力充電部
２２０、２５０ 制御部
２３０ 送信部
２４０ 充電部
２６０ 電力出力部
２７０ 相互インダクタンス
４１０、４５１、５１０、６１０、６６１、７１０ 電源供給部
４２０、４５３ 第１スイッチング部
４３０、４５４、５４０、５６５、６４０、６６３、７５０ ソース共振器
４４０、４６０、５６６、６６４、７６０ 制御部
４４１、４６１ 電流センシング部
４５０ 無線電力送信装置
４５２、５６３ 入力抵抗
４８１、４９４ 比較器
４８２、４９５ ゲートドライバ
４９１ 第２スイッチング部
４９２ 増幅器及びトランジスタ部
４９３ 可変抵抗
５２０、７２０ 電圧制御部
５６１ 入力電源
５６２ ＤＣ−ＤＣコンバータ
６２０、６５０、７３０ 電流制御部
１２０ 電力送信部
１３０、１６０、５３０、５６４、６３０、６６２、７４０ スイッチング部
１４０ 受信部
１５０ 電力出力部
２１０ 電力充電部
２２０、２５０ 制御部
２３０ 送信部
２４０ 充電部
２６０ 電力出力部
２７０ 相互インダクタンス
４１０、４５１、５１０、６１０、６６１、７１０ 電源供給部
４２０、４５３ 第１スイッチング部
４３０、４５４、５４０、５６５、６４０、６６３、７５０ ソース共振器
４４０、４６０、５６６、６６４、７６０ 制御部
４４１、４６１ 電流センシング部
４５０ 無線電力送信装置
４５２、５６３ 入力抵抗
４８１、４９４ 比較器
４８２、４９５ ゲートドライバ
４９１ 第２スイッチング部
４９２ 増幅器及びトランジスタ部
４９３ 可変抵抗
５２０、７２０ 電圧制御部
５６１ 入力電源
５６２ ＤＣ−ＤＣコンバータ
６２０、６５０、７３０ 電流制御部
Claims (18)
- 高効率エネルギー注入のための無線電力送信装置において、
ターゲット共振器との共振を介して電力を送信するソース共振器と、
前記ソース共振器に電力を供給する電源供給部と、
前記ソース共振器と前記電源供給部との接続をオン／オフする第１スイッチング部と、
前記ソース共振器に流入する電流の量に応じて前記第１スイッチング部を制御する制御部とを備えることを特徴とする無線電力送信装置。 - 前記制御部は、前記ソース共振器に流入する電流の量を検知する電流センシング部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の無線電力送信装置。
- 前記制御部は、前記検知された電流の量が予め決定された目標電流の量よりも大きいか同一である場合、前記第１スイッチング部をオフさせることを特徴とする請求項２に記載の無線電力送信装置。
- 前記制御部は、前記検知された電流の量が予め決定された第１閾値電流量よりも小さいか同一である場合、前記第１スイッチング部をオンさせ、
前記検知された電流の量が予め決定された第２閾値電流量よりも大きいか同一である場合、第１スイッチング部をオフさせることを特徴とする請求項２に記載の無線電力送信装置。 - 前記電源供給部は、入力抵抗を含み、
前記電流センシング部は、前記入力抵抗に印加される電圧により前記ソース共振器に流入する電流の量を検知することを特徴とする請求項２に記載の無線電力送信装置。 - 前記電流センシング部は、前記入力抵抗に印加される電圧と前記予め決定された目標電流の量に対応する予め決定された基準電圧とを比較する比較器をさらに備え、
前記制御部は、前記比較器の比較結果に応じて前記第１スイッチング部のオン／オフを制御することを特徴とする請求項３又は５に記載の無線電力送信装置。 - 前記電流センシング部は、前記ソース共振器に流入する電流のミラーされた電流の流れを制御する第２スイッチング部と、
前記ミラーされた電流に対応する電圧と前記予め決定された目標電流の量に対応する予め決定された基準電圧とを比較する比較器をさらに備え、
前記制御部は、前記比較器の比較結果に応じて前記第１スイッチング部のオン／オフを制御することを特徴とする請求項３に記載の無線電力送信装置。 - 前記第１スイッチング部は、前記電源供給部と前記ソース共振器との間に位置するトランジスタと、
前記トランジスタと直列に接続されたダイオードとを含むことを特徴とする請求項１に記載の無線電力送信装置。 - 前記第２スイッチング部は、前記第１スイッチング部に含まれる前記トランジスタよりもサイズが小さいミラートランジスタを含むことを特徴とする請求項７又は８に記載の無線電力送信装置。
- 高効率エネルギー注入のための無線電力送信装置において、
ターゲット共振器との共振を介して電力を送信するソース共振器と、
入力抵抗を含み、前記ソース共振器に電力を供給する電源供給部と、
前記ソース共振器と前記電源供給部との接続をオン／オフするスイッチング部と、
前記入力抵抗に印加される電圧を制御する電圧制御部とを備えることを特徴とする無線電力送信装置。 - 前記電圧制御部は、ＤＣ−ＤＣコンバータを含むことを特徴とする請求項１０に記載の無線電力送信装置。
- 高効率エネルギー注入のための無線電力送信装置において、
ターゲット共振器との共振を介して電力を送信するソース共振器と、
前記ソース共振器に電力を供給する電源供給部と、
前記ソース共振器と前記電源供給部との接続をオン／オフするスイッチング部と、
前記スイッチング部の動作により前記ソース共振器に流入する電流を制御する電流制御部とを備えることを特徴とする無線電力送信装置。 - 前記電流制御部は、前記電源供給部と前記スイッチング部との間に配置されるインダクターと、前記インダクターと並列に接続されるダイオードとを含むことを特徴とする請求項１２に記載の無線電力送信装置。
- 前記電流制御部は、前記スイッチング部がオフ状態の間、前記インダクターと前記ダイオードとの間に形成される閉ループに前記スイッチング部がオフ状態になった時点における前記ソース共振器に流入した電流を還流させ、
前記スイッチング部がオン状態の間、前記ソース共振器に前記還流された電流を供給することを特徴とする請求項１３に記載の無線電力送信装置。 - 前記ソース共振器に流入する電流の量と予め決定された目標電流の量とを比較した結果に応じて前記スイッチング部を制御する制御部をさらに備えることを特徴とする請求項１０又は１２に記載の無線電力送信装置。
- 前記制御部は、前記ソース共振器に流入する電流の量が前記予め決定された目標電流の量よりも大きいか同一である場合、前記スイッチング部をオフさせることを特徴とする請求項１５に記載の無線電力送信装置。
- 高効率エネルギー注入のための無線電力送信装置において、
ターゲット共振器との共振を介して電力を送信するソース共振器と、
入力抵抗を含み、前記ソース共振器に電力を供給する電源供給部と、
前記ソース共振器と前記電源供給部との接続をオン／オフするスイッチング部と、
前記ソース共振器に流入する電流の量に応じて前記スイッチング部を制御する制御部と、
前記入力抵抗に印加される電圧を制御する電圧制御部と、
前記スイッチング部の動作により前記ソース共振器に流入する電流を制御する電流制御部とを備えることを特徴とする無線電力送信装置。 - 前記制御部は、前記入力抵抗に印加される電圧が予め決定された電圧よりも大きいか同一である場合、前記ソース共振器と前記電源供給部との接続を遮断するために前記スイッチング部をオフさせることを特徴とする請求項１７に記載の無線電力送信装置。
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