JP2020114170A - 無線電力伝送装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 充電面の異物質を容易に検出することができる無線電力伝送装置を提供する。【解決手段】 複数のコイル及び前記複数のコイルにそれぞれ接続される複数のキャパシタ素子を含む共振回路部と、共振周波数で、前記複数のコイルのそれぞれの個別品質係数と前記複数コイルの総品質係数を演算し、前記共振周波数での前記総品質係数及び個別品質係数に基づいて、充電面の異物質存在有無を演算する制御部とを備えてなり、これにより、充電面の異物質をより容易に検出することができる。【選択図】 図７
Description
〔関連技術〕
本発明は、韓国特許出願第１０−２０１９−０００４５９０号（出願日：２０１９年１月１４日）に基づくパリ条約４条の優先権主張を伴ったものであり、当該韓国特許出願に開示された内容に基づくものである。参考のために、当該韓国特許出願の明細書及び図面の内容は本願明細書の一部に包摂されるものである。
〔本発明〕
本発明は無線電力伝送装置に関するもので、より詳しくは充電面の異物質をより容易に検出することができる無線電力伝送装置に関する。
本発明は、韓国特許出願第１０−２０１９−０００４５９０号（出願日：２０１９年１月１４日）に基づくパリ条約４条の優先権主張を伴ったものであり、当該韓国特許出願に開示された内容に基づくものである。参考のために、当該韓国特許出願の明細書及び図面の内容は本願明細書の一部に包摂されるものである。
〔本発明〕
本発明は無線電力伝送装置に関するもので、より詳しくは充電面の異物質をより容易に検出することができる無線電力伝送装置に関する。
電子機器に電力を供給するための方法として、商用電源と電子機器に物理的なケーブル又は電線を連結する端子供給方式がある。このような端子供給方式は、ケーブル又は電線が相当な空間を占め、整理が容易でなく、断線の危険がある。
近年、このような問題点を解決するために、無線電力伝送方式に対する研究が論議されている。
近年、このような問題点を解決するために、無線電力伝送方式に対する研究が論議されている。
無線電力伝送システムは、単一コイル又はマルチコイルを介して電力を供給する無線電力伝送装置と、無線電力伝送装置から無線で供給される電力を受信し、これを使用する無線電力受信装置とからなることができる。
無線電力供給方法としては、誘導結合方式（ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ）方式が主に使われている。この方式は、二つの隣接したコイル（ｃｏｉｌ）のうち１次コイルに流れる電流の強度を変化させれば、その電流によって磁場が変わり、これにより２次コイルを通る磁束が変わることにより、２次コイル側に誘導起電力が発生する原理を用いる。すなわち、この方式によれば、２本の導線を空間的に動かさずに二つのコイルを離隔させたままで１次コイルの電流のみ変化させれば、誘導起電力が発生することになる。
しかし、このような誘導結合方式も、無接点充電という特性のため、充電時に無線電力送信装置と無線電力受信装置との間に異物質が挿入される場合、異物質による劣化現象によって、過負荷、製品焼損、爆発などの問題点が発生し得る。
したがって、無線電力送信装置の充電面の異物質をより容易に感知する方法が要求されると言える。
したがって、無線電力送信装置の充電面の異物質をより容易に感知する方法が要求されると言える。
一方、アメリカ合衆国特許第９，８２５，４８６Ｂ２号に開示された‘無線電力システム’は、検出コイル及びキャパシタを含む共振タンクの電圧振動（ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ）を用いて異物質を検出する方案を提示する。
しかし、前記‘無線電力システム’は、パワー伝送コイルの他に異物質検出のための検出コイルがさらに必要なので、製品の値段が上昇し、回路が複雑になるという問題点がある。
一方、アメリカ合衆国特許出願第２０１７／０３０２１１１号に開示された‘誘導帯電装置’は、共振周波数を用いて充電面の物体（ｏｂｊｅｃｔ）を感知し、品質係数を用いて異物質を検出する方案を提示する。
しかし、前記‘誘導帯電装置’は、共振周波数を用いて物体（ｏｂｊｅｃｔ）を認識する段階をさらに含むので、総充電時間が増加し、単一コイルの共振周波数と品質係数（Ｑｕａｌｉｔｙ ｆａｃｔｏｒ：Ｑ）を用いて異物質を検出するから、充電領域が広くなるほど異物質検出性能が低下するという問題点がある。
本発明の目的は、部分的に重畳するマルチコイルにおいて、充電面の異物質をより正確に検出することができる無線電力伝送装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、部分的に重畳するマルチコイルにおいて、充電面の広い範囲で異物質をより容易に検出することができる無線電力伝送装置を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、別途の異物質検出回路なしも充電面の異物質をより正確に検出することができる無線電力伝送装置を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、別途の異物質検出回路なしも充電面の異物質をより正確に検出することができる無線電力伝送装置を提供することにある。
前記目的を達成するための、本発明の実施例による無線電力伝送装置は、複数のコイル及び前記複数のコイルにそれぞれ接続される複数のキャパシタ素子を含む共振回路部と、共振周波数で、前記複数のコイルのそれぞれの個別品質係数と前記複数コイルの総品質係数を演算し、前記共振周波数での前記総品質係数及び個別品質係数に基づいて、充電面の異物質存在有無を演算する制御部とを含む。
〔本発明の一の態様〕
本発明の一の態様は以下の通りである。
〔１〕 無線電力伝送装置であって、
複数のコイル及び前記複数のコイルにそれぞれ接続される複数のキャパシタ素子を含む共振回路部と、
共振周波数で、前記複数のコイルのそれぞれの個別品質係数と前記複数コイルの総品質係数を演算し、前記共振周波数での前記総品質係数及び個別品質係数に基づいて、充電面の異物質存在有無を演算する制御部と、を備えてなることを特徴とする、無線電力伝送装置。
〔２〕 前記制御部は、前記共振周波数での前記総品質係数が既設定の第１基準範囲に含まれない場合、前記充電面に異物質が存在すると演算することを特徴とする、〔１〕に記載の無線電力伝送装置。
〔３〕 前記制御部は、前記共振周波数での前記総品質係数が前記第１基準範囲に含まれる場合、前記共振周波数での前記個別品質係数に基づいて前記充電面の異物質存在有無を演算することを特徴とする、〔２〕に記載の無線電力伝送装置。
〔４〕 前記制御部は、前記共振周波数での前記総品質係数が前記第１基準範囲に含まれるとともに前記共振周波数での全ての個別品質係数が既設定の第２基準範囲に含まれる場合、前記充電面に異物質が存在しないと演算することを特徴とする、〔３〕に記載の無線電力伝送装置。
〔５〕 前記複数のコイルのそれぞれに入力される入力電圧を感知する第１電圧感知部と、
前記複数のコイルのそれぞれの両端電圧を感知する第２電圧感知部と、を更に備えてなることを特徴とする、〔１〕に記載の無線電力伝送装置。
〔６〕 前記制御部は、周波数スイープ（ｓｗｅｅｐ）によって変化する前記入力電圧に対する前記両端電圧の比のうち最大値を、前記共振周波数で、該当コイルの個別品質係数に演算し、
前記共振周波数で前記個別品質係数の和を前記共振周波数での前記総品質係数に演算することを特徴とする、〔５〕に記載の無線電力伝送装置。
〔７〕 前記制御部は、動作周波数帯域内で、低周波数から高周波数にスイープ（ｓｗｅｅｐ）し、
前記第１電圧感知部は、周波数スイープ（ｓｗｅｅｐ）に対応して、前記複数のコイルのそれぞれに入力される前記入力電圧を前記制御部に伝送し、
前記第２電圧感知部は、周波数スイープ（ｓｗｅｅｐ）に対応して、前記複数のコイルのそれぞれの前記両端電圧を前記制御部に伝送することを特徴とする、〔６〕に記載の無線電力伝送装置。
〔８〕 前記制御部は、
第１動作周波数帯域内で、第１周波数スイープ（ｓｗｅｅｐ）単位で、第１周波数スイープ（ｓｗｅｅｐ）した後、
前記第１周波数スイープ（ｓｗｅｅｐ）によって演算される前記複数のコイルのそれぞれの個別品質係数値に基づいて、前記第１動作周波数帯域より小さい第２動作周波数帯域を演算し、
前記第２動作周波数帯域内で、前記第１周波数スイープ（ｓｗｅｅｐ）単位より小さい第２周波数スイープ（ｓｗｅｅｐ）単位で第２周波数スイープ（ｓｗｅｅｐ）を行うことを特徴とする、〔７〕に記載の無線電力伝送装置。
〔９〕 前記制御部は、前記第１周波数スイープ（ｓｗｅｅｐ）によって演算される前記複数のコイルのそれぞれの個別品質係数が既設定の基準品質係数より大きい動作周波数帯域を前記第２動作周波数帯域に演算することを特徴とする、〔８〕に記載の無線電力伝送装置。
〔１０〕 前記第１基準範囲及び第２基準範囲を記憶するメモリを更に備えてなり、
前記第１基準範囲は、前記共振周波数で、前記充電面に異物質が存在しない場合、前記複数コイルの総品質係数に第１測定誤差を合わせた値であり、
前記第２基準範囲は、前記共振周波数で、前記充電面に異物質が存在しない場合、前記複数のコイルのそれぞれの個別品質係数に第２測定誤差を合わせた値であることを特徴とする、〔４〕に記載の無線電力伝送装置。
〔１１〕 前記共振回路部は、部分的に重なるように配置される第１コイル〜第４コイルを備えることを特徴とする、〔１〕に記載の無線電力伝送装置。
〔１２〕 無線電力伝送方法であって、
共振周波数で、複数のコイルのそれぞれの個別品質係数を演算する段階と、
前記共振周波数で、複数コイルの総品質係数を演算する段階と、
前記共振周波数での前記総品質係数及び個別品質係数に基づいて充電面の異物質存在有無を演算する段階と、を含んでなることを特徴とする、無線電力伝送方法。
〔１３〕 前記充電面の異物質存在有無を演算する段階は、
前記共振周波数での前記総品質係数が既設定の第１基準範囲に含まれない場合、前記充電面に異物質が存在すると演算し、
前記共振周波数での前記総品質係数が前記第１基準範囲に含まれる場合、前記共振周波数での前記個別品質係数に基づいて前記充電面の異物質存在有無を演算し、
前記共振周波数での前記総品質係数が前記第１基準範囲に含まれるとともに前記共振周波数での全ての個別品質係数が既設定の第２基準範囲に含まれる場合、前記充電面に異物質が存在しないと演算することを特徴とする、〔１２〕に記載の無線電力伝送方法。
〔１４〕 前記複数のコイルのそれぞれの個別品質係数を演算する段階は、
前記複数のコイルのそれぞれに入力される入力電圧を感知する段階と、
前記複数のコイルのそれぞれの両端電圧を感知する段階と、
周波数スイープ（ｓｗｅｅｐ）によって変化する前記入力電圧に対する前記両端電圧の比のうち最大値を、前記共振周波数で、該当コイルの個別品質係数に演算する段階と、を含んでなることを特徴とする、〔１２〕に記載の無線電力伝送方法。
〔１５〕 前記複数コイルの総品質係数を演算する段階は、前記共振周波数で前記個別品質係数の和を前記共振周波数での前記総品質係数に演算することを特徴とする、〔１４〕に記載の無線電力伝送方法。
本発明の一の態様は以下の通りである。
〔１〕 無線電力伝送装置であって、
複数のコイル及び前記複数のコイルにそれぞれ接続される複数のキャパシタ素子を含む共振回路部と、
共振周波数で、前記複数のコイルのそれぞれの個別品質係数と前記複数コイルの総品質係数を演算し、前記共振周波数での前記総品質係数及び個別品質係数に基づいて、充電面の異物質存在有無を演算する制御部と、を備えてなることを特徴とする、無線電力伝送装置。
〔２〕 前記制御部は、前記共振周波数での前記総品質係数が既設定の第１基準範囲に含まれない場合、前記充電面に異物質が存在すると演算することを特徴とする、〔１〕に記載の無線電力伝送装置。
〔３〕 前記制御部は、前記共振周波数での前記総品質係数が前記第１基準範囲に含まれる場合、前記共振周波数での前記個別品質係数に基づいて前記充電面の異物質存在有無を演算することを特徴とする、〔２〕に記載の無線電力伝送装置。
〔４〕 前記制御部は、前記共振周波数での前記総品質係数が前記第１基準範囲に含まれるとともに前記共振周波数での全ての個別品質係数が既設定の第２基準範囲に含まれる場合、前記充電面に異物質が存在しないと演算することを特徴とする、〔３〕に記載の無線電力伝送装置。
〔５〕 前記複数のコイルのそれぞれに入力される入力電圧を感知する第１電圧感知部と、
前記複数のコイルのそれぞれの両端電圧を感知する第２電圧感知部と、を更に備えてなることを特徴とする、〔１〕に記載の無線電力伝送装置。
〔６〕 前記制御部は、周波数スイープ（ｓｗｅｅｐ）によって変化する前記入力電圧に対する前記両端電圧の比のうち最大値を、前記共振周波数で、該当コイルの個別品質係数に演算し、
前記共振周波数で前記個別品質係数の和を前記共振周波数での前記総品質係数に演算することを特徴とする、〔５〕に記載の無線電力伝送装置。
〔７〕 前記制御部は、動作周波数帯域内で、低周波数から高周波数にスイープ（ｓｗｅｅｐ）し、
前記第１電圧感知部は、周波数スイープ（ｓｗｅｅｐ）に対応して、前記複数のコイルのそれぞれに入力される前記入力電圧を前記制御部に伝送し、
前記第２電圧感知部は、周波数スイープ（ｓｗｅｅｐ）に対応して、前記複数のコイルのそれぞれの前記両端電圧を前記制御部に伝送することを特徴とする、〔６〕に記載の無線電力伝送装置。
〔８〕 前記制御部は、
第１動作周波数帯域内で、第１周波数スイープ（ｓｗｅｅｐ）単位で、第１周波数スイープ（ｓｗｅｅｐ）した後、
前記第１周波数スイープ（ｓｗｅｅｐ）によって演算される前記複数のコイルのそれぞれの個別品質係数値に基づいて、前記第１動作周波数帯域より小さい第２動作周波数帯域を演算し、
前記第２動作周波数帯域内で、前記第１周波数スイープ（ｓｗｅｅｐ）単位より小さい第２周波数スイープ（ｓｗｅｅｐ）単位で第２周波数スイープ（ｓｗｅｅｐ）を行うことを特徴とする、〔７〕に記載の無線電力伝送装置。
〔９〕 前記制御部は、前記第１周波数スイープ（ｓｗｅｅｐ）によって演算される前記複数のコイルのそれぞれの個別品質係数が既設定の基準品質係数より大きい動作周波数帯域を前記第２動作周波数帯域に演算することを特徴とする、〔８〕に記載の無線電力伝送装置。
〔１０〕 前記第１基準範囲及び第２基準範囲を記憶するメモリを更に備えてなり、
前記第１基準範囲は、前記共振周波数で、前記充電面に異物質が存在しない場合、前記複数コイルの総品質係数に第１測定誤差を合わせた値であり、
前記第２基準範囲は、前記共振周波数で、前記充電面に異物質が存在しない場合、前記複数のコイルのそれぞれの個別品質係数に第２測定誤差を合わせた値であることを特徴とする、〔４〕に記載の無線電力伝送装置。
〔１１〕 前記共振回路部は、部分的に重なるように配置される第１コイル〜第４コイルを備えることを特徴とする、〔１〕に記載の無線電力伝送装置。
〔１２〕 無線電力伝送方法であって、
共振周波数で、複数のコイルのそれぞれの個別品質係数を演算する段階と、
前記共振周波数で、複数コイルの総品質係数を演算する段階と、
前記共振周波数での前記総品質係数及び個別品質係数に基づいて充電面の異物質存在有無を演算する段階と、を含んでなることを特徴とする、無線電力伝送方法。
〔１３〕 前記充電面の異物質存在有無を演算する段階は、
前記共振周波数での前記総品質係数が既設定の第１基準範囲に含まれない場合、前記充電面に異物質が存在すると演算し、
前記共振周波数での前記総品質係数が前記第１基準範囲に含まれる場合、前記共振周波数での前記個別品質係数に基づいて前記充電面の異物質存在有無を演算し、
前記共振周波数での前記総品質係数が前記第１基準範囲に含まれるとともに前記共振周波数での全ての個別品質係数が既設定の第２基準範囲に含まれる場合、前記充電面に異物質が存在しないと演算することを特徴とする、〔１２〕に記載の無線電力伝送方法。
〔１４〕 前記複数のコイルのそれぞれの個別品質係数を演算する段階は、
前記複数のコイルのそれぞれに入力される入力電圧を感知する段階と、
前記複数のコイルのそれぞれの両端電圧を感知する段階と、
周波数スイープ（ｓｗｅｅｐ）によって変化する前記入力電圧に対する前記両端電圧の比のうち最大値を、前記共振周波数で、該当コイルの個別品質係数に演算する段階と、を含んでなることを特徴とする、〔１２〕に記載の無線電力伝送方法。
〔１５〕 前記複数コイルの総品質係数を演算する段階は、前記共振周波数で前記個別品質係数の和を前記共振周波数での前記総品質係数に演算することを特徴とする、〔１４〕に記載の無線電力伝送方法。
本発明の実施例による無線電力伝送装置は、マルチコイルのインダクタンスなどを演算する必要なしに、マルチコイルの総品質係数及び個別品質係数に基づいて異物質を検出するので、充電面の異物質をより容易に検出することができる。
また、無線電力伝送装置は、マルチコイルの総品質係数が正常範囲を外れた場合、充電面に異物質が存在するか無線電力受信装置が配置されていない状態であると演算し、マルチコイルの総品質係数が正常範囲に含まれるとともに個別品質係数まで正常範囲に含まれた場合、充電面に無線電力受信装置が配置されたと演算するので、従来のように、物体（ｏｂｊｅｃｔ）感知のためのアナログピング（Ａｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇ：ＡＰ）を送出する必要がないという利点がある。
一方、マルチコイルの総品質係数のみで充電面の異物質を検出する場合、異物質検出のエラーが発生し得るが、本発明は、マルチコイルの総品質係数だけでなく個別品質係数まで考慮して充電面の異物質を検出するので、異物質検出の正確性が向上する。
また、無線電力伝送装置は、コイル又はキャパシタの両端電圧（本発明のＶ２に対応する）はもちろんのこと、コイル又はキャパシタに入力される入力電圧（本発明のＶ１に対応する）まで考慮して個別品質係数を演算するので、品質係数演算の正確性が向上し、これにより、異物質検出の正確性も向上する。
一方、充電面に異物質が存在する場合、品質係数（Ｑｕａｌｉｔｙ ｆａｃｔｏｒ：Ｑ）が減少することが普通であるが、設計エラー、測定エラー、異物質の移動などによって品質係数が増加することもある。よって、従来、品質係数の臨界値に基づいて充電面の異物質を検出する方法は、異物質検出が不正確であるという欠点があるが、本発明は、品質係数が正常範囲（本発明の第１基準範囲、第２基準範囲に対応する）に含まれたかによって充電面の異物質存在有無を演算するので、より正確な異物質検出が可能である。
また、無線電力伝送装置は、共振周波数での品質係数を演算するために、初期に第１動作周波数帯域内で第１周波数スイープ（ｓｗｅｅｐ）単位で第１周波数スイープ（ｓｗｅｅｐ）を行い、前記第１周波数スイープ（ｓｗｅｅｐ）によって演算される前記複数のコイルのそれぞれの個別品質係数値に基づき、前記第１動作周波数帯域より小さな第２動作周波数帯域内で前記第１周波数スイープ（ｓｗｅｅｐ）単位より小さい第２周波数スイープ（ｓｗｅｅｐ）単位で第２周波数スイープ（ｓｗｅｅｐ）を行うので、品質係数を演算するための周波数スイープ（ｓｗｅｅｐ）時間が短縮され、総充電時間が短縮されることはもちろんのこと、第２周波数スイープ（ｓｗｅｅｐ）によってより正確な品質係数演算が可能になる。
また、無線電力伝送装置は、部分的に重畳するマルチコイルを含むので、充電領域を拡大させながらも、マルチコイルの総品質係数と個別品質係数を用いて充電面の異物質を検出するので、異物質検出の正確性を向上させる。
また、無線電力伝送装置は、異物質を検出するための別途の回路又はモジュールなしもパワー伝送コイルを介して異物質の検出が可能であるので、回路構造が簡素化し、製造コストが減少する効果がある。
また、無線電力伝送装置は、特徴値の組合せにより、充電面の異物質を感知し、異物質感知の際、充電を中断して、爆発、火災などの危険から使用者を保護することができる。
以下では添付図面に基づいて本発明をより詳細に説明する。
以下の説明に使われる構成要素に対する接尾辞“モジュール”及び“部”は単純にこの明細書作成の容易性のみを考慮して付与するもので、そのものとして特別に重要な意味又は役割を付与するものではない。よって、前記“モジュール”及び“部”は互いに混用されることもできる。
第１、第２などの序数を含む用語は多様な構成要素を説明するのに使えるが、前記構成要素は前記用語によって限定されない。前記用語は一構成要素を他の構成要素と区別する目的のみで使われる。
この出願で、“含む”又は“有する”などの用語は明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品又はこれらの組合せが存在することを指定しようとするものであり、一つ又はそれ以上の他の特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品、又はこれらの組合せなどの存在又は付加の可能性を予め排除しないものに理解されなければならない。
図１は本発明の実施例による無線電力システムの内部ブロック図の一例である。
図１は本発明の実施例による無線電力システムの内部ブロック図の一例である。
図面に基づいて説明すれば、無線電力システム１０は、無線で電力を伝送する無線電力伝送装置１００及び無線伝送された電力を受ける無線電力受信装置２００を含むことができる。
無線電力伝送装置１００は、コイル１８１の磁場を変化させることにより、受信コイル２８１に電流が誘導される磁気誘導現象を用いて、無線電力受信装置２００に電力を伝達することができる。ここで、無線電力伝送装置１００及び無線電力受信装置２００はＷＰＣ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）又はＰＭＡ（Ｐｏｗｅｒ Ｍａｔｔｅｒｓ Ａｌｌｉａｎｃｅ）に定義される電磁気誘導方式の無線充電方式を用いることができる。もしくは、無線電力伝送装置１００及び無線電力受信装置２００は、Ａ４ＷＰ（Ａｌｌｉａｎｃｅ ｆｏｒ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ）で定義された磁気共鳴方式の無線充電方式を用いることができる。
無線電力伝送装置１００は、無線で電力を伝送して無線電力受信装置２００を充電させることができる。
無線電力伝送装置１００は、無線で電力を伝送して無線電力受信装置２００を充電させることができる。
実施例によって、単一の無線電力伝送装置１００が複数の無線電力受信装置２００を充電することもできる。ここで、無線電力伝送装置１００は、時分割方式で複数の無線電力受信装置２００に電力を分配して伝送することができるが、これに限定されない。他の例として、無線電力伝送装置１００は、無線電力受信装置２００別に割り当てられた相異なる周波数帯域を用いて複数の無線電力受信装置２００に電力を分配して伝送することができる。一つの無線電力伝送装置１００に連結可能な無線電力受信装置２００の台数は、無線電力受信装置２００別の要求電力量、無線電力伝送装置１００の可用電力量などを考慮して適応的に決定することができる。
さらに他の実施例で、複数の無線電力伝送装置１００が少なくとも一つの無線電力受信装置２００を充電することも可能である。この場合、少なくとも一つの無線電力受信装置２００は、複数の無線電力伝送装置１００と同時に連結されることができ、連結された無線電力伝送装置１００から同時に電力を受信して充電を遂行することができる。ここで、無線電力伝送装置１００の台数は、無線電力受信装置２００別の要求電力量、無線電力伝送装置１００の可用電力量などを考慮して適応的に決定することができる。
無線電力受信装置２００は、無線電力伝送装置１００から伝送された電力を受けることができる。
無線電力受信装置２００は、無線電力伝送装置１００から伝送された電力を受けることができる。
例えば、無線電力受信装置２００は、携帯電話（ｍｏｂｉｌｅ ｐｈｏｎｅ）、ノートブック型パソコン（ｌａｐｔｏｐ ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、スマートワッチ（Ｓｍａｒｔ ｗａｔｃｈ）のようなウェアラブルデバイス、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）、ＰＭＰ（Ｐｏｒｔａｂｌｅ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｐｌａｙｅｒ）、ナビゲーション、ＭＰ３プレーヤー、電動歯ブラシ、照明装置、又はリモートコントローラーであってもよいが、本発明はこれに限定されなく、バッテリー充電の可能な電子機器であれば十分である。
無線電力伝送装置１００及び無線電力受信装置２００は両方向通信することができる。実施例によって、無線電力伝送装置１００及び無線電力受信装置２００が、一方向通信又は半二重通信することもできる。
ここで、通信方式は、同じ周波数帯域を用いる帯域内（ｉｎ−ｂａｎｄ）通信方式及び／又は互いに異なる周波数帯域を用いる帯域外（ｏｕｔ−ｏｆ−ｂａｎｄ）通信方式であってもよい。
一例として、無線電力伝送装置１００と無線電力受信装置２００との間に交換される情報は、相互間の状態情報、電力使用量情報、バッテリー充電情報、バッテリー出力電圧／電流情報、制御情報などを含むことができる。
図２は図１の無線電力システム内の無線電力伝送装置の内部ブロック図である。
図２は図１の無線電力システム内の無線電力伝送装置の内部ブロック図である。
図面を参照して説明すれば、無線電力伝送装置１００は、商用交流電源４０５を直流電力に変換するコンバーター１１０と、直流電力を交流電力に変換する無線電力駆動部１７０と、変換された交流電力を用いて無線で電力を伝送する共振回路部１８０とを備えることができる。
また、無線電力伝送装置１００は、電力伝達及び通信のために、無線電力伝送装置１００内の内部構成を制御する制御部１６０と、複数のコイル１８１〜１８４の少なくとも一つのコイルを含むようにコイル組合せを生成するコイル組合生成部１６１と、所定の通信方式で無線電力受信装置２００と通信する第１通信部１４０及び第２通信部１５０と、複数のコイル１８１〜１８４のそれぞれに入力される入力電圧を感知する第１電圧感知部１３１と、複数のコイルのそれぞれの両端電圧を感知する第２電圧感知部１３３と、無線電力伝送装置１００の駆動のための制御プログラムなどを記憶するメモリ１２０とをさらに含むことができる。
無線電力伝送装置１００は、直流電力によって動作し、この直流電力は商用交流電源を直流電力に変換するコンバーター１１０によって供給されることができる。
コンバーター１１０は、商用交流電源４０５を直流電力に変換して出力することができる。図面では、商用交流電源４０５を単相交流電源として示しているが、三相交流電源であってもよい。商用交流電源４０５の種類によってコンバーター１１０の内部構造も変わることができる。
一方、コンバーター１１０は、スイッチング素子なしにダイオードなどからなり、別途のスイッチング動作なしに整流動作を遂行することもできる。
一方、コンバーター１１０は、スイッチング素子なしにダイオードなどからなり、別途のスイッチング動作なしに整流動作を遂行することもできる。
例えば、単相交流電源の場合、４個のダイオードがブリッジ形態で使われることができ、３相交流電源の場合、６個のダイオードがブリッジ形態で使われることができる。
一方、コンバーター１１０は、例えば２個のスイッチング素子及び４個のダイオードが連結されたハーフブリッジ型のコンバーターが使われることができる。３相交流電源の場合、６個のスイッチング素子及び６個のダイオードが使われることもできる。
制御部１６０は、無線電力伝送の際、コンバーター１１０からの直流電力が無線電力駆動部１７０に供給される場合、電力駆動部１７０を制御して、無線電力受信装置２００に無線で電力を伝送することができる。ここで、無線電力駆動部１７０は直流電力を無線電力伝送のための交流電力に変換することができる。
具体的に、制御部１６０は、ＰＷＭ信号を発生するＰＷＭ発生部１６０ａ、及びＰＷＭ信号に応じて駆動信号Ｓｉｃを生成して出力するドライバー１６０ｂを備えることができる。
制御部１６０は、電力伝送量、無線電力駆動部１７０に流れる電流値などに基づいてＰＷＭ信号のデューティーを決定することができる。ＰＷＭ発生部１６０ａは、ＰＷＭ信号のデューティーに基づいてＰＷＭ信号を発生させることができる。ドライバー１６０ｂは、ＰＷＭ信号に応じて、無線電力駆動部１７０の駆動のための駆動信号Ｓｉｃを出力することができる。
無線電力駆動部１７０は、直流電力を交流電力に変換するための少なくとも一つのスイッチング素子（図示せず）を備えることができる。例えば、スイッチング素子がＩＢＧＴの場合、ドライバー１６０ｂからゲート駆動信号が出力されてスイッチング素子のゲート端子に入力されることができる。また、ゲート駆動信号に応じて、スイッチング素子がスイッチング動作を遂行することができる。スイッチング素子のスイッチング動作によって直流電力が交流電力に変換されて共振回路部１８０に出力されることができる。
一方、実施例によって、無線電力駆動部１７０を制御部１６０内の構成として含むこともできる。
一方、実施例によって、無線電力駆動部１７０を制御部１６０内の構成として含むこともできる。
共振回路部１８０は、複数のコイル１８１〜１８４（以下、区分の必要がない場合、１８１という）を含むことができる。複数のコイル１８１は、部分的に重畳することができる。
共振回路部１８０は、複数のコイル１８１から選択されたいずれか一つのコイル組合せを介して、無線電力受信装置２００に無線で電力を伝送することができる。
共振回路部１８０に含まれたコイル組合せによって電力伝送されるので、共振回路部１８０は伝送コイル部又はコイル部と名付けることができる。
また、複数のコイル１８１は、図３の受信コイル２８１との区分のために、複数の伝送コイル１８１と名付けることもできる。
共振回路部１８０に含まれたコイル組合せによって電力伝送されるので、共振回路部１８０は伝送コイル部又はコイル部と名付けることができる。
また、複数のコイル１８１は、図３の受信コイル２８１との区分のために、複数の伝送コイル１８１と名付けることもできる。
一方、複数のコイル１８１は受信コイル２８１から離隔しているので漏洩インダクタンスが高く、結合係数（ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｆａｃｔｏｒ）が低いので伝送効率が低い。
したがって、本発明の無線電力伝送装置１００は、伝送効率を向上させるために、複数のコイル１８１〜１８４のそれぞれにキャパシタを連結して、受信コイル２８１と共振回路を形成することができる。
共振回路部１８０は、複数のコイル１８１〜１８４と複数のコイル１８１〜１８４にそれぞれ接続される複数のキャパシタ素子１８５〜１８８を含むことができる。
複数のキャパシタ素子１８５〜１８８は、複数のコイル１８１〜１８４のそれぞれに直列で接続されて共振回路を形成することができる。
複数のキャパシタ素子１８５〜１８８は、複数のコイル１８１〜１８４のそれぞれに直列で接続されて共振回路を形成することができる。
実施例によって、図２とは違い、複数のキャパシタ素子１８５〜１８８は、複数のコイル１８１〜１８４のそれぞれに並列で接続されて共振回路をなすこともできる。
複数のコイル１８１〜１８４及び複数のキャパシタ素子１８５〜１８８は、電力伝送の共振周波数を決定することができる。
共振回路部１８０は、複数のコイル１８１の一側に配置され、漏洩される磁場を遮蔽する遮蔽材（図４の１９０）をさらに含むことができる。
コイル組合生成部１６１は、複数のコイル１８１〜８４の少なくとも一つのコイルを含むようにコイル組合せを生成することができる。
複数のコイル１８１〜１８４及び複数のキャパシタ素子１８５〜１８８は、電力伝送の共振周波数を決定することができる。
共振回路部１８０は、複数のコイル１８１の一側に配置され、漏洩される磁場を遮蔽する遮蔽材（図４の１９０）をさらに含むことができる。
コイル組合生成部１６１は、複数のコイル１８１〜８４の少なくとも一つのコイルを含むようにコイル組合せを生成することができる。
第１通信部１４０は、無線電力受信装置２００と第１通信方法で通信することができる。第１通信部１４０は、無線電力伝送装置１００の状態情報、電力制御情報などを所定の信号処理して無線電力受信装置２００に伝送し、無線電力受信装置２００の状態情報、電力使用量情報、充電効率情報などを受信して所定の信号処理した後、制御部１６０に伝送することができる。
第２通信部１５０は、無線電力受信装置２００と第１通信方法とは違う第２通信方法で通信することができる。第２通信部１５０も、無線電力伝送装置１００の状態情報、電力制御情報などを所定の信号処理して無線電力受信装置２００に伝送し、無線電力受信装置２００の状態情報、電力使用量情報、充電効率情報などを受信して所定の信号処理した後、制御部１６０に伝送することができる。
第１通信部１４０及び第２通信部１５０は、無線電力伝送装置１００から送出されるデータ信号及び無線電力受信装置２００から受信されるデータ信号を変復調（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ／ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）するための変復調部（図示せず）をさらに含むことができる。
また、第１通信部１４０及び第２通信部１５０は、無線電力受信装置２００からのデータ信号をフィルタリングするフィルター部（図示せず）をさらに含むことができる。ここで、フィルター部（図示せず）は、バンドパスフィルター（Ｂａｎｄ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ：ＢＰＦ）を備えることができる。
一方、第１通信方法は、無線電力受信装置２００と同じ周波数帯域を使う帯域内（ｉｎ−ｂａｎｄ）通信方法であってもよく、第２通信方法は、無線電力受信装置２００と異なる周波数帯域を使う帯域外（ｏｕｔ−ｏｆ−ｂａｎｄ）通信方法であってもよい。
無線電力伝送装置１００は、無線電力受信装置２００の電力情報に基づいて通信方法を変更することができる。
無線電力伝送装置１００は、無線電力受信装置２００の電力情報に基づいて通信方法を変更することができる。
一方、充電面に物体（ｏｂｊｅｃｔ）が置かれた場合、複数のコイル１８１〜１８４、又は複数のキャパシタ素子１８５〜１８８の両端電圧が変わることができる。
例えば、充電面に金属物質が置かれた場合、複数のコイル１８１〜１８４の両端電圧が低下することができる。
また、図１０のような実験によって、充電面に物体（ｏｂｊｅｃｔ）が置かれた場合、共振回路部１８０に入力される入力電圧も変わることが分かる。
例えば、充電面に金属物質が置かれた場合、複数のコイル１８１〜１８４の両端電圧が低下することができる。
また、図１０のような実験によって、充電面に物体（ｏｂｊｅｃｔ）が置かれた場合、共振回路部１８０に入力される入力電圧も変わることが分かる。
第１電圧感知部１３１は、複数のコイル１８１〜１８４及び／又は複数のキャパシタ素子１８５〜１８８のそれぞれに入力される入力電圧Ｖ１を感知することができる。
第２電圧感知部１３３は、複数のコイル１８１〜１８４及び／又は複数のキャパシタ素子１８５〜１８８のそれぞれの両端電圧Ｖ２を感知することができる。
第２電圧感知部１３３は、複数のコイル１８１〜１８４及び／又は複数のキャパシタ素子１８５〜１８８のそれぞれの両端電圧Ｖ２を感知することができる。
一方、以下では、説明の便宜のために、第１電圧感知部１３１が複数のコイル１８１〜１８４のそれぞれに入力される入力電圧Ｖ１を感知し、第２電圧感知部１３３が複数のコイル１８１〜１８４のそれぞれの両端電圧Ｖ２を感知するものとして説明するが、前記のように、第１電圧感知部１３１が複数のキャパシタ素子１８５〜１８８のそれぞれに入力される入力電圧Ｖ１を感知し、第２電圧感知部１３３が複数のキャパシタ素子１８５〜１８８のそれぞれの両端電圧Ｖ２を感知する場合にも後述する品質係数（Ｑ）の値は同一である。
第１電圧感知部１３１は、複数のコイル１８１〜１８４のそれぞれに入力される入力電圧Ｖ１を感知値として制御部１６０に伝送することができる。
第２電圧感知部１３３は、複数のコイル１８１〜１８４のそれぞれの両端電圧Ｖ２を感知値として制御部１６０に伝送することができる。
第１電圧感知部１３１は、複数のコイル１８１〜１８４のそれぞれに入力される入力電圧Ｖ１を感知値として制御部１６０に伝送することができる。
第２電圧感知部１３３は、複数のコイル１８１〜１８４のそれぞれの両端電圧Ｖ２を感知値として制御部１６０に伝送することができる。
制御部１６０は、複数のコイル１８１〜１８４のそれぞれに入力される入力電圧Ｖ１及び複数のコイル１８１〜１８４のそれぞれの両端電圧Ｖ２に基づいて、複数のコイル１８１〜１８４の個別品質係数（Ｑｉ）を演算することができる。
より詳細に、個別品質係数（Ｑｉ）は、次の式１によって演算されることができる。ここで、Ｑｉは個別品質係数、Ｖ１は入力電圧、Ｖ２は両端電圧であり得る。
Ｑｉ＝Ｖ２／Ｖ１ （式１）
Ｑｉ＝Ｖ２／Ｖ１ （式１）
特に、制御部１６０は、共振周波数で複数のコイル１８１〜１８４のそれぞれの個別品質係数（Ｑｉ）を演算することができる。
具体的に、制御部１６０は、動作周波数（又は可用周波数）帯域内で、低周波数から高周波数にスイープ（ｓｗｅｅｐ）することができる。
具体的に、制御部１６０は、動作周波数（又は可用周波数）帯域内で、低周波数から高周波数にスイープ（ｓｗｅｅｐ）することができる。
複数のコイル１８１〜１８４のそれぞれに入力される入力電圧Ｖ１は、周波数スイープ（ｓｗｅｅｐ）にもかかわらず、変わらないことが一般的である。しかし、実際には、図１０のように、充電面に異物質が置かれる時点でちょっと減少することができる。
複数のコイル１８１〜１８４の両端電圧Ｖ２は、周波数が増加するにつれて徐々に上昇してから下降することができる。
複数のコイル１８１〜１８４の両端電圧Ｖ２は、周波数が増加するにつれて徐々に上昇してから下降することができる。
第１電圧感知部１３１は、周波数スイープ（ｓｗｅｅｐ）に対応して、複数のコイル１８１〜１８４のそれぞれに入力される入力電圧Ｖ１を制御部１６０に伝送することができる。
第２電圧感知部１３３は、周波数スイープ（ｓｗｅｅｐ）に対応して、複数のコイル１８１〜１８４のそれぞれの両端電圧Ｖ２を制御部１６０に伝送することができる。
制御部１６０は、周波数スイープ（ｓｗｅｅｐ）によって、変化する入力電圧Ｖ１に対する両端電圧Ｖ２の比のうち最大値を、共振周波数で、該当コイルの個別品質係数（Ｑｉ）に演算することができる。
制御部１６０は、共振周波数で、それぞれの個別品質係数（Ｑｉ）の和を共振周波数での総品質係数（Ｑｔ）に演算することができる。
制御部１６０は、共振周波数で、それぞれの個別品質係数（Ｑｉ）の和を共振周波数での総品質係数（Ｑｔ）に演算することができる。
例えば、共振回路部１８０が第１〜第４コイルを備え、個別品質係数（Ｑｉ）がそれぞれＱｉ１、Ｑｉ２、Ｑｉ３、Ｑｉ４の場合、総品質係数（Ｑｔ）は、次の式２によって演算されることができる。
Ｑt＝Ｑi1＋Ｑi2＋Ｑi3＋Ｑi4 （式２）
Ｑt＝Ｑi1＋Ｑi2＋Ｑi3＋Ｑi4 （式２）
制御部１６０は、共振周波数での総品質係数（Ｑｔ）及び個別品質係数（Ｑｉ）に基づいて充電面の異物質存在有無を演算することができる。
一方、充電面に異物質が存在する場合、複数のコイル１８１〜１８４の両端電圧Ｖ２が減少するので、品質係数が減少することが普通であるが、設計エラー、測定エラー、異物質の移動などによって品質係数が増加することもできる。
したがって、本発明は、品質係数の正常臨界値ではない正常範囲に基づいて異物質を判断することができる。
制御部１６０は、共振周波数での総品質係数（Ｑｔ）が既設定の第１基準範囲に含まれるかを演算することができる。
したがって、本発明は、品質係数の正常臨界値ではない正常範囲に基づいて異物質を判断することができる。
制御部１６０は、共振周波数での総品質係数（Ｑｔ）が既設定の第１基準範囲に含まれるかを演算することができる。
ここで、第１基準範囲は、総品質係数（Ｑｔ）の正常臨界値に第１測定誤差を合わせた値であり得る。一方、正常臨界値は、充電面に異物質が存在しない場合、複数のコイル１８１〜１８４の総品質係数（Ｑｔ）を意味することができる。また、第１測定誤差は、例えば±１．２％であり得る。
制御部１６０は、共振周波数での総品質係数（Ｑｔ）が既設定の第１基準範囲に含まれない場合、充電面に異物質が存在すると演算することができる。
制御部１６０は、共振周波数での総品質係数（Ｑｔ）が既設定の第１基準範囲に含まれない場合、充電面に異物質が存在すると演算することができる。
一方、共振周波数での総品質係数（Ｑｔ）のみで充電面の異物質を検出する場合、エラーが発生し得る。すなわち、共振周波数での総品質係数（Ｑｔ）は正常範囲にあるが、個別品質係数の少なくとも一つが正常範囲を外れることができる。
したがって、制御部１６０は、共振周波数での総品質係数（Ｑｔ）が第１基準範囲に含まれても、充電面に異物質が存在しないと直ちに演算せず、共振周波数での個別品質係数（Ｑｉ）に基づいて充電面の異物質存在有無を再演算することができる。
制御部１６０は、共振周波数での総品質係数（Ｑｔ）が第１基準範囲に含まれるとともに、共振周波数での全ての個別品質係数（Ｑｉ）が既設定の第２基準範囲に含まれる場合、充電面に異物質が存在しないと演算することができる。
ここで、第２基準範囲は、総品質係数（Ｑｔ）の正常臨界値に第２測定誤差を合わせた値であり得る。一方、正常臨界値は、充電面に異物質が存在しない場合、複数のコイル１８１〜１８４のそれぞれの個別品質係数（Ｑｉ）を意味することができる。また、第２測定誤差は、例えば±１．２％であり得る。
一方、それぞれの個別品質係数（Ｑｉ）の正常臨界値はコイル別に異なるように、又は全て同じに設定されることができる。
一方、それぞれの個別品質係数（Ｑｉ）の正常臨界値はコイル別に異なるように、又は全て同じに設定されることができる。
例えば、複数のコイル１８１〜１８４のそれぞれの共振周波数が異なるように設定された場合、個別品質係数（Ｑｉ）の正常臨界値はコイル別に異なることができる。ここで、第２測定誤差は、コイル別に異なるように設定されることができる。
他の例として、複数のコイル１８１〜１８４のそれぞれの共振周波数が全て同じに設定された場合、個別品質係数（Ｑｉ）の正常臨界値は全て同一であり得る。
メモリ１２０は、無線電力伝送装置１００の動作のためのプログラムを記憶することができる。
また、メモリ１２０は、充電面の物体を感知するために、複数のコイルから送出されるそれぞれの物体感知信号の送出強度を記憶することができる。
また、メモリ１２０は、複数のコイルから送出されるそれぞれのコイル選択信号の送出強度を記憶することができる。
ここで、物体感知信号の送出強度及びコイル選択信号の送出強度は、工場校正（ｆａｃｔｏｒｙ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）されたものであり得る。
他の例として、複数のコイル１８１〜１８４のそれぞれの共振周波数が全て同じに設定された場合、個別品質係数（Ｑｉ）の正常臨界値は全て同一であり得る。
メモリ１２０は、無線電力伝送装置１００の動作のためのプログラムを記憶することができる。
また、メモリ１２０は、充電面の物体を感知するために、複数のコイルから送出されるそれぞれの物体感知信号の送出強度を記憶することができる。
また、メモリ１２０は、複数のコイルから送出されるそれぞれのコイル選択信号の送出強度を記憶することができる。
ここで、物体感知信号の送出強度及びコイル選択信号の送出強度は、工場校正（ｆａｃｔｏｒｙ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）されたものであり得る。
具体的に、本発明の複数のコイル１８１〜１８４は、図４のように、部分的に重なって層を形成するので、それぞれのコイルで同じ送出強度で物体感知信号及びコイル選択信号を送出する場合、無線電力受信装置２００が配置される充電面でのそれぞれの物体感知信号及びコイル選択信号の強度は異なることがあり得る。
このような充電面での物体感知信号及びコイル選択信号の強度差は、物体（ｏｂｊｅｃｔ）感知及び動作コイル組合せにおいてエラーを引き引き起こすことができる。
本発明は、このような問題点を解決するために、物体感知信号の送出強度及びコイル選択信号の送出強度を、それぞれのコイルと無線電力受信装置２００が配置される充電面間の距離を補償して設定することができる。
例えば、充電面とコイル間の距離が大きいほど物体感知信号の送出強度及びコイル選択信号の送出強度が大きくなるように設定されることができる。
例えば、充電面とコイル間の距離が大きいほど物体感知信号の送出強度及びコイル選択信号の送出強度が大きくなるように設定されることができる。
例えば、充電面とコイル間の距離が大きいほど物体感知信号の送出強度及びコイル選択信号の送出強度が大きくなるように設定されることができる。
例えば、充電面とコイル間の距離が大きいほど物体感知信号の送出強度及びコイル選択信号の送出強度が大きくなるように設定されることができる。
これにより、無線電力受信装置２００が配置される充電面でのそれぞれの物体感知信号の強度はいずれも同一であることができる。また、充電面でのそれぞれのコイル選択信号の強度はいずれも同一であることができる。一方、補償された物体感知信号の送出強度及びコイル選択信号の送出強度は、工場校正（ｆａｃｔｏｒｙ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）された値であり、メモリ１２０に記憶されることができる。
メモリ１２０は、正常状態で、共振回路部１８０の総品質係数（Ｑｔ）及び個別品質係数（Ｑｉ）を記憶することができる。正常状態は、充電面に異物質なしに無線電力受信装置２００のみ存在する場合を意味することができる。
メモリ１２０は、正常状態で、共振回路部１８０の総品質係数（Ｑｔ）に第１測定誤差が反映された第１基準範囲を記憶することができる。
メモリ１２０は、正常状態で、共振回路部１８０の総品質係数（Ｑｔ）に第１測定誤差が反映された第１基準範囲を記憶することができる。
また、メモリ１２０は、正常状態で、複数のコイル１８１〜１８４のそれぞれの個別品質係数（Ｑｉ）に第２測定誤差が反映された第２基準範囲を記憶することができる。
制御部１６０は、無線電力伝送装置１００の全般的な動作を制御することができる。
制御部１６０は、無線電力伝送装置１００の全般的な動作を制御することができる。
制御部１６０は、コイル組合生成部１６１によって生成されたコイル組合せから、無線電力伝送に使うべき動作コイル組合せを選択し、選択された動作コイル組合せを介して無線電力受信装置２００を充電させることができる。
具体的に、制御部１６０は、コイル組合せに含まれたコイルを介して、コイル選択信号を送出し、コイル選択に対する応答信号を受信することができる。
具体的に、制御部１６０は、コイル組合せに含まれたコイルを介して、コイル選択信号を送出し、コイル選択に対する応答信号を受信することができる。
また、制御部１６０は、応答信号の強度及び無線電力受信装置２００の充電効率に基づき、コイル組合せのうち、無線電力に使われる動作コイル組合せを選択することができる。
制御部１６０は、動作コイル組合せを介して、無線電力受信装置２００に無線で電力を伝送することができる。
制御部１６０は、動作コイル組合せを介して、無線電力受信装置２００に無線で電力を伝送することができる。
一方、コイル組合生成部１６１は、複数のコイル１８１を介して物体感知信号を送出し、物体感知信号に対する電流変化量に基づいて無効コイルを演算することができる。
また、コイル組合生成部１６１は、複数のコイル１８１のうち、無効コイルを除き、有効コイル組合せを生成することができる。
ここで、制御部１６０は、有効コイル組合せから、無線電力に使われる動作コイル組合せを選択することができる。
また、コイル組合生成部１６１は、複数のコイル１８１のうち、無効コイルを除き、有効コイル組合せを生成することができる。
ここで、制御部１６０は、有効コイル組合せから、無線電力に使われる動作コイル組合せを選択することができる。
一方、コイル組合生成部１６１は、共振回路部１８０を介して受信した無線電力受信装置２００の固有情報に基づき、無線電力受信装置２００の電力を演算し、演算された無線電力受信装置２００の電力に基づいて動作コイルの個数を演算することもできる。
また、コイル組合生成部１６１は、動作コイルの個数によってコイル組合せを生成することができる。
また、コイル組合生成部１６１は、動作コイルの個数によってコイル組合せを生成することができる。
一方、コイル組合生成部１６１は、図２とは違い、制御部１６０に含まれる構成であってもよい。すなわち、コイル組合生成部１６１は、制御部１６０の一部構成として具現されることができる。
一方、本発明の無線電力伝送装置１００の複数のコイル１８１〜１８４のそれぞれの温度、無線電力受信装置２００に伝達される電力の電圧、電流などを測定するセンシング部（図示せず）をさらに含むことができる。ここで、制御部１６０は、センシング部によって測定された電圧、電流、温度情報などに基づいて、無線電力受信装置２００への無線電力伝送を中断することができる。
図３は図１の無線電力システム内の無線電力受信装置の内部ブロック図である。
図３は図１の無線電力システム内の無線電力受信装置の内部ブロック図である。
図面を参照して説明すると、無線電力受信装置２００は、無線電力伝送装置１００から無線電力を受信する電力受信部２８０と、受信された無線電力を整流する整流部２１０と、整流された無線電力を安定化するスイッチングレギュレーター２２０と、スイッチングレギュレーター２２０を制御して負荷動作電源を出力するスイッチングレギュレーター制御部２３０とを含むことができる。
また、無線電力受信装置２００は、無線電力伝送装置１００と通信するための第１通信部２４０及び第２通信部１５０をさらに含むことができる。
また、無線電力受信装置２００は、無線電力伝送装置１００と通信するための第１通信部２４０及び第２通信部１５０をさらに含むことができる。
電力受信部２８０は、共振回路部１８０から伝送された無線電力を受信することができる。このために、電力受信部２８０は、受信コイル２８１を備えることができる。
受信コイル２８１は、複数のコイル１８１〜１８４のいずれか一つのコイルで発生した磁場によって、誘導起電力を発生することができる。誘導起電力による無線電力が、後述する整流部２１０、スイッチングレギュレーター２２０を介して、無線電力を使う負荷に直接供給されるか、負荷がバッテリーの場合、電力はバッテリーを充電するために用いられることができる。
受信コイル２８１は、プリント基板（ＰＣＢ）に薄膜形態の導電性パターンに形成されることができる。受信コイル２８１は、閉ループ形状に受信パッド（図示せず）に印刷されることができる。受信コイル２８１の極性は、同じ方向に極性を有するように巻回する形状であり得る。
一方、無線電力受信装置２００は、無線電力伝送装置１００内の共振回路部１８０と共振回路を形成するためのキャパシタ素子（図示せず）をさらに含むことができる。ここで、キャパシタ素子（図示せず）は、受信コイル２８１に直列で又は並列で接続されることができる。
整流部２１０は、無線電力伝送装置１００からの無線電力の受信時、受信コイル２８１を介して受信される無線電力を整流することができる。整流部２１０は、少なくとも一つのダイオード素子（図示せず）を含むことができる。
スイッチングレギュレーター２２０は、スイッチングレギュレーター制御部２３０の制御によって、整流された無線電力を、バッテリーに供給される充電電力ｖとして出力することができる。
スイッチングレギュレーター制御部２３０は、スイッチングレギュレーターにレギュレーター制御信号Ｓｒｃを印加して、充電電力ｖが出力されるように制御することができる。
一方、スイッチングレギュレーター２２０は、スイッチングレギュレーター制御部２３０のレギュレーター制御信号Ｓｒｃに応じてＤＣ−ＤＣコンバーティングを行って出力電圧を調節することができる。スイッチングレギュレーター２２０は、レギュレーター制御信号Ｓｒｃに基づき、出力電圧を制御して指定の大きさの電圧を有する充電電力ｖを出力することができる。
一方、無線電力受信装置２００には別途のマイクロプロセッサーが含まれなく、整流された充電電力ｖがスイッチングレギュレーターによって所定の大きさの電圧で出力されるとき、スイッチングレギュレーター制御部２３０によってスイッチングレギュレーターが制御されることができる。無線電力受信装置２００がマイクロプロセッサーを備えない場合、ハードウェアの構成が簡素化し、消費電力が減少する効果がある。
図４は図２のコイル部の構造を説明するための図、図５は図４のコイル部の階層構造を示す斜視図である。
図面を参照して説明すると、本発明の実施例による共振回路部１８０は、第１〜第４コイル１８１〜１８４を含むことができる。
図４は図２のコイル部の構造を説明するための図、図５は図４のコイル部の階層構造を示す斜視図である。
図面を参照して説明すると、本発明の実施例による共振回路部１８０は、第１〜第４コイル１８１〜１８４を含むことができる。
共振回路部１８０が単一の大型コイルではない第１〜第４コイル１８１〜１８４を備えることにより、充電面の自由度を向上させることはもちろんのこと、大型コイルの漂遊磁界（ｓｔｒａｙ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄｓ）による電力効率の低下を防止することができるようになる。
第１〜第４コイル１８１〜１８４は、互いに一部領域が重畳して配置されることができる。具体的に、図４のように、第１コイル１８１は第２コイル１８２と互いに一部領域が重畳し、第２コイル１８２は第３コイル１８３と互いに一部領域が重畳し、第３コイル１８３は第４コイル１８４と一部領域が重畳することができる。
第１〜第４コイル１８１〜１８４の重畳領域は、充電不可の領域であるデッドゾーン（ｄｅａｄ ｚｏｎｅ）が最小になるように設定されることができる。具体的に、第１〜第４コイル１８１〜１８４の重畳領域は、充電領域中心部のデッドゾーンが最小になるように設定されることができる。
第１〜第４コイル１８１〜１８４は、既設定の外側長ｈｏ、内側長ｈｉ、外側幅ｗｏ、内側幅ｗｉ、厚さ及び巻線数に製造されることができる。また、第１〜第４コイル１８１〜１８４の外側長ｈｏ、内側長ｈｉ、外側幅ｗｏ、内側幅ｗｉは同一であり得る。
一方、第４コイル１８４は、無線電力受信装置２００に最も近くに配置されるので、第４コイル１８４のインダクタンスは第１〜第３コイル１８１〜１８３のインダクタンスより小さく設定されることができる。これは、共振回路部１８０の表面の電力伝送量又は電力効率を一定にするためである。
第１〜第４コイル１８１〜１８４は遮蔽材１９０上に配置されることができる。遮蔽材１９０は、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、ホウ素（Ｂ）、珪素（Ｓｉ）などからなる群から選択される１種又は２種以上の元素の組合せからなるフェライトを含むことができる。遮蔽材１９０はコイルの一側に配置され、漏洩される磁場を遮蔽し、磁場の方向性を極大化することができる。
遮蔽材１９０は、第１〜第４コイル１８１〜１８４が配置された面積より大きな面積に形成されることができる。例えば、図４及び図５のように、遮蔽材１９０は、第１〜第４コイル１８１〜１８４の横方向外側からａ１の間隔で延設されることができる。また、遮蔽材１９０は、第１〜第４コイル１８１〜１８４の縦方向外側からａ１の間隔で延設されることができる。
遮蔽材１９０が第１〜第４コイル１８１〜１８４の外側長より大きく形成されることにより、漏洩磁場が低減し、磁場の方向性が極大化することができる。
遮蔽材１９０が第１〜第４コイル１８１〜１８４の外側長より大きく形成されることにより、漏洩磁場が低減し、磁場の方向性が極大化することができる。
一方、第１〜第４コイル１８１〜１８４は互いに一部領域が重畳して配置されるので、重畳しない領域で浮き上がり現象が発生し得る。例えば、図５で、第１コイル１８１と第２コイル１８２は互いに一部領域のみ重畳するので、重畳しない領域にｄ１の離隔距離が発生し得る。
このような離隔距離によって、第２コイル１８２の漏洩磁場が遮蔽できなくて、無線電力伝送装置１００の伝送効率が低下することはもちろんのこと、磁場の方向が分散されることができる。また、このような離隔距離のため、無線電力伝送装置１００が外部衝撃によって易しく破損することができる。
本発明は、このような問題を解決するために、第１〜第４コイル１８１〜１８４と遮蔽材１９０が層を成して形成されることができる。
より詳細に、共振回路部１８０の第１層ｌｙ１には、基礎（ｂａｓｅ）遮蔽材１９１が配置されることができる。
基礎遮蔽材１９１の上側の第２層ｌｙ２には、第１コイル１８１と第１遮蔽材１９２が配置されることができる。
本発明は、このような問題を解決するために、第１〜第４コイル１８１〜１８４と遮蔽材１９０が層を成して形成されることができる。
より詳細に、共振回路部１８０の第１層ｌｙ１には、基礎（ｂａｓｅ）遮蔽材１９１が配置されることができる。
基礎遮蔽材１９１の上側の第２層ｌｙ２には、第１コイル１８１と第１遮蔽材１９２が配置されることができる。
第１コイル１８１の上側の第３層ｌｙ３には、第１コイル１８１と部分的に重なる第２コイル１８２が配置されることができる。ここで、第２層ｌｙ２に配置される第１遮蔽材１９２が、第１コイル１８１及び第２コイル１８２の重畳構造によって発生する浮き上がり現象を防止するようになる。
同様に、共振回路部１８０の第３層ｌｙ３には、第２コイル１８２だけでなく第２遮蔽材１９３も配置されることができる。
同様に、共振回路部１８０の第３層ｌｙ３には、第２コイル１８２だけでなく第２遮蔽材１９３も配置されることができる。
第２コイル１８２の上側の第４層ｌｙ４には、第２コイル１８２と部分的に重なる第３コイル１８３が配置されることができる。ここで、第３層ｌｙ３に配置される第２遮蔽材１９３が、第２コイル１８２と第３コイル１８３の重畳構造によって発生する浮き上がり現象を防止するようになる。
また、共振回路部１８０の第４層ｌｙ４には、第３コイル１８３だけでなく第３遮蔽材１９４も配置されることができ、第３遮蔽材１９４は、第３コイル１８３と第４コイル１８４の重畳構造による浮き上がり現象を防止することができる。
また、第１〜第４コイル１８１〜１８４は、浮き上がり現象なしに、遮蔽材１９０（基礎遮蔽材１９１及び第１遮蔽材〜第３遮蔽材１９２〜１９４を含む）に接着されなければならないので、遮蔽材の厚さｔｋｆは、第１〜第４コイル１８１〜１８４の厚さｔｋｃと同一であることが好ましい。
一方、図５には共振回路部１８０の各層（ｌａｙｅｒ）が離隔したものとして示されているが、これは説明の便宜のためのものであり、共振回路部１８０の各層は互いに密着することができる。
共振回路部１８０が図５のように配置されることにより、部分的に重なる第１〜第４コイル１８１〜１８４の浮き上がり現象が防止され、外部衝撃から第１〜第４コイル１８１〜１８４の離脱を防止することができる。
また、それぞれのコイルの一側に遮蔽材１９０が配置されるので、漏洩磁場が遮蔽され、磁場の方向を一層集中させることにより、伝送効率が上昇することができる。
また、それぞれのコイルの間に遮蔽材１９０が配置されることにより、マルチコイルで発生する熱をより易しく低減させることができる。
また、それぞれのコイルの間に遮蔽材１９０が配置されることにより、マルチコイルで発生する熱をより易しく低減させることができる。
一方、第１〜第４コイル１８１〜１８４は、説明の便宜のために図示しなかったケースに収容されることができる。ケースの一側面には無線電力受信装置２００が置かれることができる。無線電力受信装置２００がケースの一側面に置かれた場合、共振回路部１８０が無線で電力を伝送して無線電力受信装置２００を充電させるので、無線電力受信装置２００が置かれるケースの一側面を充電面と名付けることができる。また、充電面とインターフェース表面を混用して使うことができる。
図６は本発明の実施例による無線電力伝送方法を説明するためのフローチャートである。
図６は本発明の実施例による無線電力伝送方法を説明するためのフローチャートである。
図面を参照して説明すると、無線電力伝送は、選択段階（ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｐｈａｓｅ、Ｓ６１０）、ピング段階（ｐｉｎｇ ｐｈａｓｅ、Ｓ６２０）、識別及び構成段階（ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｐｈａｓｅ、Ｓ６３０）、ハンドオーバー段階（ｈａｎｄｏｖｅｒ ｐｈａｓｅ、Ｓ６４０）、交渉段階（ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎ ｐｈａｓｅ、Ｓ６５０）、補正段階（ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｐｈａｓｅ、Ｓ６６０）、及び電力伝送段階（ｐｏｗｅｒ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｐｈａｓｅ、Ｓ６７０）及び再交渉段階（ｒｅ−ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎ ｐｈａｓｅ、Ｓ６８０）を含むことができる。
まず、選択段階（Ｓ６１０）で、無線電力伝送装置１００は、感知領域内に物体（ｏｂｊｅｃｔ）が存在するかを感知することができる。
まず、選択段階（Ｓ６１０）で、無線電力伝送装置１００は、感知領域内に物体（ｏｂｊｅｃｔ）が存在するかを感知することができる。
無線電力伝送装置１００は、感知領域内に物体（ｏｂｊｅｃｔ）が存在するかを感知するために、物体感知信号に対する電力変化（例えば、コイルの電流変化）に基づいて、充電領域に物体（ｏｂｊｅｃｔ）が存在するかを感知することができる。ここで、物体感知信号は、非常に短いパルスのアナログピング（Ａｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇ：ＡＰ）信号であってもよい。無線電力伝送装置１００は充電面上の物体（ｏｂｊｅｃｔ）が感知されるまで所定の周期でアナログピング（ＡＰ）信号を送出することができる。
無線電力伝送装置１００が複数のコイル１８１を備える場合、無線電力伝送装置１００は、物体感知信号を複数のコイル１８１を介して、所定の順に送出し、それぞれの物体感知信号に対するコイルの電流変化量に基づいて、充電領域に物体（ｏｂｊｅｃｔ）が存在するかを感知することができる。
具体的に、無線電力伝送装置１００は、電流変化量が既設定の電流変化量以上の場合、該当コイルに対応する充電領域に物体（ｏｂｊｅｃｔ）が存在すると演算することができる。ここで、該当コイルを後述する有効コイル組合せに使われる有効コイルと名付けることができる。
無線電力伝送装置１００は、選択段階（Ｓ６１０）で、充電領域に異物質が存在するかを演算することができる。異物質は、コイン、キーなどを含む金属性物体であってもよい。このような異物質はＦＯ（Ｆｏｒｅｉｇｎ ｏｂｊｅｃｔ）と名付けることができる。
選択段階（Ｓ６１０）で、無線電力伝送装置１００は、感知領域内の物体（ｏｂｊｅｃｔ）の配置又は除去を持続的に感知することができる。また、選択段階（Ｓ６１０）で、無線電力伝送装置１００が、感知領域内の物体（ｏｂｊｅｃｔ）を感知した場合、ピング段階（Ｓ６２０）に遷移することができる。
無線電力伝送装置１００が物体（ｏｂｊｅｃｔ）を感知した場合、無線電力伝送装置１００は、ピング段階（Ｓ６２０）で、無線電力受信装置２００を活性化（ａｗａｋｅ）させ、感知された物体（ｏｂｊｅｃｔ）が無線電力受信装置２００であるかを識別するための受信装置感知信号を伝送することができる。ここで、受信装置感知信号は、デジタルピング（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇ：ＤＰ）信号であってもよい。
デジタルピング（ＤＰ）信号は、無線電力受信装置２００との通信設定を試みるために、アナログピング（ＡＰ）信号に比べてデューティーが大きく設定されることができる。
無線電力受信装置２００は、デジタルピング（ＤＰ）信号を変調し、変調されたデジタルピング（ＤＰ）信号を無線電力伝送装置１００に伝送することができる。
無線電力伝送装置１００は、変調されたデジタルピング（ＤＰ）信号を復調し、復調されたデジタルピング（ＤＰ）信号から、受信装置感知信号に対する応答に相当するデジタル形態の感知データを獲得することができる。
無線電力伝送装置１００は、デジタル形態の感知データから、電力伝送対象となる無線電力受信装置２００を認知することができる。
無線電力伝送装置１００は、ピング段階（Ｓ６２０）で、無線電力受信装置２００を識別した場合、識別及び構成段階（Ｓ６３０）に遷移することができる。
無線電力伝送装置１００は、デジタル形態の感知データから、電力伝送対象となる無線電力受信装置２００を認知することができる。
無線電力伝送装置１００は、ピング段階（Ｓ６２０）で、無線電力受信装置２００を識別した場合、識別及び構成段階（Ｓ６３０）に遷移することができる。
もしくは、無線電力伝送装置１００は、ピング段階（Ｓ６２０）で、デジタル形態の感知データを受信することができなかった場合、再び選択段階（Ｓ６１０）に遷移することができる。
識別及び構成段階（Ｓ６３０）で、無線電力伝送装置１００は、無線電力受信装置２００が伝送する識別情報、電力情報などを受信して、電力が効率的に伝達されるように制御することができる。
まず、識別及び構成段階（Ｓ６３０）で、無線電力受信装置２００は、識別データを伝送することができる。
まず、識別及び構成段階（Ｓ６３０）で、無線電力受信装置２００は、識別データを伝送することができる。
識別データには、無線電力伝送規約のバージョン情報、無線電力受信装置２００の製造業者情報、基本装置識別子情報、拡張装置識別子の有無を示す情報などが含まれることができる。
また、識別及び構成段階（Ｓ６３０）で、無線電力受信装置２００は、電力データを伝送することができる。
電力データには、無線電力受信装置２００の最大電力についての情報、残余電力についての情報、電力クラス情報などが含まれることができる。
また、識別及び構成段階（Ｓ６３０）で、無線電力受信装置２００は、電力データを伝送することができる。
電力データには、無線電力受信装置２００の最大電力についての情報、残余電力についての情報、電力クラス情報などが含まれることができる。
無線電力伝送装置１００は、識別データ及び電力データに基づいて、無線電力受信装置２００を識別し、無線電力受信装置２００の電力情報を獲得することができる。
無線電力伝送装置１００は、無線電力受信装置２００を識別し、無線電力受信装置２００の電力情報を獲得した場合、ハンドオーバー段階（Ｓ６３０）に遷移することができる。
もしくは、無線電力伝送装置１００は、識別及び構成段階（Ｓ６３０）で、識別データ及び／又は電力データを受信することができなかった場合、選択段階（Ｓ６１０）に遷移することができる。
無線電力伝送装置１００は、ハンドオーバー段階（Ｓ６４０）で、無線電力受信装置２００との通信方法の変更可否を演算することができる。
無線電力伝送装置１００は、ハンドオーバー段階（Ｓ６４０）で、無線電力受信装置２００との通信方法の変更可否を演算することができる。
具体的に、無線電力伝送装置１００は、無線電力受信装置２００と帯域内（ｉｎ−ｂａｎｄ）通信方法で通信する状態で、選択段階（Ｓ６１０）、ピング段階（Ｓ６２０）又は識別及び構成段階（Ｓ６３０）の少なくとも一つの段階で獲得した無線電力受信装置２００の電力情報に基づいて、帯域内（ｉｎ−ｂａｎｄ）通信を維持するか又は帯域外（ｏｕｔ−ｏｆ−ｂａｎｄ）通信方法に変更するかを演算することができる。
一方、無線電力伝送装置１００は、識別及び構成段階（Ｓ６３０）又はハンドオーバー段階（Ｓ６４０）で受信された交渉フィールド（ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎ ｆｉｅｌｄ）値に基礎して、交渉段階（Ｓ６５０）への進入が必要であるかを演算することができる。
無線電力伝送装置１００は、演算結果、交渉が必要な場合、交渉段階（Ｓ６５０）に遷移し、異物質検出（Ｆｏｒｅｉｇｎ ｏｂｊｅｃｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ：ＦＯＤ）の手続きを遂行することができる。
また、無線電力伝送装置１００は、演算結果、交渉が不必要な場合、直ちに電力伝送段階（Ｓ６７０）に遷移することもできる。
また、無線電力伝送装置１００は、演算結果、交渉が不必要な場合、直ちに電力伝送段階（Ｓ６７０）に遷移することもできる。
無線電力伝送装置１００は、選択段階（Ｓ６１０）又は交渉段階（Ｓ６５０）で、演算された充電面の異物質存在有無に基づいて、補正段階（Ｓ６６０）への進入可否を決定することができる。
無線電力伝送装置１００は、異物質が検出されない場合、補正段階（Ｓ６６０）を経て電力伝送段階（Ｓ６７０）に遷移することができる。
もしくは、無線電力伝送装置１００は、異物質が検出された場合、電力伝送を遂行せずに選択段階（Ｓ６１０）に遷移することもできる。
無線電力伝送装置１００は、異物質が検出されない場合、補正段階（Ｓ６６０）を経て電力伝送段階（Ｓ６７０）に遷移することができる。
もしくは、無線電力伝送装置１００は、異物質が検出された場合、電力伝送を遂行せずに選択段階（Ｓ６１０）に遷移することもできる。
補正段階（Ｓ６６０）で、無線電力伝送装置１００は、無線電力伝送装置１００の送信電力と無線電力受信装置２００の受信電力間の差に基づいて電力損失を演算することができる。
電力伝送段階（Ｓ６７０）で、無線電力伝送装置１００は、無線電力受信装置２００に電力を伝送することができる。
電力伝送段階（Ｓ６７０）で、無線電力伝送装置１００は、無線電力受信装置２００に電力を伝送することができる。
電力伝送段階（Ｓ６７０）で、無線電力伝送装置１００は、電力伝送途中に、無線電力受信装置２００から電力制御情報を受信し、受信した電力制御情報に対応して、コイルに印加される電力の特性を調節することができる。
電力伝送段階（Ｓ６７０）で、無線電力伝送装置１００は、望まないデータを受信するか（ｕｎｅｘｐｅｃｔｅｄ ｄａｔａ）、既設定の時間の間に、所望のデータ、例えば電力制御情報を受信することができないか（ｔｉｍｅ ｏｕｔ）、既設定の電力伝送契約に対する違反が発生するか（ｐｏｗｅｒ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｃｏｎｔｒａｃｔ ｖｉｏｌａｔｉｏｎ）、充電が完了した場合、選択段階（Ｓ６１０）に遷移することができる。
また、電力伝送段階（Ｓ６７０）で、無線電力伝送装置１００は、無線電力伝送装置１００又は無線電力受信装置２００の状態変化などによって電力伝送交渉を再構成する必要がある場合、再交渉段階（Ｓ６８０）に遷移することができる。ここで、無線電力伝送装置１００は、再交渉が正常に完了すれば、電力伝送段階（Ｓ６７０）に回帰することができる。
図７は本発明の実施例による異物質検出方法を説明するためのフローチャート、図８は本発明の実施例による共振周波数での個別品質係数を演算するための周波数スイープ方法を説明するためのフローチャート、図９は図８の個別品質係数を演算する方法を説明するためのフローチャート、図１０は図８の個別品質係数を説明するための参照図、図１１は図８の周波数スイープ方法を説明するためのフローチャートである。
図面を参照して説明すると、図７で、制御部１６０は、共振周波数で、複数のコイル１８１〜１８４のそれぞれの個別品質係数を演算することができる（Ｓ７１０）。
具体的に、図９で、入力電圧Ｖ１が共振回路部１８０に印加されることができる。これにより、第１コイル１８１の両端にＶ２電圧が印加されることができる。同様に、第１キャパシタ素子１８５にも、Ｖ２と振幅は同一であるが位相が反対である−Ｖ２電圧が印加されることができる。
図９では、Ｖ２が第１コイル１８１の両端電圧として示されているが、Ｖ２が第１キャパシタ素子１８５の両端電圧の場合にもその結果は同一である。
第１電圧感知部１３１は、複数のコイル１８１〜１８４のそれぞれに入力される入力電圧Ｖ１を感知することができる。
第２電圧感知部１３３は、複数のコイル１８１〜１８４のそれぞれの両端電圧Ｖ２を感知することができる。
例えば、第１電圧感知部１３１及び第２電圧感知部１３３で感知した入力電圧Ｖ１及び両端電圧Ｖ２は図１０の通りであり得る。
第１電圧感知部１３１は、複数のコイル１８１〜１８４のそれぞれに入力される入力電圧Ｖ１を感知値として制御部１６０に伝送することができる。
第２電圧感知部１３３は、複数のコイル１８１〜１８４のそれぞれの両端電圧Ｖ２を感知値として制御部１６０に伝送することができる。
図９では、Ｖ２が第１コイル１８１の両端電圧として示されているが、Ｖ２が第１キャパシタ素子１８５の両端電圧の場合にもその結果は同一である。
第１電圧感知部１３１は、複数のコイル１８１〜１８４のそれぞれに入力される入力電圧Ｖ１を感知することができる。
第２電圧感知部１３３は、複数のコイル１８１〜１８４のそれぞれの両端電圧Ｖ２を感知することができる。
例えば、第１電圧感知部１３１及び第２電圧感知部１３３で感知した入力電圧Ｖ１及び両端電圧Ｖ２は図１０の通りであり得る。
第１電圧感知部１３１は、複数のコイル１８１〜１８４のそれぞれに入力される入力電圧Ｖ１を感知値として制御部１６０に伝送することができる。
第２電圧感知部１３３は、複数のコイル１８１〜１８４のそれぞれの両端電圧Ｖ２を感知値として制御部１６０に伝送することができる。
制御部１６０は、入力電圧Ｖ１及び両端電圧Ｖ２に基づいて、前記式１を用いて、複数のコイル１８１〜１８４のそれぞれの個別品質係数（Ｑｉ）を演算することができる。
特に、制御部１６０は、共振周波数で、複数のコイル１８１〜１８４のそれぞれの個別品質係数（Ｑｉ）を演算することができる。
特に、制御部１６０は、共振周波数で、複数のコイル１８１〜１８４のそれぞれの個別品質係数（Ｑｉ）を演算することができる。
制御部１６０は、共振周波数で、複数のコイル１８１〜１８４のそれぞれの個別品質係数（Ｑｉ）を演算するために、周波数をスイープ（ｓｗｅｅｐ）することができる。
より詳細に、図８及び図１１で、制御部１６０は、動作周波数帯域内で低周波数から高周波数にスイープ（ｓｗｅｅｐ）することができる。
より詳細に、図８及び図１１で、制御部１６０は、動作周波数帯域内で低周波数から高周波数にスイープ（ｓｗｅｅｐ）することができる。
制御部１６０は、第１動作周波数帯域ｆｏ１を設定することができる（Ｓ１０１０）。ここで、動作周波数は、無線電力伝送装置１００の可用周波数を意味するもので、既設定の値であり得る。例えば、第１動作周波数帯域ｆｏ１は７０ｋＨｚ〜１２０ｋＨｚであり得る。
制御部１６０は、第１動作周波数帯域ｆｏ１内で、第１周波数スイープ単位ｆｕ１で第１周波数スイープを行うことができる（Ｓ１０３０）。
制御部１６０は、第１動作周波数帯域ｆｏ１内で、第１周波数スイープ単位ｆｕ１で第１周波数スイープを行うことができる（Ｓ１０３０）。
例えば、制御部１６０は、７０ｋＨｚ〜１２０ｋＨｚの第１動作周波数帯域ｆｏ１内で、低周波数から高周波数まで、３００Ｈｚのステップで第１周波数スイープを行うことができる。
一方、第１周波数スイープは、複数のコイル１８１〜１８４に対して、同時に又は順次行うことができる。
第１電圧感知部１３１及び第２電圧感知部１３３は、第１周波数スイープに対応して、感知された電圧値を制御部１６０に伝送することができる。
一方、第１周波数スイープは、複数のコイル１８１〜１８４に対して、同時に又は順次行うことができる。
第１電圧感知部１３１及び第２電圧感知部１３３は、第１周波数スイープに対応して、感知された電圧値を制御部１６０に伝送することができる。
制御部１６０は、それぞれの入力電圧Ｖ１及びそれぞれの両端電圧Ｖ２に基づいて、周波数スイープに対応する複数のコイル１８１〜１８４のそれぞれの個別品質係数（Ｑｉ）を演算することができる（Ｓ１０５０）。
制御部１６０は、第１周波数スイープによって演算される複数のコイル１８１〜１８４のそれぞれの個別品質係数（Ｑｉ）に基づいて第２動作周波数帯域ｆｏ２を演算することができる（Ｓ１０７０）。
制御部１６０は、第１周波数スイープによって演算される複数のコイル１８１〜１８４のそれぞれの個別品質係数（Ｑｉ）が既設定の基準品質係数（Ｑｒｅｆ）より大きい動作周波数帯域を第２動作周波数帯域ｆｏ２に演算することができる。
第２動作周波数帯域ｆｏ２は、図１１のように、第１動作周波数帯域ｆｏ１より小さい帯域を意味することができる。
第２動作周波数帯域ｆｏ２は、図１１のように、第１動作周波数帯域ｆｏ１より小さい帯域を意味することができる。
制御部１６０は、第２動作周波数帯域ｆｏ２内で第１周波数スイープ単位ｆｕ１より小さい第２周波数スイープ単位ｆｕ２で第２周波数スイープを行うことができる（Ｓ１０９０）。
例えば、７０ｋＨｚ〜１２０ｋＨｚの第１動作周波数帯域ｆｏ１で第２動作周波数帯域ｆｏ２が１００ｋＨｚ〜１０３ｋＨｚに演算された場合、制御部１６０は、１００ｋＨｚ〜１０３ｋＨｚ帯域で、５０Ｈｚで第２周波数スイープすることができる。
一方、第２周波数スイープも、複数のコイル１８１〜１８４に対して、同時に又は順次遂行されることができる。
一方、第２周波数スイープも、複数のコイル１８１〜１８４に対して、同時に又は順次遂行されることができる。
また、実施例によって、複数のコイル１８１〜１８４のそれぞれに対して、第２動作周波数帯域ｆｏ２及び第２周波数スイープ単位ｆｕ２が異なることもできる。
第１電圧感知部１３１及び第２電圧感知部１３３は、第２周波数スイープに対応して、感知された電圧値を制御部１６０に伝送することができる。
第１電圧感知部１３１及び第２電圧感知部１３３は、第２周波数スイープに対応して、感知された電圧値を制御部１６０に伝送することができる。
制御部１６０は、第２周波数スイープによって変化する入力電圧Ｖ１に対する両端電圧Ｖ２の比のうち最大値を、共振周波数で、該当コイルの個別品質係数（Ｑｉ）に演算することができる。
一方、複数のコイル１８１〜１８４のそれぞれに入力される入力電圧Ｖ１は、周波数スイープ（ｓｗｅｅｐ）にもかかわらず、変わらないことが一般的であるが、実際には、図１０のように、充電面に異物質が置かれる時点でちょっと減少することができる。
本発明は、複数のコイル１８１〜１８４の両端電圧Ｖ２だけでなく複数のコイル１８１〜１８４に入力される入力電圧Ｖ１まで考慮して個別品質係数（Ｑｉ）を演算するので、充電面の異物質をより正確に検出することができる。
また、本発明は、初期周波数スイープ段階から小さな周波数スイープ単位で、周波数スイープせず、２段階に分け、１段階で大きい周波数スイープ単位で周波数スイープして共振周波数での品質係数を概略で探索し、２段階で小さい周波数スイープ単位で周波数スイープすることにより、共振周波数での品質係数を確定することができる。これにより、共振周波数での品質係数探索をより効率的に遂行することができ、より正確な品質係数探索が可能になる。
また、本発明は、共振周波数を直接探索するのではなく、周波数スイープによる品質係数の変化に基づいて異物質を検出するので、直接共振周波数値を導出する場合に比べ、演算過程が単純であり、より迅速な異物質検出が可能であるという利点がある。
一方、制御部１６０は、共振周波数での個別品質係数（Ｑｉ）に基づいて共振周波数での総品質係数（Ｑｔ）を演算することができる（Ｓ７２０）。
制御部１６０は、式２によって、共振周波数で個別品質係数（Ｑｉ）の和を共振周波数での総品質係数（Ｑｔ）に演算することができる。
一方、制御部１６０は、総品質係数が第１基準範囲内に含まれるかを演算することができる（Ｓ７３０）。
一方、制御部１６０は、共振周波数での個別品質係数（Ｑｉ）に基づいて共振周波数での総品質係数（Ｑｔ）を演算することができる（Ｓ７２０）。
制御部１６０は、式２によって、共振周波数で個別品質係数（Ｑｉ）の和を共振周波数での総品質係数（Ｑｔ）に演算することができる。
一方、制御部１６０は、総品質係数が第１基準範囲内に含まれるかを演算することができる（Ｓ７３０）。
ここで、第１基準範囲は、総品質係数（Ｑｔ）の正常臨界値に第１測定誤差を合わせた値であり得る。一方、正常臨界値は、充電面に異物質が存在しない場合、複数のコイル１８１〜１８４の総品質係数（Ｑｔ）を意味することができる。また、第１測定誤差は、例えば±１．２％であり得る。
第１基準範囲は既設定の値としてメモリ１２０に記憶されることができる。第１基準範囲は、無線電力伝送装置１００の構造、コイル容量、設計などを考慮して予め設定されることができる。もしくは、第１基準範囲は測定によって決まる値であり得る。
制御部１６０は、共振周波数での総品質係数（Ｑｔ）が既設定の第１基準範囲に含まれない場合、充電面に異物質が存在すると演算することができる（Ｓ７６０）。
また、制御部１６０は、共振周波数での総品質係数（Ｑｔ）が既設定の第１基準範囲に含まれない場合、充電面に無線電力受信装置２００が配置されていない状態に演算することができる。
本発明による無線電力伝送装置１００は、共振周波数での総品質係数（Ｑｔ）が既設定の第１基準範囲に含まれない場合、充電面に異物質が存在するか、無線電力受信装置２００が配置されていない状態に演算するので、図６のように、送信機が充電面の物体（ｏｂｊｅｃｔ）を感知するためのアナログピング（ＡＰ）を送出する必要がないという利点がある。
一方、共振周波数での総品質係数（Ｑｔ）のみで充電面の異物質を検出する場合、エラーが発生し得る。すなわち、共振周波数での総品質係数（Ｑｔ）は正常範囲にあるが、個別品質係数の少なくとも一つが正常範囲を外れることができる。
したがって、制御部１６０は、共振周波数での総品質係数（Ｑｔ）が第１基準範囲に含まれても、充電面に異物質が存在しないと直ちに演算せずに、共振周波数での個別品質係数（Ｑｉ）に基づいて充電面の異物質存在有無を再演算することができる。
制御部１６０は、共振周波数での総品質係数（Ｑｔ）が第１基準範囲に含まれるとともに共振周波数での個別品質係数（Ｑｉ）が第２基準範囲内に含まれるかを演算することができる（Ｓ７４０）。
制御部１６０は、共振周波数での総品質係数（Ｑｔ）が第１基準範囲に含まれるとともに共振周波数での個別品質係数（Ｑｉ）が第２基準範囲内に含まれない場合、充電面に異物質が存在すると演算することができる（Ｓ７６０）。
制御部１６０は、共振周波数での総品質係数（Ｑｔ）が第１基準範囲に含まれるとともに共振周波数での個別品質係数（Ｑｉ）が第２基準範囲内に含まれる場合、充電面に異物質が存在しないと演算することができる（Ｓ７５０）。
前記のような過程によれば、本発明の実施例による無線電力伝送装置１００は、共振回路部１８０のインダクタンス演算又は共振周波数演算なしに、品質係数演算のみで充電面の異物質をより効率的に検出することができる。
一方、本発明の制御部１６０は、無線電力伝送装置１００に備えられたプロセッサが読める記録媒体にプロセッサ可読のコードとして具現することが可能である。プロセッサ可読の記録媒体はプロセッサによって読められるデータが記憶される全ての種類の記録装置を含む。プロセッサ可読の記録媒体の例としては、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、フロッピーディスク、光データ記憶装置などがあり、また、インターネットを介しての伝送などのキャリアウェーブの形態に具現されるものも含む。また、プロセッサ可読の記録媒体はネットワークで連結されたコンピュータシステムに分散され、分散方式でプロセッサ可読のコードが記憶されて実行されることができる。
また、以上では本発明の好適な実施例について図示して説明したが、本発明は上述した特定の実施例に限定されず、請求範囲で請求する本発明の要旨を逸脱しない範疇内で本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者によって多様な変形実施が可能であることはもちろんのこと、このような変形実施は本発明の技術的思想や見込みから別個に理解されてはいけないであろう。
１０ 無線電力システム
１００ 無線電力伝送装置
１３１ 第１電圧感知部
１３３ 第２電圧感知部
１６０ 制御部
１８０ 共振回路部
２００ 無線電力受信装置
１００ 無線電力伝送装置
１３１ 第１電圧感知部
１３３ 第２電圧感知部
１６０ 制御部
１８０ 共振回路部
２００ 無線電力受信装置
Claims (15)
- 無線電力伝送装置であって、
複数のコイル及び前記複数のコイルにそれぞれ接続される複数のキャパシタ素子を含む共振回路部と、
共振周波数で、前記複数のコイルのそれぞれの個別品質係数と前記複数コイルの総品質係数を演算し、前記共振周波数での前記総品質係数及び個別品質係数に基づいて、充電面の異物質存在有無を演算する制御部と、を備えてなることを特徴とする、無線電力伝送装置。 - 前記制御部は、前記共振周波数での前記総品質係数が既設定の第１基準範囲に含まれない場合、前記充電面に異物質が存在すると演算することを特徴とする、請求項１に記載の無線電力伝送装置。
- 前記制御部は、前記共振周波数での前記総品質係数が前記第１基準範囲に含まれる場合、前記共振周波数での前記個別品質係数に基づいて前記充電面の異物質存在有無を演算することを特徴とする、請求項２に記載の無線電力伝送装置。
- 前記制御部は、前記共振周波数での前記総品質係数が前記第１基準範囲に含まれるとともに前記共振周波数での全ての個別品質係数が既設定の第２基準範囲に含まれる場合、前記充電面に異物質が存在しないと演算することを特徴とする、請求項３に記載の無線電力伝送装置。
- 前記複数のコイルのそれぞれに入力される入力電圧を感知する第１電圧感知部と、
前記複数のコイルのそれぞれの両端電圧を感知する第２電圧感知部と、を更に備えてなることを特徴とする、請求項１に記載の無線電力伝送装置。 - 前記制御部は、
周波数スイープ（ｓｗｅｅｐ）によって変化する前記入力電圧に対する前記両端電圧の比のうち最大値を、前記共振周波数で、該当コイルの個別品質係数に演算し、
前記共振周波数で前記個別品質係数の和を前記共振周波数での前記総品質係数に演算することを特徴とする、請求項５に記載の無線電力伝送装置。 - 前記制御部は、動作周波数帯域内で、低周波数から高周波数にスイープ（ｓｗｅｅｐ）し、
前記第１電圧感知部は、周波数スイープ（ｓｗｅｅｐ）に対応して、前記複数のコイルのそれぞれに入力される前記入力電圧を前記制御部に伝送し、
前記第２電圧感知部は、周波数スイープ（ｓｗｅｅｐ）に対応して、前記複数のコイルのそれぞれの前記両端電圧を前記制御部に伝送することを特徴とする、請求項６に記載の無線電力伝送装置。 - 前記制御部は、
第１動作周波数帯域内で、第１周波数スイープ（ｓｗｅｅｐ）単位で、第１周波数スイープ（ｓｗｅｅｐ）した後、
前記第１周波数スイープ（ｓｗｅｅｐ）によって演算される前記複数のコイルのそれぞれの個別品質係数値に基づいて、前記第１動作周波数帯域より小さい第２動作周波数帯域を演算し、
前記第２動作周波数帯域内で、前記第１周波数スイープ（ｓｗｅｅｐ）単位より小さい第２周波数スイープ（ｓｗｅｅｐ）単位で第２周波数スイープ（ｓｗｅｅｐ）を行うことを特徴とする、請求項７に記載の無線電力伝送装置。 - 前記制御部は、前記第１周波数スイープ（ｓｗｅｅｐ）によって演算される前記複数のコイルのそれぞれの個別品質係数が既設定の基準品質係数より大きい動作周波数帯域を前記第２動作周波数帯域に演算することを特徴とする、請求項８に記載の無線電力伝送装置。
- 前記第１基準範囲及び第２基準範囲を記憶するメモリを更に備えてなり、
前記第１基準範囲は、前記共振周波数で、前記充電面に異物質が存在しない場合、前記複数コイルの総品質係数に第１測定誤差を合わせた値であり、
前記第２基準範囲は、前記共振周波数で、前記充電面に異物質が存在しない場合、前記複数のコイルのそれぞれの個別品質係数に第２測定誤差を合わせた値であることを特徴とする、請求項４に記載の無線電力伝送装置。 - 前記共振回路部は、部分的に重なるように配置される第１コイル〜第４コイルを備えることを特徴とする、請求項１に記載の無線電力伝送装置。
- 無線電力伝送方法であって、
共振周波数で、複数のコイルのそれぞれの個別品質係数を演算する段階と、
前記共振周波数で、複数コイルの総品質係数を演算する段階と、
前記共振周波数での前記総品質係数及び個別品質係数に基づいて充電面の異物質存在有無を演算する段階と、を含んでなることを特徴とする、無線電力伝送方法。 - 前記充電面の異物質存在有無を演算する段階は、
前記共振周波数での前記総品質係数が既設定の第１基準範囲に含まれない場合、前記充電面に異物質が存在すると演算し、
前記共振周波数での前記総品質係数が前記第１基準範囲に含まれる場合、前記共振周波数での前記個別品質係数に基づいて前記充電面の異物質存在有無を演算し、
前記共振周波数での前記総品質係数が前記第１基準範囲に含まれるとともに前記共振周波数での全ての個別品質係数が既設定の第２基準範囲に含まれる場合、前記充電面に異物質が存在しないと演算することを特徴とする、請求項１２に記載の無線電力伝送方法。 - 前記複数のコイルのそれぞれの個別品質係数を演算する段階は、
前記複数のコイルのそれぞれに入力される入力電圧を感知する段階と、
前記複数のコイルのそれぞれの両端電圧を感知する段階と、
周波数スイープ（ｓｗｅｅｐ）によって変化する前記入力電圧に対する前記両端電圧の比のうち最大値を、前記共振周波数で、該当コイルの個別品質係数に演算する段階と、を含んでなることを特徴とする、請求項１２に記載の無線電力伝送方法。 - 前記複数コイルの総品質係数を演算する段階は、前記共振周波数で前記個別品質係数の和を前記共振周波数での前記総品質係数に演算することを特徴とする、請求項１４に記載の無線電力伝送方法。
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