JP6284706B2 - 無線電力送信装置、無線電力受信装置、無線電力伝送システムの電力伝送方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線電力送信装置、無線電力受信装置、無線電力伝送システムの電力伝送方法に関するものである。

無線で電気エネルギーを所望の機器に伝達する無線電力伝送技術（wireless power transmissionまたはwireless energy transfer）は、既に１８００年代に電磁気誘導原理を用いた電気モーターや変圧器が使われ始めて、その後にはラジオ波やレーザーのような電磁波を放射して電気エネルギーを伝送する方法も試みられた。私達がよく使用する電動歯ブラシや一部の無線カミソリも実際は電磁気誘導原理により充電される。現在まで無線方式によるエネルギー伝達方式は、磁気誘導、共振、及び短波長無線周波数を用いた遠距離送信技術などがある。

最近、このような無線電力伝送技術のうち、共振を用いたエネルギー伝達方式がたくさん使われている。

共振を用いた無線電力伝送システムは、送信側と受信側のコイルを通じて電力が無線で伝えられるため、ユーザは携帯用機器のような電子機器を難無く充電することができる。

無線電力を伝送する技術には、公開特許公報第１０−２００６−００３１５２６号‘両方向充電が可能な無線充電用パッド及びバッテリーパック’のように単純な構造を有すると共に、高い結合係数を有する分離型トランスフォーマーを具現して無線充電用パッド側で上面に載置された携帯用デバイスやバッテリーパックを検出し、これを通じて充電状態監視及び制御を遂行する方式が提案されている。

しかしながら、従来の技術は受信側に連結される負荷端の負荷インピーダンスまたは受信側のコイルのインダクタンスが固定されているので、送信側と受信側の結合状態が可変するによって電力伝送効率が低下する問題がある。

本発明の目的は、無線電力送信装置と無線電力受信装置との間の結合状態を効果的に検出して負荷端の負荷インピーダンスを能動制御できる無線電力送信装置、無線電力受信装置、無線電力伝送システムの電力伝送方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、無線電力送信装置と無線電力受信装置との間の結合係数状態を効果的に検出して無線電力受信装置に備えられたコイルのインダクタンスを可変させることができる無線電力送信装置、無線電力受信装置、及び無線電力伝送システムの電力伝送方法を提供することにある。

本発明の一実施形態に従う無線電力受信装置に無線で電力を送信する無線電力送信装置は、電力ソースから提供を受けた電力を共振を用いて上記無線電力受信装置の受信コイルに伝送する送信コイル及び上記無線電力送信装置の入力インピーダンスから上記送信コイルと上記受信コイルとの結合状態を検出する検出部を含む。

上記検出部は、上記無線電力受信装置の出力インピーダンスを固定させた後、上記無線電力送信装置の入力インピーダンスを測定して上記結合状態を検出することを特徴とする。

上記送信コイルとカップリングされて上記電力ソースから提供を受けた電力を電磁気誘導を通じて上記送信コイルに伝達する送信誘導コイルをさらに含み、上記検出部は上記無線電力受信装置の出力インピーダンスが除去された後、測定された上記無線電力送信装置の入力インピーダンスと上記送信誘導コイルのインダクタンスとを用いて上記送信コイルと上記受信コイルとの結合係数を検出することを特徴とする。

上記検出部は、上記無線電力受信装置の出力インピーダンスを固定させた後、上記結合状態を検出し、インバンド通信またはアウトオブバンド通信を用いて上記無線電力受信装置のインピーダンスを調節するための上記結合状態に対する情報を上記無線電力受信装置に伝送することを特徴とする。

上記検出部は、上記無線電力受信装置の出力インピーダンスを固定させた後、上記結合状態を検出し、上記結合状態に基づいて上記無線電力受信装置のインピーダンス変更情報を決定して、決まったインピーダンス変更情報を上記無線電力受信装置に送信することを特徴とする。

上記無線電力受信装置のインピーダンス変更情報は、上記受信コイルとカップリングされて電力の伝達を受ける受信誘導コイルのインダクタンス変更情報または負荷端のインピーダンス変更情報のうち、いずれか１つであることを特徴とする。

本発明の一実施形態に従う無線電力送信装置から無線で電力を受信する無線電力受信装置は、上記無線電力送信装置の送信コイルから共振を用いて電力を受信する受信コイル、及び上記送信コイルと上記受信コイルとの結合状態を検出するために、上記無線電力受信装置の出力インピーダンスを変更させるインピーダンス可変部を含む。

上記インピーダンス可変部は、上記出力インピーダンスを除去するためのスイッチを含む。

上記無線電力受信装置は、上記結合状態に基づいてインダクタンスを変更する可変受信誘導コイルをさらに含む。

上記可変受信誘導コイルは、直列に連結された複数のインダクタ及び各インダクタに並列連結されたスイッチを含む。

上記無線電力受信装置は、上記結合状態に基づいて負荷端のインピーダンスを変更する負荷インピーダンス可変部をさらに含む。

上記負荷インピーダンス可変部は、バッテリー管理素子（ＢＭＩＣ）または直流変換機のうち、いずれか１つであることを特徴とする。

本発明の一実施形態に従う負荷端に電力を伝達する無線電力伝送システムの無線電力伝送方法は、無線電力受信装置の出力インピーダンスを変更させるステップ、上記変更された出力インピーダンスに従って無線電力送信装置の入力インピーダンスを測定するステップ、及び上記測定された入力インピーダンスから上記無線電力送信装置の送信コイルと上記無線電力受信装置の受信コイルとの結合状態を検出するステップを含む。

上記出力インピーダンスを変更させるステップは、上記出力インピーダンスを固定させるステップを含む。

上記出力インピーダンスを固定させるステップは、上記負荷端と並列に連結されたスイッチを短絡させて上記無線電力受信装置の出力インピーダンスを除去するステップを含む。

上記結合状態を検出するステップは、上記出力インピーダンスを除去した後、上記測定された入力インピーダンスと上記受信コイルとカップリングされた受信誘導コイルのインダクタンスとを用いて上記送信コイルと上記受信コイルとの結合係数を検出するステップを含む。

上記無線電力伝送方法は、上記検出された結合状態に基づいて上記負荷端の負荷インピーダンスを変更させるステップをさらに含む。

上記無線電力伝送方法は、上記検出された結合状態に基づいて上記負荷端に電力を伝達する受信誘導コイルのインダクタンスを変更させるステップをさらに含む。

上記無線電力伝送方法は、上記無線電力送信装置が上記検出された結合状態に対する情報をインバンドまたはアウトオブバンド通信を用いて上記無線電力受信装置に伝送するステップをさらに含む。

記録媒体は、上記無線電力伝送方法を遂行するためのプログラムを記録することができる。

本発明の実施形態によれば、無線電力送信装置と無線電力受信装置との間の結合状態の効果的な検出を通じて負荷端の負荷インピーダンスを調節して無線電力伝送システムの電力伝送効率を向上させることができる。

本発明の実施形態によれば、無線電力送信装置と無線電力受信装置との間の結合状態を効果的な検出を通じて無線電力受信装置に備えられたコイルのインダクタンスを可変させて電力伝送効率を向上させることができる無線電力送信装置、無線電力受信装置、及び無線電力伝送システムの電力伝送方法の提供を目的とする。

一方、その他の多様な効果は、後述する本発明の実施形態に従う詳細な説明で直接的または暗示的に開示される。

本発明の一実施形態に従う共振型無線電力伝送システムの構成図である。 本発明の一実施形態に従う出力インピーダンス可変部のスイッチが開放された場合を示す図である。 本発明の一実施形態に従う出力インピーダンス可変部のスイッチが短絡された場合を示す図である。 本発明の一実施形態に従う負荷端の負荷インピーダンスを調節する方法を説明した図である。 本発明の一実施形態に従う無線電力伝送システムの無線電力伝送方法のフローチャートである。 本発明の実施形態に従って結合係数と負荷端の負荷インピーダンスを対応させたルックアップテーブルの例示図である。 本発明の更に他の実施形態に従う無線電力伝送システムの構成図である。 受信誘導コイル部のインダクタンスが固定された場合、共振周波数に従う電力伝送効率を示すグラフである。 受信誘導コイル部のインダクタンスが固定された場合、共振周波数に従う電力伝送効率を示すグラフである。 受信誘導コイル部のインダクタンスが固定された場合、共振周波数に従う電力伝送効率を示すグラフである。 受信誘導コイル部のインダクタンスが固定された場合、共振周波数に従う電力伝送効率を示すグラフである。 インダクタンス可変部を使用して結合係数によって受信誘導コイルのインダクタンスを可変させた場合、共振周波数に従う電力伝送効率を示すグラフである。 インダクタンス可変部を使用して結合係数によって受信誘導コイルのインダクタンスを可変させた場合、共振周波数に従う電力伝送効率を示すグラフである。 インダクタンス可変部を使用して結合係数によって受信誘導コイルのインダクタンスを可変させた場合、共振周波数に従う電力伝送効率を示すグラフである。 インダクタンス可変部を使用して結合係数によって受信誘導コイルのインダクタンスを可変させた場合、共振周波数に従う電力伝送効率を示すグラフである。 図８乃至図１５の結果を総合して示すグラフである。 本発明の一実施形態に従うインダクタンス可変部の構成例である。 本発明の更に他の実施形態に従う無線電力伝送システムの電力伝送方法を説明するためのフローチャートである。

以下、添付した図面を参照して本発明の好ましい実施形態に対して本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に従う共振型無線電力伝送システム１００の構成図である。

図１を参考すると、無線電力伝送システム１０００は、電力ソース１００、無線電力送信装置２００、無線電力受信装置３００、及び負荷端４００を含むことができる。

無線電力送信装置２００は、送信部２１０、及び検出部２２０を含むことができる。

送信部２１０は、送信誘導コイル部２１１、及び送信共振コイル部２１２を含むことができる。

無線電力受信装置３００は、受信部３１０、出力インピーダンス可変部３２０、及び負荷調節部３３０を含むことができる。

受信部３１０は、受信共振コイル部３１１、及び受信誘導コイル部３１２を含むことができる。

電力ソース１００は、無線電力送信装置２００に電力を供給することができる。電力ソース１００は、無線電力送信装置２００に交流電力を供給することができる。

電力ソース１００で生成された電力は無線電力送信装置２００に伝えられ、共振現象により無線電力送信装置２００と共振をなす無線電力受信装置３００に伝えられる。無線電力受信装置３００に伝えられた電力は整流回路（図示せず）を経て負荷端４００に伝えられる。負荷端４００は充電池またはその他の電力を必要とする任意の装置を意味することができ、本発明の実施形態では負荷端４００の負荷インピーダンスをＺＬＯとして表す。一実施形態において、負荷端４００は電子機器に電力を供給するバッテリーを意味することができる。

一実施形態において、負荷端４００は無線電力受信装置３００に含まれる。

より詳しくは、電力ソース１００は所定の周波数を有する交流電力を無線電力送信装置２００に供給することができる。

無線電力送信装置２００の送信部２１０は、送信誘導コイル部２１１及び送信共振コイル部２１２を含むことができる。

送信誘導コイル部２１１は電力ソース１００と連結され、電力ソース１００から供給を受けた交流電力により送信誘導コイル部２１１には交流電流が流れることができる。送信誘導コイル部２１１に交流電流が流れれば、電磁気誘導により物理的に離隔している送信共振コイル部２１２にも交流電流が誘導できる。

送信共振コイル部２１２は、送信誘導コイル部２１１から伝達を受けた電力を共振を用いて無線電力受信装置３００の受信共振コイル部３１１に伝送することができる。

インピーダンスがマッチングされた２つのＬＣ回路の間は共振により電力が伝送できる。このような共振による電力伝送は、電磁気誘導による電力伝送より遠い距離までより高い効率で電力伝達が可能である。

送信誘導コイル部２１１は、送信誘導コイル（Ｌ１）及びキャパシタ（Ｃ１）を含む。ここで、キャパシタ（Ｃ１）のキャパシタンスは固定された値でありうる。

キャパシタ（Ｃ１）の一端は電力ソース１００の一端に連結され、キャパシタ（Ｃ１）の他端は送信誘導コイル（Ｌ１）の一端に連結できる。送信誘導コイル（Ｌ１）の他端は電力ソース１００の他端に連結できる。

送信共振コイル部２１２は、送信共振コイル（Ｌ２）、キャパシタ（Ｃ２）、及び抵抗（Ｒ２）を含むことができる。送信共振コイル（Ｌ２）は、キャパシタ（Ｃ２）の一端に連結された一端と抵抗（Ｒ２）の一端に連結された他端を含むことができる。抵抗（Ｒ２）の他端はキャパシタ（Ｃ２）の他端に連結できる。抵抗（Ｒ２）は、送信共振コイル（Ｌ２）で電力損失により発生する量を抵抗として表したものである。

検出部２２０は、電力ソース１００から無線電力送信装置２００側を見渡した時に測定されるインピーダンスである第１入力インピーダンス（Ｚ１）を検出することができる。第１入力インピーダンスは、電力ソース１００の両端の電圧と電力ソース１００の回路に流れる電流を用いて検出できる。

検出部２２０は、第１入力インピーダンス（Ｚ１）を用いて無線電力送信装置２００と無線電力受信装置３００との結合状態を検出することができる。一実施形態において、上記結合状態は送信共振コイル（Ｌ２）と受信共振コイル（Ｌ３）との結合係数を通じて把握できる。上記結合係数は、送信共振コイル（Ｌ２）と受信共振コイル（Ｌ３）との間の電磁気的な結合程度を示す値であって、送信共振コイル（Ｌ２）と受信共振コイル（Ｌ３）との間の位置、方向、距離によって変わることができる値である。

検出部２２０は、第１入力インピーダンス（Ｚ１）を用いて送信共振コイル（Ｌ２）と受信共振コイル（Ｌ３）との結合係数（Ｋ２）を検出することができる。

検出部２２０は、出力インピーダンスを可変して送信共振コイル（Ｌ２）と受信共振コイル（Ｌ３）との結合係数（Ｋ２）を検出することができる。具体的に、検出部２２０は、出力インピーダンスが０に可変された場合、０に可変された出力インピーダンスに基づいて結合係数を検出することができる。一実施形態において、出力インピーダンスは、受信部３１０から負荷端４００を見渡したインピーダンスを意味することができる。

検出部２２０は、０に可変された出力インピーダンスに基づいて第１入力インピーダンスを測定した後、測定された第１入力インピーダンスを用いて結合係数（Ｋ２）を検出することができる。

結合係数（Ｋ２）は、送信共振コイル（Ｌ２）と受信共振コイル（Ｌ３）との間の電磁気的な結合の程度を表示するものであって、無線電力伝送システム１０００の無線電力送信装置２００及び無線電力受信装置３００の間の距離、方向、位置のうち、少なくともいずれか１つにより変わることができる値でありうる。

共振型無線電力伝送システム１０００は、結合係数（Ｋ２）の変化によって電力伝達効率が変わることができる。無線電力伝送システム１０００は、負荷端４００の負荷インピーダンスを能動的に制御して結合係数（Ｋ２）の変化に従う電力伝達効率を向上させることができる。

負荷端４００の負荷インピーダンスを能動制御するためには、送信共振コイル（Ｌ２）と受信共振コイル（Ｌ３）との結合係数（Ｋ２）を知る必要がある。送信共振コイル（Ｌ２）と受信共振コイル（Ｌ３）との結合係数（Ｋ２）を検出する詳細な過程は後述する。

無線電力受信装置３００は、受信部３１０、出力インピーダンス可変部３２０、及び負荷インピーダンス調節部３３０を含む。無線電力受信装置３００は制御部（図示せず）をさらに含むことができる。

受信部３１０は、受信共振コイル部３１１及び受信誘導コイル部３１２を含むことができる。

受信共振コイル部３１１は、受信共振コイル（Ｌ３）、キャパシタ（Ｃ３）、及び抵抗（Ｒ３）を含むことができる。受信共振コイル（Ｌ３）は、キャパシタ（Ｃ３）の一端に連結された一端と抵抗（Ｒ３）の一端に連結された他端とを含むことができる。抵抗（Ｒ３）の他端は、キャパシタ（Ｃ２）の他端に連結できる。抵抗（Ｒ３）は、受信共振コイル（Ｌ３）で電力損失により発生する量を表したものである。

受信誘導コイル部３１２は、両端が各々出力インピーダンス可変部３２０の両端に連結される受信誘導コイル（Ｌ４）及びキャパシタ（図示せず）を含むことができる。受信誘導コイル部３１２は、適切なインダクタンスとキャパシタンス値を有する回路を形成することができる。

受信共振コイル部３１１は、送信共振コイル部２１２と共振周波数で共振状態を維持することができる。即ち、受信共振コイル部３１１は、送信共振コイル部２１２と緩くカップリング（loosely-coupling）されて交流電流が流れるようになり、これによって、無線電力送信装置２００は非放射（Non-Radiative）方式により無線電力受信装置３００側に電力を伝達することができる。

受信誘導コイル部３１２は、受信共振コイル部３１１から電磁気誘導により電力を受信し、受信誘導コイル部３１２に受信された電力は整流回路（図示せず）を通じて整流されて負荷端４００に伝達できる。

出力インピーダンス可変部３２０は、スイッチ（ＳＷ）及びキャパシタ（Ｃ４）を含むことができる。スイッチ（ＳＷ）は、キャパシタ（Ｃ４）の一端に連結された一端と負荷端４００の他端に連結された他端とを含むことができる。負荷端４００の一端はキャパシタ（Ｃ４）の他端に連結できる。

出力インピーダンス可変部３２０は、受信誘導コイル（Ｌ４）から負荷端４００を見渡した出力インピーダンス（ＺＬ）を可変させることができる。出力インピーダンス可変部３２０はスイッチ（ＳＷ）を通じて出力インピーダンス（ＺＬ）を可変させて、結果的に第１入力インピーダンス（Ｚ１）を変更させることができる。

スイッチ（ＳＷ）は、一定周期で一定時間だけ短絡できる。一定周期は１秒で、一定時間は１００ｕｓであることがあるが、これは例示に過ぎない。

制御部（図示せず）は、スイッチ（ＳＷ）に制御信号を印加してスイッチを短絡または開放させることができる。

負荷インピーダンス調節部３３０は、検出された送信共振コイル（Ｌ２）と受信共振コイル（Ｌ３）との間の結合係数（Ｋ２）に基づいて負荷端４００の負荷インピーダンスを変更させることができる。

負荷インピーダンス調節部３３０は、２つ方法を通じて負荷端４００の両端の負荷インピーダンスを変更させることができる。上記２つ方法は図４乃至図５で詳細に説明する。

以下、出力インピーダンス可変部３２０により変化された第１入力インピーダンス（Ｚ１）を測定して送信共振コイル（Ｌ２）と受信共振コイル（Ｌ３）との間の結合係数（Ｋ２）を検出する方法について説明する。このために、図２乃至図３を参考して説明する。

第３入力インピーダンス（Ｚ３）は、受信共振コイル（Ｌ３）から負荷端４００を見渡した時に測定されるインピーダンスを意味し、＜数式１＞のように表現できる。

ここで、ｗは送信共振コイル（Ｌ２）と受信共振コイル（Ｌ３）との間の共振時の共振周波数であり、Ｍ３は受信用共振コイル（Ｌ３）と受信コイル（Ｌ４）との間の相互インダクタンスを意味することができる。また、ＺＬは出力インピーダンスを意味することができる。＜数式１＞は周波数領域を基準にした数式であり、以下の数式も周波数領域を基準とする。

第２入力インピーダンス（Ｚ２）は無線電力送信装置２００から無線電力受信装置３００を見渡した時に測定されるインピーダンスを意味することができ、＜数式２＞のように表現できる。

ここで、Ｍ２は送信用共振コイル（Ｌ２）と受信用共振コイル（Ｌ３）との間の相互インダクタンスを意味し、Ｃ３は受信共振コイル部３１１を等価回路に変換時に表現されるキャパシタを意味することができる。また、Ｒ３は受信共振コイル（Ｌ３）で電力損失により発生する量を抵抗として表したものである。

キャパシタ（Ｃ３）及び抵抗（Ｒ３）は固定された値であることがあるが、相互インダクタンスＭ２は送信共振コイル（Ｌ２）と受信共振コイル（Ｌ３）との間の結合係数（Ｋ２）によって変化できる値である。

第１入力インピーダンス（Ｚ１）は、電力ソース１００から無線電力送信装置２００側を見渡した時に測定されるインピーダンスを意味し、＜数式３＞のように表現できる。

ここで、Ｍ１は送信誘導コイル（Ｌ１）と送信共振コイル（Ｌ２）との間の相互インダクタンスを意味することができる。

＜数式１＞乃至＜数式３＞で、Ｒ２、Ｒ３を非常に小さい値を有するものと仮定して０オームに置き、送信誘導コイル（Ｌ１）とキャパシタ（Ｃ１）、送信共振コイル（Ｌ２）とキャパシタ（Ｃ２）、受信共振コイル（Ｌ３）とキャパシタ（Ｃ３）が全て共振周波数ｗで共振するように値を定めれば、第１入力インピーダンス（Ｚ１）は＜数式４＞のように整理できる。

また、＜数式４＞は各相互インダクタンスと各結合係数との関係を示す式である以下の＜数式５＞乃至＜数式７＞を利用すれば、以下の＜数式８＞に整理できる。

Ｍ１は送信誘導コイル（Ｌ１）と送信共振コイル（Ｌ２）との間の相互インダクタンスを意味することができる。Ｋ１は送信共振コイル（Ｌ１）と送信誘導コイル（Ｌ２）との間の結合係数を意味することができる。

Ｍ２は送信共振コイル（Ｌ２）と受信共振コイル（Ｌ３）との間の相互インダクタンスを意味することができる。Ｋ２は送信共振コイル（Ｌ２）と受信共振コイル（Ｌ３）との間の結合係数を意味することができる。

Ｍ３は受信共振コイル（Ｌ３）と受信誘導コイル（Ｌ４）との間の相互インダクタンスを意味することができる。Ｋ３は受信共振コイル（Ｌ３）と受信誘導コイル（Ｌ４）との間の結合係数を意味することができる。

＜数式４＞は＜数式５＞乃至＜数式７＞を通じて次の＜数式８＞に整理できる。

＜数式８＞を参考すると、第１入力インピーダンス（Ｚ１）は出力インピーダンス（ＺＬ）が変更されるにつれて可変できる。この過程は図２乃至図３で詳細に説明する。

制御部（図示せず）は出力インピーダンス可変部３２０に制御信号を印加して出力インピーダンス可変部３２０を制御する。上記制御信号はスイッチ（ＳＷ）を開放または短絡させるための駆動信号でありうる。

次に、図２乃至図３を参考して、スイッチ（ＳＷ）の開放または短絡に従う出力インピーダンス（ＺＬ）及び第１入力インピーダンス（Ｚ１）の変化を説明する。

図２は、本発明の一実施形態に従う出力インピーダンス可変部３２０のスイッチ（ＳＷ）が開放された場合を示す図である。

スイッチ（ＳＷ）が開放されれば、出力インピーダンス可変部３２０は図２で図示した回路も表現できる。

この際、出力インピーダンス（ＺＬ）は＜数式９＞のように表現できる。

受信誘導コイル（Ｌ４）及びキャパシタ（Ｃ４）が共振周波数ｗで共振するように値を定めれば、第１入力インピーダンス（Ｚ１）は＜数式１０＞のように整理できる。

＜数式１０＞を見れば、Ｋ１は送信誘導コイル（Ｌ１）と送信共振コイル（Ｌ２）との間の結合係数を意味し、Ｋ３は受信共振コイル（Ｌ３）と受信誘導コイル（Ｌ４）との間の結合係数を意味することができる。Ｋ１とＫ３は全て固定された値であり、予め知ることができる値でありうる。

また、共振周波数ｗ、送信誘導コイル（Ｌ１）のインダクタンス及び受信誘導コイル（Ｌ４）のインダクタンスも固定された値で、かつ予め知ることができる値でありうる。しかしながら、結合係数（Ｋ２）は無線電力送信装置２００と無線電力受信装置３００との間の位置、距離、方向によって可変できる値であり、負荷端４００の負荷インピーダンス（ＺＬＯ）もインピーダンスが変わる負荷を使用する場合、可変できるので、結合係数（Ｋ２）の検出に困難性がある。

ここに、図３を参考して結合係数（Ｋ２）を検出する過程を詳細に説明する。

図３は、本発明の一実施形態に従う出力インピーダンス可変部３２０のスイッチ（ＳＷ）が短絡された場合を示す図である。

スイッチ（ＳＷ）が短絡されれば、出力インピーダンス可変部３２０は図３に図示した回路も表現できる。

この際、出力インピーダンス（ＺＬ）は＜数式１１＞のように表現できる。

受信誘導コイル（Ｌ４）及びキャパシタ（Ｃ４）が共振周波数ｗで共振するように値を定めれば、第１入力インピーダンス（Ｚ１）は＜数式１２＞のように整理できる。

Ｋ１は送信誘導コイル（Ｌ１）と送信共振コイル（Ｌ２）との間の結合係数を意味し、Ｋ３は受信共振コイル（Ｌ３）と受信誘導コイル（Ｌ４）との間の結合係数を意味することができる。Ｋ１とＫ３は全て固定された値であり、予め知ることができる値でありうる。

また、共振周波数ｗ及び送信誘導コイル（Ｌ１）のインダクタンスも固定された値であり、また、予め知ることができる値でありうる。

したがって、検出部２２０を通じて第１入力インピーダンス（Ｚ１）を測定すれば、＜数式１２＞で結合係数（Ｋ２）を知ることができる。一実施形態において、無線電力送信装置２００に入力される電圧が一定な場合、検出部２２０は無線電力送信装置２００に入力される電流を検出して第１入力インピーダンス（Ｚ１）を測定することができる。

結合係数（Ｋ２）を知るようになれば、知った結合係数（Ｋ２）に基づいて負荷端４００の負荷インピーダンスを変更させて電力伝達効率を増加させることができる。負荷端４００の負荷インピーダンスは能動制御を通じて変更できる。負荷端４００の負荷インピーダンスを調節する方法については図４で後述する。

特に、無線電力送信装置２００から無線電力受信装置３００への電力伝送の開始前または電力伝送中に周期的に送信共振コイル（Ｌ２）と受信共振コイル（Ｌ３）との間の結合係数（Ｋ２）を把握する必要がある場合には、図３のようにスイッチ（ＳＷ）を短絡させて結合係数（Ｋ２）を把握することができる。

また、スイッチ（ＳＷ）が短絡された瞬間には無線電力送信装置２００から負荷端４００への電力伝送がなされないので、電力伝送過程中に結合係数を検出する場合、スイッチ（ＳＷ）が短絡されている状態の時間を非常に短くする必要がある。一実施形態において、スイッチ（ＳＷ）は１秒を周期で１００ｕｓの間短絡できる。この場合、電力伝送されない割合は１／１００００となって全体的な電力伝送には大きい影響がなくなる。

図４は、本発明の一実施形態に従う負荷端の負荷インピーダンスを調節する方法を示す図である。

無線電力受信装置３００の負荷インピーダンス調節部３３０は、検出された結合係数（Ｋ２）値によって負荷端４００の負荷インピーダンス（ＺＬＯ）を調節することができる。負荷端４００の負荷インピーダンス調節は、次の２つ方法が使用できる。

第１に、負荷端４００の一端と他端にバッテリー管理素子（Battery Management IC；ＢＭＩＣ）３３１を連結し、バッテリー管理素子３３１を通じて負荷端４００の負荷インピーダンスを調節する方法である。

バッテリー管理素子３３１は、バッテリーに流れる電流量を調整してくれる素子でありうる。
図４の（ａ）を参照すると、負荷端４００の負荷インピーダンス（ＺＬＯ）は＜数式１３＞のように表現できる。

ここで、Ｉｃはバッテリー管理素子（ＢＭＩＣ；Battery Management IC）３３１を通じて調節される電流であり、Ｖｃは負荷端４００の負荷インピーダンス（ＺＬＯ）にかかる電圧である。この際、負荷端４００は電子機器の動作に必要な電力を提供するバッテリーを意味することができる。

Ｖｃを知っているならば、負荷端４００の負荷インピーダンス（ＺＬＯ）に入力される電流Ｉｃはバッテリー管理素子（ＢＭＩＣ；Battery Management IC）３３１を通じて調節できるので、結果的に＜数式１３＞を通じて負荷端４００の負荷インピーダンス（ＺＬＯ）は変更できる。

第２に、負荷端４００の一端と他端に直流−直流コンバータ（DC-D CConverter）３３２を位置させ、直流−直流コンバータ３３２を通じて負荷端４００の負荷インピーダンス（ＺＬＯ）を調節する方法である。

直流−直流コンバータ（Converter）３３２は、直流電圧を他の直流電圧に変換する役割をするコンバータであり、リニア方式とスイッチング方式が使われるが、好ましくはスイッチング方式のＤＣ−ＤＣコンバータ（Converter）が使用できる。スイッチング方式は、交流電流で整流された非安定的な直流をスイッチング回路によりパルス電流に変換して出力側で適切な直流を得る方式である。

図４の（ｂ）を参照すると、負荷端４００の負荷インピーダンスは＜数式１４＞のように表現できる。この際、負荷端４００の負荷インピーダンス（ＺＬＯ）はＲｉｎに取り替えることができ、既存の負荷インピーダンス（ＺＬＯ）は固定された値でありうる。

ここで、Ｅｄは直流−直流コンバータ３３２の効率を意味し、Ｖｏｕｔはインピーダンス（ＺＬＯ）にかかる電圧を意味し、Ｖｉｎは負荷端４００にかかる電圧を意味し、ＲｉｎはＶｉｎから直流−直流コンバータ（Converter）３３２を見渡した時に測定されるインピーダンスを意味することができる。

一般に、ＤＣ−ＤＣコンバータ３３２の効率であるＥｄ、負荷端４００にかかる電圧Ｖｉｎ、既存の負荷インピーダンス（ＺＬＯ）は固定された値であることがあるので、無線電力受信装置３００は直流−直流コンバータ３３２を通じて負荷インピーダンス（ＺＬＯ）にかかる電圧を変化させることによって、取り替えられた負荷端４００の負荷インピーダンス（Ｒｉｎ）を調節することができる。

図５は、本発明の一実施形態に従う無線電力伝送システムの無線電力伝送方法のフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態に従う無線電力伝送方法を図１乃至図４の内容に結び付けて説明する。

まず、無線電力受信装置３００の出力インピーダンス可変部３２０は出力インピーダンスを可変させることができる（Ｓ１０１）。ここで、出力インピーダンス（ＺＬ）は図１に図示された受信部３１０から負荷端４００を見渡した時に測定されるインピーダンスでありうる。一実施形態において、出力インピーダンス可変部３２０はスイッチ（ＳＷ）を含むことができ、スイッチ（ＳＷ）を通じて出力インピーダンスを可変させることができる。

出力インピーダンス可変部３２０は、スイッチ（ＳＷ）に短絡信号を印加してスイッチ（ＳＷ）を一定周期で一定時間の間短絡された状態に維持させることができる。一定周期は１秒で、一定時間は１００ｕｓであることがあるが、これは例示に過ぎない。出力インピーダンスを可変させる過程は、図２乃至図３で説明したものと同一であるので、これ以上の詳細な説明は省略する。

その後、無線電力送信装置２００の検出部２２０は可変された出力インピーダンスに基づいて電力ソース１００から無線電力送信装置２００を見渡した入力インピーダンスを測定する（Ｓ１０３）。一実施形態において、無線電力送信装置２００に入力される電圧を予め知っている場合、検出部２２０は無線電力送信装置２００に入力される電流を検出して第１入力インピーダンス（Ｚ１）を測定することができる。

その後、無線電力送信装置２００の検出部２２０は測定された入力インピーダンスを用いて送信部２１０の送信共振コイル（Ｌ２）と受信部３１０の受信共振コイル（Ｌ３）との間の結合係数を検出することができる（Ｓ１０５）。検出部２２０が上記結合係数を検出する過程は、図３で説明したものと同一である。

その後、無線電力受信装置３００は無線電力送信装置２００から検出された結合係数を受信する（Ｓ１０７）。一実施形態において、無線電力受信装置３００は無線電力送信装置２００からインバンド（In Band）またはアウトオブバンド（Out of Band）通信を通じて結合係数を受信することができる。実施形態において、無線電力送信装置２００が無線電力受信装置３００に送信する情報は、結合係数に関する情報として説明したが、送信する情報はこれに限定されず、送信共振コイル（Ｌ２）と受信共振コイル（Ｌ３）との結合状態を意味する情報、上記結合状態に基づいて無線電力受信装置３００で変更しなければならない負荷端４００の負荷インピーダンス値に関する情報でありうる。

インバンド通信は、無線電力伝送に使われる周波数を有する信号を用いて無線電力送信装置２００と無線電力受信装置３００との間の情報を交換する通信を意味することができる。

アウトオブバンド通信は、共振周波数帯域でない別途の周波数帯域を用いて電力伝送に必要な情報を交換する通信をいう。無線電力送信装置２００及び無線電力受信装置３００はアウトオブバンド通信モジュールを取り付けて電力伝送に必要な情報を交換することができる。上記アウトオブバンド通信モジュールは電力ソースに取り付けられることもできる。一実施形態において、アウトオブバンド通信モジュールは、ブルートゥース、ジグビー、無線ＬＡＮ、ＮＦＣ（Near Field Communication）のような近距離通信方式を使用することができるが、これに限定されるものではない。

その後、無線電力受信装置３００は受信された結合係数に基づいて負荷端４００の負荷インピーダンスを決定することができる（Ｓ１０９）。無線電力受信装置３００は、結合係数と負荷端４００の負荷インピーダンスとが対応してている格納部（図示せず）をさらに含むことができる。無線電力受信装置３００は、無線電力送信装置２００から検出された結合係数を受信することができ、受信した結合係数を用いて負荷端４００の負荷インピーダンスを決定することができる。これについては図６を参照して詳細に説明する。

図６は、本発明の実施形態に従って結合係数と負荷端４００の負荷インピーダンスとを対応させたルックアップテーブルの例示図である。

図６を参照すると、結合係数と負荷端４００の負荷インピーダンスとが互いに対応している。即ち、無線電力受信装置３００の格納部（図示せず）は、無線電力送信装置２００と無線電力受信装置３００との間の電力伝送効率が最大になるように負荷端４００の負荷インピーダンスと結合係数とが互いに予め対応したルックアップテーブルを格納している。

無線電力受信装置３００は、無線電力送信装置２００が検出した結合係数を受信して、受信した結合係数に対応する負荷端４００の負荷インピーダンスを検索することができる。無線電力受信装置３００は、上記検索を通じて負荷端４００の負荷インピーダンスを決定することができる。

一実施形態において、上記格納部（図示せず）は無線電力送信装置２００に含まれることもできる。即ち、無線電力送信装置２００は、結合係数と負荷端４００の負荷インピーダンスとを対応させたルックアップテーブルを格納していることができる。無線電力送信装置２００は、検出された結合係数に対応する負荷インピーダンスを決定し、決まった負荷インピーダンスに対する情報をインバンド通信またはアウトオブバンド通信を用いて無線電力受信装置３００に伝送することができる。上記決まった負荷インピーダンスに対する情報は、検出された結合係数によって変更された負荷インピーダンスに対する情報であるので、無線電力受信装置３００のインピーダンス変更情報と命名できる。

無線電力受信装置３００の負荷インピーダンス調節部３３０は、無線電力送信装置２００から受信された負荷インピーダンスに対する情報を用いて負荷端４００の負荷インピーダンスを可変させることができる。

また、図５を説明すれば、無線電力受信装置３００は決まったインピーダンスに負荷端４００の負荷インピーダンスを調節する（Ｓ１１１）。

無線電力受信装置３００は調節された負荷端４００の負荷インピーダンスに従う電力を無線電力送信装置２００から受信する（Ｓ１１３）。

このように、本発明の実施形態は、送信共振コイル（Ｌ２）と受信部３１０の受信共振コイル（Ｌ３）との間の結合係数を効果的に検出して、検出された結合係数に基づいて負荷端４００の負荷インピーダンスを変更させて電力伝送効率を向上させることができる。

次に、図７乃至図１８を参照して無線電力送信装置２００と無線電力受信装置３００との間の結合係数によって受信誘導コイル部３１２のインダクタンスを変化させる実施形態について説明する。

以下、本発明の更に他の実施形態に従う無線電力伝送システム及びその電力伝送方法を図１乃至図３の内容に結び付けて説明する。

図７は、本発明の更に他の実施形態に従う無線電力伝送システムの構成図である。

図７を参照すると、本発明の更に他の実施形態に従う無線電力伝送システム１０００は、電力ソース１００、無線電力送信装置２００、無線電力受信装置３００、及び負荷端４００を含むことができる。

電力ソース１００及び無線電力送信装置２００に対する説明は、図１で説明した内容と本質的に同一であるので、詳細な説明は省略する。

無線電力受信装置３００は、受信部３１０、インダクタンス可変部３１３、出力インピーダンス可変部３２０、格納部３４０、及び制御部３５０を含むことができる。

受信部３１０は、受信共振コイル部３１１及び受信誘導コイル部３１２を含むことができる。

受信共振コイル部３１１は、送信共振コイル部２１２と共振結合を通じて送信共振コイル部２１２から電力を受信することができる。受信共振コイル部３１１及び受信誘導コイル部３１２の構成は、図１で説明したものと同一である。

出力インピーダンス可変部３２０は、後述するインダクタンス可変部３１３から負荷端４００を見渡した出力インピーダンス（ＺＬ）を可変させることができる。

インダクタンス可変部３１３は受信共振コイル部３１１から電磁気誘導を通じて電力を受信することができ、受信した電力を負荷端４００に伝達することができる。

インダクタンス可変部３１３は基本的に図１で説明した受信誘導コイル部３１２に対応できる。

インダクタンス可変部３１３は無線電力送信装置２００から結合係数（Ｋ２）を受信する場合、受信した結合係数（Ｋ２）によって受信誘導コイル部３１２のインダクタンスを可変させることができる。インダクタンス可変部３１３は、受信誘導コイル部３１２のインダクタンスを可変させる可変受信誘導コイルでありうる。結合係数（Ｋ２）によってインダクタンスを可変させる理由は、無線電力送信装置２００と無線電力受信装置３００との間の電力伝送効率を極大化させるためである。これに対しては図８乃至図１５を参照して説明する。

格納部３４０は、結合係数（Ｋ２）と受信誘導コイル部３１２のインダクタンスとを対応させて格納していることができる。即ち、無線電力受信装置３００の格納部３４０は、無線電力送信装置２００と無線電力受信装置３００との間の電力伝送効率が最大になるように結合係数と受信誘導コイル部３１２のインダクタンスとが互いに予め対応しているルックアップテーブルを格納している。

無線電力受信装置３００は、無線電力送信装置２００が検出した結合係数を受信して、受信した結合係数に対応する受信誘導コイル部３１２のインダクタンスを格納部３４０で検索することができ、無線電力受信装置３００は上記検索を通じて受信誘導コイル部３１２のインダクタンスを決定することができる。

一実施形態において、上記格納部３４０は無線電力送信装置２００に含まれることもできる。即ち、無線電力送信装置２００は結合係数と受信誘導コイル部３１２のインダクタンスとを対応させたルックアップテーブルを格納していることができる。無線電力送信装置２００は、検出された結合係数に対応する受信誘導コイル部３１２のインダクタンスを決定し、決まったインダクタンスに対する情報をインバンド通信またはアウトオブバンド通信を用いて無線電力受信装置３００に伝送することができる。上記決まった受信誘導コイル部３１２のインダクタンスに対する情報は、検出された結合係数によって変更されたインダクタンスに対する情報であるので、無線電力受信装置３００のインピーダンス変更情報と命名できる。

無線電力受信装置３００のインダクタンス可変部３１３は、無線電力送信装置２００から決まったインダクタンスに対する情報を用いて受信誘導コイル部３１２のインダクタンスを可変させることができる。

次に、図８乃至図１５を参照して受信誘導コイル部３１２のインダクタンスによって電力伝送効率がどのように変化できるかを説明する。

図８乃至図１１は図１のように受信誘導コイル部３１２のインダクタンスが固定された場合、共振周波数に従う電力伝送効率を示すグラフであり、図１２乃至図１５は本発明の実施形態である図７のように、インダクタンス可変部３１３を使用して結合係数（Ｋ２）によって受信誘導コイル（Ｌ４）のインダクタンスを可変させた場合、共振周波数に従う電力伝送効率を示すグラフである。

図８乃至図１１で、受信誘導コイル（Ｌ４）のインダクタンスは５ｕＨであり、図８乃至図１５で、共振周波数は３０８ＫＨｚであることを仮定する。ここで、３０８ＫＨｚは例示に過ぎない数値である。

一実施形態において、無線電力送信装置２００が受信部３１０に無線で電力を伝送する場合、無線電力送信装置２００から受信部３１０に伝送される電力が有する周波数帯域は多様な周波数帯域が使用できる。一実施形態において、多様な周波数帯域の例示として３つの周波数帯域を含むことができる。

第１周波数帯域は１１０乃至２０５ＫＨｚであり、電磁気誘導を通じて無線で電力を伝送する技術規格であるＷＰＣ（Wireless Power Consortium）で使われる周波数帯域であることがある。

第２周波数帯域は６．７８ＭＨｚであり、共振を通じて無線で電力を伝送する技術規格であるＡ４ＷＰ（Alliance for Wireless Power）で使われる周波数帯域であることがある。

第３周波数帯域は２０６乃至３００ＫＨｚであり、電磁気誘導を通じて無線で電力を伝送する技術規格であるＰＭＡ（Power Matters Alliance）で使われる周波数帯域であることがある。

しかしながら、上記周波数帯域の数値は例示に過ぎない。

図８乃至図１５で、横軸は周波数（単位：ＭＨｚ）、縦軸は無線電力送信装置２００と無線電力受信装置３００との間の電力伝送効率（単位：％）を意味する。

まず、結合係数（Ｋ２）が０．１の場合である図８と図１２を比較する。

図８を参照すると、受信誘導コイル（Ｌ４）のインダクタンスが５ｕＨに固定された場合、共振周波数（３０８ＫＨｚ）で電力伝送効率はおよそ５８％であるが、図１２の場合、受信誘導コイル（Ｌ４）のインダクタンスが２０ｕＨに可変された場合、共振周波数（３０８ＫＨｚ）で電力伝送効率はおよそ８５％程度に高まることを確認することができる。また、共振周波数（３０８ＫＨｚ）近くの周波数帯域での電力伝送効率もほとんど一定に維持されている。

即ち、結合係数（Ｋ２）に対応するように受信誘導コイル（Ｌ４）のインダクタンスが可変されれば、電力伝送効率が良くなることを確認することができる。

次に、結合係数（Ｋ２）が０．０５の場合である図９と図１３を比較する。

図９を参照すると、受信誘導コイル（Ｌ４）のインダクタンスが５ｕＨに固定された場合、共振周波数（３０８ＫＨｚ）で電力伝送効率はおよそ７５％であり、図１３の場合、受信誘導コイル（Ｌ４）のインダクタンスが５ｕＨに可変された場合、共振周波数（３０８ＫＨｚ）で電力伝送効率はおよそ７５％程度に結果が一致することを確認することができる。

即ち、結合係数（Ｋ２）が０．０５の場合、受信誘導コイル（Ｌ４）のインダクタンスが５ｕＨであれば、共振周波数帯域で電力伝送効率が最適化されることを意味する。

次に、結合係数（Ｋ２）が０．０３の場合である図１０と図１４を比較する。

図１０を参照すると、受信誘導コイル（Ｌ４）のインダクタンスが５ｕＨに固定された場合、共振周波数（３０８ＫＨｚ）で電力伝送効率はおよそ６８％であり、図１４の場合、受信誘導コイル（Ｌ４）のインダクタンスが４ｕＨに可変された場合、共振周波数（３０８ＫＨｚ）で電力伝送効率はおよそ６８％程度に同一であるが、共振周波数（３０８ＫＨｚ）より大きい周波数帯域での電力伝送効率が向上することを確認することができる。

即ち、結合係数（Ｋ２）に対応するように受信誘導コイル（Ｌ４）のインダクタンスを可変すれば、電力伝送効率が良くなることを確認することができる。

次に、結合係数（Ｋ２）が０．０１の場合である図１１と図１５を比較する。

図１１を参照すると、受信誘導コイル（Ｌ４）のインダクタンスが５ｕＨに固定された場合、共振周波数（３０８ＫＨｚ）で電力伝送効率はおよそ２７％であるが、図１５の場合、受信誘導コイル（Ｌ４）のインダクタンスが１．５ｕＨに可変された場合、共振周波数（３０８ＫＨｚ）で電力伝送効率はおよそ３４％程度に効率が向上することを確認することができる。

即ち、結合係数（Ｋ２）に対応するように受信誘導コイル（Ｌ４）のインダクタンスを可変すれば、電力伝送効率が良くなることを確認することができる。

図１６は、図８乃至図１５の結果を総合して示すグラフである。

図１６は受信誘導コイル（Ｌ４）のインダクタンスを固定させた場合と各々の結合係数（Ｋ２）によってインダクタンスを可変させた場合、電力伝送効率（Ｅ）の変化を説明するための図である。

図１６を参照すると、グラフ（Ａ）の場合、受信誘導コイル（Ｌ４）のインダクタンスが５ｕＨに固定された場合、結合係数（Ｋ２）が変化されることに従う電力伝送効率（Ｅ）の変化を示しており、グラフ（Ｂ）の場合、インダクタンス可変部３１３により受信誘導コイル（Ｌ４）のインダクタンスが結合係数（Ｋ２）によって可変される場合、結合係数（Ｋ２）に従う電力伝送効率（Ｅ）の変化を示している。

図１６に示すように、結合係数（Ｋ２）が変化されるによってインダクタンス可変部３１３を通じて受信誘導コイル（Ｌ４）のインダクタンスを可変させた場合が、インダクタンスを固定させた場合に比べて電力伝送効率（Ｅ）がより良くなることを確認することができる。

また、図７を説明する。

インダクタンス可変部３１３は、図１の受信誘導コイル（Ｌ４）のインダクタンスを可変させるために多様に具現できる。一実施形態において、インダクタンス可変部３１３は複数のインダクタ及び複数のスイッチを通じて受信誘導コイル（Ｌ４）のインダクタンスを可変させることができる。インダクタンス可変部３１３の構成を図１７を参照して説明する。

図１７は、本発明の一実施形態に従うインダクタンス可変部３１３の構成例である。

図１７を参照すると、一実施形態において、インダクタンス可変部３１３は複数のインダクタ３１３ａ及び複数のスイッチ３１３ｂを含むことができる。インダクタンス可変部３１３は４個のインダクタと４個のスイッチを含むことができるが、ここで、４個は例示に過ぎない。

また、各インダクタ３１３ａのインダクタンスは同一であることも、異なることもできる。

各インダクタ３１３ａの一端と各スイッチ３１３ｂは並列に連結できる。各インダクタ３１３ａは直列に連結されてインダクタンスが増加することもあり、各インダクタ３１３ａは並列に連結されてインダクタンスが減少することもある。

無線電力受信装置３００の制御部３５０は無線電力送信装置２００から結合係数（Ｋ２）を受信することができ、受信した結合係数に対応するインダクタンスを決定することができる。

インダクタンス可変部３１３は、決まったインダクタンスによってスイッチ３１３ｂのうち、少なくとも１つを短絡させたり開放させてインダクタンス可変部３１３のインダクタンスを可変させることができる。４個のスイッチ３１３ｂが全て開放された場合、４個のインダクタ３１３ａは直列連結できる。直列連結されたインダクタは図１の受信誘導コイル部３１２に対応できる。

インダクタンス可変部３１３は複数個のインダクタ３１３ａの組合を通じて決まったインダクタンスを獲得することができ、これを通じて無線電力送信装置２００と無線電力受信装置３００との間の電力伝送効率を最適化させることができる。

また、図７を説明すると、格納部３４０は結合係数（Ｋ２）と受信誘導コイルのインダクタンスとを対応させて格納していることができる。即ち、格納部３４０は結合係数（Ｋ２）とインダクタンスとの対応関係をルックアップテーブルの形態に格納していることができる。

制御部３５０は、無線電力受信装置３００の動作を全般的に制御することができる。

特に、制御部３５０は受信誘導コイルのインダクタンスが検出部２２０で検出された結合係数（Ｋ２）に対応する値を有するようにインダクタンス可変部３１３の各スイッチ３１３ｂに制御信号を印加することができる。一実施形態において、上記制御信号は少なくとも１つのスイッチに伝達する開放または短絡信号でありうる。

図１８は、本発明の更に他の実施形態に従う無線電力伝送システムの電力伝送方法を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の更に他の実施形態に従う無線電力伝送方法を図１乃至図１７の内容を参考して説明する。

まず、ステップＳ２０１乃至ステップＳ２０７は、図５で説明したステップＳ１０１乃至ステップＳ１０７と同一な過程であるので、詳細な説明は省略する。

ステップＳ２０９から説明すれば、無線電力受信装置３００は無線電力送信装置２００から受信した結合係数に基づいて受信誘導コイルのインダクタンスを決定する（Ｓ２０９）。一実施形態において、無線電力受信装置３００は無線電力送信装置２００が検出した結合係数を受信して、受信した結合係数に対応する受信誘導コイルのインダクタンスを検索することができる。無線電力受信装置３００は上記検索を通じて受信誘導コイルのインダクタンスを決定することができる。

その後、無線電力受信装置３００のインダクタンス可変部３１３は決まったインダクタンスによって受信誘導コイルのインダクタンスを可変させる（Ｓ２１１）。上記インダクタンスの可変方法は図１７で説明したことと同一である。

無線電力受信装置３００は、受信誘導コイルのインダクタンスが可変に従う電力を無線電力送信装置２００から受信する（Ｓ２１３）。

以上、本発明の好ましい実施形態に対して図示及び説明したが、本発明は前述した特定の実施形態に限定されるものではなく、請求範囲で請求する本発明の要旨を逸脱することなく当該発明が属する技術分野で通常の知識を有する者により多様な変形実施が可能であることは勿論であり、このような変形実施は本発明の技術的思想や展望から個別的に理解されてはならない。

本発明において、電磁気誘導により電力を伝送する方式はＱ値が相対的に低く、密着したカップリング（tightly coupling）を意味し、共振により電力を伝送する方式はＱ値が相対的に高く、緩いカップリング（loosely coupling）を意味することができる。

Claims (6)

1. 無線電力受信装置に無線で電力を送信する無線電力送信装置であって、
   電力ソースから提供を受けた電力を共振を用いて前記無線電力受信装置の受信コイルに伝送する送信コイルと、
   前記送信コイルとカップリングされて前記電力ソースから提供を受けた電力を電磁気誘導を通じて前記送信コイルに伝達する送信誘導コイルと、
   前記無線電力受信装置で可変する出力インピーダンスに応じた前記無線電力送信装置の入力インピーダンスを測定し、前記測定された入力インピーダンスに基づいて前記送信コイルと前記受信コイルとの間の結合係数を測定する検出部と、
   を含み、
   前記検出部は、
   前記無線電力受信装置の出力インピーダンスを０に固定させた後、前記無線電力送信装置の入力インピーダンスを測定して、測定された前記無線電力送信装置の入力インピーダンスと前記送信誘導コイルのインダクタンスとを用いて前記結合係数を検出することを特徴とする無線電力送信装置。
2. 前記検出部は、
   前記無線電力受信装置の出力インピーダンスを固定させた後、前記結合係数を検出し、インバンド通信またはアウトオブバンド通信を用いて前記無線電力受信装置のインピーダンスを調節するための前記結合係数に対する情報を前記無線電力受信装置に伝送す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。
3. 前記検出部は、
   前記無線電力受信装置の出力インピーダンスを固定させた後、前記結合係数を検出し、前記結合係数に基づいて前記無線電力受信装置のインピーダンス変更情報を決定して、決まったインピーダンス変更情報を前記無線電力受信装置に送信す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。
4. 前記無線電力受信装置のインピーダンス変更情報は、
   前記受信コイルとカップリングされて電力の伝達を受ける受信誘導コイルのインダクタンス変更情報または負荷端のインピーダンス変更情報のうち、いずれか１つであ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。
5. 負荷端に電力を伝達する無線電力伝送システムの無線電力伝送方法であって、
   無線電力受信装置の出力インピーダンスを０に変更させるステップと、
   前記変更された出力インピーダンスによって無線電力送信装置の入力インピーダンスを測定するステップと、
   前記測定された入力インピーダンスから前記無線電力送信装置の送信コイルと前記無線電力受信装置の受信コイルとの結合係数を検出するステップと、
   前記検出された結合係数に対する情報をインバンドまたはアウトオブバンド通信を介して前記無線電力受信装置に伝送するステップと、
   前記結合係数に応じて前記無線電力受信装置の負荷側インピーダンスを可変するステップと、を含み、
   前記結合係数を検出するステップは、
   前記測定された入力インピーダンスと、前記送信コイルとカップリングされて電力ソースから提供を受けた電力を電磁気誘導を通じて前記送信コイルに伝達する前記無線電力送信装置の送信誘導コイルのインダクタンスとを用いて、前記送信コイルと前記受信コイルとの結合係数を検出するステップを含むことを特徴とする無線電力伝送方法 。
6. 前記出力インピーダンスを０に変更させるステップは、
   前記負荷端と並列に連結されたスイッチを短絡させて前記無線電力受信装置の出力インピーダンスを０に変更させるステップを含むことを特徴とする、 請求項５に記載の無線電力伝送方法 。

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