JP6450377B2 - 無線電力送信装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線電力充電システムに関し、特に無線電力充電システムの無線電力送信装置に関するものである。

一般的に、各種の電子機器がバッテリーを備え、バッテリーに充電された電力を利用して駆動する。この際、電子機器において、バッテリーは交換することができ、再充電することもできる。ここで、バッテリーの充電のために、電子機器は外部の充電装置と接触するための接触端子を備える。つまり、電子機器は接触端子を介して、充電装置と電気的に連結される。ところで、電子機器において接触端子が外部に露出することによって、異物により汚染されたり、湿気により短絡（short）することがある。この場合、接触端子と充電装置との間に接触不良が発生して、電子機器においてバッテリーが充電されない問題点がある。

上述した問題点を解決するために、無線で電子機器を充電するための無線電力充電システムが提案されている。無線電力充電システムは、無線電力送信装置を含み、無線電力送信装置は、無線で電子機器に電力を供給する。この際、電子機器は、予め設定された充電方式により、電力を受信する。このため、無線電力送信装置は、電子機器を充電するために、電子機器と同一な充電方式により電力を供給しなければならない。つまり、無線電力送信装置に電子機器と異なる充電方式が設定された場合、無線電力送信装置は電子機器を充電できない問題点がある。

したがって、本発明は、電子機器を効率良く充電するための無線電力送信装置を提供する。そして、本発明は多様な充電方式により、電子機器を充電することができる無線電力送信装置を提供する。

前記課題を解決するための本発明に係る無線電力送信装置は、無線電力受信装置の充電のためのものとして、前記無線電力受信装置の背面部に配置され、第１充電方式を有する第１無線送信部と、前記無線電力受信装置の側面部の少なくともいずれか一つに配置され、前記第１充電方式と異なる第２充電方式を有する第２無線送信部と、を含む。

そして、本発明に係る無線電力送信装置は、前記無線電力受信装置の充電方式に応じて、前記第１無線送信部又は第２無線送信部を介して電力を送信する制御部を更に含む。

この際、本発明に係る無線電力送信装置において、前記第２無線送信部は、前記第１無線送信部から傾いている。

または、本発明に係る無線電力送信装置において、前記第２無線送信部は、前記第１無線送信部に垂直に配置される。

そして、本発明に係る無線電力送信装置において、前記第２無線送信部の中心は、前記無線電力受信装置の中心と同一軸上に位置する。

本発明に係る無線電力送信装置は、第１無線送信部と第２無線送信部とを備えて、多様な充電方式により、無線電力受信装置を充電することができる。これによって、無線電力送信装置は、より効率良く無線電力受信装置を充電することができる。この際、無線電力送信装置において、第１無線送信部と第２無線送信部が相互離隔して配置されるとともに、無線電力受信装置とそれぞれとの重畳面積が確保できる。これにより、無線電力送信装置において、無線電力受信装置のための充電効率がより増大できる。

本発明の実施例に係る無線電力充電システムを示すブロック図である。 本発明の実施例に係る無線電力送信装置を示すブロック図である。 図２における無線送信部の構成を例示的に示す例示図である。 図２における無線送信部の等価回路を示す回路図である。 本発明の第１実施例に係る無線電力送信装置を示す斜視図である。 図５のＡ−Ａ'に沿って切断された断面を示す断面図である。 本発明の第２実施例に係る無線電力送信装置を示す斜視図である。 図７のＢ−Ｂ'に沿って切断された断面を示す断面図である。 本発明の第２実施例に係る無線電力送信装置の変形例を示す斜視図である。 本発明の第２実施例に係る無線電力送信装置の他の変形例を示す断面図である。

以下、添付された図面を参照して本発明の実施例をより詳しく説明する。この際、添付された図面において同一な構成要素はできる限り同一符号で示していることに留意しなければならない。そして、本発明の要旨をぼかす恐れがある公知機能及び構成に対する説明は省略する。

図１は、本発明の実施例に係る無線電力充電システムを示すブロック図である。

図１を参照すると、本実施例の無線電力充電システム１０は、電力供給装置１１０、無線電力送信装置１２０、無線電力受信装置１３０、及び負荷１４０を含む。この際、電力供給装置１１０と無線電力送信装置１２０は単一構成で具現される。そして、無線電力受信装置１３０と負荷１４０は単一構成、例えば、電子機器で具現される。

電力供給装置１１０は、無線電力送信装置１２０に電力を供給する。この際、電力供給装置１１０は、無線電力送信装置１２０に交流電力を供給することができる。ここで、電力供給装置１１０は、直流電圧を発生させることができる。そして、電力供給装置１１０は、直流電圧を予め設定された基準値に変換することができる。一方、電力供給装置１１０は、一定周波数を有する交流信号を生成することができる。また、電力供給装置１１０は、直流電圧と交流信号を利用して、交流電力を生成することができる。

無線電力送信装置１２０は、電力供給装置１１０から電力を受信して、無線で電力を送信する。この際、無線電力送信装置１２０は、多様な充電方式により、電力を送信する。ここで、充電方式は、電磁誘導（electromagnetic induction）方式、共鳴（resonance）方式、及び電波放射（RF／Micro Wave Radiation）方式を含む。つまり、無線電力送信装置１２０に、多数個の充電方式が設定されていてもよい。そして、無線電力送信装置１２０は、充電方式のいずれか一つを利用して、電力を送信することができる。ここで、無線電力送信装置１２０は、無線電力受信装置１３０に対応して、充電方式のいずれか一つを選択することができる。

無線電力受信装置１３０は、無線電力送信装置１２０から電力を受信して、負荷１４０に電力を伝達する。この際、無線電力受信装置１３０は、予め設定された充電方式により、電力を受信する。ここで、無線電力受信装置１３０の充電方式は、電磁誘導方式、共鳴方式又は電波放射方式のいずれか一つでありうる。

負荷１４０は、無線電力受信装置１３０から電力を受信して、実質的に充電される。そして、負荷１４０は、電力を利用して駆動する。つまり、負荷１４０は、電力を貯蔵し、必要に応じて電力を利用することができる。ここで、負荷１４０は、例えば、バッテリーのような貯蔵部を備えることができる。

図２は、本発明の実施例に係る無線電力送信装置を示すブロック図である。そして、図３は、図２における無線送信部の構成を例示的に示す例示図である。また、図４は、図２における無線送信部の等価回路を示す回路図である。ここで、図４の（ａ）は、第１無線送信部の等価回路を示し、図４の（ｂ）は、第２無線送信部の等価回路を示す。

図２を参照すると、本実施例の無線電力送信装置１２０は、インタフェース部２１０、無線送信部２２０、メモリ２４０、制御部２５０、及び入力部２６０を含む。

インタフェース部２１０は、無線電力送信装置１２０において電力供給装置１１０とインタフェースを提供する。つまり、インタフェース部２１０が電力供給装置１１０と電気的に連結される。そして、インタフェース部２１０が電力供給装置１１０から電力を受信する。

無線送信部２２０は、無線電力送信装置１２０において無線で電力を送信する。この際、無線送信部２２０は、多様な充電方式により、電力を送信する。ここで、充電方式は、電磁誘導方式、共鳴方式、及び電波放射方式を含む。このような無線送信部２２０は、第１無線送信部２３１と第２無線送信部２３３とを含む。この際、第１無線送信部２３１と第２無線送信部２３３は、相互異なる充電方式を有する。そして、第１無線送信部２３１又は第２無線送信部２３３のいずれか一つが選択的に駆動して、電力を送信する。ここで、第１無線送信部２３１と第２無線送信部２３３は、それぞれ少なくとも一つのコイル（coil）を含むことができる。例えば、コイルは、図３に示されたように具現される。つまり、コイルは平面型として、巻線が時計回り又は反時計回りに巻かれて形成される。さらに、巻線の一端部と他端部は相互並んで、コイルの内側から外側に突出する。このために、巻線の一端部は、コイルの上部又は下部を横切ってもよい。

即ち、第１無線送信部２３１は、第１充電方式を有する。この際、第１充電方式は、電磁誘導方式でありうる。ここで、第１無線送信部２３１は、図４の（ａ）に示されたように構成される。つまり、第１無線送信部２３１は、第１インダクタＬ１と第１キャパシタＣ１を含み、第１インダクタＬ１と第１キャパシタＣ１は相互並列に連結できる。これにより、第１無線送信部２３１は、無線電力受信装置１３０に第１充電方式、つまり、電磁誘導方式で電力を送信することができる。

そして、第２無線送信部２３３は、第２充電方式を有する。この際、第２充電方式は、共鳴方式でありうる。ここで、第２無線送信部２３３は、図４の（ｂ）に示されたように構成される。つまり、第２無線送信部２３３は、送信誘導コイル２３５と送信共鳴コイル２３７を含むことができる。また、送信誘導コイル２３５は、第２インダクタＬ２と第２キャパシタＣ２を含み、第２インダクタＬ２と第２キャパシタＣ２は、相互並列に連結できる。一方、送信共鳴コイル２３７は、第３インダクタＬ３と第３キャパシタＣ３を含み、第３インダクタＬ３と第３キャパシタＣ３は、相互並列に連結できる。これにより、第２無線送信部２３３が無線電力受信装置１３０に第２充電方式、つまり、共鳴方式で電力を送信することができる。具体的に、送信誘導コイル２３５が送信共鳴コイル２３７に電磁誘導方式で電力を送信し、送信共鳴コイル２３７が無線電力受信装置１３０に共鳴方式で電力を送信することができる。

メモリ２４０は、プログラムメモリとデータメモリとを含む。プログラムメモリは、無線電力送信装置１２０の動作を制御するためのプログラムを貯蔵する。この際、プログラムメモリは、多様な充電方式で電力を送信するためのプログラムを貯蔵することができる。データメモリは、プログラムの遂行中に発生するデータを貯蔵する。この際、データメモリは、第１無線送信部２３１と第１充電方式及び第２無線送信部２３３と第２充電方式のマッピング情報を貯蔵することができる。

制御部２５０は、無線電力送信装置１２０の全般的な動作を制御する。この際、制御部２５０は、無線送信部２２０を制御して、多様な充電方式で電力を送信する。つまり、制御部２５０は、充電方式のいずれか一つを利用して、電力を送信することができる。ここで、制御部２５０は、無線電力受信装置１３０に対応して、充電方式のいずれか一つを選択し、無線送信部２２０を駆動させることができる。例えば、無線電力受信装置１３０に第１充電方式が設定されていれば、制御部２５０は第１無線送信部２３１を駆動させて、第１充電方式で電力を送信することができる。または、無線電力受信装置１３０に第２充電方式が設定されていれば、制御部２５０は第２無線送信部２３３を駆動させて、第２充電方式で電力を送信することができる。

入力部２６０は、無線電力送信装置１２０の機能を設定又は実行するためのイベントを発生させる。この際、入力部２６０は、無線電力受信装置１３０の充電方式を示すイベントを発生させることができる。

図５は、本発明の第１実施例に係る無線電力送信装置を示す斜視図である。そして、図６は、図５のＡ−Ａ'に沿って切断された断面を示す断面図である。ここで、図６の（ａ）は、本実施例に係る無線電力送信装置の一例を示し、図６の（ｂ）は、本実施例に係る無線電力送信装置の他の例を示す。

図５及び図６を参照すると、本実施例の無線電力送信装置１２０は、ハウジング２７０を更に含む。

ハウジング２７０は、無線電力送信装置１２０の少なくとも一部構成を内蔵する。この際、ハウジング２７０は、無線送信部２２０を内蔵する。そして、ハウジング２７０は、無線電力送信装置１２０において無線送信部２２０の位置及び姿勢を固定させる。また、ハウジング２７０は、無線電力受信装置１３０を安着させる。つまり、ハウジング２７０は、無線電力送信装置１２０において無線電力受信装置１３０の位置及び姿勢を固定させる。このようなハウジング２７０において、無線送信部２２０は、無線電力受信装置１３０の背面部に配置される。

この際、ハウジング２７０に、収容溝２７１が形成されている。そして、ハウジング２７０は、収容溝２７１によって無線電力受信装置１３０を収容することができる。収容溝２７１は、ハウジング２７０の上部から陥没して形成される。ここで、収容溝２７１のサイズは、無線電力受信装置１３０のサイズを超えてもよい。また、ハウジング２７０は、収容溝２７１の内部の底面２７２及び内側面２７３、２７４、２７５、２７６を含むことができる。ここで、底面２７２は、無線電力受信装置１３０の背面部に配置され、内側面２７３、２７４、２７５、２７６は、無線電力受信装置１３０の側面部に配置される。つまり、無線送信部２２０は、ハウジング２７０において底面２７２の内側に配置される。

そして、第１無線送信部２３１と第２無線送信部２３３は、図６の（ａ）に示されたように垂直に積層される。ここで、第１無線送信部２３１が第２無線送信部２３３の上に積層される。言い換えれば、第１無線送信部２３１が第２無線送信部２３３よりも無線電力受信装置１３０に隣接して配置される。但し、第１無線送信部２３１と第２無線送信部２３３が垂直に積層されることによって、第１無線送信部２３１と第２無線送信部２３３との間に干渉が発生する。このため、無線電力送信装置１２０において、無線電力受信装置１３０のための充電効率が低下する。

一方、第１無線送信部２３１と第２無線送信部２３３は、図６の（ｂ）に示されたように並んで配置される。ここで、第１無線送信部２３１と第２無線送信部２３３は、無線電力受信装置１３０に背面部に分けられて配置される。言い換えれば、第１無線送信部２３１が無線電力受信装置１３０の背面部において一部領域に配置され、第２無線送信部２３３が無線電力受信装置１３０の背面部において残りの領域に配置される。但し、第１無線送信部２３１と第２無線送信部２３３が無線電力受信装置１３０に背面部に分けられて配置されることにより、第１無線送信部２３１と無線電力受信装置１３０との重畳面積及び第２無線送信部２３３と無線電力受信装置１３０との重畳面積が小さくなる。これによって、無線電力送信装置１２０において、無線電力受信装置１３０のための充電効率が低下する。

図７は、本発明の第２実施例に係る無線電力送信装置を示す斜視図である。そして、図８は、図７のＢ−Ｂ'に沿って切断された断面を示す断面図である。また、図９は、本発明の第２実施例に係る無線電力送信装置の変形例を示す斜視図である。さらに、図１０は、本発明の第２実施例に係る無線電力送信装置の他の変形例を示す断面図である。

図７及び図８を参照すると、本実施例の無線電力送信装置１２０は、ハウジング２７０を更に含む。この際、本実施例のハウジング２７０は、前述した実施例のハウジング２７０と類似するため、詳しい説明を省略する。

但し、本実施例のハウジング２７０において、無線送信部２２０は無線電力受信装置１３０の背面部だけではなく、側面部の少なくともいずれか一つにも配置される。この際、無線送信部２２０は、無線電力受信装置１３０の背面部と共に、側面部の少なくともいずれか一つに配置される。ここで、無線送信部２２０は、ハウジング２７０において底面２７２の内側及び内側面２７３、２７４、２７５、２７６の少なくともいずれか一つの内側に配置される。

この際、第１無線送信部２３１が無線電力受信装置１３０の背面部に配置される。つまり、第１無線送信部２３１がハウジング２７０において底面２７２の内側に配置される。そして、第２無線送信部２３３が無線電力受信装置１３０の側面部のいずれか２つに配置される。つまり、第２無線送信部２３３がハウジング２７０において内側面２７３、２７４、２７５、２７６のいずれか２つの内側に配置される。ここで、第２無線送信部２３３は、内側面２７３、２７４、２７５、２７６のうち相互対向して配置されるいずれか２つに配置される。これにより、第２無線送信部２３３は、第１無線送信部２３１を基準に、上部に配置される。また、第２無線送信部２３３は、第１無線送信部２３１から傾いている。ここで、第２無線送信部２３３の中心が無線電力受信装置１３０の中心と同一軸上に位置する。

これにより、本実施例のハウジング２７０において、第１無線送信部２３１と第２無線送信部２３３が相互離隔して配置される。これによって、第１無線送信部２３１と第２無線送信部２３３との間に干渉が発生しない。そして、第１無線送信部２３１と無線電力受信装置１３０との重畳面積及び第２無線送信部２３３と無線電力受信装置１３０との重畳面積が拡張及び確保される。したがって、無線電力送信装置１２０において、無線電力受信装置１３０の充電効率が向上する。

一方、本実施例の無線電力送信装置１２０において、第２無線送信部２３３の位置及び姿勢は多様に変更可能である。つまり、第２無線送信部２３３は、図９の（ａ）に示されたように内側面２７３、２７４、２７５、２７６のうち相互対向して配置される他の２つに配置される。または、第２無線送信部２３３は、図９の（ｂ）及び（ｃ）に示されたように内側面２７３、２７４、２７５、２７６のいずれか一つに配置される。あるいは、図示されていないが、第２無線送信部２３３は、内側面２７３、２７４、２７５、２７６のいずれか３つ又は４つに配置される。そして、第２無線送信部２３３は、図１０の（ａ）に示されたように第１無線送信部２３１に垂直に配置される。また、第２無線送信部２３３は、図１０の（ｂ）に示されたように第１無線送信部２３１を基準に、下部に配置される。この場合、ハウジング２７０は、図１０の（ｃ）に示されたように収容溝２７１が形成されない状態で具現される。

本発明によれば、無線電力送信装置１２０が第１無線送信部２３１と第２無線送信部２３３とを備えて、多様な充電方式により、無線電力受信装置１３０を充電することができる。これによって、無線電力送信装置１２０は、より効率良く無線電力受信装置１３０を充電することができる。この際、無線電力送信装置１２０において、第１無線送信部２３１と第２無線送信部２３３が相互離隔して配置されるとともに、無線電力受信装置１３０とそれぞれとの重畳面積が確保される。したがって、無線電力送信装置１２０において、無線電力受信装置１３０のための充電効率がより増大できる。

本発明によれば、第１無線送信部２３１がハウジングの内部の上面に配置されることで、無線電力受信装置１３０との重畳面積が拡張される。この際、第１無線送信部２３１は誘導方式のコイルを含むことができる。また、第２無線送信部２３３がハウジングの内部の側面に傾くように配置されることで、無線電力受信機の受信コイルが無線電力送信装置１２０のハウジングの上面に垂直又は水平のいずれかの方向に配置されても無線電力送信装置１２０が無線電力受信装置１３０に無線電力を充電効率が高い状態で送信することができる。この際、第２無線送信部２３３は共鳴方式のコイルを含むことができる。

即ち、第１無線送信部２３１及び第２無線送信部２３３が３次元的な空間に配置されるとともに第２無線送信部２３３及び第１無線送信部２３１が垂直又は水平とならないように３次元的に傾くように配置されることで、多様な無線電力受信装置１3０の形態による充電自由度を最大化することができる効果がある。

一方、本明細書と図面に開示された本発明の実施例は本発明の技術内容を容易に説明し、本発明の理解を助けるために特定例を提示したものであり、本発明の範囲を限定しようとするものではない。即ち、本発明の技術的思想に基づいた他の変形例が実施可能であるということは、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に自明である。

Claims (10)

1. 無線電力受信装置の充電のための無線電力送信装置において、
   前記無線電力受信装置が収容される収容溝を含むハウジングと、
   前記ハウジングの内部に備えられる第１無線電力送信方式の第１無線送信部と、
   前記第１無線電力送信方式とは異なる第２無線電力送信方式の第２無線送信部と、
   を含み、
   前記ハウジングは、底面と、前記底面から傾いている内側面とを含み、
   前記第１無線送信部は、前記底面と対向するように配置され、
   前記第２無線送信部は、前記内側面と対向するように配置され、
   前記第１無線電力送信方式は、誘導方式であり、
   前記第２無線電力送信方式は、共鳴方式であることを特徴とする、無線電力送信装置。
2. 前記無線電力受信装置の無線電力送信方式に応じて、前記第１無線送信部及び第２無線送信部のいずれか１つを選択し、前記選択された無線送信部を介して電力を送信する制御部を更に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。
3. 前記第２無線送信部は、
   前記底面を基準に前記内側面の傾いている角度に対応するように、前記第１無線送信部から傾くように配置され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. 前記第１無線送信部は、第１コイルを含み、
   前記第２無線送信部は、第２コイルを含み、
   前記第２コイルは、前記第１コイルから鈍角で傾くように配置され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. 前記第２無線送信部の前記第２コイルの中心は、
   前記無線電力受信装置の受信コイルの中心と同一高さに位置することを特徴とする、請求項４に記載の無線電力送信装置。
6. 前記収容溝の上部の幅は、前記収容溝の下部の幅より大きいことを特徴とする、請求項１に記載の無線電力送信装置。
7. 前記第２コイルは、前記ハウジングの上部と隣接するほど前記ハウジングの外側面と近くなることを特徴とする、請求項４に記載の無線電力送信装置。
8. 前記第２無線送信部は、複数の内側面のうち相互対向するいずれか２つの内側面にそれぞれ配置され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。
9. 前記第１無線送信部と前記第２無線送信部は、相互離隔して配置され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。
10. 前記第１無線送信部は、
    前記第２無線送信部より無線電力受信装置に隣接して配置され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。