KR101034740B1

KR101034740B1 - 무선 전력전송 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR101034740B1
Application number: KR1020100073677A
Authority: KR
Inventors: 박익서; 김주성
Original assignee: (주)유알엔디
Priority date: 2010-07-29
Filing date: 2010-07-29
Publication date: 2011-05-17

Abstract

본 발명은 무선 주파수 및 출력 전력을 제어하는 통합제어부와 상기 통합제어부의 제어에 따라 상기 무선 주파수를 변조할 수 있는 주파수 발생기와 상기 통합제어부의 제어에 따라 상기 출력 전력을 제어할 수 있는 전압제어 증폭기와 상기 무선전력수신장치에 전력을 유도하기 위한 송신코일 및 자기 공명 현상을 통해 상기 무선전력수신장치의 근접을 확인하는 출력신호 검지부를 포함하는 무선전력전송장치와 상기 송신코일에 근접하여 유도기전력을 발생시키는 수신코일과 정류기와 설정된 전압 이상의 전압이 공급되지 않도록 판단하는 전압비교기와 상기 설정된 전압 이상의 전력 공급을 차단하는 전력제어기를 포함하는 무선전력수신장치를 포함하는 무선 전력전송 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따르면 무선전력수신장치의 특성에 맞게 지능적, 선택적으로 동작할 수 있게 되고, 발열을 관리함으로써 지속적인 전력 공급이 가능하게 된다.

Description

무선 전력전송 시스템 및 방법{WIRELESS POWER TRANSMISSION SYSTEM AND METHOD}

본 발명은 무선 전력전송 시스템 및 방법에 관한 것으로서 보다 상세하게는 유도기전력을 이용하여 무접점으로 전력을 공급하는 무선 전력전송 시스템 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 휴대폰, PDA, 노트북, PMP, MP3, DMB, 카메라 등과 같은 휴대용 디지털기기는 모두가 배터리를 사용하고 있다. 따라서 휴대용 기기에 사용되는 축전지에 전력을 충전시키기 위해서는 별도의 충전장치가 필요하며 일반적인 충전시스템은 상용전압(AC 110~220V)을 다운시켜 정류하고 직류전압의 출력단자와 배터리의 단자들을 접촉하여 충전되도록 구성되어 있다.

하지만 이러한 단자공급방식은 충전기와 배터리가 서로 결합되거나 분리될 경우, 양측의 단자들이 서로 다른 전위차를 가지고 있어 순간 방전현상이 발생하게 되고 단자에 이물질이 점점 쌓이게 되어 화재가 발생할 우려까지도 있으며 습기가 묻어 자연 방전되는 등 충전기 및 배터리의 수명이나 성능을 저하시키는 문제점이 있기에, 1차 코일의 상부로 충전하고자 하는 배터리가 내장된 단말기를 위치시키면 자기장에 의해 배터리의 2차 코일에 의하여 유도기전력으로부터 유도되는 전기를 충전하는 무접점 충전기가 개발되었다.

그러나 상기한 종래의 무선전력 전송장치는 도 1에 도시된 바와 같이 상시 무선 전력을 방출하거나 사용자의 제어입력(70)을 검지하여 출력제어 스위치(30)를 동작하고 주파수 발생기(20)의 신호를 출력 증폭기(40)를 통해 직렬 공진부(50)로 무선 주파수를 전달함으로써 휴대용 단말기에 전력을 공급하도록 되어있어 저전력 동작 및 선택적 동작에 한계가 있었으며, 발진 주파수가 고정되어 있었기 때문에 이와 최대 공진 주파수가 다른 무선전력수신장치의 경우에는 무선 전력공급이 저하되는 문제가 있었다.

또한 지속적인 발진으로 인하여 야기되는 공진 코일의 발열 문제를 해결하기 위하여 온도감지 스위치(60)를 사용하여 일정 온도 이상에서 물리적으로 회로를 단락시키는 방법을 주로 사용하고 있었기 때문에 온도 상승에 따라 무선 전력공급이 끊어질 수 있게 되어 지속적인 무선 전력공급을 기대하기 힘든 문제가 있었다.

또한 사용자의 입력 신호에 의하여 무선전력을 방사하는 시스템의 경우에는 사용자의 실수로 무선전력 공급장치를 미종료 상태로 방치할 경우 무선전력의 지속적인 방사가 이루어져서 전력을 계속 소비하는 문제가 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 다양한 주파수를 가진 무선전력 수신장치에 충분한 전력을 공급할 수 있고, 저전력 동작 및 선택적 동작을 통해 발열을 관리하며, 지속적인 무선 전력공급이 가능한 무선 전력전송 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서,

본 발명은, 무선전력전송장치와 무선전력수신장치를 포함하는 무선 전력전송 시스템에 있어서, 상기 무선전력전송장치는, 무선 주파수 및 출력 전력을 제어하는 통합제어부;와 상기 통합제어부의 제어에 따라 상기 무선 주파수를 변조할 수 있는 주파수 발생기;와 상기 통합제어부의 제어에 따라 상기 출력 전력을 제어할 수 있는 전압제어 증폭기;와 상기 무선전력수신장치에 전력을 유도하기 위한 송신코일; 및 자기 공명 현상을 통해 상기 무선전력수신장치의 근접을 확인하는 출력신호 검지부;를 포함하고, 상기 무선전력수신장치는, 상기 송신코일에 근접하여 유도기전력을 발생시키는 수신코일;과 정류기;와 설정된 전압 이상의 전압이 공급되지 않도록 판단하는 전압비교기;와 상기 설정된 전압 이상의 전력 공급을 차단하는 전력제어기;를 포함하며, 상기 출력신호 검지부는 상기 유도기전력을 지속적으로 검지하고, 상기 통합제어부는 상기 출력신호 검지부에서 검지된 정보를 반영하여 출력 전력을 제어하는 것을 특징으로 하며, 상기 무선전력전송장치는, 상기 통합제어부의 초기설정을 통해 무선 전력전송을 위한 기준 주파수를 설정할 수 있고, 대기상태에서는 무선 전력을 최소로 출력하는 것을 특징으로 하고, 상기 무선전력전송장치와 상기 무선전력수신장치는 무선 데이터 통신기능을 가지는 것을 특징으로 하며, 상기 무선 데이터 통신기능은, 상기 송신코일과 상기 수신코일에서 자기 유도시 유도자기장에 데이터 신호를 함께 전송하고, 상기 출력신호 검지부에서 데이터 신호를 수신하는 것을 특징으로 하며, 상기 무선전력전송장치는, 그 내부에 상기 송신코일의 물리적인 상태를 파악하고 발열을 제어하기 위하여 위한 온도 감지 센서를 더 포함하고, 상기 통합제어부는 주기적으로 출력을 조절함으로써 상기 송신코일에서의 발열을 관리하는 것을 특징으로 하는 무선 전력전송 시스템을 제공한다.

여기서, 상기 통합제어부는, 상기 송신코일과 상기 수신코일의 공진 특성이 최대가 되도록 상기 주파수 발생기를 제어하여 상기 무선 주파수를 변경하는 것을 특징으로 할 수 있다.

삭제

또한 본 발명은, 무선전력전송장치에서 초기설정을 통해 기준 주파수를 설정하고, 무선 전력을 최소로 출력하는 대기단계; 상기 무선전력전송장치의 출력신호 검지부에서 무선전력수신장치의 근접을 확인하는 검지단계; 상기 무선전력수신장치가 검지된 경우 통합제어부에서 최대 공진 주파수를 설정하는 설정단계; 상기 통합제어부에서 출력 전력을 설정하여 전압제어 증폭기를 통해 전력을 전송하는 전송단계; 및 상기 무선전력전송장치의 상기 출력신호 검지부에서 유도기전력을 지속적으로 검지하여 상기 통합제어부를 통해 전력을 제어하는 제어단계;를 포함하고, 상기 무선전력전송장치와 상기 무선전력수신장치는 무선 데이터 통신기능을 가지는 것을 특징으로 하고, 상기 무선 데이터 통신기능은, 상기 무선전력전송장치의 송신코일과 상기 무선전력수신장치의 수신코일에서 자기 유도시 유도자기장에 데이터 신호를 함께 전송하고, 상기 출력신호 검지부에서 데이터 신호를 수신하는 것을 특징으로 하며, 상기 무선전력전송장치는, 그 내부에 온도 감지 센서를 구비하여 상기 송신코일의 물리적인 상태를 파악하고 발열을 제어하는 것을 특징으로 하고, 상기 통합제어부는 주기적으로 출력을 조절함으로써 상기 송신코일에서의 발열을 관리하는 것을 특징으로 하는 무선 전력전송 방법을 제공한다.

여기서, 상기 검지단계 이후에, 상기 출력신호 검지부에서 상기 무선전력수신장치의 식별정보 및 상태정보를 획득하는 식별단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

여기서, 상기 전송단계는, 상기 통합제어부에서 상기 식별단계에서 획득한 상기 무선전력수신장치의 식별정보 및 상태정보를 반영하여 상기 출력 전력을 설정하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따르면 출력신호 검지부로부터 수신하는 정보를 토대로 하여 무선 주파수를 설정, 변경하고 출력 전압의 크기를 제어하기 때문에 무선전력수신장치의 특성에 맞게 지능적, 선택적으로 동작할 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 무선전력수신장치가 근접하기만 하면 이를 확인하여 자동으로 전력 전송이 이루어질 수 있으므로, 충전을 위해 별도로 제어입력을 해야 하는 기존의 불편함이 해소된다.

또한, 본 발명은 통합제어부에서 주기적으로 무선 전력의 출력을 제어하여 발열을 관리함으로써 지속적인 전력 공급을 가능하게 한다.

도 1은 종래기술에 따른 무선전력 전송장치의 구성을 도시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 무선전력전송장치의 구성을 도시한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 무선전력수신장치의 구성을 도시한 도면,
도 4은 본 발명에 따른 무선 전력전송 방법의 순서도,
도 5는 식별단계를 포함하는 본 발명에 따른 무선 전력전송 방법의 순서도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 여기서, 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 나타낸다.

도 1은 종래기술에 따른 무선전력 전송장치의 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 무선전력전송장치(100)의 구성을 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 무선전력수신장치(200)의 구성을 도시한 도면이고, 도 4은 본 발명에 따른 무선 전력전송 방법의 순서도이며, 도 5는 본 발명에 따른 무선 전력전송 방법의 순서도로서 식별단계(s25)가 포함된 것을 도시한 도면이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 무선 전력전송 시스템은 통합제어부(110)와 주파수 발생기(120)와 전압제어 증폭기(130)와 송신코일(140)과 출력신호 검지부(150)와 전력제어기(230)를 포함하는 무선전력전송장치(100)와 수신코일(210)과 정류기(220)와 전압비교기(240)와 전력제어기(230)를 포함하는 무선전력수신장치(200)로 구성될 수 있다.

상기 무선전력전송장치(100)에서 상기 통합제어부(110)는 무선전력전송장치(100)의 무선 주파수 및 출력 전력을 제어하는 역할을 하는 부분으로서 종래기술의 출력 제어부(10)에 대응되는 부분이다. 다만 도 1에도 나타나 있듯이 종래기술의 출력 제어부(10)의 경우에는 단순히 출력제어 스위치(30)의 동작을 제어하거나 제어입력(70)에 따라 제어하는 단순 역할을 하는 부분이었으나 본 발명의 경우에는 이에 그치지 않고 출력신호 검지부(150)로부터 수신하는 정보를 토대로 하여 무선 주파수를 설정, 변경하고 출력 전압의 크기를 제어하는 등의 역할을 수행함으로써 피드백 정보를 반영하여 지능적, 선택적으로 동작하게 된다.

구체적으로, 상기 통합제어부(110)에서는 대기상태에서는 초기에 설정된 기준 주파수로 최소한의 무선 전력을 출력하도록 제어하게 된다. 최소한의 전력이 항상 출력되고 있기 때문에 무선전력수신장치(200)가 근접하기만 하면 이를 확인하여 자동으로 전력 전송이 이루어질 수 있게 되므로, 충전을 위해 별도로 제어입력을 해야 하는 기존의 불편함이 해소된다.

또한 이는 종래기술에서 무선전력전송장치의 발열에 의해 무선 전력전송이 끊어지게 되는 현상을 방지하기 위한 것으로서, 대기상태에서도 항상 최소한의 무선 전력을 출력하도록 함으로써 무선 전력을 지속적으로 공급하도록 하는 것이다. 종래기술의 경우에는 도 1에 도시된 바와 같이 온도감지 스위치(60)에 의해서 일정 온도 이상이 되면 물리적으로 무선 전력전송이 차단되기 때문에 무선 전력전송이 반드시 필요한 경우에도 온도가 내려가지 않으면 전력전송이 불가능하게 되는 문제가 있었는데, 본 발명에서는 상기와 같은 온도감지 스위치(60) 없이도 통합제어부(110)에서 주기적으로 무선 전력의 출력을 제어함으로써 발열을 관리할 수 있게 된다. 온도가 상승한 경우에도 전력을 차단하지 않고 출력을 최소화하여 전송함으로써 온도를 하강시키고, 지속적인 전력 공급이 가능하게 된다.

나아가 종래기술의 출력 제어부(10)의 경우에는 만약 사용자가 제어입력(70)을 통해 무선 전력을 전송한 후에 실수로 종료를 하지 않은 경우에는 충전이 완료된 상태에서도 지속적으로 동일한 크기의 무선 전력이 방사되어 지속적으로 전력이 소비되는 문제가 있었지만 본 발명의 경우에는 제어입력(70)에 따라 동작하는 것이 아니라 출력신호 검지부(150)로부터 수신하는 정보를 토대로 출력을 제어하기 때문에 만충 상태에서는 대기상태로 돌아가 최소 전력을 출력하게 되므로 전력소비를 줄일 수 있게 된다. 이와 더불어 온도감지 스위치(60)가 기본 구성에서 제외될 수 있으므로 비용이 절감되는 효과도 있다.

일반적으로 무선 전력전송 시스템의 경우에는 전자기 유도현상을 이용하여 유도기전력을 발생시켜 전력을 전송하게 되는데, 송신코일에 전기가 흐르면 그에 따라 자기장이 형성되고 자기장은 근접한 수신코일을 통과하므로 이 자기장의 변화에 따라 수신코일에 전기가 흐르도록 한다. 이때 수신코일의 권선수의 증가에 의하여 유도기전력은 증가하나, 수신코일의 길이가 늘어나 수신코일의 저항이 증가하므로 전류가 크게 감소되어 전체 전력은 크게 증가하지 못하게 된다. 따라서 수신코일의 권선수 증가만으로는 큰 유도기전력을 기대할 수 없으므로 주파수의 공진 특성을 이용하여 효율적인 전력 전송을 가능하도록 한다.

여기서, 본 발명의 경우에는 무선전력수신장치(200)가 상기 무선전력전송장치(100)에 근접하면 통합제어부(110)에서 기준 주파수를 변경하여 무선전력전송장치(100)의 송신코일(140)과 무선전력수신장치(200)의 수신코일(210) 사이에서 자기 공명 현상이 최대가 되도록 주파수를 설정함으로써 효율적인 전력 전송을 가능하도록 한다.

상술한 바와 같이, 주파수의 공진상태에서 최대로 전력을 전송할 수 있는데, 종래기술의 경우에는 무선전력전송장치(100)의 주파수가 고정되어 있었기 때문에 이 주파수와 공진할 수 없는 주파수를 가진 무선전력수신장치(200)에 대해서는 전력 전송 효율이 떨어지게 되었으나, 본 발명에서는 통합제어부(110)를 통해 무선 주파수를 무선전력수신장치(200)의 주파수에 맞추어 공진할 수 있도록 함으로써 다양한 무선전력수신장치(200)에 대해 최대로 전력을 전송할 수 있도록 한다.

한편, 상기 주파수 발생기(120)는 상기 통합제어부(110)에서 제어되는 주파수로 변경된 주파수를 발생시킬 수 있도록 한다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이 기존의 주파수 발생기(20)는 출력 제어부(10)에서 분리되어 고정된 주파수만을 발생시키게 되었지만, 본 발명에 따른 주파수 발생기(120)는 도 2에 도시된 바와 같이 통합제어부(110)에 연결됨으로써 대기상태에서는 초기 설정된 기준 주파수를 발생시키게 되고, 무선전력수신장치(200)가 접근하여 통합제어부(110)에서 무선 주파수를 제어하면 그에 따라 변조된 주파수를 발생시키게 된다.

상기 송신코일(140)은 상기 무선전력수신장치(200)에 전력을 유도하는 부분으로서 무선전력수신장치(200)의 수신코일(210)이 접근하면 자기 공명 현상이 발생하게 되고, 이를 출력신호 검지부(150)에서 검지하여 무선전력수신장치(200)의 근접을 확인하게 된다. 송신코일(140)과 수신코일(210)은 전자계의 강도 향상을 위하여 페라이트 코어를 포함할 수 있다.

상기 전압제어 증폭기(130)는 통합제어부(110)의 제어에 따라 출력 전력을 제어할 수 있는 것을 특징으로 한다. 도 1에 따른 기존의 증폭기(40)의 경우에는 출력 제어부(10)와 분리되어 일정하게 증폭시키는 역할만을 하게 되지만 이와 달리 본 발명에 따른 전압제어 증폭기(130)의 경우에는 도 2에 나타나 있는 바와 같이 통합제어부(110)와 상호 연결되어 있어, 무선 전력의 출력을 조절할 수 있게 된다. 따라서 통합제어부(110)에서 주기적으로 출력을 조절함으로써 지속적으로 전력을 공급하면서도 송신코일(140)에서의 발열을 효과적으로 관리할 수 있게 된다.

상기 출력신호 검지부(150)는 상기 송신코일(140)과 상기 수신코일(210) 사이의 자기 공명 현상을 검지하여 무선전력수신장치(200)의 접근을 확인하는 부분으로서, 상기 출력신호 검지부(150)에서는 상기 유도기전력을 지속적으로 검지하여 통합제어부(110)로 검지된 정보를 전송한다. 무선전력수신장치(200)에 전력이 공급되어 충전이 진행되면 유도되는 기전력이 점점 줄어들게 되고, 결국에는 만충 상태가 된다. 출력신호 검지부(150)에서는 이러한 유도기전력의 크기를 지속적으로 감시하여 통합제어부(110)에 전송함으로써 통합제어부(110)에서 전송되는 무선 전력의 크기를 제어할 수 있도록 한다.

상기 무선전력전송장치(100)는 상기 무선전력수신장치(200)의 충전 상태를 표시하는 표시부(160)를 더 포함할 수 있다. 출력신호 검지부(150)에서 무선전력수신장치(200)의 충전 상태를 검지하고 이를 통합제어부(110)로 전송하며 통합제어부(110)에서는 그 상태에 따라 표시부(160)를 제어하여 표시부(160)의 LED의 색을 변화시키는 방법 등으로 충전 상태를 표시할 수 있다.

또한, 상기 무선전력전송장치(100)는 그 내부에 온도 감지 센서(미도시)를 더 포함할 수 있다. 비록 출력신호 검지부(150)와 통합제어부(110) 및 전압제어 증폭기(130)를 통해 무선 출력을 제어하여 송신코일(140)에서의 발열을 관리할 수 있다고 하여도 주변상황에 따라 온도가 급상승하는 등의 문제가 발생할 수도 있기 때문에 추가적으로 온도 감지 센서를 통해 송신코일(140)의 물리적인 상태를 파악하게 되면 보다 정확하게 발열의 제어를 실시할 수 있게 되므로 안전성이 향상된다.

상기 무선전력수신장치(200)의 수신코일(210)은 상기 송신코일(140)에 근접하여 유도기전력을 발생시키는 부분으로서 수신코일(210)의 권선수를 증가시키면 유도기전력의 크기를 증가시킬 수 있다. 다만 상기에서 검토한 바와 같이 권선수가 증가하여도 길이 증가에 따른 저항의 증가로 전체 전력은 크게 증가하지 못하게 되기 때문에 이를 개선하기 위하여 페라이트 코어를 넣고 코일을 감을 필요가 있다.

상기 정류기(220)는 교류전력으로부터 직류전력을 얻기 위하여 정류작용을 하는 부분으로서 풀브릿지 정류기(220)가 사용될 수 있다.

상기 무선전력수신장치(200)의 전압비교기(240)는 전력공급이 요구되는 무선전력수신장치(200)의 특성에 따라 전압을 설정하고 설정된 전압 이상의 전압이 공급되지 않도록 한다. 만약 설정된 전압 이상의 전력이 공급되면 상기 전력제어기(230)를 제어하여 더 이상의 전력이 공급되지 않도록 전력을 차단한다.

또한, 상기 무선전력전송장치(100)와 상기 무선전력수신장치(200)는 무선 데이터 통신기능을 가질 수 있다. 무선전력전송장치(100)의 전압제어 증폭기(130)와 출력신호 검지부(150)를 이용하여 무선전력수신장치(200)와 양방향 통신을 할 수 있으며, 구체적으로 상기 전압제어 증폭기(130)를 통해 무선으로 전력을 전송하는 경우에 송신코일(140)과 수신코일(210)에서 자기 유도시 유도 자기장에 데이터 신호를 함께 전송하고, 상기 출력신호 검지부(150)에서 무선 데이터 신호를 수신함으로써 무선 데이터 통신이 가능하게 된다.

상기와 같은 무선 데이터 통신을 이용하면 무선전력수신장치(200)의 ID 등 식별정보와 요구전력이나 충전상태 등의 상태정보를 실시간으로 출력신호 검지부(150)에서 검지하여 통합제어부(110)에 정보를 제공하게 되므로, 무선 주파수나 무선 출력을 제어하는데 반영할 수 있게 되어 보다 정확하게 무선전력수신장치(200)의 요구를 수행하게 된다. 예를 들어 무선전력수신장치(200)가 배터리인 경우에 보통 90% 이상 충전되면 만충 상태로 보게 되는데, 무선 데이터 통신을 이용하면 만충 상태의 정보를 확인하고 전력 공급을 차단할 수 있지만, 그렇지 아니한 경우에는 100% 충전될 때까지 전력을 계속 공급하게 되어 배터리의 요구를 충실하게 반영하지 못하게 될 수 있는 것이다.

한편, 본 발명에 따른 무선 전력전송 방법은 도 4에 도시된 바와 같이 대기단계(s10), 검지단계(s20), 설정단계(s30), 전송단계(s40) 및 제어단계(s50)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 대기단계(s10)에서는 무선전력전송장치(100)에서 초기설정을 통해 기준 주파수를 설정하고, 무선 전력을 최소로 출력하게 된다. 최소한의 전력이 항상 공급되고 있으므로 특별한 제어입력 없이도 무선전력수신장치(200)가 접근하기만 하면 전력 전송이 가능하다.

그 다음, 상기 검지단계(s20)에서는 출력신호 검지부(150)에서 무선전력수신장치(200)의 근접을 확인하게 된다. 무선전력수신장치(200)의 수신코일(210)이 무선전력전송장치(100)의 송신코일(140) 근처에 접근하면 자기 공명 현상이 발생하게 되고 이를 출력신호 검지부(150)에서 검지하여 무선전력수신장치(200)의 근접을 확인한다.

그 다음, 상기 설정단계(s30)에서는 통합제어부(110)에서 상기 무선전력수신장치(200)와 공진할 수 있는 최대 공진 주파수로 변경하도록 주파수 발생기(120)를 제어하게 된다.

그 다음, 상기 전송단계(s40)에서는 통합제어부(110)에서 전압제어 증폭기(130)를 통해 출력을 최대로 하여 무선전력수신장치(200)로 전송하게 된다. 이때 발열 문제를 해결하기 위해 통합제어부(110)에서는 주기적으로 무선 출력을 제어할 수 있다.

그 다음, 상기 제어단계(s50)에서는 출력신호 검지부(150)에서 유도기전력을 수시로 검지하고 그 정보를 통합제어부(110)에 전송하며, 통합제어부(110)에서는 이러한 정보를 반영하여 출력을 제어하게 된다.

이때 상기 검지단계(s20) 이후에, 상기 출력신호 검지부(150)에서 상기 무선전력수신장치(200)의 식별정보 및 상태정보를 획득하는 식별단계(s25)가 더 포함될 수 있다. 무선전력전송장치(100)의 전압제어 증폭기(130)와 출력신호 검지부(150)를 이용하여 무선전력수신장치(200)와 양방향 통신을 할 수 있으며, 이를 통해 무선전력수신장치(200)의 요구전력이나 충전상태 등을 반영하여 통합제어부(110)에서 출력을 제어할 수 있게 되므로 보다 확실하고 안전하게 전력을 전송할 수 있다.

100: 무선전력전송장치 110: 통합제어부
120: 주파수 발생기 130: 전압제어 증폭기
140: 송신코일 150: 출력신호 검지부
160: 표시부 170: 전원입력부
200: 무선전력전송장치 210: 수신코일
220: 정류기 230: 전력제어기
240: 전압비교기 250: 전원단자

Claims

무선전력전송장치와 무선전력수신장치를 포함하는 무선 전력전송 시스템에 있어서,
상기 무선전력전송장치는, 무선 주파수 및 출력 전력을 제어하는 통합제어부;와 상기 통합제어부의 제어에 따라 상기 무선 주파수를 변조할 수 있는 주파수 발생기;와 상기 통합제어부의 제어에 따라 상기 출력 전력을 제어할 수 있는 전압제어 증폭기;와 상기 무선전력수신장치에 전력을 유도하기 위한 송신코일; 및 자기 공명 현상을 통해 상기 무선전력수신장치의 근접을 확인하는 출력신호 검지부;를 포함하고,
상기 무선전력수신장치는, 상기 송신코일에 근접하여 유도기전력을 발생시키는 수신코일;과 정류기;와 설정된 전압 이상의 전압이 공급되지 않도록 판단하는 전압비교기;와 상기 설정된 전압 이상의 전력 공급을 차단하는 전력제어기;를 포함하며,
상기 출력신호 검지부는 상기 유도기전력을 지속적으로 검지하고,
상기 통합제어부는 상기 출력신호 검지부에서 검지된 정보를 반영하여 출력 전력을 제어하는 것을 특징으로 하며,
상기 무선전력전송장치는,
상기 통합제어부의 초기설정을 통해 무선 전력전송을 위한 기준 주파수를 설정할 수 있고, 대기상태에서는 무선 전력을 최소로 출력하는 것을 특징으로 하고,
상기 무선전력전송장치와 상기 무선전력수신장치는 무선 데이터 통신기능을 가지는 것을 특징으로 하며,
상기 무선 데이터 통신기능은,
상기 송신코일과 상기 수신코일에서 자기 유도시 유도자기장에 데이터 신호를 함께 전송하고, 상기 출력신호 검지부에서 데이터 신호를 수신하는 것을 특징으로 하며,
상기 무선전력전송장치는,
그 내부에 상기 송신코일의 물리적인 상태를 파악하고 발열을 제어하기 위하여 위한 온도 감지 센서를 더 포함하고,
상기 통합제어부는 주기적으로 출력을 조절함으로써 상기 송신코일에서의 발열을 관리하는 것을 특징으로 하는 무선 전력전송 시스템.
제1항에 있어서,
상기 통합제어부는,
상기 송신코일과 상기 수신코일의 공진 특성이 최대가 되도록 상기 주파수 발생기를 제어하여 상기 무선 주파수를 변경하는 것을 특징으로 하는 무선 전력전송 시스템.
삭제
삭제
삭제
무선전력전송장치에서 초기설정을 통해 기준 주파수를 설정하고, 무선 전력을 최소로 출력하는 대기단계;
상기 무선전력전송장치의 출력신호 검지부에서 무선전력수신장치의 근접을 확인하는 검지단계;
상기 무선전력수신장치가 검지된 경우 통합제어부에서 최대 공진 주파수를 설정하는 설정단계;
상기 통합제어부에서 출력 전력을 설정하여 전압제어 증폭기를 통해 전력을 전송하는 전송단계; 및
상기 무선전력전송장치의 상기 출력신호 검지부에서 유도기전력을 지속적으로 검지하여 상기 통합제어부를 통해 전력을 제어하는 제어단계;를 포함하고,
상기 무선전력전송장치와 상기 무선전력수신장치는 무선 데이터 통신기능을 가지는 것을 특징으로 하고,
상기 무선 데이터 통신기능은,
상기 무선전력전송장치의 송신코일과 상기 무선전력수신장치의 수신코일에서 자기 유도시 유도자기장에 데이터 신호를 함께 전송하고, 상기 출력신호 검지부에서 데이터 신호를 수신하는 것을 특징으로 하며,
상기 무선전력전송장치는,
그 내부에 온도 감지 센서를 구비하여 상기 송신코일의 물리적인 상태를 파악하고 발열을 제어하는 것을 특징으로 하고,
상기 통합제어부는 주기적으로 출력을 조절함으로써 상기 송신코일에서의 발열을 관리하는 것을 특징으로 하는 무선 전력전송 방법.
제6항에 있어서,
상기 검지단계 이후에, 상기 출력신호 검지부에서 상기 무선전력수신장치의 식별정보 및 상태정보를 획득하는 식별단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력전송 방법.
제7항에 있어서,
상기 전송단계는,
상기 통합제어부에서 상기 식별단계에서 획득한 상기 무선전력수신장치의 식별정보 및 상태정보를 반영하여 상기 출력 전력을 설정하는 것을 특징으로 하는 무선 전력전송 방법.