KR101059657B1 - 무선 전력 송수신 장치 및 그 방법 - Google Patents

무선 전력 송수신 장치 및 그 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101059657B1
KR101059657B1 KR1020090095284A KR20090095284A KR101059657B1 KR 101059657 B1 KR101059657 B1 KR 101059657B1 KR 1020090095284 A KR1020090095284 A KR 1020090095284A KR 20090095284 A KR20090095284 A KR 20090095284A KR 101059657 B1 KR101059657 B1 KR 101059657B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
power
wireless power
signal
power signal
wireless
Prior art date
Application number
KR1020090095284A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110037728A (ko
Inventor
이광두
김경욱
김정훈
김응주
Original Assignee
삼성전기주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전기주식회사 filed Critical 삼성전기주식회사
Priority to KR1020090095284A priority Critical patent/KR101059657B1/ko
Priority to US12/630,348 priority patent/US8633615B2/en
Publication of KR20110037728A publication Critical patent/KR20110037728A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101059657B1 publication Critical patent/KR101059657B1/ko
Priority to US14/139,775 priority patent/US20140111156A1/en
Priority to US14/139,677 priority patent/US20140111031A1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/02—Transmitters
    • H04B1/04—Circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/14—Inductive couplings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/40—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using two or more transmitting or receiving devices
    • H04B5/48—
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/80—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the exchange of data, concerning supply or distribution of electric power, between transmitting devices and receiving devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/90—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving detection or optimisation of position, e.g. alignment

Abstract

본 발명은 무선 전력 송수신 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 상기 무선 전력 송수신 장치는, 외부로부터 입력되는 전력을 받아서 무선으로 전송할 무선 전력 신호를 자기 공명 방식에 의해 무선 송신하며, 반송 무선 전력 신호를 수신하여 전력 소모 장치의 개수를 파악하여 전력 소모 장치의 개수에 대응되는 공진 주파수를 이용하여 전력 소모 장치에 전력이 공급되도록 무선 전력 신호를 전송하는 무선 전력 송신부와, 그리고 상기 전력 소모 장치에 설치되며, 상기 무선 전력 송신부에서 송신된 무선 전력 신호를 자기 공명 방식에 의해 수신하여 상기 전력 소모 장치에 제공하고, 잔여 무선 전력 신호는 상기 무선 전력 송신부에 반송하도록 하는 무선 전력 수신부를 포함하여 이루어진다.
Figure R1020090095284
무선 전력 전송, 통신, 자기공명, 공진 주파수

Description

무선 전력 송수신 장치 및 그 방법 {Wireless power transmission apparatus and method thereof}
본 발명은 무선 전력 송수신 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 별도의 무선 통신 장치 없이 무선 전력 송신 장치의 능동적 수신 환경 인지를 통한 무선 전력 송수신 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
무선통신기술의 발달로 언제 어디서나 누구나 원하는 모든 정보를 주고 받을 수 있는 유비쿼터스 정보환경이 되고 있다. 하지만, 아직까지 통신정보기기들은 대부분 배터리에 의존하고 있고, 유선 전원코드에 의한 전원을 공급받아 통신정보기기의 사용이 제한을 받고 있다. 따라서, 무선정보 네트워크 환경은 단말기 전원에 대한 문제를 해결하지 않고서는 진정으로 자유로워질 수 없다.
이런 문제를 해결하기 위하여 무선으로 전력을 전달하기 위한 많은 기술이 개발되고 있다.
우선, 전파(Microwave)를 이용한 전파수신형 기술, 그리고 자기장을 이용한 자기유도형 기술, 또한 자기장과 전기장의 에너지 전환에 의한 자기공명 기술 등이 대표적이다.
여기서, 전파수신형 기술은 안테나를 통해 전파를 공기 중으로 방사함으로써 먼 거리까지 전력전송이 가능하다는 장점이 있으나, 공기 중에서 소모되는 방사손실(Radiation loss)이 매우 커서 전력전송의 효율성에 한계가 있다.
또한, 자기유도형 기술은 송신측 1차 코일과 수신측 2차 코일에 의한 자기 에너지 결합을 이용한 기술로 높은 전력전송의 효율성을 갖는 장점이 있다. 그러나, 자기유도형 기술은 전력전송을 위해서 송신측 1차 코일과 수신측 2차 코일이 수 mm 정도의 짧은 거리에 인접해 있어야 한다. 또한, 송신측 1차 코일과 수신측 2차 코일의 코일정렬에 따라 전력전송의 효율성이 급격히 변하며, 발열량이 크다는 단점이 있다.
따라서, 최근에 자기유도형 기술과 유사하나 코일형의 인덕터(L)와 캐패시터(C)에 의한 특정 공진주파수에 에너지가 집중되게 하여 자기에너지 형태로 전력을 송신하는 자기공명 기술이 개발되고 있다. 비교적 큰 전력을 수 미터까지 보낼 수 있다는 장점이 있으나, 높은 공진 특성(High Quality factor)을 요구하고 있다. 즉, 자기유도형 기술은 임피던스 정합 여부, 송신측의 LC 코일과 수신측의 LC 코일 사이의 공진주파수 일치 여부에 따라 효율이 급격하게 변하는 단점이 있다.
종래의 자기유도형 기술은 송신측과 수신측에 트랜시버를 장착하여 송신측과 수신측의 통신을 통해 상술한 문제점을 제어하였다. 그러나 트랜시버를 별도로 장 착하면 무선 전력 송신 장치와 수신 장치의 비용이 증가하며, 장치의 구성이 복잡해지는 문제점이 발생한다.
본 발명은 송신측과 수신측의 통신을 위해서 별도의 트랜시버 모듈을 구비하지 않고, 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치만으로 무선 전력 전송을 수행할 수 있는 무선 전력 송수신 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 무선 전력 송수신 장치는, 외부로부터 입력되는 전력을 받아서 무선으로 전송할 무선 전력 신호를 생성하고, 생성된 무선 전력 신호를 자기 공명 방식에 의해 무선 송신하며, 반송 무선 전력 신호를 수신하여 전력 소모 장치의 개수를 파악하고, 파악된 전력 소모 장치의 개수에 대응되는 공진 주파수를 사용하여 무선 전력 신호를 무선 송신하여 전력 소모 장치에 전력이 공급되도록 무선 전력 신호를 전송하는 무선 전력 송신부와, 상기 전력 소모 장치에 설치되며, 상기 무선 전력 송신부에서 송신된 무선 전력 신호를 자기 공명 방식에 의해 수신하여 접속된 전력 소모 장치에 제공하고, 접속되지 않은 전력 소모 장치에서 소모되지 않은 잔여 무선 전력 신호는 상기 무선 전력 송신부에 반송하도록 하는 무선 전력 수신부를 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 무선 전력 송신부는, 외부에서 입력되는 전력을 받아서 무선으로 전송할 전력인 무선 전력 신호를 생성하여 출력하는 전력 신호 생성기와, 인덕터(L1)와 커패시터(C1)로 구성되고, 상기 인덕터(L1)와 커패시터(C1)에 의한 공진 주파수를 사용하여 무선 전력 신호를 자기 공명 방식에 의해 송신하며, 무선 전력 수신부에서 반송되는 반송 무선 전력 신호를 수신하여 출력하는 제1 공진형 안테나와, 상기 전력 신호 생성기에서 제1 포트를 통해 입력되는 상기 무선 전력 신호를 제2 포트를 통해 상기 제1 공진형 안테나로 출력하고, 상기 제2 포트를 통해 상기 제1 공진형 안테나로부터 입력된 상기 반송 무선 전력 신호를 제3 포트를 통해 출력되도록 방향성을 갖는 방향성 전력 결합기와, 상기 방향성 전력 결합기의 제3 포트로부터 출력된 상기 반송 무선 전력 신호의 전력을 검출하여 출력하는 전력 검출기와, 상기 전력 검출기에서 검출된 반송 무선 전력 신호의 전력 세기에 따른 전력 소모 장치의 개수를 파악하고, 파악된 전력 소모 장치의 개수에 대응되는 공진 주파수와 전력 세기를 사용하여 무선 전력 신호를 송신하도록 제어하는 제어기를 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 무선 전력 수신부는, 전력 소모 장치에 설치되며, 인덕터(L2)와 커패시터(C2)로 구성되고, 상기 인덕터(L2)와 커패시터(C2)에 의해 결정된 공진 주파수를 사용하여 무선 전력 송신부에서 전송한 무선 전력 신호를 자기공명 방식에 의해 수신하며, 잔여 무선 전력 신호를 상기 무선 전력 송신부로 반송하는 제2 공진형 안테나와, 상기 제2 공진형 안테나에서 수신된 무선 전력 신호를 상기 전력 소모 장치의 전력 공급 방식에 따른 전력 신호로 변환하여 상기 전력 소모 장치에 제공하는 전력 신호 변환기와, 상기 제2 공진형 안테나에서 수신한 무선 전력 신호의 전력 세기를 검출하여 출력하는 전력 검출기와, 그리고 상기 제2 공진형 안테나에서 무선 전력 신호를 수신하여 상기 전력 소모 장치에 전력이 공급되도록 제어하 고, 상기 잔여 무선 전력 신호가 반송되도록 제어하는 제어기를 포함하여 이루어진다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송수신 방법은, (A) 무선 전력 송신부가 무선 전력 신호를 자기 공명 방식에 의해 무선 전력 수신부로 전송하여, 무선 전력 수신부가 설치된 전력 소모 장치에 제공할 무선 전력 신호의 잔여 무선 전력 신호를 반송받아 전력 소모 장치의 접속 여부를 확인하는 단계와, 그리고 (B) 상기 무선 전력 송신부가 전력 소모 장치의 접속이 확인된 경우에 최대 전력 전송이 이루어지는 공진 주파수를 탐색하여 탐색된 공진 주파수를 이용하여 전력 소모 장치의 개수를 파악하고, 파악된 개수에 대응하는 전력 세기로 무선 전력 신호를 전송하는 단계를 포함하여 이루어진다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 방법은, (A) 무선 전력 송신부가 무선 전력 신호를 자기 공명 방식에 의해 무선 전력 수신부로 전송하는 단계와, (B) 무선 전력 송신부가 무선 전력 수신부에서 반송되는 반송 무선 전력 신호를 수신하여 전력 세기를 검출한 후에 전력 소모 장치의 접속 여부를 확인하는 단계와, 그리고 (C) 상기 무선 전력 송신부가 전력 소모 장치의 접속이 확인된 경우에 최대 전력 전송이 이루어지는 공진 주파수를 탐색하여 탐색된 공진 주파수를 이용하여 전력 소모 장치의 개수를 파악하고, 파악된 개수에 대응하는 전력 세기로 무선 전력 신호를 전송하는 단계를 포함하여 이루어진다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 방법은, (A) 무선 전력 수신부가 무선 전력 송신부로부터 전송된 무선 전력 신호를 수신하는 경우에 상기 무선 전력 수신부가 설치된 전력 소모 장치가 전송된 무선 전력 신호를 수신하고, 잔여 무선 전력 신호를 반송하는 단계와, 그리고 (B) 상기 무선 전력 수신부가 설치된 전력 소모장치가 접속이 해제된 경우에 상기 무선 전력 송신부에서 전송되는 무선 전력 신호의 수신을 중지하는 단계를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 무선 전력 송수신 장치 및 그 방법에 따르면, 별도의 통신 장비나 시스템 없이 송신 장치가 수신 환경을 인지할 수 있으므로 무선 전력 송수신 장치의 비용이 감소하며, 장치의 구성 및 제어가 단순해진다.
또한, 본 발명에 따른 무선 전력 전송 장치는 주파수 조절과 임피던스 정합을 통한 보정(calibration)을 수행함으로써 송신 장치와 수신 장치 간 매우 협대역의 공진 특성을 개선할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 전력 송수신 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 무선 전력 송수신 장치는 무선 전력 송신부(100)와 다수의 전력 소모 장치(400-1, 400-2, 400-3)에 각각 설치된 다수의 무선 전력 수신 부(200-1, 200-2, 200-3)로 구성된다.
상기 다수의 전력 소모 장치(400-1, 400-2, 400-3)에 설치된 무선 전력 수신부(200-1, 200-2, 200-3)로부터 수신된 무선 전력은 각 전원부(300-1, 300-2, 300-3)에 저장된다.
이때, 상기 전원부(300-1, 300-2, 300-3)는 상기 전력 소모 장치(400-1, 400-2, 400-3)에 따라 전원 공급 방식이 달라 질 수 있다.
그리고, 무선 전력 송신부(100)는 캐패시터(C1)와 인턱터(L1)를 포함하고 있고, 다수의 무선 전력 수신부(200; 200-1, 200-2, 200-3)는 각각 캐패시터(C2-1, C2-2, C2-3)와 인턱터(L2-1, L2-2, L2-3)를 포함하고 있다. 이에 따라, 무선 전력 송신부(100)와 다수의 무선 전력 수신부(200-1, 200-2, 200-3)는 자기공명방식에 의해 전력을 송수신한다.
이때, 무선 전력 송신부(100)는 초기 공진 주파수를 설정하고, 설정된 초기 공진 주파수를 이용하여 무선 전력 수신부(200-1, 200-2, 200-3)로 전송할 무선 신호(이하 '무선 전력 신호'라 칭함)를 전송한다. 또한, 무선 전력 수신부(200-1, 200-2, 200-3)에서 되돌아오는 무선 신호(이하 '반송 무선 전력 신호'라 칭함)를 수신하여 무선 전력 신호의 수신상태에 있는 무선 전력 수신부(200-1, 200-2, 200-3)가 설치된 전력 소모 장치(400-1, 400-2, 400-3)의 개수를 파악한다.
그리고, 무선 전력 송신부(100)는 파악된 수신상태에 있는 무선 전력 수신부(200)가 설치된 전력 소모 장치(400)의 개수에 적합한 공진 주파수를 사용하여 무선 전력 신호를 전송한다.
이하에서, 설명의 용이함을 위하여 하나의 무선 전력 송신부(100)와 하나의 무선 전력 수신부(200) 사이의 무선 전력 전송에 대하여 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 전력 송수신 장치의 구성을 나타내는 상세 블록도이다. 도 2을 참조하면, 상기 무선 전력 송수신 장치는 크게 무선 전력 송신부(100)와 전력 소모 장치(400)에 설치된 무선 전력 수신부(200)로 구성된다.
상기 무선 전력 송신부(100)와 상기 무선 전력 수신부(200) 간의 자기공명방식에 의한 에너지 전송을 보다 구체적으로 살펴보면, 먼저 무선 전력 송신부(100)에서 무선 전력 신호를 생성하여 상기 무선 전력 신호가 인덕터(L)와 캐패시터(C)로 구성된 제1 공진형 안테나(150)에서 LC 공진에 의한 자기 에너지로 변환된다. 그러면, 상기 변환된 자기 에너지가 무선 전력 수신부(200)의 인덕터(L)와 캐패시터(C)로 구성된 제2 공진형 안테나(210)와 자기 결합(Magnetic coupling)함으로써 이루어진다.
이때, 제1 공진형 안테나(150)의 LC 공진 주파수와 제2 공진형 안테나(210)의 LC 공진 주파수를 동일하게 맞춤으로써 동조를 일으켜 자기 에너지 결합을 극대화할 수 있다. 즉, 상기 공진 주파수의 일치 정도에 따라 전송 효율은 급격히 증가하므로, 상기 제1 공진형 안테나(150)와 상기 제2 공진형 안테나(210) 사이의 공진 주파수를 일치시키기 위한 공진 주파수에 대한 보정(Calibration)이 필요하다.
또한, 전력의 세기를 키우거나 조절하기 위해서, 상기 무선 전력 송신 부(100)에는 전력 증폭기(120)가 사용된다. 이때, 상기 전력 증폭기(120)를 구동하기 위한 로드 임피던스는 수십 오옴이 필요한 반면, 공진 특성(Q-factor)를 크게 하기 위한 상기 제1 공진형 안테나(150)의 실제 LC 코일의 임피던스는 수 오옴에 지나지 않는다. 이러한 상기 전력 증폭기(120)와 상기 제1 공진형 안테나 (150)와의 임피던스 부정합에 의해서도 전송 효율은 크게 감소하므로 임피던스 정합에 대한 보정(Calibration) 또한 필수적이다.
한편, 상기 자기 결합에 의한 자기력(Magnetic field)은, 전자기파(Electromagnetic wave)에 대한 맥스웰(Maxwell) 방정식의 4법칙에 따르면 "자기력은 항상 폐루프(Closed-Loop)를 이룬다" 라고 정의하고 있다.
따라서, 물결파와 같이 멀리 퍼져나가는 성질의 전기력(Electric field)과 달리, 자기력은 원을 그리며 되돌아 오는 성질로 인해 매질에 의한 손실이 없다면 항상 에너지는 보존된다고 해석할 수 있다.
이러한 성질을 활용하면 상기 무선 전력 송신부(100)와 상기 무선 전력 수신부(200) 사이에 통신이 이루어 지지 않은 환경 하에서, 상기 무선 전력 송신부(100)가 상기 무선 전력 수신부(200)의 환경을 인지하도록 할 수 있다.
즉, 상기 무선 전력 송신부(100)가 켜져 있을 때 무선 전력 수신부(200)가 설치된 전력 소모 장치(400)가 없거나 켜져 있지 않다면, 상기 무선 전력 송신부(100)에서 볼 때 에너지 손실이 없으므로 무선 전력 전송 환경 내에 상기 무선 전력 수신부(200)가 설치된 전력 소모 장치(400)가 존재하지 않는 것으로 판단할 수 있다. 반대로, 만약 상기 무선 전력 수신부(200)가 설치된 전력 소모 장치(400) 가 존재한다면, 상기 무선 전력 송신부(100)에서 볼 때 에너지 손실이 발생하므로 상기 무선 전력 수신부(200)가 설치된 전력 소모 장치(400)가 존재한다고 판단할 수 있다. 만일, 무선 전력 수신부(200)가 각각 설치된 다수의 전력 소모 장치(400)가 존재할 때에도 마찬가지로 에너지 손실이 커짐은 물론, 상기 무선 전력 송신부(100)와 상기 무선 전력 수신부(200)가 각각 설치된 다수의 전력 소모 장치 사이의 상호 인덕턴스(Mutual inductance)로 인해 상기 무선 전력 수신부(200)가 각각 설치된 다수의 전력 소모 장치의 개수에 따라 공진 주파수가 달라진다.
따라서, 상기 무선 전력 송신부(100)로부터 송신된 전력이 반송되는 반사 전력을 측정하여 상기 무선 전력 수신부(200)가 설치된 전력 소모 장치(400)의 유무를 판별하고, 상기 무선 전력 수신부(200)의 존재 시 상기 무선 전력 수신부(200)가 설치된 전력 소모 장치(400)의 개수를 파악하여 상술한 바와 같은 주파수 조절과 임피던스 조절을 통해 최적의 상태로 전력을 전송하여 전력 전송 효율을 향상시킬 수 있다.
여기서, 상기 전력 소모 장치(400)는 상기 무선 전력 송신부(100)로부터 상기 무선 전력 수신부(200)의 제2 공진형 안테나(210)를 통해 전달된 무선 전력 신호를 수신하여 상기 전력 소모 장치(400)의 전원부(300)에 전력을 충전하거나 가정용 전원을 공급하도록 하여 상기 전원부(300)에 충전되거나 공급된 전력을 소모하는 장치이다. 이러한 상기 전력 소모 장치(400)는, 예를 들면, 배터리 충전기이거나, 텔레비전 및 컴퓨터와 같은 전자/가전 기기들일 수 있다.
이제, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송수신 장치의 무선 전력 송신 부(100)와 전력 소모 장치(400)에 설치된 무선 전력 수신부(200)의 구성과 동작 방법을 보다 자세하게 기술하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 무선 전력 송신부(100)는, 도 2에 도시된 것과 같이, 발진기(110), 전력 증폭기(120), 임피던스 정합기(130), 방향성 전력 결합기(140), 제1 공진형 안테나(150), 전력 검출기(PD)(160) 및 제어기(170)를 포함하여 구성된다.
상기 발진기(110)는 외부전력을 무선 전력 신호로 변환한다. 이때, 무선 전력신호는 교류신호로써, 외부에서 입력되는 교류신호가 무선 전력 전송에 적절하지 않은 교류신호의 형태를 가질 수 있으므로 발진기(110)는 외부전력을 무선으로 송신하기에 적절한 교류신호로 변환하여 출력한다.
상기 발진기(110)에서 생성된 무선 전력 신호의 발진 주파수는 제1 공진형 안테나(150)의 인덕터(L)와 캐패시터(C) 값에 의한 공진 주파수보다 작으며 상기 제1 공진형 안테나(150)에서 수신측까지 바라본 상호 인덕턴스 값이 더해져 계산된 공진 주파수와 같다.
상기 전력 증폭기(120)는 무선 전력 송신의 효율을 높이기 위해 상기 무선 전력 신호의 세기를 크게 하거나 조절하도록 증폭하여 출력한다.
상기 방향성 전력 결합기(140)는 다수의 단자로 구성되며, 한 단자로 입력된 신호가 나머지 단자 중 하나로만 출력되고 나머지 단자로는 출력되지 않도록 함으로써 입력되는 신호의 방향을 변환한다.
이러한 방향성 전력 결합기(140)를 통해 상기 무선 전력 신호를 상기 제1 공 진형 안테나(150)로 전달하여 상기 제1 공진형 안테나(150)를 통해 폐루프를 형성하는 자기 결합 에너지로부터 반송되는 무선 전력 신호(이하 '반송 무선 전력 신호'라 칭함)를 입력받아 출력한다.
이와 같은 방향성 전력 결합기(140)는 다수의 입출력 단자를 포함하여 구성되며, 입력되는 무선 전력 신호를 오직 상기 제1 공진형 안테나(150)와 연결된 단자로 전달하고, 반송 무선 전력 신호를 오직 전력 검출기(160)에 연결된 단자로만 전달한다.
이때, 상기 방향성 전력 결합기(140)는 다수개의 단자를 갖는 써큘레이터(circulator)로 구성되는 것이 바람직하다. 써큘레이터는 다수개의 단자를 포함하나 어느 단자로 입력된 신호든지 한 방향으로만 전달한다.
상기 전력 검출기(Power Detector; PD)(160)는 상기 방향성 전력 결합기(140)로부터 출력된 반송 무선 전력 신호를 검출한다. 상기 전력 검출기(PD)(160)로부터 검출된 상기 반송 무선 전력 신호로부터 신호 세기에 따른 반사 전력(Preflect)을 검출할 수 있다.
이때, 상기 전력 검출기(PD)(160)로부터 검출된 반사 전력(Preflect)을 충전하는 충전기(미도시)를 포함할 수도 있다. 이러한 충전기(미도시)에서 충전된 전원은 상기 무선 전력 송신부(100)의 전원으로 사용함으로써 전력 낭비를 막을 수 있다.
상기 제1 공진형 안테나(150)는 인덕터(L)와 캐패시턴스(C)로 구성되며, 상기 무선 전력 신호가 입력되면 LC 공진에 의한 자기 에너지로 변환되어 폐루프를 형성한다.
상기 임피던스 정합기(130)는 상술한 바와 같이 최적 상태로 전력을 송신하기 위해 상기 전력 증폭기(120)와 상기 제1 공진형 안테나(150) 사이의 임피던스 정합을 수행한다.
상기 제어기(170)는 무선 전력 송신부(100)를 전반적으로 제어한다.
보다 구체적으로, 상기 제어기(170)는 초기 공진 주파수를 설정하고 설정된 초기 공진 주파수를 이용하여 상기 제1 공진형 안테나(150)를 통하여 무선 전력 신호를 생성하여 증폭하고, 상기 증폭된 무선 전력 신호를 상기 제1 공진형 안테나(150)의 인덕터(L)와 캐패시터(C)의 LC 공진에 의해 폐루프를 형성하는 자기 에너지로 변환한 후, 전력 소모 장치(400)에 설치된 무선 전력 수신부(200)와의 자기 결합을 통한 자기 결합 에너지로부터 반송 무선 전력 신호를 상기 제1 공진형 안테나(150)를 통하여 수신하여 검출하도록 제어한다. 이때, 검출된 상기 반송 무선 전력 신호로부터 반사 전력(Preflect)을 검출할 수 있으며, 반사 전력의 변화 정도에 따라 상기 무선 전력 송신부(100)와 상기 무선 전력 수신 장치(200)가 설치된 전력 소모 장치(400) 사이의 공진 주파수를 파악하고, 파악된 공진 주파수에 따라 상기 무선 전력 수신 장치(200)가 설치된 전력 소모 장치(400)의 개수를 파악한다.
그런 다음, 제어기(170)는 파악된 상기 전력 소모 장치(400)의 개수에 해당하는 전력 세기를 갖도록 무선 전력 신호의 전력을 증가시키며, 전력이 증가된 상태에서 무선 전력 신호가 전송되도록 한다.
이때, 제어기(170)는 최대 전력 전송이 일어나도록 제1 공진형 안테나(150)를 제어하여 공진 주파수를 조정하며, 또한 임피던스 정합기(140)를 제어하여 임피던스를 조정한다.
상기 주파수 조정 및 임피던스 조정의 과정은 다음과 같다:
상기 제어기(170)는 상기 제1 공진형 안테나(150)의 인덕터(L)와 캐패시터(C)의 가변을 통한 주파수 조절(주파수 튜닝)에 따른 상기 반송 무선 전력 신호로부터 검출된 반사 전력(Preflect)을 검출하도록 제어한다. 이러한 과정을 거치면, 주파수[MHz]에 따른 반사 전력 이득(Preflect,S(1,1))[dB] 그래프를 얻을 수 있으며, 이러한 그래프의 일례가 도 2에 도시된다.
도 3에 도시된 것처럼, 반사 전력 이득 곡선에 최소 변곡점이 존재하는 것을 알 수 있으며, 상기 최소 변곡점에 해당하는 주파수에서 반사 전력 이득(Preflect)이 최저임을 알 수 있다. 이는 상기 최소 변곡점에 해당하는 주파수에서 공진이 일어났음을 의미한다.
상기 제어기(170)는 또한 상기 임피던스 정합기(130)의 임피던스 가변을 통한 임피던스 조절(임피던스 튜닝)에 따른 상기 반송 무선 전력 신호로부터 검출된 반사 전력(Preflect)을 검출하도록 제어한다. 이러한 과정을 거치면, 임피던스[ohm]에 따른 반사 전력 이득(Preflect,S(1,1))[dB] 그래프를 얻을 수 있으며, 이러한 그래프의 일례가 도 4에 도시된다.
도 4에 도시된 것처럼, 반사 전력 이득 곡선에 최소 변곡점이 존재하는 것을 알 수 있으며, 상기 최소 변곡점에 해당하는 임피던스에서 반사 전력 이득(Preflect)이 최저임을 알 수 있다. 이는 상기 최소 변곡점에 해당하는 임피던스에서 공진이 일어났음을 의미한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 전력 소모 장치(400)에 설치된 무선 전력 수신부(200)는, 제2 공진형 안테나(210), 스위치(220), 임피던스 정합기(230), 전력 신호 변환기(240), 전력 검출기(PD)(250) 및 제어기(260)를 포함하여 구성된다.
상기 제2 공진형 안테나(210)는 인덕터(L)와 캐피시터(C)로 구성되며, 인덕터(L)와 캐패시터(C)의 LC 공진에 의해 폐루프를 형성하는 자기 에너지로 변환되어 상기 무선 전력 송신부(100)로부터 형성된 자기 에너지와 자기 결합한다. 이렇게 형성된 자기 결합 에너지는 역시 폐루프를 형성하고 있으므로, 상기 자기 결합 에너지로부터 변환된 무선 전력 신호를 수신한다.
상기 스위치(220)는 상기 제2 공진형 안테나(210)가 상기 무선 전력 송신부(100)와의 자기 결합을 수행하거나 차단하도록 스위칭한다. 다시 말해, 상기 스위치(220)는 무선 전력 수신부(200)의 수신대기상태 또는 수신종결상태를 결정한다.
상기 스위치(220)가 온(ON)되면 상기 무선 전력 수신부(200)는 무선 전력 신호를 수신하게 되고, 상기 스위치(220)가 오프(OFF)되면 상기 무선 전력 수신 부(200)는 무선 전력 신호의 수신을 중단하게 된다.
예를 들어, 상기 스위치(220)는 상기 무선 전력 수신부(200)가 설치된 전력 소모 장치(400)에서 더 이상 전력이 필요하지 않을 때(예컨대, 배터리의 충전이 완료되었거나 텔레비전이나 컴퓨터 등의 전자/가전기기 등이 오프되었을 때) 상기 무선 전력 송신부(100)와의 자기 결합을 종료하거나, 반대로 상기 무선 전력 수신부(200)가 설치된 전력 소모 장치(400)에서 전력이 필요할 때(예컨대, 배터리의 충전을 시작하거나 텔레비전이나 컴퓨터 등의 전자/가전기기 등이 온 되었을 때) 상기 무선 전력 송신부(100)와의 자기 결합을 시작하도록 스위칭한다.
상기 임피던스 정합기(230)는 상기 제2 공진형 안테나(210)로부터 수신된 무선 전력 신호의 전송 전력 이득을 높이기 위해 상기 제2 공진형 안테나(210)와 후술될 전력 신호 변환기(240) 사이의 임피던스 정합을 수행한다.
상기 전력 신호 변환기(240)는 상기 전력 소모 장치(400)의 전원부(300)에 전력을 충전하거나 가정용 전원을 공급하도록 상기 수신된 무선 전력 신호를 적절한 직류 신호 및 교류 신호의 형태로 변환한다.
예를 들어, 상기 전력 소모 장치(400)의 전원부(300)가 배터리 충전기와 같이 일정 시간 동안 충전하여 일정한 용량을 저장하는 방식일 경우, 상기 전력 신호 변환기(240)에서는 상기 전력 소모 장치(400)의 전원부(300)에 전력을 충전하기 위해 상기 수신된 무선 전력 신호를 적절한 직류 신호로 변환한다.
이 경우, 상기 전력 소모 장치(400)에 설치된 무선 전력 수신부(200)는 상기 배터리 충전기의 용량을 검출할 수 있는 배터리 용량 검출기(미도시)를 더 포함할 수 있으며, 상기 배터리 용량 검출기(미도시)로부터 검출된 신호를 상기 무선 전력 수신부(200)의 제어기(260)로 전달한다.
또한, 상기 전력 소모 장치(400)의 전원부(300)가 전자/가전기기와 같이 계속적으로 전원을 공급해야 하는 방식일 경우, 상기 전력 신호 변환기(240)에서는 상기 전력 소모 장치(400)의 전원부(300)에 가정용 전원을 공급하기 위해 상기 수신된 무선 전력 신호를 적절한 교류 신호로 변환한다.
따라서, 상기 전력 신호 변환기(240), 상기 수신된 무선 전력 신호를 적절한 교류 신호 형태로 변환하기 위한 교류 변환기(AC-AC Converter)(미도시)와 상기 수신된 무선 전력 신호를 적절한 직류 신호 형태로 변환하기 위한 교류-직류 변환기(AC-DC Converter)(미도시)를 포함할 수 있다.
상기 전력 검출기(250)는 상기 전력 신호 변환기(240)로부터 변환된 무선 전력 신호를 검출한다. 상기 검출된 무선 전력 신호의 세기에 따라 상기 무선 전력 송신부(100)로부터 송신된 전송 전력 이득(Pcouple)을 검출한다.
상기 제어기(260)는 무선 전력 신호를 수신하여 전력 제공 방식에 따라 적절한 무선 전력 신호로 변환하여 전력을 제공하고, 상기 변환된 무선 전력 신호를 검출하여 검출된 무선 전력 신호로부터 전송 전력 이득(Pcouple)을 검출하도록 제어한다.
또한, 상기 제어기(260)는 상기 배터리 용량 검출기(미도시)로부터 전달받은 배터리 용량에 근거하여 상기 스위치(220)를 온/오프되게 스위칭하도록 제어한다.
또한, 상기 제어기(260)는 상기 제2 공진형 안테나(210)의 인덕터(L)와 캐패시터(C)의 가변을 통한 주파수 조절(주파수 튜닝)에 따른 상기 수신된 무선 전력 신호로부터 검출된 전송 전력 이득(Pcouple)을 검출하도록 제어한다. 이러한 과정을 거치면, 주파수[MHz]에 따른 전송 전력 이득(Pcouple,S(2,1))[dB] 그래프를 얻을 수 있으며, 이러한 그래프의 일례가 도 5에 도시된다.
도 5에 도시된 것처럼, 전송 전력 이득 곡선에서 최대 변곡점이 존재하는 것을 알 수 있으며, 상기 최대 변곡점에 해당하는 주파수에서 전송 전력 이득(Pcouple)이 최대임을 알 수 있다. 이는 상기 최대 변곡점에 해당하는 주파수에서 공진이 일어났음을 의미한다.
상기 제어기(260)는 또한 상기 임피던스 정합기(230)의 임피던스 가변을 통한 임피던스 조절(임피던스 튜닝)에 따른 상기 수신된 무선 전력 신호로부터 검출된 전송 전력 이득(Pcouple)을 검출하도록 제어한다. 이러한 과정을 거치면, 임피던스[ohm] 에 따른 전송 전력 이득(Pcouple,S(2,1))[dB] 그래프를 얻을 수 있으며, 이러한 그래프의 일례가 도 6에 도시된다.
도 6에 도시된 것처럼, 전송 전력 이득 곡선에 최대 변곡점이 존재하는 것을 알 수 있으며, 상기 최대 변곡점에 해당하는 임피던스에서 전송 전력 이득(Pcouple)이 최대임을 알 수 있다. 이는 상기 최대 변곡점에 해당하는 임피던스에서 공진이 일어났음을 의미한다.
도 7a는 상기 무선 전력 수신부(200)가 설치된 전력 소모 장치(400)의 개수에 따른 전송 전력 이득(Pcouple)과 공진 주파수의 변화를 나타내는 그래프이며, 도 7b는 상기 무선 전력 수신부(200)가 설치된 전력 소모 장치(400)의 개수에 따른 공진 주파수의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 7a와 7b에 도시된 것처럼, 상기 전력 소모 장치(400)의 개수가 많을수록 공진 주파수는 낮아지며, 전달 이득 특성(Pcouple) 또한 낮아짐을 알 수 있다.
따라서, 상기 무선 전력 송신부(100)에서 수신 환경을 인지하기 위해 송신한 전력이 반송되는 반사 전력(Preflect)과 공진 주파수를 알면 상기 전력 소모 장치(400)의 개수를 판단할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송수신 장치에 있어, 상기 무선 전력 송신부(100)의 동작 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 8을 참조하여 상기 무선 전력 송신부(100)에서의 동작을 살펴보면, 상기 무선 전력 송신부(100)의 제어기(170)는 크게 전력 소모 장치 유무 판별 모드(S810), 보정(calibration) 모드(S820), 무선 전력 송신 모드(S830)를 수행한다.
상기 전력 소모 장치 유무 판별 모드(S810)에 있어서, 상기 무선 전력 송신부(100)가 온(ON)되면 초기 공진 주파수를 설정한다(S811). 그 다음, 상기 무선 전력 송신부(100)의 제1 공진형 안테나(150)를 통해 상기 설정된 초기 공진 주파수로 송신한 무선 전력이 반송되는 반사 전력(Preflcet)을 검출하여 상기 반사 전력(Preflcet)이 설정값1 보다 작은지를 판단한다(S812).
여기서, 상기 설정값1은 다음과 같이 설정한다:
예를 들어, 상기 전력 소모 장치(400)에 설치된 무선 전력 수신부(200)가 없거나 오프된 경우 상기 무선 전력 송신부(100)가 5% 정도의 반사 손실을 가지며 상기 무선 전력 송신부(100)에서 송신한 전력이 '1'이라고 가정하면, 상기 설정값1은 송신한 전력 '1' 이 반송되는 반사 전력(Preflect) 0.95보다 약간 작은 값(예컨대, 0.9)으로 설정한다.
그러면, 단계(S812)에서 상기 반사 전력(Preflect)이 0.9보다 작다면 전력 손실이 있는 것으로 판단하고, 0.9보다 크다면 전력 손실이 없는 것으로 판단한다. 다시 말해, 상기 반사 전력(Preflect)이 설정값1보다 작다면 상기 전력 소모 장치(400)에 설치된 무선 전력 수신부(200)가 존재하거나 온(ON)되었음을 의미하므로 상기 전력 소모 장치(400)에 설치된 무선 전력 수신부(200)가 있다고 판단한다.
이렇게 상기 무선 전력 수신부(200)가 설치된 전력 소모 장치(400)의 유무가 판별되면, 그 다음 주파수 조절과 임피던스 조절을 통해 최적의 무선 전력 전송 상태를 만들기 위한 보정(calibration) 모드가 수행된다.
상기 보정(calibration) 모드(S820)에 있어서, 상기 무선 전력 송신부(100)와 상기 무선 전력 수신부(200) 간 최적의 무선 전력 전송을 위한 공진 주파수를 찾기 위해 상기 제1 공진형 안테나(150)의 인덕터(L)와 캐패시터(C)를 가변하여 주파수를 조절(주파수 튜닝)하면서 상기 주파수 변화에 따른 반사 전력(Preflect)을 검 출한다(S821). 그 다음, 상기 반사 전력(Preflect)이 최소 변곡점에 있는지를 판단하여 상기 최소 변곡점을 최적의 공진 주파수로 결정한다(S822). 상기 공진 주파수로부터 상기 반사 전력(Preflect)을 알 수 있으며, 상기 공진 주파수와 상기 반사 전력(Preflect)의 변화 정도에 따라 상기 무선 전력 수신부(200)가 설치된 전력 소모 장치(400)의 개수를 파악할 수 있다. 이에 따라, 상기 무선 전력 수신부(200)가 설치된 전력 소모 장치(400)의 개수에 따른 송신 전력 크기를 결정한다(S823). 그 다음, 상기 무선 전력 송신부(100)와 상기 무선 전력 수신부(200) 간 최적의 무선 전력 전송을 위한 임피던스 정합을 수행한다. 이러한 임피던스 정합은 상기 주파수 조절과 마찬가지로, 임피던스를 가변하여 임피던스를 조절(임피던스 튜닝)하면서 상기 임피던스 변화에 따른 반사 전력(Preflect)을 검출한다(S824). 그 다음, 상기 반사 전력(Preflect)이 최소 변곡점에 있는지를 판단하여 상기 최소 변곡점을 최적의 임피던스로 결정한다(S825). 따라서, 최적의 무선 전력 전송을 위한 주파수 보정과 임피던스 보정 단계를 거쳐 최적의 전송 상태에서 무선 전력을 송신할 수 있게 된다.
상기 무선 전력 송신 모드(S830)에 있어서, 보정(S820) 단계를 거친 최적의 전송 상태에서 무선 전력이 송신된다(S831). 그 다음, 초기 반사 전력(Po_ref)과 현재 반사 전력(Pp_ref)의 변화량(△Preflect)을 측정한다(S832). 그 다음, 상기 반사 전력 변화량(△Preflect)이 설정값 2보다 큰지를 판단한다(S833). 만약, 상기 반사 전력 변화량(△Preflect)이 설정값 2보다 작다면 상기 무선 전력 수신부(200)가 각각 설치된 다수의 전력 소모 장치들 중 충전이 완료되거나 전원 공급이 중단된 전력 소모 장치는 없다고 판단하고 다시 보정(calibration) 모드(S820)를 거쳐 최적의 전송 상태에서 무선 전력을 송신한다. 만약, 상기 반사 전력 변화량(△Preflect)이 설정값 2보다 크다면, 상기 무선 전력 수신부(200)가 각각 설치된 다수의 전력 소모 장치들 중 적어도 하나 이상이 충전 완료되거나 전원 공급이 중단된 것으로 판단하고 무선 전력 송신을 중지할 것인지 판단한다(S834). 만약, 무선 전력 송신을 중지한다면, 무선 전력 송신을 종료하고, 무선 전력 송신을 중지하지 않는다면 다시 보정(calibration) 모드(S820)를 거쳐 최적의 전송 상태에서 무선 전력을 송신한다.
여기서, 상기 무선 전력 수신부(200)가 각각 설치된 다수의 전력 소모 장치들의 충전이 모두 완료되거나 전원 공급이 모두 중단되었을 때의 반사 전력 변화량(△Preflect)이 '1'이고, 상기 무선 전력 수신부(200)가 각각 설치된 다수의 전력 소모 장치들이 모두 동일한 반사 전력(Preflect)을 갖는다고 가정하면, 상기 설정값 2는 1/N 보다 약간 낮게 설정한다 (여기서 N은 상기 무선 전력 수신부(200)가 설치된 전력 소모 장치(400)의 개수임). 예를 들어, 4개의 수신 장치가 존재한다면, 상기 설정값 2는 0.20로 설정하여 상기 반사 전력 변화량(△Preflect)이 0.20보다 크면 충전이 완료되거나 전원 공급이 중단된 전력 소모 장치(400)가 하나 이상인 것으로 판단하고, 상기 반사 전력 변화량(△Preflect)이 0.20보다 작다면 충전이 완료되 거나 전원 공급이 중단된 전력 소모 장치(400)가 없는 것으로 판단한다.
한편, 상기 무선 전력 송신부(100)의 제어기(150)는 상기 전력 소모 장치 유무 판별 모드(S810)에서, 단계(S811)과 단계(S812) 사이에, 상기 무선 전력 송신부(100)와 상기 무선 전력 수신부(200) 간 최적의 무선 전력 전송을 위한 공진 주파수를 찾기 위해 상기 제1 공진형 안테나(150)의 인덕터(L)와 캐패시터(C)를 가변하여 주파수를 조절(주파수 튜닝)하면서 상기 주파수 변화에 따른 반사 전력(Preflect)을 검출하는 단계와, 그 다음, 상기 반사 전력(Preflect)이 최소 변곡점에 있는지를 판단하여 최소 변곡점을 찾는 단계를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 주파수 튜닝 단계는 상기 보정(Calibration) 모드(S820)에서와 같은 세밀한 튜닝이 아니라 주파수 가변 폭을 넓게 하여 수행하는 것으로, 이 단계들을 더 포함함으로써 공진 주파수를 찾는 시간을 단축할 수 있다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송수신 장치에 있어, 무선 전력 수신부(200)의 동작 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 9을 참조하여 상기 무선 전력 수신부(200)에서의 동작을 살펴보면, 상기 무선 전력 수신부(200)의 제어기(260)는 크게 보정(calibration) 모드(S910)와 전력 공급 모드(S920)를 수행한다.
상기 보정(calibration) 모드(S910)는 최대 송신 전력을 수신하기 위해 상기 무선 전력 송신부(200)의 제2 공진형 안테나(210)의 인덕터(L)와 캐패시터(C)를 가변하여 송신 주파수에 동조시키거나 임피던스 정합을 수행할 수 있으며, 그 단계는 다음과 같다.
상기 보정(calibration) 모드(S910)에 있어서, 최대 송신 전력을 수신하기 위해 송신 주파수에 동조하도록 상기 제2 공진형 안테나(210)의 인덕터(L)와 캐패시터(C)를 가변하여 주파수를 조절(주파수 튜닝)하면서 상기 주파수 변화에 따른 전송 전력(Pcouple)을 검출한다(S911). 그 다음, 상기 전송 전력(Pcouple)이 최대 변곡점에 있는지를 판단하여 최대 변곡점을 상기 최대 변곡점을 최적의 공진 주파수로 결정한다(S912). 상기 공진 주파수에서 최대 전송 전력(Pcouple)이 수신된다. 그 다음, 상기 주파수 조절과 마찬가지로, 최대 송신 전력을 수신하기 위해 임피던스를 정합하도록 임피던스를 가변하여 임피던스를 조절(임피던스 튜닝)하면서 상기 임피던스 변화에 따른 전송 전력(Pcouple)을 검출한다(S913). 그 다음, 상기 전송 전력(Pcouple)이 최대 변곡점에 있는지를 판단하여 상기 최대 변곡점을 최적의 임피던스로 결정한다(S914). 이에 따라, 최대의 송신 전력을 수신하기 위한 주파수 보정과 임피던스 보정 단계를 거쳐 최적의 무선 전력 전송 상태에서 무선 전력을 수신할 수 있게 된다. 이렇게 수신된 무선 전력은 상기 무선 전력을 필요로 상기 전력 소모 장치(400)의 전원부(300)에 충전되거나 전원 공급하는 전력 공급 모드(S920)를 수행한다.
상기 전력 공급 모드(S920)에 있어서, 상기 전력 소모 장치(400)의 전원부(300)는 배터리 충전기와 같이 일정 시간 동안 충전하여 일정한 용량을 저장하는 방식과 전자/가전기기와 같이 계속적으로 전원을 공급해야 하는 방식이 각각 또는 동시에 수행될 수 있다.
먼저, 배터리 충전기와 같은 전력 소모 장치(400)의 전원부(300)일 경우, 상기 전원부(300)에 충전이 시작되고(S921), 배터리 용량 검출기(미도시)를 통하여 현재 상기 전원부(300)에 충전되고 있는 배터리 용량을 검출하고, 검출된 배터리 용량이 설정값 3 이상인지를 지속적으로 판단하여(S922), 현재 상기 전원부(300)에 충전된 배터리 용량이 설정값 3 이상이라면 상기 무선 전력 수신부(200)의 스위치(220)를 오프시킨다(S923). 여기서 설정값 3은 상기 전원부(300)가 모두 충전되었을 때의 값으로 설정한다.
또한, 이 경우 상기 보정(calibration) 모드(S910) 수행 전에, 배터리 용량 판별 모드(미도시)가 수행될 수 있다.
상기 배터리 용량 판별 모드는 상기 전력 소모 장치(400)에 설치된 무선 전력 수신부(200)의 스위치(220)가 오프된 상태에서 수행되는 것으로, 상기 전원부(300)에 충전되고 있는 배터리 용량이 설정값 4 이하인지를 지속적으로 판단하여, 설정값 4 이하라면 상기 전력 소모 장치(400)에 설치된 무선 전력 수신부(200)의 스위치(220)를 온 상태로 스위칭하여 상기 무선 전력 수신부(200)가 무선 전력을 수신할 수 있는 상태에 있도록 한다. 여기서, 설정값 4는 상기 전원부(300)에 충전되어 있는 배터리의 용량이 모두 소모되었을 때의 값으로 설정한다.
한편, 전자/가전기기와 같은 전력 소모 장치(400)의 전원부(300)일 경우, 상기 전원부(300)에 적절한 가정용 전원을 공급하고(S924), 외부로부터 상기 전력 소모 장치(400)를 끄기 위한 오프 신호가 수신되는지를 지속적으로 판단하여(S925), 오프 신호가 수신되었다면 상기 전력 소모 장치(400)에 전원 공급이 중단되도록 상기 무선 전력 수신부(200)의 스위치(220)를 오프시킨다(S926).
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송수신 장치에 있어, 한 개의 무선 전력 송신부와 다수의 전력 소모 장치에 각각 설치된 다수의 무선 전력 수신부가 존재할 때 상기 무선 전력 송신부와 상기 다수의 무선 전력 수신부 간의 상호 보정 모드를 통해 상기 무선 전력 송신부와 상기 다수의 무선 전력 수신부 모두 동일한 공진 주파수를 유지하도록 하여 동시에 파워 전송이 가능하게 할 수 있다.
또한, 도 10에 도시된 것처럼, 무선 전력 송신부 한 개와 다수의 전력 소모 장치에 각각 설치된 다수의 무선 전력 수신부가 존재할 때 상기 다수의 무선 전력 수신부 각각의 공진 주파수를 달리하여 무선 전력 송신부와 무선 전력 수신부가 1대1인 상태인 것처럼 구성하여 순차적으로 무선 전력 전송을 할 수 있다. 이것은 마치 상기 다수의 무선 전력 수신부 각각에 고유한 ID를 할당하는 방법과 같으며 이때 상기 무선 전력 송신부의 송신 주파수를 상기 다수의 무선 전력 수신부 각각의 공진 주파수에 동조시킴으로써 상기 다수의 무선 전력 수신부에 순차적으로 무선 전력을 제공할 수 있다.
다시 말해, 도 10에 도시된 것처럼, 상기 다수의 무선 전력 수신부 중 무선 전력 수신부 1의 무선 전력 전송이 완료되면, 상기 무선 전력 수신부 1는 자동으로 상기 무선 전력 수신부 1의 스위치를 오프 상태로 스위칭하여 상기 무선 전력 송신부와의 자기 에너지 결합을 차단시킨다. 그러면, 상기 무선 전력 송신부는 상기 무 선 전력 수신부 1의 충전이 완료되거나 전원 공급이 중단되었음을 인지하고 다음 무선 전력 수신부 2를 위해 발진 주파수와 공진 주파수를 상기 무선 전력 수신부 2에 동조시킨다. 이러한 방법으로 상기 다수의 무선 전력 수신부에 순차적으로 무선 전력을 공급하도록 제어한다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 전력 송수신 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도.
도 2는 본 발명의 바림직한 실시예에 따른 무선 전력 송수신 장치의 구성을 나타내는 상세 블록도.
도 3은 주파수에 따른 반사 전력 이득(Preflect) 그래프.
도 4는 임피던스에 따른 반사 전력 이득(Preflect) 그래프.
도 5는 주파수에 따른 전송 전력 이득(Pcouple) 그래프.
도 6은 임피던스에 따른 전송 전력 이득(Pcouple) 그래프.
도 7a은 전력 소모 장치의 개수에 따른 전송 전력 이득(Pcouple)과 공진 주파수의 변화를 나타내는 그래프.
도 7b은 전력 소모 장치의 개수에 따른 공진 주파수의 변화를 나타내는 그래프.
도 8은 도 1의 무선 전력 송신부의 동작 방법을 설명하는 흐름도.
도 9는 도 1의 무선 전력 수신부의 동작 방법을 설명하는 흐름도.
도 10은 하나의 무선 전력 송신부에서 다수의 무선 전력 수신부로의 순차적 전력 공급 방법을 나타내는 도면.
<도면의 주요 부위에 대한 부호의 설명>
100: 무선 전력 송신부 110: 발진기
120: 전력 증폭기 130, 230: 임피던스 정합기
140: 방향성 전력 결합기 150: 제1 공진형 안테나
160, 250: 전력 검출기(PD) 170, 260: 제어기
200: 무선 전력 수신부 210: 제2 공진형 안테나
220: 스위치 240: 전력 신호 변환기
300: 전원부 400: 전력 소모 장치

Claims (27)

  1. 외부로부터 입력되는 전력을 받아서 무선으로 전송할 무선 전력 신호를 생성하고, 생성된 무선 전력 신호를 자기 공명 방식에 의해 무선 송신하며, 반송 무선 전력 신호를 수신하여 반송 무선 전력 신호의 전력 세기에 따라 전력 소모 장치의 개수를 파악하고, 파악된 전력 소모 장치의 개수에 대응되는 공진 주파수를 사용하여 무선 전력 신호를 무선 송신하여 전력 소모 장치에 전력이 공급되도록 무선 전력 신호를 전송하는 무선 전력 송신부; 및
    상기 전력 소모 장치에 설치되며, 상기 무선 전력 송신부에서 송신된 무선 전력 신호를 자기 공명 방식에 의해 수신하여 접속된 전력 소모 장치에 제공하고, 접속되지 않은 전력 소모 장치에서 소모되지 않은 잔여 무선 전력 신호는 상기 무선 전력 송신부에 반송하도록 하는 무선 전력 수신부를 포함하여 이루어진 무선 전력 송수신 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 무선 전력 송신부는,
    외부에서 입력되는 전력을 받아서 무선으로 전송할 전력인 무선 전력 신호를 생성하여 출력하는 전력 신호 생성기;
    인덕터(L1)와 커패시터(C1)로 구성되고, 상기 인덕터(L1)와 커패시터(C1)에 의한 공진 주파수를 사용하여 무선 전력 신호를 자기 공명 방식에 의해 송신하며, 상기 무선 전력 수신부에서 반송되는 반송 무선 전력 신호를 수신하여 출력하는 제1 공진형 안테나;
    상기 전력 신호 생성기에서 제1 포트를 통해 입력되는 상기 무선 전력 신호를 제2 포트를 통해 상기 제1 공진형 안테나로 출력하고, 상기 제2 포트를 통해 상기 제1 공진형 안테나로부터 입력된 상기 반송 무선 전력 신호를 제3 포트를 통해 출력되도록 방향성을 갖는 방향성 전력 결합기;
    상기 방향성 전력 결합기의 제3 포트로부터 출력된 상기 반송 무선 전력 신호의 전력을 검출하여 출력하는 전력 검출기; 및
    상기 전력 검출기에서 검출된 반송 무선 전력 신호의 전력 세기에 따른 전력 소모 장치의 개수를 파악하고, 파악된 전력 소모 장치의 개수에 대응되는 공진 주파수와 전력 세기를 사용하여 무선 전력 신호를 송신하도록 상기 제1 공진형 안테나를 제어하는 제어기를 포함하여 이루어진 무선 전력 송수신 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전력 신호 생성기와 상기 제1 공진형 안테나 사이에 위치하여 상기 전력 신호 생성기와 상기 제1 공진형 안테나 사이의 임피던스 정합을 제공하는 임피던스 정합기를 더 포함하여 이루어진 무선 전력 송수신 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 임피던스 정합기의 임피던스를 변화시키면서 상기 전력 검출기에서 수신된 반송 무선 전력 신호의 최소 변곡점을 탐색하여 탐색된 최소변곡점에 해당하는 임피던스를 상기 임피던스 정합기의 임피던스로 설정하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송수신 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 제1 공진형 안테나의 공진 주파수를 상기 전력 검출기에서 수신된 반송 무선 전력 신호의 최소 변곡점을 탐색하여 탐색된 최소변곡점에 해당하는 공진 주파수로 상기 제1 공진형 안테나의 공진 주파수를 설정하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송수신 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 전력 신호 생성기는,
    외부 전력을 받아서 전송을 원하는 무선 전력 신호를 생성하는 발진기; 및
    상기 발진기에서 생성된 무선 전력 신호를 증폭하여 출력하는 전력 증폭기를 포함하여 이루어진 무선 전력 송수신 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 무선 전력 수신부는,
    인덕터(L2)와 커패시터(C2)로 구성되고, 상기 인덕터(L2)와 커패시터(C2)에 의해 결정된 공진 주파수를 사용하여 무선 전력 송신부에서 전송한 무선 전력 신호를 자기공명 방식에 의해 수신하며, 잔여 무선 전력 신호를 상기 무선 전력 송신부로 반송하는 제2 공진형 안테나;
    다수의 전력 소모 장치가 접속되어 있으며, 상기 제2 공진형 안테나에서 수신된 무선 전력 신호를 전력 공급 방식에 따른 전력 신호로 변환하여 상기 전력 소모 장치에 제공하는 전력 신호 변환기;
    상기 제2 공진형 안테나에서 수신한 무선 전력 신호의 전력 세기를 검출하여 출력하는 전력 검출기; 및
    상기 제2 공진형 안테나에서 무선 전력 신호를 수신하여 전력 소모 장치에 전력이 공급되도록 제어하고, 상기 잔여 무선 전력 신호를 상기 무선 전력 송신부로 반송되도록 제어하는 제어기를 포함하여 이루어진 무선 전력 송수신 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 무선 전력 수신부의 제어기는 상기 제1 공진형 안테나의 공진 주파수를 튜닝하면서, 상기 전력 검출기에서 검출된 전력 세기의 최대 변곡점을 탐색하여 탐 색된 최대 변곡점에 해당하는 공진 주파수를 상기 제2 공진형 안테나의 공진 주파수로 설정하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송수신 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 무선 전력 수신부는,
    상기 제2 공진형 안테나와 상기 전력 신호 변환기 사이에 임피던스 정합기를 더 포함하며,
    상기 제어기는 상기 임피던스 정합기의 임피던스를 조절하면서, 상기 전력 검출기에서 검출된 전력 세기의 최대 변곡점을 탐색하여 탐색된 최대 변곡점에 해당하는 임피던스를 상기 임피던스 정합기의 임피던스로 설정하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송수신 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 무선 전력 수신부는,
    상기 제2 공진형 안테나와 상기 전력 신호 변환기 사이에 위치하여 상기 제2 공진형 안테나에서 수신한 전력 전송을 차단하는 스위치를 더 포함하며,
    상기 제어기는 상기 전력 소모 장치의 접속이 해제되는 경우에 상기 스위치를 제어하여 상기 제2 공진형 안테나에서 수신한 전력 전송을 차단하는 것을 특징 으로 하는 무선 전력 송수신 장치.
  11. 외부에서 입력되는 전력을 받아서 무선으로 전송할 전력인 무선 전력 신호를 생성하여 출력하는 전력 신호 생성기;
    인덕터(L1)와 커패시터(C1)로 구성되고, 상기 인덕터(L1)와 커패시터(C1)에 의한 공진 주파수를 사용하여 무선 전력 신호를 자기 공명 방식에 의해 송신하며, 무선 전력 수신부에서 반송되는 반송 무선 전력 신호를 수신하여 출력하는 제1 공진형 안테나;
    상기 전력 신호 생성기에서 제1 포트를 통해 입력되는 상기 무선 전력 신호를 제2 포트를 통해 상기 제1 공진형 안테나로 출력하고, 상기 제2 포트를 통해 상기 제1 공진형 안테나로부터 입력된 상기 반송 무선 전력 신호를 제3 포트를 통해 출력되도록 방향성을 갖는 방향성 전력 결합기;
    상기 방향성 전력 결합기의 제3 포트로부터 출력된 상기 반송 무선 전력 신호의 전력을 검출하여 출력하는 전력 검출기; 및
    상기 전력 검출기에서 검출된 반송 무선 전력 신호의 전력 세기에 따른 전력 소모 장치의 개수를 파악하고, 파악된 전력 소모 장치의 개수에 대응되는 공진 주파수와 전력 세기를 사용하여 무선 전력 신호를 송신하도록 제어하는 제어기를 포함하여 이루어진 무선 전력 송신부.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 전력 신호 생성기와 상기 제1 공진형 안테나 사이에 위치하여 상기 전력 신호 생성기와 상기 제1 공진형 안테나 사이의 임피던스 정합을 제공하는 임피던스 정합기를 더 포함하여 이루어진 무선 전력 송신부.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 전력 검출기로부터 검출된 상기 반송 무선 전력 신호의 전력을 충전하는 충전기를 더 포함하여 이루어진 무선 전력 송신부.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 방향성 전력 결합기는 써큘레이터(Circulator)인 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신부.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 임피던스 정합기의 임피던스를 변화시키면서 상기 전력 검출기에서 수신된 반송 무선 전력 신호의 최소 변곡점을 탐색하여 탐색된 최소 변 곡점에 해당하는 임피던스를 상기 임피던스 정합기의 임피던스로 설정하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신부.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 제1 공진형 안테나의 공진 주파수를 상기 전력 검출기에서 수신된 반송 무선 전력 신호의 최소 변곡점을 탐색하여 탐색된 최소 변곡점에 해당하는 공진 주파수로 상기 제1 공진형 안테나의 공진 주파수를 설정하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신부.
  17. 전력 소모 장치에 설치되며,
    인덕터(L2)와 커패시터(C2)로 구성되고, 상기 인덕터(L2)와 커패시터(C2)에 의해 결정된 공진 주파수를 사용하여 무선 전력 송신부에서 전송한 무선 전력 신호를 자기공명 방식에 의해 수신하며, 잔여 무선 전력 신호를 상기 무선 전력 송신부로 반송하는 제2 공진형 안테나;
    상기 제2 공진형 안테나에서 수신된 무선 전력 신호를 상기 전력 소모 장치의 전력 공급 방식에 따른 전력 신호로 변환하여 상기 전력 소모 장치에 제공하는 전력 신호 변환기;
    상기 제2 공진형 안테나에서 수신한 무선 전력 신호의 전력 세기를 검출하여 출력하는 전력 검출기; 및
    상기 제2 공진형 안테나에서 무선 전력 신호를 수신하여 상기 전력 소모 장치에 전력이 공급되도록 제어하고, 상기 잔여 무선 전력 신호가 반송되도록 제어하는 제어기를 포함하여 이루어진 무선 전력 수신부.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 전력 신호 변환기는,
    상기 수신된 무선 전력 신호를 교류 신호로 변환하는 교류 변환기; 및
    상기 수신된 무선 전력 신호를 직류 신호로 변환하는 교류-직류 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 수신부.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 무선 전력 수신부의 제어기는 상기 제2 공진형 안테나의 공진 주파수를 조절하면서, 상기 전력 검출기에서 검출된 전력 세기의 최대 변곡점을 탐색하여 탐색된 최대 변곡점에 해당하는 공진 주파수를 상기 제2 공진형 안테나의 공진 주파수로 설정하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 수신부.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 무선 전력 수신부는,
    상기 제2 공진형 안테나와 상기 전력 신호 변환기 사이에 임피던스 정합기를 더 포함하며,
    상기 제어기는 상기 임피던스 정합기의 임피던스를 조절하면서, 상기 전력 검출기에서 검출된 전력 세기의 최대 변곡점을 탐색하여 탐색된 최대 변곡점에 해당하는 임피던스를 상기 임피던스 정합기의 임피던스로 설정하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 수신부.
  21. 제17항에 있어서,
    상기 제2 공진형 안테나와 상기 전력 신호 변환기 사이에 위치하여 상기 제2 공진형 안테나에서 수신한 전력 전송을 차단하는 스위치를 더 포함하며,
    상기 제어기는 상기 전력 소모 장치의 접속이 해제되는 경우에 상기 스위치를 제어하여 제2 공진형 안테나에서 수신한 전력 전송을 차단하는 것을 특징으로 하는 구비된 무선 전력 수신부.
  22. (A) 무선 전력 송신부가 무선 전력 신호를 자기 공명 방식에 의해 무선 전력 수신부로 전송하여, 무선 전력 수신부가 설치된 전력 소모 장치에 제공하고, 제공된 무선 전력 신호의 잔여 무선 전력 신호를 반송받아 반송 무선 전력 신호의 전력 세기에 따라 전력 소모 장치의 접속 여부를 확인하는 단계; 및
    (B) 상기 무선 전력 송신부가 전력 소모 장치의 접속이 확인된 경우에 최대 전력 전송이 이루어지는 공진 주파수를 탐색하여 탐색된 공진 주파수를 이용하여 전력 소모 장치의 개수를 파악하고, 파악된 개수에 대응하는 전력 세기로 무선 전력 신호를 전송하는 단계를 포함하여 이루어진 무선 전력 송수신 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 (A) 단계는,
    (A-1) 무선 전력 송신부가 무선 전력 신호를 자기 공명 방식에 의해 무선 전력 수신부로 전송하는 단계;
    (A-2) 무선 전력 수신부가 설치된 전력 소모 장치가 전송된 무선 전력 신호를 수신하고, 잔여 무선 전력 신호를 반송하는 단계; 및
    (A-3) 상기 무선 전력 송신부가 반송 무선 전력 신호를 수신하여 전력 세기를 검출한 후에 전력 소모 장치의 접속 여부를 확인하는 단계를 포함하여 이루어진 무선 전력 송수신 방법.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 (B) 단계는,
    (B-1) 상기 무선 전력 송신부가 전력 소모 장치의 접속이 확인된 경우에 공진 주파수를 가변하면서 반송 무선 전력 신호의 최소 변곡점을 탐색하는 단계; 및
    (B-2) 상기 무선 전력 송신부가 탐색된 최소 변곡점에 해당하는 공진 주파수를 최대 전력 전송이 이루어지는 공진 주파수로 판단하고, 판단된 공진 주파수를 이용하여 전력 소모 장치의 개수를 파악하여 파악된 개수에 대응하는 전력 세기로 무선 전력 신호를 전송하는 단계를 포함하여 이루어진 무선 전력 송수신 방법.
  25. (A) 무선 전력 송신부가 무선 전력 신호를 자기 공명 방식에 의해 무선 전력 수신부로 전송하는 단계;
    (B) 무선 전력 송신부가 무선 전력 수신부에서 반송되는 반송 무선 전력 신호를 수신하여 전력 세기를 검출한 후에 검출된 전력 세기에 따라 전력 소모 장치의 접속 여부를 확인하는 단계; 및
    (C) 상기 무선 전력 송신부가 전력 소모 장치의 접속이 확인된 경우에 최대 전력 전송이 이루어지는 공진 주파수를 탐색하여 탐색된 공진 주파수를 이용하여 전력 소모 장치의 개수를 파악하고, 파악된 개수에 대응하는 전력 세기로 무선 전력 신호를 전송하는 단계를 포함하여 이루어진 무선 전력 송신 방법.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 (C) 단계는,
    (C-1) 상기 무선 전력 송신부가 전력 소모 장치의 접속이 확인된 경우에 공진 주파수를 가변하면서 반송 무선 전력 신호의 최소 변곡점을 탐색하는 단계; 및
    (C-2) 상기 무선 전력 송신부가 탐색된 최소 변곡점에 해당하는 공진 주파수를 최대 전력 전송이 이루어지는 공진 주파수로 판단하고, 판단된 공진 주파수를 이용하여 전력 소모 장치의 개수를 파악하여 파악된 개수에 대응하는 전력 세기로 무선 전력 신호를 전송하는 단계를 포함하여 이루어진 무선 전력 송신 방법.
  27. (A) 무선 전력 수신부가 무선 전력 송신부로부터 전송된 무선 전력 신호를 수신하는 경우에 상기 무선 전력 수신부가 설치된 전력 소모 장치가 전송된 무선 전력 신호를 수신하고, 잔여 무선 전력 신호를 반송하는 단계; 및
    (B) 상기 무선 전력 수신부가 설치된 전력 소모 장치가 접속이 해제된 경우에 상기 무선 전력 송신부에서 전송되는 무선 전력 신호의 수신을 중지하는 단계를 포함하여 이루어진 무선 전력 수신 방법.
KR1020090095284A 2009-10-07 2009-10-07 무선 전력 송수신 장치 및 그 방법 KR101059657B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090095284A KR101059657B1 (ko) 2009-10-07 2009-10-07 무선 전력 송수신 장치 및 그 방법
US12/630,348 US8633615B2 (en) 2009-10-07 2009-12-03 Wireless power transmission/reception apparatus and method
US14/139,775 US20140111156A1 (en) 2009-10-07 2013-12-23 Wireless power transmission/reception apparatus and method
US14/139,677 US20140111031A1 (en) 2009-10-07 2013-12-23 Wireless power transmission/reception apparatus and method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090095284A KR101059657B1 (ko) 2009-10-07 2009-10-07 무선 전력 송수신 장치 및 그 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110037728A KR20110037728A (ko) 2011-04-13
KR101059657B1 true KR101059657B1 (ko) 2011-08-25

Family

ID=43822652

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090095284A KR101059657B1 (ko) 2009-10-07 2009-10-07 무선 전력 송수신 장치 및 그 방법

Country Status (2)

Country Link
US (3) US8633615B2 (ko)
KR (1) KR101059657B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101360550B1 (ko) 2011-12-19 2014-02-24 엘지이노텍 주식회사 무선전력 송신장치, 무선전력 수신장치, 무선전력 전송 시스템 및 무선전력 전송 방법
KR101745043B1 (ko) 2013-06-21 2017-06-09 엘지이노텍 주식회사 무선 전력 전송 기기 및 그 방법

Families Citing this family (69)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5258521B2 (ja) * 2008-11-14 2013-08-07 トヨタ自動車株式会社 給電システム
KR101084904B1 (ko) * 2009-10-07 2011-11-18 삼성전기주식회사 통신 기능이 구비된 무선전력 송수신 장치 및 그 무선전력 송수신 방법
US20110115303A1 (en) * 2009-11-19 2011-05-19 Access Business Group International Llc Multiple use wireless power systems
JP5463932B2 (ja) 2010-01-26 2014-04-09 ソニー株式会社 情報処理装置、情報処理方法および情報処理システム
TWM388610U (en) * 2010-03-09 2010-09-11 Winharbor Technology Co Ltd Removable wireless rechargeable light-emitting device
KR101744162B1 (ko) * 2010-05-03 2017-06-07 삼성전자주식회사 소스-타겟 구조의 매칭을 제어하는 장치 및 방법
KR101358280B1 (ko) 2010-08-26 2014-02-12 삼성전자주식회사 전력 전송 효율을 고려한 공진 전력 전송 시스템
KR101739283B1 (ko) * 2010-08-31 2017-05-25 삼성전자주식회사 적응형 공진 전력 전송 장치
JP5674013B2 (ja) * 2010-10-08 2015-02-18 ソニー株式会社 給電装置および給電システム
KR101735558B1 (ko) 2010-11-10 2017-05-16 삼성전자주식회사 공진 전력 전송 시스템, 공진 전력 전송 및 수신 제어 방법
KR101739293B1 (ko) * 2010-12-23 2017-05-24 삼성전자주식회사 인 밴드 통신을 이용한 무선 전력 송수신 시스템
KR20120097239A (ko) * 2011-02-24 2012-09-03 삼성전기주식회사 무선 전력 전송 시스템
KR101813129B1 (ko) * 2011-05-04 2017-12-28 삼성전자주식회사 무선 전력 송수신 시스템
KR101968601B1 (ko) * 2011-06-01 2019-04-15 삼성전자주식회사 무선 전력 전송의 제어를 위한 방법 및 장치
KR101832331B1 (ko) * 2011-06-29 2018-02-26 엘지전자 주식회사 장치들 간의 무선 전력 전송 및 통신
KR101305713B1 (ko) * 2011-07-27 2013-09-09 엘지이노텍 주식회사 무선 전력 송신장치, 무선 전력 수신장치 및 무선 전력 송신 방법
US9793579B2 (en) 2013-11-08 2017-10-17 Leviticus Cardio Ltd. Batteries for use in implantable medical devices
US9642958B2 (en) * 2011-08-19 2017-05-09 Leviticus Cardio Ltd. Coplanar wireless energy transfer
KR101252282B1 (ko) * 2011-08-19 2013-04-08 국립대학법인 울산과학기술대학교 산학협력단 무선 전력 송신 장치 및 방법
US10543303B2 (en) 2013-11-08 2020-01-28 Leviticus Cardio Ltd. Batteries for use in implantable medical devices
US9343224B2 (en) 2011-08-19 2016-05-17 Leviticus Cardio Ltd. Coplanar energy transfer
JP5794056B2 (ja) * 2011-09-12 2015-10-14 ソニー株式会社 給電装置および給電システム
KR20130033837A (ko) * 2011-09-27 2013-04-04 엘지이노텍 주식회사 무선 전력 전송 기기 및 그 방법
KR101968605B1 (ko) * 2011-11-17 2019-04-15 삼성전자주식회사 무선 전력 전송에서의 데이터 통신를 위한 방법 및 장치
KR101338654B1 (ko) * 2011-12-19 2013-12-06 엘지이노텍 주식회사 무선전력 송신장치, 무선전력 수신장치, 무선전력 전송 시스템 및 무선전력 전송 방법
KR101883655B1 (ko) * 2012-01-11 2018-08-01 삼성전자주식회사 무선 전력 수신기 및 그 제어 방법
KR101883742B1 (ko) * 2012-01-11 2018-07-31 삼성전자주식회사 무선 전력 송신기 및 그 제어 방법
US9748790B2 (en) * 2012-01-12 2017-08-29 Facebook, Inc. System and method for a variable impedance transmitter path for charging wireless devices
JP6032900B2 (ja) * 2012-02-06 2016-11-30 キヤノン株式会社 電子機器
US8933589B2 (en) 2012-02-07 2015-01-13 The Gillette Company Wireless power transfer using separately tunable resonators
JP5899306B2 (ja) * 2012-03-14 2016-04-06 パイオニア株式会社 非接触充電システム、非接触送電装置及び方法、並びに非接触受電装置及び方法
JP5892234B2 (ja) * 2012-03-30 2016-03-23 富士通株式会社 送電装置及び送受電システム
KR101897157B1 (ko) * 2012-04-17 2018-09-11 삼성전자주식회사 무선 전력 전송 장치 및 방법, 무선 전력 수신 장치
EP2874276A4 (en) * 2012-07-10 2016-03-23 Samsung Electronics Co Ltd WIRELESS ELECTRICITY TRANSMITTER, WIRELESS ELECTRICITY RECEIVER AND CONTROL PROCESS THEREFOR
KR101931256B1 (ko) 2012-07-25 2018-12-20 삼성전자주식회사 무선 전력 수신 장치 및 방법
US9124302B2 (en) 2012-10-11 2015-09-01 Qualcomm Incorporated Carrier frequency variation for device detection in near-field communications
US8977197B2 (en) * 2012-10-11 2015-03-10 Qualcomm Incorporated Circuit tuning for device detection in near-field communications
TWI448032B (zh) * 2012-11-02 2014-08-01 Espower Electronics Inc 感應耦合電能傳輸與電場耦合電能傳輸兩用裝置
KR101767276B1 (ko) * 2012-12-03 2017-08-10 한국전자통신연구원 무선 전력 전송을 이용하는 배터리 충전 방법 및 시스템
KR102004541B1 (ko) * 2012-12-31 2019-07-26 지이 하이브리드 테크놀로지스, 엘엘씨 공진형 무선 전력 전송 시스템에서의 무선 전력 전송 제어 방법, 이를 이용하는 무선 전력 전송 장치, 및 이를 이용하는 무선 전력 수신 장치
JP5830495B2 (ja) * 2013-05-31 2015-12-09 古河電気工業株式会社 無線電力伝送システム
WO2015033407A1 (ja) * 2013-09-04 2015-03-12 株式会社日立製作所 電力伝送装置
JP6174964B2 (ja) 2013-09-30 2017-08-02 キヤノン株式会社 送電制御装置、受電制御装置、送電制御方法、受電制御方法、及びプログラム
JP6220211B2 (ja) 2013-10-01 2017-10-25 キヤノン株式会社 送電制御装置、送電制御方法及びプログラム
KR102297354B1 (ko) * 2013-11-14 2021-09-02 지이 하이브리드 테크놀로지스, 엘엘씨 유도 전력 신호 및 공명 전력 신호를 송수신할 수 있는 무선 전력 전송 시스템
KR20160067217A (ko) * 2013-12-02 2016-06-13 후지쯔 가부시끼가이샤 수전 장치, 송전 장치 및 무선 급전 시스템
US9407103B2 (en) * 2014-03-07 2016-08-02 Nissan North America, Inc. Battery charger noise reduction by variable frequency
KR20160017626A (ko) * 2014-08-05 2016-02-16 한국전기연구원 임피던스 정합을 이용한 무선전력전송 장치 및 시스템
KR102617560B1 (ko) * 2016-08-23 2023-12-27 엘지이노텍 주식회사 이물질 검출 방법 및 그를 위한 장치 및 시스템
US9966789B2 (en) * 2016-10-06 2018-05-08 Newvastek Co., Ltd. Wireless charging system with protection mechanism
US10181631B2 (en) 2017-05-12 2019-01-15 Psemi Corporation Compact low loss signal coupler
US10181823B1 (en) * 2017-07-17 2019-01-15 Psemi Corporation Integrated ultra-compact VSWR insensitive coupler
KR102427840B1 (ko) 2017-07-24 2022-08-01 삼성전자주식회사 무선 전력 수신 장치 및 무선 전력 수신 방법
TWI662760B (zh) * 2017-08-21 2019-06-11 國立交通大學 具備校正電感電容共振頻率功能之共振式磁耦合無線傳能系統
US10971954B2 (en) * 2018-04-17 2021-04-06 Avago Technologies International Sales Pte. Limited Systems and methods for object detection
KR101981721B1 (ko) * 2018-07-18 2019-05-23 엘지이노텍 주식회사 무선전력 송신장치, 무선전력 수신장치, 무선전력 전송 방법, 무선전력 수신 방법, 정보 전송 방법 및 정보 수신 방법
CN109066920A (zh) * 2018-09-29 2018-12-21 京东方科技集团股份有限公司 一种拼接显示屏及其供电方法、显示装置
KR102148082B1 (ko) * 2018-11-29 2020-08-26 한국과학기술원 다중 장치 무선전력전송 시스템에 대한 자기공진조건 탐색방법
CN113661660B (zh) 2019-02-06 2023-01-24 艾诺格思公司 估计最佳相位的方法、无线电力发射设备及存储介质
DE102019106720A1 (de) * 2019-03-15 2020-09-17 Balluff Gmbh Schaltung zur induktiven Übertragung von elektrischer Energie
TWM583160U (zh) * 2019-03-18 2019-09-01 帥群微電子股份有限公司 無線充電系統、無線充電站以及車輛
GB201909374D0 (en) * 2019-06-28 2019-08-14 Drayson Tech Europe Ltd Impedance matching in near-field RF communication devices
US11139699B2 (en) 2019-09-20 2021-10-05 Energous Corporation Classifying and detecting foreign objects using a power amplifier controller integrated circuit in wireless power transmission systems
US11381118B2 (en) 2019-09-20 2022-07-05 Energous Corporation Systems and methods for machine learning based foreign object detection for wireless power transmission
WO2021055898A1 (en) 2019-09-20 2021-03-25 Energous Corporation Systems and methods for machine learning based foreign object detection for wireless power transmission
KR102376240B1 (ko) * 2020-08-25 2022-03-21 지이 하이브리드 테크놀로지스, 엘엘씨 유도 전력 신호 및 공명 전력 신호를 송수신할 수 있는 무선 전력 전송 시스템
FR3114724B1 (fr) * 2020-09-30 2023-11-10 St Microelectronics Rousset Dispositif et procédé de communication en champ proche
TWI819324B (zh) * 2021-06-25 2023-10-21 瑞昱半導體股份有限公司 具有迴授校正機制的通訊裝置
KR102414462B1 (ko) * 2021-07-09 2022-06-29 텐텍 주식회사 고주파 치료 장치용 실시간 임피던스 매칭 방법

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7212414B2 (en) * 1999-06-21 2007-05-01 Access Business Group International, Llc Adaptive inductive power supply
US7522878B2 (en) * 1999-06-21 2009-04-21 Access Business Group International Llc Adaptive inductive power supply with communication
JP4963006B2 (ja) * 2002-09-09 2012-06-27 Ｎｔｎ株式会社 ワイヤレスセンサシステムおよびワイヤレスセンサ付車輪用軸受装置
EP1615158B1 (en) * 2002-12-24 2014-08-27 Panasonic Corp Non-contact chip card reader
EP1751834B1 (en) * 2004-05-11 2009-12-02 Access Business Group International LLC Controlling inductive power transfer systems
US20070042729A1 (en) * 2005-08-16 2007-02-22 Baaman David W Inductive power supply, remote device powered by inductive power supply and method for operating same
DE102006058168B4 (de) * 2006-12-09 2021-05-27 Atmel Corp. Antenne für einen rückstreubasierten RFID-Transponder
KR100971748B1 (ko) 2007-11-30 2010-07-22 정춘길 근거리 무선 전력전송 시스템
US8855554B2 (en) * 2008-03-05 2014-10-07 Qualcomm Incorporated Packaging and details of a wireless power device
US8629650B2 (en) * 2008-05-13 2014-01-14 Qualcomm Incorporated Wireless power transfer using multiple transmit antennas
JP4911148B2 (ja) * 2008-09-02 2012-04-04 ソニー株式会社 非接触給電装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101360550B1 (ko) 2011-12-19 2014-02-24 엘지이노텍 주식회사 무선전력 송신장치, 무선전력 수신장치, 무선전력 전송 시스템 및 무선전력 전송 방법
KR101745043B1 (ko) 2013-06-21 2017-06-09 엘지이노텍 주식회사 무선 전력 전송 기기 및 그 방법

Also Published As

Publication number Publication date
US8633615B2 (en) 2014-01-21
US20140111156A1 (en) 2014-04-24
US20110080051A1 (en) 2011-04-07
US20140111031A1 (en) 2014-04-24
KR20110037728A (ko) 2011-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101059657B1 (ko) 무선 전력 송수신 장치 및 그 방법
KR101184503B1 (ko) 무선 전력 전송 장치 및 그 전송 방법
KR101084904B1 (ko) 통신 기능이 구비된 무선전력 송수신 장치 및 그 무선전력 송수신 방법
US11303135B2 (en) Wireless power transmitter for excluding cross-connected wireless power receiver and method for controlling the same
KR101222749B1 (ko) 무선 전력 전송 장치 및 그 전송 방법
US10587123B2 (en) Wireless power transmitter for excluding cross-connected wireless power receiver and method for controlling the same
US9762082B2 (en) Wireless charging apparatus and wireless charging method
JP4987775B2 (ja) 無線被給電端末、システムおよび方法
US20120313447A1 (en) Method of performing bidirectional communication between transmitter and receiver in wireless power transmission/reception system, the transmitter, and the receiver
US9099878B2 (en) Wireless power transmitter and wireless power transceiver
EP2413451B1 (en) Wireless feeding system
US10374462B2 (en) Energy transmission apparatus and method
KR20130023618A (ko) 무선 전력 전송 시스템 및 그의 제어방법
KR101899161B1 (ko) 무선 충전 장치, 무선 충전 시스템 및 무선 충전 방법
KR101055448B1 (ko) 통신 기능이 구비된 무선전력 송수신 장치 및 그 무선전력 송수신 방법
KR20130055199A (ko) 무선 전력 수신기의 충전 전류를 제어하기 위한 장치 및 방법
CN104953626A (zh) 局部计算环境中的无线电力使用
US20140159673A1 (en) Wireless charging apparatus and method
JP2013220010A (ja) 送電装置及び給電システム
US10038340B2 (en) Wireless power transmission method and apparatus for improving spectrum efficiency and space efficiency based on impedance matching and relay resonance
KR20170066791A (ko) 무선 전력 전송 장치 및 무선 전력 전송 방법
Rajagopal et al. Multiple receiver support for magnetic resonance based wireless charging
KR101360550B1 (ko) 무선전력 송신장치, 무선전력 수신장치, 무선전력 전송 시스템 및 무선전력 전송 방법
WO2013035171A1 (ja) 送電装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140701

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150707

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160701

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170703

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180702

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190916

Year of fee payment: 9