KR101248779B1

KR101248779B1 - 무선 에너지 전송

Info

Publication number: KR101248779B1
Application number: KR1020107013395A
Authority: KR
Inventors: 하리 헤이키 엘로
Original assignee: 노키아 코포레이션
Priority date: 2007-12-19
Filing date: 2008-12-18
Publication date: 2013-04-03
Also published as: WO2009077195A1; WO2009077195A8; TW200943666A; KR20100082030A; US8928275B2; US20100289449A1; EP2227849B1; EP3588737A1; CN101904074B; CN101904074A; US20090160261A1; EP2227849A1; RU2439765C1; TWI463759B

Abstract

본원에는 공급원(100)의 공진 주파수를 모니터링하도록 구성된 모니터링 회로(230), 수신 부품(211a), 및 상기 수신 부품(211a)의 공진 주파수를 변경시키도록 구성된 제어 유닛(220)를 포함하는 장치(200)가 개시되어 있으며, 상기 장치는 상기 공급원(100)의 공진 주파수에 의존하여 상기 수신 부품(211a)의 공진 주파수를 변경시키도록 구성된다.

Description

무선 에너지 전송{Wireless energy transfer}

본 발명은 무선 에너지 전송에 관한 것으로, 특히 한정하는 것은 아니지만, 공급원과 수신 부품 간의 무선 에너지 전송에 관한 것이다.

휴대용 전자 장치, 예를 들면, 이동 전화기 또는 랩톱 컴퓨터에서 충전식 화학 전지(rechargeable chemical battery)에 의해 전력을 공급받는 것은 흔히 있는 일이다. 일반적으로, 그러한 전지는 휴대용 장치의 몸체에 대해 해제가능한 방식으로 결합된다.

휴대용 전자 장치에 전력을 공급하기 위해 전지를 사용한다는 것은, 화학 전지의 에너지 저장 용량에 한계가 있기 때문에 이상적이지는 않다. 그 때문에, 화학 전지는 주기적으로 충전되어야 할 필요가 있다.

화학 전지를 충전하기 위한 수단을 제공하기 위해, 휴대용 장치는 전기 에너지를 메인 전원으로부터 충전식 전지로 공급받게 하는 충전기 유닛을 대개 구비한다. 상기 충전기 유닛은 종래의 방식으로 메인 전원 소켓에 연결시켜 주기 위한 전기 플러그 및 상기 전기 플러그를 휴대용 장치에 연결하기 위한 전기 케이블을 포함한다.

이는, 대부분의 옥외 및 일반 환경들에서와 같이, 간편한 메인 전원 소켓이 전혀 없는 경우에, 충전식 전지의 전력이 소진되어 휴대용 장치가 스위치 오프되어야 하기 때문에 바람직하지 않다.

그러한 충전기 유닛을 사용하는 것은, 상기 충전기 유닛이 휴대용 장치 및 메인 전원 소켓 간의 물리적 접속을 필요로 한다는 점에서 또한 바람직하지 않다. 이는, 충전시 휴대용 장치의 이동을 몹시 제한함으로써, 휴대용 장치의 이동성을 부정하는 것이 된다.

다른 타입의 충전기 유닛은 충전기 유닛 내의 1차 인덕터로부터 휴대용 장치 내의 2차 인덕터로의 에너지 전송을 수반하는 종래 방식의 단거리 유도 결합 원리를 이용한다. 그러한 충전기 유닛들은, 예를 들면 전동 칫솔의 충전식 전지를 충전하는데 흔히 사용된다.

이러한 타입의 종래 방식의 유도 결합을 채용하는 충전기들은 메인 전원과 휴대용 장치 사이의 물리적 결합을 필요로 하지 않는다. 그러나, 실효 전력 전송을 이룰 수 있는 최대 거리는 인덕터들의 물리적 치수들과 동일한 크기 정도의 거리로 제한된다. 휴대용 전자 장치들의 경우에, 인덕터의 치수들은 휴대용 전자 장치의 크기에 제한을 받는다. 따라서, 일반적으로는, 수 센티미터보다 긴 어떤 거리에서는, 1차 인덕터 및 2차 인덕터 간의 에너지 전송 효율은 이러한 타입의 전력 전송에 대해 너무 낮기 때문에 실용적이지 못하다.

그러므로, 위에서 논의된 전기 케이블의 경우에서와 같이, 종래의 유도 결합을 이용한 전력 전송은 충전기 유닛 및 휴대용 장치가 매우 근접해 있어야 하는데, 이것이 의미하는 것은 휴대용 장치의 이동이 몹시 제약을 받는다는 것을 의미한다.

충전에 관련된 위의 문제들 외에도, 전원으로서 화학 전지를 사용하는 것은 다수의 부가적인 단점들을 제공한다. 예를 들면, 충전식 화학 전지들은 제한된 수명을 지니며 충전식 화학 전지들이 점점 노후화됨에 따라 충전식 화학 전지들의 최대 저장 용량이 감소하게 되는 경향을 지닌다. 더욱이, 화학 전지들은 비교적 무거운 것들인 데, 이것이 의미하는 것은 휴대용 장치 내에 화학 전지를 합체시키면 휴대용 장치의 전체 중량에 대한 상당한 백분율이 추가된다는 것을 의미한다. 화학 전지에 대한 휴대용 장치의 의존성을 감소시키는 경우에는 이동 전화기들과 같은 휴대용 전자 장치들이 상당히 가벼워질 수 있을 것이다.

본 발명의 목적은 공급원과 수신 부품 사이의 무선 에너지 전송 기법을 제공하는 것이다.

본 명세서에서는 공급원의 공진 주파수를 모니터링하도록 구성된 모니터링 회로, 수신 부품, 및 상기 수신 부품의 공진 주파수를 변경시키도록 구성된 제어 유닛을 포함하는 장치가 기재되어 있으며, 상기 장치는 상기 공급원의 공진 주파수에 의존하여 상기 수신 부품의 공진 주파수를 변경시키도록 구성된다.

상기 수신 부품은 상기 공급원으로부터 공진 유도 결합 방식으로 무선으로 에너지를 수신하도록 적응될 수 있다.

상기 수신 부품은 가변 공진 주파수를 갖는 적응형 수신 부품을 포함할 수 있다.

상기 장치는 상기 공급원의 공진 주파수와 상기 수신 부품의 공진 주파수를 매칭시키도록 구성될 수 있다.

상기 공급원에 의해 생성된 자기장에 의해 상기 수신 부품에 전압이 유도될 수 있고, 상기 제어 유닛은 상기 수신 부품의 공진 주파수를, 상기 공급원의 공진 주파수와의 매칭을 위해 변경시키도록 구성될 수 있다.

상기 장치는 복수의 전기 부품들을 부가적으로 포함할 수 있고, 상기 장치는 이러한 전기 부품들 중 적어도 하나의 전기 부품에 전기 에너지를 공급하도록 구성될 수 있다.

상기 장치는 에너지가 상기 공급원으로부터 수신되고 있지 않을 경우에 상기 전기 부품들 중 적어도 하나의 전기 부품에 전기 에너지를 공급하기 위한 전지를 부가적으로 포함할 수 있다.

상기 장치는 휴대용 전자 장치를 포함할 수 있다.

상기 장치는 이동 전화기, 개인 휴대 정보 단말기(PDA; personal digital assistant) 또는 랩톱 컴퓨터를 포함할 수 있다.

상기 장치는 상기 공급원의 공진 주파수에 의존하여 상기 수신 부품의 공진 주파수를 변경시키기 위한 제어 신호를 출력하도록 구성된 위상 동기 루프 회로를 포함할 수 있다.

본 명세서에서는 공급원의 존재를 검출하기 위한 수단, 상기 공급원의 공진 주파수를 모니터링하기 위한 수단, 및 상기 공급원의 공진 주파수에 의존하여 수신 부품의 공진 주파수를 변경시키기 위한 수단을 포함하는 장치가 부가적으로 기재되어 있다.

상기 수신 부품은 상기 공급원으로부터의 무선 비-방사 에너지 전송에 의해 전기 에너지를 수신하도록 구성될 수 있으며 충전식 전지에 상기 수신된 전기 에너지를 공급하도록 구성될 수 있다.

본 명세서에서는 공급원으로부터 무선으로 에너지를 수신하기 위한 가변 공진 특성을 갖는 수신 부품을 포함하는 장치가 부가적으로 기재되어 있으며, 상기 수신 부품의 공진 특성은 상기 공급원으로부터 에너지가 수신되는 효율의 증가를 위해 상기 공급원의 공진 특성과 매칭하도록 변경될 수 있다.

상기 장치는 상기 공급원의 공진 특성을 검출 및 모니터링하기 위한 모니터링 회로를 부가적으로 포함할 수 있다.

상기 장치의 수신 부품은 가변 공진 특성을 갖는 적응형 수신 부품을 포함할 수 있으며 상기 장치는, 상기 적응형 수신 부품의 공진 특성을, 상기 공급원의 공진 특성과의 매칭을 위해 자동으로 변경시키도록 구성된 제어 유닛을 부가적으로 포함할 수 있다.

상기 장치는 하나 이상의 전기 부품들을 부가적으로 포함할 수 있으며 상기 수신 부품은 이러한 전기 부품들 중 적어도 하나의 전기 부품에 전력을 공급하도록 전원 회로에 연결될 수 있다.

상기 장치는 상기 공급원으로부터 에너지가 수신되고 있지 않을 경우에 상기 전기 부품들 중 적어도 하나의 전기 부품에 전기 에너지를 공급하기 위한 전지를 부가적으로 포함할 수 있다.

상기 장치는 휴대용 전자 장치를 포함할 수 있다.

상기 장치는 이동 전화기, 개인 휴대 정보 단말기(PDA) 또는 랩톱 컴퓨터를 포함할 수 있다.

상기 장치는 상기 공급원의 공진 주파수에 의존하여 상기 수신 부품의 공진 주파수를 변경시키기 위한 제어 신호를 출력하도록 구성된 위상 동기 루프 회로를 포함한다.

본 명세서에서는 공급원 및 장치를 포함하며, 상기 장치가 상기 공급원의 공진 주파수를 모니터링하도록 구성된 모니터링 회로, 수신 부품, 및 상기 수신 부품의 공진 주파수를 변경시키도록 구성된 제어 유닛을 포함하는 시스템이 부가적으로 기재되어 있으며, 상기 장치는 상기 공급원의 공진 주파수에 의존하여 상기 수신 부품의 공진 주파수를 변경시키도록 구성된다.

본 명세서에서는 공급원의 존재를 검출하는 단계, 상기 공급원의 공진 주파수를 모니터링하는 단계, 및 상기 공급원의 공진 주파수에 의존하여 수신 부품의 공진 주파수를 변경시키는 단계를 포함하는 방법이 부가적으로 기재되어 있다.

상기 방법은 상기 공급원의 공진 주파수에 의존하여 상기 수신 부품의 공진 주파수를 변경시키기 위한 위상 동기 루프 회로로부터의 제어 신호를 출력하는 단계, 및 상기 공급원의 공진 주파수와 상기 수신 부품의 공진 주파수를 매칭시키는 단계를 부가적으로 포함할 수 있다.

상기 방법은 상기 공급원으로부터 공진 유도 결합 방식으로 상기 수신 부품에 무선으로 에너지를 수신하는 단계를 부가적으로 포함할 수 있다.

상기 수신 부품은 가변 공진 주파수를 갖는 적응형 수신 부품을 포함할 수 있으며 상기 방법은 상기 공급원에 의해 생성된 자기장을 사용하여 상기 적응형 수신 부품에 전압을 유도하는 단계, 및 상기 적응형 수신 부품의 공진 주파수를, 상기 공급원의 공진 주파수와의 매칭을 위해 변경시키는 단계를 부가적으로 포함할 수 있다.

상기 방법은 전기 장치에 전기 에너지를 공급하는 단계를 부가적으로 포함할 수 있다.

상기 방법은 상기 공급원으로부터 상기 수신 부품에 에너지가 수신되고 있지 않을 경우에 전지로부터 전기 장치의 적어도 하나의 부품에 에너지를 공급하는 단계를 부가적으로 포함할 수 있다.

상기 방법은 상기 공급원으로부터 공진 유도 결합 방식으로 상기 수신 부품에 에너지를 수신하는 단계, 및 전기 장치의 적어도 하나의 부품에 공진 유도 결합 방식으로 수신된 에너지를 공급하는 단계를 부가적으로 포함할 수 있다.

본 명세서에서는 프로세서에 의해 실행될 때, 공급원의 존재를 검출하는 단계, 상기 공급원의 공진 주파수를 모니터링하는 단계, 및 상기 공급원의 공진 주파수에 의존하여 수신 부품의 공진 주파수를 변경시키는 단계를 포함하는 방법을 수행하도록 이루어진, 저장 매체 상에 저장된 컴퓨터 프로그램이 부가적으로 기재되어 있다.

본 발명은 공급원과 수신 부품 간에 무선으로 에너지를 전송함으로써, 휴대용 장치 및 메인 전원 소켓 간의 물리적 접속을 필요로 하는 충전기 유닛 없이도 충전식 전지에 전력을 충전할 수 있고 휴대용 장치의 이동이 제약을 받지 않게 한다.

본 발명이 더 완전하게 이해될 수 있게 하기 위해, 지금부터 본 발명의 실시예들이 대표적인 예로써 첨부도면들을 참조하여 설명될 것이다.

도 1은 급전 장치로부터 휴대용 전자 장치로의 에너지 전송을 보여주는 도면이다.
도 2는 결합 계수(K)를 갖는 1차 및 2차 RLC 공진 회로들을 보여주는 회로도이다.
도 3은 도 2에 도시된 1차 및 2차 RLC 공진 회로들의 등가 트랜스포머 회로를 보여주는 회로도이다.
도 4는 도 3에 도시된 등가 트랜스포머 회로의 축소 회로를 보여주는 회로도이다.
도 5는 도 3에 도시된 등가 트랜스포머 회로를 구성하는 개별 부품들의 임피던스들을 보여주는 도면이다.
도 6은 2개의 공진기들 간의 전력 전송 효율과 상기 공진기들의 공진 주파수들 간의 차이 간의 관계를 그래프로 예시한 도면이다.
도 7은 종래의 유도 결합을 사용하여 중간 범위에서 급전 장치로부터 휴대용 전자 장치로의 무선 에너지 전송을 예시한 도면이다.
도 8은 공진 유도 결합을 사용하여 중간 범위에서 급전 장치로부터 휴대용 전자 장치로의 무선 에너지 전송을 예시한 도면이다.
도 9는 리액턴스 및 모니터링 회로를 포함하는 휴대용 전자 장치를 보여주는 개략도이다.
도 10은 휴대용 전자 장치의 무선 전력 전송 장치를 구성하는 부품들을 보여주는 개략도이다.
도 11은 휴대용 전자 장치의 무선 전력 전송 장치에 포함된 적응형 수신 부품을 보여주는 개략도이다.
도 12는 휴대용 장치의 무선 전력 전송 장치에 포함된 PLL ASIC를 이루는 대표적인 부품 집합을 보여주는 회로도이다.
도 13은 PLL ASIC에 신호들을 급전하기 위한 측정 코일 및 적응형 수신 부품의 일례를 보여주는 회로도이다.
도 14는 공진 유도 결합 방식에 의한 무선 전력 전송의 개시에 관련된 단계들을 보여주는 흐름도이다.

도 1을 참조하면, 급전 장치(100)는 휴대용 전자 장치(200)에 무선으로 전력을 공급하기 위한 공급원(110)을 포함한다. 상기 공급원(110)은 전기 회로(112)에 연결된, 예를 들면 1차 인덕터(111)를 포함하는, 1차 리액턴스를 포함한다. 상기 전기 회로(112)는 상기 전기 회로(112)에 전류를 공급하기 위한, 예를 들면 메인 전원(300)을 포함하는, 전원에 선택적으로 접속될 수 있다. 상기 1차 인덕터(111)는 인덕턴스(L₁₁₁), Q-인자(Q₁₁₁) 및 공진 주파수(f₀ ₍₁₁₁₎)를 갖는다.

당업자라면 이해하겠지만, 상기 1차 인덕터(111)를 통한 전류의 흐름으로 인해 자기장(400)이 상기 1차 인덕터(111) 주위에 생성된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 인덕터(111) 주위에 생성된 에버네센트(evanescent) 자기장(400)은 상기 급전 장치(100)의 외부를 관통하는데, 이것이 의미하는 것은 상기 자기장(400)의 효과가 주변 환경에 노출될 수 있다는 것이다. 예를 들면, 상기 자기장(400)은 전기 장치에 포함된, 2차 인덕터와 같은 2차 리액턴스를 포함하는 수신 부품에 전압을 유도하는데 사용될 수 있다. 이는 기존의 단거리 유도 결합을 통한 무선 비-방사 에너지 전송이 기초가 되는 원리이다. 그러나, 이와 같은 기존의 단거리 유도 결합에 의한 효율적인 무선 에너지 전송은 에너지 전송에 관련된 인덕터들의 물리적 치수들과 동일한 크기 정도의 거리들로 제한된다.

이하에서 충분히 설명되겠지만, 상기 휴대용 전자 장치(200)는 변형적인 타입의 유도 결합 방식으로 무선으로 에너지를 수신하도록 적응된다. 이러한 변형적인 타입의 유도 결합은 공진 유도 결합으로서 언급될 것이다.

공진 유도 결합을 통해, 종래의 유도 결합에서 가능했던 것들보다 더 긴 거리에 걸쳐 에너지를 효율적으로 전송하기 위해 비-방사 에너지 전송을 사용하는 것이 가능하다. 이것이 의미하는 것은 공진 유도 결합이 에너지의 전송에 사용된 경우 종래의 유도 결합보다 더 큰 자유도 및 유연성을 제공한다는 것이다. 이하에서 더 상세하게 설명되겠지만, 공진 유도 결합은 동일 주파수에 임계적으로 동조되는 인덕터들을 포함하는 수신 부품 및 공급원 간의 유도 결합을 기반으로 한다. 상기 수신 부품에서의 인덕터는 상기 공급원에서의 인덕터의 주파수에서 공진하도록 동조될 수 있다. 예를 들면, 수신 부품의 공진 주파수(f₀) 및 공급원의 공진 주파수(f₀)는 서로 동일할 수 있다.

더 구체적으로 설명하면, 1차 리액턴스에 관련된 공진 주파수(f₀), 예를 들면, 급전 장치(100)의 인덕터(111)에 관련된 공진 주파수(f₀ ₍₁₁₁₎)가, 2차 리액턴스에 관련된 공진 주파수(f₀), 예를 들면 휴대용 전자 장치(200)의 2차 인덕터를 포함하는 수신 부품에 관련된 공진 주파수(f₀)와 동일하게 되는 경우, 만약 상기 1차 리액턴스에, 상기 1차 리액턴스 주위에 생성된 자기장이 존재하면, 종래의 유도 결합에서 가능했던 것보다 더 긴 범위에서 상기 1차 리액턴스 및 상기 2차 리액턴스 간에 효율적인 무선 비-방사 에너지 전송이 이루어질 수 있다.

예를 들면, 수십 퍼센트의 효율을 갖는 무선 에너지 전송은 이러한 전송에 사용되는 인덕터들의 물리적 치수들보다 적어도 10배 긴 거리들에 걸친 공진 유도 결합에 의해 달성될 수 있다.

공진 유도 결합에 의한 2개의 인덕터들 간의 비-방사 무선 에너지 전송의 일반적인 예는 이하에 제공된다.

도 2를 참조하면, 도 2에는 1차 RLC 공진 회로(500) 및 2차 RLC 공진 회로(600)가 도시되어 있다. 상기 1차 RLC 공진 회로(500)는 제1 인덕터(L₁)(510), 제1 캐패시터(C₁)(520) 및 제1 저항기(R₁)(530)를 포함한다. 상기 2차 RLC 회로(600)는 제2 인덕터(L₂)(610), 제2 캐패시터(C₂)(620) 및 제2 저항기(R₂)(630)를 포함한다. 이러한 예에서, L₁=L₂이고 C₁=C₂이다.

상기 1차 RLC 공진 회로(500)는 시간-종속 전류원(i_SUPPLY(t))(540)을 포함하는 전원에 접속된다. 상기 전류원(540)의 시간-종속은 상기 1차 RLC 공진 회로(500) 및 상기 2차 RLC 공진 회로(600) 모두의 공진 주파수(f₀)에 동조되는, 다시 말하면,

인 관계식이 성립하는, 정현파(sine wave)의 형태를 전류가 취할 수 있도록 한 것이다. 상기 2차 RLC 공진 회로(600)는 DC 전류원(i_LOAD)(640)으로서 도 2에서 보인 부하에 접속된다. 상기 1차 RLC 공진 회로(500) 및 상기 2차 RLC 공진 회로(600) 사이에 에너지가 전송되고 있지 않을 경우에 상기 DC 전류원(640)으로부터의 전류는 제로(0)이다.

상기 1차 RLC 공진 회로(500) 및 상기 2차 RLC 공진 회로(600)에 관련된 Q-값들은 상기 제1 저항기(530) 및 상기 제2 저항기(630)에 의해 표현된다. 이하에서 더 상세하게 설명되겠지만, 상기 공진 회로들(500,600)의 Q-값들의 크기는 상기 공진 회로들(500,600) 간의 에너지 전송 효율에 비례한다.

이러한 일반적인 예에서, 상기 인덕터들(510,610)은 상기 인덕터들(510,610) 자체의 물리적 치수들보다 대략 10배 긴 거리만큼 분리된다. 이러한 범위에서, 상기 인덕터들(510,610) 간의 결합 계수(K)는 예를 들면 0.001 또는 그 미만일 정도로 작은 데, 이것이 의미하는 것은 기존의 유도 결합 방식으로 상기 공진 회로들(500,600) 간에 에너지를 전송하려는 시도가 극히 비효율적이라는 것이다. 상기 결합 계수(K)의 값은 이하의 수학식:

으로 구해질 수 있는 데, 상기 식 중,

M은 상기 공진 회로들(500,600) 간의 상호 인덕턴스이다. 상기 결합 계수(K)는 최소값 0과 최대값 1을 갖는다.

도 3은 상기 1차 RLC 공진 회로(500) 및 상기 2차 RLC 공진 회로(600)의 등가 트랜스포머 회로를 보여주는 도면이다. 상기 시간-종속 전류원(540)의 주파수가 상기 2차 RLC 공진 회로(600)의 공진 주파수(f₀)와 동일하지 않을 경우에, 상기 2차 RLC 공진 회로는 무시될 수 있는 인덕턴스(LK)로 인해 바이패스된다. 이 때문에, 극히 적은 전력이 상기 부하에 전송되거나 또는 어떠한 전력도 상기 부하에 전송되지 않는다. 그러나, 공진 유도 결합에 대한 조건들이 만족되는 때에는, 이하에서 제공되는 예에서 설명되겠지만, 이러한 경우는 반대로 된다.

공진 유도 결합에 의한 에너지 전송의 일례에서는, 상기 공진 회로들(500,600)의 공진 주파수들(f₀)이 서로 동일하며 상기 공진 회로들(500,600)의 (상기 저항기들(530,630)에 의해 표현되는) Q-값들의 크기들이 예를 들면 100 이상 또는 1000 이상인 정도로 매우 높게 된다. 공진 주파수(f₀), 다시 말하면,

에서 상기 전류원(540)에 의해 전류가 공급되는 경우에, 상기 제1 인덕터(510)에서의 전류로 인해 에버네센트(evanescent) 자기장이 상기 제1 인덕터(510) 부근의 근접 영역에서 생성된다. 이러한 자기장은 상기 제2 인덕터(610)에 직면하게 되어 전류가 유도되게 한다. 이러한 방식으로, 상기 제1 인덕터(510)에서의 전류는 상기 제2 인덕터(610)를 통해 경로선택된다. 이러한 조건들에서는, 도 3에 도시된 등가 트랜스포머 회로에서의 인덕턴스(LK)는 상기 2차 RLC 공진 회로와 동조된다. 이 때문에, 도 3에 도시된 등가 트랜스포머 회로는 도 4에 도시된 바와 같이 단일의 전기 공진기의 회로로 축소될 수 있다. 이러한 방식에서 1차 공진 회로로부터 전류를 수신할 수 있는 2차 공진 회로의 개수에 관한 제한은 전혀 없다.

도 3에 도시된 등가 트랜스포머 회로의 개별 부품들의 임피던스들은 도 5에 도시되어 있다. 상기 축소된 회로의 임피던스(Z)는, 결과적으로 다음과 같이 계산될 수 있다.

만약 상기 2차 RLC 공진 회로(600)의 Q-값이 높게 된다면,

는 다음과 같이 표기될 수 있다.

공진시

일 경우에,

공진 유도 결합에 대한 조건들에 이르게 되면

가 된다.

그러므로, 2차 공진 회로는 어떠한 1차 공진 회로로부터라도 공진 유도 결합 방식으로 에너지를 수신하도록 동조될 수 있다.

도 6은 1차 및 2차 리액턴스들의 물리적 치수들보다 10배 긴 거리에 의해 분리되는 1차 및 2차 리액턴스들 간의 유도 결합을 통한 무선 에너지 전송 효율(

)의 일반적인 관계를 예시한 도면이다. 상기 무선 에너지 전송 효율(

)은 로그 스케일(logarithmic scale)을 사용하여 수직축상에 표시되고, 상기 리액턴스들 간의 공진 주파수(f₀)의 차이값이 수평축상에 표시된다. 이러한 관계는 예를 들면 도 7에 도시된 바와 같이 상기 급전 장치(100)의 1차 인덕터(111) 및 휴대용 장치(200)의 2차 인덕터(211) 간의 비-방사 무선 에너지 전송에 적용될 수 있다.

알다시피, 상기 리액턴스들에 관련된 공진 주파수들(f₀)이 서로 동일할 경우에 상기 리액턴스들 간의 비-방사 무선 에너지 전송 효율(

)은 최대로 된다. 더욱이, 상기 리액턴스들에 관련된 공진 주파수들(f₀) 간의 차이값이 증가함에 따라 상기 리액턴스들 간의 비-방사 무선 에너지 전송 효율(

)은 현저하게 감소한다. 따라서, 위에서 논의된 바와 같이, 최대 허용 효율로 에너지를 전송하기 위해서는, 상기 리액턴스들이 가능한 한 서로 근접해 있는 공진 주파수들(f₀)을 갖는 것이 바람직하다. 이상적으로는, 상기 공진 주파수들(f₀)이 동일하여야 한다.

공진 유도 결합에 의한 효율적인 에너지 전송을 위한 최적의 형태는, 조건, 즉

이 만족될 경우에 구현될 수 있다. 상기 식 중,

는 고유 손실(intrinsic loss)들로 인해 상기 1차 및 2차 리액턴스들 각각에 관련된 공진의 선폭을 나타낸다. 상기 선폭은 공진의 선예도(sharpness)의 측정인 Q-인자에 역비례한다.

그 외에도, 앞서 논의된 바와 같이, 1차 및 2차 리액턴스들 간의 에너지 전송 효율은 상기 리액턴스들에 관련된 Q-값들의 크기에 비례하는데, 그 이유는 높은 에너지 전송 효율에 대하여, 상기 Q-값들의 크기가 커야 하기 때문이다. 예를 들면, 상기 급전 장치(100)로부터 상기 휴대용 장치(200)로의 에너지 전송과 관련하여 위에서 논의된 1차 인덕터(111) 및 2차 인덕터(211)의 경우에, Q-값들(Q₁₁₁,Q₂₁₁)이 100 이상인 정도로 효율적인 에너지 전송이 달성될 수 있다. 더욱이, 상기 인덕터들(111,211)에 관련된 공진 주파수들(f₀₍₁₁₁₎,f₀₍₂₁₁₎) 간의 상대적인 차이가 그들에 관련된 Q-값들의 역수보다 작아야 한다. 상기 Q-값들의 역수보다 큰 상대적인 차이들에서는, 에너지 전송 효율이 1/Q²만큼 감소한다.

도 7 및 도 8은 기존의 유도 결합과, 리액턴스들, 예를 들면 1차 인덕터(111) 및 2차 인덕터(211) 간의 거리가 상기 리액턴스들의 물리적 치수들보다 10배 긴 경우의 공진 유도 결합 간의 차이를 예시한 도면들이다. 도 7을 참조하면, 기존의 유도 결합의 경우, 다시 말하면 상기 인덕터들(111,211)에 관련된 공진 주파수들 간의 차이가 위에서 논의된 한도를 벗어난 경우, 상기 자기장(400)에서의 단지 무시될 수 있는 정도의 에너지가 상기 1차 인덕터(111)로부터 상기 휴대용 장치(200)의 2차 인덕터(211)로 전송된다. 이와는 반대로, 도 8을 참조하면, 상기 인덕터들(111,211)에 관련된 공진 주파수들(f₀)이 매칭될 경우, 상기 급전 장치(100)의 1차 인덕터(111)로부터 상기 자기장(400)을 통해 상기 휴대용 전자 장치(200)의 2차 인덕터(211)로 공진 유도 결합에 의해 에너지가 터널링(tunneling)될 수 있다.

간략성 및 명료성을 위해, 위의 예는 1차 인덕터(111)로부터 단일의 2차 인덕터(211)로의 에너지 전송을 논의한 것이다. 그러나, 변형적으로는, 상기 1차 인덕터(111)로부터, 모두가 동일한 공진 주파수(f₀)에 관련된 복수의 2차 인덕터(211)들로, 에너지가 전송될 수 있기 때문에, 잠재적으로는 다수의 휴대용 장치(200)들이 단일의 급전 장치(100)로부터 에너지를 무선으로 수신할 수 있다.

이러한 방식으로, 급전 장치(100)들은 메인 전원 소켓들을 설치하는 것이 불편한 환경에서 중간 범위, 예를 들면 수십 미터에 걸쳐 휴대용 전자 장치(200)에 에너지를 공급할 수 있다. 일례로서, 카페 및 레스토랑에 무선 LAN을 설치하는 것과 유사한 방식으로, 급전 장치(100)들의 네트워크(700)가 일반 회원들의 휴대용 전자 장치(200)들에 전력을 공급하도록 공공 장소에 설치될 수 있다. 그러한 공공 장소는 예를 들면 카페, 레스토랑, 바, 쇼핑몰 또는 도서관일 수 있다. 변형적으로는, 급전 장치들은 예를 들면 개인의 차량 또는 가정 내부와 같은 사설 공간들에 설치될 수 있다.

그와 같은 급전 장치(100)들의 네트워크(700)의 잠재성을 극대화하기 위해, 상기 급전 장치(100)들은 가능한 한 많은 휴대용 장치(200)들에 에너지를 공급할 수 있는 능력을 갖는다. 이러한 것이 달성될 수 있는 한가지 방식은 급전 장치(100)들 및 휴대용 전자 장치(200)들에서 사용되는 리액턴스들, 예를 들면 1차 인덕터(111) 및 2차 인덕터(211)의 특성들에 있어서 표준화 지수를 구현하는 것이다. 특히, 네트워크(700)의 각각의 급전 장치(100)에서 1차 리액턴스에 관련된 공진 주파수(f₀)가 동일한 것이 바람직할 것이다. 이는 휴대용 장치(200)들 및 다른 전기 장치들의 제조업자들로 하여금 자신들의 장치들에 표준화된 동일한 공진 주파수(f₀)에 관련된 2차 리액턴스들을 장착할 수 있게 할 것이다.

그러나, 당업자라면 이해하겠지만, 제조 공차들로 인해, 모든 인덕터들이 정확하게 동일한 공진 주파수(f₀)에 관련된 정밀도로의 인덕터들의 대량 생산이 이루어지기가 어려울 수 있다. 이 때문에 급전 장치(100)들의 공진 주파수들(f₀)이 변경될 수 있고 휴대용 장치들(200)의 공진 주파수들(f₀)이 변경될 수 있다. 더욱이, 비록 급전 장치(100)들 및 휴대용 장치(200)들이 자유 공간에서 동일한 공진 주파수들(f₀)로 제조될 수 있다 하더라도, 각각의 개별 유닛의 공진 주파수들(f₀)은 상기 유닛의 주변 환경에서 다른 인덕터들에 의한 사용시 영향을 받게 된다. 각각의 유닛의 공진 주파수가 변경되는 정도의 양은 다른 인덕터들의 개수 및 인접성에 의존하게 된다.

따라서, 비록 급전 장치들 및 휴대용 장치들의 공진 주파수들(f₀)을 표준화시키려는 시도들이 이루어졌다 하더라도, 제조 공차들 및 환경 조건들은 여전히 공진 유도 결합에 의한 에너지 전송에 대한 문제들을 야기시킬 수 있는 잠재성을 갖는다.

이러한 문제를 경감시키는 한가지 방법은 휴대용 전자 장치(200)들에, 근접 급전 장치(100)의 특성들에 의존하여 제조후에 상기 휴대용 전자 장치(200)들의 2차 인덕터(211)들에 관련된 공진 주파수(f₀)를 변경시키기 위한 무선 에너지 전송 장치(210)를 제공하는 것이다. 이는 휴대용 전자 장치(200)들에, 근접 급전 장치(100)의 1차 인덕터(111) 주위에 생성된 에버네센트(evanescent) 자기장의 주파수와의 매칭을 위해 상기 휴대용 전자 장치(200)들의 인덕터의 공진 주파수(f₀)를 동조시켜 공진 유도 결합 방식으로 무선으로 에너지를 수신할 수 있는 능력을 제공한다.

공진 유도 결합 방식으로 무선으로 에너지를 수신하도록 적응되는 휴대용 전자 장치(200)의 대표적인 실시예가 이하에 제공된다. 도 9를 참조하면, 상기 휴대용 전자 장치(200)는 자기장으로부터 에너지를 수신하고 상기 휴대용 장치(200)의 전기 부품들(240)에 전기 에너지를 공급하기 위한, 전원 유닛(power supply unit; PSU)을 포함하는 무선 에너지 전송 장치(210)를 포함한다. 변형적으로는, 이하에서 논의되겠지만, 상기 휴대용 전자 장치(200)의 충전식 화학 전지(250)에 전기 에너지가 공급될 수 있다.

이하에서 논의되는 예에서, 상기 자기장은 급전 장치(100)에서의 1차 인덕터(111)를 통해 흐르는 전류에 의해 생성되는 자기장(400)과 관련하여 언급될 것이다. 그러나, 당업자라면 이해하겠지만, 상기 자기장은 변형적으로 다른 급전 장치, 또는 기타의 적합한 자기장 소스에 의해 생성되는 자기장에 해당할 수 있다.

상기 무선 에너지 전송 장치(210)는 상기 에너지 전송 장치(210) 내에 합체되는 마이크로제어기(220)에 의해 제어될 수 있고 공진 유도 결합 방식으로 상기 자기장(400)으로부터 비-방사 에너지 전송에 의해 무선으로 에너지를 수신하기 위한, 적어도 하나의 리액턴스를 포함하는 수신 부품(211a)를 포함할 수 있다. 더 구체적으로 기술하면, 위에서 논의된 바와 같이, 상기 공급원(110)에서의 1차 인덕터(111) 양단에 인가되는 AC 전압에 의해 1차 인덕터(111) 주위에 생성되는 상기 자기장(400)에 의해 전압이 상기 수신 부품(211a)에 유도될 수 있다. 상기 수신 부품(211a)이 상기 휴대용 전자 장치의 부하에 연결될 경우에, 상기 공급원으로부터 상기 부하로 전력이 전송된다. 그러한 부하는 도 10을 참조하여 설명되겠지만, 적어도 하나의 스위치 모드 전원을 포함할 수 있다. 이러한 예에서, 상기 수신 부품(211a)은 2차 인덕터(211)를 포함한다. 상기 2차 인덕터(211)는 인덕턴스(L₂₁₁), Q-인자(Q₂₁₁) 및 공진 주파수(f₀₍₂₁₁₎)에 관련된다.

상기 무선 에너지 전송 장치(210)는 이하에서 더 상세하게 설명되겠지만, 상기 급전 장치(100)의 1차 인덕터(111) 주변에 생성되는 자기장(400)을 검출하도록 구성된 모니터링 회로(230)를 부가적으로 포함할 수 있다. 상기 자기장(400)을 검출하면, 상기 모니터링 회로(230) 및 마이크로제어기(220)는 상기 1차 인덕터(111)에 관련된 공진 주파수(f₀₍₁₁₁₎)를 검출 및 모니터링하도록 부가적으로 구성될 수 있다.

상기 모니터링 회로(230)의 특징들 때문에, 상기 휴대용 장치(200)는 중간 범위의 거리들, 예를 들면 상기 1차 인덕터(111) 및 상기 2차 인덕터(211)의 물리적 치수보다 적어도 10배 긴 거리들에 걸쳐 에너지를 무선으로 수신할 수 있다.

도 9와 관련하여 도 10을 참조하면, 일례로, 상기 무선 에너지 전송 장치(210)의 수신 부품(211a)은 기생 캐패시턴스(C)를 지니며 다이오드-브리지(213) 및 LC 필터(214)를 통해 복수의 스위치드 모드 전원(switched-mode power supply; SMPS)(212)들에 접속된다. 비록 상기 수신 부품이 단일의 2차 인덕터(211)를 포함하는 것으로 도 10에 도시되어 있지만, 상기 수신 부품(211a)은 적응형이며 상기 공진 주파수를 변경시키기 위한 추가의 부품들에 연결될 수 있거나 상기 공진 주파수를 변경시키기 위한 추가의 부품들을 포함할 수 있다. 그러한 부품들의 예들이 도 11 및 도 13에 도시되어 있다. LC 필터(214)의 목적은 상기 2차 인덕터(211)에 일정한 리액턴스 부하가 도입되게 하는 것이다. 상기 인덕터(211)에 저항성 부하가 걸리게 되면, 상기 인덕터(211)에 관련된 Q-값(Q₂₁₁)이 상당히 감소하게 되며, 이는 또한 앞서 논의된 바와 같이 급전 장치(100)로부터의 에너지 전달 효율이 상당히 감소하게 된다.

상기 다이오드-브리지(213) 및 LC 필터(214)는 또한 상기 인덕터(211)를, 상기 SMPS(212)들에 의해 제공되는 시간에 따라 강력하게 변화하는 부하에 대한 직접적인 노출로부터 보호하며, 상기 SMPS(212)들은 상기 자기장(400)으로부터 상기 휴대용 전자 장치(200)의 여러 회로들로 공진 유도 결합 방식으로 수신되는 전력을 공급하도록 구성된다. 상기 SMPS(212)들은 예를 들면 충전을 위해 도 9에 도시된 바와 같이 상기 휴대용 전자 장치(200)의 충전식 화학 전지(250)에 전력을 공급하도록 구성될 수 있다.

변형적으로, 상기 SMPS(212)들은 상기 휴대용 전자 장치(200)의 전기 부품들(240)에 직접 전력을 공급하도록 구성될 수 있으며, 상기 화학 전지(250)는 역방향 전원(reverse power source)로서의 역할을 한다. 예를 들면, 무선 에너지 전송 장치(210)가 공진 유도 결합 방식으로 전력을 수신하고 있지 않을 경우 상기 화학 전지(250)는 단지 상기 휴대용 전자 장치(250)의 전기 부품들(240)에 전력을 공급하도록 구성될 수 있다. 급전 장치(100)들이 널리 보급되어 있는 경우에는, 상기 휴대용 장치(200)에 충전식 전지(250)를 포함시킬 필요가 없을 수 있다.

도 11은 적응형 수신 부품(211a)의 일례를 보여주는 도면이다. 상기 적응형 수신 부품(211a)의 공진 특성은 상기 급전 장치(100)의 1차 인덕터(111)에 관련된 공진 특성과 매칭하도록 동조될 수 있다. 이러한 타입의 적응형 수신 부품은, 상기 수신 부품(211a)의 공진 주파수(f₀₍₂₁₁₎)가 상기 급전 장치(100)의 1차 인덕터(111)에 관련된 것과 동일하지 않을 경우에, 변경될 상기 수신 부품(211a)의 공진 주파수(f₀₍₂₁₁₎)에 필요한 동조가능한 정도의 지수를 제공한다.

일례로, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 수신 부품(211a)은 캐패시터(215)들의 어레이에 선택적으로 연결되는 적어도 하나의 2차 인덕터(211)를 포함한다. 각각의 캐패시터(215)가 나머지 캐패시터들 각각과는 다른 캐패시턴스를 지닐 수 있다. 예를 들면, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 캐패시터(215)들은 캐패시턴스들(C₀,C₀/2,...C₀/2^N-1)을 갖는 N개의 캐패시터들을 포함할 수 있다. 상기 캐패시터(215)들 각각은 상기 2차 인덕터(211)에 선택적으로 연결되어 상기 수신 부품(211a)의 캐패시턴스(C₂₁₁)가 선택되게 함으로써, 상기 인덕터(211)에 관련된 공진 주파수(f₀₍₂₁₁₎)가 변경되게 할 수 있다. 상기 캐패시터(215)들을 상기 2차 인덕터(211)에 연결시키고 상기 캐패시터(215)들을 상기 2차 인덕터(211)로부터 분리시키는 것은 상기 수신 부품(211a)의 공진 주파수가 송신용 1차 인덕터의 주파수와 매칭함으로써 공진 유도 결합 방식으로 에너지를 수신하도록 변경될 수 있는 메커니즘을 제공한다. 그러므로, 상기 휴대용 장치(200)는 상기 급전 장치(100)의 1차 인덕터(111)에 관련된 공진 주파수(f₀₍₁₁₁₎)와 상기 2차 인덕터(211)에 관련된 공진 주파수(f₀₍₂₁₁₎)를 매칭할 수 있다. 당업자라면 이해하겠지만, 상기 2차 인덕터(211)에 관련된 공진 주파수(f₀₍₂₁₁₎)는 변형적으로 상기 수신 부품(211a)의 인덕턴스를 바꿔줌으로써 변경될 수 있다.

이러한 구현예에서는, 도 11에 도시된 바와 같이, 캐패시터(215)들의 어레이는 상기 모니터링 회로(230)로부터의 제어 신호에 의존하여 상기 수신 부품(211a)의 캐패시턴스(C₂₁₁)를 자동으로 제어하기 위해 상기 마이크로제어기(220)의 제어 유닛(216)에 연결된다. 상기 마이크로제어기(220)는, 예를 들면 상기 모니터링 회로(230)를 통해 상기 1차 인덕터(111)에 관련된 공진 주파수를 검출 및 모니터링하고 상기 모니터링 회로(230)로부터 상기 제어 신호를 분석하여 상기 2차 인덕터(211)에 관련된 공진 주파수가 상기 캐패시터(215)들의 어레이의 개별 캐패시터들의 접속 및 분리를 통해 변경되게 하기 위한 컴퓨터 프로그램을 구현하도록 구성되는, 마이크로프로세서(218)를 포함하는, 메모리 및 신호 처리 수단(217)를 포함할 수 있다.

이러한 방식으로, 상기 제어 유닛(216)은 상기 수신 부품(211a)의 공진 주파수(f₀₍₂₁₁₎)를, 상기 1차 인덕터(111)에 관련된 공진 주파수(f₀₍₁₁₁₎)와 동일해지도록 적응시켜 상기 1차 인덕터(111) 및 상기 2차 인덕터(211) 간의 공진 유도 결합을 개시할 수 있다.

상기 모니터링 회로(230)는, 상기 2차 인덕터(211)에 전압이 유도되는 경우를 검출함으로써 상기 휴대용 전자 장치(200)가 자기장(400)에 노출되어 있는 경우를 검출하도록 상기 LC 필터(214)로부터의 출력에 연결될 수 있다. 예를 들면, 상기 LC 필터(214)의 출력은, 상기 2차 인덕터(211)에 유도된 전압을 감지하기 위해 그리고 대표적인 신호를 상기 마이크로제어기(22)에 공급하여 상기 1차 인덕터(111)에 관련된 공진 주파수를 계산하기 위해, 상기 모니터링 회로(230)에 합체될 수 있는, AD 변환기(231)의 입력에 연결될 수 있다. 상기 2차 인덕터(211)에 관련된 공진 주파수는 이때 상기 적응형 수신 부품(211a)의 공진 주파수를, 상기 1차 인덕터(111)의 계산된 공진 주파수와의 매칭을 위해 변경시킴으로써 변경될 수 있다.

변형적으로는, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 모니터링 회로(230)가 유도된 전압 신호들을 상기 AD 변환기(231)에 공급하기 위한 개별 코일(232)를 포함할 수 있다.

상기 모니터링 회로(230)는 예를 들면 수 마이크로볼트 정도인, 상기 2차 인덕터(211)에 유도된 극히 작은 전압을 감지할 수 있고, 비록 상기 수신 부품(211a)이 동조된 상태에 있지 않을 경우라도 자기장(400)를 검출할 수 있도록 구성될 수 있다. 따라서, 상기 모니터링 회로(230)는 비록 1차 인덕터(111)에 관련된 공진 주파수(f₀₍₁₁₁₎)가 이때 상기 휴대용 전자 장치(200)의 2차 인덕터(211)에 대해 설정된 공진 주파수(f₀₍₂₁₁₎)와 동일하지 않을 경우라도 상기 1차 인덕터(111)의 존재를 검출할 수 있다.

도 12 및 도 13을 참조하면, 일례로, 상기 모니터링 회로(230)는 1차 인덕터(111)를 포함하는 공급원(110)의 공진 주파수(f₀₍₁₁₁₎)에 의존하여 적응형 수신 부품(211a)의 공진 주파수(f₀₍₂₁₁₎)를 변경하기 위한 주문형 집적회로(application specific integrated circuit; ASIC)(3000)에 포함되어 있다. 이러한 예에서, 상기 수신 부품(211a)은 적어도 하나의 2차 인덕터(211)를 포함할 수 있으며, 상기 모니터링 회로는 측정 코일(211b)을 포함할 수 있다. 상기 측정 코일(211b)은 상기 ASIC(3000)의 외부에 있을 수 있다. 상기 측정 코일(211b)이 전원(110)으로부터의 자기장(400)에 노출되어 있는 경우라도 상기 측정 코일(211b)에서의 전류가 무시될 수 있도록 상기 측정 코일(211b)은 높은 임피던스 값을 지닐 수 있다. 공급원(110)의 1차 인덕터(111) 주위에 생성된 자기장에 의해 상기 측정 코일(211b)에 유도되는 시간에 따라 변화하는 전압(u_211b)은 다음과 같이 표기될 수 있다.

상기 식중,

은 상기 측정 코일(n)(211b) 및 1차 및 2차 인덕터들(m)(111,211) 간의 결합 계수들을 나타낸다.

이러한 식을 재배치하면, 상기 측정 코일(211b)에서 측정된 시간에 따라 변화하는 전압(u_211b)을 사용하여 상기 공급원(110)의 1차 인덕터(111)에서의 시간에 따라 변화하는 전압(u₁₁₁)의 알지 못하는 위상을 다음과 같이 계산할 수 있다.

상기 식 중,

의 위상은 공급원(110)에서의 전압(u₁₁₁)의 위상과 동일하다.

상기 2차 인덕터(211) 및 측정 코일(211b)의 인덕턴스 값들(L₂₁₁,L_211b)은 상기 휴대용 장치(200)의 제조 시점에서 측정될 수 있다. 이 때문에, (예컨대, 상기 휴대용 장치(200)의 제조시) 상기 2차 인덕터(211) 및 상기 측정 코일(211b) 간의 결합 계수(K_211b-211)를 측정함으로써, 상기 휴대용 장치(200) 및 상기 공급원(110) 간에 어떠한 물리적 접속도 없음에도 불구하고 상기 공급원(110)에서의 시간에 따라 변화하는 전압 신호(u₁₁₁)의 위상은 상기 휴대용 장치(200)에서 계산될 수 있다. 이때, 상기 전압 신호(

)의 위상은 이하에서 더 상세하게 설명되겠지만 상기 수신 부품(211a)의 공진 주파수를 조정하는데 사용될 수 있다. 일단 측정되면, 상기 2차 인덕터(211) 및 상기 측정 코일(211b) 간의 결합 계수(K_211b-211)는 예를 들면 상기 휴대용 장치(200)의 비-휘발성 메모리에 저장될 수 있으며 상기 휴대용 장치(200)가 사용중에 있을 때 회수(recall)될 수 있다.

상기 자기장(400)과의 상호작용으로 인해 상기 2차 인덕터(211) 및 측정 코일(211b)에 유도된 전압 신호들은 상기 휴대용 장치(200)의 위상 비교기에 입력될 수 있으며, 상기 비교기는 (상기 공급원(110)에서의 전압의 위상과 등가인) 전압(

)의 위상을 상기 2차 인덕터(211)에서의 전압(u₁₁₁)의 위상과 비교하도록 구성된다. 상기 전압 신호들 간의 위상차는 공급원(110)의 1차 인덕터(111)에 관련된 공진 주파수에 의존하여 상기 수신 부품(211a)의 공진 주파수를 조정하는데 사용될 수 있다. 이는 이하에서 더 상세하게 설명된다.

도 12 및 도 13을 참조하면, 상기 휴대용 장치(200)는 위상 동기 루프(phase locked loop; PLL) 회로(2000)의 일부인 위상 비교기를 포함할 수 있다. 상기 PLL 회로(2000)는 상기 모니터링 회로(230)의 일부일 수 있다. 상기 PLL 회로(2000)는 상기 주문형 집적회로(3000)에서 구현될 수 있으며, 상기 수신 부품(211a)의 공진 주파수(f₀₍₂₁₁₎)가 상기 공급원(110)의 공진 주파수에 의존하여 변경되게 하도록 상기 제어 유닛(216)에 제어 신호를 공급하기 위해 상기 제어 유닛(216)에 연결될 수 있다. 상기 PLL 회로(2000)는 상기 수신 부품(211)의 공진 주파수가 상기 공급원(110)의 공진 주파수와 매칭하도록 동조될 수 있게 하며 상기 공급원(110)의 공진 주파수에서의 임의의 변화에 응답하여 변경되게 할 수 있다. 일례로, 상기 제어 유닛(216)은 상기 ASIC(3000)에서 구현될 수 있다.

도 12에 도시된 바와 같이, 상기 ASIC(3000)는 5개의 기능 블록들(3100, 3200, 3300, 3400, 3500)을 포함할 수 있다. 상기 제1 블록(3100)은 상기 1차 인덕터(111) 주위에 생성된 자기장(400)에 의해 상기 2차 인덕터(211) 및 상기 측정 코일(211b)에 각각 유도되는 전압들(u₂₁₁,u_211b)을 측정하도록 구성된 제1 차동 증폭기(3110) 및 제2 차동 증폭기(3120)를 포함한다. 상기 제2 블록(3200)은 제3 차동 증폭기(3210) 및 제4 차동 증폭기(3220)를 포함하며, 상기 제3 차동 증폭기(3210) 및 상기 제4 차동 증폭기(3220)는 상기 제1 차동 증폭기(3110) 및 상기 제2 차동 증폭기(3120)로부터의 출력들을 수신하도록 접속된다. 상기 제3 차동 증폭기(3210) 및 상기 제4 차동 증폭기(3220)는 상기 2차 인덕터(211)에서의 시간에 따라 변화하는 전압(u₂₁₁) 및 상기 시간에 따라 변화하는 전압(

)을 각각 출력하도록 구성된다. 상기 전압(

)은 위상과 관련하여 상기 공급원(110)에서의 전압(u₁₁₁)과 등가이다.

상기 제3 블록(3300)에서, 상기 제3 차동 증폭기(3210) 및 상기 제4 차동 증폭기(3220)로부터의 신호들은 제1 아날로그-디지털 변환기(analog to digital converter; ADC)(3310) 및 제2 아날로그-디지털 변환기(ADC)(3320)에 공급된 다음에, 제1 고대역 통과필터(3330) 및 제2 고대역 통과필터(3340)에 공급된다. 이는 상기 신호로부터 DC 성분을 제거한다.

상기 제4 블록(3400)은 위상 비교기(3410)를 포함하며, 상기 위상 비교기(3410)는 이러한 예에서 상기 고대역 통과필터들(3330,3340) 각각으로부터 최상위 비트(most significant bit; MSB)를 자신의 입력들에 수신하도록 접속된 배타적 OR 게이트를 포함한다. 공진시, 예컨대, 상기 수신 부품(211a)의 공진 주파수(f₀₍₂₁₁₎)가 공급원(110)의 공진 주파수(f₀₍₁₁₁₎)와 동일할 경우, 상기 2차 인덕터(211)에서의 전압(u₂₁₁) 및 상기 공급원(110)에서의 전압(u₁₁₁) 간의 위상차는

일 수 있다. 그러므로, 공진시, 상기 배타적 OR 게이트(3410)의 출력은 각 사이클의 절반(즉, 듀티 사이클이 50%임)에 대해 고레벨일 수 있다. 이는 적절한 평형 조건이다.

상기 제5 블록(3500)은 저대역 통과필터(3510)를 포함하고, 상기 저대역 통과필터(3510)는 자신의 입력에 상기 위상 비교기(3410)로부터의 출력을 수신하도록 그리고 상기 수신 부품(211a)의 캐패시턴스의 값을 제어함으로써, 상기 공급원(110)의 공진 주파수에 의존하여 상기 수신 부품(211a)의 공진 주파수(f₀₍₂₁₁₎)를 변경시키기 위해 상기 제어 유닛(216)에 제어 신호를 출력하도록 접속된다.

상기 PLL 회로(3000)의 부품들을 명확하게 보여주기 위해, 도 12는 적응형 수신 부품을 단일의 인덕터 및 캐패시터를 포함하는 것으로 보여주는 도면이다. 그러나, 상기 적응형 수신 부품(211a)의 구성은 도 11 및 도 13에 도시된 수신 부품들을 포함하거나 도 11 및 도 13에 도시된 수신 부품들에 대응할 수 있다. 상기 수신 부품은 상기 공진 주파수를 변경시키기 위한 추가의 부품들을 포함하거나 상기 공진 주파수를 변경시키기 위한 추가의 부품들에 연결될 수 있다. 그러한 부품들의 예들은 도 11 및 도 13에 도시되어 있다. 더욱이, 도 11 내지 도 13의 명확성을 위해, 상기 수신 부품들(211a) 및 상기 스위치드 모드 전원(212)들 간의 연결들은 생략되었다. 그러나, 당업자라면 이해하겠지만, 도 11 내지 도 13에 도시된 수신 부품들(211a)은 예를 들면 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 휴대용 전자 장치의 전기 부품들에 전력을 공급하기 위해 하나 이상의 스위치드 모드 전원(212)들에 연결될 수 있다.

일례로, 상기 휴대용 장치(200)의 제조시, 상기 제2 블록(3200)의 입력 임피던스는 공급원(110)으로부터의 자기장(400)이 없을 때 상기 제2 블록(3200)의 차동 증폭기들(3210,3220)의 출력이 무시될 수 있도록 조정된다. 이는 예를 들면 도 12에 도시된 바와 같은 가변 임피던스 부품(3230)을 합체시킴으로써 그리고 자기장(400)이 없을 때 상기 차동 증폭기(3210)의 출력이 무시될 수 있게 하도록 상기 가변 임피던스 부품(3230)의 값을 설정함으로써 달성될 수 있다. 상기 가변 임피던스 부품(3230)의 값이 예를 들면 도전 모드 자극(conductive mode stimulus)을 통해, 상기 휴대용 장치(200)의 제조시나 상기 휴대용 장치(200)의 테스트시에 설정될 수 있다. 상기 가변 임피던스 부품(3230)에 대한 최적의 입력 임피던스 값은 차후의 용도로 비-휘발성 메모리에 저장될 수 있다.

상기 가변 임피던스 부품을 포함함으로써, 인자, 다시 말하면

(여기서,

임)

에 기인하는

및 u₁₁₁ 간의 위상차의 성분이 제거됨으로써 부적절한 평형 상태로 될 PLL의 가능성이 낮아지게 된다.

(상기 위상차의 "식별가능한(apparent)" 성분으로서 이하에서 설명되는) 이러한 인자로 인해 생긴 위상차의 성분은 관련 회로들의 부품들의 제조 공차들 때문에 변한다. 상기 위상차의 이러한 "식별가능한" 성분을 제거함으로써, PLL의 동기화가 손상되지 않으며 그럼으로써 또한 PLL 회로가 부적절한 평형 상태로 되지 않는다.

도 13을 참조하면, 상기 수신 부품(211a)은 고정값을 갖는 캐패시터(4000), 제1 버랙터 다이오드(5000) 및 제2 버랙터 다이오드(6000)에 연결된 한쌍의 2차 인덕터들(211)을 포함할 수 있다. 변형적으로는, 상기 한쌍의 2차 인덕터들(211)은 2개의 대칭 부분들 및 상기 부분들 간의 중앙 탭을 지니는 단일의 인덕터(211)로 대체될 수 있다. 상기 제1 버랙터 다이오드(5000) 및 상기 제2 버랙터 다이오드(6000)는 (예컨대, 상기 제어 유닛(216)을 통해) 상기 PLL 회로(2000)로부터의 제어 신호를 수신하도록 연결되고 상기 버랙터 다이오드들(5000,6000)의 캐패시턴스가 상기 PLL 회로(2000)의 출력에 응답하여 변경되도록 구성된다. 버랙터 다이오드들(5000,6000)의 사용으로, 상기 수신 부품(211a)에 대한 잠재적인 캐패시턴스 값들의 연속된 범위를 도입시키는 수단, 결과적으로는 상기 공급원(110)의 공진 주파수에 의존하여 상기 수신 부품(211a)의 공진 주파수를 변경시키는 수단이 제공된다. 더욱이, 버랙터 다이오드들(5000,6000)의 사용으로, 상기 수신 부품(211a)의 캐패시턴스를 변경시키는 값싸고 콤팩트한 수단이 제공된다. 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 수신 부품(211a)의 이러한 구현은 접지, 또는 기준 전위에 대하여 대칭이다.

도 14에 도시된 바와 같이, 상기 무선 에너지 전송 장치(210)는, 상기 휴대용 전자 장치(200)가 특정 환경에 진입할 때 상기 2차 인덕터(211)에 관련된 공진 주파수가 자동으로 조정될 수 있도록 서로 다른 환경들의 공진 주파수들(f₀)에 대응하는 주파수 값들을 저장하기 위한 메모리(219)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 그러한 자동 조정은 상기 휴대용 전자 장치(200)가 친숙한 환경에 진입했음을 알려주는, 상기 휴대용 전자 장치(200)의 공중선(aerial)을 통해 수신되는, 제어 신호에 의해 프롬프트될 수 있다. 상기 메모리(219)는 또한 다양한 수명 사이클 상태들 간의 동조 값들을 저장하기에 적합할 수 있다. 상기 메모리(219)는, 상기 휴대용 전자 장치(200)가 스위치 오프될 경우에 상기 메모리(219)에 저장된 다양한 공진 주파수 값들(f₀)이 소실되지 않도록 하는 비-휘발성 메모리를 포함할 수 있다.

예를 들면, 위에서 설명했던 방식으로 1차 인덕터(111)를 포함하는 공급원(110), 및 휴대용 전자 장치(200) 간의 무선 에너지 전송을 개시하는 것에 관련된 단계들이 도 14에 도시되어 있다.

도 14를 참조하면, 위에서 설명된 바와 같이, 제1 단계(S1)는 상기 모니터링 회로(230)에 유도된 전압으로부터 공급원(110)에 관련된 자기장(400)의 존재를 검출함으로써 상기 공급원(110)의 존재를 검출하는 것이다. 상기 공급원(110)은 급전 장치(100)의 1차 인덕터(111)를 포함할 수 있다. 제2 단계(S2)는 상기 공급원(110)의 공진 주파수를 계산 및 모니터링하는 것이며, 제3 단계(S3)는 상기 공급원(110)의 공진 주파수에 의존하여, 상기 2차 인덕터(211)를 포함하는, 상기 수신 부품(211a)의 공진 주파수를 변경시키는 것이다. 최대 허용 효율로 무선 에너지 전송을 개시하기 위해, 상기 제3 단계(S3)는 상기 공급원(110)의 공진 주파수와 상기 수신 부품(211a)의 공진 주파수를 매칭하는 단계를 포함한다. 이러한 단계들이 완료되면, 제4 단계(S4)는 상기 공급원(110)으로부터 공진 유도 결합 방식으로 상기 수신 부품(211a)에 무선으로 에너지를 수신하는 것이고, 제5 단계(S5)는 상기 휴대용 전자 장치(200)의 하나 이상의 부품들(240)에 에너지를 공급하는 것이다.

예를 들면, 상기 휴대용 전자 장치(200)가 범위 밖으로 벗어나 있기 때문에 상기 공급원(110) 및 상기 휴대용 전자 장치(200) 간의 무선 에너지 전송이 정지되는 경우에, 앞서 설명된 바와 같이, 화학 전지(250)가 단계(S6)에서 상기 휴대용 전자 장치(200)의 부품들(240)에 전기 에너지를 공급하도록 구성될 수 있다. 도 14에 도시된 바와 같이, 단계(S7)에서, 공진 유도 결합에 의한 무선 에너지 전송이 재개될 때 상기 전지(250)로부터의 전기 에너지 공급은 중단된다.

위의 예에서는 급전 장치(100)의 1차 인덕터(111)에 관련된 검출된 공진 주파수와 상기 2차 인덕터(211)에 관련된 공진 주파수를 매칭시키도록 휴대용 전자 장치(200)의 2차 인덕터(211)에 관련된 무선 주파수를 변경시키는데 적응형 수신 부품(211a)을 사용한 것이 논의되어 있다. 그러나, 당업자라면 이해하겠지만, 적응형 부품은 급전 장치(100)의 1차 인덕터에 관련된 공진 주파수를, 휴대용 전자 장치의 2차 인덕터의 공진 주파수와 매칭시키도록 상기 급전 장치(100)에서 채용될 수 있다.

예를 들면, 휴대용 전자 장치(200)는 급전 장치(100)에 상기 휴대용 전자 장치의 제2 인덕터의 공진 특성을 구비하기 위해 제어 신호를 상기 급전 장치(100)에 공급하도록 구성될 수 있다. 이때, 상기 급전 장치(100)는 상기 휴대용 전자 장치(200)의 2차 인덕터에 관련된 공진 주파수와 상기 급전 장치(100)의 1차 인덕터에 관련된 공진 주파수를 매칭시킴으로써, 공진 유도 결합 방식으로 무선 에너지 전송을 개시할 수 있다.

다른 변형예에서는, 급전 장치의 공급원이 증폭기에 의해 구동되는 1차 인덕터를 포함할 수 있으며, 상기 휴대용 전자 장치의 마이크로제어기가 상기 공급원에 관련된 자기장의 검출된 주파수와 상기 적응형 수신 부품의 공진 주파수를 매칭시키도록 구성될 수 있다.

위에서 논의된 예들에서는, 상기 휴대용 전자 장치(200)는 이동 전화기 또는 PDA를 포함한다. 그러나, 당업자라면 이해하겠지만, 상기 휴대용 전자 장치는 변형적으로 다수의 다른 장치들, 예를 들면 랩톱 컴퓨터 또는 디지털 뮤직 플레이어를 포함할 수 있다. 당업자라면 또한 이해하겠지만, 본 발명은 휴대용 전자 장치들에 전력을 공급하는 것에만 국한되는 것이 아니며, 다양하고 폭넓은 다른 전기 장치들에 전력을 공급하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 급전 장치들의 네트워크는 전기 램프들 및 다른 가전 제품들에 전력을 공급하기 위해 가정내에 설치될 수 있다. 위에서 설명된 실시예들 및 변형예들은 본 발명에 의해 제공되는 효과들을 달성하기 위해 단일 형태로나 또는 조합 형태로 사용될 수 있다.

Claims

공급원의 공진 주파수를 모니터링하도록 구성된 모니터링 회로로서, 측정 코일을 포함하는 모니터링 회로;
적어도 하나의 인덕터를 포함하는 수신 부품;
상기 인덕터 및 상기 측정 코일에 유도된 신호들에 기반한 제어 신호를 출력하도록 구성된 위상 동기 루프 회로; 및
상기 모니터링 회로로부터 수신된 상기 제어 신호에 의존하여 상기 수신 부품의 공진 주파수를 변경시키도록 구성된 제어 유닛;
을 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치.
제1항에 있어서, 상기 수신 부품은 상기 공급원으로부터 공진 유도 결합 방식으로 무선으로 에너지를 수신하도록 적응되는 것을 특징으로 하는, 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 수신 부품은 가변 공진 주파수를 지니는 적응형 수신 부품을 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 장치는,
상기 공급원의 공진 주파수와 상기 수신 부품의 공진 주파수를 매칭시키도록 구성된 것을 특징으로 하는, 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 공급원에 의해 생성되는 자기장에 의해 상기 수신 부품에 전압이 유도되며, 상기 제어 유닛은 상기 수신 부품의 공진 주파수를, 상기 공급원의 공진 주파수와의 매칭을 위해 변경시키도록 구성된 것을 특징으로 하는, 장치.
제2항에 있어서, 상기 장치는,
복수의 전기 부품들
을 부가적으로 포함하며, 상기 장치는 상기 복수의 전기 부품들 중 적어도 하나의 전기 부품에 전기 에너지를 공급하도록 구성된 것을 특징으로 하는, 장치.
제6항에 있어서, 상기 장치는,
상기 공급원으로부터 에너지가 수신되고 있지 않을 때 상기 복수의 전기 부품들 중 적어도 하나의 전기 부품에 전기 에너지를 공급하는 전지(battery)
를 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 장치는 휴대용 전자 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 장치는 이동 전화기를 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 장치는 개인 휴대 정보 단말기(PDA)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 장치는 랩톱 컴퓨터를 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치.
삭제
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 수신 부품은 상기 공급원으로부터의 무선 비-방사 에너지 전송에 의해 전기 에너지를 수신하도록 구성되고 상기 수신된 전기 에너지를 충전식 전지에 공급하도록 구성된 것을 특징으로 하는, 장치.
공급원의 존재를 검출하는 수단;
상기 공급원의 공진 주파수를 모니터링하는 수단으로서, 측정 코일을 포함하는, 상기 공급원의 공진 주파수를 모니터링하는 수단;
수신 부품의 적어도 하나의 인덕터 및 상기 측정 코일에 유도된 신호들에 기반한 제어 신호를 출력하도록 구성된 위상 동기 루프 회로; 및
상기 모니터링 수단으로부터 수신된 상기 제어 신호에 의존하여 상기 수신 부품의 공진 주파수를 변경시키는 수단;
을 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치.
공급원으로부터 무선으로 에너지를 수신하기 위한 가변 공진 특성을 지니는 수신 부품으로서, 적어도 하나의 인덕터를 포함하는, 수신 부품;
상기 공급원의 공진 특성을 검출 및 모니터링하는 모니터링 회로로서, 측정 코일을 포함하는, 모니터링 회로; 및
상기 인덕터 및 상기 측정 코일에 유도된 신호들에 기반한 제어 신호를 출력하도록 구성된 위상 동기 루프 회로;
를 포함하는 장치로서,
상기 수신 부품의 공진 특성은 상기 공급원으로부터 에너지가 수신되는 효율의 증가를 위해 상기 공급원의 공진 특성과 매칭하도록 상기 제어 신호에 의존하여 변경되는 것을 특징으로 하는, 장치.
삭제
제15항에 있어서, 상기 수신 부품은 가변 공진 특성을 지니는 적응형 수신 부품을 포함하며, 상기 장치는,
상기 적응형 수신 부품의 공진 특성을, 상기 공급원의 공진 특성과의 매칭을 위해 자동으로 변경시키도록 구성된 제어 유닛
을 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치.
제15항 또는 제17항에 있어서, 상기 장치는,
하나 이상의 전기 부품들
을 부가적으로 포함하며, 상기 수신 부품은 상기 하나 이상의 전기 부품들 중 적어도 하나의 전기 부품에 전력을 공급하도록 전원 회로에 연결되는 것을 특징으로 하는, 장치.
제15항 또는 제17항에 있어서, 상기 장치는,
상기 공급원으로부터 에너지가 수신되고 있지 않을 때 상기 하나 이상의 전기 부품들 중 적어도 하나의 전기 부품에 전기 에너지를 공급하는 전지
를 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치.
제15항 또는 제17항에 있어서, 상기 장치는 휴대용 전자 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치.
제15항 또는 제17항에 있어서, 상기 장치는 이동 전화기를 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치.
제15항 또는 제17항에 있어서, 상기 장치는 개인 휴대 정보 단말기(PDA)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치.
제15항 또는 제17항에 있어서, 상기 장치는 랩톱 컴퓨터를 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치.
삭제
제15항 또는 제17항에 있어서, 상기 수신 부품은 상기 공급원으로부터의 무선 비-방사 에너지 전송에 의해 전기 에너지를 수신하도록 구성되고 충전식 전지에 상기 수신된 전기 에너지를 공급하도록 구성된 것을 특징으로 하는, 장치.
공급원; 및
장치;
를 포함하는 시스템으로서,
상기 장치는,
상기 공급원의 공진 주파수를 검출 및 모니터링하도록 구성된 모니터링 회로로서, 측정 코일을 포함하는, 모니터링 회로;
적어도 하나의 인덕터를 포함하는 수신 부품;
상기 인덕터 및 상기 측정 코일에 유도된 신호들에 기반한 제어 신호를 출력하도록 구성된 위상 동기 루프 회로; 및
상기 모니터링 회로로부터의 상기 제어 신호에 의존하여 상기 수신 부품의 공진 주파수를 변경시키도록 구성된 제어 유닛;
을 포함하는 것을 특징으로 하는, 시스템.
공급원의 존재를 검출하는 단계;
측정 코일을 포함하는 모니터링 회로에서, 상기 공급원의 공진 주파수를 모니터링하는 단계;
위상 동기 루프 회로로부터, 수신 부품의 적어도 하나의 인덕터 및 상기 측정 코일에 유도된 신호들에 기반한 제어 신호를 출력하는 단계; 및
상기 모니터링 회로로부터 수신된 상기 제어 신호에 의존하여 상기 수신 부품의 공진 주파수를 변경시키는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
제27항에 있어서, 상기 방법은,
상기 공급원의 공진 주파수와 상기 수신 부품의 공진 주파수를 매칭시키는 단계
를 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
제27항 또는 제28항에 있어서, 상기 방법은,
상기 공급원으로부터 공진 유도 결합 방식으로 상기 수신 부품에 무선으로 에너지를 수신하는 단계
를 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
제27항 또는 제28항에 있어서, 상기 수신 부품은 가변 공진 주파수를 지니는 적응형 수신 부품을 포함하며, 상기 방법은,
상기 공급원에 의해 생성되는 자기장을 사용하여 상기 적응형 수신 부품에 전압을 유도하는 단계; 및
상기 적응형 수신 부품의 공진 주파수를, 상기 공급원의 공진 주파수와의 매칭을 위해 변경시키는 단계
를 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
제27항 또는 제28항에 있어서, 상기 방법은,
전기 장치에 전기 에너지를 공급하는 단계
를 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
제27항에 있어서, 상기 방법은,
상기 공급원으로부터 공진 유도 결합 방식으로 상기 수신 부품에 에너지를 수신하는 단계;
전기 장치의 적어도 하나의 부품에 공진 유도 결합 방식으로 수신된 에너지를 공급하는 단계; 및
상기 공급원으로부터 상기 수신 부품에 에너지가 수신되고 있지 않을 때 전지로부터 전기 장치의 적어도 하나의 부품에 에너지를 공급하는 단계
를 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
컴퓨터 프로그램이 수록된 컴퓨터-판독가능 저장 매체로서, 상기 컴퓨터 프로그램은, 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 프로세서로 하여금,
공급원의 존재를 검출하는 단계;
측정 코일을 포함하는 모니터링 회로에서, 상기 공급원의 공진 주파수를 모니터링하는 단계;
위상 동기 루프 회로로부터, 수신 부품의 적어도 하나의 인덕터 및 상기 측정 코일에 유도된 신호들에 기반한 제어 신호를 출력하는 단계; 및
상기 모니터링 회로로부터 수신된 상기 제어 신호에 의존하여 상기 수신 부품의 공진 주파수를 변경시키는 단계;
를 포함하는 방법을 수행하도록 하는, 컴퓨터-판독가능 저장 매체.
제27항 또는 제28항에 있어서, 상기 방법은,
상기 공급원으로부터의 무선 비-방사 에너지 전송에 의해 상기 수신 부품에 전기 에너지를 수신하는 단계 및 충전식 전지에 상기 수신된 전기 에너지를 공급하는 단계
를 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.