KR101444746B1 - 자기 공명 전력전송 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자기 공명 전력전송 장치에 관한 것으로, 특히 송신 공진 코일과 수신 공진 코일간의 LC 병렬공진을 이용함과 동시에 자기공명에 의한 대용량의 전력 송신 및 수신이 가능하도록 하는 자기 공명 전력전송 장치에 관한 것이다.
본 발명의 자기 공명 전력전송 장치는 자기공명에 의하여 무선으로 전력을 전송하기 위한 전원을 공급하는 전원공급부, 상기 전원공급부에서 공급된 전원을 입력받아 1개 이상의 코일과 2개 이상의 직렬접속된 캐패시터가 병렬 접속되어 자기공명에 의하여 전력을 송신하기 위한 무선전력 송신부, 상기 무선전력 송신부에서 자기공명이 발생되도록 제어하는 자기공명신호 발생부, 상기 무선전력 송신부에서 전송된 전력을 수신하는 코일과 캐패시터가 병렬 접속되어 자기공명에 의하여 전력을 수신하는 무선전력 수신부 및 상기 무선전력 수신부에서 수신된 전력에 의하여 동작하는 부하로 구성되며, 상기 무선전력 송신부와 무선전력 수신부의 코일 및 캐패시터의 인덕턴스 및캐패시턴스 값은 상기 무선전력 송신부와 무선전력 수신부가 동일한 공진주파수를 가지도록 설정하는 것을 특징으로 하는 것에 기술적 특징이 있다.

Description

자기 공명 전력전송 장치{Apparatus for transmitting magnetic resonance power}
본 발명은 무선 전력전송 코일 주위에 발생하는 감쇄파의 자기 공진(또는 공명)을 이용한 자기 공명 전력전송 장치에 관한 것으로, 특히 송신 공진 코일과 수신 공진 코일간에 전자파가 근거리 자기장을 통하여 송전부와 수전부로 이동하는 감쇄파 결합이 일어나도록 송전부와 수전부를 각각 LC 병렬공진을 이용함과 동시에 자기공명에 의한 대용량의 전력 송신 및 수신이 가능하도록 하는 자기 공명 전력전송 장치에 관한 것이다.
일반적으로 무선 전력전송 기술에 대해서는 저주파 대역에서 전자기 유도를 이용한 무선전력전송에 대한 연구가 많이 이루어지고 있지만, 전자기 유도 방식은 송신과 수신 코일의 배열이 일치하지 않은 경우 효율이 급격히 떨어지기 때문에 무선전력전송 시스템의 활용에 많은 애로사항들이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 대한민국 공개특허 2011-0049659호는 도1에 도시한 바와 같이 자기공진 무선전력전송 시스템은 송전부(50) 및 수전부(60)를 포함하고, 송전부(50)는 소스(51), 매칭회로(52), 소스 코일(53) 및 송전부 공진 코일(54)을 포함하며, 수전부(60)는 수전부 공진 코일(61), 디바이스 코일(62), 정류 회로(63), 및 부하(64)를 포함하여 구성함으로써, 전자기 유도 방식에서 소스코일과 부하코일사이에 두 개의 자기 공진 코일이 추가되어 모두 자기유도와 자기공명 현상을 모두 이용하고 있다.
그러나, 대한민국 공개특허 2011-0049659호는 자기공명 현상을 일으키는 구성들이 송신과 수신을 중계하기 위한 것으로 코일과 캐패시터로 구성된 폐회로를 사용하고 있어서 회로의 구성이 복잡하며, 중간에 무선전력을 구현하기 위한 회로가 포함되어 있어 에너지 생성 자체에 불필요한 에너지 손실을 초래 할수 있는 단점이 있다.
상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 도2에 도시한 바와 같이 본 출원인은 무선 전력전송을 위하여 자기공명 현상만을 이용한 무선 전력전송 장치를 제안하였다.
본 출원인에 의하여 제안된 자기공명 현상만을 이용한 무선 전력전송 장치는 2에 도시된 바와 같이, 무선으로 전력을 송신하기 위하여 상용전원 또는 직류전원의 입력에 의하여 자기공명 현상을 만들도록 구동하고 이를 이용하여 무선으로 전력을 전송하기 위한 전원을 공급하는 전원공급부(110)와, 상기 전원공급부(110)에서 공급된 전원을 입력받아 자기공명에 의하여 전력을 송신하기 위한 무선전력 송신부(120) 및 상기 무선전력 송신부(120)에서 자기공명이 발생되도록 제어하는 자기공명신호 발생부(130)로 구성되어 무선으로 전력을 송신하고, 상기 무선전력 송신부(120)에서 무선으로 전송된 전력을 수신하기 위한 무선전력 수신부(210)와 상기 무선전력 수신부에서 수신된 전력에 의하여 동작하는 부하(220)로 구성하여, 종래의 기술이 가지는 자기유도와 자기공명 현상을 동시에 사용함에 따른 회로 구성의 복잡성 및 중간에 무선전력을 구현하기 위한 회로가 포함되어 있어 에너지 생성 자체에 불필요한 에너지 손실을 초래할 수 있는 단점을 해결하고자 하였다.
도 3은 도 2의 자기 공명 전력전송 장치의 송수신부 등가회로를 도시한 것이다. 여기에서 종래의 LC 직렬공진의 경우 공진 주파수 신호를 인가하게 되면, 인덕턴스와 캐패시턴스의 크기는 같지만 주파수 특성이 정반대이기 때문에 임피던스는 최소가 되고 반대로 인가되는 신호는 최대가 되어 전류가 최대치에 이르고, 이에 반하여 LC공진회로에서 병렬공진인 경우 공진주파수에서 임피던스는 무한대가 되어 전류가 최소치를 이루고 전압이 증폭된다.
도 3에서와 같이 LC병렬 공진을 이용하는 경우에 있어서, 저주파수 대역에서의 무선 전력전송 및 코일의 방향성 영향이 가능한 것은, 일반적인 자기공명 현상을 이용하는 무선 전력전송기술에서 채택하는 코일과 캐패시터가 직렬로 구성되어 대역통과(Bandpass)를 이용하는 것과 달리 본 발명에서는 무선전력 송신부(120)과 무선전력 수신부(210)를 각각 코일과 캐패시터가 병렬로 접속되어 대역저지(Bandstop)를 사용하고 있기 때문이다.
상기의 LC병렬 공진을 이용한 무선전력 전송의 경우에는 무선전력 전송을 위하여 공진을 일으키기 위하여 송신부와 수신부 모두 각각 하나의 코일과 캐패시터를 사용하여 회로를 구성하고 있어서, 무선전력 전송의 전력량의 증가를 위해서는 코일과 캐패시터의 용량을 증가시켜야 한다.
그러나, LC병렬공진에 이용되는 코일의 용량을 증가시키면 코일의 크기가 커져 적용대상에 한계가 존재하며, 캐패시터의 용량을 증가시키면 용량증가에 따른 캐패시터의 발열 및 소손의 문제가 발생되어, 종래의 자기유도와 자기공명 현상을 동시에 사용함에 따르는 회로의 복잡성 및 불필요한 에너지 손실을 초래한다는 문제점들을 개선할 수 있지만, 사용 부하의 소비전력이 큰 경우에 대한 개선이 요구되고 있다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 무선전력전송을 위하여 자기공명 현상만을 이용하여 회로의 복잡성 및 불필요한 소비전력을 개선할 뿐만 아니라, 자기공명 현상만으로 대전력의 송신 및 수신이 가능하도록 하는 것에 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 자기공명에 의하여 무선으로 전력을 전송하기 위한 전원을 공급하는 전원공급부, 상기 전원공급부에서 공급된 전원을 입력받아 1개 이상의 코일과 2개 이상의 직렬접속된 캐패시터가 병렬 접속되어 자기공명에 의하여 전력을 송신하기 위한 무선전력 송신부, 상기 무선전력 송신부에서 자기공명이 발생되도록 제어하는 자기공명신호 발생부, 상기 무선전력 송신부에서 전송된 전력을 수신하는 코일과 캐패시터가 병렬 접속되어 자기공명에 의하여 전력을 수신하는 무선전력 수신부 및 상기 무선전력 수신부에서 수신된 전력에 의하여 동작하는 부하로 구성되며, 상기 무선전력 송신부와 무선전력 수신부의 코일 및 캐패시터의 인덕턴스 및캐패시턴스 값은 상기 무선전력 송신부와 무선전력 수신부가 동일한 공진주파수를 가지도록 설정하는 것을 특징으로 하는 자기공명 전력전송 장치에 의해 달성된다.
따라서, 본 발명의 자기 공명 전력전송 장치는 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 무선전력전송을 위하여 자기유도와 자기공명 현상을 모두 이용하지 않고 자기공명 현상만을 이용하여 회로의 구성이 복잡하지 않을 뿐만 아니라, 대전력의 송신 및 수신이 가능하도록 하는 효과가 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 공간 적응형 자기공진 무선전력전송 시스템의 등가회로,
도 2는 자기 공명 전력전송 장치의 구성도
도 3은 도 2의 자기 공명 전력전송 장치의 송수신부 등가회로,
도 4는 본 발명의 실시예1에 따른 자기 공명 전력전송 장치의 송수신부 등가회로,
도 5는 본 발명의 실시예1에 따른 자기 공명 전력전송 장치의 송수신부 등가회로,
도 6은 본 발명의 자기 공명 전력전송 장치의 전체 구성도이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 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.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 자기 공명 전력전송 장치의 송수신부 등가회로를 나타내었다.
본 발명에 의한 자기 공명 전력전송 장치의 구성은 도 2에 도시한 구성과 기본적으로 동일하며 무선전력 송신부(120) 및 무선전력 수신부(210)의 구성을 개량함으로써 무선전력전송을 위하여 자기유도와 자기공명 현상을 모두 이용하지 않고 자기공명 현상만을 이용하여 회로의 구성이 복잡하지 않을 뿐만 아니라, 대전력의 송신 및 수신이 가능하도록 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 자기공명에 의하여 무선으로 전력을 전송하기 위한 전원을 공급하는 전원공급부(110)와, 상기 전원공급부(110)에서 공급된 전원을 입력받아 자기공명에 의하여 전력을 송신하기 위한 무선전력 송신부(120)와 상기 무선전력 송신부에서 자기공명이 발생되도록 제어하는 자기공명신호 발생부(130)로 구성되어 무선으로 전력을 송신하며, 상기 무선전력 송신부(120)에서 무선으로 전송된 전력을 수신하기 위한 무선전력 수신부(210)과 상기 무선전력 수신부(210)에서 수신된 전력에 의하여 동작하는 부하(220)으로 구성되어 LC병렬공진을 이용한 무선전력전송이 가능하도록 하고 있다.
그러나, 도 2에서 채택하고 있는 무선전력 송신부(120) 및 무선전력 수신부(210)의 등가회로를 도시하고 있는 도 3은 LC병렬 공진을 이용한 무선전력 전송을 위하여 공진을 일으키기 위하여 송신부와 수신부 모두 각각 하나의 코일과 캐패시터를 사용하여 회로를 구성함으로써 무선전력 전송 전력량의 증가에 문제점이 존재한다.
이는, 코일과 캐패시터를 각각 1개씩 사용하여 무선으로 전력전송이 가능하지만 대용량의 전력을 무선으로 송신할 경우 코일의 크기가 상대적으로 커지고 두꺼워지거나, 높은 용량을 무선으로 전송하는 경우에는 코일과 캐패시터의 회로내 임피던스 증가로 인한 발열 및 그로 인한 에너지 손실을 가져올 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이 무선전력 송신부(120)와 무선전력 수신부(210)의 코일과 캐패시터의 배치를 변경함으로써 무선전력 전송시의 전송 전력량을 증가시킬 수 있도록 한다.
이는 도 4에 도시한 바와 같이, 종래의 무선전력 송신부(120) 및 무선전력 수신부(210)가 각각 하나의 코일(L11, L21)과 캐패시터(C11, C21)로 구성하지 않고, 무선전력 송신부(120)를 상기 전원공급부(110)에서 공급된 전원을 입력받아 1개 이상의 코일(2개 이상인 경우에는 코일끼리 직렬접속)과 2개 이상의 직렬접속된 캐패시터가 병렬 접속하여 자기공명 발생시키고, 무선전력 수신부(210)는 1개의 코일과 1개의 캐패시터를 이용하여 구성함에 의하여 전송 전력량을 증가시키는 것이 가능하도록 한다.
또한, 도 5에 도시한 바와 같이, 종래의 무선전력 송신부(120) 및 무선전력 수신부(210)가 각각 하나의 코일(L11, L21)과 캐패시터(C11, C21)로 구성하지 않고, 무선전력 송신부(120)를 상기 전원공급부(110)에서 공급된 전원을 입력받아 1개 이상의 코일(2개 이상인 경우에는 코일끼리 직렬접속)과 2개 이상의 직렬접속된 캐패시터를 병렬 접속하여 자기공명 발생시키고, 무선전력 수신부(210)는 1개 이상의 코일과 2개 이상의 캐패시터를 이용하여 구성함으로써 전송 전력량을 증가시키는 것도 가능하도록 한다.
그러나, 실시예 2에서는 무선전력 수신부(210)의 코일이 2개 이상으로 직렬접속되는 경우 코일 접속단(L21과 L22, L22와 L23 등)을 기준 전위단에 접속하는 것이 바람직하며, 상기 기준 전위단은 접지단인 것이 더욱 바람직하다.
이와 같이 무선전력 송신부(120) 및 무선전력 수신부(210)은 도 4의 실시예 1에서의 무선전력 송신부(120)와 도 5의 실시예 2에서의 무선전력 송신부(120) 및 무선전력 수신부(210)에서 설명한 바와 같이 캐패시터가 코일의 개수보다 많은 것을 예시하였으나, 이는 코일에 의한 것 보다는 대용량 캐패시터를 사용하는 것에 의한 소손 등의 영향이 커서 코일의 개수보다 캐패시터의 개수를 더 설치하는 것이 바람직하나, 코일이 2개 이상인 경우에는 캐패시터의 개수도 2개 이상인 경우 뿐 만아니라 코일이 3개 이상인 경우에도 캐피시터의 개수를 코일보다 많게 구성하거나 2개 이상으로 구현하는 것도 가능하다.
또한 코일이 1개인 경우에도 대용량의 무선전력전송이 가능하나, 코일을 복수개 설치하는 경우 개별 코일의 크기를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 넓은 송신 공간으로의 적용도 가능하게 된다.
다만, 상기 무선전력 송신부(120)와 무선전력 수신부(210)는 무선전력 전송을 위해서는 자기 공진 주파수를 일치시키는 것이 필요하며, 이 경우 상기 무선전력 송신부(120) 및 무선전력 수신부(210)의 코일과 캐패시터의 인덕턴스 및 캐패시턴스 값을 조절함으로써 동일한 공진주파수에서 무선으로 전력을 전송하도록 하여야 한다.
이는 공진주파수(ω)는 =1/√LC의 수식에 의하여 계산되므로 동일한 공진주파수를 가지는 경우에는 인덕턴스 값(L)이 높게하면 캐패시턴스 값(C)를 낮게 설정하면 동일한 공진주파수를 유지하게 되며, 반대의 경우도 가능하다.
따라서, 상기 무선전력 수신부의 공진주파수를 설정하기 위해서는 코일의 인덕턴스 값 또는 캐패시터의 캐패시턴스 값중 어느 하나 이상을 변화시켜 공진주파수를 설정할 수 있으나, 코일의 크기나 권선비 등을 제어하는 것이 캐패시터의 용량을 제어하는 것이 보다 용이하므로 코일의 인덕턴스 값을 변화시키는 것이 보다 용이하다.
또한, 본 발명의 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이 LC병렬공진에 의하여 무선으로 전력을 전송하는 무선전력 송신부(120)로 공급되는 전원은 전원공급부(110)로 공급되는 전원이 교류전원인 경우, 상기 전원공급부(110)는 교류전원을 반파정류, 전파정류 또는 브릿지 정류하여 무선전력 송신부(120)로 전송하는 경우에도 정류부(111)에서 정류된 출력중 교류성분을 추가로 저감하여 무선전력 송신부(120)로 입력하기 위한 교류성분 저감부(C31 및 R31에 해당)를 추가로 구비하는 것이 가능하며, 교류성분 저감부는 교류성분을 제거하기 위한 교류필터(C31에 해당)와 교류필터에 충전된 전압을 방전시키기 위한 저항(R31에 해당)을 서로 병렬접속한다. 이러한 교류필터는 일반적인 교류필터를 사용하는 것도 가능하나 캐패시터로서 구현하는 것이 더욱 바람직하다.
도 6은 본 발명의 자기 공명 전력전송 장치의 전체 구성도이며, 여기에서 무선전력 송신부(120) 및 무선전력 수신부(210)은 도 4 및 도 5에 도시된 등가회로를 채택한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 자기공명에 의하여 무선으로 전력을 전송하기 위한 전원을 공급하는 전원공급부(110), 상기 전원공급부에서 공급된 전원을 입력받아 1개 이상의 코일과 2개 이상의 직렬접속된 캐패시터가 병렬 접속되어 자기공명에 의하여 전력을 송신하기 위한 무선전력 송신부(120), 상기 무선전력 송신부에서 자기공명이 발생되도록 제어하는 자기공명신호 발생부(130)로 구성되어 무선으로 전력을 송신한다.
상기 무선전력 송신부(120)에서 전송된 전력을 수신하는 코일과 캐패시터가 병렬 접속되어 자기공명에 의하여 전력을 수신하는 무선전력 수신부(210)와 무선전력 수신부에서 수신된 전력에 의하여 동작하는 부하(220)으로 구성되며, 상기 무선전력 송신부(120)와 무선전력 수신부(210)의 코일 및 캐패시터의 인덕턴스 및캐패시턴스 값은 상기 무선전력 송신부와 무선전력 수신부가 동일한 공진주파수를 가지도록 설정한다.
각각의 구성에 대하여 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
전원공급부(110)는 공급되는 전원이 교류전원인 경우 상기 전원공급부(110)에서는 상기 전원공급부(110)로 공급된 교류전원을 반파정류, 전파정류 또는 브릿지 정류하여 무선전력 송신부(120)로 전송하는 정류부(111)를 더 포함하며, 또한 전원공급부(110)로 공급된 교류전원을 정류하여 자기공명 신호발생부(130)의 온-오프 구동을 위한 스탠바이(대기) 전원을 공급하게 되는 보조전원부(11)를 구비하게 된다.
또한, 전원공급부(110)에는 전원공급부(110)으로 공급되는 전원에 포함된 전원 노이즈를 제거하기 위하여 노이즈 필터(113)이 추가로 포함될 수 있다. 이러한 노이즈 필터(113)는 커먼모드(common mode) 필터, 디퍼런셜 모드(differential mode) 필터 또는 컨쥬게이트 모드(conjugate mode) 필터 중 어느 하나 이상으로 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 자기 공명신호 발생부(130)는 무선전력 송신부(120)에 입력되는 전력의 듀티비를 제어하기 위한 듀티비 제어부인 것이 바람직하다.
자기 공명신호 발생부(130)는 듀티비를 정확하게 정밀하게 제어하는 가장 중요한 기능을 담당하며, 자기 공명신호 발생부(130)에 과부하 방지회로를 부가하여 자기 공명신호 발생부(130)의 오동작을 방지하는 것도 가능하다.
상기의 자기공명 신호발생부(130)는 부하(220)의 사용전력량에 따라 듀티비를 가변하여 제어하도록 하며, 무선 전력전송을 위한 듀티비는 용량에 맞는 설정이 필요하며, 낮은 전송전력에서는 듀티비가 80% 미만이어야 하며, 높은 전송전력에서는 5% 이상이어야 한다.
이 경우 듀티비가 80%을 초과하는 경우 스위칭 소자의 데드 타임(Dead time)이 존재하지 않아 지속적인 사용이 불가능할 수 있어서 듀티비를 80% 미만으로 설정하는 것이 바람직하다.
상기의 듀티비는 자기 공명신호 발생부(130)의 스위칭에 따른 스위칭 소자에서의 발열과 무선전력 송신부(120) 코일의 발열량을 비교하여 듀티비를 조절하는 것도 가능하다.
본 발명에 따른 자기 공명 전력전송 장치는 무선전력 수신부(210)에 수신된 전력을 부하(220)로 직접 전송하는 것이 가능하지만, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 부하(220)의 사용전압 또는 사용전류값이 무선전력 수신부(210)의 전압 또는 전류와 일치되지 않는 경우 정전압 방식과 정전류 방식을 선택적으로 각각 구현하거나 정전압 및 정전류 방식을 동시에 구현하는 것이 가능하다.
이에 상기 부하(220)의 사용 전압 또는 전류에 따른 전압 또는 전류값에 따라 각각 형성하거나, 동시에 형성하기 위하여 기준전압/전류값을 지정하기 위한 기준전압/전류 설정부(213)를 더 포함한다.
또한, 상기 전압/전류 조정부(214)는 상기 기준전압/전류 설정부(213)에서 복수의 설정값을 입력받아 사용전압 또는 전류가 상이한 복수의 부하(220)에 따른 기준값을 발생하여 부하(220)가 단일 구동 전압 또는 전류값일 때 뿐만이 아니라, 복수의 구동 전압 또는 전류값에 의해 복수의 부하가 구동될 수 있도록 복수의 기준 전압 또는 전류값을 설정하는 것이 가능하다.
상기의 전압/전류 조정부(214)는 컨버터 또는 인버터중 어느 하나 이상을 포함하여 구성되며, 상기 컨버터 또는 인버터의 출력값을 리니어 또는 펄스폭 제어하는 기능을 한다.
또한, 상기 부하(220)가 상기 부하가 직류전원에 의하여 구동되는 부하인 경우, 상기 부하(220)에 직류전원을 공급하기 위하여 무선전력 수신부(210)에서 수신된 전력을 직류로 변환는 직류변환부(212)를 더 포함하는 것이 가능하다.
또한, 상기 무선전력 수신부(210)에서 수신된 전력에 포함된 노이즈를 제거한 후 직접 부하(220)으로 전송하거나, 필요에 따라서는 전압조정부(214) 또는 직류변환부(212)로 전송하기 위하여 노이즈 필터(211)을 더 포함하는 것이 바람직하며, 이 경우 상기 노이즈 필터(211)는 커먼모드(common mode) 필터, 디퍼런셜 모드(differential mode) 필터 또는 컨쥬게이트 모드(conjugate mode) 필터 중 어느 하나 이상으로 구성될 수 있다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
110 : 전원공급부 111 : 정류부
112 : 보조전원부 113, 211 : 노이즈 필터
120 : 무선전력 송신부 130 : 자기 공명신호 발생부
210 : 무선전력 수신부 212 : 직류변환부
213 : 기준 전압/전류 설정부 214 : 전압/전류 조정부
220: 부하

Claims (16)

  1. 자기공명에 의하여 무선으로 전력을 전송하기 위한 전원을 공급하는 전원공급부;
    상기 전원공급부에서 공급된 전원을 입력받아 1개 이상의 코일과 2개 이상의 직렬접속된 캐패시터가 병렬 접속되어 자기공명에 의하여 전력을 송신하기 위한 무선전력 송신부;
    상기 무선전력 송신부에서 자기공명이 발생되도록 제어하는 자기공명신호 발생부;
    상기 무선전력 송신부에서 전송된 전력을 수신하는 코일과 캐패시터가 병렬 접속되어 자기공명에 의하여 전력을 수신하는 무선전력 수신부; 및
    상기 무선전력 수신부에서 수신된 전력에 의하여 동작하는 부하로 구성되며,
    상기 무선전력 송신부와 무선전력 수신부의 코일 및 캐패시터의 인덕턴스 및캐패시턴스 값은 상기 무선전력 송신부와 무선전력 수신부가 동일한 공진주파수를 가지도록 설정되며,
    상기 자기공명신호 발생부는 무선전력 송신부에 입력되는 전력의 듀티비를 제어하기 위한 듀티비 제어부인 것을 특징으로 하는 자기 공명 전력전송 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 무선전력 수신부는 1개 이상의 코일 및 직렬접속된 2개 이상의 캐패시터가 병렬접속되는 것을 특징으로 하는 자기 공명 전력전송장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 무선전력 수신부의 코일이 2개 이상으로 직렬접속되는 경우 코일 접속단를 기준전위단에 접속하는 것을 특징으로 하는 자기 공명 전력전송장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 기준전위단은 접지단인 것을 특징으로 하는 자기 공명 전력전송장치.
  5. 제1항 또는 2항에 있어서,
    상기 무선전력 수신부 및 무선전력 송신부의 공진주파수를 설정하기 위해서는 코일의 인덕턴스 값 또는 캐패시터의 캐패시턴스 값중 어느 하나 이상을 변화시키는 것을 특징으로 하는 자기 공명 전력전송장치
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 듀티비 제어부의 부하의 사용전력량에 따른 듀티비는 상기 사용전력량에 따라 5 내지 80%의 범위내에서 제어되는 것을 특징으로 하는 자기 공명 전력전송 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전원공급부로 공급되는 전원이 교류전원인 경우, 상기 전원공급부는 교류전원을 반파정류, 전파정류 또는 브릿지 정류하여 무선전력 송신부로 전송하는 정류부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 공명 전력전송 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 정류부의 출력중 교류성분을 필터하여 무선전력 송신부로 입력하기 위한 교류성분 저감부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 자기 공명 전력전송 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 교류성분 저감부는 교류성분을 제거하기 위한 교류필터와 교류필터에 충전된 전압을 방전시키기 위한 저항이 서로 병렬접속된 것을 특징으로 하는 자기 공명 전력전송 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 전원공급부에는 전원에서 공급되는 전원 노이즈를 제거하여 상기 무선전력 송신부로 공급하기 위한 노이즈 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 공명 전력전송 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 부하가 직류전원에 의하여 구동되는 부하인 경우, 상기 무선전력 수신부에서 수신된 전력을 직류로 변환하여 상기 부하에 전력을 공급하기 위한 직류변환부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 공명 전력전송 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 부하의 사용전압에 따른 전압 또는 전류값중 어느 하나 이상을 형성하기 위하여 값을 지정하기 위한 기준전압/전류 설정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 공명 전력전송 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 기준전압/전류 설정부에서 설정된 값을 입력받아 상기 설정된 값과 다른 설정 값을 발생시키기 위한 전압/전류 조정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 공명 전력전송 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 전압/전류 조정부는 컨버터 또는 인버터중 어느 하나 이상을 포함하여 상기 컨버터 또는 인버터의 출력값을 리니어 또는 펄스폭 제어하는 것을 특징으로 하는 자기 공명 전력전송 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 무선전력 수신부에서 수신된 전력에 포함된 노이즈를 제거하여 부하로 전송하기 위한 노이즈 필터를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 공명 전력전송 장치.


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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07298611A (ja) * 1994-04-20 1995-11-10 Shindengen Electric Mfg Co Ltd スイッチング電源装置
JP2009060736A (ja) 2007-08-31 2009-03-19 Sony Corp 受電装置、および電力伝送システム
JP2009182819A (ja) 2008-01-31 2009-08-13 Sanyo Electric Co Ltd アンテナ制御装置及び受信装置並びにアンテナ制御方法
KR20120015921A (ko) * 2010-08-13 2012-02-22 삼성전기주식회사 무선 전력 전송 장치 및 그 전송 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07298611A (ja) * 1994-04-20 1995-11-10 Shindengen Electric Mfg Co Ltd スイッチング電源装置
JP2009060736A (ja) 2007-08-31 2009-03-19 Sony Corp 受電装置、および電力伝送システム
JP2009182819A (ja) 2008-01-31 2009-08-13 Sanyo Electric Co Ltd アンテナ制御装置及び受信装置並びにアンテナ制御方法
KR20120015921A (ko) * 2010-08-13 2012-02-22 삼성전기주식회사 무선 전력 전송 장치 및 그 전송 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230016810A (ko) 2021-07-27 2023-02-03 (주) 피알티코리아 직렬 공진을 이용한 무선전력 전송장치

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