KR101473725B1 - 무선 전력 전달 장치, 이를 포함하는 주택 무선 전력 공급 시스템 및 무선 전력 전송 방법 - Google Patents

무선 전력 전달 장치, 이를 포함하는 주택 무선 전력 공급 시스템 및 무선 전력 전송 방법 Download PDF

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Abstract

무선 전력 전달 장치는 파워부, 제어부 및 코일 셀 매트릭스를 포함한다. 파워부는 전력을 공급한다. 제어부는 전력을 수신하고 적어도 제1 및 제2 제어 신호들에 기초하여 전력을 전달한다. 코일 셀 매트릭스는 제어부로부터 전력을 전달받는다. 코일 셀 매트릭스는 제1 및 제2 제어 신호들에 응답하여 선택적으로 활성화되어 전력을 타겟 장치에 무선으로 전송하는 복수의 단위 코일 셀들을 포함한다. 제안된 무선 전력 전달 장치를 사용하면 무선 전력 전달 장치 내의 임의의 위치에서도 전력을 무선으로 전달 받을 수 있어 무선 전력 전송에서 전력 전달의 효율성을 높일 수 있다.

Description

무선 전력 전달 장치, 이를 포함하는 주택 무선 전력 공급 시스템 및 무선 전력 전송 방법{WIRELESS POWER TRANSMITTER, WIRELESS POWER SUPPLY SYSTEM IN HOUSE AND MEHTOD OF TRANSMITTING WIRELESS POWER}
본 발명은 무선 전력 전송에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 무선 전력 전달 장치, 이를 포함하는 주택 무선 전력 공급 시스템 및 무선 전력 전송 방법에 관한 것이다.
본 발명은 교육과학기술부의 국가연구개발사업의 일환으로 한국과학기술원이 주관기관인 과제고유번호: 2010-0029374, 연구사업명: 기초연구사업, 연구과제명: "자동차 전력시스템 통합"에 관한 것이다.
전자 기기들의 전력 전송을 위하여 일반적으로 유선을 통하여 전원을 공급받는다. 그러나 전자 제품 및 각종 전자 장비가 소형화 되고 종류가 증가함에 따라 전원을 공급받기 위해서 유선을 사용하는 것은 한계가 있고, 사무실이나 가정내의 인테리어에 있어서 제약을 가하는 원인 되기도 한다. 전원의 원활한 공급과 인테리어 효과를 증대시키기 위해서 무선으로 전력을 전달하는 무선 전력 전송 기술에 대한 많은 연구가 이루어지고 있으며 보다 효율적으로 무선 전력을 전송하기 위한 여러 방법들이 시도되고 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 목적은 무선 전력 전송에서 전력 전달의 효율성을 높일 수 있는 무선 전력 전달 장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 목적은 무선 전력 전송에서 전력 전달의 효율성을 높일 수 있는 무선 전력 충전 시스템을 제공하는 것이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 목적은 무선 전력 전송에서 전력 전달의 효율성을 높일 수 있는 주택 무선 전력 공급 시스템을 제공하는 것이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 목적은 무선 전력 전송에서 전력 전달의 효율성을 높일 수 있는 무선 전력 전송 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 목적은 무선 전력 전송에서 전력 전달의 효율성을 높일 수 있는 무선 전력 충전 방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전달 장치는 파워부, 제어부 및 코일 셀 매트릭스를 포함한다. 상기 파워부는 전력을 공급한다. 상기 제어부는 상기 전력을 수신하고 적어도 제1 및 제2 제어 신호들에 기초하여 상기 전력을 전달한다. 상기 코일 셀 매트릭스는 상기 제어부로부터 상기 전력을 전달받는다. 상기 코일 셀 매트릭스는 상기 제1 및 제2 제어 신호들에 응답하여 선택적으로 활성화되어 상기 전력을 타겟 장치에 무선으로 전송하는 복수의 단위 코일 셀들을 포함한다.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 코일 셀 매트릭스 중 적어도 하나의 열 방향 단위 코일 셀들을 선택하는 복수의 열 선택 신호들을 전달하는 로우-라인 컨트롤러 및 상기 코일 셀 매트릭스 중 적어도 하나의 행 방향 단위 셀들을 선택하는 복수의 행 선택 신호들을 전달하는 컬럼-라인 컨트롤러를 포함하고, 상기 로우-라인 컨트롤러의 상기 복수의 열 선택 신호들과 상기 컬럼-라인 컨트롤러의 상기 복수의 행 선택 신호들에 기초하여 상기 복수의 단위 코일 셀들을 선택적으로 활성화하여 상기 전력을 무선으로 전송할 수 있다.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 복수의 행 선택 신호들과 상기 복수의 열 선택 신호들에 기초하여 상기 적어도 하나의 단위 코일 셀이 활성화되는 경우, 행 선택 스위치와 열 선택 스위치를 턴-온하여 상기 전력을 상기 적어도 하나의 단위 코일 셀에 전달할 수 있다.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 행 선택 스위치와 상기 열 선택 스위치는 트랜지스터를 이용하여 구현될 수 있다.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 턴-온되는 행 선택 스위치와 상기 턴-온되는 열 선택 스위치는 상기 파워부와 상기 적어도 하나의 단위 코일 셀 사이에 직렬 연결되어 상기 전력을 단위 코일 셀에 전달할 수 있다.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 활성화되는 적어도 하나의 단위 코일 셀은 상기 턴-온되는 행 선택 스위치의 일 측과 그라운드 사이에 연결되어 상기 전력을 전달할 수 있다.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 활성화되는 적어도 하나의 단위 코일 셀은 상기 턴-온되는 행 선택 스위치와 상기 열 선택 스위치 사이에 연결되어 상기 전력을 전달할 수 있다.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 활성화되는 적어도 하나의 단위 코일 셀은 상기 턴-온되는 열 선택 스위치의 일 측과 그라운드 사이에 연결되어 상기 전력을 전달할 수 있다.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 전력의 전송 효율은 상기 단위 코일 셀의 단위 코일의 턴-수에 기초하여 결정될 수 있다.
상기한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 충전 시스템은 파워부, 제어부, 코일 셀 매트릭스 및 무선 전력 수신 장치를 포함한다. 상기 파워부는 전력을 공급한다. 상기 제어부는 상기 전력을 수신하고 적어도 제1 및 제2 제어 신호들에 기초하여 상기 전력을 전달한다. 상기 코일 셀 매트릭스는 상기 제어부로부터 상기 전력을 전달받는다. 상기 무선 전력 수신 장치는 상기 전력을 무선 수신하여 전력을 충전한다. 상기 코일 셀 매트릭스는 상기 제1 및 제2제어 신호들에 응답하여 선택적으로 활성화되어 상기 전력을 상기 무선 전력 수신 장치에 무선으로 전송하는 복수의 단위 코일 셀들을 포함한다.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 코일 셀 매트릭스 중 적어도 하나의 열 방향 단위 코일 셀들을 선택하는 복수의 열 선택 신호들을 전달하는 로우-라인 컨트롤러 및 상기 코일 셀 매트릭스 중 적어도 하나의 행 방향 단위 셀들을 선택하는 복수의 행 선택 신호들을 전달하는 컬럼-라인 컨트롤러를 포함하고, 상기 로우-라인 컨트롤러의 상기 복수의 열 선택 신호들과 상기 컬럼-라인 컨트롤러의 상기 복수의 행 선택 신호들에 기초하여 상기 복수의 단위 코일 셀들을 선택적으로 활성화되어 상기 전력을 무선으로 전송할 수 있다.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 복수의 행 선택 신호들과 상기 복수의 열 선택 신호들에 기초하여 상기 적어도 하나의 단위 코일 셀이 활성화되는 경우, 행 선택 스위치와 열 선택 스위치를 턴-온하여 상기 전력을 상기 적어도 하나의 단위 코일 셀에 전달하고, 상기 턴-온되는 행 선택 스위치와 상기 턴-온되는 열 선택 스위치는 상기 파워부와 상기 적어도 하나의 단위 코일 셀 사이에 직렬 연결되어 상기 전력을 단위 코일 셀에 전달할 수 있다.
상기한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 주택 무선 전력 공급 시스템은 파워부, 제어부, 코일 셀 매트릭스 및 복수의 타겟 장치들을 포함한다. 상기 파워부는 전력을 공급한다. 상기 제어부는 상기 전력을 수신하고 적어도 제1 및 제2 제어 신호들에 기초하여 상기 전력을 전달한다. 상기 코일 셀 매트릭스는 상기 제어부로부터 상기 전력을 전달받는다. 상기 복수의 타겟 장치는 상기 전력을 무선 수신하여 전력을 충전한다. 상기 코일 셀 매트릭스는 상기 제1 및 제2 제어 신호들에 응답하여 선택적으로 활성화되어 상기 전력을 상기 타겟 장치들에 무선으로 전송하는 복수의 단위 코일 셀들을 포함한다.
상기한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 방법은 코일 셀 매트릭스 중 전력을 전송하는 단위 코일 셀을 선택하는 단계, 상기 단위 코일 셀 선택에 기초하여 복수의 행 선택 신호들과 복수의 열 선택 신호들을 생성하는 단계, 상기 복수의 행 선택 신호들과 상기 복수의 열 선택 선호들에 기초하여 상기 전력을 상기 선택된 단위 코일 셀로 전달하는 단계 및 상기 선택된 단위 코일 셀을 통하여 상기 전력을 무선으로 전송 하는 단계를 포함한다.
상기한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 충전 방법은 코일 셀 매트릭스 중 전력을 전송하는 단위 코일 셀을 선택하는 단계, 상기 단위 코일 셀 선택에 기초하여 복수의 행 선택 신호들과 복수의 열 선택 신호들을 생성하는 단계, 상기 복수의 행 선택 신호들과 상기 복수의 열 선택 선호들에 기초하여 상기 전력을 상기 선택된 단위 코일 셀로 전달하는 단계, 상기 선택된 단위 코일 셀을 통하여 상기 전력을 무선으로 전송 하는 단계 및 상기 무선으로 전송된 전력을 수신하여 무선 전력 수신 장치에 충전하는 단계를 포함한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 무선 전력 전달 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 무선 전력 전달 장치에서 제어부의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 무선 전력 전달 장치에서 전력이 단위 코일 셀에 전달되는 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1의 무선 전력 전달 장치에서 전력이 단위 코일 셀에 전달 되는 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 1의 무선 전력 전달 장치에서 전력이 단위 코일 셀에 전달 되는 또 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 무선 전력 충전 시스템을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 주택 무선 전력 공급 시스템을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 무선 전력 전송 방법을 나타내는 순서도이다.
도 9은 본 발명의 실시예들에 따른 무선 전력 충전 방법을 나타내는 순서도이다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 무선 전력 전달 장치를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 무선 전력 전달 장치(10)는 파워부(300), 제어부(200) 및 코일 셀 매트릭스(100)를 포함한다. 파워부(300)는 전력을 공급한다. 제어부(200)는 전력을 수신하고 적어도 제1 및 제2 제어 신호(Control Signal, CS)들에 기초하여 전력을 전달한다. 코일 셀 매트릭스(100)는 제어부(200)로부터 전력을 전달받는다. 코일 셀 매트릭스(100)는 제1 및 제2 제어 신호(CS)들에 응답하여 선택적으로 활성화되어 전력을 타겟 장치에 무선으로 전송하는 복수의 단위 코일 셀(110)들을 포함한다. 제어부(200)는 파워부(300)의 전력을 전달받아 코일 셀 매트릭스(100)로 전달한다. 제어부(200)의 적어도 제1 및 제2 제어 신호(CS)들은 무선 전력 전달 장치(10)의 단위 코일 셀(110)을 활성화한다. 제어부(200)는 활성화된 단위 코일 셀(110)에 파워부(300)의 전력을 전달한다. 활성화된 단위 코일 셀(110)은 전달받은 전력을 무선으로 전송한다. 무선 전력 전송 방식은 일차 측 코일의 전력에 기초하여 공진 주파수에서 마그네틱 커플링을 이용하여 이차 측 코일에 유도 기전력을 발생시키는 방식으로 전력을 전달한다. 본 발명에 의한 무선 전력 전달 장치(10)를 사용하면 무선 전력 전달 장치(10) 내의 임의의 위치에서도 전력을 무선으로 전달 받을 수 있어 무선 전력 전송에서 전력 전달의 효율성을 높일 수 있다.
도 2는 도 1의 무선 전력 전달 장치에서 제어부의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 제어부(200)는 코일 셀 매트릭스(100) 중 적어도 하나의 열 방향 단위 코일 셀(110)들을 선택하는 복수의 열 선택 신호(Row Select Signal, RSS)들을 전달하는 로우-라인 컨트롤러(230) 및 코일 셀 매트릭스(100) 중 적어도 하나의 행 방향 단위 코일 셀(110)들을 선택하는 복수의 행 선택 신호(Column Select Signal, CSS)들을 전달하는 컬럼-라인 컨트롤러(210)를 포함하고, 로우-라인 컨트롤러(230)의 복수의 열 선택 신호(RSS)들과 컬럼-라인 컨트롤러(210)의 복수의 행 선택 신호(CSS)들에 기초하여 복수의 단위 코일 셀(110)들을 선택적으로 활성화하여 전력을 무선으로 전송할 수 있다. 제어부(200)는 코일 셀 매트릭스(100) 중 활성화되는 단위 코일 셀(110)에 전력을 전달한다. 제어부(200)는 다양한 방법으로 구현할 수 있다. 본 발명에 따른 일 실시예로서 제어부(200)는 컬럼-라인 컨트롤러(210)와 로우-라인 컨트롤러(230)를 이용하여 구현될 수 있다. 컬럼-라인 컨트롤러(210)는 코일 셀 매트릭스(100) 중 행 방향 단위 코일 셀(110)들을 선택한다. 로우-라인 컨트롤러(230)는 코일 셀 매트릭스 중 열 방향 단위 코일 셀(110)들을 선택한다. 컬럼-라인 컨트롤러(210)의 복수의 행 선택 신호(CSS)들과 로우-라인 컨트롤러(230)의 복수의 열 선택 신호(RSS)에 기초해서 열 선택 신호(RSS)와 행 선택 신호(CSS)가 모두 턴-온되는 단위 코일 셀(110)은 활성화된다. 단위 코일 셀(110)이 활성화되면 제어부(200)를 통해서 전달받은 전력을 무선으로 전송할 수 있다.
도 3은 도 1의 무선 전력 전달 장치에서 전력이 단위 코일 셀에 전달되는 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 복수의 행 선택 신호(CSS)들과 복수의 열 선택 신호(RSS)들에 기초하여 적어도 하나의 단위 코일 셀(110)이 활성화되는 경우, 행 선택 스위치(211)와 열 선택 스위치(231)를 턴-온하여 전력을 적어도 하나의 단위 코일 셀(110)에 전달할 수 있다. 단위 코일 셀(110)을 활성화하기 위하여, 복수의 행 선택 신호(CSS)들과 복수의 열 선택 신호(RSS)들을 단위 코일 셀(110)과 연결 하여야 하는데, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치를 이용하여 단위 코일 셀(110)을 활성화시킬 수 있다.
예시적인 실시예에 있어서, 행 선택 스위치(211)와 열 선택 스위치(231)는 트랜지스터를 이용하여 구현될 수 있다. 트랜지스터의 특성을 이용하면 스위치를 구현할 수 있고 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전달 장치(10)에 적용될 수 있다.
예시적인 실시예에 있어서, 턴-온되는 행 선택 스위치(211)와 턴-온되는 열 선택 스위치(231)는 파워부(300)와 적어도 하나의 단위 코일 셀(110) 사이에 직렬 연결되어 전력을 단위 코일 셀(110)에 전달할 수 있다. 파워부(300), 제어부(200) 및 단위 코일 셀(110)은 다양한 방법으로 연결될 수 있다. 파워부(300)와 단위 코일 셀(110) 사이에 행 선택 스위치(211)와 열 선택 스위치(231)를 배치할 수 있다. 이 경우, 파워부(300)는 행 선택 스위치(211)의 일 측에 연결될 수도 있고 열 선택 스위치(231)의 일 측에 연결될 수도 있다.
예시적인 실시예에 있어서, 활성화되는 적어도 하나의 단위 코일 셀(110)은 턴-온되는 행 선택 스위치(211)의 일 측과 그라운드 사이에 연결되어 전력을 전달할 수 있다. 단위 코일 셀(110)의 위치는 행 선택 스위치(211), 열 선택 스위치(231) 및 파워부(300)와의 관계에서 다양하게 배치될 수 있다. 단위 코일 셀(110)이 행 선택 스위치(211)의 일 측과 그라운드 사이에 연결되는 경우, 파워부(300)는 열 선택 스위치(231)의 일 측과 연결될 수 있다.
도 4는 도 1의 무선 전력 전달 장치에서 전력이 단위 코일 셀에 전달 되는 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 활성화되는 적어도 하나의 단위 코일 셀(110)은 턴-온되는 행 선택 스위치(211)와 열 선택 스위치(231) 사이에 연결되어 전력을 전달할 수 있다. 단위 코일 셀(110)이 행 선택 스위치(211)와 열 선택 스위치(231) 사이에 연결되는 경우, 파워부(300)가 행 선택 스위치(211)의 일 측에 연결되면 열 선택 스위치(231)의 일 측에는 그라운드가 연결될 수 있다. 또한 파워부(300)가 열 선택 스위치(231)의 일 측에 연결되면 행 선택 스위치(211)의 일 측에는 그라운드가 연결될 수 있다.
도 5는 도 1의 무선 전력 전달 장치에서 전력이 단위 코일 셀에 전달 되는 또 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 활성화되는 적어도 하나의 단위 코일 셀(110)은 턴-온되는 열 선택 스위치(231)의 일 측과 그라운드 사이에 연결되어 전력을 전달할 수 있다. 단위 코일 셀(110)이 열 선택 스위치(231)의 일 측과 그라운드 사이에 연결되는 경우, 파워부(300)는 행 선택 스위치(211)의 일 측과 연결될 수 있다.
예시적인 실시예에 있어서, 전력의 전송 효율은 단위 코일 셀(110)의 단위 코일의 턴-수에 기초하여 결정될 수 있다. 단위 코일의 턴-수가 증가하게 되면 마그네틱 커플링에 의한 이차 측 코일에 발생하는 유도 기전력은 증가하고 따라서 무선으로 전송하는 전력의 전송효율은 상승한다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 무선 전력 충전 시스템을 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 무선 전력 충전 시스템은 파워부(300), 제어부(200), 코일 셀 매트릭스(100) 및 무선 전력 수신 장치(400)를 포함한다. 파워부(300)는 전력을 공급한다. 제어부(200)는 전력을 수신하고 적어도 제1 및 제2 제어 신호(CS)들에 기초하여 전력을 전달한다. 코일 셀 매트릭스(100)는 제어부(200)로부터 전력을 전달받는다. 무선 전력 수신 장치(400)는 전력을 무선 수신하여 전력을 충전한다. 코일 셀 매트릭스(100)는 제1 및 제2제어 신호(CS)들에 응답하여 선택적으로 활성화되어 전력을 무선 전력 수신 장치(400)에 무선으로 전송하는 복수의 단위 코일 셀(110)들을 포함한다. 제어부(200)는 파워부(300)의 전력을 전달받아 코일 셀 매트릭스(100)로 전달한다. 제어부(200)의 적어도 제1 및 제2 제어 신호(CS)들은 무선 전력 전달 장치(10)의 단위 코일 셀(110)을 활성화한다. 제어부(200)는 활성화된 단위 코일 셀(110)에 파워부(300)의 전력을 전달한다. 활성화된 단위 코일 셀(110)은 전달받은 전력을 무선으로 전송한다. 무선으로 전송된 전력은 무선 전력 수신 장치(400)를 통해서 수신된다. 무선 전력 수신 장치(400)는 전력을 공급 받아 동작하는 전자기기 및 실외에서 사용되는 장비들도 포함할 수 있다. 본 발명에 의한 무선 전력 충전 시스템을 사용하면 무선 전력 충전 시스템 내의 임의의 위치에서도 무선 전력 수신 장치(400)를 통해서 전력을 무선으로 전달 받을 수 있어 무선 전력 전송에서 전력 전달의 효율성을 높일 수 있다.
예시적인 실시예에 있어서, 제어부(200)는 코일 셀 매트릭스(100) 중 적어도 하나의 열 방향 단위 코일 셀(110)들을 선택하는 복수의 열 선택 신호(RSS)들을 전달하는 로우-라인 컨트롤러(230) 및 코일 셀 매트릭스(100) 중 적어도 하나의 행 방향 단위 코일 셀들을 선택하는 복수의 행 선택 신호(CSS)들을 전달하는 컬럼-라인 컨트롤러(210)를 포함하고, 로우-라인 컨트롤러(230)의 복수의 열 선택 신호(RSS)들과 컬럼-라인 컨트롤러(210)의 복수의 행 선택 신호(CSS)들에 기초하여 복수의 단위 코일 셀(110)들을 선택적으로 활성화되어 전력을 무선으로 전송할 수 있다. 제어부(200)는 코일 셀 매트릭스(100) 중 활성화되는 단위 코일 셀(110)에 전력을 전달한다. 제어부(200)는 다양한 방법으로 구현할 수 있다. 본 발명에 따른 일 실시예로서 제어부(200)는 커럼-라인 컨트롤러와 로우-라인 컨트롤러(230)를 이용하여 구현될 수 있다. 컬럼-라인 컨트롤러(210)는 코일 셀 매트릭스(100) 중 행 방향 단위 코일 셀(110)들을 선택한다. 로우-라인 컨트롤러(230)는 코일 셀 매트릭스(100) 중 열 방향 단위 코일 셀(110)들을 선택한다. 컬럼-라인 컨트롤러(210)의 복수의 행 선택 신호(CSS)들과 로우-라인 컨트롤러(230)의 복수의 열 선택 신호(RSS)들에 기초해서 열 선택 신호(RSS)와 행 선택 신호(CSS)가 모두 턴-온되는 단위 코일 셀(110)은 활성화된다. 단위 코일 셀(110)이 활성화되면 제어부(200)를 통해서 전달받은 전력을 무선으로 전송할 수 있다. 무선으로 전송된 전력은 무선 전력 수신 장치(400)를 통해서 수신된다. 무선 전력 수신 장치(400)는 전력을 공급 받아 동작하는 전자기기 및 실외에서 사용되는 장비들도 포함할 수 있다.
예시적인 실시예에 있어서, 복수의 행 선택 신호(CSS)들과 복수의 열 선택 신호(RSS)들에 기초하여 적어도 하나의 단위 코일 셀(110)이 활성화되는 경우, 행 선택 스위치(211)와 열 선택 스위치(231)를 턴-온하여 전력을 적어도 하나의 단위 코일 셀(110)에 전달하고, 턴-온되는 행 선택 스위치(211)와 턴-온되는 열 선택 스위치(231)는 파워부(300)와 적어도 하나의 단위 코일 셀(110) 사이에 직렬 연결되어 전력을 단위 코일 셀(110)에 전달할 수 있다. 단위 코일 셀(110)을 활성화하기 위하여, 복수의 행 선택 신호(CSS)들과 복수의 열 선택 신호(RSS)들을 단위 코일 셀(110)과 연결 하여야 하는데, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치를 이용하여 단위 코일 셀(110)을 활성화시킬 수 있다. 파워부(300), 제어부(200) 및 단위 코일 셀(110)은 다양한 방법으로 연결될 수 있다. 파워부(300)와 단위 코일 셀(110) 사이에 행 선택 스위치(211)와 열 선택 스위치(231)를 배치할 수 있다. 이 경우, 파워부(300)는 행 선택 스위치(211)의 일 측에 연결될 수도 있고 열 선택 스위치(231)의 일 측에 연결될 수도 있다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 주택 무선 전력 공급 시스템을 나타내는 도면이다.
도 1, 도 2 및 도 7을 참조하면, 주택 무선 전력 공급 시스템은 파워부(300), 제어부(200), 코일 셀 매트릭스(100) 및 복수의 타겟 장치들(500)을 포함한다. 파워부(300)는 전력을 공급한다. 제어부(200)는 전력을 수신하고 적어도 제1 및 제2 제어 신호(CS)들에 기초하여 전력을 전달한다. 코일 셀 매트릭스(100)는 제어부(200)로부터 전력을 전달받는다. 복수의 타겟 장치들(500)은 전력을 무선 수신하여 전력을 충전한다. 코일 셀 매트릭스(100)는 제1 및 제2 제어 신호(CS)들에 응답하여 선택적으로 활성화되어 전력을 타겟 장치(500)들에 무선으로 전송하는 복수의 단위 코일 셀(110)들을 포함한다. 제어부(200)는 파워부(300)의 전력을 전달받아 코일 셀 매트릭스(100)로 전달한다. 제어부(200)의 적어도 제1 및 제2 제어 신호(CS)들은 무선 전력 전달 장치(10)의 단위 코일 셀(110)을 활성화한다. 제어부(200)는 활성화된 단위 코일 셀(110)에 파워부(300)의 전력을 전달한다. 활성화된 단위 코일 셀(110)은 전달받은 전력을 무선으로 전송한다. 무선으로 전송된 전력은 복수의 타겟 장치(500)들을 통해서 수신된다. 복수의 타켓 장치는 가정 내에서 사용되는 가전 기기, 전자 기기일 수 있다. 가전 기기, 전자 기기에는 냉장고, 세탁기, 컴퓨터, 전기 밥솥, 테레비전, 휴대폰이 포함될 수 있다. 무선 전력 전송 방식은 일차 측 코일의 전력에 기초하여 공진 주파수에서 마그네틱 커플링을 이용하여 이차 측 코일에 유도 기전력을 발생시키는 방식으로 전력을 전달한다. 본 발명에 의한 주택 무선 전력 공급 시스템을 사용하면 가정 내의 임의의 위치에서도 무선 전력 수신 장치(400)를 통해서 전력을 무선으로 전달 받을 수 있어 무선 전력 전송에서 전력 전달의 효율성을 높일 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 무선 전력 전송 방법을 나타내는 순서도이다.
도 1, 도2 및 도 8을 참조하면, 무선 전력 전송을 위하여 코일 셀 매트릭스(100) 중 전력을 전송하는 단위 코일 셀(110)을 선택한다(단계 S1000). 단위 코일 셀(110) 선택에 기초하여 복수의 행 선택 신호(CSS)들과 복수의 열 선택 신호(RSS)들을 생성한다(단계 S1001). 복수의 행 선택 신호(CSS)들과 복수의 열 선택 선호들에 기초하여 전력을 선택된 단위 코일 셀(110)로 전달한다(단계 S1002). 선택된 단위 코일 셀(110)을 통하여 전력을 무선으로 전송한다(단계 S1003).
도 9은 본 발명의 실시예들에 따른 무선 전력 충전 방법을 나타내는 순서도이다.
도2, 도 6 및 도 9을 참조하면, 무선 전력 충전을 위하여 코일 셀 매트릭스(100) 중 전력을 전송하는 단위 코일 셀(110)을 선택한다(단계 S2000). 단위 코일 셀(110) 선택에 기초하여 복수의 행 선택 신호(CSS)들과 복수의 열 선택 신호(RSS)들을 생성한다(단계 S2001). 복수의 행 선택 신호(CSS)들과 복수의 열 선택 선호들에 기초하여 전력을 선택된 단위 코일 셀(110)로 전달한다(단계 S2002). 선택된 단위 코일 셀(110)을 통하여 전력을 무선으로 전송한다(단계 S2003). 무선으로 전송된 전력을 수신하여 무선 전력 수신 장치(400)에 충전한다(단계 S2004). 복수의 행 선택 신호(CSS)들과 복수의 열 선택 신호(RSS)들은 다양한 방법으로 구현할 수 있다. 본 발명에 따른 일 실시예로서 복수의 행 선택 신호(CSS)들과 복수의 열 선택 신호(RSS)들은 커럼-라인 컨트롤러와 로우-라인 컨트롤러(230)를 이용하여 구현될 수 있다. 컬럼-라인 컨트롤러(210)는 코일 셀 매트릭스(100) 중 행 방향 단위 코일 셀(110)들을 선택한다. 로우-라인 컨트롤러(230)는 코일 셀 매트릭스 중 열 방향 단위 코일 셀(110)들을 선택한다. 컬럼-라인 컨트롤러(210)의 복수의 행 선택 신호(CSS)들과 로우-라인 컨트롤러(230)의 복수의 열 선택 신호(RSS)에 기초해서 열 선택 신호(RSS)와 행 선택 신호(CSS)가 모두 턴-온되는 단위 코일 셀(110)은 활성화된다. 단위 코일 셀(110)이 활성화되면 제어부(200)를 통해서 전달받은 전력을 무선으로 전송할 수 있다. 무선으로 전송된 전력은 무선 전력 수신 장치(400)를 통해서 수신할 수 있다. 본 발명에 의한 무선 전력 충전 방법을 사용하면 무선 전력 충전 시스템 내의 임의의 위치에서도 전력을 무선으로 전달 받을 수 있어 무선 전력 전송에서 전력 전달의 효율성을 높일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전달 장치, 이를 포함하는 주택 무선 전력 공급 시스템 및 무선 전력 전송 방법은 무선 전력 전송에서 전력 전달의 효율성을 높임으로써 전력 전송이 요구되는 다양한 전력 공급 시스템에 적용될 수 있다.
상기에서는 본 발명이 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (12)

  1. 전력을 공급하는 파워부;
    상기 전력을 수신하고 적어도 제1 및 제2 제어 신호들에 기초하여 상기 전력을 전달하는 제어부; 및
    상기 제어부로부터 상기 전력을 전달받는 코일 셀 매트릭스를 포함하고,
    상기 코일 셀 매트릭스는 상기 제1 및 제2 제어 신호들에 응답하여 선택적으로 활성화되어 상기 전력을 타겟 장치에 무선으로 전송하는 복수의 단위 코일 셀들을 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 코일 셀 매트릭스 중 적어도 하나의 열 방향 단위 코일 셀들을 선택하는 복수의 열 선택 신호들을 전달하는 로우-라인 컨트롤러; 및
    상기 코일 셀 매트릭스 중 적어도 하나의 행 방향 단위 코일 셀들을 선택하는 복수의 행 선택 신호들을 전달하는 컬럼-라인 컨트롤러를 포함하고,
    상기 로우-라인 컨트롤러의 상기 복수의 열 선택 신호들과 상기 컬럼-라인 컨트롤러의 상기 복수의 행 선택 신호들에 기초하여 상기 복수의 단위 코일 셀들을 선택적으로 활성화하고,
    상기 복수의 행 선택 신호들과 상기 복수의 열 선택 신호들에 기초하여 상기 적어도 하나의 단위 코일 셀이 활성화되는 경우, 행 선택 스위치와 열 선택 스위치를 턴-온하고,
    상기 활성화되는 적어도 하나의 단위 코일 셀은 상기 턴-온되는 행 선택 스위치의 일 측과 그라운드 사이에 연결되어 상기 전력을 전달하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전달 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 전력을 공급하는 파워부;
    상기 전력을 수신하고 적어도 제1 및 제2 제어 신호들에 기초하여 상기 전력을 전달하는 제어부; 및
    상기 제어부로부터 상기 전력을 전달받는 코일 셀 매트릭스를 포함하고,
    상기 코일 셀 매트릭스는 상기 제1 및 제2 제어 신호들에 응답하여 선택적으로 활성화되어 상기 전력을 타겟 장치에 무선으로 전송하는 복수의 단위 코일 셀들을 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 코일 셀 매트릭스 중 적어도 하나의 열 방향 단위 코일 셀들을 선택하는 복수의 열 선택 신호들을 전달하는 로우-라인 컨트롤러; 및
    상기 코일 셀 매트릭스 중 적어도 하나의 행 방향 단위 코일 셀들을 선택하는 복수의 행 선택 신호들을 전달하는 컬럼-라인 컨트롤러를 포함하고,
    상기 로우-라인 컨트롤러의 상기 복수의 열 선택 신호들과 상기 컬럼-라인 컨트롤러의 상기 복수의 행 선택 신호들에 기초하여 상기 복수의 단위 코일 셀들을 선택적으로 활성화하고,
    상기 복수의 행 선택 신호들과 상기 복수의 열 선택 신호들에 기초하여 상기 적어도 하나의 단위 코일 셀이 활성화되는 경우, 행 선택 스위치와 열 선택 스위치를 턴-온하고,
    상기 활성화되는 적어도 하나의 단위 코일 셀은 상기 턴-온되는 행 선택 스위치와 상기 열 선택 스위치 사이에 연결되어 상기 전력을 전달하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전달 장치.
  7. 전력을 공급하는 파워부;
    상기 전력을 수신하고 적어도 제1 및 제2 제어 신호들에 기초하여 상기 전력을 전달하는 제어부; 및
    상기 제어부로부터 상기 전력을 전달받는 코일 셀 매트릭스를 포함하고,
    상기 코일 셀 매트릭스는 상기 제1 및 제2 제어 신호들에 응답하여 선택적으로 활성화되어 상기 전력을 타겟 장치에 무선으로 전송하는 복수의 단위 코일 셀들을 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 코일 셀 매트릭스 중 적어도 하나의 열 방향 단위 코일 셀들을 선택하는 복수의 열 선택 신호들을 전달하는 로우-라인 컨트롤러; 및
    상기 코일 셀 매트릭스 중 적어도 하나의 행 방향 단위 코일 셀들을 선택하는 복수의 행 선택 신호들을 전달하는 컬럼-라인 컨트롤러를 포함하고,
    상기 로우-라인 컨트롤러의 상기 복수의 열 선택 신호들과 상기 컬럼-라인 컨트롤러의 상기 복수의 행 선택 신호들에 기초하여 상기 복수의 단위 코일 셀들을 선택적으로 활성화하고,
    상기 복수의 행 선택 신호들과 상기 복수의 열 선택 신호들에 기초하여 상기 적어도 하나의 단위 코일 셀이 활성화되는 경우, 행 선택 스위치와 열 선택 스위치를 턴-온하고,
    상기 활성화되는 적어도 하나의 단위 코일 셀은 상기 턴-온되는 열 선택 스위치의 일 측과 그라운드 사이에 연결되어 상기 전력을 전달하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전달 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 전력의 전송 효율은 상기 단위 코일 셀의 단위 코일의 턴-수에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전달 장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
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