KR101824766B1 - 무선 전력 전송 시스템 및 무선 전력 전송 방법 - Google Patents

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Abstract

복수의 송전기와, 적어도 1개의 수전기를 갖고, 상기 송전기로부터 상기 수전기에 대해, 자계 공명 또는 전계 공진을 이용해서 무선에 의해 전력 전송을 행하는 무선 전력 전송 시스템으로서, 상기 복수의 송전기 중 1개의 송전기를 마스터 송전기로 설정함과 함께, 다른 송전기를 슬레이브 송전기로 설정하고, 상기 마스터 송전기는, 상기 복수의 송전기 및 상기 적어도 1개의 수전기를 제어하여 전력 전송을 행함으로써, 전력 전송을 최적의 상태로 행하는 것을 가능하게 한다.

Description

무선 전력 전송 시스템 및 무선 전력 전송 방법{WIRELESS POWER TRANSMISSION SYSTEM AND WIRELESS POWER TRANSMISSION METHOD}
이 출원에서 언급된 실시예는, 무선 전력 전송 시스템 및 무선 전력 전송 방법에 관한 것이다.
최근, 전원 공급이나 충전을 행하기 위해, 무선으로 전력을 전송하는 기술이 주목받고 있다. 예를 들어, 휴대 단말기나 노트북 컴퓨터를 비롯한 다양한 전자 기기나 가전 기기, 혹은, 전력 인프라 기기에 대해, 무선으로 전력 전송을 행하는 무선 전력 전송 시스템이 연구ㆍ개발되고 있다.
그런데, 무선 전력 전송(와이어리스 전력 전송:Wireless Power Transfer)을 이용하는 경우, 전력을 보내는 측의 송전기와, 송전기로부터 보내어진 전력을 수취하는 측의 수전기가 각각 다른 메이커의 제품이어도 지장없이 사용하기 위해 표준화를 행하는 것이 바람직하다.
종래, 무선에 의한 전력 전송 기술로서는, 일반적으로, 전자기 유도를 이용한 기술이나 전파를 이용한 기술이 알려져 있다. 이에 대해, 최근, 송전기와 수전기의 거리를 어느 정도 이격하면서, 복수의 수전기에 대한 전력 전송 및 수전기의 3차원적인 다양한 자세에 대한 전력 전송이 가능한 것으로서, 자계 공진(자계 공명)이나 전계 공진을 이용한 전력 전송 기술에 대한 기대가 높아져 있다. 또한, 전계 공진도, 전계 공명이라고 칭하는 경우도 있다.
종래, 무선 전력 전송 기술로서는, 다양한 제안이 이루어져 있다.
일본 특허 공개 제2010-239769호 공보 미국 특허 제7825543호 명세서
히로키 쇼키, 외(SHOKI Hiroki, etal.), 「와이어리스 전력 전송 기술에 관한 최신의 표준화 동향」, 전자 정보 통신 학회 기술 연구 보고(신학 기술 보고서), WPT2011-19, December 2011.
전술한 바와 같이, 종래, 전원 공급이나 충전을 행하기 위해 무선으로 전력을 전송하는 무선 전력 전송 기술이 주목받고 있다. 그러나, 예를 들어, 자계 공명이나 전계 공진을 이용한 전력 전송 기술의 표준화는 이루어져 있지 않은 것이 현 상황이다.
그로 인해, 자계 공명이나 전계 공진을 이용한 전력 전송 시스템, 혹은, 송전기 및 수전기의 실용화의 정체가 염려되어 있다.
일 실시 형태에 따르면, 복수의 송전기와, 적어도 1개의 수전기를 갖고, 상기 송전기로부터 상기 수전기에 대해, 자계 공명 또는 전계 공진을 이용해서 무선에 의해 전력 전송을 행하는 무선 전력 전송 시스템이 제공된다.
상기 무선 전력 전송 시스템은, 상기 복수의 송전기 중 1개의 송전기를 마스터 송전기로 설정함과 함께, 다른 송전기를 슬레이브 송전기로 설정한다. 상기 마스터 송전기는, 상기 복수의 송전기 및 상기 적어도 1개의 수전기를 제어하여 전력 전송을 행한다.
개시된 무선 전력 전송 시스템 및 무선 전력 전송 방법은, 전력 전송을 최적의 상태로 행할 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.
도 1은 본 실시예의 무선 전력 전송 시스템의 일례를 개략적으로 도시하는 블록도이다.
도 2a는 도 1의 무선 전력 전송 시스템에 있어서의 전송 코일의 변형예를 설명하기 위한 도면(그 1)이다.
도 2b는 도 1의 무선 전력 전송 시스템에 있어서의 전송 코일의 변형예를 설명하기 위한 도면(그 2)이다.
도 2c는 도 1의 무선 전력 전송 시스템에 있어서의 전송 코일의 변형예를 설명하기 위한 도면(그 3)이다.
도 3a는 독립 공진 코일의 예를 나타내는 회로도(그 1)이다.
도 3b는 독립 공진 코일의 예를 나타내는 회로도(그 2)이다.
도 3c는 독립 공진 코일의 예를 나타내는 회로도(그 3)이다.
도 3d는 독립 공진 코일의 예를 나타내는 회로도(그 4)이다.
도 4a는 부하 또는 전원에 접속된 공진 코일의 예를 나타내는 회로도(그 1)이다.
도 4b는 부하 또는 전원에 접속된 공진 코일의 예를 나타내는 회로도(그 2)이다.
도 4c는 부하 또는 전원에 접속된 공진 코일의 예를 나타내는 회로도(그 3)이다.
도 4d는 부하 또는 전원에 접속된 공진 코일의 예를 나타내는 회로도(그 4)이다.
도 5a는 복수의 송전기에 의한 자계의 제어예를 설명하기 위한 도면(그 1)이다.
도 5b는 복수의 송전기에 의한 자계의 제어예를 설명하기 위한 도면(그 2)이다.
도 5c는 복수의 송전기에 의한 자계의 제어예를 설명하기 위한 도면(그 3)이다.
도 6a는 복수의 송전기 및 수전기 사이의 대응을 설명하기 위한 도면(그 1)이다.
도 6b는 도 6a에 있어서의 각 수전기의 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 6c는 복수의 송전기 및 수전기 사이의 대응을 설명하기 위한 도면(그 2)이다.
도 6d는 복수의 송전기 및 수전기 사이의 대응을 설명하기 위한 도면(그 3)이다.
도 6e는 복수의 송전기 및 수전기 사이의 대응을 설명하기 위한 도면(그 4)이다.
도 6f는 복수의 송전기 및 수전기 사이의 대응을 설명하기 위한 도면(그 5)이다.
도 7은 수전기의 자세 정보를 설명하기 위한 도면이다.
도 8a는 복수의 수전기에의 전력의 분배 제어를 설명하기 위한 도면(그 1)이다.
도 8b는 복수의 수전기에의 전력의 분배 제어를 설명하기 위한 도면(그 2)이다.
도 8c는 복수의 수전기에의 전력의 분배 제어를 설명하기 위한 도면(그 3)이다.
도 8d는 복수의 수전기에의 전력의 분배 제어를 설명하기 위한 도면(그 4)이다.
도 8e는 복수의 수전기에의 전력의 분배 제어를 설명하기 위한 도면(그 5)이다.
도 8f는 복수의 수전기에의 전력의 분배 제어를 설명하기 위한 도면(그 6)이다.
도 8g는 복수의 수전기에의 전력의 분배 제어를 설명하기 위한 도면(그 7)이다.
도 8h는 복수의 수전기에의 전력의 분배 제어를 설명하기 위한 도면(그 8)이다.
도 9는 사람의 검출과 송전기의 출력 조정을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 9에 있어서의 각 수전기의 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 배터리 잔량 제로의 수전기에의 대응을 설명하기 위한 도면이다.
도 12a는 복수의 송전기에서의 동기 문제를 설명하기 위한 도면(그 1)이다.
도 12b는 복수의 송전기에서의 동기 문제를 설명하기 위한 도면(그 2)이다.
도 12c는 복수의 송전기에서의 동기 문제를 설명하기 위한 도면(그 3)이다.
도 13a는 복수의 송전기에서의 동기 문제에 대한 제1 동기 방법을 설명하기 위한 도면(그 1)이다.
도 13b는 복수의 송전기에서의 동기 문제에 대한 제1 동기 방법을 설명하기 위한 도면(그 2)이다.
도 13c는 복수의 송전기에서의 동기 문제에 대한 제1 동기 방법을 설명하기 위한 도면(그 3)이다.
도 14a는 복수의 송전기에서의 동기 문제에 대한 제2 동기 방법을 설명하기 위한 도면(그 1)이다.
도 14b는 복수의 송전기에서의 동기 문제에 대한 제2 동기 방법을 설명하기 위한 도면(그 2)이다.
도 14c는 복수의 송전기에서의 동기 문제에 대한 제2 동기 방법을 설명하기 위한 도면(그 3)이다.
도 15a는 도 14a 내지 도 14c를 참조해서 설명한 제2 동기 방법에 적용하는 동기 패턴 혼재 통신을 설명하기 위한 도면(그 1)이다.
도 15b는 도 14a 내지 도 14c를 참조해서 설명한 제2 동기 방법에 적용하는 동기 패턴 혼재 통신을 설명하기 위한 도면(그 2)이다.
도 15c는 도 14a 내지 도 14c를 참조해서 설명한 제2 동기 방법에 적용하는 동기 패턴 혼재 통신을 설명하기 위한 도면(그 3)이다.
도 15d는 도 14a 내지 도 14c를 참조해서 설명한 제2 동기 방법에 적용하는 동기 패턴 혼재 통신을 설명하기 위한 도면(그 4)이다.
도 16은 본 실시예의 무선 전력 전송 시스템의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 17은 도 16의 무선 전력 전송 시스템에 있어서의 송전기의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 18은 도 16의 무선 전력 전송 시스템에 있어서의 수전기의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 19는 본 실시예의 무선 전력 전송 시스템에 있어서의 처리의 제1 예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 20은 본 실시예의 무선 전력 전송 시스템에 있어서의 처리의 제2 예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 21은 본 실시예의 무선 전력 전송 시스템에 있어서의 처리의 제3 예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 22는 본 실시예의 무선 전력 전송 시스템에 있어서의 처리의 제4 예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 23은 본 실시예의 무선 전력 전송 시스템에 있어서의 처리의 제4 예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 24는 본 실시예의 무선 전력 전송 시스템에 있어서의 처리의 제5 예를 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 무선 전력 전송(와이어리스 전력 전송) 시스템 및 무선 전력 전송 방법의 실시예를, 첨부 도면을 참조해서 상세하게 설명한다. 도 1은, 본 실시예의 무선 전력 전송 시스템의 일례를 개략적으로 도시하는 블록도이다.
도 1에 있어서, 참조 부호 1은 1차측(송전측:송전기)을 나타내고, 참조 부호 2는 2차측(수전측:수전기)을 나타낸다. 도 1에 도시되는 바와 같이, 1차측(1)은 와이어리스 송전부(11), 고주파 전원부(12), 송전 제어부(13) 및 통신 회로부(제1 통신 회로부)(14)를 포함한다. 또한, 2차측(2)은 와이어리스 수전부(21), 수전 회로부(22), 수전 제어부(23) 및 통신 회로부(제2 통신 회로부)(24)를 포함한다.
와이어리스 송전부(11)는 제1 코일(전력 공급 코일)(11b) 및 제2 코일(LC 공진기)(11a)을 포함하고, 또한, 와이어리스 수전부(21)는 제3 코일(LC 공진기)(21a) 및 제4 코일(전력 취출 코일)(21b)을 포함한다.
도 1에 도시되는 바와 같이, 1차측(1)과 2차측(2)은 LC 공진기(11a)와 LC 공진기(21a) 사이의 자계 공명(전계 공진)에 의해, 1차측(1)으로부터 2차측(2)으로 에너지(전력)의 전송을 행한다. 또한, LC 공진기(11a)로부터 LC 공진기(21a)에의 전력 전송은, 자계 공명뿐만 아니라 전계 공진 등도 가능하지만, 이하의 설명에서는, 주로 자계 공명을 예로서 설명한다.
1차측(1)과 2차측(2)은 통신 회로부(14)와 통신 회로부(24)에 의해, 통신(근거리 통신)을 행한다. 여기서, 1차측(1)의 LC 공진기(11a)와 2차측(2)의 LC 공진기(21a)에 의한 전력의 전송 거리(전력 전송 범위 PR)는, 1차측(1)의 통신 회로부(14)와 2차측(2)의 통신 회로부(24)에 의한 통신 거리(통신 범위 CR)보다도 짧게 설정된다(PR < CR).
또한, LC 공진기(11a 및 21a)에 의한 전력 전송은, 통신 회로부(14 및 24)에 의한 통신과는 독립된 방식(Out-band 통신)으로 되어 있다. 구체적으로, LC 공진기(11a 및 21a)에 의한 전력 전송은, 예를 들어, 6.78㎒의 주파수 대역을 사용하고, 통신 회로부(14 및 24)에 의한 통신은, 예를 들어, 2.4㎓의 주파수 대역을 사용한다. 이 통신 회로부(14 및 24)에 의한 통신으로서는, 예를 들어, IEEE 802.11b에 준거하는 DSSS 방식의 무선 LAN이나 블루투스[Bluetooth(등록 상표)]를 이용할 수 있다.
또한, 본 실시예의 무선 전력 전송 시스템은, 예를 들어, 사용하는 주파수의 파장 정도의 거리의 근방계(near field)에서, 송전기(1)의 LC 공진기(11a)와, 수전기(2)의 LC 공진기(21a)에 의한 자계 공명 또는 전계 공진을 이용해서 전력의 전송을 행한다. 따라서, 전력 전송 범위(송전권) PR은 전력 전송에 사용하는 주파수에 따라서 변화한다.
고주파 전원부(12)는 전력 공급 코일(제1 코일)(11b)에 대해 전력을 공급하고, 전력 공급 코일(11b)은, 그 전력 공급 코일(11b)의 지근에 배치된 LC 공진기(11a)에 대해 전자기 유도를 이용해서 전력을 공급한다. LC 공진기(11a)는 LC 공진기(21a)와의 사이에 자장 공명을 발생시키는 공진 주파수에 의해, LC 공진기(21a)[2차측(2)]에 전력을 전송한다.
LC 공진기(21a)는, 그 LC 공진기(21a)의 지근에 배치된 전력 취출 코일(제4 코일)(21b)에 대해 전자기 유도를 이용해서 전력을 공급한다. 전력 취출 코일(21b)에는 수전 회로부(22)가 접속되고, 소정의 전력이 취출된다. 또한, 수전 회로부(22)로부터의 전력은, 예를 들어, 배터리부(25)에 있어서의 배터리의 충전, 혹은, 2차측(2)의 회로에 대한 전원 출력 등으로서 이용된다.
여기서, 1차측(1)의 고주파 전원부(12)는 송전 제어부(13)에 의해 제어되고, 또한, 2차측(2)의 수전 회로부(22)는 수전 제어부(23)에 의해 제어된다. 그리고, 송전 제어부(13) 및 수전 제어부(23)는 통신 회로부(14 및 24)를 통하여 접속되고, 1차측(1)으로부터 2차측(2)에의 전력 전송을 최적의 상태로 행할 수 있게, 다양한 제어를 행하도록 되어 있다.
도 2a 내지 도 2c는, 도 1의 무선 전력 전송 시스템에 있어서의 전송 코일의 변형예를 설명하기 위한 도면이며, 도 2a 및 도 2b는 3 코일 구성의 예를 나타내고, 도 2c는 2 코일 구성의 예를 나타낸다.
즉, 도 1에 도시하는 무선 전력 전송 시스템에서는, 와이어리스 송전부(11)가 제1 코일(11b) 및 제2 코일(11a)을 포함하고, 와이어리스 수전부(21)가 제3 코일(21a) 및 제4 코일을 포함하고 있다.
이에 대해, 도 2a의 예에서는, 와이어리스 수전부(21)를 1개의 코일(LC 공진기)(21a)로 하고, 도 2b의 예에서는, 와이어리스 송전부(11)를 1개의 코일(LC 공진기)(11a)로 하고 있다.
또한, 도 2c의 예에서는, 와이어리스 수전부(21)를 1개의 LC 공진기(21a)로 설정함과 함께, 와이어리스 송전부(11)를 1개의 LC 공진기(11a)로 하고 있다. 또한, 도 2a 내지 도 2c는, 단순한 예이며, 다양하게 변형될 수 있는 것은 물론이다.
도 3a 내지 도 3d는 독립 공진 코일[LC 공진기(21a)]의 예를 나타내는 회로도이며, 도 4a 내지 도 4d는 부하 또는 전원에 접속된 공진 코일[LC 공진기(21a)]의 예를 나타내는 회로도이다. 여기서, 도 3a 내지 도 3d는, 도 1 및 도 2b에 있어서의 LC 공진기(21a)에 대응하고, 도 4a 내지 도 4d는, 도 2b 및 도 2c에 있어서의 LC 공진기(21a)에 대응한다.
도 3a 및 도 4a에 나타내는 예는, LC 공진기(21a)를, 직렬 접속된 코일(L)(211), 용량(C)(212) 및 스위치(213)로 한 것으로, 통상 시에는 스위치(213)를 오프로 해 둔다. 도 3b 및 도 4b에 나타내는 예는, LC 공진기(21a)를, 직렬 접속된 코일(L)(211) 및 용량(C)(212)과, 용량(212)에 병렬로 접속된 스위치(213)로 한 것으로, 통상 시에는 스위치(213)를 온으로 해 둔다.
도 3c 및 도 4c에 나타내는 예는, 도 3b 및 도 4b의 LC 공진기(21a)에서, 용량(212)과 병렬로, 직렬 접속된 스위치(213) 및 저항(R)(214)을 설치한 것으로, 통상 시에는 스위치(213)를 온으로 해 둔다.
도 3d 및 도 4d에 나타내는 예는, 도 3b 및 도 4b의 LC 공진기(21a)에서, 용량(212)과 병렬로, 직렬 접속된 스위치(213) 및 다른 용량(C')(215)을 설치한 것으로, 통상 시에는 스위치(213)를 온으로 해 둔다.
상술한 각 LC 공진기(21a)에서, 통상 시에 LC 공진기(21a)가 동작하지 않도록, 스위치(213)를 오프 또는 온으로 설정하도록 되어 있다. 이것은, 예를 들어, 사용하지 않는 수전기(2차측)(2)나 고장난 수전기(2)에 대해 전력이 전송되어 발열 등이 생기는 것을 피하기 위해서이다.
이상에서, 1차측(송전기)(1)의 LC 공진기(11a)도 도 3a 내지 도 3d 및 도 4a 내지 도 4d와 마찬가지로 할 수도 있지만, 송전기(1)의 LC 공진기(11a)로서는, 통상 시에 동작하도록 하여, 고주파 전원부(12)의 출력에 의해 온/오프 제어해도 좋다. 이 경우, LC 공진기(11a)는 도 3a 및 도 4a에 있어서, 스위치(213)를 단락한 것으로 된다.
이상에 의해, 복수의 수전기(2)가 존재하는 경우, 송전기(1)로부터 송전을 행하는 소정의 수전기(2)의 LC 공진기(21a)만을 선택해서 동작 가능한 상태로 함으로써, 그 선택된 수전기(2)에 대한 전력의 전송을 행하는 것이 가능해진다.
도 5a 내지 도 5c는, 복수의 송전기에 의한 자계의 제어예를 설명하기 위한 도면이다. 도 5a 내지 도 5c에 있어서, 참조 부호 1A 및 1B는 송전기를 나타내고, 참조 부호 2는 수전기를 나타낸다. 도 5a에 도시되는 바와 같이, 송전기(1A)의 자계 공명에 사용하는 송전용의 LC 공진 코일(11aA)과 송전기(1B)의 자계 공명에 사용하는 송전용의 LC 공진 코일(11aB)은, 예를 들어, 직교하도록 배치되어 있다.
또한, 수전기(2)의 자계 공명에 사용하는 LC 공진 코일(21a)은, LC 공진 코일(11aA) 및 LC 공진 코일(11aB)로 둘러싸인 개소에서 다른 각도(평행하게 되지 않는 각도)로 배치되어 있다.
여기서, 송전용의 LC 공진 코일(11aA) 및 LC 공진 코일(11aB)은, 1개의 송전기에 설치되는 경우도 있다. 즉, 1개의 송전기(1)가 복수의 와이어리스 송전부(11)를 포함하는 경우도 있다. 단, 이하의 설명에서는, 주로 1개의 송전기(1)가 1개의 와이어리스 송전부(11)[LC 공진 코일(11a)]를 포함하는 경우를 설명한다.
또한, 이후에 상세하게 설명하지만, 복수의 송전기 중 1개의 송전기를 마스터로 하고, 다른 송전기를 슬레이브로 한다고 하는 것은, 1개의 마스터 송전기의 연산 처리 장치(CPU)에 의해, 마스터 송전기 및 슬레이브 송전기에 포함되는 모든 LC 공진기를 제어하는 것을 의미한다.
도 5b는 공진 코일(11aA) 및 공진 코일(11aB)이 동위상의 자계를 출력하고 있는 모습을 나타내고, 도 5c는 공진 코일(11aA) 및 공진 코일(11aB)이 역위상 자계를 출력하고 있는 모습을 도시한다.
이와 같이, 복수의 송전기(1A, 1B)에 의해, 임의의 위치 및 자세(각도)의 수전기(2)에 대해 전력을 전송하는 경우, 송전기(1A, 1B)의 공진 코일(11aA, 11aB)에 발생시키는 자계는 다양하게 변화되는 것을 알 수 있다.
즉, 본 실시예의 무선 전력 전송 시스템은, 복수의 송전기와, 적어도 1개의 수전기를 포함하고, 수전기의 위치(X, Y, Z) 및 자세(θX, θY, θZ)에 따라서, 그 복수의 송전기 사이의 출력(강도 및 위상)을 조정한다.
도 6a는, 복수의 송전기 및 수전기 사이의 대응을 설명하기 위한 도면(그 1)이며, 도 6b는, 도 6a에 있어서의 각 수전기의 상태를 설명하기 위한 도면이며, 2개의 송전기(1A 및 1B)와 5개의 수전기(2A 내지 2E)가 설치된 경우를 나타내는 것이다.
본 실시예의 무선 전력 전송 시스템에서는, 복수의 송전기(1A, 1B)에서의 1개의 송전기(1A)를 마스터(프라이머리)로 함과 함께, 다른 송전기(1B)를 슬레이브(세컨더리)로 정하고, 예를 들어, 복수의 송전기 및 수전기의 최적화 등의 처리는, 마스터[송전기(1A)]가 결정하는 것으로 한다.
도 6a에 있어서, 참조 부호 PRa는 송전기(1A)의 전력 전송 범위(마스터 송전권)를 나타내고, PRb는 송전기(1B)의 전력 전송 범위(슬레이브 송전권)를 나타내고, CRa는 송전기(1A)의 통신 범위(마스터 통신권)를 나타내고, CRb는 송전기(1B)의 통신 범위(슬레이브 통신권)를 나타낸다.
따라서, 수전기(2A 내지 2E)는, 다음과 같게 된다. 즉, 도 6b에 도시되는 바와 같이, 수전기(2A)는 마스터 통신권 CRa 외(×), 슬레이브 통신권 CRb 외, 마스터 송전권 PRa 외 및 슬레이브 송전권 PRb 외가 되고, 간단히 송전기로부터의 통신을 대기하게 된다.
다음에, 수전기(2B)는 마스터 통신권 CRa 내(○), 슬레이브 통신권 CRb 외, 마스터 송전권 PRa 외 및 슬레이브 송전권 PRb 외가 되고, 마스터의 송전기(1A)와의 통신을 행함으로써, 전력권 외(마스터 및 슬레이브의 송전권 외)인 것을 확인할 수 있다.
또한, 수전기(2C)는 마스터 통신권 CRa 내, 슬레이브 통신권 CRb 내, 마스터 송전권 PRa 외 및 슬레이브 송전권 PRb 외가 되고, 마스터 및 슬레이브의 송전기(1A, 1B)와의 통신을 행함으로써, 전력권 외인 것을 확인할 수 있다.
또한, 수전기(2D)는 마스터 통신권 CRa 내, 슬레이브 통신권 CRb 내, 마스터 송전권 PRa 내 및 슬레이브 송전권 PRb 외가 되고, 송전기(1A, 1B)와의 통신을 행함으로써, 참조 부호 1A의 전력권 내(마스터 송전권 PRa 내)인 것을 확인할 수 있다.
그리고, 수전기(2E)는 마스터 통신권 CRa 내, 슬레이브 통신권 CRb 내, 마스터 송전권 PRa 내 및 슬레이브 송전권 PRb 내가 되고, 송전기(1A, 1B)와의 통신을 행함으로써, 참조 부호 1A, 1B의 전력권 내(송전권 PRa, PRb 내)인 것을 확인할 수 있다.
여기서, 복수의 송전기에서, 마스터가 되는 1개의 송전기를 결정하지만, 그 결정 방법으로서는, 후술하는 바와 같이, 예를 들어, 그 통신권 내에 가장 많은 수전기가 존재하거나, 혹은, 그 송전권 내에 가장 많은 수전기가 존재한다고 하는 조건에 의해 결정한다.
예를 들어, 그 통신권 내에 각각 1개의 수전기가 존재한다고 하는 동등한 조건이 성립하는 경우, 예를 들어, 수전기와의 사이의 통신 강도라고 하는 새로운 조건을 추가하여 마스터를 결정하거나, 혹은, 난수표 등을 사용해서 임의의 1개의 송전기를 마스터로 결정해도 좋다.
그런데, 다른 제조 메이커에 의한 송전기는, 예를 들어, 그 송전기의 강도나 위상의 최적화 룰은 각각 다르다. 따라서, 본 실시예의 무선 전력 전송 시스템에서는, 복수의 송전기 중 1개를 마스터로서 정함으로써, 그 마스터가 된 송전기가 다른 슬레이브의 송전기를 포함하여, 최적화를 제어한다.
도 6c 내지 도 6e는, 복수의 송전기 및 수전기 사이의 대응을 설명하기 위한 도면(그 2 내지 그 4)이며, 복수의 송전기 사이에서의 마스터/슬레이브의 결정 방법을 설명하는 것이다.
우선, 복수의 송전기에서, 마스터 송전기 및 슬레이브 송전기를 설정하는 것은, 송전기가 서로 통신 범위(통신권) 내에 있고, 전력 전송 범위(송전권)가 겹쳐 있고, 게다가, 수전기에 의해 송전권이 겹쳐 있는 것이 검출되는 경우이다.
즉, 도 6c는 송전기(1A)의 통신권 CRa 및 송전기(1B)의 통신권 CRb는 겹쳐 있지만, 송전기(1A)의 송전권 PRa 및 송전기(1B)의 송전권 PRb는 겹쳐 있지 않은 경우를 나타낸다. 이때, 서로의 송전권 PRa, PRb는 겹치지 않으므로, 양쪽의 송전기(1A 및 1B)를, 각각 마스터 송전기로서 설정된다.
다음에, 도 6d는 송전기(1A)의 통신권 CRa 및 송전권 PRa와, 송전기(1B)의 통신권 CRb 및 송전권 PRb가 겹치고, 수전기(2)가 송전권 PRa 및 PRb의 양쪽에 포함되는 위치에 존재하는 경우를 도시한다.
이 도 6d의 경우에는, 송전기(1A, 1B)가 서로 통신권 CRa, CRb 내에 있고, 송전권 PRa, PRb가 겹쳐 있고, 게다가, 수전기(2)에 의해 송전권 PRa, PRb가 겹쳐 있는 것이 검출된다.
따라서, 도 6d의 경우에는, 송전기(1A, 1B) 중 한쪽(1A)을 마스터 송전기로 설정하고, 다른 쪽(1B)을 슬레이브 송전기로 설정한다. 이때, 송전기(1B)를 마스터로 하고, 송전기(1A)를 슬레이브로 해도 좋지만, 어느 하나를 마스터 송전기로 설정한다.
또한, 도 6e는 송전기(1A 및 1B)는, 상술한 도 6d와 동일 위치 관계에 배치되어 있지만, 수전기(2)가 존재하지 않는(통신권 CRa 및 CRb에 존재하지 않는) 경우이며, 이때는, 양쪽 모두 마스터로 설정한다.
또한, 3개 이상의 송전기에 대해서도, 예를 들어, 도 6d에 상당하는 경우에는, 어느 하나를 마스터 송전기로 설정한다. 또한, 복수의 송전기로부터 1개의 마스터 송전기를 결정하는 방법은, 다양한 것을 생각할 수 있지만, 그 일례를 도 6f를 참조해서 설명한다.
도 6f는, 복수의 송전기 및 수전기 사이의 대응을 설명하기 위한 도면(그 5)이며, 4개의 송전기(1A 내지 1D)가 일렬로 나열된 경우를 도시하는 것이다. 여기서, 송전기(1A)의 통신권 CRa는 송전기(1B)를 포함하지만 송전기(1C 및 1D)를 포함하지 않고, 마찬가지로, 송전기(1D)의 통신권 CRd는 송전기(1C)를 포함하지만 송전기(1A 및 1B)를 포함하지 않는다.
또한, 송전기(1B)의 통신권 CRb는 송전기(1A 및 1C)를 포함하지만 송전기(1D)를 포함하지 않고, 마찬가지로, 송전기(1C)의 통신권 CRc는 송전기(1B 및 1D)를 포함하지만 송전기(1A)를 포함하지 않는다.
이 도 6f의 경우, 예를 들어, 송전기(1B)를 마스터(마스터 송전기)로 하고, 다른 송전기(1A, 1C, 1D)를 슬레이브(슬레이브 송전기)로 설정한다. 여기서, 송전기(1C)를 마스터로 설정할 수도 있다. 또한, 송전기(1B)를 마스터로 설정하면, 송전기(1D)에 대해 직접 통신하는 것은 곤란하게 되지만, 그 경우, 송전기(1D)에 대해서는, 송전기(1C)를 경유해서 통신을 행하고, 최적화 등의 제어를 행한다.
이와 같이, 본 실시예의 무선 전력 전송 시스템에 있어서, 복수의 송전기로부터 1개의 마스터를 정하는 경우, 가장 많은 송전기와 직접 통신이 가능한 것을 마스터로 정하는 것이 바람직하다.
또한, 도 6f에서는, 4개의 송전기(1A 내지 1D)가 직선 상에 배열되어 있지만, 실제로는, 예를 들어, 방의 벽이나 천장에 매립되고, 책상이나 테이블에 내장되거나, 혹은, 바닥이나 테이블 등에 적재된다고 히는, 다양한 위치 관계에서 복수의 송전기가 배치되게 된다.
도 7은 수전기의 자세 정보를 설명하기 위한 도면이며, 마스터가 된 송전기(1A)와 2개의 수전기(2' 및 2")를 나타내는 것이다. 그런데, 수전기(2)로서는, 예를 들어, 2차원적인 위치 정보(X, Y, Z)만으로 충전되는 2D 충전의 수전기(2')와, 3차원적인 위치 정보(X, Y, Z) 및 자세 정보(θX, θY, θZ)에 의해 충전되는 3D 충전의 수전기(2")가 생각된다.
즉, 수전기(2D)(2')는, 예를 들어, 송전기의 상면 상에 적재(수평 배치)함으로써 충전되고, 수전기(3D)(2")는, 예를 들어, 송전기에 대해 임의의 위치 및 자세의 상태에서도 충전된다.
이와 같이, 본 실시예의 무선 전력 전송 시스템에서는, 2D 충전의 수전기(2')와 3D 충전의 수전기(2")가 혼재되어도, 적절한 송전 처리를 행할 수 있도록 되어 있다. 또한, 3D 충전에 사용하는 자세 정보(θX, θY, θZ)는, 예를 들어, 현 상황의 스마트폰 등의 수전기(2")에도 탑재되어 있는 3차원의 가속도 센서 등으로부터 얻을 수 있다.
도 8a 내지 도 8d는, 복수의 수전기에의 전력의 분배 제어를 설명하기 위한 도면(그 1 내지 그 4)이며, LC 공진기의 공진 조정을 행하지 않는 경우의 분배 제어를 설명하기 위한 것이다. 또한, 도 8a 내지 도 8d에서는, 설명을 간략화하기 위해, 1개의 송전기(1)만이 나타내어져 있지만, 복수의 송전기에 대해서도 마찬가지이다. 또한, 효율은 송전기(1)[LC 공진기(11a)]와 수전기(2)[LC 공진기(21a)] 사이의 전력 전송 효율을 의미한다.
우선, 도 8a에 도시되는 바와 같이, 수전 전력(예를 들어, 5W)이 동등한 2개의 수전기(2A, 2B)를 송전기(1) 상에 수평 배치하여 2D 충전을 행하는 경우, 예를 들어, 수전기(2A, 2B)에 대한 효율(예를 들어, 80％)은 동등하게 된다. 따라서, 도 8a의 경우에는, 2개의 수전기(2A, 2B)에 대해 동시에 전력 전송을 행하는 동시 전력 전송 모드(동시 전송 모드)가 가능해진다.
다음에, 도 8b에 도시되는 바와 같이, 수전 전력(5W)이 동등한 2개의 수전기(2A, 2B)를 송전기(1)의 상방에 배치하여 3D 충전을 행하는 경우, 예를 들어, 수전기(2A)에 대한 효율은 60％가 되고, 수전기(2B)에 대한 효율은 80％가 된다.
여기서, 도 8b에 있어서, 수전기(2A 및 2B)에서 효율이 다른 것은, 예를 들어, 송전기(1)에 대한 거리(위치) 및 자세가 수전기(2A, 2B)에서 다르기 때문이다. 따라서, 도 8b의 경우에는, 동시 전송 모드를 적용할 수 없어, 수전기(2A)에 대한 충전과 수전기(2B)에 대한 충전을, 시간을 분할해서 행하는 시분할 전력 전송 모드(시분할 모드)에 의한 전력 전송을 행하게 된다.
또한, 동시 전송 모드가 가능한 경우(예를 들어, 도 8a의 경우)에는, 시분할 모드가 가능한 것은 물론이다. 또한, 시분할 모드에서, 수전기(2A)에 대한 충전(전력 전송)을 행하고 있을 때는, 수전기(2B)의 LC 공진기(21aB)를 오프하고, 반대로, 수전기(2B)에 대한 충전을 행하고 있을 때는, 수전기(2A)의 LC 공진기(21aA)를 오프한다.
또한, 도 8c에 도시되는 바와 같이, 수전 전력이 다른 2개의 수전기(2A, 2C)를 송전기(1) 상에 수평 배치하여 2D 충전을 행하는 경우, 예를 들어, 수전기(2A, 2B)에 대한 효율은 동등하게 된다.
그러나, 예를 들어, 스마트폰과 같은 수전기(2A)의 수전 전력은 5W인 것에 반해, 노트북 컴퓨터와 같은 수전기(2C)의 수전 전력은 50W이며, 수전기(2A, 2C)의 수전 전력은 다르다. 이 도 8c의 경우도, 도 8b의 경우와 마찬가지로, 동시 전송 모드를 적용할 수 없어, 시분할 모드에 의한 전력 전송을 행하게 된다.
또한, 도 8d에 도시되는 바와 같이, 예를 들어, 수전 전력이 5W의 수전기(2A)와 수전 전력이 50W의 수전기(2C)를 송전기(1)의 상방에 배치하여 3D 충전을 행하는 경우, 예를 들어, 수전기(2A)에 대한 효율은 60％가 되고, 수전기(2B)에 대한 효율은 80％가 된다. 따라서, 도 8c의 경우도, 도 8b 및 도 8c의 경우와 마찬가지로, 동시 전송 모드를 적용할 수 없어, 시분할 모드에 의한 전력 전송을 행하게 된다.
도 8e 내지 도 8h는, 복수의 수전기에의 전력의 분배 제어를 설명하기 위한 도면(그 5 내지 그 8)이며, LC 공진기의 공진 조정을 행하는 경우의 분배 제어를 설명하기 위한 것이다. 또한, 도 8e 내지 도 8h는, 상술한 도 8a 내지 도 8d에 대응한다.
우선, 복수의 수전기에서의 수전 전력이 최대인 것[예를 들어, 수전 전력이 50W의 노트북 컴퓨터(2C)]에 대해 송전기(1)로부터의 전력 송전을 행한다. 이때, 수전 전력이 최대가 아닌 수전기[예를 들어, 수전 전력이 5W의 스마트폰(2A, 2B)]에 관해서는, 그 수전기(2A, 2B)에서, 최적인 수전 전력(5W)이 되도록, LC 공진기(21aA, 21aB)의 조정을 행한다.
즉, 수전 전력이 최대가 아닌 수전기(2A, 2B)에서는, 그들의 LC 공진기(21aA, 21aB)의 공진 주파수 또는 Q값을 변화시켜, LC 공진기(21aA, 21aB)가 수취하는 전력이 수전기(2A, 2B)의 수전 전력에 적합한 값이 되도록 조정(공진 조정)을 행한다.
상술한 공진 조정을 행함으로써, 도 8e 내지 도 8h의 모든 경우에서, 동시 전송 모드 및 시분할 모드 중 어떤 것이어도, 전력 전송을 행하는 것이 가능해진다. 예를 들어, 도 8f의 경우에는, 수전기(2B)에서의 LC 공진기(21aB)의 공진 주파수 또는 Q값을 적정값으로부터 어긋나게 함으로써, 수전기(2A, 2B)에 대한 전력의 동시 전송이 가능해진다.
또한, 도 8g 및 도 8h의 경우에는, 모두 수전기(2A)에서의 LC 공진기(21aA)의 공진 주파수 또는 Q값을 적정값으로부터 어긋나게 함으로써, 수전기(2A, 2C)에 대한 전력의 동시 전송이 가능해진다. 또한, 상술한 공진 조정에 관해서는, 본원과 동일 출원인에 의해 별도 출원되어 있지만, 이에 한정하지 않고, 다른 방법을 적용할 수도 있는 것은 물론이다.
상술한 도 8a 내지 도 8d 및 도 8e 내지 도 8h의 처리, 즉, 송전기(1)에서의 송전 전력의 강도나 위상의 제어, 혹은, 각 수전기(2A 내지 2C)에서의 제어는, 마스터 송전기(1)에 의해 행해진다. 또한, 도 8a 내지 도 8d 및 도 8e 내지 도 8h에서는, 1개의 송전기(1)만이 나타내어져 있지만, 통상, 복수의 송전기로 설정된 1개의 마스터 송전기가, 상술한 각 처리의 제어를 행하게 된다.
도 9는, 사람의 검출과 송전기의 출력 조정을 설명하기 위한 도면이며, 도 10은, 도 9에 있어서의 각 수전기의 상태를 설명하기 위한 도면이다. 도 9에 있어서, 참조 부호 SRa는 송전기(1A)에 의한 사람(생체)의 유무를 검출하는 인체 감지 센서[생체 감지 센서(S2)]에 의한 검출 범위(생체 감지 범위:인체 감지 센서 범위, 인체 감지 센서권)를 나타낸다.
여기서, 송전기(1A)의 송전권(전력 전송 범위) PRa는, 예를 들어, 반경이 2 내지 3m 정도이고, 인체 감지 센서권 SRa는, 예를 들어, 송전권 PRa보다도 넓고, 반경이 4 내지 5m 정도이고, 통신권(통신 범위) CRa는 반경이 10m 정도이다.
즉, 인체 감지 센서권 SRa는 송전권 PRa보다도 넓고, 통신권 CRa는 인체 감지 센서권 SRa보다도 넓고, PRa < SRa < CRa의 관계가 성립한다. 또한, 상기 송전권 PRa, 인체 감지 센서권 SRa 및 통신권 CRa는, 단순한 예이며, 사양에 의해 다양하게 변경되는 것은 물론이다.
따라서, 수전기(2A 내지 2D)는, 다음과 같게 된다. 즉, 도 10에 도시되는 바와 같이, 수전기(2A)는 송전기(1A)의 통신권 CRa 외(×), 인체 감지 센서권 SRa 외 및 송전권 PRa 외가 되고, 간단히 송전기로부터의 통신을 대기하게 된다.
다음에, 수전기(2B)는 통신권 CRa 내(○), 인체 감지 센서권 SRa 외 및 송전권 PRa 외가 되고, 송전기(1A)와의 통신을 행함으로써, 전력권 PRa 외인 것을 확인할 수 있다.
또한, 수전기(2C)는 통신권 CRa 내, 인체 감지 센서권 SRa 내 및 송전권 PRa 외가 되고, 송전기(1A)와의 통신을 행함으로써, 전력권 PRa 외인 것을 확인할 수 있다. 또한, 수전기(2D)는 통신권 CRa 내, 인체 감지 센서권 SRa 내 및 송전권 PRa 내가 되고, 송전기(1A)와의 통신을 행함으로써, 전력권 PRa 내인 것을 확인할 수 있고, 또한, 인체 감지 센서의 확인도 행할 수 있다.
인체 감지 센서를 사용한 송전기(1A)의 출력의 제어예를 설명한다. 예를 들어, 인체 감지 센서권 SRa 내에 사람(생체)이 존재하지 않으면, 예를 들어, 송전기(1A)로부터의 송전 출력을 50W로 하고, 반대로, 인체 감지 센서권 SRa 내에 사람이 존재하고 있으면, 예를 들어, 송전기(1A)로부터의 송전 출력을 5W로 저감한다.
도 11은 배터리 잔량 제로의 수전기에의 대응을 설명하기 위한 도면이다. 우선, 수전기의 필요 전력 정보를 얻기 위해서는, 송전기와 수전기 사이의 통신이 필수이지만, 예를 들어, 수전기의 배터리 잔량이 제로의 상태에서는, 통신을 행할 수 없다.
따라서, 배터리 잔량이 제로의 수전기(2D)(2)에 대해서는, 와이어리스 수전부(21)[LC 공진기(21a)]를 사용해서 송전(수전)을 행하는 것이 아니라, LC 공진기(21a)는 오프 상태 그대로, 예를 들어, 전력 취출 코일(21b)을 이용한 전자기 유도에 의해 충전을 행한다. 이것은, 수전기(2)의 와이어리스 수전부(21)가 LC 공진기(21a) 및 전력 취출 코일(21b)을 포함하는 경우, 즉, 도 1 및 도 2b의 경우에 유효하다.
혹은, 오프 상태의 LC 공진기(21a)를 이용해서 전자기 유도에 의해 충전을 행하는 것도 가능하다. 이 경우, 오프 상태에서 LC 공진기(21a)가 개방 상태가 되어 있는 도 4a의 LC 공진기(21a) 및 도 4c의 LC 공진기(21a)는, 제외되게 된다.
여기서, 도 4c의 LC 공진기(21a)가 제외되는 것은, 저항(214)의 저항값이 수전 회로부(22)의 접속 저항보다도 훨씬 크고, 수전한 전력이 저항(214)에 의해 소비되어 버리기 때문이다.
도 11은 송전기(마스터 송전기)(1A)가 복수의 수전기(2B 및 2C)에 전력 전송을 행하고 있는 상태에서, 배터리 잔량 제로의 수전기(2D)를 송전기(1A)의 소정 위치에 접하도록 배치하고, 송전기(1A)의 배터리 잔량 제로 모드를 지정한 모습을 도시한다.
여기서, 송전기(1A)에서 배터리 잔량 제로 모드가 지정되면, 예를 들어, 송전기(1A)에 설치된 배터리 잔량 제로 스위치가 온되면, 송전기(1A)는 수전기(2B 및 2C)에 대한 송전(전력 전송)을 정지한다.
또한, 송전기(1A)는 통신 가능한 통신권 CRa 내에 존재하는 수전기(2A 내지 2C)의 LC 공진기(21a)(21aA 내지 21aC)의 공진을 오프 상태로 한다. 또한, 수전기(2A)에는, 원래로부터 전력 전송은 행해져 있지 않고, 이미, LC 공진기(21aA)는 오프되어 있다.
이에 의해, 배터리 잔량 제로의 수전기(2D)만에 대해 전자기 유도(결합)를 이용한 전력 전송을 행하고, 다른 수전기(2A 내지 2C)에 대해서는 전자기 유도를 이용한 전력 전송이 행해지지 않도록 한다.
그리고, 배터리 잔량 제로의 수전기(2D)는, 예를 들어, 전자기 유도를 이용한 전력 전송에 의해 배터리가 충전되고, 송전기(1A)와 수전기(2D)의 통신이 가능해질 때까지 충전이 계속된다.
여기서, 송전기(1A)에 의해 배터리 잔량 제로의 수전기(2D)를 충전하는 처리는, 예를 들어, 테스트 송전→소 전력 송전→ 중 전력 송전이라고 하는 바와 같이, 전력을 단계적으로 인상하여 수전기(2D)의 통신이 회복될 때까지 행하도록 제어해도 좋다. 또한, 송전기(1A)와 수전기(2D)의 통신이 가능하게 된 후에는 통상의 자계 공명을 이용한 전력 전송을 행한다. 물론, 수전기(2D)의 배터리의 충전이 충분해질 때까지, 전자기 유도를 이용한 전력 전송을 행해도 좋다.
도 12a 내지 도 12c는, 복수의 송전기에서의 동기 문제를 설명하기 위한 도면이며, 2개의 송전기(1A)[송전계 1] 및 송전기(1B)[송전계 2]에서, 전력 전송에 사용하는 자계 공명의 주파수가 어긋나 있는 경우의 주파수 동기 문제를 설명하기 위한 것이다.
도 12a 내지 도 12c에 도시되는 바와 같이, 송전기(1A)의 고주파 전원부(12A)의 주파수 f에 대해, 송전기(1B)의 고주파 전원부(12B)의 주파수가 Δf만큼 어긋나 있을 때(f＋Δf), 이들 2개의 송전기(1A, 1B)로부터의 전력 전송을 받은 수전기(2)에서는, 맥놀이(beat)가 생긴다.
즉, 수전기(2)의 LC 공진기(21a)는 송전기(1A)의 LC 공진기(11aA)로부터의 주파수 f의 자계와, 송전기(1B)의 LC 공진기(11aB)로부터의 주파수 f＋Δf의 자계와 공진하여 전력을 수취한다.
이때, Δf가 수헤르츠 정도라도, 도 12b 및 도 12c에 도시되는 바와 같이, 수전기(2)의 LC 공진기(21a)의 출력에는 맥놀이가 포함되게 되고, 그 맥놀이를 포함하는 LC 공진기(21a)의 출력이 전원 회로(22)를 통하여 배터리부(25)에 입력된다.
구체적으로, 송전기(1A)의 LC 공진기(11aA)로부터의 주파수가 10M[㎐]이고, 송전기(1B)의 LC 공진기(11aB)로부터의 주파수가 10M+1[㎐]인 경우에는, 1[㎐]의 맥놀이가 발생한다.
이것은, 어느 정도 고정밀도의 발진기를 사용했다고 해도, LC 공진기(11aA) 및 LC 공진기(11aB)를 비동기로 제어되는 한 맥놀이를 피하는 것은 어려워, 송전 효율의 저하(예를 들어, 반감 이하로 저하)를 초래하게 된다.
그 결과, 수전기(2)에서는, 송전되는 전력이 대폭 저감한다. 즉, 전력의 송전원이 복수인 경우, 구동 주파수가 약간 어긋나 있어도, 합성 자계는 맥놀이를 발생시켜 전력의 전송 효율이 대폭 저하되게 된다.
이와 같은 다른 송전기(1A, 1B)에 의한 공명 주파수의 차이는, 예를 들어, 사용하는 소자나 제조 단계에 의해, 혹은, 송전기(1A, 1B)가 배치되는 주위의 온도 등에 의해 생긴다.
도 13a 내지 도 13c는, 복수의 송전기에서의 동기 문제에 대한 제1 동기 방법을 설명하기 위한 도면이다. 여기서, 도 13a는, 예를 들어, 2개의 송전기(1A 및 1B)가 이격되어 있어서 동일한 수전기(2)에 대해 동시에 송전하지 않는 경우를 나타내고, 도 13b 및 도 13c는, 예를 들어, 2개의 송전기(1A 및 1B)가 근접하고 있고 동일한 수전기(2)에 대해 송전하는 경우를 도시한다.
도 13a 내지 도 13c에 도시되는 바와 같이, 각 송전기(1A, 1B)는 발진기(121A, 121B), 증폭기(122A, 122B), PLL(Phase Locke Loop) 회로(210A, 210B) 및 2개의 스위치 SW11A, SW12A, SW11B, SW12B를 포함한다.
또한, 회로(210A, 210B)는 PLL 회로에 한정되는 것이 아니라, 예를 들어, DLL(Delay Locked Loop) 회로 등의 동기 제어가 가능한 회로(동기 회로)이면, 폭넓게 적용할 수 있다. 또한, 발진기(121A, 121B)는 석영을 이용한 회로, 혹은, PLL 회로 등의 동기 회로이어도 좋다.
우선, 도 13a에 도시되는 바와 같이, 예를 들어, 2개의 송전기(1A 및 1B)가 이격되어 있어서 서로의 송전 영역이 겹치지 않는 경우, 환언하면, 동일한 수전기(2)에 대해 동시에 송전하지 않는 경우, 각 송전기(1A 및 1B)는, 각각 프라이머리로 설정한다.
즉, 프라이머리의 송전기(1A 및 1B)는 동기 처리를 행하지 않고, 각각의 발진기(121A 및 121B)의 주파수를 증폭기(122A 및 122B)에 의해 증폭하여 출력하고, 독립적으로 송전을 행한다.
다음에, 도 13b 및 도 13c를 참조해서, 2개의 송전기(1A 및 1B)가 동일한 수전기(2)에 대해 동시에 송전하는 경우를 설명한다. 이것은, 예를 들어, 2개의 송전기(1A 및 1B)가 근접하거나, 혹은, 한쪽의 송전기가 출력을 개시해서 다른 쪽의 송전기의 출력과 겹치는 경우이며, 어느 1개의 송전기(예를 들어, 1A)를 프라이머리로 설정하고, 다른 송전기(예를 들어, 1B)를 세컨더리로 설정한다.
또한, 도 13b 및 도 13c에서는, 2개의 송전기(1A 및 1B)를 예로서 설명하지만, 3개 이상의 송전기에 관해서도, 1개를 프라이머리 송전기로 설정하고, 나머지의 송전기를 세컨더리 송전기로 설정한다.
여기서, 프라이머리 송전기와 세컨더리 송전기의 결정 방법은, 예를 들어, 전술한 마스터 송전기를 프라이머리 송전기로 하고, 슬레이브 송전기를 세컨더리 송전기로 해도 좋지만, 독립적으로, 프라이머리 송전기 및 세컨더리 송전기를 정할 수도 있다.
즉, 예를 들어, 슬레이브의 1개를 프라이머리 송전기로 설정하고, 마스터를 포함한 다른 슬레이브를 세컨더리 송전기로 설정해도 좋다. 또한, 도 13b 및 도 13c에서는, 참조 부호 1A를 프라이머리 송전기로 설정하고, 참조 부호 1B를 세컨더리 송전기로 설정하고 있다.
도 13b에 도시되는 바와 같이, 동기를 개시하면, 프라이머리 송전기(1A)는 자신의 발진기(121A)의 주파수에서 출력을 계속한다. 이때, 세컨더리 송전기(1B)는 스위치 SW11B에 의해 자신의 발진기(121B)와 증폭기(122B)의 접속을 분리하고, 출력을 정지한다.
동시에, 세컨더리 송전기(1B)는 스위치 SW12B에 의해 LC 공진기(송전 코일)(11aB)와 PLL 회로(210B)를 접속하고, LC 공진기(11aB)에 의해 프라이머리 송전기(1A)의 LC 공진기(11aA)로부터의 전력을 수전(수신)한다. 즉, 세컨더리 송전기(1B)는 송전을 정지한 LC 공진기(11aB)를, 프라이머리 송전기(1A)의 출력 신호를 수신하는 안테나로서 사용한다.
여기서, 세컨더리 송전기(1B)의 동기 처리 중, 예를 들어, 프라이머리 송전기(1A)의 출력 레벨을 동기용으로 낮아지도록 변경할 수도 있다. 또한, 동기 처리 중에는, 예를 들어, 마스터 송전기의 지시에 의해, 송전 대상에 있는 모든 수전기의 충전을 정지하는 것이 바람직하다. 또한, 수전기의 충전을 정지하는 경우, 각 수전기의 공진계(LC 공진기)는 오프하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 프라이머리 송전기(1A)는, 그 발진기(121A)의 발진 주파수가 동기에 사용된다고 함으로써, 동기 처리에 관한 지시는 마스터 송전기의 지시에 따라서 제어되는 것은 물론이다.
세컨더리 송전기(1B)의 PLL 회로(210B)는 LC 공진기(11aB)에서 수신한 신호에 따라서, 프라이머리 송전기(1A)의 발진기(121A)의 주파수에 대한 위상 동기(주파수 추종)을 행하고, PLL 회로(210B)가 주파수를 추종한 후, 그 주파수를 로크한다. 이에 의해, 세컨더리 송전기(1B)의 PLL 회로(210B)는 프라이머리 송전기(1A)의 발진기(121A)의 주파수에 동기한 주파수의 신호(클럭)를 출력하게 된다.
또한, 도 13c에 도시되는 바와 같이, PLL 회로(210B)의 동기 완료 후, 스위치 SW12B에 의해 LC 공진기(11aB)와 PLL 회로(210B)의 접속을 차단함과 함께, 스위치 SW11B에 의해 PLL 회로(210B)와 증폭기(122B)를 접속한다. 이에 의해, 세컨더리 송전기(1B)는 프라이머리 송전기(1A)의 발진기(121A)의 주파수에 동기한 PLL 회로(210B)의 출력 신호에 의해 송전을 재개한다.
이와 같이, 제1 동기 방법에 의하면, 송전기(1A, 1B)의 LC 공진기(11bA, 11bB)의 구동 주파수를 일치시켜, 송전기(1A 및 1B)의 양쪽으로부터 수전하는 수전기(2)의 LC 공진기(21a)에서의 맥놀이가 생기지 않도록 할 수 있다.
여기서, 세컨더리 송전기(1B)에서의 구동 주파수의 조정(동기 처리)은, 송전기(1A, 1B)가 배치되는 주위의 온도 등에 의한 변화를 보상하기 위해, 예를 들어, 수분 내지 수십분 정도의 소정의 시간 간격으로 반복 행하는 것이 바람직하다.
도 14a 내지 도 14c는, 복수의 송전기에서의 동기 문제에 대한 제2 동기 방법을 설명하기 위한 도면이다. 여기서, 도 14a는, 예를 들어, 2개의 송전기(1A 및 1B)가 이격되어 있어서 동일한 수전기(2)에 대해 동시에 송전하지 않는 경우를 나타내고, 도 14b 및 도 14c는, 예를 들어, 2개의 송전기(1A 및 1B)가 근접해서 동일한 수전기(2)에 대해 송전하는 경우를 도시한다.
도 14a 내지 도 14c에 도시되는 바와 같이, 각 송전기(1A, 1B)는 발진기(121A, 121B), 증폭기(122A, 122B), PLL 회로(220A, 220B), 통신 회로부(근거리 통신 회로)(14A, 14B) 및 스위치 SW13A, SW13B를 포함한다. 또한, 회로(220A, 220B)는 PLL 회로에 한정되는 것이 아니라, 예를 들어, DLL 회로 등의 동기 제어가 가능한 동기 회로이어도 좋은 것은, 전술한 바와 같다.
도 13a 내지 도 13c를 참조해서 설명한 제1 동기 방법에서는, 세컨더리 송전기(1B)의 LC 공진기(11aB)를 안테나로서 사용하고, 세컨더리 송전기(1B)의 PLL 회로(210B)의 주파수를, 프라이머리 송전기(1A)의 발진기(121A)의 주파수에 동기시키고 있다.
이에 대해, 도 14a 내지 도 14c를 참조해서 설명하는 제2 동기 방법은, 프라이머리 송전기(1A)의 통신 회로부(14A) 및 세컨더리 송전기(1B)의 통신 회로부(14B)를 이용하여, 세컨더리 송전기(1B)의 PLL 회로(220B)의 주파수의 동기 제어를 행한다.
우선, 도 14a에 도시되는 바와 같이, 예를 들어, 2개의 송전기(1A 및 1B)가 이격되어 있어서 서로의 송전 영역이 겹치지 않는 경우, 환언하면, 동일한 수전기(2)에 대해 동시에 송전하지 않는 경우, 각 송전기(1A 및 1B)는, 각각 프라이머리로서 송전을 행한다.
즉, 프라이머리의 송전기(1A 및 1B)는 동기 처리를 행하지 않고, 각각의 발진기(121A 및 121B)의 주파수를 증폭기(122A 및 122B)에 의해 증폭하여 출력하고, 독립적으로 송전을 행한다. 이것은, 전술한 도 13a와 마찬가지이다.
다음에, 도 14b 및 도 14c를 참조해서, 2개의 송전기(1A 및 1B)가 동일한 수전기(2)에 대해 동시에 송전하는 경우를 설명한다. 이것은, 예를 들어, 2개의 송전기(1A 및 1B)가 근접하거나, 혹은, 한쪽의 송전기가 출력을 개시해서 다른 쪽의 송전기의 출력과 겹치는 경우이며, 어느 1개의 송전기(예를 들어, 1A)를 프라이머리로 설정하고, 다른 송전기(예를 들어, 1B)를 세컨더리로 설정한다.
또한, 도 14b 및 도 14c에서는, 2개의 송전기(1A 및 1B)를 예로서 설명하지만, 3개 이상의 송전기에 관해서도, 1개를 프라이머리 송전기로 설정하고, 나머지의 송전기를 세컨더리 송전기로 설정한다.
또한, 전술한 바와 같이, 프라이머리 송전기와 세컨더리 송전기의 결정 방법은, 예를 들어, 마스터 송전기를 프라이머리 송전기로 하고, 슬레이브 송전기를 세컨더리 송전기로 해도 좋지만, 독립적으로, 프라이머리 송전기 및 세컨더리 송전기를 정할 수도 있다.
도 14b에 도시되는 바와 같이, 동기를 개시하면, 프라이머리 송전기(1A)는 자신의 발진기(121A)의 주파수에서 출력을 계속함과 함께, 그 발진기(121A)로부터 얻어진 동기 패턴을, 통신 회로부(14A)를 통하여 출력한다.
이때, 세컨더리 송전기(1B)에서는, 스위치 SW13B에 의해 자신의 발진기(121B)와 증폭기(122B)의 접속을 분리하고, 출력을 정지한다. 또한, 세컨더리 송전기(1B)의 출력을 정지하는 것은, PLL 회로(220B)를 프라이머리 송전기(1A)의 발진기(121A)의 주파수에 동기(추종)시키고 나서 증폭기(122B)에 접속하는 첫회의 동기 처리일 때만이어도 좋다.
즉, 그 이후의 세컨더리 송전기(1B)의 PLL 회로(220B)를 프라이머리 송전기(1A)의 발진기(121A)의 주파수에 동기시키는(예를 들어, 수분 내지 수십분 정도의 간격으로 행함) 2회째 이후의 동기 처리는 출력을 정지하지 않아도 좋다.
프라이머리 송전기(1A)의 통신 회로부(14A)로부터 출력된 발진기(121A)의 동기 패턴을 포함하는 무선 신호는, 세컨더리 송전기(1B)의 통신 회로부(14B)에서 수신되고, 발진기(121A)의 동기 패턴은 세컨더리 송전기(1B)의 PLL 회로(220B)에 출력된다.
세컨더리 송전기(1B)의 PLL 회로(220B)는 통신 회로부(14B)에 의해 수신된 발진기(121A)의 동기 패턴에 따라서, 프라이머리 송전기(1A)의 발진기(121A)의 주파수에 대한 위상 동기(주파수 추종)를 행한다. 이에 의해, 세컨더리 송전기(1B)의 PLL 회로(220B)의 주파수는 프라이머리 송전기(1A)의 발진기(121A)의 주파수와 동기가 취해져, 그 주파수에서 로크된다.
그 결과, 세컨더리 송전기(1B)의 PLL 회로(220B)는 프라이머리 송전기(1A)의 발진기(121A)의 주파수에 동기한 주파수의 신호를 출력한다.
여기서, 세컨더리 송전기(1B)의 동기 처리 중, 프라이머리 송전기(1A)의 출력 레벨은 통상대로의 레벨을 유지함으로써, 프라이머리 송전기(1A)에 의한 수전기(2)에의 송전을 계속해서 행할 수 있다.
또한, 세컨더리 송전기(1B)의 PLL 회로(220B)를 동기시키고 나서 증폭기(122B)에 접속하는 최초의 동기 처리는, 예를 들어, 마스터 송전기의 지시에 의해, 송전 대상에 있는 모든 수전기의 충전을 정지하는 것이 바람직하다. 또한, 수전기의 충전을 정지하는 경우, 각 수전기의 공진계(LC 공진기)는 오프하는 것이 바람직하다.
또한, 도 14c에 도시되는 바와 같이, PLL 회로(220B)의 동기 완료 후, 스위치 SW13B에 의해 PLL 회로(220B)와 증폭기(122B)를 접속한다. 이에 의해, 세컨더리 송전기(1B)는 프라이머리 송전기(1A)의 발진기(121A)의 주파수에 동기한 PLL 회로(220B)의 출력 신호에 의해 송전을 재개한다.
또한, 세컨더리 송전기(1B)에서, 동기 완료 후의 PLL 회로(220B)를 증폭기(122B)에 접속하는 것은, 첫회의 동기 처리의 시뿐이며, 2회째 이후의 동기 처리에서는 PLL 회로(220B)와 증폭기(122B)의 접속을 유지한 상태로, 주파수의 동기를 행한다.
이와 같이, 제2 동기 방법에 의하면, 송전기(1A, 1B)의 LC 공진기(11bA, 11bB)의 구동 주파수를 일치시켜, 송전기(1A 및 1B)의 양쪽으로부터 수전하는 수전기(2)의 LC 공진기(21a)에서의 맥놀이가 생기지 않도록 할 수 있다.
여기서, 세컨더리 송전기(1B)에서의 구동 주파수의 조정(2회째 이후의 동기 처리)은, 예를 들어, 송전기(1A, 1B)가 배치되는 주위의 온도 등에 의한 변화를 보상하기 위해, 수분 내지 수십분 정도의 소정의 시간 간격으로 반복 행하는 것이 바람직하다.
도 15a 내지 도 15d는, 도 14a 내지 도 14c를 참조해서 설명한 제2 동기 방법에 적용하는 동기 패턴 혼재 통신을 설명하기 위한 도면이다. 여기서, 도 15a는 프라이머리 송전기(1A)의 통신 회로부(14A)로부터 출력되는 무선 신호의 이미지(관념)를 나타내고, 도 15b는 세컨더리 송전기(1B)의 통신 회로부(14B)가 수신하는 무선 신호의 이미지를 나타낸다.
또한, 도 15c는 프라이머리 송전기(1A)의 통신 회로부(14A)에 입력되는 변조 전의 신호의 이미지를 나타내고, 도 15d는 세컨더리 송전기(1B)의 통신 회로부(14B)[복조 회로(140B)]에 입력하는 무선 신호 및 복조 신호를 나타낸다.
우선, 도 15a에 도시되는 바와 같이, 프라이머리 송전기(1A)에서는 통신 회로부(14A)에 의해, 발진기(121A)의 주파수(예를 들어, 10㎒)에 동기한 패턴을 혼재한 무선 통신 주파수(예를 들어, 2.4㎓)의 신호를 출력한다.
즉, 프라이머리 송전기(1A)의 통신 회로부(14A)는 세컨더리 송전기(1B)의 통신 회로부(14B)와의 사이에서 동기 패턴 혼재 통신을 행한다. 또한, 발진기(121A)의 주파수 및 무선 통신 주파수 등은, 10㎒ 및 2.4㎓로 한정되는 것이 아니라, 다양한 주파수가 적용된다.
또한, 도 15b에 도시되는 바와 같이, 세컨더리 송전기(1B)에서는 통신 회로부(14B)에 의해 동기 패턴을 혼재한 무선 통신 주파수의 신호를 수신하고, 발진기(121A)의 주파수를 나타내는 동기 패턴 SP와, 그 유효 범위를 나타내는 동기 윈도우 신호 SWS를 출력한다.
그리고, 세컨더리 송전기(1B)의 PLL 회로(220B)의 주파수는 동기 패턴 SP 및 동기 윈도우 신호 SWS에 따라서, 프라이머리 송전기(1A)의 발진기(121A)의 주파수와 동기가 취해져, 그 주파수(예를 들어, 10㎒)에서 로크된다. 이에 의해, 세컨더리 송전기(1B)의 PLL 회로(220B)는 프라이머리 송전기(1A)의 발진기(121A)의 주파수에 동기한 주파수의 신호를 출력하게 된다.
여기서, 무선 통신 주파수의 신호에 혼재되는 동기 패턴은, 동기하는 주파수[프라이머리 송전기(1A)의 발진기(121A)의 주파수]를 전달하는 정보를 포함하면 되고, 반드시 실제의 동기 주파수의 반복 패턴(혹은, 그 상수배나 상수분의 일)이 아니어도 좋다.
예를 들어, 도 15c에 도시되는 바와 같이, 프라이머리 송전기(1A)에서는 10㎒의 동기 패턴이, 다른 통신 정보를 전달하는 2.4㎓의 신호에 혼재된 동기 패턴 혼재 신호를, 통신 회로부(14A)(변조 회로)에 의해 변조하고, 무선 신호로서 출력한다.
프라이머리 송전기(1A)의 통신 회로부(14A)로부터 출력된 무선 신호는 세컨더리 송전기(1B)의 통신 회로부(14B)[복조 회로(140B)]에 의해 복조되고, 10㎒의 동기 패턴과, 2.4㎓의 신호에 의한 다른 통신 정보가 출력된다.
여기서, 세컨더리 송전기(1B)의 복조 회로(140B)는 프라이머리 송전기(1A)의 발진기(121A)의 주파수를 나타내는 동기 패턴을 정확한 타이밍에서 복조할 수 있는 하드웨어로서 형성하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 복조 회로(140B)를 하드웨어로서 형성함으로써, 예를 들어, 복조 시의 지연을 일정한 클럭 지연 Dc로 할 수 있어, 세컨더리 송전기(1B)의 PLL 회로(220B)의 동기 처리를 정확하게 행하는 것이 가능해진다.
이와 같이, 도 14a 내지 도 15d를 참조해서 설명한 제2 동기 방법은, 도 13a 내지 도 13c를 참조해서 설명한 제1 동기 방법에 대해, 2회째 이후의 동기 처리 시에 세컨더리 송전기(1B)의 송전을 정지하지 않아도 좋다고 하는 장점을 갖는다.
이상에서, 프라이머리 송전기(1A)의 LC 공진기(11aA) 및 세컨더리 송전기(1B)의 LC 공진기(11aB)의 구동 주파수를 동기시키는 방법은, 상술한 것에 한정되지 않고, 다양한 방법이 적용 가능한 것은 물론이다.
도 16은, 본 실시예의 무선 전력 전송 시스템의 일례를 나타내는 블록도이다. 도 16에 도시되는 바와 같이, 송전기(1)는 와이어리스 송전부(11), 고주파 전원부(12), 송전 제어부(13) 및 통신 회로부(14)를 포함한다.
수전기(2)는 와이어리스 수전부(21), 수전 회로부(22), 수전 제어부(23), 통신 회로부(24) 및 배터리부(25)를 포함한다. 여기서, 송전기(1) 및 수전기(2)는, 각각의 통신 회로부(14 및 24)를 통하여 통신을 행함과 함께, 와이어리스 송전부(11)와 와이어리스 수전부(21) 사이의 공명 방식(자계ㆍ전계)에 의해 전력의 전송을 행한다.
도 17은, 도 16의 무선 전력 전송 시스템에 있어서의 송전기의 일례를 나타내는 블록도이다. 도 16 및 도 17에 도시되는 바와 같이, 송전기(1)에서, 와이어리스 송전부(11)는 LC 공진기(11a) 및 전력 공급 코일(11b)을 포함한다. 고주파 전원부(12)는 발진기(121), 증폭기(122) 및 정합기(123)를 포함한다.
송전 제어부(13)는 송전 제어 회로(131) 및 주파수 로크 회로(132)를 포함한다. 여기서, 주파수 로크 회로(132)는, 예를 들어, 도 14a 내지 도 14c를 참조해서 설명한 PLL 회로(220A, 220B)에 대응한다.
전술한 바와 같이, 주파수 로크 회로(132)는 통신 회로부(14)로부터의 동기 신호를 수취하고, 소정의 간격(예를 들어, 수분 내지 수십분 간격)으로, 발진기(121)의 동기 처리를 행한다. 발진기(121)는, 소정의 주파수(예를 들어, 6.78㎒)의 주파수의 구동 신호를 생성하고, 증폭기(122) 및 정합기(123)를 통하여 와이어리스 송전부(11)[전력 공급 코일(11b)]에 출력한다.
송전 제어 회로(131)는 내부 버스(133)로 연결된 CPU(연산 처리 장치)(134), 메모리(135) 및 입출력 회로(I/O부)(136)를 포함한다. 여기서, 메모리(135)는 플래시 메모리 등의 재기입 가능한 불휘발성 메모리 및 DRAM(Dynamic Random Access Memory) 등을 포함한다. 그리고, 이후에 상세하게 설명하는 송전기의 다양한 처리(소프트웨어 프로그램)를 실행한다.
송전기(1)에는, 예를 들어, 수전기(2)의 위치를 검출하는 위치 센서(S1), 사람이나 동물 등의 생체를 검지하는 인체 감지 센서(생체 감지 센서)(S2) 및 송전기(1)의 이상을 검지하는 이상 검지 센서(S3)가 형성되어 있다.
각 센서(S1 내지 S3)의 출력은, 예를 들어, I/O부(136)를 통하여 CPU(134)에 입력되고, 메모리(135)에 저장된 소프트웨어 프로그램(무선 전력 전송 프로그램, 혹은, 송전기의 제어 프로그램)에 따른 처리에 이용된다.
또한, 무선 전력 전송 프로그램(송전기의 제어 프로그램)은, 예를 들어, 그 프로그램이 기록된 가반형 기록 매체[예를 들어, SD(Secure Digital) 메모리 카드](70)로부터 I/O부(136)를 통하여 메모리(135)에 저장되어도 좋다.
혹은, 프로그램(데이터) 제공자(60)의 하드 디스크 장치(61)로부터 회선 및 I/O부(136)를 통하여 메모리(135)에 저장되어도 좋다. 여기서, 하드 디스크 장치(61)로부터 I/O부(136)에의 회선은 통신 회로부(14)를 이용한 무선 통신 회선이어도 좋다.
또한, 무선 전력 전송 프로그램이 기록된 가반 기록 매체(컴퓨터 판독 가능한 기록 매체)로서는, 이외에 DVD(Digital Versatile Disk) 디스크나 블루레이 디스크(Blue-ray Disc) 등의 기록 매체이어도 좋다. 또한, 도 17은 송전기(1)의 단순한 예를 나타내는 것이며, 다양한 변경 및 변형이 가능하다.
도 18은, 도 16의 무선 전력 전송 시스템에 있어서의 수전기의 일례를 나타내는 블록도이다. 도 16 및 도 18에 도시되는 바와 같이, 수전기(2)에서, 와이어리스 수전부(21)는 LC 공진기(21a) 및 전력 취출 코일(21b)을 포함한다. 수전 회로부(22)는 정류기(221) 및 DC-DC 컨버터(222)를 포함하고, 배터리부(25)는 배터리 충전 제어 LSI(251) 및 배터리(252)를 포함한다.
수전 제어부(23)는 내부 버스(233)로 연결된 CPU(연산 처리 장치)(234), 메모리(235) 및 입출력 회로(I/O부)(236)를 포함한다. 여기서, 메모리(235)는 플래시 메모리 등의 재기입 가능한 불휘발성 메모리 및 DRAM 등을 포함한다. 그리고, 이후에 상세하게 설명하는 수전기의 다양한 처리(소프트웨어 프로그램)를 실행한다.
또한, 수전기(2)는 스마트폰이나 노트북 컴퓨터와 같은, 원래 통신 회로부(14)나 수전 제어부(23)에 상당하는 회로를 포함하고 있는 것도 있고, 그들을 사용할 수도 있지만, 예를 들어, 수전 제어부(23)를 모듈로서 새롭게 설치할 수도 있다. 또한, 수전기(2)가, 통신 회로부(14)나 수전 제어부(23)에 상당하는 회로를 포함하고 있지 않은 경우에는, 새롭게 설치하게 된다.
수전기(2)에는, 예를 들어, 그 수전기(2)의 자세 정보(θX, θY, θZ)를 검출할 수 있는 센서(3차원의 가속도 센서)(SA)가 설치되어 있다. 이와 같은 가속도 센서(SA)는, 예를 들어, 스마트폰 등에는 원래로부터 설치되어 있으므로, 그것을 사용할 수 있다. 또한, 수전기(2)가 자세 정보를 검출할 수 있는 가속도 센서(SA)를 갖지 않은 경우에는, 예를 들어, 전술한 3D 충전을 행할 수 없지만, 2D 충전을 행하는 것은 가능하다.
또한, 수전기(2)에 대해서도, 송전기(1)와 마찬가지로, 위치 센서(S1), 인체 감지 센서(S2) 및 이상 검지 센서(S3)를 형성해도 좋지만, 예를 들어, 이상 센서(S3)만 형성하고, 다른 위치 센서(S1) 및 인체 감지 센서(S2)는 생략한다고 하는 사양으로 할 수도 있다.
각 센서(SA, S1 내지 S3)의 출력은, 예를 들어, I/O부(236)를 통하여 CPU(234)에 입력되고, 메모리(235)에 저장된 소프트웨어 프로그램(무선 전력 전송 프로그램, 혹은, 수전기의 제어 프로그램)에 따른 처리에 이용된다.
또한, 무선 전력 전송 프로그램(수전기의 제어 프로그램)은, 예를 들어, 그 프로그램이 기록된 가반형 기록 매체(예를 들어, 마이크로 SD 메모리 카드)(90)로부터 I/O부(236)를 통하여 메모리(235)에 저장되어도 좋다.
혹은, 프로그램(데이터) 제공자(80)의 하드 디스크 장치(81)로부터 회선 및 I/O부(236)를 통하여 메모리(235)에 저장되어도 좋다. 여기서, 하드 디스크 장치(81)로부터 I/O부(236)에의 회선은 통신 회로부(24)를 이용한 무선 통신 회선이어도 좋다.
또한, 무선 전력 전송 프로그램이 기록된 가반 기록 매체(컴퓨터 판독 가능한 기록 매체)로서는, 이외에 DVD 디스크나 블루레이 디스크 등의 기록 매체이어도 좋다. 또한, 도 18은 수전기(2)의 단순한 예를 나타내는 것이며, 다양한 변경 및 변형이 가능하다.
이하, 도 19 내지 도 24를 참조해서, 본 실시예의 무선 전력 전송 시스템에 있어서의 처리를 설명한다. 또한, 도 19 내지 도 24에 있어서, 각 도면 위에서 아래로 향하는 방향이 시간의 흐름을 나타내고 있다. 또한, 송전측에서, 송전기의 수는 나타내지 않고 있지만, 복수의 송전기(LC 공진기:공진 코일)가 설치되어 있는 것으로 한다.
또한, 1개의 송전기에서도 복수의 LC 공진기를 포함하는 것은, 복수의 송전기와 동등하게 취급한다. 따라서, 본 실시예와 같이, 복수의 송전기 중 1개의 송전기를 마스터로 설정한다고 하는 것은, 1개의 연산 처리 장치(CPU)에 의해, 마스터 송전기 및 슬레이브 송전기에 포함되는 모든 LC 공진기를 제어하는 것을 의미한다.
도 19는, 본 실시예의 무선 전력 전송 시스템에 있어서의 처리의 제1 예를 설명하기 위한 흐름도이며, 송전측이 복수의 LC 공진기를 포함하고, 수전측이 1개의 수전기(2)인 경우의 처리를 설명하는 것이다. 상술한 바와 같이, 1개의 송전기(1)가 복수의 LC 공진기(11a)를 포함하는 것도 있지만, 설명을 간략화하기 위해, 1개의 송전기(1)가 1개의 LC 공진기(11a)를 갖는 것으로서 설명한다.
도 19에 도시되는 바와 같이, 우선, 송전측은, 항상 송신 중(송전 상대를 확인 중:ST101)에서, 복수의 송전기(1A, 1B, 1C, …)가 서로 검지한다(ST102). 여기서, 복수의 송전기 중 1개를 마스터 송전기(1A)로 하고, 그 외를 슬레이브 송전기(1B, 1C, …)로 하여, 마스터-슬레이브를 확정한다(ST103). 또한, 이하의 처리에 있어서, 판단은, 모두 마스터 송전기(1A), 즉, 마스터 송전기(1A)의 CPU(134)가 행한다.
또한, 항상 송신 중(수전 상대를 확인 중:ST104)에서, 수전측의 수전기(2)가 통신에 응답하고(인증 체크:ST105), 송전측[마스터 송전기(1A)]에 대해 필요 전력을 통지한다(ST106).
송전측에서는 센서(S1)(위치 센서)를 확인하여 수전기의 위치를 확인하고(ST107), 또한, 수전기(2)에서는 가속도 센서(SA)로 방향을 확인하여, 그 확인된 방향을 송신한다(ST108).
송전측에서는 확인된 위치(위치 정보)와 수전기(2)로부터 송신된 방향(자세 정보)으로부터 상대 위치 관계를 확정하고, 추정 효율을 확정하고(ST109), 정합 조건의 초기 설정을 행한다(ST110).
또한, 송전측[마스터 송전기(1A)]에서는, 각 송전 코일[복수의 송전기(1A, 1B, 1C, …)의 각 LC 공진기]의 강도 및 위상의 초기 설정을 행한다(ST111). 그리고, 수전측[수전기(2)]에서는, 수전의 준비를 개시, 즉, 공진 코일(LC 공진기)(21a)을 온한다(ST112).
다음에, 송전측에서는 테스트 송전(예를 들어, 10％)하여 10％ 출력을 확인하고(ST113), 센서(S3)(이상 검지 센서)에 의해 이상의 확인, 즉, 이상 발열이 발생하고 있지 않은 것을 확인한다(ST114). 여기서, 테스트 송전의 10％ 출력은, 단순한 예이며, 이에 한정되는 것은 아니다. 이때, 수전기(2)는 수전을 확인하여, 수전한 것을 송신한다(ST115).
송전측에서는 수전 및 송전으로부터 효율을 연산하고, 상정 효율 내인지 여부를 확인한다(ST116). 또한, 송전측에서는 센서(S2)(인체 감지 센서)를 확인하여, 사람이 있을 때는 소 전력 모드로 하고(ST117), 사람이 없을 때는 본격 송전(100％ 전력 전송)을 행하여 100％ 출력을 확인한다(ST118).
또한, 센서(S3)(이상 검지 센서)를 확인하여, 이상 발열이 발생하고 있지 않은 것을 확인한다(ST119). 여기서, 이상 검지 센서(S3)는 송전기(1)에 설치해도 좋지만, 수전기(2)에 설치할 수도 있고, 이상 검지 센서(S3)를 수전기(2)에 설치한 경우에는, 마스터 송전기(1A)에 대해, 이상 검지 센서(S3)에 의한 이상 발열의 유무를 송신하게 된다.
수전기(2)에서는 수전을 확인하여, 수전한 것을 송신한다(ST120). 송전측에서는 수전 및 송전으로부터 효율을 연산하고, 상정 효율 내인지 여부를 확인한다(ST121). 즉, 송전측[모든 송전기(1A, 1B, …)]으로부터 송전된 전력과, 수전기(2)에 의해 수전된 전력으로부터 송전의 효율을 연산할 수 있고, 그 연산된 효율이 미리 상정한 효율 내인지 여부를 확인한다. 또한, 연산된 효율이 상정 효율 내가 아닌 경우에는, 예를 들어, 어떠한 이상이 발생했다고 하여, 송전의 정지와 알람의 발생이나 이상 표시 등을 행한다.
도 20은, 본 실시예의 무선 전력 전송 시스템에 있어서의 처리의 제2 예를 설명하기 위한 흐름도이며, 송전측이 복수의 송전기(1A, 1B, 1C, …)에서, 수전측이 2개의 수전기(2A, 2B)인 경우의 처리를 설명하는 것이다.
도 20에 도시되는 바와 같이, 우선, 송전측은, 항상 송신 중(송전 상대를 확인 중:ST201)에서, 수전측에서는 수전기(2A)가 통신에 응답(인증 체크)하여 필요 전력을 통지하고(ST202), 수전기(2B)가 통신에 응답(인증 체크)하여 필요 전력을 통지한다(ST203).
송전측에서는 센서(S1)(위치 센서)를 확인하여 각 수전기(2A, 2B)의 위치(위치 정보)를 확인한다(ST204). 또한, 수전측에서는 수전기(2A)가 가속도 센서(SA)로 방향(자세 정보)을 확인하여, 그 확인된 방향을 송신하고(ST205), 수전기(2B)가 가속도 센서(SA)로 방향을 확인하여, 그 확인된 방향을 송신한다(ST206).
수전측에서는 위치(위치 정보)와 방향(자세 정보)으로부터 상대 위치 관계를 확정하고, 각 추정 효율을 확정한다(ST207). 또한, 정합 조건의 초기 설정을 행하고(ST208), 각 송전 코일의 강도 및 위상의 초기 설정을 행한다(ST209).
그리고, 수전기(2A)는 수전의 준비를 개시, 즉, 공진 코일(21aA)을 온한다(ST210). 송전측에서는 테스트 송전(예를 들어, 10％)하여 10％ 출력을 확인하고(ST211), 센서(S3)(이상 검지 센서)에 의해 이상의 확인, 즉, 이상 발열이 발생하고 있지 않은 것을 확인한다(ST212). 또한, 이상 검지 센서(S3)는 수전기(2A, 2B)에 설치해도 좋은 것은, 전술한 바와 같다.
이때, 수전기(2A)는 수전을 확인하여, 수전한 것을 송신하고, 공진 코일(21aA)을 오프한다(ST213). 송전측에서는 수전 및 송전으로부터 효율을 연산하고, 상정 효율 내 1을 확인한다(ST214).
다음에, 수전기(2B)는 수전의 준비를 개시, 즉, 공진 코일(21aA)을 온한다(ST215). 송전측에서는 테스트 송전(예를 들어, 10％)하여 10％ 출력을 확인하고(ST216), 센서(S3)(이상 검지 센서)에 의해 이상의 확인, 즉, 이상 발열이 발생하고 있지 않은 것을 확인한다(ST217).
이때, 수전기(2B)는 수전을 확인하여, 수전한 것을 송신하고, 공진 코일(21aB)을 오프한다(ST218). 송전측에서는 수전 및 송전으로부터 효율을 연산하고, 상정 효율 내 2를 확인한다(ST219).
이와 같이, 본 실시예에서는, 복수의 수전기(2A, 2B)에 대해, 순서대로 테스트 송전을 행하여 이상의 유무를 확인하고, 그 후, 복수의 수전기(2A, 2B)에 대한 분배 조건을 산출함과 함께, 도 8e 내지 도 8h를 참조해서 설명한 공진 조정(미세 조정)을 행하여 동시 전송을 가능하게 한다.
즉, 복수의 수전기(2A, 2B)에 대한 테스트 송전이 종료되면, 분배 조건을 산출하고, 각 수전기(2A, 2B)에 송신한다(전력 전송함:ST220). 그리고, 수전기(2A)는 수전의 준비를 개시, 즉, 공진 코일(21aA)을 온함과 함께, 미세 조정을 행하고(ST221), 수전기(2B)는 수전의 준비를 개시, 즉, 공진 코일(21aB)을 온함과 함께, 미세 조정을 행한다(ST222).
송전측에서는 테스트 송전(예를 들어, 10％)하여 10％ 출력을 확인하고(ST223), 센서(S3)(이상 검지 센서)에 의해 이상의 확인, 즉, 이상 발열이 발생하고 있지 않은 것을 확인한다(ST224). 수전측에서는 수전기(2A, 2B)의 수전을 확인하여, 송신한다(ST225).
송전측에서는 수전 및 송전으로부터 효율을 연산하고, 상정 효율 내 1 및 2를 확인한다(ST226). 또한, 송전측에서는 센서(S2)(인체 감지 센서)를 확인하여, 사람이 있을 때는 소 전력 모드로 하고(ST227), 사람이 없을 때는 본격 송전(100％ 전력 전송)을 행하여 100％ 출력을 확인한다(ST228).
또한, 센서(S3)(이상 검지 센서)를 확인하여, 이상 발열이 발생하고 있지 않은 것을 확인한다(ST229). 수전측에서는 수전을 확인하여, 수전한 것을 송신하고(ST230), 송전측에서는 수전 및 송전으로부터 효율을 연산하고, 상정 효율 내를 확인한다(ST231).
또한, 연산된 효율이 상정 효율 내가 아닌 경우, 예를 들어, 송전의 정지와 알람의 발생이나 이상 표시 등을 행하는 것은, 전술한 바와 같고, 또한, 이하에 설명하는 마찬가지의 상정 효율 내의 확인에서도 마찬가지의 처리를 행한다.
도 21은, 본 실시예의 무선 전력 전송 시스템에 있어서의 처리의 제3 예를 설명하기 위한 흐름도이며, 센서(S2)(인체 감지 센서, 생체 감지 센서)에 의한 처리를 설명하기 위한 것이다.
도 21에 도시되는 바와 같이, 송전측은 100％ 출력을 확인하고(ST301), 센서(S3)(이상 검지 센서)를 확인하여 이상 발열이 발생하고 있지 않은 것을 확인한다(ST302). 그리고, 수전측에서는 수전기(2A, 2B)를 확인하여, 수전한 것을 송신한다(ST303).
송전측에서는 수전 및 송전으로부터 효율을 연산하고, 상정 효율 내인지 여부를 확인한다(ST304). 또한, 센서(S2)(인체 감지 센서)를 확인하여, 사람이 없으면(ST305), 센서(S1)(위치 센서)를 확인하여 수전기의 위치를 확인한다(ST306).
도 22는, 본 실시예의 무선 전력 전송 시스템에 있어서의 처리의 제4 예를 설명하기 위한 흐름도이며, 수전기에서 소정의 충전량을 달성했을 때의 처리를 설명하기 위한 것이다.
도 22에 도시되는 바와 같이, 수전측(수전기)은 소정의 충전량이 달성되면(ST401), 송전 정지를 의뢰하고, 그 송전 정지 의뢰를 송신한다(ST402). 송전측은 수전기로부터의 송전 정지를 수신하고(ST403), 송전을 정지한다(ST404). 그리고, 수전기는 수전 정지를 확인하고(ST405), 공진 코일을 오프한다(ST406).
도 23은, 본 실시예의 무선 전력 전송 시스템에 있어서의 처리의 제4 예를 설명하기 위한 흐름도이며, 2개의 수전기 중 한쪽에서 소정의 충전량을 달성했을 때의 처리를 설명하기 위한 것이다.
도 23에 도시되는 바와 같이, 수전측에서, 수전기(2A)에서 소정의 충전량이 달성되면(ST501), 수전기(2A)는 송전 정지를 의뢰하고, 그 송전 정지 의뢰를 송신한다(ST502). 이때, 수전기(2B)는 소정의 충전량이 달성되어 있지 않은 것으로 한다.
송전측은 수전기(2A)로부터의 송전 정지를 수신하고(ST503), 송전을 일시 정지한다(ST504). 그리고, 수전기(2A, 2B)는 수전 정지를 확인하고(ST505), 수전기(2A)는 공진 코일(11aA)을 오프한다(ST506). 송전측에서는 수전기(2B)에 대한 전력 전송을 행하기 위해, 송전을 재개한다(테스트 송전도 포함하여, 송전 개시 동작을 행함:ST507).
도 24는, 본 실시예의 무선 전력 전송 시스템에 있어서의 처리의 제5 예를 설명하기 위한 흐름도이며, 배터리 잔량 제로의 디바이스에 대한 처리를 설명하기 위한 것이다. 여기서, 배터리 잔량 제로의 디바이스에 대한 처리에서는, 위치 센서(S1) 및 가속도 센서(SA)에 의한 정보는 사용하지 않는다.
도 24에 도시되는 바와 같이, 송전측에서, 각 디바이스에의 송전 중일 때(ST601), 수전측에서는, 각 디바이스가 수전 중으로 되어 있다(ST602). 다음에, 유저가 배터리 잔량 제로의 디바이스(수전기)를 송전기의 근방에 배치한다(ST603). 여기서, 배터리 잔량 제로의 수전기를 송전기의 근방에 배치하는 위치는, 미리 소정의 수전 위치가 미리 정해져 있다.
또한, 유저가 배터리 잔량 제로 스위치를 온한다(ST604). 이에 의해, 송전을 정지하고(ST605), 모든 수전계(수전기)에 공진 코일의 오프를 통신한다(ST606). 수전측에서는, 모든 수전기(배터리 잔량 제로의 수전기 이외의 모든 수전기)의 공진 코일이 오프한다(ST607).
송전측에서는(마스터 송전기는), 배터리 잔량 제로의 수전기가 소정 위치에 놓여진 것으로 하여 상대 위치 관계를 추정하고(ST608), 정합 조건을 초기 설정한다(ST609). 즉, 배터리 잔량 제로의 수전기에 대해서는, 예를 들어, 전자기 유도에 의한 결합을 사용해서 송전을 행하게 된다.
또한, 각 송전 코일의 강도 및 위상을 초기 설정하고(ST610), 테스트 송전(예를 들어, 10％)하여 10％ 출력을 확인하고(ST611), 센서(S3)(이상 검지 센서)에 의해 이상의 확인, 즉, 이상 발열이 발생하고 있지 않은 것을 확인한다(ST612).
마스터 송전기는 센서(S2)(인체 감지 센서)를 확인하여, 사람이 있을 때는 소 전력 모드로 하고(ST613), 사람이 없을 때는 본격 송전(RT1)(예를 들어, 5W)하여 5W 출력을 확인한다(ST614). 그리고, 센서(S3)(이상 검지 센서)에 의해 이상의 확인, 즉, 이상 발열이 발생하고 있지 않은 것을 확인한다(ST615).
다음에, 본격 송전(RT1)(예를 들어, 5W)을 소정 시간(예를 들어, 5분 정도) 계속하고, 수전기에 대한 통신을 확인한다(ST616). 이것은, 임피던스의 안정을 확인함으로써 행해도 좋다(ST617). 여기서, 수전측(배터리 잔량 제로의 수전기)에서는, 예를 들어, 충전이 불충분하면 통신은 불가능의 상태로 되어 있다(ST618).
또한, 본격 송전(RT2)(예를 들어, 10W)하여 10W 출력을 확인하고(ST619), 센서(S3)(이상 검지 센서)에 의해 이상의 확인, 즉, 이상 발열이 발생하고 있지 않은 것을 확인한다(ST620).
그리고, 본격 송전(RT2)(예를 들어, 10W)을 소정 시간(예를 들어, 5분 정도) 계속하고, 수전기에 대한 통신을 확인한다(ST621). 이것은, 임피던스의 안정을 확인함으로써 행해도 좋다(ST622). 여기서, 수전측(배터리 잔량 제로의 수전기)에서는, 예를 들어, 충전이 진행되면, 배터리 잔량 제로였던 수전기는 통신에 응답한다(ST623).
송전측에서는, 통상의 수전기 1개에 대한 송전을 소정 시간만큼 계속한다(ST624). 여기서, 배터리 잔량 제로였던 수전기에 대한 송전은, 전자기 유도를 이용한 송전에 의해 배터리의 만충전까지 행해도 좋지만, 어느 정도(통신 가능한 상태까지) 충전이 진행된 후에는 공명을 이용한 송전으로 전환해도 좋다.
그리고, 송전을 정지하고(ST625), 통상의 송전 개시로부터 처리를 재개(ST626), 즉, 전술한 도 19 내지 도 23을 참조해서 설명한 처리를 실행한다.
이상, 실시 형태를 설명했지만, 여기에 기재한 모든 예나 조건은, 발명 및 기술에 적용하는 발명의 개념의 이해를 돕는 목적으로 기재된 것이며, 특별히 기재된 예나 조건은 발명의 범위를 제한하는 것을 의도하는 것이 아니라, 명세서의 그와 같은 예의 구성은 발명의 이점 및 결점을 나타내는 것은 아니다. 발명의 실시 형태를 상세하게 기재했지만, 각종의 변경, 치환, 변형이 발명의 정신 및 범위를 일탈하지 않고 행할 수 있는 것이 이해되어야만 한다.
1 : 송전기(1차측, 송전측)
1A 내지 1D : 송전기
2 : 수전기(2차측, 수전측)
2A 내지 2E : 수전기
11 : 와이어리스 송전부
11a, 11aA, 11aB : LC 공진기(제2 코일, 공진 코일)
11b, 11bA, 11bB : 전력 공급 코일(제1 코일)
12 : 고주파 전원부
13 : 송전 제어부
14, 14A, 14B : 통신 회로부(제1 통신 회로부)
21 : 와이어리스 수전부
21a, 21aA, 21aB : LC 공진기(제3 코일, 공진 코일)
21b, 21bA, 21bB : 전력 취출 코일(제4 코일)
22 : 수전 회로부
23 : 수전 제어부
24 : 통신 회로부(제2 통신 회로부)
25 : 배터리부
121, 121A, 121B : 발진기
122, 122A, 122B : 증폭 회로
123 : 정합기
131 : 송전 제어 회로
132 : 주파수 로크 회로
133, 233 : 내부 버스
134, 234 : 연산 처리 장치(CPU)
135, 235 : 메모리
136, 236 : 입출력 회로(I/O부)
140B : 복조 회로
210A, 210B, 220A, 220B : PLL 회로(동기 회로)
S1 : 위치 센서
S2 : 인체 감지 센서(생체 감지 센서)
S3 : 이상 검지 센서
SA : 3차원 가속도 센서

Claims (20)

  1. 복수의 송전기와,
    수전기를 갖고,
    상기 복수의 송전기 중 적어도 1개의 송전기로부터 상기 수전기에 대해, 자계 공명 또는 전계 공진을 이용해서 무선에 의해 전력 전송을 행하는 무선 전력 전송 시스템으로서,
    상기 수전기는, 상기 복수의 송전기와 통신 가능하고,
    상기 수전기는, 상기 복수의 송전기 중 전력 전송 범위가 그 수전기와 겹치는 2 이상의 송전기를 검출하고,
    상기 수전기에 의해 검출된 상기 2 이상의 송전기 중, 1개의 송전기는 마스터 송전기로 설정됨과 함께, 다른 송전기는 슬레이브 송전기로 설정되고,
    상기 마스터 송전기는, 그 마스터 송전기 및 상기 슬레이브 송전기의 출력 강도 및 출력 위상을 결정하고, 상기 마스터 송전기 및 상기 슬레이브 송전기는, 각각 결정된 상기 출력 강도 및 상기 출력 위상으로, 상기 수전기에 전력 전송을 행하는
    것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 송전기는, 자계 공명 또는 전계 공진을 이용해서 무선에 의해 전력을 송전하는 와이어리스 송전부를 각각 포함하고,
    상기 수전기는, 자계 공명 또는 전계 공진을 이용해서 무선에 의해 송전된 전력을 수전하는 와이어리스 수전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    전원부와, 그 전원부 및 상기 와이어리스 송전부를 제어하는 송전 제어부를 더 갖고,
    상기 와이어리스 송전부는, LC 공진기를 포함하고,
    상기 송전 제어부는, 상기 와이어리스 송전부의 LC 공진기가, 상기 적어도 1개의 송전기로부터 상기 수전기에 대해 무선에 의해 전력 전송을 행하고 있지 않는 통상시에 동작하지 않도록 제어하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 와이어리스 수전부로부터 전력을 취출하는 수전 회로부와, 상기 수전 회로부를 제어하는 수전 제어부를 더 갖고,
    상기 와이어리스 수전부는, LC 공진기를 포함하고,
    상기 수전 제어부는, 상기 와이어리스 수전부의 LC 공진기가, 상기 적어도 1개의 송전기로부터 상기 수전기에 대해 무선에 의해 전력 전송을 행하고 있지 않는 통상시에 동작하지 않도록 제어하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 시스템.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    다른 1개 이상의 수전기를 더 갖고,
    상기 마스터 송전기는, 배터리 잔량 제로의 상기 수전기에 대하여 전자기 유도를 이용한 전력 전송을 행하고, 상기 다른 1개 이상의 수전기의 와이어리스 수전부의 LC 공진기를 동작하지 않도록 제어하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 시스템.
  7. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 복수의 송전기의 각각은, 다른 상기 송전기 및 상기 수전기와의 사이에서 통신을 행하는 제1 통신 회로부를 포함하고,
    상기 수전기는, 상기 복수의 송전기와의 사이에서 통신을 행하는 제2 통신 회로부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 시스템.
  8. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 마스터 송전기는,
    상기 복수의 송전기에 의한 전력 전송이 가능한 범위를 나타내는 복수의 전력 전송 범위의 정보와,
    상기 복수의 송전기에 의한 통신이 가능한 범위를 나타내는 복수의 통신 범위의 정보와,
    상기 수전기의 위치를 나타내는 위치 정보를 수취하여 상기 전력 전송을 행하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 마스터 송전기는, 또한,
    상기 복수의 전력 전송 범위 내에서, 생체를 감지하는 생체 감지 범위의 정보를 수취하여 상기 전력 전송을 행하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 시스템.
  10. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 마스터 송전기는, 또한,
    상기 전력 전송의 대상이 되는 수전기의 자세 정보를 수취하여 상기 전력 전송을 행하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 시스템.
  11. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 마스터 송전기는,
    상기 복수의 송전기 중 적어도 2개의 송전기의 전력 전송 범위가 겹치고, 그 겹친 전력 전송 범위에 적어도 1개의 수전기가 포함될 때에 설정되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 시스템.
  12. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 마스터 송전기는,
    상기 복수의 송전기 중, 통신 가능한 송전기의 수가 가장 많아지는 송전기가 선택되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 시스템.
  13. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 수전기가 배터리 잔량 제로일 때, 그 배터리 잔량 제로인 수전기는, 상기 복수의 송전기 중 1개에 접하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 시스템.
  14. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 복수의 송전기는, 각각 발진기 및 동기 회로를 포함하고,
    상기 복수의 송전기 중, 1개의 송전기는 프라이머리 송전기로 설정됨과 함께, 다른 송전기는 세컨더리 송전기로 설정되고,
    상기 수전기에 대해, 복수의 송전기가 전력 전송을 행할 때,
    상기 프라이머리 송전기는, 상기 발진기의 주파수에 따라서 전력 전송을 행하고,
    상기 세컨더리 송전기는, 그 세컨더리 송전기의 상기 동기 회로를, 상기 프라이머리 송전기의 상기 발진기의 주파수에 동기시키고, 그 주파수가 동기된 상기 세컨더리 송전기의 상기 동기 회로의 주파수에 따라서 전력 전송을 행하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 시스템.
  15. 복수의 송전기와, 수전기를 갖고, 상기 복수의 송전기 중 적어도 1개의 송전기로부터 상기 수전기에 대해, 자계 공명 또는 전계 공진을 이용해서 무선에 의해 전력 전송을 행하는 무선 전력 전송 방법으로서,
    상기 수전기는, 상기 복수의 송전기와 통신 가능하고,
    상기 수전기는, 상기 복수의 송전기 중 전력 전송 범위가 그 수전기와 겹치는 2 이상의 송전기를 검출하고,
    상기 수전기에 의해 검출된 상기 2 이상의 송전기 중, 1개의 송전기는 마스터 송전기로 설정됨과 함께, 다른 송전기는 슬레이브 송전기로 설정되고,
    상기 마스터 송전기는, 그 마스터 송전기 및 상기 슬레이브 송전기의 출력 강도 및 출력 위상을 결정하고, 상기 마스터 송전기 및 상기 슬레이브 송전기는, 각각 결정된 상기 출력 강도 및 상기 출력 위상으로, 상기 수전기에 전력 전송을 행하는
    것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 방법.
  16. 삭제
  17. 복수의 송전기와,
    수전기를 갖고,
    상기 복수의 송전기 중 적어도 1개의 송전기로부터 상기 수전기에 대해, 자계 공명 또는 전계 공진을 이용해서 무선에 의해 전력 전송을 행하는 무선 전력 전송 시스템으로서,
    상기 수전기는, 상기 복수의 송전기와 통신 가능하고,
    상기 수전기는, 상기 복수의 송전기 중 전력 전송 범위가 그 수전기와 겹치는 2 이상의 송전기를 검출하고,
    상기 수전기에 의해 검출된 상기 2 이상의 송전기 중, 1개의 송전기는 마스터 송전기로 설정됨과 함께, 다른 송전기는 슬레이브 송전기로 설정되고,
    상기 마스터 송전기는,
    상기 복수의 송전기에 의한 전력 전송이 가능한 범위를 나타내는 복수의 전력 전송 범위의 정보와,
    상기 복수의 송전기에 의한 통신이 가능한 범위를 나타내는 복수의 통신 범위의 정보와,
    상기 수전기의 위치를 나타내는 위치 정보를 수취하여 그 마스터 송전기 및 상기 슬레이브 송전기의 출력 강도 및 출력 위상을 결정하고, 상기 마스터 송전기 및 상기 슬레이브 송전기는, 각각 결정된 상기 출력 강도 및 상기 출력 위상으로, 상기 수전기에 전력 전송을 행하는
    것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 시스템.
  18. 복수의 송전기와, 수전기를 갖고, 상기 복수의 송전기 중 적어도 1개의 송전기로부터 상기 수전기에 대해, 자계 공명 또는 전계 공진을 이용해서 무선에 의해 전력 전송을 행하는 무선 전력 전송 방법으로서,
    상기 수전기는, 상기 복수의 송전기와 통신 가능하고,
    상기 수전기는, 상기 복수의 송전기 중 전력 전송 범위가 그 수전기와 겹치는 2 이상의 송전기를 검출하고,
    상기 수전기에 의해 검출된 상기 2 이상의 송전기 중, 1개의 송전기는 마스터 송전기로 설정됨과 함께, 다른 송전기는 슬레이브 송전기로 설정되고,
    상기 마스터 송전기는,
    상기 복수의 송전기에 의한 전력 전송이 가능한 범위를 나타내는 복수의 전력 전송 범위의 정보와,
    상기 복수의 송전기에 의한 통신이 가능한 범위를 나타내는 복수의 통신 범위의 정보와,
    상기 수전기의 위치를 나타내는 위치 정보를 수취하여 그 마스터 송전기 및 상기 슬레이브 송전기의 출력 강도 및 출력 위상을 결정하고, 상기 마스터 송전기 및 상기 슬레이브 송전기는, 각각 결정된 상기 출력 강도 및 상기 출력 위상으로, 상기 수전기에 전력 전송을 행하는
    것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 방법.
  19. 복수의 송전기와,
    수전기를 갖고,
    상기 복수의 송전기 중 적어도 1개의 송전기로부터 상기 수전기에 대해, 자계 공명 또는 전계 공진을 이용해서 무선에 의해 전력 전송을 행하는 무선 전력 전송 시스템으로서,
    상기 수전기는, 상기 복수의 송전기와 통신 가능하고,
    상기 수전기는, 상기 복수의 송전기 중 전력 전송 범위가 그 수전기와 겹치는 2 이상의 송전기를 검출하고,
    상기 수전기에 의해 검출된 상기 2 이상의 송전기 중, 1개의 송전기는 마스터 송전기로 설정됨과 함께, 다른 송전기는 슬레이브 송전기로 설정되고,
    상기 마스터 송전기는,
    상기 복수의 송전기 중, 통신 가능한 송전기의 수가 가장 많아지는 송전기가 선택되어, 그 마스터 송전기 및 상기 슬레이브 송전기의 출력 강도 및 출력 위상을 결정하고, 상기 마스터 송전기 및 상기 슬레이브 송전기는, 각각 결정된 상기 출력 강도 및 상기 출력 위상으로, 상기 수전기에 전력 전송을 행하는
    것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 시스템.
  20. 복수의 송전기와, 수전기를 갖고, 상기 복수의 송전기 중 적어도 1개의 송전기로부터 상기 수전기에 대해, 자계 공명 또는 전계 공진을 이용해서 무선에 의해 전력 전송을 행하는 무선 전력 전송 방법으로서,
    상기 수전기는, 상기 복수의 송전기와 통신 가능하고,
    상기 수전기는, 상기 복수의 송전기 중 전력 전송 범위가 그 수전기와 겹치는 2 이상의 송전기를 검출하고,
    상기 수전기에 의해 검출된 2 이상의 송전기 중, 1개의 송전기는 마스터 송전기로 설정됨과 함께, 다른 송전기는 슬레이브 송전기로 설정되고,
    상기 마스터 송전기는,
    상기 복수의 송전기 중, 통신 가능한 송전기의 수가 가장 많아지는 송전기가 선택되어, 그 마스터 송전기 및 상기 슬레이브 송전기의 출력 강도 및 출력 위상을 결정하고, 상기 마스터 송전기 및 상기 슬레이브 송전기는, 각각 결정된 상기 출력 강도 및 상기 출력 위상으로, 상기 수전기에 전력 전송을 행하는
    것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 방법.
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