KR101897157B1 - 무선 전력 전송 장치 및 방법, 무선 전력 수신 장치 - Google Patents

Abstract

무선으로 전력을 전송하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 무선 전력 전송 장치는 소스 공진기와 타겟 공진기 간의 상호 공진을 통하여 무선으로 전력을 전송하는 장치에 있어서, 상기 소스 공진기에서 발진하는 신호의 진폭의 변화량에 기초하여 상기 장치로부터 무선으로 전력을 수신하는 수신 디바이스의 충전영역으로의 진입을 감지하고, 상기 진입이 감지되면 상기 수신 디바이스의 부하와 매칭되도록 상기 소스 공진기의 공진 주파수 또는 임피던스를 제어한다.

Description

무선 전력 전송 장치 및 방법, 무선 전력 수신 장치{METHOD AND APPARATUS FOR WIRELESS POWER TRANSMISSION AND APPARATUS FOR WIRELESS POWER RECEPTION}

기술분야는 무선으로 전력을 전송하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

무선 전력전송에 대한 연구는 전기 자동차(electric vehicle) 및 휴대기기를 포함한 다양한 전기기기의 폭발적 증가로 인한 유선전력공급의 불편함 증가 및 기존 battery 용량의 한계 봉착 등을 극복하기 위해 시작되었다. 무선 전력 전송 기술들 중 하나는 RF 소자들의 공진(resonance) 특성을 이용한다. 공진 특성을 이용하는 무선 전력 전송 시스템은 전력을 공급하는 소스 디바이스와 전력을 공급받는 타겟 디바이스를 포함할 수 있다.

일 측면에 있어서, 무선 전력 전송 장치는 소스 공진기와 타겟 공진기 간의 상호 공진을 통하여 무선으로 전력을 전송하는 장치에 있어서, 상기 소스 공진기에서 발진하는 신호의 진폭의 변화량에 기초하여 상기 장치로부터 무선으로 전력을 수신하는 수신 디바이스의 충전영역으로의 진입을 감지하는 감지부 및 상기 수신 디바이스의 부하와 매칭되도록 상기 소스 공진기의 공진 주파수 또는 임피던스를 제어하는 제어부를 포함한다.

상기 감지부는 상기 발진하는 신호의 진폭이 일정한 크기의 진폭 값을 가지는 초기 진폭 값으로부터 감쇠하는지 여부에 기초하여, 상기 수신 디바이스의 충전영역으로의 진입을 감지할 수 있다.

상기 감지부는 상기 수신디바이스의 충전영역으로의 진입을 감지한 후에, 상기 소스 공진기에서 발진하는 신호의 진폭이 소정의 값 이상으로 감지되면, 상기 수신 디바이스가 상기 무선으로 전력을 전송하는 장치와 정렬된 것으로 판단할 수 있다.

상기 감지부는 상기 소스 공진기에서 발진하는 신호의 진폭을 측정하는 측정부를 포함할 수 있다.

상기 감지부는 광 삼각 방식에 기초하여, 상기 충전영역으로 진입하는 상기 수신 디바이스와 상기 무선으로 전력을 전송하는 장치의 정렬 여부를 센싱 하는 정렬센서를 포함할 수 있다.

상기 제어부는 충전 정도에 따라 변화하는 상기 수신 디바이스의 부하와 매칭되도록 상기 무선으로 전력을 전송하는 장치에 포함된 가상저항을 조절할 수 있다.

상기 가상저항은 복수개의 저항 및 캐패시터와 복수개의 트랜지스터의 연결회로로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는 상기 수신 디바이스로부터 반사되는 반사전력량에 기초하여 상기 반사전력량이 최소값을 가지도록 상기 소스 공진기의 공진 주파수 또는 임피던스를 제어할 수 있다.

다른 일 측면에 있어서, 무선 전력 전송 장치는 상기 수신 디바이스와 상기 무선으로 전력을 전송하는 장치가 정렬되지 않은 것으로 감지되면, 상기 무선으로 전력을 전송하는 장치로부터 최적의 효율로 전력을 수신할 수 있는 위치에 관한 정보를 상기 수신 디바이스로 전송하는 통신부를 더 포함할 수 있다.

상기 제어부는 상기 수신 디바이스와 상기 무선으로 전력을 전송하는 장치가 정렬되지 않은 것으로 감지되면, 정렬되지 않은 위치의 상기 수신 디바이스의 부하와 매칭되도록 상기 무선으로 전력을 전송하는 장치에 포함된 가상저항을 조절할 수 있다.

일 측면에 있어서, 무선 전력 수신 장치는 소스 공진기와 타겟 공진기 간의 상호 공진을 통하여 무선으로 전력을 수신하는 장치에 있어서, 상기 타겟 공진기에 저장되는 신호의 파형에 기초하여 무선으로 전력을 공급하는 공급 디바이스의 충전영역으로의 진입을 감지하는 감지부, 상기 공급 디바이스로부터 상기 충전영역의 정렬위치에 대한 정보를 수신하는 통신부 및 상기 공급 디바이스와 임피던스가 매칭되도록 상기 정렬위치로 상기 무선으로 전력을 수신하는 장치의 이동을 제어하는 제어부를 포함한다.

다른 일 측면에 있어서, 무선 전력 수신 장치는 상기 감지부에서 상기 충전영역으로의 진입이 감지되면, 상기 공급 디바이스의 충전영역의 정렬위치를 디스플레이 하는 디스플레이부를 더 포함할 수 있다.

상기 통신부는 상기 공급 디바이스로부터 반사 전력량에 대한 정보를 수신하고, 상기 제어부는 상기 반사 전력량에 대한 정보에 기초하여, 상기 무선으로 전력을 수신하는 장치에 탑재된 부하가 충전 진행 상황에 관계없이 일정한 저항 값을 가지도록 상기 부하와 연결된 가상 저항의 크기를 제어할 수 있다.

일 측면에 있어서, 무선 전력 전송 방법은 소스 공진기와 타겟 공진기 간의 상호 공진을 통하여 무선으로 전력을 전송하는 장치에 있어서, 상기 소스 공진기에서 발진하는 신호의 진폭의 변화량에 기초하여 상기 장치로부터 무선으로 전력을 수신하는 수신 디바이스의 충전영역으로의 진입을 감지하는 단계 및 상기 수신 디바이스의 부하와 매칭되도록 상기 소스 공진기의 공진 주파수 또는 임피던스를 제어하는 단계를 포함한다.

상기 감지하는 단계는 상기 발진하는 신호의 진폭이 일정한 크기의 진폭 값을 가지는 초기 진폭 값으로부터 감쇠하는지 여부에 기초하여, 상기 수신 디바이스의 충전영역으로의 진입을 감지할 수 있다.

상기 제어하는 단계는 상기 수신 디바이스로부터 반사되는 반사전력량에 기초하여 상기 반사전력량이 최소값을 가지도록 상기 소스 공진기의 공진 주파수 또는 임피던스를 제어할 수 있다.

무선 전력 수신 장치가 무선 전력 전송 장치의 충전영역에 진입하는 경우, 무선 전력 전송 장치는 무선 전력 수신 장치의 진입 위치에 따라 소정의 충전영역과 정렬되었는지를 판단하고, 정렬을 위한 정보를 무선 전력 수신 장치로 전달할 수 있다.

또한, 무선 전력 전송 장치의 충전영역과 무선 전력 수신 장치가 정렬되지 않은 경우에도, 무선 전력 전송 장치는 가상저항을 조절하여, 무선 전력 수신 장치의 부하와 매칭되도록 공진 주파수 또는 임피던스를 변경할 수 있다.

또한, 무선 전력 수신 장치는 충전이 진행됨에 따라 변화하는 부하의 크기를 가상저항으로 보상하여, 초기 부하의 크기와 동일한 크기를 유지시킴으로써, 무선 전력 전송 장치로부터 효율적으로 전력을 수신할 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 나타낸다.
도 2는 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치의 블록도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치의 블록도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 소스와 타겟 간의 정렬방식을 나타낸 도면이다.
도 5는 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 소스와 타겟 간의 정렬방식을 나타낸 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치에서 발진하는 신호의 진폭을 나타낸 그래프이다.
도 7은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치에서 발진하는 신호의 진폭의 변화를 검출하는 감지부의 구성을 나타낸 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치에서 사용하는 가상저항을 나타낸 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치에서 디스플레이부를 나타낸도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 공진기 및 피더에서 자기장의 분포를 나타낸다.
도 11은 일 실시예에 따른 공진기 및 피더의 구성을 나타낸 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따른 피딩부의 피딩에 따른 공진기의 내부에서 자기장의 분포를 나타낸 도면이다.
도 13은 일 실시예에 따른 전기 자동차(electric vehicle) 충전 시스템을 나타낸다.
도 14는 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 방법의 흐름도이다.

이하, 일측에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

소스와 타겟 간에 통신을 수행하는 방식에는 인 밴드 통신 방식과 아웃 밴드 통신 방식이 있다. 인 밴드 통신 방식은 소스와 타겟이 전력 전송에 이용하는 주파수와 동일한 주파수에서 통신하는 것을 의미하고, 아웃 밴드 통신 방식은 소스와 타겟이 전력 전송에 이용하는 주파수와는 별도의 주파수를 이용하여 통신하는 것을 의미한다.

도 1은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 나타낸다.

도 1을 참조하면, 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송 시스템은 소스(110) 및 타겟(120)을 포함한다. 소스(110)는 무선 전력을 공급하는 디바이스를 의미하며, 디바이스에는 패드, 단말, TV 등 전력을 공급할 수 있는 모든 전자기기가 포함될 수 있다. 타겟(120)은 무선 전력을 공급받는 디바이스를 의미하며, 디바이스에는 단말, TV, 자동차, 세탁기, 라디오, 전등 등 전력을 필요로 하는 모든 전자기기가 포함될 수 있다.

소스(110)는 Variable SMPS(111), Power Amplifier(112), 매칭 네트워크(113), 제어부(114) 및 통신부(115)를 포함한다.

Variable SMPS(Switching Mode Power Supply)(111)는 Power Supply로부터 출력되는 수십 Hz 대역의 AC 전압을 스위칭하여 DC 전압을 생성한다. Variable SMPS(111)는 일정한 레벨의 DC 전압을 출력하거나 제어부(Tx Control Logic)(114)의 제어에 따라 DC 전압의 출력 레벨을 조정할 수 있다.

Variable SMPS(Switching Mode Power Supply)(111)는 Class-E 타입의 Power Amplifier(112)가 항상 효율이 높은 포화 영역에서 동작할 수 있도록, Power Amplifier(112)의 출력 전력 레벨에 따라 공급 전압을 제어하여, 모든 출력 레벨에서 최대효율을 유지하게 할 수 있다.

Variable SMPS(Switching Mode Power Supply)(111) 대신에 일반적으로 사용되는 상용 SMPS를 사용하는 경우에는, 추가적으로 Variable DC/DC를 사용해야 한다. 상용 SMPS와 Variable DC/DC는 Class-E 타입의 Power Amplifier(112)가 항상 효율이 높은 포화 영역에서 동작할 수 있도록, Power Amplifier(112)의 출력 전력 레벨에 따라 공급 전압을 제어하여, 모든 출력 레벨에서 최대효율을 유지하게 할 수 있다.

Power Detector(116)는 Variable SMPS(111)의 출력 전류 및 전압을 검출하고, 검출된 전류 및 전압에 대한 정보를 제어부(114)로 전달한다. 또한, Power Detector(116)는 Power Amplifier(112)의 입력 전류 및 전압을 검출할 수도 있다.

Power Amplifier(112)는 수 MHz ~ 수십 MHz 대역의 스위칭 펄스 신호에 의하여 일정한 레벨의 DC 전압를 AC 전압으로 변환함으로써 전력을 생성할 수 있다. 즉, Power Amplifier(112)는 기준 공진 주파수 F_Ref를 이용하여 Power Amplifier(112)에 공급되는 직류 전압을 교류 전압으로 변환함으로써, 복수의 타겟 디바이스들에서 사용되는 통신용 전력 또는 충전용 전력을 생성할 수 있다.

여기서, 통신용 전력은 0.1~1mWatt의 작은 전력을 의미하고, 충전용 전력은 타겟 디바이스의 디바이스 로드에서 소비되는 1mWatt~200Watt의 큰 전력을 의미한다. 본 명세서에서, "충전"이라는 용어는 전력을 충전하는 유닛(unit) 또는 요소(element)에 전력을 공급하는 의미로 사용될 수 있다. 또한, "충전"이라는 용어는 전력을 소비하는 유닛(unit) 또는 요소(element)에 전력을 공급하는 의미로도 사용될 수 있다. 여기서, 유닛(unit) 또는 요소(element)는 예를 들어 배터리, 디스플레이, 음성 출력 회로, 메인 프로세서, 각종 센서들을 포함한다.

한편, 본 명세서에서 "기준 공진 주파수"는 소스(110)가 기본적으로 사용하는 공진 주파수의 의미로 사용된다. 또한, "트래킹 주파수"는 기 설정된 방식에 따라 조정된 공진 주파수의 의미로 사용된다.

제어부(114)는 "통신용 전력" 또는 "충전용 전력"에 대한 반사파를 검출하고, 검출된 반사파에 기초하여 타겟 공진기(133)와 소스 공진기(131) 사이의 미스매칭(mismatching)을 검출한다. 제어부(114)는 반사파의 포락선(envelop)을 검출함으로써, 미스 매칭을 검출하거나 반사파의 전력량을 검출함으로써 미스매칭을 검출할 수 있다.

매칭 네트워크(113)는 제어부(114)의 제어에 따라 소스 공진기(131)와 타겟 공진기(133) 간의 임피던스 미스매칭을 최적의 매칭으로 보상할 수 있다. 매칭 네트워크(113)는 캐패시터 또는 인덕터의 조합으로 제어부(114)의 제어에 따라 스위치를 통해 연결될 수 있다.

제어부(114)는 소스 공진기(131) 또는 Power Amplifier(112)의 출력 전압의 레벨 및 상기 반사파의 전압 레벨에 기초하여 전압정재파비(VSWR, Voltage standing wave ratio)를 계산하고, 상기 전압정재파비가 기 설정된 값보다 작으면 상기 미스매칭이 검출된 것으로 결정할 수 있다.

또한, 제어부(114)는 상기 전압정재파비가 기 설정된 값보다 작으면 기 설정된 N개의 트래킹 주파수 각각에 대한 전력 전송 효율을 계산하고, 상기 N개의 트래킹주파수 중 전력 전송 효율이 가장 좋은 트래킹 주파수 F_Best를 결정하고, 기준 공진 주파수F_Ref를 상기 F_Best로 조정할 수 있다.

또한, 제어부(114)는 스위칭 펄스 신호의 주파수를 조정할 수 있다. 제어부(114)의 제어에 의하여 스위칭 펄스 신호의 주파수가 결정될 수 있다. 제어부(114)는 는 Power Amplifier(112)를 제어함으로써, 타겟(120)에 전송하기 위한 변조 신호를 생성할 수 있다. 즉, 통신부(115)는 인-밴드 통신을 통해 타겟(120)과 다양한 데이터(140)를 전송할 수 있다. 또한, 제어부(114)는 반사파를 검출하고, 반사파의 포락선을 통해 타겟(120)으로부터 수신되는 신호를 복조할 수 있다.

제어부(114)는 다양한 방법을 통해, 인-밴드 통신을 수행하기 위한 변조 신호를 생성할 수 있다. 제어부(114)는 스위칭 펄스 신호를 온/오프 함으로써, 변조신호를 생성할 수 있다. 또한, 제어부(114)는 델타-시그마 변조를 수행하여, 변조신호를 생성할 수 있다. 제어부(114)는 일정한 포락선을 가지는 펄스폭 변조신호를 생성할 수 있다.

제어부(114)는 소스(110)의 온도변화, 타겟(120)의 배터리 상태, 수신 전력량의 변화, 또는 타겟(120)의 온도 변화를 고려하여 타겟(120)으로 전송할 초기 무선 전력을 결정한다.

소스(110)는 온도 변화를 감지하기 위한 온도 측정 센서(도시 되지 않음)를 더 포함할 수 있다. 타겟(120)의 배터리 상태, 수신 전력량의 변화, 또는 타겟(120)의 온도 변화에 대한 정보는 통신을 통해 타겟(120)으로부터 수신할 수 있다.

즉, 타겟(120)의 온도 변화는 타겟(120)으로부터 수신된 데이터에 기초하여 검출될 수 있다.

이때, 제어부(114)는 소스(110)의 온도의 변화에 따라 Power Amplifier(112)로 공급되는 전압의 조정 량이 저장된 룩업-테이블을 이용하여 Power Amplifier(112)로 공급되는 전압을 조정할 수 있다. 예를 들어, 소스(110)의 온도가 상승한 경우, 제어부(114)는 Power Amplifier(112)로 공급되는 전압을 낮출 수 있다.

한편, 통신부(115)는 통신 채널을 이용하는 아웃-밴드 통신을 수행할 수도 있다. 통신부(115)는 Zigbee, Bluetooth 등의 통신 모듈을 포함할 수 있다. 통신부(115)는 아웃-밴드 통신을 통해 타겟(120)과 데이터(140)를 전송할 수 있다.

소스 공진기(131)는 전자기(electromagnetic) 에너지(130)를 타겟 공진기(133)로 전달(transferring)한다. 소스 공진기(131)는 타겟 공진기(133)와의 마그네틱 커플링을 통해 "통신용 전력" 또는 "충전용 전력"을 타겟(120)으로 전달한다.

타겟(120)은 매칭 네트워크(121), 정류부(122), DC/DC 컨버터(123), 통신부(124) 및 제어부(125)를 포함한다.

타겟 공진기(133)는 소스 공진기(131)로부터 전자기(electromagnetic) 에너지를 수신한다. 즉, 타겟 공진기(133)는 소스 공진기(131)와의 마그네틱 커플링을 통해 소스(110)로부터 "통신용 전력" 또는 "충전용 전력"을 수신한다. 또한, 타겟 공진기(133)는 인-밴드 통신을 통해 소스(110)로부터 다양한 데이터(140)를 수신할 수 있다.

타겟 공진기(133)는 소스(110)의 온도변화, 타겟(120)의 배터리 상태, 수신 전력량의 변화, 또는 타겟(120)의 온도 변화를 고려하여 결정된 초기 무선 전력을 수신한다.

매칭 네트워크(121)는 소스(110) 측으로 보이는 입력 임피던스와 부하(Load)측으로 보이는 출력 임피던스를 매칭시킬 수 있다. 매칭 네트워크(121)는 캐패시터와 인덕터의 조합으로 구성될 수 있다.

정류부(122)는 교류 전압을 정류함으로써, DC 전압을 생성한다. 즉, 정류부(122)는 타겟 공진기(133)에 수신된 교류 전압을 정류한다.

DC/DC 컨버터(123)는 정류부(122)에서 출력되는 DC 전압의 레벨을 Load에서 필요로 하는 용량에 맞게 조정한다. 예를 들어, DC/DC 컨버터(123)는 정류부(122)에서 출력되는 DC 전압의 레벨을 3~10Volt로 조정할 수 있다.

Power Detector(127)는 DC/DC 컨버터(123)의 입력단(126)의 전압과 출력단의 전류 및 전압을 검출할 수 있다. 검출된 입력단(126)의 전압은 소스에서 전달되는 전력의 전송 효율을 계산하는데 사용될 수 있다. 검출된 출력단의 전류 및 전압은 제어부(Rx Control Logic)(125)가 Load에 전달되는 전력을 계산하는데 사용될 수 있다. 소스(110)의 제어부(114)는 Load의 필요전력과 Load에 전달되는 전력을 고려하여, 소스(110)에서 전송해야 할 전력을 결정할 수 있다.

통신부(124)를 통해 계산된 출력단의 전력이 소스(110)로 전달되면, 소스(110)는 전송해야 할 전력을 계산할 수 있다.

통신부(124)는 공진 주파수를 이용하여 데이터를 송수신하는 인-밴드 통신을 수행할 수 있다. 이때, 제어부(125)는 타겟 공진기(133)과 정류부(122) 사이의 신호를 검출하여 수신 신호를 복조하거나, 정류부(122)의 출력 신호를 검출하여 수신 신호를 복조할 수 있다. 즉, 제어부(125)는 인-밴드 통신을 통해 수신된 메시지를 복조할 수 있다. 또한, 제어부(125)는 매칭 네트워크(121)를 통하여 타겟 공진기(133)의 임피던스를 조정함으로써, 소스(110)에 전송하는 신호를 변조할 수 있다. 간단한 예로, 제어부(125)는 타겟 공진기(133)의 임피던스를 증가 시킴으로써, 소스(110)의 제어부(114)에서 반사파가 검출되도록 할 수 있다. 반사파의 발생 여부에 따라, 소스(110)의 제어부(114)는 이진수 "0" 또는 "1"을 검출할 수 있다.

통신부(124)는 "해당 타겟의 제품의 종류", "해당 타겟의 제조사 정보", "해당 타겟의 모델명", "해당 타겟의 Battery type", "해당 타겟의 충전 방식", "해당 타겟의 Load의 임피던스 값", "해당 타겟의 타겟 공진기의 특성에 대한 정보", "해당 타겟의 사용 주파수 대역에 대한 정보", "해당 타겟의 소요되는 전력량", "해당 타겟의 고유의 식별자" 및 "해당 타겟의 제품의 버전 또는 규격 정보"를 포함하는 응답 메시지를 소스(110)의 통신부(115)로 전송할 수 있다.

한편, 통신부(124)는 통신 채널을 이용하는 아웃-밴드 통신을 수행할 수도 있다. 통신부(124)는 Zigbee, Bluetooth 등의 통신 모듈을 포함할 수 있다. 통신부(124)는 아웃-밴드 통신을 통해 소스(110)와 데이터(140)를 송수신 할 수 있다.

통신부(124)는 소스(110)로부터 웨이크-업 요청 메시지를 수신하고, Power Detector(127)는 타겟 공진기(133)에 수신되는 전력의 양을 검출하며, 통신부(124)는 타겟 공진기(133)에 수신되는 전력의 양에 대한 정보를 소스(110)로 전송할 수 있다. 이때, 타겟 공진기(133)에 수신되는 전력의 양에 대한 정보는, "정류부(122)의 입력 전압 값 및 전류 값", "정류부(122)의 출력 전압 값 및 전류 값" 또는 "DC/DC 컨버터(123)의 출력 전압 값 및 전류 값"이다.

도 2는 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치의 블록도이다.

도 2를 참조하면, 무선 전력 전송 장치는 감지부(210), 제어부(220) 및 통신부(230)를 포함한다. 무선 전력 전송 장치는 탑재된 소스 공진기를 이용하여, 무선 전력 수신 장치에 탑재된 타겟 공진기와의 상호 공진을 통하여 전력을 무선으로 전송할 수 있다.

무선 전력 수신 장치는 이하의 설명에서 수신 디바이스로 표현될 수 있다. 또한, 무선 전력 수신 장치는 전기 자동차(EV, Electric Vehicle)일 수 있고, 무선 전력 전송 장치는 전기 자동차의 하부 또는 상부에서 전기 자동차를 충전하는 형태로 구현될 수 있다.

감지부(210)는 소스 공진기에서 발진하는 신호의 진폭의 변화량에 기초하여 무선으로 전력을 수신하는 수신 디바이스의 충전영역으로의 진입을 감지한다. 소스 공진기에서 발생하는 고주파 자계 내에 수신 디바이스가 접근하면, 상호 공진을 통해 수신 디바이스에 전력이 전송되어, 무선 전력 전송 장치에 저장된 에너지가 손실된다. 손실된 에너지로 인하여, 소스 공진기에서 발진하는 신호의 진폭이 감쇠 또는 정지하게 된다. 감지부(210)는 이러한 발진 신호의 진폭의 감쇠 또는 진폭의 정지를 통해 수신 디바이스의 충전영역으로의 진입을 감지할 수 있다.

감지부(210)는 수신 디바이스의 충전영역으로의 진입을 감지하기 위해 진폭이 일정한 발진 신호를 소스 공진기를 통하여 전송할 수 있다.

충전영역은 패드 타입으로 구현된 무선 전력 전송 장치의 소정영역을 의미할 수 있다. 또한, 충전영역은 상호 공진이 발생할 수 있는 영역으로 정의될 수도 있다.

감지부(210)에서 수신 디바이스가 충전영역으로 진입하는 것이 감지되면, 제어부(220)는 수신 디바이스의 부하와 매칭되도록 소스 공진기의 공진 주파수 또는 임피던스를 제어한다. 수신 디바이스가 충전영역 중 어느 위치 또는 얼마만큼 진입하였는지에 따라 제어부(220)는 소스 공진기의 공진 주파수를 조절할 수 있다. 수신 디바이스가 위치한 영역에서 반사전력량이 최소가 되도록 제어부(220)는 소스 공진기의 공진 주파수를 조절할 수 있다.

또한, 제어부(220)는 소스 공진기의 임피던스를 조절할 수 있다. 소스 공진기의 임피던스는 추가적인 저항 또는 캐패시터의 연결을 통해 조절될 수 있다.

감지부(210)는 발진하는 신호의 진폭이 일정한 크기의 진폭 값을 가지는 초기 진폭 값으로부터 감쇠하는지 여부에 기초하여, 수신 디바이스의 충전영역으로의 진입을 감지할 수 있다. 수신 디바이스가 충전영역으로 진입하면, 진폭 값이 감쇠하거나, 감쇠한 결과 초기 진폭 값보다 작은 일정함 값을 가지기 때문에, 감지부(210)는 진폭 값의 변화를 감지함으로써, 수신 디바이스의 충전영역으로의 진입을 판단할 수 있다.

감지부(210)는 근접센서로 구현될 수도 있다. 근접센서의 경우, 전원이 투입되면 약 60ms 이내에 전압의 진폭이 일정한 신호를 발진시키며, 그 결과 전자기장이 형성될 수 있다.

감지부(210)는 수신디바이스의 충전영역으로의 진입을 감지한 후에, 소스 공진기에서 발진하는 신호의 진폭이 소정의 값 이상으로 감지되면, 수신 디바이스가 무선으로 전력을 전송하는 장치와 정렬된 것으로 판단할 수 있다. 수신 디바이스가 충전영역의 어느 위치에 있느냐에 따라 발진 신호의 진폭이 크고 작아질 수 있다. 수신 디바이스가 충전영역에 정확히 매칭된 경우, 발진 신호의 진폭의 기 설정된 값 이상으로 감지부(210)에서 감지될 수 있다.

제어부(220)는 충전 정도에 따라 변화하는 수신 디바이스의 부하와 매칭되도록 무선 전력 전송 장치에 포함된 가상저항을 조절할 수 있다. 가상저항은 복수개의 저항 및 캐패시터와 복수개의 트랜지스터의 연결회로로 구성될 수 있다. 각각의 저항과 트랜지스터는 연결될 수 있고, 트랜지스터의 동작에 따라 각각의 저항은 소스 공진기와 연결되어, 소스 공진기의 임피던스를 변경하는데 사용될 수 있다. 즉, 제어부(220)는 트랜지스터의 동작을 제어하여, 가상저항의 크기를 조절할 수 있다.

수신 디바이스의 부하는 충전됨에 따라, 부하의 크기가 감소하게 된다. 따라서, 효율적으로 무선 전력이 전달되기 위해서는 감소하는 부하의 크기와 매칭되도록, 무선 전력 전송 장치의 임피던스가 조절될 필요가 있다.

제어부(220)는 수신 디바이스로부터 반사되는 반사 전력량에 기초하여 반사 전력량이 최소값을 가지도록 소스 공진기의 공진 주파수 또는 임피던스를 제어할 수 있다.

제어부(220)는 수신 디바이스와 무선 전력 전송 장치가 정렬되지 않은 것으로 감지되면, 정렬되지 않은 위치의 수신 디바이스의 부하와 매칭되도록 가상저항의 크기를 조절할 수 있다. 여기서 정렬이란 소정의 충전영역에 수신 디바이스가 올바르게 위치하는 것을 의미한다.

통신부(230)는 수신 디바이스와 무선 전력 전송 장치가 정렬되지 않은 것으로 감지되면, 무선 전력 전송 장치로부터 최적의 효율로 전력을 수신할 수 있는 위치에 관한 정보를 수신 디바이스로 전송할 수 있다. 통신부(230)는 충전영역에 수신 디바이스가 위치하도록, 수신 디바이스가 이동해야 할 방향정보 및 거리정보를 전송할 수 있다.

감지부(210)는 측정부(211) 또는 정렬 센서(213)를 포함할 수 있다. 측정부(211)는 소스 공진기에서 발진하는 신호의 진폭을 측정할 수 있다. 측정부(211)는 소스 공진기에서 발진하는 전압 신호의 전압 값을 측정할 수 있다.

정렬 센서(213)는 광 삼각 방식에 기초하여, 충전영역으로 진입하는 수신 디바이스와 무선 전력 전송 장치의 정렬 여부를 센싱 할 수 있다. 광 삼각 방식은 측정 대상에 사용된 레이저 빔을 광 센서에 영상화 한 후, 광 센서 상에 투영된 레이저 빔의 위치 정보로부터 삼각 측정 방식으로 대상까지의 거리 값을 계산하는 방식이다. 정렬 센서(213)는 무선 전력 전송 장치의 충전영역에 위치하여, 수신 디바이스와 정렬 센서(213) 간의 거리를 계산하고, 계산된 거리가 소정 오차 범위인 경우, 정렬된 것으로 판단할 수 있다.

제어부(220)는 무선 전력 전송 장치의 전반적인 제어를 담당하고, 감지부(210) 및 통신부(230)의 기능을 수행할 수 있다. 도 2의 실시 예에서 이를 별도로 구성하여 도시한 것은 각 기능들을 구별하여 설명하기 위함이다. 따라서 실제로 제품을 구현하는 경우에 이들 모두를 제어부(220)에서 처리하도록 구성할 수도 있으며, 이들 중 일부만을 제어부(220)에서 처리하도록 구성할 수도 있다.

도 3은 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치의 블록도이다.

도 3을 참조하면, 무선 전력 수신 장치는 감지부(310), 제어부(320), 통신부(330) 및 디스플레이부(340)를 포함한다. 무선 전력 전송 장치는 탑재된 소스 공진기를 이용하여, 무선 전력 수신 장치에 탑재된 타겟 공진기와의 상호 공진을 통하여 전력을 무선으로 전송할 수 있다. 무선 전력 전송 장치는 이하의 설명에서 공급 디바이스로 표현될 수 있다.

감지부(310)는 타겟 공진기에 저장되는 신호의 파형에 기초하여 무선으로 전력을 공급하는 공급 디바이스의 충전영역으로의 진입을 감지할 수 있다. 충전영역으로 진입하면, 공급 디바이스로부터 상호 공진을 통해 전력을 수신할 수 있다. 타겟 공진기와 공급 디바이스의 소스 공진기 간의 상호 공진으로 타겟 공진기에 전력이 저장된다. 타겟 공진기에 저장되는 신호의 파형이 변화하면, 감지부(310)는 무선 전력 수신 장치가 충전영역에 진입한 것으로 판단할 수 있다.

통신부(330)는 공급 디바이스로부터 충전영역의 정렬위치에 대한 정보를 수신할 수 있다. 통신부(330)는 정렬위치에 대한 정보를 인 밴드 방식 또는 아웃 밴드 방식으로 수신할 수 있다.

제어부(320)는 공급 디바이스와 임피던스가 매칭되도록 정렬위치로 무선 전력 수신 장치를 이동시킬 수 있다.

통신부(330)는 공급 디바이스로부터 반사 전력량에 대한 정보를 수신하고, 제어부(320)는 반사 전력량에 대한 정보에 기초하여, 무선 전력 수신 장치에 탑재된 부하가 충전 진행 상황에 관계없이 일정한 저항 값을 가지도록 부하와 연결된 가상 저항의 크기를 제어할 수 있다.

충전이 진행됨에 따라, 무선 전력 수신 장치에서 반사되는 반사 전력량이 변화할 수 있다. 반사 전력량이 변하는 것은 충전되는 정도에 따라 부하의 임피던스가 변화하기 때문인데, 제어부(320)는 충전 시작 당시의 부하의 임피던스가 지속적으로 유지되도록 가상저항의 크기를 조절할 수 있다.

디스플레이부(340)는 감지부(310)에서 무선 전력 수신 장치가 충전영역으로 진입하는 것이 감지되면, 공급 디바이스의 충전영역의 정렬위치를 화면 상에 디스플레이 할 수 있다. 정렬위치에 대한 정보는 통신부(330)에서 획득하므로, 디스플레이부(340)는 무선 전력 수신 장치에 탑재된 화면에 정렬위치를 표시할 수 있다. 이때, 디스플레이부(340)는 카메라로 촬영된 영상에 정렬위치를 표시할 수 있다.

제어부(320)는 무선 전력 수신 장치의 전반적인 제어를 담당하고, 감지부(310) 및 통신부(330)의 기능을 수행할 수 있다. 도 3의 실시 예에서 이를 별도로 구성하여 도시한 것은 각 기능들을 구별하여 설명하기 위함이다. 따라서 실제로 제품을 구현하는 경우에 이들 모두를 제어부(320)에서 처리하도록 구성할 수도 있으며, 이들 중 일부만을 제어부(320)에서 처리하도록 구성할 수도 있다.

도 4는 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 소스와 타겟 간의 정렬방식을 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, 소스는 무선 전력 전송 장치에 대응하고, 타겟은 무선 전력 수신 장치에 대응한다. 예를 들면, 타겟은 전기 자동차일 수 있고, 소스는 전기 자동차를 충전하는 장치일 수 있다.

소스의 충전영역에서 정렬위치가 설정될 수 있다. 정렬 위치는 충전하려는 타겟의 형태에 따라 설정될 수 있다. 도 4의 경우, 위치(441, 443, 445, 447)가 충전영역의 정렬위치에 해당한다. 타겟이 충전영역에 진입하여, 위치(431, 433, 435, 437)에 도달하면, 소스와 타겟이 정렬되었다고 할 수 있다. 즉, 소스는 위치(441, 443, 445, 447)의 수직방향에 타겟이 위치하면, 정렬되었다고 판단할 수 있다.

이때, 소스는 센서(420)를 통하여 타겟의 위치를 판단할 수 있고, 타겟은 센서(410)를 통하여 타겟이 충전영역 상의 어느 위치에 있는지를 판단할 수 있다. 또는 타겟은 센서(410)를 통하여 충전영역의 위치(441, 443, 445, 447)까지의 거리 및 방향에 대한 정보를 획득할 수 있다. 센서(410)는 센서(420)로부터 위치(441, 443, 445, 447)에 관한 정보를 획득할 수 있다.

도 5는 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 소스와 타겟 간의 정렬방식을 나타낸 도면이다.

도 5를 참조하면, 소스는 무선 전력 전송 장치에 대응하고, 타겟은 무선 전력 수신 장치에 대응한다. 예를 들면, 타겟은 전기 자동차일 수 있고, 소스는 전기 자동차를 충전하는 장치일 수 있다.

소스는 Tx System(510)을 통하여 타겟의 위치를 판단할 수 있고, 타겟은 Rx System(530)을 통하여 타겟이 충전영역 상의 어느 위치에 있는지를 판단할 수 있다. 소스는 무선 통신부(Wireless Comm.)(520)를 통하여 충전영역 상의 정렬 위치에 대한 정보를 전송할 수 있다. 타겟은 무선 통신부(Wireless Comm.)(540)를 통하여 충전영역 상의 정렬 위치에 대한 정보를 수신할 수 있다. 타겟은 정렬위치에 대한 정보를 수신하고, Rx System(530)을 통하여 타겟을 정렬 위치로 이동시킬 수 있다.

도 6은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치에서 발진하는 신호의 진폭을 나타낸 그래프이다.

도 6을 참조하면, 화살표의 방향과 같이 발진 전압의 크기가 감소 또는 증가하는 구간이 발생한다. 발진 전압의 크기가 감소하는 구간은 무선 전력 수신 장치가 무선 전력 전송 장치의 충전 영역에 접근 또는 진입하는 것을 의미하고, 발진 전압의 크기가 증가하는 구간은 무선 전력 수신 장치가 무선 전력 전송 장치의 충전 영역으로부터 멀어지는 것을 의미한다.

발진 전압의 크기가 일정한 구간에서는 무선 전력 수신 장치가 충전 영역에 진입한 것으로 판단될 수 있다.

도 7은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치에서 발진하는 신호의 진폭의 변화를 검출하는 감지부의 구성을 나타낸 도면이다.

감지부는 근접센서를 이용하여 구현될 수도 있는데, 도 7은 근접센서의 구성을 나타낸다. 근접센서에 전원이 투입되면, 약 60ms 이내에 진폭이 일정한 신호가 발진회로(730)에서 형성된다. 형성된 신호로부터 전자기장이 검출면(710) 주변에 형성된다. 무선 전력 수신 장치가 검출면(710)에 접근하면, 검출면(710) 표면에 유도 전류가 증가하여, 형성되는 신호의 진폭이 작아진다. 무선 전력 수신 장치가 완전히 검출된 상태가 되면, 전압의 진폭은 0V에 가깝게 된다.

검출면(710)의 하부에는 소스 공진기(720)가 위치할 수 있다. 검출면(710)의 크기에 따라 소스 공진기(720)은 적어도 하나 이상이 근접센서에 탑재될 수 있다.

검파기(740)는 발진회로(730)에서 형성되는 신호의 진폭을 검출한다. 적분기(750)는 검출된 진폭 값을 시간에 따라 적분하고, 증폭기(760)는 진폭의 변화량을 증폭한다. 출력기(770)는 진폭의 변화 량이 소정의 값 이상인 경우 동작 표시등(780)을 동작시키는 동작 신호를 출력한다. 동작 표시등(780)은 무선 전력 수신 장치가 진입하는 경우에 점멸 또는 특정 색상으로 표시될 수 있다.

도 8은 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치에서 사용하는 가상저항을 나타낸 도면이다.

도 8을 참조하면, 무선 전력 수신 장치에서 가상저항(810)은 배터리(820)의 충전 정도에 관계없이 무선 전력 수신 장치의 임피던스를 일정하게 유지시키는데 사용된다. 가상 저항(810)은 저항들(R1, R2, R3, R4, R5, R6)과 캐패시터(C1), 트랜지스터들(M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7)로 구성될 수 있다. 제어부(830)는 트랜지스터들(M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7)의 동작을 제어하여, 저항들(R1, R2, R3, R4, R5, R6) 및 캐패시터(C1) 중 어느 하나가 배터리(820)와 연결되도록 할 수 있다. 저항들(R1, R2, R3, R4, R5, R6)은 서로 다른 크기의 저항 값을 가질 수도 있고, 동일한 크기의 저항 값을 가질 수도 있다.

제어부(830)의 제어를 통해 저항들(R1, R2, R3, R4, R5, R6)과 캐패시터(C1)가 적응적으로 배터리(820)에 연결됨으로써, 배터리(820)가 충전되어 임피던스가 감소하는 경우에도, 일정하게 임피던스가 유지될 수 있다.

도 9는 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치에서 디스플레이부를 나타낸도면이다.

무선 전력 수신 장치가 전기 자동차인 경우에, 전기 자동차의 대쉬보드(910) 상에 위치한 화면(920)을 통해 무선 전력 전송 장치의 충전 영역이 표시될 수 있다. 전기 자동차가 충전 영역에 위치하여 무선 전력 전송 장치와 정렬되면, 충전 버튼(930)을 통해 충전이 시작되거나 종료될 수 있다. 또는 정렬되지 않은 경우에도, 전기 자동차가 충전 영역에 진입하였으면, 충전 버튼(930)을 통해 충전이 시작되거나 종료될 수 있다.

도 10 내지 도 12에서 "공진기"는 소스 공진기 및 타겟 공진기를 포함한다.

도 10내지 도 12의 공진기는 도 1 내지 도 9에서 설명된 공진기에 적용될 수 있다.

도 10은 일 실시예에 따른 공진기 및 피더에서 자기장의 분포를 나타낸다.

별도의 피더를 통해 공진기가 전력을 공급받는 경우에는 피더에서 자기장이 발생하고, 공진기에서도 자기장이 발생한다.

도 10의 (a)를 참조하면, 피더(1010)에서 입력 전류가 흐름에 따라 자기장(1030)이 발생한다. 피더(1010) 내부에서 자기장의 방향(1031)과 외부에서 자기장의 방향(1033)은 서로 반대 위상을 가진다. 피더(1010)에서 발생하는 자기장(1030)에 의해 공진기(1020)에서 유도 전류가 발생한다. 이때 유도 전류의 방향은 입력 전류의 방향과 반대이다.

유도 전류에 의해 공진기(1020)에서 자기장(1040)이 발생한다. 자기장의 방향은 공진기(1020)의 내부에서는 동일한 방향을 가진다. 따라서, 공진기(1020)에 의해 피더(1010)의 내부에서 발생하는 자기장의 방향(1041)과 피더(1010)의 외부에서 발생하는 자기장의 방향(1043)은 동일한 위상을 가진다.

결과적으로 피더(1010)에 의해서 발생하는 자기장과 공진기(1020)에서 발생하는 자기장을 합성하면, 피더(1010)의 내부에서는 자기장의 세기가 약화되고, 피더(1010)의 외부에서는 자기장의 세기가 강화된다. 따라서, 도 10과 같은 구조의 피더(1010)를 통해 공진기(1020)에 전력을 공급하는 경우에, 공진기(1020) 중심에서 자기장의 세기가 약하고, 외곽에서 자기장의 세기가 강하다. 공진기(1020) 상에서 자기장의 분포가 균일(uniform)하지 않은 경우, 입력 임피던스가 수시로 변화하므로 임피던스 매칭을 수행하는 것이 어렵다. 또한, 자기장의 세기가 강한 부분에서는 무선 전력 전송이 잘되고, 자기장의 세기가 약한 부분에서는 무선 전력 전송이 잘 되지 않으므로, 평균적으로 전력 전송 효율이 감소한다.

(b)는 공진기(1050)와 피더(1060)가 공통의 접지를 가진 무선 전력 전송 장치의 구조를 나타낸다. 공진기(1050)는 캐패시터(1051)를 포함할 수 있다. 피더(1060)는 포트(1061)를 통하여, RF 신호를 입력 받을 수 있다. 피더(1060)에는 RF 신호가 입력되어, 입력 전류가 생성될 수 있다. 피더(1060)에 흐르는 입력 전류는 자기장을 생성하고, 상기 자기장으로부터 공진기(1050)에 유도 전류가 유도된다. 또한, 공진기(1050)를 흐르는 유도 전류로부터 자기장이 발생한다. 이때, 피더(1060)에 흐르는 입력 전류의 방향과 공진기(1050)에 흐르는 유도 전류의 방향은 서로 반대 위상을 가진다. 따라서, 공진기(1050)와 피더(1060) 사이의 영역에서, 입력 전류에 의해 발생하는 자기장의 방향(1071)과 유도 전류에 의해 발생하는 자기장의 방향(1073)은 동일한 위상을 가지므로, 자기장의 세기가 강화된다. 반면에, 피더(1060)의 내부에서는, 입력 전류에 의해 발생하는 자기장의 방향(1081)과 유도 전류에 의해 발생하는 자기장의 방향(1083)은 반대 위상을 가지므로, 자기장의 세기가 약화된다. 결과적으로 공진기(1050)의 중심에서는 자기장의 세기가 약해지고, 공진기(1050)의 외곽에서는 자기장의 세기가 강화될 수 있다.

피더(1060)는 피더(1060) 내부의 면적을 조절하여, 입력 임피던스를 결정할 수 있다. 여기서 입력 임피던스는 피더(1060)에서 공진기(1050)를 바라볼 때, 보이는 임피던스를 의미한다. 피더(1060) 내부의 면적이 커지면 입력 임피던스는 증가하고, 내부의 면적이 작아지면 입력 임피던스는 감소한다. 그런데, 입력 임피던스가 감소하는 경우에도, 공진기(1050) 내부의 자기장 분포는 일정하지 않으므로, 타겟 디바이스의 위치에 따라 입력 임피던스 값이 일정하지 않다. 따라서, 전력 증폭기의 출력 임피던스와 상기 입력 임피던스의 매칭을 위해 별도의 매칭 네트워크가 필요하다. 입력 임피던스가 증가하는 경우에는 큰 입력 임피던스를 작은 출력 임피던스에 매칭시키기 위해 별도의 매칭 네트워크가 필요할 수 있다.

도 11은 일 실시예에 따른 공진기 및 피더의 구성을 나타낸 도면이다.

도 11의 (a)를 참조하면, 공진기(1110)는 캐패시터(1111)를 포함할 수 있다. 피딩부(1120)는 캐패시터(1111)의 양단에 전기적으로 연결될 수 있다.

(b)는 (a)의 구조를 좀 더 구체적으로 표시한 도면이다. 이때, 공진기(1110)는 제1 전송선로, 제1 도체(1141), 제2 도체(1142), 적어도 하나의 제1 캐패시터(1150)를 포함할 수 있다.

제1 캐패시터(1150)는 제1 전송 선로에서 제1 신호 도체 부분(1131)과 제2 신호 도체 부분(1132) 사이에 위치에 직렬로 삽입되며, 그에 따라 전계(electric field)는 제1 캐패시터(1150)에 갇히게 된다. 일반적으로, 전송 선로는 상부에 적어도 하나의 도체, 하부에 적어도 하나의 도체를 포함하며, 상부에 있는 도체를 통해서는 전류가 흐르며, 하부에 있는 도체는 전기적으로 그라운드 된다(grounded). 본 명세서에서는 제1 전송 선로의 상부에 있는 도체를 제1 신호 도체 부분(1131)과 제2 신호 도체 부분(1132)로 나누어 부르고, 제1 전송 선로의 하부에 있는 도체를 제1 그라운드 도체 부분(1133)으로 부르기로 한다.

(b)에 도시된 바와 같이, 공진기는 2 차원 구조의 형태를 갖는다. 제1 전송 선로는 상부에 제1 신호 도체 부분(1131) 및 제2 신호 도체 부분(1132)을 포함하고, 하부에 제1 그라운드 도체 부분(1133)을 포함한다. 제1 신호 도체 부분(1131) 및 제2 신호 도체 부분(1132)과 제1 그라운드 도체 부분(1133)은 서로 마주보게 배치된다. 전류는 제1 신호 도체 부분(1131) 및 제2 신호 도체 부분(1132)을 통하여 흐른다.

또한, (b)에 도시된 바와 같이 제1 신호 도체 부분(1131)의 한쪽 단은 제1 도체(1141)와 접지(short)되고, 다른 쪽 단은 제1 캐패시터(1150)와 연결된다. 그리고, 제2 신호 도체 부분(1132)의 한쪽 단은 제2 도체(1142)와 접지되며, 다른 쪽 단은 제1 캐패시터(1150)와 연결된다. 결국, 제1 신호 도체 부분(1131), 제2 신호 도체 부분(1132) 및 제1 그라운드 도체 부분(1133), 도체들(1141, 1142)은 서로 연결됨으로써, 공진기는 전기적으로 닫혀 있는 루프 구조를 갖는다. 여기서, '루프 구조'는 원형 구조, 사각형과 같은 다각형의 구조 등을 모두 포함하며, '루프 구조를 갖는다고 함은' 전기적으로 닫혀 있다는 것을 의미한다.

제1 캐패시터(1150)는 전송 선로의 중단부에 삽입된다. 보다 구체적으로, 제1캐패시터(1150)는 제1 신호 도체 부분(1131) 및 제2 신호 도체 부분(1132) 사이에 삽입된다. 이 때, 제1 캐패시터(1150)는 집중 소자(lumped element) 및 분산 소자(distributed element) 등의 형태를 가질 수 있다. 특히, 분산 소자의 형태를 갖는 분산된 캐패시터는 지그재그 형태의 도체 라인들과 그 도체 라인들 사이에 존재하는 높은 유전율을 갖는 유전체를 포함할 수 있다.

제1 캐패시터(1150)가 전송 선로에 삽입됨에 따라 소스 공진기는 메타물질(metamaterial)의 특성을 가질 수 있다. 여기서, 메타물질이란 자연에서 발견될 수 없는 특별한 전기적 성질을 갖는 물질로서, 인공적으로 설계된 구조를 갖는다. 자연계에 존재하는 모든 물질들의 전자기 특성은 고유의 유전율 또는 투자율을 가지며, 대부분의 물질들은 양의 유전율 및 양의 투자율을 갖는다.

대부분의 물질들에서 전계, 자계 및 포인팅 벡터에는 오른손 법칙이 적용되므로, 이러한 물질들을 RHM(Right Handed Material)이라고 한다. 그러나, 메타물질은 자연계에 존재하지 않는 유전율 또는 투자율을 가진 물질로서, 유전율 또는 투자율의 부호에 따라 ENG(epsilon negative) 물질, MNG(mu negative) 물질, DNG(double negative) 물질, NRI(negative refractive index) 물질, LH(left-handed) 물질 등으로 분류된다.

이 때, 집중 소자로서 삽입된 제1 캐패시터(1150)의 캐패시턴스가 적절히 정해지는 경우, 소스 공진기는 메타물질의 특성을 가질 수 있다. 특히, 제1 캐패시터(1150)의 캐패시턴스를 적절히 조절함으로써, 소스 공진기는 음의 투자율을 가질 수 있으므로, 소스 공진기는 MNG 공진기로 불려질 수 있다. 제1 캐패시터(1150)의 캐패시턴스를 정하는 전제(criterion)들은 다양할 수 있다. 소스 공진기가 메타물질(metamaterial)의 특성을 가질 수 있도록 하는 전제(criterion), 소스 공진기가 대상 주파수에서 음의 투자율을 갖도록 하는 전제 또는 소스 공진기가 대상 주파수에서 영번째 공진(Zeroth-Order Resonance) 특성을 갖도록 하는 전제 등이 있을 수 있고, 상술한 전제들 중 적어도 하나의 전제 아래에서 제1 캐패시터(1150)의 캐패시턴스가 정해질 수 있다.

MNG 공진기는 전파 상수(propagation constant)가 0일 때의 주파수를 공진 주파수로 갖는 영번째 공진(Zeroth-Order Resonance) 특성을 가질 수 있다. MNG 공진기는 영번째 공진 특성을 가질 수 있으므로, 공진 주파수는 MNG 공진기의 물리적인 사이즈에 대해 독립적일 수 있다. 즉, 아래에서 다시 설명하겠지만, MNG 공진기에서 공진 주파수를 변경하기 위해서는 제1 캐패시터(1150)를 적절히 설계하는 것으로 충분하므로, MNG 공진기의 물리적인 사이즈를 변경하지 않을 수 있다.

또한, 근접장(near field)에서 전계는 전송 선로에 삽입된 제1 캐패시터(1150)에 집중되므로, 제1 캐패시터(1150)로 인하여 근접 필드에서는 자기장(magnetic field)이 도미넌트(dominant)해진다. 그리고, MNG 공진기는 집중 소자의 제1 캐패시터(1150)를 이용하여 높은 큐-팩터(Q-Factor)를 가질 수 있으므로, 전력 전송의 효율을 향상시킬 수 있다. 참고로, 큐-팩터는 무선 전력 전송에 있어서 저항 손실(ohmic loss)의 정도 또는 저항(resistance)에 대한 리액턴스의 비를 나타내는데, 큐-팩터가 클수록 무선 전력 전송의 효율이 큰 것으로 이해될 수 있다.

또한, (b)에 도시되지 아니하였으나, MNG 공진기를 관통하는 마그네틱 코어가 더 포함될 수 있다. 이러한 마그네틱 코어는 전력 전송 거리를 증가시키는 기능을 수행할 수 있다.

(b)를 참조하면, 피딩부(1120)는 제2 전송선로, 제3 도체(1171), 제4 도체(1172), 제5 도체(1181) 및 제6 도체(1182)를 포함할 수 있다.

제2 전송 선로는 상부에 제3 신호 도체 부분(1161) 및 제4 신호 도체 부분(1162)을 포함하고, 하부에 제2 그라운드 도체 부분(1163)을 포함한다. 제3 신호 도체 부분(1161) 및 제4 신호 도체 부분(1162)과 제2 그라운드 도체 부분(1163)은 서로 마주보게 배치된다. 전류는 제3 신호 도체 부분(1161) 및 제4 신호 도체 부분(1162)을 통하여 흐른다.

또한, (b)에 도시된 바와 같이 제3 신호 도체 부분(1161)의 한쪽 단은 제3 도체(1171)와 접지(short)되고, 다른 쪽 단은 제5 도체(1181)와 연결된다. 그리고, 제4 신호 도체 부분(1162)의 한쪽 단은 제4 도체(1172)와 접지되며, 다른 쪽 단은 제6 도체 (1182)와 연결된다. 제5 도체(1181)는 제1 신호 도체 부분(1131)과 연결되고, 제6 도체 (1182)는 제2 신호 도체 부분(1132)과 연결된다. 제5 도체(1181)와 제6 도체(1182)는 제1 캐패시터(1150)의 양단에 병렬로 연결된다. 이때, 제5 도체(1181) 및 제6 도체(1182)는 RF신호를 입력받는 입력 포트로 사용될 수 있다.

결국, 제3 신호 도체 부분(1161), 제4 신호 도체 부분(1162) 및 제2 그라운드 도체 부분(1163), 제3 도체(1171), 제4 도체(1172), 제5 도체(1181), 제6 도체(1182) 및 공진기(1110)는 서로 연결됨으로써, 공진기(1110) 및 피딩부(1120)는 전기적으로 닫혀 있는 루프 구조를 갖는다. 여기서, '루프 구조'는 원형 구조, 사각형과 같은 다각형의 구조 등을 모두 포함한다. 제5 도체(1181) 또는 제6 도체(1182)를 통하여 RF 신호가 입력되면, 입력 전류는 피딩부(1120) 및 공진기(1110)에 흐르게 되고, 입력 전류에 의해 발생하는 자기장에 의하여, 공진기(1110)에 유도 전류가 유도 된다. 피딩부(1120)에서 흐르는 입력 전류의 방향과 공진기(1110)에서 흐르는 유도 전류의 방향이 동일하게 형성됨으로써, 공진기(1110)의 중앙에서는 자기장의 세기가 강화되고, 공진기(1110)의 외곽에서는 자기장의 세기가 약화된다.

공진기(1110)와 피딩부(1120) 사이 영역의 면적에 의해 입력 임피던스가 결정될 수 있으므로, 전력 증폭기의 출력 임피던스와 상기 입력 임피던스의 매칭을 수행하기 위해 별도의 매칭 네트워크는 필요하지 않다. 매칭 네트워크가 사용되는 경우에도, 피딩부(1120)의 크기를 조절함으로써, 입력 임피던스를 결정할 수 있기 때문에, 매칭 네트워크의 구조는 단순해질 수 있다. 단순한 매칭 네트워크 구조는 매칭 네트워크의 매칭 손실을 최소화한다.

제2 전송 선로, 제3 도체(1171), 제4 도체(1172), 제5 도체(1181), 제6 도체(1182) 는 공진기(1110)와 동일한 구조를 형성할 수 있다. 즉, 공진기(1110)가 루프 구조인 경우에는 피딩부(1120)도 루프 구조일 수 있다. 또한, 공진기(1110)가 원형 구조인 경우에는 피딩부(1120)도 원형 구조일 수 있다.

도 12는 일 실시예에 따른 피딩부의 피딩에 따른 공진기의 내부에서 자기장의 분포를 나타낸 도면이다.

무선 전력 전송에서 피딩은, 소스 공진기에 전력을 공급하는 것을 의미한다. 또한, 무선 전력 전송에서 피딩은, 정류부에 AC 전력을 공급하는 것을 의미할 수 있다. (a)는 피딩부에서 흐르는 입력 전류의 방향 및 소스 공진기에서 유도되는 유도 전류의 방향을 나타낸다. 또한, (a)는 피딩부의 입력 전류에 의해 발생하는 자기장의 방향 및 소스 공진기의 유도 전류에 의해 발생하는 자기장의 방향을 나타낸다. (a)는 도 12의 공진기(1210) 및 피딩부(1220)를 좀 더 간략하게 표현한 도면이다. (b)는 피딩부와 공진기의 등가회로를 나타낸다.

(a)를 참조하면, 피딩부의 제5 도체 또는 제6 도체는 입력 포트(1210)로 사용될 수 있다. 입력 포트(1210)는 RF 신호를 입력 받는다. RF 신호는 전력 증폭기로부터 출력될 수 있다. 전력 증폭기는 타겟 디바이스의 필요에 따라 RF 신호의 진폭을 증감시킬 수 있다. 입력 포트(1210)에서 입력된 RF 신호는 피딩부에 흐르는 입력 전류의 형태로 표시될 수 있다. 피딩부를 흐르는 입력 전류는 피딩부의 전송선로를 따라 시계방향으로 흐른다. 그런데, 피딩부의 제5 도체는 공진기와 전기적으로 연결된다. 좀 더 구체적으로, 제5 도체는 공진기의 제1 신호 도체 부분과 연결된다. 따라서 입력 전류는 피딩부 뿐만 아니라 공진기에도 흐르게 된다. 공진기에서 입력 전류는 반시계 방향으로 흐른다. 공진기에 흐르는 입력 전류에 의하여 자기장이 발생하고, 상기 자기장에 의해 공진기에 유도 전류가 생성된다. 유도 전류는 공진기에서 시계방향으로 흐른다. 이때 유도 전류는 공진기의 캐패시터에 에너지를 전달할 수 있다. 또한, 유도 전류에 의해 자기장이 발생한다. (a)에서 피딩부 및 공진기에 흐르는 입력 전류는 실선으로 표시되고, 공진기에 흐르는 유도 전류는 점선으로 표시되었다.

전류에 의해 발생하는 자기장의 방향은 오른나사의 법칙을 통해 알 수 있다. 피딩부 내부에서, 피딩부에 흐르는 입력 전류에 의해 발생한 자기장의 방향(1221)과 공진기에 흐르는 유도 전류에 의해 발생한 자기장의 방향(1223)은 서로 동일하다. 따라서, 피딩부 내부에서 자기장의 세기가 강화된다.

또한, 피딩부와 공진기 사이의 영역에서, 피딩부에 흐르는 입력 전류에 의해 발생한 자기장의 방향(1233)과 소스 공진기에 흐르는 유도 전류에 의해 발생한 자기장의 방향(1231)은 서로 반대 위상이다. 따라서, 피딩부와 공진기 사이의 영역에서, 자기장의 세기는 약화된다.

루프 형태의 공진기에서는 일반적으로 공진기의 중심에서는 자기장의 세기가 약하고, 공진기의 외곽부분에서는 자기장의 세기가 강하다. 그런데 (a)를 참조하면, 피딩부가 공진기의 캐패시터 양단에 전기적으로 연결됨으로써 공진기의 유도 전류의 방향과 피딩부의 입력 전류의 방향이 동일해 진다. 공진기의 유도 전류의 방향과 피딩부의 입력 전류의 방향이 동일하기 때문에, 피딩부의 내부에서는 자기장의 세기가 강화되고, 피딩부의 외부에서는 자기장의 세기가 약화된다. 결과적으로 루프 형태의 공진기의 중심에서는 피딩부로 인하여 자기장의 세기가 강화되고, 공진기의 외곽부분에서는 자기장의 세기가 약화될 수 있다. 그러므로 공진기 내부에서는 전체적으로 자기장의 세기가 균일해질 수 있다.

한편, 소스 공진기에서 타겟 공진기로 전달되는 전력 전송의 효율은 소스 공진기에서 발생하는 자기장의 세기에 비례하므로, 소스 공진기의 중심에서 자기장의 세기가 강화됨에 따라 전력 전송 효율도 증가할 수 있다.

(b)를 참조하면, 피딩부(1240) 및 공진기(1250)는 등가회로로 표현될 수 있다. 피딩부(1240)에서 공진기 측을 바라볼 때 보이는 입력 임피던스 Zin은 다음의 수식과 같이 계산될 수 있다.

여기서, M은 피딩부(1240)와 공진기(1250) 사이의 상호 인덕턴스를 의미하고, ω 는 피딩부(1240)와 공진기(1250) 간의 공진 주파수를 의미하고, Z는 공진기(1250)에서 타겟 디바이스 측을 바라볼 때 보이는 임피던스를 의미한다. Zin은 상호 인덕턴스 M에 비례한다. 따라서, 피딩부(1240)와 공진기(1250) 사이에 상호 인덕턴스를 조절함으로써 Zin을 제어할 수 있다. 상호 인덕턴스 M은 피딩부(1240)와 공진기(1250) 사이 영역의 면적에 따라 조절될 수 있다. 피딩부(1240)의 크기에 따라 피딩부(1240)와 공진기(1250) 사이 영역의 면적이 조절될 수 있다. Zin은 피딩부(1240)의 크기에 따라 결정될 수 있으므로, 전력 증폭기의 출력 임피던스와 임피던스 매칭을 수행하기 위해 별도의 매칭 네트워크가 필요하지 않다.

무선 전력 수신 장치에 포함된 타겟 공진기 및 피딩부도 위와 같은 자기장의 분포를 가질 수 있다. 타겟 공진기는 소스 공진기로부터 마그네틱 커플링을 통하여 무선 전력을 수신한다. 이때 수신되는 무선 전력을 통하여 타겟 공진기에서는 유도 전류가 생성될 수 있다. 타겟 공진기에서 유도 전류에 의해 발생한 자기장은 피딩부에 다시 유도 전류를 생성할 수 있다. 이때, (a)의 구조와 같이 타겟 공진기와 피딩부가 연결되면, 타겟 공진기에서 흐르는 전류의 방향과 피딩부에서 흐르는 전류의 방향은 동일해진다. 따라서, 피딩부의 내부에서는 자기장의 세기가 강화되고, 피딩부와 타겟 공진기 사이의 영역에서는 자기장의 세기가 약화될 수 있다.

도 13은 일 실시예에 따른 전기 자동차(electric vehicle) 충전 시스템을 나타낸다.

도 13을 참조하면, 전기 자동차 충전 시스템(1300)은 소스 시스템(1310), 소스 공진기(1320), 타겟 공진기(1330), 타겟 시스템(1340) 및 전기 자동차용 배터리(1350)을 포함한다.

전기 자동차 충전 시스템(1300)은 도 1의 무선 전력 전송 시스템과 유사한 구조를 가진다. 즉, 전기 자동차 충전 시스템(1300)은 소스 시스템(1310) 및 소스 공진기(1320)로 구성되는 소스를 포함한다. 또한, 전기 자동차 충전 시스템(1300)은 타겟 공진기(1330) 및 타겟 시스템(1340)로 구성되는 타겟을 포함한다.

이때, 소스 시스템(1310)은 도 1의 소스(110)와 같이, Variable SMPS, Power Amplifier, 매칭 네트워크, 제어부 및 통신부를 포함할 수 있다. 이때, 타겟 시스템(1340)은 도 1의 타겟(120)과 같이, 매칭 네트워크, 정류부, DC/DC 컨버터, 통신부 및 제어부를 포함할 수 있다.

전기 자동차용 배터리(1350)는 타겟 시스템(1340)에 의해 충전 될 수 있다.

전기 자동차 충전 시스템(1300)은 수 KHz~수십 MHz의 공진 주파수를 사용할 수 있다.

소스 시스템(1310)은 충전 차량의 종류, 배터리의 용량, 배터리의 충전 상태에 따라 전력을 생성하고, 생성된 전력을 타겟 시스템(1340)으로 공급할 수 있다.

소스 시스템(1310)은 소스 공진기(1320) 및 타겟 공진기(1330)의 정렬(alignment)를 맞추기 위한 제어를 수행할 수 있다. 예를 들어, 소스 시스템(1310)의 제어부는 소스 공진기(1320)와 타겟 공진기(1330)의 alignment가 맞지 않은 경우, 타겟 시스템(1340)으로 메시지를 전송하여 alignment를 제어할 수 있다.

이때, alignment가 맞지 않은 경우란, 타겟 공진기(1330)의 위치가 마그네틱 레조넌스(magnetic resonance)가 최대로 일어나기 위한 위치에 있지 않은 경우 일 수 있다. 즉, 차량이 정확하게 정차되지 않은 경우, 소스 시스템(1310)은 차량의 위치를 조정하도록 유도함으로써, 소스 공진기(1320)와 타겟 공진기(1330)의 alignment가 맞도록 유도할 수 있다.

소스 시스템(1310)과 타겟 시스템(1340)은 통신을 통해, 차량의 식별자를 송수신할 수 있고, 각종 메시지를 주고 받을 수 있다.

도 2 내지 도 12에서 설명된 내용들은 전기 자동차 충전 시스템(1300)에 적용될 수 있다. 다만, 전기 자동차 충전 시스템(1300)은 수 KHz~수십 MHz의 공진 주파수를 사용하고, 전기 자동차용 배터리(1350)를 충전하기 위해 수십 watt이상의 전력 전송을 수행할 수 있다.

도 14는 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 방법의 흐름도이다.

1410단계에서, 무선 전력 전송 장치는 소스 공진기에서 발진하는 신호의 진폭의 변화량에 기초하여 무선 전력 전송 장치로부터 무선으로 전력을 수신하는 수신 디바이스의 충전영역으로의 진입을 감지한다.

1420단계에서, 무선 전력 전송 장치는 수신 디바이스의 부하와 매칭되도록 소스 공진기의 공진 주파수 또는 임피던스를 제어한다.

무선 전력 전송 장치는 발진하는 신호의 진폭이 일정한 크기의 진폭 값을 가지는 초기 진폭 값으로부터 감쇠하는지 여부에 기초하여, 수신 디바이스의 충전영역으로의 진입을 감지할 수 있다.

무선 전력 전송 장치는 수신 디바이스로부터 반사되는 반사전력량에 기초하여 반사전력량이 최소값을 가지도록 소스 공진기의 공진 주파수 또는 임피던스를 제어할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (16)

1. 소스 공진기와 타겟 공진기 간의 상호 공진을 통하여 무선으로 전력을 전송하는 장치에 있어서,
   상기 소스 공진기에서 발진하는 신호의 진폭의 변화량에 기초하여 상기 장치로부터 무선으로 전력을 수신하는 수신 디바이스의 충전영역으로의 진입을 감지하는 감지부;
   복수의 저항들, 캐패시터 및 상기 복수의 저항들 각각과 상기 캐패시터를 선택적으로 상기 소스 공진기에 연결되도록 하는 복수의 트랜지스터를 포함하는 가상저항; 및
   충전 정도에 따라 변화하는 상기 수신 디바이스의 부하와 매칭되도록 상기 소스 공진기의 공진 주파수 또는 임피던스를 변경하기 위해 상기 복수의 트랜지스터의 동작을 제어하는 제어부
   를 포함하는 무선 전력 전송 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 감지부는
   상기 발진하는 신호의 진폭이 일정한 크기의 진폭 값을 가지는 초기 진폭 값으로부터 감쇠하는지 여부에 기초하여, 상기 수신 디바이스의 충전영역으로의 진입을 감지하는
   무선 전력 전송 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 감지부는
   상기 수신디바이스의 충전영역으로의 진입을 감지한 후에, 상기 소스 공진기에서 발진하는 신호의 진폭이 소정의 값 이상으로 감지되면, 상기 수신 디바이스가 상기 무선으로 전력을 전송하는 장치와 정렬된 것으로 판단하는
   무선 전력 전송 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 감지부는
   상기 소스 공진기에서 발진하는 신호의 진폭을 측정하는 측정부
   를 포함하는 무선 전력 전송 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 감지부는
   광 삼각 방식에 기초하여, 상기 충전영역으로 진입하는 상기 수신 디바이스와 상기 무선으로 전력을 전송하는 장치의 정렬 여부를 센싱 하는 정렬센서
   를 포함하는 무선 전력 전송 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는
   충전 정도에 따라 변화하는 상기 수신 디바이스의 부하와 매칭되도록 상기 무선으로 전력을 전송하는 장치에 포함된 가상저항을 조절하는
   무선 전력 전송 장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 가상저항은
   복수개의 저항 및 캐패시터와 복수개의 트랜지스터의 연결회로로 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는
   상기 수신 디바이스로부터 반사되는 반사전력량에 기초하여 상기 반사전력량이 최소값을 가지도록 상기 소스 공진기의 공진 주파수 또는 임피던스를 제어하는
   무선 전력 전송 장치.
9. 제5항에 있어서,
   상기 수신 디바이스와 상기 무선으로 전력을 전송하는 장치가 정렬되지 않은 것으로 감지되면, 상기 무선으로 전력을 전송하는 장치로부터 전력을 수신할 수 있는 위치에 관한 정보를 상기 수신 디바이스로 전송하는 통신부
   를 더 포함하는 무선 전력 전송 장치.
10. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 수신 디바이스와 상기 무선으로 전력을 전송하는 장치가 정렬되지 않은 것으로 감지되면, 정렬되지 않은 위치의 상기 수신 디바이스의 부하와 매칭되도록 상기 무선으로 전력을 전송하는 장치에 포함된 가상저항을 조절하는
    무선 전력 전송 장치.
11. 소스 공진기와 타겟 공진기 간의 상호 공진을 통하여 무선으로 전력을 수신하는 장치에 있어서,
    상기 타겟 공진기에 저장되는 신호의 파형에 기초하여 무선으로 전력을 공급하는 공급 디바이스의 충전영역으로의 진입을 감지하는 감지부;
    상기 공급 디바이스로부터 상기 충전영역의 정렬위치에 대한 정보와 반사 전력량에 대한 정보를 수신하는 통신부;
    복수의 저항들, 캐패시터 및 상기 복수의 저항들 각각과 상기 캐패시터를 선택적으로 부하에 연결되도록 하는 복수의 트랜지스터를 포함하는 가상저항; 및
    상기 공급 디바이스와 임피던스가 매칭되도록 상기 정렬위치로 상기 무선으로 전력을 수신하는 장치의 이동을 제어하고, 상기 반사 전력량에 대한 정보에 기초하여, 상기 무선으로 전력을 수신하는 장치에 탑재된 상기 부하가 충전 진행 상황에 관계없이 일정한 저항 값을 가지도록 상기 부하와 연결된 상기 가상저항의 크기를 제어하는 제어부
    를 포함하는 무선 전력 수신 장치.
12. 제11항에 있어서,
    상기 감지부에서 상기 충전영역으로의 진입이 감지되면, 상기 공급 디바이스의 충전영역의 정렬위치를 디스플레이 하는 디스플레이부
    를 더 포함하는 무선 전력 수신 장치.
13. 삭제
14. 소스 공진기와 타겟 공진기 간의 상호 공진을 통하여 무선으로 전력을 전송하는 장치에 있어서,
    상기 소스 공진기에서 발진하는 신호의 진폭의 변화량에 기초하여 상기 장치로부터 무선으로 전력을 수신하는 수신 디바이스의 충전영역으로의 진입을 감지하는 단계; 및
    충전 정도에 따라 변화하는 상기 수신 디바이스의 부하와 매칭되도록 상기 소스 공진기의 공진 주파수 또는 임피던스를 변경하기 위해 가상저항에 포함된 복수의 트랜지스터의 동작을 제어하는 단계
    를 포함하고,
    상기 가상저항은,
    복수의 저항들, 캐패시터 및 상기 복수의 저항들 각각과 상기 캐패시터를 제어에 따라 선택적으로 상기 부하에 연결되도록 하는 상기 복수의 트랜지스터를 포함하는
    무선 전력 전송 방법.
15. 제14항에 있어서,
    상기 감지하는 단계는
    상기 발진하는 신호의 진폭이 일정한 크기의 진폭 값을 가지는 초기 진폭 값으로부터 감쇠하는지 여부에 기초하여, 상기 수신 디바이스의 충전영역으로의 진입을 감지하는
    무선 전력 전송 방법.
16. 제14항에 있어서,
    상기 제어하는 단계는
    상기 수신 디바이스로부터 반사되는 반사전력량에 기초하여 상기 반사전력량이 최소값을 가지도록 상기 소스 공진기의 공진 주파수 또는 임피던스를 제어하는
    무선 전력 전송 방법.

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