KR102109989B1 - 무선 전력전송장치 및 방법 - Google Patents
무선 전력전송장치 및 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102109989B1 KR102109989B1 KR1020147017086A KR20147017086A KR102109989B1 KR 102109989 B1 KR102109989 B1 KR 102109989B1 KR 1020147017086 A KR1020147017086 A KR 1020147017086A KR 20147017086 A KR20147017086 A KR 20147017086A KR 102109989 B1 KR102109989 B1 KR 102109989B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- power
- power transmission
- signal
- control unit
- receiving device
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 312
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 36
- 238000013021 overheating Methods 0.000 claims description 24
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 10
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
- H02J50/80—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the exchange of data, concerning supply or distribution of electric power, between transmitting devices and receiving devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
- H01F38/14—Inductive couplings
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
- H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
- H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
- H02J50/40—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using two or more transmitting or receiving devices
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
- H02J50/90—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving detection or optimisation of position, e.g. alignment
-
- H04B5/263—
-
- H04B5/79—
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/00032—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries characterised by data exchange
- H02J7/00034—Charger exchanging data with an electronic device, i.e. telephone, whose internal battery is under charge
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
본 발명은 수전장치에 높은 전송효율로 전력을 무선 전송하는 것으로서 제 1 전력신호를 전송하기 위한 제 1 전력전송코일와, 상기 제 1 전력전송코일과 동일한 크기 및 동일한 권선수를 갖고 상기 제 1 전력전송코일과 동심으로 적층되며 상기 제 1 전력신호와 180°의 위상차를 갖는 제 2 전력신호를 전송하기 위한 제 2 전력전송코일과, 상기 제 1 전력신호와 상기 제 2 전력신호가 180°의 위상차를 갖도록 상기 제 1 전력전송코일 및 제 2 전력전송코일에 교류전력을 공급하는 전력공급부를 포함하는 무선 전력전송장치 및 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 수전장치에 무선으로 전력을 전송하는 무선 전력전송장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 핸드폰 및 PDA(Personal Digital Assistant) 등과 같은 각종 휴대용 단말기에는 동작전력을 공급하기 위한 수전장치가 장착되어 있다.
상기 수전장치는 외부의 충전장치로부터 공급되는 전력을 충전하고, 충전한 전력을 상기 휴대용 단말기에 동작전력으로 공급하여 동작시킬 수 있도록 하는 것이다.
이러한 수전장치는 전력을 충전하는 배터리 셀 모듈과, 상기 외부의 충전장치로부터 공급되는 전력을 입력하여 상기 배터리 셀 모듈에 충전시키고, 상기 배터리 셀 모듈에 충전된 전력을 방전시켜 상기 휴대용 단말기에 동작전력으로 공급하는 충방전 회로 등을 포함할 수 있다.
상기 충전장치와 상기 수전장치를 전기적으로 연결하는 방식으로는 상기 충전장치에서 전력이 출력되는 단자와, 상기 수전장치에서 전력이 입력되는 단자를 케이블 및 커넥터 등을 통해 직접 연결하는 단자 연결방식이 알려져 있다.
상기 충전장치에서 전력이 출력되는 단자와 상기 수전장치에서 전력이 입력되는 단자들은 서로 다른 전위 차를 가지고 있다.
그러므로 상기 충전장치에서 전력이 출력되는 단자와 상기 수전장치에서 전력이 입력되는 단자를 상호간에 연결하거나 또는 분리할 경우에 서로 다른 전위 차에 의하여 순간 방전현상이 발생할 수 있다.
이러한 순간 방전현상은 상기 충전장치의 단자 및 상기 수전장치의 단자를 마모시킨다. 또한 상기 충전장치의 단자 및 상기 수전장치의 단자에 이물질이 쌓여 있을 경우에는 상기 순간 방전현상에 의해, 상기 이물질에서 열이 발생하여 화재 등과 같은 안전사고가 발생할 염려가 있다.
그리고 습기 등으로 인하여 상기 수전장치의 배터리 셀 모듈에 충전된 전력이 수전장치의 단자를 통해 외부로 자연 방전되고, 이로 인하여 수전장치의 사용 수명이 단축되며, 사용성능의 저하를 초래하게 되는 문제점이 있었다.
최근에는 상기와 같은 단자 연결방식의 여러 가지 문제점을 해결하기 위하여, 수전장치에 무선으로 전력을 전송하는 무선 전력전송장치가 제시되고 있다.
상기 무선 전력전송장치는 예를 들면, 전자기 유도방식을 이용하여 무선으로 전력을 전송한다. 그리고 상기 수전장치는 상기 무선 전력전송장치가 무선으로 전송하는 전력을 수신하고, 수신한 전력을 배터리 셀 모듈에 충전시키고 있다.
상기한 무선 전력전송장치는 무선으로 안정하고, 높은 효율로 전력을 전송하고, 이와 더불어 상기 수전장치는 상기 무선 전력전송장치가 전송하는 전력을 최대로 수신하여 배터리 셀 모듈에 충전시킬 수 있도록 하는데 많은 노력을 기울이고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 수전장치에 높은 전송효율로 전력을 무선 전송하는 무선 전력전송장치 및 방법을 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 상기에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않고, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 무선 전력전송장치는, 제 1 전력신호를 전송하기 위한 제 1 전력전송코일과, 상기 제 1 전력전송코일과 동심으로 적층되고, 제 2 전력신호를 전송하기 위한 제 2 전력전송코일과, 상기 제 1 전력신호와 상기 제 2 전력신호가 180°의 위상차를 갖도록 상기 제 1 전력전송코일 및 제 2 전력전송코일에 교류전력을 공급하는 전력공급부를 포함할 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 전력전송코일은, 동일한 크기 및 동일한 권선수를 갖고, 권선방향이 서로 반대방향이고, 상기 전력 공급부는, 하나의 PWM(Pulse Width Modulation) 제어신호를 발생하는 전력전송 제어부와, 상기 하나의 PWM 제어신호에 따라 교류전력을 발생하고, 발생한 교류전력을 상기 제 1 및 제 2 전력전송코일에 인가하여 180°의 위상차를 가지는 제 1 전력신호 및 제 2 전력신호가 발생되게 하는 직렬 공진형 컨버터를 포함
상기 전력전송 제어부와 상기 직렬 공진형 컨버터의 사이에, 상기 PWM 제어신호를 증폭하여 상기 직렬 공진형 컨버터로 출력하는 구동 드라이버를 더 포함할 수 있다.
상기 전력 공급부는, 상기 수전장치가 전송하는 충전상태신호를 상기 제 1 및 제 2 전력전송 코일을 통해 수신하여 상기 전력전송 제어부로 출력하는 신호 검출부를 더 포함하고, 상기 전력전송 제어부는, 상기 충전상태신호에 과열정보가 포함되어 있을 경우에 상기 제 1 및 제 2 전력전송 코일로부터 상기 수전장치로 전송되는 전력량을 조절할 수 있다.
상기 전력전송 제어부는, 상기 PWM 제어신호의 주파수를 조절하여 상기 수전장치로 전송되는 전력량을 조절할 수 있다.
상기 전력 공급부는, 상기 수전장치가 전송하는 충전상태신호를 상기 제 1 및 제 2 전력전송 코일을 통해 수신하여 상기 전력전송 제어부로 출력하는 신호 검출부를 더 포함하고, 상기 전력전송 제어부는, 상기 충전상태신호로 상기 수전장치의 전력 충전이 완료되었는지의 여부를 판단하고, 전력 충전이 완료되었을 경우에 전력 전송을 정지할 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 전력전송 코일은, 동일한 크기 및 동일한 권선수를 갖고, 권선방향이 서로 동일하고, 상기 전력 공급부는, 주파수가 동일하고 180°의 위상차를 갖는 2개의 PWM(Pulse Width Modulation) 제어신호를 발생하는 전력전송 제어부와, 상기 2개의 PWM 제어신호에 따라 주파수가 동일하고 위상차가 180°인 교류전력을 각기 발생하여 상기 제 1 및 제 2 전력전송코일에 인가하는 제 1 및 제 2 직렬 공진형 컨버터를 포함할 수 있다.
상기 전력전송 제어부와 상기 제 1 및 제 2 직렬 공진형 컨버터의 사이에, 상기 2개의 PWM 제어신호를 각기 증폭하여 상기 제 1 및 제 2 직렬 공진형 컨버터로 출력하는 구동 드라이버를 더 포함할 수 있다.
상기 전력 공급부는, 상기 수전장치가 전송하는 충전상태신호를 상기 제 1 및 제 2 전력전송 코일을 통해 수신하여 상기 전력전송 제어부로 출력하는 신호 검출부를 더 포함하고, 상기 전력전송 제어부는, 상기 충전상태신호에 과열정보가 포함되어 있을 경우에 상기 제 1 및 제 2 전력전송 코일로부터 상기 수전장치로 전송되는 전력량을 조절할 수 있다.
상기 전력전송 제어부는, 상기 PWM 제어신호의 주파수 또는 위상을 조절하여 전력량을 조절할 수 있다.
상기 전력 공급부는, 상기 수전장치가 전송하는 충전상태신호를 상기 제 1 및 제 2 전력전송 코일을 통해 수신하여 상기 전력전송 제어부로 출력하는 신호 검출부를 더 포함하고, 상기 전력전송 제어부는, 상기 충전상태신호로 상기 수전장치의 전력 충전이 완료되었는지의 여부를 판단하고, 전력 충전이 완료되었을 경우에 전력 전송을 정지할 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 전력전송코일은, 동일한 크기 및 동일한 권선수를 갖고, 권선방향이 서로 반대방향이고, 상기 전력 공급부는, 주파수 및 위상이 동일한 2개의 PWM(Pulse Width Modulation) 제어신호를 발생하는 전력전송 제어부와, 상기 2개의 PWM 제어신호에 따라 주파수 및 위상이 동일한 교류전력을 각기 발생하여 상기 제 1 및 제 2 전력전송코일에 인가하는 제 1 및 제 2 직렬 공진형 컨버터를 포함할 수 있다.
상기 전력 공급부는, 상기 수전장치가 전송하는 충전상태신호를 상기 제 1 및 제 2 전력전송 코일을 통해 수신하여 상기 전력전송 제어부로 출력하는 신호 검출부를 더 포함하고, 상기 전력전송 제어부는, 상기 충전상태신호에 과열정보가 포함되어 있을 경우에 상기 제 1 및 제 2 전력전송 코일로부터 상기 수전장치로 전송되는 전력량을 조절할 수 있다.
상기 전력전송 제어부는, 상기 PWM 제어신호의 주파수 또는 위상을 조절하여 전력량을 조절할 수 있다.
그리고 본 발명의 무선 전력전송방법은, 전력전송 제어부가 수전장치에 무선으로 전력을 전송할 수 있는지의 여부를 판단하는 단계와, 상기 수전장치에 무선으로 전력을 전송할 수 있을 경우에 상기 전력전송 제어부가 전력 전송을 위한 PWM 제어신호를 발생하는 단계와, 상기 PWM 제어신호에 따라, 적층된 제 1 및 제 2 전력전송코일이 상호간에 180°의 위상차를 가지는 제 1 및 제 2 전력신호를 각기 발생하여 상기 수전장치에 무선으로 전력을 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 PWM 제어신호에 따라, 적층된 제 1 및 제 2 전력전송코일이 상호간에 180°의 위상차를 가지는 제 1 및 제 2 전력신호를 각기 발생하여 상기 수전장치에 무선으로 전력을 전송하는 단계는, 동일한 크기 및 동일한 권선수를 갖고, 권선방향이 서로 반대방향인 제 1 및 제 2 전력전송코일에 동일 위상의 교류전력을 인가하여 180°의 위상차를 가지는 제 1 및 제 2 전력신호를 발생하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 PWM 제어신호에 따라, 적층된 제 1 및 제 2 전력전송코일이 상호간에 180°의 위상차를 가지는 제 1 및 제 2 전력신호를 각기 발생하여 상기 수전장치에 무선으로 전력을 전송하는 단계는, 동일한 크기 및 동일한 권선수를 갖고, 권선방향이 동일한 제 1 및 제 2 전력전송코일에 180°의 위상차를 가지는 교류전력을 각기 인가하여 180°의 위상차를 가지는 제 1 및 제 2 전력신호를 발생하는 단계를 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 무선 전력전송방법은, 상기 수전장치가 전송하는 충전상태신호를 상기 전력전송 제어부가 입력하는 단계와, 상기 충전상태신호에 과열 정보가 포함되어 있을 경우에 상기 전력전송 제어부가 상기 제 1 및 제 2 전력전송 코일로부터 상기 수전장치로 전송되는 전력량을 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 충전상태신호에 과열 정보가 포함되어 있을 경우에 상기 전력전송 제어부가 상기 제 1 및 제 2 전력전송 코일로부터 상기 수전장치로 전송되는 전력량을 조절하는 단계는, 상기 전력전송 제어부가 상기 PWM 제어신호의 주파수를 조절하여 상기 수전장치에 무선으로 전송되는 전력량을 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 충전상태신호에 과열 정보가 포함되어 있을 경우에 상기 전력전송 제어부가 상기 제 1 및 제 2 전력전송 코일로부터 상기 수전장치로 전송되는 전력량을 조절하는 단계는, 상기 제 1 및 제 2 전력전송 코일이 발생하는 제 1 및 제 2 전력신호의 위상을 조절하여 상기 수전장치로 전송되는 전력량을 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 무선 전력전송장치 및 방법에 따르면, 제 1 전력전송코일 및 제 2 전력전송코일이 동일한 크기, 동일한 권선수를 갖고 동심으로 적층되고, 상호간에 180°의 위상차를 가지는 제 1 전력신호 및 제 2 전력신호를 발생하여 수전장치에 무선으로 전력을 전송한다.
그러므로 하나의 전력전송코일만을 사용하거나 또는 평행하게 설치된 2개 이상 복수개의 전력전송코일을 사용할 경우에 비하여 본 발명은 제 1 전력전송코일 및 제 2 전력전송코일에서 각기 발생되는 제 1 전력신호 및 제 2 전력신호를 합한 진폭이 약 2배 정도 커지게 되고, 이로 인하여 수전장치에 무선으로 전송되는 전력량은 약 4배 정도로 증가하게 되는 효과가 있다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 한정하지 않는 실시 예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하며, 일부 도면에서 동일한 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여한다.
도 1은 본 발명의 무선 전력전송장치가 구비된 무선 전력전송 시스템의 일 실시 예의 구성을 보인 블록도,
도 2는 본 발명의 무선 전력전송장치가 구비된 무선 전력전송 시스템의 다른 실시 예의 구성을 보인 블록도, 및
도 3은 본 발명의 무선 전력전송방법에 따른 동작을 보인 신호흐름도이다.
도 1은 본 발명의 무선 전력전송장치가 구비된 무선 전력전송 시스템의 일 실시 예의 구성을 보인 블록도,
도 2는 본 발명의 무선 전력전송장치가 구비된 무선 전력전송 시스템의 다른 실시 예의 구성을 보인 블록도, 및
도 3은 본 발명의 무선 전력전송방법에 따른 동작을 보인 신호흐름도이다.
이하의 상세한 설명은 예시에 지나지 않으며, 본 발명의 실시 예를 도시한 것에 불과하다. 또한 본 발명의 원리와 개념은 가장 유용하고, 쉽게 설명할 목적으로 제공된다.
따라서, 본 발명의 기본 이해를 위한 필요 이상의 자세한 구조를 제공하고자 하지 않았음은 물론 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 실체에서 실시될 수 있는 여러 가지의 형태들을 도면을 통해 예시한다.
도 1은 본 발명의 무선 전력전송장치가 구비된 무선 전력전송 시스템의 일 실시 예의 구성을 보인 블록도이다. 여기서, 부호 100은 교류/직류 컨버터이다. 상기 교류/직류 컨버터(100)는 외부에서 입력되는 교류전력을 직류전력으로 변환하고, 변환한 직류전력을 동작전력으로 공급한다.
부호 200은 본 발명에 따른 무선 전력전송장치이다. 상기 무선 전력전송장치(200)는 상기 교류/직류 컨버터(100)가 공급하는 직류전력으로 동작한다. 또한 상기 무선 전력전송장치(200)는 상기 교류/직류 컨버터(100)가 공급하는 직류전력을 스위칭하여 교류전력을 생성하고, 생성한 교류전력을 예를 들면, 전자기 유도방식을 이용하여 무선으로 전송한다.
여기서, 상기 교류/직류 컨버터(100)와 상기 무선 전력전송장치(200)가 각기 별도로 구비되어 있는 것을 예로 들어 설명하였으나, 본 발명을 실시함에 있어서는 상기 무선 전력전송장치(200)에 상기 교류/직류 컨버터(100)가 일체로 구비되게 구성할 수도 있다.
부호 300은 수전장치이다. 상기 수전장치(300)는 상기 무선 전력전송장치(200)가 무선으로 전송하는 전력을 수신하여 충전하고, 충전한 전력을 휴대용 단말기에 동작전력으로 공급한다. 또한 상기 수전장치(300)는 상기 무선 전력전송장치(200)의 요청에 따라 미리 저장되어 있는 고유의 ID 신호를 상기 무선 전력전송장치(200)로 전송한다. 또한 상기 수전장치(300)는 전력을 충전할 경우에 전력의 충전량을 알리기 위한 전력량 신호와, 과열의 발생을 알리기 위한 과열정보 등을 포함하는 충전상태신호를 생성하고, 생성한 충전상태신호를 상기 무선 전력전송장치(200)로 전송한다.
상기 무선 전력전송장치(200)는 제 1 전력신호를 전송하기 위한 제 1 전력전송코일(210-1)과, 상기 제 1 전력전송코일(210-1)과 동일한 크기 및 동일한 권선수를 갖고 상기 제 1 전력전송코일(210-1)과 권선방향이 서로 반대방향이며 동심으로 적층되어 제 2 전력신호를 전송하기 위한 제 2 전력전송코일(210-2)과, 상기 제 1 전력신호와 상기 제 2 전력신호가 180°의 위상차를 갖도록 상기 제 1 전력전송코일(210-1) 및 제 2 전력전송코일(210-2)에 동일 위상의 교류전력을 공급하는 전력공급부(220)를 포함할 수 있다.
상기 전력 공급부(220)는, 전력전송 제어부(221)와, 구동 드라이버(223)와, 직렬 공진형 컨버터(225)와, 제 1 신호 전송부(227)와, 제 1 신호 수신부(229)를 포함할 수 있다.
상기 전력전송 제어부(221)는 상기 수전장치(300)에 ID 신호를 요청하고 상기 수전장치(300)로부터 ID 신호가 수신될 경우에 제어신호를 발생하여 상기 수전장치(300)에 무선으로 전력을 전송하는 것을 제어한다. 예를 들면, 상기 전력전송 제어부(221)는 PWM(Pulse Width Modulation) 제어신호를 발생하여 상기 수전장치(300)에 무선으로 전력을 전송하는 것을 제어한다. 또한 상기 전력전송 제어부(221)는 상기 수전장치(300)에 과열이 발생하는지의 여부를 판단하고 과열 발생이 판단될 경우에 상기 PWM 제어신호의 주파수 및 위상을 조절하여 상기 수전장치(300)에 무선으로 전송되는 전력량을 조절하는 것을 제어한다.
상기 구동 드라이버(223)는 상기 전력전송 제어부(221)가 발생하는 PWM 제어신호를 증폭한다.
상기 직렬 공진형 컨버터(225)는 상기 구동 드라이버(223)가 증폭한 PWM 제어신호에 따라, 상기 교류/직류 컨버터(100)가 공급하는 직류 전력을 스위칭하여 교류전력을 생성하고, 생성한 교류전력을 상기 제 1 및 제 2 전력전송코일(210)로 출력한다.
상기 제 1 신호 전송부(227)는 상기 전력전송 제어부(221)의 제어에 따라 상기 수전장치(300)의 ID를 요청하는 ID 요청신호를 발생하여 상기 제 1 및 제 2 전력전송코일(210-1, 210-2)을 통해 상기 수전장치(300)로 전송한다.
상기 제 1 신호 수신부(229)는 상기 수전장치(300)가 전송하는 ID 신호 및 충전상태신호를 상기 제 1 및 제 2 전력전송코일(210-1, 210-2)을 통해 수신하여 상기 전력전송 제어부(221)로 출력한다.
상기 수전장치(300)는 전력수신 제어부(302), 전력수신코일(304), 정류부(306), 충전부(308), 배터리 셀 모듈(310), 온도센서(312), 제 2 신호 수신부(314) 및 제 2 신호 전송부(316)를 포함할 수 있다.
상기 전력수신 제어부(302)는 상기 무선 전력전송장치(200)가 무선으로 전송하는 전력을 수신하여 충전하는 것을 제어한다. 또한 상기 전력수신 제어부(302)는 ID 요청신호가 수신될 경우에 ID 신호를 상기 무선 전력전송장치(200)로 전송하는 것을 제어한다. 또한 상기 전력수신 제어부(302)는 배터리 셀 모듈(310)의 전력 충전량을 알리기 위한 전력량 신호 및 상기 배터리 셀 모듈(310)의 과열정보를 포함하는 충전상태신호를 상기 무선 전력전송장치(200)로 전송하는 것을 제어한다.
상기 전력수신코일(304)은 상기 무선 전력전송장치(200)가 무선으로 전송하는 전력을 수신한다.
상기 정류부(306)는 상기 전력수신코일(304)이 수신한 전력을 직류전력으로 변환한다.
상기 충전부(308)는 상기 정류부(306)가 변환한 직류전력을 상기 전력수신 제어부(302)의 제어에 따라 상기 배터리 셀 모듈(310)에 충전한다.
상기 온도센서(312)는 상기 배터리 셀 모듈(310)의 온도를 검출하여 상기 전력수신 제어부(302)로 출력한다.
상기 제 2 신호 수신부(314)는 상기 무선 전력전송장치(200)가 전송하는 ID 요청신호를 상기 전력 수신코일(304)을 통해 수신하여 상기 전력수신 제어부(302)로 출력한다.
상기 제 2 신호 전송부(316)는 상기 전력수신 제어부(302)의 제어에 따라 ID 신호 및 충전정보신호를 상기 전력 수신코일(304)을 통해 상기 무선 전력전송장치(200)로 전송한다.
이러한 구성을 가지는 본 발명은 교류/직류 컨버터(100)가 외부로부터 입력되는 교류전력을 직류전력으로 변환하고, 변환한 직류전력을 무선 전력전송장치(200)에 동작전력으로 공급한다.
이와 같은 상태에서 상기 무선 전력전송장치(200)는 제 1 및 제 2 전력 전송코일(210-1, 210-2)의 상부에 부하 예를 들면, 수전장치(300)의 전력 수신코일(304)이 놓여져 있는지의 여부를 판단해야 된다.
이를 위하여 전력 공급부(220)의 전력전송 제어부(221)가 부하의 변동을 검출하기 위한 제어신호를 발생한다.
상기 부하의 변동을 검출하기 위한 제어신호는 구동 드라이버(223)에서 각기 증폭되어 직렬 공진형 컨버터(225)로 입력된다.
그러면, 상기 직렬 공진형 컨버터(225)는 상기 제어신호에 따라, 상기 교류/직류 컨버터(100)가 출력하는 직류전력을 스위칭하여 교류전력을 발생하며, 발생한 교류전력은 제 1 및 제 2 전력전송 코일(210-1, 210-2)에 인가된다.
여기서, 상기 부하의 변동을 검출하기 위한 제어신호는 상기 제 1 및 제 2 전력전송코일(210-1, 210-2)에 공진이 발생되지 않는 주파수의 신호 예를 들면, 약 180㎑ 정도의 높은 주파수를 갖는다.
그러므로 상기 직렬 공진형 컨버터(225)가, 부하의 변동을 검출하기 위한 제어신호에 따라 직류전력을 스위칭하여 교류전력을 발생하고, 발생한 교류전력이 상기 제 1 및 제 2 전력전송코일(2100-1, 210-2)에 인가되어도 상기 제 1 및 제 2 전력전송코일(210-1, 210-2)에서는 공진이 발생되지 않아 전력소모는 매우 낮고, 전력이 무선으로 전송되지는 않는다.
이와 같은 상태에서 제 1 신호 수신부(229)는 상기 제 1 및 제 2 전력전송코일(210-1, 210-2)의 신호를 수신하고, 수신한 신호를 전력전송 제어부(221)로 출력한다.
상기 전력전송 제어부(221)는 상기 제 1 신호 수신부(229)로부터 입력되는 수신신호의 주파수를 이용하여 부하의 변동이 발생되었는지의 여부를 판단한다.
즉, 제 1 및 제 2 전력전송코일(210-1, 210-2)의 상부에 부하가 놓여 있지 않을 경우에 상기 제 1 및 제 2 전력전송코일(210-1, 210-2)에 인가된 교류전력의 주파수는 변동되지 않는다.
그러나 제 1 및 제 2 전력전송코일(210-1, 210-2)의 상부에 부하가 놓여질 경우에 제 1 및 제 2 전력전송코일(210-1, 210-2)과 수전장치(300)의 전력수신코일(304)의 사이에는 상호 임피던스 등이 발생하게 되고, 상기 발생되는 상호 임피던스 등에 의하여 제 1 및 제 2 전력전송코일(210-1, 210-2)에 인가된 교류전력의 주파수가 변동하게 된다.
상기 전력전송 제어부(221)는 상기 제 1 신호 수신부(229)로부터 입력되는 신호의 주파수가 변동되었는지의 여부를 판단하고, 주파수가 변동되었을 경우에 제 1 및 제 2 전력전송코일(210-1, 210-2)의 상부에 상기 수전장치(300) 등과 같은 소정의 부하가 놓여진 것으로 판단한다.
이와 같은 상태에서 상기 전력전송 제어부(221)는 상기 부하가 수전장치(300)인지의 여부를 판단해야 된다.
이를 위하여 상기 전력전송 제어부(221)는 제 1 신호 전송부(227)를 제어하여, 수전장치(300)의 ID 신호를 요청하는 ID 요청신호를 발생하고, 발생한 ID 요청신호는 상기 제 1 및 제 2 전력전송코일(210-1, 210-2)을 통해 상기 수전장치(300)로 전송된다.
상기 전송한 ID 요청신호는 전력수신코일(304)을 통해 제 2 신호 수신부(314)가 수신하고, 수신한 ID 요청신호는 전력수신 제어부(302)로 입력된다.
그러면, 상기 전력수신 제어부(302)는 상기 ID 요청신호에 따라 제 2 신호 전송부(316)를 제어하여, 자시의 고유한 ID 신호를 발생하고, 발생한 ID 신호는 전력수신코일(304)을 통해 무선 전력전송장치(200)로 전송된다.
상기 무선 전력전송장치(200)는 상기 수전장치(300)가 전송하는 ID 신호를 제 1 및 제 2 전력전송코일(210-1, 210-2)을 통해 제 1 신호 수신부(229)가 수신하여 전력전송 제어부(221)로 입력된다.
상기 전력전송 제어부(211)는 상기 제 1 신호 수신부(229)로부터 입력되는 ID 신호로 상기 제 1 및 제 2 전력전송코일(210-1, 210-2)의 상부에 이물질이 아닌 수전장치(300)가 놓여졌음을 판단한다.
상기 제 1 및 제 2 전력전송코일(210-1, 210-2)의 상부에 수전장치(300)가 놓여졌음이 판단되면, 상기 전력전송 제어부(211)는 무선으로 전력을 전송하기 위한 제어신호 즉, PWM 제어신호를 발생하고, 발생한 PWM 제어신호는 구동 드라이버(223)에서 증폭된 후 직렬 공진형 컨버터(225)로 입력된다.
그러면, 상기 직렬 공진형 컨버터(225)는 상기 PWM 제어신호에 따라 직류전력을 스위칭시켜 교류전력을 발생하고, 발생한 교류전력은 제 1 및 제 2 전력전송코일(210-1, 210-2)에 인가된다.
여기서, 상기 제 1 및 제 2 전력전송코일(210-1, 210-2)은 예를 들면, 100㎑에 공진되도록 설계되어 있고, 상기 전력전송 제어부(221)는 100㎑의 주파수를 가지는 PWM 제어신호를 발생한다.
그러면, 상기 직렬 공진형 컨버터(225)는 상기 PWM 제어신호에 따라 직류전력을 스위칭하여 100㎑의 주파수를 가지는 교류전력을 발생하고, 상기 100㎑의 주파수를 가지는 교류전력이 상기 제 1 및 제 2 전력전송코일(210-1, 210-2)에 인가되므로 상기 제 1 및 제 2 전력전송코일(210-1, 210-2)에서 공진이 발생하게 된다.
상기 제 1 및 제 2 전력전송코일(210-1, 210-2)에서 공진이 발생되면, 상기 제 1 및 제 2 전력전송코일(210-1, 210-2)로 많은 전류가 흐르면서 무선으로 전력이 전송된다.
여기서, 상기 직렬 공진형 컨버터(225)는 동일한 위상을 가지는 교류전력을 상기 제 1 및 제 2 전력전송코일(210-1, 210-2)에 인가하나, 상기 제 1 및 제 2 전력전송코일(210-1, 210-2)은 동일한 크기 및 동일한 권선수를 갖고 상호간에 권선방향이 서로 반대방향이며 동심으로 적층되어 있으므로 제 1 및 제 2 전력전송코일(210-1, 210-2)은 상호간에 180°의 위상차를 가지는 제 1 및 제 2 전력신호를 각기 발생한다.
그러므로 하나의 전력전송코일만을 사용하거나 또는 평행하게 설치된 2개 이상 복수개의 전력전송코일을 사용할 경우에 비하여 제 1 및 제 2 전력신호를 합한 진폭이 2배 이상 커지게 되고, 이로 인하여 수전장치(300)에 무선으로 전송되는 전력량은 약 4배로 증가하게 된다.
상기 제 1 및 제 2 전력전송코일(210-1, 210-2)이 무선으로 전송하는 전력은 수전장치(300)의 전력수신코일(304)이 수신하고, 수신한 전력을 정류부(306)가 직류전력으로 변환하며, 변환한 직류전력을, 전력수신 제어부(302)의 제어에 따라 충전부(308)가 배터리 셀 모듈(310)에 충전하게 된다.
이와 같은 상태에서 온도센서(312)는 배터리 셀 모듈(310)의 온도를 검출하고, 상기 온도센서(312)가 검출하는 온도로 상기 전력수신 제어부(302)는 상기 배터리 셀 모듈(310)에 과열이 발생하였는지의 여부를 판단한다.
또한 상기 전력수신 제어부(302)는 상기 충전부(308)를 통해 상기 배터리 셀 모듈(550)의 전력 충전상태를 판단한다.
그리고 상기 전력수신 제어부(302)는 상기 배터리 셀 모듈(310)에 과열이 발생하였는지의 여부를 알리는 과열정보와 상기 배터리 셀 모듈(550)의 충전정보를 포함하는 충전상태신호를 생성하고, 생성한 충전상태신호를 제 2 신호 전송부(316) 및 전력수신코일(304)을 통해 무선 전력전송장치(200)로 전송한다.
상기 수전장치(300)가 전송하는 충전상태신호는 상기 무선 전력전송장치(200)의 제 1 및 제 2 전력전송코일(210-1, 210-2)을 통해 제 1 신호 수신부(229)가 수신하여 전력전송 제어부(221)로 출력한다.
그러면, 상기 전력전송 제어부(221)는 상기 충전상태신호를 분석하여 과열 발생 또는 충전이 완료되었는지의 여부를 판단한다.
상기 판단 결과 수전장치(300)의 배터리 셀 모듈(312)에 과열이 발생되었을 경우에 상기 전력전송 제어부(221)는 PWM 제어신호의 주파수를 조절한다.
그러면, 상기 PWM 제어신호의 주파수를 조절함에 따라 상기 제 1 및 제 2 전력전송코일(210-1, 210-2)에 인가되는 교류전력이 상기 제 1 및 제 2 전력전송코일(210-1, 210-2)의 공진점 위치에서 약간 벗어나게 되어 제 1 전력신호 및 제 2 전력신호의 진폭이 감소된다.
그러므로 상기 전력수신코일(304)이 수신하는 전력량이 감소되고, 이로 인하여 배터리 셀 모듈(310)에 충전되는 전력량이 감소되어 과열 발생이 방지된다.
그리고 상기 충전상태신호를 분석한 결과 배터리 셀 모듈(310)의 전력 충전이 완료되었을 경우에 상기 전력전송 제어부(221)는 PWM 제어신호를 발생하지 않아 상기 제 1 및 제 2 전력전송코일(210-1, 210-2)에서 상기 전력수신코일(304)로 전력이 무선으로 전송되지 않도록 한다.
도 2는 본 발명의 무선 전력전송장치가 구비된 무선 전력전송 시스템의 다른 실시 예의 구성을 보인 블록도이다. 본 발명의 다른 실시 예는 전력전송 제어부(221)가 2개의 PWM 제어신호를 발생한다.
상기 전력전송 제어부(221)가 발생한 2개의 PWM 제어신호를 제 1 구동 드라이버(223-1) 및 제 2 구동 드라이버(223-2)가 증폭하고, 상기 제 1 구동 드라이버(223-1) 및 상기 제 2 구동 드라이버(223-2)가 증폭한 PWM 제어신호에 따라 제 1 직렬 공진형 컨버터(225-1) 및 제 2 직렬 공진형 컨버터(225-2)가 교류전력을 발생하여 제 1 및 제 2 전력전송코일(210-1, 210-2)에 각기 인가하게 구성하였다.
그리고 상기 제 1 및 제 2 전력전송코일(210-1, 210-2)이 동일한 크기, 동일한 권선수 및 동일한 권선방향으로 권선되어 동심으로 적층된다.
이러한 구성을 가지는 본 발명의 다른 실시 예는 수전장치(300)로 전력을 전송할 경우에 전력전송 제어부(221)가 180°의 위상차를 가지는 2개의 PWM 제어신호를 발생한다.
상기 180°의 위상차를 가지는 2개의 PWM 제어신호는 제 1 및 제 2 구동 드라이버(223-1, 223-2)에서 각기 증폭되어 제 1 및 제 2 직렬 공진형 컨버터(225-1, 225-2)로 입력된다.
그러면, 상기 제 1 및 제 2 직렬 공진형 컨버터(225-1, 225-2)는 180°의 위상차를 가지는 2개의 PWM 제어신호로 직류전력을 스위칭하여 상호간에 180°의 위상차를 가지는 교류전력을 생성하고, 생성한 교류전력은 상기 제 1 및 제 2 전력전송코일(210-1, 210-2)에 각기 인가된다.
여기서, 상기 제 1 및 제 2 전력전송코일(210-1, 210-2)은 동일한 크기, 동일한 권선수 및 동일한 권선방향으로 권선되어 동심으로 적층되어 있다. 그리고 상기 제 1 및 제 2 전력전송코일(210-1, 210-2)에는 상술한 바와 같이 상호간에 180°의 위상차를 가지는 교류전력이 인가된다.
그러므로 상기 제 1 전력전송코일(210-1)이 발생하는 제 1 전력신호와 제 2 전력전송코일(210-2)이 발생하는 제 2 전력신호는 상호간에 180°의 위상차를 가지게 되고, 이로 인하여 제 1 및 제 2 전력신호를 합한 진폭이 2배 이상 커지게 되어 수전장치(300)에 무선으로 전송되는 전력량은 약 4배로 증가하게 된다.
그리고 본 발명의 다른 실시 예는 제 1 및 제 2 전력전송코일(210-1, 210-2)을 동일한 크기 및 동일한 권선수를 가지고, 서로 다른 방향으로 권선되어 동심으로 적층될 수도 있다.
이러한 경우에 상기 전력전송 제어부(221)는 동일한 위상 및 동일한 주파수를 가지는 2개의 PWM 제어신호를 발생하고, 발생한 2개의 PWM 제어신호에 의해 제 1 및 제 2 전력전송코일(210-1, 210-2)에는 동일한 주파수 및 위상을 가지는 교류전력이 인가되어 상호간에 180°의 위상차를 갖는 제 1 및 제 2 전력신호를 발생하게 할 된다.
그리고 상기한 본 발명의 다른 실시 예는 수전장치(300)의 배터리 셀 모듈(312)에 과열이 발생되었을 경우에 상기 전력전송 제어부(221)는 PWM 제어신호의 주파수를 조절하거나 또는 2개의 PWM 제어신호의 위상이 180°가 되지 않도록 조절한다.
그러면, 상기 PWM 제어신호의 주파수를 조절함에 따라 상기 제 1 및 제 2 전력전송코일(210-1, 210-2)에 인가되는 교류전력이 상기 제 1 및 제 2 전력전송코일(210-1, 210-2)의 공진점 위치에서 약간 벗어나게 되어 제 1 전력신호 및 제 2 전력신호의 진폭이 감소된다.
또한 PWM 제어신호의 위상을 조절함에 따라 상기 제 1 및 제 2 전력전송코일(210-1, 210-2)에서 발생되는 제 1 및 제 2 전력신호의 위상이 정확하게 180°가 되지 않고, 이로 인하여 상기 전력수신코일(304)이 수신하는 전력량이 감소되고, 이로 인하여 배터리 셀 모듈(310)에 충전되는 전력량이 감소되어 과열 발생이 방지된다.
도 3은 본 발명의 무선 전력전송방법에 따른 전력전송 제어부(221)의 동작을 보인 신호흐름도이다. 도 2를 참조하면, 전력전송 제어부(221)는 부하의 변동을 검출하기 위한 제어신호를 발생한다(S400).
상기 제어신호는 제 1 및 제 2 구동 드라이버(223-1, 223-2)에서 각기 증폭되어 제 1 및 제 2 직렬 공진형 컨버터(225-1, 225-2)로 입력되는 것으로서 상기 제 1 및 제 2 직렬 공진형 컨버터(225-1, 225-2)는 상기 제어신호에 따라, 상기 교류/직류 컨버터(100)가 출력하는 직류전력을 스위칭하여 교류전력을 발생하며, 발생한 교류전력은 제 1 및 제 2 전력전송 코일(210-1, 210-2)에 인가된다.
이와 같은 상태에서 제 1 신호 수신부(229)는 상기 제 1 및 제 2 전력전송코일(210-1, 210-2)의 신호를 수신하고, 수신한 신호를 전력전송 제어부(221)로 출력한다.
상기 전력전송 제어부(221)는 상기 제 1 신호 수신부(229)로부터 입력되는 신호의 주파수를 검출하여 부하의 변동이 발생되었는지의 여부를 판단한다(S402).
상기 판단 결과 부하의 변동이 발생하지 않았을 경우에 상기 전력전송 제어부(221)는 상기 단계(S400)로 복귀하여 부하의 변동을 검출하기 위한 제어신호를 발생하고, 상기 제 1 신호 수신부(229)가 수신하는 신호의 주파수를 검출하여 부하의 변동이 발생되었는지의 여부를 판단하는 동작을 반복 수행한다.
그리고 상기 단계(S402)에서 부하의 변동이 검출될 경우에 상기 전력전송 제어부(221)는 제 1 신호 전송부(227)를 제어하여, 수전장치(300)의 ID 신호를 요청하는 ID 요청신호를 발생하고, 발생한 ID 요청신호는 상기 제 1 및 제 2 전력전송코일(210-1, 210-2)을 통해 상기 수전장치(300)로 전송된다(S404).
이와 같은 상태에서 상기 전력전송 제어부(221)는 제 1 신호 수신부(229)의 수신신호를 입력하여 수전장치(300)의 ID 신호가 수신되는지의 여부를 판단한다(S406).
상기 판단 결과 ID 신호가 수신되지 않았을 경우에 상기 전력전송 제어부(221)는 미리 설정된 시간이 경과되었는지의 여부를 판단한다(S408).
상기 판단 결과 미리 설정된 시간이 경과되지 않았을 경우에 상기 단계(S406)로 복귀하여 ID 신호가 수신되는지의 여부를 판단하는 동작을 반복 수행한다.
또한 미리 설정된 시간이 경과되어도 ID 신호가 수신되지 않을 경우에 제 1 및 제 2 전력전송코일(210-1, 210-2)의 상부에 수전장치(300)가 아닌 다른 이물질이 놓여진 것으로서 상기 전력전송 제어부(221)는 상기 단계(S400)로 복귀하여 부하의 변동을 검출하기 위한 제어신호를 발생하는 동작부터 반복 수행한다.
그리고 미리 설정된 시간이 경과되기 이전에 ID 신호가 수신될 경우에 상기 전력전송 제어부(221)는 제 1 및 제 2 전력전송코일(210-1, 210-2)이 상호간에 180°의 위상차를 갖는 제 1 및 제 2 전력신호를 발생되게 하여 상기 수전장치(300)에 무선으로 전력이 전송되게 한다(S410).
즉, 도 1에 도시된 일 실시 예에서와 같이 제 1 전력전송코일(210-1) 및 제 2 전력전송코일(210-2)이 동일한 크기 및 동일한 권선수를 갖고 권선방향이 서로 반대방향이며 동심으로 적층되어 있는 경우에 상기 전력전송 제어부(221)는 하나의 PWM 제어신호를 발생하고, 발생한 하나의 PWM 제어신호에 의해 제 1 전력전송코일(210-1) 및 제 2 전력전송코일(210-2)에는 동일한 위상의 교류전력이 인가되어 상호간에 180°의 위상차를 갖는 제 1 및 제 2 전력신호를 발생되게 한다.
그리고 도 2에 도시된 다른 실시 예에서 제 1 전력전송코일(210-1) 및 제 2 전력전송코일(210-2)이 동일한 크기, 동일한 권선수 및 동일한 권선방향을 갖고 동심으로 적층되어 있는 경우에 상기 전력전송 제어부(221)는 주파수는 동일하고 위상차가 180°인 2개의 PWM 제어신호를 발생하고, 발생한 2개의 PWM 제어신호에 의해 제 1 전력전송코일(210-1) 및 제 2 전력전송코일(210-2)에는 180°의 위상차를 갖는 교류전력이 인가되어 상호간에 180°의 위상차를 갖는 제 1 및 제 2 전력신호를 발생되게 한다.
또한 도 2에 도시된 다른 실시 예에서 제 1 전력전송코일(210-1) 및 제 2 전력전송코일(210-2)이 동일한 크기 및 동일한 권선수를 갖고 권선방향이 서로 반대방향이며 동심으로 적층되어 있는 경우에 상기 전력전송 제어부(221)는 주파수 및 위상이 동일한 2개의 PWM 제어신호를 발생하고, 발생한 2개의 PWM 제어신호에 의해 제 1 전력전송코일(210-1) 및 제 2 전력전송코일(210-2)에는 180°의 위상차를 갖는 교류전력이 인가되어 상호간에 180°의 위상차를 갖는 제 1 및 제 2 전력신호를 발생되게 한다.
이와 같은 상태에서 상기 전력전송 제어부(221)는 제 1 신호 수신부(229)를 통해, 상기 수전장치(300)가 전송하는 충전상태신호를 입력하고, 입력한 충전상태신호를 분석하여 수전장치(300)에 과열이 발생하였거나 또는 전력의 충전이 완료되었는지의 여부를 판단한다(S412, S414).
상기 판단 결과 수전장치(300)의 배터리 셀 모듈(312)에 과열이 발생되었을 경우에 상기 전력전송 제어부(221)는 PWM 제어신호의 주파수 또는 위상을 조절하여 상기 제 1 및 제 2 전력전송코일(210-1, 210-2)에서 상기 수전장치(300)로 전송되는 전력량을 감소시킨다(S416).
그리고 상기 전력전송 제어부(221)는 수전장치(300)의 전력 충전이 완료되었는지의 여부를 판단한다(S418).
이와 같은 상태에서 상기 수전장치(300)의 전력 충전이 완료되었을 경우에 상기 전력전송 제어부(221)는 상기 수전장치(300)로 전력을 전송하는 동작을 종료한다.
이상에서는 대표적인 실시 예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시 예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.
그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
Claims (20)
- 무선 전력전송장치로서,
제 1 전력신호를 전송하기 위한 제 1 전력전송코일;
상기 제 1 전력전송코일과 동심으로 적층되고, 제 2 전력신호를 전송하기 위한 제 2 전력전송코일; 및
상기 제 1 전력신호와 상기 제 2 전력신호가 180°의 위상차를 갖도록 상기 제 1 전력전송코일 및 제 2 전력전송코일에 교류전력을 공급하는 전력 공급부를 포함하고,
상기 제 1 및 제 2 전력전송코일은,
동일한 크기 및 동일한 권선수를 갖고, 권선방향이 서로 반대방향이고,
상기 전력 공급부는,
하나의 PWM(Pulse Width Modulation) 제어신호를 발생하는 전력전송 제어부; 및
상기 하나의 PWM 제어신호에 따라 교류전력을 발생하고, 발생한 교류전력을 상기 제 1 및 제 2 전력전송코일에 인가하여 180°의 위상차를 가지는 제 1 전력신호 및 제 2 전력신호가 발생되게 하는 직렬 공진형 컨버터를 포함하는 것인, 무선 전력전송장치. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 전력전송 제어부와 상기 직렬 공진형 컨버터의 사이에,
상기 PWM 제어신호를 증폭하여 상기 직렬 공진형 컨버터로 출력하는 구동 드라이버를 더 포함하는, 무선 전력전송장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 전력 공급부는,
수전장치가 전송하는 충전상태신호를 상기 제 1 및 제 2 전력전송코일을 통해 수신하여 상기 전력전송 제어부로 출력하는 신호 검출부를 더 포함하고,
상기 전력전송 제어부는,
상기 충전상태신호에 과열정보가 포함되어 있을 경우에 상기 제 1 및 제 2 전력전송코일로부터 상기 수전장치로 전송되는 전력량을 조절하는 것인, 무선 전력전송장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 전력전송 제어부는,
상기 PWM 제어신호의 주파수를 조절하여 상기 수전장치로 전송되는 전력량을 조절하는 것인, 무선 전력전송장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 전력 공급부는,
수전장치가 전송하는 충전상태신호를 상기 제 1 및 제 2 전력전송코일을 통해 수신하여 상기 전력전송 제어부로 출력하는 신호 검출부를 더 포함하고,
상기 전력전송 제어부는,
상기 충전상태신호로 상기 수전장치의 전력 충전이 완료되었는지의 여부를 판단하고, 전력 충전이 완료되었을 경우에 전력 전송을 정지하는 것인, 무선 전력전송장치. - 무선 전력전송장치로서,
제 1 전력신호를 전송하기 위한 제 1 전력전송코일;
상기 제 1 전력전송코일과 동심으로 적층되고, 제 2 전력신호를 전송하기 위한 제 2 전력전송코일; 및
상기 제 1 전력신호와 상기 제 2 전력신호가 180°의 위상차를 갖도록 상기 제 1 전력전송코일 및 제 2 전력전송코일에 교류전력을 공급하는 전력 공급부를 포함하고,
상기 제 1 및 제 2 전력전송코일은,
동일한 크기 및 동일한 권선수를 갖고, 권선방향이 서로 동일하고,
상기 전력 공급부는,
주파수가 동일하고 180°의 위상차를 갖는 2개의 PWM(Pulse Width Modulation) 제어신호를 발생하는 전력전송 제어부; 및
상기 2개의 PWM 제어신호에 따라 주파수가 동일하고 위상차가 180°인 교류전력을 각기 발생하여 상기 제 1 및 제 2 전력전송코일에 인가하는 제 1 및 제 2 직렬 공진형 컨버터를 포함하는 것인, 무선 전력전송장치. - 제 7 항에 있어서,
상기 전력전송 제어부와 상기 제 1 및 제 2 직렬 공진형 컨버터의 사이에,
상기 2개의 PWM 제어신호를 각기 증폭하여 상기 제 1 및 제 2 직렬 공진형 컨버터로 출력하는 구동 드라이버를 더 포함하는, 무선 전력전송장치. - 제 7 항에 있어서,
상기 전력 공급부는,
수전장치가 전송하는 충전상태신호를 상기 제 1 및 제 2 전력전송코일을 통해 수신하여 상기 전력전송 제어부로 출력하는 신호 검출부를 더 포함하고,
상기 전력전송 제어부는,
상기 충전상태신호에 과열정보가 포함되어 있을 경우에 상기 제 1 및 제 2 전력전송코일로부터 상기 수전장치로 전송되는 전력량을 조절하는 것인, 무선 전력전송장치. - 제 9 항에 있어서,
상기 전력전송 제어부는,
상기 PWM 제어신호의 주파수 또는 위상을 조절하여 전력량을 조절하는 것인, 무선 전력전송장치. - 제 7 항에 있어서,
상기 전력 공급부는,
수전장치가 전송하는 충전상태신호를 상기 제 1 및 제 2 전력전송코일을 통해 수신하여 상기 전력전송 제어부로 출력하는 신호 검출부를 더 포함하고,
상기 전력전송 제어부는,
상기 충전상태신호로 상기 수전장치의 전력 충전이 완료되었는지의 여부를 판단하고, 전력 충전이 완료되었을 경우에 전력 전송을 정지하는 것인, 무선 전력전송장치. - 무선 전력전송장치로서,
제 1 전력신호를 전송하기 위한 제 1 전력전송코일;
상기 제 1 전력전송코일과 동심으로 적층되고, 제 2 전력신호를 전송하기 위한 제 2 전력전송코일; 및
상기 제 1 전력신호와 상기 제 2 전력신호가 180°의 위상차를 갖도록 상기 제 1 전력전송코일 및 제 2 전력전송코일에 교류전력을 공급하는 전력 공급부를 포함하고,
상기 제 1 및 제 2 전력전송코일은,
동일한 크기 및 동일한 권선수를 갖고, 권선방향이 서로 반대방향이고,
상기 전력 공급부는,
주파수 및 위상이 동일한 2개의 PWM(Pulse Width Modulation) 제어신호를 발생하는 전력전송 제어부; 및
상기 2개의 PWM 제어신호에 따라 주파수 및 위상이 동일한 교류전력을 각기 발생하여 상기 제 1 및 제 2 전력전송코일에 인가하는 제 1 및 제 2 직렬 공진형 컨버터를 포함하는 것인, 무선 전력전송장치. - 제 12 항에 있어서,
상기 전력 공급부는,
수전장치가 전송하는 충전상태신호를 상기 제 1 및 제 2 전력전송코일을 통해 수신하여 상기 전력전송 제어부로 출력하는 신호 검출부를 더 포함하고,
상기 전력전송 제어부는,
상기 충전상태신호에 과열정보가 포함되어 있을 경우에 상기 제 1 및 제 2 전력전송코일로부터 상기 수전장치로 전송되는 전력량을 조절하는 것인, 무선 전력전송장치. - 제 13 항에 있어서,
상기 전력전송 제어부는,
상기 PWM 제어신호의 주파수 또는 위상을 조절하여 전력량을 조절하는 것인, 무선 전력전송장치. - 무선 전력전송방법으로서,
전력전송 제어부가 수전장치에 무선으로 전력을 전송할 수 있는지의 여부를 판단하는 단계;
상기 수전장치에 무선으로 전력을 전송할 수 있을 경우에 상기 전력전송 제어부가 전력 전송을 위한 PWM 제어신호를 발생하는 단계; 및
상기 PWM 제어신호에 따라, 적층된 제 1 및 제 2 전력전송코일이 상호간에 180°의 위상차를 가지는 제 1 및 제 2 전력신호를 각기 발생하여 상기 수전장치에 무선으로 전력을 전송하는 단계를 포함하고,
상기 PWM 제어신호에 따라, 적층된 제 1 및 제 2 전력전송코일이 상호간에 180°의 위상차를 가지는 제 1 및 제 2 전력신호를 각기 발생하여 상기 수전장치에 무선으로 전력을 전송하는 단계는,
동일한 크기 및 동일한 권선수를 갖고, 권선방향이 서로 반대방향인 제 1 및 제 2 전력전송코일에 동일 위상의 교류전력을 인가하여 180°의 위상차를 가지는 제 1 및 제 2 전력신호를 발생하는 단계를 포함하는 것인, 무선 전력전송방법. - 삭제
- 무선 전력전송방법으로서,
전력전송 제어부가 수전장치에 무선으로 전력을 전송할 수 있는지의 여부를 판단하는 단계;
상기 수전장치에 무선으로 전력을 전송할 수 있을 경우에 상기 전력전송 제어부가 전력 전송을 위한 PWM 제어신호를 발생하는 단계; 및
상기 PWM 제어신호에 따라, 적층된 제 1 및 제 2 전력전송코일이 상호간에 180°의 위상차를 가지는 제 1 및 제 2 전력신호를 각기 발생하여 상기 수전장치에 무선으로 전력을 전송하는 단계를 포함하고,
상기 PWM 제어신호에 따라, 적층된 제 1 및 제 2 전력전송코일이 상호간에 180°의 위상차를 가지는 제 1 및 제 2 전력신호를 각기 발생하여 상기 수전장치에 무선으로 전력을 전송하는 단계는,
동일한 크기 및 동일한 권선수를 갖고, 권선방향이 동일한 제 1 및 제 2 전력전송코일에 180°의 위상차를 가지는 교류전력을 각기 인가하여 180°의 위상차를 가지는 제 1 및 제 2 전력신호를 발생하는 단계를 포함하는 것인, 무선 전력전송방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 수전장치가 전송하는 충전상태신호를 상기 전력전송 제어부가 입력하는 단계; 및
상기 충전상태신호에 과열 정보가 포함되어 있을 경우에 상기 전력전송 제어부가 상기 제 1 및 제 2 전력전송코일로부터 상기 수전장치로 전송되는 전력량을 조절하는 단계를 더 포함하는, 무선 전력전송방법. - 제 18 항에 있어서,
상기 충전상태신호에 과열 정보가 포함되어 있을 경우에 상기 전력전송 제어부가 상기 제 1 및 제 2 전력전송코일로부터 상기 수전장치로 전송되는 전력량을 조절하는 단계는,
상기 전력전송 제어부가 상기 PWM 제어신호의 주파수를 조절하여 상기 수전장치에 무선으로 전송되는 전력량을 조절하는 단계를 포함하는 것인, 무선 전력전송방법. - 제 19 항에 있어서,
상기 충전상태신호에 과열 정보가 포함되어 있을 경우에 상기 전력전송 제어부가 상기 제 1 및 제 2 전력전송코일로부터 상기 수전장치로 전송되는 전력량을 조절하는 단계는,
상기 제 1 및 제 2 전력전송코일이 발생하는 제 1 및 제 2 전력신호의 위상을 조절하여 상기 수전장치로 전송되는 전력량을 조절하는 단계를 포함하는 것인, 무선 전력전송방법.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201161579212P | 2011-12-22 | 2011-12-22 | |
| US61/579,212 | 2011-12-22 | ||
| PCT/KR2012/011323 WO2013095067A1 (ko) | 2011-12-22 | 2012-12-21 | 무선 전력전송장치 및 방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20140107305A KR20140107305A (ko) | 2014-09-04 |
| KR102109989B1 true KR102109989B1 (ko) | 2020-05-13 |
Family
ID=48668861
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020147017086A KR102109989B1 (ko) | 2011-12-22 | 2012-12-21 | 무선 전력전송장치 및 방법 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9391463B2 (ko) |
| KR (1) | KR102109989B1 (ko) |
| WO (1) | WO2013095067A1 (ko) |
Families Citing this family (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101902795B1 (ko) * | 2012-02-21 | 2018-11-14 | 삼성전자주식회사 | 무선 충전 장치 및 방법 |
| KR20140031780A (ko) | 2012-09-05 | 2014-03-13 | 삼성전자주식회사 | 교차 연결된 무선 전력 수신기를 배제하기 위한 무선 전력 송신기 및 그 제어 방법 |
| US20160197494A1 (en) | 2012-09-05 | 2016-07-07 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Wireless power transmitter for excluding cross-connected wireless power receiver and method for controlling the same |
| EP2917998A4 (en) | 2012-11-09 | 2016-07-20 | California Inst Of Techn | INTELLIGENT RF-LENSING: EFFICIENT, DYNAMIC AND MOBILE WIRELESS POWER TRANSMISSION |
| US11843260B2 (en) | 2012-11-09 | 2023-12-12 | California Institute Of Technology | Generator unit for wireless power transfer |
| US11616520B2 (en) | 2012-11-09 | 2023-03-28 | California Institute Of Technology | RF receiver |
| US10250072B2 (en) * | 2013-08-26 | 2019-04-02 | The University Of Hong Kong | Wireless power transfer system |
| KR102280756B1 (ko) | 2013-11-22 | 2021-07-21 | 캘리포니아 인스티튜트 오브 테크놀로지 | 무선 전력 송신을 위한 생성기 유닛 |
| JP6329422B2 (ja) * | 2014-04-21 | 2018-05-23 | オリンパス株式会社 | 医療器具、挿入補助具、および医療システム |
| JP2015216828A (ja) * | 2014-04-24 | 2015-12-03 | パナソニック株式会社 | 異物検出装置、無線送電装置、及び無線電力伝送システム |
| CN104158305B (zh) * | 2014-07-30 | 2017-01-25 | 华南理工大学 | 基于自适应磁耦合谐振匹配的能量与信息同步传输系统 |
| WO2016028939A1 (en) | 2014-08-19 | 2016-02-25 | California Institute Of Technology | Wireless power transfer |
| KR101730157B1 (ko) * | 2014-10-02 | 2017-04-26 | 한국과학기술원 | 자기장의 다중 동기를 이용한 광역 무선전력 전송 장치 및 방법 |
| WO2016048008A1 (ko) * | 2014-09-25 | 2016-03-31 | 한국과학기술원 | 광역 무지향성 무선전력 전달장치 |
| KR20160042540A (ko) * | 2014-10-10 | 2016-04-20 | 삼성전기주식회사 | 무선 전력 수신 장치 및 이를 포함하는 전자기기 |
| EP3223386B1 (en) * | 2014-11-18 | 2022-11-16 | LG Electronics Inc. | Wireless power transmission device, wireless power reception device, and wireless charging system |
| CN104821667B (zh) * | 2015-03-16 | 2017-02-22 | 中国计量学院 | 基于低频pwm整流器的磁耦合谐振式无线电能传输装置 |
| EP3093957B1 (en) * | 2015-05-15 | 2022-05-18 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Foreign object detecting device, wireless power transmitting apparatus, and wireless power transfer system |
| US9912171B2 (en) * | 2015-06-11 | 2018-03-06 | Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd | Wireless power transmitter and methods for use therewith |
| CN108390467B (zh) * | 2015-07-17 | 2021-06-15 | 南京矽力微电子技术有限公司 | 驱动电路、无线电能发射端和应用其的无线供电系统 |
| CN104953881B (zh) * | 2015-07-17 | 2018-12-25 | 南京矽力杰半导体技术有限公司 | 驱动电路及应用其的无线电能发射端 |
| KR102644295B1 (ko) * | 2016-11-08 | 2024-03-07 | 한국전자통신연구원 | 무선 충전 장치 및 방법 |
| US10530177B2 (en) * | 2017-03-09 | 2020-01-07 | Cochlear Limited | Multi-loop implant charger |
| JP6640774B2 (ja) * | 2017-03-15 | 2020-02-05 | 株式会社東芝 | 送電装置および電力伝送システム |
| US10720797B2 (en) | 2017-05-26 | 2020-07-21 | California Institute Of Technology | Method and apparatus for dynamic RF lens focusing and tracking of wireless power recovery unit |
| US20220021243A1 (en) * | 2020-06-15 | 2022-01-20 | The Regents Of The University Of Michigan | Segmented wireless power transfer |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002354712A (ja) | 2001-05-22 | 2002-12-06 | Shinko Electric Co Ltd | 非接触給電装置 |
| WO2011077488A1 (ja) * | 2009-12-24 | 2011-06-30 | 株式会社 東芝 | 無線電力伝送装置 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3956528B2 (ja) * | 1999-04-06 | 2007-08-08 | 古河電気工業株式会社 | 分離型トランスの電力伝送方法及びその装置 |
| KR100564256B1 (ko) | 2004-06-25 | 2006-03-29 | 주식회사 한림포스텍 | 무선주파수 식별기술이 적용된 무선 충전용 패드 및배터리팩 |
| CN101523693B (zh) * | 2006-08-04 | 2012-05-23 | Sk化学株式会社 | 用于无线充电和数据传输的感应线圈 |
| JP4947637B2 (ja) * | 2007-01-09 | 2012-06-06 | ソニーモバイルコミュニケーションズ株式会社 | 無接点電力伝送コイル、携帯端末及び端末充電装置 |
| TWI563766B (en) * | 2008-03-13 | 2016-12-21 | Access Business Group Int Llc | Inductive power supply system with multiple coil primary and inductive power supply and method for the same |
-
2012
- 2012-12-21 KR KR1020147017086A patent/KR102109989B1/ko active IP Right Grant
- 2012-12-21 WO PCT/KR2012/011323 patent/WO2013095067A1/ko active Application Filing
- 2012-12-21 US US14/367,891 patent/US9391463B2/en active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002354712A (ja) | 2001-05-22 | 2002-12-06 | Shinko Electric Co Ltd | 非接触給電装置 |
| WO2011077488A1 (ja) * | 2009-12-24 | 2011-06-30 | 株式会社 東芝 | 無線電力伝送装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20140107305A (ko) | 2014-09-04 |
| WO2013095067A1 (ko) | 2013-06-27 |
| US9391463B2 (en) | 2016-07-12 |
| US20150022147A1 (en) | 2015-01-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102109989B1 (ko) | 무선 전력전송장치 및 방법 | |
| KR101254092B1 (ko) | 신호 검출장치 및 이를 구비한 무선 전력전송장치 | |
| KR101317360B1 (ko) | 무선 전력전송장치 및 방법 | |
| US9641019B2 (en) | Wireless power transmitter and method of controlling the same | |
| KR101950309B1 (ko) | 무선 전력 송수신 시스템에서의 수신기의 무선 전력 제어 방법 및 장치 | |
| US9071057B2 (en) | Contactless power transmitting system having overheat protection function and method thereof | |
| KR101246693B1 (ko) | 무선 전력 수신 장치 및 그 전력 제어 방법 | |
| US20130214612A1 (en) | Wireless power transmitter, wireless power receiver, and power transmission method of wireless power transmitting system | |
| US20180041066A1 (en) | System and method for charging receiver devices | |
| KR102187437B1 (ko) | 무선전력 전송 장치를 구비한 무선전력전송 시스템 | |
| US9866051B2 (en) | Adaptive charger to maximize charge rate | |
| KR20130142861A (ko) | 전력 송신기에서 전력 전송을 제어하기 위한 방법 및 이를 위한 전력 송신기 | |
| CN104604094A (zh) | 非接触电能馈送系统、终端装置、非接触电能馈送装置以及非接触电能馈送方法 | |
| KR101426940B1 (ko) | 무선충전방식 휴대전화의 충전 제어장치와 제어방법 | |
| KR20150056222A (ko) | 동시 멀티 충전이 가능한 무선 전력 전송 장치 | |
| KR102012999B1 (ko) | 무선 전력전송장치 및 방법 | |
| US10790693B2 (en) | Wireless power control method and device | |
| KR102574667B1 (ko) | 무접점 전력 수신 장치 및 수신 방법 | |
| US20180041065A1 (en) | System and method for charging receiver devices | |
| KR102230682B1 (ko) | 동시 멀티 충전이 가능한 무선 전력 전송 장치 | |
| KR101782878B1 (ko) | 무선 전력전송장치 및 방법 | |
| KR102390286B1 (ko) | 동시 멀티 충전이 가능한 무선 전력 전송 장치 | |
| KR101213087B1 (ko) | 무선 전력 수신 장치에서의 전력 수신 제어 방법 및 이를 적용한 무선 전력 수신 장치 | |
| JP2018501761A (ja) | 誘導電力送信機及び電力フロー制御方法 | |
| KR102611773B1 (ko) | 동시 멀티 충전이 가능한 무선 전력 전송 장치 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |