KR102147550B1 - 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 수신 장치, 무선 전력 전송 시스템, 및 무선 전력 전송 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예는 송전부를 통해 무선으로 전력을 송신하는 무선 전력 송신 장치와, 수전부를 통해 상기 송전부로부터의 상기 전력을 수신하는 적어도 하나 이상의 무선 전력 수신 장치를 포함하고, 상기 무선 전력 수신 장치가 상기 무선 전력 송신 장치로부터 상기 전력을 수신하여 충전하는 중에 기 설정된 온도 이상으로 상기 무선 전력 수신 장치의 과열이 발생하는 경우, 상기 무선 전력 송신 장치를 통해 충전되는 상기 무선 전력 수신 장치의 개수에 따라 상기 무선 전력 수신 장치가 충전을 중지하거나 상기 무선 전력 송신 장치가 상기 전력의 전송을 중지하는 무선 전력 전송 시스템, 무선 전력 전송 방법, 무선 전력 송신 장치, 및 무선 전력 수신 장치를 제공한다.

Description

무선 전력 송신 장치, 무선 전력 수신 장치, 무선 전력 전송 시스템, 및 무선 전력 전송 방법{Wireless power transmission apparatus, wireless power reception apparatus, wireless power transmission apparatus system, and wireless power transmission method}

본 발명의 일 실시예는 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 수신 장치, 무선 전력 전송 시스템, 및 무선 전력 전송 방법에 관한 것이다.

무선 전력 전송이란 종래의 유선으로 된 전력선 대신 무선으로 가전기기나 전기자동차에 전원을 공급하는 기술을 말하며, 전원 케이블을 이용하여 전원이 필요한 장치를 전원 콘센트에 연결하지 않고도 무선으로 충전이 가능하다는 장점 때문에 관련 연구가 활발히 진행되고 있다.

무선 전력 전송 기술에는 크게 자기유도방식, 자기공진방식 및 마이크로파 방식이 있다. 자기유도방식은 근접한 코일 간의 자기유도결합을 이용한 기술로서, 2 개의 송수전 코일 간의 거리는 수 cm 이내이며 두 코일의 배열 조건에 의해서 전송 효율이 크게 좌우된다. 자기공진방식은 공진 결합(resonant coupling)에 의해 서로 떨어진 두 공진기 간에 비방사형 자기장 에너지가 전달되는 기술로서, 송수전 코일 간의 거리가 1~2m 정도에서 무선전력전송이 가능하며, 자기유도방식에 비해 비교적 두 코일의 정렬이 유연하고, 중계 방식을 이용하여 무선충전 가능범위를 확장할 수 있다는 장점이 있다. 마이크로파 방식은 마이크로파와 같은 초고주파의 전자파를 안테나를 통해 방사시켜서 전력을 전송하는 기술로서, 장거리 무선전력전송이 가능하지만 전자파에 의한 안전문제가 고려되어야 한다.

무선 전력 수신 장치와 무선 전력 송신 장치 사이의 무선 전력 전송에 있어서, 전력을 수신하여 충전이 되는 무선 전력 수신 장치뿐만 아니라 전력을 전송하는 무선 전력 송신 장치에도 발열이 발생할 수 있다. 코일로 이루어질 수 있는 송전부와 수전부 자체의 저항, 또는 무선 전력 수신 장치와 무선 전력 송신 장치의 임피던스 부정합 등을 원인으로 하여 무선 전력 수신 장치와 무선 전력 송신 장치에서 발열이 발생할 수 있다. 특히, 핸드셋(handset)에 해당하는 무선 전력 수신 장치의 경우 전력이 충전되는 배터리를 구비하고 있으며, 배터리의 경우 고온에서 폭발 위험이 존재한다.

한국공개특허 제2011-0131954호, "무선 전력 전송 장치 및 그 방법"

본 발명의 주된 목적은, 무선 전력 송신 장치에서 무선 전력 수신 장치로의 무선 전력 전송시 발생하는 발열을 감시하고, 소정의 온도 이상의 과열이 있는 경우 과열을 차단하여 과열로 인한 기기적 손상을 방지할 수 있는 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 수신 장치, 무선 전력 전송 시스템, 및 무선 전력 전송 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템은, 송전부를 통해 무선으로 전력을 송신하는 무선 전력 송신 장치; 및 수전부를 통해 상기 송전부로부터의 상기 전력을 수신하는 적어도 하나 이상의 무선 전력 수신 장치; 를 포함하고, 상기 무선 전력 수신 장치가 상기 무선 전력 송신 장치로부터 상기 전력을 수신하여 충전하는 중에 기 설정된 온도 이상으로 상기 무선 전력 수신 장치의 과열이 발생하는 경우, 상기 무선 전력 송신 장치를 통해 충전되는 상기 무선 전력 수신 장치의 개수에 따라 상기 무선 전력 수신 장치가 충전을 중지하거나 상기 무선 전력 송신 장치가 상기 전력의 전송을 중지할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 무선 전력 송신 장치는 무선 충전에 있는 상기 무선 전력 수신 장치의 온도가 상기 기 설정된 온도 이상이 되는 경우 상기 무선 전력 송신 장치에 의해 두 개 이상의 무선 전력 수신 장치가 충전되고 있는 멀티 충전 상태인지 또는 한 개의 무선 전력 수신 장치가 충전되고 있는 싱글 충전 상태인지를 판별할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 무선 전력 송신 장치는 상기 멀티 충전 상태인 경우 상기 기 설정된 온도 이상의 과열이 발생한 상기 무선 전력 수신 장치에 무선 충전 차단 신호를 송신할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 무선 전력 수신 장치는 상기 무선 충전 차단 신호를 수신받은 경우 충전 회로를 개방함으로써 상기 무선 충전을 중단할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 무선 전력 송신 장치는 상기 싱글 충전 상태인 경우 상기 기 설정된 온도 이상의 과열이 발생한 상기 무선 전력 수신 장치로의 상기 전력 송신을 중지할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 무선 전력 수신 장치는 상기 전력을 수신하여 충전하는 중에 상기 수전부의 온도를 측정하여 측정된 상기 온도와 상기 기 설정된 온도를 비교하여 상기 무선 전력 수신 장치가 과열 상태인지 여부를 판별할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 무선 전력 송신 장치는 상기 무선 전력 수신 장치로부터 전송되는 충전 정보를 통해 상기 무선 전력 수신 장치의 발열량을 연산하고 상기 발열량에 따른 온도와 상기 기 설정된 온도를 비교하여 상기 무선 전력 수신 장치가 과열 상태인지 여부를 판별할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템은, 송전부를 통해 무선으로 전력을 송신하는 무선 전력 송신 장치; 및 수전부를 통해 상기 송전부로부터의 상기 전력을 수신하는 적어도 하나 이상의 무선 전력 수신 장치; 를 포함하고, 상기 무선 전력 송신 장치는, 상기 무선 전력 수신 장치와 상기 전력의 송수신에 관한 정보를 주고 받을 수 있는 송신측 통신부; 및 상기 무선 전력 송신 장치로부터 상기 전력을 수신하여 충전하는 중에 기 설정된 온도 이상으로 상기 무선 전력 수신 장치의 과열이 발생하는 경우, 상기 무선 전력 송신 장치를 통해 한 개의 상기 무선 전력 수신 장치가 충전 중인지 또는 복수 개의 상기 무선 전력 수신 장치가 충전 중인지에 관한 충전 상태를 판별하고, 상기 충전 상태에 따라 상기 무선 전력 수신 장치가 충전을 중지하도록 제어하거나 또는 상기 무선 전력 송신 장치가 상기 전력의 전송을 중지하도록 제어하는 송신측 제어부;를 더 구비할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 송신측 통신부는 상기 전력을 수신하여 충전하는 중인 상기 무선 전력 송신 장치로부터 상기 기 설정된 온도 이상의 과열이 발생하고 있다는 정보를 수신할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 송신측 제어부는 상기 무선 전력 송신 장치를 통해 복수 개의 상기 무선 전력 수신 장치가 충전 중인 멀티 충전 상태인 경우 상기 기 설정된 온도 이상의 과열이 발생한 상기 무선 전력 수신 장치에 무선 충전 차단 신호를 송신하도록 상기 송신측 통신부를 제어할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 송신측 제어부는 상기 무선 전력 송신 장치를 통해 한 개의 상기 무선 전력 수신 장치가 충전 중인 싱글 충전 상태인 경우 상기 기 설정된 온도 이상의 과열이 발생한 상기 무선 전력 수신 장치로의 상기 전력 송신을 중지하도록 제어할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 무선 전력 수신 장치는, 상기 수전부의 온도를 측정하는 온도 센서부; 상기 수전부를 통해 수신된 전력에 의해 충전되는 배터리; 상기 온도 센서부에 의해 측정된 상기 온도를 상기 기 설정된 온도와 비교하고, 상기 측정된 온도가 상기 기 설정된 온도 이상인 경우, 상기 무선 전력 송신 장치에 상기 측정된 온도가 상기 기 설정된 온도 이상임을 나타내는 과열 신호를 송신하도록 제어하고, 상기 무선 전력 송신 장치로부터 무선 충전 차단 신호를 전송받았을 때, 상기 수전부와 상기 배터리 사이의 회로를 개방하도록 하여 상기 배터리로의 충전을 중지시키도록 제어하는 수신측 제어부; 를 더 구비할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 무선 전력 수신 장치는, 상기 송신측 통신부와 상기 전력의 송수신에 관한 정보를 주고 받을 수 있는 수신측 통신부; 및 상기 수전부와 상기 배터리 사이에 배치되며 상기 수전부와 상기 배터리 사이의 회로를 개폐할 수 있는 스위치부; 를 더 구비할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 수신측 제어부는 상기 측정된 온도가 상기 기 설정된 온도 이상인 경우, 상기 무선 전력 송신 장치에 상기 과열 신호를 상기 무선 전력 송신 장치에 송신하도록 상기 수신측 통신부를 제어할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 수신측 제어부는 상기 무선 충전 차단 신호를 수신한 경우, 상기 수전부와 상기 배터리 사이의 회로가 개방되도록 상기 스위치부를 제어할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 무선 전력 수신 장치는, 상기 수전부와 상기 배터리 사이에 배치되는 정류부를 더 구비하며, 상기 스위치부는 상기 정류부 전단에 배치되거나 상기 정류부 후단에 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치는, 적어도 하나 이상의 무선 전력 수신 장치에 자기장을 통해 전력을 무선으로 전송하는 무선 전력 송신 장치에 있어서, 상기 무선 전력 송신 장치는, 상기 무선 전력 수신 장치와 상기 전력의 송수신에 관한 정보를 주고 받을 수 있는 송신측 통신부; 및 상기 무선 전력 송신 장치로부터 상기 전력을 수신하여 충전하는 중에 기 설정된 온도 이상으로 상기 무선 전력 수신 장치의 과열이 발생하는 경우, 상기 무선 전력 송신 장치를 통해 한 개의 상기 무선 전력 수신 장치가 충전 중인지 또는 복수 개의 상기 무선 전력 수신 장치가 충전 중인지에 관한 충전 상태를 판별하고, 상기 충전 상태에 따라 상기 무선 전력 수신 장치가 충전을 중지하도록 제어하거나 또는 상기 무선 전력 송신 장치가 상기 전력의 전송을 중지하도록 제어하는 송신측 제어부; 를 더 구비할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 송신측 통신부는 상기 전력을 수신하여 충전하는 중인 상기 무선 전력 송신 장치로부터 상기 기 설정된 온도 이상의 과열이 발생하였다는 과열 신호를 수신할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 송신측 제어부는 상기 무선 전력 송신 장치를 통해 복수 개의 상기 무선 전력 수신 장치가 충전 중인 멀티 충전 상태인 경우 상기 기 설정된 온도 이상의 과열이 발생한 상기 무선 전력 수신 장치에 무선 충전 차단 신호를 송신하도록 상기 송신측 통신부를 제어할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 송신측 제어부는 상기 무선 전력 송신 장치를 통해 한 개의 상기 무선 전력 수신 장치가 충전 중인 싱글 충전 상태인 경우 상기 기 설정된 온도 이상의 과열이 발생한 상기 무선 전력 수신 장치로의 상기 전력 송신을 중지하도록 제어할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치는, 무선 전력 송신 장치에 생성되는 자기장을 통해 전력을 무선으로 수신할 수 있는 무선 전력 수신 장치에 있어서, 상기 무선 전력 수신 장치는, 상기 자기장을 포섭하여 상기 전력을 수신하는 수전부; 상기 수전부의 온도를 측정하는 온도 센서부; 상기 수전부를 통해 수신된 전력에 의해 충전되는 배터리; 상기 온도 센서부에 의해 측정된 상기 온도를 상기 기 설정된 온도와 비교하고, 상기 측정된 온도가 상기 기 설정된 온도 이상인 경우, 상기 무선 전력 송신 장치에 상기 측정된 온도가 상기 기 설정된 온도 이상임을 나타내는 과열 신호를 송신하도록 제어하고, 상기 무선 전력 송전 장치로부터 무선 전력 충전 중지에 관한 신호를 전송받았을 때, 상기 수전부와 상기 배터리 사이의 회로를 개방하도록 하여 상기 배터리로의 충전을 중지시키도록 제어하는 수신측 제어부; 를 더 구비할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 송신측 통신부와 상기 전력의 송수신에 관한 정보를 주고 받을 수 있는 수신측 통신부; 및 상기 수전부와 상기 배터리 사이에 배치되며 상기 수전부와 상기 배터리 사이의 회로를 개폐할 수 있는 스위치부; 를 더 구비할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 수신측 제어부는 상기 측정된 온도가 상기 기 설정된 온도 이상인 경우, 상기 무선 전력 송신 장치에 상기 과열 신호를 상기 무선 전력 송신 장치에 송신하도록 상기 수신측 통신부를 제어할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 수신측 제어부는 상기 무선 충전 차단 신호를 수신한 경우, 상기 수전부와 상기 배터리 사이의 회로가 개방되도록 상기 스위치부를 제어할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 수전부와 상기 배터리 사이에 배치되는 정류부를 더 구비하며, 상기 스위치부는 상기 정류부 전단에 배치되거나 상기 정류부 후단에 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 방법은, 무선 전력 송신 장치에서 무선 전력 수신 장치로 전력을 무선으로 전송하여 상기 무선 전력 수신 장치를 충전하는 단계; 상기 무선 전력 수신 장치의 온도를 측정하는 단계; 측정된 상기 온도와 기 설정된 온도를 비교하는 단계; 측정된 상기 온도가 상기 기 설정된 온도 이상인 경우, 상기 무선 전력 수신 장치는 상기 무선 전력 송신 장치에 상기 측정된 온도가 상기 기 설정된 온도 이상임을 나타내는 과열 신호를 송신하는 단계; 상기 무선 전력 송신 장치는 상기 무선 전력 송신 장치를 통해 한 개의 상기 무선 전력 수신 장치가 충전 중인지 또는 복수 개의 상기 무선 전력 수신 장치가 충전 중인지에 관한 충전 상태를 판별하는 단계; 및 상기 충전 상태에 따라 상기 무선 전력 수신 장치가 충전을 중지하도록 제어하거나 또는 상기 무선 전력 송신 장치가 상기 전력의 전송을 중지하도록 제어하는 단계; 를 구비하며,

본 발명에 있어서, 상기 전력 전송 중지 단계는, 상기 무선 전력 송신 장치를 통해 복수 개의 상기 무선 전력 수신 장치가 충전 중인 멀티 충전 상태인 경우 상기 기 설정된 온도 이상의 과열이 발생한 상기 무선 전력 수신 장치에 무선 충전 차단 신호를 송신하는 단계; 및 상기 무선 전력 수신 장치는 상기 무선 충전 차단 신호에 따라 상기 무선 전력 수신 장치의 수전부와 배터리 사이의 회로를 개방하도록 하여 상기 배터리로의 충전을 중지하는 단계; 를 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 전력 전송 중지 단계는, 상기 무선 전력 송신 장치를 통해 한 개의 상기 무선 전력 수신 장치가 충전 중인 싱글 충전 상태인 경우 상기 기 설정된 온도 이상의 과열이 발생한 상기 무선 전력 수신 장치로의 상기 전력 송신을 중지할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템은, 송전부를 통해 무선으로 전력을 송신하는 무선 전력 송신 장치; 및 수전부를 통해 상기 송전부로부터의 상기 전력을 수신하는 적어도 하나 이상의 무선 전력 수신 장치; 를 포함하고, 상기 무선 전력 송신 장치는, 상기 무선 전력 수신 장치와 상기 전력의 송수신에 관한 정보를 주고 받을 수 있는 송신측 통신부; 및 상기 무선 전력 수신 장치로부터 전송되는 충전 정보를 통해 상기 무선 전력 수신 장치의 발열량을 연산하고, 상기 무선 전력 수신 장치가 과열 상태인 것을 판별한 경우, 상기 무선 전력 송신 장치를 통해 한 개의 상기 무선 전력 수신 장치가 충전 중인지 또는 복수 개의 상기 무선 전력 수신 장치가 충전 중인지에 관한 충전 상태를 판별하고, 상기 충전 상태에 따라 상기 무선 전력 수신 장치가 충전을 중지하도록 제어하거나 또는 상기 무선 전력 송신 장치가 상기 전력의 전송을 중지하도록 제어하는 송신측 제어부; 를 더 구비할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 송신측 통신부는 상기 전력을 수신하여 충전하는 중인 상기 무선 전력 수신 장치로부터 수신 전력에 대한 정보를 수신할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 송신측 제어부는 상기 무선 전력 수신 장치로부터 전송되는 충전 정보를 통해 상기 무선 전력 수신 장치의 발열량을 연산하고, 연산된 상기 발열량에 따른 상기 무선 전력 수신 장치의 온도를 판별하며, 상기 발열량에 따른 온도와 상기 기 설정된 온도를 비교하여 상기 무선 전력 수신 장치가 과열 상태인지 여부를 판별할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 무선 전력 송신 장치는 상기 연산된 발열량에 따른 온도에 관한 룩업테이블을 더 구비하며, 상기 송신측 제어부는 상기 발열량을 연산한 후, 상기 룩업테이블을 이용하여 상기 연산된 발열량에 따른 온도를 판별할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 송신측 제어부는 상기 무선 전력 송신 장치를 통해 복수 개의 상기 무선 전력 수신 장치가 충전 중인 멀티 충전 상태인 경우 상기 기 설정된 온도 이상의 과열이 발생한 상기 무선 전력 수신 장치에 무선 충전 차단 신호를 송신하도록 상기 송신측 통신부를 제어할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 송신측 제어부는 상기 무선 전력 송신 장치를 통해 한 개의 상기 무선 전력 수신 장치가 충전 중인 싱글 충전 상태인 경우 상기 기 설정된 온도 이상의 과열이 발생한 상기 무선 전력 수신 장치로의 상기 전력 송신을 중지하도록 제어할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 무선 전력 수신 장치는, 상기 수전부를 통해 수신된 전력에 의해 충전되는 배터리; 상기 무선 전력 송신 장치로부터 무선 충전 차단 신호를 전송받았을 때, 상기 수전부와 상기 배터리 사이의 회로를 개방하도록 하여 상기 배터리로의 충전을 중지시키도록 제어하는 수신측 제어부; 를 더 구비할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 무선 전력 수신 장치는, 상기 송신측 통신부와 상기 전력의 송수신에 관한 정보를 주고 받을 수 있는 수신측 통신부; 및 상기 수전부와 상기 배터리 사이에 배치되며 상기 수전부와 상기 배터리 사이의 회로를 개폐할 수 있는 스위치부; 를 더 구비할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 수신측 제어부는 상기 무선 충전 차단 신호를 수신한 경우, 상기 수전부와 상기 배터리 사이의 회로가 개방되도록 상기 스위치부를 제어할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 무선 전력 수신 장치는, 상기 수전부와 상기 배터리 사이에 배치되는 정류부를 더 구비하며, 상기 스위치부는 상기 정류부 전단에 배치되거나 상기 정류부 후단에 배치될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치는, 적어도 하나 이상의 무선 전력 수신 장치에 자기장을 통해 전력을 무선으로 전송하는 무선 전력 송신 장치에 있어서, 상기 무선 전력 송신 장치는, 상기 무선 전력 수신 장치와 상기 전력의 송수신에 관한 정보를 주고 받을 수 있는 송신측 통신부; 및 상기 무선 전력 수신 장치로부터 전송되는 충전 정보를 통해 상기 무선 전력 수신 장치의 발열량을 연산하고, 상기 무선 전력 수신 장치가 과열 상태인 것을 판별한 경우, 상기 무선 전력 송신 장치를 통해 한 개의 상기 무선 전력 수신 장치가 충전 중인지 또는 복수 개의 상기 무선 전력 수신 장치가 충전 중인지에 관한 충전 상태를 판별하고, 상기 충전 상태에 따라 상기 무선 전력 수신 장치가 충전을 중지하도록 제어하거나 또는 상기 무선 전력 송신 장치가 상기 전력의 전송을 중지하도록 제어하는 송신측 제어부; 를 더 구비할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 송신측 통신부는 상기 전력을 수신하여 충전하는 중인 상기 무선 전력 수신 장치로부터 수신 전력에 대한 정보를 수신할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 송신측 제어부는 상기 무선 전력 수신 장치로부터 전송되는 충전 정보를 통해 상기 무선 전력 수신 장치의 발열량을 연산하고, 연산된 상기 발열량에 따른 상기 무선 전력 수신 장치의 온도를 판별하며, 상기 발열량에 따른 온도와 상기 기 설정된 온도를 비교하여 상기 무선 전력 수신 장치가 과열 상태인지 여부를 판별할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 무선 전력 송신 장치는 상기 연산된 발열량에 따른 온도에 관한 룩업테이블을 더 구비하며, 상기 송신측 제어부는 상기 발열량을 연산한 후, 상기 룩업테이블을 이용하여 상기 연산된 발열량에 따른 온도를 판별할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 송신측 제어부는 상기 무선 전력 송신 장치를 통해 복수 개의 상기 무선 전력 수신 장치가 충전 중인 멀티 충전 상태인 경우 상기 기 설정된 온도 이상의 과열이 발생한 상기 무선 전력 수신 장치에 무선 충전 차단 신호를 송신하도록 상기 송신측 통신부를 제어할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 송신측 제어부는 상기 무선 전력 송신 장치를 통해 한 개의 상기 무선 전력 수신 장치가 충전 중인 싱글 충전 상태인 경우 상기 기 설정된 온도 이상의 과열이 발생한 상기 무선 전력 수신 장치로의 상기 전력 송신을 중지하도록 제어할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치는, 무선 전력 송신 장치에 생성되는 자기장을 통해 전력을 무선으로 수신할 수 있는 무선 전력 수신 장치에 있어서, 상기 무선 전력 수신 장치는, 상기 자기장을 포섭하여 상기 전력을 수신하는 수전부; 상기 수전부를 통해 수신된 전력에 의해 충전되는 배터리; 상기 무선 전력 송신 장치로부터 무선 충전 차단 신호를 전송받았을 때, 상기 수전부와 상기 배터리 사이의 회로를 개방하도록 하여 상기 배터리로의 충전을 중지시키도록 제어하는 수신측 제어부; 를 더 구비할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 송신측 통신부와 상기 전력의 송수신에 관한 정보를 주고 받을 수 있는 수신측 통신부; 및 상기 수전부와 상기 배터리 사이에 배치되며 상기 수전부와 상기 배터리 사이의 회로를 개폐할 수 있는 스위치부; 를 더 구비할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 수신측 제어부는 상기 무선 충전 차단 신호를 수신한 경우, 상기 수전부와 상기 배터리 사이의 회로가 개방되도록 상기 스위치부를 제어할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 수전부와 상기 배터리 사이에 배치되는 정류부를 더 구비하며, 상기 스위치부는 상기 정류부 전단에 배치되거나 상기 정류부 후단에 배치될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 전력 전송 방법은, 무선 전력 송신 장치에서 무선 전력 수신 장치로 전력을 무선으로 전송하여 상기 무선 전력 수신 장치를 충전하는 단계; 상기 무선 전력 수신 장치는 상기 무선 전력 송신 장치에 수신된 상기 전력에 관한 정보를 송신하는 단계; 상기 무선 전력 송신 장치는 상기 전력 정보를 이용하여 상기 무선 전력 수신 장치의 발열량을 연산하는 단계; 상기 무선 전력 송신 장치는 연산된 상기 발열량에 따른 상기 무선 전력 수신 장치의 온도를 판별하는 단계; 상기 무선 전력 송신 장치는 판별된 상기 온도와 기 설정된 온도를 비교하는 단계; 상기 무선 전력 송신 장치는 판별된 상기 온도가 상기 기 설정된 온도 이상인 경우, 상기 무선 전력 송신 장치를 통해 한 개의 상기 무선 전력 수신 장치가 충전 중인지 또는 복수 개의 상기 무선 전력 수신 장치가 충전 중인지에 관한 충전 상태를 판별하는 단계; 및 상기 충전 상태에 따라 상기 무선 전력 수신 장치가 충전을 중지하도록 제어하거나 또는 상기 무선 전력 송신 장치가 상기 전력의 전송을 중지하도록 제어하는 단계; 를 구비할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 전력 전송 중지 단계는, 상기 무선 전력 송신 장치를 통해 복수 개의 상기 무선 전력 수신 장치가 충전 중인 멀티 충전 상태인 경우 상기 기 설정된 온도 이상의 과열이 발생한 상기 무선 전력 수신 장치에 무선 충전 차단 신호를 송신하는 단계; 및 상기 무선 전력 수신 장치는 상기 무선 충전 차단 신호에 따라 상기 무선 전력 수신 장치의 수전부와 배터리 사이의 회로를 개방하도록 하여 상기 배터리로의 충전을 중지하는 단계; 를 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 전력 전송 중지 단계는, 상기 무선 전력 송신 장치를 통해 한 개의 상기 무선 전력 수신 장치가 충전 중인 싱글 충전 상태인 경우 상기 기 설정된 온도 이상의 과열이 발생한 상기 무선 전력 수신 장치로의 상기 전력 송신을 중지할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 무선 전력 송신 장치에서 무선 전력 수신 장치로의 무선 전력 전송시 발생하는 발열을 검측할 수 있으며, 소정의 온도 이상의 과열을 차단하여 과열로 인한 기기적 손상을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 2는 도 1의 무선 전력 전송 시스템에서 다수의 무선 전력 수신 장치를 충전하는 경우의 동작의 일례를 설명하기 위한 사시도이다
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.

또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서, 충전 기기는 충전 가능한 배터리를 장착하고 이동 가능한 장치로서, 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 내비게이션 등이 포함될 수 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 개략적으로 나타내는 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 무선전력 전송 장치는 무선 전력 송신 장치(10)와 무선 전력 수신 장치(20) 간에 자기 유도 방식 또는 자기 공명 방식으로 전력을 전송할 수 있다.

무선 전력 송신 장치(10)는 외부의 입력 전원(13)으로부터 입력된 AC 전원을 정류부(미도시), 전압 증폭부(미도시) 등의 무전 전력 송신 회로(11)를 통해 전자파 신호로 변환한 후, 송전부(12)를 통해 무선 전력 수신 장치(20)로 전송할 수 있다.

무선 전력 수신 장치(20)는 무선 전력 송신 장치(10)로부터 전송된 전자파 신호를 수신한다. 이를 위하여 무선 전력 수신 장치(20)는 수전부(22)를 구비할 수 있다.

자기 공명 방식의 경우, 송전부(12)와 수전부(22)의 공진 주파수는 동일하거나 거의 동일한 것이 바람직하다. 이 경우, 송전부(12)와 수전부(22) 간에는 공진 결합(resonant coupling)에 의해 에너지 전달 채널이 형성된다. 송전부(12)로부터 방출된 전자파는 에너지 전달 채널을 통해 수전부(22)로 전송되며, 수전부(22)를 통해 입력된 전자파는 무선 전력 수신 장치(20) 내부에서 임피던스 매칭부(미도시), 정류부(미도시) 등의 무선 전력 수신 회로(21)를 통해 전력으로 변환될 수 있다. 변환된 전력은 무선 전력 수신 장치(20)에 연결된 부하 기기(30)로 전달되어 부하 기기(30)를 충전시키거나 구동 전력을 제공할 수 있다.

자기 유도 방식을 이용하는 경우에는 송전부(12)와 수전부(22)의 공진 주파수가 거의 동일한 주파수일 필요는 없지만, 송전부(12)와 수전부(22)의 공진 주파수를 거의 동일하게 매칭시킴으로써 양단간의 전력 전송 효율을 향상시킬 수 있다.

무선 전력 수신 장치(20)와 무선 전력 송신 장치(10) 사이의 무선 전력 전송에 있어서, 전력을 수신하여 충전이 되는 무선 전력 수신 장치(20) 뿐만 아니라 전력을 전송하는 무선 전력 송신 장치(10)에도 발열이 발생할 수 있다. 코일로 이루어질 수 있는 송전부(12)와 수전부(22) 자체의 저항, 또는 무선 전력 수신 장치(20)와 무선 전력 송신 장치(10)의 임피던스 부정합 등을 원인으로 하여 무선 전력 수신 장치(20)와 무선 전력 송신 장치(10)에서 발열이 발생할 수 있다. 특히, 핸드셋(handset)에 해당하는 무선 전력 수신 장치(20)의 경우 전력이 충전되는 배터리를 구비하고 있으며, 배터리의 경우 고온에서 폭발 위험이 존재한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템은 무선 전력 송신 장치(10)에서 무선 전력 수신 장치(20)로의 무선 전력 전송시 발생하는 발열을 감시하고, 소정의 온도 이상의 과열이 있는 경우 과열을 차단하여 과열로 인한 기기적 손상을 방지할 수 있다. 또한, 싱글 충전 상태인지 또는 멀티 충전 상태인지에 따라 발열 차단을 달리하여 무선 충전 효율을 향상시킬 수 있다.

보다 상세하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템은 무선 전력 수신 장치(20)가 무선 전력 송신 장치(10)로부터 무선으로 전력을 수신하여 충전되는 경우, 무선 전력 수신 장치(20)가 기 설정된 온도 이상으로 과열이 발생하는 경우, 무선 전력 송신 장치(10)를 통해 충전되는 무선 전력 수신 장치(20)의 개수에 따라 무선 전력 수신 장치(20)가 충전을 중지하거나 무선 전력 송신 장치(10))가 전력의 전송을 중지할 수 있다. 즉, 무선 전력 송신 장치(10)는 무선 충전에 있는 무선 전력 수신 장치(20)의 온도가 상기 기 설정된 온도 이상이 되는 경우 무선 전력 송신 장치(10)에 의해 두 개 이상의 무선 전력 수신 장치가 충전되고 있는 멀티 충전 상태인지 또는 한 개의 무선 전력 수신 장치(20)가 충전되고 있는 싱글 충전 상태인지를 판별할 수 있다.

무선 전력 송신 장치(10)가 상기 멀티 충전 상태인 경우 상기 기 설정된 온도 이상의 과열이 발생한 무선 전력 수신 장치(20)에 무선 충전 차단 신호를 송신할 수 있으며, 무선 전력 수신 장치(20)는 상기 무선 충전 차단 신호를 수신받은 경우 충전 회로를 개방함으로써 상기 무선 충전을 중단할 수 있다.

무선 전력 송신 장치(10)가 상기 싱글 충전 상태인 경우에는 상기 기 설정된 온도 이상의 과열이 발생한 상기 무선 전력 수신 장치로의 전력 송신을 중지함으로써 무선 충전으로 인한 추가적인 발열의 진행을 방지할 수 있다.

이와 같이, 멀티 충전 상태에서는 과열이 발생한 무선 전력 수신 장치만이 자체적으로 무선 충전을 중단함으로써 상기 무선 전력 수신 장치의 과열로 인한 손상을 방지함과 아울러 아직 과열이 발생하지 않은 다른 무선 전력 수신 장치는 계속적으로 충전이 가능하다. 또한, 싱글 충전 상태에서는 무선 전력 수신 장치가 아닌 무선 전력 송신 장치에서 무선 전력 수신 장치로의 전력 송신을 중지함으로써 무선 전력 송신 장치의 전력 사용을 감소시킬 수 있으며, 상기 무선 전력 수신 장치의 과열로 인한 손상을 방지할 수 있다.

도 2에는 다수의 무선 전력 수신 장치(200)를 충전하는 경우를 도시하고 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 무선 전력 송신 장치(100)에서 다수의 무선 전력 수신 장치(200-A ~ 200-C)를 충전시키는 멀티 충전 상태인 경우, 다수의 무선 전력 수신 장치들(200-A ~ 200-C) 중 어느 하나의 무선 전력 수신 장치가 기 설정된 온도 이상의 과열이 발생하면 상술한 바와 같이 무선 전력 송신 장치(100)는 과열이 발생한 무선 전력 수신 장치에 무선 충전 차단 신호를 송신하고 이에 따라 상기 무선 전력 수신 장치는 충전 회로를 개방함으로써 무선 충전을 중단하여 더 무선 충전으로 인한 더 이상의 과열을 방지할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(100)는 정류부(110), 전력 증폭부(120), 임피던스 매칭부(130), 송신측 제어부(140), 송신층 통신부(150), 및 송전부(160)를 구비할 수 있다.

무선 전력 송신 장치(100)에 외부 전원이 제공된다. 외부 전원은 정류부(110)로 입력되어 직류 전원으로 변환되고, 변환된 직류 전원은 전력 증폭부(120)에 의해 임의의 전압으로 변환될 수 있다.

임피던스 매칭부(130)는 송전부(160)와 전력 증폭부(120) 사이에 배치되어 송전부(160)와 정류부(110)와 전력 증폭부(120) 등을 포함하는 무선 전력 송신 회로부의 임피던스를 매칭할 수 있다. 일 예로서, 임피던스 매칭부(130)는 송전부(160)의 전단에 위치하여, 송전부(160)와 임피던스 매칭부(130) 전단의 임피던스를 매칭시킬 수 있다. 이를 위하여, 임피던스 매칭부(130)는 가변 인덕터나 가변 커패시터를 포함하거나, 또는 커패시터와 FET(Field effect transistor) 스위치가 직접 연결된 회로가 병렬로 다수 연결된 병렬 어레이 구조를 포함할 수 있다. 이때, 상기의 가변 커패시터 또는 병렬 어레이는 송전부(160)와 직렬 연결되거나 또는 병렬 연결되어 임피던스 매칭부(130)의 커패시턴스 값을 변경함으로써 임피던스 매칭을 시킬 수 있다.

송신측 제어부(140)는 무선 전력 송신 장치(100)로부터 충전되는 무선 전력 수신 장치(200)의 수가 복수인지 또는 한 개인지 여부를 판별하고, 이에 따라 무선 전력 수신 장치(100)가 충전을 중지하도록 제어하거나 또는 무선 전력 송신 장치가 무선 전력 수신 장치로의 전력 전송을 중지하도록 제어할 수 있다. 보다 상세하게는, 송신측 제어부(140)는 무선 전력을 수신하여 충전하는 무선 전력 수신 장치(100)에서 기 설정된 온도 이상의 과열이 발생하는 경우, 무선 전력 송신 장치(100)를 통해 한 개의 무선 전력 수신 장치(200)가 충전 중인 싱글 충전 상태인지 또는 복수 개의 무선 전력 수신 장치(200)가 충전 중인 멀티 충전 상태인지에 관한 충전 상태를 판별하고, 멀티 충전인 경우에는 과열이 발생한 무선 전력 수신 장치가 충전을 중지하도록 무선 전력 수신 장치(100)에 무선 충전 중단 신호를 송신하도록 송신측 통신부(150)를 제어할 수 있으며, 싱글 충전인 경우에는 무선 전력 송신 장치(100)가 무선 전력 수신 장치(200)로의 전력 전송을 중지하도록 제어할 수 있다.

송신측 통신부(150)는 무선 전력 수신 장치(200)와 전력 송수신에 관한 정보를 주고 받을 수 있다. 즉, 송신측 통신부(150)는 무선 전력 송신 장치(100)에서 무선 전력 수신 장치(200)로 전송되는 전력(수신 전력)에 대한 정보, 수전부(280)의 전류, 전압에 대한 정보를 실시간으로 무선 전력 수신 장치(200)로부터 수신할 수 있다. 또한, 송신측 통신부(150)는 무선 전력 수신 장치(100)로부터 기 설정된 온도 이상의 과열이 발생하고 있다는 과열 신호를 수신할 수 있다. 송신측 통신부(150)에서 수신된 과열 신호는 송신측 제어부(140)로 전송되고, 상술한 바와 송신측 제어부(140)는 무선 전력 송신 장치(100)가 멀티 충전 상태인지 싱글 충전 상태인지 여부를 판별한다.

송전부(160)는 무선으로 전력을 송전할 수 있다. 일 예로서, 송전부(160)는 송신측 제어부(140)의 제어 신호에 따라 무선 전력 수신 장치(200)로 전력을 송신할 수 있다. 이때, 전송되는 전력은 RF(Radio frequency) 에너지 신호의 형태로 전송될 수 있다. 또한, 송전부(160)와 수전부(도 4의 280)는 동일하거나 근사한 공진 주파수를 가지는 것이 바람직하다. 송전부(160)와 수전부(280)가 동일한 공진 주파수를 가지는 경우 최대 전력 전송이 일어날 수 있다.

송전부(160)의 구성은 무선 전력 전송 방식에 따라 다양할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 전송 시스템이 자기 유도 방식으로 구현되는 경우에는 송전부(160)는 단일의 루프 안테나로 구성될 수 있다. 반면에, 무선 전력 전송 시스템이 자기 공명 방식으로 구현되는 경우에는 송전부(160)는 송전 코일과 송전용 공진 코일의 쌍으로 구성될 수 있다. 또한, 송전부(160)는 루프 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 송전부(160)는 스파이럴 루프 또는 헬리컬 루프의 형태일 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치(200)는 DC 변환부(210), 배터리(211), 정류부(220), 임피던스 매칭부(230), 스위칭부(240), 수신측 제어부(250), 수신측 통신부(260), 센서부(270), 및 수전부(280)를 구비할 수 있다.

수전부(280)는 무선으로 전력을 수전할 수 있다. 이때, 전송되는 전력은 RF(Radio frequency) 에너지 신호의 형태로 전송될 수 있다. 수전부(280)에서 수신된 RF 전력 신호는 정류부(220)에서 DC 출력 전력으로 변환된 후, DC 변환부(210)에서 소정의 부하 장치 또는 배터리(211)에 대응되는 전압으로 조절될 수 있다.

수전부(280)와 송전부(도 3의 160)는 동일하거나 근사한 공진 주파수를 가지는 것이 바람직하다. 수전부(280)와 송전부(160)가 동일한 공진 주파수를 가지는 경우 최대 전력 전송이 일어날 수 있다.

수전부(280)의 구성은 무선 전력 전송 방식에 따라 다양할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 전송 시스템이 자기 유도 방식으로 구현되는 경우에는 수전부(280)는 단일의 루프 안테나로 구성될 수 있다. 반면에, 무선 전력 전송 시스템이 자기 공명 방식으로 구현되는 경우에는 수전부(280)는 송전 코일과 송전용 공진 코일의 쌍으로 구성될 수 있다. 또한, 수전부(280)는 루프 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 수전부(280)는 스파이럴 루프 또는 헬리컬 루프의 형태일 수 있다.

센서부(270)는 수전부(280)의 온도를 측정할 수 있다. 수전부(280)는 코일로 이루어질 수 있으며, 코일 자체의 저항, 또는 임피던스 부정합에 의해 발열이 발생할 수 있다. 센서부(270)는 수전부(280)에서 발생하는 온도를 측정하며, 측정된 온도값을 수신측 제어부(250)에 전송할 수 있다.

수신측 통신부(260)는 송신측 통신부(150)와 전력의 송수신에 관한 정보를 주고 받을 수 있다. 특히, 수신측 통신부(260)는 센서부(270)에서 측정된 온도가 기 설정된 온도 이상인 경우 수신측 제어부(250)의 제어에 의해 과열 신호를 무선 전력 송신 장치(100)에 송신할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이 멀티 충전인 경우 수신측 통신부(260)는 무선 전력 송신 장치(100)로부터 무선 충전 중단 신호를 수신할 수 있으며, 이를 수신측 제어부(250)에 전송할 수 있다.

수신측 제어부(250)는 센서부(270)에서 측정된 온도를 기 설정된 온도와 비교하고, 상기 측정된 온도가 상기 기 설정된 온도 이상인 경우, 무선 전력 송신 장치(100)에 상기 측정된 온도가 상기 기 설정된 온도 이상임을 나타내는 과열 신호를 송신하도록 수신측 통신부(260)를 제어할 수 있다. 상술한 바와 같이 수전부(280)는 전력 신호를 수신함에 있어서 발열이 발생하며, 발열이 계속되어 온도가 상승하면 배터리(211)가 폭발할 위험이 있다. 수신측 제어부(250)는 무선 전력 수신 장치(200)의 손상이 발생하지 않을 임계 온도를 기 설정 온도로 정하고, 상기 측정된 온도가 상기 기 설정 온도에 도달하면 과열 신호를 생성하여 수신측 통신부(260)를 통해 무선 전력 송신 장치(100)에 전송하도록 제어할 수 있다.

또한, 수신측 제어부(250)는 무선 전력 송신 장치(100)로부터 무선 충전 차단 신호를 전송받았을 때, 수전부(280)와 배터리(211) 사이의 회로를 개방하도록 하여 배터리(211)로의 충전을 중지시키도록 스위칭부(240)를 제어할 수 있다. 즉, 상술한 바와 같이, 무선 전력 송신 장치(100)는 무선 전력 수신 장치(200)로부터 과열 신호를 수신한 경우, 충전 상태를 판별하여 싱글 충전 상태인 경우 무선 충전 차단 신호를 무선 전력 수신 장치(200)에 전송할 수 있으며, 수신측 제어부(250)는 무선 충전 차단 신호에 따라 수전부(280)와 배터리(211) 사이의 회로가 개방되도록 스위칭부(240)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 더 이상 충전이 이루어지지 않으므로 충전으로 인한 더 이상의 과열을 막을 수 있다.

스위칭부(240)는 수전부(280)와 배터리(211) 사이에 배치되어 수전부(280)와 배터리(211) 사이의 회로를 개폐할 수 있다. 스위칭부(240)는 도 4에 도시된 바와 같이, 정류부(220) 전단에 배치될 수 있으며, 또 다른 변형예로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 정류부(220) 후단에 배치될 수 있다.

임피던스 매칭부(230)는 수전부(280)와 정류부(210) 사이에 배치되어 수전부(280)와 정류부(210)의 임피던스를 매칭할 수 있다. 구체적으로, 임피던스 매칭부(230)는 수전부(280)의 전단에 위치하여, 수전부(280)와 임피던스 매칭부(230) 전단의 임피던스를 매칭시킬 수 있다. 이를 위하여, 임피던스 매칭부(230)는 가변 인덕터나 가변 커패시터를 포함하거나, 또는 커패시터와 FET 스위치가 직접 연결된 회로가 병렬로 다수 연결된 병렬 어레이 구조를 포함할 수 있다. 이때, 상기의 가변 커패시터 또는 병렬 어레이는 수전부(280)와 직렬 연결되거나 또는 병렬 연결되어 임피던스 매칭부(240)의 커패시턴스 값을 변경함으로써 임피던스 매칭을 시킬 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.

도 6을 참조하면, 우선, 무선 전력 송신 장치(100)에서 무선 전력 수신 장치(200)로 전력을 무선으로 전송하여 무선 전력 수신 장치(200)를 충전할 수 있다(S101, S102).

무선 전력 수신 장치(200)의 센서부(270)는 무선 충전이 계속되는 동안에 수전부(280)의 온도를 측정할 수 있다(S103). 수전부(280)의 자체의 저항이나 임피던스 부정합에 의해 무선 전력이 전송되는 동안에 무선 전력 수신 장치(200)에서 발열이 발생할 수 있다. 발열이 계속되어 소정의 온도 이상이 되는 경우 무선 전력 수신 장치(200)에 손상이 발생하는바, 센서부(270)는 무선 전력 수신 장치(200)의 온도를 측정한다.

수신측 제어부(250)는 센서부(270)에서 측정된 온도와 기 설정된 온도를 비교할 수 있으며(S104), 상기 측정된 온도가 상기 기 설정된 온도 이하인 경우에는 계속적으로 무선 충전이 되지만, 상기 측정된 온도가 상기 기 설정된 온도 이상인 경우, 수신측 제어부(250)는 무선 전력 송신 장치(100)에 과열 신호를 송신할 수 있다(S105).

다음으로, 무선 전력 송신 장치(100)가 무선 전력 수신 장치(200)로부터 과열 신호를 수신하는 경우, 송신측 제어부(140)는 충전 상태 즉, 멀티 충전 상태인지 또는 싱글 충전 상태인지 여부를 판별한다(S106).

무선 전력 송신 장치(100)를 통해 복수 개의 상기 무선 전력 수신 장치(200)가 충전 중인 멀티 충전 상태인 경우 상기 기 설정된 온도 이상의 과열이 발생한 상기 무선 전력 수신 장치에 무선 충전 차단 신호를 송신하며(S108), 무선 충전 차단 신호를 수신한 무선 전력 수신 장치(200)는 상기 무선 충전 차단 신호에 따라 스위칭부(240)를 통해 수전부(280)와 배터리(211) 사이의 회로를 개방하도록 하여 배터리로의 충전을 중지하게 함으로써 무선 충전으로 인한 과열이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

무선 전력 송신 장치(100)를 통해 한 개의 무선 전력 수신 장치(200)가 충전 중인 싱글 충전 상태인 경우 상기 기 설정된 온도 이상의 과열이 발생한 무선 전력 수신 장치(200)로의 무선 전력 송신을 중단할 수 있다(S107).

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다.

도 7에 도시된 무선 전력 송신 장치(300)는 도 3에 도시된 무선 전력 송신 장치(100)와는 송신측 제어부(340)에 있어서 차이가 있다.

즉, 송신측 제어부(340)는 무선 전력 송신 장치(300)로부터 충전되는 무선 전력 수신 장치(400)의 수가 복수인지 또는 한 개인지 여부를 판별하고, 이에 따라 무선 전력 수신 장치(400)가 충전을 중지하도록 제어하거나 또는 무선 전력 송신 장치가 무선 전력 수신 장치로의 전력 전송을 중지하도록 제어할 수 있다는 점에서 도 3의 송신측 제어부(140)와 동일하지만, 도 7의 송신측 제어부(340)는 무선 전력 수신 장치(400)로부터 전송되는 충전 정보를 통해 무선 전력 수신 장치(400)의 발열량을 연산하고, 연산된 발열량을 이용하여 무선 전력 수신 장치(400)가 과열 상태에 있는지 여부를 판별할 수 있다.

송신측 제어부(340)는 무선 전력 송신 장치(300)로부터 송신되는 전력량(A)을 연산하고, 무선 전력 송신 장치(300)에서 무선 전력 수신 장치(400)로의 최대 전력 수송 효율(B)을 연산하고, 무선 전력 수신 장치(400)로부터 전송되는 충전 정보를 통해 수신 전력량(C)을 연산할 수 있다. 이들 연산된 값으로부터 송신측 제어부(340)는 무선 전력 수신 장치(400)의 발열량(D)을 다음과 같은 수학식 1을 이용하여 구할 수 있다.

[수학식 1]

D = A * B - C

송신 전력량(A)에 최대 전력 수송 효율(B)을 곱한 결과는 무선 전력 수신 장치(400)에 전송되는 최대 수신 전력량에 해당할 수 있다. 그러나, 코일 저항이나 각종 손실에 의하여 실제 무선 전력 수신 장치(400)에 수신되는 실제 수신 전력량(C)은 최대 수신 전력량(A*B)보다 작게 된다. 그리고, 최대 수신 전력량(A*B)과 실제 수신 전력량(C)의 차이는 무선 전력 수신 장치(400)의 발열량에 비례한다고 볼 수 있다. 따라서, 송신측 제어부(340)는 최대 수신 전력량(A*B)과 실제 수신 전력량(C) 사이의 차이를 구함으로써 간접적으로 무선 전력 수신 장치(400)의 발열량을 구할 수 있다.

또한, 송신측 제어부(340)는 연산된 상기 발열량으로부터 무선 전력 수신 장치(400)의 온도를 판별할 수 있다. 보다 상세하게는, 무선 전력 송신 장치(300)는 무선 전력 수신 장치(400)의 발열량과 온도를 매칭시킨 자료를 룩업테이블 형태로 저장할 수 있다. 송신측 제어부(340)는 상술한 바와 같이 무선 전력 수신 장치(400)의 발열량을 연산한 후, 연산된 발열량에 따른 온도를 상기 룩업테이블에서 구할 수 있다.

송신측 제어부(340)는 연산된 발열량과 룩업테이블로부터 판별한 무선 전력 수신 장치(400)의 온도와 기 설정된 온도를 비교하여 상기 발열량으로부터 얻은 온도가 기 설정된 온도 이상인 경우에는 무선 전력 수신 장치(400)가 과열된 상태인 것으로 판단할 수 있다. 여기서, 기 설정된 온도는 과열 상태에 도달한 무선 전력 수신 장치(400)의 온도를 의미한다.

상술한 바와 같이, 무선 전력 수신 장치(400)가 과열 상태에 있다고 판별된 경우, 송신측 제어부(340)는 무선 전력 송신 장치(300)를 통해 한 개의 무선 전력 수신 장치(400)가 충전 중인 싱글 충전 상태인지 또는 복수 개의 무선 전력 수신 장치(400)가 충전 중인 멀티 충전 상태인지에 관한 충전 상태를 판별하고, 멀티 충전인 경우에는 과열이 발생한 무선 전력 수신 장치가 충전을 중지하도록 무선 전력 수신 장치(400)에 무선 충전 중단 신호를 송신하도록 송신측 통신부(150)를 제어할 수 있으며, 싱글 충전인 경우에는 무선 전력 송신 장치(300)가 무선 전력 수신 장치(400)로의 전력 전송을 중지하도록 제어할 수 있다.

송신측 통신부(150)는 무선 전력 수신 장치(400)와 전력 송수신에 관한 정보를 주고 받을 수 있다. 즉, 송신측 통신부(150)는 무선 전력 송신 장치(100)에서 무선 전력 수신 장치(400)로 전송되는 전력(수신 전력)에 대한 정보, 수전부(280)의 전류, 전압에 대한 정보를 실시간으로 무선 전력 수신 장치(400)로부터 수신할 수 있다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다.

도 8에 도시된 무선 전력 수신 장치(400)는 도 4에 도시된 무선 전력 송신 장치(200)와는 수신측 제어부(450)에 있어서 차이가 있으며, 또한 별도의 센서부(도 4의 270)이 없다는 점에서 차이가 있다.

즉, 수신측 제어부(450)는 무선 전력 수신 장치(400)가 별도의 센서부를 구비하고 있지 않은바, 도 4에 도시된 수신측 제어부(450)와 같이 무선 전력 수신 장치(400)가 과열 상태인지 여부를 알 수 없다. 수신측 제어부(450)는 무선 전력 송신 장치(300)로부터 무선 충전 차단 신호를 전송받았을 때, 수전부(280)와 배터리(211) 사이의 회로를 개방하도록 하여 배터리(211)로의 충전을 중지시키도록 스위칭부(240)를 제어할 수 있다. 즉, 상술한 바와 같이, 무선 전력 송신 장치(300)는 무선 전력 수신 장치(400)의 발열량을 구함으로써 무선 전력 수신 장치(400)의 과열 여부를 판별하고, 또한 충전 상태를 판별하여 싱글 충전 상태인 경우 무선 충전 차단 신호를 무선 전력 수신 장치(400)에 전송할 수 있으며, 수신측 제어부(450)는 무선 충전 차단 신호에 따라 수전부(280)와 배터리(211) 사이의 회로가 개방되도록 스위칭부(240)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 더 이상 충전이 이루어지지 않으므로 충전으로 인한 더 이상의 과열을 막을 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.

도 9를 참조하면, 우선, 무선 전력 송신 장치(300)에서 무선 전력 수신 장치(400)로 전력을 무선으로 전송하여 무선 전력 수신 장치(400)를 충전할 수 있다(S201, S202).

무선 전력 수신 장치(400)는 무선 충전이 계속되는 동안에 계속하여 무선 전력 송신 장치(300)에 수신된 전력 및 충전에 관한 정보를 송신할 수 있다(S203).

무선 전력 송신 장치(300)는 상기 전력 및 충전 정보를 이용하여 상술한 바와 같이 무선 전력 수신 장치(400)의 발열량을 연산할 수 있다(S204). 즉, 송신측 제어부(340)는 무선 전력 송신 장치(300)으로부터 송신되는 전력량(A)을 연산하고, 무선 전력 송신 장치(300)에서 무선 전력 수신 장치(400)로의 최대 전력 수송 효율(B)을 연산하고, 무선 전력 수신 장치(400)로부터 전송되는 충전 정보를 통해 수신 전력량(C)을 연산할 수 있다. 이들 연산된 값으로부터 송신측 제어부(340)는 무선 전력 수신 장치(400)의 발열량을 상기 수학식 1을 이용하여 구할 수 있다.

다음으로, 무선 전력 송신 장치(300)는 연산된 상기 발열량으로부터 무선 전력 수신 장치(400)의 온도를 판별할 수 있다(S205). 보다 상세하게는, 무선 전력 송신 장치(300)는 무선 전력 수신 장치(400)의 발열량과 온도를 매칭시킨 자료를 룩업테이블 형태로 저장할 수 있으며, 송신측 제어부(340)는 상술한 바와 같이 무선 전력 수신 장치(400)의 발열량을 연산한 후, 상기 룩업테이블에서 연산된 발열량에 따른 온도를 구할 수 있다.

다음으로, 무선 전력 송신 장치(300)는 연산된 발열량과 룩업테이블로부터 판별한 무선 전력 수신 장치(400)의 온도와 기 설정된 온도를 비교하여 상기 발열량으로부터 얻은 온도가 기 설정된 온도 이하인 경우에는 계속적으로 전력을 전송하며, 상기 발열량으로부터 얻은 온도가 기 설정된 온도 이상인 경우에는 무선 전력 수신 장치(400)가 과열된 상태인 것으로 판단할 수 있다(S206)

다음으로, 무선 전력 수신 장치(400)가 과열된 상태인 것으로 판단한 경우에는, 무선 전력 송신 장치(400)는 충전 상태 즉, 멀티 충전 상태인지 또는 싱글 충전 상태인지 여부를 판별한다(S206).

무선 전력 송신 장치(300)를 통해 복수 개의 상기 무선 전력 수신 장치(400)가 충전 중인 멀티 충전 상태인 경우 상기 기 설정된 온도 이상의 과열이 발생한 상기 무선 전력 수신 장치에 무선 충전 차단 신호를 송신하며(S209), 무선 충전 차단 신호를 수신한 무선 전력 수신 장치(300)는 상기 무선 충전 차단 신호에 따라 스위칭부(240)를 통해 수전부(280)와 배터리(211) 사이의 회로를 개방하도록 하여 배터리로의 충전을 중지하게 함으로써 무선 충전으로 인한 과열이 발생하는 것을 방지할 수 있다(S210).

무선 전력 송신 장치(300)를 통해 한 개의 무선 전력 수신 장치(400)가 충전 중인 싱글 충전 상태인 경우 상기 기 설정된 온도 이상의 과열이 발생한 무선 전력 수신 장치(400)로의 무선 전력 송신을 중단할 수 있다(S208).

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10, 100: 무선 전력 송신 장치
110: 정류부
120: 전력 증폭부
130: 임피던스 매칭부
140: 송신측 제어부
150: 송신측 통신부
160: 송전부
20, 200: 무선 전력 수신 장치
211: 배터리
210: DC 변환부
220: 정류부
230: 임피턴스 매칭부
240: 스위칭부
250: 수신측 제어부
260: 수신측 통신부
270: 센서부
280: 수전부

Claims (51)

1. 송전부를 통해 무선으로 전력을 송신하는 무선 전력 송신 장치; 및
   수전부를 통해 상기 송전부로부터의 상기 전력을 수신하는 적어도 하나 이상의 무선 전력 수신 장치; 를 포함하고,
   상기 무선 전력 수신 장치가 상기 무선 전력 송신 장치로부터 상기 전력을 수신하여 충전하는 중에 기 설정된 온도 이상으로 상기 무선 전력 수신 장치의 과열이 발생하는 경우, 상기 무선 전력 송신 장치를 통해 충전되는 상기 무선 전력 수신 장치의 개수에 따라 상기 무선 전력 수신 장치가 충전을 중지하거나 상기 무선 전력 송신 장치가 상기 전력의 전송을 중지하는 것을 특징으로 무선 전력 전송 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 무선 전력 송신 장치는 무선 충전에 있는 상기 무선 전력 수신 장치의 온도가 상기 기 설정된 온도 이상이 되는 경우 상기 무선 전력 송신 장치에 의해 두 개 이상의 무선 전력 수신 장치가 충전되고 있는 멀티 충전 상태인지 또는 한 개의 무선 전력 수신 장치가 충전되고 있는 싱글 충전 상태인지를 판별하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 무선 전력 송신 장치는 상기 멀티 충전 상태인 경우 상기 기 설정된 온도 이상의 과열이 발생한 상기 무선 전력 수신 장치에 무선 충전 차단 신호를 송신하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 시스템.
4. 제3항에 있어서,
   상기 무선 전력 수신 장치는 상기 무선 충전 차단 신호를 수신받은 경우 충전 회로를 개방함으로써 상기 무선 충전을 중단하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 시스템.
5. 제2항에 있어서,
   상기 무선 전력 송신 장치는 상기 싱글 충전 상태인 경우 상기 기 설정된 온도 이상의 과열이 발생한 상기 무선 전력 수신 장치로의 상기 전력 송신을 중지하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 시스템.
6. 제2항에 있어서,
   상기 무선 전력 수신 장치는 상기 전력을 수신하여 충전하는 중에 상기 수전부의 온도를 측정하여 측정된 상기 온도와 상기 기 설정된 온도를 비교하여 상기 무선 전력 수신 장치가 과열 상태인지 여부를 판별하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 시스템.
7. 제2항에 있어서,
   상기 무선 전력 송신 장치는 상기 무선 전력 수신 장치로부터 전송되는 충전 정보를 통해 상기 무선 전력 수신 장치의 발열량을 연산하고 상기 발열량에 따른 온도와 상기 기 설정된 온도를 비교하여 상기 무선 전력 수신 장치가 과열 상태인지 여부를 판별하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 시스템.
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17. 적어도 하나 이상의 무선 전력 수신 장치에 자기장을 통해 전력을 무선으로 전송하는 무선 전력 송신 장치에 있어서,
    상기 무선 전력 송신 장치는,
    상기 무선 전력 수신 장치와 상기 전력의 송수신에 관한 정보를 주고 받을 수 있는 송신측 통신부; 및
    상기 무선 전력 송신 장치로부터 상기 전력을 수신하여 충전하는 중에 기 설정된 온도 이상으로 상기 무선 전력 수신 장치의 과열이 발생하는 경우, 상기 무선 전력 송신 장치를 통해 한 개의 상기 무선 전력 수신 장치가 충전 중인지 또는 복수 개의 상기 무선 전력 수신 장치가 충전 중인지에 관한 충전 상태를 판별하고, 상기 충전 상태에 따라 상기 무선 전력 수신 장치가 충전을 중지하도록 제어하거나 또는 상기 무선 전력 송신 장치가 상기 전력의 전송을 중지하도록 제어하는 송신측 제어부; 를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신 장치.
18. 제17항에 있어서,
    상기 송신측 통신부는 상기 전력을 수신하여 충전하는 중인 상기 무선 전력 송신 장치로부터 상기 기 설정된 온도 이상의 과열이 발생하였다는 과열 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신 장치.
19. 제17항에 있어서,
    상기 송신측 제어부는 상기 무선 전력 송신 장치를 통해 복수 개의 상기 무선 전력 수신 장치가 충전 중인 멀티 충전 상태인 경우 상기 기 설정된 온도 이상의 과열이 발생한 상기 무선 전력 수신 장치에 무선 충전 차단 신호를 송신하도록 상기 송신측 통신부를 제어하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신 장치.
20. 제17에 있어서,
    상기 송신측 제어부는 상기 무선 전력 송신 장치를 통해 한 개의 상기 무선 전력 수신 장치가 충전 중인 싱글 충전 상태인 경우 상기 기 설정된 온도 이상의 과열이 발생한 상기 무선 전력 수신 장치로의 상기 전력 송신을 중지하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신 장치.
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