KR102157919B1 - 모듈러 유도성 전력 전송 전력 공급기 및 동작 방법 - Google Patents

모듈러 유도성 전력 전송 전력 공급기 및 동작 방법 Download PDF

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Abstract

본 개시물은 AC 소스를 부하에 접속하고 동작시키는 시스템들, 방법들 및 장치를 제공한다. 일 양태에서, 무선 전력 전송의 영역에서 특별히 사용될 수도 있는 전력 공급기 토폴로지가 제공된다. 이 토폴로지는 다수의 소스들이, 각각의 소스의 전력 출력을 낮추면서 전체 시스템 전력을 유지하는, 필드를 생성하도록 구성된 단일의 전도성 구조물에 동작가능하게 접속되는 것을 허용한다.

Description

모듈러 유도성 전력 전송 전력 공급기 및 동작 방법{MODULAR INDUCTIVE POWER TRANSFER POWER SUPPLY AND METHOD OF OPERATION}
본 개시물은 일반적으로 무선 전력 전송에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 배터리들을 포함하는 차량들과 같은 원격 시스템들로의 무선 전력 전송에 관련된 디바이스들, 시스템들, 및 방법들에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시물은 전력 공급기 토폴로지에 관한 것이다.
배터리와 같은 에너지 저장 디바이스로부터 수신된 전기로부터 도출된 로코모션 전력 (locomotion power) 을 포함하는 원격 시스템들, 예컨대 차량들이 도입되어 있다. 예를 들어, 하이브리드 전기 차량들은, 차량 제동 및 종래 모터들로부터의 전력을 사용하여 차량들을 충전하는 탑재형 충전기들을 포함한다. 오로지 전기 차량들은 일반적으로, 배터리들을 충전하기 위한 전기를 다른 소스들로부터 수신한다. 배터리 전기 차량들 (전기 차량들) 은 종종, 가정용 또는 상업용 AC 공급 소스들과 같은 유선 교류 (AC) 의 일부 타입을 통해 충전되도록 제안된다. 유선 충전 커넥션들은, 전력 공급기에 물리적으로 접속되는 케이블들 또는 다른 유사한 커넥터들을 요구한다. 케이블들 및 유사한 커넥터들은 종종 불편하거나 거추장스러우며, 다른 단점들을 가질 수도 있다. 전기 차량들을 충전하는데 사용될 전력을 (예를 들어, 무선장을 통해) 자유 공간에 전송하는 것이 가능한 무선 충전 시스템들은 유선 충전 솔루션들의 결점들 중 일부를 극복할 수도 있다. 이와 같이, 무선 전력을 효율적이고 안전하게 전송하는 시스템들 및 방법들이 필요하다.
무선 전력 시스템들은 통상의 유선, 라인-주파수 전력 시스템들에 비교하여 상대적으로 고-주파수들 및 고-전력 레벨들에서 동작한다. 결과적으로, 무선 전력 공급기, 또는 송신기의 구성에 사용된 컴포넌트들은 고 레벨의 스트레스를 받는다. 하나의 이러한 컴포넌트는 송신기의 인버터 스테이지에서 사용된 스위치이다. 많은 무선 전력 송신기들은 공급기의 인버터 스테이지의 구성에서 스위치들로서 IGBT 들을 사용하지만, MOSFET 들이 사용될 수도 있다. IGBT 들은 종종, 고 전류, 고 전압, 고 주파수 애플리케이션들에서 동작하기 위한 그 능력들로 인해 선택된다. 상당한 비용에도 불구하고, 현대의 고성능 IGBT들의 디바이스 레이팅들은 무선 전력 전송 애플리케이션들에서 여전히 제한 팩터이다. 또한, 인버터 프로브들의 각각의 레그에서 다수의 병렬 IGBT들을 스위칭하는 것은 어렵고, 소프트-스위칭 토폴로지들은 공급기에 의해 보여지는 부하의 임피던스를 바꾼다. 더욱이, 전통적인 공급기 설계들에서의 컴포넌트가 실패하면, 무선 전력 전송이 중단된다. 이와 같이, 본 개시물은 무선 전력 송신기에서 사용될 수도 있고, 무선 전력 송신기의 강건함을 증가시키고 튜닝 및 성능을 유지하면서, 각각 감소된 부하에 대상인 다수의 모듈들의 병렬화를 허용하는 전력 공급기 토폴로지에 관한 것이다.
첨부된 청구항들의 범위 내의 시스템들, 방법들, 및 디바이스들의 다양한 실시형태들은 여러 양태들을 각각 가지며, 이중 어느 하나도 단독으로 본원에서 설명되는 바람직한 속성들을 책임지지 않는다. 첨부된 청구항들의 범위를 벗어나지 않으면서 일부 두드러진 특징들이 본원에서 설명된다.
본 명세서에서 설명되는 본질의 하나 이상의 구현들의 상세는 첨부된 도면 및 하기의 상세한 설명에서 설명된다. 다른 특성들, 양태들, 및 이점들은 상세한 설명, 도면들, 및 특허청구범위로부터 명확해질 것이다. 다음의 도면들의 상대적인 치수들은 일정한 축척으로 그려지지 않을 수도 있음을 주목해야 한다.
본 개시물의 하나의 양태는 필드를 생성하도록 구성된 전도성 구조물 및 전도성 구조물에 동작가능하게 접속하고 실질적으로 일정한 전류를 갖는 전도성 구조물을 제공하기 위해 복수의 소스들에 의해 구동되는 복수의 전기 회로들을 포함하는 무선 전력 송신기를 제공한다.
본 개시물의 다른 양태는 복수의 소스들을 통해 전도성 구조물에서 실질적으로 일정한 전류를 제공하는 단계, 전도성 구조물을 통해 자기 필드를 생성하는 단계, 및 전도성 구조물로부터 복수의 소스들 중 적어도 하나의 소스를 동작가능하게 접속해제하는 단계를 포함하는 전력을 무선으로 송신하는 방법을 제공한다.
본 개시물의 또 다른 양태는, 전력을 제공하기 위한 수단, 자기 필드를 생성하기 위한 수단, 및 전력을 제공하기 위한 수단을 자기 필드를 생성하기 위한 수단에 접속하기 위한 수단을 포함하는 무선 전력 송신기를 제공하고, 접속하기 위한 수단은 송신기를 공진 주파수로 튜닝하기 위한 수단을 포함하고, 접속하기 위한 수단은 자기 필드를 생성하기 위한 수단에 실질적으로 일정한 전류를 제공하기 위한 수단을 더 포함한다.
도 1 은 예시의 무선 전력 전송 시스템의 기능 블록도이다.
도 2 는 도 1 의 무선 전력 전송 시스템에서 사용될 수도 있는 예시의 무선 전력 송신기의 기능 블록도이다.
도 3 은 도 1 의 무선 전력 전송 시스템에서 사용될 수도 있는 예시의 무선 전력 수신기의 기능 블록도이다.
도 4 는 LCL 공진 회로 부하를 갖는 무선 전력 송신기의 단순화된 회로도이다.
도 5a 는 예시의 무선 전력 송신기의 단순화된 회로도이다.
도 5b 는 회로의 일부가 접속해제되어 있는 도 5a 의 무선 전력 송신기의 단순화된 회로도이다.
도 6 은 모듈러 공급기들을 고립시키기 위한 변압기들을 포함하는, 예시의 무선 전력 송신기의 단순화된 회로도이다.
도 7 은 리던던트 모듈들을 갖는, 예시의 무선 전력 송신기의 단순화된 회로도이다.
도 8 은 모듈들 간에 동등하지 않은 분포를 설명하는, 예시의 무선 전력 송신기의 단순화된 회로도이다.
도 9 는 대안의 제어기 어레인지먼트를 나타내는, 예시의 무선 전력 송신기의 단순화된 회로도이다.
도 10 은 예시의 접속해제 포인트들을 나타내는, 예시의 무선 전력 송신기의 단순화된 회로도이다.
도 11 은 예시의 전기 차량에 배치된 교체 가능한 비접촉 배터리를 나타내는 기능 블록도이다.
도 12 는 전기 차량을 충전하기 위한 예시의 무선 전력 전송 시스템의 도면이다.
도 13 은 도로를 따른 전기 차량들에 전력을 공급하는 예시의 무선 전력 전송 시스템의 도면이다.
도 14 는 전기 차량을 무선 충전하기 위해 이용 가능할 수도 있는 예시의 주파수들을 나타내는 주파수 스펙트럼의 차트이다.
도 15 는 무선으로 전력을 송신하는 예시의 방법의 플로우차트이다.
도 16 은 예시의 무선 전력 송신기의 기능 블록도이다.
도면들에 예시된 다양한 피처들은 일정한 축척으로 그려지지 않을 수도 있다. 따라서, 다양한 피처들의 치수들은 임의로 확장될 수도 있거나 명확함을 위해 축소될 수도 있다. 또한, 도면들 중 일부는 주어진 시스템, 방법 또는 디바이스의 컴포넌트들의 전부를 도시하지 않을 수도 있다. 마지막으로, 유사한 참조 부호들은 명세서 및 도면들에 걸쳐 유사한 피처들을 가리키는데 사용될 수도 있다.
첨부된 도면들과 연계하여 하기에 설명되는 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태의 설명으로서 의도된 것으로, 본 발명이 실시될 수 있는 실시형태들 만을 나타내려고 의도된 것은 아니다. 본원 설명 전체에서 사용된 용어 "예시적인"은 "예, 경우, 또는 예시로서 기능하는"을 의미하며, 반드시 다른 예시적인 실시형태들보다 더 바람직하거나 유리한 것으로 해석되지는 않는다. 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태들의 완전한 이해를 제공하기 위한 목적으로 특정 상세들을 포함한다. 일부 경우들에서, 일부 디바이스들은 블록도 형태로 도시된다.
전력을 무선으로 전송하는 것은 전기 필드들, 자기 필드들, 전자기 필드들과 연관된 임의의 형태의 에너지 또는 물리적 전기 도체들의 사용 없이 송신기로부터 수신기로 전송되는 다른 것들을 지칭할 수도 있다 (예를 들어, 전력은 자유 공간을 통해 전송될 수도 있다). 무선 필드 (예를 들어, 자기 필드) 내로 출력된 전력은 전력 전송을 달성하기 위한 "수신 코일"에 의해 수신되고, 캡처되거나, 커플링될 수도 있다.
도 1 은 예시의 무선 전력 전송 시스템 (100) 의 기능 블록도이다. 입력 전력 (102) 이 무선 전력 송신기 (110) 에 제공되는데, 이 송신기는 에너지 전송을 제공하는 필드 (108) 를 생성하는 송신 회로를 구동시키기에 적합한 형태로 입력 전력 (102) 을 변환한다. 송신 회로는 전도성 구조물 (105) 및 커패시터 (116) 를 포함할 수도 있다. 전도성 구조물 (105) 은 시변 자기 필드 (108) 를 생성할 수도 있다. 수신 회로는 전도성 구조물 (107) 및 커패시터 (121) 를 포함할 수도 있다. 전도성 구조물 (107) 은 자기 필드 (108) 의 에너지를 통해 전도성 구조물 (105) 에 커플링하여, 무선 전력 수신기 (120) 에 의해 정류 및 필터링되는 전압을 유도한다. 본원에 사용된 바와 같은 용어 "전도성 구조물" 은 루프, 코일, 안테나, 또는 다른 구조물일 수도 있다. 송신기와 연관된 전도성 구조는 수신기와 연관된 전도성 구조에 에너지를 무선으로 전달하는 자기 필드를 생성한다. 반대로, 수신기와 연관된 전도성 구조는 무선 전력 송신기와 연관된 전도성 구조와 연관된 전도성 구조에 의해 생성된 자기 필드로부터 에너지를 수신한다. 결과의 출력은 출력 전력 (130) 에 커플링된 디바이스 (미도시) 에 의한 소비 또는 저장을 위해 사용될 수도 있다. 전도성 구조물 (105) 및 전도성 구조물 (107) 양자 모두는 거리만큼 분리된다. 전도성 구조물 (105) 및 전도성 구조물 (107) 은 시스템의 동작 주파수에서 공진하도록 튜닝되어, 전력 전송의 효율성을 최적화한다. 전도성 구조물 (107) 의 공진 주파수 및 전도성 구조물 (105) 의 공진 주파수가 매우 가까운 경우, 전도성 구조물 (105) 과 전도성 구조물 (107) 간의 송신 손실들은, 자기 필드 (108) 의 플럭스 라인들의 대부분이 전도성 구조물 (107) 부근 또는 이를 통과하는 영역에 전도성 구조물 (107) 가 위치되는 경우 최소이다.
전도성 구조물 (105) 및 전도성 구조물 (107) 은 그것과 함께 연관될 애플리케이션들 및 디바이스들에 따라 사이즈가 정해질 수도 있다. 효율적인 에너지 전송은, 전자기파에서 에너지의 대부분을 원거리 필드로 전파하기 보다는 전도성 구조물 (105) 의 필드의 에너지의 많은 부분을 전도성 구조물 (107) 에 커플링함으로써 발생한다. 이 근거리 필드에 있는 경우, 커플링 모드는 전도성 구조물 (105) 과 전도성 구조물 (107) 사이에 전개될 수도 있다. 이 근거리 필드 커플링이 발생할 수도 있는 전도성 구조물 (107) 및 전도성 구조물 (105) 주변의 영역은 커플링 모드 구역으로서 본원에 지칭될 수도 있다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신기 (110) 는 50/60 Hz 에서 유틸리티 전력 (102) 을 수신하고, 이것을 동작 주파수에서 교류 (AC) 로 변환하여 전도성 구조물 (105) 를 구동시킬 수도 있다. 무선 전력 송신기 (110) 는 유틸리티 AC 전력을 맥동 (pulsating) DC 로 변환하는 정류기 (111) 를 포함할 수도 있다. 전기 차량 충전기와 같은 큰 부하들에 대해, 전력 팩터 보정 회로 (112) 가 사용되어 과도한 전류들이 유틸리티 그리드에서 유동하는 것을 방지하고 50/60 Hz 에서 유틸리티 전력 (102) 을 필터링할 수도 있다. 맥동 DC 는 큰 에너지 저장 엘리먼트 (113) 에 의해 일정한 DC 로 필터링될 수도 있다. DC 는 그 후, 인버터 회로 (114) 에 의해 구형파로 변환되고 필터 (115) 에 의해 사인파로 필터링될 수도 있다. 이 출력은 그 후, 송신 회로의 전도성 구조물 (105) 에 접속될 수도 있다. 전도성 구조물 (105) 에서 유동하는 AC 전류는 시변 자기 필드 (108) 를 생성할 수도 있다. 언급된 바와 같이, 송신 회로는 전도성 구조물 (105) 및 커패시터 (116) 를 포함하여 동작 주파수에서 공진할 수도 있어서, 전도성 구조물 (105) 과 전도성 구조물 (107) 간의 개선된 자기 커플링을 생성한다.
수신 회로에서의 전도성 구조물 (107) 은 자기 필드 (108) 를 통해 전도성 구조물 (105) 에 커플링하고, 무선 전력 수신기 (120) 에 접속되는 AC 전력을 생성한다. 커패시터 (121) 및 전도성 구조물 (107) 은 동작 주파수에서 공진 회로를 형성할 수도 있어서, 전도성 구조물 (105) 과 전도성 구조물 (107) 간에 더 좋은 자기 커플링을 생성한다. AC 전력은 정류기 (122) 에 의해 맥동 DC 로 변환된다. 에너지 저장 디바이스 (123) 가 포함되어, 맥동 DC 를 일정한 DC 로 평활화할 수도 있다. 스위치 모드 전력 공급기 (124) 가 포함되어, 출력 전력 (130) 을 통해 배터리 (미도시) 를 충전하기에 적합한 값으로 전압을 조정할 수도 있다. 무선 전력 송신기 (110) 및 무선 전력 수신기 (120) 는 자기 필드 (108) 를 변조함으로써, 또는 별개의 통신 채널 (132)(예를 들어, 블루투스, 지그비, 셀룰러, NFC 등) 상에서 통신할 수도 있다.
언급된 바와 같이, 전도성 구조물 (105) 과 전도성 구조물 (107) 간의 효율적인 에너지 전송은 전도성 구조물 (105) 과 전도성 구조물 (107) 간의 매칭된 또는 거의 매칭된 공진 동안 발생하고, 그 주파수에서 무선 전력 송신기 (110) 에 의해 구동된다. 그러나, 전도성 구조물 (105) 과 전도성 구조물 (107) 간의 공진이 매칭되지 않더라도, 에너지는 전송될 수도 있지만, 효율성은 영향을 받을 수도 있다. 에너지의 전송은 전도성 구조물 (105) 의 근거리 필드로부터, 전도성 구조물 (105) 로부터 자유 공간으로 에너지를 전파하기 보다는 근거리 필드가 확립되는 이웃에 있는 전도성 구조물 (107) 로 에너지를 커플링함으로써 발생한다. 근거리 필드는 전도성 구조물 (105) 로부터 멀리서 전력을 방출하지 않는 전도성 구조물 (105) 에서의 전류들 및 전하들에서 기인하는 강한 리액티브 필드들이 존재하는 영역에 대응할 수도 있다. 일부 경우들에서, 근거리 필드는 이하에서 추가로 설명되는 바와 같이 전도성 구조물 (105) 의 약 하나의 1/2π 파장 내에 있는 영역 (및 전도성 구조물 (107) 에 대해서는 그 반대) 에 대응할 수도 있다.
도 2 는 도 1 의 무선 전력 전송 시스템 (100) 에서 사용될 수도 있는 예시의 무선 전력 송신기 (200) 의 기능 블록도이다. 도 2 는 50/60 Hz 유틸리티 그리드 전력을, 전도성 구조물 (205) 및 커패시터 (217) 를 포함하는 송신 회로를 구동시키는데 사용될 수도 있는 AC 로 변환하는데 필요한 기능성을 포함할 수도 있는 무선 전력 송신기의 예시적인 구성을 나타내지만, 다른 구성들이 다른 입력 전력 소스들에 대해 가능하다. 50/60 Hz 유틸리티 그리드 전력 (202) 은 라인 필터 (211) 에 의해 컨디셔닝되어, 잡음 및 손상 전압 스파이크들을 제거할 수도 있다. 정류기 (212) 는 50/60 Hz AC 를 맥동 DC 로 변환할 수도 있다.
유효 전력 팩터 보정 회로 (213) 가 규제 목적을 위해 포함되어, 탈조 (out of phase) 전압 및 전류로 인한 유틸리티 그리드에서의 과도한 전류들 및 정류기 (212) 의 스위칭 액션으로 인한 고조파 왜곡을 방지할 수도 있다. 유효 전력 팩터 보정 회로 (213) 는 그 전압 출력을 실질적으로 일정하도록 규제할 수도 있다. 전력 팩터 보정 회로 (213) 는 그것이 유틸리티 그리드 전압을 뒤따르고 우수한 전력 팩터를 갖는 저항성 부하로서 나타나도록 유틸리티 그리드로부터 전류의 흐름을 규제할 수도 있다. 전력 팩터 보정 회로 (213) 는 유틸리티 그리드 전압 파형에 매칭하도록 변조되는 일련의 펄스들에서 유틸리티 그리드로부터 전류를 인출하는 스위치 모드 전력 공급기에 유사할 수도 있다.
에너지 저장 엘리먼트 (214) 가 포함될 수도 있고, 매우 큰 커패시터일 수도 있거나 또는 그것은 인덕터들 및 커패시터들로 구성될 수도 있다. 어느 하나의 경우에서, 컴포넌트들은 50/60 Hz 유틸리티 그리드 전력의 적어도 하나의 절반 사이클로 충분한 에너지를 저장하기 위해 클 수도 있다. 더 낮은 전력이 공급된 전력 공급기들은 에너지 저장 엘리먼트 (214) 를 생략할 수도 있지만, 송신 회로를 구동하는 결과의 AC 전력은 그 후, 더 높은 피크 전압들 및 전류들 및 더 높은 피크 자기 필드들을 초래하는, 인벨로프로서 중첩된 정류된 50/60 Hz 유틸리티 그리드 전력의 파형을 가질 수도 있다. 다양한 전력 레벨들에서 이것을 방지하는 것이 바람직할 수도 있다.
인버터 회로 (215) 는 이전의 컴포넌트들 (211 내지 214) 에 의해 생성된 정류 및 평활화된 DC 를 변환하는데 사용될 수도 있고, 평활화된 DC 를 송신 회로의 동작 주파수에서 구형파로 자를 (chop) 수도 있다. 예시적인 구현으로서, 이 주파수는 20 KHz 에 있을 수 있으나, 임의의 주파수가 사용되어 실제 사이즈의 송신 회로 및 수신 회로를 초래할 수 있다. 더 높은 주파수들은 더 작은 컴포넌트들이 무선 전력 송신기 (200) 에 사용되는 것을 허용할 수도 있는 한편, 더 낮은 주파수들은 더 낮은 스위칭 손실들로 인해 더 높은 효율성을 초래할 수도 있다. 충전 시스템들은 400 Hz 내지 1 MHz 의 범위에서 주파수들을 사용하도록 제안되고 있다.
매칭 회로 (216) 가 포함되어 인버터 회로 (215) 에 의해 생성된 구형파를 억제된 고조파들을 갖는 사인파로 변환하기 위한 필터로서 듀얼 듀티를 수행하고, 인버터 회로 (215) 의 임피던스를 송신 회로의 전도성 구조물 (205) 및 커패시터 (217) 로 구성된 공진 회로에 매칭할 수도 있다. 매칭 회로 (216) 는 상대적으로 높은 주파수에서 동작하고 있기 때문에, 컴포넌트들은 상대적으로 작을 수도 있지만 바람직하게는 손실을 방지하기 위해 고 품질이다. 커패시터 (217) 는 송신 회로에서의 전도성 구조물 (205) 과 병렬로 또는 직렬로 있을 수도 있지만, 임의의 경우에서 이 디바이스에서 유동하는 전류에는 공진 회로의 동작 Q 가 곱해지기 때문에 손실을 방지하도록 최고 품질일 수도 있다. 유사하게, 송신 회로에서의 전도성 구조물 (205) 은 손실을 방지하기 위해 고 품질의 컴포넌트들로 구성될 수도 있다. 리츠선 (Litz wire) 이 배선에서 구리를 최대로 사용하고 표면적을 증가시키는데 사용될 수도 있다. 대안으로, 송신 회로의 전도성 구조물 (205) 은 저항 손실들을 낮게 유지하기 위해 선택된 두께, 폭 및 금속 타입을 갖는 금속 스트립으로 제조될 수도 있다. 동작 주파수에서 포화, 에디 전류들 및 손실을 방지하기 위해 자기 회로에 사용된 페라이트 재료가 선택될 수도 있다.
무선 전력 송신기 (200) 는 송신 회로에 의해 생성된 자기 필드 (208) 부근에서 액티브 수신 코일들의 존재 또는 부재를 검출하기 위해 부하 감지 회로 (미도시) 를 더 포함할 수도 있다. 예시의 방식으로, 부하 감지 회로는 인버터 회로 (215) 로 유동하는 전류를 모니터링하고, 이것은 자기 필드 (208) 의 부근에서 적절히 정렬된 수신 코일의 존재 또는 부재에 의해 영향을 받는다. 인버터 회로 (215) 상의 부하에 대한 변화들의 검출은, 에너지를 송신하기 위해 전력 팩터 보정 회로 (213) 를 인에이블할지와 액티브 수신기 코일과 통신할지의 여부를 결정하는데 사용하기 위해 제어기 (미도시) 에 의해 모니터링될 수도 있다. 인버터 회로 (215) 에서 측정된 전류는 또한, 송신 회로의 충전 영역 내에 무효한 오브젝트가 위치되는지 여부를 결정하는데 사용될 수도 있다.
도 3 은 도 1 의 무선 전력 전송 시스템 (100) 에서 사용될 수도 있는 예시의 무선 전력 수신기 시스템 (300) 의 기능 블록도이다. 수신기 시스템 (300) 은 자기 필드 (308) 를, 배터리 (미도시) 또는 전력 디바이스 (미도시) 를 충전하는데 사용된 DC 전력 (330) 으로 변환되는 AC 전력으로 변환할 수도 있다. 수신 회로는 커패시터 (321) 와 함께 공진 회로를 형성하는 전도성 구조물 (307) 을 포함한다. 도 2 를 참조하여 전술된 커패시터 (321) 및 전도성 구조물 (307) 에 대한 컴포넌트 품질의 컴포넌트들이 또한 여기서 적용한다. 매칭 회로 (322) 는, 수신 회로에 의해 생성된 AC 전력이 정류기 (323) 에 임피던스 매칭되고 정류기 (323) 에 의해 생성된 고조파들이 수신 회로에 커플링되지 않는 경우 역방향으로만 매칭 회로 (213) 에 유사한 기능을 수행할 수도 있다. 정류기 회로 (323) 는 매칭 회로 (322) 에 대한 필터링 요건을 감소시키고 정류 액션에 의해 생성된 고조파들을 감소시키는데 사용될 수도 있다. 이것은 전력을 무선으로 수신하고 부하 (예를 들어, 충전을 위한 배터리) 에 그 전력을 제공하도록 전력 변환의 효율성을 증가시키기 위해 고 전력 팩터를 제공하는 것을 허용할 수도 있다.
에너지 저장 엘리먼트 (324) 가 사용되어, 맥동 DC 를 일정한 DC 로 평활화할 수도 있다. 에너지 저장 엘리먼트 (324) 는, 컴포넌트들이 더 작을 수도 있도록 (도 2 의 에너지 저장 엘리먼트 (214) 에 비해) 고 주파수들에서 동작할 수도 있다. 스위치 모드 전력 공급기 (325) 는 배터리 관리 시스템 (미도시) 에 응답하여 DC 전압 및 가능하게는 DC 전류를 조절하도록 사용될 수도 있다. 대안으로서, 스위치 모드 전력 공급기 (325) 의 조절 기능은 무선 전력 송신기 (200) 내에 제공될 수도 있지만, 이 접근법은 무선 전력 수신기 (300) 로부터 무선 전력 송신기 (200) 로의 빠르고 신뢰할 만한 통신 링크에 의존할 수도 있고 전체 시스템에 복잡성을 추가할 수도 있다.
도 4 는 LCL 공진 회로 부하를 갖는 무선 전력 송신기의 단순화된 회로도이다. 도시된 바와 같이, 전도성 구조물 (498) 은 자기 필드 (490) 를 생성하여 전력 전송을 위해 전도성 구조물 (499) 에 유도적으로 커플링한다. 송신 측 상에서, 전도성 구조물 (498) 은 소스 (401) 에 의해 전력이 공급되는 LCL 공진 회로 부하에서의 인덕터들 중 하나이다. 소스 (401) 는 LCL 공진 회로 부하 이전의 회로부, 예를 들어 도 2 의 유틸리티 그리드 전력 (202), 라인 필터 (211), 정류기 (212), 전력 팩터 보정 회로 (213), 에너지 저장 엘리먼트 (214), 및 인버터 회로 (215), 또는 이들의 일부 서브세트를 대표한다. 수신 측에서, 전도성 구조물 (499) 은 도 3 의 전도성 구조물 (307)(예를 들어, 수신 회로의 일부) 일 수도 있다. 또한, 전도성 구조물 (499) 은 도 3 의 커패시터 (321), 매칭 회로 (322), 정류기 (323), 에너지 저장 엘리먼트 (324), 스위치 모드 전력 공급기 (325) 에 접속되어 DC 전력 (330) 을 제공할 수도 있다. 전도성 구조물들 (498 및 499) 은 느슨하게 커플링된 변압기의 프라이머리 코일 및 세컨더리 코일로서 각각 여겨질 수도 있다.
인덕터 (410), 커패시터 (420), 및 전도성 구조물 (498) 을 포함하는 LCL 공진 회로 부하는 다수의 기능들을 갖는다. 먼저, 도 2 의 매칭 회로 (216) 와 같이, LCL 공진 회로 부하는 소스의 출력을 평활화할 수도 있다. 인버터 회로는 정류기의 DC 출력을 AC 신호로 변환한다. 이 AC 신호는 무선 전력 시스템의 동작 주파수 외의 주파수 컴포넌트들을 포함하고, 비-사인파 (예를 들어, 구형파) 를 가질 수도 있다. 그러나, 에너지 전송을 위해 시스템의 동작 주파수에서 송신 코일에 사인곡선적 입력을 갖는 것이 바람직할 수도 있다. 따라서, LCL 공진 회로 부하는 인버터 회로로부터 출력된 비-동작 주파수 컴포넌트들을 필터링하여, 공진 회로에 대한 사인곡선적 여기 신호를 초래할 수도 있다. 두 번째, 전도성 구조물 (498) 및 커패시터 (420) 는 송신 회로 (예를 들어, 도 2 에서의 전도성 구조물 (205) 및 커패시터 (217)) 로서 역할을 한다. 따라서, LCL 공진 회로의 일부는 무선 전력 전송을 위한 송신 코일로서 역할을 하여, 전원과 공진 코일 사이의 다른 매칭 회로들을 구현하는 시스템들에 비해 시스템 복잡성을 감소시킨다. 시스템의 공진 주파수, 또는 무선 전력 송신기의 튜닝은 따라서, 도전성 구조물 (498) 의 인덕턴스 (L) 및 커패시터 (420) 의 커패시턴스 (C) 에 의해 설정된다. 최종적으로, 수신 측 부하에 커플링될 때 LCL 공진 회로 부하는 소스에 의해 보여진 임피던스가 효율적인 에너지 전송을 허용하도록 임피던스 변환을 수행한다. 보다 구체적으로, 리액턴스 (Xc) 를 갖는 커패시터 (420) 및 인덕터 (410) 및 유도 리액턴스 (XL) 를 각각 갖는 전도성 구조물 (498) 을 이용하고 여기서 Xc 는 XL 과 동일하면, 소스에 의해 보여질 때 임피던스는 전도성 구조물들 (498 과 499) 사이의 유도 커플링을 통해 수신측 부하의 반영된 임피던스인 것으로 보여질 수 있다. 따라서, 수신 측 부하에서의 변화들이 소스에 반영되고 매칭 네트워크에서의 손실들이 최소화된다. 일부 실시형태들에서, 전도성 구조물은 단일 루프, 코일, 또는 리액턴스 (XL) 를 갖는 안테나를 포함할 수도 있다. 다른 실시형태들에서, 전도성 구조물은 리액턴스가 XL 이도록, 전기적 구성에서 복수의 루프들, 코일들, 또는 안테나를 포함할 수도 있다. 복수의 루프들, 코일들, 또는 안테나는 생성된 자기 필드를 조정하도록 공간에 상대적으로 위치될 수도 있다.
전술된 바와 같이, 전력 공급기 설계에서 사용된 컴포넌트들의 디바이스 레이팅들은 종종, 고 전력, 고 전압, 고 주파수 무선 전력 전송 애플리케이션들을 제한한다. 따라서, 본 개시물은 무선 전력 송신기에서 사용될 수도 있고, 송신기의 강건함을 증가시키고 튜닝 및 성능을 유지하면서 각각 감소된 부하에 대상인 다수의 모듈들의 병렬화를 허용하는 전력 공급기 토폴로지에 관한 것이다.
도 5a 는 예시의 무선 전력 송신기의 단순화된 회로도이다. 보여질 수 있는 바와 같이, 튜닝 커패시터 (420) 는 시스템의 공진 주파수에 영향을 주지 않고 각각 ½Xc 의 리액턴스를 갖는 일련의 커패시터들 (520 및 521) 로 스플릿되어 있다. 그렇게 하는 것에서, 튜닝 회로의 좌측 절반은 공통 센터 탭 (596) 을 공유하는 2 개의 소스들 (501 및 502) 로 스플릿될 수 있다. 매칭을 유지하기 위해, 인덕터 (410) 는 2 개의 인덕터들 (510 및 511) 로 스플릿되고, 인덕터들 각각은 연관된 커패시터에 의해 결정된 리액턴스, 이 경우에서 ½XL 을 갖는다. 이 방식에서, 각각의 소스로부터 출력된 전력을 낮추면서 회로의 튜닝 및 매칭이 유지된다.
소스들 (501 및 502) 양자 모두는 전도성 구조물 (498) 을 구동하기 때문에, 그 출력들을 동기화하는 것이 바람직하다. 그렇지 않으면, 소스들이 서로에 대해 구동하기 때문에 손실들이 발생할 수도 있다. 예를 들어, 최악의 경우의 시나리오에서, 소스들의 출력 파형들이 180°위상이 다르면, 2 개의 소스들이 소거되어, 수신기로 임의의 전력 전송을 효율적으로 무효화할 것이다. 따라서, 동기화는 무선 전력 송신기에서 전력 손실을 완화한다. 소스들이 동기화되는 한, 무선 전력 송신기의 총 전력 출력은 소스들 사이에 균등하게 분배될 수도 있지만 그럴 필요가 없을 수도 있다. 예를 들어, 60kW 의 총 무선 전력 송신기 전력 출력을 위해 소스 (501) 는 40kW 를 출력할 수도 있는 한편, 소스 (502) 는 20kW 를 출력할 수도 있다.
도 5b 는 회로의 일부가 접속해제되어 있는 도 5a 의 무선 전력 송신기의 단순화된 회로도이다. 특히, 송신기는 이러한 이벤트에서 계속해서 동작한다. 스위치 (530) 가 개방 상태로 트랜지셔닝하기 전에, 소스들 (501 및 502) 은 커패시터들 (520 및 521) 을 각각 에너자이징한다. 그 에너지는 차례로, 자기 필드 (490) 의 생성 동안 전도성 구조물 (498) 을 통해 전류를 구동시키는데 사용된다. 따라서, 이상적 컴포넌트들을 이용하여, 송신기에 의해 송신될 수도 있는 총 전력은 따라서, 2 개의 소스들로부터 출력된 전력의 합이다 (비-이상적 컴포넌트들은 임의의 저항성 및 방사성 손실들에 의해 출력된 총 전력을 감소시킴). 스위치 (530) 가 개방 상태로 트랜지셔닝될 때, 소스 (502) 및 인덕터 (511) 는 송신기로부터 효율적으로 제거된다. 송신기는 일시적으로, 스위치 상태의 트랜지션으로 인한 트랜션트 (transient) 를 경험할 것이다. 일단 시스템이 정상 상태에 도달하고 송신기가 언로딩된다고 가정하면, 전도성 구조물 (498) 을 통한 전류는 소스 중 하나 (502) 의 제거에도 불구하고 실질적으로 일정하게 유지된다. 이것은, 전도성 구조물 (498) 및 커패시터들 (520 및 521) 에 의해 설정된 바와 같이, 송신기의 공진 주파수가 스위치의 개방으로 변경되지 않은 상태로 남아 있기 때문이다. 소스 (501) 는 공진 송신 코일에서 임의의 전력 손실을 보상하기 위해 충분한 전력을 제공한다. 그러나, 수신측 부하가 도입되어야 하고, 시스템의 총 전력 출력은 소스 (501) 의 전력 출력에 의해 제한될 것이다 (예를 들어, 40kW 위).
스위치 (511) 는 기계적, 전기적, 또는 전자기계적 스위치 타입들을 포함하는 스위치의 임의의 타입일 수도 있다. 단지 하나의 스위치가 도시되었으나, 다른 스위치가 포함되어 소스 (501) 를 고립시킬 수도 있다. 제어기 (550) 는, 프로세싱을 요구하는 임의의 다른 기능들을 수행 (예를 들어, 적응적 튜닝, 대역외 통신, 오브젝트-검출, 전력 출력 제어) 하는 것에 추가하여 시스템에 포함된 하나 이상의 스위치들을 제어하도록 포함될 수도 있다. 제어기 (550) 는 스위치 (511) 를 개방 또는 폐쇄할지 여부를 결정하는데 있어서 하나 이상의 파라미터들을 모을 수도 있다. 일부 파라미터들은 시스템에 포함된 센서들 (예를 들어, 전압, 전류, 온도) 을 통해 측정되거나 측정치들 (예를 들어, 부하에서의 변화들) 에 기초하여 결정될 수도 있다. 다른 파라미터들은 상위 레벨 제어기로부터 또는 부근에 위치된 무선 전력 수신기로부터 수신된 정보를 포함할 수도 있다. 소정의 이벤트들이 결정될 수도 있고 따라서 스위치 상태가 조정될 수도 있다. 예를 들어, 컴포넌트 실패가 존재하면, 스위치는 시스템의 결함이 있는 절반을 고립시키는데 사용될 수도 있다. 다른 예로서, 제어기가 전력에서의 증가가 바람직하다고 결정하면, 그것은 접속해제되었으나 동작적인 소스로 스위치할 수도 있다.
도 6 은 모듈러 공급기들을 고립시키기 위한 변압기들을 포함하는, 예시의 무선 전력 송신기의 단순화된 회로도이다. 모듈은 무선 전력 송신기 (200) 에서의 임의의 수의 컴포넌트들, 라인 필터 (211) 에서 (튜닝이 유지되도록) 공진 회로의 커패시터까지지만 이를 배제하여 포함할 수도 있다. 모듈 (683) 은 소스 (601), 인덕터 (610), 및 변압기 (640) 를 포함하여, 소스의 출력을 커패시터 (620) 에 커플링한다. 이 구성에서, 임의의 수의 모듈들 (680, 681, 682, 및 683) 은 전도성 구조물 (698) 을 병렬로 구동할 수도 있다. 따라서, 저-비용 컴포넌트들이 그 동작 한계들로부터 추가로 동작될 수도 있고, 전체 비용을 감소시키고 신뢰성을 증가시킨다. 특정 무선 전력 송신기에서 N 개의 모듈들을 가정하면, 공진 코일을 튜닝하는데 사용된 커패시터들 (예를 들어, 커패시터 (620)) 의 리액턴스는 N 으로 나뉘어지고, 각각의 커패시터는 변압기의 세컨더리 코일에 접속된다. 유사하게, 소스들을 변압기의 프라이머리 코일에 커플링하는 인덕터들 (예를 들어, 인덕터 (610)) 의 리액턴스는 N 으로 나누어진다. 송신기는 여전히 튜닝되고, 각 모듈의 전력 출력이 감소된다. 다시, 하나 이상의 소스들이 송신 회로로부터 접속해제되면, 공진 주파수는 변경되지 않은 상태로 있고, 전도성 구조물 (698) 을 통한 전류는 실질적으로 일정하게 유지되며, 송신기로부터 출력될 수 있는 총 전력에서 비례 감축 (proportional reduction) 이 존재한다. 다시, 제어기 (650) 는 스위치를 통해 송신 코일로부터 임의의 수의 소스들을 선택적으로 접속해제하는데 사용될 수도 있다.
모듈은 공진 회로를 튜닝하는데 사용된 커패시터까지 임의의 수의 컴포넌트들을 포함할 수도 있지만, 변압기의 사용은 다른 이점을 제공한다. 변압기들은 소스들 각각의 출력을 전기적으로 고립시키기 때문에, 이 소스들은 공통의 DC 버스 (693) 에 의해 전력 공급받을 수도 있다. 예를 들어, 에너지 저장 엘리먼트 (214) 의 출력은 N 개의 모듈들 각각에 대한 소스들로서 작용하는 복수의 인버터 회로들 (215) 에 전력을 공급하는데 사용될 수도 있다. DC 전압은 낮아질 수도 있고, 전류 레벨은 증가되어 전도성 구조물 (698) 양단에 전개되는 전압을 제한한다.
도 7 은 리던던트 모듈들을 갖는, 예시의 무선 전력 송신기의 단순화된 회로도이다. 컴포넌트 제한들을 고려하여 무선 전력 송신기의 강건함을 개선시키기 위해, 무선 전력 송신기에 백업 모듈이 포함될 수도 있다. 여기서, 무선 전력 송신기는 5 개의 모듈들을 포함한다. 모듈들 중 4 개는 어떤 시점에 동작되어 시스템의 최대 전력 출력 (규제적 제한들 또는 다른 고려사항들에 의해 설정된 바와 같은) 을 공급한다. 이 경우에서, 모듈들 (780-783) 활성화되고 모듈 (784) 은 백업 모듈로서 역할을 한다. 제어기 (750) 가 예를 들어 모듈 (782) 과의 결함을 검출하는 경우에서, 제어기 (750) 는 스위치 (732) 를 통해 모듈 (782) 을 접속해제하고 스위치 (734) 를 통해 모듈 (784) 을 접속할 수도 있다. 따라서, 무선 전력 송신기의 신뢰성이 개선된다.
도 8 은 모듈들 간에 동등하지 않은 전력 분포를 설명하는, 예시의 무선 전력 송신기의 단순화된 회로도이다. 도시된 바와 같이, 각각의 모듈에 의해 보여지는 바와 같은 부하는 균등하게 분포되지 않을 수도 있다. 이것은 애플리케이션 요건들에 기초하여 스케일러블 송신기 설계에 바람직할 수도 있다. 여기서, 모듈들 (880 및 881) 은 각각 총 전력 출력 중 1/4 을 공급할 수도 있는 한편, 모듈 (882) 은 1/2 을 공급한다.
도 9 는 대안의 제어기 어레인지먼트를 나타내는, 예시의 무선 전력 송신기의 단순화된 회로도이다. 소정 애플리케이션들에서, 모듈들 (980) 은 물리적으로 모듈 (981) 로부터 떨어져 있을 수도 있다. 따라서, 제어기들 (950 및 951) 은 모듈들 (980 및 981) 을 각각 모니터링할 수도 있다. 또한, 제어기는, 제어기가 모듈과 제거될 수도 있도록 모듈 내에 배치될 수도 있고, 또는 모듈이 제거되는 경우 제어기는 남아 있을 수도 있다. 제어기들은 통신 채널 (995) 을 통해 서로와 또는 다른 디바이스들 (미도시) 로 통신할 수도 있다. 통신들은 진단, 유지, 스테이터스, 또는 다른 정보를 포함할 수도 있다. 다수의 모듈들이 존재하는 경우, 제어기들은 송신 회로에 전력을 공급하도록 모듈들을 선택적으로 인에이블하기 위해 통신할 수도 있다. 예를 들어, 무선 전력 수신기 부하가 증가하면, 디스에이블된 제어기는, 모듈이 송신 회로에 접속되어야 한다는 것을 나타내는 신호를 수신할 수도 있다. 다른 예에서, 제어기는 그 모듈에서의 결함을 검출하기 보다는 백업 모듈 또는 접속해제된 동작 모듈을 접속하도록 다른 제어기로 신호를 전송할 수도 있다.
도 10 은 예시의 접속해제 포인트들을 나타내는, 예시의 무선 전력 송신기의 단순화된 회로도이다. 무선 전력 송신기의 모듈러 설계는 모듈들의 핫-스와핑을 인에이블한다. 이전에 언급된 바와 같이, 모듈은 송신기의 공진 주파수를 설정하는데 사용된 튜닝 커패시터 (예를 들어, 커패시터 (1020)) 의 좌측에 임의의 컴포넌트들을 포함할 수도 있다. 또한, 하나 이상의 스위치들이 송신기에 포함되어 공진 회로로부터 모듈을 접속해제할 수도 있고, 여기서 스위치 (1030) 는 튜닝 커패시터와 변압기의 세컨더리 코일 사이에 위치된다. 접속해제 포인트들 (1094) 은, 모듈이 송신기로부터 접속해제되고, 선택적으로 물리적으로 제거될 수도 있는 예시적인 로케이션들이다. 따라서, 유지보수는, 공진 회로에 전력을 공급해주는 것으로부터 동작 모듈들의 능력에 영향을 주지 않고 송신기 상에서 수행될 수도 있다.
전술된 전력 공급기 토폴로지의 하나의 예시의 애플리케이션은 전기 차량 시스템들의 전개에 있어서 무선 전력 송신기들 내에 있다. 전기 차량이 본원에 사용되어 원격 시스템을 설명하고, 이것의 예는 그 로코모션 능력들의 부분으로서 충전 가능한 에너지 저장 디바이스 (예를 들어, 하나 이상의 재충전 가능한 전자화학 셀들 또는 다른 타입의 배터리) 로부터 유도된 전기 전력을 포함하는 비히클이다. 비-제한의 예들로서, 일부 전기 차량들은 전기 모터들 외에, 다이렉트 로코모션을 위한 또는 차량의 배터리를 충전하기 위한 통상의 연소 기관을 포함하는 하이브리드 전기 차량들일 수도 있다. 다른 전기 차량들은 전기 전력으로부터 모든 로코모션 능력을 인출할 수도 있다. 전기 차량은 자동차에 제한되지 않고, 모터사이클들, 카트들, 스쿠터들, 컨베이어 디바이스들 등을 포함할 수도 있다. 비제한의 예시로서, 원격 시스템은 전기 차량 (EV) 의 형태로 본원에 설명된다. 또한, 충전 가능한 에너지 저장 디바이스를 사용하여 적어도 부분적으로 전력 공급될 수도 있는 다른 원격 시스템들이 또한, 고려된다 (예를 들어, 개인 컴퓨팅 디바이스들 등과 같은 전자 디바이스들).
무선 전력 전송 시스템은 재충전 가능한 또는 교체 가능한 배터리들을 포함하는 다양한 전기 차량들과 사용될 수도 있다. 도 11 은 전기 차량 (1112) 에 배치된 교체 가능한 비접촉 배터리를 나타내는 예시의 기능 블록도이다. 낮은 배터리 포지션은 무선 전력 인터페이스 (예를 들어, 충전기-투-배터리 무선 인터페이스 (1126)) 를 통합하고 그라운드에 임베딩되거나 차량 아래의 무선 전력 송신기 (미도시) 로부터 전력을 수신할 수도 있는 전기 차량 배터리 유닛에 대해 유용할 수도 있다. 도 11 에서, 전기 차량 배터리 유닛은 재충전 가능한 배터리 유닛일 수도 있고, 배터리 컴파트먼트 (1124) 에 수용될 수도 있다. 전기 차량 배터리 유닛은 또한, 공진 전도성 구조물을 포함하는 전체 전기 차량 무선 전력 수신기를 통합할 수도 있는 무선 전력 인터페이스 (1126), 전력 변환 회로부, 및 무선 전력 송신기와 전기 차량 배터리 유닛 (도 1 및 도 3 참조) 간의 효율적이고 안전한 무선 에너지 전송에 필요한 바와 같은 다른 제어 및 통신 기능들을 제공한다. 본원에 개시된 전력 공급기 토폴로지를 통합하고 전기 차량 애플리케이션에서 사용된 바와 같은 무선 전력 전송 시스템은 양방향 전력 전송을 용이하게 할 수도 있으며, 따라서 전도성 구조물은 수신 또는 송신 에너지로 작용할 수도 있다. 이것은 EV 오너가, 고 유틸리티 전력 수요의 시간들에서 (예를 들어, 낮 동안) 저장된 에너지를 팔고, 저 유틸리티 전력 수요의 시간들에서 (예를 들어, 밤 동안) 에너지를 구매하는 것을 가능하게 한다.
돌출 파트들이 존재하지 않도록 지정된 그라운드-투-차량 바디 클리어런스가 유지될 수 있도록 전기 차량 전도성 구조물이 전기 차량 배터리 유닛 또는 차량 바디의 하부 측과 같은 높이로 통합되는 것이 유용할 수도 있다. 이 구성은 전기 차량 무선 전력 수신기에 전용된 전기 차량 배터리 유닛에서의 일부 룸에서 필요로 할 수도 있다. 전기 차량 배터리 유닛 (1122) 은 또한, 전기 차량 (1112) 과 무선 전력 송신기 간에 비접촉 전력 및 통신을 제공하는 충전기-투-배터리 무선 인터페이스 (1126), 및 배터리-투-EV 무선 인터페이스 (1128) 를 포함할 수도 있다.
도 12 는 전기 차량 (1212) 을 충전하기 위한 예시의 무선 전력 전송 시스템 (1200) 의 도면이다. 무선 전력 전송 시스템 (1200) 은, 전기 차량 (1212) 이 베이스 (1202a) 근처에 주차되어 있는 동안 전기 차량 (1212) 의 충전을 가능하게 한다. 2 개의 전기 차량들에 대한 공간들은 대응하는 베이스 (1202a 및 1202b) 를 통해 주차되도록 주차 영역에 예시된다. 배전 센터 (distribution center, 1230) 는 전력 백본 (1232) 에 접속되고, 다른 컴포넌트들 (예를 들어, 도 2 의 라인 필터 (211) 및 정류기 (212)) 의 위치선정 (siting) 에 따라, 전력 링크 (1210) 를 통해 교류 (AC) 또는 직류 (DC) 를 베이스 (1202a) 에 제공하도록 구성될 수도 있다. 베이스 (1202a) 는 또한, 전력을 무선으로 전송 또는 수신하기 위한 전도성 구조물 (1204a) 을 포함한다. 전기 차량 (1212) 은 배터리 유닛 (1218), 전기 차량 전도성 구조물 (1216), 및 전기 차량 무선 충전 시스템 (1214) 을 포함할 수도 있다. 전기 차량 전도성 구조물 (1216) 은 예를 들어, 베이스 전도성 구조물 (1204a) 에 의해 생성된 전자기 필드의 영역을 통해 베이스 전도성 구조물 (1204a) 과 상호작용할 수도 있다.
전기 차량 전도성 구조물 (1216) 은, 전기 차량 전도성 구조물 (1216) 이 베이스 전도성 구조물 (1204a) 에 의해 생성된 에너지 필드에 위치되는 경우 전력을 수신할 수도 있다. 필드는, 베이스 전도성 구조물 (1204a) 에 의해 출력된 에너지가 전기 차량 전도성 구조물 (1216) 에 의해 캡처될 수도 있는 영역에 대응한다. 예를 들어, 베이스 전도성 구조물 (1204a) 에 의해 출력된 에너지는 전기 차량 (1212) 을 충전하거나 전력을 공급하기에 충분한 레벨에 있을 수도 있다. 일부 경우들에서, 필드는 베이스 전도성 구조물 (1204a) 의 "근거리 필드" 에 대응할 수도 있다. 근거리 필드는 베이스 전도성 구조물 (1204a) 로부터 멀리서 전력을 방출하지 않는 베이스 전도성 구조물 (1204a) 에서의 전류들 및 전하들에서 기인하는 강한 리액티브 필드들이 존재하는 영역에 대응할 수도 있다. 일부 경우들에서, 근거리 필드는 이하에서 추가로 설명되는 바와 같이 베이스 전도성 구조물 (1204a) 의 약 1/2π 내에 있는 영역 (및 전기 차량 전도성 구조물 (1216) 에 대해 반대) 에 대응할 수도 있다.
로컬 배전 (1230) 은 외부 소스들 (예를 들어, 전력 그리드) 와 그리고 베이스 (1202a) 와 하나 이상의 통신 링크들 (미도시) 를 통해 통신하도록 구성될 수도 있다.
전기 차량 전도성 구조물 (1216) 은 베이스 전도성 구조물 (1204a) 과 정렬될 수도 있고, 따라서 베이스 전도성 구조물 (1204a) 에 대해 정확하게 전기 차량 (1212) 을 포지셔닝하는 드라이버에 의해 단순히 근거리 필드 영역 내에 배치될 수도 있다. 정렬을 돕기 위해, 드라이버에는 시각적 피드백, 청각 피드백, 또는 이들의 조합들이 제공되어 전기 차량 (1212) 이 무선 전력 전송을 위해 적절히 배치되는 때를 결정할 수도 있다. 대안으로, 전기 차량 (1212) 은 오토파일롯 시스템에 의해 포지셔닝될 수도 있는데, 이 시스템은 정렬 에러가 허용 가능한 값에 도달할 때까지 전기 차량 (1212) 을 앞뒤로 (예를 들어, 지그-재그 이동들) 이동시킬 수도 있다. 이것은, 전기 차량 (1212) 에 서보 스티어링 휠, 초음파 센서들, 및 지능이 구비되어 차량을 조정하는 경우, 최소의 운전자 중재 없이 또는 최소의 운전자 중재로만 전기 차량 (1212) 에 의해 자동으로 그리고 자체적으로 수행될 수도 있다. 대안으로, 전기 차량 전도성 구조물 (1216), 베이스 전도성 구조물 (1204a), 또는 이들의 조합은 전도성 구조물들 (1216 및 1204a) 을 서로에 대해 대체하고 이동시켜 구조물들을 더 정확하게 배향시키고 구조물들 간에 더 효율적인 커플링을 전개하기 위한 기능을 가질 수도 있다.
베이스 (1202a) 는 다양한 로케이션들에 위치될 수도 있다. 비-제한의 예들로서, 일부 적합한 로케이션들은 EV 오너의 집에서 주차 영역, 종래의 석유-기반 주유소들 후에 모델링된 전기 차량 무선 충전을 위해 예약된 주차 영역들, 및 쇼핑 센터들 및 근무처들과 같은 다른 로케이션들에서 주차장들을 포함한다.
전기 차량들을 무선으로 충전하는 것은 다수의 이점들을 제공할 수도 있다. 예를 들어, 충전은, 사실상 드라이버 중재 및 조작들 없이 자동으로 수행되어, 사용자에 대한 편의를 개선시킬 수도 있다. 또한, 노출된 전기적 콘택트들 및 기계적 마모가 없을 수도 있어, 이에 의해 무선 전력 전송 시스템 (1200) 의 신뢰성을 개선시킨다. 케이블들 및 커넥터들과의 조작들이 필요하지 않을 수도 있고, 야외 환경에서 습기 및 물에 노출될 수도 있는 케이블들, 플러그들, 또는 소켓들이 존재하지 않을 수도 있고, 이에 의해 안정성을 개선시킨다. 또한, 가시적이거나 액세스 가능한 소켓들, 케이블들, 및 플러그들이 존재하지 않을 수도 있고, 이에 의해 전력 충전 디바이스들의 잠재적 반달리즘 (vandalism) 을 감소시킨다. 또한, 전기 차량 (1212) 은 분배형 저장 디바이스들로서 사용되어 전력 그리드를 안정화시키기 때문에, 도킹-투-그리드 솔루션이 차량-투-그리드 (V2G) 동작에 대한 차량들의 이용 가능성을 증가시키는데 사용될 수도 있다.
도 12 를 참조하여 설명된 바와 같은 무선 전력 전송 시스템 (1200) 은 또한, 미적 및 비-장애 이점들을 제공할 수도 있다. 예를 들어, 차량들 및/또는 보행자들에 대해 방해가될 수도 있는 충전 컬럼들 및 케이블들이 존재하지 않을 수도 있다.
차량-투-그리드 능력의 추가의 설명으로서, 무선 전력 송신 및 수신 능력들은, 예를 들어 에너지 부족 시에, 베이스 (1202a) 가 전력을 전기 차량 (1212) 로 전송하고 전기 차량 (1212) 이 전력을 베이스 (1202a) 로 전송하도록 상호적으로 구성될 수도 있다. 이 능력은 재생 가능한 에너지 생산 (예를 들어, 바람 또는 태양) 에서 수요 또는 부족을 통해 야기된 에너지 부족 시에 전체 분배 시스템에 전기 차량들이 전력을 기여하는 것을 허용함으로써 전력 분배 그리드를 안정화시키기 위해 유용할 수도 있다.
도 12 를 계속해서 참조하면, 베이스 전도성 구조물 (1204a) 및 전기 차량 전도성 구조물 (1216) 은 고정된 포지션에 있을 수도 있고, 전도성 구조물들은 베이스 (1202a) 에 대한 전기 차량 전도성 구조물 (1216) 의 전체 배치에 의해 근접-필드 커플링 영역 내로 유입된다. 그러나, 에너지 전송을 빠르게, 효율적으로 그리고 안전하게 수행하기 위해서, 베이스 전도성 구조물 (1204a) 과 전기 차량 전도성 구조물 (1216) 간의 거리는 커플링을 개선시키기 위해 감소될 필요가 있을 수도 있다. 따라서, 베이스 전도성 구조물 (1204a) 및/또는 전기 차량 전도성 구조물 (1216) 은 전개 가능 및/또는 이동 가능하여, 이들을 더 좋은 정렬로 유입할 수도 있다.
도 12 를 계속해서 참조하면, 전술된 충전 시스템들은 전기 차량 (1212) 을 충전하기 위해 또는 전력을 다시 전력 그리드로 전송하기 위해 다양한 로케이션들에서 사용될 수도 있다. 예를 들어, 전력의 전송은 주차장 환경에서 발생할 수도 있다. "주차 영역" 은 또한, 본원에서 "주차 공간" 으로서 지칭될 수도 있다. 차량 무선 전력 전송 시스템 (1200) 의 효율성을 강화시키기 위해, 전기 차량 (1212) 은 X 방향 및 Y 방향을 따라 정렬되어 전기 차량 (1212) 내의 전기 차량 전도성 구조물 (1216) 이 연관된 주차 영역 내에서 베이스 (1202a) 와 적절히 정렬되게 할 수도 있다.
또한, 개시된 실시형태들은 하나 이상의 주차 공간들 또는 주차 영역들을 갖는 주차장들에 적용 가능하고, 여기서 주차장 내의 적어도 하나의 주차 공간은 베이스 (1202a) 를 포함할 수도 있다. 가이던스 (guidance) 시스템들 (미도시) 이 사용되어 차량 오퍼레이터가 주차 영역에서 전기 차량 (1212) 을 위치시키는 것을 도와서 전기 차량 (1212) 내의 전기 차량 전도성 구조물 (1216) 이 베이스 (1202a) 와 정렬하게 할 수도 있다. 가이던스 시스템들은 전자 기반 접근법들 (예를 들어, 무선 포지셔닝, 방향 찾기 원리들, 및/또는 광학, 유사 광학 (quasi-optical) 및/또는 초음파 감지 방법들) 또는 기계-기반 접근법들 (예를 들어, 차량 휠 가이드들, 트랙들 또는 스톱들), 또는 이들의 임의의 조합을, 전기 차량 오퍼레이터가 전기 차량 (1212) 을 포지셔닝하는 것을 돕기 위해 포함하여, 전기 차량 (1212) 내의 전도성 구조물 (1216) 이 충전 베이스 (예를 들어, 베이스 (1202a)) 내의 충전 전도성 구조물과 적절히 정렬하게 할 수도 있다.
전술된 바와 같이, 전기 차량 충전 시스템 (1214) 은 베이스 (1202a) 로 전력을 송신하고 이로부터 전력을 수신하기 위해 전기 차량 (1212) 의 아래에 배치될 수도 있다. 예를 들어, 전기 차량 전도성 구조물 (1216) 은 EM 노출에 관하여 최대 안전성 거리를 제공하고 전기 차량의 전방 및 후방 주차를 허용하는 센터 포지션 부근의 바람직하게는 하부에서 차량들 안에 통합될 수도 있다.
도 13 은 도로를 따른 전기 차량들에 전력을 공급하는 예시의 무선 전력 전송 시스템의 도면이다. 전술된, 정지된 EV 맥락과 달리, 본원에 개시된 전력 공급기 토폴로지는, 다양한 전기 차량들이 송신 코일의 길이를 횡단할 때 전력 수요가 변경되는 동적 차도 애플리케이션들에서 사용될 수도 있다. 도시된 바와 같이, 전도성 구조물들 (1310, 1320, 및 1330) 은 트랙 (1301) 내에 임베딩될 수도 있는데, 이 트랙은 고정된 트랙, 차도, 고속도로, 평면가로, 컨베이어 라인, 또는 다른 EV 트랜짓 경로일 수도 있다. 트랙 길이에 따라, 하나 이상의 모듈들은 트랙에 전력을 제공할 수도 있다. 예를 들어, 전도성 구조물 (1310) 은 3 개의 모듈들 (1311-1313) 에 의해 전력 공급되고, 전도성 구조물 (1320) 은 4 개의 모듈들 (1321-1324) 에 의해 전력 공급되며, 전도성 구조물 (1330) 은 2 개의 모듈들 (1337-1338) 에 의해 전력 공급된다. 이러한 애플리케이션의 물리적 디멘전들로 인해, 전술된 전력 공급기 토폴로지의 모듈러 설계는 트랙 길이를 따른 모듈들의 물리적 분리를 용이하게 한다. 또한, 도 9 에서와 같이, 모듈들은 별개의 통신 링크 (미도시) 를 통해 통신할 수도 있다. 단일 송신 코일에 접속된 모듈들 간의 통신들을 넘어, 모듈들은 송신 코일들 사이에서 통신하여 차량 이동에 기초한 예상된 로딩에 관련된 다운-트랙 모듈들로 정보를 전송한다. 이러한 애플리케이션에서, 전력 공급기 토폴로지의 신뢰성은 전기 차량들이, 접속해제되어 있을 수도 있는 모듈에도 불구하고 트랙을 횡단하기를 계속하는 것을 허용한다. 또한, 모듈 내에 배치된 제어기는 시스템의 건강을 나타내는 메시지를 다른 디바이스로 송신할 수도 있다. 예를 들어, 모듈들 중 하나가 접속해제되면, 트랙을 관리할 책임이 있는 엔티티에는 유지보수 (예를 들어, 공공 또는 민간 조직) 에 대한 필요성이 통지될 수도 있다.
도 14 는 무선 전력 전송 시스템에서 전기 차량을 무선 충전하기 위해 사용될 수도 있는 예시의 주파수들을 나타내는 주파수 스펙트럼의 차트이다. 도 14 에 도시된 바와 같이, 전기 차량들로의 무선 고 전력 전송을 위한 포텐셜 주파수 범위들은 다음을 포함할 수도 있다: 3 kHz 내지 30 kHz 대역에서 VLF, (ISM-형 애플리케이션들) 일부를 제외한 30 kHz 내지 150 kHz 대역에서의 더 낮은 LF, HF 6.78 MHz (ITU-R ISM-Band 6.765 - 6.795 MHz), HF 13.56 MHz (ITU-R ISM-Band 13.553 - 13.567), 및 HF 27.12 MHz (ITU-R ISM-Band 26.957 - 27.283).
도 15 는 무선으로 전력을 송신하는 예시의 방법 (1500) 의 플로우차트이다. 방법 (1500) 은 도 1 내지 도 10, 도 12 및 도 13 을 참조하여 설명된 시스템들 중 어느 하나와 관련되어 사용될 수도 있다. 블록 1502 에서, 복수의 소스들은 전도성 구조물에서 실질적으로 일정한 전류를 제공한다. 블록 1504 에서, 전도성 구조물은 자기 필드를 생성한다. 블록 1506 에서, 복수의 소스들 중 적어도 하나의 소스는 전도성 구조물로부터 동작가능하게 접속해제된다. 또한, 복수의 소스들 중 적어도 하나의 소스가 전도성 구조물로부터 동작가능하게 접속해제되었으면, 전도성 구조물을 통한 전류는 실질적으로 일정하게 남아 있다.
도 16 은 예시의 무선 전력 송신기의 기능 블록도이다. 무선 전력 송신기는 전력을 제공하기 위한 수단 (1602), 자기 필드를 생성하기 위한 수단 (1604), 및 전력을 제공하기 위한 수단을 자기 필드를 생성하기 위한 수단에 접속하기 위한 수단 (1606) 을 포함하고, 접속하기 위한 수단은 송신기를 공진 주파수로 튜닝하기 위한 수단을 포함하고, 접속하기 위한 수단은 자기 필드를 생성하기 위한 수단에 실질적으로 일정한 전류를 제공하기 위한 수단을 더 포함한다. 예를 들어, 전력을 제공하기 위한 수단은 소스들 (401, 501, 502, 또는 601) 을 포함할 수도 있다. 다른 예로써, 전력을 제공하기 위한 수단은 정류기 (111), 전력 팩터 보정 회로 (112), 에너지 저장 엘리먼트 (113), 인버터 회로 (114), 및/또는 필터 (115) 를 포함할 수도 있다. 또 다른 예로서, 전력을 제공하기 위한 수단은 라인 필터 (211), 정류기 (212), 전력 팩터 보정 회로 (213), 에너지 저장 엘리먼트 (214), 및/또는 인버터 회로 (215) 를 포함할 수도 있다. 자기 필드를 생성하기 위한 수단은, 예를 들어 전도성 구조물들 (498, 598, 698, 또는 798) 을 포함할 수도 있다. 자기 필드를 생성하기 위한 수단은 전도성 구조물 (105 또는 205) 을 대안으로 포함할 수도 있다. 마지막으로, 접속하기 위한 수단은 인덕터 (410) 및 커패시터 (420), 인덕터들 (510 및 511) 및 커패시터들 (520 및 521), 또는 모듈들 (예를 들어, 도 6 내지 도 9 및 도 13 에 도시된 모듈들) 을 포함할 수도 있다.
정보 및 신호들은 다양한 상이한 기술들 및 기법들 중 임의의 것을 사용하여 표현될 수도 있다. 예를 들어, 상기 설명을 통해 참조될 수도 있는 데이터, 명령들, 커맨드들, 정보, 신호들, 비트들, 심볼들, 및 칩들은 전압들, 전류들, 전자기파들, 자기장들 또는 자기 입자들, 광학 필드들 또는 입자들, 이들의 임의의 조합에 의해 표현될 수도 있다.
당업자라면, 본원에서 개시된 실시형태들과 연계하여 설명된 다양한 예시적인 논리 블록들, 모듈들, 회로들, 및 알고리즘 단계들이 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 이들 양자 모두의 조합들로서 구현될 수도 있다. 하드웨어와 소프트웨어의 이러한 상호교환성을 명확하게 설명하기 위해, 다양한 예시적인 컴포넌트들, 블록들, 모듈들, 회로들, 및 단계들이 그들의 기능성에 대해 전반적으로 전술되었다. 그러한 기능이 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되는지 여부는 특정 애플리케이션 및 전체 시스템에 부과되는 설계 제약들에 따라 달라진다. 설명된 기능성은 각각의 특정 애플리케이션에 대한 다양한 방식들로 구현될 수도 있으나, 이러한 구현 결정들이 본 발명의 실시형태들의 범위를 벗어나게 하는 것으로 해석되서는 안 된다.
본원에서 개시된 실시형태들과 연계하여 설명된 다양한 예시적인 블록들, 모듈들, 및 회로들은 범용 프로세서, 디지털 신호 프로세서 (DSP), 주문형 반도체 (ASIC), 필드 프로그래머블 게이트 어레이 (FPGA) 또는 다른 프로그래머블 로직 디바이스, 이산 게이트 또는 트랜지스터 로직, 이산 하드웨어 컴포넌트들, 또는 본원에 설명된 기능들을 수행하도록 설계된 것들의 임의의 조합에 의해 구현되거나 수행될 수도 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서일 수도 있지만, 대안으로 프로세서는 임의의 종래의 프로세서, 제어기, 마이크로제어기, 또는 상태 머신일 수도 있다. 프로세서는 또한 컴퓨팅 디바이스들의 조합, 예를 들면, DSP와 마이크로프로세서의 조합, 복수의 마이크로프로세서들, DSP 코어와 연계한 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 임의의 다른 그러한 구성으로 구현될 수도 있다.
본원에서 개시된 실시형태들과 연계하여 설명된 방법 또는 알고리즘 및 기능들의 단계들은 하드웨어에서, 프로세서에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈에서, 또는 이들 둘의 조합에서 직접적으로 구현될 수도 있다. 소프트웨어로 구현되는 경우, 기능들은 하나 이상의 명령들 또는 코드로서 유형의 컴퓨터 판독 가능한 매체 상에 저장되거나 또는 전송될 수도 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM(Randdom Access Memory), 플래시 메모리, ROM(Read Only Memory), EPROM(Electrically Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 레지스터, 하드디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 종래 기술에서 공지된 임의의 다른 형태의 저장 매체 내에 있을 수도 있다. 저장 매체는 프로세서에 커플링되어, 프로세가 저장 매체로부터 정보를 판독하거나 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 대안으로, 저장 매체는 프로세서에 통합될 수도 있다. 본원에서 사용된 디스크 (disk) 및 디스크 (disc) 는 컴팩트 디스크 (CD), 레이저 디스크, 광학 디스크, DVD (digital versatile disc), 플로피 디스크, 및 블루 레이 디스크를 포함하며, 여기서 디스크 (disk) 들은 보통 데이터를 자기적으로 재생하는데 반해, 디스크 (disc) 들은 레이저를 이용하여 데이터를 광학적으로 재생한다. 위의 조합들도 컴퓨터 판독가능 매체들의 범위 내에 포함되어야 한다. 프로세서와 저장 매체는 ASIC 내에 있을 수도 있다. ASIC 는 사용자 단말기 내에 있을 수도 있다. 대안으로, 프로세서와 저장 매체는 사용자 단말기에서 개별 컴포넌트들로 있을 수도 있다.
본 개시물을 요약할 목적으로, 본 발명들의 소정의 양태들, 이점들, 및 신규한 특징들이 본원에 설명되었다. 반드시 모든 이러한 이점들이 본 발명의 임의의 특정 실시형태에 따라 달성될 필요가 없을 수도 있음이 이해될 것이다. 따라서, 본 발명은 반드시 본원에 사상되거나 제시된 다른 이점들을 달성하지 않으면서도 본원에서 교시된 바와 같은 하나의 이점 또는 한 그룹의 이점들을 달성하거나 최적화하는 방식으로 구현되거나 이행될 수도 있다.
전술된 구현들의 다양한 변형들이 자명할 것이고, 본원에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 사상 또는 범위로부터 벗어남 없이 다른 실시형태들에도 적용될 수도 있다. 따라서, 본 발명은 본원에 도시된 실시형태들로 제한되도록 의도된 것은 아니며 본원의 개시된 원칙들과 신규의 특징들과 일치하는 최광의 범위를 제공하기 위한 것이다.

Claims (25)

  1. 무선 전력 송신기로서,
    필드를 생성하도록 구성된 전도성 구조물; 및
    상기 전도성 구조물에 동작가능하게 접속되고, 복수의 소스들에 의해 구동되어 상기 전도성 구조물에 실질적으로 일정한 전류를 제공하는 복수의 전기 회로들을 포함하고,
    상기 복수의 전기 회로들은 복수의 인덕터들 및 복수의 커패시터들을 포함하고,
    상기 복수의 전기 회로들은 복수의 변압기들을 포함하고,
    상기 복수의 소스들의 각각의 소스는 상기 복수의 변압기들 중 일 변압기 및 상기 복수의 인덕터들 중 일 인덕터를 통해 상기 복수의 커패시터들 중 상이한 커패시터에 동작가능하게 접속되는, 무선 전력 송신기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 전기 회로들의 각각의 전기 회로의 전기 특성은 상기 전도성 구조물의 임피던스 및 상기 복수의 전기 회로들에서의 전기 회로들의 수에 적어도 기초하는, 무선 전력 송신기.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 커패시터들은 상기 송신기의 튜닝을 공진 주파수에서 유지하는, 무선 전력 송신기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 커패시터들은 상기 전도성 구조물과 직렬로 접속되는, 무선 전력 송신기.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 변압기들의 각각의 변압기는 상기 복수의 커패시터들 중 일 커패시터와 상기 복수의 인덕터들 중 일 인덕터 사이에 동작가능하게 접속되는, 무선 전력 송신기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 전기 회로들 중 일 전기 회로의 적어도 일부는 착탈형 모듈을 형성하는, 무선 전력 송신기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 착탈형 모듈은 상기 송신기가 전력을 송신하는 동안 제거될 수 있는, 무선 전력 송신기.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 송신기는, 임의의 모듈들이 제거되는지 여부에 관계없이 여전히 튜닝되는, 무선 전력 송신기.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 송신기는 인에이블되는 소스들의 수에 관계없이 여전히 튜닝되는, 무선 전력 송신기.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 소스들의 각각의 소스의 파라미터를 모니터링하고 스테이터스를 결정하도록 구성된 제어기를 더 포함하는, 무선 전력 송신기.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 복수의 소스들 중 일 소스는 상기 제어기가 결함을 검출하는 것에 후속하여 동작가능하게 접속해제되는, 무선 전력 송신기.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 복수의 전기 회로들 중 일 전기 회로의 적어도 일부는 상기 제어기가 결함을 검출하는 것에 후속하여 동작가능하게 접속해제되는, 무선 전력 송신기.
  16. 무선 전력 송신기로서,
    필드를 생성하도록 구성된 전도성 구조물; 및
    상기 전도성 구조물에 동작가능하게 접속되고, 복수의 소스들에 의해 구동되어 상기 전도성 구조물에 실질적으로 일정한 전류를 제공하는 복수의 전기 회로들을 포함하고,
    상기 복수의 소스들의 각각의 소스는 H-브리지를 포함하고, 상기 복수의 소스들의 각각의 소스는 상기 복수의 전기 회로들 중 하나의 전기 회로를 구동시키는, 무선 전력 송신기.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 복수의 소스들의 각각의 소스는 공통 DC 버스에 의해 전력공급되는, 무선 전력 송신기.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 소스들 중 디스에이블된 소스는 제어기가 증가된 부하를 검출할 때 인에이블되는, 무선 전력 송신기.
  19. 제 1 항에 있어서,
    복수의 제어기들을 더 포함하고,
    상기 복수의 제어기들 각각은 상기 복수의 전기 회로들 중 일 전기 회로 및 상기 복수의 소스들 중 일 소스와 연관되고, 각각의 제어기는 연관된 상기 소스 및 전기 회로의 파라미터를 모니터링하고 스테이터스를 결정하도록 구성되는, 무선 전력 송신기.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 복수의 제어기들은 통신 링크를 통해 통신하는, 무선 전력 송신기.
  21. 전력을 무선으로 송신하는 방법으로서,
    복수의 소스들을 통해 전도성 구조물에 실질적으로 일정한 전류를 제공하는 단계;
    상기 전도성 구조물을 통해 자기 필드를 생성하는 단계; 및
    상기 전도성 구조물로부터 상기 복수의 소스들 중 적어도 하나의 소스를 동작가능하게 접속해제하는 단계를 포함하고,
    상기 전도성 구조물에 실질적으로 일정한 전류를 제공하기 위해 복수의 전기 회로들이 상기 전도성 구조물에 동작가능하게 접속되고 상기 복수의 소스들에 의해 구동되고,
    상기 복수의 전기 회로들은 복수의 인덕터들 및 복수의 커패시터들을 포함하고,
    상기 복수의 전기 회로들은 복수의 변압기들을 포함하고,
    상기 복수의 소스들의 각각의 소스는 상기 복수의 변압기들 중 일 변압기 및 상기 복수의 인덕터들 중 일 인덕터를 통해 상기 복수의 커패시터들 중 상이한 커패시터에 동작가능하게 접속되는, 전력을 무선으로 송신하는 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 전류는 상기 복수의 소스들 중 상기 적어도 하나의 소스를 동작가능하게 접속해제할 때 실질적으로 일정하게 유지되는, 전력을 무선으로 송신하는 방법.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 복수의 변압기들의 각각의 변압기는 상기 복수의 커패시터들 중 일 커패시터와 상기 복수의 인덕터들 중 일 인덕터 사이에 동작가능하게 접속되는, 전력을 무선으로 송신하는 방법.
  24. 삭제
  25. 삭제
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