KR102448717B1 - 차량용 무선 전력 제공 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

리피터는, 제 1 부재; 및 상기 제 1 부재 상에 형성되며, 무선 전력 송신 장치로부터 상기 제 1 부재의 제 1 면으로 입사되는 전기장 또는 자기장 중 적어도 하나를 상기 제 1 면에 대향하는 상기 제 1 부재의 제 2 면을 통해 제공되도록 설정된 적어도 하나의 패턴을 포함할 수 있다.

Description

차량용 무선 전력 제공 장치 및 그 방법{DEVICE FOR PROVIDING WIRELESS POWER FROM VEHICLE AND METHOD THEREOF}
본 발명의 다양한 실시예들은, 차량으로부터 무선으로 전력을 제공하는 무선 전력 제공 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
디지털 통신기기들은 현대 사회에서 하나의 필수 요소이다. 소비자들은 언제 어디서나 자신이 원하는 다양한 고품질의 서비스를 제공받고 싶어한다. 뿐만 아니라 최근 IoT (Internet of Thing)로 인하여 우리 생활 속에 존재하는 각종 센서, 가전기기, 통신기기 등은 하나로 네트워크화되고 있다. 이러한 각종 센서들을 원활하게 동작시키기 위해서는 무선 전력 송신 시스템이 필요하다.
무선 전력을 송신하기 위하여, 무선 전력을 공급하는 다양한 소스(source)들이 이용되고 있다. 가령, 무선 전력을 송신하는 소스로서 전자 장치들이 이용될 수 있다. 예를 들어, 셋톱 박스(set-top box, STB)는 이와 연결된 TV에 무선 전력을 제공할 수 있다.
한편, 최근에는, 차량에서 무선 전력을 공급하고자 하는 기술들이 대두되고 있다. 예를 들어, 차량 내부의 시거잭에 연결된 RF(radio frequency) 트랜스미터가 차량 내부에 위치하는 전자 장치에 연결된 RF 수신기로 보강 간섭 패턴에 의하여 형성된 에너지를 송수신함으로써, 상기 전자 장치의 배터리는 차량 내부에서 충전될 수 있다. 예를 들어, 자기공진 기술을 활용하여 차량 내부의 좌석으로 무선으로 전력이 공급될 수 있다.
차량 외부에 위치한 차량과 관련된 장치들이 무선 전력을 수신하는 것에 어려움이 존재한다.
예를 들어, 차량 외부에 있는 스마트키, 자율 주행 차량과 외부의 운전자를 연결하는 통신 장치, 차량 내부 혹은 외부에 부착된 센서 및 액츄에이터(actuator), 차량 외부에 부착되는 비상등, 사고 발생시 도로위에 세워져야 할 비상등 표시 장치, 차량과 연계된 드론이나 사고 발생시 차량 외부에서 사진을 찍거나 음성 녹음을 하는 블랙박스 등은 차량으로부터 무선 전력을 수신하는데 한계를 가진다.
차량에서 제공되는 무선 전력은 그 무선 전력의 수신 장치의 배터리를 충전할 뿐, 상기 수신 장치가 구동되기 위하여 직접적으로 사용되지 않는다. 따라서, 차량의 무선 전력은 그 용도에 있어서 제한된다.
차량에서 제공되는 무선 전력은 매개체를 RF 에너지로 한정하고, 저전력 송수신에만 적합한 RF의 특성으로 인하여, 급속 충전(fast charging)과 공급가능한 전력에 한계를 가진다.
차량에서 제공되는 무선 전력은 특정 장치에만 한정적으로 제공되어, 차량 내부 및 외부에서 활용하는 여러 종류의 전자 기기들(예를 들어, 스마트키, 블랙박스, 스마트폰, 스마트안경, 스피커, 스마트와치, 태블릿, 및 노트 PC)까지 무선 전력을 공급할 수 없었다.
차량에서 제공되는 무선 전력은 차량의 전원(예를 들어, 시거잭)을 통해 직접적으로 제공되었기 때문에, 차량의 시동이 꺼지면 무선 전력을 공급할 수 없었다.
본 발명의 다양한 실시예는, 차량 내부뿐만 아니라 차량 외부에 존재하는 전자 장치에 무선 전력을 제공하는 무선 전력 제공 장치 및 그 방법을 제공할 수 있다.
아울러, 본 발명의 다양한 실시예는, 다양한 에너지를 무선 전력을 위한 매개체로 사용하고, 무선 전력을 다양한 용도로 이용하며, 다양한 전자 장치에 무선 전력을 제공하는 무선 전력 제공 장치 및 그 방법을 제공할 수 있다.
아울러, 본 발명의 다양한 실시예는, 차량의 시동이 꺼져 있는 경우에도 무선 전력을 제공하는 무선 전력 제공 장치 및 그 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 의한 리피터는, 제 1 부재; 및 상기 제 1 부재 상에 형성되며, 무선 전력 송신 장치로부터 상기 제 1 부재의 제 1 면으로 입사되는 전기장 또는 자기장 중 적어도 하나를 상기 제 1 면에 대향하는 상기 제 1 부재의 제 2 면을 통해 제공되도록 설정된 적어도 하나의 패턴을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 의한 차량용 윈도우는, 제 1 투명 부재; 및 상기 제 1 투명 부재의 적어도 하나의 표면 또는 상기 제 1 투명 부재 내부에 위치하는 제 2 부재; 상기 제 2 부재는, 상기 제 2 부재에 형성되며, 무선 전력 송신 장치로부터 상기 제 2 부재의 제 1 면으로 입사되는 전기장 또는 자기장 중 적어도 하나를 상기 제 1 면에 대향하는 상기 제 2 부재의 제 2 면을 통해 제공되도록 설정된 적어도 하나의 패턴을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 의한 차량용 차체는, 상기 차체의 일부로서의 제 1 부재; 및 상기 제 1 부재의 적어도 하나의 표면 또는 상기 제 1 부재 내부에 위치하는 제 2 부재; 상기 제 2 부재는, 상기 제 2 부재에 형성되며, 무선 전력 송신 장치로부터 상기 제 2 부재의 제 1 면으로 입사되는 전기장 또는 자기장 중 적어도 하나를 상기 제 1 면에 대향하는 상기 제 2 부재의 제 2 면을 통해 제공되도록 설정된 적어도 하나의 패턴을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 차량 내부뿐만 아니라 차량 외부에 존재하는 장치에도 무선 전력을 제공하는 무선 전력 제공 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 무선 전력이 전자 장치의 배터리 충전외에, 전자 장치의 구동에 직접적으로 사용되도록 하는 무선 전력 제공 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 급속 출력 및 고출력을 가능하게 하는 무선 전력 제공 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 무선 전력을 다양한 전자 장치로 무선 전력을 제공하여 범용가능성을 증대하는 무선 전력 제공 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 차량 시동 여부에 구애받지 않는 무선 전력 제공 장치가 제공될 수 있다.
도 1a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치, 리피터 및 전자 장치의 블록도를 도시한다.
도 1b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 차량, 리피터 및 전자 장치의 구성도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치, 리피터 및 전자 장치의 블록도를 도시한다.
도 3a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 유도 방식 또는 공진 방식에 따른 전력 송신 모듈 및 전력 수신 모듈의 블록도를 도시한다.
도 3b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자기파 방식에 따른 전력 송신 회로 및 전력 수신 회로의 블록도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 제공 장치의 블록도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 리피터 위치를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 리피터 위치를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치로 무선 전력을 송신하는 방법에 대한 흐름도를 도시한다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치로 무선 전력을 송신하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치로 무선 전력을 송신하는 방법에 대한 흐름도를 도시한다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치로 무선 전력을 송신하는 방법에 대한 흐름도를 도시한다.
도 11은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치로 무선 전력을 송신하는 방법을 위한 구성도를 도시한다.
도 12는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 기능을 설명하는 도면이다.
도 13은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 리피터의 구성도를 도시한다.
도 14는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 리피터의 구성도를 도시한다.
도 15는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 리피터의 구성도를 도시한다.
도 16a 내지 도 16c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 송신 방식에 따른 리피터의 무선 전력 송신을 설명하는 도면이다.
도 17은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 리피터에 의한 무선 전력 송신 방법에 대한 흐름도를 도시한다.
도 18은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 리피터에 의한 무선 전력 송신 방법에 대한 흐름도를 도시한다.
도 19는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 리피터에 의한 무선 전력 송신 방법에 대한 흐름도를 도시한다.
도 20은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 리피터에 의한 무선 전력 송신 방법에 대한 흐름도를 도시한다.
이하, 본 문서의 다양한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 실시예 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B" 또는 "A 및/또는 B 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1," "제 2," "첫째," 또는 "둘째,"등의 표현들은 해당 구성요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다.
본 문서에서, "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, 하드웨어적 또는 소프트웨어적으로 "~에 적합한," "~하는 능력을 가지는," "~하도록 변경된," "~하도록 만들어진," "~를 할 수 있는," 또는 "~하도록 설계된"과 상호 호환적으로(interchangeably) 사용될 수 있다. 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들에 따른 무선 전력 송신 장치 또는 전자 장치는, 예를 들면, 스마트폰, 태블릿 PC, 이동 전화기, 영상 전화기, 전자책 리더기, 데스크탑 PC, 랩탑 PC, 넷북 컴퓨터, 워크스테이션, 서버, PDA, PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 의료기기, 카메라, 또는 웨어러블 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 웨어러블 장치는 액세서리형(예: 시계, 반지, 팔찌, 발찌, 목걸이, 안경, 콘택트 렌즈, 또는 머리 착용형 장치(head-mounted-device(HMD)), 직물 또는 의류 일체형(예: 전자 의복), 신체 부착형(예: 스킨 패드 또는 문신), 또는 생체 이식형 회로 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
어떤 실시예들에서, 무선 전력 송신 장치 또는 전자 장치는, 예를 들면, 텔레비전, 텔레비전과 유선 또는 무선으로 연동되는 셋톱 박스, DVD(digital video disk) 플레이어, 오디오, 냉장고, 에어컨, 청소기, 오븐, 전자레인지, 세탁기, 공기 청정기, 셋톱 박스, 홈 오토매이션 컨트롤 패널, 보안 컨트롤 패널, 미디어 박스, 게임 콘솔, 전자 사전, 전자 키, 캠코더, 전기 자동차 또는 전자 액자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 무선 전력 송신 장치 또는 전자 장치는, 각종 의료기기(예: 각종 휴대용 의료측정기기(혈당 측정기, 심박 측정기, 혈압 측정기, 또는 체온 측정기 등), MRA(magnetic resonance angiography), MRI(magnetic resonance imaging), CT(computed tomography), 촬영기, 또는 초음파기 등), 네비게이션 장치, 위성 항법 시스템(GNSS(global navigation satellite system)), EDR(event data recorder), FDR(flight data recorder), 자동차 인포테인먼트 장치, 선박용 전자 장비(예: 선박용 항법 장치, 자이로 콤파스 등), 항공 전자기기(avionics), 보안 기기, 차량용 헤드 유닛(head unit), 산업용 또는 가정용 로봇, 드론(drone), 금융 기관의 ATM, 상점의 POS(point of sales), 또는 사물 인터넷 장치 (예: 전구, 각종 센서, 스프링클러 장치, 화재 경보기, 온도조절기, 가로등, 토스터, 운동기구, 온수탱크, 히터, 보일러 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
어떤 실시예에 따르면, 무선 전력 송신 장치 또는 전자 장치는 가구, 건물/구조물 또는 자동차의 일부, 전자 보드(electronic board), 전자 사인 수신 장치(electronic signature receiving device), 프로젝터, 또는 각종 계측 기기(예: 수도, 전기, 가스, 또는 전파 계측 기기 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에서, 무선 전력 송신 장치 또는 전자 장치는 플렉서블하거나, 또는 전술한 다양한 장치들 중 둘 이상의 조합일 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 또는 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다. 본 문서에서, 사용자라는 용어는 전자 장치를 사용하는 사람 또는 무선 전력 송신 장치 또는 전자 장치를 사용하는 장치(예: 인공지능 전자 장치)를 지칭할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치, 리피터 및 전자 장치의 블록도를 도시한다.
도 1a를 참조하면, 무선 전력 제공 장치(도면 미도시)는 무선 전력 송신 장치(100) 및 리피터(130)(repeater)를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(100)는 전자 장치(150)에 무선으로 전력(161)을 송신할 수 있다.
무선 전력 송신은 자기유도, 자기공진, 그리고 전자기파 방식이 있다. 자기유도 또는 자기공진 방식은, 무선 전력 송신 장치에 상대적으로 근거리에 위치한 전자 장치를 충전하는데 유리하다. 전자기파 방식은, 자기유도 또는 자기공진 방식보다 수 m에 이르는 원거리 전력 전송에 유리하다. 전자기파 방식은 원거리에 있는 전력 수신기의 정확한 위치를 파악하여 전력을 가장 효율적으로 전달할 수 있다.
무선 전력 송신 장치(100)는, 다양한 충전 방식에 따라 전자 장치(150)로 전력(161)을 송신할 수 있다.
예를 들어, 무선 전력 송신 장치(100)는, 유도 방식에 따라 전력(161)을 송신할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)가 유도 방식에 의한 경우에, 무선 전력 송신 장치(100)는, 예를 들어 전력 소스, 직류-교류 변환 회로, 증폭 회로, 임피던스 매칭 회로, 적어도 하나의 커패시터, 적어도 하나의 코일, 통신 변복조 회로 등을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 커패시터는 적어도 하나의 코일과 함께 공진 회로를 구성할 수도 있다.
무선 전력 송신 장치(100)는, WPC(wireless power consortium) 표준 (또는, Qi 표준)에서 정의된 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신 장치(100)는, 공진 방식에 따라 전력(161)을 송신할 수 있다. 공진 방식에 의한 경우에는, 무선 전력 송신 장치(100)는, 예를 들어 전력 소스, 직류-교류 변환 회로, 증폭 회로, 임피던스 매칭 회로, 적어도 하나의 커패시터, 적어도 하나의 코일, 아웃 밴드 통신 회로(예: BLE(bluetooth low energy) 통신 회로) 등을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 커패시터 및 적어도 하나의 코일은 공진 회로를 구성할 수 있다.
무선 전력 송신 장치(100)는, A4WP(Alliance for Wireless Power) 표준 (또는, AFA(air fuel alliance) 표준)에서 정의된 방식으로 구현될 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)는, 공진 방식 또는 유도 방식에 따라 전류가 흐르면 유도 자기장을 생성할 수 있는 코일을 포함할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)가 유도 자기장을 생성하는 과정을, 무선 전력 송신 장치(100)가 전력(161)을 무선으로 송신한다고 표현할 수 있다. 아울러, 전자 장치(150)는, 주변에 형성된 시간에 따라 크기가 변경되는 자기장에 의하여 유도 기전력이 발생되는 코일을 포함할 수 있다. 전자 장치(150)가, 코일을 통하여 유도 기전력을 발생시키는 과정을, 전자 장치(150)가 전력(161)을 무선으로 수신한다고 표현할 수 있다.
예를 들어, 무선 전력 송신 장치(100)는, 전자기파 방식에 따라 전력(161)을 송신할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)가 전자기파 방식에 의한 경우에, 무선 전력 송신 장치(100)는, 예를 들어 전력 소스, 직류-교류 변환 회로, 증폭 회로, 분배 회로, 위상 쉬프터, 복수 개의 패치 안테나를 포함하는 전력 송신용 안테나 어레이, 아웃 밴드 방식의 통신 회로(예: BLE 통신 모듈)등을 포함할 수 있다. 복수 개의 패치 안테나 각각은 RF(radio frequency) 웨이브(예: 전자기파)를 형성할 수 있다. 전자 장치(150)는, 주변에 형성된 RF 웨이브를 이용하여 전류를 출력할 수 있는 패치 안테나를 포함할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)가 RF 웨이브를 형성하는 과정을, 무선 전력 송신 장치(100)가 전력(161)을 무선으로 송신한다고 표현할 수 있다. 전자 장치(150)가 RF 웨이브를 이용하여 패치 안테나로부터 전류를 출력하는 과정을, 전자 장치(150)가 전력(161)을 무선으로 수신한다고 표현할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 송신 장치(100)는 리피터(130)를 통하여 전자 장치(150)로 전력을 무선으로 송신할 수 있다. 이에 따라, 전자 장치(150)는 리피터(130)를 통하여 무선 전력 송신 장치(100)으로부터 전력을 무선으로 수신할 수 있다.
리피터(130)는 전력(161)을 중개할 수 있다. 리피터(130)는 무선 전력 송신 장치(100)로부터 송신된 전력(161)을 통과시켜서 전자 장치(150)로 송신할 수 있다. 리피터(130)는 전기장 및 자기장 중 적어도 하나를 조절함으로써, 무선 전력 송신 장치(100) 및 전자 장치(150) 사이에서 전력(161)을 중개할 수 있다. 리피터(130)에 대해서는 후술하도록 한다.
본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 송신 장치(100)는, 전자 장치(150)와 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신 장치(100)는, 인-밴드 방식에 따라 전자 장치(150)와 통신을 수행할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100) 또는 전자 장치(150)는, 송신하고자 하는 데이터를 예를 들어 온/오프 키잉(on/off keying) 변조 방식에 따라, 로드(또는, 임피던스)를 변경할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100) 또는 전자 장치(150)는, 코일의 전류, 전압 또는 전력의 크기 변경에 기초하여 로드 변경(또는, 임피던스 변경)을 측정함으로써, 상대 장치에서 송신하는 데이터를 판단할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신 장치(100)는, 아웃-밴드 방식에 따라 전자 장치(150)와 통신을 수행할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100) 또는 전자 장치(150)는, 코일 또는 패치 안테나와 별도로 구비된 통신 회로(예: BLE 통신 모듈)를 이용하여 데이터를 송수신할 수 있다.
도 1b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 차량, 리피터 및 전자 장치의 구성도를 도시한다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 차량(10) 내부에 포함된 IVWES(101)(in-vehicle wireless energy supply)는, 스마트폰(151)으로 무선으로 전력(161)을 송신할 수 있다. IVWES(101)는 무선 전력 송신 장치(100)의 하나의 예일 수 있으며, 스마트폰(151)은 무선으로 전력을 수신하는 전자 장치(150)의 하나의 예일 수 있다.
IVWES(101)는, 상술한 다양한 무선 충전 방식 중 적어도 하나에 의한 전력 송신 회로를 포함할 수 있다. IVWES(101)는, 스마트폰(151)으로 통신 신호(162)를 송신할 수 있다. 예를 들어, 통신 신호(162)는 무선 충전의 제어를 위한 데이터, 스마트폰(151)이 IVWES(101)의 동작을 제어하는 IVWES 제어 데이터, 또는 IVWES(101)가 스마트폰(151)의 동작을 제어하기 위한 스마트폰 제어 데이터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
무선 충전의 제어를 위한 데이터, IVWES 제어 데이터 및 스마트폰 제어 데이터는 동일한 통신 방식에 의하여 송수신될 수 있거나, 또는 상이한 통신 방식에 의하여 송수신될 수 있다. 예를 들어, IVWES(101)는, BLE 모듈을 이용하여 무선 충전의 제어를 위한 데이터를 송수신할 수 있으며, IR 모듈을 이용하여 스마트폰 제어 데이터를 스마트폰(151)으로 송신할 수 있으며, 통신 방식에는 제한이 없다.
본 발명의 다양한 실시예에서, 무선 충전의 제어를 위한 데이터, IVWES 제어 데이터 및 스마트폰 제어 데이터는 하나의 통신 모듈에 의하여 송수신될 수도 있다. 예를 들어, IVWES(101)는 BLE 모듈을 통하여 무선 충전의 제어를 위한 데이터와 스마트폰 제어 데이터를 송신할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치, 리피터 및 전자 장치의 블록도를 도시한다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(100)는, 전력 송신 모듈(101), 제어 모듈(102), 통신 모듈(103), 전력 저장 모듈(104), 메모리(105), 전력 수신 인터페이스(106), 입력 모듈(107), 출력 모듈(108), 센서 모듈(109) 및 카메라 모듈(110)을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치(150)는, 전력 수신 모듈(151), 제어 모듈(152), 통신 모듈(153), 배터리(154), 메모리(155), PMIC(power management integrated circuit)(156) 를 포함할 수 있다.
무선 전력 송신 장치(100)는 전자 장치(150)와 직접적으로 무선 전력을 송수신할 수 있으나, 이하에서, 무선 전력 송신 장치(100)는 리피터(130)를 통하여 전력을 무선으로 송신하고, 전자 장치(150)는 리피터(130)를 통하여 무선 전력 송신 장치(100)가 송신한 전력을 무선으로 수신하는 것으로 한다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전력 송신 모듈(101) 및 전력 수신 모듈(151)은 유도 방식, 공진 방식 또는 전자기파 방식 중 적어도 하나의 방식에 따라 무선으로 전력을 송신 및 수신할 수 있다.
전력 송신 모듈(101)은 전력 저장 모듈(106)에서 공급되는 전력을 무선 전송가능한 형태로 변환할 수 있다. 전력 송신 모듈(101)은 전력 저장 모듈(106)로부터 공급받은 전력을 자기공진에 의한 자기장, 자기유도에 의한 자기장, 및 RF(예: 전자기파)뿐만 아니라, 적외선, 초음파, 테라헤르츠파(Terahertz wave, T-ray), 및 가시광선 등으로 변환할 수 있다.
전력 송신 모듈(101)은 자기공진에 의한 자기장, 자기유도에 의한 자기장, RF, 적외선, 초음파, 테라헤르츠파(Terahertz wave, T-ray), 및 가시광선 중 어느 하나의 에너지를 단독적으로 사용하여 전력을 송신하거나, 2개 이상의 에너지를 포함하는 하이브리드(hybrid) 형태로 전력을 송신할 수 있다.
전력 송신 모듈(101)은 복수로 무선 전력 송신 장치(100)에 포함될 수 있다. 전력 송신 모듈(101)은 무선 전력 송신 장치(100) 외부에 부착되거나, 무선 전력 송신 장치(100) 내부에 도입될 수 있다.
전력 수신 모듈(151)은 전력 송신 모듈(101)에서 송신되는 전력을 전자 장치(150)가 사용가능한 형태로 변환할 수 있다. 전력 수신 모듈(151)은 전력 송신 모듈(101)로부터 수신한 자기공진에 의한 전자기파, 자기유도에 의한 전자기파, 및 RF, 적외선, 초음파, 테라헤르츠파(Terahertz wave, T-ray), 및 가시광선 등을 배터리(154)에 저장할 수 있는 형태의 에너지로 변환할 수 있다.
전력 수신 모듈(151)은 자기공진에 의한 전자기파, 자기유도에 의한 전자기파, RF, 적외선, 초음파, 테라헤르츠파(Terahertz wave, T-ray), 및 가시광선 중 어느 하나의 에너지를 단독적으로 수신하거나, 하이브리드 형태로 결합된 2개 이상의 에너지를 수신할 수 있다. 이후, 전력 수신 모듈(151)은, 수신된 교류 파형의 전력을 직류 파형으로 정류하거나, 전압을 컨버팅(converting)하거나, 전력을 레귤레이팅(regulating)하는 전력 처리를 수행할 수 있다.
전력 수신 모듈(151)은 복수로 전자 장치(150)에 포함될 수 있다. 전력 수신 모듈(151)은 전자 장치(150) 외부에 부착되거나, 전자 장치(150) 내부에 도입될 수 있다.
전력 수신 모듈(151)은, 충전을 위하여, 수신된 무선 전력을 배터리(154)로 전달할 수 있다. 전력 수신 모듈(151)은, 전자 장치(150)의 구동을 위하여, 수신된 무선 전력을 PMIC(156)로 전달할 수 있다. PMIC(156)는 무선 전력을 하드웨어에 적합하도록 처리한 후, 처리된 무선 전력을 전자 장치(150)의 각 구성에 전달할 수 있다.
전력 송신 모듈(101) 및 전력 수신 모듈(151)의 상세 구성에 대하여서는 도 3a 및 3b를 참조하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다.
제어 모듈(102)은, 전력 송신 모듈(101)이 송신하는 전력의 크기를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어 모듈(102)은 전력 저장 모듈(104)에서 출력되는 전력의 크기를 제어하거나, 또는 전력 송신 모듈(101)에 포함된 전력 증폭기(power amplifier)의 증폭 이득을 제어함에 따라, 전력 송신 모듈(101)이 송신하는 전력의 크기를 제어할 수 있다. 제어 모듈(102)은, 전력 저장 모듈(104)에서 출력되는 전력의 듀티 사이클 또는 주파수를 제어함으로써, 전력 저장 모듈(104)에서 출력되는 전력의 크기를 조정할 수 있다. 제어 모듈(102)은, 전력 증폭기(power amplifier)의 바이어스 전압의 크기를 제어함으로써, 전력 송신 모듈(101)로 인가되는 전력의 크기를 제어할 수 있다.
제어 모듈(102)은 전자 장치(150)의 위치, 무선 전력 송신 장치(100)으로부터 전자 장치(150)까지의 거리, 전자 장치(150)가 요구하는 전력량, 및 송신 목적에 따라 무선 전력 송신 순서 또는 송신될 전력양에 대한 우선 순위를 결정할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신 장치(100)가 다수의 전자 장치(150-1, 150-2, 150-3, ..., 150-n)에 무선 전력을 송신하는 경우, 사용 빈도가 가장 높은 전자 장치에 먼저 무선 전력을 송신하도록 제어 모듈(102)은 우선 순위를 결정할 수 있다.
제어 모듈(102)은, 전력 송신 모듈(101)이 복수인 경우, 자기유도, 자기공진 및 전자기파 방식을 조합하여 전력 송신 모듈(101)로 하여금 무선 전력을 전송하게 할 수 있다. 예를 들어, 제어 모듈(102)은 제 1 전력 송신 모듈로 하여금 자기유도 방식으로 무선 전력을 송신하도록 제어하고, 제 2 전력 송신 모듈에 대해서는 전자기파 방식으로 무선 전력을 송신하도록 제어할 수 있다.
제어 모듈(102)은 전력 송신 모듈(101)이 급속 충전 모드로 동작하도록 전력 송신 모듈(101)을 제어할 수 있다. 급속 충전 모드에서, 전력 송신 모듈(101)은 전자 장치(150)에 높은 밀도의 전력을 빠른 시간에 송신할 수 있다. 예를 들어, 제어 모듈(102)은 복수의 전력 송신 모듈(101) 전체를 활성화시키고, 상기 복수의 전력 송신 모듈(101)은 하나의 전자 장치(150)로 전력 저장 모듈(104)에 저장된 에너지를 집중적으로 전달할 수 있다.
제어 모듈(102)은, 상기 급속 충전 모드에서, 전력 송신 모듈(101)이 다른 형태의 에너지를 전달하도록 전력 송신 모듈(101)을 제어할 수 있다. 예를 들어, 평상시 즉, 상기 급속 충전 모드가 아닌 일반 충전 모드에서, 제어 모듈(102)은 전력 송신 모듈(101)이 자기공진에 의한 자기장으로 무선 전력을 송신하도록 제어할 수 있다. 상기 급속 충전 모드에서, 제어 모듈(102)은 전력 송신 모듈(101)이 자기유도에 의한 자기장 또는 RF로 무선 전력을 송신하도록 제어할 수 있다.
제어 모듈(102)은 전력 저장 모듈(104)에 저장된 전력량을 모니터링할 수 있다. 저장된 전력량이 임계값 이하로 내려갈 때, 제어 모듈(102)은, 무선 전력 송신을 차단하거나 출력 모듈(108)을 통해 사용자에게 스피커를 통하여 알림음을 출력하거나, 알림음 및 진동 등을 통하여 알림을 출력하도록 할 수 있다. 저장된 전력량이 임계값을 초과할 때, 제어 모듈(102)은 전력 공급 장치(400)로부터의 전력 수신을 차단할 수 있다.
제어 모듈(152)은, 전자 장치(150)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
제어 모듈(102) 또는 제어 모듈(152)은, CPU와 같은 범용 프로세서, 미니 컴퓨터, 마이크로 프로세서, MCU(micro controlling unit), FPGA(field programmable gate array) 등의 연산을 수행할 수 있는 다양한 회로로 구현될 수 있으며, 그 종류에는 제한이 없다.
통신 모듈(103)은 전자 장치(150)와의 직접 연결 또는 네트워크를 통한 연결을 위해 제공되고, 유선 또는 무선 방식을 사용할 수 있으며, 제어 모듈(102), 메모리(105), 센서 모듈(110) 및 카메라 모듈(111) 등으로부터의 데이터를 유선 또는 무선으로 전송하거나, 외부 통신선 또는 대기로부터 데이터를 유선 또는 무선 수신하여 제어 모듈(102)로 전달하거나 메모리(105)에 저장할 수 있다.
통신 모듈(153)은 무선 전력 송신 장치(100)와의 직접 연결 또는 네트워크를 통한 연결을 위해 제공되고, 유선 또는 무선 방식을 사용할 수 있으며, 제어 모듈(152), 및 메모리(155) 등으로부터의 데이터를 유선 또는 무선으로 전송하거나, 외부 통신선 또는 대기로부터 데이터를 유선 또는 무선 수신하여 제어 모듈(152)로 전달하거나 메모리(155)에 저장할 수 있다.
통신 모듈(103, 153)은 이동통신 모듈, 무선랜 모듈, 또는 근거리 통신 모듈 등을 포함할 수 있다. 통신 모듈(103, 153)은 통신 카드, 통신 인터페이스, 통신 모뎀 등을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 종합 정보 통신망(integrated services digital network: ISDN) 카드, 모뎀, 근거리 통신망(LAN) 카드, 적외선 포트, 블루투스 포트(Bluetooth port), 지그비(zigbee) 포트, 또는 무선 포트 등을 포함할 수 있다.
통신 모듈(103, 153)은 소정의 근거리 유무선 통신(예: Wifi(wireless fidelity), 블루투스(Bluetooth: BT), RFID(radio frequency identification), NFC(near field communication), 소정의 네트워크 통신(예: 인터넷(Internet), LAN(local area network), WAN(wire area network), 텔레커뮤니케이션 네트워크(telecommunication network), 셀룰러 네트워크(cellular network), 위성 네트워크(satellite network), USB(universal serial bus), RS-232(recommended standard 232) 또는 POTS(plain old telephone service) 등) 등의 유선 및 무선 통신을 지원할 수 있다.
전력 저장 모듈(104)은 전자 장치(150)로 무선 전송할 전력을 저장할 수 있다. 전력 저장 모듈(104)은 전력 공급 장치(400)로부터 전력을 공급받아 저장할 수 있다. 상세하게는, 전력 저장 모듈(104)은 전력 수신 인터페이스(106)를 통하여 전력 공급 장치(400)로부터 전력을 공급받을 수 있다. 전력 공급 장치(400)는 무선 전력 송신 장치(100)의 외부에 존재하며, 전력 저장 모듈(104)은 무선 전력 송신 장치(100)의 외부로부터 전력을 수신할 수 있다. 전력 저장 모듈(104)은 무선 전력 송신 장치(100)의 외부로부터 수신한 전력을 보관하는 동시에, 전자 장치(150)에 무선으로 전력을 송신하기 위하여, 상기 보관된 전력을 전력 송신 모듈(101)로 전달할 수 있다.
전력 저장 모듈(104)은 다양한 형태의 에너지를 저장할 수 있다. 전력 저장 모듈(104)은 2차 전지, 축열 전지 또는 연료 전지 중 적어도 하나일 수 있고, 그 형태에 제한은 없다. 예를 들어, 전력 저장 모듈(104)은 리튬 이온 전지(lithium ion battery)일 수 있다.
전력 저장 모듈(104)은 다양한 방식으로 에너지를 저장할 수 있다. 전력 저장 모듈(104)은 전기 충전 또는 연료 충전의 방식으로 에너지를 저장할 수 있다. 또한, 전력 저장 모듈(104)은 가열 또는 냉각 방식으로 에너지를 저장할 수 있다. 예를 들어, 전력 저장 모듈(104)은 2차 전지인 경우, 전기 충전 방식으로 에너지를 저장할 수 있다. 전력 저장 모듈(104)은 연료 전지인 경우, 연료 충전 방식으로 에너지를 저장할 수 있다.
전력 저장 모듈(104)은 전력 공급 장치(400)로부터 유선 또는 무선으로 에너지를 전달받을 수 있다. 상세하게는, 전력 저장 모듈(104)는 전력 수신 인터페이스(106)를 통하여 에너지를 전달받을 수 있다.
전력 저장 모듈(104)은, 무선 전력 송신 장치(100)가 차량에 장착된 경우, 차량(10)과 탈착 또는 부착이 가능한 구조를 가질 수 있다.
전력 저장 모듈(104)은, 차량(10)의 시동 여부와 무관하게, 에너지를 전달받아 저장할 수 있다. 예를 들어, 전력 공급 장치(400)가 태양 전지 모듈인 경우, 차량(10)의 시동이 꺼져있더라도, 차량(10)이 태양에 노출되어 있는 한, 태양 에너지를 지속적으로 축적할 수 있다.
배터리(154)는 전자 장치(150)에 필요한 전력을 저장할 수 있다. 배터리(154)는 무선 전력 송신 장치(100)로부터 전력을 무선으로 수신하여 저장할 수 있다. 상세하게는, 배터리(154)는 전력 수신 모듈(151)로부터 직접적으로 전력을 수신하거나 PMIC(156)에 의하여, 하드웨어에 적합하도록 처리된 전력을 수신할 수 있다.
메모리(105)는, 무선 전력 송신 장치(100)의 동작을 수행하기 위한 인스트럭션 및 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(155)는, 전자 장치(150)의 전반적인 동작의 수행을 위한 인스트럭션 및 데이터가 저장될 수 있다. 메모리(105) 또는 메모리(155)는, ROM(read only memory), RAM(random access memory), 또는 플래시 메모리 등의 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 구현 형태에는 제한이 없다.
전력 수신 인터페이스(106)는, 전력 공급 장치(400)의 전력이 전력 저장 모듈(104)에 저장될 수 있도록, 전력 공급 장치(400)와 전력 저장 모듈(104)을 상호 연결할 수 있다. 전력 수신 인터페이스(106)는 전력 저장 모듈(104)와 전력 공급 장치(400) 사이의 전기적 특성의 차이 또는 기계적 특성의 차이를 보완할 수 있다. 전력 수신 인터페이스(106)는 무선 전력 송신 장치(100) 및 전력 공급 장치(400)를 상호 접속하는 하드웨어 인터페이스(예를 들어, 플러그, 접속기 또는 카드)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신 장치(100)가 가정에서 전력을 공급받는 경우, 전력 수신 인터페이스(106)는 무선 전력 송신 장치(100)을 콘센트에 접속하는 전기 플러그일 수 있다.
PMIC(156)는, 수신되어 처리된 전력을 하드웨어(예: 통신 모듈)에 적합하도록 처리하여, 전자 장치(150)의 각 구성으로 전달할 수 있다.
입력 모듈(107)은 사용자 입력을 수신하는 수단으로서, 키패드 및 마이크 등을 포함할 수 있다.
키패드는 무선 전력 송신 장치(100)의 제어를 위해 사용자로부터 키 입력을 수신할 수 있다. 키패드는 무선 전력 송신 장치(100)에 형성되는 물리적인 키패드, 또는 출력 모듈(108)의 디스플레이에 표시되는 가상의 키패드 등을 포함할 수 있다.
마이크는 제어 모듈(102)의 제어에 따라 음성(voice) 또는 사운드(sound)를 입력받아 전기적인 신호를 생성할 수 있다.
출력 모듈(108)은 사용자에게 정보를 알리기 위한 수단으로서, 디스플레이 및 스피커 등을 포함할 수 있다. 출력 모듈(108)은 사용자에게 다양한 서비스(예: 통화, 데이터 전송, 방송, 사진/동영상 촬영)에 대응되는 그래픽 사용자 인터페이스를 제공할 수 있다.
디스플레이는 제어 모듈(102)의 제어에 따라 이미지 및 동영상을 출력할 수 있다. 디스플레이는 LCD(liquid-crystal display) 또는 AM-OLED(active-matrix organic light-emitting diode) 등의 패널을 포함할 수 있다.
스피커는 제어 모듈(102)의 제어에 따라 다양한 신호(예: 무선 신호, 디지털 오디오 파일, 디지털 동영상 파일 또는 사진 촬영 등)에 대응되는 사운드를 무선 전력 송신 장치(100)의 외부로 출력할 수 있다. 스피커는 무선 전력 송신 장치(100)이 수행하는 기능에 대응되는 사운드를 출력할 수 있다. 스피커는 무선 전력 송신 장치(100)의 적절한 적어도 하나의 위치에 하나 또는 복수로 형성될 수 있다.
센서 모듈(109)은, 예를 들면, 물리량을 계측하거나 무선 전력 송신 장치(100)의 작동 상태를 감지하여, 계측 또는 감지된 정보를 전기 신호로 변환할 수 있다. 센서 모듈(109)은, 예를 들면, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러(color) 센서(240H)(예: RGB(red, green, blue) 센서), 생체 센서, 온/습도 센서, 조도 센서, UV(ultra violet) 센서 또는 가스 센서 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(110)은, 예를 들면, 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있는 장치로서, 한 실시예에 따르면, 하나 이상의 이미지 센서(예: 전면 센서 또는 후면 센서), 렌즈, 이미지 시그널 프로세서(ISP), 또는 플래시(예: LED 또는 xenon lamp 등)를 포함할 수 있다.
도 3a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 유도 방식 또는 공진 방식에 따른 전력 송신 모듈 및 전력 수신 모듈의 블록도를 도시한다.
본 발명의 다양한 실시예에서, 전력 송신 모듈(101)은, 전력 어댑터(311), 전력 생성 회로(312), 코일(313) 및 매칭 회로(314)를 포함할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 전력 수신 모듈(151)은, 코일(321), 정류 회로(322), 컨버팅 회로(323) 및 매칭 회로(324)를 포함할 수 있다.
전력 어댑터(311)는, 전력 저장 모듈(104)로부터 전력을 수신하여 전력 생성 회로(312)로 제공할 수 있다.
전력 생성 회로(312)는, 수신된 전력을 예를 들어 교류 파형으로 변환하거나, 증폭하여 코일(313)로 전달할 수 있다. 교류 파형의 주파수는, 표준에 따라 100 내지 205kHz 또는 6.78MHz 등으로 설정될 수 있으나, 제한은 없다.
코일(313)에 전력이 인가되면, 코일(313)로부터 시간에 따라 크기가 변경되는 유도 자기장이 형성될 수 있으며, 이에 따라 무선으로 전력이 송신될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 코일(313)과 함께 공진 회로를 구성하는 커패시터들이 전력 송신 모듈(101)에 더 포함될 수도 있다.
매칭 회로(314)는, 제어 모듈(102)의 제어에 따라 코일(313)과 연결되는 회로의 커패시턴스 또는 리액턴스 중 적어도 하나를 변경함으로써, 전력 송신 모듈(101) 및 리피터(130), 또는 전력 송신 모듈(101) 및 전력 수신 모듈(151)이 서로 임피던스 매칭되도록 할 수 있다.
전력 수신 모듈(151)의 코일(321)에는, 주변에 형성된 시간에 따라 크기가 변경되는 자기장에 의하여 유도 기전력이 발생할 수 있으며, 이에 따라 리피터(130)을 통해 전력 수신 모듈(151)은 무선으로 전력을 수신할 수 있다.
정류 회로(322)는, 수신된 교류 파형의 전력을 정류할 수 있다.
컨버팅 회로(323)는 정류된 전력의 전압을 조정하여 PMIC(156)로 전달할 수 있다. 전력 수신 모듈(151)은 레귤레이터를 더 포함할 수도 있으며, 또는 컨버팅 회로(323)가 레귤레이터로 치환될 수도 있다.
매칭 회로(324)는, 제어 모듈(152)의 제어에 따라 코일(321)과 연결되는 회로의 커패시턴스 또는 리액턴스 중 적어도 하나를 변경함으로써, 전력 수신 모듈(151) 및 리피터(130) 또는 전력 수신 모듈(151) 및 전력 송신 모듈(101)이 서로 임피던스 매칭되도록 할 수 있다.
도 3b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자기파 방식에 따른 전력 송신 회로 및 전력 수신 회로의 블록도를 도시한다.
본 발명의 다양한 실시예에서, 전력 송신 모듈(101)은, 증폭 회로(331), 분배 회로(332), 위상 쉬프터(phase shifter)(333) 및 전력 송신용 안테나 어레이(334)를 포함할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 전력 수신 모듈(151)은, 전력 수신용 안테나(341), 정류 회로(342) 및 컨버팅 회로(343)를 포함할 수 있다.
증폭 회로(331)는, 전력 저장 모듈(104)로부터 제공받은 전력을 증폭하여 분배 회로(332)로 제공할 수 있다. 증폭 회로(331)는, DA(drive amplifier), HPA(high power amplifier), GBA(Gain Block Amplifier) 등의 다양한 증폭기 또는 그 조합으로 구현될 수 있으며, 구현예에는 제한이 없다.
분배 회로(332)는, 증폭 회로(331)로부터 출력되는 전력을 복수 개의 경로로 분배할 수 있다. 입력되는 전력 또는 신호를 복수 개의 경로로 분배할 수 있는 회로라면 분배 회로(332)로서 제한이 없다. 예를 들어, 분배 회로(332)는 전력 송신용 안테나 어레이(334)에 포함된 패치 안테나의 개수만큼의 경로로 전력을 분배할 수 있다.
위상 쉬프터(333)는 분배 회로(332)로부터 제공되는 복수 개의 교류 전력 각각의 위상(또는, 딜레이)을 쉬프팅시킬 수 있다. 위상 쉬프터(333)는 복수 개일 수 있으며, 예를 들어 전력 송신용 안테나 어레이(334)에 포함된 패치 안테나의 개수일 수 있다. 위상 쉬프터(333)는 예를 들어 HMC642 또는 HMC1113 등과 같은 하드웨어 소자가 이용될 수 있다. 위상 쉬프터(333) 각각의 쉬프트 정도는 제어 모듈(102)에 의하여 제어될 수 있다. 제어 모듈(102)은, 전자 장치(150)의 위치를 판단할 수 있으며, 전자 장치(150)의 위치(또는, 전자 장치(150)의 전력 수신용 안테나(341)의 위치)에서 RF 웨이브가 보강 간섭되도록, 즉 빔-포밍되도록 복수 개의 교류 전력들 각각의 위상을 쉬프팅시킬 수 있다.
전력 송신용 안테나 어레이(334)에 포함된 복수 개의 패치 안테나들 각각은 수신된 전력에 기초하여 서브 RF 웨이브들을 생성할 수 있다. 서브 RF 웨이브가 간섭된 RF 웨이브는 전력 수신용 안테나(341)에서 전류, 전압 또는 전력으로 변환되어 리피터(130) 또는 전력 수신 모듈(151)로 출력될 수 있다.
전력 수신용 안테나(341)는 복수 개의 패치 안테나를 포함할 수 있으며, 주변에 형성된 RF 웨이브, 즉 전자기파를 이용하여 교류 파형의 전류, 전압 또는 전력을 발생시킬 수 있으며, 이를 수신된 전력으로 명명할 수 있다.
정류 회로(342)는, 수신된 전력을 직류 파형으로 정류할 수 있다.
컨버팅 회로(343)는, 직류 파형의 전력의 전압을 기설정된 값으로 증가 또는 감소시켜 PMIC(156)로 출력할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 의한 전력 송신 모듈(101) 또는 전력 수신 모듈(151) 중 적어도 하나는, 도 3a에 의한 유도 방식 또는 공진 방식에 의한 하드웨어 및 도 3b에 의한 전자기파 방식에 의한 하드웨어를 모두 포함할 수도 있다. 이 경우, 제어 모듈(102) 또는 제어 모듈(152)은, 다양한 조건에 따라 충전 방식을 선택하여, 선택된 충전 방식에 대응하는 하드웨어가 구동되도록 제어할 수 있다. 또는, 제어 모듈(102) 또는 제어 모듈(152)은, 유도 방식 또는 공진 방식과, 전자기파 방식을 모두 이용할 수도 있으며, 포함된 하드웨어를 모두 구동하여 전력을 송수신할 수도 있다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 제공 장치의 블록도를 도시한다.
도 4를 참조하면, 무선 전력 제공 장치는 전력 공급 장치(400), 무선 전력 송신 장치(100), 리피터(130) 및 전자 장치(150)를 포함할 수 있다. 여기서, 전자 장치(150)는 다수의 전자 장치(150-1, 150-2, 150-3, ..., 150-n)이고, 이 중에서, 전자 장치(150-1, 150-2, ..., 150-n)는 차량(10) 외부에 존재할 수 있고 전자 장치(150-3)는 차량(10) 내부에 존재할 수 있다.
전력 공급 장치(400)는 무선 전력 송신 장치(100)에 무선 전력 전송에 사용될 에너지를 공급할 수 있다. 전력 공급 장치(400)는 다양한 형태로 존재할 수 있다.
전력 공급 장치(400)는 차량(10) 구동을 위한 에너지원으로 쓰이는 차량 배터리일 수 있고, 이 경우, 전력 공급 장치(400)는 충전된 에너지 중 일부를 무선 전력 송신 장치(100)의 전력 저장 모듈(104)에 전달할 수 있다. 예를 들어, 전력 공급 장치(400)는 전기 자동차의 배터리팩(battery pack)일 수 있고, 상기 배터리팩에 저장된 에너지의 일부는 무선 전력 전송을 위하여 사용될 수 있다.
전력 공급 장치(400)는 무선 전력에 사용될 에너지를 저장하기 위하여 차량(10)에 장착된 별도의 구성일 수 있다. 이 경우, 전력 공급 장치(400)는 별도로 저장된 에너지 중 일부를 무선 전력 송신 장치(100)의 전력 저장 모듈(104)에 전달할 수 있다. 예를 들어, 전력 공급 장치(400)는 차량(10)의 천장에 부착된 태양 전지 모듈일 수 있고, 상기 태양 전지 모듈에 저장된 에너지의 일부는 무선 전력 전송을 위하여 사용될 수 있다.
전력 공급 장치(400)는 차량(10) 주변에 위치하는 별도의 구성일 수 있다. 이 경우, 전력 공급 장치(400)는 저장된 에너지를 무선 전력 송신 장치(100)의 전력 저장 모듈(104)에 전달할 수 있다. 예를 들어, 차량(10)이 전기 자동차인 경우, 전력 공급 장치(400)는 도로에 위치하는 전기 충전소일 수 있다. 상기 전기 충전소는 전력 수신 인터페이스(106)를 통하여 전력 저장 모듈(104)에 에너지를 직접 공급할 수 있다.
전력 공급 장치(400)는 위치에 따라 차량(10) 내부에 존재할 수 있다. 예를 들어, 전력 공급 장치(400)는 상기 전기 자동차의 배터리팩과 같이 차량(10) 내부에 존재할 수 있다.
전력 공급 장치(400)는 위치에 따라 차량(10) 외부에 존재할 수 있다. 예를 들어, 전력 공급 장치(400)는 태양 전지 모듈과 같이 차량(10)의 표면(예: 선루프 표면, 윈도우)에 부착되어 존재할 수 있다. 또한, 전력 공급 장치(400)는 상기 전기 충전소와 같이 차량(10)이 아닌 별도의 장소에 존재할 수 있다.
전력 공급 장치(400)는 무선 전력 송신 장치(100)의 전력 저장 모듈(104)로유선 또는 무선으로 에너지를 전달할 수 있다. 상세하게는, 전력 공급 장치(400)는 전력 수신 인터페이스(106)를 통하여 에너지를 전달할 수 있다.
무선 전력 송신 장치(100)는 차량(10) 내부에 존재할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)는, 직접적으로 또는 리피터(130)를 통하여, 무선 전력을 다수의 전자 장치(150-1, 150-2, 150-3, ..., 150-n)에 송신할 수 있다.
무선 전력 송신 장치(100)는 차량(10) 내부에 있는 전자 장치(150-3)에 대해서는 리피터(130)를 거치지 않고 직접적으로 무선 전력을 송신할 수 있다. 전자 장치(150-3)는 차량(10) 내부에 위치하여 송신 거리가 가깝기 때문에, 무선 전력이 충분히 전자 장치(150-3)에 도달할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)는 전자 장치(150-3)를 향하여 무선 전력을 넓게 퍼뜨리는 방식의 방사(radiation)를 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 전자 장치(150-3)를 초점(focus)으로 하여 무선 전력을 한곳에 모으는 방식의 집중(concentration)을 수행할 수 있다.
무선 전력 송신 장치(100)는 차량(10) 외부에 있는 전자 장치(150-1, 150-2, ..., 150-n)에 대해서는 리피터(130)를 거쳐서 무선 전력을 송신할 수 있다. 전자 장치(150-1, 150-2, ..., 150-n)는 차량(10) 외부에 위치하여 송신 거리가 멀기 때문에, 무선 전력이 충분히 전자 장치(150-1, 150-2, ..., 150-n)에 도달할 수 없다. 무선 전력 송신 장치(100)는 전자 장치(150-1, 150-2, ..., 150-n)를 향하여 무선 전력을 방사하거나(radiate), 전자 장치(150-1, 150-2, ..., 150-n) 중 하나에 대하여 무선 전력을 집중할(concentrate) 수 있다.
리피터(130)는 무선 전력 송신 장치(100) 및 다수의 전자 장치(150-1, 150-2, 150-3, ..., 150-n) 사이에서 무선 전력을 중개할 수 있다.
리피터(130)는 차량(10)의 내부 또는 외부에 위치할 수 있고, 바람직하게는, 차량(10)의 차체(body) 양 표면 중 적어도 일부에 위치하거나 차체 내부에 삽입될 수 있다. 상기 차체는 합금 소재로 형성되어 차량(10) 내부를 보호하는 구조물을 포함할 수 있다. 리피터(130)가 차량(10)의 내부 또는 외부에 위치하는 것은 점선으로 표현된 차량(10)의 내부 및 외부의 경계(410)에 리피터(130) 블록이 걸쳐진 것으로 표현될 수 있다. 상기 경계(410)는 차량(10)의 안과 밖을 구분짓는 차체에 의하여 형성된 것일 수 있다.
리피터(130)는 차량(10) 외부에 존재하는 전자 장치(150-1, 150-2, ..., 150-n)에 무선 전력을 중개할 수 있다. 리피터(130)는 전자 장치(150-1, 150-2, ..., 150-n)에 무선 전력을 방사하거나 집중시킬 수 있다.
리피터(130)는 차량(10) 내부에 존재하는 전자 장치(150-3)에도 무선 전력을 중개할 수 있다. 리피터(130)는 전자 장치(150-3)에 무선 전력을 방사하거나 집중시킬 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 리피터 위치를 나타내는 도면이다. 도 5는, 도 6을 참조하여, 설명하도록 한다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 리피터(130)가 장착되는 위치가 도시된다. 리피터(130)는 차체의 내부, 차체의 안쪽 표면 및 차체의 바깥쪽 표면에 위치할 수 있다.
도 5a는 리피터(130)가 차량(10)의 차체의 내부에 포함되는 것을 도시한다. 리피터(130)는 차체의 일부로서 포함될 수 있다. 차체는 차량(10)의 구조물일 수 있고, 윈도우(예: 차량(10)의 앞 유리(windshield), 썬루프(sunroof))를 포함할 수 있다. 예를 들어, 리피터(130)는 패널 형태로 제조될 수 있고, 유리(glass) 패널과 함께 윈도우(510)를 구성할 수 있다. 도 6a를 참조하면, 리피터(131)는 차량(10)의 앞 유리를 구성하는 패널들 중 하나로서 위치할 수 있다.
도 5b는 리피터(130)가 차량(10)의 차체의 안쪽 표면에 위치하는 것을 도시한다. 즉, 리피터(130)는 차량(10) 내부에 위치할 수 있다. 리피터(130)는 차체의 안쪽 표면에 부착될 수 있다. 예를 들어, 리피터(130)는 필름 형태로 제조될 수 있고, 윈도우(510)에 차량(10)의 내부를 향하여 필름 형태의 리피터(130)가 부착될 수 있다. 도 6b를 참조하면, 리피터(131)는 차량(10)의 앞 유리의 안쪽 표면에 부착되어 위치할 수 있다. 리피터(132)는 썬루프의 안쪽 표면에도 부착되어 위치할 수 있다.
도 5c는 리피터(130)가 차량(10)의 차체의 바깥쪽 표면에 위치하는 것을 도시한다. 즉, 리피터(130)는 차량(10) 외부에 위치할 수 있다. 리피터(130)는 차체의 바깥쪽 표면에 부착될 수 있다. 예를 들어, 리피터(130)는 필름 형태로 제조될 수 있고, 윈도우(510)에 차량(10)의 외부를 향하여 필름 형태의 리피터(130)가 부착될 수 있다. 도 6c를 참조하면, 리피터(131)는 차량(10)의 썬루프의 바깥쪽 표면에 부착되어 위치할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치로 무선 전력을 송신하는 방법에 대한 흐름도를 도시한다. 도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치로 무선 전력을 송신하는 방법을 설명하는 도면이다. 도 7은, 도 8을 참조하여 설명하도록 한다.
도 7을 참조하면, 무선 전력 송신 장치(100), 리피터(130) 및 전자 장치(150) 사이에서 무선 전력이 송신되는 흐름이 도시된다. 무선 전력 송신 장치(100)는 IVWES(101)를 포함할 수 있고, 전력 공급 장치(400)는 차량(10)과 별도로 존재하는 태양 전지 패널(401)을 포함할 수 있으며, 전자 장치(150)는 드론(152)을 포함할 수 있다.
전자 장치(150)는 드론(152) 외에도, 차량-운전자/탑승자 사이 커뮤니케이터(communicator), 차량 내부/외부의 센서 및 액츄에이터(예: 자이로 센서, 온도 센서, 스피커 등), 블랙박스, 내비게이터, 스마트키, 스마트 베이비 시트, 카메라, 캠코더, 스토리지, 골프 내비게이터, 전동 킥보드, 빔 프로젝터, 스마트와치, 스마트글래스, 차량용 디스플레이, 게임 기기를 포함할 수 있다.
전자 장치(150)는 착용형/삽입형/체내형 기기(예: 보청기, 페이스 메이커(pace-maker)), 로봇(robot), 전자 펫(electronic pet)를 포함할 수 있다.
전자 장치(150)는 차량 내부 또는 외부에 비치되거나 탑승자에 의하여 사용될 수 있는 휴대용 전자 장치(예: 태블릿(tablet), 노트북(laptop), 스마트폰)를 포함할 수 있다.
전자 장치(150)는 차량(10) 외부에서 사용되는 전자 장치(예: 헤어 관리 기기, 미용 기기, 식품 관리/조리/보관 기기)를 포함할 수 있다. 차량(10) 외부에서 사용되는 전자 장치들은 전력 공급의 불편함 또는 유선 연결의 불편함으로 통상적으로 활용될 수 없었던 전자 장치들일 수 있다.
전자 장치(150)는 차량과 관련되어 외부에서 활용되는 전자 장치(예: 비상등 점멸기, 차량 연계 드론)를 포함할 수 있다. 그 밖에, 전자 장치(150)는 운전자, 탑승자, 또는 이와 관련된 모든 전자 장치를 포함할 수 있다.
705 동작에서, 무선 전력 송신 장치(100)는 전력 공급 장치(400)로부터 에너지를 전달받고, 전력 저장 모듈(104)에 전력을 저장할 수 있다. 태양 전지 패널(401)은 IVWES(101)로 전력을 공급할 수 있다. 태양 전지 패널(401)은 차량(10)과 다른 공간에 위치할 수 있다. 무선 전력을 송신하는 IVWES(101) 역시 전력원을 태양 전지 패널(401)로부터 무선으로 공급받을 수 있다.
710 동작에서, 무선 전력 송신 장치(100) 또는 IVWES(101)는 전력 저장 모듈(104)에 저장된 전력을 무선 전력 송신 방식에 따라서 변환할 수 있다. 예를 들어, 자기유도 방식에 의한 무선 전력 전송의 경우, 무선 전력 송신 장치(100)는 저장된 전력을 자기장으로 변환할 수 있다. 전자기파 방식에 의한 무선 전력 전송의 경우, 무선 전력 송신 장치(100)는 저장된 전력을 RF(예: 전자기파)로 변환할 수 있다.
715 동작에서, 무선 전력 송신 장치(100)는 무선으로 전력을 리피터(130)로 송신할 수 있다. IVWES(101)는 무선으로 전력을 리피터(130)로 송신할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신 장치(100)는 리피터(130)로 자기장 또는 RF를 송신할 수 있다.
720 동작에서, 리피터(130)는 무선 전력 송신 장치(100)로부터 전달받은 전력을 전자 장치(150)로 송신할 수 있다. 리피터(130)는 IVWES(101)로부터 전달받은 전력을 드론(152)로 송신할 수 있다. 예를 들어, 리피터(130)는 전자 장치(150)로 자기장 또는 RF를 전자 장치(150)로 송신할 수 있다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치로 무선 전력을 송신하는 방법에 대한 흐름도를 도시한다.
도 9를 참조하면, 무선 전력 송신 장치(100)가 다수의 리피터(130-1, 130-2)를 통해 다수의 전자 장치(150-1, 150-2)로 무선 전력을 송신하는 흐름이 도시된다.
905 동작에서, 무선 전력 송신 장치(100)는 전력 공급 장치(400)로부터 에너지를 전달받고, 전력 저장 모듈(104)에 전력을 저장할 수 있다.
910 동작에서, 무선 전력 송신 장치(100)는 전력 저장 모듈(104)에 저장된 전력을 무선 전력 송신 방식에 따라서 변환할 수 있다. 상세하게는, 무선 전력 송신 장치(100)는 다수의 리피터(130-1, 130-2)에게 동일한 방식으로 무선 전력을 보내기 위하여 전력을 변환할 수 있다. 또한, 무선 전력 송신 장치(100)는 다수의 리피터(130-1, 130-2)에게 서로 다른 방식으로 무선 전력을 보내기 위하여 전력을 변환할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신 장치(100)는 다수의 리피터(130-1, 130-2)에게 자기유도 방식으로 송신하기 위하여 저장된 전력을 자기장으로 변환할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)는 다수의 리피터(130-1, 130-2)에게 자기유도 방식과 RF 방식으로 송신하기 위하여 저장된 전력을 자기장과 RF로 변환할 수 있다.
915 동작에서, 무선 전력 송신 장치(100)는 무선으로 전력을 리피터(130-1)로 송신할 수 있다.
920 동작에서, 무선 전력 송신 장치(100)는 무선으로 전력을 리피터(130-2)로 송신할 수 있다.
예를 들어, 무선 전력 송신 장치(100)는 다수의 리피터(130-1, 130-2)에게 자기유도 방식으로 무선 전력을 송신할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)는 리피터(130-1)에게 자기유도 방식으로, 리피터(130-2)에게 전자기파 방식으로, 각각 무선 전력을 송신할 수 있다.
925 동작에서, 리피터(130-1)는 무선으로 전력을 전자 장치(150-1)로 송신할 수 있다.
920 동작에서, 리피터(130-2)는 무선으로 전력을 전자 장치(150-2)로 송신할 수 있다.
예를 들어, 자기유도 방식으로, 리피터(130-1)는 전자 장치(150-1)에게, 리피터(130-2)는 전자 장치(150-2)에게, 각각 무선 전력을 송신할 수 있다. 또한, 자기유도 방식으로, 리피터(130-1)는 전자 장치(150-1)에게 무선 전력을 송신하고, 전자기파 방식으로, 리피터(130-2)는 전자 장치(150-2)에게 무선 전력을 송신할 수 있다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치로 무선 전력을 송신하는 방법에 대한 흐름도를 도시한다. 도 11은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치로 무선 전력을 송신하는 방법을 위한 구성도를 도시한다. 도 10은, 도 11을 참조하여 설명하도록 한다.
도 10은 하나의 리피터(131)가 다수의 전자 장치(150-1, 150-2, 150-3, ..., 150-n)로 무선 전력을 송신하는 흐름을 도시한다.
도 11을 참조하면, 무선 전력 송신 장치(100)는 IVWES(101)을 포함할 수 있고, 전력 공급 장치(400)는 차량(10) 내부에 존재하는 차량 배터리(402)를 포함할 수 있으며, 다수의 전자 장치(150-1, 150-2, 150-3, ..., 150-n)는 스마트폰(151), 태블릿(153), 노트북(154), 게임기(155), 블랙박스(156), 스마트키(157), 스마트 베이비 시트(158) 등을 포함할 수 있다.
1005 동작에서, 무선 전력 송신 장치(100)는 전력 공급 장치(400)로부터 에너지를 전달받고, 전력 저장 모듈(104)에 전력을 저장할 수 있다. 차량 배터리(402)는 IVWES(101)로 전력을 공급할 수 있다. 차량 배터리(402)는 차량(10) 내부에 위치할 수 있다. IVWES(101)는 차량 배터리(402)로부터 유선 또는 무선으로 에너지를 공급받을 수 있다.
1010 동작에서, 무선 전력 송신 장치(100) 또는 IVWES(101)는 전력 저장 모듈(104)에 저장된 전력을 무선 전력 송신 방식에 따라서 변환할 수 있다. 예를 들어, 자기유도 방식에 의한 무선 전력 전송의 경우, 무선 전력 송신 장치(100)는 저장된 전력을 자기장으로 변환할 수 있다. 전자기파 방식에 의한 무선 전력 전송의 경우, 무선 전력 송신 장치(100)는 저장된 전력을 RF(예: 전자기파)로 변환할 수 있다.
1015 동작에서, 무선 전력 송신 장치(100)는 무선으로 전력을 리피터(130)로 송신할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신 장치(100)는 리피터(130)로 자기장 또는 RF를 송신할 수 있다. IVWES(101)는 리피터(131)로 무선 전력을 송신할 수 있다. 리피터(131)는 메타 물질(metamaterial)로 구성될 수 있고, 이에 대해서는, 후술하도록 한다.
1020 동작 내지 1035 동작에서, 리피터(130)는 무선 전력 송신 장치(100)로부터 전달받은 전력을 다수의 전자 장치(150-1, 150-2, 150-3, ..., 150-n)로 송신할 수 있다. 예를 들어, 리피터(130)는 전자 장치(150)로 자기장 또는 RF를 전자 장치(150)로 송신할 수 있다. 하나의 리피터(131)는 IVWES(101)로부터 전달받은 전력을 스마트폰(151), 태블릿(153), 노트북(154), 게임기(155), 블랙박스(156), 스마트키(157), 스마트 베이비 시트(158) 등으로 송신할 수 있다.
1020 동작에서, 리피터(130)는 전자 장치(150-1)로 무선 전력을 송신할 수 있다.
1025 동작에서, 리피터(130)는 전자 장치(150-2)로 무선 전력을 송신할 수 있다.
1030 동작에서, 리피터(130)는 전자 장치(150-3)로 무선 전력을 송신할 수 있다.
1035 동작에서, 리피터(130)는 전자 장치(150-n)로 무선 전력을 송신할 수 있다.
도 12는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 기능을 설명하는 도면이다.
도 12를 참조하면, 무선 전력 송신 장치(100)는 무선 전력 전송 이외에 부가 기능을 포함할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)는 차량(10) 내부에 위치하지만, 차량(10)과 탈부착이 가능하여 차량(10)으로부터 분리될 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)의 하나로서, IVWES(101)는 사용자의 야외 활동에 유용한 기능을 제공할 수 있다.
IVWES(101)는, 사용자가 야외 활동 중인 경우, 야간에 전자등(159)에 무선 전력을 송신함으로써, 사용자로 하여금 시야를 확보하도록 할 수 있다.
IVWES(101)는 사용자와 음성으로 상호작용을 할 수 있다. IVWES(101)는 마이크를 통하여 사용자의 음성을 입력받아 디지털 신호로 변환하고, 제어 모듈(102)은 변환된 디지털 신호로부터 사용자 음성에 해당하는 명령을 수행할 수 있다. 제어 모듈(102)은 수행 결과를 음성으로 출력하도록 스피커를 제어할 수 있다.
IVWES(101)는 메모리(105)에 음악 파일을 저장할 수 있다. 제어 모듈(102)은 사용자로부터 수신한 명령을 토대로 음악 파일을 실행하고, 상기 음악 파일을 스피커로 출력하도록 할 수 있다.
IVWES(101)는 플래쉬를 포함하여 사용자에게 빛을 제공할 수 있다. 조도 센서는 IVWES(101) 외부의 빛의 밝기를 탐지하고, 제어 모듈(102)은 탐지된 밝기가 임계값 미만인 경우, 상기 플래쉬로 하여금 빛을 방출하도록 할 수 있다.
IVWES(101)는 빔 프로젝터를 포함하고 동영상 파일을 저장할 수 있다. 제어 모듈(102)은 동영상 파일을 검색하여 빔 프로젝터로 하여금 출력하도록 할 수 있다.
IVWES(101)는 난방 또는 냉방 기능을 구현할 수 있다. 상세하게는, IVWES(101)는 펠티에(peltier) 소자를 포함하여 IVWES(101) 내부 또는 외부의 온도를 제어할 수 있다. 제어 모듈(102)은 전류의 방향에 따라 펠티에 소자가 열을 흡수하거나 열을 방출하도록 함으로써, IVWES(101) 내부 또는 외부의 온도를 올리거나 내릴 수 있다.
그 밖에, IVWES(101)는 데이터 저장 공간으로서 기능을 할 수 있다.IVWES(101)의 통신 모듈(103)은 블랙박스(156)로부터 데이터를 수신하고 메모리(105)에 저장할 수 있다.
도 13 및 14는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 리피터의 구성도를 도시한다. 도 13 및 도 14를 참조하여, 리피터의 상세한 구성에 대하여 설명하도록 한다.
리피터(130)는 메타물질로 구성되는 리피터(131)일 수 있다.
리피터(131)는 차량(10)에 결합되거나 차량(10)의 차체 내부에 삽입될 수 있는 리피터 부재(131a)를 포함할 수 있다. 리피터 부재(131a)는 PCB(printed circuit board)를 포함하는 기판일 수 있고, 리피터 부재(131a)는 표면에 새겨진 패턴(131b)을 포함할 수 있다.
도 14를 참조하면, 리피터(131)는 리피터 부재(131a) 및 리피터 부재(131a) 위에 형성된 복수의 패턴(131b)들을 포함하는 구성일 수 있다. 예를 들어, 리피터(131)는 리피터 부재(131a) 위에 7×7의 총 49개의 패턴(131b)을 포함할 수 있다. 총 49개의 패턴(131b)을 가지는 리피터(131)는 무선 전력 송신 장치(100)로부터 전력을 수신하여 전자 장치(150)로 송신할 수 있다. 상세하게는, 총 49개의 패턴(131b)을 가지는 리피터(131)는 무선 전력 송신 장치(100)로부터 전달된 전기장 또는 자기장 중 적어도 하나를 전자 장치(150)로 제공할 수 있다.
리피터(131)는 전기장 또는 자기장을 특정 방향으로 제어할 수 있고, 제어된 전기장 또는 자기장은 목표로 하는 전자 장치(150)로 송신될 수 있다. 특정 방향으로의 제어에 의하여, 리피터(131)는 전자 장치(150)로 전력을 넓게 퍼뜨리는 확산 방식 또는 전력을 한 곳에 모으는 집중 방식으로 전력 송신을 수행할 수 있다. 리피터(131)가 전기장 또는 자기장을 특정 방향으로 제어하는 것은, 리피터(131)가 음 또는 영(zero)의 유전율 및 음 또는 영의 투자율을 가지는 메타물질인 점에 의하여 구현될 수 있다.
리피터(131)의 일부이자 리피터(131)를 구성하는 개체로서의 단위 리피터(131-1)는 하나의 패턴(131b)을 포함할 수 있다. 패턴(131b)은 수회의 턴(trurn)수를 가진 나선 모양으로 형성될 수 있다.
단위 리피터(131-1)는 턴수에 따라 다른 유전율 및 투자율을 가질 수 있다. 예를 들어, 패턴(131b)이 14.5턴수로 형성될 경우, 단위 리피터(131-1)는 음의 투자율을 가질 수 있다. 예를 들어, 패턴(131b)이 18턴수로 형성될 경우, 단위 리피터(131-1)는 영의 투자율을 가질 수 있다.
음의 유전율 또는 음의 투자율을 가지는 단위 리피터(131-1)는 전기장 또는 자기장의 방향을 음의(negative) 굴절각으로 굴절되도록 진행 방향을 바꿀 수 있다. 즉, 단위 리피터(131-1)는 전기장 또는 자기장의 방향을 반대로 바꿀 수 있다.
예를 들어, 도 13a를 참조하면, 자기장이 투자율 μ1을 가지는 대기에서 투자율 μ2을 가지는 단위 리피터(131-1)로 입사할 때, 자기장의 진행 방향이 바뀔 수 있다. 여기서, μ1=1이고, μ2<0 즉, 대기의 투자율은 영이고, 단위 리피터(131-1)는 음의 투자율을 가지는 메타물질일 수 있다. 양의 투자율을 가지는 일반적인 물질에서, θ1의 입사각으로 입사하는 자기장은 θ2 '의 굴절각으로 굴절될 수 있다. 반면에, 음의 투자율을 가지는 메타물질을 포함하는 단위 리피터(131-1)에서, θ1의 입사각으로 입사하는 자기장은 θ2의 굴절각으로 굴절될 수 있다. 여기서, θ2는 음의 굴절각으로서, θ2 '는 양의 굴절각으로서, 각각 정의될 수 있다. 또한, 자기장이 θ2'의 굴절각으로 진행하는 경우 자기장은 입사 방향 그대로 진행하고, 자기장이 θ2의 굴절각으로 진행하는 경우 자기장은 입사 방향과 반대로 진행한다고 표현될 수 있다. 따라서, 자기장은 단위 리피터(131-1)를 통과하면, 대기에서의 진행방향과 반대방향으로 진행할 수 있다.
영의 유전율 또는 영의 투자율을 가지는 단위 리피터(131-1)는 영의(zero) 굴절각으로 굴절되도록 진행 방향을 바꿀 수 있다. 즉, 단위 리피터(131-1)는 전기장 또는 자기장의 방향을 직진하도록 바꿀 수 있다.
예를 들어, 도 13b를 참조하면, 도 13a와 동일한 조건아래, 대기에서 영의 투자율을 가지는 메타물질을 포함하는 단위 리피터(131-1)로 θ1의 입사각으로 입사하는 자기장은, 단위 리피터(131-1)에서 θ2의 굴절각으로 굴절될 수 있다. 다만, 영의 투자율을 가지는 단위 리피터(131-1)에 있어서, θ2는 0 또는 이에 가까울 수 있다. 따라서, 굴절각 θ2가 0 또는 이에 가까운 경우, 자기장이 단위 리피터(131-1)를 통과하면, 자기장은 직진 즉, 대기에서의 진행방향과 θ1을 이루는 법선(점선)과 나란히 진행할 수 있다.
상술한 자기장 진행방향의 변경은 전기장에도 적용될 수 있으며, 자기장에만 제한되지 않는다.
리피터(131)는 단위 리피터(131-1)들이 복수로 형성된 것일 수 있다. 따라서, 리피터(131)는 단위 리피터(131-1)의 유전율 또는 투자율에 따른 전기장 또는 자기장의 방향 제어의 특성을 그대로 가질 수 있다. 예를 들어, 도 14를 참조하면, 리피터(131)를 구성하는 49개의 단위 리피터(131-1)들이 모두 음의 투자율을 가진다면, 리피터(131)는 자기장을 음의 굴절각으로 즉, 입사방향의 반대방향으로 변경할 수 있다. 리피터(131)를 구성하는 49개의 단위 리피터(131-1)들이 모두 영의 투자율을 가진다면, 리피터(131)는 자기장을, 자기장의 입사방향 불문하고, 수평방향으로 직진하도록 변경할 수 있다.
한편, 리피터(131)는 차량(10) 내부, 차량(10) 외부 및 차체 내부에 위치할 수 있다. 차체는 차량(10)의 강철로 된 구조물일 수 있고, 차체는 앞 유리(windshield)와 같은 윈도우를 포함할 수 있다.
예를 들어, 리피터(131)는 차량(10) 내부에 위치하는 경우, 차체 표면 중 차량(10) 내부를 향하는 일면에 부착될 수 있다. 이 때, 리피터(131)는 리피터 부재(131a) 및 패턴(131b)외에, 접착성의 플라스틱 필름을 더 포함할 수 있다. 플라스틱 필름에 의하여 리피터(131)는 윈도우 안쪽 표면 즉, 차량(10) 내부를 향하는 일면에 부착되어 차량(10)과 결합될 수 있다. 또는 패턴(131b)이 차체 표면 중 차량(10) 내부를 향하는 일면에 직접 증착될 수 있다.
예를 들어, 리피터(131)는 차량(10) 외부에 위치하는 경우, 차체 표면 중 차량(10) 외부를 향하는 일면에 부착될 수 있다. 이 때, 리피터(131)는 리피터 부재(131a) 및 패턴(131b)외에, 접착성의 플라스틱 필름을 더 포함할 수 있다. 플라스틱 필름에 의하여 리피터(131)는 윈도우 바깥쪽 표면 즉, 차량(10) 외부를 향하는 일면에 부착되어 차량(10)과 결합될 수 있다. 또는 패턴(131b)이 차체 표면 중 차량(10) 외부를 향하는 일면에 직접 증착될 수 있다.
예를 들어, 리피터(131)는 차체 내부에 위치하는 경우, 차체의 일부로서 차체와 함께 형성될 수 있다. 패턴(131b)이 형성된 리피터 부재(131a)가 차체의 내부에 차체와 일체로 형성될 수 있다. 이 때, 리피터(131)의 리피터 부재(131a)는 윈도우의 재질인 유리(glass)일 수 있고, 패턴(131b)은 상기 유리에 형성될 수 있으며, 패턴(131b)이 형성된 유리는 윈도우로 기능할 수 있다.
리피터(131)는 차량(10)의 복수의 위치에 형성될 수 있다. 예를 들어, 리피터(131)가 윈도우에 부착되거나 윈도우의 일부로서 내부에 포함되는 경우, 리피터(131)는 앞 유리(windshield) 및 썬루프(sunroof)에 위치할 수 있다. 리피터(131)의 위치는 무선 전력을 송수신할 전자 장치(150)가 소재하는 위치에 따라서 달라질 수 있다. 또한, 리피터(131)의 위치는 이에 한정되지 않고, 전기장 또는 자기장을 차폐하지 않는 곳이라면, 차량(10)의 내부, 차량(10)의 외부 및 차체 내부 중 어디든지 될 수 있다.
리피터(131)의 패턴(131b)은 도전성 재료를 포함할 수 있다. 도전성 재료로서, 패턴(131b)은 그래핀(graphene) 또는 탄소 나노 튜브(carbon nano tube) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 리피터(131)가 투명한 윈도우에 결합되는 경우, 패턴(131b)은 도전성과 투명성을 겸비한 그래핀 소재일 수 있다. 리피터(131)가 투명한 윈도우에 결합되더라도, 패턴(131b)은 도전성을 가지는 탄소 나노 튜브 소재일 수 있다. 탄소 나노 튜브 등을 활용한 불투명 패턴(131b)을 활용할 경우, 윈도우에 특정 무늬를 형성하여 차량(10) 미관 향상 및 정보 전달에 기여할 수 있다.
도 15는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 리피터의 구성도를 도시한다.
도 15를 참조하면, 리피터(131)는 음의 유전율 및 투자율을 가지는 영역 및 영의 유전율 및 투자율을 가지는 영역을 포함할 수 있다. 상기 영역은 유전율 및 투자율에 따라 다른 패턴을 가지는 단위 리피터(131-1)로 구성될 수 있다.
예를 들어, 리피터(131)는 복수의 단위 리피터(131-1)들로 구성되는 영역 A 및 영역 B를 포함할 수 있다. 영역 A는 리피터(131)의 중심을 둘러싼 테두리에 위치하고, 음의 투자율을 가지며, 음의 투자율을 야기하는 제 1 패턴을 가지는 단위 리피터(131-1)들을 포함할 수 있다. 영역 B는 리피터(131)의 중심에 위치하고, 영의 투자율을 가지며, 영의 투자율을 야기하는 제 2 패턴을 가지는 단위 리피터(131-1)들을 포함할 수 있다. 따라서, 리피터(131)는 영역 A를 통과하는 자기장의 진행방향을 음의 굴절각인 θ2로 즉, 반대방향으로 바꾸고, 영역 B를 통과하는 자기장의 진행방향을 영의 굴절각인 θ2로 즉, 직진방향으로 바꿀 수 있다.
리피터(131)는 단위 리피터(131-1)들로 구성된 영역들을 어떻게 배치하느냐에 따라 전기장 및/또는 자기장의 변화시킬 수 있고, 변화된 전기장 및/또는 자기장에 따라 무선 전력 송신 장치(100)로부터 전달받은 무선 전력의 방향을 제어할 수 있다. 예를 들어, 리피터(131)는 하나의 전자 장치(150) 뿐만 아니라 각각 다른 방향으로 산재해 있는 다수의 전자 장치(150-1, 150-2, 150-3, ..., 150-n)에게도 무선 전력 송신 장치(100)로부터 전달받은 무선 전력을 전달 즉, 무선 전력을 중개할 수 있다.
리피터(131)는 단위 리피터(131-1)들로 구성된 영역들을 어떻게 배치하느냐에 따라 전기장 및/또는 자기장의 변화시킬 수 있고, 변화된 전기장 및/또는 자기장에 따라 무선 전력 송신 장치(100)로부터 전달받은 무선 전력의 송신 방식을 제어할 수 있다. 예를 들어, 리피터(131)는 전자 장치(150)로 전기장 또는 자기장을 넓게 퍼뜨려서 무선 전력을 확산할 수 있다. 또는 리피터(131)는 전자 장치(150)로 전기장 또는 자기장을 한 곳으로 모아서 무선 전력을 집중시킬 수 있다. 이에 대해서는 후술하도록 한다.
도 16a 내지 도 16c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 송신 방식에 따른 리피터의 무선 전력 송신의 개념도를 도시한다.
도 16a를 참조하면, 리피터(1630)의 개입없이, 무선 전력 송신 장치(1600)는 전자 장치(1650)로 무선 전력을 송신할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(1600)와 전자 장치(1650) 사이에 리피터(1630)가 없다면, 무선 전력 송신 장치(1600)는 전자 장치(1650)로 무선 전력을 직접 송신할 수 있다.
예를 들어, 전력 송신 모듈(1601)을 통하여, 무선 전력 송신 장치(1600)는, 무선 전력 송신 장치(1600)로부터 거리 d1만큼 떨어진 전자 장치(1650)로, 자기장(162)을 전달할 수 있다. 상세하게는, 자기장(162)은 전력 수신 모듈(도면 미도시)을 향하여 전달될 수 있다. 상기 예시에서, 자기장(162)이 전자 장치(1600)의 전력 수신 모듈에 도달할 때, 영역 R1에 해당하는 모양과 면적으로 전달되고, 영역 R1은 l1의 지름을 가지는 원이며, 타겟(T)에 전달되는 전력은 P1이라고 가정하자. 영역 R1은, 전력이 유효하게 도달될 수 있도록 자기장(162)이 도달되어야 하는 영역일 수 있다. 따라서, 영역 R1은 전력 수신 모듈의 위치 또는 그 근방의 영역을 포함할 수 있다.
자기장(162)은 무선 전력 송신 장치(1600)의 전력 송신 모듈(1601)로부터 방출될 수 있고, 자기장(162)은 방출된 그대로 즉, 방출될 때의 방향으로 퍼져 나갈 수 있다.
도 16b를 참조하면, 하나의 리피터(1630)를 통하여, 무선 전력 송신 장치(1600)는 전자 장치(1650)로 무선 전력을 송신할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(1600)와 전자 장치(1650) 사이에 리피터(1630)가 있다면, 무선 전력 송신 장치(1600)는 전자 장치(1650)로 무선 전력을 집중시킬 수 있다.
예를 들어, 전력 송신 모듈(1601)을 통하여, 무선 전력 송신 장치(1600)는, 무선 전력 송신 장치(1600)로부터 거리 d2만큼 떨어진 전자 장치(1650)로, 자기장(162)을 전달할 수 있다. 상세하게는, 자기장(162)은 전력 수신 모듈(도면 미도시)을 향하여 전달될 수 있다. 상기 예시에서, 자기장(162)이 전자 장치(1600)의 전력 수신 모듈에 도달할 때, 영역 R2에 해당하는 모양과 면적으로 전달되고, 영역 R2는 l2의 지름을 가지는 원이며, 타겟(T)에 전달되는 전력은 P2라고 가정하자. 영역 R2 역시, 전력이 유효하게 도달될 수 있도록 자기장(162)이 도달되어야 하는 영역일 수 있다. 따라서, 영역 R2는 전력 수신 모듈의 위치 또는 그 근방의 영역을 포함할 수 있다.
자기장(162)은 무선 전력 송신 장치(1600)의 전력 송신 모듈(1601)로부터 방출될 수 있고, 자기장(162)은 리피터(1630)를 통과할 때, 자기장(162)의 진행방향은 음의 굴절각으로 즉, 반대방향으로 바뀔 수 있다. 이 경우, 리피터(1630)는 음의 투자율을 가지는 단위 리피터(131-1)들의 집합일 수 있다. 방향이 반대로 바뀐 자기장(162)은 영역 R2로 도달할 수 있다. 한편, 도 16a에서 자기장(162)은 넓게 확산되지만, 도 16b에서 자기장(162)은 방향의 바뀜으로 인하여 영역 R2로 집중될 수 있다. 또한, 거리 d2는 거리 d1보다 길고(d2>d1), 영역 R2의 면적은 영역 R1의 면적보다 작을 수 있다(R2<R1). 자기장(162)의 총량 즉, 전력의 총량이 동일하면, 영역 R2의 면적이 작아지는 만큼 타겟(T)에 전달되는 전력 P2는 P1보다 클 수 있다(P2>P1). 따라서, 무선 전력 송신 장치(1600)는 리피터(1630)를 이용함으로써, 전자 장치(150)로 무선 전력을 집중시킬 수 있을 뿐만 아니라 그 송신 거리도 제어할 수 있다.
도 16c를 참조하면, 복수의 리피터(1630-1, 1630-2)를 통하여, 무선 전력 송신 장치(1600)는 전자 장치(1650)로 무선 전력을 송신할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(1600)와 전자 장치(1650) 사이에 복수의 리피터(1630-1, 1630-2)가 있다면, 무선 전력 송신 장치(1600)는 전자 장치(1650)로 무선 전력을 집중 또는 확산시킬 수 있다.
예를 들어, 전력 송신 모듈(1601)을 통하여, 무선 전력 송신 장치(1600)는, 무선 전력 송신 장치(1600)로부터 거리 d3만큼 떨어진 전자 장치(1650)로, 자기장(162)을 전달할 수 있다. 상세하게는, 자기장(162)은 전력 수신 모듈(도면 미도시)을 향하여 전달될 수 있다. 상기 예시에서, 자기장(162)이 전자 장치(1600)의 전력 수신 모듈에 도달할 때, 영역 R3에 해당하는 모양과 면적으로 전달되고, 영역 R3는 l3의 지름을 가지는 원이며, 타겟(T)에 전달되는 전력은 P3라고 가정하자. 영역 R3 역시, 전력이 유효하게 도달될 수 있도록 자기장(162)이 도달되어야 하는 영역일 수 있다. 따라서, 영역 R3는 전력 수신 모듈의 위치 또는 그 근방의 영역을 포함할 수 있다.
자기장(162)은 무선 전력 송신 장치(1600)의 전력 송신 모듈(1601)로부터 방출될 수 있고, 자기장(162)은 리피터(1630-1)를 통과할 때, 자기장(162)의 진행방향은 음의 굴절각으로 즉, 반대방향으로 바뀔 수 있다. 이 경우, 리피터(1630-1)는 음의 투자율을 가지는 단위 리피터(131-1)들의 집합일 수 있다. 방향이 반대로 바뀐 자기장(162)은 리피터(1630-2)로 도달할 수 있다. 자기장(162)은 리피터(1630-2)를 통과할 때, 자기장(162)의 진행방향은 영의 굴절각으로 즉, 직진방향으로 바뀔 수 있다. 이 경우, 리피터(1630-2)는 영의 투자율을 가지는 단위 리피터(131-1)들의 집합일 수 있다. 방향이 직진으로 바뀐 자기장(162)은 영역 R3로 도달할 수 있다.
한편, 도 16a에서 자기장(162)은 넓게 확산되며 도 16b에서 자기장(162)은 좁게 집중되지만, 도 16c에서 자기장(162)은 두 번의 방향의 바뀜으로 인하여 영역 R3로 집중됨과 동시에 확산될 수 있다. 즉, 자기장(162)은 리피터(1630-1)에 의하여 일정 부분 집중되고 리피터(1630-2)에 의하여 일정 부분 확산될 수 있다.
또한, 거리 d3는 거리 d1 및 d2보다 크고(d3>d2>d1), 영역 R3의 면적은 영역 R1의 면적보다 작고 영역 R2의 면적보다 클 수 있다(R1>R3>R2). 자기장(162)의 총량 즉, 전력의 총량이 동일하면, 영역 R3의 면적과 영역 R1 및 R2의 면적의 관계에 따라, 타겟(T)에 전달되는 전력 P3는 P1보다 크고 P2보다 작을 수 있다(P2>P3>P1). 따라서, 무선 전력 송신 장치(1600)는 복수의 리피터(1630-1, 1630-2)를 이용함으로써, 전자 장치(150)로 무선 전력을 집중 및 확산시킬 수 있을 뿐만 아니라 그 송신 거리도 제어할 수 있다.
도 17은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 리피터에 의한 무선 전력 송신 방법에 대한 흐름도를 도시한다.
도 17을 참조하면, 리피터(130)가 무선 전력 송신 장치(100) 및 전자 장치(150) 사이에서 무선 전력을 중개하는 흐름이 도시된다.
1705 동작에서, 리피터(130)는 무선 전력 송신 장치(100)로부터 전력을 무선으로 수신할 수 있다. 상세하게는, 리피터(130)는 리피터 부재(131a) 및 리피터 부재(131a)에 형성된 패턴(131b)으로 구성된 메타물질을 이용하여 무선 전력을 수신할 수 있다.
1710 동작에서, 리피터(130)는 전자 장치(150)로 전력을 무선으로 송신할 수 있다. 상세하게는, 리피터(130)는 전기장 또는 자기장의 방향을 제어함으로써 무선 전력을 전자 장치(150)로 송신할 수 있다.
도 18은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 리피터에 의한 무선 전력 송신 방법에 대한 흐름도를 도시한다.
도 18을 참조하면, 리피터(130)가 무선 전력 송신 장치(100) 및 다수의 전자 장치(150-1, 150-2, 150-3, ..., 150-n) 사이에서 무선 전력을 중개하는 흐름이 도시된다.
1805 동작에서, 리피터(130)는 무선 전력 송신 장치(100)로부터 전력을 무선으로 수신할 수 있다.
1810 동작 및 1815 동작에서, 리피터(130)는 다수의 전자 장치(150-1, 150-2, 150-3, ..., 150-n)로 전력을 무선으로 송신할 수 있다. 1810 동작에서, 리피터(130)는 제 1 전자 장치로 무선 전력을 송신할 수 있다. 1815 동작에서, 리피터(130)는 제 2 전자 장치로 무선 전력을 송신할 수 있다. 리피터(130)는 무선 전력을 제 1 전자 장치 및 제 2 전자 장치로 동시에 송신하거나 시간차를 두고 송신할 수 있다.
상세하게는, 하나의 리피터(130)는 제 1 전자 장치 및 제 2 전자 장치로 무선 전력을 송신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 하나의 리피터(130)는 복수의 패턴(131b)들을 포함할 수 있고, 복수의 패턴(131b)들 중 일부가 제 1 전자 장치로 전기장 또는 자기장을 전달하도록 구성되며, 복수의 패턴(131b)들 중 나머지 일부가 제 2 전자 장치로 전기장 또는 자기장을 전달하도록 구성될 수 있다.
상세하게는, 복수의 리피터(130)들은 제 1 전자 장치 및 제 2 전자 장치로 무선 전력을 송신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 어느 하나의 리피터(130)는 제 1 전자 장치로 무선 전력을 송신하도록 구성되며, 다른 하나의 리피터(130)는 제 2 전자 장치로 무선 전력을 송신하도록 구성될 수 있다.
도 19는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 리피터에 의한 무선 전력 송신 방법에 대한 흐름도를 도시한다.
도 19를 참조하면, 리피터(130)가, 복수의 송신 방식을 이용하여, 무선 전력 송신 장치(100) 및 전자 장치(150) 사이에서 무선 전력을 중개하는 흐름이 도시된다.
1905 동작에서, 리피터(130)는 무선 전력 송신 장치(100)로부터 전력을 무선으로 수신할 수 있다.
1910 동작에서, 제 1 방식으로, 리피터(130)는 전자 장치(150)로 전력을 무선으로 송신할 수 있다. 상세하게는, 리피터(130)는 전기장 또는 자기장의 방향을 제어하고, 상기 전기장 또는 자기장을 확산하거나 집중시킬 수 있다. 상기 제 1 방식은 확산 또는 집중 중 어느 하나일 수 있다.
1915 동작에서, 제 2 방식으로, 리피터(130)는 전자 장치(150)로 전력을 무선으로 송신할 수 있다. 상기 제 2 방식은 확산 또는 집중 중 어느 하나일 수 있고, 상기 제 1 방식과 동일 또는 다를 수 있다.
예를 들어, 리피터(130)는 복수의 패턴(131b)들을 포함할 수 있고, 복수의 패턴(131b)들 중 일부가 제 1 방식으로 전기장 또는 자기장을 전달하도록 구성되며, 복수의 패턴(131b)들 중 나머지 일부가 제 2 방식으로 전기장 또는 자기장을 전달하도록 구성될 수 있다.
도 20은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 리피터에 의한 무선 전력 송신 방법에 대한 흐름도를 도시한다.
도 20을 참조하면, 다수의 전자 장치(150-1, 150-2, 150-3, ..., 150-n)에 따라서 복수의 송신 방식을 달리하여, 리피터(130)가 무선 전력을 중개하는 흐름이 도시된다.
2005 동작에서, 리피터(130)는 무선 전력 송신 장치(100)로부터 전력을 무선으로 수신할 수 있다.
2010 동작에서, 제 1 방식으로, 리피터(130)는 제 1 전자 장치로 전력을 무선으로 송신할 수 있다. 상세하게는, 리피터(130)는 확산 또는 집중 중 어느 하나의 방식으로 제 1 전자 장치로 무선 전력을 송신할 수 있다.
2015 동작에서, 제 2 방식으로, 리피터(130)는 제 2 전자 장치로 전력을 무선으로 송신할 수 있다. 상세하게는, 리피터(130)는 확산 또는 집중 중 어느 하나의 방식으로 제 2 전자 장치로 무선 전력을 송신할 수 있다.
상기 제 1 방식과 상기 제 2 방식은 동일하거나 상이할 수 있고, 이에 따라 제 1 전자 장치 및 제 2 전자 장치는 동일한 방식으로 무선 전력을 수신하거나 서로 상이한 방식으로 무선 전력을 수신할 수 있다.
예를 들어, 리피터(130)는 복수의 패턴(131b)들을 포함할 수 있고, 복수의 패턴(131b)들 중 일부가 전기장 또는 자기장을 확산하여 제 1 전자 장치로 무선 전력을 송신하도록 구성되며, 복수의 패턴(131b)들 중 나머지 일부가 전기장 또는 자기장을 집중시켜 제 2 전자 장치로 무선 전력을 송신하도록 구성될 수 있다. 또한, 복수의 패턴(131b)들 중 일부가 전기장 또는 자기장을 집중시켜 제 1 전자 장치로 무선 전력을 송신하도록 구성될 수 있고, 복수의 패턴(131b)들 중 나머지 일부도 전기장 또는 자기장을 집중시켜 제 2 전자 장치로 무선 전력을 송신하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 의한 리피터는, 상기 적어도 하나의 패턴은, 상기 전기장 또는 자기장 중 적어도 하나를 제 1 방향으로 집중시키는 적어도 하나의 제 1 패턴을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 의한 리피터는, 상기 전기장 또는 자기장 중 적어도 하나는 제 1 입사각을 가지고 상기 적어도 하나의 패턴으로 입사되고, 상기 적어도 하나의 패턴은, 상기 전기장 또는 자기장 중 적어도 하나가 음의(negative) 굴절각으로 굴절되도록 진행 방향을 바꾸는 적어도 하나의 제 2 패턴을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 의한 리피터는, 상기 적어도 하나의 제 2 패턴은, 음의(negative) 유전율(permittivity) 또는 투자율(permeability)을 가질 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 의한 리피터는, 상기 전기장 또는 자기장 중 적어도 하나는 제 1 입사각을 가지고 상기 적어도 하나의 패턴으로 입사되고, 상기 적어도 하나의 패턴은, 상기 전기장 또는 자기장 중 적어도 하나가 영의(zero) 굴절각으로 굴절되도록 진행 방향을 바꾸는 적어도 하나의 제 3 패턴을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 의한 리피터는, 상기 적어도 하나의 제 3 패턴은, 영의(zero) 유전율(permittivity) 또는 투자율(permeability)을 가질 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 의한 리피터는, 상기 제 1 부재는, 상기 전기장 또는 자기장 중 적어도 하나를 전파하는 적어도 하나의 패턴을 포함하는 제 1 영역, 및 상기 전기장 또는 자기장 중 적어도 하나를 상기 제 1 방향으로 집중시키는 적어도 하나의 패턴을 포함하는 제 2 영역을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 의한 리피터는, 상기 제 1 부재는, 상기 제 1 영역을 통해 상기 제 1 전자 장치로 상기 전기장 또는 자기장 중 적어도 하나를 전파하고, 상기 제 2 영역을 통해 상기 차량의 외부에 존재하는 제 2 전자 장치로 상기 전기장 또는 자기장 중 적어도 하나를 상기 제 1 방향으로 집중시킬 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 의한 리피터는, 상기 제 1 부재는 차량의 윈도우이고, 상기 적어도 하나의 패턴은, 투명 물질로 형성되며, 상기 제1 부재에 부착될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 의한 리피터는, 상기 투명 물질은, 그래핀(graphene)일 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 의한 차량용 윈도우는, 상기 적어도 하나의 패턴은, 상기 전기장 또는 자기장 중 적어도 하나를 제 1 방향으로 집중시키는 적어도 하나의 제 1 패턴을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 의한 차량용 윈도우는, 상기 전기장 또는 자기장 중 적어도 하나는 제 1 입사각을 가지고 상기 적어도 하나의 패턴으로 입사되고, 상기 적어도 하나의 패턴은, 상기 전기장 또는 자기장 중 적어도 하나가 음의(negative) 굴절각으로 굴절되도록 진행 방향을 바꾸는 적어도 하나의 제 2 패턴을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 의한 차량용 윈도우는, 상기 적어도 하나의 제 2 패턴은, 음의(negative) 유전율(permittivity) 또는 투자율(permeability)을 가질 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 의한 차량용 윈도우는, 상기 전기장 또는 자기장 중 적어도 하나는 제 1 입사각을 가지고 상기 적어도 하나의 패턴으로 입사되고, 상기 적어도 하나의 패턴은, 상기 전기장 또는 자기장 중 적어도 하나가 영의(zero) 굴절각으로 굴절되도록 진행 방향을 바꾸는 적어도 하나의 제 3 패턴을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 의한 차량용 윈도우는, 상기 적어도 하나의 제 3 패턴은, 영의(zero) 유전율(permittivity) 또는 투자율(permeability)을 가질 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 의한 차량용 윈도우는, 상기 제 2 부재는, 상기 전기장 또는 자기장 중 적어도 하나를 전파하는 적어도 하나의 패턴을 포함하는 제 1 영역, 및 상기 전기장 또는 자기장 중 적어도 하나를 상기 제 1 방향으로 집중시키는 적어도 하나의 패턴을 포함하는 제 2 영역을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 의한 차량용 윈도우는, 상기 제 2 부재는, 상기 제 1 영역을 통해 상기 제 1 전자 장치로 상기 전기장 또는 자기장 중 적어도 하나를 전파하고, 상기 제 2 영역을 통해 상기 차량의 외부에 존재하는 제 2 전자 장치로 상기 전기장 또는 자기장 중 적어도 하나를 상기 제 1 방향으로 집중시킬 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 의한 차량용 윈도우는, 상기 적어도 하나의 패턴은, 투명 물질로 형성될 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어 “모듈”은, 예를 들면, 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어(firmware) 중 하나 또는 둘 이상의 조합을 포함하는 단위(unit)를 의미할 수 있다.“모듈”은, 예를 들면, 유닛(unit), 로직(logic), 논리 블록(logical block), 부품(component), 또는 회로(circuit) 등의 용어와 바꾸어 사용(interchangeably use)될 수 있다. “모듈”은, 일체로 구성된 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. “모듈”은 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는 최소 단위 또는 그 일부가 될 수도 있다. “모듈”은 기계적으로 또는 전자적으로 구현될 수 있다. 예를 들면,“모듈”은, 알려졌거나 앞으로 개발될, 어떤 동작들을 수행하는 ASIC(application-specific integrated circuit) 칩, FPGAs(field-programmable gate arrays) 또는 프로그램 가능 논리 장치(programmable-logic device) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 장치(예: 모듈들 또는 그 기능들) 또는 방법(예: 동작들)의 적어도 일부는, 예컨대, 프로그램 모듈의 형태로 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체(computer-readable storage media)에 저장된 명령어로 구현될 수 있다. 상기 명령어는, 프로세서(예: 프로세서(120))에 의해 실행될 경우, 상기 하나 이상의 프로세서가 상기 명령어에 해당하는 기능을 수행할 수 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체는, 예를 들면, 상기 메모리(130)가 될 수 있다.
상기 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체는, 하드디스크, 플로피디스크, 마그네틱 매체(magnetic media)(예: 자기테이프), 광기록 매체(optical media)(예: CD-ROM(compact disc read only memory), DVD(digital versatile disc), 자기-광 매체(magneto-optical media)(예: 플롭티컬 디스크(floptical disk)), 하드웨어 장치(예: ROM(read only memory), RAM(random access memory), 또는 플래시 메모리 등) 등을 포함할 수 있다. 또한, 프로그램 명령에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다. 상술한 하드웨어 장치는 다양한 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지다.
그리고 본 문서에 개시된 실시예는 개시된, 기술 내용의 설명 및 이해를 위해 제시된 것이며, 본 개시의 범위를 한정하는 것은 아니다. 따라서, 본 개시의 범위는, 본 개시의 기술적 사상에 근거한 모든 변경 또는 다양한 다른 실시예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (20)

  1. 차량용 무선 전력 전송을 위한 리피터에 있어서,
    제 1 부재; 및
    상기 제 1 부재 상에 형성되며, 무선 전력 송신 장치로부터 상기 제 1 부재의 제 1 면으로 입사되는 전기장 또는 자기장 중 적어도 하나를 상기 제 1 면에 대향하는 상기 제 1 부재의 제 2 면을 통해 제공되도록 설정된 적어도 하나의 패턴을 포함하고,
    상기 전기장 또는 자기장 중 적어도 하나는 제 1 입사각을 가지고 상기 적어도 하나의 패턴으로 입사되고, 상기 적어도 하나의 패턴은, 상기 전기장 또는 자기장 중 적어도 하나가 음의(negative) 굴절각으로 굴절되도록 진행 방향을 바꾸는 적어도 하나의 제 1 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는, 리피터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 패턴은,
    상기 전기장 또는 자기장 중 적어도 하나를 제 1 방향으로 집중시키는 적어도 하나의 제 2 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는, 리피터.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제 1 패턴은,
    음의(negative) 유전율(permittivity) 또는 투자율(permeability)을 가지는 것을 특징으로 하는, 리피터.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 부재는,
    상기 전기장 또는 자기장 중 적어도 하나를 전파하는 적어도 하나의 제 3 패턴을 포함하는 제 1 영역, 및
    상기 전기장 또는 자기장 중 적어도 하나를 상기 제 1 방향으로 집중시키는 상기 적어도 하나의 제 2 패턴을 포함하는 제 2 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는, 리피터.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 부재는,
    상기 제 1 영역을 통해 상기 제 1 전자 장치로 상기 전기장 또는 자기장 중 적어도 하나를 전파하고,
    상기 제 2 영역을 통해 상기 차량의 외부에 존재하는 제 2 전자 장치로 상기 전기장 또는 자기장 중 적어도 하나를 상기 제 1 방향으로 집중시키는 것을 특징으로 하는, 리피터.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 부재는, 차량의 윈도우를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 패턴은, 투명 물질로 형성되며, 상기 제 1 부재에 부착되는 것을 특징으로 하는, 리피터.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 투명 물질은, 그래핀(graphene)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 리피터.
  11. 차량용 윈도우(window)에 있어서,
    제 1 투명 부재; 및
    상기 제 1 투명 부재의 적어도 하나의 표면 또는 상기 제 1 투명 부재 내부에 위치하는 제 2 부재;
    상기 제 2 부재는,
    상기 제 2 부재에 형성되며, 무선 전력 송신 장치로부터 상기 제 2 부재의 제 1 면으로 입사되는 전기장 또는 자기장 중 적어도 하나를 상기 제 1 면에 대향하는 상기 제 2 부재의 제 2 면을 통해 제공되도록 설정된 적어도 하나의 패턴을 포함하고,
    상기 전기장 또는 자기장 중 적어도 하나는 제 1 입사각을 가지고 상기 적어도 하나의 패턴으로 입사되고, 상기 적어도 하나의 패턴은, 상기 전기장 또는 자기장 중 적어도 하나가 음의(negative) 굴절각으로 굴절되도록 진행 방향을 바꾸는 적어도 하나의 제 1 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는, 차량용 윈도우.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 패턴은,
    상기 전기장 또는 자기장 중 적어도 하나를 제 1 방향으로 집중시키는 적어도 하나의 제 2 패턴을 포함하는 차량용 윈도우.
  13. 삭제
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제 2 패턴은,
    음의(negative) 유전율(permittivity) 또는 투자율(permeability)을 가지는 것을 특징으로 하는, 차량용 윈도우.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 2 부재는,
    상기 전기장 또는 자기장 중 적어도 하나를 전파하는 적어도 하나의 제 3 패턴을 포함하는 제 1 영역, 및
    상기 전기장 또는 자기장 중 적어도 하나를 상기 제 1 방향으로 집중시키는 상기 적어도 하나의 제 2 패턴을 포함하는 제 2 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는, 차량용 윈도우.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 2 부재는,
    상기 제 1 영역을 통해 상기 제 1 전자 장치로 상기 전기장 또는 자기장 중 적어도 하나를 전파하고,
    상기 제 2 영역을 통해 상기 차량의 외부에 존재하는 제 2 전자 장치로 상기 전기장 또는 자기장 중 적어도 하나를 상기 제 1 방향으로 집중시키는 것을 특징으로 하는, 차량용 윈도우.
  19. 제 11 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 패턴은, 투명 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는, 차량용 윈도우.
  20. 차량용 무선 전력 전송을 위한 리피터에 있어서,
    제 1 부재; 및
    상기 제 1 부재 상에 형성되며, 무선 전력 송신 장치로부터 상기 제 1 부재의 제 1 면으로 입사되는 전기장 또는 자기장 중 적어도 하나를 상기 제 1 면에 대향하는 상기 제 1 부재의 제 2 면을 통해 제공되도록 설정된 적어도 하나의 패턴을 포함하고,
    상기 전기장 또는 자기장 중 적어도 하나는 제 1 입사각을 가지고 상기 적어도 하나의 패턴으로 입사되고, 상기 적어도 하나의 패턴은, 상기 전기장 또는 자기장 중 적어도 하나가 영(zero)의 굴절각으로 굴절되도록 진행 방향을 바꾸는 적어도 하나의 제 1 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는, 리피터.
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