KR20120090220A - 무선 전력 전송 시스템, 무선 전력 전송 및 수신 제어 방법 - Google Patents

무선 전력 전송 시스템, 무선 전력 전송 및 수신 제어 방법 Download PDF

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Abstract

무선 전력 전송 시스템, 무선 전력 전송 및 수신 제어 방법이 개시된다.
무선 전력은, 마그네틱 커플링을 통해 무선 전력 전송 장치로부터 무선 전력 수신 장치로 전달되는 에너지를 의미한다. 따라서, 무선 전력 전송 시스템은, 전력을 무선으로 전송하는 소스 전자기기와 전력을 무선으로 수신하는 타겟 전자기기를 포함한다. 이때, 소스 전자기기는 무선 전력 전송 장치라 칭할 수 있다. 또한, 타겟 전자기기는 무선 전력 수신 장치라 칭할 수 있다. 무선 전력 수신 장치는 할당된 타임 슬롯에서 부하의 연결을 온 시킴으로써, 전력을 무선으로 수신할 수 있다.

Description

무선 전력 전송 시스템, 무선 전력 전송 및 수신 제어 방법{Method and Apparatus for controlling wireless power transmission and reception, and wireless power transmission system}
기술 분야는 무선 전력 전송 시스템, 무선 전력 전송 및 수신 제어 방법에 관한 것이다.
무선 전력은, 마그네틱 커플링을 통해 무선 전력 전송 장치로부터 무선 전력 수신 장치로 전달되는 에너지를 의미한다. 따라서, 무선 전력 전송 시스템은, 전력을 무선으로 전송하는 소스 전자기기와 전력을 무선으로 수신하는 타겟 전자기기를 포함한다. 이때, 소스 전자기기는 무선 전력 전송 장치라 칭할 수 있다. 또한, 타겟 전자기기는 무선 전력 수신 장치라 칭할 수 있다.
소스 전자기기는 소스 공진기(source resonator)를 구비하고, 타겟 전자기기는 타겟 공진기(target resonator)를 구비한다. 소스 공진기와 타겟 공진기 사이에 마그네틱 커플링 또는 공진 커플링이 형성될 수 있다. 무선 환경의 특성 상, 소스 공진기(source resonator) 및 타겟 공진기(target resonator) 사이의 거리가 시간에 따라 변할 가능성이 높고, 양 공진기의 매칭(matching) 조건 역시 변할 수 있다.
일 측면에 있어서, 무선 전력 수신 장치는, 무선 전력 전송 장치로부터 웨이크-업(wake-up) 요청 신호 및 무선 전력 전송에 대한 동기 정보를 수신하고, 상기 웨이크-업(wake-up) 요청 신호에 대한 응답신호를 상기 무선 전력 전송 장치에 전송하는 타겟 통신부와, 상기 동기 정보에 포함된 타이밍 정보에 기초하여 온(on)/오프(off)되는 부하 경로 스위치(load path switch)와, 상기 부하 경로 스위치가 온인 경우 상기 무선 전력 전송 장치의 소스 공진기와 마그네틱 커플링을 형성하는 타겟 공진기 및 상기 무선 전력 전송 장치로부터 무선으로 수신되는 전력을 상기 부하로 제공하는 전력 공급부를 포함한다.
일 측면에 있어서, 무선 전력 전송 장치는, 복수의 무선 전력 수신 장치들로 웨이크-업(wake-up) 요청 신호 및 무선 전력 전송에 대한 동기 정보를 전송하고, 상기 복수의 무선 전력 수신 장치들 각각으로부터 상기 웨이크-업(wake-up) 요청 신호에 대한 응답신호들을 수신하는 소스 통신부와, 상기 무선 전력 수신 장치들로 전송될 전력을 생성하는 전력 생성부 및 상기 동기 정보에 포함된 타이밍 정보에 따라서 상기 복수의 무선 전력 수신 장치들 각각의 타겟 공진기들과 마그네틱 커플링을 형성하고, 상기 복수의 타겟 공진기들 각각에 상기 생성된 전력을 무선으로 전송하는 소스 공진기를 포함한다.
일 측면에 있어서, 무선 전력 수신 장치의 무선 전력 수신 제어 방법은, 무선 전력 전송 장치로부터 웨이크-업(wake-up) 요청 신호를 수신하는 단계와, 상기 웨이크-업(wake-up) 요청 신호에 대한 응답신호를 상기 무선 전력 전송 장치로 전송하는 단계와, 상기 무선 전력 전송 장치로부터 무선 전력 전송에 대한 동기 정보를 수신하는 단계 및 상기 동기 정보에 포함된 타이밍 정보에 기초하여 부하 또는 타겟 공진기의 연결을 온/오프하는 단계를 포함하고, 상기 부하 또는 상기 타겟 공진기의 연결이 온인 경우 상기 타겟 공진기는 소스 공진기와 마그네틱 커플링을 형성한다.
일 측면에 있어서, 무선 전력 전송 장치의 무선 전력 전송 제어 방법은, 웨이크-업(wake-up) 요청 신호를 브로드캐스트하는 단계와, 복수의 무선 전력 수신 장치들 각각으로부터 상기 웨이크-업(wake-up) 요청 신호에 대한 응답신호들을 수신하는 단계와, 상기 복수의 무선 전력 수신 장치들로 전력을 무선으로 전송하기 위한 동기 정보를 생성하는 단계와, 상기 동기 정보를 브로드캐스트하는 단계 및 상기 동기 정보에 포함된 타이밍 정보에 따라서 상기 복수의 무선 전력 수신 장치들 각각의 타겟 공진기들과 마그네틱 커플링을 형성하고, 상기 복수의 타겟 공진기들 각각에 전력을 무선으로 전송하는 단계를 포함한다.
시분할 방식의 무선 전력 전송을 통해 복수의 전자기기에 효율적으로 전력을 전송할 수 있다.
복수의 전자기기에 무선으로 전력을 전송함에 있어서, 로드의 변화에 상관 없이 일정한 전력의 전송이 가능하다.
따라서, 복수의 전자기기에 무선으로 전력을 전송함에 있어서, 전력 손실을 최소화 할 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송 장치의 구성을 나타낸다.
도 2는 일 실시 예에 따른 무선 전력 수신 장치의 구성을 나타낸다.
도 3은 일 실시 예에 따른 복수의 타겟 전자기기들이 존재하는 환경을 나타낸다.
도 4a는 도 3에 도시된 환경에서 소스 전자기기 및 타겟 전자기기들의 동작 타이밍 의 일 예를 나타낸다.
도 4b 내지 도 4d는 본 발명의 실시 예에 따른 타이밍 정보 전달 방법의 예들을 나타낸다.
도 5는 도 3에 도시된 환경에서 소스 전자기기 및 타겟 전자기기들의 동작 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 무선 전력 수신 장치의 무선 전력 수신 제어 방법을 나타낸다.
도 7은 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송 장치의 무선 전력 전송 제어 방법을 나타낸다.
도 8 내지 도 14는 공진기들의 실시 예들을 나타낸다.
도 15는 도 8에 도시된 공진기의 등가 회로를 나타낸다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송 장치의 구성을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 무선 전력 전송 장치(100)는 소스 통신부(110), 전력 생성부(120), 소스 공진기(130), 제어부(140)를 포함한다. 또한, 무선 전력 전송장치(100)는 매칭제어부(150), 정류부(160), 정전압 제어부(170) 및 검출부(180)를 더 포함할 수 있다.
도 2는 일 실시 예에 따른 무선 전력 수신 장치의 구성을 나타낸다.
도 2를 참조하면, 무선 전력 수신 장치(200)는 타겟 통신부(210), 타겟 공진기(220), 부하 경로 스위치(260) 및 전력 공급부(250)를 포함한다. 또한, 무선 전력 수신 장치(200)는 공진 스위치(230), 매칭 제어부(240) 및 제어부(270)을 더 포함할 수 있다.
도 3은 일 실시 예에 따른 복수의 타겟 전자기기들이 존재하는 환경을 나타낸다.
도 3을 참조하면, 무선 전력 전송 장치(100)는 복수의 무선 전력 수신 장치들(200a, 200b, 200c) 각각에 시분할 방식으로 무선 전력을 전송할 수 있다. 도 3에 명시적으로 도시하지는 않았지만, 복수의 무선 전력 수신 장치들(200a, 200b, 200c) 각각은 타겟 공진기를 구비한다.
소스 통신부(110)는 복수의 무선 전력 수신 장치들(200a, 200b, 200c)로 웨이크-업(wake-up) 요청 신호 및 무선 전력 전송에 대한 동기 정보를 전송한다. 또한, 소스 통신부(110)는 상기 복수의 무선 전력 수신 장치들(200a, 200b, 200c) 각각으로부터 상기 웨이크-업(wake-up) 요청 신호에 대한 응답신호들을 수신한다. 소스 통신부(110)는 "공진 주파수를 통해 무선 전력 수신 장치(200)와 데이터를 송수신하는 인-밴드 통신" 및 "데이터 통신을 위해 할당된 주파수를 통해 무선 전력 수신 장치(200)와 데이터를 송수신하는 아웃-밴드 통신"을 수행할 수 있다. 여기서, 웨이크-업(wake-up) 요청 신호는 무선 전력 전송의 커버리지 내에 있는 전자기기들에게 식별자 정보를 요청하는 신호이다. 무선 전력 전송 장치(100)는 웨이크-업 신호의 전송과 동시에 일정 레벨의 전력을 무선으로 전송함으로써, 웨이크-업 신호를 수신한 전자기기가 활성화 모드로 전환될 수 있도록 한다. 여기서, "무선 전력 전송에 대한 동기 정보"는 부하 또는 타겟 공진기의 연결을 온/오프 하기 위한 타이밍 정보를 포함한다. 동기 정보에 대해서는 도 4를 통해 상세히 설명하기로 한다.
전력 생성부(120)는 무선 전력 수신 장치들(200a, 200b, 200c)로 전송될 전력을 생성한다. 전력 생성부(120)는 제어부(140)의 제어에 따라 전력을 생성할 수 있다. 전력 생성부(120)는 수 MHz ~ 수십 MHz 대역의 스위칭 펄스 신호에 의하여 일정 레벨의 DC 전류를 AC 전류로 변환함으로써 전력을 생성할 수 있다. 따라서, 전력 생성부(120)는 AC/DC 인버터를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 일정 레벨의 DC 전류는 정전압 제어부(170)로부터 제공될 수 있다. AC/DC 인버터는 고속 스위칭을 위한 스위칭 소자를 포함할 수 있다. 이때, 스위칭 소자는 스위칭 펄스 신호가 "high"일 때 On되고, 스위칭 펄스 신호가 "Low" 일 때 off 되도록 구성될 수 있다.
전력 생성부(120)는 제어부(140)의 제어에 따라, 공진 주파수가 기설정된 시간 구간들 각각에서 가변되는 전력을 생성할 수 있다. 또한, 전력 생성부(120)는 제어부(140)의 제어에 따라, 전력 전송 효율이 가장 좋은 공진 주파수를 사용하여 전력을 생성할 수 있다. 따라서, 소스 공진기(130)는 "상기 전력 전송 효율이 가장 좋은 공진 주파수를 사용하여 생성된 전력"을 상기 무선 전력 수신 장치(200)에 무선으로 전송할 수 있다.
소스 공진기(130)는 전자기(electromagnetic) 에너지를 타겟 공진기(210)로 전달(transferring)한다. 즉, 소스 공진기(110)는 타겟 공진기(210)와의 마그네틱 커플링을 통해 공진 전력을 공진 전력 수신 장치(200)로 전달한다. 이때, 소스 공진기(110)는 설정된 공진 대역폭 내에서 공진할 수 있다. 일 측면에 있어서, 소스 공진기(130)는 동기 정보에 포함된 타이밍 정보에 따라서 상기 복수의 무선 전력 수신 장치들(200a, 200b, 200c) 각각의 타겟 공진기들과 마그네틱 커플링을 형성하고, 상기 생성된 전력을 복수의 타겟 공진기들 각각에 무선으로 전송한다.
제어부(140)는 응답신호들 각각에 포함된 식별자 정보에 기초하여 상기 무선 전력 수신 장치들의 개수를 인지하고, 상기 무선 전력 수신 장치들의 개수에 기초하여 상기 동기 정보를 생성할 수 있다. 또한, 제어부(140)는 무선으로 전송되는 전력의 전력 전송 효율을 모니터링하고, 전력 전송 효율의 모니터링 결과에 따라 상기 소스 공진기의 공진 주파수를 조정할 수 있다. 이때, 전력 전송 효율에 대한 정보는 무선 전력 수신 장치(200)로부터 수신될 수 있다. 제어부(140)는 적어도 하나의 프로세서를 포함하여 구성될 수 있다.
매칭제어부(150)는 소스 공진기와 상기 전력 생성부 사이의 임피던스 매칭을 수행한다. 즉, 매칭 제어부(150)는 제어부(140)의 제어에 따라서 소스 공진기(350)의 임피던스를 조정할 수 있다.
정류부(160)는 수십 Hz 대역의 AC 전압을 정류하여 DC 전압을 생성한다.
정전압 제어부(170)는 정류부(160)로부터 DC 전압을 입력 받고, 제어부(140)의 제어에 따라서 일정 레벨의 DC 전압을 출력한다. 정전압 제어부(170)는 일정 레벨의 DC 전압을 출력하기 위한 안정화 회로를 포함하여 구성될 수 있다.
검출부(180)는 무선 전력 수신 장치(200)를 검출한다. 검출부(180)는 무선 전력 수신 장치(200)로부터 수신된 식별자에 기초하여 무선 전력 수신 장치(200)를 검출할 수 있다. 즉, 무선 전력 수신 장치(200)는 전력의 수신이 필요한 경우 식별자를 무선 전력 전송 장치(100)로 전송하고, 검출부(180)는 식별자가 수신되면 무선 전력 수신 장치(200)가 존재함을 인지할 수 있다. 또한, 복수의 무선 전력 수신 장치들(200a, 200b, 200c) 각각의 식별자가 수신되는 경우, 검출부(180)는 복수의 무선 전력 수신 장치들(200a, 200b, 200c) 각각을 인지할 수 있다.
타겟 통신부(210)는 무선 전력 전송 장치(100)로부터 웨이크-업(wake-up) 요청 신호 및 무선 전력 전송에 대한 동기 정보를 수신하고, 상기 웨이크-업(wake-up) 요청 신호에 대한 응답신호를 상기 무선 전력 전송 장치(100)에 전송한다. 이때, 응답신호는 무선 전력 수신 장치(200)의 식별자 정보 및 충전 상태에 대한 정보를 포함할 수 있다. 충전 상태에 대한 정보는 부하에서 필요한 전력량 또는 배터리의 잔여 전류량에 대한 정보를 포함할 수 있다.
타겟 통신부(210)는 제어부(270)의 제어에 따라 소스 통신부(110)와 데이터를 송수신할 수 있다. 즉, 타겟 통신부(210)는 무선 전력 전송 장치(100)로 식별자를 전송한다. 또한, 타겟 통신부(210)는 무선 전력 전송 장치(100)에서 전송하는 전력의 전력량에 대한 정보를 수신한다. 또한, 타겟 통신부(210)는 전력 전송 효율에 대한 정보를 무선 전력 전송 장치(100)로 전송할 수 있다. 타겟 통신부(210)는 무선 전력 전송 장치(100)의 소스 통신부(110)와 마찬가지로, 인-밴드 통신 및 아웃-밴드 통신을 수행할 수 있다.
또한, 타겟 통신부(210)는 무선 전력 전송에 대한 동기 정보를 다른 무선 전력 수신 장치들(200b, 200c)에 전송할 수 있다. 따라서, 무선 전력 전송에 대한 동기 정보는 복수의 무선 전력 전송 장치들(200a, 200b, 200c)에 의해 공유될 수 있다.
타겟 공진기(220)는 부하 경로 스위치(260)가 온인 경우 상기 무선 전력 전송 장치의 소스 공진기와 마그네틱 커플링을 형성한다. 즉, 부하 경로 스위치(260)가 온(on) 되면, 부하(280)가 무선 전력 수신 장치(200)에 연결됨으로써 타겟 공진기(220)는 소스 공진기(130)와 마그네틱 커플링을 형성할 수 있다. 또한, 부하 경로 스위치(260)가 오프 되면 타겟 공진기(220)는 소스 공진기(130)와 마그네틱 커플링을 형성하지 못한다. 이때, 부하(280)는 배터리일 수도 있고, 전력을 소모하는 회로 또는 무선 전력 수신 장치(200)에 탈부착 가능한 외부 장치일 수 있다.
부하 경로 스위치(260)는 동기 정보에 포함된 타이밍 정보에 기초하여 온(on)/오프(off)된다. 부하 경로 스위치(260)의 온/오프는 제어부(270)에 의해 제어될 수 있다. 즉, 제어부(270)는 동기 정보에 포함된 타이밍 정보에 따라서 부하 경로 스위치(260)의 온/오프를 제어할 수 있다. 한편, 부하 경로 스위치(260)는 타이밍 정보에 따라 온/오프 되지 않고, 랜덤하게 온/오프 됨으로써 부하에 전력을 전달할 수 도 있다.
전력 공급부(250)는 무선 전력 전송 장치로부터 무선으로 수신되는 전력을 상기 부하(280)로 제공한다. 전력 공급부(250)는 교류 전압을 정류함으로써, DC 전압을 생성하는 정류부(251) 및 정류부(240)에서 출력되는 DC 전압의 레벨을 조정하여 부하(260)에서 필요한 DC 전압을 생성하는 DC/DC(253)를 포함할 수 있다.
공진 스위치(230)는 타겟 공진기와 상기 전력 공급부(250) 사이에 구비된다. 공진 스위치(230)는 동기 정보에 포함된 타이밍 정보에 기초하여 온(on)/오프(off)될 수 있다. 즉, 부하 경로 스위치(260)가 항상 온 상태로 유지되는 경우, 제어부(270)는 동기 정보에 포함된 타이밍 정보에 따라서 공진 스위치(230)의 온/오프를 제어할 수 있다.
매칭 제어부(240)는 "상기 타겟 공진기(220)와 상기 부하(280) 사이" 또는 "상기 소스 공진기(130)와 상기 타겟 공진기(220) 사이"의 임피던스 매칭을 수행한다. 매칭 제어부(240)는 반사파를 감지하거나 부하의 임피던스 변화를 감지함으로써 임피던스 매칭의 수행 여부를 판단할 수 있다.
제어부(270)는 무선 전력 전송 장치(100)로부터 무선으로 수신되는 전력의 전력 전송 효율을 계산할 수 있다. 무선 전력 전송 장치(100)가 전송 전력량 Pt를 브로드캐스트하면, 제어부(270)는 Pt 와 수신 전력량 Pr의 비율을 계산함으로써 전력 전송 효율을 계산할 수 있다. 제어부(270)는 전력 전송 효율을 주기적으로 계산하고, 타겟 통신부(210)를 통해 전력 전송 효율에 대한 정보를 무선 전력 전송 장치(100)로 전송할 수 있다.
또한, 제어부(270)는 부하(280)의 상태를 체크하고, 부하(280)의 충전이 완료되면 부하(280)의 충전이 완료되었음을 무선 전력 전송 장치(100)에 알려 줄 수 있다.
도 3을 참조하면, 무선 전력 전송 장치(100)는 310단계에서 복수의 무선 전력 수신 장치들(200a, 200b, 200c)로 웨이크-업(wake-up) 요청 신호를 전송한다.
제1 무선 전력 수신 장치(200a)는 320단계에서 무선 전력 전송 장치(100)로 응답 신호를 전송한다. 이때, 응답 신호는 제1 무선 전력 수신 장치(200a)의 식별자 정보 ID1을 포함한다. 따라서, 무선 전력 전송 장치(100)는 제1 무선 전력 수신 장치(200a)가 전력 전송 커버리지 내에 존재함을 인지할 수 있다.
제2 무선 전력 수신 장치(200b)는 330단계에서 무선 전력 전송 장치(100)로 응답 신호를 전송한다. 이때, 응답 신호는 제2 무선 전력 수신 장치(200b)의 식별자 정보 ID2을 포함한다. 따라서, 무선 전력 전송 장치(100)는 제2 무선 전력 수신 장치(200b)가 전력 전송 커버리지 내에 존재함을 인지할 수 있다.
제3 무선 전력 수신 장치(200c)는 340단계에서 무선 전력 전송 장치(100)로 응답 신호를 전송한다. 이때, 응답 신호는 제3 무선 전력 수신 장치(200c)의 식별자 정보 ID3을 포함한다. 따라서, 무선 전력 전송 장치(100)는 제3 무선 전력 수신 장치(200a)가 전력 전송 커버리지 내에 존재함을 인지할 수 있다.
310 내지 340단계를 통해, 무선 전력 전송 장치(100)는 무선 전력 전송 커버리지 내에 3개의 타겟 전자기기가 존재함을 알 수 있다. 따라서, 무선 전력 전송 장치(100)는 3개의 타겟 전자기기에 시분할 적으로 전력을 전송하기 위한 타임 슬롯을 할당할 수 있다. 여기서, 타임 슬롯은 동기 정보에 포함되는 타이밍 정보이다. 타이밍 정보를 통해 무선 전력 수신 장치들(200a, 200b, 200c) 각각은 언제 부하의 연결을 온(on)/오프(off) 시키는 타임 슬롯을 알 수 있다.
도 4a는 도 3에 도시된 환경에서 소스 전자기기 및 타겟 전자기기들의 동작 타이밍의 일 예를 나타낸다.
도 4a의 예에서 410은 무선 전력 전송 타이밍을 나타낸다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 무선 전력 전송 장치(100)는 도 4a에 도시된 시간 구간 동안 전력 전송 상태를 유지한다.
도 4a의 예에서 420은 무선 전력 전송 장치(100)의 데이터 전송 타이밍을 나타낸다. 401 시간 구간에서 무선 전력 전송 장치(100)는 웨이크-업 신호를 브로드캐스트한다. 403 시간 구간은 상기 웨이크-업 신호에 대한 응답 신호를 수신하기 위해 대기하는 시간이다. 즉, 무선 전력 전송 장치(100)는 403 시간 구간에서 무선 전력 수신 장치들(200a, 200b, 200c) 각각으로부터 응답 신호들을 수신할 수 있다. 405 시간 구간에서 무선 전력 전송 장치(100)는 동기 정보를 브로드캐스트한다. 따라서, 무선 전력 수신 장치들(200a, 200b, 200c) 각각은 419 시간 구간에서 동기 정보를 수신할 수 있다. 407 시간 구간에서 무선 전력 전송 장치(100)는 상기 동기 정보를 수신한 무선 전력 수신 장치들(200a, 200b, 200c) 각각으로부터 동기 정보를 수신하였다는 ACK 메시지를 수신한다. 409 시간 구간에서 무선 전력 전송 장치(100)는 웨이크-업 신호를 주기적으로 브로드캐스트할 수 있다. 409 시간 구간에서 웨이크-업 신호를 주기적으로 브로드캐스트하는 이유는, 무선 전력 커버리지 내에 새로운 타겟 전자기기가 등장하는지를 판단하기 위한 것이다.
도 4a의 예에서 430은 제1 무선 전력 수신 장치(200a)의 동작 타이밍을 나타낸다. 413 시간 구간에서 제1 무선 전력 수신 장치(200a)는 웨이크-업 신호에 대한 응답 신호를 무선 전력 전송 장치(100)에 전송한다. 421 시간 구간에서 제1 무선 전력 수신 장치(200a)는 "동기 정보를 잘 받았다는 ACK 메시지"를 무선 전력 전송 장치(100)에 전송한다. 동기 정보에 포함된 타이밍 정보의 예는 도 4a의 451, 411, 453과 같다. 일 측면에 있어서, 타이밍 정보는 "식별자 ID1의 경우 431 시간 구간에서 온(on), 433 및 435 시간 구간에서 오프(off) "임을 나타낼 수 있다. 따라서, 제1 무선 전력 수신 장치(200a)는 431에서 부하의 연결을 온(on) 시킴으로써, 전력을 무선으로 수신할 수 있다.
도 4a의 예에서 440은 제2 무선 전력 수신 장치(200b)의 동작 타이밍을 나타낸다. 415 시간 구간에서 제2 무선 전력 수신 장치(200b)는 웨이크-업 신호에 대한 응답 신호를 무선 전력 전송 장치(100)에 전송한다. 423 시간 구간에서 제2 무선 전력 수신 장치(200b)는 "동기 정보를 잘 받았다는 ACK 메시지"를 무선 전력 전송 장치(100)에 전송한다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 타이밍 정보는 "식별자 ID2의 경우 441 시간 구간에서 오프(off), 433시간 구간에서 온(on), 445 시간 구간에서 오프(off) "임을 나타낼 수 있다. 따라서, 제2 무선 전력 수신 장치(200b)는 443에서 부하의 연결을 온(on) 시킴으로써, 전력을 무선으로 수신할 수 있다.
도 4a의 예에서 450은 제3 무선 전력 수신 장치(200c)의 동작 타이밍을 나타낸다. 417 시간 구간에서 제3 무선 전력 수신 장치(200c)는 웨이크-업 신호에 대한 응답 신호를 무선 전력 전송 장치(100)에 전송한다. 425 시간 구간에서 제3 무선 전력 수신 장치(200c)는 "동기 정보를 잘 받았다는 ACK 메시지"를 무선 전력 전송 장치(100)에 전송한다. 제3 무선 전력 수신 장치(200c) 역시, 동기 정보에 포함된 타이밍 정보에 따라서 부하의 연결을 온/오프 할 수 있다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 동기 정보에 포함된 타이밍 정보는, 복수의 무선 전력 수신 장치들(200a, 200b, 200c) 각각에 할당된 온/오프 시간 구간에 대한 정보를 포함한다.
한편, 복수의 무선 전력 수신 장치들(200a, 200b, 200c) 각각에 할당된 온/오프 시간 구간은 "상기 복수의 무선 전력 수신 장치들(200a, 200b, 200c) 각각의 충전 상태" 또는 " 상기 복수의 무선 전력 수신 장치들 각각에 대한 전력 전송 효율"에 따라 동적으로 할당될 수 있다. 예를 들어, 제1 무선 전력 수신 장치(200a)의 전력 전송 효율이 제2 무선 전력 수신 장치(200b) 보다 좋은 경우, 431 시간 구간은 433 시간 구간 또는 435 시간 구간 보다 길게 설정될 수 있다. 또한, 제1 무선 전력 수신 장치(200a)의 충전 상태가 제2 무선 전력 수신 장치(200b)의 충전 상태 보다 낮은 경우에도, 431 시간 구간은 433 시간 구간 또는 435 시간 구간 보다 길게 설정될 수 있다. 여기서, "충전 상태가 낮다"는 것은 필요한 전력량이 더 많다는 것을 의미한다.
도 4b 내지 도 4d는 본 발명의 실시 예에 따른 타이밍 정보 전달 방법의 예들을 나타낸다.
도 4b 내지 도 4d를 참조하면, 동기 정보에 포함된 타이밍 정보는 듀티 사이클 타임(Duty cycle time)에 의하여 상기 복수의 무선 전력 수신 장치들 각각에 전달 될 수 있다. 이때, 듀티 사이클 타임은 도 4b의 파워 듀티 또는, 도 4b의 위상 듀티 또는 도 4d의 주파수 듀티가 사용될 수 있다.
무선 전력 전송 장치(100)는 인-밴드 통신을 통해 도 4b와 같은 시그널을 브로드캐스트할 수 있다. 도 4b에서, 461은 동기 신호의 타이밍 정보가 전송되는 구간임을 복수의 무선 전력 수신 장치들(200a, 200b, 200c)에 알려주는 구간이고, 462 및 465는 제1 무선 전력 수신 장치(200a)에 할당되는 타임슬롯, 463 및 466은 제2 무선 전력 수신 장치(200b)에 할당되는 타임슬롯, 464 및 467는 제3 무선 전력 수신 장치(200c)에 할당되는 타임슬롯을 나타낸다.
무선 전력 전송 장치(100)는 인-밴드 통신을 통해 도 4c와 같은 시그널을 브로드캐스트할 수 있다. 도 4c에 도시된 시그널은 위상이 기 설정된 시간 단위로 변하는 시그널이다. 도 4c에서 471은 제1 무선 전력 수신 장치(200a)에 할당되는 타임슬롯을 나타내고, 473은 제2 무선 전력 수신 장치(200b)에 할당되는 타임슬롯을 나타낸다.
무선 전력 전송 장치(100)는 인-밴드 통신을 통해 도 4d와 같은 시그널을 브로드캐스트할 수 있다. 도 4d에 도시된 시그널은 주파수가 기 설정된 시간 단위로 변하는 시그널이다. 도 4에서, 481은 동기 신호의 타이밍 정보가 전송되는 구간임을 복수의 무선 전력 수신 장치들(200a, 200b, 200c)에 알려주는 구간이고, 483은 제1 무선 전력 수신 장치(200a)에 할당되는 타임슬롯, 485는 제2 무선 전력 수신 장치(200b)에 할당되는 타임슬롯, 487은 제3 무선 전력 수신 장치(200c)에 할당되는 타임슬롯을 나타낸다. 한편, 도 4d에 도시된 시그널과는 달리, 483과 435 사이에 신호의 전송이 없는 구간이 삽입될 수도 있고, 485와 487사이에 신호의 전송이 없는 구간이 삽입될 수도 있다.
도 5는 도 3에 도시된 환경에서 소스 전자기기 및 타겟 전자기기들의 동작 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 510단계에서 제1 무선 전력 수신 장치(200a)는 "더 이상 전력을 수신할 필요가 없음"을 무선 전력 전송 장치(100)에 알려 준다. 여기서, 더 이상 전력을 수신할 필요가 없는 경우는 배터리 충전이 완료되거나, 부하의 연결이 필요 없는 경우일 수 있다. 520 단계에서 무선 전력 전송 장치(100)는 2개의 무선 전력 수신 장치들(200b, 200c)을 위한 동기 정보를 브로드캐스트한다. 여기서, 2개의 무선 전력 수신 장치들(200b, 200c)을 위한 동기 정보는 도 4a의 451 시간 구간과는 달리, 2개의 타임 슬롯으로 구성된다. 530 단계에서 제2 무선 전력 수신 장치(200b)는 "동기 정보를 잘 받았다는 ACK 메시지"를 무선 전력 전송 장치(100)에 전송한다. 540 단계에서 제3 무선 전력 수신 장치(200c)는 "동기 정보를 잘 받았다는 ACK 메시지"를 무선 전력 전송 장치(100)에 전송한다. 540 단계 이후, 2개의 무선 전력 수신 장치들(200b, 200c) 각각은, 동기 정보에 따라서 해당 타임 슬롯에 부하의 연결을 온 함으로써, 무선으로 전력을 수신할 수 있다.
도 5에서 550은 하나의 무선 전력 전송 프레임이 종료한 후, 새로운 무선 전력 전송 프레임을 시작하기 위한 단계를 나타낸다. 즉, 550 단계에서 무선 전력 전송 장치(100)은 웨이크-업 신호를 브로드캐스트한다. 이때, 무선 전력 전송 장치(100)의 전력 전송 커버리지 내에 제4 무선 전력 수신 장치(200d)가 새로이 등장한 것으로 가정한다.
561, 563, 565 단계에서 무선 전력 수신 장치들(200b, 200c, 200d)은 각각 웨이크-업 신호에 대한 응답 신호를 무선 전력 전송 장치(100)에 전송한다. 570 단계에서 무선 전력 전송 장치(100)와 무선 전력 수신 장치들(200b, 200c, 200d)은 각각 도 4a에서 설명된 방식과 동일하게 동작할 수 있다.
도 6은 일 실시 예에 따른 무선 전력 수신 장치의 무선 전력 수신 제어 방법을 나타낸다.
도 6에 도시된 방법은 무선 전력 수신 장치(200)에 의해 수행될 수 있다.
도 6을 참조하면, 610단계에서 무선 전력 수신 장치(200)는 무선 전력 전송 장치로(100)부터 웨이크-업(wake-up) 요청 신호를 수신한다.
620단계에서 무선 전력 수신 장치(200)는 웨이크-업(wake-up) 요청 신호에 대한 응답신호를 상기 무선 전력 전송 장치(100)로 전송한다.
630단계에서 무선 전력 수신 장치(200)는 무선 전력 전송 장치(100)로부터 무선 전력 전송에 대한 동기 정보를 수신한다.
640단계에서 무선 전력 수신 장치(200)는 동기 정보에 포함된 타이밍 정보에 기초하여 부하 또는 타겟 공진기의 연결을 온/오프한다. 이때, 부하 또는 상기 타겟 공진기의 연결이 온인 경우, 타겟 공진기(220)는 소스 공진기와 마그네틱 커플링을 형성함으로써, 전력을 무선으로 수신할 수 있다.
650단계에서 무선 전력 수신 장치(200)는 반사파 또는 부하의 임피던스 변화를 감지하고 공진 주파수 또는 임피던스 매칭을 제어할 수 있다. 여기서, 반사파를 감지하는 경우 무선 전력 수신 장치(200)는 기 설정된 다른 주파수로 공진 주파수를 변경하거나, 무선 전력 전송 장치(100)와의 메시지 교환을 통해 공진 주파수를 변경할 수 있다. 또한, 무선 전력 수신 장치(200)는 부하의 임피던스 변화를 감지하는 경우 타겟 공진기(220)의 임피던스를 조정함으로써 임피던스 매칭을 수행할 수 있다.
660단계에서 무선 전력 수신 장치(200)는 전력 수신을 계속할 것인지를 판단할 수 있다. 무선 전력 수신 장치(200)는 부하(280)에 포함된 배터리의 충전이 완료되면, 더 이상 전력 수신이 필요하지 않은 것으로 판단할 수 있다. 만일 전력 수신이 계속 필요한 경우, 무선 전력 수신 장치(200)는 640단계를 다시 수행할 수 있다. 도 6에 명시적으로 도시하지는 않았지만, 무선 전력 수신 장치(200)는 도 4a의 430의 동작 타이밍에 따라서, 무선 전력 전송 프레임을 반복적으로 수행할 수도 있다.
도 7은 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송 장치의 무선 전력 전송 제어 방법을 나타낸다.
도 7에 도시된 방법은 무선 전력 전송 장치(100)에 의해 수행될 수 있다.
도 7을 참조하면, 710단계에서 무선 전력 전송 장치(100)는 웨이크-업(wake-up) 요청 신호를 브로드캐스트한다.
720 단계에서 무선 전력 전송 장치(100)는 복수의 무선 전력 수신 장치들(200a, 200b, 200c) 각각으로부터 상기 웨이크-업(wake-up) 요청 신호에 대한 응답신호들을 수신한다.
730단계에서 무선 전력 전송 장치(100)는 복수의 무선 전력 수신 장치들(200a, 200b, 200c)로 전력을 무선으로 전송하기 위한 동기 정보를 생성한다. 이때, 무선 전력 전송 장치(100)는 응답신호들 각각에 포함된 식별자 정보에 기초하여 상기 무선 전력 수신 장치들의 개수를 인지하고, 상기 무선 전력 수신 장치들의 개수에 기초하여 상기 동기 정보를 생성할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 수신 장치들의 개수가 3인 경우, 3개의 무선 전력 수신 장치들을 타임 슬롯에 할당할 수 있다.
740단계에서 무선 전력 전송 장치(100)는 동기 정보를 브로드캐스트한다.
750단계에서 무선 전력 전송 장치(100)는 동기 정보에 포함된 타이밍 정보에 따라서 상기 복수의 무선 전력 수신 장치들(200a, 200b, 200c) 각각의 타겟 공진기들과 마그네틱 커플링을 형성한다. 무선 전력 전송 장치(100)는 마그네틱 커플링이 형성되는 시간 구간에서 복수의 타겟 공진기들 각각에 전력을 무선으로 전송한다.
760단계에서 무선 전력 전송 장치(100)는 전력 전송을 계속할 것인지를 판단한다. 무선 전력 전송 장치(100)의 전력 전송 커버리지 내에 타겟 전자기기가 존재하지 않는 경우, 무선 전력 전송 장치(100)는 전력 전송이 더 이상 필요 없다고 판단할 수 있다. 무선 전력 전송이 계속 필요한 경우, 무선 전력 전송 장치(100)는 710단계 내지 750단계를 반복하여 수행할 수 있다.
한편, 소스 공진기 및/또는 타겟 공진기는 헬릭스(helix) 코일 구조의 공진기, 또는 스파이럴(spiral) 코일 구조의 공진기, 또는 meta-structured 공진기로 구성될 수 있다.
이미 잘 알려진 내용들이지만, 이해의 편의를 위하여 관련 용어들을 기술한다. 모든 물질들은 고유의 투자율(Mu) 및 유전율(epsilon)을 갖는다. 투자율은 해당 물질에서 주어진 자계(magnetic field)에 대해 발생하는 자기력선속밀도(magnetic flux density)와 진공 중에서 그 자계에 대해 발생하는 자기력선속밀도의 비를 의미한다. 그리고, 유전율은 해당 물질에서 주어진 전계(electric field)에 대해 발생하는 전기력선속밀도(electric flux density)와 진공 중에서 그 전계에 대해 발생하는 전기력선속밀도의 비를 의미한다. 투자율 및 유전율은 주어진 주파수 또는 파장에서 해당 물질의 전파 상수를 결정하며, 투자율 및 유전율에 따라 그 물질의 전자기 특성이 결정된다. 특히, 자연계에 존재하지 않는 유전율 또는 투자율을 가지며, 인공적으로 설계된 물질을 메타 물질이라고 하며, 메타 물질은 매우 큰 파장(wavelength) 또는 매우 낮은 주파수 영역에서도 쉽게(즉, 물질의 사이즈가 많이 변하지 않더라도) 공진 상태에 놓일 수 있다.
도 8 내지 도 14는 공진기들의 실시 예들을 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 2 차원 구조의 공진기를 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 2 차원 구조의 공진기는 제1 신호 도체 부분(811), 제2 신호 도체 부분(812) 및 그라운드 도체 부분(813)을 포함하는 전송 선로, 커패시터(820), 매칭기(830) 및 도체들(841, 842)을 포함한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 커패시터(820)는 전송 선로에서 제1 신호 도체 부분(811)과 제2 신호 도체 부분(812) 사이에 위치에 직렬로 삽입되며, 그에 따라 전계(electric field)는 커패시터(820)에 갇히게 된다. 일반적으로, 전송 선로는 상부에 적어도 하나의 도체, 하부에 적어도 하나의 도체를 포함하며, 상부에 있는 도체를 통해서는 전류가 흐르며, 하부에 있는 도체는 전기적으로 그라운드된다(grounded). 본 명세서에서는 전송 선로의 상부에 있는 도체를 제1 신호 도체 부분(811)과 제2 신호 도체 부분(812)로 나누어 부르고, 전송 선로의 하부에 있는 도체를 그라운드 도체 부분(813)으로 부르기로 한다.
도 8에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 공진기(800)는 2 차원 구조의 형태를 갖는다. 전송 선로는 상부에 제1 신호 도체 부분(811) 및 제2 신호 도체 부분(812)을 포함하고, 하부에 그라운드 도체 부분(813)을 포함한다. 제1 신호 도체 부분(811) 및 제2 신호 도체 부분(812)과 그라운드 도체 부분(813)은 서로 마주보게 배치된다. 전류는 제1 신호 도체 부분(811) 및 제2 신호 도체 부분(812)을 통하여 흐른다.
또한, 도 8에 도시된 바와 같이 제1 신호 도체 부분(811)의 한쪽 단은 도체(842)와 접지(short)되고, 다른 쪽 단은 커패시터(820)와 연결된다. 그리고, 제2 신호 도체 부분(812)의 한쪽 단은 도체(841)와 접지되며, 다른 쪽 단은 커패시터(820)와 연결된다. 결국, 제1 신호 도체 부분(811), 제2 신호 도체 부분(812) 및 그라운드 도체 부분(813), 도체들(1641, 1642)은 서로 연결됨으로써, 공진기(800)는 전기적으로 닫혀 있는 루프 구조를 갖는다. 여기서, '루프 구조'는 원형 구조, 사각형과 같은 다각형의 구조 등을 모두 포함하며, '루프 구조를 갖는다고 함은' 전기적으로 닫혀 있다는 것을 의미한다.
커패시터(820)는 전송 선로의 중단부에 삽입된다. 보다 구체적으로, 커패시터(820)는 제1 신호 도체 부분(811) 및 제2 신호 도체 부분(812) 사이에 삽입된다. 이 때, 커패시터(820)는 집중 소자(lumped element) 및 분산 소자(distributed element) 등의 형태를 가질 수 있다. 특히, 분산 소자의 형태를 갖는 분산된 커패시터는 지그재그 형태의 도체 라인들과 그 도체 라인들 사이에 존재하는 높은 유전율을 갖는 유전체를 포함할 수 있다.
커패시터(820)가 전송 선로에 삽입됨에 따라 상기 공진기(800)는 메타물질(metamaterial)의 특성을 가질 수 있다. 여기서, 메타물질이란 자연에서 발견될 수 없는 특별한 전기적 성질을 갖는 물질로서, 인공적으로 설계된 구조를 갖는다. 자연계에 존재하는 모든 물질들의 전자기 특성은 고유의 유전율 또는 투자율을 가지며, 대부분의 물질들은 양의 유전율 및 양의 투자율을 갖는다. 대부분의 물질들에서 전계, 자계 및 포인팅 벡터에는 오른손 법칙이 적용되므로, 이러한 물질들을 RHM(Right Handed Material)이라고 한다. 그러나, 메타물질은 자연계에 존재하지 않는 유전율 또는 투자율을 가진 물질로서, 유전율 또는 투자율의 부호에 따라 ENG(epsilon negative) 물질, MNG(mu negative) 물질, DNG(double negative) 물질, NRI(negative refractive index) 물질, LH(left-handed) 물질 등으로 분류된다.
이 때, 집중 소자로서 삽입된 커패시터(820)의 커패시턴스가 적절히 정해지는 경우, 상기 공진기(800)는 메타물질의 특성을 가질 수 있다. 특히, 커패시터(820)의 커패시턴스를 적절히 조절함으로써, 공진기는 음의 투자율을 가질 수 있으므로, 본 발명의 일실시예에 따른 공진기(800)는 MNG 공진기로 불려질 수 있다. 아래에서 설명하겠지만, 커패시터(820)의 커패시턴스를 정하는 전제(criterion)들은 다양할 수 있다. 공진기(800)가 메타물질(metamaterial)의 특성을 가질 수 있도록 하는 전제(criterion), 상기 공진기(800)가 대상 주파수에서 음의 투자율을 갖도록 하는 전제 또는 상기 공진기(800)가 대상 주파수에서 영번째 공진(Zeroth-Order Resonance) 특성을 갖도록 하는 전제 등이 있을 수 있고, 상술한 전제들 중 적어도 하나의 전제 아래에서 커패시터(820)의 커패시턴스가 정해질 수 있다.
상기 MNG 공진기(800)는 전파 상수(propagation constant)가 0일 때의 주파수를 공진 주파수로 갖는 영번째 공진(Zeroth-Order Resonance) 특성을 가질 수 있다. MNG 공진기(800)는 영번째 공진 특성을 가질 수 있으므로, 공진 주파수는 MNG 공진기(800)의 물리적인 사이즈에 대해 독립적일 수 있다. 즉, 아래에서 다시 설명하겠지만, MNG 공진기(800)에서 공진 주파수를 변경하기 위해서는 커패시터(820)를 적절히 설계하는 것으로 충분하므로, MNG 공진기(800)의 물리적인 사이즈를 변경하지 않을 수 있다.
또한, 근접 필드(near field)에서 전계는 전송 선로에 삽입된 커패시터(820)에 집중되므로, 커패시터(820)로 인하여 근접 필드에서는 자계(magnetic field)가 도미넌트(dominant)해진다. 그리고, MNG 공진기(800)는 집중 소자의 커패시터(820)을 이용하여 높은 큐-팩터(Q-Factor)를 가질 수 있으므로, 전력 전송의 효율을 향상시킬 수 있다. 참고로, 큐-팩터는 무선 전력 전송에 있어서 저항 손실(ohmic loss)의 정도 또는 저항(resistance)에 대한 리액턴스의 비를 나타내는데, 큐-팩터가 클수록 무선 전력 전송의 효율이 큰 것으로 이해될 수 있다.
또한, MNG 공진기(800)는 임피던스 매칭을 위한 매칭기(830)를 포함할 수 있다. 이 때, 매칭기(830)는 MNG 공진기(800) 의 자계의 강도를 적절히 조절 가능(tunable)하고, 매칭기(830)에 의해 MNG 공진기(800)의 임피던스는 결정된다. 그리고, 전류는 커넥터(840)를 통하여 MNG 공진기(800)로 유입되거나 MNG 공진기(800)로부터 유출될 수 있다. 여기서, 커넥터(840)는 그라운드 도체 부분(813) 또는 매칭기(830)와 연결될 수 있다. 다만, 커넥터(840)와 그라운드 도체 부분(813) 또는 매칭기(830) 사이에는 물리적인 연결이 형성될 수도 있고, 커넥터(840)와 그라운드 도체 부분(813) 또는 매칭기(830) 사이의 물리적인 연결 없이 커플링을 통하여 전력이 전달될 수도 있다.
보다 구체적으로, 도 8에 도시된 바와 같이, 매칭기(830)는 공진기(800)의 루프 구조로 인해 형성되는 루프의 내부에 위치할 수 있다. 매칭기(830)는 물리적인 형태를 변경함으로써, 공진기(800)의 임피던스를 조절할 수 있다. 특히, 매칭기(830)는 그라운드 도체 부분(813)으로부터 거리 h 만큼 떨어진 위치에 임피던스 매칭을 위한 도체(831)를 포함할 수 있으며, 공진기(800)의 임피던스는 거리 h를 조절함으로써 변경될 수 있다.
도 8에 도시되지 아니하였지만, 매칭기(830)를 제어할 수 있는 컨트롤러가 존재하는 경우, 매칭기(830)는 컨트롤러에 의해 생성되는 제어 신호에 따라 매칭기(830)의 물리적 형태를 변경할 수 있다. 예를 들어, 제어 신호에 따라 매칭기(830)의 도체(831)와 그라운드 도체 부분(813) 사이의 거리 h가 증가하거나, 감소될 수 있으며, 그에 따라 매칭기(830)의 물리적 형태가 변경됨으로써, 공진기(800)의 임피던스는 조절될 수 있다.
매칭기(830)는 도 8에 도시된 바와 같이, 도체 부분(831)과 같은 수동 소자로 구현될 수 있으며, 실시예에 따라서는 다이오드, 트랜지스터 등과 같은 능동 소자로 구현될 수 있다. 능동 소자가 매칭기(830)에 포함되는 경우, 능동 소자는 컨트롤러에 의해 생성되는 제어 신호에 따라 구동될 수 있으며, 그 제어 신호에 따라 공진기(800)의 임피던스는 조절될 수 있다. 예를 들어, 매칭기(830)에는 능동 소자의 일종인 다이오드가 포함될 수 있고, 다이오드가 'on' 상태에 있는지 또는 'off'' 상태에 있는지에 따라 공진기(800)의 임피던스가 조절될 수 있다.
또한, 도 8에 도시되지 아니하였으나, MNG 공진기(800)를 관통하는 마그네틱 코어가 더 포함될 수 있다. 이러한 마그네틱 코어는 전력 전송 거리를 증가시키는 기능을 수행할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 3 차원 구조의 공진기를 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 3 차원 구조의 공진기(900)는 제1 신호 도체 부분(911), 제2 신호 도체 부분(912) 및 그라운드 도체 부분(913)을 포함하는 전송 선로 및 커패시터(920)를 포함한다. 여기서 커패시터(920)는 전송 선로에서 제1 신호 도체 부분(911)과 제2 신호 도체 부분(912) 사이에 위치에 직렬로 삽입되고, 전계(electric field)는 커패시터(920)에 갇히게 된다.
또한, 도 9에 도시된 바와 같이 공진기(900)는 3차원 구조의 형태를 갖는다. 전송 선로는 상부에 제1 신호 도체 부분(911) 및 제2 신호 도체 부분(912)을 포함하고, 하부에 그라운드 도체 부분(913)을 포함한다. 제1 신호 도체 부분(911) 및 제2 신호 도체 부분(912)과 그라운드 도체 부분(913)은 서로 마주보게 배치된다. 전류는 제1 신호 도체 부분(911) 및 제2 신호 도체 부분(912)을 통하여 x 방향으로 흐르며, 이러한 전류로 인해 -y 방향으로 자계(magnetic field) H(w)가 발생한다. 물론, 도 9에 도시된 것과 다르게, +y 방향으로 자계(magnetic field) H(w)가 발생할 수 있다.
또한, 도 9에 도시된 바와 같이 제1 신호 도체 부분(911)의 한쪽 단은 도체(942)와 접지(short)되고, 다른 쪽 단은 커패시터(920)와 연결된다. 그리고, 제2 신호 도체 부분(912)의 한쪽 단은 도체(941)와 접지되며, 다른 쪽 단은 커패시터(920)와 연결된다. 결국, 제1 신호 도체 부분(911), 제2 신호 도체 부분(912) 및 그라운드 도체 부분(913), 도체들(941, 942)은 서로 연결됨으로써, 공진기(900)는 전기적으로 닫혀 있는 루프 구조를 갖는다. 여기서, '루프 구조'는 원형 구조, 사각형과 같은 다각형의 구조 등을 모두 포함하며, '루프 구조를 갖는다고 함은' 전기적으로 닫혀 있다는 것을 의미한다.
또한, 도 9에 도시된 바와 같이 커패시터(920)는 제1 신호 도체 부분(911) 및 제2 신호 도체 부분(912) 사이에 삽입된다. 이 때, 커패시터(920)는 집중 소자(lumped element) 및 분산 소자(distributed element) 등의 형태를 가질 수 있다. 특히, 분산 소자의 형태를 갖는 분산된 커패시터는 지그재그 형태의 도체 라인들과 그 도체 라인들 사이에 존재하는 높은 유전율을 갖는 유전체를 포함할 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이 커패시터(920)가 전송 선로에 삽입됨에 따라 상기 공진기(900)는 메타물질(metamaterial)의 특성을 가질 수 있다. 집중 소자로서 삽입된 커패시터(920)의 커패시턴스가 적절히 정해지는 경우, 상기 공진기(900)는 메타물질의 특성을 가질 수 있다. 특히, 커패시터(920)의 커패시턴스를 적절히 조절함으로써, 공진기(900)는 특정 주파수 대역에서 음의 투자율을 가질 수 있으므로, 본 발명의 일실시예에 따른 공진기(900)는 MNG 공진기로 불려질 수 있다. 아래에서 설명하겠지만, 커패시터(920)의 커패시턴스를 정하는 전제(criterion)들은 다양할 수 있다. 공진기(900)가 메타물질(metamaterial)의 특성을 가질 수 있도록 하는 전제(criterion), 상기 공진기(900)가 대상 주파수에서 음의 투자율을 갖도록 하는 전제 또는 상기 공진기(900)가 대상 주파수에서 영번째 공진(Zeroth-Order Resonance) 특성을 갖도록 하는 전제 등이 있을 수 있고, 상술한 전제들 중 적어도 하나의 전제 아래에서 커패시터(920)의 커패시턴스가 정해질 수 있다.
도 9에 도시된 상기 MNG 공진기(900)는 전파 상수(propagation constant)가 0일 때의 주파수를 공진 주파수로 갖는 영번째 공진(Zeroth-Order Resonance) 특성을 가질 수 있다. MNG 공진기(900)는 영번째 공진 특성을 가질 수 있으므로, 공진 주파수는 MNG 공진기(900)의 물리적인 사이즈에 대해 독립적일 수 있다. MNG 공진기(900)에서 공진 주파수를 변경하기 위해서는 커패시터(920)를 적절히 설계하는 것으로 충분하므로, MNG 공진기(900)의 물리적인 사이즈를 변경하지 않을 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이 MNG 공진기(900)를 참조하면, 근접 필드(near field)에서 전계는 전송 선로(910)에 삽입된 커패시터(920)에 집중되므로, 커패시터(920)로 인하여 근접 필드에서는 자계(magnetic field)가 도미넌트(dominant)해진다. 특히, 영번째 공진(Zeroth-Order Resonance) 특성을 갖는 MNG 공진기(900)는 자계 다이폴(magnetic dipole)과 유사한 특성들을 가지므로, 근접 필드에서는 자계가 도미넌트하며, 커패시터(920)의 삽입으로 인해 발생하는 적은 양의 전계 또한 그 커패시터(920)에 집중되므로, 근접 필드에서는 자계가 더더욱 도미넌트해진다. MNG 공진기(900)는 집중 소자의 커패시터(920)을 이용하여 높은 큐-팩터(Q-Factor)를 가질 수 있으므로, 전력 전송의 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 도 9에 도시된 MNG 공진기(900)는 임피던스 매칭을 위한 매칭기(930)를 포함할 수 있다. 이 때, 매칭기(930)는 MNG 공진기(900)의 자계의 강도를 적절히 조절 가능(tunable)하고, 매칭기(930)에 의해 MNG 공진기(900)의 임피던스는 결정된다. 그리고, 전류는 커넥터(940)를 통하여 MNG 공진기(900)로 유입되거나 MNG 공진기(900)로부터 유출된다. 여기서, 커넥터(940)는 그라운드 도체 부분(913) 또는 매칭기(930)와 연결될 수 있다.
보다 구체적으로, 도 9에 도시된 바와 같이, 매칭기(930)는 공진기(900)의 루프 구조로 인해 형성되는 루프의 내부에 위치할 수 있다. 매칭기(930)는 물리적인 형태를 변경함으로써, 공진기(900)의 임피던스를 조절할 수 있다. 특히, 매칭기(930)는 그라운드 도체 부분(913)으로부터 거리 h 만큼 떨어진 위치에 임피던스 매칭을 위한 도체 부분(931)을 포함할 수 있으며, 공진기(900)의 임피던스는 거리 h를 조절함으로써 변경될 수 있다.
도 9에 도시되지 아니하였지만, 매칭기(930)를 제어할 수 있는 컨트롤러가 존재하는 경우, 매칭기(930)는 컨트롤러에 의해 생성되는 제어 신호에 따라 매칭기(930)의 물리적 형태를 변경할 수 있다. 예를 들어, 제어 신호에 따라 매칭기(930)의 도체(931)과 그라운드 도체 부분(930) 사이의 거리 h가 증가하거나, 감소될 수 있으며, 그에 따라 매칭기(930)의 물리적 형태가 변경됨으로써, 공진기(900)의 임피던스는 조절될 수 있다. 매칭기(930)의 도체(931)과 그라운드 도체 부분(930) 사이의 거리 h는 다양한 방식들로 조절될 수 있다. 즉, 첫째, 매칭기(930)에는 여러 도체들이 포함될 수 있고, 그 도체들 중 어느 하나를 적응적으로 활성화함으로써 거리 h가 조절될 수 있다. 둘째, 도체(931)의 물리적인 위치를 상하로 조절함으로써, 거리 h가 조절될 수 있다. 이러한 거리 h는 컨트롤러의 제어 신호에 따라 제어될 수 있으며, 컨트롤러는 다양한 팩터들을 고려하여 제어 신호를 생성할 수 있다. 컨트롤러가 제어 신호를 생성하는 것에 대해서는 아래에서 설명한다.
매칭기(930)는 도 9에 도시된 바와 같이, 도체 부분(931)과 같은 수동 소자로 구현될 수 있으며, 실시예에 따라서는 다이오드, 트랜지스터 등과 같은 능동 소자로 구현될 수 있다. 능동 소자가 매칭기(930)에 포함되는 경우, 능동 소자는 컨트롤러에 의해 생성되는 제어 신호에 따라 구동될 수 있으며, 그 제어 신호에 따라 공진기(900)의 임피던스는 조절될 수 있다. 예를 들어, 매칭기(930)에는 능동 소자의 일종인 다이오드가 포함될 수 있고, 다이오드가 'on' 상태에 있는지 또는 'off'' 상태에 있는지에 따라 공진기(900)의 임피던스가 조절될 수 있다.
또한, 도 9에 명시적으로 도시되지 아니하였으나, MNG 공진기(900)를 관통하는 마그네틱 코어가 더 포함될 수 있다. 이러한 마그네틱 코어는 전력 전송 거리를 증가시키는 기능을 수행할 수 있다.
도 10은 bulky type으로 설계된 무선 전력 전송을 위한 공진기의 예를 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 제1 신호 도체 부분(1011)과 도체(1042)는 개별적으로 제작된 후, 서로 연결되는 것이 아니라 하나의 일체형으로 제작될 수 있다. 마찬가지로, 제2 신호 도체 부분(1012)과 도체(1041) 역시 하나의 일체형으로 제작될 수 있다.
제2 신호 도체 부분(1012)과 도체(1041)가 개별적으로 제작된 후, 서로 연결되는 경우, 이음매(1050)로 인한 도체 손실이 있을 수 있다. 이 때, 본 발명의 실시예에 따르면, 제2 신호 도체 부분(1012)과 도체(1041)는 별도의 이음매 없이(seamless) 서로 연결되며, 도체(1041)와 그라운드 도체 부분(1013)도 별도의 이음매 없이 서로 연결될 수 있으며, 이음매로 인한 도체 손실을 줄일 수 있다. 결국, 제2 신호 도체 부분(1012)과 그라운드 도체 부분(1013)는 별도의 이음매 없이 하나의 일체형으로서 제작될 수 있다. 마찬가지로, 제1 신호 도체 부분(1011)과 그라운드 도체 부분(1013)는 별도의 이음매 없이 하나의 일체형으로서 제작될 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 별도의 이음매 없이 하나의 일체형으로서 둘 이상의 부분(partition)들을 서로 연결하는 유형을 'bulky type'이라고 부르기도 한다.
도 11은 Hollow type으로 설계된 무선 전력 전송을 위한 공진기의 예를 나타낸 도면이다.
도 11을 참조하면, Hollow type으로 설계된 무선 전력 전송을 위한 공진기의 제1 신호 도체 부분(1111), 제2 신호 도체 부분(1112), 그라운드 도체 부분(1113), 도체들(1141, 1142) 각각은 내부에 비어 있는 공간을 포함한다.
주어진(given) 공진 주파수에서, 유효 전류는 제1 신호 도체 부분(1111), 제2 신호 도체 부분(1112), 그라운드 도체 부분(1113), 도체들(1141, 1142) 각각의 모든 부분을 통해 흐르는 것이 아니라, 일부의 부분만을 통해 흐르는 것으로 모델링될 수 있다. 즉, 주어진 공진 주파수에서, 제1 신호 도체 부분(1111), 제2 신호 도체 부분(1112), 그라운드 도체 부분(1113), 도체들(1141, 1142) 두께(depth)가 각각의 skin depth보다 지나치게 두꺼운 것은 비효율적일 수 있다. 즉, 그것은 공진기(1100)의 무게 또는 공진기(1100)의 제작 비용을 증가시키는 원인이 될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따르면, 주어진 공진 주파수에서 제1 신호 도체 부분(1111), 제2 신호 도체 부분(1112), 그라운드 도체 부분(1113), 도체들(1141, 1142) 각각의 skin depth를 기초로 제1 신호 도체 부분(1111), 제2 신호 도체 부분(1112), 그라운드 도체 부분(1113), 도체들(1141, 1142) 각각의 두께를 적절히 정할 수 있다. 제1 신호 도체 부분(1111), 제2 신호 도체 부분(1112), 그라운드 도체 부분(1113), 도체들(1141, 1142) 각각이 해당 skin depth보다 크면서도 적절한 두께를 갖는 경우, 공진기(1100)는 가벼워질 수 있으며, 공진기(1100)의 제작 비용 또한 감소될 수 있다.
예를 들어, 도 11에 도시된 바와 같이, 제2 신호 도체 부분(1112)의 두께는 d m로 정해질 수 있고, d는
Figure pat00001
를 통해서 결정될 수 있다. 여기서, f는 주파수,
Figure pat00002
는 투자율,
Figure pat00003
는 도체 상수를 나타낸다. 특히, 제1 신호 도체 부분(1111), 제2 신호 도체 부분(1112), 그라운드 도체 부분(1113), 도체들(1141, 1142) 이 구리(copper)로서 5.8x10^7의 도전율(conductivity)을 갖는 경우에, 공진 주파수가 10kHz에 대해서는 skin depth가 약 0.6mm일 수 있으며, 공진 주파수가 100MHz에 대해서는 skin depth는 0.006mm일 수 있다.
도 12는 parallel-sheet이 적용된 무선 전력 전송을 위한 공진기의 예를 나타낸 도면이다.
도 12를 참조하면, parallel-sheet이 적용된 무선 전력 전송을 위한 공진기에 포함된 제1 신호 도체 부분(1211), 제2 신호 도체 부분(1212) 각각의 표면에는 parallel-sheet이 적용될 수 있다.
제1 신호 도체 부분(1211), 제2 신호 도체 부분(1212)은 완벽한 도체(perfect conductor)가 아니므로, 저항 성분을 가질 수 있고, 그 저항 성분으로 인해 저항 손실(ohmic loss)가 발생할 수 있다. 이러한 저항 손실은 Q 팩터를 감소시키고, 커플링 효율을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 신호 도체 부분(1211), 제2 신호 도체 부분(1212) 각각의 표면에 parallel-sheet을 적용함으로써, 저항 손실을 줄이고, Q 팩터 및 커플링 효율을 증가시킬 수 있다. 도 12의 부분(1270)을 참조하면, parallel-sheet이 적용되는 경우, 제1 신호 도체 부분(1211), 제2 신호 도체 부분(1212) 각각은 복수의 도체 라인들을 포함한다. 이 도체 라인들은 병렬적으로 배치되며, 제1 신호 도체 부분(1211), 제2 신호 도체 부분(1212) 각각의 끝 부분에서 접지(short)된다.
제1 신호 도체 부분(1211), 제2 신호 도체 부분(1212) 각각의 표면에 parallel-sheet을 적용하는 경우, 도체 라인들이 병렬적으로 배치되므로, 도체 라인들이 갖는 저항 성분들의 합은 감소된다. 따라서, 저항 손실을 줄이고, Q 팩터 및 커플링 효율을 증가시킬 수 있다.
도 13은 분산된 커패시터를 포함하는 무선 전력 전송을 위한 공진기의 예를 나타낸 도면이다.
도 13을 참조하면, 무선 전력 전송을 위한 공진기에 포함되는 커패시터(1320)는 분산된 커패시터일 수 있다. 집중 소자로서의 커패시터는 상대적으로 높은 등가 직렬 저항(Equivalent Series Resistance: ESR)을 가질 수 있다. 집중 소자로서의 커패시터가 갖는 ESR을 줄이기 위한 여러 제안들이 있지만, 본 발명의 실시예는 분산 소자로서의 커패시터(1320)를 사용함으로써, ESR을 줄일 수 있다. 참고로, ESR로 인한 손실은 Q 팩터 및 커플링 효율을 감소시킬 수 있다.
분산 소자로서의 커패시터(1320)는 도 13에 도시된 바와 같이, 지그 재그 구조를 가질 수 있다. 즉, 분산 소자로서의 커패시터(1320)는 지그 재그 구조의 도체 라인 및 유전체로 구현될 수 있다.
뿐만 아니라, 도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예는 분산 소자로서의 커패시터(1320)를 사용함으로써, ESR로 인한 손실을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 복수 개의 집중 소자로서의 커패시터들을 병렬적으로 사용함으로써, ESR로 인한 손실을 줄일 수 있다. 왜냐 하면, 집중 소자로서의 커패시터들 각각이 갖는 저항 성분들은 병렬 연결을 통하여 작아지기 때문에, 병렬적으로 연결된 집중 소자로서의 커패시터들의 유효 저항 또한 작아질 수 있으며, 따라서, ESR로 인한 손실을 줄일 수 있다. 예를 들어, 10pF의 커패시터 하나를 사용하는 것을 1pF의 커패시터들 10개를 사용하는 것으로 대체함으로써, ESR로 인한 손실을 줄일 수 있다.
도 14는 2 차원 구조의 공진기 및 3 차원 구조의 공진기에서 사용되는 매칭기들의 예들을 나타낸 도면이다.
도 14의 A는 매칭기를 포함하는 도 8에 도시된 2 차원 공진기의 일부를 나타내며, 도 14의 B는 매칭기를 포함하는 도 9에 도시된 3 차원 공진기의 일부를 나타낸다.
도 14의 A를 참조하면, 매칭기는 도체(831), 도체(832) 및 도체(833)을 포함하며, 도체(832) 및 도체(833)는 전송 선로의 그라운드 도체 부분(813) 및 도체(831)와 연결된다. 도체(831) 및 그라운드 도체 부분(813) 사이의 거리 h에 따라 2 차원 공진기의 임피던스는 결정되며, 도체(831) 및 그라운드 도체 부분(813) 사이의 거리 h는 컨트롤러에 의해 제어된다. 도체(831) 및 그라운드 도체 부분(813) 사이의 거리 h는 다양한 방식들로 조절될 수 있으며, 도체(831)가 될 수 있는 여러 도체들 중 어느 하나를 적응적으로 활성화함으로써 거리 h를 조절하는 방식, 도체(831)의 물리적인 위치를 상하로 조절함으로써, 거리 h를 조절하는 방식 등이 있을 수 있다.
도 14의 B를 참조하면, 매칭기는 도체(931), 도체(932) 및 도체(933)을 포함하며, 도체(932) 및 도체(933)는 전송 선로의 그라운드 도체 부분(913) 및 도체(931)와 연결된다. 도체(931) 및 그라운드 도체 부분(913) 사이의 거리 h에 따라 3 차원 공진기의 임피던스는 결정되며, 도체(931) 및 그라운드 도체 부분(913) 사이의 거리 h는 컨트롤러에 의해 제어된다. 2 차원 구조의 공진기에 포함되는 매칭기와 마찬가지로, 3 차원 구조의 공진기에 포함되는 매칭기에서도 도체(931) 및 그라운드 도체 부분(913) 사이의 거리 h는 다양한 방식들로 조절될 수 있다. 예를 들어, 도체(931)가 될 수 있는 여러 도체들 중 어느 하나를 적응적으로 활성화함으로써 거리 h를 조절하는 방식, 도체(931)의 물리적인 위치를 상하로 조절함으로써, 거리 h를 조절하는 방식 등이 있을 수 있다.
도 14에 도시되지 아니하였지만, 매칭기는 능동 소자를 포함할 수 있으며, 능동 소자를 이용하여 공진기의 임피던스를 조절하는 방식은 상술한 바와 유사하다. 즉, 능동 소자를 이용하여 매칭기를 통해 흐르는 전류의 경로를 변경함으로써, 공진기의 임피던스가 조절될 수 있다.
도 15는 도 8에 도시된 무선 전력 전송을 위한 공진기의 등가 회로를 나타낸 도면이다.
도 8에 도시된 무선 전력 전송을 위한 공진기는 도 15에 도시된 등가 회로로 모델링될 수 있다. 도 15의 등가 회로에서 CL은 도 8의 전송 선로의 중단부에 집중 소자의 형태로 삽입된 커패시터를 나타낸다.
이 때, 도 8에 도시된 무선 전력 전송을 위한 공진기는 영번째 공진 특성을 갖는다. 즉, 전파 상수가 0인 경우, 무선 전력 전송을 위한 공진기는
Figure pat00004
를 공진 주파수로 갖는다고 가정한다. 이 때, 공진 주파수
Figure pat00005
는 하기 수학식 1과 같이 표현될 수 있다. 여기서, MZR은 Mu Zero Resonator를 의미한다.
[수학식 1]
Figure pat00006

상기 수학식 1을 참조하면, 공진기의 공진 주파수
Figure pat00007
는
Figure pat00008
에 의해 결정될 수 있고, 공진 주파수
Figure pat00009
와 공진기의 물리적인 사이즈는 서로 독립적일 수 있음을 알 수 있다. 따라서, 공진 주파수
Figure pat00010
와 공진기의 물리적인 사이즈가 서로 독립적이므로, 공진기의 물리적인 사이즈는 충분히 작아질 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (20)

  1. 무선 전력 전송 장치로부터 웨이크-업(wake-up) 요청 신호 및 무선 전력 전송에 대한 동기 정보를 수신하고, 상기 웨이크-업(wake-up) 요청 신호에 대한 응답신호를 상기 무선 전력 전송 장치에 전송하는 타겟 통신부;
    상기 동기 정보에 포함된 타이밍 정보에 기초하여 온(on)/오프(off)되는 부하 경로 스위치(load path switch);
    상기 부하 경로 스위치가 온인 경우 상기 무선 전력 전송 장치의 소스 공진기와 마그네틱 커플링을 형성하는 타겟 공진기; 및
    상기 무선 전력 전송 장치로부터 무선으로 수신되는 전력을 상기 부하로 제공하는 전력 공급부를 포함하는,
    무선 전력 수신 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 응답신호는,
    상기 무선 전력 수신 장치의 식별자 정보 및 충전 상태에 대한 정보를 포함하는,
    무선 전력 수신 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    "상기 타겟 공진기와 상기 부하 사이" 또는 "상기 소스 공진기와 상기 타겟 공진기 사이"의 임피던스 매칭을 수행하는 매칭제어부를 더 포함하는,
    무선 전력 수신 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 타겟 공진기와 상기 전력 공급부 사이에 구비되고, 상기 동기 정보에 포함된 타이밍 정보에 기초하여 온(on)/오프(off)되는 공진 스위치를 더 포함하는,
    무선 전력 수신 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 무선 전력 전송 장치로부터 무선으로 수신되는 전력의 전력 전송 효율을 계산하고, 상기 타겟 통신부를 통해 상기 전력 전송 효율을 상기 무선 전력 전송 장치로 전송하는 제어부를 더 포함하는,
    무선 전력 수신 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 동기 정보에 포함된 타이밍 정보는 복수의 무선 전력 수신 장치들 각각에 할당된 온/오프 시간 구간에 대한 정보를 포함하고,
    상기 온/오프 시간 구간은 "상기 복수의 무선 전력 수신 장치들 각각의 충전 상태" 또는 " 상기 복수의 무선 전력 수신 장치들 각각에 대한 전력 전송 효율"에 따라 동적으로 할당된,
    무선 전력 수신 장치.
  7. 복수의 무선 전력 수신 장치들로 웨이크-업(wake-up) 요청 신호 및 무선 전력 전송에 대한 동기 정보를 전송하고, 상기 복수의 무선 전력 수신 장치들 각각으로부터 상기 웨이크-업(wake-up) 요청 신호에 대한 응답신호들을 수신하는 소스 통신부;
    상기 무선 전력 수신 장치들로 전송될 전력을 생성하는 전력 생성부; 및
    상기 동기 정보에 포함된 타이밍 정보에 따라서 상기 복수의 무선 전력 수신 장치들 각각의 타겟 공진기들과 마그네틱 커플링을 형성하고, 상기 생성된 전력을 상기 복수의 타겟 공진기들 각각에 무선으로 전송하는 소스 공진기를 포함하는,
    무선 전력 전송 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 응답신호들 각각에 포함된 식별자 정보에 기초하여 상기 무선 전력 수신 장치들의 개수를 인지하고, 상기 무선 전력 수신 장치들의 개수에 기초하여 상기 동기 정보를 생성하는 제어부를 더 포함하는,
    무선 전력 전송 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 무선으로 전송되는 전력의 전력 전송 효율을 모니터링하고, 전력 전송 효율의 모니터링 결과에 따라 상기 소스 공진기의 공진 주파수를 조정하는,
    무선 전력 전송 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 소스 공진기와 상기 전력 생성부 사이의 임피던스 매칭을 수행하는 매칭제어부를 더 포함하는,
    무선 전력 전송 장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 동기 정보에 포함된 타이밍 정보는 복수의 무선 전력 수신 장치들 각각에 할당된 온/오프 시간 구간에 대한 정보를 포함하고,
    상기 온/오프 시간 구간은 "상기 복수의 무선 전력 수신 장치들 각각의 충전 상태" 또는 " 상기 복수의 무선 전력 수신 장치들 각각에 대한 전력 전송 효율"에 따라 동적으로 할당되는,
    무선 전력 수신 장치.
  12. 무선 전력 전송 장치로부터 웨이크-업(wake-up) 요청 신호를 수신하는 단계;
    상기 웨이크-업(wake-up) 요청 신호에 대한 응답신호를 상기 무선 전력 전송 장치로 전송하는 단계;
    상기 무선 전력 전송 장치로부터 무선 전력 전송에 대한 동기 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 동기 정보에 포함된 타이밍 정보에 기초하여 부하 또는 타겟 공진기의 연결을 온/오프하는 단계를 포함하고,
    상기 부하 또는 상기 타겟 공진기의 연결이 온인 경우 상기 타겟 공진기는 소스 공진기와 마그네틱 커플링을 형성하는,
    무선 전력 수신 장치의 무선 전력 수신 제어 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 응답신호는,
    상기 무선 전력 수신 장치의 식별자 정보 및 충전 상태에 대한 정보를 포함하는,
    무선 전력 수신 장치의 무선 전력 수신 제어 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    반사파 또는 부하의 임피던스 변화를 감지하고 공진 주파수 또는 임피던스 매칭을 제어하는 단계를 더 포함하는,
    무선 전력 수신 장치의 무선 전력 수신 제어 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 동기 정보에 포함된 타이밍 정보는 복수의 무선 전력 수신 장치들 각각에 할당된 온/오프 시간 구간에 대한 정보를 포함하고,
    상기 온/오프 시간 구간은 "상기 복수의 무선 전력 수신 장치들 각각의 충전 상태" 또는 " 상기 복수의 무선 전력 수신 장치들 각각에 대한 전력 전송 효율"에 따라 동적으로 할당된,
    무선 전력 수신 장치의 무선 전력 수신 제어 방법.
  16. 웨이크-업(wake-up) 요청 신호를 브로드캐스트하는 단계;
    복수의 무선 전력 수신 장치들 각각으로부터 상기 웨이크-업(wake-up) 요청 신호에 대한 응답신호들을 수신하는 단계;
    상기 복수의 무선 전력 수신 장치들로 전력을 무선으로 전송하기 위한 동기 정보를 생성하는 단계;
    상기 동기 정보를 브로드캐스트하는 단계; 및
    상기 동기 정보에 포함된 타이밍 정보에 따라서 상기 복수의 무선 전력 수신 장치들 각각의 타겟 공진기들과 마그네틱 커플링을 형성하고, 상기 복수의 타겟 공진기들 각각에 전력을 무선으로 전송하는 단계를 포함하는,
    무선 전력 전송 장치의 무선 전력 전송 제어 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 동기 정보를 생성하는 단계는,
    상기 응답신호들 각각에 포함된 식별자 정보에 기초하여 상기 무선 전력 수신 장치들의 개수를 인지하고, 상기 무선 전력 수신 장치들의 개수에 기초하여 상기 동기 정보를 생성하는,
    무선 전력 전송 장치의 무선 전력 전송 제어 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 동기 정보에 포함된 타이밍 정보는 복수의 무선 전력 수신 장치들 각각에 할당된 온/오프 시간 구간에 대한 정보를 포함하고,
    상기 온/오프 시간 구간은 "상기 복수의 무선 전력 수신 장치들 각각의 충전 상태" 또는 " 상기 복수의 무선 전력 수신 장치들 각각에 대한 전력 전송 효율"에 따라 동적으로 할당되는,
    무선 전력 전송 장치의 무선 전력 전송 제어 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 동기 정보에 포함된 타이밍 정보는 듀티 사이클 타임(Duty cycle time)에 의하여 상기 복수의 무선 전력 수신 장치들 각각에 전달되는,
    무선 전력 전송 장치의 무선 전력 전송 제어 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 듀티 사이클 타임은 파워 듀티(power duty) 또는 위상 듀티(phase duty) 또는 주파수 듀티(frequency duty)인,
    무선 전력 전송 장치의 무선 전력 전송 제어 방법.
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