KR20130022185A - 무선 전력 전송 시스템에서 2개의 소스 공진기를 이용해서 자기장을 제어하는 소스 장치 및 방법 - Google Patents

무선 전력 전송 시스템에서 2개의 소스 공진기를 이용해서 자기장을 제어하는 소스 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

무선 전력 전송 시스템에서 2개의 소스 공진기를 이용해서 자기장을 제어하는 소스 장치 및 방법이 개시된다. 실시 예에 따른 소스 장치는 타겟 장치들의 수와 위치를 확인하고, 타겟 장치들의 수와 위치에 따라 타겟 장치들과의 전송률이 높도록 적어도 2개의 소스 공진기들에 의해 발생하는 자기장의 형태를 결정하고, 결정된 자기장의 형태로 상기 자기장이 형성되도록 소스 공진기들 중에서 적어도 하나의 위상을 변경한다.

Description

무선 전력 전송 시스템에서 2개의 소스 공진기를 이용해서 자기장을 제어하는 소스 장치 및 방법{Sauce apparatus and method that control magnetic field using two sauce resonators in Wireless Resonant Power Transfer system}
기술 분야는 무선전력 송신 시스템의 소스 장치에서 자기장의 형태를 제어하는 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 장치와 전력을 무선으로 수신하는 타겟 장치를 포함한다. 이때, 소스 장치는 무선 전력 전송 장치라 칭할 수 있다. 또한, 타겟 장치는 무선 전력 수신 장치라 칭할 수 있다.
소스 장치는 소스 공진기(source resonator)를 구비하고, 타겟 장치는 타겟 공진기(target resonator)를 구비한다. 소스 공진기와 타겟 공진기 사이에 마그네틱 커플링 또는 공진 커플링이 형성될 수 있다. 무선 환경의 특성 상, 타겟 장치는 소스 장치의 주변에 위치한다. 하지만 소스 장치에서 타겟 장치의 위치에 따라 소스 장치의 마그네틱 커플링을 제어하지 않기 때문에 타겟 장치의 위치에 따라 소스 공진기와 타겟 공진기 사이의 전송률이 좋지 않을 수 있다.
일 측면에 있어서, 자기장을 형성해서 전자기 에너지를 타겟 공진기로 전달하는 2개의 소스 공진기들과, 상기 소스 공진기들에 의해 발생하는 상기 자기장의 형태를 결정하는 자기장 형태 결정부 및 상기 결정된 자기장의 형태로 상기 자기장이 형성되도록 상기 소스 공진기들 중에서 적어도 하나의 위상을 변경하는 위상 변경부를 포함하는 자기장을 제어하는 소스 장치가 제공된다.
이때, 상기 자기장 형태 결정부는, 사용자의 요청에 확인해서 상기 자기장의 형태를 결정할 수 있다.
이때, 소스 장치는 타겟 장치들의 수와 위치를 확인하는 타겟 확인부를 더 포함하고, 상기 자기장 형태 결정부는 상기 타겟 장치들의 수와 위치에 따라 상기 타겟 장치들과의 전송률이 높도록 상기 자기장의 형태를 결정할 수 있다.
이때, 상기 위상 변경부는, 상기 결정된 자기장의 형태를 확인한 결과 상기 2개의 소스 공진기들 사이의 자기장 세기가 가장 큰 형태인 경우, 상기 2개의 소스 공진기들 간의 위상 차이가 없도록 설정한다.
이때, 상기 위상 변경부는, 상기 결정된 자기장의 형태를 확인한 결과 상기 2개의 소스 공진기들 사이의 자기장 세기가 가장 작고 상기 2개의 소스 공진기들의 바깥쪽의 자기장 세기가 큰 형태인 경우, 상기 2개의 소스 공진기들 간의 위상 차이를 180도로 설정한다.
이때, 상기 위상 변경부는, 상기 결정된 자기장의 형태에 따라 상기 2개의 소스 공진기들 간의 위상 차이를 0도에서 180도 사이로 설정한다.
이때, 상기 위상 변경부는, 상기 소스 공진기들로 입력되는 전류를 지연시켜서 위상을 변경할 수 있다.
다른 측면에 있어서, 자기장을 형성해서 전자기 에너지를 타겟 공진기로 전달하는 적어도 2개의 소스 공진기들과, 타겟 장치들의 수와 위치를 확인하는 타겟 확인부와, 상기 타겟 장치들의 수와 위치에 따라 상기 타겟 장치들과의 전송률이 높도록 상기 소스 공진기들에 의해 발생하는 상기 자기장의 형태를 결정하는 자기장 형태 결정부 및 상기 결정된 자기장의 형태로 상기 자기장이 형성되도록 상기 소스 공진기들 중에서 적어도 하나의 위상을 변경하는 위상 변경부를 포함하는 자기장을 제어하는 소스 장치가 제공된다.
일 측면에 있어서, 2개의 소스 공진기들에 의해 발생하는 자기장의 형태를 결정하는 단계 및 상기 결정된 자기장의 형태로 상기 자기장이 형성되도록 상기 소스 공진기들 중에서 적어도 하나의 위상을 변경하는 단계를 포함하는 소스 장치에서 자기장을 제어하는 방법이 제공된다.
이때, 상기 자기장의 형태를 결정하는 단계는, 사용자의 요청에 확인해서 상기 자기장의 형태를 결정할 수 있다.
이때, 상기 자기장의 형태를 결정하는 단계 이전에, 타겟 장치들의 수와 위치를 확인하는 단계를 더 포함하고, 상기 자기장의 형태를 결정하는 단계는 상기 타겟 장치들의 수와 위치에 따라 상기 타겟 장치들과의 전송률이 높도록 상기 자기장의 형태를 결정할 수 있다.
이때, 상기 위상을 변경하는 단계는, 상기 결정된 자기장의 형태를 확인한 결과 상기 2개의 소스 공진기들 사이의 자기장 세기가 가장 큰 형태인 경우, 상기 2개의 소스 공진기들 간의 위상 차이가 없도록 설정한다.
이때, 상기 위상을 변경하는 단계는, 상기 결정된 자기장의 형태를 확인한 결과 상기 2개의 소스 공진기들 사이의 자기장 세기가 가장 작고 상기 2개의 소스 공진기들의 바깥쪽의 자기장 세기가 큰 형태인 경우, 상기 2개의 소스 공진기들 간의 위상 차이를 180도로 설정한다.
이때, 상기 위상을 변경하는 단계는, 상기 결정된 자기장의 형태에 따라 상기 2개의 소스 공진기들 간의 위상 차이를 0도에서 180도 사이로 설정한다.
이때, 상기 위상을 변경하는 단계는, 상기 소스 공진기들로 입력되는 전류를 지연시켜서 위상을 변경한다.
다른 측면에 있어서, 타겟 장치들의 수와 위치를 확인하는 단계와, 상기 타겟 장치들의 수와 위치에 따라 상기 타겟 장치들과의 전송률이 높도록 적어도 2개의 소스 공진기들에 의해 발생하는 자기장의 형태를 결정하는 단계 및 상기 결정된 자기장의 형태로 상기 자기장이 형성되도록 상기 소스 공진기들 중에서 적어도 하나의 위상을 변경하는 단계를 포함하는 소스 장치에서 자기장을 제어하는 방법이 제공된다.
무선 전력 전송 시스템에서 2개의 소스 공진기를 이용해서 자기장을 제어하는 소스 장치 및 방법이 개시된다. 실시 예에 따른 소스 장치는 2개의 소스 공진기들에 의해 발생하는 자기장의 형태를 결정하고, 소스 공진기들 중에서 적어도 하나의 위상을 변경해서 결정된 자기장의 형태로 자기장이 형성되도록 하는 소스 장치 및 방법에 관한 것으로, 타겟 장치들의 수와 위치에 따라 타겟 장치들과의 전송률이 높도록 자기장의 형태를 변경할 수 있다. 또한 소스 장치 주변에 자기장의 영향이 염려스러운 장치가 존재하면 이를 피해서 자기장이 형성되도록 할 수도 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 나타낸다.
도 2는 일 실시 예에 따른 자기장을 제어하는 무선 전력 전송 시스템의 소스 장치를 나타낸다.
도 3은 일 실시 예에 따른 소스 장치에서 자기장을 제어하는 일 예를 나타낸다.
도 4는 일 실시 예에 따른 소스 장치에서 자기장을 제어하는 다른 예를 나타낸다.
도 5는 일 실시 예에 따른 소스 장치에서 자기장을 제어하는 또 다른 예를 나타낸다.
도 6은 일 실시 예에 따른 소스 장치에서 자기장 제어할 때 타겟 장치들의 전송률을 확인하기 위한 예를 나타낸다.
도 7은 일 실시 예에 따른 소스 장치에서 자기장을 제어할 때 타겟 장치들 각각의 전송률의 일 예를 나타낸다.
도 8은 일 실시 예에 따른 소스 장치에서 자기장을 제어할 때 타겟 장치들 각각의 전송률의 다른 예를 나타낸다.
도 9는 일 실시 예에 따른 소스 장치에서 자기장을 제어할 때 타겟 장치들 각각의 전송률의 또 다른 예를 나타낸다.
도 10은 일 실시 예에 따른 소스 장치에서 자기장을 제어하는 흐름을 나타낸다.
도 11은 일 실시예에 따른 공진기 및 피더에서 자기장의 분포를 나타낸다.
도 12은 일 실시예에 따른 공진기 및 피더의 구성을 나타낸 도면이다.
도 13는 일 실시예에 따른 피딩부의 피딩에 따른 공진기의 내부에서 자기장의 분포를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송 및 충전 시스템은 소스 디바이스(110) 및 타겟 디바이스(120)를 포함한다.
소스 디바이스(110)는 AC/DC 컨버터(111), Power Detector(113), 전력변환부(114), 제어 및 통신부(115) 및 소스 공진기(116)을 포함한다.
타겟 디바이스(120)는 타겟 공진기(121), 정류부(122), DC/DC 컨버터(123), 스위치부(124), 디바이스 로드(Device load)(125) 및 제어 및 통신부(126)를 포함한다.
AC/DC 컨버터(111)는 Power Supply(112)로부터 출력되는 수십 Hz 대역의 AC 전압을 정류하여 DC 전압을 생성한다. AC/DC 컨버터(111)는 일정한 레벨의 DC 전압을 출력하거나, 제어 및 통신부(115)의 제어에 따라 DC 전압의 출력 레벨을 조정할 수 있다.
Power Detector(113)는 AC/DC 컨버터(111)의 출력 전류 및 전압을 검출하고, 검출된 전류 및 전압에 대한 정보를 제어 및 통신부(115)로 전달한다. 또한, Power Detector(113)는 전력변환부(114)의 입력 전류 및 전압을 검출할 수 도 있다.
전력변환부(114)는 공진 주파수를 이용하여 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 트래킹 전력 또는 동작 전력을 생성한다. 즉, 전력변환부(114)는 공급 받는 전압 및 기준 공진 주파수를 사용하여, 공진 주파수의 트래킹을 위한 트래킹 전력(tracking power) 또는 타겟 디바이스의 동작을 위한 동작 전력(operation power)을 생성한다. 또한, 전력변환부(114)는 상기 전력 전송 효율 및 상기 타겟 디바이스(120)의 소비 전력량(dissipation power)을 고려하여, 상기 동작 전력을 생성한다.
전력변환부(114)는 수십 KHz ~ 수십 MHz 대역의 스위칭 펄스 신호에 의하여 일정한 레벨의 DC 전압을 AC 전압으로 변환함으로써 전력을 생성할 수 있다. 즉, 전력변환부(114)는 공진 주파수를 이용하여 직류 전압을 교류 전압으로 변환함으로써, 타겟 디바이스에서 사용되는 "트래킹 전력" 또는 "충전 전력 또는 동작 전력"을 생성할 수 있다. 여기서, 트래킹 전력은 0.1~1mWatt의 작은 전력을 의미하고, 충전 전력 또는 동작 전력은 타겟 디바이스로 전송되는 1mWatt~200Watt의 큰 전력을 의미한다.
본 명세서에 있어서, “충전”이라는 용어는 전력을 충전하는 유닛(unit) 또는 요소(element)에 전력을 공급하는 의미로 사용될 수 있다. 또한, “충전”이라는 용어는 전력을 소비하는 유닛(unit) 또는 요소(element)에 전력을 공급하는 의미로도 사용될 수 있다. 예를 들어, “충전 전력”은 타겟 디바이스의 배터리를 충전하는데 필요한 전력 또는 타겟 디바이스의 동작에 소비되는 전력을 의미한다. 여기서, 유닛(unit) 또는 요소(element)는 예를 들어 배터리, 디스플레이, 음성 출력 회로, 메인 프로세서, 각종 센서들을 포함한다.
한편, 본 명세서에서 “기준 공진 주파수”는 소스 디바이스(110)가 기본적으로 사용하는 공진 주파수의 의미로 사용된다. 또한, “트래킹 주파수”는 기 설정된 방식에 따라 조정된 공진 주파수의 의미로 사용된다.
제어 및 통신부(115)는 무선 전력 전송에 대한 전력 전송 효율이 기 설정된 값 이상이 되는 공진 주파수를 결정하고, 상기 타겟 디바이스의 수신 전력량이 기 설정된 범위 안에서 유지되도록 전력 제어를 수행한다.
제어 및 통신부(115)는 "트래킹 전력" 또는 "충전용 전력"에 대한 반사파를 검출하고, 검출된 반사파에 기초하여 상기 타겟 공진기(121)와 상기 소스 공진기(116) 사이의 미스매칭(mismatching)을 검출한다. 제어 및 통신부(115)는 반사파의 엔벨롭(envelop)을 검출함으로써, 미스 매칭을 검출하거나 반사파의 전력량을 검출함으로써 미스 매칭을 검출할 수 있다.
또한, 제어 및 통신부(115)는 스위칭 펄스 신호의 주파수를 조정할 수 있다. 제어 및 통신부(115)의 제어에 의하여 스위칭 펄스 신호의 주파수가 결정될 수 있다. 제어 및 통신부(115)는 전력변환부(114)를 제어함으로써, 타겟 디바이스(120)에 전송하기 위한 변조 신호를 생성할 수 있다. 즉, 제어 및 통신부(115)는 인-밴드 통신"을 통해 상기 타겟 디바이스에 다양한 메시지를 전송할 수 있다. 또한, 제어 및 통신부(115)는 반사파를 검출하고, 반사파의 포락선을 통해 타겟 디바이스로부터 수신되는 신호를 복조할 수 있다.
제어 및 통신부(115)는 다양한 방법을 통해, 인-밴드 통신을 수행하기 위한 변조 신호를 생성할 수 있다. 제어 및 통신부(115)는 스위칭 펄스 신호를 온/오프 함으로써, 변조신호를 생성할 수 있다. 또한, 제어 및 통신부(115)는 델타-시그마 변조를 수행하여, 변조신호를 생성할 수 있다. 제어 및 통신부(115)는 일정한 포락선을 가지는 펄스폭 변조신호를 생성할 수 있다.
한편, 제어 및 통신부(115)는 통신 채널을 이용하는 아웃-밴드 통신을 수행할 수 도 있다. 제어 및 통신부(115)는 Zigbee, Bluetooth 등의 통신 모듈을 포함할 수 있다. 제어 및 통신부(115)는 아웃-밴드 통신을 통해 타겟 디바이스(120)와 데이터를 송수신 할 수 있다.
소스 공진기(116)는 전자기(electromagnetic) 에너지를 타겟 공진기(121)로 전달(transferring)한다. 즉, 소스 공진기(116)는 타겟 공진기(121)와의 마그네틱 커플링을 통해 "트래킹 전력" 또는 "동작 전력"을 타겟 디바이스(120)로 전달한다.
타겟 공진기(121)는 소스 공진기(116)로부터 전자기(electromagnetic) 에너지를 수신한다. 즉, 타겟 공진기(121)는 소스 공진기(116)와의 마그네틱 커플링을 통해 소스 디바이스(110)로부터 "트래킹 전력" 또는 "동작 전력"을 수신한다. 또한, 타겟 공진기(121)는 인-밴드 통신을 통해 상기 소스 디바이스로부터 다양한 메시지를 수신할 수 있다.
정류부(122)는 교류 전압을 정류함으로써, DC 전압을 생성한다. 즉, 정류부(122)는 타겟 공진기(121)에 수신된 교류 전압을 정류한다.
DC/DC 컨버터(123)는 정류부(122)에서 출력되는 DC 전압의 레벨을 디바이스 로드(Device load)(125)의 용량에 맞게 조정한다. 즉, DC/DC 컨버터(123)는 정류부(122)에서 출력되는 DC 전압의 레벨을 조정하고, 레벨이 조정된 DC 전압을 디바이스 로드(device load)(125)로 제공한다. 예를 들어, DC/DC 컨버터(123)는 정류부(122)에서 출력되는 DC 전압의 레벨을 3~10Volt로 조정할 수 있다.
스위치부(124)는 제어 및 통신부(126)의 제어에 따라 온/오프 된다. 스위치부(124)가 오프되는 경우, 소스 디바이스(110)의 제어 및 통신부(115)는 반사파를 검출하게 된다. 즉, 스위치부(124)가 오프되는 경우, 소스 공진기(116)와 타겟 공진기(121) 사이의 마그네틱 커플링이 제거 될 수 있다.
디바이스 로드(Device load)(125)는 배터리를 포함할 수 있다. 디바이스 로드(Device load)(125)는 DC/DC 컨버터(123)로부터 출력되는 DC 전압을 이용하여 배터리를 충전할 수 있다.
제어 및 통신부(126)는 수신된 트래킹 전력의 전력량, 상기 디바이스 로드의 소비 전력량 및 상기 수신된 동작 전력의 전력량에 대한 정보를 상기 소스 디바이스로 전송한다. 이때, 수신된 동작 전력의 전력량은 기 설정된 범위 안에서 유지된다. 제어 및 통신부(126)는 충전용 배터리의 충전 상태에 대한 정보를 검출하고, 상기 충전 상태에 대한 정보를 상기 소스 디바이스로 전송할 수 있다. 이때, 충전 상태에 대한 정보는 배터리로 흐르는 전류량 및 배터리에 걸리는 전압일 수 있다.
제어 및 통신부(126)는 공진 주파수를 이용하여 데이터를 송수신하는 인-밴드 통신을 수행할 수 있다. 이때, 제어 및 통신부(126)는 타겟 공진기(121)과 정류부(122) 사이의 신호를 검출하여 수신 신호를 복조하거나, 정류부(122)의 출력 신호를 검출하여 수신 신호를 복조할 수 있다. 즉, 제어 및 통신부(126)는 인-밴드 통신을 통해 수신된 메시지를 복조할 수 있다. 또한, 제어 및 통신부는 타겟 공진기(121)의 임피던스를 조정함으로써, 소스 디바이스(110)에 전송하는 신호를 변조할 수 있다. 또한, 제어 및 통신부는 스위치부(124)의 온/오프를 통해 소스 디바이스(110)에 전송하는 신호를 변조할 수 도 있다. 간단한 예로, 제어 및 통신부(126)는 타겟 공진기(121)의 임피던스를 증가 시킴으로써, 소스 디바이스(110)의 제어 및 통신부(115)에서 반사파가 검출되도록 할 수 있다. 반사파의 발생 여부에 따라, 소스 디바이스(110)의 제어 및 통신부(115)는 이진수 “0” 또는 “1”을 검출할 수 있다.
제어 및 통신부(126)는 “해당 타겟 디바이스의 제품의 종류”, “해당 타겟 디바이스의 제조사 정보”, “해당 타겟 디바이스의 모델명”, “해당 타겟 디바이스의 Battery type”, “해당 타겟 디바이스의 충전 방식”, “해당 타겟 디바이스의 Load의 임피던스 값”, “해당 타겟 디바이스의 Target 공진기의 특성에 대한 정보”, “해당 타겟 디바이스의 사용 주파수 대역에 대한 정보”, “해당 타겟 디바이스의 소요되는 전력량”, “해당 타겟 디바이스의 고유의 식별자”, 또는 “해당 타겟 디바이스의 제품의 버전 또는 규격 정보”를 포함하는 응답 메시지를 상기 무선 전력 전송 장치로 전송할 수 있다.
한편, 제어 및 통신부(126)는 통신 채널을 이용하는 아웃-밴드 통신을 수행할 수 도 있다. 제어 및 통신부(126)는 Zigbee, Bluetooth 등의 통신 모듈을 포함할 수 있다. 제어 및 통신부(126)는 아웃-밴드 통신을 통해 소스 디바이스(110)와 데이터를 송수신 할 수 있다.
도 2는 일 실시 예에 따른 자기장을 제어하는 무선 전력 전송 시스템의 소스 장치를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 소스 장치(200)는 AC/DC 컨버터(111), Power Detector(113), 전력변환부(114), 제어 및 통신부(210), 타겟 확인부(220), 자기장 형태 결정부(230), 위상 변경부(240) 및 소스 공진기들(252, 254)을 포함한다.
AC/DC 컨버터(111), Power Detector(113) 및 전력변환부(114)는 상술한 도 1과 동일함으로 상세한 설명을 생략한다.
타겟 확인부(220)는 무선전력을 전송할 대상인 타겟 장치들의 수와 위치를 확인한다. 이때, 타겟 확인부(220)는 타겟 장치들의 수와 위치를 타겟 장치들로부터 통신을 통해 전력공급을 요청받아서 확인하거나, 타겟 장치를 감지하는 센서를 이용해서 확인하거나, 무선 전력의 공급을 위한 공진특성을 이용해서 확인할 수 있다.
자기장 형태 결정부(230)는 소스 공진기들(252, 254)에 의해 발생하는 자기장(magnetic field)의 형태를 결정한다.
자기장 형태 결정부(230)는 사용자의 요청에 확인해서 상기 자기장의 형태를 결정할 수 있다. 또한, 자기장 형태 결정부(230)는 타겟 확인부(220)를 통해 확인한 타겟 장치들의 수와 위치에 따라 타겟 장치들과의 전송률이 높도록 자기장의 형태를 결정할 수도 있다.
위상 변경부(240)는 결정된 자기장의 형태로 자기장이 형성되도록 소스 공진기(254)로 입력되는 전류의 위상을 변경한다. 이때, 위상 변경부(240)는 소스 공진기(254)로 입력되는 전류를 지연시켜서 위상을 변경한다. 위상 변경부(240)에 의해 형성되는 자기장의 형태는 아래 도 3에서 도 5의 형태가 가능하다.
도 3은 일 실시 예에 따른 소스 장치에서 자기장을 제어하는 일 예를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 도 3은 자기장의 형태가 2개의 소스 공진기들(252, 254) 사이의 자기장 세기가 가장 큰 형태인 경우이다. 위상 변경부(240)는 결정된 자기장의 형태를 확인한 결과 2개의 소스 공진기들(252, 254) 사이의 자기장 세기가 가장 큰 형태인 경우, 소스 공진기(254)로 입력되는 전류의 위상을 변경해서 2개의 소스 공진기들(252, 254) 간의 위상 차이가 없도록 설정한다.
도 4는 일 실시 예에 따른 소스 장치에서 자기장을 제어하는 다른 예를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 도 4는 자기장의 형태가 2개의 소스 공진기들(252, 254) 사이의 자기장 세기가 가장 작고 2개의 소스 공진기들(252, 254)의 바깥쪽의 자기장 세기가 큰 형태인 경우이다.
위상 변경부(240)는 결정된 자기장의 형태를 확인한 결과 2개의 소스 공진기들(252, 254) 사이의 자기장 세기가 가장 작고 2개의 소스 공진기들(252, 254)의 바깥쪽의 자기장 세기가 큰 형태인 경우, 소스 공진기(254)로 입력되는 전류의 위상을 변경해서 2개의 소스 공진기들(252, 254) 간의 위상 차이를 180도로 설정한다.
도 5는 일 실시 예에 따른 소스 장치에서 자기장을 제어하는 또 다른 예를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 도 5는 자기장의 형태가 2개의 소스 공진기들(252, 254) 사이와 2개의 소스 공진기들(252, 254)의 바깥쪽에 고르게 분포하는 형태로서, 자기장의 분포는 소스 공진기들(252, 254) 간의 위상 차이에 따라 변경될 수 있다.
위상 변경부(240)는 결정된 자기장의 형태에 따라 소스 공진기(254)로 입력되는 전류의 위상을 변경해서 2개의 소스 공진기들(252, 254) 간의 위상 차이를 0도에서 180도 사이로 설정한다.
소스 공진기들(252, 254)은 소스 공진기들(252, 254) 간의 자기장을 형성하고, 전자기 에너지를 타겟 공진기로 전달한다.
제어 및 통신부(210)는 도 1의 제어 및 통신부(115)의 기능을 수행하고, 추가로 타겟 확인부(220)와 자기장 형태 결정부(230)의 기능을 수행할 수 있다. 제어 및 통신부(210), 타겟 확인부(220)와 자기장 형태 결정부(230)를 구분하여 도시한 것은 각 기능들을 구별하여 설명하기 위함이다. 따라서 제어 및 통신부(210)는 타겟 확인부(220)와 자기장 형태 결정부(230) 각각의 기능을 수행하도록 구성된(configured) 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 또한, 제어 및 통신부(210) 타겟 확인부(220)와 자기장 형태 결정부(230) 각각의 기능 중 일부를 수행하도록 구성된(configured) 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다.
도 6은 일 실시 예에 따른 소스 장치에서 자기장 제어할 때 타겟 장치들의 전송률을 확인하기 위한 예를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 도 6의 무선전력 전송 시스템은 2개의 소스 공진기들을 구비한 소스 장치(200)와 소스 공진기들의 바깥쪽에 위치한 타겟 장치들(610, 630) 및 소스 공진기들 사이에 위치한 타겟 장치(620)를 포함한다.
타겟 장치들(610, 620, 630)는 각각의 위치에서 소스 장치(200)로부터 전력을 수신할 수 있다. 이때, 타겟 장치들(610, 620, 630)이 수신하는 전력량은 자기장에 형태에 따라 변경되는 전송률에 따른 변동된다.
소스 장치(200)는 타겟 장치들(610, 620, 630)의 위치를 고려해서 자기장의 형태를 결정하고, 소스 공진기들 간의 위상 차이를 변경해서 자기장의 형태를 변경할 수 있다.
소스 장치(200)에서 도 3과 같은 형태로 자기장의 형태를 결정한 경우, 소스 장치(200)는 소스 공진기들 간의 위상 차이를 0도로 설정한다. 이 경우, 타겟 장치들(610, 620, 630) 각각의 전송률을 도 7과 같다.
도 7은 일 실시 예에 따른 소스 장치에서 자기장을 제어할 때 타겟 장치들 각각의 전송률의 일 예를 나타낸다.
도 7을 참조하면, 소스 공진기들 사이에 위치한 타겟 장치(620)의 전송률이 극대화 되고, 소스 공진기들 바깥쪽에 위치한 타겟 장치들(610, 630)의 전송률은 최소화 된다.
한편, 소스 장치(200)에서 도 4과 같은 형태로 자기장의 형태를 결정한 경우, 소스 장치(200)는 소스 공진기들 간의 위상 차이를 180도로 설정한다. 이 경우, 타겟 장치들(610, 620, 630) 각각의 전송률을 도 8과 같다.
도 8은 일 실시 예에 따른 소스 장치에서 자기장을 제어할 때 타겟 장치들 각각의 전송률의 다른 예를 나타낸다.
도 8을 참조하면, 소스 공진기들 사이에 위치한 타겟 장치(620)의 전송률이 최소화 되고, 소스 공진기들 바깥쪽에 위치한 타겟 장치들(610, 630)의 전송률은 극대화 된다.
한편, 소스 장치(200)에서 소스 공진기들 간의 위상 차이를 0도에서 180도 사이의 값으로 설정하는 경우 도 5과 같이 자기장의 형태가 형성되며, 자기장의 형태는 위상의 차이에 따라 변경된다. 이 경우, 타겟 장치들(610, 620, 630) 각각의 전송률을 도 9과 같이 소스 공진기들 간의 위상 차이에 따라 변동된다.
도 9는 일 실시 예에 따른 소스 장치에서 자기장을 제어할 때 타겟 장치들 각각의 전송률의 또 다른 예를 나타낸다.
도 9를 참조하면, 소스 공진기들 사이에 위치한 타겟 장치(620)의 전송률은 소스 공진기들 간의 위상 차이가 0도에 가까울수록 커지고, 소스 공진기들 바깥쪽에 위치한 타겟 장치들(610, 630)의 전송률은 소스 공진기들 간의 위상 차이가 180도에 가까울수록 커진다. 이때, 타겟 장치(620)의 전송률과 타겟 장치들(610, 630)의 전송률은 서로 트레이드오프　(trade off)의 관계를 가진다.
도 10은 일 실시 예에 따른 소스 장치에서 자기장을 제어하는 흐름을 나타낸다.
도 10을 참조하면, 소스 장치는 1010단계에서 무선전력을 전송할 타겟 장치들의 수와 위치를 확인한다.
그리고, 소스 장치는 1020단계에서 타겟 장치들의 수와 위치에 따라 타겟 장치들과의 전송률이 높도록 2개의 소스 공진기들에 의해 발생하는 자기장의 형태를 결정한다.
그리고, 소스 장치는 1020단계에서 결정된 자기장의 형태로 자기장이 형성되도록 소스 공진기들 중에서 적어도 하나의 위상을 변경한다.
도 11은 일 실시예에 따른 공진기 및 피더에서 자기장의 분포를 나타낸다.
별도의 피더를 통해 공진기가 전력을 공급받는 경우에는 피더에서 자기장이 발생하고, 공진기에서도 자기장이 발생한다.
도 11의 (a)를 참조하면, 피더(1110)에서 입력 전류가 흐름에 따라 자기장(1130)이 발생한다. 피더(1110) 내부에서 자기장의 방향(1131)과 외부에서 자기장의 방향(1133)은 서로 반대 위상을 가진다. 피더(1110)에서 발생하는 자기장(1130)에 의해 공진기(1120)에서 유도 전류가 발생한다. 이때 유도 전류의 방향은 입력 전류의 방향과 반대이다.
유도 전류에 의해 공진기(1120)에서 자기장(1140)이 발생한다. 자기장의 방향은 공진기(1120)의 내부에서는 동일한 방향을 가진다. 따라서, 공진기(1120)에 의해 피더(1110)의 내부에서 발생하는 자기장의 방향(1141)과 피더(1110)의 외부에서 발생하는 자기장의 방향(1143)은 동일한 위상을 가진다.
결과적으로 피더(1110)에 의해서 발생하는 자기장과 공진기(1120)에서 발생하는 자기장을 합성하면, 피더(1110)의 내부에서는 자기장의 세기가 약화되고, 피더(1110)의 외부에서는 자기장의 세기가 강화된다.
도 12은 일 실시예에 따른 공진기 및 피더의 구성을 나타낸 도면이다.
도 12의 (a)를 참조하면, 공진기(1210)는 캐패시터(1211)를 포함할 수 있다. 피딩부(1220)는 캐패시터(1211)의 양단에 전기적으로 연결될 수 있다.
(b)는 (a)의 구조를 좀 더 구체적으로 표시한 도면이다. 이때, 공진기(1210)는 제1 전송선로, 제1 도체(1241), 제2 도체(1242), 적어도 하나의 제1 캐패시터(1250)를 포함할 수 있다.
제1 캐패시터(1250)는 제1 전송 선로에서 제1 신호 도체 부분(1231)과 제2 신호 도체 부분(1232) 사이에 위치에 직렬로 삽입되며, 그에 따라 전계(electric field)는 제1 캐패시터(1250)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 그라운드 된다(grounded). 본 명세서에서는 제1 전송 선로의 상부에 있는 도체를 제1 신호 도체 부분(1231)과 제2 신호 도체 부분(1232)로 나누어 부르고, 제1 전송 선로의 하부에 있는 도체를 제1 그라운드 도체 부분(1233)으로 부르기로 한다.
(b)에 도시된 바와 같이, 공진기는 2 차원 구조의 형태를 갖는다. 제1 전송 선로는 상부에 제1 신호 도체 부분(1231) 및 제2 신호 도체 부분(1232)을 포함하고, 하부에 제1 그라운드 도체 부분(1233)을 포함한다. 제1 신호 도체 부분(1231) 및 제2 신호 도체 부분(1232)과 제1 그라운드 도체 부분(1233)은 서로 마주보게 배치된다. 전류는 제1 신호 도체 부분(1231) 및 제2 신호 도체 부분(1232)을 통하여 흐른다.
또한, (b)에 도시된 바와 같이 제1 신호 도체 부분(1231)의 한쪽 단은 제1 도체(1241)와 접지(short)되고, 다른 쪽 단은 제1 캐패시터(1250)와 연결된다. 그리고, 제2 신호 도체 부분(1232)의 한쪽 단은 제2 도체(1242)와 접지되며, 다른 쪽 단은 제1 캐패시터(1250)와 연결된다. 결국, 제1 신호 도체 부분(1231), 제2 신호 도체 부분(1232) 및 제1 그라운드 도체 부분(1233), 도체들(1241, 1242)은 서로 연결됨으로써, 공진기는 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.
제1 캐패시터(1250)는 전송 선로의 중단부에 삽입된다. 보다 구체적으로, 제1캐패시터(1250)는 제1 신호 도체 부분(1231) 및 제2 신호 도체 부분(1232) 사이에 삽입된다. 이 때, 제1 캐패시터(1250)는 집중 소자(lumped element) 및 분산 소자(distributed element) 등의 형태를 가질 수 있다. 특히, 분산 소자의 형태를 갖는 분산된 캐패시터는 지그재그 형태의 도체 라인들과 그 도체 라인들 사이에 존재하는 높은 유전율을 갖는 유전체를 포함할 수 있다.
제1 캐패시터(1250)가 전송 선로에 삽입됨에 따라 소스 공진기는 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 제1 캐패시터(1250)의 캐패시턴스가 적절히 정해지는 경우, 소스 공진기는 메타물질의 특성을 가질 수 있다. 특히, 제1 캐패시터(1250)의 캐패시턴스를 적절히 조절함으로써, 소스 공진기는 음의 투자율을 가질 수 있으므로, 소스 공진기는 MNG 공진기로 불려질 수 있다. 제1 캐패시터(1250)의 캐패시턴스를 정하는 전제(criterion)들은 다양할 수 있다. 소스 공진기가 메타물질(metamaterial)의 특성을 가질 수 있도록 하는 전제(criterion), 소스 공진기가 대상 주파수에서 음의 투자율을 갖도록 하는 전제 또는 소스 공진기가 대상 주파수에서 영번째 공진(Zeroth-Order Resonance) 특성을 갖도록 하는 전제 등이 있을 수 있고, 상술한 전제들 중 적어도 하나의 전제 아래에서 제1 캐패시터(1250)의 캐패시턴스가 정해질 수 있다.
MNG 공진기는 전파 상수(propagation constant)가 0일 때의 주파수를 공진 주파수로 갖는 영번째 공진(Zeroth-Order Resonance) 특성을 가질 수 있다. MNG 공진기는 영번째 공진 특성을 가질 수 있으므로, 공진 주파수는 MNG 공진기의 물리적인 사이즈에 대해 독립적일 수 있다. 즉, 아래에서 다시 설명하겠지만, MNG 공진기에서 공진 주파수를 변경하기 위해서는 제1 캐패시터(1250)를 적절히 설계하는 것으로 충분하므로, MNG 공진기의 물리적인 사이즈를 변경하지 않을 수 있다.
또한, 근접장(near field)에서 전계는 전송 선로에 삽입된 제1 캐패시터(1250)에 집중되므로, 제1 캐패시터(1250)로 인하여 근접 필드에서는 자기장(magnetic field)이 도미넌트(dominant)해진다. 그리고, MNG 공진기는 집중 소자의 제1 캐패시터(1250)를 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, (b)에 도시되지 아니하였으나, MNG 공진기를 관통하는 마그네틱 코어가 더 포함될 수 있다. 이러한 마그네틱 코어는 전력 전송 거리를 증가시키는 기능을 수행할 수 있다.
(b)를 참조하면, 피딩부(1220)는 제2 전송선로, 제3 도체(1271), 제4 도체(1272), 제5 도체(1281) 및 제6 도체(1282)를 포함할 수 있다.
제2 전송 선로는 상부에 제3 신호 도체 부분(1261) 및 제4 신호 도체 부분(1262)을 포함하고, 하부에 제2 그라운드 도체 부분(1263)을 포함한다. 제3 신호 도체 부분(1261) 및 제4 신호 도체 부분(1262)과 제2 그라운드 도체 부분(1263)은 서로 마주보게 배치된다. 전류는 제3 신호 도체 부분(1261) 및 제4 신호 도체 부분(1262)을 통하여 흐른다.
또한, (b)에 도시된 바와 같이 제3 신호 도체 부분(1261)의 한쪽 단은 제3 도체(1271)와 접지(short)되고, 다른 쪽 단은 제5 도체(1281)와 연결된다. 그리고, 제4 신호 도체 부분(1262)의 한쪽 단은 제4 도체(1272)와 접지되며, 다른 쪽 단은 제6 도체 (1282)와 연결된다. 제5 도체(1281)는 제1 신호 도체 부분(1231)과 연결되고, 제6 도체 (1282)는 제2 신호 도체 부분(1232)과 연결된다. 제5 도체(1281)와 제6 도체(1282)는 제1 캐패시터(1250)의 양단에 병렬로 연결된다. 이때, 제5 도체(1281) 및 제6 도체(1282)는 RF신호를 입력받는 입력 포트로 사용될 수 있다.
결국, 제3 신호 도체 부분(1261), 제4 신호 도체 부분(1262) 및 제2 그라운드 도체 부분(1263), 제3 도체(1271), 제4 도체(1272), 제5 도체(1281), 제6 도체(1282) 및 공진기(1210)는 서로 연결됨으로써, 공진기(1210) 및 피딩부(1220)는 전기적으로 닫혀 있는 루프 구조를 갖는다. 여기서, '루프 구조'는 원형 구조, 사각형과 같은 다각형의 구조 등을 모두 포함한다. 제5 도체(1281) 또는 제6 도체(1282)를 통하여 RF 신호가 입력되면, 입력 전류는 피딩부(1220) 및 공진기(1210)에 흐르게 되고, 입력 전류에 의해 발생하는 자기장에 의하여, 공진기(1210)에 유도 전류가 유도 된다. 피딩부(1220)에서 흐르는 입력 전류의 방향과 공진기(1210)에서 흐르는 유도 전류의 방향이 동일하게 형성됨으로써, 공진기(1210)의 중앙에서는 자기장의 세기가 강화되고, 공진기(1210)의 외곽에서는 자기장의 세기가 약화된다.
공진기(1210)와 피딩부(1220) 사이 영역의 면적에 의해 입력 임피던스가 결정될 수 있으므로, 전력 증폭기의 출력 임피던스와 상기 입력 임피던스의 매칭을 수행하기 위해 별도의 매칭 네트워크는 필요하지 않다. 매칭 네트워크가 사용되는 경우에도, 피딩부(1220)의 크기를 조절함으로써, 입력 임피던스를 결정할 수 있기 때문에, 매칭 네트워크의 구조는 단순해질 수 있다. 단순한 매칭 네트워크 구조는 매칭 네트워크의 매칭 손실을 최소화한다.
제2 전송 선로, 제3 도체(1271), 제4 도체(1272), 제5 도체(1281), 제6 도체(1282) 는 공진기(1210)와 동일한 구조를 형성할 수 있다. 즉, 공진기(1210)가 루프 구조인 경우에는 피딩부(1220)도 루프 구조일 수 있다. 또한, 공진기(1210)가 원형 구조인 경우에는 피딩부(1220)도 원형 구조일 수 있다.
도 13는 일 실시예에 따른 피딩부의 피딩에 따른 공진기의 내부에서 자기장의 분포를 나타낸 도면이다.
무선 전력 전송에서 피딩은, 소스 공진기에 전력을 공급하는 것을 의미한다. 또한, 무선 전력 전송에서 피딩은, 정류부에 AC 전력을 공급하는 것을 의미할 수 있다. 도 13의 (a)는 피딩부에서 흐르는 입력 전류의 방향 및 소스 공진기에서 유도되는 유도 전류의 방향을 나타낸다. 또한, (a)는 피딩부의 입력 전류에 의해 발생하는 자기장의 방향 및 소스 공진기의 유도 전류에 의해 발생하는 자기장의 방향을 나타낸다. (a)는 도 12의 공진기(1210) 및 피딩부(1220)를 좀 더 간략하게 표현한 도면이다. (b)는 피딩부와 공진기의 등가회로를 나타낸다.
(a)를 참조하면, 피딩부의 제5 도체 또는 제6 도체는 입력 포트(1310)로 사용될 수 있다. 입력 포트(1310)는 RF 신호를 입력 받는다. RF 신호는 전력 증폭기로부터 출력될 수 있다. 전력 증폭기는 타겟 디바이스의 필요에 따라 RF 신호의 진폭을 증감시킬 수 있다. 입력 포트(1310)에서 입력된 RF 신호는 피딩부에 흐르는 입력 전류의 형태로 표시될 수 있다. 피딩부를 흐르는 입력 전류는 피딩부의 전송선로를 따라 시계방향으로 흐른다. 그런데, 피딩부의 제5 도체는 공진기와 전기적으로 연결된다. 좀 더 구체적으로, 제5 도체는 공진기의 제1 신호 도체 부분과 연결된다. 따라서 입력 전류는 피딩부 뿐만 아니라 공진기에도 흐르게 된다. 공진기에서 입력 전류는 반시계 방향으로 흐른다. 공진기에 흐르는 입력 전류에 의하여 자기장이 발생하고, 상기 자기장에 의해 공진기에 유도 전류가 생성된다. 유도 전류는 공진기에서 시계방향으로 흐른다. 이때 유도 전류는 공진기의 캐패시터에 에너지를 전달할 수 있다. 또한, 유도 전류에 의해 자기장이 발생한다. (a)에서 피딩부 및 공진기에 흐르는 입력 전류는 실선으로 표시되고, 공진기에 흐르는 유도 전류는 점선으로 표시되었다.
전류에 의해 발생하는 자기장의 방향은 오른나사의 법칙을 통해 알 수 있다. 피딩부 내부에서, 피딩부에 흐르는 입력 전류에 의해 발생한 자기장의 방향(1321)과 공진기에 흐르는 유도 전류에 의해 발생한 자기장의 방향(1323)은 서로 동일하다. 따라서, 피딩부 내부에서 자기장의 세기가 강화된다.
또한, 피딩부와 공진기 사이의 영역에서, 피딩부에 흐르는 입력 전류에 의해 발생한 자기장의 방향(1333)과 소스 공진기에 흐르는 유도 전류에 의해 발생한 자기장의 방향(1331)은 서로 반대 위상이다. 따라서, 피딩부와 공진기 사이의 영역에서, 자기장의 세기는 약화된다.
루프 형태의 공진기에서는 일반적으로 공진기의 중심에서는 자기장의 세기가 약하고, 공진기의 외곽부분에서는 자기장의 세기가 강하다. 그런데 (a)를 참조하면, 피딩부가 공진기의 캐패시터 양단에 전기적으로 연결됨으로써 공진기의 유도 전류의 방향과 피딩부의 입력 전류의 방향이 동일해 진다. 공진기의 유도 전류의 방향과 피딩부의 입력 전류의 방향이 동일하기 때문에, 피딩부의 내부에서는 자기장의 세기가 강화되고, 피딩부의 외부에서는 자기장의 세기가 약화된다. 결과적으로 루프 형태의 공진기의 중심에서는 피딩부로 인하여 자기장의 세기가 강화되고, 공진기의 외곽부분에서는 자기장의 세기가 약화될 수 있다. 그러므로 공진기 내부에서는 전체적으로 자기장의 세기가 균일해질 수 있다.
한편, 소스 공진기에서 타겟 공진기로 전달되는 전력 전송의 효율은 소스 공진기에서 발생하는 자기장의 세기에 비례하므로, 소스 공진기의 중심에서 자기장의 세기가 강화됨에 따라 전력 전송 효율도 증가할 수 있다.
(b)를 참조하면, 피딩부(1340) 및 공진기(1350)는 등가회로로 표현될 수 있다. 피딩부(1340)에서 공진기 측을 바라볼 때 보이는 입력 임피던스 Zin은 다음의 수식과 같이 계산될 수 있다.
Figure pat00001
여기서, M은 피딩부(1340)와 공진기(1350) 사이의 상호 인덕턴스를 의미하고, ω 는 피딩부(1340)와 공진기(1350) 간의 공진 주파수를 의미하고, Z는 공진기(1350)에서 타겟 디바이스 측을 바라볼 때 보이는 임피던스를 의미한다. Zin은 상호 인덕턴스 M에 비례한다. 따라서, 피딩부(1340)와 공진기(1350) 사이에 상호 인덕턴스를 조절함으로써 Zin을 제어할 수 있다. 상호 인덕턴스 M은 피딩부(1340)와 공진기(1350) 사이 영역의 면적에 따라 조절될 수 있다. 피딩부(1340)의 크기에 따라 피딩부(1340)와 공진기(1350) 사이 영역의 면적이 조절될 수 있다. Zin은 피딩부(1340)의 크기에 따라 결정될 수 있으므로, 전력 증폭기의 출력 임피던스와 임피던스 매칭을 수행하기 위해 별도의 매칭 네트워크가 필요하지 않다.
무선 전력 수신 장치에 포함된 타겟 공진기 및 피딩부도 위와 같은 자기장의 분포를 가질 수 있다. 타겟 공진기는 소스 공진기로부터 마그네틱 커플링을 통하여 무선 전력을 수신한다. 이때 수신되는 무선 전력을 통하여 타겟 공진기에서는 유도 전류가 생성될 수 있다. 타겟 공진기에서 유도 전류에 의해 발생한 자기장은 피딩부에 다시 유도 전류를 생성할 수 있다. 이때, (a)의 구조와 같이 타겟 공진기와 피딩부가 연결되면, 타겟 공진기에서 흐르는 전류의 방향과 피딩부에서 흐르는 전류의 방향은 동일해진다. 따라서, 피딩부의 내부에서는 자기장의 세기가 강화되고, 피딩부와 타겟 공진기 사이의 영역에서는 자기장의 세기가 약화될 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 (16)

  1. 자기장을 형성해서 전자기 에너지를 타겟 공진기로 전달하는 2개의 소스 공진기들;
    상기 소스 공진기들에 의해 발생하는 상기 자기장의 형태를 결정하는 자기장 형태 결정부; 및
    상기 결정된 자기장의 형태로 상기 자기장이 형성되도록 상기 소스 공진기들 중에서 적어도 하나의 위상을 변경하는 위상 변경부를 포함하는
    자기장을 제어하는 소스 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자기장 형태 결정부는,
    사용자의 요청에 확인해서 상기 자기장의 형태를 결정하는
    자기장을 제어하는 소스 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    타겟 장치들의 수와 위치를 확인하는 타겟 확인부를 더 포함하고,
    상기 자기장 형태 결정부는,
    상기 타겟 장치들의 수와 위치에 따라 상기 타겟 장치들과의 전송률이 높도록 상기 자기장의 형태를 결정하는
    자기장을 제어하는 소스 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 위상 변경부는,
    상기 결정된 자기장의 형태를 확인한 결과 상기 2개의 소스 공진기들 사이의 자기장 세기가 가장 큰 형태인 경우, 상기 2개의 소스 공진기들 간의 위상 차이가 없도록 설정하는
    자기장을 제어하는 소스 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 위상 변경부는,
    상기 결정된 자기장의 형태를 확인한 결과 상기 2개의 소스 공진기들 사이의 자기장 세기가 가장 작고 상기 2개의 소스 공진기들의 바깥쪽의 자기장 세기가 큰 형태인 경우, 상기 2개의 소스 공진기들 간의 위상 차이를 180도로 설정하는
    자기장을 제어하는 소스 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 위상 변경부는,
    상기 결정된 자기장의 형태에 따라 상기 2개의 소스 공진기들 간의 위상 차이를 0도에서 180도 사이로 설정하는
    자기장을 제어하는 소스 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 위상 변경부는,
    상기 소스 공진기들로 입력되는 전류를 지연시켜서 위상을 변경하는
    자기장을 제어하는 소스 장치.
  8. 자기장을 형성해서 전자기 에너지를 타겟 공진기로 전달하는 적어도 2개의 소스 공진기들;
    타겟 장치들의 수와 위치를 확인하는 타겟 확인부;
    상기 타겟 장치들의 수와 위치에 따라 상기 타겟 장치들과의 전송률이 높도록 상기 소스 공진기들에 의해 발생하는 상기 자기장의 형태를 결정하는 자기장 형태 결정부; 및
    상기 결정된 자기장의 형태로 상기 자기장이 형성되도록 상기 소스 공진기들 중에서 적어도 하나의 위상을 변경하는 위상 변경부를 포함하는
    자기장을 제어하는 소스 장치.
  9. 2개의 소스 공진기들에 의해 발생하는 자기장의 형태를 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 자기장의 형태로 상기 자기장이 형성되도록 상기 소스 공진기들 중에서 적어도 하나의 위상을 변경하는 단계를 포함하는
    소스 장치에서 자기장을 제어하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 자기장의 형태를 결정하는 단계는,
    사용자의 요청에 확인해서 상기 자기장의 형태를 결정하는
    소스 장치에서 자기장을 제어하는 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 자기장의 형태를 결정하는 단계 이전에,
    타겟 장치들의 수와 위치를 확인하는 단계를 더 포함하고,
    상기 자기장의 형태를 결정하는 단계는,
    상기 타겟 장치들의 수와 위치에 따라 상기 타겟 장치들과의 전송률이 높도록 상기 자기장의 형태를 결정하는
    소스 장치에서 자기장을 제어하는 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 위상을 변경하는 단계는,
    상기 결정된 자기장의 형태를 확인한 결과 상기 2개의 소스 공진기들 사이의 자기장 세기가 가장 큰 형태인 경우, 상기 2개의 소스 공진기들 간의 위상 차이가 없도록 설정하는
    소스 장치에서 자기장을 제어하는 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 위상을 변경하는 단계는,
    상기 결정된 자기장의 형태를 확인한 결과 상기 2개의 소스 공진기들 사이의 자기장 세기가 가장 작고 상기 2개의 소스 공진기들의 바깥쪽의 자기장 세기가 큰 형태인 경우, 상기 2개의 소스 공진기들 간의 위상 차이를 180도로 설정하는
    소스 장치에서 자기장을 제어하는 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 위상을 변경하는 단계는,
    상기 결정된 자기장의 형태에 따라 상기 2개의 소스 공진기들 간의 위상 차이를 0도에서 180도 사이로 설정하는
    소스 장치에서 자기장을 제어하는 방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 위상을 변경하는 단계는,
    상기 소스 공진기들로 입력되는 전류를 지연시켜서 위상을 변경하는
    소스 장치에서 자기장을 제어하는 방법.
  16. 타겟 장치들의 수와 위치를 확인하는 단계;
    상기 타겟 장치들의 수와 위치에 따라 상기 타겟 장치들과의 전송률이 높도록 적어도 2개의 소스 공진기들에 의해 발생하는 자기장의 형태를 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 자기장의 형태로 상기 자기장이 형성되도록 상기 소스 공진기들 중에서 적어도 하나의 위상을 변경하는 단계를 포함하는
    소스 장치에서 자기장을 제어하는 방법.
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