KR20130024320A - 태양전지 모듈을 이용한 무선 전력 전송 시스템 - Google Patents

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Abstract

태양전지 모듈을 이용한 무선 전력 전송 시스템을 개시한다.
무선전력 전송 장치는 제어 신호에 기초하여, 태양전지 모듈에서 생성되는 전력을 배터리 모듈로 공급하거나 AC/DC 컨버터에서 생성되는 전력을 배터리 모듈로 공급하는 충전 및 경로 제어부를 포함한다. 전력변환부는 공진 주파수를 이용하여, 상기 배터리 모듈로부터 공급되는 전력으로부터 타겟 디바이스에 공급하기 위한 전력을 생성한다. 소스 공진기는 상기 타겟 디바이스에 공급하기 위한 전력을 상기 타겟 디바이스로 전송한다. 제어 및 통신부는 상기 태양전지 모듈에서 생성되는 전력량에 기초하여 상기 제어 신호를 생성한다.

Description

태양전지 모듈을 이용한 무선 전력 전송 시스템{WIRELESS POWER TRANSMISSION SYSTEM USING SOLAR CELL MODULE}
기술분야는 무선 전력 전송 시스템에 관한 것으로서, 태양전지 모듈을 이용한 무선 전력 전송 시스템에 관한 것이다.
무선 전력은, 마그네틱 커플링을 통해 무선 전력 전송 장치로부터 무선 전력 수신 장치로 전달되는 에너지를 의미한다. 따라서, 무선 전력 충전 시스템은, 전력을 무선으로 전송하는 소스 디바이스와 전력을 무선으로 수신하는 타겟 디바이스를 포함한다. 이때, 소스 디바이스는 무선 전력 전송 장치라 칭할 수 있다. 또한, 타겟 디바이스는 무선 전력 수신 장치라 칭할 수 있다.
소스 디바이스는 소스 공진기(source resonator)를 구비하고, 타겟 디바이스는 타겟 공진기(target resonator)를 구비한다. 소스 공진기와 타겟 공진기 사이에 마그네틱 커플링 또는 공진 커플링이 형성될 수 있다.
태양 전지 모듈은 태양에너지를 이용하여 전기적인 에너지를 생성할 수 있다. 태양 전지 모듈은 시계, 계산기 이동통신 기지국, 인공위성 등의 전기 에너지원으로 사용될 수 있다. 본 명세서에서는 태양 전지 모듈을 이용한 무선 전력 전송 기술을 제공한다.
일 측면에 있어서, 무선 전력 전송 장치는, 제어 신호에 기초하여, 태양전지 모듈에서 생성되는 전력을 배터리 모듈로 공급하거나 AC/DC 컨버터에서 생성되는 전력을 배터리 모듈로 공급하는 충전 및 경로 제어부; 공진 주파수를 이용하여, 상기 배터리 모듈로부터 공급되는 전력으로부터 타겟 디바이스에 공급하기 위한 전력을 생성하는 전력 변환부; 상기 타겟 디바이스에 공급하기 위한 전력을 상기 타겟 디바이스로 전송하는 소스 공진기; 및 상기 태양전지 모듈에서 생성되는 전력량 또는 상기 배터리 모듈에 저장된 전력량에 기초하여 상기 제어 신호를 생성하는 제어 및 통신부를 포함한다.
상기 AC/DC 컨버터는, 상기 무선 전력 전송 장치의 외부 장치로부터 전력을 공급 받고, 상기 외부 장치로부터 공급되는 AC 전압을 DC 전압으로 변환할 수 있다.
상기 전력변환부는, 상기 공진 주파수와 동일한 주파수를 갖는 스위칭 펄스 신호를 생성하는 스위칭 펄스 신호 발생부; 상기 배터리 모듈로부터 공급되는 전력 제어 전압을 상기 스위칭 펄스 신호에 따라 스위칭하고, 상기 타겟 디바이스에 공급하기 위한 전력을 생성하는 전력 증폭부; 및 상기 소스 공진기의 임피던스를 조정하는 임피던스 제어부를 포함할 수 있다.
상기 제어 및 통신부는, 상기 태양전지 모듈에서 생성되는 전력량이 기 설정된 값보다 작으면, 상기 AC/DC 컨버터에서 생성되는 전력을 상기 배터리 모듈로 공급하도록 상기 제어 신호를 생성할 수 있다.
상기 제어 및 통신부는, 상기 태양전지 모듈에서 생성되는 전력량이 기 설정된 값 이상이면, 상기 태양전지 모듈에서 생성되는 전력을 상기 배터리 모듈로 공급하도록 상기 제어 신호를 생성할 수 있다.
상기 제어 및 통신부는, 상기 타겟 디바이스의 소비 전력량(dissipation power)을 확인하고, 상기 태양전지 모듈에서 생성되는 전력량이 상기 소비 전력량 보다 작으면, 상기 AC/DC 컨버터에서 생성되는 전력을 상기 배터리 모듈로 공급하도록 상기 제어 신호를 생성할 수 있다.
상기 제어 및 통신부는, 상기 타겟 디바이스의 소비 전력량(dissipation power)을 확인하고, 상기 배터리 모듈에 저장된 전력량이 상기 소비 전력량 보다 작으면, 상기 AC/DC 컨버터에서 생성되는 전력을 상기 전력 변환부로 공급하도록 상기 충전 및 경로 제어부를 제어할 수 있다.
일 측면에 있어서, 태양전지 모듈을 이용한 무선 전력 전송 방법은, 태양전지 모듈에서 생성되는 전력을 이용하여 배터리 모듈을 충전하는 단계; 상기 배터리 모듈에 충전된 전력을 이용하여 타겟 디바이스에 공급하기 위한 전력을 생성하는 단계; 마그네틱 커플링을 이용하여 상기 타겟 디바이스에 공급하기 위한 전력을 상기 타겟 디바이스로 전송하는 단계; 상기 타겟 디바이스의 상태 정보를 요청하는 단계;
상기 타겟 디바이스의 상태 정보를 수신하는 단계; 및 상기 타겟 디바이스의 상태 정보에 기초하여 상기 타겟 디바이스에 공급하기 위한 전력량을 제어하는 단계를 포함한다.
전자 기기는 무선으로 전력을 수신하고, 동시에 무선으로 전력을 전송할 수 있다.
또한, 전자 기기는 장소에 구애됨 없이, 전력이 필요한 경우 전력을 무선을 공급 받을 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 나타낸다.
도 2는 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치의 구성을 나타낸다.
도 3은 일 실시예에 따른 전력변환부의 구성을 나타낸다.
도 4는 일 실시예에 따른 무선 전력 송수신 장치의 구성을 나타낸다.
도 5는 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 공진기 및 피더에서 자기장의 분포를 나타낸다.
도 7은 일 실시예에 따른 공진기 및 피더의 구성을 나타낸 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 피딩부의 피딩에 따른 공진기의 내부에서 자기장의 분포를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송 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 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 타겟 디바이스(120)에 공급하기 위한 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.
제어 및 통신부(115)는 소스 공진기(116) 또는 전력 변환부(114)의 출력 전압의 레벨 및 상기 반사파의 전압 레벨에 기초하여 전압정재파비(VSWR, Voltage standing wave ratio)를 계산하고, 상기 전압정재파비가 기 설정된 값보다 작으면 상기 미스매칭이 검출된 것으로 결정할 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.
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 무선 전력 전송 장치로부터 웨이크-업 요청 메시지를 수신하고, 상기 타겟 공진기에 수신되는 전력의 양을 검출하고, 상기 타겟 공진기에 수신되는 전력의 양에 대한 정보를 무선 전력 전송 장치로 전송할 수 있다. 이때, 타겟 공진기에 수신되는 전력의 양에 대한 정보는, "상기 정류부(122)의 입력 전압 값 및 전류 값", "상기 정류부(122)의 출력 전압 값 및 전류 값" 또는 "DC/DC(123) 출력 전압 값 및 전류 값"이다.
도 2는 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치의 구성을 나타낸다.
도 2를 참조하면, 소스 디바이스 즉, 무선 전력 전송 장치(200)는 AC/DC 컨버터(210), 태양전지 모듈(220), 충전 및 경로 제어부(230), 배터리 모듈(240), 전력 변환부(250), 소스 공진기(270) 및 제어 및 통신부(270)를 포함한다. 또한, 무선 전력 전송 장치(200)는 Power Supply(201)를 더 포함할 수 있다. Power Supply(201)는 AC/DC 컨버터(210)로 전력을 공급한다. 이때, Power Supply(201)는 무선 전력 전송 장치(200)의 외부에 존재하는 외부 장치일 수 도 있다.
AC/DC 컨버터(210)는 도 1에 도시된 AC/DC 컨버터(111)와 동일한 기능을 수행할 수 있다. AC/DC 컨버터(210)는 무선 전력 전송 장치(200)의 외부 장치로부터 전력을 공급 받고, 상기 외부 장치로부터 공급되는 AC 전압을 DC 전압으로 변환할 수 있다.
태양전지 모듈(220)은 태양 에너지를 전기에너지로 변환하고, 전기 에너지를 저장할 수 있다.
충전 및 경로 제어부(230)는 제어 신호에 기초하여, 태양전지 모듈(220)에서 생성되는 전력을 배터리 모듈로 공급하거나 AC/DC 컨버터(210)에서 생성되는 전력을 배터리 모듈로 공급한다. 즉, 충전 및 경로 제어부(230)는 배터리 모듈(240)로 공급되는 전력의 경로를 제어할 수 있다. 또한, 충전 및 경로 제어부(230)는 전력 공급이 전력변환부(250)로 제공되도록 전력 공급 경로를 제어할 수 있다.
배터리 모듈(240)은 태양전지 모듈(220)에서 생성되는 전력 또는 AC/DC 컨버터(210)에서 생성되는 전력에 의해 충전 될 수 있다.
전력 변환부(250)는 도 1의 전력변환부(114)와 동일한 기능을 수행할 수 있다. 전력 변환부(250)는 공진 주파수를 이용하여, 상기 배터리 모듈(240)로부터 공급되는 전력으로부터 타겟 디바이스에 공급하기 위한 전력을 생성한다.
소스 공진기(270)는 도 1의 소스 공진기(116)와 동일한 기능을 수행할 수 있다. 소스 공진기(270)는 상기 타겟 디바이스에 공급하기 위한 전력을 상기 타겟 디바이스로 전송한다.
제어 및 통신부(270)는 도 1의 제어 및 통신부(115)와 동일한 기능을 수행할 수 있다. 제어 및 통신부(270)는 태양전지 모듈에서 생성되는 전력량 또는 상기 배터리 모듈에 저장된 전력량에 기초하여 상기 제어 신호를 생성한다.
제어 및 통신부(270)는 상기 태양전지 모듈(220)에서 생성되는 전력량이 기 설정된 값보다 작으면, 상기 AC/DC 컨버터(210)에서 생성되는 전력을 상기 배터리 모듈(240)로 공급하도록 상기 제어 신호를 생성할 수 있다.
제어 및 통신부(270)는 상기 태양전지 모듈(220)에서 생성되는 전력량이 기 설정된 값 이상이면, 상기 태양전지 모듈(220)에서 생성되는 전력을 상기 배터리 모듈(240)로 공급하도록 상기 제어 신호를 생성할 수 있다.
제어 및 통신부(270)는 상기 타겟 디바이스의 소비 전력량(dissipation power)을 확인하고, 상기 태양전지 모듈(220)에서 생성되는 전력량이 상기 소비 전력량 보다 작으면, 상기 AC/DC 컨버터(210)에서 생성되는 전력을 상기 배터리 모듈(240)로 공급하도록 상기 제어 신호를 생성할 수 있다.
제어 및 통신부(270)는 상기 타겟 디바이스의 소비 전력량(dissipation power)을 확인하고, 상기 배터리 모듈(240)에 저장된 전력량이 상기 소비 전력량 보다 작으면, 상기 AC/DC 컨버터(210)에서 생성되는 전력을 상기 전력 변환부(250)로 공급하도록 상기 충전 및 경로 제어부를 제어할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 전력변환부의 구성을 나타낸다.
도 3을 참조하면, 전력변환부(350)는 스위칭 펄스 신호 발생부(310), 전력 증폭부(320) 및 임피던스 제어부(330)를 포함한다. 전력변환부(350)은 도 1의 전력 변환부(114) 또는 도 2의 전력변환부(250)와 동일한 기능을 수행할 수 있다. 도 3에서 제어 및 통신부(370)는 도 1의 제어 및 통신부(115) 또는 도 2의 제어 및 통신부(270)와 동일한 기능을 수행할 수 있다.
스위칭 펄스 신호 발생부(310)는 공진 주파수와 동일한 주파수를 갖는 스위칭 펄스 신호를 생성한다.
스위칭 펄스 신호 발생부(310)는 수 MHz ~ 수십 MHz 대역의 스위칭 펄스 신호를 생성한다. 이때, 스위칭 펄스 신호의 주파수는 제어 및 통신부(370)의 제어에 따라서 결정된다. 예를 들어, 소스 공진기의 기준 공진 주파수 FRef가 13.56MHz 또는 5.78MHz인 경우, 제어 및 통신부(370)는 스위칭 펄스 신호의 주파수가 13.56MHz 또는 5.78MHz가 되도록 스위칭 펄스 신호 발생부(310)를 제어할 수 있다. 스위칭 펄스 신호 발생부(310)는 복수의 커패시터들 및 스위치를 포함할 수 있다. 스위칭 펄스 신호 발생부(310)는 상기 복수의 커패시터들을 스위칭함으로써 상기 스위칭 펄스 신호의 주파수를 조정할 수 있다. 전력 증폭부(320)는 배터리 모듈로부터 공급되는 전력 제어 전압을 상기 스위칭 펄스 신호에 따라 스위칭하고, 상기 타겟 디바이스에 공급하기 위한 전력을 생성할 수 있다.
전력 증폭부(320)는 공진 주파수 발생부(320)에서 출력되는 스위칭 펄스 신호에 의해 교류 전력을 생성할 수 있다. 즉, 전력 증폭부(320)는 스위칭 펄스 신호에 따라 도 3에 도시된 PA 전력 제어 전압을 스위칭함으로써, "트래킹 전력" 또는 "동작 전력"을 생성할 수 있다.
임피던스 제어부(330)는 소스 공진기의 임피던스를 조정한다.
도 4는 일 실시예에 따른 무선 전력 송수신 장치의 구성을 나타낸다.
도 4에 도시된 무선 전력 송수신 장치(400)는 무선 전력을 전송하는 소스 디바이스로 동작할 수 도 있고, 무선 전력을 수신하는 타겟 디바이스로 동작할 수 도 있다.
도 4를 참조하면, 무선 전력 송수신 장치(400)는 충전부(460)를 포함한다. 이때, 충전부(460)은 태양 전지 모듈을 포함할 수 있다. 즉, 충전부(460)는 태양전지 모듈에 의해 전력을 충전할 수 있다.
다시, 도 4를 참조하면, 무선 전력 송수신 장치(400)는 공진기(410), 전력변환부(450), 정류부(430), DC/DC 컨버터(440) 및 경로 제어부(420)를 포함한다. 또한, 무선 전력 송수신 장치(400)는 스위치부(480), 충전부(460) 및 제어 및 통신부(470)을 더 포함할 수 있다.
공진기(410)는 무선 전력 송수신 장치(400)의 동작 모드에 따라서, 마그네틱 커플링에 의해 무선 전력 전송 장치로부터 전력을 수신하는 타겟 공진기로 동작하거나, 상기 마그네틱 커플링에 의해 무선 전력 수신 장치로 전력을 전송하는 소스 공진기로 동작할 수 있다. 즉, 무선 전력 송수신 장치(400)가 다른 전자 기기(도시 되지 않음)로부터 전력을 수신하는 경우, 공진기(410)는 타겟 공진기라 불려질 수 있다. 또한, 무선 전력 송수신 장치(400)가 다른 전자 기기로 전력을 전송하는 경우, 공진기(410)는 소스 공진기라 불려질 수 있다.
전력변환부(450)는 무선 전력 송수신 장치(400)의 동작 모드가 전력 전송 모드이면, 공진 주파수를 이용하여 전력 증폭부에 공급되는 직류 전압을 교류 전압으로 변환함으로써 전력을 생성하고, 생성된 전력을 상기 공진기(410)로 전달(transfer)한다. 이때, 전력 증폭부에 공급되는 직류 전압은 충전부(460)에서 제공될 수 있다.
정류부(430)는 무선 전력 송수신 장치(400)의 동작 모드가 전력 수신 모드이면, 상기 공진기(410)를 통해 수신되는 전력의 교류 신호를 정류하여 직류 신호를 생성한다.
DC/DC 컨버터(440)는 직류 신호의 레벨을 조정하여 일정 레벨의 전압을 부하에 공급한다. 경로 제어부(420)는 무선 전력 송수신 장치(400)의 동작 모드에 따라 상기 공진기(410), 상기 전력 변환부(450) 및 상기 정류부(430)의 연결을 제어한다. 스위치부(480)는 도 1의 스위치부(124)와 동일한 기능을 수행한다.
제어 및 통신부(470)는 도 1의 제어 및 통신부(115) 또는 제어 및 통신부(126) 각각의 기능을 모두 수행할 수 있다. 즉, 무선 전력 송수신 장치(400)의 동작 모드가 전력 전송 모드인 경우 제어 및 통신부(470)는 도 1의 제어 및 통신부(115)의 기능을 수행할 수 있다. 또한, 무선 전력 송수신 장치(400)의 동작 모드가 전력 수신 모드인 경우, 제어 및 통신부(470)는 도 1의 제어 및 통신부(126)의 기능을 수행할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 510단계에서 소스 디바이스는 마그네틱 커플링을 이용하여 타겟 디바이스에 공급하기 위한 전력을 타겟 디바이스로 전송한다. 소스 디바이스는 타겟 디바이스로 전력을 전송하기 전에, 태양전지 모듈에서 생성되는 전력을 이용하여 배터리 모듈을 충전하고, 배터리 모듈에 충전된 전력을 이용하여 타겟 디바이스에 공급하기 위한 전력을 생성한다.
520단계에서 소스 디바이스는 타겟 디바이스의 상태 정보를 요청한다.
530단계에서 소스 디바이스는 타겟 디바이스의 상태 정보를 수신한다.
이때, 상기 타겟 디바이스의 상태 정보는 상기 타겟 디바이스의 소비 전력량, 상기 타겟 디바이스의 배터리 타입에 대한 정보, 또는 상기 타겟 디바이스의 배터리 충전 상태에 대한 정보를 포함할 수 있다.
540단계에서 소스 디바이스는 타겟 디바이스의 상태 정보에 기초하여 상기 타겟 디바이스에 공급하기 위한 전력량을 제어한다. 즉, 소스 디바이스는 540단계에서 전력 제어를 수행한다.
소스 디바이스는 상기 타겟 디바이스의 소비 전력량이 상기 배터리 모듈에 충전된 전력량 보다 크면, 외부 장치로부터 전력을 공급 받고 상기 외부 장치로부터 공급되는 전력을 이용하여 상기 타겟 디바이스에 공급하기 위한 전력을 생성할 수 있다.
소스 디바이스는 타겟 디바이스의 배터리 충전 상태를 확인하고, 타겟 디바이스의 배터리 충전 상태가 기 설정된 레벨이상 충전된 상태이면, 상기 타겟 디바이스로의 전력 전송을 차단할 수 있다.
소스 디바이스는 배터리 모듈의 남은 전력량을 확인하고, 배터리 모듈의 남은 전력량이 기 설정된 값 보다 작으면, 상기 타겟 디바이스로의 전력 전송을 차단할 수 있다.
550단계 내지 560단계에서 소스 디바이스는 520단계 및 530단계를 다시 수행할 수 있다.
570단계에서 소스 디바이스는 전력 전송을 유지한다.
도 6은 일 실시예에 따른 공진기 및 피더에서 자기장의 분포를 나타낸다.
별도의 피더를 통해 공진기가 전력을 공급받는 경우에는 피더에서 자기장이 발생하고, 공진기에서도 자기장이 발생한다.
도 6의 (a)를 참조하면, 피더(610)에서 입력 전류가 흐름에 따라 자기장(630)이 발생한다. 피더(610) 내부에서 자기장의 방향(631)과 외부에서 자기장의 방향(633)은 서로 반대 위상을 가진다. 피더(610)에서 발생하는 자기장(630)에 의해 공진기(620)에서 유도 전류가 발생한다. 이때 유도 전류의 방향은 입력 전류의 방향과 반대이다.
유도 전류에 의해 공진기(620)에서 자기장(640)이 발생한다. 자기장의 방향은 공진기(620)의 내부에서는 동일한 방향을 가진다. 따라서, 공진기(620)에 의해 피더(610)의 내부에서 발생하는 자기장의 방향(641)과 피더(610)의 외부에서 발생하는 자기장의 방향(643)은 동일한 위상을 가진다.
결과적으로 피더(610)에 의해서 발생하는 자기장과 공진기(620)에서 발생하는 자기장을 합성하면, 피더(610)의 내부에서는 자기장의 세기가 약화되고, 피더(610)의 외부에서는 자기장의 세기가 강화된다. 따라서, 도 14와 같은 구조의 피더(610)를 통해 공진기(620)에 전력을 공급하는 경우에, 공진기(620) 중심에서 자기장의 세기가 약하고, 외곽에서 자기장의 세기가 강하다. 공진기(620) 상에서 자기장의 분포가 균일(uniform)하지 않은 경우, 입력 임피던스가 수시로 변화하므로 임피던스 매칭을 수행하는 것이 어렵다. 또한, 자기장의 세기가 강한 부분에서는 무선 전력 전송이 잘되고, 자기장의 세기가 약한 부분에서는 무선 전력 전송이 잘 되지 않으므로, 평균적으로 전력 전송 효율이 감소한다.
도 7은 일 실시예에 따른 공진기 및 피더의 구성을 나타낸 도면이다.
도 7의 (a)를 참조하면, 공진기(710)는 캐패시터(711)를 포함할 수 있다. 피딩부(720)는 캐패시터(711)의 양단에 전기적으로 연결될 수 있다.
(b)는 (a)의 구조를 좀 더 구체적으로 표시한 도면이다. 이때, 공진기(710)는 제1 전송선로, 제1 도체(741), 제2 도체(742), 적어도 하나의 제1 캐패시터(750)를 포함할 수 있다.
제1 캐패시터(750)는 제1 전송 선로에서 제1 신호 도체 부분(731)과 제2 신호 도체 부분(732) 사이에 위치에 직렬로 삽입되며, 그에 따라 전계(electric field)는 제1 캐패시터(750)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(731)과 제2 신호 도체 부분(732)로 나누어 부르고, 제1 전송 선로의 하부에 있는 도체를 제1 그라운드 도체 부분(733)으로 부르기로 한다.
(b)에 도시된 바와 같이, 공진기는 2 차원 구조의 형태를 갖는다. 제1 전송 선로는 상부에 제1 신호 도체 부분(731) 및 제2 신호 도체 부분(732)을 포함하고, 하부에 제1 그라운드 도체 부분(733)을 포함한다. 제1 신호 도체 부분(731) 및 제2 신호 도체 부분(732)과 제1 그라운드 도체 부분(733)은 서로 마주보게 배치된다. 전류는 제1 신호 도체 부분(731) 및 제2 신호 도체 부분(732)을 통하여 흐른다.
또한, (b)에 도시된 바와 같이 제1 신호 도체 부분(731)의 한쪽 단은 제1 도체(741)와 접지(short)되고, 다른 쪽 단은 제1 캐패시터(750)와 연결된다. 그리고, 제2 신호 도체 부분(732)의 한쪽 단은 제2 도체(742)와 접지되며, 다른 쪽 단은 제1 캐패시터(750)와 연결된다. 결국, 제1 신호 도체 부분(731), 제2 신호 도체 부분(732) 및 제1 그라운드 도체 부분(733), 도체들(741, 1142)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(750)는 전송 선로의 중단부에 삽입된다. 보다 구체적으로, 제1캐패시터(750)는 제1 신호 도체 부분(731) 및 제2 신호 도체 부분(732) 사이에 삽입된다. 이 때, 제1 캐패시터(750)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(750)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(750)의 캐패시턴스가 적절히 정해지는 경우, 소스 공진기는 메타물질의 특성을 가질 수 있다. 특히, 제1 캐패시터(750)의 캐패시턴스를 적절히 조절함으로써, 소스 공진기는 음의 투자율을 가질 수 있으므로, 소스 공진기는 MNG 공진기로 불려질 수 있다. 제1 캐패시터(750)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(750)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(750)를 적절히 설계하는 것으로 충분하므로, MNG 공진기의 물리적인 사이즈를 변경하지 않을 수 있다.
또한, 근접장(near field)에서 전계는 전송 선로에 삽입된 제1 캐패시터(750)에 집중되므로, 제1 캐패시터(750)로 인하여 근접 필드에서는 자기장(magnetic field)이 도미넌트(dominant)해진다. 그리고, MNG 공진기는 집중 소자의 제1 캐패시터(750)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(720)는 제2 전송선로, 제3 도체(771), 제4 도체(772), 제5 도체(781) 및 제6 도체(782)를 포함할 수 있다.
제2 전송 선로는 상부에 제3 신호 도체 부분(761) 및 제4 신호 도체 부분(762)을 포함하고, 하부에 제2 그라운드 도체 부분(763)을 포함한다. 제3 신호 도체 부분(761) 및 제4 신호 도체 부분(762)과 제2 그라운드 도체 부분(763)은 서로 마주보게 배치된다. 전류는 제3 신호 도체 부분(761) 및 제4 신호 도체 부분(762)을 통하여 흐른다.
또한, (b)에 도시된 바와 같이 제3 신호 도체 부분(761)의 한쪽 단은 제3 도체(771)와 접지(short)되고, 다른 쪽 단은 제5 도체(781)와 연결된다. 그리고, 제4 신호 도체 부분(762)의 한쪽 단은 제4 도체(772)와 접지되며, 다른 쪽 단은 제6 도체 (782)와 연결된다. 제5 도체(781)는 제1 신호 도체 부분(731)과 연결되고, 제6 도체 (782)는 제2 신호 도체 부분(732)과 연결된다. 제5 도체(781)와 제6 도체(782)는 제1 캐패시터(750)의 양단에 병렬로 연결된다. 이때, 제5 도체(781) 및 제6 도체(782)는 RF신호를 입력받는 입력 포트로 사용될 수 있다.
결국, 제3 신호 도체 부분(761), 제4 신호 도체 부분(762) 및 제2 그라운드 도체 부분(763), 제3 도체(771), 제4 도체(772), 제5 도체(781), 제6 도체(782) 및 공진기(710)는 서로 연결됨으로써, 공진기(710) 및 피딩부(720)는 전기적으로 닫혀 있는 루프 구조를 갖는다. 여기서, '루프 구조'는 원형 구조, 사각형과 같은 다각형의 구조 등을 모두 포함한다. 제5 도체(781) 또는 제6 도체(782)를 통하여 RF 신호가 입력되면, 입력 전류는 피딩부(720) 및 공진기(710)에 흐르게 되고, 입력 전류에 의해 발생하는 자기장에 의하여, 공진기(710)에 유도 전류가 유도 된다. 피딩부(720)에서 흐르는 입력 전류의 방향과 공진기(710)에서 흐르는 유도 전류의 방향이 동일하게 형성됨으로써, 공진기(710)의 중앙에서는 자기장의 세기가 강화되고, 공진기(710)의 외곽에서는 자기장의 세기가 약화된다.
공진기(710)와 피딩부(720) 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(720)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(771), 제4 도체(772), 제5 도체(781), 제6 도체(782) 는 공진기(710)와 동일한 구조를 형성할 수 있다. 즉, 공진기(710)가 루프 구조인 경우에는 피딩부(720)도 루프 구조일 수 있다. 또한, 공진기(710)가 원형 구조인 경우에는 피딩부(720)도 원형 구조일 수 있다.
도 8은 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 8의 (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 7의 공진기(710) 및 피딩부(720)를 좀 더 간략하게 표현한 도면이다. (b)는 피딩부와 공진기의 등가회로를 나타낸다.
(a)를 참조하면, 피딩부의 제5 도체 또는 제6 도체는 입력 포트(810)로 사용될 수 있다. 입력 포트(810)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(810)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(821)과 공진기에 흐르는 유도 전류에 의해 발생한 자기장의 방향(823)은 서로 동일하다. 따라서, 피딩부 내부에서 자기장의 세기가 강화된다.
또한, 피딩부와 공진기 사이의 영역에서, 피딩부에 흐르는 입력 전류에 의해 발생한 자기장의 방향(833)과 소스 공진기에 흐르는 유도 전류에 의해 발생한 자기장의 방향(831)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(840) 및 공진기(850)는 등가회로로 표현될 수 있다. 피딩부(840)에서 공진기 측을 바라볼 때 보이는 입력 임피던스 Zin은 다음의 수식과 같이 계산될 수 있다.
Figure pat00001
여기서, M은 피딩부(840)와 공진기(850) 사이의 상호 인덕턴스를 의미하고, ω 는 피딩부(840)와 공진기(850) 간의 공진 주파수를 의미하고, Z는 공진기(850)에서 타겟 디바이스 측을 바라볼 때 보이는 임피던스를 의미한다. Zin은 상호 인덕턴스 M에 비례한다. 따라서, 피딩부(840)와 공진기(850) 사이에 상호 인덕턴스를 조절함으로써 Zin을 제어할 수 있다. 상호 인덕턴스 M은 피딩부(840)와 공진기(850) 사이 영역의 면적에 따라 조절될 수 있다. 피딩부(840)의 크기에 따라 피딩부(840)와 공진기(850) 사이 영역의 면적이 조절될 수 있다. Zin은 피딩부(840)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 (12)

  1. 제어 신호에 기초하여, 태양전지 모듈에서 생성되는 전력을 배터리 모듈로 공급하거나 AC/DC 컨버터에서 생성되는 전력을 배터리 모듈로 공급하는 충전 및 경로 제어부;
    공진 주파수를 이용하여, 상기 배터리 모듈로부터 공급되는 전력으로부터 타겟 디바이스에 공급하기 위한 전력을 생성하는 전력 변환부;
    상기 타겟 디바이스에 공급하기 위한 전력을 상기 타겟 디바이스로 전송하는 소스 공진기; 및
    상기 태양전지 모듈에서 생성되는 전력량 또는 상기 배터리 모듈에 저장된 전력량에 기초하여 상기 제어 신호를 생성하는 제어 및 통신부를 포함하는,
    무선 전력 전송 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 AC/DC 컨버터는,
    상기 무선 전력 전송 장치의 외부 장치로부터 전력을 공급 받고, 상기 외부 장치로부터 공급되는 AC 전압을 DC 전압으로 변환하는,
    무선 전력 전송 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전력변환부는,
    상기 공진 주파수와 동일한 주파수를 갖는 스위칭 펄스 신호를 생성하는 스위칭 펄스 신호 발생부;
    상기 배터리 모듈로부터 공급되는 전력 제어 전압을 상기 스위칭 펄스 신호에 따라 스위칭하고, 상기 타겟 디바이스에 공급하기 위한 전력을 생성하는 전력 증폭부; 및
    상기 소스 공진기의 임피던스를 조정하는 임피던스 제어부를 포함하는,
    무선 전력 전송 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어 및 통신부는,
    상기 태양전지 모듈에서 생성되는 전력량이 기 설정된 값보다 작으면, 상기 AC/DC 컨버터에서 생성되는 전력을 상기 배터리 모듈로 공급하도록 상기 제어 신호를 생성하는,
    무선 전력 전송 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어 및 통신부는,
    상기 태양전지 모듈에서 생성되는 전력량이 기 설정된 값 이상이면, 상기 태양전지 모듈에서 생성되는 전력을 상기 배터리 모듈로 공급하도록 상기 제어 신호를 생성하는,
    무선 전력 전송 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어 및 통신부는,
    상기 타겟 디바이스의 소비 전력량(dissipation power)을 확인하고, 상기 태양전지 모듈에서 생성되는 전력량이 상기 소비 전력량 보다 작으면, 상기 AC/DC 컨버터에서 생성되는 전력을 상기 배터리 모듈로 공급하도록 상기 제어 신호를 생성하는,
    무선 전력 전송 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어 및 통신부는,
    상기 타겟 디바이스의 소비 전력량(dissipation power)을 확인하고, 상기 배터리 모듈에 저장된 전력량이 상기 소비 전력량 보다 작으면, 상기 AC/DC 컨버터에서 생성되는 전력을 상기 전력 변환부로 공급하도록 상기 충전 및 경로 제어부를 제어하는,
    무선 전력 전송 장치.
  8. 태양전지 모듈에서 생성되는 전력을 이용하여 배터리 모듈을 충전하는 단계;
    상기 배터리 모듈에 충전된 전력을 이용하여 타겟 디바이스에 공급하기 위한 전력을 생성하는 단계;
    마그네틱 커플링을 이용하여 상기 타겟 디바이스에 공급하기 위한 전력을 상기 타겟 디바이스로 전송하는 단계;
    상기 타겟 디바이스의 상태 정보를 요청하는 단계;
    상기 타겟 디바이스의 상태 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 타겟 디바이스의 상태 정보에 기초하여 상기 타겟 디바이스에 공급하기 위한 전력량을 제어하는 단계를 포함하는,
    태양전지 모듈을 이용한 무선 전력 전송 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 타겟 디바이스의 상태 정보는 상기 타겟 디바이스의 소비 전력량, 상기 타겟 디바이스의 배터리 타입에 대한 정보, 또는 상기 타겟 디바이스의 배터리 충전 상태에 대한 정보를 포함하는,
    태양전지 모듈을 이용한 무선 전력 전송 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 타겟 디바이스의 소비 전력량이 상기 배터리 모듈에 충전된 전력량 보다 크면, 외부 장치로부터 전력을 공급 받고 상기 외부 장치로부터 공급되는 전력을 이용하여 상기 타겟 디바이스에 공급하기 위한 전력을 생성하는 단계를 더 포함하는,
    태양전지 모듈을 이용한 무선 전력 전송 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 타겟 디바이스의 배터리 충전 상태를 확인하는 단계; 및
    상기 타겟 디바이스의 배터리 충전 상태가 기 설정된 레벨이상 충전된 상태이면, 상기 타겟 디바이스로의 전력 전송을 차단하는 단계를 더 포함하는,
    태양전지 모듈을 이용한 무선 전력 전송 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 배터리 모듈의 남은 전력량을 확인하는 단계;
    상기 배터리 모듈의 남은 전력량이 기 설정된 값 보다 작으면, 상기 타겟 디바이스로의 전력 전송을 차단하는 단계를 더 포함하는,
    태양전지 모듈을 이용한 무선 전력 전송 방법.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140082628A (ko) * 2014-06-13 2014-07-02 박성훈 초음파 근거리 무선 전력전송 시스템 및 초음파 무선 전력충전 방법.
KR101514652B1 (ko) * 2013-11-06 2015-04-24 계명대학교 산학협력단 태양광을 이용한 심전도 센서용 무선 충전 모듈, 심전도 측정 장치 및 심전도 센서 충전 방법
KR101671992B1 (ko) * 2015-06-10 2016-11-07 강현욱 전자기기 충전장치

Families Citing this family (208)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9893555B1 (en) 2013-10-10 2018-02-13 Energous Corporation Wireless charging of tools using a toolbox transmitter
US9941747B2 (en) 2014-07-14 2018-04-10 Energous Corporation System and method for manually selecting and deselecting devices to charge in a wireless power network
US10063064B1 (en) 2014-05-23 2018-08-28 Energous Corporation System and method for generating a power receiver identifier in a wireless power network
US9252628B2 (en) 2013-05-10 2016-02-02 Energous Corporation Laptop computer as a transmitter for wireless charging
US9847677B1 (en) 2013-10-10 2017-12-19 Energous Corporation Wireless charging and powering of healthcare gadgets and sensors
US10186913B2 (en) 2012-07-06 2019-01-22 Energous Corporation System and methods for pocket-forming based on constructive and destructive interferences to power one or more wireless power receivers using a wireless power transmitter including a plurality of antennas
US9939864B1 (en) 2014-08-21 2018-04-10 Energous Corporation System and method to control a wireless power transmission system by configuration of wireless power transmission control parameters
US10141768B2 (en) 2013-06-03 2018-11-27 Energous Corporation Systems and methods for maximizing wireless power transfer efficiency by instructing a user to change a receiver device's position
US9899861B1 (en) 2013-10-10 2018-02-20 Energous Corporation Wireless charging methods and systems for game controllers, based on pocket-forming
US9838083B2 (en) 2014-07-21 2017-12-05 Energous Corporation Systems and methods for communication with remote management systems
US10211674B1 (en) 2013-06-12 2019-02-19 Energous Corporation Wireless charging using selected reflectors
US9124125B2 (en) 2013-05-10 2015-09-01 Energous Corporation Wireless power transmission with selective range
US10992185B2 (en) 2012-07-06 2021-04-27 Energous Corporation Systems and methods of using electromagnetic waves to wirelessly deliver power to game controllers
US9859756B2 (en) 2012-07-06 2018-01-02 Energous Corporation Transmittersand methods for adjusting wireless power transmission based on information from receivers
US9941707B1 (en) 2013-07-19 2018-04-10 Energous Corporation Home base station for multiple room coverage with multiple transmitters
US10211680B2 (en) 2013-07-19 2019-02-19 Energous Corporation Method for 3 dimensional pocket-forming
US10270261B2 (en) 2015-09-16 2019-04-23 Energous Corporation Systems and methods of object detection in wireless power charging systems
US9859797B1 (en) 2014-05-07 2018-01-02 Energous Corporation Synchronous rectifier design for wireless power receiver
US9876379B1 (en) 2013-07-11 2018-01-23 Energous Corporation Wireless charging and powering of electronic devices in a vehicle
US10230266B1 (en) 2014-02-06 2019-03-12 Energous Corporation Wireless power receivers that communicate status data indicating wireless power transmission effectiveness with a transmitter using a built-in communications component of a mobile device, and methods of use thereof
US9143000B2 (en) 2012-07-06 2015-09-22 Energous Corporation Portable wireless charging pad
US9891669B2 (en) 2014-08-21 2018-02-13 Energous Corporation Systems and methods for a configuration web service to provide configuration of a wireless power transmitter within a wireless power transmission system
US9941754B2 (en) 2012-07-06 2018-04-10 Energous Corporation Wireless power transmission with selective range
US9843201B1 (en) 2012-07-06 2017-12-12 Energous Corporation Wireless power transmitter that selects antenna sets for transmitting wireless power to a receiver based on location of the receiver, and methods of use thereof
US9843213B2 (en) 2013-08-06 2017-12-12 Energous Corporation Social power sharing for mobile devices based on pocket-forming
US10103582B2 (en) 2012-07-06 2018-10-16 Energous Corporation Transmitters for wireless power transmission
US9912199B2 (en) 2012-07-06 2018-03-06 Energous Corporation Receivers for wireless power transmission
US10243414B1 (en) 2014-05-07 2019-03-26 Energous Corporation Wearable device with wireless power and payload receiver
US10263432B1 (en) 2013-06-25 2019-04-16 Energous Corporation Multi-mode transmitter with an antenna array for delivering wireless power and providing Wi-Fi access
US10128693B2 (en) 2014-07-14 2018-11-13 Energous Corporation System and method for providing health safety in a wireless power transmission system
US10224982B1 (en) 2013-07-11 2019-03-05 Energous Corporation Wireless power transmitters for transmitting wireless power and tracking whether wireless power receivers are within authorized locations
US10218227B2 (en) 2014-05-07 2019-02-26 Energous Corporation Compact PIFA antenna
US10291066B1 (en) 2014-05-07 2019-05-14 Energous Corporation Power transmission control systems and methods
US9847679B2 (en) 2014-05-07 2017-12-19 Energous Corporation System and method for controlling communication between wireless power transmitter managers
US10063105B2 (en) 2013-07-11 2018-08-28 Energous Corporation Proximity transmitters for wireless power charging systems
US9893768B2 (en) 2012-07-06 2018-02-13 Energous Corporation Methodology for multiple pocket-forming
US9876648B2 (en) 2014-08-21 2018-01-23 Energous Corporation System and method to control a wireless power transmission system by configuration of wireless power transmission control parameters
US10141791B2 (en) 2014-05-07 2018-11-27 Energous Corporation Systems and methods for controlling communications during wireless transmission of power using application programming interfaces
US20150077037A1 (en) * 2013-05-10 2015-03-19 DvineWave Inc. Wireless power transmission utilizing alternate energy sources
US9831718B2 (en) 2013-07-25 2017-11-28 Energous Corporation TV with integrated wireless power transmitter
US9893554B2 (en) 2014-07-14 2018-02-13 Energous Corporation System and method for providing health safety in a wireless power transmission system
US9882430B1 (en) 2014-05-07 2018-01-30 Energous Corporation Cluster management of transmitters in a wireless power transmission system
US10211682B2 (en) 2014-05-07 2019-02-19 Energous Corporation Systems and methods for controlling operation of a transmitter of a wireless power network based on user instructions received from an authenticated computing device powered or charged by a receiver of the wireless power network
US10090886B1 (en) 2014-07-14 2018-10-02 Energous Corporation System and method for enabling automatic charging schedules in a wireless power network to one or more devices
US10124754B1 (en) 2013-07-19 2018-11-13 Energous Corporation Wireless charging and powering of electronic sensors in a vehicle
US9867062B1 (en) 2014-07-21 2018-01-09 Energous Corporation System and methods for using a remote server to authorize a receiving device that has requested wireless power and to determine whether another receiving device should request wireless power in a wireless power transmission system
US9966765B1 (en) 2013-06-25 2018-05-08 Energous Corporation Multi-mode transmitter
US9824815B2 (en) 2013-05-10 2017-11-21 Energous Corporation Wireless charging and powering of healthcare gadgets and sensors
US9368020B1 (en) 2013-05-10 2016-06-14 Energous Corporation Off-premises alert system and method for wireless power receivers in a wireless power network
US10256657B2 (en) 2015-12-24 2019-04-09 Energous Corporation Antenna having coaxial structure for near field wireless power charging
US10291055B1 (en) 2014-12-29 2019-05-14 Energous Corporation Systems and methods for controlling far-field wireless power transmission based on battery power levels of a receiving device
US10223717B1 (en) 2014-05-23 2019-03-05 Energous Corporation Systems and methods for payment-based authorization of wireless power transmission service
US9871398B1 (en) 2013-07-01 2018-01-16 Energous Corporation Hybrid charging method for wireless power transmission based on pocket-forming
US9954374B1 (en) 2014-05-23 2018-04-24 Energous Corporation System and method for self-system analysis for detecting a fault in a wireless power transmission Network
US10224758B2 (en) 2013-05-10 2019-03-05 Energous Corporation Wireless powering of electronic devices with selective delivery range
US9923386B1 (en) 2012-07-06 2018-03-20 Energous Corporation Systems and methods for wireless power transmission by modifying a number of antenna elements used to transmit power waves to a receiver
US10206185B2 (en) 2013-05-10 2019-02-12 Energous Corporation System and methods for wireless power transmission to an electronic device in accordance with user-defined restrictions
US10090699B1 (en) 2013-11-01 2018-10-02 Energous Corporation Wireless powered house
US9906065B2 (en) 2012-07-06 2018-02-27 Energous Corporation Systems and methods of transmitting power transmission waves based on signals received at first and second subsets of a transmitter's antenna array
US10205239B1 (en) 2014-05-07 2019-02-12 Energous Corporation Compact PIFA antenna
US10128699B2 (en) 2014-07-14 2018-11-13 Energous Corporation Systems and methods of providing wireless power using receiver device sensor inputs
US10965164B2 (en) 2012-07-06 2021-03-30 Energous Corporation Systems and methods of wirelessly delivering power to a receiver device
US10148097B1 (en) 2013-11-08 2018-12-04 Energous Corporation Systems and methods for using a predetermined number of communication channels of a wireless power transmitter to communicate with different wireless power receivers
US20150326070A1 (en) 2014-05-07 2015-11-12 Energous Corporation Methods and Systems for Maximum Power Point Transfer in Receivers
US9853458B1 (en) 2014-05-07 2017-12-26 Energous Corporation Systems and methods for device and power receiver pairing
US9853692B1 (en) 2014-05-23 2017-12-26 Energous Corporation Systems and methods for wireless power transmission
US9948135B2 (en) 2015-09-22 2018-04-17 Energous Corporation Systems and methods for identifying sensitive objects in a wireless charging transmission field
US9973021B2 (en) 2012-07-06 2018-05-15 Energous Corporation Receivers for wireless power transmission
US10312715B2 (en) 2015-09-16 2019-06-04 Energous Corporation Systems and methods for wireless power charging
US10381880B2 (en) 2014-07-21 2019-08-13 Energous Corporation Integrated antenna structure arrays for wireless power transmission
US10063106B2 (en) 2014-05-23 2018-08-28 Energous Corporation System and method for a self-system analysis in a wireless power transmission network
US9876394B1 (en) 2014-05-07 2018-01-23 Energous Corporation Boost-charger-boost system for enhanced power delivery
US9887739B2 (en) 2012-07-06 2018-02-06 Energous Corporation Systems and methods for wireless power transmission by comparing voltage levels associated with power waves transmitted by antennas of a plurality of antennas of a transmitter to determine appropriate phase adjustments for the power waves
US9812890B1 (en) 2013-07-11 2017-11-07 Energous Corporation Portable wireless charging pad
US20140008993A1 (en) 2012-07-06 2014-01-09 DvineWave Inc. Methodology for pocket-forming
US9899873B2 (en) 2014-05-23 2018-02-20 Energous Corporation System and method for generating a power receiver identifier in a wireless power network
US9787103B1 (en) 2013-08-06 2017-10-10 Energous Corporation Systems and methods for wirelessly delivering power to electronic devices that are unable to communicate with a transmitter
US10050462B1 (en) 2013-08-06 2018-08-14 Energous Corporation Social power sharing for mobile devices based on pocket-forming
US9438045B1 (en) 2013-05-10 2016-09-06 Energous Corporation Methods and systems for maximum power point transfer in receivers
US9793758B2 (en) 2014-05-23 2017-10-17 Energous Corporation Enhanced transmitter using frequency control for wireless power transmission
US10199849B1 (en) 2014-08-21 2019-02-05 Energous Corporation Method for automatically testing the operational status of a wireless power receiver in a wireless power transmission system
US10439448B2 (en) 2014-08-21 2019-10-08 Energous Corporation Systems and methods for automatically testing the communication between wireless power transmitter and wireless power receiver
US9991741B1 (en) 2014-07-14 2018-06-05 Energous Corporation System for tracking and reporting status and usage information in a wireless power management system
US10992187B2 (en) 2012-07-06 2021-04-27 Energous Corporation System and methods of using electromagnetic waves to wirelessly deliver power to electronic devices
US10075008B1 (en) 2014-07-14 2018-09-11 Energous Corporation Systems and methods for manually adjusting when receiving electronic devices are scheduled to receive wirelessly delivered power from a wireless power transmitter in a wireless power network
US9887584B1 (en) 2014-08-21 2018-02-06 Energous Corporation Systems and methods for a configuration web service to provide configuration of a wireless power transmitter within a wireless power transmission system
US9882427B2 (en) 2013-05-10 2018-01-30 Energous Corporation Wireless power delivery using a base station to control operations of a plurality of wireless power transmitters
US9825674B1 (en) 2014-05-23 2017-11-21 Energous Corporation Enhanced transmitter that selects configurations of antenna elements for performing wireless power transmission and receiving functions
US9806564B2 (en) 2014-05-07 2017-10-31 Energous Corporation Integrated rectifier and boost converter for wireless power transmission
US9859757B1 (en) 2013-07-25 2018-01-02 Energous Corporation Antenna tile arrangements in electronic device enclosures
US10193396B1 (en) 2014-05-07 2019-01-29 Energous Corporation Cluster management of transmitters in a wireless power transmission system
US10199835B2 (en) 2015-12-29 2019-02-05 Energous Corporation Radar motion detection using stepped frequency in wireless power transmission system
US10038337B1 (en) 2013-09-16 2018-07-31 Energous Corporation Wireless power supply for rescue devices
US10008889B2 (en) 2014-08-21 2018-06-26 Energous Corporation Method for automatically testing the operational status of a wireless power receiver in a wireless power transmission system
US11502551B2 (en) 2012-07-06 2022-11-15 Energous Corporation Wirelessly charging multiple wireless-power receivers using different subsets of an antenna array to focus energy at different locations
US9900057B2 (en) 2012-07-06 2018-02-20 Energous Corporation Systems and methods for assigning groups of antenas of a wireless power transmitter to different wireless power receivers, and determining effective phases to use for wirelessly transmitting power using the assigned groups of antennas
US9866279B2 (en) 2013-05-10 2018-01-09 Energous Corporation Systems and methods for selecting which power transmitter should deliver wireless power to a receiving device in a wireless power delivery network
US9538382B2 (en) 2013-05-10 2017-01-03 Energous Corporation System and method for smart registration of wireless power receivers in a wireless power network
US9819230B2 (en) 2014-05-07 2017-11-14 Energous Corporation Enhanced receiver for wireless power transmission
US9537357B2 (en) 2013-05-10 2017-01-03 Energous Corporation Wireless sound charging methods and systems for game controllers, based on pocket-forming
US9843763B2 (en) 2013-05-10 2017-12-12 Energous Corporation TV system with wireless power transmitter
US9419443B2 (en) 2013-05-10 2016-08-16 Energous Corporation Transducer sound arrangement for pocket-forming
US10103552B1 (en) 2013-06-03 2018-10-16 Energous Corporation Protocols for authenticated wireless power transmission
US10003211B1 (en) 2013-06-17 2018-06-19 Energous Corporation Battery life of portable electronic devices
CN105324913B (zh) * 2013-07-11 2018-11-23 株式会社 Ihi 电力传输系统
US10021523B2 (en) 2013-07-11 2018-07-10 Energous Corporation Proximity transmitters for wireless power charging systems
US9979440B1 (en) 2013-07-25 2018-05-22 Energous Corporation Antenna tile arrangements configured to operate as one functional unit
JP6300465B2 (ja) * 2013-08-09 2018-03-28 キヤノン株式会社 受電装置、受電装置の制御方法、及びプログラム
US9935482B1 (en) 2014-02-06 2018-04-03 Energous Corporation Wireless power transmitters that transmit at determined times based on power availability and consumption at a receiving mobile device
US10075017B2 (en) 2014-02-06 2018-09-11 Energous Corporation External or internal wireless power receiver with spaced-apart antenna elements for charging or powering mobile devices using wirelessly delivered power
US9966784B2 (en) 2014-06-03 2018-05-08 Energous Corporation Systems and methods for extending battery life of portable electronic devices charged by sound
US10158257B2 (en) 2014-05-01 2018-12-18 Energous Corporation System and methods for using sound waves to wirelessly deliver power to electronic devices
US10153645B1 (en) 2014-05-07 2018-12-11 Energous Corporation Systems and methods for designating a master power transmitter in a cluster of wireless power transmitters
US10153653B1 (en) 2014-05-07 2018-12-11 Energous Corporation Systems and methods for using application programming interfaces to control communications between a transmitter and a receiver
US9973008B1 (en) 2014-05-07 2018-05-15 Energous Corporation Wireless power receiver with boost converters directly coupled to a storage element
US9800172B1 (en) 2014-05-07 2017-10-24 Energous Corporation Integrated rectifier and boost converter for boosting voltage received from wireless power transmission waves
US10170917B1 (en) 2014-05-07 2019-01-01 Energous Corporation Systems and methods for managing and controlling a wireless power network by establishing time intervals during which receivers communicate with a transmitter
US9876536B1 (en) 2014-05-23 2018-01-23 Energous Corporation Systems and methods for assigning groups of antennas to transmit wireless power to different wireless power receivers
US10068703B1 (en) 2014-07-21 2018-09-04 Energous Corporation Integrated miniature PIFA with artificial magnetic conductor metamaterials
US10116143B1 (en) 2014-07-21 2018-10-30 Energous Corporation Integrated antenna arrays for wireless power transmission
US9871301B2 (en) 2014-07-21 2018-01-16 Energous Corporation Integrated miniature PIFA with artificial magnetic conductor metamaterials
KR20170039282A (ko) 2014-08-03 2017-04-10 포고텍, 인크. 웨어러블 카메라 시스템 및 카메라 시스템 또는 다른 전자 디바이스를 웨어러블 물품에 부착하기 위한 장치 및 방법
US9635222B2 (en) 2014-08-03 2017-04-25 PogoTec, Inc. Wearable camera systems and apparatus for aligning an eyewear camera
US9965009B1 (en) 2014-08-21 2018-05-08 Energous Corporation Systems and methods for assigning a power receiver to individual power transmitters based on location of the power receiver
US9917477B1 (en) 2014-08-21 2018-03-13 Energous Corporation Systems and methods for automatically testing the communication between power transmitter and wireless receiver
CN104319857A (zh) * 2014-11-04 2015-01-28 长沙理工大学 一种多用太阳能屋顶无线充电系统
TW201724837A (zh) 2014-12-23 2017-07-01 帕戈技術股份有限公司 穿戴式相機、用於提供無線電力之系統，用於以無線方式提供電力之方法及用於處理影像之方法
US10122415B2 (en) 2014-12-27 2018-11-06 Energous Corporation Systems and methods for assigning a set of antennas of a wireless power transmitter to a wireless power receiver based on a location of the wireless power receiver
US9893535B2 (en) 2015-02-13 2018-02-13 Energous Corporation Systems and methods for determining optimal charging positions to maximize efficiency of power received from wirelessly delivered sound wave energy
TWI562499B (en) * 2015-03-04 2016-12-11 Wistron Corp Wireless charging transceiver device and wireless charging control method
US10481417B2 (en) 2015-06-10 2019-11-19 PogoTec, Inc. Magnetic attachment mechanism for electronic wearable device
CN107924071A (zh) 2015-06-10 2018-04-17 波戈技术有限公司 具有用于电子可佩戴装置的磁轨的眼镜
US10523033B2 (en) 2015-09-15 2019-12-31 Energous Corporation Receiver devices configured to determine location within a transmission field
US9906275B2 (en) 2015-09-15 2018-02-27 Energous Corporation Identifying receivers in a wireless charging transmission field
US9871387B1 (en) 2015-09-16 2018-01-16 Energous Corporation Systems and methods of object detection using one or more video cameras in wireless power charging systems
US10211685B2 (en) 2015-09-16 2019-02-19 Energous Corporation Systems and methods for real or near real time wireless communications between a wireless power transmitter and a wireless power receiver
US10158259B1 (en) 2015-09-16 2018-12-18 Energous Corporation Systems and methods for identifying receivers in a transmission field by transmitting exploratory power waves towards different segments of a transmission field
US9893538B1 (en) 2015-09-16 2018-02-13 Energous Corporation Systems and methods of object detection in wireless power charging systems
US10186893B2 (en) 2015-09-16 2019-01-22 Energous Corporation Systems and methods for real time or near real time wireless communications between a wireless power transmitter and a wireless power receiver
US10008875B1 (en) 2015-09-16 2018-06-26 Energous Corporation Wireless power transmitter configured to transmit power waves to a predicted location of a moving wireless power receiver
US9941752B2 (en) 2015-09-16 2018-04-10 Energous Corporation Systems and methods of object detection in wireless power charging systems
US10199850B2 (en) 2015-09-16 2019-02-05 Energous Corporation Systems and methods for wirelessly transmitting power from a transmitter to a receiver by determining refined locations of the receiver in a segmented transmission field associated with the transmitter
US11710321B2 (en) 2015-09-16 2023-07-25 Energous Corporation Systems and methods of object detection in wireless power charging systems
US10778041B2 (en) 2015-09-16 2020-09-15 Energous Corporation Systems and methods for generating power waves in a wireless power transmission system
US10050470B1 (en) 2015-09-22 2018-08-14 Energous Corporation Wireless power transmission device having antennas oriented in three dimensions
US10020678B1 (en) 2015-09-22 2018-07-10 Energous Corporation Systems and methods for selecting antennas to generate and transmit power transmission waves
US10153660B1 (en) 2015-09-22 2018-12-11 Energous Corporation Systems and methods for preconfiguring sensor data for wireless charging systems
US10135295B2 (en) 2015-09-22 2018-11-20 Energous Corporation Systems and methods for nullifying energy levels for wireless power transmission waves
US10027168B2 (en) 2015-09-22 2018-07-17 Energous Corporation Systems and methods for generating and transmitting wireless power transmission waves using antennas having a spacing that is selected by the transmitter
US10135294B1 (en) 2015-09-22 2018-11-20 Energous Corporation Systems and methods for preconfiguring transmission devices for power wave transmissions based on location data of one or more receivers
US10128686B1 (en) 2015-09-22 2018-11-13 Energous Corporation Systems and methods for identifying receiver locations using sensor technologies
US10033222B1 (en) 2015-09-22 2018-07-24 Energous Corporation Systems and methods for determining and generating a waveform for wireless power transmission waves
US10333332B1 (en) 2015-10-13 2019-06-25 Energous Corporation Cross-polarized dipole antenna
US10734717B2 (en) 2015-10-13 2020-08-04 Energous Corporation 3D ceramic mold antenna
US9899744B1 (en) 2015-10-28 2018-02-20 Energous Corporation Antenna for wireless charging systems
US9853485B2 (en) 2015-10-28 2017-12-26 Energous Corporation Antenna for wireless charging systems
WO2017075405A1 (en) 2015-10-29 2017-05-04 PogoTec, Inc. Hearing aid adapted for wireless power reception
US10027180B1 (en) 2015-11-02 2018-07-17 Energous Corporation 3D triple linear antenna that acts as heat sink
US10135112B1 (en) 2015-11-02 2018-11-20 Energous Corporation 3D antenna mount
US10063108B1 (en) 2015-11-02 2018-08-28 Energous Corporation Stamped three-dimensional antenna
US10317963B1 (en) 2015-11-13 2019-06-11 X Development Llc Modular mechanism enabled by mid-range wireless power
US9866039B2 (en) 2015-11-13 2018-01-09 X Development Llc Wireless power delivery over medium range distances using magnetic, and common and differential mode-electric, near-field coupling
US10181729B1 (en) 2015-11-13 2019-01-15 X Development Llc Mobile hybrid transmit/receive node for near-field wireless power delivery
US10389140B2 (en) 2015-11-13 2019-08-20 X Development Llc Wireless power near-field repeater system that includes metamaterial arrays to suppress far-field radiation and power loss
US10135257B1 (en) 2015-11-13 2018-11-20 X Development Llc Extending the distance range of near-field wireless power delivery
US10153644B2 (en) 2015-11-13 2018-12-11 X Development Llc Delivering and negotiating wireless power delivery in a multi-receiver system
US10128660B1 (en) 2015-11-13 2018-11-13 X Development Llc Wireless solar power delivery
US10141771B1 (en) 2015-12-24 2018-11-27 Energous Corporation Near field transmitters with contact points for wireless power charging
US10320446B2 (en) 2015-12-24 2019-06-11 Energous Corporation Miniaturized highly-efficient designs for near-field power transfer system
US10038332B1 (en) 2015-12-24 2018-07-31 Energous Corporation Systems and methods of wireless power charging through multiple receiving devices
US10256677B2 (en) 2016-12-12 2019-04-09 Energous Corporation Near-field RF charging pad with adaptive loading to efficiently charge an electronic device at any position on the pad
US10079515B2 (en) 2016-12-12 2018-09-18 Energous Corporation Near-field RF charging pad with multi-band antenna element with adaptive loading to efficiently charge an electronic device at any position on the pad
US10027159B2 (en) 2015-12-24 2018-07-17 Energous Corporation Antenna for transmitting wireless power signals
US11863001B2 (en) 2015-12-24 2024-01-02 Energous Corporation Near-field antenna for wireless power transmission with antenna elements that follow meandering patterns
US10008886B2 (en) 2015-12-29 2018-06-26 Energous Corporation Modular antennas with heat sinks in wireless power transmission systems
US11558538B2 (en) 2016-03-18 2023-01-17 Opkix, Inc. Portable camera system
US10923954B2 (en) 2016-11-03 2021-02-16 Energous Corporation Wireless power receiver with a synchronous rectifier
EP3539285A4 (en) 2016-11-08 2020-09-02 Pogotec, Inc. PORTABLE ELECTRONIC DEVICE INTELLIGENT BOX
CN110235337A (zh) 2016-12-12 2019-09-13 艾诺格思公司 选择性地激活近场充电垫的天线区域以最大化所传递无线功率的方法
US10243415B1 (en) 2016-12-29 2019-03-26 X Development Llc Mobile power transmitter
US10439442B2 (en) 2017-01-24 2019-10-08 Energous Corporation Microstrip antennas for wireless power transmitters
US10680319B2 (en) 2017-01-06 2020-06-09 Energous Corporation Devices and methods for reducing mutual coupling effects in wireless power transmission systems
US10389161B2 (en) 2017-03-15 2019-08-20 Energous Corporation Surface mount dielectric antennas for wireless power transmitters
WO2018183892A1 (en) 2017-03-30 2018-10-04 Energous Corporation Flat antennas having two or more resonant frequencies for use in wireless power transmission systems
US10511097B2 (en) 2017-05-12 2019-12-17 Energous Corporation Near-field antennas for accumulating energy at a near-field distance with minimal far-field gain
US11462949B2 (en) 2017-05-16 2022-10-04 Wireless electrical Grid LAN, WiGL Inc Wireless charging method and system
US10848853B2 (en) 2017-06-23 2020-11-24 Energous Corporation Systems, methods, and devices for utilizing a wire of a sound-producing device as an antenna for receipt of wirelessly delivered power
KR102427840B1 (ko) * 2017-07-24 2022-08-01 삼성전자주식회사 무선 전력 수신 장치 및 무선 전력 수신 방법
CN109412276B (zh) 2017-08-15 2022-08-12 泰达电子股份有限公司 适用于无线电能传输装置的控制电路及控制方法
US10122219B1 (en) 2017-10-10 2018-11-06 Energous Corporation Systems, methods, and devices for using a battery as a antenna for receiving wirelessly delivered power from radio frequency power waves
US11342798B2 (en) 2017-10-30 2022-05-24 Energous Corporation Systems and methods for managing coexistence of wireless-power signals and data signals operating in a same frequency band
US10615647B2 (en) 2018-02-02 2020-04-07 Energous Corporation Systems and methods for detecting wireless power receivers and other objects at a near-field charging pad
US11159057B2 (en) 2018-03-14 2021-10-26 Energous Corporation Loop antennas with selectively-activated feeds to control propagation patterns of wireless power signals
US11515732B2 (en) 2018-06-25 2022-11-29 Energous Corporation Power wave transmission techniques to focus wirelessly delivered power at a receiving device
US11300857B2 (en) 2018-11-13 2022-04-12 Opkix, Inc. Wearable mounts for portable camera
US11437735B2 (en) 2018-11-14 2022-09-06 Energous Corporation Systems for receiving electromagnetic energy using antennas that are minimally affected by the presence of the human body
CN109672261B (zh) * 2018-11-26 2022-02-25 山东航天电子技术研究所 一种微纳聚合体卫星供电系统及供电方法
KR20210117283A (ko) 2019-01-28 2021-09-28 에너저스 코포레이션 무선 전력 전송을 위한 소형 안테나에 대한 시스템들 및 방법들
CN113661660B (zh) 2019-02-06 2023-01-24 艾诺格思公司 估计最佳相位的方法、无线电力发射设备及存储介质
CN111436180A (zh) * 2019-09-18 2020-07-21 深圳市海洋王照明工程有限公司 同步控制驱动电路及同步控制灯具
EP4032166A4 (en) 2019-09-20 2023-10-18 Energous Corporation SYSTEMS AND METHODS FOR PROTECTING WIRELESS POWER RECEIVERS USING MULTIPLE RECTIFIER AND ESTABLISHING IN-BAND COMMUNICATIONS USING MULTIPLE RECTIFIER
US11381118B2 (en) 2019-09-20 2022-07-05 Energous Corporation Systems and methods for machine learning based foreign object detection for wireless power transmission
WO2021055900A1 (en) 2019-09-20 2021-03-25 Energous Corporation Classifying and detecting foreign objects using a power amplifier controller integrated circuit in wireless power transmission systems
WO2021055898A1 (en) 2019-09-20 2021-03-25 Energous Corporation Systems and methods for machine learning based foreign object detection for wireless power transmission
EP4073905A4 (en) 2019-12-13 2024-01-03 Energous Corp CHARGING PAD WITH GUIDING CONTOURS FOR ALIGNING AN ELECTRONIC DEVICE ON THE CHARGING PAD AND FOR EFFICIENTLY TRANSMITTING NEAR FIELD HIGH FREQUENCY ENERGY TO THE ELECTRONIC DEVICE
US10985617B1 (en) 2019-12-31 2021-04-20 Energous Corporation System for wirelessly transmitting energy at a near-field distance without using beam-forming control
US11799324B2 (en) 2020-04-13 2023-10-24 Energous Corporation Wireless-power transmitting device for creating a uniform near-field charging area
US11916398B2 (en) 2021-12-29 2024-02-27 Energous Corporation Small form-factor devices with integrated and modular harvesting receivers, and shelving-mounted wireless-power transmitters for use therewith

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100693042B1 (ko) 2004-11-10 2007-03-12 삼성전자주식회사 무선 전원 공급 장치 및 그 방법
KR100750201B1 (ko) 2006-06-14 2007-08-17 주식회사 한림포스텍 비접촉 충전기기를 가진 가전기기로 무접점 전력전송용비접촉 콘센트 장치및 그 방법
JP2009171792A (ja) 2008-01-18 2009-07-30 Toyota Motor Corp 無線伝送システム
US8963486B2 (en) 2009-02-13 2015-02-24 Qualcomm Incorporated Wireless power from renewable energy
KR101147599B1 (ko) 2009-02-27 2012-05-21 주식회사 엘지화학 전기화학 소자의 무선 충전 시스템
JP5320138B2 (ja) 2009-04-09 2013-10-23 アズビル株式会社 無線電力配電システム
JP5681947B2 (ja) * 2009-08-13 2015-03-11 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 無線電力伝送装置、ならびに無線電力伝送装置を備える発電装置および発電システム
KR101071933B1 (ko) 2009-10-07 2011-10-10 한국에너지기술연구원 비접촉 전력 전송을 이용한 전기 자동차 충방전 시스템 및 방법
JP2011152018A (ja) * 2010-01-25 2011-08-04 Sony Corp ワイヤレス蓄電システムおよびワイヤレス給電システム

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101514652B1 (ko) * 2013-11-06 2015-04-24 계명대학교 산학협력단 태양광을 이용한 심전도 센서용 무선 충전 모듈, 심전도 측정 장치 및 심전도 센서 충전 방법
KR20140082628A (ko) * 2014-06-13 2014-07-02 박성훈 초음파 근거리 무선 전력전송 시스템 및 초음파 무선 전력충전 방법.
WO2015190858A3 (ko) * 2014-06-13 2016-01-28 박성훈 초음파 근거리 무선 전력전송 시스템 및 초음파 무선 전력충전 방법
US10250077B2 (en) 2014-06-13 2019-04-02 Seong Hoon Park System for transmitting ultrasonic short-range wireless power and method of charging ultrasonic wireless power
US10554079B2 (en) 2014-06-13 2020-02-04 Seong Hoon Park System for transmitting ultrasonic short-range wireless power and method of charging ultrasonic wireless power
US10951070B2 (en) 2014-06-13 2021-03-16 Seong Hoon Park System for transmitting ultrasonic short-range wireless power and method of charging ultrasonic wireless power
KR101671992B1 (ko) * 2015-06-10 2016-11-07 강현욱 전자기기 충전장치

Also Published As

Publication number Publication date
US20130049475A1 (en) 2013-02-28
KR101817194B1 (ko) 2018-01-10
US9088167B2 (en) 2015-07-21

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