KR20130025935A - 무선 전력 전송 장치 - Google Patents

무선 전력 전송 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20130025935A
KR20130025935A KR1020130014197A KR20130014197A KR20130025935A KR 20130025935 A KR20130025935 A KR 20130025935A KR 1020130014197 A KR1020130014197 A KR 1020130014197A KR 20130014197 A KR20130014197 A KR 20130014197A KR 20130025935 A KR20130025935 A KR 20130025935A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
power
coil
receiving
resonant frequency
time
Prior art date
Application number
KR1020130014197A
Other languages
English (en)
Inventor
전상훈
김용해
강승열
이명래
이종무
정태형
Original Assignee
한국전자통신연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전자통신연구원 filed Critical 한국전자통신연구원
Priority to KR1020130014197A priority Critical patent/KR20130025935A/ko
Publication of KR20130025935A publication Critical patent/KR20130025935A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/005—Mechanical details of housing or structure aiming to accommodate the power transfer means, e.g. mechanical integration of coils, antennas or transducers into emitting or receiving devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/40—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using two or more transmitting or receiving devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/90—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving detection or optimisation of position, e.g. alignment
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/70—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes
    • H04B5/79—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes for data transfer in combination with power transfer

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

본 발명은 비방사형 자기 공명 현상을 이용한 무선 전력 전송 시스템에 관한 것으로, 시간 분할 시스템을 이용하여 여러 기기에 전력 전송이 가능하게 하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 무선 전력 전송 장치는 전력을 발생시키는 전력 발생 모듈, 전력이 입력되는 전원코일, 고유의 공진 주파수를 가지고 전원코일과의 자기 유도에 의해 공진을 일으켜 비방사형 전자파를 발생시키는 전송코일, 전력 수신 장치를 감지하고 전력 수신 장치에 시분할 방식으로 특정한 시간에 어느 전력 수신 장치가 전력을 수신할 지에 관한 신호를 송신하는 제어수단을 포함한다.

Description

무선 전력 전송 장치 {WIRELESS ENERGY TRANSFER DEVICE}
본 발명은 무선 전력 전송 시스템에 관한 것으로, 구체적으로, 무선 전력 전송거리를 늘리고, 여러 기기에 전력 전송이 가능하도록 하는 무선 전력 전송 시스템에 관한 것이다.
최근 가전 제품을 포함한 전자제품의 소형화와 휴대화가 급속히 진행되고 있다. 그리고, 모든 정보와 신호의 전송이 무선으로 처리되면서 기기와 연결된 선이 거의 없어지고 있다. 그리고, 가전기기의 경우 전력도 무선으로 전송하려는 시도가 이루어 지고 있다. 무선으로 전력을 전송하는 방법으로는 전자기유도가 가장 일반적으로 사용된다. 구체적으로, 전자기유도를 이용한 무선 전력 전송은 전동 칫솔 등에 사용되고 있으나, 거리가 조금만 떨어져도 전송 효율이 너무 떨어지고 와전류에 의한 불필요하고 위험한 발열을 일으킬 수 있는 문제가 있다.
최근 연구되고 있는 비방사형 에너지 전송 기술인 자기공명형 무선 전력 전송 방식은, 종래의 전자기유도 방식 보다 멀리, 수 미터의 거리에서도 높은 전송 효율을 얻을 수 있다. 이 기술은 두 매체가 같은 주파수로 공진할 경우에 전자파가 근거리 전자장을 통하여 한 매체에서 다른 매체로 이동하는 감쇄파 결합에 기반을 두고 있어, 두 매체 사이의 공진 주파수가 동일할 때만 에너지가 전달되고, 사용되지 않는 에너지는 전자장으로 재흡수 된다. 따라서 다른 전자파와는 달리 주변의 기계나 인체에 무해하다.
자기 공명형 무선 전력전송 시스템은 전송부와 수신부에 전송주파수에서 공진을 일으키는 공진기가 하나씩 포함되어 있는데, 이 두 공진기의 공진 주파수가 정확히 일치해야 높은 효율의 전송이 가능하다. 실제 시스템을 구성할 경우 두 공진기의 공진 주파수가 조금씩 달라지게 되므로, 이를 조정하기 위해 송신부 또는 수신부에 공진 주파수를 조정할 수 있는 가변 캐패시터를 포함하게 된다. 이때 코일의 양단에 매우 큰 전압이 발생하기 때문에 캐패시터의 항복 전압이 매우 커야 한다. 또한 전송 주파수에서 송신부와 수신부의 임피던스 매칭이 필수적으로 필요하여, 전송거리에 따라 전송코일과 전원코일의 거리와 수신코일과 부하코일의 거리를 적절히 조절해 주어야 한다.
또한, 여러 기기에 대해 전력 전송을 할 경우는 복잡한 상황이 된다. 통상적으로 전력 송신부와 기기와의 거리가 불규칙적이고, 기기의 수도 변하는 상황에서 여러 기기를 동시에 놓았을 때 임피던스 매칭이 깨어지게 되어 전력의 전송이 이루어 지지 않게 되는 문제가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 먼 거리에 있는 복수 개의 전자기기에 무선으로 전력을 전송하기 위한 무선 전력 전송 시스템의 구현에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치는 전력을 발생시키는 전력 발생 모듈, 전력이 입력되는 전원코일, 고유의 공진 주파수를 가지고 전원코일과의 자기 유도에 의해 공진을 일으켜 비방사형 전자파를 발생시키는 전송코일, 전력 수신 장치를 감지하고 전력 수신 장치에 시분할 방식으로 특정한 시간에 어느 전력 수신 장치가 전력을 수신할 지에 관한 신호를 송신하는 제어수단을 포함한다.
제어 수단은 전력 수신 장치를 검색하여 전력 수신 장치의 개수를 감지하는 기기 검색수단, 전력 수신 장치의 개수에 따라 시분할 방식에 따라 각각의 전력 수신 장치가 전력을 수신받는 시간을 결정하는 처리수단, 및 전력 수신 장치에 특정한 시간에 전력 수신 장치 중 어느 전력 수신 장치가 전력을 수신하는지에 관한 신호를 송신하는 신호 송신수단을 포함한다.
전송 코일은 전송 코일의 고유의 공진 주파수를 조절하는 공진 주파수 조절 수단을 더 포함한다.
공진 주파수 조절 수단은 가변 캐패시터를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치는 전송코일에서 발생한 비방사형 전자파를 수신하여 전송코일과 동일한 주파수에서 공진을 일으키는 수신코일, 수신코일에 저장된 에너지를 수신하는 부하코일, 부하코일에 의해 수신된 전력을 전달받는 전력수신 모듈을 포함하고, 수신코일은 일부의 분할된 시간에서만 비방사형 전자파를 받아 공진을 일으키도록 수신코일의 고유의 주파수를 조절하는 공진 주파수 조절 수단을 포함한다.
공진 주파수 조절 수단은 캐패시터와 스위치를 포함하고 스위치를 조절하여 일부의 분할된 시간에서만 수신코일의 고유의 공진 주파수가 전송코일의 고유의 공진 주파수와 같아지도록 한다.
공진 주파수 조절 수단은 시분할 방식에 따라 전력을 수신하는 시간에 관한 정보를 가진 신호를 수신하고 그 신호에 따라 스위치를 조절하는 제어수단을 더 포함한다.
공진 주파수 조절 수단은 가변 캐패시터를 포함하고 가변 캐패시터의 캐패시턴스를 조절하여 일부의 분할된 시간에서만 수신코일의 고유의 공진 주파수가 전송코일의 고유의 공진 주파수와 같아지도록 한다.
공진 주파수 조절 수단은 시분할 방식에 따라 전력을 수신하는 시간에 관한 정보를 가지는 신호를 수신하고 그 신호에 따라 가변 캐패시터의 캐패시턴스를 조절하는 제어수단을 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템은, 먼 거리의 전자기기에의 전력 전송을 가능케 하고, 불필요한 발열을 방지한다. 그리고, 전력 중계 코일의 배치를 통해 간단히 전송 거리를 늘일 수 있으며, 전송이 가능한 영역을 의도적으로 설정할 수도 있다. 또한, 시간 분할 시스템을 이용하여 여러 기기에 전력 전송이 가능하게 할 수 있다.
도 1은 무선 전력 전송 시스템에 대한 개념을 설명하기 위한 가장 기본적인 도면이다.
도 2a 내지 도 2b는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른, 전력 중계 코일을 포함한 전력 전송 시스템의 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라, 전력 중계 코일을 이용하여 전력 송신 효율을 높인 특성을 보여 주는 그래프이다.
도 4a, 4b는 또 다른 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른, 시간에 따라 여러 기기에 전력 송신을 나누어 실시 하는 무선 전력 전송 시스템에 대한 개념을 설명하는 도면이다.
도 5는 또 다른 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른, 시간에 따라 여러 기기에 전력 송신을 나누어 실시하고, 전력 중계 코일을 이용하여 전력 송신 효율을 높이는 방법을 사용한 전력 전송 시스템의 도면이다.
도 6은 또 다른 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라, 시간에 따라 여러 기기에 전력 송신을 나누어 실시하고, 전력 중계 코일을 이용하여 효율적으로 전력 송신을 할 수 있는 공간을 만드는 전력 전송 시스템의 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도 1은 무선 전력 전송 시스템의 기본 구조를 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 무선 전력 전송 시스템은 전력을 발생시키는 전력 발생 모듈(111), 발생된 전력이 입력되는 전원코일(110), 고유의 공진 주파수를 가지고 전원코일(110)과의 자기 유도에 의해 공진을 일으켜 비방사형 전자파를 발생하는 전송코일(112), 그리고 전송코일(112)의 공진 주파수를 조절하는 가변 캐패시터(113)을 가지는 전력 송신부(100)을 포함한다. 그리고, 무선 전력 전송 시스템은 발생된 비방사형 전자파를 수신하여 전송코일(112)과 동일한 주파수에서 공진을 일으키는 수신코일(123), 수신코일(123)에 저장된 에너지를 수신하는 부하코일(121) 그리고 부하코일에 의해 수신된 전력을 전달받는 전력수신 모듈(122)을 가지는 전력 수신부(120)을 포함한다.
상기 시스템에서, 무선으로 전력을 전송하는 거리는 전송코일(112)과 수신코일(123)의 거리에 해당하게 되고, 전원코일(110)과 전송코일(112)의 간격과 수신코일(123)과 부하코일(121)의 간격은 전송 거리에 따라 최적의 값을 가지게 되고, 이 간격은 통상적으로 크지 않기 때문에 송신 모듈과 수신 모듈의 크기에 큰 영향을 미치지는 않는다. 자기공명형 무선 전력 전송 방식은 이전의 다른 방식에 비해서는 수 미터 거리의 근거리에서도 높은 효율을 나타내고 있지만, 이 방식 역시 전송 거리가 멀어짐에 따라 전송 효율은 급격히 떨어지게 된다. 이러한 한계를 극복하기 위한 방법을 본 발명의 실시예에서 개시한다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 따른 고효율 무선 전송 시스템의 구조를 도시한다. 도 2a를 참조하면 본 발명의 제1실시예에 따른 고효율 무선 전송 시스템은 전송코일(112)와 수신코일(123)사이에 전력을 중계하는 역할의 전력 중계 공진 코일(200)을 더 포함한다. 전력 중계 공진 코일(200)은 고유의 공진 주파수를 가지고, 전송코일(112)와 동일한 주파수에서 공진한다. 이를 통해 비방사형 전자파를 중계하게 된다.
그리고, 전력 중계 공진 코일(200)에는 공진 주파수 조절수단, 예를 들면, 가변 캐패시터(201)가 마련되어 공진 주파수를 조절할 수 있다.
또한, 도 2b를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 고효율 무선 전력 전송 시스템은 전송코일(112)과 수신코일(123)사이에 전력 중계 공진 코일(200, 210)를 복수개 포함하여 전송 거리를 더 확장시킨다. 이때, 복수개의 전력 중계 공진 코일(200, 210)의 고유의 공진 주파수가 전송코일(112)의 고유의 공진 주파수와 동일한 것이 바람직하다. 즉, 전송코일(112)과 전력 중계 공진 코일(200)간 서로 공진하고, 전력 중계 공진 코일들(200, 210)간에도 서로 공진하는 것이 바람직하다. 또한 전력 중계 공진 코일(200, 210) 각각에 공진 주파수 조절수단(201, 211)이 마련될 수 있다. 이와 같은 구성을 통해, 비방사형 전자파가, 복수의 전력 중계 공진 코일(200,210)을 거쳐, 전송 코일(112)로부터 수신코일(123)까지 전송된다.
공진 코일의 Q가 매우 크면 손실이 없어 이론적으로 무한하게 거리를 확장할 수 있겠지만, 실제로는 코일에서의 전력 손실로 인해 제한이 된다. 전력 중계 코일(200, 210)을 이용하여 전송 거리를 확장할 때에도 임피던스 매칭 문제를 고려 해야 한다. 즉 거리 d1과 d2를 임피던스 매칭을 고려하여 적절하게 배치하여야 한다.
도3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라, 두 개의 전력 중계 공진 코일을 이용하여 멀리 떨어진 거리에서 전송 효율을 향상 시킨 특성을 나타낸 그래프이다. 도3에 도시된 바와 같이, 전력 중계 공진 코일을 사용하지 않았을 때에 비해, 중계 코일을 사용했을 때 전송효율이 높아진다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 따른 복수개의 기기로 전력 전송을 위한 무선 전송 시스템의 구조를 도시한다
도 4a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른, 복수개의 기기로 전력 전송을 하기 위한 무선 전력 전송 시스템의 구조를 도시한다.
본 실시예에 따른, 무선 전력 전송 시스템은 전력을 발생시키는 전력 발생 모듈(411), 발생된 전력이 입력되는 전원코일(410), 고유의 공진 주파수를 가지고 전원코일(410)과의 자기 유도에 의해 공진을 일으켜 비방사형 전자파를 발생하는 전송코일(412), 그리고 전송코일(412)의 공진 주파수를 조절하는 가변 캐패시터(413)을 가지는 전력 송신부(400)을 포함한다. 그리고, 전력 송신부(400)는 특정한 시간에 복수개 전력 수신부(420, 430)중 하나의 수신부에만 전력을 송신하기 위한 시분할 전력 전송 제어수단(414)를 포함한다. 그리고 시분할 전력 전송 제어수단(414)는 무선 전력 전송이 가능한 전력 수신 장치, 즉 전력 수신부(420, 430)를 검색하여 전력을 전송받는 전력 수신부의 개수를 감지하는 기기 검색수단(415), 검색된 전력 수신부의 개수에 따라 시분할 방식으로 각각의 전력 수신부가 전력을 수신받는 시간을 결정하는 처리수단(416), 전력 수신부(420, 430)에 일부의 분할된 시간에 복수의 전력 수신부(420, 430) 중 어느 전력 수신부가 전력을 수신하는지에 관한 정보를 송신하는, 구체적으로 처리수단(416)이 배분한 시간에 맞춰 특정한 전력 수신부가 전력을 수신받도록 하는 신호를 송신하는 신호 송신수단(417)을 포함한다.
무선 전력 전송 시스템은 제1 전력 수신부(420) 및 제2 전력 수신부(430)을 포함한다. 상기 실시예는 2개의 전력 수신부를 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명이 이에 국한되는 것은 아니다. 제 1 전력 수신부(420)는 발생된 비방사형 전자파를 수신하여 전송코일(412)과 동일한 주파수에서 공진을 일으키는 수신코일(423), 수신코일(423)에 저장된 에너지를 수신하는 부하코일(421) 그리고 부하코일(421)에 의해 수신된 전력을 수신하는 전력수신 모듈(422)을 포함한다. 또한, 제 1 전력 수신부(420)는 신호 송신수단(417)가 송신하는 신호를 수신하여, 수신한 신호에 따라 수신코일의 고유의 공진 주파수를 제어하는 공진 주파수 조절 수단(424)을 포함한다.
공진 주파수 조절수단(424)은 스위치(425), 캐패시터(426) 및 수신 코일 제어수단(427)을 포함한다. 코일 제어 수단(414)는 신호 송신수단(417)가 송신하는 신호를 수신하여 수신코일(423)의 고유의 공진 주파수를 전송코일(412)와 동일하게 하여야 하는지 판단하고, 이에 따라 스위치(425)를 조절한다.
또한, 제2 전력 수신부(430)도 수신코일(433), 부하코일(431), 전력수신 모듈(432)를 포함하고, 신호 송신수단(417)가 송신하는 신호를 수신하여, 수신한 신호에 따라 수신코일(433)의 고유의 공진 주파수를 제어하는 공진 주파수 조절 수단(434)을 포함한다. 그리고, 공진 주파수 조절수단(434)은 스위치(435), 캐패시터(436) 및 수신 코일 제어수단(437)을 포함하고, 이들의 기능은 제1 전력 수신부(420)의 각 요소들의 기능과 동일하다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 전력 수신부가 2개인 경우, 기기 검색수단(415)는 제1 및 제2 전력 수신부(420, 430)를 인식하여, 전력 수신부의 개수가 2개임을 감지한다. 처리수단(416)는 시분할 방식으로, 시간을 전력 수신부의 개수, 즉 2개로 분할하여 각 전력 수신부(420, 430)가 전력을 수신하는 시간을 결정한다. 가령, 특정한 주기의 시간(T)을 두 개의 시간 영역, 즉 T1, T2로 나누어, T1의 시간에는 제1 전력 수신부(420)가 전력을 수신받고, T2의 시간에는 제 2 전력 수신부(430)가 전력을 수신받게 설정한다. 신호 송신수단(417)에서는 각 시간에 따라 전력을 수신 받아야 할 전력 수신부를 식별하는 신호를 송신한다.
전력 수신부(420, 430)의 공진 주파수 조절수단(424, 434)에 구비된 수신 코일 제어수단(427, 428)는 신호 송신수단(417)의 신호를 수신하고, 자기의 전력 수신부가 전력을 수신해야 하는지 확인하고, 스위치(425, 435)를 제어한다. 구체적으로, 제 1 전력 수신부(420)가 시분할 방식에 따라 전력을 수신 하는 시간에 관한 신호, 예를 들면 전력을 수신 받아야 함을 알리는 신호를 수신 코일 제어 수단(427)가 수신했다면, 스위치(425)를 제어하여 수신코일(423)의 고유의 공진 주파수와 송신코일(412)의 고유 주파수가 동일하도록 하여, 제 1 전력 수신부(420)가 전력을 수신받도록 한다. 이때, 제2 전력 수신부(430)의 수신 코일 제어 수단(437)은 스위치(435)를 제어하여 수신코일(433)의 고유의 공진 주파수와 송신코일(412)의 고유 주파수가 동일하지 않도록 하여, 제 1 전력 수신부(420)가 전력을 수신 받을 때, 제 2 전력 수신부(430)가 방해가 되지 않도록 한다.
즉, 본 발명의 실시예에서는 시간 분할 방식으로 각 기기로 전력을 전송하며, 전력을 전송받는 기기가 무엇인지는 무선으로 지정한다. 이와 같이 하는 경우 각 시간마다 하나의 전력 수신부만 전력을 수신 받기 때문에, 전력 수신부의 개수가 증가하더라도, 임피던스의 변화를 미리 알 필요가 없다.
도 4b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른, 복수개의 기기로 전력 전송을 하기 위한 무선 전력 전송 시스템의 구조를 도시한다. 일반적인 구성은 도 4a의 제 1 실시예와 동일하다. 다만, 공진 주파수 조절 수단(424, 434)가 가변 캐패시터(428, 438)와 신호 송신수단(417)가 송신하는 신호를 수신하여, 수신코일(423, 433)의 고유의 공진 주파수를 전송코일(412)와 동일하게 하여야 하는지 판단하고, 가변 캐패시터(428, 438)를 조절하는 수신 코일 제어수단(429, 439)를 포함하는데 차이가 있다. 즉, 도 4a의 제 1 실시예의 수신 코일 제어수단(427, 437)은 스위치(425, 435)를 제어하여 수신코일(423, 433)의 고유의 공진 주파수를 조절하는데 비해, 도 4b의 제 2 실시예의 수신코일 제어수단(429, 439)는 가변 캐패시터(428, 438)을 제어하여 수신코일(423, 433)의 고유의 공진 주파수를 조절한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라, 시간을 나누어 여러 기기에 전력 송신을 실시하고, 전력 중계 코일을 이용하여 전력 송신 효율을 높이는 방법을 사용한 전력 전송 시스템의 도면이다. 본 실시예의 전력 전송 시스템은 전력 송신부(400)과 복수의 전력 수신부(420, 430), 그리고 복수개의 전력 중계 코일(500, 510, 520, 530)을 가진다. 그리고, 전력 송신부(400)로부터 복수의 전력 수신부(420, 430)중 하나의 전력 수신부까지 전력을 전달하기 위해서는 복수개의 중계기를 거친다.
여러 기기로의 전송을 위해서는 도 4a, 4b에서 설명된 시간 분할 방식을 사용한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 어떤 정해진 영역에서 높은 효율과 보다 긴 전송거리로, 여러 기기에 효과적으로 전력을 무선 전송 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따라, 시간을 나누어 여러 기기에 전력 송신을 실시하고, 전력 중계 코일을 이용하여 효율적으로 전력 송신을 할 수 있는 공간을 만드는 전력 전송 시스템의 도면이다. 본 실시예의 전력 전송 시스템은 전력 송신부(400), 1개 이상의 전력 수신부(420, 430), 그리고 복수개의 전력 중계 코일(600, 610, 620, 630)을 포함한다. 복수개의 전력 중계 코일은 다각형의 꼭지점 또는 모서리에 배치되어, 그 다각형 내부에 무선으로 전력을 수신할 수 있는 공간을 만든다. 그리고, 그 다각형 내부 공간에 1개 이상의 전력 수신부(420, 430)을 배치하여, 무선으로 전력을 수신하도록 한다.
또는, 복수의 전력 중계 코일(600, 610, 620, 630)을 원 둘레에 배치하고, 전력 수신부(420, 430)을 원 둘레 내부에 배치하여도 된다.
본 발명의 실시예에 따른, 자기공명형 무선 전력 전송 시스템은, 종래 기술에 의한 자기공명형 무선 전력 전송 시스템에, 전력을 중계하기 위한 여러 개의 전력 중계 공진 코일을 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한 여러 기기의 무선 전송을 위해 시간을 분할하여 전송되는 기기를 바꿀 수 있도록, 각 기기의 수신코일에 공진 주파수를 바꿀 수 있는 캐패시터와 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
종래 기술에 의한 시스템은 전송거리가 멀어질수록, 전송 효율이 급격히 떨어지는 단점이 있으나, 본 발명과 같이 공진 주파수가 같은 공진 코일을 중간에 놓음으로써 극복할 수 있다. 즉, 전송 코일의 공진에 의해 발생하는 비방사형 전자파는 같은 공진 주파수를 가진 중계 코일을 통해 다시 그 에너지가 이동을 하게 되고, 이러한 이동은 여러 개의 중계 코일로 확장될 수 있다. 단 전자파 에너지의 효율적인 이동을 위해서 임피던스 매칭이 되도록 중계 코일의 위치를 정해야 한다.
종래 기술에 의한 시스템에서는 여러 기기를 배치할 경우, 전송 주파수에서 각 기기들이 하나의 부하로 보이면서 임피던스 매칭이 틀어지게 되어 전송 효율이 매우 떨어지게 된다. 이를 해결하기 위해 본 발명에서는, 시간 분할을 하여 수신코일의 공진주파수를 바꾸어 송신주파수 대역에서 임피던스 매칭에 영향을 미치지 않도록 한다. 이를 구현하기 위해 수신코일에 가변 캐패시터와 스위치가 포함 될 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 중계 코일의 배치를 통해 특정한 영역을 형성하여, 무선 저녁 전송이 가능한 영역을 만들고 그 안에서 여러 기기에 대한 전력 전송을 동시에 수행할 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지로 변형할 수 있다. 그러므로 본 발명의 범위는 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허 청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 전력 송신부 110: 전원코일
111 : 전력 발생 모듈 112: 전송코일
113 : 가변 캐패시터 120: 전력수신부
121 : 부하코일 122: 전력 수신 모듈
200 : 전력 중계 공진 코일 201: 가변 캐패시터
210 : 전력 중계 공진 코일 211: 가변 캐패시터
400 : 전력 송신부 410: 전원코일
411 : 전력 발생 모듈 412: 전송코일
413 : 가변 캐패시터 414: 시분할 전력 전송 제어수단
415 : 기기 검색수단 416: 처리수단
417 : 신호 송신수단 420: 전력수신부
421 : 부하코일 422: 전력 수신 모듈
423 : 수신코일 424: 공진 주파수 조절 수단
425 : 스위치 426: 캐패시터
427 : 수신코일 제어 수단 428: 가변 캐패시터
429 : 수신코일 제어 수단 430: 전력수신부
431 : 부하코일 432: 전력 수신 모듈
433 : 수신코일 434: 공진 주파수 조절 수단
435 : 스위치 436: 캐패시터
437 : 수신코일 제어 수단 438: 가변 캐패시터
439: 수신코일 제어 수단 500: 전력 중계 공진 코일

Claims (9)

  1. 전력을 발생시키는 전력 발생 모듈;
    상기 전력이 입력되는 전원코일;
    고유의 공진 주파수를 가지고 상기 전원코일과의 자기 유도에 의해 공진을 일으켜 비방사형 전자파를 발생시키는 전송코일;
    전력 수신 장치를 감지하고 상기 전력 수신 장치에 시분할 방식으로 특정한 시간에 어느 전력 수신 장치가 전력을 수신할지에 관한 신호를 송신하는 제어수단
    을 포함하는 무선 전력 전송 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어 수단은
    상기 전력 수신 장치를 감지하여 상기 전력 수신 장치의 개수를 검출하는 기기 검색수단;
    상기 전력 수신 장치의 개수에 따라 시분할 방식으로 각각의 상기 전력 수신 장치가 전력을 수신받는 시간을 결정하는 처리수단; 및
    상기 전력 수신 장치에 특정한 시간에 상기 전력 수신 장치 중 어느 전력 수신 장치가 전력을 수신하는지에 관한 신호를 송신하는 신호 송신수단
    을 포함하는 무선 전력 전송 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 전송 코일은 상기 전송 코일의 고유의 공진 주파수를 조절하는 공진 주파수 조절 수단을 더 포함하는
    무선 전력 전송 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 공진 주파수 조절 수단은 가변 캐패시터를 포함하는
    무선 전력 전송 장치.
  5. 전송코일에서 발생한 비방사형 전자파를 수신하여 상기 전송코일과 동일한 주파수에서 공진을 일으키는 수신코일;
    상기 수신코일에 저장된 에너지를 수신하는 부하코일;
    상기 부하코일에 의해 수신된 전력을 전달받는 전력수신 모듈을 포함하고,
    상기 수신코일은 일부의 분할된 시간에서만 상기 비방사형 전자파를 받아 공진을 일으키도록 상기 수신코일의 고유의 주파수를 조절하는 공진 주파수 조절 수단을 포함하는
    무선 전력 수신 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 공진 주파수 조절 수단은 캐패시터와 스위치를 포함하고 상기 스위치를 조절하여 상기 일부의 분할된 시간에서만 상기 수신코일의 고유의 공진 주파수가 상기 전송코일의 고유의 공진 주파수와 같아지도록 하는
    무선 전력 수신 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 공진 주파수 조절 수단은 시분할 방식에 따라 전력을 수신하는 시간에 관한 정보를 가진 신호를 수신하고 그 신호에 따라 스위치를 조절하는 제어수단을 더 포함하는
    무선 전력 수신 장치.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 공진 주파수 조절 수단은 가변 캐패시터를 포함하고 상기 가변 캐패시터의 캐패시턴스를 조절하여 상기 일부의 분할된 시간에서만 상기 수신코일의 고유의 공진 주파수가 상기 전송코일의 고유의 공진 주파수와 같아지도록 하는
    무선 전력 수신 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 공진 주파수 조절 수단은 시분할 방식에 따라 전력을 수신하는 시간에 관한 정보를 가지는 신호를 수신하고 그 신호에 따라 상기 가변 캐패시터의 캐패시턴스를 조절하는 제어수단을 더 포함하는
    무선 전력 수신 장치.
KR1020130014197A 2013-02-08 2013-02-08 무선 전력 전송 장치 KR20130025935A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130014197A KR20130025935A (ko) 2013-02-08 2013-02-08 무선 전력 전송 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130014197A KR20130025935A (ko) 2013-02-08 2013-02-08 무선 전력 전송 장치

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090119682A Division KR20110062841A (ko) 2009-12-04 2009-12-04 무선 전력 전송 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20130025935A true KR20130025935A (ko) 2013-03-12

Family

ID=48177382

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130014197A KR20130025935A (ko) 2013-02-08 2013-02-08 무선 전력 전송 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20130025935A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016093478A1 (ko) * 2014-12-10 2016-06-16 엘지이노텍 주식회사 무선전력 송신장치

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016093478A1 (ko) * 2014-12-10 2016-06-16 엘지이노텍 주식회사 무선전력 송신장치
US10326315B2 (en) 2014-12-10 2019-06-18 Lg Innotek Co., Ltd. Wireless power transmission apparatus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20110062841A (ko) 무선 전력 전송 장치
JP5698626B2 (ja) ワイヤレス受電装置、ワイヤレス給電装置およびワイヤレス給電システム
KR101247419B1 (ko) 무선 전력 전달의 개선을 위한 중계기들
JP5640530B2 (ja) ワイヤレス給電システム
US20130076306A1 (en) Wireless power transmission system
JP2012019648A (ja) 給電装置およびワイヤレス給電システム
KR20130099576A (ko) 무선 전력 전송 장치
KR101776991B1 (ko) 무선 전력 전송 장치 및 방법과 무선 전력 전송에 이용되는 공진주파수 검출 방법
JP2011142769A (ja) 磁気共鳴電力伝送方法及びその装置
JP2014090652A (ja) 無線電力伝送による多重化伝送システム及び送信側多重化伝送装置
KR20120051320A (ko) 무선 전력 전송 장치
KR20140011557A (ko) 배터리부를 포함하는 공진방식 무선전력중계장치
JP5523540B2 (ja) 無線電力伝送による伝送システム及び送信側伝送装置
KR102039352B1 (ko) 무선 전력 송신기
KR20160054410A (ko) 무선 전력 송신 장치 및 방법
KR20130025935A (ko) 무선 전력 전송 장치
KR102041988B1 (ko) 무선 전력 전송 장치
KR101302024B1 (ko) 무선 전력 전송 장치
KR102193642B1 (ko) 공명 전력 신호 및 유도 전력 신호를 전송할 수 있는 하이브리드 무선 전력 전송 장치 및 이를 포함하는 하이브리드 무선 전력 전송 시스템
KR102040330B1 (ko) 무선 전력 중계 장치 및 무선 전력 전송 시스템
KR102109104B1 (ko) 무선 전력 전송 장치
KR101515476B1 (ko) Nfc를 이용한 차량 내 무선전력 전송 방법
KR20120088266A (ko) 무선 전력 송신기 및 그것의 무선 전력 전송 방법
KR20200035713A (ko) 무선전력 송신장치
KR102183127B1 (ko) 무선 전력 송신 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application