KR20130031411A - 무선 전력전송장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하나의 중앙코일 및 2개의 측면코일을 선택적으로 사용하여 무선으로 수전장치에 전력을 전송하는 것으로서 하나의 중앙코일 및 2개의 측면코일들 각각이 전력을 전송할 경우에 수전장치가 수신하는 수신 전력량을 판단하고, 판단한 수신 전력량에 따라 하나의 중앙코일 및 2개의 측면코일들 중에서 하나 이상을 전력을 전송할 전력전송코일을 선택하며, 선택한 전력전송코일을 통해 무선으로 수전장치에 전력을 전송하는 무선 전력전송장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

무선 전력전송장치 및 방법{Wireless power transfer apparatus and method the same}
본 발명은 코어의 중앙에 배치되는 하나의 중앙코일과, 상기 코어의 좌우 양측에 각기 배치되는 2개의 측면코일들 중에서, 수전장치가 놓인 위치에 따라 적어도 하나 이상의 코일을 전력전송코일로 선택하여 수전장치에 무선으로 전력을 전송하는 무선 전력전송장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 핸드폰 및 PDA(Personal Digital Assistant) 등과 같은 각종 휴대용 단말기에는 동작전력을 공급하기 휘한 수전장치가 장착되어 있다.
상기 수전장치는 외부의 충전장치로부터 공급되는 전력을 충전하고, 충전한 전력을 상기 휴대용 단말기에 동작전력으로 공급하여 동작시킬 수 있도록 하는 것으로 전력을 충전하는 배터리 셀 모듈과, 상기 외부의 충전장치로부터 공급되는 전력을 입력하여 상기 배터리 셀 모듈에 충전시키고 상기 배터리 셀 모듈에 충전시킨 전력을 방전시켜 상기 휴대용 단말기에 동작전력으로 공급하는 충방전 회로 등을 포함할 수 있다.
상기 충전장치와 상기 수전장치를 전기적으로 연결하는 방식으로는 상기 충전장치에서 전력이 출력되는 단자와, 상기 수전장치에서 전력이 입력되는 단자를 케이블 및 커넥터 등을 통해 직접 연결하는 단자 연결방식이 알려져 있다.
상기 단자 연결방식은 상기 충전장치의 단자와 상기 수전장치의 단자들이 서로 다른 전위 차를 가지고 있다.
그러므로 상기 충전장치의 단자와 상기 수전장치의 단자를 상호간에 연결하거나 또는 분리할 경우에 순간 방전현상이 발생하게 된다.
이러한 순간 방전현상은 상기 충전장치의 단자 및 상기 수전장치의 단자를 마모시킨다. 또한 상기 충전장치의 단자 및 상기 수전장치의 단자에 이물질이 쌓여 있을 경우에는 상기 순간 방전현상에 의해, 상기 이물질에서 열이 발생하여 화재 등과 같은 안전사고가 발생할 염려가 있다.
그리고 습기 등으로 인하여 상기 수전장치의 배터리 셀 모듈에 충전된 전력이 수전장치의 단자를 통해 외부로 자연 방전되고, 이로 인하여 수전장치의 사용 수명이 단축되며, 사용성능의 저하를 초래하게 되는 문제점이 있었다.
최근에는 상기와 같은 단자 연결방식의 여러 가지 문제점을 해결하기 위하여, 수전장치에 무선으로 전력을 전송하는 무선 전력전송장치가 제시되고 있다.
상기 무선 전력전송장치는 예를 들면, 전자기 유도방식을 이용하여 무선으로 전력을 전송한다. 그리고 상기 수전장치는 상기 무선 전력전송장치가 무선으로 전송하는 전력을 수신하고, 수신한 전력을 배터리 셀 모듈에 충전시키고 있다.
상기한 무선 전력전송장치는 무선으로 안정하고, 높은 효율로 전력을 전송하고, 이와 더불어 상기 수전장치는 상기 무선 전력전송장치가 전송하는 전력을 최대로 수신하여 배터리 셀 모듈에 충전시킬 수 있도록 하는데 많은 노력을 기울여 왔다.
상기 무선 전력전송장치는 수전장치와의 단자간 결합이 없으므로 무선 전력전송장치에 구비된 충전대의 정위치에 수전장치가 놓여질 것이 요구된다.
그러나 사용자가 충전대의 정위치에 수전장치를 위치시키지 않는 경우가 빈번하게 발생하고 있다. 또한 사용자가 수전장치를 충전대의 정위치에 위치시키더라도 전력을 충전시키는 도중에, 상기 수전장치가 장착된 휴대용 단말기에 호출신호의 착신 등의 이유로 진동이 발생할 경우에 상기 수전장치의 위치가 이동되어 상기 정위치에서 이탈되는 경우가 빈번하게 발생하고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 수전장치가 놓인 위치에 관계없이 최적으로 전력을 전송할 수 있는 무선 전력전송장치 및 방법을 제공한다.
또한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 휴대용 단말기에 장착된 수전장치에 전력을 충전하는 상태에서 휴대용 단말기에 진동 등이 발생하여 수전장치의 위치가 이동되어도 최적으로 전력을 전송할 수 있는 무선 전력전송장치 및 방법을 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 상기에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않고, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 무선 전력전송장치는, 하나의 중앙코일 및 2개의 측면코일을 구비하여 수전장치로 전력을 전송하는 코어 어셈블리와, 상기 하나의 중앙코일 및 상기 2개의 측면코일들 각각이 전력을 전송할 경우에 상기 수전장치가 수신하는 수신 전력량을 판단하고, 판단한 수신 전력량에 따라 상기 하나의 중앙코일 및 상기 2개의 측면코일들 중에서 어느 하나의 코일을 전력전송코일로 선택하거나, 상기 하나의 중앙코일과 동시에 상기 2개의 측면코일들 중에서 어느 하나의 측면코일을 전력전송코일로 선택하며, 선택한 전력전송코일을 통해 수전장치로 전력을 전송하는 전력전송 유닛을 포함한다.
상기 전력전송 유닛은 전력 전송을 제어하는 전력전송 제어부와, 상기 전력전송 제어부의 제어에 따라 구동신호를 발생하는 구동 드라이버와, 상기 구동신호에 따라 직류전력을 스위칭하여 제 1 전력 및 제 2 전력을 생성하고, 상기 제 1 전력을 상기 중앙코일에 인가하는 직렬 공진형 컨버터와, 상기 전력전송 제어부의 제어에 따라 제 1 측면코일 구동신호 및 제 2 측면코일 구동신호를 선택적으로 발생하여 상기 제 2 전력이 상기 제 1 측면코일 및 상기 제 2 측면코일에 인가되게 하는 측면코일 구동부와, 상기 수전장치가 전송하는 수신 전력량 신호 및 충전 완료신호를 수신하여 상기 전력전송 제어부에 제공하는 신호 수신부를 포함한다.
또한 본 발명의 무선 전력전송장치는 상기 제 1 측면코일 구동신호 및 상기 제 2 측면코일 구동신호에 따라 선택적으로 접속되면서 상기 제 2 전력을 상기 제 1 측면코일 및 상기 제 2 측면코일에 선택적으로 인가하는 제 1 및 제 2 스위칭부를 포함한다.
상기 중앙코일에 인가되는 제 1 전력과, 상기 제 1 측면코일 또는 제 2 측면코일에 인가되는 제 2 전력은 상호간에 180°의 위상차를 갖는다.
또한 본 발명의 무선 전력전송장치는 상기 직렬 공진형 컨버터가 상기 제 1 전력 및 상기 제 2 전력을 모두 발생할 경우에 상기 구동 드라이버가 상기 제 1 전력을 발생하기 위한 구동신호와 상기 제 2 전력을 발생하기 위한 구동신호의 위상차가 180°가 되게 하여 상기 중앙코일에 인가되는 제 1 전력과 상기 제 1 측면코일 및 상기 제 2 측면코일에 인가되는 제 2 전력이 상호간에 180°의 위상차를 갖는다.
상기 코어 어셈블리는 제 1 레벨의 위치에 설치되는 중앙코일과, 상기 제 1 레벨과 다른 제 2 레벨에 설치되며, 각각의 일 부분은 상기 중앙코일과 중첩되도록 배치되는 제 1 측면코일 및 제 2 측면코일과, 상기 중앙코일과, 상기 제 1 측면코일 및 상기 제 2 측면코일을 수용하도록 형성되는 자성체의 코어를 포함한다.
상기 중앙코일은 상기 제 1 측면코일 및 상기 제 2 측면코일들 각각과 다른 사이즈를 갖도록 형성된다.
상기 중앙코일의 제 1 방향을 따르는 폭은 상기 제 1 측면코일 및 상기 제 2 측면코일들 각각의 상기 제 1 방향을 따르는 폭보다 작게 형성된다.
상기 중앙코일의 상기 제 1 방향을 따르는 폭은 상기 제 1 측면코일 및 상기 제 2 측면코일들 각각의 상기 제 1 방향을 따른 폭보다 작다
상기 중앙코일의 상기 제 1 방향을 따르는 폭은 상기 제 1 측면코일 및 상기 제 2 측면코일들 각각의 상기 제 1 방향을 따르는 폭의 합의 30～50%이다.
상기 중앙코일의 제 2 방향을 따르는 폭은 상기 제 1 측면코일 및 상기 제 2 측면코일들 각각의 상기 제 2 방향을 따르는 폭과 동일하다.
상기 중앙코일은 상기 제 1 측면코일 및 상기 제 2 측면코일의 상부에 배치된다.
상기 제 1 측면코일 및 상기 제 2 측면코일은 동일한 사이즈를 갖도록 형성된다.
상기 제 1 측면코일 및 상기 제 2 측면코일은 상기 중앙코일의 하측에 배치되는 절연체인 베이스에 패턴으로 형성되는 제 1 도전패턴 및 제 2 도전 패턴이다.
그리고 본 발명의 무선 전력전송방법은 전력전송 제어부가 하나의 중앙코일 및 2개의 측면코일을 하나씩 선택하여 전력을 인가하여 수전장치로 전력을 전송하면서 상기 수전장치가 수신하는 수신 전력량을 판단하는 단계와, 상기 전력전송 제어부가 상기 판단한 수신 전력량에 따라 하나의 중앙코일 및 상기 2개의 측면코일들 중에서 어느 하나의 코일을 선택하거나, 상기 하나의 중앙코일을 선택함과 동시에 상기 2개의 측면코일들 중에서 어느 하나의 측면코일을 선택하며, 상기 선택한코일로 전력을 인가하여 상기 수전장치로 전력을 전송하는 단계를 포함한다.
상기 선택한 코일로 전력을 인가하여 상기 수전장치로 전력을 전송하는 단계 이후에 상기 수전장치가 수신하는 수신 전력량이 감소되는지의 여부를 판단하는 단계와, 상기 수신 전력량이 감소될 경우에 상기 전력전송 제어부가 하나의 중앙코일 및 2개의 측면코일에 순차적으로 전력을 인가하여 수전장치로 전력을 전송하면서 상기 수전장치가 수신하는 수신 전력량을 판단하는 단계와, 상기 전력전송 제어부가 상기 판단한 수신 전력량에 따라 하나의 중앙코일 및 상기 2개의 측면코일들 중에서 어느 하나의 코일을 선택하거나, 상기 하나의 중앙코일을 선택함과 동시에 상기 2개의 측면코일들 중에서 어느 하나의 측면코일을 선택하며, 상기 선택한 코일로 전력을 인가하여 상기 수전장치로 전력을 전송하는 단계를 반복 수행한다.
본 발명의 무선 전력전송장치 및 방법은, 하나의 중앙코일과 2개의 측면코일에 순차적으로 전력을 인가하여 수전장치에 전력을 전송하면서 수전장치가 수신하는 수신 전력량을 판단하고, 판단한 수신 전력량에 따라 상기 하나의 중앙코일과 상기 2개의 측면코일들 중에서 하나 이상의 코일을 전력전송코일로 선택하며, 선택한 전력전송코일로 전력을 공급하여 수전장치로 전송한다.
그러므로 수전장치가 충전대의 어느 위치에 놓여도 최적의 상태로 전력을 전송할 수 있다.
또한 수전장치에 전력을 전송하여 배터리 셀 모듈에 충전시키는 상태에서 수전장치가 장착되어 있는 휴대용 단말기에 진동 등이 발생하여 수전장치의 위치가 이동되면서 수신 전력량이 감소될 경우에 상기 하나의 중앙코일과 상기 2개의 측면코일에 다시 순차적으로 전력을 인가하여 수전장치에 전력을 전송하면서 수정장치가 수신하는 수신 전력량을 판단하고, 판단한 수신 전력량에 따라 상기 하나의 중앙코일과 상기 2개의 측면코일들 중에서 하나 이상의 코일을 전력전송코일로 선택하며, 선택한 전력전송코일로 전력을 공급하여 수전장치로 전송한다.
그러므로 수전장치에 전력을 전송하여 배터리 셀 모듈에 충전시키는 상태에서 수전장치의 위치가 이동하여도 항상 최적의 상태로 전력을 전송할 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 한정시키지 않는 실시 예를 통해 본 발명을 상세히 설명하겠으며, 일부 도면에서 동일한 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여한다.
도 1은 본 발명의 무선 전력전송장치를 포함하는 무선 전력전송 시스템의 전체 구성을 보인 도면,
도 2는 본 발명의 무선 전력전송방법에 따른 무선 전력전송장치의 전력전송 제어부의 동작을 보인 신호흐름도,
도 3은 본 발명의 무선 전력전송장치에서 하나의 중앙코일과 2개의 측면코일들 중에서 전력전송코일로 선택되는 코일을 설명하기 위한 도표,
도 4는 본 발명의 무선 전력전송장치에서 측면코일 구동부의 상세 구성을 보인 회로도,
도 5는 본 발명의 무선 전력전송장치에서 직렬 공진형 컨버터, 제 1 스위칭부 및 제 2 스위칭부의 상세 구성을 보인 회로도,
도 6은 본 발명의 무선 전력전송장치에서 코어 어셈블리의 주요 구성요소들을 보인 분해 사시도,
도 7은 본 발명의 무선 전력전송장치에서 코어 어셈블리의 주요 구성을 보인 조립 사시도,
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 무선 전력전송장치에서 코어 어셈블리에 구비된 2개의 측면코일의 배치상태를 설명하기 위한 단면도,
도 9는 본 발명의 무선 전력전송장치에서 코어 어셈블리에 구비된 중앙코일과 2개의 측면코일에 대한 개념을 설명하기 위한 평면도,
도 10은 본 발명의 무선 전력전송장치에서 코어 어셈블리에 구비된 중앙코일 및 제 1 측면코일을 전력전송코일로 선택하여 전력을 전송하는 동작을 설명하기 위한 도면,
도 11은 본 발명의 무선 전력전송장치에서 코어 어셈블리의 다른 실시 예의 구성을 보인 분해 사시도, 및
도 12는 본 발명의 무선 전력전송장치에서 코어 어셈블리의 또 다른 실시 예의 구성을 보인 분해 사시도이다.
이하의 상세한 설명은 예시에 지나지 않으며, 본 발명의 실시 예를 도시한 것에 불과하다. 또한 본 발명의 원리와 개념은 가장 유용하고, 쉽게 설명할 목적으로 제공된다.
따라서, 본 발명의 기본 이해를 위한 필요 이상의 자세한 구조를 제공하고자 하지 않았음은 물론 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 실체에서 실시될 수 있는 여러 가지의 형태들을 도면을 통해 예시한다.
도 1은 본 발명의 무선 전력전송장치를 포함하는 무선 전력전송 시스템의 전체 구성을 보인 도면이다. 상기 무선 전력전송 시스템은 무선으로 전력을 전송하는 본 발명의 무선 전력전송장치(100)와, 상기 무선 전력전송장치(100)가 전송하는 전력을 수신하여 충전하고 충전한 전력을 휴대용 단말기(도면에 도시되지 않았음)에 동작전력으로 공급하는 수전장치(200)를 포함할 수 있다.
그리고 상기 무선 전력전송장치(100)는 교류/직류 컨버터(110)와, 전력전송유닛(120)과, 코어 어셈블리(130)를 포함할 수 있다.
상기 교류/직류 컨버터(110)는 외부로부터 입력되는 상용 교류전력을 직류전력으로 변환하고, 변환한 직류전력을 전력전송유닛(120)에 동작전력으로 공급한다.
여기서, 상기 교류/직류 컨버터(110)가 상기 무선 전력전송장치(100)에 일체로 구비되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 본 발명을 실시함에 있어서는 상기 교류/직류 컨버터(110)가 상기 무선 전력전송장치(100)의 외부에 별도로 구비되어 상기 전력전송유닛(120)에 직류전력을 공급하게 구성할 수도 있다.
상기 코어 어셈블리(130)는 후술하는 코어(400)와, 상기 코어(400)의 중앙에 위치하는 하나의 중앙코일(131)과, 상기 코어(400)의 좌우 양측에 위치하는 2개의 측면코일(133, 135), 즉 제 1 측면코일(133)과, 제 2 측면코일(135)을 포함할 수 있다.
상기 전력전송유닛(120)은 상기 교류/직류 컨버터(110)가 변환한 직류전력을 스위칭하여 제 1 교류전력 및 제 2 교류전력을 발생하고, 발생한 제 1 교류전력을 상기 코어 어셈블리(130)에 구비된 하나의 중앙코일(131)에 공급하며, 또한 상기 발생한 제 2 교류전력을 제 1 측면코일(133) 및 제 2 측면코일(135)에 선택적으로 공급하여 무선으로 전력이 전송되게 한다.
상기 전력 전송유닛(120)은 전력전송 제어부(121), 구동 드라이버(122), 직렬 공진형 컨버터(123), 측면코일 구동부(124), 제 1 스위칭부(125), 제 2 스위칭부(126) 및 신호 수신부(127)를 포함할 수 있다.
상기 전력전송 제어부(121)는 상기 하나의 중앙코일(131) 및 상기 2개의 측면코일(133, 135)들 각각이 전력을 전송할 경우에 상기 수전장치(200)가 수신하는 수신 전력량을 판단하고, 판단한 수신 전력량에 따라 상기 하나의 중앙코일(131) 및 상기 2개의 측면코일(133, 135)들 중에서 적어도 하나 이상을 전력전송코일로 선택하며, 선택한 전력전송코일을 통해 상기 수전장치(200)로 전력을 전송하는 것을 제어한다.
상기 구동 드라이버(122)는 상기 전력전송 제어부(121)의 제어에 따라, 상기 하나의 중앙코일(131)을 통해 상기 수전장치(200)로 전력을 전송할 구동신호(A11～A14)와 상기 2개의 측면코일(133, 135)를 선택적으로 사용하여 상기 수전장치(200)로 전력을 전송할 구동신호(A21～A24)를 발생한다.
상기 직렬 공진형 컨버터(123)는 상기 구동 드라이버(122)가 발생하는 구동신호(A11～A14)(A21～A24)에 따라, 상기 교류/직류 컨버터(110)가 출력하는 직류전력을 스위칭하여 상기 중앙코일(131)을 통해 전송할 제 1 교류전력과, 상기 2개의 측면코일(133, 135)을 선택적으로 사용하여 전송할 제 2 교류전력을 발생한다.
상기 측면코일 구동부(124)는 상기 전력전송 제어부(121)의 제어에 따라, 상기 2개의 측면코일(133, 135)에 상기 제 2 교류전력을 선택적으로 공급할 제 1 측면코일 구동신호(S1)와 제 2 측면코일 구동신호(S2)를 선택적으로 발생한다.
상기 제 1 스위칭부(125) 및 상기 제 2 스위칭부(126)는 제 1 측면코일 구동신호(S1) 및 상기 제 2 측면코일 구동신호(S2)에 따라 선택적으로 접속되면서 상기 직렬 공진형 컨버터(123)가 발생하는 제 2 교류전력이 상기 제 1 측면코일(133) 및 상기 제 2 측면코일(135)에 선택적으로 공급되게 한다.
상기 신호 수신부(127)는 상기 수전장치(200)가 전송하는 수신 전력량 신호 및 충전완료신호 등을 포함하는 각종 신호를 수신하여 상기 전력전송 제어부(121)에 제공한다.
상기 수전장치(200)는 전력수신코일(210), 충전회로(220), 배터리 셀 모듈(230), 전력수신 제어부(240) 및 신호전송부(250)를 포함할 수 있다.
상기 전력수신코일(210)은 상기 무선 전력전송장치(100)가 상기 코어 어셈블리(130)를 통해 전송하는 교류전력을 수신한다.
상기 충전회로(220)는 상기 전력수신코일(210)이 수신한 교류전력을 직류전력으로 변환한다.
상기 배터리 셀 모듈(230)은 상기 충전회로(220)가 변환한 직류전력을 충전한다.
상기 전력수신 제어부(240)는 상기 충전회로(220)가 상기 배터리 셀 모듈(230)에 전력을 충전하는 것을 제어하고, 상기 전력수신코일(210)이 수신하는 수신 전력량 및 상기 배터리 셀 모듈(230)의 충전 완료를 판단하여 수신 전력량 신호 및 충전 완료신호를 포함하는 각종 신호를 발생하며, 발생한 각종 신호를 상기 전력수신코일(210)을 통해 상기 무선 전력전송장치(100)로 전송하는 것을 제어한다.
상기 신호전송부(250)는 상기 전력수신 제어부(240)의 제어에 따라, 상기 수신 전력량 신호 및 상기 충전 완료신호를 포함하는 각종 신호를 발생하여 상기 전력수신코일(210)을 통해 상기 무선 전력전송장치(100)로 전송한다.
도 1의 도면 설명중 미설명 부호 C1 및 C2와, L1 및 L2는 상기 중앙코일(131)과 상기 2개의 측면코일(133, 135)에 제 1 교류전력 및 제 2 교류전력을 선택적으로 공급하여 상기 수전장치(200)에 전력을 전송할 경우에 상기 중앙코일(131) 및 상기 2개의 측면코일(133, 135)과 각기 직렬로 연결되면서 상기 중앙코일(131) 및 상기 2개의 측면코일(133, 135)에서 직렬 공진이 발생되게 하는 커패시터 및 코일이다.
이러한 구성을 가지는 무선 전력전송 시스템은 도 2에 도시된 바와 같이 전력전송 제어부(121)가, 코어 어셈블리(130)가 설치되어 있는 충전대(도면에 도시되지 않았음)에 수전장치(200)가 놓여져 있는 지의 여부를 판단한다(S300).
여기서, 상기 충전대의 하부에는 상기 코어 어셈블리(130)가 구비되어 있고, 상기 코어 어셈블리(130)의 중앙코일(131) 및 2개의 측면코일(133, 135)을 이용하여 상기 충전대에 수전장치(200)가 놓여져 있는 지의 여부를 판단하는 동작은 일반적인 것으로서 구체적인 동작은 생략한다.
상기 단계(S300)에서 상기 충전대에 상기 수전장치(200)가 놓여져 있음이 판단될 경우에 상기 전력전송 제어부(121)는 하나의 중앙코일(131)과 2개의 측면코일(133, 135)들 각각을 하나씩 순차적으로 선택하면서 전력을 공급하여 상기 수전장치(200)로 전력을 전송한다(S302).
즉, 상기 전력전송 제어부(121)는 구동 드라이버(122)를 제어하여 구동신호(A11～A14)를 발생하게 하고, 발생한 구동신호(A11～A14)에 따라 직렬 공진형 컨버터(123)가 교류/직류 컨버터(110)에서 출력되는 직류전력을 스위칭하여 제 1 교류전력을 발생한다. 그러면, 상기 직렬 공진형 컨버터(123)가 발생하는 제 1 교류전력이 커패시터(C1) 및 코일(L1)을 통해 상기 하나의 중앙코일(131)에 인가되어 상기 중앙코일(131)에 공진이 발생되면서 상기 수전장치(200)에 무선으로 전력을 전송하게 된다.
상기 중앙코일(131)로 전력을 공급하여 상기 수전장치(200)으로 전력을 전송한 이후에 상기 전력전송 제어부(121)가 구동 드라이버(122)를 제어하여 구동신호(A21～A24)를 발생하게 하고, 발생한 구동신호(A21～A24)에 따라 직렬 공진형 컨버터(123)가 교류/직류 컨버터(110)에서 출력되는 직류전력을 스위칭하여 제 2 교류전력을 발생하게 한다. 그리고 상기 전력전송 제어부(121)는 측면코일 구동부(124)를 제어하여 제 1 측면코일 구동신호(S1)를 발생하게 하고, 발생한 제 1 측면코일 구동신호(S1)는 제 1 스위칭부(125)에 인가되어 접속시킨다. 그러면, 상기 직렬 공진형 컨버터(123)가 발생하는 제 2 교류전력이 커패시터(C2), 코일(L2) 및 제 1 스위칭부(125)를 통해 제 1 측면코일(133)에 인가되어 제 1 측면코일(133)에 공진이 발생되면서 상기 수전장치(200)에 무선으로 전력을 전송하게 된다.
상기 제 1 측면코일(133)로 전력을 공급하여 상기 수전장치(200)로 전력을 전송한 이후에는 상기 전력전송 제어부(121)가 구동 드라이버(122)를 제어하여 계속 구동신호(A21～A24)를 발생하게 하고, 발생한 구동신호(A21～A24)에 따라 직렬 공진형 컨버터(123)가 교류/직류 컨버터(110)에서 출력되는 직류전력을 스위칭하여 제 2 교류전력을 발생하게 한다. 그리고 상기 전력전송 제어부(121)는 측면코일 구동부(124)를 제어하여 제 2 측면코일 구동신호(S2)를 발생하게 하고, 발생한 제 2 측면코일 구동신호(S2)는 제 2 스위칭부(126)에 인가되어 접속시킨다. 그러면, 상기 직렬 공진형 컨버터(123)가 발생하는 제 2 교류전력이 커패시터(C2), 코일(L2) 및 제 2 스위칭부(126)를 통해 제 2 측면코일(135)에 인가되어 제 2 측면코일(135)에 공진이 발생되면서 상기 수전장치(200)에 무선으로 전력을 전송하게 된다.
여기서, 상기 전력전송 제어부(210)가 상기 중앙코일(131), 상기 제 1 측면코일(133) 및 상기 제 2 측면코일(135)을 순차적으로 선택하여 상기 수전장치(200)에 전력을 전송하는 것을 예로 들었으나, 본 발명의 무선 전력전송장치(100)를 실시함에 있어서는 상기 중앙코일(131), 상기 제 1 측면코일(133) 및 상기 제 2 측면코일(135)을 통해 상기 수전장치(200)로 전력을 전송하는 순서는 임의로 변경하는 것이 가능하다.
상기 중앙코일(131), 상기 제 1 측면코일(133) 및 상기 제 2 측면코일(135)을 순차적으로 선택하여 상기 수전장치(200)로 전력을 전송하는 상태에서, 상기 전력전송 제어부(121)는 상기 중앙코일(131)과 상기 2개의 측면코일(133, 135)들 각각을 이용하여 전력을 전송하였을 경우에 상기 수전장치(200)가 수신하는 수신 전력량을 판단한다(S304).
즉, 상기 중앙코일(131)과 상기 2개의 측면코일(133, 135)들 각각을 순차적으로 사용하여 상기 수전장치(200)로 전력을 전송할 경우에 전송하는 전력을 수전장치(200)의 전력수신코일(210)이 수신하고, 수신한 전력을 충전회로(220)가 직류전력으로 변환한 후 배터리 셀 모듈(230)에 충전하게 된다.
이때, 상기 수전장치(200)의 전력수신 제어부(240)는 상기 충전회로(220)가 상기 배터리 셀 모듈(230)에 충전하는 전력으로 상기 전력수신코일(210)이 수신하는 수신 전력량을 판단한다.
그리고 상기 전력수신 제어부(240)는 상기 판단한 수신 전력량에 따라 신호전송부(250)를 제어하여 수신 전력량 신호를 발생하고, 발생한 수신 전력량 신호는 상기 전력수신코일(210)을 통해 상기 중앙코일(131) 및 상기 2개의 측면코일(133, 135)들로 유도된다. 상기 중앙코일(131) 및 상기 2개의 측면코일(133, 135)들로 유도된 수신 전력량 신호는 신호 수신부(127)가 수신하여 전력전송 제어부(121)에 제공한다. 상기 전력전송 제어부(121)는 상기 신호 수신부(127)가 출력하는 수신 전력량 신호를 입력하여, 상기 중앙코일(131)과 상기 2개의 측면코일(133, 135)들 각각을 이용하여 전력을 전송하였을 때 상기 수전장치(200)가 수신하는 수신 전력량을 판단한다.
상기 수신 전력량이 판단되면, 상기 전력전송 제어부(121)는 판단된 수신 전력량을 이용하여, 상기 중앙코일(131)과 상기 2개의 측면코일(133, 135)들 중에서 상기 수전장치(200)에 최적의 상태로 전력을 전송할 수 있는 하나 이상의 코일을 전력을 전송할 전력전송코일로 선택한다(S306).
예를 들면, 본 발명은 도 3에 도시된 바와 같이 수전장치(200)가 상기 제 1 측면코일(133)의 상부에 위치하여 상기 제 1 측면코일(133)만으로 최적의 상태로 전력을 전송할 수 있다고 판단될 경우에 상기 전력전송 제어부(121)는 상기 제 1 측면코일(133)만을 전력전송코일로 선택한다.
상기 수전장치(200)가 상기 중앙코일(131)의 상부에 위치하여 상기 중앙코일(131)만으로 최적의 상태로 전력을 전송할 수 있다고 판단될 경우에 상기 전력전송 제어부(121)는 상기 중앙코일(131)만을 전력전송코일로 선택한다.
상기 수전장치(200)가 상기 제 2 측면코일(131)의 상부에 위치하여 상기 제2 측면코일(131)만으로 최적의 상태로 전력을 전송할 수 있다고 판단될 경우에 상기 전력전송 제어부(121)는 상기 제 2 측면코일(135)만을 전력전송코일로 선택한다.
또한 본 발명은 상기 수전장치(200)가 상기 제 1 측면코일(133) 및 상기 중앙코일(131)의 상부에 위치하여 상기 제 1 측면코일(133) 및 상기 중앙코일(131)을 통해 최적의 상태로 전력을 전송할 수 있다고 판단될 경우에 상기 전력전송 제어부(121)는 상기 제 1 측면코일(133) 및 상기 중앙코일(131)을 전력전송코일로 선택한다.
수전장치(200)가 상기 중앙코일(131) 및 상기 제 2 측면코일(135)의 상부에 위치하여 상기 중앙코일(131) 및 상기 제 2 측면코일(135)을 통해 최적의 상태로 전력을 전송할 수 있다고 판단될 경우에 상기 전력전송 제어부(121)는 상기 중앙코일(131) 및 상기 제 2 측면코일(135)을 전력전송코일로 선택한다.
이와 같이 하여 전력을 전송할 전력전송코일이 선택되면, 상기 전력전송 제어부(121)는 상기 구동 드라이버(122) 및 상기 측면코일 구동부(124)를 제어하여 상기 선택한 전력전송코일로 선택된 중앙코일(131) 및 2개의 측면코일(133, 135)에 제 1 교류전력 및 제 2 교류전력을 선택적으로 공급하고, 공급한 교류전력이 상기 수전장치(200)로 전송되게 한다(S308).
이와 같은 상태에서 상기 전력전송 제어부(121)는 신호 수신부(129)가 수신하는 신호를 입력하여, 상기 수전장치(200)으로부터 충전 완료신호가 수신되는지의 여부를 판단하고(S310), 상기 충전 완료신호가 수신되지 않을 경우에 상기 신호 수신부(129)가 수신하는 수신 전력량 신호를 이용하여 상기 수전장치(200)가 수신하는 수신 전력량이 감소되었는지의 여부를 판단한다(S312).
상기 판단 결과, 충전 완료신호가 수신되지 않고, 또한 수신 전력량이 감소되지 않았을 경우에 상기 전력전송 제어부(121)는 상기 단계(S308)로 복귀하여 상기 선택한 전력전송코일을 통해 상기 수전장치(200)로 전력을 전송하고, 상기 신호 수신부(129)의 수신신호를 입력하여 충전 완료신호의 수신 여부와, 수신 전력량의 감소 여부를 판단하는 동작을 반복 수행한다.
이와 같은 상태에서 상기 수전장치(200)가 장착된 휴대용 단말기에 진동 등이 발생하여 위치가 이동되면, 상기 수전장치(200)가 수신하는 전력량이 감소된다.
그러면, 상기 수전장치(200)의 전력수신 제어부(240)는 신호전송부(250)를 제어하여 수신 전력량이 감소되었음을 알리는 수신 전력량 신호를 발생하고, 발생한 수신 전력량 신호는 무선 전력전송장치(100)로 전송된다.
상기 무선 전력전송장치(100)의 전력전송 제어부(121)는 신호 수신부(129)가 수신하는 수신 전력량 신호를 입력하여 수전장치(200)의 수신 전력량이 감소되었는 지의 여부를 판단하고, 수신 전력량이 감소되었을 경우에 상기 단계(S302)로 복귀하여, 상술한 바와 같이 중앙코일(131)과 2개의 측면코일(133, 135)들 각각을 통해 상기 수전장치(200)로 전력을 전송하면서 수신 전력량을 판단하고, 판단한 수신 전력량에 따라 상기 수전장치(200)에 최적의 상태로 전력을 전송할 수 있는 하나 이상의 코일을 전력전송코일로 선택하며, 선택한 전력전송코일에 따라 구동 드라이버(122) 및 측면코일 구동부(124)를 선택적으로 제어하여 상기 수전장치(200)에 최적의 상태로 전력을 전송할 수 있도록 하는 동작을 반복 수행한다.
이와 같이 하여 상기 수전장치(200)에 최적의 상태로 전력을 전송하고 있는 상태에서 상기 배터리 셀 모듈(230)이 만충전될 경우에 전력수신 제어부(240)는 신호전송부(250)를 제어하여 충전 완료신호를 발생하고, 발생한 충전 완료신호는 전력수신코일(210)을 통해 상기 무선 전력전송장치(100)로 전송된다.
상기 무선 전력전송장치(100)의 전력전송 제어부(121)는 신호 수신부(129)의 신호를 입력하여 충전 완료신호가 수신되었는지의 여부를 판단하고, 충전 완료신호가 수신되었을 경우에 전력의 전송을 정지한다(S314).
도 4는 본 발명의 무선 전력전송장치(100)에서 측면코일 구동부(124)의 상세 구성을 보인 회로도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 측면코일 구동부(124)는 전력전송 제어부(121)에서 제어신호가 출력되는 출력단자가 저항(R1)을 통해 저항(R3) 및 트랜지스터(Q1)에 접속되고, 또한 상기 전력전송 제어부(121)에서 제어신호가 출력되는 출력단자가 인버터(INV) 및 저항(R2)을 통해 저항(R4) 및 트랜지스터(Q2)에 접속된다.
그리고 전원단자(Vcc)가 트랜지스터(Q3)(Q4)의 에미터에 접속됨과 아울러 저항(R5)(R6)을 각기 통해 상기 트랜지스터(Q3)(Q4)의 베이스에 각기 접속되고, 상기 저항(R5)(R6) 및 상기 트랜지스터(Q3)(Q4)의 각각의 접속점이 저항(R7)(R8)을 각기 통해 상기 트랜지스터(Q1)(Q2)의 콜렉터에 접속된다.
또한 상기 트랜지스터(Q3)(Q4)의 콜렉터에는 커패시터(C3)(C4)가 각기 접속됨과 아울러 상기 트랜지스터(Q3)(Q4)의 콜렉터 및 상기 커패시터(C3)(C4)의 접속점에서 저항(R9)(R10)을 통해 상기 제 1 스위칭부(125) 및 상기 제 2 스위칭부(126)로 제 1 측면코일 구동신호(S1) 및 제 2 측면코일 구동신호(S2)가 출력되게 구성하였다.
이와 같이 구성된 본 발명의 측면코일 구동부(124)는 전원단자(Vcc)에 동작전력이 인가된 상태에서 전력전송 제어부(121)가 제어신호로 논리 1의 고전위 신호를 출력하면, 상기 고전위 신호가 저항(R1)을 통해 트랜지스터(Q1)의 베이스에 인가된다.
그러면, 상기 트랜지스터(Q1)가 온되고, 전원단자(Vcc)의 동작전력이 저항(R5, R7) 및 트랜지스터(Q1)를 통해 접지로 흐르면서 트랜지스터(Q3)가 온되고, 상기 전원단자(Vcc)의 동작전력이 상기 트랜지스터(Q3)를 통해 커패시터(C3)에 의해 잡음 등이 제거된 후 저항(R9)를 통해 제 1 측면코일 구동신호(S1)로 출력되어 제 1 스위칭부(125)는 접속(온) 상태로 된다.
이때, 상기 전력전송 제어부(121)가 출력하는 논리 1의 고전위 신호가 인버터(INV)를 통해 논리 0의 저전위 신호로 변환된 후 트랜지스터(Q2)의 베이스에 인가되므로 상기 트랜지스터(Q2)가 오프되고, 상기 트랜지스터(Q2)의 오프에 따라 트랜지스터((Q4)도 오프되어 제 2 측면코일 구동신호(S2)는 출력되지 않고, 제 2 스위칭부(126)은 차단(오프) 상태로 된다.
그리고 상기 전력전송 제어부(121)가 제어신호로 논리 0의 저전위 신호를 출력하면, 트랜지스터(Q1)의 베이스에 인가되므로 상기 트랜지스터(Q1)가 오프되고, 상기 트랜지스터(Q1)의 오프에 따라 트랜지스터(Q3)도 오프되어 제 1 스위칭 신호(S1)는 출력되지 않고, 제 1 스위칭부(125)는 차단(오프) 상태로 된다.
이때, 상기 전력전송 제어부(121)가 출력하는 논리 0의 저전위 신호가 인버터(INV)를 통해 논리 1의 고전위 신호로 변환된 후 트랜지스터(Q2)의 베이스에 인가되므로 상기 트랜지스터(Q2)가 온되고, 상기 트랜지스터(Q2)의 온에 따라 트랜지스터((Q4)가 온되어 제 2 스위칭 신호(S2)가 출력되며, 제 2 스위칭부(126)은 스위칭되어 접속(온) 상태가 된다.
도 5는 본 발명의 무선 전력전송장치에서 직렬 공진형 컨버터(123), 제 1 스위칭부(125) 및 제 2 스위칭부(126)의 상세 구성을 보인 회로도이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 직렬 공진형 컨버터(123)는 전원단자(Vcc)와 접지의 사이에 피모스 및 엔모스 트랜지스터(PM1, NM1)(PM2, NM2)(PM3, NM3)(PM4, NM4)를 각기 직렬 접속하고, 상기 피모스 트랜지스터(PM1～PM4) 및 상기 엔모스 트랜지스터(NM1～NM4)의 소스와 드레인의 사이에 다이오드(D1～D8)을 각기 접속하여 상기 피모스 및 엔모스 트랜지스터(PM1, NM1)(PM2, NM2)의 접속점에서 제 1 전력이 출력되고, 피모스 및 엔모스 트랜지스터(PM3, NM3)(PM4, NM4)의 접속점에서 제 2 전력이 출력되어 중앙코일(131)에 인가되게 구성된다.
그리고 본 발명의 제 1 및 제 2 스위칭부(125)(126)들 각각은 제 1 및 제 2 측면코일 구동신호(S1)(S2)가 엔모스 트랜지스터(NM5, NM6)(NM7, NM8)의 게이트에 인가되게 접속됨과 아울러 그 접속점이 저항(R11)(R12)을 통해 상기 엔모스 트랜지스터(NM5, NM6)(NM7, NM8)의 소스에 각기 공통접속되고, 상기 엔모스 트랜지스터(NM5～NM8)의 소스와 드레인의 사이에 다이오드(D9～D12)가 각기 접속된다.
그리고 상기 엔모스 트랜지스터(NM5, NM8)의 드레인이 상호간에 접속됨과 아울러 상기 엔모스 트랜지스터(NM6, NM7)의 드레인의 사이에 제 1 측면코일(133) 및 제 2 측면코일(135)이 직렬 접속되며, 상기 엔모스 트랜지스터(NM5, NM8)의 드레인의 접속점과 상기 제 1 측면코일(133) 및 상기 제 2 측면코일(135)의 접속점에 상기 직렬 공진형 컨버터(123)에서 출력되는 제 2 전력이 인가되게 구성된다.
이와 같이 구성된 본 발명은 측면코일 구동부(124)에서 제 1 측면코일 구동신호(S1)가 출력될 경우에 제 1 스위칭부(125)의 엔모스 트랜지스터(NM5, NM6)가 모두 온되므로 상기 제 1 스위칭부(125)는 접속상태로 된다.
그리고 측면코일 구동부(124)에서 제 2 측면코일 구동신호(S2)가 출력될 경우에 제 2 스위칭부(126)의 엔모스 트랜지스터(NM7, NM8)가 모두 온되므로 상기 제 2 스위칭부(126)는 접속상태로 된다.
여기서, 상기 측면코일 구동부(124)는 상기 제 1 측면코일 구동신호(S1) 및 상기 제 2 측면코일 구동신호(S2)를 선택적으로 출력하므로 상기 제 1 스위칭부(125) 및 상기 제 2 스위칭부(126)는 동시에 접속 또는 차단상태로 되지 않고, 어느 하나가 접속상태일 경우에 다른 하나는 차단상태로 된다.
그리고 구동 드라이버(123)가 출력하는 구동신호(A21～A24)에 따라 직렬 공진형 컨버터(123)의 피모스 트랜지스터(PM3) 및 엔모스 트랜지스터(NM4)가 온상태로 되고, 피모스 트랜지스터(PM4) 및 엔모스 트랜지스터(NM3)가 오프상태로 될 경우에 전원단자(Vcc)의 동작전력이 피모스 트랜지스터(PM3), 커패시터(C1),코일(L1), 중앙코일(131) 및 엔모스 트랜지스터(NM4)를 순차적으로 통해 흐르게 된다. 또한 상기 구동 드라이버(123)가 출력하는 구동신호(A21～A24)에 따라 직렬 공진형 컨버터(123)의 피모스 트랜지스터(PM3) 및 엔모스 트랜지스터(NM4)가 오프상태로 되고, 피모스 트랜지스터(PM4) 및 엔모스 트랜지스터(NM3)가 온상태로 될 경우에 전원단자(Vcc)의 동작전력이 피모스 트랜지스터(PM4), 중앙코일(131),코일(L1), 커패시터(C1) 및 엔모스 트랜지스터(NM3)를 순차적으로 통해 흐르게 된다.
이와 같이 상기 피모스 트랜지스터(PM3) 및 상기 엔모스 트랜지스터(NM4)가 온상태로 되고, 상기 피모스 트랜지스터(PM4) 및 상기 엔모스 트랜지스터(NM3)가 온상태로 되는 것을 반복함에 따라 상기 직렬 공진형 컨버터(123)는 교류전력인 제 1 전력을 발생하고, 발생한 제 1 전력이 중앙코일(131)에 인가되어 수전장치(200)으로 전력이 전송된다.
이때, 상기 피모스 트랜지스터(PM3) 및 상기 엔모스 트랜지스터(NM4)를 온상태에서 오프상태로 전환한 후 바로 상기 피모스 트랜지스터(PM4) 및 상기 엔모스 트랜지스터(NM3)를 오프상태에서 온상태로 전환할 경우에 상기 피모스 트랜지스터(PM3) 및 상기 엔모스 트랜지스터(NM3)가 동시에 온상태로 되거나 상기 피모스 트랜지스터(PM4) 및 상기 엔모스 트랜지스터(NM4)가 동시에 온상태로 되어 손상될 수 있다.
그러므로 본 발명에서는 상기 피모스 트랜지스터(PM3) 및 상기 엔모스 트랜지스터(NM4)를 오프상태로 전환한 후 상기 피모스 트랜지스터(PM4) 및 상기 엔모스 트랜지스터(NM3)를 온상태로 전환하거나 또는 상기 피모스 트랜지스터(PM4) 및 상기 엔모스 트랜지스터(NM3)를 오프상태로 전환한 후 상기 피모스 트랜지스터(PM3) 및 상기 엔모스 트랜지스터(NM4)를 온상태로 전환할 경우에 미리 설정된 데드 타임(dead time)를 두어 상기 피모스 트랜지스터(PM3) 및 상기 엔모스 트랜지스터(NM3)가 동시에 온상태로 되거나 상기 피모스 트랜지스터(PM4) 및 상기 엔모스 트랜지스터(NM4)가 동시에 온상태로 되는 것을 방지하는 것이 바람직하다.
그리고 구동 드라이버(123)가 출력하는 구동신호(A11～A14)에 따라 직렬 공진형 컨버터(123)의 피모스 트랜지스터(PM1) 및 엔모스 트랜지스터(NM2)가 온상태로 되고, 피모스 트랜지스터(PM2) 및 엔모스 트랜지스터(NM1)가 오프상태로 될 경우에 전원단자(Vcc)의 동작전력이 피모스 트랜지스터(PM1), 커패시터(C2),코일(L2), 제 1 스위칭부(125), 제 1 측면코일(133) 및 엔모스 트랜지스터(NM2)를 순차적으로 통해 흐르게 된다. 또한 상기 구동 드라이버(123)가 출력하는 구동신호(A11～A14)에 따라 직렬 공진형 컨버터(123)의 피모스 트랜지스터(PM1) 및 엔모스 트랜지스터(NM2)가 오프상태로 되고, 피모스 트랜지스터(PM2) 및 엔모스 트랜지스터(NM1)가 온상태로 될 경우에 전원단자(Vcc)의 동작전력이 피모스 트랜지스터(PM2), 제 1 측면코일(133), 제 1 스위칭부(125),코일(L2), 커패시터(C2) 및 엔모스 트랜지스터(NM2)를 순차적으로 통해 흐르게 된다.
이와 같이 상기 피모스 트랜지스터(PM1) 및 상기 엔모스 트랜지스터(NM2)가 온상태로 되고, 상기 피모스 트랜지스터(PM2) 및 상기 엔모스 트랜지스터(NM1)가 온상태로 되는 것을 반복함에 따라 상기 직렬 공진형 컨버터(123)는 교류전력인 제 2 전력을 발생하고, 발생한 제 2 전력이 제 1 측면코일(133)에 인가되어 수전장치(200)으로 전력이 전송된다.
여기서, 상술한 동작은 제 1 스위칭부(125)가 접속상태이고, 제 2 스위칭부(126)는 차단상태일 경우를 가정하여 설명한 것으로서 상기 제 1 스위칭부(125)가 차단상태이고, 상기 제 2 스위칭부(126)는 접속상태일 경우에 상기 제 1 측면코일(133) 대신에 제 2 측면코일(135)에 제 2 전력이 인가되어 수전장치(200)으로 전력을 전송한다.
이와 같이 수전장치(200)으로 전력을 전송함에 있어서, 중앙코일(131) 및 제 1 측면코일(133)이 선택되어 수전장치(200)으로 전력을 전송하는 경우가 발생될 수 있다.
이러한 경우에 상기 중앙코일(131) 및 상기 제 1 측면코일(133)이 상호간에 180°의 위상차를 가지고 전력을 전송하는 것이 바람직하다.
이를 위하여 구동 드라이버(122)가 구동신호(A11～A14)(A21～A24)를 모두 발생할 경우에 구동신호(A11～A14)와 구동신호(A21～A24)는 상호간에 180°의 위상차를 가지도록 발생하여 상기 중앙코일(131) 및 상기 제 1 측면코일(133)이 상호간에 180°의 위상차를 가지는 전력을 수전장치(200)으로 전송하게 한다.
또한 상기 중앙코일(131) 및 제 2 측면코일(135)이 선택되어 수전장치(200)으로 전력을 전송하는 경우에도 상기 중앙코일(131) 및 상기 제 2 측면코일(135)도 상호간에 180°의 위상차를 가지고 전력을 전송하는 것이 바람직하다
도 6은 본 발명의 무선 전력전송장치(100)에서 코어 어셈블리(130)의 주요 구성요소들을 보인 분해 사시도이고, 도 7은 본 발명의 무선 전력전송장치(100)에서 코어 어셈블리(130)의 조립 사시도이다. 도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 코어 어셈블리(130)는 하나의 중앙코일(131) 및 2개의 측면코일(133, 135)과, 코어(400)와, 회로기판(410)을 구비한다.
상기 하나의 중앙코일(131) 및 2개의 측면코일(133, 135)은 동일한 방향으로 권선된 형태를 갖는다. 그리고 도 6 및 도 7의 도면에서는 상기 하나의 중앙코일(131) 및 2개의 측면코일(133, 135)이 전체적으로 트랙형(사각형)으로 권선되는 것을 도시하였으나, 상기 하나의 중앙코일(131) 및 2개의 측면코일(133, 135)은 타원형의 형태로 권선할 수도 있다.
또한 도면에 도시되지는 않았으나, 상기 제 1 측면코일(133) 및 상기 제 2 측면코일(135)을 사각형의 형상으로 권선하더라도 상기 중앙코일(131)을 트랙형의 형상으로 권선으로 하는 것도 가능하다. 이 경우에 트랙형으로 권선된 중앙코일(131)은 수전장치(200)의 위치 자유도를 높여준다.
상기 중앙코일(131)과, 상기 제 1 측면코일(133) 및 상기 제 2 측면코일(135)들은 여러 가닥의 전선이 꼬여 제작되는 방식의 리쯔(Litz) 타입이나 USTC 와이어, UEW(poly-Urethane Enamelled Wire) 및 PEW(Polyurethane Enamelled Wire), TIW(Triple Insulated Wire) 등을 비롯한 각종 타입의 와이어를 사용할 수 있다.
상기 하나의 중앙코일(131) 및 2개의 측면코일(133, 135)의 위치 관계를 살펴보면, 상기 제 1 측면코일(133) 및 상기 제 2 측면코일(135)이 하측에 배치되고, 상기 중앙코일(131)이 상기 제 1 측면코일(133) 및 상기 제 2 측면코일(135)의 상부에 위치된다. 이에 따라 상기 중앙코일(131)이 제1 레벨에 위치한다고 할 경우에 상기 제 1 측면코일(133) 및 상기 제 2 측면코일(135)은 상기 제 1 레벨과 다른, 구체적으로는 상기 제 1 레벨보다는 낮은 제 2 레벨에 위치한다고 할 수 있다. 이러한 배치에 따라 상기 제 1 측면코일(133) 및 상기 제 2 측면코일(135)들 각각의 일 부분은 상기 중앙코일(131)과 중첩되어 외부로 드러나지 않게 된다.
상기 코어(400)는 자성체의 재질을 가지는 것으로서, 상기 하나의 중앙코일(131) 및 2개의 측면코일(133, 135)을 수용한다. 그리고 상기 코어(400)는 형태상으로 판상형으로 형성될 수 있다. 본 발명의 실시 예에서, 상기 코어(40O)는 대체로 직육면체를 이루는 것으로 예시되어 있다. 구체적으로는, 상기 코어(400)는 직육면체 형상으로 형성되고, 네 모서리는 라운드로 처리된 형상을 이룬다.
상기 회로기판(410)은 상기 코어(40O)의 저면과 마주하도록 상기 코어(40O)의 하측에 배치된다. 그리고 상기 회로기판(410)은 상기 코어(400)의 면적보다 넓은 면적을 가지고 있는 것으로서 상기 회로기판(410)의 일 부분(411, 도 6 참조)은 상기 코어(40O)를 밑에서 지지하게 된다. 또한 상기 회로기판(410)의 다른 부분(413, 도 6 참조)에는 상기 하나의 중앙코일(131)과 상기 제 1 측면코일(133) 및 상기 제 2 측면코일(135)에 전력을 공급하기 위한 전력 전송유닛(120)의 부품들이 배치될 수 있다.
그리고 상기 회로기판(410)과 상기 코어(400)의 사이에는 하나 이상의 차폐층 또는 절연층(도면에 도시되지 않았음)이 구비될 수 있다. 이러한 차폐층 또는 절연층은 상기 하나의 중앙코일(131)과 상기 제 1 측면코일(133) 및 상기 제 2 측면코일(135)이 발생하는 자기장에 의하여, 상기 회로기판(410)에 배치된 전력 전송유닛(120)이 영향을 받는 것을 줄여주게 된다.
이러한 본 발명의 코어 어셈블리(130)의 구성을 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 코어 어셈블리(130)는 하나의 중앙코일(131)과, 상기 하나의 중앙코일(131)과 다른 크기(면적)를 갖는 2개의 측면코일(133, 135)을 구비한다. 본 발명의 실시 예에서 상기 하나의 중앙코일(131)은 상기 제 1 측면코일(133) 및 상기 제 2 측면코일(135)들 각각 보다는 작은 사이즈를 가지며, 측면코일(133, 135)의 상부에 위치한다. 또한 상기 하나의 중앙코일(131)은 필요에 따라 상기 제 1 측면코일(133) 및 상기 제 2 측면코일(135)들 각각과 동일한 크기를 갖거나 크게 형성할 수도 있다.
상기 중앙코일(131)은 2 개의 단부(131a, 131b)를 가지고 있으며, 상기 제 1 측면코일(133) 및 상기 제 2 측면코일(135)들 각각도 각기 2개의 단부(133a, 133b)(135a, 135b)들을 가질 수 있다.
상기 코어 어셈블리(130)에 구비된 코어(400)의 주면에는 상기 중앙코일(131) 및 상기 측면코일(133, 135)를 수용하기 위하여 오목한 오목부(401)가 형성된다. 상기 오목부(401)는 상기 코어(400)의 외주연을 따라 상부 방향으로 돌출되는 측벽(401a)에 의해 한정된다.
그리고 상기 측벽(401a)에는 상기 오목부(401)를 외부와 연통시키기 위한 복수 개의 연장홈(405a, 405b)(407a, 407b)(409a, 409b)이 형성된다. 상기 연장홈(405a, 405b)을 통해서는 상기 중앙코일(131)의 양 단부(131a, 131b)가 외부로 연장되고, 상기 연장홈(407a, 407b)을 통해서는 상기 제 1 측면코일(133)의 양 단부(133a, 133b)가 외부로 연장되며, 상기 연장홈(409a, 409b)을 통해서는 상기 제 2 측면코일(135)의 양 단부(135a, 135b)가 외부로 연장된다.
상기 코어(400)는 자성체로 형성되고, 상기 오목부(401)에 수용된 상기 중앙코일(131) 및 상기 2개의 측면코일(133, 135)에 공급되는 전력에 의해 발생되는 자계들 중에서 수전장치(200)로 향하는 방향에서 벗어난 자계는 차폐하게 된다.
그리고 상기 오목부(401)는 폐곡선형, 구체적으로는 직사각형 또는 타원형의 윤곽선을 가지도록 리세스되어 형성된다. 또한 상기 오목부(401)의 사이즈는, 서로 나란히 배치된 중앙코일(131) 및 2개의 측면코일(133, 135)들이 함께 형성하는 외주가 다소 타이트하게(tightly) 수용될 정도가 될 수 있다.
이에 따라 상기 제 1 측면코일(133) 및 상기 제 2 측면코일(135)은 상기 코어(400)의 오목부(401)에 수용되는 것만으로도 상기 코어(400)의 오목부(401)의 내부에서 설정된 위치에 고정될 수 있다.
상기 측벽(401a)은 상기 오목부(401)가 리세스된 깊이에 대응하는 높이를 갖게 된다. 또한 상기 측벽(401a)은 상기 중앙코일(131) 및 상기 2개의 측면코일(133, 135)를 합한 두께에 대응하는 높이를 가지는 것으로서 상기 중앙코일(131) 및 상기 2개의 측면코일(133, 135)에 인가된 전력에 의해 생성하는 자계가 상기 측벽(401a)을 향하는 방향으로 누설되는 것을 차단 또는 완화하도록 형성될 수 있다.
또한 상기 측벽(401a)의 내면은, 상술한 바와 같이, 타이트하게 수용되는 상기 중앙코일(131) 및 상기 2개의 측면코일(133, 135)의 외주와 접촉하여, 상기 중앙코일(131) 및 상기 2개의 측면코일(133, 135)이 일정한 위치에 고정되게 하기도 한다.
상기 오목부(401)의 바닥면에는 2개의 서포트(403a, 403b)가 돌출 형성될 수 있다. 상기 2개의 서포트(403a, 403b)들 각각은 상기 제 1 측면코일(133) 및 제 2 측면코일(135)들의 중앙에 구비된 중공부에 삽입될 수 있는 위치에 형성된다. 이에 따라 상기 2개의 서포트(403a, 403b)는 상기 제 1 측면코일(133) 및 상기 제 2 측면코일(135)이 설정된 위치에서 이탈되지 않고, 그들 간의 배치 관계가 설정된 대로 고정될 수 있도록 한다.
상기 서포트(403a, 403b)의 형상은 상기 측면코일(133, 135)의 중공부의 내주면의 형상에 대응하여 형성될 수 있다. 본 발명의 실시 예에서, 상기 서포트(403a, 403b)의 외주는 곡선형인 중공부의 내주면에 대응하여, 곡선인 구간을 가진다. 상기 제 1 측면코일(133) 및 상기 제 2 측면코일(135)과는 달리, 상기 중앙코일(131)의 위치는 상기 제 1 측면코일(133) 및 상기 제 2 측면코일(135)의 상부에 양면 테이프를 사용하여 부착되는 방식으로 결정될 수 있을 것이다.
또한, 상기 측벽(401a)에는 상기 오목부(401)와 외부를 연통시키는 복수 개의 연장홈(405a, 405b)(407a, 407b)(409a, 409b)이 형성된다. 상기 한 쌍의 연장홈(405a, 405b)은 상기 중앙코일(131)의 양 단부(131a, 131b)에 대응하는 위치에 형성되고, 상기 한 쌍의 연장홈(407a, 407b)은 상기 제 1 측면코일(133)의 양 단부(133a, 133b)에 대응하는 위치에 형성되며, 상기 한 쌍의 연장홈(409a, 409b)은 상기 제 2 측면코일(135)의 양 단부(135a, 135b)에 대응하는 위치에 형성된다.
상기 회로기판(410)의 상부면은 상기 코어(40O)의 하부면과 마주하도록 배치된다. 또한 상기 회로기판(410)의 장변을 따라서는 상술한 연장홈(405a, 405b)(407a, 407b)(409a, 409b)에 대응하는 6개의 관통홀(415)이 형성된다.상기 관통홀(415)을 통과한 상기 중앙코일(131)의 양단부(131a, 131b)와 상기 제 1 측면코일(133)의 양 단부(133a, 133b) 및 상기 제 2 측면코일(135)의 양단부(135a, 135b)들 각각은 회로기판(170)의 저면에 형성되어 있는 회로 패턴(도면에 도시되지 않았음)에 각기 접속된다.
그리고 상기 제 1 측면코일(133) 및 상기 제 2 측면코일(135)은 도 8a에 도시된 바와 같이 상호간에 접하도록 구성할 수 있다.
또한 상기 제 1 측면코일(133) 및 상기 제 2 측면코일(135)은 도 8b에 도시된 바와 같이 상호간에 소정의 간격을 가지고 이격되어 설치될 수 있다.
상기 제 1 측면코일(133) 및 상기 제 2 측면코일(135)이 상호간에 소정의 간격을 가지고 이격되어 설치될 경우에 상기 제 1 측면코일(133) 및 상기 제 2 측면코일(135)의 사이에는 상기 코어(400)가 돌출되어 형성될 수 있다.
또한 상기 제 1 측면코일(133) 및 상기 제 2 측면코일(135)은 도 8c에 도시된 바와 같이 일부분이 중첩되게 배치될 수 있다. 상기 제 1 측면코일(133) 및 상기 제 2 측면코일(135)의 일부분이 중첩되게 배치될 경우에 상기 코어(400)에는 단턱을 두어 상기 제 1 측면코일(133) 및 상기 제 2 측면코일(135)을 수용하게 구성할 수 있다.
여기서, 도 8c에서는 상기 제 2 측면코일(135)의 상부에 상기 제 1 측면코일(133)의 일부분이 중첩되는 것을 예로 들어 도시하였으나, 상기 1 측면코일(133)의 상부에 상기 제 2 측면코일(135)의 일부분이 중첩되게 구성할 수도 있다.
그리고 상기 하나의 중앙코일(131)과 상기 제 1 측면코일(133) 및 상기 제 2 측면코일(135)의 관계에 대해 도 9 및 도 10을 참조하여 설명한다.
도 9는 본 발명의 무선 전력전송장치에서 코어 어셈블리에 구비된 중앙코일과 측면코일에 대한 개념을 설명하기 위한 평면도이고, 도 10은 도 9의 A-A선 단면도를 통해 수전장치로 전력을 전송하는 동작을 설명하기 위한 도면이다. 여기서, 상기 도 9 및 도 10의 도면에서 상기 제 1 측면코일(133) 및 상기 제 2 측면코일(135)은 도 8a에 도시된 바와 같이 상호간에 접하도록 구성한 것을 예로 들어 도시하였다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 상기 중앙코일(131)은 도면상에서 횡방향인 제 1 방향(W1)을 따라서 상기 제 1 측면코일(133) 및 상기 제 2 측면코일(135)들 각각 보다는 작은 폭을 가진다. 그리고 상기 중앙코일(131)은 상기 제 1 방향(W2)을 따라서 상기 제 1 측면코일(133) 및 상기 제 2 측면코일(135)과 동일한 폭을 갖는다.
이에 따라, 상기 제 1 측면코일(133) 및 상기 제 2 측면코일(135)들 각각의, 상기 중앙코일(131)을 벗어난 부분이 상부로 드러나게 된다.
여기서, 상기 중앙코일(131)의 제 1 방향(W1)을 따른 폭은 상기 제 1 측면코일(133) 및 상기 제 2 측면코일(135)의 폭의 합의 30~50%에 이를 수 있다.
상기 제 1 방향(W1)에 따른 사이즈의 차이와는 달리, 제2 방향(W2)을 따라서는 상기 중앙코일(131)의 폭이 상기 제 1 측면코일(133) 및 상기 제 2 측면코일(135)의 폭과 동일할 수 있다. 나아가, 상기 제 1 측면코일(133) 및 상기 제 2 측면코일(135)은 서로 동일한 사이즈를 가질 수 있다. 여기서, 상기 제 1 방향(W1)은 제2 방향(W2)과 대체로 직교하는 것이고, 상기 중앙코일(131)과, 상기 제 1 측면코일(133) 및 상기 제 2 측면코일(135)들 각각은 대체로 사각형 형태를 가질 수 있다.
또한, 상기 제 1 측면코일(133) 및 상기 제 2 측면코일(135)이 상호간에 마주하는 측면들은 상기 중앙코일(131)의 중심(C)을 지나는 선(R)에서 서로 만날 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 상기 중앙코일(131)은 코어 어셈블리(130)의 전체에서 중앙에 위치하면서 전력을 전송하기 위한 기본코일로 설정될 수 있다. 이에 따라, 사용자가 수전장치(200)을 충전대의 대략 중앙에 놓으면, 상기 중앙코일(131)에 의한 전력이 전송되어 배터리 셀 모듈(230)에 충전할 수 있다. 상기 수전장치(230)가 상기 충전대의 중앙에서 벗어나게 되면, 상기 제 1 측면코일(133) 또는 상기 제 2 측면코일(135)이 상기 중앙코일(131)을 보조하여 전력을 전송할 수 있다.
여기서, 상기 제 1 측면코일(133) 및 상기 제 2 측면코일(135)은 모두 상기 중앙코일(131)의 바로 밑의 레벨에 함께 위치하게 됨으로써, 상기 제 1 측면코일(133) 및 상기 제 2 측면코일(135)은 모두 상기 수전장치(200)과 크게 멀어지지는 않게 된다. 이는 과도하게 이격된 코일에 의해 수전장치(200)에 대한 전력의 전송 효율이 저하되는 것을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 전력전송 제어부(121)의 제어에 의하여 상기 중앙코일(131)이 상기 수전장치(200)로 전력을 전송할 경우에 상기 제 1 측면코일(133) 및 상기 제 2 측면코일(135)들 중에서 적어도 하나에 전력이 공급되어 상기 수전장치(200)로 함께 전력을 전송할 수 있다.
이때, 전력을 전송하는 제 1 측면코일(133) 또는 제 2 측면코일(135)이 발생하는 자계가 상기 중앙코일(131)에 의해 발생되는 자계를 보강하게 된다.
그러므로 상기 수전장치(200)은 균일한 자계에 의해 균일하게 전력을 수신할 수 있게 된다.
구체적으로 도 10은 중앙코일(131)에 전력을 공급하여 수전장치(200)로 전력을 전송하는 상태에서 제 1 측면코일(133)에 전력이 공급되어, 중앙코일(131)과 함께 제 1 측면코일(133)이 수전장치(200)로 전력을 전송하는 상황을 예시하고 있다.
상기 중앙코일(131)에 의한 자계 밀도(M1)는 상기 중앙코일(131)의 중심(C)에서 단부로 갈수록 감소되는 형태이다. 그리고 상기 제 1 측면코일(133)에 의한 자계 밀도(M2)도 상기 중앙코일(131)의 자계 밀도(M2)와 비슷한 형태를 보인다.
그러나, 상기 중앙코일(131)에 의한 자계와 상기 제 1 측면코일(133)에 의한 자계가 서로 보강됨에 따라 상기 중앙코일(131)과 상기 제 1 측면코일(133)이 중첩된 부분에서는 보다 높은 레벨의 자계 밀도(M3)를 충족하게 된다.
이러한 경우에, 무선 전력전송장치(100)에서는 상기 중앙코일(131)과 상기 제 1 측면코일(133)로 전력을 1/2씩 인가하여 상기 수전장치(200)으로 전력을 전송할 수 있으므로 상기 중앙코일(131)과 상기 제 1 측면코일(133)의 열적 스트레스가 낮아지고 전력 손실 또한 줄어들 수 있게 된다.
다음으로 코어 어셈블리(130)의 다른 변형 예에 대하여 도 11을 참조하여 설명한다. 도 11은 본 발명의 무선 전력전송장치(100)에서 코어 어셈블리(130)의 다른 실시 예의 구성을 보인 분해 사시도이다. 도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예는 앞에서 설명한 실시 예의 코어 어셈블리(130)와 대체로 유사하나, 상술한 제 1 측면코일(133) 및 제 2 측면코일(135)이 다른 형태로 형성되는 점이 상이하다.
구체적으로는, 중앙코일(131)의 하부에 절연체인 베이스(500)가 더 구비되고, 상기 제 1 측면코일(133) 및 상기 제 2 측면코일(135)들 각각은 상기 베이스(500)에 패턴으로 형성되는 제 1 도전 패턴(133-1) 및 제 2 도전 패턴(135-1)으로 형성될 수 있다. 상기 제 1 도전 패턴(133-1) 및 상기 제 2 도전 패턴(135-1)은 각각 금속 띠가 나선형으로 연장되는 형태로서 평면적으로 형성된다.
이러한 제 1 도전 패턴(133-1) 및 제 2 도전 패턴(135-1)은 상기 베이스(500)에 금속판, 예를 들면, 동판이 부착된 후에 식각 공정을 통해 한 번에 형성될 수 있다. 상기 제 1 도전 패턴(133-1) 및 상기 제 2 도전 패턴(135-1)이 상기 베이스(500)를 매개체로 하여 하나의 부재로 형성함으로써 코어 어셈블리(130)를 조립하는 공정이 단순해질 수 있다. 또한, 코어(400)에는 서포트(403a, 403b ; 도 6 참조)가 필요 없게 될 수 있다.
나아가, 상기 제 1 도전 패턴(133-1) 및 상기 제 2 도전 패턴(135-1)은 상술한 제 1 측면코일(133) 및 제 2 측면코일(135)보다는 얇게 형성될 수 있다.
그러므로 상기 제 1 도전 패턴(133-1) 및 상기 제 2 도전 패턴(135-1)의 두께 방향의 중심에서 수전장치(200)까지의 거리는 상술한 제 1 측면코일(133) 및 제 2 측면코일(135)들 보다 가까워진다. 이는 수전장치(200)에 대한 무선 전력전송의 효율이 보다 향상되게 하는 이점이 있다.
마지막으로 본 발명의 코어 어셈블리(130)의 또 다른 변형 예를 도 12를 참조하여 설명한다.
도 12는 본 발명의 무선 전력전송장치(100)에서 코어 어셈블리(130)의 또 다른 실시 예의 구성을 보인 분해 사시도이다. 도 12를 참조하면, 본 발명의 코어 어셈블리(130)의 또 다른 실시 예는 도 11에 도시된 일 실시 예와 대체로 유사하나, 상기 중앙코일(131)이 상기 제 1 도전 패턴(133-1) 및 상기 제 2 도전 패턴(135-1)이 형성된 베이스(500)의 하부에 배치되는 점이 상이하다.
이 경우에, 상기 제 1 도전 패턴(133-1) 및 상기 제 2 도전 패턴(135-1)이 베이스(500)에 패턴으로 형성되므로 두께가 매우 얇다.
따라서, 상기 수전장치(200)를 충전대에 놓았을 경우에 상기 중앙코일(131)과 상기 수전장치(200)의 전력수신코일(210)들 사이의 간격은 무선으로 전력을 전송할 수 있는 유효 거리 이내가 될 수 있다.
상기 제 1 도전 패턴(133-1) 및 상기 제 2 도전 패턴(135-1)의 하부에 배치되는 상기 중앙코일(131)에 대응하여, 코어(400)의 바닥에는 서포트(403c)가 돌출 형성될 수 있다. 상기 서포트(403c)는 상기 중앙코일(111)의 중공부에 대응하는 형태를 가지며, 오목부(410)의 바닥면 중앙에 형성될 수 있다.
이상에서는 대표적인 실시 예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시 예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.
그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 무선 전력전송장치 110 : 교류/직류 컨버터
120 : 전력전송 유닛 121 : 전력전송 제어부
123 : 구동 드라이버 125 : 직렬 공진형 컨버터
127 : 디멀티플렉서 129 : 신호 수신부
130 : 코어 어셈블리 131 : 중앙코일
131a, 131b : 중앙코일의 단부 133, 135 : 측면코일
133a, 133b, 135a, 135b : 측면코일의 단부 133-1, 135-1 : 도전 패턴
200 : 수전장치 210 : 전력수신코일
220 : 충전회로 230 : 배터리 셀 모듈
240 : 전력수신 제어부 250 : 신호전송부
400 : 코어 401 : 오목부
401a : 측벽 403a, 403b : 서포트
405a, 405b, 407a, 407b, 409a, 409b : 연장홈
410 : 회로기판 500 : 베이스
SW1 : 제 1 스위치 SW2 : 제 2 스위치

Claims (16)

  1. 하나의 중앙코일 및 2개의 측면코일을 구비하여 수전장치로 전력을 전송하는 코어 어셈블리; 및
    상기 하나의 중앙코일 및 상기 2개의 측면코일들 각각이 전력을 전송할 경우에 상기 수전장치가 수신하는 수신 전력량을 판단하고, 판단한 수신 전력량에 따라 상기 하나의 중앙코일 및 상기 2개의 측면코일들 중에서 어느 하나의 코일을 전력전송코일로 선택하거나, 상기 하나의 중앙코일과 동시에 상기 2개의 측면코일들 중에서 어느 하나의 측면코일을 전력전송코일로 선택하며, 선택한 전력전송코일을 통해 수전장치로 전력을 전송하는 전력전송 유닛;을 포함하여 구성된 무선 전력전송장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전력전송 유닛은;
    전력 전송을 제어하는 전력전송 제어부;
    상기 전력전송 제어부의 제어에 따라 구동신호를 발생하는 구동 드라이버;
    상기 구동신호에 따라 직류전력을 스위칭하여 제 1 전력 및 제 2 전력을 생성하고, 상기 제 1 전력을 상기 중앙코일에 인가하는 직렬 공진형 컨버터;
    상기 전력전송 제어부의 제어에 따라 제 1 측면코일 구동신호 및 제 2 측면코일 구동신호를 선택적으로 발생하여 상기 제 2 전력이 상기 제 1 측면코일 및 상기 제 2 측면코일에 인가되게 하는 측면코일 구동부; 및
    상기 수전장치가 전송하는 수신 전력량 신호 및 충전 완료신호를 수신하여 상기 전력전송 제어부에 제공하는 신호 수신부;를 포함하여 구성된 무선 전력전송장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 측면코일 구동신호 및 상기 제 2 측면코일 구동신호에 따라 선택적으로 접속되면서 상기 제 2 전력을 상기 제 1 측면코일 및 상기 제 2 측면코일에 선택적으로 인가하는 제 1 및 제 2 스위칭부;를 더 포함하는 무선 전력전송장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 중앙코일에 인가되는 제 1 전력과, 상기 제 1 측면코일 또는 제 2 측면코일에 인가되는 제 2 전력은;
    상호간에 180°의 위상차를 가지는 무선 전력전송장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 직렬 공진형 컨버터가 상기 제 1 전력 및 상기 제 2 전력을 모두 발생할 경우에 상기 구동 드라이버가 상기 제 1 전력을 발생하기 위한 구동신호와 상기 제 2 전력을 발생하기 위한 구동신호의 위상차가 180°가 되게 하여 상기 중앙코일에 인가되는 제 1 전력과 상기 제 1 측면코일 및 상기 제 2 측면코일에 인가되는 제 2 전력이 상호간에 180°의 위상차를 가지도록 하는 무선 전력전송장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 코어 어셈블리는;
    제 1 레벨의 위치에 설치되는 중앙코일;
    상기 제 1 레벨과 다른 제 2 레벨에 설치되며, 각각의 일 부분은 상기 중앙코일과 중첩되도록 배치되는 제 1 측면코일 및 제 2 측면코일; 및
    상기 중앙코일과, 상기 제 1 측면코일 및 상기 제 2 측면코일을 수용하도록 형성되는 자성체의 코어;를 포함하여 구성된 무선 전력전송장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 중앙코일은;
    상기 제 1 측면코일 및 상기 제 2 측면코일들 각각과 다른 사이즈를 갖도록 형성되는 무선 전력전송장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 중앙코일의 제 1 방향을 따르는 폭은;
    상기 제 1 측면코일 및 상기 제 2 측면코일들 각각의 상기 제 1 방향을 따르는 폭보다 작게 형성되는 무선 전력전송장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 중앙코일의 상기 제 1 방향을 따르는 폭은;
    상기 제 1 측면코일 및 상기 제 2 측면코일들 각각의 상기 제 1 방향을 따른 폭보다 작은 무선 전력전송장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 중앙코일의 상기 제 1 방향을 따르는 폭은;
    상기 제 1 측면코일 및 상기 제 2 측면코일들 각각의 상기 제 1 방향을 따르는 폭의 합의 30～50%인 무선 전력전송장치.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 중앙코일의 제 2 방향을 따르는 폭은;
    상기 제 1 측면코일 및 상기 제 2 측면코일들 각각의 상기 제 2 방향을 따르는 폭과 동일한 무선 전력전송장치.
  12. 제 5 항 내지 제 11 항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 중앙코일은;
    상기 제 1 측면코일 및 상기 제 2 측면코일의 상부에 배치되는 무선 전력전송장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 제 1 측면코일 및 상기 제 2 측면코일은;
    동일한 사이즈를 갖도록 형성되는 무선 전력전송장치.
  14. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 측면코일 및 상기 제 2 측면코일은;
    상기 중앙코일의 하측에 배치되는 절연체인 베이스에 패턴으로 형성되는 제 1 도전패턴 및 제 2 도전 패턴인 무선 전력전송장치.
  15. 전력전송 제어부가 하나의 중앙코일 및 2개의 측면코일을 하나씩 선택하여 전력을 인가하여 수전장치로 전력을 전송하면서 상기 수전장치가 수신하는 수신 전력량을 판단하는 단계; 및
    상기 전력전송 제어부가 상기 판단한 수신 전력량에 따라 하나의 중앙코일 및 상기 2개의 측면코일들 중에서 어느 하나의 코일을 선택하거나, 상기 하나의 중앙코일을 선택함과 동시에 상기 2개의 측면코일들 중에서 어느 하나의 측면코일을 선택하며, 상기 선택한 코일로 전력을 인가하여 상기 수전장치로 전력을 전송하는 단계;를 포함하는 무선 전력전송방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 선택한 코일로 전력을 인가하여 상기 수전장치로 전력을 전송하는 단계 이후에;
    상기 수전장치이 수신하는 수신 전력량이 감소되는지의 여부를 판단하는 단계;
    상기 수신 전력량이 감소될 경우에 상기 전력전송 제어부가 하나의 중앙코일 및 2개의 측면코일에 순차적으로 전력을 인가하여 수전장치으로 전력을 전송하면서 상기 수전장치가 수신하는 수신 전력량을 판단하는 단계; 및
    상기 전력전송 제어부가 상기 판단한 수신 전력량에 따라 하나의 중앙코일 및 상기 2개의 측면코일들 중에서 어느 하나의 코일을 선택하거나, 상기 하나의 중앙코일을 선택함과 동시에 상기 2개의 측면코일들 중에서 어느 하나의 측면코일을 선택하며, 상기 선택한 코일로 전력을 인가하여 상기 수전장치로 전력을 전송하는 단계;를 반복 수행하는 무선 전력전송방법.
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